(57)【要約】【課題】本明細書は、リード線を追加することなく、電流センサを内蔵したセンサユニットに温度センサ素子を追加する。【解決手段】第１センサユニットと第２センサユニットは、外形状が同じであるとともに、同じ箇所から同数のリード線が延びている。第１センサユニットは、５個の電流センサ素子４ａ−４ｅを備えており、全てが第１電力変換器５０で使われている。第２センサユニット２０も５個の電流センサ素子１４ａ−１４ｅを備えているが、電流センサ素子１４ｅは第２電力変換器６０で使われていない。電流センサ素子の出力を伝達する複数のリード線のうち、第１センサユニットにおいて２個の第２電流センサ素子の一方の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニットのリード線１８ｅが、温度センサ素子１７の信号を伝達するリード線である。【選択図】図６
2018078722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力変換器に用いられる第１センサユニットと、第２電力変換器に搭載される第２センサユニットの組であり、
前記第１電力変換器と前記第２電力変換器は、いずれも、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータと、昇圧された電圧の電力を走行用の三相交流モータの駆動電力に変換するインバータを備えており、
前記第１センサユニットは、
前記第１電力変換器の前記インバータの三相交流出力を伝達する３本のバスバの夫々を流れる電流を計測する３個の第１電流センサ素子と、
前記第１電力変換器の前記電圧コンバータを流れる電流を計測する２個の第２電流センサ素子と、
を備えており、
前記第２センサユニットは、
前記第２電力変換器の前記インバータの三相交流出力を伝達する３本のバスバの夫々を流れる電流を計測する３個の第３電流センサ素子と、
前記電力変換器の前記電圧コンバータを流れる電流を計測する１個の第４電流センサ素子と、
当該第２センサユニットの温度を計測する温度センサ素子と、
を備えており、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットは、外形状が同じであるとともに、同じ箇所から同数のリード線が延びており、
複数の前記リード線のうち、前記第１センサユニットにおいて３個の前記第１電流センサ素子の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する前記第２センサユニットのリード線が、３個の前記第３電流センサ素子の信号を伝達するリード線であり、
複数の前記リード線のうち、前記第１センサユニットにおいて２個の前記第２電流センサの一方の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する前記第２センサユニットのリード線が、前記第３電流センサの信号を伝達するリード線であり、
複数の前記リード線のうち、前記第１センサユニットにおいて２個の前記第２電流センサの他方の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する前記第２センサユニットのリード線が、前記温度センサ素子の信号を伝達するリード線である、センサユニット組。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、第１電力変換器に用いられる第１センサユニットと、第２電力変換器に用いられる第２センサユニットの組を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、バッテリの直流電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器に用いられるセンサユニットの一例が開示されている。電力変換器は、２個の走行用の三相交流モータに電力を供給すべく、２組のインバータを備えている。夫々のインバータは、三相交流を出力する。センサユニットには、２組のインバータの夫々の出力電力を伝達する合計６本のバスバが貫通している。センサユニットには、６本のバスバの夫々を流れる電流を計測する６個の電流センサ素子が備えられている。電流センサ素子は、例えばホール素子である。センサユニットは、内部のセンサ素子と外部の制御基板とを電気的に接続するリード線を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バスバを流れる電流が大きくなると、発熱量が増加し、センサユニットの内部でバスバの近くに配置されている電流センサ素子の温度が上昇する。電流センサ素子の過熱を抑えるべく、センサユニット内に温度センサ素子を設置して、センサユニットの温度管理が行えるとよい。しかし、温度センサ素子を新たにセンサユニット内に配置し、温度センサ素子とバスバを流れる電流を制御する制御基板の間に信号を伝達するリード線を配策する必要がある。新たなリード線の配策には電力変換器の中に新たなスペースも必要となる。
【０００５】
ところで、自動車産業では、タイプの異なる自動車の部品を共通化してコストを下げることが行われる。センサユニットにしても、タイプの異なる電気自動車の電力変換器のセンサユニットを共通化することが考えられる。例えば、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータと昇圧された電圧の直流電力を交流電力に変換するインバータを備える電力変換器の場合、電力の大きいタイプは電圧コンバータの電流を計測する電流センサ素子を２個備え、電力が大きくないタイプは電圧コンバータの電流を計測するのに唯一つの電流センサ素子を備える。説明の都合上、大電力を扱う電力変換器を第１電力変換器と称し、第１電力変換器よりも扱い電力が小さい電力変換器を第２電力変換器と称する。第１電力変換器は、大電力を扱うため、発熱量が大きく、電流センサ素子の使用環境が厳しく劣化の進行が第２電力変換器よりも早い。それゆえ、第１電力変換器は冗長性を備えるべく、電圧コンバータに２個の電流センサ素子を備える。第１電力変換器と第２電力変換器はいずれも、インバータの三相交流出力電流を計測するために別の３個の電流センサ素子を備える。第１電力変換器のセンサユニットには、インバータの出力電流を伝達する３本のバスバと、電圧コンバータを流れる電流を２個の電流センサ素子で計測するための２本のバスバが貫通し、夫々のバスバの電流を計測する合計５個の電流センサ素子を備える。第２電力変換器のセンサユニットは、電圧コンバータ用に１個の電流センサ素子を備えればよいので、合計４個の電流センサ素子を備える。即ち、第２電力変換器は、第１電力変換器よりも電流センサが１個少なくて済む。そして、第１電力変換器のセンサユニットは、５個の電流センサ素子と外部の制御基板を接続するのに５本のリード線を必要とする（センサ素子へ電力供給するためのリード線は除く）。第２電力変換器のセンサユニットは、４本のリード線で済む。第１電力変換器のセンサユニットと第２電力変換器のセンサユニットを共通化すると、第２電力変換器のセンサユニットでは、無駄なリード線が存在する。本明細書は、第１電力変換器と第２電力変換器のセンサユニットを共通化するときに一方のセンサユニットで無駄となるリード線を有効に利用し、新たなリード線を付加することなく、第２電力変換器のセンサユニットに温度センサ素子を組み込む技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、第１電力変換器に用いられる第１センサユニットと、第２電力変換器に用いられる第２センサユニットの組を開示する。第１電力変換器と第２電力変換器は、いずれも、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータと、昇圧された電圧の直流電力を走行用の三相交流モータの駆動用電力に変換するインバータを備えている。第１センサユニットは、３個の第１電流センサ素子と２個の第２電流センサ素子を備えている。３個の第１電流センサ素子の夫々は、第１電力変換器のインバータの三相交流出力を伝達する３本のバスバの夫々を流れる電流を計測する。２個の第２電流センサ素子の夫々は、第１電力変換器の電圧コンバータを流れる電流を計測する。一方、第２センサユニットは、３個の第３電流センサ素子と、１個の第４電流センサ素子と、温度センサ素子を備えている。３個の第３電流センサ素子の夫々は、第２電力変換器のインバータの三相交流出力を伝達する３本のバスバの夫々を流れる電流を計測する。第４電流センサ素子は、第２電力変換器の電圧コンバータを流れる電流を計測する。温度センサ素子は、第２センサユニットの温度を計測する。第１センサユニットと第２センサユニットは、筐体の形状が同じであるとともに、同じ箇所から同数のリード線が延びている。即ち、第１センサユニットと第２センサユニットは、外形状と、リード線の位置と数が同じであり、共通のハードウエアをベースに実現することができる。複数のリード線のうち、第１センサユニットにおいて３個の第１電流センサ素子の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニットのリード線が、３個の第３電流センサ素子の信号を伝達するリード線である。そして、複数のリード線のうち、第１センサユニットにおいて２個の第２電流センサ素子の一方の信号を伝達するリード線にセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニットのリード線が、第３電流センサ素子の信号を伝達するリード線である。複数のリード線のうち、第１センサユニットにおいて２個の第２電流センサの他方の信号を伝達するリード線にセンサユニット上で対応する第２センサユニットのリード線が、温度センサ素子の信号を伝達するリード線である。即ち、このセンサユニットの組は、第２電力変換器のセンサユニット（第２センサユニット）では使わない第１センサユニットの第２電流センサ素子用のリード線を温度センサの信号出力に用いる。第２センサユニットは、第１センサユニットと共通のハードウエアに新たなリード線を付加することなく、センサユニット自体の温度を計測する温度センサ素子を組み込むことができる。
【０００７】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１ハイブリッド車の電力系のブロック図である。
【図２】第１センサユニットの正面図である。
【図３】第１センサユニットの平面図である。
【図４】第２ハイブリッド車の電力系のブロック図である。
【図５】第２センサユニットの正面図である。
【図６】第２センサユニットの平面図である。
【図７】電流センサ素子用のインターフェイス回路の例を示す回路図である。
【図８】サーミスタ用のインターフェイス回路の例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例のセンサユニットの組を説明する。第１センサユニットは、外部の電源からバッテリを充電することのできる充電装置を備えたハイブリッド車の電力変換器に適用されるユニットであり、第２センサユニットは、上記した充電装置を備えないハイブリッド車の電力変換器に適用されるユニットである。まず、第１センサユニットが適用されるハイブリッド車（第１ハイブリッド車１００）と、第１センサユニットを説明する。
【００１０】
図１は、第１ハイブリッド車１００の電力系のブロック図である。第１ハイブリッド車１００は、走行用に三相交流モータ（モータ１０２）とエンジン１０３を備えている。モータ１０２の出力軸とエンジン１０３の出力軸はギアボックス１０４に連結されている。モータ１０２の出力トルクとエンジン１０３の出力トルクはギアボックス１０４で合成され、車軸１０５に伝達される。第１ハイブリッド車１００は、エンジン１０３を停止してモータ１０２のみで走行することもできる。また、ギアボックス１０４は、エンジン１０３の出力トルクを車軸１０５とモータ１０２に分配する場合がある。その場合、第１ハイブリッド車１００は、走行しながらモータ１０２で発電する。
【００１１】
モータ１０２は、高電圧バッテリ１０１の電力で駆動される。高電圧バッテリ１０１とモータ１０２の間に第１電力変換器５０が接続されている。第１電力変換器５０は、高電圧バッテリ１０１の電圧を昇圧する電圧コンバータ５５、昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ５７を備えている。電圧コンバータ５５は、インバータ側から送られる電力を降圧して高電圧バッテリ１０１の側へ出力することもできる。即ち、電圧コンバータ５５は、昇圧機能と降圧機能の両方を備える双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。インバータ側から送られる電力とは、モータ１０２発電した交流電力（回生電力）をインバータ５７が直流に変換した電力である。
【００１２】
第１ハイブリッド車１００は、外部の電源から高電圧バッテリ１０１を充電できるように、充電器１０６とソケット１０７を備えている。ソケット１０７に外部電源から延びるケーブルのプラグを差し込み、外部電源から給電する。充電器１０６が外部電源の電力を高電圧バッテリ１０１の充電に適した電力に変換し、高電圧バッテリ１０１を充電する。外部電源から充電できるハイブリッド車は、プラグインハイブリッド車と呼ばれる。一般に、プラグインハイブリッド車は、非プラグインハイブリッド車よりも大容量のバッテリを搭載する。これは、回生電力だけでなく、外部電源からもバッテリを充電できるからである。
【００１３】
電圧コンバータ５５は、２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂと、各トランジスタに逆並列に接続されているダイオードと、リアクトル５４と、フィルタコンデンサ５３を備えている。２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂは直列に接続されており、その直列接続は、電圧コンバータ５５の高電圧側（インバータ側）の正極と負極の間に接続されている。リアクトル５４の一端は、２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂの直列接続の中点に接続されている。リアクトル５４の他端は、電圧コンバータ５５の低電圧側（バッテリ側）の正極に接続されている。低電圧側の正極と負極の間にフィルタコンデンサ５３が接続されている。低電圧側の負極と高電圧側の負極は直接に接続されている。図１の電圧コンバータ５５の回路構成とその動作はよく知られているので詳しい説明は省略する。
【００１４】
電圧コンバータ５５の高電圧側に、インバータ５７が接続されている。インバータ５７は、電圧コンバータ５５によって昇圧された高電圧バッテリ１０１の直流電力を交流電力に変換し、モータ１０２に供給する。インバータの回路構成とその動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
【００１５】
第１電力変換器５０は、５個の電流センサ５１ａ−５１ｅを備えている。電流センサ５１ａ−５１ｃは、インバータ５７が出力する三相交流の夫々の電流を計測する。電流センサ５１ｄ、５１ｅは、電圧コンバータ５５のリアクトル５４を流れる電流を計測する。即ち、電流センサ５１ｄ、５１ｅは、電圧コンバータ５５を流れる電流を計測する。電流センサ５１ｄ、５１ｅは、同じ電流を計測する。これは、電圧コンバータ５５の電流計測に冗長性を確保するためである。第１ハイブリッド車１００は、プラグインハイブリッド車であり、大容量のバッテリ（高電圧バッテリ１０１）を搭載しており、非プラグインハイブリッド車よりもモータ１０２で走行する割合が大きい。それゆえ、プラグインハイブリッド車は非プラグインハイブリッド車よりも電圧コンバータの負荷が高く、その電流を計測する電流センサも劣化が激しい。それゆえ、第１ハイブリッド車１００では、電圧コンバータ５５の電流計測に対して２個の電流センサを配し、冗長性を確保し、長期間にわたって電圧コンバータ５５の電流計測が行えるようにしている。
【００１６】
電流センサ５１ａ−５１ｅの出力は制御基板５９に送られる。制御基板５９は、モータ１０２の目標出力を上位の制御器から受信し、その目標出力が実現されるように、電圧コンバータ５５のトランジスタ５６ａ、５６ｂ、及び、第１、第２インバータ５７ａ、５７ｂのトランジスタを制御する。制御基板５９は、電流センサ５１ａ−５１ｅの計測値に基づいて、第１、第２インバータ５７ａ、５７ｂの出力が目標出力に一致するようにフィードバック制御を行う。
【００１７】
５個の電流センサ５１ａ−５１ｅと、それらの電流センサと制御基板５９を接続するリード線を備えるユニットが第１センサユニット１０である。第１センサユニット１０は、第１ハイブリッド車１００の電力変換器（第１電力変換器５０）に用いられるセンサユニットである。次に、第１センサユニット１０を説明する。
【００１８】
図２に、第１センサユニット１０の正面図を示し、図３に第１センサユニット１０の平面図を示す。第１センサユニット１０の本体２は、樹脂製であり、その本体２を５本のバスバ３ａ−３ｅが貫通している。図２では、本体２は仮想線で表してあり、その内部に埋設された電流センサ素子（後述）などを実線で描いてある。本体２には、５個の電流センサ素子４ａ−４ｅと、各電流センサ素子４ａ−４ｅのそれぞれに対して集磁コア５ａ−５ｅが埋設されている。集磁コア５ａ−５ｅは、Ｃ字形状をなしている。本体２の内部でバスバ３ａを囲むように集磁コア５ａが配置され、集磁コア５ａのＣ字の切れ目に電流センサ素子４ａが配置されている。電流センサ素子４ａは、磁電変換素子であり、対応するバスバ３ａを流れる電流に起因してバスバ３ａの周囲に発生する磁界を計測する。バスバ３ａが発生する磁界は、集磁コア５ａによって集められ、集中した磁界が集磁コア５ａの切れ目に配置された電流センサ素子４ａを貫く。電流センサ素子４ａの計測値を受信した制御基板５９では、電流センサ素子４ａが計測した磁束の大きさに所定の係数を乗じてバスバ３ａを流れる電流の大きさを特定する。電流センサ素子４ｂ−４ｅと集磁コア５ｂ−５ｅについても同様である。なお、集磁コア５ｅは、図２において、集磁コア５ｄの図面上での奥側に位置している。
【００１９】
３本のバスバ３ａ−３ｃは、モータ１０２に電力を供給するインバータ５７の交流出力端と、第１電力変換器５０の筐体のパワー端子（不図示）の間を接続する。パワー端子は、モータ１０２へ三相交流電力を送るパワーケーブルを接続する端子である。バスバ３ａ−３ｃは、インバータ５７の三相交流出力を伝送する。バスバ３ａに配置された電流センサ素子４ａと集磁コア５ａが図１の電流センサ５１ａに相当する。バスバ３ｂに配置された電流センサ素子４ｂと集磁コア５ｂが図１の電流センサ５１ｂに相当する。バスバ３ｃに配置された電流センサ素子４ｃと集磁コア５ｃが図１の電流センサ５１ｃに相当する。
【００２０】
バスバ３ｄは、第１電力変換器５０の内部で、リアクトル５４と、２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂの直列接続の中点を接続している。バスバ３ｄに配置された電流センサ素子４ｄと集磁コア５ｄが、図１の電流センサ５１ｄに相当する。
【００２１】
図３に示すように、バスバ３ｄｅには、電流センサ素子４ｄと集磁コア５ｄのほかに、電流センサ素子４ｅと集磁コア５ｅが配置されている。電流センサ素子４ｅと集磁コア５ｅも、バスバ３ｄを流れる電流に起因して発生する磁界を計測する。電流センサ素子４ｅと集磁コア５ｅが、図１の電流センサ５１ｅに相当する。
【００２２】
本体２の上部にセンサ基板６が配置されている。電流センサ素子４ａ−４ｅは、センサ基板６に接続されている。センサ基板６からは９本のリード線８が延びている。リード線８は、各電流センサ素子４ａ−４ｅと制御基板５９を電気的に接続する。電流センサ素子４ａ−４ｅとリード線８ａ−８ｊは、センサ基板６の上で結線されている。図３に、電流センサ素子４ａ−４ｅとリード線８ａ−８ｊの結線状態を示してある。なお、図３では、集磁コア５ａ−５ｅの図示は省略した。また、図３では、リード線８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｊの結線は図示を省略した。リード線８ｆと８ｇは、センサ基板６から電流センサ素子４ａ−４ｃへ駆動電力を送るためのリード線であり、電流センサ素子４ａ−４ｃの夫々の正極と負極に結線されている。リード線８ｈと８ｊは、センサ基板６から電流センサ素子４ｄ、４ｅへ駆動電力を送るためのリード線であり、電流センサ素子４ｄ、４ｅの夫々の正極と負極に結線されている。
【００２３】
リード線８ａ−８ｃは、それぞれ、電流センサ素子４ａ−４ｃの出力端と接続されている。リード線８ｄ、８ｅは、それぞれ、電流センサ素子４ｄ、４ｅの出力端と接続されている。
【００２４】
第１センサユニット１０の本体２には、温度センサ素子７が埋設されているが、第１電力変換器５０では温度センサ素子７は使われない。即ち、温度センサ素子７の出力端には何も接続されていない。図３の記号９１が示す破線が、開放されている温度センサ素子７の出力端を表している。温度センサ素子７は、第２電力変換器６０（後述）で利用される。
【００２５】
次に、第２センサユニットを説明する。第２センサユニットは、第２ハイブリッド車２００の電力変換器に適用される。図４に、第２ハイブリッド車２００の電力系のブロック図を示す。第２ハイブリッド車２００は、走行用に三相交流モータ（モータ２０２）とエンジン２０３を備えている。モータ２０２の出力軸とエンジン２０３の出力軸はギアボックス２０４に連結されている。モータ２０２の出力トルクとエンジン２０３の出力トルクはギアボックス２０４で合成され、車軸２０５に伝達される。第２ハイブリッド車２００は、エンジン２０３を停止してモータ２０２のみで走行することもできる。また、ギアボックス２０４は、エンジン２０３の出力トルクを車軸２０５とモータ２０２に分配する場合がある。その場合、第２ハイブリッド車２００は、走行しながらモータ２０２で発電する。
【００２６】
第２ハイブリッド車２００が第１ハイブリッド車１００と相違する点は、第２ハイブリッド車２００が充電器と充電プラグを備えないことと、高電圧バッテリの容量が第１ハイブリッド車１００のバッテリよりも小さいことである。
【００２７】
モータ２０２は高電圧バッテリ２０１の電力で駆動される。高電圧バッテリ２０１とモータ２０２の間に第２電力変換器６０が接続されている。第２電力変換器６０は、高電圧バッテリ２０１の電圧を昇圧する電圧コンバータ６５、昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ６７を備えている。電圧コンバータ６５は、２個のトランジスタ６６ａ、６６ｂと、各トランジスタに逆並列に接続されているダイオードと、リアクトル６４と、フィルタコンデンサ６３を備えている。図１と対比すると理解されるように、第２電力変換器６０の電圧コンバータ６５は、第１電力変換器５０の電圧コンバータ５５と同じ回路構成を有している。電圧コンバータ６５も双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。図３の電圧コンバータ６５の回路構成と動作の説明は省略する。
【００２８】
電圧コンバータ６５の高電圧側に、インバータ６７が接続されている。インバータ６７は、電圧コンバータ６５によって昇圧された高電圧バッテリ２０１の直流電力を交流電力に変換し、モータ２０２に供給する。インバータの回路構成とその動作の説明は省略する。
【００２９】
第２電力変換器６０は、４個の電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを備えている。また、第２電力変換器６０は、温度センサ６８を備えている。電流センサ６１ａ−６１ｃは、インバータ６７が出力する三相交流の夫々の電流を計測する。電流センサ６１ｄは、リアクトル６４を流れる電流、即ち、電圧コンバータ６５を流れる電流を計測する。電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの出力は制御基板６９に送られる。制御基板６９は、モータ２０２の目標出力を上位の制御器から受信し、その目標出力が実現されるように、電圧コンバータ６５のトランジスタ６６ａ、６６ｂ、及び、インバータ６７のトランジスタを制御する。制御基板６９は、電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの計測値に基づいて、インバータ６７の出力が目標出力に一致するようにフィードバック制御を行う。
【００３０】
第１ハイブリッド車１００の第１電力変換器５０が電圧コンバータ５５の電流計測用に２個の電流センサ５１ｄ、５１ｅを備えていたのに対して、第２ハイブリッド車２００の第２電力変換器６０は、電圧コンバータ６５の電流計測用に１個の電流センサ６１ｄのみを備える。これは、第２ハイブリッド車２００が非プラグインハイブリッド車であり、高電圧バッテリ２０１の容量が第１ハイブリッド車１００の高電圧バッテリ１０１の容量よりも小さいからである。第２ハイブリッド車２００は非プラグインであり、第１ハイブリッド車と比較して高電圧バッテリ２０１の電力のみで走行する場合が少ない。第２電力変換器６０の電圧コンバータ６５の使用頻度が第１電力変換器５０の電圧コンバータ５５よりも小さいので、電流センサの劣化が第１電力変換器５０ほどには厳しくない。それゆえ、第２電力変換器６０では電圧コンバータ６５の電流計測に冗長性を確保せず、唯一の電流センサ５１ｄで電圧コンバータ６５の電流を計測する。
【００３１】
温度センサ６８は、後述する第２センサユニット２０の温度を計測する。第２センサユニット２０には、電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄの構成要素である電流センサ素子（後述）が埋設されており、温度センサ６８の計測温度は、それら電流センサ素子の温度の近似値として利用される。温度センサ６８の計測温度が高いとき、電流センサ素子が過熱気味であるとして、制御基板６９は、モータ２０２の出力を制限し、電流センサ素子の温度上昇を抑制する。
【００３２】
４個の電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ及び温度センサ６８とリード線を備えるユニットが第２センサユニット２０である。リード線は、４個の電流センサ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ及び温度センサ６８と制御基板６９を接続する導電体である。次に、第２センサユニット２０を説明する。
【００３３】
図５に、第２センサユニット２０の正面図を示し、図６に第２センサユニット２０の平面図を示す。第２センサユニット２０のハードウエアは、図２、図３に示した第１センサユニット１０とほぼ同じである。そこで、図５、図６において図２と図３に示した第１センサユニット１０と共通する部品には、１０番台の符号であって、一桁目が図２、図３の部品と同じである符号を付してある。
【００３４】
３本のバスバ１３ａ−１３ｃは、モータ２０２に電力を供給するインバータ６７の交流出力端と、第２電力変換器６０の筐体のパワー端子（不図示）の間を接続する。パワー端子は、モータ２０２へ三相交流電力を送るパワーケーブルを接続する端子である。バスバ１３ａ−１３ｃは、インバータ６７の出力電力を転送する。バスバ１３ａに配置された電流センサ素子１４ａと集磁コア１５ａが、図４の電流センサ６１ａに相当する。バスバ１３ｂに配置された電流センサ素子１４ｂと集磁コア１５ｂが、図４の電流センサ６１ｂに相当する。バスバ１３ｃに配置された電流センサ素子１４ｃと集磁コア１５ｃが図４の電流センサ６１ｃに相当する。
【００３５】
バスバ１３ｄは、第２電力変換器６０の内部で、リアクトル６４と、２個のトランジスタ６６ａ、６６ｂの直列接続の中点を接続している。バスバ１３ｄに配置された電流センサ素子１４ｄと集磁コア１５ｄが、図４の電流センサ６１ｄに相当する。
【００３６】
第２センサユニット２０は、電流センサ素子１４ｅ、集磁コア１５ｅを備えるが、それらは第２電力変換器６０では使われない。なお、集磁コア１５ｅは、図５にて、集磁コア１５ｄの奥側に位置している。
【００３７】
電流センサ素子１４ａ−１４ｃ、１４ｄと制御基板６９は、リード線１８を介して接続されている。電流センサ素子１４ａ−１４ｃ、１４ｄとリード線１８は、センサ基板１６にて結線されている。図６の平面図に、各リード線１８と各センサ素子との結線関係を図示する。図６では、リード線１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｊの結線は図示を省略した。リード線１８ｆと１８ｇは、センサ基板１６から電流センサ素子１４ａ−１４ｃへ駆動電力を送るためのリード線であり、電流センサ素子１４ａ−１４ｃの夫々の正極と負極に結線されている。リード線１８ｈと１８ｊは、センサ基板１６から電流センサ素子１４ｄへ駆動電力を送るためのリード線であり、電流センサ素子１４ｄの正極と負極に結線されている。リード線１８ｈと１８ｊは、また、温度センサ素子１７へ駆動電力も供給する。
【００３８】
第２センサユニット２０において、第１センサユニット１０と相違するのは、センサ基板１６における結線状態のみである。図３に示した第１センサユニット１０では、電流センサ素子４ｅの出力端がリード線８ｅに接続されていた。これに対して第２センサユニット２０では、リード線１８ｅが温度センサ素子１７の出力端に接続されている。なお、温度センサ素子１７は、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタであり、その出力端とは、センサ駆動電源の正極が接続される端である。先に述べたように、電流センサ素子１４ｅは第２電力変換器６０では使われないので、電流センサ素子１４ｅは、結線されていない。図６における点線９２が、電流センサ素子４ｅが結線されていないことを表している。
【００３９】
第２センサユニット２０では、温度センサ素子１７が本体１２の温度を計測する。本体１２には、電流センサ素子１４ａ−１４ｄが埋設されており、温度センサ素子１７は、電流センサ素子１４ａ−１４ｄの近傍に配置されている。温度センサ素子１７の計測温度は、電流センサ素子１４ａ−１４ｄの温度の近似値として利用される。温度センサ素子１７の計測データはリード線１８ｄを介して制御基板６９に伝達される。制御基板６９では、温度センサ素子１７の計測値が所定の閾値を超えると、電流センサ素子１４ａ−１４ｄの過熱防止のため、第２電力変換器６０の出力（即ちモータ２０２の出力）を制限する。
【００４０】
先に述べたように、第２センサユニット２０のハードウエア構成は第１センサユニット１０のハードウエア構成とほぼ同じであり、センサ基板６（１６）におけるセンサ素子とリード線の結線状態がわずかに異なるだけである。第１センサユニット１０と第２センサユニット２０は、共通のハードウエアから、夫々、わずかな変更のみで実現することができる。
【００４１】
第１センサユニット１０と第２センサユニット２０は、それらの形状（即ち、本体２の形状と本体１２の形状）と、リード線（リード線８とリード線１８）の数と配置が同じである。即ち、第１センサユニット１０と第２センサユニット２０は、ともに、本体２、本体１２の同じ箇所から同数のリード線８、１８が延びている。以下、第１センサユニット１０と第２センサユニット２０のリード線の対応関係を述べる。第１センサユニット１０の複数のリード線８のうち、３個の電流センサ素子４ａ−４ｃ（図１における電流センサ５１ａ−５１ｃ）の信号を伝達するリード線８ａ−８ｃにセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニット２０のリード線１８ａ−１８ｃが、３個の電流センサ素子１４ａ−１４ｃの信号を伝達するリード線である。第１センサユニット１０の複数のリード線８のうち、２個の電流センサ素子４ｄ、４ｅの一方の信号を伝達するリード線８ｄにセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニット２０のリード線１８ｄが、電流センサ素子１４ｄの信号を伝達するリード線である。２個の電流センサ素子４ｄ、４ｅの他方の信号を伝達するリード線８ｅにセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニット２０のリード線１８ｅが、温度センサ素子１７の信号を伝達するリード線である。なお、「センサユニットの構造上で対応する」とは、別言すれば、第１センサユニット１０と第２センサユニット２０の外観上で対応する、という意味である。
【００４２】
上記の通り、第１センサユニット１０と第２センサユニット２０は、外形状と、リード線の配置と数が同じである。第１センサユニット１０と第２センサユニット２０の組を採用することによって、第１ハイブリッド車１００の電力変換器（第１電力変換器５０）と第２ハイブリッド車２００の電力変換器（第２電力変換器６０）で部品の共通化が図れる。そして、第１電力変換器５０では利用されている第１センサユニット１０のリード線８ｅとセンサユニットの構造上で対応する第２センサユニット２０のリード線１８ｅを利用して温度センサ素子１７の出力を制御基板６９へ伝達する。実施例の第２センサユニット２０は、第１電力変換器５０（第１センサユニット１０）では利用されるが第２電力変換器６０（第２センサユニット２０）では利用されていなかったリード線１８ｅを有効に利用する。より具体的には、第２センサユニット２０では、新たにリード線を付加することなく、温度センサ素子の出力を制御基板６９へ伝達することができる。実施例の第１センサユニット１０と第２センサユニット２０の組は、共通のハードウエアを利用して実現することができ、そのうちの一方の第２センサユニット２０において、新たにリード線を付加することなく、温度センサ素子を付加することができる。
【００４３】
第１電力変換器５０の第１センサユニット１０は、リード線８ｅを介して電流センサ素子４ｅの信号を制御基板５９へ伝達する。第２電力変換器６０の第２センサユニット２０では、第１センサユニット１０のリード線８ｅにセンサユニットの構造上で対応するリード線１８ｅを介して温度センサ素子１７の信号を制御基板６９へ伝達する。電流センサ素子４ｅは典型的にはホール素子であり、温度センサ素子１７は典型的にはサーミスタである。ホール素子は一定の電力を供給し、感知した磁界の強さに応じた電圧を出力する。サーミスタは、温度に応じて抵抗値が変化する素子である。第１センサユニット１０と接続される制御基板５９では、ホール素子（電流センサ素子４ｅ）のセンサ出力（電圧出力）を取り込むためのインターフェイス回路が必要であり、第２センサユニット２０と接続される制御基板６９では、サーミスタ（温度センサ素子１７）のセンサ出力（抵抗値の変化）を取り込むインターフェイス回路が必要となる。ホール素子用のインターフェイス回路と、サーミスタ用のインターフェイス回路を例示する。
【００４４】
図７に電流センサ素子４ｅ（ホール素子）のセンサ出力を取り込むためのインターフェイス回路の一例を示す。第１センサユニット１０と制御基板５９の接続回路では、リード線８ｈを通じて制御基板５９の電源８１の電力を電流センサ素子４ｅ（ホール素子）に供給する。リード線８ｊを通じて電流センサ素子４ｅ（ホール素子）の負極が制御基板５９のグランドに接続される。電流センサ素子４ｅ（ホール素子）の出力は、リード線８ｅを介して制御基板５９のインターフェイス回路８０ａに入力される。リード線８ｅと接続されている入力線８８は、途中で抵抗８３を介してグランドＧに接続されるとともに、ＣＰＵとの接続端子８９へつながっている。なお、抵抗８２とコンデンサ８４はノイズフィルタである。電流センサ素子４ｄの出力電圧の変化に応じて、ＣＰＵとの接続端子８９の電圧が、グランドＧを基準にして変化する。制御基板５９のＣＰＵ（不図示）は、グランドＧを基準とした電流センサ素子４ｅの電圧によって、バスバ３ｄを流れる電流の大きさを特定することができる。
【００４５】
図８に、温度センサ素子１７（サーミスタ）のセンサ出力を取り込むインターフェイス回路の一例を示す。第２センサユニット２０と制御基板６９の接続回路では、温度センサ素子１７（サーミスタ）の一端は、リード線１８ｊを介して制御基板６９のグランドＧと接続される。温度センサ素子１７（サーミスタ）の他端は、リード線１８ｅを通じてインターフェイス回路８０ｂの入力線８８に接続される。入力線８８は、抵抗８５を介して電源８１と接続されている。入力線８８は、ＣＰＵとの接続端子８９へつながっている。なお、抵抗８２とコンデンサ８４はノイズフィルタである。温度センサ素子１７（サーミスタ）は、温度に応じて抵抗が変化する。温度センサ素子１７（サーミスタ）の検知した温度に応じてその抵抗が変化し、接続端子８９の電圧が変化する。制御基板５９のＣＰＵ（不図示）は、抵抗８５と温度センサ素子１７（サーミスタ）の抵抗比で定まる電源８１の分圧によって、検知した温度の大きさを特定することができる。
【００４６】
図７と図８を対比すると理解されるように、電流センサ素子４ｅ（ホール素子）のインターフェイス回路８０ａと温度センサ素子１７（サーミスタ）のインターフェイス回路８０ｂは、抵抗８３と抵抗８５が相違するだけで残りの部分は同じである。すなわち、インターフェイス回路８０ａとインターフェイス回路８０ｂは似ている。このことは、第１電力変換器５０と第２電力変換器６０のセンサユニットを共通化する場合、制御基板５９と制御基板６９の一部も共通化できる可能性があることを示している。
【００４７】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の第１センサユニット１０は、第１電力変換器５０では使われないが、第２電力変換器６０では使われる温度センサ素子７を備えている。第１センサユニット１０は、温度センサ素子７を備えていなくてもよい。実施例の第２センサユニット２０は、第２電力変換器６０では使われないが、第１電力変換器５０では使われる電流センサ素子１４ｅと集磁コア１５ｅを備えていた。第２センサユニット２０は、電流センサ素子１４ｅと集磁コア１５ｅを備えていなくてもよい。
【００４８】
実施例の電流センサ素子４ａ−４ｃが請求項の「第１電流センサ素子」の一例であり、実施例の電流センサ素子４ｄ、４ｅが請求項の「第２電流センサ素子」の一例である。実施例の電流センサ素子１４ａ−１４ｃが請求項の「第３電流センサ素子」の一例である。実施例の電流センサ素子１４ｄが請求項の「第４電流センサ素子」の一例である。
【００４９】
実施例ではハイブリッド車用の電力変換器のセンサユニットを例に説明した。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車に限定されるものではない。本明細書が開示する技術は、エンジンを備えずモータのみで走行する自動車に適用することも可能である。
【００５０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５１】
２、１２：本体
３ａ−３ｄ、１３ａ−１３ｄ：バスバ
４ａ−４ｅ、１４ａ−１４ｅ：電流センサ素子
５ａ−５ｅ、１５ａ−１５ｅ：集磁コア
６、１６：センサ基板
７、１７：温度センサ素子
８ａ−８ｊ、１８ａ−１８ｊ：リード線
１０：第１センサユニット
２０：第２センサユニット
５０：第１電力変換器
５１ａ−５１ｅ、６１ａ−６１ｅ：電流センサ
５３、６３：フィルタコンデンサ
５４、６４：リアクトル
５５、６５：電圧コンバータ
５６ａ、５６ｂ、６６ａ、６６ｂ：トランジスタ
５７、６７：インバータ
５９、６９：制御基板
６０：第２電力変換器
６８：温度センサ
８０ａ、８０ｂ：インターフェイス回路
８１：電源
８２：抵抗
８３：抵抗
８４：コンデンサ
８５：抵抗
１００：第１ハイブリッド車
１０１、２０１：高電圧バッテリ
１０２、２０２：モータ
２００：第２ハイブリッド車
Ｇ：グランド
【図１】
2018078722.tif 000003
【図２】
2018078722.tif 000004
【図３】
2018078722.tif 000005
【図４】
2018078722.tif 000006
【図５】
2018078722.tif 000007
【図６】
2018078722.tif 000008
【図７】
2018078722.tif 000009
【図８】
2018078722.tif 000010