JP6414014B2 - 車載用のインバータ装置及び車載用の電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用のインバータ装置及び車載用の電動圧縮機に関する。

従来から、スイッチング素子を有し、且つ、直流電力を交流電力に変換する車載用のインバータ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。当該車載用のインバータ装置は、例えば特許文献１に示すように、車両に搭載された電動圧縮機の電動モータを駆動するのに用いられる。

特許第５０３９５１５号公報

ここで、車載用の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、例えば、これらのノイズによって、車載用の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る場合がある。かといって、車両に搭載される関係上、車載用のインバータ装置の大型化は好ましくない。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は大型化を抑制しつつ、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できる車載用のインバータ装置及び当該車載用のインバータ装置を備えた車載用の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用のインバータ装置は、複数のスイッチング素子で形成された回路を有し、且つ、直流電力を交流電力に変換するものであって、前記回路の入力側に設けられ、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させるノイズ低減部を備え、前記ノイズ低減部は、コアと前記コアの第１巻回部に巻回された第１巻線と前記コアの第２巻回部に巻回された第２巻線とを有するコモンモードチョークコイルによって構成され、前記コモンモードチョークコイルによってコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズが低減された直流電力が前記回路に入力されることを特徴とする。

かかる構成によれば、変換対象の直流電力に含まれるコモンモードノイズはコモンモードチョークコイルによって低減される。また、コモンモードチョークコイルは、ノーマルモード電流が流れる場合には漏れ磁束を発生させる。これにより、コモンモードチョークコイルを用いてノーマルモードノイズを低減できる。よって、ノーマルモードノイズを低減させる専用のコイルを設けることなく、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低減された直流電力を回路に入力させることができるため、車載用のインバータ装置の大型化を抑制できる。

上記車載用のインバータ装置について、前記コモンモードチョークコイルと協働してローパスフィルタ回路を構成する平滑コンデンサが前記コモンモードチョークコイルの出力側且つ前記回路の入力側に設けられ、前記各スイッチング素子をＰＷＭ制御するの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は、前記ローパスフィルタ回路のカットオフ周波数よりも高く設定されているとよい。かかる構成によれば、各スイッチング素子のスイッチングに起因するリップルノイズがローパスフィルタ回路にて減衰されるため、上記リップルノイズが車載用のインバータ装置外に流出することを抑制できる。

上記車載用のインバータ装置について、ノーマルモードノイズの周波数は、車種に応じて変動するものであり、前記ローパスフィルタ回路の共振周波数は、想定されるノーマルモードノイズの周波数の変動範囲を含むノイズ周波数帯域よりも高く設定されているとよい。かかる構成によれば、車種に応じてノーマルモードノイズの周波数が変動する場合であっても、過度に大きなノーマルモードノイズが車載用のインバータ装置に流入することを抑制できる。これにより、汎用性の向上を図ることができる。

上記車載用のインバータ装置について、前記ノイズ低減部には、スイッチング素子を有する車載用機器と共用される車載用蓄電装置の直流電力が入力されるものであり、前記車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数は、車種に応じて変動し、前記ノイズ周波数帯域は、想定される前記車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数の変動範囲を含むとよい。かかる構成によれば、車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数が異なる複数の車種に対して本車載用のインバータ装置を適用することができる。なお、例えば車載用機器のスイッチング素子がＰＷＭ制御される場合には、車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数とは、当該スイッチング素子のＰＷＭ制御に用いられるキャリア信号の周波数である。

上記車載用のインバータ装置について、前記平滑コンデンサは、フィルムコンデンサであるとよい。フィルムコンデンサは、電解コンデンサ等と比較して、耐久性に優れており、小型なものとなり易い一方、高いキャパシタンスを確保しにくい。この点、ローパスフィルタ回路の共振周波数がノイズ周波数帯域よりも高く設定されている構成においては、平滑コンデンサのキャパシタンスを低くすることができる。これにより、平滑コンデンサにフィルムコンデンサを採用することができる。そして、平滑コンデンサにフィルムコンデンサを採用することによって、平滑コンデンサに電解コンデンサが用いられる構成と比較して、ローパスフィルタ回路の小型化及び耐久性の向上を図ることができる。

上記車載用のインバータ装置について、前記平滑コンデンサと前記コモンモードチョークコイルとは、ユニット化されているとよい。かかる構成によれば、ノイズ低減部の小型化を図ることができ、それを通じて車載用のインバータ装置の大型化を抑制できる。

上記車載用のインバータ装置について、前記コアは、前記両巻線が巻回されておらず表面が露出した露出部を有しているとよい。かかる構成によれば、両巻線にノーマルモード電流が流れた場合、露出部から磁束が漏れ易い。そして、この漏れ磁束によって、ノーマルモードノイズを低減できる。よって、上述した効果を得ることができる。

上記車載用のインバータ装置について、前記第１巻線及び前記第２巻線の少なくとも一方は、相対的に巻回軸方向の単位長さ当たりの巻数が異なる高密度部及び低密度部を備えているとよい。かかる構成によれば、第１巻線及び第２巻線の少なくとも一方が高密度部と低密度部とを備えているため、両巻線にノーマルモード電流が流れた場合にコモンモードチョークコイルにて磁束が漏れ易い。これにより、上述した効果を得ることができる。

上記車載用のインバータ装置について、前記第１巻線の巻数と、前記第２巻線の巻数とが異なっているとよい。かかる構成によれば、両巻線の巻数が異なっているため、両者にて発生する磁束が異なることとなる。これにより、両巻線にノーマルモード電流が流れた場合にコモンモードチョークコイルにて磁束が漏れ易くなる。よって、上述した効果を得ることができる。

上記目的を達成する車載用の電動圧縮機は、上述した車載用のインバータ装置と、電動モータ及び圧縮部を収容するハウジングとを備え、前記回路の出力側は、前記電動モータに接続されていることを特徴とする。かかる構成によれば、車載用のインバータ装置は車載用の電動圧縮機の電動モータを駆動するのに用いられる。ここで、一般的に電動圧縮機の電動モータを駆動させるには、ある程度の大きさの電力を要する。このため、電動モータを駆動させる車載用のインバータ装置としては、比較的大きな直流電力を交流電力に変換する必要がある。このような大きな直流電力に対して適用可能なノーマルモードノイズ用のコイルは、大型なものとなり易いため、ノイズ低減部が大きくなり易い。

これに対して、本構成によれば、上述した通り、電動圧縮機の電動モータを駆動させるものとして、上述したノイズ低減部を有する車載用のインバータ装置を採用することにより、車載用のインバータ装置の大型化の抑制と両ノイズの低減との両立を図りつつ、電動圧縮機を運転させることができる。

この発明によれば、車載用のインバータ装置の大型化を抑制しつつ、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できる。

車載用のインバータ装置、電動圧縮機及び車載用の空調装置の概要を模式的に示す一部破断図。 ノイズ低減部の構造を模式的に示す分解斜視図。 ノイズ低減部の構造を模式的に示す断面図。 コモンモードチョークコイルの一部破断図。 車載用のインバータ装置の電気的構成を示す等価回路図。 ＰＣＵの電気的構成の一部を示す回路図。 ノーマルモードノイズに対するローパスフィルタ回路の周波数特性を示すグラフ。 パワーモジュールにて発生するリップルノイズに対するローパスフィルタ回路の周波数特性を示すグラフ。 別例のコモンモードチョークコイルを模式的に示す正面図。 別例のコモンモードチョークコイルを模式的に示す正面図。

以下、車載用のインバータ装置、及び当該車載用のインバータ装置が搭載された電動圧縮機の実施形態について説明する。本実施形態の電動圧縮機は、車両に搭載されており、車載用の空調装置に用いられている。つまり、本実施形態の電動圧縮機は車載用である。以下、車載用の空調装置及び電動圧縮機の概要について説明した後、車載用のインバータ装置について説明する。

図１に示すように、車載用の空調装置１００は、電動圧縮機１０と、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１０１とを備えている。外部冷媒回路１０１は、例えば熱交換器及び膨張弁等を有している。車載用の空調装置１００は、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１０１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。

車載用の空調装置１００は、当該車載用の空調装置１００の全体を制御する空調ＥＣＵ１０２を備えている。空調ＥＣＵ１０２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、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。

電動圧縮機１０は、外部冷媒回路１０１から冷媒が吸入される吸入口１１ａが形成されたハウジング１１と、ハウジング１１に収容された圧縮部１２及び電動モータ１３とを備えている。

ハウジング１１は、全体として略円筒形状であって、伝熱性を有する材料（例えばアルミニウム等の金属）で形成されている。ハウジング１１には、冷媒が吐出される吐出口１１ｂが形成されている。なお、ハウジング１１は、車両のボディに接地されている。

圧縮部１２は、後述する回転軸２１が回転することによって、吸入口１１ａからハウジング１１内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口１１ｂから吐出させるものである。なお、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。

電動モータ１３は、圧縮部１２を駆動させるものである。電動モータ１３は、例えばハウジング１１に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸２１と、当該回転軸２１に対して固定された円筒形状のロータ２２と、ハウジング１１に固定されたステータ２３とを有する。回転軸２１の軸線方向と、円筒形状のハウジング１１の軸線方向とは一致している。ステータ２３は、円筒形状のステータコア２４と、ステータコア２４に形成されたティースに捲回されたコイル２５とを有している。ロータ２２及びステータ２３は、回転軸２１の径方向に対向している。コイル２５が通電されることによりロータ２２及び回転軸２１が回転し、圧縮部１２による冷媒の圧縮が行われる。なお、電動モータ１３の駆動電流は、信号の電流等と比較して高く、例えば１０Ａ以上、好ましくは２０Ａ以上である。

図１に示すように、電動圧縮機１０は、電動モータ１３を駆動させる車載用のインバータ装置３０と、車載用のインバータ装置３０が収容されているインバータケース３１とを備えている。

インバータケース３１は、伝熱性を有する材料（例えばアルミニウム等の金属）で形成されている。インバータケース３１は、ハウジング１１、詳細にはハウジング１１の軸線方向の両壁部のうち吐出口１１ｂとは反対側の壁部１１ｃに対して接触している板状のベース部材３２と、当該ベース部材３２に対して組み付けられた有底筒状のカバー部材３３とを有する。ベース部材３２とカバー部材３３とは、固定具としてのボルト３４によってハウジング１１に固定されている。これにより、インバータケース３１及び当該インバータケース３１に収容されている車載用のインバータ装置３０がハウジング１１に取り付けられている。すなわち、本実施形態の車載用のインバータ装置３０は、電動圧縮機１０に一体化されている。

ちなみに、インバータケース３１とハウジング１１とは接触しているため、両者は熱的に結合している。そして、車載用のインバータ装置３０は、ハウジング１１と熱的に結合する位置に配置されている。なお、インバータケース３１内の空間とハウジング１１内の空間とを連通する連通孔等は設けられておらず、インバータケース３１内には、冷媒が直接流入されないようになっている。

インバータケース３１が取り付けられているハウジング１１の壁部１１ｃは、電動モータ１３に対して圧縮部１２とは反対側に配置されている。この点に着目すれば、インバータケース３１は、電動モータ１３に対して圧縮部１２とは反対側に配置されているとも言える。そして、圧縮部１２、電動モータ１３及び車載用のインバータ装置３０は、回転軸２１の軸線方向に配列されている。すなわち、本実施形態の電動圧縮機１０は、所謂インライン型である。

車載用のインバータ装置３０は、例えばベース部材３２に固定された回路基板４１と、当該回路基板４１に実装されたパワーモジュール４２とを備えている。パワーモジュール４２の出力側は、ハウジング１１の壁部１１ｃに設けられた気密端子（図示略）を介して、電動モータ１３のコイル２５と電気的に接続されている。パワーモジュール４２は、複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２（以降単に各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２ともいう）を有している。本実施形態では、パワーモジュール４２が「複数のスイッチング素子で形成された回路」及び「変換回路」に対応する。

インバータケース３１（詳細にはカバー部材３３）にはコネクタ４３が設けられている。コネクタ４３を介して、車両に搭載されたＤＣ電源Ｅから車載用のインバータ装置３０に直流電力が供給されるとともに、空調ＥＣＵ１０２と車載用のインバータ装置３０とが電気的に接続されている。なお、車両には、ＤＣ電源Ｅに並列に接続された電源用コンデンサＣ０が設けられている（図５参照）。なお、電源用コンデンサＣ０は、例えば電解コンデンサで構成されている。

車載用のインバータ装置３０は、コネクタ４３とパワーモジュール４２の入力側とを電気的に接続する２本の配線ＥＬ１，ＥＬ２を備えている。第１配線ＥＬ１は、コネクタ４３を介して、ＤＣ電源Ｅの＋端子（正極端子）に接続されているとともに、パワーモジュール４２の第１の入力端子である第１モジュール入力端子４２ａに接続されている。第２配線ＥＬ２は、コネクタ４３を介して、ＤＣ電源Ｅの−端子（負極端子）に接続されているとともに、パワーモジュール４２の第２の入力端子である第２モジュール入力端子４２ｂに接続されている。車載用のインバータ装置３０は、２本の配線ＥＬ１，ＥＬ２を介してパワーモジュール４２に直流電力が入力されている状況において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、直流電力を交流電力に変換して、当該交流電力を電動モータ１３のコイル２５に出力する。これにより、電動モータ１３が駆動する。

なお、車載用のインバータ装置３０が扱う電流（換言すれば電力）は、電動モータ１３を駆動させる大きさであり、信号の電流（換言すれば電力）等と比較して大きい。例えば、車載用のインバータ装置３０が扱う電流は１０Ａ以上、好ましくは２０Ａ以上である。また、ＤＣ電源Ｅは、例えば二次電池やキャパシタ等といった車載用蓄電装置である。

ここで、コネクタ４３からパワーモジュール４２に向けて伝送される直流電力、詳細には両配線ＥＬ１，ＥＬ２を伝送する直流電力には、コモンモードノイズ及びノーマルモードノイズが含まれる場合がある。

コモンモードノイズとは、両配線ＥＬ１，ＥＬ２に同一方向の電流が流れるノイズである。当該コモンモードノイズは、例えば車載用のインバータ装置３０（換言すれば電動圧縮機１０）とＤＣ電源Ｅとが、両配線ＥＬ１，ＥＬ２以外の経路（例えば車両のボディ等）を介して電気的に接続されている場合に生じ得る。ノーマルモードノイズとは、直流電力に重畳された所定の周波数を有するノイズであって、瞬間的に見れば両配線ＥＬ１，ＥＬ２に、互いに逆方向の電流が流れるノイズである。ノーマルモードノイズは、車載用のインバータ装置３０に流入する直流電力に含まれる流入リップル成分とも言える。ノーマルモードノイズの詳細については後述する。

これに対して、本実施形態の車載用のインバータ装置３０は、コネクタ４３からパワーモジュール４２に向けて伝送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を低減させるノイズ低減部５０を備えている。ノイズ低減部５０は、両配線ＥＬ１，ＥＬ２上に設けられており、コネクタ４３から供給された直流電力は、ノイズ低減部５０を通って、パワーモジュール４２に入力される。

ノイズ低減部５０について詳細に説明する。
図２〜図４に示すように、ノイズ低減部５０は、例えばコモンモードチョークコイル５１を備えている。コモンモードチョークコイル５１は、コア５２と、コア５２に巻回された第１巻線５３ａ及び第２巻線５３ｂとを有している。

コア５２は、例えば多角形（本実施形態では長方形）の環状に形成されている。図２及び図４に示すように、コア５２は、第１巻線５３ａが巻回された第１巻回部５２ａと、第２巻線５３ｂが巻回された第２巻回部５２ｂと、両巻線５３ａ，５３ｂが巻回されておらずコア５２の表面５２ｃが露出した露出部５２ｄとを有している。両巻線５３ａ，５３ｂは、互いの巻回軸方向が一致した状態で対向配置されている。本実施形態では、両巻線５３ａ，５３ｂの巻数（ターン数）は同一に設定されている。

なお、本実施形態では、コア５２は、１つのパーツで構成されている。但し、これに限られず、コア５２は、例えば対称形状の２つのパーツを連結させることによって構成されていてもよいし、３つ以上のパーツで構成されてもよい。

図２に示すように、コモンモードチョークコイル５１は、第１巻線５３ａから引き出された第１入力端子６１及び第１出力端子６２と、第２巻線５３ｂから引き出された第２入力端子６３及び第２出力端子６４とを有している。

図３及び図５に示すように、ＤＣ電源Ｅの＋端子とパワーモジュール４２とを接続するのに用いられている第１配線ＥＬ１は、コネクタ４３と第１入力端子６１とを接続する第１コネクタ側配線ＥＬ１１と、第１出力端子６２と第１モジュール入力端子４２ａとを接続する第１モジュール側配線ＥＬ１２とを備えている。

ＤＣ電源Ｅの−端子とパワーモジュール４２とを接続するのに用いられている第２配線ＥＬ２は、コネクタ４３と第２入力端子６３とを接続する第２コネクタ側配線ＥＬ２１と、第２出力端子６４と第２モジュール入力端子４２ｂとを接続する第２モジュール側配線ＥＬ２２とを備えている。これにより、ＤＣ電源Ｅの直流電力は、両コネクタ側配線ＥＬ１１，ＥＬ２１→両巻線５３ａ，５３ｂ→両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２を通って、パワーモジュール４２に入力されることとなる。つまり、両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２は、コモンモードチョークコイル５１の出力側とパワーモジュール４２の入力側とを接続している。この場合、両巻線５３ａ，５３ｂは、配線ＥＬ１，ＥＬ２上に設けられているとも言える。なお、両端子６１，６２は第１巻線５３ａの両端部とも言え、両端子６３，６４は第２巻線５３ｂの両端部とも言える。

コモンモードチョークコイル５１は、両配線ＥＬ１，ＥＬ２にコモンモード電流が流れる場合にはインピーダンス（詳細にはインダクタンス）が相対的に大きくなり、両配線ＥＬ１，ＥＬ２にノーマルモード電流が流れる場合にはインピーダンスが相対的に小さくなるように構成されている。詳細には、両巻線５３ａ，５３ｂは、両配線ＥＬ１，ＥＬ２（換言すれば両巻線５３ａ，５３ｂ）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、両配線ＥＬ１，ＥＬ２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。

ここで、コア５２に露出部５２ｄが設けられているため、両配線ＥＬ１，ＥＬ２にノーマルモード電流が流れている状況においてコモンモードチョークコイル５１には漏れ磁束が発生している。すなわち、コモンモードチョークコイル５１は、ノーマルモード電流に対して所定のインダクタンスを有している。

図２及び図３に示すように、ノイズ低減部５０は、コモンモードノイズを低減させるバイパスコンデンサ７１，７２と、バイパスコンデンサ７１，７２とは別に設けられた平滑コンデンサ７３を備えている。平滑コンデンサ７３は、例えばフィルムコンデンサで構成されている。これらの電気的接続については後述する。

本実施形態では、車載用のインバータ装置３０は、コモンモードチョークコイル５１と両バイパスコンデンサ７１，７２と平滑コンデンサ７３とが取り付けられる取付部材８０を備えている。取付部材８０は、例えば板状の取付ベース部８１と、取付ベース部８１の一方の板面から起立した第１枠８２及び第２枠８３とを有している。取付ベース部８１は、例えば回路基板４１に固定されている。

第１枠８２は、コア５２の形状に対応させて形成されており、詳細にはコア５２よりも一回り大きく形成された長方形の枠である。コモンモードチョークコイル５１は、第１枠８２に嵌め込まれており、当該第１枠８２内に収容されている。

第２枠８３は、全体として略長方形である。第２枠８３内には、仕切壁８４が設けられている。当該仕切壁８４によって、第２枠８３内の空間は３つの収容空間９１〜９３に区画されている。収容空間９１〜９３は、コンデンサ７１〜７３の形状に対応させて形成されている。そして、各コンデンサ７１〜７３は、当該各コンデンサ７１〜７３に対応する収容空間９１〜９３に収容されている。これにより、コモンモードチョークコイル５１と、各コンデンサ７１〜７３とはユニット化（モジュール化）されている。換言すれば、取付部材８０は、コモンモードチョークコイル５１と各コンデンサ７１〜７３とをユニット化させるものである。

図２に示すように、取付ベース部８１には、各端子６１〜６４が挿通可能な貫通孔８１ａが形成されている。各端子６１，６２，６３，６４は、貫通孔８１ａを挿通した状態で、対応する配線ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ２１，ＥＬ２２に接続されている。なお、図示は省略するが、各コンデンサ７１〜７３にも端子が設けられており、当該端子が取付部材８０に形成された貫通孔を通って配線等に接続されている。

ちなみに、コモンモードチョークコイル５１は、各コンデンサ７１〜７３よりもパワーモジュール４２から離れた位置に配置されている。詳細には、各コンデンサ７１〜７３は、コモンモードチョークコイル５１とパワーモジュール４２との間に配置されている。

また、両巻線５３ａ，５３ｂ及び各コンデンサ７１〜７３は、ハウジング１１の壁部１１ｃと熱的に結合している。詳細には、両巻線５３ａ，５３ｂ及び各コンデンサ７１〜７３は、ハウジング１１の壁部１１ｃに接触しているベース部材３２に接触している。両巻線５３ａ，５３ｂ及び各コンデンサ７１〜７３にて発生した熱は、ベース部材３２及び壁部１１ｃに伝達され、ハウジング１１内の冷媒によって吸収される。

次に、図５を用いてノイズ低減部５０の電気的接続について、車載用のインバータ装置３０の電気的構成とともに説明する。
既に説明した通り、ノイズ低減部５０は、パワーモジュール４２（詳細には各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２）の入力側に設けられている。具体的には、ノイズ低減部５０のコモンモードチョークコイル５１は、両コネクタ側配線ＥＬ１１，ＥＬ２１と両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２との間に介在している。

ここで、コモンモードチョークコイル５１は、ノーマルモード電流が流れた場合に漏れ磁束を発生させる。この点を鑑みれば、図５に示すように、コモンモードチョークコイル５１は、両巻線５３ａ，５３ｂとは別に、仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２を有しているとみなすことができる。すなわち、本実施形態のコモンモードチョークコイル５１は、等価回路的には、両巻線５３ａ，５３ｂと仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２との双方を有している。仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２と巻線５３ａ，５３ｂとは互いに直列に接続されている。

両バイパスコンデンサ７１，７２は、互いに直列に接続されている。詳細には、ノイズ低減部５０は、第１バイパスコンデンサ７１の一端と第２バイパスコンデンサ７２の一端とを接続するバイパス線ＥＬ３を備えている。当該バイパス線ＥＬ３は車両のボディに接地されている。

また、両バイパスコンデンサ７１，７２の直列接続体は、コモンモードチョークコイル５１に対して並列に接続されている。詳細には、第１バイパスコンデンサ７１の上記一端とは反対側の他端は、第１巻線５３ａ（第１出力端子６２）とパワーモジュール４２（第１モジュール入力端子４２ａ）とを接続する第１モジュール側配線ＥＬ１２に接続されている。第２バイパスコンデンサ７２における上記一端とは反対側の他端は、第２巻線５３ｂ（第２出力端子６４）とパワーモジュール４２（第２モジュール入力端子４２ｂ）とを接続する第２モジュール側配線ＥＬ２２に接続されている。

平滑コンデンサ７３は、コモンモードチョークコイル５１の出力側且つパワーモジュール４２の入力側に設けられている。詳細には、平滑コンデンサ７３は、両バイパスコンデンサ７１，７２の直列接続体とパワーモジュール４２との間に設けられており、両者に対して並列に接続されている。詳細には、平滑コンデンサ７３の一端は、第１モジュール側配線ＥＬ１２における第１バイパスコンデンサ７１との接続点Ｐ１からパワーモジュール４２までの部分に接続され、平滑コンデンサ７３の他端は、第２モジュール側配線ＥＬ２２における第２バイパスコンデンサ７２との接続点Ｐ２からパワーモジュール４２までの部分に接続されている。

かかる構成によれば、コモンモードチョークコイル５１と平滑コンデンサ７３とによってローパスフィルタ回路９４が形成されている。換言すれば、平滑コンデンサ７３は、コモンモードチョークコイル５１と協働してローパスフィルタ回路９４を構成するものである。当該ローパスフィルタ回路９４によって、ノーマルモードノイズが低減される。ローパスフィルタ回路９４はＬＣフィルタとも言える。

図５に示すように、電動モータ１３のコイル２５は、例えばｕ相コイル２５ｕ、ｖ相コイル２５ｖ及びｗ相コイル２５ｗを有する三相構造となっている。各コイル２５ｕ〜２５ｗは例えばＹ結線されている。

パワーモジュール４２は、ｕ相コイル２５ｕに対応するｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と、ｖ相コイル２５ｖに対応するｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２と、ｗ相コイル２５ｗ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〜Ｑｗ２は例えばＩＧＢＴ等のパワースイッチング素子である。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相モジュール出力端子４２ｕを介してｕ相コイル２５ｕに接続されている。そして、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２の直列接続体に対してＤＣ電源Ｅからの直流電力が入力されている。詳細には、第１ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１のコレクタは、第１モジュール入力端子４２ａに接続されており、当該第１モジュール入力端子４２ａを介して第１モジュール側配線ＥＬ１２と接続されている。第２ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２のエミッタは、第２モジュール入力端子４２ｂに接続されており、当該第２モジュール入力端子４２ｂを介して第２モジュール側配線ＥＬ２２と接続されている。

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。この場合、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２は、両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２に接続されていると言える。

また、各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相モジュール出力端子４２ｖを介してｖ相コイル２５ｖに接続されており、各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相モジュール出力端子４２ｗを介してｗ相コイル２５ｗに接続されている。つまり、パワーモジュール４２の各モジュール出力端子４２ｕ〜４２ｗは電動モータ１３に接続されている。

車載用のインバータ装置３０は、パワーモジュール４２（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９５を備えている。制御部９５は、コネクタ４３を介して空調ＥＣＵ１０２と電気的に接続されており、空調ＥＣＵ１０２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９５は、空調ＥＣＵ１０２からの指令に基づいて、車載用のインバータ装置３０（詳細には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９５は、第１キャリア信号（搬送波信号）と第１指令電圧値信号（比較対象信号）とを用いて、第１制御信号を生成する。そして、制御部９５は、生成された第１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、直流電力を交流電力に変換する。なお、第１キャリア信号の周波数を第１キャリア周波数ｆ１とする。

図５及び図６に示すように、車両には、車載用のインバータ装置３０とは別に、車載用機器の一例としてＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１０３が搭載されている。ＰＣＵ１０３は、ＤＣ電源Ｅから供給される直流電力を用いて、車両に搭載されている走行用モータを駆動させる。すなわち、本実施形態では、ＰＣＵ１０３と車載用のインバータ装置３０とは、ＤＣ電源Ｅに対して並列に接続されており、ＤＣ電源Ｅは、ＰＣＵ１０３と車載用のインバータ装置３０とで共用されている。

ＰＣＵ１０３は、例えばＤＣ電源Ｅの直流電力を昇圧させる昇圧コンバータ１０４と、昇圧コンバータ１０４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１０５とを備えている。図６に示すように、昇圧コンバータ１０４は、複数（詳細には２つ）の昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２と、電源用コンデンサＣ０と、昇圧用チョークコイルＬａとを備えている。両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２は、例えばＩＧＢＴで構成されており、互いに直列に接続されている。昇圧用チョークコイルＬａの一端は、ＤＣ電源Ｅの＋端子に接続されており、昇圧用チョークコイルＬａの他端は、両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２を接続する接続線に接続されている。ＤＣ電源Ｅの−端子は、第２昇圧用スイッチング素子Ｑａ２のエミッタ端子に接続されている。第１昇圧用スイッチング素子Ｑａ１のコレクタ端子及び第２昇圧用スイッチング素子Ｑａ２のエミッタ端子は走行用インバータ１０５に接続されている。

また、ＰＣＵ１０３は、両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２を制御するＰＣＵ制御部１０６を備えている。ＰＣＵ制御部１０６は、両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）することにより、所望の電圧値の直流電力を走行用インバータ１０５に出力する。詳細には、ＰＣＵ制御部１０６は、第２キャリア信号（搬送波信号）と第２指令電圧値信号（比較対象信号）とを用いて、第２制御信号を生成する。そして、ＰＣＵ制御部１０６は、生成された第２制御信号を用いて両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、ＤＣ電源Ｅの直流電力を所望の電圧値（詳細には走行用モータの駆動に適した電圧値）の直流電力に変換する。かかる構成において、両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のＰＷＭ制御に用いられる第２キャリア信号の周波数を第２キャリア周波数ｆ２とする。

ここで、ノーマルモードノイズは、両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のスイッチングに起因して発生するノイズであり、ノーマルモードノイズには、第２キャリア周波数ｆ２と同一周波数のノイズ成分が含まれている。また、第２キャリア周波数ｆ２は、車種に応じて異なっている。このため、ノーマルモードノイズの周波数は、車種に応じて変動する。

かかる構成において、想定されるノーマルモードノイズの周波数の変動範囲を含む周波数帯域をノイズ周波数帯域Ｂｎとする。ノイズ周波数帯域Ｂｎは、変動が想定される第２キャリア周波数ｆ２に対応させて設定される帯域であり、少なくとも想定される第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲を含むように設定されている。本実施形態では、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、想定される第２キャリア周波数ｆ２の最小値から、想定される第２キャリア周波数ｆ２の最大値までの帯域である。なお、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、例えば２ｋＨｚ〜１２ｋＨｚである。また、ノーマルモードノイズが車載用のインバータ装置３０に入力される直流電力の流入リップル成分であることに着目すれば、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、車種に応じて変動する上記流入リップル成分の周波数の変動範囲を含む周波数帯域とも言える。

なお、第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲（換言すればノイズ周波数帯域Ｂｎ）は、第２キャリア周波数ｆ２が異なる複数の車種を想定して設定されていればよく、想定する具体的な車種や数等については、実用性を考慮して予め適宜設定されればよい。換言すれば、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、第２キャリア周波数ｆ２が異なる複数の車種を予め想定した場合の第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲を含むように設定されればよく、予め想定する複数の車種については実用性を考慮して適宜設定されればよい。

また、ノーマルモードノイズが両昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のスイッチングに起因するものであるため、想定されるノーマルモードノイズの周波数の変動範囲は、少なくとも想定される第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲を含んでいる。

ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３は、ノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されている。詳細には、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスは、共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高くなるように、コモンモードチョークコイル５１の漏れ磁束（換言すれば仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２のインダクタンス）に対応させて設定されている。

また、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスは、ノーマルモードノイズが電源用コンデンサＣ０にて吸収されるように、電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスよりも低く設定されている。詳述すると、車載用のインバータ装置３０（詳細にはローパスフィルタ回路９４）に流入するノーマルモードノイズの大きさは、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスと電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスとの容量比に応じて変動する。詳細には、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスが、電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスに対して低くなるほど、流入するノーマルモードノイズが小さくなり易い。この点、本実施形態では、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスは、ノイズ周波数帯域Ｂｎのノーマルモードノイズが予め定められた閾値比（例えば−３ｄＢ）以上減衰されるように、電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスよりも低く設定されている。

更に、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のＰＷＭ制御に用いられる第１キャリア信号の周波数である第１キャリア周波数ｆ１は、ローパスフィルタ回路９４のカットオフ周波数ｆｃよりも高く設定されている。

なお、説明の都合上、図示等を省略したが、実際には、両配線ＥＬ１，ＥＬ２は、所定の抵抗及びインダクタンスを有しており、これらのパラメータがローパスフィルタ回路９４の周波数特性に若干の影響を与える。

次に本実施形態の作用について説明する。
ノイズ低減部５０によって、両配線ＥＬ１，ＥＬ２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が低減（吸収）される。詳細には、両配線ＥＬ１，ＥＬ２にコモンモード電流が流れる場合には、両巻線５３ａ，５３ｂにて互いに強め合う磁束が発生する。このため、コモンモードチョークコイル５１はコモンモード電流に対して比較的高いインダクタンスを有する。したがって、コモンモードチョークコイル５１及びバイパスコンデンサ７１，７２によってコモンモードノイズが低減される。

また、両配線ＥＬ１，ＥＬ２にノーマルモード電流が流れる場合には、両巻線５３ａ，５３ｂにて互いに打ち消し合う磁束が発生する。この場合、両巻線５３ａ，５３ｂにて発生する磁束は完全に打ち消し合うことなく、ある程度漏れる。この漏れ磁束が発生することにより、コモンモードチョークコイル５１は、ノーマルモード電流に対して所定のインダクタンスを有する。このため、ノーマルモードノイズが低減される。そして、コモンモードチョークコイル５１によってコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズが低減された直流電力が、モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２を介して、パワーモジュール４２に入力される。

なお、ノーマルモード電流に対するコモンモードチョークコイル５１のインダクタンスは、コモンモード電流に対するコモンモードチョークコイル５１のインダクタンスよりも低い。このため、配線ＥＬ１，ＥＬ２を伝送する直流電力におけるノイズ低減部５０による損失は、比較的小さい。

次に、図７及び図８を用いて、ローパスフィルタ回路９４の周波数特性について説明する。
図７に示すように、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されている。また、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスが電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスよりも十分低く設定されている。このため、車種ごとに第２キャリア周波数ｆ２が変動する場合であっても、車載用のインバータ装置３０に流入するノーマルモードノイズは低減されている。

また、図８に示すように、第１キャリア周波数ｆ１は、ローパスフィルタ回路９４のカットオフ周波数ｆｃよりも高く設定されている。これにより、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のスイッチングに起因するノイズ、詳細には第１キャリア周波数ｆ１のリップルノイズ及び当該第１キャリア周波数ｆ１の高調波成分のリップルノイズがローパスフィルタ回路９４にて吸収される。このため、パワーモジュール４２から発生するリップルノイズが車載用のインバータ装置３０外に流出することが規制されている。

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）直流電力を交流電力に変換する車載用のインバータ装置３０は、複数のスイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２で形成されたパワーモジュール４２と、パワーモジュール４２の入力側に設けられ、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させるノイズ低減部５０とを備えている。ノイズ低減部５０は、コア５２とコア５２の第１巻回部５２ａに巻回された第１巻線５３ａとコア５２の第２巻回部５２ｂに巻回された第２巻線５３ｂとを有するコモンモードチョークコイル５１を備えている。車載用のインバータ装置３０は、コモンモードチョークコイル５１によってコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズが低減された直流電力がパワーモジュール４２に入力されるように構成されている。詳細には、車載用のインバータ装置３０は、コモンモードチョークコイル５１とパワーモジュール４２とを接続するモジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２を備えている。

かかる構成によれば、車載用のインバータ装置３０の変換対象の直流電力に含まれるコモンモードノイズがコモンモードチョークコイル５１によって低減される。また、コモンモードチョークコイル５１は、ノーマルモード電流が流れる場合には漏れ磁束を発生させる。これにより、ノーマルモードノイズを低減することができる。したがって、ノーマルモードノイズを低減させる専用のコイルを設けることなく、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低減された直流電力をパワーモジュール４２に入力させることができるため、車載用のインバータ装置３０の大型化を抑制できる。

詳述すると、車載用のインバータ装置３０の変換対象の直流電力にコモンモードノイズやノーマルモードノイズが含まれていると、車載用のインバータ装置３０による電力変換が正常に行われなかったり、これらのノイズに起因した不要な電磁波等が発生したりする悪影響が懸念される。特に、通常、車載用のインバータ装置３０にて扱う電力は、信号の電力よりも大きいため、上記悪影響が顕著となり易い。

ここで、ノイズ低減部として、例えばコモンモードノイズを低減させるコイルと、ノーマルモードノイズを低減させるコイルとを別々に設けることも考えられる。しかしながら、この場合、コイルが複数必要となるため、ノイズ低減部の大型化が懸念される。特に、車載用のインバータ装置３０にて扱う電力は信号の電力よりも大きいため、上記両コイルとして、比較的大きな電力に耐えられるものを採用する必要があり、そのようなコイルは大型なものとなり易い。

これに対して、本実施形態のノイズ低減部５０は、コモンモードチョークコイル５１を採用している。当該コモンモードチョークコイル５１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を低減できる。これにより、ノーマルモードノイズ用のコイルを設けることなく、モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２を用いてコモンモードチョークコイル５１とパワーモジュール４２とを直接接続できる。よって、ノイズ低減部５０の大型化を抑制しつつ、車載用のインバータ装置３０の変換対象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できる。

（２）また、仮にノーマルモードノイズ用のコイルとコモンモードノイズ用のコイルとの双方が設けられている場合には、両コイルから発熱が生じる。このため、ノイズ低減部５０の全体の発熱量が大きくなり易い。特に、車載用のインバータ装置３０が扱う電力が大きいため、その発熱量は大きくなり易い。

これに対して、本実施形態では、ノーマルモードノイズ用のコイルを省略できる分だけ、発熱量の削減を図ることができる。これにより、ノイズ低減部５０の発熱を抑制できるため、大電力を扱う車載用のインバータ装置３０にて問題となり易い車載用のインバータ装置３０の発熱を好適に抑制できる。

（３）車載用の空調装置１００は、電動モータ１３を有する車載用の電動圧縮機１０と、車載用のインバータ装置３０とを備えている。車載用のインバータ装置３０は、車載用の電動圧縮機１０の電動モータ１３を駆動させるのに用いられるものである。詳細には、パワーモジュール４２の出力側は、電動モータ１３に接続されている。当該電動モータ１３は、一般的に駆動させるのに大きな交流電力を要する。このため、電動モータ１３を駆動させる車載用のインバータ装置３０としては、比較的大きな直流電力を交流電力に変換する必要がある。このような大きな直流電力に対して適用可能なノーマルモードノイズ用のコイルは、大型なものとなり易い。したがって、ノイズ低減部５０が大きくなり易い。

これに対して、本実施形態では、電動モータ１３を駆動させるものとして、上述したノイズ低減部５０を有する車載用のインバータ装置３０を採用することにより、車載用のインバータ装置３０の大型化の抑制と両ノイズの低減との両立を図りつつ、電動圧縮機１０を運転させることができる。

（４）車載用のインバータ装置３０は、電動圧縮機１０に一体化されている。詳細には、電動圧縮機１０は、圧縮部１２及び電動モータ１３が収容されているハウジング１１と、ハウジング１１における電動モータ１３に対して圧縮部１２とは反対側に配置された壁部１１ｃに取り付けられ且つ車載用のインバータ装置３０が収容されているインバータケース３１とを備えている。そして、回転軸２１の軸線方向に、圧縮部１２、電動モータ１３及び車載用のインバータ装置３０が配列されている。これにより、電動圧縮機１０の体格が回転軸２１の径方向に大きくなることを抑制できる。

この場合、車載用のインバータ装置３０がハウジング１１に対して回転軸２１の径方向外側に配置される所謂キャメルバック型の電動圧縮機と比較して、車載用のインバータ装置３０の設置スペースが制限されやすい。このため、ノイズ低減部５０の設置スペースを確保しにくい。これに対して、本実施形態では、ノーマルモードノイズ用のコイルを省略することを通じてノイズ低減部５０の小型化を図ることができるため、比較的狭いスペースにノイズ低減部５０を設置することができる。これにより、回転軸２１の軸線方向に、圧縮部１２、電動モータ１３及び車載用のインバータ装置３０が配列されている所謂インライン型の電動圧縮機１０において、ノイズ低減部５０を比較的容易に設置できる。

（５）ノイズ低減部５０は、コモンモードチョークコイル５１と協働してローパスフィルタ回路９４を構成する平滑コンデンサ７３を備えている。平滑コンデンサ７３は、コモンモードチョークコイル５１の出力側且つパワーモジュール４２の入力側に設けられている。詳細には、車載用のインバータ装置３０は、第１巻線５３ａの第１出力端子６２とパワーモジュール４２の第１モジュール入力端子４２ａとを接続する第１モジュール側配線ＥＬ１２を備えている。車載用のインバータ装置３０は、第２巻線５３ｂの第２出力端子６４とパワーモジュール４２の第２モジュール入力端子４２ｂとを接続する第２モジュール側配線ＥＬ２２を備えている。そして、平滑コンデンサ７３は、両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２の双方に接続されている。

かかる構成において、ノーマルモードノイズの周波数は、車種に応じて変動する。この場合、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３は、想定されるノーマルモードノイズの周波数の変動範囲を含むノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されている。詳細には、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスは、共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高くなるように、コモンモードチョークコイル５１の漏れ磁束（換言すれば仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２のインダクタンス）に対応させて設定されている。更に、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスは、ノイズ周波数帯域Ｂｎのノーマルモードノイズが予め定められた閾値比以上減衰されるように、ＤＣ電源Ｅに対して並列に接続された電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスよりも低く設定されている。かかる構成によれば、車種に応じてノーマルモードノイズの周波数が変動する場合であっても、過度に大きなノーマルモードノイズが車載用のインバータ装置３０に流入することを抑制できる。これにより、汎用性の向上を図ることができる。

詳述すると、通常、車載用のインバータ装置３０を車両に搭載する場合には、当該車載用のインバータ装置３０が当該車両に適用可能であるか否か適合検証を行う必要がある。適合検証では、第２キャリア周波数ｆ２が、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３と同一値又は動作に支障が生じるほど近い値であるかを検証する。第２キャリア周波数ｆ２が、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３と同一又はそれに近い値である場合、共振現象が発生する。この場合、車載用のインバータ装置３０に流入するノーマルモードノイズが過度に大きくなり、最悪の場合、適合不可となる。そして、既に説明した通り、第２キャリア周波数ｆ２は、車種ごとに異なっているため、上記適合検証は、車種ごとに行われる。

この点、本実施形態では、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３は、ノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されている。これにより、ノーマルモードノイズの周波数が異なる複数の車種において、共振現象の発生を抑制することができるため、上記複数の車種に対して本車載用のインバータ装置３０を適用することができる。よって、汎用性の向上を図ることができる。また、適合検証を省略することができるため、車載用のインバータ装置３０を車両に搭載する際の作業の簡素化を図ることができる。

ここで、共振周波数ｆ３をノイズ周波数帯域Ｂｎ外に設定するという観点に着目すれば、共振周波数ｆ３をノイズ周波数帯域Ｂｎよりも低く設定することも考えられる。特に、詳細は後述するが、共振周波数ｆ３をノイズ周波数帯域Ｂｎよりも低くした方が、第１キャリア周波数ｆ１を低くすることができるため、パワーモジュール４２の電力損失を低減できる。しかしながら、本実施形態では、ローパスフィルタ回路９４を構成するものとして、コモンモードチョークコイル５１が採用されている。当該コモンモードチョークコイル５１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を低減できる一方、その特性上、漏れ磁束を大きく確保することができず、仮想ノーマルモードコイルＬ１，Ｌ２のインダクタンスが低くなり易い。このため、コモンモードチョークコイル５１の漏れ磁束と、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスとによって規定される共振周波数ｆ３は高くなり易い。

これに対して、例えば、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスを高くして、共振周波数ｆ３を下げることも考えられる。しかしながら、この場合、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスが電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスに近づくため、電源用コンデンサＣ０にてノーマルモードノイズが吸収されにくくなり、車載用のインバータ装置３０に流入するノーマルモードノイズが大きくなる。

これに対して、本実施形態では、共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されているため、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスを、電源用コンデンサＣ０のキャパシタンスよりも、十分に（詳細にはノイズ周波数帯域Ｂｎのノーマルモードノイズが予め定められた閾値比以上減衰される程度まで）、低くすることができる。これにより、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの双方の低減と、汎用性の向上との両立を図ることができる。更に、キャパシタンスの低い平滑コンデンサ７３を採用することによって、ローパスフィルタ回路９４の小型化を図ることができ、それを通じて車載用のインバータ装置３０の小型化を図ることができる。

（６）パワーモジュール４２の各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２をＰＷＭ制御するのに用いられる第１キャリア信号の周波数である第１キャリア周波数ｆ１は、ローパスフィルタ回路９４のカットオフ周波数ｆｃよりも高く設定されている。これにより、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のスイッチングに起因したリップルノイズが車載用のインバータ装置３０外に流出することを抑制できる。

詳述すると、通常、パワーモジュール４２の電力損失の観点に着目すれば、第１キャリア周波数ｆ１は低く設定される方が好ましい。しかしながら、本発明者らは、共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されている状況下において第１キャリア周波数ｆ１を低くすると、上記各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２のスイッチングに起因したリップルノイズが車載用のインバータ装置３０外に流出してしまい、ＰＣＵ１０３等に悪影響を及ぼすことを見出した。詳細には、共振周波数ｆ３がノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定される関係上、カットオフ周波数ｆｃは比較的高くなり易い。このような状況下において第１キャリア周波数ｆ１を低くしようとすると、第１キャリア周波数ｆ１がカットオフ周波数ｆｃよりも低くなる。すると、上記リップルノイズが平滑コンデンサ７３に流れなくなるため、該リップルノイズをローパスフィルタ回路９４にて吸収できないという不都合が生じ得る。

これに対して、本実施形態では、上記のように、第１キャリア周波数ｆ１をローパスフィルタ回路９４のカットオフ周波数ｆｃよりも高くすることによって、ローパスフィルタ回路９４によって上記リップルノイズを低減することができる。これにより、専用のフィルタ等を設けることなく、車載用のインバータ装置３０のパワーモジュール４２にて発生したリップルノイズが車載用のインバータ装置３０外（換言すれば電動圧縮機１０外）に流出することを抑制できる。つまり、ローパスフィルタ回路９４は、ＰＣＵ１０３の動作時には車載用のインバータ装置３０に流入するノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減させるものとして機能し、車載用のインバータ装置３０の動作時にはリップルノイズの流出を低減させるものとして機能する。

（７）平滑コンデンサ７３はフィルムコンデンサである。かかる構成によれば、平滑コンデンサ７３に電解コンデンサを用いる構成と比較して、ローパスフィルタ回路９４の小型化及び耐久性の向上を図ることができる。

特に、フィルムコンデンサは、電解コンデンサと比較して、耐久性に優れており、且つ、小型になり易いが、キャパシタンスは低くなり易い。このため、高いキャパシタンスが求められる場合には、フィルムコンデンサを採用しにくい。これに対して、本実施形態では、既に説明した通り、共振周波数ｆ３をノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高くすることにより、平滑コンデンサ７３のキャパシタンスを低くすることができる。これにより、フィルムコンデンサを採用し易い。

更に、フィルムコンデンサは、電解コンデンサと比較して、温度特性が優れている。このため、平滑コンデンサ７３として電解コンデンサが採用される場合と比較して、低温状況下での電動圧縮機１０の起動時に好適に対応できる。

（８）車載用のインバータ装置３０は、車載用機器としてのＰＣＵ１０３とＤＣ電源Ｅを共有している。ＰＣＵ１０３は、周期的にＯＮ／ＯＦＦする昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２を有している。このため、車載用のインバータ装置３０（詳細にはノイズ低減部５０）に入力される直流電力には、昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のスイッチング周波数に対応するノーマルモードノイズが含まれている。詳細には、ノーマルモードノイズは、昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２をＰＷＭ制御するのに用いられる第２キャリア信号の周波数である第２キャリア周波数ｆ２と同一周波数のノイズ成分を含む。昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のスイッチング周波数は、車種に応じて変動するため、ノーマルモードノイズの周波数は、車種に応じて変動する。

かかる構成において、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、第２キャリア周波数ｆ２が異なる複数の車種を想定した場合の昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２のスイッチング周波数（すなわち第２キャリア周波数ｆ２）の変動範囲を含む。これにより、上記複数の車種に対して本車載用のインバータ装置３０を適用できる。

（９）平滑コンデンサ７３とコモンモードチョークコイル５１とはユニット化されている。これにより、ノイズ低減部５０の更なる小型化を図ることができる。
特に、コモンモードチョークコイル５１と平滑コンデンサ７３とは、コモンモードチョークコイル５１が平滑コンデンサ７３よりもパワーモジュール４２から離れた位置に配置されるようにユニット化されている。これにより、コモンモードチョークコイル５１にて発生する磁束の影響がパワーモジュール４２に及びにくくなっている。よって、コモンモードチョークコイル５１にて発生する磁束に起因する各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２の誤動作を抑制できる。

（１０）両巻線５３ａ，５３ｂは、ハウジング１１の壁部１１ｃと熱的に結合している。詳細には、両巻線５３ａ，５３ｂは、ハウジング１１の壁部１１ｃと接触しているベース部材３２に接触している。これにより、冷媒を用いて両巻線５３ａ，５３ｂを冷却することができ、それを通じてコモンモードチョークコイル５１の発熱を抑制できる。

（１１）コア５２は、第１巻線５３ａが巻回された第１巻回部５２ａと、第２巻線５３ｂが巻回された第２巻回部５２ｂと、両巻線５３ａ，５３ｂが巻回されておらず表面５２ｃが露出した露出部５２ｄとを有している。これにより、両配線ＥＬ１，ＥＬ２（詳細には両巻線５３ａ，５３ｂ）にノーマルモード電流が流れた場合には、漏れ磁束が生じる。よって、（１）の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図９に示すように、コア５２の全体に両巻線１１０，１１１が巻回されていてもよい。この場合、巻線１１０，１１１は、相対的に巻回密度が異なる高密度部１１０ａ，１１１ａ及び低密度部１１０ｂ，１１１ｂを有していてもよい。巻回密度とは、巻回軸方向の単位長さ当たりの巻数（ターン数）である。この場合であっても、コモンモードチョークコイル５１から漏れ磁束が発生する。なお、第１巻線１１０又は第２巻線１１１のいずれか一方が高密度部及び低密度部を有する構成であってもよい。この場合、露出部と低密度部との双方が併存する。要は、第１巻線１１０及び第２巻線１１１の少なくとも一方が高密度部及び低密度部を有すればよい。

○ 図１０に示すように、第１巻線１２０ａの巻数である第１巻数Ｎ１と、第２巻線１２０ｂの巻数である第２巻数Ｎ２とが異なっていてもよい。例えば、第１巻数Ｎ１が第２巻数Ｎ２よりも多くてもよい。この場合、第１巻線１２０ａの巻回軸方向の長さは、第２巻線１２０ｂの巻回軸方向の長さよりも長くなっている。この場合であっても、両巻線１２０ａ，１２０ｂにノーマルモード電流が流れる場合にコモンモードチョークコイル５１にて発生する漏れ磁束を大きくすることができる。但し、コモンモードノイズをより低減できる点に着目すれば、両巻数Ｎ１，Ｎ２は同一の方が好ましい。なお、上記別例に限られず、例えば第２巻数Ｎ２が第１巻数Ｎ１よりも多くてもよい。

○ また、上記各別例同士を組み合わせてもよいし、上記各別例と実施形態とを適宜組み合わせてもよい。
○ コア５２における第１巻線５３ａに対して巻回軸方向の両側に、第１巻線５３ａの巻回軸方向の位置ずれや緩みを規制するものであってコア５２の表面５２ｃから突出したフランジ部が設けられていてもよい。この場合、フランジ部の突出寸法は、当該フランジ部の側面が第１巻線５３ａの外周面と面一又は当該外周面よりも内側になるように設定されているとよい。これにより、フランジ部とベース部材３２とが接触してしまい、第１巻線５３ａとベース部材３２とが接触しない事態を回避できる。第２巻線５３ｂ側についても同様である。

○ ベース部材３２を省略してもよい。この場合、両巻線５３ａ，５３ｂとハウジング１１の壁部１１ｃとが直接接触しているとよい。
○ コア５２の形状は任意である。例えば、コアとして、ＵＵコア、ＥＥコア及びトロイダルコア等を用いてもよい。

○ 実施形態の電動圧縮機１０は、所謂インライン型であったが、これに限られず、例えば車載用のインバータ装置３０がハウジング１１に対して回転軸２１の径方向外側に配置された所謂キャメルバック型であってもよい。要は、車載用のインバータ装置３０の設置位置は任意である。

○ 実施形態では、コモンモードチョークコイル５１と各コンデンサ７１〜７３とがユニット化されていたが、これに限られない。例えば、コモンモードチョークコイル５１と平滑コンデンサ７３とがユニット化され、両バイパスコンデンサ７１，７２が別体であってもよい。また、コモンモードチョークコイル５１と両バイパスコンデンサ７１，７２とがユニット化され、平滑コンデンサ７３が別体であってもよい。更に、コモンモードチョークコイル５１と、両バイパスコンデンサ７１，７２と、平滑コンデンサ７３とがそれぞれ別体であってもよい。

○ コモンモードチョークコイル５１及び両バイパスコンデンサ７１，７２の設置位置は、インバータケース３１内であれば任意である。
○ 両モジュール側配線ＥＬ１２，ＥＬ２２を省略して、コモンモードチョークコイル５１の両出力端子６２，６４とパワーモジュール４２の両モジュール入力端子４２ａ，４２ｂとを直接接続してもよい。また、平滑コンデンサ７３等は、両出力端子６２，６４に直接接続されてもよい。

○ 電動圧縮機１０は、車載用の空調装置１００に用いられていたが、これに限られない。例えば、車両に燃料電池が搭載されている場合には、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。

○ 車載用のインバータ装置３０は、電動圧縮機１０の電動モータ１３以外を駆動させるのに用いてもよい。例えば、車両に、走行及び発電の少なくとも一方に用いられるモータが搭載されている構成においては、車載用のインバータ装置３０は、当該モータを駆動させるのに用いられてもよい。

○ 昇圧用スイッチング素子Ｑａ１，Ｑａ２の制御方式は、ＰＷＭ制御に限られず任意である。
○ 車載用機器は、ＰＣＵ１０３に限られず、周期的にＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子を有しているものであれば任意である。例えば、車載用機器は、車載用のインバータ装置３０とは別に設けられたインバータ等であってもよい。

○ ノイズ低減部５０は、コモンモードノイズを低減させるコモンモードノイズ用のコイルと、ノーマルモードノイズを低減させるノーマルモードノイズ用のコイルとを別々に有している構成でもよい。つまり、ノイズ低減部５０はコモンモードチョークコイル５１を有している構成に限られない。

○ ノイズ低減部５０の具体的な回路構成は、実施形態のものに限られない。例えば平滑コンデンサ７３を省略してもよいし、平滑コンデンサ７３が２つ設けられた構成でもよい。

○ 平滑コンデンサ７３として電解コンデンサを採用してもよい。
○ ノイズ周波数帯域Ｂｎは、第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲と同一の周波数帯域でもよいし、第２キャリア周波数ｆ２の変動範囲と第２キャリア周波数ｆ２の高調波成分の変動範囲との双方を含む周波数帯域でもよい。例えば、第２キャリア周波数ｆ２から当該第２キャリア周波数ｆ２の所定次数の高調波成分までをノーマルモードノイズの周波数帯とする。この場合、ノイズ周波数帯域Ｂｎは、想定される第２キャリア周波数ｆ２の最小値に対応するノーマルモードノイズの周波数帯と、想定される第２キャリア周波数ｆ２の最大値に対応するノーマルモードノイズの周波数帯との双方を含むように設定されてもよい。そして、ローパスフィルタ回路９４の共振周波数ｆ３は、上記ノイズ周波数帯域Ｂｎよりも高く設定されるとよい。かかる構成によれば、第２キャリア周波数ｆ２の高調波成分のノーマルモードノイズによる車載用のインバータ装置３０への悪影響を抑制できる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）前記車載用機器は、前記車載用蓄電装置に対して並列に接続された電源用コンデンサを備え、前記ローパスフィルタ回路の前記平滑コンデンサのキャパシタンスは、前記ローパスフィルタ回路の共振周波数が前記ノイズ周波数帯域よりも高くなるように前記コモンモードチョークコイルの漏れ磁束に対応させて設定されており、更に前記ノイズ周波数帯域のノーマルモードノイズが予め定められた閾値比以上減衰されるように前記電源用コンデンサのキャパシタンスよりも低く設定されている請求項４に記載の車載用のインバータ装置。

（ロ）所定の車載用機器と車載用蓄電装置を共用しているものであって、前記車載用蓄電装置から供給される直流電力を、車載用の電動圧縮機に設けられた電動モータが駆動可能な交流電力に変換する車載用のインバータ装置において、前記直流電力に含まれている流入リップル成分を低減させるＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタによって流入リップル成分が低減された直流電力を前記交流電力に変換する回路であって、ＰＷＭ制御される複数のスイッチング素子を有する変換回路と、を備え、前記ＬＣフィルタはローパスフィルタ回路であり、前記ＬＣフィルタの共振周波数は、前記流入リップル成分の周波数の変動範囲を含むノイズ周波数帯域よりも高く設定され、前記複数のスイッチング素子の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は、前記ＬＣフィルタのカットオフ周波数よりも高く設定されていることを特徴とする車載用のインバータ装置。なお、実施形態における第１キャリア周波数ｆ１が「前記複数のスイッチング素子の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」に対応する。

１０…電動圧縮機、１１…ハウジング、１２…圧縮部、１３…電動モータ、３０…車載用のインバータ装置、４２…パワーモジュール、５０…ノイズ低減部、５１…コモンモードチョークコイル、５２…コア、５２ａ…第１巻回部、５２ｂ…第２巻回部、５２ｃ…コアの表面、５２ｄ…露出部、５３ａ，１１０，１２０ａ…第１巻線、５３ｂ，１１１，１２０ｂ…第２巻線、７１，７２…バイパスコンデンサ、７３…平滑コンデンサ、９４…ローパスフィルタ回路、１００…車載用の空調装置、１０３…ＰＣＵ（車載用機器）、１１０ａ，１１１ａ…高密度部、１１０ｂ，１１１ｂ…低密度部、ＥＬ１２…第１モジュール側配線、ＥＬ２２…第２モジュール側配線、ｆ１…第１キャリア周波数、ｆ２…第２キャリア周波数、ｆ３…ローパスフィルタ回路の共振周波数、ｆｃ…カットオフ周波数、Ｂｎ…ノイズ周波数帯域、Ｑｕ１〜Ｑｗ２…パワーモジュールのスイッチング素子、Ｑａ１，Ｑａ２…昇圧用スイッチング素子。

Claims (11)

1. 複数のスイッチング素子で形成された回路を有し、且つ、直流電力を交流電力に変換する車載用のインバータ装置において、
   前記回路の入力側に設けられ、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させるノイズ低減部を備え、
   前記ノイズ低減部は、
   コアと前記コアの第１巻回部に巻回された第１巻線と前記コアの第２巻回部に巻回された第２巻線とを有するコモンモードチョークコイルと、
   前記コモンモードチョークコイルの出力側且つ前記回路の入力側に設けられ、前記コモンモードチョークコイルと協働してローパスフィルタ回路を構成する平滑コンデンサと、
   を含み、
   前記ノイズ低減部によってコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズが低減された直流電力が前記回路に入力され、
   前記各スイッチング素子をＰＷＭ制御するの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は、前記ローパスフィルタ回路のカットオフ周波数よりも高く設定されていることを特徴とする車載用のインバータ装置。
2. ノーマルモードノイズの周波数は、車種に応じて変動するものであり、
   前記ローパスフィルタ回路の共振周波数は、想定されるノーマルモードノイズの周波数の変動範囲を含むノイズ周波数帯域よりも高く設定されている請求項１に記載の車載用のインバータ装置。
3. 前記ノイズ低減部には、スイッチング素子を有する車載用機器と共用される車載用蓄電装置の直流電力が入力されるものであり、
   前記車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数は、車種に応じて変動し、
   前記ノイズ周波数帯域は、想定される前記車載用機器のスイッチング素子のスイッチング周波数の変動範囲を含む請求項２に記載の車載用のインバータ装置。
4. 前記平滑コンデンサは、フィルムコンデンサである請求項２又は請求項３に記載の車載用のインバータ装置。
5. 前記ノイズ低減部には、走行用モータを駆動させるパワーコントロールユニットと共用される車載用蓄電装置の直流電力が供給され、
   前記ローパスフィルタ回路の共振周波数は、前記パワーコントロールユニットにて生じるノーマルモードノイズの周波数よりも高く設定されている請求項１に記載の車載用のインバータ装置。
6. 前記ノイズ低減部には、走行用モータを駆動させるものであってスイッチング素子を有するパワーコントロールユニットと共用される車載用蓄電装置の直流電力が供給され、
   前記ローパスフィルタ回路の共振周波数は、前記パワーコントロールユニットのスイッチング素子のスイッチング周波数よりも高く設定されている請求項１に記載の車載用のインバータ装置。
7. 前記平滑コンデンサと前記コモンモードチョークコイルとは、ユニット化されている請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の車載用のインバータ装置。
8. 前記コアは、前記両巻線が巻回されておらず表面が露出した露出部を有している請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の車載用のインバータ装置。
9. 前記第１巻線及び前記第２巻線の少なくとも一方は、相対的に巻回軸方向の単位長さ当たりの巻数が異なる高密度部及び低密度部を備えている請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の車載用のインバータ装置。
10. 前記第１巻線の巻数と、前記第２巻線の巻数とが異なっている請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の車載用のインバータ装置。
11. 流体を圧縮する圧縮部と、
    前記圧縮部を駆動させる電動モータと、
    前記圧縮部及び前記電動モータを収容するハウジングと、
    前記電動モータを駆動させる請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の車載用のインバータ装置と、を備えた車載用の電動圧縮機であって、
    前記回路の出力側は、前記電動モータに接続されていることを特徴とする車載用の電動圧縮機。

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