特許 7363599 車両用電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】車両用電源システム

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/01 20060101AFI20231011BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20231011BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

H03H7/01 Z

H01F37/00 N

B60L50/60

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020040095

(22)【出願日】2020-03-09

(65)【公開番号】P2021141545

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100113011

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 秀和

(72)【発明者】

【氏名】見上 晃

(72)【発明者】

【氏名】渕上 翔太

【審査官】▲高▼橋 徳浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１３０７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４７５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－００６８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３２４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０６５５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４４２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８８９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ３７／００

Ｂ６０Ｌ１／００－Ｂ６０Ｌ５８／４０

Ｈ０３Ｈ１／００－Ｈ０３Ｈ３／００

Ｈ０３Ｈ５／００－Ｈ０３Ｈ７／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、複数のノイズ発生機器を含む複数の機器と、前記蓄電装置と前記複数の機器とを接続する配電回路とを含む車両用電源システムにおいて、
前記複数のノイズ発生機器のそれぞれは、フェライトコアと、前記フェライトコアに対して前記ノイズ発生機器の側に設けられたＹコンデンサとを介して前記配電回路に接続され、
前記蓄電装置はフェライトコアを介して前記配電回路に接続され、
前記複数のノイズ発生機器のそれぞれに対して設けられた前記フェライトコア、及び前記蓄電装置に対して設けられた前記フェライトコアは、前記複数の機器及び前記蓄電装置のそれぞれにおいて、前記配電回路との接続部よりも前記配電回路の側のインピーダンスであるシステムインピーダンスを計測した場合に、前記システムインピーダンスのＡＭ帯でのインピーダンス値がＬＩＳＮのＡＭ帯でのインピーダンス値よりも高くなり、且つ、前記複数の機器及び前記蓄電装置の間での前記システムインピーダンスのばらつきが２０Ωの範囲に収まる形状及び材質を有する
ことを特徴とする車両用電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

コモンモードのノイズに対する対策として、Ｙコンデンサとインピーダンス素子とを組み合わせたノイズフィルタをノイズ発生機器に対して設けることが知られている。インピーダンス素子には、フェライトコアやコモンモードチョークコイルが含まれる。特許文献１に開示された例では、電源に対して並列に接続された複数の電力変換装置のそれぞれにノイズフィルタが設けられている。それぞれのノイズフィルタにおいて、Ｙコンデンサの静電容量及びコモンモードチョークコイルのインダクタンス値は、ノイズフィルタのインピーダンスが予め定められたノイズフィルタの電源側のインピーダンスよりも高くなるように設定されている。

【0003】

ところで、車両用電源システムにおける課題の一つは、ＡＭ帯（０．１～２ＭＨｚ）のノイズ、いわゆるラジオノイズを低減することである。車両用電源システムは、ノイズ発生源となる機器を含めて複数の機器から構成されている。特許文献１に記載の従来技術では、これら複数の機器からなるシステム全体としてＡＭ帯のノイズを低減することについては特に考慮されていない。なお、本出願の出願当時の技術水準を表す文献としては、特許文献１の他に、特許文献２及び特許文献３を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－０４７５４１号公報

【文献】特開２００６－３３２４７５号公報

【文献】国際公開第２０１５／１０４９３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ＡＭ帯のノイズを低減することができる車両用電源システム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】

本発明に係る車両用電源システムは、蓄電装置と、複数のノイズ発生機器を含む複数の機器と、蓄電装置と複数の機器とを接続する配電回路とを含む車両用電源システムである。複数のノイズ発生機器のそれぞれは、ノイズフィルタを介して配電回路に接続されている。ノイズフィルタは、ノイズ発生機器の側に設けられたＹコンデンサと、配電回路の側に設けられたインピーダンス素子とを含む。複数のノイズ発生機器のそれぞれに対して設けられたインピーダンス素子は、複数の機器のそれぞれにおいて、配電回路との接続部よりも配電回路の側のインピーダンスであるシステムインピーダンスを、少なくともＡＭ帯において所定の下限インピーダンスよりも高くする形状及び材質を有するインピーダンス素子である。

【0007】

上記の構成によれば、少なくともＡＭ帯では、複数の機器のそれぞれにおいてシステムインピーダンスが下限インピーダンスよりも高くなるように、各インピーダンス素子の形状及び材質が調整されているので、車両用電源システムのシステム全体としてＡＭ帯のノイズを低減することができる。インピーダンス素子は、複数の機器の間でのシステムインピーダンスのばらつきを所定の許容範囲に収める形状及び材質を有していてもよい。これによれば、システムインピーダンスが他よりも低い機器へのノイズの流入を抑えることができる。

【0008】

蓄電装置がインピーダンス素子を介して配電回路に接続されている場合、複数のノイズ発生機器のそれぞれに対して設けられたインピーダンス素子、及び蓄電装置に対して設けられたインピーダンス素子は、複数の機器及び蓄電装置のそれぞれにおいて、システムインピーダンスを少なくともＡＭ帯において下限インピーダンスよりも高くする形状及び材質を有していてもよい。これによれば、蓄電装置がノイズ発生源の一つである場合にも、車両用電源システムのシステム全体としてＡＭ帯のノイズを低減することができる。インピーダンス素子は、複数の機器及び蓄電装置の間でのシステムインピーダンスのばらつきを所定の許容範囲に収める形状及び材質を有していてもよい。これによれば、システムインピーダンスが他よりも低い機器又は蓄電装置へのノイズの流入を抑えることができる。

【0009】

一つの実施形態として、下限インピーダンスは、ＬＩＳＮのインピーダンス－周波数特性から定まるインピーダンスである。一つの実施形態として、インピーダンス素子は、フェライトコアである。一つの実施形態として、複数のノイズ発生機器の少なくとも１つは、スイッチング素子を有するインバータである。一つの実施形態として、複数の機器の少なくとも１つは、ＤＣ－ＤＣコンバータである。

【発明の効果】

【0010】

以上のとおり、本発明に係る車両用電源システムによれば、車両用電源システムのシステム全体としてＡＭ帯のノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る車両用電源システムの構成を示す図である。

【図2】ＰＣＵの等価回路を示す回路図である。

【図3】フェライトコアの形状及び材質の調整手順を示す図である。

【図4】フェライトコアが無い場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示す図である。

【図5】フェライトコアをＰＣＵと水加熱器とに設けた場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示す図である。

【図6】フェライトコアをＰＣＵと水加熱器とバッテリとに設けた場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示す図である。

【図7】フェライトコアの形状及び材質を調整する前のノイズレベル－周波数特性を示す図である。

【図8】フェライトコアの形状及び材質を調整した後のノイズレベル－周波数特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に示す各実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本発明に必ずしも必須のものではない。

【0013】

１．車両用電源システムの構成
図１は、本実施形態に係る車両用電源システムの構成を示している。本実施形態に係る車両用電源システム２は、電気自動車用の電源システムである。ただし、車両用電源システム２は、エンジンを搭載しない純粋な電気自動車だけでなく、エンジンを搭載するハイブリッド自動車にも適用することができる。

【0014】

車両用電源システム２が適用される電気自動車は、後輪を駆動するリアモータジェネレータ１０と前輪を駆動するフロントモータジェネレータ１４とを備える。以下、モータジェネレータはＭＧと表記される。ＭＧ１０，１４は、たとえば、三相交流同期電動機である。ＭＧ１０，１４は、電力を供給されて駆動力を発生させる。車両の制動時には、ＭＧ１０，１４は、ジェネレータとして作動して発電する。ただし、モータとジェネレータとは別々に設けられてもよい。つまり、ＭＧ１０は、後輪を駆動するモータと後輪を回生制動するジェネレータとの集合であってもよい。同様に、ＭＧ１４は、前輪を駆動するモータと前輪を回生制動するジェネレータとの集合であってもよい。

【0015】

車両用電源システム２は、充放電可能に構成された高電圧バッテリ４を備える。ＭＧ１０，１４を駆動する電力は高電圧バッテリ４から供給される。また、ＭＧ１０，１４で発電された電力は高電圧バッテリ４に充電される。高電圧バッテリ４は、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を含む蓄電装置である。リチウムイオン二次電池は、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いた全固体電池であってもよい。高電圧バッテリ４は、キャパシタ等の蓄電素子を含む蓄電装置と置き換えることもできる。

【0016】

車両用電源システム２は、高電圧バッテリ４に蓄えられた電力を複数の機器に供給する配電ユニット６を備える。配電ユニット６は、高電圧バッテリ４に複数の機器を接続する分岐ボックス４０を備える。

【0017】

分岐ボックス４０は、図示しないシステムメインリレーを介して高電圧バッテリ４に接続されている。分岐ボックス４０には、第１パワーコントロールユニット８、第２パワーコントロールユニット１２、水加熱器１６、エアコン１８、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２、第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０、及びＤＣ電源用インレット２４が、それぞれ一対の電力線によって並列に接続されている。分岐ボックス４０と、分岐ボックス４０及び各機器とを接続する電力線とによって、複数の機器と高電圧バッテリ４とを接続する配電回路が構成される。なお、以下、パワーコントロールユニットはＰＣＵと表記される。

【0018】

ＰＣＵ８，１２は、冷却器を間に挟んで複数枚積層されたパワーカードを備える。パワーカードは、インバータを構成するＩＧＢＴ及びダイオードが１つのパッケージにされて構成されている。リアＰＣＵ８は、高電圧バッテリ４とリアＭＧ１０との間に設けられている。フロントＰＣＵ１２は、高電圧バッテリ４とフロントＭＧ１４との間に設けられている。ＰＣＵ８，１２は、高電圧バッテリ４から供給される電力を制御することによって、ＭＧ１０，１４が発生させる駆動力を制御する。ＭＧ１０，１４が発電した電力は、ＰＣＵ８，１２を通じて高電圧バッテリ４に供給される。

【0019】

水加熱器１６は、ヒューズ３０を介して分岐ボックス４０に接続されている。水加熱器１６は、高電圧バッテリ４から供給される電力によって作動し、水を加熱して温水を生成する。水加熱器１６で生成された温水は、例えば冬季において、車両の室内の暖房に用いられる。水加熱器１６は、例えばＰＴＣヒータであって、図示しないＥＣＵからの制御信号によってＰＷＭ方式で通電を制御される。

【0020】

エアコン１８は、ヒューズ３２を介して分岐ボックス４０に接続されている。エアコン１８は図示しない電動コンプレッサを有する。このコンプレッサは、高電圧バッテリ４から供給される電力によって作動する。エアコン１８は、図示しないＥＣＵからの制御信号に基づいて、車両の室内の温度調節を行なう。

【0021】

第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２は、配電ユニット６に内蔵されている。第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２は、定格出力電流が例えば１５０Ａである大電流出力コンバータである。第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２は、図示しない低電圧バッテリに接続され、高電圧バッテリ４から受ける電力を低電圧バッテリの電圧レベルへ降圧するように構成される。

【0022】

第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、ヒューズ３４を介して分岐ボックス４０に接続されている。第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の定格出力電流は、例えば５０Ａである。第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、ＡＣ１００Ｖインバータ２２に接続され、高電圧バッテリ４から受ける電力をＡＣ１００Ｖインバータ２２の入力電圧レベルへ降圧するように構成される。

【0023】

ＤＣ電源用インレット２４は、図示しないＤＣ充電ケーブルのコネクタが接続される受電部である。ＤＣ充電ケーブルは、図示しないＤＣ電源に接続される。ＤＣ電源用インレット２４は、配電ユニット６に内蔵されたＤＣリレー４４，４６を介して分岐ボックス４０へ接続されている。ＤＣリレー４４，４６は、ＤＣ電源による外部充電の実行時に図示しないＥＣＵによってオンされる。

【0024】

配電ユニット６には、ＡＣ充電器４８が内蔵されている。ＡＣ充電器４８には、配電ユニット６の外に設置されたＡＣ電源用インレット２６が接続されている。ＡＣ電源用インレット２６は、図示しないＡＣ充電ケーブルのコネクタが接続される受電部である。ＡＣ充電ケーブルは、図示しないＡＣ電源に接続される。

【0025】

ＡＣ充電器４８は、ＡＣ電源から受ける交流電力を直流に変換するＡＣ－ＤＣコンバータと、ＡＣ－ＤＣコンバータの出力を高電圧バッテリ４の電圧レベルに変換するＤＣ－ＤＣコンバータとを含んで構成される。ＡＣ充電器４８は、分岐ボックス４０には接続されず、図示しない充電リレーを介して高電圧バッテリ４に直接接続されている。充電リレーは、ＡＣ電源による外部充電の実行時に図示しないＥＣＵによってオンされる。

【0026】

以上の構成に加えて、車両用電源システム２は、要所にインピーダンス素子を備える。本実施形態では、インピーダンス素子としてフェライトコア５０，５２，５４，５６が用いられる。ただし、フェライトコアに代えてコモンモードチョークコイルが用いられてもよい。フェライトコア５０は、リアＰＣＵ８と分岐ボックス４０とを接続する電力線に設けられている。フェライトコア５２は、フロントＰＣＵ１２と分岐ボックス４０とを接続する電力線に設けられている。フェライトコア５４は、水加熱器１６と分岐ボックス４０とを接続する電力線に設けられている。フェライトコア５６は、高電圧バッテリ４と分岐ボックス４０とを接続する電力線に設けられている。

【0027】

フェライトコア５０，５２，５４が設けられるリアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、及び水加熱器１６は、内部にノイズ発生源を有するノイズ発生機器である。また、フェライトコア５６が設けられる高電圧バッテリ４もノイズ発生源を内部に有している。フェライトコア５０，５２，５４，５６は、後述するシステムインピーダンスを高めることによって、車両用電源システム２から外部に発せられるノイズ、特にコモンモードのノイズを低減する目的で設けられている。なお、図に示すフェライトコア５０，５２，５４，５６の配置位置は一例である。機器の内部にフェライトコア５０，５２，５４，５６を配置してもよいし、配電ユニット６の中にフェライトコア５０，５２，５４，５６を配置してもよい。

【0028】

２．ノイズ低減対策の詳細
次に、車両用電源システム２で採用されているノイズ低減対策の詳細について図２を用いて説明する。図２は、ＰＣＵの等価回路を示す回路図である。ここでは、フロントＰＣＵ１２の等価回路を例にとるが、リアＰＣＵ８の等価回路もこれと同じ回路図で表すことができる。また、他のノイズ発生機器の等価回路もこれと同様の回路図で表すことができる。

【0029】

フロントＰＣＵ１２は、図示しない昇圧回路とインバータ８０，８２とを備える。各インバータ８０，８２は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。一方のインバータ８０は図１に示すＭＧ１４をモータとして作動させ、もう一方のインバータ８２はＭＧ１４をジェネレータとして作動させる。インバータ８０，８２からは、スイッチング素子の動作に伴ってノイズが発生する。つまり、インバータ８０，８２はノイズ発生源である。

【0030】

車両用電源システム２の各ノイズ発生機器から電力線を伝って放出されるノイズには、コモンモードのノイズが含まれる。車両用電源システム２では、各ノイズ発生機器に、コモンモードのノイズを低減するためのノイズフィルタが設けられている。ノイズフィルタは、配電回路の側に設けられるＹコンデンサと、配電回路の側に設けられる前述のフェライトコアとを含む。フロントＰＣＵ１２にもノイズフィルタ６０が設けられている。

【0031】

フロントＰＣＵ１２のノイズフィルタ６０は、Ｙコンデンサ６２とフェライトコア５２とを含んで構成される。Ｙコンデンサ６２は、フェライトコア５２に対してインバータ８０，８２の側に設けられている。Ｙコンデンサ６２は、一対の電力線に対応する２つのコンデンサ６３ａ，６３ｂを備えている。コンデンサ６３ａ，６３ｂは、フロントＰＣＵ１２の筐体に接地されている。

【0032】

等価回路で表されるように、図示しない昇圧回路の電力線とパワーカードを冷却する冷却器とは、寄生容量７０を介して接続されている。また、昇圧回路とインバータ８０，８２との間の部位である安定部位と冷却器とは、寄生容量７２，７４を介して接続されている。インバータ８０，８２とＭＧ１４との間の部位である変動部位と冷却器とは、寄生容量７６，７８を介して接続されている。冷却器はフロントＰＣＵ１２の筐体に接地されている。

【0033】

Ｙコンデンサ６２が設けられることで、インバータ８０，８２から流れ出たコモンモード電流は、Ｙコンデンサ６２を経てフロントＰＣＵ１２の筐体に流れ、寄生容量７０，７２，７４，７６，７８を介してインバータ８０，８２に戻る。つまり、Ｙコンデンサ６２が設置されることにより、ノイズ発生源であるインバータ８０，８２に対して、コモンモードのノイズの帰還路が形成される。ただし、Ｙコンデンサ６２は、特定の周波数域のインピーダンスを低下させる作用を有している。

【0034】

インピーダンス素子であるフェライトコア５２は、Ｙコンデンサ６２の設置により低下したインピーダンスを増大させる役割を有している。ここで重要なことは、フロントＰＣＵ１２に対して設置されたフェライトコア５２は、分岐ボックス４０を介して接続されている他の機器や高電圧バッテリ４に対しても、インピーダンスを増大させる効果を有していることである。同様に、リアＰＣＵ８等の他の機器や高電圧バッテリ４に対して設置されたフェライトコア５０，５４，５６も、フロントＰＣＵ１２のインピーダンスを増大させる効果を有している。

【0035】

配電回路に接続された機器或いは高電圧バッテリ４の配電回路との接続部よりも配電回路の側のインピーダンスは、システムインピーダンスと定義される。システムインピーダンスの対象となる機器には、リアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、水加熱器１６、エアコン１８、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２、及び第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０が含まれる。システムインピーダンスの値は機器ごとに異なる。例えば、フロントＰＣＵ１２から見たシステムインピーダンスの値は、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２から見たシステムインピーダンスの値とは異なり、高電圧バッテリ４から見たシステムインピーダンスの値とも異なる。配電回路に接続された複数の機器及び高電圧バッテリ４のそれぞれにおいて、システムインピーダンスを高くすることができれば、車両用電源システム２のシステム全体としてノイズを低減することができる。

【0036】

ただし、全ての周波数域でノイズを低減することは困難であり現実的でもない。また、特定の周波数域に絞ってノイズを低減する場合であっても、ノイズをゼロに近づけることは容易ではない。車両において優先的に低減されるノイズは、ＡＭ帯のノイズ、すなわちラジオノイズである。ゆえに、本実施形態では、少なくともラジオノイズが低減されるように、フェライトコア５０，５２，５４，５６が設計される。

【0037】

より詳しくは、配電回路に接続された複数の機器及び高電圧バッテリ４のそれぞれにおいて、システムインピーダンスが、少なくともＡＭ帯において所定の下限インピーダンスよりも高くなるように、フェライトコア５０，５２，５４，５６の設計が行われる。システムインピーダンスに対して設定される下限インピーダンスとしては、例えば、ＬＩＳＮ（Line impedance stabilization network）のインピーダンス－周波数特性から定まるＡＭ帯でのインピーダンスを用いることができる。

【0038】

さらに、本実施形態では、少なくともＡＭ帯において、配電回路に接続された複数の機器及び高電圧バッテリ４の間でのシステムインピーダンスのばらつきが所定の許容範囲に収まるように、フェライトコア５０，５２，５４，５６の設計が行われる。ばらつきが許容されるシステムインピーダンスの範囲は、例えば、２０Ωである。複数の機器及び高電圧バッテリ４の間でシステムインピーダンスのばらつきを低減することにより、システムインピーダンスが低い特定の機器にノイズが侵入することを抑えることができる。

【0039】

フェライトコア５０，５２，５４，５６の設計とは、形状及び材質を決めることである。例えば、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状がリング状の場合、リングの外径、内径、及び幅がインピーダンスを決定するパラメータとなる。また、フェライトコア５０，５２，５４，５６に用いられる材質ごとに透磁率－周波数特性が決まっている。よって、形状及び材質を調整することによって、フェライトコア５０，５２，５４，５６毎にそのインピーダンスを調整することができる。

【0040】

３．フェライトコアの形状及び材質の調整手順
次に、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質の調整手順について図３を用いて説明する。まず、ステップＳ１では、対象機器（高圧バッテリ４を含む）の中から、システムインピーダンスを計算する機器が選択される。ステップＳ２では、各フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質の調整が行われる。ステップＳ３では、調整後のフェライトコア５０，５２，５４，５６の各特性値に基づいてシステムインピーダンスが計算される。ステップＳ４では、計算されたシステムインピーダンスがＬＩＳＮから決まる下限値より大きいかどうか判定される。ステムインピーダンスが下限値以下であれば、再びステップＳ２に戻って形状及び材質の再調整が行われる。

【0041】

ステップＳ２乃至Ｓ４の処理をより具体的に説明すると次のようになる。まず、１つのフェライトコアについて、フェライト材質が決定される。選択可能なフェライト材質としては、例えばＨＦ４０、ＨＦ５７、ＨＦ７０を挙げることができる。フェライト材質を決定したことにより、フェライト材質に固有の透磁率－周波数特性から透磁率が決まる。次に、そのフェライトコアについてコア形状が仮決定される。コア形状と透磁率が決まれば、そのフェライトコアの特性値であるインピーダンス、インダクタンス、及びリアクタンスが定量化される。同様の処理は他のフェライトコアについても行われる。そして、各フェライトコアのインピーダンス、インダクタンス、及びリアクタンスに基づいて、システムインピーダンスが計算される。システムインピーダンスの計算値が下限値以下である場合には、フェライト材質はそのままでコア形状が再仮決定される。このようにコア形状の微調整による最適化を行った結果、システムインピーダンスの計算値が下限値よりも大きくなれば、その時点で仮決定されていたコア形状は正式なコア形状として決定される。一方、システムインピーダンスの計算値が下限値を上回らない場合、フェライト材質が変更されて上記の処理が繰り返される。

【0042】

ステムインピーダンスが下限値よりも大きくなった場合、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、全ての対象機器（高圧バッテリ４を含む）でシステムインピーダンスの調整が完了したかどうか判定される。全ての対象機器での調整が完了していない場合、処理はステップＳ１に戻り、システムインピーダンスを計算する機器が変更される。全ての対象機器でシステムインピーダンスの調整が完了するまで、以上の処理が繰り返し行われる。

【0043】

上述の手順では、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質の調整はシミュレーションで行われる。しかし、ステップＳ２では、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質の調整が実際に行われてもよい。そして、ステップＳ３では、形状及び材質を実際に調整されたフェライトコア５０，５２，５４，５６が車両用電源システム２に実装され、インピーダンスアナライザを用いてシステムインピーダンスが計測されてもよい。

【0044】

４．フェライトコアの形状及び材質の調整結果
最後に、上記の手順でフェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質を調整した結果を図４乃至図８を用いて説明する。図４乃至図６の各図には、それぞれ４つのグラフが含まれている。最上段のグラフは、各対象機器（高圧バッテリ４を含む）から見たシステムインピーダンスの周波数特性をＬＩＳＮの周波特性と合わせて示している。二段目のグラフは、リアＰＣＵ８及びフロントＰＣＵ１２のそれぞれから見たシステムインピーダンスの周波数特性をＬＩＳＮの周波特性と合わせて示している。三段目のグラフは、水加熱器１６から見たシステムインピーダンスの周波数特性をＬＩＳＮの周波特性と合わせて示している。そして、最下段のグラフは、高電圧バッテリ４から見たシステムインピーダンスの周波数特性をＬＩＳＮの周波特性と合わせて示している。

【0045】

図４は、車両用電源システム２にフェライトコアが設けられていない場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示している。ＡＭ帯の中心である１ＭＨｚ付近に着目すると、リアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、水加熱器１６、及び高電圧バッテリ４のそれぞれにおいて、システムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスよりも低くなっている。また、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２（グラフではＤＣＤＣと表記される）から見たシステムインピーダンスもＬＩＳＮのインピーダンスよりも低くなっている。

【0046】

図５は、リアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、及び水加熱器１６にフェライトコア５０，５２，５４を設けた場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示している。リアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、及び水加熱器１６のそれぞれにおいて、ＡＭ帯でのシステムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスよりも高くなっている。しかし、高電圧バッテリ４から見たシステムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスよりも僅かに低く、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２から見たシステムインピーダンスもＬＩＳＮのインピーダンスよりも低いままである。

【0047】

図６は、さらに高電圧バッテリ４にもフェライトコア５６を設けた場合のシステムインピーダンスの周波数特性を示している。高電圧バッテリ４においても、１ＡＭ帯でのシステムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスよりも高くなっている。さらに、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２を含めて他の機器についても、ＡＭ帯でのシステムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスの近くまで上昇している。また、対象機器（高圧バッテリ４を含む）間でのＡＭ帯でのシステムインピーダンスのばらつきは、ほぼ２０Ωの範囲に収まっている。

【0048】

図６に示すグラフでは、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２を含む一部の機器については、ＡＭ帯でのシステムインピーダンスはＬＩＳＮのインピーダンスよりも高くなっていない。しかし、各フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質を調整していくことで、対象機器間でのシステムインピーダンスのばらつきを許容範囲に収めつつ、全対象機器についてＡＭ帯でのシステムインピーダンスをＬＩＳＮのインピーダンスよりも高くすることができる。

【0049】

図７は、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質を調整する前のノイズレベル－周波数特性を示している。図８は、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質を調整した後のノイズレベル－周波数特性を示している。２つのノイズレベル－周波数特性の比較から、フェライトコア５０，５２，５４，５６の形状及び材質を調整したことによって、ＡＭ帯でのノイズレベルは全体として低減されていることが確認できる。

【0050】

なお、本実施形態では、リアＰＣＵ８、フロントＰＣＵ１２、及び水加熱器１６がノイズ発生機器として扱われているが、スイッチング素子を有する機器であればノイズ発生機器となりうる。よって、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２と第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０もノイズ発生機器となりうる。ただし、重要なことは、車両用電源システム２のシステム全体としてＡＭ帯のノイズを低減することであって、必ずしも全てのノイズ発生機器にフェライトコアが設けられている必要はない。図４乃至図８に示す例では、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２と第２ＤＣ－ＤＣコンバータ２０にはフェライトコアを設けずとも、システム全体としてＡＭ帯のノイズは低減されている。

【符号の説明】

【0051】

２ 車両用電源システム
４ 高電圧バッテリ
６ 配電ユニット
８ リアＰＣＵ
１０ リアＭＧ
１２ フロントＰＣＵ
１４ フロントＭＧ
１６ 水加熱器
１８ エアコン
２０ 第２ＤＣ－ＤＣコンバータ
２２ ＡＣ１００Ｖインバータ
４０ 分岐ボックス
４２ 第１ＤＣ－ＤＣコンバータ
５０，５２，５４，５６ フェライトコア
６０ ノイズフィルタ
６２ Ｙコンデンサ
８０，８２ インバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】