JP3006939U - バッテリ充電装置 - Google Patents
バッテリ充電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トランジスタやダイオードといった発熱回路
素子にストレスを加えないような放熱構造とし、組立が
容易でしかも十分な構造強度の得られるバッテリ充電装
置を提供する。 【構成】 基板22上にバッテリ充電用スイッチング電
源3を搭載した基板回路組立体23の一部又は全部を覆
ってヒートシンク24を設けるとともに、ヒートシンク
24を支持する平板状のシャーシ25を基板22に離間
対向させて設け、シャーシ25に組み付けたハウジング
26により、基板回路組立体23及びヒートシンク24
を囲繞することにより、ハウジング26内にヒートシン
ク24で覆われた状態で基板回路組立体23を設け、放
熱性と安全性を両立させる。
素子にストレスを加えないような放熱構造とし、組立が
容易でしかも十分な構造強度の得られるバッテリ充電装
置を提供する。 【構成】 基板22上にバッテリ充電用スイッチング電
源3を搭載した基板回路組立体23の一部又は全部を覆
ってヒートシンク24を設けるとともに、ヒートシンク
24を支持する平板状のシャーシ25を基板22に離間
対向させて設け、シャーシ25に組み付けたハウジング
26により、基板回路組立体23及びヒートシンク24
を囲繞することにより、ハウジング26内にヒートシン
ク24で覆われた状態で基板回路組立体23を設け、放
熱性と安全性を両立させる。
Description
【0001】
本考案は、小型電動車両等に使用される鉛蓄電池などのバッテリを充電するの に適したバッテリ充電装置に関する。
【0002】
小型電動車両に搭載するバッテリは、車両を停車させた状態で商用交流電源等 から簡単に充電でき、しかも一度の充電で十分な走行距離が望めるなどの理由か ら、鉛蓄電池がよく用いられる。図7に示すバッテリ充電装置1は、交流100 Vを直流24Vに変えてバッテリ2を充電するスイッチング電源3からなるもの であるが、車両走行中に路面からの振動にさらされる車載用であり、環境的な変 動要因の少ない定置用よりも構造強度が要求されるだけに、定置用と比べたとき のコスト増を抑えつつ所定の仕様を満たすことが設計者に求められる。
【0003】 スイッチング電源3は、メイントランスである出力トランスTmの一次側と二 次側を同極性で接続し、入力段の整流回路4に続くスイッチング回路5内のスイ ッチング素子Qがオンしている期間に出力側に電力を伝達するフォワード方式で あり、スイッチング素子QとしてはMOS・FET等の電力制御素子が用いられ る。出力トランスTmの二次側の高周波整流回路6には、チョークインプット型 の平均値整流方式が用いられ、電力効率の優れた他励式とするため、駆動制御回 路7とそのための補助電源として安定化電源回路8が付属させてある。交流電源 から供給される交流は遮断器9を通り、一部が安定化電源回路8の駆動或いは空 冷用ファンモータ10の駆動に供されたのち、チョークトランスTcを介してブ リッジ接続全波整流回路4に供給される。全波整流回路4の整流出力は、充電抵 抗R1を介して接続された電解コンデンサC1とこれに並列のコンデンサC2に より平滑され、スイッチング素子Qによる一次巻線電流のスイッチングに供され る。出力トランスTmの二次側の高周波整流回路6の出力電圧は、駆動制御回路 7を介してスイッチング素子Qに帰還され、一次巻線電流はスイッチング素子Q のオン期間とオフ期間の比に応じてデューティが可変される。スイッチング素子 Qがオンしているときに出力トランス2の二次巻線に誘起した二次巻線電流が、 整流ダイオードD1を介してチョークコイルLにエネルギを蓄勢するため、スイ ッチング素子QがオフしたときにチョークコイルLに発生する逆起電力が、整流 ダイオードD2を介してフライホイール電流を流し続ける。こうして、スイッチ ング素子Qのオンオフに連動してチョークコイルLを流れ続ける鋸歯状電流は、 平滑コンデンサCにてリプル電圧を抑制され、出力端に接続されたバッテリ2の 充電に供される。
【0004】 ところで、上記回路構成のスイッチング電源3を搭載した従来のバッテリ充電 装置1は、図8に分解斜視図を示す箱型の外観を有しており、図9に示した基板 11,13を支えるシャーシ12の前後を前面カバー14と背面カバー15で覆 い、さらに正面から見て横コ字型のケース16を組み付けて左右の側面と上面を 覆う構造となっている。スイッチング電源3を構成する回路部品を搭載した基板 11は、図9に示したように、シャーシ12の四隅にスペーサとして突設された 短軸円筒状のカラー12aに螺子止めされ、カラー12aの高さ分だけシャーシ 12上面から浮いた状態で固定される。発熱回路素子であるスイッチング素子Q や整流ダイオードD1,D2等は、温度上昇が決定的な寿命低下を招く電解コン デンサC1等への影響に配慮し、基板11の端面近くに電極リードを半田付けし 、シャーシ12の端面に螺子止めして立設した平板状のヒートシンク17に対し 、止め螺子18を挿通させて密接固定してある。
【0005】
上記従来のバッテリ充電装置1は、電極リードを基板11に半田付けされる発 熱回路素子19(以下、スイッチング素子Q,整流ダイオードD1,D2を総称 する)の組み付け状態を左右する因子として、基板11の四隅に穿設された取り 付け穴11aの寸法公差、シャーシ12の四隅のカラー12aの寸法公差、ヒー トシンク17をシャーシ12に取り付けるための取り付け穴17aの寸法公差、 さらに発熱回路素子19をヒートシンク17に固定するための取り付け穴19a 及びヒートシンク17側の取り付け穴17bの寸法公差等、最低でも5因子が挙 げられる。発熱回路素子19の組み付け状態には、当然のことながらこれらの公 差が複雑に絡むために、発熱回路素子19に穿設された取り付け穴19aとヒー トシンク17側の取り付け穴17bとが同軸関係からずれているにも拘わらず、 止め螺子18を締め付けてしまえば、基板11とヒートシンク17の位置ずれが 発熱回路素子19の電極リードに無理な力を及ぼし、電極リードにストレスがか かることになる。特に、車載用のごとく路面からの振動にさらされるバッテリ充 電装置1にあっては、電極リードのストレスが止め螺子18に緩みを生じさせた り、或いは発熱回路素子19とヒートシンク17との間に空隙を生じさせたりす る原因ともなり、放熱効果の低下とともに回路動作が不安定になる要因を形成す るものであった。
【0006】 また、ヒートシンク17がシャーシ12の端面に螺子止めされて立設された薄 い平板からなるため、これに物理的に当接させて熱伝導により放熱させる発熱回 路素子19の配設位置も、基板11の端面に近づけざるを得ず、このため往々に して安全規格に定められた絶縁に必要な沿面距離が十分に確保できないことがあ った。
【0007】 従って、本考案の目的は、トランジスタやダイオードといった発熱回路素子に ストレスを加えないような放熱構造をもって基板に組み付け、組立が容易でしか も十分な構造強度の得られるバッテリ充電装置を提供することにある。
【0008】
本考案は、基板上にバッテリ充電用スイッチング電源を搭載した基板回路組立 体と、該基板回路組立体を一部又は全部覆って設けたヒートシンクと、前記基板 に離間対向させて設けられ、前記ヒートシンクを支持する平板状のシャーシと、 該シャーシに組み付けられ、前記基板回路組立体及び前記ヒートシンクを囲繞す るハウジングとを具備することを特徴とするバッテリ充電装置を提供することに より、前記目的を達成するものである。
【0009】 また、本考案は、基板回路組立体が、外部から印加された交流の整流出力をス イッチングするスイッチング回路及び該スイッチング回路に出力トランスを介し て結合させた高周波整流回路を含む主基板回路組立体と、前記ヒートシンク上に 設けられ、前記高周波整流回路の出力を定電圧制御する制御回路及び該制御回路 に直流電源を供給する補助電源回路を含む副基板回路組立体からなることを特徴 とするバッテリ充電装置を提供し、前記目的を達成するものである。
【0010】 さらにまた、本考案は、スイッチング電源の発熱回路素子が前記基板の端面近 くに電極リードを半田付けしてあり、該発熱回路素子を前記基板の端面に立設し た放熱プレートと該放熱プレートに対向する係止プレートで両側から挟持し、該 両プレートを挿通する止め螺子を締結して該発熱回路素子を該両プレート間に密 接固定したことを特徴とするバッテリ充電装置、或いは放熱プレートを、前記ヒ ートシンクの内壁に沿って設けたことを特徴とするバッテリ充電装置を提供する ことにより、前記目的を達成するものである。
【0011】 また、本考案は、ハウジングが、前記シャーシの前後に取り付けられ、前記基 板回路組立体の前面と背面を覆って取り付けられた一対のカバーと、前記シャー シ上の基板回路組立体の左右の側面及び上面を覆って取り付けられた分解可能な 箱状のケースとからなること、或いは、収容空間内部を空冷する電動ファンを備 えたこと等を特徴とするバッテリ充電装置を提供することにより、前記目的を達 成するものである。
【0012】
上記構成に基づき、基板上にバッテリ充電用スイッチング電源を搭載した基板 回路組立体の一部又は全部覆ってヒートシンクを設けるとともに、ヒートシンク を支持する平板状のシャーシを基板に離間対向させて設け、シャーシに組み付け たハウジングにより、基板回路組立体及び前記ヒートシンクを囲繞することによ り、ハウジング内にヒートシンクで覆われた状態で基板回路組立体を設け、放熱 性と安全性を両立させる。
【0013】
以下、本考案の実施例について、図1ないし図6を参照して説明する。図1は 、本考案のバッテリ充電装置の一実施例を示す分解斜視図、図2ないし図5は、 図1に示した主基板回路組立体のそれぞれ平面図、正面図、左右の側面図、図6 は、図2に示した発熱回路素子の組み付け状態を説明するための要部分解斜視図 である。
【0014】 図1に示すバッテリ充電装置21は、基板22上にバッテリ充電用スイッチン グ電源3を搭載した基板回路組立体23と、この基板回路組立体23を一部又は 全部覆って設けたヒートシンク24と、基板22に離間対向させて設けられ、ヒ ートシンク24を支持する平板状のシャーシ25と、シャーシ25を礎に組み付 けられ、基板回路組立体23及びヒートシンク24を包括的に囲繞するハウジン グ26等が主要部を構成する。
【0015】 基板回路組立体23は、スイッチング電源3の主要部を構成する主基板回路組 立体23mに、副基板回路組立体23sを二階建て構造にして組み付けたもので あり、実施例の場合、副基板回路組立体23sは主基板回路組立体23mを覆う 断面横コ字状のヒートシンク24上に載置固定される。主基板回路組立体23m は、外部から印加された交流の整流出力をスイッチングするスイッチング回路5 と、このスイッチング回路5に出力トランスTmを介して結合させた高周波整流 回路6からなり、電解コンデンサC1から出力端の平滑コンデンサCまでが包含 される。副基板回路組立体23sの方は、高周波整流回路6の出力を定電圧制御 する駆動制御回路7と、この駆動制御回路7のための補助電源である安定化電源 回路8からなり、主基板回路組立体23mと異なり、MOS・FETからなるス イッチング素子Qや整流ダイオードD1,D2といったヒートシンク24による 放熱を前提とする発熱回路素子19を含まないため、放熱設計は比較的簡単であ る。
【0016】 主基板回路組立体23mは、図2,3,6に示したように、放熱を考慮すべき 発熱回路素子19が基板22の端面近くに十分な沿面距離を確保した上で電極リ ードを半田付けしてあり、これらの発熱回路素子19を基板22の端面に立設し た放熱プレート27と絶縁シート27aを介して対向する係止プレート28とで 両側から挟持し、両プレート27,28を挿通する止め螺子29を締結して発熱 回路素子19を両プレート27,28間に密接固定してある。放熱プレート27 も係止プレート28もアルミニウム材からなり、放熱プレート27の肉厚をある 程度大きくとってあるため、発熱回路素子19に対する沿面距離(基板22の端 面から発熱回路素子19の端面までの距離)も十分に確保することができる。
【0017】 また、発熱回路素子19は、放熱プレート27と係止プレート28で挟持させ るさいに不用意に無理な力さえ加えなければ、プレート当接面と直交する方向に 不要な力が作用することはなく、従って発熱回路素子19の電極リードにストレ スを与えることはない。このため、電極リードへのストレスに加え路面からの振 動が長期間に亙って作用し続けることで止め螺子29に緩みが生じたり、放熱効 果が低下して回路動作が不安定になったりすることはない。
【0018】 さらにまた、ヒートシンク24は、図4,5に示したように、左右の側面に2 箇所ずつ穿設した取り付け穴24aと、内側に切り起こした部分に穿設した取り 付け穴24bの計6箇所に、それぞれ止め螺子30を挿通させることにより主基 板回路組立体23mに組み付けられる。ただし、取り付け穴24aを挿通する止 め螺子30は、ヒートシンク24の内壁に沿う放熱プレート27に螺子込まれ、 ヒートシンク24と放熱プレート27は一体化される。このため、発熱回路素子 19から放熱プレート27に伝わった熱は、一部が直接熱伝導によりヒートシン ク24に伝わり、また一部はヒートシンク24の内壁に沿って上昇する空気とと もにヒートシンク24前後の開口部からハウジング26内へ、さらにハウジング 26外へと排出される。
【0019】 実施例に示したハウジング26は、シャーシ25の前後に取り付けた一対のカ バー31,32と、シャーシ25上の空間の左右の側面及び上面を覆って取り付 けられた3部片に分解可能な箱状のケース33とからなる。このため、基板回路 組立体23はヒートシンク24とさらにその外側のハウジング26とによって包 まれ、それだけ感電事故等に対する安全性は高く、またシャーシ25上からケー ス33を取り外すことにより、基板回路組立体23だけをシャーシ25から取り 外して修理点検することができる。また、カバー32には、ハウジング26の収 容空間内部を空冷する電動ファン34が備わっており、交流電源にコネクタ35 を接続してバッテリ2を充電するさいは、必ずハウジング26の内部に空気を強 制対流させて放熱効果を高めることができ、熱に弱い回路部品例えば電解コンデ ンサC1等の長寿命化が可能である。
【0020】
以上説明したように、本考案によれば、ハウジング内にヒートシンクで覆われ た状態で基板回路組立体を設けたことにより、放熱性と安全性を両立させ、同時 にまた十分な構造強度も得られるため、特に小型電動車用の車載バッテリ充電装 置等に好適なバッテリ充電装置を提供することができる等の効果を奏する。
【0021】 また、本考案は、基板回路組立体を、スイッチング電源の主要部を搭載した主 基板回路組立体と、ヒートシンク上にスイッチング制御に必要な回路を搭載した 副基板回路組立体とから構成したから、主な発熱源である出力トランスやスイッ チング素子を含む主回路基板組立体をヒートシンクで覆い、ヒートシンク内の対 流による放熱効果を特定の発熱回路素子に集中させる一方、比較的発熱量の少な い副基板回路組立体に関しては放熱対流が流れ込まないようにして、放熱の影響 を良好に排除することができる等の効果を奏する。
【0022】 さらにまた、本考案は、放熱を考慮すべき発熱回路素子が前記基板の端面近く に電極リードを半田付けし、基板端面に立設した放熱プレートと係止プレートと で両側から挟持したので、電極リードにストレスをかけることなく発熱回路素子 の放熱経路が確保できる等の効果を奏する。
【0023】 また、放熱プレートが、ヒートシンクの内壁に沿って設けられているため、放 熱プレートからヒートシンクへの熱伝導と、放熱プレートから放熱された熱によ り暖められた空気がヒートシンクの内壁に沿って上昇する対流とにより、効率の よい放熱が可能である等の効果を奏する。
【0024】 また、本考案は、ハウジングが、シャーシ上の基板回路組立体の前後を覆う一 対のカバーと、シャーシ上の基板回路組立体の左右の側面及び上面を覆って取り 付けた分解可能な箱状のケースで構成したから、基板回路組立体はヒートシンク とさらにその外側のハウジングに包まれ、それだけ感電事故等に対する安全性は 高く、またシャーシ上から前面カバーと背面カバーを残したままケースを取り外 すことにより、基板回路組立体だけシャーシから取り外して修理点検することが できる等の効果を奏する。
【0025】 さらにまた、本考案は、ハウジングに収容空間内部を空冷する電動ファンを設 けたので、ハウジング内にヒートシンクで覆って設けた基板回路組立体が、電動 ファンが巻き起こす対流空気により効率よく空冷され、熱に弱い回路部品例えば 電解コンデンサ等の長寿命化が可能である等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のバッテリ充電装置の一実施例を示す分
解斜視図である。
解斜視図である。
【図2】図1に示した主基板回路組立体の平面図であ
る。
る。
【図3】図1に示した主基板回路組立体の正面図であ
る。
る。
【図4】図1に示した主基板回路組立体の左側面図であ
る。
る。
【図5】図1に示した主基板回路組立体の右側面図であ
る。
る。
【図6】図2に示した発熱回路素子の組み付け状態を説
明するための要部分解斜視図である。
明するための要部分解斜視図である。
【図7】バッテリ充電装置の一例を示す回路構成図であ
る。
る。
【図8】従来のバッテリ充電装置の一例を示す分解斜視
図である。
図である。
【図9】図8に示したバッテリ充電装置の基板部分の分
解斜視図である。
解斜視図である。
3 スイッチング電源 5 スイッチング回路 6 高周波性整流回路 7 駆動制御回路 8 安定化電源回路 19 発熱回路素子 21 バッテリ充電装置 22 基板 23 基板回路組立体 23m 主基板回路組立体 23s 副基板回路組立体 24 ヒートシンク 25 シャーシ 26 ハウジング 27 放熱プレート 28 係止プレート 29,30 止め螺子 31,32 カバー 33 ケース 34 電動ファン
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上にバッテリ充電用スイッチング電
源を搭載した基板回路組立体と、該基板回路組立体を一
部又は全部覆って設けたヒートシンクと、前記基板に離
間対向させて設けられ、前記ヒートシンクを支持する平
板状のシャーシと、該シャーシに組み付けられ、前記基
板回路組立体及び前記ヒートシンクを囲繞するハウジン
グとを具備することを特徴とするバッテリ充電装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のバッテリ充電装置におい
て、前記基板回路組立体は、外部から印加された交流の
整流出力をスイッチングするスイッチング回路及び該ス
イッチング回路に出力トランスを介して結合させた高周
波整流回路を含む主基板回路組立体と、前記ヒートシン
ク上に設けられ、前記高周波整流回路の出力を定電圧制
御する制御回路及び該制御回路に直流電源を供給する補
助電源回路を含む副基板回路組立体からなることを特徴
とするバッテリ充電装置。 - 【請求項3】 請求項1記載のバッテリ充電装置におい
て、前記基板回路組立体は、スイッチング電源の発熱回
路素子が前記基板の端面近くに電極リードを半田付けし
てあり、該発熱回路素子を前記基板の端面に立設した放
熱プレートと該放熱プレートに対向する係止プレートで
両側から挟持し、該両プレートを挿通する止め螺子を締
結して該発熱回路素子を該両プレート間に密接固定した
ことを特徴とするバッテリ充電装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のバッテリ充電装置におい
て、前記放熱プレートは、前記ヒートシンクの内壁に沿
って設けたことを特徴とするバッテリ充電装置。 - 【請求項5】 請求項1記載のバッテリ充電装置におい
て、前記ハウジングは、前記シャーシの前後に取り付け
られ、前記基板回路組立体の前面と背面を覆って取り付
けられた一対のカバーと、前記シャーシ上の基板回路組
立体の左右の側面及び上面を覆って取り付けられた分解
可能な箱状のケースとからなることを特徴とするバッテ
リ充電装置。 - 【請求項6】 請求項1記載のバッテリ充電装置におい
て、前記ハウジングは、収容空間内部を空冷する電動フ
ァンを備えたことを特徴とするバッテリ充電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994008783U JP3006939U (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | バッテリ充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994008783U JP3006939U (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | バッテリ充電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3006939U true JP3006939U (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=43142795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1994008783U Expired - Lifetime JP3006939U (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | バッテリ充電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3006939U (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003098774A1 (fr) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Techno Core International Co., Ltd. | Chargeur d'element secondaire et technique de charge |
JP2010153448A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子回路装置、電子回路装置の製造方法 |
JP2014100058A (ja) * | 2014-01-14 | 2014-05-29 | Nissan Motor Co Ltd | 充電装置 |
-
1994
- 1994-07-20 JP JP1994008783U patent/JP3006939U/ja not_active Expired - Lifetime
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