JP2002529299A - 電気エネルギーアキュムレータ及び該アキュムレータに接続した誘導性負荷を備えた車両の機能グループ - Google Patents

電気エネルギーアキュムレータ及び該アキュムレータに接続した誘導性負荷を備えた車両の機能グループ

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JP2002529299A
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ゾンタイム，ヨハン
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コンチネンタル イーエスアーデー エレクトロニク システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー オフェネ ハンデルスゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 給電線（１２）が電気エネルギーアキュムレータ（１０）と、該電気エネルギーアキュムレータ（１０）が高周波数でスイッチングする電子的パワーアセンブリ（１４）を介して接続された誘導性負荷（１６）との間に設けられた車両の機能グループである。前記給電線（１２）は、前記電気エネルギーアキュムレータの第１のポール端子（１０ａ）に接続された芯線（１２’）と、該芯線を囲繞すると共に前記電気エネルギーアキュムレータ（１０）の第２のポール端子（１０ｂ）に接続された殻線（１２”）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔発明の背景〕 本発明は、電気エネルギー蓄電池即ちアキュムレータに接続された車両の誘導
性負荷に関する。本発明は、特に、高周波数でスイッチングを行うインバータま
たは別のパワーアセンブリに接続された（再充電可能な）車両用バッテリの形態
にされた電気エネルギーアキュムレータに関し、前記インバータは誘導性負荷を
形成する交流モータに給電する。
【０００２】 特に、交流モータが内燃機関の駆動伝達系即ちドライブトレインに配置されて
、スタータ、発電機及び振動アブソーバとして機能する車両においては、車両用
バッテリからの高直流電力で交流モータを駆動するインバータを提供する上で問
題がある。斯かる車両用バッテリは一般的には鉛蓄電池であり、最大周囲温度が
約６０℃乃至７０℃に設計されている。しかしながら、交流モータ及び関連のイ
ンバータが配置された現代の車両の原動機室即ちエンジンコンパートメントにお
いては、長い作動時間に亘り最高温度が１５０℃以上にまでなることがある。車
両用バッテリに対する温度に関連した及び空間及び重量配分による悪影響をなく
すために、一般的には車両用バッテリは車両の後部（例えば、トランク内）に配
置される。
【０００３】 これに起因して車両の後部の車両用バッテリから車両の前部のインバータまで
接続線の配線を行う上で問題が生じる。この比較的長い接続線は高電流が必要な
ことから抵抗が非常に小さくなるような寸法にされなければならず、それには線
の断面積を大きくする必要がある。斯かる断面積を有する一般の単線または二線
式ケーブルを所定の構造の車両に取り付けることが可能なことは事実である。し
かしながら、斯かるケーブルにはインダクタンスが過剰となるという特有の大き
な欠点がある。この結果、高周波数でのスイッチング動作がなされ、またアンペ
ア数が高い状態では、電気エネルギーは接続線に蓄積されて散逸されず、放電の
管理ができず個々の部品が破壊される場合がある。
【０００４】 〔従来の技術の説明〕 従来の技術では、最小磁気放射が本質である応用領域において電気モータに給
電する線が公知であり、斯かる線においては個々の線（正、負）は断面で見ると
チェック模様（ｃｈｅｑｕｅｒｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ）に配列された線要素によ
り形成される。しかしながら、この配列は製造及び接続技術の双方において高価
となる。更に、個々の線要素の隣接する線要素に対する絶縁が高価であり、全体
的な断面積を大幅に増大しなければならなくなる。ところで、この配列は給電線
の高インダクタンスの問題に基づくものではなく、全体的な磁気放射を出来る限
り低く抑えることに基づいたものである。
【０００５】 ドイツ国出願第３７４３３１７Ａ１号にはバッテリ及びパルスインバータを介
して前記バッテリに接続した非同期／同期機械を備えた車載ネットワークシステ
ムが開示されている。そこにおいては、電力はバッテリ及び前記機械またはパル
スインバータ間を従来の二線式ケーブルを介して伝送される。
【０００６】 「Ｅｌｅｋｔｒｉｚｉｔａｔｓｗｉｒｔｓｃｈａｆｔ」と題する雑誌の第８１
巻（１９８２年）、第２６号の９４２ページ乃至９４７ページのブレーケルマン
（Ｈ．Ｂｒａｋｅｌｍａｎｎ）の「三相同軸ケーブルのデザイン」と題する論文
において、三相同軸ケーブルの高電圧直流送電ケーブルに対する利点について論
議されている。そこで記載された三相同軸ケーブルは、問題の電圧が１１０ＫＶ
及び４００ＫＶ間にあった状態で高アンペア数を送電できることから、従来のケ
ーブルに代わって１００乃至１８５０ＭＶＡに亘る高電力送電に使用される。前
記の論文は斯かる三相同軸ケーブルのインダクタンスの低減に関しては一切言及
していない。これは三相同軸ケーブルは前記用途においてエネルギーアキュムレ
ータと負荷との間でエネルギーを一方向のみに送電するのに使用されているから
である。その作用においてエネルギー供給及び除去ケーブルのインダクタンスが
重要な役割を果たす、高周波数でスイッチングを行う電子的パワーアセンブリの
使用については記載されていない。
【０００７】 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、車両において電気エネルギーアキュムレータと該アキュムレ
ータに高速の回路ブレーカーを介して接続された誘導性負荷との間に接続線を提
供することである。
【０００８】 〔課題を解決するための手段〕 本発明による前記問題の解決のために給電線が、車両における電気エネルギー
アキュムレータと該アキュムレータに高周波数でスイッチングする電子的パワー
アセンブリを介して接続された誘導性負荷との間に提供され、前記給電線は前記
電気エネルギーアキュムレータの第１のポール端子に接続された芯線（ｃｏｒｅ
ｗｉｒｅ）と、該芯線を囲繞する殻線（ｓｈｅｌｌ ｗｉｒｅ）とを備え、前
記殻線は前記電気エネルギーアキュムレータの第２のポール端子に接続される。
【０００９】 この配列は給電線の誘導性が非常に低い点で有利である。比較測定では本発明
による給電線のインダクタンスは同等の断面積を備えた二線式より合わせ導体の
インダクタンスの約１５分の１であることが示されている。更に、前記配列は車
両への取り付けに必要とされるような給電線のいずれの方向への曲げ半径をも小
さくすることを可能にする。
【００１０】 本発明の好適な実施例では電気エネルギーアキュムレータは再充電可能なバッ
テリであり、好適には鉛蓄電池であり、また、高周波数でのスイッチングを行う
電子的パワーアセンブリはインバータである。最後に、誘導性負荷は好適には交
流モータであり、好適には車両の駆動伝達系に配置されてスタータ、発電機（ダ
イナモ）及び振動アブソーバとして機能する非同期モータである。
【００１１】 芯線は円柱状または円筒状の断面形状を有し、且つ、該芯線を囲繞する殻線は
本質的には断面積が同一である対応する断面形状を有する。配線または車両への
取り付けに当たり給電線の取り扱いの都合上、特に、車両の後部領域に配置され
たバッテリをインバータまたは非同期モータにそれぞれ接続するためには、芯線
及び殻線の断面形状が円状であるのが有利である。しかしながら、特定の要件に
応じて、異なる断面形状（方形、矩形、多角形、楕円形）も可能である。
【００１２】 更に、芯線は第１の絶縁層により殻線から分離され、殻線は第２の絶縁層によ
り囲繞される。
【００１３】 特に、多相給電線では、殻線は別の絶縁層により分離された少なくとも別の殻
線により囲繞されうる。
【００１４】 電磁互換性（ＥＭＣ）を高めるために最も外側の殻線は好適には線編組で形成
される追加の外装で囲繞されうる。
【００１５】 特に好適な実施例では、芯線及び／または殻線または各殻線はより合わせ線か
ら形成されるのが好適である。これにより断面が大きい場合でも特に良好な可撓
性が確保される。
【００１６】 本発明は、また、車両の機能グループのその他の部品と関連して上記に説明し
たように、芯線及び互いの周りに同心状に配置された殻線を備えた給電線自体に
関する。
【００１７】 より詳しい性状、特性、利点及び変形例は本発明の実施例を図示した図面を参
照した下記の説明により明らかとなる。
【００１８】 〔本発明の実施例の詳細な説明〕 図１は本発明による機能グループを例示しており、該グループは再充電可能な
バッテリ１０の形態をした電気エネルギーアキュムレータ及び電子的パワーアセ
ンブリ１４により形成され、該電子的パワーアセンブリは２つの線１２’、１２
”から成る給電線１２によりバッテリ１０に接続され、また誘導性負荷１６が該
給電線に接続される。明瞭にするために電子的パワーアセンブリ１４は、２つの
回路ブレーカー１４ａ、１４ｂ及び２つのフリーホイーリングダイオード１４ｃ
、１４ｄのみで略示されており、前記２つの（半導体）回路ブレーカー１４ａ、
１４ｂ用の制御回路は、特に高周波数でスイッチングする（詳細には例示されて
いない）。斯かる電子的パワーアセンブリ１４の詳細は、例えば、本発明の出願
人によりドイツ国特許明細書第４２３０５１０Ｃ１号に記載されている。該誘導
性負荷１６は好適には非同期モータ（詳細には図示せず）の一相（巻線）である
。非同期モータの残りの相は対応するパワーアセンブリ１４を介して給電線１２
に同様に接続される。
【００１９】 本発明によれば、給電線１２の一方の線１２’（太線で図示した）は芯線とし
て設計されて電気エネルギーアキュムレータ１０の第１のポール端子１０ａに接
続され、一方給電線１２の第２の線１２”（太線で図示した）は殻線１２”であ
り、前記芯線１２’を囲繞すると共に電気エネルギーアキュムレータ１０の第２
のポール端子１０ｂに接続される。好適には、殻線１２”は接地端子に接続され
、芯線１２’はバッテリ１０のプラス極に接続される。
【００２０】 図２に図示するように、芯線１２’は円筒状の断面形状を有し、該芯線を囲繞
する殻線１２”は断面積が本質的に同一である対応する断面形状を備える。
【００２１】 芯線１２’及び殻線１２”の間には合成材料から形成される第１の絶縁層１８
’が配置される。殻線１２”もまた合成材料から形成される第２の絶縁層１８”
により囲繞される。
【００２２】 図３に図示するように、芯線１２’及び殻線１２”の各々は、円柱状または円
筒状断面形状をそれぞれ有する。給電線１２の各端部をバッテリ１０またはパワ
ーアセンブリ１４にそれぞれ電気的及び機械的に接続するために、給電線１２を
図２に図示するように段階的に剥離して、接続クランプ（図示しない）を取り付
けることができるようにする。
【００２３】 図４は三相電流接続用の給電線を図示する。しかしながら、互に同心状に囲繞
する各線の原理は更に多数の線についても引き続き適用することが可能である。
【００２４】 応用目的に応じて共通の接地線を数本の相線用に提供することが可能であり、
これにより、この場合には接地線の断面積は個々の相線の全ての断面積の合計と
なる。或いは、各１本の接地線を１本の隣接した内側の相線用に提供することも
可能である。
【００２５】 芯線及び各殻線の双方はより合わせにより裸の銅線から形成される。シールド
効果を高めるために最も外側の殻線は編組線から成る追加の外装２０（図３参照
）により囲繞されて外部に対して電気的に絶縁される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エネルギーアキュムレータ、給電線、インバータ及び誘導性負荷を備えた本発
明による機能グループのブロック略図である。
【図２】 本発明の第１の実施例による給電線の一部断面図である。
【図３】 図２に示される本発明による給電線の端面図である。
【図４】 本発明の第２の実施例による給電線の一部断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾンタイム，ヨハン ドイツ連邦共和国，デー−82346 アンデ フス−マッハトルフィンク，ロテンフェル ダー シュトラーセ ２ Ｆターム(参考） 5G319 FA08 FB01 FC06 FC20 FC25 5G363 AA20 BA10 DC02 5H115 PA03 PI04 PI13 PO02 PO15 PU25 PV09 SE06 SF30 TI06 TO12 TR19 TU03 TU06 TW06 TW08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 給電線（１２）が電気エネルギーアキュムレータ（１０）と
    、該電気エネルギーアキュムレータ（１０）が高周波数でスイッチングする電子
    的パワーアセンブリ（１４）を介して接続された誘導性負荷（１６）との間に設
    けられた車両の機能グループであって、前記給電線（１２）は、 前記電気エネルギーアキュムレータの第１のポール端子（１０ａ）に接続され
    た芯線（１２’）と、 該芯線を囲繞すると共に前記電気エネルギーアキュムレータ（１０）の第２の
    ポール端子（１０ｂ）に接続された殻線（１２”）とを備えることを特徴とする
    車両の機能グループ。
  2. 【請求項２】 前記電気エネルギーアキュムレータ（１０）が、再充電可能
    なバッテリであり、好適には鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１に記載の
    機能グループ。
  3. 【請求項３】 前記高周波数でスイッチングする電子的パワーアセンブリ（
    １４）が、インバータであることを特徴とする請求項１または２に記載の機能グ
    ループ。
  4. 【請求項４】 前記誘導性負荷（１６）が、交流電流モータであり、好適に
    は非同期モータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
    機能グループ。
  5. 【請求項５】 前記芯線（１２’）が、円柱状または円筒状の断面形状を有
    し、且つ、該芯線を囲繞する前記殻線（１２”）が、本質的に断面積が同一であ
    る、対応する断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項
    に記載の機能グループ。
  6. 【請求項６】 前記芯線（１２’）が、第１の絶縁層（１８’）により分離
    されて前記殻線（１２”）により囲繞され、且つ、前記殻線（１２”）が、第２
    の絶縁層（１８”）により囲繞されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
    か一項に記載の機能グループ。
  7. 【請求項７】 別の絶縁層により分離された前記殻線が、少なくとも１つの
    更に別の殻線により囲繞されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項
    に記載の機能グループ。
  8. 【請求項８】 最も外側の殻線が、好適には編組線から成る追加の外装によ
    り囲繞されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の機能グル
    ープ。
  9. 【請求項９】 前記芯線及び／または殻線または各殻線が、好適にはより合
    わせた線から形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載
    の機能グループ。
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