(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号をスイッチング素子に制御信号として印加することで車両用負荷を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比に対応して設定された車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として前記スイッチング素子に制御信号を印加することで車両用負荷を制御するものであり、前記車両ノイズ抑制周波数をｆ［ｋＨｚ］、前記デューティ比をＤ［％］、前記制御周波数を１００［ｋＨｚ］〜２００［ｋＨｚ］の範囲とした場合、
ｆ  ＝  −（Ｄ−５０）2／２５＋２００    …（１）
前記（１）式の近似式に応じて前記車両ノイズ抑制周波数を前記制御周波数に設定することを特徴とする車両用負荷制御装置。
【請求項２】
インダクタンス成分およびコンデンサを組み合わせて構成され、前記コンデンサは当該コンデンサの端子電圧に応じて容量値が変化するＤＣバイアス依存性を有し当該ＤＣバイアス依存性に応じて減衰周波数特性が変化するフィルタ回路と、
前記デューティ比および前記所定の周波数に対応して予め定められた車両ノイズ発生周波数において前記フィルタ回路の減衰値が所定以上の減衰値を有するように、前記コンデンサの端子電圧を制御することで前記フィルタ回路の減衰周波数特性を制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用負荷制御装置。
【請求項３】
前記デューティ比および前記車両ノイズ抑制周波数の関係を含んだデューティ比および周波数に対応付けられたノイズテーブルを記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段のノイズテーブルを参照し前記デューティ比に応じて車両ノイズが最小となる周波数を検索し当該検索周波数を前記車両ノイズ抑制周波数とすることを特徴とする請求項１または２記載の車両用負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子をオンオフすることで負荷を制御する車両用負荷制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用負荷制御装置は、パワーＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子を所定周波数のＰＷＭ信号を制御信号としてスイッチングすることで車両用負荷に通電制御したり車両用負荷を駆動制御する。電源電流、負荷電流はスイッチング周波数の高調波成分を含むため、この高調波ノイズが車両用のＡＭラジオなどに混入したりすることが問題となる。このような問題を解決するため、多くの製品にはコイルやコンデンサなどのノイズフィルタ部品が使われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば特許文献１記載の技術思想によれば，単一のスイッチング周波数で半導体素子をＰＷＭ信号でスイッチングすることで駆動している。一般に、単一のスイッチング周波数で半導体素子を駆動すると当該駆動周波数の整数倍の高調波成分を生じる。高調波成分の強度は、次数が上がるに連れて減衰するが、単調減少ではなく、ある周期で強度が増減し、その周波数周期は出力デューティ比に依存する。従って、所定の周波数帯域（例えばＡＭ帯）内では高調波成分のピーク周波数が出力デューティ比に応じて変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−４２０９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２６９７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば高調波成分のピーク周波数で減衰値が上昇するようにフィルタ定数を最適化したとしても、デューティ比が変化すると最適なフィルタ定数が変化してしまい、ノイズレベルを低減することができない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、デューティ比が変化したとしても他の車両用機器が妨害信号として受信する周波数帯に生じる車両ノイズの発生を抑制しながら車両用負荷を制御でき、他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できるようにした車両用負荷制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、制御手段はデューティ比に対応して設定された車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車両用負荷を制御するため、たとえデューティ比が変化したとしても他の車両用機器が妨害信号として受信可能な周波数帯に生じる車両ノイズの発生を抑制しながら車両用負荷を制御でき、他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できる。このとき、制御手段は（１）式の近似式に応じて車両ノイズ抑制周波数を制御周波数に設定すると良い。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、周波数制御手段は、デューティ比および所定の周波数に対応して予め定められた車両ノイズ発生周波数においてフィルタ回路の減衰値が所定以上の減衰値を有するように、コンデンサの端子電圧を制御することでフィルタ回路の周波数特性を制御するため、たとえデューティ比が変化したとしても他の車両用機器が妨害信号を受信する周波数帯に生じる車両ノイズの発生を抑制しながら車両用負荷を制御できることになり、他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できる。したがって、車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車両用負荷を制御できると共に、車両ノイズ発生周波数においてフィルタ回路の作用により車両ノイズの発生を抑制できる。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、記憶手段はデューティ比および車両ノイズ抑制周波数の関係を含んだデューティ比および周波数に対応付けられたノイズテーブルを記憶し、制御手段は、記憶手段のノイズテーブルを参照しデューティ比に応じて車両ノイズが最小となる周波数を検索し当該検索周波数を車両ノイズ抑制周波数とするため、製造者は、制御手段が車両用負荷を制御するデューティ比と周波数とを対応付けてノイズテーブルにノイズレベルを記憶させるだけで、周波数制御手段が、記憶手段のノイズテーブルを参照してデューティ比に応じて車両ノイズが最小となる周波数を検索し当該検索周波数を車両ノイズ抑制周波数とするため、当該車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車両用負荷を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態を概略的に示す電気的構成図
【図２】スイッチング時の要部の電圧波形を示す図
【図３】（ａ）はシミュレーション回路構成図、（ｂ）はデューティ比と制御周波数との関係においてＡＭ帯高調波成分の最悪ノイズレベルを示すテーブル
【図４】制御周波数の設定手順を概略的に示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態を示す図１相当図
【図６】周波数ドメインで高調波成分の波形例を示す図
【図７】フィルタ減衰特性の一例を示す特性図
【図８】コンデンサの等価回路図
【図９】コンデンサのインピーダンス−周波数特性図
【図１０】本発明の第３実施形態を示す図１相当図
【図１１】本発明の第４実施形態を示す図５相当図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の車両用負荷制御装置についてフューエルポンプ用の車載モータ制御装置に適用した第１実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。図１は、車載モータ制御装置の電気的な回路構成図の一例を示している。
【００１４】
この図１に示すように、車載モータ制御装置１は、バッテリ２から電源供給されている。このモータ制御装置１は、スイッチング素子としてのパワーＭＯＳＦＥＴ３および４、コンデンサＣ１〜Ｃ３、コイルＬ１およびＬ２、制御回路（制御ＩＣ：制御手段に相当）７を接続して構成されており負荷としての車載モータ８を駆動制御する。車載モータ８はフューエルポンプの回転駆動モータである。制御回路７は、指令制御回路（例えば車両ＥＣＵ）Ｅからの指令を受けて車載モータ８を駆動制御する。指令制御回路Ｅは車載モータ８の目標回転数に応じて制御回路７に目標出力電圧制御信号を出力する。
【００１５】
バッテリ２の電源ノードＮ１およびＮ２間には、Ｐチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ３、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ４が直列接続されている。電源端子ノードＮ１およびＮ２間には、コンデンサＣ１が接続されている。バッテリ２の電源ノードＮ１、Ｎ２には、その何れかに高周波除去用のコイルＬ２が形成されており、バッテリ２とパワーＭＯＳＦＥＴ３、４、制御回路７との間に介在して構成されている。パワーＭＯＳＦＥＴ４は還流ダイオードとして機能する。
【００１６】
コンデンサＣ２がパワーＭＯＳＦＥＴ３、４に並列接続されている。本実施形態では、これらのコンデンサＣ２は電源ノードＮ２からコイルＬ２を介在したノードＮ４とノードＮ１との間に直列接続されている。これらのコンデンサＣ１およびＣ２、コイルＬ２によりΠ型のフィルタ回路９が車両の電源ノイズ除去用に構成されている。このフィルタ回路９は、バッテリ２と接続される電源供給ラインのリップルを平滑化しノイズの除去処理を行っている。
【００１７】
パワーＭＯＳＦＥＴ３および４の共通接続ノードＮ３と電源端子ノードＮ２との間にはコイルＬ１およびモータ８が接続されている。これらのコイルＬ１およびモータ８の共通接続ノードＮ５とノードＮ１との間には、コンデンサＣ３が接続されている。フィルタ回路１０はコンデンサＣ３とコイルＬ１とを主として構成されている。このフィルタ回路１０は、モータ８と接続される車載モータ駆動信号供給ラインにおけるリップル平滑化およびノイズの除去処理を行っている。コンデンサＣ１〜Ｃ３は、それぞれ数十μＦ（例えば１０μＦ）程度の大容量のセラミックコンデンサにより構成されている。制御回路７は、例えば論理回路およびアナログ回路を主として構成されメモリ７ａ（記憶手段に相当）を備える。
【００１８】
図２は、パワーＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作時の入力−出力波形を示している。また、図３は、パワーＭＯＳＦＥＴを駆動制御するときに現れる高調波成分を示している。図２に示すように、制御回路７がパワーＭＯＳＦＥＴ３の制御端子（ゲート）に所定のデューティ比で駆動電圧Ｖａを印加しパワーＭＯＳＦＥＴ４を還流させるようにオンオフすると、コイルＬ１およびコンデンサＣ３の作用により、車載モータ８には高周波成分が除去された駆動電圧Ｖｂが印加されるようになる。
【００１９】
本実施形態では、デューティ比に対応して予め定められた車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車両用負荷である車載モータ８を駆動制御するところに特徴を備えており、以下、この動作について説明する。
【００２０】
図３（ａ）はＬＣ直列フィルタ回路を示しており、図３（ｂ）はこのＬＣ直列フィルタ回路を適用したときのデューティ比と駆動周波数とに対応付けられたノイズテーブルを示している。
【００２１】
以下、発明者らにより行われたシミュレーション結果を示す。例えばコイルＬ３のインダクタンス値を７．５［μＨ］、コンデンサＣ４の容量値を１０［μＦ］とする。コイルＬ３は、理想的には内部抵抗０Ωであるものの実際には寄生の抵抗成分（ＥＳＲ）を有するため、直列内部抵抗の値を６．５［ｍΩ］と仮定している。また、コンデンサＣ４も同様に寄生の抵抗成分（ＥＳＲ）となる直列内部抵抗の値を２［ｍΩ］としている。また、コンデンサＣ４はそのチップ長などに起因した寄生インダクタンス成分も有する。このため、コンデンサＣ４の寄生インダクタンス成分（ＥＳＬ）を５［ｎＨ］としている。これらの寄生の抵抗成分（ＥＳＲ）、インダクタンス成分（ＥＳＬ）は制御不能であるため、一定値となる。
【００２２】
図３（ｂ）は、振幅１２［Ｖ］（例えばＶｐ−ｐ＝１２Ｖ（最小電圧０Ｖ、最大電圧１２Ｖ）の矩形波パルス電圧Ｖｉｎを図３（ａ）に示す回路に入力させたときの出力電圧ＶｏｕｔのＡＭラジオ帯における高調波成分の強度ピークレベル（最悪ノイズレベル）を示している。この図３（ｂ）は、スイッチング周波数を１００［ｋＨｚ］〜２００［ｋＨｚ］の範囲で変化させると共にデューティ比を１０［％］〜９０［％］の範囲で変化させたときのシミュレーション結果を１［Ｖ］＝０［ｄＢ］としたｄＢ単位で示している。
【００２３】
この図３（ｂ）では、各デューティ比において高調波成分の強度レベルが極小値（最小値）となるスイッチング周波数の強度レベルを太枠で囲んで示しており、この周波数が各デューティ比おいて車両ノイズの強度レベルが最小値となる最適なスイッチング周波数となっている。なお、このシミュレーション例では、周波数を離散的に選択しているため、実質的な最適スイッチング周波数は、各デューティ比における最小値および最小値から２番目の値の間の周波数となることが推定される。
【００２４】
仮に、５０［％］デューティ比で考慮すると、２００［ｋＨｚ］の最適スイッチング周波数で駆動することで１００［ｋＨｚ］のスイッチング周波数で駆動した場合に比較して約５［ｄＢ］程度ノイズレベルを低減できることがわかる。その他のデューティ比条件においても、１００［ｋＨｚ］〜２００［ｋＨｚ］間の実用的な駆動周波数範囲において数［ｄＢ］程度ノイズレベルを低減できることがわかる。
【００２５】
そこで、図１に示す回路構成において、実使用が想定されるデューティ比（例えば０％〜１００％）および駆動制御周波数（例えば１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の関係に応じたＡＭ帯ノイズピークレベルを測定し、当該測定されたノイズピークレベルが最小となる最適な駆動制御周波数をデューティ比と対応付けて制御回路７内のメモリ７ａに予め記憶保持させる。
【００２６】
すなわち、仮に図３（ｂ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比に対応した最適な周波数が測定されたときには、デューティ比１０［％］に対応して駆動制御周波数１００［ｋＨｚ］〜１１１［ｋＨｚ］の間の周波数（例えば１０５［ｋＨｚ］）、デューティ比２０［％］〜３０［％］および８０［％］に対応して駆動制御周波数１６７［ｋＨｚ］、デューティ比４０［％］〜７０［％］に対応して駆動制御周波数２００［ｋＨｚ］、デューティ比９０［％］に対応して駆動制御周波数１００［ｋＨｚ］と予め記憶保持する。
【００２７】
すると、制御回路７は、デューティ比に応じて車両ノイズを抑制可能な周波数（車両ノイズ抑制周波数）を選定することができ、当該選定された車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数（制御周波数相当）とし当該駆動制御周波数に応じたオンオフ制御信号をパワーＭＯＳＦＥＴ３、４のゲート（制御端子）に印加することで車載モータ８を駆動制御することができる。この場合、予め定められた車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数に設定できるため車両ノイズの発生を抑制できる。また、当該ノイズのピークレベルを制御回路７内のメモリ７ａにノイズテーブルＴとして記憶保持するようにしても良い。
【００２８】
また、制御回路７が車両ノイズ抑制周波数を下記（１）又は（２ａ）（２ｂ）の近似式（関係式）で設定するようにしても良い。例えば、駆動周波数（制御周波数相当）を１００［ｋＨｚ］〜２００［ｋＨｚ］とした場合、車両ノイズ抑制周波数ｆ［ｋＨｚ］、出力デューティ比をＤ［％］とすると、
ｆ  ＝  −（Ｄ−５０）2／２５＋２００    …（１）
の２次近似式の関係を適用できる。
【００２９】
ｆ  ＝  ２×Ｄ＋１００  （０＜Ｄ＜５０）    …（２ａ）
ｆ  ＝  ２×Ｄ＋３００  （５０＜Ｄ＜１００）…（２ｂ）
の１次近似式の関係を適用できる。これらの関係を対応付けた近似式を適用して車両ノイズ抑制周波数を設定しても良い。なお、近似式は１次近似、２次近似に限られない。
【００３０】
図４は、駆動制御周波数の設定フローチャートを示している。制御回路７は、前段の指令制御回路Ｅから目標出力電圧制御信号を受信する（Ｓ１）。そして、制御回路７は、バッテリ２の電圧を読取ると（Ｓ２）、制御回路７は目標出力電圧をバッテリ電圧で除して１００を乗じた値をデューティ比として算出する（Ｓ３）。そして、制御回路７は、最小ノイズレベルとなる車両ノイズ抑制周波数を選択する（Ｓ４）。この場合、前述したように、ノイズテーブルＴを参照してデューティ比に対応した車両ノイズ抑制周波数を選定しても良いし、（１）又は（２ａ）（２ｂ）の近似式から車両ノイズ抑制周波数を設定しても良い。
【００３１】
そして、制御回路７は、車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数として設定し（Ｓ５）、車載モータ８を駆動制御する（Ｓ６）。すると、車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数に設定でき車両ノイズの発生を抑制できる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御回路７はデューティ比に応じた車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数に設定し車載モータ８を駆動制御するため、たとえデューティ比が変化したとしても当該デューティ比に対応した車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数として設定できるため、車両ノイズの発生を抑制できる。
【００３３】
制御回路７はノイズテーブルＴを参照し、設定されるデューティ比の欄から車両ノイズが最小ノイズレベルとなる周波数（車両ノイズ抑制周波数）を検索し、当該車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数として設定して車載モータ８を駆動制御するため、車両ノイズ抑制周波数を駆動制御周波数に設定することができ車両ノイズの発生を抑制できる。
【００３４】
この場合、製造者は、制御回路７が車載モータ８を制御するデューティ比と周波数とを対応付けてノイズテーブルＴにノイズレベルを記憶させるだけで、制御回路７が、メモリ７ａのノイズテーブルＴを参照しデューティ比に応じて車両ノイズが最小となる周波数を検索し当該検索周波数を車両ノイズ抑制周波数とするため、当該車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車載モータ８を制御できる。
【００３５】
また、制御回路７が（１）又は（２ａ）（２ｂ）近似式の関係を適用してデューティ比に応じて車両ノイズが最小となる周波数を車両ノイズ抑制周波数として設定するため、当該車両ノイズ抑制周波数を制御周波数として車載モータ８を制御できる。これにより、他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できる。
【００３６】
（第２実施形態）
図５ないし図９は、本発明の第２実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、ＰＷＭ信号のデューティ比および所定の周波数に対応して予め定められた車両ノイズ発生周波数においてフィルタ回路の減衰値が所定以上の減衰値を有するように、コンデンサの端子電圧を制御することでフィルタ回路の減衰値の周波数特性を制御しているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
【００３７】
図５は、図１に代わる回路構成を示している。この図５に示すように、図１のコンデンサＣ１に代えて図５ではコンデンサＣ１およびＣ５の直列回路が構成されている。また、図１のコンデンサＣ２に代えて図５ではコンデンサＣ２およびＣ６の直列回路が構成されている。また、図１のコンデンサＣ３に代えて図５ではコンデンサＣ３およびＣ７の直列回路が構成されている。コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７はその端子電圧（数十Ｖ：例えば１０〜３０Ｖ）に応じて容量値が変化する直流（ＤＣ）バイアス依存性を有するセラミックコンデンサにより構成されている。これらのコンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７は端子電圧を上昇させるとその容量値は低下する。フィルタ回路９は、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ５、Ｃ６およびコイルＬ２によるΠ型ローパスフィルタにより構成されている。フィルタ回路１０は、コンデンサＣ３、Ｃ７およびコイルＬ１によるＬＣローパスフィルタにより構成されている。
【００３８】
これらのフィルタ回路９、１０と制御回路７との間には、制御信号線１１、１２、１３が接続されており、コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７の端子電圧を調整することでフィルタ回路９、１０の減衰値の周波数特性を調整することができる。
【００３９】
制御信号線１１はコンデンサＣ１およびＣ５の共通接続ノードＮ６と制御回路７との間に接続されており、制御信号線１２がコンデンサＣ２およびＣ６の共通接続ノードＮ７と制御回路７との間に接続されており、制御信号線１３がコンデンサＣ３およびＣ７の共通接続ノードＮ８と制御回路７との間に接続されており、制御回路７がこれらの制御信号線１１〜１３に所定の直流電圧Ｖ１〜Ｖ３が印加されることに応じて特性を変化させている。
【００４０】
制御回路７は指令が与えられると当該指令に応じたデューティ比および周波数のＰＷＭ信号をＭＯＳトランジスタ３、４のゲート（制御端子）に印加することで車載モータ８を回転駆動制御するが、本実施形態では、制御回路７は、制御信号線１１〜１３を通じて各々所定の直流電圧Ｖ１〜Ｖ３を各ノードＮ６〜Ｎ８に印加することで各コンデンサＣ１〜Ｃ６の容量値を調整する。このようにして、車載モータ制御装置１に代わる車載モータ制御装置１４が構成されている。
【００４１】
図６は、所定の周波数（１００［ｋＨｚ］）の矩形波の駆動制御信号をパワーＭＯＳＦＥＴ３、４のゲート（制御端子）に印加したときの基本周期に対する高次の高調波成分信号の例を示している。図６（ａ）はデューティ比５０％の場合のＡＭ帯（５１０［ｋＨｚ］〜１７１０［ｋＨｚ］）における高調波成分を周波数ドメインで示し、図６（ｂ）はデューティ比１０［％］の場合のＡＭ帯における高調波成分を周波数ドメインにより示している。これらの図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、高調波成分は、矩形波信号の整数次の高調波成分を有しており、これらの次数に対して単調減少または単調増加するわけではなく、ある所定周波数の周期毎に高調波強度ピークが増減する形態となっている。
【００４２】
このピーク周波数の周期は、
Ｔｆ  ＝  （駆動制御周波数［ｋＨｚ］×１００）／（デューティ比［％］）…（３）
の関係があることが確認されている。駆動制御周波数はパワーＭＯＳＦＥＴ３、４のスイッチング周波数を示している。すなわち、例えば図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、駆動制御周波数（スイッチング周波数）が１００［ｋＨｚ］、デューティ比５０［％］のときには、２００［ｋＨｚ］周期でノイズピーク成分が現れ、駆動制御周波数が１００［ｋＨｚ］、デューティ比１０［％］のときには、１［ＭＨｚ］周期でノイズピーク成分が現れる。したがって、デューティ比に応じてＡＭ帯高調波成分のピーク周波数が変化することが確認されている。この場合、デューティ比が５０［％］のときには約７００［ｋＨｚ］、１０［％］のときには約６００［ｋＨｚ］のときに高調波成分のノイズレベルがピークとなることが確認されている。
【００４３】
ＡＭ帯のラジオノイズを抑制するためには、高調波ノイズの大きい周波数と減衰値が最大となる周波数とが極力近接または一致するように、回路構成および当該回路を構成するコンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７の容量値、コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンス値を調整することで、当該フィルタ回路９、１０の減衰周波数特性を調整すると良い。
【００４４】
また、例えばＡＭ帯において高調波ノイズが最大となるノイズが発生する車両ノイズ発生周波数（前述の例では、例えばデューティ比５０［％］時において約７００［ｋＨｚ］、デューティ比１０［％］時において約６００［ｋＨｚ］）において、フィルタ回路９、１０の減衰値が予め定められた所定以上の減衰値を有するように、制御回路（周波数制御手段）７がフィルタ回路９、１０の減衰周波数特性を制御する。すると、車両ノイズ発生周波数において車両ノイズの発生を抑制することができる。これにより、他の車両用機器が車両内に搭載されていたとしても他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できる。
【００４５】
以下では、駆動制御周波数（スイッチング周波数）を固定とし、各々のデューティ比における高調波成分を効率的に抑制するようにフィルタ回路９、１０の減衰値が最大となる周波数について制御する方法を本実施形態の特徴点として説明する。
【００４６】
説明の簡単化のため、図３（ａ）に示す基本的なＬＣ直列回路の構成を考慮する。図３（ａ）に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔの端子間にはコンデンサＣ４が接続されている。前述実施形態で説明したコイルＬ３のインダクタンス値およびコンデンサＣ４の容量値を考慮した場合の減衰特性を図７に示している。図８は、コンデンサの等価回路を示している。コンデンサＣ４は、特にＡＭ帯高周波ノイズを発生する周波数帯において、所定値を有する内部抵抗ｒ０と寄生インダクタンス成分Ｌ０とコンデンサＣ４０とのＬＣＲ直列共振回路による等価回路で示すことができる。
【００４７】
図９は、このＡＭ周波数帯におけるコンデンサのインピーダンス特性を示している。この図９に示すように、周波数が自己共振周波数ｆ０＝１／２Π√（（Ｌ０のインダクタンス値）×（Ｃ４０の容量値））よりも低いときには、このコンデンサＣ４のインピーダンスはコンデンサＣ４０の特性を主としたインピーダンス特性を有し、周波数が自己共振周波数ｆ０＝１／２Π√（（Ｌ０のインダクタンス値）×（Ｃ４０の容量値））よりも高いときには、このコンデンサＣ４のインピーダンスは寄生インダクタンス成分Ｌ０の特性を主としたインピーダンス特性を有する。コンデンサＣ４の端子電圧を変化させると、当該コンデンサＣ４のインピーダンス特性の共振周波数はシフトさせることができ、フィルタ回路９、１０の減衰周波数特性を制御できる。この場合、減衰値が極大値（フィルタゲインが極小値）となる周波数とコンデンサＣ４のインピーダンスが極小値となる周波数は一致する。
【００４８】
コンデンサのインピーダンス特性を制御するため、図５に示す回路構成では、制御回路７が各ノードＮ６〜Ｎ８に印加する電圧を変更している。これにより、フィルタ回路９、１０を構成するコンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７の容量値を制御することで、フィルタ回路９、１０の減衰周波数特性を制御できる。
【００４９】
なお、このような周波数特性の制御方法は、負荷出力ノードＮ５に接続されたコンデンサＣ５およびＣ６の容量値を変更することでＬＣ直列回路のフィルタ定数を変更する場合に適用でき、また、電源ノードＮ１またはＮ２に接続されたΠ型フィルタのフィルタ定数を変更する場合にも適用できる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御回路７は、デューティ比および所定の周波数に対応して予め定められた車両ノイズ発生周波数においてフィルタ回路９、１０の減衰値が所定以上の減衰値を有するように、コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ７の端子に印加される直流電圧を制御することでフィルタ回路９、１０の周波数特性を制御するため、ＡＭ周波数帯に生じる車両ノイズの発生を抑制しながら車載モータ８を駆動制御することができる。これにより、他の車両用機器に与えられる影響を極力抑制できる。
【００５１】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、本発明の車両用負荷制御装置について、第１実施形態の構成をＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源回路による車両用負荷電力供給制御装置に適用したところにある。前述実施形態と同一または類似の構成部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００５２】
図１０は、降圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成例を示している。この図１０に示すように、直流電源２１側には車両ノイズ抑制用のフィルタ回路２２が構成されており、負荷２７側にも車両ノイズ抑制用のフィルタ回路２３が構成されている。これらの車両ノイズのフィルタ回路２２、２３は、それぞれ、Π型のローパスフィルタで構成した回路を適用している。フィルタ回路２２の後段にはＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ２４を直列接続して構成され、この後段にはダイオードＤ１が並列接続され、その後段にはフィルタ回路２５が構成されており、これによりＤＣ−ＤＣコンバータ２６が構成されており、その後段には負荷２７が接続されている。
【００５３】
制御ＩＣ２３（制御手段、周波数制御手段）は、出力直流目標電圧に応じたデューティ比のＰＷＭ信号をＭＯＳトランジスタ２４のゲート（制御端子）に印加するように構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６は当該ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００５４】
この種のＤＣ−ＤＣコンバータ２６は、直流電源２１側のフィルタ回路２２、負荷２６側のフィルタ回路２５を構成するコンデンサとして一般に電解コンデンサを適用するが、本実施形態では、これらに代えて大容量のセラミックコンデンサＣ８〜Ｃ１０を適用して構成する。
【００５５】
この場合、第１実施形態に示したように、ＭＯＳトランジスタ２４のゲートに印加するＰＷＭ信号の制御周波数をデューティ比に応じて予め定められた車両ノイズ抑制周波数にする。すると、ＭＯＳトランジスタ２４がＰＷＭ信号に応じてスイッチング動作するときの車両ノイズの発生を抑制できる。
【００５６】
本実施形態によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０による車両用負荷電力供給制御装置に適用しているため、前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。
なお、本実施形態では降圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータ２０に適用したが、昇圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータに適用しても良い。
【００５７】
（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、本発明の車両用負荷制御装置について、第２実施形態の構成をＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源回路による車両用負荷電力供給制御装置に適用したところにある。前述実施形態と同一または類似の構成部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００５８】
本実施形態では、図１０のコンデンサＣ８に代えて図１１に示すコンデンサＣ８およびＣ１１の直列回路を適用し、図１０のコンデンサＣ９に代えて図１１に示すコンデンサＣ９およびＣ１２の直列回路を適用し、図１０のコンデンサＣ１０に代えて図１１に示すコンデンサＣ１０およびＣ１３の直列回路を適用している。
【００５９】
第２実施形態に示したように、制御ＩＣ２３からセラミックコンデンサＣ８〜Ｃ１３の端子に直流電圧を印加することでセラミックコンデンサＣ８〜Ｃ１３のインピーダンス周波数特性を変化させ、フィルタ回路２２、２５のそれぞれの減衰周波数特性を変更する。したがって、図１１に示すように、セラミックコンデンサ（Ｃ８、Ｃ１１）、（Ｃ９、Ｃ１２）、（Ｃ１０、Ｃ１３）をそれぞれ直列接続して適用し、前述実施形態と同様にＤＣバイアス依存性を利用してインピーダンスの周波数特性を調整することにより車両ノイズの発生を抑制できる。
【００６０】
（他の実施形態）
本発明は、前記実施形態に限定されることなく他の変形または拡張が可能である。
第１、第２実施形態では、Ｐチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ３、Ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ４にＰＷＭ信号を印加する場合に適用した実施形態を示したが、バイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの他の半導体スイッチング素子に制御信号を印加する場合にも適用できる。
【００６１】
車両用負荷として車載モータ８による誘導性負荷を適用した実施形態を説明したが、各種車両用負荷（例えばヒータなどの抵抗負荷、ランプ、スピーカ）などに適用できる。
前述実施形態では、本願発明の要部を説明するため、簡略化した回路構成を適用した実施形態を示しているが、フィルタ回路９、１０、２２、２５の諸特性を調整するため、セラミックコンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ１３について容量値を適宜調整したコンデンサを並列接続して構成しても良い。また、必要に応じて電解コンデンサをセラミックコンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ１３に並列接続して構成しても良い。すなわちコンデンサの回路組合せ形態は前述実施形態で説明した構成に限られない。
【００６２】
周波数は、ＡＭ帯（５１０［ｋＨｚ］〜１７１０［ｋＨｚ］）のノイズの発生を抑制、ノイズ除去する実施形態を示したが、車載用のスマートキー帯（１８０［ｋＨｚ］未満の周波数帯）のノイズの発生を抑制、ノイズ除去する目的の構成に適用できる。
【００６３】
例えば、第２実施形態にて説明した図５の回路構成を適用し、第１実施形態に示したように車両ノイズ抑制周波数を制御周波数としてパワーＭＯＳＦＥＴ３、４を駆動するようにしても良い。例えば、第１実施形態に示した車両ノイズ抑制周波数を制御周波数としてパワーＭＯＳＦＥＴ３、４を駆動すると共に、第２実施形態に示したフィルタ回路９、１０により車両ノイズ発生周波数にてフィルタ処理するようにしても良い。
【００６４】
本発明、本実施形態に係るインダクタンス成分は、コンデンサＣ１〜Ｃ６をチップで構成したときの寄生成分（約１［ｎＨ］）を考慮して構成しても良いし、各素子間の配線パターン（例えば１［ｃｍ］で約１０［ｎＨ］）により構成しても良いし、これらを組み合わせて構成しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
図面中、１、１４は車載モータ制御装置（車両用負荷制御装置）、２はバッテリ、３、４はパワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、７は制御回路（制御手段、周波数制御手段）、７ａはメモリ（記憶手段）、８は車載モータ（負荷）、９、１０はフィルタ回路、２３は制御ＩＣ（制御手段、周波数制御手段）、２４はＭＯＳトランジスタ（スイッチング素子）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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