JP7041171B2 - 電力抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の電気システムのバッテリに診断を行なうための回路で使用されるタイプの電力抵抗器に関する。

現代の多くの自動車には、ストップスタートシステムが装備されている。ストップスタートシステムは、エンジンがアイドリングに費やす時間を減らすことにより、燃料消費及び排出を低減しようとするシステムである。ストップスタートシステムは、車両が停止しているときに内燃エンジンを自動的に停止し、車両の再出発の準備ができたときにエンジンを再始動する。実行されるストップスタートサイクル数が増えているため、このようなシステムが搭載された車両は、車載バッテリに大きく依存している。

従って、バッテリの利用可能性に依存したスタートストップシステム、及びその他の燃料最適化ストラテジにおいて、バッテリの正常状態及び充電が維持されることを保証することが重要であり、従って、バッテリは定期的にテストされなければならない。バッテリは、車両の動作中に動的にテストされ得る。例えば、バッテリがエンジンを再起動できるかどうか、或いは、動作中にオルタネータが故障していないかが、一定の間隔でチェックされる。

バッテリの定期的なチェックを実行するために、診断回路が自動車の電気システムに組み込まれ得る。通常、このような回路は、バッテリからの電流が流れ得る電力抵抗器を含んでおり、抵抗器を流れる電流をバッテリ電圧と共に測定することにより、バッテリの電気的パラメータを評価できる。このような診断回路の性能は、電力抵抗器の選択と、電力抵抗器の、高電流パルスを処理する能力とに依存する。

表面実装可能な高電流抵抗器は公知であるが、それらの多くは自動車用バッテリ診断回路での使用には適していない。特に、表面実装技術は、自動車用バッテリ診断回路で必要とされる電源回路における高出力又は高電圧の部品に適さない。

当該技術分野で知られている装置の１つは、導電性シート材料（通常は鋼）から打ち抜かれた抵抗器であり、シートを「Ｓ」字状に形成するスリットを含む。「Ｓ」の各端部に、電気接続のために抵抗器を端子にボルト固定するための孔が存在する。ボルト固定接続を採用することの重大な欠点は、ボルトが回路基板上のスペースの大部分を占めることであり、これは、抵抗器を外側のボックスに収納して別のユニットとして動作させる必要があることをしばしば意味する。また、製造中に手動介入が必要になる場合も多い。これは、コスト及びスペースの両方に関して不経済であり、従って、自動車用バッテリ診断システムで使用するのには適さない。さらに、予め決められたパターンを限られた領域において打ち抜かなければならず、これは、回路の形状寸法を修正すべき場合でも抵抗器を容易に変更できないため、製造プロセスに融通性がないことを意味する。

従って、高い電流パルスを扱うことが可能な電力抵抗器であって、低コストで製造が簡単であり、且つ、標準的なプロセスを使用してその他の回路との統合が容易であり、設計及び製造のプロセスに融通性をもたらす電力抵抗器が必要である。

本発明は、自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器であって、製造が安価で簡単であり、その他の回路との統合が標準的なプロセスを使用して容易であり、且つ、設計及び製造のプロセスに融通性をもたらす電力抵抗器を提供することを目的とする。

本発明によれば、自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器が提供され、この電力抵抗器は、リボンを形成するために打ち抜かれた、或る長さの導電性材料を備え、前記リボンには、ピンが、前記リボンの長さ方向に垂直に、且つ、前記打ち抜き方向に対して垂直の面において、前記リボンの長さ方向に沿って配置されて形成されている。前記ピンは、使用において、前記回路への電気接続及び機械的固定のための手段を提供するように配置されている。

前記ピンを前記打ち抜きプロセスの一部として形成することにより、プリント回路基板に簡単な操作で機械的固定及び電気接続するための手段を備えた電力抵抗器を確実に製造することが可能である。また、前記抵抗器を、回路基板上の任意の構成に適合するように切断及び形成され得るリボンの形態にすることにより、バッテリ診断回路の設計及び製造に融通性がもたらされる。

本発明の別の態様によれば、自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器を製造する方法が提供される。この方法は、リボンを形成するために、或る長さの導電性材料を打ち抜くステップを含み、前記リボンには、ピンが、前記リボンの長さ方向に垂直に、且つ前記打ち抜き方向に対して垂直の面において、前記リボンの長さ方向に沿って配置されて形成される。

前記リボンが導電性材料のリールから打ち抜かれ得るため、このプロセスを、製造を完全に自動化可能なように、移動リールツーリールプロセスの一部として連続的に行うことが可能である。さらに、前記電力抵抗器は、前記プリント回路基板上に、ウェーブソルダリングなどの標準的な自動化プロセスを用いて簡単に組み込まれるため、回路への前記抵抗器の取り付けを、連続的なリールツーリール製造の一部としてさらに自動化可能となる。

ここで本発明を、添付図面を参照しつつ例として説明する。

本発明の一例による、自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器を概略的に示す。 図１の電力抵抗器上のピンの例を概略的に示す。 図１の電力抵抗器が打ち抜かれ得る導電性材料の一部を概略的に示す。 図３Ａの導電性材料の打ち抜き後の一部を概略的に示す。 メッキが施された図３Ｂの打ち抜き部品を概略的に示す。 図１の電力抵抗器がプリント回路基板上に取り付けられ得る方法を概略的に示す。

図１は、本発明の一例による自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器１００を概略的に示している。電力抵抗器１００は、或る長さの導電性材料から打ち抜かれて、リボン１１０及びピン１２０を備えている。ピン１２０は、打ち抜きの方向に対して垂直の面に配置され、且つ、リボン１１０の長さ方向に対して垂直であり、使用において、プリント回路基板への機械的及び電気的接続のための手段を提供する。この例においては、２つの端子ピン１３０が、回路基板への電気接続を提供して、電流がリボン１１０を端子ピン１３０の間にて流れるようにする。支持ピン１４０が、回路基板への機械的固定手段を提供する。図１においては、端子ピン１３０がリボンの先端にあるように示されているが、ピン１２０は、リボン１１０の長さ方向に沿って任意の構成で且つ任意の位置に配置され得る。電力抵抗器１００は、回路又は回路の複数の構成要素への複数の接続点を提供するように、任意の個数の端子ピン１３０を含むことができる。

この例において、リボン１１０は、さらに、頂点１５０を含み、頂点１５０では、電力抵抗器１００が実装される回路基板のレイアウトに適合するようにリボン１１０が折り曲げられている。リボン１１０は、リボン１１０の長手方向に対して垂直の方向に折り曲げられている。また、折り曲げ方向は、ピン１２０の方向（すなわち、ピンがリボンから突出している方向）に対して垂直である。従って、折り曲げの軸は、ピン１２０の長手方向軸及びリボン１１０の長手方向軸とは異なっている。リボン１１０を、リボン１１０の長手方向軸及びピン１２０の長手方向軸とは異なる第３の軸にて折り曲げることにより、電力抵抗器１００は、３次元の形態又は構成になり、これは、例えば、抵抗器１００をＰＣＢ及び異なる抵抗特性に組み込むことを、より容易にする。リボン１１０の頂点１５０の個数を増やして複数の折り曲げ点を設けることで、フォームファクターがより小さい電力抵抗器１００を作製でき、それにより、所望の抵抗性又は熱特性を維持したまま、１つの端子ピン１４０から別の端子ピンまでの距離を低減できる。

幾つかの例において、折り曲げ方向は、リボン１１０が導電性材料のシートから打ち抜かれる方向と同一である。そのような例において、リボン１１０は、リボン１１０を打ち抜くために加えられる力とほぼ同一方向の力を加えて、曲げられることができる。

幾つかの例において、リボンは、回路又は回路基板の一部への第２の又はさらなる接触点を提供する、ピン１２０と類似の機能を有する突出部を形成するように折り曲げられる。

電力抵抗器１００は、高電流を放出する回路での使用に適した任意の導電性材料から製造され得る。例えば、電力抵抗器１００は鋼から製造され得る。リボン１１０は、任意の長さ及び厚さを有し得る。リボン１１０の長さ及び厚さによりリボン１１０の抵抗が決定するため、打ち抜かれる導電性材料の長さ及び厚さは、一般的に、リボン１１０が使用されるバッテリ診断回路の要求条件に合うように選択される。リボン１１０は、特定の抵抗値を提供するように選択された任意の長さを有し得る。図１に示されているようにリボンを頂点１５０で折り曲げることにより、抵抗器を、抵抗器が実装される回路基板の要求条件に適応するように容易に適合させることができ、その結果、ＰＣＢの電力負荷を小さくして容易に取り付けることが可能である。

図２は、図１の電力抵抗器１００上のピン１２０の一例を概略的に示している。この例において、ピンの接続領域１２１は、確実性を高め且つ回路への電気接続の品質を高めるためにメッキされている。領域１２１は、例えば、銅メッキ、スズメッキ、及びニッケルメッキの単一の層又は層の任意の組み合わせによりメッキされ得る。

図３Ａは、電力抵抗器１００が打ち抜かれ得る導電性材料の一部を概略的に示している。導電性材料は、単一のシート又はリールとして、電力抵抗器１００が連続的なリールツーリールプロセスの一部として製造され得るように調製され得る。この例において、導電性材料のリール３００が、リボン１１０及びピン１２０の輪郭を示す破線３１０と共に示されている。打ち抜きの方向は、リボン及びピンを含む面に対して垂直である。

リールツーリールプロセスによる製造の場合、移動製造ラインの一部として、導電性材料の連続的なリールを打ち抜き機械に通して、連続した電力抵抗器を形成可能である。さらに、抵抗器は、打ち抜き力及び折り曲げ力を加えることにより、打ち抜き、折り曲げられる。上述したように、一例において、打ち抜き力及び折り曲げ力は、リボン及びピンを含む面に対してほぼ同一の方向に加えられる。

図３Ｂは、図３Ａの導電性材料のリールから打ち抜かれた電力抵抗器１００の一例を概略的に示している。リボン１１０の長さは、打ち抜き長さを変更することにより容易に変更され、従って、電力抵抗器１００の抵抗は容易に構成され得る。

図３Ｃは、図３Ｂの電力抵抗器の、ピン１２０がメッキされた状態を概略的に示している。上述したように、メッキは、例えば、銅メッキ、スズメッキ、及びニッケルメッキの単一の層又は層の任意の組み合わせを含み得る。好ましくは、メッキの付与も、自動化されたリールツーリールプロセスの一部である。

ピンをメッキしたならば、電力抵抗器１００を折り曲げて、電力抵抗器１００が取り付けられ得るプリント回路基板のレイアウトに適合するように任意の形状に形成できる。好ましくは、折り曲げ及び形成は、折り曲げ機械によりリールツーリールプロセスの一部として行われる。電力抵抗器１００を、例えば図１に示されているように所望の形状に形成したならば、さらに、プリント回路基板に搭載する前にコーティングしてもよい。

リールツーリールプロセスの使用には多くの利点があり得る。利点の１つは、プロセスを完全に自動化可能なため、コストを削減でき、部品の信頼性を高められることである。別の利点は、リボン１１０が導電性材料の連続片から形成されるため、製造中にリボン１１０の長さを非常に容易に変更できることである。リボン１１０が打ち抜かれ、ピン１２０がメッキされたならば、抵抗器１００は、折り曲げ機械に通されて所望の形状に形成され得る。これは、設計及び製造に大きな融通性をもたらす。なぜなら、電力抵抗器１００を製造プロセスの最終段階でどのような形状で形成してもプリント回路基板のレイアウトに対応でき、その結果、よりコンパクトな自動車用バッテリ診断ユニットを作製できるからである。

図４は、図１の電力抵抗器がプリント回路基板４００上にどのように設置され得るかを概略的に示している。この例において回路基板４００は、孔４１０を含み、回路部品がそれを通して実装され得る。この例において、電力抵抗器１００は、単一方向に移動することによりプリント回路基板４００上に移動され、回路基板４００上の孔４１０を通してピン１２０を固定することにより取り付けられる。リボン１１０の屈曲点を設けることに加えて、頂点１５０が、さらに、高剛性の領域を提供する。従って、電力抵抗器１００は、頂点１５０に下向きの力を加えてピン１２０を孔４１０に取り付けることにより、回路基板４００上に設置され得る。

その他の全ての部品を基板上に配置したならば、抵抗器を、その他の全ての部品と共に、標準プロセスを用いて永久的に回路に組み込み得る。例えば、回路基板４００を、ウェーブソルダリング機に通すことが可能である。或いは、ピン１２０は、孔４１０への圧入により取り付けられ得る。

プリント回路基板上に電力抵抗器１００を単一方向に移動させて、ピン１２０を孔４１０に通すことにより、抵抗器の取り付けプロセスを自動製造プロセスの一部として統合することが可能である。従って、抵抗器の製造及びプリント回路基板への設置のプロセス全体を自動化することが可能である。

１００ 電力抵抗器
１１０ リボン
１２０ ピン
１２１ ピンの接続領域
１３０ 端子ピン
１４０ 支持ピン
１５０ 頂点
３００ リール
４００ 回路基板

Claims (13)

1. 自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器であって、
   リボンを形成するために打ち抜かれた、或る長さの導電性材料を備え、
   前記リボンにはピンが、前記リボンの長さ方向に垂直に、且つ打ち抜き方向に対して垂直の面において、前記リボンの長さ方向に沿って配置されて形成され、前記ピンが、使用において、前記回路への電気接続及び機械的固定のための手段を提供するように配置されており、
   前記リボンが、当該リボンの長さ方向に沿った１以上の位置にて折り曲げられて１以上の頂点を形成し、前記リボンが前記頂点にて前記リボン及び前記ピンを含む前記面に対して垂直の方向に曲げられており、
   前記ピンは、前記リボンの両端に形成されている、電力抵抗器。
2. 前記ピンが、銅メッキ、スズメッキ、及びニッケルメッキのうちの１以上によりメッキされている、請求項１に記載の電力抵抗器。
3. ウェーブソルダリングによりプリント回路基板上に取り付けられるように配置される、請求項１及び２のいずれか一項に記載の電力抵抗器。
4. 圧入固定によりプリント回路基板上に取り付けられるように配置される、請求項１及び２のいずれか一項に記載の電力抵抗器。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の電力抵抗器を含む、自動車バッテリの診断を実行するための回路。
6. 自動車用バッテリ診断回路で使用するための電力抵抗器を製造する方法であって、
   リボンを形成するために、或る長さの導電性材料を打ち抜くステップを含み、前記リボンには、ピンが、前記リボンの長さ方向に垂直に、且つ前記打ち抜き方向に対して垂直の面において、前記リボンの長さ方向に沿って配置されて形成され、前記ピンは、前記リボンの両端に形成されており、かつ、
   前記リボンを、前記リボンの長さ方向に沿った１以上の位置にて、前記リボン及び前記ピンを含む前記面に対して垂直の方向に折り曲げ、１以上の頂点を形成するステップを含む、方法。
7. さらに、前記ピンをメッキするステップを含み、当該メッキが、銅メッキ、スズメッキ、及びニッケルメッキのうちの１以上を含む、請求項６に記載の方法。
8. さらに、前記リボンを切断及び形成するステップを含む、請求項６及び７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ステップが、リールツーリールプロセスの一部として行われる、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 自動車用バッテリに診断を行うための回路を製造する方法であって、
    請求項６～９のいずれか一項に従って、抵抗器を製造するステップと、
    前記リボンを、プリント回路基板上の利用可能な空間に適合するように切断及び形成するステップと、
    前記抵抗器の、貫通孔への取り付けを、当該抵抗器のピンを前記プリント回路基板の開口部に通して固定することにより行うステップと、を含む、方法。
11. 前記リボンが前記プリント回路基板に圧入固定により取り付けられる、請求項１０に記載の方法。
12. さらに、前記ピンを前記プリント回路基板にウェーブソルダリングするステップを含む、請求項１０及び１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記回路が、連続したリールツーリールプロセスの一部として製造される、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の方法。

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