JP6512451B2 - 電源装置 - Google Patents

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Description

本明細書では、キャパシタを備えた電源装置に関する技術を開示する。
従来、自動車等の車両には、主電源としてのバッテリとは別に補助電源としてのキャパシタを備えたものが知られている。特許文献１のキャパシタモジュールは、６個のキャパシタが並列に配置されており、各キャパシタの一対のリード線は、Ｌ字状に折り曲げられている。６個のキャパシタの各リード線は、配線基板のスルーホールに挿通され、配線基板に半田付けされる。これにより、６個のキャパシタが配線基板の配線を介して直列に接続されている。
特開２０１３−９８２０６号公報
ところで、特許文献１のキャパシタモジュールは、６個のキャパシタの各リード線を対応する各スルーホールに挿通して半田付けを行うため、リード線の数だけ半田付け作業が必要になり、リード線を回路基板の導電路に接続する作業に手間がかかるという問題がある。
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、キャパシタのリード端子と回路基板の導電路とを電気的に接続する作業を簡素化することを目的とする。
本明細書に記載された電源装置は、複数のリード端子を有する複数のキャパシタと、導電路を有する回路基板と、前記リード端子と前記回路基板の導電路とを接続する中継端子と、前記複数のキャパシタにおける前記複数のリード端子を覆うカバー と、を備え、前記複数のキャパシタは、互いの前記リード端子が内側に配される向きとされており、前記中継端子は、前記複数のキャパシタの同電位となる複数の前記リード端子を圧接する複数の圧接部と、前記複数の圧接部の数よりも少ない数で前記回路基板の導電路に接続される基板接続部と、を備え、前記カバーは、前記圧接部を包囲する筒部を有する。
本構成によれば、複数のキャパシタの同電位となる複数のリード端子が複数の圧接部に圧接されるとともに、複数の圧接部の数よりも少ない数の基板接続部が回路基板の導電路に接続されるため、回路基板の導電路と基板接続部とが接続される箇所の数をリード端子の数よりも少なくすることができる。これにより、複数のリード端子を個別に回路基板の導電路に接続する構成と比較して、キャパシタのリード端子と回路基板の導電路とを電気的に接続する作業を簡素化することが可能になる。なお、複数のリード端子が同電位とは複数のリード端子の電圧が実質的に同一である場合が含まれるものとすることができ、複数のリード端子の電圧が実質的に同一とは例えば複数のリード端子の電圧の誤差による相違は実質的に同一に含まれるものとすることができる。
本明細書に記載された電源装置は、複数のリード端子を有する複数のキャパシタと、導電路を有する回路基板と、前記リード端子と前記回路基板の導電路とを接続する中継端子と、前記リード端子を覆うカバーと、を備え、前記中継端子は、前記複数のキャパシタの同電位となる複数の前記リード端子を圧接する複数の圧接部と、前記複数の圧接部の数よりも少ない数で前記回路基板の導電路に接続される基板接続部と、を備え、 前記カバーには、前記圧接部を外部から視認可能な視認孔が貫通形成されている。
本構成によれば、複数のキャパシタの同電位となる複数のリード端子が複数の圧接部に圧接されるとともに、複数の圧接部の数よりも少ない数の基板接続部が回路基板の導電路に接続されるため、回路基板の導電路と基板接続部とが接続される箇所の数をリード端子の数よりも少なくすることができる。これにより、複数のリード端子を個別に回路基板の導電路に接続する構成と比較して、キャパシタのリード端子と回路基板の導電路とを電気的に接続する作業を簡素化することが可能になる。なお、複数のリード端子が同電位とは複数のリード端子の電圧が実質的に同一である場合が含まれるものとすることができ、複数のリード端子の電圧が実質的に同一とは例えば複数のリード端子の電圧の誤差による相違は実質的に同一に含まれるものとすることができる。
また、リード端子と圧接部との接続状態を視認孔から確認することができる。
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記回路基板は、表面に前記導電路を有し、前記基板接続部は、前記回路基板の表面の前記導電路に接続されている。
回路基板の表面にキャパシタのリード端子を電気的に接続する場合、リフロー半田付けを行うとリフロー炉を通して加熱するときの熱の影響をキャパシタが受けることが懸念される。本構成によれば、例えば中継端子を回路基板の導電路にリフロー半田付けした後にキャパシタを取り付けることが可能になるため、表面実装する場合であってもリフロー半田付け時の熱による影響をキャパシタが受けることを防止することが可能になる。
複数の前記中継端子を備え、前記複数の中継端子を保持する樹脂製のホルダを備える。
このようにすれば、複数の中継端子がホルダに保持されるため、複数の中継端子の組付けを容易に行うことができる。
前記中継端子は、直列に接続される前記複数のキャパシタの前記複数のリード端子を圧接する前記複数の圧接部と、並列に接続される前記複数のキャパシタの前記複数のリード端子を圧接する前記複数の圧接部と、を備える。
このようにすれば、より一層、回路基板の導電路と基板接続部とが接続される数を少なくすることが可能になる。
本明細書に記載された技術によれば、キャパシタのリード端子と回路基板の導電路とを電気的に接続する作業を簡素化することが可能になる。
実施形態１の補助電源装置の補助電源本体を示す平面図 複数のキャパシタの電気的接続を説明する図 補助電源装置におけるＹＺ平面の断面図 補助電源装置におけるＸＺ平面の断面図 中継端子を示す平面図 中継端子を示す正面図 中継端子を示す側面図 実施形態２の補助電源装置におけるＹＺ平面の断面図 中継端子を示す正面図 中継端子を示す側面図 実施形態３の補助電源装置におけるＸＺ平面の断面図 中継端子を示す平面図 中継端子を示す正面図 中継端子を示す側面図 実施形態４の補助電源装置におけるＹＺ平面の断面図
＜実施形態１＞
実施形態１について、図１ないし図７を参照して説明する。
本実施形態の補助電源装置１０（「電源装置」の一例）は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に、主電源としてのバッテリとは別に搭載され、例えば、主電源の異常時における負荷（モータ、ランプ等）への電力の供給や、アイドリングストップ時の電力の供給等を行うことができる。
（補助電源装置１０）
補助電源装置１０は、図３に示すように、補助電源本体１１が外装ケース１２に収容されている。外装ケース１２は、合成樹脂製又は金属製であって、アッパーケース１３とロアケース１４とを嵌合させて構成されている。
（補助電源本体１１）
補助電源本体１１は、図１に示すように、一対のリード端子２２Ａ，２２Ｂを有する複数（本実施形態では８個）のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈと、回路基板３０と、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈのリード端子２２Ａ，２２Ｂと回路基板３０の導電路とを接続する複数（本実施形態では５個）の中継端子４０Ａ，４０Ｂと、中継端子４０Ａ，４０Ｂを保持するホルダ５０とを備える。
（キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈ）
各キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の比較的容量が大きいキャパシタが用いられ、蓄電要素が収容された円柱状の蓄電本体２１と、蓄電本体２１の端面から直線状に導出された一対のリード端子２２Ａ，２２Ｂ（正極を２２Ａ，負極を２２Ｂとして図示）とを有する。リード端子２２Ａ，２２Ｂは、細長い円柱状の金属であって、左右方向（蓄電本体２１の軸方向）に直線状に延びている。
複数の蓄電本体２１は、左右一対の合成樹脂製のキャパシタホルダ２４に保持されている。各キャパシタホルダ２４は、前後に並んだキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの複数の蓄電本体２１を保持しており、各蓄電本体２１の側面に密着するように円弧状に湾曲した複数の凹状面を備える。キャパシタホルダ２４は、係止片２５が回路基板３０に係止することにより、回路基板３０上に固定されている。キャパシタホルダ２４に保持されたキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、横置き（軸方向が左右方向となる向き）で前後左右に並んで配置されており、左右のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、互いのリード端子２２Ａ，２２Ｂが内側に配される向きとされている。
複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、前後方向には、隣り合うリード端子２２Ａ，２２Ｂが反対の極性となるように並べられ、左右方向には、左右に対向するリード端子２２Ａ，２２Ｂが同じ極性となるように並べられている。これにより、図２に示すように、前後に並んだキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、中継端子４０Ａ，４０Ｂを介して直列に接続され、左右に並んだキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、中継端子４０Ａ，４０Ｂを介して並列に接続されるため、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈは、全体で直並列に接続されている。
（回路基板３０）
回路基板３０は、絶縁板に銅箔からなる導電路が印刷されたプリント基板であり、回路基板３０は、図４に示すように、ネジ３５でホルダ５０にネジ留めするためのネジ穴３１が貫通形成されている。
（中継端子４０Ａ，４０Ｂ）
複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂは、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを直並列に接続する中継端子４０Ａと、直列接続の端部に設けられ、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを並列に接続する中継端子４０Ｂとを有する。中継端子４０Ａは、図５〜図７に示すように、４つ（複数）の板状の接続片４１と、４つの接続片４１を連結する長方形の板状の連結部４４と、連結部４４に対して接続片４１とは反対側に棒状に延びる１つの基板接続部４５と、を備え、これらが一体に形成されている。
各接続片４１は、連結部４４の四隅の位置に接続されており、共に先端部にＵ字状の圧接部４２を備える。圧接部４２には、スリット状に切り欠かれた挟持溝４２Ａが形成されている。挟持溝４２Ａの内側にリード端子２２Ａ，２２Ｂが挿通されるとリード端子２２Ａ，２２Ｂの両側が挟持溝４２Ａの溝壁に挟持されることにより、リード端子２２Ａ，２２Ｂと中継端子４０Ａ，４０Ｂとが電気的に接続される。中継端子４０Ａの圧接部４２は、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈのうち、４つキャパシタの同電位となる一方のリード端子２２Ａ（又はリード端子２２Ｂ）を圧接する。
基板接続部４５は、連結部４４の縁部から連結部４４の面と直交する方向に延びており、先端部にＬ字状に曲げられた接点部４６が設けられている。接点部４６は、基板の表面の導電路に例えばリフロー半田付けにより接続される。
中継端子４０Ｂは、外部の機器等に接続される電線Ｗの端末部の端子に接続されるものであり、中継端子４０Ａとは異なり、リード端子２２Ａ，２２Ｂを並列に接続する一対の圧接部４２を備え、リード端子２２Ａ，２２Ｂを直列に接続する圧接部４２は設けられていない。
（ホルダ５０）
ホルダ５０は、絶縁性の合成樹脂製であって、図４に示すように、複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂを内部に保持しており、回路基板３０の下方からネジ３５でネジ留め可能なボス部５２を有する。隣り合う中継端子４０Ａ，４０Ｂ間はホルダ５０によって相対的な位置が保持されている。ホルダ５０の中継端子４０Ａ，４０Ｂの保持構造は、種々の構造とすることが可能であり、中継端子４０Ａ，４０Ｂがインサート成形によりホルダ５０に固定される構成や、中継端子４０Ａ，４０Ｂがホルダ５０内にクリアランスを有して嵌め入れられる構成や、圧入孔が形成されたホルダ５０を用いて当該圧入孔に中継端子４０Ａ，４０Ｂを圧入する構造等としてもよい。なお、本実施形態では、ホルダ５０は、キャパシタホルダ２４とは別体とされているが、ホルダ５０をキャパシタホルダ２４と一体に形成してもよい。
リード端子２２Ａ，２２Ｂ及び中継端子４０Ａ，４０Ｂの上方側は、絶縁性の合成樹脂からなるカバー６０で覆われる。カバー６０は、例えばキャパシタホルダ２４の上端の縁部に載置されており、板状のカバー本体６１と、カバー本体６１の前後の端部から下方に突出する側壁部６２と、カバー本体６１の圧接部４２に対応する位置で下方に突出する筒状の筒部６５とを備える。
側壁部６２は、ホルダ５０の係止部５１に係止されてホルダ５０からのカバー６０の離脱を規制する被係止部６３を備える。被係止部６３は、側壁部６２を長方形状に貫通している。係止部５１は、ホルダ５０の側面から段差状に突出し、上方側に向けて突出寸法が小さくなる傾斜面を有する。
筒部６５は、図３に示すように、圧接部４２が挿通される挿通孔６６が形成されており、カバー６０がリード端子２２Ａ，２２Ｂの上方に取付けられた状態では、圧接部４２は、筒部６５に包囲される。カバー本体６１における挿通孔６６の上方は、視認孔６７が連通している。カバー６０の上方から視認孔６７を介してリード端子２２Ａ，２２Ｂが圧接部４２に圧接された状態を視認することができる。

補助電源装置１０の組み付け方法について説明する。
複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂが保持されたホルダ５０をネジ３５により回路基板３０にネジ留めし、リフロー半田付けにより基板接続部４５の接点部４６を回路基板３０の導電路に半田付けする。
次に、キャパシタホルダ２４を回路基板３０に取付けて固定する。次に、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈをキャパシタホルダ２４の凹状面に収容し、リード端子２２Ａ，２２Ｂを各圧接部４２の挟持溝４２Ａに圧接する。次に、カバー６０を圧接部４２の上方側に配してホルダ５０に取付ける。これにより、補助電源本体１１が形成される。アッパーケース１３とロアケース１４を取付けて補助電源本体１１を収容すると、補助電源装置１０が形成される。
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
補助電源装置１０は、複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂを有する複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈと、導電路を有する回路基板３０と、リード端子２２Ａ，２２Ｂと回路基板３０の導電路とを接続する中継端子４０Ａ，４０Ｂと、を備え、中継端子４０Ａ，４０Ｂは、複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの同電位となる複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂを圧接する複数の圧接部４２と、複数の圧接部４２の数よりも少ない数で回路基板３０の導電路に接続される基板接続部４５と、を備える。
本実施形態によれば、複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの同電位となる複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂに圧接される複数の圧接部４２を備え、複数の圧接部４２の数よりも少ない数で基板接続部４５が回路基板３０の導電路に接続されるため、回路基板３０の導電路と基板接続部４５とを接続する数をリード端子２２Ａ，２２Ｂの数よりも少なくすることができる。これにより、複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂを個別に回路基板３０の導電路に接続する構成と比較して、リード端子２２Ａ，２２Ｂと回路基板３０の導電路とを電気的に接続する作業を簡素化することが可能になる。なお、複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂが同電位とは複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂの電圧が実質的に同一である場合を含む。電圧が実質的に同一とは誤差による電位の相違や、リード端子２２Ａ，２２Ｂの抵抗差による電位の相違等は実質的に同一に含まれるものとすることができる。
また、回路基板３０は、表面に導電路を有し、基板接続部４５は、回路基板３０の表面の導電路に接続されている。
回路基板３０の表面にキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈのリード端子２２Ａ，２２Ｂを電気的に接続する場合、リフロー半田付けを行うとリフロー炉を通して加熱するときの熱の影響をキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈが受けることが懸念される。本実施形態によれば、基板接続部４５を回路基板３０の表面の導電路にリフロー半田付けする場合であっても、中継端子４０Ａ，４０Ｂをリフロー半田付けした後に、リード端子２２Ａ，２２Ｂを圧接部４２に圧接してキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを取り付けることができるため、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈが熱による影響を受けることを防止することができ、補助電源装置１０の組付けの自由度を高めることができる。
また、複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂを備え、複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂを保持する樹脂製のホルダ５０を備える。
このようにすれば、複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂがホルダ５０に保持されるため、複数の中継端子４０Ａ，４０Ｂの組付けを容易に行うことができる。
また、中継端子４０Ａ，４０Ｂは、直列に接続される複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂを圧接する複数の圧接部４２と、並列に接続される複数のキャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの複数のリード端子２２Ａ，２２Ｂを圧接する複数の圧接部４２と、を備える。
このようにすれば、４つのリード端子２２Ａ，２２Ｂの回路基板３０への接続を１つの基板接続部４５で行うことができるため、より一層、回路基板３０の導電路と基板接続部４５とを接続する数を少なくすることが可能になる。
また、リード端子２２Ａ，２２Ｂを覆うカバー６０を備え、カバー６０には、圧接部４２を外部から視認可能な視認孔６７が貫通形成されている。
このようにすれば、リード端子２２Ａ，２２Ｂと圧接部４２との接続状態を視認孔６７から確認することができる。
＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図８〜図１０を参照して説明する。実施形態１の中継端子４０Ａ，４０Ｂの基板接続部４５は、接点部４６がＬ字状に屈曲されていたが、実施形態２の中継端子７０の基板接続部７１は、回路基板３０のスルーホール３２に挿通されて半田付けされるものである。以下では実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
回路基板３０は、基板接続部４５の位置に応じて複数のスルーホール３２が貫通している。中継端子７０の基板接続部７１は、図９，図１０に示すように、下方に直線状に延びており、ホルダ５０に保持された中継端子７０は、基板接続部７１が回路基板３０のスルーホール３２に挿通された状態で、例えばフロー半田付けにより回路基板３０の導電路に接続される。
＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図１１〜図１４を参照して説明する。実施形態１では、中継端子４０Ａの基板接続部４５は１つであったが、実施形態３は、図１１に示すように、各中継端子８０Ａに２つの基板接続部４５を設けたものである。なお、実施形態３の補助電源装置８２は、３つずつ２列に並んだキャパシタ２０Ａ〜２０Ｃ，２０Ｅ〜２０Ｇが直並列に接続されている。以下では、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。各中継端子８０Ａの各基板接続部４５の接点部４６は、回路基板３０の表面の導電路に例えばリフロー半田付けにより接続される。
また、図１４のように、各中継端子８１Ａについて、２つ（複数）の直線状の基板接続部７１とし、回路基板３０のスルーホール３２に基板接続部７１を挿通してフロー半田付けにより接続するようにしてもよい。
実施形態３のようにすれば、リード端子２２Ａ，２２Ｂを個別に回路基板３０に接続する構成と比較して回路基板３０との接続箇所を少なくすることができる。
＜実施形態４＞
次に、実施形態４を図１５を参照して説明する。実施形態４は、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを保持するキャパシタホルダ９０に、中継端子４０Ａ，４０Ｂに係止する端子係止部９１が形成されている。以下では上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。中継端子９２の圧接部４２が形成された接続片９３には、長方形状の係止孔９４が貫通形成されている。
端子係止部９１は、撓み変形可能であって、回路基板３０に接する基端側から上方に立ち上がっており、先端部の係止爪が係止孔９４の孔縁に係止されることで、中継端子９２の所定の位置からの離脱が規制される。また、絶縁性の合成樹脂からなるカバー９５が上方側に取付けられており、カバー９５は、リード端子２２Ａ，２２Ｂ及び中継端子４０Ａ，４０Ｂだけでなく、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを覆っている。カバー９５に貫通形成された視認孔６７は、上方側に向けて傾斜状に拡径されている。
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈの個数は、上記実施形態の数に限らず、他の個数としてもよい。
（２）中継端子４０Ａ，４０Ｂは、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを直並列又は並列に接続するものとしたが、キャパシタ２０Ａ〜２０Ｈを直列にのみ接続する（並列に接続しない）ようにしてもよい。
（３）圧接部４２や基板接続部４５の数は上記実施形態の数に限られず、少なくとも１つの中継端子における基板接続部の数が圧接部４２の数よりも少なければよい。
１０，８２： 補助電源装置
１１： 補助電源本体
２０Ａ〜２０Ｈ： キャパシタ
２２Ａ，２２Ｂ： リード端子
３０： 回路基板
４０Ａ，４０Ｂ，７０，８０Ａ，８１Ａ，９２： 中継端子
４２： 圧接部
４５，７１： 基板接続部
４６： 接点部
５０： ホルダ
６０，９５： カバー
６７： 視認孔

Claims (5)

  1. 複数のリード端子を有する複数のキャパシタと、
    導電路を有する回路基板と、
    前記リード端子と前記回路基板の導電路とを接続する中継端子と、
    前記複数のキャパシタにおける前記複数のリード端子を覆うカバー と、を備え、
    前記複数のキャパシタは、互いの前記リード端子が内側に配される向きとされており、
    前記中継端子は、前記複数のキャパシタの同電位となる複数の前記リード端子を圧接する複数の圧接部と、前記複数の圧接部の数よりも少ない数で前記回路基板の導電路に接続される基板接続部と、を備え、
    前記カバーは、前記圧接部を包囲する筒部を有する、電源装置。
  2. 前記回路基板は、表面に前記導電路を有し、
    前記基板接続部は、前記回路基板の表面の前記導電路に接続されている請求項１に記載の電源装置。
  3. 複数の前記中継端子を備え、前記複数の中継端子を保持する樹脂製のホルダを備える請求項１または請求項２に記載の電源装置。
  4. 前記中継端子は、直列に接続される前記複数のキャパシタの前記複数のリード端子を圧接する前記複数の圧接部と、並列に接続される前記複数のキャパシタの前記複数のリード端子を圧接する前記複数の圧接部と、を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。
  5. 複数のリード端子を有する複数のキャパシタと、
    導電路を有する回路基板と、
    前記リード端子と前記回路基板の導電路とを接続する中継端子と、
    前記リード端子を覆うカバーと、を備え、
    前記中継端子は、前記複数のキャパシタの同電位となる複数の前記リード端子を圧接する複数の圧接部と、前記複数の圧接部の数よりも少ない数で前記回路基板の導電路に接続される基板接続部と、を備え、
    前記カバーには、前記圧接部を外部から視認可能な視認孔が貫通形成されている、電源装置。
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