JP5198497B2

JP5198497B2 - 電力装置

Info

Publication number: JP5198497B2
Application number: JP2010051707A
Authority: JP
Inventors: 薫鳥居; 直英松村; 知弘勝呂; 崇小島; 浩司塚田; 佳晋服部
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP2011187702A

Description

本発明は、電力装置に関する。

従来、接地線で金属製の車体に接地された金属製の筐体に収納されたインバータと、接地線で金属製の車体に接地された金属製の筐体に収納されたモータと、をシールド線によって接続した装置において、シールド線のシールド層を高周波リアクトルを介してモータまたはインバータの筐体に接続するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした構成により、シールド層に生じる高周波の電位変動を高周波リアクトルによって熱エネルギに変換して吸収し、高周波の電位変動が筐体，接地線を介して車体に伝播するのを抑制している。

特開２００６−８０２１５号公報

ところで、上述の構成の他に、負極が接地線によって車体に接地された低圧バッテリや、インバータなどが接続された高圧系の電力を降圧して低圧バッテリ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどを備えるものでは、モータとインバータとをシールド線で接続するだけでは、ＤＣ／ＤＣコンバータで発生したノイズが電子機器や低圧バッテリなどを介して車体に伝播されるという課題があった。

本発明の電力装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータよりもバッテリ側においてノイズを抑制すると共にノイズの車体への伝播を抑制することを主目的とする。

本発明の電力装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電力装置は、
バッテリと、筐体に収納されて前記バッテリよりも電圧が高い高圧系の電力を降圧して前記バッテリ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、車載された電力装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの端子と前記バッテリの正極とがシールド線の芯線によって接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが接地された前記筐体と前記バッテリの負極とが前記シールド線の芯線と略同一のインピーダンスの前記シールド線のシールド部によって接続され、前記バッテリの負極と車体とが前記シールド部に比してインピーダンスが高くなるよう接続されてなる、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電力装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータの端子（出力ライン）とバッテリの正極とをシールド線の芯線によって接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータが接地された筐体とバッテリの負極とをシールド線の芯線と略同一のインピーダンスのシールド線のシールド部によって接続し、バッテリの負極と車体とをシールド部に比してインピーダンスが高くなるよう接続する。したがって、シールド線の芯線とシールド部とのインピーダンスを略同一にすることにより、コモンモードノイズを抑制することができ、バッテリの負極と車体とをシールド部に比してインピーダンスが高くなるよう接続することにより、ノイズの車体への伝播を抑制することができる。ここで、後者については、シールド部に比してインピーダンスが高いハイインピーダンス部材をバッテリの負極と車体とに介在させる、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としての電力装置２０の構成の概略を示す構成図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と低圧系のノイズの伝播の様子を説明するための回路図である。各周波数についてのノイズレベルの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電力装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電力装置２０は、例えば同期発電電動機として構成されたモータ１２やモータ１２を駆動するためのインバータ１４，例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池などの二次電池として構成されてインバータ１４を介してモータ１２と電力をやりとり可能な高圧バッテリ１６などと共に電気自動車やハイブリット自動車などに搭載され、図示するように、例えば定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池などの高圧バッテリ１６より電圧が低い二次電池として構成された低圧バッテリ２４と、高圧バッテリ１６やインバータ１４側の電力を降圧して低圧バッテリ２４側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、を備える。なお、モータ１２は金属製の筐体１３に収納されており、インバータ１４やＤＣ／ＤＣコンバータ２６は金属製の筐体２７に収納されており、高圧バッテリ１６は金属製の筐体１６に収納されている。また、筐体１３や筐体１５，低圧バッテリ２４の負極，筐体２７などは導電ラインによって金属製の車体２８に接地されている。以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６よりもインバータ１４や高圧バッテリ１６側を高圧系といい、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６よりも低圧バッテリ２４側を低圧系という。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、図示しないが、スイッチング回路のスイッチング素子のスイッチングによって高圧系の電力を直流から交流に変換し、変換した電力をトランスによって降圧し、降圧した電力を整流回路によって整流して低圧系に供給できるように構成されている。

実施例の電力装置２０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の端子（出力ライン）と低圧バッテリ２４の正極とは、内側から順に芯線３２，絶縁体，シールド部（例えば、編組線など）３４，保護被覆の順に形成されたシールド線３０の芯線３２によって接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６が接地された筐体２７と低圧バッテリ２４の負極とは、芯線３２と略同一（同一または予め定められた許容範囲内）のインピーダンスで且つ芯線３２に対する静電シールドとしての機能を有するシールド部３４によって接続されている。さらに、低圧バッテリ２４の負極と車体２８との間の導電ラインには、芯線３２やシールド部３４に比してインピーダンスが高い部材（以下、ハイインピーダンス部材（例えば、フェライトコアやインダクタなど）４０が設けられている。このハイインピーダンス部材４０は、直流分への影響を抑制するために、抵抗成分の比較的小さい部材を用いることが好ましい。加えて、実施例では、ライトや音響機器などの電子機器３８の一方の端子が芯線３２やシールド部３４に比してインピーダンスが高い（例えば、芯線３２やシールド部３４に比して長さが長い）ケーブル３６によってリレーボックス（ヒューズやレジスタなどを有する）３７を介して芯線３２に接続されていると共に、電子機器３８の他方の端子が導電ラインによって車体２８に接地されている。

図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と低圧系のノイズの伝播の様子を説明するための回路図である。図２から解るように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６から低圧系に出力されるノイズ電流は、芯線３２を介して低圧バッテリ２４の正極に入力されて更に低圧バッテリ２４の負極からシールド部３４を介して筐体２７に入力される。しかし、芯線３２とシールド部３４とではノイズ電流の方向が逆になり、また、実施例では、芯線３２とシールド部３４とのインピーダンスが略同一になるようにしたから、芯線３２のノイズ電流とシールド部３４のノイズ電流とは互いに打ち消されることになり、低圧系のコモンモードノイズを抑制することができる。しかも、低圧バッテリ２４の負極と車体２８とにハイインピーダンス部材４０を介在させることにより、低圧バッテリ２４を介して車体２８にノイズ電流が伝播されるのをより抑制することができ、ケーブル３６のインピーダンスが芯線３２やシールド部３４のインピーダンスに比して高くなるようにすることにより、芯線３２から電子機器３８を介して車体２８にノイズ電流が伝播されるのを抑制することができる。これらより、ノイズ電流のループが形成されるのを抑制することができ、電磁ノイズを抑制することができる。参考のために、各周波数についてのノイズレベルの一例を図３に示す。図中、実線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と低圧バッテリ２４とをシールド線３０によって接続すると共にハイインピーダンス部材４０を低圧バッテリ２４の負極と車体２８とに介在させる実施例の場合を示し、破線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と低圧バッテリ２４とをシールド線ではなく通常のケーブルによって接続すると共にハイインピーダンス部材４０を低圧バッテリ２４の負極と車体２８とに介在させない比較例の場合を示す。実施例の場合、図３から明らかなように、比較例に比してノイズが低減されている。

また、実施例の電力装置２０では、実施例の筐体１３と車体２８との間の導電ライン，筐体１５と車体２８との間の導電ライン，筐体２７と車体２８との間の導電ラインには、それぞれ、ハイインピーダンス部材４０と同様のハイインピーダンス部材４２，４４，４６が設けられている。これにより、筐体１３や筐体１５，筐体２７から車体２８にノイズ電流が伝播されるのをより抑制することができる。

以上説明した実施例の電力装置２０によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の端子と低圧バッテリ２４の正極とをシールド線３０の芯線３２によって接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６が接地された筐体２７と低圧バッテリ２４の負極とを芯線３２と略同一のインピーダンスのシールド線３０のシールド部３４によって接続し、シールド部３４に比してインピーダンスが高いハイインピーダンス部材４０を低圧バッテリ２４の負極と車体２８とに介在させるから、低圧系のコモンモードノイズを抑制することができると共にノイズ電流の車体２８への伝播を抑制することができる。

実施例の電力装置２０では、シールド部３４に比してインピーダンスが高いハイインピーダンス部材４０を低圧バッテリ２４の負極と車体２８とに介在させるものとしたが、低圧バッテリ２４の負極と車体２８とをシールド部３４に比してインピーダンスが高くなるよう接続するものであればよく、例えば、シールド部３４に比してインピーダンスが高い（例えば、芯線３２やシールド部３４に比して長さが長い）ケーブルによって低圧バッテリ２４の負極と車体２８とを接続するものなどとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、低圧バッテリ２４が「バッテリ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６が「ＤＣ／ＤＣコンバータ」に相当し、シールド線３０の芯線３２が「芯線」に相当し、シールド線３０のシールド部３４が「シールド部」に相当し、ハイインピーダンス部材４０が「ハイインピーダンス部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電力装置の製造産業に利用可能である。

１２モータ、１３筐体、１４インバータ、１５筐体、１６高圧バッテリ、２０電力装置、２４低圧バッテリ、２６ＤＣ／ＤＣコンバータ、２７筐体、２８車体、３０シールド線、３２芯線、３４シールド部、３６ケーブル、３８電子機器、４０，４２，４４，４６ハイインピーダンス部材。

Claims

バッテリと、筐体に収納されて前記バッテリよりも電圧が高い高圧系の電力を降圧して前記バッテリ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、車載された電力装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの端子と前記バッテリの正極とがシールド線の芯線によって接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが接地された前記筐体と前記バッテリの負極とが前記シールド線の芯線と略同一のインピーダンスの前記シールド線のシールド部によって接続され、前記バッテリの負極と車体とが前記シールド部に比してインピーダンスが高くなるよう接続されてなる、
ことを特徴とする電力装置。