JP6435018B1 - 電気機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気機器全体での設計自由度を高めつつ、電流センサから出力される出力信号の検出誤差を抑制することが可能な電気機器を提供する。【解決手段】電気機器26において、スイッチング基板300は、巻線部114a〜114dの巻き軸Ax1、Ax2に沿って配置されていると共に、巻き軸Ax1、Ax2を含む仮想平面Pに対して垂直な方向に見たとき、スイッチング基板300の一部がリアクトル80と重なる。また、電流センサ60a、60bは、巻き軸Ax1、Ax2の方向においてリアクトル80からずれて配置されると共に、センサ基板214aは、仮想平面Pと平行に配置される。【選択図】図5
Description
本発明は、電流センサを備える電気機器に関する。
特許文献1には、ホール素子10を用いる磁束検出装置100が開示されている(図1、[0027])。ホール素子10は、基準端子tbと、電源端子tdと、出力端子toとを少なくとも備える([0024])。基準端子tbは、基準電位を設定するものであり、電源端子tdは、磁束Φを検出可能に電源電圧が印加されるものであり、出力端子toは、検出された磁束Φに応じた出力信号を出力するものである([0024])。さらに、ホール素子10は、出力ノイズ調整等に用いられる非接続端子tnを含む([0025])。
各端子tb、td、to、tnは、基板50に設けられたランド51a〜51dに接続される(図2、図3、[0025])。このうちランド51a、51b、51dについては、接続端子52a〜52cと接続され、外部に接続される([0026])。
特許文献2には、DC/DCコンバータ等で用いられる複合型リアクトル(又は磁気結合型リアクトル)が開示されている。
上記のように、特許文献1の基準端子tb、電源端子td及び出力端子toは、基板50のランド51a、51b、51d及び接続端子52a〜52cを介して外部に接続される(図2、図3、[0025]、[0026])。特許文献1では、特許文献2の磁気結合型リアクトル等の磁界発生源との関係で基板50をどのように配置すべきかについて検討されていない。特許文献2においてもこの点は検討されていない。
また、特許文献1、2では、電気機器全体における寸法を考慮して、リアクトルとホール素子等の構成要素との配置(又は設計自由度)についても検討されていない。
このような問題は、ホール素子10の場合に限らず、その他の検出素子からの出力についても同様に存在する。
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、電気機器全体での設計自由度を高めつつ、電流センサから出力される出力信号の検出誤差を抑制することが可能な電気機器を提供することを目的とする。
本発明に係る電気機器は、
同一の仮想平面上に存在する巻き軸を有する一対の巻線部を有するリアクトルと、
前記巻線部とスイッチング素子とを電気的に接続するバスバーと、
前記スイッチング素子を支持するスイッチング基板と、
前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサと、
前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置と
を備えるものであって、
前記電流センサは、
検出素子と、
前記検出素子を配置するギャップが形成された環状のコアと、
前記検出素子と配線とを接続して電流値を示す信号を出力するセンサ基板と
を備え、
前記スイッチング基板は、前記巻き軸に沿って配置されていると共に、前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、前記スイッチング基板の一部が前記リアクトルと重なるように配置されており、
前記電流センサは、前記巻き軸の方向において前記リアクトルからずれて配置されており、
前記センサ基板は、前記仮想平面と平行に配置されており、
前記バスバーは、
前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、少なくともその一部が前記スイッチング基板と重なると共に、前記仮想平面と平行に延在する第1板状部と、
前記仮想平面と平行な方向に見たとき、前記スイッチング基板と前記センサ基板の間に配置され、前記第1板状部から前記スイッチング基板に向かって延在する第2板状部と
を備えることを特徴とする。
同一の仮想平面上に存在する巻き軸を有する一対の巻線部を有するリアクトルと、
前記巻線部とスイッチング素子とを電気的に接続するバスバーと、
前記スイッチング素子を支持するスイッチング基板と、
前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサと、
前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置と
を備えるものであって、
前記電流センサは、
検出素子と、
前記検出素子を配置するギャップが形成された環状のコアと、
前記検出素子と配線とを接続して電流値を示す信号を出力するセンサ基板と
を備え、
前記スイッチング基板は、前記巻き軸に沿って配置されていると共に、前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、前記スイッチング基板の一部が前記リアクトルと重なるように配置されており、
前記電流センサは、前記巻き軸の方向において前記リアクトルからずれて配置されており、
前記センサ基板は、前記仮想平面と平行に配置されており、
前記バスバーは、
前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、少なくともその一部が前記スイッチング基板と重なると共に、前記仮想平面と平行に延在する第1板状部と、
前記仮想平面と平行な方向に見たとき、前記スイッチング基板と前記センサ基板の間に配置され、前記第1板状部から前記スイッチング基板に向かって延在する第2板状部と
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、スイッチング基板は、巻線部の巻き軸に沿って配置されていると共に、一対の巻線部それぞれの巻き軸を含む仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、スイッチング基板の一部がリアクトルと重なるように配置されている。このため、巻き軸の方向において、電気機器の小型化を図ることが可能となる。
また、本発明によれば、電流センサは、巻き軸の方向においてリアクトルからずれて配置されていると共に、センサ基板は、前記仮想平面と平行に配置されている。従って、リアクトルから発生する交流磁界がセンサ基板に鎖交することを抑制して、電流センサの検出誤差を抑制することが可能となる。
前記仮想平面と平行な方向及び前記仮想平面に対して垂直な方向それぞれに見たとき、前記検出素子は、前記第1板状部と前記センサ基板の間に配置されてもよい。これにより、センサ基板と第1板状部との距離を比較的長く保った状態で、検出素子を第1板状部に近付けることで検出素子の検出感度を上げることが可能となる。
前記巻き軸の方向に見たとき、前記検出素子は、前記リアクトルと重なる位置に配置されてもよい。また、前記検出素子の磁界検出面は、前記巻き軸の方向に対して直交する方向に面してもよい。これにより、リアクトルから発生する交流磁界が検出素子に鎖交することを抑制して、電流センサの検出誤差をさらに抑制することが可能となる。
前記巻き軸の方向に見たとき、前記第1板状部は、前記リアクトルと重なる位置に配置されてもよい。これにより、第1板状部の電流を検出する検出素子を支持するセンサ基板も、前記巻き軸の方向に見たとき、リアクトルと重なる位置又はその近傍に配置されることとなる。従って、リアクトルから発生する交流磁界がセンサ基板に鎖交することをさらに抑制して、電流センサの検出誤差をさらに抑制することが可能となる。
前記バスバーは、前記第2板状部と電気的に接続された第3板状部と、前記第3板状部と前記スイッチング基板を電気的に接続する第4板状部とを備えてもよい。また、前記第3板状部及び前記第4板状部は、前記巻き軸の方向に見たとき、前記スイッチング基板と前記第1板状部との間に配置されていると共に、前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、前記巻き軸の方向において前記リアクトルと前記第2板状部との間に配置されてもよい。前記第3板状部は、前記第1板状部及び前記スイッチング基板と平行であってもよい。前記第4板状部は、前記第2板状部と平行であってもよい。
上記によれば、仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、第2板状部及び第3板状部は、巻き軸の方向において第4板状部よりもリアクトルから離間した位置に配置されることとなる。換言すると、第1板状部、第2板状部、第3板状部及び第4板状部を組み合わせることで、仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、巻き軸の方向に沿ったセンサ基板を、巻き軸の方向においてあえてリアクトルからずれさせて配置させることが可能となる。従って、リアクトルから発生する交流磁界がセンサ基板に鎖交することを好適に抑制することが可能となる。
前記リアクトルは、第1巻線部及び第2巻線部を含む第1連結コイルと、第3巻線部及び第4巻線部を含む第2連結コイルとを含んでもよい。また、前記第1巻線部と前記第3巻線部とで巻き軸が一致し、前記第2巻線部と前記第4巻線部とで巻き軸が一致してもよい。前記電気機器は、複数の前記バスバーとして第1バスバー及び第2バスバーと、前記第1バスバーの前記第1板状部に流れる電流を検出する前記電流センサとしての第1電流センサと、前記第2バスバーの前記第1板状部に流れる電流を検出する前記電流センサとしての第2電流センサとを含んでもよい。前記第1電流センサ及び前記第2電流センサは、前記センサ基板を共通にしてもよい。
これにより、リアクトルが磁気結合型であり、第1バスバー及び第2バスバーが存在する場合でも、リアクトルから発生する交流磁界がセンサ基板に鎖交することを抑制して、電流センサの検出誤差を抑制することが可能となる。また、センサ基板を共通にすることで、別々のセンサ基板を設ける場合と比較して、部品点数を削減可能であると共に、センサ基板の位置決めを容易化することが可能となる。
本発明によれば、電気機器全体での設計自由度を高めつつ、電流センサから出力される出力信号の検出誤差を抑制することが可能となる。
A.一実施形態
<A−1.構成>
[A−1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る電気機器としての電力制御ユニット26(以下「PCU26」という。)を含む車両10の概略的な構成を示す電気回路図である。車両10は、PCU26に加え、走行モータ20と、ジェネレータ22と、高電圧バッテリ24(以下「バッテリ24」又は「BAT24」ともいう。)とを有する。車両10は、ハイブリッド車両であり、走行駆動源として、走行モータ20に加え、図示しないエンジンを有する。後述するように、車両10は、その他の種類の車両であってもよい。ジェネレータ22は、前記エンジンの駆動力に基づいて発電する。ジェネレータ22を走行駆動源として用いてもよい。
<A−1.構成>
[A−1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る電気機器としての電力制御ユニット26(以下「PCU26」という。)を含む車両10の概略的な構成を示す電気回路図である。車両10は、PCU26に加え、走行モータ20と、ジェネレータ22と、高電圧バッテリ24(以下「バッテリ24」又は「BAT24」ともいう。)とを有する。車両10は、ハイブリッド車両であり、走行駆動源として、走行モータ20に加え、図示しないエンジンを有する。後述するように、車両10は、その他の種類の車両であってもよい。ジェネレータ22は、前記エンジンの駆動力に基づいて発電する。ジェネレータ22を走行駆動源として用いてもよい。
PCU26は、バッテリ24からの電力を変換又は調整して、走行モータ20に供給する。また、PCU26は、ジェネレータ22の発電電力Pgen及び走行モータ20の発電電力(回生電力Preg)を変換又は調整してバッテリ24を充電させる。
[A−1−2.走行モータ20]
走行モータ20は、3相交流ブラシレス式であり、車両10の走行用の駆動源として動力Ftrcを生成して図示しない車輪(駆動輪)側に供給する。すなわち、走行モータ20は、高電圧バッテリ24からの電力Pbat及びジェネレータ22からの電力Pgenの一方又は両方により駆動する。また、走行モータ20は、車両10の制動時に回生を行い、回生電力Pregをバッテリ24に供給する。回生電力Pregは、図示しない電動補機類に供給されてもよい。
走行モータ20は、3相交流ブラシレス式であり、車両10の走行用の駆動源として動力Ftrcを生成して図示しない車輪(駆動輪)側に供給する。すなわち、走行モータ20は、高電圧バッテリ24からの電力Pbat及びジェネレータ22からの電力Pgenの一方又は両方により駆動する。また、走行モータ20は、車両10の制動時に回生を行い、回生電力Pregをバッテリ24に供給する。回生電力Pregは、図示しない電動補機類に供給されてもよい。
以下では、走行モータ20をTRCモータ20又はモータ20とも呼ぶ。TRCモータ20は、走行モータとしての機能に加えて又はこれに代えて、ジェネレータとして機能させてもよい。以下では、走行モータ20に関連するパラメータに「TRC」又は「trc」若しくは「t」を付す。また、図1等では、走行モータ20を「TRC」で示す。
[A−1−3.ジェネレータ22]
ジェネレータ22は、3相交流ブラシレス式であり、前記エンジンからの動力Fengにより発電するジェネレータとして機能する。ジェネレータ22が発電した電力Pgenは、バッテリ24又は走行モータ20若しくは電動補機類に供給される。
ジェネレータ22は、3相交流ブラシレス式であり、前記エンジンからの動力Fengにより発電するジェネレータとして機能する。ジェネレータ22が発電した電力Pgenは、バッテリ24又は走行モータ20若しくは電動補機類に供給される。
以下では、ジェネレータ22をGEN22とも呼ぶ。GEN22は、ジェネレータ(発電機)としての機能に加えて又はこれに代えて、走行モータ(traction motor)として機能させてもよい。以下では、ジェネレータ22に関連するパラメータに「GEN」又は「gen」若しくは「g」を付す。また、図1等では、ジェネレータ22を「GEN」で示す。ジェネレータ22は、前記エンジンのスタータモータとして利用することができる。
[A−1−4.高電圧バッテリ24]
高電圧バッテリ24は、複数のバッテリセルを含み高電圧(数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池等を利用することができる。バッテリ24の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
高電圧バッテリ24は、複数のバッテリセルを含み高電圧(数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池等を利用することができる。バッテリ24の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
[A−1−5.PCU26]
(A−1−5−1.PCU26の概要)
PCU26は、バッテリ24からの電力を変換又は調整して、走行モータ20に供給する。また、PCU26は、ジェネレータ22の発電電力Pgen及び走行モータ20の回生電力Pregを変換又は調整してバッテリ24を充電させる。
(A−1−5−1.PCU26の概要)
PCU26は、バッテリ24からの電力を変換又は調整して、走行モータ20に供給する。また、PCU26は、ジェネレータ22の発電電力Pgen及び走行モータ20の回生電力Pregを変換又は調整してバッテリ24を充電させる。
図1に示すように、PCU26は、DC/DCコンバータ50と、第1インバータ52と、第2インバータ54と、第1コンデンサ56と、第2コンデンサ58と、リアクトル電流センサ60a、60bと、TRC電流センサ62u、62v、62wと、GEN電流センサ64u、64v、64wと、電子制御装置66(以下「ECU66」という。)とを有する。
(A−1−5−2.DC/DCコンバータ50)
(A−1−5−2−1.DC/DCコンバータ50の概要)
DC/DCコンバータ50(以下「コンバータ50」ともいう。)は、昇降圧型のコンバータである。コンバータ50は、バッテリ24の出力電圧Vbat(以下「バッテリ電圧Vbat」ともいう。)を昇圧してTRCモータ20に出力する。また、コンバータ50は、ジェネレータ22の出力電圧Vgen(以下「GEN電圧Vgen」ともいう。)又は走行モータ20の出力電圧Vreg(以下「回生電圧Vreg」ともいう。)を降圧してバッテリ24に供給する。
(A−1−5−2−1.DC/DCコンバータ50の概要)
DC/DCコンバータ50(以下「コンバータ50」ともいう。)は、昇降圧型のコンバータである。コンバータ50は、バッテリ24の出力電圧Vbat(以下「バッテリ電圧Vbat」ともいう。)を昇圧してTRCモータ20に出力する。また、コンバータ50は、ジェネレータ22の出力電圧Vgen(以下「GEN電圧Vgen」ともいう。)又は走行モータ20の出力電圧Vreg(以下「回生電圧Vreg」ともいう。)を降圧してバッテリ24に供給する。
コンバータ50は、リアクトル80と、下スイッチング素子82a、82bと、上スイッチング素子84a、84bとを有する。下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84bにはそれぞれダイオード86a、86b、88a、88bが並列接続される。
バッテリ電圧Vbatを昇圧する際、下スイッチング素子82a、82bを同時にオンにしてリアクトル80に電気エネルギを蓄積した後、下スイッチング素子82a、82bを同時にオフにしてリアクトル80に蓄積した電気エネルギを走行モータ20に放出する。GEN電圧Vgen又は回生電圧Vregを降圧する際、上スイッチング素子84a、84bをオンにしてリアクトル80に電気エネルギを蓄積した後、上スイッチング素子84a、84bをオフにしてリアクトル80に蓄積した電気エネルギによりバッテリ24を充電する。
(A−1−5−2−2.リアクトル80)
図2は、本実施形態のリアクトル80を簡略的に示す斜視図であり、図3は、本実施形態のリアクトル80を簡略的に示す分解斜視図である。リアクトル80は、磁気結合型であるが、その他の種類としてもよい。
図2は、本実施形態のリアクトル80を簡略的に示す斜視図であり、図3は、本実施形態のリアクトル80を簡略的に示す分解斜視図である。リアクトル80は、磁気結合型であるが、その他の種類としてもよい。
図2及び図3に示すように、リアクトル80は、環状コア100(図3)と、2つの連結コイル102a、102bと、第1コア被覆部104a、104bと、第2コア被覆部106とを有する。環状コア100は、2つのU字状コア110a、110bと、2つのI字状コア112a、112bを組み合わせて成り、ギリシャ文字の「θ」状をしている。
連結コイル102aは、第1巻線部114aと第2巻線部114bとに分けて、環状コア100に巻かれる。連結コイル102bは、第3巻線部114cと第4巻線部114dとに分けて、環状コア100に巻かれる。
リアクトル80の構成は、例えば、特許文献1又は特開2016−066720号公報に開示されているものを用いることができる
(A−1−5−2−3.下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84b)
図1に示すように、下スイッチング素子82aは、バッテリ24の負極と、分岐点130aとの間に接続される。下スイッチング素子82bは、バッテリ24の負極と、分岐点130bとの間に接続される。上スイッチング素子84aは、分岐点130aと、走行モータ20及びジェネレータ22との間に接続される。上スイッチング素子84bは、分岐点130bと、走行モータ20及びジェネレータ22との間に接続される。
図1に示すように、下スイッチング素子82aは、バッテリ24の負極と、分岐点130aとの間に接続される。下スイッチング素子82bは、バッテリ24の負極と、分岐点130bとの間に接続される。上スイッチング素子84aは、分岐点130aと、走行モータ20及びジェネレータ22との間に接続される。上スイッチング素子84bは、分岐点130bと、走行モータ20及びジェネレータ22との間に接続される。
下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84bは、例えば、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等により構成される。
下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84bは、スイッチング基板300(図5)に配置される。
(A−1−5−3.第1インバータ52)
第1インバータ52は、バッテリ24からの直流電流を交流電流に変換して走行モータ20に供給する。また、第1インバータ52は、走行モータ20からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ24側に供給する。
第1インバータ52は、バッテリ24からの直流電流を交流電流に変換して走行モータ20に供給する。また、第1インバータ52は、走行モータ20からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ24側に供給する。
図1に示すように、第1インバータ52は、3相の上スイッチング素子150u、150v、150wと、3相の下スイッチング素子152u、152v、152wとを有する。上スイッチング素子150u、150v、150wには、ダイオード154u、154v、154wが並列に接続される。下スイッチング素子152u、152v、152wには、ダイオード156u、156v、156wが並列に接続される、上スイッチング素子150uと下スイッチング素子152uは、U相アーム158uを構成する。上スイッチング素子150vと下スイッチング素子152vは、V相アーム158vを構成する。上スイッチング素子150wと下スイッチング素子152wは、W相アーム158wを構成する。
U相アーム158uでは、上スイッチング素子150uと下スイッチング素子152uの中点160uは、バスバー164uを介して走行モータ20のU相端子162uと接続される。V相アーム158vでは、上スイッチング素子150vと下スイッチング素子152vの中点160vは、バスバー164vを介して走行モータ20のV相端子162vと接続される。W相アーム158wでは、上スイッチング素子150wと下スイッチング素子152wの中点160wは、バスバー164wを介して走行モータ20のW相端子162wと接続される。以下では、バスバー164u、164v、164wをバスバー164と総称する。
上スイッチング素子150u、150v、150w及び下スイッチング素子152u、152v、152wは、スイッチング基板300(図5)に配置される。
(A−1−5−4.第2インバータ54)
第2インバータ54は、ジェネレータ22からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ24側に供給する。また、ジェネレータ22を走行駆動源として用いる場合、第2インバータ54は、バッテリ24からの直流電流を交流電流に変換してジェネレータ22に供給する。
第2インバータ54は、ジェネレータ22からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ24側に供給する。また、ジェネレータ22を走行駆動源として用いる場合、第2インバータ54は、バッテリ24からの直流電流を交流電流に変換してジェネレータ22に供給する。
図1に示すように、第2インバータ54は、3相の上スイッチング素子180u、180v、180wと、3相の下スイッチング素子182u、182v、182wとを有する。上スイッチング素子180u、180v、180wには、ダイオード184u、184v、184wが並列に接続される。下スイッチング素子182u、182v、182wには、ダイオード186u、186v、186wが並列に接続される、上スイッチング素子180uと下スイッチング素子182uは、U相アーム188uを構成する。上スイッチング素子180vと下スイッチング素子182vは、V相アーム188vを構成する。上スイッチング素子180wと下スイッチング素子182wは、W相アーム188wを構成する。
U相アーム188uでは、上スイッチング素子180uと下スイッチング素子182uの中点190uは、バスバー194uを介してジェネレータ22のU相端子192uと接続される。V相アーム188vでは、上スイッチング素子180vと下スイッチング素子182vの中点190vは、バスバー194vを介してジェネレータ22のV相端子192vと接続される。W相アーム188wでは、上スイッチング素子180wと下スイッチング素子182wの中点190wは、バスバー194wを介してジェネレータ22のW相端子192wと接続される。以下では、バスバー194u、194v、194wをバスバー194と総称する。
上スイッチング素子180u、180v、180w及び下スイッチング素子182u、182v、182wは、スイッチング基板300(図5)に配置される。
(A−1−5−5.第1コンデンサ56及び第2コンデンサ58)
第1コンデンサ56及び第2コンデンサ58は、平滑コンデンサとして機能する。
第1コンデンサ56及び第2コンデンサ58は、平滑コンデンサとして機能する。
(A−1−5−6.リアクトル電流センサ60a、60b)
(A−1−5−6−1.リアクトル電流センサ60a、60bの概要)
リアクトル電流センサ60a(図1)は、連結コイル102aと分岐点130aの間を流れる電流Ir1(以下「リアクトル電流Ir1」ともいう。)を検出する。換言すると、リアクトル電流センサ60aは、連結コイル102aと分岐点130aを結ぶバスバー202aを流れる電流Ir1を検出する。リアクトル電流センサ60aは、バッテリ24の正極(分岐点200)と連結コイル102aの間に配置されてもよい。換言すると、リアクトル電流センサ60aは、分岐点200と連結コイル102aを結ぶバスバー204aを流れる電流を検出してもよい。
(A−1−5−6−1.リアクトル電流センサ60a、60bの概要)
リアクトル電流センサ60a(図1)は、連結コイル102aと分岐点130aの間を流れる電流Ir1(以下「リアクトル電流Ir1」ともいう。)を検出する。換言すると、リアクトル電流センサ60aは、連結コイル102aと分岐点130aを結ぶバスバー202aを流れる電流Ir1を検出する。リアクトル電流センサ60aは、バッテリ24の正極(分岐点200)と連結コイル102aの間に配置されてもよい。換言すると、リアクトル電流センサ60aは、分岐点200と連結コイル102aを結ぶバスバー204aを流れる電流を検出してもよい。
リアクトル電流センサ60bは、連結コイル102bと分岐点130bの間を流れる電流(以下「リアクトル電流Ir2」ともいう。)を検出する。換言すると、リアクトル電流センサ60bは、連結コイル102bと分岐点130bを結ぶバスバー202bを流れる電流Ir2を検出する。リアクトル電流センサ60bは、バッテリ24の正極(分岐点200)と連結コイル102bの間に配置されてもよい。換言すると、リアクトル電流センサ60bは、分岐点200と連結コイル102bを結ぶバスバー204bを流れる電流を検出してもよい。
(A−1−5−6−2.リアクトル電流センサ60a、60bの具体的構成)
図4は、本実施形態のリアクトル電流センサ60a、60b及びその周辺の正面図である。図5は、本実施形態のリアクトル電流センサ60a、60b及びその周辺の側面断面図である。図4及び図5並びに後述する図6及び図8に示す方向は、車両10を基準としている。各電流センサ60a、60bは、ホールIC210(IC:Integrated Circuit)と、磁性体コア212(以下「コア212」ともいう。)とを有する。さらに、電流センサ60a、60bは、共通のセンサ基板214を有する。ホールIC210は、センサ基板214aに固定又は実装される。センサ基板214の一端には、コネクタ216aを介して配線310aが接続される。電流センサ60a、60bそれぞれのホールIC210及びコア212は同一の仕様である。
図4は、本実施形態のリアクトル電流センサ60a、60b及びその周辺の正面図である。図5は、本実施形態のリアクトル電流センサ60a、60b及びその周辺の側面断面図である。図4及び図5並びに後述する図6及び図8に示す方向は、車両10を基準としている。各電流センサ60a、60bは、ホールIC210(IC:Integrated Circuit)と、磁性体コア212(以下「コア212」ともいう。)とを有する。さらに、電流センサ60a、60bは、共通のセンサ基板214を有する。ホールIC210は、センサ基板214aに固定又は実装される。センサ基板214の一端には、コネクタ216aを介して配線310aが接続される。電流センサ60a、60bそれぞれのホールIC210及びコア212は同一の仕様である。
図6は、本実施形態のホールIC210に含まれるホール素子230の検出原理を説明する図である。ホール素子230は、磁界B又は磁束φを検出する磁気検出素子である。ホール素子230は、一般的なものであるが、理解を容易化するため、その内容を説明しておく。
ホールIC210には、ホール素子230に加え、電源電圧線232と、グラウンド線234と、出力線236、238が含まれる。出力線236、238は、オペアンプ240に接続され、オペアンプ240の出力が信号線242に供給される。ホールIC210では、電源電圧線232及びグラウンド線234を低電圧電源250に接続して電流(基準電流Iref)を流しておく。その状態で、ホール素子230の磁界検出面252に垂直に磁界Bをかけると(換言すると、基準電流Irefに垂直な磁界Bをかけると)、基準電流Iref及び磁界Bに垂直な方向に(すなわち、出力線236、238に)起電力Eが生じる。従って、オペアンプ240を介して起電力Eを取り出すことで、磁界Bの強さ(又は磁界Bを発生させている電流)を知ることができる。
コア212(図4)は、環状を基調とする磁性体から構成される。コア212の一部には、ホール素子230を配置するためのギャップ260が形成される。ホール素子230とコア212との間には絶縁体としてのエアが存在する。エア以外の絶縁体をホール素子230とコア212の間に配置してもよい。コア212を用いることで、被検出導体(ここでは、バスバー202a、202b)の周囲に発生する磁束φを集束してホール素子230の感度を高めることができる。
図4からもわかるように、ギャップ260内にホール素子230が配置された状態で、ホール素子230の磁界検出面252(図6)がコア212に面するように、ホール素子230が配置される。また、ホールIC210のうちホール素子230以外の部分は、センサ基板214a上に設けられる。なお、ここでは、ホール素子230をホールIC210の一部として記載したが、ホール素子230は、ホールIC210と別個の部品として取り扱ってもよい。
本実施形態では、リアクトル80が発生する交流磁界による漏れ磁束φlを考慮してリアクトル電流センサ60a、60bの各部等を配置する。センサ60a、60b等の配置については、図4、図5及び図7〜図9を参照して後述する。
(A−1−5−7.TRC電流センサ62u、62v、62w)
(A−1−5−7−1.TRC電流センサ62u、62v、62wの概要)
図1に示すように、TRC電流センサ62u、62v、62w(以下「電流センサ62u、62v、62w」又は「センサ62u、62v、62w」ともいう。)は、第1インバータ52と走行モータ20の間を流れる電流Itu、Itv、Itwを検出する。
(A−1−5−7−1.TRC電流センサ62u、62v、62wの概要)
図1に示すように、TRC電流センサ62u、62v、62w(以下「電流センサ62u、62v、62w」又は「センサ62u、62v、62w」ともいう。)は、第1インバータ52と走行モータ20の間を流れる電流Itu、Itv、Itwを検出する。
より具体的には、センサ62uは、U相アーム158uとモータ20のU相端子162uとを結ぶバスバー164uを流れる電流Itu(以下「TRC電流Itu」又は「U相電流Itu」ともいう。)を検出する。センサ62vは、V相アーム158vとモータ20のV相端子162vとを結ぶバスバー164vを流れる電流Itv(以下「TRC電流Itv」又は「V相電流Itv」ともいう。)を検出する。センサ62wは、W相アーム158wとモータ20のW相端子162wとを結ぶバスバー164wを流れる電流Itw(以下「TRC電流Itw」又は「W相電流Itw」ともいう。)を検出する。
以下では、TRC電流センサ62u、62v、62wをTRC電流センサ62又はセンサ62と総称する。また、電流Itu、Itv、Itwを電流Itと総称する。なお、本実施形態におけるセンサ62の数は3であるが、センサ62の数は2又は4以上であってもよい。
(A−1−5−7−2.TRC電流センサ62u、62v、62wの具体的構成)
TRC電流センサ62u、62v、62wは、リアクトル電流センサ60a、60bと同様の構成を有する。すなわち、センサ62u、62v、62wは、ホール素子230と、磁性体コア212と、センサ62u、62v、62wに共通のセンサ基板214bとを有する。センサ基板214bの一端には、コネクタ216bを介して配線310bが接続される。配線310bについては、図7〜図9を参照して後述する。
TRC電流センサ62u、62v、62wは、リアクトル電流センサ60a、60bと同様の構成を有する。すなわち、センサ62u、62v、62wは、ホール素子230と、磁性体コア212と、センサ62u、62v、62wに共通のセンサ基板214bとを有する。センサ基板214bの一端には、コネクタ216bを介して配線310bが接続される。配線310bについては、図7〜図9を参照して後述する。
(A−1−5−8.GEN電流センサ64u、64v、64w)
(A−1−5−8−1.GEN電流センサ64u、64v、64wの概要)
図1に示すように、GEN電流センサ64u、64v、64w(以下「電流センサ64u、64v、64w」又は「センサ64u、64v、64w」ともいう。)は、第2インバータ54とジェネレータ22の間を流れる電流Igu、Igv、Igwを検出する。
(A−1−5−8−1.GEN電流センサ64u、64v、64wの概要)
図1に示すように、GEN電流センサ64u、64v、64w(以下「電流センサ64u、64v、64w」又は「センサ64u、64v、64w」ともいう。)は、第2インバータ54とジェネレータ22の間を流れる電流Igu、Igv、Igwを検出する。
より具体的には、センサ64uは、U相アーム188uとモータ20のU相端子192uとを結ぶバスバー194uを流れる電流Igu(以下「TRC電流Igu」又は「U相電流Igu」ともいう。)を検出する。センサ64vは、V相アーム188vとモータ20のV相端子192vとを結ぶバスバー194vを流れる電流Igv(以下「TRC電流Igv」又は「V相電流Igv」ともいう。)を検出する。センサ64wは、W相アーム188wとモータ20のW相端子192wとを結ぶバスバー194wの間を流れる電流Igw(以下「TRC電流Igw」又は「W相電流Igw」ともいう。)を検出する。
以下では、GEN電流センサ64u、64v、64wをGEN電流センサ64又はセンサ64と総称する。また、電流Igu、Igv、Igwを電流Igと総称する。なお、本実施形態におけるセンサ64の数は3であるが、センサ64の数は2又は4以上であってもよい。
(A−1−5−8−2.GEN電流センサ64u、64v、64wの具体的構成)
GEN電流センサ64u、64v、64wは、リアクトル電流センサ60a、60b及びTRC電流センサ62u、62v、62wと同様の構成を有する。すなわち、センサ64u、64v、64wは、ホール素子230と、磁性体コア212と、センサ64u、64v、64wに共通のセンサ基板214cとを有する。センサ基板214cの一端には、コネクタ216cを介して配線310cが接続される。配線310cについては、図7〜図9を参照して後述する。
GEN電流センサ64u、64v、64wは、リアクトル電流センサ60a、60b及びTRC電流センサ62u、62v、62wと同様の構成を有する。すなわち、センサ64u、64v、64wは、ホール素子230と、磁性体コア212と、センサ64u、64v、64wに共通のセンサ基板214cとを有する。センサ基板214cの一端には、コネクタ216cを介して配線310cが接続される。配線310cについては、図7〜図9を参照して後述する。
(A−1−5−9.ECU66)
ECU66は、PCU26の各部を制御する制御回路(又は制御装置)であり、入出力部270、演算部272及び記憶部274を有する。入出力部270は、信号線280(通信線)を介して車両10の各部との信号の入出力を行う。なお、図1では、通信線280が簡略化されて示されていることに留意されたい。入出力部270は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
ECU66は、PCU26の各部を制御する制御回路(又は制御装置)であり、入出力部270、演算部272及び記憶部274を有する。入出力部270は、信号線280(通信線)を介して車両10の各部との信号の入出力を行う。なお、図1では、通信線280が簡略化されて示されていることに留意されたい。入出力部270は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
演算部272は、中央演算装置(CPU)を含み、記憶部274に記憶されているプログラムを実行することにより動作する。演算部272が実行する機能の一部は、ロジックIC(Integrated Circuit)を用いて実現することもできる。前記プログラムは、図示しない無線通信装置(携帯電話機、スマートフォン等)を介して外部から供給されてもよい。演算部272は、前記プログラムの一部をハードウェア(回路部品)で構成することもできる。
本実施形態の演算部272は、例えば、10〜20kHzの範囲のいずれかの値を最大スイッチング周波数としてリアクトル80をスイッチングさせる。また、演算部272は、TRC電流センサ62u、62v、62w及びGEN電流センサ64u、64v、64wからの出力をデジタル値に変換して用いる。
記憶部274は、演算部272が用いるプログラム及びデータを記憶するものであり、ランダム・アクセス・メモリ(以下「RAM」という。)を備える。RAMとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部274は、RAMに加え、リード・オンリー・メモリ(以下「ROM」という。)を有してもよい。
[A−2.PCU26の各部の配置]
(A−2−1.概要)
次に、本実施形態のPCU26の各部の配置について説明する。本実施形態では、車両10の前後方向における寸法を小さくするため、スイッチング基板300の一部がリアクトル80と重なるように配置する(図7及び図9)。その際、リアクトル80からの漏れ磁束φlの影響が少なくなるように、PCU26の各部を配置している。
(A−2−1.概要)
次に、本実施形態のPCU26の各部の配置について説明する。本実施形態では、車両10の前後方向における寸法を小さくするため、スイッチング基板300の一部がリアクトル80と重なるように配置する(図7及び図9)。その際、リアクトル80からの漏れ磁束φlの影響が少なくなるように、PCU26の各部を配置している。
図7は、本実施形態のPCU26の一部の配置を簡略的に示す側面図である。図8は、本実施形態のPCU26の一部の配置を簡略的に示す底面図である。図9は、本実施形態のPCU26の一部の配置を簡略的に示す正面図である。上記のように、図7〜図9に示す方向は、車両10を基準としている。
なお、図7及び図9における500は、コンバータ50、第1インバータ52及び第2インバータ54のスイッチング素子を集めたスイッチング部である。スイッチング部500(電気回路)には、コンバータ50の下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84bと、第1インバータ52の上スイッチング素子150u、150v、150wと下スイッチング素子152u、152v、152wと、第2インバータ54の上スイッチング素子180u、180v、180w及び下スイッチング素子182u、182v、182wが含まれる。スイッチング部500にはECU66及びスイッチング基板300も含まれる。
(A−2−2.リアクトル80の交流磁界による漏れ磁束φl)
図10は、本実施形態のリアクトル80が発生する磁界(漏れ磁束φl)の一例を示す平面図である。図10において、リアクトル80の一部(I字状コア112a、112b等)は省略している。図10に示すように、磁気結合型のリアクトル80では、第1巻線部114a、第2巻線部114b、第3巻線部114c及び第4巻線部114dそれぞれを中心として磁界が発生する。
図10は、本実施形態のリアクトル80が発生する磁界(漏れ磁束φl)の一例を示す平面図である。図10において、リアクトル80の一部(I字状コア112a、112b等)は省略している。図10に示すように、磁気結合型のリアクトル80では、第1巻線部114a、第2巻線部114b、第3巻線部114c及び第4巻線部114dそれぞれを中心として磁界が発生する。
上記のように、本実施形態では、下スイッチング素子82a、82b及び上スイッチング素子84a、84bをスイッチングさせることで、磁界(漏れ磁束φl)の向きは変化する。このため、図10に示す磁界(漏れ磁束φl)の向きは、その一例(代表値)であることに留意されたい。
図7〜図9に示すように、磁気結合型リアクトル80は、PCU26の下部に配置される。その際、コイル軸Ax1、Ax2は、車両10の前後方向と一致する。コイル軸Ax1(巻き軸)は、第1巻線部114aと第3巻線部114cの中心軸である。コイル軸Ax2は、第2巻線部114bと第4巻線部114dの中心軸である。コイル軸Ax1、Ax2は、互いに平行である。以下では、コイル軸Ax1、Ax2により規定される仮想平面を仮想平面Pと呼ぶ。
(A−2−3.スイッチング基板300の配置)
図5、図7及び図9に示すように、スイッチング基板300は、リアクトル80の軸(コイル軸Ax1、Ax2)に沿って配置されている。また、図7〜図9に示すように、車両10の上下方向(換言すると、仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、スイッチング基板300の一部は、リアクトル80と重なるように配置されている。
図5、図7及び図9に示すように、スイッチング基板300は、リアクトル80の軸(コイル軸Ax1、Ax2)に沿って配置されている。また、図7〜図9に示すように、車両10の上下方向(換言すると、仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、スイッチング基板300の一部は、リアクトル80と重なるように配置されている。
(A−2−4.ホール素子230の配置)
リアクトル80から漏れ磁束φlが発生すると、ホール素子230の磁界検出面252に対して垂直な方向に漏れ磁束φlが入り込んだ場合、ホール素子230の出力に漏れ磁束φlが影響することとなる。本実施形態では、リアクトル80からの漏れ磁束φlの影響を受けないようにホール素子230を配置する。
リアクトル80から漏れ磁束φlが発生すると、ホール素子230の磁界検出面252に対して垂直な方向に漏れ磁束φlが入り込んだ場合、ホール素子230の出力に漏れ磁束φlが影響することとなる。本実施形態では、リアクトル80からの漏れ磁束φlの影響を受けないようにホール素子230を配置する。
具体的には、図4、図5等からわかるように、ホール素子230の磁界検出面252は、コイル軸Ax1、Ax2の方向(車両10の前後方向)に対して直交する方向(左右方向)に面している。また、図4等に示すように、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)に見たとき、ホール素子230は、リアクトル80と重なる位置に配置されている。さらに、図5等に示すように、ホール素子230は、バスバー202aの第1板状部510(後述)とセンサ基板214aの間に配置される
(A−2−5.センサ基板214aの配置)
リアクトル80から発生した磁束φが、電源電圧線232、グラウンド線234、出力線236、238及び信号線242(換言すると、センサ基板214aに形成されたパターン(図示せず)等)に入り込むと、渦電流効果が生じる。この渦電流効果は、センサ60a、60bの出力に誤差を発生させるおそれがある。そこで、センサ基板214aを以下のように配置する。
リアクトル80から発生した磁束φが、電源電圧線232、グラウンド線234、出力線236、238及び信号線242(換言すると、センサ基板214aに形成されたパターン(図示せず)等)に入り込むと、渦電流効果が生じる。この渦電流効果は、センサ60a、60bの出力に誤差を発生させるおそれがある。そこで、センサ基板214aを以下のように配置する。
すなわち、図4、図5等に示すように、センサ基板214aは、スイッチング基板300と平行に配置される。また、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、センサ基板214aは、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)においてリアクトル80からずれて配置される。
(A−2−6.バスバー202a、202bの配置)
スイッチング基板300、ホール素子230及びセンサ基板214aを上記のように配置するため、バスバー202aは、以下のような構成及び配置となる(バスバー202bも同様である)。すなわち、図5に示すように、バスバー202aは、第1板状部510、第2板状部512、第3板状部514、第4板状部516及び第5板状部518を有する。
スイッチング基板300、ホール素子230及びセンサ基板214aを上記のように配置するため、バスバー202aは、以下のような構成及び配置となる(バスバー202bも同様である)。すなわち、図5に示すように、バスバー202aは、第1板状部510、第2板状部512、第3板状部514、第4板状部516及び第5板状部518を有する。
図4、図5等に示すように、第1板状部510は、第2板状部512と第5板状部518との間において、スイッチング基板300と平行に配置されている。また、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)に見たとき、第1板状部510は、リアクトル80と重なる位置に配置されている。さらに、第1板状部510の一部は、仮想平面Pに対して垂直な方向に見たとき、スイッチング基板300と重なる。
第2板状部512は、第1板状部510と第3板状部514の間に配置される。図5等に示すように、仮想平面Pと平行な方向に見たとき、第2板状部512は、スイッチング基板300とセンサ基板214aの間に配置され、第1板状部510に対して垂直方向に延在する。
図5に示すように、第3板状部514は、第2板状部512と第4板状部516の間に配置される。第3板状部514は、第1板状部510及びスイッチング基板300と平行である。図5に示すように、第4板状部516は、第3板状部514とスイッチング基板300との間に配置される。第4板状部516は、第2板状部512と平行である。
車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)に見たとき、第3板状部514及び第4板状部516は、スイッチング基板300と第1板状部510との間に配置される。また、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、第3板状部514及び第4板状部516は、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)においてリアクトル80と第2板状部512との間に配置されている。
第5板状部518は、第1板状部510とリアクトル80の間に配置される。第5板状部518は、車両10の下方に膨出することで、第1板状部510とリアクトル80(連結コイル102a)を接続する。これにより、第1板状部510は、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)において、リアクトル80と重なることが可能となる。
<A−3.本実施形態の効果>
本実施形態によれば、スイッチング基板300は、車両10の前後方向に(コイル軸Ax1、Ax2に沿って)配置されている(図7及び図9)。また、スイッチング基板300は、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、スイッチング基板300の一部がリアクトル80と重なるように配置されている(図7及び図9)。このため、コイル軸Ax1、Ax2の方向において、PCU26(電気機器)の小型化を図ることが可能となる。
本実施形態によれば、スイッチング基板300は、車両10の前後方向に(コイル軸Ax1、Ax2に沿って)配置されている(図7及び図9)。また、スイッチング基板300は、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、スイッチング基板300の一部がリアクトル80と重なるように配置されている(図7及び図9)。このため、コイル軸Ax1、Ax2の方向において、PCU26(電気機器)の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、電流センサ60a、60bは、コイル軸Ax1、Ax2の方向においてリアクトル80からずれて配置されている(図7及び図8)。また、センサ基板214aは、仮想平面Pと平行に配置されている(図7及び図8)。従って、リアクトル80から発生する交流磁界がセンサ基板214aに鎖交することを抑制して、電流センサ60a、60bの検出誤差を抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態によれば、第1板状部510は、スイッチング基板300とセンサ基板214aの間に配置されている(図5、図7及び図8)。これにより、車両10の前後方向(リアクトル80の軸方向)におけるPCU26の大型化を回避することが可能となる。
すなわち、仮に、センサ基板214aを第1板状部510に対して反対側に位置させ、スイッチング基板300と第1板状部510の間に配置させた場合、第1板状部510が、車両10の前後方向(リアクトル80の軸方向)に延ばす必要が生じる場合もあり得る。これに対し、スイッチング基板300とセンサ基板214aの間に第1板状部510を配置することで、センサ基板214aの寸法が、第1板状部510の寸法に与える影響を軽減することで、車両10の前後方向(リアクトル80の軸方向)におけるPCU26の大型化を回避することが可能となる。
本実施形態において、車両10の前後方向(仮想平面Pと平行な方向)及び上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)それぞれに見たとき、ホール素子230(検出素子)は、第1板状部510とセンサ基板214aの間に配置される(図4及び図5)。これにより、センサ基板214aと第1板状部510との距離を比較的長く保った状態で、ホール素子230を第1板状部510に近付けることでホール素子230の検出感度を上げることが可能となる。
本実施形態において、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の軸方向)に見たとき、ホール素子230(検出素子)は、リアクトル80と重なる位置に配置されている(図4等)。また、ホール素子230の磁界検出面252は、車両10の前後方向(リアクトル80の軸方向)に対して直交する方向に面している(図4、図10等)。これにより、リアクトル80から発生する交流磁界がホール素子230に鎖交することを抑制して、電流センサ60a、60bの検出誤差をさらに抑制することが可能となる。
本実施形態において、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)に見たとき、バスバー202a、202bの第1板状部510は、リアクトル80と重なる位置に配置されている(図4等)。これにより、第1板状部510の電流を検出するホール素子230(検出素子)を支持するセンサ基板214aも、車両10の前後方向に見たとき、リアクトル80と重なる位置又はその近傍に配置されることとなる。従って、リアクトル80から発生する交流磁界がセンサ基板214aに鎖交することをさらに抑制して、電流センサ60a、60bの検出誤差をさらに抑制することが可能となる。
本実施形態において、バスバー202a、202bは、第2板状部512と電気的に接続された第3板状部514と、第3板状部514とスイッチング基板300を電気的に接続する第4板状部516とを備える(図5)。第3板状部514及び第4板状部516は、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)に見たとき、スイッチング基板300と第1板状部510との間に配置されている(図5等)。また、第3板状部514及び第4板状部516は、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)においてリアクトル80と第2板状部512との間に配置されている(図5等)。さらに、第3板状部514は、第1板状部510及びスイッチング基板300と平行であり(図5等)、第4板状部516は、第2板状部512と平行である(図5等)。
上記によれば、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、第2板状部512及び第3板状部514は、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の方向)において第4板状部516よりもリアクトル80から離間した位置に配置されることとなる。換言すると、第1板状部510、第2板状部512、第3板状部514及び第4板状部516を組み合わせることで、車両10の上下方向(仮想平面Pに対して垂直な方向)に見たとき、車両10の前後方向(コイル軸Ax1、Ax2の軸方向)に沿ったセンサ基板214aを、コイル軸Ax1、Ax2の方向においてあえてリアクトル80からずれさせて配置させることが可能となる。従って、リアクトル80から発生する交流磁界がセンサ基板214aに鎖交することを好適に抑制することが可能となる。
本実施形態において、リアクトル80は、第1巻線部114a及び第2巻線部114bを含む第1連結コイル102aと、第3巻線部114c及び第4巻線部114dを含む第2連結コイル102bとを含む(図2及び図3)。第1巻線部114aと第3巻線部114cとでコイル軸Ax1(巻き軸)が一致し、第2巻線部114bと第4巻線部114dとでコイル軸Ax2(巻き軸)が一致する(図2及び図3)。また、PCU26(電気機器)は、バスバー202a(第1バスバー)及びバスバー202b(第2バスバー)と、バスバー202aの第1板状部510に流れる電流を検出する電流センサ60a(第1電流センサ)と、バスバー202bの第1板状部510に流れる電流を検出する電流センサ60b(第2電流センサ)とを含む(図1)。電流センサ60a、60bは、センサ基板214aを共通にする(図4等)。
これにより、リアクトル80が磁気結合型であり、バスバー202a、202bが存在する場合でも、リアクトル80から発生する交流磁界がセンサ基板214aに鎖交することを抑制して、電流センサ60a、60bの検出誤差を抑制することが可能となる。また、センサ基板214aを共通にすることで、別々のセンサ基板を設ける場合と比較して、部品点数を削減可能であると共に、センサ基板214aの位置決めを容易化することが可能となる。
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
<B−1.適用対象>
上記実施形態の車両10は、走行モータ20、ジェネレータ22及び図示しないエンジンを有した(図1)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。例えば、車両10は、複数の走行モータ20とジェネレータ22を有する構成とすることも可能である。
上記実施形態の車両10は、走行モータ20、ジェネレータ22及び図示しないエンジンを有した(図1)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。例えば、車両10は、複数の走行モータ20とジェネレータ22を有する構成とすることも可能である。
<B−2.回転電機>
上記実施形態の走行モータ20及びジェネレータ22は、3相交流ブラシレス式とした(図1)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。走行モータ20及びジェネレータ22は、直流式又はブラシ式としてもよい。
上記実施形態の走行モータ20及びジェネレータ22は、3相交流ブラシレス式とした(図1)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。走行モータ20及びジェネレータ22は、直流式又はブラシ式としてもよい。
<B−3.リアクトル80>
上記実施形態では、リアクトル80は、磁気結合型であった(図1〜図3)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。リアクトル80は、例えば、1つのコイルのみからなるタイプ(通常駆動方式)や、2つのコイルを並列に配置したタイプ(インターリーブ方式)等であってもよい。
上記実施形態では、リアクトル80は、磁気結合型であった(図1〜図3)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、これに限らない。リアクトル80は、例えば、1つのコイルのみからなるタイプ(通常駆動方式)や、2つのコイルを並列に配置したタイプ(インターリーブ方式)等であってもよい。
上記実施形態では、磁界発生源として、リアクトル80を挙げた。しかしながら、それ以外の磁界発生源に対して本発明を適用することも可能である。
<B−4.電流センサ60>
上記実施形態では、主としてリアクトル電流センサ60a、60bについて説明した(図8〜図10等)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対する電流センサの配置に着目すれば、その他の電流センサ(例えば、TRC電流センサ62)にも同様の構成を適用可能である。
上記実施形態では、主としてリアクトル電流センサ60a、60bについて説明した(図8〜図10等)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対する電流センサの配置に着目すれば、その他の電流センサ(例えば、TRC電流センサ62)にも同様の構成を適用可能である。
上記実施形態の各センサ60、62、64は、ホール素子230(ホールIC210)(図6)を有していた。しかしながら、例えば、リアクトル80に対するリアクトル電流センサ60a、60b、バスバー202a、202b及びスイッチング基板300の配置に着目すれば、センサ60、62、64の種類はこれに限らない。例えば、ホール素子230(ホールIC210)以外の磁気センサ又はその他のセンサに本発明を適用してもよい。
上記実施形態では、センサ60a、60bを左右方向において一列に並べた(図4、図7〜図9)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対する電流センサの配置に着目すれば、これに限らない。センサ62u、62v、62w、64u、64v、64wについても同様である。
上記実施形態では、各センサ60a、60bのコア212の向きを同じにした(図4等)。しかしながら、例えば、リアクトル80に対する電流センサの配置に着目すれば、これに限らない。例えば、上記実施形態では、平面視において、ギャップ260は、コア212のうちリアクトル80側に形成したが(図7〜図9)、その他の位置に配置することも可能である。センサ62u、62v、62w、64u、64v、64wについても同様である。
26…電力制御ユニット(電気機器)
60a…リアクトル電流センサ(電流センサ、第1電流センサ)
60b…リアクトル電流センサ(電流センサ、第2電流センサ)
66…ECU(制御装置) 80…リアクトル
82a、82b…下スイッチング素子(スイッチング素子)
84a、84b…上スイッチング素子(スイッチング素子)
102a…第1連結コイル 102b…第2連結コイル
114a…第1巻線部 114b…第2巻線部
114c…第3巻線部 114d…第4巻線部
202a…バスバー(第1バスバー)
202b…バスバー(第2バスバー)
212…コア 214a…センサ基板
230…ホール素子(検出素子) 252…磁界検出面
300…スイッチング基板 310a…配線
510…第1板状部 512…第2板状部
514…第3板状部 516…第4板状部
Ax1、Ax2…コイル軸(リアクトルの軸、巻き軸)
P…仮想平面
60a…リアクトル電流センサ(電流センサ、第1電流センサ)
60b…リアクトル電流センサ(電流センサ、第2電流センサ)
66…ECU(制御装置) 80…リアクトル
82a、82b…下スイッチング素子(スイッチング素子)
84a、84b…上スイッチング素子(スイッチング素子)
102a…第1連結コイル 102b…第2連結コイル
114a…第1巻線部 114b…第2巻線部
114c…第3巻線部 114d…第4巻線部
202a…バスバー(第1バスバー)
202b…バスバー(第2バスバー)
212…コア 214a…センサ基板
230…ホール素子(検出素子) 252…磁界検出面
300…スイッチング基板 310a…配線
510…第1板状部 512…第2板状部
514…第3板状部 516…第4板状部
Ax1、Ax2…コイル軸(リアクトルの軸、巻き軸)
P…仮想平面
Claims (6)
- 同一の仮想平面上に存在する巻き軸を有する一対の巻線部を有するリアクトルと、
前記巻線部とスイッチング素子とを電気的に接続するバスバーと、
前記スイッチング素子を支持するスイッチング基板と、
前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサと、
前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置と
を備える電気機器であって、
前記電流センサは、
検出素子と、
前記検出素子を配置するギャップが形成された環状のコアと、
前記検出素子と配線とを接続して電流値を示す信号を出力するセンサ基板と
を備え、
前記スイッチング基板は、前記巻き軸に沿って配置されていると共に、前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、前記スイッチング基板の一部が前記リアクトルと重なるように配置されており、
前記電流センサは、前記巻き軸の方向において前記リアクトルからずれて配置されており、
前記センサ基板は、前記仮想平面と平行に配置されており、
前記バスバーは、
前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、少なくともその一部が前記スイッチング基板と重なると共に、前記仮想平面と平行に延在する第1板状部と、
前記仮想平面と平行な方向に見たとき、前記スイッチング基板と前記センサ基板の間に配置され、前記第1板状部から前記スイッチング基板に向かって延在する第2板状部と
を備える
ことを特徴とする電気機器。 - 請求項1に記載の電気機器において、
前記仮想平面と平行な方向及び前記仮想平面に対して垂直な方向それぞれに見たとき、前記検出素子は、前記第1板状部と前記センサ基板の間に配置される
ことを特徴とする電気機器。 - 請求項1又は2に記載の電気機器において、
前記巻き軸の方向に見たとき、前記検出素子は、前記リアクトルと重なる位置に配置されており、
前記検出素子の磁界検出面は、前記巻き軸の方向に対して直交する方向に面している
ことを特徴とする電気機器。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気機器において、
前記巻き軸の方向に見たとき、前記第1板状部は、前記リアクトルと重なる位置に配置されている
ことを特徴とする電気機器。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気機器において、
前記バスバーは、
前記第2板状部と電気的に接続された第3板状部と、
前記第3板状部と前記スイッチング基板を電気的に接続する第4板状部と
を備え、
前記第3板状部及び前記第4板状部は、前記巻き軸の方向に見たとき、前記スイッチング基板と前記第1板状部との間に配置されていると共に、前記仮想平面に対して垂直な方向に見たとき、前記巻き軸の方向において前記リアクトルと前記第2板状部との間に配置されており、
前記第3板状部は、前記第1板状部及び前記スイッチング基板と平行であり、
前記第4板状部は、前記第2板状部と平行である
ことを特徴とする電気機器。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気機器において、
前記リアクトルは、
第1巻線部及び第2巻線部を含む第1連結コイルと、
第3巻線部及び第4巻線部を含む第2連結コイルと
を含み、
前記第1巻線部と前記第3巻線部とで巻き軸が一致し、
前記第2巻線部と前記第4巻線部とで巻き軸が一致し、
前記電気機器は、
複数の前記バスバーとして第1バスバー及び第2バスバーと、
前記第1バスバーの前記第1板状部に流れる電流を検出する前記電流センサとしての第1電流センサと、
前記第2バスバーの前記第1板状部に流れる電流を検出する前記電流センサとしての第2電流センサと
を含み、
前記第1電流センサ及び前記第2電流センサは、前記センサ基板を共通にする
ことを特徴とする電気機器。
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