WO2021199804A1

WO2021199804A1 - 電力変換装置

Info

Publication number: WO2021199804A1
Application number: PCT/JP2021/007125
Authority: WO
Inventors: 侑也橋本; 優山平; 俊幸甲埜; 弘洋一条; 和哉竹内; 村上　達也; 哲矢松岡
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-10-07
Also published as: DE112021002009T5; US20230020456A1; US12081137B2; JP2021164243A; CN115336160A

Abstract

インバータ（１４０）から回転電機への電流を検出する電機センサ（７３）は、電機センサ筐体（７１）により電機バスバ（７２）に対して固定されている。コンバータ（１２０）のリアクトル（１２１）の電流を検出するコンバータセンサ（８３）は、コンバータセンサ筐体（８１）によりコンバータバスバ（８２）に対して固定されている。電機センサ筐体（７１）とコンバータセンサ筐体（８１）は別体に形成され、互いに離間している。

Description

電力変換装置

関連出願の相互参照

　この出願は、２０２０年３月３１日に日本に出願された特許出願第２０２０－０６２６３７号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。

　本開示は、コアレス式の電流センサを備える電力変換装置に関する。

　特許文献１には、車両で用いられる電力変換器が開示されている。特許文献１における電力変換器は、直流電源からの直流電圧を三相交流に変換してモータに供給する。電力変換器は、直流電源からの直流電圧を昇圧するコンバータと、直流電圧を三相交流に変換するインバータとを備えている。

　特許文献１の電力変換器は、インバータからモータに供給される各相の電流と、コンバータに流れる電流との検出に用いられる電流センサを備えている。電流センサは、検出対象とする電流を流す複数のバスバと、各バスバに対応した複数のセンサ素子とを内蔵した、樹脂製の端子ユニットにより提供されている。すなわち特許文献１の電力変換器における端子ユニットは、バスバおよびセンサ素子の全てを一体に支持する筐体として機能している。

特開２０１６－３９７３４号公報

　しかし、コンバータの構成部材には、例えばリアクトルなどの発熱の大きい部材が含まれる場合がある。従って、コンバータに流れる電流を検出対象として流すコンバータバスバは、発熱の大きいコンバータの構成部材との接続により、他のバスバよりも温度上昇しやすい。特許文献１では、こうしたコンバータバスバを含めて、一つの筐体でバスバおよびセンサ素子を一体に支持している。従って特許文献１では、筐体を介した伝熱により、コンバータバスバの温度上昇に伴い、回転電機への電流を検出する電機センサが過剰に温度上昇するおそれがある。電機センサの過剰な温度上昇は、回転電機への電流の検出精度を低下させるおそれがある。

　本開示は、コンバータバスバの温度上昇に伴う電機センサの温度上昇を抑制可能な電力変換装置の提供を目的とする。

　上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、本開示の更なる有利な具体例を規定する。請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

　上記目的を達成するための本開示の電力変換装置は、回転電機に三相交流を提供するインバータと、直流電源とインバータとの間で電圧を変換するコンバータと、インバータと回転電機との間の電流を流す電機バスバと、電機バスバに流れる電流を磁界に基づいて検出するコアレス式の電機センサと、電機センサを電機バスバと一体に収容する電機センサ筐体と、コンバータに流れる電流を流すコンバータバスバと、コンバータバスバに流れる電流を磁界に基づいて検出するコアレス式のコンバータセンサと、電機センサ筐体から離間し、コンバータセンサをコンバータバスバと一体に収容するコンバータセンサ筐体と、を備える。

　以上の構成によれば、コンバータバスバとコンバータセンサとを収容するコンバータセンサ筐体は、インバータセンサを収容したインバータセンサ筐体から離間している。互いに離間したコンバータセンサ筐体とインバータセンサ筐体との間では、一体の筐体として構成されている場合と比較して伝熱が生じにくい。故に、各バスバと各センサを一体の筐体で保持する構成の場合と比較して、コンバータバスバからインバータセンサへの伝熱が抑制される。従って、コンバータバスバが温度上昇する場合においても、インバータ用センサの温度上昇が抑制される。

電力変換装置の回路構成を示す図である。電力変換装置の機械的な構成を示す図である。第一センサユニットを図２のＩＩＩ方向に見た図である。変形例の電力変換装置の回路構成を示す図である。変形例の電力変換装置の機械的な構成を示す図である。

　本開示の実施形態による電力変換装置１００を図面に沿って説明する。まず、電力変換装置１００の回路構成を図１に沿って説明する。電力変換装置１００は、走行駆動源として利用される回転電機を備えた、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両で用いられる。電力変換装置１００は、回転電機１と、直流電源２との間の電力の変換を行う装置である。

　回転電機１は、三相交流式の回転電機である。車両には、例えば第一回転電機１ａと、第二回転電機１ｂとの二つの回転電機１が設けられる。第一回転電機１ａは、主として車両の走行駆動源として利用される。第二回転電機１ｂは、主として車両の内燃機関による回転駆動力を利用して発電する発電機として利用される。直流電源２は、例えばリチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池を含む、直流電源を出力する電源ユニットである。

　電力変換の一例として、電力変換装置１００は、直流電源２からの直流電圧を第一回転電機１ａへの三相交流に変換する。これにより電力変換装置１００は、直流電源２に充電された電力で第一回転電機１ａに車両を駆動させる。また他の例として、電力変換装置１００は、内燃機関の回転駆動力により発電している第二回転電機１ｂからの三相交流を、周波数などの異なる三相交流に変換して第一回転電機１ａに出力する。

　なお、車両における第一回転電機１ａおよび第二回転電機１ｂの用途は、上述したものに限られず、利用される車両の設計に応じて適宜変更や追加、入れ替え可能である。従って電力変換装置１００の作動も、上述したものに限られず適宜変更や追加、入れ替え可能である。電力変換装置１００は、フィルタコンデンサ１１０、コンバータ１２０、平滑コンデンサ１３０、インバータ１４０、第一センサ部１５０、第二センサ部１６０、および制御回路部１７０を備える。

　フィルタコンデンサ１１０は、直流電源２の正極に接続された正極ライン３Ｐと、負極に接続された負極ライン３Ｎとの間に設けられているコンデンサである。フィルタコンデンサ１１０は、直流電源２からコンバータ１２０に供給される直流電圧のノイズを除去するフィルタとして機能する。

　コンバータ１２０は、複数の半導体スイッチング素子やリアクトルなどを含む、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換する変換回路部である。なお、本実施形態では、半導体スイッチング素子として逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。コンバータ１２０は、直流電源２と、インバータ１４０との間における直流電圧の変換に用いられている。一例としてコンバータ１２０は、直流電源２から正極ライン３Ｐと負極ライン３Ｎの間の電圧として提供される直流電圧を昇圧する動作を行う。コンバータ１２０は、昇圧した電圧を高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの電圧としてインバータ１４０に提供する機能を有する。

　コンバータ１２０は、直列に接続された二つの半導体スイッチング素子を主体として構成される、高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間を繋ぐ配置の上下アームを有する。またコンバータ１２０は、半導体スイッチング素子同士の接続点と、正極ライン３Ｐとを繋ぐ配置のリアクトル１２１を有する。すなわちリアクトル１２１は、一端を半導体スイッチング素子同士の接続点と接続され、他端を直流電源２の正極およびフィルタコンデンサ１１０の一端と接続されている。本実施形態のコンバータ１２０は、上述した上下アームおよびリアクトル１２１のセットによる昇降圧回路を二セット備える、いわゆる二相コンバータとして構成されている。

　平滑コンデンサ１３０は、高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間に設けられているコンデンサである。平滑コンデンサ１３０は、コンバータ１２０などにより高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間に提供されている直流電圧を平滑化する機能を有する。

　インバータ１４０は、複数の半導体スイッチング素子などを含む、直流電圧と三相交流との間の変換を行う変換回路部である。インバータ１４０は、高電位ライン４Ｈおよび低電位ライン４Ｌと、自身に対応する回転電機１との間で、直流電圧と三相交流との変換を行う。本実施形態の電力変換装置１００は、第一インバータ１４０ａと、第二インバータ１４０ｂとの二つのインバータ１４０を備える。第一インバータ１４０ａは、第一回転電機１ａと接続される。第一インバータ１４０ａは、例えば高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間の直流電圧を三相交流に変換し、第一回転電機１ａに出力する。第二インバータ１４０ｂは、第二回転電機１ｂと接続される。第二インバータ１４０ｂは、例えば第二回転電機１ｂからの三相交流を整流し、高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間の直流電圧として出力する。

　インバータ１４０は、三相に一対一で対応する三つの上下アームを、互いに並列に高電位ライン４Ｈと低電位ライン４Ｌとの間を繋ぐ配置で有する。本実施形態におけるインバータ１４０の上下アームの回路構成は、コンバータ１２０の上下アームと同様の回路構成とされている。各相の上下アームにおける半導体スイッチング同士の接続点は、そのインバータ１４０に対応する回転電機１のうち対応する相に接続される。

　第一センサ部１５０は、インバータ１４０と回転電機１との間に流れる電流の検出に用いられている。本実施形態の第一センサ部１５０は、第一インバータ１４０ａと第一回転電機１ａとの間を流れる三相の電流の大きさおよび向きを個別に検出する。また第一センサ部１５０は、第二インバータ１４０ｂと第二回転電機１ｂとの間を流れる三相の電流の大きさおよび向きを個別に逐次検出する。

　第二センサ部１６０は、コンバータ１２０に流れる電流の検出に用いられている。具体的には、第二センサ部１６０は、コンバータ１２０が有する二つのリアクトル１２１に流れている電流の大きさおよび向きを個別に逐次検出する。本実施形態の第二センサ部１６０は、各リアクトル１２１と上下アームとの間に流れる電流を検出する。第二センサ部１６０は、検出した各リアクトル１２１に流れている電流を示す検出信号を制御回路部１７
０に出力する。

　制御回路部１７０は、コンバータ１２０およびインバータ１４０の半導体スイッチング素子の作動を制御する機能を発揮する回路群である。制御回路部１７０は、例えば制御用のソフトウェアを非遷移的に記録した実体的な記憶媒体としてのメモリ、およびソフトウェアを実行するプロセッサを含むマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御回路部１７０は、第二センサ部１６０および第一センサ部１５０で検出された電流などに基づいて各半導体スイッチング素子の作動を制御する。各半導体スイッチング素子の制御により、電力変換装置による電力変換が実現される。

　一例として制御回路部１７０は、車両の上位ＥＣＵからの第一回転電機１ａの出力トルク要求に基づいて、第一回転電機１ａの各相に流す電流の目標変動パターンを設定する。制御回路部１７０は、第一回転電機１ａへの出力電流を目標変動パターンに沿って変動させるように、第一インバータ１４０ａをフィードバック制御する。すなわち制御回路部１７０は、第一センサ部１５０で検出した第一インバータ１４０ａからの出力電流に基づいて、第一インバータ１４０ａの各半導体スイッチング素子を駆動する。

　次に、電力変換装置１００の機械的な構成を説明する。以下において、互いに直交する三方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｘ方向と示す。電力変換装置１００は、図２に示すように、変換装置筐体１０、半導体装置３０、冷却器２０、リアクトルユニット４０、第一コンデンサユニット５０、第二コンデンサユニット６０、第一センサユニット７０および第二センサユニット８０、を備えている。

　変換装置筐体１０は、電力変換装置１００を構成する各部材を収容する筐体である。変換装置筐体１０は、例えば金属材料により、内側に収容空間を有する略直方体状に形成されている。変換装置筐体１０の外壁には、出力端子開口１１が形成されている。出力端子開口１１は、電力変換装置１００に回転電機１を接続するためのコネクタに相当する部分と言える。出力端子開口１１は、変換装置筐体１０の外部に第一センサユニット７０を露出させている。

　冷却器２０は、例えば冷媒としての水を内部に流通させることにより、半導体装置３０を冷却する装置である。冷却器２０には、ラジエータで冷却されて電力変換装置１００に供給された水が流れる。冷却器２０は、供給された水を分岐させて流す複数の冷媒流路２１を、Ｙ方向に並ぶ配置で有している。各冷媒流路２１はそれぞれＸ方向に沿って延伸している。各冷媒流路２１の間には、それぞれ半導体装置３０が配置されている。

　半導体装置３０は、半導体スイッチング素子、および半導体スイッチング素子の電気的な接続に用いられる接続部材を、樹脂封止などにより一体パッケージ化した装置である。本実施形態の各半導体装置３０は、一つの上下アームに相当する半導体スイッチング素子、およびそれらの接続部材を含んでいる。各半導体装置３０は、主面をＹ方向に向ける略矩形板状を呈している。各半導体装置３０は、冷媒流路２１を挟んでＹ方向に沿って積層されている。

　各半導体装置３０は、高電位側端子３１Ｈ、低電位側端子３１Ｌ、および接続点端子３１Ｍの三つの主端子を備える。高電位側端子３１Ｈは、上下アームの高電位ライン４Ｈとの接続点に相当する。低電位側端子３１Ｌは、上下アームの低電位ライン４Ｌとの接続点に相当する。接続点端子３１Ｍは、上下アームの半導体スイッチング素子同士の接続点に相当する。各半導体装置３０の備える三つの主端子は、半導体装置３０のＺ方向を向く面から、Ｘ方向に沿って並ぶ配置で突出している。Ｘ方向に沿って並ぶ三つの主端子のうち、第一センサユニット７０側の端に位置する主端子が、接続点端子３１Ｍに相当している。

　本実施形態の電力変換装置１００は、八つの半導体装置３０を備えている。具体的には、電力変換装置１００は、半導体装置３０として、三つの第一電機用装置３０ａ、三つの第二電機用装置３０ｂ、および二つのコンバータ用装置３０ｃを備えている。

　第一電機用装置３０ａは、第一インバータ１４０ａを構成する半導体装置３０である。すなわち三つの第一電機用装置３０ａは、第一インバータ１４０ａの三相の上下アームに個別に対応している。Ｙ方向に並ぶ八つの半導体装置３０のうち、リアクトルユニット４０から遠い側の三つが、第一電機用装置３０ａに相当している。

　第二電機用装置３０ｂは、第二インバータ１４０ｂを構成する半導体装置３０である。すなわち三つの第二電機用装置３０ｂは、第二インバータ１４０ｂの三相の上下アームに個別に対応している。Ｙ方向に並ぶ八つの半導体装置３０のうち、リアクトルユニット４０側から数えて三つ目から五つ目までが第二電機用装置３０ｂに相当している。

　コンバータ用装置３０ｃは、コンバータ１２０を構成する半導体装置３０である。すなわち二つのコンバータ用装置３０ｃは、コンバータ１２０の二相の上下アームに個別に対応している。Ｙ方向に並ぶ八つの半導体装置３０のうち、リアクトルユニット４０側の二つが、コンバータ用装置３０ｃに相当している。

　リアクトルユニット４０は、リアクトル１２１を、磁性材料によるコアや接続部材などの付属部材と共に一体パッケージ化した装置である。本実施形態のリアクトルユニット４０の内部には、二相のコンバータ１２０で用いられる二つのリアクトル１２１が、相互に絶縁されるように樹脂封止されている。リアクトルユニット４０からは、各リアクトル１２１の一端が引き出され、それぞれ第二コンデンサユニット６０に接続されている。またリアクトルユニット４０からは、各リアクトル１２１の他端が引き出され、それぞれ第二センサユニット８０に接続されている。本実施形態のリアクトルユニット４０は、冷却器２０に収容された状態の半導体装置３０とＹ方向に並ぶ配置である。

　第一コンデンサユニット５０は、平滑コンデンサ１３０に相当するコンデンサを、接続部材などの付属部材と共に一体パッケージ化した装置である。第一コンデンサユニット５０は、内蔵した平滑コンデンサ１３０の両端を、各半導体装置３０の高電位側端子３１Ｈおよび低電位側端子３１Ｌに対して接続させている。本実施形態の第一コンデンサユニット５０は、冷却器２０に収容された状態の半導体装置３０とＸ方向に並ぶ配置である。

　第二コンデンサユニット６０は、フィルタコンデンサ１１０に相当するコンデンサを、接続部材などの付属部材と共に一体パッケージ化した装置である。第二コンデンサユニット６０は、内蔵したフィルタコンデンサ１１０の一端を、リアクトルユニット４０に内蔵された各リアクトル１２１の一端と接続させている。本実施形態の第二コンデンサユニット６０は、リアクトルユニット４０とＹ方向に並ぶ配置である。第二コンデンサユニット６０は、Ｚ方向の投影視において、冷却器２０と部分的に重なりを生じる配置となっている。

　第一センサユニット７０は、第一センサ部１５０としての機能を実現するための部材を一体パッケージ化した装置である。第一センサユニット７０は、冷却器２０に収容された半導体装置３０とＸ方向に並ぶ配置である。具体的には、第一センサユニット７０は、Ｘ方向において、冷却器２０に対して第一コンデンサユニット５０と反対側に位置している。第一センサユニット７０は、図２および図３に示すように、電機センサ筐体７１、電機バスバ７２、電機センサ７３、電機センサ基板７４、および電機センサシールド７５を有している。

　電機センサ筐体７１は、樹脂などの絶縁材料により形成された、第一センサユニット７０を構成する各部材を一体に支持するための部材である。電機センサ筐体７１は、長手方向をＹ方向とする姿勢の直方体状を呈している。電機センサ筐体７１には、インサート成型により電機バスバ７２および電機センサシールド７５が埋設されている。

　また電機センサ筐体７１の内部に形成された収容空間には、電機センサ７３の実装された電機センサ基板７４が収容されている。電機センサ筐体７１は、各電機センサ７３を、電機バスバ７２に対する位置が維持されるように一体に収容している。電機センサ筐体７１のＹ方向における両端には、第一センサユニット７０を固定するための締結部がそれぞれ設けられている。

　電機バスバ７２は、第一センサユニット７０の検出対象電流である、インバータ１４０と回転電機１との間に流れる電流を流す導電部材である。電機バスバ７２は、銅などの導電材料により部分的に屈曲した帯板状に形成されている。本実施形態の第一センサユニット７０は、第一電機用装置３０ａおよび第二電機用装置３０ｂのそれぞれに一対一で対応する、六つの電機バスバを有している。

　各電機バスバ７２の一端は、溶接などによって対応する第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂの接続点端子３１Ｍに接続されている。各電機バスバ７２は、全体としてＸ方向に沿って延伸し、電機センサ筐体７１を貫通している。従って、Ｘ方向が電機バスバ７２の延伸方向に相当する。各電機バスバ７２のうち、電機センサ筐体７１の内部に位置する部分は、主面をＺ方向に向けてＸ方向に延伸する帯板状を呈している。

　各電機バスバ７２のうち、電機センサ筐体７１の半導体装置３０と反対側から露出する部分には、コネクタ端子部７２ａが形成されている。各コネクタ端子部７２ａは、主面をＸ方向に向ける板状を呈しており、回転電機１との接続ケーブルを締結するための貫通孔が形成されている。すなわち、第一センサユニット７０は、回転電機１への出力端子台としての機能を兼ねている。

　電機センサ７３は、電機バスバ７２に流れる電流を検出するための装置である。電機センサ７３は、流れた電流によって発生した磁界の強度を検出することにより、流れている電流を検出する。電機センサ７３は、例えば磁気抵抗効果素子などの磁電変換素子が形成された半導体チップを含むセンサパッケージである。電機センサ７３は、例えば自身の位置における所定方向の検出軸に沿った磁界の強度および向きを示す検出値を、電流の大きさに対応した電気信号として出力する。

　本実施形態の第一センサユニット７０は、六つの電機バスバ７２に一対一で対応する二つの電機センサ７３を有している。各電機センサ７３は、検出軸をＹ方向とする姿勢で、対応する電機バスバ７２とＺ方向に沿って対向する配置とされている。すなわち電機センサ７３は、Ｘ方向に沿った電流により電機バスバ７２に対してＺ方向の位置に発生した、Ｙ方向の磁界を検出する。六つの電機センサ７３は、電機バスバ７２のＹ方向におけるピッチに合わせたピッチで、Ｙ方向に沿って並んでいる。Ｙ方向における電機センサ７３の中間には、磁性材料による部材は設けられていない。すなわち各電機センサ７３は、電機バスバ７２を囲う集磁コアを伴わない、コアレス式電流センサとして構成されている。

　電機センサ基板７４は、例えばエポキシ樹脂などによる平板状の基材に、銅などによる配線を設けた回路基板である。電機センサ基板７４は、Ｚ方向に主面を向け、長手方向をＹ方向とする矩形板状に形成されている。電機センサ基板７４には、六つの電機センサ７３に加え、制御回路部１７０との電気的接続のためのコネクタなどが実装される。各電機センサ７３を実装された電機センサ基板７４は、電機センサ筐体７１内部に収容されている。

　電機センサシールド７５は、磁性材料により矩形板状に形成されている磁気シールド部材である。電機センサシールド７５は、Ｚ方向に主面を向け、長手方向をＹ方向とする姿勢である。第一センサユニット７０は、Ｚ方向において電機センサ７３および電機バスバ７２を挟む配置の二つ電機センサシールド７５を有している。各電機センサシールド７５は、Ｙ方向に並ぶ六つのコンバータセンサ８３を跨ぐようにＹ方向に延びて各電機センサ７３を覆っている。各電機センサシールド７５は、第一センサユニット７０の外部磁界による電機センサ７３の検出値への影響を抑制する。各電機センサシールド７５は、電機センサ筐体７１内部に埋設されている。

　第二センサユニット８０は、第二センサ部１６０としての機能を実現するための部材を一体パッケージ化した装置である。本実施形態の第二センサユニット８０は、Ｙ方向において半導体装置３０とリアクトルユニット４０との間に位置している。第二センサユニット８０は、図２に示すように、コンバータセンサ筐体８１、コンバータバスバ８２、コンバータセンサ８３、コンバータセンサ基板８４、およびコンバータセンサシールド８５を備える。

　コンバータセンサ筐体８１は、電機センサ筐体７１と同様の絶縁材料により形成された、第二センサユニット８０を構成する各部材を支持するための部材である。本実施形態のコンバータセンサ筐体８１は、長手方向をＸ方向とする姿勢の直方体状を呈している。コンバータセンサ筐体８１には、インサート成型によりコンバータバスバ８２およびコンバータセンサシールド８５が埋設されている。コンバータセンサ筐体８１は、電機センサ筐体７１から離間した配置とされている。すなわち、コンバータセンサ筐体８１および電機センサ筐体７１は、互いに接触しない配置とされている。

　またコンバータセンサ筐体８１の内部に形成された収容空間には、コンバータセンサ８３の実装されたコンバータセンサ基板８４が収容されている。コンバータセンサ筐体８１は、各コンバータセンサ８３を、コンバータバスバ８２に対する位置が維持されるように一体に収容している。コンバータセンサ筐体８１のＸ方向における両端には、第二センサユニット８０を固定するための締結部がそれぞれ設けられている。

　コンバータバスバ８２は、第二センサユニット８０の検出対象電流である、コンバータ１２０に流れる電流を流す導電部材である。より具体的には、コンバータバスバ８２は、コンバータ１２０が有するリアクトル１２１に流される電流を流す導電部材である。コンバータバスバ８２は、電機バスバ７２と同様の導電材料により、部分的に屈曲した帯板状に形成されている。第二センサユニット８０は、二つのリアクトル１２１に個別に対応する二つのコンバータバスバ８２を備えている。

　本実施形態の各コンバータバスバ８２は、対応するリアクトル１２１の一端を、そのリアクトル１２１に対応したコンバータ用装置３０ｃの接続点端子３１Ｍと接続している。本実施形態の各コンバータバスバ８２は、接続点端子３１ＭからＸ方向に沿って引き出される配置で接続点端子３１Ｍと接続されている。各コンバータバスバ８２は、Ｘ方向において電機センサ７３よりも半導体装置３０に近い位置で屈曲し、Ｙ方向に沿ってリアクトルユニット４０に向けて延伸している。

　各コンバータバスバ８２のＹ方向に沿って延伸する部分の一部は、コンバータセンサ筐体８１の内部に収容されている。各コンバータバスバ８２のうちコンバータセンサ筐体８１の内部の少なくとも一部の区間は、コンバータセンサ８３による検出を受ける被検出部８２ａとなっている。被検出部８２ａの延伸方向は、Ｘ方向と交差する方向に沿っている。より具体的には、被検出部８２ａはＸ方向と直交する方向であるＹ方向に沿って延伸している。被検出部８２ａは、主面をＺ方向に向けてＹ方向に帯状に延伸する形状の区間として形成されている。各コンバータバスバ８２のコンバータセンサ筐体８１から露出している部分は、電機センサ筐体７１に接触せず、離間した配置とされている。

　コンバータセンサ８３は、コンバータバスバ８２に流れる電流を検出するための装置である。コンバータセンサ８３は、流れた電流によって発生した磁界の強度を検出することにより、流れている電流を検出する。本実施形態では、コンバータセンサ８３として、電機センサ７３と同様の構成のセンサパッケージが採用されている。従ってコンバータセンサ８３は、電機センサ７３と同様に、自身の位置における所定方向の検出軸に沿った磁界の強度および向きを示す検出値を、電流の大きさに対応した電気信号として出力する。

　本実施形態の第二センサユニット８０は、二つのコンバータバスバ８２に一対一で対応する二つのコンバータセンサ８３を有している。各コンバータセンサ８３は、検出軸をＸ方向とする姿勢で、対応するコンバータバスバ８２の被検出部８２ａとＺ方向に沿って対向する配置とされている。すなわちコンバータセンサ８３は、Ｙ方向に沿った電流により被検出部８２ａに対してＺ方向の位置に発生した、Ｘ方向の磁界を検出する。

　コンバータセンサ８３の検出軸は、電機バスバ７２の延伸方向に沿った方向となっている。各コンバータセンサ８３および各電機センサ７３は、Ｘ方向およびＹ方向により規定される略同一平面に位置している。二つのコンバータセンサ８３は、被検出部８２ａのＹ方向におけるピッチに合わせたピッチで、Ｙ方向に沿って並んでいる。Ｙ方向におけるコンバータセンサ８３の中間には、磁性材料による部材は設けられていない。すなわち各コンバータセンサ８３は、コンバータバスバ８２を囲う集磁コアを伴わない、コアレス式電流センサとして構成されている。従って電力変換装置１００の備える各電流センサは、全てコアレス式電流センサとして構成されている。

　Ｘ方向において、コンバータセンサ８３とコンバータ用装置３０ｃとの距離は、第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂと電機センサ７３との距離よりも短い。具体的には、電機センサ距離Ｄ１よりも、コンバータセンサ距離Ｄ２の方が短くなっている。電機センサ距離Ｄ１は、第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂの接続点端子３１Ｍと、電機センサ７３とのＸ方向における距離である。コンバータセンサ距離Ｄ２は、コンバータ用装置３０ｃの接続点端子３１Ｍと、コンバータセンサ８３とのＸ方向における距離である。なお、電機センサ距離Ｄ１は、コンデンサ距離Ｄ３よりも長くなっている。コンデンサ距離Ｄ３は、第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂの高電位側端子３１Ｈと、第一コンデンサユニット５０とのＸ方向における距離である。すなわち電機センサ７３は、Ｘ方向において、平滑コンデンサ１３０およびコンバータセンサ８３よりも半導体装置３０から離れた配置とされている。

　コンバータセンサ基板８４は、電機センサ基板７４と同様の回路基板である。コンバータセンサ基板８４は、Ｚ方向に主面を向け、長手方向をＸ方向とする矩形板状に形成されている。コンバータセンサ基板８４には、二つのコンバータセンサ８３に加え、制御回路部１７０との電気的接続のためのコネクタなどが実装される。各コンバータセンサ８３を実装されたコンバータセンサ基板８４は、コンバータセンサ筐体８１内部に収容されている。従ってコンバータセンサ基板８４は、電機センサ基板７４とは別体の回路基板として第二センサユニット８０に設けられている。

　コンバータセンサシールド８５は、電機センサシールド７５と同様の磁性材料により形成された矩形板状の磁気シールド部材である。コンバータセンサシールド８５は、Ｚ方向に主面を向け、長手方向をＸ方向とする姿勢である。第二センサユニット８０は、Ｚ方向においてコンバータセンサ８３およびコンバータバスバ８２を挟む配置の二つコンバータセンサシールド８５を有している。各コンバータセンサシールド８５は、Ｚ方向の投影視において、Ｘ方向に並ぶ二つのコンバータセンサ８３を跨ぐようにＸ方向に延びて各コンバータセンサ８３を覆っている。

　各コンバータセンサシールド８５は、第二センサユニット８０の外部磁界によるコンバータセンサ８３の検出値への影響を抑制する。各コンバータセンサシールド８５は、コンバータセンサ筐体８１内部に埋設されている。従って各コンバータセンサシールド８５は、電機センサシールド７５とは別体の磁気シールド部材として第二センサユニット８０に設けられている。

　［実施形態のまとめ］
　以上、説明した実施形態によれば、コンバータバスバ８２とコンバータセンサ８３とを収容するコンバータセンサ筐体８１は、電機センサ７３を収容した電機センサ筐体７１から離間している。互いに離間したコンバータセンサ筐体８１と電機センサ筐体７１との間では、一体の筐体として構成されている場合と比較して伝熱が生じにくい。故に、各バスバと各センサを一体の筐体で保持する構成の場合と比較して、コンバータバスバ８２から電機センサ７３への伝熱が抑制される。従って、コンバータバスバ８２が温度上昇する場合においても、電機センサ７３の温度上昇が抑制される。

　また、上述した電機センサ筐体７１およびコンバータセンサ筐体８１が互いに離間している構成により、上述した効果に加えて、第一センサ部１５０と第二センサ部１６０との間におけるクロストークを軽減する効果が得られる。すなわち、電機センサ７３の検出値にコンバータバスバ８２の電流による成分が重畳されうる。コンバータセンサ８３の検出値には電機バスバ７２の電流による成分が重畳されうる。電機センサ筐体７１およびコンバータセンサ筐体８１が互いに離間していることにより、接触する配置の場合と比較して、こうした成分の重畳が軽減される。

　また、こうした別体の電機センサ筐体７１およびコンバータセンサ筐体８１が、各々の長手方向の両端に形成された締結部で固定されている。こうした構成により、一体の筐体の両端を固定する場合と比較して、筐体を支持する位置同士の間隔が短縮される。従って、上述した効果に加えて、各センサを収容するセンサの耐震性を向上する効果が得られる。

　また本実施形態では、コンバータバスバ８２のうち被検出部８２ａが、電機バスバ７２の延伸方向に対して交差する方向、具体的には直交する方向に沿って延伸している。この結果、被検出部８２ａによる磁界に対して重畳される電機バスバ７２による磁界の成分のうち、被検出部８２ａによる磁界の方向に沿った成分が低減される。従って、被検出部８２ａによる磁界を検出するコンバータセンサ８３の検出値において、電機バスバ７２に流れる電流によるノイズの重畳がより抑制される。

　さらに本実施形態では、Ｘ方向における電機センサ７３と第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂとの距離は、コンバータ用装置３０ｃとコンバータセンサ８３との距離よりも大きい。電機センサ７３は、電機バスバ７２の延伸方向においてインバータ用装置からの距離が大きくなるほど、第一電機用装置３０ａおよび第二電機用装置３０ｂの半導体スイッチング素子によるスイッチングノイズを受けにくくなる。一方、コンバータセンサ８３の第一電機用装置３０ａからの距離を増加させた場合、コンバータバスバ８２の長さが過剰に増大しうる。すなわちコンバータバスバの長さが、コンバータ用装置からリアクトルと異なる方向へ迂回する配置となることにより増大しうる。

　上述した本実施形態の構成によれば、第一電機用装置３０ａまたは第二電機用装置３０ｂとから電機センサ７３までの距離を増大させても、コンバータバスバ８２の迂回による長さの増大を抑制可能となる。従って電力変換装置は、コンバータバスバ８２の長さの増大を抑制しつつ、電機センサ７３の検出値におけるスイッチングノイズを低減可能となる。

　加えて本実施形態では、電機バスバ７２には、回転電機１を電力変換装置１００に接続するためのコネクタ端子部７２ａが形成されている。すなわち第一センサユニット７０は、電力変換装置１００の出力端子台としての機能を兼ねている。故に電力変換装置１００は、出力端子台を追加で設けることなく回転電機１を接続可能となっている。従って電力変換装置１００の体格が、コアレス式の電流センサ採用による削減に加えて、さらに削減される。

　＜他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

　変形例における電力変換装置１００では、図４に示すように、第二センサ部１６０による電流の検出位置が、コンバータ１２０と、フィルタコンデンサ１１０との間の位置となっている。換言すれば、リアクトル１２１に対してフィルタコンデンサ１１０側の位置となっている。すなわち図５に示すように、コンバータバスバ８２が、コンバータ１２０が有するリアクトル１２１と、フィルタコンデンサ１１０とを繋ぐ配置となっている。すなわち、第二センサ部１６０の検出対象とする位置が、半導体スイッチング素子から遠ざかると共に、フィルタコンデンサ１１０に近づく。従って、こうした配置により、コンバータバスバ８２に流れる電流における、半導体スイッチング素子によるスイッチングノイズが抑制される。

　上述の実施形態においては、電力変換装置１００は、二つの回転電機１とそれぞれ接続される二つのインバータ１４０を備えていた。しかし、電力変換装置１００に接続される回転電機１およびそれらと接続されるインバータ１４０は一つまたは三つ以上でもよい。従って、第一センサユニット７０の有する電機バスバ７２および電機センサ７３の数も、それに合わせて適宜変更可能である。またコンバータ１２０は、単相コンバータや三相以上の多相コンバータとする構成を採用可能である。従って、第二センサユニット８０の有するコンバータバスバ８２およびコンバータセンサ８３の数も、それに合わせて適宜変更可能である。

　上述の実施形態においては、コンバータセンサ８３は、コンバータバスバ８２のうち、電機バスバ７２の延伸方向と直交する方向に延伸する被検出部８２ａによる磁界を検出していた。しかしコンバータセンサ８３は、コンバータバスバ８２のうち、電機バスバ７２と平行に延伸する部分による磁界を検出する構成でもよい。

　上述の実施形態においては、コンバータセンサ８３は、Ｘ方向において電機センサ７３よりも半導体装置３０に近い位置に配置されていた。しかし、Ｘ方向における半導体装置３０からの距離がコンバータセンサ８３と電機センサ７３との距離が実質的に同じでもよいし、コンバータセンサ８３の方が遠くてもよい。

　上述の実施形態においては、第一センサユニット７０は、電力変換装置１００の出力端子台としての機能を兼ねていた。しかし、出力端子台が第一センサユニット７０とは別に設けられていてもよい。

　上述の実施形態においては、コンバータ１２０は、半導体スイッチング素子を主体とする上下アーム、およびリアクトル１２１を有する回路構成であった。しかし、コンバータ１２０の回路構成は上述のものに限られず、適宜変更可能である。また上述したコンバータ１２０の回路構成の変更に伴い、コンバータバスバ８２を通じて繋がれる部材の組み合わせも適宜変更される。すなわち、コンバータ１２０のいずれかの部分に流れる電流を流すように配置されていれば、コンバータバスバ８２の配置は上述した実施形態の配置に限られない。換言すれば、コンバータバスバ８２の温度上昇しやすさの原因となるコンバータ１２０の構成部材は、リアクトル１２１に限られない。

Claims

　回転電機（１）に三相交流を提供するインバータ（１４０）と、
　直流電源（２）と前記インバータとの間で電圧を変換するコンバータ（１２０）と、
　前記インバータと前記回転電機との間の電流を流す電機バスバ（７２）と、
　前記電機バスバに流れる電流を磁界に基づいて検出するコアレス式の電機センサ（７３）と、
　前記電機センサを前記電機バスバと一体に収容する電機センサ筐体（７１）と、
　前記コンバータに流れる電流を流すコンバータバスバ（８２）と、
　前記コンバータバスバに流れる電流を磁界に基づいて検出するコアレス式のコンバータセンサ（８３）と、
　前記電機センサ筐体から離間し、前記コンバータセンサを前記コンバータバスバと一体に収容するコンバータセンサ筐体（８１）と、を備えた電力変換装置。
　前記コンバータバスバは、前記電機バスバの延伸方向と交差する方向に沿って延伸している被検出部（８２ａ）を有し、
　前記コンバータセンサは、前記被検出部による磁界に基づいて前記コンバータバスバに流れる電流を検出する請求項１に記載の電力変換装置。
　前記被検出部は、前記延伸方向と直交する方向に沿って延伸している請求項２に記載の電力変換装置。
　前記インバータは、対応する前記電機バスバと接続された電機用装置（３０ａ、３０ｂ）を有し、
　前記コンバータは、対応する前記コンバータバスバと接続されており、前記電機用装置に対して前記電機バスバの延伸方向に並ぶコンバータ用装置（３０ｃ）を有し、
　前記電機バスバの延伸方向における前記電機センサと前記電機用装置との間の電機センサ距離（Ｄ１）は、前記延伸方向における前記コンバータセンサと前記コンバータ用装置との間のコンバータセンサ距離（Ｄ２）よりも大きい請求項１に記載の電力変換装置。
　前記直流電源の正極に接続される正極ライン（３Ｐ）と、前記直流電源の負極に接続される負極ライン（３Ｎ）との間に接続されたフィルタコンデンサ（１１０）を備え、
　前記コンバータバスバは、前記コンバータと、前記フィルタコンデンサとを接続している請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
　前記電機バスバには、前記回転電機を前記電力変換装置に接続するためのコネクタ端子部（７２ａ）が形成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。