JP2014074678A - Current detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流検出装置に係り、特に、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。 The present invention relates to a current detection device, and more particularly to a current detection device that detects a current flowing in a bus bar.
バスバーに流れる電流により発生する磁束を計測することでバスバーの通電電流を検出する電流センサが多用されている。この種の電流センサの従来例としては、例えばホールIC型電流センサが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 A current sensor that detects an energization current of a bus bar by measuring a magnetic flux generated by a current flowing through the bus bar is often used. As a conventional example of this type of current sensor, for example, a Hall IC type current sensor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1記載の従来のホールIC型電流センサは、ホールICホルダーの収容部にホールICを嵌め込み保持するとともに、ホールICホルダーの一対の固定腕を板状のバスバーの両側に挟持固定する構成となっている。かかる構成によれば、低コスト・小型化し、車載用電力変換装置の組立性を簡素化することができるとしている。 The conventional Hall IC type current sensor described in Patent Document 1 has a configuration in which a Hall IC is fitted and held in a receiving portion of the Hall IC holder, and a pair of fixing arms of the Hall IC holder is sandwiched and fixed on both sides of a plate-like bus bar. It has become. According to such a configuration, the cost and size can be reduced, and the assembling property of the in-vehicle power conversion device can be simplified.
上記特許文献1記載の従来のホールIC型電流センサは、ホールICを嵌め込み保持するとともに、バスバーの両側を挟持固定するホールICホルダーを必要とする。外部との電気的接続に複数のバスバーを用いる場合は、複数のバスバーごとにホールICホルダーを設置する設置スペースが拡大することとなる。ホールICホルダーの設置スペースを個別に確保することは、設置スペースが限られている車載には不向きである。 The conventional Hall IC type current sensor described in Patent Document 1 requires a Hall IC holder that fits and holds the Hall IC and clamps and fixes both sides of the bus bar. When a plurality of bus bars are used for electrical connection with the outside, the installation space for installing the Hall IC holder for each of the plurality of bus bars is expanded. Securing the installation space for the Hall IC holder is not suitable for in-vehicle use where the installation space is limited.
本発明の目的は、省スペース化を図ることを可能とした電流検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a current detection device capable of saving space.
[1]本発明は、直流電力及び交流電力を相互変換するインバータユニットの内部に設けられた制御ユニットと、前記制御ユニットに接続される複数のバスバーと、磁性コアを用いることなく前記バスバーに流れる電流を検出する複数の磁気検出素子と、を備えており、前記複数のバスバー及び前記複数の磁気検出素子が、前記制御ユニットの投影面積内に配置されてなることを特徴とする電流検出装置にある。 [1] The present invention flows to the bus bar without using a control unit provided in an inverter unit that mutually converts DC power and AC power, a plurality of bus bars connected to the control unit, and a magnetic core. A plurality of magnetic detection elements for detecting current, wherein the plurality of bus bars and the plurality of magnetic detection elements are arranged within a projected area of the control unit. is there.
[2]上記[1]記載の発明にあって、前記複数のバスバーがモールド成形されたバスバー集合体と、前記複数の磁気検出素子がモールド成形された磁気検出素子集合体とからなり、前記バスバー集合体と前記磁気検出素子集合体とが、固定手段を介して固定されてなることを特徴とする。 [2] In the invention described in [1], the bus bar includes a bus bar assembly in which the plurality of bus bars are molded, and a magnetic detection element assembly in which the plurality of magnetic detection elements are molded. The assembly and the magnetic detection element assembly are fixed through fixing means.
[3]上記[1]又は[2]記載の発明にあって、前記複数のバスバーには、前記制御ユニットに電気的に接続する端子部が設けられてなることを特徴とする。 [3] In the invention according to [1] or [2], the plurality of bus bars are provided with terminal portions that are electrically connected to the control unit.
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載の発明にあって、前記磁気検出素子は、ホールICであることを特徴とする。 [4] In the invention according to any one of [1] to [3], the magnetic detection element is a Hall IC.
本発明によれば、電流検出装置の省スペース化や小型化を達成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to achieve space saving and downsizing of the current detection device.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
(車載用モータ駆動系の構成)
図1において、符号1は、ハイブリッド車のインバータユニットを示している。このインバータユニット1には、駆動軸を駆動させる駆動用モータ2と、エンジンの動力により発電する発電用モータ3とが三相のケーブル4,5によりそれぞれ電気的に接続されている。
[First Embodiment]
(Configuration of on-vehicle motor drive system)
In FIG. 1, the code | symbol 1 has shown the inverter unit of the hybrid vehicle. A drive motor 2 that drives the drive shaft and a power generation motor 3 that generates power using engine power are electrically connected to the inverter unit 1 through three-phase cables 4 and 5, respectively.
エンジンからの動力は、駆動用の動力と発電用の動力とに分割される。エンジンからの発電用の動力に基づいて発電用モータ3が発電した三相(U相、V相、W相)交流電力は、インバータユニット1により直流電力に変換される。その直流電力は、コンバータ6により降圧したのち、直流電源であるバッテリ7に蓄電される。一方、バッテリ7の直流電力は、コンバータ6により昇圧したのち、インバータユニット1により三相交流電力に変換される。その三相交流電力は、駆動用モータ2に供給される。
The power from the engine is divided into driving power and power generation power. Three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power generated by the power generation motor 3 based on power for power generation from the engine is converted into DC power by the inverter unit 1. The DC power is stepped down by the converter 6 and then stored in the
このインバータユニット1の内部には、図1に示すように、制御ユニット8,8及び電流センサユニット9,9等の各種の構成部品が装着されている。この制御ユニット8は、図示しない基板に実装した半導体素子等が樹脂材により直方体状にモールド成形された半導体モジュールであり、バスバーに対して非接触で電流を検出する電流センサユニット9の検出結果に基づき電流値の演算等を行う構成となっている。なお、インバータユニット1の内部には、半導体素子等が動作する際に発生する熱を冷却する所謂パワーカードが備えられている。
As shown in FIG. 1, various components such as
(電流検出装置の構成)
ところで、インバータメーカーやセンサメーカーから仕様部品を別々に納入して組み立てる場合は、部品点数を削減させることで、組立工数を低減させることができる構造が望まれる。従って、この第1の実施の形態に係る車載用モータ駆動系の主要な基本構成は、インバータユニット1の一構成部品である電流検出装置にある。
(Configuration of current detection device)
By the way, when a specification part is separately delivered and assembled from an inverter maker or a sensor maker, the structure which can reduce an assembly man-hour by reducing the number of parts is desired. Therefore, the main basic configuration of the vehicle-mounted motor drive system according to the first embodiment is in a current detection device that is a component of the inverter unit 1.
図示例による電流検出装置は、一対の電流センサユニット9,9を備えている。この電流センサユニット9は、同一構造を有しているので、以下の説明では、片側の構造及び部材のみを説明する。 The current detection device according to the illustrated example includes a pair of current sensor units 9 and 9. Since the current sensor unit 9 has the same structure, only the structure and members on one side will be described in the following description.
この電流センサユニット9は、図2に示すように、バスバー集合体10と磁気検出素子集合体20とをインサート成形により樹脂材に一体としている。ハイブリッド車用の駆動用モータ2と発電用モータ3とは三相交流電力で駆動されるため、インバータユニット1及び駆動用モータ2の電気接続と、インバータユニット1及び発電用モータ3の電気接続とには、第1〜第6の6本のバスバー11〜16が用いられる。 As shown in FIG. 2, the current sensor unit 9 has a bus bar assembly 10 and a magnetic detection element assembly 20 integrated with a resin material by insert molding. Since the drive motor 2 and the power generation motor 3 for the hybrid vehicle are driven by three-phase AC power, the electrical connection between the inverter unit 1 and the drive motor 2 and the electrical connection between the inverter unit 1 and the power generation motor 3 The first to sixth six bus bars 11 to 16 are used.
図示例による電流センサユニット9は、図2に示すように、第1〜第3のバスバー11〜13を備えたバスバー集合体10を形成している。このバスバー11〜13は、銅や銅合金等の導電性材料からなる板状の部材である。その一端部は、樹脂材でモールド成形されており、その他端部が端子部として樹脂材から突出している。第1のバスバー11にはU相の交流電力、第2のバスバー12にはV相の交流電力、及び第3のバスバー13にはW相の交流電力がインバータユニット1から供給される。
As illustrated in FIG. 2, the current sensor unit 9 according to the illustrated example forms a bus bar assembly 10 including first to third bus bars 11 to 13. The bus bars 11 to 13 are plate-like members made of a conductive material such as copper or a copper alloy. One end portion thereof is molded with a resin material, and the other end portion projects from the resin material as a terminal portion. The first bus bar 11 is supplied with U-phase AC power, the
一方、第4〜第6のバスバー14〜16は、図2に示すように、第1〜第3のバスバー11〜13と同様に、銅や銅合金等の導電性材料からなる部材である。このバスバー14〜16のそれぞれの一端部は、第1〜第3のバスバー11〜13に電気接続された状態で、樹脂材によりモールド成形されており、そのバスバー14〜16の他端部が、樹脂材の上面から制御ユニット8に向けて突出している。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the fourth to
このバスバー14〜16の他端部は、図2に示すように、制御ユニット8に設けられた3本の棒状の接続端子8a〜8cのそれぞれに対応して、溶接により電気接続される棒状の端子部として構成されている。第4のバスバー14にはU相の交流電力、第5のバスバー15にはV相の交流電力、第6のバスバー16にはW相の交流電力が発電用モータ3から供給される。
As shown in FIG. 2, the other end portions of the
この電流センサユニット9は更に、図2に示すように、第1〜第3の磁気検出素子21〜23を備えた磁気検出素子集合体20を形成している。第1〜第3のバスバー11〜13に対して、非接触で電流を検出する第1〜第3の磁気検出素子21〜23が一個ずつ配置されている。この磁気検出素子21〜23は、増幅器などが集積回路としてパッケージ化されたホールICからなり、磁性コアを有しないコアレス型の電流センサとして用いられる。 The current sensor unit 9 further forms a magnetic detection element assembly 20 including first to third magnetic detection elements 21 to 23 as shown in FIG. The first to third magnetic detection elements 21 to 23 that detect current in a non-contact manner are arranged one by one with respect to the first to third bus bars 11 to 13. Each of the magnetic detection elements 21 to 23 includes a Hall IC in which an amplifier or the like is packaged as an integrated circuit, and is used as a coreless current sensor having no magnetic core.
図示例にあっては、バスバー11〜16と磁気検出素子21〜23とは、制御ユニット8を下方向に投影した投影面積内に散在した状態で配置する構成を採用している。そのため、隣接するバスバー11〜16の磁気干渉を避ける構成が効果的に得られる。
In the illustrated example, the bus bars 11 to 16 and the magnetic detection elements 21 to 23 employ a configuration in which the
この磁気検出素子21〜23は、図2に示すように、基板24に搭載されており、対応する第1〜第3のバスバー11〜13のそれぞれに電流が流されることで発生する磁界を検出する。磁気検出素子21〜23の検出結果は、図示しない3本の信号線を介して制御ユニット8に出力される。この制御ユニット8では、インバータユニット1と駆動用モータ2との間に供給される電流値、及びインバータユニット1と発電用モータ3との間に供給される電流値のそれぞれが認識される。
As shown in FIG. 2, the magnetic detection elements 21 to 23 are mounted on a
(第1の実施の形態の効果)
以上のように構成された電流センサユニット9によれば、上記効果に加えて、次の効果が得られる。
(Effects of the first embodiment)
According to the current sensor unit 9 configured as described above, the following effects can be obtained in addition to the above effects.
(1)電流センサユニット9の構造を簡素化することができるので、例えば自動車メーカー側がインバータやセンサの自動車部品メーカーから仕様部品を別々に納入して、自動車メーカー側において組み立てる場合は、部品点数が削減されていることから、自動車メーカー側における組立工数を低減させ、自動車メーカー側での組立作業を改善することができる。
(2)インバータユニット1の投影面積を小さくすることができることに加えて、インバータユニット1の占有面積を狭小化することができる。
(1) Since the structure of the current sensor unit 9 can be simplified, for example, when an automobile manufacturer separately supplies specification parts from an automotive parts manufacturer of an inverter or a sensor and assembles the parts at the automobile manufacturer, the number of parts is Since it is reduced, it is possible to reduce the assembly man-hours on the automobile manufacturer side and improve the assembly work on the automobile manufacturer side.
(2) In addition to reducing the projected area of the inverter unit 1, the area occupied by the inverter unit 1 can be reduced.
[第2の実施の形態]
図3を参照すると、同図には、第2の実施の形態に係る電流センサユニット9が例示されている。上記第1の実施の形態では、複数のバスバー11〜16及び複数の磁気検出素子21〜23をインサートとして、溶融樹脂を射出成形するインサート成形により一体化した構成を例示したが、この第2の実施の形態にあっては、バスバー集合体10と磁気検出素子集合体20とを別体に形成した電流センサユニット9を例示している。
[Second Embodiment]
Referring to FIG. 3, there is illustrated a current sensor unit 9 according to the second embodiment. In the first embodiment, the configuration in which the plurality of bus bars 11 to 16 and the plurality of magnetic detection elements 21 to 23 are used as inserts and integrated by insert molding in which a molten resin is injection molded is illustrated. In the embodiment, the current sensor unit 9 in which the bus bar assembly 10 and the magnetic detection element assembly 20 are formed separately is illustrated.
なお、同図において、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。 In the figure, the substantially same members as those in the first embodiment are given the same member names and symbols. Therefore, the detailed description regarding these members is omitted.
このバスバー集合体10は、図3に示すように、樹脂材でモールド成形された第1〜第6の6本のバスバー11〜16により構成されており、インバータユニット1に電気接続する端子部となる第4〜第6のバスバー14〜16を含んで電流検出用の第1〜第3のバスバー11〜13が相互に一体化された集合体として形成されている。 As shown in FIG. 3, the bus bar assembly 10 includes first to sixth six bus bars 11 to 16 molded with a resin material, and a terminal portion that is electrically connected to the inverter unit 1. The first to third bus bars 11 to 13 for current detection are formed as an integrated body including the fourth to sixth bus bars 14 to 16.
一方の磁気検出素子集合体20は、図3に示すように、樹脂材でモールド成形された第1〜第3の磁気検出素子21〜23により構成されており、第1〜第3のバスバー11〜13に対応した位置に形成されている。 As shown in FIG. 3, one of the magnetic detection element assemblies 20 includes first to third magnetic detection elements 21 to 23 molded with a resin material, and the first to third bus bars 11. Are formed at positions corresponding to .about.13.
このバスバー集合体10と磁気検出素子集合体20とは、図3に示すように、制御ユニット8の接続面とは上下方向に並列に配置され、溶接やボルト締付等の固定手段を用いて固定される。電流センサユニット9の占有面積を小さくすることができることから、インバータユニット1を上方からみたときの投影面積内に散在した状態で配置する構成を採用することができる。
As shown in FIG. 3, the bus bar assembly 10 and the magnetic detection element assembly 20 are arranged in parallel with the connection surface of the
(第2の実施の形態の効果)
上記のように構成された第2の実施の形態に係る電流センサユニット9は、上記第1の実施の形態の効果に加えて、以下の効果を有する。
(Effect of the second embodiment)
The current sensor unit 9 according to the second embodiment configured as described above has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(1)電流センサユニット9をコンパクトに配置することができる。これにより、制御ユニット8の投影面積内に電流センサユニット9の集中化を図ることができる。
(2)インバータユニット1の小型化を図ることができるとともに、制御ユニット8や電流センサユニット9の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。
(1) The current sensor unit 9 can be arranged compactly. Thereby, the current sensor unit 9 can be concentrated in the projected area of the
(2) The inverter unit 1 can be reduced in size, and the degree of freedom in the layout of the
[変形例]
以上より、本発明の電流センサを上記実施の形態及び図示例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。本発明にあっては、次に示すような変形例も可能である。
[Modification]
As described above, the current sensor of the present invention has been described based on the above-described embodiment and illustrated examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and illustrated examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It can be implemented in embodiments. In the present invention, the following modifications are possible.
(1)上記各実施の形態、及び図示例では、制御ユニット8の接続端子8a〜8cとバスバー集合体10のバスバー14〜16とを溶接により接続した一例を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば制御ユニット8の接続部分を雌型の接続端子とし、その雌型の接続端子とバスバーとを嵌め合うことで電気的に接続される嵌合型の接続構造としてもよい。
(2)上記各実施の形態、及び図示例では、駆動用モータ2側の電流センサユニット9と、発電用モータ3側の電流センサユニット9とを別体に形成した一例を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば一対の電流センサユニット9を一体化してもよい。
(3)車両のモータやバッテリに接続される電路以外の他の電路に適用することができる。
(4)磁性コアを用いずに電流検出を行うコアレス電流センサ以外であってもよく、例えば磁性コアを用いて電流検出を行う電流センサに適用することができる。
(5)上記各実施の形態、及び図示例においては、ハイブリッド車に搭載される一例を例示したが、例えば電気自動車などの他の車両に適用することができることは勿論である。
(1) In each of the above-described embodiments and illustrated examples, an example in which the connection terminals 8a to 8c of the
(2) In each of the above-described embodiments and illustrated examples, the current sensor unit 9 on the drive motor 2 side and the current sensor unit 9 on the power generation motor 3 side are illustrated as an example. For example, a pair of current sensor units 9 may be integrated.
(3) The present invention can be applied to electric circuits other than electric circuits connected to vehicle motors and batteries.
(4) It may be other than a coreless current sensor that performs current detection without using a magnetic core. For example, the present invention can be applied to a current sensor that performs current detection using a magnetic core.
(5) In each of the above-described embodiments and illustrated examples, an example mounted on a hybrid vehicle is illustrated, but it is needless to say that the present invention can be applied to other vehicles such as an electric vehicle.
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 As is clear from the above description, typical embodiments, modifications, and illustrations according to the present invention have been illustrated. It is not limited. Therefore, it should be noted that not all the combinations of features described in the above-described embodiments, modifications, and illustrated examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
1…インバータユニット、2…駆動用モータ、3…発電用モータ、4,5…ケーブル、6…コンバータ、7…バッテリ、8…制御ユニット、8a〜8c…接続端子、9…電流センサユニット、10…バスバー集合体、11〜16…バスバー、20…磁気検出素子集合体、21〜23…磁気検出素子、24…基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter unit, 2 ... Drive motor, 3 ... Electric power generation motor, 4, 5 ... Cable, 6 ... Converter, 7 ... Battery, 8 ... Control unit, 8a-8c ... Connection terminal, 9 ... Current sensor unit, 10 ... Bus bar assembly, 11-16 ... Bus bar, 20 ... Magnetic detection element assembly, 21-23 ... Magnetic detection element, 24 ... Substrate
Claims (4)
前記制御ユニットに接続される複数のバスバーと、
磁性コアを用いることなく前記バスバーに流れる電流を検出する複数の磁気検出素子と、
を備えており、
前記複数のバスバー及び前記複数の磁気検出素子が、前記制御ユニットの投影面積内に配置されてなることを特徴とする電流検出装置。 A control unit provided inside the inverter unit that mutually converts DC power and AC power;
A plurality of bus bars connected to the control unit;
A plurality of magnetic detection elements for detecting a current flowing through the bus bar without using a magnetic core;
With
The current detecting device, wherein the plurality of bus bars and the plurality of magnetic detection elements are arranged within a projected area of the control unit.
前記バスバー集合体と前記磁気検出素子集合体とが、固定手段を介して固定されてなることを特徴とする請求項1記載の電流検出装置。 The bus bar assembly in which the plurality of bus bars are molded, and the magnetic detection element assembly in which the plurality of magnetic detection elements are molded,
The current detection device according to claim 1, wherein the bus bar assembly and the magnetic detection element assembly are fixed through fixing means.
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