JP5945976B2 - バスバモジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数のバスバを備えたバスバモジュールに関する。特に電流センサを備えたバスバモジュールに関する。

大電流を扱う電動車両では、走行用モータに電力を出力する電力変換装置においてバスバモジュールを用いる。電力変換装置は、バッテリの直流電力を３相交流電力に変換するインバータ回路を含む。電動車両の電力変換装置は大電流を扱うため、インバータ回路の３相の出力を伝達するのにバスバモジュールが用いられる。３相の出力を伝達するバスバモジュールは、平行に伸びている３本のバスバを有する。

電力変換装置は３相の出力電流をモニタするために電流センサを備えることが多い。出力電流はバスバで伝達されるため、その電流センサはバスバに取り付けられることがある。従来の典型的な電流センサは、バスバを囲むＣ字の集磁コアと、集磁コアのＣ字のギャップに配置される磁電変換素子で構成されていた。集磁コアは、バスバを流れる電流に起因してバスバの周りに発生する磁束を集中させる。集磁コアのＣ字のギャップに配置された磁電変換素子には、集磁コアで集められた磁束が通過する。磁電変換素子は、通過する磁束の大きさ（磁束密度）を検出する。電流と磁束密度には一意の関係があるので、検出した磁束密度の大きさがバスバを流れる電流の大きさに対応する。

近年、磁電変換素子の感度が向上し、集磁コアなしで磁電変換素子だけの電流センサも登場してきている。そのような電流センサは集磁コアがないのでコンパクトである。しかし、集磁コアを伴わないので感度が十分ではない場合が多い。

そこで、集磁コアなしの電流センサの感度を高める技術が特許文献１及び特許文献２で提案されている。特許文献１と特許文献２の技術は次の通りである。特許文献１と２の技術は、バスバモジュールのように平行に配置されているバスバを流れる電流を計測する電流センサに関する。各バスバにはクランク状の折り曲げ部が設けられており、その折り曲げ部に磁電変換素子が配置される。平行な各バスバの折り曲げ部は、バスバの延設方向において異なる位置に設けられている。従って磁電変換素子も延設方向で相互に異なる位置に配置される。磁電変換素子の位置がバスバの延設方向で異なるので、バスバのクランク状の折り曲げ部は、他のバスバに配置された磁電変換素子に影響を与えない。即ち、特許文献１及び２の技術は、バスバの磁界を計測する磁電変換素子のＳＮ比が、隣接するバスバのクランク状の折り曲げ部の影響で低下してしまうことを防止する。

また、特許文献１には、各バスバに配置する磁電変換素子を１枚の基板に取り付けることが開示されている。そして、基板にスリットを設け、そのスリットにバスバを通す。

また、特許文献２には、磁電変換素子の計測対象のバスバに隣接するバスバが発生する磁束密度が磁電変換素子の感磁面と平行になるように、磁電変換素子と隣接するバスバのレイアウトを決定する。そうすると、隣接するバスバが発生する磁束密度は磁電変換素子の感磁面を貫かないので、隣接するバスバの影響を抑えることができる。

国際公開ＷＯ２０１３／００５４５９号公報 特開２００１−７４７８３号公報

集磁コアを有しない磁電変換素子では、バスバに対する設置位置を正確に確保しないと電流計測の精度が落ちる。本明細書は、従来の技術を改善し、隣接するバスバが発生する磁界の影響を抑制するとともに、バスバと磁電変換素子の相対的位置を正確に確保して電流計測の精度を高めたバスバモジュールを提供する。

本明細書が開示するバスバモジュールは、平行な複数のバスバと、少なくとも一つの磁電変換素子を備える。以後、複数のバスバを、「第１バスバ」及び「第２バスバ」で表現する。第１バスバには第１切欠が設けられている。第２バスバには、第１バスバの延設方向で第１切欠と異なる位置に第２切欠が設けられている。さらに、本明細書が開示するバスバモジュールは、第１切欠と第２切欠の双方に嵌合しているとともに、第１バスバと第２バスバの対向する側面に挟まれている基板を備える。第１磁電変換素子は、第１切欠の内側に位置するように基板に固定されている。

上記のバスバモジュールでは、基板が、バスバの延設方向と、複数のバスバの並び方向の２方向について複数のバスバの正確な相対位置を確保する。さらにその基板に磁電変換素子が備えられていることによって、磁電変換素子とバスバとの正確な相対位置が確保される。上記のバスバモジュールは、基板によって複数のバスバと磁電変換素子の正確な相対位置が確保できるので、電流計測精度が高まる。また、上記のバスバモジュールは、一枚の基板を複数のバスバに組み付けることで複数のバスバと磁電変換素子の相対位置が定まる。従って、バスバモジュールの簡単な組み立て作業によって、高い相対位置精度を得ることができる。

また、切欠はバスバの断面積を小さくする。バスバの断面積が小さくなると電流密度が高まる。電流密度が高まるとその電流に起因してバスバの周囲に発生する磁束密度が高まることが知られている。上記のバスバでは、磁電変換素子の計測対象のバスバでは切欠によって電流経路を狭めて磁束密度を高めるとともに、計測対象のバスバに隣接するバスバでは切欠を延設方向で異なる位置に設けることによって、隣接するバスバが発する磁束の影響（即ちノイズ）を抑制する。

磁電変換素子とバスバとの高い位置決め精度は、切欠以外でも実現することができる。例えば、クランク状の屈曲部でも実現することができる。本明細書が開示するバスバモジュールの別の態様は、次の構造を備える。第１バスバは、クランク状の第１屈曲部を有する。第１バスバと平行に配置されている第２バスバは、第１バスバの延設方向で第１屈曲部と異なる位置にクランク状の第２屈曲部を有する。磁電変換素子が固定される基板は、第１屈曲部と第２屈曲部の双方に嵌合しているとともに、第１バスバと第２バスバの対向する側面に挟まれている。第１磁電変換素子は、第１屈曲部の内側に位置するように基板に固定されている。第２磁電変換素子は、第２屈曲部の内側に位置するように基板に固定されている。ここで、クランク状の屈曲部は、バスバ延設方向を基準として、一方向に９０度折れ曲がり、次いで−９０度折れ曲がり、さらに−９０度折れ曲がり、最後に９０度折れ曲がっている部位である。さらに別言すれば、屈曲部は、バスバに窪みが形成されるように折れ曲がった部位である。上記の屈曲部を備えることによっても、前述のバスバモジュールと同様に、一枚の基板で複数のバスバと磁電変換素子の正確な相対位置を得ることができる。なお、「バスバの延設方向」とは、細長い金属板（棒）であるバスバの長手方向であって、電流の流れる方向を意味する。

第１磁電変換素子は、第１バスバを流れる電流に起因して第１バスバの周りに発生する磁束（磁束密度）を計測する。第１磁電変換素子が計測した磁束密度の大きさは、第１バスバを流れる電流の大きさに一意に対応する。従って、第１磁電変換素子が計測する磁束密度から第１バスバに流れる電流の大きさが得られる。以下、説明を簡単にするため、第１磁電変換素子が計測する磁束密度から第１バスバに流れる電流の大きさが得られることを、「第１磁電変換素子によって第１バスバの電流が計測される」と表現することがある。

第１磁電変換素子が計測する磁束密度には、第２バスバを流れる電流に起因する磁束密度も含まれる。第２バスバを流れる電流に起因する磁束密度は、第１磁電変換素子にとってノイズである。ここで、一般に、電流密度が大きくなると磁束密度も大きくなることが知られている。本明細書が開示するバスバモジュールでは、第１磁電変換素子を通る断面において、第１バスバの断面積が、第２バスバの断面積よりも小さい。ゆえに、第１バスバと第２バスバに同じ大きさの電流が流れると想定した場合、第１バスバの電流に起因する磁束密度は、第２バスバの電流に起因する磁束密度よりも相対的に大きくなる。従って、第１磁電変換素子が計測する磁束密度において、第２バスバの電流に起因する磁束密度の影響を、第１バスバの電流に起因する磁束密度に対して相対的に小さくすることができる。すなわち、本明細書が開示するバスバモジュールは、磁束の計測ポイントにおいて平行なバスバの断面積を異ならしめることによって、第１磁電変換素子のＳＮ比（Signal Noise Ratio）を高くする。

なお、本明細書が開示するバスバモジュールは、第２バスバの電流を計測する磁電変換素子（第２磁電変換素子）を備えることも好適である。その場合、第２磁電変換素子は、第１及び第２バスバの延設方向に沿って第１磁電変換素子と異なる位置で、第２バスバの側面に対向するように配置される。そして、第２磁電変換素子を通り第１及び第２バスバの延設方向と直交する第２断面における第２バスバの断面積を第１バスバの断面積よりも小さくする。上記の構成によると、第１磁電変換素子と同様に、第２磁電変換素子のＳＮ比が向上する。

第１及び第２バスバの一態様では、第１磁電変換素子は、第１磁電変換素子を通りバスバの延設方向に直交する断面において、第２バスバの断面中心を通り第１バスバと第２バスバの並び方向に伸びる直線上に位置することが好ましい。この場合、第１磁電変換素子の感磁面が上記の直線と交差するように第１磁電変換素子を配置する。そうすると、第２バスバの電流に起因する磁束は、感磁面と平行となる。それゆえ、第２バスバの磁束が第１磁電変換素子に与える影響が低減される。

第１及び第２バスバのさらに別の態様では、それらのバスバは、幅広の側面と幅狭の側面を有する扁平形状である。なお、バスバが幅広の側面と幅狭の側面を有する扁平形状であることを以下では「バスバの断面が扁平である」と表記する場合がある。そして、第１バスバと第２バスバは、幅広の側面（幅広側面）が互いに対向するように配置される。別言すると、第１磁電変換素子は、第２バスバの幅広の側面と対向する。前述したように、第１磁電変換素子は、その感磁面が、第２バスバの断面中心を通り第１バスバと第２バスバの並び方向に伸びる直線と交差するように配置される。別言すれば、第１磁電変換素子の感磁面が第２バスバの幅広の側面と平行となっている。一方、第２バスバの電流に起因する磁束（第２バスバが発生する磁束）は、第２バスバを一巡するが、幅広の側面と対向する範囲では磁束が幅広の側面とほぼ平行となる。そうすると、第２バスバが発生する磁束は第１磁電変換素子の感磁面を貫かない。そして、第２バスバが発生する磁界は第２バスバの幅広の側面と平行なので、第１磁電変換素子の位置が第２バスバの幅広の側面の幅方向にずれても、第２バスバが発生する磁界は第１磁電変換素子の感磁面に平行なままとなる。即ち、第２バスバの幅広の側面の幅方向で第１磁電変換素子の位置がずれても、第２バスバの磁束が第１磁電変換素子に与える影響は変化し難い（位置ずれに対して外乱の影響を受け難い）。第１磁電変換素子の位置ずれに対する電流計測精度のばらつきを抑えることができる。

また、断面が扁平なバスバに切欠を設ける場合、バスバの幅狭の側面にバスバを設けるとよい。別言すれば、幅広の側面を貫通する切欠を設ける。切欠を幅狭の側面に設けることによって、幅広の側面に設ける場合と比較して切欠をより深くできる。そうすると、切欠内部における磁電変換素子の配置の自由度が大きくなる。

また、発明者らの検討によると、断面積が同じで電流の大きさも同じ場合、断面のアスペクト比が１．０に近いほど、電流密度が大きくなることが判明した。従って、バスバの幅狭の側面に切欠を設けると、バスバ残部（バスバ断面で切欠から残る部分）の断面のアスペクト比が小さくなるので、第１バスバの電流密度がより一層高くなる。

本明細書は、複数のバスバと、少なくとも１本のバスバの電流を計測する磁電変換素子を備えるバスバモジュールに関し、隣接するバスバが発生する磁界の影響を抑制するとともに、バスバと磁電変換素子の相対的位置を正確に確保して電流計測の精度を高めたバスバモジュールを提供する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のバスバモジュールの斜視図である。 バスバモジュールの斜視図である（基板を外した状態）。 図１のIIIA−IIIA線におけるバスバモジュールの断面図である。 図１のIIIB−IIIB線におけるバスバモジュールの断面図である。 バスバの周囲に発生する磁束密度と磁電変換素子の関係を示す図である。 第１変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である。 第１変形例のバスバ（バスバモジュール）の断面図である。 第２変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である。 第３変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である。 磁電変換素子をバスバの幅狭の側面に対向するように配置したときの断面図である。 磁電変換素子をバスバの幅広の側面に対向するように配置したときの断面図である。 図９Ａのケースと図９Ｂのケースで磁電変換素子の位置における磁束密度のシミュレーションのグラフである。 第４変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である。 第５変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である。 第５変形例のバスバ（バスバモジュール）の斜視図である（基板を外した状態）。

図面を参照して実施例のバスバモジュールを説明する。図１と図２にバスバモジュール１０の斜視図を示す。なお、図２は、センサ基板５を外したバスバモジュールの斜視図である。また、図１と図２には、バスバモジュール１０に連結される積層ユニット５０も示してある。図１と図２では、バスバモジュール１０を積層ユニット５０よりも拡大して描いてあることに留意されたい。

まず、積層ユニット５０を概説する。積層ユニット５０は、電動車両の走行用モータに電力を供給するインバータの主要部である。積層ユニット５０は、パワー半導体素子を樹脂で封止した平板型のパワーカード５１ａ−５１ｃと平板型の冷却器５２を交互に積層したデバイスである。各パワーカードには、２個のパワー半導体素子の直列回路が埋め込まれている。パワー半導体素子は、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。直列回路の中間からモータに供給する交流が出力される。端子５３ａ−５３ｃが、３枚のパワーカード５１ａ−５１ｃのそれぞれの出力端子である。端子５３ａ−５３ｃのそれぞれから、Ｕ相の交流、Ｖ相の交流、Ｗ相の交流が出力される。電動車両の走行用のモータは出力が大きく、端子５３ａ−５３ｃからは大電流が出力される。大電流をパワーカードからモータへ伝達するため、内部抵抗が小さいバスバモジュール１０が用いられる。バスバは、一般に、細長い金属板（あるいは金属棒）で作られる。

バスバモジュール１０は、積層ユニット５０のＵＶＷ３相交流出力をインバータ筐体の外部端子（不図示）へ伝達する導電部品である。ＵＶＷ３相の交流を出力するため、バスバモジュール１０は、３本のバスバ２、３、４を有する。３本のバスバ２、３、４は、樹脂のホルダ９によって平行にまとめられている。バスバ２の一端１２がパワーカード５１ａの端子５３ａに接続されており、バスバ３の一端１３がパワーカード５１ｂの端子５３ｂに接続されており、バスバ４の一端１４がパワーカード５１ｃの端子５３ｃに接続されている。３本のバスバの他端はインバータのケースに設けられる端子台（不図示）に接続される。平行に伸びる３本のバスバ２−４は、不図示の他のデバイスを迂回すべく、幾度か屈曲している。

インバータは出力電流をフィードバック制御するため、出力電流を計測する電流センサを備えることが多い。その電流センサは、バスバモジュール１０に組み込まれている。電流センサの主要部品は、磁電変換素子６ａ−６ｃである。磁電変換素子は、バスバを流れる電流に起因してバスバの周囲に発生する磁界（磁束密度）を検出する。なお、以下では、磁電変換素子６ａ−６ｃを区別なく示すときには「磁電変換素子６」と表現する。図１、図２に示すように、磁電変換素子６は集磁コアを伴わない、コアレスのセンサである。

磁電変換素子６ａ−６ｃのセンサ信号はセンサ基板５に実装された信号処理チップ（不図示）により、電流の大きさに変換される。測定された電流は、不図示のコントローラへ送信される。バスバ２に対向配置されている磁電変換素子６ａがバスバ２に流れる電流に起因する磁束を検出する。バスバ３に対向配置されている磁電変換素子６ｂがバスバ３に流れる電流に起因する磁束を検出する。バスバ４に対向配置されている磁電変換素子６ｃがバスバ４に流れる電流に起因する磁束を検出する。即ち、各バスバに配置された磁電変換素子６とセンサ基板が電流センサに相当する。

図２に、センサ基板５を外したバスバモジュール１０の斜視図を示す。磁電変換素子６はセンサ基板５の下面に取り付けられているが、図２では磁電変換素子６をセンサ基板５から離して描いてある。図２における磁電変換素子６の位置は、センサ基板５をバスバ２−４に取り付けたときの位置である。なお、図１では、磁電変換素子６は隠れ線（破線）で描いてある。

図１、図２によく示されているように、バスバ２−４の夫々には、切欠２ａ−４ａが設けられており、磁電変換素子６はその切欠２ａ−４ａの内側に配置されている。切欠は、断面矩形のバスバの幅狭の側面から設けられている。切欠がバスバの幅狭の側面から設けられているとは、別の観点から表現すると、切欠はバスバの幅広の側面を貫通するように設けられている、ということである。また、切欠２ａ−４ａは、バスバの同じ側の側面に設けられている。さらにまた、隣接するバスバの切欠はバスバの延設方向（図のＸ軸方向）において異なる位置に設けられている。なお、矩形断面のバスバは、別言すれば、断面が扁平である。

なお、「扁平」であるとは、矩形の場合だけでなく、楕円や、一部に突起を有する形状も含まれる。また、磁電変換素子が切欠の内側に配置されている、とは、切欠が画定する空間（切欠の両側面と底面で囲まれる空間）に少なくとも磁電変換素子の一部が含まれていればよく、磁電変換素子の全部が切欠が画定する空間に含まれていないくともよい。また、隣接する切欠がバスバの延設方向において異なる位置に設けられている、とは、隣接する切欠がバスバと直交する方向において全く重ならない場合だけでなく、一部が重なっていればよい。ただし、後者の場合は、一方のバスバの切欠の内側に配置された磁電変換素子と、他方のバスバの切欠とが、バスバ延設方向において重ならないように設ければよい。

３個の磁電変換素子６を固定しているセンサ基板５について説明する。センサ基板５は、その平面が複数のバスバ２−４と平行になるように配置される。また、センサ基板５は、３本のバスバ２−４の夫々の切欠２ａ−４ａに嵌合している。センサ基板５の端部が、夫々の切欠の対向する側面に当接する。従って、センサ基板５が切欠に嵌合することで、複数のバスバは、バスバ長手方向（図中のＸ軸方向）の相対位置が保持される。さらに、センサ基板５は、隣接するバスバの対向面の間に挟まれている。例えば、センサ基板５の一部は、隣接するバスバ２とバスバ３の間に挟まれており、また、センサ基板５の別の一部は、隣接するバスバ３とバスバ４の間に挟まれている。従って、センサ基板５が側面に当接することで、隣接するバスバの間隔が保持される。このように、センサ基板５は、磁電変換素子６を支持するだけでなく、３本のバスバ２−４の相対位置を保持する役割を果たす。従って、センサ基板５により、平行な複数のバスバと、各バスバに対向する磁電変換素子６の相対位置が保持されることにより、バスバモジュールを量産したときに電流計測精度（磁束検出精度）のばらつきが小さくなる。

磁電変換素子６ａが検出する磁束には隣接するバスバ３が発生する磁束も含まれる。同様に、磁電変換素子６ｂが検出する磁束には隣接するバスバ２とバスバ４が発生する磁束も含まれる。検出対象のバスバに隣接するバスバが発生する磁束はノイズに相当する。バスバモジュール１０は、隣接するバスバが発生するノイズの影響を抑制する構造を備える。次に、ノイズを抑制するための構造について説明する。

図１のIIIA−IIIA線における断面を図３Ａに示す。また、図１のIIIB−IIIB線における断面を図３Ｂに示す。図３Ａは、磁電変換素子６ａと６ｃを通り、バスバの延設方向（図中のＸ軸方向）に直交する断面を表している。以下、バスバの延設方向を単に「延設方向」と称することがある。図３Ｂは、磁電変換素子６ｂを通り、延設方向に直交する断面を表している。

互いに隣接するバスバ２とバスバ３に着目する。図３Ａの断面においては、バスバ２を流れる電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ａは、バスバ２の切欠２ａの底面に対向配置されている。また、この図３Ａの断面において、バスバ２の断面積は切欠２ａによって小さくなっており、バスバ３の断面積よりも小さい。また、図３Ｂの断面においては、バスバ３を流れる電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ｂは、バスバ３の切欠３ａの底面に対向配置されている。また、この図３Ｂの断面において、磁電変換素子６ｂが配置されているバスバ３の断面積は切欠３ａによって小さくなっており、バスバ２の断面積よりも小さい。即ち、バスバモジュール１０では、第１磁電変換素子（例えば磁電変換素子６ａ）が第１バスバ（例えばバスバ２）の側面に対向するように配置されており、第１磁電変換素子（磁電変換素子６ａ）を通り延設方向と直交する第１断面（図３Ａ）における第１バスバ（バスバ２）の断面積が第２バスバ（バスバ３）の断面積よりも小さい。そして、第２磁電変換素子（例えば磁電変換素子６ｂ）が第２バスバ（例えばバスバ３）の側面に対向するように配置されており、第２磁電変換素子（磁電変換素子６ｂ）を通り延設方向と直交する第２断面（図３Ｂ）における第２バスバ（バスバ３）の断面積が第１バスバ（バスバ２）の断面積よりも小さい。なお、切欠以外の部位では、バスバ２の断面積とバスバ３の断面積は同じである。互いに隣接するバスバ３とバスバ４に着目しても同様のことがいえる。

断面積の相違の効果を説明する。一般に、電流密度が高いほど、その電流に起因して発生する磁束密度も高くなる。例えば、同じ大きさの電流が流れる場合、電流経路の断面積が小さく、電流密度が高いほど、その電流に起因して発生する磁束密度も高くなる。実施例のバスバモジュール１０では、バスバ２の磁束（電流）を検出する磁電変換素子６ａを通る断面（図３Ａ）において、バスバ２の断面積が、隣接するバスバ３の断面積よりも小さい。仮にバスバ２とバスバ３に同じ大きさの電流が流れた場合（電流に起因する磁束が検出された場合）、磁電変換素子６ａを通る断面において、バスバ２の回りに発生する磁束密度がバスバ３の回りに発生する磁束密度よりも高くなる。従って、磁電変換素子６ａは、バスバ２に流れる電流に起因する磁束に対して相対的に感度が高くなり、バスバ３に流れる電流に起因する磁束に対して相対的に感度が低くなる。バスバ２を流れる電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ａにとってバスバ３を流れる電流に起因して発生する磁束密度はノイズに相当する。従って、上記の構成は、磁電変換素子６ａのＳＮ比（Signal Noise Ratio）を高める。他の磁電変換素子６ｂ、６ｃについても同様である。

また、図３Ａにおいて、破線ＣＬは、バスバ３の断面中心Ｃ３を通り、バスバの並び方向に伸びる中心線を表している。バスバ２に対向配置された磁電変換素子６ａ、及び、バスバ４に対向配置された磁電変換素子６ｃは、ともに、中心線ＣＬを通る。同様に、図３Ｂに示されているように、バスバ３に対向配置されている磁電変換素子６ｂは、バスバ２の断面中心Ｃ２とバスバ４の断面中心Ｃ４を通りバスバの並び方向に伸びる中心線ＣＬを通る。なお、断面中心は、バスバを流れる電流のバスバ断面における電流密度の中心と等価である。ここで、電流密度の中心とは、バスバ断面において点で表される、バスバ断面に分布する電流が形成する誘導磁界と同じ誘導磁界を形成する電流密度無限大の仮想的な電流経路のことである。例えば、第１断面が矩形であれば、その矩形の中心点を指す。断面矩形に突部を備える場合、電流密度の中心も、その突部が突出する方向に移動することになる。

上記のレイアウトの利点を図４を参照して説明する。図４は、図３Ａにおいてバスバ２とバスバ３の断面を拡大したものである。前述したように、バスバ２を流れる電流に起因する磁束密度を検出する磁電変換素子６ａは、隣接するバスバ３の断面中心Ｃ３を通り、複数のバスバの並び方向に伸びる中心線ＣＬの上に位置する。一般に、磁電変換素子は、磁束を検知する側面（感磁面）が決まっており、図４では符号７が感磁面を示す。感磁面７が磁束と直交するときがもっとも磁束検出の感度が高い。図４に示したように、感磁面７は、バスバ２を流れる電流に起因する磁束Ｇ２と直交するが、バスバ３を流れる電流に起因する磁束Ｇ３とは平行である。別言すると、バスバ２を流れる電流に起因する磁束Ｇ２は感磁面７と垂直に交わるが、バスバ３を流れる電流に起因する磁束Ｇ３は感磁面７とほとんど交差しない。それゆえ、磁電変換素子６ａは、バスバ２が発生する磁束に対する感度が高く、バスバ３が発生する磁束に対する感度が低い。すなわち、磁電変換素子６ａのＳＮ比が高い。なお、電流は、バスバ２（バスバ３）の断面において紙面奥側から手前側に流れていると仮定している。また、電流に起因する磁束を考える場合は、バスバの断面中心を電流が集中して流れると仮定してよい。即ち、磁束Ｇ２を表す曲線はバスバ２の断面中心Ｃ２を中心とする円に相当し、磁束Ｇ３を表す曲線はバスバ３の断面中心Ｃ３を中心とする円に相当する。他の磁電変換素子６ｂ、６ｃについても同様である。

上記のレイアウトは、次のように表現することもできる。即ち、バスバ２に対向配置されている磁電変換素子６ａは、その感磁面７が、隣接するバスバ３の断面中心Ｃ３と磁電変換素子６ａを通る直線ＣＬに対して直交するように配置されている。

図１から図４で説明したバスバモジュール１０では、各バスバの断面が矩形（扁平）であり、幅広の側面同士を対向させるように複数のバスバが配置されている。以下、バスバの形状が、図１から図４で示したバスバ２−４と異なるタイプのバスバモジュールについて説明する。即ち、バスバモジュール１０の変形例を説明する。なお、以下では、バスバの形状が異なるだけであるので、基板とバスバモジュール全体の図示は省略する。また、本明細書が開示するバスバは２本以上であれば何本でもよいが、以下では２本のバスバに着目して説明する。

（第１変形例）図５は、第１変形例のバスバ１０２、１０３を有するバスバモジュール１１０の斜視図である。なお、前述したように、センサ基板、及び、バスバモジュール全体の図示は省略している。図５は、磁電変換素子６ａ、６ｂの付近のみを表しており、バスバ１０２、１０３は、それら一部だけが示されている。以降の図でも同様である。

バスバ１０２とバスバ１０３は、断面が扁平であり、幅広の側面が対向するように配置されている。バスバ１０２とバスバ１０３は、延設方向で異なる位置に切欠１０２ａ、１０３ａが設けられている。夫々の切欠の内側に磁電変換素子６ａ、６ｂが配置されている。ここまでの構成は、図１のバスバモジュール１０と同じである。

バスバ１０２は、幅広の側面に、延設方向に伸びる突条１０２ｂを有している。同様に、バスバ１０３も幅広の側面に、延設方向に伸びる突条１０３ｂを有している。前述したように、「延設方向」は、バスバの長手方向を意味し、図中のＸ軸方向に相当する。バスバ１０３の突条１０３ｂは、隣接するバスバ２から遠い側の側面に設けられている。

突条１０２ｂ、１０３ｂの利点を説明する。図６に、図５のIV−IV線における断面図を示す。図６の断面は、バスバ１０２の磁電変換素子６ａを通り、延設方向に直交する断面である。図６によく示されているように、バスバ１０２とバスバ１０３は幅広の側面を対向させており、バスバ１０３の突条１０３ｂは、バスバ２から遠い側の側面に設けられている。図６に図示されているようにバスバ３の断面中心Ｃ１０３ｂは、突条１０３ｂがない場合の断面中心Ｃ１０３ａよりも距離Ｓだけ、隣接するバスバ２の電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ａから離れる。バスバ３の断面中心Ｃ１０３ｂは、電流密度の中心に相当する。即ち、バスバ１０３を流れる電流の中心が、突条１０３ｂを設けることによって磁電変換素子６ａから離れる。従って、バスバ３を流れる電流に起因する磁束が磁電変換素子６ａの計測磁束密度（計測電流）に与える影響が小さくなる。図５と図６に示したバスバの形状は、電流計測のＳＮ比（電流に起因する磁束の検出ＳＮ比）をさらに高める。

バスバ１０２に設けられている突条１０２ｂは、隣接するバスバ１０３から離れる方向の側面に設けられている。従って、バスバ１０３の突条１０３ｂと同様に、突条１０２ｂは、バスバ１０２が発生する磁界の磁電変換素子６ｂ（隣接するバスバ１０３の電流（磁束）を検知する磁電変換素子６ｂ）への影響を低減する。

（第２変形例）突条１０２ｂ、１０３ｂの代わりに、突部であっても同じ効果が得られる。図７は、バスバ２０２、２０３の側面に突部２０２ｂ、２０３ｂが設けられたバスバモジュール２１０の一部を示す。バスバ２０２には切欠２０２ａが設けられており、その切欠２０２ａに、バスバ２０２を流れる電流に起因して発生する磁束を検出する磁電変換素子６ａが配置されている。磁電変換素子６ａを通る断面において、隣接するバスバ２０３には、磁電変換素子６ａから離れる方向の側面に突部２０３ｂが設けられている。バスバモジュール２１０では、磁電変換素子６ａを通る断面の形状は図６と同じになる。従ってバスバモジュール２１０もバスバモジュール１１０と同じ効果が得られる。バスバ２０２に設けられた突部２０２ｂについても同様の効果が得られる。

（第３変形例）これまで説明したバスバモジュールでは、複数のバスバは幅広の側面を対向させていた。本明細書が開示する技術は、複数のバスバが、幅狭の断面を対向するように配置されていてもよい。図８に、第３変形例のバスバモジュール３１０の一部を示す。図８は、バスバモジュール３１０において隣接する２本のバスバ３０２、３０３の配置を示す斜視図である。バスバ３０２と３０３は、その幅狭の側面を対向させて平行に配置される。各バスバ３０２、３０３は幅広の側面に切欠３０２ａ、３０３ａが設けられている。切欠３０２ａ、３０３ａは、バスバの延設方向（図中のＸ軸方向）に沿って異なる位置に設けられている。各切欠の内部に、磁電変換素子６ａ、６ｂが配置されている。磁電変換素子６ａ、６ｂは、夫々の切欠の底面に対向するように配置されている。夫々の磁電変換素子６ａ、６ｂは、夫々のバスバに流れる電流に起因して発生する磁界（磁束密度）を検出する。磁界は流れる電流と一意の関係があるので、夫々の磁電変換素子６ａ、６ｂが検出する磁束密度により、夫々のバスバに流れる電流の大きさが特定できる。

図１−図４に示したバスバモジュール１０と、図８のバスバモジュール３１０は、断面矩形のバスバの姿勢（延設方向からみたときのバスバの姿勢）が異なるだけである。本明細書が開示する技術はバスバモジュール１０とバスバモジュール３１０を与えるが、バスバモジュール３１０よりはバスバモジュール１０の方が電流計測のＳＮ比が高い。その理由を説明する。

図９Ａは、磁電変換素子６をバスバ４０２の幅狭の側面に対向するように配置したときの断面図を示しており、図９Ｂは、磁電変換素子６をバスバ４０３の幅広の側面に対向するように配置したときの断面図を示している。図９Ａのケースでは、磁電変換素子６に対向する側面（幅狭の側面）の幅Ｗａと、その側面に交差する側面（幅広の側面）の幅Ｈａの比が、Ｗａ／Ｈａ＝１／１０である。図９Ｂのケースでは、磁電変換素子６に対向する側面（幅広の側面）の幅Ｗｂと、その側面に交差する側面（幅狭の側面）の幅Ｈｂの比が、Ｗｂ／Ｈｂ＝１０／１である。即ち、バスバ４０３は、その延設方向からみたときにバスバ４０２を９０度回転させたものに相当する。図９Ａのケースと図９Ｂのケースの夫々について、磁電変換素子６の中心位置（図９Ａの場合はポイントＰ２、図９Ｂの場合はポイントＰ３）における磁束密度の強さをシミュレーションにより求めた。

シミュレーションの結果を図１０に示す。図９Ａのケースも図９Ｂのケースもバスバの断面積は同じである。また、図９Ａのケースと図９Ｂのケースに同じ電流を与えてシミュレーションした。グループＡ（四角のプロット群）が図９Ａのケースの結果であり、グループＢ（三角のプロット群）が図９Ｂのケースの結果を示す。なお、グループＣ（円のプロット群）は、同じ断面積であって、アスペクト比が１．０、即ち、断面が正方形のケースの結果を示している。いずれのグループも、バスバの断面中心から磁束検出ポイントまでの距離Ｌを変えてシミュレーションした結果である。距離Ｌは、図９Ａのケースの場合は、バスバ断面中心Ｃ４０２から磁束検出ポイントＰ２までの距離であり、図９Ｂの場合は、バスバ断面中心Ｃ４０３から磁束検出ポイントＰ３までの距離である。基本的に、図９Ａのケースの方が、図９Ｂのケースよりも距離Ｌが長い。図１０のグラフに表れているように、グループＡ（バスバの幅狭の側面に対向するように磁電変換素子を配置するケース）の方が、グループＢ（バスバの幅広の側面に対向するように磁電変換素子を配置するケース）よりも、磁電変換素子を配置するポイントにおける磁束密度が高いことがわかる。この結果から、バスバの幅狭の側面から切欠を設け、その切欠に磁電変換素子を配置する方が、バスバの幅広の側面から切欠を設け、その切欠に磁電変換素子を配置するよりも電流計測のＳＮ比を高くできることがわかる。

また、断面のアスペクト比が１．０に近いほどバスバの周囲に発生する磁束密度が高くなる（図１０のグループＣの結果を参照）。扁平な断面の幅狭の側面に切欠を設けると、バスバの残部の断面形状のアスペクト比は１．０に近くなっていく。この点も、電流計測のＳＮ比を高めることに寄与する。

さらにまた、バスバの幅広の側面を対向させるとともに、切欠を幅狭の側面に設けることは、次の効果も奏する。図４によく示されているように、バスバ２を流れる電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ａは、電流計測対象（磁束検出対象）のバスバ２に隣接するバスバ３の幅広の側面と対向する位置関係となる。前述したように、幅広の側面に対向するように磁電変換素子を配置すると（図１０のグループＢ）、幅狭の側面に対向するように磁電変換素子を配置する場合（図１０のグループＡ）と比較して磁電変換素子が検出する磁束密度が小さくなる。そして、磁電変換素子６ａの位置ではバスバ３を流れる電流に起因する磁界は、磁電変換素子６ａの感磁面７と平行である。一方、隣接するバスバ３の電流に起因する磁束（バスバ３を流れる電流が発生する磁束）は、電流計測対象（磁束検出対象）のバスバ２を一巡するが、幅広の側面と対向する範囲では磁束が幅広の側面とほぼ平行となる。そうすると、バスバ３が発生する磁束は磁電変換素子６ａの感磁面７を貫かない。そして、バスバ３が発生する磁界はバスバ３の幅広の側面と平行なので、磁電変換素子６ａの位置がバスバ２の幅広の側面の幅方向（図４のプラスマイナスＺ方向）にずれても、バスバ３が発生する磁界は磁電変換素子６ａの感磁面に平行なままとなる。即ち、バスバ３の幅広の側面と平行に磁電変換素子の位置が多少ずれても、バスバ３から磁電変換素子６ａが受ける影響は変化し難い（位置ずれに対して外乱の影響を受け難い）。以上の点は全て、電流計測対象のバスバ２に隣接するバスバ３から磁電変換素子６ａが受ける影響を抑制することに寄与する。

そのほか、断面が扁平のバスバの幅狭の側面に切欠を設けることには、幅広の側面に切欠を設ける場合と比較して、切欠の深さを深くできる。このことは、磁電変換素子の配置位置の自由度を高める。

（第４変形例）次に、図１１を参照して、第４変形例のバスバモジュール５１０を説明する。この第４変形例は、２本のバスバを有するバスバモジュール５１０である。２本のバスバ（第１バスバ５０２と第２バスバ５０３）は、平行に配置されている。第１バスバ５０２は、バスバ延設方向の一方（図中のＸ軸の正方向）に向かって太い部位５０２ｆから細い部位５０２ｅに変化する段差５０２ｄを有している。また、第２バスバ５０３は、バスバ延設方向の一方（図中のＸ軸の正方向）に向かって細い部位５０３ｅから太い部位５０３ｆに変化する段差５０３ｄを有している。

第１バスバ５０２を流れる電流に起因する磁束を検出する磁電変換素子６ａは、第１バスバ５０２の細い部位５０２ｅに対向するように配置されている。第２バスバ５０３を流れる電流に起因する磁束（電流）を検出する磁電変換素子６ｂは、第２バスバ５０３の細い部位５０３ｅに対向するように配置されている。第１バスバ５０２の細い部位５０２ｅは、第２バスバ５０３の太い部位５０３ｆと隣接する。第２バスバ５０３の細い部位５０３ｅは、第１バスバ５０２の太い部位５０２ｆと隣接する。即ち、磁電変換素子６ａを通る断面における第１バスバ５０２の断面積（細い部位５０２ｅの断面積）は、第２バスバ５０３の断面積（太い部位５０３ｆの断面積）よりも小さい。また、磁電変換素子６ｂを通る断面における第２バスバ５０３の断面積（細い部位５０３ｅの断面積）は、第１バスバ５０２の断面積（太い部位５０２ｆの断面積）よりも小さい。このバスバモジュール５１０も、先のバスバモジュールと同様に電流計測のＳＮ比（磁束検出のＳＮ比）が従来の電流計測装置よりも高い。

第４変形例のバスバモジュール５１０の特徴的構造は、次のように表現できる。バスバモジュール５１０の第１バスバ５０２は、その延設方向の一方向に向かって太い部位５０２ｆから細い部位５０２ｅに変化する段差５０２ｄを有している。第２バスバ５０３は、上記一方向に向かって細い部位５０３ｅから太い部位５０３ｆに変化する段差５０３ｄを有している。第１磁電変換素子６ａは、第１バスバ５０２の細い部位５０２ｅに対向している。そして、第２バスバ５０３の第１断面は、太い部位５０３ｆの断面である。

（第５変形例）図１２と図１３を参照して第５変形例のバスバモジュール６１０を説明する。図１２は、バスバモジュール６１０の斜視図であり、図１３は、センサ基板６０５を外した状態のバスバモジュール６１０の斜視図である。これまでの変形例の図と同様に、図１２と図１３でも、バスバモジュール全体の図示は省略し、３本のバスバの磁電変換素子を配置する部位だけが描かれている。

バスバモジュール６１０では、複数のバスバ６０２、６０３、６０４は、幅狭の側面が互いに対向するように配置される。そして、各バスバには、その幅広の側面が窪むように屈曲部６０２ａ、６０３ａ、６０４ａが設けられている。屈曲部は、Ｘ軸の正方向に伸びるバスバの一部が、Ｚ軸の負方向に折れ曲がり、次いでＸ軸の正方向に折れ曲がり、さらにＺ軸の正方向に折れ曲がり、最後に再びＸ軸の正方向に折れ曲がる。そのような屈曲により、バスバの幅広の側面に窪みが形成される。センサ基板６０５は、各バスバの窪み（屈曲部）に嵌合するとともに、隣接するバスバの一対の対向面に挟まれる。また、各バスバの屈曲部の内側に磁電変換素子６ａ−６ｃが位置するように、センサ基板６０５に磁電変換素子が固定される。

第５変形例のバスバモジュールでは、バスバの幅広の側面が面外方向に折れ曲がるようにして屈曲部が形成されている。従って各バスバには幅広の側面の幅の窪みが形成され、その窪みにセンサ基板６０５が嵌合している、図１２、図１３によく示されているように、各バスバとセンサ基板は、Ｘ軸方向とＹ軸方向のいずれでも長い距離で接している。従って複数のバスバは相対的に動き難く、相対位置関係がしっかりと保持される。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のバスバモジュールは、総じて言えば、平行に配置されている第１バスバ及び第２バスバと、第１バスバの側面に対向するように配置されている第１磁電変換素子と、第２バスバの側面に対向するように配置されている第２磁電変換素子を備えており、第１磁電変換素子を通り第１及び第２バスバの延設方向と直交する断面における第１バスバの断面積が第２バスバの断面積よりも小さい。また、第２磁電変換素子を通り第１及び第２バスバの延設方向と直交する断面における第２バスバの断面積が第１バスバの断面積よりも小さい。実施例の技術は、総じて言えば、磁界を検出するポイントにおいて、平行なバスバの断面積を相対的に異ならしめることで、電流計測のＳＮ比を高める。

実施例はインバータの出力の伝送に用いるバスバモジュールであった。本明細書が開示するバスバモジュールは、インバータ以外にも適用することができる。

図１−図４のバスバモジュールにおけるバスバ２が第１バスバの一例に相当し、バスバ３が第２バスバの一例に相当する。また、バスバ２の切欠２ａに配置されている磁電変換素子６ａが第１磁電変換素子の一例に相当し、バスバ３の切欠３ａに配置されている磁電変換素子６ｂが第２磁電変換素子の一例に相当する。

本明細書が開示する技術は２本以上のバスバを有するバスバモジュールに適用することができ、バスバの数に制限はない。例えば、２個の３相モータに電力を供給するインバータは、合計で６本のバスバを備える。本明細書が開示する技術は、６本、あるいはそれ以上のバスバを有するバスバモジュールに適用することもできる。

本明細書における電動車両には、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車が含まれる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、３、４：バスバ
２ａ、３ａ、４ａ：切欠
５：センサ基板
６ａ、６ｂ、６ｃ：磁電変換素子
７：感磁面
９：ホルダ
１０：バスバモジュール
５０：積層ユニット
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ：パワーカード
５２：冷却器
１０２ｂ、１０３ｂ：突条

Claims (6)

1. 電流センサ付きバスバモジュールであって、
   第１切欠が設けられている第１バスバと、
   第１バスバと平行に配置されており、第１バスバの延設方向で前記第１切欠と異なる位置に第２切欠が設けられている第２バスバと、
   前記第１切欠と前記第２切欠の双方に嵌合しているとともに、前記第１バスバと前記第２バスバの対向する側面に挟まれている基板と、
   前記第１切欠の内側に位置するように基板に固定されている第１磁電変換素子と、
   を備えていることを特徴とするバスバモジュール。
2. 前記第１磁電変換素子は、当該第１磁電変換素子を通り前記延設方向に直交する断面において、前記第２バスバの断面中心を通り第１バスバと第２バスバの並び方向に伸びる直線上に位置することを特徴とする請求項１に記載のバスバモジュール。
3. 前記第１及び第２バスバは幅広の側面と幅狭の側面を有しており、幅広の側面が互いに対向するように平行に配置されており、
   前記第１切欠は、前記第１バスバの幅狭の側面に設けられており、
   前記第２切欠は、前記第１切欠と同じ側の前記第２バスバの幅狭の側面に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバスバモジュール。
4. 前記第１磁電変換素子を通り前記延設方向に直交する断面において、前記第１バスバの断面積が前記第２バスバの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバスバモジュール。
5. 前記第２切欠の内側に位置するように基板に固定されている第２磁電変換素子をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバスバモジュール。
6. 電流センサ付きバスバモジュールであって、
   クランク状の第１屈曲部が設けられている第１バスバと、
   第１バスバと平行に配置されており、第１バスバの延設方向で前記第１屈曲部と異なる位置にクランク状の第２屈曲部が設けられている第２バスバと、
   前記第１屈曲部と前記第２屈曲部の双方に嵌合しているとともに、前記第１バスバと前記第２バスバの対向する側面に挟まれている基板と、
   前記第１屈曲部の内側に位置するように基板に固定されている第１磁電変換素子と、
   前記第２屈曲部の内側に位置するように基板に固定されている第２磁電変換素子と、
   を備えていることを特徴とするバスバモジュール。

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