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WO2017145449A1 - 電気回路装置 - Google Patents

電気回路装置 Download PDF

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Publication number
WO2017145449A1
WO2017145449A1 PCT/JP2016/083114 JP2016083114W WO2017145449A1 WO 2017145449 A1 WO2017145449 A1 WO 2017145449A1 JP 2016083114 W JP2016083114 W JP 2016083114W WO 2017145449 A1 WO2017145449 A1 WO 2017145449A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base plate
circuit device
noise
electric circuit
control board
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/083114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
ジャア 李
圭輔 福増
裕二 曽部
船戸　裕樹
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to US16/078,055 priority Critical patent/US10404159B2/en
Priority to JP2018500987A priority patent/JP6500163B2/ja
Priority to DE112016006311.3T priority patent/DE112016006311T5/de
Priority to CN201680079944.XA priority patent/CN108496303B/zh
Publication of WO2017145449A1 publication Critical patent/WO2017145449A1/ja

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    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters

Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit device.
  • Patent Document 1 Conventionally, for example, a technique described in Patent Document 1 has been proposed in order to reduce external conduction noise in a power converter.
  • the control circuit unit and the power system circuit unit are housed in separate closed spaces surrounded by a conductive casing and a multilayer printed wiring board, respectively, so that electromagnetic coupling between these circuits is achieved.
  • a vehicle-mounted power converter that is cut off to reduce conduction noise is disclosed.
  • An electric circuit device includes a noise generating circuit section that generates noise, and the noise generating circuit section that is housed therein, electrically connected to a housing having an opening, and an external wiring.
  • a control board provided with a connector, a base plate disposed between the noise generation circuit unit and the control board so as to cover the opening of the housing, and the base plate against the noise
  • a high impedance mechanism having a higher impedance than the first base plate, the base plate supporting the control board, and a second base plate separated from the first base plate, The first base plate and the second base plate are disposed with the high impedance mechanism interposed therebetween.
  • Hybrid vehicles and electric vehicles are equipped with power converters such as inverters and DC / DC converters.
  • a DC voltage is converted into an AC voltage or another DC voltage by switching a semiconductor element.
  • a direct current high voltage of several hundred volts supplied from a battery is converted into a direct current low voltage of several tens of volts supplied to vehicle auxiliary machinery.
  • the above-described power conversion device generally includes a strong electric circuit and a weak electric circuit.
  • a high-power circuit of a DC / DC converter includes a switching circuit that converts a DC voltage into an AC voltage or an AC voltage into a DC voltage, a transformer that performs AC voltage conversion, and the like.
  • the weak electric circuit includes a control circuit that generates a control signal for controlling the operation of the switching circuit, a filter circuit, and the like.
  • these circuits are housed in the same metal casing for miniaturization and integration.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electric circuit device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the electric circuit device 100 shown in FIG. 1 is an example of a DC / DC converter device that performs power conversion in one direction or mutually between a high-voltage DC battery and a low-voltage DC battery.
  • the electric circuit device 100 includes a high voltage switching circuit unit 10, a low voltage switching circuit unit 20, an AC conversion circuit unit 30, an input side filter circuit unit 40, an output side filter circuit unit 50, and a control circuit 60. It has.
  • the high voltage switching circuit unit 10 converts a DC high voltage input from a high voltage battery (not shown) through the input side filter circuit unit 40 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the AC conversion circuit unit 30.
  • the high voltage switching circuit unit 10 includes switching elements H1, H2, H3, and H4 connected to each other as an H bridge type switching circuit, and a smoothing capacitor Cin.
  • the switching elements H1 to H4 are configured using MOSFETs.
  • the gate terminals of the switching elements H1 to H4 are connected to the control circuit 60 via gate resistors (not shown).
  • the high voltage switching circuit unit 10 is also provided with other electronic components, wiring patterns, and the like.
  • the AC conversion circuit unit 30 converts the AC high voltage input from the high voltage switching circuit unit 10 into an AC low voltage and outputs the AC low voltage to the low voltage switching circuit unit 20.
  • the AC conversion circuit unit 30 includes a resonance coil Lr and a transformer Tr.
  • the low voltage switching circuit unit 20 performs rectification by an active clamp type synchronous rectification method, thereby converting the AC low voltage input from the AC conversion circuit unit 30 into a DC voltage and via the output side filter circuit unit 50. Output to a low voltage battery (not shown).
  • the low voltage switching circuit unit 20 includes switching elements S1, S2, S3, and S4, a coil Lout, capacitors Cc and Cout, and a resistor Rsh.
  • the switching elements S1 to S4 are configured using MOSFETs.
  • the gate terminals of the switching elements S1 to S4 are connected to the control circuit 60 via gate resistors (not shown).
  • the low voltage switching circuit unit 20 may use another rectification method, for example, a diode rectification method.
  • the low voltage switching circuit unit 20 is provided with other electronic components, wiring patterns, and the like.
  • the high voltage switching circuit unit 10, the low voltage switching circuit unit 20, and the AC conversion circuit unit 30 described above generate noise along with their operations. Therefore, in the following, these circuits are collectively referred to as a noise generation circuit unit 101.
  • the input side filter circuit unit 40 and the output side filter circuit unit 50 are noise filters for removing noise components from the input / output voltage of the electric circuit device 100.
  • the input side filter circuit unit 40 includes a common mode filter Lcmn and a capacitor Cy.
  • the output side filter circuit unit 50 includes an inductor Lf and a capacitor Cf. Note that these filter circuits may be realized by other circuit configurations. Each filter element may be realized by a plurality of elements.
  • the control circuit 60 is connected to the gate terminals of the switching elements H1 to H4 of the high voltage switching circuit unit 10 and the gate terminals of the switching elements S1 to S4 of the low voltage switching circuit unit 20.
  • the control circuit 60 calculates the switching states of the switching elements H1 to H4 and the switching elements S1 to S4 by performing a predetermined calculation process, and outputs a control signal (switching signal) based on the calculation result to each gate terminal. Output.
  • the switching elements H1 to H4 and the switching elements S1 to S4 perform the switching operation according to the control signal output from the control circuit 60, so that the high voltage switching circuit unit 10 and the low voltage switching circuit unit 20 operate. The power conversion as described above is performed.
  • each circuit element constituting the electric circuit device 100 is indicated by a circuit symbol and does not represent the number of elements. Therefore, each circuit element may be realized by one element or may be realized by using a plurality of elements. Moreover, the input side filter circuit unit 40 is not necessarily required, and the acceptance or rejection may be determined according to the specifications of the electric circuit device 100.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the electric circuit device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the lower diagram is a top view of the electric circuit device 100
  • the upper diagram is a cross-sectional view of the electric circuit device 100.
  • the A-A ′ line shown in the lower top view is a cutting line.
  • the electric circuit device 100 includes a noise generation circuit unit 101, a housing 102, a control board 103, a first base plate 104, and a second base.
  • a plate 105 As shown in FIG. 2, the electric circuit device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a noise generation circuit unit 101, a housing 102, a control board 103, a first base plate 104, and a second base.
  • a plate 105 As shown in FIG. 2, the electric circuit device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a noise generation circuit unit 101, a housing 102, a control board 103, a first base plate 104, and a second base.
  • the noise generation circuit unit 101 is a circuit unit that generates noise as described above, and corresponds to the high voltage switching circuit unit 10, the low voltage switching circuit unit 20, and the AC conversion circuit unit 30 of FIG.
  • the noise generation circuit unit 101 is located below the control board 103 and the second base plate 105 and cannot be seen. Therefore, in the top view of FIG. 2, the noise generation circuit unit 101 is indicated by a broken-line rectangle.
  • the metal casing 102 has a box shape having an opening on the upper side, and houses the noise generation circuit unit 101 therein.
  • the housing 102 is electrically grounded by being connected to the ground 109.
  • the ground 109 corresponds to the body of the vehicle.
  • the housing 102 has the same potential as the vehicle body.
  • FIG. 2 shows an example in which only one noise generation circuit unit 101 is stored in the housing 102, but a plurality of noise generation circuit units 101 and other components are stored in the housing 102. May be.
  • the shape of the housing 102 may be changed as appropriate according to the number and size of components to be stored.
  • the housing 102 may be extended in the lateral direction (the lower direction in the top view of FIG. 2), and other parts may be accommodated in the extended portion.
  • the control board 103 includes the control circuit 60 of FIG. 1 and a signal connector 106 for connecting the wiring 108 to the outside. By connecting the wiring 108 to the signal connector 106, the control board 103 is electrically connected to an external low-power power supply source 110, a communication device (not shown), and the like via the wiring 108. Thereby, it is possible to receive power supply to the control circuit 60, a communication signal for operating the control circuit 60, and the like.
  • the control board 103 is electrically connected to the housing 102 via a plurality of conductive columns 107 provided on the first base plate 104.
  • the first base plate 104 and the second base plate 105 made of metal are disposed between the noise generation circuit unit 101 and the control board 103 so as to cover the opening of the housing 102.
  • the first base plate 104 supports the control board 103 by a plurality of conductive columns 107 and is electrically connected to the control board 103 via the conductive columns 107.
  • the second base plate 105 is disposed at a position below the first base plate 104, that is, at a position closer to the noise generation circuit unit 101 than the first base plate 104.
  • a slit 201 is formed between the first base plate 104 and the second base plate 105.
  • the slit 201 has an impedance higher than that of the first base plate 104 and the second base plate 105 with respect to noise generated by the noise generation circuit unit 101. That is, the slit 201 acts as a high impedance mechanism against noise as compared with the first base plate 104 and the second base plate 105.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of a conventional electric circuit device 100A.
  • a single metal base plate 104A is disposed therebetween.
  • the base plate 104A supports the control board 103 by a plurality of conductive columns 107. Noise from the noise generation circuit unit 101 is shielded by the base plate 104A.
  • the electromagnetic coupling between the noise generating circuit unit 101 and the base plate 104A is accordingly accompanied. Becomes stronger, and a noise current is induced in the base plate 104A. If this noise current flows out to the external power supply source 110 via the control board 103, the signal connector 106, and the wiring 108, there is a possibility that conduction noise to the outside may occur.
  • the electric circuit device 100 is inserted between the noise generation circuit unit 101 and the control board 103 as shown in FIG.
  • the base plate made of metal is divided into two pieces, a first base plate 104 and a second base plate 105.
  • the slit 201 acting as a high impedance mechanism is provided between these base plates. With this configuration, conduction noise to the outside is reduced.
  • the arrangement relationship of each component in the electric circuit device 100 according to the first embodiment of the present invention is as follows.
  • the first base plate 104 and the second base plate 105 are arranged with the slit 201 interposed therebetween.
  • the slit 201 interposed therebetween.
  • at least a part of the first base plate 104 and at least a part of the second base plate 105 when viewed from the cross-sectional direction of FIG. 2 (a direction perpendicular to the main surface of the first base plate 104).
  • the width of the slit 201 in the horizontal direction is the same as the width of the first base plate 104 and the second base plate 105.
  • the second base plate 105 is disposed at a position closer to the noise generating circuit unit 101 than the first base plate 104, and the control board 103 is located on the second base plate 105 with respect to the first base plate 104. It is arranged on the opposite side.
  • the first base plate 104 and the second base plate 105 are both electrically connected to the housing 102 by contacting the housing 102.
  • the first base plate 104 supports the control board 103 by conductive columns 107 that are electrically connected to the control board 103.
  • the reason why the amount of conduction noise to the outside can be reduced by using the above-described component arrangement will be described below.
  • the noise generating circuit unit 101 is shielded by the integral base plate 104A. Therefore, the noise current generated by the electromagnetic noise from the noise generation circuit unit 101 passes through the base plate 104A, the conductive support column 107, the control board 103, the signal connector 106, and the wiring 108 in this order to the external power supply source 110. And leaked.
  • the structure of the electric circuit device 100 according to the first embodiment of the present invention as shown in FIG.
  • the first base plate 104 and the second base plate 105 are used as base plates that shield the noise generating circuit unit 101.
  • a slit 201 as a high impedance mechanism is provided between them. Therefore, the noise current generated by the electromagnetic noise from the noise generation circuit unit 101 can flow from the second base plate 105 having a low impedance to the ground 109 via the housing 102. Therefore, compared with the conventional structure, the noise current flowing out to the external power supply source 110 can be reduced.
  • An electric circuit device 100 includes a noise generation circuit unit 101 that generates noise, a noise generation circuit unit 101 housed therein, an electrically grounded casing 102 having an opening, and wiring to the outside 108, and a base plate (first base) disposed between the noise generation circuit unit 101 and the control board 103 so as to cover the opening of the housing 102.
  • Plate 104, second base plate 105), and slit 201 which is a high-impedance mechanism having a higher impedance to noise than the base plate.
  • the base plate includes a first base plate 104 that supports the control board 103 and a second base plate 105 that is separated from the first base plate 104.
  • the first base plate 104 and the second base plate 105 are disposed with the slit 201 interposed therebetween. Since it did in this way, the conduction noise to the exterior from the electric circuit apparatus 100 can be reduced.
  • At least a part of the first base plate 104 and at least a part of the second base plate 105 are arranged so as to face each other with the slit 201 interposed therebetween. Since it did in this way, the conduction noise to the exterior from the electric circuit apparatus 100 can be reduced reliably and effectively.
  • a high impedance mechanism having a higher impedance than noise for the base plate is a slit 201 provided between the first base plate 104 and the second base plate 105. Therefore, a high impedance mechanism can be easily realized.
  • the second base plate 105 is disposed at a position closer to the noise generation circuit unit 101 than the first base plate 104, and the control board 103 is located on the second base plate 104 with respect to the first base plate 104. It is arranged on the opposite side to 105.
  • the first base plate 104 supports the control board 103 by conductive columns 107 that are electrically connected to the control board 103. Since it did in this way, the noise current produced by the electromagnetic noise from the noise generation circuit part 101 is sent from the 2nd base board 105 to the ground 109 via the housing
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the electric circuit device 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference from the first embodiment shown in FIG. 2 is that the slit 201 is replaced with a resin portion 202.
  • FIG. 4 only a cross-sectional view of the electric circuit device 100 is shown, and a top view is omitted.
  • the resin portion 202 is an insulating member using a resin material, and has a higher impedance than the first base plate 104 and the second base plate 105 with respect to noise generated by the noise generation circuit portion 101, similar to the slit 201. is doing. That is, the resin part 202 acts as a high impedance mechanism against noise as compared with the first base plate 104 and the second base plate 105. Therefore, as described in the first embodiment, the noise current generated by the electromagnetic noise from the noise generation circuit unit 101 is caused to flow from the second base plate 105 having a low impedance to the ground 109 via the housing 102. Can do. Therefore, compared with the conventional structure, the noise current flowing out to the external power supply source 110 can be reduced.
  • the same operational effects as the first embodiment can be obtained. It should be noted that the same effects can be obtained by using an insulator other than the resin material instead of the resin portion 202.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the structure of the electric circuit device 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • the difference from the first embodiment shown in FIG. It is a point further provided with a conductive member 111 arranged so as to cover the slit 201.
  • FIG. 5 only a cross-sectional view of the electric circuit device 100 is shown, and a top view is omitted.
  • the conductive member 111 is disposed.
  • the conductive member 111 is electrically connected to the second base plate 105, protrudes from the second base plate 105 toward the noise generation circuit unit 101, and is disposed so as to cover the slit 201 from the inside of the housing 102. ing.
  • the electromagnetic noise is attenuated by reflection on the surface of the conductive member 111 and internal absorption, and the noise current is reduced to impedance. Can flow from the low conductive member 111 to the ground 109 via the second base plate 105 and the housing 102. Furthermore, since the distance between the control board 103 and the second base plate 105 can be reduced, the electric circuit device 100 can be reduced in size.
  • the electric circuit device 100 further includes a conductive member 111 electrically connected to the second base plate 105.
  • one side of the first base plate 104 and one side of the second base plate 105 are arranged to face each other across the slit 201 which is a high impedance mechanism, and the conductive member 111 covers the slit 201.
  • the conductive member 111 protrudes from the second base plate 105 toward the noise generation circuit unit 101 and is disposed so as to cover the slit 201 from the inside of the housing 102. Since it did in this way, the electromagnetic noise which leaks from the noise generation circuit part 101 through the slit 201 to the control board 103 can be reduced effectively.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the structure of an electric circuit device 100 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the difference from the third embodiment shown in FIG. 5 is that the slit 201 is replaced with a resin portion 202.
  • FIG. 6 only a cross-sectional view of the electric circuit device 100 is shown, and a top view is omitted.
  • the resin portion 202 is an insulating member using a resin material, and, similar to the slit 201, the first base plate 104 and the noise generated by the noise generation circuit portion 101 are reduced.
  • the impedance is higher than that of the second base plate 105. That is, the resin part 202 acts as a high impedance mechanism against noise as compared with the first base plate 104 and the second base plate 105. Therefore, as described in the third embodiment, before electromagnetic noise leaks to the control board 103 through the resin portion 202, the electromagnetic noise is reflected by reflection on the surface of the conductive member 111 and internal absorption.
  • the same operational effects as those of the third embodiment can be obtained. It should be noted that the same effects can be obtained by using an insulator other than the resin material instead of the resin portion 202.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the structure of an electric circuit device 100 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the difference from the third embodiment shown in FIG. 5 is that the conductive member 111 is installed so as to protrude upward.
  • FIG. 7 only a cross-sectional view of the electric circuit device 100 is shown, and a top view is omitted.
  • the conductive member 111 is disposed so as to protrude from the second base plate 105 toward the control board 103 and cover the slit 201 from the outside of the housing 102.
  • the electromagnetic noise is reflected by reflection on the surface of the conductive member 111 and absorption inside the same as in the third embodiment.
  • the noise current can be passed from the conductive member 111 having a low impedance to the ground 109 via the second base plate 105 and the housing 102. Therefore, electromagnetic noise leaking from the noise generating circuit unit 101 through the slit 201 to the control board 103 can be effectively reduced.
  • the present invention can be applied not only to a power conversion device mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, but also to other power conversion devices such as a power conversion device used for a construction machine or a railway vehicle.

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Abstract

電気回路装置は、ノイズを発生するノイズ発生回路部と、ノイズ発生回路部を内部に収納し、電気的に接地され、開口部を有する筐体と、外部への配線を接続するためのコネクタが設けられた制御基板と、ノイズ発生回路部と制御基板の間に、筐体の開口部を覆うように配置されたベース板と、ノイズに対してベース板よりも高いインピーダンスを有する高インピーダンス機構と、を備え、ベース板は、制御基板を支持する第１ベース板と、第１ベース板から分離された第２ベース板と、を含み、第１ベース板および第２ベース板は、高インピーダンス機構を間に挟んで配置されている。

Description

電気回路装置
　本発明は、電気回路装置に関する。
　従来、電力変換装置における外部への伝導ノイズを低減するために、たとえば特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１には、導電性筐体と多層プリント配線板でそれぞれ囲われた別々の閉空間内に制御回路部とパワー系回路部をそれぞれ収納することで、これらの回路間での電磁結合を遮断して伝導ノイズを低減するようにした車載用電力変換装置が開示されている。
国際公開第２０１４／３３８５２号
　特許文献１に記載の技術では、制御回路部とパワー系回路部が同一の多層プリント配線板上に設けられているため、これらの回路間の電磁結合を完全に遮断することができず、外部への伝導ノイズを十分に低減できない可能性がある。
　本発明による電気回路装置は、ノイズを発生するノイズ発生回路部と、前記ノイズ発生回路部を内部に収納し、電気的に接地され、開口部を有する筐体と、外部への配線を接続するためのコネクタが設けられた制御基板と、前記ノイズ発生回路部と前記制御基板の間に、前記筐体の前記開口部を覆うように配置されたベース板と、前記ノイズに対して前記ベース板よりも高いインピーダンスを有する高インピーダンス機構と、を備え、前記ベース板は、前記制御基板を支持する第１ベース板と、前記第１ベース板から分離された第２ベース板と、を含み、前記第１ベース板および前記第２ベース板は、前記高インピーダンス機構を間に挟んで配置されている。
　本発明によれば、電気回路装置から外部への伝導ノイズを低減することができる。
本発明の一実施形態に係る電気回路装置の回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置の構造を模式的に示した図である。 従来の電気回路装置の構造の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気回路装置の構造を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る電気回路装置の構造を模式的に示した図である。 本発明の第４の実施形態に係る電気回路装置の構造を模式的に示した図である。 本発明の第５の実施形態に係る電気回路装置の構造を模式的に示した図である。
　ハイブリッド自動車や電気自動車には、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータなどの電力変換装置が搭載されている。これらの電力変換装置では、半導体素子をスイッチングすることにより、直流電圧を交流電圧や他の直流電圧に変換している。たとえばＤＣ／ＤＣコンバータでは、バッテリから供給される数百ボルトの直流高電圧を、車両補機類に供給される十数ボルトの直流低電圧に変換している。
　上記の電力変換装置は一般的に、強電系回路と弱電系回路とを備えている。たとえばＤＣ／ＤＣコンバータの強電系回路には、直流電圧を交流電圧に、または交流電圧を直流電圧に変換するスイッチング回路や、交流電圧変換を行うトランス等が含まれる。また弱電系回路には、スイッチング回路の動作を制御するための制御信号を生成する制御回路や、フィルタ回路等が含まれる。車両に搭載される電力変換装置では、小型化および一体化のために、これらの回路が同一の金属筐体内に収納されることが好ましい。しかし、強電系回路と弱電系回路を同一の金属筐体内に収納すると、強電系回路から発生する電磁ノイズが弱電系回路に電磁結合されることで、外部への伝導ノイズが発生することがある。このような場合、伝導ノイズのレベルによっては、法規制や車両側の要求に応じて定まるノイズ規制値を満たせないという問題が生じる。
　そこで、強電系回路と弱電系回路を備えた電力変換装置では、外部への伝導ノイズを低減するために、金属板を用いて強電系回路から弱電系回路へのノイズ伝播を遮蔽することが従来より行われている。しかしながら、電力変換装置の小型化によって強電系回路と金属板との間の距離が小さくなると、それに伴い、強電系回路と金属板との電磁結合が強くなって金属板にノイズ電流が誘導される。このノイズ電流が弱電系回路を経由して外部にある電力供給源等に流出することで、外部への伝導ノイズが発生するという問題が起こっていた。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。以下では、図面を参照して、本発明に係る電気回路装置の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の一実施形態に係る電気回路装置１００の回路構成図である。図１に示した電気回路装置１００は、高電圧の直流バッテリと低電圧の直流バッテリとの間で、一方向または相互に電力変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ装置の一例である。図１に示すように、電気回路装置１００は、高電圧スイッチング回路部１０、低電圧スイッチング回路部２０、交流変換回路部３０、入力側フィルタ回路部４０、出力側フィルタ回路部５０および制御回路６０を備えている。
　高電圧スイッチング回路部１０は、不図示の高電圧バッテリから入力側フィルタ回路部４０を介して入力された直流高電圧を交流電圧に変換し、交流変換回路部３０に出力する。高電圧スイッチング回路部１０は、Ｈブリッジ型スイッチング回路として互いに接続されたスイッチング素子Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３およびＨ４と、平滑コンデンサＣｉｎとを備える。スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４は、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成されている。スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４のゲート端子は、不図示のゲート抵抗を介して制御回路６０にそれぞれ接続されている。なお、図示を省略したが、高電圧スイッチング回路部１０には、他の電子部品や配線パターン等も設けられている。
　交流変換回路部３０は、高電圧スイッチング回路部１０から入力された交流高電圧を交流低電圧に変換し、低電圧スイッチング回路部２０に出力する。交流変換回路部３０は、共振コイルＬｒと、トランスＴｒとを備える。
　低電圧スイッチング回路部２０は、アクティブクランプ型の同期整流方式による整流を行うことで、交流変換回路部３０から入力された交流低電圧を直流電圧に変換し、出力側フィルタ回路部５０を介して不図示の低電圧バッテリに出力する。低電圧スイッチング回路部２０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４と、コイルＬｏｕｔと、コンデンサＣｃおよびＣｏｕｔと、抵抗Ｒｓｈとを備えている。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４は、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成されている。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のゲート端子は、不図示のゲート抵抗を介して制御回路６０にそれぞれ接続されている。なお、低電圧スイッチング回路部２０は、他の整流方式、たとえばダイオード整流方式などを用いてもよい。また、図示を省略したが、低電圧スイッチング回路部２０には、他の電子部品や配線パターン等も設けられている。
　以上説明した高電圧スイッチング回路部１０、低電圧スイッチング回路部２０および交流変換回路部３０は、その動作に伴ってノイズを発生する。そのため、以下ではこれらの回路をまとめてノイズ発生回路部１０１と称する。
　入力側フィルタ回路部４０および出力側フィルタ回路部５０は、電気回路装置１００の入出力電圧からノイズ成分を除去するためのノイズフィルタである。入力側フィルタ回路部４０は、コモンモードフィルタＬｃｍｎと、コンデンサＣｙとを備える。出力側フィルタ回路部５０は、インダクタＬｆと、コンデンサＣｆとを備える。なお、これらのフィルタ回路を他の回路構成により実現してもよい。また、各フィルタ要素を複数の素子で実現してもよい。
　制御回路６０は、高電圧スイッチング回路部１０のスイッチング素子Ｈ１～Ｈ４の各ゲート端子、および低電圧スイッチング回路部２０のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の各ゲート端子と接続されている。制御回路６０は、所定の演算処理を行うことにより、スイッチング素子Ｈ１～Ｈ４およびスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のスイッチング状態をそれぞれ演算し、その演算結果に基づく制御信号（スイッチング信号）を各ゲート端子に対して出力する。制御回路６０から出力された制御信号に応じてスイッチング素子Ｈ１～Ｈ４およびスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がそれぞれスイッチング動作を行うことで、高電圧スイッチング回路部１０および低電圧スイッチング回路部２０がそれぞれ動作し、前述のような電力変換が行われる。
　なお、図１の回路構成図では、電気回路装置１００を構成する各回路要素を回路記号により示しており、素子数を表すものではない。そのため、各回路要素は１つの素子で実現してもよいし、複数の素子を用いて実現してもよい。また、入力側フィルタ回路部４０は必ずしも必要ではなく、電気回路装置１００の仕様に応じて採否を決めればよい。
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００の構造を模式的に示した図である。図２において、下側に示した図は電気回路装置１００の上面図であり、上側に示した図は電気回路装置１００の断面図である。なお、上側の断面図は、下側の上面図において示したＡ－Ａ’線を切断線としたものである。
　図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００は、ノイズ発生回路部１０１と、筐体１０２と、制御基板１０３と、第１ベース板１０４と、第２ベース板１０５とを備える。
　ノイズ発生回路部１０１は、前述のようにノイズを発生する回路部分であり、図１の高電圧スイッチング回路部１０、低電圧スイッチング回路部２０および交流変換回路部３０に対応する。電気回路装置１００を上から見た場合、ノイズ発生回路部１０１は、制御基板１０３および第２ベース板１０５の下側に位置しており見えない。そのため、図２の上面図では、ノイズ発生回路部１０１を破線の矩形により示している。
　金属製の筐体１０２は、上側に開口部を有する箱型の形状を有しており、ノイズ発生回路部１０１を内部に収納している。筐体１０２は、グランド１０９に接続されることで電気的に接地されている。電気回路装置１００がハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載されて使用されるものである場合、グランド１０９は車両のボディに相当する。この場合、筐体１０２は車両のボディと同電位となる。なお、図２では筐体１０２内に一つのノイズ発生回路部１０１のみが収納されている例を示しているが、複数のノイズ発生回路部１０１や他の部品が筐体１０２内に収納されていてもよい。また、筐体１０２の形状は、収納される部品の数や大きさに応じて適宜変更してもよい。たとえば、筐体１０２を横方向（図２の上面図において下側の方向）に延長し、その延長部分に他の部品を収納してもよい。
　制御基板１０３は、図１の制御回路６０を搭載すると共に、外部への配線１０８を接続するためのシグナルコネクタ１０６が設けられている。シグナルコネクタ１０６に配線１０８が接続されることで、制御基板１０３は配線１０８を介して、外部にある弱電系の電力供給源１１０や不図示の通信装置等と電気的に接続される。これにより、制御回路６０への電源供給や、制御回路６０を動作させるための通信信号などを受けることができる。制御基板１０３は、第１ベース板１０４に設けられた複数の導電性支柱１０７を介して、筐体１０２と電気的に接続されている。
　金属製の第１ベース板１０４および第２ベース板１０５は、ノイズ発生回路部１０１と制御基板１０３の間に、筐体１０２の開口部を覆うように配置されている。第１ベース板１０４は、複数の導電性支柱１０７により制御基板１０３を支持しており、この導電性支柱１０７を介して制御基板１０３と電気的に接続されている。第２ベース板１０５は、第１ベース板１０４よりも下側の位置、すなわちノイズ発生回路部１０１に対して第１ベース板１０４よりも近い位置に配置されている。第１ベース板１０４と第２ベース板１０５の間には、スリット２０１が形成されている。このスリット２０１は、ノイズ発生回路部１０１が発生するノイズに対して、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５よりも高いインピーダンスを有している。すなわち、スリット２０１は、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５と比較して、ノイズに対する高インピーダンス機構として作用する。
　ここで、図２に示した電気回路装置１００の構造と、従来の電気回路装置の構造との違いについて説明する。図３は、従来の電気回路装置１００Ａの構造の一例を示した図である。なお、図３において、図２と対応する部分には同一の符号を付している。また、図３では、図２の上側の図と比較するために電気回路装置１００Ａの断面図のみを示しており、上面図は省略している。
　図３に示した従来の電気回路装置１００Ａでは、ノイズ発生回路部１０１と制御基板１０３との電磁ノイズ結合を防ぐために、これらの間に一枚の金属製のベース板１０４Ａが配置されている。ベース板１０４Ａは、複数の導電性支柱１０７により制御基板１０３を支持している。このベース板１０４Ａにより、ノイズ発生回路部１０１からのノイズが遮蔽されるようになっている。しかしながら、こうした従来の電気回路装置１００Ａの構造では、小型化によってノイズ発生回路部１０１とベース板１０４Ａとの間の距離が小さくなると、それに伴い、ノイズ発生回路部１０１とベース板１０４Ａとの電磁結合が強くなってベース板１０４Ａにノイズ電流が誘導される。このノイズ電流が制御基板１０３、シグナルコネクタ１０６および配線１０８を経由して外部の電力供給源１１０に流出することで、外部への伝導ノイズが発生するおそれがある。
　そこで、上記のような問題を解決するため、本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００では、図２に示したように、ノイズ発生回路部１０１と制御基板１０３の間に挿入される金属製のベース板を、第１ベース板１０４と第２ベース板１０５の２枚に分けて構成している。そして、これらのベース板の間に、前述のように高インピーダンス機構として作用するスリット２０１を設けている。こうした構成により、外部への伝導ノイズを低減している。
　本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００における各部品の配置関係は以下のとおりである。本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００において、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５は、スリット２０１を間に挟んで配置されている。換言すると、図２の断面方向（第１ベース板１０４の主面と直角な方向）から見たときに、第１ベース板１０４の少なくとも一部の面と、第２ベース板１０５の少なくとも一部の面とは、高インピーダンス機構として作用するスリット２０１を挟んで、互いに対向するように配置されている。なお、スリット２０１の横方向の幅は、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５の幅と同じである。また、第２ベース板１０５は、ノイズ発生回路部１０１に対して第１ベース板１０４よりも近い位置に配置されており、制御基板１０３は、第１ベース板１０４に対して第２ベース板１０５とは反対側に配置されている。第１ベース板１０４および第２ベース板１０５は、共に筐体１０２と接することで、筐体１０２と電気的に接続されている。さらに、第１ベース板１０４は、制御基板１０３と電気的に接続された導電性支柱１０７により制御基板１０３を支持している。
　本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００において、上記のような部品配置とすることで外部への伝導ノイズ量を低減できる理由を以下に説明する。図３に示したような従来の電気回路装置１００Ａの構造では、一体のベース板１０４Ａでノイズ発生回路部１０１を遮蔽している。そのため、ノイズ発生回路部１０１からの電磁ノイズにより生じたノイズ電流は、ベース板１０４Ａ、導電性支柱１０７、制御基板１０３、シグナルコネクタ１０６、配線１０８の順に経由して、外部の電力供給源１１０へと流出する。一方、図２に示したような本発明の第１の実施形態に係る電気回路装置１００の構造では、ノイズ発生回路部１０１を遮蔽するベース板を第１ベース板１０４と第２ベース板１０５に分割し、これらの間に、高インピーダンス機構としてのスリット２０１を設けている。そのため、ノイズ発生回路部１０１からの電磁ノイズにより生じたノイズ電流を、インピーダンスが低い第２ベース板１０５から筐体１０２を経由してグランド１０９に流すことができる。したがって、従来の構造と比べて、外部の電力供給源１１０に流出するノイズ電流を低減することができる。
　以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）電気回路装置１００は、ノイズを発生するノイズ発生回路部１０１と、ノイズ発生回路部１０１を内部に収納し、電気的に接地され、開口部を有する筐体１０２と、外部への配線１０８を接続するためのシグナルコネクタ１０６が設けられた制御基板１０３と、ノイズ発生回路部１０１と制御基板１０３の間に、筐体１０２の開口部を覆うように配置されたベース板（第１ベース板１０４、第２ベース板１０５）と、ノイズに対してベース板よりも高いインピーダンスを有する高インピーダンス機構であるスリット２０１とを備える。ベース板は、制御基板１０３を支持する第１ベース板１０４と、第１ベース板１０４から分離された第２ベース板１０５とを含む。第１ベース板１０４および第２ベース板１０５は、スリット２０１を間に挟んで配置されている。このようにしたので、電気回路装置１００から外部への伝導ノイズを低減することができる。
（２）第１ベース板１０４の少なくとも一部の面と第２ベース板１０５の少なくとも一部の面とが、スリット２０１を挟んで互いに対向するように配置されている。このようにしたので、電気回路装置１００から外部への伝導ノイズを確実かつ効果的に低減することができる。
（３）ノイズに対してベース板よりも高いインピーダンスを有する高インピーダンス機構は、第１ベース板１０４と第２ベース板１０５の間に設けられたスリット２０１である。そのため、高インピーダンス機構を容易に実現することができる。
（４）第２ベース板１０５は、ノイズ発生回路部１０１に対して第１ベース板１０４よりも近い位置に配置されており、制御基板１０３は、第１ベース板１０４に対して第２ベース板１０５とは反対側に配置されている。また、第１ベース板１０４は、制御基板１０３と電気的に接続された導電性支柱１０７により制御基板１０３を支持する。このようにしたので、ノイズ発生回路部１０１からの電磁ノイズにより生じたノイズ電流を第２ベース板１０５から筐体１０２を経由してグランド１０９に流し、外部への伝導ノイズの低減化を図ることができる。
（第２の実施形態）
　以下に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る電気回路装置１００の構造を模式的に示した図である。図４において、図２に示した第１の実施形態との違いは、スリット２０１が樹脂部２０２に置き換えられている点である。なお、図４では、電気回路装置１００の断面図のみを示しており、上面図は省略している。
　樹脂部２０２は樹脂材料を用いた絶縁部材であり、スリット２０１と同様に、ノイズ発生回路部１０１が発生するノイズに対して、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５よりも高いインピーダンスを有している。すなわち、樹脂部２０２は、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５と比較して、ノイズに対する高インピーダンス機構として作用する。したがって、第１の実施形態で説明したように、ノイズ発生回路部１０１からの電磁ノイズにより生じたノイズ電流を、インピーダンスが低い第２ベース板１０５から筐体１０２を経由してグランド１０９に流すことができる。したがって、従来の構造と比べて、外部の電力供給源１１０に流出するノイズ電流を低減することができる。
　以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、樹脂部２０２の代わりに樹脂材料以外の絶縁物を用いても、同様の作用効果を奏することができる。
（第３の実施形態）
　以下に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る電気回路装置１００の構造を模式的に示した図である。図５において、図２に示した第１の実施形態との違いは、第１ベース板１０４と第２ベース板１０５が水平に配置されており、その間にスリット２０１が設けられている点と、このスリット２０１を覆うように配置された導電性部材１１１をさらに備える点である。なお、図５では、電気回路装置１００の断面図のみを示しており、上面図は省略している。
　本実施形態の電気回路装置１００では、第１ベース板１０４の一辺と第２ベース板１０５の一辺とは、高インピーダンス機構として作用するスリット２０１を挟んで互いに対向するように配置されている。そして、ノイズ発生回路部１０１が発生した電磁ノイズがスリット２０１から制御基板１０３へ漏れ出るのを防ぐために、導電性部材１１１が配置されている。導電性部材１１１は、第２ベース板１０５と電気的に接続されており、第２ベース板１０５からノイズ発生回路部１０１に向かって突出し、筐体１０２の内側からスリット２０１を覆うように配置されている。こうした構造とすることで、電磁ノイズがスリット２０１を通過して制御基板１０３へ漏れ出る前に、導電性部材１１１の表面での反射と内部での吸収により電磁ノイズを減衰させ、ノイズ電流をインピーダンスが低い導電性部材１１１から第２ベース板１０５および筐体１０２を経由してグランド１０９に流すことができる。さらに、制御基板１０３と第２ベース板１０５との距離を小さくすることができるため、電気回路装置１００の小型化を図ることができる。
　以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した作用効果（１）に加えて、さらに以下の作用効果（５）、（６）を奏する。
（５）電気回路装置１００は、第２ベース板１０５と電気的に接続された導電性部材１１１をさらに備える。また、第１ベース板１０４の一辺と第２ベース板１０５の一辺とが、高インピーダンス機構であるスリット２０１を挟んで互いに対向するように配置されており、導電性部材１１１は、スリット２０１を覆うように配置されている。このようにしたので、電気回路装置１００から外部への伝導ノイズを確実かつ効果的に低減することができる。
（６）導電性部材１１１は、第２ベース板１０５からノイズ発生回路部１０１に向かって突出し、筐体１０２の内側からスリット２０１を覆うように配置されている。このようにしたので、ノイズ発生回路部１０１からスリット２０１を通過して制御基板１０３へ漏れ出る電磁ノイズを効果的に低減することができる。
（第４の実施形態）
　以下に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る電気回路装置１００の構造を模式的に示した図である。図６において、図５に示した第３の実施形態との違いは、スリット２０１が樹脂部２０２に置き換えられている点である。なお、図６では、電気回路装置１００の断面図のみを示しており、上面図は省略している。
　第２の実施形態で説明したように、樹脂部２０２は樹脂材料を用いた絶縁部材であり、スリット２０１と同様に、ノイズ発生回路部１０１が発生するノイズに対して、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５よりも高いインピーダンスを有している。すなわち、樹脂部２０２は、第１ベース板１０４および第２ベース板１０５と比較して、ノイズに対する高インピーダンス機構として作用する。したがって、第３の実施形態で説明したように、電磁ノイズが樹脂部２０２を通過して制御基板１０３へ漏れ出る前に、導電性部材１１１の表面での反射と内部での吸収により電磁ノイズを減衰させ、ノイズ電流をインピーダンスが低い導電性部材１１１から第２ベース板１０５および筐体１０２を経由してグランド１０９に流すことができる。したがって、従来の構造と比べて、外部の電力供給源１１０に流出するノイズ電流を低減することができる。
　以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、樹脂部２０２の代わりに樹脂材料以外の絶縁物を用いても、同様の作用効果を奏することができる。
（第５の実施形態）
　以下に、本発明の第５の実施形態について説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る電気回路装置１００の構造を模式的に示した図である。図７において、図５に示した第３の実施形態との違いは、導電性部材１１１が上に向けて突出するように設置されている点である。なお、図７では、電気回路装置１００の断面図のみを示しており、上面図は省略している。
　本実施形態の電気回路装置１００では、導電性部材１１１は、第２ベース板１０５から制御基板１０３に向かって突出し、筐体１０２の外側からスリット２０１を覆うように配置されている。こうした構造とすることで、スリット２０１を通過した電磁ノイズが制御基板１０３へ漏れ出る前に、第３の実施形態と同様に、導電性部材１１１の表面での反射と内部での吸収により電磁ノイズを減衰させ、ノイズ電流をインピーダンスが低い導電性部材１１１から第２ベース板１０５および筐体１０２を経由してグランド１０９に流すことができる。したがって、ノイズ発生回路部１０１からスリット２０１を通過して制御基板１０３へ漏れ出る電磁ノイズを効果的に低減することができる。
　なお、以上説明した各実施形態は、あくまでも本発明の一例であり、本発明を解釈する際には上記実施形態の記載事項に限定されない。たとえば本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される電力変換装置に限らず、建設機械や鉄道車両に用いられる電力変換装置など、他の電力変換装置にも適用することができる。
　また、以上説明した各実施形態や各種の変化例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１６年第３１８３８号（２０１６年２月２３日出願）
　１０：高電圧スイッチング回路部、２０：低電圧スイッチング回路部、３０：交流変換回路部、４０：入力側フィルタ回路部、５０：出力側フィルタ回路部、６０：制御回路、１００：電気回路装置、１０１：ノイズ発生回路部、１０２：筐体、１０３：制御基板、１０４：第１ベース板、１０５：第２ベース板、１０６：シグナルコネクタ、１０７：導電性支柱、１０８：配線、１０９：グランド、１１０：電力供給源、１１１：導電性部材、２０１：スリット、２０２：樹脂部

Claims (8)

  1. 　ノイズを発生するノイズ発生回路部と、
    　前記ノイズ発生回路部を内部に収納し、電気的に接地され、開口部を有する筐体と、
    　外部への配線を接続するためのコネクタが設けられた制御基板と、
    　前記ノイズ発生回路部と前記制御基板の間に、前記筐体の前記開口部を覆うように配置されたベース板と、
    　前記ノイズに対して前記ベース板よりも高いインピーダンスを有する高インピーダンス機構と、を備え、
    　前記ベース板は、前記制御基板を支持する第１ベース板と、前記第１ベース板から分離された第２ベース板と、を含み、
    　前記第１ベース板および前記第２ベース板は、前記高インピーダンス機構を間に挟んで配置されている電気回路装置。
  2. 　請求項１に記載の電気回路装置において、
    　前記第１ベース板の少なくとも一部の面と前記第２ベース板の少なくとも一部の面とが、前記高インピーダンス機構を挟んで互いに対向するように配置されている電気回路装置。
  3. 　請求項２に記載の電気回路装置において、
    　前記高インピーダンス機構は、前記第１ベース板と前記第２ベース板の間に設けられたスリットである電気回路装置。
  4. 　請求項２に記載の電気回路装置において、
    　前記高インピーダンス機構は、樹脂材料により構成された樹脂部である電気回路装置。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電気回路装置において、
    　前記第２ベース板は、前記ノイズ発生回路部に対して前記第１ベース板よりも近い位置に配置されており、
    　前記制御基板は、前記第１ベース板に対して前記第２ベース板とは反対側に配置されており、
    　前記第１ベース板は、前記制御基板と電気的に接続された導電性支柱により前記制御基板を支持する電気回路装置。
  6. 　請求項１に記載の電気回路装置において、
    　前記第２ベース板と電気的に接続された導電性部材をさらに備え、
    　前記第１ベース板の一辺と前記第２ベース板の一辺とが、前記高インピーダンス機構を挟んで互いに対向するように配置されており、
    　前記導電性部材は、前記高インピーダンス機構を覆うように配置されている電気回路装置。
  7. 　請求項６に記載の電気回路装置において、
    　前記導電性部材は、前記第２ベース板から前記ノイズ発生回路部に向かって突出し、前記筐体の内側から前記高インピーダンス機構を覆うように配置されている電気回路装置。
  8. 　請求項６に記載の電気回路装置において、
    　前記導電性部材は、前記第２ベース板から前記制御基板に向かって突出し、前記筐体の外側から前記高インピーダンス機構を覆うように配置されている電気回路装置。
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