電力変換装置
【課題】広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定したサブ拡散パターンとを合成して構成されている。メイン拡散パターンによって、従来の同じようにスイッチング周波数を拡散できる。そのため、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークを十分に拡散できる。そのため、高調波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【解決手段】スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定したサブ拡散パターンとを合成して構成されている。メイン拡散パターンによって、従来の同じようにスイッチング周波数を拡散できる。そのため、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークを十分に拡散できる。そのため、高調波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている電力変換装置がある。
【０００３】
この電力変換装置は、信号発生器と、信号選択手段と、分圧器と、比較器と、スイッチング素子とを備えている。
【０００４】
信号発生器は、周波数が離散的に相異なる複数の信号を発生する。信号選択手段は、信号発生器の発生する複数の信号の中から予め設定された順序で指定された周波数の信号を順次選択して出力する。例えば、周波数の低い信号から順次周波数の高い信号を選択し、以降、これを繰返す。又は、周波数の低い信号から順次周波数の高い信号を選択し、その後、周波数の高い信号から順次周波数の低い信号を選択し、以降、これを繰返す。分圧器は、電力変換装置の出力電圧を分圧して出力する。比較器は、分圧器によって分圧された出力電圧と信号選択手段の出力信号を比較し、比較結果に応じたスイッチング信号を出力する。スイッチング素子は、比較回路の出力するスイッチング信号に従ってスイッチングする。
【０００５】
つまり、この電力変換装置は、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する。スイッチングノイズは、周波数領域において、スイッチング周波数と、その高調波に当たる周波数にピークを有する。スイッチング周波数を拡散させることで、スイッチングノイズのピークを拡散させることができる。その結果、スイッチングノイズのエネルギーが分散され、ピーク値を抑えられる。従って、スイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７１８８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した電力変換装置では、低い次数の高調波に当たる周波数のスイッチングノイズのレベルを抑えるようにスイッチング周波数を拡散させても、高い次数の高調波に当たる周波数においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができない。逆に、高い次数の高調波に当たる周波数のスイッチングノイズのレベルを抑えるようにスイッチング周波数を拡散させても、低い次数の高調波にあたる周波数においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができない。つまり、低周波領域におけるスイッチングノイズのレベル低減と、高周波領域におけるスイッチングノイズのレベル低減を両立させることができないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、スイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置において、スイッチング周波数拡散パターンを、時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンとを合成して構成することで、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の電力変換装置は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路と、時間に対して複数の周波数を規定したスイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンと、を合成してなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、メイン拡散パターンによって、従来と同じように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、高周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【００１２】
請求項２に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンは、複数の周波数を規定した基本パターンを繰返し時間毎に繰返してなり、サブ拡散パターンは、繰返し時間毎に周波数が切替わることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークをより確実に拡散させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンの周波数及びサブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、スペクトラムアナライザでスイッチングノイズを解析する際、メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンよる効果を正確に解析することができる。
【００１４】
請求項４に記載の電力変換装置は、電力変換回路は、入力される交流電力を変換して出力、又は、入力される電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする。この構成によれば、入力される交流電力を変換して出力する場合には、入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルを、また、入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、出力する交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることができる。
【００１５】
請求項５に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンのパターン繰返し周期の逆数である繰返し周波数は、入力される電流又は出力する電流の周波数の高調波のうち、対象とする高調波より高い周波数であることを特徴とする。この構成によれば、入力される交流電流又は出力する交流電流に含まれる、対象となる高周波成分を確実に抑えることができる。
【００１６】
請求項６に記載の電力変換装置は、外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給することを特徴とする。この構成によれば、外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給する電力変換装置で、広い周波数帯域においてスイッチングノイズを抑えることができる。そのため、車両に搭載された電源に電力を供給する際に周辺の機器に与えるスイッチングノイズの影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における電源装置の回路図である。
【図２】メイン拡散パターン、サブ拡散パターン及びスイッチング周波数拡散パターンを示すパターン図である。
【図３】スイッチング周波数拡散させない場合、従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、及び、本実施形態のようにスイッチング周波数を拡散させた場合における、スペクトラムアナライザによるスイッチングノイズの解析結果である。
【図４】従来におけるスイッチング周波数拡散パターンと、それに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【図５】図２（ｃ）のスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、外部交流電源の出力する交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリを充電する電源装置に適用した例を示す。
【００１９】
まず、図１を参照して本実施形態の電源装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態における電源装置の回路図である。
【００２０】
図１に示す電源装置１（電力変換装置）は、外部交流電源ＡＣ１（外部電源）の出力する交流電圧を直流高電圧に変換して車両に搭載された高電圧バッテリＢ１（電源）に供給し、高電圧バッテリＢ１を充電する装置である。つまり、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリＢ１に供給する装置である。電源装置１は、フィルタ回路１０と、整流回路１１（電力変換回路）と、昇圧回路１２（電力変換回路）と、制御回路１３とを備えている。
【００２１】
フィルタ回路１０は、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電圧に含まれる高周波成分のノイズを除去するための回路である。フィルタ回路１０の入力端子は外部交流電源ＡＣ１に、出力端子は整流回路１１にそれぞれ接続されている。
【００２２】
整流回路１１は、フィルタ回路１０の出力する高周波成分のノイズが除去された交流電圧を整流し、直流電圧に変換するための回路である。つまり、入力される交流電力を直流電力に変換するための回路である。整流回路１１は、ダイオード１１０〜１１３を備えている。ダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３はそれぞれ直列接続されている。具体的には、ダイオード１１０、１１２のアノードがダイオード１１１、１１３のカソードにそれぞれ接続されている。直列接続されたダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３は並列接続されている。ダイオード１１０、１１２のカソード及びダイオード１１１、１１３のアノードは昇圧回路１２にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３の直列接続点はフィルタ回路１０の出力端子にそれぞれ接続されている。
【００２３】
昇圧回路１２は、整流回路１１の出力する直流電圧を昇圧するための回路である。つまり、入力される直流電力を高電圧の直流電力に変換する回路である。昇圧回路１２は、コイル１２０と、ＩＧＢＴ１２１（スイッチング素子）と、ダイオード１２２と、平滑コンデンサ１２３とを備えている。
【００２４】
コイル１２０は、電流が流れることによってエネルギーを蓄積する素子である。コイル１２０の一端はダイオード１１０、１１２のカソードに、他端はＩＧＢＴ１２１及びダイオード１２２にそれぞれ接続されている。
【００２５】
ＩＧＢＴ１２１は、スイッチングすることで、コイル１２０にエネルギーを蓄積、又は、コイル１２０からエネルギーを放出させるための素子である。ＩＧＢＴ１２１のコレクタはコイル１００の他端に、エミッタはダイオード１１１、１１３のアノードにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１２１のゲートは制御回路１３に接続されている。
【００２６】
ダイオード１２２は、コイル１２０から放出されるエネルギーを平滑コンデンサ１２３に供給するとともに、逆流を防止するための素子である。ダイオード１２２のアノードはコイル１２０とＩＧＢＴ１２１の接続点に、カソードは平滑コンデンサ１２３にそれぞれ接続されている。
【００２７】
平滑コンデンサ１２３は、ダイオード１２２のカソードに現れる昇圧された直流高電圧を平滑するための素子である。平滑コンデンサ１２３の一端はダイオード１２２のカソードに、他端はＩＧＢＴ１２１のエミッタにそれぞれ接続されている。また、平滑コンデンサ１２３の一端は高電圧バッテリＢ１の正極端子に、他端は高電圧バッテリＢ１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００２８】
制御回路１３は、昇圧回路１２の出力電圧が、予め設定されている目標電圧になるようにＩＧＢＴ１２１を制御する回路である。制御回路１３は、昇圧回路１２の出力電圧が目標電圧になるようにＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２１のスイッチングを制御する。具体的には、予め設定されているスイッチング周波数拡散パターンに従ってＰＷＭ信号の周波数を拡散させるとともに、目標電圧、昇圧回路１２の入力電流及び出力電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。そして、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧のゼロクロス点を基準としてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２１のスイッチングを制御する。
【００２９】
制御回路１３は、昇圧回路１２の入力電流を検出するため、整流回路１１と昇圧回路１２の間に設けられた電流センサ１３０に接続されている。また、昇圧回路の出力電圧を検出するため、平滑コンデンサ１２３の両端に接続されている。さらに、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧を検出するため、フィルタ回路１０の入力端子に接続されている。加えて、ＩＧＢＴ１２１のゲートに接続されている。
【００３０】
次に、図２を参照してスイッチング周波数拡散パターンについて説明する。ここで、図２は、メイン拡散パターン、サブ拡散パターン及びスイッチング周波数拡散パターンを示すパターン図である。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、メイン拡散パターンと、１つのサブ拡散パターンを合成して構成されている。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、メイン拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２（＜ｆ１）を規定して構成されている。具体的には、基本パターンを繰返し時間Ｔ１毎（繰返し時間毎）に繰返して構成されている。
【００３３】
基本パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定して構成されている。具体的には、時間Ｔ１／２の間、周波数をｆ１と規定し、その後、時間Ｔ１／２の間、周波数をｆ２と規定して構成されている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、サブ拡散パターンは、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４（＜ｆ３）、ｆ５（＜ｆ４）を規定して構成されている。具体的には、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ３と規定し、その後、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ４と規定し、その後、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ５と規定して構成されている。つまり、繰返し時間Ｔ１毎に周波数ｆ３〜ｆ５が切替わるように規定して構成されている。
【００３５】
ここで、メイン拡散パターンの周波数は、入力される交流電流の周波数の高調波のうち、低減対象となる高調波より高い周波数、具体的には、対象となる４０次の高調波より高い周波数に設定されている。
また、メイン拡散パターンの周波数及び前記サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。具体的には、メイン拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の低次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。例えば、分解能帯域幅が９ｋＨｚの場合には、９ｋＨｚより大きく、好ましくは１５ｋＨｚより大きくなるように設定されている。
【００３６】
次に、図１及び図２を参照して電源装置の動作について説明する。
【００３７】
図１において、整流回路１１は、フィルタ回路１０の出力する高周波成分のノイズが除去された交流電圧を整流し、直流電圧に変換する。制御回路１３は、図２（ｃ）に示すスイッチング周波数拡散パターンに従ってＰＷＭ信号の周波数を拡散させるとともに、目標電圧、昇圧回路１２の入力電流及び出力電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。そして、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧のゼロクロス点を基準としてＰＷＭ信号を生成する。ＩＧＢＴ１２１は、制御回路１３の生成したＰＷＭ信号に基づいてスイッチングし、コイル１２０にエネルギーを蓄積、又は、コイル１２０からエネルギーを放出させる。コイル１２０から放出されるエネルギーは、ダイオード１２２を介して出力され、平滑コンデンサ１２３に平滑化される。このようにして、昇圧回路１２は、整流回路１１の出力する直流電圧を目標電圧に昇圧して高電圧バッテリＢ１に供給し、高電圧バッテリＢ１を充電する。
【００３８】
次に、図２〜図５を参照して効果について説明する。ここで、図３は、スイッチング周波数拡散させない場合、従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、及び、本実施形態のようにスイッチング周波数を拡散させた場合における、スペクトラムアナライザによるスイッチングノイズの解析結果である。図４は、従来におけるスイッチング周波数拡散パターンと、それに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。図５は、図２（ｃ）のスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【００３９】
スイッチング周波数を拡散させない場合、図３（ａ）に示すように、低周波領域から高周波領域にかけてレベルの高いスイッチングノイズを有する。従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、図３（ｂ）に示すように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。しかし、高周波領域においてはスイッチングノイズのレベルを抑えることはできない。
【００４０】
これに対し、本実施形態によれば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定した１つのサブ拡散パターンとを合成して構成される。
【００４１】
そのため、メイン拡散パターンによって、従来の同じようにスイッチング周波数を拡散させることができる。従って、図３（ｃ）に示すように、従来と同じように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークを十分に拡散させることができる。そのため、高周波領域においてもスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリＢ１を充電する電源装置１で、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。その結果、車両に搭載された高電圧バッテリＢ１を充電する際に周辺の機器に与えるスイッチングノイズの影響を抑えることができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、図２（ａ）に示すように、メイン拡散パターンは、２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定した基本パターンを繰返し時間Ｔ１毎に繰返して構成され、図２（ｂ）に示すように、サブ拡散パターンは、繰返し時間Ｔ１毎に周波数が切替わる。そのため、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークをより確実に拡散させることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態によれば、メイン拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の低次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。そのため、スペクトラムアナライザでスイッチングノイズを解析する際、メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンよる効果を正確に解析することができる。
【００４４】
図４（ａ）に示す従来におけるスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させ、入力される交流電力を直流電力に変換して出力する場合、図４（ｂ）に示すように、フィルタ回路１０に入力される交流電流、つまり入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルが高くなってしまう。これは、スイッチング周波数拡散パターンに含まれる周波数成分、具体的には、スイッチング周波数拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期の逆数である繰返し周波数が、入力される交流電流に重畳し、歪みを発生させるからである。例えば、スイッチング周波数拡散パターンの繰返し周波数が２ｋＨｚ程度である場合、４０次付近の高調波成分のレベルが高くなってしまう。
しかし、図２（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンを、メイン拡散パターンと、１つのサブ拡散パターンを合成し、周波数の拡散の仕方を変えることで、図５に示すように、入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることができる。そのため、フィルタ回路１０を小型化することができる。これは、周波数の拡散の仕方を変えることで、スイッチング周波数拡散パターンに含まれる周波数成分が変化するとともに、入力される交流電流への影響の仕方が変わるためである。図２に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、スイッチング周波数拡散パターンは、メイン拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期（Ｔ１）の逆数である繰返し周波数と、サブ拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期（３×Ｔ１）の逆数である繰返し周波数とを含んでいる。
【００４５】
サブ拡散パターンの繰返し周波数が、スイッチング周波数拡散パターンの繰返し周波数に相当する。この場合、入力される交流電流に重畳される周波数は、サブ拡散パターンの繰返し周波数よりもメイン拡散パターンの繰返し周波数が支配的になる。そのため、メイン拡散パターンの繰返し周波数を調整することで、入力される交流電流に含まれる高調波成分のうち、対象となる高調波成分のレベルを抑えることができる。メイン拡散パターンの繰返し周波数を、入力される交流電流の周波数の４０倍より高い周波数に設定することで、４０次の高調波成分のレベルを確実に抑えることができる。また、メイン拡散パターンの繰返し周波数をより高く設定すれば、入力される交流電流に含まれる高調波成分もより高い周波数に移る。その結果、高調波成分の除去対策が容易になり、フィルタ回路１０を小型化することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、入力される交流電力を直流電力に変換して出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。スイッチング素子を有し、スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路を備えた装置に広く適用することができる。この場合にも、広い周波数領域において、スイッチングノイズのレベルを抑えることができる。入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、出力する交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、メイン拡散パターンが、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定して構成され、サブ拡散パターンが、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定して構成される例を挙げているが、これに限られるものではない。メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンは、時間に対して複数の周波数を規定して構成されていればよい。また、周波数の変化の仕方も、昇順又は降順に限られるものではない。ランダムに変化するように構成されていてもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態では、スイッチング周波数拡散パターンが、メイン拡散パターンと１つのサブ拡散パターンを合成して構成される例を挙げているが、これに限られるものではない。メイン拡散パターンと２つ以上のサブ拡散パターンを合成して構成してもよい。
少なくとも１つのサブ拡散パターンが合成されていればよい。
【００４９】
加えて、本実施形態では、メイン拡散パターンの周波数が、入力される交流電流の周波数の高調波のうち、対象となる高調波より高い周波数に設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、メイン拡散パターンの周波数が、出力する交流電流の周波数の高調波のうち、対象となる高調波より高い周波数に設定されていてもよい。出力する交流電流に含まれる、対象となる高周波成分を確実に抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・電源装置（電力変換装置）、１０・・・フィルタ回路、１１・・・整流回路（電力変換回路）、１１０〜１１３・・・ダイオード、１２・・・昇圧回路（電力変換回路）、１２０・・・コイル、１２１・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１２２・・・ダイオード、１２３・・・平滑コンデンサ、１３・・・制御回路、１３０・・・電流センサ、ＡＣ１・・・外部交流電源（外部電源）、Ｂ１・・・高電圧バッテリ（電源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている電力変換装置がある。
【０００３】
この電力変換装置は、信号発生器と、信号選択手段と、分圧器と、比較器と、スイッチング素子とを備えている。
【０００４】
信号発生器は、周波数が離散的に相異なる複数の信号を発生する。信号選択手段は、信号発生器の発生する複数の信号の中から予め設定された順序で指定された周波数の信号を順次選択して出力する。例えば、周波数の低い信号から順次周波数の高い信号を選択し、以降、これを繰返す。又は、周波数の低い信号から順次周波数の高い信号を選択し、その後、周波数の高い信号から順次周波数の低い信号を選択し、以降、これを繰返す。分圧器は、電力変換装置の出力電圧を分圧して出力する。比較器は、分圧器によって分圧された出力電圧と信号選択手段の出力信号を比較し、比較結果に応じたスイッチング信号を出力する。スイッチング素子は、比較回路の出力するスイッチング信号に従ってスイッチングする。
【０００５】
つまり、この電力変換装置は、スイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する。スイッチングノイズは、周波数領域において、スイッチング周波数と、その高調波に当たる周波数にピークを有する。スイッチング周波数を拡散させることで、スイッチングノイズのピークを拡散させることができる。その結果、スイッチングノイズのエネルギーが分散され、ピーク値を抑えられる。従って、スイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７１８８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した電力変換装置では、低い次数の高調波に当たる周波数のスイッチングノイズのレベルを抑えるようにスイッチング周波数を拡散させても、高い次数の高調波に当たる周波数においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができない。逆に、高い次数の高調波に当たる周波数のスイッチングノイズのレベルを抑えるようにスイッチング周波数を拡散させても、低い次数の高調波にあたる周波数においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができない。つまり、低周波領域におけるスイッチングノイズのレベル低減と、高周波領域におけるスイッチングノイズのレベル低減を両立させることができないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、スイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する電力変換装置において、スイッチング周波数拡散パターンを、時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンとを合成して構成することで、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の電力変換装置は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路と、時間に対して複数の周波数を規定したスイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンと、を合成してなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、メイン拡散パターンによって、従来と同じように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、高周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。
【００１２】
請求項２に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンは、複数の周波数を規定した基本パターンを繰返し時間毎に繰返してなり、サブ拡散パターンは、繰返し時間毎に周波数が切替わることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークをより確実に拡散させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンの周波数及びサブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、スペクトラムアナライザでスイッチングノイズを解析する際、メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンよる効果を正確に解析することができる。
【００１４】
請求項４に記載の電力変換装置は、電力変換回路は、入力される交流電力を変換して出力、又は、入力される電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする。この構成によれば、入力される交流電力を変換して出力する場合には、入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルを、また、入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、出力する交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることができる。
【００１５】
請求項５に記載の電力変換装置は、メイン拡散パターンのパターン繰返し周期の逆数である繰返し周波数は、入力される電流又は出力する電流の周波数の高調波のうち、対象とする高調波より高い周波数であることを特徴とする。この構成によれば、入力される交流電流又は出力する交流電流に含まれる、対象となる高周波成分を確実に抑えることができる。
【００１６】
請求項６に記載の電力変換装置は、外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給することを特徴とする。この構成によれば、外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給する電力変換装置で、広い周波数帯域においてスイッチングノイズを抑えることができる。そのため、車両に搭載された電源に電力を供給する際に周辺の機器に与えるスイッチングノイズの影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における電源装置の回路図である。
【図２】メイン拡散パターン、サブ拡散パターン及びスイッチング周波数拡散パターンを示すパターン図である。
【図３】スイッチング周波数拡散させない場合、従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、及び、本実施形態のようにスイッチング周波数を拡散させた場合における、スペクトラムアナライザによるスイッチングノイズの解析結果である。
【図４】従来におけるスイッチング周波数拡散パターンと、それに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【図５】図２（ｃ）のスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、外部交流電源の出力する交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリを充電する電源装置に適用した例を示す。
【００１９】
まず、図１を参照して本実施形態の電源装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態における電源装置の回路図である。
【００２０】
図１に示す電源装置１（電力変換装置）は、外部交流電源ＡＣ１（外部電源）の出力する交流電圧を直流高電圧に変換して車両に搭載された高電圧バッテリＢ１（電源）に供給し、高電圧バッテリＢ１を充電する装置である。つまり、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリＢ１に供給する装置である。電源装置１は、フィルタ回路１０と、整流回路１１（電力変換回路）と、昇圧回路１２（電力変換回路）と、制御回路１３とを備えている。
【００２１】
フィルタ回路１０は、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電圧に含まれる高周波成分のノイズを除去するための回路である。フィルタ回路１０の入力端子は外部交流電源ＡＣ１に、出力端子は整流回路１１にそれぞれ接続されている。
【００２２】
整流回路１１は、フィルタ回路１０の出力する高周波成分のノイズが除去された交流電圧を整流し、直流電圧に変換するための回路である。つまり、入力される交流電力を直流電力に変換するための回路である。整流回路１１は、ダイオード１１０〜１１３を備えている。ダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３はそれぞれ直列接続されている。具体的には、ダイオード１１０、１１２のアノードがダイオード１１１、１１３のカソードにそれぞれ接続されている。直列接続されたダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３は並列接続されている。ダイオード１１０、１１２のカソード及びダイオード１１１、１１３のアノードは昇圧回路１２にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたダイオード１１０、１１１及びダイオード１１２、１１３の直列接続点はフィルタ回路１０の出力端子にそれぞれ接続されている。
【００２３】
昇圧回路１２は、整流回路１１の出力する直流電圧を昇圧するための回路である。つまり、入力される直流電力を高電圧の直流電力に変換する回路である。昇圧回路１２は、コイル１２０と、ＩＧＢＴ１２１（スイッチング素子）と、ダイオード１２２と、平滑コンデンサ１２３とを備えている。
【００２４】
コイル１２０は、電流が流れることによってエネルギーを蓄積する素子である。コイル１２０の一端はダイオード１１０、１１２のカソードに、他端はＩＧＢＴ１２１及びダイオード１２２にそれぞれ接続されている。
【００２５】
ＩＧＢＴ１２１は、スイッチングすることで、コイル１２０にエネルギーを蓄積、又は、コイル１２０からエネルギーを放出させるための素子である。ＩＧＢＴ１２１のコレクタはコイル１００の他端に、エミッタはダイオード１１１、１１３のアノードにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１２１のゲートは制御回路１３に接続されている。
【００２６】
ダイオード１２２は、コイル１２０から放出されるエネルギーを平滑コンデンサ１２３に供給するとともに、逆流を防止するための素子である。ダイオード１２２のアノードはコイル１２０とＩＧＢＴ１２１の接続点に、カソードは平滑コンデンサ１２３にそれぞれ接続されている。
【００２７】
平滑コンデンサ１２３は、ダイオード１２２のカソードに現れる昇圧された直流高電圧を平滑するための素子である。平滑コンデンサ１２３の一端はダイオード１２２のカソードに、他端はＩＧＢＴ１２１のエミッタにそれぞれ接続されている。また、平滑コンデンサ１２３の一端は高電圧バッテリＢ１の正極端子に、他端は高電圧バッテリＢ１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００２８】
制御回路１３は、昇圧回路１２の出力電圧が、予め設定されている目標電圧になるようにＩＧＢＴ１２１を制御する回路である。制御回路１３は、昇圧回路１２の出力電圧が目標電圧になるようにＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２１のスイッチングを制御する。具体的には、予め設定されているスイッチング周波数拡散パターンに従ってＰＷＭ信号の周波数を拡散させるとともに、目標電圧、昇圧回路１２の入力電流及び出力電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。そして、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧のゼロクロス点を基準としてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ１２１のスイッチングを制御する。
【００２９】
制御回路１３は、昇圧回路１２の入力電流を検出するため、整流回路１１と昇圧回路１２の間に設けられた電流センサ１３０に接続されている。また、昇圧回路の出力電圧を検出するため、平滑コンデンサ１２３の両端に接続されている。さらに、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧を検出するため、フィルタ回路１０の入力端子に接続されている。加えて、ＩＧＢＴ１２１のゲートに接続されている。
【００３０】
次に、図２を参照してスイッチング周波数拡散パターンについて説明する。ここで、図２は、メイン拡散パターン、サブ拡散パターン及びスイッチング周波数拡散パターンを示すパターン図である。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、メイン拡散パターンと、１つのサブ拡散パターンを合成して構成されている。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、メイン拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２（＜ｆ１）を規定して構成されている。具体的には、基本パターンを繰返し時間Ｔ１毎（繰返し時間毎）に繰返して構成されている。
【００３３】
基本パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定して構成されている。具体的には、時間Ｔ１／２の間、周波数をｆ１と規定し、その後、時間Ｔ１／２の間、周波数をｆ２と規定して構成されている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、サブ拡散パターンは、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４（＜ｆ３）、ｆ５（＜ｆ４）を規定して構成されている。具体的には、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ３と規定し、その後、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ４と規定し、その後、繰返し時間Ｔ１の間、周波数をｆ５と規定して構成されている。つまり、繰返し時間Ｔ１毎に周波数ｆ３〜ｆ５が切替わるように規定して構成されている。
【００３５】
ここで、メイン拡散パターンの周波数は、入力される交流電流の周波数の高調波のうち、低減対象となる高調波より高い周波数、具体的には、対象となる４０次の高調波より高い周波数に設定されている。
また、メイン拡散パターンの周波数及び前記サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。具体的には、メイン拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の低次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。例えば、分解能帯域幅が９ｋＨｚの場合には、９ｋＨｚより大きく、好ましくは１５ｋＨｚより大きくなるように設定されている。
【００３６】
次に、図１及び図２を参照して電源装置の動作について説明する。
【００３７】
図１において、整流回路１１は、フィルタ回路１０の出力する高周波成分のノイズが除去された交流電圧を整流し、直流電圧に変換する。制御回路１３は、図２（ｃ）に示すスイッチング周波数拡散パターンに従ってＰＷＭ信号の周波数を拡散させるとともに、目標電圧、昇圧回路１２の入力電流及び出力電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。そして、外部交流電源ＡＣ１の交流電圧のゼロクロス点を基準としてＰＷＭ信号を生成する。ＩＧＢＴ１２１は、制御回路１３の生成したＰＷＭ信号に基づいてスイッチングし、コイル１２０にエネルギーを蓄積、又は、コイル１２０からエネルギーを放出させる。コイル１２０から放出されるエネルギーは、ダイオード１２２を介して出力され、平滑コンデンサ１２３に平滑化される。このようにして、昇圧回路１２は、整流回路１１の出力する直流電圧を目標電圧に昇圧して高電圧バッテリＢ１に供給し、高電圧バッテリＢ１を充電する。
【００３８】
次に、図２〜図５を参照して効果について説明する。ここで、図３は、スイッチング周波数拡散させない場合、従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、及び、本実施形態のようにスイッチング周波数を拡散させた場合における、スペクトラムアナライザによるスイッチングノイズの解析結果である。図４は、従来におけるスイッチング周波数拡散パターンと、それに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。図５は、図２（ｃ）のスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させた場合における入力される交流電流に含まれる高調波成分の解析結果である。
【００３９】
スイッチング周波数を拡散させない場合、図３（ａ）に示すように、低周波領域から高周波領域にかけてレベルの高いスイッチングノイズを有する。従来のようにスイッチング周波数を拡散させた場合、図３（ｂ）に示すように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。しかし、高周波領域においてはスイッチングノイズのレベルを抑えることはできない。
【００４０】
これに対し、本実施形態によれば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定したメイン拡散パターンと、互いに隣接する周波数の間隔がメイン拡散パターンより小さい、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定した１つのサブ拡散パターンとを合成して構成される。
【００４１】
そのため、メイン拡散パターンによって、従来の同じようにスイッチング周波数を拡散させることができる。従って、図３（ｃ）に示すように、従来と同じように、低周波領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。さらに、サブ拡散パターンによって、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークを十分に拡散させることができる。そのため、高周波領域においてもスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。従って、外部交流電源ＡＣ１の出力する交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリＢ１を充電する電源装置１で、広い周波数領域においてスイッチングノイズのレベルを抑えることができる。その結果、車両に搭載された高電圧バッテリＢ１を充電する際に周辺の機器に与えるスイッチングノイズの影響を抑えることができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、図２（ａ）に示すように、メイン拡散パターンは、２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定した基本パターンを繰返し時間Ｔ１毎に繰返して構成され、図２（ｂ）に示すように、サブ拡散パターンは、繰返し時間Ｔ１毎に周波数が切替わる。そのため、スイッチング周波数の高調波に当たる周波数におけるスイッチングノイズのピークをより確実に拡散させることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態によれば、メイン拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の低次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高次の高調波が発生する周波数帯域において、隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されている。そのため、スペクトラムアナライザでスイッチングノイズを解析する際、メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンよる効果を正確に解析することができる。
【００４４】
図４（ａ）に示す従来におけるスイッチング周波数拡散パターンに基づいてスイッチング周波数を拡散させ、入力される交流電力を直流電力に変換して出力する場合、図４（ｂ）に示すように、フィルタ回路１０に入力される交流電流、つまり入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルが高くなってしまう。これは、スイッチング周波数拡散パターンに含まれる周波数成分、具体的には、スイッチング周波数拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期の逆数である繰返し周波数が、入力される交流電流に重畳し、歪みを発生させるからである。例えば、スイッチング周波数拡散パターンの繰返し周波数が２ｋＨｚ程度である場合、４０次付近の高調波成分のレベルが高くなってしまう。
しかし、図２（ｃ）に示すように、スイッチング周波数拡散パターンを、メイン拡散パターンと、１つのサブ拡散パターンを合成し、周波数の拡散の仕方を変えることで、図５に示すように、入力される交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることができる。そのため、フィルタ回路１０を小型化することができる。これは、周波数の拡散の仕方を変えることで、スイッチング周波数拡散パターンに含まれる周波数成分が変化するとともに、入力される交流電流への影響の仕方が変わるためである。図２に示すように、スイッチング周波数拡散パターンは、スイッチング周波数拡散パターンは、メイン拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期（Ｔ１）の逆数である繰返し周波数と、サブ拡散パターンにおけるパターンの繰返し周期（３×Ｔ１）の逆数である繰返し周波数とを含んでいる。
【００４５】
サブ拡散パターンの繰返し周波数が、スイッチング周波数拡散パターンの繰返し周波数に相当する。この場合、入力される交流電流に重畳される周波数は、サブ拡散パターンの繰返し周波数よりもメイン拡散パターンの繰返し周波数が支配的になる。そのため、メイン拡散パターンの繰返し周波数を調整することで、入力される交流電流に含まれる高調波成分のうち、対象となる高調波成分のレベルを抑えることができる。メイン拡散パターンの繰返し周波数を、入力される交流電流の周波数の４０倍より高い周波数に設定することで、４０次の高調波成分のレベルを確実に抑えることができる。また、メイン拡散パターンの繰返し周波数をより高く設定すれば、入力される交流電流に含まれる高調波成分もより高い周波数に移る。その結果、高調波成分の除去対策が容易になり、フィルタ回路１０を小型化することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、入力される交流電力を直流電力に変換して出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。スイッチング素子を有し、スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路を備えた装置に広く適用することができる。この場合にも、広い周波数領域において、スイッチングノイズのレベルを抑えることができる。入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、出力する交流電流に含まれる高調波成分のレベルを抑えることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、メイン拡散パターンが、時間に対して２つの周波数ｆ１、ｆ２を規定して構成され、サブ拡散パターンが、時間に対して３つの周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５を規定して構成される例を挙げているが、これに限られるものではない。メイン拡散パターン及びサブ拡散パターンは、時間に対して複数の周波数を規定して構成されていればよい。また、周波数の変化の仕方も、昇順又は降順に限られるものではない。ランダムに変化するように構成されていてもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態では、スイッチング周波数拡散パターンが、メイン拡散パターンと１つのサブ拡散パターンを合成して構成される例を挙げているが、これに限られるものではない。メイン拡散パターンと２つ以上のサブ拡散パターンを合成して構成してもよい。
少なくとも１つのサブ拡散パターンが合成されていればよい。
【００４９】
加えて、本実施形態では、メイン拡散パターンの周波数が、入力される交流電流の周波数の高調波のうち、対象となる高調波より高い周波数に設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。入力される電力を交流電力に変換して出力する場合には、メイン拡散パターンの周波数が、出力する交流電流の周波数の高調波のうち、対象となる高調波より高い周波数に設定されていてもよい。出力する交流電流に含まれる、対象となる高周波成分を確実に抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・電源装置（電力変換装置）、１０・・・フィルタ回路、１１・・・整流回路（電力変換回路）、１１０〜１１３・・・ダイオード、１２・・・昇圧回路（電力変換回路）、１２０・・・コイル、１２１・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１２２・・・ダイオード、１２３・・・平滑コンデンサ、１３・・・制御回路、１３０・・・電流センサ、ＡＣ１・・・外部交流電源（外部電源）、Ｂ１・・・高電圧バッテリ（電源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路と、
時間に対して複数の周波数を規定したスイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路と、
を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング周波数拡散パターンは、
時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、
互いに隣接する周波数の間隔が前記メイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンと、
を合成してなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記メイン拡散パターンは、複数の周波数を規定した基本パターンを繰返し時間毎に繰返してなり、
前記サブ拡散パターンは、前記繰返し時間毎に周波数が切替わることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記メイン拡散パターンの周波数及び前記サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換回路は、入力される交流電力を変換して出力、又は、入力される電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記メイン拡散パターンのパターン繰返し周期の逆数である繰返し周波数は、入力される電流又は出力する電流の周波数の高調波のうち、対象とする高調波より高い周波数であることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１】
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子をスイッチングすることで入力される電力を変換して出力する電力変換回路と、
時間に対して複数の周波数を規定したスイッチング周波数拡散パターンに従ってスイッチング周波数を拡散させ、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路と、
を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング周波数拡散パターンは、
時間に対して複数の周波数を規定したメイン拡散パターンと、
互いに隣接する周波数の間隔が前記メイン拡散パターンより小さい、時間に対して複数の周波数を規定した少なくとも１つのサブ拡散パターンと、
を合成してなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記メイン拡散パターンは、複数の周波数を規定した基本パターンを繰返し時間毎に繰返してなり、
前記サブ拡散パターンは、前記繰返し時間毎に周波数が切替わることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記メイン拡散パターンの周波数及び前記サブ拡散パターンの周波数は、スイッチング周波数の高調波のうち隣接する高調波の間隔が、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅より大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換回路は、入力される交流電力を変換して出力、又は、入力される電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記メイン拡散パターンのパターン繰返し周期の逆数である繰返し周波数は、入力される電流又は出力する電流の周波数の高調波のうち、対象とする高調波より高い周波数であることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
外部電源から車両に搭載された電源に電力を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５７３７０（Ｐ２０１２−２５７３７０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８３７６（Ｐ２０１１−１２８３７６）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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