JP2019055686A - 電動車両のハーネス配策構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリとインバータ装置とを接続するワイヤーハーネスから放射される電磁ノイズを低減する。【解決手段】電動車両のハーネス配策構造は、バッテリ１１と、インバータ装置１３と、バッテリ１１とインバータ装置１３を接続するワイヤーハーネス１４とを備える。バッテリ１１においてワイヤーハーネス１４を固定するバッテリ固定端とインバータ装置１３においてワイヤーハーネス１４を固定するインバータ固定端との間のワイヤーハーネス１４の長さＬは、インバータ装置１３の駆動時の立ち上がり波長λに関するパラメータλａの整数倍であり、パラメータλａは、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λである。ワイヤーハーネス１４は、長さ調整用の巻線部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両のハーネス配策構造に関する。

従来、車両前部に配置されるインバータ装置と、車両後部または車両下部に配置されるバッテリとを電気的に接続するワイヤーハーネスを、他の機器との干渉を避けながら配置する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／０６３３９９号

ところで、上記従来技術に係る車両は、インバータ装置の駆動時にワイヤーハーネスに発生する共振電流が増大して、ワイヤーハーネスから放射される電磁ノイズが増大する虞がある。これに伴い、ワイヤーハーネスから放射される電磁ノイズによって電子機器に障害が発生することを抑制することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バッテリとインバータ装置とを接続するワイヤーハーネスから放射される電磁ノイズを低減することが可能な電動車両のハーネス配策構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電動車両のハーネス配策構造は、バッテリ（例えば、実施形態でのバッテリ１１）と、インバータ装置（例えば、実施形態でのインバータ装置１３）と、前記バッテリと前記インバータ装置を接続するハーネス（例えば、実施形態でのワイヤーハーネス１４）と、を備える電動車両（例えば、実施形態での電動車両１）のハーネス配策構造であって、前記バッテリにおいて前記ハーネスを固定するバッテリ固定端と前記インバータ装置において前記ハーネスを固定するインバータ固定端との間の前記ハーネスの長さＬは、前記インバータ装置の駆動時の立ち上がり波長λに関するパラメータλａの整数倍であり、前記パラメータλａは、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λである。

（２）上記（１）に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記ハーネスは、巻線部（例えば、実施形態での巻線部７３）を備えてもよい。

（３）上記（２）に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記巻線部は、前記電動車両のパワートレイン（例えば、実施形態でのパワートレイン５４）と正面視で重なり合わない位置に配置されてもよい。

（４）上記（２）または（３）に記載の電動車両のハーネス配策構造は、前記巻線部を前記電動車両に固定する固定部材（例えば、実施形態での固定部材８１）を備えてもよい。

（５）上記（４）に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記固定部材は、ダンパーハウジング（例えば、実施形態でのダンパーハウジング５７）に接合されてもよい。

（６）上記（４）または（５）に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記固定部材は、下方へ折り曲がる屈曲部（例えば、実施形態での屈曲部８５）を備えてもよい。

（７）上記（４）から（６）の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記固定部材は、前記巻線部の複数の異なる部位を支持する複数の支持部（例えば、実施形態での第１支持部８６および第２支持部８７）を備えてもよい。

（８）上記（４）から（７）の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記固定部材は、曲げフランジ部（例えば、実施形態での曲げフランジ部８３）を備えてもよい。

（９）上記（４）から（８）の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記ハーネスは、前記バッテリに接続されるバッテリ側ハーネス（例えば、実施形態でのバッテリ側ハーネス１４ａ）と、前記インバータ装置に接続されるインバータ側ハーネス（例えば、実施形態でのインバータ側ハーネス１４ｂ）と、を備え、前記固定部材は、前記バッテリ側ハーネスと前記インバータ側ハーネスとの接続部（例えば、実施形態での接続部７１）の少なくとも一部を覆う被覆部（例えば、実施形態での被覆部８８）を備えてもよい。

（１０）上記（２）から（９）の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造では、前記ハーネスは、前記巻線部を被覆するツイストチューブを備えてもよい。

上記（１）によれば、インバータ装置の駆動時の立ち上がり波長λは、インバータ装置の駆動時に発生するスイッチング電流の高周波成分に起因するノイズ電流の波長である。ハーネスの長さＬを、立ち上がり波長λの１／２倍程度に対する整数倍とすることで、ノイズ電流に起因する共振電流の増大を抑制し、共振電流に伴ってハーネスから放射される電磁ノイズを低減することができる。パラメータλａを、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λとして、ハーネスの長さＬを、パラメータλａの整数倍とすることで、実際の電動車両においてハーネスから放射される電磁ノイズを所定の規定値以下に低減することができる。一方、パラメータλａが０．４６２λ未満または０．５３８λよりも大きくなると、ハーネスから放射される電磁ノイズは所定の規定値よりも大きくなり、電磁ノイズによって電子機器に障害が発生する可能性がある。

さらに、上記（２）の場合、ハーネスの長さＬを巻線部によって容易に調整することができる。巻線部は、配置に要するスペースが増大することを抑制しつつ容易にハーネスを延長することができる。

さらに、上記（３）の場合、パワートレインが電動車両の前後方向に変位する場合であっても、巻線部はパワートレインと干渉しないので、電気的な安全性を確保することができる。

さらに、上記（４）の場合、巻線部を容易に固定することができ、電動車両の製造効率を向上させることができる。

さらに、上記（５）の場合、固定部材は、ダンパーハウジングの板厚を増大させ、ダンパーハウジングの剛性を増大させることができる。これにより電動車両の乗り心地性能を向上させることができる。

さらに、上記（６）の場合、固定部材の剛性を増大させることができ、剛性の増大に伴って固定部材の厚さを低減することができる。また、電動車両のボンネットを低くすることができ、空力性能および美観を向上させることができる。

さらに、上記（７）の場合、ハーネスおよび巻線部の揺動を防ぎ、騒音および振動の発生を抑制することができる。

さらに、上記（８）の場合、ハーネスおよび巻線部が揺動する場合であっても、ハーネスおよび巻線部が車体と直接的に接触または衝突することを防ぐことができる。

さらに、上記（９）の場合、ハーネスを分解可能に構成することによって、製造容易性を確保することができる。接続部の少なくとも一部を覆う被覆部を備えるので、電動車両の点検中などにおいて、誤ってハーネスの接続が解かれてしまうことを防ぐことができる。

さらに、上記（１０）の場合、例えば、コルゲートチューブなどによって巻線部を被覆する場合に比べて、巻線径を小さくすることができ、車両搭載性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る電動車両の一部の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両の前部構造の一部を前方側から後方側に向かって見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動車両の前部構造の一部を後方側から前方側に向かって見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動車両のハーネス配策構造を上方側から下方側に向かって見た拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動車両のハーネス配策構造を後方側から前方側に向かって見た拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動車両のハーネス配策構造の一部を分解して示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係るインバータ装置の駆動時に発生するスイッチング電流およびノイズ電流の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るインバータ装置のスイッチング素子の寄生インダクタンス、浮遊容量、およびゲート抵抗を示す図である。 本発明の実施形態に係るノイズ電流の信号源から見たワイヤーハーネスのインピーダンス等価回路を示す図である。 図９に示すインピーダンス等価回路に対応付けられるＬＣＲ並列共振回路を示す図である。 図９に示すインピーダンス等価回路を図１０に示すＬＣＲ並列共振回路に対応付けて、入力電流であるノイズ電流に対するリアクトル電流およびコンデンサ電流の電流波形をシミュレーションにより算出した第１の結果である。 図９に示すインピーダンス等価回路を図１０に示すＬＣＲ並列共振回路に対応付けて、入力電流であるノイズ電流に対するリアクトル電流およびコンデンサ電流の電流波形をシミュレーションにより算出した第２の結果である。 図９に示すインピーダンス等価回路におけるインピーダンスとワイヤーハーネスの長さとの関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両に対する実際の試験から得られたデータであって、ワイヤーハーネスから放射される電磁ノイズと、ワイヤーハーネスの長さとの関係の一例を示す図である 本発明の実施形態に係るワイヤーハーネスの長さを巻線部によって所定長さだけ延長した場合における電磁ノイズの放射レベルの測定結果の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るワイヤーハーネスの長さが初期長さである場合における電磁ノイズの放射レベルの測定結果の一例を示す図である。

以下、本発明の電動車両のハーネス配策構造の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

本実施形態による電動車両のハーネス配策構造は、電動車両１に搭載されるバッテリ１１と、モータ１２を制御するインバータ装置１３とを電気的に接続するワイヤーハーネス１４の配策構造である。例えば、電動車両１は、電気自動車、ハイブリッド車両、および燃料電池車両などである。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリおよび内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を駆動源として駆動する。例えば、モータ１２は、空調装置の電動コンプレッサに備えられるポンプ駆動用モータ、電動車両１の走行駆動用モータ、または発電用モータなどである。例えば、インバータ装置１３は、ポンプ駆動用モータを回転駆動するポンプ用インバータ装置、走行駆動用モータを回転駆動する走行用インバータ装置、または発電用モータを制御する発電用インバータ装置などである。
以下においては、電動車両１がハイブリッド車両であり、モータ１２が電動コンプレッサのポンプ駆動用モータであり、インバータ装置１３がポンプ用インバータ装置である一例について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動車両１の一部の構成を模式的に示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る電動車両１の前部構造の一部を前方側から後方側に向かって見た斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る電動車両１の前部構造の一部を後方側から前方側に向かって見た斜視図である。

バッテリ１１は、ケース２１と、ケース２１内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備えている。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備えている。ケース２１は、ワイヤーハーネス１４を固定するバッテリコネクタ２２を備えている。バッテリコネクタ２２は、バッテリ１１においてワイヤーハーネス１４を固定するバッテリ固定端である。バッテリコネクタ２２は、ケース２１内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端および負極端に接続される正極側端子ＰＢおよび負極側端子ＮＢを備えている。

モータ１２は、電動コンプレッサ３１に備えられている。例えば、モータ１２は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相である。モータ１２は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子とを備えている。モータ１２は、インバータ装置１３から出力される３相交流電流により回転駆動される。

インバータ装置１３は、電動コンプレッサ３１に一体的に備えられている。インバータ装置１３は、ハウジング３２と、ハウジング３２内に収容されるブリッジ回路３３、ノイズフィルタ３４、および平滑コンデンサとを備えている。ハウジング３２は、ワイヤーハーネス１４を固定するインバータコネクタ３５を備えている。インバータコネクタ３５は、インバータ装置１３においてワイヤーハーネス１４を固定するインバータ固定端である。インバータコネクタ３５は、正極側端子ＰＩおよび負極側端子ＮＩを備えている。
ブリッジ回路３３は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子を備えている。例えば、スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、またはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）などのトランジスタである。ブリッジ回路３３は、パルス幅変調された信号によって駆動される。
例えば、ブリッジ回路３３においては、対を成すハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとが、ブリッジ接続されている。ハイ側の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、コレクタが正極側端子ＰＩに接続されてハイサイドアームを構成している。ロー側の各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、エミッタが負極側端子ＮＩに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続されている。各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨとローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬとの接続点は、モータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。ブリッジ回路３３は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。
ノイズフィルタ３４および平滑コンデンサの各々は、ブリッジ回路３３に並列となるように、正極側端子ＰＩと負極側端子ＮＩとの間に接続されている。

インバータ装置１３は、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相で対を成す各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。インバータ装置１３は、バッテリ１１から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１２の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流を通電する。

ワイヤーハーネス１４は、電力供給用の一対の正極側電線４１および負極側電線４２と、シールド線４３と、被覆部材４４とを備えている。一対の正極側電線４１および負極側電線４２は、ワイヤーハーネス１４がバッテリコネクタ２２に固定されることによって、バッテリ１１の正極側端子ＰＢおよび負極側端子ＮＢに電気的に接続される。一対の正極側電線４１および負極側電線４２は、ワイヤーハーネス１４がインバータコネクタ３５に固定されることによって、インバータ装置１３の正極側端子ＰＩおよび負極側端子ＮＩに電気的に接続される。シールド線４３は、バッテリ１１のケース２１とインバータ装置１３のハウジング３２とに電気的に接続され、ケース２１およびハウジング３２を介して電動車両１のボディグラウンドＢＧに接続される。被覆部材４４は、正極側電線４１、負極側電線４２、およびシールド線４３を一体的に被覆する。

電動車両１は、車体１ａの前後を仕切るダッシュボードロアパネル５１を備えている。ダッシュボードロアパネル５１は、車体前部の動力搭載室５２と、動力搭載室５２の後方に設けられる車室５３とを仕切る。例えば、バッテリ１１は、車室５３におけるフロアパネルの下方に配置されている。モータ１２およびインバータ装置１３を備える電動コンプレッサ３１は、動力搭載室５２において内燃機関および走行駆動用モータなどのパワートレイン５４の前方に配置されている。ワイヤーハーネス１４は、ダッシュボードロアパネル５１の下部における車幅方向の中央部に形成されている貫通部５１ａに挿入されて、車室５３のバッテリ１１と動力搭載室５２のインバータ装置１３とを接続する。

ダッシュボードロアパネル５１よりも前方の車体前部は、一対のフロントサイドフレーム５５，５５と、一対のアッパメンバ５６，５６と、一対のダンパーハウジング５７，５７とを備えている。
一対のフロントサイドフレーム５５，５５は、動力搭載室５２の下部における車幅方向両側に離れて配置されている。フロントサイドフレーム５５は、車体前後方向に延びている。
一対のアッパメンバ５６，５６は、動力搭載室５２の上部における車幅方向両側に離れて配置されている。一対のアッパメンバ５６，５６間の車幅方向の間隔は、一対のフロントサイドフレーム５５，５５間の車幅方向の間隔よりも大きい。一対のアッパメンバ５６，５６の各々は、一対のフロントサイドフレーム５５，５５の各々に対して車幅方向外側にずれて配置されている。アッパメンバ５６は、フロントピラーから前方に延びるとともに下方に向って湾曲している。アッパメンバ５６の前端部は、連結部材５８によってフロントサイドフレーム５５の前端部に結合されている。
ダンパーハウジング５７は、車輪に連結されるダンパーユニットの上部を収容する。ダンパーハウジング５７は、ダッシュボードロアパネル５１と、フロントサイドフレーム５５と、アッパメンバ５６との間に配置されている。ダンパーハウジング５７は、ダッシュボードロアパネル５１のホイールハウス部５９と、アッパメンバ５６の後部寄りの内側側面と、フロントサイドフレーム５５の後部寄りの外側側面とに結合されている。ダッシュボードロアパネル５１のホイールハウス部５９は、ダッシュボードロアパネル５１においてホイールハウスの後部を形成するように湾曲する部位である。
ダンパーハウジング５７は、側壁部６１と、ダンパーベース６２とを備えている。側壁部６１は、アッパメンバ５６の車幅方向内側の側壁とともにダンパーユニットの周囲を取り囲む。ダンパーベース６２は、側壁部６１の上端に取り付けられている。ダンパーベース６２は、ダンパーユニットの上端部をボルト締結などによって支持している。

以下に、本実施形態による電動車両１のハーネス配策構造の詳細について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る電動車両１のハーネス配策構造を上方側から下方側に向かって見た拡大斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る電動車両１のハーネス配策構造を後方側から前方側に向かって見た拡大斜視図である。図６は、本発明の実施形態に係る電動車両１のハーネス配策構造の一部を分解して示す拡大斜視図である。

ワイヤーハーネス１４は、長さ方向の所定位置に設けられる接続部７１によってバッテリ側ハーネス１４ａとインバータ側ハーネス１４ｂとに分割可能である。接続部７１は、バッテリ側ハーネス１４ａに設けられる第１コネクタ７１ａと、インバータ側ハーネス１４ｂに設けられる第２コネクタ７１ｂとを備えている。第１コネクタ７１ａおよび第２コネクタ７１ｂは相互に着脱可能であり、バッテリ側ハーネス１４ａとインバータ側ハーネス１４ｂとを電気的に接続および切断する。図３および図４に示すように、バッテリ側ハーネス１４ａは長さ方向の両端に第１コネクタ７１ａと、バッテリコネクタ２２に着脱される第３コネクタ７２ａとを備えている。図２および図４に示すように、インバータ側ハーネス１４ｂは長さ方向の両端に第２コネクタ７１ｂと、インバータコネクタ３５に着脱される第４コネクタ７２ｂとを備えている。
ワイヤーハーネス１４は、長さ調整用に設けられる巻線部７３を備えている。例えば、巻線部７３は、バッテリ側ハーネス１４ａにおいて第１コネクタ７１ａの近傍に設けられている。例えば、巻線部７３を被覆する被覆部材４４は、ツイストチューブである。

図５および図６に示すように、ワイヤーハーネス１４の接続部７１および巻線部７３は、固定部材８１によってダンパーハウジング５７に固定されている。例えば、固定部材８１は、片持ち状の支持具を成すブラケットである。固定部材８１は、接合部８２と、曲げフランジ部８３と、突出部８４と、屈曲部８５と、第１支持部８６および第２支持部８７と、被覆部８８とを備えている。
接合部８２は、ダンパーハウジング５７のダンパーベース６２に接合されている。例えば、接合部８２の形状は、板状に形成されている。接合部８２は、ダンパーベース６２の表面から突出するピン６２ａが接合部８２に形成されているピン装着穴８２ａに挿入されて、ダンパーベース６２に接合されている。曲げフランジ部８３は、接合部８２の端部に結合され、ダンパーベース６２の車幅方向内側の端部に被さるように設けられている。例えば、曲げフランジ部８３の形状は、ダンパーベース６２の端部の表面に沿って湾曲する板状に形成されている。突出部８４は、曲げフランジ部８３に結合され、車幅方向内側に向って曲げフランジ部８３から突出している。例えば、突出部８４の形状は、板状に形成されている。屈曲部８５は、突出部８４の先端部における車体後方側の部位に結合され、下方に向って折り曲るように屈曲している。例えば、屈曲部８５の形状は、板状に形成されている。第１支持部８６および第２支持部８７は、屈曲部８５に設けられている。第１支持部８６および第２支持部８７は、屈曲部８５に形成されている第１支持穴８５ａおよび第２支持穴８５ｂに装着される第１ハーネスクリップ８６ａおよび第２ハーネスクリップ８７ａによって、巻線部７３の２つの異なる部位を支持している。被覆部８８は、接合部８２に結合され、ワイヤーハーネス１４の接続部７１の少なくとも一部を覆う。例えば、被覆部８８の形状は、接続部７１の表面に沿って屈曲する板状に形成されている。

図２および図３に示すように、ワイヤーハーネス１４のバッテリ側ハーネス１４ａは、車室５３側からダッシュボードロアパネル５１の貫通部５１ａを通って動力搭載室５２側に延びている。バッテリ側ハーネス１４ａは、動力搭載室５２内においてダッシュボードロアパネル５１の貫通部５１ａからダッシュボードロアパネル５１のパネル面に沿って上方に延びている。バッテリ側ハーネス１４ａは、ダッシュボードロアパネル５１の上端部付近から車幅方向外側に湾曲して、ダンパーハウジング５７に向って延びている。バッテリ側ハーネス１４ａに設けられる巻線部７３は、ダンパーハウジング５７の手前において電動車両１の正面視でパワートレイン５４と重なり合わない位置に配置されている。バッテリ側ハーネス１４ａの巻線部７３および第１コネクタ７１ａは、固定部材８１によってダンパーハウジング５７に固定されている。
ワイヤーハーネス１４のインバータ側ハーネス１４ｂの第２コネクタ７１ｂは、固定部材８１によってダンパーハウジング５７に固定されている。インバータ側ハーネス１４ｂは、ダンパーハウジング５７からパワートレイン５４よりも前方に向って延びている。インバータ側ハーネス１４ｂは、パワートレイン５４の前方において下方に湾曲して、電動コンプレッサ３１に向って延びている。

以下に、本実施形態による電動車両１のワイヤーハーネス１４における巻線部７３を用いた長さ調整の詳細について説明する。図７は、インバータ装置１３の駆動時に発生するスイッチング電流Ｉ_ＩＮＶおよびノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の一例を示す図である。図８は、インバータ装置１３のスイッチング素子Ｓの寄生インダクタンスＬｓ、浮遊容量Ｃｓ、およびゲート抵抗Ｒｇを示す図である。図９は、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の信号源から見たワイヤーハーネス１４のインピーダンス等価回路を示す図である。図１０は、図９に示すインピーダンス等価回路に対応付けられるＬＣＲ並列共振回路を示す図である。

バッテリコネクタ２２とインバータコネクタ３５との間におけるワイヤーハーネス１４の長さＬは、インバータ装置１３の駆動時の立ち上がり波長λに関するパラメータλａの整数倍である。パラメータλａは、少なくとも、１．５λ／４≦λａ≦２．５λ／４であり、好ましくは、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λである。
ワイヤーハーネス１４の長さＬは、インバータ装置１３の駆動時にワイヤーハーネス１４に発生する共振電流に伴ってワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズを所定の規定値以下に低減するように設定されている。インバータ装置１３の駆動時にワイヤーハーネス１４に発生する共振電流に対する入力電流は、インバータ装置１３の駆動時に発生するスイッチング電流Ｉ_ＩＮＶの高周波成分に起因するノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}である。インバータ装置１３において発生するノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}は、図１に示すように、モータ１２と車体との間の浮遊容量Ｃｍを通過して車体に流れる。ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}は、車体に接続されているワイヤーハーネス１４のシールド線４３を流れる際に、シールド線４３から電磁ノイズを放射させる。

ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}は、図７に示すようなインバータ装置１３のスイッチング動作時におけるスイッチング電流Ｉ_ＩＮＶの急峻な電流変化（ｄｉ／ｄｔ）が有する高周波成分と、図８に示すようなインバータ装置１３のスイッチング素子Ｓの寄生インダクタンスＬｓおよび浮遊容量Ｃｓによる２次共振点の共振により発生する。スイッチング電流Ｉ_ＩＮＶの立ち上がり時間はスイッチング素子Ｓのゲート抵抗Ｒｇによって規定される。したがって、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の周波数ｆｓは、スイッチング素子Ｓの寄生インダクタンスＬｓ、浮遊容量Ｃｓ、およびゲート抵抗Ｒｇによって一意に定まる。スイッチング素子Ｓの寄生インダクタンスＬｓ、浮遊容量Ｃｓ、およびゲート抵抗Ｒｇは、システムに対して一定の値である。これにより、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の周波数ｆｓは、電動車両１およびインバータ装置１３などの動作状態によらずに一定値となる。ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の波長は、インバータ装置１３の駆動時の立ち上がり波長λであり、立ち上がり波長λは、光速Ｃによって、λ＝Ｃ／ｆｓと記述される。

例えば、図９に示すインピーダンス等価回路において、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の信号源から見たインピーダンスＺは、下記数式（１）に示すように記述される。図９のインピーダンス等価回路は、ワイヤーハーネス１４のシールド線４３の特性インピーダンスＺ_０と、ワイヤーハーネス１４の終端先の負荷インピーダンスＺ_ｒとによって構成されている。

負荷インピーダンスＺ_ｒは、車体に接続されているので短絡終端により、Ｚ_ｒ≒０とすれば、上記数式（１）は、下記数式（２）に示すように記述される。

上記数式（２）において、ワイヤーハーネス１４の長さＬが、Ｌ＝λ／４である場合には、いわゆる並列共振となり、下記数式（３）に示すように、インピーダンスＺは最大値となる。

上記数式（２）において、ワイヤーハーネス１４の長さＬが、Ｌ＝λ／２である場合には、いわゆる直列共振となり、下記数式（４）に示すように、インピーダンスＺは最小値となる。

図１１および図１２は、図９に示すインピーダンス等価回路を図１０に示すＬＣＲ並列共振回路に対応付けて、入力電流であるノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}に対するリアクトル電流Ｉ_Ｌおよびコンデンサ電流Ｉ_Ｃの電流波形をシミュレーションにより算出した結果である。図１１は、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の周波数に対して、ＬＣＲ並列共振回路の共振周波数を、Ｌ＝λ／４に相当する同一の周波数とした場合であり、リアクトル電流Ｉ_Ｌおよびコンデンサ電流Ｉ_Ｃが共振によって増幅されていることが認められる。図１２は、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の周波数に対して、ＬＣＲ並列共振回路の共振周波数を、Ｌ＝λ／２に相当する１／２倍の周波数とした場合であり、リアクトル電流Ｉ_Ｌおよびコンデンサ電流Ｉ_Ｃが増幅されていないことが認められる。

図１３は、図９に示すインピーダンス等価回路におけるインピーダンスＺとワイヤーハーネス１４の長さＬとの関係を示す図である。なお、図１３においては、例えば、負荷インピーダンスＺ_ｒは、Ｚ_ｒ＝０．１であり、ワイヤーハーネス１４のシールド線４３の特性インピーダンスＺ_０に対して十分に小さな値である。
ワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズを低減するためには、インピーダンスＺを低下させ、ワイヤーハーネス１４の共振電流を低下させる必要がある。電磁ノイズを所定の規定値以下に低減するためのインピーダンスＺを、｜Ｚ｜＝Ｚａとした場合に、ワイヤーハーネス１４の長さＬは、少なくとも、１．５λ／４≦λａ≦２．５λ／４によって規定されるパラメータλａの整数倍である。より好ましくは、電動車両１に対する実際の試験結果から、パラメータλａは、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λである。

図１４は、電動車両１に対する実際の試験から得られたデータであって、ワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズと、ワイヤーハーネス１４の長さＬとの関係の一例を示す図である。電動車両１に対する実際の試験は、バッテリ１１に対する外部充電器からの充電中に空調装置の電動コンプレッサ３１を作動させた状態で電動車両１から放射される電磁ノイズを外部アンテナにより計測して実施した。例えば、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の周波数は、５０ＭＨｚである。ワイヤーハーネス１４の長さＬは、巻線部７３を設けていない延長前の初期長さＬ０に対して、巻線部７３を設けた延長後の長さである。例えば、初期長さＬ０は、２５９３．４ｍｍであり、５０ＭＨｚの波長λ（＝５９９５．８ｍｍ）に対して４０４ｍｍだけ短い長さである。
図１４によれば、ワイヤーハーネス１４の長さＬが、初期長さＬ０（≒１．７３λ／４）から５０ＭＨｚの波長λの１／２倍（λ／２＝２９９７．９ｍｍ）に向って延長されることに伴い、電磁ノイズが減少傾向に変化していることが認められる。例えば、電磁ノイズは、ワイヤーハーネス１４の長さＬが０．４６２λ以上になることで、所定閾値Ａ以下になる。

図１５は、ワイヤーハーネス１４の長さＬを巻線部７３によって所定長さだけ延長した場合における電磁ノイズの放射レベルの測定結果の一例を示す図である。図１６は、ワイヤーハーネス１４の長さＬが初期長さＬ０である場合における電磁ノイズの放射レベルの測定結果の一例を示す図である。図１５および図１６においては、垂直偏波のピーク値（ＶＰｅａｋ）と、垂直偏波の凖尖頭値検波（ＶＱＰ）と、水平偏波のピーク値（ＨＰｅａｋ）と、凖尖頭値検波（ＱＰ）に対する所定の要件値（ＱＰ法規規定値）とを示している。
図１６に示すように、ワイヤーハーネス１４の長さＬが、巻線部７３を設けていない延長前の初期長さＬ０である場合には、垂直偏波の凖尖頭値検波（ＶＱＰ）が所定の要件値（ＱＰ法規規定値）よりも大きくなっている。これに対して、図１５に示すように、ワイヤーハーネス１４の長さＬが、巻線部７３によって初期長さＬ０よりも延長されることによって、垂直偏波の凖尖頭値検波（ＶＱＰ）が所定の要件値（ＱＰ法規規定値）以下に低下している。例えば、初期長さＬ０に対する延長量の所定長さは２３０ｍｍであり、延長後のワイヤーハーネス１４の長さＬは、Ｌ≒１．８８λ／４である。

上述したように、本実施形態の電動車両のハーネス配策構造１０によれば、インバータ装置１３の駆動時の立ち上がり波長λは、インバータ装置１３の駆動時に発生するスイッチング電流Ｉ_ＩＮＶの高周波成分に起因するノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}の波長である。ワイヤーハーネス１４の長さＬを、立ち上がり波長λの１／２倍程度に対する整数倍とすることで、ノイズ電流Ｉ_{ｎｏｉｓｅ}に起因する共振電流の増大を抑制し、共振電流に伴ってワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズを低減することができる。パラメータλａを、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λとして、ワイヤーハーネス１４の長さＬを、パラメータλａの整数倍とすることで、実際の電動車両においてワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズを所定の規定値以下に低減することができる。一方、パラメータλａが０．４６２λ未満または０．５３８λよりも大きくなると、ワイヤーハーネス１４から放射される電磁ノイズは所定の規定値よりも大きくなり、電磁ノイズによって電子機器に障害が発生する可能性がある。
さらに、ワイヤーハーネス１４は巻線部７３を備えるので、ワイヤーハーネス１４の長さＬを巻線部７３によって容易に調整することができる。巻線部７３は、例えばワイヤーハーネス１４を曲りくねるように配置する場合などに比べて、配置に要するスペースが増大することを抑制しつつ容易にワイヤーハーネス１４を延長することができる。

さらに、巻線部７３は、電動車両１の正面視でパワートレイン５４と重なり合わない位置に配置されているので、パワートレイン５４が前後方向に変位する場合であっても、パワートレイン５４とは干渉せず、電気的な安全性を確保することができる。
さらに、巻線部７３は、固定部材８１によってダンパーハウジング５７に固定されているので、巻線部７３を車体に容易に固定することができ、電動車両１の製造効率を向上させることができる。さらに、ダンパーハウジング５７の板厚を増大させ、ダンパーハウジング５７の剛性を増大させることができる。これにより電動車両１の乗り心地性能を向上させることができる。

さらに、固定部材８１の屈曲部８５は、突出部８４に結合されて、下方に向って屈曲するので、固定部材８１の剛性を増大させることができ、剛性の増大に伴って固定部材８１の厚さを低減することができる。また、電動車両１のボンネットを低くすることができ、空力性能および美観を向上させることができる。
さらに、固定部材８１の第１支持部８６および第２支持部８７は、巻線部７３の２つの異なる部位を支持するので、ワイヤーハーネス１４および巻線部７３の揺動を防ぎ、騒音および振動の発生を抑制することができる。
さらに、固定部材８１は曲げフランジ部８３を備えるので、ワイヤーハーネス１４および巻線部７３が揺動する場合であっても、ワイヤーハーネス１４および巻線部７３が車体と直接的に接触または衝突することを防ぐことができる。
さらに、ワイヤーハーネス１４は接続部７１によって分割可能に構成されているので、製造容易性を確保することができる。固定部材８１は接続部７１の少なくとも一部を覆う被覆部８８を備えるので、電動車両１の点検中などにおいて、誤ってワイヤーハーネス１４の接続が解かれてしまうことを防ぐことができる。
さらに、巻線部７３を被覆する被覆部材４４はツイストチューブであるので、例えば、コルゲートチューブなどによって巻線部７３を被覆する場合に比べて、巻線径を小さくすることができ、車両搭載性を向上させることができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電動車両、１１…バッテリ、１２…モータ、１３…インバータ装置、１４…ワイヤーハーネス、１４ａ…バッテリ側ハーネス、１４ｂ…インバータ側ハーネス、２２…バッテリコネクタ、３５…インバータコネクタ、４１…正極側電線、４２…負極側電線、４３…シールド線、４４…被覆部材、５１…ダッシュボードロアパネル、５４…パワートレイン、５５…フロントサイドフレーム、５６…アッパメンバ、５７…ダンパーハウジング、６１…側壁部、６２…ダンパーベース、７１…接続部、７１ａ…第１コネクタ、７１ｂ…第２コネクタ、７２ａ…第３コネクタ、７２ｂ…第４コネクタ、７３…巻線部、８１…固定部材、８２…接合部、８３…曲げフランジ部、８４…突出部、８５…屈曲部、８６…第１支持部、８７…第２支持部、８８…被覆部

Claims (10)

1. バッテリと、
   インバータ装置と、
   前記バッテリと前記インバータ装置を接続するハーネスと、を備える電動車両のハーネス配策構造であって、
   前記バッテリにおいて前記ハーネスを固定するバッテリ固定端と前記インバータ装置において前記ハーネスを固定するインバータ固定端との間の前記ハーネスの長さＬは、前記インバータ装置の駆動時の立ち上がり波長λに関するパラメータλａの整数倍であり、
   前記パラメータλａは、０．４６２λ≦λａ≦０．５３８λである、
   ことを特徴とする電動車両のハーネス配策構造。
2. 前記ハーネスは、巻線部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両のハーネス配策構造。
3. 前記巻線部は、前記電動車両のパワートレインと正面視で重なり合わない位置に配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動車両のハーネス配策構造。
4. 前記巻線部を前記電動車両に固定する固定部材を備える、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動車両のハーネス配策構造。
5. 前記固定部材は、ダンパーハウジングに接合されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動車両のハーネス配策構造。
6. 前記固定部材は、下方へ折り曲がる屈曲部を備える、
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電動車両のハーネス配策構造。
7. 前記固定部材は、前記巻線部の複数の異なる部位を支持する複数の支持部を備える、
   ことを特徴とする請求項４から請求項６の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造。
8. 前記固定部材は、曲げフランジ部を備える、
   ことを特徴とする請求項４から請求項７の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造。
9. 前記ハーネスは、前記バッテリに接続されるバッテリ側ハーネスと、前記インバータ装置に接続されるインバータ側ハーネスと、を備え、
   前記固定部材は、前記バッテリ側ハーネスと前記インバータ側ハーネスとの接続部の少なくとも一部を覆う被覆部を備える、
   ことを特徴とすることを特徴とする請求項４から請求項８の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造。
10. 前記ハーネスは、前記巻線部を被覆するツイストチューブを備える、
    ことを特徴とする請求項２から請求項９の何れか１項に記載の電動車両のハーネス配策構造。