JP2016059207A - 電力変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書が開示する技術は、樹脂製の本体を有する冷却器と、スイッチング素子を収容したパワーカードを積層した積層ユニットを備えた電力変換器に関し、スイッチング素子が発するラジオノイズを低減する。
【解決手段】電力変換器１００は、絶縁板９を挟んでパワーカード２と冷却器４を積層した積層ユニット１０を備える。パワーカード２の表面には、スイッチング素子の電力と導通している放熱板が露出している。冷却器４は、樹脂製の本体と金属板を有する。本体は、隣接するパワーカードとの対向面に開口を有する。金属板は一方の面がその開口を塞いでおり、他方の面が絶縁板を挟んで放熱板と対向している。電力変換器のハウジング５０は、接地ブラケット５を備える。接地ブラケット５は、導電性を有しているとともに積層ユニット１０に沿って伸びている。接地ブラケット５は複数の冷却器４の各金属板３２に当接する導電性の複数の枝部５ｂを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力変換器に関する。特に、夫々がスイッチング素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されている積層体を備えた電力変換器に関する。

電力変換器は、電力を変換するための複数のスイッチング素子を備える。電力変換用のスイッチング素子は発熱量が大きい。複数のスイッチング素子を効率よく冷却することのできる電力変換器が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術は、夫々がスイッチング素子を収容した複数のパワーカードと複数の冷却器を積層した積層体を備える。各冷却器はパワーカードと対向するように積層されている。各パワーカードはその両側に当接している冷却器により冷却される。

特開２０１３−０５１７４７号公報

パワーカードの表面には、内部のスイッチング素子の電極と導通している放熱板を露出させる場合がある。スイッチング素子の電極と導通している放熱板にはスイッチング素子の熱がよく伝わる。他方、放熱板と対向する冷却器はアルミニウムなどの導電性の金属で作られることがあり、放熱板との間に絶縁板が挿入される。その結果、絶縁板を挟んだ放熱板と冷却器がコンデンサを形成する。このコンデンサは、電力変換器の回路上で意図したものではなく、ハードウエアの構成に起因して不可避的に生じるものであり、寄生容量あるいは浮遊容量と呼ばれることがある。

一般に、電力変換器のハウジング（筐体）は導電性の金属で作られており、そのハウジングがグランド電位に保持されることが多い。積層体が金属製の冷却器を採用している場合、その冷却器はハウジングと導通する。放熱板と絶縁板と冷却器で構成されるコンデンサ（寄生容量）は、一方の電極がスイッチング素子の電極と導通しており、他方の電極がグランドに接地しているコンデンサとなる。このコンデンサ（寄生容量）は、スイッチング素子の動作に伴うノイズ（スイッチングノイズ）が電力変換器のハウジングからスイッチング素子へと還流する経路を構成する。放熱板と絶縁板と冷却器で構成されるコンデンサ（寄生容量）は、ハードウエアの構成上不可避的に生成されてしまうものではあるが、スイッチングノイズの還流経路を作る点で好都合なコンデンサである。

ところで、本願の出願人は、本体を絶縁性の樹脂で作った複数の冷却器と複数のパワーカードを積層した電力変換器を提案している（特願２０１４−０８３４６９、本願出願時は未公開）。その冷却器は、内部を冷媒が通る樹脂製の本体と、金属板を備えている。本体は、隣接するパワーカードとの対向面に開口が設けられている。金属板は、一方の面が本体の開口を塞いでおり、他方の面が絶縁板を挟んで放熱板と対向している。樹脂製の本体を備える複数の冷却器と複数のパワーカードの積層体を電力変換器のハウジングに収容する場合、絶縁板を挟んで放熱板と対向する金属板はハウジングと接触しない場合がある。この場合、寄生容量を有するコンデンサの一方の電極が電気的に浮動状態となってしまい、スイッチングノイズの還流経路が遮断されてしまう。そうすると、スイッチングノイズは別の経路を流れることになり、ラジオノイズの増大につながる。

本明細書は上記課題に鑑みて創作された。本明細書が開示する技術は、樹脂製の本体を有する複数の冷却器と複数のパワーカードの積層体を備えた電力変換器に係り、ラジオノイズを低減する。

本明細書が開示する電力変換器は、複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されている積層体と、その積層体を収容している筐体（ハウジング）を備える。各パワーカードは、スイッチング素子を収容しており、表面にスイッチング素子の電極と導通している放熱板が露出している。複数の冷却器は、夫々が絶縁板を挟んで各パワーカードの放熱板に対向するように複数のパワーカードと積層されている。積層ユニットを収容している筐体は導電性を有する。

各冷却器は、樹脂製の本体と金属板を備えている。本体には、隣接するパワーカードとの対向面に開口が設けられている。金属板は、一方の面がその開口を塞いでおり、他方の面が絶縁板を挟んで放熱板と対向している。そして、電力変換器の筐体は、複数の冷却器の各金属板を筐体に導通させるノイズ誘導部材を備えている。ノイズ誘導部材は、導電性を有しているとともに積層体に沿ってその積層方向に伸びている。さらに、ノイズ誘導部材は、複数の枝部であって夫々が冷却器の各金属板に当接している複数の枝部を有している。

上記の電力変換器は、導電性のノイズ誘導部材によって、冷却器の各金属板と筐体との導通が確保される。金属板と絶縁板と放熱板で形成されるコンデンサの一方の電極、即ち金属板が筐体と導通することで、パワーカード内部のスイッチング素子が発したスイッチングノイズを筐体からスイッチング素子へ還流させることができる。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。

電力変換器の分解斜視図である。 電力変換器の斜視図である。 冷却器の分解斜視図である。 パワーカードの斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 電力変換器のノイズ経路を示す回路図である（コンデンサが接地）。 電力変換器のノイズ経路を示す回路図である（コンデンサが接地せず）。 第１変形例の電力変換器の断面図である。 第２変形例の電力変換器の模式図である。

図面を参照して実施例の電力変換器を説明する。実施例の電力変換器１００は、電気自動車に搭載され、走行用のモータに電力を供給する。電力変換器１００を含む電気自動車の電気系のブロック図は後に示す。図１は、電力変換器１００の分解斜視図である。図２は、電力変換器１００の斜視図である。なお、図１、図２では、本発明の説明に不必要な部品の図示は省略している。図示を省略した部品は、例えば、制御回路を実装した基板やリアクトルなどである。

電力変換器１００の主要部品はスイッチング素子を集積した積層ユニット１０である。積層ユニット１０は、複数の冷却器４ａ−４ｅと複数のパワーカード２ａ−２ｄを積層したユニットである。以下では、複数の冷却器４ａ−４ｅのいずれか１つを区別なく示すときには冷却器４と表記する。また、全ての冷却器を集合的に表すときには、複数の冷却器４と表記する。複数のパワーカード２ａ−２ｄのいずれか１つを区別なく示すときにはパワーカード２と表記する。全てのパワーカードを集合的に表すときには複数のパワーカード２と表記する。図中のＸ軸の方向が複数のパワーカード２と複数の冷却器４の積層方向に相当する。Ｘ軸が積層方向を示すことは、以降の図でも同じである。また、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向を「上」と表現する。

複数のパワーカード２と複数の冷却器４は、１つずつ交互に積層されている。パワーカード２と冷却器４の間には絶縁板９が挟まれている。絶縁板９は、絶縁性と伝熱性に優れた材料で作られている。例えば、絶縁板９は、高伝熱性のセラミックスで作られている。図１では一組の絶縁板だけに符号９を付しており、他の絶縁板には符号を省略している。また、図２では絶縁板の符号を省略している。

積層ユニット１０は、ハウジング５０に収容される。電力変換器１００のハウジング５０の中間底５０ｄに２枚の接地ブラケット５がボルト６で固定され、その接地ブラケット５の上に積層ユニット１０が設置される。接地ブラケット５は、導電性の金属で作られている。接地ブラケット５は、ハウジング５０の部品である。図１には、接地ブラケット５の一部拡大図も描かれている。図に示すように、接地ブラケット５には、複数の枝部５ｂが設けられている。各枝部５ｂは、上方に伸びており、途中でベース板５ａに平行に屈曲しており、Ｌ字型をなしている。この複数の枝部５ｂは、一枚板のベース板５ａにコの字形の切り込みを入れ、コの字の内側を２回折り曲げたものである。接地ブラケット５の機能については後述する。

中間底５０ｄは、ハウジング５０の高さ方向（Ｚ軸方向）の中間に設けられており、中間底５０ｄの下側には不図示の別のユニットが収容される。中間底５０ｄの中央には開口５０ｃが設けられており、この開口５０ｃを通じて積層ユニット１０と中間底５０ｄの下側のユニットが接続される。

図示を省略しているが、ハウジング内には積層ユニット１０をその積層方向に加圧する板バネが備えられている。即ち、ハウジング５０は、積層ユニット１０に積層方向の圧力を加えつつ積層ユニット１０を収容する。図２の矢印Ｐが積層ユニット１０に加えられる圧力を模式的に表している。積層ユニットの積層方向の他端（矢印Ｐと反対側の端）は、ハウジング５０の壁に押し当てられる。

冷却器４の構造を概説する。冷却器４は、図中のＹ軸方向の両側に貫通孔４３を備えている。冷却器４のパワーカード２と対向する箇所は内部が空洞であり、その空洞は両側の貫通孔４３と連通している。積層ユニット１０の一方の端には貫通孔４３を塞ぐカバー４９が取り付けられている。積層ユニット１０の他方の端は、ハウジング５０の壁に当接する。ハウジング５０の壁には供給口５０ａと排出口５０ｂが設けられている。供給口５０ａに冷却器４の一方の貫通孔４３が連通し、排出口５０ｂに他方の貫通孔４３が連通するように積層ユニット１０がハウジング５０に収容される。供給口５０ａには冷媒の供給パイプが接続され、排出口５０ｂには冷媒の排出パイプが接続される。

ハウジング５０に設けられた供給口５０ａを通じて一方の貫通孔４３へ冷媒が供給される。その冷媒は各冷却器４の貫通孔４３を通じて全ての冷却器４に分配される。冷媒は液体であり、典型的には水である。冷媒は各冷却器４を通過する間に隣接するパワーカード２から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、各冷却器４の他方の貫通孔４３を通り、排出口５０ｂから排出される。

図３を参照して冷却器４の構造を説明する。冷却器４は、樹脂製の本体４０、２枚の金属板３２ａ、３２ｂ、ガスケット３１、３４ａ、３４ｂを備える。先に述べたように、図中のＸ軸が積層方向に相当する。積層方向からみると本体４０は横長である。説明の便宜上、図中のＹ軸方向を本体の長手方向と称し、Ｚ軸方向を本体の短手方向と称する。

本体４０は、絶縁性の樹脂で作られている。本体４０は、樹脂の射出成形で作られる。本体４０の長手方向の両側には、積層方向に伸びる筒部４２が設けられている。筒部４２の内側が先に述べた貫通孔４３である。筒部４２の先端は、隣接する冷却器４とガスケット３１を挟んで連結する。複数の冷却器４がパワーカードとともに連結されると、積層方向に並ぶ一方の貫通孔群が連通して流路Ｐ１を形成し、積層方向に並ぶ他方の貫通孔群が連通して流路Ｐ３を形成する。

図３ではパワーカードは不図示であるが、２個の筒部４２の間にパワーカード２が位置する。本体４０の長手方向の中央には、パワーカードとの対向面４４ａに開口４１ａが設けられており、対向面４４ａとは反対側のパワーカードとの対向面４４ｂに開口４１ｂが設けられている。開口４１ａ、４１ｂと貫通孔４３は本体４０の内部で連通している。一方の開口４１ａはガスケット３４ａを挟んで金属板３２ａによって封止される。金属板３２ａは、長手方向両側の筒部４２の間で位置決めされる。他方の開口４１ｂはガスケット３４ｂを挟んで別の金属板３２ｂで封止される。金属板３２ｂが当接する側では本体４０に窪み４６が設けられている。対向面４４ｂは、窪み４６の底面に相当する。金属板３２ｂは、窪み４６に嵌り込み、位置決めされる。

先に述べたように、積層ユニット１０はその積層方向に圧力を受ける。その圧力により、金属板３２ａ（３２ｂ）が開口４１ａ（４１ｂ）の周囲に強く押し当てられ、開口４１ａ（４１ｂ）の封止が確立される。金属板３２ａ、３２ｂが開口４１ａ、４１ｂを封止することによって、本体４０の内部に水密の流路Ｐ２が形成される。流路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は連通し、冷媒の通り路となる。夫々の金属板３２ａ、３２ｂの本体内側を向く面には複数のフィン３３が設けられている。金属板３２ａ、３２ｂの本体内側を向く面とフィン３３は冷媒に直接触れる。一方、金属板３２ａ、３２ｂは、本体外側を向く面が絶縁板９を挟んでパワーカード２と対向する。金属板３２ａ、３２ｂとフィン３３が冷媒に直接触れるので、冷却器４はパワーカード２の熱をよく吸収する。

図４と図５を参照してパワーカード２を説明する。図４は、パワーカード２の斜視図であり、図５は、図２のV−V線に沿った電力変換器１００の断面図である。なお、図５では、積層ユニット１０の一部を省略している。また、図５では、各パワーカードから延設されている端子（図４の電極端子２５ａ−２５ｃ、制御端子２４）の図示を省略している。さらにまた、図５では、パワーカード２ａのみに内部の部品に符号を付してある。図４のパワーカード２が図５のパワーカード２ａに対応すると理解されたい。ただし、他のパワーカード２ｂ−２ｄもパワーカード２ａと同じ構造を有している。

パワーカード２は、樹脂パッケージ２１の内部に２個のスイッチング素子２３ａ、２３ｂをモールドしたデバイスである。樹脂パッケージ２１の一方の側面２１ａには、２個の放熱板２２ａ、２２ｂが露出している。図では見えないが、反対側の側面２１ｂには別の放熱板２２ｃが露出している。放熱板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、導電性の金属で作られている。

各スイッチング素子２３ａ、２３ｂは、その内部でＩＧＢＴとダイオードが逆並列に接続されている。各スイッチング素子２３ａ、２３ｂは、その表面に電極が露出している。図５は、スイッチング素子２３ａを通る断面を示している。放熱板２２ａの裏面（樹脂パッケージ２１に埋もれている面）は、スイッチング素子２３ａの一方の表面の電極と接合している。即ち、放熱板２２ａはスイッチング素子２３ａの電極と導通している。放熱板２２ｃの裏面（樹脂パッケージ２１に埋もれている面）は、導電性のスペーサ２６を介してスイッチング素子２３ａの他方の表面の電極と導通している。放熱板２２ｃは、もうひとつのスイッチング素子２３ｂの一方の電極とも導通している。そして、スイッチング素子２３ｂの他方の電極は、別の放熱板２２ｂ（図４参照）と導通している。結局、２個のスイッチング素子２３ａ、２３ｂは、放熱板２２ｃを介して直列に接続されている。放熱板２２ａはその直列回路の高電位側の電極に相当し、放熱板２２ｂは直列回路の低電位側の電極に相当する。放熱板２２ｃは、直列回路の中点に接続されていることになる。図４と図５では図示を省略しているが、放熱板２２ａは樹脂パッケージ２１の上方へ伸びている電極端子２５ａと繋がっており、放熱板２２ｂは電極端子２５ｂと繋がっており、放熱板２２ｃは電極端子２５ｃと繋がっている。電極端子２５ａ−２５ｃは図４に図示されているので参照されたい。放熱板２２ａ−２２ｃは、スイッチング素子２３ａと２３ｂの電極と外のデバイスを接続する電極端子２５ａ−２５ｃの一部に相当する。放熱板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、スイッチング素子の電極と導通していることで、電気信号だけでなく熱もよく伝える。

パワーカード２の側面２１ａ、２１ｂは、冷却器４と対向する面に相当する。即ち、側面２１ａは、冷却器４の本体４０の対向面４４ｂと対向し、側面２１ｂは、対向面４４ａと対向する。対向面４４ａには金属板３２ａが当接しており、対向面４４ｂには金属板３２ｂが当接している。また、側面２１ａに放熱板２２ａ、２２ｂが露出しており、側面２１ｂに放熱板２２ｃが露出している。結局、金属板３２ａが、絶縁板９を挟んで放熱板２２ｃと対向し、金属板３２ａは、絶縁板９を挟んで放熱板２２ａ、２２ｂと対向する。スイッチング素子２３ａ、２３ｂの熱は、放熱板２２ａ、２２ｂ、２２ｃと絶縁板９と金属板３２ａ、３２ｂとその裏面のフィン３３を介して冷媒によく吸収される。

図４に描かれている制御端子２４は、樹脂パッケージ２１の内部でスイッチング素子２３ａ、２３ｂのゲート電極と導通しているが、その図示は省略している。

図５を参照して電力変換器１００の全体の説明に戻る。図５には、積層ユニット１０をその積層方向に加圧する板バネ５１も描かれている、板バネ５１は、ハウジング５０の中間底５０ｄに設けられた支柱５２と積層ユニット１０の端面との間に挿入されており、積層ユニット１０に圧力を加えている。積層方向に圧力を加えることで、対向する冷却器４とパワーカード２の密着度を高め、パワーカード２のスイッチング素子２３ａ、２３ｂから冷却器４への伝熱効率を高めている。

以下では、放熱板２２ａ、２２ｂ、２２ｃのいずれか一つを区別なく示す場合には放熱板２２と表記する。また、冷却器４の金属板３２ａと３２ｂのいずれか一つを区別なく示す場合には金属板３２と表記する。

対向するパワーカード２と冷却器４の間には絶縁板９が挟まれている。より詳細には、放熱板２２と金属板３２が絶縁板９を挟んで対向している。放熱板２２と金属板３２は導電性であり、それらの間に絶縁板９が挟まれている。絶縁板９は所定の誘電率を有する。よって、放熱板２２と絶縁板９と金属板３２の積層体はコンデンサを構成する。そして、先に述べたように、放熱板２２は、スイッチング素子２３ａ又は２３ｂの電極と導通している。

以下、放熱板２２と絶縁板９と金属板３２が形成するコンデンサを符号Ｃｐで表す。コンデンサＣｐは、電気部品として用意されたものではなく、電力変換器の構造に起因して生成されるコンデンサである。コンデンサＣｐの要領は寄生容量と呼ばれることがある。

一方、電力変換器１００の金属製（導電性）のハウジング５０は、車両のボディと導通している。車両のボディは、導電性を有しており、車載機器の共通のグランド（ボディグランド）として使われる。

スイッチング素子２３ａ、２３ｂはそのスイッチング動作に伴ってスイッチングノイズを発生する。コモンモードとしてのスイッチングノイズは、スイッチング素子２３ａ、２３ｂの出力に重畳して伝わり、次いでスイッチング素子２３ａ、２３ｂの出力先のデバイス、あるいはそのデバイスのハウジング（即ちグランド）へと伝搬する。さらにスイッチングノイズは電力変換器１００のハウジングからパワーカード２へと伝搬し、スイッチング素子２３ａ、２３ｂへと戻る。

コンデンサＣｐの一方の電極に相当する金属板３２がハウジング５０と導通していれば、スイッチング素子２３ａ、２３ｂの出力先のデバイスへ伝搬したスイッチングノイズはコンデンサＣｐを通じてハウジング５０からスイッチング素子２３ａ、２３ｂへと還流することができる。スイッチングノイズの伝搬経路（ノイズ経路）については後述する。

図５に示されているように、接地ブラケット５が、複数の冷却器４の各金属板３２とハウジング５０を導通させる。接地ブラケット５は、それぞれの金属板３２の位置に合わせて複数の枝部５ｂを備えている。各枝部５ｂは、一枚の金属板であるベース板５ａの一部を折り曲げたものである。各枝部５ｂはベース板５ａから上方に折れ曲がっており、夫々の枝部５ｂの上面が各金属板３２に当接している。一方、ベース板５ａの一端がボルト６でハウジング５０の中間底５０ｄに連結されており、ベース板５ａは中間底５０ｄに密着し、導通している。この接地ブラケット５により、各金属板３２とハウジング５０の導通が確保される。

図６と図７を参照してコンデンサＣｐの効果を説明する。図６と図７は、電力変換器１００を含む電気自動車２００のブロック図である。図６は、コンデンサＣｐがハウジング５０に接地しているときのノイズ経路を示す。図７は、コンデンサＣｐが接地しておらず、寄生容量が形成されない場合のノイズ経路を示す。

電気自動車２００の電気系を概説する。電力変換器１００は、昇降圧コンバータ１０１とインバータ１０２を備える。図において、還流ダイオード付きの２個のトランジスタの直列接続を囲んでいる破線がパワーカードを表している。詳しい説明は割愛するが、パワーカード２ａに封止されている２個のスイッチング素子が昇降圧コンバータ１０１の一部を構成する。パワーカード２ｂ−２ｄに封止されているスイッチング素子がインバータ１０２を構成する。

電力変換器１００は、高圧バッテリ７１の出力電圧を昇圧し、その後交流に変換してモータ６３に出力する。符号７０は高圧バッテリ７１を収容しているハウジング（バッテリハウジング７０）を表しており、符号６４は、モータ６３を収容しているハウジング（モータハウジング６４）を示している。バッテリハウジング７０とモータハウジング６４はいずれも導電性の金属で作られている。また、バッテリハウジング７０、モータハウジング６４、電力変換器１００のハウジング５０は、車両のボディに取り付けられており、導通している。図６の符号ＢＧが車両のボディ（ボディＢＧ）を表している。符号６５が示す線が、モータハウジング６４とボディＢＧが導通していることを表している。符号６６が示す線が、電力変換器１００のハウジング５０とボディＢＧが導通していることを表している。符号７２が示す線が、バッテリハウジング７０とボディＢＧが導通していることを表している。

高圧バッテリ７１と電力変換器１００は、シールド付きバッテリケーブル７３で接続されている。バッテリケーブル７３の中の送電用のパワーケーブル７３ａは高圧バッテリ７１と昇降圧コンバータ１０１を接続している。バッテリケーブル７３のシールド線７３ｂは、バッテリハウジング７０と電力変換器１００のハウジング５０を接続している。電力変換器１００とモータ６３は、モータケーブル６１で接続されている。モータケーブル６１の中の送電用のパワーケーブル６１ａはインバータ１０２とモータ６３を接続している。モータケーブル６１のシールド線６１ｂは、電力変換器１００のハウジング５０とモータハウジング６４を接続している。

先に述べたように、各パワーカード２の放熱板２２と絶縁板９と金属板３２の積層体はコンデンサＣｐを構成しており、コンデンサＣｐの一方の電極に相当する放熱板２２はスイッチング素子の電極と導通しており、他方の電極に相当する金属板３２はハウジング５０と導通している。なお、図６、図７では、パワーカード２にコンデンサＣｐが接続されているように描かれているが、電気的にはコンデンサＣｐは各スイッチング素子２３ａ、２３ｂの電極と接続されていることに留意されたい。

図中の太線矢印Ｎ１は、パワーカード２ｃに封止されたスイッチング素子２３ａ、２３ｂが発したスイッチングノイズの経路（ノイズ経路）を示している。図示されているノイズ経路は、ハウジング（グランド）を通るコモンモードノイズの経路を表している。

スイッチング素子２３ａ、２３ｂが発したスイッチングノイズは、モータケーブル６１のパワーケーブル６１ａを伝搬してモータ６３に至る。スイッチングノイズは、モータ６３からモータハウジング６４に伝わる。スイッチングノイズはモータハウジング６４からモータケーブル６１のシールド線６１ｂを通り、電力変換器１００のハウジング５０に至る。そしてスイッチングノイズは、ハウジング５０とパワーカード２ｃの間のコンデンサＣｐを通り、ノイズ発信源であるスイッチング素子２３ａ、２３ｂへと戻る。スイッチングノイズはボディＢＧを経由せずにノイズ発生源であるスイッチング素子２３ａ、２３ｂへと戻る。

図７は、冷却器４の金属板３２がハウジング５０が導通していない場合、即ち、コンデンサＣｐが機能しない場合のノイズ経路を示している。太線矢印Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４が、パワーカード２ｃに封止されたスイッチング素子２３ａ、２３ｂが発したスイッチングノイズのノイズ経路を示している。

スイッチング素子２３ａ、２３ｂが発したスイッチングノイズは、モータケーブル６１のパワーケーブル６１ａを伝搬してモータ６３に至る。スイッチングノイズは、モータ６３からモータハウジング６４に伝わる。ここから先、スイッチングノイズは、仮にモータケーブル６１のシールド線６１ｂを通ってもパワーカード内のスイッチング素子へ戻る経路が無い。より正確には、スイッチング素子へ戻る経路のインピーダンスが高い。それゆえ、スイッチングノイズは、電流が流れ易い（即ちインピーダンスの低い）ボディＢＧへと流れる。スイッチングノイズは、ボディＢＧを経由してハウジング５０に戻る（符号Ｎ２とＮ３が示すノイズ経路）。ボディＢＧを伝わるスイッチングノイズはボディＢＧの全体に拡がり、その一部はバッテリハウジング７０とバッテリケーブル７３のシールド線７３ｂを経由してハウジング５０に戻る分流も表れる（符号Ｎ４が示すノイズ経路）。

図７の状況では、スイッチングノイズは、ボディＢＧ、バッテリハウジング７０など、車両の広い範囲に拡がる。車両の広い範囲に拡がったスイッチングノイズは、ラジオの音声にノイズ（ラジオノイズ）として表れる。一方、図６の状況では、スイッチングノイズはモータハウジング６４からモータケーブル６１のシールド線６１ｂを通ってハウジング５０に戻り、さらにコンデンサＣｐを経由してスイッチング素子２３ａ、２３ｂに戻る。コンデンサＣｐ（寄生容量）によって、ノイズの伝搬する経路（ノイズループ）が小さくなる。ノイズループが小さいほど、ラジオノイズが抑えられる。このようにスイッチング素子２３ａ、２３ｂの直近にコンデンサＣｐ（寄生容量）を設けることでラジオノイズを低減することができる。他のパワーカード２ａ、２ｃ、２ｄに収容されているスイッチング素子が発するノイズについても同様である。

図８と図９を参照して電力変換器の変形例を説明する。図８の電力変換器１００ａは、接地ブラケット５が、ハウジング１５０とは別部材である補助部材１５１を介してハウジング１５０と導通している例である。導電性を有する補助部材１５１は、ボルト１５２によってハウジング１５０に連結されている。その補助部材１５１にボルト６によって接地ブラケット５が固定されている。接地ブラケット５は、実施例の電力変換器１００の場合と同様に、ベース板５ａと複数の枝部５ｂで構成されており、各枝部５ｂが各冷却器の金属板３２に接している。この変形例における積層ユニット１０は、実施例の積層ユニット１０と同じである。積層ユニットの各金属板３２と接地ブラケット５との接続構造も実施例のものと同じである。接地ブラケット５を固定する補助部材１５１は、積層ユニット１０の側方や上方に配置されてもよい。

図９は、積層方向から見たときの電力変換器１００ｂを模式的に表している。冷却器４と絶縁板９は破線で描いてある。冷却器４の金属板３２は実線で描いてある。金属板３２は、パワーカード２の表面の放熱板（図９では不図示）と絶縁板９を挟んで対向している。電力変換器１００ｂでは、接地ブラケット２０５の枝部２０５ｂの向きが、実施例の接地ブラケット５の枝部５ｂをＺ軸回りに９０度回転させたものに相当する。接地ブラケット２０５の枝部２０５ｂの上面が金属板３２と接しており、ベース板２０５ａが電力変換器１００ｂのハウジング２５０に接しており、金属板３２とハウジング２５０の導通が確保されている。電力変換器１００ｂでは、枝部２０５ｂの長さを長くすることによって、金属板３２との接触面積を大きくすることができる。枝部２０５ｂと金属板３２との接触面積が大きい方が、インピーダンスが小さくなり、ノイズが流れ易くなる。

実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例の接地ブラケット５、２０５がノイズ誘導部材の一例に相当する。実施例の積層ユニット１０が積層体の一例に相当する。実施例のハウジング５０、１５０、２５０が筐体の一例に相当する。本明細書が開示する技術は、走行用のモータを備える電気自動車、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車、燃料電池車に適用することができる。

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、２ａ−２ｄ：パワーカード
４、４ａ−４ｅ：冷却器
５、２０５：接地ブラケット（ノイズ誘導部材）
５ａ、２０５ａ：ベース板
５ｂ、２０５ｂ：枝部
９：絶縁板
１０：積層ユニット（積層体）
２１：樹脂パッケージ
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：放熱板
２３ａ、２３ｂ：スイッチング素子
３１、３４ａ、３４ｂ：ガスケット
３２、３２ａ、３２ｂ：金属板
３３：フィン
４０：本体
４１ａ、４１ｂ：開口
４２：筒部
４３：貫通孔
４４ａ、４４ｂ：対向面
５０、１５０、２５０：ハウジング（筐体）
１００、１００ｂ、１００ｃ：電力変換器
２００：電気自動車
２０５ 接地ブラケット

Claims (1)

1. 夫々がスイッチング素子を収容している複数のパワーカードであって表面に前記スイッチング素子の電極と導通している放熱板が露出している複数のパワーカードと、
   複数の冷却器であって夫々が絶縁板を挟んで各パワーカードの前記放熱板と対向するように前記複数のパワーカードと積層されている複数の冷却器と、
   前記複数のパワーカードと前記複数の冷却器の積層体を収容している導電性の筐体と、
   を備えており、
   各冷却器は、
   内部を冷媒が通る樹脂製の本体であって隣接するパワーカードとの対向面に開口が設けられている本体と、
   一方の面が前記開口を塞いでいるともに、他方の面が前記絶縁板を挟んで前記放熱板と対向している金属板と、
   を備えており、
   前記筐体が、導電性を有しているとともに前記積層体に沿ってその積層方向に伸びており、複数の枝部であって夫々が複数の前記冷却器の各金属板に当接している複数の枝部を有するノイズ誘導部材を備えている、
   ことを特徴とする電力変換器。

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