(57)【要約】【課題】車両搭載用電池ケースにつき十分なシールド効果を実現すると共に軽量化を図ることを目的とする。【解決手段】電池１２は、接地導体としてのボデー１４に固定されている。電池１２の底面はボデー１４に接しており、上面および側面は、絶縁体で形成された電池筐体１６で覆われている。さらに、電池筐体１６の外側は、第１薄膜導体１８で覆われている。第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域２６と、ボデー１４とはボルト２８によって接合され、ボデー１４に第１薄膜導体１８が電気的に接続される。第１薄膜導体１８の外側は、第１薄膜導体１８から離れて位置する第２薄膜導体２２で覆われている。第２薄膜導体２２の外側は、絶縁体で形成された筐体２４で覆われている。第２薄膜導体２２および筐体２４の各固定領域２６と、ボデー１４とはボルト２８によって接合され、ボデー１４に第２薄膜導体２２が電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両搭載用電池ケースであって、
車両搭載用の電池を覆う複数層の薄膜導体を備え、
各薄膜導体は、
車両の接地導体に電気的に接続されていることを特徴とする車両搭載用電池ケース。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用電池ケースにおいて、
各薄膜導体は、前記接地導体の表面に沿った固定領域を有し、
前記固定領域は、固定部材によって前記接地導体に固定され、電気的に接続されていることを特徴とする車両搭載用電池ケース。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両搭載用電池ケースにおいて、
隣接する薄膜導体の間に設けられた絶縁体または空隙を備えることを特徴とする車両搭載用電池ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載用電池ケースに関し、特に、導体によって電池を覆うケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車等、電気エネルギーを用いて走行する電動車両が広く用いられている。電動車両には、電池およびモータジェネレータが搭載されている。モータジェネレータは、電池から供給された電力によって車両を駆動し、車両に対する回生制動によって発電した電力を電池に供給する。電動車両には、さらに、電池からモータジェネレータに供給される電力を調整すると共に、モータジェネレータから電池に供給される電力を調整する電力変換回路が搭載されている。電動車両においては、電力変換回路の動作に基づき、車両の駆動制御および電池の充放電制御が行われる。
【０００３】
電力変換回路は、スイッチングによって、電池とモータジェネレータとの間で授受される電力を調整する。これによって、電池および電力変換回路からはスイッチングに起因するノイズ電磁波が発せられる。このノイズ電磁波は、車室のラジオから発せられる雑音の原因となることがある。また、リモートコントローラによって動作するスマートキー等のアクセサリ機器の動作に影響を及ぼすことがある。
【０００４】
そこで、電池および電力変換回路には、ノイズ電磁波の放射を抑制するシールドが用いられる。また、電池は、電力変換回路、モータジェネレータ等から離れた位置に配置されることがある。そのため、電池については個別にシールドが形成されることが多い。例えば、以下の特許文献１に記載されている電源装置では、樹脂フィルムと金属フィルムとを貼り合わせて層状とした樹脂−金属複合フィルムが電池の外装材とされている。この電源装置では、電池を覆う樹脂−金属複合フィルムがアースに接続されることで、シールドが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年においては、スマートキー、オーディオ装置、カーナビゲーションシステム、エアコンディショナ、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）等、様々な電子機器が車両に搭載されている。これらの電子機器は、車両で発生したノイズ電磁波によって本来の性能を発揮できないことがある。そのため、電力変換回路、電池等については、シールドによって電磁波を遮蔽する効果（シールド効果）の向上が期待されている。
【０００７】
シールド効果を向上させるケースの構造としては、シールドに用いられる金属板または金属フィルムを厚くしたものが検討されている。しかし、このような構造では、シールドが重くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来の電池ケースと同等またはそれ以上のシールド効果を実現すると共に、軽量化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両搭載用電池ケースであって、車両搭載用の電池を覆う複数層の薄膜導体を備え、各薄膜導体は、車両の接地導体に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両搭載用電池ケースは、望ましくは、各薄膜導体は、前記接地導体の表面に沿った固定領域を有し、前記固定領域は、固定部材によって前記接地導体に固定され、電気的に接続されている。
【００１１】
また、本発明に係る車両搭載用電池ケースは、望ましくは、隣接する薄膜導体の間に設けられた絶縁体または空隙を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分なシールド効果を実現すると共に、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る電池ユニットの構成を示す図である。
【図２】減衰量の参考データを求めるための実験モデルを示す図である。
【図３】第１薄膜導体と第２薄膜導体との間の距離と、減衰量との関係を示す図である。
【図４】第１薄膜導体および第２薄膜導体の厚さと、減衰量との関係を示す図である。
【図５】薄膜導体の層数と減衰量との関係を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る電池ユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、本発明の第１実施形態に係る電池ユニット１０の断面が示されている。電池ユニット１０は、電力変換回路と共に車両用電源装置を構成する。電力変換回路の動作に基づいて、電池１２とモータジェネレータとの間で授受される電力が調整され、車両の駆動制御および電池１２の充放電制御が行われる。この充放電制御に基づいて、電池１２に充電される電荷量が制御される。
【００１５】
電池１２は、接地導体としてのボデー１４に固定されている。電池１２の底面はボデー１４に接しており、上面および側面は、板状または薄膜状の絶縁体で形成された電池筐体１６で覆われている。さらに、電池筐体１６の外側は、第１薄膜導体１８で覆われている。
【００１６】
電池筐体１６および第１薄膜導体１８は、電池１２から見て外側方向にボデー１４の表面に沿って広がる固定領域２６を有する。電池筐体１６および第１薄膜導体１８の各固定領域２６とボデー１４には、導電性材料で形成されたボルト２８が貫通するボルト穴が設けられている。また、ボデー１４のボルト穴にはネジ溝が形成されている。第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域２６を上から下に貫通したボルト２８は、ボデー１４にねじ込まれる。これによって、第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域と、ボデー１４とが接合されると共に、接地導体としてのボデー１４に第１薄膜導体１８が電気的に接続される。
【００１７】
第１薄膜導体１８の外側は、第１薄膜導体１８から離れて位置する第２薄膜導体２２で覆われている。第２薄膜導体２２と第１薄膜導体１８との間に形成される内部空間２０は、空隙であってもよいし、絶縁体が設けられていてもよい。第２薄膜導体２２の外側は、絶縁体で形成された筐体２４で覆われている。この筐体２４は、コンソール等の内装部品をなしていてもよい。また、筐体２４上には、車両に搭載されるアクセサリ機器や、その他の部品を固定してもよい。
【００１８】
第２薄膜導体２２および筐体２４は、内部空間２０から見て外側方向にボデー１４の表面に沿って広がる固定領域２６を有する。第２薄膜導体２２および筐体２４の各固定領域２６とボデー１４には、導電性の材料で形成されたボルト２８が貫通するボルト穴が設けられている。また、ボデー１４のボルト穴にはネジ溝が形成されている。筐体２４および第２薄膜導体２２の各固定領域２６を上から下に貫通したボルト２８は、ボデー１４にねじ込まれる。これによって、筐体２４および第２薄膜導体２２の各固定領域２６と、ボデー１４とが接合されると共に、接地導体としてのボデー１４に第２薄膜導体２２が電気的に接続される。
【００１９】
第１薄膜導体１８および第２薄膜導体２２には、金、銀、銅、アルミニウム等の金属や、その他の導電性の材料が用いられる。また、電池筐体１６および筐体２４を形成する絶縁体には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等のプラスチック樹脂が用いられる。内部空間２０に絶縁体を設ける場合には、同様のプラスチック樹脂が用いられる。
【００２０】
このような構成によって、電池筐体１６、第１薄膜導体１８、内部空間２０、第２薄膜導体２２および筐体２４は電池ケースを形成する。第１薄膜導体１８および第２薄膜導体２２は、接地導体としてのボデー１４に電気的に接続されており、電池１２を覆い電磁波を遮蔽するシールドを形成する。このシールドは、第１薄膜導体１８および第２薄膜導体２２による２層構造を有するため、単層構造のシールドに比べて電磁波を遮蔽する効果、すなわち、シールド効果が大きい。したがって、本実施形態によれば電池１２から発せられるノイズ電磁波を抑制する効果を向上させることができる。
【００２１】
なお、ここでは、ボデー１４のボルト穴がネジ溝を有する構造について説明したが、ボデー１４のボルト穴をネジ溝を有しないものとし、ボルト穴を貫通したボルト２８にナットが取り付けられる構造を採用してもよい。また、第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域２６をボデー１４に固定すると共に、第１薄膜導体１８をボデー１４に電気的に接続する固定部材はボルトに限られない。同様に、筐体２４および第２薄膜導体２２の各固定領域２６をボデー１４に固定すると共に、第２薄膜導体２２をボデー１４に電気的に接続する固定部材はボルトに限られない。例えば、万力と同様の構造を有する導電性の部品によって各固定領域２６およびボデー１４を挟んで接合してもよい。また、接地導体とされる部材はボデー１４に限られず、シャーシ等、その他の導電性の部材であってもよい。
【００２２】
次に、電池ユニット１０の設計について説明する。電池ユニット１０のシールド効果は、電池１２から電池ユニット１０の外側へと電磁波が伝播する際の減衰量、または、電池ユニット１０の外側から電池１２へと電磁波が伝播する際の減衰量によって表すことができる。これらの減衰量は、電池筐体１６の厚さ、第１薄膜導体１８の厚さ、第２薄膜導体２２の厚さ、第１薄膜導体１８と第２薄膜導体２２との間の距離、第１薄膜導体１８の電気定数、第２薄膜導体２２の電気定数、電池筐体１６の電気定数等の設計変数に応じて定まる。また、内部空間２０に絶縁体が設けられる場合には、その絶縁体の電気定数もまた減衰量を定める設計変数となる。ここで、電気定数には、誘電率、導電率、透磁率等がある。
【００２３】
したがって、電池１２に接続された電力変換回路から発せられるノイズ電磁波の周波数帯域において減衰量が目標値以上となるように、上記の設計変数を決定すればよい。例えば、ある設計変数に対応する減衰量を、実験またはシミュレーションによって求め、求められた減衰量が目標値以上とならない場合には、設計変数を変更するという過程を繰り返し、減衰量が目標値以上となる設計変数を決定すればよい。
【００２４】
図２には減衰量の参考データを求めるための実験モデルが示されている。この実験モデルは、それぞれが平面形状に形成された、第１薄膜導体３６、絶縁体４０、および第２薄膜導体３８を接合したものである。第１薄膜導体３６および第２薄膜導体３８は、アルミニウムで形成され、絶縁体４０は、ＡＢＳ樹脂で形成されている。第１薄膜導体３６および第２薄膜導体３８の厚さは同一である。実験においては、第１薄膜導体３６側から電磁波Ｉを入射し、第２薄膜導体３８側に透過した電磁波Ｔの電界強度が測定された。
【００２５】
減衰量は、入射電磁波Ｉの電界強度に対する透過電磁波Ｔの電界強度の比として定義される。入射電磁波Ｉは、その一部が第１薄膜導体３６の表面で反射し反射電磁波Ｒ１を生ずる。入射電磁波の残りの一部は第１薄膜導体３６を透過して絶縁体４０に入射する。なお、ここでいう「透過」の意味は、薄膜導体の損失に基づき、電磁波が薄膜導体を通り抜けることの他、薄膜導体の接地が不完全であることによって、薄膜導体から絶縁体に電磁波が二次放射されることを含む。絶縁体４０に入射した電磁波Ｊは、第１薄膜導体３６と第２薄膜導体３８との間を多重反射する。この電磁波Ｊについては、その一部が多重反射と共に第１薄膜導体３６より左側方向に透過し、反射電磁波Ｒ２を生ずる。また、その一部が多重反射と共に第２薄膜導体３８より右側方向に透過し、透過電磁波Ｔを生ずる。
【００２６】
図３には、第１薄膜導体３６と第２薄膜導体３８との間の距離ｄと、減衰量αとの関係が実験結果によって示されている。横軸は距離ｄを示し縦軸は減衰量αを示す。図４には、第１薄膜導体３６および第２薄膜導体３８の厚さｔと、減衰量αとの関係が実験結果によって示されている。横軸は厚さｔを示し縦軸は減衰量αを示す。図４から、第１薄膜導体３６および第２薄膜導体３８の厚さｔを厚くする程、減衰量αが大きくなることが明らかである。
【００２７】
図５には薄膜導体の層数と減衰量αとの関係が実験結果によって示されている。この実験結果は、薄膜導体、絶縁体、薄膜導体、絶縁体、・・・・・薄膜導体というように、入射側および透過側の表面層を薄膜導体とし、薄膜導体および絶縁体を交互に重ねて薄膜導体を多層とした実験モデルについて得られたものである。横軸は薄膜導体の層数を示し縦軸は減衰量αを示す。この実験結果から、薄膜導体の層数が多い程、減衰量が大きくなることが明らかである。
【００２８】
図６には、本発明の第２実施形態に係る電池ユニット３０の断面が示されている。図１に示される電池ユニット１０の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。電池ユニット３０は、第１実施形態に係る電池ユニット１０に絶縁層３２および第３薄膜導体３４を追加したものである。第３薄膜導体３４は、第１薄膜導体１８および第２薄膜導体２２と同様の材料で形成されている。絶縁層３２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等のプラスチック樹脂で形成されている。
【００２９】
第１薄膜導体１８の外側は絶縁層３２で覆われ、絶縁層３２の外側は第３薄膜導体３４で覆われている。電池筐体１６、第１薄膜導体１８および第３薄膜導体３４は、電池１２から見て外側方向にボデー１４の表面に沿って広がる固定領域２６を有する。絶縁層３２は固定領域に相当する領域を有しておらず、第１薄膜導体１８および第３薄膜導体３４は、固定領域２６において重なり電気的に接触する。電池筐体１６、第１薄膜導体１８および第３薄膜導体３４の各固定領域２６と、ボデー１４には、導電性材料で形成されたボルト２８が貫通するボルト穴が設けられている。また、ボデー１４のボルト穴にはネジ溝が形成されている。第３薄膜導体３４、第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域２６を上から下に貫通したボルト２８は、ボデー１４にねじ込まれる。これによって、第３薄膜導体３４、第１薄膜導体１８、電池筐体１６およびボデー１４が接合されると共に、接地導体としてのボデー１４に第１薄膜導体１８および第３薄膜導体３４が電気的に接続される。
【００３０】
このような構成によって、電池筐体１６、第１薄膜導体１８、絶縁層３２、第３薄膜導体３４、内部空間２０、第２薄膜導体２２および筐体２４は電池ケースを形成する。第１薄膜導体１８、第３薄膜導体３４、および第２薄膜導体２２は、接地導体としてのボデー１４に電気的に接続されており、電池１２を覆い電磁波を遮蔽する３層構造のシールドを形成する。図５に示されるように、薄膜導体の層数が多い程、シールド効果が高められる。したがって、３層構造を有する本実施形態に係るシールドは、単層構造および２層構造のシールドに比べてシールド効果が大きくなる。
【００３１】
なお、ここでは、ボデー１４のボルト穴がネジ溝を有する構造について説明したが、ボデー１４のボルト穴をネジ溝を有しないものとし、ボルト穴を貫通したボルト２８にナットが取り付けられる構造を採用してもよい。また、第３薄膜導体３４、第１薄膜導体１８および電池筐体１６の各固定領域２６をボデー１４に固定すると共に、第３薄膜導体３４および第１薄膜導体１８をボデー１４に電気的に接続する固定部材はボルトに限られない。例えば、万力と同様の構造を有する導電性の部品によって各固定領域２６およびボデー１４を挟んで接合してもよい。
【００３２】
上記では、２層または３層の薄膜導体を備える電池ユニットについて説明したが、薄膜導体の層数は、必要とされるシールド効果に応じて増加させてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０，３０  電池ユニット、１２  電池、１４  ボデー、１６  電池筐体、１８，３６  第１薄膜導体、２０  内部空間、２２，３８  第２薄膜導体、２４  筐体、２６  固定領域、２８  ボルト、３２  絶縁層、３４  第３薄膜導体、４０  絶縁体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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