電力変換装置
【課題】スイッチングノイズの発生を低減し、また、スイッチングノイズによる影響を受けにくい電力変換装置を提供する。
【解決手段】直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、半導体装置のスイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、交流電流を検出するための電流センサと、電流センサにより検出された交流電流に基づいて、ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、直流電流端子に接続されたコンデンサとを有する電力変換装置において、ドライバ装置及び制御装置を同一のプリント基板上に実装し、ドライバ装置を半導体装置の上方に配置する。
【解決手段】直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、半導体装置のスイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、交流電流を検出するための電流センサと、電流センサにより検出された交流電流に基づいて、ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、直流電流端子に接続されたコンデンサとを有する電力変換装置において、ドライバ装置及び制御装置を同一のプリント基板上に実装し、ドライバ装置を半導体装置の上方に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に係り、特に、ハイブリッド車用電動機の制御に用いられる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電機自動車用電動機の駆動に用いられる電力変換装置は、駆動電圧が４２Ｖから６００Ｖと通常の車輌負荷電圧１４Ｖに対し高いこと、及び、駆動電流が数百アンペアと大きいことから、ノイズの抑制が課題となる。また、駆動電流を扱う半導体装置やコンデンサの発熱による内部温度上昇の抑制が課題となる。
【０００３】
ノイズの抑制技術として、例えば、特開２００５−２８７２７３号公報（特許文献１）には、交流出力を生成する半導体装置をノイズフィルタに隣接して配置することが提案されている。また、温度上昇抑制技術として、例えば、特開２００４−２８２８０４号公報（特許文献２）には、半導体装置の上面に伝熱板を設け、伝熱板に制御装置を取付けることが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８７２７３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８２８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体装置をノイズフィルタに隣接して配置する上述の電力変換装置では、ノイズフィルタに隣接した半導体装置が２箇所に分かれて配置されている。このため、半導体装置の制御基板は、２箇所において、半導体装置のスイッチングノイズの影響を受け、ノイズ軽減用の制御基板上のフィルターを２個設ける必要がある。この結果、回路の複雑化や、回路の複雑化によるノイズの増幅等の新たな問題を引き起こす恐れがある。さらに、制御装置は、半導体装置とノイズフィルタに隣接しているため、その発熱の影響を受け、過度の温度上昇を生じる。このため、環境温度が比較的高い自動車等へ採用することが困難である。
【０００６】
また、半導体装置の上面に伝熱板を設け伝熱板に制御装置を取付ける上述の電力変換装置では、駆動回路と制御回路とが伝熱板により仕切られている。このため、各々のインターフェイス回路は長くなる。また、制御回路は半導体装置の上に配置されている。この結果、制御装置は、半導体装置のスイッチングノイズの影響を受け誤動作する恐れがある。
【０００７】
本発明の目的の一つは、スイッチングノイズを低減した電力変換装置を提供することである。また、他の目的の一つは、このようなスイッチングノイズによる影響を軽減させる構造を有する電力変換装置を提供することにある。さらには、装置の温度上昇を抑制し、環境温度が高い自動車等に用いることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電力変換装置のうち代表的な一つは、正負対の直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、半導体装置のスイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、交流電流を検出するための電流センサと、電流センサにより検出された交流電流に基づいて、ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、直流電流端子の間に接続されたコンデンサと、を有し、ドライバ装置及び制御装置は同一のプリント基板上に実装されており、ドライバ装置は半導体装置の上方に配置されているものである。
【０００９】
好ましくは、さらに、半導体装置により変換された交流電流を交流電流端子に伝達するための交流バスバと、直流電流端子，コンデンサ、及び、半導体装置の間を電気的に接続するためのコンデンサバスバと、を有し、半導体装置，交流バスバ、及び、コンデンサバスバは、略同一平面上に配置されている。また、コンデンサバスバはコンデンサの上方に配置されており、制御装置はコンデンサバスバの上方に配置されている。
【００１０】
また、好ましくは、半導体装置は、直流電流を３相交流電流に変換するためのインバータ部を構成する第１スイッチング素子群と、直流電流間の電圧を変換するためのコンバータ部を構成する第２スイッチング素子群とを有する。この場合、さらに好ましくは、第１コイルからなるノイズフィルタを有し、このノイズフィルタは、第２スイッチング素子群及び直流電流端子とは異なる第２直流電流端子の間に直列に接続されている。
【００１１】
また、好ましくは、半導体装置を冷却するための冷却装置を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチングノイズを低減した電力変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電力変換装置の一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１のブロック図で構成される電力変換装置の一実施形態を示す概略平面図、図３は、図２の方向から見た概略平面断面図、図４及び図５は、概略側面断面図である。
【００１５】
これらの図で示される電力変換装置１００において、電動機半導体装置１１０は、スイッチング素子として機能するＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ,１１１ｆと、電動機基板１２０とを有する。ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ,１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、それぞれ２枚のチップが並列に、はんだによって電動機基板１２０に実装されている。
【００１６】
ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａと１１１ｂ，１１１ｃと１１１ｄ，１１１ｄと１１１ｅは、それぞれアルミワイヤ１３１と電動機基板１２０で上下に直列に接続されてアームを構成する。電動機基板１２０は、各アームに正負対からなる直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅを一辺側に設け、反対側の辺に交流入出部123a，１２３ｃ，１２３ｅを設けている。
【００１７】
また、コンバータ半導体装置１５０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５１ａ，１５１ｂとコンバータ基板１６０で構成されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１５１ａ，１５１ｂは、それぞれ２枚のチップが並列にはんだによってコンバータ基板１６０に実装され、また、アルミワイヤ
１７１とコンバータ基板１６０で上下に直列に接続されている。
【００１８】
コンバータ基板１６０は、正負対からなる直流入出力部１６１，１６２を一辺側に設け、反対側の辺に交流入出力部１６３を設けている。電動機基板１２０とコンバータ基板
１６０は、各々の直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１２２ａ，１２２ｃ，
１２２ｅ，１６１，１６２と交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３が各々同方向になるように、アルミダイカストの筐体１０に固定される。
【００１９】
直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１６１は、正極コンデンサバスバ２０１に接続される。直流入出力部１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅ，１６２は、負極コンデンサバスバ２０２に接続される。これらは、アルミワイヤ３０１を用いて接続されている。
【００２０】
交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅは、それぞれ、交流バスバ２１１，２１２，２１３にアルミワイヤ３１１を用いて接続される。直流入出力部１６２は、コンバータバスバ２２１に接続される。これらは、アルミワイヤ３１１を用いて接続されている。
【００２１】
コンデンサバスバ２０１，２０２，交流バスバ２１１，２１２，２１３，コンバータバスバ２２１は、樹脂ケース２０に一体モールド成型により固定される。また、ＭＯＳ−
ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，１５１ａ，151bの駆動信号は、ゲートピン４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ,４０１ｅ,４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈにアルミワイヤ３２１を用いて接続される。
【００２２】
なお、図３中のアルミワイヤ１３１，１７１，３０１，３１１の本数は、その本数を制限するものではない。必要に応じて、その本数を増加させ、または、減少させることができる。同図中のアルミワイヤ１３１，１７１，３０１，３１１，３２１は、一部のみ表記し他は省略している。
【００２３】
また、本実施例では、アルミワイヤで電気的接続した構成を示しているが、特にこれに限られない。アルミワイヤの代わりに、板状の金属板等を用いて電気的接続させることも可能である。アルミワイヤの一部及び全てを板状の金属板に代えることにより、装置の信頼性をさらに向上させることができる。また、この場合、装置の低インダクタンス化にも寄与する。
【００２４】
電動機基板１２０は、各アーム、又は、ＭＯＳ−ＦＥＴごとに分割することができる。また、コンバータ基板１６０は、ＭＯＳ−ＦＥＴごとに分割することができる。このような場合でも、上記実施例と同様の効果を得られる。電動機基板１２０とコンバータ基板
１６０を一枚の基板で構成しても同様である。
【００２５】
ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，151a，１５１ｂは、２枚に限定するものでない。必要に応じて、その数を増加させ、または、減少させることができる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴとフライホイールダイオードを組み合わせや、バイポーラトランジスタ等を用いても、ＭＯＳ−ＦＥＴと同様の効果を得ることができる。
【００２６】
電解コンデンサ２１，２２，２３，１相のコイルで構成されたインダクタ３０，整流用の電解コンデンサ４０、及び、１相のコイルで構成されたノイズフィルタ５０は、筐体
１０に固定されている。電解コンデンサ２１，２２，２３の正極端子は、正極コンデンサバスバ２０１に接続され、また、これらの負極端子は、負極コンデンサバスバ２０２に接続されている。
【００２７】
正極コンデンサバスバ２０１は、正極２次直流端子６１に直流バスバ２３１を用いて接続される。また、負極コンデンサバスバ２０２は、筐体１０のＧＮＤボス１１と電解コンデンサ４０の負極端子に直流バスバ２３２を用いて接続される。
【００２８】
ノイズフィルタ５０は、その一端が正極１次直流端子６２に直流バスバ２３３を用いて接続される。また、その他端は、電解コンデンサ４０の正極端子とインダクタ３０の一端に直流バスバ２３４を用いて接続される。
【００２９】
インダクタ３０は、その他端がコンバータバスバ２２３，２２２を介してコンバータバスバ２２１に接続される。交流端子７１，７２，７３は、交流バスバ２１４，２１５，
２１６を介してそれぞれ交流バスバ２１１，２１２，２１３に接続される。
【００３０】
１次直流端子６２，２次直流端子６１、及び、交流端子７１，７２，７３は、樹脂ケース２０に一体モールド成型により固定される。コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，２３４、及び、コンバータバスバ２２３は、電動機基板
１２０とコンバータ基板１６０と同一平面上に配置される。その下部の筐体１０側に、電解コンデンサ２１，２２，２３，インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０が配置される。
【００３１】
電解コンデンサ２１，２２，２３は、電動機基板１２０とコンバータ基板１６０の交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３側とは反対側に配置される。また、交流端子７１，７２，７３は、その反対側に配置される。
【００３２】
なお、図３中の各バスバの接続にはネジを用いているが、必ずしも、ネジに限定するものではない。また、インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０の配置，１次直流端子６２，２次直流端子６１、及び、筐体１０のＧＮＤボス１１の位置は、いずれも限定するものではない。また、電解コンデンサ２１，２２，２３，４０の代わりに、フィルムコンデンサや、フィルムコンデンサと電解コンデンサを組み合わせて用いた場合でも、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
筐体１０は、冷却フィン１２とその水冷水路のカバー１３を有する。冷却フィン１２は、アルミダイカストにより成型される。冷却フィン１２は、電動機基板１２０とコンバータ基板１６０の下面に設けられる。筐体１０は、１次直流端子と２次直流端子の負極を兼ねる。
【００３４】
樹脂ケース２０は、樹脂モールドにより成型され、各バスバの固定と絶縁を兼ねて、筐体１０に固定される。なお、冷却フィン１２の代わりに、空冷フィンや、他の冷却装置をフィンの代わりに取り付けても上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、筐体１０として、アルミ鋳物や鋼板等の他の良熱伝導材料を用いても同様の効果が得られる。筐体１０に負極を設ける代わりに、負極端子を設けて樹脂ケース２０に固定することもできる。
【００３６】
ドライバ装置７０１，制御装置８０１，電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、一枚のプリント基板であるＰＣＢ６０１ (Print
Circuit Board) に実装される。ＰＣＢ６０１は、電動機基板１２０，コンバータ基板
１６０，コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，２３４、及び、コンバータバスバ２２３の平面と平行に重なるように、ネジ６４１を用いて樹脂ケース２０のＰＣＢボス２９に固定される。このとき、ＰＣＢ６０１は、ネジ６４１の固定箇所の一部、または、他の接続方式によって、筐体１０と接続し、ＧＮＤ接地をする場合がある。
【００３７】
また、ドライバ装置７０１は、電動機基板１２０及びコンバータ基板１６０と、制御装置８０１は、コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，
２３４、及び、コンバータバスバ２２３と重なるように配置される。
【００３８】
電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、
ＰＣＢ６０１の交流端子７１，７２，７３側の一辺に配置される。これにより、ドライバ装置７０１は、制御装置８０１と電動機電流センサ６１１，６１２，６１３で囲まれるように配置される。
【００３９】
ＰＣＢ６０１は、ピン接続穴６５１で、ゲートピン４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，
４０１ｄ，４０１ｅ，４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈと接続され、制御装置８０１の外部インターフェイス用のコネクタ６３１，６３２を有する。コネクタ６３１，６３２のコネクタハウジング２７，２８は、樹脂ケース２０にモールド成型される。
【００４０】
交流バスバ２１１，２１２，２１３、及び、コンバータバスバ２２１は、それぞれ、電動機電流センサ６１１，６１２，６１３とコンバータ電流センサ６２１の電流検出部を通る。電動機電流センサ６１１，６１２，６１３，コンバータ電流センサ６２１，制御装置８０１,ドライバ装置７０１、及び、コネクタ６３１,６３２は、それぞれ、ＰＣＢ６０１上で接続される。
【００４１】
なお、図２の電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、絶縁型電流センサを用いているが、シャント抵抗等の他の電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。また、ＰＣＢ６０１の固定は、ネジ６４１に限定するものでなく、加締め等の他の方法を用いることもできる。さらに、コネクタ６３１，632とコネクタハウジング２７，２８の代わりに、コネクタとハーネスによる外部インターフェイスを用いてもよい。
【００４２】
本実施例の電力変換装置１００は、冷却装置を備える。このため、電動機半導体装置
１１０とコンバータ半導体装置１５０で生じた熱が、筐体１０の冷却フィン１２を介して冷媒に流れる。この熱は、樹脂ケース２０で遮断され、ＰＣＢ６０１へは伝わらない。
【００４３】
また、電解コンデンサ２１，２２，２３，インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０で生じた熱は、筐体１０と冷却フィン１２を介して冷媒に流れる。この熱は、コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２,２３３,２３４，コンバータバスバ２２３、及び、樹脂ケース２０で遮断されるため、ＰＣＢ６０１へは伝わらない。
【００４４】
なお、冷却装置としては、筐体１０で完全な冷媒通路を形成し、その上に電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０を配置することで冷却可能である。また、冷却効率を向上させるため、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０を搭載した銅ベース等の金属ベースを冷媒通路の開口部上に直接搭載することにより、冷媒通路を完成させることもできる。このとき、金属ベースの冷媒接触面の金属ベースに、冷却フィンを形成することができる。
【００４５】
これにより、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０とＰＣＢ６０１との距離、すなわち、ドライバ装置７０１とのインターファイスを最短にすることができ、スイッチングノイズを抑制することが可能になる。
【００４６】
また、電動機電流センサ６１１，６１２，６１３とコンバータ電流センサ６２１や制御装置８０１とそれらのインターファイスは、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０とドライバ装置と交差しないため、スイッチングノイズの影響を受けない。
【００４７】
このため、例えば、内燃機関により駆動される車両において、その搭載位置を制限せず、容易に搭載が可能である。さらに、電動機半導体装置１１０とコンバータ半導体装置
１５０とＰＣＢ６０１上のインターファイスは各々最短となり、電力変換装置の小型化が可能である。これによっても、車両への搭載が容易になる。
【００４８】
次に図６を用いて、他の実施例を説明する。本図において、電力変換装置１００のブロックは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，電解コンデンサ２１，ドライバ装置７０１、及び、制御装置８０１で構成される。各々のインターファイス及び構造は、上述の実施例における電力変換装置１００と同様であり、同様の効果が得られる。
【００４９】
図７は、上述の実施例における電力変換装置１００を搭載した車両の一実施形態を示した図である。本図において、車両９１０は、エンジン９２０を備えている。エンジン920の駆動力は、トランスミッション９２２及び第１の車軸９２４Ａ，９２４Ｂを介して、前輪９２６Ａ，９２６Ｂに伝達され、前輪９２６Ａ，９２６Ｂを駆動する。
【００５０】
以上の説明では、前輪９２６Ａ，９２６Ｂをエンジン９２０で駆動する車両として説明しているが、後輪をエンジンで駆動するようにしてもよい。また、トラックのような６輪以上の車両，トレーラのような、牽引車両にも適用可能である。
【００５１】
エンジンルーム内には、エンジン９２０とベルト９４１で連結された交流電動機からなるモータジェネレータ９４０を備える。モータジェネレータ９４０は、ベルト９４１を介してエンジン９２０の駆動、または、駆動補助と、エンジン９２０とトランスミッション９２２を介して前輪９２６Ａ，９２６Ｂを駆動する。また、ベルト９４１を介して、エンジン９２０により駆動され、または、エンジン９２０とトランスミッション９２２を介して前輪９２６Ａ，９２６Ｂにより駆動されて、車載バッテリ９４２の充電，車両のその他補器類９４３の電源、及び、１２Ｖバッテリ９４４の充電を兼ねる。
【００５２】
なお、モータジェネレータ９４０は、例えば、巻線界磁形３相交流電動機を用い、車載バッテリ電圧、例えば１２Ｖよりは、通常は高い電圧、例えば４２Ｖでの駆動及び発電が可能である。
【００５３】
以上の説明では、モータジェネレータ９４０はエンジン９２０にベルト９４１で連結しているが、チェーン等の他の連結手段も適応可能である。また、モータジェネレータ920は、エンジン９２０とトランスミッション９２２との間や、トランスミッション９２２内に設けても同じ効果を得ることができる。
【００５４】
モータジェネレータ９４０，車載バッテリ９４２とその他補器類９４３、及び、１２Ｖバッテリ９４４は、電力変換装置１００を介して接続される。電力変換装置１００は、モータジェネレータ９４０の発電電力のその他補器類９４３、及び、１２Ｖバッテリ９４４、または、車載バッテリ９４２への供給と、車載バッテリ９４２の電力のモータジェネレータ９４０への供給を行う。以上の構成によるモータ・ジェネレータシステムにより、車両９１０は、アイドルストップやブレーキ回生の機能を有し、燃費が改善される。
【００５５】
以上、本実施例の電力変換装置によれば、スイッチングノイズを低減することができる。また、スイッチングノイズによる影響を小さくすることが可能になり、制御装置の温度上昇を抑制することも可能になる。さらには、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
上記実施例の電力変換装置を用いることにより、例えば、内燃機関により駆動される車両に容易に搭載することが可能になる。また、このような電力変換装置が搭載された車両は、アイドルストップやブレーキ回生の機能を有し、燃費の改善に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略平面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によるモータ・ジェネレータシステムの搭載車両の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…筐体、１１…ＧＮＤボス、１２…冷却フィン、１３…カバー、２０…樹脂ケース、２１，２２，２３，４０…電解コンデンサ、２７，２８…コネクタハウジング、２９…ＰＣＢボス、３０…インダクタ、５０…ノイズフィルタ、６１…正極２次直流端子、６２…正極１次直流端子、７１，７２，７３…交流端子、１００…電力変換装置、１１０…電動機半導体装置、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，151a，１５１ｂ…ＭＯＳ−ＦＥＴ、１２０…電動機基板、１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，
１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅ，１６１，１６２…直流入出力部、１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３…交流入出力部、１３１，１７１，３０１，３１１，３２１…アルミワイヤ、１５０…コンバータ半導体装置、１６０…コンバータ基板、２０１…正極コンデンサバスバ、２０２…負極コンデンサバスバ、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６…交流バスバ、２２１，２２２，２２３…コンバータバスバ、２３１，２３２，
２３３，２３４…直流バスバ、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ，４０１ｅ，
４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈ…ゲートピン、６０１…ＰＣＢ、６１１，６１２，６１３…電動機電流センサ、６２１…コンバータ電流センサ、６３１，６３２…コネクタ、641…ネジ、６５１…ピン接続穴、７０１…ドライバ装置、８０１…制御装置、９１０…車両、９２０…エンジン、９２２…トランスミッション、９２４Ａ，９２４Ｂ…車軸、926Ａ，９２６Ｂ…前輪、９４０…モータジェネレータ、９４１…ベルト、９４２…車載バッテリ、９４３…その他補器類、９４４…１２Ｖバッテリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に係り、特に、ハイブリッド車用電動機の制御に用いられる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電機自動車用電動機の駆動に用いられる電力変換装置は、駆動電圧が４２Ｖから６００Ｖと通常の車輌負荷電圧１４Ｖに対し高いこと、及び、駆動電流が数百アンペアと大きいことから、ノイズの抑制が課題となる。また、駆動電流を扱う半導体装置やコンデンサの発熱による内部温度上昇の抑制が課題となる。
【０００３】
ノイズの抑制技術として、例えば、特開２００５−２８７２７３号公報（特許文献１）には、交流出力を生成する半導体装置をノイズフィルタに隣接して配置することが提案されている。また、温度上昇抑制技術として、例えば、特開２００４−２８２８０４号公報（特許文献２）には、半導体装置の上面に伝熱板を設け、伝熱板に制御装置を取付けることが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８７２７３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８２８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体装置をノイズフィルタに隣接して配置する上述の電力変換装置では、ノイズフィルタに隣接した半導体装置が２箇所に分かれて配置されている。このため、半導体装置の制御基板は、２箇所において、半導体装置のスイッチングノイズの影響を受け、ノイズ軽減用の制御基板上のフィルターを２個設ける必要がある。この結果、回路の複雑化や、回路の複雑化によるノイズの増幅等の新たな問題を引き起こす恐れがある。さらに、制御装置は、半導体装置とノイズフィルタに隣接しているため、その発熱の影響を受け、過度の温度上昇を生じる。このため、環境温度が比較的高い自動車等へ採用することが困難である。
【０００６】
また、半導体装置の上面に伝熱板を設け伝熱板に制御装置を取付ける上述の電力変換装置では、駆動回路と制御回路とが伝熱板により仕切られている。このため、各々のインターフェイス回路は長くなる。また、制御回路は半導体装置の上に配置されている。この結果、制御装置は、半導体装置のスイッチングノイズの影響を受け誤動作する恐れがある。
【０００７】
本発明の目的の一つは、スイッチングノイズを低減した電力変換装置を提供することである。また、他の目的の一つは、このようなスイッチングノイズによる影響を軽減させる構造を有する電力変換装置を提供することにある。さらには、装置の温度上昇を抑制し、環境温度が高い自動車等に用いることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電力変換装置のうち代表的な一つは、正負対の直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、半導体装置のスイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、交流電流を検出するための電流センサと、電流センサにより検出された交流電流に基づいて、ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、直流電流端子の間に接続されたコンデンサと、を有し、ドライバ装置及び制御装置は同一のプリント基板上に実装されており、ドライバ装置は半導体装置の上方に配置されているものである。
【０００９】
好ましくは、さらに、半導体装置により変換された交流電流を交流電流端子に伝達するための交流バスバと、直流電流端子，コンデンサ、及び、半導体装置の間を電気的に接続するためのコンデンサバスバと、を有し、半導体装置，交流バスバ、及び、コンデンサバスバは、略同一平面上に配置されている。また、コンデンサバスバはコンデンサの上方に配置されており、制御装置はコンデンサバスバの上方に配置されている。
【００１０】
また、好ましくは、半導体装置は、直流電流を３相交流電流に変換するためのインバータ部を構成する第１スイッチング素子群と、直流電流間の電圧を変換するためのコンバータ部を構成する第２スイッチング素子群とを有する。この場合、さらに好ましくは、第１コイルからなるノイズフィルタを有し、このノイズフィルタは、第２スイッチング素子群及び直流電流端子とは異なる第２直流電流端子の間に直列に接続されている。
【００１１】
また、好ましくは、半導体装置を冷却するための冷却装置を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチングノイズを低減した電力変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電力変換装置の一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１のブロック図で構成される電力変換装置の一実施形態を示す概略平面図、図３は、図２の方向から見た概略平面断面図、図４及び図５は、概略側面断面図である。
【００１５】
これらの図で示される電力変換装置１００において、電動機半導体装置１１０は、スイッチング素子として機能するＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ,１１１ｆと、電動機基板１２０とを有する。ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ,１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、それぞれ２枚のチップが並列に、はんだによって電動機基板１２０に実装されている。
【００１６】
ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａと１１１ｂ，１１１ｃと１１１ｄ，１１１ｄと１１１ｅは、それぞれアルミワイヤ１３１と電動機基板１２０で上下に直列に接続されてアームを構成する。電動機基板１２０は、各アームに正負対からなる直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅを一辺側に設け、反対側の辺に交流入出部123a，１２３ｃ，１２３ｅを設けている。
【００１７】
また、コンバータ半導体装置１５０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１５１ａ，１５１ｂとコンバータ基板１６０で構成されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１５１ａ，１５１ｂは、それぞれ２枚のチップが並列にはんだによってコンバータ基板１６０に実装され、また、アルミワイヤ
１７１とコンバータ基板１６０で上下に直列に接続されている。
【００１８】
コンバータ基板１６０は、正負対からなる直流入出力部１６１，１６２を一辺側に設け、反対側の辺に交流入出力部１６３を設けている。電動機基板１２０とコンバータ基板
１６０は、各々の直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１２２ａ，１２２ｃ，
１２２ｅ，１６１，１６２と交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３が各々同方向になるように、アルミダイカストの筐体１０に固定される。
【００１９】
直流入出力部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，１６１は、正極コンデンサバスバ２０１に接続される。直流入出力部１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅ，１６２は、負極コンデンサバスバ２０２に接続される。これらは、アルミワイヤ３０１を用いて接続されている。
【００２０】
交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅは、それぞれ、交流バスバ２１１，２１２，２１３にアルミワイヤ３１１を用いて接続される。直流入出力部１６２は、コンバータバスバ２２１に接続される。これらは、アルミワイヤ３１１を用いて接続されている。
【００２１】
コンデンサバスバ２０１，２０２，交流バスバ２１１，２１２，２１３，コンバータバスバ２２１は、樹脂ケース２０に一体モールド成型により固定される。また、ＭＯＳ−
ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，１５１ａ，151bの駆動信号は、ゲートピン４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ,４０１ｅ,４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈにアルミワイヤ３２１を用いて接続される。
【００２２】
なお、図３中のアルミワイヤ１３１，１７１，３０１，３１１の本数は、その本数を制限するものではない。必要に応じて、その本数を増加させ、または、減少させることができる。同図中のアルミワイヤ１３１，１７１，３０１，３１１，３２１は、一部のみ表記し他は省略している。
【００２３】
また、本実施例では、アルミワイヤで電気的接続した構成を示しているが、特にこれに限られない。アルミワイヤの代わりに、板状の金属板等を用いて電気的接続させることも可能である。アルミワイヤの一部及び全てを板状の金属板に代えることにより、装置の信頼性をさらに向上させることができる。また、この場合、装置の低インダクタンス化にも寄与する。
【００２４】
電動機基板１２０は、各アーム、又は、ＭＯＳ−ＦＥＴごとに分割することができる。また、コンバータ基板１６０は、ＭＯＳ−ＦＥＴごとに分割することができる。このような場合でも、上記実施例と同様の効果を得られる。電動機基板１２０とコンバータ基板
１６０を一枚の基板で構成しても同様である。
【００２５】
ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，151a，１５１ｂは、２枚に限定するものでない。必要に応じて、その数を増加させ、または、減少させることができる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴとフライホイールダイオードを組み合わせや、バイポーラトランジスタ等を用いても、ＭＯＳ−ＦＥＴと同様の効果を得ることができる。
【００２６】
電解コンデンサ２１，２２，２３，１相のコイルで構成されたインダクタ３０，整流用の電解コンデンサ４０、及び、１相のコイルで構成されたノイズフィルタ５０は、筐体
１０に固定されている。電解コンデンサ２１，２２，２３の正極端子は、正極コンデンサバスバ２０１に接続され、また、これらの負極端子は、負極コンデンサバスバ２０２に接続されている。
【００２７】
正極コンデンサバスバ２０１は、正極２次直流端子６１に直流バスバ２３１を用いて接続される。また、負極コンデンサバスバ２０２は、筐体１０のＧＮＤボス１１と電解コンデンサ４０の負極端子に直流バスバ２３２を用いて接続される。
【００２８】
ノイズフィルタ５０は、その一端が正極１次直流端子６２に直流バスバ２３３を用いて接続される。また、その他端は、電解コンデンサ４０の正極端子とインダクタ３０の一端に直流バスバ２３４を用いて接続される。
【００２９】
インダクタ３０は、その他端がコンバータバスバ２２３，２２２を介してコンバータバスバ２２１に接続される。交流端子７１，７２，７３は、交流バスバ２１４，２１５，
２１６を介してそれぞれ交流バスバ２１１，２１２，２１３に接続される。
【００３０】
１次直流端子６２，２次直流端子６１、及び、交流端子７１，７２，７３は、樹脂ケース２０に一体モールド成型により固定される。コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，２３４、及び、コンバータバスバ２２３は、電動機基板
１２０とコンバータ基板１６０と同一平面上に配置される。その下部の筐体１０側に、電解コンデンサ２１，２２，２３，インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０が配置される。
【００３１】
電解コンデンサ２１，２２，２３は、電動機基板１２０とコンバータ基板１６０の交流入出力部１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３側とは反対側に配置される。また、交流端子７１，７２，７３は、その反対側に配置される。
【００３２】
なお、図３中の各バスバの接続にはネジを用いているが、必ずしも、ネジに限定するものではない。また、インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０の配置，１次直流端子６２，２次直流端子６１、及び、筐体１０のＧＮＤボス１１の位置は、いずれも限定するものではない。また、電解コンデンサ２１，２２，２３，４０の代わりに、フィルムコンデンサや、フィルムコンデンサと電解コンデンサを組み合わせて用いた場合でも、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
筐体１０は、冷却フィン１２とその水冷水路のカバー１３を有する。冷却フィン１２は、アルミダイカストにより成型される。冷却フィン１２は、電動機基板１２０とコンバータ基板１６０の下面に設けられる。筐体１０は、１次直流端子と２次直流端子の負極を兼ねる。
【００３４】
樹脂ケース２０は、樹脂モールドにより成型され、各バスバの固定と絶縁を兼ねて、筐体１０に固定される。なお、冷却フィン１２の代わりに、空冷フィンや、他の冷却装置をフィンの代わりに取り付けても上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、筐体１０として、アルミ鋳物や鋼板等の他の良熱伝導材料を用いても同様の効果が得られる。筐体１０に負極を設ける代わりに、負極端子を設けて樹脂ケース２０に固定することもできる。
【００３６】
ドライバ装置７０１，制御装置８０１，電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、一枚のプリント基板であるＰＣＢ６０１ (Print
Circuit Board) に実装される。ＰＣＢ６０１は、電動機基板１２０，コンバータ基板
１６０，コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，２３４、及び、コンバータバスバ２２３の平面と平行に重なるように、ネジ６４１を用いて樹脂ケース２０のＰＣＢボス２９に固定される。このとき、ＰＣＢ６０１は、ネジ６４１の固定箇所の一部、または、他の接続方式によって、筐体１０と接続し、ＧＮＤ接地をする場合がある。
【００３７】
また、ドライバ装置７０１は、電動機基板１２０及びコンバータ基板１６０と、制御装置８０１は、コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２，２３３，
２３４、及び、コンバータバスバ２２３と重なるように配置される。
【００３８】
電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、
ＰＣＢ６０１の交流端子７１，７２，７３側の一辺に配置される。これにより、ドライバ装置７０１は、制御装置８０１と電動機電流センサ６１１，６１２，６１３で囲まれるように配置される。
【００３９】
ＰＣＢ６０１は、ピン接続穴６５１で、ゲートピン４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，
４０１ｄ，４０１ｅ，４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈと接続され、制御装置８０１の外部インターフェイス用のコネクタ６３１，６３２を有する。コネクタ６３１，６３２のコネクタハウジング２７，２８は、樹脂ケース２０にモールド成型される。
【００４０】
交流バスバ２１１，２１２，２１３、及び、コンバータバスバ２２１は、それぞれ、電動機電流センサ６１１，６１２，６１３とコンバータ電流センサ６２１の電流検出部を通る。電動機電流センサ６１１，６１２，６１３，コンバータ電流センサ６２１，制御装置８０１,ドライバ装置７０１、及び、コネクタ６３１,６３２は、それぞれ、ＰＣＢ６０１上で接続される。
【００４１】
なお、図２の電動機電流センサ６１１，６１２，６１３、及び、コンバータ電流センサ６２１は、絶縁型電流センサを用いているが、シャント抵抗等の他の電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。また、ＰＣＢ６０１の固定は、ネジ６４１に限定するものでなく、加締め等の他の方法を用いることもできる。さらに、コネクタ６３１，632とコネクタハウジング２７，２８の代わりに、コネクタとハーネスによる外部インターフェイスを用いてもよい。
【００４２】
本実施例の電力変換装置１００は、冷却装置を備える。このため、電動機半導体装置
１１０とコンバータ半導体装置１５０で生じた熱が、筐体１０の冷却フィン１２を介して冷媒に流れる。この熱は、樹脂ケース２０で遮断され、ＰＣＢ６０１へは伝わらない。
【００４３】
また、電解コンデンサ２１，２２，２３，インダクタ３０，電解コンデンサ４０、及び、ノイズフィルタ５０で生じた熱は、筐体１０と冷却フィン１２を介して冷媒に流れる。この熱は、コンデンサバスバ２０１，２０２，直流バスバ２３１，２３２,２３３,２３４，コンバータバスバ２２３、及び、樹脂ケース２０で遮断されるため、ＰＣＢ６０１へは伝わらない。
【００４４】
なお、冷却装置としては、筐体１０で完全な冷媒通路を形成し、その上に電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０を配置することで冷却可能である。また、冷却効率を向上させるため、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０を搭載した銅ベース等の金属ベースを冷媒通路の開口部上に直接搭載することにより、冷媒通路を完成させることもできる。このとき、金属ベースの冷媒接触面の金属ベースに、冷却フィンを形成することができる。
【００４５】
これにより、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０とＰＣＢ６０１との距離、すなわち、ドライバ装置７０１とのインターファイスを最短にすることができ、スイッチングノイズを抑制することが可能になる。
【００４６】
また、電動機電流センサ６１１，６１２，６１３とコンバータ電流センサ６２１や制御装置８０１とそれらのインターファイスは、電動機半導体装置１１０及びコンバータ半導体装置１５０とドライバ装置と交差しないため、スイッチングノイズの影響を受けない。
【００４７】
このため、例えば、内燃機関により駆動される車両において、その搭載位置を制限せず、容易に搭載が可能である。さらに、電動機半導体装置１１０とコンバータ半導体装置
１５０とＰＣＢ６０１上のインターファイスは各々最短となり、電力変換装置の小型化が可能である。これによっても、車両への搭載が容易になる。
【００４８】
次に図６を用いて、他の実施例を説明する。本図において、電力変換装置１００のブロックは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，電解コンデンサ２１，ドライバ装置７０１、及び、制御装置８０１で構成される。各々のインターファイス及び構造は、上述の実施例における電力変換装置１００と同様であり、同様の効果が得られる。
【００４９】
図７は、上述の実施例における電力変換装置１００を搭載した車両の一実施形態を示した図である。本図において、車両９１０は、エンジン９２０を備えている。エンジン920の駆動力は、トランスミッション９２２及び第１の車軸９２４Ａ，９２４Ｂを介して、前輪９２６Ａ，９２６Ｂに伝達され、前輪９２６Ａ，９２６Ｂを駆動する。
【００５０】
以上の説明では、前輪９２６Ａ，９２６Ｂをエンジン９２０で駆動する車両として説明しているが、後輪をエンジンで駆動するようにしてもよい。また、トラックのような６輪以上の車両，トレーラのような、牽引車両にも適用可能である。
【００５１】
エンジンルーム内には、エンジン９２０とベルト９４１で連結された交流電動機からなるモータジェネレータ９４０を備える。モータジェネレータ９４０は、ベルト９４１を介してエンジン９２０の駆動、または、駆動補助と、エンジン９２０とトランスミッション９２２を介して前輪９２６Ａ，９２６Ｂを駆動する。また、ベルト９４１を介して、エンジン９２０により駆動され、または、エンジン９２０とトランスミッション９２２を介して前輪９２６Ａ，９２６Ｂにより駆動されて、車載バッテリ９４２の充電，車両のその他補器類９４３の電源、及び、１２Ｖバッテリ９４４の充電を兼ねる。
【００５２】
なお、モータジェネレータ９４０は、例えば、巻線界磁形３相交流電動機を用い、車載バッテリ電圧、例えば１２Ｖよりは、通常は高い電圧、例えば４２Ｖでの駆動及び発電が可能である。
【００５３】
以上の説明では、モータジェネレータ９４０はエンジン９２０にベルト９４１で連結しているが、チェーン等の他の連結手段も適応可能である。また、モータジェネレータ920は、エンジン９２０とトランスミッション９２２との間や、トランスミッション９２２内に設けても同じ効果を得ることができる。
【００５４】
モータジェネレータ９４０，車載バッテリ９４２とその他補器類９４３、及び、１２Ｖバッテリ９４４は、電力変換装置１００を介して接続される。電力変換装置１００は、モータジェネレータ９４０の発電電力のその他補器類９４３、及び、１２Ｖバッテリ９４４、または、車載バッテリ９４２への供給と、車載バッテリ９４２の電力のモータジェネレータ９４０への供給を行う。以上の構成によるモータ・ジェネレータシステムにより、車両９１０は、アイドルストップやブレーキ回生の機能を有し、燃費が改善される。
【００５５】
以上、本実施例の電力変換装置によれば、スイッチングノイズを低減することができる。また、スイッチングノイズによる影響を小さくすることが可能になり、制御装置の温度上昇を抑制することも可能になる。さらには、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
上記実施例の電力変換装置を用いることにより、例えば、内燃機関により駆動される車両に容易に搭載することが可能になる。また、このような電力変換装置が搭載された車両は、アイドルストップやブレーキ回生の機能を有し、燃費の改善に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略平面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による電力変換装置の概略側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によるモータ・ジェネレータシステムの搭載車両の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…筐体、１１…ＧＮＤボス、１２…冷却フィン、１３…カバー、２０…樹脂ケース、２１，２２，２３，４０…電解コンデンサ、２７，２８…コネクタハウジング、２９…ＰＣＢボス、３０…インダクタ、５０…ノイズフィルタ、６１…正極２次直流端子、６２…正極１次直流端子、７１，７２，７３…交流端子、１００…電力変換装置、１１０…電動機半導体装置、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ，151a，１５１ｂ…ＭＯＳ−ＦＥＴ、１２０…電動機基板、１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅ，
１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｅ，１６１，１６２…直流入出力部、１２３ａ，１２３ｃ，１２３ｅ，１６３…交流入出力部、１３１，１７１，３０１，３１１，３２１…アルミワイヤ、１５０…コンバータ半導体装置、１６０…コンバータ基板、２０１…正極コンデンサバスバ、２０２…負極コンデンサバスバ、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６…交流バスバ、２２１，２２２，２２３…コンバータバスバ、２３１，２３２，
２３３，２３４…直流バスバ、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ，４０１ｅ，
４０１ｆ，４０１ｇ，４０１ｈ…ゲートピン、６０１…ＰＣＢ、６１１，６１２，６１３…電動機電流センサ、６２１…コンバータ電流センサ、６３１，６３２…コネクタ、641…ネジ、６５１…ピン接続穴、７０１…ドライバ装置、８０１…制御装置、９１０…車両、９２０…エンジン、９２２…トランスミッション、９２４Ａ，９２４Ｂ…車軸、926Ａ，９２６Ｂ…前輪、９４０…モータジェネレータ、９４１…ベルト、９４２…車載バッテリ、９４３…その他補器類、９４４…１２Ｖバッテリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、
前記半導体装置の前記スイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、
前記交流電流を検出するための電流センサと、
前記電流センサにより検出された前記交流電流に基づいて、前記ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、
前記直流電流端子に接続されたコンデンサと、を有する電力変換装置であって、
前記ドライバ装置及び前記制御装置は、同一のプリント基板上に実装されており、
前記ドライバ装置は、前記半導体装置の上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置により変換された前記交流電流を交流電流端子に伝達するための交流バスバと、
前記直流電流端子，前記コンデンサ、及び、前記半導体装置の間を電気的に接続するためのコンデンサバスバと、を有し、
前記半導体装置，前記交流バスバ、及び、前記コンデンサバスバは、略同一平面上に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記コンデンサバスバは、前記コンデンサの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の電力変換装置において、
前記制御装置は、前記コンデンサバスバの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記電流センサは、前記プリント基板の上に実装されており、
前記ドライバ装置は、前記制御装置と前記電流センサとの間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記交流電流端子は、前記プリント基板の前記電流センサが配置された一辺側に該電流センサと同列に並んで設けられ、
前記交流バスバは、一端が前記交流電流端子に接続され、前記電流センサの電流検出部を通り、他端が前記半導体装置における前記スイッチング素子の交流入出力部に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記半導体装置は、直流電流を３相交流電流に変換するためのインバータ部を構成する第１スイッチング素子群と、直流電流間の電圧を変換するためのコンバータ部を構成する第２スイッチング素子群と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７記載の電力変換装置において、
さらに、第１コイルからなるノイズフィルタを有し、
前記ノイズフィルタは、前記第２スイッチング素子群と、前記直流電流端子とは異なる第２直流電流端子と、の間に直列に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８記載の電力変換装置において、
前記ノイズフィルタの一方の電極は、前記第２直流電流端子に第１直流バスバを用いて接続され、他の電極は、前記第２スイッチング素子群の出力部に接続された第２コイルの一方の電極に第２直流バスバを用いて接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電力変換装置において、
前記ノイズフィルタは、前記第１直流バスバ及び前記第２直流バスバの下方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項９記載の電力変換装置において、
前記制御装置は、前記第１直流バスバ及び前記第２直流バスバの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置及び前記コンデンサを内部に搭載するための金属筐体を有し、
前記ノイズフィルタは、前記金属筐体の内部に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項７記載の電力変換装置において、
さらに、コンバータ部の電流を検出するための第２電流センサを有し、
前記制御装置は、前記第２電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記ドライバ装置を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項７記載の電力変換装置において、
前記第１スイッチング素子群、及び、前記第２スイッチング素子群は、複数のＭＯＳ−ＦＥＴからなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置及び前記コンデンサを内部に搭載するための金属筐体と、
前記半導体装置を冷却するための冷却装置と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の電力変換装置において、
前記冷却装置の内部には、フィンが形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の電力変換装置において、
前記金属筐体は、前記直流電流端子の負極としての機能を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の電力変換装置において、
さらに、前記ドライバ装置及び前記制御装置を実装したプリント基板を固定するための樹脂ケースを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１９】
請求項１２記載の電力変換装置において、
さらに、前記インバータ部で変換された前記３相交流電流を出力するための複数の交流電流端子を有し、
前記直流電流端子，前記第２直流電流端子、及び、前記複数の交流電流端子は、前記金属筐体の一側面に並んで配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２０】
内燃機関にて駆動される車輌に請求項７記載の電力変換装置が搭載されていることを特徴とするモータ・ジェネレータシステム。
【請求項１】
直流電流端子から供給される直流電流を交流電流に変換するための複数のスイッチング素子を有する半導体装置と、
前記半導体装置の前記スイッチング素子の動作を制御するためのドライバ装置と、
前記交流電流を検出するための電流センサと、
前記電流センサにより検出された前記交流電流に基づいて、前記ドライバ装置の動作を制御するための制御装置と、
前記直流電流端子に接続されたコンデンサと、を有する電力変換装置であって、
前記ドライバ装置及び前記制御装置は、同一のプリント基板上に実装されており、
前記ドライバ装置は、前記半導体装置の上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置により変換された前記交流電流を交流電流端子に伝達するための交流バスバと、
前記直流電流端子，前記コンデンサ、及び、前記半導体装置の間を電気的に接続するためのコンデンサバスバと、を有し、
前記半導体装置，前記交流バスバ、及び、前記コンデンサバスバは、略同一平面上に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記コンデンサバスバは、前記コンデンサの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の電力変換装置において、
前記制御装置は、前記コンデンサバスバの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記電流センサは、前記プリント基板の上に実装されており、
前記ドライバ装置は、前記制御装置と前記電流センサとの間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記交流電流端子は、前記プリント基板の前記電流センサが配置された一辺側に該電流センサと同列に並んで設けられ、
前記交流バスバは、一端が前記交流電流端子に接続され、前記電流センサの電流検出部を通り、他端が前記半導体装置における前記スイッチング素子の交流入出力部に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記半導体装置は、直流電流を３相交流電流に変換するためのインバータ部を構成する第１スイッチング素子群と、直流電流間の電圧を変換するためのコンバータ部を構成する第２スイッチング素子群と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７記載の電力変換装置において、
さらに、第１コイルからなるノイズフィルタを有し、
前記ノイズフィルタは、前記第２スイッチング素子群と、前記直流電流端子とは異なる第２直流電流端子と、の間に直列に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８記載の電力変換装置において、
前記ノイズフィルタの一方の電極は、前記第２直流電流端子に第１直流バスバを用いて接続され、他の電極は、前記第２スイッチング素子群の出力部に接続された第２コイルの一方の電極に第２直流バスバを用いて接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電力変換装置において、
前記ノイズフィルタは、前記第１直流バスバ及び前記第２直流バスバの下方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項９記載の電力変換装置において、
前記制御装置は、前記第１直流バスバ及び前記第２直流バスバの上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置及び前記コンデンサを内部に搭載するための金属筐体を有し、
前記ノイズフィルタは、前記金属筐体の内部に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項７記載の電力変換装置において、
さらに、コンバータ部の電流を検出するための第２電流センサを有し、
前記制御装置は、前記第２電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記ドライバ装置を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項７記載の電力変換装置において、
前記第１スイッチング素子群、及び、前記第２スイッチング素子群は、複数のＭＯＳ−ＦＥＴからなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１記載の電力変換装置において、
さらに、前記半導体装置及び前記コンデンサを内部に搭載するための金属筐体と、
前記半導体装置を冷却するための冷却装置と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の電力変換装置において、
前記冷却装置の内部には、フィンが形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の電力変換装置において、
前記金属筐体は、前記直流電流端子の負極としての機能を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の電力変換装置において、
さらに、前記ドライバ装置及び前記制御装置を実装したプリント基板を固定するための樹脂ケースを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１９】
請求項１２記載の電力変換装置において、
さらに、前記インバータ部で変換された前記３相交流電流を出力するための複数の交流電流端子を有し、
前記直流電流端子，前記第２直流電流端子、及び、前記複数の交流電流端子は、前記金属筐体の一側面に並んで配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２０】
内燃機関にて駆動される車輌に請求項７記載の電力変換装置が搭載されていることを特徴とするモータ・ジェネレータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９０９４（Ｐ２００８−２９０９４Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９７５６１（Ｐ２００６−１９７５６１）
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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