(57)【要約】【課題】車両に搭載される電気回路に発生するノイズを低減することができる車両用電力供給システム、およびそのような車両用電力供給システムを適用した車両を提供することを目的とする。【解決手段】車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、電力回路に接続され、電力回路とモータジェネレータとの間で授受される電力を多相交流によって伝送する複数の導線と、車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、を備え、電気回路は、複数の導線にそれぞれ流れる電流がそれぞれ生ずる磁界の一方向の成分が互いに低減し合う位置に設けられることを特徴とする。【選択図】図３
2008126871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、
前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を多相交流によって伝送する複数の導線と、
前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、
を備える車両用電力供給システムであって、
前記電気回路は、
前記複数の導線にそれぞれ流れる電流がそれぞれ生ずる磁界が互いに低減し合う位置に設けられることを特徴とする車両用電力供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電力供給システムであって、
前記複数の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、
を備え、
前記電気回路は、
前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力することを特徴とする車両用電力供給システム。
【請求項３】
車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、
前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を３相交流によって伝送する３本の導線と、
前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、
を備える車両用電力供給システムであって、
前記３本の導線は、前記３本の導線の延伸方向に垂直な断面とそれぞれ前記３本の導線とが交わる３つの点を頂点とする三角形が二等辺三角形となるよう配置され、
前記電気回路は、
前記三角形が形成する二等辺三角形の底辺を２等分する当該底辺に垂直な直線上に設けられることを特徴とする車両用電力供給システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用電力供給システムであって、
前記３本の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と
を備え、
前記電気回路は、
前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力することを特徴とする車両用電力供給システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用電力供給システムと、前記モータジェネレータと、を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、車両に搭載され当該電力回路とは別に設けられる電気回路とを備える車両用電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータによって走行する車両が広く用いられる。そのような車両には、モータジェネレータを回転させ車両を走行させるための電力を出力し、車両の走行によってモータジェネレータが発生した電力を回収する電力回路が設けられる。モータジェネレータと電力回路との間で授受される電力は導線によって伝送される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３２６７８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０４９１８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータジェネレータによって走行する車両には、一般に、車両の走行状態を制御するための電気回路が搭載される。モータジェネレータと電力回路との間で授受される電力を伝送する導線に電流が流れると、その電流が発生する磁界によって当該制御用の電気回路にノイズが発生することがある。そのため、そのような車両については、制御用の電気回路に発生するノイズを低減するための設計に時間を要するという問題、および制御用の電気回路に発生するノイズを低減するのための設計製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、車両に搭載される電気回路に発生するノイズを低減することができる車両用電力供給システム、およびそのような車両用電力供給システムを適用した車両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】
【０００６】
本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を多相交流によって伝送する複数の導線と、前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、を備える車両用電力供給システムであって、前記電気回路は、前記複数の導線にそれぞれ流れる電流がそれぞれ生ずる磁界が互いに低減し合う位置に設けられることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る車両用電力供給システムにおいては、前記複数の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、を備え、前記電気回路は、前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力する構成とすることが好適である。
【０００８】
また、本発明は、車両を駆動するモータジェネレータとの間で電力の授受を行う電力回路と、前記電力回路に接続され、前記電力回路と前記モータジェネレータとの間で授受される電力を３相交流によって伝送する３本の導線と、前記車両に搭載され前記電力回路とは別に設けられる電気回路と、を備える車両用電力供給システムであって、前記３本の導線は、前記３本の導線の延伸方向に垂直な断面とそれぞれ前記３本の導線とが交わる３つの点を頂点とする三角形が二等辺三角形となるよう配置され、前記電気回路は、前記三角形が形成する二等辺三角形の底辺を２等分する当該底辺に垂直な直線上に設けられることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る車両用電力供給システムにおいては、前記３本の導線のうちいずれかに現れる電気物理量を測定し、測定値の情報を含む信号を出力する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記電力回路を制御する制御部と、を備え、前記電気回路は、前記測定部が出力する信号を処理し前記制御部に出力する構成とすることが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る車両は、前記車両用電力供給システムと、前記モータジェネレータと、を備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両に搭載される電気回路に発生するノイズを低減することができる車両用電力供給システム、およびそのような車両用電力供給システムを適用した車両を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の実施形態に係る車両駆動システムの構成を示す。車両駆動システムは、車両用電力供給システム１００および車両用電力供給システム１００との間で電力を授受するモータジェネレータ１４を備える。
【００１３】
電力回路１０は、電池１０Ｂ、電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗを備える。電力回路１０は、電池１０Ｂが出力する直流電圧の大きさを調整し、振幅が等しく互いの位相差が１２０°である３相交流電圧に変換する。そして、３相交流電圧を電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗから出力する。また、電力回路１０は、電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗに印加された３相交流電圧を直流電圧に変換し、その大きさを調整して電池１０Ｂに印加し電池１０Ｂを充電する。電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗを介して電力回路１０から出力される電力、ならびに電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗから電力回路１０に入力される電力は、調整信号ＡＤＪによって調整される。
【００１４】
導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗは、それぞれ電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗに接続される。導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗの電力回路１０に接続されていない側の端は、それぞれモータジェネレータ１４のモータジェネレータ端子１４ｕ，１４ｖ、および１４ｗに接続される。導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗは、電力回路１０から出力された電力をモータジェネレータ１４に供給し、モータジェネレータ１４から出力された電力を電力回路１０に供給する。導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗには、電力回路１０とモータジェネレータ１４との間で電力の授受が行われるのに伴って、それぞれ電流Ｉｕ，Ｉｖ、およびＩｗが流れる。電流Ｉｕ，Ｉｖ，およびＩｗは、振幅が等しく互いの位相差が１２０°である３相交流電流をなす。
【００１５】
図２に導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗならびに測定回路１８の斜視図を、図３に導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗの延伸方向に垂直な断面Ｓを示す。導線１２ｕ，１２ｖ、および１２ｗはそれぞれ棒状に形成される。導線１２ｕ，１２ｖ，および１２ｗの延伸方向に垂直な断面は任意の形状とすることができ、ここでは円形とする。導線１２ｕ，１２ｖ、および１２ｗは互いに平行に配置される。導線１２ｕは、線分ＶＷに対する垂直二等分線Ｃが導線１２ｕの中心軸と交わるよう配置される。ここで、点Ｖは導線１２ｖの中心軸と断面Ｓとが交わる点であり、点Ｗは導線１２ｗの中心軸と断面Ｓとが交わる点である。
【００１６】
測定回路１８は、点Ｕ，Ｖ，およびＷを頂点とする三角形の外側に存在する磁界極小点Ｑの位置に配置する。磁界極小点Ｑでは、後述するように、磁界の線分ＶＷと同一方向の成分が互いに弱められる。磁界極小点Ｑの位置は次のようにして特定することができる。すなわち、垂直二等分線Ｃ上の点をＸとしたとき、垂直二等分線Ｃと導線１２ｕの中心軸とが交わる点Ｕから点Ｘまでの距離ｒと、点Ｖから点Ｘまでの距離ａおよび点Ｗから点Ｘまでの距離ａとの間に、ａ／ｒ＝ｓｉｎθの関係が成立する点Ｘの位置が磁界極小点Ｑの位置となる。ここで、θは線分ＶＷと線分ＸＶとがなす角または線分ＶＷと線分ＸＷとがなす角である。
【００１７】
一般に、電気回路には、他の電気回路等から発せられた磁界によって誘導起電力が誘起される。この誘導起電力は、電気回路におけるノイズとなり、電気回路を誤動作させる等の悪影響を及ぼす。また、電気回路を基板上に構成した場合、電気回路には基板の面に対してある特定の方向を有する磁界によって、最も大きな誘導起電力が生ずる。例えば、基板の面上にループ形状の導線を設けた場合、当該ループ形状の導線に対しては、基板の面に垂直な方向の磁界に対する鎖交磁束が最も大きい。そのため、当該ループ形状の導線には基板の面に垂直な方向の磁界に対して最も大きい誘導起電力が誘起される。
【００１８】
本実施形態に係る測定回路１８についても、一般の電気回路と同様、ある特定の方向を有する磁界によって最も大きな誘導起電力が生じノイズとなる。測定回路１８は、線分ＶＷの方向と、測定回路１８が最も悪影響を受ける磁界の方向とが一致するよう配置される。例えば、測定回路１８が図２のように基板１８Ｂ上に構成され、基板１８Ｂの面に垂直な方向の磁界による悪影響が最も大きい場合、測定回路１８は、線分ＶＷの方向と、基板１８Ｂの面の法線方向とが一致する向きに配置される。
【００１９】
モータジェネレータ１４は、モータジェネレータ端子１４ｕ，１４ｖ，および１４ｗから入力された電力によって回転して車両を駆動し、または、車両の走行によって発生した電力をモータジェネレータ端子１４ｕ，１４ｖ，および１４ｗから出力する。
【００２０】
電流センサ１６は、導線１２ｕ，１２ｖ，または１２ｗのいずれかの近傍に設けられる。ここでは、電流センサ１６は、導線１２ｕの近傍に設けられるものとする。電流センサ１６は、導線１２ｕに流れる電流の大きさを測定する。電流センサ１６としては、電流が流れる導線の近傍に発生する磁界に基づいて電圧を発生させ、その電圧を測定信号Ｍとして出力するホール素子等を適用することが好適である。
【００２１】
操作部２０は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含んで構成される。操作部２０は、車両の走行状態を制御するための車両制御情報Ｃｔを、ユーザの操作に従って出力する。
【００２２】
次に、車両駆動システムによる車両の走行制御について説明する。操作部２０はユーザの操作に従って車両制御情報Ｃｔを制御部２２に出力する。
【００２３】
制御部２２は、車両制御情報Ｃｔに従って、モータジェネレータ１４に供給する目標電力を決定し、決定された目標電力が電力回路１０から出力されるための調整信号ＡＤＪを電力回路１０に出力する。電力回路１０は、調整信号ＡＤＪに従った交流電圧を電力回路端子１０ｕ，１０ｖ，および１０ｗに出力し、導線１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを介してモータジェネレータ１４に電力を供給する。
【００２４】
電流センサ１６は、導線１２ｕに流れる電流の大きさを測定し、測定値の情報を含む測定信号Ｍを測定回路１８に出力する。
【００２５】
測定回路１８は、増幅回路（図示せず）を備えて構成される。増幅回路は、測定信号Ｍが所定の大きさとなるよう測定信号Ｍを増幅して制御部２２に出力する。なお、制御部２２が、ディジタル信号を取得して処理する構成である場合、増幅回路の出力端子にＡ／Ｄ変換回路を設け、測定信号Ｍをディジタル信号に変換した上で制御部２２に出力する構成とすればよい。
【００２６】
制御部２２は、モータジェネレータ１４に供給されている電力を測定信号Ｍに基づいて求め、目標電力と比較する。制御部２２は、測定信号Ｍに基づいて求められた電力と目標電力との差を小さくするための調整信号ＡＤＪを生成し電力回路１０に出力する。
【００２７】
制御部２２は、車両制御情報Ｃｔおよび車両の実際の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４が発生した電力を電池１０Ｂで回収させるための調整信号ＡＤＪを電力回路１０に出力する。電力回路１０は、調整信号ＡＤＪに従い、導線１２ｕ，１２ｖ、および１２ｗを介してモータジェネレータ１４から取得した電力によって電池１０Ｂを充電する。
【００２８】
本実施形態に係る車両駆動システムでは、測定回路１８は磁界極小点Ｑの位置に配置される。磁界極小点Ｑにおいてそれぞれ電流Ｉｕ，Ｉｖ，およびＩｗによって生じる磁界Ｈｕ，Ｈｖ，およびＨｗは、それぞれ図４のベクトルＨｕ，Ｈｖ、およびＨｗのように表される。図３と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
ベクトルＨｕは、点Ｕを中心とする半径ｒの円Ｃｕの磁界極小点Ｑにおける接線方向の矢印を以て表される。図４の描画面からその反対側に向かう方向に導線１２ｕを流れる電流に対し、ベクトルＨｕは円Ｃｕを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。ベクトルＨｖは、点Ｖを中心とする半径ａの円Ｃｖの磁界極小点Ｑにおける接線方向の矢印を以て表される。図４の描画面からその反対側に向かう方向に導線１２ｖを流れる電流に対し、ベクトルＨｖは円Ｃｖを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。ベクトルＨｗは、点Ｗを中心とする半径ａの円Ｃｗの磁界極小点Ｑにおける接線方向の矢印を以て表される。図４の描画面からその反対側の面に向かう方向に導線１２ｗを流れる電流に対し、ベクトルＨｗは円Ｃｗを時計回りに描く方向の矢印を以て表される。
【００３０】
電流Ｉｕ，Ｉｖ，およびＩｗの大きさをＩとし、電流Ｉｕの位相を基準とすれば、ベクトルＨｕ，Ｈｖ，およびＨｗの大きさは、電磁気学上の法則および交流理論における複素記号法によりそれぞれ、Ｋｕ＝Ｉ／（２πｒ），Ｋｖ＝Ｉ／（２πａ）・ｅｘｐ（ｊ１２０°），Ｋｗ＝Ｉ／（２πａ）・ｅｘｐ（−ｊ１２０°）のように表される。ここで、ｅｘｐ（  ）は指数関数を表す。
【００３１】
磁界極小点Ｑにおける、線分ＶＷ方向の磁界の大きさは、Ｈｙ＝Ｋｕ＋Ｋｖ・ｓｉｎθ＋Ｋｗ・ｓｉｎθ＝Ｉ／（２π）・（１／ｒ−１／ａ・ｓｉｎθ）である。ここで、磁界極小点Ｑでは、ａ／ｒ＝ｓｉｎθの関係が成立するため、１／ｒ−１／ａ・ｓｉｎθ＝０が成立し、Ｈｙ＝０となる。すなわち、電流Ｉｕ，Ｉｖ，およびＩｗによって、磁界極小点Ｑに生じる磁界の線分ＶＷと同一の方向の成分は零となる。
【００３２】
車両駆動システムにおける測定回路１８は、磁界極小点Ｑの位置に配置され、線分ＶＷの方向と、測定回路１８が最も悪影響を受ける磁界の方向とが一致するよう配置される。このような構成によれば、電流Ｉｕ，Ｉｖ，およびＩｗによって生じる磁界によって測定回路１８が受ける悪影響を回避することができる。これによって、測定回路１８にノイズが生じること等による車両駆動システムの誤動作を回避することができる。
【００３３】
上記では、測定回路１８を磁界極小点Ｑの位置に配置した構成について説明したが、車両が備える一般的な電気回路を磁界極小点Ｑに配置してもよい。また、４相以上の多相交流を適用した場合においても、３相交流の場合と同様の原理に基づいて磁界極小点を特定し、磁界極小点に測定回路１８等の電気回路を配置した構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る車両駆動システムの構成を示す図である。
【図２】導線および測定回路の斜視図である。
【図３】導線の延伸方向に垂直な断面を示す図である。
【図４】磁界極小点における磁界のベクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  電力回路、１０Ｂ  電池、１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ  電力回路端子，１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ  モータジェネレータ端子、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ  導線、１４  モータジェネレータ、１６  電流センサ、１８  測定回路，１８Ｂ  基板、２０  操作部、２２  制御部、１００  車両用電力供給システム、Ｑ  磁界極小点。
【図１】
2008126871.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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