JP2024011396A - 車載電気機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】車載電気機器の搭載性を確保しつつ、当該車載電気機器のケース内に収容される基板に実装された電子部品を良好に冷却可能にする。【解決手段】本開示の車載電気機器は、少なくとも1つの電子部品が実装された基板と、当該基板を収容するケースと、基板を支持するようにケースに設けられ、自然冷却または強制冷却される基板支持部と、当該基板支持部と間隔をおいて対向するようにケースに設けられた対向部と、当該対向部により支持され、基板支持部により支持された基板の電子部品または当該基板を基板支持部に押し付ける押圧機構とを含む。【選択図】図2
Description
本開示は、少なくとも1つの電子部品が実装された基板と、当該基板を収容するケースとを含む車載電気機器に関する。
従来、それぞれ板状に形成された電池、直流電圧変換器、リレー等(発熱機器)を冷却流体により冷却する冷却構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この冷却構造は、熱交換部材と、ばね部材とを含む。熱交換部材は、発熱機器が収容される扁平状の機器収容空間と扁平状の冷却通路とを発熱機器の板厚方向に交互に形成する。ばね部材は、発熱機器と熱交換部材とを圧接させる方向のばね力を発生する。これにより、冷却通路を通過する冷却流体により熱交換部材を介して各発熱機器の両面から熱を奪うことが可能となる。
ところで、電子部品が実装された基板と、当該基板を収容するケースとを含む車載電気機器では、板ばね(ばね部材)によって電子部品または基板をケースの表面に押し付けて電子部品からの熱をケース側に放出させることができるであろう。しかしながら、板ばねによって電子部品または基板をケースに押し付けるためには、当該板ばねを支持するためのボス部等を対象となる電子部品の周辺に位置するようにケースに形成しなければならない。そして、当該ボス部等の追加によりケースの体格が増加し、車載電気機器の搭載性が悪化してしまう。
そこで、本開示は、車載電気機器の搭載性を確保しつつ、当該車載電気機器のケース内に収容される基板に実装された電子部品を良好に冷却可能にすることを主目的とする。
本開示の車載電気機器は、少なくとも1つの電子部品が実装された基板と、前記基板を収容するケースとを含み、車両に搭載される車載電気機器において、前記基板を支持するように前記ケースに設けられ、自然冷却または強制冷却される基板支持部と、前記基板支持部と間隔をおいて対向するように前記ケースに設けられた対向部と、前記対向部により支持され、前記基板支持部により支持された前記基板の前記電子部品または前記基板を前記基板支持部に押し付ける押圧機構とを含むものである。
本開示の車載電気機器では、ケースの体格すなわち基板支持部の面積の増加を抑制して搭載性を確保しつつ、当該ケース内に収容される基板に実装された電子部品を良好に冷却することが可能となる。
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本開示の車載電気機器としての電力供給ユニット(以下、「ESU」という。)10を搭載した電動車両である電気自動車(BEV)1を示す概略構成図である。同図に示す電気自動車1は、ESU10に加えて、バッテリ(高圧バッテリ)3と、システムメインリレーSMRと、電力制御装置(以下、「PCU」という。)4と、モータジェネレータMGとを含む。本実施形態において、電気自動車1は、前輪駆動車両である。ただし、電気自動車1は、後輪駆動車両あるいは4輪駆動車両であってもよい。
バッテリ3は、直列に接続される複数の電池モジュール(電池スタック)と、当該複数の電池モジュールを収容するバッテリケースとを含む。バッテリ3は、例えば後部座席付近の電気自動車1の床下(フロアパネルの下方)に搭載される。バッテリ3の各電池モジュールは、直列または並列に接続された図示しない複数の電池セルを含む。各電池セルは、例えば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等である。バッテリ3の正極端子には、システムメインリレーSMRの正極側リレーを介して正極側電力ラインPLが接続される。バッテリ3の負極端子には、システムメインリレーSMRの負極側リレーを介して負極側電力ラインNLが接続される。
PCU4は、正極側電力ラインPL、負極側電力ラインNLおよびシステムメインリレーSMRを介してバッテリ3に接続される。PCU4は、モータジェネレータMGを駆動するインバータ(駆動回路)4aや、バッテリ3からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータMG側からの電圧を降圧することができる昇圧コンバータ4b、充放電可能なコンデンサ(図示省略)等を含む。
モータジェネレータMGは、同期発電電動機(三相交流電動機)である。モータジェネレータMGのロータは、減速機およびデファレンシャルギヤを含む動力伝達機構を介して駆動輪DWに連結されたドライブシャフトDSに連結される。モータジェネレータMGは、PCU4(バッテリ3)からの電力により駆動されてドライブシャフトDSに駆動トルク(駆動力)を出力する。更に、モータジェネレータMGは、電気自動車1の制動に際してドライブシャフトDSに回生制動トルクを出力する。本実施形態において、モータジェネレータMG、減速機およびデファレンシャルギヤは、トランスアクスルケース内に収容され、当該トランスアクスルケースと共にトランスアクスル5を形成する。
ESU10は、家庭用電源等の交流電源80や、スタンドに設置された急速充電器といった外部充電装置(直流電源)90からの電力によりバッテリ3を充電可能にするために電気自動車1に搭載される。ESU10は、トランスアクスル5と共に電気自動車1のフロントコンパートメントに搭載される。本実施形態において、ESU10は、トランスアクスル5の上方、図示しないラジエータの後方かつ図示しないダッシュパネル(隔壁)の前方に位置するように、車体に対して複数のボルトを介して締結(固定)される。
図1に示すように、ESU10は、充電制御装置(充電ECU)11と、AC充電器12と、充電リレーCHRおよびDCRと、DC/DCコンバータ13と、フィルタFと、ジャンクションボックスJBと、図示しないバスバーユニットと、これらの機器を収容するケース20とを含む。充電制御装置11は、図示しないCPUやROM,RAM等を含むマイクロコンピュータである。充電制御装置11は、AC充電器12およびDC/DCコンバータ13を制御すると共に、充電リレーCHRおよびDCRを開閉制御する。
AC充電器12は、交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータや、当該AC/DCコンバータから出力される直流電力を昇圧するDC/DCコンバータ(何れも図示省略)等を含む。AC充電器12のAC/DCコンバータは、ケース20に取り付けられるコネクタ18およびケーブルを介して交流電源80のコンセント81と結合可能なコンセントプラグ8に接続される。また、AC充電器12のDC/DCコンバータは、充電リレーCHR、ケース20に取り付けられるコネクタ14および電力ラインを介して、システムメインリレーSMRとPCU4との間で正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続される。AC充電器12は、コンセントプラグ8がコンセント81に結合され、かつシステムメインリレーSMRおよび充電リレーCHRが閉成された状態で作動させられる。これにより、交流電源80からの電力(交流電力)によりバッテリ3が充電される。
充電リレーDCRは、ケース20に取り付けられるコネクタ15および電力ラインを介して、システムメインリレーSMRとPCU4との間で正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続される。また、充電リレーDCRは、ケース20に取り付けられるコネクタ19およびケーブルを介して受電コネクタ9に接続される。受電コネクタ9は、外部充電装置90の送電コネクタ91と結合可能なものであり、電気自動車1の図示しない充電リッドに設置される。外部充電装置90は、受電コネクタ9に送電コネクタ91が結合され、かつシステムメインリレーSMRおよび充電リレーDCRが閉成された状態で作動させられる。これにより、外部充電装置90からの電力(直流電力)によりバッテリ3が充電される。
DC/DCコンバータ13は、ケース20に取り付けられるコネクタ16および電力ラインを介して、システムメインリレーSMRとPCU4との間で正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLに接続される。DC/DCコンバータ13の出力端子は、ケース20に取り付けられるコネクタ17および電力ラインを介して、図示しない補機バッテリ(低圧バッテリ)や各種補機に接続される。DC/DCコンバータ13は、正極側電力ラインPLおよび負極側電力ラインNLからの電力を降圧して補機バッテリや各種補機に供給する。
図2は、ESU10を示す部分断面図である。図示するように、ESU10のケース20は、角筒状の下側ケース21と、有底角筒状の上側ケース22と、下側カバー23と、上側カバー24とを含む。本実施形態において、下側ケース21および上側ケース22は、アルミ合金等により形成された鋳造品である。また、下側ケース21の高さ方向における中央部には、当該高さ方向と直交するように床部(床板部)210が形成されている。更に、下側カバー23および上側カバー24は、鋼板等により形成されている。
上側ケース22は、図示しない複数のボルトを介して下側ケース21の上端部に連結(固定)される。下側カバー23は、図示しない複数のボルトを介して下側ケース21の下端部に連結(固定)され、ケース20(下側ケース21)の底部(底板部)を形成する。上側カバー24は、図示しない複数のボルトを介して上側ケース22の上端部に連結(固定)され、ケース20(上側ケース22)の天井部(天板部)を形成する。また、下側ケース21の床部210は、下側カバー23と間隔をおいて上下方向に対向すると共に、ケース20の床部となる上側ケース22の底部220と間隔をおいて上下方向に対向する。更に、上側ケース22の底部220は、上側カバー24と間隔をおいて上下方向に対向する。
本実施形態において、下側ケース21の床部210と下側カバー23との間に画成される空間Aには、例えばAC充電器12等が配置される。また、下側ケース21の床部210と上側ケース22の底部220との間に画成される空間Bには、例えばDC/DCコンバータ13やフィルタF等が配置される。更に、上側ケース22の底部220と上側カバー24との間に画成される空間Cには、充電制御装置11(図2では省略)、充電リレーCHR、充電リレーDCR、ジャンクションボックスJB等が収容される。なお、充電リレーCHRは、図1において二点鎖線で示すように、ケース20の外部に配置されてもよい。
また、ケース20の床部210には、図示しない冷媒通路が形成されており、当該冷媒通路には、図示しない冷媒ポンプ等により冷却媒体が循環供給される。これにより、ケース20を形成する下側ケース21(床部210)、上側ケース22(底部220)、下側カバー23および上側カバー24は、床部210の冷媒通路内を流れる冷却媒体により強制冷却される。また、電気自動車1の走行中、ケース20の下側カバー23、上側カバー24および側板部は、当該電気自動車1のフロントコンパートメント内に流入する走行風等により自然冷却される。
ここで、ESU10のAC充電器12およびDC/DCコンバータ13は、半導体素子(例えば、FET)等の電子部品Pが複数実装された基板Sをそれぞれ含む。これらの電子部品Pは、AC充電器12やDC/DCコンバータ13の作動に伴って発熱するものである。従って、外部の交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電する際には、各基板Sの電子部品Pを冷却することが求められる。これを踏まえて、ESU10では、各電子部品Pからの熱を放出させるべく、AC充電器12の基板Sが強制冷却される下側ケース21の床部210により支持される。また、DC/DCコンバータ13の基板Sも、各電子部品Pからの熱を放出させるべく、強制冷却される下側ケース21の床部210により支持される。更に、各基板Sには、電子部品Pを表面側および裏面側の双方に露出(突出)させるための複数の開口部が形成されている。各電子部品Pは、基板Sの表面側および裏面側の双方に突出するように当該基板Sの対応する開口部内に実装される。
加えて、ESU10は、AC充電器12の基板Sに実装された複数の電子部品Pを基板支持部としての下側ケース21の床部210に押し付ける押圧機構30と、DC/DCコンバータ13の基板Sに実装された複数の電子部品Pを基板支持部としての下側ケース21の床部210に押し付ける押圧機構30とを含む。AC充電器12用の押圧機構30は、下側ケース21の床部210に対向する対向部としての下側カバー23により支持される。また、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30は、下側ケース21の床部210に対向する対向部としての上側ケース22の底部220により支持される。本実施形態において、AC充電器12用の押圧機構30と、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30とは、共通の構成を有する。以下、図3を参照しながら、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30を例にとって、その構成について詳細に説明する。
押圧機構30は、図3に示すように、押圧部材31と、ガイド部材32と、複数のコイルスプリング(弾性体)33とを含む。押圧部材31は、複数の当接部材311および支持部材312を有するものである。押圧部材31の各当接部材311は、例えば金属あるいは樹脂により形成された丸棒または角棒である。押圧部材31の支持部材312は、例えば金属あるいは樹脂により形成されている。支持部材312は、複数の当接部材311を各々の先端面(図3における下端面)が床部210により支持された基板Sの対応する電子部品Pに当接するように間隔をおいて支持する。複数の当接部材311と支持部材312とは、一体に形成されてもよく、支持部材312とは別体の複数の当接部材311が当該支持部材312に固定されてもよい。
ガイド部材32は、間隔をおいて形成された複数の孔部を有する例えば金属製または樹脂製の板体である。ガイド部材32は、複数(本実施形態では、例えば2つ)のボルト34により上側ケース22の底部220から下側ケース21の床部210に向けて延出された複数(本実施形態では、例えば2つ)のボス部221に固定される。押圧部材31の各当接部材311は、支持部材312がガイド部材32と上側ケース22の底部220との間に位置するようにガイド部材32の対応する孔部に摺動自在に挿通される。なお、AC充電器12用の押圧機構30のガイド部材32は、複数のボルト34により下側カバー23から床部210に向けて延出された複数のボス部に固定される。
複数のコイルスプリング33は、互いの同一の諸元を有する。各コイルスプリング33は、上側ケース22の底部220に形成された弾性体支持部222より支持されると共に押圧部材31の支持部材312に連結される。本実施形態において、底部220の弾性体支持部222には、押圧部材31の対応する当接部材311の端部(図3における上端部)と対向するように下側ケース21の床部210(図中下側)に開口する複数の凹部が形成されている。また、押圧部材31の支持部材312には、押圧部材31の対応する当接部材311の端部(図3における上端部)と対向するように上側ケース22の底部220(図中上側)に開口する複数の凹部が形成されている。各コイルスプリング33の一端(図3における上端)は、弾性体支持部222に形成された対応する凹部内に嵌合される。また、各コイルスプリング33の他端(図3における下端)は、押圧部材31の支持部材312に形成された対応する凹部内に嵌合される。すなわち、各コイルスプリング33は、対応する当接部材311の底部220側の端部と対向するように当該底部220の弾性体支持部222と押圧部材31の支持部材312との間に配置される。
これにより、押圧部材31すなわち複数の当接部材311は、ガイド部材32を介して、対応する電子部品Pに当接するように上側ケース22の底部220により摺動自在に支持される。また、各コイルスプリング33が自然状態にあるときに、弾性体支持部222(底部220)の床部210側の面(図3における下面)から各当接部材311の先端面(図3における下端面)までの距離(最短距離)は、弾性体支持部222の床部210側の面から当該床部210により支持された基板Sの各電子部品Pまでの距離(最短距離)よりも長くなる。なお、AC充電器12用の押圧機構30の各コイルスプリング33は、下側カバー23に形成された弾性体支持部より支持されると共に押圧部材31の支持部材312に連結される。
上述のようなESU10の製造に際しては、AC充電器12用の押圧機構30が空間A側に位置するように下側カバー23に組み付けられる。また、基板Sを含むAC充電器12の構成要素等が、空間A側に位置するように下側ケース21の床部210(図2における下面)に組み付けられる。更に、基板Sを含むDC/DCコンバータ13の構成要素やフィルタF等が、空間B側に位置するように下側ケース21の床部210(図2における上面)に組み付けられる。また、充電制御装置11、充電リレーCHR、充電リレーDCR、ジャンクションボックスJB等が上側ケース22内(底部220上)に組み付けられる。更に、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30が空間B側に位置するように上側ケース22の底部220(図2における下面)に組み付けられる。
また、下側カバー23が下側ケース21に固定されると、AC充電器12用の押圧機構30の押圧部材31すなわち各当接部材311が下側ケース21の床部210により支持された基板Sの対応する電子部品Pに当接する。これにより、押圧部材31により各コイルスプリング33が押圧されて支持部材312と下側カバー23(図示しない弾性体支持部)との間で圧縮されるので、当該押圧部材31は、各コイルスプリング33により床部210側に付勢される。従って、床部210により支持された基板Sの各電子部品Pが押圧部材31の対応する当接部材311により当該床部210に押し付けられる。
更に、下側ケース21に上側ケース22が固定されると、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30の押圧部材31すなわち各当接部材311が下側ケース21の床部210により支持された基板Sの対応する電子部品Pに当接する。これにより、押圧部材31により各コイルスプリング33が押圧されて支持部材312と底部220(弾性体支持部222)との間で圧縮されるので、当該押圧部材31は、各コイルスプリング33により床部210側に付勢される。従って、床部210により支持された基板Sの各電子部品Pが押圧部材31の対応する当接部材311により当該床部210に押し付けられる。
この結果、電気自動車1では、外部の交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電する際に、AC充電器12の基板Sに実装された各電子部品Pからの熱を強制冷却(場合によっては、自然冷却)されるケース20の床部210に放出させることが可能となる。更に、AC充電器12の基板Sに実装された各電子部品Pからの熱の一部は、押圧部材31および各コイルスプリング33を介して自然冷却または強制冷却される下側カバー23にも放出される。また、外部の交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電する際には、DC/DCコンバータ13の基板Sに実装された各電子部品Pからの熱を強制冷却(場合によっては、自然冷却)されるケース20の床部210に放出させることが可能となる。更に、DC/DCコンバータ13の基板Sに実装された各電子部品Pからの熱の一部は、押圧部材31および各コイルスプリング33を介して自然冷却または強制冷却される上側ケース22の底部220にも放出される。
そして、ESU10では、各押圧機構30が基板Sを支持する床部210に対向する上側ケース22の底部(対向部)220、または床部210に対向する下側カバー(対向部)23により支持される。これにより、電子部品Pあるいは基板Sを床部210に押し付けるための板ばねを支持するボス部等の構造物を対象となる電子部品Pの周辺に位置するように床部210に形成する必要がなくなる。この結果、ケース20の体格すなわち床部(基板支持部)210の面積の増加を抑制してESU10の搭載性を確保しつつ、交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電する際に当該ケース20内に収容される基板Sに実装された電子部品Pを良好に冷却することが可能となる。
また、押圧機構30は、床部210により支持された基板Sの電子部品Pに当接するように床部210と上側ケース22の底部220との間、または床部210と下側カバー23との間に配置される押圧部材31と、底部220または下側カバー23と押圧部材31との間に配置されて当該押圧部材31を床部210側に付勢するコイルスプリング33とを含む。これにより、コイルスプリング33により付勢される押圧部材31によって電子部品Pを床部210に押し付けることができるので、コイルスプリング33の軸長の増加(大型化)を抑制しつつ、当該電子部品Pからの熱を強制冷却(または自然冷却)される床部210に放出させることが可能となる。加えて、押圧機構30によれば、上述のように、電子部品Pからの熱を押圧部材31およびコイルスプリング33を介して上側ケース22の底部220または下側カバー23に放出することもできる。
更に、押圧機構30は、上側ケース22の底部220または下側カバー23により支持されると共に、押圧部材31を電子部品Pに当接するように摺動自在に支持するガイド部材32を含む。これにより、ESU10の製造時や分解時等に押圧部材31がケース20(上側ケース22または下側カバー23)から脱落するのを抑制すると共に、押圧部材31の各当接部材311を対応する電子部品Pに精度よく当接させることが可能となる。
また、ESU10において、各電子部品Pは、基板Sから表面側(底部220または下側カバー23側)および裏面側(床部210側)の双方に露出するように当該基板Sに実装される。これにより、押圧機構30により電子部品Pを床部210に密接させることができるので、外部の交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電する際に、電子部品Pをより良好に冷却することが可能となる。
更に、AC充電器12の基板SおよびDC/DCコンバータ13の基板Sには、複数の電子部品Pが実装される。また、各押圧機構30の押圧部材31は、それぞれ床部210により支持された基板Sの対応する電子部品Pに当接可能な複数の当接部材311を含む。更に、各押圧機構30は、複数の当接部材311を対応する電子部品Pに当接するように間隔をおいて支持する支持部材312を含む。また、各押圧機構30の複数のコイルスプリング33は、床部210と底部220との間、または床部210と下側カバー23との間に配置される。これにより、ケース20の体格の増加を抑制してESU10の搭載性を確保しつつ、当該ケース20内に収容される基板Sに実装された複数の電子部品Pを良好に冷却することが可能となる。
また、押圧機構30の各コイルスプリング33は、押圧部材31の対応する当接部材311の底部220側または下側カバー23側の端部と対向するように底部220または下側カバー23と押圧部材31の支持部材312との間に配置される。これにより、各コイルスプリング33からの付勢力を押圧部材31の各当接部材311に安定かつ効率よく伝達することが可能となる。
更に、上記押圧機構30は、押圧部材31を付勢する弾性体として複数のコイルスプリング33を含む。これにより、各コイルスプリング33から押圧部材31を介して複数の電子部品Pに印加される荷重に対する底部220または下側カバー23と各電子部品Pとの距離のバラつきの影響を低減することが可能となる。
なお、押圧部材31を付勢する弾性体は、コイルスプリング33に限られるものではない。すなわち、図4に示す押圧機構30Bのように、複数のコイルスプリング33が複数の板ばね330で置き換えられてもよい。かかる押圧機構30Bにおいても、各コイルスプリング33から押圧部材31を介して複数の電子部品Pに印加される荷重に対する床部210または底部220と各電子部品Pとの距離のバラつきの影響を低減することが可能となる。また、押圧機構30,30Bは、押圧部材31を付勢する弾性体として単一のコイルスプリング33または板ばね330を含むものであってもよい。更に、コイルスプリング33または板ばね330は、弾性体支持部222等または支持部材312と一体に形成されてもよい。更に、押圧機構30,30Bから支持部材312が省略されてもよく、押圧部材31の端部にコイルスプリング33または板ばね330が固定または一体化されてもよい。
また、ESU10において、AC充電器12用の押圧機構30は、下側カバー23により支持され、DC/DCコンバータ13用の押圧機構30は、上側ケース22の底部220により支持されるが、これらに限られるものではない。すなわち、AC充電器12の基板Sが下側カバー23により支持される場合、AC充電器12用の押圧機構30,30Bは、下側ケース21の床部210により支持されてもよい。また、DC/DCコンバータ13の基板Sが上側ケース22の底部220により支持される場合、押圧機構30,30Bは、下側ケース21の床部210により支持されてもよい。更に、空間C内に位置するように上側ケース22の底部(基板支持部)220により基板Sが支持される場合、押圧機構30,30Bがケース20の天井部となる上側カバー(対向部)24により支持されてもよい。また、空間C内に位置するように上側カバー(基板支持部)24により基板Sが支持される場合、押圧機構30,30Bがケース20の床部となる上側ケース22の底部(対向部)220により支持されてもよい。
更に、ESU10において、ケース20から床部210および底部220が省略されてもよい。この場合、押圧機構30,30Bが、下側カバー(基板支持部)23により支持された基板Sの電子部品Pを当該下側カバー23に押し付けるように上側カバー(対向部)24により支持されてもよく、上側カバー(基板支持部)24により支持された基板Sの電子部品Pを当該上側カバー24に押し付けるように下側カバー(対向部)23により支持されてもよい。また、押圧機構30,30Bは、基板Sを支持する床部210等と対向するようにケース20により保持されて当該ケース20の一部となる機器や部材(対向部)により支持されてもよい。更に、基板Sは、ケース20の側板部により支持されてもよく、押圧機構30,30Bは、当該側板部と対向するケース20の一部または当該側板部と対向するようにケース20により支持された機器等により支持されてもよい。
また、押圧機構30,30Bの押圧部材31(当接部材311)は、電子部品Pの代わりに基板Sの表面に当接するように形成されてもよく、押圧部材31は、当接部材311を1つだけ有するものであってもよい。更に、基板Sにおける複数の電子部品Pの高さ等に応じて、押圧部材31における複数の当接部材311の軸長を互いに異ならせてもよい。また、基板Sから上記開口部が省略されてもよく、電子部品Pが基板Sの表面または裏面に実装されてもよい。
更に、押圧機構30は、交流電源80または外部充電装置90からの電力によりバッテリ3を充電するためのESU10に適用されるが、これに限られるものではない。すなわち、押圧機構30は、PCU4のインバータや昇圧コンバータ等の基板に適用されてもよい。また、上記ESU10は、交流電源80および外部充電装置90からの電力により充電可能なバッテリ3を含む電気自動車1に搭載されるが、これに限られるものではない。すなわち、ESU10は、非プラグイン式のハイブリッド車両(HEV)や、プラグイン式のハイブリッド車両(PHEV)に搭載されてもよい。
以上説明したように、本開示の車載電気機器は、少なくとも1つの電子部品(P)が実装された基板(S)と、前記基板(S)を収容するケース(20)とを含み、車両(1)に搭載される車載電気機器(10)において、前記基板(S)を支持するように前記ケース(20)に設けられ、自然冷却または強制冷却される基板支持部(210)と、前記基板支持部(210)と間隔をおいて対向するように前記ケース(20)に設けられた対向部(220,23)と、前記対向部(220,23)により支持され、前記基板支持部(210)により支持された前記基板(S)の前記電子部品(P)または前記基板(S)を前記基板支持部(210)に押し付ける押圧機構(30,30B)とを含むものである。
本開示の車載電気機器のケースは、基板を支持すると共に自然冷却または強制冷却される基板支持部と、基板支持部と間隔をおいて対向する対向部とを含む。更に、対向部は、押圧機構を支持しており、押圧機構は、基板支持部により支持された基板の電子部品または当該基板を基板支持部に押し付ける。これにより、押圧機構により電子部品または基板を基板支持部に押し付け、当該電子部品からの熱を自然冷却または強制冷却される基板支持部に放出させることができる。更に、本開示の車載電気機器では、押圧機構が対向部により支持されることから、電子部品または基板を基板支持部に押し付けるための構造物等を対象となる電子部品の周辺に位置するように基板支持部に形成する必要がなくなる。この結果、ケースの体格すなわち基板支持部の面積の増加を抑制して車載電気機器の搭載性を確保しつつ、当該ケース内に収容される基板に実装された電子部品を良好に冷却することが可能となる。
また、前記押圧機構(30,30B)は、前記基板支持部(23,210,220)により支持された前記基板(S)の前記電子部品(P)または前記基板(S)に当接するように前記基板支持部(210)と前記対向部(220,23)との間に配置される押圧部材(31)と、前記対向部(220,23)と前記押圧部材(31)との間に配置され、前記押圧部材(31)を前記基板支持部(210)側に付勢する弾性体(33,330)とを含むものであってもよい。
これにより、弾性体により付勢される押圧部材によって電子部品または基板を基板支持部に押し付けることができるので、弾性体の大型化を抑制しつつ、当該電子部品からの熱を自然冷却または強制冷却される基板支持部に放出させることが可能となる。加えて、かかる押圧機構によれば、電子部品からの熱を押圧部材および弾性体を介してケースの対向部に放出することもできる。
更に、前記押圧機構(30,30B)は、前記対向部(220,23)により支持されると共に、前記押圧部材(31)を前記電子部品(P)または前記基板(S)に当接するように摺動自在に支持するガイド部材(32)を含むものであってもよい。
これにより、車載電気機器の製造時や分解時等に押圧部材がケースから脱落するのを抑制すると共に、押圧部材を対応する電子部品に精度よく当接させることが可能となる。
また、前記電子部品(P)は、前記基板(S)から前記対向部(220,23)側および前記基板支持部(210)側の双方に露出するように前記基板(S)に実装されてもよい。
これにより、押圧機構により電子部品を基板支持部に密接させることができるので、電子部品をより良好に冷却することが可能となる。
更に、前記基板(S)には、複数の前記電子部品(P)が実装されてもよく、前記押圧部材(31)は、それぞれ前記基板支持部(210)により支持された前記基板(S)の対応する前記電子部品(P)に当接可能な複数の当接部材(311)を含むものであってもよく、前記押圧機構(30,30B)は、前記複数の当接部材(311)を対応する前記電子部品(P)に当接するように間隔をおいて支持する支持部材(312)を含むものであってもよく、前記対向部(220,23)と前記支持部材(312)との間に複数の前記弾性部材(33,330)が配置されてもよい。
これにより、ケースの体格の増加を抑制して車載電気機器の搭載性を確保しつつ、当該ケース内に収容される基板に実装された複数の電子部品を良好に冷却することが可能となる。
また、前記複数の前記弾性体(33,330)は、対応する前記当接部材(311)の前記対向部(220,23)側の端部と対向するように前記対向部(220,23)と前記支持部材(312)との間に配置されてもよい。
これにより、弾性体からの付勢力を各当接部材に安定かつ効率よく伝達することが可能となる。
更に、前記弾性体は、コイルスプリング(33)であってもよい。
これにより、弾性体から押圧部材を介して電子部品または基板に印加される荷重に対する対向部と電子部品または基板との距離のバラつきの影響を低減することが可能となる。
また、前記弾性体は、板ばね(330)であってもよい。
かかる態様においても、弾性体から押圧部材を介して電子部品または基板に印加される荷重に対する対向部と電子部品または基板との距離のバラつきの影響を低減することが可能となる。
更に、前記基板支持部は、前記ケース(20)の底部(23)、前記底部(23)の上方に位置する前記ケースの床部(210,220)、または前記ケースの天井部(24)であってもよく、前記対向部は、前記基板支持部と上下方向に対向する前記ケース(20)の前記底部(23)、前記床部(210,220)または前記天井部(24)であってもよい。
また、前記車両(1)は、車輪(DW)に駆動力を出力する電動機(MG)と、前記電動機(MG)に電力を供給するバッテリ(3)とを含む電動車両(1)であってもよく、前記基板(S)は、外部電源(80,90)からの電力による前記バッテリ(3)の充電に供される機器(10)を構成するものであってもよい。
これにより、外部電源からの電力により電動車両のバッテリを充電するときに、電子部品を良好に冷却することが可能となる。
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
本開示の発明は、車載電気機器の製造産業等において利用可能である。
1 電気自動車、3 バッテリ、4 電力制御装置(PCU)、10 電力供給ユニット(ESU)、11 充電制御装置、12 AC充電器、13 DC/DCコンバータ、20 ケース、21 下側ケース、210 床部、22 上側ケース、220 底部、221 ボス部、222 弾性体支持部、23 下側カバー、24 上側カバー、30,30B 押圧機構、31 押圧部材、311 当接部材、312 支持部材、32 ガイド部材、33 コイルスプリング、330 板ばね、34 ボルト、80 交流電源、90 外部充電装置、CHR,DCR 充電リレー、MG モータジェネレータ。
Claims (10)
- 少なくとも1つの電子部品が実装された基板と、前記基板を収容するケースとを含み、車両に搭載される車載電気機器において、
前記基板を支持するように前記ケースに設けられ、自然冷却または強制冷却される基板支持部と、
前記基板支持部と間隔をおいて対向するように前記ケースに設けられた対向部と、
前記対向部により支持され、前記基板支持部により支持された前記基板の前記電子部品または前記基板を前記基板支持部に押し付ける押圧機構と、
を備える車載電気機器。 - 請求項1に記載の車載電気機器において、
前記押圧機構は、
前記基板支持部により支持された前記基板の前記電子部品または前記基板に当接するように前記基板支持部と前記対向部との間に配置される押圧部材と、
前記対向部と前記押圧部材との間に配置され、前記押圧部材を前記基板支持部側に付勢する弾性体と、
を含む車載電気機器。 - 請求項2に記載の車載電気機器において、
前記押圧機構は、前記対向部により支持されると共に、前記押圧部材を前記電子部品または前記基板に当接するように摺動自在に支持するガイド部材を含む車載電気機器。 - 請求項1から3の何れか一項に記載の車載電気機器において、
前記電子部品は、前記基板から前記対向部側および前記基板支持部側の双方に露出するように前記基板に実装される車載電気機器。 - 請求項2または3に記載の車載電気機器において、
前記基板には、複数の前記電子部品が実装され、
前記押圧部材は、それぞれ前記基板支持部により支持された前記基板の対応する前記電子部品に当接可能な複数の当接部材を含み、
前記押圧機構は、前記複数の当接部材を対応する前記電子部品に当接するように間隔をおいて支持する支持部材を含み、
前記対向部と前記支持部材との間に複数の前記弾性部材が配置される車載電気機器。 - 請求項5に記載の車載電気機器において、
前記複数の前記弾性体は、対応する前記当接部材の前記対向部側の端部と対向するように前記対向部と前記支持部材との間に配置される車載電気機器。 - 請求項2または3に記載の車載電気機器において、前記弾性体は、コイルスプリングである車載電気機器。
- 請求項2または3に記載の車載電気機器において、前記弾性体は、板ばねである車載電気機器。
- 請求項1から3の何れか一項に記載の車載電気機器において、
前記基板支持部は、前記ケースの底部、前記底部の上方に位置する前記ケースの床部、または前記ケースの天井部であり、前記対向部は、前記基板支持部と上下方向に対向する前記ケースの前記底部、前記床部または前記天井部である車載電気機器。 - 請求項1から3の何れか一項に記載の車載電気機器において、
前記車両は、車輪に駆動力を出力する電動機と、前記電動機に電力を供給するバッテリとを含む電動車両であり、
前記基板は、外部電源からの電力による前記バッテリの充電に供される機器を構成する車載電気機器。
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