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JP3734122B2 - Three-phase inverter circuit module - Google Patents

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JP3734122B2
JP3734122B2 JP28965597A JP28965597A JP3734122B2 JP 3734122 B2 JP3734122 B2 JP 3734122B2 JP 28965597 A JP28965597 A JP 28965597A JP 28965597 A JP28965597 A JP 28965597A JP 3734122 B2 JP3734122 B2 JP 3734122B2
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Japan
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inverter circuit
phase inverter
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淳 石井
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Denso Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば電気自動車の走行モ−タを制御する三相インバータ回路モジュールに関し、特にハイブリッド電気自動車の走行モ−タを駆動制御する三相インバータ回路モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
三相インバータ装置は、制動時に回生動作により負荷の回転エネルギを電力として直流電源側に回収することができるので、電気自動車の走行モータ駆動用などのモータ駆動制御に広く採用されている。
ハイブリッド電気自動車の走行モ−タ制御用に用いられる従来の三相インバータ装置を図8を参照して説明する。
【0003】
1は主バッテリ、3は電流検出回路モジュ−ル、4は三相インバータ回路モジュール、5は走行モ−タである。
三相インバータ回路モジュール4において、19〜24はIGBTであって、19、21、23はハイサイドスイッチ、20、22、24はローサイドスイッチである。互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ19及びローサイドスイッチ20は第1の相スイッチ回路4aを構成し、互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ21及びローサイドスイッチ22は第2の相スイッチ回路4bを構成し、互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ23及びローサイドスイッチ24は第3の相スイッチ回路4cを構成し、各相スイッチ回路4a〜4cは主バッテリ1から給電されている。25〜30はIGBT19〜24と個別に並列接続されたフライホィルダイオードであり、誘導性負荷である三相交流モータである走行モ−タ5に還流電流を供給するためのものである。
【0004】
ハイサイドスイッチ19及びローサイドスイッチ20の接続点である第1の相スイッチ回路4aの出力端、ハイサイドスイッチ21及びローサイドスイッチ22の接続点である第2の相スイッチ回路の出力端4b、及び、ハイサイドスイッチ23及びローサイドスイッチ24の接続点である第3の相スイッチ回路4cの出力端は、ブスバ−41〜43及び絶縁被覆ケ−ブル44〜46を通じて走行モ−タ5の各相端子に個別に接続されている。
【0005】
40は、三相インバータ回路モジュール4に内蔵されるマイコン構成の制御回路であり、後述する電流検出回路モジュ−ル3からの検出モータ電流や外部のコントロ−ラなどからの指令信号などに基づいて各IGBT19〜24を断続制御して三相交流電圧を発生させる。コントロ−ラ40の動作自体は周知であるので、説明は省略する。
【0006】
電流検出回路モジュ−ル3は、U相電流を検出する電流検出部31と、W相電流を検出する電流検出部32と、電流検出部31、32で検出された電流を増幅したり、電流検出部31、32に給電したりする周辺回路部33とからなる。
リアクトル34と平滑コンデンサ35は周知の平滑回路を構成して主バッテリ1から三相インバータ回路モジュール4への給電電流を平均化して、主バッテリの寿命短縮を抑止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したハイブリッド電気自動車の走行モ−タを駆動する従来の三相インバータ装置では、改善を要する次のような問題が存在することがわかった。
すなわち、ハイブリッド電気自動車では、この三相インバータ装置に近接してエンジンやスターモータなどの大きな電磁波ノイズ源が存在するために、この電磁波ノイズなどの外部ノイズに起因して走行モ−タ制御の信頼性が低下する可能性があった。走行モ−タの動作以上は車両操縦の基礎であるので、走行モ−タを駆動制御する三相インバータ装置の耐電磁波ノイズ性能は十分に確保しておく必要がある。特に、ハイブリッド電気自動車では、高電磁波ノイズ環境でも、優れた走行モ−タ制御性能を発揮できる必要があった。
【0008】
本発明者らは、上記認識に基づきハイブリッド電気自動車などの高電磁波ノイズ環境下における走行モ−タ駆動制御用の三相インバータ装置の誤動とその原因を解析したところ、以下の問題が存在することがわかった。
すなわち、従来の三相インバータ装置では、その出力電流を高精度検出可能なホール素子で検出するが、ホール素子の電圧変化は極めて小さい。そのため、ブリッジ回路構成などによりホール素子から出力される微弱な出力電圧を大きく増幅してコントロ−ラ40に伝送している。
【0009】
このため、信号電圧をホール素子から増幅用の周辺回路部33へ送る出力信号線47や、信号電圧を周辺回路部33からコントロ−ラ40へ送る出力信号線48に電磁波ノイズが重畳して、検出出力電流値のSN比が低下して、走行モ−タ5の制御精度が低下するという問題が生じることがわかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高電磁波ノイズ環境下でも、高精度のモータ制御が可能な三相インバータ回路モジュールを実現することをその目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の三相インバータ回路モジュールは、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが直列接続されてそれぞれ構成された三組の相インバータ回路が互いに並列されてモータに給電する三相インバータ回路と、前記三相インバータ回路の出力電流に基づいて前記三相インバータ回路を断続制御する制御回路と、前記ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの接続点から延設される出力導体と、前記出力導体に嵌着されて前記出力導体の電流による磁界を誘起する磁性コアと、前記磁性コアの磁界により前記出力導体の電流を検出する半導体電流検出素子と、前記半導体電流検出素子の出力信号電圧の増幅を行うセンサ信号増幅回路と、前記三相インバータ回路が実装されるインバ−タ用回路基板と、前記制御回路、磁性コア、半導体電流検出素子およびセンサ信号増幅回路が実装される制御用回路基板とを備える。
【0011】
本発明では特に、前記出力導体は、前記インバ−タ用回路基板から前記制御用回路基板の前記半導体電流検出素子近傍を通って前記制御用回路基板と平行に延設されている。
このようにすれば、直上の出力導体の電流によるギャップ付き磁性コアの磁界はコア制御用回路基板に実装した半導体電流検出素子で検出され、半導体電流検出素子から出力された信号電圧は同じ制御用回路基板に実装されたセンサ信号増幅回路でアナログ電圧増幅され、この増幅信号電圧は制御回路でA/D変換されて制御回路に送られる。
【0012】
このようにすれば、半導体電流検出素子から制御回路、たとえばそのA/D変換器までのアナログ信号ラインなどの信号ラインの格段の短縮が実現するので、それに重畳する電磁波ノイズを低減でき、それにより高精度な高電磁波ノイズ環境下でも安定してモータを駆動制御することができる
【0013】
請求項2記載の構成によれば請求項1記載の三相インバータ回路モジュールにおいて更に、制御用回路基板とインバ−タ用回路基板とは主面平行に所定間隙を隔てて平行配置され、出力導体は、この間隙を通じて制御用回路基板と平行に外部に引き出され、磁性コアはどちらかの基板に固定され、半導体電流検出素子は磁性コアのギャップ中へ制御用回路基板から立設される。
【0014】
このようにすれば、上述した高電磁波ノイズ性能を阻害することなくモジュールをコンパクト化することができる。
請求項3記載の構成によれば、請求項1または2記載の三相インバータ回路モジュールは、ハイブリッド電気自動車の走行モ−タを駆動制御するのに使用される。すなわち、ハイブリッド電気自動車にエンジン(点火式内燃機関)とともに搭載される。
【0015】
このようにすれば、点火式内燃機関から生じる電磁波ノイズにより走行モ−タが誤動作することを抑止でき、複雑で車体重量などを増大する電磁波シールドの増設なしにノイズ源車両の走行制御を一層安定化することができる。
特に、ハイブリッド電気自動車の走行モ−タは高速走行時には従来の商用周波数モータに比べて格段に高周波で運転され、このため三相インバータ回路は格段に高速で断続制御される必要があり、半導体電流検出素子から出力される信号電圧の比較的高周波成分も信号成分として使用する必要がある。このため、半導体電流検出素子から出力される信号電圧の帯域が広く、その分、雑音電力が大きくなる。更に、電磁波ノイズは高周波になるほど強くなるので、一層、その影響が大きくなる。
【0016】
請求項4記載の構成によれば請求項2または3のいずれか記載の三相インバータ回路モジュールにおいて更に、三相インバータ回路が実装されるインバ−タ用回路基板の外面側は金属製の冷却ブロックに電気絶縁可能に接合される。すなわち、三相インバータ回路は放熱、ヒートシンクのために金属製の冷却ブロックに接合して冷却される。
【0017】
このようにすれば、結果的に、制御用回路基板上の半導体電流検出素子から制御用回路までの配線は、インバ−タ用回路基板を介して冷却ブロックで電磁波シールドされるので、一層、耐電磁波ノイズ性能を向上することができる。
請求項5記載の構成によれば請求項4記載の三相インバータ回路モジュールにおいて更に、互いに対面する一対のインバ−タ用回路基板及び制御用回路基板は、上述した冷却ブロック及び金属タンクに内装される平滑コンデンサによりサンドイッチされる。
【0018】
このようにすれば、結果的に、制御用回路基板上の半導体電流検出素子から制御用回路までの配線は、冷却ブロック及び平滑コンデンサ回路の両方で電磁波シールドされるので、一層、耐電磁波ノイズ性能を向上することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
三相インバータ回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチとしては、MOS、バイポーラ、SIT、IGBTなどを採用できる。
三相インバータ回路は、星型接続モ−タの中性点電流を制御するための第4番目の相インバ−タ回路をもつことも可能である。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の三相インバータ回路モジュールを用いたハイブリッド電気自動車の回路を図1に示す。ただし、図8に示す従来の三相インバータ装置と主要機能が共通する構成要素には理解の容易化のために同一符号を付すものとする。
この三相インバータ回路モジュールは、図8に示す従来の三相インバータ装置を少しだけ変更したものであるので、変更点のみ以下説明する。
【0021】
この実施例では、図8に示す電流検出回路モジュ−ル3は省略され、その代わりに三相インバータ回路モジュール4内に、電流検出回路300が実装される。41〜43は本発明で言う出力導体を構成するブスバ−である。
この電流検出回路300は、ブスバ−41を流れるU相電流を検出する電流検出部301と、ブスバ−43を流れるW相電流を検出する電流検出部302と、電流検出部301、302で検出された電流を増幅したり、電流検出部301、302に給電したりする周辺回路部(本発明で言うセンサ信号増幅回路を含む)303とからなり、周辺回路部303は制御回路40と一緒に後述する制御用回路基板に実装されている。
【0022】
電流検出回路300の原理構成を図6を参照して説明する。
ブスバ−41には、ギャップを有する磁性コア3011が嵌着されており、磁性コア3011のギャップにはホール素子(本発明で言う半導体電流検出素子)3012が介設されており、ホール素子3012の出力端は周辺回路部303の一部をなすアンプ3030で増幅される。すなわち、磁性コア3011及びホール素子3012は電流検出部301を構成している。電流検出部302の構成は電流検出部301のそれと同じであるので、説明を省略する。
【0023】
この三相インバータ回路モジュールの模式斜視図を図2に示す。 アルミ製の冷却ブロック6は略上端開口浅底角箱形状を有しており、その内部にはその底板部に電気絶縁可能に後述するインバ−タ用回路基板が配設されている。冷却ブロック6の手前の側壁61には3つの窓62〜64が開口され、これら窓62〜64から出力導体をなすブスバ−41〜43が個別かつ上記底板部に平行に突出している。窓62〜64にはフェライトからなる三つの磁性コア3011が個別に嵌合、接着され、ブスバ−41〜43は各磁性コア3011を個別に貫通して水平に突出し、それらの先端は、この三相インバータ回路モジュールの交流出力端を構成している。
【0024】
冷却ブロック6の上端開口は、冷却ブロック6の底板部と平行な制御用回路基板7により密閉され、両者はねじで固定され、制御用回路基板7の両面には必要な各種素子やICが実装、配線されている。
8は、各相インバ−タ回路ごとに給電する合計3個の正の直流入力端であり、図示しないブスバ−を通じて主バッテリ1の+タ−ミナルに接続されている。9は、各相インバ−タ回路ごとに給電する合計3個の負の直流入力端であり、図示しないブスバ−を通じて主バッテリ1の−タ−ミナルに接続されている。10は、図示しない外部のECUとの接続用のコネクタである。3016はホール素子3012を覆う保護用樹脂部材剤である。
【0025】
この三相インバータ回路モジュールの縦断面図を図3に示す。 アルミ製の冷却ブロック6の底面にはインバ−タ用回路基板1が電気絶縁可能に接合され、このインバ−タ用回路基板11には三相インバータ回路4すなわちIGBT19〜24及びダイオ−ド25〜30が実装され、配線され、各相インバ−タ回路4a〜4cの出力端からはブスバ−41〜43が、インバ−タ用回路基板11と制御用回路基板7との間の隙間に沿って両者と平行に延設されている。
【0026】
この三相インバータ回路モジュールの全体斜視図を図4に示す。 冷却ブロック6の側壁上面には隙間確保用のスリ−ブ12を挟んで平滑コンデンサ35が固定されている。
平滑コンデンサ35は、一列に配列された三個以上の小型円筒コンデンサ(図示せず)を内部に収容するアルミケ−スからなり、制御用回路基板7を遮蔽して、制御用回路基板の保護とその電磁波シ−ルドとを行っている。
【0027】
したがって、この実施例では、三相インバータ回路4冷却用の冷却ブロック6と扁平な主バッテリ保護用の平滑コンデンサ35とにより、ホール素子3012及びホール素子3012から制御回路40にいたる走行モ−タ5の検出電流信号電圧伝送用配線の周囲が電磁シ−ルドされるので、点火式エンジンに近接するような高電磁波ノイズ環境でも正確な走行モ−タ制御を実現することができる。
【0028】
なお、図4に示す三相インバータ回路モジュールは最終的には樹脂ケ−スに収容されて、車両に締結、固定されるが、本発明の要旨に関係がないので図示説明は省略する。
なお、図1では一対の電流検出部301、302を用いたが、図4に示すように各相電流を3個の電流検出部で検出すれば、リ−ク電流を検出できる利点が生じる。
(変形態様)
この実施例の変形態様を図5及び図7を参照して説明する。
【0029】
この変形態様は、電流検出部301〜303の構成を変更したものであって、磁束相殺式(磁気平衡式)電流センサを用いたものである。
この磁束相殺式電流センサ300aの原理を図7に示す。
ブスバ−41には、ギャップを有する磁性コア3011が嵌着されており、磁性コア3011のギャップにはホール素子(本発明で言う半導体電流検出素子)3012が介設されており、磁性コア3011には補償コイル3016がその全周にわたって巻装されている。
【0030】
磁性コア3011に生じた磁束をホール素子3012で検出して、それを周辺回路部303に含まれる磁気平衡回路3031で相殺電流を発生させて、この相殺電流を補償コイル3016に流してホール素子3012の磁束を0とし、この時の相殺電流値で検出電流磁界が検出される。
この変形態様によれば、ホール素子3012及び補償コイル3016と周辺回路部303との間の配線が増加するので、一層、電磁波ノイズの重畳による問題が重要となるので、本実施例の三相インバータ回路モジュールの構造による耐ノイズ環境の向上効果が一層効果的となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の三相インバータ回路モジュールを採用するハイブリッド電気自動車の走行モ−タ制御装置の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す三相インバータ回路モジュールの模式斜視図である。
【図3】図2に示す三相インバータモジュール1の縦断面図である。
【図4】図1に示す三相インバータ回路モジュールの平滑コンデンサ付き模式斜視図である。
【図5】図1に示す三相インバータ回路モジュールの変形態様を示す模式斜視図である。
【図6】電流検出部301の模式回路図である。
【図7】電流検出部301の変形態様を示す模式回路図である。
【図8】従来の三相インバータ回路モジュールを採用するハイブリッド電気自動車の走行モ−タ制御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
19、21、23はハイサイドスイッチ、
20、22、24はローサイドスイッチ、
4a、4b、4cは相インバータ回路、
4は三相インバータ回路、
5は走行モ−タ(モ−タ)、
40は制御回路、
40〜43はブスバ−(出力導体)、
3011は磁性コア、
3012はホール素子(半導体電流検出素子)、
303はセンサ信号増幅回路、
7は制御用回路基板、
11はインバ−タ用回路基板、
6は金属製の冷却ブロック、
35は平滑コンデンサ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-phase inverter circuit module for controlling a traveling motor of an electric vehicle, for example, and more particularly to a three-phase inverter circuit module for driving and controlling a traveling motor of a hybrid electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
Since the three-phase inverter device can recover the rotational energy of the load as electric power to the DC power source side by regenerative operation during braking, it is widely used for motor drive control for driving a traveling motor of an electric vehicle.
A conventional three-phase inverter device used for driving motor control of a hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG.
[0003]
Reference numeral 1 is a main battery, 3 is a current detection circuit module, 4 is a three-phase inverter circuit module, and 5 is a running motor.
In the three-phase inverter circuit module 4, 19 to 24 are IGBTs, 19, 21, and 23 are high-side switches, and 20, 22, and 24 are low-side switches. The high-side switch 19 and the low-side switch 20 connected in series constitute the first phase switch circuit 4a, and the high-side switch 21 and the low-side switch 22 connected in series constitute the second phase switch circuit 4b. The high-side switch 23 and the low-side switch 24 connected in series to each other constitute a third phase switch circuit 4c, and each phase switch circuit 4a to 4c is supplied with power from the main battery 1. Reference numerals 25 to 30 denote flywheel diodes individually connected in parallel with the IGBTs 19 to 24, for supplying a return current to the traveling motor 5 which is a three-phase AC motor which is an inductive load.
[0004]
An output end of the first phase switch circuit 4a which is a connection point of the high side switch 19 and the low side switch 20, an output end 4b of the second phase switch circuit which is a connection point of the high side switch 21 and the low side switch 22, and The output terminal of the third phase switch circuit 4c, which is a connection point between the high side switch 23 and the low side switch 24, is connected to each phase terminal of the traveling motor 5 through the bus bars 41 to 43 and the insulation coating cables 44 to 46. Connected individually.
[0005]
Reference numeral 40 denotes a microcomputer-structured control circuit built in the three-phase inverter circuit module 4, which is based on a detected motor current from a current detection circuit module 3 described later, a command signal from an external controller, or the like. The IGBTs 19 to 24 are intermittently controlled to generate a three-phase AC voltage. Since the operation of the controller 40 is well known, description thereof is omitted.
[0006]
The current detection circuit module 3 includes a current detection unit 31 that detects a U-phase current, a current detection unit 32 that detects a W-phase current, and a current detected by the current detection units 31 and 32, It comprises a peripheral circuit unit 33 that feeds power to the detection units 31 and 32.
Reactor 34 and smoothing capacitor 35 constitute a well-known smoothing circuit, and average the power supply current from main battery 1 to three-phase inverter circuit module 4 to suppress the shortening of the life of the main battery.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that the conventional three-phase inverter device for driving the above-described traveling motor of the hybrid electric vehicle has the following problems requiring improvement.
That is, in a hybrid electric vehicle, a large electromagnetic noise source such as an engine or a star motor exists in the vicinity of the three-phase inverter device. Therefore, the reliability of driving motor control is attributed to external noise such as electromagnetic noise. There was a possibility that the performance would decrease. Since the operation of the traveling motor is more than the basis of vehicle operation, it is necessary to sufficiently secure the anti-electromagnetic noise performance of the three-phase inverter device that drives and controls the traveling motor. In particular, the hybrid electric vehicle needs to be able to exhibit excellent driving motor control performance even in a high electromagnetic noise environment.
[0008]
Based on the above recognition, the present inventors have analyzed the malfunction and cause of a three-phase inverter device for driving motor drive control in a high electromagnetic noise environment such as a hybrid electric vehicle. The following problems exist. I understood it.
That is, in the conventional three-phase inverter device, the output current is detected by a Hall element capable of detecting with high accuracy, but the voltage change of the Hall element is extremely small. Therefore, the weak output voltage output from the Hall element is greatly amplified by the bridge circuit configuration or the like and transmitted to the controller 40.
[0009]
For this reason, electromagnetic wave noise is superimposed on the output signal line 47 that sends the signal voltage from the Hall element to the peripheral circuit unit 33 for amplification, and the output signal line 48 that sends the signal voltage from the peripheral circuit unit 33 to the controller 40. It has been found that there is a problem that the SN ratio of the detected output current value is lowered and the control accuracy of the traveling motor 5 is lowered.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a three-phase inverter circuit module capable of high-precision motor control even in a high electromagnetic noise environment.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The three-phase inverter circuit module according to claim 1 is a three-phase inverter circuit in which three sets of phase inverter circuits each configured by connecting a high-side switch and a low-side switch in series are parallel to each other to supply power to the motor; A control circuit for intermittently controlling the three-phase inverter circuit based on an output current of the phase inverter circuit, an output conductor extending from a connection point of the high-side switch and the low-side switch, and fitted to the output conductor to Magnetic core for inducing magnetic field due to current of output conductor, semiconductor current detection element for detecting current of output conductor by magnetic field of said magnetic core, and sensor signal amplification circuit for amplifying output signal voltage of said semiconductor current detection element And an inverter circuit board on which the three-phase inverter circuit is mounted, the control circuit, a magnetic core, And a control circuit board on which the current detecting element and a sensor signal amplifier circuit is mounted.
[0011]
Particularly in the present invention, the output conductor extends in parallel with the control circuit board from the inverter circuit board through the vicinity of the semiconductor current detection element of the control circuit board.
In this way, the magnetic field of the magnetic core with a gap due to the current of the output conductor immediately above is detected by the semiconductor current detection element mounted on the core control circuit board, and the signal voltage output from the semiconductor current detection element is the same for control. An analog voltage is amplified by a sensor signal amplifier circuit mounted on a circuit board, and this amplified signal voltage is A / D converted by a control circuit and sent to the control circuit.
[0012]
In this way, the signal line such as an analog signal line from the semiconductor current detecting element to the control circuit, for example, the A / D converter can be significantly shortened, so that the electromagnetic wave noise superimposed thereon can be reduced. The motor can be driven and controlled stably even in a highly accurate high electromagnetic noise environment .
[0013]
According to the second aspect of the present invention, in the three-phase inverter circuit module according to the first aspect, the control circuit board and the inverter circuit board are arranged in parallel with a predetermined gap in parallel to the main surface, and the output conductor Is drawn to the outside in parallel with the control circuit board through this gap, the magnetic core is fixed to one of the boards, and the semiconductor current detection element is erected from the control circuit board into the gap of the magnetic core.
[0014]
In this way, the module can be made compact without hindering the high electromagnetic noise performance described above.
According to the third aspect of the present invention, the three-phase inverter circuit module according to the first or second aspect is used to drive and control a traveling motor of a hybrid electric vehicle. That is, it is mounted on a hybrid electric vehicle together with an engine (ignition internal combustion engine).
[0015]
In this way, it is possible to prevent the traveling motor from malfunctioning due to electromagnetic noise generated from the ignition type internal combustion engine, and to further stabilize the traveling control of the noise source vehicle without adding an electromagnetic shielding that is complicated and increases the weight of the vehicle body. Can be
In particular, a traveling motor of a hybrid electric vehicle is operated at a much higher frequency than a conventional commercial frequency motor when traveling at a high speed. For this reason, the three-phase inverter circuit needs to be controlled intermittently at a very high speed. The relatively high frequency component of the signal voltage output from the detection element must also be used as the signal component. For this reason, the band of the signal voltage output from the semiconductor current detection element is wide, and the noise power is correspondingly increased. Furthermore, since electromagnetic noise becomes stronger as the frequency becomes higher, the influence is further increased.
[0016]
According to the configuration of claim 4, in the three-phase inverter circuit module according to claim 2 or 3, the outer surface side of the inverter circuit board on which the three-phase inverter circuit is mounted is a metal cooling block. To be electrically insulated. That is, the three-phase inverter circuit is cooled by joining to a metal cooling block for heat dissipation and heat sinking.
[0017]
In this case, as a result, the wiring from the semiconductor current detection element on the control circuit board to the control circuit is shielded by the cooling block via the inverter circuit board. Electromagnetic noise performance can be improved.
According to the fifth aspect of the present invention, in the three-phase inverter circuit module according to the fourth aspect, the pair of inverter circuit boards and control circuit boards facing each other are provided in the cooling block and the metal tank. Sandwiched by a smoothing capacitor.
[0018]
As a result, the wiring from the semiconductor current detection element on the control circuit board to the control circuit is shielded by electromagnetic waves by both the cooling block and the smoothing capacitor circuit. Can be improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As the high-side switch and low-side switch of the three-phase inverter circuit, MOS, bipolar, SIT, IGBT or the like can be adopted.
The three-phase inverter circuit may have a fourth phase inverter circuit for controlling the neutral current of the star connection motor.
[0020]
【Example】
A circuit of a hybrid electric vehicle using the three-phase inverter circuit module of the present invention is shown in FIG. However, for the sake of easy understanding, the same reference numerals are assigned to components having the same main functions as those of the conventional three-phase inverter device shown in FIG.
Since this three-phase inverter circuit module is a slight modification of the conventional three-phase inverter device shown in FIG. 8, only the changes will be described below.
[0021]
In this embodiment, the current detection circuit module 3 shown in FIG. 8 is omitted, and a current detection circuit 300 is mounted in the three-phase inverter circuit module 4 instead. Reference numerals 41 to 43 denote bus bars constituting the output conductors in the present invention.
The current detection circuit 300 is detected by a current detection unit 301 that detects a U-phase current flowing through the bus bar 41, a current detection unit 302 that detects a W-phase current flowing through the bus bar 43, and current detection units 301 and 302. The peripheral circuit section 303 (including the sensor signal amplifier circuit referred to in the present invention) 303 amplifies the received current and supplies power to the current detection sections 301 and 302. The peripheral circuit section 303 is described later together with the control circuit 40. Mounted on a control circuit board.
[0022]
The principle configuration of the current detection circuit 300 will be described with reference to FIG.
A magnetic core 3011 having a gap is fitted to the bus bar 41, and a Hall element (semiconductor current detecting element in the present invention) 3012 is interposed in the gap of the magnetic core 3011. The output end is amplified by an amplifier 3030 that forms part of the peripheral circuit unit 303. That is, the magnetic core 3011 and the Hall element 3012 constitute a current detection unit 301. Since the configuration of the current detection unit 302 is the same as that of the current detection unit 301, description thereof is omitted.
[0023]
A schematic perspective view of the three-phase inverter circuit module is shown in FIG. The aluminum cooling block 6 has a substantially rectangular shape with an open top and a shallow bottom box, and an inverter circuit board, which will be described later, is disposed on the bottom plate portion so as to be electrically insulated. Three windows 62 to 64 are opened in the side wall 61 in front of the cooling block 6, and bus bars 41 to 43 that form output conductors project individually and parallel to the bottom plate portion from these windows 62 to 64. Three magnetic cores 3011 made of ferrite are individually fitted and bonded to the windows 62 to 64, and the bus bars 41 to 43 individually penetrate the magnetic cores 3011 and project horizontally, and their tips are formed in the three windows. The AC output terminal of the phase inverter circuit module is configured.
[0024]
The upper end opening of the cooling block 6 is sealed with a control circuit board 7 parallel to the bottom plate portion of the cooling block 6, and both are fixed with screws, and necessary elements and ICs are mounted on both sides of the control circuit board 7. Wired.
Reference numeral 8 denotes a total of three positive DC input terminals for supplying power to each phase inverter circuit, and is connected to the + terminal of the main battery 1 through a bus bar (not shown). Reference numeral 9 denotes a total of three negative DC input terminals for supplying power to each phase inverter circuit, and is connected to the terminal of the main battery 1 through a bus bar (not shown). Reference numeral 10 denotes a connector for connection with an external ECU (not shown). Reference numeral 3016 denotes a protective resin member covering the Hall element 3012.
[0025]
A longitudinal sectional view of this three-phase inverter circuit module is shown in FIG. The inverter circuit board 1 is joined to the bottom surface of the aluminum cooling block 6 so as to be electrically insulated. The inverter circuit board 11 is connected to the three-phase inverter circuit 4, that is, the IGBTs 19 to 24 and the diodes 25 to 25. 30 is mounted and wired, and bus bars 41 to 43 are provided along the gap between the inverter circuit board 11 and the control circuit board 7 from the output ends of the respective inverter circuits 4a to 4c. It extends in parallel with both.
[0026]
An overall perspective view of the three-phase inverter circuit module is shown in FIG. A smoothing capacitor 35 is fixed on the upper surface of the side wall of the cooling block 6 with a sleeve 12 for securing a gap interposed therebetween.
The smoothing capacitor 35 is made of an aluminum case that houses three or more small cylindrical capacitors (not shown) arranged in a row. The smoothing capacitor 35 shields the control circuit board 7 and protects the control circuit board. The electromagnetic shielding is performed.
[0027]
Therefore, in this embodiment, the traveling motor 5 from the Hall element 3012 and the Hall element 3012 to the control circuit 40 is constituted by the cooling block 6 for cooling the three-phase inverter circuit 4 and the flat smoothing capacitor 35 for protecting the main battery. Since the surroundings of the detection current signal voltage transmission wiring are electromagnetically shielded, accurate driving motor control can be realized even in a high electromagnetic noise environment such as close to an ignition engine.
[0028]
Although the three-phase inverter circuit module shown in FIG. 4 is finally housed in a resin case and fastened and fixed to a vehicle, it is not related to the gist of the present invention, and therefore the illustration and description thereof will be omitted.
In FIG. 1, the pair of current detection units 301 and 302 is used. However, if each phase current is detected by three current detection units as shown in FIG. 4, there is an advantage that a leak current can be detected.
(Modification)
A modification of this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0029]
In this modification, the configuration of the current detection units 301 to 303 is changed, and a magnetic flux canceling type (magnetic balance type) current sensor is used.
The principle of the magnetic flux canceling type current sensor 300a is shown in FIG.
A magnetic core 3011 having a gap is fitted to the bus bar 41, and a Hall element (semiconductor current detection element in the present invention) 3012 is interposed in the gap of the magnetic core 3011. The compensation coil 3016 is wound around its entire circumference.
[0030]
A magnetic flux generated in the magnetic core 3011 is detected by the Hall element 3012, a canceling current is generated by the magnetic balance circuit 3031 included in the peripheral circuit unit 303, and this canceling current is passed through the compensation coil 3016 to cause the Hall element 3012. The detected magnetic field is detected with the canceling current value at this time.
According to this modification, since the wiring between the Hall element 3012 and the compensation coil 3016 and the peripheral circuit unit 303 is increased, the problem due to the superposition of electromagnetic wave noise becomes more important. The effect of improving the noise-resistant environment due to the structure of the circuit module becomes more effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a travel motor control device for a hybrid electric vehicle employing a three-phase inverter circuit module of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the three-phase inverter circuit module shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the three-phase inverter module 1 shown in FIG. 2;
4 is a schematic perspective view with a smoothing capacitor of the three-phase inverter circuit module shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a modification of the three-phase inverter circuit module shown in FIG.
6 is a schematic circuit diagram of a current detection unit 301. FIG.
7 is a schematic circuit diagram showing a modification of the current detection unit 301. FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a traveling motor control device of a hybrid electric vehicle employing a conventional three-phase inverter circuit module.
[Explanation of symbols]
19, 21 and 23 are high side switches,
20, 22 and 24 are low side switches,
4a, 4b, 4c are phase inverter circuits,
4 is a three-phase inverter circuit,
5 is a running motor (motor),
40 is a control circuit,
40 to 43 are bus bars (output conductors),
3011 is a magnetic core,
Reference numeral 3012 denotes a Hall element (semiconductor current detection element),
303 is a sensor signal amplifier circuit;
7 is a control circuit board,
11 is an inverter circuit board;
6 is a metal cooling block,
35 is a smoothing capacitor.

Claims (5)

ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが直列接続されてそれぞれ構成された三組の相インバータ回路が互いに並列されてモータに給電する三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路の出力電流に基づいて前記三相インバータ回路を断続制御する制御回路と、
前記ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの接続点から延設される出力導体と、
前記出力導体に嵌着されて前記出力導体の電流による磁界を誘起する磁性コアと、
前記磁性コアの磁界により前記出力導体の電流を検出する半導体電流検出素子と、
前記半導体電流検出素子の出力信号電圧の増幅を行うセンサ信号増幅回路と、
前記三相インバータ回路が実装されるインバ−タ用回路基板と、
前記制御回路、磁性コア、半導体電流検出素子およびセンサ信号増幅回路が実装される制御用回路基板と、
を備える三相インバータ回路モジュールにおいて、
前記出力導体は、前記インバ−タ用回路基板から前記制御用回路基板の前記半導体電流検出素子近傍を通って前記制御用回路基板と平行に延設されていることを特徴とする三相インバータ回路モジュール。
A three-phase inverter circuit in which a high-side switch and a low-side switch are connected in series and each of three sets of phase inverter circuits configured in parallel with each other supplies power to the motor;
A control circuit for intermittently controlling the three-phase inverter circuit based on an output current of the three-phase inverter circuit;
An output conductor extending from a connection point of the high-side switch and the low-side switch;
A magnetic core that is fitted to the output conductor to induce a magnetic field due to the current of the output conductor;
A semiconductor current detecting element for detecting a current of the output conductor by a magnetic field of the magnetic core;
A sensor signal amplification circuit for amplifying an output signal voltage of the semiconductor current detection element;
An inverter circuit board on which the three-phase inverter circuit is mounted;
A control circuit board on which the control circuit, magnetic core, semiconductor current detection element and sensor signal amplification circuit are mounted;
In a three-phase inverter circuit module comprising:
The three-phase inverter circuit, wherein the output conductor extends from the inverter circuit board through the vicinity of the semiconductor current detection element of the control circuit board in parallel with the control circuit board. module.
前記制御用回路基板及びインバ−タ用回路基板は主面が所定間隙を隔てて平行する状態で互いに結合され、
前記出力導体は、前記インバ−タ用回路基板から前記間隙を通じて前記基板と平行に外部に引き出され、
前記磁性コアは、ギャップをもつコ字形状を有して前記出力導体に嵌着された状態で前記制御用回路基板または前記インバ−タ用回路基板に直接又は間接的に保持され、
前記半導体電流検出素子は、前記磁性コアのギャップ中に位置して前記制御用回路基板から立設されることを特徴とする請求項1記載の三相インバータ回路モジュール。
The control circuit board and the inverter circuit board are coupled to each other in a state where the main surfaces are parallel to each other with a predetermined gap therebetween,
The output conductor is drawn out from the inverter circuit board to the outside in parallel with the board through the gap.
The magnetic core has a U-shape with a gap and is directly or indirectly held on the control circuit board or the inverter circuit board in a state of being fitted to the output conductor,
It said semiconductor current detecting element, the three-phase inverter circuit module according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is erected from said control circuit board is located in the gap of the magnetic core.
ハイブリッド電気自動車の走行モ−タを駆動制御することを特徴とする請求項1または2記載の三相インバータ回路モジュール。  3. The three-phase inverter circuit module according to claim 1, wherein the driving motor of the hybrid electric vehicle is driven and controlled. 前記三相インバータ回路が実装される前記インバ−タ用回路基板の外面側は、金属製の冷却ブロックに電気絶縁可能に接合されていることを特徴とする請求項2または3記載の三相インバータ回路モジュール。  4. The three-phase inverter according to claim 2, wherein an outer surface side of the inverter circuit board on which the three-phase inverter circuit is mounted is joined to a metal cooling block so as to be electrically insulated. Circuit module. 前記三相インバータ回路の一対の直流入力端間に接続される平滑コンデンサを有し、前記平滑コンデンサは、前記制御用回路基板の外面側に近接して前記基板に直接または間接的に支持されることを特徴とする請求項4記載の三相インバータ回路モジュール。  A smoothing capacitor connected between a pair of DC input terminals of the three-phase inverter circuit, and the smoothing capacitor is directly or indirectly supported by the board in the vicinity of the outer surface side of the control circuit board; The three-phase inverter circuit module according to claim 4.
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