(57)【要約】      （修正有）【課題】ボディアースを採用する構成と比べて、信号線路へのノイズの混入を抑制することができる電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車１は、車輪を駆動するモータ３ｆ、３ｒと、モータ３ｆ、３ｒに駆動電流を供給するインバータ８ｆ、８ｒと、モータ３ｆ、３ｒを覆う金属材料から形成されたモータ筐体３０ｆ、３０ｒと、インバータ８ｆ、８ｒを覆う金属材料から形成されたインバータ筐体８０ｆ、８０ｒと、モータ筐体３０ｆ、３０ｒ及びインバータ筐体８０ｆ、８０ｒが絶縁体２０を介して取り付けられる車体フレーム２５と、モータ筐体３０ｆ、３０ｒ及びインバータ筐体８０ｆ、８０ｒに抵抗２１ａ〜２１ｆを介して接続され、車体フレーム２５とは絶縁されるように大地２３に接地される接地部材２２ａ〜２２ｆとを備える。【選択図】図２
2012143031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器のスイッチング動作に基づいて電磁波ノイズを発生するノイズ発生源と、
前記ノイズ発生源を覆う金属材料から形成された筐体と、
前記筐体が絶縁体を介して取り付けられる車体フレームと、
前記筐体にダンピングインピーダンスを介して電気的に接続され、大地に接地される接地部材とを備えた電気自動車。
【請求項２】
前記接地部材は、前記筐体に前記ダンピングインピーダンスを介して前記車体フレームに電気的に接続された第１の接地部材と、前記車体フレームから導出されて前記大地に接地される第２の接地部材とを備えた請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記接地部材は、前記車体フレームとは絶縁されて前記大地に接地される請求項１に記載の電気自動車。
【請求項４】
前記ノイズ発生源は、車輪を駆動する電気モータと、前記電気モータに駆動電流を供給する電極変換器とを含み、
前記電気モータ及び前記電力変換器は、別個の前記筐体で覆われた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記接地部材は、前記筐体毎に独立して設けられた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記接地部材は、前記筐体に対して共通に設けられた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インバータから発生する電磁波ノイズを抑制するようにした電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この電気自動車は、金属製車体上に絶縁マウントを介して配置された電動機と、同じく金属製車体上に配置されたインバータとを備え、電動機とインバータとを接続する接続線にインバータから接続線を通って流れる高周波電流を抑制する高周波リアクトルを取り付け、電動機筐体から接地線を介して電気機器の負極側が接続されたボディアースに接続し、電動機から接地線を通って流れる高周波電流を抑制する高周波リアクトルを接地線に取り付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６８７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の電気自動車によれば、高周波リアクトルで抑制し切れなかった高周波電流が車体フレームを流れて拡散し、他の信号伝送路にノイズとして混入するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ボディアースを採用する構成と比べて、信号線路へのノイズの混入を抑制することができる電気自動車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、上記課題を解決するため、車輪を駆動する電気モータと、前記電気モータに駆動電流を供給するインバータと、前記電気モータを覆う金属材料から形成されたモータ筐体と、前記インバータを覆う金属材料から形成されたインバータ筐体と、前記モータ筐体及び前記インバータ筐体が絶縁体を介して取り付けられる車体フレームと、前記モータ筐体及び前記インバータ筐体に抵抗を介して接続され、前記車体フレームとは絶縁されるように大地に接地されるアース線とを備えた電気自動車。を提供する。
【０００８】
上記構成によれば、各筐体から発生する電磁波ノイズは、車体フレームにあまり伝播されずに、アース線を介して大地へ流れる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボディアースを採用する構成と比べて、信号線路へのノイズの混入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す側面図である。なお、同図及び以下の図では、構成要素の位置が前輪側か後輪側か、前輪側の右側か左側か、後輪側の右側か左側かを示す付加記号ｆ、ｒ、ｆｒ、ｆｌ、ｒｒ、ｒｌを構成要素に付している。また、構成要素の位置を特に区別する必要がない場合には、上記付加記号や位置を示す「前輪用」、「後輪用」の語を省略することもある。
【００１３】
この電気自動車１は、車体フレーム２５の上に前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌを駆動する車輪駆動系を実装している。車輪駆動系としては、第１の電気モータとしての前輪用モータ３ｆ、第２の電気モータとしての後輪用モータ３ｒ、電力変換器としての前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒ、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、コントローラ１０、高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌ等の構成部品が含まれる。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示すブロック図である。この電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌを第１の差動装置としての前輪用差動装置４ｆ及び車軸５ｆｒ、５ｆｌを介して駆動する上記前輪用モータ３ｆと、後輪２ｒｒ、２ｒｌを第２の差動装置としての後輪用差動装置４ｒ及び車軸５ｒｒ、５ｒｌを介して駆動する上記後輪用モータ３ｒと、電気自動車１の駆動エネルギー源としての主電源部６と、電気自動車１の電子機器用の低電圧バッテリ７と、主電源部６からの電力を交流電力に変換してモータ３ｆ、３ｒに供給する上記前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒと、目標トルクに応じた信号をインバータ８ｆ、８ｒに出力するとともに、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒの制駆動力を独立に制御する上記コントローラ１０とを備えた、前後輪独立駆動型の電気自動車である。
【００１５】
なお、本明細書において、「制駆動力」は、自動車を減速させる制動力と、自動車を加速させる駆動力の両方を意味する場合や一方のみを意味する場合がある。
【００１６】
主電源部６は、互いに並列に接続された一対の上記高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌと、高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌのそれぞれの出力側に並列に接続された一対の平滑コンデンサ６１ｒ、６１ｌとを備える。
【００１７】
高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌは、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒを駆動するための電力（例えば４００Ｖ）を出力することができるものであり、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。なお、電気自動車１の駆動エネルギー源として、バッテリの他に、乾電池等の一次電池、燃料電池等を用いてもよい。
【００１８】
前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒは、例えば同期モータ（Synchronous Motor）、誘導モータ（Induction Motor）等の各種のモータを用いることができる。なお、電気自動車は、１つのモータで前輪及び後輪を駆動するものでもよく、車輪の動力源として電気モータとエンジンの両方を有するハイブリッドカーでもよく、各車輪に電気モータ（ホイールインモータ）を備えた自動車でもよい。
【００１９】
インバータ８は、高電圧バッテリ６０からの電力を交流電力に変換し、コントローラ１０からの信号に応じた電流をモータ３に出力してモータ３を駆動する。また、インバータ８は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換してコンデンサ６１を介して高電圧バッテリ６０を充電する。インバータ８は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子、ダイオードを有して構成されている。
【００２０】
低電圧バッテリ７は、主電源部６の直流の高電圧を上記ＤＣ／ＤＣコンバータ９により変換して直流の低電圧（例えば１２Ｖ）に変換して出力するものである。低電圧バッテリ７として、例えば電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double Layer Capacitor）を用いることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子、ダイオードを有して構成されている。
【００２１】
差動装置４ｆ、４ｒは、例えば車軸５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌに連結された一対のサイドギヤ、これら一対のサイドギヤに噛み合う複数のピニオンギヤ、及び複数のピニオンギヤを自転可能に支持するデフケースを備えた所謂オープンデフを用いることができる。前輪用モータ３ｆの制駆動力は、前輪用差動装置４ｆにより右前輪２ｆｒ及び左前輪２ｆｌに配分される。また、後輪用モータ３ｒの制駆動力は、後輪用差動装置４ｒにより右後輪２ｒｒ及び左後輪２ｒｌに配分される。
【００２２】
モータ３ｆ、３ｒ、インバータ８ｆ、８ｒ、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、コントローラ１０等のＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference）ノイズ（電磁波ノイズ）の発生源は、車体フレーム２５に伝播しない構造にしている。
【００２３】
すなわち、モータ３ｆ、３ｒのモータ筐体３０ｆ、３０ｒは、絶縁体２０を介して車体フレーム２５に取り付けられている。モータ筐体３０ｆ、３０ｒは、アルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属材料から形成され、抵抗２１ａ、２１ｂ及び接地部材２２ａ、２２ｂを介して大地２３に接地されている。
【００２４】
インバータ８ｆ、８ｒのインバータ筐体８０ｒ、８０ｌは、絶縁体２０を介して車体フレーム２５に取り付けられている。インバータ筐体８０ｆ、８０ｒは、アルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属材料から形成され、下面に放熱用のヒートシンク８１ｆ、８１ｒが取り付けられている。ヒートシンク８１ｆ、８１ｒは、アルミニウム等の金属材料から形成され、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｃ、２１ｄ及び接地部材２２ｃ、２２ｄを介して大地２３に接地されている。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ９のコンバータ筐体９０は、絶縁体２０を介して車体フレーム２５に取り付けられている。コンバータ筐体９０は、アルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属材料から形成され、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｅ及び接地部材２２ｅを介して大地２３に接地されている。
【００２６】
コントローラ１０のコントローラ筐体１００は、絶縁体２０を介して車体フレーム２５に取り付けられている。筐体１００は、アルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属材料から形成され、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｆ及び接地部材２２ｆを介して大地２３に接地されている。
【００２７】
ダンピングインピーダンス２１ａ〜２１ｆとして抵抗を用いることで、安価にノイズを吸収することができる。なお、ダンピングインピーダンスとして、リアクトルを接地部材２２ａ〜２２ｆに取り付けてもよい。ダンピングインピーダンス２１ａ〜２１ｆの抵抗値は、インバータ８ｆ、８ｒ、ＤＣ／ＤＣコンバータ９等のスイッチングのタイミングで発生する直列共振現象を抑制するように決定される。具体的には、抵抗は、直列共振現象によって発生した振動波形を臨界制動（減衰ファクターρ＝１）になるように決定される。
【００２８】
接地部材２２ａ〜２２ｆは、車体フレーム２５とは絶縁されるように大地に接地される。接地部材２２ａ〜２２ｆは、例えば導電性ゴムベルト、導電性ブラシ等を用いることができる。
【００２９】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）モータ３ｆ、３ｒ、インバータ８ｆ、８ｒ、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、コントローラ１０等のＥＭＩノイズ（電磁波ノイズ）の発生源は、車体フレーム２５に伝播しない構造にしているので、ボディアースを採用する構成と比べて、電磁波がノイズとして車体フレーム２５全体に広がるのを抑制することができ、信号線路へのノイズの混入を抑制することができる。
（２）接地部材２２ａ〜２２ｆに抵抗を挿入することにより、車輪駆動系を構成する各機器からスイッチング（急峻な電圧の変化：ｄｖ／ｄｔ）によって、浮遊容量を介して流れるコモンモード電流（漏れ電流）が抑制される。
（３）車体フレーム２５の電位を均一化でき、この状態で車体フレーム２５を大地２３に接地することで感電も防止することができる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態は、筐体毎に個別の接地部材を用いたが、第２の実施の形態は、共通の接地部材を用いたものである。
【００３１】
本実施の形態では、モータ３ｆ、３ｒのモータ筐体３０ｆ、３０ｒは、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ａ、２１ｂ及び接地部材２２ａ、２２ｂを介して第１の共通接地部材２４Ａに接続されている。
【００３２】
インバータ８ｆ、８ｒのヒートシンク８１ｆ、８１ｒは、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｃ、２１ｄ及び接地部材２２ｃ、２２ｄを介して第１の共通接地部材２４Ａに接続されている。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ９のコンバータ筐体９０は、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｅ及び接地部材２２ｅを介して第１の共通接地部材２４Ａに接続されている。
【００３４】
コントローラ１０のコントローラ筐体１００は、抵抗によるダンピングインピーダンス２１ｆ及び接地部材２２ｆを介して第１の共通接地部材２４Ａに接続されている。
【００３５】
第１の共通接地部材２４Ａは、車体フレーム２５とは絶縁されるように第２の共通接地部材２４Ｂに接続されている。第２の共通接地部材２４Ｂは、車体フレーム２５とは絶縁されるように大地２３に接地される。第２の共通接地部材２４Ｂは、例えば導電性ゴムベルト、導電性ブラシ等を用いることができる。
【００３６】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、接地部材の大地への接地が容易になる。
【００３７】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。第１の実施の形態では、接地部材２２ａ〜２２ｆを大地２３に接地したが、本実施の形態は、各接地部材２２ａ〜２２ｆを車体フレーム２５に接続し、車体フレーム２５の一部又は複数の箇所から１つ又は複数の接地部材２６を導出し、接地部材２６の端部を大地２３に接地したものである。この構成によれば、接地部材の大地への接地が容易になる。
【００３８】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る電気自動車の概略の構成を示す図である。第４の実施の形態は、車体フレーム２５から導出した接地部材２６を大地２３に接地したが、本実施の形態は、車体フレーム２５から接地部材２７ｆｒ、２７ｆｌ、２７ｒｒ、２７ｒｌを導出して導電性を有するタイヤを用いた車輪２に接触させ、車輪２のタイヤを介して大地２３に接地したものである。車輪２のタイヤは、例えば導電性ゴムから形成することができる。
【００３９】
接地部材２７ｆｒ、２７ｆｌ、２７ｒｒ、２７ｒｌは、導電性ゴム、導電性ブラシ等を用いることができる。
【００４０】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…電気自動車、２…車輪、２ｆｒ、２ｆｌ…前輪、２ｒｒ、２ｒｌ…後輪、３ｆ…前輪用モータ、３ｒ…後輪用モータ、４ｆ、４ｒ…差動装置、５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌ…車軸、６…主電源部、７…低電圧バッテリ、８ｆ…前輪用インバータ、８ｒ…後輪用インバータ、９…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０…コントローラ、２０…絶縁体、２１ａ〜２１ｆ…ダンピングインピーダンス、２２ａ〜２２ｆ…接地部材、２３…大地、２４Ａ…第１の共通接地部材、２４Ｂ…第２の共通接地部材、２５…車体フレーム、３０ｆ、３０ｒ…モータ筐体、８０ｒ、８０ｌ…インバータ筐体、８１ｆ、８１ｒ…ヒートシンク、９０…コンバータ筐体、１００…コントローラ筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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