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公開番号2025130770
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028041
出願日2024-02-28
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250902BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】主回路配線を短縮し、低損失化、低コスト化及び小型化した電力変換装置を得ること。
【解決手段】電力変換装置1は、ノイズを除去する単数又は複数のコンデンサを有したフィルタ回路部品9を設けた基板8と、パワー半導体素子7aを有したパワーモジュール7と、パワーモジュールに接続された主回路配線と、を備え、主回路配線の少なくとも一部は、バスバーからなり、バスバーは、主回路配線を構成する主バスバー11と、主バスバーから分岐した分岐バスバー12と、を有し、分岐バスバーは、基板に電気的に接続されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ノイズを除去する単数又は複数のコンデンサを有したフィルタ回路部品を設けた基板と、
パワー半導体素子を有したパワーモジュールと、
前記パワーモジュールに接続された主回路配線と、を備え、
前記主回路配線の少なくとも一部は、バスバーからなり、
前記バスバーは、前記主回路配線を構成する主バスバーと、前記主バスバーから分岐した分岐バスバーと、を有し、前記分岐バスバーは、前記基板に電気的に接続されている電力変換装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記分岐バスバーは、前記フィルタ回路部品に隣接した前記基板の配線に接続され、前記基板の配線を介して前記フィルタ回路部品に電気的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記基板は、前記パワーモジュール及び前記主回路配線と間隔を空けて対向して設けられ、
前記分岐バスバーは、前記主回路配線の前記主バスバーから前記基板の側に延出し、前記基板の配線を介して前記フィルタ回路部品に電気的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
底壁を有し、前記基板と前記パワーモジュールとを収容した筐体と、
前記底壁に沿って、前記パワーモジュールと並べて配置された平滑コンデンサと、をさらに備え、
前記フィルタ回路部品は、前記平滑コンデンサにおける底面を取り囲む周壁における前記パワーモジュールの側とは反対側の部分に隣接した位置に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
底壁を有し、前記基板と前記パワーモジュールとを収容した筐体と、
前記底壁に沿って、前記パワーモジュールと並べて配置された平滑コンデンサと、をさらに備え、
前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサとは、前記主バスバーにより電気的に接続され、
前記フィルタ回路部品は、前記平滑コンデンサにおける底面を取り囲む周壁における前記パワーモジュールの側とは反対側以外の部分に隣接した位置、又は前記パワーモジュールに隣接した位置に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記基板に当接して接地され、前記フィルタ回路部品に隣接して設けたシールドをさらに備え、
前記シールドは、前記フィルタ回路部品と、前記基板に設けた単数又は複数の他の回路部品との間に配置され、前記フィルタ回路部品と前記他の回路部品との間を仕切っている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記シールドは、前記他の回路部品と前記フィルタ回路部品及び前記分岐バスバーとの間に配置され、前記他の回路部品と前記フィルタ回路部品及び前記分岐バスバーとの間を仕切っている請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
底壁を有し、前記基板と前記パワーモジュールとを収容した筐体をさらに備え、
前記筐体は、前記筐体の内側の前記底壁の部分から突出した、前記筐体の部分である内壁を有し、
前記内壁により、前記シールドが形成され、
前記内壁は、貫通孔を有し、
前記主バスバーは、前記貫通孔を貫通している請求項６又は７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
底壁を有し、前記基板と前記パワーモジュールとを収容した筐体をさらに備え、
前記シールドは、前記基板に当接して接地された部分とは反対側の部分が、少なくとも配線配置部分を除き前記筐体に当接し、
前記主バスバーは、前記配線配置部分の空間を貫通し、
前記空間を貫通した前記主バスバーの部分と、前記シールドと、前記基板とは、前記底壁から離れる方向に順番に並べられている請求項６又は７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
底壁を有し、前記基板と前記パワーモジュールとを収容した筐体をさらに備え、
前記バスバーは、外部の電源に接続される外部電源バスバーを有し、
前記外部電源バスバーは、前記筐体の内側で前記主バスバーに接続され、
前記外部電源バスバーと前記主バスバーとの接続部に隣接して、前記分岐バスバー、前記フィルタ回路部品、及び前記シールドが設けられている請求項６又は７に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両、電気自動車、及び燃料電池車のように、駆動源にモータが用いられている電動化車両には、駆動用モータを駆動するためのインバータ、及びバッテリの電源電圧を昇降圧するコンバータなどの電力変換装置が搭載されている。これらの電力変換装置の内部には、一般的に、チョッパ回路及びブリッジ回路などの高周波ノイズの発生が大きいスイッチング回路が用いられている。スイッチング回路のノイズ対策のために、様々なフィルタ回路及びシールド構造が電力変換装置に用いられている。近年、これらの電力変換装置は、低コスト化、燃費改善のための軽量化、搭載スペース縮小のため小型化が求められる傾向がある。
【０００３】
コスト低減を行いながら、トランスからの漏れ磁束による影響を低減して外部装置に電力を供給することができる電源装置の構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、電力変換装置の小型化の要求を満たしたうえで、ノイズ除去コンデンサ及びノイズ除去コアを効率よく冷却することができる電力変換装置の構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された構成では、電源装置は、トランスとフィルタ機構との間に第１遮蔽部を配置し、フィルタ機構を構成する、直流電力に含まれる交流成分を低減する機能を担う部品を基板に実装したフィルタ部と、交流成分が低減された直流電力を安定化して出力する機能を担う部品を基板に実装した出力安定部との間に第２遮蔽部を配置している。各遮蔽部に接続線を通して、トランス、フィルタ部、出力安定部の順に電力を供給する。各遮蔽部により、トランス、フィルタ部、及び出力安定部の間の漏れ磁束を含むノイズが、互いに重畳することを防止することができる。
【０００５】
特許文献２に開示された構成では、電力変換装置は、ノイズ除去コンデンサとノイズ除去コアとの間、及び第１平滑コンデンサ部と第２平滑コンデンサ部との間に設けた熱伝導性の第１隔壁、フィルタ回路部と平滑コンデンサとの間に設けた熱伝導性の第２隔壁、直流電源端子とノイズ除去コンデンサとノイズ除去コアとを接続し電力を伝送する第１直流バスバー、及びノイズ除去コアを挿通した第１直流バスバーと平滑コンデンサとパワー半導体回路とを接続し電力を伝送する第２直流バスバーを備える。電力変換装置は、第１直流バスバーと第２直流バスバーを介して、ノイズ除去コンデンサ、ノイズ除去コア、平滑コンデンサの順に配線され、電力が供給される構成である。各バスバーは、各隔壁と熱伝導性部材を介して熱的に接続され、冷却されており、第２隔壁に形成されたシールド部により、平滑コンデンサ、パワー半導体モジュールのノイズ電流が直流電源端子に流出するのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５５１６９９９号公報
特許第７３１９９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１においては、遮蔽部を設けたことで、漏れ磁束による影響を低減することができる。しかしながら、主回路を構成するトランスと、ノイズを除去するフィルタ回路を構成し、基板に実装されたフィルタ機構とが、同一平面上に並べて配置され、直列に電気的に接続される構成のため、フィルタとの電気接続配線により主回路配線が長くなっている。主回路配線が長くなることで、配線の損失及び発熱が増加するため、フィルタ回路を構成する部品、例えば、コンデンサ及び基板などの低許容温度部品が最大動作温度を超えてしまうという課題があった。また、隔壁である複数の遮蔽部を設けたことにより、レイアウトに制約が生じて無駄な空間が発生するため、装置が大型化するという課題があった。
【０００８】
上記特許文献２においては、ノイズ除去コンデンサ及びノイズ除去コアを効率よく冷却することができる。しかしながら、ノイズ除去コンデンサ及びノイズ除去コアで構成されたフィルタ回路部をバスバーで配線し、そのバスバーをフィルタ部と平滑コンデンサ部との間の隔壁に熱伝導性部材を介して接触させ、放熱する構成なため、特許文献１の課題と同様に、隔壁を設けたことにより、レイアウトに制約が生じて無駄な空間が発生するため、装置が大型化するという課題があった。また、バスバーの冷却部材追加により組立工数が増加し、コストが増加するという課題があった。
【０００９】
そこで、本開示は、主回路配線を短縮し、低損失化、低コスト化、及び小型化した電力変換装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の電力変換装置は、ノイズを除去する単数又は複数のコンデンサを有したフィルタ回路部品を設けた基板と、パワー半導体素子を有したパワーモジュールと、パワーモジュールに接続された主回路配線と、を備え、主回路配線の少なくとも一部は、バスバーからなり、バスバーは、主回路配線を構成する主バスバーと、主バスバーから分岐した分岐バスバーと、を有し、分岐バスバーは、基板に電気的に接続されているものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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