KR20170006269A - 차량 탑재용 인버터 장치 및 차량 탑재용 전동 압축기 - Google Patents

차량 탑재용 인버터 장치 및 차량 탑재용 전동 압축기 Download PDF

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šœ스케 암보
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Abstract

차량 탑재용 인버터 장치는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된다. 차량 탑재용 인버터 장치는, 복수의 스위칭 소자를 갖는 회로와, 회로의 입력측에 설치되고, 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부를 구비한다. 노이즈 저감부는, 코어와 코어의 제1 권회부에 권회된 제1 권선과 코어의 제2 권회부에 권회된 제2 권선을 갖는 코먼 모드 초크 코일에 의해서 구성된다.

Description

차량 탑재용 인버터 장치 및 차량 탑재용 전동 압축기{VEHICLE INVETER DEVICE AND MOTOR-DRIVEN COMPRESSOR}
본 발명은, 차량 탑재용 인버터 장치 및 차량 탑재용 전동 압축기에 관한 것이다.
종래부터, 스위칭 소자를 갖고, 또한, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 차량 탑재용 인버터 장치가 알려져 있다. 예를 들면 일본특허 제5039515호 공보 참조. 당해 차량 탑재용 인버터 장치는, 예를 들면 상기 공보에 나타내는 바와 같이, 차량에 탑재된 전동 압축기의 전동 모터를 구동하는데 이용된다.
차량 탑재용 인버터 장치의 변환 대상의 직류 전력에는, 코먼 모드 노이즈(Common Mode Noise) 및 노멀 모드 노이즈(Normal Mode Noise)의 쌍방이 혼입할 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 이들 노이즈에 의해서, 차량 탑재용 인버터 장치에 의한 전력 변환이 정상적으로 행해지지 않는 경우가 있다. 그렇다고 해서 차량에 탑재되는 관계상, 차량 탑재용 인버터 장치의 대형화는 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 대형화를 억제하면서, 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감할 수 있는 차량 탑재용 인버터 장치 및 당해 차량 탑재용 인버터 장치를 구비한 차량 탑재용 전동 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하는 제1 실시 형태는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 차량 탑재용 인버터 장치를 제공한다. 차량 탑재용 인버터 장치는, 복수의 스위칭 소자를 갖는 회로와, 상기 회로의 입력측에 설치되고, 상기 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부를 구비한다. 상기 노이즈 저감부는, 코어(core)와 상기 코어의 제1 권회부에 권회된 제1 권선과 상기 코어의 제2 권회부에 권회된 제2 권선을 갖는 코먼 모드 초크 코일(choke coil)에 의해서 구성된다. 상기 코먼 모드 초크 코일에 의해서 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감된 직류 전력이 상기 회로에 입력된다.
상기 목적을 달성하는 제2 실시 형태는, 소정의 차량 탑재용 기기 및 차량 탑재용 축전 장치를 공용하도록 구성된 차량 탑재용 인버터 장치를 제공한다. 차량 탑재용 인버터 장치는, 상기 차량 탑재용 축전 장치로부터 공급되는 직류 전력을, 차량 탑재용 전동 압축기에 설치된 전동 모터를 구동 가능한 교류 전력으로 변환하도록 구성된다. 차량 탑재용 인버터 장치는, 상기 직류 전력에 포함되어 있는 유입 리플(ripple) 성분을 저감시키는 LC 필터와, 상기 LC 필터에 의해서 유입 리플 성분이 저감된 직류 전력을 상기 교류 전력으로 변환하는 변환 회로로서, PWM 제어되는 복수의 스위칭 소자를 갖는 변환 회로를 구비한다. 상기 LC 필터는 로우 패스 필터(Low Pass Filter) 회로이다. 상기 LC 필터의 공진 주파수는, 상기 유입 리플 성분의 주파수의 변동 범위를 포함하는 노이즈 주파수 대역보다도 높게 설정되어 있다. 상기 복수의 스위칭 소자의 PWM 제어에 이용되는 캐리어 신호의 주파수는, 상기 LC 필터의 컷 오프 주파수(cutoff frequency)보다도 높게 설정되어 있다.
상기 목적을 달성하는 제3 실시형태는, 차량 탑재용 전동 압축기를 제공한다. 차량 탑재용 전동 압축기는, 전동 모터를 갖는 차량 탑재용 전동 압축기와, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태의 차량 탑재용 인버터 장치를 구비한다. 상기 회로의 출력측은, 상기 전동 모터에 접속되어 있다.
도 1은 차량 탑재용 인버터 장치, 전동 압축기 및 차량 탑재용 공조 장치를 개략적으로 나타내는 일부 파단도이다.
도 2는 노이즈 저감부의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 노이즈 저감부의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 코먼 모드 초크 코일의 일부 파단도이다.
도 5는 차량 탑재용 인버터 장치의 전기적 구성을 나타내는 등가 회로도이다.
도 6은 파워 컨트롤 유닛(PCU)의 전기적 구성의 일부를 나타내는 회로도이다.
도 7은 노멀 모드 노이즈에 대한 로우 패스 필터 회로의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 파워 모듈에서 발생하는 리플 노이즈에 대한 로우 패스 필터 회로의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 다른예의 코먼 모드 초크 코일을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 10은 또 다른 코먼 모드 초크 코일을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이하, 차량 탑재용 인버터 장치 및 당해 차량 탑재용 인버터 장치가 탑재된 전동 압축기의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 전동 압축기는, 차량에 탑재되어 있어, 차량 탑재용 공조 장치에 이용되고 있다. 즉, 본 실시 형태의 전동 압축기는 차량 탑재용이다. 이하, 차량 탑재용 공조 장치 및 전동 압축기의 개요에 대하여 설명한 후, 차량 탑재용 인버터 장치에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와같이, 차량 탑재용 공조 장치(100)는, 전동 압축기(10)와, 전동 압축기(10)에 대하여 유체로서의 냉매를 공급하는 외부 냉매 회로(101)를 구비하고 있다. 외부 냉매 회로(101)는, 예를 들면 열교환기 및 팽창 밸브를 갖고 있다. 차량 탑재용 공조 장치(100)는, 전동 압축기(10)에 의해서 냉매가 압축되고, 또한, 외부 냉매 회로(101)에 의해서 냉매의 열교환 및 팽창이 행해짐으로써, 차내의 냉난방을 행한다.
차량 탑재용 공조 장치(100)는, 당해 차량 탑재용 공조 장치(100)의 전체를 제어하는 공조 ECU(102)를 구비하고 있다. 공조 ECU(102)는, 차내 온도나 카 에어콘의 설정 온도 등의 파라미터를 파악 가능하게 구성되어 있고, 이들 파라미터에 기초하여, 전동 압축기(10)에 대하여 ON/OFF 지령 등과 같은 각종 지령을 송신한다.
전동 압축기(10)는, 외부 냉매 회로(101)로부터 냉매가 흡입되는 흡입구(11a)가 형성된 하우징(11)과, 하우징(11)에 수용된 압축부(12) 및 전동 모터(13)를 구비하고 있다.
하우징(11)은, 전체로서 대략 원통 형상으로, 전열성을 갖는 재료(알루미늄 등의 금속)로 형성되어 있다. 하우징(11)은, 냉매가 토출되는 토출구(11b)를 갖는다. 또한, 하우징(11)은, 차량의 보디에 접지되어 있다.
압축부(12)는, 후술하는 회전축(21)이 회전함으로써, 흡입구(11a)로부터 하우징(11) 내에 흡입된 냉매를 압축하고, 그 압축된 냉매를 토출구(11b)로부터 토출한다. 또한, 압축부(12)는, 스크롤 타입(scroll type), 피스톤 타입(piston type), 베인 타입(vane type) 등의 임의의 타입이라도 좋다.
전동 모터(13)는, 압축부(12)를 구동한다. 전동 모터(13)는, 예를 들면 하우징(11)에 대하여 회전 가능하게 지지된 원기둥형상의 회전축(21)과, 당해 회전축(21)에 대하여 고정된 원통 형상의 로우터(22)와, 하우징(11)에 고정된 스테이터(23)를 갖는다. 회전축(21)의 축심은, 원통 형상의 하우징(11)의 축심과 일치하고 있다. 스테이터(23)는, 원통 형상의 스테이터 코어(24)와, 스테이터 코어(24)의 티스(teeth)에 권회된 코일(25)을 갖고 있다. 로우터(22) 및 스테이터(23)는, 회전축(21)의 직경 방향에서 서로 대향하고 있다. 코일(25)이 통전됨으로써 로우터(22) 및 회전축(21)이 회전하고, 압축부(12)에 의한 냉매의 압축이 행해진다. 또한, 전동 모터(13)의 구동 전류는, 제어 신호의 전류와 비교하여 높아, 예를 들면 10A 이상, 바람직하게는 20A 이상이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 전동 압축기(10)는, 전동 모터(13)를 구동시키는 차량 탑재용 인버터 장치(30)와, 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 수용된 인버터 케이스(31)를 구비하고 있다.
인버터 케이스(31)는, 전열성을 갖는 재료(예를 들면 알루미늄 등의 금속)로 형성되어 있다. 인버터 케이스(31)는, 하우징(11), 상세하게는 하우징(11)의 축선 방향의 양 벽부 중 토출구(11b)와는 반대측의 벽부(11c)에 대하여 접촉하고 있는 판상의 베이스 부재(32)와, 당해 베이스 부재(32)에 대하여 장착된 바닥이 있는 통형상의 커버 부재(33)를 갖는다. 베이스 부재(32)와 커버 부재(33)는, 고정구로서의 볼트(34)에 의해서 하우징(11)에 고정되어 있다. 이에 따라, 인버터 케이스(31) 및 당해 인버터 케이스(31)에 수용되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 부착되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 전동 압축기(10)에 일체화되어 있다.
또한, 인버터 케이스(31)와 하우징(11)은 접촉하고 있기 때문에, 양자는 열적(熱的)으로 결합하고 있다. 그리고, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 하우징(11)과 열적으로 결합하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 인버터 케이스(31) 내의 공간과 하우징(11) 내의 공간을 연통하는 연통구멍은 형성되어 있지 않고, 인버터 케이스(31) 내에는, 냉매가 직접 유입되지 않도록 되어 있다.
인버터 케이스(31)가 부착되어 있는 하우징(11)의 벽부(11c)는, 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치되어 있다. 이 점에 주목하면, 인버터 케이스(31)는, 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치되어 있다고도 할 수 있다. 그리고, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 회전축(21)의 축선 방향으로 배열되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 전동 압축기(10)는, 소위 인 라인형(in-line type)이다.
차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 예를 들면 베이스 부재(32)에 고정된 회로 기판(41)과, 당해 회로 기판(41)에 실장된 파워 모듈(42)을 구비하고 있다. 파워 모듈(42)의 출력측은, 하우징(11)의 벽부(11c)에 설치된 기밀 단자(도시 생략)를 통하여, 전동 모터(13)의 코일(25)과 전기적으로 접속되어 있다. 파워 모듈(42)은, 복수의 스위칭 소자(Qu1, Qu2, Qｖ1, Qｖ2, Qw1, Qw2)(이후 간단히 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)라고도 한다)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 파워 모듈(42)이 「복수의 스위칭 소자에 의해서 구성된 회로」 및 「변환 회로」에 대응한다.
인버터 케이스(31)(상세하게는 커버 부재(33))에는 커넥터(43)가 설치되어 있다. 커넥터(43)를 통하여, 차량에 탑재된 DC 전원(E)으로부터 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 직류 전력이 공급된다. 공조 ECU(102)와 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 차량에는, DC 전원(E)에 병렬로 접속된 전원용 콘덴서(C0)가 설치되어 있다(도 5 참조). 또한, 전원용 콘덴서(C0)는, 예를 들면 전해 콘덴서로 구성되어 있다.
차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 커넥터(43)와 파워 모듈(42)의 입력측을 전기적으로 접속하는 2개의 배선(EL1, EL2)을 구비하고 있다. 제1 배선(EL1)은, 커넥터(43)를 통하여, DC 전원(E)의 ＋단자(정극 단자)에 접속되어 있는 것과 더불어, 파워 모듈(42)의 제1의 입력 단자인 제1 모듈 입력 단자(42a)에 접속되어 있다. 제2 배선(EL2)은, 커넥터(43)를 통하여, DC 전원(E)의 －단자(부극 단자)에 접속되어 있는 것과 더불어, 파워 모듈(42)의 제2의 입력 단자인 제2 모듈 입력 단자(42b)에 접속되어 있다. 2개의 배선(EL1, EL2)을 통하여 파워 모듈(42)에 직류 전력이 입력되어 있는 상황에 있어서 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)가 주기적으로 ON/OFF함으로써, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 당해 교류 전력을 전동 모터(13)의 코일(25)로 출력한다. 이에 따라, 전동 모터(13)가 구동한다.
또한, 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 취급하는 전류(환언하면 전력)는, 전동 모터(13)를 구동시키는 크기로서, 제어 신호의 전류(환언하면 전력)와 비교하여 크다. 예를 들면, 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 취급하는 전류는 10A 이상, 바람직하게는 20A 이상이다. 또한, DC 전원(E)은, 예를 들면 2차 전지나 캐패시터 등과 같은 차량 탑재용 축전 장치이다.
여기서, 커넥터(43)로부터 파워 모듈(42)을 향해서 전송되는 직류 전력, 상세하게는 양 배선(EL1, EL2)을 전송하는 직류 전력에는, 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 포함되는 경우가 있다.
코먼 모드 노이즈란, 양 배선(EL1, EL2)에 동일 방향의 전류가 흐르는 노이즈이다. 당해 코먼 모드 노이즈는, 예를 들면 차량 탑재용 인버터 장치(30)(환언하면 전동 압축기(10))와 DC 전원(E)이, 양 배선(EL1, EL2) 이외의 경로(예를 들면 차량의 보디 등)를 통하여 전기적으로 접속되어 있는 경우에 생길 수 있다. 노멀 모드 노이즈란, 직류 전력에 중첩된 소정의 주파수를 갖는 노이즈로서, 순간적으로 보면 양 배선(EL1, EL2)에, 서로 역방향의 전류가 흐르는 노이즈이다. 노멀 모드 노이즈는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 직류 전력에 포함되는 유입 리플 성분이라고도 할 수 있다. 노멀 모드 노이즈의 상세에 대해서는 후술한다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 커넥터(43)로부터 파워 모듈(42)을 향해서 전송되는 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부(50)를 구비하고 있다. 노이즈 저감부(50)는, 양 배선(EL1, EL2) 상에 설치되어 있고, 커넥터(43)로부터 공급된 직류 전력은, 노이즈 저감부(50)를 통과하여, 파워 모듈(42)에 입력된다.
노이즈 저감부(50)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이, 노이즈 저감부(50)는, 예를 들면 코먼 모드 초크 코일(51)을 구비하고 있다. 코먼 모드 초크 코일(51)은, 코어(52)와, 코어(52)에 권회된 제1 권선(53a) 및 제2 권선(53b)을 갖고 있다.
코어(52)는, 예를 들면 다각형(본 실시 형태에서는 사각형)의 환상이다. 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 코어(52)는, 제1 권선(53a)이 권회된 제1 권회부(52a)와, 제2 권선(53b)이 권회된 제2 권회부(52b)와, 양 권선(53a, 53b)이 권회되어 있지 않고 코어(52)의 표면(52c)이 노출된 노출부(52d)를 갖고 있다. 양 권선(53a, 53b)은, 서로의 권회 축방향이 일치한 상태에서 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 양 권선(53a, 53b)은, 서로 평행하게 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 양 권선(53a, 53b)의 권수(卷數)(턴수)는 동일하게 설정되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 코어(52)는, 1개의 부품(parts)으로 구성되어 있다. 단, 이에 한정되지 않고, 코어(52)는, 예를 들면 대칭 형상의 2개의 부품을 연결시킴으로써 구성되어 있어도 좋고, 3이상의 부품으로 구성되어도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 제1 권선(53a)으로부터 인출된 제1 입력 단자(61) 및 제1 출력 단자(62)와, 제2 권선(53b)으로부터 인출된 제2 입력 단자(63) 및 제2 출력 단자(64)를 갖고 있다.
도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 배선(EL1)은, DC 전원(E)의 ＋단자와 파워 모듈(42)을 접속하는데 이용되고 있다. 제1 배선(EL1)은, 커넥터(43)와 제1 입력 단자(61)를 접속하는 제1 커넥터 배선(EL11)과, 제1 출력 단자(62)와 제1 모듈 입력 단자(42a)를 접속하는 제1 모듈 배선(EL12)을 구비하고 있다.
제2 배선(EL2)은, DC 전원(E)의 －단자와 파워 모듈(42)을 접속하는데 이용되고 있다. 제2 배선(EL2)은, 커넥터(43)와 제2 입력 단자(63)를 접속하는 제2 커넥터 배선(EL21)과, 제2 출력 단자(64)와 제2 모듈 입력 단자(42b)를 접속하는 제2 모듈 배선(EL22)을 구비하고 있다. 이에 따라, DC 전원(E)의 직류 전력은, 양 커넥터 배선(EL11, EL21)→양 권선(53a, 53b)→양 모듈 배선(EL12, EL22)을 통과하여, 파워 모듈(42)로 입력되게 된다. 즉, 양 모듈 배선(EL12, EL22)은, 코먼 모드 초크 코일(51)의 출력측과 파워 모듈(42)의 입력측을 접속하고 있다. 이 경우, 양 권선(53a, 53b)은, 배선(EL1, EL2) 상에 설치되어 있다고도 할 수 있다. 또한, 양 단자(61, 62)는 제1 권선(53a)의 양 단부라고도 할 수 있고, 양 단자(63, 64)는 제2 권선(53b)의 양 단부라고도 할 수 있다.
코먼 모드 초크 코일(51)은, 양 배선(EL1, EL2)에 코먼 모드 전류가 흐르는 경우에는 임피던스(상세하게는 인덕턴스)가 상대적으로 커지고, 양 배선(EL1, EL2)에 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 임피던스가 상대적으로 작아지도록 구성되어 있다. 상세하게는, 양 배선(EL1, EL2)(환언하면 양 권선(53a, 53b))에 동일 방향의 전류인 코먼 모드 전류가 흐르는 경우에는 서로 강하게 하는 자속이 발생하는 한편, 양 배선(EL1, EL2)에 서로 역방향의 전류인 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 서로 부정하는 자속이 발생하도록, 양 권선(53a, 53b)은 권회되어 있다.
여기서, 코어(52)에 노출부(52d)가 설치되어 있기 때문에, 양 배선(EL1, EL2)에 노멀 모드 전류가 흐르고 있는 상황에 있어서 코먼 모드 초크 코일(51)에는 누설 자속이 발생하고 있다. 즉, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류에 대하여 소정의 인덕턴스를 갖고 있다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 노이즈 저감부(50)는, 코먼 모드 노이즈를 저감시키는 바이패스 콘덴서(71, 72)와, 바이패스 콘덴서(71, 72)와는 별도로 설치된 평활 콘덴서(73)를 구비하고 있다. 평활 콘덴서(73)는, 예를 들면 필름 콘덴서로 구성되어 있다. 이들 전기적 접속에 대해서는 후술한다.
본 실시 형태에서는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 양 바이패스 콘덴서(71, 72)와 평활 콘덴서(73)가 부착되는 부착 부재(80)를 구비하고 있다. 부착 부재(80)는, 예를 들면 판상의 부착 베이스부(81)와, 부착 베이스부(81)의 한쪽의 판면으로부터 기립한 제1 틀(82) 및 제2 틀(83)을 갖고 있다. 부착 베이스부(81)는, 예를 들면 회로 기판(41)에 고정되어 있다.
제1 틀(82)은, 코어(52)의 형상에 대응시켜 형성되어 있다. 상세하게는, 제1 틀(82)은, 코어(52)보다도 한둘레 크게 형성된 사각형의 틀이다. 코먼 모드 초크 코일(51)은, 제1 틀(82)에 끼워넣어져 있고, 당해 제1 틀(82) 내에 수용되어 있다.
제2 틀(83)은, 전체로서 대략 사각형이다. 제2 틀(83) 내에는, 칸막이벽(84)이 설치되어 있다. 당해 칸막이벽(84)에 의해서, 제2 틀(83) 내의 공간은 3개의 수용 공간(91∼93)으로 구획(define)되어 있다. 수용 공간(91∼93)은, 콘덴서(71∼73)의 형상에 대응시켜 형성되어 있다. 그리고, 각 콘덴서(71∼73)는, 당해 각 콘덴서(71∼73)에 대응하는 수용 공간(91∼93)에 수용되어 있다. 이에 따라, 코먼 모드 초크 코일(51)과, 각 콘덴서(71∼73)는 유닛화(모듈화)되어 있다. 환언하면, 부착 부재(80)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 각 콘덴서(71∼73)를 유닛화시키는 것이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 부착 베이스부(81)에는, 각 단자(61∼64)가 삽입 통과 가능한 관통구멍(81a)이 형성되어 있다. 각 단자(61, 62, 63, 64)는, 관통구멍(81a)을 삽입 통과한 상태에서, 대응하는 배선(EL11, EL12, EL21, EL22)에 접속되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 각 콘덴서(71∼73)에도 단자가 설치되어 있고, 당해 단자가 부착 부재(80)에 형성된 관통구멍을 통과하여 배선에 접속되어 있다.
또한, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 각 콘덴서(71∼73)보다도 파워 모듈(42)로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 상세하게는, 각 콘덴서(71∼73)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 파워 모듈(42)의 사이에 배치되어 있다.
또한, 양 권선(53a, 53b) 및 각 콘덴서(71∼73)는, 하우징(11)의 벽부(11c)와 열적으로 결합하고 있다. 상세하게는, 양 권선(53a, 53b) 및 각 콘덴서(71∼73)는, 하우징(11)의 벽부(11c)에 접촉하고 있는 베이스 부재(32)에 접촉하고 있다. 양 권선(53a, 53b) 및 각 콘덴서(71∼73)에서 발생한 열은, 베이스 부재(32) 및 벽부(11c)에 전달되어, 하우징(11) 내의 냉매에 의해서 흡수된다.
다음에, 도 5를 이용하여 노이즈 저감부(50)의 전기적 접속에 대하여, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 전기적 구성과 함께 설명한다.
이미 설명한 대로, 노이즈 저감부(50)는, 파워 모듈(42)(상세하게는 스위칭 소자(Qu1∼Qw2))의 입력측에 설치되어 있다. 구체적으로는, 노이즈 저감부(50)의 코먼 모드 초크 코일(51)은, 양 커넥터 배선(EL11, EL21)과 양 모듈 배선(EL12, EL22)의 사이에 개재하고 있다.
여기서, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류가 흐른 경우에 누설 자속을 발생시킨다. 이 점을 감안하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 양 권선(53a, 53b)과는 별개로, 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)을 갖고 있는 것으로 간주할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 코먼 모드 초크 코일(51)은, 등가 회로로서 본 경우, 양 권선(53a, 53b)과 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)의 쌍방을 갖고 있다. 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)과 권선(53a, 53b)은 서로 직렬로 접속되어 있다.
양 바이패스 콘덴서(71, 72)는, 서로 직렬로 접속되어 있다. 상세하게는, 노이즈 저감부(50)는, 제1 바이패스 콘덴서(71)의 일단, 즉 제1단과 제2 바이패스 콘덴서(72)의 일단, 즉 제1단을 접속하는 바이패스선(EL3)을 구비하고 있다. 당해 바이패스선(EL3)은 차량의 보디에 접지되어 있다.
또한, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)의 직렬 접속체는, 코먼 모드 초크 코일(51)에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 상세하게는, 제1 바이패스 콘덴서(71)의 타단, 즉 제1단과는 반대측의 제2단은, 제1 권선(53a)(제1 출력 단자(62))과 파워 모듈(42)(제1 모듈 입력 단자(42a))을 접속하는 제1 모듈 배선(EL12)에 접속되어 있다. 제2 바이패스 콘덴서(72)에 있어서의 타단, 즉 제1단과는 반대측의 제2단은, 제2 권선(53b)(제2 출력 단자(64))과 파워 모듈(42)(제2 모듈 입력 단자(42b))을 접속하는 제2 모듈 배선(EL22)에 접속되어 있다.
평활 콘덴서(73)는, 코먼 모드 초크 코일(51)의 출력측 또한 파워 모듈(42)의 입력측에 설치되어 있다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)는, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)의 직렬 접속체와 파워 모듈(42)의 사이에 설치되어 있고, 양자에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)의 일단, 즉 제1단은, 제1 모듈 배선(EL12)에 있어서의 제1 바이패스 콘덴서(71)와의 접속점(P1)으로부터 파워 모듈(42)까지의 부분에 접속되고, 평활 콘덴서(73)의 타단, 제2단은, 제2 모듈 배선(EL22)에 있어서의 제2 바이패스 콘덴서(72)와의 접속점(P2)으로부터 파워 모듈(42)까지의 부분에 접속되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 코먼 모드 초크 코일(51)과 평활 콘덴서(73)에 의해서 로우 패스 필터 회로(94)가 구성되어 있다. 환언하면, 평활 콘덴서(73)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 협동하여 로우 패스 필터 회로(94)를 구성하는 것이다. 당해 로우 패스 필터 회로(94)에 의해서, 노멀 모드 노이즈가 저감된다. 로우 패스 필터 회로(94)는 LC 필터라고도 할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 전동 모터(13)의 코일(25)은, 예를 들면 u상 코일(25u), v상 코일(25v) 및 w상 코일(25w)을 갖는 3상 구조로 되어 있다. 코일(25u∼25w)은 예를 들면 Y 결선되어 있다.
파워 모듈(42)은, u상 코일(25u)에 대응하는 u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)와, v상 코일(25v)에 대응하는 v상 스위칭 소자(Qv1, Qv2)와, w상 코일(25w)에 대응하는 w상 스위칭 소자(Qw1, Qw2)를 구비하고 있다. 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는 예를 들면 IGBT 등의 파워 스위칭 소자이다. 또한, 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는, 환류 다이오드(보디 다이오드)(Du1∼Dw2)를 갖고 있다.
u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)는 접속선을 통하여 서로 직렬로 접속되어 있고,그 접속선은, u상 모듈 출력 단자(42u)를 통하여 u상 코일(25u)에 접속되어 있다. 그리고, u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)의 직렬 접속체에 대하여 DC 전원(E)으로부터의 직류 전력이 입력되어 있다. 상세하게는, 제1 u상 스위칭 소자(Qu1)의 콜렉터는, 제1 모듈 입력 단자(42a)에 접속되어 있고, 당해 제1 모듈 입력 단자(42a)를 통하여 제1 모듈 배선(EL12)과 접속되어 있다. 제2 u상 스위칭 소자(Qu2)의 이미터는, 제2 모듈 입력 단자(42b)에 접속되어 있고, 당해 제2 모듈 입력 단자(42b)를 통하여 제2 모듈 배선(EL22)과 접속되어 있다.
또한, 다른 스위칭 소자(Qv1, Qv2, Qw1, Qw2)에 대해서는, 대응하는 코일이 상이한 점을 제외하고, u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)와 동일한 접속 실시 형태이다. 이 경우, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는, 양 모듈 배선(EL12, EL22)에 접속되어 있다고 할 수 있다.
또한, v상 스위칭 소자(Qv1, Qv2)를 직렬로 접속하는 접속선은, v상 모듈 출력 단자(42v)를 통하여 v상 코일(25v)에 접속되어 있고, w상 스위칭 소자(Qw1, Qw2)를 직렬로 접속하는 접속선은, w상 모듈 출력 단자(42w)를 통하여 w상 코일(25w)에 접속되어 있다. 즉, 파워 모듈(42)의 각 모듈 출력 단자(42u∼42w)는 전동 모터(13)에 접속되어 있다.
차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 파워 모듈(42)(상세하게는 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭 동작)을 제어하는 제어부(95)를 구비하고 있다. 제어부(95)는, 커넥터(43)를 통하여 공조ECU(102)와 전기적으로 접속되어 있고, 공조ECU(102)로부터의 지령에 의거하여, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)를 주기적으로 ON/OFF시킨다.
상세하게는, 제어부(95)는, 공조ECU(102)로부터의 지령에 의거하여, 차량 탑재용 인버터 장치(30)(상세하게는 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2))를 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제어부(95)는, 제1 캐리어 신호(반송파 신호)와 제1 지령 전압치 신호(비교 대상 신호)를 이용하여, 제1 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어부(95)는, 생성된 제1 제어 신호를 이용하여 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 ON/OFF 제어를 행함으로써, 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 또한, 제1 캐리어 신호의 주파수를 제1 캐리어 주파수(f1)로 한다. 즉, 제1 캐리어 주파수(f1)는, 복수의 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 PWM 제어에 이용되는 캐리어 신호의 주파수이다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와같이, 차량에는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)와는 별도로, 차량 탑재용 기기의 일 예로서 파워 컨트롤 유닛(PCU)(103)이 탑재되어 있다. PCU(103)는, DC 전원(E)으로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여, 차량에 탑재되어 있는 주행용 모터를 구동시킨다. 즉, 본 실시 형태에서, PCU(103)와 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, DC 전원(E)에 대하여 병렬로 접속되어 있고, DC 전원(E)은, PCU(103)와 차량 탑재용 인버터 장치(30)에서 공용되어 있다.
PCU(103)는, 승압 컨버터(104)와 주행용 인버터(105)를 구비하고 있다. 승압 컨버터(104)는, 예를 들면 DC 전원(E)의 직류 전력을 승압시키도록 구성되어 있다. 주행용 인버터(105)는, 승압 컨버터(104)에 의해서 승압된 직류 전력을, 주행용 모터가 구동 가능한 구동 전력으로 변환하도록 구성되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 승압 컨버터(104)는, 복수(상세하게는 2개)의 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)와, 전원용 콘덴서(C0)와, 승압용 초크 코일(La)을 구비하고 있다. 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)는, 예를 들면 IGBT로 구성되어 있고, 서로 직렬로 접속되어 있다. 승압용 초크 코일(La)의 일단은 DC 전원(E)의 ＋단자에 접속되어 있고, 승압용 초크 코일(La)의 타단은, 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)를 접속하는 접속선에 접속되어 있다. DC 전원(E)의 －단자는, 제2 승압용 스위칭 소자(Qa2)의 이미터 단자에 접속되어 있다. 제1 승압용 스위칭 소자(Qa1)의 콜렉터 단자 및 제2 승압용 스위칭 소자(Qa2)의 이미터 단자는 주행용 인버터(105)에 접속되어 있다.
또한, PCU(103)는, 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)를 제어하는 PCU 제어부(106)를 구비하고 있다. PCU 제어부(106)는, 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)를 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)함으로써, 소망의 전압치의 직류 전력을 주행용 인버터(105)에 출력한다. 상세하게는, PCU 제어부(106)는, 제2 캐리어 신호(반송파 신호)와 제2 지령 전압치 신호(비교 대상 신호)를 이용하여, 제2 제어 신호를 생성한다. 그리고, PCU 제어부(106)는, 생성된 제2 제어 신호를 이용하여 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 ON/OFF 제어를 행함으로써, DC 전원(E)의 직류 전력을 소망의 전압치(상세하게는 주행용 모터의 구동에 적절한 전압치)의 직류 전력으로 변환한다. 이러한 구성에 있어서, 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 PWM 제어에 이용되는 제2 캐리어 신호의 주파수를 제2 캐리어 주파수(f2)로 한다.
여기서, 노멀 모드 노이즈는, 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 스위칭에 기인하여 발생하는 노이즈로서, 노멀 모드 노이즈에는, 제2 캐리어 주파수(f2)와 동일 주파수의 노이즈 성분이 포함되어 있다. 또한, 제2 캐리어 주파수(f2)는, 차종에 따라서 상이하다. 이 때문에, 노멀 모드 노이즈의 주파수는 차종에 따라서 변동한다.
이러한 구성에 있어서, 상정되는 노멀 모드 노이즈의 주파수의 변동 범위를 포함하는 주파수 대역을 노이즈 주파수 대역(Bn)으로 정의한다. 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 변동이 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)에 대응시켜 설정되는 대역으로, 적어도 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위를 포함하도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 최소치로부터, 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 최대치까지의 대역이다. 또한, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 예를 들면 2kHz∼12kHz이다. 또한, 노멀 모드 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 입력되는 직류 전력의 유입 리플 성분인 것에 주목하면, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 차종에 따라 변동하는 상기 유입 리플 성분의 주파수의 변동 범위를 포함하는 주파수 대역이라고도 할 수 있다.
또한, 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위(환언하면 노이즈 주파수 대역(Bn))는, 제2 캐리어 주파수(f2)가 상이한 복수의 차종을 상정하여 설정되어 있으면 되고, 상정하는 구체적인 차종이나 수 등에 대해서는, 실용성을 고려하여 미리 적절히 설정되면 좋다. 환언하면, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 제2 캐리어 주파수(f2)가 상이한 복수의 차종을 미리 상정한 경우의 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위를 포함하도록 설정되면 좋고, 미리 상정하는 복수의 차종에 대해서는 실용성을 고려하여 적절히 설정되면 좋다.
또한, 노멀 모드 노이즈가 양 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 스위칭에 기인하는 것이기 때문에, 상정되는 노멀 모드 노이즈 주파수의 변동 범위는, 적어도 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위를 포함하고 있다.
로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)는, 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스는, 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높아지도록, 코먼 모드 초크 코일(51)의 누설 자속(환언하면 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)의 인덕턴스)에 대응시켜 설정되어 있다.
또한, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스는, 노멀 모드 노이즈가 전원용 콘덴서(C0)에서 흡수되도록, 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스보다도 낮게 설정되어 있다. 상술하면, 차량 탑재용 인버터 장치(30)(상세하게는 로우 패스 필터 회로(94))에 유입하는 노멀 모드 노이즈의 크기는, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스와 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스의 용량비에 따라서 변동한다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스가, 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스에 대하여 낮아질수록, 유입되는 노멀 모드 노이즈가 작아지기 쉽다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스는, 노이즈 주파수 대역(Bn)의 노멀 모드 노이즈가 미리 정해진 문턱값비(예를 들면 －3dB) 이상 감쇠되도록, 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스보다도 낮게 설정되어 있다.
또한, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 PWM 제어에 이용되는 제1 캐리어 신호의 주파수인 제1 캐리어 주파수(f1)는, 로우 패스 필터 회로(94)의 컷 오프 주파수(fc)보다도 높게 설정되어 있다.
또한, 설명의 형편상, 도시를 생략했지만, 실제로는, 양 배선(EL1, EL2)은, 소정의 저항 및 인덕턴스를 갖고 있고, 이들 파라미터가 로우 패스 필터 회로(94)의 주파수 특성에 약간의 영향을 준다.
다음에 본 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다.
노이즈 저감부(50)에 의해서, 양 배선(EL1, EL2)에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감, 즉 흡수된다. 상세하게는, 양 배선(EL1, EL2)에 코먼 모드 전류가 흐르는 경우에는, 양 권선(53a, 53b)에서 서로 강하게 하는 자속이 발생한다. 이 때문에, 코먼 모드 초크 코일(51)은 코먼 모드 전류에 대하여 비교적 높은 인덕턴스를 갖는다. 따라서, 코먼 모드 초크 코일(51) 및 바이패스 콘덴서(71, 72)에 의해서 코먼 모드 노이즈가 저감된다.
또한, 양 배선(EL1, EL2)에 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는, 양 권선(53a, 53b)에서 서로 부정하는 자속이 발생한다. 이 경우, 양 권선(53a, 53b)에서 발생하는 자속은 완전하게 서로 부정하지 않고, 어느 정도 누설된다. 이 누설 자속이 발생함으로써, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류에 대하여 소정의 인덕턴스를 갖는다. 이 때문에, 노멀 모드 노이즈가 저감된다. 그리고, 코먼 모드 초크 코일(51)에 의해서 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감된 직류 전력이, 모듈 배선(EL12, EL22)을 통하여, 파워 모듈(42)로 입력된다.
또한, 노멀 모드 전류에 대한 코먼 모드 초크 코일(51)의 인덕턴스는, 코먼 모드 전류에 대한 코먼 모드 초크 코일(51)의 인덕턴스보다도 낮다. 이 때문에, 배선(EL1, EL2)을 전송하는 직류 전력에 있어서의 노이즈 저감부(50)에 의한 손실은 비교적 작다.
다음에, 도 7 및 도 8을 이용하여, 로우 패스 필터 회로(94)의 주파수 특성에 대하여 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있다. 또한, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스가 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스보다도 충분히 낮게 설정되어 있다. 이 때문에, 차종마다 제2 캐리어 주파수(f2)가 변동하는 경우라도, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 노멀 모드 노이즈는 저감되어 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 캐리어 주파수(f1)는, 로우 패스 필터 회로(94)의 컷 오프 주파수(fc)보다도 높게 설정되어 있다. 이에 따라, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭에 기인하는 노이즈, 상세하게는 제1 캐리어 주파수(f1)의 리플 노이즈 및 당해 제1 캐리어 주파수(f1)의 고조파 성분의 리플 노이즈가 로우 패스 필터 회로(94)에서 흡수된다. 이 때문에, 파워 모듈(42)로부터 발생하는 리플 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30) 외로 유출하는 것이 규제되어 있다.
이상 상술한 본 실시 형태에 의하면 이하의 효과를 발휘한다.
(1) 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 파워 모듈(42)과 노이즈 저감부(50)를 구비하고 있다. 파워 모듈(42)은, 복수의 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)로 구성되어 있다. 노이즈 저감부(50)는, 파워 모듈(42)의 입력측에 설치되고, 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성되어 있다. 노이즈 저감부(50)는, 코어(52)와 코어(52)의 제1 권회부(52a)에 권회된 제1 권선(53a)과 코어(52)의 제2 권회부(52b)에 권회된 제2 권선(53b)을 갖는 코먼 모드 초크 코일(51)을 구비하고 있다. 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 코먼 모드 초크 코일(51)에 의해서 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감된 직류 전력이 파워 모듈(42)에 입력되도록 구성되어 있다. 상세하게는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 파워 모듈(42)을 접속하는 모듈 배선(EL12, EL22)을 구비하고 있다.
이러한 구성에 의하면, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 변환 대상의 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈가 코먼 모드 초크 코일(51)에 의해서 저감된다. 또한, 코먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 누설 자속을 발생시킨다. 이에 따라, 노멀 모드 노이즈를 저감할 수 있다. 따라서, 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 전용 코일을 설치하는 일없이, 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈의 쌍방이 저감된 직류 전력을 파워 모듈(42)에 입력시킬 수 있기 때문에, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 대형화를 억제할 수 있다.
상세히 기술하면, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 변환 대상의 직류 전력에 코먼 모드 노이즈나 노멀 모드 노이즈가 포함되어 있으면, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 의한 전력 변환이 정상적으로 행해지지 않거나, 이들 노이즈에 기인한 불필요한 전자파가 발생하거나 하는 악영향이 염려된다. 특히, 통상, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에서 취급하는 전력은, 제어 신호의 전력보다도 크기 때문에, 상기 악영향이 현저해지기 쉽다.
여기서, 노이즈 저감부로서, 예를 들면 코먼 모드 노이즈를 저감시키는 코일과, 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 코일을 따로 따로 설치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 코일이 복수 필요해지기 때문에, 노이즈 저감부의 대형화가 염려된다. 특히, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에서 취급하는 전력은 제어 신호의 전력보다도 크기 때문에, 상기 양 코일로서, 비교적 큰 전력에 견딜 수 있는 것을 채용할 필요가 있고, 그러한 코일은 대형으로 되기 쉽다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 노이즈 저감부(50)는, 코먼 모드 초크 코일(51)을 채용하고 있다. 당해 코먼 모드 초크 코일(51)은, 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈의 쌍방을 저감할 수 있다. 이에 따라, 노멀 모드 노이즈용 코일을 설치하는 일 없이, 모듈 배선(EL12, EL22)을 이용하여 코먼 모드 초크 코일(51)과 파워 모듈(42)을 직접 접속할 수 있다. 따라서, 노이즈 저감부(50)의 대형화를 억제하면서, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 변환 대상의 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감할 수 있다.
(2) 또한, 만일 노멀 모드 노이즈용 코일과 코먼 모드 노이즈용 코일의 쌍방이 설치되어 있는 경우에는, 양 코일로부터 발열이 생긴다. 이 때문에, 노이즈 저감부(50)의 전체의 발열량이 커지기 쉽다. 특히, 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 취급하는 전력이 크기 때문에, 그 발열량은 커지기 쉽다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 노멀 모드 노이즈용 코일을 생략할 수 있는 분만큼, 발열량의 삭감을 도모할 수 있다. 이에 따라, 노이즈 저감부(50)의 발열을 억제할 수 있기 때문에, 대전력을 취급하는 차량 탑재용 인버터 장치(30)에서 문제가 되기 쉬운 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 발열을 적절하게 억제할 수 있다.
(3) 차량 탑재용 공조 장치(100)는, 전동 모터(13)를 갖는 차량 탑재용 전동 압축기(10)와, 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 구비하고 있다. 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 전동 모터(13)를 구동시키는데 이용되는 것이다. 상세하게는, 파워 모듈(42)의 출력측은, 전동 모터(13)에 접속되어 있다. 당해 전동 모터(13)는, 일반적으로 구동시키는데 큰 교류 전력을 필요로 한다. 이 때문에, 전동 모터(13)를 구동시키는 차량 탑재용 인버터 장치(30)로서는, 비교적 큰 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 필요가 있다. 이러한 큰 직류 전력에 대하여 적용 가능한 노멀 모드 노이즈용 코일은, 대형의 것으로 되기 쉽다. 따라서, 노이즈 저감부(50)가 커지기 쉽다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 전동 모터(13)를 구동시키는 것으로서, 상술한 노이즈 저감부(50)를 갖는 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 채용함으로써, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 대형화의 억제와 양 노이즈의 저감의 양립을 도모하면서, 전동 압축기(10)를 운전시킬 수 있다.
(4) 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 전동 압축기(10)에 일체화되어 있다. 상세하게는, 전동 압축기(10)는, 하우징(11)과 인버터 케이스(31)를 구비하고 있다. 하우징(11)은, 압축부(12) 및 전동 모터(13)를 수용한다. 인버터 케이스(31)는, 하우징(11)에 있어서의 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치된 벽부(11c)에 부착되고 또한 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 수용한다. 그리고, 회전축(21)의 축선 방향으로, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 배열되어 있다. 이에 따라, 전동 압축기(10)의 체격이 회전축(21)의 직경 방향으로 커지는 것을 억제할 수 있다.
이 경우, 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 대하여 회전축(21)의 직경 방향 외측에 배치되는 소위 카멜백형 전동 압축기와 비교하여, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 설치 스페이스가 제한되기 쉽다. 이 때문에, 노이즈 저감부(50)의 설치 스페이스를 확보하기 어렵다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 노멀 모드 노이즈용 코일을 생략하는 것을 통하여 노이즈 저감부(50)의 소형화를 도모할 수 있기 때문에, 비교적 좁은 스페이스에 노이즈 저감부(50)를 설치할 수 있다. 이에 따라, 회전축(21)의 축선 방향으로, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 배열되어 있는 소위 인 라인형의 전동 압축기(10)에 있어서, 노이즈 저감부(50)를 비교적 용이하게 설치할 수 있다.
(5) 노이즈 저감부(50)는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 협동하여 로우 패스 필터 회로(94)를 구성하는 평활 콘덴서(73)를 구비하고 있다. 평활 콘덴서(73)는, 코먼 모드 초크 코일(51)의 출력측 또한 파워 모듈(42)의 입력측에 설치되어 있다. 상세하게는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 제1 권선(53a)의 제1 출력 단자(62)와 파워 모듈(42)의 제1 모듈 입력 단자(42a)를 접속하는 제1 모듈 배선(EL12)을 구비하고 있다. 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 제2 권선(53b)의 제2 출력 단자(64)와 파워 모듈(42)의 제2 모듈 입력 단자(42b)를 접속하는 제2 모듈 배선(EL22)을 구비하고 있다. 그리고, 평활 콘덴서(73)는, 양 모듈 배선(EL12, EL22)의 쌍방에 접속되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 노멀 모드 노이즈의 주파수는, 차종에 따라서 변동한다. 이 경우, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)는, 상정되는 노멀 모드 노이즈의 주파수의 변동 범위를 포함하는 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스는, 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높아지도록, 코먼 모드 초크 코일(51)의 누설 자속(환언하면 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)의 인덕턴스)에 대응시켜 설정되어 있다. 또한, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스는, 노이즈 주파수 대역(Bn)의 노멀 모드 노이즈가 미리 정해진 문턱값비 이상 감쇠되도록, DC 전원(E)에 대하여 병렬로 접속된 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스보다도 낮게 설정되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 차종에 따라서 노멀 모드 노이즈의 주파수가 변동하는 경우라도, 과도하게 큰 노멀 모드 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 범용성의 향상을 도모할 수 있다.
상세히 기술하면, 통상, 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 차량에 탑재하는 경우에는, 당해 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 당해 차량에 적용 가능한지 여부의 적합 검증을 행할 필요가 있다. 적합 검증에서는, 제2 캐리어 주파수(f2)가, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)와 동일값 또는 동작에 지장이 발생할만큼 가까운 값인지를 검증한다. 제2 캐리어 주파수(f2)가, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)와 동일 또는 그에 가까운 값인 경우, 공진 현상이 발생한다. 이 경우, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 노멀 모드 노이즈가 과도하게 커져, 최악의 경우, 적합 불가로 된다. 그리고, 이미 설명한 대로, 제2 캐리어 주파수(f2)는, 차종마다 상이하기 때문에, 상기 적합 검증은 차종마다 행해진다.
이 점, 본 실시 형태에서는, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)는, 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있다. 이에 따라, 노멀 모드 노이즈의 주파수가 상이한 복수의 차종에 있어서, 공진 현상의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 상기 복수의 차종에 대하여 본 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 적용할 수 있다. 따라서, 범용성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 적합 검증을 생략할 수 있기 때문에, 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 차량에 탑재할 때의 작업의 간소화를 도모할 수 있다.
여기서, 공진 주파수(f3)를 노이즈 주파수 대역(Bn) 외에 설정한다고 하는 관점에 주목하면, 공진 주파수(f3)를 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 낮게 설정하는 것도 생각할 수 있다. 특히, 상세한 것은 후술하지만, 공진 주파수(f3)를 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 낮게 한 쪽이, 제1 캐리어 주파수(f1)를 낮게 할 수 있기 때문에, 파워 모듈(42)의 전력 손실을 저감할 수 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 로우 패스 필터 회로(94)를 구성하는 것으로서, 코먼 모드 초크 코일(51)이 채용되어 있다. 당해 코먼 모드 초크 코일(51)은, 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈의 쌍방을 저감할 수 있는 한편, 그 특성상, 누설 자속을 크게 확보할 수 없어, 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)의 인덕턴스가 낮아지기 쉽다. 이 때문에, 코먼 모드 초크 코일(51)의 누설 자속과 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스에 의해서 규정되는 공진 주파수(f3)는 높아지기 쉽다.
이에 대하여, 예를 들면, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스를 높게 하고, 공진 주파수(f3)를 낮추는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스가 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스에 가까워지기 때문에, 전원용 콘덴서(C0)에서 노멀 모드 노이즈가 흡수되기 어려워져, 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 노멀 모드 노이즈가 커진다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있기 때문에, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스를, 전원용 콘덴서(C0)의 캐패시턴스보다도, 충분히(상세하게는 노이즈 주파수 대역(Bn)의 노멀 모드 노이즈가 미리 정해진 문턱값비 이상 감쇠되는 정도까지), 낮게할 수 있다. 이에 따라, 노멀 모드 노이즈 및 코먼 모드 노이즈의 쌍방의 저감과, 범용성의 향상의 양립을 도모할 수 있다. 또한, 캐패시턴스가 낮은 평활 콘덴서(73)를 채용함으로써, 로우 패스 필터 회로(94)의 소형화를 도모할 수 있고, 이를 통하여 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 소형화를 도모할 수 있다.
(6) 파워 모듈(42)의 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)를 PWM 제어하는데 이용되는 제1 캐리어 신호의 주파수인 제1 캐리어 주파수(f1)는, 로우 패스 필터 회로(94)의 컷 오프 주파수(fc)보다도 높게 설정되어 있다. 이에 따라, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭에 기인한 리플 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30) 외로 유출하는 것을 억제할 수 있다.
상세히 기술하면, 통상, 파워 모듈(42)의 전력 손실의 관점에 주목하면, 제1 캐리어 주파수(f1)는 낮게 설정되는 쪽이 바람직하다. 그러나, 본 발명자들은, 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되어 있는 상황하에 있어서 제1 캐리어 주파수(f1)를 낮게 하면, 상기 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭에 기인한 리플 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30) 외로 유출되어 버려, PCU(103) 등의 회로에 악영향을 미치는 것을 발견했다. 상세하게는, 공진 주파수(f3)가 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되는 관계상, 컷오프 주파수(fc)는 비교적 높아지기 쉽다. 이러한 상황하에 있어서 제1 캐리어 주파수(f1)를 낮게 하고자 하면, 제1 캐리어 주파수(f1)가 컷 오프 주파수(fc)보다도 낮아진다. 그러면, 상기 리플 노이즈가 평활 콘덴서(73)에 흐르지 않게 되기 때문에, 그 리플 노이즈를 로우 패스 필터 회로(94)에서 흡수할 수 없다고 하는 문제가 생길 수 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 제1 캐리어 주파수(f1)를 로우 패스 필터 회로(94)의 컷 오프 주파수(fc)보다도 높게 함으로써, 로우 패스 필터 회로(94)에 의해서 상기 리플 노이즈를 저감할 수 있다. 이에 따라, 전용 필터 등의 회로를 설치하는 일없이, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 파워 모듈(42)에서 발생한 리플 노이즈가 차량 탑재용 인버터 장치(30) 외(환언하면 전동 압축기(10) 외)에 유출하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 로우 패스 필터 회로(94)는, PCU(103)의 동작시에는 차량 탑재용 인버터 장치(30)에 유입하는 노멀 모드 노이즈 및 코먼 모드 노이즈를 저감시키는 것으로서 기능하고, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 동작시에는 리플 노이즈의 유출을 저감시키는 것으로서 기능한다.
(7) 평활 콘덴서(73)는 필름 콘덴서이다. 이러한 구성에 의하면, 평활 콘덴서(73)에 전해 콘덴서를 이용하는 구성과 비교하여, 로우 패스 필터 회로(94)의 소형화 및 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 필름 콘덴서는, 전해 콘덴서와 비교하여, 내구성이 우수하고, 또한, 소형으로 되기 쉽지만, 캐패시턴스는 낮아지기 쉽다. 이 때문에, 높은 캐패시턴스가 요구되는 경우에는, 필름 콘덴서를 채용하기 어렵다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 이미 설명한 대로, 공진 주파수(f3)를 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 함으로써, 평활 콘덴서(73)의 캐패시턴스를 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 필름 콘덴서를 채용하기 쉽다.
또한, 필름 콘덴서는, 전해 콘덴서와 비교하여, 온도 특성이 우수하다. 이 때문에, 평활 콘덴서(73)로서 전해 콘덴서가 채용되는 경우와 비교하여, 저온 상황하에서의 전동 압축기(10)의 기동시에 적절하게 대응할 수 있다.
(8) 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 차량 탑재용 기기로서의 PCU(103)와 DC 전원(E)을 공유하고 있다. PCU(103)는, 주기적으로 ON/OFF하는 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)를 갖고 있다. 이 때문에, 차량 탑재용 인버터 장치(30)(상세하게는 노이즈 저감부(50))에 입력되는 직류 전력에는, 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 스위칭 주파수에 대응하는 노멀 모드 노이즈가 포함되어 있다. 상세하게는, 노멀 모드 노이즈는, 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)를 PWM 제어하는데 이용되는 제2 캐리어 신호의 주파수인 제2 캐리어 주파수(f2)와 동일 주파수의 노이즈 성분을 포함한다. 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 스위칭 주파수는, 차종에 따라 변동하기 때문에, 노멀 모드 노이즈의 주파수는, 차종에 따라서 변동한다.
이러한 구성에 있어서, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 제2 캐리어 주파수(f2)가 상이한 복수의 차종을 상정한 경우의 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 스위칭 주파수(즉 제2 캐리어 주파수(f2))의 변동 범위를 포함한다. 이에 따라, 상기 복수의 차종에 대하여 본 차량 탑재용 인버터 장치(30)를 적용할 수 있다.
(9) 평활 콘덴서(73)와 코먼 모드 초크 코일(51)은 유닛화되어 있다. 이에 따라, 노이즈 저감부(50)의 소형화를 더욱 도모할 수 있다.
특히, 코먼 모드 초크 코일(51)과 평활 콘덴서(73)는, 코먼 모드 초크 코일(51)이 평활 콘덴서(73)보다도 파워 모듈(42)로부터 떨어진 위치에 배치되도록 유닛화되어 있다. 이에 따라, 코먼 모드 초크 코일(51)에서 발생하는 자속의 영향이 파워 모듈(42)에 미치기 어렵게 되어 있다. 따라서, 코먼 모드 초크 코일(51)에서 발생하는 자속에 기인하는 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 오동작을 억제할 수 있다.
(10) 양 권선(53a, 53b)은, 하우징(11)의 벽부(11c)와 열적으로 결합하고 있다. 상세하게는, 양 권선(53a, 53b)은, 하우징(11)의 벽부(11c)와 접촉하고 있는 베이스 부재(32)에 접촉하고 있다. 이에 따라, 냉매를 이용하여 양 권선(53a, 53b)을 냉각할 수 있고, 이를 통하여 코먼 모드 초크 코일(51)의 발열을 억제할 수 있다.
(11) 코어(52)는, 제1 권선(53a)이 권회된 제1 권회부(52a)와, 제2 권선(53b)이 권회된 제2 권회부(52b)와, 양 권선(53a, 53b)이 권회되지 않고 표면(52c)이 노출한 노출부(52d)를 갖고 있다. 이에 따라, 양 배선(EL1, EL2)(상세하게는 양 권선(53a, 53b))에 노멀 모드 전류가 흘렀을 경우에는, 누설 자속이 발생한다. 따라서, 상기 효과 (1)을 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시 형태는 이하와 같이 변경해도 좋다.
○ 도 9에 나타내는 바와 같이, 코어(52)의 전체에 양 권선(110, 111)이 권회되어 있어도 좋다. 이 경우, 권선(110, 111)은, 상대적으로 권회 밀도가 상이한 고밀도부(110a, 111a) 및 저밀도부(110b, 111b)를 갖고 있어도 좋다. 권회 밀도란, 권회축 방향의 단위 길이당의 권수(턴수)이다. 이 경우라도, 코먼 모드 초크 코일(51)로부터 누설 자속이 발생한다. 또한, 제1 권선(110) 또는 제2 권선(111)중 어느 한쪽이 고밀도부 및 저밀도부를 갖는 구성이라도 좋다. 이 경우, 노출부와 저밀도부의 쌍방이 병존한다. 요는, 제1 권선(110) 및 제2 권선(111)의 적어도 한쪽이 고밀도부 및 저밀도부를 가지면 좋다.
○ 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 권선(120a)의 권수인 제1 권수(N1)와, 제2 권선(120b)의 권수인 제2 권수(N2)가 상이해도 좋다. 예를 들면, 제1 권수(N1)가 제2 권수(N2)보다도 많아도 좋다. 이 경우, 제1 권선(120a)의 권회 축방향의 길이는, 제2 권선(120b)의 권회 축방향의 길이보다도 길어져 있다. 이 경우라도, 양 권선(120a, 120b)에 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에 코먼 모드 초크 코일(51)에서 발생하는 누설 자속을 크게 할 수 있다. 단, 코먼 모드 노이즈를 보다 저감할 수 있는 점에 주목하면, 양 권수(N1, N2)는 동일한 쪽이 바람직하다. 또한, 상기 별도예에 한정되지 않고, 예를 들면 제2 권수(N2)가 제1 권수(N1)보다도 많아도 좋다.
○ 또한, 상기 각 별도예끼리 조합해도 좋고, 상기 각 별도예와 실시 형태를 적절히 조합해도 좋다.
○ 코어(52)에 있어서의 제1 권선(53a)에 대하여 권회 축방향의 양측에, 제1 권선(53a)의 권회 축방향의 위치 어긋남이나 느슨해짐을 규제하는 것으로서 코어(52)의 표면(52c)으로부터 돌출한 플랜지부가 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 플랜지부의 돌출 치수는, 당해 플랜지부의 측면이 제1 권선(53a)의 외주면과 면일(面一) 또는 당해 외주면보다도 내측이 되도록 설정되어 있으면 좋다. 이에 따라, 플랜지부와 베이스 부재(32)가 접촉해 버려, 제1 권선(53a)과 베이스 부재(32)가 접촉하지 않는 사태를 회피할 수 있다. 제2 권선(53b)측에 대해서도 동일하다.
○ 베이스 부재(32)를 생략해도 좋다. 이 경우, 양 권선(53a, 53b)과 하우징(11)의 벽부(11c)가 직접 접촉하고 있으면 좋다.
○ 코어(52)의 형상은 임의이다. 예를 들면, UU 코어, EE 코어 및 토로이달 코어 등의 임의의 형상의 코어를 이용해도 좋다.
○ 실시 형태의 전동 압축기(10)는, 소위 인 라인형이었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 차량 탑재용 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 대하여 회전축(21)의 직경 방향 외측에 배치된 소위 카멜백형이라도 좋다. 요는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)의 설치 위치는 임의이다.
○ 실시 형태에서는, 코먼 모드 초크 코일(51)과 각 콘덴서(71∼73)가 유닛화되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 코먼 모드 초크 코일(51)과 평활 콘덴서(73)가 유닛화되고, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)가 별체(別體)라도 좋다. 또한, 코먼 모드 초크 코일(51)과 양 바이패스 콘덴서(71, 72)가 유닛화되고, 평활 콘덴서(73)가 별체라도 좋다. 또한, 코먼 모드 초크 코일(51)과, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)와, 평활 콘덴서(73)가 각각 별체라도 좋다.
○ 코먼 모드 초크 코일(51) 및 양 바이패스 콘덴서(71, 72)의 설치 위치는, 인버터 케이스(31) 내이면 임의이다.
○ 양 모듈 배선(EL12, EL22)을 생략하고, 코먼 모드 초크 코일(51)의 양출력 단자(62, 64)와 파워 모듈(42)의 양 모듈 입력 단자(42a, 42b)를 직접 접속해도 좋다. 또한, 평활 콘덴서(73)는, 양 출력 단자(62, 64)에 직접 접속되어도 좋다.
○ 전동 압축기(10)는, 차량 탑재용 공조 장치(100)에 이용되고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 차량에 연료 전지가 탑재되어 있는 경우에는, 전동 압축기(10)는 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치에 이용되어도 좋다. 즉, 압축 대상의 유체는, 냉매에 한정되지 않고, 공기 등 임의이다.
○ 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 전동 압축기(10)의 전동 모터(13) 이외를 구동시키는데 이용해도 좋다. 예를 들면, 차량에, 주행 및 발전의 적어도 한쪽에 이용되는 모터가 탑재되어 있는 구성에 있어서는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)는, 당해 모터를 구동시키는데 이용되어도 좋다.
○ 승압용 스위칭 소자(Qa1, Qa2)의 제어 방식은, PWM 제어에 한정되지 않고 임의이다.
○ 차량 탑재용 기기는, PCU(103)에 한정되지 않고, 주기적으로 ON/OFF하는 스위칭 소자를 갖고 있는 것이면 임의이다. 예를 들면, 차량 탑재용 기기는, 차량 탑재용 인버터 장치(30)와는 별도로 설치된 인버터 등이라도 좋다.
○ 노이즈 저감부(50)는, 코먼 모드 노이즈를 저감시키는 코먼 모드 노이즈용 코일과, 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 노멀 모드 노이즈용 코일을 따로 따로 갖고 있는 구성이라도 좋다. 즉, 노이즈 저감부(50)는 코먼 모드 초크 코일(51)을 갖고 있는 구성에 한정되지 않는다.
○ 노이즈 저감부(50)의 구체적인 회로 구성은, 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 평활 콘덴서(73)를 생략해도 좋고, 평활 콘덴서(73)가 2개 설치된 구성이라도 좋다.
○ 평활 콘덴서(73)로서 전해 콘덴서를 채용해도 좋다.
○ 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위와 동일한 주파수 대역이라도 좋고, 제2 캐리어 주파수(f2)의 변동 범위와 제2 캐리어 주파수(f2)의 고조파 성분의 변동 범위의 쌍방을 포함하는 주파수 대역이라도 좋다. 예를 들면, 제2 캐리어 주파수(f2)로부터 당해 제2 캐리어 주파수(f2)의 소정 차수의 고조파 성분까지를 노멀 모드 노이즈의 주파수대로 한다. 이 경우, 노이즈 주파수 대역(Bn)은, 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 최소치에 대응하는 노멀 모드 노이즈의 주파수대와, 상정되는 제2 캐리어 주파수(f2)의 최대치에 대응하는 노멀 모드 노이즈의 주파수대의 쌍방을 포함하도록 설정되어도 좋다. 그리고, 로우 패스 필터 회로(94)의 공진 주파수(f3)는, 상기 노이즈 주파수 대역(Bn)보다도 높게 설정되면 좋다. 이러한 구성에 의하면, 제2 캐리어 주파수(f2)의 고조파 성분의 노멀 모드 노이즈에 의한 차량 탑재용 인버터 장치(30)에의 악영향을 억제할 수 있다.

Claims (12)

  1. 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 차량 탑재용 인버터 장치로서,
    복수의 스위칭 소자에 의해서 구성되는 회로와,
    상기 회로의 입력측에 설치되고, 상기 직류 전력에 포함되는 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부를 구비하고,
    상기 노이즈 저감부는, 코어와 상기 코어의 제1 권회부에 권회된 제1 권선과 상기 코어의 제2 권회부에 권회된 제2 권선을 갖는 코먼 모드 초크 코일에 의해서 구성되고,
    상기 코먼 모드 초크 코일에 의해서 코먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감된 직류 전력이 상기 회로에 입력되는 차량 탑재용 인버터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코먼 모드 초크 코일의 출력측 또한 상기 회로의 입력측에 설치된 평활 콘덴서를 추가로 구비하고, 상기 평활 콘덴서는, 상기 코먼 모드 초크 코일과 협동하여 로우 패스 필터 회로를 구성하고,
    상기 각 스위칭 소자를 PWM 제어하는데 이용되는 캐리어 신호의 주파수는, 상기 로우 패스 필터 회로의 컷 오프 주파수보다도 높게 설정되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    노멀 모드 노이즈의 주파수는, 차종에 따라서 변동하는 것이며,
    상기 로우 패스 필터 회로의 공진 주파수는, 상정되는 노멀 모드 노이즈의 주파수의 변동 범위를 포함하는 노이즈 주파수 대역보다도 높게 설정되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 저감부는, 스위칭 소자를 갖는 차량 탑재용 기기와 공용되는 차량 탑재용 축전 장치의 직류 전력이 입력되도록 구성되고,
    상기 차량 탑재용 기기의 스위칭 소자의 스위칭 주파수는, 차종에 따라서 변동하고,
    상기 노이즈 주파수 대역은, 상정되는 상기 차량 탑재용 기기의 스위칭 소자의 스위칭 주파수의 변동 범위를 포함하는 차량 탑재용 인버터 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 평활 콘덴서는, 필름 콘덴서인 차량 탑재용 인버터 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차량 탑재용 기기는, 상기 차량 탑재용 축전 장치에 대하여 병렬로 접속된 전원용 콘덴서를 구비하고,
    상기 로우 패스 필터 회로의 상기 평활 콘덴서의 캐패시턴스는, 상기 로우 패스 필터 회로의 공진 주파수가 상기 노이즈 주파수 대역보다도 높아지도록 상기 코먼 모드 초크 코일의 누설 자속에 대응시켜 설정되어 있고, 또한 상기 노이즈 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈가 미리 정해진 문턱값비 이상 감쇠되도록 상기 전원용 콘덴서의 캐패시턴스보다도 낮게 설정되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평활 콘덴서와 상기 코먼 모드 초크 코일은, 유닛화되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는, 상기 양 권선이 권회되어 있지 않고 표면이 노출한 노출부를 갖고 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 권선 및 상기 제2 권선의 적어도 한쪽은, 상대적으로 권회 축방향의 단위 길이당의 권수(卷數)가 상이한 고밀도부 및 저밀도부를 구비하고 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 권선의 권수와, 상기 제2 권선의 권수가 상이한 차량 탑재용 인버터 장치.
  11. 소정의 차량 탑재용 기기와 차량 탑재용 축전 장치를 공용하도록 구성되고,상기 차량 탑재용 축전 장치로부터 공급되는 직류 전력을, 차량 탑재용 전동 압축기에 설치된 전동 모터를 구동 가능한 교류 전력으로 변환하도록 구성된 차량 탑재용 인버터 장치로서,
    상기 직류 전력에 포함되어 있는 유입 리플 성분을 저감시키는 LC 필터와,
    상기 LC 필터에 의해서 유입 리플 성분이 저감된 직류 전력을 상기 교류 전력으로 변환하는 변환 회로로서, PWM 제어되는 복수의 스위칭 소자를 갖는 변환 회로를 구비하고,
    상기 LC 필터는 로우 패스 필터 회로이며, 상기 LC 필터의 공진 주파수는, 상기 유입 리플 성분의 주파수의 변동 범위를 포함하는 노이즈 주파수 대역보다도 높게 설정되어, 상기 복수의 스위칭 소자의 PWM 제어에 이용되는 캐리어 신호의 주파수는, 상기 LC 필터의 컷 오프 주파수보다도 높게 설정되어 있는 차량 탑재용 인버터 장치.
  12. 제1항 내지 제6항, 제11항 중 어느 한 항에 기재된 차량 탑재용 인버터 장치와,
    전동 모터 및 압축부를 수용하는 하우징을 구비한 차량 탑재용 전동 압축기로서,
    상기 회로의 출력측은, 상기 전동 모터에 접속되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
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