(57)【要約】【課題】電力ケーブルに流れる電流による磁場の外部への影響を抑制する。【解決手段】バッテリ１０からの電流が流れる電力ケーブル１４ｐ，１４ｎをシールド４２ｐ，４２ｎで覆う。そして、シールド４２ｐ，４２ｎの両端間を連結ライン４４，４６で接続する。これによって、電力ケーブル１４ｐに流れる電流による磁場の外部への漏出を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの正負一対の出力ラインと、
この一対の出力ラインに接続され、電力変換を行うインバータと、
導電材料で形成され、前記一対の出力ラインをそれぞれ覆う一対のシールドと、
を含み、
前記一対のシールドの各端部を接続して、一対のシールドを含む回路を形成することを特徴とするシールド構造。
【請求項２】
請求項１に記載のシールド構造において、
前記直流電源は、バッテリをＤＣ／ＤＣコンバータにより電力変換するものであることを特徴とするシールド構造。
【請求項３】
直流電源からの正負一対の出力ラインと、
この一対の出力ラインに接続され、電力変換を行うコンバータと、
導電材料で形成され、前記一対の出力ラインをそれぞれ覆う一対のシールドと、
を含み、
前記一対のシールドの各端部を接続して、一対のシールドを含む回路を形成することを特徴とするシールド構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のシールド構造において、
前記シールドは、少なくとも１カ所においてアースに接続されており、
前記一対のシールドの端部同士を連結する部分に流れる電流を検出する電流検出手段を有することを特徴とするシールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源からの出力ラインを覆うシールド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両には、多くの機器が搭載され、信号処理回路などでは、侵入してくるノイズにより悪影響を受ける場合がある。そこで、ノイズ発生箇所は、シールドで覆い、ノイズの拡散をできるだけ防止している。例えば、インバータやコンバータでは、そのスイッチングに伴いノイズが発生する。特に、電気自動車の駆動モータ用のインバータなどでは、大きな電流が流れるため、スイッチングによって流れる電流によりその電力線からもノイズが発生しやすい。
【０００３】
そこで、インバータの正負母線に接続する電力ケーブルについても、筒状部材で覆ってシールドし、電磁波の漏出を防止することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来例では、シールドに電流が流れ、その電流に応じた磁界が外部に漏れだし、これが周辺機器に影響を与える可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直流電源からの正負一対の出力ラインと、この一対の出力ラインに接続され、電力変換を行うインバータと、導電材料で形成され、前記一対の出力ラインをそれぞれ覆う一対のシールドと、を含み、前記一対のシールドの各端部を接続して、一対のシールドを含む回路を形成することを特徴とする。
【０００７】
また、前記直流電源は、バッテリをＤＣ／ＤＣコンバータにより電力変換するものであることが好適である。
【０００８】
また、本発明は、直流電源からの正負一対の出力ラインと、この一対の出力ラインに接続され、電力変換を行うコンバータと、導電材料で形成され、前記一対の出力ラインをそれぞれ覆う一対のシールドと、を含み、前記一対のシールドの各端部を接続して、一対のシールドを含む回路を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、前記シールドは、少なくとも１カ所においてアースに接続されており、前記一対のシールドの端部同士を連結する部分に流れる電流を検出する電流検出手段を有することが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、出力ラインを覆うシールドによって、ノイズおよび磁界の漏出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、実施形態の全体構成を示す図である。バッテリ１０は、例えば２００Ｖ程度の出力電圧を有する。このバッテリ１００には、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、燃料電池など、各種のものが採用可能である。バッテリ１０には、コンバータ１２が接続されている。このコンバータ１２は、バッテリ１０の出力電圧を昇圧（例えば、３００Ｖ程度）するものであるが、条件によっては降圧することもできる。コンバータ１２の正負電源出力には、正側電源ライン１４ｐと、負側電源ライン１４ｎが接続されている。そして、この正側電源ライン１４ｐと負側電源ライン１４ｎの他端は、インバータ１６の正負母線にそれぞれ接続されている。このインバータ１６は、三相の出力を有しており、これが三相の交流モータ１８に接続されている。このようなシステムにより、バッテリ１０の電圧をコンバータ１２で昇圧し、昇圧された直流電力をインバータ１６によって、所望の交流電流に変換して、モータ１８を駆動することができる。モータ１８は、例えば車両走行用のモータであり、出力トルク指令などに応じてインバータを制御して、モータ１８を出力トルクを制御することができる。
【００１３】
ここで、コンバータ１２は、一端がバッテリ１０の正側に接続されるコイル２０を有している。このコイル２０の他端は、２つのスイッチング素子２２ｐ，２２ｎの接続点に接続されている。すなわち、正側のスイッチング素子２２ｐのコレクタがダイオード２４を介し正側電源ライン１４ｐに接続され、負側のスイッチング素子２２ｎのエミッタがバッテリ１０の負極および負側電源ライン１４ｎに接続されている。そして、スイッチング素子２２ｐのエミッタと、スイッチング素子２２ｎのコレクタの接続点がコイル２０に接続されている。なお、各スイッチング素子２２ｐ，２２ｎのエミッタ・コレクタ間には、エミッタからコレクタ側に電流を流すダイオードが接続されている。また、正側電源ライン１４ｐと負側電源ライン１４ｎの間には、平滑用のコンデンサ２６が設けられている。従って、スイッチング素子２２ｐ，２２ｎを交互にオンすることで、そのデューティー比に応じたＤＣ／ＤＣ変換が行える。
【００１４】
また、インバータは、正負母線間に２つのスイッチング素子を直列接続したアームが３つ並列して配置された構成であり、各アームの中点がモータ１８の三相の入力に接続されている。また、各スイッチング素子には、上述と同様にダイオードが設けられている。
【００１５】
本実施形態においては、正負電源ライン１４ｐ，１４ｎのそれぞれを筒状のシールド４２ｐ，４２ｎで覆っている。そして、このシールド４２ｐ，４２ｎのコンバータ側端部同士およびインバータ側端部同士を連結ライン４４、４６で接続している。
【００１６】
すなわち、コンバータ１２とインバータ１６を接続している高圧の電源ライン１４ｐ，１４ｎを同軸型のシールド４２ｐ，４２ｎでシールドするとともに、このシールド４２ｐ，４２ｎは、連結ライン４４，４６で端部同士が接続されるため、全体として電気的に接続された回路が形成されている。
【００１７】
なお、電源ライン１４ｐ，１４ｎと、シールド４２ｐ，４２ｎには、同軸ケーブルを使用することができるが、両者は絶縁されていることを条件になるべく密着している方が望ましい。また、シールド４２ｐ，４２ｎの許容電流は、芯線となる電源ライン１４ｐ，１４ｎと同等か、少し小さくなっていることが好ましい。
【００１８】
このような構成によって、電源ライン１４ｐ，１４ｎに流れる電流Ｉ１に応じた誘導電流Ｉ２がシールド４２ｐ，４２ｎにちょうど反対方向に流れ、これによって電流Ｉ１によって発生する磁場を電流Ｉ２によって相殺され、磁場を遮蔽することができる。従って、他の電子機器に悪影響を与えるノイズを低減することができる。
【００１９】
また、このように誘導電流を発生させることで、電源ライン１４ｐ，１４ｎに流れる高周波電流自体も抑制することができる。さらに、シールド４２ｐ，４２ｎは発熱するがこの熱を暖房などに利用することも好適である。
【００２０】
また、図１において、破線で示したように、連結ライン４４，４６の一方または両方をアースに接続することも好適である。これによって、高周波電流を低減して、かつ十分なシールド効果を得ることができる。
【００２１】
また、図３に示すように、コンバータ１２とバッテリ１０を接続する正側電源ライン３４ｐと、負側電源ライン３４ｎにシールド４２ｐ，４２ｎを設けることも好適である。これによって、上述と同様に、シールド４２ｐ，４２ｎによるシールド効果が得られる。
【００２２】
さらに、図４には、コンバータ１２とバッテリ１０を接続する正側電源ライン３４ｐと、負側電源ライン３４ｎに分岐ライン３６ｐ，３６ｎを設け、他のコンバータ４８に接続する場合の例が示されている。この例では、一対の分岐ライン３６ｐ，３６ｎにシールド４２ｐ，４２ｎを設けている。なお、コンバータ４８は、ＤＣ／ＤＣコンバータであっても、ＡＣコンバータであってもよい。
【００２３】
図５には、他の実施形態が示されている。この例は、図３と同様にバッテリ１０とコンバータ１２との間の電源ライン３４ｐ，３４ｎにシールド４２ｐ，４２ｎを配置しているが、図１，図４のような位置にシールド４２ｐ，４２ｎを配置してもよい。
【００２４】
バッテリ１０の正極、負極には、それぞれ正側電源ライン３４ｐおよび負側電源ライン３４ｎが接続され、これら正負電源ライン３４ｐをシールド４２ｐ，４２ｎによってシールドされるが、正側電源ライン３４ｐおよび負側電源ライン３４ｎのバッテリ１０側には、システムメインリレーＳＭＲが配置されている。従って、このシステムメインリレーＳＭＲをオフすることによってバッテリ１０がコンバータ１２から切り離される。また、負側のシールド４２ｎは、アースに接続されている。
【００２５】
そして、シールド４２ｐ，４２ｎの端部は、連結ライン４４，４６で接続されるが、この連結ライン４４には抵抗５０が設けられており、この抵抗５０の両端が検出部５２に接続されている。従って、検出部５２は、抵抗５０の両端電圧を検出することで、連結ライン４４に流れる電流を計測することができる。なお、負側シールド４２ｎのアースに接続される部位は、抵抗５０が設けられた連結ライン４４が接続される部位と同一または近傍とすることが好適である。また、検出部５２は、例えば抵抗５０の両端電圧を増幅するオペアンプによって構成される。
【００２６】
ここで、この連結ライン４４，４６に流れる電流は、正側シールド４２ｐに流れる電流に等しい。この正側シールド４２ｐに流れる電流は、正側電源ライン３４ｐに流れる電流に基づいて発生される磁界に基づいて発生するものであり、正側電源ライン３４ｐに流れる電流に反比例している。従って、検出部５２において検出した電圧により、正側電源ライン３４ｐに流れる電流を検出することができる。
【００２７】
検出部５２の検出電圧Ｖ１は、比較器５４に供給される。この比較器５４は、予め設定された基準電圧Ｖ２と比較する。この基準電圧Ｖ２は、この回路において許容できる最大電流に応じて設定される。従って、Ｖ１がＶ２より大きいということは、正側電源ライン３４ｐに流れる電流が許容最大電流を上回っている（過電流が流れている）ことを意味する。
【００２８】
比較器５４は、過電流が流れていることを検出した場合には、その旨の信号例えばＨレベルの信号を出力する。この比較器５４の出力は、ＳＭＲ制御部５６に送り、ＳＭＲ制御部５６は過電流を検出した場合に、システムメインリレーＳＭＲをオフする。これによって、システムの過電流保護ができる。なお、比較器５４は、通常のオペアンプで構成できる。
【００２９】
特に、本実施形態では、正側電源ライン３４ｐに流れる電流を直接検出するのではなく、連結ライン４４に流れる電流を検出している。従って、効果的な検出が行える。
【００３０】
正電源ライン３４ｐに流れる電流を検出する場合、正電源ライン３４ｐに抵抗を配置し、その抵抗の両端電圧を検出することが考えられる。ところが、バッテリ１０の電圧が２００Ｖであると、正電源ライン３４ｐも２００Ｖとになり、この高電圧が直接接触する電圧検出回路に印加されることになり、高圧部分に対する保護措置を採らなければならない。一方、ホール素子や、トランスを用いて、正電源ライン３４ｐに流れる電流を検出することも考えられるが、この場合には、検出回路が大型になったり、高価になってしまうという問題がある。
【００３１】
本実施形態によれば、正電源ライン３４ｐに流れる電流に応じてシールド４２ｐに流れる電流を連結ライン４４において検出します。従って、本実施形態によれば、シールド４２ｐ，４２ｎによって、電磁波および磁場のシールドを行うとともに、高圧電源ラインとの絶縁して高圧電源ラインに流れる電流を検出できるという効果が得られる。
【００３２】
図６には、正電源ライン３４ｐに流れる電流Ｉ１、シールド４２ｐに流れる電流Ｉ２、検出器５２において検出する電圧Ｖ１および基準電圧Ｖ２の一例を示してある。このように、正電源ライン３４ｐに流れる電流Ｉ１の変化に応じて、シールド４２ｐに電流Ｉ２が流れ、それが検出器５２によって検出される。
【００３３】
なお、本実施形態の場合、電流Ｉ２は、シールド４２ｐ、連結ライン４４、シールド４２ｎ、連結ライン４６という回路に流れるため、連結ライン４６に流れる電流を検出してもよい。従って、正側電源ライン３４ｐの地絡や、正側および負側電源ライン３４ｐ、３４ｎのショートなどの急激な電流変化に基づく過電流保護を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】シールドに流れる電流を説明する図である。
【図３】シールドを取り付ける箇所についての他の例を示す図である。
【図４】シールドを取り付ける箇所についてのさらに他の例を示す図である。
【図５】電流検出の構成を付加した例を示す図である。
【図６】各部に流れる電流、および検出する電圧を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  バッテリ、１２  コンバータ、１４ｐ，３４ｐ  正側電源ライン、１４ｎ，３４ｎ  負側電源ライン、１６  インバータ、１８  モータ、２０  コイル、２２ｐ，２２ｎ  スイッチング素子、２４  ダイオード、２６  コンデンサ、３６ｐ，３６ｎ  分岐ライン、４２ｐ，４２ｎ  シールド、４４，４６  連結ライン、４８  コンバータ、５０  抵抗、５４  比較器、５６  制御部。
【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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【図６】
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