WO2018012150A1 - 電流測定装置 - Google Patents

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current measuring
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保 遠藤
亮 大澤
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Koa株式会社
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    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2879—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to electrical aspects, e.g. to voltage or current supply or stimuli or to electrical loads

Definitions

  • the present invention relates to a current measuring device, and more particularly to a current measuring device for a power module such as an inverter circuit.
  • the inverter device converts a direct current from the power source (battery) side into an alternating current by the switching operation of the switching element.
  • a semiconductor switching element and an electrolytic capacitor for smoothing the current are mounted.
  • the motor control module of Patent Document 1 can be cited.
  • a first temperature detection element that measures the temperature of the electrolytic capacitor and a second temperature detection element that measures the temperature of the FET (switching element) are provided on the printed circuit board. Further, one terminal of the electrolytic capacitor and the first temperature detection element are connected, and one terminal of the FET and the second temperature detection element are connected. For this reason, one terminal of the electrolytic capacitor and the first temperature detection element have substantially the same temperature, and one terminal of the FET and the second temperature detection element have substantially the same temperature.
  • the temperature of the electrolytic capacitor and the FET can be measured by detecting the resistance values of the first and second temperature detecting elements by the temperature measuring circuit. If the temperature of the electrolytic capacitor and FET exceeds the predetermined temperature from the measured temperature, the motor control unit performs control such as lowering the maximum output of the motor, and the electrolytic capacitor and FET are protected. ing.
  • Patent Document 2 a switching element (IGBT, FET, etc.) that performs a switching operation is mounted, an electrolytic capacitor that constitutes an LC filter is mounted, and a current of the AC motor using a shunt resistor as a current detection element.
  • IGBT IGBT
  • FET field-effect transistor
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a general current measuring device X with an inverter circuit. As shown in FIG. 6, when the motor M is driven by the power source P, the surge voltage generated by turning on and off the switching elements in the wirings 105 and 107 from the main circuit capacitor 101 to the inverter bridge 103 becomes a problem ( (See FIG. 7).
  • the present invention is particularly useful as a current measuring device used in a power module such as an inverter circuit, and an object thereof is to reduce wiring inductance when a shunt resistor is used as a current detection element.
  • a first wiring member formed of a conductive metal, and a second wiring member formed of a conductive metal and partially including a resistor metal A current measuring device is provided in which the first wiring member and the second wiring member are provided side by side through an insulator at least in a portion including the resistor metal.
  • an inverter circuit when a current detector including a shunt resistor is provided in a DC wiring path from a capacitor to a power module, an area where a current loop is formed can be reduced. Therefore, the inductance of the wiring can be reduced and the surge voltage to the power module can be suppressed.
  • first wiring member and the second wiring member have a plate shape, and that the wide surfaces of the first wiring member and the second wiring member are opposed to each other.
  • the portion provided with the resistor metal is provided with a current detection unit incorporating a circuit to which a voltage signal is input.
  • a power module for performing power control has a first terminal and a second terminal for connecting to a power source, and the first wiring member is connected to the first terminal and the second terminal The wiring member is preferably connected to the second terminal.
  • a capacitor (capacitor) is provided, and the first wiring member and the second wiring member are connected to the capacitor (capacitor).
  • a current measuring device such as an inverter circuit
  • FIG.1 (a) is a top view
  • FIG.1 (b) is a side view
  • FIGS. 1C to 1E are diagrams showing examples of cross-sectional structures taken along the line Ib-Ib in FIG.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating a detailed configuration example in the vicinity of the shunt resistor
  • FIGS. 2B to 2D are perspective views illustrating a configuration example of the shunt resistor.
  • FIG.4 (a) is a top view
  • FIG.4 (b) is a side view
  • FIG. 9A It is a perspective view which shows the detailed structural example of the shunt resistor vicinity by the 4th Embodiment of this invention, and is a figure corresponding to Fig.2 (a) and FIG.
  • FIG. 9B is a side view of FIG. 9A, and a portion along the line Ia-Ib is a side view. It is an expanded view of FIG. 9A.
  • an inverter refers to a power supply circuit that electrically generates (reverses) AC power from DC power, or a power conversion device having the circuit.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a current measuring device according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view.
  • FIG. 1C to FIG. 1E are diagrams showing examples of cross-sectional structures along the line Ib-Ib in FIG.
  • FIGS. 2B to 2D are perspective views showing configuration examples of the shunt resistor.
  • the current measuring apparatus A includes, for example, an inverter circuit 1 and a power source (described later in FIG. 5) for driving the inverter circuit 1.
  • a first wiring member 11 connected to the plus terminal (+), a second wiring member 15 connected to the minus terminal ( ⁇ ), and a capacitor (capacitor) 25 are provided.
  • the first wiring member 11 includes a first connection portion 5a, a main body portion 5c, and a second connection portion 5b in order from the positive terminal side of the inverter circuit 1 toward the positive terminal of the capacitor 25. It is composed of bus bars. A material such as Cu can be used for the first wiring member 11 (bus bar).
  • the second wiring member 15 includes, in order, from the negative terminal side of the inverter circuit 1 to the negative terminal of the capacitor 25, a first connection portion (electrode terminal) 7a, a main body portion 7c, and a shunt-type current detection. It is comprised by the part 17 and the 2nd connection part (electrode terminal) 7b.
  • the wiring 27 which connects the 1st wiring member 11 side and a power supply
  • the wiring 31 which connects the 2nd wiring member 15 and a power supply.
  • the first wiring member 11 and the second wiring member 15 are arranged adjacent to each other with an insulator 23 interposed therebetween.
  • an insulating sheet made of an epoxy resin, silicon, glass fiber, or the like, a thin film such as an oxide film or a nitride film, or a film such as an epoxy resin or glass can be used.
  • the first wiring member 11 and the second wiring member 15 may be structured to maintain a constant distance (that is, the insulator 23 is air).
  • condenser 25 ie, the 1st connection part 5a, the 2nd connection part 5b, the 1st connection part 7a, the 2nd connection
  • the part (electrode terminal) 7b is horizontal.
  • the main body portion 5c and the main body portion 7c provided together have a vertical structure that rises perpendicularly to each connection portion. That is, they are arranged side by side so as to rise in parallel from the surface of the inverter 1 and the upper surface of the capacitor 25.
  • the main body portion 5c and the main body portion 7c are close to each other in the facing surface, and the distance between them is narrow.
  • the facing surfaces are preferably wide surfaces.
  • an insulator 23 is provided between the opposing surfaces.
  • the insulator 23 also has a function of assisting the self-supporting of the wiring members 11 and 15 arranged in proximity.
  • FIGS. 1C to 1E Examples of the insulator 23 are shown in FIGS. 1C to 1E.
  • the insulator 23 is wider than the opposing surface of the main body portion 5c and the main body portion 7c, and the insulator 23 protrudes in the vertical direction in the drawing (the vertical and horizontal directions in FIGS. 1A and 1B).
  • FIG. 1D shows a structure in which one wiring, in this example, is insulated by covering the outer periphery of the main body 5 c with an insulator 23.
  • FIG. 1C shows a structure in which one wiring, in this example, is insulated by covering the outer periphery of the main body 5 c with an insulator 23.
  • the insulator 23 has a hook shape so as to be interposed between the main body 5c and the main body 7c, and to cover the upper part of the main body 5c and the lower part of the main body 7c. Structure. Since a large current flows through the first wiring member 11 and the second wiring member 15, in order to achieve more reliable insulation, a creepage distance as shown in FIGS. 1 (c) to 1 (e) is used. The structure to ensure is preferable.
  • an insulating sheet having electrical insulation performance can be used, and the thickness is 1 mm or less, and the processing is easy.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration on the second wiring member 15 side. As shown in FIG. 2A, the main body portion 5 c of the first wiring member 11 and the main body portion 7 c of the second wiring member 15 are arranged and fixed in a vertical shape via an insulator 23.
  • a current detection unit 17 including, for example, a voltage signal output circuit is disposed in the main body 7c of the wiring portion including the shunt resistor.
  • a wiring 31 for extracting a voltage signal is drawn out from the unit 17.
  • FIG. 2C are diagrams showing a more detailed configuration example of the main body portion 7c.
  • a shunt resistor including a resistor 41 and first and second electrodes 43a and 43b welded to the resistor 41 is provided.
  • the resistor 41 and the electrodes 43a and 43b are welded with their end faces butted together.
  • the electrodes 43a and 43b of the shunt resistor are connected to the first connection portion 7a and the second connection portion 7b, respectively.
  • Such connection can be performed by laser beam welding, electron beam welding, or the like, or by a screwing mechanism.
  • the resistor 41 can be made of a resistance material such as Cu—Ni, Ni—Cr, or Cu—Mn.
  • a material such as Cu can be used for the electrode 43a, the electrode 43b, the first connection portion 7a, and the second connection portion 7b.
  • the voltage detection terminals 45 a and 45 b erected from the first and second electrodes 43 a and 43 b are connected to an output circuit disposed inside the current detection unit 17, and a signal is extracted from the extraction wiring 31.
  • the current detection unit 17 includes an amplifier circuit, an A / D conversion circuit, a microcomputer, and the like as necessary.
  • the current detection unit is mounted only on the surface of the second wiring member 15 opposite to the surface facing the first wiring member 11. For this reason, since the 1st wiring member 11 and the 2nd wiring member 15 can be adjoined more closely, it is suitable.
  • FIG. 2D shows another structural example of the main body 7c.
  • a resistor 51 is provided.
  • the resistor 51 is a Cu—Ni-based resistor material.
  • a standing portion constituting a part of the main body portion 7 c configured integrally with the first connection portion 7 a is connected to the resistor 51.
  • a standing portion constituting a part of the main body portion 7 c configured integrally with the second connection portion 7 b is connected to the resistor 51.
  • the connection between the two can be formed using welding such as an electron beam or a laser beam, clad bonding, brazing with a metal nano paste, or the like.
  • This structure is suitable because the first wiring member 11 and the second wiring member 15 can be provided closer together.
  • the current detection part 17 was provided only in the 2nd wiring member 15, the current detection part 17 was provided in the 1st wiring member 11, or the current detection part was provided in both the 1st and 2nd wiring members. May be.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the current measuring apparatus A with an inverter circuit according to the present embodiment. With the above configuration, the broken line portion C can be made closer and shorter.
  • the inverter circuit when a current detector including a shunt resistor is provided in the DC wiring path from the capacitor to the power module, the area where the current loop is formed can be reduced. Therefore, the inductance of the wiring can be reduced and the surge voltage to the power module can be suppressed.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a configuration example of the current measuring device B according to the present embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.
  • FIG. 5 is a perspective view corresponding to FIG. 2 (a).
  • the difference from the first embodiment is that, in the second embodiment, wirings are arranged facing each other in a horizontal direction on the substrate surface. As shown in the figure, the main body portion 5c (not shown) of the first wiring member 11 and the main body portion 7c of the second wiring member 15 are arranged to face each other so as to overlap in the vertical direction. And the insulator 23 is interposed between them.
  • the inverter circuit when a current detector including a shunt resistor is provided in the DC wiring path from the capacitor to the power module, an area where a current loop is formed can be reduced. Therefore, the inductance of the wiring can be reduced and the surge voltage to the power module can be suppressed.
  • the insulator 23 also has a function of maintaining a space between the wiring members 5 and 7 that are arranged close to each other in the vertical direction.
  • a current measuring device including an inverter circuit, it is possible to reduce inductance when a shunt resistor is used as a current detection element.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a detailed configuration example in the vicinity of the shunt resistor according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
  • the main body portion 5c of the first wiring member 11 and the main body portion 7c of the second wiring member 15 are made of an insulator.
  • the area shown in FIG. That is, a region (region above the reference sign DL-1) that is wider up to a height h2 (h1 ⁇ h2) than the height h1 of the region shown in FIG. ),
  • the bonding area of the wiring member via the insulator 23 is widened. Therefore, the capacitance value in the bus bar can be increased as in the following equation (1).
  • Capacitance value bonding area x dielectric constant / bus bar spacing (1)
  • the capacitance value in the bus bar can be calculated by the equation (1), for example, the capacitance value can be appropriately designed to a desired value by changing the bonding area.
  • the bus bar can have a capacitance (capacitor capacity) by bonding the + and ⁇ bus bars together.
  • capacitance capacitance
  • the bus bar can have a noise cutting ability.
  • FIG. 9A is a perspective view showing a detailed configuration example in the vicinity of the shunt resistor according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 2A and
  • FIG. 9B is a side view of FIG. 9A, and is a side sectional view of a portion along line Ia-Ib of FIG. 9A.
  • FIG. 9C is a development view of the bus bar (wiring member) of FIG. 9A.
  • the current detection device has a structure in which the bus bars 5a and 5b on one side are wrapped with the bus bars 7a and 7b on the other side. More specifically, the bus bars 101 and 103 in the development view of the bus bar in FIG. 9B). An insulator 23a is interposed between the overhang of the bus bar 101 and the bus bar 102 for electrical insulation. Further, an insulator 23b is provided between the overhang of the bus bar 103 and the bus bar 102 for electrical insulation. With this configuration, as shown in FIG. 9B, the main body 5c of the bus bar 102 can be structured like a coaxial line wrapped with the bus bars 101 and 103.
  • the configuration and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to these, and can be changed as appropriate within the scope of the effects of the present invention.
  • the inverter circuit has been described as an example.
  • the present invention can be applied to various power modules related to power control in which power semiconductor elements such as transistors, diodes, and FETs are mounted.
  • various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
  • Each component of the present invention can be arbitrarily selected, and an invention having a selected configuration is also included in the present invention.
  • the present invention can be used for a current measuring device.
  • a ... Current measuring device 1 ... Inverter circuit 5a ... 1st connection part 5b ... 2nd connection part 5c ... Body part 7a ... 1st connection part (electrode terminal) 7b ... 2nd connection part (electrode terminal) 7c ... Main body 11 ... first wiring member 15 ... second wiring member 17 ... current detection unit 23 ... insulator 25 ... capacitor 27 ... plus terminal side wiring 31 ... minus terminal side wiring

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Abstract

導電性の金属で形成した第１の配線部材と、導電性の金属で形成されるとともに、一部に抵抗体金属を備えた第２の配線部材と、を有し、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とは、少なくとも前記抵抗体金属を備えた部位において、絶縁体を介して併設した、電流測定装置。

Description

電流測定装置
　本発明は、電流測定装置に関し、特に、インバータ回路などのパワーモジュールの電流測定装置に関する。
　インバータ装置によって電動モータを駆動する技術がある。インバータ装置は、電源（バッテリ）側からの直流電流をスイッチング素子のスイッチング動作により交流電流に変換する。
　このようなインバータ装置において、半導体スイッチング素子や、電流を平滑化するための電解コンデンサが搭載される。このようなインバータ装置として、例えば、特許文献１のモータ制御モジュールが挙げられる。このモータ制御モジュールにおいて、プリント基板上には、電解コンデンサの温度を計測する第１の温度検出素子と、ＦＥＴ（スイッチング素子）の温度を計測する第２の温度検出素子とが設けられている。また、電解コンデンサの一端子と第１の温度検出素子とが接続され、ＦＥＴの一端子と第２の温度検出素子とが接続されている。このため、電解コンデンサの一端子と第１の温度検出素子とは、ほぼ同じ温度になり、ＦＥＴの一端子と第２の温度検出素子とは、ほぼ同じ温度になる。
　そして、温度計測回路により、第１及び第２の温度検出素子の抵抗値を検出することで、電解コンデンサ及びＦＥＴの温度を計測することができる。計測された温度から電解コンデンサ及びＦＥＴの温度が所定温度を超えた場合には、モータの制御ユニットによりモータの最大出力を下げる等の制御が行われ、電解コンデンサ及びＦＥＴが保護されるようになっている。
　また、特許文献２には、スイッチ動作を行うスイッチング素子（ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等）が搭載され、またＬＣフィルタを構成する電解コンデンサが搭載され、電流検出素子としてシャント抵抗器を用いて交流モータの電流を検出する技術が開示されている。
特開２００４－９６８４８号公報 特開２０１１－２１７４６３号公報
　図６は、一般的なインバータ回路付き電流測定装置Ｘの一構成例を示す回路図である。図６に示すように、モータＭを電源Ｐにより駆動する場合に、主回路コンデンサ１０１からインバータブリッジ１０３までの配線１０５、１０７において、スイッチング素子のオン、オフにより発生するサージ電圧が問題となる（図７参照）。
　サージ電圧を低減することはインバータ装置等の設計において品質上重要なテーマである。一般に、配線１０５、１０７における配線インダクタンスを小さくしないと、サージ電圧は大きくなる。
　本発明は、インバータ回路等のパワーモジュールにおいて使用される電流測定装置として特に有用であり、電流検出素子としてシャント抵抗器を用いた場合における配線のインダクタンスを低減することを目的とする。
　本発明の一観点によれば、導電性の金属で形成した第１の配線部材と、導電性の金属で形成されるとともに、一部に抵抗体金属を備えた第２の配線部材と、を有し、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とは、少なくとも前記抵抗体金属を備えた部位において、絶縁体を介して併設した、電流測定装置が提供される。
　これにより、例えばインバータ回路において、コンデンサからパワーモジュールまでの直流配線経路にシャント抵抗器からなる電流検出器を設ける際に、電流ループの形成される面積を低減することができる。従って、配線のインダクタンスを低減し、パワーモジュールへのサージ電圧を抑制することができる。
　前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とは板状であり、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材の幅広の面同士を対向させて併設することが好ましい。
　前記抵抗体金属を備えた部位には、電圧信号が入力される回路を内蔵した電流検出部を備えるようにすると良い。
　電源と接続するための第１の端子及び第２の端子を有し、電力制御を行うためのパワーモジュールを備え、前記第１の配線部材は、前記第１の端子に接続され、前記第２の配線部材は、前記第２の端子に接続されていることが好ましい。
　この際、コンデンサ（キャパシタ）を備え、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材は、前記コンデンサ（キャパシタ）に接続されることが好ましい。
　本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号２０１６－１３８４６８号の開示内容を包含する。
　インバータ回路等の電流測定装置において、電流検出素子としてシャント抵抗器を用いた場合における配線のインダクタンスを低減することができる。
本発明の第１の実施の形態による電流測定装置の一構成例を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１（ｃ）から（ｅ）までは、図１（ｂ）のＩｂ－Ｉｂ線に沿う断面構造の例を示す図である。 図２（ａ）は、シャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ｂ）から図２（ｄ）は、シャント抵抗器の構成例を示す斜視図である。 本実施の形態によるインバータ回路付き電流測定装置の一構成例を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態による電流測定装置の一構成例を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。 シャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ａ）に対応する図である。 一般的なインバータ回路付き電流測定装置の一構成例を示す回路図である。 サージ電圧が発生している様子を示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるシャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ａ）に対応する図である。 本発明の第４の実施の形態によるシャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ａ）、図８に対応する図である。 図９Ａの側面図であり、Ｉａ－Ｉｂ線に沿う部分は側面図である。 図９Ａの展開図である。
　本明細書において、インバータ（回路）とは、直流電力から交流電力を電気的に生成する（逆変換する）電源回路、またはその回路を持つ電力変換装置を指す。
　以下に、本発明の実施の形態による電流測定装置（電流検出装置）について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
　まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態による電流測定装置の一構成例を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１（ｃ）から図１（ｅ）までは、図１（ｂ）のＩｂ－Ｉｂ線に沿う断面構造の例を示す図である。
　また、図２（ａ）は、シャント抵抗器近傍の詳細な構成例を、図２（ｂ）から図２（ｄ）は、シャント抵抗器の構成例を示す斜視図である。
　図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態による電流測定装置Ａは、例えば、インバータ回路１と、インバータ回路１を駆動させる電源（図５にて後述する）のプラス端子（＋）に接続する第１の配線部材１１およびマイナス端子（－）に接続する第２の配線部材１５と、コンデンサ（キャパシタ）２５と、を有している。
　第１の配線部材１１は、インバータ回路１のプラス端子側からコンデンサ２５のプラス端子に向けて、順番に、第１の接続部５ａと、本体部５ｃと、第２の接続部５ｂとからなるバスバーにより構成されている。第１の配線部材１１（バスバー）は、Ｃｕなどの材料を用いることができる。
　第２の配線部材１５は、インバータ回路１のマイナス端子側からコンデンサ２５のマイナス端子に向けて、順番に、第１の接続部（電極端子）７ａと、本体部７ｃと、シャント式の電流検出部１７と、第２の接続部（電極端子）７ｂにより構成されている。
　さらに、第１の配線部材１１側と電源とを接続する配線２７と、第２の配線部材１５と電源とを接続する配線３１とを有する。
　そして、第１の配線部材１１と第２の配線部材１５とは、絶縁体２３を介して近接して併設配置されている。
　絶縁体２３は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン、ガラス繊維等からなる絶縁シート（絶縁紙）、酸化膜、窒化膜などの薄膜、エポキシ樹脂やガラスなどの被膜を用いることができる。尚、第１の配線部材１１と第２の配線部材１５とは、一定の間隔を保つ構造にしてもよい（即ち、絶縁体２３を空気とする）。
　図１（ｂ）に示すように、インバータ１とコンデンサ２５とにネジ止めされる部分、すなわち、第１の接続部５ａ、第２の接続部５ｂおよび第１の接続部７ａ、第２の接続部（電極端子）７ｂは、水平になっている。
　一方、併設される本体部５ｃと本体部７ｃとは、各接続部に対して垂直に立ち上がっている縦型構造となっている。すなわち、インバータ１の表面、コンデンサ２５の上面から、平行に立ち上がるように併設配置されている。そして、本体部５ｃと本体部７ｃとは、その対向する面が近接しており、その間隔は、狭くなっている。対向する面は、幅広の面であることが好ましい。
　そして、その対向する面の間に、絶縁体２３が設けられていることが好ましい。本実施の形態では、絶縁体２３は、近接配置された配線部材１１、１５の自立を補助する機能も有する。
　絶縁体２３の例を、図１（ｃ）から図１（ｅ）に示す。図１（ｃ）は、絶縁体２３が本体部５ｃと本体部７ｃとの対向面よりも広く、図示において上下方向（図１（ａ）（ｂ）では上下左右方向）に絶縁体２３がはみ出すように構成した例である。図１（ｄ）は、一方の配線、本例では本体部５ｃの外周を絶縁体２３により覆うことで絶縁した構造である。図１（ｅ）は、絶縁体２３が、本体部５ｃと本体部７ｃの間に介在するとともに、本体部５ｃの上部を覆い、また、本体部７ｃの下部を覆うように、かぎ型にした構造である。第１の配線部材１１と第２の配線部材１５には大電流が流れることから、より確実な絶縁を図るために、図１（ｃ）～図１（ｅ）に示すような、沿面距離を確保する構造が好ましい。
　尚、本体部５ｃと本体部７ｃとの間に挟む絶縁体２３としては、電気的な絶縁性能を有する絶縁シートを用いることができ、１ｍｍ以下の厚みで、加工も容易である。
　図２は、第２の配線部材１５側の詳細な構成を示す図である。図２（ａ）に示すように、第１の配線部材１１の本体部５ｃと、第２の配線部材１５の本体部７ｃとが、絶縁体２３を介して縦型に配置固定されている。
　図２（ｂ）に示すように、シャント抵抗器を備えた配線部分には、その本体部７ｃに、例えば、電圧信号の出力回路などを備えた電流検出部１７が配置されており、電流検出部１７からは電圧信号を取り出すための配線３１が引き出されている。
　図２（ｃ）、図２（ｄ）は、本体部７ｃのより詳細な構成例を示す図である。図２（ｃ）に示す構成では、抵抗体４１と、抵抗体４１と溶接接合された第１および第２の電極４３ａ、４３ｂを備えた、シャント抵抗器を備える。抵抗体４１と電極４３ａ、４３ｂとは、端面同士を突き合わせて溶接している。シャント抵抗器の電極４３ａ、４３ｂを、それぞれ第１の接続部７ａ、第２の接続部７ｂに接続している。かかる接続は、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接などで溶接したり、ネジ止め機構などにより接続することができる。
　抵抗体４１は、Ｃｕ－Ｎｉ系、Ｎｉ－Ｃｒ系、Ｃｕ－Ｍｎ系などの抵抗材料を用いることができる。電極４３ａ、電極４３ｂ、第１の接続部７ａ、第２の接続部７ｂは、Ｃｕなどの材料を用いることができる。
　第１および第２の電極４３ａ、４３ｂから立設された電圧検出端子４５ａ、４５ｂを、電流検出部１７の内部に配置した出力回路に接続し、取り出し用の配線３１から信号を取り出す。電流検出部１７には、必要に応じて、増幅回路やＡ／Ｄ変換回路、マイコン等が内蔵される。電流検出部は、第２の配線部材１５における、第１の配線部材１１の対向面と反対側の面にのみ搭載されている。このため、第１の配線部材１１と第２の配線部材１５とをより近接して併設できるため、好適である。
　図２（ｄ）は、本体部７ｃの他の構造例である。本例では抵抗体５１を備える。抵抗体５１は、抵抗体４１と同様に、Ｃｕ－Ｎｉ系などの抵抗材料である。第１の接続部７ａと一体に構成された本体部７ｃの一部を構成する立設部位は、抵抗体５１に接続されている。また、第２の接続部７ｂと一体に構成された本体部７ｃの一部を構成する立設部位は、抵抗体５１に接続されている。両者の接続は、電子ビーム、レーザービームなどの溶接の他、クラッド接合、金属ナノペーストによるろう付け等を用いて形成することができる。
　本構造は、第１の配線部材１１と第２の配線部材１５とをより近接して併設できるため、好適である。なお、第２の配線部材１５にのみ電流検出部１７を設けたが、第１の配線部材１１に電流検出部１７を設けたり、第１および第２の配線部材の双方に電流検出部を設けてもよい。
　図３は、本実施の形態によるインバータ回路付き電流測定装置Ａの一構成例を示す回路図である。上記の構成により、破線部Ｃを近接させて短くすることができる。
　従って、インバータ回路において、コンデンサからパワーモジュールまでの直流配線経路にシャント抵抗器からなる電流検出器を設ける際に、電流ループの形成される面積を低減することができる。従って、配線のインダクタンスを低減し、パワーモジュールへのサージ電圧を抑制することができる。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、本実施の形態による電流測定装置Ｂの一構成例を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。
　また、図５は、斜視図であり、図２（ａ）に対応する図である。
　第１の実施の形態との相違点は、第２の実施の形態では、基板面に水平な方向に配線が対向して配置されている点である。図示するように、第１の配線部材１１の本体部５ｃ（図示なし）と第２の配線部材１５の本体部７ｃとを上下方向に重なるように対向配置している。そして、その間に絶縁体２３を介装している。
　以上のように構成することで、インバータ回路において、コンデンサからパワーモジュールまでの直流配線経路にシャント抵抗器からなる電流検出器を設ける際に、電流ループの形成される面積を低減することができる。従って、配線のインダクタンスを低減し、パワーモジュールへのサージ電圧を抑制することができる。
　また、本実施の形態では、絶縁体２３は、上下に近接配置された配線部材５、７間の間隔を維持するための機能も有する。
　本実施の形態によれば、インバータ回路を備える電流測定装置において、電流検出素子としてシャント抵抗器を用いた場合におけるインダクタンスを低減することができる。
（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態による電流測定装置について説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態によるシャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ａ）に対応する図である。
　より具体的には、図２（ａ）と図８とを比較すればわかるように、第１の配線部材１１の本体部５ｃと、第２の配線部材１５の本体部７ｃとが、絶縁体２３を介して縦型に配置固定されている構造において、第１の配線部材１１と第２の配線部材１５とが対向する領域を図２（ａ）に示す構造よりも広くした。すなわち、図８に示す領域の高さｈ１（図２（ａ）に示す対向する領域に相当する）に比べて高さｈ２（ｈ１＜ｈ２）まで広い領域（符号ＤＬ－１より上の領域分）だけ絶縁体２３を介しての配線部材の張り合わせ面積が広がっている。従って、以下の式（１）のように、バスバーにおけるキャパシタンス値を大きくすることができる。
　キャパシタンス値＝張り合わせ面積×誘電率／バスバー間隔　（１）
　バスバーにおけるキャパシタンス値は式（１）で計算できるため、例えば張り合わせ面積を変更することでキャパシタンス値を所望の値に適宜設計することができる。
　或いは、バスバーに絶縁体を挟み込み、バスバーの隙間（バスバー間隔）を狭くすることで（絶縁体の厚さを薄くすることで）、上記の式でも明らかなように、大きなコンデンサ成分を持たせることができる。
　このように、＋側と－側のバスバーを張り合わせることで、バスバーにキャパシタンス（コンデンサ容量）を持たせることができる。インバータ回路付き電流測定装置にコンデンサ容量を持たせることで、高速動作させたときのパワーモジュールへのサージ電圧低減に効果を発揮する。その結果、バスバーにノイズカット能力を持たせることができる。
　このように、本実施の形態においては、インバータ回路付き電流測定装置において、バスバー間に形成される容量を大きくすることで、インバータ回路付き電流測定装置を高速動作させたときのサージ電圧低減に効果を発揮する。
（第４の実施の形態）
　次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
　図９Ａは、本発明の第４の実施の形態によるシャント抵抗器近傍の詳細な構成例を示す斜視図であり、図２（ａ）、図８に対応する図である。図９Ｂは、図９Ａの側面図であり、図９ＡのＩａ－Ｉｂ線に沿う部分においては側断面図である。図９Ｃは、図９Ａのバスバー（配線部材）の展開図である。
　図９Ａから図９Ｃまでに示すように、本発明の第３の実施の形態による電流検出装置は、片側のバスバー５ａ・５ｂを他方側のバスバー７ａ・７ｂで包むような構造を有する。より詳細には、図９Ｃのバスバーの展開図におけるバスバー１０１，１０３のオーバーハングにおいてＤＬ２１，ＤＬ２３，ＤＬ３１，ＤＬ３３の各点線部分に沿って折り返した形状とし、バスバー１０２を包み込むように配置する（図９Ｂ）。バスバー１０１のオーバーハングとバスバー１０２との間に電気的絶縁を図るための絶縁体２３ａを介在させる。また、バスバー１０３のオーバーハングとバスバー１０２との間に電気的絶縁を図るための絶縁体２３ｂを介在させる。このように構成することで、図９Ｂに示すように、バスバー１０２の本体部５ｃを、バスバー１０１，１０３で包んだ同軸線のような構造にすることができる。
　従って、インダクタンスの低減とキャパシタンスの増加に同時に寄与する。
　上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。上記の説明では、インバータ回路を例に説明したが、本発明は、トランジスタ、ダイオード、ＦＥＴなどのパワー半導体素子が搭載された、電力の制御に関わる各種パワーモジュールに適用できる。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
　また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
　本発明は、電流測定装置に利用可能である。
Ａ…電流測定装置
１…インバータ回路
５ａ…第１の接続部
５ｂ…第２の接続部
５ｃ…本体部
７ａ…第１の接続部（電極端子）
７ｂ…第２の接続部（電極端子）
７ｃ…本体部
１１…第１の配線部材
１５…第２の配線部材
１７…電流検出部
２３…絶縁体
２５…コンデンサ
２７…プラス端子側の配線
３１…マイナス端子側の配線
　本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。

Claims (5)

  1. 　導電性の金属で形成した第１の配線部材と、
    　導電性の金属で形成されるとともに、一部に抵抗体金属を備えた第２の配線部材と、を有し、
    　前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とは、少なくとも前記抵抗体金属を備えた部位において、絶縁体を介して併設した、電流測定装置。
  2. 　前記第１の配線部材と前記第２の配線部材は板状であり、
    　前記第１の配線部材と前記第２の配線部材の幅広の面同士を対向させて併設した、請求項１に記載の電流測定装置。
  3. 　前記抵抗体金属を備えた部位には、電圧信号が入力される回路を内蔵した電流検出部を備える、請求項１に記載の電流測定装置。
  4. 　電源と接続するための第１の端子及び第２の端子を有し、電力制御を行うためのパワーモジュールを備え、
    　前記第１の配線部材は、前記第１の端子に接続され、
    　前記第２の配線部材は、前記第２の端子に接続された、
    請求項１に記載の電流測定装置。
  5. 　コンデンサを備え、
    　前記第１の配線部材と前記第２の配線部材は、前記コンデンサに接続される、請求項４に記載の電流測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021090905A1 (ja) * 2019-11-07 2021-05-14 Koa株式会社 シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7213097B2 (ja) * 2019-01-28 2023-01-26 サンコール株式会社 電流検出装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131770A (ja) * 1989-10-18 1991-06-05 Fuji Electric Co Ltd ３相インバータの直流入力電流検出装置
JP2005188932A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電圧降下式電流計測装置
JP2008275418A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Omron Corp 配線基板、電流検出装置
JP2009229133A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Sanyo Electric Co Ltd 集積回路、半導体装置、電気機器
US20110267038A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Teridian Semiconductor Corp. Shunt sensor and shunt sensor assembly
JP2013174555A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 電池状態検出装置
JP2016001168A (ja) * 2014-05-23 2016-01-07 株式会社デンソー 電流センサ付バスバーモジュール
WO2017002766A1 (ja) * 2015-07-02 2017-01-05 Koa株式会社 電流検出装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0736716B2 (ja) * 1983-10-18 1995-04-19 株式会社明電舍 モ−タ拾い上げ方法
US5107204A (en) * 1986-12-22 1992-04-21 General Electric Company Low temperature coefficient shunt for current measurement
US5675231A (en) * 1996-05-15 1997-10-07 General Electric Company Systems and methods for protecting a single phase motor from circulating currents
US6028426A (en) * 1997-08-19 2000-02-22 Statpower Technologies Partnership Temperature compensated current measurement device
GB0000067D0 (en) * 2000-01-06 2000-02-23 Delta Electrical Limited Current detector and current measurement apparatus including such detector with temparature compensation
JP3826749B2 (ja) * 2001-08-22 2006-09-27 株式会社日立製作所 シャント抵抗を備えた電力変換装置
JP3806381B2 (ja) 2002-08-30 2006-08-09 三菱重工業株式会社 モータ制御モジュール
JP2006031959A (ja) * 2004-07-12 2006-02-02 Nissan Motor Co Ltd バスバー
JP2007064834A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Agilent Technol Inc デバイス特性測定システム
JP2011217463A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Toyota Industries Corp インバータ装置
JP5126277B2 (ja) * 2010-04-16 2013-01-23 株式会社デンソー 電動装置
WO2012043591A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 三洋電機株式会社 電源装置
DE102012212945A1 (de) * 2012-07-24 2014-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Wechselrichter
CN104813578A (zh) * 2012-12-10 2015-07-29 西门子公司 具有电流浪涌限制器的子模块
JP6177090B2 (ja) * 2013-10-25 2017-08-09 Koa株式会社 電流検出装置の製造方法
JP6260546B2 (ja) 2015-01-26 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の気流制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131770A (ja) * 1989-10-18 1991-06-05 Fuji Electric Co Ltd ３相インバータの直流入力電流検出装置
JP2005188932A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電圧降下式電流計測装置
JP2008275418A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Omron Corp 配線基板、電流検出装置
JP2009229133A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Sanyo Electric Co Ltd 集積回路、半導体装置、電気機器
US20110267038A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Teridian Semiconductor Corp. Shunt sensor and shunt sensor assembly
JP2013174555A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 電池状態検出装置
JP2016001168A (ja) * 2014-05-23 2016-01-07 株式会社デンソー 電流センサ付バスバーモジュール
WO2017002766A1 (ja) * 2015-07-02 2017-01-05 Koa株式会社 電流検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021090905A1 (ja) * 2019-11-07 2021-05-14 Koa株式会社 シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造
JP7490351B2 (ja) 2019-11-07 2024-05-27 Koa株式会社 シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造

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