特開 2024-17811 ノイズ減衰回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024017811

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】ノイズ減衰回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240201BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20240201BHJP

   B60L 50/60 20190101ALN20240201BHJP

   B60L 3/00 20190101ALN20240201BHJP

   B60L 9/18 20060101ALN20240201BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

G01R19/00 L

B60L50/60

B60L3/00 J

B60L9/18 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022120709

(22)【出願日】2022-07-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100171583

【弁理士】

【氏名又は名称】梅景 篤

(72)【発明者】

【氏名】石原 義昭

(72)【発明者】

【氏名】中田 健一

【テーマコード（参考）】

2G035

5H125

5H770

【Ｆターム（参考）】

2G035AA08

2G035AB09

2G035AD13

2G035AD18

2G035AD19

2G035AD20

2G035AD22

2G035AD51

2G035AD57

5H125AA01

5H125AC12

5H125BB01

5H125EE11

5H125FF03

5H770AA05

5H770BA02

5H770CA06

5H770HA03Z

5H770HA15W

5H770JA13W

5H770KA01W

5H770QA25

(57)【要約】

【課題】コモンモードノイズの減衰効果を向上可能なノイズ減衰回路を説明する。
【解決手段】ノイズ減衰回路５は、蓄電装置２とインバータ４との間に設けられるコイル３１，３２のコア３０に巻回された補助コイル５０と、補助コイル５０で検出される検出電圧Ｖｎに基づいて減衰電流Ｉｃを生成する変換回路５２と、検出電圧Ｖｎの搬送波成分を減衰させる逆相電圧Ｖｉを生成する生成回路５１と、を備え、変換回路５２は、検出電圧Ｖｎと逆相電圧Ｖｉとを加算することによって加算電圧Ｖａを生成する加算回路５５と、加算回路５５の後段に設けられ加算電圧Ｖａを増幅する増幅回路５６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、当該蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータとの間に設けられ、前記インバータで発生するノイズ電流を減衰させるための減衰電流を生成するノイズ減衰回路であって、
前記蓄電装置と前記インバータとの間に設けられるコモンモードチョークコイルのコアに巻回された補助コイルと、
前記補助コイルで検出される検出電圧に基づいて、前記減衰電流を生成する変換回路と、
前記検出電圧の搬送波成分を減衰させる逆相電圧を生成する生成回路と、
を備え、
前記変換回路は、
前記検出電圧と前記逆相電圧とを加算することによって加算電圧を生成する加算回路と、
前記加算回路の後段に設けられ、前記加算電圧を増幅する増幅回路と、を備える、
ノイズ減衰回路。

【請求項2】

前記生成回路は、前記インバータの駆動信号に基づいて、前記逆相電圧の周波数及び位相を設定する制御回路を備える、請求項１に記載のノイズ減衰回路。

【請求項3】

前記生成回路は、前記制御回路によって設定された前記周波数及び前記位相を有する正弦波信号を前記逆相電圧として出力する発振器を更に備える、請求項２に記載のノイズ減衰回路。

【請求項4】

前記制御回路は、前記蓄電装置の電圧である蓄電電圧の電圧値及び前記インバータの変調率に基づいて、前記逆相電圧の振幅を設定し、
前記発振器は、前記制御回路によって設定された前記振幅を更に有する前記正弦波信号を前記逆相電圧として出力する、請求項３に記載のノイズ減衰回路。

【請求項5】

前記制御回路は、前記検出電圧の搬送波成分と同一の周波数を有する第１パルス及び第２パルスを出力し、
前記生成回路は、
前記第１パルス及び第２パルスを合成して合成信号を生成する合成回路と、
前記合成信号から前記検出電圧の搬送波成分と同一の周波数成分を抽出するフィルタ回路と、を更に備え、
前記生成回路は、抽出した前記周波数成分に基づいて、前記逆相電圧を出力する、請求項２に記載のノイズ減衰回路。

【請求項6】

前記制御回路は、前記蓄電装置の電圧である蓄電電圧の電圧値及び前記インバータの変調率に基づいて、前記第１パルスと前記第２パルスとの位相差を設定する、請求項５に記載のノイズ減衰回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ノイズ減衰回路に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータ等において発生するコモンモードノイズを減衰させるキャンセラ回路が知られている。例えば、特許文献１には、直流高電圧電源と三相インバータ回路との間に設けられた一次コイルと、一次コイルと電磁的に結合する二次コイルと、ノイズキャンセル回路と、を備えるコモンモードノイズキャンセル回路装置が記載されている。この装置では、一次コイルにコモンモード電流が流れると、二次コイルにおいてコモンモード電圧が生じ、コモンモード電圧に基づいてコモンモード電流と逆相のコモンモードキャンセル電流がノイズキャンセル回路によって生成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－３３３６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コモンモードノイズの減衰効果を向上させるためには、キャンセラ回路のゲインを大きくする必要がある。しかし、コモンモード電圧とゲインとを乗算することによって得られる電圧値がキャンセラ回路の電源電圧の電圧値もよりも大きくなると、キャンセラ回路が正常に動作しないおそれがある。そのため、キャンセラ回路のゲインを十分に大きくすることができず、コモンモードノイズを十分に減衰させることができないおそれがある。

【0005】

本開示は、コモンモードノイズの減衰効果を向上可能なノイズ減衰回路を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係るノイズ減衰回路は、蓄電装置と、蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータとの間に設けられ、インバータで発生するノイズ電流を減衰させるための減衰電流を生成する回路である。ノイズ減衰回路は、蓄電装置とインバータとの間に設けられるコモンモードチョークコイルのコアに巻回された補助コイルと、補助コイルで検出される検出電圧に基づいて、減衰電流を生成する変換回路と、検出電圧の搬送波成分を減衰させる逆相電圧を生成する生成回路と、を備える。変換回路は、検出電圧と逆相電圧とを加算することによって加算電圧を生成する加算回路と、加算回路の後段に設けられ、加算電圧を増幅する増幅回路と、を備える。

【0007】

このノイズ減衰回路では、変換回路において、補助コイルで検出される検出電圧と逆相電圧とが加算されることによって、加算電圧が生成され、加算電圧が増幅される。検出電圧の搬送波成分は、ノイズ規制の対象ではないので、逆相電圧として検出電圧の搬送波成分を減衰させる電圧を用いることによって、検出電圧の搬送波成分が減衰される。これにより、検出電圧の振幅よりも小さい振幅を有する加算電圧が得られるので、増幅回路のゲインを大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を向上させることが可能となる。

【0008】

いくつかの実施形態においては、生成回路は、インバータの駆動信号に基づいて、逆相電圧の周波数及び位相を設定する制御回路を備えてもよい。検出電圧の搬送波成分の周波数及び位相は、インバータの駆動信号に応じて定まり得る。上記構成では、インバータの駆動信号を考慮することにより、逆相電圧の周波数及び位相を検出電圧の搬送波成分の周波数及び位相にそれぞれ合わせることができる。したがって、検出電圧の搬送波成分をより確実に減衰させることができるので、加算電圧の振幅をより確実に低減することができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を更に向上させることが可能となる。

【0009】

いくつかの実施形態においては、生成回路は、制御回路によって設定された周波数及び位相を有する正弦波信号を逆相電圧として出力する発振器を更に備えてもよい。この構成によれば、検出電圧の搬送波成分以外の周波数成分を減衰させることなく、搬送波成分を減衰させることができる。したがって、ノイズ規制の対象となる周波数成分の減衰効果を損なうことなく、増幅回路のゲインを大きくすることが可能となる。

【0010】

いくつかの実施形態においては、制御回路は、蓄電装置の電圧である蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率に基づいて、逆相電圧の振幅を設定してもよく、発振器は、制御回路によって設定された振幅を更に有する正弦波信号を逆相電圧として出力してもよい。検出電圧の搬送波成分の振幅は、蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率に応じて定まり得る。上記構成では、蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率を考慮することにより、逆相電圧の振幅を検出電圧の搬送波成分の振幅に近づけることができる。したがって、加算電圧の振幅を一層低減することができ、増幅回路のゲインを更に大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を一層向上させることが可能となる。

【0011】

いくつかの実施形態においては、制御回路は、検出電圧の搬送波成分と同一の周波数を有する第１パルス及び第２パルスを出力してもよい。生成回路は、第１パルス及び第２パルスを合成して合成信号を生成する合成回路と、合成信号から検出電圧の搬送波成分と同一の周波数成分を抽出するフィルタ回路と、を更に備えてもよい。生成回路は、抽出した周波数成分に基づいて、逆相電圧を出力してもよい。この構成では、発振器を用いることなく逆相電圧を生成することができるので、ノイズ減衰回路の回路規模を低減することができる。

【0012】

いくつかの実施形態においては、制御回路は、蓄電装置の電圧である蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率に基づいて、第１パルスと第２パルスとの位相差を設定してもよい。第１パルスと第２パルスとの位相差を調整することにより、合成信号の振幅を変更することができる。上述のように、検出電圧の搬送波成分の振幅は、蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率に応じて定まり得るので、蓄電電圧の電圧値及びインバータの変調率に基づいて、第１パルスと第２パルスとの位相差を設定することで、逆相電圧の振幅を検出電圧の搬送波成分の振幅に近づけることができる。したがって、加算電圧の振幅を一層低減することができ、増幅回路のゲインを更に大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を一層向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、コモンモードノイズの減衰効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の概略構成図である。

【図2】図２の（ａ）は、検出電圧の波形の一例を示す図である。図２の（ｂ）は、逆相電圧の波形の一例を示す図である。図２の（ｃ）は、加算電圧の波形の一例を示す図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の概略構成図である。

【図4】図４は、合成信号を説明するための図である。

【図5】図５の（ａ）～（ｅ）は、２つのパルスの位相差が１３５°である場合の各信号の波形例を示す図である。

【図6】図６の（ａ）～（ｅ）は、２つのパルスの位相差が０°である場合の各信号の波形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しながら実施形態に係るノイズ減衰回路を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

【0016】

（第１実施形態）
図１を参照しながら、第１実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の構成を説明する。図１は、第１実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の概略構成図である。図１に示される電力供給装置１は、モータＭに交流電力を供給する装置である。電力供給装置１は、蓄電装置２と、主回路３と、インバータ４と、ノイズ減衰回路５と、を備えている。電力供給装置１では、インバータ４で発生するノイズ電流Ｉｎをノイズ減衰回路５によって減衰させる。

【0017】

蓄電装置２は、直流電力をインバータ４に供給する。蓄電装置２は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられ得る。蓄電装置２は、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池等によって構成される。蓄電装置２の電圧である蓄電電圧は、蓄電装置２の種類及び蓄電装置２の蓄電量に応じて変動し得る。蓄電電圧は、蓄電装置２の開放電圧である。つまり、蓄電電圧は、蓄電装置２の正極端子と負極端子との間の電圧である。

【0018】

主回路３は、コイル３１と、コイル３２と、接続線３３と、接続線３４と、コンデンサ３５と、コンデンサ３６と、を備えている。コイル３１及びコイル３２は、磁性材料で形成されたコア３０に巻回され、コモンモードチョークコイルを構成している。

【0019】

コモンモードチョークコイルでは、コイル３１及びコイル３２にコモンモードの電流（以下、「コモンモード電流」と称する。）が流れると、コイル３１及びコイル３２における電磁誘導現象によって磁束が発生する。この場合、発生した磁束の向きは同じ方向になり、互いの磁束が強め合ってコモンモードチョークコイルはインダクタとして機能する。コイル３１及びコイル３２にディファレンシャルモードの電流が流れると、発生した磁束の方向は逆方向になるため、磁束が打ち消し合う。これにより、ディファレンシャルモードの電流に対しては、コモンモードチョークコイルはインダクタとして機能しない。

【0020】

コイル３１及びコイル３２は、蓄電装置２とインバータ４との間に設けられる。コイル３１の一端は、蓄電装置２の正極端子に接続されている。コイル３１の他端は、接続線３３に接続されている。コイル３２の一端は、蓄電装置２の負極端子に接続されている。コイル３２の他端は、接続線３４に接続されている。

【0021】

接続線３３は、コイル３１とインバータ４とを接続している。具体的には、接続線３３の一端は、コイル３１の他端に接続されている。接続線３３の他端は、インバータ４に接続されている。

【0022】

接続線３４は、コイル３２とインバータ４とを接続している。具体的には、接続線３４の一端は、コイル３２の他端に接続されている。接続線３４の他端は、インバータ４に接続されている。

【0023】

コンデンサ３５及びコンデンサ３６は、Ｙコンデンサであり、接続線３３及び接続線３４と接地電位（アース）との間に設けられる。具体的に説明すると、コンデンサ３５の一端は、接続線３３の他端に接続されている。コンデンサ３５の他端は、接地電位（アース）に接続されている。コンデンサ３６の一端は、接地電位（アース）に接続されている。コンデンサ３６の他端は、接続線３４の他端に接続されている。

【0024】

インバータ４は、蓄電装置２から供給される入力電力としての直流電力を交流電力に変換してモータＭに出力する。本実施形態では、インバータ４は、三相インバータであり、複数のスイッチング素子（図示省略）を有している。スイッチング素子は、電気的な開閉を切り替え可能な要素である。スイッチング素子としては、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、及びバイポーラトランジスタ等が用いられる。なお、インバータ４は、不図示の駆動回路を含んでいる。

【0025】

ノイズ減衰回路５は、インバータ４で発生するノイズ電流Ｉｎ（コモンモード電流）を減衰させるための減衰電流Ｉｃを生成する回路である。ノイズ電流Ｉｎは、インバータ４のスイッチング動作により発生する。ノイズ電流Ｉｎは、搬送波成分と高調波成分とから構成される。ノイズ電流Ｉｎの搬送波成分の周波数は、インバータ４を駆動するための信号（以下、「インバータ４の駆動信号」と称する。）の搬送波成分の周波数と一致する。ノイズ減衰回路５は、蓄電装置２とインバータ４との間に設けられている。ノイズ減衰回路５は、補助コイル５０と、生成回路５１と、変換回路５２と、を含む。ノイズ減衰回路５は、補助コイル５０において検出電圧Ｖｎを検出し、検出電圧Ｖｎに基づいてノイズ電流Ｉｎと逆位相の減衰電流Ｉｃを生成することで、インバータ４において発生したノイズ電流Ｉｎを減衰させる。

【0026】

補助コイル５０は、コイル３１及びコイル３２のコア３０に巻回されており、検出電圧Ｖｎを検出する。補助コイル５０の一端は、接地電位（アース）に接続されている。補助コイル５０の他端は、変換回路５２に接続されている。補助コイル５０は、検出した検出電圧Ｖｎを変換回路５２に出力する。なお、補助コイル５０に電流が流れることによって、補助コイル５０には検出電圧Ｖｎが発生する。検出電圧Ｖｎは、補助コイル５０に流れる電流を電圧に変換することによって得られ、搬送波成分と高調波成分とから構成されている。補助コイル５０には、減衰電流Ｉｃが生成される前は、ノイズ電流Ｉｎのみが流れ、減衰電流Ｉｃが生成された後は、ノイズ電流Ｉｎと減衰電流Ｉｃとの合成電流が流れるが、本実施形態では、減衰電流Ｉｃが生成される前の初期段階について説明を行う。

【0027】

生成回路５１は、検出電圧Ｖｎの搬送波成分を減衰させる逆相電圧Ｖｉを生成する回路である。生成回路５１は、逆相電圧Ｖｉを変換回路５２に出力する。生成回路５１は、制御回路５３と、発振器５４と、を含む。

【0028】

制御回路５３は、逆相電圧Ｖｉのパラメータ値を設定する回路である。本実施形態では、制御回路５３は、逆相電圧Ｖｉの周波数、位相、及び振幅を設定する。制御回路５３は、インバータ４の駆動信号に基づいて、逆相電圧Ｖｉの周波数及び位相を設定する。具体的には、制御回路５３は、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の周波数を逆相電圧Ｖｉの周波数として設定する。インバータ４の駆動信号の搬送波成分の周波数は、例えば、２０ｋＨｚである。

【0029】

制御回路５３は、逆相電圧Ｖｉの位相が、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の位相の逆位相となるように設定する。検出電圧Ｖｎの搬送波成分の位相は、インバータ４を制御するための駆動信号の搬送波成分の位相と同位相であるため、逆相電圧Ｖｉの位相は、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の位相とも逆位相である。

【0030】

制御回路５３は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に基づいて、逆相電圧Ｖｉの振幅を設定する。本実施形態では、制御回路５３は、蓄電電圧の電圧値とインバータ４の変調率と逆相電圧Ｖｉの振幅との関係を規定するテーブルを有している。言い換えると、テーブルには、蓄電電圧の電圧値とインバータ４の変調率との様々な組み合わせに対して、逆相電圧Ｖｉの振幅が設定されている。

【0031】

テーブルの設定方法を詳述する。検出電圧Ｖｎの振幅は、蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に応じて変動し得る。検出電圧Ｖｎの搬送波成分を０に近づけるためには、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅と同じ振幅を有する逆相電圧Ｖｉが検出電圧Ｖｎから差し引かれる必要がある。このため、各組み合わせ（蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率）で電力供給装置１を動作させ、補助コイル５０において発生する検出電圧Ｖｎを測定することにより、測定された検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅と同じ振幅が、当該組み合わせに対応する逆相電圧Ｖｉの振幅として決定される。以上のようにして、テーブルが設定される。

【0032】

制御回路５３は、蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率を取得し、上記テーブルから、取得した蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率の組み合わせに対応する逆相電圧Ｖｉの振幅を取得する。

【0033】

制御回路５３は、逆相電圧Ｖｉの周波数、位相、及び振幅の各指令値を発振器５４に出力する。

【0034】

なお、本実施形態では、制御回路５３は、インバータ４の制御部としても機能している。したがって、制御回路５３は、インバータ４に駆動信号を供給しているので、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の周波数、スイッチングタイミング、及び変調率を把握している。制御回路５３は、例えば、蓄電装置２の正極端子と負極端子との間に設けられた電圧センサから蓄電電圧の電圧値を取得する。

【0035】

発振器５４は、制御回路５３によって設定されたパラメータ値を有する正弦波信号を逆相電圧Ｖｉとして出力する。本実施形態では、発振器５４は、制御回路５３によって設定された周波数、位相、及び振幅を有する正弦波信号を生成する。発振器５４は、生成した正弦波信号を逆相電圧Ｖｉとして変換回路５２に出力する。

【0036】

変換回路５２は、検出電圧Ｖｎに基づいて、減衰電流Ｉｃを生成する回路である。変換回路５２は、ノイズ電流Ｉｎと逆位相の電流を生成し、減衰電流Ｉｃとして出力することで、インバータ４において発生したノイズ電流Ｉｎを減衰させる。変換回路５２は、加算回路５５と、増幅回路５６と、出力コンデンサ５７と、を含む。

【0037】

加算回路５５は、検出電圧Ｖｎと逆相電圧Ｖｉとを加算することによって加算電圧Ｖａを生成する回路である。加算回路５５は、加算電圧Ｖａを増幅回路５６に出力する。加算回路５５の回路構成としては公知の回路構成が用いられる。

【0038】

増幅回路５６は、加算電圧Ｖａを増幅する回路である。増幅回路５６は、加算回路５５の後段に設けられている。増幅回路５６の回路構成としては公知の回路構成が用いられる。

【0039】

出力コンデンサ５７は、増幅回路５６によって増幅された加算電圧Ｖａを減衰電流Ｉｃに変換する。出力コンデンサ５７は、増幅回路５６と変換回路５２の出力端子（接続線３４）との間に設けられている。具体的には、出力コンデンサ５７の一端は増幅回路５６の出力端子に接続され、出力コンデンサ５７の他端は接続線３４に接続されている。

【0040】

次に、図２の（ａ）～（ｃ）を更に参照しながら、電力供給装置１の動作を説明する。図２の（ａ）は、検出電圧の波形の一例を示す図である。図２の（ｂ）は、逆相電圧の波形の一例を示す図である。図２の（ｃ）は、加算電圧の波形の一例を示す図である。図２の（ａ）の縦軸は、検出電圧Ｖｎ（単位：Ｖ）を示す。図２の（ｂ）の縦軸は、逆相電圧Ｖｉ（単位：Ｖ）を示す。図２の（ｃ）の縦軸は、加算電圧Ｖａ（単位：Ｖ）を示す。図２の（ａ）～（ｃ）のぞれぞれの横軸は、時間（単位：μｓ）を示す。

【0041】

電力供給装置１では、蓄電装置２から直流電力がインバータ４に供給されると、インバータ４のスイッチング動作によりノイズ電流Ｉｎが発生する。このとき、コイル３１及びコイル３２にはノイズ電流Ｉｎが流れ、補助コイル５０には、コイル３１及びコイル３２に流れるノイズ電流Ｉｎによって検出電圧Ｖｎが発生する。図２の（ａ）に示される例では、検出電圧Ｖｎは、２０ｋＨｚの搬送波成分を主成分として含み、更に高調波成分も含んでいる。

【0042】

そして、生成回路５１によって、検出電圧Ｖｎの搬送波成分を減衰させる逆相電圧Ｖｉが生成される。具体的には、図２の（ｂ）に示されるように、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の周波数と同一の周波数、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の位相と逆相の位相、及び検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅と同一の振幅を有する正弦波信号が逆相電圧Ｖｉとして生成される。そして、変換回路５２の加算回路５５において、検出電圧Ｖｎと逆相電圧Ｖｉとが加算されることにより、加算電圧Ｖａが生成される。図２の（ｃ）に示されるように、加算電圧Ｖａは、検出電圧Ｖｎから検出電圧Ｖｎの搬送波成分が差し引かれた波形であり、加算電圧Ｖａの振幅は検出電圧Ｖｎの振幅よりも小さくなっている。

【0043】

そして、加算電圧Ｖａが増幅回路５６によって増幅され、増幅された加算電圧Ｖａが出力コンデンサ５７によってノイズ電流Ｉｎとは逆位相の減衰電流Ｉｃに変換される。そして、減衰電流Ｉｃがインバータ４（接続線３４）に供給されることにより、ノイズ電流Ｉｎの高調波成分が減衰される。

【0044】

以上説明したノイズ減衰回路５では、変換回路５２において、補助コイル５０で検出される検出電圧Ｖｎと逆相電圧Ｖｉとが加算されることによって、加算電圧Ｖａが生成され、加算電圧Ｖａが増幅される。ここで、ＣＩＳＰＲ等の規格では、１５０ｋＨｚ以上の周波数成分がノイズ規制の対象であるので、検出電圧Ｖｎの搬送波成分（例えば、２０ｋＨｚ）は、ノイズ規制の対象ではない。そのため、逆相電圧Ｖｉとして、検出電圧Ｖｎの搬送波成分を減衰させる電圧を用いることによって、検出電圧Ｖｎの搬送波成分が減衰される。これにより、検出電圧Ｖｎの振幅よりも小さい振幅を有する加算電圧Ｖａが得られるので、増幅回路５６のゲインを大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を向上させることが可能となる。

【0045】

図２の（ａ）に示される例では、検出電圧Ｖｎはおおよそ±２．５Ｖの範囲で変動しており、検出電圧Ｖｎの振幅は５Ｖ程度である。増幅回路５６の電圧範囲が±１５Ｖであると仮定すると、検出電圧Ｖｎがそのまま増幅回路５６に供給される場合には、増幅回路５６のゲインの最大値は６である。一方、図２の（ｃ）に示されるように、加算電圧Ｖａはおおよそ±１．８Ｖの範囲で変動しており、加算電圧Ｖａの振幅は３．６Ｖ程度である。加算電圧Ｖａが増幅回路５６に供給される場合には、増幅回路５６のゲインの最大値は８．３程度となる。したがって、増幅回路５６のゲインを１．４倍程度大きくすることができる。

【0046】

検出電圧Ｖｎの搬送波成分の周波数及び位相は、インバータ４の駆動信号に応じて定まり得る。電力供給装置１では、制御回路５３が、インバータ４の駆動信号に基づいて逆相電圧Ｖｉの周波数及び位相を設定している。この構成によれば、インバータ４の駆動信号が考慮されるので、逆相電圧Ｖｉの周波数及び位相を、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の周波数及び位相にそれぞれ合わせることができる。したがって、検出電圧Ｖｎの搬送波成分をより確実に減衰させることができるので、加算電圧Ｖａの振幅をより確実に低減することができ、増幅回路５６のゲインを一層大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を更に向上させることが可能となる。

【0047】

検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に応じて定まり得る。電力供給装置１では、制御回路５３は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に基づいて、逆相電圧Ｖｉの振幅を設定している。このため、蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率を考慮することによって、逆相電圧Ｖｉの振幅を検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅に近づけることができる。したがって、加算電圧Ｖａの振幅を一層低減することができ、増幅回路５６のゲインを更に大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を一層向上させることが可能となる。

【0048】

発振器５４は、制御回路５３によって設定された周波数、位相、及び振幅を有する正弦波信号を逆相電圧Ｖｉとして出力する。この構成によれば、検出電圧Ｖｎの搬送波成分以外の周波数成分を減衰させることなく、搬送波成分を減衰させることができる。したがって、ノイズ規制の対象となる周波数成分の減衰効果を損なうことなく、増幅回路５６のゲインを大きくすることが可能となる。

【0049】

（第２実施形態）
次に、図３及び図４を参照しながら、第２実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の構成を説明する。図３は、第２実施形態に係るノイズ減衰回路を含む電力供給装置の概略構成図である。図４は、合成信号を説明するための図である。図３に示される電力供給装置１Ａは、ノイズ減衰回路５に代えてノイズ減衰回路５Ａを備える点において、電力供給装置１と主に相違する。ノイズ減衰回路５Ａは、生成回路５１に代えて生成回路５１Ａを含む点において、ノイズ減衰回路５と主に相違する。生成回路５１Ａは、制御回路５３及び発振器５４に代えて制御回路６１、合成回路６２、フィルタ回路６３、及び増幅回路６４を含む点において、生成回路５１と主に相違する。

【0050】

制御回路６１は、逆相電圧Ｖｉを生成するためのパルスＰ１（第１パルス）及びパルスＰ２（第２パルス）を出力する。パルスＰ１及びパルスＰ２のそれぞれは、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の周波数と同一の周波数成分（以下、「特定周波数成分」と称する。）を有する。パルスＰ１及びパルスＰ２は、同一の振幅を有する方形波である。本実施形態では、パルスＰ１の位相はパルスＰ２の位相と同じかパルスＰ２の位相よりも進んでいる。

【0051】

制御回路６１は、逆相電圧Ｖｉの位相が、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の位相の逆位相となるように、パルスＰ１及びパルスＰ２の位相を設定する。検出電圧Ｖｎの搬送波成分の位相は、インバータ４を制御するための駆動信号の搬送波成分の位相と同位相であるため、逆相電圧Ｖｉの位相は、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の位相とも逆位相である。

【0052】

制御回路６１は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に基づいて、パルスＰ１とパルスＰ２との位相差θを設定する。本実施形態では、制御回路６１は、蓄電電圧の電圧値とインバータ４の変調率と位相差θとの関係を規定するテーブルを有している。言い換えると、テーブルには、蓄電電圧の電圧値とインバータ４の変調率との様々な組み合わせに対して、位相差θが設定されている。テーブルの設定方法については後述する。

【0053】

制御回路６１は、蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率を取得し、上記テーブルから、取得した蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率の組み合わせに対応する位相差θを取得する。そして、制御回路６１は、位相差θでパルスＰ１及びパルスＰ２を合成回路６２に出力する。

【0054】

なお、本実施形態では、制御回路６１は、インバータ４の制御部としても機能している。したがって、制御回路６１は、インバータ４に駆動信号を供給しているので、インバータ４の駆動信号の搬送波成分の周波数、スイッチングタイミング、及び変調率を把握している。制御回路６１は、例えば、蓄電装置２の正極端子と負極端子との間に設けられた電圧センサから蓄電電圧の電圧値を取得する。

【0055】

合成回路６２は、パルスＰ１及びパルスＰ２を合成して合成信号Ｖｓを生成する回路である。合成回路６２は、合成信号Ｖｓをフィルタ回路６３に出力する。本実施形態では、合成回路６２は、抵抗器６２ａと、抵抗器６２ｂと、コンデンサ６２ｃと、を含む。抵抗器６２ａの一端は、制御回路６１のパルスＰ１を出力する出力端子に接続されている。抵抗器６２ｂの一端は、制御回路６１のパルスＰ２を出力する出力端子に接続されている。抵抗器６２ａの他端と抵抗器６２ｂの他端とは、接続点ＣＰにおいて互いに接続されるとともに、フィルタ回路６３の入力端子に接続されている。コンデンサ６２ｃの一端は接続点ＣＰに接続され、コンデンサ６２ｃの他端は接地電位に接続されている。例えば、抵抗器６２ａの抵抗値は、抵抗器６２ｂの抵抗値と実質的に等しい。

【0056】

合成回路６２にパルスＰ１及びパルスＰ２が入力されると、抵抗器６２ａ及び抵抗器６２ｂによる抵抗分圧によって、接続点ＣＰには、パルスＰ１の電圧とパルスＰ２の電圧との平均電圧が発生する。この平均電圧をコンデンサ６２ｃが受けることにより、合成信号Ｖｓが生成される。ここで、図４に示されるように、合成信号Ｖｓの振幅は、位相差θによって決まる。パルスＰ１の特定周波数成分の振幅及びパルスＰ２の特定周波数成分の振幅がＡであるとすると、合成信号Ｖｓの特定周波数成分の振幅は、Ａｃｏｓ（θ／２）となる。

【0057】

フィルタ回路６３は、合成信号Ｖｓから特定周波数成分を抽出する回路である。本実施形態では、フィルタ回路６３は、ハイパスフィルタ６５と、ローパスフィルタ６６と、を含む。

【0058】

ハイパスフィルタ６５は、合成回路６２から出力された合成信号Ｖｓの低周波数成分を減衰させるための回路である。ハイパスフィルタ６５は、合成回路６２の後段に設けられている。ハイパスフィルタ６５は、ハイパスフィルタ６５のカットオフ周波数以下の低周波数成分を減衰させ、当該カットオフ周波数よりも高い周波数成分を通過させる。ハイパスフィルタ６５のカットオフ周波数は、特定周波数成分よりも低い周波数に設定されている。これにより、合成信号ＶｓからＤＣ成分を含む低周波成分が除去されて信号Ｖａｃが生成される。ハイパスフィルタ６５は、信号Ｖａｃをローパスフィルタ６６に出力する。

【0059】

本実施形態では、ハイパスフィルタ６５は、コンデンサ６５ａと抵抗器６５ｂとを含む。コンデンサ６５ａの一端は合成回路６２の出力端子（接続点ＣＰ）に接続され、コンデンサ６５ａの他端は抵抗器６５ｂを介して接地電位に接続されるとともに、ローパスフィルタ６６に接続されている。

【0060】

ローパスフィルタ６６は、ハイパスフィルタ６５から出力された信号Ｖａｃの高周波成分を減衰させるための回路である。ローパスフィルタ６６は、ハイパスフィルタ６５の後段に設けられている。ローパスフィルタ６６は、ローパスフィルタ６６のカットオフ周波数以上の高周波成分を減衰させ、当該カットオフ周波数よりも低い周波数成分を通過させる。ローパスフィルタ６６のカットオフ周波数は、ノイズ規制の対象となる周波数範囲のうちの下限の周波数（例えば、１５０ｋＨｚ）よりも低く、特定周波数成分よりも高い周波数に設定されている。これにより、信号Ｖａｃから高周波成分が除去されて、特定周波数成分が抽出される。ローパスフィルタ６６は、合成信号Ｖｓの特定周波数成分を、周波数成分Ｖｆとして増幅回路６４に出力する。

【0061】

本実施形態では、ローパスフィルタ６６は、抵抗器６６ａとコンデンサ６６ｂとを含む。抵抗器６６ａの一端はハイパスフィルタ６５の出力端子に接続され、抵抗器６６ａの他端はコンデンサ６６ｂを介して接地電位に接続されるとともに、増幅回路６４に接続されている。

【0062】

増幅回路６４は、フィルタ回路６３から出力された合成信号Ｖｓの特定周波数成分である周波数成分Ｖｆを増幅することによって逆相電圧Ｖｉを生成する。増幅回路６４は、逆相電圧Ｖｉを変換回路５２（加算回路５５）に出力する。増幅回路６４の回路構成としては公知の回路構成が用いられる。このように、生成回路５１Ａは、逆相電圧Ｖｉを出力する。

【0063】

ここで、制御回路６１が有するテーブルの設定方法を詳述する。上述のように、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に応じて変動し得る。検出電圧Ｖｎの搬送波成分を０に近づけるためには、検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅と同じ振幅を有する逆相電圧Ｖｉが検出電圧Ｖｎから差し引かれる必要がある。上述のように、逆相電圧Ｖｉの振幅は、位相差θ及び増幅回路６４のゲインによって定まり得る。このため、各組み合わせ（蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率）で電力供給装置１Ａを動作させ、補助コイル５０において発生する検出電圧Ｖｎを測定することにより、測定された検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅と同じ振幅の逆相電圧Ｖｉが得られる位相差θが、当該組み合わせに対応する位相差θとして決定される。以上のようにして、テーブルが設定される。

【0064】

次に、図５の（ａ）～（ｅ）及び図６の（ａ）～（ｅ）を更に参照しながら、電力供給装置１Ａの動作を説明する。図５の（ａ）～（ｅ）は、２つのパルスの位相差が１３５°である場合の各信号の波形例を示す図である。図６の（ａ）～（ｅ）は、２つのパルスの位相差が０°である場合の各信号の波形例を示す図である。図５の（ａ）～（ｅ）及び図６の（ａ）～（ｅ）のぞれぞれの縦軸は電圧（単位：Ｖ）を示し、それぞれの横軸は時間（単位：μｓ）を示す。なお、各図には、各波形に含まれる搬送波成分が破線で示されている。

【0065】

電力供給装置１と同様に、電力供給装置１Ａでは、蓄電装置２から直流電力がインバータ４に供給されると、インバータ４のスイッチング動作によりノイズ電流Ｉｎが発生する。このとき、コイル３１、コイル３２及び補助コイル５０にはノイズ電流Ｉｎが流れ、補助コイル５０には、検出電圧Ｖｎが発生する。なお、補助コイル５０には、減衰電流Ｉｃが生成される前は、ノイズ電流Ｉｎのみが流れ、減衰電流Ｉｃが生成された後は、ノイズ電流Ｉｎと減衰電流Ｉｃとの合成電流が流れるが、本実施形態では、減衰電流Ｉｃが生成される前の初期段階について説明を行う。

【0066】

そして、生成回路５１Ａによって、検出電圧Ｖｎの搬送波成分を減衰させる逆相電圧Ｖｉが生成される。具体的には、制御回路６１は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値とインバータ４の変調率とを取得し、上記テーブルを参照して、これらの値の組み合わせに応じた位相差θを決定する。そして、制御回路６１は、位相差θでパルスＰ１及びパルスＰ２を合成回路６２に出力する。例えば、位相差θが１３５°である場合には、図５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、パルスＰ１とパルスＰ２とが１３５°の位相差で出力される。位相差θが０°である場合には、図６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、パルスＰ１とパルスＰ２とが０°の位相差で出力される。

【0067】

そして、図５の（ｃ）及び図６の（ｃ）に示されるように、合成回路６２において、パルスＰ１及びパルスＰ２が合成され、位相差θに応じた振幅を有する合成信号Ｖｓが生成される。そして、図５の（ｄ）及び図６の（ｄ）に示されるように、ハイパスフィルタ６５によって、合成信号ＶｓからＤＣ成分を含む低周波成分が除去されて信号Ｖａｃが生成される。そして、図５の（ｅ）及び図６の（ｅ）に示されるように、ローパスフィルタ６６によって、信号Ｖａｃから高周波成分が除去されて合成信号Ｖｓの特定周波数成分が抽出され、増幅回路６４に周波数成分Ｖｆとして出力される。例えば、位相差θが１３５°である場合には、図５の（ｅ）に示されるように、周波数成分Ｖｆの搬送波成分の振幅は、１．２Ｖである。位相差θが０°である場合には、図６の（ｅ）に示されるように、周波数成分Ｖｆの搬送波成分の振幅は、３．２Ｖである。そして、増幅回路６４によって、周波数成分Ｖｆが増幅されて逆相電圧Ｖｉが生成される。

【0068】

そして、変換回路５２の加算回路５５において、検出電圧Ｖｎと逆相電圧Ｖｉとが加算されることにより、加算電圧Ｖａが生成される。加算電圧Ｖａは、検出電圧Ｖｎから検出電圧Ｖｎの搬送波成分が差し引かれた波形であり、加算電圧Ｖａの振幅は検出電圧Ｖｎの振幅よりも小さくなっている。

【0069】

そして、加算電圧Ｖａが増幅回路５６によって増幅され、増幅された加算電圧Ｖａが出力コンデンサ５７によってノイズ電流Ｉｎとは逆位相の減衰電流Ｉｃに変換される。そして、減衰電流Ｉｃがインバータ４（接続線３４）に供給されることにより、ノイズ電流Ｉｎの高調波成分が減衰される。

【0070】

以上説明したノイズ減衰回路５Ａにおいても、上述したノイズ減衰回路５と共通の構成については、ノイズ減衰回路５と同様の効果が奏される。さらに、ノイズ減衰回路５Ａでは、発振器を用いることなく逆相電圧Ｖｉを生成することができる。したがって、ノイズ減衰回路５と比較して、ノイズ減衰回路５Ａの回路規模を低減することができる。

【0071】

検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に応じて定まり得る。パルスＰ１とパルスＰ２との位相差θを調整することにより、合成信号Ｖｓの振幅を変更することができる。逆相電圧Ｖｉの振幅は、合成信号Ｖｓの振幅に応じて定まる。このため、蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率に基づいて、位相差θを設定することで、逆相電圧Ｖｉの振幅を検出電圧Ｖｎの搬送波成分の振幅に近づけることができる。したがって、加算電圧Ｖａの振幅を一層低減することができ、増幅回路５６のゲインを更に大きくすることができる。その結果、コモンモードノイズの減衰効果を一層向上させることが可能となる。

【0072】

以上、本開示の実施形態が詳細に説明されたが、本開示に係るノイズ減衰回路は上記実施形態に限定されない。

【0073】

制御回路５３及び制御回路６１は、インバータ４の制御部として機能しなくてもよい。言い換えると、電力供給装置１は、制御回路５３とは別に、インバータ４の制御部を備えていてもよい。同様に、電力供給装置１Ａは、制御回路６１とは別に、インバータ４の制御部を備えていてもよい。

【0074】

制御回路５３は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率のいずれか一方に基づいて、逆相電圧Ｖｉの振幅を設定してもよい。同様に、制御回路６１は、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率のいずれか一方に基づいて、位相差θを設定してもよい。

【0075】

制御回路５３は、テーブルに代えて、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率と逆相電圧Ｖｉの振幅との関係を規定する関数を用いて、逆相電圧Ｖｉの振幅を設定してもよい。同様に、制御回路６１は、テーブルに代えて、蓄電装置２の蓄電電圧の電圧値及びインバータ４の変調率と位相差θとの関係を規定する関数を用いて、位相差θを設定してもよい。

【0076】

制御回路５３は、逆相電圧Ｖｉの振幅を設定しなくてもよい。同様に、制御回路６１は、位相差θを設定しなくてもよい。

【0077】

フィルタ回路６３において、ハイパスフィルタ６５とローパスフィルタ６６との順番が入れ替えられてもよい。つまり、合成回路６２の後段にローパスフィルタ６６が設けられ、ローパスフィルタ６６の後段にハイパスフィルタ６５が設けられてもよい。フィルタ回路６３は、ハイパスフィルタ６５及びローパスフィルタ６６に代えて、合成信号Ｖｓの特定周波数成分を抽出可能なバンドパスフィルタを含んでもよい。

【0078】

生成回路５１Ａは、増幅回路６４を含んでいなくてもよい。

【符号の説明】

【0079】

１，１Ａ…電力供給装置、２…蓄電装置、４…インバータ、５，５Ａ…ノイズ減衰回路、３０…コア、３１，３２…コイル、５０…補助コイル、５１，５１Ａ…生成回路、５２…変換回路、５３，６１…制御回路、５４…発振器、５５…加算回路、５６…増幅回路、６２…合成回路、６３…フィルタ回路、Ｍ…モータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】