(57)【要約】【課題】補機用インバータ１６の入力電圧のリップルを低減させることのできる電力変換システムを提供する。【解決手段】電圧センサ３２の検出値Ｖｃに基づき、補機用インバータ１６の入力電圧の変動量が規定値未満であると判断された場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断し、第１のスイッチング素子２２ｅを閉操作してかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを開操作する。一方、上記変動量が規定値以上になったと判断された場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断し、第１のスイッチング素子２２ｅを開操作に切り替えてかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを閉操作に切り替える。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を低周波数側にずらす。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（１０）に並列接続されてかつ、スイッチング素子（Ｓ￥＃：￥＝ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ）の開閉操作によって入力電圧を所定に変換する複数の電力変換回路（１４，１６）と、
前記複数の電力変換回路のそれぞれと前記直流電源との間に介在してかつ、該複数の電力変換回路のそれぞれに対応して設けられたＬＣフィルタ（１８，２２）と、
前記複数の電力変換回路のうち一部であってかつ少なくとも１つをリップル低減対象（１６）とし、該リップル低減対象に接続された前記ＬＣフィルタ（２２）の共振周波数を可変設定する処理を行う処理手段（３０）と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
前記ＬＣフィルタを構成するインダクタ（２２ａ，２２ｂ，２２ｇ，２２ｈ）及びコンデンサ（２２ｃ，２２ｄ，２２ｉ，２２ｊ）のうち少なくとも一方であるフィルタ構成要素は複数であり、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記ＬＣフィルタのフィルタ特性に寄与する前記フィルタ構成要素の数を該ＬＣフィルタにおける電流流通経路の開閉によって変更することで行うことを特徴とする請求項１記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記フィルタ構成要素は、前記コンデンサ（２２ｃ，２２ｄ）を含み、
前記複数のコンデンサは、互いに並列接続され、
前記複数のコンデンサのうち一部であってかつ少なくとも１つである対象コンデンサ（２２ｄ）には、該対象コンデンサを含む電流流通経路を開閉する第１の開閉手段（２２ｆ）が直列接続され、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記第１の開閉手段を開閉操作することで行うことを特徴とする請求項２記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記フィルタ構成要素は、前記コンデンサ（２２ｉ，２２ｊ）を含み、
前記複数のコンデンサは、直列され、
前記複数のコンデンサのうち一部であってかつ少なくとも１つ（２２ｉ）には、迂回経路（ｌｂ）が並列接続され、
前記迂回経路には、該迂回経路を開閉する第２の開閉手段（２２ｌ）が備えられ、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記第２の開閉手段を開閉操作することで行うことを特徴とする請求項２記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記フィルタ構成要素は、前記インダクタ（２２ａ，２２ｂ）を含み、
前記複数のインダクタは、直列接続され、
前記複数のインダクタのうち一部であってかつ少なくとも１つ（２２ｂ）には、迂回経路（ｌａ）が並列接続され、
前記迂回経路には、該迂回経路を開閉する第３の開閉手段（２２ｅ）が備えられ、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記第３の開閉手段を開閉操作することで行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記フィルタ構成要素は、前記インダクタ（２２ｇ，２２ｈ）を含み、
前記複数のインダクタは、互いに並列接続され、
前記複数のインダクタのうち一部であってかつ少なくとも１つである対象インダクタ（２２ｈ）には、該対象インダクタを含む電流流通経路を開閉する第４の開閉手段（２２ｋ）が直列接続され、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記第４の開閉手段を開閉操作することで行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記ＬＣフィルタの温度を変更する温度変更手段（３４，３６）を更に備え、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記温度変更手段によって前記ＬＣフィルタの温度を変更することで行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記温度変更手段は、前記ＬＣフィルタを冷却する冷却手段（３４，３６）であり、
前記処理手段は、前記可変設定する処理を、前記冷却手段による前記ＬＣフィルタの冷却量を変更することで行うことを特徴とする請求項７記載の電力変換システム。
【請求項９】
前記処理手段は、
前記リップル低減対象に接続された前記ＬＣフィルタの共振が生じているか否かを判断する共振判断手段を備え、
該共振判断手段によって共振していると判断されたことに基づき、前記可変設定する処理を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１０】
前記共振判断手段は、前記リップル低減対象の入力電圧の変動量（Ｖｐ−ｐ）が規定値（Ｖα）以上となったことに基づき、前記共振が生じていると判断することを特徴とする請求項９記載の電力変換システム。
【請求項１１】
前記共振判断手段は、前記リップル低減対象の入力電圧の変動周波数と前記共振周波数との差の絶対値（｜２ｆｃｍ−ｆｒａ｜）が所定値（Δ）未満となったことに基づき、前記共振が生じていると判断することを特徴とする請求項９記載の電力変換システム。
【請求項１２】
前記処理手段は、前記可変設定する処理として、前記共振周波数を低周波数側にずらす処理を行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１３】
前記電力変換回路は、直流交流変換回路（１４，１６）であり、
前記リップル低減対象には、車載補機（２６）が接続され、
前記複数の電力変換回路のうち前記リップル低減対象以外の電力変換回路（１４）には、車載主機としての回転機（２０）が接続されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源に並列接続されてかつ、スイッチング素子の開閉操作によって入力電圧を所定に変換する複数の電力変換回路を備える電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータからインバータを介して電力が供給される主機電動機とを備える交流電気車に適用され、コンバータの出力電圧の脈動（リップル）を低減させる技術が知られている。詳しくは、コンバータには、コンバータの出力電圧の脈動成分と逆位相の交流電圧を重畳するためのリップル電圧補償用コンバータが並列接続されている。
【０００３】
こうした構成によれば、インバータの入力電圧のリップルを低減させることができ、インバータの入力電圧を直流電圧に近づけることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２３３５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載された技術では、インバータの入力電圧のリップルを低減させることはできるものの、リップル電圧補償用コンバータにおいて高速スイッチングが行われる。このため、リップル電圧補償用コンバータにおける損失が増大したり、ＥＭＣ（電磁両立性）に悪影響を及ぼしたりするといった不都合が懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、こうした不都合を回避しつつ、上記入力電圧のリップルを低減させることのできる新たな電力変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、直流電源（１０）に並列接続されてかつ、スイッチング素子（Ｓ￥＃：￥＝ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ）の開閉操作によって入力電圧を所定に変換する複数の電力変換回路（１４，１６）と、前記複数の電力変換回路のそれぞれと前記直流電源との間に介在してかつ、該複数の電力変換回路のそれぞれに対応して設けられたＬＣフィルタ（１８，２２）と、前記複数の電力変換回路のうち一部であってかつ少なくとも１つをリップル低減対象（１６）とし、該リップル低減対象に接続された前記ＬＣフィルタ（２２）の共振周波数を可変設定する処理を行う処理手段（３０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、直流電源に複数の電力変換回路が並列接続されている。そして、複数の電力変換回路のそれぞれの入力電圧のリップルを低減させるべく、複数の電力変換回路のそれぞれにＬＣフィルタが接続されている。こうした構成において、複数の電力変換回路のうち少なくとも１つの駆動に起因して、直流電源及び電力変換回路間の電気経路に電圧変動が生じる。ここで、上記電圧変動の周波数がＬＣフィルタの共振周波数近傍となると、ＬＣフィルタの共振によってＬＣフィルタに流れる電流が増大する。ＬＣフィルタに流れる電流が増大すると、コンデンサ等、ＬＣフィルタの構成部品の信頼性が低下するおそれがある。そしてこの場合、ＬＣフィルタによる電力変換回路の入力電圧のリップル低減効果が大きく低下し、電力変換回路の信頼性が低下するおそれもある。
【０００９】
こうした問題を解決すべく、上記発明では、処理手段を備えた。このため、上記リップル低減対象に接続されたＬＣフィルタの共振周波数を、直流電源及び電力変換回路間の電気経路に生じた電圧変動の周波数からずらすことができる。これにより、リップル低減対象の入力電圧のリップルを好適に低減させることができる。
【００１０】
さらに、上記発明では、ＬＣフィルタの共振周波数を可変設定する構成のため、例えば上記特許文献１に記載された技術とは異なり、ＥＭＣに悪影響を及ぼす等の不都合の発生を回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる操作信号の生成手法を示す図。
【図３】同実施形態にかかる共振周波数のシフト処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかる共振周波数のシフト態様を示す図。
【図５】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【図６】同実施形態にかかる共振周波数のシフト処理の手順を示す流れ図。
【図７】第３の実施形態にかかるシステム構成図。
【図８】同実施形態にかかる共振周波数のシフト処理の手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかるコンデンサの温度特性を示す図。
【図１０】同実施形態にかかるインダクタの温度特性を示す図。
【図１１】第４の実施形態にかかる共振周波数のシフト態様を示す図。
【図１２】第５の実施形態にかかるシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換システムを車載主機として回転機を備える車両（例えばハイブリッド車両）に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１に示すように、直流電源としての高電圧バッテリ１０は、端子電圧が例えば百Ｖ以上（２８８Ｖ）となる２次電池である。なお、高電圧バッテリ１０としては、例えば、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池を用いることができる。
【００１４】
高電圧バッテリ１０には、主機用インバータ１４及び補機用インバータ１６が並列接続されている。詳しくは、高電圧バッテリ１０には、主機用ＬＣフィルタ１８を介して主機用インバータ１４が接続され、主機用インバータ１４には、車載主機としてのモータジェネレータ２０が接続されている。ちなみに、本実施形態において、主機用ＬＣフィルタ１８は、受動素子としてのコンデンサ１８ａ（例えばアルミ電解コンデンサ）と、配線インダクタ１８ｂとで構成されている。また、本実施形態では、モータジェネレータ２０として、同期回転機（例えばＳＰＭＳＭ）を用いている。
【００１５】
主機用インバータ１４は、主機用ＬＣフィルタ１８の出力端子の正極及び負極のそれぞれをモータジェネレータ２０の端子に接続するためのスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備えて構成される直流交流変換回路であり、モータジェネレータ２０に３相交流電圧を印加する。なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎとして、ＩＧＢＴを用いている。
【００１６】
上記高電圧バッテリ１０には、また、補機用ＬＣフィルタ２２を介して補機用インバータ１６が接続され、補機用インバータ１６には、車載空調装置２４を構成する電動コンプレッサ駆動用の電動機２６が接続されている。補機用インバータ１６は、主機用インバータ１４と同様に、補機用ＬＣフィルタ２２の出力端子の正極及び負極のそれぞれを電動機２６の端子に接続するためのスイッチング素子の直列接続体を３組備えて構成される直流交流変換回路であり、電動機２６に３相交流電圧を印加する。なお、本実施形態において、補機用インバータ１６の構成は、主機用インバータ１４の構成と同様であるため、補機用インバータ１６の詳細な図示を省略している。また、本実施形態では、電動機２６として、同期電動機（例えばＳＰＭＳＭ）を用いている。
【００１７】
補機用ＬＣフィルタ２２は、受動素子としての一対のインダクタ（以下、第１のインダクタ２２ａ，第２のインダクタ２２ｂ）の直列接続体、受動素子としての一対のコンデンサ（以下、第１のコンデンサ２２ｃ，第２のコンデンサ２２ｄ）、第１のスイッチング素子２２ｅ及び第２のスイッチング素子２２ｆを備えて構成されている。詳しくは、第２のコンデンサ２２ｄ及び第２のスイッチング素子２２ｆは、直列接続され、第２のコンデンサ２２ｄ及び第２のスイッチング素子２２ｆの直列接続体と第１のコンデンサ２２ｃとは並列接続されている。また、第２のインダクタ２２ｂには、迂回経路ｌａが並列接続され、迂回経路ｌａには、この経路を開閉する第１のスイッチング素子２２ｅが設けられている。なお、本実施形態では、第１のスイッチング素子２２ｅ及び第２のスイッチング素子２２ｆとして、ＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００１８】
主機用インバータ１４は、マイクロコンピュータ（以下、主機用マイコン２８）によって通電操作される。詳しくは、主機用マイコン２８は、モータジェネレータ２０の制御量（例えばトルク）をその指令値に制御すべく、主機用インバータ１４を構成するスイッチング素子Ｓ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）に対して操作信号ｇ￥＃を出力することで、これらスイッチング素子Ｓ￥＃を開閉操作する。
【００１９】
一方、補機用インバータ１６は、マイクロコンピュータ（以下、補機用マイコン３０）によって通電操作される。詳しくは、補機用マイコン３０は、電動機２６の制御量（例えば回転速度）をその指令値に制御すべく、主機用マイコン２８と同様に、補機用インバータ１６を構成するスイッチング素子に対して操作信号を出力することで、これらスイッチング素子を開閉操作する。
【００２０】
補機用マイコン３０には、補機用インバータ１６の入力電圧（第１のコンデンサ２２ｃの端子間電圧）に応じた電圧を検出する電圧センサ３２の検出値Ｖｃが入力される。なお、本実施形態では、電圧センサ３２として、一対の抵抗体３２ａ，３２ｂを備えたセンサを用いている。このため、補機用マイコン３０には、上記検出値Ｖｃとして、補機用インバータ１６の入力電圧を一対の抵抗体３２ａ，３２ｂで分圧した値が入力される。
【００２１】
ちなみに、主機用マイコン２８及び補機用マイコン３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行するソフトウェア処理手段である。また、主機用マイコン２８及び補機用マイコン３０の処理において用いられる上記指令値は、例えば、上位の制御装置からこれらマイコン２８，３０に入力される。
【００２２】
続いて、本実施形態にかかる主機用マイコン２８によるモータジェネレータ２０の制御量の制御と、補機用マイコン３０による電動機２６の制御量の制御とについて更に説明する。本実施形態では、これらマイコン２８，３０における上記処理が同様な処理であることから、主機用マイコン２８を例にして説明する。
【００２３】
本実施形態では、モータジェネレータ２０の制御量を指令値に制御すべく、モータジェネレータ２０に印加する指令電圧（主機用インバータ１４の出力電圧の指令値）を操作する。これは、図２に示すように、周知の三角波ＰＷＭ処理によって行われる。詳しくは、まず、操作量としての３相の指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を主機用インバータ１４の入力電圧ＶＤＣで規格化した信号Ｄ￥（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）と、キャリア信号ｔｃとしての三角波信号との大小比較に基づきＰＷＭ信号ｇ￥が生成される。そして、これらＰＷＭ信号ｇ￥とＰＷＭ信号ｇ￥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ｇ￥＃が生成される。
【００２４】
なお、以降、主機用インバータ１４の操作信号の生成に用いられるキャリア信号の周波数を主機キャリア周波数ｆｃｍと称し、補機用インバータ１６の操作信号の生成に用いられるキャリア信号の周波数を補機キャリア周波数ｆｃｓと称すこととする。本実施形態では、主機用インバータ１４及び補機用インバータ１６のそれぞれの入力電圧のリップルを低減させる観点から、主機キャリア周波数ｆｃｍ及び補機キャリア周波数ｆｃｓは、一致しないように設定されている。
【００２５】
次に、補機用マイコン３０によって実行される本実施形態にかかるシフト処理について詳述する。
【００２６】
この処理は、主機用ＬＣフィルタ１８及び高電圧バッテリ１０間の電気経路に生じる電圧変動の周波数が補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数近傍となる場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を上記電圧変動の周波数からずらすべく、第１のスイッチング素子２２ｅ及び第２のスイッチング素子２２ｆを開閉操作する処理である。この処理は、補機用ＬＣフィルタ２２及び電動機２６の信頼性の低下を回避するための処理である。
【００２７】
つまり、主機用インバータ１４の駆動に起因してコンデンサ１８ａが充放電されることで、主機用インバータ１４及び高電圧バッテリ１０間の電気経路において電圧変動が生じる。上記電圧変動は、例えば、上記電気経路に存在する配線インダクタに電流が流れることによって上記電気経路において電圧降下が生じることで生じる。ここで、先の図１には、上記電圧変動に寄与する配線インダクタ３３を例示している。
【００２８】
上記電圧変動の周波数は、主機キャリア周波数ｆｃｍの２倍の周波数となる。これは、キャリア信号ｔｃの１周期において、主機用インバータ１４の電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとなる期間が２回出現し、コンデンサ１８ａの充電期間及び放電期間のそれぞれが交互に２回ずつ出現するためである。
【００２９】
上述したメカニズムによって電圧変動が生じる状況下、上記電圧変動の周波数が、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数近傍となると、補機用ＬＣフィルタ２２に流れる電流が増大することとなる。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２を構成するコンデンサに流れる電流の実効値がコンデンサの定格電流を超えたり、補機用ＬＣフィルタ２２を構成するインダクタに流れる電流の実効値がインダクタの定格電流を超えたりすることで、補機用ＬＣフィルタ２２の信頼性が低下するおそれがある。そして、この場合、補機用ＬＣフィルタ２２によって補機用インバータ１６の入力電圧のリップルを低減させることができず、電動機２６の信頼性が低下するおそれがある。
【００３０】
なお、上述したリップルの発生について、主機用インバータ１４の寄与が大きいのは、モータジェネレータ２０に流れる電流の最大値が電動機２６に流れる電流の最大値よりも大きいことに起因して、コンデンサ１８ａの充放電電流が補機用ＬＣフィルタ２２を構成するコンデンサの充放電電流よりも大きくなることに起因する。
【００３１】
ちなみに、こうした問題は、以下の事情によって顕在化したものである。つまり、本実施形態において、主機キャリア周波数ｆｃｍは、所定範囲にて可変設定可能とされている。これは、例えば、主機用インバータ１４を構成するスイッチング素子Ｓ￥＃の過熱保護のための設定である。こうした構成を前提として、車載補機側のシステムの設計時において主機キャリア周波数ｆｃｍが未知であることにより、主機用インバータ１４の駆動に起因して生じる上記電圧変動の周波数が補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数近傍とならないように補機用ＬＣフィルタ２２を設計することが困難となる事情があった。
【００３２】
なお、車載補機側のシステム設計時において主機キャリア周波数ｆｃｍを知ることができる場合であっても、上記電圧変動の周波数が補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数近傍とならないように主機キャリア周波数ｆｃｍを設定することはできる。ただし、この場合、使用可能な主機キャリア周波数ｆｃｍが制約されることとなり、その結果、モータジェネレータ２０の制御を制約する等の不都合が生じる懸念がある。
【００３３】
こうした問題を解決すべく、上記シフト処理を行う。
【００３４】
図３に、上記シフト処理の手順を示す。この処理は、補機用マイコン３０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００３５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電圧センサ３２の検出値Ｖｃに基づき、補機用インバータ１６の入力電圧の変動量Ｖｐ−ｐが規定値Ｖα以上となったか否かを判断する。この処理は、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じているか否かを判断するための処理である。ここで、上記変動量Ｖｐ−ｐは、上記入力電圧の直近の極大値及び極小値の差の絶対値である。また、上記規定値Ｖαは、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じているか否かを判別可能な値に設定されている。なお、図３のステップＳ１０において、実線にて上記入力電圧の推移を示し、一点鎖線にて高電圧バッテリ１０の端子電圧「Ｖｐｎ」を示している。
【００３６】
ステップＳ１０において共振していないと判断された場合には、ステップＳ１２に進み、第１のスイッチング素子２２ｅを閉操作してかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを開操作する。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒａは、円周率「π」、第１のインダクタ２２ａのインダクタンス「Ｌ１」及び第１のコンデンサ２２ｃのキャパシタンス「Ｃ１」を用いて下式（ｅｑ１）にて表される。
【００３７】
【数１】
2014050230.tif 000003
ここで、共振周波数が上記（ｅｑ１）にて表される場合の補機用ＬＣフィルタ２２のフィルタ特性を図４に実線にて示した。ここで、第１のインダクタ２２ａのインダクタンス「Ｌ１」及び第１のコンデンサ２２ｃのキャパシタンス「Ｃ１」は、補機用インバータ１６の駆動に起因して生じる補機用インバータ１６の入力電圧のリップルを十分低減させるべく、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒａが補機キャリア周波数ｆｃｓの２倍の周波数よりも十分低い周波数となるように設定されている。
【００３８】
先の図３の説明に戻り、上記ステップＳ１０において共振していると判断された場合には、ステップＳ１４に進み、第１のスイッチング素子２２ｅを開操作に切り替えてかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを閉操作に切り替える。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒｂは、第２のインダクタ２２ｂのインダクタンス「Ｌ２」及び第２のコンデンサ２２ｄのキャパシタンス「Ｃ２」を用いて下式（ｅｑ２）にて表される。
【００３９】
【数２】
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ここで、共振周波数が上記（ｅｑ２）にて表される場合の補機用ＬＣフィルタ２２の周波数特性を先の図４に破線にて示した。詳しくは、ステップＳ１４の処理によって補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数が低周波数側にずらされている。これにより、主機用インバータ１４の駆動に起因して生じる電圧変動の周波数「２×ｆｃｍ」と補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒｂとを十分離間させることができ、補機用ＬＣフィルタ２２の共振を回避することができる。
【００４０】
さらに、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を低周波数側にずらすことで、補機用インバータ１６の駆動に起因して生じる電圧変動の周波数「２×ｆｃｓ」における伝達率を低減させることもできる。これにより、補機用インバータ１６の駆動に起因して生じる入力電圧のリップルを十分に低減させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第１のインダクタ２２ａのインダクタンス「Ｌ１」及び第２のインダクタ２２ｂのインダクタンス「Ｌ２」が同一の値に設定され、また、第１のコンデンサ２２ｃのキャパシタンス「Ｃ１」及び第２のコンデンサ２２ｄのキャパシタンス「Ｃ２」も同一の値に設定されている。
【００４２】
なお、ステップＳ１２、Ｓ１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００４３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４４】
（１）補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断された場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数をずらすシフト処理を行った。このため、補機用ＬＣフィルタ２２のフィルタ特性を再設定することができ、補機用ＬＣフィルタ２２の共振を回避することができる。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の信頼性の低下を回避することができ、ひいては電動機２６の信頼性の低下を回避することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態によれば、上記特許文献１に記載された技術とは異なり、高速スイッチングに伴って電力変換システムにおける損失が増大したり、ＥＭＣに悪影響を及ぼしたりするといった不都合を回避することもできる。
【００４６】
加えて、本実施形態によれば、周知のＬＣフィルタに対する主な追加部品が受動素子としてのコンデンサ及びインダクタであるため、入力電圧のリップルを低減させるための部品数を減少させることができる。これにより、電力変換システムのコストを低減させたり、搭載性の悪化を回避したりすることができる。
【００４７】
これに対し、上記特許文献１に記載された技術では、リップル補償用コンバータ等、上記入力電圧のリップルを低減させるための機器等が高価であったり、リップルを低減させるための部品数の増大によって搭載性が悪化したりするといった不都合が懸念される。
【００４８】
（２）補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断される場合にのみシフト処理を行った。このため、シフト処理を行わない通常時において、第２のインダクタ２２ｂや第２のコンデンサ２２ｄの導通損失の発生を回避することができる。
【００４９】
（３）補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を低周波数側にずらした。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振を回避することと、補機用インバータ１６の駆動に起因して生じる補機用インバータ１６の入力電圧のリップルを十分に低減させることとの両立を図ることができる。
【００５０】
（４）補機用ＬＣフィルタ２２の共振判断に電圧センサ３２の検出値Ｖｃを用いた。このため、外部信号（例えば、主機用マイコン２８から伝達された主機用キャリア周波数ｆｃｍ）を用いて補機用ＬＣフィルタ２２の共振を判断する構成と比較して、外部信号を補機用マイコン３０に伝達する信号経路が不要になる等、電力変換システムを設計する際に生じる制約を緩和することなどが期待できる。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
本実施形態では、補機用ＬＣフィルタ２２の共振の判断手法を変更する。
【００５３】
図５に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００５４】
図示されるように、補機用マイコン３０には、主機用マイコン２８から主機キャリア周波数ｆｃｍに関する信号が入力される。なお、本実施形態では、電圧センサ３２が備えられていない。
【００５５】
図６に、シフト処理の手順を示す。この処理は、補機用マイコン３０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図６において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００５６】
この一連の処理では、まずステップＳ１６において主機キャリア周波数ｆｃｍを取得する。
【００５７】
続くステップＳ１０ａでは、主機キャリア周波数ｆｃｍの２倍の周波数及びシフト処理を行わない場合の補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒａの差の絶対値が所定値Δ（＞０）未満であるか否かを判断する。この処理は、先の図３のステップＳ１０の処理と同様に、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じているか否かを判断するための処理である。ちなみに、本実施形態において、上記所定値Δは微小な値に設定されている。
【００５８】
ステップＳ１０ａにおいて否定判断された場合には、主機用インバータ１４の駆動に起因して生じる電圧変動の周波数が補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒａ近傍にないと判断し、ステップＳ１２に進む。
【００５９】
一方、上記ステップＳ１０ａにおいて肯定判断された場合には、主機用インバータ１４の駆動に起因して生じる電圧変動の周波数が上記共振周波数ｆｒａ近傍であると判断し、ステップＳ１４に進む。これにより、主機キャリア周波数ｆｃｍの変更タイミングと略同一のタイミングで補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数が変更されることとなる。
【００６０】
なお、ステップＳ１２、Ｓ１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６１】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で説明した（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
本実施形態では、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数をずらす手法を変更する。具体的には、電力変換システムの備える冷却装置を流用して共振周波数をずらすこととする。
【００６４】
図７に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。なお、図７において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６５】
図示されるように、モータジェネレータ２０、主機用インバータ１４、主機用ＬＣフィルタ１８、補機用インバータ１６及び補機用ＬＣフィルタ２２等は、冷却装置の冷却流体３４によって冷却可能とされている。詳しくは、車両には、電動式のポンプ３６及び図示しないラジエータ等を備える冷却装置が搭載されている。ここでは、ポンプ３６によって所定の循環経路を冷却流体３４が循環することで、モータジェネレータ２０、主機用インバータ１４、主機用ＬＣフィルタ１８、補機用インバータ１６及び補機用ＬＣフィルタ２２等が冷却される。なお、図７には、上記循環経路の一部のみ図示している。
【００６６】
ちなみに、本実施形態では、冷却流体３４の循環が定常的になされている場合、例えば、主機用インバータ１４や補機用インバータ１６を構成するスイッチング素子等の温度がその許容上限温度を超えないように冷却装置の冷却能力が設定されている。また、本実施形態において、上記ポンプ３６は、専用のマイクロコンピュータ（以下、ポンプ用マイコン３８）によって操作される。
【００６７】
さらに、補機用ＬＣフィルタ２２には、第２のインダクタ２２ｂ、第１のスイッチング素子２２ｅ、第２のコンデンサ２２ｄ及び第２のスイッチング素子２２ｆが備えられていない。
【００６８】
図８に、本実施形態にかかるシフト処理の手順を示す。この処理は、補機用マイコン３０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００６９】
この一連の処理では、ステップＳ１０ａにおいて補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断された場合には、ステップＳ１２ａに進み、上記循環経路における冷却流体３４の循環量を所定量とするポンプ３６の通常制御をポンプ用マイコン３８に指示する。
【００７０】
一方、上記ステップＳ１０ａにおいて共振していると判断された場合には、ステップＳ１４ａに進み、冷却流体３４の循環量をポンプ３６の通常制御時よりも低下させる循環量低下処理をポンプ用マイコン３８に指示する。このため、補機用ＬＣフィルタ２２を構成する第１のインダクタ２２ａ及び第１のコンデンサ２２ｃの単位時間あたりの冷却量が低減され、第１のインダクタ２２ａ及び第１のコンデンサ２２ｃの温度が上昇する。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数は低周波数側にずれることとなる。これは、図９に示すように、第１のコンデンサ２２ｃの温度が高くなるほど、第１のコンデンサ２２ｃのキャパシタンス「Ｃ１」が大きくなるためである。また、これは、図１０に示すように、第１のインダクタ２２ａの温度が高くなるほど、第１のインダクタ２２ａのインダクタンス「Ｌ１」が大きくなるためである。
【００７１】
なお、ステップＳ１２ａ、Ｓ１４ａの処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７２】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で説明した（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
本実施形態では、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数をずらす手法を変更する。
【００７５】
詳しくは、図１１に一点鎖線にて示すように、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を高周波数側にずらすシフト処理を行う。これは、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断された場合、第１のスイッチング素子２２ｅを開操作してかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを閉操作し、共振が生じていると判断された場合、第１のスイッチング素子２２ｅを閉操作に切り替えてかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを開操作に切り替えることで実現することができる。
【００７６】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で説明した（１），（２），（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７８】
本実施形態では、補機用ＬＣフィルタ２２の構成を変更する。
【００７９】
図１２に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。なお、図１２において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００８０】
図示されるように、補機用ＬＣフィルタ２２は、一対のインダクタ（以下、第３のインダクタ２２ｇ，第４のインダクタ２２ｈ）、一対のコンデンサ（以下、第３のコンデンサ２２ｉ，第４のコンデンサ２２ｊ）の直列接続体、第３のスイッチング素子２２ｋ及び第４のスイッチング素子２２ｌを備えて構成されている。詳しくは、第４のインダクタ２２ｈ及び第３のスイッチング素子２２ｋは、直列接続され、第４のインダクタ２２ｈ及び第３のスイッチング素子２２ｋの直列接続体と第３のインダクタ２２ｇとは並列接続されている。また、第３のコンデンサ２２ｉには、迂回経路ｌｂが並列接続され、迂回経路ｌｂには、この経路を開閉する第４のスイッチング素子２２ｌが設けられている。
【００８１】
なお、図中、第３のインダクタ２２ｇのインダクタンスを「Ｌ３」で示し、第４のインダクタ２２ｈのインダクタンスを「Ｌ４」で示し、第３のコンデンサ２２ｉのキャパシタンスを「Ｃ３」で示し、第４のコンデンサ２２ｊのキャパシタンスを「Ｃ４」で示している。また、本実施形態では、第３のスイッチング素子２２ｋ及び第４のスイッチング素子２２ｌとして、ＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００８２】
続いて、補機用マイコン３０によって実行される本実施形態にかかるシフト処理について説明する。
【００８３】
本実施形態では、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断された場合、第３のスイッチング素子２２ｋを閉操作してかつ、第４のスイッチング素子２２ｌを開操作する。一方、共振が生じていると判断された場合、第３のスイッチング素子２２ｋを開操作に切り替えてかつ、第４のスイッチング素子２２ｌを閉操作に切り替える。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数を低周波数側にずらすことができる。
【００８４】
なお、共振発生時において第４のスイッチング素子２２ｌを閉操作する構成のため、共振発生時において第４のコンデンサ２２ｊに流れる電流を低減させることができ、補機用ＬＣフィルタ２２における導通損失を低減させることができる。
【００８５】
以上説明した本実施形態によれば、こうした効果に加えて、上記第１の実施形態で説明した（１），（３），（４）の効果と同様の効果を得ることはできる。
【００８６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８７】
・補機用ＬＣフィルタ２２としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、インダクタ又はコンデンサを１つのみ備えるものであってもよい。この場合であっても、共振周波数を可変設定することはできる。
【００８８】
また、補機用ＬＣフィルタ２２を構成するインダクタとしては、受動素子としてのインダクタに限らず、配線インダクタであってもよい。
【００８９】
さらに、上記第１の実施形態において、インダクタの直列接続数や、コンデンサの並列接続数をＮ個（Ｎは３以上の整数）としてもよい。この場合、例えば、複数のインダクタのうち「Ｎ−１」個のインダクタに迂回経路を並列接続してかつ、これら迂回経路に経路開閉用のスイッチング素子を設ければよい。また、複数のコンデンサのうち「Ｎ−１」個のコンデンサにスイッチング素子を直列接続すればよい。
【００９０】
なお、上記第５の実施形態において、インダクタの並列接続数や、コンデンサの直列接続数をＮ個としてもよい。
【００９１】
・主機用ＬＣフィルタ１８を構成するインダクタとしては、配線インダクタに限らず、受動素子としてのインダクタであってもよい。
【００９２】
・上記第１の実施形態において、補機用ＬＣフィルタ２２を構成するコンデンサの接続手法を、上記第５の実施形態で説明したように、直列接続する手法としてもよい。この場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断されたとき、第１のスイッチング素子２２ｅを閉操作から開操作に切り替えてかつ、第４のスイッチング素子２２ｌを開操作から閉操作に切り替えることで、共振周波数を低周波数側にずらすことができる。また、上記第１の実施形態において、補機用ＬＣフィルタ２２を構成するインダクタの接続手法を、上記第５の実施形態で説明したように、並列接続する手法としてもよい。
【００９３】
・上記第１の実施形態において、共振周波数を高周波数側にずらしてもよい。具体的には、例えば、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断された場合、第１のスイッチング素子２２ｅを開操作してかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを閉操作し、共振が生じていると判断された場合、第１のスイッチング素子２２ｅを閉操作に切り替えてかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを開操作に切り替えればよい。
【００９４】
また、上記第３の実施形態においても、共振周波数を高周波数側にずらしてもよい。具体的には、例えば、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断された場合、冷却流体３４の循環量をポンプ３６の通常制御時よりも増大させる旨をポンプ用マイコン３８に指示すればよい。
【００９５】
さらに、上記第５の実施形態においても、共振周波数を高周波数側にずらしてもよい。具体的には、例えば、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていないと判断された場合、第３のスイッチング素子２２ｋを開操作してかつ、第４のスイッチング素子２２ｌを閉操作し、共振が生じていると判断された場合、第３のスイッチング素子２２ｋを閉操作に切り替えてかつ、第４のスイッチング素子２２ｌを開操作に切り替えればよい。
【００９６】
以上説明した第１，第３，第５の実施形態であっても、入力電圧のリップルを低減させることはできる。
【００９７】
・上記第３の実施形態で説明した手法と、上記第１の実施形態で説明した手法とを併せた手法を採用してもよい。この場合、例えば、搭載上の制約からＬＣフィルタを構成するコンデンサのキャパシタンスを大きくできない等の事情があるときにおいて、第１のスイッチング素子２２ｅを開操作に切り替えてかつ、第２のスイッチング素子２２ｆを閉操作に切り替えることによる共振周波数のシフトの不足分を、冷却流体３４の循環量の調整によって補償することなどができる。
【００９８】
・上記第３の実施形態において、「冷却手段」としては、液冷式のものに限らず、例えば、空冷式のもの（例えばファン）であってもよい。また、上記第３の実施形態において、補機用ＬＣフィルタ２２の温度を変更する手段としては、例えば、ヒータなどの加熱手段であってもよい。
【００９９】
「共振判断手段」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、電圧センサ３２の検出値Ｖｃに基づき、補機用インバータ１６の入力電圧の実効値が閾値以上となったと判断された場合、補機用ＬＣフィルタ２２の共振が生じていると判断してもよい。ここで、上記閾値は、共振が生じているか否かを判別可能な値に設定されている。また、例えば、補機用ＬＣフィルタ２２の入力電圧を検出する電圧センサを備え、この電圧センサの検出値に基づき、補機用インバータ１６の入力電圧の変動量Ｖｐ−ｐが規定値Ｖα以上となったか否かを判断してもよい。
【０１００】
また、「共振判断手段」としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、主機キャリア周波数ｆｃｍの２倍の周波数が補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数ｆｒａと一致したと判断された場合にのみ共振が生じていると判断してもよい。また、例えば、先の図６のステップＳ１０ａにおいて、所定値Δを微小な値に設定することなく、所定値Δをある程度大きい値（例えば１００Ｈｚ）に設定してもよい。これにより、補機用ＬＣフィルタ２２の実際の伝達率が共振周波数ｆｒａにおける伝達率よりも十分低い状態で補機用ＬＣフィルタ２２の共振周波数をずらすことができる。
【０１０１】
・キャリア信号としては、三角波信号に限らず、例えばのこぎり波信号であってもよい。
【０１０２】
・「車載補機」としては、電動コンプレッサに内蔵される電動機２６に限らない。例えば、車載空調装置２４を構成するブロワファン駆動用の電動機であってもよい。また、例えば、車載主機として回転機に加えて内燃機関を備える車両において、内燃機関の冷却水を循環させるウォータポンプに内蔵される電動機であってもよい。さらに、「車載補機」としては、電動機に限らず、通電によって発熱するヒータであってもよい。
【０１０３】
・「直流電源」としては、高電圧バッテリ１０に限らず、例えば、交流電源（例えば商用電源）及び交流電源の出力を整流する整流手段（例えば、コンバータや全波整流回路）を備えて構成される電源であってもよい。
【０１０４】
・高電圧バッテリ１０に並列接続されるインバータとしては、２つに限らず、３つ以上であってもよい。なお、３つ以上のインバータが並列接続される構成を採用する場合、複数のインバータのうち主機用インバータ１４以外のインバータに接続されたＬＣフィルタの全てについて、共振周波数を可変設定可能なものとすることを要しない。
【０１０５】
また、上記構成を採用する場合、複数のインバータのそれぞれに接続される負荷のうち定格出力が他の負荷よりも大きい負荷（モータジェネレータ）が複数であってもよい。すなわち、入力電圧のリップルが増大する要因が複数存在することとなる。
【０１０６】
・「電力変換回路」の備えるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【０１０７】
・「電力変換回路」としては、その出力端子を電力供給源としての負荷（モータジェネレータ２０、電動機２６）の入力端子に接続する直流交流変換回路に限らない。例えば、高電圧バッテリ１０の電圧を降圧して電力供給源としての車載補機バッテリに出力する降圧コンバータであってもよい。この場合であっても、降圧コンバータを含む複数の電力変換回路が直流電源に並列接続される構成において、これら電力変換回路の入力側にＬＣフィルタが接続されることがあるなら、例えば降圧コンバータの備えるスイッチング素子の開閉操作に起因して、ＬＣフィルタの共振が生じるおそれがある。このため、本発明の適用が有効であると考えられる。
【０１０８】
・本発明の適用対象としては、車両に限らない。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…高電圧バッテリ、１４…主機用インバータ、１６…補機用インバータ、１８…主機用ＬＣフィルタ、２２…補機用ＬＣフィルタ、３０…補機用マイコン、Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ）…スイッチング素子。
【図１】
2014050230.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014050230.tif 000009
【図６】
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【図７】
2014050230.tif 000011
【図８】
2014050230.tif 000012
【図９】
2014050230.tif 000013
【図１０】
2014050230.tif 000014
【図１１】
2014050230.tif 000015
【図１２】
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