WO2005029674A1

WO2005029674A1 - キャパシタユニット

Info

Publication number: WO2005029674A1
Application number: PCT/JP2004/013874
Authority: WO
Inventors: Junji Takemoto; Shusaku Kawasaki; Tatehiko Inoue
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-03-31
Also published as: US20060061937A1; US7427851B2; EP1571748A4; EP1571748A1

Abstract

複数のキャパシタを利用した長寿命かつメンテナンスフリーであって、振動や衝撃条件の厳しい使用状態においても信頼性が高く、耐ノイズ性が高いキャパシタユニットが提供される。このキャパシタユニットは、複数のキャパシタの胴部を挟持してホルダーに組み込んだキャパシタブロックと、このキャパシタブロックに充電または放電を行うための充放電回路などからなる制御回路部と、それらを電気的に接続する中継コネクタと、それらを収納するケースを備える。

Description

明細書

キャパシ夕ュニッ卜

技分野

本発明はパッテリ一等を利用した電子機器の非常用電源に関するものであり、特に、車両の制動を電気的に行う電子ブレーキシステム等に利用されるキャパシタユニットに関するものである。背景技術

近年、地球環境保護や燃費改善の観点から八イブリッ卜カーや電気自動車の開発が急速に進められている。

また、車両を制御する各種機能も電子化が急速に進んでおり、車両の制動についても従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御へと移行しつつあり、電子ブレーキシステムが各種提案されている。

ブレーキのような重要機能については、その電源として利用されるバッテリ一が電圧低下を起こした際や不測の事態により故障した場合に、電力が供給できなくなると油圧制御ができなくなる。それを回避するため、非常用電源を利用した冗長システムを構成している場合が多い。

従来、この非常用電源としてバッテリーをもう一つ利用する方法が提案されているが、バッテリーは経年劣化する特性があり車両用として利用する場合、最大でも 5年程度の寿命しか期待できない。

また、その過程での劣化状況を検出することが難しく、不測の事態が発生したときの非常用電源としての機能発揮が難しい。

そこで、近年バッテリーに変る非常用電源として電気二重層コンデンサ等のキャパシタが注目されている。キャパシ夕はその利用方法として、例えばシステム作動時に充電を行いシステム非作動時には放電するように利用すれば、その寿命はバッテリーの数倍に延ばすことができる。従って、車両の目標寿命である 1 5年間の使用に耐え得るといわれている。

また、キャパシ夕の特性値である静電容量値や内部抵抗をモニタ一することにより、その特性の変化を把握することが可能である。

なお、このようなキャパシタユニットの技術文献情報としては、例えば、特開平 1 0— 1 8 9 4 0 2号公報が知られている。

また、キャパシ夕やその他の回路部品や回路基板は、従来以下のように実装されている。図 1 4は従来の実装を示した断面図の一例である。図 1 4において、回路基板 5 0 1には必要な回路部を構成する回路部品 5 0 2が実装されている。そして一般的には、回路基板 5 0 1 はその端部をネジ 5 0 3などを用いてケース 5 0 4の取り付け部 5 0 5に固定されて使用される。

このような従来の方式の技術情報は、例えば、実開昭 6 3— 9 7 2 8 6号公報が知られている。発明の開示

キャパシタュニットは

複数のキャパシ夕の胴部を挟持してホルダ一に組み込み電気的に直列または並列に接続してなるキャパシタブ口ックと、

キャパシ夕ブ口ックに充電または放電を行うための充放電回路を含む制御回路部と、

キャパシタブロックと制御回路部を電気的に接続する中継コネクタと、

キャパシ夕ブロックと制御回路部と中継コネクタとを収納するケースとを備え、

制御回路部は

回路基板と、

充放電回路を形成する回路部品と、

充放電を行う際に発生する回路部品の発熱を抑えるための放熱板と、

充放電回路及びキャパシ夕ブロックの状態を検知制御するマイコンと、

外部負荷と接続されるコネクタと

を有し、

制御回路部をケースに組込む際に回路基板がケースに対して直立するように収納される。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態における車両の電子ブレーキシステムの構成図である。

図 2は本発明の実施の形態におけるキャパシタュニットの外観斜視図である。

図 3は同キャパシ夕ュニット要部分解斜視図である。

図 4は同キャパシタュニットの上側カバーを外した状態の要部斜視図である。

図 5は同キャパシタュニットの制御回路部の要部分解斜視図である。図 6は同キャパシタュニットの回路ブロック図である。

図 7は同制御回路部の板バネ部の構成斜視図である。

図 8は同制御回路部の板バネ部の構成斜視図である。

図 9は同キャパシタュニッ卜の制御回路部のシールド構造を示す分解斜視図である。図 1 0は同キャパシ夕ュニットの制御回路部のシールド構造を示す要部斜視図である。

図 1 1は同キャパシ夕ュニットの制御回路部のシールド構造を示す要部斜視図である。

図 1 2は同キャパシ夕ュニットの中継コネクタの斜視図である。図 1 3は同キャパシタュニッ卜のコネクタ部の要部斜視図である。図 1 4は従来の電子機器を示した断面図である。発明を実施するための最良の形態

キャパシタはその性質上耐電圧が低いという欠点を有している。したがって、必要な電圧を得るためには複数のキャパシタを直列に接続して利用する必要がある。また必要なエネルギー量によっては、それを更に並列に接続して使用する必要がある。合わせてそのキャパシ夕に充放電する制御回路を設ける必要がある。

キャパシ夕はその特性が注目されつつあるものの、複数のキャパシ夕と制御回路を一体化した非常用電源のュニットとして車両寿命等に耐え得る構造の提案はあまりなされていない。

また、従来は、回路基板に取り付けられるキャパシタゃ各種素子などの回路部品が放熱を必要とする場合、この放熱のため回路基板や回路部品に放熱板が取り付けられ、この放熱板に回路部品を圧接させることで放熱させるのが一般的である。

しかしながら図 1 4に示されるような従来の回路基板の取付構造においては、回路基板の端部をケースの取り付け部に固定している。そのため、大きくて重量の重い放熱板を有する回路基板の場合、振動や衝撃の大きな負荷がかかるような使用条件においては、放熱板の取り付け部やそれに圧接している回路部品の半田付け部に振動による応力が集中して、半田付け部が破損したり回路基板そのものが破損するという課題を有している。

本発明は上記課題を解決するものであり、複数のキャパシ夕よりなるキャパシタブ口ックとその充放電を制御する制御回路部をより信頼性や安全性を高くするようにュニット化して、利用されるシステムの信頼性や安全性の向上に寄与する。

また、本発明は、回路基板に重量的な負荷がかからず、特に自動車などの振動や衝撃条件の厳しい使用状態においても信頼性の高い電子機器を提供する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図 1は本発明の実施の形態における車両の電子制御ブレーキシステムの構成図である。図 1において、電源を供給するバッテリー 1 と非常用電源となるキャパシタュニット 2と、電子制御ブレーキシステムの制御を行う電子制御部 3はそれぞれ電気的に接続されている。さらに、この電子制御部 3はブレーキペダル 4と油圧制御部 5とも接続されている。そしてこの油圧制御部 5からブレーキ 6、タイヤ 7につながっている。

このような構成からなる電子制御ブレ一キシステムにおいて、作動している状態で何らかの不測の事態によりバッテリー 1からの電源供給が失われた場合、電子制御ブレーキシステムの機能は消失することになる。その事態が運転中に発生するとブレーキが効かず車両を制動することができなくなる。それを防ぐためにキャパシタュニット 2が接続されており、不測の事態が発生した場合に電子制御部 3からの命令によりキャパシタユニット 2に蓄えられた電荷を放出し、電子制御ブレーキシステムを作動させ車両を制動させるように構成されている。本発明はこのキャパシタユニット 2に関するものであり、次にその説明を行う。

図 2はキャパシ夕ユニット 2の外観斜視図を示す。図 3、図 4、図 5はキャパシタュニット 2の分解斜視図を示す。

それぞれの図において、中継コネクタ 1 3はキャパシタブ口ック 1 1と制御回路部 1 2を電気的に接続する。コネクタ 1 4は電子制御ブレーキシステムの電子制御部 3と電気的に接続される。ケース 1 5はこれらを収納し、下側ケース 1 5 aと上側カバ一 1 5 bよりなつている。

ここでまず、キャパシ夕ブ口ック 1 1の構成について説明する。

キャパシ夕 1 6は、その上面に十の極性を持ったリ一ド線 1 6 aと —の極性を持ったリード線 1 6 bが同一方向に延出している。本実施の形態では 2 8個のキャパシタ 1 6を 7直列の 4並列で構成している。キャパシタ 1 6の 1個当りの許容電圧を 2 Vとした場合、 1 4 Vシステムに適用するために 7直列とし、また必要な電荷量を確保するためにそれを 4並列にして電荷量の増加を図っている。

ホルダ一 1 7は上記 2 8個のキャパシタ 1 6を 7直列の 4並列に安定保持している。この時、キャパシ夕 1 6は治具等により、リード線 1 6 a、 1 6 bが延出している上面 1 6 cの高さが 2 8個ほぼ均一に揃うように組み立てられている。

配線基板 1 8には複数のキャパシタ 1 6を 7直列の 4並列に接続するための回路パターンが形成されている。そして、キャパシ夕 1 6のリード線 1 6 a、 1 6 bは配線基板 1 8の半田付けランド部に揷入されて半田結合されている。配線基板 1 8には制御回路部 1 2と電気的に接続するためのコネクタ 1 9がその端部に^けられている。このようにして構成されたキャパシタブ口ック 1 1は下側ケース 1 5 a内に収納されネジ等で固定される。

次に、制御回路部 1 2について詳細に説明する。

図 6は本発明のキャパシタュニットの回路構成を示すブロック図であ。キャパシ夕ュニット 2は各種信号を送受信するマイコンと、キャパシ夕ブロック 1 1 と、このキャパシ夕プロック 1 1へ充電を指示するための充電回路 5 0と、放電を指示するための放電回路 5 1と、バッテリ一 1から出力される電圧を検知するためのバックアップ検知手段 5 2と、 F E Tスィッチ 5 4から構成されている。キャパシタブロック 1 1は、バッテリー 1の異常時に電子制御部 3を介して油圧制御部 5への電力供給を行うための補助電源として、例えば急速に充放電が可能な電気二重層コンデンサを用いて複数のキャパシ夕で形成される。 F E Tスィッチ 5 4は、バックアップ検知手段 5 2が電圧異常を検知したときにキャパシ夕ブロック 1 1から〇 U T端子 5 3を介して電子制御部 3への放電を可能にする。

次に、制御回路部 1 2の構造について図 3から図 5を用いて説明するが、これらの図において本発明に関する部品以外は図示を省略している。回路基板 2 0には図示していないが充放電回路の回路パターンが形成されている。本発明の実施の形態では、充電用の回路部品として 2個の F E T 2 1 a、 2 1 bを、放電用の回路部品としてダイォード 2 2 a、抵抗 2 2 bを図示している。これらの回路部品は充放電時に大電流が流れ発熱する回路部品である。 F E T 2 1 a、 2 l bおよびダイォード 2 2 a、抵抗 2 2 bはそれぞれリ一ド線を回路基板 2 0 に半田付けで固定されるとともに、その背面に形成された放熱部は放熱板 2 3と適度な圧力を持って圧接した状態になっている。

このように構成された制御回路部 1 2は下側ケース 1 5 aに直立して収納される。回路基板 2 0からは中継用コネクタ 1 3が導出しており、キャパシ夕ブロック 1 1のコネクタ 1 9と嵌合し電気的に接続される。直立して収納された制御回路部 1 2は放熱板 2 3および充電用の回路部品である F E T 2 1 a、 2 1 b、放電用の回路部品であるダィオード 2 2 a、抵抗 2 2 bが実装された面が、キャパシタブロック 1 1に対して回路基板 2 0を挟んで反対側に位置するように配置されている。このことにより、キャパシ夕ブロック 1 1の充放電を行う際の電流により発熱する部位を、回路基板 2 0を仕切りとしてキャパシタブロック 1 1と距離を離した位置にすることができる。複数個のキャパシ夕 1 6を利用するキャパシ夕ユニットにおいては、それぞれのキャパシ夕性能の均一化が求められる。それぞれのキャパシ夕の周囲温度もできるだけ均一な温度状態であることが望ましく、本実施の形態により充放電時の発熱によるキャパシタ部の温度のバラツキを極力抑えることが可能となるものである。 ' 放熱板 2 3には下側ケース 1 5 aに固定するための 2ケ所の穴 2 3 a、 2 3 bが形成されている。また、下側ケース 1 5 aにはそれに対応する位置に固定用ボス 2 4 a、 2 4 bが形成され、ネジ 2 4 c、 2

4 dでネジ止めされている。

放熱板 2 3の下側ケース 1 5 aへ組み込まれる側の面 2 3 cには、穴 2 3 a、 2 3 bと同心円よりなり下側ケース 1 5 aの固定用ボス 2 4 a、 2 4 bと嵌合する凹穴 2 3 d、 2 3 eが形成されている。この凹穴 2 3 d、 2 3 eと固定用ボス 2 4 a、 2 4 bにより位置規制されて取付けられる。

この固定状態において回路基板 2 0は下側ケース 1 5 aに対し直立した状態で収納され、その外周面 2 0 a、 2 0 b , 2 0 c.、 2 0 dは下側ケース 1 5 a内においてフリーな状態に維持されている。

以上のように本発明の実施の形態では、放熱板 2 3を下側ケース 1

5 aに固定するため、回路基板 2 0を下側ケース 1 5 aに固定することなくフリーな状態に保つことが可能となる。従って、熱膨張収縮振動の負荷がかかった場合でも、回路基板 2 0に実装された回路部品の半田付け部にストレスがかかることがなく信頼性の向上が期待できるものである。次に、充電用および放電用の回路部品である F E T 2 1 a、 2 1 b およびダイォード 2 2 a、抵抗 2 2 bの放熱板 2 3への安定した放熱方法について図 7、図 8を用いて説明する。

図 7において、ステンレス等の弾性部材よりなる板バネ 2 5は、略コの字の形状をしており、その中央部には放熱板 2 3への固定穴 2 5 aがあけられている。両端は曲げ加工が施されており、一方はアーム状に延びた弾性片 2 5 bであり F E T 2 1 a、 2 1 bおよびダイォード 2 2 a、抵抗 2 2 bの胴部の一定位置を安定に圧接するようにァ一ル加工部 2 5 cが設けられている。他方は適度の長さで放熱板 2 3の下側ケース 1 5 aへ組み込まれる側の面 2 3 cに当接するガイド部 2 5 dとなっている。

更に、図示していないが F E T 2 1 a、 2 l bおよびダイオード 2 2 a、抵抗 2 2 bと放熱板 2 3の圧接される面にはシリコン等でできた放熱促進用グリスが塗布され、その板バネ 2 5による圧接力は面圧で 0. 1 N〜4. 5 Nの間に設定している。

図 8に示す板バネ 2 6は板パネ 2 5の構造を連結して製作したものである。放熱が必要な回路部品が複数個ある場合（本実施の形態では 4個）、その数に応じた弾性片 2 6 aを有する連結型の板パネ 2 6を利用することにより同時に圧接することが可能となる。

このようにして板バネ 2 6による圧接構造とすることにより、充電用および放電用の回路部品である F ET 2 1 a、 2 1 bおよびダイォード 2 2 a、抵抗 2 2 bは回路基板 2 0への半田付け部で固定されている。しかし、放熱板 2 3へは適度な圧力による圧接のみであるため、温度変化等による各部材の熱膨張収縮に差が出ても半田付け部に発生する応力を緩和することができる。更に板バネ 2 5を略コの字状にして、ガイド面 2 5 dで放熱板 2 3と位置規制することにより圧接力のバラツキを小さくすることが可能となる。更に、放熱促進用グリスの利用により圧接力そのものを小さくすることが可能となる。また板バネ 2 6により複数個の回路部品を同時に圧接することが可能となり、作業工数の低減と圧接力の均一化が可能となるものである。

圧接力は、 0 . 1 N〜 4 . 5 Nに設定しているが、これは放熱板 2 3に確実に熱を逃がすことが可能な最低荷重と圧接される回路部品のリード線と回路基板 2 0の半田付け部の振動や、温度変化に伴う半田付け部の許容応力等により決定されている。この範囲内で管理することにより確実な放熱と振動や温度変化等による半田付け部の破損を防止でき信頼性の向上につながる。

次に制御回路部 1 2のシ一ルド構造について図 9、図 1 0、図 1 1 の要部斜視図を用いて説明する。

車両に利用される各種電子制御システムにとって、基本的な機能保証は勿論のこと耐ノイズ性能の要求は非常に厳しいものがあり、その対策は大きな開発要素となっている。

図 9において、シ一ルドケ一スは上下に分割されており、金属製の下側シールドケ一ス 2 7と上側シールドケース 2 8で構成されている。下側シールドケース 2 7には 2ケ所のケ一ス固定片 2 9 a、 2 9 が側面からの切り起こしにより内面側に形成されている。

下側ケース 1 5 aにはそのケース固定片 2 9 a、 2 9 bに対応した位置に固定用ボス 3 0 a、 3 0 bが延出している。下側シールドケース 2 7の底面には、ケース固定片 2 9 a、 2 9 bと同心位置に穴 3 1 a、 3 l bが形成されている。また制御回路部 1 2の放熱板 2 3を固定するためのボス 2 4 a、 2 4 bと対応した位置にこの固定用のボス 2 4 a、 2 4 bを揷通させる穴 3 2 a、 3 2 bが形成されている。

制御回路部 1 2の回路基板 2 0からはアース端子 3 3が 1本延出している。ァ一ス端子 3 3はリード線 3 3 aとその先端の端子 3 3 bからなり、リード線 3 3 aの反対側は回路基板 2 0のグランドに半田付けされている。

以上の構成で、まず下側シールドケース 2 7の穴 3 1 a、 3 l bが下側ケース 1 5 aの固定用ボス 3 0 a、 3 0 bを揷通するように組み込むとケース固定片 2 9 a、 2 9 bと固定用ボス 3 0 a、 3 0 bが当接する。次に、制御回路部 1 2を放熱板 2 3の穴 2 3 a、 2 3 bと下側ケース 1 5 aの固定用ボス 2 4 a、 2 4 bとを嵌合させて組み込まれ、アース端子 3 3の端子 3 3 bをケース固定片 2 9 bとともにネジにより固定用ボス 3 0 bに共締めされる。そしてもう一方のケース固定片 2 9 aは固定用ボス 3 0 aにネジで固定される。この状態で上側シールドケース 2 8をかぶせてシールド構造が形成されている。制御回路部 1 2の回路構成の中にも各種ノイズ部品を構成することは当然であるが、さらに制御回路部 1 2の全体を下側シールドケース 2 7と上側シールドケース 2 8で覆うことにより高い耐ノイズ性能を発揮することが可能となる。

次に下側シールドケース 2 7と上側シールドケース 2 8の組み立て方法について説明する。

上側シールドケース 2 8の 2ケ所の側面には、それぞれ下側シールドケース 2 7の 2ケ所の壁面 3 4 a、 3 4 bの内側に位置するガイド面 3 5が 2ケ所、壁面 3 4 a、 3 4 bの外側に位置するガイド面 3 6 が 1ケ所形成されている。

この状態で組み込むことにより、ガイド面 3 5とガイド面 3 6の間に壁面 3 4 a、 3 4 bを挟み込む形となり、下側シールドケース 2 7 と上側シールドケース 2 8は確実な嵌合状態を得ることができる。

また、ガイド面 3 5とガイド面 3 6の一方もしくは両方が互いの距離が近づく方向で、その間隔が下側シールドケース 2 7の壁面 3 4 a、 3 4 bの厚み寸法よりも小さくなるように設定される。こうすることにより、壁面 3 4 a、 3 4 bはガイド面 3 5とガイド面 3 6の間に加圧されて挟持する形となり、下側シールドケース 2 7と上側シールドケース 2 8をガ夕なく組み立てることが可能となる。これとともに、下側シールドケース 2 7と上側シールドケース 2 8を確実にショ一ト状態に保つことが可能となり、より高いシールド性能を発揮することが可能となる。

さらに、上側シールドケース 2 8のガイド面 3 5には突起 3 7 a、 3 7 bが、また下側シールドケース 2 7にはそれに対応する位置に穴 3 8 a、 3 8 bが形成されている。これにより掙入時に半嵌合や嵌合後のシールドケースの浮きや外れを防止できる。

同様に下側シールドケース 2 7の長手方向の 2面には、切り起こし片 3 9 aおよび 3 9 bが形成されている。切り起こし片 3 9 a、 3 9 bの先端部間の距離は、挿入する下側ケース 1 5 aの内面 4 0 a、 4 0 b間の距離より僅かに大きい。

この状態で下側シールドケース 2 7に揷入することにより、切り起こし片 3 9 a、 3 9 bと内面 4 0 a、 4 0 bで圧入状態となり、下側シールドケースのガタゃ振動を防止することが可能となる。同様に上側シールドケース 2 8にも長手方向の 2面に切り起こし 4 1 a、 4 1 bを設け、上側カバー 1 5 bの内面 4 2 a、 4 2 bとの圧入状態を形成することにより、上側シールドケース 2 8のガ夕ゃ振動も防止することが可能となる。

次に、図 1 0において下側シールドケース 2 7 もしくは上側シールドケース 2 8 (本実施の形態では下側シ一ルドケース 2 7で説明する）には、その側面より外側に折り返された片 4 3が形成されており、ケース 1 5へ組み込まれた状態でケース 1 5の外部へ導出されている。この片 4 3を用いて車両等への組み込み時に外部負荷系のダランドもしくはグランド電位のシャーシに電気的に導通をとりながら固定することにより、確実に制御回路系のシールドが可能となる。さらに図 1 1に示されるように、下側シ一ルドケース 2 7の側面に折り返された片 4 4はその中間部でさらに折り返し部 4 4 aが形成されており、その中央部にネジ止め穴 4 4 bが形成されている。下側ケース 1 5 aの側面には適度な呼び径のナツト 4 5が複数個、圧入ゃィンサート成形により形成されている。ここでこの折り返された片 4 4 のネジ止め穴 4 4 bは、ケース 1 5に組み込んだ完成品の状態においてナツト 4 5のネジ穴部と対応した位置になるような寸法関係になつている。この状態において車両に取付ける際に利用するブラケット 4 6とともにネジによりナツト 4 5に共締めされる。このことによりブラケットを車両に取付ける作業と同時にシールドケースのグランド電位を確保することができ、確実に制御回路系のシールドが可能となる。

図 1 2は制御回路部 1 2とキャパシタブ口ック 1 1を電気的に接続する中継コネクタ 1 3を示している。中継コネクタ 1 3はたとえば 5 Aの電流容量が必要な場合、 +、の電線およびコネクタ端子はそれぞれ 5 A以上の電流容量が必要となるが、その場合には線径の大きな電線やサイズの大きなコネクタ端子が必要となり製品における占有スペースが拡大してしまう。本実施の形態では、電流容量が 2 . 5 A以上で 3 A程度以下の電線 4 7およびコネクタ端子 4 8を 2本並列にして利用する構成にしている。このことにより本数は増えるもののコネクタ部はサイズの小さいものが使用可能となる。また、さらに容量の小さい電線 4 7やコネクタ端子 4 8を複数個並列にしてもよい。

このようにすることにより、中継コネクタ 1 3の並列方向の寸法は拡大するが上下方向及び前後方向の寸法は小さくすることが可能となり、図 4の斜視図でもわかるように並列方向のスペースには余裕があるため、全体としての小型化が可能となる。

図 1 3はコネクタ 1 4の周辺を示す要部斜視図であり、コネクタの保護について説明する。コネクタ 1 4は外部負荷のコネクタ（図示せず）と嵌合するため、その作業性の観点より完成品状態で外部へ突出した状態にある。下側ケース 1 5 aからコネクタ 1 4を保護する保護壁 4 9を設けてコネクタ 1 4の外周を覆うようになっている。また保護壁 4 9はコネクタ 1 4に設けられた嵌合用のロック部 1 4 aのある部位のみは覆われていない。これは嵌合作業をしやすくすると同時に嵌合状態を目視確認できるようにするためである。これにより完成品の取り扱い、例えば製作工程、輸送、車両への取付け作業中などにおける不慮の事態によるコネクタの破損を防止することが可能となる。上述の課題を解決するために本発明のキャパシタュニットは、キヤパシ夕を任意に充放電する制御回路とキャパシタブロックの状態を検知する手段を持つことにより、キャパシ夕の性能を最大限発揮することが可能となる。それとともにその劣化状態の監視も可能とし、さらに制御回路をケースに組込む際にケースに対して直立させることによりスペース効率を向上させた最適なキャパシ夕ュニットを提供できる。また、本発明のキャパシタユニットは、キャパシタブロックの充放電時に流れる電流により発熱する部位が、回路基板を仕切りとしてキャパシタブ口ックと距離を離した位置にすることができる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、放熱板を利用してケースに固定するため、制御回路部を構成する回路基板をケースに固定することなくフリーな状態に保つことが可能となり、回路基板を直接ケースにネジで固定する構成に比べて、温度変化等による熱膨張収縮があつた場合でも回路基板を構成する回路部品の半田付け部等にストレスがかかることがない。従って、制御回路部の信頼性を向上できる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、放熱板をケースに固定する際にその位置を規制することができる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、制御回路部を放熱板の固定用の穴とケースの固定用ボスで固定させているので、制御回路部の回路基板の周囲はケース内においてフリ一な状態に維持することが可能となり、振動や衝撃などの負荷のかかる使用状態においても回路部品の半田付け部にストレスがかかることがなく信頼性を向上できる。また、本発明のキャパシ夕ユニットは、制御回路部の放熱の必要な回路部品は回路基板上に取付けられた放熱板に放熱に適した圧力で圧接されており、充放電制御の際に回路部品の温度上昇を抑え、回路部品の故障を防止して長期使用に耐え得る。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、板パネによる圧接でその圧力を適切に保つことにより熱膨張収縮や振動による回路部品の半田付け部への応力を緩和するとともに、確実な放熱が可能になる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、回路部品の圧接力の安定化が図られるとともに安定した放熱効果が可能になる。

また、本発明キャパシ夕ユニットは、放熱板に圧接される充放電用の回路部品を安定的に実装できるため、充放電回路の信頼性の向上につながる。

また、本発明キャパシ夕ユニットは、キャパシタユニットの充放電制御の際に回路部品の放熱を促進でき、比較的低い圧接力で温度上昇を抑えることができ回路部品の故障を防ぐとともに長期使用に耐え得る。

また、本発明キャパシ夕ユニットは、放熱板に確実に熱を逃がすことが可能な最低荷重と圧接される回路部品のリード線の半田付け部の振動や温度変化に伴う半田付け部の許容応力より決定されており、この範囲内で管理することにより確実な放熱と振動や温度変化等による半田クラックの防止が両立できる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、複数個の回路部品を放熱板に圧接する場合にその取付け作業が簡素化されるとともに圧接力の均一化が図れる。また、本発明のキャパシ夕ユニットは、回路基板のグランドとともにシールドケースをケース内に固定することによりシールドケースのケースへの固定を確実にするとともに回路基板にグランドを落とすことによりシールド効果をアップさせて制御回路部の信頼性を向上させることができる。

また、本発明のキャパシタユニットは、固定用のネジ等を利用することなしに簡易に組み立てが可能であり、かつシールド性に優れる。また、本発明のキャパシタユニットは、下側シールドケースと嵌合した場合の嵌合ガ夕を防止するようにした構成であり、更に組み立て性やシールド性を改良できる。

また、本発明のキャパシタユニットは、上側シールドケースに設けられたガイド面と下側シールドケースの壁面には、それぞれの対応する位置に 1組以上の穴およびボスによる嵌合部を形成しており、組込んだ状態で位置規制されるように構成したものであり、組み立て性を改良できる。

また、本発明のキャパシタユニットは、下側または上側もしくは両方のシールドケースは、その側面にケースの収納部内面の寸法より僅かに大きくなる切り起こしを有して、ケースへの収納状態においてシ一ルドケースがガタなく収納できる。従って、シールドケースと収納ケース間のガ夕を排除して走行中などの異音発生を防止することがでさる。

また、本発明のキャパシタユニットは、下側シールドケースもしくは上側シールドケースはその側面より外側へ折り返された片を有する。その片はケース側面へ導出しており外部負荷のグランドとアース接続され、シールドケースを外部負荷のグランドと同電位とすることによりシールド性能の安定化が図れる。

また、本発明キャパシ夕ユニットは、シールドケースは車体への取付けブラケットを介して車体グランドに落とすことが可能となりシ一ルド性能の安定化が図れる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、キャパシ夕ブロックと制御回路部を電気的に接続する中継コネクタは、充放電に必要な電流容量よりも小さいコネクタを複数個利用して構成している。従って、サイズの小さいコネクタおよび線径の細い電線を利用することで、結果としてスペース効率のアツプと作業性の向上が図れる。

また、本発明のキャパシタユニットは、キャパシ夕ユニットの組み立て時、輸送時、車両への取付け時等における落下やコネクタ部への衝撃によるコネクタの破損を防止でき、制御回路部の品質の安定化が図れる。

また、本発明のキャパシ夕ユニットは、板バネはコの字状に加工され、一方が放熱板の背面に当接する面を持ち、他方が回路部品を放熱板に圧接するように形成され、その中間部を放熱板にネジで固定する構成である。こうすることにより、回路部品の圧接力の安定化が図られるとともに安定した放熱効果が可能になる。

以上のように、本発明は直列または並列に接続した複数のキャパシ夕を信頼性高く保持できるとともに、充放電回路を設けることによりキャパシ夕の持つ特性を最大限に発揮することのできるキャパシ夕ュニットを提供する。さらに、本発明は制御回路部を一体的に組込むための構造およびシールド構造のさまざまな配慮が施されており、高信頼性で使い勝手の優れたキャパシタュニットを提供することができる。

また、本発明は、確実な放熱を可能にするとともに、振動や衝撃の負荷のかかる使用状態においても回路部品の半田付け部にストレスがかかることがなく信頼性を大幅に向上するキャパシ夕ュニットを提供することができる。産業上の利用可能性

本発明によるキャパシタュニットは、直列または並列に接続した複数のキャパシ夕を信頼性高く保持できるとともに、充放電回路を設けることによりキャパシ夕の持つ特性を最大限に発揮することができるので、車両の電子制御ブレーキシステムなどにおける補助電源用のキャパシタユニットとしての用途に適している。また、本発明によるキャパシタユニットは、放熱板をケースにネジ止めして固定し、回路基板をケース内でフリ一な状態としたもので、回路部品の半田付け部にストレスのかかることがなく信頼性を大幅に向上できる保持構造を提供できるので、耐振性や熱衝撃性が要求されるような用途での使用に適している。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のキャパシ夕の胴部を挟持してホルダ一に組み込み電気的に直列または並列に接続してなるキャパシタブロックと、

前記キャパシタブ口ックに充電または放電を行うための充放電回路を含む制御回路部と、

前記キャパシ夕ブロックと前記制御回路部を電気的に接続する中継コネクタと、

前記キャパシタブロックと前記制御回路部と前記中継コネクタとを収納するケースと

を備え、

前記制御回路部は

回路基板と、

前記充放電回路を形成する回路部品と、

充放電を行う際に発生する前記回路部品の発熱を抑えるための放熱板と、

前記充放電回路及び前記キャパシタブロックの状態を検知制御するマイコンと、

外部負荷と接続されるコネクタと

を有し、

前記制御回路部をケースに組込む際に前記回路基板が前記ケ一スに対して直立するように収納されるキャパシタュニット。

2 . 前記制御回路部は充放電回路を形成する前記回路部品と前記放熱板が実装された面が前記キャパシタブロックに対して反対側に位置するようにケースに収納される請求項 1に記載のキャパシタュニット。

3 . 前記放熱板には固定用の穴が設けられ、前記ケースには前記放熱板に形成された前記穴に対応するように固定用ボスが形成され、それぞれがネジ止めされて前記ケース内に固定される請求項 1に記載のキャパシ夕ュニッ卜。

4 . 前記放熱板の前記穴のケース面側には、前記ケースに形成された固定用ボスの外周と嵌合可能な凹穴が設けられている請求項 3に記載のキャパシ夕ュニット。

5 . 前記放熱板の前記穴および前記固定用ボスで固定された前記回路基板の周囲は、前記ケース内においてフリーな状態に維持される請求項 4に記載のキャパシ夕ュニット。

6 . 放熱が必要な前記回路部品は、前記放熱板に放熱に適した圧力で圧接される請求項 1に記載のキャパシタュニット。

7 . 前記放熱板への前記回路部品の圧接は前記放熱板に取付けられた板パネの弾性を利用する請求項 6に記載のキャパシタュニット。

8 . 前記板バネはコの字状に加工され、一方が前記放熱板の背面に当接する面を持ち、他方が前記回路部品を前記放熱板に圧接する圧接部を持つように形成され、その中間部は前記放熱板にネジで固定される構成である請求項 7に記載のキャパシ夕ュニット。

9 . 前記板パネは前記回路部品が左右に倒れないように前記回路部品の横方向をガイドするガイド部を有する請求項 8に記載のキャパシタュニッ卜。

1 0 . 放熱が必要な前記回路部品は、前記放熱板に放熱促進用グリスを介して圧接される請求項 8に記載のキャパシ夕ュニッ卜。

1 1 . 前記板パネの前記回路部品への圧接力は 0 . 1 N〜4 . 5 Nである請求項 8に記載のキャパシ夕ュニット。

1 2 . 前記板パネは複数個の前記回路部品を同時に圧接できるように連結している請求項 8に記載のキャパシタュニット。

1 3 . 前記制御回路部はお互い上下に分割された上側のシールドケ一スと下側のシ一ルドケースで覆われた状態でケースに組込まれ、

前記下側のシールドケースにはその一部を切り起こした 1ケ所以上の前記ケースへ固定するための固定片が形成され、

前記ケースには前記固定片に対応した位置にネジ固定用ボスが形成され、

前記回路基板のグランドからはアース端子が延出し、

前記アース端子と前記下側シールドケースはネジにより前記固定用ボスに共締めされる

請求項 1に記載のヤパシタュニット。

1 4 . 前記上側シールドケースには前記下側シールドケースの壁面の内側に位置するガイド面と前記下側シールドケースの壁面の外側に位置するガイド面とを有し、

前記上側シールドケースと前記下側シールドケースとは、前記ガイド面で嵌合される請求項 1 3に記載のキャパシ夕ュニット。

1 5 . 前記上側シ一ルドケースは第 1のガイド面と第 2のガイド面を有し、

前記第 1のガイド面と前記第 2のガイド面もしくは両方は互いの距離が近づく方向に変形加工され、前記下側シ一ルドケースと嵌合した場合の嵌合ガタを防止する

請求項 1 3に記載のキャパシ夕ュニット。

1 6 . 前記第 1のガイド面と前記第 2のガイド面の少なくとも一方と前記下側シールドケースの壁面には、それぞれの対応する位置に 1組以上の穴およびボスによる嵌合部が形成され、組込んだ状態で位置規制されるように構成される

請求項 1 5に記載のキャパシタュニット。

1 7 . 前記下側シールドケースまたは前記上側シ一ルドケースもしくは両方は、その側面に前記ケースの収納部内面の寸法より僅かに大きい切り起こしを有し、前記ケースへの収納状態においてシ一ルドケースがガ夕なく収納される請求項 1 3に記載のキャパシタュニット。

1 8 . 前記下側シールドケースもしくは前記上側シールドケースは、その側面より外側へ折り返された片を有し、

前記片は前記ケース側面へ導出して、外部負荷のグランドとァ —ス接続される

請求項 1 3に記載のキャパシタユニット。

1 9 . 前記ケースの外周面には被固定体に取付けるためのブラケット固定用のネジ固定用ナツトが設けられ、

前記下側シールドケースの側面より外側へ折り返された前記片は、前記ケースの前記ネジ固定用ナツト部とともに前記ブラケットに固定される

請求項 1 8に記載のキャパシタユニット。

2 0 . 前記キャパシタブロックと前記制御回路部を電気的に接続するコネクタは、充放電に必要な電流容量よりも小さいコネクタを複数個利用して構成される

請求項 1に記載のキャパシ夕ユニット。

2 1 . 前記制御回路部の外部と電気的に接続されるコネクタは前記ケースの一部から突出しており、その周囲には前記ケースに形成された保護壁が設けられる

請求項 1に記載のキャパシタユニット。