JP7135949B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、電力変換装置が開示されている。電力変換装置は、直流電源と回転電機との間に設けられたインバータと、直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、ノイズを除去するＹコンデンサと、導体を備えている。導体は、直流電源が接続される電源側端子と、インバータが接続されるパワー端子と、コンデンサが接続されるコンデンサ端子を有している。

国際公開第２０１５／１８６４６９号

特許文献１の電力変換装置では、導体において、電源側端子の近傍に、Ｙコンデンサの端子が形成されている。したがって、コモンモードノイズを効果的に吸収することができない。

開示されるひとつの目的は、コモンモードノイズを効果的に吸収できる電力変換装置を提供することにある。

ここに開示された電力変換装置は、
スイッチング素子（１１０ｓ，１１１ｓ）を有し、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換部（１１）と、
直流電源（２）から供給される直流電力を平滑化する第１コンデンサ（１３）と、
ノイズを除去する第２コンデンサ（１４Ｐ，１４Ｎ）と、
直流電源の正極側に接続される正極配線（１０Ｐ）、及び、直流電源の負極側に接続される負極配線（１０Ｎ）を有し、直流電源と電力変換部とを電気的に接続する配線（１０）と、を備える。

配線において、電力変換部が接続される第１接続部（１０１Ｎ，１０１Ｐ）と第２コンデンサが接続される第２接続部（１０３Ｎ，１０３Ｐ）との間の第１寄生インダクタンスが、直流電源が接続される第３接続部（１００Ｎ，１００Ｐ）と第２接続部との間の第２寄生インダクタンスよりも小さくされ、
第１コンデンサ及び第２コンデンサを収容するケース（２４０）を備え、
第１コンデンサ、第２コンデンサ、及びケースを有してコンデンサモジュール（２４）が構成されている。
そして、開示されたひとつにおいて、コンデンサモジュールは、外部接続用の端子（２４３Ｎ，２４３Ｐ）を有し、
配線のうち、第１接続部を含む部分（２６Ｎ，２６Ｐ）と、第３接続部を含む部分（２５Ｎ，２５Ｐ）とが、同じ端子に接続されている。
開示された他のひとつにおいて、第３接続部から第１コンデンサが接続される部分までの配線のすべてが、ケースの外に配置されている。

開示された電力変換装置によると、第１寄生インダクタンスが第２寄生インダクタンスよりも小さい。このため、第２接続部よりも直流電源側の配線のインピーダンスが、電力変換部側の配線のインピーダンスよりも大きい。したがって、コモンモードノイズが、配線において、第２接続部から直流電源側に漏れにくい。この結果、コモンモードノイズを効果的に吸収できる電力変換装置を提供することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 電力変換装置の概略構成を示す平面図である。 電力変換装置を示す斜視図である。 コンデンサモジュールの構造を示す分解斜視図である。 比較例においてコモンモードノイズの流れを示す図である。 本実施形態においてコモンモードノイズの流れを示す図である。 第２実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 電力変換装置を示す斜視図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下に示す電力変換装置は、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などの車両に適用可能である。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、電力変換装置が適用される車両の駆動システムの概略構成について説明する。

＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。

直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池で構成された高圧源である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。

＜電力変換装置の回路構成＞
次に、電力変換装置４の回路構成について説明する。図１に示すように、電力変換装置４は、電源配線１０と、インバータ１１と、出力配線１２と、平滑コンデンサ１３と、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを備えている。電力変換装置４は、インバータ１１を構成するスイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓの駆動回路などをさらに備えてもよい。

電源配線１０は、直流電源２とインバータ１１とを電気的に接続する配線部である。電源配線１０は、正極配線１０Ｐと、負極配線１０Ｎを有している。電源配線１０が、正極配線及び負極配線を有する配線に相当する。正極配線１０Ｐは、直流電源２の正極側に接続される。直流電源２の正極が、正極配線１０Ｐの電源端子部１００Ｐに接続される。負極配線１０Ｎは、直流電源２の負極側に接続される。直流電源２の負極が、負極配線１０Ｎの電源端子部１００Ｎに接続される。電源端子部１００Ｎ，１００Ｐが、配線の第３接続部に相当する。

電源配線１０は、電源ラインと称されることがある。正極配線１０Ｐは、Ｐライン、高電位電源ラインと称されることがある。負極配線１０Ｎは、Ｎライン、低電位電源ラインと称されることがある。

インバータ１１は、電力変換部である。インバータ１１は、ＤＣ－ＡＣ変換部である。インバータ１１は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換し、モータジェネレータ３に出力する。インバータ１１は、モータジェネレータ３により発電された交流電力を、直流電力に変換する。

インバータ１１は、三相分の上下アーム回路を備えて構成されている。各相の上下アーム回路は、正極配線１０Ｐと負極配線１０Ｎの間で、２つのアームが直列に接続されてなる。上下アーム回路において、高電位側の上アームと、低電位側の下アームとの接続点は、モータジェネレータ３への出力配線１２に接続されている。

上アームは、スイッチング素子１１０ｓに、還流用のダイオード１１０ｄが逆並列に接続されてなる。下アームは、スイッチング素子１１１ｓに、還流用のダイオード１１１ｄが逆並列に接続されてなる。本実施形態では、スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓとして、ｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと示す）を採用している。図示しない駆動回路は、駆動信号を出力することで、スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓを高周波でスイッチングさせる。

上アームにおいて、スイッチング素子１１０ｓ（ＩＧＢＴ）のコレクタ電極は、正極配線１０Ｐのパワー端子部１０１Ｐに接続されている。下アームにおいて、スイッチング素子１１１ｓ（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極は、負極配線１０Ｎのパワー端子部１０１Ｎに接続されている。上アームにおけるスイッチング素子１１０ｓのエミッタ電極と、下アームにおけるスイッチング素子１１１ｓのコレクタ電極が相互に接続されている。パワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐが、配線の第１接続部に相当する。

平滑コンデンサ１３は、直流電源２側から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１３は、スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓの動作によって生じる直流電圧の変動を抑制する。平滑コンデンサ１３が、第１コンデンサに相当する。平滑コンデンサ１３は、正極配線１０Ｐと負極配線１０Ｎとの間に接続されている。平滑コンデンサ１３は、インバータ１１に対して並列に接続されている。平滑コンデンサ１３の正極は、正極配線１０Ｐのコンデンサ端子部１０２Ｐに接続されている。平滑コンデンサ１３の負極は、負極配線１０Ｎのコンデンサ端子部１０２Ｎに接続されている。

Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、ノイズを除去する。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、コモンモードノイズを抑制する。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、コモンモードコンデンサと称されることがある。Ｙコンデンサ１４Ｐの端子のひとつは、正極配線１０Ｐのコンデンサ端子部１０３Ｐに接続され、端子の他のひとつは、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。Ｙコンデンサ１４Ｎの端子のひとつは、負極配線１０Ｎのコンデンサ端子部１０３Ｎに接続され、端子の他のひとつは、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。車両において、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、電力変換装置４のケースグランドを介して、シャーシなどのボディグランドに電気的に接続される。図１では、ケースグランド、ボディグランドを、ケースＧＮＤ、ボディＧＮＤと示している。

Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐが第２コンデンサに相当する。コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐが、配線の第２接続部に相当する。Ｙコンデンサ１４Ｐが正極側コンデンサに相当し、Ｙコンデンサ１４Ｎが負極側コンデンサに相当する。

図１に示すように、モータジェネレータ３のたとえば巻線には、寄生容量５が存在する。同様に、直流電源２にも寄生容量６が存在する。寄生容量５，６は、浮遊容量と称されることがある。コモンモードノイズは、スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓの動作にともなうボディグランドに対する電位変動が、上記した寄生容量５，６を充放電させることにより、ボディグランドを経路として伝播するノイズ電流である。

仮に、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐが設けられない場合、コモンモードノイズは、インバータ１１→出力配線１２→モータジェネレータ３（寄生容量５）→ボディグランド→直流電源２（寄生容量６）→電源配線１０→インバータ１１の経路で流れる。よって、電流ループが大きい。

本実施形態では、電源配線１０における電源端子部１００Ｎ，１００Ｐとパワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐと間に、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐが接続されている。よって、コモンモードノイズの経路として、インバータ１１→出力配線１２→モータジェネレータ３（寄生容量５）→ボディグランド→Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐ→電源配線１０→インバータ１１が形成される。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを備えることで、ループの小さい電流経路が形成される。

特に本実施形態では、直流電源２側へのコモンモードノイズの漏れを抑制するよう、電源配線１０の寄生インダクタンスが所定の関係を満たしている。ここで、電源配線１０において、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐとパワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐとの間の寄生インダクタンスをＬ１とする。また、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐと電源端子部１００Ｎ，１００Ｐとの間の寄生インダクタンスをＬ２とする。寄生インダクタンスＬ１が第１寄生インダクタンスに相当し、寄生インダクタンスＬ２が第２寄生インダクタンスに相当する。

本実施形態では、電源配線１０において、寄生インダクタンスＬ１は、寄生インダクタンスＬ２よりも小さくされている。具体的には、正極配線１０Ｐにおいて、寄生インダクタンスＬ１は、寄生インダクタンスＬ２よりも小さくされている。負極配線１０Ｎにおいて、寄生インダクタンスＬ１は、寄生インダクタンスＬ２よりも小さくされている。これにより、電源配線１０のインピーダンスは、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐから直流電源２側よりも、インバータ１１側のほうが小さい。したがって、コモンモードノイズは、電源配線１０において、インピーダンスの小さいインバータ１１側に流れやすく、インピーダンスの大きい直流電源２側に流れにくい。

コモンモードノイズが、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐから直流電源２側に漏れにくいため、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを含む上記した閉ループ回路において、コモンモードノイズを効果的に吸収することができる。

＜電力変換装置の構造＞
次に、図２、図３、及び図４に基づき、上記した寄生インダクタンスの関係を満たす電力変換装置４の構造の一例について説明する。図２では、電力変換装置４を模式的に示している。図３では、接続構造を分かりやすくするために、入力端子台２１とコンデンサモジュール２４との位置をずらして図示している。

図２～図４に示すように、電力変換装置４は、ケース２０と、入力端子台２１と、出力端子台２２と、半導体モジュール２３と、コンデンサモジュール２４と、正極バスバー２５Ｐ，２６Ｐと、負極バスバー２５Ｎ，２６Ｎを備えている。図２では、便宜上、バスバーを省略して図示している。

ケース２０は、複数の部材を組み付けて構成される。ケース２０は、電力変換装置４を構成する他の要素を収容している。ケース１００を構成する複数の部材の少なくともひとつは、金属材料を用いて形成されている。複数の部材のすべてが金属材料を用いて形成されてもよい。複数の部材の一部が金属材料を用いて形成され、他の一部が樹脂材料を用いて形成されてもよい。本実施形態では、ケース２０が、２つの部材を備えている。２つの部材は、いずれも金属材料、具体的にはアルミニウム系材料を用いてダイカスト法により成形されている。

入力端子台２１は、図３に示すように、直流電源２と電力変換装置４とを電気的に接続するための正極端子２１０Ｐ及び負極端子２１０Ｎを有している。正極端子２１０Ｐ及び負極端子２１０Ｎは、樹脂などの電気絶縁材料を用いて形成されたハウジングに保持されている。入力端子台２１に、直流電源２側の高圧コネクタが接続される。正極端子２１０Ｐには、直流電源２の正極側が接続され、負極端子２１０Ｎには、直流電源２の負極側が接続される。入力端子台２１は、高圧入力コネクタと称されることがある。正極端子２１０ＰはＰ端子、負極端子２１０ＮはＮ端子と称されることがある。

出力端子台２２は、モータジェネレータ３と電力変換装置４とを電気的に接続するための導電部材である出力バスバー２２０を有している。出力端子台２２は、モータジェネレータ３の巻線のそれぞれに対応する三相分の出力バスバー２２０を有している。出力バスバー２２０は、上記した出力配線１２を構成している。出力バスバー２２０は、樹脂などの電気絶縁材料を用いて形成されたハウジングに保持されている。出力端子台２２は、図示しない電流センサも有している。電流センサは、ハウジングに保持されている。電流センサは、出力バスバー２２０を流れる相電流を検出する。

上記した入力端子台２１及び出力端子台２２は、たとえばケース２０の開口部を介して、高圧コネクタや、モータジェネレータ３と接続される。図２に示すように、ケース２０は平面略矩形状をなしている。ケース２０において、出力端子台２２とコンデンサモジュール２４が横並びで配置されている。コンデンサモジュール２４上であって、ケース２０の四隅のひとつに入力端子台２１が配置されている。半導体モジュール２３は、入力端子台２１と同じ面側で、コンデンサモジュール２４上に配置されている。

半導体モジュール２３は、インバータ１１を構成する。半導体モジュール２３は、少なくともひとつの半導体装置２３０を備えている。本実施形態では、ひとつの半導体装置２３０により、一相分の上下アーム回路が構成される。半導体モジュール２３は、モータジェネレータ３の三相巻線に対応して、３つの半導体装置２３０を備えている。

半導体装置２３０は、２つの半導体チップを有している。半導体チップのひとつには、上アームを構成するスイッチング素子１１０ｓとダイオード１１０ｄが形成されている。半導体チップの他のひとつには、下アームを構成するスイッチング素子１１１ｓとダイオード１１１ｄが形成されている。２つの半導体チップは、封止樹脂体によって一体的に封止されている。

半導体装置２３０は、図３に示すように、主端子２３１～２３３を有している。主端子２３１～２３３は、パワー端子と称されることがある。主端子２３１～２３３は、封止樹脂体の内部において半導体チップと電気的に接続されている。主端子２３１～２３３は、封止樹脂体の外へ突出している。主端子２３１～２３３は、封止樹脂体の同じ面から突出している。主端子２３１は、スイッチング素子１１０ｓのコレクタ電極と電気的に接続されている。主端子２３１は、上記した正極配線１０Ｐに接続される外部接続端子である。主端子２３１は、正極端子、Ｐ端子と称されることがある。

主端子２３２は、スイッチング素子１１１ｓのエミッタ電極と電気的に接続されている。主端子２３２は、上記した負極配線１０Ｎに接続される外部接続端子である。主端子２３２は、負極端子、Ｎ端子と称されることがある。主端子２３３は、スイッチング素子１１０ｓのエミッタ電極及びスイッチング素子１１１ｓのコレクタ電極と電気的に接続されている。主端子２３３は、出力バスバー２２０に接続される外部接続端子である。主端子２３３は、出力端子、Ｏ端子、交流端子と称されることがある。

半導体装置２３０は、主端子２３１～２３３とは別の外部接続端子として、図示しない信号端子を有している。信号端子は、スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓのゲート用の端子を含んでいる。信号端子は、制御端子と称されることがある。たとえば半導体装置２３０は、図示しない冷却器と交互に配置される。半導体装置２３０は両面側に配置された冷却により挟持される。半導体装置２３０は、冷却器とともに積層体をなす。冷却器内には、冷媒が流れる。半導体装置２３０は、両面側から冷却器によって冷却される。

コンデンサモジュール２４は、平滑コンデンサ１３とＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを含んでいる。コンデンサモジュール２４は、ねじ締結などによって、ケース２０に固定されている。図４に示すように、コンデンサモジュール２４は、コンデンサケース２４０と、負極バスバー２４１Ｎと、正極バスバー２４１Ｐと、ＧＮＤバスバー２４５と、封止部材２４６を有している。

コンデンサケース２４０は、平滑コンデンサ１３と、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを収容している。コンデンサケース２４０は、たとえば一面が開口する箱状をなしている。コンデンサケース２４０は、たとえば樹脂材料を用いて形成されている。

平滑コンデンサ１３は、複数の素子によって構成されている。複数の素子は、一方向に並んで配置されている。複数の素子の並び方向が、コンデンサモジュール２４の長手方向とされている。素子は、コンデンサモジュール２４の短手方向において、両端に電極を有している。電極のうち、正極には正極バスバー２４１Ｐが接続され、負極には負極バスバー２４１Ｎが接続されている。以下では、負極バスバー２４１Ｎ及び正極バスバー２４１Ｐを、バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐと称することがある。バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、長手方向に延設されている。

Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを構成する素子は、長手方向の一端側に配置されている。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、入力端子台２１の近傍に配置されている。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、それぞれひとつの素子によって構成されている。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、短手方向において並んで配置されている。Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐは、電極が互いに向き合うように配置されている。

Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐにおいて、互いに対向する面の裏面の電極には、ＧＮＤバスバー２４５がそれぞれ接続されている。ＧＮＤバスバー２４５は、ねじ締結等により、ケース２０に固定されている。ＧＮＤバスバー２４５は、ケース２０に電気的に接続されている。ＧＮＤバスバー２４５は、ケース２０（ケースグランド）を介して、ボディグランドに電気的に接続される。Ｙコンデンサ１４Ｐにおいて、対向面の電極は、正極バスバー２４１Ｐに電気的に接続されている。Ｙコンデンサ１４Ｎにおいて、対向面の電極は、負極バスバー２４１Ｎに電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、平滑コンデンサ１３及びＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを構成する素子として、フィルムコンデンサ素子を採用している。

バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、導体板、導電部材と称されることがある。本実施形態のバスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐと、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐを有している。入力端子部２４２Ｐには、正極バスバー２５Ｐが接続されている。入力端子部２４２Ｎには、負極バスバー２５Ｎが接続されている。バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、対応する入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐをひとつ有している。入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐは、直流電源２側の端子部である。

出力端子部２４３Ｐには、正極バスバー２６Ｐが接続されている。出力端子部２４３Ｎには、負極バスバー２６Ｎが接続されている。バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、対応する出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐを２つ有している。出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐは、インバータ１１側の端子部である。以下において、入力端子部２４２Ｐ及び出力端子部２４３Ｐを、単に正極バスバー２４１Ｐの端子部２４２Ｐ，２４３Ｐと称することがある。入力端子部２４２Ｎ及び出力端子部２４３Ｎを、単に負極バスバー２４１Ｎの端子部２４２Ｎ，２４３Ｎと称することがある。

バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐにおいて、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐの接続端と、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐとの間には、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐが設けられている。入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐは、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐよりも出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐに近い位置に設けられている。バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐは、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐと出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐとの間の部分である端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐを有している。

負極バスバー２４１Ｎは、平面略Ｌ字状をなしている。負極バスバー２４１Ｎは、板厚方向が短手方向に対して略直交し、平滑コンデンサ１３の電極に接続された接続部と、接続部に連なる延設部を有している。延設部は、屈曲部を介して接続部から正極バスバー２４１Ｐ側に延設されている。延設部は、平滑コンデンサ１３の一面上に配置されている。平滑コンデンサ１３の一面は、平滑コンデンサ１３において、コンデンサケース２４０の底面側の面の反対面である。入力端子部２４２Ｎ及び出力端子部２４３Ｎは、延設部において正極バスバー２４１Ｐ側の端部に設けられている。

封止部材２４６は、平滑コンデンサ１３及びＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐを封止するように、コンデンサケース２４０内に配置されている。封止部材２４６は、たとえば樹脂材料を用いて形成されている。入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐ、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐ、及びＧＮＤバスバー２４５は、封止部材２４６から外部に突出している。入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐ、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐ、及びＧＮＤバスバー２４５は、コンデンサケース２４０の開口から外部に突出している。正極バスバー２４１Ｐの端子部２４２Ｐ，２４３Ｐと、負極バスバー２４１Ｎの端子部２４２Ｎ，２４３Ｎは、コンデンサモジュール２４において、短手方向の同じ端部側に引き出されている。

正極バスバー２５Ｐ，２６Ｐと負極バスバー２５Ｎ，２６Ｎは、導電板、導電部材と称されることがある。以下では、単にバスバー２５Ｎ，２５Ｐ，２６Ｎ，２６Ｐと称することがある。バスバー２５Ｎ，２５Ｐ，２６Ｎ，２６Ｐは、上記した電源配線１０の少なくとも一部を構成している。

本実施形態において、正極バスバー２５Ｐは、入力端子台２１の正極端子２１０Ｐと、コンデンサモジュール２４の入力端子部２４２Ｐとを電気的に接続している。正極バスバー２６Ｐは、コンデンサモジュール２４の出力端子部２４３Ｐと、半導体モジュール２３の主端子２３１とを電気的に接続している。

負極バスバー２５Ｎは、入力端子台２１の負極端子２１０Ｎと、コンデンサモジュール２４の入力端子部２４２Ｎとを電気的に接続している。負極バスバー２６Ｎは、コンデンサモジュール２４の出力端子部２４３Ｎと、半導体モジュール２３の主端子２３２とを電気的に接続している。

コンデンサモジュール２４よりも出力側のバスバー２６Ｎ，２６Ｐは、基部２６０Ｎ，２６０Ｐと、延設部２６１Ｎ，２６１Ｐを有している。正極バスバー２６Ｐにおいて、基部２６０Ｐには、スリットが形成されている。半導体装置２３０の主端子２３１が対応するスリットを挿通した状態で、基部２６０Ｐと主端子２３１が接続されている。延設部２６１Ｐは、基部２６０Ｐの一端から、短手方向に延設されている。延設部２６１Ｐは、対応する出力端子部２４３Ｐに接続されている。正極バスバー２６Ｐは、出力端子部２４３Ｐに対応して、２本の延設部２６１Ｐを有している。

同様に、負極バスバー２６Ｎにおいて、基部２６０Ｎには、スリットが形成されている。半導体装置２３０の主端子２３２が対応するスリットを挿通した状態で、基部２６０Ｎと主端子２３２が接続されている。延設部２６１Ｎは、基部２６０Ｎの一端から、短手方向に延設されている。延設部２６１Ｎは、対応する出力端子部２４３Ｎに接続されている。負極バスバー２６Ｎは、出力端子部２４３Ｎに対応して、２本の延設部２６１Ｎを有している。

電力変換装置４において、電源配線１０は、バスバー２５Ｎ，２５Ｐ、バスバー２４１Ｎ，２４１Ｐの端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐ、及びバスバー２６Ｎ，２６Ｐを含んで構成されている。バスバー２５Ｎ，２５Ｐにおいて、入力端子台２１との接続部が電源端子部１００Ｎ，１００Ｐをなし、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐとの接続部がコンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐをなしている。バスバー２６Ｎ，２６Ｐにおいて、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐとの接続部がコンデンサ端子部１０２Ｎ，１０２Ｐをなし、対応する主端子２３１，２３２との接続部がパワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐをなしている。端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐが、電源配線１０において、コンデンサ端子部１０２Ｎ，１０２Ｐとコンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐとの間の部分をなしている。

＜第１実施形態のまとめ＞
図５に示す比較例は、電力変換装置の従来構成を示している。比較例では、本実施形態の関連する要素の符号に対し、末尾にｒを付加している。

比較例の電力変換装置４ｒにおいて、コンデンサモジュール２４ｒの入力端子部２４２Ｎｒ，２４２Ｐｒは、Ｙコンデンサの近傍に設けられている。入力端子部２４２Ｎｒ，２４２Ｐｒは、コンデンサモジュール２４ｒの長手方向において、ＧＮＤバスバー２４５ｒの近傍に設けられている。これにより、電源配線において、バスバー２５Ｎｒ，２５Ｐｒの寄生インダクタンスが、入力端子部２４２Ｎｒ，２４２Ｐｒから半導体モジュール２３ｒまでの寄生インダクタンスよりも小さくされている。

したがって、図５に実線矢印で示すように、コモンモードノイズは、ＧＮＤバスバー２４５ｒから、入力端子部２４２Ｎｒ、２４２Ｐｒ、バスバー２５Ｎｒ、２５Ｐｒ、及び入力端子台２１ｒを介して、外部へ漏れる。図５に破線で示すように、コモンモードノイズを、ノイズ源である半導体モジュール２３ｒにリターンしきれない。

これに対し、本実施形態では、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐが、Ｙコンデンサ１４Ｐ，１４Ｎよりも出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐに近い位置に設けられている。たとえば、比較例に較べてバスバー２５Ｎ，２５Ｐの配線長が長くなっている。また、比較例に較べて、バスバー２６Ｎ，２６Ｐ及び端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐの配線長が短くなっている。そして、バスバー２６Ｎ，２６Ｐ及び端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐの寄生インダクタンスが、バスバー２５Ｎ，２５Ｐの寄生インダクタンスより小さくされている。電源配線１０において、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐからパワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐまでの寄生インダクタンスＬ１が、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐから電源端子部１００Ｎ，１００Ｐまでの寄生インダクタンスＬ２よりも小さくされている。

したがって、コモンモードノイズ（コモンモード電流）が、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐからバスバー２５Ｎ，２５Ｐ側、すなわち直流電源２側に流れにくい。コモンモードノイズの大部分は、図６に実線矢印で示すように、ＧＮＤバスバー２４５から出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐを介して半導体モジュール２３に流れる。コモンモードノイズは、バスバー２５Ｎ，２５Ｐ側に漏れたとしても僅かである。よって、本実施形態の電力変換装置４によれば、コモンモードノイズを効果的に吸収することができる。

本実施形態では、電極が互いに向き合うように、Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐが配置されている。これにより、Ｙコンデンサ１４ＰとＹコンデンサ１４Ｎとの磁気結合を抑制することができる。したがって、磁気結合によりコモンモードノイズが電力変換装置４の外に漏れるのを抑制することができる。また、コンデンサモジュール２４において、高さ方向の体格の増大を抑制することができる。

（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、コンデンサモジュール２４に、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐと出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐとを個別に設けていた。これに代えて、コンデンサモジュール２４の端子部を共通化してもよい。

図７は、本実施形態に係る電力変換装置４の回路構成を示している。電力変換装置４は、電源配線１０において、平滑コンデンサ１３とＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐとの接続部が共通とされている。すなわち、平滑コンデンサ１３とＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐとが、同じコンデンサ端子部に接続されている。具体的には、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐに、平滑コンデンサ１３が接続されている。電源配線１０は、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐとパワー端子部１０１Ｎ，１０１Ｐとの間に、コンデンサ端子部１０２Ｎ，１０２Ｐを有していない。そして、電源配線１０において、寄生インダクタンスＬ１は、寄生インダクタンスＬ２よりも小さくされている。

図８は、電力変換装置４の構造を示しており、図６に対応している。図８に示すように、コンデンサモジュール２４は、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐを有していない。正極バスバー２５Ｐは、出力端子部２４３Ｐのひとつに接続されている。負極バスバー２５Ｎは、出力端子部２４３Ｎのひとつに接続されている。出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐが、入力端子部２４２Ｎ，２４２Ｐを兼ねている。バスバー２５Ｎ，２５Ｐにおいて、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐとの接続部が、コンデンサ端子部１０３Ｎ，１０３Ｐをなしている。コンデンサモジュール２４は、端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐも有していない。出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐが、外部接続用の端子に相当する。なお、バスバー２５Ｎ．２５Ｐにおけるコンデンサモジュール２４側の端部を分岐させ、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐのすべてに接続される構成としてもよい。

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、正極バスバー２５Ｐ，２６Ｐが、互いに同じ出力端子部２４３Ｐに接続されている。負極バスバー２５Ｎ，２６Ｎが、互いに同じ出力端子部２４３Ｎに接続されている。これにより、先行実施形態に較べて、バスバー２５Ｎ，２５Ｐの配線長が長くなっている。そして、寄生インダクタンスＬ２がより大きくなり、寄生インダクタンスＬ１がより小さくなっている。したがって、先行実施形態に較べて、コモンモードノイズがバスバー２５Ｎ，２５Ｐ側に漏れにくい。本実施形態の電力変換装置４によれば、コモンモードノイズを、さらに効果的に吸収することができる。図８では、コモンモードノイズを実線矢印で示している。

スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓがオンされている定常時には、電源配線１０に直流（ＤＣ）電流が流れる。先行実施形態では、電源配線１０が、コンデンサモジュール２４のバスバー２４１Ｎ，２４１Ｐの一部、具体的には、端子間部２４４Ｎ，２４４Ｐを含んで構成されている。直流電流が流れる主回路配線の一部が、コンデンサケース２４０内に配置されている。

本実施形態では、電源配線１０のうち、電源端子部１００Ｎ，１００Ｐから、平滑コンデンサ１３（出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐ）の接続部までのすべてが、コンデンサケース２４０の外に配置されている。バスバー２５Ｎ，２５Ｐが、出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐに接続されている。直流電流が流れる主回路配線が、コンデンサケース２４０内に配置されていない。したがって、電源配線１０に直流電流が流れることで生じる熱が、平滑コンデンサ１３やＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐに伝わるのを抑制することができる。平滑コンデンサ１３及びＹコンデンサ１４Ｎ，１４Ｐの熱の影響を低減することができる。

（他の実施形態）
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに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。

明細書及び図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書及び図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書及び図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

スイッチング素子１１０ｓ，１１１ｓとしてＩＧＢＴの例を示したが、これに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。ダイオード１１０ｄ，１１１ｄとしては、寄生ダイオードを用いることもできる。

電力変換装置４は、２つのモータジェネレータを備えた駆動システム１に適用することもできる。この場合、電力変換装置４は、２つのインバータ１１を備えることとなる。

電力変換装置４の構造は、上記した例に限定されない。

たとえばひとつの半導体チップにＩＧＢＴ１１０ｓとダイオード１１０ｄが形成される例を示した。すなわちＲＣ－ＩＧＢＴの例を示したが、これに限定されない。対応するＩＧＢＴ１１０ｓ，１１１ｓとダイオード１１０ｄ，１１１ｄを別チップとしてもよい。

Ｙコンデンサ１４Ｎ，１４ＰでＧＮＤバスバー２４５を個別に設ける例を示したが、これに限定されない。コンデンサケース２４０内でそれぞれのＧＮＤバスバー２４５が接続され、共通のＧＮＤバスバー２４５が、コンデンサケース２４０から突出する構成としてもよい。

出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐの数は、上記した例に限定されない。出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐをひとつずつ有する構成としてもよいし、それぞれ３つ以上有する構成としてもよい。バスバー２６Ｎ，２６Ｐの延設部２６１Ｎ，２６１Ｐについても同様である。バスバー２６Ｎ，２６Ｐの基部２６０Ｎ，２６０Ｐ同様、延設部２６１Ｎ，２６１Ｐにスリットを設け、このスリットに出力端子部２４３Ｎ，２４３Ｐを挿通させた状態で、接続してもよい。

直流電源２側のバスバー２５Ｎ，２５Ｐと、インバータ１１側のバスバー２６Ｎ，２６Ｐを個別に設ける例を示したが、これに限定されない。

ケース２０内における電力変換装置４の他の要素の配置は、上記した例に限定されない。少なくとも寄生インダクタンスＬ１が寄生インダクタンスＬ２よりも小さくなる配置とすればよい。

入力端子台２１及び出力端子台２２を別で設ける例を示したが、ひとつの端子台として一体的に設けてもよい。

１…駆動システム、２…直流電源、３…モータジェネレータ、４…電力変換装置、５，６…寄生容量、１０…電源配線、１０Ｎ…負極配線、１０Ｐ…正極配線、１００Ｎ，１００Ｐ…電源端子部、１０１Ｎ，１０１Ｐ…パワー端子部、１０２Ｎ，１０２Ｐ…コンデンサ端子部、１０３Ｎ，１０３Ｐ…コンデンサ端子部、１１…インバータ、１１０ｄ，１１１ｄ…ダイオード、１１０ｓ，１１１ｓ…ＩＧＢＴ、１１２…半導体装置、１１３，１１４，１１５…主端子、１２…出力配線、１３…平滑コンデンサ、１４Ｐ、１４Ｎ…Ｙコンデンサ、２０…ケース、２１…入力端子台、２１０Ｎ…負極端子、２１０Ｐ…正極端子、２２…出力端子台、２２０…出力バスバー、２３…半導体モジュール、２３０…半導体装置、２３１，２３２，２３３…主端子、２４…コンデンサモジュール、２４０…コンデンサケース、２４１Ｎ…負極バスバー、２４２Ｎ…入力端子部、２４３Ｎ…出力端子部、２４４Ｎ…端子間部、２４１Ｐ…正極バスバー、２４２Ｐ…入力端子部、２４３Ｐ…出力端子部、２４４Ｐ…端子間部、２４５…ＧＮＤバスバー、２４６…封止部材、２５Ｎ…負極バスバー、２５Ｐ…正極バスバー、２６Ｎ…負極バスバー、２６０Ｎ…基部、２６１Ｎ…延設部、２６Ｐ…正極バスバー、２６０Ｐ…基部、２６１Ｐ…延設部

Claims (4)

1. スイッチング素子（１１０ｓ，１１１ｓ）を有し、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換部（１１）と、
   直流電源（２）から供給される前記直流電力を平滑化する第１コンデンサ（１３）と、
   ノイズを除去する第２コンデンサ（１４Ｐ，１４Ｎ）と、
   前記直流電源の正極側に接続される正極配線（１０Ｐ）、及び、前記直流電源の負極側に接続される負極配線（１０Ｎ）を有し、前記直流電源と前記電力変換部とを電気的に接続する配線（１０）と、を備え、
   前記配線において、前記電力変換部が接続される第１接続部（１０１Ｎ，１０１Ｐ）と前記第２コンデンサが接続される第２接続部（１０３Ｎ，１０３Ｐ）との間の第１寄生インダクタンスが、前記直流電源が接続される第３接続部（１００Ｎ，１００Ｐ）と前記第２接続部との間の第２寄生インダクタンスよりも小さくされ、
   前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサを収容するケース（２４０）を備え、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、及び前記ケースを有してコンデンサモジュール（２４）が構成され、
   前記コンデンサモジュールは、外部接続用の端子（２４３Ｎ，２４３Ｐ）を有し、
   前記配線のうち、前記第１接続部を含む部分（２６Ｎ，２６Ｐ）と、前記第３接続部を含む部分（２５Ｎ，２５Ｐ）とが、同じ前記端子に接続されている電力変換装置。
2. 前記第３接続部から前記第１コンデンサが接続される部分までの前記配線のすべてが、前記ケースの外に配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
3. スイッチング素子（１１０ｓ，１１１ｓ）を有し、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換部（１１）と、
   直流電源（２）から供給される前記直流電力を平滑化する第１コンデンサ（１３）と、
   ノイズを除去する第２コンデンサ（１４Ｐ，１４Ｎ）と、
   前記直流電源の正極側に接続される正極配線（１０Ｐ）、及び、前記直流電源の負極側に接続される負極配線（１０Ｎ）を有し、前記直流電源と前記電力変換部とを電気的に接続する配線（１０）と、を備え、
   前記配線において、前記電力変換部が接続される第１接続部（１０１Ｎ，１０１Ｐ）と前記第２コンデンサが接続される第２接続部（１０３Ｎ，１０３Ｐ）との間の第１寄生インダクタンスが、前記直流電源が接続される第３接続部（１００Ｎ，１００Ｐ）と前記第２接続部との間の第２寄生インダクタンスよりも小さくされ、
   前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサを収容するケース（２４０）を備え、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ、及び前記ケースを有してコンデンサモジュール（２４）が構成され、
   前記第３接続部から前記第１コンデンサが接続される部分までの前記配線のすべてが、前記ケースの外に配置されている電力変換装置。
4. 前記第２コンデンサは、前記正極配線に接続される正極側コンデンサ（１４Ｐ）と、前記負極配線に接続される負極側コンデンサ（１４Ｎ）と、を有し、
   前記正極側コンデンサ及び前記負極側コンデンサは、互いの電極が向き合うように配置されている請求項１～３いずれか１項に記載の電力変換装置。

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