JP2017116419A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、磁電変換素子を利用してバスバに流れる電流を計測する電流センサに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a current sensor that measures a current flowing through a bus bar using a magnetoelectric conversion element.
例えば、特許文献1に磁電変換素子を利用してバスバに流れる電流を計測する電流センサが開示されている。一般に、磁電変換素子は、磁電変換素子を貫く磁束線の特定の方向に沿った成分を計測する。その方向は感磁方向と呼ばれる。なお、磁場の強さは磁束密度で表されることが多い。磁電変換素子の出力は、磁束密度の感磁方向成分となる。 For example, Patent Document 1 discloses a current sensor that measures a current flowing through a bus bar using a magnetoelectric conversion element. Generally, a magnetoelectric conversion element measures a component along a specific direction of a magnetic flux line penetrating the magnetoelectric conversion element. That direction is called the magnetosensitive direction. Note that the strength of the magnetic field is often expressed by magnetic flux density. The output of the magnetoelectric conversion element is a magnetic sensitive direction component of the magnetic flux density.
特許文献1に開示されている電流センサの磁電変換素子は、感磁方向が計測対象のバスバが延びている方向と直交するように当該バスバの側面に配置される。この磁電変換素子は、計測対象のバスバを流れる電流に起因して発生する磁場の強さ(磁束密度)を計測する。以下、説明の都合上、磁場の強さ(磁束密度)を計測することを単純に、「磁場を計測する」と称する。また、計測対象のバスバを流れる電流に起因して発生する磁場を対象磁場と称する。 The magnetoelectric conversion element of the current sensor disclosed in Patent Document 1 is arranged on the side surface of the bus bar so that the magnetic sensing direction is orthogonal to the direction in which the bus bar to be measured extends. This magnetoelectric conversion element measures the strength (magnetic flux density) of the magnetic field generated due to the current flowing through the bus bar to be measured. Hereinafter, for convenience of explanation, measuring the strength (magnetic flux density) of the magnetic field is simply referred to as “measuring the magnetic field”. A magnetic field generated due to the current flowing through the bus bar to be measured is referred to as a target magnetic field.
磁電変換素子は、対象磁場以外の磁場(ノイズ磁場)も計測し得る。特許文献1には、さらに、計測対象のバスバと平行に延びている非計測対象のバスバを流れる電流に起因して発生するノイズ磁場の影響を低減するための技術が開示されている。非計測対象のバスバの断面形状は細長く、長手方向の中央が長手方向の両端に対してくびれている。この断面形状によりノイズ磁場(ノイズ磁束)の感磁方向の成分が低減され、磁電変換素子に対するノイズ磁場の影響が低減される。これにより、電流センサの計測精度が向上される。 The magnetoelectric transducer can also measure a magnetic field (noise magnetic field) other than the target magnetic field. Patent Document 1 further discloses a technique for reducing the influence of a noise magnetic field generated due to a current flowing through a non-measurement target bus bar extending in parallel with the measurement target bus bar. The cross-sectional shape of the non-measurement target bus bar is elongated and the center in the longitudinal direction is constricted with respect to both ends in the longitudinal direction. This cross-sectional shape reduces the component in the magnetic sensing direction of the noise magnetic field (noise magnetic flux) and reduces the influence of the noise magnetic field on the magnetoelectric transducer. Thereby, the measurement accuracy of the current sensor is improved.
電流センサは、様々な電子機器で採用され得る。電子機器は、その機能を実現するために様々な電子部品を備える。電子部品の中には、リアクトルなど、磁束密度の大きい磁場を発生する部品がある。そのため、電流センサに利用される磁電変換素子は、付近の電子部品が発生する磁場(ノイズ磁場)の影響を受け得る。特に、電子機器が小型化するとバスバと電子部品との距離が近づき、磁電変換素子は、ノイズ磁場の影響を受けやすくなる。特許文献1に記載の電流センサは、平行に延びている非計測対象のバスバから発生するノイズ磁場の影響を低減できるが、電子部品から発生するノイズ磁場の影響を低減できない。本明細書では、バスバに流れる電流を計測する電流センサにおいて、付近の電子部品から発生する磁場の影響を考慮し、電流センサの計測精度を向上するための技術を提供する。 Current sensors can be employed in various electronic devices. An electronic device includes various electronic components in order to realize its function. Among electronic components, there are components that generate a magnetic field having a high magnetic flux density, such as a reactor. Therefore, the magnetoelectric conversion element used for the current sensor can be affected by a magnetic field (noise magnetic field) generated by a nearby electronic component. In particular, when the electronic device is downsized, the distance between the bus bar and the electronic component is reduced, and the magnetoelectric conversion element is easily affected by a noise magnetic field. The current sensor described in Patent Document 1 can reduce the influence of a noise magnetic field generated from a non-measurement target bus bar extending in parallel, but cannot reduce the influence of a noise magnetic field generated from an electronic component. The present specification provides a technique for improving the measurement accuracy of a current sensor in consideration of the influence of a magnetic field generated from a nearby electronic component in a current sensor that measures a current flowing through a bus bar.
本明細書が開示する電流センサは、バスバを流れる電流を計測するセンサであり、特定の電子部品が発する磁場内に配置されている。電流センサは、感磁方向がバスバの断面中心を中心とする円の接線方向に一致するように配置されている第1磁電変換素子と、感磁方向がバスバの延設方向と一致するように配置されている第2磁電変換素子と、第2磁電変換素子の計測値と、第2磁電変換素子と特定の電子部品との相対的な位置関係に基づいて、第1磁電変換素子の計測値を補正し、補正後の計測値からバスバの電流を算出するコントローラを備えている。 The current sensor disclosed in the present specification is a sensor that measures a current flowing through a bus bar, and is disposed in a magnetic field generated by a specific electronic component. The current sensor includes a first magnetoelectric conversion element arranged so that a magnetic sensitive direction coincides with a tangential direction of a circle centering on a cross-sectional center of the bus bar, and a magnetic sensitive direction coincides with an extending direction of the bus bar. The measured value of the first magnetoelectric conversion element based on the second magnetoelectric conversion element arranged, the measured value of the second magnetoelectric conversion element, and the relative positional relationship between the second magnetoelectric conversion element and the specific electronic component And a controller for calculating the bus bar current from the corrected measurement value.
この構成によれば、第2磁電変換素子は、感磁方向がバスバの延設方向と一致するように配置されているので、バスバに流れる電流に起因して発生する磁場を計測せず、特定の電子部品から発生する磁場を計測する。そして、コントローラは、第2磁電変換素子の計測値と、第2磁電変換素子と特定の電子部品との相対的な位置関係に基づいて、第1磁電変換素子の計測値を補正する。これにより、バスバを流れる電流の電流値を、電子部品から発生する磁場の影響を考慮して算出することができ、電流センサの計測精度を向上することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 According to this configuration, since the second magnetoelectric conversion element is arranged so that the magnetic sensing direction coincides with the extending direction of the bus bar, the magnetic field generated due to the current flowing through the bus bar is not measured and specified. Measure the magnetic field generated from the electronic components. Then, the controller corrects the measurement value of the first magnetoelectric conversion element based on the measurement value of the second magnetoelectric conversion element and the relative positional relationship between the second magnetoelectric conversion element and the specific electronic component. Thereby, the current value of the current flowing through the bus bar can be calculated in consideration of the influence of the magnetic field generated from the electronic component, and the measurement accuracy of the current sensor can be improved. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
(第1実施例)
図面を参照して第1実施例の電流センサを説明する。第1実施例の電流センサは、ハイブリッド車100に備えられている。図1は、ハイブリッド車100の電力系のブロック図である。
(First embodiment)
The current sensor of the first embodiment will be described with reference to the drawings. The current sensor of the first embodiment is provided in the
ハイブリッド車100は、3相交流の走行用のモータ73と、エンジン72と、動力分配機構74と、電力変換装置30と、システムメインリレー60と、メインバッテリ80と、フィードバックコントローラ91と、電流センサ10を備える。メインバッテリ80は、システムメインリレー60を介して電力変換装置30に接続されている。電力変換装置30は、メインバッテリ80の電力を昇圧する電圧コンバータ回路32と、昇圧後の直流電力を3相交流電力に変換するインバータ回路31を備えている。変換後の3相交流電力は、インバータ回路31とモータ73との間を接続している3本のバスバ2a−2cを介して、モータ73に供給される。モータ73の出力トルクとエンジン72の出力トルクは動力分配機構74で合成又は分配されて車軸75に伝達される。また、モータ73は、ハイブリッド車100の制動時、回生エネルギを交流電力に変換する発電機として機能する。この場合、インバータ回路31は、モータ73から供給される交流電力を直流電力に変換し、電圧コンバータ回路32は、変換後の直流電力をメインバッテリ80の充電に適した電圧まで降圧する。即ち、電圧コンバータ回路32は、いわゆる、双方向コンバータ回路である。
The
電圧コンバータ回路32は、2個のトランジスタTaの直列回路と、一端がその直列回路の中点に接続しており、他端がメインバッテリ80の高圧端に接続されているリアクトルLと、メインバッテリ80と並列に接続されているフィルタコンデンサC1を含む。一方、インバータ回路31は、2個のトランジスタTbの直列回路が3セット並列に接続されている。3セットの直列回路の3個の中点は、それぞれ、3本のバスバ2a−2cに接続されている。3本のバスバ2a−2cは、それぞれ、モータ73のU相、V相、W相に接続されている。なお、図1では、いくつかのトランジスタへの符号は省略されている。トランジスタTa、Tbに、ダイオードが逆並列に接続されている。電圧コンバータ回路32とインバータ回路31の動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
The
また、電圧コンバータ回路32とインバータ回路31の間に、平滑化コンデンサC2が回路31、32の双方と並列に接続されている。平滑化コンデンサC2は、インバータ回路31への入力電流又は電圧コンバータ回路32への入力電流を平滑化する。
Further, a smoothing capacitor C <b> 2 is connected in parallel with both the
電流センサ10は、バスバ2a−2cを流れる電流を計測する。電流センサ10は、バスバ2a−2cのそれぞれに配置されている素子パッケージ6a−6cと、センサコントローラ92で構成される。各素子パッケージは、各バスバを流れる電流に起因して発生する磁場を計測するための磁電変換素子を収容している。なお、本実施例では、各素子パッケージは、2個の磁電変換素子を収容しているが、詳細は後述する。センサコントローラ92は、素子パッケージ6a−6cから供給される測定値からバスバ2a−2cに流れる電流の電流値を算出する。電流センサ10については後に詳しく説明する。
フィードバックコントローラ91は、モータ73を要求トルクで駆動するために電流フィードバック制御を実行する。フィードバックコントローラ91は、センサコントローラ92により算出された電流値を利用して、電流フィードバック制御の制御量を算出し、当該制御量に応じたPWM信号を電力変換装置30のトランジスタTa、Tbに供給する。
The
図2を参照して、電力変換装置30の筐体内の部品構成を説明する。図2は、電力変換装置30の平面図である。なお、図2では、電力変換装置30の筐体40を塞ぐカバーの図示を省略している。
With reference to FIG. 2, the component structure in the housing | casing of the
電力変換装置30は、積層ユニット50と、コンデンサモジュール41と、リアクトルモジュール42と、端子台43と、各部品50及び41−43を収容している筐体40を備えている。積層ユニット50は、パワーカード51a−51dを冷却するためのユニットであり、4個のパワーカード51a−51dと5個の冷却器53を、一つずつ交互に積層している。なお、図2では、5個の冷却器のうちの一つの冷却器に符号を付し、他の冷却器の符号は省略している。また、図2には、XYZ座標系が示されており、Y軸は、4個のパワーカード51a−51dと5個の冷却器53が積層している方向(以下、積層方向)と一致する。
The
パワーカード51a−51cは、それぞれ、インバータ回路31の1セットの直列回路を構成する2個のトランジスタTbを封止している。パワーカード51dは、電圧コンバータ回路の直列回路を構成する2個のトランジスタTaを封止している。
Each of the
5個の冷却器53は、連結パイプ55a、55bで連結されており、各冷却器の内側の流路は、連結パイプ55a、55bと連通している。積層方向の一端の冷却器には、供給管54a、排出管54bが連結されている。供給管54aを通じて供給される冷媒は、連結パイプ55aを通じて5個の冷却器53に分配される。冷媒は各冷却器を通る間に隣接するパワーカードから熱を吸収する。各冷却器を通った冷媒は連結パイプ55bに集約され、排出管54bから排出される。なお、冷媒は液体であり、典型的には水である。
The five
積層ユニット50は、筐体40の底面に設けられている支柱46により支持されている板バネ45と筐体40の側壁との間に挿入され、板バネ45の弾性力により積層方向に荷重が加えられている。この荷重により、各パワーカードと各冷却器が密着する。
The stacked
端子台43は、積層ユニット50とX軸方向に並んで配置されており、筐体40の側壁に固定されている。端子台43は、X軸方向に平行に延びている3本のバスバ2a−2cと素子パッケージ6a−6cを備えている。バスバ2aの一端は、筐体40の外側に露出しており、当該一端には、モータ73から延びているパワーケーブルが接続される。バスバ2aの他端は、パワーカード51aの上面(Z軸正方向に向く面)から突出している3本の端子のうちの出力端子52aに接続されている。出力端子52aは、インバータ回路31の1セットの直列回路の中点に接続されている(図1参照)。同様に、バスバ2b、2cの各バスバの一端は、モータ73から延びているパワーケーブルに接続され、他端は、パワーカード51b、51cの上面から突出している出力端子52b、52cの夫々に接続されている。なお、図2では、各パワーカードの3本の端子のうちの1つの出力端子に符号を付し、他の端子の符号を省略している。
The
コンデンサモジュール41は、フィルタコンデンサC1と平滑化コンデンサC2(図1参照)を含むモジュールである。コンデンサモジュール41は、端子台43と反対側で積層ユニット50とX軸方向に並んで配置されている。リアクトルモジュール42は、電圧コンバータ回路32のリアクトルL(図1参照)を含むモジュールである。リアクトルモジュール42は、板バネ45及び支柱46を間に挟んで、積層ユニット50とY軸方向(即ち、積層方向)に並んで配置されている。
The
バスバ47は、パワーカード51dの上面から突出している3本の端子のうちの出力端子52dとリアクトルモジュール42を接続している。出力端子52dは、トランジスタTaの直列回路の中点に接続されている(図1参照)。なお、電力変換装置30は、コンデンサモジュール41とパワーカード51a−51dを接続するバスバ及びパワーカード51a−51dを互いに接続するバスバも備えている。図2では、それらバスバの図示を省略していることに留意されたい。また、電力変換装置30は、フィードバックコントローラ91とセンサコントローラ92を実現するための基板も備えているが、図2では、当該基板の図示も省略している。
The
図3から図5を参照して、バスバと素子パッケージについて説明する。図3は、バスバ2a−2cの斜視図である。図4は、バスバ2a−2cの平面図である。図5は、図4のV−V線における断面図である。上述したように、バスバ2a−2cは、端子台43に備えられるが、図3から図5では、端子台43の本体の図示を省略している。なお、後述する図7も同様に端子台43の本体の図示を省略している。
The bus bar and the element package will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view of the
バスバ2a−2cは、細長い金属板により製造される。バスバ2a−2cの横断面は、Z軸方向に細長い長方形である。バスバ2a−2cは、その幅広の側面が対向するように平行に配置されている。バスバ2a−2cのそれぞれには、Y軸方向に貫通する同一形状の切欠き3a−3cが設けられている。切欠き3aは、隣接するバスバ2bの切欠き3bに対してX軸正方向にオフセットして設けられており、バスバ2a−2cの並び方向(即ち、Y軸方向)から見たときに、切欠き3aと切欠き3bは重ならない。切欠き3cも、隣接するバスバ2bの切欠き3bに対してX軸正方向にオフセットして設けられており、Y軸方向から見たときに、切欠き3cと切欠き3bは重ならない。図4に示すように、切欠き3a−3cは、三角形の3つの頂点となるように配置されている。
The bus bars 2a-2c are manufactured by an elongated metal plate. The cross section of the
素子パッケージ6a−6cのそれぞれは、切欠き3a−3cの内側に配置されている。素子パッケージ6aは、2個の磁電変換素子4a、5aを収容しており、図3では、素子パッケージ6aの外形を破線で描いている。同様に、素子パッケージ6bは、2個の磁電変換素子4b、5bを収容しており、素子パッケージ6cは、2個の磁電変換素子4c、5cを収容している。
Each of the element packages 6a-6c is disposed inside the
バスバ2cの延設方向(即ち、X軸方向)に電流が流れると、バスバ2cの周囲には、電流に起因して磁場が発生する。バスバ2cに流れる電流に起因して発生する磁場(対象磁場)の強さを表す磁束密度を、対象磁束密度MBと称する。図5に示すように、対象磁場(対象磁束密度MB)は、延設方向から見たときに、バスバ2cの断面を囲むように発生する。一般に、磁束密度は、バスバを流れる電流の電流密度に比例する。ここで、バスバ2cの切欠き3cが設けられている箇所は、他の箇所に比べて断面積が小さくなり電流密度が高まっている。電流密度が高められることで、磁束密度も高められる。素子パッケージ6cを切欠き3cの内側に配置することにより、素子パッケージ6c内の磁電変換素子は、切欠き3cにより高められた対象磁束密度MBを計測する。同様に、素子パッケージ6a、6b内の磁電変換素子も、切欠き3a、3bにより高められた磁束密度を計測する。上述したように、隣接するバスバ2bの切欠き3bは、並び方向から見たときにバスバ2cの切欠き3cに重ならない(図4、図5参照)。これにより、切欠き3bにより磁束密度が高められたバスバ2bから発生する対象磁場がバスバ2cの切欠き3cの内側に配置される素子パッケージ6cに影響を与えることを防止することができる。同様に、隣接するバスバから発生する磁場が素子パッケージ6a、6b内の磁電変換素子に影響を与えることも防止される。
When a current flows in the extending direction of the
図4、図5を参照して、素子パッケージ内の磁電変換素子について説明する。素子パッケージ6a−6cは、同様の構成をしている。以下、代表して素子パッケージ6cを説明する。素子パッケージ6cは、バスバ2cに流れる電流に起因して発生する対象磁場の強さ(対象磁束密度MB)を計測するための第1磁電変換素子4cと、リアクトルLが発生する磁場(ノイズ磁場)の強さ(ノイズ磁束密度)を計測するための第2磁電変換素子5cを備えている。第1磁電変換素子4cと第2磁電変換素子5cは、切欠き3c内で隣り合うように配置されている。一般に、磁電変換素子は、特定の方向の磁束のみを検知する。その方向は、感磁方向と呼ばれる。符号Dc4が付される矢印は、第1磁電変換素子4cの感磁方向を示す。第1磁電変換素子4cは、図4に示すように、感磁方向Dc4がバスバ2cの延設方向(即ち、X軸方向)と直交するように、切欠き3c内に配置されている。別言すれば、図5に示すように、感磁方向Dc4がバスバ2cの断面中心を中心とする円の接線方向に一致するように、第1磁電変換素子4cが配置されている。ここで、対象磁場(対象磁束密度MB)は、図4、図5に示すように、延設方向と直交する平面上で上記の円の接線方向と一致する方向に発生する。よって、第1磁電変換素子4cは、対象磁場(対象磁束密度MB)を計測することができる。
With reference to FIGS. 4 and 5, the magnetoelectric conversion element in the element package will be described. The element packages 6a-6c have the same configuration. Hereinafter, the
また、符号Dc5が付される矢印は、第2磁電変換素子5cの感磁方向を示す。第2磁電変換素子5cは、図4に示すように、感磁方向Dc5がバスバ2cの延設方向(即ち、X軸方向)と一致するように配置されている。ここで、感磁方向Dc5は、対象磁場(対象磁束密度MB)が発生する方向と一致しない。よって、第2磁電変換素子5cは、対象磁場を計測しない。
Moreover, the arrow attached | subjected code | symbol Dc5 shows the magnetosensitive direction of the 2nd
リアクトルモジュール42の周囲には、リアクトルLを流れる電流による磁場(ノイズ磁場)が発生する。リアクトルLは、コイルを含む電子部品であり、当該コイルからは、高い磁束密度を有するノイズ磁場が発生する。磁電変換素子4c、5cを含む端子台43は、リアクトルモジュール42と共に筐体40に収容されている(図2参照)。そのため、磁電変換素子4c、5cは、ノイズ磁場内に配置されている。そのため、第1磁電変換素子4cは、対象磁場(磁束密度MB)だけでなくノイズ磁場(ノイズ磁束密度)も計測する。本実施例では、センサコントローラ92は、ノイズ磁場の影響を低減するために、第2磁電変換素子の計測値を利用して、第1磁電変換素子の計測値を補正する。
Around the
図6を参照して、第2磁電変換素子の計測値を利用して第1磁電変換素子の計測値を補正する方法について説明する。以下では、代表してバスバ2cの磁電変換素子4c、5cについて説明する。図6は、磁電変換素子4c、5cとリアクトルモジュール42との相対的な位置関係を示す模式図である。
With reference to FIG. 6, a method of correcting the measurement value of the first magnetoelectric conversion element using the measurement value of the second magnetoelectric conversion element will be described. Below, the
第2磁電変換素子5cとリアクトルモジュール42との位置関係は、端子台43とリアクトルモジュール42の筐体40内でのレイアウトにより、一意に決まる。そのため、第2磁電変換素子5cを通過するノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)の方向は、一意に決まる。上述したように、第2磁電変換素子5cの感磁方向Dc5はバスバの延設方向(即ち、X軸方向)と一致するので、第2磁電変換素子5cは、ノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)のX軸成分である成分MLxを検知し、成分MLxの磁束密度を示す計測値を出力する。よって、一意に決まるノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)の方向から成分MLxとノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)のY軸成分である成分MLyの比が求まり、成分MLxの磁束密度を示す計測値から、成分MLyの磁束密度を算出することができる。先に述べたように、第2磁電変換素子5cは、対象磁場(対象磁束密度MB)を計測しない。すなわち、第2磁電変換素子5cの計測値は、バスバ2cを流れる電流に依存せず、リアクトルLが発する磁場に依存する。
The positional relationship between the second
一方、第1磁電変換素子4cは、対象磁場(対象磁束密度MB)だけでなく、第1磁電変換素子4cを通過するノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)のY軸成分MNも検知する。即ち、第1磁電変換素子4cは、対象磁場(対象磁束密度MB)とノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)のY軸成分MNを合成した磁束密度を計測して出力する。ここで、第1磁電変換素子4cと第2磁電変換素子5cとの位置関係も一意に決まっているので、Y軸成分MNの磁束密度は、成分MLyの磁束密度と相関関係にある。本実施例では、センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5cの計測値から第2磁電変換素子5cを通過するノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)の第1磁電変換素子4cの感磁方向(即ち、Y軸方向)の成分MLyを算出し、当該磁束密度から補正値を推測し、当該補正値を利用して、第1磁電変換素子4cの計測値を補正する。補正値は、Y軸成分MNの磁束密度と成分MLyの磁束密度との相関関係に基づいて、成分MLyの磁束密度から推測されるノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)のY軸成分MNに相当する値である。一般的に言えば、センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5cの計測値と、第2磁電変換素子5cとリアクトルモジュール42との相対的な位置関係により決まる第2磁電変換素子5cを通過するノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)の方向と、第1磁電変換素子4cと第2磁電変換素子5cとの相対的な位置関係に基づいて、第1磁電変換素子4cの計測値を補正する。
On the other hand, the first
具体的には、以下のように実現される。センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5cの計測値と第1磁電変換素子4cの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップを記憶しており、センサコントローラ92は、当該マップを利用して第2磁電変換素子5cの計測値から補正値を算出し、第1磁電変換素子4cの計測値を補正する。マップは、シミュレーション又は実験により、電力変換装置30の設計時に生成される。
Specifically, it is realized as follows. The
センサコントローラ92は、上記のマップを利用して補正した第1磁電変換素子4cの計測値から、バスバ2cを流れる電流の電流値を算出する。また、センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5aの計測値と第1磁電変換素子4aの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップ、及び、第2磁電変換素子5bの計測値と第1磁電変換素子4bの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップも記憶している。センサコントローラ92は、これらマップを利用して第1磁電変換素子4a、4bの計測値も補正し、補正後の計測値からバスバ2a、2bを流れる電流の電流値を算出する。
The
ここで、第2磁電変換素子5a−5cは、バスバから発生する対象磁束を検知せず、ノイズ磁場を計測する。そのため、第2磁電変換素子5a−5cの測定値は、リアクトルLに流れる電流の電流値と相関関係にある。センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5a−5cの計測値とリアクトルLに流れる電流の電流値との関係を示すマップを記憶しており、当該マップを利用してリアクトルLに流れる電流の電流値も算出する。このマップは、シミュレーション又は実験により、電力変換装置30の設計時に生成される。即ち、第2磁電変換素子5a−5cとセンサコントローラ92は、リアクトルLに流れる電流を計測する電流センサも構成する。これにより、リアクトルLに流れる電流を計測する電流センサを電力変換装置30に別途備える必要がなく、電力変換装置30の製造コストの抑制に寄与する。
Here, the 2nd
本実施例の効果について説明する。上記の構成によれば、第2磁電変換素子5cは、感磁方向Dc5がバスバ2cの延設方向(即ち、X軸方向)と一致するように配置されているので、バスバ2cから発生する対象磁場(対象磁束密度MB)を計測せずに、リアクトルモジュール42から発生するノイズ磁場(ノイズ磁束密度ML)を検知する。そして、センサコントローラ92は、リアクトルモジュール42と第2磁電変換素子5cとの相対的な位置関係及び第1磁電変換素子4cと第2磁電変換素子5cとの相対的な位置関係に基づいて生成されるマップを利用して、第2磁電変換素子5cの計測値から補正値を算出し、当該補正値により第1磁電変換素子4cの計測値を補正する。これにより、バスバ2cを流れる電流の電流値を、リアクトルモジュール42から発生するノイズ磁場の影響を考慮して算出することができ、電流センサの計測精度を向上することができる。
The effect of the present embodiment will be described. According to the above configuration, the second
(変形例)
本実施例の変形例を説明する。バスバ2cの第1磁電変換素子4cとバスバ2bの第2磁電変換素子5bとの位置関係、及び、第1磁電変換素子4cとバスバ2aの第2磁電変換素子5aとの位置関係も一意に決まっている。第2磁電変換素子5a、5bの感磁方向Da5、Db5は、バスバ2cの対象磁場(対象磁束密度MB)の方向と一致しないので、第2磁電変換素子5a、5bは、対象磁場(対象磁束密度MB)を計測しない。これにより、第1実施例と同様の考え方(図6参照)に基づき、第1磁電変換素子4cの計測値を第2磁電変換素子5a−5cの計測値から補正することも可能である。本変形例では、センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5a−5cの計測値と第1磁電変換素子4cの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップを記憶しており、センサコントローラ92は、当該マップを利用して算出した補正値により第1磁電変換素子4cの測定値を補正してもよい。第1磁電変換素子4a、4bの計測値も、同様なマップにより補正される。これにより、第1実施例と同様に、電流センサの計測精度を向上することができる。
(Modification)
A modification of this embodiment will be described. The positional relationship between the first
(第2実施例)
図7を参照して、第2実施例の電流センサを説明する。図7は、図4と同様な、バスバ2a−2cの平面図である。本実施例では、素子パッケージの構成が第1実施例と異なっており、それ以外の構成は第1実施例と同じである。以下、第1実施例と構成が異なる素子パッケージについて説明する。
(Second embodiment)
With reference to FIG. 7, the current sensor of 2nd Example is demonstrated. FIG. 7 is a plan view of the
本実施例では、第2磁電変換素子は、バスバ2cにのみ配置されており、バスバ2a、2bには配置されていない。即ち、本実施例では、電流センサは、第2磁電変換素子5a、5bを備えておらず、第2磁電変換素子5cのみを備えている。センサコントローラ92は、第1実施例と同様に、第2磁電変換素子5cの計測値と第1磁電変換素子4cの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップを記憶している。本実施例では、さらに、センサコントローラ92は、第2磁電変換素子5cの計測値とバスバ2aの第1磁電変換素子4aの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップと、第2磁電変換素子5cの計測値とバスバ2bの第1磁電変換素子4bの計測値を補正するための補正値との関係を示したマップを記憶している。これらマップは、第1実施例で説明した考え方(図6参照)に基づいて、シミュレーション又は実験により、電力変換装置30の設計時に生成される。センサコントローラ92は、これらマップを利用して第2磁電変換素子5cの計測値から第1磁電変換素子4a−4cのそれぞれの補正値を算出する。本実施例でも、第1実施例と同様に、電流センサの計測精度を向上することができる。
In the present embodiment, the second magnetoelectric conversion element is disposed only on the
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。リアクトルモジュール42が、請求項の「特定の電子部品」の一例である。本明細書が開示する技術は、電流計測対象のバスバに隣接して配置される第1磁電変換素子が、バスバ以外の部品(特定の電子部品)が発生する磁場(ノイズ磁場)内に置かれており、そのノイズ磁場の影響を低減する。請求項における「特定の電子部品」は、実施例のリアクトルに限定されず、第1磁電変換素子を含む空間に強い磁場を形成する部品であれば、例えば、トランス、コイル、抵抗器等であってもよい。
Hereinafter, points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. The
上記の実施例では、センサコントローラ92が、請求項の「コントローラ」の一例であり、センサコントローラ92が、第2磁電変換素子5cの計測値と補正値との関係を示したマップを記憶している。センサコントローラ92は、素子パッケージ6cの中に実装されていてもよい。
In the above embodiment, the
第2磁電変換素子5cは、バスバ2cに配置されていなくてもよい。例えば、バスバ2cから離れた位置で端子台43内に配置されてもよく、リアクトルモジュール42とパワーカード51dを接続するバスバ47に配置されてもよい。
The 2nd
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2a−2c:バスバ
3a−3c:切欠き
4a−4c:第1磁電変換素子
5a−5c:第2磁電変換素子
6a−6c:素子パッケージ
30:電力変換装置
31:インバータ回路
32:電圧コンバータ回路
40:筐体
41:コンデンサモジュール
42:リアクトルモジュール
43:端子台
45:板バネ
50:積層ユニット
51a−51d:パワーカード
52a−52d:出力端子
90:コントローラ
91:フィードバックコントローラ
92:センサコントローラ
100:ハイブリッド車
C1:フィルタコンデンサ
C2:平滑化コンデンサ
L:リアクトル
Da4−Dc4、Da5−Dc5:感磁方向
MB:対象磁束密度
ML:ノイズ磁束密度
2a-2c:
Claims (1)
感磁方向が前記バスバの断面中心を中心とする円の接線方向に一致するように配置されている第1磁電変換素子と、
感磁方向が前記バスバの延設方向と一致するように配置されている第2磁電変換素子と、
前記第2磁電変換素子の計測値と、前記第2磁電変換素子と前記特定の電子部品との相対的な位置関係に基づいて、前記第1磁電変換素子の計測値を補正し、補正後の計測値から前記バスバの電流を算出するコントローラと、
を備える電流センサ。 It is a current sensor that measures the current flowing through the bus bar and is arranged in a magnetic field generated by a specific electronic component,
A first magnetoelectric conversion element arranged such that a magnetic sensitive direction coincides with a tangential direction of a circle centering on a cross-sectional center of the bus bar;
A second magnetoelectric conversion element arranged such that a magnetic sensitive direction coincides with an extending direction of the bus bar;
Based on the measurement value of the second magnetoelectric conversion element and the relative positional relationship between the second magnetoelectric conversion element and the specific electronic component, the measurement value of the first magnetoelectric conversion element is corrected, A controller for calculating the current of the bus bar from the measured value;
A current sensor comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015252399A JP2017116419A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Current sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015252399A JP2017116419A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Current sensor |
Publications (1)
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JP2017116419A true JP2017116419A (en) | 2017-06-29 |
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ID=59232257
Family Applications (1)
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JP2015252399A Pending JP2017116419A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Current sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2017116419A (en) |
-
2015
- 2015-12-24 JP JP2015252399A patent/JP2017116419A/en active Pending
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