JP6119517B6 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

ここに開示される発明は、電力変換装置に関する。

特許文献１および特許文献２は、電力変換装置を開示する。これらは、一枚の基板上に主回路と制御回路とを実装するという、耐ノイズ性の改善を図るうえで有利な構成を開示している。

特開２００８−２９０９４号公報 特開２０１０−２３９８１１号公報

従来技術の構成では、一枚の基板上に電力変換装置の回路を構成する必要がある。しかし、電力変換装置の回路を一枚の基板上に実装すると、大きい基板が必要となり、電力変換装置としての体格が大きくなる。また、電力変換装置の一部回路だけの変更、または保守作業における交換が困難になる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはノイズに関する改善を図るために、さらなる改良が求められている。

発明の目的のひとつは、ノイズに関する性能が改良された電力変換装置を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、電力変換装置の回路を複数の基板に分散して配置することを可能としながら、ノイズに関する高い性能を提供することができる電力変換装置を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、ノイズに対策するための複数のフィルタ回路を複数の基板に分散的に配置しながら、基板間のノイズに対するインピーダンスを抑制することができる電力変換装置を提供することである。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつにより電力変換装置が提供される。発明は、直流側に直流電源（１１）が接続され、交流側に交流電源（１２）または交流負荷（９１２）が接続され、少なくとも直流から交流への電力変換を提供するインバータ回路（１６、９１６）を備える電力変換装置において、インバータ回路の直流側をフィルタ回路の容量要素（２１ｃ）を介して接地接続する直流側接地部（Ｇ１）を有する第１基板（４１）と、インバータ回路の交流側をフィルタ回路の容量要素（２２ｃ、９１２ｃ）を介して接地接続する交流側接地部（Ｇ２、Ｇ８）を有する第２基板（４２、９４２）と、第１基板と第２基板とを収容し、電気的な回路における共通の接地電位を提供するためのケース（２８）と、第１基板と第２基板とを含む複数の基板の間に配置され、直流側接地部と交流側接地部とを含む複数の接地部の間を電気的に接続する通電経路面（ＮＰ）の少なくとも一部を提供する板状導体（５１、５２、５３、２５１、２５２、２５３、３５４、４５５、５５１、５５２、５５３、６５１、６５２、８５１、８５２、９５１、９５３）とを備え、板状導体は、複数の接地部の間を直線的に結ぶ通電経路を提供するために、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面の多角形部分または四辺形部分より大きく面状に拡がっていることを特徴とする。

この構成によると、直流側接地部と、交流側接地部とが、隣接して配置された基板の間に配置された板状導体を経由して電気的に接続される。しかも、板状導体は、基板の間に位置する通電経路面の多角形部分または四辺形部分より大きく面状に拡がっている。このため、直流側接地部を経由するノイズ電流と、交流側接地部を経由するノイズ電流とに対するインピーダンスが抑制される。これにより、ノイズを抑制することができる。

発明の第１実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。 第１実施形態の電力変換装置の回路図である。 第１実施形態の電力変換装置の機器配置を示す透視的な平面図である。 第１実施形態の電力変換装置の機器配置を示す透視的な側面図である。 第１実施形態の回路基板の配置を示す模式的な斜視図である。 第１実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。 第１実施形態のノイズ抑制効果を示すグラフである。 第１実施形態の素子に起因するノイズを示すグラフである。 発明の第２実施形態の回路基板の配置を示す模式的な斜視図である。 発明の第３実施形態の回路基板の配置を示す模式的な斜視図である。 発明の第４実施形態の回路基板の配置を示す模式的な断面図である。 発明の第５実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。 発明の第６実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。 発明の第７実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。 発明の第８実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。 発明の第９実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。 第９実施形態の回路基板の配置を示す模式的な平面図である。

以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
図１において、電力変換システム１０は、複数の電源の間に構築されている。複数の電源は、電池１１と、交流電源１２とを含む。電力変換システム１０は、電池１１と、交流電源１２とに接続された電力変換装置１４を備える。

電池１１は、充放電可能な比較的大容量の二次電池である。電池１１は、例えばリチウムイオン電池などによって提供することができる。電池１１は、直流電源および直流負荷として機能する。電池１１は、電力変換システム１０において直流電力を入出力可能な双方向型の直流電源を提供する。

電池１１は、直流電源１１とも呼ばれる。電池１１は、電力変換システム１０における直流系統を提供する。電池１１は、電力変換装置１４が提供する回路において、インバータ回路１６の直流端に接続されている。直流系統は、追加的に、または代替的に、他の直流電源を含むことができる。例えば、直流系統は、酸素と水素との反応によって発電する燃料電池を含むことができる。直流系統は、小規模な交流発電機と整流回路とを含む直流発電装置を含むことができる。直流系統は、電力変換装置１４と接続、分離が可能な移動可能な電池を含むことができる。これら追加的な直流電源は、インバータ回路１６に対して、電池１１と並列に接続される。

交流電源１２は、広域電力網によって提供される。交流電源１２は、種々の形式によって提供することができ、図示の例では、単相３線形式によって提供されている。交流電源１２は、第１相ＡＣ１、第２相ＡＣ２、および中間相ＮＣを提供する。交流電源１２は、例えばＡＣ２００Ｖである。交流電源１２は、系統電源１２とも呼ばれる。交流電源１２は、電力変換システム１０における交流系統を提供する。交流電源１２は、電力変換装置１４が提供する回路において、インバータ回路１６の交流端に接続されている。交流電源１２は、追加的に、または代替的に、建物内または施設敷地内に構築された構内電力網、または中小規模の交流発電装置を備えることができる。

電力変換装置１４は、複数の電源と接続されている。電力変換装置１４は、少なくともひとつの直流電源１１と、少なくともひとつの交流電源１２とに接続されている。電力変換装置１４は、複数の電源の間において必要とされる電力変換を提供する。電力変換装置１４は、交流系統と直流系統との間に設けられ、それらの間における必要とされる電力変換を提供する。電力変換装置１４は、少なくともひとつの直流電源１１と、少なくともひとつの交流電源１２との間において、交流から直流、および直流から交流の双方向の電力変換を提供する。

電力変換装置１４は、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を含む変換回路１５を備える。変換回路１５は非絶縁型かつ双方向型の電力変換回路を提供する。複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、ＩＧＢＴ素子または電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ素子などの電力用スイッチ素子によって提供することができる。

変換回路１５は、交流系統と直流系統との間に設けられたインバータ回路１６を備える。インバータ回路１６は、交流端と直流端とを提供する。インバータ回路１６は、交流電源１２の相数に対応したブリッジ回路によって提供される。インバータ回路１６は、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６および複数のコンデンサを含む。ハイサイドのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３の間、およびローサイドのスイッチ素子Ｑ５、Ｑ６の間に直流端が提供される。スイッチ素子Ｑ２、Ｑ５の間、およびスイッチ素子Ｑ３、Ｑ６の間に交流端が提供される。

変換回路１５は、電池１１とインバータ回路１６との間に設けられた双方向型のコンバータ回路１７を備える。コンバータ回路１７は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、リアクトルＬ１、およびコンデンサを含む。コンバータ回路１７は、インバータ回路１６の直流端から電池１１への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１７は、電池１１からインバータ回路１６の直流端への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１７は、電池１１から出力される電力の電圧を昇圧し直流端に供給する昇圧型のコンバータ回路である。コンバータ回路１７は、直流端に得られる電力の電圧を降圧し電池１１に供給する降圧型のコンバータ回路である。

インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、交流電源１２と電池１１との間において直列に設けられている。この結果、インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、交流電源１２から電池１１への順方向の電力供給および電圧変換を提供する。インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、電池１１から交流電源１２への逆潮流と呼ばれる電力供給および電圧変換を提供する。インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、電池１１と交流電源１２との間における双方向の電力変換を提供する双方向型の交流直流変換回路を提供している。

電池１１とコンバータ回路１７との間には、フィルタ回路２１が設けられている。フィルタ回路２１は、多段のフィルタ回路を含む。フィルタ回路２１は、第１のコモンモードフィルタを提供する。フィルタ回路２１は、複数のコモンモードコイルと、複数のコンデンサとを含む。コモンモードコイルは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に電磁的な結合を提供するように設けられている。複数のコンデンサは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための容量要素を提供する接地コンデンサ２１ｃとを含む。

接地コンデンサ２１ｃは、プラス線Ｐを接地するコンデンサと、マイナス線Ｎを接地するコンデンサとを含む一対のコンデンサ素子によって提供される。接地コンデンサ２１ｃは、プラス線Ｐ、マイナス線Ｎ、および接地部の間においてＹ字形の回路を提供する。接地コンデンサ２１ｃは、Ｙコンデンサとも呼ばれる。

フィルタ回路２１は、電力変換装置１４を構成する複数の回路基板の中のひとつである第１基板４１に搭載されている。フィルタ回路２１を構成する回路素子は、第１基板４１上に実装されている。接地コンデンサ２１ｃは、第１基板４１上に実装されている。接地コンデンサ２１ｃは、接地部Ｇ１において電力変換装置１４の接地電位に接続されている。接地部Ｇ１は、直流側接地部Ｇ１とも呼ばれる。接地コンデンサ２１ｃは、第１基板４１に設けられた接地パターンに電気的に接続されている。

接地パターンは、それが設けられた回路基板における接地電位を提供するための導体パターンである。接地パターンは、回路基板の一対の面のうち、回路部品を搭載するための主要な搭載面の反対側の面、すなわち裏面に設けられている。接地パターンは、回路基板の裏面のうち、ほとんどの範囲を覆うように形成されている。接地パターンは、接地面、アース面、またはグランド面などとも呼ばれる。多くの場合、接地パターンは基板の片面の広い範囲を覆うように形成されている。

交流電源１２とインバータ回路１６との間には、フィルタ回路２２が設けられている。フィルタ回路２２は、交流電源１２とインバータ回路１６との間において直列に設けられた多段のフィルタ回路を含む。フィルタ回路２２は、第２のコモンモードフィルタを提供する。フィルタ回路２２は、インバータ回路１６側に位置付けられたノーマルモードフィルタ２２ａと、交流電源１２側に位置付けられたコモンモードフィルタ２２ｂとを有する。フィルタ回路２２は、複数のコモンモードコイルと、複数のコンデンサとを含む。コモンモードコイルは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に電磁的な結合を提供するように設けられている。複数のコンデンサは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための容量要素を提供する接地コンデンサ２２ｃとを含む。

接地コンデンサ２２ｃは、プラス線Ｐを接地するコンデンサと、マイナス線Ｎを接地するコンデンサとを含む一対のコンデンサ素子によって提供される。接地コンデンサ２２ｃは、プラス線Ｐ、マイナス線Ｎ、および接地部の間においてＹ字形の回路を提供する。接地コンデンサ２２ｃは、Ｙコンデンサとも呼ばれる。

フィルタ回路２２は、電力変換装置１４を構成する複数の回路基板の中のひとつである第２基板４２に搭載されている。フィルタ回路２２を構成する回路素子は、第２基板４２上に実装されている。接地コンデンサ２２ｃは、第２基板４２上に実装されている。接地コンデンサ２２ｃは、接地部Ｇ２において電力変換装置１４の接地電位に接続されている。接地部Ｇ２は、交流側接地部Ｇ２とも呼ばれる。接地コンデンサ２２ｃは、第２基板４２に設けられた接地パターンに電気的に接続されている。

変換回路１５と電力変換装置１４の接地電位との間には、浮遊容量２４ｃが形成される。浮遊容量２４ｃは、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６と、電力変換装置１４の接地電位との間に形成される浮遊容量を含む。具体的には、浮遊容量２４ｃには、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のゲートと放熱用のヒートシンクとの間に形成される浮遊容量を含むことができる。浮遊容量２４ｃは、接地接続のための容量要素でもある。浮遊容量２４ｃは、ノイズ電流の経路を提供する。浮遊容量２４ｃは、接地部Ｇ４において電力変換装置１４の接地電位に接続されている。接地部Ｇ４は、スイッチ接地部Ｇ４とも呼ばれる。

交流電源１２とフィルタ回路２２との間には、交流電源１２のためのフィルタ回路２５が設けられている。フィルタ回路２５は、複数のコンデンサを含む。複数のコンデンサは、第１相ＡＣ１と中間相ＮＣとの間、および第２相ＡＣ２と中間相ＮＣとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための接地コンデンサ２５ｃとを含む。接地コンデンサ２５ｃは、接地部Ｇ７において電力変換装置１４の接地電位に接続されている。

電池１１とコンバータ回路１７との間、より詳細には電池１１とフィルタ回路２１との間には、遮断器２６が設けられている。遮断器２６は、電池１１とフィルタ回路２１との間において電気的な接続を開閉する。遮断器２６は、電池１１とコンバータ回路１７との間の電気的な接続を開閉する。遮断器２６はリレーによって提供することができる。

交流電源１２とインバータ回路１６との間、より詳細にはフィルタ回路２２とフィルタ回路２５との間には、遮断器２７が設けられている。遮断器２７は、フィルタ回路２２とフィルタ回路２５との間において電気的な接続を開閉する。遮断器２７は、交流電源１２とインバータ回路１６との間の電気的な接続を開閉する。遮断器２７はリレーによって提供することができる。

電力変換装置１４は、電気的な回路における共通の接地電位を提供するための接地部材２８を備える。接地部材２８の一部は、後述する接地パターンおよび板状導体によって提供される導体面によって提供される。接地部材２８の一部は、電力変換装置１４のである。以下の説明において、接地部材２８は、ケース２８とも称されることがある。交流電源１２の中間線ＮＣは、接地部Ｇ５によって接地部材２８に接続されている。電池１１のケース、および必要に応じてマイナス線Ｎは、接地部Ｇ６によって接地部材２８に接続されている。

電力変換装置１４は、変換回路１５を制御するための制御回路３１を備える。制御回路３１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を制御する。制御回路３１は、遮断器２６、２７を制御してもよい。制御回路３１は、大電力が流れる回路１５−１７、２１、２２、２５、２６、２７から電気的に絶縁された回路である。制御回路３１は、電力変換装置１４を制御するための制御装置を提供する。

制御回路３１は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とによって提供することができる。また、制御装置は、ロジック回路によって提供することができる。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。

制御回路３１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を駆動するための信号伝達系統に、制御系統と電力系統とを電気的に絶縁するための絶縁素子を備えることができる。絶縁素子は、入出力間において高い絶縁耐圧を提供できる信号伝達素子によって提供される場合がある。

制御回路３１は、電力変換装置１４を構成する複数の回路基板の中のひとつである第４基板４４および第５基板４５に搭載されている。制御回路３１を構成する回路素子は、第４基板４４および第５基板４５上に実装されている。第４基板４４は、Ａ基板とも呼ばれる。第５基板４５は、Ｂ基板とも呼ばれる。

電力変換装置１４は、電源回路３２を備える。電源回路３２は、制御回路３１に電力を供給する。電源回路３２は、電力変換装置１４に接続される少なくともひとつの電源から電力を受ける。電源回路３２は、電力変換装置１４に接続される直流系統と交流系統との両方に接続され、それら両方から電力を受ける。電源回路３２は、直流電源１１に接続され、直流電力を受ける。電源回路３２は、交流電源１２に接続され、交流電源１２から電力を受ける。図示の例では、電源回路３２は、電力変換装置１４に接続されたすべての電源１１、１２と接続され、それらのすべてから電力を受けることができる。

電源回路３２は、その内部にフィルタ回路２３を有する。フィルタ回路２３は、第３のコモンモードフィルタを提供する。フィルタ回路２３は、制御回路３１に供給される電力線（プラス線とマイナス線）を接地接続するための容量要素を提供する接地コンデンサ２３ｃを含む。接地コンデンサ２３ｃは、プラス線を接地するコンデンサと、マイナス線を接地するコンデンサとを含む一対のコンデンサ素子によって提供される。接地コンデンサ２３ｃは、プラス線、マイナス線、および接地部の間においてＹ字形の回路を提供する。接地コンデンサ２３ｃは、Ｙコンデンサとも呼ばれる。

電源回路３２、およびそれに含まれるフィルタ回路２３は、電力変換装置１４を構成する複数の回路基板の中のひとつである第３基板４３に搭載されている。フィルタ回路２３を構成する回路素子は、第３基板４３上に実装されている。接地コンデンサ２３ｃは、第３基板４３上に実装されている。接地コンデンサ２３ｃは、接地部Ｇ３において電力変換装置１４の接地電位に接続されている。接地部Ｇ３は、制御用電源接地部Ｇ３とも呼ばれる。接地コンデンサ２３ｃは、第３基板４３に設けられた接地パターンに電気的に接続されている。

図２において、電力変換装置１４は、制御回路３１と、電源回路３２とを備える。制御回路３１は、制御機能を提供するための回路素子を含む制御器３１ａと、複数のゲート駆動回路（ＧＴ−ＤＲＶ）３１ｂとを有している。それぞれのゲート駆動回路３１ｂには、電源回路３２から電力が供給される。制御回路３１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の数に対応した数のゲート駆動回路３１ｂを備える。

電源回路３２は、電池１１、および交流電源１２のなかの少なくともひとつから制御回路３１へ電力を供給する。電源回路３２は、電池１１または交流電源１２から制御回路３１へ電力を供給する。電源回路３２は、入出力間を電気的に絶縁する絶縁型の電源回路である。これにより、制御回路３１に電気的に接続された回路系統と、電源１１、１２に電気的に接続された回路系統とが電気的に絶縁される。

電源回路３２は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３２ａと、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３２ｂとを有する。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３２ｂは、複数のゲート駆動回路用電源（ＧＴ−ＰＷＳ）３２ｃを備える。これらゲート駆動回路用電源３２ｃは、入出力間を電気的に絶縁する絶縁型の電源回路である。

第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３２ａと、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３２ｂとの間には、フィルタ回路２３が設けられている。フィルタ回路２３は、複数の接地コンデンサ２３ｃを有する。これら複数の接地コンデンサは、第３基板４３上に実装されている。

電源回路３２は、電力変換装置１４の回路上に設けられた電流センサ３３から電流値を入力する。さらに、電源回路３２は、遮断器２６、２７等のリレーのような直流負荷にも電力を供給する。

図１、図２において、接地コンデンサ２１ｃ、接地コンデンサ２２ｃ、および接地コンデンサ２３ｃは、ノイズの経由を提供することがある。これら接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃの間におけるインピーダンスを低くすることがノイズを抑制するために有効である。具体的には、接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の間におけるインピーダンスを低くすることがノイズを抑制するために有効である。

また、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６と放熱用のヒートシンクとの間に形成される浮遊容量もノイズの経路を提供することがある。かかる浮遊容量に起因するノイズも抑制することが望ましい。

図３および図４は、電力変換装置１４の実装形態を示している。電力変換装置１４は、ケース２８内に収容されている。ケース２８内には、複数の基板４１−４６が収容されている。基板４１−４６のそれぞれは、両面に銅箔パターンを有する単層または多層のプリント配線基板によって提供することができる。

第１基板４１は、直流系統の回路基板である。第１基板４１は、少なくともフィルタ回路２１を搭載する。第２基板４２は、交流系統の回路基板である。第２基板４２は、少なくともフィルタ回路２２を搭載する。第３基板４３は、電源回路３２のための回路基板である。第３基板４３は、フィルタ回路２３を搭載する。第４基板４４および第５基板４５は、制御回路３１のための回路基板である。第４基板４４と第５基板４５とは、積層されている。第４基板４４と第５基板４５とは、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を含む。第６基板４６は、リレー等を搭載した回路基板である。さらに、ケース２８内には、リアクトルＬ１、トランスなどを収容したシールドケース４７、端子台などが収容されている。

図示されるように、第４基板４４と第５基板４５との積層体４４、４５がケース２８のほぼ中央に配置されている。この積層体の３辺に隣接して、第１基板４１、第２基板４２、および第３基板４３が配置されている。具体的には、四辺形の積層体４４、４５の第１辺に隣接して第１基板４１が配置されている。積層体４４、４５の第１辺と反対に位置する第２辺に隣接して第２基板４２が配置されている。さらに、積層体４４、４５の第１辺と第２辺との間の第３辺に隣接して第３基板４３が配置されている。第３基板４３は、やや第１基板４１側にずれた位置に位置付けられている。この結果、第３基板は、第１基板４１と積層体４４、４５との両方に隣接している。

第１基板４１と積層体４４、４５との間には、接地接続のための板状導体５１が配置されている。板状導体５１は、第１基板４１の接地面と、積層体４４、４５の接地面とを電気的に接続する。板状導体５１は、第１基板４１と積層体４４、４５との間の隣接範囲のほぼ全長にわたって設けられている。

第２基板４２と積層体４４、４５との間には、接地接続のための板状導体５２が配置されている。板状導体５２は、第２基板４２の接地面と、積層体４４、４５の接地面とを電気的に接続する。板状導体５２は、第２基板４２と積層体４４、４５との間の隣接範囲のほぼ全長にわたって設けられている。

第３基板４３と積層体４４、４５との間、および第３基板４３と第１基板４１との間には、接地接続のための板状導体５３が配置されている。板状導体５３は、第３基板４３の接地面と、積層体４４、４５の接地面との間、および第３基板４３の接地面と第１基板４１の接地面との間を電気的に接続する。板状導体５３は、第３基板４３と積層体４４、４５との間の隣接範囲、および第３基板４３と第１基板４１との間の隣接範囲のほぼ全長にわたって設けられている。

板状導体５１、５２、５３は、銅箔テープ、アルミテープ等の薄い金属板によって提供することができる。板状導体５１、５２、５３のそれぞれは、四角形の金属板である。板状導体５１、５２、５３は、複数のフィルタ回路２１、２２、２３の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の相互間において、低インピーダンスの電気的な接続を提供する。板状導体５１、５５２、５３は、複数のフィルタ回路２１、２２、２３の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の相互間において、ほぼまっすぐに延びる通電経路を提供する。

図３において、板状導体５１、５２、５３は、基板４１、４２、４３、４４、４５の下側に配置されている。図中においては、板状導体５１、５２、５３の形状を示すために、板状導体５１、５２、５３は、透視的に図示され、さらにハッチングを付して図示されている。

図４に図示されるように、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、第４基板４４と第５基板４５との積層体４４、４５から下側に延び出すように実装されている。スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、ヒートシンク４８に熱的に接続されている。接地コンデンサ２１ｃは、第１基板４１の裏面に設けられている。接地コンデンサ２２ｃは、第２基板４２の裏面に設けられている。接地コンデンサ２３ｃは、第３基板４３の裏面に設けられている。

図５は、第１基板４１、第２基板４２、第３基板４３、第４基板４４、および第５基板、並びに、板状導体５１、５２、５３の配置を示す斜視図である。図中においては、部品相互の接続関係を示すために形状などが模式化されている。また、図中においては、基板の裏面に配置された部品の一部が透視図的に図示されている。

第１基板４１は、その一方の面（図中における上面）にコモンモードコイルを搭載し、その他方の面（図中における下面）に接地コンデンサ２１ｃを搭載している。接地コンデンサ２１ｃは、チップコンデンサによって提供することができる。第１基板４１は、その下面に、接地パターン４１ａを有する。接地パターン４１ａは、第１基板４１の下面のほぼ全体を覆う広い導体パターンである。接地パターン４１ａは、接地コンデンサ２１ｃを搭載するための部分にハンダ付け用の開口部を有する。接地コンデンサ２１ｃは、第１基板４１に設けられたビア４１ｂを経由してフィルタ回路２１と接続されている。

第２基板４２は、その一方の面（図中における上面）にコモンモードコイルを搭載し、その他方の面（図中における下面）に接地コンデンサ２２ｃを搭載している。接地コンデンサ２２ｃは、チップコンデンサによって提供することができる。第２基板４２は、その下面に、接地パターン４２ａを有する。接地パターン４２ａは、第２基板４２の下面のほぼ全体を覆う広い導体パターンである。接地パターン４２ａは、接地コンデンサ２２ｃを搭載するための部分にハンダ付け用の開口部を有する。接地コンデンサ２２ｃは、第２基板４２に設けられたビア４２ｂを経由してフィルタ回路２２と接続されている。

第３基板４３は、その一方の面（図中における上面）に電源回路３２のための回路素子を搭載し、その他方の面（図中における下面）に接地コンデンサ２３ｃを搭載している。接地コンデンサ２３ｃは、チップコンデンサによって提供することができる。第３基板４３は、その下面に、接地パターン４３ａを有する。接地パターン４３ａは、第３基板４３の下面のほぼ全体を覆う広い導体パターンである。接地パターン４３ａは、接地コンデンサ２３ｃを搭載するための部分にハンダ付け用の開口部を有する。

第４基板４４と、第５基板４５とは、ヒートシンク４８上に重ねて配置されている。第４基板４４が第５基板４５より上側に配置されている。複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、ヒートシンク４８に熱的に接触して配置されている。第５基板４５には、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を配置するための貫通孔が開設されている。複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のリード線は、第４基板４４に接続されている。第５基板４５は、接地パターン４５ａを有する。接地パターン４５ａは、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を配置するための貫通孔を除く、第５基板４５の片面のほぼ全面にわたって広がっている。第５基板４５はヒートシンク４８に取り付けられている。接地パターン４５ａは、ヒートシンク４８と電気的に接続されている。

第１の板状導体５１は、接地パターン４１ａと接地パターン４５ａとを電気的に接続している。しかも、第１の板状導体５１は、接地パターン４１ａと接地パターン４５ａとの対向する辺のほぼ全長にわたって接地パターン４１ａと接地パターン４５ａとを接続している。

第２の板状導体５２は、接地パターン４２ａと接地パターン４５ａとを電気的に接続している。しかも、第２の板状導体５２は、接地パターン４２ａと接地パターン４５ａとの対向する辺のほぼ全長にわたって接地パターン４２ａと接地パターン４５ａとを接続している。

第３の板状導体５３は、接地パターン４３ａと接地パターン４５ａとを電気的に接続している。さらに、第３の板状導体５３は、接地パターン４３ａと接地パターン４１ａとを電気的に接続している。しかも、第３の板状導体５３は、接地パターン４１ａおよび接地パターン４５ａに対向する接地パターン４３ａの辺のほぼ全長にわたって、接地パターン４３ａを、接地パターン４１ａおよび接地パターン４５ａに接続している。

第１基板４１は、第１の容量要素である接地コンデンサ２１ｃが接地接続される第１接地パターン４１ａを有する。第２基板４２は、第２の容量要素である接地コンデンサ２２ｃが接地接続される第２接地パターン４２ａを有する。第３基板４３は、第３の容量要素である接地コンデンサ２３ｃが接地接続される第３接地パターン４３ａを有する。板状導体５１、５２、５３は、第１接地パターン４１ａと第２接地パターン４２ａと第３接地パターン４３ａとを含む複数の接地パターンの間において、電気的接続を提供する。この構成は、複数の基板の接地パターンを有効に利用して低インピーダンの接地接続を提供することを可能とする。

板状導体５１、５２、５３と、接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａとの間の電気的な接続は、ハンダ付け、ネジによる機械的な接合、コネクタによる機械的な接合など種々の接合構造によって提供することができる。

図６は、第１基板４１、第２基板４２、第３基板４３、第４基板４４、および第５基板、並びに、板状導体５１、５２、５３の配置を示す平面図である。図中においては、部品相互の接続関係を示すために形状などが模式化されている。また、図中においては、基板の裏面に配置された部品の一部が透視図的に図示されている。

直流側のフィルタ回路２１、すなわち直流系統のためのフィルタ回路２１は、プラス線Ｐと接地パターン４１ａとの間を接続する接地コンデンサ２１ｃと、マイナス線Ｎと接地パターン４１ａとの間を接続する接地コンデンサ２１ｃとを有する。フィルタ回路２１は、これら接地コンデンサ２１ｃによる接続によって接地部Ｇ１を提供している。接地部Ｇ１は、電力変換装置１４における直流側の接地部であって、高周波のノイズが流れる経路を提供する接地部である。

交流側のフィルタ回路２２、すなわち交流系統のためのフィルタ回路２２は、プラス線Ｐと接地パターン４２ａとの間を接続する接地コンデンサ２２ｃと、マイナス線Ｎと接地パターン４２ａとの間を接続する接地コンデンサ２２ｃとを有する。フィルタ回路２２は、これら接地コンデンサ２２ｃによる接続によって接地部Ｇ２を提供している。接地部Ｇ２は、電力変換装置１４における交流側の接地部であって、高周波のノイズが流れる経路を提供する接地部である。

電源回路３２のためのフィルタ回路２３、すなわちスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のためのフィルタ回路２３は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を駆動するための電力線のプラス線ＧＴ＋と接地パターン４３ａとの間を接続する接地コンデンサ２３ｃを有する。フィルタ回路２３は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を駆動するための電力線のマイナス線ＧＴ−と接地パターン４３ａとの間を接続する接地コンデンサ２３ｃとを有する。フィルタ回路２３は、これら接地コンデンサ２３ｃによる接続によって接地部Ｇ３を提供している。接地部Ｇ３は、電力変換装置１４におけるスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のための接地部であって、高周波のノイズが流れる経路を提供する接地部である。

複数の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の間には、ノイズが流れる経路が形成されることがある。よって、複数の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の間におけるインピーダンスを低く抑えることが望ましい。インピーダンスを抑制するために、複数の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の間を直線的に結ぶ通電経路を提供することが望ましい。このような直線的な通電経路を提供するために、複数の接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を含む面状の範囲に、面状の導体を配置することが望ましい。図示の例においては、例えば、破線で図示される仮想の通電経路面ＮＰを想定することができる。

板状導体５１、５２、５３は、複数の接地部の相互間に、通電経路面ＮＰに沿って延びる最短の通電経路を形成するように拡がっている。接地部Ｇ１と接地部Ｇ２との間に最短の通電経路を形成するように、接地部Ｇ１と接地部Ｇ３との間に最短の通電経路を形成するように、さらに、接地部Ｇ２と接地部Ｇ３との間に最短の通電経路を形成するように、板状導体５１、５２、５３は拡がっている。この構成により、直流側接地部と交流側接地部との間におけるインピーダンスが抑制される。

板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰを狭めることがないように形成され、配置される。板状導体５１、５２、５３は、隣接して配置された基板の間において、面状に拡がっている。板状導体５１、５２、５３のそれぞれは、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく拡がっている。通電経路面ＮＰは、複数の接地部Ｇ１−Ｇ４を含む多角形の範囲にわたって拡がっており、複数の接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、４５ａと板状導体５１、５２、５３とは、通電経路面ＮＰを含み、かつ、通電経路面ＮＰより広く拡がっている。

図６において、板状導体５１は、隣接して配置された第１基板４１と第５基板４５との間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分より大きく拡がっている。板状導体５２は、隣接して配置された第２基板４２と第５基板４５との間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分、すなわち台形部分より大きく拡がっている。板状導体５３は、隣接して配置された第３基板４３と第１基板４１および第５基板４５との間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分、すなわち台形部分より大きく拡がっている。

接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰに相当する導体面を提供している。接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰの周縁部に対して窪みをなすことのない導体面を提供している。接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰを含む導体面を提供している。接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰより広く拡がる導体面を提供している。

接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３が提供する導体面は、その範囲内に、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を有している。接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃとアースとを経由して流れるノイズ電流は低インピーダンスになるように流れる。よって、ノイズ電流は直線的に進む。このため、接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃの相互間、さらには、これら接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃのそれぞれとスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を結ぶ直線が最善の接続経路となる。接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５１、５２、５３は、この最善の接続経路を完全に含むように、この最善の接続経路に迂回を生じさせることがないように配置され、そのような導体面を提供している。この配置は、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６と、ヒートシンク４８等との間の浮遊容量がノイズの経路を提供する場合に、ノイズを抑制するために有効である。

図７は、電力変換装置１４の交流側端子におけるノイズを示す。横軸は、周波数ｆ（ＭＨｚ）、縦軸は電圧（ｄＢμＶ）を示す。図中には、この種の電力変換装置１４に要求されるノイズの抑制目標値Ｌｉｍｉｔが図示されている。図中においては、線ＣＭＰは、複数の接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、４５ａを、丸断面のリード線によって電気的に接続した比較例を示す。線ＥＭＢは、第１実施形態を示す。図示されるように、この実施形態によると、ノイズをほぼ目標値以下に抑制することができる。このように、この実施形態によると、伝導ノイズを抑制することができる。

図８は、ノイズ源となる場合の作動を説明するためのグラフである。横軸は時間を示し、縦軸はスイッチ素子Ｑ１に流れる電流Ｉｓ（Ａ）と、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓ（Ｖ）とを示す。線Ｉｓが電流の変化を示し、線Ｖｄｓが電圧の変化を示す。図中には、電流Ｉｓにあらわれた、およそ７ＭＨｚの振動的な波形、すなわちリンギング波形が図示されている。

交流電源１２から電池１１に充電する場合に、スイッチ素子Ｑ１に流れる電流Ｉｓのリンギング波形が図示されている。スイッチ素子Ｑ１がオフされるときに、スイッチ素子Ｑ１の容量成分に電荷が充電される。この電荷は、スイッチ素子Ｑ１がオンされるときに放出される。スイッチ素子Ｑ１、リアクトルＬ１、および平滑コンデンサにより形成される閉回路に電流が流れることによって、リアクトルＬ１のインダクタンスとスイッチ素子Ｑ１の容量成分とによって共振が発生する。

電池１１から交流電源１２に放電する時にもスイッチ素子Ｑ４に流れる電流にリンギングがあらわれる。スイッチ素子Ｑ４がオフされる時に、スイッチ素子Ｑ４の容量成分に電荷が充電される。この電荷は、スイッチ素子Ｑ４がオンされる時に放出される。スイッチ素子Ｑ４、リアクトルＬ１、および平滑コンデンサにより形成される閉回路に電流が流れることによって、リアクトルＬ１のインダクタンスとスイッチ素子Ｑ４の容量成分とによって共振が発生する。

これらのリンギングに起因するノイズはスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のゲート、ソースを通って、電源回路３２からも電池１１および交流電源１２へ向けて漏洩しようとする。これに対して、この実施形態では、電源回路３２内のコモンモードフィルタ２３の接地コンデンサ２３ｃが接地されるから、高周波までノイズを電力変換装置１４内に封じ込めることができる。

以上に述べた実施形態によると、直流側に直流電源１１が接続され、交流側に交流電源１２が接続され、少なくとも直流から交流への電力変換を提供するインバータ回路１６を備える電力変換装置１４が提供される。電力変換装置１４は、インバータ回路１６の直流側を容量要素である接地コンデンサ２１ｃを介して接地接続する直流側接地部Ｇ１を有する第１基板４１を備える。電力変換装置１４は、インバータ回路１６の交流側を容量要素である接地コンデンサ２２ｃを介して接地接続する交流側接地部Ｇ２を有する第２基板４２を備える。

電力変換装置１４は、第１基板４１と第２基板４２とを含む複数の基板の間に配置され、直流側接地部と交流側接地部とを含む複数の接地部の間を電気的に接続する通電経路面ＮＰの少なくとも一部を提供する板状導体５１、５２、５３を備える。板状導体５１、５２、５３は、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく面状に拡がっている。この構成によると、直流側接地部と、交流側接地部とが、隣接して配置された基板の間に配置された板状導体５１、５２、５３を経由して電気的に接続される。しかも、板状導体５１、５２、５３は、基板の間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく面状に拡がっている。このため、直流側接地部Ｇ１を経由するノイズ電流と、交流側接地部Ｇ２を経由するノイズ電流とに対するインピーダンスが抑制される。これにより、ノイズを抑制することができる。

電力変換装置１４は、さらに、インバータ回路１６を制御する制御回路３１と、少なくともインバータ回路１６の直流側から制御回路３１に給電する電源回路３２とを備える。複数の基板４１−４５は、電源回路３２を容量要素である接地コンデンサ２３ｃを介して接地接続する制御用電源接地部Ｇ３を有する第３基板４３を備える。通電経路面ＮＰは、直流側接地部Ｇ１、交流側接地部Ｇ２、および制御用電源接地部Ｇ３を含む複数の接地部を電気的に接続する。この構成によると、３つの接地部Ｇ１−Ｇ３が通電経路面ＮＰによって電気的に接続されるから、それらの間におけるインピーダンスが抑制され、それら接地部Ｇ１−Ｇ３を経由するノイズが抑制される。

電力変換装置１４は、さらに、インバータ回路１６を構成する複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を浮遊容量２４ｃを経由して接地接続するスイッチ接地部Ｇ４を備える。通電経路面ＮＰは、直流側接地部Ｇ１、交流側接地部Ｇ２、およびスイッチ接地部Ｇ４を含む複数の接地部を電気的に接続する。この構成によると、３つの接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４が通電経路面ＮＰによって電気的に接続されるから、それらの間におけるインピーダンスが抑制され、それら接地部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４を経由するノイズが抑制される。また、前段に述べた構成との組合せにおいては、４つの接地部Ｇ１−Ｇ４が通電経路面ＮＰによって電気的に接続されるから、それらの間におけるインピーダンスが抑制され、それら接地部Ｇ１−Ｇ４を経由するノイズが抑制される。

板状導体５１、５２、５３は、仮想の通電経路面ＮＰを狭めることがないように形成され、配置される。板状導体５１、５２、５３は、隣接して配置された基板の間において、面状に拡がっている。板状導体５１、５２、５３のそれぞれは、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく拡がっている。このため、板状導体５１は、隣接する基板の接地パターン間における低いインピーダンスによる電気的な接続を提供する。これにより、ノイズが抑制される。

複数の接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、４５ａおよび板状導体５１、５２、５３は、導体面を提供する。導体面は、直流側の接地部Ｇ１と、交流側の接地部Ｇ２とを含む複数の接地部の間を相互に電気的に接続する。導体面は、複数の接地部の相互間をその導体面上に沿って直線的に接続する通電経路を提供する。これにより、電力変換装置１４におけるノイズを抑制することができる。複数の接地部には、追加的に、電源回路３２の接地部Ｇ３が含まれる。これにより、電源回路３２を経由するノイズを抑制することができる。複数の接地部には、追加的に、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６に起因する浮遊容量２４ｃの接地部Ｇ４が含まれる。これにより、浮遊容量２４ｃを経由するノイズを抑制することができる。

上記接地部の一部は、電力変換装置１４内に含まれる接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃによる接地部とすることができる。これにより、接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃを経由するノイズを抑制することができる。導体面は、接地コンデンサを含む回路部品を搭載するための回路基板に形成された接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、４５ａと、それらを電気的に接続する板状導体５１、５２、５３とによって提供されうる。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、板状導体５１、５２、５３を第５基板４５の接地パターン４５ａに接続した。これに代えて、この実施形態では、第４基板４４の接地パターン４４ａが利用される。

図９に図示されるように、第４基板４４は、接地パターン４４ａを備える。板状導体２５１、２５２、２５３は、接地パターン４４ａに接続される。板状導体２５１、２５２、２５３は、先行する実施形態の板状導体５１、５２、５３に相当する。この構成は、電力変換装置１４のケース２８とドレインとの間の浮遊容量（スイッチ素子とヒートシンク４８との間の浮遊容量を含む）が少ない場合に、この浮遊容量からのノイズの漏れが少なくなるため有効な構造である。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、帯状の細長い板状導体５１、５２、５３によって隣接する接地パターンの間を接続した。これに代えて、この実施形態では、ひとつの基板に相当する程度に広く面状に拡がるい板状導体を備える。

図１０に図示されるように、板状導体３５４は、接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａに接続される。板状導体３５４は、第４基板４４および第５基板４５と平行に配置された部位を有する。板状導体３５４は、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６をヒートシンク４８に接触させることを可能とするための貫通孔を有する。板状導体３５４は、接地パターン４１ａと接地パターン４２ａとを直接的に接続する。板状導体３５４は、先行する実施形態の板状導体５１、５２、５３に相当する部位と、接地パターン４４ａ、４５ａに相当する部位とを一連の板状導体によって提供している。

この構成によると、基板の接地パターンと板状導体との間の接続部分の数、面積を抑制しながら、ノイズを抑制することができる。

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、複数の板状導体は平板状である。また、複数の基板４１−４５は、互いに平行になるように、かつ、ほぼ同一平面上に、互いに重複することなく並べられている。これに代えて、この実施形態では、曲げられた板状導体によって導体面が提供される。この実施形態では、複数の基板４１−４５は、互いに角度をなして交差するように位置付けられる。

図１１において、第１基板４１と、積層体４４、４５との間の隣接部分が拡大して図示されている。板状導体４５５は、第１基板４１と、第４基板４４および第５基板４５を含む積層体４４、４５との間に配置されている。板状導体４５５は、接地パターン４１ａと、接地パターン４５ａとの間を電気的に接続している。板状導体４５５は、板状導体５１に相当する金属板を折り曲げた形状を有する。板状導体４５５は、作業者が折り曲げ可能な可撓性を有する金属板によって提供されている。板状導体４５５は、フレキシブル基板、または折り曲げた金属板によって提供することができる。

第１基板４１と、積層体４４、４５とは、互いに直交するように配置されている。第１基板４１と、積層体４４、４５とは、直方体状のケース２８内の異なる面に沿って配置されている。

図示の例では、板状導体５１に代えて、曲げられた板状導体４５５を配置した。これに代えて、または追加して、板状導体５２の代わりに板状導体４５５を採用してもよい。また、板状導体５３の代わりに板状導体４５５を採用してもよい。また、板状導体５４の代わりに板状導体４５５を採用してもよい。

この実施形態でも、板状導体４５５は、隣接して配置された複数の基板４１、４５の間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分より大きく面状に拡がっている。板状導体４５５は、複数の接地部Ｇ１−Ｇ４の相互間に、通電経路面ＮＰに沿って延びる最短の通電経路を形成するように拡がっている。板状導体４５５が曲げられていることにより、通電経路面ＮＰは曲った面に沿って延びている。

板状導体４５５は、仮想の通電経路面ＮＰを狭めることがないように形成され、配置される。板状導体４５５は、隣接して配置された基板の間において、面状に拡がっている。板状導体４５５は、隣接して配置された第１基板４１と第５基板４５との間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく拡がっている。

複数の接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、４５ａおよび板状導体４５５は、直流側の接地部Ｇ１と、交流側の接地部Ｇ２とを含む複数の接地部の間を相互に電気的に接続する曲がった導体面を提供する。しかも、導体面は、複数の接地部の間を、その導体面上において、その導体面の面に沿って直線状に接続する通電経路を提供している。これにより、電力変換装置９１４におけるノイズを抑制することができる。複数の接地部には、追加的に、電源回路３２の接地部Ｇ３を含むことができる。これにより、電源回路３２を経由するノイズを抑制することができる。この構成によると、複数の基板４１−４５の配置の自由度を高めながら、ノイズを抑制することができる。

（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、複数の板状導体のそれぞれは長方形である。これに代えて、この実施形態では、仮想の通電経路面ＮＰの外辺に沿った辺をもつ多角形または四辺形と呼びうる板状導体５５１、５５２、５５３が採用される。

図１２に図示されるように、板状導体５５１、５５２、５５３は、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分より大きく面状に拡がっている。板状導体５５１、５５２、５５３は、は、複数の接地部Ｇ１−Ｇ４の相互間に、通電経路面ＮＰに沿って延びる最短の通電経路を形成するように拡がっている。板状導体５５１、５５２、５５３は、仮想の通電経路面ＮＰの外面に相当する斜面を有する。接地パターン４１ａ、４２ａ、４３ａ、および板状導体５５１、５５２、５５３は、一連の導体面を提供している。しかも、この導体面は、接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃの相互間、さらには、これら接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃのそれぞれとスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６との間を結ぶ複数の直線を完全に含む。よって、この構成によると、板状導体５５１、５５２、５５３の面積を抑制しながら、ノイズを抑制することができる。

（第６実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、仮想の通電経路面ＮＰは、複数の接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃで囲まれる三角形の範囲である。これに代えて、この実施形態では、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６と、複数の接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃとで囲まれる四角形の範囲によって、仮想の通電経路面ＮＰが提供される。

図１３に図示されるように、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、複数の接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃで囲まれる三角形の範囲の外に位置付けられている。この実施形態では、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６と、複数の接地コンデンサ２１ｃ、２２ｃ、２３ｃとで囲まれる四角形の範囲、すなわち多角形の範囲が仮想の通電経路面ＮＰとして設定される。複数の板状導体６５１、６５２、５５３は、この仮想の通電経路面ＮＰを含むように形成され、配置されている。この構成によると、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の自由な配置を可能としながら、ノイズを抑制することができる。

（第７実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、仮想の通電経路面ＮＰは、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を考慮して設定される。仮想の通電経路面ＮＰは、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を考慮することなく設定されてもよい。

図１４に図示されるように、仮想の通電経路面ＮＰは、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の位置を考慮することなく設定することができる。この構成でも、板状導体５５１、５５２、５５３は、隣接して配置された複数の基板の間に位置する通電経路面ＮＰの四辺形部分より大きく面状に拡がっている。

この構成は、電力変換装置１４のパッケージのベースフレームと、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のドレインとの間の浮遊容量が少ない場合に、それら浮遊容量からのノイズの漏れが少なくなるため有効な構造である。ベースフレームは、例えばケース２８によって提供される。多くの場合、ケース２８とヒートシンク４８とが電気的に接続される。この場合、ノイズの経路を提供する浮遊容量は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６とヒートシンク４８との間の浮遊容量としても把握することができる。

（第８実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第３の接地コンデンサ２３ｃが第３基板４３に配置されている。第３の接地コンデンサ２３ｃは、第４基板４４または第５基板４５の位置に配置されてもよい。

図１５に図示されるように、第３の接地コンデンサ２３ｃを搭載する第３基板８４３は、先行する実施形態の第４基板４４の位置に配置される。この実施形態では、板状導体８５１、８５２が採用されている。この場合、細長く拡がるほぼ四角形の仮想の通電経路面ＮＰを設定することができる。さらに、この実施形態においても、仮想の通電経路面ＮＰは、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６を考慮することなく設定されている。

（第９実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、電力変換装置１４には、電池１１と交流電源１２とが接続される。これに代えて、この実施形態では、電池１１と交流の電動機９１２とが電力変換装置９１４に接続される。

図１６において、電動機９１２は、交流負荷である。電動機９１２は、多相、例えば三相の電動機９１２である。電動機９１２は、複数の巻線とケースとの間に浮遊容量９１２ｃを有する。電動機９１２のケースは、電動機９１２の接地電位を提供する。

電力変換装置９１４は、電池１１から電動機９１２へ電力を供給する。電力変換装置９１４は、少なくとも直流から交流への電力変換を提供する。電力変換装置９１４は、多相、すなわち３相のインバータ回路９１６を備える。インバータ回路９１６と電動機９１２との間には、接地コンデンサを含むフィルタ回路は設けられていない。

電動機９１２のケースは、接地部Ｇ８において電力変換装置９１４の接地電位と電気的に接続されている。接地部Ｇ８は、第２基板９４２の接地パターン９４２ａに接続されている。浮遊容量９１２ｃは、接地接続のための容量要素を提供する。この結果、電動機９１２の浮遊容量９１２ｃと接地部Ｇ８とを経由するノイズの経路が形成される。このノイズの経路は、電力変換装置１４における交流側のノイズ経路を提供する。

図１７に図示されるように、接地部Ｇ８は、第２基板９４２の接地パターン９４２ａ上に形成されている。この構成では、第１接地コンデンサ２１ｃによる接地部Ｇ１、第３接地コンデンサ２３ｃによる接地部Ｇ３、および交流側の接地部Ｇ８を含む多角形の範囲が、仮想の通電経路面ＮＰとして設定される。板状導体９５１、９５３は、仮想の通電経路面ＮＰを狭めることがないように形成され、配置される。板状導体９５１、９５３は、隣接して配置された基板の間において、面状に拡がっている。板状導体９５１は、隣接して配置された第１基板４１と第２基板９４２との間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく拡がっている。板状導体９５３は、隣接して配置された第３基板４３と第２基板９４２との間に位置する通電経路面ＮＰの多角形部分または四辺形部分より大きく拡がっている。板状導体９５１、９５３と、接地パターン４５ａとは、仮想の通電経路面ＮＰを含む範囲にわたって広がる導体面を提供する。

この構成では、第１基板４１は、容量要素である接地コンデンサ２１ｃが接地接続される第１接地パターン４１ａを有する。第２基板４２は、容量要素である浮遊容量９１２ｃがケースを経由して接地接続される第２接地パターン９４２ａを有する。板状導体９５１は、第１接地パターン４１ａと第２接地パターン９４２ａとを含む複数の接地パターンの間において、電気的接続を提供する。直流側接地部のための第１接地パターン４１ａと、交流側接地部のための第２接地パターン９４２ａとが、板状導体９５１によって電気的に接続される。この構成は、複数の基板の接地パターンを有効に利用して低インピーダンの接地接続を提供することを可能とする。

この実施形態によると、インバータ回路９１６の交流側に交流負荷としての電動機９１２が接続されている。交流側接地部としての接地部Ｇ８は、交流負荷のケースを第２基板９４２に接地接続する。直流側の接地部Ｇ１と、交流側の接地部Ｇ８とを含む複数の接地部の間が、板状導体９５１、９５３を含む導体面によって接続される。しかも、導体面は、複数の接地部の相互間をその導体面上に沿って直線的に接続する通電経路を提供する。これにより、電力変換装置９１４におけるノイズを抑制することができる。複数の接地部には、追加的に、電源回路３２の接地部Ｇ３を含むことができる。これにより、電源回路３２を経由するノイズを抑制することができる。

（他の実施形態）
発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。各実施形態は追加的な部分をもつことができる。各実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。上記実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。

例えば、電力変換システム１０は、電池１１と並列に接続される太陽電池などの付加的な直流電源を備えることができる。

上記実施形態では、第１基板４１と第２基板４２とを隣接して配置し、それらの間に板状導体を配置してもよい。

第９実施形態では、インバータ回路９１６の交流側に電動機９１２を接続した。電動機９１２に代えて、発電機としても機能する電動発電機を交流側に接続してもよい。係る構成においては、電力変換器９１４は、直流から交流への電力変換だけでなく、交流から直流への電力変換も提供するように制御することができる。

１０ 電力変換システム、１１ 電池、１２ 交流電源、９１２ 電動機、
１４、９１４ 電力変換装置、１５ 変換回路、１６、９１６ インバータ回路、
１７ コンバータ回路、２１、２２、２３、２５ フィルタ回路、
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２５ａ 接地コンデンサ、２４ａ、９１２ｃ 浮遊容量、
２６、２７ 遮断器、２８ 接地部材（ケース）、３１ 制御回路、３２ 電源回路、
４１、４２、４３、４４、４５、４６、８４３、９４２ 基板、
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、９４２ａ 接地パターン、
４１ｂ、４２ｂ ビア、４７ シールドケース、４８ ヒートシンク、
５１、５２、５３ 板状導体、
２５１、２５２、３５４、４５５ ５５１、５５２、５５３ 板状導体、
６５１、６５２、８５１、８５２、９５１、９５３ 板状導体、
Ｇ１−Ｇ８ 接地部、ＮＰ 通電経路面、Ｑ１−Ｑ８ スイッチ素子。

Claims (9)

1. 直流側に直流電源（１１）が接続され、交流側に交流電源（１２）または交流負荷（９１２）が接続され、少なくとも直流から交流への電力変換を提供するインバータ回路（１６、９１６）を備える電力変換装置において、
   前記インバータ回路の直流側をフィルタ回路の容量要素（２１ｃ）を介して接地接続する直流側接地部（Ｇ１）を有する第１基板（４１）と、
   前記インバータ回路の交流側をフィルタ回路の容量要素（２２ｃ、９１２ｃ）を介して接地接続する交流側接地部（Ｇ２、Ｇ８）を有する第２基板（４２、９４２）と、
   前記第１基板と前記第２基板とを収容し、電気的な回路における共通の接地電位を提供するためのケース（２８）と、
   前記第１基板と前記第２基板とを含む複数の基板の間に配置され、前記直流側接地部と前記交流側接地部とを含む複数の接地部の間を電気的に接続する通電経路面（ＮＰ）の少なくとも一部を提供する板状導体（５１、５２、５３、２５１、２５２、２５３、３５４、４５５、５５１、５５２、５５３、６５１、６５２、８５１、８５２、９５１、９５３）とを備え、
   前記板状導体は、
   複数の接地部の間を直線的に結ぶ通電経路を提供するために、隣接して配置された複数の前記基板の間に位置する前記通電経路面の多角形部分または四辺形部分より大きく面状に拡がっていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記板状導体は、複数の前記接地部の相互間に、前記通電経路面（ＮＰ）に沿って延びる最短の通電経路を形成するように拡がっていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. さらに、前記インバータ回路を制御する制御回路（３１）と、
   少なくとも前記インバータ回路の直流側から前記制御回路に給電する電源回路（３２）とを備え、
   複数の前記基板は、前記電源回路を容量要素（２３ｃ）を介して接地接続する制御用電源接地部（Ｇ３）を有する第３基板（４３、８４３）を備え、
   前記通電経路面（ＮＰ）は、前記直流側接地部（Ｇ１）、前記交流側接地部（Ｇ２、Ｇ８）、および前記制御用電源接地部（Ｇ３）を含む複数の前記接地部を電気的に接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. さらに、前記インバータ回路を構成する複数のスイッチ素子（Ｑ１−Ｑ８）を浮遊容量（２４ｃ）を経由して接地接続するスイッチ接地部（Ｇ４）を備え、
   前記通電経路面（ＮＰ）は、前記直流側接地部（Ｇ１）、前記交流側接地部（Ｇ２、Ｇ８）、および前記スイッチ接地部（Ｇ４）を含む複数の前記接地部を電気的に接続することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 前記第１基板は、前記容量要素（２１ｃ）が接地接続される第１接地パターン（４１ａ）を有し、
   前記第２基板は、前記容量要素（２２ｃ、９１２ｃ）が接地接続される第２接地パターン（４２ａ、９４２ａ）を有し、
   前記板状導体は、前記第１接地パターンと前記第２接地パターンとを含む複数の接地パターンの間において、電気的接続を提供することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。
6. 前記第１基板は、前記容量要素（２１ｃ）が接地接続される第１接地パターン（４１ａ）を有し、
   前記第２基板は、前記容量要素（２２ｃ）が接地接続される第２接地パターン（４２ａ）を有し、
   前記第３基板は、前記容量要素（２３ｃ）が接地接続される第３接地パターン（４３ａ）を有し、
   前記板状導体は、前記第１接地パターンと前記第２接地パターンと前記第３接地パターンとを含む複数の接地パターンの間において、電気的接続を提供することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
7. 前記通電経路面（ＮＰ）は、複数の前記接地部を含む多角形の範囲にわたって拡がっており、
   複数の前記接地パターンと前記板状導体とは、前記通電経路面を含み、前記通電経路面より広く拡がっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記容量要素は、コモンモードフィルタを提供する接地コンデンサ（２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ）であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
9. 前記交流側に前記交流負荷（９１２）が接続されており、
   前記交流側接地部（Ｇ８）は、前記交流負荷のケースを前記第２基板（９４２）に接地接続することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の電力変換装置。

Images