WO2022215318A1 - 遮断装置 - Google Patents

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WO2022215318A1
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弘幸 三原
隼人 足田
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H45/00Details of relays
    • H01H45/02Bases; Casings; Covers
    • H01H45/04Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present disclosure relates to a circuit breaker used in various types of vehicle electrical equipment.
  • a conventional breaker includes a base, multiple relays fixed to the base, and a protective device to protect the relay and the device connected to the relay when overcurrent flows through the relay.
  • a conventional breaker suppresses the temperature rise of the relays and the protection device by keeping a large distance between the multiple relays.
  • Patent Document 1 A conventional blocking device similar to the above blocking device is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the interrupting device is configured to operate together with the storage element.
  • the isolation device includes a cooler having a first major surface and a second major surface opposite the first major surface, a first insulator disposed in contact with the first major surface of the cooler, and A second insulator arranged in contact with the second major surface of the cooler, a charging relay arranged in contact with the first insulator, and a discharge arranged in contact with the first insulator.
  • a relay a protection portion arranged to contact the second insulator, a first storage end configured to be connected to the first pole of the storage element, and connected to the second pole of the storage element connecting the second storage terminal, the first charging terminal, the second charging terminal, the first output terminal, the second output terminal, and the first terminal and the first storage terminal of the protection unit configured as a first conductor, a second conductor connecting the second end of the protector and the first end of the discharge relay, a third conductor connecting the second end of the protector and the first end of the charge relay, and a discharge a fourth conductor connecting the second end of the relay and the first output end; a fifth conductor connecting the second end of the charging relay and the first charging end; and a second storage end and the second output end.
  • a connecting sixth conductor and a seventh conductor connecting the second storage end and the second charging end are provided.
  • the charge relay is spaced apart from the discharge relay. At least part of the protection part faces the space with the first insulator, the cooler, and the second insulator interposed therebetween.
  • This breaker can improve operational reliability while suppressing the size increase.
  • FIG. 1 is a structural schematic diagram of a blocking device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a structural schematic diagram showing the configuration of the cutoff device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a structural schematic diagram of another blocking device in the embodiment.
  • FIG. 4 is a structural schematic diagram showing the configuration of the cutoff device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a structural schematic diagram of the blocking device 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a structural schematic diagram showing the configuration of the breaking device 1. As shown in FIG.
  • the interrupting device 1 includes a cooler 2, an insulator 3, a charging relay 4, a discharging relay 5, an insulator 6, a protective part 7, a storage terminal 8, a storage terminal 9, a charging terminal 10, a charging terminal 11, an output terminal 12, and an output. It includes end 13 , conductor 14 , conductor 15 , conductor 16 , conductor 17 , conductor 18 , conductor 19 and conductor 20 .
  • the cooler 2 has a main surface 2A and a main surface 2B opposite to the main surface 2A, and is configured to cool the main surfaces 2A and 2B by water cooling, air cooling, oil cooling, or the like. cooler.
  • An insulator 3 is arranged in contact with the main surface 2A of the cooler 2 . Specifically, the insulator 3 has a surface 3B in contact with the main surface 2A of the cooler 2 and a surface 3A opposite to the surface 3B.
  • a charge relay 4 and a discharge relay 5 are arranged in contact with the insulator 3 on the surface 3A of the insulator 3 .
  • the charge relay 4 has ends 4A and 4B, and the discharge relay 5 has ends 5A and 5B.
  • An insulator 6 is arranged in contact with the main surface 2B of the cooler 2 .
  • the insulator 6 has a surface 6A in contact with the main surface 2B of the cooler 2 and a surface 6B opposite to the surface 6A.
  • a protective portion 7 is arranged in contact with the surface 6A of the insulator 6 .
  • the protective portion 7 has an end 7A and an end 7B.
  • the protection unit 7 conducts between the terminals 7A and 7B when no excessive current flows through the terminals 7A and 7B, and disconnects between the terminals 7A and 7B when excessive current flows through the terminals 7A and 7B. In the embodiment, it is a fuse that is blown by the heat generated by the electric current.
  • FIG. 1 illustrates a state in which a charging relay 4 and a discharging relay 5 are arranged in contact with the insulator 3 as the interrupting device 1 in a substantial embodiment.
  • FIG. 2 shows the interrupting device 1 in a state in which the charging relay 4 and the discharging relay 5 are not arranged in contact with the insulator 3 .
  • the power storage end 8 is connected to the pole 21A of the power storage element 21 .
  • the storage end 9 is connected to the pole 21B of the storage element 21 .
  • the storage element 21 is configured to be charged by supplying a current to the poles 21A, 21B and to be discharged by supplying a voltage from the poles 21A, 21B.
  • the conductor 14 connects the end 7A of the protection portion 7 and the storage end 8.
  • Conductor 15 connects end 7B of protection portion 7 and end 5A of discharge relay 5 .
  • Conductor 16 connects end 7B of protection portion 7 and end 4A of charging relay 4 .
  • a conductor 17 connects the end 5B of the discharge relay 5 and the output end 12 .
  • a conductor 18 connects the four ends 4B of the charging relay and the charging end 10 .
  • a conductor 19 connects the storage end 9 and the output end 13 .
  • a conductor 20 connects the storage end 9 and the charging end 11 .
  • FIGS. 1 and 2 particularly show the paths that conductors 15 , 16 , 19 , 20 pass through insulator 3 , cooler 2 and insulator 6 .
  • a space 22 is provided so as to separate the charging relay 4 and the discharging relay 5 .
  • At least part of the protection part 7 is arranged at a position with the insulator 3 , the cooler 2 and the insulator 6 interposed with respect to the space 22 .
  • each of the charging relay 4, the discharging relay 5, and the protection unit 7 can be efficiently cooled. Furthermore, by interposing the insulator 3, the cooler 2, and the insulator 6 between the protection portion 7 and the space 22, the conductor 15 to which the electric power is supplied from the storage element 21 can be shortened. It is possible to reduce heat generation in the conductor 15 accompanying an increase in the direct current resistance value of the conductor 15 to which a large current is frequently supplied.
  • the circuit breaker 1 even when the charging relay 4, the discharge relay 5, and the protection unit 7 are densely arranged, the temperature rise of the circuit breaker 1 is easily suppressed, and the operation reliability is improved. can be improved.
  • the interrupting device 1 includes the cooler 2, the insulator 3, the charging relay 4, the discharging relay 5, the insulator 6, the protection section 7, the storage terminal 8, the storage terminal 9, the charging terminal 10, and the charging terminal 11. , output 12 , output 13 , conductor 14 , conductor 15 , conductor 16 , conductor 17 , conductor 18 , conductor 19 and conductor 20 .
  • the conductor 14, the conductor 15, the conductor 16, the conductor 17, the conductor 18, the conductor 19, and the conductor 20 are each formed by bending a single copper plate having a large thickness or formed in a straight line. bus bar.
  • the cooler 2 has a generally plate-like shape having wide main surfaces 2A and 2B and end surfaces connected to the main surfaces 2A and 2B and narrower than the main surfaces 2A and 2B.
  • An insulator 3 and an insulator 6 are arranged in contact with the cooler 2 .
  • the insulator 3 and the insulator 6 may both be provided as an insulating layer, or may be a plate-shaped structure made of resin that contacts the cooler 2, or may contact the cooler 2.
  • a housing-like structure including a plate-like structure made of resin may be used.
  • Each of insulator 3 and insulator 6 may be composed of both an insulating layer and a resin structure.
  • the insulator 3 is a device in which the charging relay 4 and the discharging relay 5 have a greater weight than the protective part 7, and the charging relay 4 and the discharging relay 5 are devices that generate mechanical vibration.
  • the insulator 6 may be composed only of an insulating layer and have a lower mechanical rigidity than the insulator 3 .
  • the insulator 3 is in contact with the charging relay 4 and the discharging relay 5 .
  • Insulator 3 may be in contact with exterior body 4C of charge relay 4 and exterior body 5C of discharge relay 5 .
  • insulator 3 may be in contact with ends 4A and 4B of charge relay 4 and insulator 3 may be in contact with ends 5A and 5B of discharge relay 5 .
  • the charging relay 4 is configured so that the ends 4A and 4B are connected or disconnected, and switching between the connected state and the disconnected state is controlled by a control device 53 provided outside the disconnecting device 1.
  • the discharge relay 5 is configured to connect or disconnect the terminals 5A and 5B, and switching between the connected and disconnected states is controlled by the controller 53.
  • the storage end 8 is configured to be connected to the pole 21A of the storage element 21, and the storage end 9 is configured to be connected to the pole 21B of the storage element 21.
  • the storage element 21 is a storage battery having a high voltage such as a lithium battery provided outside the interrupter 1, and the pole 21A may be a positive electrode and the pole 21B may be a negative electrode, or the pole 21A may be a negative electrode and the pole 21B. may be the positive electrode. In this embodiment, the pole 21A will be described as a positive electrode and the pole 21B as a negative electrode.
  • Storage element 21 and interrupting device 1 constitute interrupting system 1S.
  • the charging end 10 and the charging end 11 are configured to be connected to a power feeding device 51 provided outside the interrupting device 1 for charging the storage element 21 .
  • Power supply device 51 is configured to supply power to charging end 10 and charging end 11 .
  • the output end 12 and the output end 13 are configured to be connected to a load 52 that supplies electric power from the storage element 21 .
  • the load 52 is, for example, a driving device such as a motor that drives the vehicle.
  • the output terminal 12 and the output terminal 13 may temporarily supply a very large current to the load 52 . It is a large value compared to the current flowing through
  • the conductor 14 connects the end 7A of the protection portion 7 and the storage end 8.
  • the conductor 14 and the storage terminal 8 are composed of a single conductor.
  • the storage end 8 is configured to be connected to the pole 21A of the storage element 21 .
  • the storage end 8 may be provided with a fixing fastener that allows it to be coupled to the pole 21A. Further, the conductor 14 and the end 7A of the protective portion 7 are connected by a fastening portion for fixing.
  • the conductor 15 connects the end 7B of the protection part 7 and the end 5A of the discharge relay 5 .
  • Conductor 16 connects end 7B of protection portion 7 and end 4A of charging relay 4 .
  • the end 7B and the conductors 15 and 16 are connected by a fixing fastening portion.
  • a conductor 17 connects the end 5B of the discharge relay 5 and the output end 12 .
  • the conductor 17 and the output end 12 are composed of a single conductor.
  • Output end 12 is configured to be connected to load 52 .
  • the output end 12 may be provided with a locking fastener that allows it to be coupled to a load 52 .
  • the end 5A of the discharge relay 5 is located closer to the end 7B of the protective portion 7 than the end 5B of the discharge relay 5 is.
  • a conductor 18 connects the end 4B of the charging relay 4 and the charging end 10 .
  • the conductor 18 and the charging end 10 are composed of a single conductor.
  • the charging end 10 is configured to be connected to the power supply device 51 . Further, the charging end 10 may be provided with a fixing fastening portion that enables coupling to the power supply device 51 .
  • the end 4A of the charging relay 4 is arranged at a position closer to the end 7B of the protection portion 7 than the end 4B of the charging relay 4 is.
  • a conductor 19 connects the storage end 9 and the output end 13 .
  • the conductor 19 and the output end 13 are composed of a single conductor. It is preferable that the output end 13 is provided with a fastening portion for fixing that can be coupled to the load 52 .
  • a conductor 20 connects the storage end 9 and the charging end 11 .
  • the conductor 20 and the charging end 11 are composed of a single conductor.
  • the charging end 11 is provided with a fastening portion for fixing that can be coupled to the power supply device 51 .
  • the conductor 19, the conductor 20, and the electricity storage end 9 are connected by a fixing fastening portion.
  • the connection and fixation with the four ends 4B are connected by the fastening portion for fixation, and the above-mentioned connection and fixation area is brought into contact with the insulator 3 to be in a thermally coupled state.
  • the conductor 15, the conductor 16, the conductor 19, and the conductor 20 are illustrated in the form of penetrating the insulator 3, the cooler 2, and the insulator 6.
  • conductors 15, 16, 19 and 20 do not have to pass through insulator 3, cooler 2 and insulator 6, but are routed from the edges of insulator 3, cooler 2 and insulator 6. It may be provided to connect the members on the main surfaces 2A, 3A of the cooler 2 in a closed state.
  • the bodies of the charging relay 4 and the discharging relay 5, which tend to generate heat due to having an operating coil or the like inside, and the charging relay 4 and the discharging relay 5, which tend to generate heat due to the presence of contact resistance, are separated from each other by the bus bar. is arranged on one main surface 2A of the main surfaces 2A and 2B of the cooler 2 .
  • a protective part 7 in particular a fuse, whose operating characteristics can be adversely affected by heat, is arranged on the main surface 2 B of the cooler 2 .
  • the heat generated from the charging relay 4 and the discharging relay 5 arranged on one main surface 2A of the cooler 2 affects the protective part 7 provided on the opposite main surface 2B of the cooler 2.
  • the members to be cooled are dispersed on both main surfaces 2A and 2B of the cooler 2 in a difficult arrangement. As a result, substantially the entire surface of the cooler 2 acts on cooling, and objects to be cooled such as the charging relay 4, the discharging relay 5, and the protection section 7 are efficiently cooled. Furthermore, between the space 22 separating the charge relay 4 and the discharge relay 5 and the protection unit 7, the insulator 3, the cooler 2, and the insulator 6 are arranged at positions facing the space 22. In particular, the conductor 15 corresponding to the path through which large current and large power are supplied from the storage element 21 to the load 52 can be set short. Therefore, it is possible to suppress heat generation in the conductor 15 that accompanies an increase in DC resistance value of the conductor 15 connected to a position where a large current is frequently supplied from the storage element 21 .
  • the conductors 15 and 16 are preferably arranged in contact with the surface 3A of the insulator 3. As a result, the heat propagated from the charge relay 4 and the discharge relay 5 to the conductors 15 and 16 and the heat generated by the current flowing through the conductors 15 and 16 are efficiently transferred to the cooler 2 through the insulator 3. is transmitted to and heat is dissipated.
  • the conductors 15 and 16 are copper plate-shaped bus bars having a substantially rectangular cross section, and the wide surfaces of the conductors 15 and 16 are preferably configured to contact the insulator 3 . Moreover, the conductors 15 and 16 do not need to be in contact with the insulator 3 over their entire lengths, and a part of the conductors 15 and 16 may be in contact with the insulator 3 .
  • the conductor 15 is preferably shorter than the conductor 16.
  • the conductor 15 corresponds to a path on the positive electrode side through which a large current and a large amount of power are supplied from the storage element 21 to the load 52 .
  • the conductor 16 corresponds to a power supply path on the positive electrode side from the power supply device 51 to the storage element 21, and the period during which a current smaller than the current flowing through the conductor 15 flows is long. Therefore, it is desirable to make the conductor 15 shorter than the conductor 16 in order to reduce the DC resistance and suppress heat generation and loss.
  • the conductor 19 and the conductor 20 may be arranged in contact with the surface 3A of the insulator 3.
  • the heat generated by the current flowing through the conductors 19 and 20 is efficiently transferred to the cooler 2 through the insulator 3 and radiated.
  • the conductors 19 and 20 are copper plate-shaped bus bars having a substantially rectangular cross section, and the wide surfaces of the conductors 19 and 20 are preferably configured to contact the insulator 3 .
  • the conductors 19 and 20 do not need to be in contact with the insulator 3 over their entire lengths, and a part of the conductors 19 and 20 may be in contact with the insulator 3 .
  • the conductor 19 may be shortened as well as the conductor 20.
  • the conductor 19 corresponds to a path on the negative electrode side through which a large current and a large amount of power are supplied from the storage element 21 to the load 52 .
  • the conductor 20 corresponds to the power supply path on the negative electrode side from the power supply device 51 to the storage element 21, and in comparison, the current flowing through the conductor 20 is smaller than the current flowing through the conductor 19 and has a longer period. For this reason, it is desirable to make the conductor 19 shorter than the conductor 20 in order to reduce DC resistance and suppress heat generation and loss.
  • FIG. 4 is a structural schematic diagram of another blocking device 101 in the embodiment of the present disclosure in FIG. 3;
  • FIG. 4 is a structural schematic diagram showing the configuration of the blocking device 101.
  • the interrupting device 101 further includes a charge relay 23 and a discharge relay 24 which are arranged in contact with the surface 3A of the insulator 3 .
  • Discharge relay 24 is configured to connect conductor 19 and output end 13 .
  • Conductor 19 is connected to end 24A of discharge relay 24 and output end 13 is connected to end 24B of discharge relay 24.
  • the charging relay 23 is configured to connect the conductor 20 and the charging end 11 .
  • Conductor 20 is connected to end 23A of charging relay 23 and charging end 11 is connected to end 23B of charging relay 23 .
  • Storage element 21 and blocking device 101 constitute blocking system 101S.
  • FIG. 3 shows a state in which the charge relay 23 and the discharge relay 24 are arranged in contact with the insulator 3 to break the current.
  • FIG. 4 illustrates the interrupting device 101 in a state in which the charge relay 23 and the discharge relay 24 are not arranged in contact with the insulator 3 for convenience of explanation.
  • the charging relay 23 is configured to connect or disconnect the ends 23A and 23B, and switching between the connected state and the disconnected state is controlled by a control device 53 provided outside the disconnecting device 101. .
  • the discharge relay 24 is configured so that the end 24A and the end 24B of the discharge relay 24 are connected or disconnected. controlled by device 53;
  • the output terminal 13 and the charging terminal 11 are connected to the pole 21B corresponding to the negative electrode of the storage element 21 via the charging relay 23 and the discharging relay 24 .
  • connection and disconnection can be switched between both the positive electrode side and the negative electrode side. operation reliability is improved.
  • the charging relay 23 and the discharging relay 24 are preferably arranged in the space 22 here. Moreover, it is preferable that the charging relay 23 is arranged between the discharging relay 24 and the charging relay 4 . Alternatively, charging relay 23 may be arranged adjacent to discharging relay 24 and charging relay 4 .
  • the conductor 19 is shorter than the conductor 15, and the conductor 20 is shorter than the conductor 16.
  • the direct current resistance of the conductors 19 and 20 is suppressed, the heat generated when a large current flows through the conductors 19 and 20 is suppressed, and the effect of heat on the storage element 21 is suppressed.
  • the temperature of the protection unit 7 during operation of the interrupting device 1 may be set to be lower than the temperature of the charging relay 4 and the discharging relay 5 during operation of the interrupting device 1 . Furthermore, the temperature of protection unit 7 during operation of interrupting device 1 may be set to be lower than the temperature of charging relay 23 and discharging relay 24 during operation of interrupting device 1 .
  • the temperature range in which the protection unit 7 can operate normally may be set lower than the temperature range in which the charging relay 4, the discharging relay 5, the charging relay 23, and the discharging relay 24 can normally operate.
  • the upper limit of the temperature range in which protection unit 7 can operate normally may be set lower than the lower limit of the temperature range in which charge relays 4 and 23 and discharge relays 5 and 24 can operate normally.
  • the protection unit 7 is provided on the main surface 2B side of the cooler 2 and is larger than the charging relay 4, the discharging relay 5, the charging relay 23, and the discharging relay 24 that are concentrated on the main surface 2A side of the cooler 2. A rise in temperature is suppressed by obtaining a cooling effect.
  • the blocking device of the present disclosure has the effect of improving operational reliability, and is useful in various vehicle electronic devices.

Abstract

遮断装置は、互いに反対側の第1主面と第2主面とを有する冷却器と、第1主面に接触して設けられた第1絶縁体と、第1絶縁体の第1主面との接触面の反対面に接触配置された充電リレーと第1放電リレーと、第2主面に接触して設けられた第2絶縁体と、第2絶縁体の第2主面との接触面の反対面に接触配置された保護部と、蓄電素子の第1極に接続されるように構成された第1蓄電端と、蓄電素子の第2極に接続されるように構成された第2蓄電端とを含む。充電リレーは空間を介して放電リレーから隔たっている。保護部の少なくとも一部は、第1絶縁体と冷却器と第2絶縁体とを介在して上記空間に対向する。

Description

遮断装置
 本開示は、各種車両用電気機器に使用される遮断装置に関する。
 従来の遮断装置は、基台と、基台に固定された複数のリレーと、リレーに過電流が流れた場合にリレーやリレーに接続されたデバイスを保護するための保護装置とを含む。従来の遮断装置は、複数のリレーの相互の距離を大きく隔てることによって、リレーや保護装置の温度上昇を抑制する。
 上記遮断装置に類似の従来の遮断装置は、例えば特許文献1に開示されている。
国際公開第2020/100612号
 遮断装置は、蓄電素子と共に動作するように構成されている。この遮断装置は、第1主面と第1主面の反対側の第2主面とを有する冷却器と、冷却器の第1主面に接触するように配置された第1絶縁体と、冷却器の第2主面に接触するように配置された第2絶縁体と、第1絶縁体に接触するように配置された充電リレーと、第1絶縁体に接触するように配置された放電リレーと、第2絶縁体に接触するように配置された保護部と、蓄電素子の第1極に接続されるように構成された第1蓄電端と、蓄電素子の第2極に接続されるように構成された第2蓄電端と、第1充電端と、第2充電端と、第1出力端と、第2出力端と、保護部の第1端と第1蓄電端とを接続する第1導体と、保護部の第2端と放電リレーの第1端とを接続する第2導体と、保護部の第2端と充電リレーの第1端とを接続する第3導体と、放電リレーの第2端と第1出力端とを接続する第4導体と、充電リレーの第2端と第1充電端とを接続する第5導体と、第2蓄電端と第2出力端とを接続する第6導体と、第2蓄電端と第2充電端とを接続する第7導体とを備える。充電リレーは放電リレーから空間を介して隔てている。保護部の少なくとも一部は、第1絶縁体と冷却器と第2絶縁体とを介在して上記空間に対向する。
 この遮断装置は大型化を抑制したうえで動作信頼性を向上させることができる。
図1は、本開示の実施の形態における遮断装置の構造概要図である。 図2は、図1に示す遮断装置の構成を示す構造概要図である。 図3は、実施の形態における他の遮断装置の構造概要図である。 図4は、図3に示す遮断装置の構成を示す構造概要図である。
 図1は本開示の実施の形態における遮断装置1の構造概要図である。図2は遮断装置1の構成を示す構造概要図である。
 遮断装置1は、冷却器2と絶縁体3と充電リレー4と放電リレー5と絶縁体6と保護部7と蓄電端8と蓄電端9と充電端10と充電端11と出力端12と出力端13と導体14と導体15と導体16と導体17と導体18と導体19と導体20とを含む。
 冷却器2は、主面2Aと主面2Aの反対面である主面2Bとを有し、主面2A、2Bを冷却するように構成されている水冷式、空冷器、あるいは油冷式等の冷却器である。冷却器2の主面2Aには絶縁体3が接触配置されている。具体的には、絶縁体3は、冷却器2の主面2Aに接触する面3Bと、面3Bの反対側の面3Aとを有する。絶縁体3の面3Aには充電リレー4と放電リレー5とが絶縁体3に接触配置されている。充電リレー4は端4Aと端4Bとを有し、放電リレー5は端5Aと端5Bとを有する。
 また、冷却器2の主面2Bには絶縁体6が接触配置されている。具体的には、絶縁体6は、冷却器2の主面2Bに接触する面6Aと、面6Aの反対側の面6Bとを有する。絶縁体6の面6Aには保護部7が接触配置されている。保護部7は端7Aと端7Bとを有する。保護部7は端7A、7Bに過大な電流が流れていないときに端7A、7B間を導通させ、端7A、7Bに過大な電流が流れると端7A、7B間を非導通にするように構成されており、実施の形態では電流により発生する熱で溶断するヒューズである。
 なお、図1は実質の実施形態における遮断装置1として、充電リレー4と放電リレー5とが絶縁体3に接触配置された状態を図示している。図2では説明の便宜上、充電リレー4と放電リレー5とは絶縁体3に接触配置されていない状態で遮断装置1を図示している。
 蓄電端8は蓄電素子21の極21Aに接続されている。蓄電端9は蓄電素子21の極21Bに接続されている。蓄電素子21は、極21A、21Bに電流を供給することで充電され、かつ極21A,21Bから電圧を供給するように放電するように構成されている。
 導体14は保護部7の端7Aと蓄電端8とを接続する。導体15は保護部7の端7Bと放電リレー5の端5Aとを接続する。導体16は保護部7の端7Bと充電リレー4の端4Aとを接続する。導体17は放電リレー5の端5Bと出力端12とを接続する。導体18は充電リレーの4端4Bと充電端10とを接続する。導体19は蓄電端9と出力端13とを接続する。導体20は蓄電端9と充電端11とを接続する。図1と図2は、導体15、16、19、20が絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを貫通する経路を特に示す。
 ここで、空間22が充電リレー4と放電リレー5とを隔てるように設けられている。保護部7の少なくとも一部は、空間22に対して絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを介在した位置に配置されている。実施の形態では、冷却器2の主面2A、2Bと絶縁体3、6の面3A,3B、6A、6Bに直角の方向D3において、保護部7の少なくとも一部と空間22との間には絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを介在している。すなわち、実施の形態では、方向D3において、保護部7の少なくとも一部は、絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを介して空間22に対向している。
 これにより、冷却器2の一方の主面2Aに配置される充電リレー4および放電リレー5から発せられる熱が冷却器2の反対の主面2Bに設けられる保護部7に影響を及ぼし難くしたうえで、充電リレー4および放電リレー5と保護部7のそれぞれが効率よく冷却されることが可能となる。さらに、保護部7と空間22との間に絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とが介在することで、特に蓄電素子21からの電力が供給される導体15を短くでき、蓄電素子21から大電流が頻繁に供給される導体15の直流抵抗値の増大に伴う導体15における発熱の低減が可能となる。
 この結果として、充電リレー4および放電リレー5や保護部7が密集して配置された場合であっても遮断装置1の温度上昇は抑制されやすくなり、遮断装置1の動作信頼性の向上が可能となる。
 前述の従来の遮断装置は温度上昇の抑制を優先して複数のリレーの相互の距離を大きく隔てた配置とした場合には遮断装置の大型化が伴う。一方で複数のリレーの相互の距離を小さくした配置とした場合には、動作時のリレーや保護装置の温度上昇を伴い易くなり、結果として遮断装置の動作信頼性の低下を招くおそれがある。
 対して、実施の形態における遮断装置1では、充電リレー4および放電リレー5や保護部7が密集して配置された場合であっても遮断装置1の温度上昇は抑制されやすくなり、動作信頼性の向上が可能となる。
 以下において、遮断装置1の詳細について、図1および図2を用いて説明する。先に述べたように遮断装置1は、冷却器2と絶縁体3と充電リレー4と放電リレー5と絶縁体6と保護部7と蓄電端8と蓄電端9と充電端10と充電端11と出力端12と出力端13と導体14と導体15と導体16と導体17と導体18と導体19と導体20とを含む。
 ここで、導体14と導体15と導体16と導体17と導体18と導体19と導体20とは、それぞれが大きな厚みを有した単一の銅板が屈曲して形成あるいは直線状に形成された導体のバスバーである。また、冷却器2は広い主面2A,2Bと、主面2A、2Bに繋がり主面2A、2Bより狭い端面を有する概ね板形状を有する。図中の奥行方向すなわち充電リレー4と空間22と放電リレー5が配列された方向D1に直角で主面2A,2Bに平行な方向D2における冷却器2の幅は、方向D2における上記のバスバーの幅よりも大きい。
 冷却器2には、絶縁体3および絶縁体6が接触配置されている。絶縁体3および絶縁体6は、ともに絶縁層として設けられていても、あるいは、冷却器2に接触する樹脂によって構成された板状の構造体であっても、さらには冷却器2に接触する樹脂によって構成された板状の構造体を含む筐体状の構造体であってもよい。絶縁体3および絶縁体6のそれぞれは絶縁層と樹脂構造体との双方によって構成されていてもよい。特に絶縁体3は、充電リレー4および放電リレー5が保護部7より大きな重量を有した装置であり、かつ、充電リレー4および放電リレー5が機械的振動を発生する装置なので、絶縁体3は樹脂構造体を含んだ構成で充電リレー4および放電リレー5の一部を保持することが望ましい。また、保護部7は例えばヒューズなどが用いられる。よって、絶縁体6は絶縁層のみよりなって絶縁体3よりも機械的剛性が小さい構成であってもよい。
 また、絶縁体3は、充電リレー4および放電リレー5と接触している。絶縁体3は、充電リレー4の外装体4Cおよび放電リレー5の外装体5Cに接触していてもよい。あるいは、絶縁体3は充電リレー4の端4Aと端4Bに接触しており、絶縁体3は放電リレー5の端5Aと端5Bに接触していてもよい。充電リレー4は端4Aと端4Bとを接続状態あるいは遮断状態とするように構成されており、接続状態と遮断状態との切換は遮断装置1の外部に設けられた制御装置53によって制御される。同様に放電リレー5は端5Aと端5Bとを接続状態あるいは遮断状態とするように構成されており、接続状態と遮断状態との切換は制御装置53によって制御される。
 蓄電端8は蓄電素子21の極21Aに接続されるように構成されており、蓄電端9は蓄電素子21の極21Bに接続されるように構成されている。蓄電素子21は遮断装置1の外部に設けられたリチウムバッテリーなどの高い電圧を有する蓄電池であり、極21Aは正電極、極21Bは負電極としてもよく、あるいは、極21Aは負電極、極21Bは正電極としてもよい。本実施例では、極21Aは正電極、極21Bは負電極として説明する。蓄電素子21と遮断装置1とは遮断システム1Sを構成する。
 充電端10と充電端11とは蓄電素子21を充電するための遮断装置1の外部に設けられた給電装置51に接続されるように構成されている。給電装置51は充電端10と充電端11とに電力を供給するように構成されている。また、出力端12と出力端13とは蓄電素子21からの電力を供給する負荷52に接続されるように構成されている。負荷52は、例えば、車両を駆動するモータなどの駆動装置である。ここで、出力端12と出力端13からは一時的に非常に大きな値の電流を負荷52に供給する場合があり、その値は蓄電素子21を充電するために充電端10と充電端11とに流れる電流に比較して大きな値となる。
 導体14は保護部7の端7Aと蓄電端8とを接続する。ここで導体14と蓄電端8とは単一の導体で構成されていることが望ましい。蓄電端8は蓄電素子21の極21Aに接続されるように構成されている。蓄電端8には極21Aに結合することを可能とする固定用締結部が設けられてもよい。また、導体14と保護部7の端7Aとは固定用締結部によって接続されている。
 導体15は保護部7の端7Bと放電リレー5の端5Aとを接続する。また、導体16は保護部7の端7Bと充電リレー4の端4Aとを接続する。ここで、端7Bと導体15および導体16は、固定用締結部によって接続されている。
 導体17は放電リレー5の端5Bと出力端12とを接続する。ここで導体17と出力端12とは単一の導体で構成されていることが望ましい。出力端12は負荷52に接続されるように構成されている。出力端12には負荷52に結合することを可能とする固定用締結部が設けられていてもよい。放電リレー5の端5Bに比べて、放電リレー5の端5Aは保護部7の端7Bに近い位置で配置されている。
 導体18は充電リレー4の端4Bと充電端10とを接続する。ここで導体18と充電端10とは単一の導体で構成されていることが望ましい。充電端10は給電装置51に接続されるように構成されている。そして、充電端10には給電装置51に結合することを可能とする固定用締結部が設けられていてもよい。充電リレー4の端4Bに比べて、充電リレー4の端4Aは保護部7の端7Bに近い位置で配置されている。
 導体19は蓄電端9と出力端13とを接続する。ここで導体19と出力端13とは単一の導体で構成されていることが望ましい。そして、出力端13には負荷52に結合することを可能とする固定用締結部が設けられているとよい。
 導体20は蓄電端9と充電端11とを接続する。ここで導体20と充電端11とは単一の導体で構成されていることが望ましい。そして、充電端11には給電装置51に結合することを可能とする固定用締結部が設けられているとよい。
 また、導体19と導体20および蓄電端9は、固定用締結部によって接続されている。
 導体15と放電リレー5の端5Aとの接続固定、導体17と放電リレー5の端5Bとの接続固定、導体16と充電リレー4の端4Aとの接続固定、および、導体18と充電リレーの4端4Bとの接続固定は固定用締結部によって接続されていて、かつ、上記の接続固定の領域は絶縁体3に接触して熱的に結合状態とされている。
 なお、図1、図2では導体15、導体16、導体19、導体20は、絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを貫通する形態で図示されている。しかしながら、導体15、導体16、導体19、導体20は、絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とを貫通する必要は無く、絶縁体3と冷却器2と絶縁体6の縁から引き回された状態で、冷却器2の主面2A、3A上の部材を接続するよう設けられてよい。
 以上の構成により、内部に動作用のコイルなどを有することで発熱が生じ易い充電リレー4および放電リレー5の本体と、接触抵抗の存在によって発熱が生じ易い充電リレー4および放電リレー5とがバスバーである導体と接続固定されている領域は、冷却器2の主面2A、2Bのうちの一方の主面2Aに配置されている。熱によって動作特性に悪影響が生じる可能性がある特にヒューズである保護部7は冷却器2の主面2Bに配置されている。冷却器2の一方の主面2Aに配置される充電リレー4および放電リレー5から発せられる熱が冷却器2の他方の反対側の主面2Bに位置して設けられる保護部7に影響を及ぼし難くした配置とされたうえで、冷却器2の主面2A、2Bの両面に冷却される部材が分散される。これにより、冷却器2の概ね全面が冷却に作用することとなり、充電リレー4、放電リレー5、保護部7などの冷却対象は効率的に冷却される。さらに、充電リレー4と放電リレー5とを隔てる空間22と保護部7との間には絶縁体3と冷却器2と絶縁体6とが介して空間22に対向した位置に配置されることで、特に蓄電素子21から負荷52に対して大電流と大電力が供給される経路に該当する導体15を短く設定できる。したがって、蓄電素子21から大電流が頻繁に供給される位置に接続されている導体15の直流抵抗値の増大に伴う導体15における発熱の抑制が可能となる。
 この結果として、充電リレー4および放電リレー5や保護部7が密集して配置された場合であっても遮断装置1の温度上昇は抑制されやすくなり、遮断装置1の動作信頼性の向上が可能となる。
 ここでさらに、導体15および導体16は絶縁体3の面3Aに接触配置されていることが好ましい。これにより、充電リレー4および放電リレー5から導体15および導体16に伝搬した熱や、導体15および導体16に電流が流れることに伴って発生する熱は効率よく絶縁体3を介して冷却器2へと伝えられて放熱される。ここで、導体15および導体16は概ね断面を矩形状とした銅板状のバスバーであり、導体15および導体16の幅広面が絶縁体3に接触する構成とするとよい。また、導体15および導体16の全てが全長にわたって絶縁体3に接触する必要はなく、導体15および導体16の一部が絶縁体3に接触していてよい。
 ここではまた、導体15は、導体16よりも短くするとよい。先にも述べたように導体15は蓄電素子21からの負荷52に対して大電流と大電力が供給される正極側の経路に該当する。この一方で導体16は給電装置51から蓄電素子21への正極側の電力供給経路に該当し、導体15に流れる電流よりも小さい電流が流れる期間が長い。このため、直流抵抗を低減して発熱や損失を抑制するために、導体15は導体16よりも短くすることが望ましい。
 また、導体19および導体20は絶縁体3の面3Aに接触配置されていてもよい。導体19および導体20に電流が流れることに伴って発生する熱は効率よく絶縁体3を介して冷却器2へと伝えられて放熱される。導体19および導体20は概ね断面を矩形状とした銅板状のバスバーであり、導体19および導体20の幅広面が絶縁体3に接触する構成とするとよい。また、導体19および導体20の全てが全長にわたって絶縁体3に接触する必要はなく、導体19および導体20の一部が絶縁体3に接触していてもよい。
 また、導体19は、導体20も短くしてもよい。導体19は蓄電素子21からの負荷52に対して大電流と大電力が供給される負極側の経路に該当する。この一方で導体20は給電装置51から蓄電素子21への負極側の電力供給経路に該当し、比較のうえで導体19に流れる電流よりも小さい電流が流れる期間が長い。このため、直流抵抗を低減して発熱や損失を抑制するために、導体19は導体20よりも短くすることが望ましい。
 図3の本開示の実施の形態における他の遮断装置101の構造概要図である。図4は遮断装置101の構成を示す構造概要図である。図3と図4において図1と図2に示す遮断装置1と同じ部分には同じ参照番号を付す。遮断装置101は、絶縁体3の面3Aに接触配置された充電リレー23と放電リレー24とをさらに備える。放電リレー24は導体19と出力端13とを接続するように構成されている。導体19は放電リレー24の端24Aに接続され、出力端13は放電リレー24の端24Bに接続されている。また、充電リレー23は導体20と充電端11とを接続するように構成されている。導体20は充電リレー23の端23Aに接続され、充電端11は充電リレー23の端23Bに接続されている。蓄電素子21と遮断装置101とは遮断システム101Sを構成する。
 ここでも先に説明した図1および図2と同様に、図3は実質の発明の実施形態を示した状態として、充電リレー23と放電リレー24とが絶縁体3に接触配置された状態で遮断装置101を図示しているが、図4では説明の便宜上、充電リレー23と放電リレー24とは絶縁体3に接触配置されていない状態で遮断装置101を図示している。
 充電リレー23は端23Aと端23Bとを接続状態あるいは遮断状態とするように構成されており、接続状態と遮断状態との切換は遮断装置101の外部に設けられた制御装置53によって制御される。同様に放電リレー24は放電リレー24の端24Aと端24Bとを接続状態あるいは遮断状態とするように構成されており、接続状態と遮断状態との切換は遮断装置101の外部に設けられた制御装置53によって制御される。
 出力端13および充電端11は、充電リレー23および放電リレー24を介して蓄電素子21の負電極に相当する極21Bに接続される。これにより、蓄電素子21から負荷52の間、および給電装置51から蓄電素子21の間には、正極側と負極側との双方に接続と遮断とが切り替え可能な状態となり、結果として遮断装置1の動作信頼性は向上する。
 ここでさらに、充電リレー23および放電リレー24は、空間22に配置されることが好ましい。また、充電リレー23は放電リレー24と充電リレー4との間に配置されることが好ましい。あるいは、充電リレー23は放電リレー24と充電リレー4とに隣接して配置されてもよい。そして、導体19は導体15より短く、導体20は導体16より短くしている。
 これにより、導体19および導体20が有する直流抵抗が抑制され、導体19および導体20において大電流が通電した際に生じる発熱は抑制され、蓄電素子21への熱による影響は抑制される。この一方で、導体19および導体20と概ね同じ値の電流が流れる導体15および導体16は、導体19および導体20よりも大きな発熱となるものの、一部が絶縁体6に接触することが可能な導体14と保護部7とが介在した状態で蓄電素子21に接続されている。このため、蓄電素子21への熱による影響は保護部7や導体14によって緩和される。
 またここで、遮断装置1の動作中における保護部7の温度は、遮断装置1の動作中における充電リレー4および放電リレー5の温度よりも低くなるよう設定してもよい。さらには、遮断装置1の動作中における保護部7の温度は、遮断装置1の動作中における充電リレー23および放電リレー24の温度よりも低くなるよう設定してもよい。いいかえると、保護部7が正常に動作可能な温度範囲は、充電リレー4と放電リレー5と充電リレー23と放電リレー24とが正常に動作可能な温度範囲よりも低いレンジで設定してもよい。この場合、保護部7が正常に動作可能な温度範囲の上限は、充電リレー4、23と放電リレー5、24とが正常に動作可能な温度範囲の下限より低く設定してもよい。
 保護部7は冷却器2の主面2B側に設けられ、冷却器2の主面2A側に集中して設けられている充電リレー4、放電リレー5、充電リレー23、放電リレー24よりも大きな冷却効果を得ることで温度の上昇が抑制される。
 本開示の遮断装置は、動作信頼性を向上させることができるという効果を有し、各種車両用電子機器において有用である。
1  遮断装置
2  冷却器
2A  主面(第1主面)
2B  主面(第2主面)
3  絶縁体(第1絶縁体
4  充電リレー(第1充電リレー)
5  放電リレー(第1放電リレー)
6  絶縁体(第2絶縁体)
7  保護部
8  蓄電端(第1蓄電端)
9  蓄電端(第2蓄電端)
10  充電端(第1充電端)
11  充電端(第2充電端)
12  出力端(第1出力端)
13  出力端(第2出力端)
14  導体(第1導体)
15  導体(第2導体)
16  導体(第3導体)
17  導体(第4導体)
18  導体(第5導体)
19  導体(第6導体)
20  導体(第7導体)
21  蓄電素子
21A  極(第1極)
21B  極(第2極極)
22  空間
23  充電リレー(第2充電リレー)
24  放電リレー(第2放電リレー)

Claims (8)

  1. 第1極と第2極とを有する蓄電素子と共に動作するように構成された遮断装置であって、
    第1主面と前記第1主面の反対側の第2主面とを有する冷却器と、
    前記冷却器の前記第1主面に接触するように配置された第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有する第1絶縁体と、
    前記冷却器の前記第2主面に接触するように配置された第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有する第2絶縁体と、
    前記第1絶縁体の前記第2面に接触するように配置されて、第1端と第2端とを有する第1充電リレーと、
    前記第1絶縁体の前記第2面に接触するように配置されて、第1端と第2端とを有する第1放電リレーと、
    前記第2絶縁体の前記第2面に接触するように配置されて、第1端と第2端とを有する保護部と、
    前記蓄電素子の前記第1極に接続されるように構成された第1蓄電端と、
    前記蓄電素子の前記第2極に接続されるように構成された第2蓄電端と、
    第1充電端と、
    第2充電端と、
    第1出力端と、
    第2出力端と、
    前記保護部の前記第1端と前記第1蓄電端とを接続する第1導体と、
    前記保護部の前記第2端と前記第1放電リレーの前記第1端とを接続する第2導体と、
    前記保護部の前記第2端と前記第1充電リレーの前記第1端とを接続する第3導体と、
    前記第1放電リレーの前記第2端と前記第1出力端とを接続する第4導体と、
    前記第1充電リレーの前記第2端と前記第1充電端とを接続する第5導体と、
    前記第2蓄電端と前記第2出力端とを接続する第6導体と、
    前記第2蓄電端と前記第2充電端とを接続する第7導体と、
    を備え、
    前記第1充電リレーは前記第1放電リレーから空間を介して隔てており、
    前記保護部の少なくとも一部は、前記第1絶縁体と前記冷却器と前記第2絶縁体とを介在して前記空間に対向する、
    遮断装置。
  2. 前記第2導体と前記第3導体とは前記第1絶縁体の前記第2面に接触している、
    請求項1に記載の遮断装置。
  3. 前記第2導体は前記第3導体よりも短い、
    請求項1または2に記載の遮断装置。
  4. 前記第6導体と前記第7導体とは前記第1絶縁体の前記第2面に接触している、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の遮断装置。
  5. 前記第6導体は前記第7導体よりも短い、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の遮断装置。
  6. 前記第1絶縁体の前記第2面に接触配置された第2充電リレーと第2放電リレーとをさらに備え、
    前記第2放電リレーは前記第6導体と前記第2出力端とを接続可能なように配置され、
    前記第2充電リレーは前記第7導体と前記第2充電端とを接続可能なように配置されている、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の遮断装置。
  7. 前記第2充電リレーおよび前記第2放電リレーは前記空間に配置されており、
    前記第6導体は前記第2導体より短く、
    前記第7導体は前記第3導体より短い、
    請求項6に記載の遮断装置。
  8. 前記保護部の温度は、前記第1充電リレーと前記第1放電リレーの温度よりも低い、
    請求項1から7のいずれか一項に記載の遮断装置。
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