JP2020010435A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の小型化を図る。【解決手段】 第１電圧で動作する第１電子部品が実装される第１基板と、第１基板の表面に対して垂直な第１方向で第１側に、第１電圧より高い第２電圧で動作する第２電子部品が実装される第２基板と、第１方向で第１基板と第２基板の間に、一端が第１基板に電気的に接続されかつ他端が第２基板に電気的に接続される絶縁素子であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子とを含む、電力変換装置が提供される。【選択図】 図３

Description

本開示は、電力変換装置に関する。

一の基板上に、高電圧回路領域及び低電圧回路領域並びに絶縁領域（基板内層を含め、導体を一切含まない領域）を設定する技術が知られている。

特開２００９−１３０９６７号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域を設定する必要があるので、インバータ駆動用の基板の小型化を図ることが難しい。インバータのパワーモジュールの小型化に対応して基板の小型化を図ることが有用である。

そこで、１つの側面では、本発明は、基板の小型化を図ることを目的とする。

１つの側面では、第１電圧で動作する第１電子部品が実装される第１基板と、
前記第１基板の表面に対して垂直な第１方向で第１側に、前記第１電圧より高い第２電圧で動作する第２電子部品が実装される第２基板と、
前記第１方向で前記第１基板と前記第２基板の間に、一端が前記第１基板に電気的に接続されかつ他端が前記第２基板に電気的に接続される絶縁素子であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子とを含む、電力変換装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、基板の小型化を図ることが可能となる。

インバータを含む電気回路の一例を示す図である。 インバータの制御系の構成例を示す図である。 実施例１によるインバータの制御系の基板実装態様を示す概略断面図である。 第１比較例を示す概略断面図である。 第２比較例を示す概略断面図である。 実施例２によるインバータの制御系の基板実装態様を示す概略断面図である。 図６のラインＡ−Ａに沿った断面図である。 絶縁通信素子の組み付け前の状態（Ｚ方向で離れた状態）を示す図である。 絶縁トランスの組み付け前の状態（Ｚ方向で離れた状態）を示す図である。 図７に示す断面視で、絶縁トランスの組み付け前の状態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、インバータ４を含む電気回路１の一例を示す図である。電気回路１は、例えばモータ駆動用である。

電気回路１は、バッテリ２と、インバータ（電力変換装置の一例）４と、平滑コンデンサＣ１とを含む。インバータ４には、モータ５が電気的に接続される。モータ５は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータであってよい。本例では、モータ５は、３相交流モータである。平滑コンデンサＣ１は、バッテリ２の正極側と負極側との間に電気的に接続される。

インバータ４は、複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備える。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。ただし、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような他のスイッチング素子であってもよい。インバータ４は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに対して並列にフリーホイールダイオードＤ１〜Ｄ６を備えてよい。

以下、インバータ４の制御系７について、いくつかの実施例を順に説明する。

＜実施例１＞
図２は、実施例１によるインバータ４の制御系７（電力変換回路）の構成例を示す図である。

インバータ４の制御系７は、パワーモジュール１０と、高電圧系回路部２０と、絶縁結合部３０と、電源制御回路４０と、モータ制御回路４２とを含む。

パワーモジュール１０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６やフリーホイールダイオードＤ１〜Ｄ６（図示せず）を含み、その他、温度センサ１０ｃや過電流検出器１０ｄを含んでよい。温度センサ１０ｃは、パワーモジュール１０の温度管理のために設けられる。過電流検出器１０ｄは、パワーモジュール１０における電流監視のために設けられる。

高電圧系回路部２０は、ドライバ２０ａと、診断回路２０ｂとを含む。ドライバ２０ａは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動する回路である。具体的には、ドライバ２０ａは、モータ制御回路４２からのオン／オフ信号に応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にゲート信号を与えることで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせる。ドライバ２０ａは、各相のアーム（上下のアーム）ごとに設けられてよい。診断回路２０ｂは、温度センサ１０ｃや過電流検出器１０ｄからの情報に基づいて、パワーモジュール１０の温度や過電流の有無を監視（診断）する。診断回路２０ｂは、所定周期ごとに又は必要に応じて、診断結果をモータ制御回路４２に供給する。診断回路２０ｂは、各相のアームごとに設けられてよい。

絶縁結合部３０は、高電圧系回路部２０と低電圧系のモータ制御回路４２との間に設けられる。絶縁結合部３０は、一端が高電圧系回路部２０に電気的に接続され、他端がモータ制御回路４２に電気的に接続され、当該一端と当該他端とが内部で電気的に絶縁される。絶縁結合部３０は、絶縁型のトランス３１（以下、「絶縁トランス３１」と称する）と、絶縁型の通信素子３２、３３（以下、「絶縁通信素子３２、３３」と称する）とを含む。絶縁トランス３１及び絶縁通信素子３２、３３は、各相のアームごとに設けられてよい。なお、絶縁トランス３１及び絶縁通信素子３２、３３は、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子の一例である。

絶縁トランス３１は、電源制御回路４０による制御下で、高電圧系回路部２０に電力を供給する。絶縁通信素子３２は、診断回路２０ｂからの診断結果を表す信号をモータ制御回路４２に伝達する。絶縁通信素子３３は、モータ制御回路４２からのオン／オフ信号をドライバ２０ａに伝達する。絶縁通信素子３２、３３は、高電圧系回路部２０と低電圧系のモータ制御回路４２との間を光学的に結合する絶縁素子（例えばフォトカプラ）であってもよいし、磁気的に結合する絶縁素子（例えば電磁誘導を利用する絶縁素子）であってもよい。なお、絶縁通信素子３３は、ドライバ２０ａとともに絶縁型の駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に組み込まれてもよい。すなわち、絶縁通信素子３３は、ドライバ２０ａとともに絶縁ゲートドライバとして具現化されてもよい。

電源制御回路４０は、絶縁トランス３１を駆動するトランジスタ（図示せず）を含む。図２に示す例では、電源制御回路４０は、各相のアームごとのドライバ２０ａに対して共通である。電源制御回路４０は、複数のドライバ２０ａに供給する電力を一括的に制御する。

モータ制御回路４２は、絶縁通信素子３３及びドライバ２０ａを介してパワーモジュール１０を制御することで、モータ５を制御する。モータ制御回路４２は、例えばアクセル開度に応じた制御目標値に従ってオン／オフ信号を生成し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせる。

ここで、パワーモジュール１０及び高電圧系回路部２０は、モータ５の駆動時に発生する平滑コンデンサＣ１の両端電圧のような高電圧を扱う。扱う電圧は、例えば４００Ｖ以上（第２電圧の一例）である。他方、電源制御回路４０及びモータ制御回路４２は、低電圧で動作する。例えば、電源制御回路４０及びモータ制御回路４２は、８Ｖ〜１６Ｖ程度の電圧（第１電圧の一例）で動作する。絶縁結合部３０は、このような高電圧系と低電圧系とを光学的又は磁気的に結合する機能を果たす。

図３は、本実施例によるインバータ４の制御系７の基板実装態様を示す概略断面図である。図３には、Ｚ方向が示されている。Ｚ方向は、基板７１、７２の厚み方向に対応する。

本実施例では、２枚の基板７１、７２（第１基板及び第２基板の一例）が使用される。基板７１、７２は、同一の外形であるが、異なる外形であってもよい。２枚の基板７１、７２は、Ｚ方向に視て重なる態様で設けられる。２枚の基板７１、７２は、Ｚ方向（第１方向の一例）に離間する。なお、基板７２は、基板７１のＺ方向Ｚ２側（第１側の一例）に位置する。

基板７１には、低電圧系の電子部品が実装され、基板７２には、高電圧系の電子部品が実装される。以下では、基板７１を「低電圧系基板７１」とも称し、基板７２を「高電圧系基板７２」とも称する。低電圧系基板７１には、図２に示した電源制御回路４０及びモータ制御回路４２が実装される。例えば、図３に模式的に示す電子部品９１Ａ（第１電子部品の一例）は、電源制御回路４０及びモータ制御回路４２を形成する。高電圧系基板７２には、図２に示した高電圧系回路部２０が実装される。例えば、図３に模式的に示す電子部品９１Ｂ（第２電子部品の一例）は、高電圧系回路部２０を形成する。なお、パワーモジュール１０は、Ｚ方向に視て基板７１、７２に対して重なる態様で設けられる。例えば、パワーモジュール１０は、遮蔽板（図示せず）を介して基板７１、７２のＺ方向Ｚ１側又はＺ２側に設けられる。

なお、低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２は、例えば、ソリッドタイプの基板である。低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２は、多層基板であってもよい。

Ｚ方向で低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２の間には、絶縁結合部３０が設けられる。なお、図３には、高電圧側と低電圧側との境界がラインＬ１で模式的に示される。

具体的には、絶縁トランス３１は、図３に示すように、Ｚ方向Ｚ１側の端部の端子３１１が低電圧系基板７１に電気的に接続されかつＺ方向Ｚ２側の端部の端子３１２が高電圧系基板７２に電気的に接続される。端子３１１は、図３に示すように、低電圧系基板７１のＺ方向の貫通穴７１０を通って低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ１側に露出し、Ｚ方向Ｚ１側で低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に、半田９０等により接合される。同様に、端子３１２は、図３に示すように、高電圧系基板７２のＺ方向の貫通穴７２０を通って高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ２側に露出し、Ｚ方向Ｚ２側で高電圧系基板７２上の電極（図示せず）に、半田９０等により接合される。なお、変形例では、端子３１１が低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ２側の表面で、低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴７１０は省略されてもよい。あるいは、端子３１２が高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ１側の表面で、高電圧系基板７２の電極（図示せず）に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴７２０は省略されてもよい。

また、絶縁通信素子３３は、図３に示すように、Ｚ方向Ｚ１側の端部の端子３３１が低電圧系基板７１に電気的に接続されかつＺ方向Ｚ２側の端部の端子３３２が高電圧系基板７２に電気的に接続される。端子３３１は、図３に示すように、低電圧系基板７１のＺ方向の貫通穴７１１を通って低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ１側に露出し、Ｚ方向Ｚ１側で低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に、半田９０等により接合される。同様に、端子３３２は、図３に示すように、高電圧系基板７２のＺ方向の貫通穴７２１を通って高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ２側に露出し、Ｚ方向Ｚ２側で高電圧系基板７２上の電極（図示せず）に、半田９０等により接合される。なお、変形例では、端子３３１が低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ２側の表面で、低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴７１１は省略されてもよい。あるいは、端子３３２が高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ１側の表面で、高電圧系基板７２の電極（図示せず）に、半田等により接合されてもよい。この場合、貫通穴７２１は省略されてもよい。

なお、絶縁通信素子３２については、図示や説明をしないが、絶縁通信素子３３と同様であってよい。

ここで、図４及び図５に示す第１比較例及び第２比較例と対比して、本実施例（図３に示す基板実装態様）の効果について説明する。

図４に示す第１比較例では、１枚の基板４００が使用され、基板４００上に、インバータの制御系を形成する電子部品４１０、４１２のすべて又は大部分が実装される。基板４００は、図４に高電圧側と低電圧側との境界をラインＬ１で模式的に示すように、高電圧回路領域と低電圧回路領域とに区分され、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の境界に、絶縁領域４０４が設けられる。絶縁領域４０４は、基板４００の内層を含め、導体を一切含まない領域であり、高電圧回路領域と低電圧回路領域との間に延在し、両者を電気的に絶縁する機能を有する。絶縁領域４０４の幅は、必要な絶縁距離を確保できるように設定される。なお、絶縁トランス４３１及び絶縁通信素子４３３は、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間の絶縁領域４０４上に設けられる。

このような第１比較例では、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域４０４を設定する必要があるので、基板４００の小型化を図ることが難しい。

ところで、パワーモジュール１０は、基板７１、７２に積層される態様で設けられ、インバータ４は全体としてモジュール化される。従って、基板７１、７２のサイズがパワーモジュール１０のサイズに対して過大となると、基板７１、７２のサイズに起因してインバータ４の体格が大きくなるという問題が生じる。

この点、第１比較例では、１枚の基板４００だけを用いることと、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間に絶縁領域４０４を備えることと、に起因して、基板４００のサイズがパワーモジュール１０のサイズに対して過大となりやすい。

これに対して、本実施例によれば、高電圧系と低電圧系のそれぞれに対応して２枚の基板７１、７２を用いるので、第１比較例に比べて基板外形サイズを容易に低減できる。また、本実施例によれば、基板７１、７２間をＺ方向で離間させ、かつ、基板７１、７２間を絶縁結合部３０で光学的又は磁気的に結合するので、絶縁領域が不要となり、第１比較例で生じる不都合を低減できる。すなわち、本実施例によれば、基板７１、７２のサイズがパワーモジュール１０のサイズに対して過大となり難い。このようにして、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板７１、７２の小型化を図ることが可能である。

なお、本実施例では、パワーモジュール１０のサイズは、基板７１、７２の外形よりもわずかに小さくてよい。換言すると、基板７１、７２の外形は、パワーモジュール１０の外形に応じて定まり、パワーモジュール１０の外形に対して最小限に大きくなるように設定されてよい。

図５に示す第２比較例では、Ｚ方向に離間する２枚の基板５０１、５０２が使用され、基板５０１には、低電圧系の電子部品５１０が設けられ、基板５０２には、高電圧系の電子部品５１２が設けられる。基板５０２には、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の境界に、絶縁領域５０４が設けられる。絶縁トランス５３１及び絶縁通信素子５３３は、高電圧回路領域及び低電圧回路領域間の絶縁領域５０４上に設けられる。基板５０１、５０２間は、コネクタ５４０により電気的に接続される。なお、コネクタ５４０は、絶縁素子とは異なり、基板５０１、５０２間を絶縁できないため、絶縁領域５０４が必要となる。

このような第２比較例では、２枚の基板５０１、５０２を用いる分だけ、Ｚ方向に視たときの基板外形サイズを低減できるが、絶縁領域５０４の面積及びコネクタ５４０の設置面積の分だけ、依然として基板５０１、５０２の小型化が阻まれる。また、図５に示す第２比較例では、コネクタ５４０を利用するため、部品点数も多くなる。

これに対して、本実施例によれば、基板７１、７２間を絶縁結合部３０で光学的又は磁気的に結合するので、絶縁領域やコネクタが不要となり、第２比較例で生じる不都合を低減できる。すなわち、基板７１、７２のサイズがパワーモジュール１０のサイズに対して過大となり難い。このようにして、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板７１、７２の小型化を図ることが可能である。

＜実施例２＞
次に、図６以降を参照して、実施例２について説明する。実施例２は、上述した実施例１に対して、絶縁結合部３０の実装態様が異なる。以下では、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

図６は、実施例２によるインバータ４の制御系７の基板実装態様を示す概略断面図である。図７は、図６のラインＡ−Ａに沿った断面図である。

実施例２では、Ｚ方向で低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２の間には、絶縁結合部３０Ａが設けられる。

具体的には、絶縁トランス３４は、図６に示すように、Ｚ方向Ｚ１側の端部の端子３１１Ａが低電圧系基板７１に電気的に接続されかつＺ方向Ｚ２側の端部の端子３１２Ａが高電圧系基板７２に電気的に接続される。端子３１１Ａは、図６に示すように、低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ２側の表面で、低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に、導電性の板ばね９２（弾性部材の一例）を介して電気的に接続される。同様に、端子３１２Ａは、図６に示すように、端子３１２Ａが高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ１側の表面で、高電圧系基板７２の電極（図示せず）に、導電性の板ばね９３（弾性部材の一例）を介して電気的に接続される。

なお、端子３１１Ａと板ばね９２とは溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、端子３１２Ａと板ばね９３とは溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。板ばね９２は、低電圧系基板７１の電極（図示せず）に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、板ばね９３は、高電圧系基板７２の溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。

本実施例では、一例として、絶縁トランス３４は、図６及び図７に示すように、Ｅ字型のコア３４１、３４２をＺ方向に対向させた形態であり、コア３４１には、ボビン３４３まわりに一次側の巻き線３４５が巻回され、コア３４２には、ボビン３４４まわりに二次側の巻き線３４６が巻回されている。なお、変形例では、絶縁トランス３４は、Ｉ字型のコアのような他の形態のコアを備えてもよい。

巻き線３４５の両端は、端子３１１Ａに電気的に接続されてもよいし、端子３１１Ａ自体を形成してもよい。同様に、巻き線３４６の両端は、端子３１２Ａに電気的に接続されてもよいし、端子３１２Ａ自体を形成してもよい。なお、絶縁トランス３４は、センタータップ（図示せず）を備えてもよく、この場合、センタータップからの配線が設けられる。

また、絶縁通信素子３６は、図６に示すように、Ｚ方向Ｚ１側の端部の端子３３１Ａが低電圧系基板７１に電気的に接続されかつＺ方向Ｚ２側の端部の端子３３２Ａが高電圧系基板７２に電気的に接続される。端子３３１Ａは、図６に示すように、ボンディングワイヤ６０１を介して導電性の板ばね９４（弾性部材の一例）に電気的に接続され、板ばね９４は、低電圧系基板７１のＺ方向Ｚ２側の表面で、低電圧系基板７１上の電極（図示せず）に電気的に接続される。同様に、端子３３２Ａは、ボンディングワイヤ６０２を介して導電性の板ばね９５（弾性部材の一例）に電気的に接続され、板ばね９５は、高電圧系基板７２のＺ方向Ｚ１側の表面で、高電圧系基板７２の電極（図示せず）に電気的に接続される。

なお、板ばね９４は、低電圧系基板７１の電極（図示せず）に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。同様に、板ばね９５は、高電圧系基板７２の電極に溶接や導電性接着剤等により接合されてよい。

本実施例では、一例として、絶縁通信素子３６は、低電圧側のチップ３６１と、高電圧側のチップ３６２とを含み、チップ３６１及び３６２は、Ｚ方向で対向する。チップ３６１及び３６２は、それぞれ、対向する側の表面が絶縁膜３６３及び３６４で被覆される。チップ３６１及び３６２は、それぞれ、樹脂材料のモールド部３６５及び３６６に内蔵される。チップ３６１及び３６２は、Ｚ方向で、絶縁膜３６３及び３６４を介して当接し、光学的又は磁気的に結合する。例えば、チップ３６１及び３６２は、それぞれ、フォトカプラを形成する発光素子及び受光素子である。あるいは、チップ３６１及び３６２は、電磁誘導を利用するコアとコイルとを含んでもよい。なお、変形例では、チップ３６１及び３６２は、絶縁膜３６３及び３６４を含まず、非接触であってもよい。

本実施例によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、本実施例によれば、インバータモジュールの小型化に対応して基板７１、７２の小型化を図ることが可能である。

次に、図８〜図１０を参照して、本実施例による組み付け性又はリペア性について説明する。

図８は、絶縁通信素子３６の組み付け前の状態（Ｚ方向で離れた状態）を示し、図９は、絶縁トランス３４の組み付け前の状態（Ｚ方向で離れた状態）を示し、図１０は、図７に示す断面視で、絶縁トランス３４の組み付け前の状態（Ｚ方向で離れた状態）を示す。

絶縁通信素子３６は、高電圧側の部位と低電圧側の部位とが分離可能な構成であり、モールド部３６５及び３６６がＺ方向で当接する態様で結合される。従って、低電圧側の部位であるモールド部３６５（チップ３６１及び絶縁膜３６３を封止した状態）を固定した低電圧系基板７１と、高電圧側の部位であるモールド部３６６（チップ３６２及び絶縁膜３６４を封止した状態）を固定した高電圧系基板７２とを、モールド部３６５及び３６６をＺ方向で合わせる態様で位置決めすることで、絶縁通信素子３６を組み付けることができる。この際、板ばね９４及び９５が撓み、モールド部３６５及び３６６が互いにＺ方向で密着される。

モールド部３６５及び３６６は、好ましくは、それぞれ、互いにＺ方向で対向する側の表面に、相補関係となる凹凸形状３６５ａ及び３６６ａを有してよい。相補関係とは、一方がＺ方向の凹状であるとき、他方が当該凹状に収まるＺ方向の凸状となる関係を意味する。この場合、凹凸形状３６５ａ及び３６６ａが、Ｚ方向に垂直な面内で位置決め機能を果たすので、モールド部３６５及び３６６を正規の位置関係でＺ方向に密着させることが容易となる。

絶縁トランス３４は、高電圧側の部位と低電圧側の部位とが分離可能な構成であり、コア３４１、３４２とともにボビン３４３、３４４がＺ方向で当接する態様で結合される。従って、低電圧側の部位（コア３４１やボビン３４３等）を固定した低電圧系基板７１と、高電圧側の部位（コア３４２やボビン３４４等）を固定した高電圧系基板７２とを、コア３４１、３４２とともにボビン３４３、３４４をＺ方向で合わせる態様で位置決めすることで、絶縁トランス３４を組み付けることができる。この際、板ばね９２及び板ばね９３が撓み、コア３４１、３４２とともにボビン３４３、３４４が互いにＺ方向で密着される。

コア３４１、３４２とともにボビン３４３、３４４は、好ましくは、それぞれ、互いにＺ方向で対向する側の表面に、相補関係となる凹凸形状３７０及び３７１を有してよい。この場合、凹凸形状３７０及び３７１が、Ｚ方向に垂直な面内で位置決め機能を果たすので、絶縁トランス３４の低電圧側と高電圧側とを正規の位置関係でＺ方向に密着させることが容易となる。

本実施例では、上述した実施例１に比べて、低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２をＺ方向に合わせるだけで、絶縁通信素子３６及び絶縁トランス３４のそれぞれの高電圧側の部位と低電圧側の部位とがＺ方向に当接し、絶縁通信素子３６及び絶縁トランス３４に係る組み付けが実質的に完了する。従って、組み付け性が良好である。また、組み付け後に修理等の際、低電圧系基板７１及び高電圧系基板７２をＺ方向に引き離すと、絶縁通信素子３６及び絶縁トランス３４のそれぞれの高電圧側の部位と低電圧側の部位とをＺ方向に容易に引き離すことができる。これにより、絶縁通信素子３６及び絶縁トランス３４等のリペア性が向上する。

なお、本実施例では、絶縁トランス３４に対して板ばね９２及び板ばね９３が設けられるが、板ばね９２及び板ばね９３のうちの一方が省略されてもよい。例えば、板ばね９２が省略され、端子３１１Ａが低電圧系基板７１に直接的に接合されてもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、図１に示す例において、平滑コンデンサＣ１とバッテリ２との間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力変換装置の他の一例）が設けられてもよい。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータに係る制御系（図示せず）の基板実装態様に本発明が適用されてもよい。

＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

一の形態は、第１電圧で動作する第１電子部品（９１Ａ）が実装される第１基板（７１）と、
前記第１基板（７１）の表面に対して垂直な第１方向（Ｚ）で第１側（Ｚ２）に、前記第１電圧より高い第２電圧で動作する第２電子部品（９１Ｂ）が実装される第２基板（７２）と、
前記第１方向（Ｚ）で前記第１基板（７１）と前記第２基板（７２）の間に、一端が前記第１基板（７１）に電気的に接続されかつ他端が前記第２基板（７２）に電気的に接続される絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）とを含む、電力変換装置（４）である。

本形態によれば、異なる電圧で動作する電子部品に対して異なる第１基板（７１）と第２基板（７２）が用いられるので、単一の基板を用いる場合に比べて、基板の小型化を図ることが可能となる。また、第１基板（７１）と第２基板（７２）との間に、絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）が設けられるので、第１電子部品（９１Ａ）の実装領域と第２電子部品（９１Ｂ）の実装領域を電気的に絶縁するための絶縁領域を、第１基板（７１）と第２基板（７２）に設定する必要性がなくなり、第１基板（７１）及び第２基板（７２）の小型化を図ることが可能となる。

また、本形態においては、前記第１基板（７１）及び前記第２基板（７２）は、互いに対して電気的に絶縁するための絶縁領域を有さないこととしてもよい。

この場合、絶縁領域を有さない分だけ第１基板（７１）及び第２基板（７２）の小型化を図ることが可能となる。

また、本形態においては、前記絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）は、前記一端及び前記他端の少なくともいずれか一方が、前記第１基板（７１）及び前記第２基板（７２）のうちの、対応する基板の前記第１方向（Ｚ）の貫通穴（７１０、７１１、７２０、７２１）を通ることとしてもよい。

この場合、絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）の端部を端子として基板に貫通させて、電気的な接続を実現できる。

また、本形態においては、前記絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）は、前記第１電圧側の部位と前記第２電圧側の部位が分離可能な構成であり、前記第１基板（７１）及び前記第２基板（７２）の少なくとも一方に、導電性の弾性部材（９２〜９５）を介して支持されることとしてもよい。

この場合、絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）は、第１電圧側の部位と第２電圧側の部位が分離可能であるので、リペア性が向上する。また、第１電圧側の部位と第２電圧側の部位とを第１方向（Ｚ）に合わせることで、絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）の組み付けが可能であり、組み付け性が向上する。

また、本形態においては、前記絶縁素子（３１、３２、３３、３４、３６）は、トランス（３１、３４）、又は、信号を伝達する素子（３２、３３、３６）を含むこととしてもよい。

この場合、トランス（３１、３４）又は信号を伝達する素子（３２、３３、３６）を利用して、第１基板（７１）及び第２基板（７２）の小型化を図ることが可能となる。

１ 電気回路
２ バッテリ
４ インバータ
５ モータ
７ 制御系
１０ パワーモジュール
１０ｃ 温度センサ
１０ｄ 過電流検出器
２０ 高電圧系回路部
２０ａ ドライバ
２０ｂ 診断回路
３０、３０Ａ 絶縁結合部
３１ 絶縁トランス
３２ 絶縁通信素子
３３ 絶縁通信素子
３４ 絶縁トランス
３６ 絶縁通信素子
４０ 電源制御回路
４２ モータ制御回路
７１ 低電圧系基板
７２ 高電圧系基板
９０ 半田
９１Ａ 電子部品（低電圧側）
９１Ｂ 電子部品（高電圧側）
９２〜９５ 板バネ
３４１ コア
３４２ コア
３４３ ボビン
３４４ ボビン
３６１ チップ
３６２ チップ
３６３ 絶縁膜
３６４ 絶縁膜
３６５ モールド部
３６５ａ 凹凸形状
３６６ モールド部
３６６ａ 凹凸形状
３７０ 凹凸形状
３７１ 凹凸形状
７１０ 貫通穴
７１１ 貫通穴
７２０ 貫通穴
７２１ 貫通穴

Claims (5)

1. 第１電圧で動作する第１電子部品が実装される第１基板と、
   前記第１基板の表面に対して垂直な第１方向で第１側に、前記第１電圧より高い第２電圧で動作する第２電子部品が実装される第２基板と、
   前記第１方向で前記第１基板と前記第２基板の間に、一端が前記第１基板に電気的に接続されかつ他端が前記第２基板に電気的に接続される絶縁素子であって、電力変換回路の要素として動作可能な絶縁素子とを含む、電力変換装置。
2. 前記第１基板及び前記第２基板は、互いに対して電気的に絶縁するための絶縁領域を有さない、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記絶縁素子は、前記一端及び前記他端の少なくともいずれか一方が、前記第１基板及び前記第２基板のうちの、対応する基板の前記第１方向の貫通穴を通る、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記絶縁素子は、前記第１電圧側の部位と前記第２電圧側の部位が分離可能な構成であり、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方に、導電性の弾性部材を介して支持される、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
5. 前記絶縁素子は、トランス、又は、信号を伝達する素子を含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電力変換装置。