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    • 专利摘要:
    Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebsstroms ist derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen keinen zusätzlichen Raum benötigt. Eine Vorrichtung (S) zur Erfassung eines Motorantriebsstroms erfasst die Ströme der Phasen, die durch Zufuhrleitungen fließen, die die Motoren (M, G) mit einem Umrichter (I) unter Verwendung erster Stromschienen für jede Phase, die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiter Stromschienen für jede Phase verbinden, die sich von den Enden der vorstehend genannten Stromschienen in einer derartigen Richtung erstrecken, dass sie deren Achsen schneiden, unter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase, die nahe an den Zufuhrleitungen angeordnet sind, wobei Verarbeitungseinrichtungen zur Erfassung der Ströme unter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine vorgesehen sind. Die Felderfassungselemente sind nahe an den ersten Stromschienen für jede Phase angeordnet, und die Schaltungsplatine ist in einem Raum angeordnet, der zwischen den ersten Stromschienen jeweils auf der äußeren Seite sandwichartig angeordnet ist. Somit ist die Schaltungsplatine derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen keinen zusätzlichen Raum benötigt, weshalb eine kompakte Form für die Stromerfassungsvorrichtung verwirklicht wird.
    公开号:DE102004028308A1
    申请号:DE200410028308
    申请日:2004-06-11
    公开日:2005-01-27
    发明作者:Hiromichi Anjo Agata；Shin Anjo Taguchi；Masayuki Anjo Takenaka
    申请人:Aisin AW Co Ltd；
    IPC主号:G01R19-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eineselektrischen Stroms zum Antrieb eines elektrischen Motors und insbesondereeine Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstroms, die dazueingerichtet ist, in einer Antriebseinheit für Elektroautos und in einerAntriebseinheit fürHybridautos verwendet zu werden.
    [0002] EinUmrichter zum Antrieb von Elektromotoren ist für Wechselstromelektromotoren(in dieser Beschreibung werden sowohl ein Motor als auch ein Generator,der ebenfalls als Motor arbeitet, beide als Elektromotoren bezeichnet),die durch eine Gleichspannungs-Energieversorgung einer Speicherbatterieoder dergleichen betrieben werden, in einer Antriebseinheit für Elektroautosund in einer Antriebseinheit fürHybridautos erforderlich. Der Umrichter wird auf der Grundlage vonSteuerungssignalen gesteuert, die eine Motorsteuerungseinheit zueiner Signalleitung des Umrichters sendet. Während des Motorbetriebs wirdein aus der Batterie übereine Gleichstromenergieversorgungsleitung zugeführter Gleichstrom in Ströme der U-,V- und W-Phasen umgewandelt, und diese Ströme werden Dreiphasenspulen desElektromotors überDreiphasen-Wechselstromenergieversorgungsleitungenzugeführt.Im Generatorbetrieb (Generation oder Regeneration) werden weiterhindie Strömeder U-, V- und W-Phasen, die in den Dreiphasenspulen des Elektromotorserzeugt werden, überdie Dreiphasen-Wechselstromenergieversorgungsleitungen zugeführt, werdenin Gleichströmeumgewandelt und werden dann der Batterie über die Gleichstrom-Energieversorgungsleitungzugeführt.
    [0003] EinStromsensor zur Erfassung eines Antriebsstroms ist für die Dreiphasen-WechselstromEnergieversorgungsleitungenvorgesehen, die den Elektromotor mit den Umrichter verbinden, umeinen Zustand zu überwachen,in dem der Motor durch den Umrichter angetrieben wird, und um Datenzu der Motorsteuerungseinheit zu senden. 12 zeigt konkret einen herkömmlichenAufbau zur Anordnung der Stromsensoren für die Dreiphasen-WechselstromEnergieversorgungsleitungen.In dieser gezeigten Anordnung ist eine gedruckte Schaltungsplatined eines Stromsensors nahe den Erstreckungspositionen a, b, und cvon drei Sammelschienen angeordnet, wobei die Plattenoberfläche parallelzu den Sammelschienen verläuft.In dieser Anordnung ist jedoch die gedruckte Schaltungsplatine dderart platziert, dass sie parallel zu den Busschienen verläuft. Fallsdie Richtung, in der die Sammelschienen sich erstrecken, mit derZ-Achse bezeichnet wird, die Richtung, in der die Sammelschienenangeordnet sind, durch Y-Achse bezeichnet wird, und die Richtungim rechten Winkel dazu durch die Y-Achse bezeichnet wird, wird esschwierig, die Größe in Richtungder Y-Achse zu verringern und die Fläche zum Anordnen der Stromerfassungseinrichtungin einer Richtung zu verringern, die quer zu den Sammelschienenverläuft.
    [0004] Beidem anderen Aufbau zum Anordnen der Stromerfassungseinrichtung isteine Schaltungsplatine, die die Stromerfassungseinrichtung bildet,an einem Abschnitt von Stromzufuhrleitungen (Sammelschienen) angeordnet(vgl. Patentdokument 1, JP-A-9-304447, Seite 8, 4). In diesem Beispiel ist die gedruckteSchaltungsplatine benachbart zu den Kernen (cores) angeordnet, diederart angeordnet sind, dass sie die umlaufenden Oberflächen der plattenförmigen Sammelschienenumgeben, wobei die Sammelschienen durch die gedruckte Schaltungsplatinehindurch dringen.
    [0005] Gemäß den indem vorstehend beschriebenen Patentdokument beschriebenen Standder Technik ist jedoch die Stromerfassungseinrichtung an einem Umrichtergehäuse angebracht,und der Strom wird durch die plattenförmigen Sammelschienenabschnitteerfasst. Daher wird die Stromerfassungseinrichtung in Bezug aufden Raum zum Anordnen der Sammelschienen sperrig. Wenn alle Sammelschienendurch die gedruckte Schaltungsplatine hindurchdringen ist außerdem dieRichtung der Sammelschienen begrenzt, und ist der Anschlussvorgangnicht einfach.
    [0006] DieErfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände gemacht,und ihre hauptsächlicheAufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstromsanzugeben, die im Wesentlichen keinen zusätzlichen Raum benötigt.
    [0007] ZumLösen dervorstehend beschriebenen Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Erfassungeines Motorantriebstroms angegeben, die die Ströme der Phasen erfasst, diedurch Zufuhrleitungen fließen, dieMotoren mit einem Umrichter unter Verwendung erster Stromschienenfür jedePhase, die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiter Stromschienenfür jedePhase verbinden, die sich von den Enden der vorstehend genanntenStromschienen in einer Richtung derart erstrecken, dass sie derenAchsen schneiden, unter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase,die nahe an den Zufuhrleitungen angeordnet sind, wobei eine Verarbeitungseinrichtungzur Erfassung der Strömeunter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase auf einer gemeinsamenSchaltungsplatine angeordnet sind, und wobei die Felderfassungselementenahe an den ersten Stromschienen für jede Phase angeordnet sind,und die Schaltungsplatine in einem Raum angeordnet ist, der zwischenden ersten Stromschienen an der äußerstenSeite sandwichartig angeordnet ist.
    [0008] Inder vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ist es wünschenswert,dass die Schaltungsplatine derart angeordnet ist, dass deren Plattenoberfläche in einerRichtung gerichtet ist, um die Achsen der ersten Sammelschienenjeder der Phasen zu schneiden. Genauer gesagt weisen die erstenSammelschienen jeder Phase drei parallele Sammelschienen zum Leiteneines Dreiphasenstroms auf, und die in der Mitte von ihnen angeordneteSammelschiene dringt durch die Schaltungsplatine hindurch. Bei irgendeinemder vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen weist die Schaltungsplatineweiterhin Verstärkervon jeder Phase zum Verstärkender durch die Felderfassungselemente jeder der Phasen erfasstenSignale auf, und die Verstärkersind derart angeordnet, dass sie zu einer Seite auf der Oberfläche derSchaltungsplatine einschließlichder Achsen der ersten Sammelschienen jeder Phase versetzt sind.Genauer sind die ersten Sammelschienen jeder der Phasen mit denWicklungen jeder der Phasen der Motoren in dem Motorgehäuse mitden Motoren verbunden, und liegen in Form von Anschlussteilen vor, diedurch das Motorgehäusehindurchdringen und zu einem Umrichtergehäuse verlaufen, der den Umrichteraufweist.
    [0009] DieErfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erfassung einesMotorantriebsstroms, die die Strömeder Phasen erfasst, die durch Zufuhrleitungen fließen, dieMotoren mit einem Umrichter unter Verwendung erster Stromschienenfür jedePhase, die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiter Stromschienenfür jedePhase verbinden, die sich von den Enden der vorstehend genannten Stromschienenin einer Richtung derart erstrecken, dass sie deren Achsen schneiden,unter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase, die nahe an denZufuhrleitungen angeordnet sind, wobei Verarbeitungseinrichtungenzur Erfassung der Strömeunter Verwendung der Felderfassungselemente für jede Phase auf einer gemeinsamenSchaltungsplatine vorgesehen sind, und wobei die Schaltungsplatinemit Verstärkernfür jedePhase zur Verstärkungder durch die Felderfassungselemente für jede Phase erfassten Signaleversehen ist, und die ersten Stromschienen für jede Phase von deren Achsenin eine Richtung derart erstreckt sind, das sie deren Achsen schneidenund sich weg von den Verstärkern entfernen,um mit den Anschlüssenfür jedePhase des Umrichters verbunden zu werden.
    [0010] Gemäß einerAusgestaltung der Erfindung ist die Schaltungsplatine in einem Raumangeordnet, der zwischen den ersten Sammelschienen an beiden äußerstenSeiten der Zufuhrleitung sandwichartig angeordnet ist. Daher istdie Schaltungsplatine in dem Raum angeordnet, der durch die Zufuhrleitungbelegt ist, ohne dass im Wesentlichen zusätzlicher Raum benötigt wird,weshalb eine kompakte Größe der Stromerfassungsvorrichtungerhalten werden kann. Außerdemist der Abschnitt zur Erfassung des Stroms durch die ersten Sammelschienengebildet, die näheran dem Motor als die zweiten Sammelschienen liegen, die direkt mitdem Umrichter verbunden sind. Daher können die zweiten Sammelschienenfrei gerichtet werden, um mit dem Umrichter verbunden zu werden.
    [0011] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Plattenoberfläche derSchaltungsplatine nicht parallel zu den ersten Sammelschienen, wodurchermöglichtwird, dass ein Abstand zwischen den ersten Sammelschienen und der Schaltungsplatinebeibehalten wird und ein Abfall in den Störungscharakteristiken der Erfassungsvorrichtungverhindert wird, die dadurch verursacht werden, dass die zweitenSammelschienen näheran die Schaltungsplatine kommen .
    [0012] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Raum, der durch diean beiden äußerstenSeiten positionierten ersten Sammelschienen sandwichartig eingeschlossenwird, als maximales Ausmaß für die Fläche derSchaltungsplatine verwendet, wodurch ermöglicht wird, dass die Schaltungsplatineleicht in diesem Raum untergebracht werden kann.
    [0013] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Verstärker aufder Schaltungsplatine zu einer Seite der Oberfläche der Schaltungsplatine versetzt,die die Achsen der ersten Sammelschienen aufweisen, so dass keineStörungen(Rauschen) erzeugt werden, die dadurch hervorgerufen werden, dassdie Verstärkernahe an die zweiten Sammelschienen gelangen. Die zweiten Stromschienen,die die ersten Stromschienen mit dem Umrichter verbinden, erstreckensich nämlichauf der Seite, die gegenüberliegendzu der Oberflächeist, auf der die Verstärkerangeordnet sind, und auf der die Achsen der ersten Stromschienenenthalten sind, um eine Verschlechterung der Störungscharakteristiken der Erfassungsvorrichtungzu verhindern, die daraus resultieren, dass die zweiten Stromschienennahe an die Verstärkergelangen.
    [0014] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die vorstehend beschriebenenWirkungen durch eine Vorrichtung erreicht, in der ein Umrichtergehäuse an einemMotorgehäuseangebracht ist, um die Motoren und die Umrichter einstückig miteinanderanzuordnen.
    [0015] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die zweiten Stromschienenin einer Richtung derart erstreckt, dass sie sich von den Verstärkern mitBeginn der Achsen der ersten Stromschienen trennen, im Gegensatzzu der Ausgestaltung, in der die Verstärker an der Schaltungsplatine angebrachtsind und ein Grund fürdie Erzeugung von Störungenwerden, wenn die zweiten Stromschienen nahe daran angeordnet sind.Diese Ausgestaltung verhindert nämlicheine Verschlechterung der Störungs-bzw. Rauschcharakteristiken der Vorrichtung zur Erfassung einesStroms, die dadurch verursacht wird, dass die zweiten Stromschienennahe an die Verstärkergelangen.
    [0016] Nachstehendsind die Zeichnungen kurz beschrieben. Es zeigen:
    [0017] 1 eine Darstellung eineselektrischen Stromkreises, die einen Abschnitt veranschaulicht, beidem die Erfindung angewandt wird,
    [0018] 2 eine Darstellung, dieschematisch die Anordnung einer Schaltungsplatine einer Stromerfassungsvorrichtunggemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung veranschaulicht,
    [0019] 3 eine Querschnittsdarstellung,wenn eine Stromerfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in Querrichtungrelativ zu einer Richtung betrachtet wird, in der die Stromschienen angeordnetsind,
    [0020] 4 eine Querschnittsansicht,wenn die Stromerfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer Richtungbetrachtet wird, in der die Stromschienen angeordnet sind,
    [0021] 5 an den Graphen, der eine Änderungin der Störungin Abhängigkeitvon einem Abstand zwischen den Stromschienen und der Schaltungsplatine veranschaulicht,
    [0022] 6 eine Draufsicht der Stromerfassungsvorrichtungengemäß dem Ausführungsbeispiel,
    [0023] 7 eine Darstellung, dieschematisch ein Verfahren zum Messen von Störungscharakteristiken veranschaulicht,
    [0024] 8 ein Diagramm, das einVerhältniszwischen den Richtungen, in denen die Stromschienen sich erstrecken,und den Störungscharakteristiken veranschaulicht,
    [0025] 9 eine Querschnittsdarstellungin axialer Richtung gemäß einemAusführungsbeispiel,bei dem die Erfindung auf eine Hybridantriebseinheit angewandt ist,
    [0026] 10 eine Draufsicht entlangeines Pfeils X-X in 9,wobei die oberen Teile entfernt sind,
    [0027] 11 eine perspektivischeDarstellung, die teilweise in auseinandergebauter Weise die Anordnungder Stromerfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, und
    [0028] 12 eine Darstellung, dieschematisch die Anordnung eines gedruckten Substrats bei einer herkömmlichenStromerfassungsvorrichtung veranschaulicht.
    [0029] Vorder Beschreibung eines Ausführungsbeispielsder Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, wie nachstehendbeschrieben, ist zunächstein Schaltbild beschrieben, das die Position zur Anordnung einerVorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstroms gemäß der Erfindungdarstellt. Gemäß 1, die den Schaltungsaufbauveranschaulicht, erfasst eine Stromerfassungsvorrichtung S die durcherste Stromschienen LT fließenden Ströme unterVerwendung von (nicht gezeigten) Felderfassungselementen, die inder Näheder ersten Stromschienen LT angeordnet sind,die parallel verlaufen, um einen Umrichter I mit einem Motor M und einemGenerator G zu verbinden, die als zwei Motoren arbeiten. In diesemBeispiel weist der Umrichter I zwei Schaltelement-LeistungsmoduleIM und IG für den MotorM und den Generator G auf. Die zwei Schaltelement-Leistungsmodule IM und IG sind miteiner Batterie B, bei der es sich um eine Gleichspannungsenergieversorgunghandelt, parallel zu einer Gleichspannungsschaltung geschaltet,die Glättungskondensatorenund dergleichen aufweist. Die drei Phasenanschlüsse der Leistungsmodule IM und IG sind mitden Leitungen LC der Wicklungen des MotorsM und des Generators G überzweite Stromschienen LB und erste StromschienenLT verbunden. 1 veranschaulichtkeine Signalschaltung zur Steuerung des Umrichters.
    [0030] 2 veranschaulicht schematischdas Konzept der Erfindung, 3 veranschaulichtin Querschnittsansicht ein Verhältniszwischen den einzelnen ersten Stromschienen und der Stromerfassungsvorrichtung,und 4 veranschaulichtin einer Seitenansicht ein Verhältniszwischen den ersten Stromschienen der drei Phasen und der Stromerfassungsvorrichtung.Wie es gezeigt ist, weist die Stromerfassungsvorrichtung S auf einerSchaltungsplatine 2 Verarbeitungseinrichtungen zur Erfassungeines Stroms unter Verwendung der (nicht gezeigten) Felderfassungselemente(Felddetektorelemente). Ein Merkmal der Erfindung besteht darin,dass die Schaltungsplatine 2 in einem Raum angeordnet ist, derzwischen den ersten Stromschienen LTU undLTW an den äußersten Seiten sandwichartigangeordnet ist. Die ersten Stromschienen LT sindmit dem Umrichter überdie zweiten Stromschienen LB verbunden.Wie nachstehend ausführlichbeschrieben ist, sind die ersten Stromschienen LT mitden Dreiphasenanschlüssender Leistungsmodule IM und IG verbunden(vgl. 1). Somit istdie Schaltungsplatine 2 in einem Raum angeordnet, der zwischenden ersten Stromschienen LTU und LTW an den äußersten Seiten in der Leistungszufuhrleitungsandwichartig eingeschlossen ist. Daher ist die Schaltungsplatine 2 indem Raum angeordnet, der durch die Zufuhrleitungen belegt ist, sodass im Wesentlichen kein zusätzlicherRaum erforderlich ist, weshalb eine kompakte Größe der StromerfassungsvorrichtungS erhalten werden kann. Weiterhin sind die Stromerfassungsabschnittedurch Abschnitte der ersten Stromschienen LT gebildet,die näheran den Motoren M und G als an den zweiten Stromschienen LB liegen, die direkt mit den Umrichter Iverbunden sind. Daher könnendie zweiten Stromschienen LB frei zur Verbindungzu dem Umrichter I gerichtet werden.
    [0031] Weiterhinist die Schaltungsplatine 2 derart angeordnet, dass ihrePlattenoberflächein einer Richtung gerichtet ist (in 2 dieX-Y-Richtung), die die Achsen der ersten Stromschienen LT schneidet. Bei diesem Aufbau verläuft diePlattenoberflächeder Schaltungsplatine 2 nicht parallel zu den ersten StromschienenLT, was ermöglicht, dass ein Abstand D(vgl. 3) zwischen denzweiten Stromschienen LB und der Schaltungsplatine 2 beibehaltenwird und dass ein Abfall in den Störungscharakteristiken der Erfassungsvorrichtungverhindert wird, der daraus resultiert, dass die zweiten StromschienenLB nahe an die Schaltungsplatine 2 gelangen.Ein Verhältnis zwischendem Abstand D und der erzeugten Störung ist in 5 veranschaulicht. 5 veranschaulicht nämlich ein Verhältnis zwischenden zweien, wobei die Abszisse einen Abstand zwischen den Stromschienen(zweite Stromschienen) und der Schaltungsplatine zeigt, wohingegendie Ordinate einen unnötigenAusgang des Stromsensors aufgrund einer dv/dt-Störungzeigt. Es geht daraus hervor, dass die Größe der Störung stark ansteigt, wenn derAbstand zwischen den Stromschienen und der Schaltungsplatine kleinerals ein vorbestimmter Abstand wird, jedoch angenähert derselbe bleibt, obwohlder Abstand größer alsder vorbestimmte Wert bleibt. Durch Finden dieses vorbestimmtenWerts kann daher der Abstand zwischen den zweiten Stromschienenund der Schaltungsplatine eingestellt werden.
    [0032] Gemäß diesemAusführungsbeispielwie in 4 veranschaulichtweisen die ersten Stromschienen LT dreiparallele Stromschienen LTU, LTV undLTW zum Leiten der Dreiphasenströme auf.Daher dringt die erste Stromschiene LTV,die in der Mitte angeordnet ist, durch die Schaltungsplatine 2 hindurch,die in einem Raum angeordnet ist, der zwischen den ersten StromschienenLTU und LTW an den äußeren Seiten sandwichartigeingeschlossen ist. Dieser Aufbau ermöglicht, dass der Raum, derzwischen den an den äußerstenSeiten positionierten Stromschienen LTU undLTW sandwichartig eingeschlossen ist, zueinem maximalen Grad fürdie Flächeder Schaltungsplatine 2 ausgenutzt wird, was einen Vorteildahingehend bietet, dass die Flächeder Schaltungsplatine 2 leicht in dem vorstehend beschriebenenRaum untergebracht werden kann.
    [0033] Dabeibildet, wie es in 4 gezeigtist, die Stromerfassungsvorrichtung S Erfassungsabschnitte, indemFelderfassungselemente 3U , 3V und 3W mit üblicherWeise Hall-Elementen auf der Schaltungsplatine 2 (auf derRückseitedes Substrats), wie es in 6 veranschaulichtist, in den Schlitzabschnitten 10U , 10V und 10W derKerne IU, IV undIW platziert werden, die derart angeordnetsind, dass sie die ersten Stromschienen LT umgeben.Die Schaltungsplatine 2 weist Schaltungen zum Zuführen vonStrömenzu den Felderfassungselementen 3 und zur Verstärkung dererfassten Signale auf. Daher weist die Schaltungsplatine 2 Verstärker (Operationsverstärker) 4U , 4V und 4W als Schaltungschips zur Verstärkung der durchdie Felderfassungselemente 3 erfassten Signale. Diese Verstärker 4 erzeugenStörungen,wenn diese nahe an den zweiten Stromschienen LB angeordnetsind, durch die starke Strömefließen.Dabei besteht ein Merkmal der Erfindung darin, dass die Verstärker 4 derartangeordnet sind, dass sie zu einer Seite (linke Seite in 6) auf der Oberfläche der Schaltungsplatine 2 einschließlich derAchsen der ersten Stromschienen LT versetztsind. In diesem Aufbau erstrecken sich die Stromschienen LB, die die ersten Stromschienen LT mit dem Umrichter verbinden, zu der Seite,die gegenüberliegendzu der Oberflächeliegt, auf der die Verstärker 4 angeordnetsind und an der die Achsen der ersten Stromschienen LT enthaltensind. Dies ermöglicht,dass die zweiten Stromschienen LB zum Anschlussgerichtet werden, d.h., ermöglicht,dass die zweiten Stromschienen LB um ihreAchsen gedreht werden können,was einen Vorteil dahingehend bietet, dass eine Verschlechterungder Störungscharakteristikender Erfassungsvorrichtung verhindert wird, die daraus resultiert, dassdie Stromschienen LB nahe an die Verstärker 4 gelangen.
    [0034] Wenndiese Anordnung in anderer Hinsicht betrachtet wird, kann gesagtwerden, dass die ersten Stromschienen LT mitAnschlüssender Umrichter überdie zweiten Stromschienen LB verbunden sind, diesich beginnend von deren Achsen in einer Richtung erstrecken, umderen Achsen zu schneiden und um sich von den Verstärkern 4 zuentfernen. Die Verstärker 4 ander Schaltungsplatine 2 erzeugen Störungen, wenn die zweiten StromschienenLB nahe daran gebracht werden. Bei diesemAufbau erstrecken sich jedoch die zweiten Stromschienen LB in einer Richtung, die sich von den Verstärkern 4 beginnendmit den Achsen der ersten Stromschienen LT entfernen,wodurch eine Verschlechterung in den Störungscharakteristiken der Erfassungsvorrichtung verhindertwird, die dadurch verursacht wird, dass die zweiten StromschienenLB nahe an die Verstärker 4 gebracht werden.
    [0035] 7 und 8 veranschaulichen das Auftreten vonStörungenin Abhängigkeitvon dem Positionsverhältniszwischen den zweiten Stromschienen LB undden Verstärkern 4.Gemäß 7 werden, wenn die zweiteStromschiene LB im Uhrzeigersinn um die Achseder ersten Stromschiene LT der U-Phase gedrehtwird, die Störungscharakteristikenwie durch eine dicke Linie wiedergegeben, die rhombische Markierungenin 8 verbindet, undStörungen werdenzu einem maximalen Grad in der Richtung 6 in der Zeichnungerzeugt. In ähnlicherWeise werden, wenn die zweite Stromschiene LB imUhrzeigersinn um die Achse der ersten Stromschiene LT derV-Phase gedreht wird, die Störungscharakteristikenso, wie sie durch eine in der Zeichnung mit den Markierungen
    [0036] Gleichermaßen werden,wenn die zweite Stromschiene im Uhrzeigersinn um die Achse der erstenStromschiene LT der W-Phase gedreht wird, dieStörungscharakteristikenso, wie sie durch eine in der Zeichnung mit den Markierungen
    [0037] Nachstehendist ein Ausführungsbeispielbeschrieben, gemäß dem einkonkreterer Aufbau der Erfindung auf einer Antriebseinheit für Hybridfahrzeugeangewandt ist. 9 zeigteine Schnittansicht, die teilweise einen stereoskopischen (dreidimensionalen)Aufbau der Antriebseinheit in axialer Richtung zeigt, 10 zeigt eine Draufsicht,die ein Verbindungsverhältniszwischen den zwei Leistungsmodulen des Umrichters und den Stromerfassungsvorrichtungenveranschaulicht, und 11 zeigteine perspektivische Darstellung, die teilweise in auseinandergebauterWeise ein Verbindungsverhältniszwischen den zwei Leistungsmodulen und den Stromerfassungsvorrichtungenzeigt. Gemäß 9 ist der Umrichter durcheine Umrichtereinheit I mit hauptsächlich zwei SchaltelementleistungsmodulenIM und IG und einerdarauf angeordneten Kondensatoreinheit C aufgebaut. Eine SteuerungsvorrichtungE ist weiterhin auf einem oberen Abschnitt davon angeordnet, umdadurch eine Steuerungseinheit U zu bilden.
    [0038] DieSteuerungsvorrichtung E gemäß diesem Ausführungsbeispielbildet eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) mit hauptsächlich einemMikrocomputer und einem Speicher, in dem Daten und verschiedeneProgramme zur Steuerung der gesamten Antriebseinheit gespeichertsind. Die Steuerungseinheit E ist nämlich hauptsächlich durcheine Steuerungsplatine mit verschiedenen Funktionschips aufgebaut,die in einer Schaltung angeordnet sind. Die Umrichtereinheit I istdurch eine Schaltungsplatine mit Schalttransistoren und daran angeordnetenzugehörigenSchaltungschips aufgebaut. Die Umrichtereinheit I, die KondensatoreinheitC, und die Steuerungsvorrichtung E sind in einem Umrichtergehäuse H enthalten,das auf einem Antriebseinheitsgehäuse platziert ist, bei demes sich um ein MotorgehäuseT mit dem Generator G und dem Motor M handelt.
    [0039] Dieersten Stromschienen LT sind parallel angeordnet,um die Motoren mit dem Umrichter zu verbinden, sind mit den LeitungenLC der Wicklungen der Motoren in dem dieMotoren enthalten Motorgehäuse Tverbunden, sind als Anschlussteile aufgebaut, die durch das Motorgehäuse T dringen,wobei sie sich in das Umrichtergehäuse H mit dem Umrichter erstrecken,und weisen äußere umlaufendeOberflächenin Form einer soliden Achse im Querschnitt auf, die mit einem Isolatorbedeckt sind.
    [0040] DasUmrichtergehäuseH, bei dem es sich um eine Grundplatte der Umrichtereinheit I handelt, istaus einem Aluminiumguss zur Abstrahlung von Wärme und zur Verringerung desGewichts hergestellt und weist eine Rahmenstruktur in der Form eineskurzen rechteckigen Zylinders mit einer Unterseite auf, die einederartige Querschnittsform aufweist, die zu den zwei SchaltelementleistungsmodulenIM und IB passt,die benachbart zueinander angeordnet sind (in 9 sind diese in einer derartigen Richtung angeordnet,dass sie sich auf der Oberflächedes Papiers überlappen,weshalb lediglich ein Modul zu sehen ist) und weiterhin zu der Anordnungvon sechs Anschlussteilen LTU, LTU, LTW passt, diein einer Reihe zum Anschluss an die Drei-PhasenwechselstromEnergieversorgungsleitung(vgl. 1) an einer Seite parallelangeordnet sind.
    [0041] DieSchaltelementleistungsmodule IM und IG sind eng auf der oberen Fläche kontaktiert,die aus dem Kühlblechausgeschnitten und ausarbeitet ist, das einstückig mit der angehobenen unterenWand des UmrichtergehäusesH mit diesen Leistungsmodulen aufgebaut ist, und direkt durch Bolzenbefestigt sind, die in engem Kontakt mit der Oberfläche davon stehen,damit unter Verwendung von geeigneten Mitteln maximale Kontaktflächen beibehaltenwerden.
    [0042] DieSteuerungseinheit gemäß diesemAusführungsbeispielist derart, dass unter den die Steuerungseinheit bildenden Teilendie Schaltelementleistungsmodule IM undIG, die starke Ströme verarbeiten und die große Mengen vonWärme aufgrundder darin enthaltenen Chips erzeugen, an der unteren Wandoberfläche an demuntersten Teil in der Steuerungseinheit angeordnet sind, damit siein Kontakt mit dem durch die untere Seite des Umrichtergehäuses H aufgebautenKühlblechgekühltwerden, dass die Kondensatoreinheit C für die Glättungsschaltung des Umrichtersauf dem oberen Abschnitt davon wie vorstehend beschrieben angeordnetist, und dass das Steuerungssubstrat E weiter darauf angeordnet ist.Die Kondensatoreinheit C und das Steuerungssubstrat E springen aufwärts über dieHöhe desUmrichtergehäusesH vor, weshalb der obere Teil des Umrichtergehäuses H durch eine Abdeckungabgedeckt ist, die aufwärtsausgewölbtist.
    [0043] DieStromerfassungsvorrichtungen S sind in einer Form angeordnet, diezu den Schaltelementleistungsmodulen IM undIG angepasst ist, die wie vorstehend beschriebenangeordnet sind, und zu den Vorsprungsabschnitten der sechs AnschlussteileLTU, LTV, LTW angepasst ist, die benachbart zu den Leistungsmodulenin das UmrichtergehäuseH vorspringen. Gemäß 4 sind die Kerne 1 zurBildung der Stromerfassungsvorrichtung S und die Schaltungsplatine 2 indem Gehäuseenthalten, um an das Umrichtergehäuse H befestigt zu werden.Aufgrund dieser Anpassung sind die Kerne 1 an den unterstenAbschnitten der Vorsprungsabschnitte der Anschlussteile LTU, LTV, LTW positioniert und sind derart eingestellt,dass die Felderfassungselemente 3U , 3V und 3W gemäß 6 in die Schlitzabschnitte 10U , 10V und 10W beißen (hineinragen).
    [0044] Nachdemdie Stromerfassungsvorrichtungen S eingebaut sind, werden die sechsplattenartigen Stromschienen LBU, LBV, LBW, bei denenes sich um die zweiten Stromschienen handelt, an ihren beiden Endenan die Köpfeder Anschlussteile LTU, LTU,LTW und an die drei Phasenanschlüsse derSchaltelementleistungsmodule IM und IG mittels Bolzen befestigt, um die Verbindungder Energieversorgungsleitungen abzuschließen.
    [0045] Gemäß diesemvorstehend ausführlichbeschriebenen Ausführungsbeispielkönnendie Zufuhrleitungen der Hybridantriebseinheit effizient unter Verwendungder ersten und zweiten Stromschienen verbunden werden. Im übrigen sind,wie es in 10 dargestelltist, die Stromerfassungsvorrichtungen S in annähernd denselben Räumen wiedie Räumeangeordnet, die durch die sechs Anschlussteile LTU,LTU, LTW, belegtsind. Auf diese Weise bietet die Anordnung der Schaltungsplatinegemäß der Erfindungeinen Vorteil im Hinblick auf sowohl Raum als auch einfaches Richtender Stromschienen LBU, LBV undLBW. Andere gemäß diesem Ausführungsbeispielerhaltenen Effekte sind wie vorstehend gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
    [0046] Obwohldie Erfindung vorstehend derart beschrieben worden ist, dass dieStrömedreier Phasen erfasst werden, kann die Erfindung weiter auf dieErfassung von Strömenvon beliebigen zwei Phasen von den drei Phasen oder zur Erfassungeines Zwei-Phasenstroms selbstverständlich angewendet werden. Weiterhinsei bemerkt, dass, obwohl das Ausführungsbeispiel auf eine Antriebseinheitfür Hybridfahrzeugegerichtet ist, die Erfindung keineswegs lediglich auf dieses Ausführungsbeispielbegrenzt ist, sondern kann ebenfalls breite Anwendung auf irgendeinGerät zurSteuerung des Antriebs durch einen Umrichter angewandt werden, wiebeispielsweise eine Antriebseinheit für Elektrofahrzeuge unter Verwendungvon zumindest elektrischen Motoren. Die Erfindung kann nämlich durch Modifizierendes konkreten Aufbaus ohne Verlassen des Umfangs der Patentansprüche derErfindung umgesetzt werden.
    [0047] Wiees vorstehend beschrieben ist, ist eine Vorrichtung zur Erfassungeines Motorantriebstroms derart angeordnet, dass sie im Wesentlichenkeinen zusätzlichenRaum benötigt.Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstroms erfasstdie Ströme derPhasen, die durch Zufuhrleitungen fließen, die die Motoren mit einemUmrichter unter Verwendung erster Stromschienen für jede Phase,die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiter Stromschienenfür jedePhase verbinden, die sich von den Enden der vorstehend genanntenStromschienen in einer derartigen Richtung erstrecken, dass siederen Achsen schneiden, unter Verwendung von Felderfassungselementenfür jedePhase, die nahe an den Zufuhrleitungen angeordnet sind, wobei Verarbeitungseinrichtungenzur Erfassung der Strömeunter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase auf einer gemeinsamenSchaltungsplatine vorgesehen sind. Die Felderfassungselemente sind nahean den ersten Stromschienen fürjede Phase angeordnet, und die Schaltungsplatine ist in einem Raumangeordnet, der zwischen den jeweils auf der äußeren Seite liegenden erstenStromschienen sandwichartig angeordnet ist. Somit ist die Schaltungsplatinederart angeordnet, dass sie im Wesentlichen keinen zusätzlichenRaum benötigt,weshalb eine kompakte Form fürdie Stromerfassungsvorrichtung verwirklicht wird.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstroms,die die Strömeder Phasen erfasst, die durch Zufuhrleitungen fließen, dieMotoren (M, G) mit einem Umrichter (I) unter Verwendung erster Stromschienen(LT) fürjede Phase, die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiterStromschienen (LB) für jede Phase verbinden, diesich von den Enden der vorstehend genannten Stromschienen in einerRichtung derart erstrecken, dass sie deren Achsen schneiden, unterVerwendung von Felderfassungselementen für jede Phase, die nahe an denZufuhrleitungen angeordnet sind, wobei eine Verarbeitungseinrichtungzur Erfassung der Strömeunter Verwendung von Felderfassungselementen für jede Phase auf einer gemeinsamenSchaltungsplatine (2) angeordnet sind, und wobei die Felderfassungselemente nahean den ersten Stromschienen (LT) für jede Phaseangeordnet sind, und die Schaltungsplatine (2) in einemRaum angeordnet ist, der zwischen den ersten Stromschienen an der äußerstenSeite sandwichartig angeordnet ist.
    [2] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstromsnach Anspruch 1, wobei die Schaltungsplatine (2) derartangeordnet ist, dass deren Plattenoberfläche in eine Richtung derartgerichtet ist, dass sie die Achsen der ersten Stromschienen (LT) fürjede Phase schneidet.
    [3] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstromsnach Anspruch 2, wobei die ersten Stromschienen (LT)für jedePhase drei parallele Stromschienen (LTU,LTV, LTW) zum Leiteneines Drei-Phasenstroms aufweisen, und die in der Mitte von ihnenangeordnete Stromschiene durch die Schaltungsplatine hindurchdringt.
    [4] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebstromsnach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schaltungsplatine Verstärker (4U , 4V , 4W ) fürjede Phase zur Verstärkungder durch die Felderfassungselemente für jede Phase erfassten Signaleaufweist, und die Verstärkerderart angeordnet sind, dass sie zu einer Seite auf der Oberfläche derSchaltungsplatine (2) mit den Achsen der ersten Stromschienenfür jede Phaseversetzt sind.
    [5] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebsstromsnach einem der Ansprüche1 bis 4, wobei die ersten Stromschienen für jede Phase mit den Wicklungenfür jedePhase der Motoren in dem Motorgehäuse (T), das die Motoren (M,G) enthält,verbunden sind, und in Form von Anschlussteilen vorliegen, die durchdas Motorgehäusehindurchdringen und sich in ein Umrichtergehäuse (H) erstrecken, das denUmrichter (I) enthält.
    [6] Vorrichtung zur Erfassung eines Motorantriebsstroms,die die Strömeder Phasen erfasst, die durch Zufuhrleitungen fließen, dieMotoren (M, G) mit einem Umrichter (I) unter Verwendung erster Stromschienen(LT) fürjede Phase, die parallel zueinander angeordnet sind, und zweiterStromschienen (LB) für jede Phase verbinden, diesich von den Enden der vorstehend genannten Stromschienen in einerRichtung derart erstrecken, dass sie deren Achsen schneiden, unterVerwendung von Felderfassungselementen für jede Phase, die nahe an denZufuhrleitungen angeordnet sind, wobei Verarbeitungseinrichtungenzur Erfassung der Strömeunter Verwendung der Felderfassungselemente für jede Phase auf einer gemeinsamenSchaltungsplatine (2) vorgesehen sind, und wobei die Schaltungsplatinemit Verstärkern(4U , 4V , 4W ) fürjede Phase zur Verstärkungder durch die Felderfassungselemente für jede Phase erfassten Signaleversehen ist, und die ersten Stromschienen für jede Phase von deren Achsenin eine Richtung derart erstreckt sind, das sie deren Achsen schneidenund sich weg von den Verstärkernentfernen, um mit den Anschlüssenfür jedePhase des Umrichters verbunden zu werden.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-04-01| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2013-09-05| R016| Response to examination communication|
    2015-12-08| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02K0011000000 Ipc: H02K0011270000 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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