JP2022076062A - Earth structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用のアース構造に関する。 The present invention relates to a ground structure for a vehicle.
車両のボディにアース接続された機器間でノイズが影響し合うのを抑制することを目的として、第1の機器が設けられた第1の領域と第2の機器が設けられた第2の領域との境界に高周波の伝達を阻害する阻害部材を設けた車両のボディ部材が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A first area provided with the first device and a second area provided with the second device for the purpose of suppressing the influence of noise between the devices grounded to the vehicle body. There is known a vehicle body member provided with an obstructing member that inhibits the transmission of high frequencies at the boundary with the ground (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の車両のボディ部材では、ボディ内でノイズが伝達される領域については制限できるが、ノイズそのものを低減することができない。また、ボディ内でノイズが伝達される領域を制限するためには、アース接続位置がノイズ伝達の制限領域に限定され、アース接続位置の自由度が損なわれる。
In the vehicle body member described in
本発明は上記事情に鑑み、車両に搭載される電装品や電源のアース接続位置の自由度を確保すると共に、ノイズ低減効果を得ることができるアース構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a grounding structure capable of ensuring a degree of freedom in the grounding connection position of electrical components and power supplies mounted on a vehicle and obtaining a noise reduction effect.
本発明のアース構造は、電源と、前記電源から給電される電装品とがアース接続され、車体から電気的に絶縁された導体を備え、前記導体の周縁部には、複数のスリットが前記周縁部に沿った方向に間隔を空けて形成されている。 The ground structure of the present invention includes a conductor in which a power source and an electrical component supplied from the power source are connected to the ground and are electrically insulated from the vehicle body, and a plurality of slits are provided on the peripheral edge of the conductor. It is formed at intervals in the direction along the portion.
本発明によれば、導体の周縁部に複数のスリットを周縁部に沿って間隔を空けて形成したことから、車両に搭載される電装品や電源のアース接続位置の自由度を確保すると共に、ノイズ低減効果を得ることができる。 According to the present invention, since a plurality of slits are formed at the peripheral edge of the conductor at intervals along the peripheral edge, the degree of freedom in the ground connection position of the electrical components and the power supply mounted on the vehicle is ensured, and at the same time, the degree of freedom is secured. A noise reduction effect can be obtained.
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments. The present invention is not limited to the embodiments shown below, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. Further, in the embodiments shown below, some parts of the configuration are not shown or explained, but the details of the omitted techniques are within the range where there is no contradiction with the contents described below. Needless to say, publicly known or well-known techniques are applied as appropriate.
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用のアース構造100を示す平面図である。この図に示すように、アース構造100は、車両10のボディ110の上に搭載された導体板101を備える。ボディ110は、導電性の強化繊維と樹脂とで形成されたボディパネル又は骨格部材であり、例えば、炭素繊維強化樹脂やガラス繊維強化樹脂で形成されたフロアパネルである。
FIG. 1 is a plan view showing a
導体板101は、板状又はシート状の導体であり、ボディ110に対向して配されている。この導体板101には、バッテリー1のマイナス電極がアースケーブル2を介してアース接続されると共に、バッテリー1のプラス電極から給電される車両の補機等の電装品(図示省略)がアースケーブル3を介してアース接続されている。導体板101は、例えば鋼板である。なお、電源としてのオルタネータのマイナス電極をアースケーブル2を介して導体板101にアース接続し、このオルタネータのプラス電極から電装品に給電してもよい。
The
導体板101は、車両前後方向及び車幅方向に広がっている。アースケーブル2が接続される接続部101Aは、車両前方側且つ車幅方向の右側に配され、他方で、アースケーブル3が接続される接続部101Bは、車両後方側且つ車幅方向の左側に配されている。
The
導体板101は、樹脂ボディであるボディ110上に搭載されていることによりボディ110から電気的に絶縁されている。また、導体板101の上下両面及び周縁部は、車両10の他の構成部品からも電気的に絶縁されている。これにより、電装品からアースケーブル3を通して導体板101に流れる電流は、導体板101の周囲の車両10の構成部品に流れることなく、アースケーブル2を通してバッテリー1のマイナス電極に流れる。
The
ここで、導体板101の周縁部には、複数のスリット101Sが形成されている。導体板101には、四辺が存在し、導体板101の各辺に複数のスリット101Sが形成されている。導体板101の各辺に形成された複数のスリット101Sは、各辺に沿って等間隔で配されており、各辺から面内方向に直線的に延びている。本実施形態では、各スリット101Sは、導体板101の各辺に対して直角である。
Here, a plurality of
なお、1枚の導体板101で車両10の全体に対応するように導体板101を大面積にすることは必須ではなく、複数枚の導体板101で車両10の全体に対応したり、1枚の導体板101で車両10の一部(例えば右側半分等)に対応したりするように導体板101の面積や枚数を設定してもよい。導体板101を車両10の一部に対応するように設ける場合には、導体板101を設ける位置に高周波ノイズを含むアースケーブル3の接続位置を設定すればよい。
It is not essential that the
図中矢印で示すように、高周波信号は、主として、スリット101Sが形成された導体板101の周縁部に沿って流れる。これにより、高周波ノイズの低減効果が得られる。以下、この点について説明する。
As shown by the arrows in the figure, the high frequency signal mainly flows along the peripheral edge of the
図2は、図1に示すアース構造100の効果を確認するためのシミュレーションモデルを示す図である。この図に示すシミュレーションモデルでは、導体板101が、鉄製の長方形の平板である。また、このシミュレーションモデルでは、バッテリー1(図1参照)のマイナス電極に接続されたアースケーブル2(図1参照)の接続部101Aが、導体板101の図中左上に設定され、電装品(図示省略)に接続されたアースケーブル3の接続部101Bが、導体板101の図中右下に設定されている。さらに、このシミュレーションモデルでは、導体板101の長辺に6個のスリット101Sが等間隔で設定され、導体板101の短辺に3個のスリット101Sが等間隔で設定されている。
FIG. 2 is a diagram showing a simulation model for confirming the effect of the
ここで、高周波信号は、表皮効果により導体の端面を流れる傾向がある。このため、導体板101に高周波信号を流した場合には、高周波信号が主として導体板101の周縁部に沿って流れる。導体板の周縁部にスリット101Sが形成されていない場合、高周波信号の経路長は、導体板の一の長辺の長さと一の短辺の長さとの合計に近似する。それに対して、図2に示すシミュレーションモデルで表される導体板101に高周波信号を流した場合には、高周波信号が主として導体板101の周縁部とスリット101Sの縁部とに連なる蛇行した経路に沿って流れることになる。そのため、高周波信号の経路長は、スリット101Sが形成されていない導体板に比して長くなる。これにより、スリット101Sが形成された導体板101における高周波信号の減衰効果が、スリット101Sが形成されていない導体板における高周波信号の減衰効果に比して大きくなる。従って、スリット101Sが形成された導体板101における高周波ノイズの低減効果が、スリット101Sが形成されていない導体板における高周波ノイズの低減効果に比して大きくなる。
Here, the high frequency signal tends to flow on the end face of the conductor due to the skin effect. Therefore, when a high-frequency signal is passed through the
また、図2において拡大して示すように、スリット101Sに沿って第1の方向(図中矢印A方向)に流れる高周波信号と、スリット101Sに沿って第2の方向(図中矢印B方向)に流れる高周波信号との流れる方向が反対であると共に、第1の方向に流れる高周波ノイズと第2の方向に流れる高周波ノイズとは、同じ周波数、同レベル、逆位相で相互に近接する。これにより、第1の方向に流れる高周波信号と第2の方向に流れる高周波信号との間で磁束の相殺効果が生じ、高周波ノイズの低減効果が得られる。
Further, as shown in an enlarged manner in FIG. 2, a high frequency signal flowing in the first direction (direction of arrow A in the figure) along the
本シミュレーションでは、接続部101B(入力)と接続部101A(出力)との間(入出力間)の減衰特性(S21特性)と、導体板101における電流分布とが確認されている。
In this simulation, the attenuation characteristic (S21 characteristic) between the
図3は、図1に示すアース構造100の効果を確認するためのシミュレーションの結果を示すグラフである。このグラフに示す「normal」は、スリット101Sが形成されていない導体板を用いた場合の減衰特性である。このグラフに示す「straight_slit」は、図2に示すシミュレーションモデルの減衰特性である。
FIG. 3 is a graph showing the results of a simulation for confirming the effect of the
図3のグラフに示す結果から、数MHz以上の高周波域において、図2に示すシミュレーションモデルの減衰特性が、「normal」の減衰特性に比して悪化の度合いが高くなっていることを確認できる。即ち、数MHz以上の高周波域において、図2に示すシミュレーションモデルのノイズ低減効果が、「normal」のノイズ低減効果に比して大きくなっていることを確認できる。 From the results shown in the graph of FIG. 3, it can be confirmed that the attenuation characteristic of the simulation model shown in FIG. 2 has a higher degree of deterioration than the attenuation characteristic of "normal" in the high frequency region of several MHz or more. .. That is, it can be confirmed that the noise reduction effect of the simulation model shown in FIG. 2 is larger than the noise reduction effect of "normal" in the high frequency region of several MHz or more.
他方で、低周波域においては図2に示すシミュレーションモデルの減衰特性と「normal」の減衰特性との間に差は無いことを確認できる。即ち、低周波域において、通常の直流のGNDとしては特に損失は発生することなく機能することを確認できる。 On the other hand, it can be confirmed that there is no difference between the attenuation characteristics of the simulation model shown in FIG. 2 and the attenuation characteristics of "normal" in the low frequency region. That is, it can be confirmed that in the low frequency range, it functions as a normal DC GND without any loss.
図4は、「normal」の導体板を電磁界解析した場合の電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図5は、図2に示すシミュレーションモデルの導体板101を電磁界解析した場合の電流分布のシミュレーション結果を示す図である。これらの図は、電流量が増加するほどハッチングの密度が高くなるように示されている。また、図4及び図5は、10MHzの信号を導体板に流した場合の電流分布を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of a current distribution when an electromagnetic field analysis is performed on a “normal” conductor plate. FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of a current distribution when the
図4から、高周波信号は、主として、導体の端面に沿って、具体的には導体板の周縁部に沿って流れることを確認できる。それに対して、図5から、スリット101Sを形成した導体板101においては、図4に示すシミュレーション結果に比して、導体板101の中央寄りにおける電流量が増加しており、導体板101の周縁部において電流が流れ難くなっていることを確認できる。
From FIG. 4, it can be confirmed that the high frequency signal flows mainly along the end face of the conductor, specifically along the peripheral edge of the conductor plate. On the other hand, from FIG. 5, in the
以上説明したように、本実施形態のアース構造100によれば、導体板101の周縁部に複数のスリット101Sを周縁部に沿って間隔を空けて形成したことから、電装品やバッテリー1のアース接続位置の制限を受けることなく、高周波ノイズそのものを低減することが可能になる。また、スリット101Sの形状、寸法や数の調整により、ノイズ低減効果を調整することも可能となる。
As described above, according to the
図6は、本発明の他の実施形態に係る車両用のアース構造200を示す図である。なお、上述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、上述の実施形態ついての説明を援用する。
FIG. 6 is a diagram showing a
図6に示すように、アース構造200は、上述の実施形態の直線状のスリット101Sに代えてJ字型或いは鉤型のスリット201Sを備える。なお、スリット201Sの形状はJ字型に代えてL字型にしてもよい。即ち、後述の第3の部分S3を備えることは必須ではない。このスリット201Sは、導体板201の周縁部から直角に面内方向に延びる第1の部分S1と、当該第1の部分S1の先端から周縁部と平行に延びる第2の部分S2と、当該第2の部分S2の先端から周縁部側に延びる第3の部分S3とから構成されている。
As shown in FIG. 6, the
図中に拡大して示すように、導体板201の周縁部に沿って流れる高周波信号と第2の部分S2や第3の部分S3に沿って流れる高周波信号とは、信号の流れる方向が反対になる。また、導体板201の周縁部に沿って流れる高周波ノイズと第2の部分S2や第3の部分S3に沿って流れる高周波ノイズとは、同じ周波数、同レベル、逆位相で相互に近接する。これにより、導体板201の周縁部に沿って流れる高周波信号と第2の部分S2や第3の部分S3に沿って流れる高周波信号との間で磁束の相殺効果が生じ、高周波ノイズの低減効果が増大される。
As shown enlarged in the figure, the high-frequency signal flowing along the peripheral edge of the
また、スリット201SをJ字型或いは鉤型のように曲がった形状にしたことによって、スリット201Sの周縁部から面内方向への長さを抑えたうえで、高い高周波ノイズの低減効果を得ることが可能になる。
Further, by making the
図7は、本発明の他の実施形態に係る車両用のアース構造300を示す平面図である。なお、上述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、上述の実施形態ついての説明を援用する。
FIG. 7 is a plan view showing a
図7に示すように、アース構造300は、車両11のボディ310の上に搭載された導体320を備える。ボディ310は、金属等の導体で形成されたボディパネル又は骨格部材であり、例えば、鋼製のフロアパネルである。
As shown in FIG. 7, the
導体320は、導体板101と、この導体101の周囲を被覆する絶縁材322とを備え、ボディ310に対向して配されている。導体320は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuits)であり、絶縁材322は例えば樹脂である。
The
導体である導体板101と導体であるボディ310との間には絶縁材322が介在している。また、スリット101Sに絶縁材322が充填されている。これにより、導体板101の下面、周縁部及びスリット101Sの縁部が、ボディ310から電気的に絶縁されている。さらに、導体板101の上面も絶縁材322で被覆されており、導体板101の上面も周囲の導体から電気的に絶縁されている。
An insulating material 322 is interposed between the
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. May be combined.
例えば、上記実施形態では、ボディ110,310の上に設けられた導体板101,201の周縁部に複数のスリット101S,201Sを形成したが、ボディの一部を周囲から電気的に絶縁された導体としてこの導体に電源と電装品とをアース接続し、この導体の周縁部に複数のスリットを形成してもよい。
For example, in the above embodiment, a plurality of
1 :バッテリー(電源)
10 :車両
11 :車両
100 :アース構造
101 :導体板(導体)
101S :スリット
110 :ボディ(車体)
200 :アース構造
201 :導体板(導体)
201S :スリット
300 :アース構造
310 :ボディ(車体)
320 :導体
322 :絶縁材
1: Battery (power supply)
10: Vehicle 11: Vehicle 100: Earth structure 101: Conductor plate (conductor)
101S: Slit 110: Body (body)
200: Earth structure 201: Conductor plate (conductor)
201S: Slit 300: Earth structure 310: Body (body)
320: Conductor 322: Insulator
Claims (3)
前記導体の周縁部には、複数のスリットが前記周縁部に沿った方向に間隔を空けて形成されているアース構造。 The power supply and the electrical components supplied from the power supply are grounded and provided with a conductor electrically isolated from the vehicle body.
A ground structure in which a plurality of slits are formed at a peripheral portion of the conductor at intervals in a direction along the peripheral portion.
The grounding structure according to claim 1 or 2, further comprising an insulating material interposed between the conductor and the vehicle body.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2020186272A JP2022076062A (en) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Earth structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020186272A JP2022076062A (en) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Earth structure |
Publications (1)
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JP2022076062A true JP2022076062A (en) | 2022-05-19 |
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Family Applications (1)
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JP2020186272A Pending JP2022076062A (en) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Earth structure |
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