JP5397410B2 - 車載用電気システム - Google Patents

Description

本発明は、第１、第２の電動機用駆動装置が直流電源に対して並列に接続されている車載用電気システムに関するものである。

従来、車載用電気システムでは、第１の電動機用駆動装置が走行用モータを駆動し、第２の電動機用駆動装置が空調装置用モータを駆動するように構成されたものがある。

車載用電気システムでは、直流電源から第１、第２の電動機用駆動装置に与えられる電圧の変動を抑えるために、第１の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に第１のコンデンサが接続され、第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に第２のコンデンサが接続されている。

ここで、走行用モータの出力は、空調装置用モータの出力に比べて大きい。このため、直流電源から第１の電動機用駆動装置に与えられる入力電力の方が、直流電源から第２の電動機用駆動装置に与えられる入力電力に比べて大きい。したがって、一般的に、第２のコンデンサとしては、第１のコンデンサの容量に比べて小さい容量のコンデンサが用いられる。

また、インバータ回路と直流電源との間で共振が生じることを抑えるために、インバータ回路と直流電源との間でコイルに対して抵抗素子を並列接続したものがある（例えば特許文献１参照）。

インバータ回路と直流電源との間において複数個のコイルを並列に配置し、インバータ回路と直流電源との間において、切替スイッチによって複数個のコイルのうち１つのコイルを切替接続してインバータ回路と直流電源との間で高調波電流が流れることを抑えるものがある（例えば特許文献２参照）。

特開平２−２２３３０１号公報 特開平１０−３１１６４６号公報

上述の車載用電気システムでは、上述の如く、第２のコンデンサとしては、第１のコンデンサの容量に比べて小さい容量のコンデンサを用いた場合には、第１の電動機用駆動装置が走行用モータを駆動する際に第１の電動機用駆動装置からリップル電流が第２のコンデンサ側に流れて第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間の電圧が変動する。

そこで、第１の電動機用駆動装置からリップル電流が第２のコンデンサ側に流れることを抑えるために、直流電源と第２の電動機用駆動装置との間にコイルを接続することが考えられるが、この場合でも、リップル電流を完全に抑えることができず、リップル電流が第１の電動機用駆動装置からコイルを通して第２のコンデンサに流れてしまう。

ここで、第１、第２のコンデンサは、コイルとともに、共振周波数を有するπ型のフィルタ回路を構成している。このため、第１の電動機用駆動装置が走行用モータを駆動する際のスイッチング周波数とπ型のフィルタ回路の共振周波数とが重なる場合には、リップル電流をトリガとしてπ型のフィルタ回路に共振が生じてしまう。このため、π型のフィルタ回路の共振に伴って、第１、第２のコンデンサに大きな電流が流れて、第１、第２のコンデンサに不具合が生じる恐れがある。

また、上記特許文献１のように、直流電源と第２の電動機用駆動装置との間においてコイルに対して抵抗素子を並列接続することも考えられるが、直流電源から第２の電動機用駆動装置に供給される電力の損失を抵抗素子によって招くことになる。

さらに、上記特許文献２のように、第２の電動機用駆動装置と直流電源との間に並列配置される複数個のコイルのうち１つのコイルを切替スイッチによって第２の電動機用駆動装置と直流電源との間に切替接続することにより、上記π型のフィルタ回路の共振周波数がスイッチング周波数に重なることを避けるようにすることも考えられるが、複数個のコイルおよび切替スイッチの追加によって体格の大型化を招くことになる。

本発明は上記点に鑑みて、第１、第２の電動機用駆動装置が直流電源に対して並列に接続され、第１の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に第１のコンデンサが接続され、第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に第２のコンデンサが接続されている車載用電気システムにおいて、体格の大型化や電力損失の発生を抑えつつ、共振の発生を抑えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１の電動機（２）を駆動する第１の電動機用駆動装置（５）と、第２の電動機（３）を駆動する第２の電動機用駆動装置（６）とを備え、前記第１、第２の電動機用駆動装置が直流電源に対して並列に接続され、前記直流電源から前記第１の電動機用駆動装置に与えられる電力が前記直流電源から前記第２の電動機用駆動装置に与えられる電力よりも大きくなっている車載用電気システムであって、
前記直流電源と前記第１の電動機用駆動装置との間において前記第１の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に接続される第１のコンデンサ（３０）と、
前記第１のコンデンサと前記第２の電動機用駆動装置との間に配置されているコイル（３２）と、
前記直流電源と前記第２の電動機用駆動装置との間において前記第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に配置されて、かつ前記第１のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間で前記コイルに対して直列に接続されて、前記第１のコンデンサに比べて小さな静電容量を有する第２のコンデンサ（３１、３１ａ、３１ｂ）と、
前記第１のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間で前記第２のコンデンサに対して直列に接続されて、前記第２のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間に電流が流れることを制限するための抵抗要素（３３）とを備え、
前記第１の電動機用駆動装置から前記コイルを通して前記第２のコンデンサ側にリップル電流が流れるようになっており、
前記第１の電動機用駆動装置から出力されるリップル電流の周波数が、前記第１、第２のコンデンサおよび前記コイルから構成されるフィルタ回路（７）の共振周波数に重なる場合には、前記フィルタ回路において前記リップル電流をトリガとして共振が生じることを前記抵抗要素によって抑えるようになっていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１の電動機用駆動装置に用いられるスイッチング周波数が、第１、第２のコンデンサおよびコイルから構成されるフィルタ回路の共振周波数に重なる場合でも、抵抗要素によって第２のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間に共振電流が流れることが制限される。したがって、フィルタ回路においてリップル電流をトリガとして共振が生じることを抵抗要素によって抑えることができる。

請求項１に記載の発明によれば、上記特許文献１のように、直流電源と第２の電動機用駆動装置との間においてコイルに対して抵抗素子を並列接続する構成を用いていなく、上記特許文献２のように、複数個のコイルのうち１つのコイルを切替スイッチによって第２の電動機用駆動装置と直流電源との間に切替接続する構成を用いていない。

以上により、体格の大型化や電力損失の発生を抑えつつ、共振の発生を抑えるようにする車載用電気システムを提供することができる。

請求項２に記載の発明では、前記第１の電動機用駆動装置は、前記第１の電動機としての車両走行用電動機を駆動し、
前記第２の電動機用駆動装置は、前記第２の電動機としての車載空調装置用電動機を駆動することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、前記車載空調装置用電動機は、車載空調装置の圧縮機を駆動するための電動機であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、前記第２のコンデンサのプラス電極と前記直流電源のプラス電極との間で、前記抵抗要素と並列接続されたダイオード（Ｄａ）を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、前記第２のコンデンサは、前記直流電源のプラス電極とマイナス電極との間で並列接続されている少なくとも２つのコンデンサ（３１ａ、３１ｂ）から構成されており、
前記２つのコンデンサのうち一方のコンデンサ（３１ｂ）は、他方のコンデンサ（３１ａ）に比べて内部抵抗が大きいものであり、
前記抵抗要素と前記他方のコンデンサとは、前記直流電源のプラス電極とマイナス電極との間で直列に接続されており、
前記抵抗要素は、前記他方のコンデンサの周波数特性と前記抵抗要素とを足した回路の周波数特性を前記一方のコンデンサの周波数特性に近づけるように調整するものであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、前記第２の電動機用駆動装置（６）の２つの電源入力端子の間の電圧を検出する電圧検出手段（２２）と、
前記第２の電動機用駆動装置（６）の作動に伴って前記第２のコンデンサと前記第２の電動機用駆動装置との間で電力が授受されるタイミング以外のタイミングで前記電圧検出手段による電圧の検出を実行させる電圧監視手段（５０）と、
を備えることを特徴とする。

ここで、第２の電動機用駆動装置と第２のコンデンサとの間で電力が授受されると、抵抗要素が原因で第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間の電圧が変動する。このため、前記電圧が変動するタイミングで、第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間の電圧を検出すると、電圧を正確に検出することができない。

そこで、請求項６に記載の発明では、第２のコンデンサと第２の電動機用駆動装置との間で電力が授受されるタイミング以外のタイミングで電圧検出手段が電圧を検出することにより、第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間の電圧を正確に検出することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における車載用電気システムの構成を示す図である。 図１の電動機用駆動装置の構成を示す図である。 第１実施形態の抵抗素子を用いていない場合の伝達特性を示すグラフである。 第１実施形態の抵抗素子を用いた場合の伝達特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における車載用電気システムのフィルタ回路の一部の構成を示す図である。 第２実施形態の伝達特性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態における車載用電気システムのフィルタ回路の一部の構成を示す図である。 第３実施形態の伝達特性を示すグラフである。 本発明の第４実施形態における車載用電気システムのフィルタ回路の一部の構成を示す図である。 第４実施形態の端子間電圧、搬送波などを示すタイミングチャートである。 本発明の第５実施形態における車載用電気システムの構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明に係る車載用電気システム１の第１実施形態の電気的構成を示す。

車載用電気システム１は、三相交流電動機２、３を直流電源４の出力電圧に基づき駆動するものである。

三相交流電動機２の出力は、三相交流電動機３の出力に比べて大きい。このため、直流電源４から三相交流電動機２に与えられる入力電力は、直流電源４から三相交流電動機３に与えられる入力電力に比べて大きい。具体的には、三相交流電動機２としてはその入力電力が、三相交流電動機３の入力電力に対して一桁以上違うものである。

三相交流電動機２は、車両の走行用に用いられる第１の電動機である。三相交流電動機３は、車載空調装置で冷媒を圧縮する圧縮機を駆動するために用いられる第２の電動機である。三相交流電動機２、３としては、例えば、同期型交流電動機が用いられる。三相交流電動機２、３のそれぞれのステータコイル（図示省略）としては、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルがスター結線されてなるものが用いられる。

具体的には、車載用電気システム１は、図１に示すように、電動機用駆動装置（図中駆動装置と記す）５、６、およびフィルタ回路７から構成されている。電動機用駆動装置５は、直流電源４の出力電圧に基づいて三相交流電動機２のステータコイルに三相交流電流を出力するインバータ回路を構成する第１の電動機用駆動装置である。

電動機用駆動装置５は、図２の回路図に示すように、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６およびダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６から構成される周知の回路である。

ここで、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３には、正極母線１１に接続されている。正極母線１１には、直流電源４のプラス電極が接続されている。トランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６には、負極母線１２に接続されている。負極母線１２には、直流電源４のマイナス電極が接続されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ４の間の共通接続端子Ｔ１は、三相交流電動機２のステータコイルのＵ相コイルに接続されている。トランジスタＳＷ２、ＳＷ５の間の共通接続端子Ｔ２は、三相交流電動機２のステータコイルのＶ相コイルに接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ６の間の共通接続端子Ｔ３は、三相交流電動機２のステータコイルのＷ相コイルに接続されている。

図１の制御回路４０は、電子制御装置（図示省略）からの指令に応じてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６をスイッチング制御する。

電動機用駆動装置６は、電動機用駆動装置５とともに、直流電源４に対して並列に接続されている。

電動機用駆動装置６は、直流電源４の出力電圧に基づいて三相交流電動機３のステータコイルに三相交流電流を出力するインバータ回路を構成する第２の電動機用駆動装置である。電動機用駆動装置６の回路構成は、電動機用駆動装置５の回路構成と実質的に同様であるため、その説明を省略する。

制御回路５０は、電子制御装置（図示省略）からの指令に応じて電動機用駆動装置６を構成する６個のトランジスタをスイッチング制御する。

フィルタ回路７は、π型のフィルタ回路を構成するもので、コンデンサ３０、３１、コイル３２、および抵抗素子３３から構成されている。

コンデンサ３０は、電動機用駆動装置５のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間に配置されている。コンデンサ３０は、電動機用駆動装置５の２つの電源入力端子の間の電圧変動を抑制する。

コンデンサ３１は、電動機用駆動装置６のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間に配置されている。コンデンサ３１は、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子の間の電圧変動を抑制する。ここで、コンデンサ３１の静電容量は、コンデンサ３０の静電容量に比べて小さい。

コイル３２は、コンデンサ３０のプラス電極とコンデンサ３１のプラス電極との間に配置されて、電動機用駆動装置５側から電動機用駆動装置６側にリップル電流が流れることを抑制する。

抵抗素子３３は、電動機用駆動装置６のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間においてコンデンサ３１に対して直列接続されている抵抗要素である。抵抗素子３３は、後述するように、フィルタ回路７において共振電流が流れることを抑制する。

本実施形態の直流電源４としては、バッテリが用いられている。また、商用の交流電源からの交流電力を直流電力に変換して直流電力を出力する電力変換装置を直流電源４として用いてもよい。

次に、本実施形態の車載用電気システム１の作動について説明する。

制御回路４０は、電子制御装置からの指令に応じて三相の電圧指令波を求めるとともに、この三相の電圧指令波と搬送波との比較に応じてインバータ回路のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を制御する。

本実施形態の搬送波は、基準電位からプラスおよびマイナスに電圧が周期的に変化する三角波である。搬送波の周波数は、電子制御装置からの指令に応じて変化するものが用いられる。

このように電動機用駆動装置５のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６が制御回路４０により制御されると、直流電源４の出力電圧に基づいて共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流が三相交流電動機２のステータコイルに出力される。このため、ステータコイルにおいて回転磁界が生じる。よって、ロータが回転磁界に同期して回転することになる。

また、制御回路５０は、制御回路４０と同様、電子制御装置からの指令に応じて三相の電圧指令波と搬送波との比較結果に応じて電動機用駆動装置６の各トランジスタを制御する。

このように電動機用駆動装置６の各トランジスタが制御回路５０により制御されると、直流電源４の出力電圧に基づいて電動機用駆動装置６から三相交流電流が三相交流電動機３のステータコイルに出力される。このため、ステータコイルにおいて回転磁界が生じる。よって、ロータが回転磁界に同期して回転することになる。

ここで、上述の如く、制御回路４０が電動機用駆動装置５のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を制御すると、制御回路４０で用いられる搬送波の周波数を有するリップル電流が電動機用駆動装置５からコンデンサ３０側に流れる。

ここで、コンデンサ３１としては、上述の如く、コンデンサ３０の容量に比べて小さい容量のコンデンサが用いられる。このため、電動機用駆動装置６から出力されるリップル電流がコイル３２を通してコンデンサ３１側に流れる。

例えば、フィルタ回路７で抵抗素子３３が用いられていない場合において、電動機用駆動装置６から出力されるリップル電流の周波数がフィルタ回路７の共振周波数に一致するとき、上記リップル電流をトリガとして、フィルタ回路７で共振が生じることになる。すなわち、コンデンサ３０、コイル３２、およびコンデンサ３１で構成されるフィルタ回路７において大きな共振電流が流れることになる。

これに対して、本実施形態では、フィルタ回路７で抵抗素子３３を用いることにより、フィルタ回路７で共振が生じることを抑制することができる。つまり、フィルタ回路７で抵抗素子３３を追加して周波数特性を悪化することになる。このため、抵抗素子３３を追加することにより、フィルタ回路７において共振電流が流れることを抑えることができる。

次に、図３、図４において縦軸を伝達特性、横軸を周波数としてグラフＧａ、Ｇｂを示す。ここで、コンデンサ３０に流れる電流をＩｏｕｔとし、電動機用駆動装置５からフィルタ回路７側に流れる電流をＩｉｎとしたとき、伝達特性はＩｏｕｔ／Ｉｉｎとする。

図３のグラフＧａはフィルタ回路７で抵抗素子３３が用いられていない場合の伝達特性を示し、図４のグラフＧｂは本実施形態の場合の伝達特性を示す。グラフＧａは、フィルタ回路７の共振周波数において鋭角な形状のピークとなる。すなわち、グラフＧａは、顕著な共振特性となっている。一方、グラフＧｂは、フィルタ回路７の共振周波数において顕著なピークを形成しなく、緩やかな凸状になる。つまり、抵抗素子３３によってフィルタ回路７の顕著な共振特性が抑制されることになる。このため、本実施形態によれば、フィルタ回路７で共振が生じることを抑制することができることが明らかである。

以上説明した本実施形態によれば、フィルタ回路７において、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子の間でコンデンサ３１に対して抵抗素子３３が直列接続されている。このため、電動機用駆動装置６で用いられる搬送波の周波数がフィルタ回路７の共振周波数に重なり、電動機用駆動装置６から出力されるリップル電流に含まれる周波数がフィルタ回路７の共振周波数に重なるときでも、フィルタ回路７で顕著な共振が生じることを抑制することができる。

ここで、フィルタ回路７で共振が生じる場合には、コンデンサ３１に大きな電流が流れるので、コンデンサ３１に不具合が生じる可能性がある。このため、インバータ回路の制御で用いられる搬送波の周波数としては、フィルタ回路７の共振周波数を用いることができない。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、フィルタ回路７で共振が生じることを抑制することができるので、コンデンサ３１に不具合が生じることを未然に防ぐことができる。これに加えて、電動機用駆動装置６の制御で用いられる搬送波の周波数として、フィルタ回路７の共振周波数と重なるような周波数でも利用できるようになる。したがって、電動機用駆動装置６で用いられる周波数の選択の自由度を広げることができる。

さらに、本実施形態のフィルタ回路７においてコイル３２をなくして構成する場合において、フィルタ回路７を構成する配線がコイルの機能を果たす。このため、ワイヤーハーネスの長さのバラツキによりフィルタ回路７の共振周波数が電動機用駆動装置６で用いられる周波数に一致することがあっても、フィルタ回路７で顕著な共振が発生することを抵抗素子３３が抑えることができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、電動機用駆動装置６のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間の電圧の変動を抑えるために１つのコンデンサ３１を用いた例を示したが、これに代えて、本第２実施形態では、図５に示すように、電動機用駆動装置６の両電源入力端子間の電圧変動を抑えるために、２つのコンデンサ３１ａ、３１ｂを用いる。

図５は、図１中のＡの部分に置き換わるもので、コンデンサ３１ａ、３１ｂの配置を示している。すなわち、本実施形態では、コンデンサ３１ａ、３１ｂが図１のコンデンサ３１に代えて用いられる。コンデンサ３１ａ、３１ｂは、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子間において並列に接続されている。

本実施形態のコンデンサ３１ａとしては、例えばフィルムコンデンサが用いられる。コンデンサ３１ｂとしては、アルミ電解コンデンサが用いられる。

一般的に、コンデンサの特性は、温度に影響を受ける。アルミ電解コンデンサは低温に不利で、低温時にはＥＳＲ（等価直列抵抗）が大きくなり周波数特性が落ちることやＥＳＲによる電圧変化が問題になる傾向にある。フィルムコンデンサは高温になると絶縁抵抗の低下、静電容量の変化、誘電正接の変化が問題となる傾向にある。

そこで、本実施形態では、それぞれのコンデンサの特性を活かして利用することで、温度の影響を受け難くする。

具体的には、アルミ電解コンデンサとフィルムコンデンサは１桁程度内部抵抗が異なり、アルミ電解コンデンサの方がフィルムコンデンサに比べて内部抵抗が大きい。本実施形態では、抵抗成分を追加してフィルタ回路７のコンデンサ３１ａ側の周波数特性を悪化させる必要があるため、フィルムコンデンサとしてのコンデンサ３１ａ側に抵抗素子３３を追加する。すなわち、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子間においてコンデンサ３１ａと抵抗素子３３とが直列に接続されている。

ここで、常温時において、コンデンサ３１ａの内部抵抗の抵抗値Ｒ１と抵抗素子３３の抵抗値Ｒ２とを足した値（＝Ｒ１＋Ｒ２）がコンデンサ３１ｂの内部抵抗の抵抗値Ｒ３に一致させることにより、コンデンサ３１ａと抵抗素子３３とを合わせた回路の周波数特性がコンデンサ３１ｂの周波数特性と同等程度になるように調整されることになる。ここで、フィルムコンデンサとしてのコンデンサ３１ａはその静電容量を主に低温時に必要な静電容量程度にしておくと、全体として良い周波数特性が得られる。

次に、図６において縦軸を伝達特性、横軸を周波数としてグラフＧｂを示す。グラフＧｂは本実施形態の場合の伝達特性を示す。図６中のグラフＧｂから分かるように、抵抗素子３３成分を追加していない場合の図３中のグラフＧａと比較して、顕著な共振特性が抑えられている。図６中のグラフＧｂは、共振周波数において若干のピークを有する特性になっているものの、コンデンサ３１の容量の調整によりピークを抑えることができる。

上述の第２実施形態では、コンデンサ３１ａとしてはフィルムコンデンサを用いた例を示したが、コンデンサ３１ｂよりも内部抵抗が小さいものであるならば、フィルムコンデンサに限らず、セラミックコンデンサ等の各種のコンデンサを用いてもよい。これに加えて、コンデンサ３１ｂとしては、コンデンサ３１ａよりも内部抵抗が大きいものであるならば、アルミ電解コンデンサに限らず、他のコンデンサでもよい。

（第３実施形態）
本実施形態のフィルタ回路７では、図７に示すように、抵抗素子３３と並列にダイオードＤａを追加した構成になっている。図７は、図１中のＡの部分に置き換わるもので、抵抗素子３３、ダイオードＤａ、およびコンデンサ３１ａの配置を示している。

本実施形態の抵抗素子３３およびダイオードＤａは、コンデンサ３１のプラス電極と直流電源４のプラス電極との間で並列接続されている。

ダイオードＤａは、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタがスイッチングする際に、電動機用駆動装置６側から抵抗素子３３をバイパスしてコンデンサ３１に電流を流してコンデンサ３１ａに電荷を蓄える。

上記第１の実施形態のように、単純に抵抗素子３３を追加して周波数特性を悪化すると、抵抗素子３３による通電損失が生じて性能低下にもなる。

そこで、本実施形態では、上述の如く、ダイオードＤａを追加した構成により、コンデンサ３１に電荷を蓄える際には、抵抗素子３３を介さずにコンデンサ３１に電流を流すようにする。これにより、抵抗素子３３による通電損失が抑えられる。図８のグラフＧｂにおいて、本実施形態の場合の伝達特性を示すが、ほぼ図４と同様の結果となっている。
（第４実施形態）
本第４実施形態では、上述の第１の実施形態のように、コンデンサ３１に抵抗素子３３を直列接続したフィルタ回路７を用いた場合において、電動機用駆動装置６のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間の電圧を検出する例について説明する。

ここで、上述の第１の実施形態のように、フィルタ回路７においてコンデンサ３１に抵抗素子３３を直列接続すると、例えば、電動機用駆動装置６からコンデンサ３１側への電力授受が行われる際に抵抗素子３３に電流が流れるので、電動機用駆動装置６のプラス側電源入力端子とマイナス側電源入力端子との間の電圧が変動する。

そこで、本実施形態では、図９に示すように、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子間の電圧を検出する電圧センサ２２を採用して、制御回路５０が電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子間の電圧（以下、端子間電圧という）が変動するタイミングを除いたタイミングで、電圧センサ２２によって電圧検出を行う。図９は本実施形態の車載用電気システム１のうち電動機用駆動装置６側の構成を示す図である。なお、図９は本実施形態の車載用電気システム１において図９の構成以外の他の構成は、図１の構成と同じである。

図１０（ａ）〜（ｈ）において端子間電圧と電動機用駆動装置６の各トランジスタの作動のタイミングとの関係について説明する。

図１０（ａ）は端子間電圧を示し、図１０（ｂ）は電動機用駆動装置６で用いられる搬送波Ｋと、Ｕ相電圧指令波Ｕａ、Ｖ電圧指令波Ｖａ、およびＷ相電圧指令波Ｗａを示す。電圧指令波Ｕａ、Ｖａ、Ｗａは正弦波であるが、図１０（ｂ）では時間軸（横軸）の縮尺の関係で、直線状に示されている。図１０（ｃ）〜（ｈ）は電動機用駆動装置６を構成するトランジスタのオン、オフのタイミングを示す。

図１０（ｃ）はＵ相上アームのタイミング、図１０（ｄ）はＵ相下アームのタイミング、図１０（ｅ）はＶ相上アームのタイミング、図１０（ｆ）はＶ相下アームのタイミング、図１０（ｇ）はＷ相上アームのタイミング、図１０（ｈ）はＷ相下アームのタイミングに対応する。

なお、Ｕ相上アームはＵ相に対応する２つのトランジスタのうち正極母線側トランジスタ、Ｕ相下アームはＵ相に対応する２つのトランジスタのうち負極母線側トランジスタ、Ｖ相上アームはＶ相に対応する２つのトランジスタのうち正極母線側のトランジスタ、Ｖ相下アームは、Ｖ相上アームはＶ相に対応する２つのトランジスタのうち負極母線側のトランジスタ、Ｗ相上アームはＷ相に対応する２つのトランジスタのうち正極母線側トランジスタ、Ｗ相下アームはＷ相に対応する２つのトランジスタのうち負極母線側トランジスタである。

図１０（ａ）、（ｃ）〜（ｈ）から分かるように、上アームのトランジスタがオフして下アームのトランジスタがオフするタイミングと上アームのトランジスタがして下アームのトランジスタがオフするタイミングとでは、端子間電圧が変動する場合がある。これは、コンデンサ３１と電動機用駆動装置６との間で電流が流れるからである。

そこで、制御回路５０は、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタをスイッチング制御する際に、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタのオン、オフのタイミングのうち端子間電圧が変動するタイミング以外の他のタイミングで、電圧センサ２２による電圧検出を繰り返し行う。制御回路５０は、電圧センサ２２の検出電圧が異常電圧であるか否かを判定し、電圧センサ２２の検出電圧が異常電圧であると判定すると、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタのスイッチング制御を停止する。

以上説明した本実施形態によれば、制御回路５０は、電動機用駆動装置６の各トランジスタをスイッチング制御する際に端子間電圧が変動するタイミング以外の他のタイミングで、電圧センサ２２による電圧検出を繰り返し行う。したがって、電動機用駆動装置６の２つの電源入力端子間の電圧を正確に求めることができる。

（第５実施形態）
上記第１〜４実施形態では、電動機用駆動装置５（６）としては、直流電源４の出力電圧に基づいて三相交流電流を三相交流電動機２（３）に出力するインバータ回路から構成されるものについて説明したが、これに代えて、本実施形態では、図１１に示すように、電動機用駆動装置５がインバータ回路１０と昇圧回路１１とから構成され、電動機用駆動装置６がインバータ回路２０と昇圧回路２１とから構成されるものを用いる。

昇圧回路１１は、コイルおよびトランジスタなどから構成されて、トランジスタがスイッチングする際に直流電源４の出力電圧に基づいてコイルにエネルギを蓄え、この蓄えたエネルギに基づいて直流電源４の出力電圧よりも高い電圧を出力する周知の回路である。インバータ回路１０は、昇圧回路１１の出力電圧に基づいて三相交流電流を三相交流電動機２のステータコイルに出力するものである。

昇圧回路２１は、昇圧回路１１と同様、コイルおよびトランジスタなどから構成されて、トランジスタのスイッチングに伴って直流電源４の出力電圧よりも高い電圧を出力する周知の回路である。インバータ回路２０は、昇圧回路２１の出力電圧に基づいて三相交流電流を三相交流電動機３のステータコイルに出力するものである。

以上説明した本実施形態では、昇圧回路１１のトランジスタがスイッチングする際にトランジスタのスイッチング周波数を含むリップル電流が電動機用駆動装置６からコンデンサ３０側に流れる。

例えば、フィルタ回路７で抵抗素子３３が用いられていない場合において、電動機用駆動装置６から出力されるリップル電流の周波数がフィルタ回路７の共振周波数に一致するとき、上記リップル電流をトリガとして、フィルタ回路７で共振が生じることになる。

これに対して、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様、フィルタ回路７で抵抗素子３３を用いることにより、フィルタ回路７で顕著な共振が生じることを抑制することができる。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、抵抗要素としての抵抗素子３３をコンデンサ３１の外部に接続したものを示したが、これに限らず、外部の抵抗素子３３を廃止して、コンデンサ３１単体としてその材質を変更して抵抗要素としての抵抗成分を加えるように製造されたコンデンサ３１を用いてもよい。

これに限らず、コンデンサ内部に抵抗要素としての抵抗素子を追加するように製造されたコンデンサ３１を用いてもよい。或いは、コンデンサ内部にて電流が流れる有効面積を減らして抵抗成分を増加させることにより抵抗要素を追加するように製造されたコンデンサ３１を用いてもよい。

同様、上述の第２実施形態では、抵抗要素としての抵抗素子３３をコンデンサ３１ａの外部に接続したものを示したが、外部の抵抗素子３３を廃止して、コンデンサ内部の材質の変更などによってコンデンサ内部に抵抗要素を追加するように製造されたコンデンサ３１を用いてもよい。

上述の第４実施形態では、制御回路５０は、端子間電圧が変動するタイミング以外の他のタイミングで、電圧センサ２２によって電圧を検出し、この検出された電圧に基づいて電動機用駆動装置６の両電源入力端子間の電圧が異常電圧か否かを判定した例について説明したが、これに代えて、端子間電圧のサンプリング値を多数求めるとともに、多数のサンプリング値の平均電圧に基づいて異常電圧であるか否かを判定してもよい。また、端子間電圧を監視して電圧上昇を判定して、この電圧上昇と判定された電圧を異常電圧の判定に用いないようにしてもよい。

上述の第１〜第５の実施形態では、第１、第２の電動機として三相交流電動機を用いた例を示したが、これに代えて、直流電動機や同期型のＮ相交流電動機（Ｎ≧４）を用いてもよい。或いは、第１、第２の電動機として誘導電動機を用いてもよい。

また、上述の第２、第４の実施形態において、図７のダイオードＤａを適用してもよく、上述の第２、第３の実施形態において、図９の電圧センサ２２および制御回路５０を採用してもよい。すなわち、制御回路５０が、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタをスイッチング制御する際に、電動機用駆動装置６を構成する各トランジスタのオン、オフのタイミングのうち端子間電圧が変動するタイミング以外の他のタイミングで、電圧センサ２２による電圧検出を繰り返し行うことになる。

上述の第１〜第５の実施形態では、三相交流電動機２として走行用電動機を用いる例について説明したが、これに限らず、三相交流電動機２として走行用電動機以外の電動機を用いてもよい。三相交流電動機３として、車載空調装置の圧縮機駆動用の電動機以外の電動機を用いてもよい。

１ 車載用電気システム
２ 三相交流電動機
３ 三相交流電動機
４ 直流電源
５ 電動機用駆動装置
６ 電動機用駆動装置
７ フィルタ回路
１０ インバータ回路
１１ 昇圧回路
２０ インバータ回路
２１ 昇圧回路
３０ コンデンサ
３１ コンデンサ
３１ａ コンデンサ
３１ｂ コンデンサ
３２ コイル
３３ 抵抗素子
ＳＷ１ トランジスタ
ＳＷ２ トランジスタ
ＳＷ３ トランジスタ
ＳＷ４ トランジスタ
ＳＷ５ トランジスタ
ＳＷ６ トランジスタ
Ｄａ ダイオード
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ ダイオード
Ｄ４ ダイオード
Ｄ５ ダイオード
Ｄ６ ダイオード

Claims (6)

1. 第１の電動機（２）を駆動する第１の電動機用駆動装置（５）と、第２の電動機（３）を駆動する第２の電動機用駆動装置（６）とを備え、前記第１、第２の電動機用駆動装置が直流電源に対して並列に接続され、前記直流電源から前記第１の電動機用駆動装置に与えられる電力が前記直流電源から前記第２の電動機用駆動装置に与えられる電力よりも大きくなっている車載用電気システムであって、
   前記直流電源と前記第１の電動機用駆動装置との間において前記第１の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に接続される第１のコンデンサ（３０）と、
   前記第１のコンデンサと前記第２の電動機用駆動装置との間に配置されているコイル（３２）と、
   前記直流電源と前記第２の電動機用駆動装置との間において前記第２の電動機用駆動装置の２つの電源入力端子の間に配置されて、かつ前記第１のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間で前記コイルに対して直列に接続されて、前記第１のコンデンサに比べて小さな静電容量を有する第２のコンデンサ（３１、３１ａ、３１ｂ）と、
   前記第１のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間で前記第２のコンデンサに対して直列に接続されて、前記第２のコンデンサのプラス電極とマイナス電極との間に電流が流れることを制限するための抵抗要素（３３）とを備え、
   前記第１の電動機用駆動装置から前記コイルを通して前記第２のコンデンサ側にリップル電流が流れるようになっており、
   前記第１の電動機用駆動装置から出力されるリップル電流の周波数が、前記第１、第２のコンデンサおよび前記コイルから構成されるフィルタ回路（７）の共振周波数に重なる場合には、前記フィルタ回路において前記リップル電流をトリガとして共振が生じることを前記抵抗要素によって抑えるようになっていることを特徴とする車載用電気システム。
2. 前記第１の電動機用駆動装置は、前記第１の電動機としての車両走行用電動機を駆動し、
   前記第２の電動機用駆動装置は、前記第２の電動機としての車載空調装置用電動機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の車載用電気システム。
3. 前記車載空調装置用電動機は、車載空調装置の圧縮機を駆動するための電動機であることを特徴とする請求項２に記載の車載用電気システム。
4. 前記第２のコンデンサのプラス電極と前記直流電源のプラス電極との間で、前記抵抗要素と並列接続されたダイオード（Ｄａ）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車載用電気システム。
5. 前記第２のコンデンサは、前記直流電源のプラス電極とマイナス電極との間で並列接続されている少なくとも２つのコンデンサ（３１ａ、３１ｂ）から構成されており、
   前記２つのコンデンサのうち一方のコンデンサ（３１ｂ）は、他方のコンデンサ（３１ａ）に比べて内部抵抗が大きいものであり、
   前記抵抗要素と前記他方のコンデンサとは、前記直流電源のプラス電極とマイナス電極との間で直列に接続されており、
   前記抵抗要素は、前記他方のコンデンサの周波数特性と前記抵抗要素とを足した回路の周波数特性を前記一方のコンデンサの周波数特性に近づけるように調整するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車載用電気システム。
6. 前記第２の電動機用駆動装置（６）の２つの電源入力端子の間の電圧を検出する電圧検出手段（２２）と、
   前記第２の電動機用駆動装置（６）の作動に伴って前記第２のコンデンサと前記第２の電動機用駆動装置との間で電力が授受されるタイミング以外のタイミングで前記電圧検出手段による電圧の検出を実行させる電圧監視手段（５０）と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車載用電気システム。

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