JP6218150B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータまたはインバータ等の電力変換装置に関する。

ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車などの車両には、動力駆動用の高電圧蓄電池と、高電圧蓄電池の直流高電圧出力を交流高電圧出力に電力変換してモータを駆動するためのインバータ装置と、高電圧蓄電池の直流高電圧出力を直流低電圧出力に変換して車両のライトやラジオなどの低電圧負荷へ電力供給を行うＤＣ−ＤＣコンバータ装置等が搭載されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、直流高電圧を交流高電圧に変換する高電圧スイッチング回路、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス、交流低電圧を直流低電圧に変換する低電圧スイッチング回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の外部へのノイズ伝導を低減させるフィルタ回路、スイッチング回路の制御信号を生成する制御回路を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、スイッチング回路およびトランスから漏れる電磁ノイズが、フィルタ回路や制御回路に伝播して電磁結合する可能性があるという課題を有している。

電磁ノイズの伝播を抑制する下記の構造が知られている。
金属製の筐体に、出力フィルタを、スイッチング素子を有する昇圧・高圧回路部からシールドするためのシールド壁を設け、シールド壁の上面に金属製のベース板を締結する。この構造によれば、スイッチング素子からの放射ノイズがシールド壁で吸収され、出力フィルタに重畳される電磁ノイズを低減することができると記載されている。さらに、出力フィルタとスイッチング素子とをシールドする第１のシールド壁を設けると共に、ベース板に、出力フィルタと、出力端子およびバスバとを分離する第２のシールド壁を設けた構造が示されている。第２のシールド壁は、出力フィルタと出力端子との間に配置されており、出力フィルタは、第１のシールド壁と第２のシールド壁との間に配置されている（例えば、特許文献１の図９参照）。

特開２０１３−９９０５７号公報

金属製の筐体に形成したシールド壁と金属製のベース板とを締結するだけの構造では、シールド壁とベース板との隙間を介して出力フィルタに伝播される電磁ノイズを十分に抑えることはできない。また、ベース板に、出力フィルタと、出力端子およびバスバとを分離する第２のシールド壁を設けたとしても、出力フィルタは、第１のシールド壁と第２のシールド壁との間に配置されているので、第１のシールド壁とベース板との隙間を介して出力フィルタに伝播される電磁ノイズを抑えることはできない。

本発明の電力変換装置は、ノイズを放射する能動回路部と、出力側のフィルタ回路部と、能動回路部とフィルタ回路部とをそれぞれ収納する第1の空間および第２の空間を有する筐体と、少なくとも第１の空間を覆うように設けられ、筐体と電気的に接続されるベース板とを備える。筐体は、第１の空間と第２の空間とを区画する第１の隔壁を有する。ベース板は、第１の空間を覆って配置され、かつ、第１の隔壁に沿う第２の隔壁を有する。第２の隔壁は、第１の空間内においてフィルタ回路部と第１の隔壁との間に配置されている。第１の隔壁は、前記筐体に一体成形されている。第２の隔壁は、ベース板に一体成形される。ベース板は、第１の隔壁の上面に締結部材により締結される。第１の隔壁の上面には、ベース板が面接触で締結される締結用突部が形成されている。
また、本発明の電力変換装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路に接続された出力側のフィルタ回路部と、インバータ回路と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、フィルタ回路部と、インバータ回路とを収納する金属製の筐体と、金属製の筐体と電気的に接続される金属製のベース板とを備える。筐体は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路およびインバータ回路からフィルタ回路部をシールドする第１の筐体側隔壁およびフィルタ回路部の周囲に配置された側壁を有する。筐体は、第１の筐体側隔壁と筐体の側壁とで区画され、フィルタ回路部が収納される第１の空間を有する。ベース板は、第１の空間を覆って配置され、かつ、側壁の内面に沿って形成され、フィルタ回路部側に延出された第１のベース板側隔壁を有する。ベース板は、さらに、第１の筐体側隔壁とＤＣ−ＤＣコンバータ回路との間に配置された第２のベース板側隔壁を有する。筐体は、さらに、第１の筐体側隔壁とフィルタ回路部との間に配置された第２の筐体側隔壁を有する。

本発明によれば、ノイズ発生回路部からフィルタ回路部に伝播されるノイズの低減を図ることができる。

本発明の電力変換装置の一実施の形態としてのＤＣ−ＤＣコンバータ装置の主回路を示す図。 本発明の電力変換装置の実施形態１の模式的平面図。 （ａ）は、図２に図示された電力変換装置の模式的断面図、（ｂ）は、フィルタ収納部周辺の斜視図。 （ａ）、（ｂ）は図２に図示された第１の隔壁の拡大図であり、（ａ）は第１の隔壁の上面の一部を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）をｘ方向から観た側面図。 図２のＶ−Ｖ線断面図。 図５をｘ方向から観た側面図。 本発明の実施形態２のシールド構造を示す模式的断面図。 図７をｘ方向から観た側面図。 本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態３を示す断面図。 図９をｘ方向から観た側面図。 本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態４を示す断面図。 図１１をｘ方向から観た側面図。 本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態５を示す断面図。 図１３をｘ方向から観た側面図。 本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態６を示す断面図。 図１５をｘ方向から観た側面図。 本発明の電力変換装置の実施形態７を示す断面図。 各実施例の電磁ノイズ低減効果の対比図。 第１の隔壁の変形例を説明する図。

−実施形態１−
電動モータによって駆動動力を得る自動車（モータのみを駆動動力源とする自動車、補
助的駆動動力としてモータを使用する自動車いずれも含む）へ搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータは一般的に、高電圧スイッチング回路・トランス・低電圧側整流回路・制御回路を最小基本構成とする。ＤＣ―ＤＣコンバータは一般的に、電動モータを駆動するための数百Ｖの直流高電圧電源の供給を受け、高電圧スイッチング回路において、制御回路より供給されるスイッチング信号を受けて、スイッチング動作を行い交流高電圧化し、トランスにより交流高電圧を交流低電圧へ電圧変換を行い、その後、整流・直流化して、車両補機類に十数Ｖの直流低電圧電源を供給する機能をもつ。

制御回路は直流−交流変換の際のスイッチング動作を演算・制御するための回路であり、上記両電源間の電力状態に応じ、または外部からの通信指令によって、最適なスイッチング期間を算出し制御する回路である。自動車に搭載される電力変換を行う機器においては、安全上の理由から、高電圧系回路と低電圧系回路は、電気的な絶縁を必要とする。筐体が導電性金属で構成される場合、多くは筐体電位と車両ボディを同電位とし、低電圧系の基準電位（いわゆる筐体接地＝グラウンド電位）としている。ただし、車載という条件から、小型化・一体ユニット化要求が強く、高電圧系回路と低電圧系回路は、車両ボディと同一電位とした筐体内に一括収納して、一体型ユニットを構成し、電力変換機能を達成する場合がほとんどである。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータの一般的な電力変換特性として、高電圧系回路は電圧が高いが比較的小電流（〜３０Ａ程度）、低電圧系回路は比較的電圧が低いが大電流（〜２００Ａ程度）という特性を持つ。

これら高電圧系回路と低電圧系回路を、同一筐体内に収納する場合、筐体内配置における各々の回路系の前記のような電力変換特性・相互位置関係及び配置距離・筐体およびフレームの配置状況などにより、高電圧系回路の電圧依存性ノイズおよび低電圧系の電流依存性ノイズが他回路系に電磁結合するといった現象が発生する。この結果、ＤＣ−ＤＣコンバータとしての基本機能である電力変換機能の誤動作や、ノイズ規制値（各国法規制及び顧客要求仕様）を満たせないといった問題が発生する。

これらの問題を改善するためには、回路の見直しはもちろんであるが、新たにノイズ対
策用構造部品として、シールドケースや導通強化部品を追加する必要が生じ、結果、製品
としてコストアップや体積・重量の増加を招く。
以下、図１〜６を参照して本発明の実施形態１を説明する。
なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。

（ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成）
ＤＣ−ＤＣコンバータ１００について説明する。このＤＣ−ＤＣコンバータ１００は高電圧バッテリから低電圧バッテリへの電力変換を行う装置であるが、一方向に限らず、両方向、即ち、直流高電圧電源から直流低電圧電源への変換、逆に直流低電圧電源から直流高電圧電源への変換を行うものも含む。図１はＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路構成の一実施の形態を示す図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態として示すＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、高電圧スイッチング回路部１１０と、低電圧スイッチング回路部１２０と、出力側のフィルタ回路部１３０と、高電圧スイッチング回路部１１０と低電圧スイッチング回路部１２０との間に設けられたトランスＴｒと、入力側のフィルタ回路部１４０を備えている。高電圧スイッチング回路部１１０と低電圧スイッチング回路部１２０のスイッチング制御は制御回路基板１５１（図３、５等参照）上に構成された制御回路部により行われる。なお、制御回路基板１５１に回路形成された制御回路部は図１には図示されていない。

高電圧スイッチング回路部１１０は、Ｈブリッジ型スイッチング回路として接続されたＭＯＳＦＥＴ等で形成されたスイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４と、共振コイルＬｒと、平滑コンデンサＣｉｎを備える。平滑コンデンサＣｉｎは、Ｈブリッジ型スイッチング回路の入力側に配置され、高電圧スイッチング回路部１１０に入力される入力電流を平滑にする。なお、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４のゲート端子には図示しないゲート抵抗が接続されている。

図１の破線で囲った高電圧スイッチング回路部１１０は、高電圧スイッチング回路部１１０を構成するスイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４をＨブリッジ接続する配線回路基板上に設けられる。また、この配線回路基板には、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４であるパワー半導体モジュール 、平滑コンデンサＣｉｎ、および共振コイルＬｒを除くその他の電子部品が実装されるとともに、それらの配線パターンも設けられる。

低電圧スイッチング回路部１２０は、ＭＯＳＦＥＴ等で形成される４つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、コイルＬｏｕｔと、コンデンサＣｃ及びＣｏｕｔを備えている。低電圧スイッチング回路部１２０は、同期整流方式による整流を行い、アクティブクランプ方式によりサージ吸収を実現し、回路部品の低耐圧化を図り、装置を小型化している。なお、低電圧整流回路部の構成は、上記同期整流方式と同じ必要はなく、ダイオード整流方式でも構わないし、アクティブクランプ方式の採否を問わない。
なお、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４のゲート端子には図示しないゲート抵抗が接続されている。

出力側のフィルタ回路部１３０は、インダクタＬｆおよびフィルタコンデンサＣｆを備えている。
なお、出力側のノイズフィルタ回路は図１に示すような回路構成に限定しない。当然、複数の素子を用いて実現しても構わない。

図１の破線で囲った低電圧スイッチング回路部１２０は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を接続する配線が回路基板上に設けられる。また、この回路基板には、図１に示す電子部品のうちコイルＬｏｕｔを除く電子部品が実装されるとともに、それらの配線パターンも設けられる。
制御回路基板１５１に回路形成された制御回路部（図示せず）は、高電圧スイッチング回路部１１０および低電圧スイッチング回路部１２０へ供給するスイッチング信号を生成し、且つＤＣ−ＤＣコンバータ１００全体の動作制御を行う。

入力側のフィルタ回路部１４０は、高電圧電源と平滑化コンデンサＣｉｎの間にコモンモードフィルタＬｃｍｎとコンデンサＣｙが備えられている。これにより、高電圧電源およびバッテリケーブルにコモンモードノイズが伝導することを防いでいる。フィルタ回路部１３０は、基本的にはコイル及びコンデンサで構成されるが、コンデンサのみで構成されるものでも構わない。なお、図１の回路は素子数を示すものではなく、回路記号例である。当然、複数の素子を用いて実現しても構わない。また、入力側のフィルタ回路部１４０は必ずしも必要ではなく、製品仕様に応じて採否を決めればよい。
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の全体構造について説明する。

（ＤＣ−ＤＣコンバータの全体構造）
図２は、本発明の電力変換装置の実施形態１の模式的平面図であり、図３（ａ）は、図２に図示された電力変換装置の模式的断面図であり、図３（ｂ）は、フィルタ収納部周辺の斜視図である。
なお、以下において、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向を図示の通りとする。
本発明の実施形態１は、電力変換装置としてＤＣ−ＤＣコンバータ１００を例とする。
電力変換装置であるＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、筐体１１および筐体１１に締結部材等の固定手段（図示せず）により固定されるケース蓋１４を備えている。図１に図示されたＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路部品は、筐体１１内に収容される。筐体１１およびケース蓋１４は、例えば、アルミダイキャスト等の金属により形成されている。筐体１１はＤＣ−ＤＣコンバータ１００が搭載される自動車のボディまたはシャーシに電気的に接続され、グラウンド電位は、車両ボディと同電位となっている。

筐体１１は、図２に図示されるように、平面視でほぼ矩形形状を有し、図３（ａ）に図示されるように、底部１１ａと、この底部１１ａにほぼ垂直に形成された周側壁１１ｂとを有し、ボックス状に形成されている。筐体１１には、底部１１ａに対してほぼ垂直に延在された第１の隔壁１１ｃが形成されている。第１の隔壁１１ｃは、筐体１１と一体成形されている。第１の隔壁１１ｃは、図３（ｂ）に示されるように、周側壁１１ｂの１つのコーナー部に、ほぼＬ字形状に形成され、コーナー部における周側壁１１ｂと共に、矩形形状のフィルタ収納部３１を形成する。フィルタ収納部３１には、フィルタ回路部１３０を構成するインダクタＬｆとフィルタコンデンサＣｆとが収納されている。また、フィルタ回路部１３０に接続された不図示の出力端子が収納されている。この出力端子には出力用のバスバ３が接続され、出力用のバスバ３は、周側壁１１ｂに形成された開口４１から外部に延出されている。

筐体１１のフィルタ収納部３１を除く空間は、変換用回路部収納部３２となっている。変換用回路部収納部３２には、高電圧スイッチング回路部１１０と、低電圧スイッチング回路部１２０と、トランスＴｒと、入力側のフィルタ回路部１４０とが収納されている。フィルタ回路部１４０には、不図示の入力端子が設けられ、この入力端子には入力用の直流バスバ２ａ、２ｂが接続され、直流バスバ２ａ、２ｂは、周側壁１１ｂに形成された開口４２から外部に延出されている。
なお、図示はしないが、バスバ３と開口４１の間、および直流バスバ２ａ、２ｂと開口４２との間には、不図示のシールド部材が介装されており、外部からの電磁ノイズを遮断する構造とされている。

図３（ａ）、（ｂ）に図示されるように、筐体１１の周側壁１１ｂの内面には、段部４４が形成されている。段部４４は、筐体１１内に配置される部品のいずれよりも高い位置に形成されており、この段部４４上にベース板１２が載置されている。ベース板１２上に、制御回路基板１５１が配置されている。制御回路基板１５１は、締結部材等によりベース板１２に固定されている。ケース蓋１４は、制御回路基板１５１上に配置されている。

図示はしないが、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４は、筐体１１の底部１１ａに熱結合されている。筐体１１の底部１１ａは、図示はしないが、冷却水などの冷媒の冷却流路を備えた冷却流路構成部材に熱結合されており、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ４は、筐体１１を介して冷却流路構成部材によって冷却される。この冷却構造は、低電圧スイッチング回路部１２０を構成するスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４やトランスＴｒ等、他の発熱部材に対しても同様である。

フィルタ回路部１３０は、第１の隔壁１１ｃに設けられた開口４３を挿通する接続用のバスバ５により、低電圧スイッチング回路部１２０に電気的に接続されている。図２、図３（ａ）に図示されるように、フィルタ収納部３１内に配置されたインダクタＬｆ、すなわち、フェライトコアの一端面が第１の隔壁１１ｃに密着した状態で配置されており、開口４３を塞いでいる。従って、電磁ノイズが開口４３を介してフィルタ収納部３１内に伝播されることはない。なお、図３（ａ）に示されるように、制御回路基板１５１には、弱電系の電源５００が接続されている。

（電磁ノイズ伝播低減構造）
図２の点線で囲まれた領域には、電磁ノイズ伝播低減構造５０が設けられている。
図４（ａ）、（ｂ）は図２に図示された第１の隔壁の拡大図であり、図４（ａ）は第１の隔壁１１ｃの上面の一部を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）をｘ方向から観た側面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図であり、図６は、図５をｘ方向から観た側面図である。
図３（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）に図示されるように、第１の隔壁１１ｃの上面６１には、凹部１６が形成されている。換言すれば、上面６１には、凹部１６に対して上方（Ｚ方向）に突き出す複数の取付部６１ａが、凹部１６で分離して設けられている。

ベース板１２は、この取付部６１ａにねじ等の締結部材１５２（図４、図６参照）により締結され固定されている。ベース板１２と第１の隔壁１１ｃとは、締結部材１５２により締結されることにより電気的に接続されている。フィルタ収納部３１の上部は、ベース板１２により覆われる。図５に図示されるように、ベース板１２の上面におけるフィルタ収納部３１に対応する領域には、制御回路部を有する制御回路基板１５１が、締結部材により固定される。締結部材は、制御回路部の接地パターン（図示せず）をベース板１２に接続する。

ベース板１２と第１の隔壁１１ｃとの締結構造において、第１の隔壁１１ｃの凹部１６は、第１の隔壁１１ｃとベース板１２との隙間を形成する。なお、図４（ａ）では、ベース板１２の図示を省略して、締結部材１５２と第１の隔壁１１ｃの取付部との関連を明確にしている。

図５に示すように、ベース板１２には、第１の隔壁１１ｃに沿う第２の隔壁１２ｂが一体成形されている。第２の隔壁１２ｂは、図３（ｂ）では、二点鎖線により図示されている。第２の隔壁１２ｂは、フィルタ収納部３１内において、第１の隔壁１１ｃとフィルタ回路部１３０との間に配置されており、第１の隔壁１１ｃとわずかな隙間を存して、第１の隔壁１１ｃの全長に沿って形成されている。第２の隔壁１２ｂは、ベース板１２の底面から筐体１１の底部１１ａに向けて、第１の隔壁１１ｃの中間まで延出されている。第２の隔壁１２ｂのｚ方向、すなわち上下方向の長さは、第１の隔壁１１ｃのｚ方向の長さよりも短い。第２の隔壁１２ｂの上下方向の長さは、少なくとも、第１の隔壁１１ｃの凹部１６の深さより大きくする必要である。第２の隔壁１２ｂの上下方向の長さは、フィルタ回路部１３０の構成部材の配置に支障がない限り、大きくすることが望ましい。
このように、図２に図示された電磁ノイズ伝播低減構造５０は、第１の隔壁１１ｃおよび第２の隔壁１２ｂにより構成される。
次に、電磁ノイズ伝播低減構造５０による作用について説明する。

低電圧スイッチング回路部１２０から放射される電磁ノイズは、第１の隔壁１１ｃにより吸収される。しかし、電磁ノイズの一部は、第１の隔壁１１ｃに設けられた凹部１６からフィルタ収納部３１内に侵入する。電磁ノイズがフィルタ回路部１３０に伝播して電磁結合するとフィルタ性能が低下する恐れがある。電磁ノイズは、電磁ノイズの伝播経路となる隙間の幅および長さの大きさに依存して減衰する。フィルタ収納部３１と変換用回路部収納部３２とが第１の隔壁１１ｃのみで区画されている場合、電磁ノイズの伝播経路となる隙間の長さは、第１の隔壁１１ｃの厚さ、換言すればｘ方向またはｙ方向の長さのみである。本発明の実施形態１では、第１の隔壁１１ｃに隣接して第２の隔壁１２ｂを形成した。この構造では、電磁ノイズの伝播経路となる隙間の長さは、見掛け上、第１の隔壁１１ｃと第２の隔壁１２ｂとが重なる長さだけ長くなる。このため、第１の隔壁１１ｃのみで区画されている構造に比し、電磁ノイズの低減効果を大きくすることができる。
なお、上述したように、筐体１１は、車両ボディに接地することが好ましい。

ここで、第２の隔壁１２ｂを、変換用回路部収納部３２内において、第１の隔壁１１ｃと低電圧スイッチング回路部１２０との間に配置することもできる。しかし、第２の隔壁１２ｂを、第１の隔壁１１ｃより低電圧スイッチング回路部１２０側に配置する構造（以下、「対比構造」とする）では、低電圧スイッチング回路部１２０から放射される電磁ノイズが、直接、第１の隔壁１１ｃより手前の第２の隔壁１２ｂに吸収されてベース板１２に伝播する。
電磁ノイズが、第１の隔壁１１ｃより手前の第２の隔壁１２ｂに吸収されてベース板１２に吸収された場合、ベース板１２を介して制御回路基板１５１に設けられた制御回路部等に伝播するため、第１の隔壁１１ｃを介して筐体１１からグラウンドに落ちる場合に比し、制御回路部等、他の回路と電磁結合する恐れが高い。このため、対比構造においては、第１の隔壁１１ｃと低電圧スイッチング回路部１２０との間に配置する第２の側壁１２ｂの上下方向の長さをあまり大きくすることができない。つまり、電磁ノイズの伝播経路となる隙間の長さを余り長くすることができない。

これに対し、第２の隔壁１２ｂを、第１の隔壁１１ｃとフィルタ回路部１３０との間に配置した本発明の実施形態１では、対比構造のような他の回路との電磁結合の懸念がない。従って、電磁ノイズの伝播経路となる隙間の長さを十分な長さにすることが可能であり、電磁ノイズの伝播の低減効果を大きくすることができる。

なお、第１の隔壁１１ｃの上面６１に凹部１６を形成する理由について説明する。
第１の隔壁１１ｃの上面６１はベース板１２と面接触して締結されている。このため、外部からの振動や衝撃により、ベース板１２と第１の隔壁１１ｃの上面６１とが、相互に当接したり擦れたりして摩耗し、金属粉が発生する可能性がある。摩耗により金属粉が発生することは、回路部の短絡等の不具合を生じる恐れがある。
第１の隔壁１１ｃの上面６１に凹部１６を設けることにより、第１の隔壁１１ｃの取付部６１ａの面積は小さくなり、摩耗による金属粉の発生を抑制することができる。このため、前以て、第１の隔壁１１ｃの上面６１に凹部１６を形成しておくのである。
しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が、振動や衝撃をほとんど受けることが無いような環境下に設置されるならば、上記実施形態１において、第１の隔壁１１ｃの上面６１に凹部１６を形成しない構造としてもよい。

以上説明したように、実施形態１のＤＣ−ＤＣコンバータ１００によれば以下の効果を奏する。
（１）金属製の筐体１１に設けた第１の隔壁１１ｃに、金属製のベース板１２に設けられた第２の隔壁１２ｂを、締結部材１５２により電気的および機械的に固定した。第２の隔壁１２ｂは、第１の隔壁１１ｃと僅かな隙間を存して、第１の隔壁１１ｃに沿って、その全長に亘って形成されている。このため、電磁ノイズの伝播経路の長さが長くなり、電磁ノイズの低減効果を大きくすることができる。

（２）第２の隔壁１２ｂが、低電圧スイッチング回路部１２０とフィルタ回路部１３０との間に配置されている。このため、第２の隔壁１２ｂには、低電圧スイッチング回路部１２０から放射される電磁ノイズのうち、第１の隔壁１１ｃとベース板１２との隙間である凹部１６から侵入する分のみが伝播される。従って、第２の隔壁が、第１の隔壁１１ｃよりも低電圧スイッチング回路部１２０側に配置される構造に比し、ベース板１２に吸収される電磁ノイズの量が少ない。つまり、ベース板１２を介して他の回路が受ける影響はほとんどない。このため、第２の隔壁１２ｂと第１の隔壁１１ｃとにより、電磁ノイズの伝播経路の長さを十分に大きくして、大きな電磁ノイズ低減効果を得ることができる。

−実施形態２−
図７は、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態２を示す断面図であり、図８は、図７をｘ方向から観た側面図である。図７、図８は、それぞれ、実施形態１の図５、図６に対応する図である。
実施形態２のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ａを備えている。電磁ノイズ伝播低減構造５０Ａは、実施形態１の電磁ノイズ伝播低減構造５０に対し、さらに、第３の隔壁１２ｃを備えている。
すなわち、実施形態２のベース板１２は、第２の隔壁１２ｂと共に第３の隔壁１２ｃが一体成形された構造を有する。

第２の隔壁１２ｂは、実施形態１と同様、第１の隔壁１１ｃとフィルタ回路部１３０との間に配置されている。第３の隔壁１２ｃは、第１の隔壁１１ｃと低電圧スイッチング回路部１２０との間に配置されている。第３の隔壁１２ｃは、第１の隔壁１１ｃとわずかな隙間を存して、第１の隔壁１１ｃの全長に沿って形成されている。第３の隔壁１２ｃは、ベース板１２の底面筐体１１の底部１１ａに向けて、第１の隔壁１１ｃの中間まで延出されている。第３の隔壁１２ｃの上下方向の長さは、第２の隔壁１２ｂよりも短い。
実施形態２の他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材、部位に同一の参照符号を付して、説明を省略する。

実施形態２の電磁ノイズ伝播低減構造５０Ａでは、第１の隔壁１１ｃと第３の隔壁１２ｃを有するので、この分、電磁ノイズの伝播経路が実施形態１の電磁ノイズ伝播低減構造５０よりも長くなっている。
従って、電磁ノイズの低減効果をより大きくすることができる。

なお、上述したように、第３の隔壁１２ｃの上下方向の長さを大きくすると、ベース板１２に吸収される電磁ノイズの量が増大するので、この長さを余り大きくすることはできない。このため、図７に示す例では、第３の隔壁１２ｃの上下方向の長さを、第２の隔壁１２ｂよりも短くしている。しかし、他の回路への影響が小さければ、第３の隔壁１２ｃと第２の隔壁１２ｂとは、上下方向の長さをほぼ同じにすることができる。また、フィルタ収納部３１内に収納されるフィルタ回路部１３０のレイアウトの関係で、第２の隔壁１２ｂの上下方向の長さを、第３の隔壁１２ｃよりも短くしてもよい。

−実施形態３−
図９は、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態３を示す断面図であり、図１０は、図９をｘ方向から観た側面図である。
実施形態３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂを備えている。
電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂは、筐体１１の周側壁１１ｂの内面とベース板１２の側端面６２の近傍に形成されている。
図２、図３（ｂ）に図示されるように、フィルタ収納部３１は、矩形形状の筐体１１の４つのコーナー部の内の１か所に、隔壁１１ｃの１つのコーナー部を位置合わせして締結される。ベース板１２を、隔壁１１ｃに締結する際、筐体１１の上記周側壁１１ｂの内面とベース板１２の上記側端面６２との間には、公差や取付時のばらつきに起因する隙間１７が形成される。

ベース板１２の周側壁１１ｂと対向する箇所の底面には、ベース板１２の底部１１ａに向かって延出された第４の隔壁１２ｄが一体成形されている。第４の隔壁１２ｄは、筐体１１の周側壁１１ｂの内面とわずかな隙間を存して、周側壁１１ｂの内面に沿って、フィルタ収納部３１内の全長に亘って形成されている。第４の隔壁１２ｄは、筐体１１の底部１１ａに向けて、周側壁１１ｂの高さの中間まで延出されている。

すなわち、筐体１１の周側壁１１ｂとベース板１２の第４の隔壁１２ｄにより、電磁ノイズの伝播経路の長さを長くする電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂが形成されている。この電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂにより隙間１７を介してフィルタ回路部１３０に伝播される電磁ノイズが抑制される。
実施形態３における他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材、部位に同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態３のＤＣ−ＤＣコンバータ１００も、実施形態１と同様、フィルタ回路部１３０に伝播される電磁ノイズを低減する効果を奏する。実施形態３は、特に、筐体１１の周側壁１１ｂとベース板１２の側端面６２から伝播される電ノイズが大きい場合に適する。

−実施形態４−
図１１は、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態４を示す断面図であり、図１２は、図１１をｘ方向から観た側面図である。
実施形態４のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｃを備えている。電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｃは、実施形態２の電磁ノイズ伝播低減構造５０Ａと実施形態３の電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂとを組み合わせた構造を有する。

すなわち、ベース板１２は、第２の隔壁１２ｂと、第３の隔壁１２ｃと、第４の隔壁１２ｄとが一体成形された構造を有する。
実施形態４の他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材、部位に同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態４は、実施形態２および実施形態３の効果を有しているので、電磁ノイズの低減効果をさらに大きくすることができる。

−実施形態５−
図１３は、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態５を示す断面図であり、図１４は、図１３をｘ方向から観た側面図である。
実施形態５のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｄを備えている。電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｄは、筐体１１に一体成形された第１の隔壁１１ｃ、第５の隔壁１１ｄ、およびベース板１２に一体成形された第２の隔壁１２ｂ、第４の隔壁１２ｄを備えている。

第５の隔壁１１ｄは、第２の隔壁１２ｂとフィルタ回路部１３０との間に配置されている。第５の隔壁１１ｄは、第１の隔壁１１ｃと同様な構造を有している。すなわち、第５の隔壁１１ｄの上面には凹部１６および取付部６１ａ（図４（ｂ）参照）が形成されている。ベース板１２は、締結部材１５２により第５の隔壁１１ｄの取付部６１ａに締結される。
実施形態５における他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材、部位に同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態５の電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｄは、実施形態４の第３の隔壁１２ｃを、第５の隔壁１１ｄに置換したような構造となっている。すなわち、実施形態４では、第３の隔壁１２ｃが第１の隔壁１１ｃよりも低電圧スイッチング回路部１２０側に配置されているに対し、実施形態５では、第５の隔壁１１ｄは、第１の隔壁１１ｃよりもフィルタ回路部１３０側に配置されている。しかも、実施形態４では、第３の隔壁１２ｃがベース板１２に一体成形されているに対し、第５の隔壁１１ｄは筐体１１に一体成形されている。このため、実施形態４の電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｃに比し、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｄにより吸収される電磁ノイズが他の回路と電磁結合する可能性がより小さい。これに伴って、電磁ノイズの伝播経路をより長くすることが可能となるので、実施形態４よりも、さらに、電磁ノイズの抑制効果を大きくすることができる。

−実施形態６−
図１５は、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造の実施形態６を示す断面図であり、図１６は、図１５をｘ方向から観た側面図である。
実施形態６のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｅを備えている。
電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｅは、実施形態１の電磁ノイズ伝播低減構造５０と類似する。しかし、電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｅは、第１の隔壁１１ｃには、その上面６１に凹部１６が形成されていない点で、実施形態１の電磁ノイズ伝播低減構造５０と相違する。
実施形態１において説明した通り、第１の隔壁１１ｃの凹部１６は、ベース板１２と第２の隔壁１２ｂの上面６１とが、振動や衝撃を受けた際に、相互に当接したり擦れたりして摩耗し、金属粉が発生することを防止するために形成される。しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が、振動や衝撃をほとんど受けることが無いような環境下に設置されるならば、第１の隔壁１１ｃに凹部１６を形成する必要は無い。
実施形態６の他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材、部位に同一の参照符号を付して、説明を省略する。

第１の隔壁１１ｃの上面６１に凹部１６が形成されておらず、上面６１が平坦であっても、上面６１とベース板１２の底面とが面接触する領域には、微小な隙間が存在する。この隙間から電磁ノイズがフィルタ収納部３１内に伝播する。しかし、電磁ノイズの伝播経路は、第１の隔壁１１ｃと第２の隔壁１２ｂにより長く形成されているので、電磁ノイズの伝播は抑制される。

なお、上記では、第１の隔壁１１ｃに凹部１６が形成されない構造を、実施形態１の電磁ノイズ伝播低減構造５０に適用した構造として例示した。しかし、第１の隔壁１１ｃに凹部１６が形成されない構造を、第２〜第５の実施形態それぞれの電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂ〜５０Ｄに適用することもできる。

−実施形態７−
図１７は、本発明の電力変換装置の実施形態７を示す断面図である。
図１７に示される電力変換装置１００Ａは、筐体１１内に収納されたＤＣ−ＤＣコンバータ回路１００とインバータ回路２００とを備える。インバータ回路２００は、図示はしないが、例えばＩＧＢＴ等で形成される複数のスイッチング素子を備え、コンデンサモジュールと共にインバータを構成する。インバータは、高電圧蓄電池の直流高電圧出力を交流高電圧に電力変換してモータを駆動する。

筐体１１には、ｙ方向、すなわち、幅方向の中間に、長手方向であるｘ方向に延在された仕切り壁７１が一体成形されている。仕切り壁７１は、周側壁１１ｂのｙ方向に延在される一対の側壁７２、７３のうちの一方の側壁７２に連結され、他方の側壁７３からは離間されている。仕切り壁７１と他方の側壁７３との離間部には、開口７４が形成されている。インバータ回路２００は、開口７４に挿通された直流バスバ２ａ、２ｂによりＤＣ−ＤＣコンバータ１００に接続されている。

図２に図示されるＤＣ−ＤＣコンバータ１００と同様、筐体１１の１つのコーナー部には、実施形態１〜６の電磁ノイズ伝播低減構造５０、５０Ａ〜５０Ｅのいずれか一つが形成されている。従って、実施形態１〜６において説明したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００およびインバータ回路２００から放射される電磁ノイズは、電磁ノイズ伝播低減構造５０、５０Ａ〜５０Ｅにより、出力側のフィルタ回路部１３０への伝播が抑制される。

（電磁ノイズの低減効果）
以下の実施例により、本発明の電磁ノイズ伝播低減構造５０、５０Ａ〜５０によるノイズ低減効果を検証した。
電力変換装置は、図１７に図示されるように、金属製の筐体１１内に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００とインバータ回路２００が収納された構造を備える電力変換装置１００Ａとした。
実施例１は、筐体１１内に図５に図示される電磁ノイズ伝播低減構造５０を形成した。
実施例２は、筐体１１内に図７に図示される電磁ノイズ伝播低減構造５０Ａを形成した。
実施例３は、筐体１１内に図９に図示される電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｂを形成した。
実施例４は、筐体１１内に図１１に図示される電磁ノイズ伝播低減構造５０Ｃを形成した。
比較として、ベース板１２に、第１の隔壁１１ｃよりも低電圧スイッチング回路部１２０側に隔壁が一体形成された電磁ノイズ伝播低減構造（図１８に図示された比較例の図を参照）を作製した。
測定基準構造は、筐体１１に第１の隔壁のみを有する構造（図１８の測定基準構造参照）とした。

測定基準構造に対する各実施例１〜４および比較例の電磁ノイズの増減を測定した結果を図１８に示す。
図１８に示されるように、測定基準構造に対する電磁ノイズは、比較例では0.7ｄＢの低減が見られただけであった。
これに対し、実施例１〜４では、電磁ノイズは、それぞれ、1.8ｄＢ、2.0ｄＢ、3.5ｄＢ、6.2ｄＢの低減が見られた。
このように、本発明の各実施形態では、比較例に対し、大きな電磁ノイズ低減効果を得られることが確認された。

なお、上記実施形態では、第１の隔壁１１ｃを筐体１１に一体成形した構造として例示した。しかし、第１の隔壁１１ｃを筐体１１とは別部材として形成し、溶接などにより接合するようにしてもよい。または、筐体１１と第１の隔壁１１ｃとの一方に溝を形成し、他方に突起を設け、両部材を焼嵌めや冷し嵌めにより一体化したり、溝と突起とを嵌合した状態で、締結部材により締結したりするようしてもよい。

ベース板１２と第２〜第４の隔壁１２ｂ〜１２ｄについても同様であり、一体成形する以外に、溝と突起とを焼嵌めや冷し嵌めにより一体化したり、溝と突起とを嵌合した状態で、締結部材により締結したりするようしてもよい。

上記実施形態において、フィルタ収納部３１は、筐体１１のコーナー部に形成され、Ｌ字形状の第１の隔壁１１ｃによりフィルタ回路部１３０と仕切られている構造として例示した。しかし、図１９（ａ）に示すように、フィルタ収納部３１は、周側壁１１ｂを、平面視でコ字形状に形成し、コ字形状の開口部に、この開口部を塞ぐように第１の隔壁１１ｃを形成する構造とすることもできる。この構造の場合には、第１の隔壁１１ｃは、直線状となり、電磁ノイズ伝播低減構造も、第１の隔壁１１ｃに沿う直線状に形成すればよい。
逆に、図１９（ｂ）に示すように、第１の隔壁１１ｃを平面視でコ字形状に形成し、このコ字形状の開口部を、筐体１１の側壁で塞ぐ構造とすることもできる。この構造では、電磁ノイズ伝播低減構造は、第１の隔壁１１ｃに沿って、コ字形状に形成することが望ましい。
さらに、図１９（ｃ）に示すように、第１の隔壁１１ｃを、筐体１１の周側壁１１ｂの内部に、枠状に形成することもできる。この構造では、電磁ノイズ伝播低減構造は、第１の隔壁１１ｃに沿って枠状に形成することが望ましい。

制御回路基板１５１に形成された制御回路部の接地パターンは、ベース板１２に締結部材１５２に固定されて同電位とされている構造として例示した。しかし、制御回路部の接地パターンは、コンデンサを介してベース板１２に接続するようにしてもよい。

上記実施形態では、ノイズを放射する能動回路として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００およびインバータ２００を例示した。しかし、本発明は、これに限らず、他の電力変換装置に対しても適用が可能である。

以上の説明は一例であり、本発明は上記実施形態に限定されない。
要は、金属など導電性を有する材料で形成された筐体内に、ノイズを放射する能動回路部と、出力側のフィルタ回路部とが形成された電力変換装置において、能動回路部とフィルタ回路部との間に配置された第１の隔壁を有する筐体と、第１の隔壁とフィルタ回路部の間に配置された第２の隔壁を有するベース板とを備えるものであればよい。筐体やベース板は導電性を持つ素材から形成されればよく、金属製に限定されない。

１１ 筐体
１１ｂ 周側壁
１１ｃ 第１の隔壁
１１ｄ 第５の隔壁
１２ ベース板
１２ｂ 第２の隔壁
１２ｃ 第３の隔壁
１２ｄ 第４の隔壁
１４ ケース蓋
１６ 凹部
１７ 隙間
３１ フィルタ収納部
３２ 変換用回路部収納部
５０、５０Ａ〜５０Ｅ 電磁ノイズ伝播低減構造
６１ 上面
６１ａ 取付部（締結用突部）
７１ 仕切り壁
７２ 側壁
１００ 電力変換装置（ＤＣＤＣコンバータ）
１００Ａ 電力変換装置
１１０ 高電圧スイッチング回路部
１２０ 低電圧スイッチング回路部（能動回路部）
１３０、１４０ フィルタ回路部
１５１ 制御回路基板
２００ インバータ回路（能動回路部）

Claims (6)

1. ノイズを放射する能動回路部と、
   出力側のフィルタ回路部と、
   前記能動回路部と前記フィルタ回路部とをそれぞれ収納する第１の空間および第２の空間を有する筐体と、
   少なくとも前記第1の空間を覆うように設けられ、前記筐体と電気的に接続されるベース板とを備え、
   前記筐体は、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画する第１の隔壁を有し、
   前記ベース板は、前記第１の空間を覆って配置され、かつ、前記第１の隔壁に沿う第２の隔壁を有し、
   前記第２の隔壁は、前記第１の空間内において前記フィルタ回路部と前記第１の隔壁との間に配置され、
   前記第１の隔壁は、前記筐体に一体成形されており、
   前記第２の隔壁は、前記ベース板に一体成形され、
   前記ベース板は、前記第１の隔壁の上面に締結部材により締結され、
   前記第１の隔壁の前記上面には、前記ベース板が面接触で締結される締結用突部が形成されている、電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記ベース板は、前記第１の隔壁よりも前記能動回路部側に、前記第１の隔壁に沿う第３の隔壁を有する、電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記筐体は、前記フィルタ回路部の周囲に設けられた側壁を有し、
   前記ベース板は、前記第1の空間において前記側壁の内面に沿って形成された第４の隔壁を有する、電力変換装置。
4. 請求項３に記載の電力変換装置において、
   前記第４の隔壁は、前記ベース板に一体成形されている、電力変換装置。
5. 請求項２を除く請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電力変換装置において、
   前記筐体は、前記第２の隔壁よりも前記フィルタ回路部側に、前記第１の隔壁に沿う第５の隔壁を有する、電力変換装置。
6. ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路に接続された出力側のフィルタ回路部と、
   インバータ回路と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、前記フィルタ回路部と、前記インバータ回路とを収納する金属製の筐体と、
   前記金属製の筐体と電気的に接続される金属製のベース板とを備え、
   前記筐体は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路および前記インバータ回路から前記フィルタ回路部をシールドする第１の筐体側隔壁および前記フィルタ回路部の周囲に配置された側壁を有し、
   前記筐体は、前記第１の筐体側隔壁と前記筐体の前記側壁とで区画され、前記フィルタ回路部が収納される第１の空間を有し、
   前記ベース板は、前記第１の空間を覆って配置され、かつ、前記側壁の内面に沿って形成され、前記フィルタ回路部側に延出された第１のベース板側隔壁を有し、
   前記ベース板は、さらに、前記第１の筐体側隔壁と前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路との間に配置された第２のベース板側隔壁を有し、
   前記筐体は、さらに、前記第１の筐体側隔壁と前記フィルタ回路部との間に配置された第２の筐体側隔壁を有する、電力変換装置。

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