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公開番号2025069004
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023179168
出願日2023-10-17
発明の名称三相インバータ装置及び電流検出方法
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250422BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータハウジング等のレイアウト制約が厳しいスペースへの組み込みが可能な三相インバータ装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動用の三相インバータ装置において、各相の上アームU1UPと下アームU1LWが別の基板10、20で構成され、基板10、20には、スイッチング素子11、21、ダイオード12、22、及びシャント抵抗13、23が載置され、各相の上アームU1UP、V1UP、W1UPと下アームU1LW、V1LW、W1LWとの接続点7には各相の出力線6が接続され、各相が上アーム、V1UP、W1UPの出力電流と下アーム、V1LW、W1LWの出力電流との合成電流を検出する電流検出回路2を備えることを特徴とする、三相インバータ装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータ駆動用の三相インバータ装置において、
各相の上アームと下アームが別の基板で構成され、
前記基板には、スイッチング素子、ダイオード、及びシャント抵抗が載置され、
各相の前記上アームと前記下アームとの接続点には各相の出力線が接続され、
各相が前記上アームの出力電流と前記下アームの出力電流との合成電流を検出する電流検出回路を備えることを特徴とする、三相インバータ装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の三相インバータ装置において、
前記シャント抵抗は、前記上アームでは前記ダイオードのアノードと相出力端子の間に設けられ、前記下アームでは前記ダイオードのカソードと前記相出力端子の間に設けられている、三相インバータ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の三相インバータ装置において、
前記スイッチング素子のスイッチングのデッドタイムを可変に制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、これから前記スイッチング素子をＯＦＦにしたアームの電流値を検出し、検出した電流値が当該アームの許容電流まで低下するのに要する時間を前記デッドタイムとして設定する、三相インバータ装置。
【請求項４】
請求項２に記載の三相インバータ装置において、
同相の前記上アームの前記シャント抵抗と前記下アームの前記シャント抵抗とが隣接する向きで三相の前記上アーム及び前記下アームが環状に配置され、各アームの前記基板がモータハウジング又は前記モータハウジングの軸方向端部に接続されるインバータハウジングの内壁に固定されている、三相インバータ装置。
【請求項５】
請求項２に記載の三相インバータ装置の相出力電流を検出する電流検出方法において、
コントローラが、
前記上アーム及び前記下アームの前記スイッチング素子の状態を取得し、
前記スイッチング素子の状態と、前記電流検出回路から取得した電圧の向きと、に基づいて相電流の流れる方向を特定する、電流検出方法。
【請求項６】
請求項２に記載の三相インバータ装置の相出力電流を検出する電流検出方法において、
コントローラが、
前記上アームに載置された前記シャント抵抗の両端の電位差である上側電位差と、前記下アームに載置された前記シャント抵抗の両端の電位差である下側電位差と、を前記電流検出回路から取得し、
前記上側電位差と前記下側電位差とを加算又は減算した結果に基づいて相電流の流れる方向を特定する、電流検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動用の三相インバータ装置及び当該装置の相出力電流を検出する電流検出方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インバータ装置の出力電流を監視する装置の小型化、配線用のスペースを低減し、インバータ装置が組み込まれる装置の省スペース化を図るための構成が開示されている。具体的には、パワー半導体とドライブ回路と保護回路とを同一パッケージに組み込んだ半導体装置において、パワー半導体が搭載される絶縁基板上にパワー半導体の出力ラインと直列になるようにシャント抵抗を設置した構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第３５４８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献の半導体装置は、パワー半導体とドライブ回路と保護回路に加えて、さらにシャント抵抗を同一パッケージに組み込んだ構成になっているため、半導体装置が大きくなり、レイアウト制約が厳しいスペースに組み込むことが難しい。
【０００５】
そこで本発明は、レイアウト制約が厳しいスペースへの組み込みが可能なインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、モータ駆動用の三相インバータ装置が提供される。この装置は、各相の上アームと下アームが別の基板で構成され、基板には、スイッチング素子、ダイオード、及びシャント抵抗が載置され、各相の上アームと下アームとの接続点には各相の出力線が接続され、各相が上アームの出力電流と下アームの出力電流との合成電流を検出する電流検出回路を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、レイアウト制約が厳しいスペースへの組み込みが可能なインバータ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る三相インバータ装置の概略構成図である。
図２は、三相インバータ装置を用いるモータユニットの一例の概略構成図であり、（Ａ）はロータシャフトに直交する断面を示す断面図、（Ｂ）はモータユニットの側面図である。
図３は、上アーム、下アームを流れる電流、及び相電流方向の定義を示す図である。
図４は、アーム指令と抵抗電位方向との組み合わせパターンを示す表である。
図５は、第１パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図６は、第２パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図７は、第３パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図８は、第４パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図９は、第５パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図１０は、第６パターンの指令前アーム状態と指令後アーム状態を示す図である。
図１１は、第１実施形態の上下アームを含むＨ－ブリッジ回路図である。
図１２は、図１１の回路でスイッチング操作を行った場合のタイムチャートである。
図１３は、第２実施形態に係る三相インバータ装置の概略構成図である。
図１４は、アーム電流及び相電流の方向と、上側及び下側のシャント抵抗の電位差と、相電流出力との関係をまとめた表である。
図１５は、第２実施形態の上下アームを含むＨ－ブリッジ回路図である。
図１６は、図１５の回路でスイッチング操作を行った場合のタイムチャートである。
図１７は、ＯＦＦ指令後のアーム電流の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る三相インバータ装置の、Ｕ相のアームＵ１及び電流検出回路２の構成図である。ここではＵ相のアームＵ１について説明するが、他のＶ相のアームＶ１及びＷ相のアームＷ１も同様の構成である。なお、本実施形態に係る三相インバータ装置は、例えば電気自動車等に用いられる電動モータの駆動に用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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