JP2021015959A - 回路構成体 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の回路構成体は、
(1)通電により発熱する発熱部品と、前記発熱部品の接続部に接続される通電用バスバーと、前記通電用バスバーと別体に形成され、前記通電用バスバーと共に前記発熱部品の前記接続部に接続される冷却用部材と、前記冷却用部材に設けられて放熱体に熱伝導可能に接触する伝熱部と、を含む回路構成体である。
発熱部品の接続部において通電用バスバーが冷却用部材よりも接続部側に配置されていることから、発熱部品に対して通電用バスバーを低抵抗で接続することができ、ロスを回避して発熱のより少ない回路構成体が実現できる。
発熱部品の接続部に接続される部材を通電用バスバーと冷却用部材に分けることにより、それぞれの部材を最適な方向に向かって延出することが可能となる。例えば、通電用バスバーは低抵抗になるように部品間を最短距離で結び、冷却用部材は放熱体に対して最短距離で接続することが可能となる。
通電用バスバーと冷却用部材と発熱部品を収容するケースを放熱体とした場合、伝熱部で放熱体であるケースに熱伝導可能に接触することにより、ケースの接触部位を介した外部への伝熱をより有利に実現できる。それゆえ、ケースよりも放熱性の高い放熱体にケースが搭載される場合等には、発熱部品の放熱をより有利に達成し得る。
なお、第2熱伝導部材のケース外面側での接触部位に対する位置決めは、ケースに設けられた突起や段差等によって実現してもよいし、ケースが固定的に載置される他部材に設けられた突起や凹所等によって実現してもよい。
通電用バスバーと冷却用部材の材料をそれぞれ最適化することが可能となることから、よりロスが少なく発熱も少ない通電用バスバーと、より放熱効率の高い冷却用部材とを、両立して実現することができる。
冷却用部材の伝熱部を、熱源である発熱部品に直接接触させ、発熱部品に最も近い位置で、伝熱部を放熱体に熱伝導可能に接触させることが可能となる。その結果、発熱部品から離隔する方向にバスバーを延長して放熱体に接触させる従来構造に比して、より効率的な発熱部品の放熱が実現できる。
冷却用部材のボルト挿通孔が、発熱部品の公差を吸収する公差吸収スペースを含んでいることから、発熱部品の公差により冷却用部材の伝熱部の発熱部品への接触状態にばらつきが生じることが低減される。その結果、伝熱部の発熱部品への接触が確実に実現され、発熱部品の放熱を安定して実現することができる。
伝熱部は、放熱部を備える通電バスバー側に延び出して、これら伝熱部と放熱部とが1つの第1熱伝導部材を介してケースに熱伝導可能に接触している。それゆえ、伝熱部と放熱部とで別個に第1熱伝導部材を設ける場合に比べて、特に第1熱伝導部材の幅寸法を小さく抑えることも可能であり、第1熱伝導部材の総面積を減少させることもできる。また、伝熱部と放熱部とで別個に第1熱伝導部材を設ける場合に比べて、組付工程数を減少させることもできる。
発熱部品と第1熱伝導部材との間に通電用バスバーを配索することで、通電用バスバーにおける発熱部品と第1熱伝導部材との間の部分を放熱部とすることができる。特に、発熱部品と放熱部とを直接接触させることで、発熱部品から、放熱部および第1熱伝導部材を通じてのケースへの伝熱を、より効率よく、且つ速やかに達成することもできる。
伝熱部および複数の放熱部が、1つの第1熱伝導部材を介してケースに熱伝導可能に接触していることから、伝熱部および複数の放熱部に対して別個に第1熱伝導部材が設けられる場合に比べて、組付工程数を減少させることができる。
本開示の回路構成体の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本明細書に開示された技術を回路構成体10に適用した実施形態1について、図1から図6を参照しつつ説明する。回路構成体10は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両(図示せず)に搭載され、バッテリー等の電源(図示せず)からモータ等の負荷(図示せず)への電力の供給、制御を行う。回路構成体10は、任意の向きで配置することができるが、以下では、Z方向を上方、Y方向を前方、X方向を右方として説明する。また、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略する場合がある。
ベース部材12は、絶縁性の合成樹脂を所定の形状に射出成形してなる。ベース部材12を構成する合成樹脂は、ガラスファイバー等のフィラーを含んでいてもよい。ベース部材12は、例えば図3に示すように、全体として上方に向かって開口する略矩形箱体形状をなしており、底壁22と、底壁22の端縁部から上方に向かって突設された周壁24とを有している。本開示の実施形態1においては、ベース部材12の外形状は、上方から見て、略長方形状をなしている。なお、ベース部材12の外形状は本実施形態の形状に限定されない。
図3および図6に示すように、第1熱伝導部材収容部28aには第1熱伝導部材36aが収容され、第2熱伝導部材収容部30aには第2熱伝導部材38aが収容されるようになっている。同様に、第1熱伝導部材収容部28b,28cには第1熱伝導部材36b,36cが収容され、第2熱伝導部材収容部30b,30cには第2熱伝導部材38b,38cが収容されるようになっている。
図3,5に示すように、リレー14は、直方体形状の本体40の内部に図示しない接点部およびコイル部を有する、いわゆる機械式の電気部品である。本体40の前面には、左側に設けられた第1電力端子42(接続部の一例)と、右側に設けられた第2電力端子44(接続部の一例)とが左右方向に並んで設けられている。第1電力端子42と第2電力端子44に電流が流れると、接点部およびコイル部で熱が発生する。接点部は、第1電力端子42と第2電力端子44に近接する側(図5中、手前側)に設けられ、コイル部は、第1電力端子42および第2電力端子44から離隔する側(図5中、奥側)に設けられている。また、本体40の前面において、第1電力端子42と第2電力端子44との間には、両端子42,44を仕切る絶縁板46が設けられている。なお、図6に示すように、第1電力端子42および第2電力端子44には、それぞれ前後方向に延びるボルト孔48が形成されている。
図3に示すように、ヒューズ16は、直方体形状をなしている。ヒューズ16の左側面および右側面からは、それぞれリード端子52a(接続部の一例)が、左右方向の外方に突出して形成されている。リード端子52aは金属板材からなる。リード端子52aには、上下方向に貫通する挿通孔54aが形成されている。
図3にも示すように、電流センサ18は、直方体形状をなしている。電流センサ18の右側面および左側面からは、それぞれリード端子52b(接続部の一例)が、左右方向の外方に突出して形成されている。リード端子52bは金属板材からなる。リード端子52bには、上下方向に貫通する挿通孔54bが形成されている。
通電用バスバーとしての第1通電用バスバー56は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。第1通電用バスバー56を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高く、電気抵抗の低い金属を適宜に選択することができる。図3に示すように、第1通電用バスバー56は左右方向に延びており、左右方向の適切な箇所でL字状に屈曲して形成されている。第1通電用バスバー56は、右方端部に設けられたボルト締結部58と、ボルト締結部58の下端部から左方側に延び出しL字状に屈曲されて水平方向(前後方向および左右方向)に広がり左方端部に設けられた外部接続部60aと、を備えている。外部接続部60aには、ボルト挿通孔61が形成されている。
冷却用部材としての第1冷却用部材64は、第1通電用バスバー56に関して例示した任意の金属からなる板材を所定の形状にプレス加工してなる金属製の平板部材によって構成されている。図3に示すように、第1冷却用部材64は前後方向に延びており、前後方向の適切な箇所でL字状に屈曲して形成されている。第1冷却用部材64は、前方端部に設けられたボルト締結部66と、ボルト締結部66の下端部においてL字状に屈曲されて後方側に延び出して設けられた伝熱部68と、を備えている。なお、第1冷却用部材64(後述する第2冷却用部材78)は熱伝導率が高ければ、必ずしも電気抵抗が低くなくてもよいため、第1通電用バスバー56(後述する第2〜第4通電用バスバー72,82,90)とは別材料を用いることも可能である。
通電用バスバーとしての第2通電用バスバー72は、第1通電用バスバー56に関して例示した任意の金属からなる板材を所定の形状にプレス加工してなる。図3に示すように、第2通電用バスバー72は左右方向に延びており、左右方向の適切な箇所でL字状に屈曲して形成されている。第2通電用バスバー72は、左方端部に設けられたボルト締結部74と、ボルト締結部74の下端部から右方側に延び出しL字状に屈曲されて前後方向に延び出し後方端部に設けられたヒューズ接続部76と、を備えている。ヒューズ接続部76には、回路構成体10の組付時にボルト50が挿通されるボルト挿通孔77が形成されている。
冷却用部材としての第2冷却用部材78は、第1通電用バスバー56に関して例示した任意の金属からなる板材を所定の形状にプレス加工してなる金属製の平板部材によって構成されている。図3に示すように、第2冷却用部材78は前後方向に延びており、前後方向の適切な箇所でL字状に屈曲して形成されている。第2冷却用部材78は、前方端部に設けられたボルト締結部80と、ボルト締結部80の下端部においてL字状に屈曲されて後方側に延び出して設けられた伝熱部68と、を備えている。
図3に示すように、第3通電用バスバー82(通電用バスバーの一例)は左右方向に延びており、左右方向の適切な箇所でクランク状に屈曲して形成されている。第3通電用バスバー82は、左方端部に設けられたヒューズ接続部84と、右方端部に設けられた電流センサ接続部86と、かかるヒューズ接続部84と電流センサ接続部86間をU字状に繋ぐU字状部と、を備えている。U字状部の底壁によって放熱部88が構成されている。第3通電用バスバー82も第1通電用バスバー56に関して例示した熱伝導性が高く、電気抵抗の低い任意の金属により構成される。
図3に示すように、第4通電用バスバー90(通電用バスバーの一例)は左右方向に延びており、左右方向の適切な箇所でクランク状に屈曲して形成されている。第4通電用バスバー90は、左方端部に設けられた電流センサ接続部92と、右方端部に設けられた外部接続部60bと、かかる電流センサ接続部92と外部接続部60b間をU字状に繋ぐU字状部と、を備えている。U字状部の底壁によって放熱部94が構成されている。第4通電用バスバー90も第1通電用バスバー56に関して例示した熱伝導性が高く、電気抵抗の低い任意の金属により構成される。
蓋部材20は、ベース部材12と同様の材質を所定の形状に射出成形してなる。蓋部材20は、下方に開口する箱形状とされている。本実施形態では、蓋部材20が、ベース部材12に対応して、上方から見て長方形をなしている。すなわち、蓋部材20は、矩形の上底壁部96と、上底壁部96の周囲から下方に突出する周壁部98とを備えている。
続いて、回路構成体10の組み付け工程の一例について説明する。回路構成体10の組み付け工程は、以下の記載に限定されない。
本明細書に開示された技術を回路構成体110に適用した実施形態2について、図7から図13を示して説明する。実施形態2の回路構成体110は、全体として前記実施形態1の回路構成体10と略同様の構造であるが、主に、図11にも示されるように、リレー14の他方の接続部である第2電力端子44に対して、放熱部112を備える通電用バスバーとしての第2通電用バスバー114が接続されている点で異なっている。なお、実施形態2において、前記実施形態1と実質的に同一の部材および部位には、図中に、前記実施形態1と同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
続いて、回路構成体110の組み付け工程の一例について説明する。回路構成体110の組み付け工程は、以下の記載に限定されない。
本明細書に記載された技術は上記記述および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
(2)また、第1および第2冷却用部材64,78や冷却用部材118の形状は実施形態1,2に記載のものに限定されず、発熱部品や他の部品の配設位置等に合わせて適宜設計され得る。例えば、ベース部材に貫通孔が形成されており、貫通孔を介して伝熱部や放熱部が直接他部材(例えば電池パックの筐体等)に接触するものも含む。
(3)本開示の回路構成体10,110では、ケースを構成するベース部材12,126の外面側に形成された段差106を第2熱伝導部材38a,38b,38c,132の位置決めに利用していたが、これに限定されない。すなわち、第2熱伝導部材38a,38b,38c,132は、ベース部材12,126の外面側において伝熱部68,124の接触部位(底面32,34)に対して位置決めされていればよい。例えば、ベース部材12,126を含むケースが固定的に装着される電池パックの筐体等の他部材108側に設けられた位置決め突起や凹所によって、第2熱伝導部材38a,38b,38c,132が固定的に保持されて、その結果、第2熱伝導部材38a,38b,38c,132がベース部材12,126の外面側において伝熱部68の接触部位(底面32,34)に対して位置決めされるようにしてもよい。これにより、伝熱部68,124における伝熱の促進を一層安定して達成できる。
(4)本開示の回路構成体10,110では、第1〜第4通電用バスバー56,116,72,114,82,90と第1および第2冷却用部材64,78および冷却用部材118を構成する金属として同様の板材が例示されていたが、これに限定されない。第1〜第4通電用バスバー56,116,72,114,82,90と第1および第2冷却用部材64,78および冷却用部材118が異なる金属材料からなる板材から構成されていてもよい。例えば、第1〜第4通電用バスバー56,116,72,114,82,90として導電性と熱伝導性に優れた銅を選択し、第1および第2冷却用部材64,78および冷却用部材118として熱伝導性に優れ比熱の大きなアルミニウムを選択してもよい。これにより、第1〜第4通電用バスバー56,116,72,114,82,90の低抵抗化を実現でき、大電流が流れた時でも第1および第2冷却用部材64,78および冷却用部材118の温度上昇を抑えることができる。あるいは、冷却用部材は、熱伝導率の高い合成樹脂材料等から形成されていてもよい。また、冷却用部材の形状は、平板状に限定されず、任意の形状のものが採用可能である。
(5)本開示の実施形態1の回路構成体10では、接続部を構成する第1および第2電力端子42,44において、第1および第2通電用バスバー56,72がそれぞれ第1および第2冷却用部材64,78よりも接続部を構成する第1および第2電力端子42,44側に配置された状態で固定されていたが、これに限定されない。第1および第2冷却用部材64,78がそれぞれ第1および第2通電用バスバー56,72よりも接続部を構成する第1および第2電力端子42,44側に配置された状態で固定されていてもよい。また、第1および第2冷却用部材64,78の伝熱部68はいずれも発熱部品であるリレー14の本体40の底面に接触していたが、必ずしも接触していなくてもよい。例えば、冷却用部材の伝熱部が、発熱部品に接触することなく、ケース内やケース外の放熱体に接触するようにしてもよい。
12 ベース部材(ケース)
14 リレー(発熱部品)
16 ヒューズ(発熱部品)
18 電流センサ(発熱部品)
20 蓋部材(ケース)
22 底壁
24 周壁
26 上面
28a〜28c 第1熱伝導部材収容部
30a〜30c 第2熱伝導部材収容部
32 底面(接触部位)
34 底面(接触部位)
36a〜36c 第1熱伝導部材
38a〜38c 第2熱伝導部材
40 本体
42 第1電力端子(接続部)
44 第2電力端子(接続部)
46 絶縁板
48 ボルト孔
50 ボルト
50a ねじ部
52a,52b リード端子(接続部)
54a,54b 挿通孔
56 第1通電用バスバー(通電用バスバー)
58 ボルト締結部
60a,60b 外部接続部
61 ボルト挿通孔
62 ボルト挿通孔
64 第1冷却用部材(冷却用部材)
66 ボルト締結部
68 伝熱部
70 ボルト挿通孔
72 第2通電用バスバー(通電用バスバー)
74 ボルト締結部
76 ヒューズ接続部
77 ボルト挿通孔
78 第2冷却用部材(冷却用部材)
80 ボルト締結部
82 第3通電用バスバー(通電用バスバー)
84 ヒューズ接続部
86 電流センサ接続部
88 放熱部
90 第4通電用バスバー(通電用バスバー)
92 電流センサ接続部
94 放熱部
95 ボルト挿通孔
96 上底壁部
98 周壁部
100a,100b 開口部
102 ボルト挿通孔
104,106 段差
108 他部材
110 回路構成体(実施形態2)
112 放熱部
114 第2通電用バスバー(通電用バスバー)
116 第1通電用バスバー(通電用バスバー)
118 冷却用部材
120 蓋部材
122 差入溝
124 伝熱部
126 ベース部材
128 第1熱伝導部材収容部
129 第2熱伝導部材収容部
130 第1熱伝導部材
132 第2熱伝導部材
134 ケース
伝熱部は、放熱部を備える他の通電バスバー側に延び出して、これら伝熱部と放熱部とが1つの第1熱伝導部材を介してケースに熱伝導可能に接触している。それゆえ、伝熱部と放熱部とで別個に第1熱伝導部材を設ける場合に比べて、特に第1熱伝導部材の幅寸法を小さく抑えることも可能であり、第1熱伝導部材の総面積を減少させることもできる。また、伝熱部と放熱部とで別個に第1熱伝導部材を設ける場合に比べて、組付工程数を減少させることもできる。
発熱部品と第1熱伝導部材との間に他の通電用バスバーを配索することで、他の通電用バスバーにおける発熱部品と第1熱伝導部材との間の部分を放熱部とすることができる。特に、発熱部品と放熱部とを直接接触させることで、発熱部品から、放熱部および第1熱伝導部材を通じてのケースへの伝熱を、より効率よく、且つ速やかに達成することもできる。
伝熱部および複数の放熱部が、1つの第1熱伝導部材を介してケースに熱伝導可能に接触していることから、伝熱部および複数の放熱部に対して別個に第1熱伝導部材が設けられる場合に比べて、組付工程数を減少させることができる。
Claims (15)
- 通電により発熱する発熱部品と、
前記発熱部品の接続部に接続される通電用バスバーと、
前記通電用バスバーと別体に形成され、前記通電用バスバーと共に前記発熱部品の前記接続部に接続される冷却用部材と、
前記冷却用部材に設けられて放熱体に熱伝導可能に接触する伝熱部と、を含む
回路構成体。 - 前記発熱部品の前記接続部において、前記通電用バスバーが前記冷却用部材よりも前記接続部側に配置されている請求項1に記載の回路構成体。
- 前記発熱部品の前記接続部からの延出方向が、前記通電用バスバーと前記冷却用部材で異なっている請求項1または請求項2に記載の回路構成体。
- 前記通電用バスバーと前記冷却用部材と前記発熱部品を収容するケースを含み、
前記冷却用部材が、前記接続部で前記発熱部品へ熱伝導可能に接触し、前記伝熱部で前記放熱体である前記ケースに熱伝導可能に接触する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回路構成体。 - 前記伝熱部と前記ケースとの接触面間に介在される第1熱伝導部材を含み、
前記ケースの前記伝熱部と接触する接触部位に対して前記第1熱伝導部材が位置決めされる請求項4に記載の回路構成体。 - 前記ケースの前記伝熱部への接触部位は、外面側で前記放熱体である他部材に熱伝導可能に接触するものであり、
前記ケースの前記外面側と前記他部材との接触面間に介在される第2熱伝導部材を含み、
前記第2熱伝導部材が前記ケースの前記外面側において前記接触部位に対して位置決めされる請求項4または請求項5に記載の回路構成体。 - 前記通電用バスバーと前記冷却用部材がそれぞれ別材料で形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回路構成体。
- 前記冷却用部材の前記伝熱部が、前記発熱部品に熱伝導可能に接触する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回路構成体。
- 前記冷却用部材が、前記接続部にボルト締結されるボルト締結部を有しており、
前記ボルト締結部に設けられたボルト挿通孔は、前記発熱部品の公差を吸収して前記伝熱部の前記発熱部品への接触を可能にする公差吸収スペースを含んでいる請求項8に記載の回路構成体。 - 前記ケースのうち、前記伝熱部と接触する接触部位の厚さが、前記接触部位の周囲よりも薄肉である請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の回路構成体。
- 前記ケースのうち、前記伝熱部と接触する前記接触部位の厚さが、前記接触部位の周囲よりも薄肉であり、前記接触部位の前記周囲との境界に形成された段差によって前記第1熱伝導部材が前記接触部位に対して位置決めされる請求項5に記載の回路構成体。
- 前記ケースのうち、前記伝熱部と接触する前記接触部位の厚さが、前記接触部位の周囲よりも薄肉であり、前記接触部位の前記周囲との境界に形成された段差によって前記第2熱伝導部材が前記接触部位に対して位置決めされる請求項6に記載の回路構成体。
- 前記通電用バスバーと前記冷却用部材と前記発熱部品を収容するケースと、
前記伝熱部と前記ケースとの接触面間に介在される第1熱伝導部材と、をさらに含んでおり、
前記発熱部品には一対の前記接続部が設けられており、
一方の前記接続部には、相互に別体とされた前記通電用バスバーと前記冷却用部材が接続されており、
他方の前記接続部には、放熱部を備える前記通電用バスバーが接続されており、
前記伝熱部が前記放熱部を備える前記通電用バスバー側に延び出して、前記伝熱部と前記放熱部とが、1つの前記第1熱伝導部材を介して前記ケースに熱伝導可能に接触している請求項1に記載の回路構成体。 - 前記他方の接続部に接続された前記通電用バスバーが、前記発熱部品と前記第1熱伝導部材との間に配索されている請求項13に記載の回路構成体。
- 複数の発熱部品を備えており、
前記複数の発熱部品には、前記放熱部を備える複数の前記通電用バスバーが熱的に接続されており、
前記伝熱部および複数の前記放熱部が、1つの前記第1熱伝導部材を介して前記ケースに熱伝導可能に接触している請求項13または請求項14に記載の回路構成体。
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