特開 2024-164828 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164828

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20241120BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 Z

H02M7/48 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024078401

(22)【出願日】2024-05-14

(31)【優先権主張番号】P 2023080224

(32)【優先日】2023-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(74)【代理人】

【識別番号】100196623

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 計介

(72)【発明者】

【氏名】藤田 裕貴

【テーマコード（参考）】

5H006

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H006BB00

5H006CA02

5H006CB01

5H006CB08

5H006CC02

5H006DB01

5H006FA01

5H006HA05

5H006HA08

5H770AA21

5H770BA01

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA10

5H770DA41

5H770JA10X

5H770KA05W

5H770QA02

5H770QA22

5H770QA25

(57)【要約】

【課題】回路基板のスペース効率を向上させつつ、共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させた電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２、第１コンデンサ３１が設けられる第１基板５１及び第２コンデンサ３２が設けられる第２基板５２を有する。第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２が互いに接続されるコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４には、電力変換回路１０のスイッチング制御によって外部負荷９２に対する直流電流の供給を開始した際及び前記直流電流の供給を停止した際、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４において発生する共振電流を低減するように、第１コンデンサ３１が設けられた第１基板５１及び第２コンデンサ３２が設けられた第２基板５２を電気的に接続し、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４を構成する連結部材５３に共振抑制部材５４が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を供給する装置と外部負荷とに電気的に接続され、前記電力を供給する装置から供給された電流をスイッチング素子によるスイッチングによって任意の電圧の直流電流に変換し、前記外部負荷に対して出力する電力変換回路と、
前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御する制御装置と、を有する電力変換装置であって、
前記電力変換回路と電気的に並列に接続される第１コンデンサと、
前記外部負荷と電気的に並列に接続される第２コンデンサと、
前記第１コンデンサが設けられる第１基板と、
前記第２コンデンサが設けられる第２基板と、を有し、
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとが互いに電気的に並列に接続されることによってコンデンサ並列回路が構成され、
前記制御装置による前記電力変換回路の前記スイッチング素子の制御によって前記外部負荷に対する直流電流の供給を開始した際及び前記直流電流の供給を停止した際、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で発生する共振電流が低減されるように、前記第１コンデンサが設けられる前記第１基板と前記第２コンデンサが設けられる前記第２基板とを電気的に接続して前記コンデンサ並列回路の一部を構成する連結部材に前記コンデンサ並列回路のインダクタンスを変更する共振抑制部材が設けられる、
電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電力変換回路は、
複数の前記スイッチング素子を含むフルブリッジ回路であり、
前記第１コンデンサは、
前記複数の前記スイッチング素子のスイッチングにより発生するサージ電圧を吸収するスナバコンデンサであり、
前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサの容量よりも大きく、
前記第２コンデンサは、前記複数の前記スイッチング素子のスイッチングにより発生する電流の変動を平滑化する平滑コンデンサであり、
前記共振抑制部材は、
前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間で発生する共振電流が低減されるように、前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる、
電力変換装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記第１基板は、
前記電力変換回路及び前記第１コンデンサが実装されているパワー基板であり、
前記第２基板は、
前記制御装置及び前記第２コンデンサが実装されている制御回路基板であり、
前記コンデンサ並列回路は、
前記パワー基板が有する回路の少なくとも一部、前記制御回路基板が有する回路の少なくとも一部、及び前記連結部材で構成され、
前記共振抑制部材は、
前記パワー基板と前記制御回路基板との間で発生する共振電流が低減されるように、前記パワー基板と前記制御回路基板との間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる、
電力変換装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記第１基板は、金属基板であり、
前記第２基板は、樹脂基板であり、
前記コンデンサ並列回路は、前記金属基板が有する回路の少なくとも一部、前記樹脂基板が有する回路の少なくとも一部、及び前記連結部材で構成され、
前記共振抑制部材は、前記金属基板と前記樹脂基板との間で発生する共振電流が低減されるように、前記金属基板と前記樹脂基板との間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる、
電力変換装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記共振抑制部材の少なくともその一部は、
第１基板のある方向に見て、前記第１基板及び前記第２基板の両方と重なる位置に設けられる、
電力変換装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記連結部材は、
前記第１基板及び前記第２基板の物理的な位置が固定される強度を備える、
電力変換装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記連結部材は、
前記コンデンサ並列回路の少なくとも一部を構成する前記第１基板及び前記第２基板上の導線の最大断面積よりも大きな断面積を有する導電性材料で構成される、
電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力を供給する装置から供給された電流を任意の電圧の直流電流に変換し、外部負荷に対して出力する電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器は、携帯性またはスペース効率向上のために小型化が求められている。このような電子機器において、ＩＣ（Integrated Circuit）、コンデンサ、抵抗及びコイル等の電子部品が実装された複数の基板を積層した状態で内部に配置することにより、電子部品を小型化する技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数の電子部品が実装された複数のプリント配線基板を、スタッドピンによって積層した多層プリント配線基板が記載されている。前記特許文献１に記載の多層プリント配線基板は、金属製のスタッドピンによってＧＮＤとなる金属製のシャーシプレートに支持されている。よって、前記多層プリント配線基板においてノイズ電流が発生した場合、ノイズ電流が前記スタッドピンを介して前記シャーシプレートに流れ、他の電子部品に影響を及ぼす可能性がある。そこで、前記特許文献１には、前記スタッドピンにフェライトコアを設け、ノイズ電流を抑制する技術が開示されている。

【0003】

また、前記特許文献２には、積層された２枚の回路基板を有するＥＶ（Electric Vehicle）用のインバータ装置において、一方の回路基板において発生するノイズが他方の回路基板に与える影響を抑制する技術が開示されている。前記特許文献２に記載のインバータ装置では、インバータ制御回路基板と、パワーモジュール制御回路基板とが第１ワイヤーハーネスによって電気的に接続されるとともに、インバータ制御回路基板と外部電源とが、第２ワイヤーハーネスによって電気的に接続されている。前記第１ワイヤーハーネスは、磁性材料で形成された筒状の第１コア部内を通すように配置される。同様に、前記第２ワイヤーハーネスは、磁性材料で形成された筒状の第２コア部内を通すように配置される。このように構成されることにより、前記第１コア部及び前記第２コア部は、パワーモジュール本体または前記パワーモジュール制御回路基板において発生するノイズの影響を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－２３４８１０号公報

【特許文献2】中国特許出願公開第１１３６７６０６２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このようなインバータ装置の回路基板において、コンデンサが電気的に並列に接続された並列回路では、パワーモジュール制御回路基板におけるスイッチング動作によって共振電流が発生する。前記並列回路に共振電流が発生した場合、前記コンデンサの間で充放電が繰り返されて、前記コンデンサが発熱する。しかしながら、前記特許文献１に記載のフェライト及び前記特許文献２に記載の第１コア部は、前記回路基板で発生したノイズを低減できても、前記並列回路に発生する前記共振電流を低減できない。

【0006】

一方、前記共振電流は、ＬＣ回路によって抑制可能である。しかしながら、前記ＬＣ回路によって前記共振電流を抑制するためには、前記回路基板に、前記ＬＣ回路を構成するためのコイル及びコンデンサを実装する必要がある。そのため、前記回路基板のスペース効率が低下する。

【0007】

このため、回路基板のスペース効率を向上させつつ共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させた電力変換装置が望まれている。

【0008】

本発明は、回路基板のスペース効率を向上させつつ共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させた電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、回路基板のスペース効率を向上させつつ共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させた電力変換装置を検討する中で、以下のような構成に想到した。

【0010】

本発明の一実施形態に係る電力変換装置は、電力を供給する装置と外部負荷とに電気的に接続され、前記電力を供給する装置から供給された電流をスイッチング素子によるスイッチングによって任意の電圧の直流電流に変換し、前記外部負荷に対して出力する電力変換回路と、前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御する制御装置と、を有する。前記電力変換装置は、前記電力変換回路と電気的に並列に接続される第１コンデンサと、前記外部負荷と電気的に並列に接続される第２コンデンサと、前記第１コンデンサが設けられる回路基板である第１基板と、前記第２コンデンサが設けられる回路基板である第２基板と、を有する。前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとが互いに電気的に並列に接続されることによってコンデンサ並列回路が構成され、前記制御装置による前記電力変換回路の前記スイッチング素子の制御によって前記外部負荷に対する直流電流の供給を開始した際及び前記直流電流の供給を停止した際、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で発生する共振電流が低減されるように、前記第１コンデンサが設けられる前記第１基板と前記第２コンデンサが設けられる前記第２基板とを電気的に接続して前記コンデンサ並列回路の一部を構成する連結部材に前記コンデンサ並列回路のインダクタンスを変更する共振抑制部材が設けられる。

【0011】

上述の構成では、前記制御装置による前記電力変換回路のスイッチング素子の制御によって前記外部電源から前記外部負荷に流れていた電流が止まった際、回路等のインダクタンスによって、記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサから前記外部負荷に電流が流れる。これにより、例えば、以下のような過程を経て共振電流が発生する。前記制御装置による前記スイッチング素子の制御によって前記外部電源から前記外部負荷に流れていた電流が止まった際、前記外部負荷には、前記電力変換回路と電気的に並列に接続されている前記第１コンデンサから電流が流れる。前記第１コンデンサの放電によって前記第１コンデンサの電圧が前記第２コンデンサの電圧よりも低くなると、前記外部負荷及び前記第１コンデンサには、前記外部負荷と電気的に並列に接続される前記第２コンデンサから電流が流れる。前記第２コンデンサの放電及び前記第１コンデンサの充電によって前記第２コンデンサの電圧が前記第１コンデンサの電圧よりも低くなると、前記第２コンデンサには、前記第１コンデンサから電流が流れる。

【0012】

このように、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサが互いに電気的に並列に接続されることによって構成されるコンデンサ並列回路には、前記スイッチング素子のスイッチングによって前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で充放電が繰り返されることによる共振電流が発生する。前記共振電流の大きさは、前記コンデンサ並列回路のインダクタンスによって定まる。

【0013】

本発明の電力変換装置は、前記第１コンデンサが設けられる第１基板と前記第２コンデンサが設けられる第２基板とを、前記第１基板及び前記第２基板と別部材である連結部材によって電気的に接続することにより、前記コンデンサ並列回路の一部が構成されている。前記連結部材は、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間に位置している。前記第１基板及び前記第２基板から取り外し可能に構成される前記連結部材にインダクタンスを変更する共振抑制部材を設けることにより、前記コンデンサ並列回路のインダクタンスが変更される。前記電力変換装置は、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの間で発生する充放電の繰り返しによって生じる共振電流を、前記第１基板及び前記第２基板の外部に位置する前記共振抑制部材によって低減することができる。よって、前記第１基板及び前記第２基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記第１基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記第２基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記第１基板及び前記第２基板の設計自由度が向上する。これにより、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するための前記ＬＣ回路が設けられた基板に比べて、前記第１基板及び前記第２基板を小さくして前記第１基板及び前記第２基板のスペース効率を向上させつつ、前記共振電流による発熱を低減することにより、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの熱的な負荷を低減させることができる。

【0014】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記電力変換回路は、複数の前記スイッチング素子を含むフルブリッジ回路である。前記第１コンデンサは、前記複数の前記スイッチング素子のスイッチングにより発生するサージ電圧を吸収するスナバコンデンサである。前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサの容量よりも大きい。前記第２コンデンサは、前記複数の前記スイッチング素子のスイッチングにより発生する電流の変動を平滑化する平滑コンデンサである。前記共振抑制部材は、前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間で発生する共振電流が低減されるように、前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる。

【0015】

上述の構成によれば、前記第１コンデンサは、前記スイッチング素子のスイッチングにより発生するサージ電圧が他の電子部品に影響を及ぼす前に前記サージ電圧を吸収する。前記第２コンデンサは、前記第１コンデンサよりもできるだけ前記外部負荷に近い位置で電気的に接続されることにより、前記スイッチング素子のスイッチングにより発生する電流の脈動を平滑化して前記外部負荷に出力する。このように、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサによって、サージ電圧の対策と電流の脈動対策を行うことにより、前記第１基板及び前記第２基板の設計自由度が向上する。また、前記電力変換装置は、前記スナバコンデンサ及び前記平滑コンデンサの充放電の繰り返しにより、前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間に共振電流が流れる。前記スナバコンデンサと前記平滑コンデンサとの間で、電流の向きが変化する部位に電気的に接続される前記連結部材に設けられた前記共振抑制部材は、インダクタンスを変更することにより前記連結部材に流れる共振電流を低減する。よって、前記第１基板及び前記第２基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記第１基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記第２基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記第１基板及び前記第２基板の設計自由度が向上する。これにより、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するための前記ＬＣ回路が設けられた基板に比べて、前記第１基板及び前記第２基板を小さくして前記第１基板及び前記第２基板のスペース効率を向上させつつ、共振電流による発熱を低減することにより、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの熱的な負荷を低減させることができる。

【0016】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記第１基板は、前記電力変換回路及び前記第１コンデンサが実装されているパワー基板である。前記第２基板は、前記制御装置及び前記第２コンデンサが実装されている制御回路基板である。前記コンデンサ並列回路は、前記パワー基板が有する回路の少なくとも一部、前記制御回路基板が有する回路の少なくとも一部、及び前記連結部材で構成される。前記共振抑制部材は、前記パワー基板と前記制御回路基板との間で発生する共振電流が低減されるように、前記パワー基板と前記制御回路基板との間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる。

【0017】

上述の構成では、前記第１コンデンサが設けられた前記パワー基板と前記第２コンデンサが設けられた前記制御回路基板との間で電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材は、前記パワー基板及び前記制御回路基板とは別の部材である。よって、前記連結部材に設けられる前記共振抑制部材は、前記連結部材に対して容易に着脱可能である。つまり、前記コンデンサ並列回路は、前記共振抑制部材を前記連結部材に設けることにより、インダクタンスを容易に変更可能である。前記連結部材に設けられた前記共振抑制部材は、前記連結部材に流れる共振電流を低減する。よって、前記パワー基板及び前記制御回路基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記パワー基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記制御回路基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記パワー基板及び前記制御回路基板の設計自由度が向上する。これにより、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するための前記ＬＣ回路が設けられた基板に比べて、前記パワー基板及び前記制御回路基板を小さくして前記パワー基板及び前記制御回路基板のスペース効率を向上させつつ、共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させることができる。

【0018】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記第１基板は、金属基板であり、前記第２基板は、樹脂基板である。前記コンデンサ並列回路は、前記金属基板が有する回路の少なくとも一部、前記樹脂基板が有する回路の少なくとも一部、及び前記連結部材で構成される。前記共振抑制部材は、前記金属基板と前記樹脂基板との間で発生する共振電流が低減されるように、前記金属基板と前記樹脂基板との間で、電流の向きが変化する部位に設けられた前記連結部材に設けられる。

【0019】

上述の構成では、前記金属基板は、例えばパワー基板である。前記樹脂基板は、例えば制御回路基板である。前記金属基板は、金属製の基材を有している。よって、前記金属基板は、前記樹脂基板に比べて高い放熱性と剛性とを有している。このため、前記金属基板は、前記第１コンデンサ等の放熱対策が容易になり、設計自由度が向上する。また、前記第１コンデンサが設けられる前記金属基板の回路と前記第２コンデンサが設けられる前記樹脂基板の回路とを前記連結部材によって電気的に接続することにより構成される前記コンデンサ並列回路は、前記金属基板と前記樹脂基板との間で、電流の向きが変化する共振電流が流れる部位に前記連結部材が位置する。前記連結部材に設けられた前記共振抑制部材は、前記連結部材に流れる共振電流を低減する。よって、前記金属基板及び前記樹脂基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記金属基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記樹脂基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記パワー基板及び前記制御回路基板の設計自由度が向上する。これにより、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するための前記ＬＣ回路が設けられた基板に比べて、前記パワー基板及び前記制御回路基板を小さくして前記金属基板及び前記樹脂基板のスペース効率を向上させつつ、共振電流による発熱を低減し、且つ金属基板によって放熱性を向上させることにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させることができる。

【0020】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記共振抑制部材の少なくともその一部は、第１基板のある方向に見て、前記第１基板及び前記第２基板の両方と重なる位置に設けられる。

【0021】

上述の構成では、前記共振抑制部材の少なくとも一部は、例えば前記第１基板の板厚方向に見た場合、板厚方向に間隔を空けて積層された前記第１基板及び前記第２基板の間に位置する。また、前記共振抑制部材の少なくとも一部は、例えば前記第１基板の厚み方向に直交する表面に沿う方向に見た場合、第１基板の最も広い表面に沿って横並びに配置される前記第１基板及び前記第２基板の間に位置する。このように、前記第１基板と前記第２基板との間のスペースを利用して前記第１基板及び前記第２基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記金属基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記樹脂基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記第１基板及び前記第２基板の設計自由度が向上する。また、前記第１基板及び前記第２基板と別部材である前記連結部材に前記共振抑制部材を配置しているので、前記第１基板及び前記第２基板のスペース効率を向上させることができる。

【0022】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記連結部材は、前記第１基板及び前記第２基板の物理的な位置が固定される強度を備える。

【0023】

上述の構成では、前記連結部材は、前記第１基板に対して前記第２基板を任意の位置で支持するように構成されている。よって、前記第１基板及び前記第２基板の基板構成は、前記第１基板に対する前記第２基板の位置、姿勢による制約を受けにくい。これにより、前記第１基板及び前記第２基板と別部材である前記連結部材に前記コンデンサ並列回路の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する前記共振抑制部材が設けられているので、前記第１コンデンサが設けられる前記第１基板及び前記第２コンデンサが設けられる前記第２基板には、前記コンデンサ並列回路に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加する必要がなく、前記第１基板及び前記第２基板の設計自由度が向上する。

【0024】

他の観点によれば、本発明の電力変換装置は、以下の構成を含むことが好ましい。前記連結部材は、前記コンデンサ並列回路の少なくとも一部を構成する前記第１基板及び前記第２基板上の導線の最大断面積よりも大きな断面積を有する導電性材料で構成される。

【0025】

上述の構成では、前記連結部材は、前記コンデンサ並列回路を構成する回路において最大断面積を有する。つまり、前記連結部材は、導電性部材としてのインダクタンスが小さい。よって、前記連結部材に設けられる前記共振抑制部材による共振電流の抑制において、前記連結部材の影響が小さくなる。これにより、前記連結部材及び前記共振抑制部材の設計自由度が向上する。

【0026】

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施例のみを定義する目的で利用されるのであって、前記専門用語によって発明を制限する意図はない。

【0027】

本明細書で使用される「及び／または」は、一つまたは複数の関連して列挙された構成物のすべての組み合わせを含む。

【0028】

本明細書において、「含む、備える（including）」「含む、備える（comprising）」または「有する（having）」及びそれらの変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分、及び/または、それらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び/または、それらのグループのうちの一つまたは複数を含むことができる。

【0029】

本明細書において、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、及び/または、それらの等価物は、広義の意味で使用され、“直接的及び間接的な”取り付け、接続及び結合の両方を包含する。さらに、「接続された」及び「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的または間接的な電気的接続または結合を含むことができる。

【0030】

他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。

【0031】

一般的に使用される辞書に定義された用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。

【0032】

本発明の説明においては、いくつもの技術及び工程が開示されていると理解される。これらの各々は、個別の利益を有し、他に開示された技術の一つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。

【0033】

したがって、明確にするために、本発明の説明では、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。しかしながら、本明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明の範囲内であることを理解して読まれるべきである。

【0034】

本明細書では、本発明に係る電力変換装置の実施形態について説明する。

【0035】

以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な例を述べる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な例がなくても本発明を実施できることが明らかである。

【0036】

よって、以下の開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

【0037】

［電力変換装置］
本明細書において、電力変換装置は、電力を供給する装置である電力供給装置によって供給される電力を変換して、外部負荷に供給する装置である。また、前記電力変換装置は、例えば、前記電力供給装置から供給された直流電流又は交流電流を任意の電圧の直流電流に変換し、前記外部負荷に対して出力する。また、前記電力変換装置は、前記電力供給装置から供給された直流電流又は交流電流を、任意の電圧で且つ任意の周波数の交流電流に変換し、前記外部負荷に対して出力してもよい。

【0038】

［コンデンサの特性］
本明細書において、コンデンサの特性とは、前記コンデンサの容量、前記コンデンサの種類、前記コンデンサに含まれる絶縁体の誘電率、前記コンデンサに含まれる電極の表面積、または、前記絶縁体の厚さ等を意味する。

【0039】

［パワー基板］
本明細書において、パワー基板とは、電力を外部に供給する基板を意味する。前記パワー基板は、例えば、電力供給装置から供給された直流電流又は交流電流を、任意の電圧の直流電流に変換して出力する。また、前記パワー基板は、前記電力供給装置から供給された直流電流又は交流電流を、任意の電圧で且つ任意の周波数の交流電流に変換して出力する。前記パワー基板は、例えば、ジェネレータによって発電された交流電流を任意の電圧の直流電流に変換するための素子が実装された基板である。

【0040】

［電力供給装置］
本明細書において、電力供給装置は、外部負荷に対して電力を供給する装置を意味する。前記電力供給装置は、発電機、バッテリ又は商用電源等を含む。

【0041】

［外部負荷］
本明細書において、外部負荷とは、電力を消費する機器又は回路を意味する。つまり、前記外部負荷は、電力供給装置に対して電気的な負荷となる装置、機器、回路等である。前記外部負荷は、例えば、モータ等の電動アクチュエータ、ヒータ、照明器具、制御機器、バッテリ等を含む。

【0042】

［共振抑制部材］
本明細書において、共振抑制部材は、回路のインダクタンスを変更して、共振電流を抑制する部材を意味する。つまり、前記共振抑制部材は、例えばコイルなどのインダクタである。前記共振抑制部材は、回路の一部を構成しない部材であってもよい。前記共振抑制部材は、回路に対して、取り付け可能な部品であってもよいし、取り外し可能な部品であってもよい。

【0043】

［電力変換回路］
本明細書において、電力変換回路とは、入力側から供給される電力を変換して出力側に出力する回路である。前記電力変換回路は、例えば、制御装置によって駆動されるスイッチング素子を含む回路である。前記電力変換回路の回路方式は、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式またはフルブリッジ方式のいずれかであってもよいし、その他の公知の回路方式であってもよい。

【0044】

［スイッチング素子］
本明細書において、スイッチング素子とは、電流を流すオン状態と電流を流さないオフ状態とに切り替え可能に構成されている素子を意味する。複数のスイッチング素子は、例えばブリッジ回路を構成している。これにより、一部のスイッチング素子がオン状態またはオフ状態に切り替えられる（スイッチング制御される）ことにより、交流電流を直流電流に変換することができる。また、前記複数のスイッチング素子は、スイッチング制御されることにより、交流発電機が発電した交流電流を、変換して外部に対して出力したり前記交流発電機に還流させたりすることができる。

【発明の効果】

【0045】

本発明の一実施形態によれば、回路基板のスペース効率を向上させつつ、共振電流による発熱を低減することにより、コンデンサの熱的な負荷を低減させた電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】図１は、実施形態１に係る電力変換装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、実施形態２に係る電力変換装置の第１状態を概略的に示す回路図である。

【図3】図３は、実施形態２に係る電力変換装置の第２状態を概略的に示す回路図である。

【図4】図４は、実施形態２に係る電力変換装置の第３状態を概略的に示す回路図である。

【図5】図５は、実施形態２に係る電力変換装置の第４状態を概略的に示す回路図である。

【図6】図６は、実施形態３に係る電力変換装置の概略構成を示す側面模式図である。

【図7】図７は、実施形態３に係る電力変換装置の概略構成を示す平面模式図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る電力変換装置の一状態を概略的に示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下で、実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分には同一の符号を付して、その同一部分の説明は繰り返さない。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

【0048】

［実施形態１］
図１を参照して、実施形態１に係る電力変換装置１について説明する。図１は、実施形態１に係る電力変換装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。電力変換装置１は、電力供給装置９１及び外部負荷９２にそれぞれ電気的に接続されている。電力変換装置１は、電力供給装置９１によって供給される電力を変換して、外部負荷９２に供給する。電力供給装置９１は、例えば、外部に電力を供給するジェネレータである。外部負荷９２は、電力の供給先である。外部負荷９２は、例えば、電力供給装置９１から供給される電力を蓄積するバッテリである。

【0049】

電力変換装置１は、電力変換回路１０と、制御装置２０と、第１接続部１５と、第２接続部１６と、第１コンデンサ３１と、第２コンデンサ３２と、第１基板５１と、第２基板５２と、連結部材５３と、共振抑制部材５４とを有する。電力変換回路１０、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２は、第１接続部１５及び第２接続部１６を含む回路パターンによって電気的に接続されている。

【0050】

電力変換回路１０は、第１出力端子１１、第２出力端子１２及び入力端子１３を有する。電力変換回路１０の入力端子１３は、電力供給装置９１に電気的に接続されている。電力変換回路１０の第１出力端子１１及び第２出力端子１２は、外部負荷９２に電気的に接続されている。具体的には、電力変換回路１０の第１出力端子１１は、第１接続部１５によって外部負荷９２に電気的に接続されている。電力変換回路１０の第２出力端子１２は、第２接続部１６によって外部負荷９２に電気的に接続されている。

【0051】

電力変換回路１０は、スイッチング素子を含む。電力変換回路１０に含まれるスイッチング素子は、制御装置２０によるスイッチング制御によってオン状態とオフ状態とに切り替えられる。電力変換回路１０は、制御装置２０によるスイッチング制御に応じて、電力供給装置９１から供給された電流を任意の電圧の直流電流に変換し、外部負荷９２に対して出力する。電力変換回路１０は、例えば、整流ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、サイリスタ、ＳｉＣ半導体またはＧａＮ半導体等のパワー半導体によって実現できる。

【0052】

第１接続部１５は、複数の部材同士を電気的に接続する部材である。第１接続部１５は、電力変換回路１０の第１出力端子１１と外部負荷９２の正極側端子９２ａとに電気的に接続されている。第１接続部１５は、例えば、基板において導電体によって構成される回路パターンの一部及び電線等の導体である。

【0053】

第２接続部１６は、複数の部材同士を電気的に接続する部材である。電力変換回路１０の第２出力端子１２と外部負荷９２の負極側端子９２ｂとに電気的に接続されている。第２接続部１６は、例えば、基板において導電体によって構成される回路パターンの一部及び電線等の導体である。

【0054】

制御装置２０は、電力変換回路１０を制御する。制御装置２０は、電力変換回路１０のスイッチング制御によって、外部負荷９２に対する直流電流の供給を開始したり、前記直流電流の供給を停止したりできる。

【0055】

第１コンデンサ３１は、電力変換回路１０から出力される電流を安定させる。第２コンデンサ３２は、外部負荷９２に入力される電流を安定させる。第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２には、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、電解コンデンサまたは電気二重層コンデンサ等の各種のコンデンサを採用できる。

【0056】

第１コンデンサ３１は、第１基板５１に設けられている。第１コンデンサ３１は、第１基板５１の導線等を介して電力変換回路１０と電気的に並列に接続されている。第１コンデンサ３１は、第１接続部１５と第２接続部１６とに電気的に接続されている。第１コンデンサ３１は、点Ｐ４において第１接続部１５に電気的に接続されているとともに、点Ｐ３において第２接続部１６に電気的に接続されている。第１コンデンサ３１は、他の素子を介さずに電力変換回路１０に電気的に接続されている。

【0057】

第２コンデンサ３２は、第２基板５２に設けられている。第２コンデンサ３２は、第２基板５２の導線等を介して外部負荷９２と電気的に並列に接続される。第２コンデンサ３２は、第１接続部１５と第２接続部１６とに電気的に接続されている。第２コンデンサ３２は、点Ｐ１において第１接続部１５に電気的に接続されるともに、点Ｐ２において第２接続部１６に電気的に接続されている。第２コンデンサ３２は、他の素子を介さずに外部負荷９２に電気的に接続されている。

【0058】

また、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２とは、容量または特性の少なくとも一つが互いに異なる。第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２の特性は、例えば、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２の種類、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２に含まれる絶縁体の誘電率、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２に含まれる電極の表面積、または、前記絶縁体の厚さ等である。

【0059】

第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２とは、第１基板５１の導線等及び第２基板５２の導線等を介して互いに電気的に並列に接続されている。これにより、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２とは、点Ｐ１－Ｐ２－Ｐ３－Ｐ４－Ｐ１の経路からなる閉回路（以下、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４と称する）を構成する。コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４は、他の素子を介さずに電力変換回路１０と外部負荷９２とに接続されている。

【0060】

第１基板５１は、第１コンデンサ３１が設けられる基板である。第１基板５１には、回路を構成する導線、様々な種類の素子等が実装されている。第１基板５１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線を有する。第１基板５１では、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線と第１コンデンサ３１とが電気的に接続されている。

【0061】

第２基板５２は、第２コンデンサ３２が設けられる基板である。第２基板５２には、回路を構成する導線、様々な種類の素子等が実装されている。第２基板５２は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線を有する。第２基板５２では、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線と第２コンデンサ３２とが電気的に接続されている。

【0062】

連結部材５３は、第１基板５１と第２基板５２とを連結する部材である。連結部材５３は、第１基板５１及び第２基板５２から取り外し可能な別部材として構成されている。連結部材５３は、導電性材料によって構成されている。連結部材５３は、第１基板５１が有するコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部と第２基板５２が有するコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部とを電気的に接続している。つまり、連結部材５３は、第１コンデンサ３１が設けられる第１基板５１と第２コンデンサ３２が設けられる第２基板５２と電気的に接続されている。よって、連結部材５３は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成している。連結部材５３は、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２との間且つ電流の向きが変化する部位に位置する。

【0063】

共振抑制部材５４は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４のインダクタンスを変更する。つまり、共振抑制部材５４は、インダクタである。共振抑制部材５４は、制御装置２０による電力変換回路１０の制御によって外部負荷９２に対する直流電流の供給を開始した際、及び前記直流電流の供給を停止した際に、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２との間で発生する共振電流が低減されるように、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する連結部材５３に設けられる。共振抑制部材５４は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４において、第１接続部１５の点Ｐ１と点Ｐ４との間に位置している。

【0064】

共振抑制部材５４は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に対して、取り付け可能及び取り外し可能な部品として、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２とを接続する導電性材料の一部である連結部材５３に取り付けられている。この際、共振抑制部材５４は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に電気的に接続されていない。つまり、共振抑制部材５４は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４を構成する部材に含まれていない。共振抑制部材５４は、例えば、酸化鉄を主成分とするセラミックスであるフェライトコア等により実現できる。共振抑制部材５４は、フェライトコアの変更によってコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４のインダクタンスを調整することができる。共振抑制部材５４は、直流電流に対しては何の作用もせずに、交流に対して電流を流さないように作用する。

【0065】

次に、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４で発生する共振電流について説明する。

【0066】

コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４では、制御装置２０による電力変換回路１０のスイッチング制御によって外部負荷９２に対する直流電流の供給を開始した際、または前記直流電流の供給を停止した際に、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２との間において共振電流が発生する。前記共振電流は、第１コンデンサ３１の放電によって第２コンデンサ３２が充電される状態と第２コンデンサ３２の放電によって第１コンデンサ３１が充電される状態を交互に繰り返すことにより発生する。

【0067】

電力変換装置１では、制御装置２０によるスイッチング制御によって、例えば、電力供給装置９１から外部負荷９２に流れていた電流が止まった際、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４を含む回路等のインダクタンス、コンデンサの配置、コンデンサの容量または特性の相違によって、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２のうちいずれか一方から外部負荷９２に電流が流れる場合がある。

【0068】

電力供給装置９１から外部負荷９２に流れていた電流が止まった際、例えば、回路のインダクタンスによって誘導電流が発生し、電力変換回路１０と電気的に並列に接続されている第１コンデンサ３１から外部負荷９２に電流が流れる（図１に示す白抜き矢印Ｒ１）。

【0069】

第１コンデンサ３１の放電による電圧の低下によって、第１コンデンサ３１の電圧が第２コンデンサ３２の電圧よりも低くなると、第２コンデンサ３２から外部負荷９２及び第１コンデンサ３１に電流が流れる（図１に示す白抜き矢印Ｒ１及びＲ２）。

【0070】

第２コンデンサ３２の放電による電圧の低下及び第１コンデンサ３１の充電による電圧の上昇によって、第１コンデンサ３１の電圧が第２コンデンサ３２の電圧よりも高くなると、第１コンデンサ３１から第２コンデンサ３２に電流が流れる（図１に示す白抜き矢印Ｒ３）。

【0071】

このようにして、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４では、スイッチング制御による第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２の充放電の繰り返しによって、共振電流が発生する。すなわち、第１コンデンサ３１または第２コンデンサ３２には、各コンデンサの充放電による電圧の変化によって生じる共振電流がリプル電流として流れる。前記共振電流の大きさは、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４のインダクタンスによって決まる。これにより、第１コンデンサ３１または第２コンデンサ３２に、充放電の繰り返しによって発熱する。

【0072】

次に、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４における共振抑制部材５４の作用について説明する。

【0073】

連結部材５３には、第１コンデンサ３１から外部負荷９２に向かう電流（図１に示す白抜き矢印Ｒ１）と、第１コンデンサ３１から第２コンデンサ３２に向かう電流（図１に示す白抜き矢印Ｒ３）とが流れる。このように、連結部材５３には、電流の向きが変化する共振電流が流れる。共振抑制部材５４は、インダクタとして、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を減衰するように作用する。すなわち、共振抑制部材５４は、電流の向きが変わる部位に設けられているので、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を熱に変換して減衰させる。よって、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２では、共振電流による充放電の繰り返しが抑制され、充放電によって生じる発熱が低減される。

【0074】

このように構成される電力変換装置１は、第１基板５１及び第２基板と別部材である連結部材５３にコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の電気的特性に基づいたインダクタンスを有する共振抑制部材５４を設けることにより、第１コンデンサ３１が設けられる第１基板５１及び第２コンデンサ３２が設けられる第２基板５２にコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加することなく、共振抑制部材５４によって第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２とが互いに充放電を繰り返すことにより生じる共振電流を低減することができる。これにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路が設けられた基板に比べて、第１基板５１及び第２基板５２を小さくして第１基板５１及び第２基板５２のスペース効率を向上させつつ、充放電の繰り返しによって生じる発熱を低減することにより、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３２の熱的な負荷を低減させることができる。

【0075】

［実施形態２］
（概略構成）
図２～図５を参照して、実施形態２に係る電力変換装置２について説明する。図２は、実施形態２に係る電力変換装置２の第１状態を概略的に示す回路図である。図３は、実施形態２に係る電力変換装置２の第２状態を概略的に示す回路図である。図４は、実施形態２に係る電力変換装置２の第３状態を概略的に示す回路図である。図５は、実施形態２に係る電力変換装置２の第４状態を概略的に示す回路図である。

【0076】

実施形態２に係る電力変換装置２では、実施形態１に係る電力変換装置１の構成をより具体化している。なお、実施形態２の説明では、実施形態１に係る電力変換装置１と共通する部分については、詳細な説明を繰り返さない。

【0077】

電力変換装置２は、電力供給装置としてのジェネレータ９１１と、外部負荷としてのバッテリ９２１とに電気的に接続されている。すなわち、電力変換装置２は、ジェネレータ９１１によって発電された電力を、バッテリ９２１に充電可能に構成されている。電力変換装置２は、例えば、ジェネレータ９１１と、ジェネレータ９１１を駆動するためのガソリンエンジン（不図示）とを有するＳＨＥＶ（Series Hybrid Electric Vehicle）用のインバータとして用いることができる。電力変換装置２は、前記ガソリンエンジンによって駆動されるジェネレータ９１１により得られる電力を、バッテリ９２１に充電する。

【0078】

ジェネレータ９１１は、例えば、三相交流を出力する発電機である。ジェネレータ９１１は、Ｕ端子、Ｖ端子及びＷ端子を有する。また、ジェネレータ９１１は、ロータの回転によって発電して三相交流を出力する。ジェネレータ９１１は、電力変換回路１０に対して、例えば、デルタ結線によって結合されている。

【0079】

電力変換装置２は、電力変換回路１０と、第１コンデンサ（実施形態１における第１コンデンサ３１）としてのスナバコンデンサ３１１と、第２コンデンサ（実施形態１における第２コンデンサ３２）としての平滑コンデンサ３２１と、第１基板（実施形態１における第１基板５１）としてのパワー基板５１１と、第２基板（実施形態１における第２基板５２）としての制御回路基板５２１と、連結部材５３とを有している。また、電力変換装置２は、連結部材５３に共振抑制部材としてのフェライトコア５４１（実施形態１における共振抑制部材５４）が設けられている。電力変換装置２では、スナバコンデンサ３１１、平滑コンデンサ３２１、パワー基板５１１の一部、制御回路基板５２１の一部及び連結部材５３によってコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４が構成されている。電力変換装置２の電気的接続関係は、実施形態１に係る電力変換装置１における電力変換回路１０、第１コンデンサ３１、第２コンデンサ３２及び連結部材５３の電気的接続関係と同一である。

【0080】

電力変換回路１０は、ジェネレータ９１１に電気的に接続されている。電力変換回路１０は、複数のスイッチング素子を含むフルブリッジ回路である。

【0081】

より具体的には、電力変換回路１０は、Ｕ相アームＱ１と、Ｖ相アームＱ２と、Ｗ相アームＱ３とを含む。Ｕ相アームＱ１と、Ｖ相アームＱ２と、Ｗ相アームＱ３とは、それぞれ、第１出力端子１１及び第２出力端子１２に接続されている。つまり、Ｕ相アームＱ１と、Ｖ相アームＱ２と、Ｗ相アームＱ３とは、それぞれ、第１接続部１５と第２接続部１６とに電気的に接続されている。よって、Ｕ相アームＱ１と、Ｖ相アームＱ２と、Ｗ相アームＱ３とは、互いに電気的に並列に接続されている。各相のアームは、それぞれ、電気的に直列に接続される２つのスイッチング素子を含む。Ｕ相アームＱ１は、２つのスイッチング素子としての上アーム用スイッチング素子ＱＨ１及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ１を含む。上アーム用スイッチング素子ＱＨ１及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ１を電気的に接続する導体は、Ｕ端子に電気的に接続されている。Ｖ相アームＱ２は、２つのスイッチング素子としての上アーム用スイッチング素子ＱＨ２及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ２を含む。上アーム用スイッチング素子ＱＨ２及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ２を電気的に接続する導体は、Ｖ端子に電気的に接続されている。Ｗ相アームＱ３は、２つのスイッチング素子としての上アーム用スイッチング素子ＱＨ３及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ３を含む。上アーム用スイッチング素子ＱＨ３及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ３を電気的に接続する導体は、Ｗ端子に電気的に接続されている。

【0082】

上アーム用スイッチング素子ＱＨ１、ＱＨ２、ＱＨ３、及び、下アーム用スイッチング素子ＱＬ１、ＱＬ２、ＱＬ３は、電流を流すオン状態と電流を流さないオフ状態とに切り替え可能に構成されている。上アーム用スイッチング素子ＱＨ１、ＱＨ２、ＱＨ３、及び、下アーム用スイッチング素子ＱＬ１、ＱＬ２、ＱＬ３とは、例えば、ＦＥＴによって実現できる。

【0083】

上アーム用スイッチング素子ＱＨ１、ＱＨ２、ＱＨ３のそれぞれの一端は、第１接続部１５によって、バッテリ９２１の正極側端子９２ａに電気的に接続されている。上アーム用スイッチング素子ＱＨ１の他端は、ジェネレータ９１１のＵ端子に電気的に接続されている。上アーム用スイッチング素子ＱＨ２の他端は、ジェネレータ９１１のＶ端子に電気的に接続されている。上アーム用スイッチング素子ＱＨ３の他端は、ジェネレータ９１１のＷ端子に電気的に接続されている。

【0084】

下アーム用スイッチング素子ＱＬ１、ＱＬ２、ＱＬ３のそれぞれの他端は、第２接続部１６によって、バッテリ９２１の負極側端子９２ｂに電気的に接続されている。下アーム用スイッチング素子ＱＬ１の一端は、ジェネレータ９１１のＵ端子に電気的に接続されている。下アーム用スイッチング素子ＱＬ２の一端は、ジェネレータ９１１のＶ端子に電気的に接続されている。下アーム用スイッチング素子ＱＬ３の一端は、ジェネレータ９１１のＷ端子に電気的に接続されている。

【0085】

制御装置２０は、上アーム用スイッチング素子ＱＨ１、ＱＨ２、ＱＨ３、及び、下アーム用スイッチング素子ＱＬ１、ＱＬ２、ＱＬ３をそれぞれ駆動するためのゲートドライバと、前記ゲートドライバを制御するための制御回路とを含む（不図示）。制御装置２０は、電力変換回路１０に含まれる各スイッチング素子をオン／オフするスイッチング制御を行うためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力する。

【0086】

スナバコンデンサ３１１は、電力変換回路１０のスイッチングにより発生するサージ電圧を吸収する。スナバコンデンサ３１１は、例えば、セラミックコンデンサによって実現することができる。スナバコンデンサ３１１は、パワー基板５１１に設けられている。スナバコンデンサ３１１は、パワー基板５１１の導線等を介して電力変換回路１０と電気的に並列に接続されている。スナバコンデンサ３１１は、第１接続部１５と第２接続部１６とに電気的に接続されている。スナバコンデンサ３１１は、回路基板への実装上、平滑コンデンサ３２１よりも電力変換回路１０に近い位置に配置される。また、スナバコンデンサ３１１は、他の素子を介さずに電力変換回路１０に電気的に接続されている。

【0087】

平滑コンデンサ３２１は、電力変換回路１０のスイッチングにより発生する電流の変動を平滑化する。平滑コンデンサ３２１は、例えば、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサ等によって実現することができる。平滑コンデンサ３２１は、制御回路基板５２１に設けられている。平滑コンデンサ３２１は、制御回路基板５２１の導線等を介してバッテリ９２１と電気的に並列に接続されている。平滑コンデンサ３２１は、制御回路基板５２１に設けられたスルーホールにリードが挿入され、はんだ等によって電気的に接続されるリード部品である。平滑コンデンサ３２１は、第１接続部１５と第２接続部１６とに電気的に接続されている。平滑コンデンサ３２１は、回路基板への実装上、スナバコンデンサ３１１よりもバッテリ９２１に近い位置に配置される。また、平滑コンデンサ３２１は、他の素子を介さずに、バッテリ９２１に電気的に接続されている。平滑コンデンサ３２１の容量は、スナバコンデンサ３１１の容量よりも大きい。

【0088】

スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とは、パワー基板５１１の導線及び制御回路基板５２１の導線を介して互いに電気的に並列に接続されている。これにより、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とは、点Ｐ１－Ｐ２－Ｐ３－Ｐ４－Ｐ１の経路からなる閉回路（以下、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４と称する）を構成する。コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４は、他の素子を介さずに電力変換回路１０とバッテリ９２１とに接続されている。このように、電力変換回路１０とコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４は、ジェネレータ９１１とバッテリ９２１とに電気的に接続されている。

【0089】

パワー基板５１１は、ジェネレータ９１１によって発電された交流電流を直流電流に変換するための素子等が搭載された基板である。パワー基板５１１には、電力変換回路１０及びスナバコンデンサ３１１が設けられる。パワー基板５１１は、例えば、アルミニウム合金、銅等の金属から構成される基材を絶縁性樹脂によって皮膜した金属基板である。パワー基板５１１は、基材を金属によって構成することにより、樹脂基板に比べて高い放熱性及び剛性を有する。このため、電力変換回路１０及びスナバコンデンサ３１１が発熱しても、放熱性の観点から有利である。よって、パワー基板５１１は、スナバコンデンサ３１１等の熱的な負荷を低減させることができる。パワー基板５１１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線を有する。パワー基板５１１では、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線とスナバコンデンサ３１１とが電気的に接続されている。

【0090】

制御回路基板５２１は、ジェネレータ９１１、電力変換回路１０等を制御するための素子が実装された基板である。制御回路基板５２１には、制御装置２０及び平滑コンデンサ３２１が設けられる。制御回路基板５２１には、回路を構成する導線、様々な種類の素子等が実装されている。制御回路基板５２１は、例えば樹脂基板である。制御回路基板５２１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線を有する。制御回路基板５２１では、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成する導線と平滑コンデンサ３２１とが電気的に接続されている。

【0091】

連結部材５３は、パワー基板５１１と制御回路基板５２１とを連結する部材である。連結部材５３は、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１から取り外し可能な別部材として構成されている。連結部材５３は、パワー基板５１１が有するコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部と制御回路基板５２１が有するコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部とを電気的に接続している。つまり、連結部材５３は、スナバコンデンサ３１１が設けられるパワー基板５１１と平滑コンデンサ３２１が設けられる制御回路基板５２１と電気的に接続されている。よって、連結部材５３は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成している。連結部材５３は、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間且つ電流の向きが変化する部位に位置する。

【0092】

連結部材５３は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４において、スナバコンデンサ３１１からバッテリ９２１に流れる電流が通過し、且つ平滑コンデンサ３２１からスナバコンデンサ３１１に流れる電流が通過する点Ｐ１と点Ｐ４との間に設けられる。コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４における点Ｐ１と点Ｐ４との間の部位は、スナバコンデンサ３１１からバッテリ９２１に電流が流れる際、点Ｐ４から点Ｐ１に向かって電流が流れ、平滑コンデンサ３２１からスナバコンデンサ３１１に電流が流れる際、点Ｐ１から点Ｐ４に向かって電流が流れる。つまり、連結部材５３は、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間で、電流の向きが変化する点Ｐ１と点Ｐ４との間の部位に設けられる。

【0093】

フェライトコア５４１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４のインダクタンスを変更する。フェライトコア５４１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４において、第１接続部１５の点Ｐ１と点Ｐ４との間に位置している連結部材５３に設けられている。フェライトコア５４１は、例えば、軸方向に貫通する貫通孔を有するリング形状または円筒形の形状に形成されている。例えば、フェライトコア５４１の前記貫通孔内に連結部材５３が挿入される。これにより、フェライトコア５４１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に電気的に接続されていない状態で、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間のインダクタンスを変更している。また、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間のインダクタンスは、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１と取り外し可能な別部品である連結部材５３に任意のインダクタンスを有するフェライトコア５４１を設けることにより調整することができる。

【0094】

（還流モードにおける状態遷移）
引き続き図２～図５を参照して、電力変換装置２の還流モードにおける電力変換装置２の運転状態の遷移について説明する。前記還流モードとは、電力変換装置２とジェネレータ９１１とが電気的に接続されていない状態において、ジェネレータにおいて発電された電流が再びジェネレータに戻る状態を意味する。

【0095】

（ジェネレータ９１１からの電流が出力される第１状態）
図２に示すように、ジェネレータ９１１からの電流が出力される第１状態において、電力変換装置２は、ジェネレータ９１１から出力された電流をバッテリ９２１に対して供給する。前記第１状態において、電力変換回路１０に含まれる各スイッチング素子のうち、上アーム用スイッチング素子ＱＨ１、下アーム用スイッチング素子ＱＬ２、ＱＬ３は、オフ状態である。また、電力変換回路１０に含まれる各スイッチング素子のうち、上アーム用スイッチング素子ＱＨ２、ＱＨ３及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ１は、オン状態である。

【0096】

電力変換回路１０は、例えば、ジェネレータ９１１のＷ端子から、上アーム用スイッチング素子ＱＨ３、バッテリ９２１及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ１を介して、Ｕ端子に至る電流の経路を構成可能である。ジェネレータ９１１のＷ端子は、例えば、オン状態の上アーム用スイッチング素子ＱＨ３を介して、バッテリ９２１の正極側端子９２ａに電気的に接続されている。これにより、ジェネレータ９１１が発電した電流は、白抜き矢印Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４によって示す経路によって、ジェネレータ９１１のＷ端子からバッテリ９２１に流れる。

【0097】

また、バッテリ９２１の負極側端子９２ｂは、例えば、オン状態の下アーム用スイッチング素子ＱＬ１を介して、ジェネレータ９１１のＵ端子に電気的に接続されている。これにより、電流は、白抜き矢印Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８が示す経路によって、バッテリ９２１からジェネレータ９１１のＵ端子に流れる。

【0098】

なお、ジェネレータ９１１のＶ端子からも電流が出力されるが、説明の簡便のため、その詳しい説明は省略する。以下に説明する第２状態～第４状態についても同様である。

【0099】

（スナバコンデンサ３１１が電流を供給する第２状態）
図３に示すように、電力変換装置２の運転状態は、制御装置２０によるスイッチング制御によって、スナバコンデンサ３１１が電流を供給する第２状態に遷移する。具体的には、電力変換装置２の運転状態は、前記第１状態において、上アーム用スイッチング素子ＱＨ１がオン状態に切り替わり、下アーム用スイッチング素子ＱＬ１がオフ状態に切り替わることによって、前記第２状態に遷移する。前記第２状態において、電力変換装置２は、ジェネレータ９１１が発電した電流をバッテリ９２１に供給しない。

【0100】

ジェネレータ９１１が発電する電流は、電力変換回路１０によって還流される。電力変換回路１０は、例えば、ジェネレータ９１１のＷ端子から、上アーム用スイッチング素子ＱＨ３、ＱＨ１を介して、Ｕ端子に至る電流の経路を構成可能である。これにより、ジェネレータ９１１のＷ端子から出力される電流は、白抜き矢印Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４及びＲ２５が示す経路を流れて、バッテリ９２１に供給されることなく、ジェネレータ９１１のＵ端子に還流される。

【0101】

一方、電力変換装置２を構成するハーネス、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の回路パターン、連結部材５３等は、インダクタンスを有する。このため、電力変換装置２の回路には、ジェネレータ９１１からバッテリ９２１への電流供給が停止された際、誘導電流が発生する。前記誘導電流は、バッテリ９２１に流れる。この際、平滑コンデンサ３２１よりも電力変換回路１０に近い位置で電力変換回路１０に電気的に接続され且つ平滑コンデンサ３２１よりもインダクタンスが小さいスナバコンデンサ３１１は、バッテリ９２１に流れる誘導電流によって放電される。したがって、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に電気的に接続されているバッテリ９２１には、スナバコンデンサ３１１から放電された電流が流れる。すなわち、スナバコンデンサ３１１から放電された電流は、白抜き矢印Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８及びＲ２９が示す閉回路を構成する経路によって、バッテリ９２１に流れる。

【0102】

（平滑コンデンサ３２１が電力を供給する第３状態）
図４に示すように、電力変換装置２の運転状態は、平滑コンデンサ３２１から電流が供給される第３状態に遷移する。前記第２状態におけるスナバコンデンサ３１１の放電によってスナバコンデンサ３１１の電圧が平滑コンデンサ３２１よりも低下した場合、充電されている平滑コンデンサ３２１は、放電する。平滑コンデンサ３２１から出力された電流は、バッテリ９２１及びスナバコンデンサ３１１に対して流れる。

【0103】

コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に電気的に接続されているバッテリ９２１には、平滑コンデンサ３２１から放電された電流が流れる。すなわち、平滑コンデンサ３２１から放電された電流は、白抜き矢印Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３及びＲ３４が示す閉回路を構成する経路によってバッテリ９２１に流れる。

【0104】

更に、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４には、平滑コンデンサ３２１から出力された電流が流れる。すなわち、平滑コンデンサ３２１から出力された電流は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の白抜き矢印Ｒ３１、Ｒ３５、Ｒ３６及びＲ３７が示す経路によってスナバコンデンサ３１１に流れる。

【0105】

なお、ジェネレータ９１１から出力された電流は、白抜き矢印Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４及びＲ２５が示す経路によってジェネレータ９１１に還流されている。

【0106】

（スナバコンデンサ３１１が電流を供給する第４状態）
図５に示すように、電力変換装置２の運転状態は、再度、スナバコンデンサ３１１から電流が供給される第４状態に遷移する。前記第３状態における平滑コンデンサ３２１の放電によって、平滑コンデンサ３２１よりもインダクタンスが小さいスナバコンデンサ３１１の電圧が平滑コンデンサ３２１よりも上昇した場合、充電されているスナバコンデンサ３１１は、放電する。スナバコンデンサ３１１から出力された電流は、バッテリ９２１及び平滑コンデンサ３２１に流れる。

【0107】

コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に電気的に接続されているバッテリ９２１には、スナバコンデンサ３１１から出力された電流が流れる。すなわち、スナバコンデンサ３１１から出力された電流は、白抜き矢印Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４及びＲ４４が示す閉回路を構成する経路によって、バッテリ９２１に流れる。

【0108】

更に、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４には、スナバコンデンサ３１１から出力された電流が流れる。すなわち、スナバコンデンサ３１１から出力された電流は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の白抜き矢印Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３及びＲ４４が示す経路によって平滑コンデンサ３２１に流れる。

【0109】

前記第４状態におけるスナバコンデンサ３１１の放電によってスナバコンデンサ３１１の電圧が平滑コンデンサ３２１よりも低下した場合、充電されている平滑コンデンサ３２１は、放電する（図４参照）。平滑コンデンサ３２１から出力された電流は、バッテリ９２１及びスナバコンデンサ３１１に対して流れる。すなわち、電力変換装置２は、平滑コンデンサ３２１から電流が供給される第３状態に遷移する。

【0110】

このように、平滑コンデンサ３２１に充電されていた電流がスナバコンデンサ３１１に流れる前記第３状態と、スナバコンデンサ３１１に充電されていた電流が平滑コンデンサ３２１に流れる前記第４状態が繰り返されることにより、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間で共振電流が発生する。この結果、連結部材５３に流れる電流の向きが変化する。

【0111】

フェライトコア５４１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４のインダクタンスを変更する。フェライトコア５４１は、例えば、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とが電気的に接続されている第１接続部１５のインダクタンスを変更している。フェライトコア５４１は、電流の向きが変わる部位に設けられているので、インダクタとしてスナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間において発生する共振電流を熱に変換して減衰させる。よって、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とは、共振電流による充放電の繰り返しが抑制され、充放電によって生じる発熱が低減される。この結果、電力変換装置２は、回路を流れる電流が減少して、前記第３状態と前記第４状態との遷移が止まる。

【0112】

このように構成される電力変換装置２は、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１から取り外し可能な別部材である連結部材５３にコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の電気的特性に基づいたインダクタンスを有するフェライトコア５４１を設けることにより、スナバコンデンサ３１１が設けられるパワー基板５１１及び平滑コンデンサ３２１が設けられる制御回路基板５２１にコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加することなく、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間の充放電の繰り返しによって生じる共振電流を低減することができる。これにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するための前記ＬＣ回路が設けられた基板に比べて、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１を小さくしてパワー基板５１１及び制御回路基板５２１のスペース効率を向上させつつ、充放電の繰り返しによって生じる発熱を低減することにより、スナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の熱的な負荷を低減させることができる。

【0113】

なお、制御装置２０のＰＷＭ信号によるスイッチング制御に応じてジェネレータ９１１からバッテリ９２１への電流供給の停止及び再開が繰り返されることによって、電力変換装置２の運転状態が前記第１状態～前記第４状態で切り替わる場合、電力変換装置２は、フェライトコア５４１によってコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を低減する。

【0114】

上述の構成によれば、スナバコンデンサ３１１は、電力変換回路１０と電気的に並列に接続されている。また、スナバコンデンサ３１１は、他の素子を介さずに、電力変換回路１０に電気的に接続されている。これにより、スナバコンデンサ３１１は、電力変換回路１０のスイッチングによって発生するサージ電圧が他の電子部品に影響を及ぼす前に、充電によって電圧の変動を吸収する。平滑コンデンサ３２１は、バッテリ９２１と電気的に並列に接続されている。また、平滑コンデンサ３２１は、バッテリ９２１に、できるだけ近い位置で電気的に接続されている。これにより、平滑コンデンサ３２１は、電力変換回路１０のスイッチング動作により発生する脈動を平滑化した電流をバッテリ９２１に出力する。

【0115】

電力変換装置２は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４において電流の流れる向きが変わる部位のインダクタンスをフェライトコア５４１によって変更することによりスナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間で生じる共振電流を低減することができる。よって、スナバコンデンサ３１１が設けられるパワー基板５１１及び平滑コンデンサ３２１が設けられる制御回路基板５２１には、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に生じる共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加することなく。フェライトコア５４１によってスナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とが互いに充放電を繰り返すことにより生じる共振電流を低減することができる。また、パワー基板５１１は、樹脂基板に比べて放熱性及び剛性が高い金属基板によって構成されている。これにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路が設けられた基板に比べて、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１を小さくしてパワー基板５１１及び制御回路基板５２１のスペース効率を向上させつつ、フェライトコア５４１によって共振電流によるスナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の発熱を低減し且つパワー基板５１１の放熱性を向上させることにより、スナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の熱的な負荷を低減させることができる。

【0116】

また、上述の構成では、フェライトコア５４１は、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１との間を電気的に接続し、且つパワー基板５１１及び制御回路基板５２１と別部材として取り外し可能に構成されている連結部材５３に取り付けられている。フェライトコア５４１は、連結部材５３にはんだ等によって電気的に接続することなく、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１から取り外し可能な連結部材５３をフェライトコア５４１の貫通孔内に配置することにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の電気的特性に基づいたインダクタンスに容易に変更可能である。これにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路が設けられた基板に比べて、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１を小さくしてパワー基板５１１及び制御回路基板５２１のスペース効率を向上させつつ、共振電流によるスナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の発熱を低減することにより、スナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の熱的な負荷を低減させることができる。

【0117】

［実施形態３］
図６から図８を参照して、実施形態３に係る電力変換装置３について説明する。図６は、実施形態３に係る電力変換装置３の概略構成を示す側面模式図である。図７は、実施形態３に係る電力変換装置３の概略構成を示す平面模式図である。図８は、実施形態３に係る電力変換装置３の一状態を概略的に示す回路図である。

【0118】

実施形態３に係る電力変換装置３では、実施形態２に係る電力変換装置２の基板構成をより具体化している。なお、実施形態３の説明では、実施形態２に係る電力変換装置２と共通する部分については、詳細な説明を繰り返さない。

【0119】

図６から図８に示すように、電力変換装置３は、第１基板であるパワー基板５１１と、第２基板である制御回路基板５２１と、を有する。

【0120】

図６に示すように、パワー基板５１１と制御回路基板５２１とは、柱状の連結部材５３ａ、５３ｂによって連結されている。パワー基板５１１が有する回路の少なくとも一部と制御回路基板５２１が有する回路の少なくとも一部とは、銅、アルミニウム合金等の導電性材料で構成される連結部材５３ａ、５３ｂによって電気的に接続されている。柱状の連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１が有する回路の少なくとも一部、制御回路基板５２１が有する回路の少なくとも一部及び連結部材５３ａ、５３ｂは、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部（図８参照）を構成する。連結部材５３ａ、５３ｂの断面積は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の少なくとも一部を構成するパワー基板５１１及び制御回路基板５２１が有する回路の導線の最大断面積よりも大きい。つまり、連結部材５３ａ、５３ｂは、導電性部材としてのインダクタンスが小さい。よって、連結部材５３ａ、５３ｂに設けられるフェライトコア５４１による共振電流の抑制において、連結部材５３ａ、５３ｂの影響が小さくなる。

【0121】

図７に示すように、パワー基板５１１と制御回路基板５２１とは、ある方向であるパワー基板５１１の厚み方向に見て、連結部材５３ａ、５３ｂによって所定の間隔で連結されている。パワー基板５１１及び制御回路基板５２１は、パワー基板５１１の厚み方向に直交する表面と制御回路基板５２１の厚み方向に直交する表面とが平行になるように配置されている。すなわち、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１は、連結部材５３ａ、５３ｂを介して厚み方向に積層されている。

【0122】

連結部材５３ａ、５３ｂは、スナバコンデンサ３１１が設けられているパワー基板５１１の一側面と平滑コンデンサ３２１が設けられる制御回路基板５２１の他側面との間に配置されている。連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１の一側面と制御回路基板５２１の他側面とにネジ等によって固定されている。連結部材５３ａ、５３ｂの少なくとも一部は、パワー基板５１１の厚み方向に見て、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の両方と重なる位置に設けられている。また、連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１に対して制御回路基板５２１を支持している。連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１に対して制御回路基板５２１を支持する支柱としても機能する。つまり、連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の物理的な位置が固定される強度を備えた構造体としての機能を有している。

【0123】

平滑コンデンサ３２１は、制御回路基板５２１に実装されているので、パワー基板５１１に実装されている電力変換回路１０の発熱の影響を抑制することができる。また、パワー基板５１１には、素子の中で基板の専有面積が大きい平滑コンデンサ３２１が実装されていない。よって、パワー基板５１１の回路設計の自由度が向上する。

【0124】

また、図８に示すように、スナバコンデンサ３１１の一端が、連結部材５３ａの一端に電気的に接続されているとともに、平滑コンデンサ３２１の一端が、連結部材５３ａの他端に電気的に接続されている。また、スナバコンデンサ３１１の他端が、連結部材５３ｂの一端に電気的に接続されているとともに、平滑コンデンサ３２１の他端が、連結部材５３ｂの他端に電気的に接続されている。連結部材５３ａは、電源端子６０を有する。

【0125】

電力変換装置３は、連結部材５３ａの電源端子６０を介してバッテリ９２１の正極側端子９２ａに電気的に接続されている。また、電力変換装置３は、パワー基板５１１が有するＧＮＤ端子６１を介してバッテリ９２１の負極側端子９２ｂに電気的に接続されている。より具体的には、スナバコンデンサ３１１の他端は、ＧＮＤ端子６１を介してバッテリ９２１の負極側端子９２ｂに電気的に接続されている。また、平滑コンデンサ３２１の他端は、連結部材５３ｂ及びＧＮＤ端子６１を介してバッテリ９２１の負極側端子９２ｂに電気的に接続されている。

【0126】

フェライトコア５４１は、連結部材５３ａに設けられている。つまり、フェライトコア５４１は、パワー基板５１１の厚み方向に見て、パワー基板５１１と制御回路基板５２１との間に位置している。また、フェライトコア５４１は、スナバコンデンサ３１１と平滑コンデンサ３２１とを電気的に接続する部位に位置している。フェライトコア５４１の少なくとも一部は、パワー基板５１１の厚み方向に見て、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の両方と重なる位置に設けられている。フェライトコア５４１の貫通孔には、連結部材５３ａが挿入されている。よって、連結部材５３ａは、磁性体であるフェライトによって囲まれている。フェライトコア５４１は、連結部材５３ａを流れる共振電流に対して抵抗として機能する。

【0127】

上述の構成では、パワー基板５１１が有する回路の一部と制御回路基板５２１が有する回路の一部とを電気的に接続し、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の一部を構成している連結部材５３ａ、５３ｂは、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１から着脱可能に構成される独立した別の部材である。よって、スナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１を含むコンデンサ並列回路のインダクタンスを用意に変更可能である。また、スナバコンデンサ３１１が設けられるパワー基板５１１及び平滑コンデンサ３２１が設けられる制御回路基板５２１にコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路を追加することなく、パワー基板５１１と制御回路基板５２１との間のスペースを利用してパワー基板５１１及び制御回路基板５２１と別部材である連結部材５３ａにコンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４の電気的特性に基づいたインダクタンスを有するフェライトコア５４１を設けることにより、共振電流を抑制している。これにより、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４に発生する共振電流を抑制するためのＬＣ回路が設けられた基板に比べて、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１を小さくしてパワー基板５１１及び制御回路基板５２１のスペース効率を向上させつつ、共振電流によるスナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の発熱を低減することにより、スナバコンデンサ３１１及び平滑コンデンサ３２１の熱的な負荷を低減させることができる。

【0128】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0129】

前記各実施形態では、共振抑制部材５４または共振抑制部材としてのフェライトコア５４１は、コンデンサ並列回路Ｐ１－Ｐ４における点Ｐ１と点Ｐ４との間に設けられている。しかしながら、共振抑制部材またはフェライトコアは、コンデンサ並列回路のいずれかの位置に設けられていればよい。例えば、共振抑制部材またはフェライトコアは、点Ｐ１と点Ｐ２との間、点Ｐ２と点Ｐ３との間または点Ｐ３と点Ｐ４との間のいずれかに設けられていてもよい。また、コンデンサ並列回路において２つ以上の共振抑制部材またはフェライトコアが設けられていてもよい。

【0130】

前記各実施形態では、第１接続部１５及び第２接続部１６は、それぞれ、第１コンデンサ３１（スナバコンデンサ３１１）、第２コンデンサ３２（平滑コンデンサ３２１）、電力変換回路１０及び外部負荷９２（バッテリ９２１）に電気的に接続されている。しかしながら、第１接続部及び第２接続部は、第１コンデンサ（スナバコンデンサ）、第２コンデンサ（平滑コンデンサ）、電力変換回路及び外部負荷（バッテリ）以外の回路又は素子に電気的に接続されていてもよい。

【0131】

前記実施形態２では、上アーム用スイッチング素子ＱＨ１及び下アーム用スイッチング素子ＱＬ１のスイッチング制御について説明した。しかしながら、３つの上アーム用スイッチング素子と、３つの下アーム用スイッチング素子とは、制御装置のＰＷＭ信号によるスイッチング制御により、上述した以外のオン／オフパターンをとり得る。複数のスイッチング素子のオン／オフ制御には、公知のインバータ制御方法を採用することができる。

【0132】

前記実施形態２では、電力変換装置２は、ＳＨＥＶ用のインバータとして用いることができる。しかしながら、電力変換装置は、パラレル方式又はスプリット方式のハイブリッドシステム用のインバータとして用いてもよい。また、前記電力変換装置は、ハイブリッド車両以外のＥＶ用のインバータとして用いてもよい。前記電力変換装置は、ＥＶ以外の用途に用いることもできる。

【0133】

前記実施形態２及び３では、ジェネレータ９１１の三相交流の結線方式として、デルタ結線が採用されている。しかしながら、ジェネレータの三相交流の結線方式は、スター結線であってもよいし、Ｖ結線であってもよい。

【0134】

前記実施形態２及び３では、ジェネレータ９１１は、三相交流を出力する発電機である。しかしながら、ジェネレータは単相型でもよく、三相以外の多相型でもよい。また、ジェネレータの種類に応じて、電力変換回路に含まれるスイッチング素子によるスイッチング方式を変更できる。

【0135】

前記実施形態２及び３では、電力変換装置２、３において、電力変換回路１０に対して、スナバコンデンサ３１１が電気的に並列に接続されている。しかしながら、電力変換装置では、３つのスナバコンデンサが、３つの上アーム用スイッチング素子のそれぞれに電気的に並列に接続されてもよい。また、電力変換装置では、３つのスナバコンデンサを、それぞれ、３つの下アーム用スイッチング素子のそれぞれに電気的に並列に接続してもよい。

【0136】

前記実施形態３では、特に説明しなかったが、連結部材５３ａの一部または全部は、第１接続部１５に含まれていても、含まれていなくてもよい。また、連結部材５３ｂの一部または全部は、第２接続部１６に含まれていても、含まれていなくてもよい。

【0137】

前記実施形態３では、フェライトコア５４１は、連結部材５３ａの一端部に設けられている。しかしながら、フェライトコアは、スナバコンデンサ及び平滑コンデンサの一端に電気的に接続される連結部材の他端部に設けられていてもよい。また、フェライトコアは、スナバコンデンサ及び平滑コンデンサの他端に電気的に接続される連結部材に設けられていてもよい。

【0138】

前記実施形態３では、連結部材５３ａは、柱状の形状を有する導電性の部材である。しかしながら、連結部材は、導線、ハーネス、バスバー又はフレキシブル基板等の導電性の部材であってもよい。

【0139】

前記実施形態３では、フェライトコア５４１は、リング状又は円筒状の形状を有する。しかしながら、フェライトコアは、プレート状であってもよい。また、フェライトコアは、一体型または分割型のいずれであってもよい。

【0140】

前記実施形態３では、電力変換装置３は、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の２枚の基板を有する。しかしながら、電力変換装置は、パワー基板及び制御回路基板以外の基板を含む構成であってもよい。すなわち、電力変換装置は、複数の基板を有していてもよい。電力変換装置は、第１基板に、第１コンデンサが実装されており、第２基板に、第２コンデンサが実装されており、第１基板及び第２基板が連結部材によって電気的に接続される構成であってもよい。制御装置及び複数のスイッチング素子は、第１基板及び第２基板のいずれに実装されていてもよい。また、共振抑制部材は、前記連結部材に、第１基板及び第２基板の実装部品とは別部材として設けられていてもよい。

【0141】

また、電力変換装置は、単一の基板のみを含む構成であってもよい。基板の一部から別の一部を電気的に接続するために連結部材が設けられていてもよい。また、前記連結部材に、共振抑制部材が前記基板の実装部品とは別の部材として設けられていてもよい。

【0142】

前記実施形態３では、フェライトコア５４１の少なくとも一部は、第１基板であるパワー基板５１１の厚み方向に見て、パワー基板５１１及び制御回路基板５２１の両方と重なる位置に設けられている。つまり、前記第１基板と前記第２基板とは、前記第１基板の厚み方向に重なるように位置している。しかしながら、共振抑制部材の少なくとも一部は、第１基板の厚み方向に直交する表面に沿う方向に見て、前記第１基板と前記第２基板の両方と重なる位置に設けられてもよい。

【0143】

前記第１基板と前記第２基板とは、前記第１基板の厚み方向に直交する表面に沿う方向に、横並びに配置されている。前記第１基板及び前記第２基板は、例えば、前記第１基板の厚み方向に直交する表面と前記第２基板の厚み方向に直交する表面とが平行になるように配置されている。第１コンデンサが設けられた前記第１基板及び第２コンデンサが設けられた前記第２基板は、連結部材によって電気的に接続されている。また、前記連結部材は、前記第１基板に対して前記第２基板を支持している。前記連結部材には、前記共振抑制部材が設けられている。前記共振抑制部材の少なくとも一部は、ある方向である前記第１基板の厚み方向に直交する表面に沿う方向に見て、前記第１基板及び前記第２基板の両方と重なる位置に設けられている。なお、前記第１基板と前記第２基板とは、前記第１基板の厚み方向に直交する表面と前記第２基板の厚み方向に直交する表面とが任意の角度を有するように配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0144】

１、２、３ 電力変換装置
１０ 電力変換回路
１１ 第１出力端子
１２ 第２出力端子
１３ 入力端子
１５ 第１接続部
１６ 第２接続部
２０ 制御装置
３１ 第１コンデンサ
３１１ スナバコンデンサ
３２ 第２コンデンサ
３２１ 平滑コンデンサ
Ｐ１－Ｐ４ コンデンサ並列回路
５１ 第１基板
５１１ パワー基板
５２ 第２基板
５２１ 制御回路基板
５３、５３ａ、５３ｂ 連結部材
５４ 共振抑制部材
５４１ フェライトコア
６０ 電源端子
６１ ＧＮＤ端子
９１ 電源供給装置
９１１ ジェネレータ
９２ 外部負荷
９２ａ 正極側端子
９２ｂ 負極側端子
９２１ バッテリ
ＱＨ１、ＱＨ２、ＱＨ３ 上アーム用スイッチング素子（スイッチング素子）
ＱＬ１、ＱＬ２、ＱＬ３ 下アーム用スイッチング素子（スイッチング素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】