JP2015011844A

JP2015011844A - On-vehicle power supply device, vehicle having the power supply device, and bus bar

Info

Publication number: JP2015011844A
Application number: JP2013135936A
Authority: JP
Inventors: 坂田　英樹; Hideki Sakata; 英樹坂田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP6234716B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent failures in a coupling state between a semiconductor element and a bus bar caused by a difference between thermal contraction rates of a metal member and a resin member.SOLUTION: An on-vehicle power supply device comprises: a battery 1; a bus bar 4 connected with the battery 1; and a semiconductor element 3 coupled with the bus bar 4. The semiconductor element 3 has a fixing plate 35 fixed to the bus bar 4. The fixing plate 35 is fixed to the bus bar 4 at a plurality of positions. The bus bar 4 forms a deformation buffer part 7 between a plurality of fixed parts 45 where the fixing plate 35 is fixed.

Description

本発明は、車載用の電源装置及びこれを備える車両並びにバスバーに関し、バッテリに接続されるバスバーに半導体素子を連結してなる車両用の電源装置及びこれを備える車両、並びにこの電源装置に使用されるバスバーに関する。 The present invention relates to an in-vehicle power supply device, a vehicle including the same, and a bus bar, and more particularly to a vehicle power supply device in which a semiconductor element is coupled to a bus bar connected to a battery, a vehicle including the same, and the power supply device. Related to the bus bar.

車載用の電源装置は、バッテリを保護するために、バッテリに接続されるバスバーに半導体部品を連結しているものがある。バスバーは、例えば、図１１に示すように金属片を折曲して形成される。このようなバスバー９４に、ダイオードなどの半導体部品９３をネジ９５等により固定する。このため、バスバー９４には、半導体部品９３の取付位置にネジ穴９６が開口されている。 Some in-vehicle power supply devices have a semiconductor part coupled to a bus bar connected to the battery in order to protect the battery. The bus bar is formed, for example, by bending a metal piece as shown in FIG. A semiconductor component 93 such as a diode is fixed to the bus bar 94 with screws 95 or the like. Therefore, a screw hole 96 is opened in the bus bar 94 at the mounting position of the semiconductor component 93.

一方、半導体部品９３は、図１１に示すように、バスバー９４に固定するための固定プレート９７を備えると共に、この固定プレート９７に素子本体を配置して、素子本体を樹脂でモールドしてパッケージしているものがある。このような半導体部品９３を、ネジ９５でバスバー９４に固定する場合、半導体部品９３の樹脂モールド部９８とバスバー９４の金属部材との熱収縮率が異なると変形が生じて、ネジ９５の緩みが生じることがある。例えば、樹脂モールドされた半導体部品９３の固定プレート９７の両端部をバスバー９４にネジ９５で固定している場合、樹脂の方が金属板よりも熱収縮量が大きいため、熱によって半導体部品９３の樹脂モールド部９８が膨張変形するにつれて、この半導体部品９３が固定されたバスバー９４が延伸されて、ネジ９５の螺合の緩みが生じることが、発明者らの行った実験により確認された。特に、車載用の電源装置においては、夏の炎天下等、高温になりやすい環境下で使用されることがあり、熱膨張による変形量が大きくなりやすく、また、夜間においては低温に冷やされるため、昼夜の温度差により収縮を繰り返すことになって、さらにネジが緩みやすくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 11, the semiconductor component 93 includes a fixing plate 97 for fixing to the bus bar 94, and an element body is arranged on the fixing plate 97, and the element body is molded with resin and packaged. There is something that is. When such a semiconductor component 93 is fixed to the bus bar 94 with screws 95, deformation occurs if the resin mold portion 98 of the semiconductor component 93 and the metal member of the bus bar 94 are different, and the screws 95 are loosened. May occur. For example, when both ends of the fixing plate 97 of the resin-molded semiconductor component 93 are fixed to the bus bar 94 with screws 95, the resin has a larger amount of heat shrinkage than the metal plate. As the resin mold portion 98 expands and deforms, it has been confirmed by experiments conducted by the inventors that the bus bar 94 to which the semiconductor component 93 is fixed is stretched and the screw 95 is loosened. In particular, in-vehicle power supply devices may be used in environments that are prone to high temperatures, such as under hot summer, and the amount of deformation due to thermal expansion is likely to increase. The shrinkage is repeated due to the temperature difference between day and night, and the screw becomes more loose.

固定プレートをバスバーに固定するネジが緩むと雑音の原因になるばかりでなく、経時的に緩みが大きくなることでネジが脱落して、半導体素子とバスバーの連結状態が不良になる虞もある。とくに、車載用の電源装置においては、振動や衝撃に晒されることから、一旦緩みが生じると、緩みが拡大することも考えられる。また、半導体素子とバスバーとを固定プレートを介して電気接続する構造においては、ネジの緩みによって固定プレートとバスバーとの連結面の接触状態が変化すると、接触抵抗の増大に繋がり、意図しない発熱の原因となることもある。 If the screw for fixing the fixing plate to the bus bar is loosened, not only will it cause noise, but the looseness will increase over time, and the screw may fall off, resulting in a poor connection between the semiconductor element and the bus bar. In particular, in-vehicle power supply devices are exposed to vibrations and shocks, and once looseness occurs, the looseness may increase. In addition, in the structure in which the semiconductor element and the bus bar are electrically connected via the fixing plate, if the contact state of the connecting surface between the fixing plate and the bus bar changes due to the loosening of the screws, the contact resistance increases and unintentional heat generation occurs. It can be a cause.

以上のような半導体素子の固定によるバスバーの変形を阻止するため、図１１に示すバスバー９４を、図の鎖線で示すように、固定プレート９７が固定されるネジ穴９６同士の間で切断することも考えられる。しかしながらこの形態では、バスバーが二部品になるため、バスバーを自立させることが困難となり、螺合時に別途治具による位置決めが必要になるなど、組み立て時の作業性が著しく損なわれる問題があった。 In order to prevent the deformation of the bus bar due to the fixing of the semiconductor element as described above, the bus bar 94 shown in FIG. 11 is cut between the screw holes 96 to which the fixing plate 97 is fixed, as indicated by a chain line in the figure. Is also possible. However, in this embodiment, since the bus bar is composed of two parts, it is difficult to make the bus bar self-supporting, and there is a problem that workability at the time of assembling is remarkably impaired, for example, positioning by a separate jig is required at the time of screwing.

特開２０１１−２０８５９９号公報JP 2011-208599 A

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、金属部材と樹脂部材の熱収縮率の相違に起因する、半導体素子とバスバーとの連結状態の不良を有効に防止できる車載用の電源装置及びこれを備える車両並びにバスバーを提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide an in-vehicle power supply device that can effectively prevent a poor connection state between a semiconductor element and a bus bar due to a difference in thermal shrinkage between a metal member and a resin member, a vehicle including the same, and a bus bar. Is to provide.

Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記目的を達成するために、本発明の一の車載用の電源装置によれば、バッテリ１と、前記バッテリ１に接続してなるバスバー４と、前記バスバー４に連結してなる半導体素子３とを備え、前記半導体素子３は、前記バスバー４に固定するための固定プレート３５を有すると共に、前記固定プレート３５が前記バスバー４に複数箇所で固定されており、前記バスバー４は、前記固定プレート３５が固定される複数の固定部４５の間に変形緩衝部７を形成している。
上記構成により、バスバーの金属部分と、半導体素子との熱膨張係数の差によって生じる変形を、バスバーの固定部の間に形成された変形緩衝部で吸収することができ、変形に起因して生じ得る固定の緩みを低減でき、安定した固定状態を維持して接触抵抗の増大などを防止することができる。 In order to achieve the above object, according to one on-vehicle power supply device of the present invention, a battery 1, a bus bar 4 connected to the battery 1, and a semiconductor element 3 connected to the bus bar 4, The semiconductor element 3 includes a fixing plate 35 for fixing to the bus bar 4, and the fixing plate 35 is fixed to the bus bar 4 at a plurality of locations, and the bus bar 4 includes the fixing plate 35. A deformation buffering portion 7 is formed between the plurality of fixing portions 45 to which are fixed.
With the above configuration, the deformation caused by the difference in thermal expansion coefficient between the metal portion of the bus bar and the semiconductor element can be absorbed by the deformation buffer portion formed between the fixed portions of the bus bar, and is caused by the deformation. The looseness of fixation obtained can be reduced, and a stable fixed state can be maintained to prevent an increase in contact resistance.

本発明の他の電源装置は、前記バッテリ１が、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを備え、前記鉛バッテリ１０と前記蓄電部２０とを前記半導体素子３を介して並列に電気接続することができる。
上記構成により、バッテリを鉛バッテリと蓄電部で構成し、鉛バッテリと並列に蓄電部を接続することにより、鉛バッテリに流れる充放電の電流を低減して、鉛バッテリの劣化を防止して長寿命にできる。 In another power supply device of the present invention, the battery 1 includes a lead battery 10 and a power storage unit 20, and the lead battery 10 and the power storage unit 20 are electrically connected in parallel via the semiconductor element 3. it can.
With the above configuration, the battery is composed of a lead battery and a power storage unit, and the power storage unit is connected in parallel with the lead battery, thereby reducing the charge / discharge current flowing in the lead battery and preventing deterioration of the lead battery. Can be a lifetime.

本発明の他の電源装置は、前記半導体素子３が、素子本体３０と、前記素子本体３０を外部接続するために前記素子本体３０に接続された第一端子３１及び第二端子３２とを備え、少なくとも前記素子本体３０を樹脂モールドすることができる。
上記構成により、とくに、熱膨張係数の差が大きくなる半導体素子の樹脂モールド部とバスバーの金属部分との間に生じる変形を、バスバーの変形緩衝部で吸収できる。 In another power supply device according to the present invention, the semiconductor element 3 includes an element body 30, and a first terminal 31 and a second terminal 32 connected to the element body 30 in order to externally connect the element body 30. At least the element body 30 can be resin-molded.
With the above configuration, in particular, deformation that occurs between the resin mold part of the semiconductor element and the metal part of the bus bar, where the difference in thermal expansion coefficient is large, can be absorbed by the deformation buffer part of the bus bar.

本発明の他の電源装置は、前記素子本体３０をダイオードとし、前記第一端子３１及び第二端子３２のうち、一方をアノードＡで他方をカソードＫとすることができる。
以上の電源装置は、ダイオードにより特定方向の電流を抑制することで、バッテリを理想的に保護できる。 In another power supply device of the present invention, the element body 30 can be a diode, and one of the first terminal 31 and the second terminal 32 can be an anode A and the other can be a cathode K.
The above power supply device can ideally protect the battery by suppressing the current in a specific direction by the diode.

本発明の他の電源装置は、前記固定プレート３５を、前記第一端子３１または前記第二端子３２のいずれかとして、前記半導体素子３の固定プレート３５を前記バスバー４に電気接続することができる。
上記構成により、半導体素子の第一端子または第二端子のいずれかを固定プレートとすることで、バスバーに固定される固定プレートを介して、半導体素子の一方の端子を外れないように確実にバスバーに電気接続できる。 In another power supply device according to the present invention, the fixing plate 35 of the semiconductor element 3 can be electrically connected to the bus bar 4 by using the fixing plate 35 as either the first terminal 31 or the second terminal 32. .
With the above configuration, by using either the first terminal or the second terminal of the semiconductor element as a fixed plate, the bus bar can be securely secured so that one terminal of the semiconductor element is not removed via the fixed plate fixed to the bus bar. Can be electrically connected.

本発明の他の電源装置は、前記固定プレート３５を前記半導体素子３の放熱板３４として、前記半導体素子３の固定プレート３５を前記バスバー４に熱結合させることができる。
上記構成により、半導体素子の固定プレートを放熱板とし、この固定プレートをバスバーに熱結合状態で連結させるので、半導体素子の熱を効果的にバスバーに伝導させて放熱できる。 In another power supply device of the present invention, the fixing plate 35 can be used as the heat radiating plate 34 of the semiconductor element 3, and the fixing plate 35 of the semiconductor element 3 can be thermally coupled to the bus bar 4.
With the above configuration, since the fixing plate of the semiconductor element is used as a heat radiating plate, and this fixing plate is connected to the bus bar in a thermally coupled state, the heat of the semiconductor element can be effectively conducted to the bus bar and radiated.

本発明の他の電源装置は、前記固定プレート３５が、ネジ５を挿通する複数の連結穴３６を備えて、前記連結穴３６を貫通するネジ５を介して、前記固定プレート３５を前記バスバー４に螺合させることができる。
上記構成により、半導体素子の固定プレートを、簡単かつ確実にバスバーに連結して固定できる。 In another power supply device of the present invention, the fixing plate 35 includes a plurality of connecting holes 36 through which the screws 5 are inserted, and the fixing plate 35 is connected to the bus bar 4 via the screws 5 passing through the connecting holes 36. Can be screwed together.
With the above configuration, the fixing plate of the semiconductor element can be connected and fixed to the bus bar easily and reliably.

本発明の他の電源装置は、前記バスバー４が、前記半導体素子３を固定する面に、前記固定部４５として、前記固定プレート３５を固定するための固定穴４６を離間させて複数形成して、前記固定穴４６同士の間に、変形緩衝部７を形成することができる。 In another power supply device of the present invention, the bus bar 4 is formed with a plurality of fixing holes 45 for fixing the fixing plate 35 on the surface for fixing the semiconductor element 3 apart from each other. The deformation buffer portion 7 can be formed between the fixing holes 46.

本発明の他の電源装置は、前記固定穴４６を、前記半導体素子３をバスバー４に螺合により固定するための雌ネジ穴４６Ｂとすることができる。この電源装置は、固定プレートに挿通されたネジを直接ねじ込むことで、固定プレートを簡単にバスバーに固定できる。 In the other power supply device of the present invention, the fixing hole 46 can be a female screw hole 46B for fixing the semiconductor element 3 to the bus bar 4 by screwing. In this power supply device, the fixing plate can be easily fixed to the bus bar by directly screwing the screw inserted through the fixing plate.

本発明の他の電源装置は、前記変形緩衝部７を、前記バスバー４の一部を切り欠いたスリット７Ａとすることができる。この電源装置は、簡単かつ容易にバスバーに変形緩衝部を設けることができる。さらに、本発明の他の電源装置は、前記スリット７Ａを複数形成して、互いに隣接するスリット７Ａ同士の開口部を逆向きに配置することができる。この電源装置は、変形緩衝部の変形量を大きくすることができる。 In another power supply device of the present invention, the deformation buffer portion 7 can be a slit 7A in which a part of the bus bar 4 is cut out. In this power supply device, the deformation buffer portion can be provided on the bus bar easily and easily. Furthermore, in another power supply device of the present invention, a plurality of the slits 7A can be formed, and the openings of the slits 7A adjacent to each other can be arranged in the opposite directions. This power supply device can increase the deformation amount of the deformation buffer portion.

本発明の他の電源装置は、前記変形緩衝部７を、前記バスバー４の一部を打ち抜いた開口部７Ｂ、７Ｃとすることができる。この電源装置は、簡単かつ容易にバスバーに変形緩衝部を設けつつ、開口部の両側を連結状態とすることで剛性を高められる利点も得られる。さらに、本発明の他の電源装置は、前記開口部を、略円形とすることができる。 In another power supply device of the present invention, the deformation buffer portion 7 can be openings 7B and 7C in which a part of the bus bar 4 is punched. This power supply device also has an advantage that the rigidity can be improved by providing the deformation buffer portion on the bus bar easily and easily and connecting the both sides of the opening portion. Furthermore, in another power supply device of the present invention, the opening can be substantially circular.

本発明の一の車両は、上記のいずれかに記載の電源装置を搭載している。 One vehicle of the present invention is equipped with any of the power supply devices described above.

本発明の一のバスバーは、車両に搭載されるバッテリ１に接続されると共に、固定プレート３５を有する半導体素子３が連結されるバスバーであって、前記半導体素子３が連結される連結面に、前記固定プレート３５が複数箇所で固定されると共に、該固定プレート３５が固定される複数の固定部４５の間に変形緩衝部７が形成されている。 One bus bar of the present invention is a bus bar that is connected to a battery 1 mounted on a vehicle and to which a semiconductor element 3 having a fixing plate 35 is connected, and a connecting surface to which the semiconductor element 3 is connected, The fixing plate 35 is fixed at a plurality of locations, and the deformation buffering portion 7 is formed between the plurality of fixing portions 45 to which the fixing plate 35 is fixed.

本発明の一実施形態にかかる車載用の電源装置を搭載した車両の模式回路図である。1 is a schematic circuit diagram of a vehicle equipped with an in-vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる車載用の電源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the vehicle-mounted power supply device concerning one Embodiment of this invention. 図２に示す電源装置のバスバーと半導体素子の連結構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the connection structure of the bus bar and semiconductor element of the power supply device shown in FIG. 図２に示す電源装置のバスバーと半導体素子の連結構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the connection structure of the bus bar and semiconductor element of the power supply device shown in FIG. 本発明の他の実施形態にかかる車載用の電源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the vehicle-mounted power supply device concerning other embodiment of this invention. 図５に示す電源装置のバスバーと半導体素子の連結構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the connection structure of the bus bar and semiconductor element of the power supply device shown in FIG. 半導体素子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a semiconductor element. 半導体素子とバスバーの他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of a semiconductor element and a bus bar. バスバーの他の一例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of a bus bar. バスバーの他の一例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of a bus bar. 従来のバスバーと半導体素子の連結構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the connection structure of the conventional bus bar and a semiconductor element.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための車載用の電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーを例示するものであって、本発明は車載用の電源装置及び電源装置を備える車両並びにバスバーを以下のものに特定しない。また、実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a vehicle-mounted power supply device and a vehicle including the power supply device and a bus bar for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a vehicle-mounted power supply device. And the vehicle and bus bar provided with the power supply device are not specified as follows. Further, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the extent that there is no specific description. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

本発明の一実施形態の車載用の電源装置を車両に搭載した例を図１に、図１に示す電源装置の概略構成図を図２に、図２に示す電源装置のバスバーと半導体素子の連結構造を図３の概略断面図と図４の分解斜視図に、さらに、本発明の他の実施形態の車載用の電源装置の概略構成図を図５に、図５に示す電源装置のバスバーと半導体素子の連結構造を図６の概略断面図にそれぞれ示している。 FIG. 1 shows an example in which a vehicle-mounted power supply device according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle, FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the power supply device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic sectional view of FIG. 3 and an exploded perspective view of FIG. 4, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an in-vehicle power supply device according to another embodiment of the present invention. FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the connection structure of the semiconductor elements.

図１に示す車両は、エンジン５６で車輪５７を駆動して走行する。図１に示す電源装置１００は、回生制動する車両に搭載される。さらに好ましくは、回生制動とアイドリングストップする車両に搭載される。図の電源装置１００は、バッテリ１を備えている。電源装置１００は、バッテリ１の出力側が、車両のオルタネータ５２に接続されており、オルタネータ５２の出力を制御することでバッテリ１を充電することができる。オルタネータ５２は、エンジン５６に駆動されて鉛バッテリ１０と蓄電部２０を充電し、あるいは、車両の回生制動で鉛バッテリ１０と蓄電部２０を充電する。回生制動は、車両を減速するときにオルタネータ５２を駆動して、車両の運動エネルギーでオルタネータ５２を駆動して発電する。さらに、電源装置１００は、バッテリ１の出力側が、車両のエンジン５６を始動するスターターモータ５４と、車両に搭載される電装機器５０とに接続されている。スターターモータ５４は、バッテリ１から供給される電力で駆動される。また、電装機器５０は、バッテリ１及びオルタネータ５２から供給される電力で駆動される。電装機器５０は、ライト、ワイパー、エアコン、カーオーディオ、カーナビゲーション等である。 The vehicle shown in FIG. 1 travels by driving wheels 57 with an engine 56. A power supply apparatus 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle that performs regenerative braking. More preferably, it is mounted on a vehicle that performs regenerative braking and idling stop. The illustrated power supply apparatus 100 includes a battery 1. The power supply device 100 has an output side of the battery 1 connected to the alternator 52 of the vehicle, and can control the output of the alternator 52 to charge the battery 1. Alternator 52 is driven by engine 56 to charge lead battery 10 and power storage unit 20, or to charge lead battery 10 and power storage unit 20 by regenerative braking of the vehicle. In regenerative braking, the alternator 52 is driven when decelerating the vehicle, and the alternator 52 is driven by the kinetic energy of the vehicle to generate electric power. Further, in the power supply device 100, the output side of the battery 1 is connected to a starter motor 54 that starts the engine 56 of the vehicle and an electrical equipment 50 that is mounted on the vehicle. The starter motor 54 is driven by electric power supplied from the battery 1. In addition, the electrical device 50 is driven by electric power supplied from the battery 1 and the alternator 52. The electrical equipment 50 is a light, wiper, air conditioner, car audio, car navigation, or the like.

アイドリングストップする車両は、メインスイッチであるイグニッションスイッチをオンに保持する状態において、信号待ち等ではエンジン５６を停止させて燃費効率を改善する。この車両は、信号が変わるとエンジン５６を再始動して走行する。このため、アイドリングストップする毎にスターターモータ５４に電力が供給される。なお、回生制動し、かつアイドリングストップする車両は、大きなオルタネータを備えている。このオルタネータは、エンジンを再始動するモータにも兼用される。したがって、エンジンの再始動は、スターターモータによらず、このオルタネータをモータとして使用することもできる。したがって、本明細書において、スターターモータとは、エンジンを再始動するモータに兼用されるオルタネータを含む広い意味で使用する。 The vehicle that is idling stopped improves the fuel efficiency by stopping the engine 56 when waiting for a signal or the like while the ignition switch that is the main switch is kept on. This vehicle travels with the engine 56 restarted when the signal changes. For this reason, electric power is supplied to the starter motor 54 every time idling is stopped. A vehicle that performs regenerative braking and stops idling has a large alternator. This alternator is also used as a motor for restarting the engine. Therefore, the alternator can be used as a motor for restarting the engine without depending on the starter motor. Therefore, in this specification, the starter motor is used in a broad sense including an alternator that is also used as a motor that restarts the engine.

（バッテリ１）
バッテリ１は、図２と図５に示すように、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを備えている。鉛バッテリ１０と蓄電部２０は、互いに並列に接続されている。図の電源装置１００、２００は、回生制動による発電電力を効率よく充電すると共に、鉛バッテリ１０に流れる充放電の電流を低減して、鉛バッテリ１０の劣化を防止するために、鉛バッテリ１０と並列に蓄電部２０を接続している。 (Battery 1)
As shown in FIGS. 2 and 5, the battery 1 includes a lead battery 10 and a power storage unit 20. Lead battery 10 and power storage unit 20 are connected in parallel to each other. The power supply devices 100 and 200 shown in the figure are designed to efficiently charge the power generated by regenerative braking and reduce the charge / discharge current flowing in the lead battery 10 to prevent the deterioration of the lead battery 10. The power storage unit 20 is connected in parallel.

鉛バッテリ１０と蓄電部２０からなるバッテリ１は、一体構造として車両の一箇所に配置することができる。この電源装置は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを一つのケース（図示せず）に収納して一体構造として、例えば、エンジンルームに配置することができる。ただ、電源装置は、バッテリを構成する鉛バッテリと蓄電部とを分離して別々に配置することもできる。この電源装置は、例えば、鉛バッテリを車両のエンジンルームに配置し、蓄電部を車両のキャビンやトランクルームに配置することができる。 The battery 1 including the lead battery 10 and the power storage unit 20 can be disposed at one location of the vehicle as an integrated structure. In this power supply device, the lead battery 10 and the power storage unit 20 can be housed in a single case (not shown) and arranged as an integral structure, for example, in an engine room. However, in the power supply device, the lead battery constituting the battery and the power storage unit can be separated and separately arranged. In this power supply device, for example, a lead battery can be arranged in an engine room of a vehicle, and a power storage unit can be arranged in a cabin or a trunk room of the vehicle.

（鉛バッテリ１０）
鉛バッテリ１０は、複数の鉛電池セル１１を備えている。鉛バッテリ１０は、定格電圧を２Ｖとする鉛電池セル１１を６セル、直列に接続して定格電圧を１２Ｖとしている。ただ、本発明は、鉛バッテリの定格電圧を１２Ｖには特定しない。２個の鉛バッテリを直列に接続して定格電圧を２４Ｖとし、または３個の鉛バッテリを直列に接続して３６Ｖ、４個の鉛バッテリを直列に接続して４８Ｖとして使用することもできるからである。従来の電装機器は、１２Ｖの電源電圧で動作するように設計されているが、２４Ｖ〜４８Ｖの鉛バッテリを搭載する車両は、この電圧で動作する電装機器を搭載する。 (Lead battery 10)
The lead battery 10 includes a plurality of lead battery cells 11. In the lead battery 10, six lead battery cells 11 having a rated voltage of 2V are connected in series, and the rated voltage is set to 12V. However, the present invention does not specify the rated voltage of the lead battery as 12V. Two lead batteries can be connected in series for a rated voltage of 24V, or three lead batteries can be connected in series for 36V and four lead batteries connected in series for 48V. It is. Conventional electrical equipment is designed to operate with a power supply voltage of 12V, but a vehicle equipped with a 24V to 48V lead battery is equipped with electrical equipment that operates with this voltage.

（蓄電部２０）
蓄電部２０は、鉛バッテリ１０と並列に接続されて、鉛バッテリ１０と同じ充放電電圧範囲を有する。したがって、１２Ｖの鉛バッテリ１０に並列に接続される蓄電部２０は、定格電圧を１２Ｖとし、あるいは１２Ｖに近づけている。このように定格電圧が近接した鉛バッテリ１０と蓄電部２０を並列接続することで、充放電の電圧範囲を広範囲で一致させることができる。蓄電部２０は、複数の蓄電器２１を備えており、これらの蓄電器２１を接続して所定の定格電圧としている。蓄電器２１は、例えば、二次電池である。蓄電器２１を二次電池とする蓄電部２０は、複数の蓄電器２１を直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする。このような二次電池として、ニッケル水素電池が使用できる。ニッケル水素電池は、鉛バッテリに比較して充電抵抗が極めて小さく、大電流の充電特性に優れるので、回生制動時の大電流で効率よく充電できる特徴がある。ただ、二次電池には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水系電解液二次電池も使用できる。リチウムイオン電池などの非水系電解液二次電池は、軽くて充放電容量を大きくできる特徴がある。さらに、蓄電器は、キャパシタ等とすることもできる。蓄電器に使用されるキャパシタは、静電容量の大きい電気二重層コンデンサー（ＥＤＬＣ）等のキャパシタである。キャパシタである蓄電器は、充電抵抗を極めて小さくして、回生制動時の蓄電量を鉛バッテリよりも大きくできる。ただ、蓄電器をキャパシタとする蓄電部は、蓄電量、すなわち蓄電される電荷によって電圧が変化するので、双方向性ＤＣ／ＤＣコンバータを介して鉛バッテリに接続される。 (Power storage unit 20)
The power storage unit 20 is connected in parallel with the lead battery 10 and has the same charge / discharge voltage range as the lead battery 10. Therefore, the power storage unit 20 connected in parallel to the 12V lead battery 10 has a rated voltage of 12V or is close to 12V. In this way, by connecting the lead battery 10 and the power storage unit 20 that are close to each other in rated voltage in parallel, the charge / discharge voltage range can be matched in a wide range. The power storage unit 20 includes a plurality of power storage devices 21 and connects these power storage devices 21 to a predetermined rated voltage. The battery 21 is, for example, a secondary battery. The power storage unit 20 using the storage battery 21 as a secondary battery connects the plurality of storage batteries 21 in series and sets the rated voltage to 12V. A nickel metal hydride battery can be used as such a secondary battery. The nickel-metal hydride battery has a characteristic that it can be efficiently charged with a large current during regenerative braking because the charging resistance is extremely small compared to a lead battery and it has excellent large-current charging characteristics. However, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries can also be used as secondary batteries. Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries are light and have a feature that can increase charge / discharge capacity. Furthermore, the capacitor can be a capacitor or the like. The capacitor used for the capacitor is a capacitor such as an electric double layer capacitor (EDLC) having a large capacitance. The capacitor, which is a capacitor, can have a very low charging resistance and a larger amount of charge during regenerative braking than a lead battery. However, since the voltage of the power storage unit using the capacitor as a capacitor varies depending on the amount of power stored, that is, the stored charge, it is connected to the lead battery via the bidirectional DC / DC converter.

さらに、図２と図５に示す電源装置１００、２００は、バッテリ１にバスバー４を接続すると共に、このバスバー４に半導体素子３を連結している。図２と図５に示す電源装置１００、２００は、半導体素子３を介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続している。ここで、図に示す半導体素子３は、ダイオードである。このように、ダイオードを介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続する構造は、一方向への通電を許容しながら、反対方向への通電を制限できる。さらに、図に示す電源装置１００、２００は、半導体素子３と並列に接続スイッチ８を接続している。このような接続スイッチ８として、例えば、リレーや半導体スイッチング素子などが使用できる。半導体スイッチング素子には、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の素子が使用できる。 Further, the power supply devices 100 and 200 shown in FIGS. 2 and 5 connect the bus bar 4 to the battery 1 and connect the semiconductor element 3 to the bus bar 4. Power supply devices 100 and 200 shown in FIGS. 2 and 5 connect lead battery 10 and power storage unit 20 in parallel via semiconductor element 3. Here, the semiconductor element 3 shown in the figure is a diode. As described above, the structure in which the lead battery 10 and the power storage unit 20 are connected in parallel via the diode can restrict the energization in the opposite direction while allowing the energization in one direction. Furthermore, the power supply devices 100 and 200 shown in the figure have a connection switch 8 connected in parallel with the semiconductor element 3. As such a connection switch 8, a relay, a semiconductor switching element, etc. can be used, for example. As the semiconductor switching element, an element such as a transistor, FET, or IGBT can be used.

この電源装置１００、２００は、接続スイッチ８をオンとする状態では、半導体素子３と接続スイッチ８の並列回路を介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０が並列に接続され、接続スイッチ８をオフとする状態では、半導体素子３を介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０が並列に接続される。この接続スイッチ８は、制御回路９によってオンオフに制御される。図２と図５に示す電源装置１００、２００は、ダイオードである半導体素子３のアノードＡを鉛バッテリ１０側に、カソードＫを蓄電部２０側に接続している。すなわち、図のダイオードは、鉛バッテリ１０側から蓄電部２０側への通電を許容し、蓄電部２０側から鉛バッテリ１０側への通電を遮断するように接続している。この電源装置１００は、通常状態では接続スイッチ８をオン状態としており、車両のエンジン５６を始動する際には、接続スイッチ８をオフ状態とすることで、鉛バッテリ１０のみからスターターモータ５４に電力を供給することができる。この構成によると、大電力を必要とするスターターモータ５４に電力を供給する際に、蓄電部２０からスターターモータ５４への電力供給が遮断されるため、蓄電部２０に大きな負荷がかからず、蓄電部２０の電圧低下を防止することができる。ダイオードである半導体素子３は、接続スイッチ８のオフ状態において、蓄電部２０側から鉛バッテリ１０側に放電される事態を抑制する保護素子として機能している。また、この電源装置１００は、蓄電部２０の電圧が低下する状態では、接続スイッチ８のオンオフに関係なく、ダイオードを介して鉛バッテリ１０側から蓄電部２０側への通電を許容して、オルタネータ５２で発電される電力や鉛バッテリ１０の電力を、蓄電部２０や電装機器５０に供給することができる。 In the power supply devices 100 and 200, in a state where the connection switch 8 is turned on, the lead battery 10 and the power storage unit 20 are connected in parallel via the parallel circuit of the semiconductor element 3 and the connection switch 8, and the connection switch 8 is turned off. In this state, the lead battery 10 and the power storage unit 20 are connected in parallel via the semiconductor element 3. The connection switch 8 is controlled to be turned on / off by the control circuit 9. 2 and FIG. 5, the anode A of the semiconductor element 3 that is a diode is connected to the lead battery 10 side, and the cathode K is connected to the power storage unit 20 side. That is, the diode in the figure is connected so as to allow energization from the lead battery 10 side to the power storage unit 20 side and to interrupt energization from the power storage unit 20 side to the lead battery 10 side. In the power supply device 100, the connection switch 8 is turned on in a normal state, and when starting the engine 56 of the vehicle, the connection switch 8 is turned off, so that power is supplied to the starter motor 54 only from the lead battery 10. Can be supplied. According to this configuration, when supplying power to the starter motor 54 that requires a large amount of power, the power supply from the power storage unit 20 to the starter motor 54 is interrupted, so that a large load is not applied to the power storage unit 20. A voltage drop of the power storage unit 20 can be prevented. The semiconductor element 3, which is a diode, functions as a protective element that suppresses a situation in which the connection switch 8 is discharged from the power storage unit 20 side to the lead battery 10 side. Further, the power supply device 100 allows the energization from the lead battery 10 side to the power storage unit 20 side via the diode regardless of whether the connection switch 8 is on or off in a state where the voltage of the power storage unit 20 is lowered. The electric power generated at 52 and the electric power of the lead battery 10 can be supplied to the power storage unit 20 and the electrical equipment 50.

（半導体素子３）
半導体素子３は、図７のような外観をしており、図２、図３、図５、及び図６に示すように、素子本体３０と、この素子本体３０を外部接続するために、素子本体３０の両極に接続された第一端子３１及び第二端子３２を備えている。さらに、図の半導体素子３は、少なくとも素子本体３０が樹脂モールドでパッケージされており、第一端子３１と第二端子３２を樹脂モールド部３３から外部に表出させている。素子本体３０をダイオードとする半導体素子３は、第一端子３１及び第二端子３２のうち、一方をアノードＡ、他方をカソードＫとしている。 (Semiconductor element 3)
The semiconductor element 3 has an appearance as shown in FIG. 7. As shown in FIGS. 2, 3, 5, and 6, the element body 30 is connected to the element body 30 for external connection. A first terminal 31 and a second terminal 32 connected to both poles of the main body 30 are provided. Furthermore, in the semiconductor device 3 shown in the drawing, at least the device body 30 is packaged by a resin mold, and the first terminal 31 and the second terminal 32 are exposed from the resin mold portion 33 to the outside. In the semiconductor element 3 using the element body 30 as a diode, one of the first terminal 31 and the second terminal 32 is an anode A and the other is a cathode K.

さらに、半導体素子３は、バスバー４に連結するための固定プレート３５を備えている。図の固定プレート３５は、矩形状の金属板で構成されており、少なくとも一の面の一部を樹脂モールド部３３に埋設している。この半導体素子３は、樹脂モールド部３３から表出する固定プレート３５の端部をバスバー４に固定して連結される。図に示す固定プレート３５は、樹脂モールド部３３から表出する外側において、バスバー４に固定するための連結穴３６を設けている。図に示す連結穴３６は、固定プレート３５をバスバー４に螺合するためのネジ５を挿入するための貫通孔としている。図に示す連結穴３６は、金属板の延長方向に延びる長孔としている。この構造の固定プレート３５は、バスバー４に設けた固定穴４６との寸法の誤差を許容しながら、確実にネジ５をねじ込んで螺合できる。 Further, the semiconductor element 3 includes a fixing plate 35 for connecting to the bus bar 4. The fixed plate 35 shown in the figure is formed of a rectangular metal plate, and a part of at least one surface is embedded in the resin mold portion 33. The semiconductor element 3 is connected to the bus bar 4 by fixing the end of the fixing plate 35 exposed from the resin mold portion 33. The fixing plate 35 shown in the drawing is provided with a connection hole 36 for fixing to the bus bar 4 on the outside exposed from the resin mold portion 33. The connecting hole 36 shown in the drawing is a through hole for inserting a screw 5 for screwing the fixing plate 35 into the bus bar 4. The connecting hole 36 shown in the figure is a long hole extending in the extending direction of the metal plate. The fixing plate 35 having this structure can be screwed into the screw 5 reliably while allowing a dimensional error with respect to the fixing hole 46 provided in the bus bar 4.

ここで、図２ないし図４、及び図７に示す半導体素子３Ａは、バスバー４に固定するための金属製の固定プレート３５を、第一端子３１としている。この半導体素子３Ａは、固定プレート３５である金属板を第一端子３１として、素子本体３０の一の面に接続すると共に、素子本体３０の対向面に第二端子３２を接続して、素子本体３０を樹脂モールドでパッケージしている。図に示す半導体素子３Ａは、固定プレート３５である第一端子３１をカソードＫとして、第二端子３２をアノードＡとしている。この半導体素子３Ａは、第一端子３１である固定プレート３５を、蓄電部２０に電気接続されたバスバー４に接続し、第二端子３２を鉛バッテリ１０に電気接続されたリード１５に接続している。リード１５は止ネジ３７を介して第二端子３２に接続されている。ただ、半導体素子は、図示しないが、固定プレートである第一端子をアノードとして、第二端子をカソードとすることもできる。この半導体素子は、第一端子である固定プレートが、鉛バッテリに電気接続されたバスバーに接続され、第二端子が蓄電部に電気接続されたリードに接続される。以上のように、固定プレート３５を第一端子３１とする半導体素子３Ａは、固定プレート３５をバスバー４に固定する状態で、第一端子３１である固定プレート３５を介してバスバー４に電気接続される。 Here, in the semiconductor element 3 A shown in FIGS. 2 to 4 and 7, a metal fixing plate 35 for fixing to the bus bar 4 is used as the first terminal 31. The semiconductor element 3A has a metal plate as a fixing plate 35 as a first terminal 31 and is connected to one surface of the element body 30 and a second terminal 32 is connected to the opposite surface of the element body 30 to 30 is packaged with a resin mold. In the semiconductor element 3 A shown in the drawing, the first terminal 31, which is the fixed plate 35, is used as the cathode K, and the second terminal 32 is used as the anode A. In this semiconductor element 3A, the fixed plate 35 that is the first terminal 31 is connected to the bus bar 4 that is electrically connected to the power storage unit 20, and the second terminal 32 is connected to the lead 15 that is electrically connected to the lead battery 10. Yes. The lead 15 is connected to the second terminal 32 via a set screw 37. However, although the semiconductor element is not shown, the first terminal, which is a fixed plate, can be used as an anode, and the second terminal can be used as a cathode. In this semiconductor element, a fixed plate as a first terminal is connected to a bus bar electrically connected to the lead battery, and a second terminal is connected to a lead electrically connected to the power storage unit. As described above, the semiconductor element 3 A having the fixing plate 35 as the first terminal 31 is electrically connected to the bus bar 4 via the fixing plate 35 that is the first terminal 31 in a state where the fixing plate 35 is fixed to the bus bar 4. The

さらに、図５と図６に示す半導体素子３Ｂは、バスバー４に固定するための金属製の固定プレート３５を、半導体素子３の放熱板３４としている。この半導体素子３Ｂは、放熱板３４である固定プレート３５に、絶縁状態で素子本体３０を配置すると共に、素子本体３０の両極に第一端子３１及び第二端子３２を接続して、素子本体３０を樹脂モールドでパッケージしている。図の半導体素子３Ｂは、素子本体３０の一の面に放熱板３４である金属製の固定プレート３５を配置すると共に、素子本体３０の対向面に第一端子３１及び第二端子３２を配置して、一方をアノードＡ、他方をカソードＫとしている。図に示す半導体素子３Ｂは、第一端子３１をカソードＫとして、リード２５を介して蓄電部２０に電気接続し、第二端子３２をアノードＡとして、リード１５を介して鉛バッテリに電気接続している。リード２５、１５は、それぞれ止ネジ３７を介して第一端子３１と第二端子３２に接続されている。 Further, in the semiconductor element 3 B shown in FIGS. 5 and 6, a metal fixing plate 35 for fixing to the bus bar 4 is used as the heat radiating plate 34 of the semiconductor element 3. In the semiconductor element 3B, the element body 30 is disposed in an insulated state on a fixed plate 35 that is a heat radiating plate 34, and the first terminal 31 and the second terminal 32 are connected to both poles of the element body 30. Is packaged with a resin mold. In the illustrated semiconductor element 3 B, a metal fixing plate 35 that is a heat radiating plate 34 is disposed on one surface of the element body 30, and a first terminal 31 and a second terminal 32 are disposed on the opposing surface of the element body 30. One is an anode A and the other is a cathode K. The semiconductor element 3B shown in the drawing is electrically connected to the power storage unit 20 via the lead 25 with the first terminal 31 as the cathode K, and electrically connected to the lead battery via the lead 15 with the second terminal 32 as the anode A. ing. The leads 25 and 15 are connected to the first terminal 31 and the second terminal 32 via set screws 37, respectively.

放熱板３４である固定プレート３５は、バッテリ１に接続されたバスバー４に熱結合状態で連結されている。この構造は、半導体素子３Ｂの発熱を、放熱板３４である固定プレート３５を介してバスバー４に熱伝導させて効率よく放熱できる。一般に、バスバー４は、大電流を通電できるように、断面積を大きくするように厚さや幅を設計するので熱伝導特性も良好になる。したがって、半導体素子３Ｂの放熱板３４をバスバー４に熱結合させる構造は、半導体素子３Ｂの熱を効果的にバスバー４に熱伝導させて優れた放熱効果を実現できる。図５に示す電源装置２００は、蓄電部２０に電気接続されたバスバー４に放熱板３４である固定プレート３５を固定しているが、固定プレートは、図示しないが、鉛バッテリに電気接続されるバスバーに固定することもできる。 The fixed plate 35 which is the heat radiating plate 34 is coupled to the bus bar 4 connected to the battery 1 in a thermally coupled state. With this structure, the heat generated by the semiconductor element 3B can be efficiently radiated by conducting heat to the bus bar 4 via the fixing plate 35, which is the heat radiating plate 34. In general, the bus bar 4 is designed to have a thickness and a width so as to have a large cross-sectional area so that a large current can be applied, so that the heat conduction characteristics are also improved. Therefore, the structure in which the heat radiating plate 34 of the semiconductor element 3B is thermally coupled to the bus bar 4 can effectively conduct the heat of the semiconductor element 3B to the bus bar 4 and realize an excellent heat radiating effect. The power supply device 200 shown in FIG. 5 fixes a fixing plate 35, which is a heat radiating plate 34, to the bus bar 4 electrically connected to the power storage unit 20, but the fixing plate is electrically connected to a lead battery, not shown. It can also be fixed to the bus bar.

以上の半導体素子３Ａ、３Ｂは、図３、図４、及び図６に示すように、金属板からなる固定プレート３５の中央部の上面側を樹脂モールドすると共に、下面は金属部を露出する状態としている。これらの半導体素子３Ａ、３Ｂは、固定プレート３５の下面側を面接触状態でバスバー４の連結面に接合できる。これにより、図３に示すように、固定プレート３５を第一端子３１とする半導体素子３Ａにおいては、低抵抗な状態でバスバー４に電気接続でき、また、図６に示すように、固定プレート３５を半導体素子３の放熱板３４とする半導体素子３Ｂにおいては、バスバー４との接触面積を大きくして理想的な状態で熱結合できる。 In the semiconductor elements 3A and 3B, as shown in FIGS. 3, 4, and 6, the upper surface side of the central portion of the fixed plate 35 made of a metal plate is resin-molded and the lower surface exposes the metal portion. It is said. These semiconductor elements 3 A and 3 B can be joined to the connecting surface of the bus bar 4 in a surface contact state with the lower surface side of the fixed plate 35. Thereby, as shown in FIG. 3, in the semiconductor element 3A using the fixed plate 35 as the first terminal 31, it can be electrically connected to the bus bar 4 in a low resistance state, and as shown in FIG. Can be thermally coupled in an ideal state by increasing the contact area with the bus bar 4.

以上の半導体素子３は、固定プレート３５を金属板とし、この金属板の両端部の２箇所に連結穴３６を開口してバスバー４に固定している。ただ、半導体素子は、必ずしも２箇所でバスバーに連結する構造には特定しない。固定プレートは、３箇所以上をバスバーに連結することもできる。例えば、半導体素子は、固定プレートを長方形の板状として、長方形のコーナー部の４箇所をバスバーに連結することもできる。 In the semiconductor element 3 described above, the fixing plate 35 is a metal plate, and connection holes 36 are opened at two locations on both ends of the metal plate to be fixed to the bus bar 4. However, the semiconductor element is not necessarily specified as a structure connected to the bus bar at two locations. The fixing plate can be connected to the bus bar at three or more locations. For example, in the semiconductor element, the fixed plate may be a rectangular plate, and four corners of the rectangular portion may be connected to the bus bar.

さらに、半導体素子は、固定プレートを必ずしも金属板とする必要はなく、図８で示すように、樹脂モールド部３３の外側に一体成形されたプレート部３８を設けて、このプレート部３８を固定プレート３５としてバスバー４に連結することもできる。図に示す半導体素子３Ｃは、全体の外形を長方形として、四隅部に連結穴３６を開口すると共に、これ等の連結穴３６に挿通されるネジ５を介してバスバー４に連結している。 Further, the semiconductor element does not necessarily require the fixing plate to be a metal plate. As shown in FIG. 8, a plate portion 38 integrally formed outside the resin mold portion 33 is provided, and the plate portion 38 is fixed to the fixing plate. It can also be connected to the bus bar 4 as 35. The semiconductor element 3 C shown in the figure has a rectangular outer shape, and has connection holes 36 at the four corners, and is connected to the bus bar 4 through screws 5 inserted through these connection holes 36.

以上の半導体素子３は、素子本体３０をダイオードとする例を示したが、半導体素子は、半導体スイッチング素子とすることもできる。スイッチング素子である半導体素子は、図示しないが、鉛バッテリと蓄電部との間に電気接続されて、鉛バッテリと蓄電部とを並列に接続すると共に、接続スイッチとして使用されて、鉛バッテリと蓄電部との接続状態を制御する。スイッチング素子である半導体素子も、固定プレートを介してバスバーに連結される。スイッチング素子である半導体素子も、バスバーに連結される固定プレートを、外部接続するための端子としてバッテリに電気接続することができ、あるいは、固定プレートを放熱板としてバスバーに熱結合させることもできる。このような半導体スイッチング素子として、例えば、ＦＥＴやＩＧＢＴ等が使用できる。 In the semiconductor element 3 described above, an example in which the element body 30 is a diode has been shown, but the semiconductor element may be a semiconductor switching element. Although not shown, the semiconductor element that is a switching element is electrically connected between the lead battery and the power storage unit, connects the lead battery and the power storage unit in parallel, and is used as a connection switch. Controls the connection status with the unit. A semiconductor element that is a switching element is also connected to the bus bar via a fixed plate. The semiconductor element which is a switching element can also be electrically connected to the battery as a terminal for external connection of a fixed plate connected to the bus bar, or can be thermally coupled to the bus bar as a fixed plate. As such a semiconductor switching element, for example, an FET, an IGBT, or the like can be used.

（バスバー４）
バスバー４は、バッテリ１に電気接続される大電流用の導電部材である。バスバー４は、蓄電部２０に接続され、あるいは鉛バッテリ１０に接続されて、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続する導電部材の一部として使用される。図２と図５に示す電源装置は、バスバー４を、蓄電部２０の出力側に接続している。 (Bus bar 4)
The bus bar 4 is a conductive member for large current that is electrically connected to the battery 1. Bus bar 4 is connected to power storage unit 20 or connected to lead battery 10 and used as a part of a conductive member that connects lead battery 10 and power storage unit 20 in parallel. In the power supply device shown in FIGS. 2 and 5, the bus bar 4 is connected to the output side of the power storage unit 20.

バスバー４は、図４の斜視図に示すように、金属製の板材を折曲加工して形成される。図に示すバスバー４は、半導体素子３が連結される連結面に、固定プレート３５が固定される複数の固定部４５を設けている。図に示す半導体素子３は、バスバー４に螺合するためのネジ５を挿通する連結穴３６を固定プレート３５の両端部に設けているので、図に示すバスバー４は、これ等の連結穴３６と対向する位置に、固定部４５としてネジ５を螺合するための固定穴４６を設けている。バスバー４の設けられる固定穴４６は、半導体素子３の固定位置を規定する。したがって、バスバー４は、半導体素子３の固定プレート３５の連結穴３６に応じて、固定穴４６が開口されている。図４に示す固定プレート３５は、両端部の２箇所に連結穴３６を設けているので、バスバー４は、これらと対向する２箇所に固定穴４６を設けている。ただ、固定プレートが３箇所以上の連結穴を備える場合は、バスバーは、これらの連結穴と対向する位置に３箇所以上の固定穴を設けることができる。例えば、図８に示すバスバー４Ｃは、平面視長方形の半導体素子３Ｃの四隅部に設けた連結穴３６と対向する４箇所に固定穴４６を設けている。 As shown in the perspective view of FIG. 4, the bus bar 4 is formed by bending a metal plate material. The bus bar 4 shown in the drawing is provided with a plurality of fixing portions 45 to which the fixing plate 35 is fixed on the connecting surface to which the semiconductor element 3 is connected. Since the semiconductor element 3 shown in the figure is provided with connecting holes 36 through which the screws 5 for screwing into the bus bar 4 are inserted at both ends of the fixing plate 35, the bus bar 4 shown in the figure has the connecting holes 36. A fixing hole 46 for screwing the screw 5 as a fixing portion 45 is provided at a position opposite to. The fixing hole 46 provided with the bus bar 4 defines the fixing position of the semiconductor element 3. Therefore, in the bus bar 4, the fixing hole 46 is opened according to the connection hole 36 of the fixing plate 35 of the semiconductor element 3. Since the fixing plate 35 shown in FIG. 4 has connecting holes 36 at two locations on both ends, the bus bar 4 has fixing holes 46 at two locations facing these. However, when the fixing plate is provided with three or more connecting holes, the bus bar can be provided with three or more fixing holes at positions facing these connecting holes. For example, the bus bar 4C shown in FIG. 8 has fixing holes 46 at four positions facing the connection holes 36 provided at the four corners of the rectangular semiconductor element 3C.

ここで、図３と図４に示すバスバー４Ａは、固定穴４６をネジ５を挿通させる挿通孔４６Ａとしている。挿通孔４６Ａである固定穴４６は、ここに挿通されるネジ５の先端がナット６にねじ込まれて、固定プレート３５がバスバー４に固定される。また、図６と図８に示すバスバー４Ｂ、４Ｃは、固定穴４６を雌ネジ孔４６Ｂとしている。雌ネジ孔４６Ｂである固定穴４６は、固定プレート３５の連結穴３６を貫通するネジ５の先端が直接ねじ込まれて、固定プレート３５がバスバー４に固定される。 Here, in the bus bar 4 A shown in FIGS. 3 and 4, the fixing hole 46 is an insertion hole 46 A through which the screw 5 is inserted. In the fixing hole 46 which is the insertion hole 46 A, the tip of the screw 5 inserted here is screwed into the nut 6, and the fixing plate 35 is fixed to the bus bar 4. Further, the bus bars 4B and 4C shown in FIGS. 6 and 8 have the fixing holes 46 as female screw holes 46B. In the fixing hole 46, which is the female screw hole 46 B, the tip of the screw 5 that passes through the connection hole 36 of the fixing plate 35 is directly screwed, and the fixing plate 35 is fixed to the bus bar 4.

（変形緩衝部７）
さらに、バスバー４は、固定部４５同士の間に、変形緩衝部７が形成されている。図４の例では、板状のバスバー４の固定穴４６を設けた中間部分に、バスバー４の一部を切り欠いたスリット７Ａが形成されている。バスバー４は、このようなスリット７Ａを形成することによって、図３及び図６に示すように、熱膨張係数の違いによってバスバー４の固定穴４６同士の間に応力（図において矢印Ｂで表示）が生じても、スリット７Ａである変形緩衝部７が変形（図の矢印Ｃで表示）することで応力を吸収して、固定穴４６の部分の変形が抑制される結果、ネジ５の緩みが阻止される。 (Deformation buffer 7)
Further, in the bus bar 4, a deformation buffer portion 7 is formed between the fixing portions 45. In the example of FIG. 4, a slit 7 A in which a part of the bus bar 4 is cut out is formed in an intermediate portion where the fixing hole 46 of the plate-like bus bar 4 is provided. By forming such a slit 7A, the bus bar 4 has a stress (indicated by an arrow B in the figure) between the fixing holes 46 of the bus bar 4 due to a difference in thermal expansion coefficient as shown in FIGS. If the deformation buffer 7 that is the slit 7A is deformed (indicated by the arrow C in the figure), the stress is absorbed and the deformation of the fixing hole 46 is suppressed, so that the screw 5 is loosened. Be blocked.

すなわち、素子本体３０が樹脂でモールドされた半導体素子３では、一般に樹脂の方が金属よりも熱収縮量が大きいため、図３及び図６の矢印Ａでに示すように、バスバー４の上面側に固定された樹脂モールド部３３が延伸して、バスバー４に対して、図の矢印Ｂで示す応力が生じる事態が考えられる。応力によって固定穴４６の部分が変形すると、ネジ５が緩む原因となり、不具合が生じる虞がある。これに対して、図のバスバー４を利用することで、固定穴４６同士の間に形成されたスリット７Ａの部分において、図の矢印Ｃで示すように、バスバー４がある程度変形できることから、このような応力を吸収して、固定穴４６の部分に変形が及ぶことが抑止される。この結果、固定穴４６の変形によってネジ５の固定が緩む可能性が低減され、長期間にわたって安定した固定状態が維持され、信頼性を高められる。 That is, in the semiconductor element 3 in which the element body 30 is molded with resin, since the resin generally has a larger amount of heat shrinkage than the metal, the upper surface side of the bus bar 4 as shown by the arrow A in FIGS. It is conceivable that the resin mold portion 33 fixed to is stretched and stress is generated on the bus bar 4 as indicated by an arrow B in the figure. If the portion of the fixing hole 46 is deformed by the stress, the screw 5 may be loosened, which may cause a problem. On the other hand, by using the bus bar 4 in the figure, the bus bar 4 can be deformed to some extent as shown by the arrow C in the figure at the slit 7A portion formed between the fixing holes 46. Therefore, it is possible to prevent the deformation of the fixing hole 46 by absorbing a large amount of stress. As a result, the possibility that the fixing of the screw 5 is loosened due to the deformation of the fixing hole 46 is reduced, and a stable fixing state is maintained over a long period of time, thereby improving the reliability.

なお、図４の形態においては、固定穴４６同士の部分は常時通電が必要な部位でないため、スリット７Ａを設けることでバスバー４が部分的に幅狭となることによる電気抵抗の増大は、殆ど問題とならない。また、変形緩衝部７は、図４のような形態には限られない。例えば、バスバー４Ｄには、図９に示すように、スリット７Ａを複数設けてもよい。複数のスリット７Ａを設ける場合は、図９の平面図に示すように、一方向に延長されたストリップ状のバスバー４Ｄの、対向する辺にそれぞれ設けることが好ましい。すなわち、互いに隣接するスリット７Ａ同士は、開口部が互いに逆向きとなるように配置する。これによって、変形量を大きくすることができる。図９の例では、図において下辺に１箇所、上辺に２箇所、スリット７Ａを形成しているが、スリットの数は２個、あるいは４個以上とすることもできる。 In the form of FIG. 4, since the portions between the fixing holes 46 are not portions that need to be energized at all times, the increase in electrical resistance due to the partial narrowing of the bus bar 4 by providing the slits 7A is almost It doesn't matter. Moreover, the deformation | transformation buffer part 7 is not restricted to a form like FIG. For example, the bus bar 4D may be provided with a plurality of slits 7A as shown in FIG. When providing the plurality of slits 7A, it is preferable to provide the slits 7A on opposite sides of the strip-shaped bus bar 4D extending in one direction, as shown in the plan view of FIG. That is, the slits 7A adjacent to each other are arranged so that the openings are in opposite directions. As a result, the amount of deformation can be increased. In the example of FIG. 9, one slit is formed on the lower side and two slits 7A are formed on the upper side in the figure, but the number of slits may be two, or four or more.

さらに、変形緩衝部７は、スリット状に限られず、ストリップ状バスバー４の一部を打ち抜いた開口部７Ｂとすることもできる。例えば、図１０の平面図に示すバスバー４Ｅは、円形状の貫通孔を変形緩衝部７としている。この構成であれば、固定穴４６の開口と同様にして変形緩衝部７を形成できる。また、スリットと異なり、ストリップ状のバスバー４Ｅに設けた開口部７Ｂの両側が繋がっているため、剛性を高められる利点も得られる。さらにまた、開口部は、円形に限らず、楕円形や矩形状、多角形状など、任意の形状とすることもできる。また、開口部の数も一に限られず、複数設けてもよい。例えば、図８に示す例では、ストリップ状のバスバー４Ｃの延長方向に離して２個ずつの固定穴４６を開口すると共に、これ等の中間には、２個の開口部７Ｃを幅方向に並べて開口している。図に示す開口部７Ｃは、バスバー４の延長方向に長い長円形としている。このように、バスバーに設ける開口部の数や形状、配列等を適宜変更することで、変形緩衝部の変形特性を調整できる。 Further, the deformation buffering portion 7 is not limited to the slit shape, and may be an opening 7B in which a part of the strip-shaped bus bar 4 is punched out. For example, the bus bar 4E shown in the plan view of FIG. With this configuration, the deformation buffer portion 7 can be formed in the same manner as the opening of the fixing hole 46. In addition, unlike the slit, since both sides of the opening 7B provided in the strip-shaped bus bar 4E are connected, there is an advantage that the rigidity can be increased. Furthermore, the opening is not limited to a circle, but may be any shape such as an ellipse, a rectangle, or a polygon. Further, the number of openings is not limited to one, and a plurality of openings may be provided. For example, in the example shown in FIG. 8, two fixing holes 46 are opened in the extending direction of the strip-shaped bus bar 4C, and two openings 7C are arranged in the width direction in the middle of these. It is open. The opening 7 C shown in the drawing is an oval long in the extending direction of the bus bar 4. As described above, the deformation characteristics of the deformation buffer portion can be adjusted by appropriately changing the number, shape, arrangement, and the like of the openings provided in the bus bar.

以上の実施例の電源装置では、半導体素子３を、ネジ５を介してバスバー４に固定している。ただ、電源装置は、螺合以外の構造、例えば、溶接やクランプ等により半導体素子をバスバーに連結することもできる。この電源装置は、半導体素子の固定プレートの両端側の複数箇所をバスバーの固定部に溶接して固定し、あるいは、固定プレートの両端側の複数箇所を挟着部材を介してバスバーの固定部にクランプして固定する。固定プレートが固定されるバスバーは、複数の固定部の間に位置して変形緩衝部が形成されている。 In the power supply device of the above embodiment, the semiconductor element 3 is fixed to the bus bar 4 via the screws 5. However, the power supply device can also connect the semiconductor element to the bus bar by a structure other than screwing, such as welding or clamping. In this power supply device, a plurality of locations on both ends of the fixing plate of the semiconductor element are welded and fixed to the fixing portion of the bus bar, or a plurality of locations on both ends of the fixing plate are fixed to the fixing portion of the bus bar via a clamping member Clamp and fix. The bus bar to which the fixing plate is fixed is located between the plurality of fixing parts, and a deformation buffering part is formed.

本発明に係る電源装置は、バッテリに接続されるバスバーに半導体素子を固定する構造の電源装置、とくに車載用の電源装置に好適に利用できる。 The power supply apparatus according to the present invention can be suitably used for a power supply apparatus having a structure in which a semiconductor element is fixed to a bus bar connected to a battery, particularly an in-vehicle power supply apparatus.

１００…電源装置
２００…電源装置
１…バッテリ
３…半導体素子
３Ａ…半導体素子
３Ｂ…半導体素子
３Ｃ…半導体素子
４…バスバー
４Ａ…バスバー
４Ｂ…バスバー
４Ｃ…バスバー
４Ｄ…バスバー
４Ｅ…バスバー
５…ネジ
６…ナット
７…変形緩衝部
７Ａ…スリット
７Ｂ…開口部
７Ｃ…開口部
８…接続スイッチ
９…制御回路
１０…鉛バッテリ
１１…鉛電池セル
１５…リード
２０…蓄電部
２１…蓄電器
２５…リード
３０…素子本体
３１…第一端子
３２…第二端子
３３…樹脂モールド部
３４…放熱板
３５…固定プレート
３６…連結穴
３７…止ネジ
３８…プレート部
４５…固定部
４６…固定穴
４６Ａ…挿通孔
４６Ｂ…雌ネジ孔
５０…電装機器
５２…オルタネータ
５４…スターターモータ
５６…エンジン
５７…車輪
９３…半導体部品
９４…バスバー
９５…ネジ
９６…ネジ穴
９７…固定プレート
９８…樹脂モールド部
Ａ…アノード
Ｋ…カソード DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power supply device 200 ... Power supply device 1 ... Battery 3 ... Semiconductor element 3A ... Semiconductor element 3B ... Semiconductor element 3C ... Semiconductor element 4 ... Bus bar 4A ... Bus bar 4B ... Bus bar 4C ... Bus bar 4D ... Bus bar 4E ... Bus bar 5 ... Screw 6 ... Nut 7 ... Deformation buffer 7A ... Slit 7B ... Opening 7C ... Opening 8 ... Connection switch 9 ... Control circuit 10 ... Lead battery 11 ... Lead battery cell 15 ... Lead 20 ... Power storage unit 21 ... Capacitor 25 ... Lead 30 ... Element Main body 31 ... first terminal 32 ... second terminal 33 ... resin mold part 34 ... heat sink 35 ... fixing plate 36 ... connection hole 37 ... set screw 38 ... plate part 45 ... fixing part 46 ... fixing hole 46A ... insertion hole 46B ... Female screw hole 50 ... electric equipment 52 ... alternator 54 ... starter motor 56 ... engine 57 ... wheel 93 ... semiconductor component 94 ... bus bar 95 ... Di 96 ... screw hole 97 ... fixing plate 98 ... resin mold A ... anode K ... cathode

Claims

Battery,
A bus bar connected to the battery;
A semiconductor element connected to the bus bar,
The semiconductor element has a fixing plate for fixing to the bus bar, and the fixing plate is fixed to the bus bar at a plurality of locations,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the bus bar is formed with a deformation buffer portion between a plurality of fixing portions to which the fixing plate is fixed.

The power supply device according to claim 1,
The power supply device, wherein the battery includes a lead battery and a power storage unit, and the lead battery and the power storage unit are electrically connected in parallel via the semiconductor element.

The power supply device according to claim 1 or 2,
The semiconductor element includes an element body, and a first terminal and a second terminal connected to the element body to externally connect the element body, and at least the element body is resin-molded. A featured power supply.

The power supply device according to claim 3,
The power source device according to claim 1, wherein the element body is a diode, and one of the first terminal and the second terminal is an anode and the other is a cathode.

The power supply device according to claim 3 or 4,
The fixing plate is either the first terminal or the second terminal,
The power supply device, wherein the fixing plate of the semiconductor element is electrically connected to the bus bar.

The power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The power supply device, wherein the fixing plate is a heat radiating plate of the semiconductor element, and the fixing plate of the semiconductor element is thermally coupled to the bus bar.

The power supply device according to any one of claims 1 to 6,
The power supply device, wherein the fixing plate includes a plurality of connecting holes through which screws are inserted, and the fixing plate is screwed into the bus bar through screws passing through the connecting holes.

The power supply device according to claim 7,
The bus bar is formed with a plurality of fixing holes for fixing the fixing plate as a fixing part on a surface for fixing the semiconductor element, and a deformation buffering part is formed between the fixing holes. A power supply device characterized by being formed.

The power supply device according to claim 8, wherein
The power supply device, wherein the fixing hole is a female screw hole for fixing the semiconductor element to the bus bar by screwing.

The power supply device according to any one of claims 1 to 9,
The power supply apparatus, wherein the deformation buffering portion is a slit formed by cutting out a part of the bus bar.

It is a power supply device of Claim 10, Comprising:
A power supply apparatus comprising: a plurality of slits, and openings arranged adjacent to each other in opposite directions.

The power supply device according to any one of claims 1 to 9,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the deformation buffer portion is an opening formed by punching a part of the bus bar.

The power supply device according to claim 12,
The power supply device, wherein the opening is substantially circular.

A vehicle equipped with the power supply device according to claim 1.

A bus bar connected to a battery mounted on a vehicle and connected to a semiconductor element having a fixed plate,
The fixing plate is fixed at a plurality of locations on a connecting surface to which the semiconductor element is connected, and a deformation buffering portion is formed between the plurality of fixing portions to which the fixing plate is fixed. Bus bar.