JP2007159255A

JP2007159255A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2007159255A
Application number: JP2005350261A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Yasui; 秀彦保井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-05
Also published as: JP4396623B2

Abstract

【課題】制御回路部の正常な動作を確保することができる小型化が容易な電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２１と半導体モジュール２１を冷却する冷却器２２とを含む主回路部２と、半導体モジュール２１の信号端子２１１に電気的に接続され半導体モジュール２１を制御する制御回路部３と、制御回路部３へ制御用の電源を供給するためのコネクタ４とを有する電力変換装置１。コネクタ４と制御回路部３とを電気的に接続する接続配線５と主回路部２との間には、主回路部２から発生する電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板６を配設してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールを含む主回路部と、上記半導体モジュールを制御する制御回路部とを有する電力変換装置に関する。

例えば、内燃機関と電気モータの両方を駆動源として有するハイブリッド自動車、その他、電気モータを駆動源として備えた自動車等では、直流電力と交流電力との間で双方向変換する大容量のインバータを必要とする。そのため、このインバータを含む電力変換装置が種々開発されてきた。

該電力変換装置は、ＩＧＢＴ素子等を内蔵した半導体モジュールを用いて構成した主回路部と、半導体モジュールを制御する制御回路部とを有する。また、電力変換装置には、制御回路部に制御用の電源を供給するためのコネクタが配設され、該コネクタは、ケーブル等の接続配線を介して制御回路部に接続されている。
そして、電力変換装置の小型化を図るためには、これらの構成要素をコンパクトにケース内に収める必要がある。このとき、上記接続配線が上記主回路部の近傍を通るように配線せざるを得ない場合がある。

しかしながら、主回路部は、大電流が流れると共に電流の入り切りの切替が激しく行われるため、電磁ノイズを発生しやすい。一方、コネクタと制御回路部とを接続する接続配線に電磁ノイズが影響すると、制御回路部の誤動作等の不具合を招くおそれがある。
それ故、上記のごとく、接続配線が主回路部の近傍を通るよう配線されると、制御回路部の正常な動作を確保することが困難となるおそれがある。

特開２００５−０７３３７４号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、制御回路部の正常な動作を確保することができる小型化が容易な電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷却器とを含む主回路部と、上記半導体モジュールの信号端子に電気的に接続され上記半導体モジュールを制御する制御回路部と、該制御回路部へ制御用の電源を供給するためのコネクタとを有する電力変換装置であって、
上記コネクタと上記制御回路部とを電気的に接続する接続配線と上記主回路部との間には、該主回路部から発生する電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板を配設してなることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記接続配線と上記主回路部との間に上記遮蔽板を配設してある。これにより、主回路部から発生する電磁ノイズを遮蔽板によって遮蔽して、電磁ノイズが接続配線へ影響することを防ぐことができる。
上記接続配線は、上記制御回路部への制御用電源の供給経路であるため、この部分に電磁ノイズが影響すると制御回路部の正常な動作を妨げるおそれがあるが、上記のごとく、上記遮蔽板によって電磁ノイズの影響を遮断することにより、制御回路部の正常な動作を確保することができる。

また、上記接続配線と上記主回路部との間に上記遮蔽板を介設することにより、上記接続配線が主回路部の近傍を通るように配線することが可能となり、設計の自由度を増すことができる。これにより、電力変換装置の小型化、省スペース化を図ることが容易となる。

以上のごとく、本発明によれば、制御回路部の正常な動作を確保することができる小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記電力変換装置としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。

また、上記接続配線は、上記電力変換装置のケースの内壁と上記遮蔽板との間を通るよう配設することができる（請求項２）。
この場合には、上記接続配線は、電力変換装置における上記主回路部以外の部品からの電磁ノイズについても、影響を受け難くすることができる。

また、上記冷却器は、上記半導体モジュールを両面から挟持するように配された冷却管を有し、上記遮蔽板は、上記冷却管と上記半導体モジュールとを積層方向に加圧するためのばね部材によって構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記ばね部材が上記遮蔽板の役割をも兼ねることとなるため、電力変換装置の部品点数を少なくすることができる。これにより、電力変換装置の一層の小型化、コスト低減を図ることができる。

本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２と該半導体モジュール２１を冷却する冷却器２２とを含む主回路部２と、上記半導体モジュール２の信号端子２１１に電気的に接続され上記半導体モジュール２１を制御する制御回路部３と、該制御回路部３へ制御用の電源を供給するためのコネクタ４とを有する。
コネクタ４と制御回路部３とを電気的に接続する接続配線５と上記主回路部２との間には、該主回路部２から発生する電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板６が配設してある。
該遮蔽板６は、炭素工具鋼（SK5）等の金属からなる。

また、接続配線５は、電力変換装置１のケース１１の内壁と遮蔽板６との間を通るよう配設されている。
電力変換装置１は、アルミニウム製のケース１１内に主回路部２及び制御回路部３を有しており、また、コネクタ４をケース１１の側面部に取付けてある。そして、ケーブル状の接続配線５の一端がコネクタ４に接続されており、接続配線５の他端がケース１１内の制御回路部３に接続されている。

コネクタ４は、主回路部２と略同等の高さ位置に配設されており、コネクタ４と主回路部２との間には、ケース１１の一部が介在している。また、制御回路部３は、主回路部２の上方に配置されている。そして、接続配線５は、コネクタ４から一旦下方へ延びた後、ケース１１の内側であって主回路部２の側方となる部分を上方へ通過して、制御回路部３に接続される。

また、主回路部２における冷却器２２は、半導体モジュール２１を両面から挟持するように配された冷却管２２１を複数有する。即ち、冷却管２２１と半導体モジュール２１とが交互に積層されている。各冷却管２２１は、内部に冷媒流路（図示略）を設けてなり、これに冷却媒体を流通可能に構成してある。また、図２に示すごとく、複数の冷媒管２２１の両端をそれぞれ連結するように蛇腹パイプ２２２を配置し、２箇所のヘッダ部２２３を形成してある。また、該２箇所のヘッダ部２２３の端部には、冷却器２２の一方の端部に配された冷媒管２２１に接続された、冷媒導入口２２４と冷媒排出口２２５とがそれぞれ設けてある。
そして、半導体モジュール２１は、隣り合う冷却管２２１の間に２個づつ並列配置された状態で挟持されている。

このように積層配置された半導体モジュール２１と冷却管２２１とを、積層方向に加圧するためのばね部材１２が、ケース１１内に配設されている。そして、このばね部材１２が上記遮蔽板６を構成している。
ばね部材１２は、図２に示すごとく、その中央部が主回路部２側に向かうように湾曲してなり、ばね部材１２の両端部をケース１１内に固定された２個の固定ピン１３に係止している。そして、ばね部材１２は、中央部において、冷却管２２１と半導体モジュール２１とを積層方向に押圧するように付勢された状態で配設されている。
このように配設されたばね部材１２（即ち遮蔽板６）とケース４の内壁との間を、上記接続配線５が通っている。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、接続配線５と主回路部２との間に遮蔽板６を配設してある。これにより、主回路部２から発生する電磁ノイズを遮蔽板６によって遮蔽して、電磁ノイズが接続配線５へ影響することを防ぐことができる。
接続配線５は、制御回路部３への制御用電源の供給経路であるため、この部分に電磁ノイズが影響すると制御回路部３の正常な動作を妨げるおそれがあるが、上記のごとく、上記遮蔽板６によって電磁ノイズの影響を遮断することにより、制御回路部３の正常な動作を確保することができる。

また、接続配線５と主回路部２との間に遮蔽板６を介設することにより、接続配線５が主回路部２の近傍を通るように配線することが可能となり、設計の自由度を増すことができる。これにより、電力変換装置１の小型化、省スペース化を図ることが容易となる。

また、接続配線５は、電力変換装置１のケース１１の内壁と遮蔽板６との間を通るよう配設してある。そのため、接続配線５は、電力変換装置１における主回路部２以外の部品からの電磁ノイズについても、影響を受け難くすることができる。
また、遮蔽板６は上記ばね部材１２によって構成されている。即ち、ばね部材１２が遮蔽板６の役割をも兼ねることとなるため、電力変換装置１の部品点数を少なくすることができる。これにより、電力変換装置１の一層の小型化、低コスト化を図ることができる。

以上のごとく、本例によれば、制御回路部の正常な動作を確保することができる小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。

実施例における、電力変換装置の一部断面説明図。実施例における、図１のＡ−Ａ線矢視断面相当の断面説明図。

符号の説明

１電力変換装置
１１ケース
１２ばね部材
２主回路部
２１半導体モジュール
２１１信号端子
２２冷却器
２２１冷却管
３制御回路部
４コネクタ
５接続配線
６遮蔽板

Claims

電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷却器とを含む主回路部と、上記半導体モジュールの信号端子に電気的に接続され上記半導体モジュールを制御する制御回路部と、該制御回路部へ制御用の電源を供給するためのコネクタとを有する電力変換装置であって、
上記コネクタと上記制御回路部とを電気的に接続する接続配線と上記主回路部との間には、該主回路部から発生する電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板を配設してなることを特徴とする電力変換装置。
請求項１において、上記接続配線は、上記電力変換装置のケースの内壁と上記遮蔽板との間を通るよう配設されていることを特徴とする電力変換装置。
請求項１又は２において、上記冷却器は、上記半導体モジュールを両面から挟持するように配された冷却管を有し、上記遮蔽板は、上記冷却管と上記半導体モジュールとを積層方向に加圧するためのばね部材によって構成されていることを特徴とする電力変換装置。