JP2009296756A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣＤＣコンバータＣＶのトランス２０の１次側コイル２０ａ及び２次側コイル２０ｂ間の寄生キャパシタｃｐ３、パルストランスＰＴの１次側コイル及び２次側コイル間の寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２、及びグランドラインＧＬを備えるループ回路にコモンモード電流が流れること。
【解決手段】パルストランスＰＴの１次側の中点タップｍｔを、コンデンサ５０を介して、ＹコンデンサＣＹ２の接続点に接続した。これにより、パルストランスＰＴの寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２、及びＹコンデンサＣＹ２のいずれか一方を備えるループ回路上を高周波電流が流れるようにすることができ、ひいては、グランドラインＧＬに高周波電流が流れることを回避することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、グランドラインに対して絶縁された一対の配線間に、一対のスイッチング素子の直列接続体と一対のコンデンサの直列接続体とが並列接続された電力変換回路を備えて且つ、前記一対のコンデンサの接続点が前記グランドラインに対して接続されてなる電力変換装置に関する。

電力変換装置として、直流電源の正極及び負極を電動機の端子に選択的に接続するスイッチング素子を備えて且つグランドラインに対して絶縁された電力変換回路（インバータ）を備えるものが周知である。上記インバータ等にあっては、グランドラインに接続される低圧システムと絶縁される関係上、低圧システム及び高圧システム間を絶縁する絶縁手段を介して操作されることが要求される。この絶縁手段としては、パルストランスを用いることも周知である。

ところで、インバータのスイッチング素子が高速に操作されると、電動機の端子に印加される電圧は、直流電源の正極電圧及び負極電圧間で変動するため、高周波のコモンモード電流が発生することが知られている。コモンモード電流は、本来絶縁されているグランドラインとインバータなどとの間の寄生容量が、上記高速のスイッチングによる電圧変動によって充放電されることで発生する。コモンモード電流がグランドラインに流れると、グランドラインに接続された電子機器に障害を与えたり、外部への電磁放射ノイズを生じさせたりする。

そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、モータに給電する一対の給電線間に、一対のＹコンデンサを備えることも提案されている。Ｙコンデンサは、一対のコンデンサの直列接続体であって且つ、その接続点が、グランドラインに接続されているものである。これにより、コモンモード電流がグランドラインを介して他の電子機器へと流れることを回避することができる。
特開２０００−３１５９２９号公報

ところで、上記パルストランスの１次側コイル及び２次側コイル間は、寄生容量を有する。このため、上記パルストランスを用いてスイッチング素子を駆動するものにあっては、パルストランスの１次側及び２次側間の寄生容量がコモンモード電流の流動経路となるおそれがある。しかし、上記Ｙコンデンサは、Ｙコンデンサが接続される一対の配線部分に重畳されるコモンモード対策のためのものであるため、これによっては、パルストランスの上記寄生容量を介して流動するコモンモード電流を低減することは困難である。

なお、上記パルストランスに限らず、トランスを備える電力変換装置にあっては、１次側及び２次側間の寄生容量がコモンモード電流の流動経路となることでグランドラインを介して高周波ノイズが様々な問題を引き起こすおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、グランドラインに対して絶縁された一対の配線間に、一対のスイッチング素子の直列接続体と一対のコンデンサの直列接続体とが並列接続された電力変換回路を備えるものにあって、トランスを介した高周波ノイズの流動による悪影響を好適に抑制することのできる電力変換装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、グランドラインに対して絶縁された一対の配線間に、一対のスイッチング素子の直列接続体と一対のコンデンサの直列接続体とが並列接続された電力変換回路を備えて且つ、前記一対のコンデンサの接続点が前記グランドラインに対して接続されてなる電力変換装置において、前記一対の配線に前記スイッチング素子を介して１次側巻き線又は２次側巻き線が接続されるトランスを備え、該トランスの１次側巻き線及び２次側巻き線のいずれか一方と、前記一対のコンデンサの接続点とを接続したことを特徴とする。

トランスの１次側巻き線及び２次側巻き線は絶縁されているものの、実際には、１次側巻き線及び２次側巻き線間は、寄生容量によって電気的に結合されている。このため、高周波電流が、上記寄生容量を介して、１次側巻き線及び２次側巻き線間を流動するおそれがある。このため、トランスのうちの１次側巻き線と２次側巻き線とのいずれか一方がグランドラインと接続される場合には、上記１次側巻き線及び２次側巻き線間を流動する高周波電流がグランドラインへと流動するおそれがある。この点、上記発明では、トランスの１次側巻き線及び２次側巻き線のいずれか一方をコンデンサの接続点と接続することで、トランスの寄生容量及び上記一対のコンデンサのいずれか一方を備えるループ回路上を高周波電流が流れるようにすることができ、ひいては、グランドラインへの高周波電流の流動を回避することができる。このため、トランスを介した高周波ノイズの流動による悪影響を好適に抑制することができる。

しかも、上記一対のコンデンサは、Ｙコンデンサとして、上記一対の配線を流れるコモンモード電流対策のために設けられるものであるため、上記トランスを介して流れる高周波電流の流動経路をショートループ化するために新たに加える電子部品数を極力抑制することもできる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トランスの前記いずれか一方の巻き線は、中点タップを備え、前記中点タップと前記一対のコンデンサの接続点とが接続されてなることを特徴とする。

上記トランスを介して流動する高周波電流の流動経路のうちの一対のコンデンサの一方を備える経路と他方を備える経路とのインピーダンスが相違する場合には、モード変換が生じ、コモンモード電流はノーマルモード電流となり、ノーマルモード電流はコモンモード電流となる。こうしたモード変換を回避するうえでは、上記２つの経路のインピーダンスを一致させることが望ましい。一方、上記構成の電力変換回路にあっては、一対の配線のうちの高電位側の配線側と低電位側の配線側とで、互いに対称な回路構成となる傾向にある。こうした場合には、上記一対の経路のインピーダンスを等しくするためには、上記一対の電気経路のうちのトランス内部の部分同士のインピーダンスを互いに同一とすることで、モード変換を回避することができる。上記発明では、この点に鑑み、中点タップを一対のコンデンサの接続点に接続することで、モード変換を好適に回避することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記トランスの前記いずれか一方の巻き線と前記一対のコンデンサの接続点とがコンデンサを介して接続されてなることを特徴とする。

前記グランドラインの電位は、実際には、電流の流動態様に応じて変動し得るものである。このため、前記一対のコンデンサの接続点の電位も、グランドラインの電流の流動態様に応じて変動する。このため、上記いずれか一方の巻き線を上記一対のコンデンサの接続点に直接接続する場合には、上記いずれか一方の巻き線の電位も、グランドラインの電流の流動態様に応じて変動するおそれがある。これに対し、上記発明では、上記いずれか一方の巻き線を上記一対のコンデンサの接続点にコンデンサを介して接続することで、上記いずれか一方の巻き線の電位の変動を好適に抑制又は回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記トランスは、前記スイッチング素子を駆動するパルストランスであって且つ、前記いずれか一方の巻き線は、１次側巻き線であることを特徴とする。

上記発明の場合、パルストランスの２次側巻き線が一対の配線側に接続されることでグランドラインに対して絶縁されて且つ、１次側巻き線側はグランドラインに対して絶縁されない構成となる。ただし、パルストランスの１次側巻き線及び２次側巻き線間の寄生容量を介して、２次側から１次側に流動する高周波電流がグランドラインへと流動するおそれがある。この点、上記発明では、一対のコンデンサのいずれか一方及びパルストランスを備えるループ回路に高周波電流を流すことで、高周波電流の流動経路をショートループ化し、ひいては高周波電流がグランドラインへと流出することを回避することができる。

なお、請求項４記載の発明が上記請求項２の発明特定事項を有する場合、前記一対のコンデンサ及び前記中点タップの接続点に対して、前記一対のコンデンサのいずれか一方と前記一対のスイッチング素子のいずれか一方とを接続する電気経路と、前記一対のコンデンサのいずれか他方と前記一対のスイッチング素子のいずれか他方とを接続する電気経路とが対称性を有するようにして電気的に接続されてなることを特徴とすることが望ましい。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記電力変換回路は、前記一対のスイッチング素子の接続される側を１次側及び２次側のいずれか一方とするトランスを備えて構成され、前記１次側及び２次側のいずれか他方は、前記グランドラインに接続されてなることを特徴とする。

上記電力変換回路の備えるトランスの１次側及び２次側間は、寄生容量によって電気的に結合される。このため、上記いずれか他方、グランドライン、パルストランスの１次側、パルストランスの２次側によって構成されるループ回路に高周波電流が流れるおそれがある。この点、上記発明では、このループ回路よりもショートループ化された回路を構成しておくことで、グランドラインを備えるループ回路を高周波電流が流れることを回避することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記トランスは、前記電力変換回路の備えるトランスであって且つ、前記いずれか一方の巻き線は、前記一対のスイッチング素子に接続される巻き線であり、いずれか他方の巻き線が、前記グランドラインに接続されてなることを特徴とする。

上記電力変換回路の備えるトランスの１次側及び２次側間は、寄生容量によって電気的に結合される。このため、上記いずれか他方、グランドライン、一対のコンデンサの接続点、及び一対のコンデンサのいずれか一方によって構成されるループ回路に高周波電流が流れるおそれがある。この点、上記発明では、このループ回路よりもショートループ化された回路を構成しておくことで、高周波電流が、上記グランドラインを備えるループ回路を流れることを回避することができる。

なお、請求項６記載の発明が請求項２記載の発明特定事項を備える場合には、前記一対のコンデンサ及び前記中点タップの接続経路に対して、前記一対のコンデンサのいずれか一方及び前記中点タップ間の電気経路と前記一対のコンデンサのいずれか他方及び前記中点タップ間の電気経路とが対称性を有するようにして電気的に接続されてなることを特徴とすることが望ましい。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記一対の配線は、車載低圧システムから絶縁された車載高圧システムを構成することを特徴とする。

車載高圧システムは、車体と接続されるグランドラインに対して絶縁される。ただし、電力変換装置がトランスを備える場合には、トランスの１次側及び２次側間の寄生容量を介して高圧システム側から低圧システム側に高周波電流が流れるおそれがある。このため、請求項１〜６記載の発明の利用価値が特に高い。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換装置をハイブリッド車に搭載される電力変換装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。

図示される高圧バッテリ１０は、車載動力発生装置としての電動機(図示略)の動力源であり、所定の高電圧（数百ボルト）の電圧を出力する。ＤＣＤＣコンバータＣＶは、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して出力するものである。詳しくは、ＤＣＤＣコンバータＣＶはトランス２０を備える絶縁型コンバータである。そして、トランス２０の１次側コイル２０ａの一方の端子は、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１及び高電位側配線Ｌｐを介して高圧バッテリ１０の正極側に電気接続可能とされ、また、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２及び低電位側配線Ｌｎを介して、高圧バッテリ１０の負極側に電気接続可能とされている。また、トランス２０の１次側コイル２０ａの他方の端子は、高電位側スイッチング素子Ｓｗ３及び高電位側配線Ｌｐを介して高圧バッテリ１０の正極側に電気接続可能とされ、また、低電位側スイッチング素子Ｓｗ４及び低電位側配線Ｌｎを介して、高圧バッテリ１０の負極側に電気接続可能とされている。ここで本実施形態では、上記スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４として、ＮチャネルＭＯＳトランジスタを例示している。これらスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４は、同一仕様(同一特性、同一寸法、同一定格電流等)である。また、スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４の入出力端子間には、フリーホイールダイオードＤ１〜Ｄ４がそれぞれ接続されている。

こうした構成によれば、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ４がオン状態とされる場合と、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ３がオン状態とされる場合とで、１次側コイル２０ａの電圧極性が反転し、ひいては２次側コイル２０ｂの電圧極性も反転する。２次側コイル２０ｂの電圧極性の反転にかかわらず、一定の電圧を印加すべく、２次側コイル２０ｂの一対の端子は、それぞれダイオードＲＤ１、ＲＤ２のアノード側に接続されている。そして、これらダイオードＲＤ１、ＲＤ２のカソード側は短絡され、平滑回路２２に出力される。本実施形態では、この平滑回路２２として、コイル２２ａ及びコンデンサ２２ｂからなるＬＣフィルタを例示している。

上記高圧バッテリ１０やＤＣＤＣコンバータＣＶの１次側は、車載高圧システムを構成し、グランドラインＧＬから絶縁されている。これに対し、ＤＣＤＣコンバータＣＶの２次側は、車体に接続されたグランドラインＧＬを基準として動作する車載低圧システムを構成する。こうした設定とすべく、本実施形態では、トランス２０の２次側コイル２０ｂの中点タップｍｔがグランドラインＧＬに接続されている。これにより、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２は、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ４がオン状態とされるか、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ３がオン状態とされるかに応じて、２次側コイル２０ｂの両端の電圧の「１／２」の電圧を交互に出力することとなる。なお、中点タップｍｔとは、トランスのコイルの中央(両端子から等距離にある点である中点)に接続された端子のことである。

ＤＣＤＣコンバータＣＶの出力電圧は、低圧バッテリ１２に印加される。低圧バッテリ１２は、車載低圧システム内の電気負荷の給電手段である。図１には、こうした電気負荷として、負荷２４、補助電源２６、及び制御装置３０を例示している。ここで、負荷２４としては、例えばエアコンディショナや、ヘッドライト等がある。また、補助電源２６は、低圧バッテリ１２の電圧(例えば「１２Ｖ」)を降圧して所定の安定電圧を生成するものである。

一方、制御装置３０は、低圧バッテリ１２を制御対象とし、補助電源２６を直接の電源とする制御手段である。詳しくは、低圧バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ）を所望に制御すべく、ＤＣＤＣコンバータＣＶの高電位側スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ３や低電位側スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４を操作する。具体的には、ドライブ回路ＤＣを介して高電位側スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ３や低電位側スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４を操作する。

図１では、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ２のドライブ回路ＤＣについて、その内部回路を図示している。図示されるように、ドライブ回路ＤＣは、パルストランスＰＴを備えて構成されている。パルストランスＰＴの２次側コイルは、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１のドレイン及びゲート間に接続されるコイルと、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２のドレイン及びゲート間に接続されるコイルとの一対のコイルにて構成されている。一方、パルストランスの１次側コイルの一対の端子には、互いに論理反転した電圧が印加される。これにより、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１のドレイン及びゲートと、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２のドレイン及びゲート間とには、互いに論理反転した電圧が印加される。なお、高電位側スイッチング素子Ｓｗ３及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ４のドライブ回路ＤＣについてもその構成は同一である。

ＤＣＤＣコンバータＣＶは、高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎ間に、入力電圧の変動を抑制するためのコンデンサ４２を備えている。更に、ＤＣＤＣコンバータＣＶは、高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎへのコモンモード電流の重畳による対策として、次のものを備えている。まず、高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎ間に、ＹコンデンサＣＹ１、ＣＹ２を備えている。これらＹコンデンサＣＹ１、ＣＹ２は、一対のコンデンサの直列接続体であって且つ、その接続点がグランドラインＧＬに接続されるものである。更に、高電位側のＹコンデンサＣＹ１（ＣＹ２）と低電位側のＹコンデンサＣＹ１（ＣＹ２）とは、同一仕様(同一容量、同一寸法等、特に同一インピーダンス)のものである。また、これらＹコンデンサＣＹ１，ＣＹ２間に、コモンモードチョークコイル４０を備えている。

こうした構成によれば、高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎに重畳するコモンモード電流がグランドラインＧＬを介して制御装置３０や、負荷２４等に悪影響を与えることを回避することができる。

ところで、パルストランスＰＴの１次側コイル及び２次側コイル間には、通常、寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２が介在する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＶのトランス２０の１次側コイル２０ａ及び２次側コイル２０ｂ間にも、寄生キャパシタｃｐ３が介在する。このため、これら寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ３及びグランドラインＧＬを備える電気経路や、寄生キャパシタｃｐ２、ｃｐ３及びグランドラインＧＬを備える電気経路にコモンモード電流が流れるおそれがある。そしてこの場合には、これらの間にあって且つグランドラインＧＬに接続される電気負荷に悪影響が及ぶおそれがある。

そこで本実施形態では、パルストランスＰＴの１次側トランスの中点タップｍｔと、ＹコンデンサＣＹ２の接続点とを、コンデンサ５０を介して接続する。これにより、例えばＤＣＤＣコンバータＣＶの１次側に生じた高周波ノイズが寄生キャパシタｃｐ１を介して低圧システム側に重畳する場合、図２に点線にて示すように、そのノイズの流通経路を、中点タップｍｔ、コンデンサ５０、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ１のループ回路にショートループ化することができる。これに対し、パルストランスＰＴの１次側トランスの中点タップｍｔをＹコンデンサＣＹ２の接続点に接続しない場合には、図３に点線にて示されるように、寄生キャパシタｃｐ１、制御装置３０、グランドラインＧＬ、寄生キャパシタｃｐ３、及びパルストランスＰＴの２次側コイルを備えるループ回路にコモンモード電流が流れる。これにより、制御装置３０に悪影響が及ぶおそれがある。なお、図では、負荷２４が上記ループ回路内にない構成となっているが、実際の負荷２４とグランドラインＧＬとの接続箇所は任意であるため、負荷２４に悪影響が及ぶおそれもある。

上述したように、本実施形態では、ＹコンデンサＣＹ２の接続点に、２次側コイルの中点タップｍｔを接続した。これは、中点タップｍｔ、コンデンサ５０、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ、及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ１（Ｓｗ３）を備えるループ回路のインピーダンスと、中点タップｍｔ、コンデンサ５０、低電位側のＹコンデンサＣＹ２、低電位側配線Ｌｎ、及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ２（Ｓｗ４）を備えるループ回路のインピーダンスとを等しくするための設定である。これは、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ、高電位側スイッチング素子Ｓｗ１（Ｓｗ３）、及びパルストランスＰＴの１次側コイルの電気経路と、低電位側のＹコンデンサＣＹ２、低電位側配線Ｌｎ、低電位側スイッチング素子Ｓｗ２（Ｓｗ４）、及びパルストランスＰＴの１次側コイルの電気経路とが、幾何学的な対称性を有することを前提としている。すなわち、この場合、上記一対の電気経路のインピーダンスが等しくなると考えられるため、ＹコンデンサＣＹ２の接続点と中点タップｍｔとを接続することで、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることができる。このように、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることで、コモンモードノイズがノーマルモードノイズに変換されたり、ノーマルモードノイズがコモンモードノイズに変換されたりするモード変換を回避することができる。

ちなみに、図３に示した電気経路に高周波電流が流れることを回避し、先の図２に示したループ回路に高周波電流が流れるのは、図３に示した電気経路と比較して図２に示したループ回路の方がインピーダンスが小さいためである。これは、ショートループ化されたために実現されるものである。すなわち、配線の電気抵抗は、配線長に比例するため、ショートループ化によって、グランドラインＧＬを通る経路よりもインピーダンスの低減を実現している。

なお、ＹコンデンサＣＹ２の接続点と中点タップｍｔとを、コンデンサ５０を介して接続するのは、パルストランスＰＴの１次側トランスの電位が、グランドラインＧＬの電位変動によって変動することを回避するためのものである。すなわち、グランドラインＧＬに電流が流れることで、グランドラインＧＬの電位は、場所によって変動するものとなる。そして、コンデンサ５０を介すことなく、グランドラインＧＬと中点タップｍｔとを接続する場合には、グランドラインＧＬのうちのＹコンデンサＣＹ２との接続箇所の電位の変動の影響が中点タップｍｔに直接生じることとなる。これに対し、コンデンサ５０を介して接続する場合には、グランドラインＧＬを流れる電流の変動のような低周波の変動の影響が中点タップｍｔに生じることを回避することができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）パルストランスＰＴの１次側巻き線と、ＹコンデンサＣＹ２の接続点とを接続した。これにより、パルストランスＰＴの寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２、及びＹコンデンサＣＹ２のいずれか一方を備えるループ回路上を高周波電流が流れるようにすることができ、ひいては、グランドラインＧＬに高周波電流が流れることを回避することができる。しかも、ＹコンデンサＣＹ２は、高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎを流れるコモンモード電流対策のために設けられるものであるため、パルストランスＰＴを介して流れる高周波電流の流動経路をショートループ化するために新たに加える電子部品数を極力抑制することもできる。

（２）中点タップｍｔとＹコンデンサＣＹ２の接続点とを接続した。これにより、モード変換を好適に回避することができる。

（３）中点タップｍｔとＹコンデンサＣＹ２の接続点とを、コンデンサ５０を介して接続した。これにより、中点タップｍｔの電位の変動を好適に抑制又は回避することができる。

（４）ＤＣＤＣコンバータＣＶを、トランス２０を備えて構成した。この場合、トランス２０の１次側コイル２０ａ及び２次側コイル２０ｂは、寄生キャパシタｃｐ３によって電気的に結合される。このため、パルストランスＰＴの１次側コイル及び２次側コイル間を電気的に結合する寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２とともに、グランドラインＧＬを備えるループ回路が形成される。このため、パルストランスＰＴの１次側及び２次側間を介して流れる高周波電流の対策が特に望まれる構成となっている。

（５）ＤＣＤＣコンバータＣＶの１次側によって、車載低圧システムから絶縁された車載高圧システムを構成した。これにより、パルストランスの１次側及び２次側間の寄生キャパシタｃｐ１、ｃｐ２や、トランス２０の１次側及び２次側間の寄生キャパシタｃｐ３を介して高圧システム側から低圧システム側に高周波電流が流れるおそれがある。このため、パルストランスＰＴの１次側及び２次側を介して流れる高周波電流の対策が特に望まれる構成となっている。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、トランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップｍｔを、コンデンサ６０を介して、ＹコンデンサＣＹ２の接続点に接続する。これにより、図５に点線にて示すように、トランス２０の１次側コイル２０ａ及び２次側コイル２０ｂ間の寄生キャパシタｃｐ３を介してコモンモード電流が流れることを回避することができる。すなわち、グランドラインＧＬを備える電気経路の代わりに、１次側コイル２０ａの中点タップｍｔ、コンデンサ６０、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ３（Ｓｗ１）を備えるループ回路を高周波電流が流れるようになる。これは、１次側コイル２０ａの中点タップｍｔ、コンデンサ６０、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ３（Ｓｗ１）を備えるループ回路のインピーダンスの方が、先の図５に点線にて示した電気経路のインピーダンスよりも低いためである。こうした設定を実現すべく、本実施形態では、ＹコンデンサＣＹ２の接続点及びグランドラインＧＬ間の接続点と、２次側コイル２０ｂの中点タップｍｔ及びグランドラインＧＬ間の接続点との距離を極力離間させるようにしている。

また、本実施形態において、ＹコンデンサＣＹ２の接続点と１次側コイル２０ａの中点タップｍｔとを接続する理由は、１次側コイル２０ａの中点タップｍｔ、コンデンサ６０、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ、及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ１（Ｓｗ３）を備えるループ回路と、１次側コイル２０ａの中点タップｍｔ、コンデンサ６０、低電位側のＹコンデンサＣＹ２、低電位側配線Ｌｎ、及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ２（Ｓｗ４）を備えるループ回路とのインピーダンスを等しくすることにある。これは、高電位側のＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ、及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ１（Ｓｗ３）を備える電気経路と、低電位側のＹコンデンサＣＹ２、低電位側配線Ｌｎ、及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ２（Ｓｗ４）を備える電気経路とが幾何学的な対称性を有するものであることを前提としている。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（２）〜（５）の効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（６）トランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップｍｔを、ＹコンデンサＣＹ２の接続点に接続した。これにより、トランス２０の１次側コイル２０ａ及び２次側コイル２０ｂ間の寄生キャパシタｃｐ３を介してグランドラインＧＬへとコモンモード電流が流れることを回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態に、第２の実施形態の特徴部分を更に加えてもよい。

・上記第１の実施形態においては、ＹコンデンサＣＹ２側にパルストランスＰＴの１次側コイルの中点タップｍｔを接続したが、ＹコンデンサＣＹ１側に接続してもよい。ただし、中点タップｍｔ、ＹコンデンサＣＹ１の接続点、配線Ｌｐ(又は配線Ｌｎ)、及び寄生キャパシタｃｐ１(寄生キャパシタｃｐ２)を備えるループ回路のインピーダンスの方が、寄生キャパシタｃｐ１(寄生キャパシタｃｐ２)及びグランドラインＧＬを備えるループ回路（図３）のインピーダンスよりも小さくなるようにする。

・上記第１の実施形態において、コンデンサ５０に対して、高電位側のＹコンデンサＣＹ２及び高電位側スイッチング素子Ｓｗ１（高電位側スイッチング素子Ｓｗ３）を備えるループ回路と、低電位側のＹコンデンサＣＹ２及び低電位側スイッチング素子Ｓｗ２（低電位側スイッチング素子Ｓｗ４）を備えるループ回路とのインピーダンスを略等しくする構成としては、これらループ回路を幾何学的に略対称な構造とする構成に限らない。例えば、幾何学的に非対称な構成であっても、いずれか一方に調整用の抵抗体を接続することで、双方のループ回路のインピーダンスを略等しくすることができる。また、例えば、上記一対のループ回路のうちのパルストランスＰＴ以外の部分のインピーダンスが互いに相違する場合、パルストランスＰＴの１次側コイルを、中点タップｍｔにてコンデンサ５０に接続する代わりに、１次側コイルの中央からずらした位置（タップ）にてコンデンサ５０に接続することで、上記一対のループ回路のインピーダンスのずれを補償するようにしてもよい。

・上記第１の実施形態において、電力変換回路としては、上記ＤＣＤＣコンバータＣＶに限らない。例えば特開２００５−５１９９４号公報に見られるＤＣＤＣコンバータであってもよい。またＤＣＤＣコンバータとしては、降圧コンバータに限らず、昇圧コンバータであってもよい。更に、ＤＣＤＣコンバータに限らず、３相電動機の各相を直流電源の正極及び負極のいずれかに選択的に電気接続する３相インバータであってもよい。こうした場合であっても、これらの備えるスイッチング素子を駆動するパルストランスを介した高周波電流対策として本発明の適用は有効である。

・上記第２の実施形態においては、ＹコンデンサＣＹ２側にトランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップｍｔを接続したが、ＹコンデンサＣＹ１側に接続してもよい。ただし、トランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップ及びコンデンサ６０、ＹコンデンサＣＹ１、高電位側配線Ｌｐ（又は低電位側配線Ｌｎ）を備えるループ回路のインピーダンスの方が、グランドラインＧＬ及びトランス２０を備えるループ回路（図５）のインピーダンスよりも低くなるようにする。

・上記第２の実施形態において、コンデンサ６０に対して、高電位側のＹコンデンサＣＹ２を備えるループ回路と、低電位側のＹコンデンサＣＹ２を備えるループ回路とのインピーダンスを略等しくする構成としては、これらループ回路を幾何学的に略対称な構造とする構成に限らない。例えば、幾何学的に非対称な構成であっても、いずれか一方に調整用の抵抗体を接続することで、双方のループ回路のインピーダンスを略等しくすることができる。また、例えば、上記一対のループ回路のうちのトランス２０以外の部分のインピーダンスが互いに相違する場合、トランス２０の１次側コイルを、中点タップｍｔにてコンデンサ６０に接続する代わりに、１次側コイルの中央からずらした位置（タップ）にてコンデンサ６０に接続することで、上記一対のループ回路のインピーダンスのずれを補償するようにしてもよい。

・トランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップ及びコンデンサ６０、ＹコンデンサＣＹ２、高電位側配線Ｌｐ（又は低電位側配線Ｌｎ）を備えるループ回路のインピーダンスの方が、グランドラインＧＬ及びトランス２０を備えるループ回路のインピーダンスよりも低くなるようにする手法としては、上記第２の実施形態にて例示したものに限らない。例えば、トランス２０の１次側コイル２０ａの中点タップｍｔ及びグランドラインＧＬ間や、２次側コイル２０ｂの中点タップｍｔ及びグランドラインＧＬ間に、抵抗体を接続することで、上記設定を実現してもよい。

・高電位側配線Ｌｐ及び低電位側配線Ｌｎと、グランドラインＧＬとのそれぞれは、ハイブリッド車の高圧システムと低圧システムとのそれぞれを構成するものに限らない。例えば電気自動車の高圧システムと低圧システムとのそれぞれを構成するものであってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態の効果を示す回路図。 従来の回路におけるコモンモードノイズを示す回路図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 従来の回路におけるコモンモードノイズを示す回路図。

符号の説明

１０…高圧バッテリ、１２…低圧バッテリ、２０…トランス、２４…負荷、３０…制御装置、ＣＶ…ＤＣＤＣコンバータ(電力変換回路の一実施形態)、ＣＹ１，ＣＹ２…Ｙコンデンサ、ｍｔ…中点タップ、Ｌｐ…高電位側配線、Ｌｎ…低電位側配線、ＧＬ…グランドライン。

Claims (7)

1. グランドラインに対して絶縁された一対の配線間に、一対のスイッチング素子の直列接続体と一対のコンデンサの直列接続体とが並列接続された電力変換回路を備えて且つ、前記一対のコンデンサの接続点が前記グランドラインに対して接続されてなる電力変換装置において、
   前記一対の配線に前記スイッチング素子を介して１次側巻き線又は２次側巻き線が接続されるトランスを備え、
   該トランスの１次側巻き線及び２次側巻き線のいずれか一方と、前記一対のコンデンサの接続点とを接続したことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記トランスの前記いずれか一方の巻き線は、中点タップを備え、
   前記中点タップと前記一対のコンデンサの接続点とが接続されてなることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記トランスの前記いずれか一方の巻き線と前記一対のコンデンサの接続点とがコンデンサを介して接続されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
4. 前記トランスは、前記スイッチング素子を駆動するパルストランスであって且つ、前記いずれか一方の巻き線は、１次側巻き線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記電力変換回路は、前記一対のスイッチング素子の接続される側を１次側及び２次側のいずれか一方とするトランスを備えて構成され、
   前記１次側及び２次側のいずれか他方は、前記グランドラインに接続されてなることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
6. 前記トランスは、前記電力変換回路の備えるトランスであって且つ、前記いずれか一方の巻き線は、前記一対のスイッチング素子に接続される巻き線であり、いずれか他方の巻き線が、前記グランドラインに接続されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記一対の配線は、車載低圧システムから絶縁された車載高圧システムを構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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