(57)【要約】【課題】電源電圧を安定化して、高周波駆動に対応可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈは、各相ごとに設けられ、対応する相の出力端子ＯＵＴと上側電源ラインＬＰの間に、電気的に並列に、かつ制御端子が独立して設けられる。複数のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３は、対応する複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈｕ１〜３にゲートドライブ信号を出力する。複数のハイサイド電源回路１４Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３は、対応するハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３に電源電圧ＶＤＤＨ＿Ｕ１〜Ｕ３を供給する。下側アームについても同様に、複数のローサイドトランジスタユニットに分割される。【選択図】図３
2013115870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側電源ラインと、
下側電源ラインと、
各相ごとに設けられ、対応する相の出力端子と前記上側電源ラインの間に、電気的に並列に、かつ制御端子が独立して設けられた複数のハイサイドトランジスタユニットと、
各相ごとに設けられ、対応する相の出力端子と前記下側電源ラインの間に、電気的に並列に、かつ制御端子が独立して設けられた複数のローサイドトランジスタユニットと、
それぞれが前記ハイサイドトランジスタユニットごとに設けられ、対応するハイサイドトランジスタユニットにゲートドライブ信号を出力する複数のハイサイドゲートドライブ回路と、
それぞれが前記ローサイドトランジスタユニットごとに設けられ、対応するローサイドトランジスタユニットにゲートドライブ信号を出力する複数のローサイドゲートドライブ回路と、
それぞれが前記ハイサイドゲートドライブ回路ごとに設けられ、対応するハイサイドゲートドライブ回路に電源電圧を供給する複数のハイサイド電源回路と、
それぞれが前記ローサイドゲートドライブ回路ごとに設けられ、対応するローサイドゲートドライブ回路に電源電圧を供給する複数のローサイド電源回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記複数のハイサイドトランジスタユニット、前記複数のローサイドトランジスタユニット、前記複数のハイサイドゲートドライブ回路、前記複数のローサイドゲートドライブ回路、前記複数のハイサイド電源回路、前記複数のローサイド電源回路は、同一のレイヤにレイアウトされることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記レイヤは、複数の基板に分割されており、
各基板には、ハイサイドトランジスタユニット、それと対応するハイサイドゲートドライブ回路、それと対応するハイサイド電源回路、ローサイドトランジスタユニット、それと対応するローサイドゲートドライブ回路、それと対応するローサイド電源回路のセットが少なくともひとつ搭載されることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記レイヤは、複数の基板に分割されており、
各基板には、（１）複数のハイサイドトランジスタユニット、それらと対応する複数のハイサイドゲートドライブ回路、それらと対応する複数のハイサイド電源回路のセットと、（２）複数のローサイドトランジスタユニット、それらと対応する複数のローサイドゲートドライブ回路、それらと対応する複数のローサイド電源回路のセットの少なくとも一方が搭載されることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記基板は、金属ベース基板であることを特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数のハイサイドトランジスタユニット、前記複数のローサイドトランジスタユニット、前記複数のハイサイドゲートドライブ回路、前記複数のローサイドゲートドライブ回路は、第１レイヤに搭載され、
前記複数のハイサイド電源回路、前記複数のローサイド電源回路は、第２レイヤに搭載され、
各ハイサイド電源回路からそれぞれに対応するハイサイドゲートドライブ回路に対する電源電圧、各ローサイド電源回路からそれぞれに対応するローサイドゲートドライブ回路に対する電源電圧は、前記第１レイヤと前記第２レイヤを接続する低インピーダンス配線を介して供給され、
前記ハイサイド電源回路および前記ローサイド電源回路はそれぞれ、対応する前記低インピーダンス配線の近傍に配置され、
前記ハイサイドゲートドライブ回路および前記ローサイドゲートドライブ回路はそれぞれ、対応する前記低インピーダンス配線の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
フォークリフトに搭載され、モータに電力を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、一般的な電力変換装置（インバータ）２ｒの回路図である。電力変換装置２ｒは、モータをはじめとする負荷４を駆動するために利用される。電力変換装置２は、各相（Ｕ〜Ｗ）ごとに設けられたハイサイドトランジスタＭＨ（Ｕ〜Ｗ）およびローサイドトランジスタＭＬ（Ｕ〜Ｗ）と、各相のハイサイドトランジスタＭＨ（Ｕ〜Ｗ）を駆動するゲートドライブ回路１０Ｈ、ローサイドトランジスタＭＬ（Ｕ〜Ｗ）を駆動するゲートドライブ回路１０Ｌ、ゲートドライブ回路１０Ｈ、１０Ｌに対して電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬを供給する電源回路１４と、ゲートドライブ回路１０Ｈ、１０Ｌに対する制御指令Ｓ１を生成するコントローラ１２と、を備える。
【０００３】
図２は、本発明者らが検討した電力変換装置２ｒのレイアウトの断面図である。電力変換装置２ｒは、３つのカードに分けて構成される。コントローラカード３０には、主としてコントローラ１２および電源回路１４が搭載される。ゲートドライブカード３２には、ゲートドライブ回路１０Ｈ、１０Ｌが搭載される。出力段カード３４には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬが搭載される。
【０００４】
コントローラカード３０とゲートドライブカード３２それぞれにはコネクタＣＮ１、ＣＮ２が設けられ、コントローラカード３０とゲートドライブカード３２は、配線ＷＲ１を介して電気的に接続される。制御指令Ｓ１および電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬは、この配線ＷＲ１を介して伝送される。
【０００５】
ゲートドライブ回路１０ＨとハイサイドトランジスタＭＨＵ〜ＭＨＷの間、ゲートドライブ回路１０ＬとローサイドトランジスタＭＬＵ〜ＭＬＷの間は、制御信号ピン３６を介して接続される。ゲートドライブ回路１０から出力されるゲートドライブ信号Ｓ２は、制御信号ピン３６を介してハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬのゲートに入力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２のレイアウトでは、コントローラ１２とハイサイドトランジスタＭＨ、ローサイドトランジスタＭＬとの電気的な距離が離れているため、コントローラ１２とゲートドライブ回路１０Ｈ、１０Ｌとの間の電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬの供給経路（電源ラインともいう）に、無視できない寄生インピーダンス成分、すなわちインダクタンス成分や抵抗成分が存在する。電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬは、寄生インピーダンス成分が大きいほど不安定になる。
【０００８】
近年、フォークリフトをはじめとする産業用車両では、インバータの高周波化（高速化）がトレンドとなっているが、そのためにはゲートドライブ回路１０に対する電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬが安定化される必要がある。図２のレイアウトを採用する場合、電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬを安定化するために、ゲートドライブ回路１０Ｈ、１０Ｌの電源端子それぞれの直近に、大容量の平滑化コンデンサを接続する必要がある。大容量の平滑化コンデンサは、コスト、面積、発熱等の観点から望ましくない。
【０００９】
特許文献１には、インバータなどのゲート駆動回路が開示されている。特許文献１の技術では、スイッチング素子（ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタ）、ゲート駆動回路、保護回路、それらに電源電圧を供給する電源回路が、単一モジュール化されている。この構成によれば電源回路とゲート駆動回路の電気的な距離が近くなるため、寄生インピーダンスは低減することができる。しかしながら、単一の電源回路によって、ゲート駆動回路、保護回路等すべてのブロックに対する電源電圧を生成する必要があるため、やはり大容量の平滑化コンデンサが必要となる。また、産業用車両を用途とするインバータでは、大容量化（高出力化）が求められるところ、すべてのユニットを単一モジュール化することは、熱設計の観点から困難である。さらに、単一モジュール化すると、トランジスタのスイッチングノイズが大きくなり、誤動作が問題となる。
【００１０】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、特許文献１とは別のアプローチによって、電源電圧を安定化して高周波駆動に対応可能な電力変換装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある態様は、電力変換装置に関する。電力変換装置は、上側電源ラインと、下側電源ラインと、複数のハイサイドトランジスタユニットと、複数のローサイドトランジスタユニットと、それぞれがハイサイドトランジスタユニットごとに設けられ、対応するハイサイドトランジスタユニットにゲートドライブ信号を出力する複数のハイサイドゲートドライブ回路と、それぞれがローサイドトランジスタユニットごとに設けられ、対応するローサイドトランジスタユニットにゲートドライブ信号を出力する複数のローサイドゲートドライブ回路と、それぞれがハイサイドゲートドライブ回路ごとに設けられ、対応するハイサイドゲートドライブ回路に電源電圧を供給する複数のハイサイド電源回路と、それぞれがローサイドゲートドライブ回路ごとに設けられ、対応するローサイドゲートドライブ回路に電源電圧を供給する複数のローサイド電源回路と、を備える。
複数のハイサイドトランジスタユニットは、各相ごとに設けられ、対応する相の出力端子と上側電源ラインの間に、電気的に並列に、かつ制御端子が独立して設けられる。複数のローサイドトランジスタユニットは、各相ごとに設けられ、対応する相の出力端子と下側電源ラインの間に、電気的に並列に、かつ制御端子が独立して設けられる。
【００１２】
この態様によると、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタをそれぞれ複数のトランジスタユニットに分割し、トランジスタユニットごとに、ゲートドライブ回路および電源回路を分割して構成することにより、分割しない場合に比べて柔軟なレイアウトが可能となる。その結果、電源回路からゲートドライブ回路に供給される電源電圧の供給経路（電源ライン）のインピーダンスを小さくでき、また電源回路もトランジスタユニットごとに分割されているため、小さな平滑化コンデンサでも電源電圧を安定化することが可能となり、ひいては高周波駆動に対応できる。
【００１３】
複数のハイサイドトランジスタユニット、複数のローサイドトランジスタユニット、複数のハイサイドゲートドライブ回路、複数のローサイドゲートドライブ回路、複数のハイサイド電源回路、複数のローサイド電源回路は、同一のレイヤにレイアウトされてもよい。
この場合、ゲートドライブ回路と対応する電源回路を同一レイヤに隣接して配置することができ、プリント基板上の短い配線で電源電圧を供給することができる。
【００１４】
レイヤは、複数の基板に分割されてもよい。各基板には、ハイサイドトランジスタユニット、それと対応するハイサイドゲートドライブ回路、それと対応するハイサイド電源回路、ローサイドトランジスタユニット、それと対応するローサイドゲートドライブ回路、それと対応するローサイド電源回路のセットが少なくともひとつ搭載されてもよい。
【００１５】
レイヤは、複数の基板に分割されてもよい。各基板には、（１）同相の複数のハイサイドトランジスタユニット、それらと対応する複数のハイサイドゲートドライブ回路、それらと対応する複数のハイサイド電源回路のセットと、（２）同相の複数のローサイドトランジスタユニット、それらと対応する複数のローサイドゲートドライブ回路、それらと対応する複数のローサイド電源回路のセットの少なくとも一方が搭載されてもよい。
基板を複数に分割すると、それを増減することができ、負荷に応じて電力変換装置の容量を設計するのが容易となる。
【００１６】
基板は、金属ベース基板であってもよい。金属ベース基板を用いることで放熱性を高めることができる。
【００１７】
複数のハイサイドトランジスタユニット、複数のローサイドトランジスタユニット、複数のハイサイドゲートドライブ回路、複数のローサイドゲートドライブ回路は、第１レイヤに搭載され、複数のハイサイド電源回路、複数のローサイド電源回路は、第２レイヤに搭載されてもよい。各ハイサイド電源回路からそれぞれに対応するハイサイドゲートドライブ回路に対する電源電圧、各ローサイド電源回路からそれぞれに対応するローサイドゲートドライブ回路に対する電源電圧は、第１レイヤと第２レイヤを接続する低インピーダンス配線を介して供給されてもよい。ハイサイド電源回路およびローサイド電源回路はそれぞれ、対応する低インピーダンス配線の近傍に配置され、ハイサイドゲートドライブ回路およびローサイドゲートドライブ回路はそれぞれ、対応する低インピーダンス配線の近傍に配置されてもよい。
２つのレイヤに分けて構成した場合であっても、ゲートドライブ回路と電源回路を互いにオーバーラップする位置に配置して低インピーダンス配線で接続すれば、電源電圧の供給経路、つまり電源ラインのインピーダンスを下げることができる。
【００１８】
上述の電流変換装置の利点によって、産業用車両に好適に利用することが可能となる。そこである態様において、電力変換装置はフォークリフトに搭載され、モータに電力を供給してもよい。
【００１９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電源電圧を安定化することができ、高周波駆動に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的な電力変換装置（インバータ）のレイアウトの回路図である。
【図２】本発明者らが検討した電力変換装置の断面図である。
【図３】実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す等価回路図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、電力変換装置のレイアウトを示す図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、フォークリフトの構成を示す図である。
【図６】変形例に係る電力変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２３】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２４】
図３は、実施の形態に係る電力変換装置２の構成を示す等価回路図である。電力変換装置２は、フォークリフトをはじめとする産業用車両に搭載され、荷役用のモータや、車輪用のモータを駆動する。
【００２５】
電力変換装置２は、上側電源ラインＬＰと、下側電源ラインＬＮと、複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈと、複数のローサイドトランジスタユニットｍｌと、複数のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈと、複数のローサイドゲートドライブ回路１０Ｌと、コントローラ１２と、複数のハイサイド電源回路１４Ｈ、複数のローサイド電源回路１４Ｌと、主電源回路１６と、を備える。
【００２６】
本実施の形態では、三相モータが負荷の例を説明するが、負荷は特に限定されない。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は同様に構成されるため、以下ではＵ相に着目して説明する。
【００２７】
複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈｕ１〜ｍｈｕ３のセットは、各相ごとに設けられる。各ハイサイドトランジスタユニットｍｈｕは、対応する相（Ｕ）の出力端子ＯＵＴＵと上側電源ラインＬＰの間に、電気的に並列に、かつ制御端子（ゲート、ベース）が独立して設けられる。ハイサイドトランジスタユニットｍｈは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタなどで構成される。各トランジスタには、環流ダイオード（フライホイールダイオード、フリーホイールダイオード、ともいう）が設けられる。
【００２８】
複数のローサイドトランジスタユニットｍｌｕ１〜ｍｌｕ３のセットも同様に、各相ごとに設けられる。各ローサイドトランジスタユニットｍｌｕは、対応する相（Ｕ）の出力端子ＯＵＴＵと下側電源ラインＬＮの間に、電気的に並列に、かつ制御端子（ゲート、ベース）が独立して設けられる。各相のトランジスタユニットの個数は３個に限定されず、モータ４に応じて決めればよい。
【００２９】
コントローラ１２は、ハイサイドトランジスタユニットｍｈおよびローサイドトランジスタユニットｍｌを駆動するための制御指令Ｓ１Ｈ、Ｓ１Ｌを生成する。主電源回路１６は、安定化された電源電圧ＶＤＤを生成する。この電源電圧ＶＤＤは、コントローラ１２に供給されるとともに、複数のハイサイド電源回路１４Ｈ、ローサイド電源回路１４Ｌそれぞれに供給される。
【００３０】
複数のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３はそれぞれ、ハイサイドトランジスタユニットｍｈｕ１〜３ごとに設けられる。ｉ番目のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕｉは、コントローラ１２からの制御指令Ｓ１Ｈに応じて、対応するハイサイドトランジスタユニットｍｈｈｉの制御端子に、ゲートドライブ信号Ｓ２Ｈを出力する。
【００３１】
複数のローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ＿Ｕ１〜Ｕ３はそれぞれ、ローサイドトランジスタユニットｍｌｕ１〜３ごとに設けられる。ｉ番目のローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ＿Ｕｉは、コントローラ１２からの制御指令Ｓ１Ｌに応じて、対応するローサイドトランジスタユニットｍｌｕｉの制御端子に、ゲートドライブ信号Ｓ２Ｌを出力する。
【００３２】
ハイサイド電源回路１４Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３はそれぞれ、ハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３ごとに設けられる。ｉ番目のハイサイド電源回路１４Ｈ＿Ｕｉは、電源電圧ＶＤＤにもとづき、対応するハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕｉに供給すべき電源電圧ＶＤＤＨ＿Ｕｉを生成する。
ローサイド電源回路１４Ｌ＿Ｕ１〜Ｕ３はそれぞれ、ローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ＿Ｕ１〜Ｕ３ごとに設けられる。ｉ番目のローサイド電源回路１４Ｌ＿Ｕｉは、電源電圧ＶＤＤにもとづき、対応するローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ＿Ｕｉに供給すべき電源電圧ＶＤＤＬ＿Ｕｉを生成する。
【００３３】
Ｖ相、Ｖ相も同様に構成される。以上が電力変換装置２の回路構成である。続いてそのレイアウトについて説明する。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）は、電力変換装置２のレイアウトを示す図である。図４（ａ）は、電力変換装置２の断面図である。電力変換装置２は、２つのレイヤで構成される。第２レイヤＬ２の基板には、コントローラ１２が搭載される。残りのユニット、つまり複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈ、複数のローサイドトランジスタユニットｍｌ、複数のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ、複数のローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ、複数のハイサイド電源回路１４Ｈ、複数のローサイド電源回路１４Ｌは、第１レイヤＬ１にレイアウトされる。放熱等の観点から、第１レイヤＬ１の基板１８は、金属ベース基板とすることが好ましい。
【００３５】
第１レイヤＬ１は単一の基板１８で構成されてもよいが、複数の基板１８に分割されてもよい。図４（ｂ）、（ｃ）は、分割された基板１８のレイアウトを示す図である。図４（ｂ）では、ひとつの基板１８には、ハイサイドトランジスタユニットｍｈ、それと対応するハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ、それと対応するハイサイド電源回路１４Ｈ、ハイサイドトランジスタｍｈと対をなすローサイドトランジスタユニットｍｌ、それと対応するローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ、それと対応するローサイド電源回路１４Ｌのセットが搭載される。ひとつの基板１８に複数のセットが搭載されてもよい。たとえばひとつの基板１８に、同相の３つのハイサイドトランジスタユニットｍｈ、３つのローサイドトランジスタユニットｍｌと、それらに対応するゲートドライブ回路、電源回路を搭載してもよい。
【００３６】
図４（ｃ）では、ひとつの基板１８には、（１）同相の複数のハイサイドトランジスタユニットｍｈ、それらと対応する複数のハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ、それらと対応する複数のハイサイド電源回路１４Ｈのセットが搭載される。または、ひとつの基板１８には、（２）同相の複数のローサイドトランジスタユニットｍｌ、それらと対応する複数のローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ、それらと対応する複数のローサイド電源回路１４Ｌのセットが搭載される。
【００３７】
同相のローサイドトランジスタユニットｍｌの個数が多い場合、図４（ｃ）の基板１８をさらに分割してもよい。
【００３８】
以上が実施の形態に係る電力変換装置２の構成である。
電力変換装置２では、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタはそれぞれ複数のトランジスタユニットｍｈ、ｍｌに分割され、トランジスタユニットｍｈ、ｍｌごとに、ハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ、ローサイドゲートドライブ回路１０Ｌが複数に分割され、またハイサイド電源回路１４Ｈ、ローサイド電源回路１４Ｌも複数に分割される。これにより分割しない場合に比べて柔軟なレイアウトが可能となり、図４（ａ）に示すように、ハイサイド電源回路１４Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３からハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈ＿Ｕ１〜Ｕ３に供給される電源電圧ＶＤＤＨ＿Ｕ１〜Ｕ３それぞれの電源ラインのインピーダンスを小さくできる。同様にローサイド電源回路１４Ｌ＿Ｕ１〜Ｕ３からローサイドゲートドライブ回路１０Ｌ＿Ｕ１〜Ｕ３に供給される電源電圧ＶＤＤＬ＿Ｕ１〜Ｕ３それぞれの電源ラインのインピーダンスを小さくできる。これにより、小さな平滑化コンデンサでも、電源電圧ＶＤＤＨ＿Ｕ１〜Ｕ３、ＶＤＤＬ＿Ｕ１〜Ｕ３を安定化でき、ひいては高周波駆動に対応できる。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
【００３９】
またトランジスタユニットごとに電源回路１４が分割されるため、各電源回路１４ごとの消費電力を、図１の構成にくらべて大幅に低減でき、発熱を分散させることができる。これにより図１の構成で必要であった大型なヒートシンクを小型化、あるいは無くすことができる。
【００４０】
また、複数のトランジスタユニットに分割されるため、各トランジスタユニットで発生するスイッチングノイズを、分割されない場合よりも小さくできる。したがって、特許文献１に記載の技術に比べて、ノイズによる誤動作を抑制できる。
【００４１】
さらに、図２では３層構造であったものが２層構造となるため、振動に対する耐性を高めることができる。また、一番下のレイヤにコントローラ１２と主電源回路１６以外の大部分のユニットが搭載されるため、重心を低くでき、振動に対する耐性を高めることができる。
【００４２】
続いて上述の電力変換装置２の用途を説明する。上述の利点によって、電力変換装置２は、産業用車両に要求される仕様を満たすことが可能となる。たとえば電力変換装置２は、高周波化が進み、かつ耐振動性が要求されるフォークリフトに好適に利用できる。
【００４３】
図５（ａ）、（ｂ）は、フォークリフトの構成を示す図である。図５（ａ）に示すように、フォークリフト１は、本体６０、フォーク６２、昇降体６４、マスト６６、車輪６８を備える。マスト６６は本体６０の全方に設けられる。昇降体６４は、油圧ポンプ（不図示）などの動力源によって駆動され、マスト６６に沿って昇降する。昇降体６４には、荷物を支持するためのフォーク６２が取り付けられている。
【００４４】
図５（ｂ）は、フォークリフト１の電気系統の構成を示す図である。フォークリフト１は、２系統のモータＭ１、Ｍ２を備える。第１モータＭ１は、車輪６８を回転させるための車輪用モータであり、第２モータＭ２は、昇降体６４を昇降させる油圧アクチュエータを制御するための荷役用モータである。電力変換装置２＿１、２＿２はそれぞれ、電池８０から直流電圧を受け、それを３相交流信号に変換し、対応するモータＭ１、Ｍ２へと供給する。電池８０、電力変換装置２＿１、２＿２、モータＭ１、Ｍ２は、本体６０に固定される。電力変換装置２＿１、２＿２は、別個のモジュールであってもよいし、単一のモジュールとして構成されてもよい。
【００４５】
上述の電力変換装置は、その耐振動性、高周波サージの耐性などに鑑みて、このようなフォークリフト１に好適に利用できる。
【００４６】
実施の形態では、三相モータを駆動する電力変換装置２について説明したが、本発明は駆動対象のモータは三相に限定されず、ＤＣモータや多相モータに適用可能である。また、実施の形態では、電力変換装置２に直接的にモータ４が接続される場合を説明したが、電力変換装置２とモータ４の間に、別の変換装置あるいはその他の回路ブロックが挿入されていてもよい。
【００４７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００４８】
図６は、変形例に係る電力変換装置２ａの断面図である。この変形例では、ハイサイド電源回路１４Ｈ、ローサイド電源回路１４Ｌが、第２レイヤＬ２にレイアウトされる。
各ハイサイド電源回路１４Ｈから、それぞれに対応するハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈに対する電源電圧ＶＤＤＨ、ならびに、各ローサイド電源回路１４Ｌからそれぞれに対応するローサイドゲートドライブ回路１０Ｌに対する電源電圧ＶＤＤＬは、第１レイヤＬ１と第２レイヤＬ２を接続する低インピーダンス配線４０を介して供給される。低インピーダンス配線４０としては、ブスバー、ピン、リード、コネクタ、ケーブルなど、大きな断面積を有する低インピーダンスの導体が利用できる。
【００４９】
ハイサイド電源回路１４Ｈおよびローサイド電源回路１４Ｌはそれぞれ、対応する低インピーダンス配線４０の近傍に配置される。またハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈおよびローサイドゲートドライブ回路１０Ｌもそれぞれ、対応する低インピーダンス配線４０の近傍に配置される。レイアウトの効率の観点から、対応するハイサイドゲートドライブ回路１０Ｈとハイサイド電源回路１４Ｈ同士は、少なくとも部分的にオーバーラップして配置することが望ましい。対応するローサイドゲートドライブ回路１０Ｌとローサイド電源回路１４Ｌ同士も同様である。
【００５０】
この変形例によれば、電源ラインとしてプリント基板上の配線よりも低いインピーダンスを有する導体を利用することにより、図４（ａ）のレイアウトと同様に、電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬの電源ラインのインピーダンスを下げることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…フォークリフト、２…電力変換装置、４…モータ、６…電源、１０Ｈ…ハイサイドゲートドライブ回路、１０Ｌ…ローサイドゲートドライブ回路、１２…コントローラ、１４Ｈ…ハイサイド電源回路、１４Ｌ…ローサイド電源回路、１６…主電源回路、１８…基板、３０…コントローラカード、３２…ゲートドライブカード、３４…出力段カード、３６…制御信号ピン、４０…低インピーダンス配線、ｍｈ…ハイサイドトランジスタユニット、ｍｌ…ローサイドトランジスタユニット、ＬＰ…上側電源ライン、ＬＮ…下側電源ライン、Ｓ１…制御指令、Ｓ２…ゲートドライブ信号。
【図１】
2013115870.tif 000003
【図２】
2013115870.tif 000004
【図３】
2013115870.tif 000005
【図４】
2013115870.tif 000006
【図５】
2013115870.tif 000007
【図６】
2013115870.tif 000008