屏蔽線和通信系統的製作方法

2024-01-24 07:13:15

本發明涉及屏蔽線和通信系統。

背景技術：

屏蔽線，如第2013-109919號日本專利申請（jp2013-109919a）中所述的屏蔽線，已為人所知。通常，連接至高壓系統或低壓系統的屏蔽線包括電線部分、覆蓋電線部分的屏蔽層，以及覆蓋該屏蔽層的護套。

當護套從屏蔽層的末端剝離時，暴露出屏蔽層。接地端子連接到屏蔽層的末端（也稱為排流線）。當接地端子固定在金屬板、車體等上時，形成接地連接。同時，從剝去護套和屏蔽層的部位暴露出電線。連接端子連接至電線（芯線），並且連接端子連接至容納在屏蔽殼等中的電氣部件。

通常，屏蔽線的屏蔽層通過排流線受到接地。這裡假設連接至高壓系統的屏蔽線（高壓線路）的屏蔽層受到接地，連接至低壓系統的屏蔽線（低壓線路）的屏蔽層也受到接地。根據這種結構，低壓線路的通信性能可以受到保障。

這裡，用於高壓通信的參考電位足夠高於用於低壓通信的參考電位。用於高壓通信的電位和地電位之間的電位變化值區別於用於低壓通信的電位和地電位之間的電位變化值。因此，在高壓線路和低壓線路（或地電位）之間產生大的電位變化差異。在高壓線路和低壓線路（或地電位）布置在彼此附近的情況下，由於寄生電容、過濾器等的連接，高壓線路的通信參考線路和低壓線路（或地電位）之間的電位變化差異可能作為噪聲疊加在高壓線路上，因此，高壓通信可能不會正常運行。

技術實現要素：

本發明提供一種屏蔽線，其可以抑制疊加在連接至高壓系統的該屏蔽線（高壓線路）上的噪聲，以及提供了一種包括這種屏蔽線的通信系統。

在本發明的一個方面中，與本發明有關的屏蔽線連接至高壓系統並且進行高壓通信。該屏蔽線包括電線部分和第一屏蔽層。該第一屏蔽層覆蓋該電線部分。該第一屏蔽層接地至高壓系統或者具有與該高壓系統相同的電位的部分。

根據上述結構，連接至所述高壓系統的所述屏蔽線（高壓線路）的所述屏蔽層接地至具有與所述高壓系統相同的電位的部分。所述高壓線路的通信參考線和屏蔽地部分之間的電位變化差異變得小於在所述高壓線路的屏蔽層形成接地連接的情況下的電位變化差異。相應地，因電位變化差異而產生的噪聲受到抑制，並且，高壓線路的通信性能可以得到進一步保障。也就是說，根據上述結構，可以抑制疊加在連接至高壓系統的屏蔽線（高壓線路）上的噪聲。

所述屏蔽線可能還包括第二屏蔽層。該第二屏蔽層覆蓋所述第一屏蔽層。該第二屏蔽層接地至低壓系統或者具有與該低壓系統相同的電位的部分。

根據上述結構，低壓線路的通信性能也可以得到保障。

在本發明的另一個方面中，與本發明有關的通信系統包括高壓系統、低壓系統和屏蔽線。所述低壓系統布置在所述高壓系統附近。所述屏蔽線連接至所述高壓系統，並且包括導向部分和第一屏蔽層。所述第一屏蔽層覆蓋所述電線部分，並且接地至所述高壓系統或具有與所述高壓系統相同的電位的部分。

根據上述結構，可以得到包括所述屏蔽線的通信系統，該屏蔽線可以抑制疊加在連接至所述高壓系統的屏蔽線（高壓線路）上的噪聲。

附圖說明

結合附圖，將在以下對本發明示例性實施例的詳細描述中介紹本發明的特徵、優點、技術及工業意義，附圖中相似的標記指代相似部件，其中：

圖1為在參考技術1中的混合動力車輛的結構示意圖；

圖2為在參考技術1中的電池傳感器（通信系統）的功能框圖；

圖3為在參考技術1（和實施例）中用於電池傳感器的屏蔽線的側視圖；

圖4為在參考技術1（和實施例）中用於電池傳感器的屏蔽線的截面圖；

圖5為示意性展示了在參考技術1中的電池傳感器的電池ecu、電壓測量模塊、屏蔽線和固定板的布置結構的例子的透視圖；

圖6為在參考技術1的電池傳感器中的通信過程中以低壓線路為參考看到的電位的狀態圖；

圖7為在參考技術1的電池傳感器中的通信過程中以高壓線路為參考看到的電位的狀態圖；

圖8為示意性展示了在參考技術1的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖9為在參考技術2中的電池傳感器（通信系統）的功能框圖；

圖10為示意性展示了在參考技術2的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖11為在本發明的實施例中的電池傳感器（通信系統）的功能框圖；

圖12為示意性展示了在該實施例的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖13為在該實施例的電池傳感器中的通信（在屏蔽層內）的過程中的電位圖；

圖14為在該實施例的電池傳感器中的通信（在屏蔽層外）的過程中的電位圖；

圖15為用在該實施例的第一變形例中的屏蔽線的截面圖；

圖16為示意性展示了在該實施例的該第一變形例的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖17為用在該實施例的第二變形例中的屏蔽線和夾具的側視圖；

圖18為示意性展示了在該實施例的該第二變形例的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖19為在該實施例的該第二變形例的電池傳感器中的通信的過程中的電位圖；

圖20為在該實施例的該第二變形例的對比例子的電池傳感器中進行通信的情形的示意圖；

圖21為在該實施例的該第二變形例的對比例子的電池傳感器中的通信過程中的電位圖。

具體實施方式

在描述實施例之前，以下將參照附圖對與實施例有關的參考技術做出描述。其中，相同部件和相應部件用相同附圖標記表示，並且重疊的描述將不再重複。

以下將參照圖1描述參考技術1中的混合動力車輛100。該混合動力車輛100包括發動機（未圖示）、電池10、系統主繼電器（systemmainrelay，smr）、驅動部分pcu、旋轉電機40（mg）和電池傳感器50。

電池10由鋰離子電池等二次電池構成。當電池10接收結合發動機的驅動或來自車輛的外部的電能而產生的能量時，電池10被充電。系統主繼電器smr包括：插入在電力線pl1的部分之間的繼電器；以及插入在地線nl1的部分之間的另一繼電器。這些繼電器在接收來自控制器的信號的時候，將電池10電連接至驅動部分pcu，或者斷開電池10與驅動部分pcu的連接。

驅動部分pcu將來自電池10的dc電力轉換為用於驅動旋轉電機40的ac電力。驅動部分pcu還可以將由旋轉電機40產生的ac電力轉換為用於向電池10充電的dc電力。更具體地，驅動部分pcu包括轉換器20、電容c1、c2和逆變器30。

轉換器20通過開關控制在電力線pl2和電池10之間進行雙向dc電壓轉換。電容c1連接在電力線pl1和地線nl1之間，電容c2連接在電力線pl2和地線nl1之間。逆變器30在dc電力和ac電力之間進行雙向電能轉換，其中，該dc電力位於電力線pl2和地線nl1之間，而該ac電力輸入旋轉電機40或從旋轉電機40輸入。

旋轉電機40當從驅動部分pcu接收ac電力時，產生驅動力。該驅動力被傳輸到驅動輪（未圖示），混合動力車輛100從而行駛。在再生制動過程中，通過驅動輪的旋轉力，旋轉電機40產生電力。產生的電力通過驅動部分pcu轉換為充電電力，並且提供給電池10。電池傳感器50檢測電池電壓等關於電池10的信息，並且由電池傳感器50檢測的檢測值被發送到控制器（未圖示）。以下將參照圖2對參考技術中的電池傳感器50進行描述。

電池傳感器50測量關於電池10的信息，如電池10的電壓。例如，當測量除了電池電壓以外的充電/放電電流、電池溫度等的時候，可以計算電池10的電量狀態（stateofcharge，soc）。安裝在車輛中的控制器根據關於電池10的信息的變化類型，如電池10的電池電壓，控制系統主繼電器smr（圖1）、轉換器20（圖1）和逆變器30（圖1）。採用這種方式，可以控制電池10的充電和放電。

圖2是集中於設置在電池傳感器50中的用於測量電池10的電池電壓的電池ecu51等功能塊的示意圖。在圖2中還顯示了固定板56。該固定板56由殼和連接支架等金屬構件構成。該固定板56不具有進行特定控制操作的功能，如向其輸入信號或電力，或者從其輸出信號或電力。然而，為了便於描述，在展示了電池傳感器50的功能塊的圖2中顯示了該固定板56。

如圖2所示，電池10由串聯地電連接的複數電池快構成。該電池傳感器50包括作為低壓系統的電池ecu51、作為高壓系統的電壓測量模塊52到55、屏蔽線61到65和固定板56。

電池ecu51包括微型計算機51a、隔離電源供應51c和連接器51b。電壓測量模塊52到55分別包括監測ic52a到55a和連接器52b到55b。監測ic52a到55a供有來自隔離電源供應51c的驅動電力。監測ic52a到55a分別連接到電池塊的正電極側端子和負電極側端子，並且每個監測ic測量端子間電壓。電池ecu51的微型計算機51a收集由監測ic52a到55a測量的端子間電壓（電壓信息）。

更具體地，微型計算機51a通過屏蔽線61和連接器52b電連接至監測ic52a。該檢測ic52a通過屏蔽線62和連接器53b電連接至監測ic53a。檢測ic53a通過屏蔽線63和連接器54b電連接至監測ic54a。檢測ic54a通過屏蔽線64和連接器55b電連接至監測ic55a。檢測ic55a通過屏蔽線65和連接器51b電連接至微型計算機51a。

也就是說，微型計算機51a和電壓測量模塊52到55（監測ic52a到55a）通過屏蔽線61到65串聯連接，構成一個封閉的電路。微型計算機51a通過屏蔽線61向電壓測量模塊52到55中的每個電壓測量模塊輸出控制信號。同時，微型計算機51a通過屏蔽線65從電壓測量模塊52到55中的每個電壓測量模塊接收命令信號的反饋信號作為輸入。

在這裡，屏蔽線61主要傳輸與電壓測量模塊52到55的激活有關的控制信號（低壓信號）。同時，屏蔽線62到65不僅分別傳輸與電壓測量模塊53到55的激活有關的控制信號（低壓信號），而且分別傳輸與由電壓測量模塊52到55測量的電壓有關的信號（高壓信號）。電壓信息連續地傳輸到電壓測量模塊52到55，在微型處理器51a中收集該傳輸的電壓信息。

屏蔽線61到65（圖2）具有大體上相同的結構。以下將注重於屏蔽線62對屏蔽線61到65的結構進行描述，將不再重複對屏蔽線61、63到65的描述。圖3和圖4分別為屏蔽線62的側視圖和截面圖。

如圖3和4所示，屏蔽線62具有電線部分62a、絕緣體62b（圖4）、屏蔽層62c（圖4）、排流線62d和護套62g。電線部分62a包括成對的芯線62p、62n。屏蔽層62c（第一屏蔽層）由編織的金屬管和金屬箔膠帶構成，該屏蔽層62c通過絕緣體62b覆蓋電線部分62a（芯線62p、62n）。護套62g覆蓋屏蔽層62c的外圍，屏蔽層62c的部分被用來覆蓋排流線62d的外部。

再次參考圖2，屏蔽線61、63、64、65具有與屏蔽線62大體上相同的結構。屏蔽線61、63、64、65分別包括電線部分61a、63a、64a、65a和排流線61d、63d、64d、65d，其中，電線部分61a、63a、64a、65a中的每個電線部分均對應於電線部分62a，排流線61d、63d、64d、65d中的每個排流線部分均對應於排流線62d。在圖2中，使用一個箭頭示意性展示了電線部分61a到65a中的每個電線部分。電線部分61a到65a中的每個電線部分均包括與芯線62p、62n（圖3、圖4）相對應的成對的芯線。

屏蔽線61到65的電線部分61a到65a串聯連接微型計算機51a和監測ic52a到55a，並且屏蔽線61到65中的每個屏蔽線均用作通信線。同時，屏蔽線61到65的排流線61d到65d中的每一個都接地。例如，排流線61d到65d都連接到混合動力車輛100（圖1）的主體等。

圖5為示意性展示了電池ecu51、電壓管理模塊52到55、屏蔽線61到65和固定板56的布置結構的例子的透視圖。如上所述，電池ecu51和電壓管理模塊52到55通過屏蔽線61到65串聯連接。為了便於說明，屏蔽線61用實線表示，屏蔽線62用點線表示，屏蔽線63用單點劃線表示，屏蔽線64用雙點劃線表示，屏蔽線65用虛線表示。

如上所述，屏蔽線61主要傳輸與電壓測量模塊52到55的激活相關的命令信號（低壓信號）。也就是說，屏蔽線61進行低壓通信。屏蔽線62到65不僅分別傳輸與電壓測量模塊52到55的激活相關的命令信號（低壓信號），而且分別傳輸與由電壓測量模塊52到55測量的電壓有關的信號（高壓信號）。也就是說，屏蔽線62到65均進行高壓通信。

屏蔽線61到65中的每個屏蔽線均布置在金屬固定板56附近。固定板56由殼和連接支架等金屬構件構成。也就是說，進行高壓通信的屏蔽線62到65布置在作為其中一個低壓系統的屏蔽線61和固定板56的附近。

圖6展示了在通信過程中以低壓線路（屏蔽線61）為參考看到的電位的狀態。如線l1、l2所表明的，當以低壓線路（屏蔽線6）為參考觀察時，例如，在低壓通信中的電位具有大體上恆定的接近12v的值。在另一方面，如線pl、nl所表明的，當以低壓線路（屏蔽線61）為參考觀察時，在高壓通信中的電位改變。

圖7展示了在通信過程中以高壓線路（屏蔽線62到65）為參考看到的電位的狀態。如線pl、nl所表明的，當以高壓線路（屏蔽線62到65）為參考觀察時，例如，在高壓通信中的電位具有大體上恆定的值。在另一方面，如線l1、l2所表明的，當以高壓線路（屏蔽線62到65）為參考觀察時，在低壓通信中的電位改變。

如圖6和圖7所示，當電壓測量模塊52到55（高壓系統）被驅動時，在高壓線路和低壓線路（地面電勢）之間產生大的電位變化差異（例如，300v到400v）。

當存在產生這樣大的電位變化差異的情形時，屏蔽線61到65中的每個屏蔽線均布置在金屬固定板56的附加（圖5）。也就是說，作為其中一個第一系統的屏蔽線61和作為低壓結構主體的固定板56位於屏蔽線62到65附近，用於進行高壓通信。

以下將參照圖8對參考技術1中的操作和效果進行描述。雖然下面的描述集中在屏蔽線62上，但是其同樣可以應用與屏蔽線63到65（參見圖2）。

如上所述，屏蔽線62（電線部分62a）將電壓測量模塊52、53連接作高壓系統。屏蔽線62的屏蔽層62c通過排流線62d接地至主體gnd等。因為屏蔽層62c設置為覆蓋電線部分62a，所以在高壓通信中產生的噪聲停留在屏蔽層62c的內部。因此，低壓系統（屏蔽線61等）幾乎不受在高壓通信中產生的噪聲的影響，從而可以保障低壓線路的通信性能。

然而，在參考技術1的結構中，高壓通信的通信性能可能不會正常運作。更具體地，在電線部分62a（芯線62p、62n）和屏蔽層62c之間形成寄生電容cp、cn。在高壓線路的通信參考線和低壓線路（地電位）之間產生的電位變化差異可能通過寄生電容cp、cn作為噪聲疊加在高壓線路上，因此，高壓通信可能不會正常運作。

以下將參照圖9對在參考技術2中的電池傳感器50a進行描述。圖9是集中於設置在電池傳感器50a中的用於測量電池10的電池電壓的電池ecu51等功能塊的示意圖。

在區別於上述參考技術1的情況的參考技術2中，微型計算機51a和監測ic52a到55a只是通過電線部分61a到65a連接。也就是說，在參考技術2中，沒有形成使用排流線61d到65d（參見圖2）的接地連接（參見在圖9中用單點劃線指明的區域）。

參照圖10，寄生電容cp、cn形成在參考技術2的結構中的電線部分62a（芯線62p、62n）和地電位（主體gnd）之間。在高壓線路的通信參考線和低壓線路（地電位）之間產生的電位變化差異可能通過寄生電容cp、cn作為噪聲疊加在高壓線路上，因此，高壓通信可能不會正常運作。

不限於以上內容，在電線部分62中產生的高壓噪聲向外圍傳播，並且低壓系統（屏蔽線61等）。為了只通過布線分離而獲得抗噪聲性能，在高壓線路和低壓線路（或地電位）之間必須保證有足夠的間隔距離，並且因此導致裝置的增大。

除了參考技術1、2的結構以外，也考慮增加噪聲過濾器的措施。然而，增加噪聲過濾器將導致裝置的增大，並且還將導致成本、噪聲過濾器（鐵氧體磁心）的破裂等其他問題。此外，噪聲過濾器的增加可能干擾通信信號精度的提高和響應性的提高。

除了參考技術1、2的結構以外，也考慮將用於高壓通信的信號變為低壓的措施。然而，為了將信號變為低壓，除了增加光電耦合器和變壓器等元件以外，還要在高壓系統中併入低壓電源供應。因此，可能產生布線的另一個問題、裝置的增大、成本問題等。

以下將參照附圖對本發明的實施例進行描述。與上述參考技術相同和相似的部件將用相同的附圖標示表示，並且重疊的描述將不再重複。

以下將參照圖11對本實施例中的電池傳感器50b進行描述。圖11是集中於設置在電池傳感器50b中的用於測量電池10的電池電壓的電池ecu51等功能塊的示意圖。本實施例區別於上述參考技術1（參見2）的點在於屏蔽線62到65的排流線62d到65d接地至高壓系統。也就是說，在本實施例中的排流線62d到65d沒有接地到主體gnd。

更具體地，屏蔽線62的排流線62d接地至電壓測量模塊52。採用這種方式，屏蔽線62（參見圖12）的屏蔽層62c（第一屏蔽層）通過排流線62d接地至與電壓測量模塊52相同的電位。用於通過排流線62d保障參考電位的線具有儘可能低的阻抗。

類似地，屏蔽線63到65的排流線63d、64d、65d分別接地至電壓測量模塊53、54、55。採用這種方式，屏蔽線63、64、65的屏蔽層分別接地至與電壓測量模塊53、54、55相同的電位。也在屏蔽線63到65的情況下，優選地，用於通過排流線63d、64d、65d保障參考電位的線分別具有儘可能低的阻抗。

以下將參考圖12，對本實施例中的操作和效果進行描述。雖然以下描述注重於屏蔽線62，然而同樣可以應用於屏蔽線63到65（參見圖11）。與參考技術1的情況相比，在高壓通信上的低壓通信影響可以通過排流線62d將屏蔽層62c接地至高壓系統（電壓測量模塊52）而得到抑制。

更具體地，連接至電壓測量模塊52（高壓系統）的屏蔽線62（高壓線路）的屏蔽層62c接地至電壓測量模塊52（高壓系統）。採用這種方式，在屏蔽線62（高壓線路）的通信參考線和屏蔽地部分之間的電位變化差異變得小於在形成屏蔽線62（高壓線路）的屏蔽層的接地連接的情況下的電位變化差異。

圖13是在通信過程中（在屏蔽層62c的內部）的電位圖，其展示了在通信過程中從屏蔽層62c內部看到的電位的狀態。如線pl、bl所表明的，當以屏蔽層62c的電位dl為參考觀察時，在高壓通信中的電位具有大體上恆定的值。因為在屏蔽線62（高壓線路）的通信參考線和屏蔽地部分之間的電位變化差異變得更小，所以電位變化差異的結果產生的噪聲得到抑制，並且噪聲難以疊加在高壓線路上。

不限於上述結構，當形成與電壓測量模塊52相同的電位的部分可用，並且屏蔽線62的屏蔽層62c（參見圖12）連接至該部分而不是電壓測量模塊52本身的時候，可以獲得類似的效果。

圖14是在通信過程中（在屏蔽層62c的外部）的電位圖，並且展示了在通信過程中從屏蔽層62c外部看到的電位的狀態。在這種情況中，採用了將屏蔽層62c接地至高壓系統（例如，電壓測量模塊52）的結構，在高壓系統中產生的噪聲很可能傳播到屏蔽層62c的外部。作為抵制這種情況的措施，優選採用在以下第一變形例（圖15和16）中描述的結構。

以下將參照圖15到圖21描述本實施例的變形例。在下面的描述中，僅對將每個變形例區別於本實施例的點進行描述，重疊的描述將不再重複。

圖15是用在本實施例的第一變形例中的屏蔽線62j的截面圖。除了電線部分62a、絕緣體62b、屏蔽層62c（第一屏蔽層）、排流線62d和護套62g以外，屏蔽線62j還包括絕緣體62h、屏蔽層62e（第二屏蔽層）和排流線62f。

屏蔽層62e由編織的金屬管和金屬箔膠帶構成，該屏蔽層62e通過絕緣體62h覆蓋屏蔽層62c。護套62g覆蓋屏蔽層62e的外圍，屏蔽層62e的部分被用來覆蓋排流線62f的外部。

如圖16所示，屏蔽層62e通過排流線62f接地至低壓系統或具有與低壓系統（例如，主體gnd等）相同的電位的部分。根據這種結構，不僅可以抑制從低壓系統側傳播到高壓系統側的噪聲，而且可以抑制從高壓系統側傳播到低壓系統側的噪聲。用於通過排流線62f保障地電位的線優選地具有儘可能低的阻抗。

參照圖17，優選配置為，電線部分62a（芯線62p、62n）和排流線62d沒有屏蔽的部分（沒有覆蓋有屏蔽層62c的部分）由夾具58等固定，並且從芯線62p、62n和排流線62d到主體gnd的距離la、lb、lc中的每個距離均具有恆定的值。

參照圖18，根據所述結構，在未屏蔽部分具有電位差異的芯線62p、62n和排流線62d具有恆定的隔離距離（或噪聲耦合抑制距離）。也就是說，為寄生電容的值建立cp@cn@cd的關係，相同水平的噪聲被疊加在芯線62p、62n和排流線62d上。結果是，可以得到圖19所示的穩定的通信波形。

在這裡，可能配置為，不是通過夾具58而是通過使用樹脂、膠帶等使得每個距離la、lb、lc均具有恆定的值。作為替代，可能建立cp@cn的關係。在圖18中，排流線62d布置在三個線中的端位置。然而，如果將排流線62d的位置變為中間位置，可以預期進一步更大的效果。

這樣的結構也可以通過與上述第一變形例結合實現。也就是說，在使用屏蔽線62j（圖15、圖16）的情況下，優選配置為，電線部分62a（芯線62p、62n）和排流線62d沒有屏蔽的部分（沒有覆蓋有屏蔽層62c的部分）通過夾具58等固定，並且，從芯線62p、62n和排流線62d到主體gnd（或屏蔽層62e）的距離中的每個距離均具有恆定值。

參照圖20，如果從芯線62p、62n和排流線62d到主體gnd的距離la、lb、lc中的每個距離沒有配置為具有恆定值，很可能為寄生電容的值建立cp¹cn¹cd的關係。不同水平的噪聲被疊加在芯線62p、62n和排流線62d上。結果是，得到圖12所示的不穩定的通信波形。

對上述實施例和每個變形例的描述是基於混合動力車輛中的電池傳感器（通信系統）和設置在電池傳感器中的屏蔽線的連接結構。上述實施例和變形例可能應用於所有具有不同電位參考和電位變化的、並且不希望彼此影響的高壓系統和低壓系統。

例如，上述實施例和變形例可以有效應用於信號通信疊加在混合動力車輛的plc通信中的高壓線路上的情況。上述實施例和變形例也可以應用於在插電式混合動力車輛中抑制高壓線路和用於消費品電源供應（家用電器）或車輛的低壓線路之間的影響的情況。

可選地，上述實施例和變形例也可以應用於在智能電網中抑制高壓線路和用於消費品電源供應（家用電器）或車輛的低壓線路之間的影響的情況。除了車輛以外，上述實施例和變形例也可以應用於車輛以外的plc通信（電力公司等的通信系統）。

所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。