JP2008126871A - Vehicular power supply system and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、車両に搭載され当該電力回路とは別に設けられる電気回路とを備える車両用電力供給システムに関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system including a power circuit that transmits and receives power to and from a motor generator that drives a vehicle, and an electric circuit that is mounted on the vehicle and provided separately from the power circuit.
モータジェネレータによって走行する車両が広く用いられる。そのような車両には、モータジェネレータを回転させ車両を走行させるための電力を出力し、車両の走行によってモータジェネレータが発生した電力を回収する電力回路が設けられる。モータジェネレータと電力回路との間で授受される電力は導線によって伝送される。 Vehicles that are driven by motor generators are widely used. Such a vehicle is provided with a power circuit that outputs electric power for running the vehicle by rotating the motor generator and collects electric power generated by the motor generator as the vehicle travels. The electric power exchanged between the motor generator and the electric power circuit is transmitted by a conducting wire.
モータジェネレータによって走行する車両には、一般に、車両の走行状態を制御するための電気回路が搭載される。モータジェネレータと電力回路との間で授受される電力を伝送する導線に電流が流れると、その電流が発生する磁界によって当該制御用の電気回路にノイズが発生することがある。そのため、そのような車両については、制御用の電気回路に発生するノイズを低減するための設計に時間を要するという問題、および制御用の電気回路に発生するノイズを低減するのための設計製造コストが高くなるという問題があった。 In general, an electric circuit for controlling the traveling state of the vehicle is mounted on the vehicle that is driven by the motor generator. When a current flows through a conducting wire that transmits power exchanged between the motor generator and the power circuit, noise may be generated in the control electric circuit due to a magnetic field generated by the current. Therefore, for such a vehicle, the problem of requiring time to design to reduce the noise generated in the control electric circuit, and the design and manufacturing cost for reducing the noise generated in the control electric circuit. There was a problem that became high.
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、車両に搭載される電気回路に発生するノイズを低減することができる車両用電力供給システム、およびそのような車両用電力供給システムを適用した車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made for such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply system that can reduce noise generated in an electric circuit mounted on the vehicle, and a vehicle to which such a vehicle power supply system is applied.
本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を多相交流によって伝送する複数の導線と、前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、を備える車両用電力供給システムであって、前記電気回路は、前記複数の導線にそれぞれ流れる電流がそれぞれ生ずる磁界が互いに低減し合う位置に設けられることを特徴とする。 The present invention relates to a power circuit that transmits and receives power to and from a motor generator that drives a vehicle, and power that is connected to the power circuit and that is transmitted and received between the power circuit and the motor generator by a multiphase alternating current. A vehicle power supply system comprising: a plurality of conducting wires for transmission; and an electric circuit mounted on the vehicle and provided separately from the power circuit, wherein each of the electric circuits has a current flowing through each of the plurality of conducting wires. It is characterized in that the generated magnetic field is provided at a position where the magnetic fields are reduced.
また、本発明に係る車両用電力供給システムにおいては、前記複数の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、を備え、前記電気回路は、前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力する構成とすることが好適である。 Further, in the vehicle power supply system according to the present invention, a measurement unit that measures an electrophysical quantity appearing in any of the plurality of conductors and outputs a signal including information on a measurement value, and a measurement result of the measurement unit And a control unit that controls the power circuit based on the control circuit, wherein the electric circuit processes a signal output from the measurement unit and outputs the signal to the control unit.
また、本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を3相交流によって伝送する3本の導線と、前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、を備える車両用電力供給システムであって、前記3本の導線は、前記3本の導線の延伸方向に垂直な断面とそれぞれ前記3本の導線とが交わる3つの点を頂点とする三角形が二等辺三角形となるよう配置され、前記電気回路は、前記三角形が形成する二等辺三角形の底辺を2等分する当該底辺に垂直な直線上に設けられることを特徴とする。 In addition, the present invention provides a power circuit that transmits and receives power to and from a motor generator that drives a vehicle, and three-phase power that is connected to the power circuit and is transmitted and received between the power circuit and the motor generator. A power supply system for a vehicle, comprising: three conducting wires for transmission by alternating current; and an electric circuit mounted on the vehicle and provided separately from the power circuit, wherein the three conducting wires are the three conducting wires. The triangle whose vertex is at three points where the cross section perpendicular to the extending direction of each of the three conductors intersects is an isosceles triangle, and the electric circuit is a base of the isosceles triangle formed by the triangle Is provided on a straight line perpendicular to the bottom side that bisects.
また、本発明に係る車両用電力供給システムにおいては、前記3本の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、を備え、前記電気回路は、前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力する構成とすることが好適である。 Moreover, in the vehicle power supply system according to the present invention, a measurement unit that measures an electrophysical quantity appearing in any of the three conductors and outputs a signal including measurement value information, and a measurement by the measurement unit A control unit that controls the power circuit based on the result, and the electric circuit preferably processes the signal output from the measurement unit and outputs the signal to the control unit.
また、本発明に係る車両は、前記車両用電力供給システムと、前記モータジェネレータと、を備えることが好適である。 In addition, it is preferable that the vehicle according to the present invention includes the vehicle power supply system and the motor generator.
本発明によれば、車両に搭載される電気回路に発生するノイズを低減することができる車両用電力供給システム、およびそのような車両用電力供給システムを適用した車両を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vehicle electric power supply system which can reduce the noise which generate | occur | produces in the electric circuit mounted in a vehicle, and the vehicle which applied such an electric power supply system for vehicles can be provided.
図1に本発明の実施形態に係る車両駆動システムの構成を示す。車両駆動システムは、車両用電力供給システム100および車両用電力供給システム100との間で電力を授受するモータジェネレータ14を備える。
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle drive system according to an embodiment of the present invention. The vehicle drive system includes a vehicle
電力回路10は、電池10B、電力回路端子10u,10v,および10wを備える。電力回路10は、電池10Bが出力する直流電圧の大きさを調整し、振幅が等しく互いの位相差が120°である3相交流電圧に変換する。そして、3相交流電圧を電力回路端子10u,10v,および10wから出力する。また、電力回路10は、電力回路端子10u,10v,および10wに印加された3相交流電圧を直流電圧に変換し、その大きさを調整して電池10Bに印加し電池10Bを充電する。電力回路端子10u,10v,および10wを介して電力回路10から出力される電力、ならびに電力回路端子10u,10v,および10wから電力回路10に入力される電力は、調整信号ADJによって調整される。
The
導線12u,12v,および12wは、それぞれ電力回路端子10u,10v,および10wに接続される。導線12u,12v,および12wの電力回路10に接続されていない側の端は、それぞれモータジェネレータ14のモータジェネレータ端子14u,14v、および14wに接続される。導線12u,12v,および12wは、電力回路10から出力された電力をモータジェネレータ14に供給し、モータジェネレータ14から出力された電力を電力回路10に供給する。導線12u,12v,および12wには、電力回路10とモータジェネレータ14との間で電力の授受が行われるのに伴って、それぞれ電流Iu,Iv、およびIwが流れる。電流Iu,Iv,およびIwは、振幅が等しく互いの位相差が120°である3相交流電流をなす。
図2に導線12u,12v,および12wならびに測定回路18の斜視図を、図3に導線12u,12v,および12wの延伸方向に垂直な断面Sを示す。導線12u,12v、および12wはそれぞれ棒状に形成される。導線12u,12v,および12wの延伸方向に垂直な断面は任意の形状とすることができ、ここでは円形とする。導線12u,12v、および12wは互いに平行に配置される。導線12uは、線分VWに対する垂直二等分線Cが導線12uの中心軸と交わるよう配置される。ここで、点Vは導線12vの中心軸と断面Sとが交わる点であり、点Wは導線12wの中心軸と断面Sとが交わる点である。
FIG. 2 shows a perspective view of the conducting
測定回路18は、点U,V,およびWを頂点とする三角形の外側に存在する磁界極小点Qの位置に配置する。磁界極小点Qでは、後述するように、磁界の線分VWと同一方向の成分が互いに弱められる。磁界極小点Qの位置は次のようにして特定することができる。すなわち、垂直二等分線C上の点をXとしたとき、垂直二等分線Cと導線12uの中心軸とが交わる点Uから点Xまでの距離rと、点Vから点Xまでの距離aおよび点Wから点Xまでの距離aとの間に、a/r=sinθの関係が成立する点Xの位置が磁界極小点Qの位置となる。ここで、θは線分VWと線分XVとがなす角または線分VWと線分XWとがなす角である。
The
一般に、電気回路には、他の電気回路等から発せられた磁界によって誘導起電力が誘起される。この誘導起電力は、電気回路におけるノイズとなり、電気回路を誤動作させる等の悪影響を及ぼす。また、電気回路を基板上に構成した場合、電気回路には基板の面に対してある特定の方向を有する磁界によって、最も大きな誘導起電力が生ずる。例えば、基板の面上にループ形状の導線を設けた場合、当該ループ形状の導線に対しては、基板の面に垂直な方向の磁界に対する鎖交磁束が最も大きい。そのため、当該ループ形状の導線には基板の面に垂直な方向の磁界に対して最も大きい誘導起電力が誘起される。 In general, an induced electromotive force is induced in an electric circuit by a magnetic field generated from another electric circuit or the like. This induced electromotive force becomes noise in the electric circuit and has an adverse effect such as causing the electric circuit to malfunction. When the electric circuit is configured on the substrate, the largest induced electromotive force is generated in the electric circuit by a magnetic field having a specific direction with respect to the surface of the substrate. For example, when a loop-shaped conductor is provided on the surface of the substrate, the flux linkage with respect to the magnetic field in the direction perpendicular to the surface of the substrate is the largest for the loop-shaped conductor. Therefore, the largest induced electromotive force is induced in the loop-shaped conductor with respect to the magnetic field in the direction perpendicular to the surface of the substrate.
本実施形態に係る測定回路18についても、一般の電気回路と同様、ある特定の方向を有する磁界によって最も大きな誘導起電力が生じノイズとなる。測定回路18は、線分VWの方向と、測定回路18が最も悪影響を受ける磁界の方向とが一致するよう配置される。例えば、測定回路18が図2のように基板18B上に構成され、基板18Bの面に垂直な方向の磁界による悪影響が最も大きい場合、測定回路18は、線分VWの方向と、基板18Bの面の法線方向とが一致する向きに配置される。
Also in the
モータジェネレータ14は、モータジェネレータ端子14u,14v,および14wから入力された電力によって回転して車両を駆動し、または、車両の走行によって発生した電力をモータジェネレータ端子14u,14v,および14wから出力する。
The
電流センサ16は、導線12u,12v,または12wのいずれかの近傍に設けられる。ここでは、電流センサ16は、導線12uの近傍に設けられるものとする。電流センサ16は、導線12uに流れる電流の大きさを測定する。電流センサ16としては、電流が流れる導線の近傍に発生する磁界に基づいて電圧を発生させ、その電圧を測定信号Mとして出力するホール素子等を適用することが好適である。
The current sensor 16 is provided in the vicinity of any one of the conducting
操作部20は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含んで構成される。操作部20は、車両の走行状態を制御するための車両制御情報Ctを、ユーザの操作に従って出力する。
The
次に、車両駆動システムによる車両の走行制御について説明する。操作部20はユーザの操作に従って車両制御情報Ctを制御部22に出力する。
Next, vehicle travel control by the vehicle drive system will be described. The
制御部22は、車両制御情報Ctに従って、モータジェネレータ14に供給する目標電力を決定し、決定された目標電力が電力回路10から出力されるための調整信号ADJを電力回路10に出力する。電力回路10は、調整信号ADJに従った交流電圧を電力回路端子10u,10v,および10wに出力し、導線12u,12v,12wを介してモータジェネレータ14に電力を供給する。
The
電流センサ16は、導線12uに流れる電流の大きさを測定し、測定値の情報を含む測定信号Mを測定回路18に出力する。
The current sensor 16 measures the magnitude of the current flowing through the
測定回路18は、増幅回路(図示せず)を備えて構成される。増幅回路は、測定信号Mが所定の大きさとなるよう測定信号Mを増幅して制御部22に出力する。なお、制御部22が、ディジタル信号を取得して処理する構成である場合、増幅回路の出力端子にA/D変換回路を設け、測定信号Mをディジタル信号に変換した上で制御部22に出力する構成とすればよい。
The
制御部22は、モータジェネレータ14に供給されている電力を測定信号Mに基づいて求め、目標電力と比較する。制御部22は、測定信号Mに基づいて求められた電力と目標電力との差を小さくするための調整信号ADJを生成し電力回路10に出力する。
The
制御部22は、車両制御情報Ctおよび車両の実際の走行状態に応じて、モータジェネレータ14が発生した電力を電池10Bで回収させるための調整信号ADJを電力回路10に出力する。電力回路10は、調整信号ADJに従い、導線12u,12v、および12wを介してモータジェネレータ14から取得した電力によって電池10Bを充電する。
The
本実施形態に係る車両駆動システムでは、測定回路18は磁界極小点Qの位置に配置される。磁界極小点Qにおいてそれぞれ電流Iu,Iv,およびIwによって生じる磁界Hu,Hv,およびHwは、それぞれ図4のベクトルHu,Hv、およびHwのように表される。図3と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
In the vehicle drive system according to the present embodiment, the
ベクトルHuは、点Uを中心とする半径rの円Cuの磁界極小点Qにおける接線方向の矢印を以て表される。図4の描画面からその反対側に向かう方向に導線12uを流れる電流に対し、ベクトルHuは円Cuを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。ベクトルHvは、点Vを中心とする半径aの円Cvの磁界極小点Qにおける接線方向の矢印を以て表される。図4の描画面からその反対側に向かう方向に導線12vを流れる電流に対し、ベクトルHvは円Cvを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。ベクトルHwは、点Wを中心とする半径aの円Cwの磁界極小点Qにおける接線方向の矢印を以て表される。図4の描画面からその反対側の面に向かう方向に導線12wを流れる電流に対し、ベクトルHwは円Cwを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。
The vector Hu is represented by a tangential arrow at a magnetic field minimum point Q of a circle Cu having a radius r centered on the point U. For a current flowing through the
電流Iu,Iv,およびIwの大きさをIとし、電流Iuの位相を基準とすれば、ベクトルHu,Hv,およびHwの大きさは、電磁気学上の法則および交流理論における複素記号法によりそれぞれ、Ku=I/(2πr),Kv=I/(2πa)・exp(j120°),Kw=I/(2πa)・exp(−j120°)のように表される。ここで、exp( )は指数関数を表す。 If the magnitudes of the currents Iu, Iv, and Iw are I, and the phase of the current Iu is used as a reference, the magnitudes of the vectors Hu, Hv, and Hw are determined by the electromagnetic law and the complex symbol method in AC theory, respectively. Ku = I / (2πr), Kv = I / (2πa) · exp (j120 °), Kw = I / (2πa) · exp (−j120 °). Here, exp () represents an exponential function.
磁界極小点Qにおける、線分VW方向の磁界の大きさは、Hy=Ku+Kv・sinθ+Kw・sinθ=I/(2π)・(1/r−1/a・sinθ)である。ここで、磁界極小点Qでは、a/r=sinθの関係が成立するため、1/r−1/a・sinθ=0が成立し、Hy=0となる。すなわち、電流Iu,Iv,およびIwによって、磁界極小点Qに生じる磁界の線分VWと同一の方向の成分は零となる。 The magnitude of the magnetic field in the line segment VW direction at the magnetic field minimum point Q is Hy = Ku + Kv · sin θ + Kw · sin θ = I / (2π) · (1 / r−1 / a · sin θ). Here, at the magnetic field minimum point Q, since the relationship of a / r = sin θ is established, 1 / r−1 / a · sin θ = 0 is established, and Hy = 0. That is, due to the currents Iu, Iv, and Iw, the component in the same direction as the line segment VW of the magnetic field generated at the magnetic field minimum point Q becomes zero.
車両駆動システムにおける測定回路18は、磁界極小点Qの位置に配置され、線分VWの方向と、測定回路18が最も悪影響を受ける磁界の方向とが一致するよう配置される。このような構成によれば、電流Iu,Iv,およびIwによって生じる磁界によって測定回路18が受ける悪影響を回避することができる。これによって、測定回路18にノイズが生じること等による車両駆動システムの誤動作を回避することができる。
The
上記では、測定回路18を磁界極小点Qの位置に配置した構成について説明したが、車両が備える一般的な電気回路を磁界極小点Qに配置してもよい。また、4相以上の多相交流を適用した場合においても、3相交流の場合と同様の原理に基づいて磁界極小点を特定し、磁界極小点に測定回路18等の電気回路を配置した構成とすることができる。
In the above description, the configuration in which the
10 電力回路、10B 電池、10u,10v,10w 電力回路端子,14u,14v,14w モータジェネレータ端子、12u,12v,12w 導線、14 モータジェネレータ、16 電流センサ、18 測定回路,18B 基板、20 操作部、22 制御部、100 車両用電力供給システム、Q 磁界極小点。 10 power circuit, 10B battery, 10u, 10v, 10w power circuit terminal, 14u, 14v, 14w motor generator terminal, 12u, 12v, 12w lead wire, 14 motor generator, 16 current sensor, 18 measurement circuit, 18B substrate, 20 operation unit , 22 control unit, 100 vehicle power supply system, Q magnetic field minimum point.
Claims (5)
前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を多相交流によって伝送する複数の導線と、
前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、
を備える車両用電力供給システムであって、
前記電気回路は、
前記複数の導線にそれぞれ流れる電流がそれぞれ生ずる磁界が互いに低減し合う位置に設けられることを特徴とする車両用電力供給システム。 A power circuit that transfers power to and from a motor generator that drives the vehicle;
A plurality of conductors connected to the power circuit, for transmitting power exchanged between the power circuit and the motor generator by polyphase alternating current;
An electric circuit mounted on the vehicle and provided separately from the power circuit;
A vehicle power supply system comprising:
The electrical circuit is
A power supply system for a vehicle, characterized in that it is provided at a position where magnetic fields generated by respective currents flowing through the plurality of conducting wires are mutually reduced.
前記複数の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、
を備え、
前記電気回路は、
前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力することを特徴とする車両用電力供給システム。 The vehicle power supply system according to claim 1,
A measurement unit that measures an electrophysical quantity appearing in any of the plurality of conducting wires, and outputs a signal including information of a measurement value;
A control unit for controlling the power circuit based on a measurement result of the measurement unit;
With
The electrical circuit is
A vehicle power supply system that processes a signal output from the measurement unit and outputs the processed signal to the control unit.
前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を3相交流によって伝送する3本の導線と、
前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、
を備える車両用電力供給システムであって、
前記3本の導線は、前記3本の導線の延伸方向に垂直な断面とそれぞれ前記3本の導線とが交わる3つの点を頂点とする三角形が二等辺三角形となるよう配置され、
前記電気回路は、
前記三角形が形成する二等辺三角形の底辺を2等分する当該底辺に垂直な直線上に設けられることを特徴とする車両用電力供給システム。 A power circuit that transfers power to and from a motor generator that drives the vehicle;
Three conductors connected to the power circuit and transmitting power exchanged between the power circuit and the motor generator by a three-phase alternating current;
An electric circuit mounted on the vehicle and provided separately from the power circuit;
A vehicle power supply system comprising:
The three conducting wires are arranged such that a triangle having apexes at three points where a cross section perpendicular to the extending direction of the three conducting wires and the three conducting wires intersect is an isosceles triangle,
The electrical circuit is
A power supply system for a vehicle, wherein the vehicle power supply system is provided on a straight line that bisects the base of an isosceles triangle formed by the triangle.
前記3本の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と
を備え、
前記電気回路は、
前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力することを特徴とする車両用電力供給システム。 The vehicle power supply system according to claim 3,
A measurement unit that measures an electrophysical quantity appearing in any of the three conducting wires and outputs a signal including information of a measurement value;
A control unit for controlling the power circuit based on the measurement result of the measurement unit,
The electrical circuit is
A vehicle power supply system that processes a signal output from the measurement unit and outputs the processed signal to the control unit.
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