(57)【要約】【課題】  車両用電圧変換回路の大型化を抑制しながら、コモンモードノイズからインバータを保護する。【解決手段】  車両用電圧変換回路であって、正極側バスバーと負極側バスバーの間に印加される直流電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を交流に変換するインバータを有する。前記ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記正極側バスバーに設けられたリアクトルと、前記正極側バスバーに設けられた第１コイルと、前記負極側バスバーに設けられた第２コイルを有する。前記第１コイルと前記第２コイルが、前記リアクトルが生じさせる磁束と鎖交する位置に配置されている。前記正極側バスバーと前記負極側バスバーにディファレンシャルモード電流が流れるときに前記第１コイルが生じさせる磁束と前記第２コイルが生じさせる磁束が打ち消し合う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電圧変換回路であって、
正極側バスバーと負極側バスバーの間に印加される直流電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を交流に変換するインバータと、
を有しており、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータが、
前記正極側バスバーに設けられたリアクトルと、
前記正極側バスバーに設けられた第１コイルと、
前記負極側バスバーに設けられた第２コイル、
を有しており、
前記第１コイルと前記第２コイルが、前記リアクトルが生じさせる磁束と鎖交する位置に配置されており、
前記正極側バスバーと前記負極側バスバーにディファレンシャルモード電流が流れるときに前記第１コイルが生じさせる磁束と前記第２コイルが生じさせる磁束が打ち消し合う向きで前記第１コイルと前記第２コイルが配置されている、
車両用電圧変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、車両用電圧変換回路に関する。
【０００２】
特許文献１に開示の車両用電圧変換回路は、インバータと、コモンモードチョークコイルを有している。インバータは、入力配線間に印加される直流電圧を交流に変換する。コモンモードチョークコイルは、入力配線間に印加されるコモンモードノイズがインバータに印加されることを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８８６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両用電圧変換回路は、コモンモードチョークコイルを有さない車両用電圧変換回路よりも、コモンモードチョークコイルの分だけサイズが大きい。また、一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータを有する車両用電圧変換回路が存在する。このような車両用電圧変換回路にコモンモードチョークコイルを設けると、車両用電圧変換回路のサイズが極めて大きくなる。したがって、本明細書では、ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータを有する車両用電圧変換回路において、車両用電圧変換回路の大型化を抑制しながら、コモンモードノイズからインバータを保護し、インバータの外部にコモンモードノイズが漏れることを防ぐ技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する車両用電圧変換回路は、正極側バスバーと負極側バスバーの間に印加される直流電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を交流に変換するインバータを有している。前記ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記正極側バスバーに設けられたリアクトルと、前記正極側バスバーに設けられた第１コイルと、前記負極側バスバーに設けられた第２コイルを有している。前記第１コイルと前記第２コイルが、前記リアクトルが生じさせる磁束と鎖交する位置に配置されている。前記正極側バスバーと前記負極側バスバーにディファレンシャルモード電流が流れるときに前記第１コイルが生じさせる磁束と前記第２コイルが生じさせる磁束が打ち消し合う向きで前記第１コイルと前記第２コイルが配置されている。
【０００６】
この車両用電圧変換回路では、正極側バスバーと負極側バスバーにディファレンシャルモード電流が流れるときに第１コイルが生じさせる磁束と第２コイルが生じさせる磁束が打ち消し合う。すなわち、第１コイルと第２コイルが、コモンモードチョークコイルとして機能する。このため、第１コイルと第２コイルによって、インバータがコモンモードノイズから保護される。また、この車両用電圧変換回路では、リアクトルが生じさせる磁束と鎖交する位置に第１コイルと第２コイルを配置することで、第１コイルと第２コイルが磁気的に結合されている。このため、第１コイルと第２コイルとを磁気的に結合するための専用のコアが不要となる。したがって、この構造によれば、車両用電圧変換回路の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車両用電圧変換回路の回路図。
【図２】実施例１のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図３】図２からコアを省略した斜視図。
【図４】実施例２のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図５】実施例３のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図６】変形例１のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図７】変形例２のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図８】実施例４のリアクトルと第１コイルと第２コイルを示す斜視図。
【図９】ノイズ低減量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００８】
図１に示す実施例１の車両用電圧変換回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０とインバータ６０を有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、正極側入力バスバー１２に印加される直流電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧を正極側出力バスバー１６に出力する。インバータ６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が出力する直流電圧を、三相交流電圧に変換する。
【０００９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、コンデンサ２２と、リアクトル２４と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、スイッチングモジュール２６ａ、２６ｂと、コンデンサ２８を有している。コンデンサ２２は、正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４の間に接続されている。第１コイル３１は、正極側入力バスバー１２に介装されている。第２コイル３２は、負極側バスバー１４に介装されている。リアクトル２４は、正極側入力バスバー１２に介装されている。スイッチングモジュール２６ａ、２６ｂは、スイッチング素子とダイオードの並列回路を備えている。スイッチングモジュール２６ａ、２６ｂのそれぞれにおいて、ダイオードのカソードがスイッチング素子の高電位側端子（ドレイン、コレクタ等）に接続されており、ダイオードのアノードがスイッチング素子の低電位側端子（ソース、エミッタ等）に接続されている。スイッチングモジュール２６ａは、正極側出力バスバー１６と正極側入力バスバー１２の間に接続されている。スイッチングモジュール２６ｂは、正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４の間に接続されている。コンデンサ２８は、正極側出力バスバー１６と負極側バスバー１４の間に接続されている。スイッチングモジュール２６ａ、２６ｂの各スイッチング素子がスイッチングすることで、リアクトル２４に起電力が生じ、リアクトル２４の起電力によって昇圧された直流電圧が正極側出力バスバー１６に出力される。
【００１０】
インバータ６０は、６個のスイッチングモジュールを有している。インバータ６０は、各スイッチングモジュールをスイッチングすることによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が出力する直流電圧を三相交流電圧に変換する。インバータ６０は、三相交流電圧を、走行用モータ７０に供給する。
【００１１】
図２、３は、リアクトル２４と第１コイル３１と第２コイル３２の構造を示している。なお、図２〜９において、矢印は、ディファレンシャルモード電流の向きを示している。図２に示すように、リアクトル２４は、メインコイル２４ａとコア２４ｂを有している。コア２４ｂは、環形状を有している。メインコイル２４ａは、正極側入力バスバー１２をコア２４ｂに巻回した構造を備えている。また、第１コイル３１と第２コイル３２は、メインコイル２４ａと同様に、コア２４ｂに巻回されている。第１コイル３１は、正極側入力バスバー１２をコア２４ｂに巻回した構造を備えている。第２コイル３２は、負極側バスバー１４をコア２４ｂに巻回した構造を備えている。第１コイル３１、第２コイル３２の自己インダクタンスは、メインコイル２４ａの自己インダクタンスよりも遥かに小さい。
【００１２】
メインコイル２４ａ、第１コイル３１、第２コイル３２が共通のコア２４ｂに巻回されているので、リアクトル２４で生じる磁束は、第１コイル３１及び第２コイル３２と鎖交する。第１コイル３１、第２コイル３２が共通のコア２４ｂに巻回されているので、第１コイル３１と第２コイル３２の間の相互インダクタンスは大きい。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にディファレンシャルモード電流が流れるときに第１コイル３１で生じる磁束と第２コイル３２で生じる磁束がコア２４ｂ内で打ち消し合うように、第１コイル３１と第２コイル３２は配置されている。したがって、ディファレンシャルモード電流に対して、第１コイル３１と第２コイル３２は低いインピーダンスを有する。また、正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にコモンモード電流が流れるときには、第１コイル３１で生じる磁束と第２コイル３２で生じる磁束がコア２４ｂ内で同じ向きとなる。このため、コモンモード電流に対して、第１コイル３１と第２コイル３２は高いインピーダンスを有する。したがって、第１コイル３１と第２コイル３２は、コモンモードノイズがインバータ６０に印加されることを抑制する。このように、第１コイル３１と第２コイル３２は、コモンモードチョークコイルとして機能する。
【００１３】
実施例１の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４のコア２４ｂに第１コイル３１と第２コイル３２が巻回されている。すなわち、リアクトル２４のコア２４ｂが、第１コイル３１と第２コイル３２を磁気的に結合するコアとしても用いられている。このため、車両用電圧変換回路は、第１コイル３１と第２コイル３２を磁気的に結合するための専用のコアを有していない。このため、実施例１の車両用電圧変換回路は、コモンモードチョークコイルを有しているにもかかわらず、サイズが小さい。このように、実施例１の構成によれば、車両用電圧変換回路のサイズをそれほど大きくすることなく、インバータ６０をコモンモードノイズから保護することができる。
【実施例２】
【００１４】
実施例２の車両用電圧変換回路は、図１に示す回路構成を備えている。実施例２の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４、第１コイル３１及び第２コイル３２の構成が実施例１の車両用電圧変換回路とは異なる。図４は、実施例２のリアクトル２４、第１コイル３１及び第２コイル３２の構成を示している。図４に示すように、実施例２でも、メインコイル２４ａと第２コイル３２は、実施例１と同様に、コア２４ｂに巻回されている。他方、実施例２では、第１コイル３１が、コア２４ｂの外部に配置されている。第１コイル３１は、空芯コイルである。第１コイル３１は、コア２４ｂの近傍に配置されている。このため、第１コイル３１は、リアクトル２４（メインコイル２４ａ）の漏れ磁束（コア２４ｂの外部に漏れ出る磁束）と鎖交する。すなわち、第１コイル３１は、リアクトル２４で生じる漏れ磁束と鎖交する位置に配置されている。このため、第１コイル３１は、メインコイル２４ａと磁気的に結合している。また、第２コイル３２とメインコイル２４ａは共通のコア２４ｂに巻回されているので、第２コイル３２はメインコイル２４ａと磁気的に結合している。このため、第１コイル３１と第２コイル３２は、磁気的に結合している。したがって、第１コイル３１がコア２４ｂの外部に配置されていても、第１コイル３１と第２コイル３２の間の相互インダクタンスは比較的大きい。
【００１５】
第１コイル３１に電流が流れると、第１コイル３１とメインコイル２４ａの間の相互誘導によって、コア２４ｂ内に磁束が生じる。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にディファレンシャルモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が打ち消し合う。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にコモンモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が同じ向きとなる。したがって、実施例２でも実施例１と同様に、第１コイル３１と第２コイル３２はコモンモードチョークコイルとして機能する。このため、コモンモードノイズがインバータ６０に印加されることが抑制される。
【００１６】
実施例２の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４を介して、第１コイル３１と第２コイル３２が磁気的に結合されている。このため、実施例２の車両用電圧変換回路は、第１コイル３１と第２コイル３２を磁気的に結合するための専用のコアを有していない。このため、実施例２の車両用電圧変換回路は、コモンモードチョークコイルを有しているにもかかわらず、サイズが小さい。このように、実施例２の構成によれば、車両用電圧変換回路のサイズをそれほど大きくすることなく、インバータ６０をコモンモードノイズから保護することができる。
【実施例３】
【００１７】
実施例３の車両用電圧変換回路は、図１に示す回路構成を備えている。実施例３の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４、第１コイル３１及び第２コイル３２の構成が実施例１の車両用電圧変換回路とは異なる。図５は、実施例３のリアクトル２４、第１コイル３１及び第２コイル３２の構成を示している。図５に示すように、実施例３では、メインコイル２４ａがコア２４ｂに巻回されている。他方、実施例３では、第１コイル３１と第２コイル３２が、コア２４ｂの外部に配置されている。第１コイル３１と第２コイル３２は、空芯コイルである。第１コイル３１と第２コイル３２は、コア２４ｂの近傍に配置されている。このため、第１コイル３１と第２コイル３２は、リアクトル２４（メインコイル２４ａ）の漏れ磁束と鎖交する。すなわち、第１コイル３１と第２コイル３２は、リアクトル２４で生じる漏れ磁束と鎖交する位置に配置されている。このため、第１コイル３１はメインコイル２４ａと磁気的に結合しており、第２コイル３２もメインコイル２４ａと磁気的に結合している。したがって、第１コイル３１と第２コイル３２は、磁気的に結合している。このため、第１コイル３１と第２コイル３２がコア２４ｂの外部に配置されていても、第１コイル３１と第２コイル３２の間の相互インダクタンスは比較的大きい。
【００１８】
第１コイル３１に電流が流れると、第１コイル３１とメインコイル２４ａの間の相互誘導によって、コア２４ｂ内に磁束が生じる。第２コイル３２に電流が流れると、第２コイル３２とメインコイル２４ａの間の相互誘導によって、コア２４ｂ内に磁束が生じる。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にディファレンシャルモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が打ち消し合う。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にコモンモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が同じ向きとなる。したがって、実施例３でも実施例１と同様に、第１コイル３１と第２コイル３２はコモンモードチョークコイルとして機能する。このため、コモンモードノイズがインバータ６０に印加されることが抑制される。
【００１９】
実施例３の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４を介して、第１コイル３１と第２コイル３２が磁気的に結合されている。このため、実施例３の車両用電圧変換回路は、第１コイル３１と第２コイル３２を磁気的に結合するための専用のコアを有していない。このため、実施例３の車両用電圧変換回路は、コモンモードチョークコイルを有しているにもかかわらず、サイズが小さい。このように、実施例３の構成によれば、車両用電圧変換回路のサイズをそれほど大きくすることなく、インバータ６０をコモンモードノイズから保護することができる。
【００２０】
また、図６、７は、実施例３の変形例を示している。図６、７のように第１コイル３１と第２コイル３２の配置を変更しても、実施例３と同様の効果を得ることができる。また、図７のように、第１コイル３１を第２コイル３２に対してより近い位置に配置することで、第１コイル３１で生じる磁束が第２コイル３２と直接鎖交するようになるので、第１コイル３１と第２コイル３２の間の相互インダクタンスをより大きくすることができる。
【実施例４】
【００２１】
実施例４の車両用電圧変換回路は、図１に示す回路構成を備えている。実施例４の車両用電圧変換回路では、図８に示すように、コア２４ｂが、環状部２５ａと梁部２５ｂを有している。梁部２５ｂは、環状部２５ａの中心孔内に配置されている。梁部２５ｂの両端が、環状部２５ａに接続されている。したがって、コア２４ｂは、８の字状の磁路を有している。梁部２５ｂにメインコイル２４ａが巻回されている。環状部２５ａに第１コイル３１が巻回されている。第１コイル３１と反対側の環状部２５ａに第２コイル３２が巻回されている。
【００２２】
メインコイル２４ａ、第１コイル３１、第２コイル３２が共通のコア２４ｂに巻回されているので、リアクトル２４で生じる磁束は、第１コイル３１と第２コイル３２と鎖交する。第１コイル３１、第２コイル３２が共通のコア２４ｂに巻回されているので、第１コイル３１と第２コイル３２の間の相互インダクタンスは大きい。
【００２３】
正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にディファレンシャルモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が打ち消し合う。正極側入力バスバー１２と負極側バスバー１４にコモンモード電流が流れると、第１コイル３１がコア２４ｂ内に生じさせる磁界と第２コイル３２がコア２４ｂ内に生じさせる磁界が同じ向きとなる。したがって、実施例４でも実施例１と同様に、第１コイル３１と第２コイル３２はコモンモードチョークコイルとして機能する。このため、コモンモードノイズがインバータ６０に印加されることが抑制される。
【００２４】
実施例４の車両用電圧変換回路では、リアクトル２４のコア２４ｂに第１コイル３１、第２コイル３２が巻回されている。このため、車両用電圧変換回路は、第１コイル３１と第２コイル３２を磁気的に結合するための専用のコアを有していない。このため、実施例４の車両用電圧変換回路は、コモンモードチョークコイルを有しているにもかかわらず、サイズが小さい。このように、実施例４の構成によれば、車両用電圧変換回路のサイズをそれほど大きくすることなく、インバータ６０をコモンモードノイズから保護することができる。
【００２５】
図９は、本明細書に開示の技術によるノイズ低減量を示している。図９に示すように、本明細書に開示の技術によれば、コモンモードノイズを低減することができる。
【００２６】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
１２  ：正極側入力バスバー
１４  ：負極側バスバー
１６  ：正極側出力バスバー
２０  ：ＤＣ−ＤＣコンバータ
２２  ：コンデンサ
２４  ：リアクトル
２４ａ：メインコイル
２４ｂ：コア
２６ａ：スイッチングモジュール
２６ｂ：スイッチングモジュール
２８  ：コンデンサ
３１  ：第１コイル
３２  ：第２コイル
６０  ：インバータ
７０  ：走行用モータ
【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】
2019193375.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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