JP5991137B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。

交流電源に接続されたコンバータと、このコンバータの直流出力側に接続されたインバータと、直流中間回路に接続された直流平滑コンデンサとを有する電力変換装置を対象とし、前記インバータを構成する半導体スイッチング素子のオン・オフにより前記電力変換装置を流れるノイズ電流を低減させるための装置であって、前記ノイズ電流を検出するノイズ電流検出手段と、検出されたノイズ電流を低減させるためのノイズ補償電流を生成して前記電力変換装置に供給するノイズ補償電流供給手段とを備えたノイズ低減装置において、前記ノイズ補償電流供給手段は、前記ノイズ電流検出手段の検出信号により出力電流が制御される素子であって前記直流中間回路の電圧より低い耐圧を有するトランジスタと、ツェナダイオードとの直列回路を備えた電力変換装置のノイズ低減装置が開示されている（特許文献１）。

特開２００２−２５２９８５号公報

しかしながら、上記従来技術の構成では、例えばFMラジオの周波数帯である高周波数領域になると、ノイズ補償電流供給回路が交流電流成分と逆位相の電流をより精度良く生成する必要があるため、ノイズ電流検出手段は交流電流成分を高精度で検出する必要がある。このため、交流電流成分を高精度で検出するためには高価な検出回路が必要となる。また、高精度に交流電流成分の検出を行ったとしても、高周波領域では制御周期が短くなるため、ノイズ補償電流供給回路を高速動作させる必要がある。高速動作させるためには、例えばトランジスタをSiCといった高価な素子に変える必要がある。。
従って、上記従来技術では、高周波領域のスイッチングに起因して給電母線に発生する交流電流成分を低減させるために高価な回路が必要になるという問題があった。
という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、インバータのスイッチングによるノイズを抑制することができる電力変換装置を提供することである。

本発明は、インバータと接続する正極側の給電母線である第１の給電母線及び負極側の給電母線である第２の給電母線と、第１の給電母線及び第２の給電母線にそれぞれ誘導結合された第１の導電体及び第２の導電体と、抵抗を含み、前記第１の導電体と前記第２の導電体との間を電気的に接続する接続回路とを備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、インバータのスイッチング動作により発生したノイズが第１の導電体、第２の導電体を介して接続回路に含まれる抵抗に流れる。そして、抵抗で熱に消費されるため、低価格な回路で高周波領域の交流電流成分を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 図１のII線に沿う断面図である。 図１の給電母線、磁性体、導電体、及び、接続回路を等価回路で表した、駆動システムの概要図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む、電気自動車の駆動システムの概要図である。 図４のV線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む、電気自動車の駆動システムの概要図である。 図６のVII線に沿う断面図である。 図６の給電母線の斜視図である。 図６の抵抗の抵抗値に対するノイズ特性を示すグラフである。 図６の駆動システムにおける、ノイズ周波数に対する、給電母線のインピーダンス特性を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 本発明の変形例に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 本発明の変形例に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。 図１５の等価回路の回路図である。 図１５の電力変換装置の構成のうち、一部の構成の斜視図である。 図１７のXVII線に沿う断面図である。 図１８の等価回路の回路図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の構成のうち、一部の構成の斜視図である。 図１５の等価回路の回路図である。 本発明の変形例に係る電力変換装置の構成のうち、一部の構成の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の構成のうち、一部の構成の斜視図である。 図２３の矢印XXIVの矢視図である。 図２４のXXV線に沿う断面図である。 図２４の等価回路の回路図である。 図２３の等価回路の回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。図２は図１のII線に沿う断面図である。詳細な図示は省略するが、本例の電気自動車は、三相交流電力モータなどの電動機３００を走行駆動源として走行する車両であり、電動機３００は電気自動車の車軸に結合されている。以下、電気自動車を例に説明するが、本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）にも適用することができ、また車両以外の装置に搭載される電力変換装置にも適用可能である。

本例の電力変換装置を含む駆動システムは、電力変換装置１００と、直流電源２００と、電動機３００と、シールド線７、８を備えている。直流電源２００は、複数の電池により構成され、シールド線７により電力変換装置１００に接続されている。直流電源２００は、車両の動力源となり、電力変換装置１００に直流電力を供給する。電力変換装置１００は、直流電源２００と電動機３００との間に接続され、直流電源２００から供給される直流電力を交流電力に変換し電動機３００に供給する。シールド線７、８は、金属線を樹脂により被覆することで形成される電線である。シールド線７は、一対のシールド線で構成され、一方のシールド線７は直流電源２００の正極端子と給電母線１１とを接続し、他方のシールド線７は直流電源２００の負極端子と給電母線２１とを接続する。シールド線８は三本のシールド線により構成され、３本のシールド線８は、電動機３００のＵ相、Ｖ相、Ｗ相と対応して、バスバ６と電動機３００とを接続する。

電力変換装置１００は、給電母線１１、２１と、磁性体１２、２２と、導電体１３、２３と、接続回路３０と、平滑コンデンサ４と、パワーモジュール５と、バスバ６とを備えている。給電母線１１は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の正極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｐ側の電源線に相当する。給電母線２１は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の負極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｎ側の電源線に相当する。給電母線１１の側面のうち、磁性体１２と対向しない、給電母線１１の側面は、給電母線２１の側面と対向している。同様に、給電母線２１の側面のうち、磁性体２２と対向しない、給電母線１１の側面は、給電母線１１の側面と対向している。給電母線１１、２１の一部、又は、給電母線１１、２１の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線７の先端に接続されている。

磁性体１２は、板状（平板）に形成され、給電母線１１及び導電体１３より透磁率の高い材料で、例えばフェライト等により形成されている。磁性体１２の両側面は、給電母線１１の主面（長手方向に沿う面の内、最も幅の広い面）及び導電体１３の主面とそれぞれ対向して、給電母線１１と導電体１３との間に設けられ、給電母線１１と導電体１３との間に狭持されている。磁性体２２は、板状（平板）に形成され、給電母線２１及び導電体２３より透磁率の高い材料で形成されている。磁性体２２の両側面は、給電母線２１の主面及び導電体２３の主面とそれぞれ対向して、給電母線２１と導電体２３との間に設けられ、給電母線２１と導電体２３との間に狭持されている。

導電体１３は板状で、導電材料により形成され、例えば磁性体１２に金属テープを貼り付けることで磁性体１２の表面に取り付けられている。導電体１３の底面は、磁性体１２の上面と対向する位置に配置されている。導電体２３は板状で、導電材料により形成され、例えば磁性体２２に金属テープを貼り付けることで磁性体２２の表面に取り付けられている。導電体２３の上面は、磁性体２２の下面と対向する位置に配置されている。

給電母線１１、磁性体１２及び導電体１３は、磁性材料と、当該磁性材料を狭持する、２枚の導電板で構成されているため、インダクタ結合（相互インダクタンス）として作用する。同様に、給電母線２１、磁性体２２及び導電体２３は、磁性材料と、当該材料を狭持する、２枚の導電板で構成されているためインダクタ結合（相互インダクタンス）として作用する。すなわち、給電母線１１と導電体１３との間は誘導結合し、給電母線２１と導電体２３との間は誘導結合している。

また、図２に示すように、給電母線１１と磁性体１２との間には隙間が設けられており、給電母線２１と磁性体２２との間にも隙間が設けられている。そして、当該隙間により、給電母線１１と導電体１３との間、及び給電母線２１と導電体２３との間には、絶縁性が確保されるため、給電母線１１及び導電体１３はコンデンサとして作用し、給電母線２１及び導電体２３もコンデンサとして作用する。

接続回路３０は、抵抗３１と、配線３２、３３とを備えている。接続回路３０は、導電体１３と導電体２３との間を電気的に接続する回路である。抵抗３１は、接続回路３０に抵抗成分を持たせるために設けられた回路である。抵抗３１の抵抗値は、少なくとも導電体１３、２３の抵抗値より高く設定され、配線３２及び配線３３の配線抵抗よりも高くなっている。配線３２の一端は導電体１３に接続され、他端は抵抗３１に接続されている。配線３３の一端は導電体２３に接続され、他端は抵抗３１に接続されている。すなわち、接続回路３０は導電体１３と導電体２３との間を電気的に導通しつつ、導電体１３と導電体２３との間で短絡することを防ぐよう抵抗３１を備えている。

給電母線１１、２１はそれぞれ分岐して、平滑コンデンサ４の正極端子と負極端子にそれぞれ接続され、パワーモジュール５の正極端子と負極端子にそれぞれ接続されている。平滑コンデンサ４は、給電母線１１及び給電母線２１との間に接続されることで、直流電源２００とパワーモジュール５との間に接続される。平滑コンデンサ４は、直流電源２００に入出力される電力を整流するコンデンサである。

パワーモジュール５は、給電母線１１、２１を介して、直流電源２００とバスバ６との間に接続されている。パワーモジュール５は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のモジュール化された、複数の半導体スイッチング素子を基板上に複数有している。そして、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、当該半導体スイッチング素子をオン及びオフさせることで直流電源からの電力を変換して、バスバ６を介して電動機３００に電力を出力するインバータである。図示しないコントローラが、車両のアクセル開度と対応するトルク指令値から、当該半導体スイッチング素子のスイッチング信号を生成し、パワーモジュール５に出力することで、当該半導体スイッチング素子のオン及びオフが切り換えられて、電動機３００において所望の出力トルクを得るための交流電力がパワーモジュール５から出力される。パワーモジュール５は電動機３００の各相に対応させて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の出力線で、三相の電動機３００に電気的に接続されている。

バスバ６は、導電材料により板状の、３本の導電板で形成されており、パワーモジュール５とシールド線８をと接続する。バスバ６の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線８の先端に接続されている。

次に、本例における、給電母線１１、２１、磁性体１２、２２、導電体１３、２３、及び、接続回路３０の作用について、図３を用いて説明する。図３は、図１の駆動システムのうち、給電母線１１、２１、磁性体１２、２２、導電体１３、２３、及び、接続回路３０を等価回路で示した概要図である。なお、図３において、電力変換装置１００の一部及びシールド線７、８は図示を省略している。

上記のように、導電体１３及び導電体２３は、磁性体１２及び磁性体２２をそれぞれ介して、給電母線１１及び給電母線２１にそれぞれ誘導結合しているため、図３に示すように、コイルでそれぞれ表される。そして給電母線１１と給電母線２１との間は、当該コイルと、抵抗３１とを接続する等価回路で表される。

ところで、パワーモジュール５に含まれるスイッチング素子がスイッチング動作すると、スイッチングノイズが発生する。スイッチングノイズは、スイッチング素子のスイッチングのタイミングに応じて様々な周波数のノイズとなり、さらに給電母線１１、２１において特定の周波数でピーク値をもつノイズ発生源となるため、電力変換装置１００の外部へ漏洩する可能性がある。そして、電力変換装置１００を備えた車両に搭載されている車載ラジオの周波数帯域と、ノイズの周波数とが干渉した場合には、ラジオの聴取を困難にしたり、ノイズがユーザにとって耳障りとなる雑音になったりする可能性もある。さらに、ノイズが、車両に搭載された他の電子機器へ悪影響を及ぼす可能性もある。

本例では、導電体１３及び導電体２３が、給電母線１１及び給電母線２１にそれぞれ誘導結合されているため、パワーモジュール５でスイッチングノイズにより、給電母線１１、２１でノイズが発生した場合には、当該ノイズを、誘導結合させた部分（図３で等価的に示すコイルに相当）で誘起させる。そして、誘導結合させた部分で誘起されたノイズ電流を、抵抗３１で熱として消費させる。これにより、ノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へノイズの漏洩を防ぐ。

また、本例では、抵抗３１の抵抗値と、給電母線１１、２１、磁性体１２、２２、及び、導電体１３、２３により形成される誘導結合を、スイッチングノイズ成分（周波数）に応じて設定し、スイッチングに基づくノイズを抑制する。すなわち、スイッチングノイズは、複数の周波数を持っており、給電母線１１の形状等により、特定の周波数のノイズが、給電母線１１で発生するため、当該特定の周波数のノイズのピーク値を抑制するよう、ノイズ成分に応じて抵抗３１の抵抗値及び容量結合部分の相互インダクタを設定することで、ノイズのピークを抑制することができる。

上記のように、本例は、パワーモジュール５に接続される給電母線１１及び給電母線２１と、給電母線１１及び給電母線２１にそれぞれ誘導結合された導電体１３及び導電体２３と、抵抗を含み、導電体１２と導電体２２との間を電気的に接続する接続回路３０とを備えている。これにより、パワーモジュール５のスイッチングに基づき、給電母線１１及び２１で発生したノイズによるノイズ電流を、誘導結合された部分に導通させることで、ノイズ電流を抵抗３１に流し、熱として消費させ、ノイズを抵抗３１で吸収することができる。その結果として、ノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へのノイズの漏洩を防ぐことができる。また、誘導結合させるための回路及び接続回路３０に、複雑な回路を用いなくてもよいため、回路構成の簡素化を図りつつ、ノイズの抑制を実現することができ、コストを下げることができる。

また本例は、給電母線１１と導電体１３との間に設けられる磁性体１２と、給電母線２１と導電体２３との間に設けられる磁性体２２とを備えている。これにより、給電母線１１、２１と導電体１３、２３との間の誘導結合が強くなるため、ノイズの抑制効果を高めることができる。また、本例は、導電体１３、２３は、磁性体１２、２２を介して、給電母線１１、２１の近傍に配置されているため、給電母線１１、２１と導電体１３、２３との間の誘導結合を強くすることができ、ノイズの抑制効果を高めることができる。

また本例は、抵抗３１の抵抗値を、導電体１３又は導電体２３の抵抗値より高くする。これにより、接続回路３０により導電体１３と導電体２３との間を接続した場合に、導電体１３、２３間の短絡を防ぎ、ノイズを抑制することができる。

また、導電体１３、２３は金属テープにより形成されている。これにより、導電体１３、２３を容易に形成することができる。

本例は、パワーモジュール５のスイッチング動作により給電母線１１、２１で発生するノイズ成分に応じて、抵抗３１の抵抗値、または、誘導結合部分の相互インダクタンスを設定する。これにより、スイッチング動作により発生するノイズのピークに合わせて、容量結合部分及び抵抗３１においてノイズを吸収させることができ、ノイズを抑制することができる。

なお、本例は、磁性体１２、２２を導電体１２、２３の表面上に設けたが、磁性体１２、２３との絶縁状態を確保しつつ、給電母線１１、２１の表面上に、別途、磁性体を設けてもよい。

上記パワーモジュール５が本発明に係る「インバータ」に相当し、給電母線１１が本発明の「第１の給電母線」に、給電母線２１が本発明の「第２の給電母線」に、導電体１３が本発明の「第１の導電体」に、導電体２３が本発明の「第２の導電体」に、磁性体１２が本発明の「第１の磁性体」に、磁性体２２が本発明の「第２の磁性体」に相当する。

《第２実施形態》
図４は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。図５は、図４のV線に沿う断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、誘電体を設ける点が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

誘電体１４は、板状（平板）に形成され、給電母線１１及び導電体１３より誘電率の高い材料で、例えば樹脂等により形成されている。誘電体１４の両側面は、給電母線１１の主面及び磁性体１２の主面とそれぞれ対向して、給電母線１１と磁性体１２との間に設けられ、給電母線１１と導電体１３との間に狭持されている。誘電体２４は、板状（平板）に形成され、給電母線２１及び導電体２３より誘電率の高い材料で形成されている。誘電体２４の両側面は、給電母線２１の主面及び磁性体１２の主面とそれぞれ対向して、給電母線２１と導電体２３との間に設けられ、給電母線２１と導電体２３との間に狭持されている。

給電母線１１及び導電体１３は、誘電材料（絶縁材料）と磁性材料（フェライト）を狭持しているため、インダクタンスとして作用し、さらに、コンデンサとしても作用し給電母線１１と導電体１３との間は誘導結合しつつ、容量結合することになる。給電母線２１及び導電体２３についても、同様に、給電母線１１と導電体１３との間は誘導結合しつつ、容量結合している。

これにより、本発明は、パワーモジュール５のスイッチングノイズによるノイズ電流を、誘導結合及び容量結合された部分に導通させることで、ノイズ電流を抵抗３１に流し、熱として消費させ、ノイズを抵抗３１で吸収することができる。その結果として、ノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へのノイズの漏洩を防ぐことができる。

《第３実施形態》
図６は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。図７は、図６のVII線に沿う断面図である。本例では上述した第２実施形態に対して、誘電体の構成が異なる。これ以外の構成は、上述した第２実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

図６及び図７に示すように、誘電体１４は給電母線１１、２１及び磁性体１２、２３の表面を樹脂で覆いつつ、給電母線１１と導電体１３との間、及び、給電母線２１と導電体２３との間に設けられ、導電体１３及び導電体２３に狭持されるよう構成されている。言い換えると、給電母線１１の外周の一部は誘電体１４に覆われ、給電母線２１の外周の一部は誘電体１４に覆われ、磁性体１２、２２の側面は誘電体１４に覆われている。誘電体１４は、給電母線１１と給電母線２１との間に狭持される。これにより、導電体１３は磁性体１２により給電母線１１に誘導結合されつつ、誘電体１４により給電母線１１に容量結合される。また、導電体２３も、同様に、磁性体２２により給電母線２１に誘導結合されつつ、誘電体２４により給電母線２１に容量結合される。

ここで、本例における抵抗３１の抵抗値の設定方法について、図８〜図１０を用いて説明する。図８は給電母線１１、２１の斜視図であり、図９は抵抗３１の抵抗値に対するノイズ特性を示すグラフであり、図１０はノイズ周波数に対する、給電母線１１、２１のインピーダンス特性を示すグラフである。なお、図７において、給電母線１１、２１の長さをｌ、幅をｗ、高さＨとし、給電母線１１と給電母線２１との間の距離をｄとする。

給電母線１１と給電母線２１との間の誘導成分をＬ_ｐｎ、容量成分をＣ_ｐｎとすると、給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）は、下記の式（１）で示されるように、誘導成分（Ｌ_ｐｎ）の平方根に比例し、容量成分（Ｃ_ｐｎ）の平方根に反比例する値により近似される。

そして、給電母線１１と給電母線２１との間の自己インダクタンス（Ｌ_ｏ）及び相互インダクタンス（Ｍ_ｏ）は、以下の式（２）及び式（３）により表される。

長さ（Ｌ）が、距離（ｄ）に対して十分長い場合には、式（１）において、給電母線１１と給電母線２１との間の誘導成分（Ｌ_ｐｎ＝２（Ｌ_ｏ−Ｍ_ｏ））と比較して、給電母線１１と給電母線２１との間の容量成分（Ｃ_ｐｎ）が支配的になる。

給電母線１１と給電母線２１との間の比誘電率をε_ｒとし、真空誘電率をε_ｏとし、給電母線１１及び給電母線２１の相互に対向する面の面積をＳとすると、容量成分（Ｃ_ｐｎ）は、下記の式（４）で近似される。

そして、式（４）を式（１）に代入することで、下記の式（５）が導き出される。

すなわち、給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）は、距離（ｄ）の平方根に比例し、面積（Ｓ）の平方根に反比例する値で近似される。

接続回路３０において、ノイズ低減効果を発揮させるためには、抵抗３１と給電母線１１、２１の抵抗との間でマッチングさせることが求められる。給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）を中心に、抵抗３１の抵抗値を変化させ、ノイズ特性をとると、図９に示すような特性を示す。なお、図９において、縦軸はノイズ強度を表してしている。すなわち、給電母線１１、２１の抵抗に対して、抵抗３１の抵抗値を抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に設定した場合が最もノイズを低減させて、少なくとも、抵抗値（Ｒ_ｐｎ）を、抵抗値（Ｒ_ｐｎ／１０）から抵抗値（１０Ｒ_ｐｎ）の間に設定することで、ノイズを低減させることができる。

次に、パワーモジュール５に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により生じるスイッチングノイズの周波数に対する、インピーダンス特性について説明する。ここで、給電母線１１、２１からみた、誘導結合部分及び接続回路３０のインピーダンスをＺ_ｏとし、抵抗３１の抵抗値（Ｒ）を抵抗値（Ｒ_ｐｎ）とマッチングさせた場合（Ｒ≒Ｒ_ｐｎ）のインピーダンス特性を図８のグラフａに示し、抵抗３１の抵抗値を抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に対して十分に大きい場合（Ｒ＞＞Ｒ_ｐｎ）、または、抵抗３１の抵抗値を抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に対して十分に小さい場合（Ｒ＜＜Ｒ_ｐｎ）のインピーダンス特性を図８のグラフｂで示す。

グラフｂに示すように、給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に対して、抵抗３１の抵抗値（Ｒ）が十分に大きい、または、十分に小さい場合には、鋭い共振を示し、共振点でのインピーダンスの変化量が大きくなっている。一方、グラフａに示すように、抵抗３１の抵抗値（Ｒ）が給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に近似している場合には、共振が緩くなり、共振点でのインピーダンスの変化量が小さくなるため、共振点に相当する周波数のノイズが抑制される。これにより、抵抗３１の抵抗値（Ｒ）を、給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）に基づいて設定することで、ノイズを抑制することができる。また、共振点付近に、ラジオの周波数等、干渉させたくない周波数帯域（図９に示す帯域Ａ）がある場合でも、抵抗３１の抵抗値（Ｒ）と給電母線１１、２１の抵抗値（Ｒ_ｐｎ）とをマッチングさせることで、共振周波数におけるインピーダンス（Ｚ_ｏ）の変化量を抑制し、その結果として、当該周波数帯域におけるノイズを抑制することができる。

上記のように、本例は、給電母線１１、２１の表面の一部と磁性体１２、２２を覆い（樹脂によりモールドされ）、給電母線１１と導電体１３との間、及び、給電母線２１と導電体２３との間に設けられ、樹脂により形成される誘電体１４を備えている。これにより、本例は、導電体１３、２３と給電母線１１、２１とを容量結合及び誘導結合させるように導電体１３、２３を位置決めする際に、導電体１３、２３を誘電体１４の表面に配置すればよいため、容易に、給電母線１１、２１に対する導電体１３、２３の位置決めを容易にすることができ、その結果として、給電母線１１、２１で発生するノイズを抑制することができる。

また本例において、抵抗３１の抵抗値は、給電母線１１と給電母線２１との間の誘導成分の平方根に比例し、かつ、給電母線１１と給電母線２１との間の容量成分の平方根に反比例する値に設定されている。これにより、給電母線１１、２１で発生するノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へノイズの漏洩を防ぐことができる。

また本例において、抵抗３１の抵抗値は、給電母線１１と給電母線２１との間の距離の平方根に比例し、かつ、給電母線２１と対向する給電母線１１の対向面の面積、または、給電母線１１と対向する給電母線２１の対向面の面積の平方根に反比例する値に設定されている。これにより、給電母線１１、２１で発生するノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へノイズの漏洩を防ぐことができる。

なお、本例は、誘電体１４を一体化させて、給電母線１１及び給電母線２１を覆う構成としたが、誘電体１４を分離させて、分離した誘電体１４が、給電母線１１の一部及び給電母線２１の一部をそれぞれ覆うように、構成してもよい。

上記の誘電体１４が本発明の「第１の誘電体」及び「第２の誘電体」に相当する。

《第４実施形態》
図１１は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、接続回路４０を設ける点が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第７実施形態の記載を適宜、援用する。

図１１に示すように、接続回路４０は、抵抗４１と、配線４２、４３とを備えている。接続回路４０は、接続回路３０と同様に、導電体１３と導電体２３との間を接続する回路である。接続回路３０が導電体１３及び導電体２３の先端に、接続回路４０が導電体１３及び導電体２３の他端に接続される。抵抗４１の抵抗値は、抵抗３１と同様に、給電母線１１、２１で発生するノイズのノイズ成分に応じて設定され、また、給電配線１１、２１の抵抗とマッチングさせるよう設定される。

上記のように、本例は、導電体１３と導電体２３との間に、抵抗３１、４１を有する接続回路３０、４０を接続する。これにより、導電体１３と導電体２３との間には、二つの抵抗３１、４１が接続されるため、誘導結合部分で誘起されたノイズによるノイズ電流を二つの抵抗で熱として消費させることができるため、ノイズを抑制する時間を短縮化することができる。また、ノイズのモードを分散させることができるため、ノイズの抑制効果を高めることができる。

なお、本例は、図１２に示すように、抵抗５１と、配線５２、５３とを有する接続回路５０を、導電体１３と導電体２３との間に接続してよく、また、導電体１３と導電体２３との間には、抵抗３１、４１、５１と同様の抵抗を含む接続回路をさらに接続してもよい。接続回路５０は接続回路３０、４０と同様な回路である。図１２は、本発明の実施形態の変形例に係る電力変換装置１００を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。

なお、本例は、図１３に示すように、導電体１３を、平板状の導電体１３ａ及び導電体１３ｂにより構成し、導電体２３を、平板状の導電体２３ａ及び導電体２３ｂにより構成し、導電体１３ａと導電体１３ｂとの間、及び、導電体２３ａと導電体２３ｂとの間を接続回路４０で接続してもよい。図１３は、本発明の実施形態の変形例に係る電力変換装置１００を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。これにより、容量結合部分で誘起されたノイズを複数の抵抗で熱として消費させることができるため、ノイズを抑制する時間を短縮化することができる。また、ノイズのモードを分散させることができるため、ノイズの抑制効果を高めることができる。

《第５実施形態》
図１４は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、抵抗６０を設ける点が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

抵抗６０は、複数の抵抗６０ａ〜６０ｃを有し、抵抗６０ａ〜６０ｃは、板状に形成されている。また抵抗６０ａ〜６０ｃは、所定の間隔をあけて、導電体２３の側面のうち、誘電体２２と対向しない側の側面に設けられている。また抵抗６０ａ〜６０ｂの単位長さあたりの抵抗値は、導電体２３の単位長さあたりの抵抗値より大きくなるよう、抵抗６０ａ〜６０ｃの材料が選択され、または、抵抗６０ａ〜６０ｃの形状が設計されている。

導電体１３の先端と導電体２３の先端との間には、板状の導電体１７が接続されており、導電体１３と導電体２３との間は、導電体１７を介して、電気的に接続されている。

抵抗６０ａ〜６０ｃの抵抗値は、導電体１３、１７、２３の抵抗値より高くなっており、抵抗６０ａ〜６０ｃは、導電体２３の抵抗を増大させるために設けられている。そして、給電母線１１、２１で発生したノイズによりノイズ電流が導電体１３、１７、２３に流れると、ノイズ電流は、抵抗値の高い抵抗６０ａ〜６０ｃで熱として消費される。これにより、本例は、高周波のノイズ電流を吸収する。

上記のように、本例は、導電体１３又は導電体２３の抵抗値より高い抵抗値である抵抗６０を導電体２３に設け、導電体１７により導電体１３と導電体２３との間を電気的に接続する。これにより、給電母線１１、２１で発生したノイズによるノイズ電流が抵抗６０で消費されるため、給電母線１１、２１で発生するノイズを抑制することができる。

これにより、スイッチグノイズによるノイズ電流が、導電体１３ａと導電体１３ｂとの間、導電体１３ｂと導電体１３ｃとの間、導電体２３ａと導電体２３ｂとの間、及び、導電体２３ｂと導電体２３ｂとの間を導通する際には、増大した抵抗６０ａ〜６０ｄを流れ、熱として消費されるため、給電母線１１、２１で発生するノイズを抑制することができる。また、図２２に示す抵抗６０ａ〜６０ｃと比較して、抵抗６０ａ〜６０ｄの大きさを小型化させることができる。

なお、抵抗６０は、導電体１７、３２に設けてもよい。

なお、本例は、抵抗６０ａ〜６０ｃにより抵抗を増大させたが、抵抗６０ａ〜６０ｃの代わりに、導電体１３、導電体１５又は導電体２３の少なくとも一部分にフェライトを含ませることで、抵抗６０ａ〜６０ｃを形成してもよい。これにより、導電体１３、１５、２３のうち、フェライトを含む部分の抵抗値が、フェライトを含まない部分の抵抗値より高くなるため、ノイズ電流を、当該フェライトを含む部分で消費させることができ、ノイズを抑制することができる。また、導電体２３の一部にフェライトを吹き付ければよいため、導電体１３、１５、２３に容易に抵抗成分を加えることができる。

なお本例の抵抗６０ａ〜６０ｃが本発明に係る「抵抗」に相当し、抵抗６０ａ〜６０ｃ及び導電体３２を含む回路部分が本発明の「接続回路」に相当する。

《第６実施形態》
図１５は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。図１６は図１５の駆動システムの回路図である。本例では上述した第１実施形態に対して、給電母線の構成が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。なお、本例の電力変換装置は、後述する接続回路３０及び導電体２００を備えているが、図１５及び図１６では、磁性体１２、２２、導電体１３、２３及び接続回路３０の図示を省略している。

本例の駆動システムは、直流電源２００と、電動機３００と、シールド線６、７と、電力変換装置１００とを備えている。

直流電源２００は、複数の二次電池を直列又は並列に接続した電池と、当該電池の正極端子及び負極端子により構成され、シールド線５０により電力変換装置に接続されている。直流電源２００は、車両の動力源となり、電力変換装置に直流電力を供給する。電力変換装置は、直流電源２００と電動機２との間に接続され、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し電動機２に供給する。

シールド線７は、一対のシールド線で構成され、一方のシールド線７１は直流電源２００の正極端子と給電母線１１１とを接続し、他方のシールド線７２は直流電源２００の負極端子と給電母線１３１とを接続する。シールド線７１は、線状の金属線７１ａの外周を、樹脂により形成された樹脂部７１ｂで被覆することで構成される電線である。シールド線７２は、シールド線７１と同様に構成されている。

電力変換装置は、金属筐体９と、給電母線１１１、１２１〜１２３、１３１、１４１〜１４３と、パワーモジュール５と、コンデンサ４と、バスバ８とを備えている。また、電力変換装置は、図１５及び図１６では図示しない、磁性体１２、２２、導電体１３、２３及び接続回路３０を備えている。

金属筐体３は、電力変換装置の外装部材であって、電力変換装置１００内で発生するノイズの外部への漏洩を防ぐための筐体である。金属筐体３は、金属製の部材で形成されており、内部に、給電母線１１１、１２１〜１２３、１３１、１４１〜１４３と、パワーモジュール５と、コンデンサ４と、バスバ８と、磁性体１２、２２と、導電体１３、２３と、接続回路３０とを収容する。

給電母線１１１、１２１〜１２３、１３１、１４１〜１４３は、板状（平板状）の導電体により形成され、直流電源２００とパワーモジュール５との間を電気的に接続する導電性の部材である。給電母線１１１、１３１は、直流電源から出力される電力をパワーモジュール５に給電する一対の電源線である

給電母線１１１は、シールド線７を介して、直流電源２００の正極側に接続されており、パワーモジュール５を構成するインバータ回路のうち、Ｐ側の電源線に相当する。また、給電母線１３１は、シールド線７２を介して、直流電源２００の負極側に接続されており、パワーモジュール５を構成するインバータ回路のうち、Ｎ側の電源線に相当する。

給電母線１１１、１３１は、互いの主面（長手方向に沿う面の内、最も幅の広い面）同士を対向するよう配置されており、給電母線１１１、１３１の互いに対向する対向面の間に隙間を設けて、配置されている。すなわち、給電母線１１１の上下面（主面に沿った面）のうち、下面が給電母線１３１と対向し、給電母線１３１の上下面のうち、上面が給電母線１１１と対向している。また、給電母線１１１と給電母線１３１は、インダクタンス成分を低減させるために、近接している。給電母線１１１、１３１の一部、又は、給電母線１１１、１３１の先端部分が、電力変換装置の端子（タブ）となって、シールド線７の先端に接続されている。

給電母線１２１、１４１、給電母線１２２、１４２及び給電母線１２３、１４３は、ＰＮ電源線である給電母線１１１、１３１の電力を、パワーモジュール５のインバータ回路の各相に、それぞれ給電する、一対の配線である。

給電母線１２１〜１２３は、給電母線１１１及びパワーモジュール５に接続されており、パワーモジュール５のインバータ回路のうち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の上アーム回路へのそれぞれの接続用配線に相当する。給電母線１４１〜１４３は、給電母線１３１及びパワーモジュール５に接続されており、パワーモジュール５のインバータ回路のうち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の下アーム回路へのそれぞれの接続用配線に相当する。

給電母線１２１、１４１は、互いの主面同士を対向するよう配置されており、給電母線１２１、１４１の互いに対向する対向面の間に隙間を設けて、配置されている。すなわち、給電母線１２１の上下面（主面に沿った面）のうち、下面が給電母線１４１と対向し、給電母線１４１の上下面のうち、上面が給電母線１２１と対向している。また、給電母線１２１と給電母線１４１は、インダクタンス成分を低減させるために、近接して配置されている。

給電母線１２１の長手方向の両端部のうち、一方の先端部の側面は、給電母線１１１の長手方向に沿う側面と、面同士で接触した状態で、給電母線１１１の側面に接続されている。給電母線１２１の長手方向の両端部のうち、他方の先端部の側面は、パワーモジュール５の端子に接続されている。給電母線１２２、１２３も同様に、長手方向の両端部の側面は、給電母線１１１の側面、及び、パワーモジュール５の端子にそれぞれ接続されている。また、給電母線１２１と給電母線１２２との間、及び、給電母線１２２と給電母線１２３との間には、一定の隙間が空くように、給電母線１２１〜１２３が配置されている。

給電母線１４１の長手方向の両端部のうち、一方の先端部の側面は、給電母線１３１の長手方向に沿う側面と、面同士で接触した状態で、給電母線１３１の側面に接続されている。給電母線１４１の長手方向の両端部のうち、他方の先端部の側面は、パワーモジュール５の端子に接続されている。給電母線１４２、１４３も同様に、長手方向の両端部の側面は、給電母線１３１の側面、及び、パワーモジュール５の端子にそれぞれ接続されている。また、給電母線１４１と給電母線１４２との間、及び、給電母線１４２と給電母線１４３との間には、一定の隙間が空くように、給電母線１４１〜１４３が配置されている。

給電母線１１１及び給電母線１２１〜１２３は、それぞれの主面が面一になるよう、配置されている。また、給電母線１３１及び給電母線１４１〜１４３は、それぞれの主面が面一になるよう、配置されている。

なお、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３とパワーモジュール５との接続位置は、図１５では、直方体の形状のパワーモジュール５に対して正面に設けたが、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３の主面がパワーモジュール５の底面に沿うように配置され、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３の主面とパワーモジュール５の底面同士を接続するようにしてもよい。また、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３は、パワーモジュール５の他の面に接続されてもよい。

パワーモジュール５のインバータの回路は、図１６に示すように、複数のスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）を直列に接続し、かつ、当該複数のスイッチング素子に対して還流ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を逆並列にそれぞれ接続した直列回路を、ＰＮ電源線（給電母線１１、３１に相当）の間に接続している。Ｖ相及びＷ相のアーム回路を構成するスイッチング素子（Ｓ３〜Ｓ６）及びダイオード（Ｄ３〜Ｄ６）も、それぞれ直列に接続されている。そして、インバータ回路は、複数の当該直列回路をＰＮ電源線の間で、並列に複数接続している

コンデンサ４は、パワーモジュール５のインバータ回路の平滑コンデンサであり、給電母線１１１と給電母線１３１との間に接続されている。コンデンサ４は、パワーモジュール５の上に載置されている。なお、図１５では、図示を省略しているが、コンデンサ４は、給電母線１１、３１と配線により電気的に接続されている。また、コンデンサ４は、給電母線２１〜２３と給電母線４１〜４３との間に、配線により接続されていてもよい。

次に、図１７〜図１９を用いて、磁性体１２、２２、導電体１３、２３及び接続回路３０の構成を説明する。図１７は、本例の電力変換装置うち、Ｕ相に相当する給電母線１２１、１４１と給電母線１１１、１３１との接続部分の斜視図である。図１８は図１７のXVIII線に沿う断面図である。図１９は図１７で示す構成の等価回路である。

図１７及び図１８に示すように、給電母線１１１の側面のうち、給電母線１３１と対向する対向面に対して、給電母線１３１とは反対側の側面（給電母線１１と対向しない側面であり、給電母線１３１の上側の側面）には、磁性体１２を介して、板状の導電体１３が設けられている。導電体１３は、給電母線１２１の側面のうち、給電母線１４１と対向する対向面に対して、給電母線１４１とは反対側の側面の一部と、磁性体１２を介して、配置されている。言い換えると、導電体１３は、磁性体１２を介して、給電母線１１１の主面の一部、給電母線１２１の主面の一部、及び、給電母線１１１と給電母線１２１との接続部分を覆うように、配置されている。導電体１３は、給電母線１１１、１２１の主面と平行に沿った板状の部材であり、導電材により形成されている。

給電母線１３１の側面のうち、給電母線１１１と対向する対向面に対して、給電母線１１１とは反対側の側面（給電母線１１１と対向しない側面であり、給電母線１３１の下側の側面）には、磁性体２２を介して、板状の導電体２３が設けられている。導電体２３は、給電母線１４１の側面のうち、給電母線１２１と対向する対向面に対して、給電母線１２１とは反対側の側面の一部と、磁性体２２を介して、配置されている。言い換えると、導電体２３は、磁性体２２を介して、給電母線１３１の主面の一部、給電母線１４１の主面の一部、及び、給電母線１３１と給電母線１４１との接続部分を覆うように、配置されている。また、導電体２３は、給電母線１３１、１４１の主面と平行に沿った板状の部材であり、導電材により形成されている。

導電体１３は、給電母線１１１、１２１と近接した位置に配置されている。そして、導電体１３及び給電母線１１１、１２１は導電性の材料により形成されている。そのため、導電体１３及び給電母線１１１、１２１との間には、結合容量（キャパシタンス）が発生し、導電体１３及び給電母線１１１、１２１はコンデンサとして作用する。また、同様に、導電体２４及び給電母線１３１、１４１もコンデンサとして作用する。

導電体２３、２４の長手方向に両端部のうち、一方の端部は開放端になっている。また、当該両端部のうち、他方の端部は接続回路３０にそれぞれ接続されている。

磁性体１２は、板状（平板）に形成され、給電母線１１１、１２１及び導電体１３より透磁率の高い材料で、例えばフェライト等により形成されている。誘電体１２の両側面は、給電母線１１１、１２１の主面及び導電体１３の主面とそれぞれ対向して、給電母線１１１、１２１と導電体２３との間に設けられ、導電体１３の表面に設けられている。

磁性体２２は、板状（平板）に形成され、給電母線１３１、１４１及び導電体２３より透磁率の高い材料で、例えばフェライト等により形成されている。磁性体２２の両側面は、給電母線１３１、１４１の主面及び導電体２３の主面とそれぞれ対向して、給電母線１３１、１４１と導電体２３との間に設けられ、導電体２３の表面に設けられている。

上記のように、導電体１３と給電母線１１１、１２１との間には磁性体１２が挟持され、導電体２３と給電母線１３１、１４１との間には磁性体１２が挟持されているため、導電体１３及び給電母線１１１、１２１との間、及び、導電体２３及び給電母線１３１、１４１との間は、インダクタ結合（インダクタンス）として作用する。

接続回路３０は、抵抗３１を含む回路であって、導電体１３と導電体２３とを接続する回路である。接続回路３０に含まれる抵抗３１は、接続回路３０に抵抗成分を持たせるために設けられた素子である。抵抗３１の抵抗値は、少なくとも導電体１３、２３の抵抗値より高く設定されている。抵抗３１は、接続回路３０を構成する導電性の板材の内部に形成され、又は、接続回路３０の内部配線に素子を接続することで構成される。これにより、接続回路３０は、導電体１３と導電体２３との間を電気的に接続しつつ、抵抗３１により、導電体１３と導電体２３との間で短絡することを防ぐように、構成されている。

なお、接続回路３０における、導電体１３と導電体２３との間の電気的な接続は、抵抗３１を導電体１３と導電体２３に直接的に接続する接続形態と、抵抗３１を、配線等を介して、導電体１３と導電体２３を間接的に接続する接続形態を含んでいる。

上記のように、導電体１３及び導電体２３は、磁性体１２、２２を介して、給電母線１１、２１及び給電母線３１、４１にそれぞれ誘導結合しているため、図１９に示すように、導電体１３と給電母線１１１、１２１との間、及び、導電体２３と給電母線１３１、１４１との間は、コイルとして作用する。そして給電母線１１１、１２１と給電母線１３１、１４１との間は、当該コイルと、抵抗３１とを接続する等価回路で表される。

本例では、導電体１３及び導電体２３が、給電母線１１１、１２１及び給電母線１３１、１４１にそれぞれ誘導結合されているため、パワーモジュール５のスイッチングノイズにより、給電母線１１、１２１、１３１、１４１でノイズが発生した場合には、当該ノイズを、誘導結合させた部分（図１９で等価的に示すコンデンサに相当）で誘起させる。そして、誘導結合させた部分で誘起されたノイズ電流を、抵抗３１で熱として消費させる。これにより、ノイズを抑制し、電力変換装置１００から外部へノイズの漏洩を防ぐ。

次に、接続回路３０の抵抗３１の抵抗値について説明する。給電母線１１１（１２１）及び給電母線１３１（１４１）は、板状であって、断面が略長方形になるよう、構成されている。そして、給電母線１１１（１２１）と給電母線１３１（１４１）との間の結合容量をＣとすると、結合容量（Ｃ）は、上記の式（４）で表される。

また各給電母線１１１〜１４１の自己インダクタンス（Ｌ）及び、対向する給電母線１１１（１２１）、給電母線１３１（１４１）間の相互インダクタンスＭは、上記の式（２）及び式（３）でそれぞれ表される。

給電母線１１１と給電母線１３１との特性インピーダンスをＺ_ａｂとした場合に、各特性インピーダンス（Ｚ_ａｂ）は、下記の式（６）で表される。

ただし、Ｌ_ａｂは給電母線１１１と給電母線１３１との間の誘導成分（インダクタンス成分）を示し、Ｃ_ａｂは給電母線１１１と給電母線１３１との間の容量成分（キャパシタンス成分）である。

そして、式（６）に式（４）を代入すると、以下の式（７）が導出される。

給電母線１２１、１４１についても同様に、給電母線１２１と給電母線１４１との特性インピーダンスをＺ_ｃｄとした場合に、各特性インピーダンス（Ｚ_ｃｄ）は、下記の式（８）で表される。

そして、式（８）に式（４）を代入すると、以下の式（９）が導出される。

図１９に、等価回路上における、各給電母線１１１、１２１、１３１、１４１の特性インピーダンスの関係を示す。給電母線１１１（１３１）と給電母線１２１（１４１）は、全く同じ形状ではなく、長さ等が異なるため、各母線の電気的特性が異なる。そのため、給電母線内を導通する交流成分（ノイズ成分）について、給電母線１１１（１３１）と給電母線１２１（１４１）との接続部分で、反射が生じる。この時、給電母線１１１（１３１）及び給電母線１２１（１４１）の合成インピーダンスの大きさ（Ｒ_ｐｎ）は、以下の式（１０）で近似される。

給電母線１１１（１３１）と給電母線１２１（１４１）との接続部分で反射するノイズ成分を、効率よく、接続回路３０に流して、抵抗３１で消費させるためには、当該接続部分に電気的に接続されている抵抗３１の抵抗値と、当該接続部分に接続されている給電母線１１１（１３１）及び給電母線１２１（１４１）のインピーダンスをマッチングさせることが求められる。

すなわち、抵抗３１の抵抗値を式（９）で示されるインピーダンスの大きさに設定する。これにより、接続回路３０と、給電母線１１１（１３１）、給電母線１２１（１４１）の接続部分との間で、インピーダンスマッチングがとれるため、ノイズの漏洩を防ぐことができる。

上記のように、本例において、導電体１３と誘導結合される給電母線は、給電母線１１１と給電母線１２１とを有し、導電体２３と誘導結合される給電母線は、給電母線１３１と給電母線１４１とを有している。これにより、パワーモジュール５のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオン、オフ動作により生じるノイズを、接続回路３０の抵抗３１で吸収することができるため、ノイズを低減させることができる。また、ノイズを低減する際の応答特性を早めることができる。

なお、本例において、接続回路３０の抵抗３１と、給電母線１１１、１２１、１３１、１４１の合成インピーダンスの大きさとの間でマッチングとる際に、抵抗３１の抵抗値と、給電母線１１１、１２１、１３１、１４１と導電体１３、２３との間の誘導結合部分の相互インダクタを、パワーモジュール５で発生するスイッチングノイズの周波数に応じて設定してもよい。すなわち、スイッチングノイズは、ピーク値をとる複数の周波数を持っており、給電母線１１１、１２１、１３１、１４１の形状等により、特定の周波数のノイズが、給電母線１１１、１２１、１３１、１４１で発生するため、当該特定の周波数のノイズのピーク値を抑制するよう、ノイズ成分に応じて抵抗３１の抵抗値及び容量結合部分の静電容量を設定することで、ノイズのピークを抑制することができる。

なお、給電母線１１１と、給電母線１２１〜１２３との、それぞれの接続部分について、給電母線１１１、１２１〜１２３を一体化させることで、当該接続部分で継ぎ目がないように、それぞれの給電母線を接続してもよい。同様に、給電母線１３１、１４１〜１４３を一体化させることで、給電母線１３１と、給電母線１４１〜１４３との接続部分で継ぎ目がないように、それぞれの給電母線を接続してもよい。

なお、本例はＵ相に相当する給電母線１２１、１４１と誘導結合させるように導電体１３、２３を設けたが、Ｖ相に相当する給電母線１２２、１４２、又は、Ｗ相に相当する給電母線１２３、１４３と容量結合させるように、導電体１３、２３を設けてもよい。

上記給電母線１１１が本発明の「第３の給電母線」に、給電母線１２１が本発明の「第４の給電母線」に、給電母線１３１が本発明の「第５の給電母線」に、給電母線１４１が本発明の「第６の給電母線」に相当する。

《第７実施形態》
図２０は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置のうち、Ｕ相に相当する給電母線１２１、１４１と給電母線１１１、１３１との接続部分、Ｖ相に相当する給電母線１２２、１４２と給電母線１１１、１３１との接続部分、及び、Ｗ相に相当する給電母線１２３、１４３と給電母線１１１、１３１との接続部分の斜視図である。本例では上述した第６実施形態に対して、導電体１３、２３及び磁性体１２、２２を、Ｖ相及びＷ相に相当する、給電母線１２２、１２３、１４２、１４３に設け、それぞれの導電体１３、２３を接続回路３０で電気的に接続する点が異なる。これ以外の構成は、上述した第６実施形態と同じであるため、第６実施形態の記載を適宜、援用する。

図２０に示すように、導電体１３、２３は、給電母線１２１、１４１に加えて、給電母線１２２、１４２及び給電母線１２３、１４３と、磁性体１２、２２を介して、それぞれ誘導結合するよう設けられている。導電体１３と給電母線１１１、１２２との間には磁性体１２が設けられ、導電体２３と給電母線１３１、１４２との間には磁性体２２が設けられている。同様に、導電体１３と給電母線１１１、１２３との間には磁性体１２が設けられ、導電体２３と給電母線１３１、１４３との間には磁性体２２が設けられている。

さらに、給電母線１１１及び給電母線１２１、１２２、１２３と誘導結合するよう設けられた複数の導電体１３と、給電母線１３１及び給電母線１４１、１４２、１４３と容量結合するよう設けられた複数の導電体２３と間は、複数の接続回路３０でそれぞれ接続されている。

なお、本例の接続回路３０、導電体１３、２３及び磁性体１２、２２は、第６実施形態に係る、接続回路３０、導電体１３、２３及び磁性体１２、２２と、同様の構成である。

これにより、複数の接続回路３０は、パワーモジュール５内のインバータ回路の各相を構成する複数のスイッチング素子の直列回路と、それぞれ対応しつつ、導電体１３と導電体２３との間に接続されている。

図２１は、図２０で示す構成の等価回路である。ここで、給電母線１２２と給電母線１４２との特性インピーダンスをＺｃ’ｄ’とし、給電母線１２３と給電母線１４３との特性インピーダンスをＺｃ’’ｄ’’とする。

図２１に示すように、給電母線１１１と給電母線１３１との間の電気的特性は、給電母線１２２と給電母線１４２との間の電気的特性と異なり、また給電母線１２３と給電母線１４３との間の電気的特性とも異なる。そのため、給電母線１１１と給電母線１２２、１２３とのそれぞれの接続部分、及び、給電母線１３１と給電母線１４２、１４３とのそれぞれの接続部分でノイズの反射が生じる。

本例では、導電体１３、２３が、給電母線１１１、１３１、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３、給電母線１１１と給電母線１２２、１２３とのそれぞれの接続部分、及び、給電母線１３１と給電母線１４２、１４３とのそれぞれの接続部分で、誘導結合されている。さらに、接続回路３０の抵抗３１の抵抗値が、これらの接続部分における合成インピーダンスの大きさとマッチングをとるように、設定されている。そのため、各相で発生するノイズの漏洩を防ぐことができる。

上記のように、本例は、複数の接続回路３０は、パワーモジュール５内のインバータ回路の各相を構成する複数のスイッチング素子の直列回路と、それぞれ対応しつつ、導電体１３と導電体２３との間に接続されている。これにより、パワーモジュール５の各相で発生するノイズを、複数の接続回路３０の抵抗３１でそれぞれ吸収することができるため、ノイズを低減させることができる。また、ノイズを低減する際の応答特性を早めることができる。また、パワーモジュール５の各相に接続された、給電母線１２１〜１２３、１４１〜１４３の電気的特性が異なる場合に、各相に対応して接続回路３０を接続し、各相の給電母線の電気的特性に応じて、各接続回路３０の抵抗３１の抵抗値を設定することができるため、電気的特性の違いによる、給電母線の接続部分のノイズの反射を抑制することができる。

図２２に、本発明の変形例に係る電力変換装置を示す。図２２は、本発明の変形例係る電力変換装置のうち、Ｕ相に相当する給電母線１２１、１４１と給電母線１１１、１３１との接続部分、Ｖ相に相当する給電母線１２２、１４２と給電母線１１１、１３１との接続部分、及び、Ｗ相に相当する給電母線１２３、１４３と給電母線１１１、１３１との接続部分の斜視図である。

本発明の変形例に係る電力変換装置では、図２２に示すように、１枚の板状の導電体１３が、給電母線１１１、１２１〜１２３とそれぞれ容量結合され、１枚の板状の導電体２３が、給電母線１２１、１４１〜１４３とそれぞれ容量結合されている。また、導電体１３と給電母線１１１、１２１〜１２３との間には、１枚の板状の磁性体１２が狭持され、導電体２３と給電母線１３１、１４１〜１４３との間には、１枚の板状の磁性体２２が狭持されている。そして、複数の接続回路３０が、パワーモジュール５内のインバータ回路の各相を構成する複数のスイッチング素子の直列回路と、それぞれ対応しつつ、導電体１３と導電体２３との間に接続されている。これにより、結合させる容量を高めることができる。

《第８実施形態》
図２３は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置の構成の一部を示す斜視図である。本例では上述した第７実施形態に対して、接続部品４００を構成する、磁性体１２、２２、導電体１３、２３で、給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜ｌ４６と容量結合させている点が異なる。それ以外の構成は、第７実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図２３の接続部品４００に描かれたコイル及び抵抗は、接続部品４００と給電母線との間で誘導結合されていること、及び、接続部品４００に抵抗成分が含まれていることを、示している。

給電母線１１１、１３１の主面は、直方体形状のパワーモジュール５の側面及びコンデンサ４の側面と平行になるように配置されている。また、給電母線１１１、１３１は、主面に沿う方向において、パワーモジュール５の天面とコンデンサ４の底面との間に配置されている。

給電母線１１１は、パワーモジュール５の各相に電力を供給するために、各相と対応して分岐している。給電母線１１の分岐部分は、給電母線１１１の主面に沿って、パワーモジュール５の側面及びコンデンサ４の側面と平行に、延在している。また、同様に、給電母線１１１は、コンデンサ４と電気的に接続するために分岐している。給電母線１３１は、給電母線１１１と同様に構成されている。

給電母線１２１〜１２３の主面は、パワーモジュール５の底面に配置され、パワーモジュール５の底面から導出する端子（図示しない）に接続されている。また、給電母線１２１〜１２３の主面上に、パワーモジュール５の底面が設けられている。また、給電母線１２１〜１２３は、給電母線１１１、１３１の主面と平行なパワーモジュール５の側面に沿うように屈曲している。給電母線１２１〜１２３は、板状の導電体を屈曲させた形状になっている。給電母線１２１〜１２３及び給電母線１１１は、導電体により一体化されている。そのため、給電母線１１１の本体部（長い矩形状の部分）から、各相に対応して分岐させた部分は、給電母線１２１〜１２３を屈曲させた部分になる（当該部分は、給電母線１１１と給電母線１２１〜１２３との接続部分になる。）。

給電母線１２４〜１２６は、導電体で板状に形成されており、給電母線１１１とコンデンサ４とを接続する電源線である。コンデンサ４は、パワーモジュール５のインバータの各相に対応して、３つのコンデンサに分離されている。

給電母線１２４〜１２６の主面は、複数のコンデンサ４の底面にそれぞれ接続され、給電母線１２４〜１２６の主面上に、複数のコンデンサ４の底面がそれぞれ設けられている。また、給電母線１２４〜１２６は、給電母線１１１、１３１の主面と平行なコンデンサ４の側面に沿うように屈曲している。給電母線１２４〜１２６は、板状の導電体を屈曲させた形状になっている。給電母線１２４〜１２６及び給電母線１１１は、導電体でそれぞれ一体化されている。そのため、給電母線１１１の本体部（長い矩形状の部分）から、コンデンサ４に向けた分岐させた部分は、給電母線１２４〜１２６を屈曲させた部分にそれぞれなる（当該部分は、給電母線１１と給電母線２４との接続部分になる。）。

なお、給電母線１４１〜１４３は、給電母線１２１〜１２３と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。給電母線１４４〜１４６は、導電体で板状に形成されており、給電母線１１１とコンデンサ４とを接続する電源線である。給電母線１４４〜１４６は、給電母線１２４〜１２６と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

接続部品４００は、給電母線１１１、１２１と給電母線１３１、１４１、給電母線１１１、１２２と給電母線１３１、１４２、給電母線１１１、１２３と給電母線１３１、１４３、給電母線１１１、１２４と給電母線１３１、１４４、給電母線１１１、１２５と給電母線１３１、１４５、及び、給電母線１１１、１２６と給電母線１３１、１４６をそれぞれ電気的に接続する部材である。また、接続部品４００は、シールド線７０と給電母線１１１、１３１との接続点において、給電母線１１１と１３１を電気的に接続する部材である。

ネジ５００は、接続部品４００と、給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６をネジ止めにより締結する部材である。

次に、図２４〜図２６を用いて、接続部品４００と、給電母線１１１、１２１及び給電母線１３１、１４１との接続部分の構成について説明する。図２４は図２３の矢印XXIVの矢視図であり、図２５は図２４のXXV線に沿った断面図である。図２６は図２４の接続部分の等価回路である。

接続部品４００は、磁性体１２、２２と、導電体１３、２３と接続回路３０を備えている。磁性体１２は、導電体１３の主面上に設けられ、磁性体２２は、導電体２３の主面上に設けられている。

磁性体１２と導電体１３、及び、磁性体２２と導電体２３は、接続回路３０を狭持するよう配置されている。また、接続部品４００は、磁性体１２、２２、導電体１３、２３と接続回路３０とをモジュール化することで一体化させている。なお、接続部品４００のモジュールは、例えば、磁性体１２、２２、導電体１３、２３及び接続回路３０を樹脂等の絶縁部材で覆うことで、各部品を一体化させている。または、接続部品４００は、基板上に、磁性体１２、２２、導電体１３、２３及び接続回路３０を実装させることで、モジュール化してもよい。

磁性体１２、２２、導電体１３、２３には、ネジ５００を締結させるための締結孔が設けられており、締結孔の側面には、雌ねじが切られている。また、給電母線１１１、１２１と給電母線１３１、１４１のそれぞれ接続部分にも、同様の締結孔が設けられ、当該締結孔の側面には雌ねじか切られている。

図２５に示すように、ネジ５００は、給電母線１１１、１２１と、導電体１３との間に、磁性体１２を挟んだ状態で、給電母線１１１、１２１と導電体１３を締結する。給電母線１１１、１２１と、導電体１３との間に、磁性体１２を挟持させることで、図２６に示すように、導電体１３と給電母線１１、２１との間には、相互インダクタンス（コイル成分）が発生し、導電体１３及び給電母線１１、２１はコイルとして作用する。これにより、導電体１３は、給電母線１１及び給電母線２１と誘導結合されている。

また、ネジ５００は、他の締結部分も同様に、給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６と、導電体１３、２３との間に、磁性体１２、２２を狭持させつつ、給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６と、導電体１３、２３を締結する。そのため、導電体１３、２３と給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６との間には、相互インダクタンスが発生し、各母線と導電体１３、２３との間はコイルとして作用する（図２６を参照）。これにより、導電体１３、２３は、給電母線１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６とそれぞれ誘導結合されている。

次に、各接続部品４００に含まれる抵抗３１の抵抗値について説明する。図２７は、図２３に示す構成の等価回路である。ここで、給電母線１２４と給電母線１４４との特性インピーダンスをＺ_{ｃ’’’ｄ’’’}とする。また、シールド線７１とシールド線７２との特性インピーダンスをＺ_ｅｆとする。なお、図２７では、説明を容易にするために、給電母線１２５と給電母線１４５の電気的特性、及び、給電母線１２６と給電母線１４６の電気的特性は、給電母線１２４と給電母線１４４との間の電気的特性と同じとし、等価回路も省略している。

図２７に示すように、給電母線１１１と給電母線１３１との間の電気的特性は、給電母線１２４と給電母線１４４との間の電気的特性と異なる。そのため、給電母線１１１と給電母線１２４との接続部分、及び、給電母線１３１と給電母線１４４との接続部分でノイズの反射が生じる。

本例では、第６実施形態と同様に、給電母線１１１、１２４及び給電母線１３１、１４４と誘導結合する接続部品４００の抵抗３１の抵抗値は、上記の接続部分の合成インピーダンスの大きさとマッチングをとるように、設定されている。なお、給電母線２４と給電母線４４との特性インピーダンス（Ｚ_{ｃ’’’ｄ’’’}）は、式（６）〜（９）で導出される。そして、接続部分の合成インピーダンス（Ｚ_ａｂとＺ_{ｃ’’’ｄ’’’}との合成インピーダンス）は、式（１０）により導出される。

同様に、給電母線１１１と給電母線１３１との間の電気的特性は、シールド線７１とシールド線７２との間の電気的特性と異なる。そのため、給電母線１１１とシールド線７１との接続点、及び、給電母線１３１とシールド線７２との接続点でノイズの反射が生じる。

そのため、接続部品４００の抵抗３１の抵抗値は、上記の接続点における合成インピーダンスの大きさとマッチングをとるように設定されている。なお、合成インピーダンスは、Ｚ_ａｂとＺ_ｅｆとを用いて、式（１０）により導出される。

そして、他の接続部品４００の抵抗１０１の抵抗値も、同様に、各給電母線１１１、１２１〜１２６、３１、１４１〜１４６の接続部分の合成インピーダンスとマッチングをとるように、設定されている。これにより、本例は、ノイズを低減させることができる。

上記のように、本例において、導電体１３、２３及び接続回路３０は、接続部品４００により、モジュール化された一体の部材で構成されている。これにより、これにより、パワーモジュール５のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオン、オフ動作により生じるノイズを、接続部品４００の抵抗３１で吸収することができるため、ノイズを低減させることができる。また、ノイズを低減する際の応答特性を早めることができる。

また、本例は、給電母線１１１、１２１と導電体１３とを、又は、給電母線１３１、１４１と導電体２３とを、磁性体１２、２２を介して、ネジ５００により締結している。これにより、給電母線１１１、１２１と導電体１３を、又は、給電母線１３１、１４１と導電体２３を誘導結合するため、パワーモジュール５のスイッチング動作により、発生したノイズが、容量結合させた部分で誘起され、抵抗３１で熱として消費させることができる。その結果として、ノイズを低減させることができる。

また、本例において、接続回路３０は、給電母線１１１等を介して、コンデンサ４に電気的に接続されている。これにより、給電母線１１１等の電気的特性の違いにより生じるノイズの反射を抑制することができる。

また本例は、シールド線７１と給電母線１１１の一端との接続点（本発明の「第１の接続点」に相当）と、シールド線７２と給電母線１３１の一端との接続点（本発明の「第２の接続点」に相当）との間を、接続部品４００で、電気的に接続している。これにより、パワーモジュール５で発生するノイズを、接続部品４００の抵抗３１で吸収することができるため、ノイズを低減させることができる。また、ノイズを低減する際の応答特性を早めることができる。さらに、シールド線７１、７２の電気的特性の違いにより生じるノイズの反射を抑制することができる。

なお、本例は、コンデンサ４に接続された給電母線１２４（１２５、１２６）、１４４（１４５，１４６）と、給電母線１１１、１３１との接続部分に対して、接続部品４００を誘導結合させることで、接続回路３０をコンデンサ４に電気的に接続させたが、第７実施形態に示すように、導電体１３、２３を、それぞれの接続部分に対して、磁性体１２、２２を介して誘導結合させて、導電体１３と導電体２３とを接続回路３０により接続させることで、接続回路３０をコンデンサ４に電気的に接続させてもよい。

１００…電力変換装置
４…平滑コンデンサ
５…パワーモジュール
６…バスバ
７、８、７１、７２…シールド線
７１ａ…金属線
７１ｂ…樹脂部
１１、２１、１１１、１２１〜１２６、１３１、１４１〜１４６…給電母線
１２、２２…磁性体
１３、１３ａ、１３ｂ、１５、２３、２３ａ、２３ｂ…導電体
１４、２４…誘電体
３０、４０、５０…接続回路
３１、４１、５１…抵抗
３２、３３、４２、４３、５２、５３…配線
６０、６０ａ〜６０ｄ…抵抗
２００…直流電源
３００…電動機
４００…接続部品
５００…ネジ

Claims (13)

1. スイッチング素子を有し、電源から出力される電力を変換するパワーモジュールと、
   前記パワーモジュール及び前記電源の正極側に接続された第１の給電母線と、
   前記パワーモジュール及び前記電源の負極側に接続された第２の給電母線と、
   前記第１の給電母線と誘導結合された第１の導電体と、
   前記第２の給電母線と誘導結合された第２の導電体と、
   前記第１の導電体及び前記第２の導電体より高い抵抗値に設定された抵抗を含み、前記第１の導電体と前記第２の導電体に電気的に接続された接続回路と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１の給電母線と前記第１の導電体との間に設けられて第１の磁性体と、
   前記第２の給電母線と前記第２の導電体との間に設けられて第２の磁性体とさらに備える
   ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記第１の給電母線の表面の少なくとも一部及び前記第１の磁性体を覆い、前記第１の給電母線と前記第１の導電体との間に設けられ、かつ、樹脂により形成された第１の誘電体と、
   前記第２の給電母線の表面の少なくとも一部及び前記第２の磁性体を覆い、前記第２の給電母線と前記第２の導電体との間に設けられ、かつ、樹脂により形成された第２の誘電体と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
4. 前記抵抗の抵抗値は、
   前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間の誘導成分の平方根に比例し、かつ、前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間の容量成分の平方根に反比例する値に設定されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記抵抗の抵抗値は、
   前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間の距離の平方根に比例し、かつ、前記第１の給電母線と対向する前記第２の給電母線の対向面、または、前記第２の給電母線と対向する前記第１の給電母線の対向面の面積の平方根に反比例する値に設定されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記抵抗の抵抗値は、前記第１の導電体の抵抗値または前記第２の導電体の抵抗値より高い
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記抵抗は、
   前記第１の導電体又は前記第２の導電体に含まれるフェライトにより形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記第１の導電体又は前記第２の導電体は金属テープにより形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記抵抗の抵抗値は、前記スイッチング素子のスイッチング動作により給電母線で発生するノイズ成分に応じて設定されている
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記第１の給電母線は、
    前記電源の正極側に接続された第３の給電母線と、前記第３の給電母線及び前記パワーモジュールに接続された第４の給電母線とを有し、
    前記第２の給電母線は、
    前記電源の負極側に接続された第５の給電母線と、前記第５の給電母線及び前記パワーモジュールに接続された第６の給電母線とを有する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
11. 前記パワーモジュールは、複数の前記スイッチング素子を直列に接続した直列回路を、並列に複数接続したインバータ回路を含み、
    複数の前記接続回路は、複数の前記直列回路にそれぞれ対応しつつ、前記第１の導電体と前記第２の導電体との間に接続されている
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
12. 前記電源からパワーモジュールに入力される電力を平滑するコンデンサをさらに備え、
    前記接続回路は、前記コンデンサに電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
13. 線状の導体部と、前記導体部の外周を被覆する被覆部とを有した一対のシールド線をさらに備え、
    前記第１の給電母線の一端及び前記第２の給電母線の一端は、
    前記一対のシールド線を介して前記電源にそれぞれ接続され、
    前記接続回路は、
    前記一対のシールド線のうち一方のシールド線と前記第１の給電母線の一端との第１の接続点と、前記一対のシールド線のうち他方のシールド線と前記第２の給電母線との第２の接続点との間を電気的に接続する
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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