JP6597446B2 - 車載電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載電動圧縮機に関する。

従来から、直流電力を交流電力に変換する車載インバータ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。車載インバータ装置は、例えば特許文献１に示すように、スイッチング素子を有するインバータ回路を有している。

特許第５０３９５１５号公報

車載インバータ装置の変換対象の直流電力には、コモンモードノイズ及びノーマルモードノイズの双方が混入し得る。この場合、これらのノイズによって、車載インバータ装置による電力変換が正常に行われない場合が生じ得る。

また、インバータ回路においては、例えばスイッチング素子のスイッチング等に起因したノイズが発生し得る。当該ノイズが車載インバータ装置の外部に流出すると、車載インバータ装置と接続されている他の車載機器に悪影響を及ぼし得る。

特に、車載インバータ装置と接続されている上記他の車載機器の仕様は、車種に応じて異なるため、問題となるノイズの周波数帯域が車種に応じて異なる場合がある。このため、車載インバータ装置としては、複数の車種に適用できるように、広い周波数帯域においてノイズの流出を抑制することが求められる場合がある。

ここで、車載インバータ装置においては、寄生容量等によって意図しない共振回路が１又は複数形成される場合がある。この場合、上記意図しない共振回路の共振周波数に近い周波数のノイズは、振幅が大きくなってしまう場合があり得る。上記のように汎用性の観点から、流出を抑制したいノイズの周波数帯域が広くなると、当該周波数帯域に共振周波数が含まれ、当該共振周波数に近い周波数のノイズの流出を十分に抑制できない場合が生じ得る。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的はインバータ回路にて発生するノイズの流出を広い周波数帯域において抑制可能な車載電動圧縮機を提供することである。

上記目的を達成する車載電動圧縮機は、直流電力を交流電力に変換する車載インバータ装置と、前記車載インバータ装置によって駆動される電動モータと、前記電動モータが駆動することによって流体を圧縮する圧縮部と、を備え、前記車載インバータ装置は、直流電源からの前記直流電力が入力される電源入力部と、前記直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減するコモンモードチョークコイルを有するノイズ低減回路と、前記電源入力部と前記ノイズ低減回路とを接続する第１配線及び第２配線と、前記ノイズ低減回路によってノイズが低減された直流電力が入力される回路であって、スイッチング素子を有するインバータ回路と、を備え、前記ノイズ低減回路は、前記コモンモードチョークコイルの入力側に設けられ、互いに直列接続された入力側コンデンサ及び入力側抵抗と、前記コモンモードチョークコイルの出力側に設けられ、互いに直列接続された出力側コンデンサ及び出力側抵抗と、前記コモンモードチョークコイル、前記入力側コンデンサ及び前記入力側抵抗を含む第１フィルタ回路と、前記コモンモードチョークコイル、前記出力側コンデンサ及び前記出力側抵抗を含む第２フィルタ回路と、を備え、前記第１フィルタ回路及び前記第２フィルタ回路によって前記インバータ回路にて発生する流出ノイズを低減するものであり、前記コモンモードチョークコイルは、第１巻線及び第２巻線を有し、前記ノイズ低減回路は、前記第１配線に接続される第１入力部と、前記第２配線に接続される第２入力部と、前記インバータ回路に接続される第１出力部及び第２出力部と、前記第１入力部と前記第１巻線の入力端とを接続する第１入力ラインと、前記第１巻線の出力端と前記第１出力部とを接続する第１出力ラインと、前記第２入力部と前記第２巻線の入力端とを接続する第２入力ラインと、前記第２巻線の出力端と前記第２出力部とを接続する第２出力ラインと、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとに接続され、前記出力側コンデンサよりも容量が高いＸコンデンサである平滑コンデンサと、を備え、前記入力側コンデンサ及び前記入力側抵抗の直列接続体は、前記第１入力ライン及び前記第２入力ラインに接続されており、前記出力側コンデンサ及び前記出力側抵抗の直列接続体は、前記第１出力ライン及び前記第２出力ラインに接続されており、前記入力側コンデンサ及び前記出力側コンデンサはＸコンデンサであることを特徴とする。

かかる構成によれば、コモンモードチョークコイルを用いて、車載インバータ装置に入力される直流電力のコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減できる。これにより、インバータ回路の誤動作等を抑制できる。また、流出ノイズが第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路によって低減される。これにより、車載インバータ装置から外部に流出ノイズが漏れることを抑制できる。特に、第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路には入力側抵抗及び出力側抵抗が含まれているため、両フィルタ回路のＱ値を下げることができる。よって、意図しない共振回路の共振周波数を含む広い周波数帯域の流出ノイズを低減できる。したがって、車載電動圧縮機において、インバータ回路にて発生するノイズの流出を広い周波数帯域において抑制できる。

上記車載電動圧縮機について、前記入力側コンデンサの容量は、前記コモンモードチョークコイルの入力側に存在する入力側寄生キャパシタの容量よりも高く設定されており、前記出力側コンデンサの容量は、前記コモンモードチョークコイルの出力側に存在する出力側寄生キャパシタの容量よりも高く設定されているとよい。かかる構成によれば、入力側寄生キャパシタを構成要素として含む意図しない共振回路よりも第１フィルタ回路の方が支配的となるため、上記意図しない共振回路の影響を抑制できる。同様に、出力側寄生キャパシタを構成要素として含む意図しない共振回路よりも第２フィルタ回路の方が支配的となるため、上記意図しない共振回路の影響を抑制できる。

この発明によれば、インバータ回路にて発生するノイズの流出を広い周波数帯域において抑制できる。

車載インバータ装置、車載電動圧縮機及び車両の概要を示すブロック図。 インバータ回路の電気的構成を示す回路図。 車載インバータ装置の電気的構成を示す回路図。 （ａ）は両フィルタ回路がない場合における流出ノイズに対するノイズ低減回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は出力側コンデンサのみが設けられている場合における流出ノイズに対するノイズ低減回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｃ）は第２フィルタ回路が設けられている場合における流出ノイズに対するノイズ低減回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｄ）は両フィルタ回路が設けられている場合における流出ノイズに対するノイズ低減回路の周波数特性を示すグラフ。

以下、車載インバータ装置、及び当該車載インバータ装置が搭載された車載流体機械の一実施形態について説明する。本実施形態では、車載流体機械は車載電動圧縮機であり、当該車載電動圧縮機は車載空調装置に用いられる。

車載空調装置及び車載電動圧縮機の概要について説明する。
図１に示すように、車両１００に搭載されている車載空調装置１０１は、車載電動圧縮機１０と、車載電動圧縮機１０に対して流体としての冷媒を供給する外部冷媒回路１０２とを備えている。外部冷媒回路１０２は、例えば熱交換器及び膨張弁等を有している。車載空調装置１０１は、車載電動圧縮機１０によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路１０２によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車内の冷暖房を行う。

車載空調装置１０１は、当該車載空調装置１０１の全体を制御する空調ＥＣＵ１０３を備えている。空調ＥＣＵ１０３は、車内温度やカーエアコンの設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、車載電動圧縮機１０に対してＯＮ／ＯＦＦ指令等といった各種指令を送信する。

車載電動圧縮機１０は、電動モータ１１と、電動モータ１１が駆動することによって冷媒を圧縮する圧縮部１２とを備えている。
電動モータ１１は、回転軸２１と、回転軸２１に固定されたロータ２２と、ロータ２２に対して対向配置されているステータ２３と、ステータ２３に捲回された３相のコイル２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとを有している。図２に示すように、各コイル２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは例えばＹ結線されている。ロータ２２及び回転軸２１は、各コイル２４ｕ，２４ｖ，２４ｗが所定のパターンで通電されることにより回転する。

圧縮部１２は、電動モータ１１が駆動することによって冷媒を圧縮するものである。詳細には、圧縮部１２は、回転軸２１が回転することによって、外部冷媒回路１０２から供給された吸入冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出する。圧縮部１２の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。

車載電動圧縮機１０は、電動モータ１１を駆動する車載インバータ装置３０を備えている。本実施形態では、車載インバータ装置３０は、車載電動圧縮機１０に取り付けられている。例えば、車載電動圧縮機１０は、圧縮部１２及び電動モータ１１が収容されたハウジングを有しており、車載インバータ装置３０は当該ハウジングに取り付けられている。

車両１００は、車載インバータ装置３０に対して直流電力を供給する直流電源としての車載蓄電装置１０４と、車載空調装置１０１とは別に設けられた車載機器１０５とを備えている。

車載蓄電装置１０４は、直流電力の充放電が可能なものであれば任意であり、例えば二次電池や電気二重層キャパシタ等である。車載蓄電装置１０４は、車載インバータ装置３０に設けられたコネクタ３１、及び、車載機器１０５の双方に電気的に接続されており、車載インバータ装置３０及び車載機器１０５の双方に電力供給を行う。すなわち、本実施形態では、車載機器１０５と車載インバータ装置３０とは、車載蓄電装置１０４に対して並列に接続されており、車載蓄電装置１０４は、車載機器１０５と車載インバータ装置３０とで共用されている。

車載インバータ装置３０は、コネクタ３１から入力される直流電力に含まれるノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの双方を低減するノイズ低減回路３２と、ノイズ低減回路３２によってノイズが低減された直流電力が入力されるものであって当該直流電力を交流電力に変換するインバータ回路３３とを備えている。

なお、コネクタ３１には車載蓄電装置１０４からの直流電力が入力されることを鑑みれば、コネクタ３１から入力される直流電力とは、車載蓄電装置１０４から入力される直流電力とも言える。本実施形態では、コネクタ３１が「電源入力部」に相当する。

車載インバータ装置３０は、ノイズ低減回路３２及びインバータ回路３３が実装される回路基板３４を有している。回路基板３４には、配線パターンが形成されている。当該配線パターンは、バスバー等といった平板状のものも含む。

説明の便宜上、先にインバータ回路３３について説明する。
図２に示すように、インバータ回路３３は、ノイズ低減回路３２に接続された２つのインバータ入力端子３３ａ，３３ｂと、電動モータ１１に接続された３つのインバータ出力端子３３ｕ，３３ｖ，３３ｗと、を備えている。

インバータ回路３３は、ｕ相コイル２４ｕに対応するｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と、ｖ相コイル２４ｖに対応するｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２と、ｗ相コイル２４ｗに対応するｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２と、を備えている。

各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２（以下「各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２」という。）は、例えばＩＧＢＴ等のパワースイッチング素子である。但し、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２は、ＩＧＢＴに限られず、任意である。なお、スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２は、還流ダイオード（ボディダイオード）Ｄｕ１〜Ｄｗ２を有している。

各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は接続線を介して互いに直列に接続されており、その接続線は、ｕ相インバータ出力端子３３ｕを介してｕ相コイル２４ｕに接続されている。第１ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１のコレクタは、第１インバータ入力端子３３ａに接続されている。第２ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２のエミッタは、第２インバータ入力端子３３ｂに接続されている。

なお、他のスイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２については、対応するコイルが異なる点を除いて、ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と同様の接続態様である。すなわち、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２を直列に接続する接続線は、ｖ相インバータ出力端子３３ｖを介してｖ相コイル２４ｖに接続されており、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２を直列に接続する接続線は、ｗ相インバータ出力端子３３ｗを介してｗ相コイル２４ｗに接続されている。

車載インバータ装置３０は、インバータ回路３３（詳細には各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のスイッチング動作）を制御する制御部３５を備えている。制御部３５は、空調ＥＣＵ１０３と電気的に接続されており、空調ＥＣＵ１０３からの指令に基づいて、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。詳細には、制御部３５は、空調ＥＣＵ１０３からの指令に基づいて、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）する。より具体的には、制御部３５は、キャリア信号（搬送波信号）と指令電圧値信号（比較対象信号）とを用いて、制御信号を生成する。そして、制御部３５は、生成された制御信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、インバータ回路３３にて電力変換を実行させる。

次に車載機器１０５について説明する。
図３に示すように、車載機器１０５は、例えば、車載蓄電装置１０４から供給される直流電力を用いて、車両１００に搭載されている走行用モータを駆動させるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）である。車載機器１０５は、例えば、昇圧スイッチング素子を有し且つ当該昇圧スイッチング素子を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせることにより車載蓄電装置１０４の直流電力を昇圧させる昇圧コンバータ１０５ａと、昇圧コンバータ１０５ａによって昇圧された直流電力を、走行用モータが駆動可能な駆動電力に変換する走行用インバータ（図示略）とを有している。また、車載機器１０５は、昇圧コンバータ１０５ａ及び車載蓄電装置１０４の双方と並列に接続された電源用コンデンサＣ０を有している。

かかる構成においては、昇圧スイッチング素子のスイッチングに起因して発生するノイズが、ノーマルモードノイズとして、車載インバータ装置３０に流入する。換言すれば、ノーマルモードノイズには、昇圧スイッチング素子のスイッチング周波数に対応したノイズ成分が含まれている。なお、昇圧スイッチング素子のスイッチング周波数に対応したノイズ成分とは、当該スイッチング周波数と同一周波数のノイズ成分だけでなく、その高調波成分を含み得る。

次に、ノイズ低減回路３２について説明する。
図３に示すように、ノイズ低減回路３２は、２つの入力部４１ａ，４１ｂと、２つの出力部４２ａ，４２ｂと、を備えている。

ノイズ低減回路３２の入力部４１ａ，４１ｂは、車載インバータ装置３０に設けられた配線（例えばハーネス）４３ａ，４３ｂを介してコネクタ３１に接続されている。詳細には、両入力部４１ａ，４１ｂのうち第１入力部４１ａは第１配線４３ａに接続されており、第２入力部４１ｂは第２配線４３ｂに接続されている。これにより、車載蓄電装置１０４からの直流電力がノイズ低減回路３２に入力される。

ノイズ低減回路３２の出力部４２ａ，４２ｂは、インバータ回路３３（詳細には両インバータ入力端子３３ａ，３３ｂ）に接続されている。これにより、ノイズ低減回路３２の出力部４２ａ，４２ｂから出力される直流電力は、インバータ回路３３に入力される。

なお、ノイズ低減回路３２の両入力部４１ａ，４１ｂは、あくまでノイズ低減回路３２における電気的な入力箇所を概念的に示すものであり、端子で構成されていてもよいし、端子で構成されていなくてもよい。ノイズ低減回路３２の両出力部４２ａ，４２ｂについても同様である。要は、両入力部４１ａ，４１ｂ及び両出力部４２ａ，４２ｂの物理的な構成（例えば端子等）は必須ではない。

ノイズ低減回路３２は、コネクタ３１から入力される直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズの双方を低減するコモンモードチョークコイル５０を備えている。

コモンモードチョークコイル５０は、第１巻線５１及び第２巻線５２を有している。両巻線５１，５２は、当該両巻線５１，５２に同一方向の電流であるコモンモード電流が流れる場合には互いに強め合う磁束が発生する一方、両巻線５１，５２に互いに逆方向の電流であるノーマルモード電流が流れる場合には互いに打ち消しあう磁束が発生するように巻回されている。両巻線５１，５２にノーマルモード電流が流れる場合には、コモンモードチョークコイル５０にて漏れ磁束が発生する。コモンモードチョークコイル５０は、当該漏れ磁束によってノーマルモードノイズを低減する。なお、コモンモードチョークコイル５０は、両巻線５１，５２が捲回されるコアを有している。

ノイズ低減回路３２は、第１入力部４１ａと第１巻線５１の入力端とを接続する第１入力ライン６１ａと、第２入力部４１ｂと第２巻線５２の入力端とを接続する第２入力ライン６１ｂとを有している。ノイズ低減回路３２は、第１出力部４２ａと第１巻線５１の出力端とを接続する第１出力ライン６２ａと、第２出力部４２ｂと第２巻線５２の出力端とを接続する第２出力ライン６２ｂとを有している。

ここで、インバータ回路３３の各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、当該インバータ回路３３にて流出ノイズが発生する。流出ノイズは、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のＰＷＭ制御に用いられるキャリア信号の周波数であるキャリア周波数及び当該キャリア周波数の高調波成分を含む。このため、流出ノイズの周波数帯域は広い。

また、図３に示すように、車載インバータ装置３０においては、寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２が発生し得る。当該寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２は、例えばコモンモードチョークコイル５０の構造上生じ得るものや、回路基板３４との相互作用等といった車載インバータ装置３０の構造上生じ得るものを含む。寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２は、コモンモードチョークコイル５０の両側に形成される。入力側寄生キャパシタＣｘ１は、コモンモードチョークコイル５０の入力側に形成され、出力側寄生キャパシタＣｘ２は、コモンモードチョークコイル５０の出力側に形成される。

また、コネクタ３１とノイズ低減回路３２とを接続する配線４３ａ，４３ｂには寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２が存在する。なお、各ライン６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ、及び、ノイズ低減回路３２とインバータ回路３３とを接続する配線は、配線４３ａ，４３ｂよりも十分に短い。このため、本実施形態では、これらの寄生インダクタンスは無視できるものとする。

寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２の容量（以下「寄生容量」ともいう。）及び寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２のインダクタンス（以下「寄生インダクタンス」ともいう。）は、通常、無視できる程度に低い値であるため、比較的低い周波数帯域の流出ノイズに対しては、これらの影響は無視できる。

しかしながら、本発明者らは、高い周波数帯域の流出ノイズに対しては、寄生容量及び寄生インダクタンスが無視できないことに着目した。
すなわち、寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２及び寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２が存在することによって、車載インバータ装置３０においては、意図しない共振回路が１又は複数形成される。当該意図しない共振回路としては、例えば、両寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２の少なくとも一方とコモンモードチョークコイル５０とを含むものや、両寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２と入力側寄生キャパシタＣｘ１とを含むもの等が考えられる。

寄生容量及び寄生インダクタンスは、比較的低い値であるため、上記意図しない共振回路の共振周波数は、高くなり易い。このため、流出ノイズを低減したい周波数帯域（以降「低減対象帯域」という。）が比較的狭く、低減対象帯域の上限値が比較的低い場合には、上記意図しない共振回路の共振周波数が、低減対象帯域よりも高くなり易い。

一方、低減対象帯域が広くなると、低減対象帯域に上記意図しない共振回路の共振周波数が含まれ得る。この場合、上記意図しない共振回路の共振周波数に近い周波数の流出ノイズは、共振現象によって振幅が大きくなるため、十分に低減できない場合があり得る。

これに対して、本実施形態のノイズ低減回路３２は、上記意図しない共振回路の共振周波数に近い周波数を含む広い低減対象帯域の流出ノイズを低減可能に構成されている。なお、本実施形態の低減対象帯域とは、例えば、０．５３〜１０ＭＨｚであり、より好ましくは０．１〜３０ＭＨｚである。

詳細には、図３に示すように、ノイズ低減回路３２は、コモンモードチョークコイル５０の入力側に設けられ、互いに直列接続された入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１と、コモンモードチョークコイル５０の出力側に設けられ、互いに直列接続された出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２と、を有している。

入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１は、コモンモードチョークコイル５０に対して並列に接続されている。詳細には、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１の直列接続体は、第１入力ライン６１ａ及び第２入力ライン６１ｂに接続されている。入力側コンデンサＣ１の容量は、入力側寄生キャパシタＣｘ１の容量よりも高く設定されている。但し、入力側コンデンサＣ１の容量は、電源用コンデンサＣ０の容量よりも低い。

ちなみに、両配線４３ａ，４３ｂと、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１の直列接続体とは、入力ライン６１ａ，６１ｂを介して接続されている。このため、両寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２と入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１の直列接続体とによって、入力側抵抗Ｒ１付きのＬＣ共振回路６３が形成されている。

出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２は、コモンモードチョークコイル５０に対して並列に接続されている。詳細には、出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２の直列接続体は、第１出力ライン６２ａ及び第２出力ライン６２ｂに接続されている。出力側コンデンサＣ２の容量は、出力側寄生キャパシタＣｘ２の容量よりも高く設定されている。

なお、両コンデンサＣ１，Ｃ２は、少なくとも低減対象帯域において、コンデンサとして振る舞うものであるとよい。換言すれば、両コンデンサＣ１，Ｃ２は、少なくとも低減対象帯域においては、インダクタンス成分（ＥＳＬ成分）よりも容量成分が支配的であるとよい。

かかる構成によれば、コモンモードチョークコイル５０と、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１とによって第１フィルタ回路７１が構成されている。そして、コモンモードチョークコイル５０と、出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２とによって第２フィルタ回路７２が構成されている。すなわち、本実施形態のノイズ低減回路３２は、２つのフィルタ回路７１，７２を有している。

ここで、低減対象帯域において、両フィルタ回路７１，７２のインピーダンスは、両寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２の少なくとも一方を構成要素とする意図しない共振回路のインピーダンスよりも低くなっている。このため、低減対象帯域において、上記意図しない共振回路よりも両フィルタ回路７１，７２の方が支配的であり、流出ノイズは、上記意図しない共振回路よりも両フィルタ回路７１，７２に優先的に流れ易くなっている。

入力側抵抗Ｒ１は、第１フィルタ回路７１、及び、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２を含むＬＣ共振回路６３双方の構成要素として含まれている。入力側抵抗Ｒ１は、第１フィルタ回路７１及びＬＣ共振回路６３のＱ値を下げるダンピング部として機能する。同様に、出力側抵抗Ｒ２は、第２フィルタ回路７２の構成要素として含まれている。出力側抵抗Ｒ２は、第２フィルタ回路７２のＱ値を下げるダンピング部として機能する。

ノイズ低減回路３２は、平滑コンデンサＣ３を備えている。平滑コンデンサＣ３は、出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２の直列接続体の後段、詳細には当該直列接続体よりもインバータ回路３３側に設けられている。平滑コンデンサＣ３の容量は、出力側コンデンサＣ２の容量よりも高く設定されている。なお、平滑コンデンサＣ３は、低減対象帯域内の所定の周波数以上では、インダクタンス成分（ＥＳＬ成分）が支配的になる。なお、図示は省略するが、本実施形態のノイズ低減回路３２は、別途Ｙコンデンサを有している。

次に、図４（ａ）〜図４（ｄ）を用いてノイズ低減回路３２の周波数特性について説明する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、流出ノイズに対するノイズ低減回路３２のゲイン（利得）Ｇの周波数特性を示すグラフである。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は比較対象のグラフである。詳細には、図４（ａ）は、両抵抗Ｒ１，Ｒ２及び両コンデンサＣ１，Ｃ２がない場合の周波数特性を示す。図４（ｂ）は、両抵抗Ｒ１，Ｒ２及び入力側コンデンサＣ１がなく出力側コンデンサＣ２のみが設けられている場合の周波数特性を示す。図４（ｃ）は、第１フィルタ回路７１がなく第２フィルタ回路７２のみがある場合、すなわち出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２が設けられている場合の周波数特性を示す。一方、図４（ｄ）は、両フィルタ回路７１，７２がある場合の周波数特性を示す。

図４（ａ）に示すように、両抵抗Ｒ１，Ｒ２及び両コンデンサＣ１，Ｃ２がない場合、入力側寄生キャパシタＣｘ１を構成要素に含む意図しない共振回路の共振周波数ｆｘ１と、出力側寄生キャパシタＣｘ２を構成要素に含む意図しない共振回路の共振周波数ｆｘ２と、が低減対象帯域に含まれている。このため、両共振周波数ｆｘ１，ｆｘ２付近におけるゲインは高くなっている。すなわち、両共振周波数ｆｘ１，ｆｘ２に近い周波数の流出ノイズは、ノイズ低減回路３２にて低減されにくい。

ここで、車載機器１０５（換言すれば車両１００）において許容されるゲインを許容ゲインＧｔｈとする。許容ゲインＧｔｈは、例えば国際規格等によって決められている。図４（ａ）に示すように、両抵抗Ｒ１，Ｒ２及び両コンデンサＣ１，Ｃ２が設けられていない場合、両共振周波数ｆｘ１，ｆｘ２付近の流出ノイズに対するゲインＧは、許容ゲインＧｔｈよりも高くなる。すなわち、両共振周波数ｆｘ１，ｆｘ２付近の流出ノイズは、ノイズ低減回路３２によって十分に低減されないと言える。なお、許容ゲインＧｔｈは、車両１００において要求されるゲインＧの閾値とも言える。

図４（ｂ）に示すように、出力側コンデンサＣ２が設けられた場合、出力側寄生キャパシタＣｘ２ではなく、出力側コンデンサＣ２が支配的となる。この場合、第２フィルタ回路７２の共振周波数ｆ２付近にてゲインＧが高くなる。

図４（ｂ）に示す周波数特性では、出力側抵抗Ｒ２が設けられていないため、第２フィルタ回路７２のＱ値は高い状態となっている。このため、第２フィルタ回路７２の共振周波数ｆ２付近のゲインＧは許容ゲインＧｔｈよりも高い。

一方、図４（ｃ）に示すように、出力側抵抗Ｒ２が設けられる場合、当該出力側抵抗Ｒ２によって第２フィルタ回路７２のＱ値が下がる。
ここで、流出ノイズの周波数が第２フィルタ回路７２の共振周波数ｆ２と同一である条件下においてノイズ低減回路３２のゲインＧが許容ゲインＧｔｈとなる第２フィルタ回路７２のＱ値を第２特定Ｑ値とする。かかる構成において、本実施形態では、出力側抵抗Ｒ２の抵抗値は、第２フィルタ回路７２のＱ値が第２特定Ｑ値よりも下がる値に設定されている。このため、図４（ｃ）に示すように、第２フィルタ回路７２の共振周波数ｆ２付近のゲインＧは許容ゲインＧｔｈよりも低くなっている。この場合、第２フィルタ回路７２の共振周波数ｆ２付近の流出ノイズは、出力側抵抗Ｒ２によって熱に変換される。

すなわち、本実施形態では、出力側寄生キャパシタＣｘ２とは別に出力側コンデンサＣ２が設けられることによって、積極的に流出ノイズが流れる経路が形成され、更に当該経路上に出力側抵抗Ｒ２が設けられることによって、流出ノイズを吸収していると言える。

図４（ｄ）に示すように、入力側抵抗Ｒ１及び入力側コンデンサＣ１が設けられている場合、入力側寄生キャパシタＣｘ１よりも入力側コンデンサＣ１が支配的になる。この場合、第１フィルタ回路７１の共振周波数ｆ１付近のゲインＧが高くなる。

かかる構成において、流出ノイズの周波数が第１フィルタ回路７１の共振周波数ｆ１と同一である条件下においてノイズ低減回路３２のゲインＧが許容ゲインＧｔｈとなる第１フィルタ回路７１のＱ値を第１特定Ｑ値とする。本実施形態では、入力側抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１フィルタ回路７１のＱ値が第１特定Ｑ値よりも下がる値に設定されている。このため、図４（ｄ）に示すように、第１フィルタ回路７１の共振周波数ｆ１付近のゲインＧは許容ゲインＧｔｈよりも低くなっている。この場合、第１フィルタ回路７１の共振周波数ｆ１付近の流出ノイズは、入力側抵抗Ｒ１によって熱に変換される。

以上の通り、インバータ回路３３にて発生した低減対象帯域の流出ノイズは、両フィルタ回路７１，７２によって低減される。これにより、低減対象帯域の流出ノイズがコネクタ３１を介して車載インバータ装置３０の外部に伝達されることが抑制されている。

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）車載インバータ装置３０は、車載蓄電装置１０４からの直流電力を交流電力に変換するものである。車載インバータ装置３０は、車載蓄電装置１０４からの直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減するコモンモードチョークコイル５０を有するノイズ低減回路３２と、ノイズ低減回路３２によってノイズが低減された直流電力が入力されるインバータ回路３３とを備えている。

かかる構成によれば、コモンモードチョークコイル５０を用いて、車載インバータ装置３０に入力される直流電力のコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減できる。これにより、インバータ回路３３には、ノイズが低減された直流電力が入力されるため、ノイズに起因して所望の交流電力を出力できない等といったインバータ回路３３の誤動作を抑制できる。

かかる構成において、ノイズ低減回路３２は、コモンモードチョークコイル５０の入力側に設けられた入力側抵抗Ｒ１及び入力側コンデンサＣ１の直列接続体と、コモンモードチョークコイル５０の出力側に設けられた出力側抵抗Ｒ２及び出力側コンデンサＣ２の直列接続体とを備えている。ノイズ低減回路３２は、コモンモードチョークコイル５０、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１によって構成された第１フィルタ回路７１と、コモンモードチョークコイル５０、出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２によって構成された第２フィルタ回路７２とを備えている。ノイズ低減回路３２は、両フィルタ回路７１，７２によってインバータ回路３３にて発生する流出ノイズを低減する。

かかる構成によれば、仮に車載インバータ装置３０において意図しない共振回路が形成されている場合であっても、両フィルタ回路７１，７２にて優先的に流出ノイズを消費させることができる。これにより、意図しない共振回路の共振現象に起因する流出ノイズの振幅が大きくなることを抑制できる。

更に、フィルタ回路７１，７２は抵抗Ｒ１，Ｒ２を有しているため、両フィルタ回路７１，７２のＱ値は低下している。これにより、フィルタ回路７１，７２の共振周波数ｆ１，ｆ２付近の流出ノイズを低減することができる。よって、広い周波数帯域において流出ノイズを抑制できる。

詳述すると、本発明者らは、コモンモードチョークコイル５０の入力側及び出力側の双方において、意図しない共振回路を構成する要素（両寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２や両寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２）が存在することを見出した。そして、本発明者らは、これらの要素を含む意図しない共振回路によって、流出ノイズを低減できない周波数が生じることを見出した。

これに対して、本実施形態では、コモンモードチョークコイル５０の入力側及び出力側に、入力側コンデンサＣ１及び出力側コンデンサＣ２を設けることにより、コモンモードチョークコイル５０の両側において、上記意図しない共振回路よりも流出ノイズが流れ易い経路を形成した。これにより、流出ノイズの流れをコントロールすることができ、意図しない共振回路の共振現象によって流出ノイズの振幅が大きくなることを抑制できる。そして、当該経路上に抵抗Ｒ１，Ｒ２を設けることにより、フィルタ回路７１，７２の共振周波数ｆ１，ｆ２でのゲインＧの上昇を抑制し、それを通じて広い周波数帯域の流出ノイズの低減を実現している。

（２）入力側コンデンサＣ１の容量は、入力側寄生キャパシタＣｘ１の容量よりも高く設定されており、出力側コンデンサＣ２の容量は、出力側コンデンサＣ２の容量よりも高く設定されている。かかる構成によれば、コモンモードチョークコイル５０の両側に存在する寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２よりもコンデンサＣ１，Ｃ２の方が支配的となるため、寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２を構成要素として含む意図しない共振回路よりも、フィルタ回路７１，７２の方が支配的となる。これにより、上記意図しない共振回路の影響を抑制できる。

（３）車載インバータ装置３０は、車載蓄電装置１０４からの直流電力が入力されるコネクタ３１と、コネクタ３１とノイズ低減回路３２とを接続する配線４３ａ，４３ｂと、を備えている。配線４３ａ，４３ｂは、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１の直列接続体に接続されている。かかる構成によれば、配線４３ａ，４３ｂの寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２と入力側コンデンサＣ１とによってＬＣ共振回路６３が形成される。当該ＬＣ共振回路６３のＱ値は、入力側抵抗Ｒ１によって低減されている。これにより、配線４３ａ，４３ｂの寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２に起因する悪影響を抑制できる。

詳述すると、配線４３ａ，４３ｂには寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２が存在するため、高周波帯域においては、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２と任意の寄生キャパシタとによって形成された共振回路にて共振現象が生じ得る。当該共振現象が生じると、流出ノイズの振幅が大きくなることになり、当該共振回路の共振周波数付近のゲインＧが高くなる。特に、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２は、任意の寄生キャパシタと共振回路を構成するため、共振現象のコントロールが困難な場合がある。

これに対して、本実施形態では、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２と協働してＬＣ共振回路６３を構成する入力側コンデンサＣ１が設けられている。これにより、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２が任意の寄生キャパシタと共振回路を形成することを抑制でき、寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２による共振現象をコントロールすることができる。そして、入力側抵抗Ｒ１によって当該ＬＣ共振回路６３のＱ値を下げることを通じてＬＣ共振回路６３の共振周波数付近の流出ノイズを低減することができる。よって、配線４３ａ，４３ｂの寄生インダクタＬｘ１，Ｌｘ２に起因してゲインＧが高くなることを抑制できる。

（４）インバータ回路３３は、複数のスイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を有し、当該複数のスイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２がＰＷＭ制御されることによって直流電力を交流電力に変換するものである。この場合、インバータ回路３３にて、複数のスイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のスイッチング周波数（詳細にはキャリア周波数）及びその高調波成分を含む流出ノイズが発生する。この点、本実施形態では、ノイズ低減回路３２によって、広い周波数帯域の流出ノイズを低減できるため、車載インバータ装置３０から車載機器１０５へ流出ノイズが漏れることによる悪影響を抑制できる。

（５）車載電動圧縮機１０は、車載インバータ装置３０と、車載インバータ装置３０によって駆動される電動モータ１１と、電動モータ１１が駆動することによって流体を圧縮する圧縮部１２とを備えている。これにより、車載インバータ装置３０から流出ノイズが漏れることを広い周波数帯域において抑制しつつ、車載電動圧縮機１０の運転を行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 入力側コンデンサＣ１の容量と、出力側コンデンサＣ２の容量との大小関係は任意であり、同一であってもよいし異なっていてもよい。

○ 入力側抵抗Ｒ１の抵抗値と、出力側抵抗Ｒ２の抵抗値との大小関係は任意であり、同一であってもよいし異なっていてもよい。
○ 第１フィルタ回路７１は、コモンモードチョークコイル５０、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１を含んでいればよく、これら以外の素子を含む構成でもよい。

○ 第２フィルタ回路７２は、コモンモードチョークコイル５０、出力側コンデンサＣ２及び出力側抵抗Ｒ２を含んでいればよく、これら以外の素子を含む構成でもよい。
○ 寄生キャパシタＣｘ１，Ｃｘ２の存在位置については、任意である。例えば、入力側寄生キャパシタＣｘ１は第１入力ライン６１ａ上にある場合や、入力側コンデンサＣ１及び入力側抵抗Ｒ１よりも前段にある場合も考えられ得る。また、車両１００のフレームがグランドとして用いられている場合には、入力側寄生キャパシタＣｘ１は、当該グランドに接続される場合も考えられ得る。出力側寄生キャパシタＣｘ２についても同様である。また、インバータ回路３３内に寄生キャパシタが存在する場合もあり得る。

○ 各ライン６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ、及び、ノイズ低減回路３２とインバータ回路３３とを接続する配線の寄生インダクタンスが無視できない程、高くてもよい。この場合であっても、これらの寄生インダクタンスと、コンデンサＣ１，Ｃ２及び抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列接続体とがＬＣ共振回路を形成することによって、これらの寄生インダクタの影響を抑制できる。

○ インバータ回路３３の両インバータ入力端子３３ａ，３３ｂは必須ではない。例えばノイズ低減回路３２とインバータ回路３３とをユニット化して、両インバータ入力端子３３ａ，３３ｂを省略してもよい。

○ 平滑コンデンサＣ３は、ノイズ低減回路３２の一部であったが、これに限られず、インバータ回路３３の一部であってもよい。
○ ノイズ低減回路３２のＹコンデンサを省略してもよい。

○ 車載インバータ装置３０の搭載対象は、車載電動圧縮機１０に限られず、任意である。
○ 車載機器１０５は、ＰＣＵに限られず任意である。また昇圧コンバータ１０５ａを省略してもよい。

○ 車載電動圧縮機１０は、車載空調装置１０１に用いられる構成に限られず、他の装置に用いられるものであってもよい。例えば、車両１００が燃料電池車両である場合には、車載電動圧縮機１０は燃料電池に空気を供給する空気供給装置に用いられてもよい。すなわち、圧縮対象の流体は、冷媒に限られず、空気など任意である。

○ 車載流体機械は、流体を圧縮する圧縮部１２を備えた車載電動圧縮機１０に限られない。例えば、車両１００が燃料電池車両である場合には、車載流体機械は、燃料電池に水素を圧縮することなく供給するポンプと当該ポンプを駆動する電動モータとを有する電動ポンプ装置であってもよい。この場合、車載インバータ装置３０は、ポンプを駆動する電動モータに用いられてもよい。

○ 車載インバータ装置３０は、車載流体機械以外の電動モータを駆動させるのに用いてもよい。例えば、車両１００に、走行及び発電の少なくとも一方に用いられる電動モータが搭載されている構成においては、車載インバータ装置３０は、当該電動モータを駆動させるのに用いられてもよい。

○ 直流電源は、車載蓄電装置１０４に限られず、任意であり、例えば車両１００外に設けられている充電スタンド等であってもよい。
○ 実施形態及び各別例を適宜組み合わせてもよい。

１０…車載電動圧縮機（車載流体機械）、１１…電動モータ、１２…圧縮部、３０…車載インバータ装置、３１…コネクタ（電源入力部）、３２…ノイズ低減回路、３３…インバータ回路、４３ａ，４３ｂ…配線、５０…コモンモードチョークコイル、５１…第１巻線、５２…第２巻線、７１…第１フィルタ回路、７２…第２フィルタ回路、１００…車両、１０４…車載蓄電装置（直流電源）、Ｃ１…入力側コンデンサ、Ｃ２…出力側コンデンサ、Ｃｘ１…入力側寄生キャパシタ、Ｃｘ２…出力側寄生キャパシタ、Ｒ１…入力側抵抗、Ｒ２…出力側抵抗、Ｌｘ１，Ｌｘ２…寄生インダクタ。

Claims (2)

1. 直流電力を交流電力に変換する車載インバータ装置と、
   前記車載インバータ装置によって駆動される電動モータと、
   前記電動モータが駆動することによって流体を圧縮する圧縮部と、
   を備えた車載電動圧縮機であって、
   前記車載インバータ装置は、
   直流電源からの前記直流電力が入力される電源入力部と、
   前記直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減するコモンモードチョークコイルを有するノイズ低減回路と、
   前記電源入力部と前記ノイズ低減回路とを接続する第１配線及び第２配線と、
   前記ノイズ低減回路によってノイズが低減された直流電力が入力される回路であって、スイッチング素子を有するインバータ回路と、を備え、
   前記ノイズ低減回路は、
   前記コモンモードチョークコイルの入力側に設けられ、互いに直列接続された入力側コンデンサ及び入力側抵抗と、
   前記コモンモードチョークコイルの出力側に設けられ、互いに直列接続された出力側コンデンサ及び出力側抵抗と、
   前記コモンモードチョークコイル、前記入力側コンデンサ及び前記入力側抵抗を含む第１フィルタ回路と、
   前記コモンモードチョークコイル、前記出力側コンデンサ及び前記出力側抵抗を含む第２フィルタ回路と、を備え、前記第１フィルタ回路及び前記第２フィルタ回路によって前記インバータ回路にて発生する流出ノイズを低減するものであり、
   前記コモンモードチョークコイルは、第１巻線及び第２巻線を有し、
   前記ノイズ低減回路は、
   前記第１配線に接続される第１入力部と、
   前記第２配線に接続される第２入力部と、
   前記インバータ回路に接続される第１出力部及び第２出力部と、
   前記第１入力部と前記第１巻線の入力端とを接続する第１入力ラインと、
   前記第１巻線の出力端と前記第１出力部とを接続する第１出力ラインと、
   前記第２入力部と前記第２巻線の入力端とを接続する第２入力ラインと、
   前記第２巻線の出力端と前記第２出力部とを接続する第２出力ラインと、
   前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとに接続され、前記出力側コンデンサよりも容量が高いＸコンデンサである平滑コンデンサと、
   を備え、
   前記入力側コンデンサ及び前記入力側抵抗の直列接続体は、前記第１入力ライン及び前記第２入力ラインに接続されており、
   前記出力側コンデンサ及び前記出力側抵抗の直列接続体は、前記第１出力ライン及び前記第２出力ラインに接続されており、
   前記入力側コンデンサ及び前記出力側コンデンサはＸコンデンサであることを特徴とする車載電動圧縮機。
2. 前記入力側コンデンサの容量は、前記コモンモードチョークコイルの入力側に存在する入力側寄生キャパシタの容量よりも高く設定されており、
   前記出力側コンデンサの容量は、前記コモンモードチョークコイルの出力側に存在する出力側寄生キャパシタの容量よりも高く設定されている請求項１に記載の車載電動圧縮機。

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