特許ウォッチ

公開番号2025113861
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008238
出願日2024-01-23
発明の名称電力変換モジュール
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250728BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換効率を向上できる電力変換モジュールを提供すること。
【解決手段】電力変換モジュール20は、回転電機の巻線の一端に接続される第1インバータを構成する半導体素子51H,51L、巻線の他端に接続される第2インバータを構成する半導体素子52H,52L、第2インバータに対して並列に接続されるスナバ回路62、および切替スイッチ70を備える。切替スイッチ70は、第1インバータと第2インバータとをつなぐ経路に設けられ、閉状態で直流電源と第2インバータとを接続し、開状態で直流電源と第2インバータとの接続を遮断する。切替スイッチ70は、半導体素子51H,51Lよりも半導体素子52H,52Lに対して近い位置に配置されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体素子（５１Ｈ，５１Ｌ）と、
前記巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体素子（５２Ｈ，５２Ｌ）と、
前記第１インバータと前記第２インバータとをつなぐ経路に設けられ、閉状態で直流電源（２）と前記第２インバータとを接続し、開状態で前記直流電源と前記第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（７０，１０）と、
前記第２インバータに対して並列に接続されるスナバ回路（６２，１１）と、
を備え、
前記切替スイッチは、前記第１半導体素子よりも前記第２半導体素子に対して近い位置に配置されている、電力変換モジュール。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１インバータと前記切替スイッチとをつなぐ第１配線（８３，４２４Ａ，４２４Ｃ，５Ａ）と、
前記切替スイッチと前記第２インバータとをつなぐ第２配線（８２３，４２４Ｂ，５Ｂ）と、
を備え、
前記スナバ回路は、前記第１配線および前記第２配線のうち、前記第１配線に接続されている、請求項１に記載の電力変換モジュール。
【請求項３】
第１基板（４１）と、
第２基板（４２）と、
をさらに備え、
前記第１半導体素子は、前記第１基板に実装され、
前記第２半導体素子、前記スナバ回路、および前記切替スイッチは、前記第２基板に実装されている、請求項１に記載の電力変換モジュール。
【請求項４】
前記切替スイッチは、前記第２半導体素子と前記スナバ回路との間に配置されている、請求項１～３いずれか１項に記載の電力変換モジュール。
【請求項５】
前記第２半導体素子は、第２上アーム素子（５２Ｈ）と、第２下アーム素子（５２Ｌ）と、を含み、
第２電源線として、前記スナバ回路の端部のひとつと前記第２上アーム素子とをつなぐ第２上電源線（４２４Ａ，７０，８２３，４２４Ｂ）と、前記第２上電源線と並走し、前記第２下アーム素子と前記スナバ回路の端部の他のひとつとをつなぐ第２下電源線（８２２，４２５）と、を備え、
前記第２上電源線および前記第２下電源線の一方が、前記切替スイッチを含む、請求項４に記載の電力変換モジュール。
【請求項６】
前記第２上アーム素子および前記第２下アーム素子は、相ごとに設けられ、
前記切替スイッチおよび前記スナバ回路は、相ごとに設けられている、請求項５に記載の電力変換モジュール。
【請求項７】
相ごとに設けられた前記切替スイッチの低電位側の端子を互いに電気的に接続するための共通配線（８２４）を有する、請求項６に記載の電力変換モジュール。
【請求項８】
前記共通配線と前記切替スイッチを含まない前記第２電源線とは、立体的に交差している、請求項７に記載の電力変換モジュール。
【請求項９】
前記第２半導体素子および前記切替スイッチが有する信号用のパッドに電気的に接続される信号配線（４２７，４２８）を備え、
前記第２半導体素子および前記切替スイッチは、所定方向に並んで配置され、
前記信号配線は、前記所定方向に直交する方向において、対応する前記第２半導体素子および前記切替スイッチに対して、前記切替スイッチを含まない前記第２電源線とは反対側で並んで配置されている、請求項５に記載の電力変換モジュール。
【請求項１０】
前記第１半導体素子が有する信号用のパッドに電気的に接続される第１信号配線（４１７）を備え、
前記第１信号配線は、前記信号配線である第２信号配線とは別の信号配線であり、
前記第１信号配線は、前記所定方向において、対応する前記第１半導体素子と並んで配置されている、請求項９に記載の電力変換モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電力変換モジュールに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、回転電機の巻線の一端に接続される第１インバータ、巻線の他端に接続される第２インバータ、および切替スイッチを備えた電力変換モジュールを開示している。切替スイッチは、第１インバータと第２インバータとをつなぐ経路に配置され、閉状態で直流電源と第２インバータとを接続し、開状態で直流電源と第２インバータとの接続を遮断する。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７９９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インダクタンス低減のために、スナバ回路をインバータに並列接続する構成が考えられる。しかしながら、切替スイッチの開状態において、第２インバータに並列接続されたスナバ回路のコンデンサが充放電する虞がある。つまり、電力変換効率が低いという問題がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換モジュールにはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、電力変換効率を向上できる電力変換モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示のひとつの態様は、電力変換モジュールであって、
回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体素子（５１Ｈ，５１Ｌ）と、
巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体素子（５２Ｈ，５２Ｌ）と、
第１インバータと第２インバータとをつなぐ経路に設けられ、閉状態で直流電源（２）と第２インバータとを接続し、開状態で直流電源と第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（７０，１０）と、
第２インバータに対して並列に接続されるスナバ回路（６２，１１）と、
を備え、
切替スイッチは、第１半導体素子よりも第２半導体素子に対して近い位置に配置されている。
【０００７】
開示の電力変換モジュールによれば、切替スイッチを第２半導体素子（第２インバータ）に近づけて配置する。これにより配策の自由度が向上し、切替スイッチの開状態において、スナバ回路のコンデンサの充放電を抑制することができる。よって、電力変換効率を向上することができる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電力変換回路および駆動システムを示す図である。
回転電機の動作点マップの一例を示す図である。
スター結線駆動を示す図である。
オープン結線駆動を示す図である。
第１実施形態に係る電力変換モジュールを示す平面図である。
図５のVI-VI線に沿う断面図である。
図５のVII-VII線に沿う断面図である。
参考例を示す図である。
参考例を示す図である。
半導体素子、スナバ回路、および切替スイッチの配置を示す模式的な図である。
図５のXI領域を拡大した図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
電力変換回路の変形例を示す図である。
電力変換モジュールの変形例を示す図である。
電力変換回路の変形例を示す図である。
第２実施形態に係る電力変換モジュールを示す図である。
第３実施形態に係る電力変換モジュールを示す図である。
第４実施形態に係る電力変換モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許