JP2013219907A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体格が小さく、配置の自由度が高い電力変換装置を提供する。
【解決手段】フィルタ回路２０は、入力側がバッテリ１０に接続される。電力変換回路３１、３２、３３は、モータ１１、１２、１３に対応して設けられる。電力変換回路３１、３２、３３は、すべての入力側がフィルタ回路２０の出力側に接続され、それぞれの出力側がモータ１１、１２、１３のそれぞれに接続される。電力変換回路３１、３２、３３は、バッテリ１０からフィルタ回路２０を経由して入力された電力を変換しモータ１１、１２、１３に出力する。第１ケース５１は、フィルタ回路２０を収容している。第２ケース６１、６２、６３は、電力変換回路３１、３２、３３に対応して設けられ、電力変換回路３１、３２、３３のそれぞれを収容している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力を変換し電力負荷に供給する電力変換装置に関する。

従来、複数のモータを作動させるため、各モータに対応するよう複数の電力変換回路を備えた電力変換装置が知られている。例えば特許文献１に開示された電力変換装置では、各電力変換回路を各モータ近傍に配置することで、電力変換回路とモータとの配線距離を短くしている。

特開２００２−３４５２５２号公報

しかしながら、車両等、取り付け対象によっては、空きスペースの関係上、全ての電力変換回路をモータ近傍に配置できるとは限らない。電力変換回路をモータ近傍に配置できない場合、電力変換回路とモータとの配線距離が長くなるため、インダクタンスが大きくなり、異常電圧が生じるおそれがある。当該異常電圧の発生を防止するにあたり、特許文献１ではＬＣフィルタを挿入する必要性を明示するものの、具体的な挿入位置は明示されていない。

ＬＣフィルタ等のようなフィルタ回路は、電力変換回路の入力側に電気的に接続するのが一般的である。例えば特許文献１の図１に示される電力変換装置では、各電力変換回路の入力側のそれぞれにフィルタ回路を接続することになる。ところが、複数の電力変換回路に対応して複数のフィルタ回路を備える構成では、装置全体の体格が増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格が小さく、配置の自由度が高い電力変換装置を提供することにある。

本発明は、電源からの電力を変換し複数の電力負荷に供給する電力変換装置であって、フィルタ回路と電力変換回路と第１ケースと第２ケースとを備える。フィルタ回路は、入力側が電源に接続される。電力変換回路は、複数の電力負荷に対応して複数設けられる。電力変換回路は、すべての入力側がフィルタ回路の出力側に接続され、それぞれの出力側が複数の電力負荷のそれぞれに接続される。電力変換回路は、電源からフィルタ回路を経由して入力された電力を変換し電力負荷に出力する。第１ケースは、フィルタ回路を収容している。第２ケースは、複数の電力変換回路に対応して複数設けられ、複数の電力変換回路のそれぞれを収容している。
このように、本発明では、複数の電力変換回路の入力側に共通のフィルタ回路を接続する構成である。そのため、各電力変換回路に対応して複数のフィルタ回路を備える構成と比べ、装置全体の体格を小さくすることができる。

また、本発明では、フィルタ回路は第１ケースに収容され、各電力変換回路はそれぞれ第２ケースに収容されている。そのため、第１ケースおよび各第２ケースの配置の自由度が高い。したがって、電力変換装置を構成する各部材を任意の箇所に分散配置でき、搭載性が向上する。例えば、電力変換回路を収容する各第２ケースを、対応する電力負荷の近傍に配置すれば、電力変換回路と電力負荷との配線距離が短くなるためインダクタンスが小さくなり、異常電圧の発生を抑えることができる。
また、本発明では、フィルタ回路は第１ケースに収容され、電力変換回路は第２ケースに収容されているため、フィルタ回路および電力変換回路を、外部からの衝撃、熱、水等の液体、導電性の異物等から保護することができる。

また、金属等、電磁波を遮蔽可能な材料により第１ケースおよび第２ケースを形成すれば、ケース外部からフィルタ回路および電力変換回路に電磁波ノイズが混入すること、ならびに、フィルタ回路および電力変換回路からケース外部へ電磁波ノイズが放射されることを抑制できる。
さらに、金属等、熱伝導率の高い材料により第１ケースおよび第２ケースを形成すれば、ケース内の熱をケース外部に速やかに放熱することができる。

ところで、本発明のように複数の電力変換回路の入力側に共通のフィルタ回路を接続する場合、複数の電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが重なった場合等、フィルタ回路に流れるリップル電流が増大するおそれがある。大きなリップル電流に対応するためにはフィルタ回路を大型化する必要があり、装置全体の体格が大きくなることが懸念される。そこで、例えば、電力変換回路に操作信号を伝達することで電力変換回路の作動を制御する制御部をさらに備え、当該制御部により、それぞれの電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するような操作信号を電力変換回路に伝達すれば、フィルタ回路に流れるリップル電流を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態による電力変換装置を示す模式図。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の作動を説明するための図であって、（Ａ）はキャリア信号を示す図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各電力変換回路に流れるリップル電流を示す図、（Ｅ）はフィルタ回路に流れるリップル電流を示す図。 比較例による電力変換装置の作動を説明するための図であって、（Ａ）はキャリア信号を示す図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各電力変換回路に流れるリップル電流を示す図、（Ｅ）はフィルタ回路に流れるリップル電流を示す図。 本発明の第４実施形態による電力変換装置の作動を説明するための図であって、（Ａ）はキャリア信号を示す図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各電力変換回路に流れるリップル電流を示す図、（Ｅ）はフィルタ回路に流れるリップル電流を示す図。 本発明の第５実施形態による電力変換装置を示す模式図。 本発明の第６実施形態による電力変換装置を示す模式図。 本発明の第７実施形態による電力変換装置を示す模式図。

以下、本発明の複数の実施形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電力変換装置を図１に示す。

電力変換装置１は、電源としてのバッテリ１０からの電力を変換し、変換した電力を電力負荷としてのモータ１１、１２、１３に供給するための装置である。ここで、バッテリ１０、モータ１１、１２、１３は、車両に搭載される。
バッテリ１０は、高電圧電源であり、端子電圧が例えば１００Ｖ以上となるリチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池等の２次電池である。バッテリ１０は、車載主機としてのモータジェネレータ（図示せず）用の電源である。当該モータジェネレータの回転軸は車両の駆動輪に機械的に連結されている。

モータ１１は、例えば補機として車載空調装置に用いられるブロアファンのモータである。モータ１２は、例えば車載内燃機関の冷却水を循環させるウォーターポンプのモータである。モータ１３は、例えば車載ラジエターを冷却する冷却ファンのモータである。モータ１１、１２、１３は、３相交流電圧により回転駆動するブラシレスモータである。

電力変換装置１は、フィルタ回路２０、電力変換回路３１、３２、３３、第１ケース５１、第２ケース６１、６２、６３、制御回路７１、７２、７３等を備えている。電力変換装置１は、バッテリ１０、モータ１１、１２、１３とともに車両に設置される。
フィルタ回路２０は、コイル２１、２２、コンデンサ２３、２４を有している。コイル２１は、バッテリ１０の正極側に接続する上母線２に設けられている。コイル２２は、バッテリ１０の負極側に接続する下母線３に設けられている。コンデンサ２３は、コイル２１の一端とコイル２２の一端とを接続するようにして設けられている。コンデンサ２４は、コイル２１の他端とコイル２２の他端とを接続するようにして設けられている。この構成により、フィルタ経路２０は、ＬＣフィルタとして機能し、上母線２および下母線３を流れる電流を平滑化可能である。
ここで、コイル２１の一端側およびコイル２２の一端側が、特許請求の範囲における「フィルタ回路の入力側」に対応している。また、コイル２１の他端側およびコイル２２の他端側が、特許請求の範囲における「フィルタ回路の出力側」に対応している。

電力変換回路３１は、複数のスイッチング素子３１１を有している。本実施形態では、スイッチング素子３１１は、例えばＩＧＢＴ等、スイッチング作動が可能な半導体素子であり、６つ設けられている。６つのスイッチング素子３１１のうち３つは、それぞれ、フィルタ回路２０の出力側に接続する上母線２に接続し、上アームを構成している。残りの３つのスイッチング素子３１１は、それぞれ、対応する上アームとフィルタ回路２０の出力側に接続する下母線３とを接続し、下アームを構成している。各上アームと各下アームとの接続点は、モータ１１の各相の巻線のそれぞれに接続される。ここで、スイッチング素子３１１の上母線２または下母線３との接続点が、特許請求の範囲における「電力変換回路の入力側」に対応している。また、各上アームと各下アームとの接続点が、特許請求の範囲における「電力変換回路の出力側」に対応している。
電力変換回路３１は、スイッチング素子３１１が、後述する制御回路７１によってオンオフ制御されることにより、バッテリ１０からフィルタ回路２０を経由して入力された電力を変換し、モータ１１に出力する。

電力変換回路３２は、複数のスイッチング素子３２１を有している。電力変換回路３３は、複数のスイッチング素子３３１を有している。電力変換回路３２、３３は、電力変換回路３１と同様のため、詳細な構成の説明を省略する。
電力変換回路３２は、スイッチング素子３２１が、後述する制御回路７２によってオンオフ制御されることにより、バッテリ１０からフィルタ回路２０を経由して入力された電力を変換し、モータ１２に出力する。
電力変換回路３３は、スイッチング素子３３１が、後述する制御回路７３によってオンオフ制御されることにより、バッテリ１０からフィルタ回路２０を経由して入力された電力を変換し、モータ１３に出力する。

上述のように、本実施形態では、電力変換回路３１、３２、３３のすべての入力側が、フィルタ回路２０の出力側に接続されている。これにより、フィルタ回路２０は、電力変換回路３１、３２、３３の作動に伴い発生するリップル電流を抑制することができる。
なお、本実施形態では、電力変換回路３１のフィルタ回路２０側において上母線２と下母線３とを接続するようにしてコンデンサ４１が設けられている。また、電力変換回路３２のフィルタ回路２０側において上母線２と下母線３とを接続するようにしてコンデンサ４２が設けられている。また、電力変換回路３３のフィルタ回路２０側において上母線２と下母線３とを接続するようにしてコンデンサ４３が設けられている。コンデンサ４１、４２、４３は、上母線２および下母線３を流れる電流を平滑化可能である。

第１ケース５１は、例えばアルミ等の金属により箱状に形成され、フィルタ回路２０を収容している。本実施形態では、第１ケース５１は、例えば、バッテリ１０の電力を降圧して制御回路７１、７２、７３等に供給するＤＣＤＣコンバータ（図示せず）の筐体内に設置される。
第２ケース６１、６２、６３は、例えばアルミ等の金属により箱状に形成され、それぞれ、電力変換回路３１、３２、３３を収容している。本実施形態では、第２ケース６１は、モータ１１の外郭を構成するモータケースに取り付けられる。同様に、第２ケース６２、６３は、それぞれ、モータ１２のモータケース、モータ１３のモータケースに取り付けられる。

制御回路７１は、電力変換回路３１とともに第２ケース６１に収容されている。制御回路７１と電力変換回路３１とは、電気的に接続されている。制御回路７１は、電力変換回路３１に操作信号を伝達することで電力変換回路３１の作動を制御する。より具体的には、制御回路７１は、スイッチング素子３１１に操作信号を伝達することにより、スイッチング素子３１１のオンオフ作動を制御する。制御回路７１は、スイッチング素子３１１のオンオフ作動を制御することにより、バッテリ１０からの電力を３相交流電圧に変換し、モータ１１に供給する。

さらに具体的には、制御回路７１は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）８０からの指令値に制御すべく、三角波ＰＷＭ処理によって、モータ１１に印加する指令電圧を操作する。すなわち、操作量としての３相の指令電圧をスイッチング素子３１１の入力電圧で規格化したデューティー信号と三角波形状のキャリア信号との大小に基づき、ＰＷＭ信号を生成し、これらＰＷＭ信号とその論理反転信号とに基づき、デッドタイム付与処理を経て操作信号が生成される。

制御回路７２は、電力変換回路３２とともに第２ケース６２に収容されている。制御回路７２と電力変換回路３２とは、電気的に接続されている。制御回路７２は、電力変換回路３２に操作信号を伝達することで電力変換回路３２の作動を制御する。より具体的には、制御回路７２は、スイッチング素子３２１に操作信号を伝達することにより、スイッチング素子３２１のオンオフ作動を制御する。制御回路７２は、スイッチング素子３２１のオンオフ作動を制御することにより、バッテリ１０からの電力を３相交流電圧に変換し、モータ１２に供給する。制御回路７２は、制御回路７１と同様、ＥＣＵ８０からの指令値に制御すべく、三角波ＰＷＭ処理によって、モータ１２に印加する指令電圧を操作する。

制御回路７３は、電力変換回路３３とともに第２ケース６３に収容されている。制御回路７３と電力変換回路３３とは、電気的に接続されている。制御回路７３は、電力変換回路３３に操作信号を伝達することで電力変換回路３３の作動を制御する。より具体的には、制御回路７３は、スイッチング素子３３１に操作信号を伝達することにより、スイッチング素子３３１のオンオフ作動を制御する。制御回路７３は、スイッチング素子３３１のオンオフ作動を制御することにより、バッテリ１０からの電力を３相交流電圧に変換し、モータ１３に供給する。制御回路７３は、制御回路７１、７２と同様、ＥＣＵ８０からの指令値に制御すべく、三角波ＰＷＭ処理によって、モータ１３に印加する指令電圧を操作する。

ＥＣＵ８０は、外部装置から伝達される例えば回転数指令等の指令情報等に基づき指令値を算出し、当該指令値を制御回路７１、７２、７３に伝達する。制御回路７１、７２、７３は、それぞれ、ＥＣＵ８０からの指令値に基づき操作信号を生成し、当該操作信号をスイッチング素子３１１、３２１、３３１に伝達する。ここで、制御回路７１、７２、７３、ＥＣＵ８０は、特許請求の範囲における「制御部」に対応する。
なお、制御回路７１、７２、７３自体は、バッテリ１０の電力を降圧するＤＣＤＣコンバータ（図示せず）からの電力により作動する。一方、ＥＣＵ８０は、バッテリ１０とは別系統の低電圧電源からの電力により作動する。

次に、本実施形態による電力変換装置１の作動について図２に基づき説明する。
本実施形態では、電力変換装置１は、３相変調方式で制御を行う。電力変換装置１は、電力変換回路３１、３２、３３におけるキャリア周波数の位相をシフトさせる。すなわち、図２（Ａ）に示すように、ＥＣＵ８０、および、制御回路７１、７２、７３は、所定角度（例えば６０度）位相をシフトさせたキャリア信号に基づいて、電力変換回路３１、３２、３３にそれぞれ含まれるスイッチング素子３１１、３２１、３３１のオンオフを制御するタイミングをずらすことでキャリア周波数をシフトさせる。

ここで、シフト量は、キャリア周波数をＦｃとし、電力変換回路の数をＮａとすると、１／（２×Ｆｃ×Ｎａ）となる。本実施形態では、Ｎａ＝３のため、シフト量は、１／（６×Ｆｃ）となる。位相を角度で表す場合、キャリア周期（＝１／Ｆｃ）を３６０度と仮定すると、３６０×（１／６）＝６０度になる。ここで、６０度の逓倍角（ただし１８０度とその逓倍角を除く）も含まれる。

本実施形態では、上述の制御により、電力変換回路３１、３２、３３は、スイッチング素子３１１、３２１、３３１間のオンまたはオフのタイミングが異なるようにして作動する。これにより、電力変換回路３１、３２、３３を流れるリップル電流は、それぞれ、図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すとおりとなる。その結果、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）は、図２（Ｅ）に示すとおりとなる。

次に、比較例による電力変換装置の作動について説明することで、本実施形態の効果を明らかにする。
比較例による電力変換装置は、物理的な構成は本実施形態と同様であるものの、電力変換回路３１、３２、３３の制御の仕方が本実施形態と異なる。
比較例では、電力変換装置は、電力変換回路３１、３２、３３におけるキャリア周波数を同位相で同期させる。すなわち、図３（Ａ）に示すように、ＥＣＵ８０、および、制御回路７１、７２、７３は、キャリア信号に基づいて電力変換回路３１、３２、３３を同時にオンオフ制御することにより、キャリア周波数を同位相で同期させる。

比較例では、上述の制御により、電力変換回路３１、３２、３３は、スイッチング素子３１１、３２１、３３１間のオンまたはオフのタイミングが同じになるようにして作動する。これにより、電力変換回路３１、３２、３３を流れるリップル電流は、それぞれ、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すとおりとなる。その結果、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）は、図３（Ｅ）に示すとおりとなる。
ここで、図２（Ｅ）と図３（Ｅ）とを対比すると、本実施形態では、比較例と比べ、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）が低減されることがわかる。このように、本実施形態では、フィルタ回路２０を流れ得る合計リップル電流の最大値が比較例より小さいため、比較例と比べ、フィルタ回路２０の体格を小さくすることができる。

以上説明したように、（１）本実施形態では、電力変換回路３１、３２、３３の入力側に共通のフィルタ回路２０を接続する構成である。そのため、各電力変換回路に対応して複数のフィルタ回路を備える構成と比べ、装置全体の体格を小さくすることができる。
また、本実施形態では、フィルタ回路２０は第１ケース５１に収容され、電力変換回路３１、３２、３３はそれぞれ第２ケース６１、６２、６３に収容されている。そのため、第１ケース５１および第２ケース６１、６２、６３の配置の自由度が高い。したがって、電力変換装置１を構成する各部材を任意の箇所に分散配置でき、搭載性が向上する。例えば、本実施形態では、電力変換回路３１、３２、３３を収容する第２ケース６１、６２、６３を、それぞれ、対応するモータ１１、１２、１３のモータケースに配置している。これにより、電力変換回路３１、３２、３３とモータ１１、１２、１３とのそれぞれの配線距離が短くなるためインダクタンスが小さくなり、異常電圧の発生を抑えることができる。

また、本実施形態では、フィルタ回路２０は第１ケース５１に収容され、電力変換回路３１、３２、３３は第２ケース６１、６２、６３に収容されているため、フィルタ回路２０および電力変換回路３１、３２、３３を、ケース外部からの衝撃、熱、水等の液体、導電性の異物等から保護することができる。
また、本実施形態では、第１ケース５１および第２ケース６１、６２、６３は、電磁波を遮蔽可能なアルミ等の金属により形成されている。これにより、ケース外部からフィルタ回路２０および電力変換回路３１、３２、３３に電磁波ノイズが混入すること、ならびに、フィルタ回路２０および電力変換回路３１、３２、３３からケース外部へ電磁波ノイズが放射されることを抑制できる。
さらに、本実施形態では、第１ケース５１および第２ケース６１、６２、６３は、熱伝導率が比較的高いアルミ等の金属により形成されている。これにより、ケース内の熱をケース外部に速やかに放熱することができる。

ところで、本実施形態のように電力変換回路３１、３２、３３の入力側に共通のフィルタ回路２０を接続する場合、電力変換回路３１、３２、３３のオンまたはオフのタイミングが重なった場合等、フィルタ回路２０に流れるリップル電流が増大するおそれがある。大きなリップル電流に対応するためにはフィルタ回路２０を大型化する必要があり、装置全体の体格が大きくなることが懸念される。
（２）そこで、本実施形態は、電力変換回路３１、３２、３３に操作信号を伝達することで電力変換回路３１、３２、３３の作動を制御する制御回路７１、７２、７３およびＥＣＵ８０を備えている。そして、制御回路７１、７２、７３およびＥＣＵ８０により、それぞれの電力変換回路３１、３２、３３のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するような操作信号を電力変換回路３１、３２、３３に伝達する。これにより、フィルタ回路２０に流れるリップル電流を小さくすることができる。その結果、フィルタ回路２０を小さくでき、装置全体の体格を小さくすることができる。

（３）本実施形態では、操作信号は、制御回路７１、７２、７３およびＥＣＵ８０のクロック周波数に同期したキャリア周波数を含む。制御回路７１、７２、７３およびＥＣＵ８０は、前記キャリア周波数の位相をシフトさせることにより、それぞれの電力変換回路３１、３２、３３のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するよう制御する。これにより、フィルタ回路２０に流れるリップル電流を小さくすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力変換装置について説明する。
第２実施形態では、電力変換装置は、第１実施形態と同様、３相変調方式で制御を行う。電力変換装置は、電力変換回路３１、３２、３３ごとにキャリア周波数が異なるよう制御する。すなわち、ＥＣＵ８０、および、制御回路７１、７２、７３は、電力変換回路３１、３２、３３ごとにキャリア信号の周波数を異ならせて伝達し、電力変換回路３１、３２、３３にそれぞれ含まれるスイッチング素子３１１、３２１、３３１のオンオフを制御する。

例えば、電力変換回路３１に伝達するキャリア周波数を１５ＫＨｚとし、電力変換回路３２に伝達するキャリア周波数を２０ＫＨｚとし、電力変換回路３３に伝達するキャリア周波数を１０ＫＨｚとする。このように、電力変換回路３１、３２、３３ごとにキャリア周波数が異なるように制御することにより、電力変換回路３１、３２、３３は、スイッチング素子３１１、３２１、３３１間のオンまたはオフのタイミングが異なるようにして作動する。これにより、上述した比較例と比べ、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態では、電力変換回路３１、３２、３３のうちの特定の電力変換回路３１に伝達する操作信号は、特定の電力変換回路３１以外の電力変換回路３２、３３に伝達するキャリア周波数の周波数範囲とは異なる周波数範囲のキャリア周波数を含む。これにより、第１実施形態と同様、フィルタ回路２０に流れるリップル電流を小さくすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電力変換装置について説明する。
第３実施形態では、操作信号は、電力変換回路３１、３２、３３のクロック周波数とは非同期のキャリア周波数を含む。すなわち、キャリア信号を非同期に発生させ、電力変換回路３１、３２、３３にそれぞれ含まれるスイッチング素子３１１、３２１、３３１のオンオフを制御するタイミングをずらすことにより、キャリア周波数を非同期に制御する。このように、キャリア周波数を非同期に制御することにより、電力変換回路３１、３２、３３は、スイッチング素子３１１、３２１、３３１間のオンまたはオフのタイミングが異なるようにして作動する。これにより、上述した比較例と比べ、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態では、操作信号は、電力変換回路３１、３２、３３のクロック周波数とは非同期のキャリア周波数を含む。これにより、第１実施形態と同様、フィルタ回路２０に流れるリップル電流を小さくすることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電力変換装置について、図４に基づき説明する。
第４実施形態では、電力変換装置は、２相変調方式で制御を行う。電力変換装置は、電力変換回路３１、３２、３３におけるキャリア周波数の位相をシフトさせる。すなわち、図４（Ａ）に示すように、ＥＣＵ８０、および、制御回路７１、７２、７３は、所定角度（例えば１２０度）位相をシフトさせたキャリア信号に基づいて、電力変換回路３１、３２、３３にそれぞれ含まれるスイッチング素子３１１、３２１、３３１のオンオフを制御するタイミングをずらすことでキャリア周波数をシフトさせる。

ここで、シフト量は、キャリア周波数をＦｃとし、電力変換回路の数をＮｂとすると、１／（Ｆｃ×Ｎｂ）となる。本実施形態では、Ｎｂ＝３のため、シフト量は、１／（３×Ｆｃ）となる。位相を角度で表す場合、キャリア周期（＝１／Ｆｃ）を３６０度と仮定すると、３６０×（１／３）＝１２０度になる。ここで、１２０度の逓倍角（ただし３６０度とその逓倍角を除く）も含まれる。

本実施形態では、上述の制御により、電力変換回路３１、３２、３３は、スイッチング素子３１１、３２１、３３１間のオンまたはオフのタイミングが異なるようにして作動する。これにより、電力変換回路３１、３２、３３を流れるリップル電流は、それぞれ、図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すとおりとなる。その結果、フィルタ回路２０を流れるリップル電流（合計リップル電流）は、図４（Ｅ）に示すとおりとなる。

本実施形態は、２相変調方式で制御を行う例であり、第１実施形態と同様、電力変換回路３１、３２、３３におけるキャリア周波数の位相をシフトさせる。これにより、フィルタ回路２０に流れるリップル電流を小さくすることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電力変換装置を図５に示す。第５実施形態では、第２ケース６１、６２、６３の形状および配置等が第１実施形態と異なる。

第５実施形態では、電力変換回路３１、３２、３３を収容する第２ケース６１、６２、６３が１つのケースとして一体に形成されている。これにより、電力変換機能を発揮する部品（電力変換回路３１、３２、３３）を１つに纏めることができる。
１つのケースとして一体に形成された第２ケース６１、６２、６３は、モータ１１、１２、１３から離れた位置、例えば、バッテリ１０の電力を降圧して制御回路７１、７２、７３等に供給するＤＣＤＣコンバータ（図示せず）の筐体に取り付けられる。なお、フィルタ回路２０を収容する第１ケース５１は、第１実施形態と同様、ＤＣＤＣコンバータの筐体内に設置される。

以上説明したように、本実施形態では、３つの第２ケース（６１、６２、６３）は、３つのうち２つ以上（本実施形態では３つ）が一体に形成され、１つのケースを構成している。これにより、共通する機能（電力変換機能）を１つに纏めつつ、異なる機能（フィルタ機能）と分離することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による電力変換装置を図６に示す。第６実施形態では、第１ケース５１、第２ケース６１、６２、６３の形状および配置等が第１実施形態と異なる。

第６実施形態では、フィルタ回路２０を収容する第１ケース５１は、電力変換回路３３を収容する第２ケース６３と、１つのケースとして一体に形成されている。当該一体に形成された第１ケース５１および第２ケース６３は、例えば、バッテリ１０の電力を降圧して制御回路７１、７２、７３等に供給するＤＣＤＣコンバータ（図示せず）の筐体内に設置される。なお、第１実施形態と同様、第２ケース６１はモータ１１のモータケースに取り付けられ、第２ケース６２はモータ１２のモータケースに取り付けられる。

以上説明したように、本実施形態では、第１ケース５１は、３つの第２ケース（６１、６２、６３）のうち少なくとも１つ（６１、６２）を除く他の第２ケース（６３）と一体に形成されている。このように、３つの第２ケース（６１、６２、６３）は、少なくとも１つを第１ケース５１から分離した構成にするのであれば、第１ケース５１と一体に形成してもよい。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による電力変換装置を図７に示す。第７実施形態では、第２ケース６２の配置が第６実施形態と異なる。
第７実施形態では、第２ケース６２は、車両内のモータ１２から離れた箇所に設置される。
このように、本実施形態は、フィルタ機能または電力変換機能を有する複数のケースそれぞれを車両の任意の箇所に設置する例を示すものである。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、電力変換回路および第２ケースをそれぞれ３つ備える例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、電力変換回路および第２ケースをそれぞれ２つ、または、４つ以上備えることとしてもよい。
また、上述の第５実施形態では、複数（３つ）の第２ケースすべてを一体に形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数の第２ケースのうち任意に選択した任意の数の第２ケースを一体に形成することとしてもよい。

また、上述の第６実施形態および第７実施形態では、第１ケースと、複数の第２ケースのうちから選択した１つの第２ケースとを一体に形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数の第２ケースのうち少なくとも１つを第１ケースと分離するのであれば、他の第２ケースは第１ケースと一体に形成してもよい。すなわち、第１ケースは、複数の第２ケースと一体に形成してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、フィルタ回路を収容する第１ケースは、ＤＣＤＣコンバータに限らず、どのような箇所に設置してもよい。例えば、第１ケースを、同じ電圧の電力が供給される、車載主機用の電力変換装置（インバータ）の筐体等に設置してもよい。

また、上述の実施形態では、各第２ケースに収容される制御回路と電子制御ユニット（ＥＣＵ）とにより「制御部」を構成し、それぞれの電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するよう制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、電子制御ユニットを備えず、各第２ケースに収容される制御回路のみで「制御部」を構成し、それぞれの電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するよう制御することとしてもよい。この場合、例えば、各制御回路同士が通信することでキャリア周波数の位相をシフトする等により、電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するよう制御する方法が考えられる。あるいは、各第２ケースに制御回路を備えず、電子制御ユニットのみで「制御部」を構成し、それぞれの電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するよう制御することとしてもよい。

また、第１実施形態および第４実施形態で示したキャリア周波数のシフト量は、適宜変更してもよい。また、第２実施形態において示した各電力変換回路に伝達するキャリア周波数の値は、適宜変更してもよい。
また、上述の実施形態では、キャリア信号として三角波信号を適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば正弦波信号、矩形波信号（パルス波信号）、のこぎり波信号等、どのような波形信号をキャリア信号として適用してもよい。

また、上述の実施形態では、フィルタ回路としてＬＣフィルタを適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、フィルタ回路として、能動回路、あるいは、ＲＬＣフィルタやＲＣフィルタ等の受動回路を適用してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、スイッチング素子として、ＩＧＢＴに限らず、ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ）、ＧＴＯ、パワートランジスタ等、オンオフ作動（スイッチング作動）が可能な任意の半導体素子を用いることができる。
上述した複数の実施形態は、構成上の阻害要因がない限り、どのように組み合わせて実施してもよい。

また、本発明は、車載補機としてのブロアファンのモータ、ウォーターポンプのモータ、冷却ファンのモータに限らず、例えば車載空調装置のヒータ、または、その他回転電機、負荷、電源、制御装置、計測装置等、電力変換装置からの電力を受けて作動可能な任意の機器に適用することができる。また、車載される機器に限らず、車載以外のその他の機器に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・・電力変換装置
１０ ・・・電源（バッテリ）
１１、１２、１３ ・・・電力負荷（モータ）
２０ ・・・フィルタ回路
３１、３２、３３ ・・・電力変換回路
５１ ・・・第１ケース
６１、６２、６３ ・・・第２ケース

Claims (7)

1. 電源（１０）からの電力を変換し複数の電力負荷（１１、１２、１３）に供給する電力変換装置（１）であって、
   入力側が前記電源に接続されるフィルタ回路（２０）と、
   複数の前記電力負荷に対応して複数設けられ、すべての入力側が前記フィルタ回路の出力側に接続され、それぞれの出力側が複数の前記電力負荷のそれぞれに接続され、前記電源から前記フィルタ回路を経由して入力された電力を変換し前記電力負荷に出力する電力変換回路（３１、３２、３３）と、
   前記フィルタ回路を収容する第１ケース（５１）と、
   複数の前記電力変換回路に対応して複数設けられ、複数の前記電力変換回路のそれぞれを収容する第２ケース（６１、６２、６３）と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電力変換回路に操作信号を伝達することで前記電力変換回路の作動を制御する制御部（７１、７２、７３、８０）をさらに備え、
   前記制御部は、それぞれの前記電力変換回路のオンまたはオフのタイミングが異なって作動するような前記操作信号を前記電力変換回路に伝達することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記操作信号は、前記電力変換回路のクロック周波数とは非同期のキャリア周波数を含むことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 複数の前記電力変換回路のうちの特定の電力変換回路に伝達する前記操作信号は、前記特定の電力変換回路以外の前記電力変換回路に伝達するキャリア周波数の周波数範囲とは異なる周波数範囲のキャリア周波数を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
5. 前記操作信号は、前記制御部のクロック周波数に同期したキャリア周波数を含み、
   前記制御部は、前記キャリア周波数の位相をシフトさせることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
6. 前記第２ケースは、複数の前記第２ケースのうち２つ以上が一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記第１ケースは、複数の前記第２ケースのうち少なくとも１つを除く他の前記第２ケースと一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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