JP4027012B2 - 車両の電気接続箱 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されるバッテリー等の電源に複数の車載負荷を電気的に接続するための車両の電気接続箱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に設けられる電気接続箱としては、金属製のバスバーと絶縁板とが交互に積層されてなるバスバー基板を具備し、このバスバー基板によって構成されたバスバー回路を通じて、車載電源（例えばバッテリー）を多数の車載負荷（電装品）に接続するものが一般に知られている。さらに、前記バスバー基板には、機械式のリレーブロックが組み込まれ、前記車載電源と各負荷との間の通電をその途中で適宜オン／オフ切換できるように構成されている。
【０００３】
図７は、前記機械式リレーを電気接続箱に組み付けるための構造の一例を示したものである。図において、絶縁ケース１０１の内部にバスバー基板１０２が収納され、このバスバー基板１０２を構成するバスバーの端部が上向きに折り起こされることにより複数のタブ端子１０３が形成されており、各タブ端子１０３には中継端子１０５が装着されるようになっている。一方、絶縁ケース１０１には、その外面から外向きに突出するリレー用のコネクタハウジング部１０４が一体に形成され、このハウジング部１０４内に、前記各タブ端子１０３及び中継端子１０５が裏側（図では下側）から挿入される複数の端子収容室１０４ａが形成されている。そして、これらの端子収容室１０４ａにリレーブロック１０６の各端子が挿入されることにより、これらリレーブロック１０６の各端子が各中継端子１０５を介して各タブ端子１０３に接続されるとともに、当該リレーブロック１０６が絶縁ケース１０１の外面に装着されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の電気接続箱では、前記バスバー基板１０２上にリレーブロック１０６を組み込む必要があるが、このリレーブロック１０６は機械式であり、しかも、車載バッテリーに直接接続される大電流仕様のものであるから、その構造は必然的に大型のものとなる。
【０００５】
一方、バスバー基板１０２側においては、その適所に前記リレーブロック１０６を介在させるスペースが必要であり、その分バスバー基板１０２の面積が増大するとともに、構造が複雑となる。しかも、前記リレーブロック１０６をバスバー基板１０２に接続するのに当該基板から複数（図例では３つ）のタブ端子１０３を互いに近接した位置で起立させる必要があることから、バスバー同士が互いに干渉しないように余裕をもったレイアウト設計をしなければならず、場合によってはバスバーの積層数を増やす必要が生じる。
【０００６】
以上の理由により、従来の電気接続箱では、その小型化及び構造の簡素化が困難とされており、その抜本的な対策が重要課題となっている。
【０００７】
さらに、前記従来構造では、車両のグレード等に応じて使用電流の変更すなわちリレー容量の変更をする場合、その変更に応じてリレーブロック１０６の大きさが変わるため、このリレーブロック１０６を接続するための複数のタブ端子１０３同士の間隔や形成位置を変えなければならない。すなわち、前記従来構造では、バスバー基板１０２で構成された回路中にリレーブロック１０６が混在しているため、仕様変更などに応じて大きさの異なるリレーブロック１０６を使用する場合には、そのリレーブロック１０６に応じてバスバー基板１０２全体の設計変更をしなければならず、汎用性が低いという欠点もある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、小型かつ簡素な構造で電源と各負荷との電気的接続を行うことができ、また汎用性にも優れた電気接続箱を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、車両に搭載された電源に複数の車載負荷を接続するための車両の電気接続箱であって、前記電源に接続される入力端子と複数の出力端子とを有し、かつ、各出力端子と前記入力端子との間に半導体スイッチング素子が介在する配電部と、回路構成用の金属製のバスバー及びその上に積層される絶縁板を有し、前記配電部の各出力端子を複数の車載負荷に接続するバスバー回路部とを備え、このバスバー回路部におけるバスバーの一部と前記配電部の各出力端子とが接続された状態でこれら配電部及びバスバー回路部が共通のケースに組み込まれているものである。
【００１０】
この構成によれば、バスバー回路部に接続される配電部の各半導体スイッチング素子が、従来の電気接続箱におけるリレーブロックの機能を果たすので、このリレーブロックの省略は勿論のこと、当該リレーブロックをバスバー基板に取付けるための端子構造をもバスバー回路部から省略することができ、このバスバー回路部の構成は飛躍的に簡素化される。しかも、前記配電部は入力端子と各出力端子との間に小さな半導体スイッチング素子を介在させたものであり、機械式のリレーブロックに比べて小型、軽量な構成となっている。従って、本発明にかかる電気接続箱は従来の電気接続箱に比べて小型かつ簡素な構造で電源と各負荷との電気的接続を行うことが可能である。
【００１１】
また、この電気接続箱では、前記配電部とバスバー回路部とが相互独立しているので、従来のようにバスバー回路中にリレーブロックが混在する構成に比べ、次のような利点がある。
【００１２】
▲１▼ 例えば使用電流の変更などに伴って半導体スイッチング素子を代えなければならない場合、バスバー回路部側の回路に変更がなければこのバスバー回路部に共通のものを使用することが可能である。すなわち、仕様変更の内容によっては、バスバー回路部側の設計変更をすることなく配電部の交換のみで対応が可能であり、汎用性が高い。
【００１３】
▲２▼ 配電部に用いられる各半導体スイッチング素子は、比較的発熱量の高いものが一般的であり、その放熱、冷却を要する場合が多々存在し得る。ここで、従来のようにリレーブロック１０６がバスバー回路中に混在する構造では、そのリレーブロック１０６を半導体スイッチング素子に単純に置き換えても、バスバー回路中に分散配置された各半導体スイッチング素子の発する熱をケース外部に有効に放散させることが非常に難しく、これが半導体スイッチング素子の導入の大きな妨げとなっていたが、本発明にかかる構造では、バスバー回路部に接続すべき複数の半導体スイッチング素子が当該バスバー回路部とは独立した配電部に集中配置されているため、各半導体スイッチング素子の冷却処理を当該配電部において一括して行うことが可能である。
【００１４】
具体的には、前記配電部に、各半導体スイッチング素子と熱伝達可能に接続される放熱部材が設けられるとともに、この放熱部材が前記ケースの外面に露出するように当該ケースに配電部が組み込まれている構成とすることにより、各半導体スイッチング素子の放熱、冷却を配電部側で一括して効率良く行うことができる。
【００１５】
例えば、前記配電部に、その入力端子と電気的につながり、前記各半導体スイッチング素子の入力側通電端子が電気的に接続された状態でこれらの半導体スイッチング素子が実装されるドレイン接続板が設けられ、このドレイン接続板に前記放熱部材が熱伝達可能に接続されている構成とすることも可能である。このような構成にすれば、前記ドレイン接続板を用いて、各半導体スイッチング素子の入力側通電端子を共通の入力端子に対して電気的に一括接続できるとともに、ケース外面に露出する放熱部材に熱的に一括接続することができる。従って、簡素な構造で、回路構成の簡素化と効率の高い冷却とを実現できる。
【００１６】
ここで、前記ドレイン接続板は、前記入力端子と電気的につながるものであればよく、両者を別部材で構成して例えば溶接などで機械的かつ電気的に接続するようにしてもよいが、これら入力端子及びドレイン接続板を同じ１枚の金属板から形成することにより、部品点数をさらに減らして車両の電気接続箱の構造をさらに簡素化し、また薄型化することができる。
【００１７】
本発明において、配電部の各出力端子とバスバー回路部との具体的な接続構造は、種々設定が可能である。例えば、前記バスバー回路部が、前記バスバー及び絶縁板が交互に複数層重ねられることにより構成されている場合には、その最下面のバスバーが下方に露出することになるので、その一部に前記配電部の出力端子を接続することにより、簡単な構造で配電部とバスバー回路部との連携ができる。
【００１８】
前記配電部の各出力端子と前記バスバーの一部とは例えばワイヤボンディングなどで接続するようにしてもよいが、これらが直接重ねられた状態で接続された構造とすれば、より確実な接続ができる。また、溶接といった簡便な手段をとることが可能であり、これにより接続部分の機械的な強度も十分に確保できる。
【００１９】
また、前記配電部の各出力端子が同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子とが接続された状態で、配電部及びバスバー回路部が互いに隣接する位置に配置された構成とすれば、配電部の各出力端子とバスバー回路部の各バスバーとを最短経路で結んでこれら配電部及びバスバー回路部をケース内にコンパクトに収めることが可能になる。
【００２０】
さらに、前記配電部における各出力端子の配列方向と平行な方向に各半導体スイッチング素子が配列され、各半導体スイッチング素子の出力側通電端子が各出力端子に直結されている構成とすれば、配電部自体も小型化できる。
【００２１】
さらに、出力端子のみならず、前記配電部の各出力端子及び入力端子が同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子及び入力端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子及び入力端子とが接続されることにより、その入力端子がバスバー回路部を介して前記電源に接続されるように構成すれば、配電部と外部回路との入出力をすべて前記バスバー回路部を通じて一括して行うことが可能になり、回路の合理化とともに、配電部自体の小型化も一層進められる。
【００２２】
この電気接続箱では、前記各半導体スイッチング素子の通電を制御するための回路が必要であるが、この回路の配設場所は種々設定可能であり、配電部に設けてもよいし、それ以外の場所に設けることも可能である。例えば、前記ケース内に前記バスバー回路部を通じて外部の車載電子ユニットと接続される制御回路基板が組み込まれる場合、この制御回路基板に、前記配電部の各半導体スイッチング素子の通電制御端子と電気的に接続されて当該半導体スイッチング素子の通電制御を行う通電制御回路を組み込むようにすれば、通電制御用の回路基板を特別に追加することなく、簡素な構造で半導体スイッチング素子の通電制御を行うことができる。
【００２３】
さらに、前記制御回路基板の通電制御回路と前記配電部に設けられている各半導体スイッチング素子の通電制御端子とが前記バスバー回路部を経由して電気的に接続されるようにすることも可能であり、このようなバスバー回路部の活用で、前記通電制御回路と配電部との接続構造も簡素化できる。
【００２４】
具体的に、前記配電部に前記各半導体スイッチング素子の通電制御端子と接続される制御用端子が設けられるとともに、これら制御用端子及び前記各出力端子が交互に並びかつ同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子及び制御用端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子及び制御用端子とが接続された状態で、配電部及びバスバー回路部が互いに隣接する位置に配置されている構成とすれば、その隣接配置によって電気接続箱全体の小型化を図りながら、その半導体スイッチング素子の通電制御端子及び出力側通電端子とバスバー回路部との接続を的確に行うことができる。
【００２５】
さらに、前記配電部及びバスバー回路部の並び方向と略平行に前記制御回路基板を配設することにより、より一層の小型化が進められる。
【００２６】
この場合、前記制御回路基板の少なくとも一部が前記配電部と重なるように当該制御回路基板が配設される（すなわち配電部寄りに制御回路基板が配置される）とともに、前記ケースに、前記制御回路基板を収納する基板収納部と前記バスバー回路部を外部回路と接続するためのコネクタ部とが並べて形成されている構成とすれば、前記制御回路基板の収納空間とコネクタ部の配設空間とを合理的に配置することができ、より一層の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、前記各出力端子及び制御用端子の配列方向と平行な方向に各半導体スイッチング素子が配列され、各半導体スイッチング素子の出力側通電端子及び通電制御端子がそれぞれ各出力端子及び制御用端子に直結されている構成とすることにより、配電部自体の小型化も図ることができる。
【００２８】
本発明において、配電部における端子の具体的なレイアウトは特に問わないが、これらの端子を金属板で構成して略同一平面上に配置するようにすれば、配電部の厚みをきわめて小さくすることができ、ひいては電気接続箱全体のコンパクト化、薄型化に寄与し得る。
【００２９】
なお、「同一平面上に配列されている」とは、必ずしも全端子の全部分が同一平面上に並んでいるもの、すなわち全端子が平板状のものに限定する趣旨ではなく、入力端子または出力端子が一部前記「同一平面」から逸脱する形状を有するものも含む趣旨である。例えば、基本的に同一平面に並んでいる入力端子または出力端子の一部が折り曲げられて接続用のタブを形成したり、端子の端部が複数列にわたって突出する形状であったりするものでもよい。
【００３０】
さらに、前記各端子を樹脂モールドにより一体化することも可能であり、この樹脂モールドで配電部ケースを構成することにより、部品点数の少ない構造で各端子の配列を確実に固定することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
まず、この実施の形態にかかる車両の電気接続箱の回路構成を図１を参照しながら説明する。
【００３３】
この電気接続箱にかかる回路は、車載電源（図ではバッテリー）に接続される配電部ＰＤと、バスバー基板で構成されたバスバー回路部ＪＢと、制御回路基板１８とで構成されている。
【００３４】
配電部ＰＤは、前記バッテリーに接続される入力端子１０と、複数（図例では３つ）の出力端子１２と、同数の制御用端子１７とを有し、各出力端子１２と前記入力端子１０との間にそれぞれ半導体スイッチング素子（図例ではパワーＭＯＳＦＥＴ１４。以下、単に「ＦＥＴ」と称する。）が介在している。詳しくは、各ＦＥＴ１４の入力側通電端子（ドレイン）が共通の入力端子１０に接続され、各ＦＥＴ１４の出力側通電端子（ソース）がこれに対応する出力端子１２に接続され、各ＦＥＴ１４の通電制御端子（ゲート）がこれに対応する制御用端子１７に接続されている。
【００３５】
なお、前記出力端子１２の個数は、車両における配電対象の場所や種類に応じて適宜設定すればよい。図例では、配電対象がＩＧ系負荷（ワイパー、ウインドウォッシャー、ヒータ等）、Ａｃｃ系負荷（シガライター、オーディオ、アクセサリー）、＋Ｂ系負荷（テールランプ、パネルランプ等）の３つのグループに分類され、各グループごとにＦＥＴ１４及び出力端子１２が具備されている。
【００３６】
バスバー回路部ＪＢは、金属板からなるバスバー層と絶縁板からなる絶縁層とが交互に複数層重ね合わされたバスバー基板により構成され、その基板周縁部には、前記配電部ＰＤの入力端子１０に接続される入力端子接続用バスバー（配電部接続用バスバー）３０と、出力端子１２に接続される出力端子接続用バスバー（配電部接続用バスバー）３２と、制御用端子１７に接続される制御用端子接続用バスバー３７とが設けられている。また、前記バスバーの適所には、外向きに突出する外部接続用タブ３４及び制御回路基板接続用タブ３６が形成され、前記外部接続用タブ３４が電気接続箱外部の回路に接続され、制御回路基板接続用タブ３６が制御回路基板１８に接続されるようになっている。
【００３７】
さらに、バスバー回路部ＪＢの回路途中部分には、ヒューズブロックからなるヒューズ部１６が組み込まれるようになっている。
【００３８】
このバスバー回路部ＪＢの行う回路接続は次の通りである。
【００３９】
▲１▼ 配電部ＰＤの入力端子１０及び他のバッテリー直結型車載負荷を車載バッテリーに接続する（図１上段部参照）。
【００４０】
▲２▼ 配電部ＰＤの各出力端子１２をヒューズ部１６を介して対応する車載負荷に接続する。
【００４１】
▲３▼ 配電部ＰＤの各制御用端子１７と、制御回路基板１８に操作信号を入力する外部回路と、制御回路基板１８から制御信号が出力される外部回路とを当該制御回路基板１８に接続する。
【００４２】
制御回路基板１８に組み込まれる制御回路は、前記バスバー回路部ＪＢを経由して入力される操作信号に基づき、同じくバスバー回路部ＪＢを経由して、もしくは直接に、車載電子制御ユニット（例えばドア制御ユニットやランプ制御ユニット）に制御信号を送り、その制御を行う。
【００４３】
さらに、この制御回路基板１８には、前記制御回路に加え、前記各ＦＥＴ１４のオンオフ切換を制御する制御回路が組み込まれている。この制御回路は、前記バスバー回路部ＪＢを経由して入力される操作信号に基づき、同じくバスバー回路部ＪＢを経由して各ＦＥＴ１４のゲート端子（通電制御端子）に制御信号を入力し、そのドレイン−ソース間の通電のオンオフ切換を制御する。
【００４４】
次に、この図１の回路を実現する車両の電気接続箱の具体的な構造を、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００４５】
図２及び図３に示すように、前記配電部ＰＤ及びバスバー回路部ＪＢは水平方向に並設され、共通のケース４０に組み込まれている。
【００４６】
配電部ＰＤの具体的構造を図４〜図６に示す。この配電部ＰＤでは、その配電回路を構成する導体がすべて金属板から構成され、これらの金属板がその板厚方向と直交する同一平面上に配されるとともに、樹脂モールドによって一体化されている。
【００４７】
図示のように、入力端子１０、複数（図例では３本）の出力端子１２及び制御用端子１７は、短冊状に形成され、全て同じ向きに突出する（後述のバスバー回路部ＪＢに向かって突出する）状態で横一列に配列されている。具体的には、出力端子１２及び制御用端子１７が交互に配列され、その外側に入力端子１０が配列されている。
【００４８】
これらの端子１０，１２，１７の奥側（図４では左側）には、その端子配列方向に延びるドレイン接続板（導体板）２０が配され、このドレイン接続板２０及び入力端子１０が同じ１枚の金属板で構成されている。すなわち、ドレイン接続板２０と入力端子１０とは一体につながっている。そして、このドレイン接続板２０上に各端子の配列方向と平行に複数（図例では３つ）のＦＥＴ１４が並べて実装されている。
【００４９】
各ＦＥＴ１４の端子のうち、入力側通電端子であるドレイン端子１４ｄはチップ本体の裏面に露出するように形成され、出力側通電端子であるソース端子１４ｓ及び通電制御端子であるゲート端子１４ｇは前記チップ本体の側面から同じ向きに突出している。そして、前記各出力端子１２及び制御用端子１７の配列及びピッチに対応する配列及びピッチでドレイン接続板２０上に各ＦＥＴ１４が一列に配され、これらＦＥＴ１４のドレイン端子１４ｄが前記ドレイン接続板２０に直接接触する状態で当該ドレイン接続板２０上にＦＥＴ１４が溶接等（例えば半田付け）によって実装されるとともに、各ＦＥＴ１４のソース端子１４ｓ及びゲート端子１４ｇがそれぞれ出力端子１２及び制御用端子１７の後端に半田付けなどの手段で電気的に接続されている。
【００５０】
なお、前記制御回路に各ＦＥＴ１４のゲート電圧を上げる昇圧回路を含ませるようにしてもよい。また、この昇圧回路を制御回路基板１８とは別に構成して当該制御回路基板１８と各ＦＥＴ１４のゲート端子１４ｇとの間に介在させる（例えばドレイン接続板２０上に配設する）ようにしてもよい。
【００５１】
配電部ＰＤの製造は、１枚の金属板から前記各端子１０，１２，１７及びドレイン接続板２０が相互に小幅のつなぎ部分でつながれた形状の原板を打ち抜いた後、その打ち抜いた金属板を樹脂モールドしてから前記つなぎ部分を切断するという方法によって行われている。そして、その樹脂モールドが配電部ＰＤのケース２２を構成している。
【００５２】
このケース２２は、図６にも示すように、前記ドレイン接続部２０を上下に開放する形状を有し、その上側空間に各ＦＥＴ１４が配設されている。また、各端子１０，１２，１７はケース２２の側壁を貫通してケース２２の外側に水平向きに突出している。
【００５３】
前記ケース２２の下側空間には、これを覆うようにして放熱部材２４が装着されている。
【００５４】
この放熱部材２４は、例えばアルミニウム合金や銅合金のように熱伝導性の高い（もしくは比熱の大きい）材料で全体が一体に形成されており、この放熱部材２４の下面（配電部外方に露出する面）には、互いに平行な直線状の多数枚のフィン２５が形成されている。
【００５５】
前記放熱部材２４の上面には、前記ＦＥＴ１４の配列方向と平行な方向に延びる台部２６が上向きに突出する形状に形成されている。そして、この台部２６の上面に前記ドレイン接続板２０の裏面がシリコーン等からなる絶縁シート２８を介して熱伝達可能に接続されている。
【００５６】
なお、本発明では配電部ＰＤの具体的な構造を問わず、各端子の配列も自由に設定が可能である。例えば、各端子１０，１２，１７は必ずしも同一平面上に配さなくてもよく、上下複数段にわたって配置してもよい。ただし、前記のように略同一平面上に各端子を配置すれば、配電部ＰＤの薄型化が可能であり、かつ、これらを樹脂モールドで一体化することにより、簡素な構造で取扱容易な配電部ＰＤを構築できる。
【００５７】
バスバー回路部ＪＢは、金属板からなる回路構成用導体であるバスバーＢＢと、その上に配される絶縁板ＩＢとが交互に複数層重ね合わされたバスバー基板により構成されている。従って、このバスバー基板の最下面には最下層のバスバーが露出している。
【００５８】
そして、この基板最下面における基板の一端部（前記配電部ＰＣに近接する側の端部）に、配電接続用バスバーである前記入力端子接続用バスバー３０、出力端子接続用バスバー３２、及び制御用端子接続用バスバー３７が、配電部ＰＤ側の入力端子１０、出力端子１２、及び制御用端子１７の配列と同じ配列で並べられ、各バスバー３０，３２，３７にそれぞれ入力端子１０、出力端子１２、制御用端子１７が下方から重ね合わされた状態でそのバスバーと端子とが溶接により固定されている。これにより、前記配電部ＰＤとバスバー基板とがその基板厚み方向と直交する方向に横並びに隣接した位置に配され、かつ、その端部同士が相互連結された状態となっている。
【００５９】
また、各バスバーの端部は上側もしくは下側に適当に折り起こされ、これにより外部接続用タブ３４及び制御回路基板接続用タブ３６が形成されており、そのうちの制御回路基板接続用タブ３６が制御回路基板１８に接続されている。
【００６０】
制御回路基板１８は、前記配電部ＰＤ及びバスバー回路部ＪＢの並び方向と略平行な状態で、当該配電部ＰＤとバスバー回路部ＪＢとに跨るようにこれらの上方に配置されている。すなわち、制御回路基板１８の一部分が配電部ＰＤに重なり、残りの部分がバスバー回路部ＪＢの配電部寄りの端部に重なるような位置に当該制御回路基板１８が配設されている。
【００６１】
この制御回路基板１８の適所には、回路接続用のスルーホール１９が設けられている。一方、前記バスバー回路部ＪＢの各回路基板接続用タブ３６は、配電部ＰＣに近い側の領域（すなわち制御回路基板１８と重なる領域）に集中配置され、かつ、全て上向きに折り起こされている。そして、これらの回路基板接続用タブ３６に中継端子３８が連結され、かつ、これらの中継端子３８が前記各スルーホール１９を貫通する状態で半田付けされることにより、制御回路基板１８の回路とバスバー回路部ＪＢとの回路接続が行われている。
【００６２】
この電気接続箱のケース４０は、前記配電部ＰＤ及びバスバー回路部ＪＢを一括して収容する大きさを有し、このケース下面から下方に配電部ＰＤにおける放熱部材２４のフィン２５が露出している。また、配電部ＰＤ側の部分の上面には、さらに前記制御回路基板１８を収納するための基板収納部４４が突設されている。
【００６３】
また、同じくケース４０の上面であって前記基板収納部４４と並ぶ部分や、ケース４０の下面には、ケース内外を連通するコネクタハウジング部４２が形成され、各コネクタハウジング部４２内に前記バスバー回路部ＪＢの各外部接続用タブ３４が突出することにより、外部接続用コネクタＯＣが構成されている。すなわち、前記外部接続用タブ３４によって外部接続用コネクタＯＣのコネクタ端子が構成され、コネクタハウジング部４２によって外部接続用コネクタＯＣのハウジングが構成されており、各外部接続用コネクタＯＣに電気接続箱外部のワイヤハーネスに設けられたコネクタが接続されることにより、バスバー回路部ＪＢが外部回路に接続されるようになっている。
【００６４】
また、前記外部接続用コネクタＯＣに加え、前記ヒューズ部１６を構成するヒューズボックスが適宜装着されるヒューズ装着部４３が形成され、このヒューズ装着部４３にもバスバーが突出しており、このハウジング部４３に前記ヒューズボックスが装着されることにより、前記バスバー回路部ＪＢ内に適宜ヒューズ部１６が組み込まれるようになっている。
【００６５】
次に、この電気接続箱の作用を説明する。
【００６６】
図略の車載バッテリーから出力される電力は、適当な外部接続用コネクタＪＢの外部接続用タブ３４からバスバー回路部ＪＢ内に導入され、さらに入力端子接続用バスバー３０及び入力端子１０を通じて各ＦＥＴ１４のドレイン端子１４ｄに分配される。ＦＥＴ１４がオンの場合には、そのドレイン端子１４ｄに入力された電力が出力端子１２及び出力端子接続用バスバー３２を通じてバスバー回路部ＪＢ内に供給され、このバスバー回路部ＪＢからその外部接続用タブ３４を通じて車載負荷に分配される。
【００６７】
一方、外部回路から送られる操作信号（例えばスイッチ信号）はバスバー回路部ＪＢを通じて制御回路基板１８の制御回路に入力される。制御回路は、その操作信号に応じ、同じくバスバー回路部ＪＢを通じて各ＦＥＴ１４のゲート端子１４ｇに制御信号を入力し、そのＦＥＴ１４におけるドレイン−ソース間の通電のオンオフ切換を制御する。ＦＥＴ１４がオフに切換えられたときには、このＦＥＴ１４のソース端子１４ｓに接続されているバスバー回路への給電が遮断される。
【００６８】
以上示した車両の電気接続箱では、従来はバスバー回路に組み込まれていた機械式のリレースイッチがＦＥＴ１４に置き換えられ、かつ、これらのＦＥＴ１４が配電部ＰＤとして独立かつ集中的に配置されているので、バスバー回路部ＪＢの構造は飛躍的に簡略化且つ小型化されるとともに、ＦＥＴ１４の冷却処理も容易であり、これらに共通の放熱部材２４を熱的に接続してケース４０の外部に露出させることにより、効率の高い冷却ができる。また、使用電流の変更などによりＦＥＴ１４を交換しなければならない場合でも、バスバー回路部ＪＢは設計変更せずに配電部ＰＤの交換のみで対処することも可能であり、汎用性に優れている。
【００６９】
なお、本発明の実施形態は以上のものに限られず、例として次のような形態をとることも可能である。
【００７０】
・配電部ＰＤにおいて使用する半導体スイッチング素子は前記パワーＭＯＳＦＥＴに限らず、その他のトランジスタ（例えばＩＧＢＴや通常のバイポーラトランジスタ）やＧＴＯをはじめとする各種サイリスタなど、スイッチング機能をもつ各種半導体素子を仕様に応じて適用することが可能である。また、かかる半導体スイッチング素子はパッケージ素子に限らず、例えば半導体チップを直接実装したものであってもよい。半導体スイッチング素子と各端子との接続形態も特に問わず、例えば適所にワイヤボンディングを用いるようにしてもよい。
【００７１】
さらに、本発明では各半導体スイッチング素子及び出力端子の個数や配列も適宜設定することが可能であり、車両内における各電装品の配置や個数等に応じて自由に定めればよい。
【００７２】
・前記実施形態では、配電部ＰＤにおいてドレイン接続板２０と入力端子１０とが同じ１枚の金属板から形成されたものを示したが、これらを別部材として溶接などの手段で接続するようにしてもよい。また、前記ドレイン接続板２０を用いずに各半導体スイッチング素子の入力側通電端子を個別に入力端子に接続することも可能である。ただし、前記実施形態の構造により、各半導体スイッチング素子と入力端子との電気的接続と、各半導体スイッチング素子の冷却とを同じドレイン接続板２０を用いて効率良く行うことができ、配電部ＰＤを飛躍的に小型化できる効果が得られる。
【００７３】
・本発明では、各出力端子を配電部ＰＤから例えば上向きに突出させ、バスバー回路部ＪＢのバスバーに対して下方から接続するようにすることも可能である。ただし、前記実施形態のように、各出力端子１２を同じ向きに突出する状態で一方向に配列し、バスバー回路部ＪＢの周縁部に前記各出力端子の配列方向と平行な方向に複数の出力端子接続用バスバーを配列され、これらのバスバーと前記各出力端子とが接続された状態で、配電部及びバスバー回路部が互いに隣接する位置に配置された構成とすれば、配電部ＰＤとバスバー回路部ＪＢとを略同一平面上でかつ最接近させた状態で配置することができ、電気接続箱全体の著しい小型化を図ることができる。
【００７４】
・本発明では、配電部ＰＤの各端子１０，１２，１７とバスバー回路部ＪＢの各配電部接続用バスバー３０，３２，３７との接続手段についても適宜設定が可能であり、例えば配電部ＰＤ及びバスバー回路部ＪＢをケース４０内にリジッドに固定して前記接続をワイヤボンディングなどのフレキシブルな構造で接続することも可能である。ただし、前記実施形態のように端子−バスバーを直接重ね合わせて溶接で接続するようにすれば、部品点数の少ない簡素な構造で高い接続信頼性を確保することが可能であり、また、接続部分の機械的強度も高く保持できる。
【００７５】
・本発明では、配電部ＰＤの例えば入力端子１０を出力端子１２とは別の向きに突出させてこの入力端子１０に外部回路が直接接続されるようにすることも可能である。ただし、前記のように入力端子１０も出力端子１２と同じ向きに突出させて入力端子がバスバー回路部を介して前記電源に接続されるように構成すれば、配電部と外部回路との入出力をすべて共通のバスバー回路部ＪＢを通じて一括して行うことが可能になり、回路の合理化とともに、配電部自体の小型化も一層進めることができる。また、配電部ＰＤと電源との接続と、配電部ＰＤを介さない車載負荷と電源との接続の双方を、共通のバスバー回路部ＪＢを用いて一括して行い得る利点もある。
【００７６】
・本発明では、配電部ＰＤにおける各半導体スイッチング素子の通電制御をするための制御回路を前記制御回路基板１８とは別に配電部ＰＤに組み込むようにすることも可能である。また、制御回路基板１８に半導体スイッチング素子のオンオフ制御用回路を組み込む場合でも、その制御回路と配電部ＰＤにおける各半導体スイッチング素子とをバスバー回路部ＪＢを介さずに直接接続することも可能である。
【００７７】
・前記実施形態では、バスバーＢＢと絶縁板ＩＢとが複数層重ね合わされることによりバスバー基板が構成されたものを示したが、本発明にかかるバスバー回路部ＪＢは、単一枚のバスバー及び絶縁板で構成されたものであってもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、従来の電気接続箱にあってバスバー回路中に混在していたリレーブロックに代えて半導体スイッチング素子を具備するとともに、これらの半導体スイッチング素子を集約してバスバー回路部とは独立した配電部を構築し、この配電部の各出力端子をバスバー回路部の適当なバスバーに接続するようにしたものであるので、従来の電気接続箱に比べて小型かつ簡素な構造で電源と各負荷との電気的接続を行うことができ、かつ、汎用性の高い電気接続箱を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる車両の電気接続箱の回路図である。
【図２】前記電気接続箱の一部断面正面図である。
【図３】前記電気接続箱の一部断面底面図である。
【図４】前記電気接続箱に組み込まれる配電部の平面図である。
【図５】前記配電部の斜視図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】従来の電気接続箱におけるリレーブロックの取付構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＰＤ 配電部
ＪＢ バスバー回路部
ＢＢ バスバー
ＩＢ 絶縁板
１０ 入力端子
１２ 出力端子
１４ ＦＥＴ（半導体スイッチング素子）
１４ｄ ドレイン端子（入力側接続端子）
１４ｓ ソース端子（出力側通電端子）
１４ｇ ゲート端子（通電制御端子）
１８ 制御回路基板
２０ ドレイン接続板（導体板）
２４ 放熱部材
２５ フィン
３０ 入力端子接続用バスバー（配電部接続用バスバー）
３２ 出力端子接続用バスバー（配電部接続用バスバー）
３４ 外部接続用タブ
３６ 回路基板接続用タブ
３７ 制御用端子接続用バスバー（配電部接続用バスバー）
４０ ケース

Claims (19)

1. 車両に搭載された電源に複数の車載負荷を接続するための車両の電気接続箱であって、前記電源に接続される入力端子と複数の出力端子とを有し、かつ、各出力端子と前記入力端子との間に半導体スイッチング素子が介在する配電部と、回路構成用の金属製のバスバー及びその上に積層される絶縁板を有し、前記配電部の各出力端子を複数の車載負荷に接続するバスバー回路部とを備え、このバスバー回路部におけるバスバーの一部と前記配電部の各出力端子とが接続された状態でこれら配電部及びバスバー回路部が共通のケースに組み込まれていることを特徴とする車両の電気接続箱。
2. 請求項１記載の車両の電気接続箱において、前記バスバー回路部は、前記バスバー及び絶縁板が交互に複数層重ねられることにより構成され、その最下面のバスバーの一部に前記配電部の出力端子が接続されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
3. 請求項１または２記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各出力端子と前記バスバーの一部とが直接重ねられた状態で接続されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
4. 請求項３記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各出力端子と前記バスバーの一部とが溶接により接続されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記配電部に、各半導体スイッチング素子と熱伝達可能に接続される放熱部材が設けられるとともに、この放熱部材が前記ケースの外面に露出するように当該ケースに配電部が組み込まれていることを特徴とする車両の電気接続箱。
6. 請求項５記載の車両の電気接続箱において、前記配電部に、その入力端子と電気的につながり、前記各半導体スイッチング素子の入力側通電端子が電気的に接続された状態でこれらの半導体スイッチング素子が実装されるドレイン接続板が設けられ、このドレイン接続板に前記放熱部材が熱伝達可能に接続されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
7. 請求項６記載の車両の電気接続箱において、前記ドレイン接続板及び入力端子が同じ１枚の金属板から形成されたものであることを特徴とする車両の電気接続箱。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各出力端子が同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子とが接続された状態で、配電部及びバスバー回路部が互いに隣接する位置に配置されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
9. 請求項８記載の車両の電気接続箱において、前記配電部における各出力端子の配列方向と平行な方向に各半導体スイッチング素子が配列され、各半導体スイッチング素子の出力側通電端子が各出力端子に直結されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
10. 請求項８または９記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各出力端子及び入力端子が同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子及び入力端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子及び入力端子とが接続されることにより、その入力端子がバスバー回路部を介して前記電源に接続されるように構成されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記ケース内に前記バスバー回路部を通じて外部の車載電子ユニットと接続される制御回路基板が組み込まれるとともに、この制御回路基板に、前記配電部の各半導体スイッチング素子の通電制御端子と電気的に接続されて当該半導体スイッチング素子の通電制御を行う通電制御回路が組み込まれていることを特徴とする車両の電気接続箱。
12. 請求項１１記載の車両の電気接続箱において、前記制御回路基板の通電制御回路と前記配電部に設けられている各半導体スイッチング素子の通電制御端子とが前記バスバー回路部を経由して電気的に接続されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
13. 請求項１２記載の車両の電気接続箱において、前記配電部に前記各半導体スイッチング素子の通電制御端子と接続される制御用端子が設けられるとともに、これら制御用端子及び前記各出力端子が交互に並びかつ同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子及び制御用端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子及び制御用端子とが接続された状態で、配電部及びバスバー回路部が互いに隣接する位置に配置されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
14. 請求項１１〜１３のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記配電部及びバスバー回路部の並び方向と略平行な状態で前記制御回路基板が配設されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
15. 請求項１４記載の車両の電気接続箱において、前記制御回路基板の少なくとも一部が前記配電部と重なるように当該制御回路基板が配設されるとともに、前記ケースに、前記制御回路基板を収納する基板収納部と前記バスバー回路部を外部回路と接続するためのコネクタ部とが並べて形成されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
16. 請求項１１〜１５のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記各出力端子及び制御用端子の配列方向と平行な方向に各半導体スイッチング素子が配列され、各半導体スイッチング素子の出力側通電端子及び通電制御端子がそれぞれ各出力端子及び制御用端子に直結されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
17. 請求項１１〜１６のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各出力端子、入力端子、及び各制御用端子が同じ向きに突出する状態で一方向に配列される一方、前記バスバー回路部の周縁部に前記各出力端子、入力端子、及び制御用端子の配列方向と平行な方向に複数の配電部接続用バスバーが配列され、これらのバスバーと前記各出力端子、入力端子、及び制御用端子とが接続されることにより、その入力端子がバスバー回路部を介して前記電源に接続されるように構成されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の車両の電気接続箱において、前記配電部の各端子が金属板で形成され、かつ、略同一平面上に配置されていることを特徴とする車両の電気接続箱。
19. 請求項１８記載の車両の電気接続箱において、前記各端子が略同一平面上に配置された状態で樹脂モールドにより一体化され、この樹脂モールドにより配電部ケースが構成されるとともに、このケースから前記各端子が前記バスバー回路部側に突出していることを特徴とする車両の電気接続箱。

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