JP5970825B2 - アンダーカバー - Google Patents

Description

本発明は、走行用の電動モータとバッテリユニットを備えた車両に設ける車両用のアンダーカバーに関する。

バッテリを電源とする電動モータを備えた車両は、例えば電動モータやバッテリあるいは電流制御回路などから電磁波が生じることが知られている。車両に発生する電磁波は、車体に装備される各種の電気部品に影響を与える懸念がある。このため、電磁波の影響を受けるおそれのある電気部品、あるいは電磁波発生源となる電装品に関して、電磁シールド対策を講じることが望まれる。

例えばバッテリケースの電磁シールド対策として、下記の特許文献１に記載されているように、電磁波を反射する効果のある電磁シールド塗料をバッテリケースの表面に塗布することが提案されている。あるいは特許文献２に記載されているように、バッテリケースの電磁シールド対策として樹脂層に金網を埋設することも提案されている。

特開平８−１８６３９０号公報 特開２００１−２９４０４８号公報

特許文献１のように、バッテリケースの表面等に電磁シールド塗料を塗布する場合、電磁シールド塗料自体が高価であることに加えて、塗料を塗布する工程や塗料を乾燥させる工程などが必要であり、電磁シールド対策のために時間がかかるだけでなく、経費が著しく高くつく。

特許文献２のようにバッテリケースに金網を埋設した場合には、バッテリケースの外部に配置された電子部品に対してバッテリケースの外部から作用する電磁波をシールドすることができない。またバッテリケースは、内部に収容するバッテリモジュールの仕様に応じて形状が変化することがあり、各種バッテリケースに応じた電磁シールド対策を講じなければならず、汎用性に欠けるという問題がある。またバッテリケース内に金網を設けることは、高電圧の雰囲気にあるバッテリケースの内部の狭い空間に電気的な短絡（ショート）の要因をつくることになる。

従って本発明の目的は、電磁波シールド手段としても有効に機能することができるアンダーカバーを提供することにある。

本発明は、車両下部に搭載されるバッテリユニットの下方に配置されるアンダーカバーであって、前記バッテリユニットの底面と対向する樹脂製のアンダーカバー本体と、織り込まれた導電性繊維からなり前記アンダーカバー本体の厚さ方向に重なった状態において該アンダーカバー本体の樹脂に接着している導電性織布と、前記導電性織布の上面に積層されたラミネート樹脂層とを具備し、前記導電性織布を間に挟んだ状態において前記アンダーカバー本体の前記樹脂が前記導電性織布から染み出し前記ラミネート樹脂層と一体化している。

本発明の１つの実施形態では、前記アンダーカバー本体はその周縁に上方に突出する凸縁を有し、前記導電性織布が前記凸縁に囲まれた領域にわたって配置されている。この実施形態において、前記凸縁は、前記バッテリユニットの前面よりも車体前側に位置する前縁部と、前記バッテリユニットの後面よりも車体後側に位置する後縁部と、前記バッテリユニットの両側面よりも車体外側に位置する両側縁部とを有し、これら前縁部と、後縁部と、両側縁部とにわたって、前記導電性織布の縁部が配置されていてもよい。

また本発明の１つの実施形態では、前記アンダーカバー本体と前記導電性織布とを厚さ方向に貫通する金属製のボルトを有し、前記ボルトは、前記導電性織布に接触した状態で前記アンダーカバーを車体の金属製フレーム部材に固定する。この構成によれば、前記導電性織布がボルトを介して車体側にアースされた状態となる。

また前記導電性織布の上面に、ラミネート樹脂層が積層されている。このラミネート樹脂層と前記アンダーカバー本体の樹脂とが互いに相溶性を有する樹脂（例えばポリプロピレン）からなり、前記ラミネート樹脂層と前記アンダーカバー本体の樹脂とが、前記導電性織布を間に挟んだ状態で互いに融着していてもよい。

本発明によれば、車体下部に配置されるアンダーカバーを利用してバッテリユニット等に対する電磁シールド対策を講じることができる。また、バッテリユニットから発生する電磁波が周囲の電気部品等に影響を及ぼすこともアンダーカバーを利用して防止できる。

本発明の第１の実施形態に係るアンダーカバーを備えた車両の斜視図。 図１に示された車両のフレーム構体とアンダーカバーを下方から見た斜視図。 図１に示された車両の一部の車体前後方向に沿う断面図。 アンダーカバーの前半部の斜視図。 図４に示されたアンダーカバーの一部を模式的に示す断面図。 導電糸の一部を拡大して示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係るアンダーカバーに使われる導電糸を拡大して示す斜視図。 本発明の第３の実施形態に係るアンダーカバーの一部の断面図。

以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
図１は走行用の電動モータを備えた車両１０を示している。この車両１０は、車体１１の後部に配置された走行用の電動モータ１２および充電装置１３と、車両１０の下部に配置されたバッテリユニット１４と、後述するアンダーカバー２０などを備えている。車両１０の一例は電気自動車であるが、電動モータと内燃機関を備えたハイブリッド車であってもよい。バッテリユニット１４は車体１１の床下に搭載されている。

図２は、車体１１の下部の骨格をなすフレーム構体３０と、フレーム構体３０に取付けられたバッテリユニット１４と、アンダーカバー２０などを示している。図２中の矢印Ｘが車体１１の前後方向、矢印Ｙが車体１１の幅方向を示している。図３は、車両１０の一部の車体前後方向に沿う断面を示している。

フレーム構体３０は、車体１１の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ３１，３２と、車体１１の幅方向に延びるクロスメンバ３３，３４，３５，３６，３７とを含んでいる。クロスメンバ３３〜３７は、サイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。サイドメンバ３１，３２とクロスメンバ３３〜３７は、いずれも金属（例えば鋼）からなり、バッテリユニット１４の周囲からの電磁波を遮断するための電磁シールド部としての機能も兼ねている。

バッテリユニット１４は、バッテリケース４０と、バッテリケース４０内に収納されたバッテリモジュール４１および電子回路部４２（それぞれ図３中に破線で示す）を含んでいる。バッテリモジュール４１の一例は、リチウムイオン電池からなる複数個のセルを直列に接続したものである。電子回路部４２は、バッテリモジュール４１の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電子部品などを含み、バッテリモジュール４１に電気的に接続されている。

バッテリケース４０は、下側に位置するトレイ部材４４と、トレイ部材４４の上側に重ねたカバー部材４５とを備え、箱形の防水構造をなしている。トレイ部材４４とカバー部材４５は、例えば繊維によって強化された樹脂の一体成形品からなる。トレイ部材４４を構成する樹脂の内部にインサート部材（図示せず）が埋設されている。このインサート部材は金属からなり、電磁シールド部材としても機能することができる。

図３に示すように、車体１１の床部を構成するフロアパネル５０が設けられている。フロアパネル５０は鋼等の電磁シールド効果のある金属からなる。このフロアパネル５０の下面側に前記バッテリユニット１４が配置されている。このためバッテリユニット１４の電子回路部４２の上側がフロアパネル５０によって磁気シールドされる。このフロアパネル５０は、バッテリユニット１４から発生する電磁波が上方に向かうことを阻止するシールドとしても機能する。

図２と図３に示されるように、バッテリケース４０の下面側に複数本（例えば４本）の桁部材５１，５２，５３，５４が設けられている。桁部材５１，５２，５３，５４は、それぞれ車体１１の幅方向に延びている。バッテリユニット１４の前端部に一対の前側支持部材５５が設けられている。

桁部材５１，５２，５３，５４は、バッテリユニット１４の荷重を支えるに足る強度を有しかつ電磁波をシールドする効果のある金属材料（例えば鋼板）によって構成されている。桁部材５１，５２，５３，５４は、車体１１のサイドメンバ３１，３２にボルト５７によって固定される。前側支持部材５５は、クロスメンバ３４にボルト５７によって固定される。

このようにバッテリユニット１４は、車体１１の下側から桁部材５１，５２，５３，５４と前側支持部材５５とを介して、フレーム構体３０に支持される。桁部材５１，５２，５３，５４はバッテリケース４０の下側に配置されているため、バッテリユニット１４の下側電磁シールド部としても機能することができる。バッテリケース４０は、フレーム構体３０に固定された状態において車体前側を向く前面４０ａと、車体後側を向く後面４０ｂと、両側面４０ｃ，４０ｄと、底面４０ｅとを有している。

車体１１の下部すなわちバッテリユニット１４の下方にアンダーカバー２０が配置されている。アンダーカバー２０の一例は、車体１１の前側に配置される前半部２０ａと、車体１１の後側に配置される後半部２０ｂとに二分割され、前半部２０ａと後半部２０ｂとを接続することにより、１つのアンダーカバー２０を構成している。このアンダーカバー２０の全長はバッテリユニット１４の全長よりも大きい。すなわちこのアンダーカバー２０は、バッテリケース４０の前面４０ａから後面４０ｂを覆うに足る長さを有している。またアンダーカバー２０の幅は、バッテリケース４０の幅よりも大きい。

図４は、アンダーカバー２０の前半部２０ａの一例を示している。アンダーカバー２０の前半部２０ａの後端には、後半部２０ｂとの接続をなすための接続部２０ｃが形成されている。なお、前半部２０ａと後半部２０ｂとが一体化している１枚物のアンダーカバーであってもよい。

このアンダーカバー２０は、バッテリケース４０の底面４０ｅに対向するプレート部６０と、プレート部６０の周縁に形成された凸縁６１とを有している。プレート部６０と凸縁６１とは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂により一体成形されている。なお、アンダーカバー２０の材料に繊維強化樹脂（ＦＲＰ）が使用されてもよい。プレート部６０は、車体１１の下側から見て、バッテリケース４０の底面４０ｅを覆うに足る面積を有している。プレート部６０の上面は、桁部材５１，５２，５３，５４の下面と対向している。

凸縁６１は、プレート部６０の周縁において上方に突出している。さらに詳しくは、アンダーカバー２０の凸縁６１は、バッテリケース４０の前面４０ａよりも車体前側に位置する前縁部６１ａと、バッテリケース４０の後面４０ｂよりも車体後側に位置する後縁部６１ｂと、バッテリケース４０の両側面４０ｃ，４０ｄよりも車体外側に位置する両側縁部６１ｃ，６１ｄとを有している。

このアンダーカバー２０には、プレート部６０を厚さ方向（上下方向）に貫通する複数のボルト挿入孔７０（図４に一部を示す）が形成されている。ボルト挿入孔７０にそれぞれボルト７１を通し、フレーム構体３０に設けられたナット部にボルト７１をねじ込むことにより、アンダーカバー２０が車体１１の下側から車体１１に固定される。

図２に示されるように、アンダーカバー２０は左右一対のサイドメンバ３１，３２間にわたって配置されている。アンダーカバー２０の前端は、前側のクロスメンバ３３にボルト７１によって固定されている。アンダーカバー２０の中央部は、桁部材５１，５２，５３，５４に固定されている。アンダーカバー２０の後端は、後側のクロスメンバ３７（図２に示す）にブラケットを介して固定されている。

図５は、アンダーカバー２０の一部を拡大して模式的に示す断面図である。このアンダーカバー２０は、例えばＰＰ等の樹脂８０を所定形状に成形してなる樹脂製のアンダーカバー本体８１と、アンダーカバー本体８１の例えば上面側に配置された導電性織布８５からなる布状電磁シールド部材８６とを備えている。図４には導電性織布８５からなる布状電磁シールド部材８６の一部が示されている。アンダーカバー本体８１はバッテリユニット１４の底面４０ｅと対向している。

布状電磁シールド部材８６は、例えば電動モータ１２などから発生する電磁波が車体１１の下側からバッテリケース４０内の電子回路部４２（図３に示す）に及ぶことを防ぐ。すなわち布状電磁シールド部材８６を備えたアンダーカバー２０は、バッテリユニット１４の下方からの電磁波を遮断するための下側電磁シールド部としての機能を兼ねている。

図６は導電性織布８５を構成する導電糸９０の一部を示している。導電糸９０は、複数の導電性繊維９１からなる。導電性繊維９１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維基材９２を、銅などの金属からなる導電層９３で覆った複合繊維である。導電層９３は、無電解めっきなどのコーティング手段よって、繊維基材９２の外周面に形成されている。このように本実施形態の布状電磁シールド部材８６は、導電性繊維９１が織り込まれた導電性織布８５によって構成されている。さらにこの実施形態の場合、導電性繊維９１の防錆対策として、導電層９３の外側に、ニッケルなどの防錆金属からなる保護層（図示せず）が設けられている。

導電性繊維９１の繊度は特に限定されるものではないが、金型によってアンダーカバー２０を成形する際に金型内面に追従できるように十分しなやかなものが望ましいため、例えば２００デニール（約２２tex）以下の繊度の小さなものが採用される。導電性繊維９１の体積固有抵抗は一般に１０^７Ω・ｃｍ以下が適しており、好ましくは１０^２Ω・ｃｍ以下である。

このアンダーカバー２０は、例えばホットプレスやスタンピング成形などのように金型を用いる成形方法によって成形される。導電性織布８５は柔軟性を有し、しなやかであるため、負圧を発生させるバキューム吸引手段などによって、金型内面に沿わせて吸着させることができる。すなわちこの導電性織布８５は、アンダーカバー本体８１のプレート部６０に配置され、かつ、好ましくは周囲の凸縁６１にも配置されている。つまり導電性織布８５の縁部が、プレート部６０の前縁部６１ａと、後縁部６１ｂと、両側縁部６１ｃ，６１ｄに配置されている。このように導電性織布８５が凸縁６１に囲まれた領域にわたって配置されていてもよい。

このように本実施形態の導電性織布８５は、アンダーカバー本体８１のプレート部６０と凸縁６１とにわたって配置されている。このため本実施形態の導電性織布８５を備えたアンダーカバー２０は、凸縁６１に電磁シールド部材を有しない従来のアンダーカバーと比較して、バッテリユニット１４の前後および左右方向に対する電磁シールド効果が高いものである。

アンダーカバー本体８１の樹脂８０と導電性織布８５とが接触する境界面においては、成形時に溶融した樹脂８０の接着性によって樹脂８０と導電性織布８５とが固定されており、かつ、樹脂８０が導電性織布８５の導電糸９０間に入り込んで硬化することによって得られるアンカー効果により、アンダーカバー本体８１に対する導電性織布８５の固定強度を高めることができている。

このようにアンダーカバー本体８１の樹脂８０が融着した導電性織布８５によって、アンダーカバー本体８１の樹脂８０がＦＲＰ（繊維強化樹脂）のように強化されるため、走行中の跳ね石や障害物との接触によるアンダーカバー２０の割れ等の破損が進展することを抑制することができ、アンダーカバー２０の強度を高めることができる。

本実施形態のアンダーカバー２０は、アンダーカバー本体８１と導電性織布８５とを厚さ方向（上下方向）に貫通するボルト７１によって金属製のフレーム構体３０に固定されている。すなわちこのアンダーカバー２０は、車体１１の下側から挿入されるボルト７１によって、車体１１側のフレーム構体３０に固定される。この場合、アンダーカバー２０のボルト挿入孔７０に挿入された金属製のボルト７１が導電性織布８５を貫通することにより、ボルト７１が導電性織布８５に接触した状態のもとで、ボルト７１がフレーム構体３０に固定される。

すなわちこのボルト７１は、導電性織布８５に接触した状態で、アンダーカバー２０を金属製フレーム部材（例えばサイドメンバ３１，３２やクロスメンバ等）に固定する。このため導電性織布８５からなる布状電磁シールド部材８６が金属製の車体１１にアースされる。よって、導電性織布８５による電磁シールド効果を高めることができる。

このアンダーカバー２０は、走行中に車体１１の下面側に生じる空気流を整流する効果もあり、走行中の空気抵抗を減少させることができる。アンダーカバー２０は、バッテリユニット１４の下方からの電磁波を遮断するための下側電磁シールド部としての機能を兼ねている。しかもバッテリユニット１４の下方には、下側電磁シールド部として機能する金属製の桁部材５１，５２，５３，５４が配置されている。これら桁部材５１，５２，５３，５４と布状電磁シールド部材８６を備えたアンダーカバー２０とによって、さらなる電磁シールド効果が得られている。

フロアパネル５０とアンダーカバー２０との間に電磁波を生じる電子部品が配置されている場合には、この電子部品が発生する電磁波がフロアパネル５０の上方にある電子機器（例えばラジオや電子時計、ナビゲーションシステム等）に影響を及ぼすことも回避できる。このような電磁波は、フロアパネル５０と前記アンダーカバー２０の布状電磁シールド部材８６によって遮蔽することができる。

なお、アンダーカバー２０に設ける布状電磁シールド部材８６は、車体１１の下側からバッテリユニット１４に到達する電磁波の強さや、電磁波が及ぶ領域に応じて、アンダーカバー２０の一部のみに設けてもよい。

以上説明したアンダーカバー２０を含む電磁シールド手段により、バッテリケース４０の外部で発生した電磁波がバッテリケース４０内の電子回路部４２に影響を与えることを防止できる。また、バッテリケース４０内で発生した電磁波がアンダーカバー２０を透過して外部に放出されることを防止できる。このためバッテリケース４０に金網等の電磁シールド部材を配置せずにすみ、電磁シールド部材がショートの原因とならず安全である。

以上説明したように本実施形態によれば、バッテリユニット１４よりも広い面積を有するアンダーカバー２０が導電性織布からなる電磁シールド部材を一体に有しているため、バッテリユニット１４の形状や配置が変更になっても共通のアンダーカバー２０を用いることが可能である。また、バッテリユニット１４の外部に配置される電子部品に対しても、アンダーカバー２０によって電磁シールドすることができる。

このようにアンダーカバー本体８１と導電性織布８５とが一体化しているアンダーカバー２０を車体１１の下部に配置したことにより、アンダーカバー２０が走行風によって揺れたり振動したりすることを、樹脂８０と一体化した導電性織布８５によってある程度抑制することができる。導電性織布８５はアンダーカバー２０のひび割れをある程度抑制する効果もある。

なお、電磁シールド部材として金網をアンダーカバーの上に置くことも考えられたが、金網はアンダーカバー成形時の金型の内面を傷付ける原因となり、しかも金網の剛性とスプリングバックによる形状不安定により、アンダーカバー本体の樹脂と一体成形することが困難であった。しかも金網をアンダーカバー上に置く場合には、金網を固定するのにクリップやねじ部材が必要となり、金網の一部にクリップ挿入用の孔を開ける必要があるため、孔を開けた箇所では電磁シールド効果が得られない可能性がある。

しかるに本実施形態では、前記したように金型によるアンダーカバー２０の加熱成形時に、導電性織布８５と樹脂８０とを一体成形するため、成形後に導電性織布８５をクリップやねじ部材によってアンダーカバー本体８１に固定する工程が不要である。しかも樹脂８０と導電性織布８５とが一体成形されたアンダーカバー２０は、電磁シールド部材固定用のクリップを挿入する孔が不要であるため、電磁シールド効果を有しない箇所を極力少なくすることができる。

図７は、第２の実施形態のアンダーカバーの導電性織布を構成する導電糸９０´を示している。第２の実施形態のアンダーカバーは、導電糸９０´以外の構成が第１の実施形態のアンダーカバー２０と共通である。この導電糸９０´は、導電性繊維９１と非導電性繊維９５とからなる。導電性繊維９１は、前記第１の実施形態と同様に、ＰＥＴ等の樹脂からなる繊維基材９２を金属等の導電層９３によって被覆したものである。

非導電性繊維９５はＰＥＴ等の樹脂のみからなり、導電性を有していないが、アンダーカバー本体８１の樹脂８０に対して相溶性を有している。相溶性とは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリプロピレン（ＰＰ）のように、互いに異なる２種類以上の物質が互いに親和性を有し、互いに積層され溶融した状態において互いに混じり合って一体化することができる性質である。導電性繊維９１の体積固有抵抗は、例えば１０^７Ω・ｃｍ以下である。非導電性繊維９５の体積固有抵抗は、例えば１０^１４〜１０^１６Ω・ｃｍである。

この第２の実施形態の非導電性繊維９５とアンダーカバー本体８１の樹脂８０とは、互いに相溶性を有する樹脂からなる。このため導電性繊維９１と非導電性繊維９５とが織り込まれた導電性織布８５は、非導電性繊維９５とアンダーカバー本体８１の樹脂８０との相溶性により、導電性織布８５をアンダーカバー本体８１に対してさらに強固に固定することができる。

なお、布状電磁シールド部材８６を構成する導電性織布８５の他の形態として、繊維と銅、ニッケルなどを無電解めっきした繊維と、金属繊維との複合体素材による織布あるいは不織布であってもよいなど、要するに金型内面に追従できる程度にしなやかでかつ導電性を有する布帛であればよい。このような導電性織布を、金型を用いるホットプレスやスタンピング成形によってアンダーカバー本体８１の樹脂８０と加熱状態で厚さ方向に加圧することにより、樹脂８０と導電性織布８５とを一体成形してなるアンダーカバー２０を得るようにしている。

図８は、第３の実施形態に係るアンダーカバー２０の一部を示している。このアンダーカバー２０を構成する導電性織布８５は、アンダーカバー本体８１とは反対側の面（導電性織布８５の上面）がラミネート樹脂層１００によって覆われている。ラミネート樹脂層１００とアンダーカバー本体８１の樹脂８０とは、互いに相溶性を有する樹脂からなる。金型による加熱成形時に、アンダーカバー本体８１の樹脂８０が導電性織布８５からラミネート樹脂層１００側に染み出てラミネート樹脂層１００と一体化することにより、アンダーカバー本体８１と導電性織布８５とをより強固に固定することができる。また導電性織布８５の上面（外面側）がラミネート樹脂層１００によって覆われているため防水仕様となり、導電性織布８５を構成する導電性繊維９１の導電層９３が銅のみであって防錆金属で覆われていなくても、導電性繊維９１が錆びることを回避できる。

なお前記実施形態では電動モータのみで走行する車両（電気自動車）について説明したが、本発明は電動モータとエンジン（内燃機関）とを備えたハイブリッド車に適用することもできる。また本発明を実施するに当たり、車体やバッテリユニットの具体的な形状、アンダーカバーおよび導電性織布の形状、配置をはじめとして、発明の構成要素の構造及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…車両、１１…車体、１２…電動モータ、１４…バッテリユニット、２０…アンダーカバー、３０…フレーム構体、４０…バッテリケース、５１，５２，５３，５４…桁部材、６０…プレート部、６１…凸縁、７１…ボルト、８０…樹脂、８１…アンダーカバー本体、８５…導電性織布、８５…布状電磁シールド部材、９１…導電性繊維、１００…ラミネート樹脂層。

Claims (3)

1. 車両下部に搭載されるバッテリユニットの下方に配置されるアンダーカバーであって、
   前記バッテリユニットの底面と対向する樹脂製のアンダーカバー本体と、
   織り込まれた導電性繊維からなり前記アンダーカバー本体の厚さ方向に重なった状態において該アンダーカバー本体の樹脂に接着している導電性織布と、
   前記導電性織布の上面に積層されたラミネート樹脂層とを具備し、
   前記導電性織布を間に挟んだ状態において前記アンダーカバー本体の前記樹脂が前記導電性織布から染み出し前記ラミネート樹脂層と一体化したことを特徴とするアンダーカバー。
2. 前記アンダーカバー本体の周縁に上方に突出する凸縁を有し、前記導電性織布が前記凸縁に囲まれた領域にわたって配置されたことを特徴とする請求項１に記載のアンダーカバー。
3. 前記アンダーカバー本体と前記導電性織布とを厚さ方向に貫通する金属製のボルトを有し、前記ボルトは、前記導電性織布に接触した状態で前記アンダーカバーを車体の金属製フレーム部材に固定したことを特徴とする請求項１または２に記載のアンダーカバー。

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