JP3674376B2

JP3674376B2 - 車両用電源分配装置

Info

Publication number: JP3674376B2
Application number: JP08079299A
Authority: JP
Inventors: 弘竹添
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP2000272443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電源分配装置に関し、特に放熱性に優れた小型の電源分配装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両用電源分配装置は、バッテリや発電機（ジェネレータ）からの電力を複数の車載電装品に供給するために車両に搭載さられるもので、複数の半導体スイッチ（パワーＭＯＳＦＥＴ）やヒューズがバスバーにて接続され、これらが箱体内に設けられている。
【０００３】
図５はその一例を示す箱体内の斜視図であり、基板３上に取り付けられたバスバー１の一端に電源線８が接続されている。この電源線８から延在するバスバー１は、複数のバスバー１に分岐され、その途中に過電流を防止するためのヒューズ５と、半導体スイッチ２とが装着され、その先に図示しないコネクタが設けられて、ここに車載電装品へのハーネスが接続される。こうした電源分配装置は、たとえば室内の運転席や助手席の足元に取り付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用電源分配装置では、発熱体である半導体スイッチ２やヒューズ５が一つの箱体内に別々に設置され、これらがバスバー１にて接続される構造であったため、放熱板９が大きくなり電源分配装置自体が大型化するといった問題があった。
【０００５】
また、箱体内におけるレイアウトの関係上、放熱板９の構造が複雑になり、あるいは充分な放熱性を発揮できないために別途冷却用ファン１０が必要となったりして、大型化以外にもコストアップや重量増加といった問題もあった。
【０００６】
さらに、ヒューズ５や電源線８とバスバー１との端子の接触抵抗が大きく、ここが発熱して基板３が焼損するおそれもあった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、放熱性に優れた小型の車両用電源分配装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の車両用電源分配装置は、電源から供給される電力を複数の電気負荷へ分配する車両用電源分配装置において、
前記電源からの電源線が接続され複数の分岐部を有するバスバーと、
前記バスバーの分岐部に取り付けられ、前記複数の電気負荷への電力の供給および遮断を行うスイッチング素子と、
前記バスバーの基部と前記スイッチング素子が取り付けられた前記バスバーの分岐部との間に介装され、その本体部が高熱伝導性樹脂により形成されたヒューズとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、特に限定されないが、請求項２記載の車両用電源分配装置のように、前記バスバーに放熱体を設けることが好ましい。
【００１０】
本発明の車両用電源分配装置では、発熱体であるスイッチング素子をバスバーの分岐部に取り付け、高熱伝導性樹脂からなるヒューズをバスバーの基部と分岐部との間に介装しているので、スイッチング素子で生じた熱はヒューズを介してバスバーの基部に伝わり、ここに設けられた放熱体から放熱することになる。したがって、スイッチング素子それぞれに放熱体を設けることなく充分な放熱性が得られ、冷却用ファンを省略あるいは小容量化することができる。
【００１１】
上記発明においては特に限定されないが、請求項３記載の車両用電源分配装置では、前記バスバーと、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う電子部品と、前記スイッチング素子と前記電気負荷とを接続する配線パターンとが設けられた基板をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
この場合、特に限定されないが、請求項４記載の車両用電源分配装置のように、前記基板を高熱伝導性樹脂により形成することが好ましい。
【００１３】
電源分配装置の構成部品を実装した基板を高熱伝導性樹脂から構成することで、スイッチング素子で生じた熱を基板を介することによっても放熱することができ、より放熱性が高まるので、冷却用ファンの省略あるいは小容量化がより期待できる。
【００１４】
上記発明においては特に限定されないが、請求項５記載の車両用電源分配装置では、前記ヒューズは、高熱伝導性樹脂により形成された本体部と、金属導体により形成された電流遮断部とを有し、前記電流遮断部の両端は前記本体部から突出して設けられ、前記バスバーの基部と分岐分とのそれぞれに形成された凹部に前記電流遮断部の凸部を嵌合させることにより前記ヒューズが前記バスバーに装着されることを特徴とする。
【００１５】
過電流を防止するためのヒューズを、高熱伝導性樹脂からなる本体部と、電流の遮断機能を司る電流遮断部とから構成し、さらにバスバーの基部と分岐部との間に形成された凹部に凹凸嵌合（あるいは凹凸挿入）させることにより、ヒューズの着脱操作性が向上するとともに、電流遮断部とバスバーとの接触面積が大きくなるので接触抵抗が小さくなり、接触部分の発熱を抑制することができる。
【００１６】
また、上記発明においては特に限定されないが、請求項６記載の車両用電源分配装置では、前記ヒューズの電流遮断部の両端間は、前記本体部に形成された密閉空間に気体層を介して設けられていることを特徴とする。
【００１７】
過電流の遮断を実行する電流遮断部の両端間の断面積を変えることで電流の遮断特性、すなわち遮断電流のしきい値を変えることができる。また、こうした電流遮断部の両端間を気体層を介して設け、その気体層に封入される気体の種類を変えることでも遮断電流のしきい値を変えることができる。
【００１８】
特に限定はされないが、本発明に係るヒューズは、請求項７記載のように、前記基板に設けられた保持爪に係合する溝を有することが好ましく、また請求項８記載のように、前記バスバーへの装着方向に対して対称に形成されていることが好ましい。
【００１９】
ヒューズのバスバーへの着脱に際し、保持爪と溝との係合構造を採用することで、その着脱操作をワンタッチで行うことができ、作業性が向上する。また、ヒューズを対称に形成することで、バスバーへの装着に際して方向性がなくなり、これによっても作業性が向上する。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、スイッチング素子で生じた熱はヒューズを介してバスバーの基部に伝わり、ここに設けられた放熱体から放熱することになるので、スイッチング素子それぞれに放熱体を設けることなく充分な放熱性が得られ、冷却用ファンを省略あるいは小容量化することができる。
【００２１】
これに加えて請求項３および４記載の発明によれば、スイッチング素子で生じた熱を基板を介することによっても放熱することができるので、より放熱性が高まり、冷却用ファンの省略あるいは小容量化がより一層期待できる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明によれば、ヒューズの着脱操作性が向上するとともに、電流遮断部とバスバーとの接触面積が大きくなるので接触抵抗が小さくなり、接触部分の発熱を抑制することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、電流遮断部の断面積あるいは気体層に封入される気体を変えることで電流遮断特性を容易に変えることができる。
【００２４】
請求項７および８記載の発明によれば、ヒューズの着脱がワンタッチ操作となり、また装着の際の方向性もなくなるので、作業性が著しく向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の車両用電源分配装置の実施形態を示す要部斜視図、図２は図１のヒューズを示す斜視図、図３は図２の III-III線に沿う断面図、図４は図２の IV-IV線に沿う断面図である。
【００２６】
本実施形態の電源分配装置は、図１に示す基板３上に、バスバー１、スイッチング素子２、ヒューズ５、マイコンチップ６（本発明の電子部品に相当する。）および配線パターンが実装され、これが図外の箱体に収納されてなる。
【００２７】
金属導体からなるバスバー１は、ブロック状に形成され基板３の一方向に延在する基部１１と、当該基部１１に一体的に形成された複数の分岐部１２とを有する。同図では２つの分岐部１２のみを示しているが、実際には電源を分配すべき車載電装品の数量に応じた数だけ分岐部１２が設けられている。
【００２８】
バスバー１のそれぞれの分岐部１２の先端には、パワーＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ２（以下、単にスイッチング素子という。）が、その電源入力端子が分岐部１２に接触するように実装されている。本例では、各分岐部１２に３つのスイッチング素子２が実装されている。なお、このスイッチング素子２の指令信号入力端子には、配線パターン４を介してマイコンチップ６からの指令信号が入力される一方で、分配された電源は、スイッチング素子２の出力端子から配線パターン４を介してコネクタ（図示せず）に送られ、ここに車載電装品のコネクタが接続される。
【００２９】
なお、スイッチング素子２とマイコンチップ６とを接続する配線パターン４や、スイッチング素子２と図外のコネクタとを接続する配線パターン４は、基板３に直接プリントしても良いし、薄い導体を基板３に装着することにより構成しても良い。また、基板３は、熱伝導性および吸湿性に優れたナイロンなどの絶縁体樹脂から構成することが望ましい。
【００３０】
本実施形態において、バスバー１の基部１１の裏面にはヒートシンク９が取り付けられ、スイッチング素子２で生じた熱が主としてここから放熱される。
【００３１】
また、バスバー１の分岐部１２は、その途中が一部切り欠かれ、ここにヒューズ５が挿入されている。本実施形態に係るヒューズ５は、図２に示すように、略直方体状とされた絶縁性樹脂からなる本体部５１と、当該本体部５１に設けられた金属導体からなる電流遮断部５２とから構成されている。
【００３２】
図３および図４に示されるように、電流遮断部５２は、本体部５１から一両側へ突出する凸部５２１と、これら凸部５２１，５２１間に形成された円筒部５２２とからなり、円筒部５２２が主として過電流防止のための切断箇所となる。また、この円筒部５２２は、本体部５１に形成された密閉空間内に位置し、その周囲に気体層５４が形成されている。この気体層５４に封入する気体の種類を変えることで金属導体製円筒部５２２の遮断特性、すなわち遮断しきい値が変わる。たとえば、気体層５４内にヘリウムガスやアルゴンガスを封入すると空気を封入した場合に比べて遮断しきい値が高くなる。また、気体層５４の気体の種類だけでなく、電流遮断部５２の円筒部５２２の断面積を変えることによっても遮断特性を変えることができる。たとえば、円筒部５２２の断面積を大きくすると遮断しきい値が高くなる。
【００３３】
また、電流遮断部５２の凸部５２１，５２１は、バスバー１の基部１１と分岐部１２との間に形成された凹部１３，１３に嵌合する形状とされている。すなわち、ヒューズ５をバスバー１に装着するときは、ヒューズ５の凸部５２１，５２１をバスバー１側の凹部１３，１３に挿入することでワンタッチで装着できる。またこの場合、図１に示すように基板３側に保持爪７を設けるとともにヒューズ５の本体部５１に溝５３を形成し、これらを嵌合させることによりヒューズ５を基板３に固定する。
【００３４】
また、本実施形態のヒューズ５は、その挿入方向に対して対称形状とされ、本体部５１の溝５３も対称位置にそれぞれ形成されている。これにより、ヒューズ５を装着する際にその上下の方向性がなくなるので装着作業性が著しく向上し、特に本実施形態の電源分配装置が設けられる車室内の狭小なスペースではその効果も大きい。
【００３５】
以上のように構成された本実施形態の電源分配装置によれば、マイコンチップ６からの指令信号によりスイッチング素子２が動作し、このとき当該スイッチング素子２が発熱するが、この熱はヒューズ５の本体部５１を介してバスバー１の基部１１に至り、ここに装着されたヒートシンク９から周囲に放熱される。特にヒューズ５の本体部５１は高熱伝導性樹脂から構成されているので、スイッチング素子２→バスバー分岐部１２→ヒューズ５の本体部５１→バスバー基部１１→ヒートシンク９といった熱の流れがスムーズになる。
【００３６】
また、バスバー１をブロック状に形成して、複数の分岐部１２を設け、ここにスイッチング素子２を実装した構造であるため、ヒートシンク９の構造が簡素化されるとともに、熱の集中および拡散が効率よくなり、冷却用ファンを省略あるいはその能力を小容量化することができる。これにより、コストダウンのみならず電源分配装置自体を小型化することができる。
【００３７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用電源分配装置の実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】図１のヒューズを示す斜視図である。
【図３】図２の III-III線に沿う断面図である。
【図４】図２の IV-IV線に沿う断面図である。
【図５】従来の車両用電源分配装置を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１…バスバー
１１…基部
１２…分岐部
１３…凹部
２…スイッチング素子
３…基板
４…配線パターン
５…ヒューズ
５１…本体部
５２…電流遮断部
５２１…凸部（両端）
５２２…円筒部（両端間）
５３…溝
５４…気体層
６…マイコンチップ（電子部品）
７…保持爪
８…電源線
９…ヒートシンク（放熱体）

Claims

電源から供給される電力を複数の電気負荷へ分配する車両用電源分配装置において、
前記電源からの電源線が接続され複数の分岐部を有するバスバーと、
前記バスバーの分岐部に取り付けられ、前記複数の電気負荷への電力の供給および遮断を行うスイッチング素子と、
前記バスバーの基部と前記スイッチング素子が取り付けられた前記バスバーの分岐部との間に介装され、その本体部が高熱伝導性樹脂により形成されたヒューズとを備えたことを特徴とする車両用電源分配装置。
前記バスバーに、放熱体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用電源分配装置。
前記バスバーと、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う電子部品と、前記スイッチング素子と前記電気負荷とを接続する配線パターンとが設けられた基板をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の車両用電源分配装置。
前記基板は、高熱伝導性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項３記載の車両用電源分配装置。
前記ヒューズは、高熱伝導性樹脂により形成された本体部と、金属導体により形成された電流遮断部とを有し、前記電流遮断部の両端は前記本体部から突出して設けられ、前記バスバーの基部と分岐分とのそれぞれに形成された凹部に前記電流遮断部の凸部を嵌合させることにより前記ヒューズが前記バスバーに装着されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両用電源分配装置。
前記ヒューズの電流遮断部の両端間は、前記本体部に形成された密閉空間に気体層を介して設けられていることを特徴とする請求項５記載の車両用電源分配装置。
前記ヒューズは、前記基板に設けられた保持爪に係合する溝を有することを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の車両用電源分配装置。
前記ヒューズは、前記バスバーへの装着方向に対して対称に形成されていることを特徴とする請求項７記載の車両用電源分配装置。