WO2015108060A1 - 樹脂製車体のアース構造 - Google Patents

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大亮 八木
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矢崎総業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a ground structure in a vehicle having a resin body.
  • a grounding structure that connects the vehicle body and the negative terminal of the battery and the vehicle body and the GND terminal of the load is generally used.
  • a vehicle including a vehicle body integrally molded using a synthetic resin is disclosed.
  • a vehicle ground structure is proposed in which a negative terminal of a battery and a load GND terminal are connected to a ground structure such as a metal plate instead of a metal vehicle body.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining a conventional configuration 1 having a ground structure
  • FIG. 5A is a conceptual diagram of the conventional ground structure 1 of the ground structure
  • FIG. 5B is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 5A.
  • 51 is a resin vehicle body
  • 52 is a ground structure provided on the resin vehicle body 52
  • B is a battery
  • L1 is a first load
  • L2 is a second load
  • a ground structure 52 is provided on a resin body 51 integrally molded using a synthetic resin, and a battery B and two loads (first load L1 and second load L2) are disposed thereon.
  • the positive terminal + of the battery B is connected to one end of the first load L1 and the second load L2, respectively, and the negative terminal-of the battery B is connected to the ground structure 52, and the other ends of the first load L1 and the second load L2 Are connected to the ground structure 52.
  • FIG. 5B is an equivalent circuit of FIG. 5A.
  • VB is the battery voltage
  • L1 is the first load
  • L2 is the second load
  • Z12 is the ground structure 52 (see FIG. 5) that exists between the ground point of the first load L1 and the ground point of the second load L2.
  • ZB1 is the impedance of the ground structure 52 existing between the ground point of the battery B and the ground point of the first load L1
  • I1 is from the battery B through the first load L1 and the impedance ZB1.
  • a flowing current I2 is a current flowing from the battery B through the second load L2, the impedance Z12, and the impedance ZB1. Currents I1 and I2 flow through the impedance ZB1.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams for explaining a conventional ground structure 2 having a ground structure
  • FIG. 6A is a conceptual diagram of the conventional ground structure 2
  • FIG. 6B is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 6A.
  • B is a battery
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load
  • 61 is a conductive resin vehicle body
  • 63 is an insulator
  • 62M is a main ground structure provided on the insulator 63
  • 62S Is a signal system ground structure
  • 62D is a drive system ground structure.
  • a main earth structure 62M through an insulator 63 on a conductive resin vehicle body 61 integrally molded using a conductive synthetic resin.
  • a battery B, a signal system ground structure 62S, and a drive system ground structure 62D are provided thereon. Further, a signal system load Ls is disposed on the signal system ground structure 62S, and a drive system load Ld is disposed on the drive system ground structure 62D.
  • the positive terminal + of the battery B is connected to one end of each of the signal system load Ls and the drive system load Ld, and the negative terminal ⁇ of the battery B is connected to the main ground structure 62M at the ground point B0.
  • 62S is connected to the main earth structure 62M at the earth point S0, and the drive system earth structure 62D is connected to the main earth structure 62M at the earth point D0.
  • the other ends of the signal system load Ls and the drive system load Ld are connected to the signal system ground structure 62S and the drive system ground structure 62D at the ground points S1 and D1, respectively.
  • a vehicle having such a ground structure is driven by a main ground structure 62M connected to the negative terminal ⁇ of the battery B and a plurality of (here, two) signal system ground structures 62S which are ground plates.
  • the system ground structure 62D is installed. Then, each signal system ground structure 62S and drive system ground structure 62D are connected to signal system load Ls and drive system load Ld to the plus terminal + of battery B through electrical wiring.
  • Each signal system ground structure 62S and drive system ground structure 62D are insulated from the conductive resin vehicle body 61 and attached to the vehicle.
  • the drive system load Ld of the drive system ground structure 62D is placed on the signal system ground structure 62S side. Therefore, the occurrence of GND fluctuation due to the wiring resistance can be suppressed. For this reason, the electric potential of the ground circuit of the signal system is stabilized, and an earth structure that is strong against GND fluctuation can be realized.
  • VB is a battery voltage
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load
  • Z2s is a connection point S1 (FIG. 6A) on the signal system load Ls side of the signal system ground structure 62S
  • the impedance Z2d of the signal system ground structure 62S existing between the main ground structure 62M side connection point S0 (FIG. 6A) and the connection point D1 on the drive system load Ld side of the drive system ground structure 62D ( 6A) and the impedance of the drive system ground structure 62D existing between the connection point D0 (FIG.
  • Zsd is the main ground structure 62M (FIG. 6A), the main ground structure existing between the connection point S0 (FIG. 6A) on the signal system ground structure 62S side and the connection point D0 (FIG. 6A) on the drive system ground structure 62D side.
  • the impedance ZBs of the body 62M exists between the connection point B0 (FIG. 6A) on the battery side of the main ground structure 62M (FIG. 6A) and the connection point S0 (FIG. 6A) on the signal system ground structure 62S side.
  • I1s is the current flowing from battery voltage VB through signal system load Ls, impedance Z2s and impedance ZBs, and I1d is drive system load Ld, impedance Z2d, impedance Zsd and impedance ZBs from battery voltage VB. Current flowing through. Currents I1s and I1d flow through the impedance ZBs.
  • the current I1d flowing through the drive system load Ld is a large current or a current that fluctuates greatly, the potential difference between both ends of the impedance ZBs becomes large, and the impedance of the impedance ZBs becomes higher than the potential V0 at the ground point of the battery voltage VB.
  • the “GND fluctuation” that the potential V11 on the Zsd side becomes higher and the GND potential of the signal system load Ls becomes a higher voltage occurs.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle grounding structure that reduces GND fluctuations as much as possible, prevents malfunctions, and prevents electrical characteristics from being out of rating. There is.
  • the ground structure of the resin vehicle body of the present invention is characterized by the following (1) to (4).
  • Resin body One or more first ground structures and one or more second ground structures provided on the resin vehicle body;
  • Comprising an alternator and one or more second loads A positive terminal of the battery is connected to positive terminals of the first load and the second load, a negative terminal is connected to the first ground structure, and a negative terminal of the first load is connected to the first ground structure.
  • the alternator has a positive terminal connected to the positive terminal of the second load, a negative terminal connected to the second ground structure, a negative terminal of the second load connected to the second ground structure, A ground structure for a resin vehicle body, wherein a first ground structure and the second ground structure are connected.
  • a resin body One or more main earth structures provided on the resin body;
  • a ground structure of a resin vehicle body comprising a battery and an alternator, and at least one first ground structure and at least one second ground structure
  • the positive terminal of the battery is connected to the positive terminal of one or more first loads and one or more second loads
  • the negative terminal is connected to the first ground structure
  • the negative terminal of one or more first loads is
  • the alternator has a positive terminal connected to the first ground structure, a positive terminal of one or more second loads and one or more second loads, and a negative terminal connected to the second ground structure.
  • the negative terminals of two or more second loads are connected to the second ground structure, and each of the first ground structure and the second ground structure is connected to the main ground structure. Earth structure.
  • the ground structure in which the current flowing through the drive system load (second load) exists between the negative terminal of the battery and the negative terminal of the signal system ground structure is provided. Since it does not pass, a voltage drop due to the current flowing in the impedance of the signal system ground structure does not occur, and hence the fluctuation of the ground GND potential of the signal system load is reduced.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a ground structure according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2A is an equivalent circuit of the conceptual diagram of the ground structure of FIG.
  • FIG. 2B is a circuit diagram showing the flow of current when traveling with VB ⁇ VA in the equivalent circuit of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a ground structure according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4A is an equivalent circuit of the conceptual diagram of the ground structure of FIG.
  • FIG. 4B is a circuit diagram showing a current flow when the vehicle is traveling with VB ⁇ VA in the equivalent circuit of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the conventional ground structure 1 and is a conceptual diagram of the conventional ground structure 1.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the conventional ground structure 1 and is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the conventional earth structure 2 and is a conceptual diagram of the conventional earth structure 2.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining the conventional earth structure 2 and is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 6A.
  • the battery and the alternator are collectively handled as one power source.
  • an alternator voltage is generated during engine operation, and the power is mainly supplied from the alternator. It is.
  • a large current is returned from the alternator to the negative terminal of the alternator via the drive system load Ld and the drive system ground structure so that the large current passes through the ground point of the signal system load. In this way, fluctuations in the ground GND potential of the signal system load are reduced.
  • FIG. 2A and 1B are diagrams for explaining a grounding structure according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 1
  • FIG. 2B is a current when traveling with VB ⁇ VA in the equivalent circuit of FIG. It is a circuit diagram which shows the flow.
  • A is an alternator
  • B is a battery
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load
  • 20 is a resin vehicle body
  • 12S is a signal system ground structure provided on the resin vehicle body
  • 12D is The drive system ground structure is also provided on the resin vehicle body 20.
  • the signal system ground structure 12S and the drive system ground structure 12D are independently provided on the resin vehicle body 20, and the battery B and the signal system load Ls are disposed on the signal system ground structure 12S.
  • the alternator A and the drive system load Ld are arranged on the drive system ground structure 12D.
  • the drive system load Ld is a load that includes a large current and includes current fluctuations and noise components, that is, power system electrical equipment, such as a blower motor, a wiper motor, and a headlamp of an air conditioner.
  • the signal system load Ls is an electrical equipment having a low current load, that is, a signal system ground circuit, and specifically includes a radio and various electronic control devices.
  • the positive terminal + of the battery B is connected to the signal system load Ls and the positive terminal + of the alternator A, respectively, and the negative terminal-of the battery B is connected to the signal system ground structure 12S at the ground point B1.
  • the negative terminal of Ls is connected to the signal system ground structure 12S at the ground point S1.
  • the plus terminal + of the alternator A is connected to the positive terminal of the drive system load Ld, the minus terminal ⁇ of the alternator A is connected to the drive system ground structure 12D at the ground point A1, and the negative terminal of the drive system load Ld is driven.
  • the system ground structure 12D is connected at the ground point D1.
  • the signal system ground structure 12S and the drive system ground structure 12D are electrically connected to each other through the ground wire 30.
  • the battery B and the signal system load Ls are placed on the signal system ground structure 12S, and the alternator A and the drive system load Ld are placed on the drive system ground structure 12D. It is a feature.
  • VB is a battery voltage
  • VA is an alternator voltage
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load
  • Z1g is a signal system ground structure 12S existing between a connection point S1 (FIG. 1) on the signal system load Ls side of the signal system ground structure 12S (FIG. 1) and a connection point B1 (FIG. 1) on the battery B side.
  • Z2g is a drive existing between a connection point D1 (FIG. 1) on the drive system load Ld side of the drive system ground structure 12D (FIG. 1) and a connection point A1 (FIG. 1) on the alternator voltage VA side.
  • the impedance Z3g of the system ground structure 12D is the impedance between the connection store S1 on the signal system load Ls side of the signal system ground structure 12S and the connection point D1 on the drive system load Ld side of the drive system ground structure 12D. It is.
  • IALd is the current flowing through the drive system load Ld and impedance Z2g using the alternator A as the power source
  • IBLs is the current flowing through the signal system load Ls and impedance Z1g using the battery B as the power source
  • IAB is the current flowing through the batteries B and Z1g using the alternator A as the power source.
  • IALs is a current flowing through the signal system load Ls using the alternator A as a power source.
  • the voltage VA generated by the alternator A is generally slightly higher (about 1 to 3V) than the battery voltage VB, so the voltage drop of the alternator voltage due to Z3p and Z3g is small, and the alternator A is used as a power source.
  • the voltage VALs across the signal system load Ls is higher than the voltage VBLs across the signal system load Ls using the battery B as the power source, the current IBLs flowing through the signal system load Ls using the battery B as the power source hardly flows, and the alternator A Current IALs supplied from the electric current flows into the signal system load Ls.
  • the alternator voltage due to Z3p or Z3g when the voltage drop of the alternator voltage due to Z3p or Z3g is large and the voltage VALs across the signal system load Ls using the alternator A as the power source is lower than the voltage VBLs across the signal system load Ls using the battery B as the power source, the alternator The current IALs flowing through the signal system load Ls with A as a power source hardly flows, and the current IBLs supplied from the battery B flows into the signal system load Ls. Even in this case, since the large current IALs flowing through the drive system load Ld does not flow through the impedance Z1g and the impedance Z3g that affect the GND potential of the signal system load Ls, a large current is present in the impedance of the conventional signal system ground structure. There is no room for voltage drop due to current flow, and therefore fluctuations in the ground GND potential of the signal system load Ls are reduced.
  • the battery B works as a large-capacity capacitor, so that an effect of reducing the GND fluctuation can be expected.
  • FIG. 4A is an equivalent circuit of the conceptual diagram of FIG. 3
  • FIG. 4B is VB ⁇ VA in the equivalent circuit of FIG. It is a circuit diagram which shows the flow of the electric current in the inside.
  • A is an alternator
  • B is a battery
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load
  • 20 is a resin vehicle body
  • 12M is a main ground structure provided on the resin vehicle body 20
  • 12S is a signal.
  • the system ground structure 12D is a drive system ground structure.
  • a main ground structure 12M, a signal system ground structure 12S, and a drive system ground structure 12D are provided on the resin vehicle body 20, and a signal system load Ls and a drive system load Ld are disposed thereon, respectively. Yes.
  • the alternator A is disposed on the drive system ground structure 12D together with the drive system load Ld, the plus terminal + of the alternator A is connected to the positive end of the drive system load Ld, and the negative terminal ⁇ of the alternator A is the drive system ground structure 12D. It is connected to the.
  • the battery B is disposed on the signal system ground structure 12S together with the signal system load Ls, the positive terminal + of the battery B is connected to the positive terminal of the signal system load Ls and the positive terminal + of the alternator A, and the negative terminal ⁇ of the battery B Is connected to the signal system ground structure 12S.
  • Embodiment 2 differs from Embodiment 1 in that a main ground structure 12M is provided in addition to the signal system ground structure 12S and the drive system ground structure 12D.
  • VB is a battery voltage
  • VA is an alternator voltage
  • Ls is a signal system load
  • Ld is a drive system load.
  • Z1g is the impedance of the signal system ground structure between the signal system load side and the battery side
  • Z2g is the impedance of the drive system ground structure between the drive system load side and the alternator side
  • Z4g is the signal system ground structure This is the impedance of the main earth ground structure 12M between the earth wire 31 on the body 12S side and the earth wire 32 on the drive system earth structure 12D side.
  • IALd is the current flowing through the drive system load Ld and impedance Z2g using the alternator A as a power source
  • IBLs is the current flowing through the signal system load Ls and impedance Z1g using the battery B as the power source
  • IAB is the impedance Z4g via the battery B using the alternator A as the power source.
  • IALs is a current that flows through the signal system load Ls, impedance Z1g, and impedance Z4g using the alternator A as a power source.
  • the voltage VA generated by the alternator A is generally slightly higher (about 1 to 3V) than the battery voltage VB during engine operation or running, the voltage drop of the alternator voltage due to Z3p and Z4g is small, and the alternator A is used as a power source.
  • the voltage VALs across the signal system load Ls is higher than the voltage VBLs across the signal system load Ls using the battery B as the power source, the current IBLs flowing through the signal system load Ls using the battery B as the power source hardly flows, and the alternator A Current IALs supplied from the electric current flows into the signal system load Ls.
  • the alternator when the voltage drop of the alternator voltage due to Z3p or Z4g is large and the voltage VALs across the signal system load Ls using the alternator A as the power source is lower than the voltage VBLs across the signal system load Ls using the battery B as the power source, the alternator The current IALs flowing through the signal system load Ls with A as a power source hardly flows, and the current IBLs supplied from the battery B flows into the signal system load Ls.
  • the battery B works as a large-capacity capacitor, so that an effect of reducing the GND fluctuation can be expected.
  • the alternator has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the alternator, and power is supplied together with or in place of the battery during engine operation or running.
  • a power supply for example, a ground structure in which an inverter or the like is replaced with an alternator may be used.
  • the battery and the signal system first load are mounted on the same ground structure, and the alternator and the drive system second load are mounted on the same ground structure. It is good also as the structure replaced.
  • the alternator voltage VA generated during engine operation or running is caused to cause a large current IALd to flow to the negative terminal side of the alternator via the drive system load Ld, thereby allowing the GND potential of the signal system load Ls.
  • the rise and fluctuations are reduced. If fluctuations in the GND potential are reduced, malfunction of the signal system load Ls and derating of the electrical characteristics are prevented.
  • the alternator has a positive terminal connected to the positive terminal of the second load, a negative terminal connected to the second ground structure, a negative terminal of the second load connected to the second ground structure, A ground structure for a resin vehicle body, wherein a first ground structure and the second ground structure are connected.
  • a negative terminal of one load is connected to the first ground structure
  • a positive terminal of the alternator is one or more second loads and one or more positive terminals of a second load
  • a negative terminal is the second ground structure.
  • One or more second load negative terminals are connected to the second ground structure, and each of the first ground structure and the second ground structure is connected to the main ground structure.
  • Yes Ground structure of plastic body [3] The ground structure for a resin vehicle body according to [1] or [2], wherein a power source that supplies power together with or instead of the battery during traveling or engine operation is used instead of the alternator. [4] The ground structure for a resin vehicle body according to any one of [1] to [3], wherein the battery and the alternator are replaced.
  • the present invention reduces the possibility of malfunctions in the drive system load, and prevents derating of electrical characteristics.
  • the present invention exhibiting this effect is useful for a ground structure in a vehicle having a resin body.
  • Alternator B Battery IALd, IBLs, IAB, IALs: Current Ls: Signal system load (first load) Ld: Drive system load (second load) VB: battery voltage VA: alternator voltage 12S: signal system ground structure (first ground structure) 12D: Drive system ground structure (second ground structure) 12M: Main earth structures 30, 31, 32: Earth wires Z1g, Z2g, Z3g, Z4g: Impedance

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Abstract

 樹脂製車体のアース構造は、バッテリ(B)のプラス端子が第1負荷(Ls)と第2負荷(Ld)の正端子に、マイナス端子が第1アース構造体(12S)に接続され、第1負荷(Ls)の負端子が第1アース構造体(12S)に接続され、オルタネータ(A)のプラス端子が第2負荷(Ld)の正端子に、マイナス端子-が第2アース構造体(12D)に接続され、第2負荷(Ld)の負端子が第2アース構造体(12D)に接続されている。

Description

樹脂製車体のアース構造
 本発明は、樹脂製車体を備えた車両におけるアース構造に関する。
 〈合成樹脂製車体〉
 金属製車体を備えた車両においては、車体とバッテリのマイナス端子、ならびに車体と負荷のGND端子を接続するアース構造が一般的である。
 一方、合成樹脂を用いて一体成形した車体を備えた車両が開示されている。このような車両においては、特許文献1、2にあるように、金属製車体に代わる金属板などのアース構造体にバッテリのマイナス端子と負荷GND端子を接続する車両アース構造が提案されている。
日本国特開2009-184611号公報 日本国特開昭63-046946号公報
〈問題点〉
《GND変動の発生》
 図5A及び図5Bはアース構造体を有する従来の構成1を説明する図で、図5Aはアース構造体の従来のアース構造1の概念図、図5Bは図5Aの概念図の等価回路である。
 図5Aにおいて、51は樹脂製車体、52は樹脂製車体52の上に設けられたアース構造体、Bはバッテリ、L1は第1負荷、L2は第2負荷である。合成樹脂を用いて一体成形した樹脂製車体51の上にアース構造体52があり、その上にバッテリBと2個の負荷(第1負荷L1と第2負荷L2)が配置される。バッテリBのプラス端子+がそれぞれ第1負荷L1と第2負荷L2の一端に接続され、バッテリBのマイナス端子-がアース構造体52に接続され、第1負荷L1と第2負荷L2の他端がそれぞれアース構造体52に接続されている。
 このようなアース構造においては、第1負荷L1および第2負荷L2のいずれかに大電流が流れた場合、大電流が流れていない別の負荷についてもGND電位が上がるといういわゆる「GND変動」が発生した。
 そこで、「GND変動」が発生する理由について、図5Aの等価回路である図5Bを用いて説明する。
《GND変動の発生する理由》
 図5Bにおいて、VBはバッテリ電圧、L1は第1負荷、L2は第2負荷、Z12は第1負荷L1のアース点と第2負荷L2のアース点との間に存在するアース構造体52(図5A)の持つインピーダンス、ZB1はバッテリBのアース点と第1負荷L1のアース点との間に存在するアース構造体52の持つインピーダンス、I1はバッテリBから第1負荷L1とインピーダンスZB1を通って流れる電流、I2はバッテリBから第2負荷L2とインピーダンスZ12とインピーダンスZB1を通って流れる電流である。インピーダンスZB1には電流I1とI2とが流れる。
 したがって、電流I1とI2のいずれかが大電流であると、インピーダンスZB1の両端の電位差が大きくなり、バッテリ電圧VBのアース点の電位V0よりも負荷L1のアース点の電位V1の方が高くなって、小電流の流れていた負荷のGND電位も高い電圧V1になってしまい、ここに「GND変動」が発生する。
《GND変動の問題点》
 GND変動が発生すると、第1負荷L1と第2負荷L2のそれぞれのアースの電位が高い電圧V1となってしまうため、小電流の流れる負荷にとって誤動作が生じる可能性が大きくなったり、電気特性が定格外れとなる可能性が大きくなった。
 図6A及び図6Bはアース構造体を有する従来のアース構造2を説明する図で、図6Aはアース構造体の従来2の概念図、図6Bは図6Aの概念図の等価回路である。図6Aにおいて、Bはバッテリ、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷、61は導電性樹脂製車体、63は絶縁体、62Mは絶縁体63の上に設けられたメインアース構造体、62Sは信号系アース構造体、62Dは駆動系アース構造体である。
 導電性の合成樹脂を用いて一体成形した導電性樹脂製車体61の上に絶縁体63を介してメインアース構造体62Mがある。その上にバッテリBと信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dが設けられる。さらに信号系アース構造体62Sの上に信号系負荷Lsが配置され、駆動系アース構造体62Dの上に駆動系負荷Ldが配置されている。
 そして、バッテリBのプラス端子+がそれぞれ信号系負荷Lsと駆動系負荷Ldの一端に接続され、バッテリBのマイナス端子-がメインアース構造体62Mにアース点B0で接続され、信号系アース構造体62Sがメインアース構造体62Mにアース点S0で接続され、駆動系アース構造体62Dがメインアース構造体62Mにアース点D0で接続されている。
 また、信号系負荷Lsと駆動系負荷Ldの他端がそれぞれ信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dにアース点S1、D1において接続されている。
 このようなアース構造を備えた車両は、車両にバッテリBのマイナス端子-に接続されたメインアース構造体62Mにそれぞれ複数(ここでは2個)のアースプレートである信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dを設置する。そして、各信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dとをそれぞれ信号系負荷Lsと駆動系負荷Ldとを電気配線を介してバッテリBのプラス端子+に接続する。また、各信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dは、導電性樹脂製車体61と絶縁されて車両に取り付けられる。
 このように、アースプレートとして、信号系アース構造体62Sと駆動系アース構造体62Dとを別々に配置することで、信号系アース構造体62S側に、駆動系アース構造体62Dの駆動系負荷Ldからの大電流が流れ込まないため、配線抵抗に起因するGND変動の発生を抑えることができる。このため、シグナル系のアース回路の電位が安定し、GND変動に強いアース構造が実現できる、というものである。
《GND変動の生じる理由》
 しかしながら、検証したところ、これでもGND変動が生じる可能性があることが判明した。その理由を、図6Aの等価回路である図6Bで説明する。
 図6Bにおいて、VBはバッテリ電圧、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷、Z2sは信号系アース構造体62Sの信号系負荷Ls側の接続点S1(図6A)と信号系アース構造体62Sのメインアース構造体62M側の接続点S0(図6A)との間に存在する信号系アース構造体62Sの持つインピーダンス、Z2dは駆動系アース構造体62Dの駆動系負荷Ld側の接続点D1(図6A)と駆動系アース構造体62Dのメインアース構造体62M側の接続点D0(図6A)との間に存在する駆動系アース構造体62Dの持つインピーダンス、Zsdはメインアース構造体62M(図6A)の信号系アース構造体62S側の接続点S0(図6A)と駆動系アース構造体62D側の接続点D0(図6A)との間に存在するメインアース構造体62Mの持つインピーダンス、ZBsはメインアース構造体62M(図6A)のバッテリ側の接続点B0(図6A)と信号系アース構造体62S側の接続点S0(図6A)との間に存在するメインアース構造体62Mの持つインピーダンス、I1sはバッテリ電圧VBから信号系負荷LsとインピーダンスZ2sとインピーダンスZBsを通って流れる電流、I1dはバッテリ電圧VBから駆動系負荷LdとインピーダンスZ2dとインピーダンスZsdとインピーダンスZBsを通って流れる電流である。インピーダンスZBsには電流I1sとI1dとが流れる。
 したがって、駆動系負荷Ldを流れる電流I1dが大電流であったり、変動が大きな電流であると、インピーダンスZBsの両端の電位差が大きくなり、バッテリ電圧VBのアース点の電位V0よりもインピーダンスZBsのインピーダンスZsd側の電位V11の方が高くなって、信号系負荷LsのGND電位が高い電圧になるという「GND変動」が発生する。
 GND変動が発生すると、特に、信号系負荷Lsに誤動作が生じる可能性が大きくなり、電気特性が定格外れとなる可能性が大きくなった。
 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、GND変動をできるだけ低減して、誤動作が生じ難くし、電気特性が定格外れとならないようにする車両アース構造を提供することにある。
 前述した目的を達成するために、本願発明の樹脂製車体のアース構造は次の(1)~(4)を特徴としている。
 (1) 樹脂製車体と、
 前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上の第1アース構造体および1つ以上の第2アース構造体と、
 バッテリおよび1つ以上の第1負荷と、
 オルタネータおよび1つ以上の第2負荷を備え、
 前記バッテリのプラス端子が前記第1負荷と前記第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、前記第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が前記第2負荷の正端子に、前記マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体が接続されている
 樹脂製車体のアース構造。
 (2) 樹脂製車体と、
 前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上のメインアース構造体と、
 バッテリおよびオルタネータ並びに1つ以上の第1アース構造体並びに1つ以上の第2アース構造体と
 を備えた樹脂製車体のアース構造において、
 前記バッテリのプラス端子が1つ以上の第1負荷と1つ以上の第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、1つ以上の第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が1つ以上の第二負荷と1つ以上の第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、1つ以上の第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体のそれぞれが前記メインアース構造体に接続されている
 樹脂製車体のアース構造。
 (3)上記(1)または(2)において、
 前記オルタネータに代えて、走行時またはエンジン動作時に前記バッテリと共に、又は前記バッテリに代わって電源供給する電源が用いられる
 樹脂製車体のアース構造。
 (4)上記(1)~(3)のいずれか1つにおいて、
 前記バッテリと前記オルタネータを入れ替えた構成とされた
 樹脂製車体のアース構造。
 上記(1)~(4)の発明によれば、駆動系負荷(第2負荷)を流れる電流が、バッテリのマイナス端子と信号系アース構造体の負端子との間に存在するアース構造体を通らないため、信号系アース構造体の持つインピーダンスに前記電流が流れることによる電圧降下が生じなく、したがって信号系負荷のアースGND電位の変動が低減される。
 したがって、GND変動が低減されれば、駆動系負荷に誤動作が生じる可能性が小さくなり、電気特性の定格外れが阻止される。
図1は本発明の実施形態1に係るアース構造を説明する概念図である。 図2Aは図1のアース構造の概念図の等価回路である。 図2Bは図2Aの等価回路におけるVB<VAで走行中の場合の電流の流れを示す回路図である。 図3は本発明の実施形態2に係るアース構造を説明する図である。 図4Aは図3のアース構造の概念図の等価回路である。 図4Bは図4Aの等価回路におけるVB<VAで走行中の場合の電流の流れを示す回路図である。 図5Aは従来のアース構造1を説明する図で、従来のアース構造1の概念図である。 図5Bは従来のアース構造1を説明する図で、図5Aの概念図の等価回路である。 図6Aは従来のアース構造2を説明する図で、従来のアース構造2の概念図である。 図6Bは従来のアース構造2を説明する図で、図6Aの概念図の等価回路である。
 従来技術では、バッテリおよびオルタネータを纏めて1つの電源として扱っていたが、本発明では、エンジン動作中はオルタネータ電圧が発生し、このオルタネータから主に電源供給されることに着目してなされたものである。本発明は、エンジン動作中はオルタネータから駆動系負荷Ldおよび駆動系アース構造体を経由してオルタネータのマイナス端子に大電流を帰すようにすることで、大電流が信号系負荷のアースポイントを通らないようにして、信号系負荷のアースGND電位の変動を低減させるものである。
 以下、本発明に係る実施形態1及び2の樹脂製車体のアース構造を図1~図4Bを用いて説明する。
〈実施形態1〉
 図1は本発明の実施形態1に係るアース構造を説明する図で、図2Aは図1の概念図の等価回路、図2Bは図2Aの等価回路におけるVB<VAで走行中の場合の電流の流れを示す回路図である。
 図1において、Aはオルタネータ、Bはバッテリ、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷、20は樹脂製車体、12Sは樹脂製車体20の上に設けられた信号系アース構造体、12Dは同じく樹脂製車体20の上に設けられた駆動系アース構造体である。このように、樹脂製車体20の上に信号系アース構造体12Sと駆動系アース構造体12Dが独立して設けられ、さらに信号系アース構造体12Sの上にバッテリBと信号系負荷Lsが配置され、駆動系アース構造体12Dの上にオルタネータAと駆動系負荷Ldが配置されている。
 駆動系負荷Ldは大電流で電流変動やノイズ成分を含む負荷、すなわち、パワー系の電装機器であり、例えば、エアコンのブロアモータやワイパーモータ、ヘッドランプ等の機器がある。信号系負荷Lsは低電流負荷、すなわち、シグナル系のアース回路を有する電装機器であり、具体的には、ラジオや各種の電子制御機器等がある。
 そして、バッテリBのプラス端子+が、信号系負荷LsとオルタネータAのプラス端子+にそれぞれ接続され、バッテリBのマイナス端子-が信号系アース構造体12Sにアース点B1で接続され、信号系負荷Lsの負端子が信号系アース構造体12Sにアース点S1において接続されている。
 また、オルタネータAのプラス端子+が駆動系負荷Ldの正端子に接続され、オルタネータAのマイナス端子-が駆動系アース構造体12Dにアース点A1で接続され、駆動系負荷Ldの負端子が駆動系アース構造体12Dにアース点D1において接続されている。
 そして、信号系アース構造体12Sと駆動系アース構造体12Dがアース線30で互いに電気的に接続されている。
 このように実施形態1は、信号系アース構造体12Sの上にバッテリBと信号系負荷Lsを載置し、駆動系アース構造体12Dの上にオルタネータAと駆動系負荷Ldを載置しているのが特徴である。
《GND変動の発生しない理由》
 図1の等価回路である図2Aおよび図2Bにおいて、VBはバッテリ電圧、VAはオルタネータ電圧、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷である。
 Z1gは信号系アース構造体12S(図1)の信号系負荷Ls側の接続点S1(図1)とバッテリB側の接続点B1(図1)との間に存在する信号系アース構造体12Sの持つインピーダンス、Z2gは駆動系アース構造体12D(図1)の駆動系負荷Ld側の接続点D1(図1)とオルタネータ電圧VA側の接続点A1(図1)との間に存在する駆動系アース構造体12Dの持つインピーダンス、Z3gは、信号系アース構造体12Sの信号系負荷Ls側の接続店S1から駆動系アース構造体12Dの駆動系負荷Ld側の接続点D1までの間のインピーダンスである。
 IALdはオルタネータAを電源として駆動系負荷Ld、インピーダンスZ2gを流れる電流、IBLsはバッテリBを電源として信号系負荷Ls、インピーダンスZ1gを流れる電流、IABはオルタネータAを電源としてバッテリB、Z1gを流れる電流、IALsはオルタネータAを電源として信号系負荷Lsを流れる電流である。
 走行中またはエンジン動作中はオルタネータAで発生する電圧VAは一般的にバッテリ電圧VBよりも若干(1~3V程度)高いため、Z3pやZ3gによるオルタネータ電圧の電圧降下が小さく、オルタネータAを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VALsがバッテリBを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VBLsよりも高い場合は、バッテリBを電源として信号系負荷Lsを流れる電流IBLsはほとんど流れず、オルタネータAから供給する電流IALsが信号系負荷Lsに流れる。ここで、信号系負荷LsのGND電位に影響するインピーダンスZ1gやインピーダンスZ3gには駆動系負荷Ldを流れる大きな電流IALsは流れないため、従来のような信号系アース構造体の持つインピーダンスに大電流が流れることによる電圧降下が生じる余地がなく、したがって信号系負荷LsのアースGND電位の変動が低減される。
 また、Z3pやZ3gによるオルタネータ電圧の電圧降下が大きく、オルタネータAを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VALsがバッテリBを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VBLsよりも低い場合は、オルタネータAを電源として信号系負荷Lsを流れる電流IALsはほとんど流れず、バッテリBから供給する電流IBLsが信号系負荷Lsに流れる。この場合でも信号系負荷LsのGND電位に影響するインピーダンスZ1gやインピーダンスZ3gには駆動系負荷Ldを流れる大きな電流IALsは流れないため、従来のような信号系アース構造体の持つインピーダンスに大電流が流れることによる電圧降下が生じる余地がなく、したがって信号系負荷LsのアースGND電位の変動が低減される。
 更に、例えば駆動系負荷Ldを流れる電流IALsに電流変動がある場合にもバッテリBは大容量のコンデンサとして働くため、GND変動が低減される効果も見込める。
 GND変動が低減されれば、信号系負荷LsのGND電位の上昇や変動が小さくなり、負荷の誤動作や電気特性の定格外れが阻止される。
〈実施形態2〉
 図3は本発明の実施形態2に係るアース構造を説明する図で、図4Aは図3の概念図の等価回路、図4Bは図4Aの等価回路におけるVB<VAで、エンジン動作中または走行中の場合の電流の流れを示す回路図である。
 図3において、Aはオルタネータ、Bはバッテリ、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷、20は樹脂製車体、12Mは樹脂製車体20の上に設けられたメインアース構造体、12Sは信号系アース構造体、12Dは駆動系アース構造体である。
 樹脂製車体20の上にメインアース構造体12M、ならびに信号系アース構造体12Sと駆動系アース構造体12Dが設けられ、さらに、その上にそれぞれ信号系負荷Lsと駆動系負荷Ldが配置されている。
 オルタネータAは駆動系アース構造体12D上に駆動系負荷Ldとともに配置され、オルタネータAのプラス端子+は駆動系負荷Ldの正端に接続され、オルタネータAのマイナス端子-は駆動系アース構造体12Dに接続されている。
 バッテリBは信号系アース構造体12S上に信号系負荷Lsとともに配置され、バッテリBのプラス端子+は信号系負荷Lsの正端およびオルタネータAのプラス端子+に接続され、バッテリBのマイナス端子-は信号系アース構造体12Sに接続されている。
 実施形態2が実施形態1と異なるのは、信号系アース構造体12Sおよび駆動系アース構造体12Dの他にメインアース構造体12Mを備えている点である。
 図3の等価回路である図4Aおよび図4Bにおいて、VBはバッテリ電圧、VAはオルタネータ電圧、Lsは信号系負荷、Ldは駆動系負荷である。
 Z1gは信号系負荷側とバッテリ側との間の信号系アース構造体の持つインピーダンス、Z2gは駆動系負荷側とオルタネータ側との間の駆動系アース構造体の持つインピーダンス、Z4gは信号系アース構造体12S側のアース線31と駆動系アース構造体12D側のアース線32の間のメインアースアース構造体12Mの持つインピーダンスである。
 IALdはオルタネータAを電源として駆動系負荷Ld、インピーダンスZ2gを流れる電流、IBLsはバッテリBを電源として信号系負荷Ls、インピーダンスZ1gを流れる電流、IABはオルタネータAを電源としてバッテリBを介してインピーダンスZ4gを流れる電流、IALsはオルタネータAを電源として信号系負荷Ls、インピーダンスZ1g、インピーダンスZ4gを流れる電流である。
 エンジン動作中または走行中はオルタネータAで発生する電圧VAは一般的にバッテリ電圧VBよりも若干(1~3V程度)高いため、Z3pやZ4gによるオルタネータ電圧の電圧降下が小さく、オルタネータAを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VALsがバッテリBを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VBLsよりも高い場合は、バッテリBを電源として信号系負荷Lsを流れる電流IBLsはほとんど流れず、オルタネータAから供給する電流IALsが信号系負荷Lsに流れる。ここで、信号系負荷LsのGND電位に影響するインピーダンスZ1gやインピーダンスZ4gには駆動系負荷を流れる大きな電流IALsは流れないため、従来のような信号系アース構造体の持つインピーダンスに大電流が流れることによる電圧降下が生じる余地がなく、したがって信号系負荷LsのアースGND電位の変動が低減される。
 また、Z3pやZ4gによるオルタネータ電圧の電圧降下が大きく、オルタネータAを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VALsがバッテリBを電源とする信号系負荷Lsの両端電圧VBLsよりも低い場合は、オルタネータAを電源として信号系負荷Lsを流れる電流IALsはほとんど流れず、バッテリBから供給する電流IBLsが信号系負荷Lsに流れる。
 この場合でも信号系負荷LsのGND電位に影響するインピーダンスZ1gやインピーダンスZ4gには駆動系負荷Ldを流れる大きな電流IALsは流れないため、従来のような信号系アース構造体の持つインピーダンスに大電流が流れることによる電圧降下が生じる余地がなく、したがって信号系負荷LsのアースGND電位の変動が低減される。
 更に、例えば駆動系負荷Ldを流れる電流IALsに電流変動がある場合にもバッテリBは大容量のコンデンサとして働くため、GND変動が低減される効果も見込める。
 GND変動が低減されれば、信号系負荷LsのGND電位の上昇や変動が小さくなり、負荷の誤動作や電気特性の定格外れが阻止される。
〈応用例1〉
 なお、上記実施形態1および2ではオルタネータを例に挙げて説明したが、本発明はオルタネータに限定されるものではなく、エンジン動作中または走行時にバッテリと共に、またはバッテリに代わって電源供給するような電源であれば、例えば、インバータ等をオルタネータに代えるアース構造としてもよい。 
〈応用例2〉
 また、上記実施形態1および2においては、バッテリと信号系の第1負荷とが同じアース構造体、オルタネータと駆動系第2負荷とが同じアース構造体に載置されていたが、バッテリとオルタネータと入れ替えた構成としても良い。
〈まとめ〉
 本発明によれば、エンジン動作中または走行時に発生するオルタネータ電圧VAが駆動系負荷Ldを経由してオルタネータのマイナス端子側に大きな電流IALdを流すようにすることで、信号系負荷LsのGND電位の上昇や変動を低減している。GND電位の変動が低減されれば、信号系負荷Lsの誤動作や電気特性の定格外れが阻止される。
 ここで、上述した本発明に係る樹脂製車体のアース構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[4]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 樹脂製車体(20)と、
 前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上の第1アース構造体(12S)および1つ以上の第2アース構造体(12D)と、
 バッテリ(B)および1つ以上の第1負荷(Ls)と、
 オルタネータ(A)および1つ以上の第2負荷(Ld)を備え、
 前記バッテリのプラス端子が前記第1負荷と前記第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、前記第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が前記第2負荷の正端子に、前記マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体が接続されている
 樹脂製車体のアース構造。
[2] 樹脂製車体(20)と、
 前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上のメインアース構造体(12S)と、
 バッテリ(B)およびオルタネータ(A)並びに1つ以上の第1アース構造体(12S)並びに1つ以上の第2アース構造体(12D)と
 を備えた樹脂製車体のアース構造において、
 前記バッテリのプラス端子が1つ以上の第1負荷(Ls)と1つ以上の第2負荷(Ld)の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、1つ以上の第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が1つ以上の第二負荷と1つ以上の第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、1つ以上の第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体のそれぞれが前記メインアース構造体に接続されている
 樹脂製車体のアース構造。
[3] 前記オルタネータに代えて、走行時またはエンジン動作時に前記バッテリと共に、又は前記バッテリに代わって電源供給する電源が用いられる
 上記[1]又は[2]記載の樹脂製車体のアース構造。
[4] 前記バッテリと前記オルタネータを入れ替えた構成とされた
 上記[1]~[3]のいずれか1項記載の樹脂製車体のアース構造。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2014年1月15日出願の日本特許出願(特願2014-005473)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明は、駆動系負荷に誤動作が生じる可能性が小さくなり、電気特性の定格外れが阻止される。この効果を奏する本発明は、樹脂製車体を備えた車両におけるアース構造に関して有用である。
A:オルタネータ
B:バッテリ
IALd、IBLs、IAB、IALs:電流
Ls:信号系負荷(第1負荷)
Ld:駆動系負荷(第2負荷)
VB:バッテリ電圧
VA:オルタネータ電圧
12S:信号系アース構造体(第1アース構造体)
12D:駆動系アース構造体(第2アース構造体)
12M:メインアース構造体
30、31、32:アース線
Z1g、Z2g、Z3g、Z4g:インピーダンス

Claims (4)

  1.  樹脂製車体と、
     前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上の第1アース構造体および1つ以上の第2アース構造体と、
     バッテリおよび1つ以上の第1負荷と、
     オルタネータおよび1つ以上の第2負荷を備え、
     前記バッテリのプラス端子が前記第1負荷と前記第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、前記第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が前記第2負荷の正端子に、前記マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体が接続されている
     樹脂製車体のアース構造。
  2.  樹脂製車体と、
     前記樹脂製車体の上に設けられた1つ以上のメインアース構造体と、
     バッテリおよびオルタネータ並びに1つ以上の第1アース構造体並びに1つ以上の第2アース構造体と
     を備えた樹脂製車体のアース構造において、
     前記バッテリのプラス端子が1つ以上の第1負荷と1つ以上の第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第1アース構造体に接続され、1つ以上の第1負荷の負端子が前記第1アース構造体に接続され、前記オルタネータのプラス端子が1つ以上の第二負荷と1つ以上の第2負荷の正端子に、マイナス端子が前記第2アース構造体に接続され、1つ以上の第2負荷の負端子が前記第2アース構造体に接続され、前記第1アース構造体と前記第2アース構造体のそれぞれが前記メインアース構造体に接続されている
     樹脂製車体のアース構造。
  3.  前記オルタネータに代えて、走行時またはエンジン動作時に前記バッテリと共に、又は前記バッテリに代わって電源供給する電源が用いられる
     請求項1又は2記載の樹脂製車体のアース構造。
  4.  前記バッテリと前記オルタネータを入れ替えた構成とされた
     請求項1~3のいずれか1項記載の樹脂製車体のアース構造。
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