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技術 車載電装品の電気的接続構造

出願人 株式会社SUBARU
発明者 戸野塚徹鈴木聡
出願日 2016年9月2日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-171794
公開日 2018年3月8日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-034748
状態 特許登録済
技術分野 車両用電気・流体回路
主要キーワード 高電圧電線 車両空間 ノイズフィルタ回路 バッテリ収容空間 ループ面積 発電機兼用 ラジオアンテナ 雑音電流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

ノイズフィルタを設けることなく、車両に形成されるノイズループにより発生するラジオノイズを低減できる車載電装品電気的接続構造を提供すること。

解決手段

車両に搭載された第1電装品20と第2電装品30とを電気的に接続するハーネス40と、前記第2電装品から前記第1電装品への帰還電流を流すバスバー50とを備え、前記ハーネスと前記バスバーとを互いに交差させて、電界逆位相となる少なくとも二つのループ80a,80bを形成した。

概要

背景

従来、車両には、発電機やインバータバッテリ等の電装品が多数搭載されており、これらの車載電装品は、ハーネスによって電気的に接続される(例えば、特許文献1)。図3は、従来の車載電装品の電気的接続構造110を示す構成説明図である。この電気的接続構造110では、第1の電装品であるバッテリ120と、第2の電装品である負荷130と、バッテリ120と負荷130とを電気的に接続するハーネス140と、バッテリ120及び負荷130の筐体と車体とを接続するGNDハーネス151,152とが設けられている。

上記図3に示す電気的接続構造110では、バッテリ120、ハーネス140、負荷120、GNDハーネス151,152及び車体によって、電流が流れる1つのループが車両に形成される。このループに電流が流れると、ラジオノイズの原因となる電磁ノイズを発生する。電磁ノイズは、一点鎖線で囲まれたループ面積S0が大きいほど大きくなり、車両に搭載されたラジオアンテナとの距離が遠いほど影響が低減される。

具体的には、ループに電流が流れることにより生じる、電磁ノイズとなる電界Eのスカラー量は、以下の数式1により算出される。なお、数式1において、iはループの電流、fは電流の周波数成分、Sはループ面積、rはループ中心からノイズを受ける対象物までの距離を表す。

概要

ノイズフィルタを設けることなく、車両に形成されるノイズループにより発生するラジオノイズを低減できる車載電装品の電気的接続構造を提供すること。車両に搭載された第1電装品20と第2電装品30とを電気的に接続するハーネス40と、前記第2電装品から前記第1電装品への帰還電流を流すバスバー50とを備え、前記ハーネスと前記バスバーとを互いに交差させて、電界が逆位相となる少なくとも二つのループ80a,80bを形成した。

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ノイズフィルタを設けることなく、車両に形成されるノイズループにより発生するラジオノイズを低減できる車載電装品の電気的接続構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

車両に搭載された第1電装品と第2電装品とを電気的に接続するハーネスと、前記第2電装品から前記第1電装品への帰還電流を流すバスバーとを備え、前記ハーネスと前記バスバーとを互いに交差させて、電界が互いに逆位相となる少なくとも二つのループを形成したことを特徴とする車載電装品電気的接続構造

請求項2

前記ループは、第1ループと、車両に搭載されたラジオアンテナに対し前記第1ループよりも離れた位置にあり、前記第1ループと電界が逆位相となる第2ループとを有し、前記第2ループのループ面積は、前記第1ループのループ面積よりも大きい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。

請求項3

前記バスバーは直線状に延在し、前記ハーネスは前記バスバーと交差する曲線状に延在す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。

技術分野

0001

本発明は、車載電装品電気的接続構造に関する。

背景技術

0002

従来、車両には、発電機やインバータバッテリ等の電装品が多数搭載されており、これらの車載電装品は、ハーネスによって電気的に接続される(例えば、特許文献1)。図3は、従来の車載電装品の電気的接続構造110を示す構成説明図である。この電気的接続構造110では、第1の電装品であるバッテリ120と、第2の電装品である負荷130と、バッテリ120と負荷130とを電気的に接続するハーネス140と、バッテリ120及び負荷130の筐体と車体とを接続するGNDハーネス151,152とが設けられている。

0003

上記図3に示す電気的接続構造110では、バッテリ120、ハーネス140、負荷120、GNDハーネス151,152及び車体によって、電流が流れる1つのループが車両に形成される。このループに電流が流れると、ラジオノイズの原因となる電磁ノイズを発生する。電磁ノイズは、一点鎖線で囲まれたループ面積S0が大きいほど大きくなり、車両に搭載されたラジオアンテナとの距離が遠いほど影響が低減される。

0004

具体的には、ループに電流が流れることにより生じる、電磁ノイズとなる電界Eのスカラー量は、以下の数式1により算出される。なお、数式1において、iはループの電流、fは電流の周波数成分、Sはループ面積、rはループ中心からノイズを受ける対象物までの距離を表す。

0005

先行技術

0006

特開2006−27315号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ラジオノイズに対し、特許文献1では、電装品の駆動回路にノイズを低減するノイズフィルタ回路別途設けることでラジオノイズを低減しているが、ハーネス及び車体を含む車両に形成されたノイズループにより生じるラジオノイズについては考慮されていない。

0008

また、ラジオノイズを低減するために、多数のノイズフィルタやノイズフィルタ回路を追加すると電装品の大型化やコストの増大に繋がってしまう。

0009

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ノイズフィルタを設けることなく、車両に形成されるノイズループにより発生するラジオノイズを低減できる車載電装品の電気的接続構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成するために、請求項1に記載の車載電装品の電気的接続構造は、車両に搭載された第1電装品と第2電装品とを電気的に接続するハーネスと、前記第2電装品から前記第1電装品への帰還電流を流すバスバーとを備え、前記ハーネスと前記バスバーとを互いに交差させて、電界が互いに逆位相となる少なくとも二つのループを形成したことを特徴とする。

0011

この構成によれば、第1電装品、ハーネス、第2電装品及びバスバーの順に電流が流れると、ハーネスとバスバーとを交差させることにより形成された二つのループにそれぞれ電磁ノイズ(すなわち、電界E)が生じる。この二つのループは、電界Eが逆位相となっているため、ラジオアンテナに対しノイズを互いに打ち消し合う関係となる。これにより、車両全体に形成されるノイズループによるラジオノイズを低減することができる。

0012

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車載電装品の電気的接続構造において、前記ループは、第1ループと、車両に搭載されたラジオアンテナに対し前記第1ループよりも離れた位置にあり、前記第1のループと電界が逆位相となる第2ループとを有し、前記第2ループのループ面積は、前記第1ループのループ面積よりも大きいことを特徴とする。

0013

この構成によれば、既述の数式1のとおり、電磁ノイズとなる電界の大きさは、ループ面積Sに比例し、ループとラジオアンテナとの距離rに反比例するため、ラジオアンテナに対して離れた位置にある第2ループのループ面積を大きくすることで、第1ループによる電界の大きさと、これと逆位相となる第2ループによる電界の大きさを近似させることができる。これにより、第1ループと第2ループとによるノイズの打ち消し効果を高めることができる。

0014

また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車載電装品の電気的接続構造において、前記バスバーは直線状に延在し、前記ハーネスは前記バスバーと交差する曲線状に延在することを特徴とする。

0015

この構成によれば、バスバーに比して自由度の高いハーネスを曲線状にしているので設置が容易である。

発明の効果

0016

本発明に係る車載電装品の電気的接続構造によれば、ノイズフィルタを設けることなく、車両に形成されるノイズループにより発生するラジオノイズを低減することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の一実施形態である車載電装品の電気的接続構造を示す斜視図。
車載電装品の電気的接続構造の変更例を示す斜視図。
従来の車載電装品の電気的接続構造を示す構成説明図。

実施例

0018

図1は、本発明の一実施形態である車載電装品の電気的接続構造10を示す斜視図であり、車体70と、これに配置される電気的接続構造10とを示している。なお、図示例では、車体70の一部を破断して記載している。電気的接続構造10は、第1電装品である発電機20と、第2電装品であるバッテリ30と、ハーネス40と、バスバー50と、ラジオアンテナ60とを備えて構成される。本発明に係る車載電装品の電気的接続構造10は、特に、ハイブリッド自動車電気自動車等の電動車両に好適に用いることができ、本実施形態ではハイブリッド自動車の車両に用いている。

0019

車両は、板金製の車体70を有し、車体12は、車幅方向の両側において前後方向へ延在する左右一対サイドシル71,72と、サイドシル71,72間に架設されるフロアパネル74とを含む。

0020

フロアパネル74は、車体70の床面を構成する板状部材であり、車体70の前方に位置するフロントフロアパネル75と、車体の後方に位置するリヤフロアパネル76とを有する。フロントフロアパネル75は、幅方向の中央部において車体の内方(室内側)へ突出し、車両の前後方向へ延在するトンネル構造部75aを有する。

0021

車体70の前部にはエンジンルーム12が形成される。エンジンルーム12には、図示していないエンジンと、エンジンにより駆動される発電機20とが設置されている。図示例では、発電機20を筐体内に収容した状態を示している。本実施形態において発電機20は、エンジンの出力軸に連結されて動力補助や発電を担う発電機兼用モータジェネレータにより構成される。

0022

バッテリ40は、車両の後方であって、リヤシート(図示せず)の後方に形成された車両空間14に搭載される。図示例では、内部にバッテリ収容空間が形成された筐体(バッテリケース)内にバッテリ40を収容した状態を示している。バッテリ40は、発電機20とハーネス50を介して電気的に接続されており、バッテリ40の残存容量不足するときには、エンジンにより発電機20を駆動し、バッテリ40を充電することが可能である。

0023

本実施形態においてハーネス50は、高電圧の電装品を接続する高電圧のワイヤハーネスであり、発電機20が配設されたエンジンルーム12内からフロントフロアパネル75を床下へ延在し、さらに、リヤフロアパネル76の床上及び/又は床下を通って、バッテリ40まで延在する。なお、図示例では、ハーネス50とバスバー60との位置関係を理解しやすくするために、ハーネス50及びバスバー60をフロアパネル75の床上に実線で記載している。

0024

ハーネス40は、車体70の車幅方向中央部を跨いで左右に湾曲するように曲線状に延在している。本実施形態では、ハーネス40の一部である前方部分が、発電機20から車両の一方のサイドシル72の近傍まで延在し、さらに、このサイドシル72に沿って前後方向へ延在している。ハーネス40の後方部分は、一方のサイドシル72側から車幅方向中央部を跨いで他方のサイドシル71の近傍まで延在し、このサイドシル71に沿って前後方向へ延在しており、ハーネス40の後端部はバッテリ40に接続されている。

0025

バスバー50は、帰還電流の経路を形成するものであり、バッテリ40と発電機20との間に配設される。バスバー50は、車体70よりも抵抗の低い銅製であり、本実施形態では棒状に形成され、車幅方向の中央部に略直線状に延在している。本実施形態では、バスバー50をフロアパネル70の床下であって、ハーネス50よりも下方に配設している。なお、バスバー50は、帰還電流の経路として機能するように配置されていればよく、例えば、両端部がバッテリ30と発電機20とに直接的に接続されていないものであってもよく、バスバー50とバッテリ30及び発電機20の筐体とをGNDハーネスによって接続する構成であってもよい。

0026

図1に示すように、ハーネス40とバスバー50とは、設置状態の平面視において互いに交差している。これにより、ハーネス40及びバスバー50によって発電機20とバッテリ40とを接続する電気回路上に2つのループ、すなわち第1ループ80aと、第2ループ80bとを形成している。第1ループ80aと第2ループ80bとは、電気回路に電流が流れた際に、互いのループに流れる電流の向きが逆方向になるように形成される。

0027

第1ループ80aは、ラジオアンテナ60に近接した位置、第2ループ80bは、ラジオアンテナ60に対し、第1ループ80aよりも離れた位置にあり、第2ループ80bのループ中心とラジオアンテナ60との距離r2が、第1ループ80aのループ中心とラジオアンテナ60との距離r1よりも大きくなっている。また、図1において一点鎖線で囲まれた第2ループ80bのループ面積S2は、第1ループ80aのループ面積S1よりも大きくなっている。

0028

ラジオアンテナ60は車室外に配置され、AM/FM信号を受信する。図示例において、ラジオアンテナ60は、車両後方に配置されているが、配置位置はこれに限られず、例えば車両前方に配置されていてもよい。

0029

上述した電気的接続構造10では、ハーネス40を伝わる電流(雑音電流)と、バスバー50を流れる帰還電流とによるループ電流により、電磁ノイズが発生する。

0030

具体的には、発電機20、ハーネス40、バッテリ50及びバスバー50の順に流れ、発電機20に戻る電流が流れると、第1ループ80aには、図1反時計回り方向に電流が流れる。一方、このとき第2ループ80bでは、図1時計回り方向に電流が流れる。このように、第1ループ80aと第2ループ80bとに流れる電流の向きが逆向きとなることで、第1ループ80aにより発生する電界(以下、電界E1という)と第2ループ80bにより発生する電界(以下、電界E2という)とは、電界の向きが逆となる逆位相になる。

0031

ラジオアンテナ60が電磁ノイズを受信するとラジオ放送ノイズ音が混在してしまうが、ラジオアンテナ60の近傍では、第1ループ80aの電界E1と第2ループ80bの電界E2が逆位相となることで電磁ノイズを互いに打ち消し合う関係になり、その結果、ノイズ音を低減することができる。なお、ここで逆位相とは、電界の向きが完全に逆向きとなるものに限られず、電界を打ち消し合うことが可能な程度に位相がずれているものを含む意味である。

0032

また、この際、各ループ80a,80bにおける電磁ノイズの大きさは、既述の数式1により算出できる。第1ループ80aと第2ループ80bとにおいて、電流iと周波数成分fが共通の値となることから、電界E1,E2の比は、(S1/r1):(S2/r2)となる。本実施形態では、ラジオアンテナ60に対してより離れた位置にある第2ループ80b(つまり、r2>r1)のループ面積S2を第1ループ80aのループ面積S1よりも大きくしており、電界E1,E2の値を近似させることができる。これにより、第1ループ80a及び第2ループ80bによる電磁ノイズの打ち消し効果を高めることができる。

0033

ハイブリッド自動車では、内燃機関のみの自動車に比して雑音電流が大きくなりラジオノイズが大きくなる傾向があるが、高電圧電線を構成するハーネス40に対し、本発明に係る電気的接続構造10を用いることで、ラジオノイズを適切に低減させることができる。

0034

また、各ループ80a,80bを形成するバスバー50は、車両に対して追加接続や取り外しが容易であり、設置コストも比較的安価であるため、コストを抑えながら帰還電流の経路を容易に形成することができる。また、バスバー50に比して自由度の高いハーネス40を曲線状にしているので設置が容易であり、ハーネス40により、各ループ80a,80bのループ面積S1,S2を簡易に調整することができる。

0035

次に、図2を参照して電気的接続構造10の変形例を説明する。変形例では、ハーネス40とバスバー50とを交差させて配置することにより、3つのループ、すなわち、第1ループ80a、第2ループ80b及び第3ループ80cを形成している。

0036

この電気的接続構造10では、回路に電流が流れると、第3ループ80cでは図2の反時計回り方向へ電流が流れることから、第1ループ80a及び第3ループ80cにほぼ同位相の電磁ノイズが発生し、第2ループ80bにこれらと逆位相の電磁ノイズが発生する。ラジオアンテナ60の近傍では、第1ループ80aの電界E1及び第3ループ80cの電界E3と、第2ループ80bの電界E2とが打ち消し合うことで、ラジオノイズが低減される。なお、電界E1及び電界E3の和と、電界E2の値とが近似するように各ループを設定することが好ましい。

0037

変更例に示すように、本発明に係る電気的接続構造10は、ハーネス40とバスバー50とにより3つ以上のループを形成したものであってもよい。ループが3つ以上の場合には、ラジオアンテナ60の近傍において、電界がほぼ同位相になるループの電界Eの和と、これと電界が逆位相になるループの電界Eの和とが近似するように、各ループにおけるループ面積S及びラジオアンテナ60との距離rを設定することが好ましい。

0038

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、直線状に延在するバスバー50を用いているが、バスバー50を曲線状に延在させてもよい。また、本実施形態では、車載電装品として発電機20とバッテリ30とを挙げているが、これに限られず、ハーネスやバスバーを用いて電気回路を構成可能な車載電装品であればよく、さらに、電気回路上に3つ以上の車載電装品が配置される構成であってもよい。

0039

10電気的接続構造
20発電機(第1電装品)
30バッテリ(第2電装品)
40ハーネス
50バスバー
60ラジオアンテナ
70 車体
80a 第1ループ
80b 第2ループ

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