JP2021025832A - Power conversion unit - Google Patents

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Abstract

To provide a power conversion unit in which decrease in detection accuracy of a current is suppressed.SOLUTION: A power conversion unit 300 has a power conversion section that converts DC power into AC power. Further, the power conversion unit has a P bus bar 303 and an N bus bar 304 connected to a battery, a U-phase bus bar 561 to a W-phase bus bar 563 connected to a motor, and a current sensor 650 for converting a magnetic field generated from an AC current flowing in a phase bus bar into an electric signal. The phase bus bar and the current sensor face each other in a z direction. Each of the P bus bar, the N bus bar, and the U-phase bus bar to the W-phase bus bar extends in a y direction. The U-phase bus bar to the W-phase bus bar, and the P-bus bar and the N-bus bar are aligned in an x direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書に記載の開示は、電流センサを有する電力変換ユニットに関するものである。 The disclosure described herein relates to a power conversion unit having a current sensor.

特許文献1に示されるように、被測定電流から発せられる磁界に基づいて被測定電流を検出する電流センサが知られている。 As shown in Patent Document 1, a current sensor that detects a measured current based on a magnetic field generated from the measured current is known.

特許第5531213号公報Japanese Patent No. 5531213

電流センサの設けられる電流線を流れる被測定電流から磁界が発生する。それと同様にして、これとは異なる電流線を流れる電流からも磁界が発生する。この磁界が電流センサを透過すると、それによって電流の検出精度が低下する虞がある。 A magnetic field is generated from the measured current flowing through the current line provided with the current sensor. Similarly, a magnetic field is generated from a current flowing through a different current line. If this magnetic field passes through the current sensor, the accuracy of current detection may decrease.

そこで本明細書に記載の開示は、電流の検出精度の低下が抑制された電力変換ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the disclosure described in the present specification is an object of the present invention to provide a power conversion unit in which a decrease in current detection accuracy is suppressed.

開示の1つは、 直流電源(200)の正極と負極のうちの一方に接続される第1直流接続部(303)と、
直流電源の正極と負極のうちの他方に接続される第2直流接続部(304)と、
第1直流接続部と第2直流接続部から入力される直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換部(531〜533,550)と、
電力変換部とモータ(400)とを接続して、交流電力をモータに供給する交流通電部(561〜563)と、
交流通電部と離間して対向配置され、交流通電部に流れる交流電流から発せられる磁界を電気信号に変換する電流センサ(650)と、を有し、
交流通電部と電流センサの対向する対向方向に直交する縦方向に、交流通電部、第1直流接続部、および、第2直流接続部それぞれが延び、
対向方向と縦方向に直交する横方向において、交流通電部、第1直流接続部、および、第2直流接続部が順次並んでいる。
One of the disclosures is a first DC connection portion (303) connected to one of the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply (200).
A second DC connection (304) connected to the other of the positive and negative electrodes of the DC power supply,
A power conversion unit (531-533, 550) that converts the DC power of the DC power supply input from the first DC connection unit and the second DC connection unit into AC power, and
AC energization units (561 to 563) that connect the power conversion unit and the motor (400) to supply AC power to the motor, and
It has a current sensor (650), which is arranged so as to face the AC current-carrying part and converts a magnetic field generated from an AC current flowing through the AC current-carrying part into an electric signal.
The AC current-carrying part, the first DC connection part, and the second DC connection part each extend in the vertical direction orthogonal to the opposite direction of the AC current-carrying part and the current sensor.
The AC current-carrying portion, the first DC connection portion, and the second DC connection portion are sequentially arranged in the horizontal direction orthogonal to the opposite direction and the vertical direction.

これによれば、縦方向において直流電流が互いに逆向きに流れる第1直流接続部(303)と第2直流接続部(304)が横方向に並ぶ。したがってこれら2つの直流接続部(303,304)に流れる直流電流から生じる磁界は、横方向における2つの直流接続部(303,304)の間で強まる。 According to this, the first direct current connection portion (303) and the second direct current connection portion (304) in which direct currents flow in opposite directions in the vertical direction are arranged in the horizontal direction. Therefore, the magnetic field generated from the DC current flowing through these two DC connections (303, 304) is strengthened between the two DC connections (303, 304) in the lateral direction.

しかしながら、これら2つの直流接続部(303,304)で生じる磁界は、横方向における2つの直流接続部(303,304)の間の外で弱まる。この磁界の弱まる位置に交流通電部(561〜563)と電流センサ(650)が位置している。したがって、直流接続部(303,304)から発せられる磁界によって、電流センサ(650)の交流電流の検出精度が低下することが抑制される。 However, the magnetic field generated by these two DC connections (303, 304) weakens outside between the two DC connections (303, 304) in the lateral direction. The AC current-carrying part (561 to 563) and the current sensor (650) are located at positions where the magnetic field is weakened. Therefore, it is possible to prevent the current sensor (650) from deteriorating the detection accuracy of the alternating current due to the magnetic field generated from the direct current connection portions (303, 304).

車載システムを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an in-vehicle system. 電力変換ユニットを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the power conversion unit.

以下、実施形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<車載システム>
先ず、図1に基づいて電力変換ユニット300の設けられる車載システム100を説明する。この車載システム100は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム100は、バッテリ200、電力変換ユニット300、および、モータ400を有する。
(First Embodiment)
<In-vehicle system>
First, an in-vehicle system 100 provided with a power conversion unit 300 will be described with reference to FIG. The in-vehicle system 100 constitutes a system for an electric vehicle. The in-vehicle system 100 includes a battery 200, a power conversion unit 300, and a motor 400.

また車載システム100は図示しない複数のECUを有する。これら複数のECUはバス配線を介して相互に信号を送受信している。複数のECUは協調して電気自動車を制御している。複数のECUの制御により、バッテリ200のSOCに応じたモータ400の力行と回生が制御される。SOCはstate of chargeの略である。ECUはelectronic control unitの略である。 Further, the in-vehicle system 100 has a plurality of ECUs (not shown). These plurality of ECUs send and receive signals to and from each other via bus wiring. A plurality of ECUs cooperate to control an electric vehicle. The power running and regeneration of the motor 400 according to the SOC of the battery 200 are controlled by the control of the plurality of ECUs. SOC is an abbreviation for state of charge. ECU is an abbreviation for electronic control unit.

バッテリ200は複数の二次電池を有する。これら複数の二次電池は直列接続された電池スタックを構成している。この電池スタックのSOCがバッテリ200のSOCに相当する。二次電池としてはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、および、有機ラジカル電池などを採用することができる。バッテリ200が直流電源に相当する。 The battery 200 has a plurality of secondary batteries. These plurality of secondary batteries form a battery stack connected in series. The SOC of this battery stack corresponds to the SOC of the battery 200. As the secondary battery, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, an organic radical battery, or the like can be adopted. The battery 200 corresponds to a DC power source.

電力変換ユニット300の備える電力変換装置500はバッテリ200とモータ400との間の電力変換を行う。電力変換装置500はバッテリ200の直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置500はモータ400の発電(回生)によって生成された交流電力を直流電力に変換する。 The power conversion device 500 included in the power conversion unit 300 performs power conversion between the battery 200 and the motor 400. The power conversion device 500 converts the DC power of the battery 200 into AC power. The power conversion device 500 converts the AC power generated by the power generation (regeneration) of the motor 400 into DC power.

モータ400は図示しない電気自動車の車軸に連結されている。モータ400の回転エネルギーは車軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。逆に、走行輪の回転エネルギーは車軸を介してモータ400に伝達される。 The motor 400 is connected to the axle of an electric vehicle (not shown). The rotational energy of the motor 400 is transmitted to the traveling wheels of the electric vehicle via the axle. On the contrary, the rotational energy of the traveling wheels is transmitted to the motor 400 via the axle.

モータ400は電力変換装置500から供給される交流電力によって力行する。これにより推進力が走行輪に付与される。またモータ400は走行輪から伝達される回転エネルギーによって回生する。この回生で発生した交流電力は、電力変換装置500によって直流電力に変換される。この直流電力がバッテリ200に供給される。また直流電力は電気自動車に搭載された各種電気負荷にも供給される。 The motor 400 is powered by AC power supplied from the power converter 500. As a result, propulsive force is applied to the traveling wheels. Further, the motor 400 is regenerated by the rotational energy transmitted from the traveling wheels. The AC power generated by this regeneration is converted into DC power by the power conversion device 500. This DC power is supplied to the battery 200. DC power is also supplied to various electric loads mounted on electric vehicles.

<電力変換装置>
次に電力変換装置500を説明する。電力変換装置500はインバータを含んでいる。インバータはバッテリ200の直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ400に供給される。またインバータはモータ400で生成された交流電力を直流電力に変換する。この直流電力がバッテリ200に供給される。
<Power converter>
Next, the power conversion device 500 will be described. The power converter 500 includes an inverter. The inverter converts the DC power of the battery 200 into AC power. This AC power is supplied to the motor 400. The inverter also converts the AC power generated by the motor 400 into DC power. This DC power is supplied to the battery 200.

図1に示すように電力変換装置500にはPバスバ303とNバスバ304が含まれている。これらPバスバ303とNバスバ304にバッテリ200が接続される。Pバスバ303はバッテリ200の正極に接続される。Nバスバ304はバッテリ200の負極に接続される。Pバスバ303とNバスバ304が第1直流接続部と第2直流接続部に相当する。 As shown in FIG. 1, the power conversion device 500 includes a P bus bar 303 and an N bus bar 304. The battery 200 is connected to the P bus bar 303 and the N bus bar 304. The P bus bar 303 is connected to the positive electrode of the battery 200. The N bus bar 304 is connected to the negative electrode of the battery 200. The P bus bar 303 and the N bus bar 304 correspond to the first DC connection portion and the second DC connection portion.

また、電力変換装置500にはU相バスバ561、V相バスバ562、および、W相バスバ563が含まれている。これらU相バスバ561、V相バスバ562、および、W相バスバ563にモータ400が接続される。図1では各種バスバの接続部位を白丸で示している。これら接続部位は例えばボルトや溶接などによって電気的に接続されている。U相バスバ561〜W相バスバ563が交流通電部に相当する。 Further, the power conversion device 500 includes a U-phase bus bar 561, a V-phase bus bar 562, and a W-phase bus bar 563. The motor 400 is connected to the U-phase bus bar 561, the V-phase bus bar 562, and the W-phase bus bar 563. In FIG. 1, the connection parts of various bus bars are indicated by white circles. These connection parts are electrically connected by, for example, bolts or welding. The U-phase bus bar 561 to the W-phase bus bar 563 correspond to the AC current-carrying section.

電力変換装置500は、平滑コンデンサ550と、U相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533と、を有する。平滑コンデンサ550は2つの電極を有する。これら2つの電極のうちの一方にPバスバ303が接続されている。2つの電極のうちの他方にNバスバ304が接続されている。平滑コンデンサ550とU相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533が電力変換部の構成要素である。 The power conversion device 500 includes a smoothing capacitor 550 and a U-phase switch module 531 to a W-phase switch module 533. The smoothing capacitor 550 has two electrodes. A P bus bar 303 is connected to one of these two electrodes. The N bus bar 304 is connected to the other of the two electrodes. The smoothing capacitor 550 and the U-phase switch module 531 to W-phase switch module 533 are the components of the power conversion unit.

U相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533それぞれは、ハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542を有する。またU相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533それぞれは、ハイサイドダイオード541aとローサイドダイオード542aを有する。これら半導体素子は封止樹脂によって被覆保護されている。 Each of the U-phase switch modules 531 to W-phase switch module 533 has a high-side switch 541 and a low-side switch 542. Further, each of the U-phase switch modules 531 to W-phase switch module 533 has a high-side diode 541a and a low-side diode 542a. These semiconductor elements are coated and protected by a sealing resin.

本実施形態では、ハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542としてnチャネル型のIGBTを採用している。図1に示すようにハイサイドスイッチ541のエミッタ電極とローサイドスイッチ542のコレクタ電極とが接続されている。これによりハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542とが直列接続されている。 In this embodiment, an n-channel type IGBT is adopted as the high side switch 541 and the low side switch 542. As shown in FIG. 1, the emitter electrode of the high side switch 541 and the collector electrode of the low side switch 542 are connected. As a result, the high side switch 541 and the low side switch 542 are connected in series.

また、ハイサイドスイッチ541のコレクタ電極にハイサイドダイオード541aのカソード電極が接続されている。ハイサイドスイッチ541のエミッタ電極にハイサイドダイオード541aのアノード電極が接続されている。これによりハイサイドスイッチ541にハイサイドダイオード541aが逆並列接続されている。 Further, the cathode electrode of the high side diode 541a is connected to the collector electrode of the high side switch 541. The anode electrode of the high side diode 541a is connected to the emitter electrode of the high side switch 541. As a result, the high-side diode 541a is connected in antiparallel to the high-side switch 541.

同様にして、ローサイドスイッチ542のコレクタ電極にローサイドダイオード542aのカソード電極が接続されている。ローサイドスイッチ542のエミッタ電極にローサイドダイオード542aのアノード電極が接続されている。これによりローサイドスイッチ542にローサイドダイオード542aが逆並列接続されている。 Similarly, the cathode electrode of the low side diode 542a is connected to the collector electrode of the low side switch 542. The anode electrode of the low side diode 542a is connected to the emitter electrode of the low side switch 542. As a result, the low-side diode 542a is connected in antiparallel to the low-side switch 542.

上記したようにハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542は封止樹脂によって被覆保護されている。この封止樹脂から、ハイサイドスイッチ541のコレクタ電極、ハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542との間の中点、および、ローサイドスイッチ542のエミッタ電極それぞれに接続された端子の先端が露出されている。ハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542それぞれのゲート電極に接続された端子の先端が封止樹脂から露出されている。以下においてはこれら端子を、コレクタ端子540a、中点端子540c、エミッタ端子540b、および、ゲート端子540dと示す。 As described above, the high side switch 541 and the low side switch 542 are coated and protected by a sealing resin. From this sealing resin, the collector electrode of the high-side switch 541, the midpoint between the high-side switch 541 and the low-side switch 542, and the tip of the terminal connected to the emitter electrode of the low-side switch 542 are exposed. .. The tips of the terminals connected to the gate electrodes of the high-side switch 541 and the low-side switch 542 are exposed from the sealing resin. In the following, these terminals are referred to as a collector terminal 540a, a midpoint terminal 540c, an emitter terminal 540b, and a gate terminal 540d.

このコレクタ端子540aがPバスバ303に接続される。エミッタ端子540bがNバスバ304に接続される。これによりハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542とがPバスバ303からNバスバ304へ向かって順に直列接続されている。 The collector terminal 540a is connected to the P bus bar 303. The emitter terminal 540b is connected to the N bus bar 304. As a result, the high side switch 541 and the low side switch 542 are connected in series from the P bus bar 303 to the N bus bar 304 in order.

U相スイッチモジュール531の中点端子540cがU相バスバ561を介してモータ400のU相ステータコイルに接続されている。V相スイッチモジュール532の中点端子540cがV相バスバ562を介してV相ステータコイルに接続されている。W相スイッチモジュール533の中点端子540cがW相バスバ563を介してW相ステータコイルに接続されている。 The midpoint terminal 540c of the U-phase switch module 531 is connected to the U-phase stator coil of the motor 400 via the U-phase bus bar 561. The midpoint terminal 540c of the V-phase switch module 532 is connected to the V-phase stator coil via the V-phase bus bar 562. The midpoint terminal 540c of the W-phase switch module 533 is connected to the W-phase stator coil via the W-phase bus bar 563.

そしてU相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533に含まれるハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542それぞれのゲート端子540dがゲートドライバに接続されている。 The gate terminals 540d of the high-side switch 541 and the low-side switch 542 included in the U-phase switch modules 531 to W-phase switch module 533 are connected to the gate driver.

ECUは制御信号を生成し、それをゲートドライバに出力する。ゲートドライバは制御信号を増幅し、それをゲート端子540dに出力する。これによりハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542はECUによって開閉制御される。ECUは制御信号としてパルス信号を生成している。ECUはこのパルス信号のオンデューティ比と周波数を調整している。このオンデューティ比と周波数は後述の電流センサ650の出力や図示しない回転角センサの出力などによって決定される。 The ECU generates a control signal and outputs it to the gate driver. The gate driver amplifies the control signal and outputs it to the gate terminal 540d. As a result, the high-side switch 541 and the low-side switch 542 are controlled to open and close by the ECU. The ECU generates a pulse signal as a control signal. The ECU adjusts the on-duty ratio and frequency of this pulse signal. The on-duty ratio and frequency are determined by the output of the current sensor 650, which will be described later, the output of a rotation angle sensor (not shown), and the like.

モータ400を力行する場合、ECUからの制御信号の出力によって3相のスイッチモジュールの備えるハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542それぞれがPWM制御される。これにより電力変換装置500で3相交流が生成される。モータ400が発電(回生)する場合、ECUは例えば制御信号の出力を停止する。これにより発電によって生成された交流電力が3相のスイッチモジュールの備えるダイオードを通る。この結果、交流電力が直流電力に変換される。 When powering the motor 400, the high-side switch 541 and the low-side switch 542 of the three-phase switch module are PWM-controlled by the output of the control signal from the ECU. As a result, the power converter 500 generates a three-phase alternating current. When the motor 400 generates electricity (regenerates), the ECU stops, for example, the output of a control signal. As a result, the AC power generated by the power generation passes through the diode provided in the three-phase switch module. As a result, AC power is converted to DC power.

なお、U相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533それぞれの備えるスイッチ素子の種類としては特に限定されず、例えばMOSFETを採用することもできる。そしてこれらスイッチモジュールに含まれるスイッチやダイオードなどの半導体素子は、Siなどの半導体、および、SiCなどのワイドギャップ半導体によって製造することができる。半導体素子の構成材料としては特に限定されない。 The type of switch element provided in each of the U-phase switch modules 531 to W-phase switch module 533 is not particularly limited, and for example, MOSFET can be adopted. The semiconductor elements such as switches and diodes included in these switch modules can be manufactured by semiconductors such as Si and wide-gap semiconductors such as SiC. The constituent material of the semiconductor element is not particularly limited.

<電力変換ユニットの構成>
次に、電力変換ユニット300の構成を説明する。それに当たって、以下においては互いに直交の関係にある3方向をx方向、y方向、および、z方向とする。x方向が横方向に相当する。y方向が縦方向に相当する。z方向が対向方向に相当する。
<Structure of power conversion unit>
Next, the configuration of the power conversion unit 300 will be described. In this regard, in the following, the three directions orthogonal to each other will be referred to as the x direction, the y direction, and the z direction. The x direction corresponds to the lateral direction. The y direction corresponds to the vertical direction. The z direction corresponds to the opposite direction.

図2に示すように電力変換ユニット300は、これまでに図1に基づいて説明した電力変換装置500の他に、冷却器610、コンデンサケース620、端子台630、絶縁台640、電流センサ650、および、筐体660を有する。 As shown in FIG. 2, the power conversion unit 300 includes a cooler 610, a capacitor case 620, a terminal base 630, an insulation base 640, and a current sensor 650, in addition to the power conversion device 500 described so far based on FIG. And has a housing 660.

冷却器610はこれまでに説明した計3つのスイッチモジュールを収納しつつ、これらを冷却する機能を果たす。 The cooler 610 functions to cool the three switch modules described above while accommodating them.

コンデンサケース620は平滑コンデンサ550を収納する機能を果たす。それとともにコンデンサケース620はPバスバ303とNバスバ304を支持する機能を果たす。 The capacitor case 620 serves to house the smoothing capacitor 550. At the same time, the capacitor case 620 functions to support the P bus bar 303 and the N bus bar 304.

端子台630はPバスバ303とNバスバ304それぞれとバッテリ200から延びたワイヤハーネスとを接続するとともに両者を筐体660に固定する機能を果たす。また端子台630はU相バスバ561〜W相バスバ563それぞれとモータ400のバスバとを接続するとともに両者を筐体660に固定する機能を果たす。 The terminal block 630 has a function of connecting each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 and the wire harness extending from the battery 200, and fixing both to the housing 660. Further, the terminal block 630 has a function of connecting each of the U-phase bus bars 561 to the W-phase bus bar 563 and the bus bar of the motor 400 and fixing both to the housing 660.

絶縁台640はコンデンサケース620から延びたPバスバ303とNバスバ304それぞれと接触することで、Pバスバ303とNバスバ304それぞれを支持する機能を果たす。絶縁台640が接触台に相当する。 The insulation base 640 fulfills a function of supporting each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 by coming into contact with each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 extending from the capacitor case 620. The insulation base 640 corresponds to the contact base.

電流センサ650はU相バスバ561〜W相バスバ563それぞれを流れる交流電流を検出する機能を果たす。それとともに電流センサ650はこれら3つの相バスバを一体的に連結する機能を果たす。 The current sensor 650 functions to detect the alternating current flowing through each of the U-phase bus bars 561 to the W-phase bus bar 563. At the same time, the current sensor 650 functions to integrally connect these three phase buses.

筐体660は金属材料から構成される。筐体660は例えばアルミダイカストで製造される。筐体660は収納空間を有し、この収納空間に冷却器610、コンデンサケース620、端子台630、絶縁台640、および、電流センサ650それぞれが収納されている。これら収納物と筐体660とはボルトやバネ体などによって固定されている。 The housing 660 is made of a metal material. The housing 660 is manufactured by, for example, aluminum die casting. The housing 660 has a storage space, in which the cooler 610, the condenser case 620, the terminal block 630, the insulation base 640, and the current sensor 650 are each housed. These stored items and the housing 660 are fixed by bolts, spring bodies, or the like.

<冷却器>
図2に示すように冷却器610は供給管611、排出管612、および、複数の中継管613を有する。供給管611と排出管612は複数の中継管613を介して連結されている。供給管611に冷媒が供給される。この冷媒は複数の中継管613を介して供給管611から排出管612へと流れる。
<Cooler>
As shown in FIG. 2, the cooler 610 has a supply pipe 611, a discharge pipe 612, and a plurality of relay pipes 613. The supply pipe 611 and the discharge pipe 612 are connected via a plurality of relay pipes 613. Refrigerant is supplied to the supply pipe 611. This refrigerant flows from the supply pipe 611 to the discharge pipe 612 via the plurality of relay pipes 613.

供給管611と排出管612はそれぞれx方向に延びている。供給管611と排出管612はy方向で離間している。複数の中継管613それぞれは供給管611から排出管612へと向かってy方向に沿って延びている。供給管611における外部から冷媒の供給される供給口611aと、排出管612における中継管613から供給された冷媒を外部に排出する排出口612aとはy方向で離間して並んでいる。 The supply pipe 611 and the discharge pipe 612 extend in the x direction, respectively. The supply pipe 611 and the discharge pipe 612 are separated in the y direction. Each of the plurality of relay pipes 613 extends from the supply pipe 611 toward the discharge pipe 612 along the y direction. The supply port 611a in which the refrigerant is supplied from the outside in the supply pipe 611 and the discharge port 612a in which the refrigerant supplied from the relay pipe 613 in the discharge pipe 612 are discharged to the outside are arranged so as to be separated from each other in the y direction.

複数の中継管613はx方向で離間して並んでいる。隣り合う2つの中継管613の間に空隙が構成されている。冷却器610には計3個の空隙が構成されている。これら3個の空隙にU相スイッチモジュール531〜W相スイッチモジュール533が個別に設けられている。これによりパワーモジュールが構成されている。 The plurality of relay tubes 613 are arranged so as to be separated from each other in the x direction. A gap is formed between two adjacent relay pipes 613. The cooler 610 is configured with a total of three voids. U-phase switch modules 531 to W-phase switch modules 533 are individually provided in these three gaps. This constitutes a power module.

これら3相のスイッチモジュールそれぞれの主面が中継管613と接触している。図示しないバネ体から付与される付勢力によって複数の中継管613がx方向に圧縮されることで空隙のx方向の幅が狭められている。これによりスイッチモジュールと中継管613の接触面積が増大されている。係る構成のため、3相のスイッチモジュールそれぞれで発生した熱が中継管613を介して冷媒に放熱可能になっている。 The main surface of each of these three-phase switch modules is in contact with the relay tube 613. The width of the gap in the x direction is narrowed by compressing the plurality of relay pipes 613 in the x direction by the urging force applied from the spring body (not shown). As a result, the contact area between the switch module and the relay tube 613 is increased. Due to this configuration, the heat generated in each of the three-phase switch modules can be dissipated to the refrigerant via the relay pipe 613.

<コンデンサケース>
コンデンサケース620は絶縁性の樹脂材料から成る。コンデンサケース620に平滑コンデンサ550が収納されている。平滑コンデンサ550の備える2つの電極のうちの一方にPバスバ303が接続されている。2つの電極のうちの他方にNバスバ304が接続されている。
<Capacitor case>
The capacitor case 620 is made of an insulating resin material. A smoothing capacitor 550 is housed in the capacitor case 620. The P bus bar 303 is connected to one of the two electrodes included in the smoothing capacitor 550. The N bus bar 304 is connected to the other of the two electrodes.

<PバスバとNバスバ>
Pバスバ303とNバスバ304は金属製の平板をプレス加工することで製造される。Pバスバ303とNバスバ304それぞれはスイッチ側延長部305とバッテリ側延長部306を有する。スイッチ側延長部305とバッテリ側延長部306それぞれが平滑コンデンサ550の電極に接続されている。そしてスイッチ側延長部305とバッテリ側延長部306それぞれの一部がコンデンサケース620の外に露出されている。
<P bus bar and N bus bar>
The P bus bar 303 and the N bus bar 304 are manufactured by pressing a metal flat plate. Each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 has a switch side extension portion 305 and a battery side extension portion 306. The switch-side extension 305 and the battery-side extension 306 are each connected to the electrodes of the smoothing capacitor 550. A part of each of the switch side extension portion 305 and the battery side extension portion 306 is exposed to the outside of the capacitor case 620.

以下においてはこのスイッチ側延長部305におけるコンデンサケース620の外に露出された部位を特に区別せずにスイッチ側延長部305と示す。同様にして、バッテリ側延長部306におけるコンデンサケース620の外に露出された部位をバッテリ側延長部306と示す。 In the following, the portion of the switch side extension portion 305 exposed to the outside of the capacitor case 620 will be referred to as the switch side extension portion 305 without particular distinction. Similarly, the portion of the battery-side extension portion 306 exposed to the outside of the capacitor case 620 is referred to as the battery-side extension portion 306.

Pバスバ303とNバスバ304それぞれのスイッチ側延長部305は、z方向の厚さの薄い平板形状を成している。Pバスバ303とNバスバ304それぞれのスイッチ側延長部305は図示しない絶縁部材を介してz方向で積層配置されている。 The switch-side extension 305 of each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 has a thin flat plate shape in the z direction. The switch-side extension portions 305 of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 are laminated in the z direction via an insulating member (not shown).

そして、図示しないが、Pバスバ303とNバスバ304それぞれのスイッチ側延長部305にはz方向に貫く貫通孔と、この貫通孔の縁部からz方向に起立した接続部と、が形成されている。 Although not shown, a through hole penetrating in the z direction and a connecting portion rising in the z direction from the edge of the through hole are formed in the switch side extension 305 of each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304. There is.

Pバスバ303のスイッチ側延長部305の貫通孔にコレクタ端子540aが挿通される。そしてこの貫通孔の縁部から起立した接続部とコレクタ端子540aとが接合される。 The collector terminal 540a is inserted through the through hole of the switch side extension portion 305 of the P bus bar 303. Then, the connecting portion rising from the edge of the through hole and the collector terminal 540a are joined.

同様にして、Nバスバ304のスイッチ側延長部305の貫通孔にエミッタ端子540bが挿通される。そしてこの貫通孔の縁部から起立した接続部とエミッタ端子540bとが接合される。 Similarly, the emitter terminal 540b is inserted into the through hole of the switch side extension portion 305 of the N bus bar 304. Then, the connecting portion rising from the edge of the through hole and the emitter terminal 540b are joined.

Pバスバ303とNバスバ304それぞれのバッテリ側延長部306は、z方向の厚さの薄い平板形状を成している。それとともにこれら2つのバッテリ側延長部306はコンデンサケース620から離間する態様でy方向に延びた形状を成している。これら2つのバッテリ側延長部306はx方向に並んでいる。 The battery-side extension 306 of each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 has a flat plate shape having a thin thickness in the z direction. At the same time, these two battery-side extension portions 306 have a shape extending in the y direction so as to be separated from the capacitor case 620. These two battery-side extension portions 306 are arranged in the x direction.

Pバスバ303とNバスバ304それぞれのバッテリ側延長部306のコンデンサケース620から離間した先端部が端子台630に固定されている。これら2つのバッテリ側延長部306におけるコンデンサケース620側と端子台630側の間の中央部位が絶縁台640とz方向で対向する態様で接触している。 The tip portions of the battery-side extension portions 306 of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 separated from the capacitor case 620 are fixed to the terminal block 630. The central portion between the capacitor case 620 side and the terminal block 630 side of these two battery-side extension portions 306 is in contact with the insulating base 640 in a z-direction.

<相バスバ>
U相バスバ561〜W相バスバ563は金属製の平板をプレス加工することで製造される。これら3つの相バスバはy方向に延びた形状を成している。そして3つの相バスバはx方向に並んでいる。それとともにこれら3つの相バスバは、Pバスバ303とNバスバ304それぞれのバッテリ側延長部306とx方向で離間している。
<Phase Basba>
The U-phase bus bar 561 to the W-phase bus bar 563 are manufactured by pressing a metal flat plate. These three phase basses have a shape extending in the y direction. And the three phase basses are lined up in the x direction. At the same time, these three phase bus bars are separated from the battery side extension 306 of each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 in the x direction.

U相バスバ561〜W相バスバ563それぞれの一端が中点端子540cに連結されている。これら3つの相バスバそれぞれの他端が端子台630に固定されている。そして3つの相バスバにおける中点端子540c側と端子台630側の間の中央部位に電流センサ650が設けられている。 One end of each of the U-phase bus bars 561 to the W-phase bus bar 563 is connected to the midpoint terminal 540c. The other ends of each of these three phase buses are fixed to the terminal block 630. A current sensor 650 is provided at the central portion between the midpoint terminal 540c side and the terminal block 630 side of the three phase bus bars.

<電流センサ>
電流センサ650は磁気平衡方式の第1磁電変換部651、第2磁電変換部652、第3磁電変換部653、および、樹脂成形部654を有する。また電流センサ650は図示しない遮蔽シールド、樹脂蓋部、および、対向シールドを有する。
<Current sensor>
The current sensor 650 has a magnetic equilibrium type first magnetic-electric conversion unit 651, a second magnetic-electric conversion unit 652, a third magnetic-electric conversion unit 653, and a resin molding unit 654. Further, the current sensor 650 has a shielding shield (not shown), a resin lid portion, and an opposing shield.

3つの磁電変換部は自身を透過する磁界(透過磁界)に応じて抵抗値が変動する磁気抵抗効果素子を有する。磁気抵抗効果素子は透過磁界のz方向に直交する方向の成分に応じて抵抗値が変化する性質を備えている。その反面、磁気抵抗効果素子は透過磁界のz方向に沿う成分によって抵抗値が変化しない性質を備えている。 The three magnetoelectric conversion units have a magnetoresistive effect element whose resistance value fluctuates according to a magnetic field (transmitted magnetic field) transmitted through itself. The magnetoresistive effect element has a property that the resistance value changes according to the component in the direction orthogonal to the z direction of the transmitted magnetic field. On the other hand, the magnetoresistive sensor has a property that the resistance value does not change depending on the component of the transmitted magnetic field along the z direction.

樹脂成形部654にはU相バスバ561〜W相バスバ563それぞれの中央部位がインサート成形されている。第1磁電変換部651〜第3磁電変換部653はこれら3つの相バスバにおける樹脂成形部654にインサート成形された部位とz方向で対向する態様で樹脂成形部654に設けられている。 The central portion of each of the U-phase bus bar 561 to the W-phase bus bar 563 is insert-molded in the resin molding section 654. The first magnetic-electric conversion unit 651 to the third magnetic-electric conversion unit 653 are provided in the resin-molded portion 654 in a manner facing the portion inserted into the resin-molded portion 654 in these three phase baths in the z direction.

また樹脂成形部654には3つの遮蔽シールドがインサート成形されている。樹脂蓋部には3つの対向シールドがインサート成形されている。樹脂蓋部はこれら3つの遮蔽シールドと3つの対向シールドとがz方向で離間して並ぶ態様で樹脂成形部654に連結されている。 Further, three shielding shields are insert-molded in the resin molding portion 654. Three opposing shields are insert-molded on the resin lid. The resin lid portion is connected to the resin molding portion 654 in such a manner that these three shielding shields and the three opposing shields are arranged so as to be separated from each other in the z direction.

遮蔽シールドは樹脂成形部654よりも透磁率の高い金属材料から成る。対向シールドは樹脂蓋部よりも透磁率の高い金属材料から成る。これら2つのシールドはz方向の厚さの薄い平板形状を成している。 The shielding shield is made of a metal material having a higher magnetic permeability than the resin molded portion 654. The facing shield is made of a metal material having a higher magnetic permeability than the resin lid. These two shields have a flat plate shape with a thin thickness in the z direction.

z方向に並ぶ1つの遮蔽シールドと1つの対向シールドとの間に1つの相バスバにおける樹脂成形部654にインサート成形された部位と1つの磁電変換部とが位置している。これにより磁電変換部への外部ノイズの入力が抑制される。相バスバにおける樹脂成形部654にインサート成形された部位に流れる電流から発せられる磁界(被測定磁界)の分布が規制される。磁電変換部を透過する被測定磁界の方向の変動が抑制される。 Between one shielding shield arranged in the z direction and one facing shield, a portion molded into the resin molding portion 654 in one phase bus bar and one magnetic electric conversion portion are located. As a result, the input of external noise to the magnetron conversion unit is suppressed. The distribution of the magnetic field (magnetic field to be measured) generated from the current flowing through the insert-molded portion in the resin molding portion 654 in the phase bus bar is regulated. Fluctuations in the direction of the magnetic field to be measured that passes through the magnetron conversion unit are suppressed.

係る構成を備える電流センサ650とPバスバ303およびNバスバ304それぞれのバッテリ側延長部306とがx方向で離間して並んでいる。 The current sensor 650 having such a configuration and the battery-side extension portions 306 of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 are arranged so as to be separated from each other in the x direction.

<磁界>
上記したようにPバスバ303はバッテリ200の正極に接続される。Nバスバ304はバッテリ200の負極に接続される。そのためにPバスバ303のバッテリ側延長部306で端子台630側からコンデンサケース620側へと向かって電流が流れる場合、Nバスバ304のバッテリ側延長部306ではコンデンサケース620側から端子台630側へと向かって電流が流れる。このようにPバスバ303のバッテリ側延長部306に流れる直流電流とNバスバ304のバッテリ側延長部306に流れる直流電流の流動方向は端子台630とコンデンサケース620との間でy方向において逆向きになっている。そしてPバスバ303のバッテリ側延長部306に流れる直流電流とNバスバ304のバッテリ側延長部306に流れる直流電流は通電量が同等になっている。
<Magnetic field>
As described above, the P bus bar 303 is connected to the positive electrode of the battery 200. The N bus bar 304 is connected to the negative electrode of the battery 200. Therefore, when a current flows from the terminal block 630 side to the capacitor case 620 side in the battery side extension portion 306 of the P bus bar 303, the battery side extension portion 306 of the N bus bar 304 moves from the capacitor case 620 side to the terminal block 630 side. Current flows toward. In this way, the flow directions of the DC current flowing through the battery-side extension portion 306 of the P bus bar 303 and the DC current flowing through the battery-side extension portion 306 of the N bus bar 304 are opposite in the y direction between the terminal block 630 and the capacitor case 620. It has become. The direct current flowing through the battery-side extension 306 of the P bus bar 303 and the direct current flowing through the battery-side extension 306 of the N bus bar 304 have the same amount of energization.

これらy方向において直流電流が互いに逆向きに流れるPバスバ303のバッテリ側延長部306とNバスバ304のバッテリ側延長部306がx方向に並んでいる。したがってこれら2つのバッテリ側延長部306に流れる直流電流から生じる磁界は、x方向における2つのバッテリ側延長部306の間で強まる。 The battery-side extension portion 306 of the P bus bar 303 and the battery-side extension portion 306 of the N bus bar 304 in which direct currents flow in opposite directions in the y direction are arranged in the x direction. Therefore, the magnetic field generated from the direct current flowing through these two battery-side extension portions 306 is strengthened between the two battery-side extension portions 306 in the x direction.

しかしながら、これら2つのバッテリ側延長部306で生じる磁界は、x方向における2つのバッテリ側延長部306の間の外で弱まる。この磁界の弱まる位置にU相バスバ561〜W相バスバ563と電流センサ650が位置している。したがって、バッテリ側延長部306から発せられる磁界が電流センサ650に含まれるシールドによって遮蔽しきれずに磁電変換部を透過することが抑制される。この結果、電流センサ650の交流電流の検出精度が低下することが抑制される。 However, the magnetic field generated by these two battery-side extensions 306 weakens outside between the two battery-side extensions 306 in the x direction. The U-phase bus bar 561 to the W-phase bus bar 563 and the current sensor 650 are located at positions where the magnetic field is weakened. Therefore, it is possible to prevent the magnetic field generated from the battery-side extension portion 306 from passing through the magnetic-electric conversion portion without being completely shielded by the shield included in the current sensor 650. As a result, it is possible to prevent the current sensor 650 from deteriorating the detection accuracy of the alternating current.

Pバスバ303とNバスバ304それぞれのバッテリ側延長部306におけるコンデンサケース620側と端子台630側の間の中央部位が絶縁台640とz方向で対向する態様で接触している。 The central portion between the capacitor case 620 side and the terminal block 630 side of the battery side extension 306 of each of the P bus bar 303 and the N bus bar 304 is in contact with the insulating base 640 in the z direction.

これによれば、z方向の振動などによってPバスバ303のバッテリ側延長部306とNバスバ304のバッテリ側延長部306の相対的な位置が変動することが抑制される。このため、これら2つのバッテリ側延長部306から発せられる磁界の互いに強め合う場所と弱めあう場所が変動することが抑制される。この結果、バッテリ側延長部306から発せられる磁界が電流センサ650に含まれる磁電変換部を通過することが抑制される。 According to this, it is suppressed that the relative positions of the battery side extension portion 306 of the P bus bar 303 and the battery side extension portion 306 of the N bus bar 304 fluctuate due to vibration in the z direction or the like. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the locations where the magnetic fields emitted from these two battery-side extension portions 306 strengthen and weaken each other. As a result, the magnetic field generated from the battery-side extension portion 306 is suppressed from passing through the magnetron conversion portion included in the current sensor 650.

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present disclosure.

(第1の変形例)
本実施形態では電流センサ650が3つの相バスバそれぞれを流れる交流電流を検出するために3つの磁電変換部を有する例を示した。しかしながらモータ400の備える3相のステータコイルがスター結線若しくはデルタ結線の構成の場合、3つの相バスバのうちの2つの相バスバを流れる交流電流を検出することができれば、残り1つの相バスバを流れる交流電流を推定することができる。そのために電流センサ650が3つの相バスバのうちの2つの相バスバの交流電流を検出するために2つの磁電変換部を有する構成を採用することもできる。
(First modification)
In this embodiment, an example is shown in which the current sensor 650 has three magnetron conversion units for detecting alternating current flowing through each of the three phase buses. However, when the three-phase stator coil included in the motor 400 has a star connection or delta connection configuration, if the alternating current flowing through two phase bus bars out of the three phase bus bars can be detected, the remaining one phase bus bar flows. The alternating current can be estimated. Therefore, it is also possible to adopt a configuration in which the current sensor 650 has two magnetic-electric conversion units in order to detect the alternating current of two of the three phase bus bars.

そして本変形例の場合、Pバスバ303とNバスバ304から発せられる磁界の影響を避けるために、3つの相バスバのうちのPバスバ303とNバスバ304からx方向に離れた2つの相バスバに2つの磁電変換部の設けられる構成を採用することもできる。 Then, in the case of this modification, in order to avoid the influence of the magnetic field emitted from the P bus bar 303 and the N bus bar 304, the two phase bus bars separated from the P bus bar 303 and the N bus bar 304 in the x direction among the three phase bus bars are used. It is also possible to adopt a configuration in which two magnetron conversion units are provided.

(第2の変形例)
本実施形態では図2に示すようにPバスバ303がNバスバ304よりもx方向において3つの相バスバ側に位置する例を示した。しかしながらこれとは逆に、Nバスバ304がPバスバ303よりもx方向において3つの相バスバ側に位置する構成を採用することもできる。
(Second modification)
In this embodiment, as shown in FIG. 2, an example is shown in which the P bus bar 303 is located on the three phase bus bar sides in the x direction with respect to the N bus bar 304. However, on the contrary, it is also possible to adopt a configuration in which the N bus bar 304 is located on the three phase bus bar sides in the x direction with respect to the P bus bar 303.

(その他の変形例)
本実施形態では電力変換装置500にインバータの含まれる例を示した。しかしながら電力変換装置500にはインバータのほかにコンバータが含まれてもよい。
(Other variants)
In this embodiment, an example in which the power converter 500 includes an inverter is shown. However, the power converter 500 may include a converter in addition to the inverter.

本実施形態では電力変換ユニット300が電気自動車用の車載システム100に含まれる例を示した。しかしながら電力変換ユニット300の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータと内燃機関を備えるハイブリッドシステムに電力変換ユニット300が含まれる構成を採用することもできる。 In this embodiment, an example is shown in which the power conversion unit 300 is included in the in-vehicle system 100 for an electric vehicle. However, the application of the power conversion unit 300 is not particularly limited to the above example. For example, a configuration in which the power conversion unit 300 is included in a hybrid system including a motor and an internal combustion engine can be adopted.

本実施形態では電力変換ユニット300に1つのモータ400の接続される例を示した。しかしながら電力変換ユニット300に複数のモータ400の接続される構成を採用することもできる。この場合、電力変換ユニット300はインバータを構成するための3相のスイッチモジュールを複数有する。 In this embodiment, an example in which one motor 400 is connected to the power conversion unit 300 is shown. However, it is also possible to adopt a configuration in which a plurality of motors 400 are connected to the power conversion unit 300. In this case, the power conversion unit 300 has a plurality of three-phase switch modules for forming an inverter.

本実施形態ではハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542、および、ハイサイドダイオード541aとローサイドダイオード542aが封止樹脂に被覆保護されて1つのスイッチモジュールが構成される例を示した。 In this embodiment, an example is shown in which the high-side switch 541 and the low-side switch 542, and the high-side diode 541a and the low-side diode 542a are coated and protected by a sealing resin to form one switch module.

しかしながらこれとは異なり、例えばハイサイドスイッチ541とハイサイドダイオード541aが樹脂封止されて1つのスイッチモジュールが構成されてもよい。ローサイドスイッチ542とローサイドダイオード542aが樹脂封止されて1つのスイッチモジュールが構成されてもよい。スイッチモジュールの構成形態としては特に限定されない。 However, unlike this, for example, the high-side switch 541 and the high-side diode 541a may be resin-sealed to form one switch module. The low-side switch 542 and the low-side diode 542a may be resin-sealed to form one switch module. The configuration form of the switch module is not particularly limited.

100…車載システム、200…バッテリ、300…電力変換ユニット、303…Pバスバ、304…Nバスバ、306…バッテリ側延長部、308…第2露出部位、400…モータ、500…電力変換装置、531…U相スイッチモジュール、532…V相スイッチモジュール、533…W相スイッチモジュール、550…平滑コンデンサ、561…U相バスバ、562…V相バスバ、563…W相バスバ、640…絶縁台、650…電流センサ 100 ... In-vehicle system, 200 ... Battery, 300 ... Power conversion unit, 303 ... P bus bar, 304 ... N bus bar, 306 ... Battery side extension, 308 ... Second exposed part, 400 ... Motor, 500 ... Power conversion device, 531 ... U-phase switch module, 532 ... V-phase switch module, 533 ... W-phase switch module, 550 ... Smoothing capacitor, 561 ... U-phase bus bar, 562 ... V-phase bus bar, 563 ... W-phase bus bar, 640 ... Insulation stand, 650 ... Current sensor

Claims (2)

直流電源(200)の正極と負極のうちの一方に接続される第1直流接続部(303)と、
前記直流電源の前記正極と前記負極のうちの他方に接続される第2直流接続部(304)と、
前記第1直流接続部と前記第2直流接続部から入力される前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換部(531〜533,550)と、
前記電力変換部とモータ(400)とを接続して、前記交流電力を前記モータに供給する交流通電部(561〜563)と、
前記交流通電部と離間して対向配置され、前記交流通電部に流れる交流電流から発せられる磁界を電気信号に変換する電流センサ(650)と、を有し、
前記交流通電部と前記電流センサの対向する対向方向に直交する縦方向に、前記交流通電部、前記第1直流接続部、および、前記第2直流接続部それぞれが延び、
前記対向方向と前記縦方向に直交する横方向において、前記交流通電部、前記第1直流接続部、および、前記第2直流接続部が順次並んでいる電力変換ユニット。
A first DC connection unit (303) connected to one of the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply (200),
A second DC connection portion (304) connected to the positive electrode of the DC power supply and the other of the negative electrodes,
A power conversion unit (531-533, 550) that converts the DC power of the DC power source input from the first DC connection unit and the second DC connection unit into AC power, and
An AC energizing unit (561 to 563) that connects the power conversion unit and the motor (400) and supplies the AC power to the motor, and
It has a current sensor (650) that is arranged so as to face the AC current-carrying portion and converts a magnetic field generated from an AC current flowing through the AC current-carrying portion into an electric signal.
The AC current-carrying part, the first DC connection part, and the second DC connection part each extend in the vertical direction orthogonal to the opposite direction of the AC current-carrying part and the current sensor.
A power conversion unit in which the AC current-carrying portion, the first DC connection portion, and the second DC connection portion are sequentially arranged in a horizontal direction orthogonal to the facing direction and the vertical direction.
前記第1直流接続部と前記第2直流接続部それぞれと接触する接触台(640)を有する請求項1に記載の電力変換ユニット。 The power conversion unit according to claim 1, further comprising a contact table (640) that contacts each of the first DC connection portion and the second DC connection portion.
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