JP6762172B2

JP6762172B2 - 車載電装品の電気的接続構造

Info

Publication number: JP6762172B2
Application number: JP2016171794A
Authority: JP
Inventors: 徹戸野塚; 鈴木　聡; 聡鈴木
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: JP2018034748A

Description

本発明は、車載電装品の電気的接続構造に関する。

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Ｓ_０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。

特開２００６−２７３１５号公報

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を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。

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。

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。

上記目的を達成するために、本発明の車輪構造は、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。

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。

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。

また、本発明の車輪構造は、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。

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。

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。

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。

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や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。

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のサイドシル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。

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。

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の補助や発電を担う発電機兼用のモータジェネレータにより構成される。

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の残存容量が不足するときには、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。

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。

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。

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。

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。

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ｒ_２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ｒ_１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Ｓ_２は、第１ループ８０ａのループ面積Ｓ_１よりも大きくなっている。

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。

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。

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の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の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Ｅ_１という）と第２ループ８０ｂにより発生する電界（以下、電界Ｅ_２という）とは、電界の向きが逆となる逆位相になる。

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に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Ｅ_１と第２ループ８０ｂの電界Ｅ_２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。

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Ｅ_１，Ｅ_２の比は、（Ｓ_１／ｒ_１）：（Ｓ_２／ｒ_２）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、ｒ_２＞ｒ_１）のループ面積Ｓ_２を第１ループ８０ａのループ面積Ｓ_１よりも大きくしており、電界Ｅ_１，Ｅ_２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。

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。

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Ｓ_１，Ｓ_２を簡易に調整することができる。

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。

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Ｅ_１及び第３ループ８０ｃの電界Ｅ_３と、第２ループ８０ｂの電界Ｅ_２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Ｅ_１及び電界Ｅ_３の和と、電界Ｅ_２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。

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。

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。

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

Claims

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車載電装品の電気的接続構造。
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車載電装品の電気的接続構造。