JP2021087265A - 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)発熱部品と、前記発熱部品の接続部に接続されるバスバーと、前記発熱部品と前記バスバーを収容するケースと、前記バスバーと熱的に接触する弾性を有する熱伝導部材と、前記ケースに設けられて前記バスバーを前記熱伝導部材に接触させる押圧部と、前記ケースの外部に突出して前記押圧部を補強する補強壁部と、を有している回路構成体である。
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。
以下、本開示の実施形態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)に搭載されている。回路構成体10は、例えば図2に示すように、発熱部品である走行用バッテリーをメインリレー14を介して車両側負荷16に接続するために用いられる。ここで、走行用バッテリーとはバッテリー12のことであり、車両を走行させるモータ(図示せず)に電力を供給させるバッテリーとして利用される。なお、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、図1に示すZ方向を上方、Y方向を幅方向、X方向を長さ方向として説明する。なお、X方向の右斜め下方は前方であり、逆方向は後方である。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。
回路構成体10は、図2に示すように、正極側に設けられた回路構成体10aと負極側に設けられた回路構成体10bを備えている。回路構成体10aの入力側には、バッテリー12の正極側が接続されており、回路構成体10bの入力側には、バッテリー12の負極側が接続されている。回路構成体10aの出力側には、車両側負荷16の正極側が接続されており、回路構成体10bの出力側には、車両側負荷16の負極側が接続されている。回路構成体10aと回路構成体10bの入力側と出力側の間にはそれぞれ、バッテリー12を車両側負荷16に接続するメインリレー14が接続されている。加えて、メインリレー14にはそれぞれ、プリチャージリレー18およびプリチャージ抵抗20がメインリレー14をバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路22が接続されている。なお、本開示の実施形態1では、図2に示すように、プリチャージ抵抗20は、プリチャージリレー18の出力側に接続されている。さらに、メインリレー14とプリチャージリレー18はいずれも、励磁コイルの通電状態で接点部を移動させて接点部をON/OFFに切り換えるリレーであり、図示しない制御回路によりON/OFF制御がなされている。以上述べてきたように、回路構成体10aと回路構成体10bは略同一構造とされている。
バッテリー12は、充電可能な複数の二次電池を直列に接続して出力電圧を高く、例えば100V〜400Vとしている。また、複数の二次電池を並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。この二次電池には、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素電池などが使用できる。また、二次電池に代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ(EDLC)等のキャパシタを利用することもできる。本明細書において二次電池にはキャパシタも含む。
車両側負荷16は、例えば、静電容量を200μF〜5000μFとする大容量のコンデンサを含んでいる。このコンデンサが完全に放電された状態でメインリレー14がON状態に切り換えられると、コンデンサを充電するために大きなチャージ電流が流れる。大きなチャージ電流はメインリレー14の接点部を損傷させる原因となることから、チャージ電流による弊害を防止するために、プリチャージ回路22を設けている。本開示の実施形態1では、図2に示すように、メインリレー14と並列にプリチャージ回路22を設けている。プリチャージ回路22は、車両側負荷16のコンデンサのチャージ電流を制限するために、プリチャージリレー18と直列にプリチャージ抵抗20を接続している。プリチャージ抵抗20は、プリチャージリレー18およびメインリレー14をONに切り換えた状態で、車両側負荷16のコンデンサの充電電流を小さく制限する。
回路構成体10は、例えば図1および図3に示すように、車両搭載時において下方に位置するロアケース24と上方に位置するアッパケース26を備えており、ロアケース24とアッパケース26によってケースが構成されている。ロアケース24とアッパケース26が組み付けられた状態において、その内部にはバッテリー12とメインリレー14を接続する正極バスバー28と負極バスバー30等の各種バスバーが収容されている。
ロアケース24は、絶縁性の合成樹脂を所定の形状に射出成型してなる。ロアケース24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。ロアケース24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32と、底壁32の端縁部から上方に向かって突設された周壁34とを有している。図3および図4に示すように、ロアケース24の底壁32の4つの辺にはそれぞれ、周壁34の基端部の4箇所において上方に向かって係合部36が突設されている。
図3および図5,図6に示すように、ロアケース24の固定部44の間の底壁32上には矩形平板状の熱伝導部材を構成する熱伝導シート48が設けられ、熱伝導シート48に対する底壁32の裏面側には熱伝導部材を構成する熱伝導シート50が設けられている。熱伝導シート48,50は、上下方向に扁平なシート状をなしており、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂からなる。具体的には、シリコーン系の樹脂や非シリコーン系のアクリル系樹脂やセラミック系樹脂等が利用できる。より詳細には、例えば、シリコーン系の樹脂からなる、放熱ギャップフィラーや熱伝導グリースや熱伝導性シリコーンゴム等が挙げられる。熱伝導シート48,50は柔軟性および弾性を有しており、上下方向に加えられる力に応じて、厚さ寸法が変化するように弾性変形可能である。なお、本実施形態では、熱伝導部材として熱伝導シート48,50が採用されているが、これに限定されず任意の形状の弾性を有する熱伝導部材が採用可能である。
図3および図5から図6に示すように、正極バスバー28および負極バスバー30が、ロアケース24の底壁32上に配設されている。なお、正極バスバー28および負極バスバー30は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。正極バスバー28および負極バスバー30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。上述のように、回路構成体10aと回路構成体10bは略同一構造とされていることから、ここでは、回路構成体10aの正極バスバー28を例にとって説明を行うことにする。正極バスバー28を構成するメインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bはいずれも長さ方向(図3中、X方向)に延び出しており、メインリレー14側の端部がL字状に屈曲され、他方側の端部がクランク状に屈曲されている。メインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bのメインリレー14側の端部がそれぞれ、後述するメインリレー14の接続部を構成する第一電力端子82と第二電力端子84に接続される第一電力端子接続部52と第二電力端子接続部54となっている。メインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bの他方側の端部はそれぞれ、バッテリー接続部56と車両側負荷接続部58となっている。メインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bの長さ方向の中央部はいずれもロアケース24の底壁32に対して平行に形成されており、熱伝導シート48上に配置されて熱伝導シート48と熱的に接触する伝熱部60とされている。
アッパケース26は、絶縁性の合成樹脂を所定の形状に射出成型してなる。アッパケース26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。アッパケース26は、例えば図3に示すように、略横長矩形の平板状とされた上壁62の外周縁部に、下方に突出する周壁64が形成された、下方に開口する略箱体形状を有している。図3および図4に示すように、アッパケース26の4つの辺の周壁64にはそれぞれ、周壁64の突出端の周方向に離隔した4箇所において切欠状の被係合部66が設けられている。アッパケース26の上壁62の前方側および後方側(図4中、X方向の下方側および上方側)の幅方向(Y方向)に離隔する3箇所にはそれぞれ、本開示の回路構成体10を例えば図示しない車両の所定箇所に固定するためのボルト締結部68が設けられている。上述のように、アッパケース26においても、回路構成体10aを例にとって説明を行うことにする。図3および図4に示すように、アッパケース26の上壁62の上面には、前方側(図4中、X方向の下方側)から、バッテリー接続部収容部70aおよび車両側負荷接続部収容部70bと、メインリレー装着部72aやプリチャージリレー装着部72bやプリチャージ抵抗装着部72cが設けられている。これら装着部に対して、バッテリー接続部56および車両側負荷接続部58と、メインリレー14やプリチャージリレー18やプリチャージ抵抗20が装着されている。また、バッテリー接続部収容部70aおよび車両側負荷接続部収容部70bと、メインリレー装着部72aとの間には、押圧部74が設けられている。押圧部74は平面視で略矩形平板形状とされており、押圧部74を構成するアッパケース26の上壁62には、幅方向(Y方向)に延び、長さ方向(X方向)に隙間を隔てて並列配置された複数(本実施形態では7個)の補強板76が形成されている。この複数の補強板76を含んで補強壁部78が構成されている。補強壁部78は、例えば図1に示すようにアッパケース26の外部である上方に突出して補強壁部78の外部に露出しており、押圧部74を補強するために設けられている。また、押圧部74において、幅方向(Y方向)に離隔した3箇所に上方に向かって開口する有底円筒状のボルト締結部80が形成されている。
メインリレー14は、その内部に図示しない接点部およびコイル部を有する、いわゆる機械式のものである。例えば図3に示すように、メインリレー14の前面には、第一電力端子82と第二電力端子84が幅方向(Y方向)に並んで設けられている。第一電力端子82と第二電力端子84に電流を流すことにより、メインリレー14の接点部で熱が発生し、第一電力端子82および第二電力端子84に熱伝導されるようになっている。第一電力端子82および第二電力端子84にはそれぞれ、ねじ孔86が形成されている(図5参照)。図3および図4に示すように、メインリレー14の下端部の3箇所には、上方から見て略矩形状をなす脚部88が外方に向かって突設されている。脚部88にはボルト90が挿通されるボルト挿通孔92が貫設されている。また、メインリレー14の下端部の四隅のうち脚部88が設けられていない箇所には、幅方向(Y方向)外方に向かって突出するコネクタ収容部94が設けられている。このコネクタ収容部94に図示しない外部コネクタが装着されることにより、メインリレー14のON/OFFが切り換えられるようになっている。
本実施形態の組付方法について以下に簡単に説明する。本実施形態の組付方法についても、上述のように回路構成体10aを例にとって説明を行うことにする。はじめに、ロアケース24に対して、固定部44の間の底壁32上に熱伝導シート48を貼付し、熱伝導シート48に対する底壁32の裏面側に熱伝導シート50を貼付する。続いて、正極バスバー28を構成するメインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bを、長さ方向(X方向)に延びるように配置した状態で、伝熱部60を熱伝導シート48上に配置する。この状態で、メインリレー入力側バスバー28aのバッテリー接続部56とメインリレー出力側バスバー28bの車両側負荷接続部58をそれぞれ、ロアケース24の正極バスバー固定部40に対してボルト締結する。次に、このようなロアケース24を覆蓋するようにアッパケース26を上方から装着する。これにより、ロアケース24の係合部36がアッパケース26の被係合部66に係合されて相互に固定される。続いて、メインリレー14の脚部88を、アッパケース26のメインリレー装着部72aの周縁部に設けられたボルト締結部96に対して載置する。メインリレー入力側バスバー28aの第一電力端子接続部52とメインリレー出力側バスバー28bの第二電力端子接続部54をそれぞれ、メインリレー14の第一電力端子82と第二電力端子84にボルト締結後、脚部88をボルト締結部96に固定する。この結果、アッパケース26に設けられた押圧部74により、メインリレー入力側バスバー28aとメインリレー出力側バスバー28bの伝熱部60が熱伝導シート48に対して接触し、さらに押し付けられた状態に保持される。さらに、ロアケース24の係合部36とアッパケース26の被係合部66との係合や、アッパケース26の押圧部74のボルト締結部80をロアケース24の固定部44に対してボルト締結する保持構造により、押圧部74を伝熱部60と熱伝導シート48に押し付けた状態に保持されるようになっている。以上の結果、図5に示すように、アッパケース26の伝熱部60を間に挟んで熱伝導シート48と対向する部位に押圧部74が設けられており、押圧部74の熱伝導シート48と熱的に接触する面である下面と反対側の面である上面に、補強壁部78が突設されている。最後に、アッパケース26のプリチャージリレー装着部72bやプリチャージ抵抗装着部72cに対してプリチャージリレー18やプリチャージ抵抗20を装着して、本実施形態の回路構成体10が完成する。なお、図5および図6に示すように、この回路構成体10は、アッパケース26の6箇所に設けられたボルト締結部68を用いて例えば車両の金属ブラケット95に固定することができる。これにより、伝熱部60から熱伝導シート48、ロアケース24、熱伝導シート50を介して金属ブラケット95に伝熱される放熱経路が新たに設けられ、より一層の放熱効果が期待できる。理解を容易とするため、金属ブラケット95は仮想線で記載されている。ここでは、金属ブラケット95を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されず、金属ブラケット95に代えて、バッテリーケース等の任意の部材に対してロアケース24や熱伝導シート50が熱的に接続されるようにしてもよい。
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。
さらに、押圧部74は、バスバー28の熱伝導シート48への接触を確保すればよく、必ずしもバスバー28を熱伝導シート48に押し付ける必要はない。
各補強板104に金属部106が埋設されていることから、複数の補強板104によって構成される補強壁部102がより強固に補強される。また、複数の補強板104は、実施形態1,2と同様、アッパケース26の幅方向(Y方向)に延び、長さ方向(X方向)で相互に隙間を隔てて並列配置されていることから、各補強板104の上面から突出する各金属部106も、同様にアッパケース26の幅方向(Y方向)に延び、長さ方向(X方向)で相互に隙間を隔てて並列配置されている。それゆえ、バスバー28a,28bから補強壁部102を介した放熱経路の放熱性能が、複数枚の金属製のフィン構造を呈する金属部106により、さらに有利に向上される。
10a 回路構成体
10b 回路構成体
12 バッテリー
14 メインリレー(発熱部品)
16 車両側負荷
18 プリチャージリレー
20 プリチャージ抵抗
22 プリチャージ回路
24 ロアケース(ケース)
26 アッパケース(ケース)
28 正極バスバー(バスバー)
28a メインリレー入力側バスバー(バスバー)
28b メインリレー出力側バスバー(バスバー)
30 負極バスバー(バスバー)
32 底壁
34 周壁
36 係合部
38 メインリレー固定部
40 正極バスバー固定部
42 ナット
44 固定部
46 ナット
48 熱伝導シート(熱伝導部材)
50 熱伝導シート(熱伝導部材)
52 第一電力端子接続部
54 第二電力端子接続部
56 バッテリー接続部
58 車両側負荷接続部
60 伝熱部
62 上壁
64 周壁
66 被係合部
68 ボルト締結部
70a バッテリー接続部収容部
70b 車両側負荷接続部収容部
72a メインリレー装着部
72b プリチャージリレー装着部
72c プリチャージ抵抗装着部
74 押圧部
76 補強板
78 補強壁部
80 ボルト締結部
82 第一電力端子(接続部)
84 第二電力端子(接続部)
86 ねじ孔
88 脚部
90 ボルト
92 ボルト挿通孔
94 コネクタ収容部
95 金属ブラケット
96 ボルト締結部
98 回路構成体(実施形態2)
100 回路構成体(実施形態3)
102 補強壁部
104 補強板
106 金属部
Claims (5)
- 発熱部品と、
前記発熱部品の接続部に接続されるバスバーと、
前記発熱部品と前記バスバーを収容するケースと、
前記バスバーと熱的に接触する弾性を有する熱伝導部材と、
前記ケースに設けられて前記バスバーを前記熱伝導部材に接触させる押圧部と、
前記ケースの外部に突出して前記押圧部を補強する補強壁部と、
を有している回路構成体。 - 前記ケースの前記バスバーを間に挟んで前記熱伝導部材と対向する部位に前記押圧部が設けられており、
前記押圧部の前記熱伝導部材と接触する面と反対側の面に、前記補強壁部が突設されている請求項1に記載の回路構成体。 - 前記補強壁部が、隙間を隔てて並列配置された複数の補強板を含んで構成されている請求項1または2に記載の回路構成体。
- 前記補強壁部に、金属部が埋設されており、該金属部の一部が該補強壁部の外部に突出している請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回路構成体。
- 前記押圧部を前記バスバーと前記熱伝導部材に押し付けた状態に保持する保持構造を有している請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回路構成体。
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