JP2010126043A - 車載電装品の電気的接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車載電装品に接続されるハーネスに該車載電装品からノイズ電流が流れることで、ラジオノイズが発生するのを低減する。
【解決手段】車載電装品の電気的接続構造では、発電機１とインバータ３をハーネス１０により電気的に接続し、インバータ３をＧＮＤハーネス２０により車体３０に接地し、発電機１に接続するハーネス１０の一端部では、編組線１２を発電機１に電気的に接続し、車体３０に接続するＧＮＤハーネス２０の一端部では、編組線２２を該車体３０に電気的に接続し、インバータ３に接続するハーネス１０の他端部及びインバータ３に接続するＧＮＤハーネス２０の他端部では、それぞれの編組線１２，２２同士を電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載電装品の電気的接続構造に関する。

電動車両におけるノイズ対策として、モータとインバータ等とを接続する強電系ハーネスにシールド構造を用いるものがある（非特許文献１参照）。この構造では、シールドをなす編組線の片端を車体に締結、又は両端を車体に締結している。これにより、外部からの誘導ノイズ、外部への放射ノイズを低減している。
ＳＥＩ（住友電気工業株式会社）テクニカルレビュー，第１６７号，Ｐ１７（電動車両に適用しているシールドハーネスの構造に関する記載）

ところで、従来のノイズ対策では、強電系ハーネス（ＤＣ（＋）強電電源ハーネス）の一部をシールドし、ボンディングアース及びＧＮＤラインを未シールドにしている。このような構造の場合、未シールドのＧＮＤライン等に流れるノイズ電流の放射ノイズの影響により、ラジオノイズが悪化してしまう。
本発明の課題は、車載電装品に接続されるハーネスに該車載電装品からノイズ電流が流れることで、ラジオノイズが発生してしまうのを低減することである。

前記課題を解決するために、本発明は、２つの車載電装品を第１のシールドハーネスにより電気的に接続し、前記２つの車載電装品のうちの一方の車載電装品を第２のシールドハーネスにより車体に接地する。さらに、本発明は、前記２つの車載電装品のうちの他方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該他方の車載電装品に電気的に接続する。また、本発明は、前記車体に接続する前記第２のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該車体に電気的に接続する。そして、本発明は、前記一方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの他端部及び前記一方の車載電装品に接続する前記第２のシールドハーネスの他端部では、それぞれの電気伝導部材同士を電気的に接続する。

本発明によれば、第１及び第２のシールドハーネスを用いて電気的に接続する構造において、一方の車載電装品、第１のシールドハーネスの心線、他方の車載電装品、第１のシールドハーネスの電気伝導部材、第２のシールドハーネスの電気伝導部材、車体及び第２のシールドハーネスの心線の順序で電気が流れる電気的回路を形成する。
これにより、第１及び第２のシールドハーネスでは、心線と電気伝導部材とに、大きさが等しく、位相が１８０°逆のノイズ電流が流れるようになる。この結果、位相が１８０°ずれるノイズ電流が互いに発生する磁束を相殺し、ノイズ電流による放射ノイズを低減でき、ラジオノイズを低減できる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（構成）
本実施形態は、車載電装品の電気的接続構造により構成されるものである。図１は、車載電装品である発電機１とモータ２とをインバータ３を介して電気的に接続する。すなわち、車載電装品の電気的接続構造により発電機１とモータ２とを電気的に接続する。
図示しないエンジンにより発電機１を駆動し、発電機１は、モータ２に電力を供給する。モータ２は、図示しない従駆動輪である例えば後輪を駆動する。インバータ３を介してモータ２を駆動する。

モータ２とインバータ３とを、同一のケース（筐体）４に共に収容する。電気伝導材によりケース４を形成する。そして、インバータ３と発電機１とをハーネス（ＤＣ（＋）強電電源ハーネス）１０により電気的に接続する。
ハーネス１０は、シールドハーネスである。具体的には、ハーネス１０は、心線１１を編組線（シールド編組線）１２によりシールドしたハーネスである。ここで、ハーネス１０の心線１１の両端を発電機１及びインバータ３にそれぞれ接続する。これにより、発電機１からインバータ３に電力を供給するように電気的に接続する。また、編組線１２の一端を発電機１に接続し、編組線１２の他端をインバータ３が収容されるケース４に接続する。

また、発電機１やケース４に対する編組線１２の接続は、ノイズ対策等に使用する電気伝導性の高い連結部材（ボルト、例えばいわゆるＦＴボルト）１３を用いて行う。このとき、編組線１２を撚るなどしてまとめてハーネス１０の端部から取り出して接続することをしない。この場合、ハーネス１０の外周にむき出しになっている編組線１２をそのままのかたちで接続する。例えば、編組線１２がむき出しになっているハーネス１０の端部を発電機１やケース４に対して金属板でクランプする。これは、編組線１２を撚るなどしてまとめて取り出して接続すると、編組線１２のその取り出した部位がアンテナを形成してしまい、ノイズの発生原因となるからである。

また、インバータ３と車体３０とをＧＮＤハーネス（車体ハーネス、接地ハーネス、ＤＣ（−）強電電源ハーネス）２０により接続する。ＧＮＤハーネス２０は、発電機１とインバータ３とを接続するハーネス１０と同様に、シールドハーネスである。具体的には、ハーネス２０は、心線２１を編組線（シールド編組線）２２によりシールドしたハーネスである。ここで、インバータ３側では、心線２１をインバータ３に接続し、編組線２２を、インバータ３を収容するケース４に接続している。また、車体３０には、心線２１及び編組線２２を接続する。

また、ケース４や車体３０に対する編組線２２の接続は、発電機１とインバータ３との接続における場合と同様に行っている。すなわち、ノイズ対策等に使用する電気伝導性の高い連結部材（ボルト、例えばいわゆるＦＴボルト）２３を用いて行う。また、編組線２２を撚るなどしてまとめてＧＮＤハーネス２０の端部から取り出して接続することをしない。この場合、ハーネスの外周にむき出しになっている編組線２２をそのままのかたちで接続する。例えば、編組線２２がむき出しになっているＧＮＤハーネス２０の端部をケース４や車体３０に対して金属板でクランプする。

なお、本実施形態では、原則として、ケース４と車体３０とを連結するボンディングアースを設けない構成にする。しかし、ボンディングアースを設けることもできる。例えば、これは、信頼性の観点からボンディングハーネスを取り外せない場合に有効な措置となる。図１は、そのボンディングアース４１を設けた構成である。ボンディングアースを設ける場合、そのボンディングアース４１をシールドハーネスにする。

（作用）
作用は次のようになる。
発電機１からインバータ３に電流を流すために、発電機１とインバータ３とをハーネス（ＤＣ（＋）強電電源ハーネス）１０で接続している。そして、発電機１とインバータ３とを接続するハーネス１０及びインバータ３と車体３０とを接続するＧＮＤハーネス（ＤＣ（−）強電電源ハーネス）２０を、編組線１２，２２を使用するシールドハーネスとしている。
このような構成において、発電機１からインバータ３に電流を流すと、インバータ３では、ラジオノイズを発生するような高周波のノイズ電流が発生する。しかし、インバータ３で発生する高周波のノイズ電流は、発電機１とインバータ３とを接続するハーネス１０の心線１１、発電機１、該ハーネス１０の編組線１２、ケース４、ＧＮＤハーネス２０の編組線２２、車体３０、該ＧＮＤハーネス２０の心線２１の順番で流れ、発生源のインバータ３へと帰るようになる（図１中の点線の矢印Ａで電気的回路を構成する）。

このとき、各ハーネス１０，２０において、編組線１２，２２には、心線１１，２２のものと大きさが等しく、位相が１８０°逆のノイズ電流が流れる。そのため、位相が１８０°ずれるノイズ電流は、互いに発生する磁束を相殺するようになる。これにより、高周波のノイズ電流による放射ノイズを低減できる。この結果、ラジオノイズを低減できる。なお、直流、低周波成分については、発電機１を介して車体３０に流れる（図１中の一点鎖線の矢印Ｂ）。

図２は、本実施形態における車載電装品の電気的接続構造と対比するための車載電装品の電気的接続構造を示す。図２に示すように、発電機１とインバータ３とをシールドハーネスであるハーネス１０で電気的に接続する。具体的には、発電機１に、ハーネス１０の心線１１及び編組線１２を接続する。編組線１２については、連結部材１３により接続する。また、インバータ３側では、インバータ３にハーネス１０の心線１１を接続する。そして、ハーネス１０の編組線１２を連結部材１３によりケース４に接続する。

一方、インバータ３を未シールドのＧＮＤライン１０１により車体に接地する。さらに、インバータ３を収容するケース４と車体３０とを未シールドのボンディングアース１０２により接続する。このような構造の場合、未シールドのＧＮＤライン１０１に流れるノイズ電流の放射ノイズの影響が支配的になり、ラジオノイズが悪化してしまう。これに対して、本実施形態では、前述のように、そのような放射ノイズを低減でき、ラジオノイズを低減できる。

また、図２に示すように、ケース４と、車体３０と、該ケース４と車体３０とを電気的に接続するＧＮＤライン１０１と、ボンディングアース１０２との間にノーマルモードノイズ電流が流れるループ（ノーマルモードループ）が形成される。そして、そのループ面積（図２中の斜線領域Ｃ）が大きくなると、ラジオノイズが悪化してしまう。これに対して、本実施形態では、原則的にはケース４と車体３０との間にボンディングアースを設けない構成となる。そのため、ループ面積（図２中の斜線領域Ｃ）の増大によりラジオノイズが悪化することもない。

図３は、実験結果を示す。図３は、デフォルト（点線）、ＤＣ（−）未シールド（一点鎖線）、及びＤＣ（−）シールド（実線）について、電気伝導レベル（ノイズ）を得た結果を示す。デフォルト（点線）の結果は、ＤＣ（＋）のハーネス及びＤＣ（−）のハーネスの何れも未シールドのものの結果である。また、ＤＣ（−）未シールド（一点鎖線）の結果は、ＤＣ（＋）のハーネス及びＤＣ（−）のハーネスのうち、前記図２のように、ＤＣ（−）のハーネスだけが未シールドのものの結果である。そして、ＤＣ（−）シールド（実線）の結果は、本発明を適用した例であり、ＤＣ（＋）のハーネス及びＤＣ（−）のハーネス１０，２０をシールドハーネスとして、ハーネス１０，２０の心線１１，２１及びシールド（編組線）１２，２２を、発電機１、インバータ３、ケース４及び車体３０を適宜接続した結果である。

この結果が示すように、デフォルト（点線）とＤＣ（−）未シールド（一点鎖線）とはほぼ同様な結果となる。これに対して、本発明を適用したことで、デフォルト（点線）及びＤＣ（−）未シールド（一点鎖線）のもの（比較例）と比較して、電気伝導レベル（ノイズ）が低下し、特に、ＡＭラジオの周波数帯相当（１ＭＨｚ）で２５ｄＢ程度低減できる結果を得た。

（実施形態の変形例）
（１）この実施形態では、２つの車載電装品を発電機１及びインバータ３としている。しかし、本発明の車載電装品の電気的接続構造が適用できる限り、２つの車載電装品は、発電機１及びインバータ３に限定されない。
（２）この実施形態では、ハーネスを編組線によりシールドしている。しかし、電気伝導部材であれば、シールドを他の形態や部材により構成することもできる。
（３）この実施形態では、ケース４にそれぞれの編組線１２，２２を接続することで、編組線１２，２２同士を電気的に接続している。これに対して、ケース４を介在させることなく、編組線１２，２２を直接接続することで、編組線１２，２２同士を電気的に接続することもできる。

なお、この実施形態では、発電機１とインバータ３とを電気的に接続するハーネス１０は、第１のシールドハーネスを実現している。また、インバータ３を車体３０に接地するＧＮＤハーネス２０は、第２のシールドハーネスを実現している。これにより、この実施形態では、２つの車載電装品を第１のシールドハーネスにより電気的に接続し、前記２つの車載電装品のうちの一方の車載電装品を第２のシールドハーネスにより車体に接地することを実現している。また、前記２つの車載電装品のうちの他方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該他方の車載電装品に電気的に接続することを実現している。また、前記車体に接続する前記第２のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該車体に電気的に接続することを実現している。また、前記一方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの他端部及び前記一方の車載電装品に接続する前記第２のシールドハーネスの他端部では、それぞれの電気伝導部材同士を電気的に接続することを実現している。

（効果）
本実施形態における効果は次のようになる。
（１）発電機１とインバータ３とを第１のシールドハーネス（ハーネス）１０により電気的に接続し、インバータ３を第２のシールドハーネス（ＧＮＤハーネス）２０により車体３０に接地している。また、発電機１に接続する第１のシールドハーネス１０の一端部では、第１のシールドハーネス１０の編組線１２を該発電機１に電気的に接続する。さらに、車体３０に接続する第２のシールドハーネス２０の一端部では、第２のシールドハーネス２０の編組線２２を該車体３０に電気的に接続する。そして、インバータ３に接続する第１のシールドハーネス１０の他端部及びインバータ３に接続する第２のシールドハーネス２０の他端部では、それぞれの編組線１２，２２同士を電気的に接続する。具体的には、ケース４にそれぞれの編組線１２，２２を接続することで、編組線１２，２２同士を電気的に接続する。

これにより、インバータ３、第１のシールドハーネス１０の心線１１、発電機１、第１のシールドハーネス１０の編組線１２、第２のシールドハーネス２０の編組線２２、車体３０及び第２のシールドハーネス２０の心線２１の順序で電気が流れる電気的回路を形成する。
この結果、第１及び第２のシールドハーネス１０，２０では、心線１１，２１と編組線１２，２２とに、大きさが等しく、位相が１８０°逆のノイズ電流が流れるようになる。これにより、位相が１８０°ずれるノイズ電流が互いに発生する磁束を相殺し、高周波のノイズ電流による放射ノイズを低減でき、ラジオノイズを低減できる。
また、原則的にボンディングアースを設けない構成とすることで、ループ面積（図２中の斜線領域Ｃ）の増大によりラジオノイズが悪化することもない。

（２）各ハーネス１０，２０の編組線１２，２２の両端を電気伝導性の高い連結部材１３，２３で接続している。
これにより、編組線１２，２２を低インピーダンスで締結することができ、適切に高周波のノイズ電流のリターン経路（図１中の点線の矢印Ａ）を形成できる。
（３）ボンディングアース４１を設ける場合、そのボンディングアース４１をシールドハーネスにする。
ボンディングアース４１をシールドハーネスとすることで、ボンディングの放射ノイズを低減できる。

（４）インバータ３及びモータ２は、電気伝導材により形成された同一のケース４を共に収容する。そして、第１のシールドハーネス１０の他端部では、編組線１２をケース４に電気的に接続し、第２のシールドハーネス２０の他端部では、編組線２２をケース４に電気的に接続する。
これにより、ケース４を利用して、編組線１２と編組線２２とを電気的に接続できる。この結果、前記電気的回路における編組線１２と編組線２２とを、延長等することなく、容易に電気的に接続できる。

（５）第２のシールドハーネス２０の編組線２２は、インバータ３やモータ２がショートした場合に、ケース４から車体へ流れる電流を許容できるように構成する。
この結果、ボンディングアース４１を設けない構成の場合に、第２のシールドハーネス２０の編組線２２をボンディングアース４１の代用として機能させることができる。

本発明の車載電装品の電気的接続構造を適用した実施形態の構成を示す図である。 実施形態との対比のための車載電装品の電気的接続構造を示す図である。 デフォルト（点線）、ＤＣ（−）未シールド（一点鎖線）、及びＤＣ（−）シールド（実線）の条件について、電気伝導レベル（ノイズ）を得た結果を示す特性図である。

符号の説明

１ 発電機、２ モータ、３ インバータ、４ ケース、１０ ハーネス（第１のシールドハーネス）、１１ 心線、１２ 編組線 、１３ 連結部材、２０ ＧＮＤハーネス（第２のシールドハーネス）、２１ 心線、２２ 編組線、２３ 連結部材、３０ 車体

Claims (4)

1. ２つの車載電装品を第１のシールドハーネスにより電気的に接続し、前記２つの車載電装品のうちの一方の車載電装品を第２のシールドハーネスにより車体に接地し、
   前記２つの車載電装品のうちの他方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該他方の車載電装品に電気的に接続し、
   前記車体に接続する前記第２のシールドハーネスの一端部では、心線をシールドする電気伝導部材を該車体に電気的に接続し、
   前記一方の車載電装品に接続する前記第１のシールドハーネスの他端部及び前記一方の車載電装品に接続する前記第２のシールドハーネスの他端部では、それぞれの電気伝導部材同士を電気的に接続することを特徴とする車載電装品の電気的接続構造。
2. 前記一方の車載電装品は、高周波のノイズ電流の発生源であることを特徴とする請求項１に記載の車載電装品の電気的接続構造。
3. 前記他方の車載電装品は、発電機であり、前記一方の車載電装品は、前記発電機から供給される電力によりモータを駆動するインバータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載電装品の電気的接続構造。
4. 前記インバータ及びモータは、電気伝導材により形成された同一のケースに共に収容されており、前記第１のシールドハーネスの前記他端部では、前記電気伝導部材を前記ケースに電気的に接続し、前記第２のシールドハーネスの前記他端部では、前記電気伝導部材を前記ケースに電気的に接続することを特徴とする請求項３に記載の車載電装品の電気的接続構造。

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