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公開番号2024172598
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023090419
出願日2023-05-31
発明の名称電流検出装置
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 15/20 20060101AFI20241205BHJP(測定;試験)
要約【課題】ベクトル制御を行う後段のモータ制御装置における演算負荷を軽減できる三相モータの電流検出装置を提供すること。
【解決手段】電流検出装置は、三相モータのU相電流線5u、V相電流線5v及びW相電流線5wを流れる電流を、これら相電流線5u,5v,5wの周囲に設けられたα軸磁気検出素子Sα及びβ軸磁気検出素子Sβに基づいて検出する。これら電流線5u,5v,5wは、互いに平行かつ断面視で二等辺三角形の角に配置され、β軸磁気検出素子Sβはα軸磁気検出素子Sαより出力感度が大きく、磁気検出素子Sα,Sβは、二等辺三角形の頂角と底辺の中点P1とを通過する第1仮想線L1上において各々の中心位置が一致しかつ各磁気検出素子Sα,Sβの検出軸が直交するように配置される。また頂角と中点P1との間の距離は、底辺の長さと等しく、磁気検出素子Sα,Sβの中心位置は、二等辺三角形の内側に設けられる。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
三相モータの第１相電流線、第２相電流線及び第３相電流線を流れる電流を、前記第１、第２及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子及びβ軸磁気検出素子に基づいて検出する電流検出装置であって、
前記α軸及びβ軸磁気検出素子の中心位置は一致し、
前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、
前記第１相電流線を流れる電流値をＩ１とし、前記第２相電流線を流れる電流値をＩ２とし、前記第３相電流線を流れる電流値をＩ３とし、前記α軸磁気検出素子の出力値をＶαとし、前記β軸磁気検出素子の出力値をＶβとした場合、前記第１相、第２相及び第３相電流線に対する前記α軸及びβ軸磁気検出素子の相対位置並びに検出軸の向きは、下記式（１）が成立するように定められることを特徴とする電流検出装置。
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続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
三相モータの第１相電流線、第２相電流線及び第３相電流線を流れる電流を、前記第１相、第２相及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子及びβ軸磁気検出素子に基づいて検出する電流検出装置であって、
前記第１相、第２相及び第３相電流線は、互いに平行かつ断面視で二等辺三角形の角に配置され、
前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、
前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、前記二等辺三角形の頂角と底辺の中点とを通過する第１仮想線上において各々の中心位置が一致するように配置されることを特徴とする電流検出装置。
【請求項３】
前記頂角と前記中点との間の距離は、前記底辺の長さと等しく、
前記α軸及びβ軸磁気検出素子の中心位置は、前記第１仮想線上のうち前記中点よりも前記頂角側に設けられ、
前記α軸磁気検出素子の検出軸であるα軸は、前記第１仮想線に対し直交し、
前記β軸磁気検出素子の検出軸であるβ軸は、前記第１仮想線と平行であることを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。
【請求項４】
三相モータの第１相電流線、第２相電流線及び第３相電流線を流れる電流を、前記第１相、第２相及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子及びβ軸磁気検出素子に基づいて検出する電流検出装置であって、
前記第１相、第２相及び第３相電流線は、互いに平行かつ断面視で直線上に等間隔に配置され、
前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、
前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、前記直線に対し直交しかつ前記第１相、第２相及び第３相電流線のうち中央に配置される中央電流線を通過する第２仮想線上において各々の中心位置が一致するように配置されることを特徴とする電流検出装置。
【請求項５】
前記α軸磁気検出素子の検出軸であるα軸は、前記第２仮想線に対し直交し、
前記β軸磁気検出素子の検出軸であるβ軸は、前記第２仮想線と平行であることを特徴とする請求項４に記載の電流検出装置。
【請求項６】
前記α軸及びβ軸磁気検出素子の中心位置と前記第２及び第３相電流線との間の距離は、前記中心位置と前記第１相電流線との間の距離に対し２の平方根倍大きく、
前記β軸磁気検出素子の出力感度は、前記α軸磁気検出素子の出力感度に対し３の平方根倍大きいことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電流検出装置。
【請求項７】
前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、各々の検出軸に沿って視て環状に巻き回されたコイルを備え、
前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、前記コイルの鎖交面積、前記コイルの線材の太さ、前記線材の材質、前記線材の巻き数、前記線材の長さ、コアの有無、前記コアの材質、前記コアの形状、及び前記コアの断面積の何れか又は複数が異なることを特徴とする請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記α軸磁気検出素子は、その検出軸であるα軸に沿って視て円環状に巻き回されたα軸コイルを備え、
前記β軸磁気検出素子は、その検出軸であるβ軸に沿って視て円環状に巻き回されたβ軸コイルを備え、
前記β軸コイルの内径は、前記α軸コイルの外径よりも大きく、
前記α軸コイルは前記β軸コイルの内側において、各々の中心位置が一致しかつ前記α軸と前記β軸とが直交するように設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電流検出装置。
【請求項９】
前記α軸磁気検出素子は、前記α軸コイルと、前記α軸コイルの内側に設けられかつ当該α軸コイルの内周部の少なくとも一部を支持するα軸支持部材と、を備え、
前記β軸磁気検出素子は、前記β軸コイルと、前記β軸コイルの内側に設けられかつ当該β軸コイルの内周部の少なくとも一部及び前記α軸磁気検出素子の少なくとも一部を支持するβ軸支持部材と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の電流検出装置。
【請求項１０】
前記α軸磁気検出素子は、その検出軸であるα軸に沿って視て円環状に巻き回されかつ互いに平行に設けられた第１α軸コイル及び第２α軸コイルを備え、
前記β軸磁気検出素子は、その検出軸であるβ軸に沿って視て円環状に巻き回されかつ互いに平行に設けられた第１β軸コイル及び第２β軸コイルを備え、
前記第２α軸コイルは、前記α軸に沿って視て前記第１α軸コイルに対し逆回りであり、
前記第２β軸コイルは、前記β軸に沿って視て前記第１β軸コイルに対し逆回りであることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電流検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出装置に関する。より詳しくは、三相モータの各相の電流を２つの磁気検出素子に基づいて検出する電流検出装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化し、車両においてもＣＯ
２
排出量の削減やエネルギ効率の改善のために、電動車両に関する研究開発が行われている。
【０００３】
電動車両や家電機器（例えば、エアコンや洗濯機等）等に搭載される三相交流モータの制御方式として、所謂ベクトル制御が広く採用されている。ベクトル制御では、モータ制御装置は、モータの回転直交座標系であるｄ－ｑ座標上で定義されるｄ軸電流及びｑ軸電流のフィードバック制御に基づいてインバータに対する指令信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１３／０５８２８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにモータ制御装置では、ｄ－ｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うため、例えば特許文献１に示すような電流検出装置を用いて検出されたモータのＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を、ｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する必要がある。より具体的には、モータ制御装置では、初めに電流検出装置によって検出された三相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）をクラーク変換によって固定座標系で定義される二相電流（Ｉα，Ｉβ）に変換した後、この二相電流（Ｉα，Ｉβ）をモータの回転角度θを用いたパーク変換によってｄ－ｑ座標系で定義される二相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する。このように従来の電流検出装置の出力を用いたベクトル制御では、三相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を二相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する演算をモータ制御装置において実行する必要がある。
【０００６】
本発明は、ベクトル制御を行う後段のモータ制御装置における演算負荷を軽減できる三相モータの電流検出装置を提供することを目的とし、ひいてはエネルギ効率の改善に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る電流検出装置（例えば、後述の電流検出装置３，３´）は、三相モータ（例えば、後述のモータＭ）の第１相電流線（例えば、後述のＵ相電流線５ｕ）、第２相電流線（例えば、後述のＶ相電流線５ｖ）及び第３相電流線（例えば、後述のＷ相電流線５ｗ）を流れる電流を、前記第１、第２及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子（例えば、後述のα軸磁気検出素子Ｓα，Ｓα´）及びβ軸磁気検出素子（例えば、後述のβ軸磁気検出素子Ｓβ，Ｓβ´）に基づいて検出するものであって、前記α軸及びβ軸磁気検出素子の中心位置は一致し、前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、前記第１相電流線を流れる電流値をＩ１とし、前記第２相電流線を流れる電流値をＩ２とし、前記第３相電流線を流れる電流値をＩ３とし、前記α軸磁気検出素子の出力値をＶαとし、前記β軸磁気検出素子の出力値をＶβとした場合、前記第１相、第２相及び第３相電流線に対する前記α軸及びβ軸磁気検出素子の相対位置並びに検出軸（例えば、後述のα軸Ｏα、β軸Ｏβ）の向きは、下記式（１）が成立するように定められることを特徴とする。
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【０００８】
（２）本発明に係る電流検出装置（例えば、後述の電流検出装置３，３´）は、三相モータ（例えば、後述のモータＭ）の第１相電流線（例えば、後述のＵ相電流線５ｕ）、第２相電流線（例えば、後述のＶ相電流線５ｖ）及び第３相電流線（例えば、後述のＷ相電流線５ｗ）を流れる電流を、前記第１相、第２相及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子（例えば、後述のα軸磁気検出素子Ｓα，Ｓα´）及びβ軸磁気検出素子（例えば、後述のβ軸磁気検出素子Ｓβ，Ｓβ´）に基づいて検出するものであって、前記第１相、第２相及び第３相電流線は、互いに平行かつ断面視で二等辺三角形の角に配置され、前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、前記二等辺三角形の頂角と底辺の中点（例えば、後述の中点Ｐ１）とを通過する第１仮想線（例えば、後述の第１仮想線Ｌ１）上において各々の中心位置が一致するように配置されることを特徴とする。
【０００９】
（３）この場合、前記頂角と前記中点との間の距離は、前記底辺の長さと等しく、前記α軸及びβ軸磁気検出素子の中心位置は、前記第１仮想線上のうち前記中点よりも前記頂角側に設けられ、前記α軸磁気検出素子の検出軸であるα軸（例えば、後述のα軸Ｏα）は、前記第１仮想線に対し直交し、前記β軸磁気検出素子の検出軸であるβ軸（例えば、後述のβ軸Ｏβ）は、前記第１仮想線と平行であることが好ましい。
【００１０】
（４）本発明に係る電流検出装置（例えば、後述の電流検出装置３，３´）は、三相モータ（例えば、後述のモータＭ）の第１相電流線（例えば、後述のＵ相電流線５ｕ）、第２相電流線（例えば、後述のＶ相電流線５ｖ）及び第３相電流線（例えば、後述のＷ相電流線５ｗ）を流れる電流を、前記第１相、第２相及び第３相電流線の周囲に設けられたα軸磁気検出素子（例えば、後述のα軸磁気検出素子Ｓα，Ｓα´）及びβ軸磁気検出素子（例えば、後述のβ軸磁気検出素子Ｓβ，Ｓβ´）に基づいて検出するものであって、前記第１相、第２相及び第３相電流線は、互いに平行かつ断面視で直線（例えば、後述の直線Ｌ３）上に等間隔に配置され、前記β軸磁気検出素子は前記α軸磁気検出素子より出力感度が大きく、前記α軸及びβ軸磁気検出素子は、前記直線に対し直交しかつ前記第１相、第２相及び第３相電流線のうち中央に配置される中央電流線（例えば、後述のＵ相電流線５ｕ）を通過する第２仮想線（例えば、後述の第２仮想線Ｌ２）上において各々の中心位置が一致するように配置されることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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