(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に巻装されて直列接続された一対の二次コイルをもつトランスと、
直流電圧を断続制御して前記トランスの一次コイルに単相交流電圧を印加するインバータ回路と、
アノード端子が前記一対の二次コイルの各一端に個別に接続され、カソード端子が共通接続されて高位直流出力端をなす一対の整流素子と、
低位直流出力端に前記一対の二次コイルの他端を接続する接地用ブスバーと、
前記高位直流出力端及び低位直流出力端間の整流電圧を平滑する平滑回路と、
前記インバータ回路に制御電圧を出力する制御回路が実装される回路基板と、
前記トランス、インバータ回路、整流素子、接地用ブスバー及び回路基板を収容するケースと、
を備える降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
前記接地用ブスバーは、前記回路基板と前記整流素子との間に位置して前記回路基板と略平行に延設されるとともに、前記回路基板側から見て前記一対の整流素子を隠していることを特徴とする降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【請求項２】
請求項１記載の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
前記接地用ブスバーは、前記回路基板側から見て前記二次コイルの前記一端から前記整流素子にいたるラインを隠していることを特徴とする降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において、
前記ケースは、前記トランスが固定されるとともに、前記整流素子を挟んで前記接地用ブスバーと反対側に位置して前記接地用ブスバーと略平行に延設されるとともに接地電位が印加される金属製のベース部を有することを特徴とする降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車では走行用モータへは高圧の主バッテリから給電し、種々の補機へは低圧の補機バッテリから給電する二電源方式が種々の点で有益であるため実用となっている。
この二電源方式の電気自動車では、補機バッテリをいたずらに大容量化するかわりに小容量とし、もし電力が不足した場合には降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を通じて主バッテリから充電するのが種々の点で合理的な選択である。
【０００３】
この降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、入力直流電圧から単相交流電圧を形成するインバータ回路、この単相交流電圧の変圧を行うトランス、このトランスの出力電圧を整流する整流回路、整流された電圧を平滑する平滑回路から通常、構成されるが、トランス及び整流回路は単相全波整流方式で構成されるのが通常である。なお、この単相全波整流方式では、トランスは同一方向に巻装されて直列接続された一対の二次コイルをもち、整流回路は一対の整流素子からなる単相全波整流回路で構成され、一対の二次コイルの互いに接続されてなる中点は接地される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、大きな電磁波ノイズを放射するという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、放射電磁波ノイズの低減を実現した降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提供することをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置によれば、トランスの一対の二次コイルから出力される一対の単相交流電圧（二次電圧）は一対の整流素子で個別に半波ごとに整流される。
本発明では特に、両二次コイルの接続点（すなわち中点）を低位直流出力端（いわゆる接地端子）に接続する接地用ブスバーを、回路基板と整流素子との間に位置して回路基板と略平行に延設し、更に、接地用ブスバーに回路基板側からみて整流素子を隠す形状を与える。
【０００６】
このようにすれば、構造の複雑化及び製造工程の延長を抑止しつつ、この降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の電磁波ノイズを低減することができる。
更に説明すると、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置では、主要な電磁波ノイズ源は、高速スイッチングするインバータ回路ではなく、一対の整流素子、及び、降圧用のトランスの一対の二次コイルから両整流素子に到る一対のライン（半波整流ラインともいう）である。これは、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置ではトランス二次電流がその一次電流よりも大きいために、整流素子で断続される二次電流の急変に起因する電磁波ノイズが大きくなるからである。両整流素子の出力側（平滑回路の入力側）で一対のラインが接続された後のライン（全波整流ラインともいう）は、両半波整流ラインの電流が合算されるために、総合の電流変化は格段に小さくなり、その電磁波ノイズは小さくなる。また、同じ理由で両二次コイルの直列接続点（中点）から延設されるライン（接地ラインという）の電磁波ノイズも小さくなる。
【０００７】
本発明は、この接地ラインの電磁波ノイズが両半波整流ラインのそれよりも格段に小さいことに着目してなされたものであり、接地ラインで回路基板から整流素子を覆うことにより、両半波整流ラインおよび整流素子から放射される電磁波ノイズが回路基板の回路素子に与える悪影響を低減したものである。
また、本構成では、接地ラインをなす接地用ブスバーは、整流素子を覆うために幅広平板形状を有するために、この接地用ブスバーを囲んで形成される磁路長が長くなり、その結果としてこの接地用ブスバーのインダクタンスが小さくなって、このインダクタンスに比例する電磁波ノイズを低減する効果も奏し、また接地用ブスバーは表面積が広いので降圧トランスの冷却効果も増大する。
【０００８】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、接地用ブスバーは、前記回路基板側から見て二次コイルの一端と整流素子のアノード端子とを接続する半波整流ラインを隠す大きさをもつので、前記回路基板の回路素子に作用する電磁波ノイズを更に良好に低減できる。
請求項３記載の構成によれば請求項１又は２記載の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置において更に、ケースの底板部分をなすベース部を金属部材とし、このベース部と接地用ブスバーとで整流素子及び半波整流ラインを挟む構成を採用する。
【０００９】
このようにすれば、整流素子や整流ラインから接地用ブスバーを回り込んで回路基板に達する電磁波ノイズを更に良好に低減することができる。また、互いに対面するベース部と接地用ブスバーとは、大きな空間静電容量をもち、いわゆる高周波バイパスコンデンサとしても機能するので、電磁波ノイズを一層低減することができる。
【００１０】
【発明を実施するための態様】
本発明の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１１】
【実施例１】
本発明の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の実施例を図１に示す回路図を参照して説明する。
（回路構成）
この降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、電気自動車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ１から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリ２に電圧変換して給電するためのものであって、３は平滑コンデンサ、４は４個のＭＯＳトランジスタ４ａをブリッジ接続してなるインバータ回路、６は降圧トランス、７はスナバ回路、８は全波整流用の２個のダイオード（整流素子）、９はチョークコイル１０及び平滑コンデンサ１１からなる平滑回路、１２は集積化された制御回路である。
【００１２】
主バッテリ１の高位端は入力端子１４を通じてブスバー１３に接続され、主バッテリ１の低位端は入力端子１６を通じてブスバー１５に接続されている。
平滑コンデンサ３はブスバー１３、１５間に接続され、ブスバー１３はインバータ回路４の高位直流入力端をなす上アーム側の一対のＭＯＳトランジスタ４ａのドレイン電極端子に接続され、ブスバー１５はインバータ回路４の低位直流入力端をなす下アーム側の一対のＭＯＳトランジスタ４ａのソース電極端子に接続されている。なお、インバータ回路４の各ＭＯＳトランジスタ４ａのゲート電極は入力電圧を増幅するバッファ回路２０を通じて制御回路１２からの制御電圧を受け取る。
【００１３】
インバータ回路４の一対の交流出力端子は降圧トランス６の一次コイルの両端に接続されている。
降圧トランス６は、同一方向に巻装され、互いに直列接続された２つの二次コイル６１，６２を有し、二次コイル６１の一端は外部に延設されてブスバー（半波整流ライン）１７をなし、二次コイル６２の一端は外部に延設されてブスバー（半波整流ライン）１８をなす。ブスバー１７は、一対のダイオード８の一方のアノード電極端子に接続され、ブスバー１８は、一対のダイオード８の他方のアノード電極端子に接続されている。
【００１４】
降圧トランス６の両二次コイル６１，６２の直列接続点（中点）をなす中間端子６ａは、ブスバー（接地ライン）１９、接地端子（低位直流出力端）２１を通じて補機バッテリ６の低位端に接続されている。
両ダイオード８のカソード電極端子は、全波整流ライン２４を通じてチョークコイル１０の一端（高位直流出力端）に接続され、チョークコイル１０の他端２５は、ブスバー２６、出力端子２７を通じて補機バッテリ２の高位端に接続されている。なお、実際には両ダイオード８，８は図２に示すダイオードモジュール８０内に実装され、一対のアノード電極端子（図２にねじで示す）と一対のカソード電極端子（図２にねじで示す）がダイオードモジュール８０の上面に設けられている。
【００１５】
スナバ回路７は、それぞれ抵抗素子とコンデンサとを直列接続してなる等価回路で等価されるＣＲハイパスフィルタであって、一対のダイオード８の両アノード電極端子間に接続されている。
（動作説明）
制御回路１２は、図示しないその入力端子への充電指令の入力により補機バッテリ２の電圧が所定値に達するまでインバータ回路４の各ＭＯＳトランジスタ４ａを断続して降圧トランス６の一次コイルに矩形波交流電圧を印加させる。
【００１６】
降圧トランス６の二次コイル６１，６２に生じた二次電圧は単相全波整流回路をなす一対のダイオード８，８で整流され、これにより全波整流ライン２４と接地用ブスバー（接地ライン）１９との間に生じた全波整流電圧は、平滑回路９で平滑されて補機バッテリ２に印加される。
平滑コンデンサ３はインバータ回路４の断続動作による主バッテリ１の放電電流の変動を低減し、スナバ回路７はＣＲハイパスフィルタとして高周波サージ電圧を吸収する。
（回路部品の配置）
上述した各ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要部配置を拡大して図２、図３に示す。図２は縦断面図、図３は平面図である。
【００１７】
３０は、回路基板であって、制御回路１２をなす回路素子３２，３３が実装されている。回路基板３０は、アルミベースプレート（ケースのベース部）３１の上方にアルミベースプレート３１の主面から所定距離を隔てて、それと平行に延設されている。回路基板３０は、アルミベースプレート３１の図示しない周縁部から回路基板３０へ向けて立設された図示しない柱部にねじにより締結されている。
【００１８】
降圧トランス６およびダイオードモジュール８０はアルミベースプレート３１上に近接して固定されている。降圧トランス６からアルミベースプレート３１に平行に延設されるブスバー（半波整流ライン）１７、１８はダイオードモジュール８０の一対のアノード電極端子に延設されている。
アルミベースプレート３１の一対のカソード電極端子はブスバー（全波整流ライン）２４の一端に接続されている。ブスバー１７，１８，２４はアルミベースプレート３１から一定距離を隔ててそれと平行に延設されている。
【００１９】
接地用ブスバー（接地ライン）１９の一端は降圧トランス６の中点６ａに接続されて、ブスバー１７，１８，２４の直上にそれらと平行に延設されている。また、接地用ブスバー１９は、図３に示すように、ダイオードモジュール８０の部分で拡幅されており、これにより、ブスバー１７，１８，２４は回路基板３０から見て接地用ブスバー１９にほとんど覆われている。なお、図３は、理解を容易とするために接地用ブスバー１９を斜線で示している。したがって、接地用ブスバーは、ブスバー１７，１８，２４およびダイオードモジュール８０と回路基板３０との間に延設されていることになる。
【００２０】
（実施例効果）
上記のように構成したこの実施例によれば、接地用ブスバー１９が回路基板３０に対してブスバー１７，１８およびダイオードモジュール８０を遮蔽するので、ダイオード８，８の断続やインバータ回路４のスイッチング素子４ａの断続に伴うブスバー１７，１８およびダイオードモジュール８０中の電流変化により生じる電磁波ノイズが回路基板３０上の回路素子に影響するのを良好に抑止することができる。また、接地用ブスバー１９を異形形状に形成するのみで上記効果を得ることができるので、構造および製造工程が複雑化することがない。
【００２１】
また、回路基板３０と平行に送風される冷却風により接地用ブスバー１９が良好に冷却され、降圧トランス６が接地用ブスバー１９により良好に冷却される効果も奏する。
なお、接地用ブスバー１９は、特にダイオードモジュール８０の近傍において通電方向に対して直角な方向へ偏平となっているので、電流が分散して流れ、接地用ブスバー１９のラインインダクタンスが低減される効果もある。
【００２２】
更に、ブスバー１７，１８，２４と接地用ブスバー１９との間の大きな寄生容量は電磁波ノイズを低減する。
なお、接地用ブスバー１９の電流変動は全波整流ライン２４のそれと同じく両ダイオード８，８の電流の和となるので、ブスバー１７，１８よりも格段に小さい。
【００２３】
（変形態様）
上記実施例では、回路基板３０を接地用ブスバー１９と独立に設けたが、接地用ブスバー１９の反ダイオードモジュール側の主面上に絶縁層を介して設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】  図１に示す降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要部縦断面図である。
【図３】  図２に示す降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要部模式平面図である。
【符号の説明】
４はインバータ回路、６は降圧トランス（トランス）、８はダイオード（整流素子）、９は平滑回路、１９は接地用ブスバー、３０は回路基板、３１はアルミベースプレート（ケースのベース部）、６１，６２は二次コイル
【図１】
0004131352.tif 000002
【図２】
0004131352.tif 000003
【図３】
0004131352.tif 000004