JP5673629B2

JP5673629B2 - Ｌｃフィルタの保護装置

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Publication number: JP5673629B2
Application number: JP2012188796A
Authority: JP
Inventors: 史大賀川; 博史深作; 一記名嶋; 芳樹永田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN103683877B; EP2706638A1; JP2014050141A; EP2706638B1; US20140063673A1; US9806512B2; CN103683877A

Description

本発明は、車載電気機器に採用されるＬＣフィルタの保護装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される空調装置用の圧縮機として、冷媒を圧縮する圧縮機を電動モータにより駆動する電動圧縮機が知られている。こうした電動圧縮機は、電動モータの供給電力を制御するインバータ（以下、Ａ／Ｃインバータと記載する）と、ＬＣフィルタとを有している。コイルとコンデンサとを組み合せたＬＣフィルタは、バンドパスフィルタとして機能して、Ａ／Ｃインバータの供給電力のノイズの除去に用いられる。

こうした電動圧縮機では、Ａ／Ｃインバータのキャリア周波数がＬＣフィルタの共振周波数帯に入ると、Ａ／Ｃインバータ、ＬＣフィルタのコンデンサを通る閉回路において、電気共振が発生する。このような電気共振が発生すると、ＬＣフィルタのコンデンサに流入するリップル電流が大きくなる。そのため、そうした電気共振が発生し得る状況で使用されるＬＣフィルタでは、そのコンデンサ等の素子に非常に高い耐電流が求められる。

そこで従来、特許文献１には、インバータと電源との間に介設されたＬＣフィルタにおいて、インバータのキャリア周波数に応じてＬＣフィルタのＬＣ値を変更することで、インバータのキャリアの干渉による電気共振の発生を防止するＬＣフィルタの保護装置が提案されている。また、ＬＣ値の変更により、自己の共振周波数帯を変更可能なＬＣフィルタとしては、特許文献２〜４に記載のものが提案されている。

特開昭５６−１１０４３８号公報実公昭６２−１０４５７８号公報実公昭６３−０２０２１３号公報特開２００１−１１１３７３号公報

ところで、こうした電動圧縮機に、車両の走行用モータと共通の電源から電力を供給する場合、走行用モータの駆動電力を制御するインバータ（以下、車両インバータと記載する）のスイッチング素子のスイッチングパターンを決定するキャリア（搬送波）が電動圧縮機の供給電力に乗ってしまうことがある。そして、そうしたキャリアの周波数のｎ次成分（ｎは１以上の整数）がＬＣフィルタの共振周波数帯に近づくと、ＬＣフィルタのリップル電流が大きくなる。

そのため、電動圧縮機のＬＣフィルタは、電源を共有する他の車載電気機器のキャリア周波数も考慮して、その共振周波数帯を設定する必要がある。しかしながら、車載電気機器の電気仕様は車種により異なるため、搭載される車種毎に個別の対応が必要となる。

ちなみに、こうした問題は、電源からの供給電力の電圧や周波数を変換する電力変換器を有する他の車載電気機器と共通の電源から電力供給を受ける車載電気機器であれば、電動圧縮機以外の車載電気機器でも同様に生じ得るものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、車載電気機器に設けられたＬＣフィルタを、電源を共有する他の車載電気機器の影響で発生する電気共振から好適に保護することのできるＬＣフィルタの保護装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電力変換器を備える第１の車載電気機器と、同じく電力変換器を備えるとともに、前記第１の車載電気機器と電源を共有する第２の車載電気機器とを有する車両における前記第１の車載電気機器の前記電力変換器と前記電源との間に設けられるＬＣフィルタの保護装置において、自己の共振周波数帯を変更可能に前記ＬＣフィルタを構成するとともに、その共振周波数帯を、同ＬＣフィルタを流れる電流のリップル量が前記ＬＣフィルタのコンデンサの耐電流に基づいて規定された規定値を超えた場合に切り換えることを要旨とする。

これによれば、第２の車載電気機器に設けられた電力変換器のキャリア周波数がＬＣフィルタの現状の共振周波数帯に近づいて、ＬＣフィルタを流れる電流のリップル量が規定値よりも大きくなると、ＬＣフィルタの共振周波数帯が切り換えられる。そしてこれにより、第２の車載電気機器に設けられた電力変換器のキャリア周波数からＬＣフィルタの共振周波数帯が離されて、リップル量の増大が抑えられる。

また、第１の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数についても、上記リップル量に基づいて切り換えるようにしても良い。こうした場合、ＬＣフィルタの共振周波数帯の切り換えることで、その共振周波数帯が自己の電力変換器のキャリア周波数に近づいても、そのキャリア周波数が切り換えられるため、共振周波数帯の切り換えに応じた自己干渉による電気共振の発生を好適に回避することができる。

さらに、ＬＣフィルタのコンデンサ要素の等価直列抵抗についても、上記リップル量に基づいて切り換えるようにしても良い。このようにすれば、ＬＣフィルタのコンデンサに流入するリップル電流の増大を好適に抑えることが可能となる。

また、上記課題を解決するため、請求項４に記載の発明は、電力変換器を備える第１の車載電気機器と、同じく電力変換器を備えるとともに、前記第１の車載電気機器と電源を共有する第２の車載電気機器とを有する車両における前記第１の車載電気機器の前記電力変換器と前記電源との間に設けられるＬＣフィルタの保護装置において、前記ＬＣフィルタを、その共振周波数帯を変更可能に構成するとともに、その共振周波数帯を、当該共振周波数帯内に前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数が存在する場合に切り換えるようにしている。

これによれば、第２の車載電気機器に設けられた電力変換器のキャリア周波数がＬＣフィルタの現状の共振周波数帯内に存在する場合に、そのキャリア周波数との干渉による電気共振を回避するように、ＬＣフィルタの共振周波数帯を切り換えることができる。

なお、第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数は、第２の車載電気機器側からのキャリア周波数情報の通信により確認したり、ＬＣフィルタを流れる電流のリップル量により確認したりすることが可能である。

さらに、第１の車載電気機器のキャリア周波数についても、第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数に基づき切り換えるようにしても良い。こうした場合、共振周波数帯の切り換えの結果、第１の車載電気機器内での自己干渉による電気共振が発生することを好適に回避することが可能となる。

また、ＬＣフィルタのコンデンサ要素の等価直列抵抗についても、第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数に基づき切り換えるようにしても良い。こうした場合、ＬＣフィルタのコンデンサ要素に流入するリップル電流の増大を好適に抑えることが可能となる。

なお、ＬＣフィルタの共振周波数帯の切り換えは、例えばＬＣフィルタのコンデンサ要素のキャパシタンス、及びコイル要素のインダクタンスのいずれか一方または双方を変化させることで行うことができる。

ちなみに、こうしたＬＣフィルタの保護装置は、例えば第１の車載電気機器を電動圧縮機とし、第２の車載電気機器を走行用モータとする構成としてその具現が可能である。

本発明のＬＣフィルタの保護装置によれば、車載電気機器に設けられたＬＣフィルタを、電源を共有する他の車載電気機器の影響で発生する電気共振から好適に保護することができる。

第１実施形態のＬＣフィルタの保護装置が適用される車両の電気的構成を模式的に示した略図。同実施形態の保護装置が適用されるＬＣフィルタの回路図。同実施形態に採用される保護制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態の制御態様の一例における、（ａ）車両インバータのキャリア周波数、（ｂ）ＬＣフィルタの入力電流のリップル量、及び（ｃ）切換スイッチの状態の推移を示すタイムチャート。同制御態様の一例における、（ａ）は車両インバータのキャリア周波数の切り換え前のＬＣフィルタのゲイン特性を示すグラフであり、（ｂ）は車両インバータのキャリア周波数の切り換え後のＬＣフィルタのゲイン特性を示すグラフである。第２実施形態の保護装置が適用されるＬＣフィルタの回路図。第３実施形態にかかるＬＣフィルタの保護装置が適用される車両の電気的構成を模式的に示した略図。同実施形態に採用される保護制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明のＬＣフィルタの保護装置を具体化した第１実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の保護装置は、車載用の電動圧縮機に設けられたＬＣフィルタに適用されるものとなっている。

図１に示すように、電動圧縮機１０は、プラス側の配線１１及びマイナス側の配線１２を介して、電源であるバッテリ１３に接続されている。電動圧縮機１０には、空調用の冷媒を圧縮する圧縮機１４、圧縮機１４を駆動する電動モータ１５、その電動モータ１５の駆動電力を制御するＡ／Ｃインバータ１６、バッテリ１３からそのＡ／Ｃインバータ１６に供給される電力のノイズを除去するＬＣフィルタ１７が設けられている。Ａ／Ｃインバータ１６は、スイッチング素子に供給される搬送波の周波数（キャリア周波数）をＰＭＷ（パルス幅変調）制御して、そのスイッチングパターンを変化させることで、電動モータ１５の駆動電力の周波数（駆動周波数）を変更可能に構成されている。また、ＬＣフィルタ１７は、コイルとコンデンサとを組み合せて構成されており、通過帯域を制限するバンドパスフィルタとして機能する。なお、後述するように、このＬＣフィルタ１７は、自己の共振周波数を変更可能に構成されている。

Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数、及びＬＣフィルタ１７の共振周波数帯は、電動圧縮機１０に設けられたＣＰＵ（中央演算処理装置）１８により制御されている。ＣＰＵ１８には、ＬＣフィルタ１７の出力端子間から分圧された電圧がＡ／Ｄ変換器１８ａを介して取り込まれるようになっている。

一方、バッテリ１３には、同じくプラス側の配線１１及びマイナス側の配線１２を介して、走行用モータ４０も接続されている。走行用モータ４０には、車両の動力を発生する電動機及び車両の減速時に回生発電を行う発電機として機能する発電電動機２０と、発電電動機２０の駆動電力を制御する車両インバータ１９とを備えている。発電電動機２０の駆動周波数は、車両インバータ１９のスイッチング素子のキャリア周波数をＰＭＷ（パルス幅変調）制御して、そのスイッチングパターンを変化させることで、変更されるようになっている。

次に、上述したＬＣフィルタ１７の詳細を説明する。
図２に示すように、ＬＣフィルタ１７のプラス側の入力端子２１及び出力端子２２を繋ぐプラス側の配線２３には、並列接続された２つのコイル２４、２５が設けられている。コイル２５には、切換スイッチ２６が直列接続されている。そして、切換スイッチ２６が閉じられると、フィルタ回路にコイル２５が接続され、開かれると、フィルタ回路からコイル２５が分離される。

一方、ＬＣフィルタ１７のマイナス側の入力端子２７及び出力端子２８は、マイナス側の配線２９により接続されている。そして、このマイナス側の配線２９と上記プラス側の配線２３とは、並列接続された２つのコンデンサ３０、３１を介して接続されている。コンデンサ３１には、切換スイッチ３２が直列接続されている。そして、切換スイッチ３２が閉じられると、フィルタ回路にコンデンサ３１が接続され、開かれると、フィルタ回路からコンデンサ３１が分離される。

こうしたＬＣフィルタ１７の２つの切換スイッチ２６、３２は、上述のＣＰＵ１８によりそれぞれ開閉されるようになっている。ＣＰＵ１８により、切換スイッチ２６、３２の開閉が切り換えられると、ＬＣフィルタ１７のコイル要素のインダクタンス、及びコンデンサ要素のキャパシタンスが変化して、ＬＣフィルタ１７のＬＣ値が変化する。そして、その結果、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられる。

以上のように構成された本実施形態において、ＣＰＵ１８は、ＬＣフィルタ１７の出力端子２２、２８間から分圧された電圧をＡ／Ｄ変換器１８ａを介して取り込むとともに、その電圧の推移から出力端子２２、２８間のリップル電圧を求めている。そして、ＣＰＵ１８は、そうしたリップル電圧から、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量を確認している。

さらに、ＣＰＵ１８は、そうして確認されたリップル量に基づき、上記２つの切換スイッチ２６、３２を開閉して、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を切り換えるようにしている。そしてこれにより、車両インバータ１９のキャリア周波数の干渉によるＬＣフィルタ１７の電気共振を回避することで、ＬＣフィルタ１７を保護している。

こうしたＬＣフィルタ１７の保護に係る制御は、図３に示す保護制御ルーチンの処理を通じて実施されている。同ルーチンの処理は、ＣＰＵ１８により、一定の制御周期毎に繰り返し実行されている。

さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量が確認される。続くステップＳ１０１では、確認されたリップル量が規定の判定値を超えているか否かが判定される。判定値には、コンデンサ３０、３１の耐電流よりも若干小さい値が設定されている。すなわち、ここでは、コンデンサ３０、３１に流入するリップル電流が耐電流に近づくまで大きくなっているか否かが判定されている。

ここで、確認されたリップル量が判定値以下であれば（Ｓ１０１：ＮＯ）、そのまま処理がステップＳ１０３に移行される。一方、確認されたリップル量が判定値を超えていれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２において、切換スイッチ２６、３２の開閉により、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられた後、ステップＳ１０３に処理が移行される。

ステップＳ１０３に処理が移行されると、そのステップＳ１０３において、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近いか否かが判定される。ここで、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数がＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近くなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、近ければ（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４において、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が切り換えられた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。このときのキャリア周波数は、ＬＣフィルタ１７の現状の共振周波数帯から十分に離れた値となるように切り換えられる。なお、ＣＰＵ１８には、ＬＣ値の変化前、変化後のＬＣフィルタ１７の共振周波数が予め記憶されており、その記憶された値に基づいて、上記ステップＳ１０３での判定が行われる。

続いて、図４を参照して、本実施形態のＬＣフィルタの保護装置における車両インバータ１９のキャリア周波数の切換時の制御動作を説明する。図４は、本実施形態の保護装置を採用する車両での車両インバータのキャリア周波数の切換前後における、（ａ）車両インバータ１９のキャリア周波数、（ｂ）ＬＣフィルタ１７の入力電流のリップル量、及び（ｃ）各切換スイッチ２６、３２の状態の推移の一例を示している。

図４の時刻ｔ１に車両インバータ１９のキャリア周波数が、その時点のＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近づくように切り換えられると、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量が増大するようになる。ただし、同図の時刻ｔ２にリップル量が判定値に達すると、切換スイッチ２６、３２が閉じられて、車両インバータ１９のキャリア周波数から離れるようにＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられる。そのため、車両インバータ１９のキャリア周波数の切換後に一旦は増大したリップル量は、その後、速やかに減少される。ちなみに、図５（ａ）は、時刻ｔ１において車両インバータ１９のキャリア周波数が切り換えられる前のＬＣフィルタ１７のゲイン特性を、図５（ｂ）は、時刻ｔ２において共振周波数帯が変更された後のＬＣフィルタ１７のゲイン特性をそれぞれ示している。

なお、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられると、共振周波数帯がＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数に近づいてしまい、電動圧縮機１０内の自己干渉による電気共振がＬＣフィルタ１７で発生することがある。そうした場合にも、本実施形態では、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯がＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数に近づくと、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が共振周波数帯から離れるように切り換えられる。

なお、こうした本実施形態では、電動圧縮機１０が上記第１の車載電気機器に、走行用モータ４０が上記第２の車載電気機器にそれぞれ相当する構成となっている。
以上説明した本実施形態のＬＣフィルタの保護装置によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）本実施形態では、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量に基づいて、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を切り換えるようにしている。より詳しくは、車両インバータ１９のキャリア周波数がＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近づいて電気共振が発生し、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量が大きくなったときに、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を車両インバータ１９のキャリア周波数から離れるように切り換えている。そのため、車両インバータ１９のキャリアの干渉によるＬＣフィルタ１７の電気共振の発生を回避し、その発生によるリップル量の増大からＬＣフィルタ１７を好適に保護することができる。

（２）本実施形態では、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯がＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数に近づいたときに、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数を切り換えるようにしている。そのため、電動圧縮機１０内の自己干渉によるＬＣフィルタ１７の電気共振の発生を好適に回避することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明のＬＣフィルタの保護装置を具体化した第２実施形態を、図６を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態及び後述の各実施形態にあって、上述の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を切り換えることで、車両インバータ１９のキャリア（搬送波）の干渉による電気共振からＬＣフィルタ１７を保護するようにしていた。ただし、状況によっては、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を切り換えても、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量を十分に抑え切れないことがある。そこで、本実施形態では、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量に基づき、ＬＣフィルタ１７のコンデンサ要素の等価直列抵抗（ＥＳＲ）を切り換えることで、コンデンサ３０、３１に流入するリップル電流の増大を抑えるようにしている。

図６に、本実施形態の保護装置が適用されるＬＣフィルタ１７０の構成を示す。このＬＣフィルタ１７０は、第１実施形態のＬＣフィルタ１７（図２）に、ＥＳＲの調整機能を追加したものとなっている。すなわち、ＬＣフィルタ１７０には、並列接続された２つのコンデンサ３０、３１と直列に抵抗３３が挿入されるとともに、その抵抗３３と並列に切換スイッチ３４が設置されている。この切換スイッチ３４が開かれると、抵抗３３がコンデンサ３０、３１に直列接続されて、コンデンサ３０、３１のＥＳＲが大きくなる。一方、切換スイッチ３４が閉じられると、抵抗３３の両端が直結されて、実質的に抵抗３３がフィルタ回路から切り離されるため、コンデンサ３０、３１のＥＳＲが小さくなる。

こうしたＥＳＲ調整用の切換スイッチ３４の開閉は、切換スイッチ２６、３２と同様に、ＣＰＵ１８により制御されている。ＣＰＵ１８は、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量が小さいときには切換スイッチ３４を開いておき、リップル量が大きくなると、ＬＣ値切換用の切換スイッチ２６、３２と共に切換スイッチ３４を閉じて、コンデンサ３０、３１のＥＳＲを増大させるようにしている。

こうした本実施形態のＬＣフィルタの保護装置によれば、ＬＣフィルタ１７の共振周波数の切り換え、及びコンデンサ３０、３１のＥＳＲの増大の双方により、コンデンサ３０、３１に流入するリップル電流の増大が抑えられる。そのため、ＬＣフィルタ１７の共振周波数の可変範囲を十分に確保できず、その切り換えだけではＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量の増大を十分に抑えられない場合にも、コンデンサ３０、３１を好適に保護することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明のＬＣフィルタの保護装置を具体化した第３実施形態を、図７及び図８を併せ参照して詳細に説明する。

上述の第１実施形態では、ＣＰＵ１８は、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量に基づいて、ＬＣフィルタ１７の共振周波数を切り換えるようにしていた。これに対して本実施形態の保護装置では、ＣＰＵ１８は、発電電動機２０側から通信されたキャリア周波数情報の通信に基づいて、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯を切り換えるようにしている。

図７に示すように、発電電動機２０の駆動電力を調整する車両インバータ１９のキャリア周波数は、車両ＥＣＵ（電子制御ユニット）３５により制御されている。そして、この車両ＥＣＵ３５から電動圧縮機１０のＣＰＵ１８に、車両インバータ１９のキャリア周波数情報が送信されるようになっている。

キャリア周波数情報としては、例えば車両インバータ１９のキャリア周波数の現在の値そのものを用いることができる。また、車両インバータ１９のキャリア周波数が切り換えられる都度、そのキャリア周波数の変化量をキャリア周波数情報としてＣＰＵ１８に送信しても、初期の車両インバータ１９のキャリア周波数さえ判っていれば、現在の車両インバータ１９のキャリア周波数の確認が可能となる。また、車両インバータ１９のキャリア周波数の実際の切り換えに先立って、切換後のキャリア周波数をキャリア周波数情報としてＣＰＵ１８に送信するようにしても良い。いずれにせよ、ＣＰＵ１８が車両インバータ１９のキャリア周波数を確認可能な情報であれば、キャリア周波数情報として用いることが可能である。

こうした本実施形態では、図８に示す保護制御ルーチンの処理を通じて、ＬＣフィルタ１７の保護に係る制御が実施されている。同ルーチンの処理は、ＣＰＵ１８により、一定の制御周期毎に繰り返し実行されている。

さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、車両ＥＣＵ３５から受信したキャリア周波数情報に基づいて、車両インバータ１９のキャリア周波数が確認される。そして、続くステップＳ２０１において、車両インバータ１９のキャリア周波数が、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近いか否かが判定される。ここで、車両インバータ１９のキャリア周波数が、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯から十分に離れていれば（Ｓ２０１：ＮＯ）、そのまま処理がステップＳ２０３に移行される。一方、車両インバータ１９のキャリア周波数が共振周波数帯に近ければ（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２において、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられた後、ステップＳ２０３に処理が移行される。

ステップＳ２０３に処理が移行されると、そのステップＳ２０３において、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近いか否かが判定される。ここで、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数がＬＣフィルタ１７の共振周波数帯から十分離れていれば（Ｓ２０３：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、近ければ（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４において、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が切り換えられた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。このときのキャリア周波数は、ＬＣフィルタ１７の現状の共振周波数帯から十分に離れた値となるように切り換えられる。

こうした本実施形態のＬＣフィルタの保護装置においても、車両インバータ１９のキャリア周波数がＬＣフィルタ１７の共振周波数帯に近づいて、ＬＣフィルタ１７の入力電流のリップル量が大きくなると、車両インバータ１９のキャリア周波数から離れるようにＬＣフィルタ１７の共振周波数帯が切り換えられる。また、その切り換えにより、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯がＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数に近づくと、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯から離れるようにＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数が切り換えられる。よって、本実施形態のＬＣフィルタの保護装置によっても、上記（１）、（２）に記載の効果が奏せられる。

なお、第２実施形態のＥＳＲ調整機能付きのＬＣフィルタ１７０を採用する場合にも、そのＥＳＲの切り換えを、車両ＥＣＵ３５から受信したキャリア周波数情報に基づいて行うようにすることも可能である。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
○ 第１実施形態では、ＬＣフィルタ１７の出力端子間のリップル電圧を計測することで、ＬＣフィルタ１７を流れる電流のリップル量を確認していた。こうしたリップル量の確認を他の態様で行うようにしても良い。

○ 上記実施形態では、並列接続された２つのコイル２４、２５のうちの一つ（コイル２５）を、切換スイッチ２６の開閉によってフィルタ回路に接続、分離することで、ＬＣフィルタ１７、１７０のコイル要素のインダクタンスを変化させていた。こうしたインダクタンスの変化を他の態様で行うようにしても良い。例えば２つのコイルを直列に接続し、そのうちの一方と並列に切換スイッチを接続する。そして、切換スイッチを閉じて、そのコイルの両端を短絡させることでも、ＬＣフィルタ１７、１７０のコイル要素のインダクタンスを変化させることが可能である。

○ 上記実施形態では、並列接続された２つのコンデンサ３０、３１のうちの一つ（コンデンサ３１）を、切換スイッチ３２の開閉によってフィルタ回路に接続、分離することで、ＬＣフィルタ１７、１７０のコンデンサ要素のキャパシタンスを変化させていた。こうしたキャパシタンスの変化を他の態様で行うようにしても良い。例えば２つのコンデンサを直列に接続し、そのうちの一方と並列に切換スイッチを接続する。そして、切換スイッチを閉じて、そのコンデンサの両端を短絡させることでも、ＬＣフィルタ１７、１７０のコンデンサ要素のキャパシタンスを変化させることが可能である。

○ 上記実施形態では、ＬＣフィルタ１７、１７０の共振周波数帯の切り換えを、ＬＣフィルタのコンデンサ要素のキャパシタンス及びコイル要素のインダクタンスの双方を変化させることで行うようにしていた。こうしたＬＣフィルタ１７、１７０の共振周波数帯を切り換えを、キャパシタンス、インダクタンスのいずれか一方のみを変化させることで行うようにしても良い。

○ 上記実施形態でのＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数の切り換えを、ＬＣフィルタ１７、１７０を流れる電流のリップル量に基づき行うようにしても良い。すなわち、ＬＣフィルタ１７、１７０の共振周波数を切り換えて、車両インバータ１９のキャリア周波数の干渉による電気共振を回避しても、リップル量が小さくならなければ、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数の干渉による電気共振が生じていることになる。よって、リップル量が一定値以上となったときにＡ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数を切り換えるようにすれば、ＬＣフィルタ１７の共振周波数帯の切り換えの結果、電動圧縮機１０内の自己干渉によるＬＣフィルタ１７の電気共振が発生することを好適に回避することができる。

○ ＬＣフィルタ１７、１７０の共振周波数帯を切り換えても、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数がその共振周波数帯から十分に離れた状態が維持されるのであれば、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数の切り換えは行わないようにしても良い。

○ ＬＣフィルタ１７、１７０の共振周波数帯、ＥＳＲ、Ａ／Ｃインバータ１６のキャリア周波数の切り換えを多段階に行うようにしても良い。
○ 上記実施形態では、車両の走行用モータ４０に設けられた車両インバータ１９のキャリア（搬送波）の干渉によって発生する電気共振からＬＣフィルタ１７を保護する場合を説明した。電動圧縮機１０と電源を共有し、そのキャリアの干渉でＬＣフィルタ１７の電気共振を起し得る電力変換器を備える車載電気機器が走行用モータ４０以外に存在する場合には、そうした車載電気機器の電力変換器のキャリアの干渉による電気共振からＬＣフィルタ１７を保護するように本発明の保護装置を構成することもできる。なお、そうした車載電気機器の電力変換器は、搬送波の周波数により、出力電力の電圧や周波数を変更可能な電力変換器であれば、例えばＤＣ−ＤＣコンバータや昇圧回路などのインバータ以外の電力変換器であっても良い。

○ 上記実施形態では、電動圧縮機１０に設けられたＬＣフィルタ１７の保護装置として本発明を具体化した場合を説明したが、電動圧縮機１０以外の車載電気機器に設けられたＬＣフィルタの保護装置として本発明を具体化することもできる。

１０…電動圧縮機、１１…配線、１２…配線、１３…バッテリ、１４…圧縮機、１５…電動モータ、１６…Ａ／Ｃインバータ、１７…ＬＣフィルタ、１８…ＣＰＵ、１９…Ａ／Ｄ変換器、１９…車両インバータ、２０…発電電動機、２１…入力端子、２２…出力端子、２３…配線、２４…コイル、２５…コイル、２６…切換スイッチ、２７…入力端子、２８…出力端子、２９…配線、３０…コンデンサ、３１…コンデンサ、３２…切換スイッチ、３３…抵抗、３４…切換スイッチ、３５…車両ＥＣＵ、４０…走行用モータ、１７０…ＬＣフィルタ。

Claims

電力変換器を備える第１の車載電気機器と、同じく電力変換器を備えるとともに、前記第１の車載電気機器と電源を共有する第２の車載電気機器とを有する車両における前記第１の車載電気機器の前記電力変換器と前記電源との間に設けられるＬＣフィルタの保護装置において、
自己の共振周波数帯を変更可能に前記ＬＣフィルタを構成するとともに、そのＬＣフィルタの共振周波数帯を、同ＬＣフィルタを流れる電流のリップル量が前記ＬＣフィルタのコンデンサの耐電流に基づいて規定された規定値を超えた場合に切り換えることを特徴とするＬＣフィルタの保護装置。
前記第１の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数を、前記リップル量に基づき切り換える請求項１に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記ＬＣフィルタのコンデンサ要素の等価直列抵抗を、前記リップル量に基づき切り換える請求項１又は２に記載のＬＣフィルタの保護装置。
電力変換器を備える第１の車載電気機器と、同じく電力変換器を備えるとともに、前記第１の車載電気機器と電源を共有する第２の車載電気機器とを有する車両における前記第１の車載電気機器の前記電力変換器と前記電源との間に設けられるＬＣフィルタの保護装置において、
自己の共振周波数帯を変更可能に前記ＬＣフィルタを構成するとともに、その共振周波数帯を、当該共振周波数帯内に前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数が存在する場合に切り換えることを特徴とするＬＣフィルタの保護装置。
前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数を、同第２の車載電気機器側からのキャリア周波数情報の通信により確認する請求項４に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数を、同ＬＣフィルタを流れる電流のリップル量により確認する請求項４に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記第１の車載電気機器のキャリア周波数を、前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数に応じて切り換える請求項４〜６のいずれか１項に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記ＬＣフィルタのコンデンサ要素の等価直列抵抗を、前記第２の車載電気機器の電力変換器のキャリア周波数に応じて切り換える請求項４〜７のいずれか１項に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記共振周波数帯の切り換えは、前記ＬＣフィルタのコンデンサ要素のキャパシタンス及びコイル要素のインダクタンスの少なくとも一方を変化させることで行われる請求項１〜８のいずれか１項に記載のＬＣフィルタの保護装置。
前記第１の車載電気機器が電動圧縮機であり、前記第２の車載電気機器が走行用モータである請求項１〜９のいずれか１項に記載のＬＣフィルタの保護装置。