JP4401243B2 - 電源分配ボックス - Google Patents

Description

この発明は、車両において電源の分配等を行うための技術に関する。

一般的に、車載のバッテリー等から供給される電力は、電源分配ボックスを介して各種負荷に分配される。

従来、このような電源分配ボックスとしては、電源分配回路を構成する複数枚のバスバー基板と、制御回路を構成する制御回路基板とを備え、これらバスバー基板と制御回路基板とをフレキシブル配線材で接続したものがある。

本願発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。

特開２００１−３２７０４４号公報 特開２００２−４４８３０号公報

しかしながら、従来では、電源分配回路が複数枚のバスバー基板によって構成されているため、車両の回路設計変更や車両の仕向地等に応じて回路変更に対応するためには、導電性板材を打抜いて形成するバスバー自体の形状等を大きく変える必要がある。

特に、複数のバスバー基板同士を接続するにあたっては、例えば、所定のバスバー基板からバスバー端子を曲げ起してこれを他のバスバー基板のバスバーに接続する構成が採用されているため、一部の回路変更に対してもそれへの対応が困難となっている。

そこで、本発明は、回路変更に容易に対応できる電源分配ボックスを提供することにある。

上記課題を解決するためこの発明は、電源分配を行うための電源分配ボックスであって、少なくとも一つの第１配線板と、少なくとも一つの第２配線板とが積層状に配設され、これら第１配線板の配線導体と第２配線板の配線導体とが電気的に接続されることで、電源分配回路が構成され、前記第１配線板と前記第２配線板とのうち少なくとも一方が、一枚の絶縁フィルム又は一対の絶縁フィルムを有するフレキシブル配線体であり、前記第１配線板の配線導体と前記第２配線板の配線導体とが、前記絶縁フィルムを溶融して除去しつつ溶接されることで電気的に接続されたものである。
また、前記第１配線板と前記第２配線板との積層体を、その両面側から挟込んでその積層状態を保持する一対の押え部材をさらに備え、前記第１配線板及び第２配線板のうちの少なくとも一つにパワーデバイスが実装され、前記一対の押え部材の少なくとも一方側に、前記パワーデバイスを外部に露出させるための穴部が形成され、前記第１配線板と前記第２配線板のうち少なくとも一つを、前記第１配線板と前記第２配線板とで構成される積層体の主面側に配設し、その主面側に前記一対の押え部材のうちの少なくとも一つを放熱板として配設したものである。

この場合に、前記第１配線板が、導電性板材により形成されるバスバー配線導体を含むバスバー配線板であり、前記第２配線板が、フレキシブル配線体であってもよい。

このフレキシブル配線体としては、単一の絶縁フィルムの主面上に配線導体が設けられたものを用いることができる。

また、前記フレキシブル配線体の端部を接続可能な内部接続部と外部部品との接続用の外部接続部とを有する内外接続部をさらに備えていてもよい。

さらに、前記内外接続部が一体的に形成された側壁部をさらに備え、前記側壁部は、前記第１配線板及び第２配線板の収容空間を形成する位置に配設されていてもよい。

この発明の電源分配ボックスによると、第１配線板と第２配線板とのうち少なくとも一方が、フレキシブル配線体であるため、第１配線板の配線導体と第２配線板の配線導体とを、任意の位置で、抵抗溶接等で接続することができる。このため、回路変更に容易に対応できる。
また、第１配線板と第２配線板のうち少なくとも一つを、前記第１配線板と前記第２配線板とで構成される積層体の主面側に配設し、その主面側に放熱板を配設することで、放熱性に優れた構成とすることができる。
また、前記第１配線板と前記第２配線板との積層体を、その両面側から挟込んでその積層状態を保持する一対の押え部材をさらに備え、前記第１配線板及び第２配線板のうちの少なくとも一つにパワーデバイスが実装され、前記一対の押え部材の少なくとも一方側に、前記パワーデバイスを外部に露出させるための穴部が形成されていると、そのパワーデバイスの放熱を有効に行うことができる。

この場合に、前記第１配線板がバスバー配線板であり、前記第２配線板がフレキシブル配線体であると、バスバー配線板とフレキシブル配線体とを必要に応じて使い分けた電源分配回路を容易に実現できる。

また、フレキシブル配線体が、単一の絶縁フィルムの主面上に配線導体が設けられたものであると、フレキシブル配線体をより薄型軽量とすることができ、電源分配ボックスの小型化軽量化に貢献する。

また、前記フレキシブル配線体の端部を接続可能な内部接続部と外部部品との接続用の外部接続部とを有する内外接続部をさらに備え、前記フレキシブル配線体が前記内部接続部に接続されていると、電源分配回路を簡易な構成で外部接続できる。

また、前記内外接続部が一体的に形成された側壁部をさらに備え、この側壁部が、前記第１配線板及び第２配線板の収容空間を形成する位置に配設されていると、前記第１配線板及び第２配線板の収容構造を比較的容易に形成することができる。

｛第１実施形態｝
以下、この発明の第１実施形態に係る電源分配ボックスについて説明する。

図１は電源分配ボックスを示す分解斜視図である。この電源分配ボックス１０は、車両等に搭載されるものであり、バッテリー等の電源及び各種負荷に接続され、該電源から供給される電力を、各種負荷に分配する機能を有している。

この電源分配ボックス１０は、積層回路体４０と、制御回路基板５０と、側壁部６０と、上下のケーシング部７０，７５とを備えている。

積層回路体４０は、少なくとも一つの第１配線板としてのバスバー配線板２０と、少なくとも一つの第２配線板としてのフレキシブル配線体３０とが積層状に配設されてなる。

バスバー配線板２０は、導電性板材により形成されるバスバー配線導体２２を含む構成とされており、本実施形態では、３枚のバスバー配線板２０を有している。

より具体的には、バスバー配線板２０は、絶縁性樹脂等により形成された絶縁板２８の一方面側或は両面側にバスバー配線導体２２が配設された構成とされている。このバスバー配線導体２２は、例えば、銅板等の導電性板材を、所定の配線パターンを描く帯状に打抜くことで、形成されている。なお、図１において、バスバー配線導体２２は部分的に簡略化して示されている。

また、バスバー配線導体２２は、絶縁板２８の側部からその面方向外方に突出するように配設される短冊状のコネクタ端子２３ａを有している。そして、所定数のコネクタ端子２３ａが、所定間隔あけて並列状に並べられた姿勢で、絶縁板２８の側部より外方に突出するように配設されることで、コネクタ端子群２３が形成されている。この各コネクタ端子群２３が、各群毎に、後述するコネクタハウジング部６４内に圧入されることで、外部コネクタ接続用のコネクタ部が形成されることになる。

また、バスバー配線導体２２は、絶縁板２８の側部からその面方向外方に突出するように配設される短冊状のヒューズ端子２４ａを有している。各ヒューズ端子２４ａは後述するヒューズセット凹部６５ａ内に配設されるように構成されており、各ヒューズセット凹部６５ａ内にセットされたヒューズＨの端子が、各ヒューズ端子２４ａに接続されるように構成されている。

さらに、バスバー配線導体２２は、絶縁板２８から略垂直姿勢に延びる複数の基板接続用端子２５ａを有している。各基板接続用端子２５ａは、所定間隔あけた並列姿勢で配設されており、その端部が制御回路基板５０側の内部コネクタ部５２に接続可能とされている。

なお、所定のバスバー配線板２０のバスバー配線導体２２には、電源分配回路において所定の負荷への通電制御等を行うためのパワーデバイス２７（例えば、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはパワートランジスタ等のスイッチ素子）が実装されている。

また、フレキシブル配線体３０は、一対の絶縁フィルム間に配線導体を挟込んだもの、いわゆるフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）等により構成されている。ここでは、上記３枚のバスバー配線板２０の各間に配設される２枚のフレキシブル配線体３０が用いられている。なお、通常、一対の絶縁フィルム間で、配線導体は並列状態に配設されているが、２次元的な配線回路を描くように配設されていてもよい。また、フレキシブル配線体３０としては、片面絶縁フィルムタイプのもの、即ち、一枚の絶縁フィルムの一主面上に、配線導体を配設した構成のものであってもよい。

このフレキシブル配線体３０では、その配線導体と他の導体とを抵抗溶接等で溶接すると、絶縁フィルムが容易に溶融等して除去される。このため、絶縁フィルムを除去することなく、容易に絶縁フィルム間の配線導体とバスバー配線導体２２とを抵抗溶接等で溶接できる。これにより、バスバー配線板２０のバスバー配線導体２２とフレキシブル配線体３０の配線導体とを容易に任意箇所で接続して、また、他の箇所では絶縁フィルムで絶縁した状態に保つことができ、容易に、立体的な配線回路を構成することができるという利点がある。

ここでは、各バスバー配線板２０間に配設されたフレキシブル配線体３０の配線導体が適宜バスバー配線導体２２に抵抗溶接等で電気的に接続されることで、所定の電源分配回路が構成されている。

また、このフレキシブル配線体３０の端部は、バスバー配線板２０の端部より外方に延出するように配設されており、後述する内外接続コネクタ部６６の内面側の内部接続部６６ａに接続可能に構成されている。

なお、電源分配回路のうち比較的大電流が流れる回路（大負荷への電源回路等）についてはバスバー配線導体２２で構成し、電源分配回路のうち比較的小電流が流れる回路（例えば、パワーデバイス２７への制御信号回路や小負荷への給電回路等）については、フレキシブル配線体３０の回路導体で構成するといった態様に、使い分けることが好ましい。

制御回路基板５０は、所定のプリント配線基板に各種電子部品が実装されることで、パワーデバイス２７を制御するための回路等の制御回路が構成されてなる。

また、この制御回路基板５０の一方面（ここでは下面）であって、上記各基板接続用端子２５ａと対向する位置に、内部コネクタ５２が設けられている。

そして、制御回路基板５０が、積層回路体４０の一方面側に配設された状態、ここでは、一番上のバスバー配線板２０からその上方に所定間隔離れた位置に配設された状態で、各基板接続用端子２５ａの端部が内部コネクタ５２内の各端子に電気的に接続されるように構成されている。

なお、本実施形態では、一番上のバスバー配線板２０と制御回路基板５０間に、パワーデバイス２７の収容空間が形成されるように構成されている。

また、この制御回路基板５０の側部には、外部接続用のコネクタ５４が適宜設けられている。このコネクタ５４は、側壁部６０の切欠凹部６１を介して外部に臨むように配設される。このコネクタ５４を通じて、本制御回路基板５０が外部部品に接続される。

側壁部６０は、板状部６２に、コネクタハウジング部６４，ヒューズ接続部６５，内外接続コネクタ部６６，６７が一体的に形成されてなる。

この側壁部６０は、積層回路体４０の収容空間を形成する位置、即ち、積層回路体４０の所定の側面外方位置に配設されている。例えば、４つの側壁部６０が、積層回路体４０を四方から囲う位置に配設される（但し、図１では３つのみ図示）。

コネクタハウジング部６４は、側壁部６０の外方に突出する略方形ハウジング形状に形成されている。そして、上記各コネクタ端子群２３のコネクタ端子２３ａが、側壁部６０の内面側からこのコネクタハウジング部６４内に圧入配置されることで、外部コネクタを接続可能なコネクタ部が構成される。

また、ヒューズ接続部６５は、ヒューズＨをセット可能なヒューズセット凹部６５ａを有しており、上記各ヒューズ端子２４ａが、各ヒューズセット凹部６５ａ内に圧入配置される。そして、各ヒューズＨを、ヒューズセット凹部６５ａ内にセットすることで、各ヒューズＨの端子が各ヒューズ端子２４ａに接続される。

内外接続コネクタ部６６は、フレキシブル配線体３０と外部部品とを接続する内外接続部であり、側壁部６０の内面側に設けられた内部接続部６６ａと、外部コネクタ接続用の外部コネクタ接続部６６ｂ（外部接続部）とを有している。

内部接続部６６ａは、フレキシブル配線体３０の各配線導体を接続可能に構成されている。この内部接続部６６ａとしては、いわゆるカードエッジコネクタ構造等、例えば、フレキシブル配線体３０の端部に露出した各配線導体に圧接可能な端子を持つ周知の構成が採用されている。

外部コネクタ接続部６６ｂは、略方形のハウジング部内にコネクタ端子が配設され、外部コネクタが接続可能に構成されている。この各コネクタ端子は、上記内部接続部６６ａを介してフレキシブル配線体３０の各配線導体に電気的に接続されている。

また、内外接続コネクタ部６７は、上記コネクタハウジング部６４に係る構成と内外接続コネクタ部６６に係る構成とが併用された構成とされている。

上下のケーシング部７０，７５は、上記積層回路体４０と制御回路基板５０とを上下から覆うように収容する部材である。例えば、この上下のケーシング部７０，７５により、上記各側壁部６０の縁部を上下から挟込むように保持した状態で、ボルト及びナット等で当該挟み込み状態を保持することで、本電源分配ボックス１０が筺状の形態に組立てられる。

この電源分配ボックス１０は、次のようにして組立てられる。

まず、所定の配線パターンに形成されたバスバー配線導体２２を持つ複数枚のバスバー配線板２０と、フレキシブル配線体３０とを準備し、バスバー配線板２０のバスバー配線導体２２の所定位置に、フレキシブル配線体３０の配線導体を適宜抵抗溶接等で溶接して接続する。そして、上記バスバー配線板２０とフレキシブル配線体３０との積層回路体４０を形成する。

この後、各フレキシブル配線体３０の端部を内外接続コネクタ部６７の内部接続部６６ａに接続すると共に、バスバー配線導体２２の各コネクタ端子２３ａ及び各ヒューズ端子２４ａを、側壁部６０の各コネクタハウジング部６４又は各ヒューズセット凹部６５ａ内に圧入配置するようにして、各側壁部６０を積層回路体４０の各側面に配設する。

この後、バスバー配線導体２２の各基板接続用端子２５ａを、内部コネクタ５２に接続するようにして、制御回路基板５０を積層回路体４０の上方に配設する。

この後、上下のケーシング部７０，７５間に、積層回路体４０及び制御回路基板５０を配設すると共に、上下のケーシング部７０，７５の各縁部間に各側壁部６０の縁部を上下から挟込むように保持して、図示省略の固定具でその挟み込み状態を保持することで、本電源分配ボックス１０が筺状の形態に組立てられる。

以上のように構成された電源分配ボックス１０によると、第１配線板と第２配線板とのうち少なくとも一方、ここでは、第２配線板がフレキシブル配線体３０であるため、第１配線板（バスバー配線板２０）の配線導体（バスバー配線導体２２）と第２配線板（フレキシブル配線体３０）の配線導体とを、任意の位置で、抵抗溶接等で接続することができる。このため、車両の回路設計変更や車両の仕向地等に応じて回路変更に対応するためには、それらの接続位置を適宜変更等することで、当該変更に容易に対応できる。

特に、第１配線板がバスバー配線板２０であり、第２配線板がフレキシブル配線体３０であるため、バスバー配線板２０とフレキシブル配線体３０とを予定される通電電流値等に応じて使い分けた電源分配回路を容易に実現できる。

もっとも、第１回路基板及び第２回路基板の双方が、フレキシブル回路基板によって構成されていてもよい。

なお、フレキシブル配線体として、単一の絶縁フィルムの主面上に配線導体が設けられた片面絶縁フィルムタイプのものを用いると、その配線体自体を薄型軽量とすることができ、ひいては、電源分配ボックスの小型化軽量化にも繋がる。

また、フレキシブル配線体３０の端部を接続可能な内部接続部６６ａと外部コネクタ接続部６６ｂとを有する内外接続コネクタ部６６を有し、フレキシブル配線体３０の端部を該内部接続部６６ａに接続しているため、その外部コネクタ接続部６６ｂに外部コネクタを接続することで、フレキシブル配線体３０と外部部品との接続を簡易な構成で達成できる。

しかも、その内外接続コネクタ部６７が一体的に形成された側壁部６０を備えており、その側壁部６０が、積層回路体４０の収容空間を形成する位置に配設されているため、その積層回路体４０の収容構造を比較的容易に形成することができる。

なお、制御回路基板５０側に、いわゆるカードエッジコネクタ構造等、フレキシブル配線体３０の端部を接続可能な内部コネクタ部を設け、フレキシブル配線体３０の端部を、絶縁板２８に形成された穴部やバスバー配線板２０の外方を通って引回して、該制御回路基板５０の内部コネクタ部に接続するようにしてもよい。

｛第２実施形態｝
この発明の第２実施形態に係る電源分配ボックス１１０について説明する。

図２は第２実施形態に係る電源分配ボックス１１０を示す分解斜視図である。

この電源分配ボックス１１０は、積層回路体１４０と、制御回路基板１５０と、側壁部１６０と、上側の押え部材１７０と、下側の押え部材としての放熱板１７５とを備えている。

積層回路体１４０は、第１配線板としてのフレキシブル配線体１２０と、第２配線板としてのフレキシブル配線体１３０とが積層状に配設されることにより構成されている。

これらフレキシブル配線体１２０，１３０は、上記フレキシブル配線体３０と同様構成とされている。そして、両フレキシブル配線体１２０，１３０が略直交姿勢で重ね合された状態で、それぞれの配線導体同士が所定位置で抵抗溶接等で接続されている。これらフレキシブル配線体１２０，１３０により、所定の電源分配回路が構成されている。

また、上側のフレキシブル配線体１２０には、パワーデバイス１２７が適時半田付等により実装固定されている。

また、側壁部１６０は、上記内外接続コネクタ部６６と同様構成の内外接続コネクタ部１６６を備えている。この側壁部１６０は、例えば、積層回路体１４０の四方を囲むように４つ設けられる（図２では２つのみ図示）。

そして、上記フレキシブル配線体１２０，１３０の各端部が、内外接続コネクタ部１６６の内部接続部６６ａに接続されている。また、その外部コネクタ接続部６６ｂに外部コネクタを接続することで、本積層回路体１４０によって構成される電源分配回路が外部配線に接続される構成となっている。

上側の押え部材１７０と、下側の押え部材としての放熱板１７５は、上記積層回路体１４０をその上下両面側から挟込んでその積層状態を保持可能に構成されている。

具体的には、押え部材１７０及び放熱板１７５は、フレキシブル配線体１２０，１３０のうちの回路形成部分（ここでは、積層部分）と略同一形状及び大きさを有している。そして、概略的には、押え部材１７０と放熱板１７５との間に、積層回路体１４０を挟込むように配設した状態で、この形態をボルトとナット等の固定具で保持するようになっている。

また、上側の押え部材１７０のうちパワーデバイス１２７に対応する位置に穴部１７１が形成されている。そして、上記挟込み保持状態で、フレキシブル配線体１２０上のパワーデバイス１２７が該穴部１７１を通って押え部材１７０の外部に露出するように構成されている。

また、上側の押え部材１７０には、内部端子挿通用穴１７２が形成されている。この内部端子挿通用穴１７２を通るように配設される内部端子１３８が、上記フレキシブル配線体１２０に接続されると共に、制御回路基板１５０に接続されることで、フレキシブル配線体１２０と制御回路基板１５０との電気的な接続が図られるようになっている。

さらに、上側の押え部材１７０の外周部には、側壁部１６０の一側部（上側の側部）を保持可能な保持溝部１７４が形成されている。そして、上記挟込み保持形態で、各側壁部１６０の一側部が保持溝部１７４内に嵌め込まれた状態で、該各側壁部１６０が押え部材１７０と放熱板１７５間に挟持状に保持される構成となっている。

また、下側の押え部材である放熱板１７５は、銅やアルミ等の熱導電性に優れた部材により形成された部材であり、一方面側が平坦で、かつ、他方面側に放熱形状（ここでは放熱フィンを持つ形状）が形成された構成とされている。そして、上記挟込み形態で、放熱板１７５の平坦な面が、絶縁シート１７９を介してフレキシブル配線体１３０の下面に接触する構成となっている。

下側には、上記押え部材１７０と同様の押え部材を配設すると共に、上側に押え部材として放熱板を配設してもよく、また、上下の双方に押え部材として放熱板を配設してもよい。

また、制御回路基板１５０は、上記制御回路基板５０と同様に所定の制御回路が構成された部材である。この制御回路基板１５０は、押え部材１７０と同様の形状及び大きさの広がりを有しており、押え部材１７０上に配設されて図示省略の固定部材により固定されると共に、上記内部端子１３８を介してフレキシブル配線体１２０に電気的に接続されている。

この第２実施形態に係る電源分配ボックスによっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

加えて、押え部材１７０に、パワーデバイス１２７を外部に露出させるための穴部１７１が形成されてるため、挟込み形態で、パワーデバイス１２７が該穴部１７１を通って押え部材１７０外に露出するため、そのパワーデバイス１２７の放熱を有効に行うことができる。

さらに、フレキシブル配線体１２０，１３０の積層回路体１４０の少なくとも一方主面側（ここでは下面側）に、放熱板１７５が配設されているため、その積層回路体１４０の放熱性向上を図ることができる。

なお、勿論、第１実施形態に係る構成と第２実施形態に係る構成とは、適宜組合わせることができる。

この発明の第１実施形態に係る電源分配ボックスを示す分解斜視図である。 この発明の第２実施形態に係る電源分配ボックスを示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ 電源分配ボックス
２０ バスバー配線板
２２ バスバー配線導体
２７ パワーデバイス
３０ フレキシブル配線体
４０ 積層回路体
５０ 制御回路基板
６０ 側壁部
６６ 内外接続コネクタ部
６６ａ 内部接続部
６６ｂ 外部コネクタ接続部
７０，７５ ケーシング部
１１０ 電源分配ボックス
１２０，１３０ フレキシブル配線体
１２７ パワーデバイス
１４０ 積層回路体
１６０ 側壁部
１６６ 内外接続コネクタ部
１７０ 押え部材
１７１ 穴部
１７５ 放熱板

Claims (5)

1. 電源分配を行うための電源分配ボックスであって、
   少なくとも一つの第１配線板と、少なくとも一つの第２配線板とが積層状に配設され、
   これら第１配線板の配線導体と第２配線板の配線導体とが電気的に接続されることで、電源分配回路が構成され、
   前記第１配線板と前記第２配線板とのうち少なくとも一方が、一枚の絶縁フィルム又は一対の絶縁フィルムを有するフレキシブル配線体であり、
   前記第１配線板の配線導体と前記第２配線板の配線導体とが、前記絶縁フィルムを溶融して除去しつつ溶接されることで電気的に接続され、
   前記第１配線板と前記第２配線板との積層体を、その両面側から挟込んでその積層状態を保持する一対の押え部材をさらに備え、
   前記第１配線板及び第２配線板のうちの少なくとも一つにパワーデバイスが実装され、
   前記一対の押え部材の少なくとも一方側に、前記パワーデバイスを外部に露出させるための穴部が形成され、
   前記第１配線板と前記第２配線板のうち少なくとも一つを、前記第１配線板と前記第２配線板とで構成される積層体の主面側に配設し、その主面側に前記一対の押え部材のうちの少なくとも一つを放熱板として配設した、電源分配ボックス。
2. 請求項１記載の電源分配ボックスであって、
   前記第１配線板が、導電性板材により形成されるバスバー配線導体を含むバスバー配線板であり、
   前記第２配線板が、フレキシブル配線体である、電源分配ボックス。
3. 請求項１又は請求項２記載の電源分配ボックスであって、
   前記フレキシブル配線体は、単一の絶縁フィルムの主面上に配線導体が設けられたものである、電源分配ボックス。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電源分配ボックスであって、
   前記フレキシブル配線体の端部を接続可能な内部接続部と外部部品との接続用の外部接続部とを有する内外接続部をさらに備えた、電源分配ボックス。
5. 請求項４記載の電源分配ボックスであって、
   前記内外接続部が一体的に形成された側壁部をさらに備え、
   前記側壁部は、前記第１配線板及び第２配線板の収容空間を形成する位置に配設されている、電源分配ボックス。

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