JP2022160026A - 遮断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】遮断装置の温度上昇を抑制して動作信頼性を向上させる。【解決手段】遮断装置1は放熱器2と基板3と、第1伝熱部18に配置された第1充電リレー4と第2伝熱部19に配置された第2充電リレー5と第3伝熱部に配置された第1放電リレー6と第4伝熱部21に配置された第2放電リレー7と、第1蓄電端12と第2蓄電端13と、を含む。第1放電リレー6および第2放電リレー7とは、第1充電リレー4および第2充電リレー5よりも第1蓄電端12および第2蓄電端13に近く配置され、第1伝熱部18、第2伝熱部19、第3伝熱部20、第5伝熱部22とは、第1方向で列状に配置され、第4伝熱部21と第5伝熱部22とは、第1方向とは垂直方向の第2方向で列状に配置され、放熱器2は、第1伝熱部18および第2伝熱部19に対する放熱性能よりも、第3伝熱部20、第4伝熱部21および第5伝熱部22に対する放熱性能の方が高い。【選択図】図1
Description
本発明は、各種車両用電気機器に使用される遮断装置に関するものである。
以下、従来の遮断装置について説明する。従来の遮断装置は、基台と、基台に固定された複数のリレーと、リレーに過電流が流れた場合にリレーやリレーに接続されたデバイスを保護するための保護装置とを含み、複数のリレーの相互の距離を大きく隔てることによって、リレーや保護装置の温度上昇を抑制する構成としていた。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献1が知られている。
しかしながら、従来の遮断装置は温度上昇の抑制を優先して複数のリレーの相互の距離を大きく隔てた配置とした場合には遮断装置の大型化が伴い、一方で複数のリレーの相互の距離を小さくした配置とした場合には、動作時のリレーの温度上昇を伴い易くなり、結果として遮断装置の動作信頼性の低下を招くおそれがあるという課題を有するものであった。
そこで本発明は遮断装置の大型化を抑制したうえで動作信頼性を向上させることを目的とするものである。
そして、この目的を達成するために本発明は、放熱器と、少なくとも第1縁部と第2縁部と第3縁部と第4縁部とを有し、前記放熱器の第1面に接触して設けられた、第1伝熱部、第2伝熱部、第3伝熱部、第4伝熱部、第5伝熱部とを有する基板と、前記基板の前記第1面との接触面の反対面で、第1伝熱部に接触配置された第1充電リレーと第2伝熱部に接触配置された第2充電リレーと第1伝熱部に接触配置された第3放電リレーと第4伝熱部に接触配置された第2放電リレーと、前記第1縁部から引き出された第1充電端と第2充電端と、前記第1縁部に対向した前記第2縁部から引き出されて前記第5伝熱部に熱的結合された第1出力端と第2出力端と、前記第3縁部あるいは前記第4縁部から引き出されて、蓄電素子の第1極に接続される第1蓄電端と前記蓄電素子の第2極に接続される第2蓄電端と、を備え、前記第1放電リレーおよび前記第2放電リレーとは、前記第1充電リレーおよび前記第2充電リレーよりも前記第1蓄電端および前記第2蓄電端に近く配置され、前記第1伝熱部、前記第2伝熱部、前記第3伝熱部、前記第5伝熱部とは前記第1縁部と前記第2縁部とが対向する第1方向で列状に配置され、前記第4伝熱部と前記第5伝熱部とは、前記第1方向とは垂直方向の第2方向で列状に配置され、前記放熱器は、前記第1伝熱部および前記第2伝熱部に対する放熱性能よりも、前記第3伝熱部、前記第4伝熱部および前記第5伝熱部に対する放熱性能の方が高い、ことを特徴としたものである。
本発明によれば、特に大きな電流が流れる放電経路には放電側のリレーと蓄電素子側との距離を小さくくることで導体の直流抵抗を小さくするとともに、発熱が生じ易い放電経路の放熱効率を向上させることで遮断装置の温度上昇を抑制することができ、この結果として遮断装置全体の動作信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における遮断装置1の構成を示す上面視概要図であり、図2は本発明の実施の形態における遮断装置1の構成を示す第1側面視概要図である。
図1は本発明の実施の形態における遮断装置1の構成を示す上面視概要図であり、図2は本発明の実施の形態における遮断装置1の構成を示す第1側面視概要図である。
遮断装置1は、放熱器2と基板3と第1充電リレー4と第2充電リレー5と第1放電リレー6と第2放電リレー7と第1充電端8と第2充電端9と第1出力端10と第2出力端11と第1蓄電端12と第2蓄電端13とを含む。
基板3は放熱器2の第1面2A側に設けられている。基板3は少なくとも第1縁部14と第2縁部15と第3縁部16と第4縁部17とを有する。さらに基板3は第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22とを有し、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22とは、放熱器2に接触している。
第1充電リレー4は基板3における放熱器2の第1面2Aとの接触面の反対面で第1伝熱部18に接触配置されている。第2充電リレー5は基板3における放熱器2の第1面2Aとの接触面の反対面で第2伝熱部19に接触配置されている。第1放電リレー6は基板3における放熱器2の第1面2Aとの接触面の反対面で第3伝熱部20に接触配置されている。第2放電リレー7は基板3における放熱器2の第1面2Aとの接触面の反対面で第4伝熱部21に接触配置されている。
第1充電端8と第2充電端9とは第1縁部14から引き出される。第1出力端10と第2出力端11とは第2縁部15から引き出される。第2縁部15は第1縁部14に対向した位置に設けられた縁部である。また、第1出力端10は第5伝熱部22に熱的結合されている。
第1蓄電端12と第2蓄電端13とは、第3縁部16もしくは第4縁部17から引き出される。第1蓄電端12は蓄電素子23の第1極23Aに接続され、第2蓄電端13は蓄電素子23の第2極23Bに接続されている。
ここで、第1放電リレー6および第2放電リレー7とは、第1充電リレー4および第2充電リレー5よりも第1蓄電端12および第2蓄電端13に近く配置されている。さらに、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第5伝熱部22とは第1縁部14と第2縁部15とが対向する第1方向で列状に配置されている。また、第4伝熱部21と第5伝熱部22とは、第1方向とは垂直方向の第2方向で列状に配置されている。またさらに、放熱器2は、第1伝熱部18と第2伝熱部19とに対する放熱性能よりも、第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22とに対する放熱性能の方が高い。
以上の構成により、特に大きな電流が流れる蓄電素子23から第1出力端10と第2出力端11とにかけての放電経路に相当する第1放電リレー6と第2放電リレー7とは、蓄電素子23の第1極23Aや第2極23Bとの距離を小さくくなることで導体の直流抵抗を小さくし、発熱が抑制されている。さらに、放電経路として発熱が生じ易い第1放電リレー6と第2放電リレー7や第1出力端10は、熱的に結合した状態の放熱器2の放熱効率を向上させることで遮断装置1の温度上昇を抑制することができ、この結果として遮断装置全体の動作信頼性を向上させることができる。
以下で遮断装置1の構成の詳細について図1、図2、および図2の本発明の実施の形態における遮断装置1の構成を示す第2側面視概要図を用いて説明する。
左記にも述べたように、遮断装置1は、放熱器2と基板3と第1充電リレー4と第2充電リレー5と第1放電リレー6と第2放電リレー7と第1充電端8と第2充電端9と第1出力端10と第2出力端11と第1蓄電端12と第2蓄電端13とを含む。
基板3は概ね板状あるいは枠部を有した板状の樹脂で構成されている。基板3は基板3の第1面3Aと放熱器2の第1面2Aとが接触して対面して設けられている。第1面3Aとは反対面の基板3の第2面3Bには、第1充電リレー4と第2充電リレー5と第1放電リレー6と第2放電リレー7とが配置されている。
第1充電リレー4と第2充電リレー5と第1放電リレー6と第2放電リレー7とで発生した熱を放熱器2へと効率よく伝え、かつ、放熱器2と、第1充電リレー4と第2充電リレー5と第1放電リレー6と第2放電リレー7との間の電気的絶縁性を維持するために、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21が設けられている。
第1伝熱部18は第1充電リレー4と放熱器2との間で双方に接触して設けられ、第2伝熱部19は第2充電リレー5と放熱器2との間で双方に接触して設けられ、第3伝熱部20は第1放電リレー6と放熱器2との間で双方に接触して設けられ、第4伝熱部21は第2放電リレー7と放熱器2との間で双方に接触して設けられている。またここでは、第1放電リレー6が第1出力端10に接続されていて、第1出力端10を構成する導体と放熱器2との間で双方に接触する第5伝熱部22が設けられている。
図1~図3では個々の要素の電気的な接続状態については図示していないが、例えば蓄電素子23の第1極23Aを正極とし、第2極23Bを負極として説明すると、車両(図示せず)に搭載された蓄電素子23の第1極23Aは第1充電リレー4を介して第1充電端8に接続される。また、蓄電素子23の第2極23Bは第2充電リレー5を介して第2充電端9に接続される。第1充電端8および第2充電端9は、遮断装置1を搭載する車両(図示せず)の外部に設けられた給電装置(図示せず)に接続される。
また、蓄電素子23の第1極23Aは第1放電リレー6を介して第1出力端10に接続される。また、蓄電素子23の第2極23Bは第2放電リレー7を介して第2出力端11に接続される。第1出力端10および第2出力端11は、遮断装置1を搭載する車両(図示せず)に搭載された駆動推進装置(図示せず)に接続される。ここで駆動推進装置(図示せず)は直流交流変換回路およびモータなどを含めた構成である。
一般的に、第1放電リレー6および第2放電リレー7は車両(図示せず)が推進駆動時に電流が流れる状態になる。そのため、第1放電リレー6および第2放電リレー7には大きな値の出力電流が流れ、この出力電流の値は蓄電素子23に対する充電動作の際に第1充電リレー4および第2充電リレー5に流れる充電電流に比較して大きな値となることが頻繁に生じる。したがって、第1放電リレー6および第2放電リレー7や第1放電リレー6および第2放電リレー7に接続される導体には直流抵抗に伴う発熱が生じ易くなる。
そこで本実施例では特に、第1放電リレー6および第2放電リレー7や第1放電リレー6および第2放電リレー7に接続される導体の直流抵抗を抑制するために、第1放電リレー6および第2放電リレー7とは、第1充電リレー4および第2充電リレー5よりも第1蓄電端12および第2蓄電端13に近く配置されている。いいかえると例えば導体の断面積が同一であるとすると、蓄電素子23の第1極23Aから第1放電リレー6を介して第1出力端10に至る導体長および直流抵抗、第2極23Bから第2放電リレー7を介して第2出力端11に至る導体長および直流抵抗は、蓄電素子23の第1極23Aから第1充電リレー4を介して第1充電端8に至る導体長および直流抵抗、第2極23Bから第2充電リレー5を介して第2充電端9に至る導体長および直流抵抗よりも、短く小さな値となる。また、上記の導体の長さの短縮と抵抗値の抑制は、主に以下の2点を満たすことで効果は大きくなる。また、導体の長さの関係のみならず、断面積を大きくすることや、断面積の大小関係で抵抗値が抑制されてもよい。
先ず1点目として、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第5伝熱部22とは第1縁部14と第2縁部15とが対向する第1方向で列状に配置されること。そして2点目として、第4伝熱部21と第5伝熱部22とは、第1方向とは垂直方向の第2方向で列状に配置されることである。これにより、第1蓄電端12および第2蓄電端13が、第1放電リレー6および第2放電リレー7から短い距離での配置が可能な位置となることが容易に可能となる。
これにより、第1蓄電端12および第2蓄電端13は、第1縁部14や第2縁部15でない縁部に設けられることで、容易に上記の導体の長さの短縮と抵抗値を抑制する構成は満たされることが可能である。ここで、基板3は図1に示すように6つの縁部を有するL字状であることが望ましい。そして、第3縁部16と第5縁部25の2つの縁部に対面する領域で、かつ、第3縁部16と第5縁部25の2つの縁部の結合点Bに相当するL字の屈曲部に近い位置に第1蓄電端12および第2蓄電端13が設けられるとよい。いいかえると、第1蓄電端12および第2蓄電端13はL字状の基板3の窪んだ位置に設けられ、第1蓄電端12あるいは第2蓄電端13と結合点Bとを結ぶ直線の一方側に第1放電リレー6が位置し、上記直線の他方側に第2放電リレー7が位置するとよい。
さらに本実施例では、先に述べた温度上昇が大きくなり易い第1放電リレー6および第2放電リレー7は、第1充電リレー4および第2充電リレー5よりも冷却の効率が高められるように、第1放電リレー6および第2放電リレー7に接触対面する放熱器2の放熱部2Xは、第1充電リレー4および第2充電リレー5に接触対面する放熱器2の放熱部2Yよりも放熱能力を高くしている。また、第1放電リレー6および第2放電リレー7に接触対面する放熱器2の放熱部2Xでの放熱効率を一層高めるために、第1出力端10を構成する導体と放熱部2Xとが第5伝熱部22を介して接触する構成とされている。これによって、第1出力端10を構成する導体と放熱部2Xと熱的結合が大きくなり、放熱部2Xでの放熱効率が向上する。
ここで放熱器2は放熱部2Xと放熱部2Yとが一体で形成されていても、放熱部2Xと放熱部2Yとが別体として個別にもうけられていてもよい。あるいは図3に示すように、放熱器2は流体を通すことが可能な流路2Zを有した構造であってもよい。このとき、第1放電リレー6および第2放電リレー7に対向する領域の放熱部2Xには単位時間当たりの流体の流量が、放熱部2Yよりも大きな値とすることや、放熱部2Xは放熱部2Yより低温の流体が流れ易い上流側の流路に位置することで、放熱部2Xは放熱部2Yよりも大きな冷却効果を有すればよい。
以上により、特に大きな電流が流れる蓄電素子23から第1出力端10と第2出力端11とにかけての放電経路に相当する第1放電リレー6と第2放電リレー7とは、蓄電素子23の第1極23Aや第2極23Bとの距離を小さくくることで導体の直流抵抗を小さくし、発熱が抑制されている。さらに、放電経路として発熱が生じ易い第1放電リレー6と第2放電リレー7や第1出力端10は、熱的に結合した状態の放熱器2の放熱効率を向上させることで遮断装置1の温度上昇を抑制することができ、この結果として遮断装置全体の動作信頼性を向上させることができる。
以上で説明した実施例では、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22とが個別に設けられている形態が実施例として示されているが、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22とは単一の層状の伝熱部(図示せず)として設けられてもよい。またさらに、絶縁層24が放熱器2と、第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第4伝熱部21と第5伝熱部22との間に設けられてもよい。これにより、伝熱特性を維持したうえで放熱器2と複数のリレーとの絶縁性、および放熱器2と複数のリレーに接続された導体との絶縁性を向上させることが可能となる。
また、以上で説明した実施例では第1伝熱部18と第2伝熱部19と第3伝熱部20と第5伝熱部22とは第1方向で列状に配置され、そして、第4伝熱部21と第5伝熱部22とは第2方向で列状に配置されるとして説明したが、これらは完全な直線状の列である必要はなく、概ね列状に配置されていればよい。またさらに、以上で説明した実施例では第1方向と第2方向とは垂直方向に交わる方向として説明しているが、完全な90°である必要はなく概ね垂直方向に交わる方向であってよい。いいかえると、放熱能力が高い放熱部2Xに対応する領域と、放熱部2Xよりも放熱能力が低い放熱部2Yに対応する領域とが明確となるように、第1方向および第2方向が交差し、対象となるデバイスが第1方向および第2方向で並んで配置されているとよい。
また、隣接する位置に配置される第2充電リレー5と第1放電リレー6とは蓄電素子23の同じ極性に接続されるとよい。これにより、第2充電リレー5と第1放電リレー6とはほぼ同電位を有することとなり、絶縁性の確保することが容易となり遮断装置1の信頼性を向上させることが可能となる。また、第2充電リレー5と第1放電リレー6とがほぼ同電位となることにより、第2充電リレー5と第1放電リレー6との双方に共通した放熱体(図示せず)を設けることが可能であり、第2充電リレー5と第1放電リレー6との放熱性が向上することで、遮断装置1の信頼性を向上させることが可能となる。ここで、上記の放熱体(図示せず)は放熱器2と熱的に結合する状態で設けられていてもよい。例えば、放熱体(図示せず)は基板3と放熱器2との間に、放熱器2とは電気的に絶縁されて配置されていてもよい。
本発明の遮断装置は、動作信頼性を向上させるという効果を有し、各種車載用電気機器において有用である。
1 遮断装置
2 放熱器
3 基板
4 第1充電リレー
5 第2充電リレー
6 第1放電リレー
7 第2放電リレー
8 第1充電端
9 第2充電端
10 第1出力端
11 第2出力端
12 第1蓄電端
13 第2蓄電端
14 第1縁部
15 第2縁部
16 第3縁部
17 第4縁部
18 第1伝熱部
19 第2伝熱部
20 第3伝熱部
21 第4伝熱部
22 第5伝熱部
23 蓄電素子
24 絶縁層
25 第5縁部
2 放熱器
3 基板
4 第1充電リレー
5 第2充電リレー
6 第1放電リレー
7 第2放電リレー
8 第1充電端
9 第2充電端
10 第1出力端
11 第2出力端
12 第1蓄電端
13 第2蓄電端
14 第1縁部
15 第2縁部
16 第3縁部
17 第4縁部
18 第1伝熱部
19 第2伝熱部
20 第3伝熱部
21 第4伝熱部
22 第5伝熱部
23 蓄電素子
24 絶縁層
25 第5縁部
Claims (1)
- 放熱器と、
少なくとも第1縁部と第2縁部と第3縁部と第4縁部とを有し、前記放熱器の第1面に接触して設けられた、第1伝熱部、第2伝熱部、第3伝熱部、第4伝熱部、第5伝熱部とを有する基板と、
前記基板の前記第1面との接触面の反対面で、第1伝熱部に接触配置された第1充電リレーと第2伝熱部に接触配置された第2充電リレーと第3伝熱部に接触配置された第1放電リレーと第4伝熱部に接触配置された第2放電リレーと、
前記第1縁部から引き出された第1充電端と第2充電端と、
前記第1縁部に対向した前記第2縁部から引き出されて前記第5伝熱部に熱的結合された第1出力端と第2出力端と、
前記第3縁部あるいは前記第4縁部から引き出されて、蓄電素子の第1極に接続される第1蓄電端と前記蓄電素子の第2極に接続される第2蓄電端と、
を備え、
前記第1放電リレーおよび前記第2放電リレーとは、前記第1充電リレーおよび前記第2充電リレーよりも前記第1蓄電端および前記第2蓄電端に近く配置され、
前記第1伝熱部、前記第2伝熱部、前記第3伝熱部、前記第5伝熱部とは前記第1縁部と前記第2縁部とが対向する第1方向で列状に配置され、
前記第4伝熱部と前記第5伝熱部とは、前記第1方向とは垂直方向の第2方向で列状に配置され、
前記放熱器は、前記第1伝熱部および前記第2伝熱部に対する放熱性能よりも、前記第3伝熱部、前記第4伝熱部および前記第5伝熱部に対する放熱性能の方が高い、
遮断装置。
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