(57)【要約】      （修正有）【課題】直流入力または直流出力の電力変換装置を対象とした、単一のコアを用いて放射性ノイズを抑制し、直流ノイズ対策フィルタの小型化、低コスト化を可能にする。【解決手段】電力ケーブル４６ａ，４６ｂが中心部を貫通するコア５６と、電力ケーブル４６ａ，４６ｂの軸方向に沿ってこれらの周囲を絶縁材料を介して包囲すると共に、コア５６の表面を包囲し、かつ、軸方向の両端または片端が金属製筺体１４に接続（接地）されるシールド部５３と、を備え、コア５６のインダクタンスと、電力ケーブル４６ａ，４６ｂとシールド部５３との間の浮遊容量と、によってＬＣフィルタを構成する。そして、コア５６のインダクタンスと前記浮遊容量とによって求められる共振周波数を、ノイズを低減したい最低周波数、例えば３０［ＭＨｚ］に対してほぼ３３．３〜８３．３［％］の範囲の値となるように設定する。【選択図】図８
2014161154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体電力変換装置に接続される電力ケーブルからの放射性ノイズを低減するためのノイズ対策フィルタにおいて、
前記電力ケーブルが中心部を貫通するコアと、
前記電力ケーブルの軸方向に沿って前記電力ケーブルの周囲を絶縁材料を介して包囲し、かつ、前記コアの表面を包囲すると共に、前記半導体電力変換装置の金属製筺体に接続されるシールド部と、を備え、
前記コアのインダクタンスと、前記電力ケーブルと前記シールド部との間の浮遊容量と、によってＬＣフィルタを構成すると共に、
前記インダクタンスと前記浮遊容量とによって求められる共振周波数を、ノイズを低減したい最低周波数に対してほぼ３３．３〜８３．３［％］の範囲の値となるように設定したことを特徴とするノイズ対策フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載したノイズ対策フィルタにおいて、
前記シールド部の、前記電力ケーブルの軸方向に沿った両端を前記金属製筺体に接続することを特徴とするノイズ対策フィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載したノイズ対策フィルタにおいて、
前記シールド部の、前記電力ケーブルの軸方向に沿った片端を前記金属製筺体に接続することを特徴とするノイズ対策フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載したノイズ対策フィルタにおいて、
前記シールド部の、前記電力ケーブルの軸方向に沿った長さを、ノイズを低減したい最低周波数に対応する波長の１／２以下としたことを特徴とするノイズ対策フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載したノイズ対策フィルタにおいて、
前記電力ケーブルが、直流電力を供給するためのケーブルであることを特徴とするノイズ対策フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体電力変換装置の動作により発生する放射性ノイズの低減に有効なノイズ対策フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体電力変換装置等のパワーエレクトロニクス機器の動作によって発生する伝導性／放射性ノイズは、周辺の電子機器、電気機器を誤動作させる要因となっている。特に、近年ではパワーエレクトロニクス技術が家電製品を含む各種の製品分野に適用されてきており、伝導性／放射性ノイズの影響は無視できないものとなっている。
この種の伝導性／放射性ノイズは、国内ではＶＣＣＩ（情報処理装置等電波障害自主規制協議会）、国際的にはＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）等により限度値が設けられており、規制の対象となっている。一般的な半導体電力変換装置の場合、伝導性ノイズは１５０［ｋＨｚ］〜３０［ＭＨｚ］、放射性ノイズは３０［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］（最高４［ＧＨｚ］）という広範囲の周波数帯域にわたって複数の規制値が設けられており、半導体電力変換装置はその使用環境に応じてこれらの規制値を満足するように開発されている。
【０００３】
一方、太陽光発電システムに用いられるパワーコンディショナーや電気自動車用急速充電器のように直流入力または直流出力を有する半導体電力変換装置において、これらの装置の直流側から発生するノイズについては２０１２年９月現在で定められておらず、実質的にメーカーの自主規制に委ねられているのが実情である。
しかしながら、電磁ノイズ障害の顕在化に伴い、太陽光発電システムや急速充電器は家庭で使用される機器に分類され、将来的に非常に厳しい規格（ＣＩＳＰＲクラスＢ相当）が課される動きがあることから、直流入力または直流出力の電力変換装置を対象とした低ノイズ化技術の提供が望まれている。
太陽光発電システムや急速充電器は何れも家庭内に準じた場所に設置される装置であるが、特に、急速充電器は太陽光発電システムに比べて1台当たりの電力が大きい。例えば、太陽光発電システムの出力は平均で４［ｋＷ］（非特許文献１参照）であるのに対し、急速充電器の出力は２５［ｋＷ］〜５０［ｋＷ］であり（非特許文献２参照）、急速充電器ではユーザーが充電用ケーブルを引き回すことから、より厳しい条件でのノイズ低減が求められている。
【０００４】
ここで、図１２は、電気自動車用の急速充電システムを示す構成図である。図示するように、急速充電器１０は、整流回路１１、平滑コンデンサ１２及びバッテリーチャージャー（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１３を金属製筐体１４に収納して構成されている。整流回路１１は外部の商用電源２０の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、平滑コンデンサ１２により平滑してバッテリーチャージャー１３に供給する。バッテリーチャージャー１３は入力された直流電圧を所定の大きさに変換し、充電用ケーブル３０を介して電気自動車ＥＶのバッテリーに供給する。
【０００５】
このとき、バッテリーチャージャー１３は、バッテリーの充電量に応じて、定電流充電、定電圧充電、過充電保護等を行うように内部のパワー半導体素子を制御するものであり、バッテリーチャージャー１３がＤＣ／ＤＣ変換を行って充電する際には、急速充電器１０から大きな電磁ノイズが発生する。例えば、整流回路１１から商用電源２０側には伝導性ノイズが発生すると共に、バッテリーチャージャー１３と電気自動車ＥＶとの間の充電用ケーブル３０からは放射性ノイズが発生する。これらのノイズは、商用電源２０から給電されている他の機器４１や、急速充電器１０に近接している他の機器４２に電磁障害を及ぼし、誤動作させる等の原因となる。
【０００６】
商用電源２０側のノイズ対策は、通常の電気機器と同様に行えば良く、例えば、ＥＭＩフィルタを追加することによって伝導性ノイズの抑制が可能である。
これに対し、直流出力側のノイズ対策、特に放射性ノイズの対策は困難である。一般に、放射性ノイズを抑制するにはシールドケーブルを使用することがよく知られている。しかし、シールドケーブルによる電磁ノイズの抑制効果は金属網組線などによって構成されるシールド部（以下、単にシールド部という）の接地方法に依存しており、接地方法によっては放射性ノイズを十分に低減できない場合がある。
例えば、非特許文献３に記載されているように、シールド部を両端接地すると顕著なノイズ低減効果が得られるのに対し、シールド部を片端接地した場合には、それほど大きなノイズ低減効果は得られない。これは、片端接地の場合、シールド部の長手方向に沿って電位が不安定になることにより、シールド部自体からノイズが放射されるためである。
【０００７】
急速充電器の場合、電気自動車はタイヤによって地面から絶縁されているので、例えば充電用ケーブル３０をシールドしてバッテリーチャージャー１３側を接地したとしても常に片端接地状態になり、十分なノイズ低減効果を得ることができない。
このため、放射性ノイズ対策としては、クランプフィルタ（例えば、ＴＤＫ株式会社製のＺＣＡＴシリーズ等のＮｉ−Ｚｎ系フェライトコア）を用いることが考えられる。しかし、クランプフィルタは、後付けで必要な個数だけ組み合わせられる利点があるものの、フィルタ部の大型化や製品コストの上昇を招き、製品競争力を阻害する要因となる。
【０００８】
これらの点を踏まえたうえで、電気自動車用急速充電器の放射性ノイズの低減に有効な技術が、非特許文献４，５（同一技術に関する論文）に記載されている。
以下に、これらの文献に開示されたノイズ低減方法の要旨を説明する。
【０００９】
（ａ）電源ラインの全体をシールドするのではなく、電源ラインの一部をシールドする。
図１３は、非特許文献４，５に記載されている放射性ノイズ対策を施したシミュレーションモデルである。図１３において、４３は電源ボックス、４４，４５はノイズ対策用のコア（クランプフィルタ）、４６はシールドケーブル、４７は前記コア４４，４５及びシールドケーブル４６によって等価的に構成されるＬＣフィルタ、４８は電源ライン、４９は終端ボックス、５０は金属板を示す。
図１２の急速充電システムを図１３の構成に置き換えて考えると、急速充電器１０（電源ボックス４３）と電気自動車ＥＶ（終端ボックス４９）とを繋ぐ充電用ケーブル３０（電源ライン４８）の一部をシールド部（シールドケーブル４６）によって覆い、シールド部からのノイズの放射を防止するために、その両端を急速充電器１０の筐体１４（金属板５０）に接続して接地することに相当する。
【００１０】
（ｂ）シールドケーブルのシールド部と電源ラインとの間の浮遊容量と、ノイズ対策用のコアのインダクタンスと、によってノイズ対策フィルタとしてのＬＣフィルタを構成する。
図１３に示すように、シールドケーブル４６の両端にノイズ対策用のコア４４，４５を配置し、シールドケーブル４６のシールド部と電源ライン４８との間の浮遊容量と、コア４４，４５のインダクタンスとにより、ＬＣフィルタ４７（ローパスフィルタ）を構成する。放射性ノイズの規制対象周波数帯域は３０［ＭＨｚ］以上であるため、上記ＬＣフィルタ４７の共振周波数は、例えば１２．６［ＭＨｚ］（１５［ＭＨｚ］付近）に設定される。
【００１１】
（ｃ）コアと並列に抵抗を挿入し、共振によるノイズの増大を抑制する。
図１３に示したコア４４，４５には、図１４（ａ）及びそのコモンモード等価回路の図１４（ｂ）に示すように、コア４４，４５を貫通して抵抗５１を短絡する巻線をそれぞれ追加する。上記の抵抗５１は、電源ライン４８を流れるノーマルモードの電流（電気自動車ＥＶに対する充電電流）には影響を与えず、コモンモードのノイズ電流にのみ作用する。抵抗５１の抵抗値をＲ、コア４４，４５のインダクタンスをＬとすると、ノイズの周波数が抵抗及びコアからなる並列回路のカットオフ角周波数ωｃ（＝ＲＬ）以下の範囲では並列回路がインダクタンスとして作用し、ωｃ以上の範囲では並列回路が抵抗として作用する。
【００１２】
ここで、コア４４，４５に並列に接続される抵抗５１の機能はそれぞれ異なっており、急速充電器１０（電源ボックス４３）側のコア４４に並列に接続される抵抗は、前記ＬＣフィルタの共振によるノイズの増大を防止するため、カットオフ角周波数ωｃ１が１０［ＭＨｚ］付近になるように抵抗値が設定される。これに対し、電気自動車ＥＶ（終端ボックス４９）側のコア４５に並列に接続される抵抗は、定在波が発生する充電用ケーブル３０（電源ライン４８）の１／４波長の共振によるノイズの増大を防止するカットオフ角周波数ωｃ２となるように抵抗値が設定される。
【００１３】
上述した（ａ），(ｂ)，（ｃ）の対策を講じたモデルによれば、充電用ケーブル３０からの放射性ノイズは、図１５のシミュレーション結果におけるｎ１の特性になる。この特性ｎ１と、コア（クランプフィルタ）のみを使用したモデルの特性ｎ２とを比べると、図１５（ａ）の垂直偏波，（ｂ）の水平偏波ともに、特性ｎ１は特性ｎ２に比べて共振の尖鋭度が低下し、すべての周波数領域において２０〜７０［ｄＢ］程度のノイズ抑制効果が得られている。なお、図１５におけるｎ０は、コア及び抵抗によるノイズ対策を行わないモデルの特性である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】住宅用太陽光発電システムカタログ，シャープ株式会社，２０１２年７月
【非特許文献２】電気自動車用急速充電器カタログ，富士電機株式会社，２０１２年４月
【非特許文献３】福田隼，小笠原悟司，高久拓，「パワーエレクトロニクス機器の放射性ＥＭＩに対する基礎検討」，平成２１年電気学会産業応用部門大会，１−０２−２
【非特許文献４】福田隼，小笠原悟司，竹本真紹，「インバータの放射ノイズを抑制する出力フィルタの基礎検討」，平成２１年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会，００６０
【非特許文献５】Fukuda J.， Ogasawara S.， Takemoto M.，“A basic study on inverter output filter for radiative noise suppression”， IPEC 2010， pp. 2872-2876
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
非特許文献４，５に記載された放射性ノイズ対策は、簡単な基礎検討（シミュレーション）に基づいて考察されている。この従来技術は、電気自動車用の急速充電器に適用した場合に有効と思われるが、実際の製品に適用するためには、コストや製造面に関して、以下のような問題がある。
【００１６】
（１）急速充電器の筐体内部にシールドケーブルを配置する必要がある。
図１６は、電気自動車用急速充電器１０の一例を示す外観図である。同図において、筐体１４の左側面から充電用ケーブル３０が延びており、この充電用ケーブル３０が図１３における電源ライン４８に相当する。よって、シールドケーブル４６は筐体１４の内部に配置され、その両端が筐体１４に接続（接地）されることになる。しかし、筐体１４の内部に配置されたシールドケーブル４６には、バッテリーチャージャー１３等の動作によりノイズが重畳しやすくなる。また、コア４４，４５及びシールドケーブル４６等の部品を筐体１４内部の狭いスペースに効率よく配置し、更に接地用の配線作業を行うのは容易ではなく、余裕を持たせて筺体１４を大きくすると、コストの上昇や急速充電器１０の設置スペースが増大する等の問題がある。
なお、コア４５を筐体１４の外部に配置することも考えられるが、急速充電器１０は通常、屋外に設置されることや、ユーザーがコア４５に接触する可能性があるため特性の維持、管理が難しいこと等を考慮すると、好ましくない。
【００１７】
（２）ノイズ対策用のコアが複数個、必要となる。
ノイズ対策用のコアはよく用いられているが、一般的に高価であるため、コスト競争力を阻害する大きな要因となる。また、主に放射性ノイズ対策に用いられるＮｉ−Ｚｎ系フェライトコアは初期透磁率がＭｎ−Ｚｎ系のコアやファインメット等に比べて低いため、１個だけでは放射性ノイズを十分に低減することができない。従って、図１３に示したようにコアを複数個設ける必要があり、これが急速充電器１０のコストを上昇させる原因となっていた。
【００１８】
そこで、本発明の解決課題は、単一のコアを用いて放射性ノイズを抑制し、低コスト化を可能にしたノイズ対策フィルタを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、半導体電力変換装置に接続される電力ケーブルからの放射性ノイズを低減するためのノイズ対策フィルタにおいて、
前記電力ケーブルが中心部を貫通するコアと、
前記電力ケーブルの軸方向に沿って前記電力ケーブルの周囲を絶縁材料を介して包囲し、かつ、前記コアの表面を包囲すると共に、前記半導体電力変換装置の金属製筺体に接続されるシールド部と、を備え、
前記コアのインダクタンスと、前記電力ケーブルと前記シールド部との間の浮遊容量と、によってＬＣフィルタを構成すると共に、
前記インダクタンスと前記浮遊容量とによって求められる共振周波数を、ノイズを低減したい最低周波数に対してほぼ３３．３〜８３．３［％］の範囲の値となるように設定したものである。
【００２０】
なお、前記シールド部は、請求項２に記載するように、電力ケーブルの軸方向に沿った両端を前記金属製筺体に接続するか、請求項３に記載するように、電力ケーブルの軸方向に沿った片端を前記金属製筺体に接続すれば良い。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載したノイズ対策フィルタにおいて、前記シールド部の、前記電力ケーブルの軸方向に沿った長さを、ノイズを低減したい最低周波数に対応する波長の１／２以下としたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載したノイズ対策フィルタにおいて、前記電力ケーブルが、直流電力を供給するためのケーブルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、単一のコアとシールド部及び電力ケーブルによってＬＣフィルタを構成することにより、放射性ノイズの低減効果に優れ、かつ、小型で低コストのノイズ対策フィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１３におけるＬＣフィルタに相当する部分の詳細な等価回路図である。
【図２】図１を簡略化したＴ型等価回路図である。
【図３】図２のＴ型等価回路から変換したπ型等価回路図である。
【図４】ノイズ対策フィルタの一例を示す説明図である。
【図５】図４の詳細な等価回路図である。
【図６】図５のコモンモード等価回路図である。
【図７】ノイズ対策フィルタの他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るノイズ対策フィルタの構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るノイズ対策フィルタの等価回路図である。
【図１０】本発明の第４実施形態が適用される急速充電器の正面図である。
【図１１】図１０に示した急速充電器の主要部の説明図である。
【図１２】電気自動車用の急速充電システムを示す構成図である。
【図１３】非特許文献４，５に記載されている放射性ノイズ対策を施したシミュレーションモデルの説明図である。
【図１４】ノイズ対策用のコア及び並列抵抗の説明図である。
【図１５】従来技術による放射性ノイズ低減作用のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】電気自動車用急速充電器の一例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、ここでは本発明に係るノイズ対策フィルタを電気自動車用の急速充電器に適用した場合について説明するが、本発明は、太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナー等、各種の電力変換装置における放射性ノイズ対策に適用可能である。
【００２６】
まず、本発明の第１実施形態は、ノイズ対策用のコアを１個だけ使用して放射性ノイズを抑制するようにしたものである。
図１は、図１３におけるＬＣフィルタ４７に相当する部分の詳細な等価回路を示している。図１において、コア４４，４５に直列に接続されるシールドケーブル４６は、正負（Ｐ，Ｎ）２本の電力ケーブル４６ａ，４６ｂとシールド部５３とを備えている。このシールドケーブル４６は、電力ケーブル４６ａ，４６ｂ自体の配線インダクタンス５２と、シールド部５３と電力ケーブル４６ａ，４６ｂとの間に形成される浮遊容量５４とを有しており、分布定数回路によって示される。この回路では、配線インダクタンス５２によりシールド部５３の両端で電圧差が生じるため、シールド部５３の両端は接地線５５を介して急速充電器１０の金属製筺体１４に接続（接地）される。
【００２７】
ここで、分布定数回路の1次共振周波数以下を考慮すると、図1の等価回路は、図２に示すように、コア４４−浮遊容量５４−コア４５からなるＬＣＬ（インダクタンス−コンデンサ−インダクタンス）構造のＴ型等価回路として簡略化することができる。なお、図２はコモンモード成分のみに着目した等価回路（コモンモード等価回路）である。
そこで、本発明の第１実施形態では、図２のＴ型等価回路を、図３に示すように浮遊容量５４−コア５６−浮遊容量５４からなるＣＬＣ（コンデンサ−インダクタンス−コンデンサ）構造のπ型等価回路に変換することで、１個のコア５６を用いたノイズ対策フィルタを実現し、コストの低減を可能にした。
【００２８】
シールドケーブルとコアとを組み合わせた一般的なノイズ対策としては、図４に示すように、シールドケーブル４６の全体（正負の電力ケーブル及びシールド部）をコア５６に貫通させ、シールド部の両端を接地する方法があり、この場合の詳細な等価回路は図５のようになる。また、図６は、図５のコモンモード等価回路である。
図６のコモンモード等価回路により確認すると、図３に示したπ型等価回路とは異なり、所望のノイズ低減効果を得ることができない。この場合、図３に示したπ型等価回路を実現するには図７に示すような構成が考えられるが、シールドケーブルを二つ（４６Ａ，４６Ｂ）に分割しなければならないことから、コアを２個使用する以上に構造が複雑になり、製品への適用は困難である。
【００２９】
そこで、本発明の第１実施形態では、図８に示す構成により、図３に示したπ型等価回路を実現することとした。
図８において、コア（トロイダルコア）５６の中心部には、ケーブルシース５７を介して、正負の電力ケーブル４６ａ，４６ｂが貫通している。また、コア５６及びケーブルシース５７の表面を覆うようにシールド部５３が設けられており、シールド部５３の軸方向両端部（バッテリーチャージャー１３側及び電気自動車ＥＶ側の端部）は、接地線５５を介してそれぞれ金属製筐体１４に接続されている。
なお、コア５６とシールド部５３との接触面は、ビニールテープ等の絶縁材料５８によって絶縁されている。
【００３０】
ノイズ対策フィルタを図８のように構成することにより、単一のコア５６を用いて図３のπ型等価回路に示すようなＬＣフィルタを実現することができる。また、図８の構成によれば、コア５６の周囲を覆うようにシールド部５３が配置されるので、通常のシールド部よりも図３の浮遊容量５４が大きくなる。よって、浮遊容量５４とコア５６のインダクタンスとによってＬＣフィルタの共振周波数を所定値に設定する場合、同一の共振周波数に対して、通常のシールド部を用いる場合よりもインダクタンス（すなわちコア５６の大きさ）を小さくすることができ、ノイズ対策フィルタの小型化に寄与することができる。
なお、一般的な放射性ノイズの規制対象周波数の下限値である３０［ＭＨｚ］を考慮した場合、ＬＣフィルタの共振周波数は、例えば１０［ＭＨｚ］〜２５［ＭＨｚ］（１５［ＭＨｚ］付近）に設定すること、言い換えれば、低減したいノイズの最低周波数の３３．３［％］〜８３．３［％］の範囲に設定することが望ましい。
【００３１】
また、図８に示した構成では、図１４に示した抵抗５１をコア５６に追加することが難しいが、この抵抗５１は、ＬＣフィルタの共振点におけるピークを抑制してノイズの増大を防止する機能を有しており、本発明に必要不可欠な構成要素ではなく、必要に応じて補助的に使用されるものであるため、特に問題にはならない。
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア等の比較的高価なノイズ対策用のコアの使用個数を最小限にしながら放射性ノイズを抑制することができ、ノイズ対策フィルタを低コストにて提供することが可能になる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
前述した第１実施形態では、依然としてシールド部５３の軸方向両端部を金属製筺体１４にそれぞれ接続しなければならない。このため、シールドケーブルやＬＣフィルタを筺体１４の外部に設置する構造にはなじまず、これらを筺体１４の内部に収納する構造を採らざるを得ない。その場合には、前述したように、バッテリーチャージャー１３等の動作によってシールドケーブルにノイズが重畳しやすくなり、また、シールドケーブルの配置スペースが必要になって筺体１４の大型化を招く等の問題がある。
【００３３】
そこで、第２実施形態では、シールド部５３を１ヶ所にて金属製筺体１４に接続する片端接地のＬＣフィルタを実現し、また、両端接地が必要でなくなる条件を明確にしてフィルタの設計条件を絞り込むこととした。
シールド部５３を両端接地する理由は、シールド部からのノイズの放射を低減するためである。そして、シールド部からのノイズは、シールド部の軸方向長さが１／４波長の整数倍となる周波数で定在波となり、大きな放射性ノイズとなる。つまり、目標となる周波数においてシールド部の軸方向長さを１／４波長以下にしなければならない。波長短縮も考慮すると、シールド部の軸方向長さを目標となる周波数に対応する波長のほぼ１／８以下にすれば、シールド部から大きな放射性ノイズは発生しない。ここで、波長は周波数が高いほど短くなることから、低減したいノイズの周波数範囲において最も高い周波数に合わせて、シールド部からの再放射が生じないようにシールド部の軸方向長さ等を設定すれば、シールド部を両端接地する必要はなくなる。
【００３４】
次に、急速充電器が発生する放射性ノイズについて考察する。急速充電器は、数［ｋＨｚ］〜十数［ｋＨｚ］の周波数にてパワー半導体素子がスイッチングすることにより、所望の電圧・電流を出力する半導体電力変換装置である。このような電力変換装置の場合、放射性ノイズが顕著に大きくなるスイッチング周波数は１００［ＭＨｚ］以下である場合が多い。
そこで、１００［ＭＨｚ］以下の放射性ノイズに的を絞り、条件を限定する。１００［ＭＨｚ］のノイズ波の１波長は３×１０８［ｍ］／（１００×１０６）＝３［ｍ］であるから、１／４波長は７５０［ｍｍ］であり、波長短縮も考慮して、シールド部の長さをその１／２の３７５［ｍｍ］以下にすることで、シールド部を片端接地した場合でも１００［ＭＨｚ］以下の放射性ノイズをシールド部から放射させずに抑制することができる。
【００３５】
そして、一般的な放射性ノイズの規制対象周波数の下限値である３０［ＭＨｚ］を考慮すると、軸方向長さが３７５［ｍｍ］以下のシールド部５３とケーブル４６ａ，４６ｂとの間の浮遊容量と、コア５６のインダクタンスとによる共振周波数が、例えば１０［ＭＨｚ］〜２５［ＭＨｚ］（１５［ＭＨｚ］付近）となるように、言い換えれば、低減したいノイズの最低周波数の３３．３［％］〜８３．３［％］の範囲になるように設定することにより、３０［ＭＨｚ］以上の放射性ノイズを効果的に低減することができる。
【００３６】
なお、前述した非特許文献４，５にはＬＣフィルタの共振周波数しか規定されておらず、コアによるインダクタンス及び浮遊容量の組み合わせは無数にあるため、これらを一意に決定することはできない。しかし、本実施形態のように、シールド部５３の軸方向長さを、低減したいノイズの最高周波数に対応する波長の１／８以下に設定することにより、設計方針を明確にすることができる。
以上のように、本実施形態によれば、コアを単一にすると共にシールド部を片端接地にすることにより、コストの削減を図り、また、構造上、部品配値上の制約を小さくして製品への適用が容易になる等の利点がある。
【００３７】
次いで、本発明の第３実施形態を説明する。
この実施形態は、第２実施形態のようにシールド部の軸方向長さを限定してシールド部を片端接地する方法を応用したものであり、例えば、図１３に示した従来のＬＣフィルタ４７の構成を簡略化することによって実現可能である。
【００３８】
図９は、第３実施形態に係るノイズ対策フィルタの詳細な等価回路を示している。
同図において、シールド部５３の軸方向長さ５３Ｌを前述した如く３７５［ｍｍ］以下とし、シールド部５３のバッテリーチャージャー１３側のみで接地線５５により片端接地する。なお、コア５６もバッテリーチャージャー１３側のみに１個配置されている。そして、コア５６のインダクタンスは、シールド部５３と電力ケーブル４６ａ，４６ｂとの間の浮遊容量５４と、コア５６のインダクタンスとによる共振周波数が、例えば１０［ＭＨｚ］〜２５［ＭＨｚ］（１５［ＭＨｚ］付近）となるように、すなわち、低減したいノイズの最低周波数である３０［ＭＨｚ］の３３．３［％］〜８３．３［％］の範囲になるように設定する。
【００３９】
つまり、図９の等価回路は、コア５６のインダクタンスと浮遊容量５４とからなるＬ型等価回路を構成している。この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、コア５６には電力ケーブル４６ａ，４６ｂのみを貫通させてシールド部５３は貫通させず、シールド部５３がコア５６及び電力ケーブル４６ａ，４６ｂを絶縁しつつ覆うように構成する。
また、前述した図１４のようにコア５６と並列に接続される抵抗５１を追加する場合には、図１３におけるコア４５に抵抗を追加する場合と同様の条件に従って抵抗を選定すれば良い。これは、放射性ノイズの規制の対象となる周波数領域（３０［ＭＨｚ］以上）での対策を優先するためである。
そして、１／４波長共振となる周波数は、シールド部５３と電力ケーブル４６ａ，４６ｂとを加えた長さから導出した値に基づいて決定する。これは、シールド部５３をバッテリーチャージャー１３側の片端接地としたことによってシールド部５３の電位が不安定になり、電力ケーブル４６ａ，４６ｂと同様にノイズ放射源となるためである。ここで、充電用ケーブル３０の長さは装置に応じて一意に決まることから、カットオフ角周波数ωｃを容易に設定することができる。
【００４０】
なお、図９に示したように、シールド部５３のバッテリーチャージャー１３側の一端を接地する片端接地の場合、シールド部５３は通常、筐体１４の内部に配置されることになる。この場合、シールド部５３からの再放射は外側の筐体１４によりシールドされるので、シールド部５３からの再放射は外部に悪影響を及ぼさないという利点がある。
【００４１】
図１０は、本発明の第４実施形態が適用される急速充電器の正面図、図１１（ａ），（ｂ）は図１０における主要部の斜視図である。
これらの図に示すように、充電用ケーブル３０の取り出し部６０に蛇腹状のアルミダクト６１を追加することにより、前述したシールド部５３と同様な機能を持たせることができる。アルミダクト６１を筐体１４に低抵抗にて接続しておくことにより、図９に示したような片端接地を充電用ケーブル３０側で実現することができる。
この場合、筐体１４の内部にコア５６を１個配置することは比較的容易であり、筐体１４内部のコア５６にはユーザーが接触できず、また、コア５６をメーカーが管理することが可能であるため、性能の確保も容易である。
【００４２】
なお、上記実施形態では、主に充電用ケーブル３０からの放射性ノイズを対象としたノイズ対策フィルタについて説明したが、本発明は、充電用ケーブル３０のように直流電力を供給する電力ケーブルばかりでなく、交流電力を供給する電力ケーブルからの放射性ノイズに対しても有効である。
【符号の説明】
【００４３】
１０：急速充電器
１１：整流回路
１２：平滑コンデンサ
１３：バッテリーチャージャー
１４：金属製筐体
２０：商用電源
３０：充電用ケーブル
４１，４２：他の機器
４３：電源ボックス
４４，４５：コア
４６：シールドケーブル
４６ａ，４６ｂ：電力ケーブル
４７：ＬＣフィルタ
４８：電源ライン
４９：終端ボックス
５０：金属板
５１：抵抗
５２：配線インダクタンス
５３：シールド部
５４：浮遊容量
５５：接地線
５６：コア
５７：ケーブルシース
５８：絶縁材料
６０：取り出し部
６１：アルミダクト
ＥＶ：電気自動車
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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