JP2014179585A - 電子自動車用変圧器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを節減する電気自動車用モジュールに関する。
【解決手段】本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは、１次側コイルが巻かれるボビンと、プリント回路基板と、ボビンとプリント回路基板との間に位置する２次側バスバーと、を含み、プリント回路基板には通電可能な素材で形成されてバスバーと接触可能なパターン部が具備され、パターン部とバスバーが電気的に並列に連結される。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車用変圧器モジュールに関するものであり、より詳しくは、変圧器とプリント回路基板をモジュール化し、製造過程での工数を減らして製造コストを節減する電気自動車用モジュールに関するものである。

最近、環境問題のため環境にやさしい自動車に対する関心が増大されており、環境にやさしい自動車のうち電気自動車に対する期待が高まっている。

このような電気自動車には電装部品として変圧器が含まれる。

一般に、変圧器は一つの回路から交流電力を供給されて電子誘導作用によって他の回路に電力を供給する装置であり、変圧器で電圧は１次コイル及び２次コイルに巻かれる巻線（ｗｉｎｄｉｎｇ）比に比例し、電流は巻線比に反比例する。

このような電気自動車に使用される変圧器は、大電流が流れることができ、高い効率を有し、同時に狭小な空間に設置することができるように小型化されるべきである。

図１は、従来の電気自動車に使用される変圧器を示す斜視図である。

図１を参照すると、従来の電気自動車用変圧器は上部フェライトコア１０と、フェライトコア１０の下部に結合される上部ボビン２０と、上部ボビン２０の下部に位置する上部バスバー３０と、上部バスバー３０の下部に位置する下部バスバー５０と、下部バスバー５０の下部に位置する下部ボビン６０と、下部ボビン６０の下部に位置する下部フェライトコア７０を含む。

そして、上部バスバー３０と下部バスバー５０との間には機械的揺れを防止するための環状の支え部４０が介在される。

このような構成を有する場合、大電流が流れるようにするために上部バスバー３０及び下部バスバー４０の断面積が一定大きさ以上を維持すべきであるため、それによって全体的な大きさが増加する。よって、小型化に制約があるという問題がある。

また、前記のような構成の変圧器を先に製造した後、それを更に別途の製造ラインに移して含浸過程を介してプリント回路基板に付着しなければならないため、より効率的な製造工程に対する開発が要求されている。

本発明は前記のような問題を解決するためにバスバーのサイズを小さくして小型化を可能にし、同時にプリント回路基板と変圧器が一体化して組立工数の節減及び製造原価の節減を可能にする電気自動車用変圧器モジュールを提供する。

本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは、１次側コイルが巻かれるボビンと、プリント回路基板と、前記ボビンと前記プリント回路基板との間に位置する２次側バスバーと、を含み、前記プリント回路基板には通電可能な素材で形成されて前記バスバーと接触可能なパターン部が具備され、前記パターン部と前記バスバーが電気的に並列に連結される。

前記パターン部は、前記バスバーに対応する形状を有する。

前記パターン部は、前記プリント回路基板の上面に具備される上部パターンと、前記プリント回路基板の下面に具備される下部パターンを含み、前記バスバーは、前記上部パターンと接触する上部バスバーと、前記下部パターンと接触する下部バスバーを含み、前記ボビンは、前記上部バスバーの上部に位置する上部ボビンと、前記下部バスバーの下部に位置する下部ボビンを含む。

本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールはフェライトコアを更に含み、前記フェライトコアは、中央から上下方向に延長される中央部と、前記中央部と離隔されて上下方向に延長される側壁部を含み、前記プリント回路基板には側壁部に対応する形状の第１切開部が上下に貫通形成される。

前記バスバーは中央の一部が環状に形成される板状の部材であり、前記パターン部は前記バスバーと同じ形状を有しながら中央の一部が環状に形成され、前記プリント回路基板で前記パターン部の環状に形成された部分の内側には上下に貫通形成される第２切開部が具備される。

前記パターン部は、前記バスバーに比べ伝導性の優秀な素材で形成される。

また、前記パターン部は前記プリント回路基板上に印刷される。

本発明によると変圧器の小型化が可能になり、変圧器とプリント回路基板をモジュール化して、製造工程を単純化し工数を減らして製造原価を節減することができる。

また、変圧器の２次側にプリント回路基板上のパターンとバスバーを同時に使用し、電流の密度を高めながらも容積及び製造原価を減らすことができる。

従来の電気自動車用変圧器を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例による電気自動車用変圧器を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電気自動車用変圧器を示す分解斜視図である。

以下、添付した図面を参照して本発明一実施例による電気自動車用変圧器モジュールの構成を詳しく説明する。

図２は本発明の一実施例による電気自動車用変圧器を示す斜視図であり、図３は本発明の一実施例による電気自動車用変圧器を示す分解斜視図である。

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは変圧器とプリント回路基板４００が結合されてモジュール化されたものであり、変圧器はフェライトコア１００、１次側のイルが巻かれるボビン２００、２次側バスバーを含み、プリント回路基板４００にはバスバー３００と並列に電流を流すパターン４１０が具備される。

これらそれぞれの構成をより詳しく説明すると、本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは、図２に示したようにフェライトコア１００を含む。そしてこのフェライトコア１００は、図３に示したように上部フェライトコア１１０と下部フェライトコア１２０を含む。

上部フェライトコア１１０は円筒状を有し、中央から下方に向かって上下方向に延長される中央部１１１と、中央部１１１の横方向の両側面に一対が具備される側壁部１１２を含む。側壁部１１２も中央部と同じく下方に向かって上下方向に延長される。

下部フェライトコア１２０は上部フェライトコア１１０と同じく中央部１２１と側壁部１２２を含み、上部フェライトコア１１０と上下方向に対称な形状を有する。

一方、本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは図２に示したようなボビン２００を更に含む。ボビン２００は、図３に示したように上部ボビン２１０と下部ボビン２２０を含む。

上部ボビン２１０及び下部ボビン２２０は上下方向に互いに対称な形状を有し、中央にはフェライトコアの中央部が挿入される円筒状の中空部が具備される。フェライトコアの外側には１次側コイル（図示せず）が巻かれ、１次側コイルは電気自動車用高電圧バッテリ（図示せず）と連結される。

一方、本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは図２に示したようなバスバー３００を更に含む。バスバー３００は図３に示したように上部バスバー３１０と下部バスバー３２０を含む。

バスバー３００は中央の一部が環状に形成された板状の部材である。バスバー３００の両端部は同じ方向を向かう。バスバー３００は銅などの通電可能な素材で形成される。

一方、本発明の一実施例による電気自動車用変圧器モジュールは図２及び図３に示したようなプリント回路基板４００を更に含む。プリント回路基板４００は上部バスバー３１０と下部バスバー３２０との間に位置する。

プリント回路基板４００にはパターン部４１０が具備される。パターン部４１０はプリント回路基板の上面に具備されるパターン４１０と、プリント回路基板の下面に具備される下部パターン（図示せず）を含む。図面にはパターン部４１０のうち上部パターン４１０のみ示されていて下部パターンは示されていないため、上部パターンと下部パターンを通称するパターン部の図面符号と上部パターンの図面符号を全て４１０にして一緒に使用する。

パターン部４１０は通電可能な素材で形成され、上部バスバー３１０及び下部バスバー３２０に対応する形状を有する。

より詳しくは、上部バスバー３１０及び下部バスバー３２０は中央の一部が環状に形成され、両端部は同じ方向を向くように形成されるため、上部パターン４１０及び下部パターンもそれと同じ形状を有する。

即ち、上部パターン４１０の形状は上部バスバー３１０の形状と同じであり、下部パターン（図示せず）の形状は下部バスバー３２０の形状を同じである。

パターン部４００はプリント回路基板４００に印刷される。

一方、パターン部４１０の外側には第１切開部４２０が上下に貫通形成される。第１切開部４２０はフェライトコア１００の側壁部１１２、１２２に対応する形状を有する。第１切開部４２０は変圧器とプリント回路基板４００が一つのモジュールで組み立てられる際、上部フェライトコア１１０の側壁部１１２又は下部フェライトコア１２０の側壁部１２２のうちいずれか一つが挿入されるか、両方ともが挿入される部分である。

一方、パターン部４１０の中央部分には第２切開部４３０が形成される。より詳しくは、パターン部４１０の中央の環状に形成された部分が円形に穿孔されて上下に貫通される空間を形成し、この空間が第２切開部４３０となる。

第２切開部４３０はフェライトコア１００の中央部１１１、１２１に対応する形状を有する。第２切開部４３０の直径は中央部１１１、１２１の直径と同じであるか中道部の直径より多少大きい。

前記のような構成の配置関係を更にまとめると、上部から上部フェライトコア１２０、上部ボビン２１０、上部バスバー３１０、プリント回路基板４００、下部バスバー３２０、下部ボビン２２０、下部フェライトコア１２０が順番に配置される。この際、上部フェライトコア１１０の中央部１１１、第２切開部４３０及び下部フェライトコア１２０の中央部１２１は上下方向に同一線上に整列される。また、上部フェライトコア１１０の側壁部１１２、第１切開部４２０及び下部フェライトコア１２０の側壁部１２２も上下方向に同一線上に整列される。

そして、それらの構成が結合されて一つのモジュールを成す。このように変圧器とプリント回路基板がモジュール化されると管理すべき部品の数が減り、車両の電装装置を組み立てる際に組立工数が減るためより迅速な組立が可能になって、製造原価を節減することができる。

以下、前記のような構成を有する電気自動車用変圧器モジュールの機能を説明する。

ボビン２００には図示していない１次側コイルが巻かれ、この１次側コイルは比較的高い電圧を有する高電圧バッテリ（図示せず）に連結される。高電圧バッテリは車両の外部に別途に具備される充電装置と連結されて充電され、例えば、２００Ｖ乃至４５０Ｖの電圧を有する。一方、１次側コイル（図示せず）に印加された電流は変圧器を減って２次側バスバー３００を介して相対的に低い電圧を有する低電圧バッテリ（図示せず）に連結される。例えば、低電圧バッテリの電圧は１２Ｖであってもよい。低電圧バッテリはワイパー、オーディオ、電動ウィンドウなどの車両用電気装置を作動する電源を提供する。

この際、２次側バスバー３００を介して低電圧バッテリに印加される電流は、バスバー３００だけでなくバスバー３００と電気的に並列に連結されたパターン部４１０を介して一緒に流れるようになる。

従来はバスバーを介してのみ電流が流れていたことに対し、バスバー３００とパターン部４１０を介して一緒に電流が流れるようになるためバスバー３００の断面積が相対的に小さくなる。

また、バスバー３００の断面積が小さくなることによってバスバーの平面積も小さくなり、全体的にバスバーのサイズを減らすことができる。

この際、パターン部４１０をバスバー３００に比べ電気伝導性がより優秀な素材で形成する場合、バスバー３００のサイズは更に減少される。

バスバー３００のサイズ減少は変圧器全体の容積減少を可能にし、また変圧器とプリント回路基板４００がモジュール化されるため、よりコンパクトな変圧器モジュールを形成することができる。

Claims (7)

1. １次側コイルが巻かれるボビンと、
   プリント回路基板と、
   前記ボビンと前記プリント回路基板との間に位置する２次側バスバーと、を含み、
   前記プリント回路基板には通電可能な素材で形成されて前記バスバーと接触可能なパターン部が具備されて前記パターン部と前記バスバーが電気的に並列に連結される、電気自動車用変圧器モジュール。
2. 前記パターン部は、前記バスバーに対応する形状を有する、請求項１に記載の電気自動車用変圧器モジュール。
3. 前記パターン部は、
   前記プリント回路基板の上面に具備される上部パターンと、
   前記プリント回路基板の下面に具備される下部パターンと、を含み、
   前記バスバーは、
   前記上部パターンと接触する上部バスバーと、
   前記下部パターンと接触する下部バスバーと、を含み、
   前記ボビンは、
   前記上部バスバーの上部に位置する上部ボビンと、
   前記下部バスバーの下部に位置する下部ボビンと、を含む、請求項２に記載の電気自動車用変圧器モジュール。
4. フェライトコアを更に含み、
   前記フェライトコアは、
   中央から上下方向に延長される中央部と、
   前記中央部と離隔されて上下方向に延長される側壁部と、を含み、
   前記プリント回路基板には側壁部に対応する形状の第１切開部が上下に貫通形成される、請求項３に記載の電気自動車用変圧器モジュール。
5. 前記バスバーは中央の一部が環状に形成される板状の部材であり、
   前記パターン部は、前記バスバーと同じ形状を有しながら中央の一部が環状に形成され、
   前記プリント回路基板で前記パターン部の環状に形成された部分の内側には上下に貫通形成される第２切開部が具備される、請求項４に記載の電気自動車用変圧器モジュール。
6. 前記パターン部は、前記バスバーに比べ伝導性の優秀な素材で形成される、請求項５に記載の電気自動車用変圧器モジュール。
7. 前記パターン部は、前記プリント回路基板上に印刷される、請求項６に記載の電気自動車用変圧器モジュール。

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