JP7167328B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、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、モータ駆動用のインバータ、商用電源から高電圧バッテリに充電する充電器、および補機バッテリに給電するＤＣＤＣコンバータ等、種々の電力変換装置が搭載されている。モータ駆動用のインバータ等の電力変換装置は、金属ケース内に、直流電力を平滑化するコンデンサと、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部を有する半導体モジュールと、コンデンサとパワーモジュールとを直流電源に接続するバスバーとが収納された構造を有する。
このような電力変換装置の一例として、パワーモジュールの上方に制御回路基板を配し、コンデンサをパワーモジュールの側方に配し、直流電源に接続される正極側バスバーおよび負極側バスバーによりコンデンサとパワーモジュールとを接続した構造が知られている。正・負極側バスバーは樹脂により一体化されており、それぞれ、パワーモジュールの正極側端子または負極側端子に接続されている。正・負極側バスバーとパワーモジュールの正・負極側端子との接続部は、制御回路基板に近接する位置で、直接、制御回路基板に対向して配置されている（例えば、特許文献１の図２等参照）。
特開２０１８－２７０００号公報
特許文献１のように、強電系回路部であるコンデンサ回路部と弱電系回路部である制御回路とが近接して配置された構造を有する電力変換装置では、制御回路基板を流れるＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）ノイズ電流が大きくなり、制御回路が誤動作する対策が施されるが、更なる改善が要求されている。
本発明の一態様によると、電力変換装置は、電力変換回路部を有する半導体モジュールと、直流電力を平滑化して前記電力変換回路部に供給するキャパシタと、前記電力変換回路部を制御する制御回路を有し、前記キャパシタと離間して配置された制御回路基板と、前記半導体モジュールと前記キャパシタとを接続する接続導体と、前記制御回路基板の接地部に電気的に接続され、前記制御回路基板が積層されるベースと、前記ベースに電気的に接続され、前記ベースと前記制御回路基板の積層方向に延在された導電部とを備え、前記接続導体は、前記導電部に沿って前記導電部とほぼ平行に延在されている立下り部を有する。
本発明によれば、正・負極側バスバーと制御回路基板間の浮遊容量を低減して、制御回路基板を流れるＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）ノイズ電流を低減することができる。
図１は、本発明の電力変換装置の回路図の一例を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態としての電力変換装置の外観斜視図である。 図３は、図２に図示された電力変換装置の分解斜視図である。 図４は、図２に図示された電力変換装置のコンデンサと接続導体との接続構造を示す斜視図である。 図５は、図２に図示された電力変換装置のＶ－Ｖ線断面図である。 図６は、図５に図示された電力変換装置におけるＥＭＣノイズ電流の流れを示す模式図である。 図７は、比較例の電力変換装置のＥＭＣノイズ電流の流れを示す図である。 図８は、図５に図示された電力変換装置のＥＭＣノイズ電流の流れを示す図である。
以下、図面を参照して本発明の電力変換装置の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明の電力変換装置の回路図の一例を示す図である。
電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路３と、インバータ主回路３が電力変換動作時に発生する電磁ノイズを抑制するためのノイズフィルタ回路部２０と、制御部１７０とを備える。図１に図示される電力変換装置１は、インバータ主回路３と、ノイズフィルタ回路部２０と、制御部１７０とを含む枠で囲まれた構成を備える。
インバータ主回路３は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部４と、直流電力を平滑化するコンデンサ回路部５とにより構成される。
電力変換回路部４は、３つの上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃを有する。各上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃは、上アームとして動作するＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子３２８およびダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ等のスイッチング素子３３０およびダイオード１６６とを有する。上アームのスイッチング素子３２８と下アームのスイッチング素子３３０は、直流電力を交流電力に変換する。ダイオード１５６、１６６は、回生時には交流電力を直流電力に変換する機能も有する。
上下アーム直列回路４ａは、交流ターミナル２７０ａを介してモータジェネレータＭＧのｕ相と接続される。上下アーム直列回路４ｂは、交流ターミナル２７０ａを介してモータジェネレータＭＧのｖ相と接続される。上下アーム直列回路４ｃは、交流ターミナル２７０ａを介してモータジェネレータＭＧのｗ相と接続される。
モータジェネレータＭＧは、交流ターミナル２７０ａを介してインバータ主回路３から供給される交流電力に基づいてＨＥＶまたはＥＶの駆動力を出力する。また、モータジェネレータＭＧは外力でモータが回転した際の交流電力を高電圧バッテリ２へ回生するジェネレータとしても作用する。高電圧バッテリ２は、ＨＥＶまたはＥＶの直流電源である。
コンデンサ回路部５は、コンデンサ（キャパシタ）５１を有し、高電圧バッテリ２と電力変換回路部４との間に接続され、直流電力を平滑化し電力変換回路部４に供給する。
ノイズフィルタ回路部２０は、直流電源端子６とコンデンサ回路部５との間に設けられ、電力変換回路部４が電力変換動作時に発生する電磁ノイズを抑制する。
ノイズフィルタ回路部２０は、接続導体１０と、Ｘコンデンサ３１と、正・負極側Ｙコンデンサ３２ｐ、３２ｎと、コア部材２１とを有する。接続導体１０は、高電圧バッテリ２とコンデンサ回路部５との間を接続する電力伝送経路である。接続導体１０は、正極側接続導体１０ｐと、負極側接続導体１０ｎとを含む。正・負極側接続導体１０ｐ、１０ｎは、それぞれ、正極側直流電源端子６ｐ、負極側直流電源端子６ｎを介して高電圧バッテリ２の正・負極側端子に接続される。
Ｘコンデンサ３１は、正極側接続導体１０ｐと負極側接続導体１０ｎの間に設けられ、コンデンサ回路部５が平滑化する電力の周波数より高い周波数の電力を平滑化する。正・負極側Ｙコンデンサ３２ｐ、３２ｎは、それぞれ、正極側接続導体１０ｐとグランド端子１３４の間、または負極側接続導体１０ｎとグランド端子１３４の間に設けられ、電力を平滑化する。
コア部材２１は、接続導体１０に流れる電流の変動を吸収することで電磁ノイズを抑制する。
コンデンサ回路部５の正極側端子は、正極側接続導体１０ｐにより、各上アームのスイッチング素子３２８のコレクタおよびダイオード１５６のカソードに接続される。また、コンデンサ５１の負極側端子は、負極側接続導体１０ｎにより、各下アームのスイッチング素子３３０のエミッタおよびダイオード１６６のアノードに接続される。
制御部１７０は、２つの電力変換回路部４を駆動制御するドライバ回路１７４と、ドライバ回路１７４へ信号線（バスライン）１７６を介して制御信号を供給する制御回路１７２とを含む。上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれのＩＧＢＴ３２８、３３０のゲート端子およびエミッタセンス端子は、制御部１７０に接続されている。上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃは、制御部１７０から出力された駆動信号を受けて動作し、高電圧バッテリ２から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。この変換された電力は、モータジェネレータＭＧの電機子巻線に供給される。
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８、３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータを備えている。マイクロコンピュータには入力情報として、モータジェネレータＭＧに対して要求される目標トルク値、上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃからモータジェネレータＭＧの電機子巻線に供給される電流値、及びモータジェネレータＭＧの回転子の磁極位置が入力されている。目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧに設けられた回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。
図２は、本発明の一実施の形態としての電力変換装置の外観斜視図である。
電力変換装置１は、ケース７と、不図示のカバーとにより形成される筐体を有する。
図２は、カバーがケース７から取り外された状態が示されている。ケース７は、収納部を形成するための側壁が省略され、収納部の底部７ａのみが図示されている。
なお、以下の説明において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は図示の通りとする。
ケース７は、アルミニウム合金等の金属により形成されている。
ケース７には、幅方向（ｙ方向）のほぼ中央部にコンデンサ収納部５３が設けられており、コンデンサ収納部５３から離間して長手方向（ｘ方向）の一方側（図示右側）にベース３３が配置されている。詳細は後述するが、コンデンサ収納部５３内にはコンデンサ５１を構成する複数のコンデンサ素子５１ａ（図４参照）が収納されている。ベース３３上には、制御回路基板４５ａが配置され、ねじ等の締結部材６１によりベース３３に固定されている。
図３は、図２に図示された電力変換装置の分解斜視図であり、図４は、図２に図示された電力変換装置のコンデンサと接続導体との接続構造を示す斜視図である。図５は、図２に図示された電力変換装置のＶ－Ｖ線断面図である。
ベース３３は、アルミニウム合金、鉄または銅などの導電性金属により形成されている。ベース３３は、ほぼ平坦な支持部３４と、支持部３４のｘｙ面に対しほぼ直角方向（ｚ方向）に延在された導電部３５と、支持部３４からケース７の底部７ａ側に向けて延在された複数の取付脚３８とを有する。
ベース３３の支持部３４の上方には制御回路基板４５ａが積層され、ベース３３の支持部３４の下方には制御回路基板４５ｂが積層されている。つまり、制御回路基板４５ａおよび制御回路基板４５ｂは、ベース３３の支持部３４に重ね合わされている。制御回路基板４５ａおよび制御回路基板４５ｂは、図１に示す制御回路１７２を有している。
図５に図示されるように、導電部３５は、ベース３３の支持部３４と制御回路基板４５ａ、４５ｂの積層方向（ｚ方向）に延在されている。導電部３５は、図３に図示されるように、支持部３４の一側辺に沿ってｙ方向に長く延出された幅広部３５ａと、幅広部３５ａの両端に設けられ、幅広部３５ａに対しほぼ直角に－ｘ方向（コンデンサ５１側）に延在された一対の側部３５ｂ、３５ｃを有する。導電部３５は、支持部３４から上部（＋ｚ方向）側に延在する第１導電部３６と、支持部３４から下部（－ｚ方向）側に延在する第２導電部３７を有する。一対の側部３５ｂ、３５ｃは、第１導電部３６および第２導電部３７の両方に設けられている。
各取付脚３８の先端部には取付孔３８ａ（図３参照）が設けられている。ベース３３は、取付脚３８の取付孔３８ａにねじ、ボルト等の締結部材（図示せず）を挿通して、図２に図示されるように、ケース７に設けられたボス部７ｂに固定される。
半導体モジュール５２は、ベース３３の支持部３４の下方に配置され、ケース７の底部７ａに設けられた固定部７ｃに固定されている。半導体モジュール５２は、図１に示す上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃを有する。図３に図示されるように、半導体モジュール５２は、上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの、正極直流端子５２ｐ、負極直流端子５２ｎおよび交流端子５２ｔを有する。ベース３３の支持部３４と半導体モジュール５２との間には、駆動回路基板４６が配置されている。駆動回路基板４６は、図１に示すドライバ回路１７４を有している。
図３、図５に図示されるように、正極側バスバー４１および負極側バスバー４２は、コンデンサ５１と半導体モジュール５２（図３参照）とを接続する。正極側バスバー４１および負極側バスバー４２は、それぞれ、図１に示された正極側接続導体１０ｐおよび負極側接続導体１０ｎに相当する。コンデンサ５１とベース３３は、以下に説明するＥＭＣノイズ低減構造を構成する。
正極側バスバー４１は、一端側の正極端子４１ｐで直流電源端子６の正極側直流電源端子６ｐ（図１参照）に接続され、接続部７１（図５参照）でコンデンサ５１の正極端子（図示せず）に接続され、他端側の接続端部４１ｃ（図４参照）で半導体モジュール５２の各正極直流端子５２ｐ（図３参照）に接続されている。負極側バスバー４２は、一端側の負極端子４１ｎで直流電源端子６の負極側直流電源端子６ｎ（図１参照）に接続され、接続部７２（図５参照）でコンデンサ５１の負極端子（図示せず）に接続され、接続部７２（図５参照）でコンデンサ５１の負極端子（図示せず）に接続され、他端側の接続端部４２ｃ（図４参照）で半導体モジュール５２の各負極直流端子５２ｎ（図３参照）に接続されている。半導体モジュール５２の交流端子５２ｔからは、上下アーム直列回路４ａ、４ｂ、４ｃにより得られる交流電力が出力される。
図５に図示されるように、正・負極側バスバー４１、４２は、長手方向（ｘ方向）においてベース３３の導電部３５から離間されて配置されている。また、図２に図示されるように、正・負極側バスバー４１、４２の幅方向（ｙ方向）の長さは、導電部３５の一対の側部３５ｂ、３５ｃ間の長さより少し短く形成されており、正・負極側バスバー４１、４２は、いずれも、導電部３５の側部３５ｂ、３５ｃのいずれとも離間して配置されている。正極側バスバー４１と負極側バスバー４２との間には樹脂４３（図５参照）が介在しており、正極側バスバー４１と負極側バスバー４２とは樹脂４３により絶縁されている。正極側バスバー４１と負極側バスバー４２とは、インサート成型により樹脂４３に一体化されたモールドバスバー体として構成することができる。
正・負極側バスバー４１、４２は、それぞれ、立下り部４１ａ、４２ａを有する。立下り部４１ａ、４２ａは、第１導電部３６の上端３６ａ側から、導電部３５に沿って導電部３５とほぼ平行に下方（－ｚ方向）側に延在されている。正・負極側バスバー４１、４２は、第２導電部３７の下端３７ａより下方で、それぞれ、半導体モジュール５２の各正・負極直流端子５２ｐ、５２ｎにねじやボルト等の締結部材（図示せず）により固定されている。
図４に図示されるように、コンデンサ５１は、複数のコンデンサ素子５１ａにより構成されている。複数のコンデンサ素子５１ａは、正・負極側バスバー４１、４２の正・負極側接続部７１、７２の正・負極側端子７１ｐ、７２ｎにより、電気的に並列に接続されている。
なお、本実施形態では、正極側バスバー４１が負極側バスバー４２の上方（＋ｚ方向）側に配置された構造として例示されているが、負極側バスバー４２が正極側バスバー４１の上方（＋ｚ方向）側に配置された構造としてもよい。
図５に図示されるように、導電部３５の第１導電部３６の上端３６ａは、正・負極側バスバー４１、４２がコンデンサ５１に接続される接続部７１、７２よりも上方（＋ｚ方向）に延在されている。
上述したように、ベース３３の支持部３４の上部（＋ｚ方向）側には、制御回路基板４５ａが取り付けられている。ベース３３の支持部３４の下部（‐ｚ方向）側には、制御回路基板４５ｂが取り付けられている。制御回路基板４５ａは、導電部３５の第１導電部３６の上端３６ａより下方（－ｚ方向）、換言すれば、支持部３４側に配置されている。制御回路基板４５ｂは、導電部３５の第２導電部３７の下端３７ａより上方（＋ｚ方向）、換言すれば、支持部３４側に配置されている。
半導体モジュール５２は、アルミニウム合金などの熱伝導性の良好な金属ケースを有する。図５を参照して説明すると、半導体モジュール５２の金属ケースは、矩形形状の一対の幅広面５２ａ、５２ｂと、幅広面５２ａ、５２ｂの周縁部間に設けられた幅狭の二対の外周側面５２ｃを有する。すなわち、外周側面５２ｃは、４つの矩形形状の側面により構成される。半導体モジュール５２の金属ケースの一方の幅広面５２ａは、ケース７の底部７ａに設けられた固定部７ｃに熱伝導可能に結合、すなわち、熱結合されている。図示はしないが、ケース７には、冷却水などの冷媒が流れる冷却流路が形成されており、半導体モジュール５２は、ケース７の固定部７ｃを介して冷却される。半導体モジュール５２の幅広面５２ａには、冷却フィンを形成してもよい。
図５に図示されるように、コンデンサ５１は、上下方向（ｚ方向）に延在する導電部３５の左側（－ｘ方向）に配置されている。導電部３５の右側（＋方向）には、ベース３３の支持部３４に積層された制御回路基板４５ａ、４５ｂが配置されている。ベース３３の支持部３４とケース７の底部７ａとの間の領域に、半導体モジュール５２が配置されている。半導体モジュール５２は、幅広面５２ａをケース７の底部７ａに固定部７ｃを介して接する姿勢で配置されている。半導体モジュール５２の金属ケースの幅広面５２ａは、放熱性の向上を図るために大面積とされるので、幅広面５２ａをケース７の底部７ａに垂直方向に配置すると電力変換装置１の高さが大きくなる。本実施形態では、半導体モジュール５２の幅広面５２ａを、ケース７の底部７ａに平行に配置している。このように、ベース３３の支持部３４とケース７の底部７ａとの間に半導体モジュール５２が配置される構造とすることで、電力変換装置１の低背化および小型化を図ることができる。
半導体モジュール５２の他方の幅広面５２ｂ側には、駆動回路基板４６が配置されている。駆動回路基板４６は、図１に図示されたドライバ回路１７４を有する。駆動回路基板４６は、ケース７に設けられたボス部７ｂ（図５参照）の上端上に固定されている。駆動回路基板４６は、コネクタ６４（図５参照）により制御回路基板４５ｂに接続されている。コネクタ６４は、図１に図示されたバスライン１７６に相当する。
正・負極側バスバー４１、４２は、上部側平坦部４１ｂ、４２ｂから導電部３５に沿って、導電部３５とほぼ平行に下降し、第２導電部３７の下端３７ａより少し下方の位置で、換言すれば、導電部３５を迂回して、半導体モジュール５２に接続されている。
図５に図示されるように、ベース３３の支持部３４は、制御回路基板４５ａを支持する支持部材３４ｓが設置される基板支持面（基板設置面）Ｓｆを有する。半導体モジュール５２は、基板支持面Ｓｆと重なる領域である基板支持面Ｓｆの一方側に配置され、コンデンサ５１が正・負極側バスバー４１、４２に接続される接続部７１、７２は、基板支持面Ｓｆの延長線上の、半導体モジュール５２が配置された一方側と反対側に配置されている。すなわち、接続部７１、７２のｚ方向の位置は、基板支持面Ｓｆよりも＋ｚ方向側である。
第１導電部３６の上端３６ａの基板支持面Ｓｆからの距離Ｌ1は、正・負極側バスバー４１、４２の接続部７１、７２の基板支持面Ｓｆからの距離Ｌ2よりも大きい。すなわち、第１導電部３６は、正・負極側バスバー４１、４２の接続部７１、７２よりも上方（＋ｚ方向）に延在して設けられている。これにより、正・負極側バスバー４１、４２が導電部３５と対向する面積が大きくなる。
図６は、図５に図示された電力変換装置におけるＥＭＣノイズ電流の流れを示す模式図である。
図６に示されるように、ベース３３は、制御回路基板４５ａを支持する支持部材３４ｓが設けられる支持部３４を有する。ベース３３には、支持部３４から上下方向（ｚ方向）に延在する導電部３５が設けられている。コンデンサ５１は、導電部３５の左（－ｘ方向）側に配置され、制御回路基板４５ａは、導電部３５の右（＋ｘ方向）側に配置されている。正・負極側バスバー４１、４２の立下り部４１ａ、４２ａは、導電部３５の左（－ｘ方向）側に配置されている。つまり、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａとは、導電部３５により仕切られている。
正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａとの間には、磁気／容量性カップリングに伴うＥＭＣノイズが生じる。ＥＭＣノイズは、容量性カップリングによる伝達が支配的である。
本実施形態では、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａとの間に、ｘｙ面に垂直方向、換言すれば、ベース３３と制御回路基板４５ａの積層方向である上下方向に延在する導電部３５が設けられている。このような部材配置により、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａとの間の浮遊容量Ｃ１および正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との間の浮遊容量Ｃ２による容量性カップリングが生じる。
図６に矢印で示すように、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａとの間の浮遊容量Ｃ１による容量性カップリングにより、ＥＭＣノイズ電流が、正・負極側バスバー４１、４２から、制御回路基板４５ａ、ベース３３の支持部３４およびケース７を介して接地部に流れる。また、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との間の浮遊容量Ｃ２による容量性カップリングにより、ＥＭＣノイズ電流が、正・負極側バスバー４１、４２から、ベース３３の導電部３５、支持部３４およびケース７を介して接地部に流れる。上述したように、導電部３５は、ベース３３と制御回路基板４５ａの積層方向である上下方向に延在されており、正・負極側バスバー４１、４２の立下り部４１ａ、４２ａは、導電部３５の上端３６ａ側から下端３７ａ側まで、導電部３５に沿って、導電部３５とほぼ平行に延在されている。このため、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との対向面積は大きく、従って、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との間の浮遊容量Ｃ２は大きい。
なお、図６では、ＥＭＣノイズ電流は、ベース３３の導電部３５とは反対側の側部３３ａからケース７に流れる図として図示されている。しかし、ベース３３は、図３に図示されるように、複数の取付脚３８を有しており、各取付脚３８はケース７設けられたボス部７ｂに締結部材（図示せず）により固定される。つまり、ベース３３は、導電部３５に近い位置でケース７に固定されている。このため、ＥＭＣノイズ電流が流れる経路のインピーダンスが小さくなり、導電部３５側に分流されるＥＭＣノイズ電流が大きくなり、ＥＭＣノイズ低減効果をより高めることができる。
図７は、比較例の電力変換装置１ＡのＥＭＣノイズ電流の流れを示す模式図であり、図８は、図５に図示された電力変換装置１のＥＭＣノイズ電流の流れを示す模式図である。
図７に示された比較例の電力変換装置１Ａでは、ベース３３は導電部３５を有していない。つまり、比較例の電力変換装置１Ａでは、ベース３３の支持部３４と正・負極側バスバー４１、４２との間に、上下方向（ｚ方向）に延在する導電部３５を有しておらず、正・負極側バスバー４１、４２が、直接、ベース３３の支持部３４の端部３４ａおよび制御回路基板４５ａに対向して配置されている。
この構造では、図７に図示されるように、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａ間の浮遊容量Ｃ１と、正・負極側バスバー４１、４２とベース３３間の浮遊容量Ｃ２とは並列に接続されている。このような構造では、ノイズ源より浮遊容量Ｃ１、Ｃ２に流れるＥＭＣノイズ電流は、並列に配置された浮遊容量Ｃ１、Ｃ２の比で分流される。
比較例の構造では、浮遊容量Ｃ１と、浮遊容量Ｃ２とは、ほぼ等しい。
つまり、Ｃ１≒Ｃ２ である。
よって、浮遊容量Ｃ１、Ｃ２を通るＥＭＣノイズ電流Ｉ１、Ｉ２は、
Ｉ１≒Ｉ２ である。
これに対し、図８に示された本実施形態のＥＭＣノイズ低減構造では、ベース３３の支持部３４と正・負極側バスバー４１、４２との間に、上下方向に延在された第１導電部３６が設けられている。正・負極側バスバー４１、４２は第１導電部３６に沿って上下方向に延在されている。制御回路基板４５ａは、第１導電部３６よりも正・負極側バスバー４１、４２から遠い位置に配置されている。
従って、浮遊容量Ｃ１と、浮遊容量Ｃ２との関係は、
Ｃ２＞＞Ｃ１である。
よって、浮遊容量Ｃ１、Ｃ２を通るＥＭＣノイズ電流Ｉ１、Ｉ２は、
Ｉ２＞＞Ｉ１ である。
すなわち、ノイズ源である正・負極側バスバー４１、４２からのＥＭＣノイズ電流は、制御回路基板４５ａよりも、導電部３５に圧倒的に大きく分流される。このため、正・負極側バスバー４１、４２から制御回路基板４５ａに流れるＥＭＣノイズ電流を大幅に低減することができる。
上述したように、第１導電部３６の上端３６ａの基板支持面Ｓｆからの距離Ｌ1は、正・負極側バスバー４１、４２の接続部７１、７２の基板支持面Ｓｆの延長線からの距離Ｌ2よりも大きい。このため、正・負極側バスバー４１、４２と第１導電部３６との対向面積が大きくなり、正・負極側バスバー４１、４２とベース３３間の浮遊容量Ｃ２が大きくなる。
図５に図示されるように、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ｂとの間には、第２導電部３７が設けられている。制御回路基板４５ｂは、上下方向において、第２導電部３７の下端３７ａよりも上方（＋ｚ方向）側に配置されている。このため、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ｂとの間の浮遊容量は、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５の間の浮遊容量Ｃ２よりも小さくなる。
このため、正・負極側バスバー４１、４２から制御回路基板４５ｂに流れるＥＭＣノイズ電流は、正・負極側バスバー４１、４２からベース３３に流れる正・負極側バスバー４１、４２よりも小さくなる。
また、導電部３５は、半導体モジュール５２を駆動する駆動回路を有する駆動回路基板４６側に延在される第２導電部３７を有する。このため、正・負極側バスバー４１、４２と第２導電部３７との間の浮遊容量Ｃが、正・負極側バスバー４１、４２と駆動回路基板４６との間の浮遊容量より大きくなり、駆動回路基板４６を流れるＥＭＣノイズ電流が低減する。
なお、上記では、導電部３５は、ｘｙ面に対して垂直方向に延在される構造として例示した。しかし、導電部３５は、ｘｙ面に対して傾斜する構造としてもよい。導電部３５は、ｘｙ面に対して傾斜する構造とする場合、導電部３５との浮遊容量を大きくするため、正・負極側バスバー４１、４２は、導電部３５に沿って平行に延在することが好ましい。
上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）電力変換装置１は、電力変換回路部４を有する半導体モジュール５２と、直流電力を平滑化して電力変換回路部に供給するコンデンサ（キャパシタ）５１と、電力変換回路部４を制御する制御回路を有し、コンデンサ５１と離間して配置された制御回路基板４５ａと、半導体モジュール５２とコンデンサ５１とを接続する正・負極側バスバー（接続導体）４１、４２と、制御回路基板４５ａの接地部に電気的に接続され、制御回路基板４５ａが積層されるベース３３と、ベース３３に電気的に接続され、ベース３３と制御回路基板４５ａの積層方向に延在された導電部３５とを備え、正・負極側バスバー４１、４２は、導電部３５を迂回して前記半導体モジュールに接続されている。このため、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５間の浮遊容量Ｃ１を、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５の間の浮遊容量Ｃ２よりも小さくすることができ、制御回路基板４５ａを流れるＥＭＣノイズ電流を低減することができる。
（２）導電部３５とベース３３とは一体に成型されている。このため、導電部３５とベース３３とを鋳造等により、能率的に生産することができる。
（３）導電部３５は、ベース３３と制御回路基板４５ａの積層方向とほぼ平行に延在されている。このため、導電部３５と正・負極側バスバー４１、４２との対向面積を大きくすることができ、導電部３５と正・負極側バスバー４１、４２との浮遊容量を大きくして、制御回路基板４５ａを流れるＥＭＣノイズ電流を低減することができる。
（４）ベース３３は、制御回路基板４５ａが積層される支持部３４を有し、制御回路基板４５ａは支持部３４の積層方向の一方側に配置され、半導体モジュール５２は、支持部３４の積層方向の他方側に配置されている。支持部３４の制御回路基板４５ａの反対側を空間領域とせず、半導体モジュール５２が配置される構造であるため、電力変換装置１の低背化および小型化を図ることができる。
（５）ベース３３は、制御回路基板４５ａを支持する基板支持面Ｓｆを有し、半導体モジュール５２は、基板支持面Ｓｆのベース３３と制御回路基板４５ａが積層された積層方向における一方側に配置され、コンデンサ５１が正・負極側バスバー４１、４２に接続される接続部７１、７２は、基板支持面Ｓｆの延長線上における基板支持面Ｓｆの他方側に配置されている。このため、正・負極側バスバー４１、４２と制御回路基板４５ａの間の浮遊容量Ｃ１がより小さくなり、制御回路基板４５ａを流れるＥＭＣノイズ電流の低減がより効果的となる。
（６）ベース３３は、制御回路基板４５ａを支持する基板支持面Ｓｆを有し、ベース３３の上端３６ａの基板支持面Ｓｆからの距離Ｌ1は、正・負極側バスバー４１、４２がコンデンサ５１に接続される接続部７１、７２の基板支持面Ｓｆの延長線からの距離Ｌ2よりも大きい。このため、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との対向面積が大きくなり、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との間の浮遊容量Ｃ２が大きくなり、制御回路基板４５ａを流れるＥＭＣノイズ電流の低減がより効果的となる。
（７）制御回路基板４５ａは、ベース３３の一面側に配置された制御回路基板４５ａおよび一面側に対向する対向面側に配置された制御回路基板４５ｂを含み、ベース３３は制御回路基板４５ａおよび制御回路基板４５ｂを支持する支持部３４を有し、導電部３５は、支持部３４から制御回路基板４５ａ側に延在する第１導電部３６と、支持部３４から制御回路基板４５ｂ側に延在する第２導電部３７を含む。このため、正・負極側バスバー４１、４２と第１導電部３６および第２導電部３７それぞれとの間の浮遊容量Ｃが正・負極側バスバー４１、４２と）制御回路基板４５ａ、４５ｂとの間の浮遊容量より大きくなり、制御回路基板４５ａ、４５ｂを流れるＥＭＣノイズ電流が低減する。
（８）半導体モジュール５２を駆動する駆動回路を有する駆動回路基板４６を、さらに、備え、導電部３５は、駆動回路基板４６側に延在される第２導電部３７を有する。このため、正・負極側バスバー４１、４２と導電部３５との間の浮遊容量Ｃが正・負極側バスバー４１、４２と駆動回路基板４６との間の浮遊容量より大きくなり、駆動回路基板４６を流れるＥＭＣノイズ電流が低減する。
（９）制御回路基板４５ａとほぼ平行な底部（一面）７ａを有するケース７を備え、半導体モジュール５２は、一対の幅広面５２ａ、５２ｂと、幅広面５２ａの外周を囲む幅狭の外周側面５２ｃを有し、半導体モジュール５２の一方の幅広面５２ａと、ケース７の制御回路基板４５ａとほぼ平行な底部７ａとが熱結合されている。半導体モジュール５２の面積が大きい幅広面５２ａを制御回路基板４５ａの底部７ａにほぼ平行に配置して、底部７ａに熱結合することにより、半導体モジュール５２を制御回路基板４５ａと直交する方向に配置する構造よりも電力変換装置の１低背化を図ることができ、半導体モジュール５２の冷却が可能な、低背化された電力変換装置１を得ることができる。
なお、上記実施形態では、ベース３３の上・下面に、それぞれ、制御回路基板４５ａ、４５ｂを設けた構造として例示した。しかし、ベース３３の上面または下面にのみ制御回路基板４５ａ（４５ｂ）を設ける構造としてもよい。
上記実施形態では、ベース３３は、支持部３４の上方（＋ｚ方向）側に延在される第１導電部３６、支持部３４の下方（－ｚ方向）側に延在される第２導電部３７を有する構造として例示した。しかし、制御回路基板４５ａ、４５ｂが支持部３４の一面側にのみ配置される構造であれば、ベース３３は、制御回路基板４５ａ、４５ｂが配置された側にのみ導電部３５（３６）が延在される構造とすることができる。
上記実施形態では、鋳造等により、第１導電部３６と第２導電部３７が一体に成型されたベース３３として例示した。しかし、第１導電部３６および／または第２導電部３７をベース３３と別部材として形成し、ベース３３に固定するようにしてもよい。
あるいは、導電部３５を、ケース７に一体に成型された構造としてもよい。この一例として、導電部がケース７に設けられる不図示の側壁に連結された構造とすればよい。
上記実施形態では、半導体モジュール５２の一対の幅広面５２ａ、５２ｂの一方をケース７の底部７ａに熱結合して冷却する構造として例示した。しかし、ケース７に冷却水が流れる冷却流路を形成することにより、半導体モジュール５２の一対の幅広面５２ａ、５２ｂの両方を、冷却する構造としてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
１ 電力変換装置
４ 電力変換回路部
７ ケース
７ａ 底部
１０ 接続導体
３３ ベース
３４ 支持部
３５ 導電部
３５ａ、３５ｂ 幅広部
３６ 第１導電部
３６ａ 上端
３７ 第２導電部
３７ａ 下端
４１ 正極側バスバー（接続導体）
４２ 負極側バスバー（接続導体）
４５ａ、４５ｂ 制御回路基板
４６ 駆動回路基板
５１ コンデンサ（キャパシタ）
５２ 半導体モジュール
５２ａ、５２ｂ 幅広面
７１、７２ 接続部
７２ 接続部
１７０ 制御部
１７２ 制御回路
Ｓｆ 基板支持面
Ｌ1、Ｌ2 距離

Claims (8)

  1. 電力変換回路部を有する半導体モジュールと、
    直流電力を平滑化して前記電力変換回路部に供給するキャパシタと、
    前記電力変換回路部を制御する制御回路を有し、前記キャパシタと離間して配置された制御回路基板と、
    前記半導体モジュールと前記キャパシタとを接続する接続導体と、
    前記制御回路基板の接地部に電気的に接続され、前記制御回路基板が積層されるベースと、
    前記ベースに電気的に接続され、前記ベースと前記制御回路基板の積層方向に延在された導電部とを備え、
    前記接続導体は、前記導電部に沿って前記導電部とほぼ平行に延在されている立下り部を有する、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、
    前記導電部と前記ベースとは一体に成型されている、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、
    前記ベースは、前記制御回路基板が積層される支持部を有し、前記制御回路基板は前記支持部の積層方向の一方側に配置され、前記半導体モジュールは、前記支持部の積層方向の他方側に配置されている、電力変換装置。
  4. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記ベースは、前記制御回路基板を支持する基板支持面を有し、
    前記半導体モジュールは、前記基板支持面の、前記ベースと前記制御回路基板が積層された積層方向における一方側に配置され、
    前記キャパシタが前記接続導体に接続される接続部は、前記基板支持面の延長線上における前記基板支持面の他方側に配置されている、電力変換装置。
  5. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記ベースは、前記制御回路基板を支持する基板支持面を有し、前記ベースの上端の前記基板支持面からの距離は、前記接続導体が前記キャパシタに接続される接続部の前記基板支持面の延長線からの距離よりも大きい、電力変換装置。
  6. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記制御回路基板は、前記ベースの一面側に配置された第１制御回路基板および前記一面側に対向する対向面側に配置された第２制御回路基板を含み、
    前記ベースは、前記第１制御回路基板および前記第２制御回路基板をそれぞれ支持する支持部を有し、
    前記導電部は、前記支持部から前記第１制御回路基板側に延在する第１導電部と、前記支持部から前記第２制御回路基板側に延在する第２導電部を含む、電力変換装置。
  7. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記半導体モジュールを駆動する駆動回路を有する駆動回路基板を、さらに、備え、
    前記導電部は、前記駆動回路基板側に延在される第２導電部を有する、電力変換装置。
  8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    さらに、前記制御回路基板とほぼ平行な一面を有するケースを備え、
    前記半導体モジュールは、一対の幅広面と、前記幅広面の外周を囲む幅狭の外周側面を有し、
    前記半導体モジュールの一方の前記幅広面と前記ケースの前記一面とが熱結合されている、電力変換装置。
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