JP2019176571A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置１は、電力変換回路が搭載された第一基板１００と、電力変換回路を駆動する駆動回路が搭載された第二基板２００と、第一基板１００と第二基板２００との間に配設されたシールド板３００と、センサモジュール４００と、を備える。第一基板１００は金属基板であり、第一基板１００の上面には、電力変換回路の複数の電力変換用半導体素子が実装される。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、電力変換装置に関する。
従来、電力変換用半導体素子が搭載された基板と、該電力変換用半導体素子を駆動し、且つ保護する駆動・保護手段と、該駆動・保護手段に電源を供給する電源回路とが搭載された基板とを、同一モジュール化した電力変換装置が知られている（特許文献１）。
特開２００３−１２５５８８号公報
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置では、電力変換用半導体素子、駆動・保護手段および電源回路で発生する熱を十分に放熱することができないという問題があった。
本開示の目的は、冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供することである。
本開示の一形態は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置であって、電力変換回路が搭載された第一基板と、前記電力変換回路を駆動する駆動回路が搭載された第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に配設されたシールド板と、を備え、前記第一基板は金属基板である、電力変換装置である。
本開示によれば、冷却性能を向上させることができる。
電力変換装置の全体構成を示す斜視図 電力変換装置の全体構成を示す分解斜視図 電力変換装置の内部構成を示す断面図 第一基板の構成を示す斜視図 第二基板の構成を示す斜視図 シールド板の構成を示す斜視図 センサモジュールの構成を示す斜視図 センサモジュールの構成を示す断面図 センサモジュールの構成を示す断面図 センサ基板の構成を示す図 固定部Ａおよび固定部Ｃを示す断面図 固定部Ｂを示す断面図 固定部Ｄを示す断面図 固定部Ｅを示す断面図 固定部Ｆを示す断面図 第一基板と電流センサの位置関係を示す図 第一基板と電流センサの位置関係を示す図
以下、本開示の実施形態に係る電力変換装置１について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
図１Ａ〜図１２には、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる直交座標系が描かれている。Ｘ軸の正方向を＋Ｘ方向、Ｙ軸の正方向を＋Ｙ方向、Ｚ軸の正方向を＋Ｚ方向（上方向）とそれぞれ定義する。なお、各図に示されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、直交座標系における各方向を示すものであり、直交座標系における各部品の位置（座標）を正確に示すものではない。
（電力変換装置１の全体構成）
図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照して、電力変換装置１の全体構成について説明する。図１Ａは、電力変換装置１の全体構成を示す斜視図である。図１Ｂは、電力変換装置１の全体構成を示す分解斜視図である。図２は、電力変換装置１の内部構成を示す断面図である。図２には、ＺＸ平面に平行な切断面が示されている。図１Ａ、図１Ｂおよび図２では、理解を容易にするため、必要に応じて一部の部品を省略している。
電力変換装置１は、例えば電気自動車等の車両に搭載され、バッテリーからの直流電力を交流電力に変換し、モータに出力する装置である。バッテリーとしては、例えばリチウムイオンバッテリーが挙げられる。モータとしては、例えば三相交流モータが挙げられる。
電力変換装置１は、電力変換回路２、駆動回路３、電源回路４等を有する。電源回路４は、駆動回路３に対して電力を供給する。駆動回路３は、電源回路４から供給された電力によりスイッチング信号を生成する。そして、駆動回路３により生成されたスイッチング信号により、電力変換回路２の複数の電力変換用半導体素子が駆動される。これにより、直流電力が交流電力に変換される。
電力変換装置１は、第一基板１００と、第二基板２００と、シールド板３００と、センサモジュール４００とを有する。電力変換装置１は、第一基板１００と第二基板２００とが上下方向（Ｚ方向）に並んで配置された多層構造である。
第一基板１００は、電力変換装置１を収納する筐体５の底部に載置される。第一基板１００の上面１０１には、電力変換回路２の複数の電力変換用半導体素子が実装される。すなわち、第一基板１００には、電力変換回路２が搭載される。
第二基板２００は、第一基板１００の上側に、第一基板１００と隙間をあけて配置される。第一基板２００の上面２０１および下面２０２には、駆動回路３および電源回路４の構成部品が実装される。すなわち、第二基板２００の両面には、駆動回路３および電源回路４が搭載される。駆動回路３および電源回路４と、電力変換回路２とは、不図示のＦＦＣ、ＦＦＣコネクタ等を用いて電気的に接続されている。
シールド板３００は、第一基板１００と第二基板２００との間に配設される。シールド板３００は、第一基板１００から第二基板２００へ電磁ノイズが伝わるのを低減する機能を有する。
図２に示すように、シールド板３００は、平面部３０１および３０４を有する段付き形状をなす。これにより、第一基板１００の上面１０１および第二基板２００の下面２０２に、コンデンサ等の背の高い部品を実装する場合に、電力変換装置１の高さを抑えることができる。
具体的には、平面部３０１の下側に電力変換回路２の低背部品を配置するとともに、平面部３０１の上側に駆動回路３および電源回路４の高背部品を配置する。また、平面部３０４の下側に電力変換回路２の高背部品を配置するとともに、平面部３０４の上側に駆動回路３および電源回路４の低背部品を配置する。こうすることで、電力変換装置１の高さを抑えることができる。
本実施形態では、シールド板３００と第一基板１００との間には、放熱性を有する接着剤６が充填されている（図２におけるハッチング部分）。接着剤６は、例えば、シリコン系の接着剤である。これにより、第一基板１００に実装された電力変換用半導体素子が発生した熱を、第一基板１００からシールド板３００に逃がすことができる。そのため、電力変換装置１全体としての熱容量を増大させることができる。
接着剤６を用いることによりシールド板３００と第一基板１００とを一体化することで、固有振動数を上昇させることができる。固有振動数を上昇させることにより共振を防ぐことができる。
センサモジュール４００は、シールド板３００の−Ｘ方向側に、シールド板３００と隣接して配設される。本実施形態では、センサモジュール４００は、シールド板３００と固定されている。
第二基板２００は、＋Ｘ端側の固定部Ａにおいて、ネジ１１およびネジ１２を用いて、シールド板３００と固定されている。固定部Ａの詳細については後述する。
また、第二基板２００は、−Ｘ端側の固定部Ｂにおいて、ネジ１３およびネジ１４を用いて、シールド板３００およびセンサモジュール４００と固定されている。固定部Ｂの詳細については後述する。
また、第二基板２００とシールド板３００とは、２つの固定部Ａおよび２つの固定部Ｂに囲まれた領域に設けられた固定部Ｃにおいて、ネジ１５を用いて固定されている。固定部Ｃの詳細については後述する。
シールド板３００は、＋Ｘ端側の固定部Ｄにおいて、ネジ１６およびネジ１７を用いて、第一基板１００および筐体５と固定されている。固定部Ｄの詳細については後述する。
また、シールド板３００は、−Ｘ端側の固定部Ｅにおいて、ネジ１８およびネジ１９を用いて、センサモジュール４００と固定されている。固定部Ｅの詳細については後述する。
センサモジュール４００は、−Ｘ端側の固定部Ｆにおいて、ネジ２０およびネジ２１を用いて、第一基板１００および筐体５と固定されている。固定部Ｆの詳細については後述する。
（第一基板１００の構成）
図３を参照して、第一基板１００の構成について説明する。図３は、第一基板１００の構成を示す斜視図である。第一基板１００は、ＸＹ平面に延在する略矩形形状の薄板部材である。第一基板１００は、ベースとなるアルミ板上に例えばエポキシ樹脂からなる絶縁被膜を施し、当該絶縁被膜上に配線パターンを形成したものである。
なお、第一基板１００のベースとなる板は、アルミ板には限定されず、種々の金属板を用いることができる。このように、第一基板１００のベースとなる板の材料として、金属材料を用いることで、第一基板１００上で発生した磁気ノイズを筐体５側へ逃がすことができる。また、第一基板１００を透磁率の高い材料にすることで、第一基板１００への電磁ノイズの流出量が大きくなる。したがって、シールド板３００へ流出する電磁ノイズの総量が減少するため、シールド板３００を介して存在する第二基板２００へ電磁ノイズが伝わるのを低減することができる。
第一基板１００の上面１０１には、上述のとおり、電力変換回路２の複数の電力変換用半導体素子が実装される。第一基板１００の下面１０２は、筐体５と接触する。そのため、電力変換回路２の複数の電力変換用半導体素子の冷却を効率的に行うことができる。
また、各電力変換用半導体素子は、チップ部品として形成されているため、上面１０１との接触面積が広い。これによっても、各電力変換用半導体素子の冷却を効率的に行うことが可能となっている。
さらに、第一基板１００の下面１０２の微少な凹凸および筐体５の底部の微少な凹凸に起因する隙間には、放熱性グリスが充填されるため、冷却効率をさらに向上させることができる。なお、第一基板１００は不図示のコネクタ等を用いてグランド接続されている。
第一基板１００の＋Ｘ端側かつ−Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔１０３が設けられている。孔１０３には、ネジ１６が挿通される。第一基板１００の＋Ｘ端側かつ＋Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔１０４が設けられている。孔１０４には、ネジ１７が挿通される。
第一基板１００の−Ｘ端側かつ＋Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔１０５が設けられている。孔１０５には、ネジ２１が挿通される。第一基板１００の−Ｘ端側かつ−Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔１０６が設けられている。孔１０６には、ネジ２０が挿通される。
第一基板１００の−Ｘ端側には、Ｚ方向に貫通する３つの孔１０７、１０８および１０９が＋Ｙ端側から−Ｙ端側に並んで設けられている。孔１０７、１０８および１０９には、筐体５に搭載される磁気素子５１、５２および５３（後述する）が挿通される。また、孔１０７、１０８および１０９をＸ方向に跨ぐように、電流板６１、６２および６３（後述する）が配置される。
（第二基板２００の構成）
図４を参照して、第二基板２００の構成について説明する。図４は、第二基板２００の構成を示す斜視図である。第二基板２００は、ＸＹ平面に延在する略矩形形状の薄板部材である。第二基板２００は、ベースとなる絶縁板上に配線パターンを形成したものである。
第二基板２００の上面２０１および下面２０２には、上述のとおり、駆動回路３および電源回路４の構成部品が実装される。
第二基板２００の＋Ｘ端側かつ−Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔２０３が設けられている。孔２０３には、ネジ１１が挿通される。第二基板２００の＋Ｘ端側かつ＋Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔２０４が設けられている。孔２０４には、ネジ１２が挿通される。
第二基板２００の−Ｘ端側かつ＋Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔２０５が設けられている。孔２０５には、ネジ１３が挿通される。第二基板２００の−Ｘ端側かつ−Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔２０６が設けられている。孔２０６には、ネジ１４が挿通される。
第二基板２００の中央部には、Ｚ方向に貫通する孔２０７が設けられている。換言すると、孔２０７は、第二基板２００における、孔２０３、２０４、２０５および２０６に囲まれる領域に設けられている。孔２０７には、ネジ１５が挿通される。
（シールド板３００の構成）
図５を参照して、シールド板３００の構成について説明する。図５は、シールド板３００の構成を示す斜視図である。シールド板３００は、鉄系材料等の金属製の薄板部材に折り曲げ加工等が施されることにより成形された部品である。シールド板を鉄系材料にすることでシールド板が締結する箇所の強度が上昇し破断しづらくなる。また締結間隔が長い箇所の破断を低減することができる。シールド板３００の大部分は、ＸＹ平面に延在する。
シールド板３００は、ＸＹ平面に延在する平面部３０１と、平面部３０１の＋Ｘ端から＋Ｚ方向へ延在する壁部３０３と、壁部３０３の＋Ｚ端から＋Ｘ方向へ延在する平面部３０４とを有する。
平面部３０４の−Ｙ端から−Ｚ方向へ折り曲げられた壁部３０５は、＋Ｘ方向へ延在している。壁部３０５の＋Ｘ端側には、＋Ｚ端から＋Ｙ方向へ折り曲げられてＸＹ平面に延在する固定部３０６と、＋Ｚ端から＋Ｙ方向へ折り曲げられてＸＹ平面に延在する固定部３０８とが設けられている。
固定部３０６は、壁部３０５から＋Ｙ方向に延出している。固定部３０６には、Ｚ方向に貫通するネジ孔３０７が設けられている。ネジ孔３０７には、ネジ１１が螺入される。固定部３０８は、壁部３０５から＋Ｙ方向に延出している。固定部３０８には、Ｚ方向に貫通する孔３０９が設けられている。孔３０９には、ネジ１６が挿通される。
平面部３０４の＋Ｙ端から−Ｚ方向へ折り曲げられた壁部３１０は、＋Ｘ方向へ延在している。壁部３１０の＋Ｘ端側には、＋Ｚ端から−Ｙ方向へ折り曲げられてＸＹ平面に延在する固定部３１１と、＋Ｚ端から−Ｙ方向へ折り曲げられてＸＹ平面に延在する固定部３１３とが設けられている。
固定部３１１は、壁部３１０から−Ｙ方向に延出している。固定部３１１には、Ｚ方向に貫通するネジ孔３１２が設けられている。ネジ孔３１２には、ネジ１２が螺入される。固定部３１３は、壁部３１０から−Ｙ方向に延出している。固定部３１３には、Ｚ方向に貫通する孔３１４が設けられている。孔３１４には、ネジ１７が挿通される。
平面部３０１の−Ｘ端には、固定部３０１ａ、３０１ｂおよび３０１ｃが設けられている。固定部３０１ａ、３０１ｂおよび３０１ｃは＋Ｙ端側から−Ｙ端側に並んで設けられている。固定部３０１ａ、３０１ｂおよび３０１ｃは、いずれも、−Ｘ方向に延出している。
固定部３０１ａは、平面部３０１の−Ｘ端から＋Ｚ方向に延出する壁部３１５と、壁部３１５の＋Ｚ端から−Ｘ方向に延出する平面部３１６と、平面部３１６の−Ｘ端から＋Ｚ方向に延出する壁部３１７と、壁部３１７の＋Ｚ端から−Ｘ方向に延出する平面部３１８とを有する。平面部３１８は、ＸＹ平面に延在している。平面部３１８には、Ｚ方向に貫通する孔３１９が設けられている。孔３１９には、ネジ１３が挿通される。
固定部３０１ｃは、平面部３０１の−Ｘ端から＋Ｚ方向に延出する壁部３２０と、壁部３２０の＋Ｚ端から−Ｘ方向に延出する平面部３２１と、平面部３２１の−Ｘ端から＋Ｚ方向に延出する壁部３２２と、壁部３２２の＋Ｚ端から−Ｘ方向に延出する平面部３２３とを有する。平面部３２３は、ＸＹ平面に延在している。平面部３２３には、Ｚ方向に貫通する孔３２４が設けられている。孔３２４には、ネジ１４が挿通される。
固定部３０１ｂは、平面部３０１の−Ｘ端から＋Ｚ方向に延出する壁部３２９と、壁部３２９の＋Ｚ端から−Ｘ方向に延出する平面部３３０とを有する。平面部３３０は、ＸＹ平面に延在している。平面部３３０の＋Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔３３１が設けられている。孔３３１には、ネジ１９が挿通される。平面部３３０の−Ｙ端側には、Ｚ方向に貫通する孔３３２が設けられている。孔３３２には、ネジ１８が挿通される。
平面部３０１の中央部から＋Ｚ方向に、壁部３２５が切り起こされている。壁部３２５は、ＺＸ平面に延在する。壁部３２５の＋Ｚ端から＋Ｙ方向に、固定部３２６が延出している。固定部３２６には、Ｚ方向に貫通するネジ孔３２７が設けられている。ネジ孔３２７には、ネジ１７が螺入される。
本実施形態では、第二基板２００との固定に用いられる固定部３０１ａおよび３０１ｃは、Ｘ方向に延出している。一方、第一基板１００との固定に用いられる固定部３０８および３１３は、Ｙ方向に延出している。
このように、固定部の延出方向を異ならせることにより、第一基板１００からシールド板３００を介して第二基板２００に振動が伝わる際に、シールド板３００の固定部が破断するのを防止することができる。なお、このような効果を得るためには、第一基板１００との固定部と、第二基板２００との固定部とがすべて同一方向に延出してさえいなければよい。
換言すると、シールド板３００は、第一方向に延在し、第二基板２００と固定される第二基板側固定部と、第一方向とは異なる方向に延在し、第一基板１００と固定される第一基板側固定部とを備える。
また、固定部３２６は、固定部３０６、固定部３１１、平面部３１８および平面部３２３に囲まれた領域に設けられている。固定部３２６は、第二基板２００の振動を軽減する機能を有する。
換言すると、シールド板３００は、第二基板２００と固定される複数の第一の固定部と、これら第一の固定部に囲まれた領域に設けられ、第二基板２００と固定される第二の固定部とを備える。
平面部３０１の−Ｙ端から＋Ｚ方向へ、リブ３３３が延出している。また、平面部３０１の＋Ｙ端から＋Ｚ方向へ、リブ３３４が延出している。リブ３３３およびリブ３３４は、シールド板３００の振動を軽減する機能を有する。また、リブ３３３およびリブ３３４は、シールド板３００の変形を防止する機能を有する。
（センサモジュール４００の構成）
図６Ａ〜図６Ｄを参照して、センサモジュール４００の構成について説明する。図６Ａは、センサモジュール４００の斜視図である。図６Ｂおよび図６Ｃは、センサモジュール４００の断面図である。図６Ｂには、ＹＺ平面に平行な切断面が示されている。図６Ｃには、ＸＹ平面に平行な切断面が示されている。図６Ｄは、センサ基板５００を示す図である。
センサモジュール４００は、センサホルダ４０１と、センサホルダ４０１に固定されるセンサ基板５００と、センサ基板５００に実装された電流センサ７１、７２および７３とを有する。電流センサ７１、７２および７３は、電力変換回路２に流れる電流を計測する磁界式の電流センサである。
センサホルダ４０１は、雌ネジ部を有するインサートナットおよび貫通孔を有する筒状部材がインサート成形されてなる樹脂製の部品である。
センサホルダ４０１は、センサ基板５００が取り付けられるセンサ取付部４０２と、第一基板１００と固定される取付部４０３（２箇所）と、第二基板２００と固定される取付部４０４（２箇所）と、シールド板３００と固定される取付部４０５（２箇所）とを有する。
センサ取付部４０２は、概略枠形状をなす。センサ取付部４０２は、Ｙ方向に延在する互いに平行な枠部４０２ａおよび枠部４０２ｂを有する。また、センサ取付部４０２は、枠部４０２ａおよび４０２ｂの一端（＋Ｙ側端）同士を連結する連結枠部４０２ｃと、枠部４０２ａおよび４０２ｂの他端（−Ｙ側端）同士を連結する連結枠部４０２ｄとを有する。さらに、センサ取付部４０２は、枠部４０２ａおよび４０２ｂの中間部分同士を連結する連結部４０２ｅを有する。
枠部４０２ａおよび４０２ｂと、連結枠部４０２ｃと、連結部４０２ｅとにより孔４０６が形成され、枠部４０２ａおよび４０２ｂと、連結枠部４０２ｄと、連結部４０２ｅとにより孔４０７が形成される。
図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、センサ基板５００は、センサ取付部４０２の下面に取り付けられる部品である。具体的には、センサ基板５００は、センサ取付部４０２の下面の複数箇所にネジ止めされる。また、センサ基板５００と第二基板２００とは、不図示のＦＦＣ、ＦＦＣコネクタ等を用いて電気的に接続されている。
図６Ｄに、センサ基板５００の上面図を示す。センサ基板５００は、略矩形形状をなす薄板部材であり、ベースとなる絶縁板上に配線パターが形成されたものである。
センサ基板５００は、Ｙ方向に延在する互いに平行な枠部５０１および枠部５０２を有する。
また、センサ基板５００は、枠部５０１および５０２の一端（＋Ｙ側端）同士を連結する連結枠部５０３と、枠部５０１および５０２の他端（−Ｙ側端）同士を連結する連結枠部５０４とを有する。
また、連結枠部５０２と連結枠部５０４との間には、枠部５０１および枠部５０２を連結する連結部５０５、５０６および５０７が、一端側（＋Ｙ側）から他端側（−Ｙ側）へ向かって並んで設けられている。
枠部５０１、５０２と連結枠部５０３と連結部５０５とにより孔５０８が形成される。枠部５０１、５０２と連結部５０５、５０６とにより孔５０９が形成される。枠部５０１、５０２と連結部５０６、５０７とにより孔５１０が形成される。枠５０１、５０２と連結部５０７と連結枠部５０４とにより孔５１１が形成される。
連結枠部５０３の裏面には、センサ７１が実装される。連結部５０６の裏面にはセンサ７２が実装される。連結枠部５０４の裏面には、センサ７３が実装される。
取付部４０３は、Ｚ方向に貫通する孔４０３ａを有する。取付部４０４は、−Ｚ方向に延在する雌ネジ部４０４ａを有する。取付部４０５は、−Ｚ方向に延在する雌ネジ部４０５ａを有する。
（固定部Ａおよび固定部Ｃの構成）
図７を参照して、固定部Ａおよび固定部Ｃの構成について説明する。図７は、固定部Ａおよび固定部Ｃの断面図である。ここでは、ネジ１１を用いた固定についてのみ述べ、ネジ１２またはネジ１３を用いた固定については、同様の構成であるため説明を省略する。図７には、ＹＺ平面に平行な切断面が示されている。
シールド板３００の壁部３０５の＋Ｚ端から＋Ｙ方向に延出する固定部３０６に、第二基板２００が載置され、ネジ１１が孔２０３を通ってネジ孔３０７に螺入されることで、第二基板２００がシールド板３００に対して固定される。このとき、第二基板２００とシールド板３００とは、機械的に接続されるとともに電気的にも接続される。
（固定部Ｂの構成）
図８を参照して、固定部Ｂの構成について説明する。図８は、固定部Ｂの断面図である。ここでは、ネジ１３を用いた固定についてのみ述べ、ネジ１４を用いた固定については、同様の構成であるため説明を省略する。図８には、ＺＸ平面に平行な切断面が示されている。
センサホルダ４０１の取付部４０４に、シールド板３００の平面部３１８および第二基板２００が載置される。そして、ネジ１３が孔２０５および孔３１９を通って雌ネジ部４０４ａに螺入されることで、第二基板２００がシールド板３００およびセンサモジュール４００に対して固定される。このとき、第二基板２００とシールド板３００とは、機械的に接続されるとともに電気的にも接続される。
（固定部Ｄの構成）
図９を参照して、固定部Ｄの構成について説明する。図９は、固定部Ｄの断面図である。ここでは、ネジ１６を用いた固定についてのみ述べ、ネジ１７を用いた固定については、同様の構成であるため説明を省略する。図９には、ＹＺ平面に平行な切断面が示されている。
筐体５に載置された第一基板１００の上に、シールド板３００の壁部３０５の−Ｚ端から＋Ｙ方向に延出する固定部３０８が載置される。そして、ネジ１６が孔３０９および孔１０３を通って筐体５に形成された雌ネジ部に螺入されることで、シールド板３００が第一基板１００および筐体５に対して固定される。
このとき、シールド板３００は、筐体５と電気的に接続される。シールド板３００は、第一基板１００とは電気的に接続されない。すなわち、第二基板２００は、シールド板３００を介して筐体５と電気的に接続される。これにより、第二基板２００がグランド接続される。
本実施形態では、上述のとおり、第一基板１００は不図示のコネクタ等を用いてグランド接続されており、第二基板２００はシールド板３００を介して筐体５にグランド接続されている。これは以下の理由による。
第二基板２００に搭載された制御回路３および電源回路４を流れる電流は、比較的小さい。そのため、第二基板２００をシールド板３００を介して筐体５にグランド接続することで、グランド接続用の配線等を省略している。
一方、第一基板１００に搭載された電力変換回路２を流れる電流は、比較的大きい。そのため、第一基板１００を筐体５にグランド接続することを避けることで、制御回路３、電源回路４等へ電磁ノイズ等の影響が及ぶのを防止している。
（固定部Ｅの構成）
図１０を参照して、固定部Ｅの構成について説明する。図１０は、固定部Ｅの断面図である。ここでは、ネジ１８を用いた固定についてのみ述べ、ネジ１９を用いた固定については、同様の構成であるため説明を省略する。図１０には、ＺＸ平面に平行な切断面が示されている。
センサホルダ４０１の取付部４０５に、シールド板３００の平面部３３０が載置され、ネジ１８が孔３３２を通って雌ネジ部４０５ａに螺入されることで、シールド板３００がセンサモジュール４００に対して固定される。
（固定部Ｆの構成）
図１１を参照して、固定部Ｆの構成について説明する。図１１は、固定部Ｆの断面図である。ここでは、ネジ２０を用いた固定についてのみ述べ、ネジ２１を用いた固定については、同様の構成であるため説明を省略する、図１１には、ＺＸ平面に平行な切断面が示されている。
筐体５に載置された第一基板１００の上に、センサホルダ４０１の取付部４０３が載置される。そして、ネジ２１が孔４０３ａおよび孔１０６を通って筐体５に形成された雌ネジ部に螺入されることで、センサホルダ４０１が第一基板１００および筐体５に対して固定される。
（第一基板１００と電流センサ７１、７２および７３との位置関係）
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して、第一基板１００と、電流センサ７１、７２および７３との位置関係について説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、第一基板１００と、電流センサ７１、７２および７３との位置関係を示す断面図である。図１２Ａには、ＹＺ平面に平行な切断面が示されている。図１２Ｂには、ＺＸ平面に平行な切断面が示されている。
図１２Ａに示すように、筐体５に、磁気素子５１、５２および５３が固定されている。磁気素子５１は、筐体５に対して固定される底部５１ａと、底部５１ａの両端から＋Ｚ方向（上方向）に延出する壁部５１ｂおよび５１ｃを有する。磁気素子５２および５３についても同様である。
磁気素子５１、５２および５３は、電流板６１、６２および６３を流れる電流により磁界を発生させる。電流センサ７１、７２および７３は、磁気素子５１、５２および５３がそれぞれ発生した磁界の大きさに応じた電流信号をそれぞれ出力する。
電流センサ７１、７２および７３からの電流信号は、ＦＦＣコネクタを介して第二基板２００の駆動回路３に入力される。駆動回路３は、入力された電流値に基づいて各種制御を行う。
磁気素子５１の壁部５１ａは、第一基板１００の孔１０７を貫通し、センサ基板５００の連結枠部５０３よりも＋Ｙ側を通って、センサホルダ４０１の孔４０６に至る。磁気素子５１の壁部５１ｂは、第一基板１００の孔１０７およびセンサ基板５００の孔５０８を貫通して孔４０６に至る。
磁気素子５２の壁部５２ａは、第一基板１００の孔１０８およびセンサ基板５００の孔５０９を貫通して孔４０６に至る。磁気素子５２の壁部５２ｂは、第一基板１００の孔１０８およびセンサ基板５００の孔５１０を貫通して孔４０７に至る。
磁気素子５３の壁部５３ａは、第一基板１００の孔１０９およびセンサ基板５００の孔５１１を貫通して孔４０７に至る。磁気素子５３の壁部５３ｂは、第一基板１００の孔１０９を貫通し、センサ基板５００の連結枠部５０４よりも−Ｙ側を通って孔４０７に至る。
上述のとおり、電流センサ７１は、センサ基板５００の連結枠部５０３の下面に実装される。すなわち、電流センサ７１は、磁気素子５１の壁部５１ｂおよび５１ｃの間に配置される。換言すると、電流センサ７１は、磁気素子５１の真上に配置される。さらに換言すると、電流センサ７１は、磁気素子５１に対して第一基板１００の厚さ方向に重なるように配置される。電流センサ７１は、磁気素子５１が発生する磁界に基づいて電流板６１を流れる電流を計測する。
電流センサ７２は、センサ基板５００の連結部５０６の下面に実装されている。すなわち、電流センサ７２は、磁気素子５２の壁部５２ｂおよび５２ｃの間に配置されている。換言すると、電流センサ７２は、磁気素子５２の真上に配置されている。さらに換言すると、電流センサ７２は、磁気素子５２に対して第一基板１００の厚さ方向に重なるように配置される。電流センサ７２は、磁気素子５２が発生する磁界に基づいて電流板６２を流れる電流を計測する。
電流センサ７３は、センサ基板５００の連結枠部５０４の下面に実装されている。すなわち、電流センサ７３は、磁気素子５３の壁部５３ｂおよび５３ｃの間に配置されている。換言すると、電流センサ７３は、磁気素子５３の真上に配置されている。さらに換言すると、電流センサ７３は、磁気素子５３に対して第一基板１００の厚さ方向に重なるように配置される。電流センサ７３は、磁気素子５３が発生する磁界に基づいて電流板６３を流れる電流を計測する。
なお、上述のとおり、センサホルダ４０１は、樹脂製の部品である。そのため、センサホルダ４０１は、磁気素子５１、５２および５３が発生する磁界にほとんど影響を及ぼさない。そのため、電流センサ７１、７２および７３での計測精度を向上させることができる。
上述の熱容量の観点からは、シールド板３００の面積を広くすることが好ましい。しかしながら、シールド板３００に直接電流センサ７１、７２および７３を配置すると、磁気素子５１、５２および５３が発生する磁界が乱れ、電流センサ７１、７２および７３での計測精度が低くなる。
これに対して、本実施形態では、センサホルダ４０１をシールド板３００に隣接して設けることで、シールド板３００の面積を広くするとともに、電流センサ７１、７２および７３での計測精度を向上させることを可能にしている。
以上説明したように、本実施形態に係る電力変換装置は、電力変換回路が搭載された第一基板と、前記電力変換回路を駆動する駆動回路が搭載された第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に配設されたシールド板と、を備え、前記第一基板は金属基板である。
そのため、冷却性能を向上させることができる。
本開示に係る電力変換装置によれば、冷却性能を向上させることができ、車載用途に好適である。
１ 電力変換装置
２ 電力変換回路
３ 駆動回路
４ 電源回路
５ 筐体
６ 接着剤
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１ ネジ
５１、５２、５３ 磁気素子
５１ａ、５２ａ、５３ａ 底部
５１ｂ、５１ｃ、５２ｂ、５２ｃ、５３ｂ、５３ｃ 壁部
６１、６２、６３ 電流板
７１、７２、７３ 電流センサ
１００ 第一基板
１０１ 上面
１０２ 下面
１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９ 孔
２００ 第二基板
２０１ 上面
２０２ 下面
２０３、２０４、２０５、２０６、２０７ 孔
３００ シールド板
３０１、３０４、３１６、３１８、３２１、３２３、３３０ 平面部
３０３、３０５、３１０、３１５、３１７、３２０、３２２、３２５、３２９ 壁部
３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０６、３０８、３１１、３１３、３２６ 固定部
３０７、３１２、３２７ ネジ孔
３０９、３１４、３１９、３２４、３３１、３３２ 孔
３３３、３３４ リブ
４００ センサモジュール
４０１ センサホルダ
４０２ センサ取付部
４０２ａ、４０２ｂ 枠部
４０２ｃ、４０２ｄ 連結枠部
４０２ｅ 連結部
４０３、４０４、４０５ 取付部
４０３ａ 孔
４０４ａ、４０５ａ 雌ネジ部
４０６、４０７ 孔
５００ センサ基板
５０１、５０２ 枠部
５０３、５０４ 連結枠部
５０５、５０６、５０７ 連結部
５０８、５０９、５１０、５１１ 孔

Claims (10)

  1. 直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置であって、
    電力変換回路が搭載された第一基板と、
    前記電力変換回路を駆動する駆動回路が搭載された第二基板と、
    前記第一基板と前記第二基板との間に配設されたシールド板と、を備え、
    前記第一基板は金属基板である、
    電力変換装置。
  2. 前記第二基板は、前記シールド板を介して前記第一基板が載置される筐体と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。
  3. 前記シールド板は、鉄系材料からなる、
    請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 前記シールド板の延在方向に隣接してセンサホルダが配置されている、
    請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  5. 前記センサホルダに、前記電力変換回路に流れる電流を計測する磁界式の電流センサが設けられている、
    請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 前記電流センサは、前記筐体に搭載される磁気素子に対して前記第一基板の厚さ方向に重なるように配置されている、
    請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 前記シールド板は、前記第二基板と固定される複数の第一の固定部と、前記複数の第一の固定部に囲まれた領域に設けられ、前記第二基板と固定される第二の固定部とを備える、
    請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  8. 前記シールド板は、第一方向に延在し、前記第二基板と固定される第二基板側固定部と、前記第一方向とは異なる方向に延在し、前記第一基板と固定される第一基板側固定部とを備える、
    請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  9. 前記シールド板の縁部には、リブが設けられている、
    請求項１ないし８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  10. 前記第一基板と前記シールド板との間に、放熱性を有する接着剤が設けられている、
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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