JP2013059238A

JP2013059238A - 導体ケーブルのシールド構造及び電動車両

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Publication number: JP2013059238A
Application number: JP2011197450A
Authority: JP
Inventors: Yui Tsuchiya; 侑生土屋; Kentaro Haruno; 健太郎春野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: JP5434996B2; US8939795B2; US20130065405A1

Abstract

【課題】編組導体を用いることなく、良好なシールド性能を実現できる導体ケーブルのシールド構造、及び当該シールド構造を備えた電動車両を提供することである。
【解決手段】ハイブリッド車両１０は、ＭＧ１、ＭＧ２を収容するトランスアクスルケース１２と、インバータ１１を収容するインバータケース１３と、トランスアクスルケース１２に設けられた端子台３０と、インバータケース１３に設けられた端子台４０と、端子台３０と端子台４０とを電気的に接続する導体ケーブル１４と、トランスアクスルケース１２とインバータケース１３とに跨って配置される金属シェル５０，７０とを備える。ハイブリッド車両１０は、さらに、端子台３０に固定される金属シェル６０を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、導体ケーブルのシールド構造、及び当該シールド構造を備えた電動車両に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の駆動装置では、回転電機とインバータとを電気的に接続する導体ケーブルに大電流が流れて磁界が発生するため、かかる磁界をシールドする構造が必要である。導体ケーブルのシールド構造としては、導体ケーブルの周囲を編組導体で覆い、その端部をかしめて筐体との締結部分に固定する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６‐３４４３９８号公報

しかし、編組導体を用いた構造は、コスト面での問題に加えて、導体ケーブル長が短い場合、例えば、回転電機とインバータとが近接して配置される場合には、製造上採用することが難しいという問題がある。

即ち、本発明の目的は、編組導体を用いることなく、良好なシールド性能を実現できる導体ケーブルのシールド構造、及び当該シールド構造を備えた電動車両を提供することである。

本発明に係る導体ケーブルのシールド構造は、少なくとも回転電機を収容する第１のケースに設けられた第１の端子台と、少なくともインバータを収容する第２のケースに設けられた第２の端子台とを電気的に接続する導体ケーブルのシールド構造であって、前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置され、前記導体ケーブルの周囲の少なくとも一部を覆う金属シェルを備えることを特徴とする。

本発明のシールド構造において、前記導体ケーブルの周囲を囲むように前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置された少なくとも２つの前記金属シェルを備えた構成とすることが好適である。

本発明のシールド構造において、前記金属シェルは、前記第１の端子台及び前記第２の端子台の少なくとも一方を覆うように配置されることが好適である。

本発明のシールド構造において、前記第１の端子台及び前記第２の端子台は、前記金属シェルを支持する支持部を有することが好適である。

本発明に係る電動車両は、少なくとも回転電機を収容する第１のケースと、少なくともインバータを収容する第２のケースと、前記第１のケースに設けられた第１の端子台と、前記第２のケースに設けられた第２の端子台と、前記第１の端子台と前記第２の端子台とを電気的に接続する導体ケーブルと、前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置され、前記導体ケーブルの周囲の少なくとも一部を覆う金属シェルとを備えることを特徴とする。

本発明に係る導体ケーブルのシールド構造によれば、編組導体を用いることなく、良好なシールド性能を実現することができる。つまり、本発明のシールド構造では、金属シェルが第１のケースと第２のケースとに跨って配置されるため、導体ケーブルから発生する磁界が漏れ出し難い。また、編組導体を用いた構造と比べて、コストの低減、生産性の向上が可能となる。特に、本発明のシールド構造は、編組導体を用いた構造を採用することが難しい導体ケーブル長が短い場合に好適である。

本発明の実施形態である導体ケーブルのシールド構造、及び当該シールド構造を備えた電動車両の要部を模式的に示す図である。本発明の実施形態である導体ケーブルのシールド構造を示す斜視図である。図２に示すシールド構造の分解図である。本発明の他の実施形態を模式的に示す図である。本発明の他の実施形態を模式的に示す図である。本発明の他の実施形態を模式的に示す図である。

図面を参照しながら、本発明の実施形態である導体ケーブルのシールド構造２０（以下、「シールド構造２０」とする）、及びこれを備えたハイブリッド車両１０について詳細に説明する。

実施形態では、ハイブリッド車両１０を例示するが、本発明は、これに限定されず、エンジンを搭載しない電動車両にも適用できる。
実施形態では、説明の便宜上、「上下」、「左右」、「前後」等の方向を示す用語を使用する。図１において、紙面の上下方向、紙面の左右方向、紙面に垂直な方向を、それぞれハイブリッド車両１０及びシールド構造２０の「上下方向」、「左右方向」、「前後方向（手前が前）」とする。

まず、図１〜図３を参照する。
図１は、シールド構造２０を備えたハイブリッド車両１０の要部を模式的に示す。同図では、各ケース１２，１３及び各金属シェル５０，６０，７０を上下方向に沿って切断した様子を示し、各台座３５，４３には、図面の明瞭化のためドットを付している。図２は、シールド構造２０を示す図であり、図３は、シールド構造２０の分解図（端子台３０，４０から金属シェル５０，６０，７０を取り外した様子を示す図）である。

ハイブリッド車両１０は、図示しないエンジンと、回転電機として、主に発電機として機能するＭＧ１と、主にエンジンをアシストする電動機として機能するＭＧ２とを備える。また、ハイブリッド車両１０は、ＭＧ２等に電力を供給する図示しないバッテリ、回転電機とバッテリとの間で電力変換を行うインバータ１１などを備える。

ハイブリッド車両１０は、ＭＧ１、ＭＧ２を収容するトランスアクスルケース１２と、インバータ１１を収容するインバータケース１３と、トランスアクスルケース１２に設けられた端子台３０と、インバータケース１３に設けられた端子台４０と、端子台３０と端子台４０とを電気的に接続する導体ケーブル１４と、トランスアクスルケース１２とインバータケース１３とに跨って配置される金属シェル５０，７０とを備える。さらに、端子台３０に固定される金属シェル６０が設けられる。

詳しくは後述するが、シールド構造２０は、端子台３０，４０と、端子台３０，４０に支持される金属シェル５０，６０，７０とから構成される。

トランスアクスルケース１２には、ＭＧ１、ＭＧ２の他に、例えば、図示しない各種ギア等（動力分割プラネタリーギア、減速機構を構成するカウンターギア・ファイナルギアなど）が収容される。これらは、総称してトランスアクスルと呼ばれる。ＭＧ１、ＭＧ２は、例えば、永久磁石を含むロータと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルを含むステータとから構成される三相同期型回転電機である。また、トランスアクスルケース１２は、ＭＧ１、ＭＧ２と電気的に接続される端子台３０を有する。端子台３０は、例えば、トランスアクスルケース１２の上面に設けられる。

インバータケース１３には、インバータ１１の他に、例えば、図示しないコンバータや平滑コンデンサが収容される。これらは、総称してパワー制御ユニットと呼ばれる。インバータ１１は、スイッチング素子を含む電子回路であり、通常、ＭＧ１、ＭＧ２に対応して１つずつ設けられる。また、インバータケース１３は、インバータ１１と電気的に接続される端子台４０を有する。端子台４０は、例えば、インバータケース１３の右面に設けられる。

トランスアクスルケース１２とインバータケース１３とは、互いに近接した位置に配置される。図１に例示する形態では、トランスアクスルケース１２の上方に、インバータケース１３が配置されている。省スペース化等の観点から、例えば、端子台３０とインバータケース１３との隙間は、５〜１０ｃｍ程度に設定される。

端子台３０は、コネクタ３１と、板状の台座３５とを有する。コネクタ３１は、ＭＧ１、ＭＧ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相から延びる、それぞれ３つのＭＧ１端子１７、ＭＧ２端子１８と、６本の導体ケーブル１４とを電気的に接続する。コネクタ３１は、台座３５の一方の面上に配置されるＭＧ接続部３２と、台座３５の他方の面上に配置されるケーブル接続部３３と、ＭＧ接続部３２とケーブル接続部３３とに亘って設けられる６つの端子板３４とを含む。そして、端子板３４の一端側に、ＭＧ１端子１７、ＭＧ２端子１８がそれぞれ接続され、端子板３４の他端側に、導体ケーブル１４がそれぞれ接続される。

端子台３０は、例えば、トランスアクスルケース１２に形成された開口部１５の周縁に、ＭＧ接続部３２がケース内に挿入されて、ケーブル接続部３３がケースの外に出た状態で取り付けられる。台座３５は、例えば、金属板を加工して構成され、ボルト孔３７が形成されたフランジ部３６を含む。端子台３０は、このフランジ部３６を利用してトランスアクスルケース１２にボルト止めされる。なお、フランジ部３６は、金属シェル５０の固定部としても機能する。また、端子台３０は、金属シェル６０を固定するための取り付けピン３８、回転電機の回転角情報等を外部に送るための信号用コネクタ３９を有する。

端子台４０は、コネクタ４１と、板状の台座４３とを有する。コネクタ４１は、６つのインバータ端子１９と、６本の導体ケーブル１４とを電気的に接続する６つの端子板４２を含む。端子板４２は、台座４３に形成された台座開口部４５、及びインバータケース１３に形成された開口部１６を通ってインバータケース１３内に導入される。端子板４２の一端側には、導体ケーブル１４がそれぞれ接続され、端子板４２の他端側には、インバータ端子１９がそれぞれ接続される。

端子台４０は、例えば、開口部１６の周縁に、端子板４２の他端側がケース内に挿入された状態で取り付けられる。台座４３は、例えば、金属板を加工して構成され、その端部にはボルト孔４７が形成されている。端子台４０は、このボルト孔４７を利用してインバータケース１３にボルト止めされる。なお、ボルト孔４７は、金属シェル７０の固定部としても機能する。また、端子台４０は、金属シェル７０が嵌め込まれる嵌合部４４、金属シェル５０が引っ掛けられる係止部４６を有する。

導体ケーブル１４は、上記のように、ＭＧ１及びＭＧ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して６本設けられる。各導体ケーブル１４は、前後方向に並んで配置されている。トランスアクスルケース１２とインバータケース１３とが近接配置されているため、導体ケーブル１４のケーブル長は短い（例えば、５〜１０ｃｍ程度）。各導体ケーブル１４は、いずれも略Ｌ字状に曲げられた状態で端子台３０と端子台４０とを電気的に接続している。

以下、シールド構造２０、即ち端子台３０，４０、及び金属シェル５０，６０，７０の構成について、さらに詳説する。

シールド構造２０は、導体ケーブル１４から発生する磁界をシールドするための構造である。さらに、シールド構造２０は、導体ケーブル１４と端子台３０，４０との接続部分（即ち、コネクタ３１，４１）から発生する磁界もシールドする。シールド構造２０では、端子台３０，４０の少なくともいずれかに支持される複数の金属シェル５０，６０，７０により、導体ケーブル１４、及び導体ケーブル１４と端子台３０，４０との接続部分から発生する磁界を打ち消して電磁ノイズを抑制する。

金属シェル５０は、各導体ケーブル１４が並ぶ方向（前後方向）に沿って、導体ケーブル１４の周囲の一部（左側）を覆うと共に、導体ケーブル１４と端子台３０との接続部分であるケーブル接続部３３を覆って配置される。金属シェル５０は、ケーブル接続部３３の形状に合わせて加工されたシェル本体５１を有する。シェル本体５１は、ケーブル接続部３３の上面、左面、前面、及び後面をそれぞれ覆う上面部、左面部、前面部、及び後面部を含む。即ち、金属シェル５０は、ケーブル接続部３３の導体ケーブル１４が引き出される右面、及びトランスアクスルケース１２側に向いた下面以外の面を覆うことが可能な形状を有する。

金属シェル５０は、シェル本体５１から延出したフランジ部５２を有する。フランジ部５２は、例えば、シェル本体５１の下端から前方及び左方に延出する。フランジ部５２は、端子台３０のフランジ部３６と重なる位置に形成され、フランジ部３６のボルト孔３７と一致するボルト孔５３を含む。つまり、金属シェル５０は、フランジ部５２をフランジ部３６に重ねて配置し、ボルト孔３７及びフランジ部５２を通して挿入される図示しないボルトにより、端子台３０と共にトランスアクスルケース１２に固定される。

金属シェル５０は、シェル本体５１から延出した係止片５４を有する。係止片５４は、例えば、シェル本体５１の上面部の右端から上方に延出する。係止片５４は、コネクタ４１の下方において、導体ケーブル１４と台座４３との間に設けられた隙間である係止部４６に差し込まれて端子台４０に係止される。

上記のように、金属シェル５０は、端子台３０（トランスアクスルケース１２）にボルト止めされると共に、端子台４０に係止されて、端子台３０，４０の両方に支持されている。つまり、端子台３０，４０は、金属シェル５０を支持する支持部を有する。こうして、金属シェル５０は、端子台３０と端子台４０とに跨って配置される。

金属シェル６０は、導体ケーブル１４の下方において、ケーブル接続部３３の右面下部を覆うと共に、ケーブル接続部３３の下面の一部に回り込んで配置される。金属シェル６０は、略Ｌ字状に曲げ加工されたシェル本体６１を有する。シェル本体６１は、信号用コネクタ３９を避けるため、一部がカットされた形状を有する。

金属シェル６０は、シェル本体６１から延出したフランジ部６２を有する。フランジ部６２は、例えば、左右方向に延びた形状を有する。また、フランジ部６２には、ピン挿通孔６３が形成されている。そして、フランジ部６２は、ピン挿通孔６３に取り付けピン３８が挿入されるように配置し、取り付けピン３８により端子台３０に支持される。

金属シェル７０は、各導体ケーブル１４が並ぶ方向（前後方向）に沿って、導体ケーブル１４の周囲の一部（右側）を覆うと共に、導体ケーブル１４と端子台４０との接続部分であるコネクタ４１を覆って配置される。金属シェル５０は、嵌合部４４に嵌め込まれる第１シェル本体７１と、導体ケーブル１４及びコネクタ４１を覆う第２シェル本体７２とを有する。嵌合部４４は、台座開口部４５の周囲に形成された環状凸部であり、第１シェル本体７１は、嵌合部４４の形状に合わせて加工されている。第２シェル本体７２は、各導体ケーブル１４の列の前方、後方、及び下方を覆い、その下端部近傍が、金属シェル６０に当接可能な形状を有する。

金属シェル７０は、第１シェル本体７１及び第２シェル本体７２から延出したフランジ部７３を有する。フランジ部７３は、例えば、第１シェル本体７１に２箇所、第２シェル本体７２に１箇所設けられ、いずれも前後方向に延出している。そして、フランジ部７３には、ボルト孔４７と一致するボルト孔７４が形成されている。つまり、金属シェル７０は、ボルト孔４７及びボルト孔７４を通して挿入される図示しないボルトにより、端子台４０と共にインバータケース１３に固定される。

上記のように、金属シェル７０は、端子台４０（インバータケース１３）にボルト止めされると共に、ケーブル接続部３３を覆った金属シェル６０に当接して配置される。こうして、金属シェル７０は、端子台３０と端子台４０とに跨って配置される。なお、金属シェル６０と金属シェル７０とは、互いに溶接等により接合されていてもよい。

以上のように、シールド構造２０では、複数の金属シェル５０，６０，７０により、導体ケーブル１４の周囲、及び導体ケーブル１４と端子台３０，４０との接続部分が覆われている。且つ、金属シェル５０，７０は、端子台３０と端子台４０とに跨って配置されている。このため、導体ケーブル１４、及び導体ケーブル１４と端子台３０，４０との接続部分から発生する磁界が漏れ出し難く、良好なシールド性能を発揮することができる。

また、端子台３０，４０には、フランジ部３６や嵌合部４４、係止部４６等の支持部が設けられており、例えば、金属シェル５０は、フランジ部３６を利用して端子台３０と共にトランスアクスルケース１２にボルト止めされる。このため、金属シェル５０，６０，７０は、トランスアクスルケース１２とインバータケース１３との間の狭い空間においても容易に取り付けることができる。

上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で設計変更することができる。
以下、図４〜図６を参照しながら、設計変更例（変形例）を示すが、上記実施形態と同じ構成要素には同一符号を付して上記と重複する説明は省略する。

図４〜図６は、図１を簡素化した図であって、上記実施形態の変形例であるシールド構造をそれぞれ示す。
図４に例示する形態では、金属シェル８０，９０により、導体ケーブル１４、端子台３０、及び端子台４０が覆われている。金属シェル８０，９０は、導体ケーブル１４等に近接して配置されているため、導体ケーブル１４を流れる電流と逆向きの電流が流れ、導体ケーブル１４等から発生する磁界を打ち消して電磁ノイズを抑制する。
なお、金属シェル８０，９０は、いずれもトランスアクスルケース１２とインバータケース１３に亘って配置され、各ケースに直接固定されている。

図５に例示する形態は、金属シェル９０のみを備え、図６に例示する形態は、金属シェル８０のみを備える。このような形態であっても、金属シェル８０，９０を導体ケーブル１４等に近接して配置することで、導体ケーブル１４等から発生する磁界を打ち消して電磁ノイズを抑制することができる。

１０ハイブリッド車両、１１インバータ、１２トランスアクスルケース、１３インバータケース、１４導体ケーブル、１５，１６開口部、１７ＭＧ１端子、１８ＭＧ２端子、１９インバータ端子、２０導体ケーブルのシールド構造（シールド構造）３０，４０端子台、３１，４１コネクタ、３２ＭＧ接続部、３３ケーブル接続部、３４，４２端子板、３５，４３台座、３６，５２，６２，７３フランジ部、３７，４７，５３，７４ボルト孔、３８取り付けピン、３９信号用コネクタ、４４嵌合部、４５台座開口部、４６係止部、５０，６０，７０金属シェル、５１，６１シェル本体、５４係止片、６３ピン挿通孔、７１第１シェル本体、７２第２シェル本体。

Claims

回転電機を収容する第１のケースに設けられた第１の端子台と、インバータを収容する第２のケースに設けられた第２の端子台とを電気的に接続する導体ケーブルのシールド構造であって、
前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置され、前記導体ケーブルの周囲の少なくとも一部を覆う金属シェルを備えた導体ケーブルのシールド構造。
請求項１に記載の導体ケーブルのシールド構造において、
前記導体ケーブルの周囲を囲むように前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置された少なくとも２つの前記金属シェルを備えた導体ケーブルのシールド構造。
請求項１又は２に記載の導体ケーブルのシールド構造において、
前記金属シェルは、前記第１の端子台及び前記第２の端子台の少なくとも一方を覆うように配置された導体ケーブルのシールド構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導体ケーブルのシールド構造において、
前記第１の端子台及び前記第２の端子台は、前記金属シェルを支持する支持部を有する導体ケーブルのシールド構造。
少なくとも回転電機を収容する第１のケースと、
少なくともインバータを収容する第２のケースと、
前記第１のケースに設けられた第１の端子台と、
前記第２のケースに設けられた第２の端子台と、
前記第１の端子台と前記第２の端子台とを電気的に接続する導体ケーブルと、
前記第１のケースと前記第２のケースとに跨って配置され、前記導体ケーブルの周囲の少なくとも一部を覆う金属シェルと、
を備えた電動車両。