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公開番号2021089985
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210610
出願番号2019219848
出願日20191204
発明の名称回路構成体
出願人株式会社オートネットワーク技術研究所,住友電装株式会社,住友電気工業株式会社
代理人特許業務法人笠井中根国際特許事務所,個人,個人
主分類H05K 7/20 20060101AFI20210514BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】より効率よく発熱部品の放熱を実現できる新規な構造の回路構成体を提供する。
【解決手段】通電により発熱する発熱部品を構成するメインリレー14と、発熱部品を構成するメインリレー14の接続部である第一電力端子50,第二電力端子52に接続される通電部材を構成するメインリレー入力側バスバー64a,メインリレー出力側バスバー64bと、メインリレー入力側バスバー64a,メインリレー出力側バスバー64bに締結される締結部材76とを含み、締結部材76が放熱フィン76Bを有している回路構成体10である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
通電により発熱する発熱部品と、
前記発熱部品の接続部に接続される通電部材と、
前記通電部材を締結する締結部材とを含み、
前記締結部材が放熱フィンを有している回路構成体。
続きを表示(約 470 文字)【請求項2】
前記締結部材がボルトを含んで構成されており、前記ボルトの頭部の中央部分に締結用工具の嵌合穴が設けられている請求項1に記載の回路構成体。
【請求項3】
前記放熱フィンが前記締結部材に一体形成されている請求項1または請求項2に記載の回路構成体。
【請求項4】
前記締結部材と別体形成された前記放熱フィンが、前記締結部材に対して離脱不能に組み付けられており、前記締結部材の締結により前記放熱フィンが前記締結部材に固定される請求項1または請求項2に記載の回路構成体。
【請求項5】
前記締結部材が、前記通電部材を前記発熱部品の前記接続部に締結している請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回路構成体。
【請求項6】
前記発熱部品と前記通電部材と前記放熱フィンを有する前記締結部材を収容するケースをさらに含み、前記ケースには、前記放熱フィンに対向する壁部において、複数のスリット状の通気孔が設けられている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回路構成体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、発熱部品を有する回路構成体に関する。
続きを表示(約 9,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、通電により発熱するリレーやヒューズ等の発熱部品を備えた回路構成体においては、発熱部品の熱を放熱するための放熱構造が設けられる場合がある。例えば、特許文献1には、ケース内に収容されたリレーの接続部とケース外に配置されたバッテリーの接続端子とを接続するバスバーの中間部分を利用して、リレーの放熱を行う構造が提案されている。具体的には、リレーを収容するケース外に延出されたバスバーの中間部を絶縁性放熱シートを介してシャーシや電源装置全体を収容する筐体等に当接させることで、リレーで発生した熱をシャーシや筐体に熱伝導して放熱する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−79093号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、特許文献1の構造では、リレーとバッテリーを接続する通電部を構成するバスバーの中間部に放熱構造が設けられていることから、リレーの接続部と放熱部分との距離が大きくなることが避けられない。そのため、リレーでの発熱を効率よく放熱できていないという問題を内在していた。
【0005】
そこで、より効率よく発熱部品の放熱を実現できる新規な構造の回路構成体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の回路構成体は、通電により発熱する発熱部品と、前記発熱部品の接続部に接続される通電部材と、前記通電部材に締結される締結部材とを含み、前記締結部材が放熱フィンを有している回路構成体である。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、より効率よく発熱部品の放熱を実現する回路構成体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本開示の実施形態1に係る回路構成体を示す全体斜視図である。
図2は、バッテリーから負荷に至る経路における電気的構成を概略的に示す図である。
図3は、図1に示す回路構成体の分解斜視図である。
図4は、図1に示す回路構成体の平面図である。
図5は、図1に示す締結部材の斜視図である。
図6は、図5に示す締結部材を水平方向に切断した図である。
図7は、図1に示す締結部材の変形例を示す断面図であって、締結前後を示す図である((a)締結前、(b)締結後)。
図8は、本開示の実施形態2に係る回路構成体を示す全体斜視図であって、図1に相当する図である。
図9は、本開示の実施形態3に係る回路構成体を示す全体斜視図の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<本開示の実施形態の説明>
最初に、本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の回路構成体は、
(1)通電により発熱する発熱部品と、前記発熱部品の接続部に接続される通電部材と、前記通電部材を締結する締結部材とを含み、前記締結部材が放熱フィンを有している回路構成体である。
【0010】
本開示の回路構成体によれば、発熱部品の発熱部位となる接続部に直接接続される通電部材の締結用に用いられる締結部材が放熱フィンを有している。そのため、発熱部品と放熱部分との距離が大きくなる従来構造に比して、発熱部品の近傍で、通電部材に伝熱された熱を締結部材の放熱フィンを通じて速やかに放熱することができる。しかも、通電部材を締結する締結部材が放熱フィンを有していることから、もともと必要であった締結部材を改良することにより、部品点数の増大や回路構造体の構造の複雑化を伴うことなく、効率的な放熱構造を構築することができる。
【0011】
なお、発熱部品には、リレーやヒューズ等の通電により発熱する部品が含まれる。放熱フィンについては、締結部材に設けられているものであれば、任意の形状が採用可能であり、締結部材に対して一体的に設けられたものや、締結部材に離脱不能に組み付けられたものを含む。締結部材としては、通電部材の締結用に用いられ得るものであれば、周知のいずれの締結部材も採用可能であり、ボルトやリベット等が有利に採用され得る。加えて、通電部材は、発熱部品の接続部に接続されているため、発熱部品の熱が有利に伝熱されるものであるが、発熱部品の接続部に接続された通電部材は、通電可能な部材であればよく、発熱部品の接続部と他部材との間の通電用として用いられるものの他、他部材に接続されず単に放熱用に用いられるものも含まれる。
【0012】
(2)前記締結部材がボルトを含んで構成されており、前記ボルトの頭部の中央部分に締結用工具の嵌合穴が設けられていることが好ましい。これにより、ボルトの頭部の外周部分が締結用工具との嵌合形状に制限されることがない。その結果、放熱フィンの表面積を拡大したり、放熱フィンの形状を周囲のスペースの形状に対応した任意の形状とすることも可能となり、放熱フィンの設計自由度の向上を図ることができる。
【0013】
(3)前記放熱フィンが前記締結部材に一体形成されていることが好ましい。放熱フィンを有する締結部材の取り扱いが容易となり、作業性の向上を図ることができるからである。
【0014】
(4)上記(1)または(2)において、前記締結部材と別体形成された前記放熱フィンが、前記締結部材に対して離脱不能に組み付けられており、前記締結部材の締結により前記放熱フィンが前記締結部材に固定されることが好ましい。放熱フィンを予め締結部材とは別体として形成できることから、放熱フィンを締結部材に一体形成する場合に比して、任意の形状の放熱フィンを簡単に作成でき、型費用等のコストの低減を図ることができる。しかも、別体形成された放熱フィンは締結部材に対して離脱不能に組み付けられていることから、締結作業における作業性の向上も図られている。さらに、締結部材の締結により放熱フィンが締結部材に対して固定することができることから、完成品における放熱フィンの安定性も確保されている。
【0015】
(5)前記締結部材が、前記通電部材を前記発熱部品の前記接続部に締結していることが好ましい。締結部材が発熱部品の接続部への通電部品の締結用に用いられることから、発熱部品の発熱部位の最も近傍に放熱フィンを配設することができ、一層効率よく発熱部品の放熱を実現できるからである。
【0016】
(6)前記発熱部品と前記通電部材と前記放熱フィンを有する前記締結部材を収容するケースをさらに含み、前記ケースには、前記放熱フィンに対向する壁部において、複数のスリット状の通気孔が設けられていることが好ましい。放熱フィンから伝熱される発熱部品の熱を通気孔を通じてさらにケース外部に伝熱させることができる。また空気の対流を利用した発熱部品の放熱を効率よく実現できる。しかも、通気孔がスリット状とされていることから、通気性を確保しつつ表面張力を利用した防水性も担保し得る。なお、放熱フィンに対向する壁部とは、放熱フィンの側方や上方、更には下方に配置された壁部をいずれも含むものである。
【0017】
<本開示の実施形態の詳細>
本開示の回路構成体の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0018】
<実施形態1>
以下、本開示の実施形態1について、図1から図6を参照しつつ説明する。回路構成体10は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両(図示せず)に搭載されている。回路構成体10は、例えば図2に示すように、走行用バッテリーを発熱部品であるメインリレー14を介して車両側負荷16に接続するために用いられる。ここで、走行用バッテリーとはバッテリー12のことであり、車両を走行させるモータ(図示せず)に電力を供給させるバッテリーとして利用される。なお、回路構成体10は、任意の向きで配置することができるが、以下では、図1に示すZ方向を上方、Y方向を幅方向、X方向を前方として説明する。さらに、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略する場合がある。
【0019】
<回路構成体10の概要>
回路構成体10は、図2に示すように、正極側に設けられた回路構成体10aと負極側に設けられた回路構成体10bを備えている。回路構成体10aの入力側には、バッテリー12の正極側が接続されており、回路構成体10bの入力側には、バッテリー12の負極側が接続されている。回路構成体10aの出力側には、車両側負荷16の正極側が接続されており、回路構成体10bの出力側には、車両側負荷16の負極側が接続されている。回路構成体10aと回路構成体10bの入力側と出力側の間にはそれぞれ、バッテリー12を車両側負荷16に接続するメインリレー14が接続されている。加えて、メインリレー14にはそれぞれ、プリチャージリレー18およびプリチャージ抵抗20がメインリレー14をバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路22が接続されている。なお、本開示の実施形態1では、図2に示すように、プリチャージ抵抗20は、プリチャージリレー18の入力側に接続されている。さらに、メインリレー14とプリチャージリレー18はいずれも、励磁コイルの通電状態で接点部を移動させて接点部をON/OFFに切り換えるリレーであり、図示しない制御回路によりON/OFF制御がなされている。以上述べてきたように、回路構成体10aと回路構成体10bは略同一構造とされている。
【0020】
<バッテリー12>
バッテリー12は、充電可能な複数の二次電池を直列に接続して出力電圧を高く、例えば100V〜400Vとしている。また、複数の二次電池を並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。この二次電池には、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素電池などが使用できる。また、二次電池に代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ(EDLC)等のキャパシタを利用することもできる。本明細書において二次電池にはキャパシタも含む。
【0021】
<車両側負荷16>
車両側負荷16は、例えば、静電容量を200μF〜5000μFとする大容量のコンデンサを含んでいる。このコンデンサが完全に放電された状態でメインリレー14がON状態に切り換えられると、コンデンサを充電するために瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。極めて大きなチャージ電流はメインリレー14の接点部を損傷させる原因となることから、チャージ電流による弊害を防止するために、プリチャージ回路22を設けている。本開示の実施形態1では、図2に示すように、メインリレー14と並列にプリチャージ回路22を設けている。プリチャージ回路22は、車両側負荷16のコンデンサのチャージ電流を制限するために、プリチャージリレー18と直列にプリチャージ抵抗20を接続している。プリチャージ抵抗20は、プリチャージリレー18およびメインリレー14をONに切り換えた状態で、車両側負荷16のコンデンサの充電電流を小さく制限する。
【0022】
<回路構成体10>
回路構成体10は、例えば図1および図3に示すように、車両搭載時において下方に位置するロアケース24aと上方に位置するアッパケース24bを備えており、ロアケース24aとアッパケース24bによって収容ケース24が構成されている。ロアケース24aとアッパケース24bが組み付けられた状態において、その内部にはバッテリー12や車両側負荷16とメインリレー14やプリチャージ回路22を接続する各種バスバーが収容されている。
【0023】
<ロアケース24a>
ロアケース24aは、絶縁性の合成樹脂を所定の形状に射出成型してなる。ロアケース24aを構成する合成樹脂は、ガラスファイバー等のフィラーを含んでいてもよい。ロアケース24aは、全体として上方に向かって開口する略矩形箱体形状をなしている。図3および図4に示すように、ロアケース24aの周縁部の4つの辺の周方向に離隔する4〜6箇所にはそれぞれ上方に向かって突出する係合部26が設けられている。
【0024】
<アッパケース24b>
アッパケース24bは、絶縁性の合成樹脂を所定の形状に射出成型してなる。アッパケース24bを構成する合成樹脂は、ガラスファイバー等のフィラーを含んでいてもよい。アッパケース24bは、例えば図3に示すように、略横長矩形の平板状とされた上壁28の外周縁部に、下方に突出する周壁30が形成された、下方に開口する略箱体形状を有している。図3および図4に示すように、アッパケース24bの4つの辺の周壁30にはそれぞれロアケース24aの係合部26に対応する位置に、図示しない切欠状の被係合部が設けられている。アッパケース24bの上壁28の前方側および後方側(図4中、下方側および上方側)の幅方向(Y方向)に離隔する3箇所にはそれぞれ、本開示の回路構成体10を例えば図示しない車両の所定箇所に固定するためのボルト締結部34が設けられている。
【0025】
図3および図4に示すように、回路構成体10の幅方向(Y方向)の一方側(図4中、左側)には、正極側に設けられた回路構成体10aが設けられており、回路構成体10の幅方向(Y方向)の他方側(図4中、右側)には、負極側に設けられた回路構成体10bが設けられている。上述のように、回路構成体10aと回路構成体10bは略同一構造とされていることから、ここでは、回路構成体10aを例にとって説明を行うことにする。
【0026】
図1,図3および図4に示すように、回路構成体10aが形成されているアッパケース24bの上壁28の上面には、後方側(図4中、上方側)から、プリチャージリレー装着部36やプリチャージ抵抗装着部38やメインリレー装着部40が上方に向かって開口して形成されている。プリチャージリレー装着部36やプリチャージ抵抗装着部38やメインリレー装着部40に対して、プリチャージリレー18やプリチャージ抵抗20やメインリレー14が装着されている。メインリレー装着部40の周縁部における幅方向(Y方向)に対向する位置には、一方の側(図4中、右側)に2つのボルト締結部42が設けられ、他方の側(図4中、左側)に1つのボルト締結部42が設けられている。また、図3に示すように、回路構成体10aが形成されているアッパケース24bの上壁28の上面における前方側(図3中、右斜め下方側)には、幅方向(Y方向)に離隔して長さ方向(X方向)に延びる平面視で矩形状の一対のメインリレー用バスバー載置部44a,44bが設けられている。一対のメインリレー用バスバー載置部44a,44bの前端部には、円環状のナット46が収容されたメインリレー用バスバー固定部48が設けられている。
【0027】
<メインリレー14>
発熱部品であるメインリレー14は、その内部に図示しない接点部およびコイル部を有する、いわゆる機械式のものである。例えば図3に示すように、メインリレー14の前面には、接続部を構成する第一電力端子50と第二電力端子52が幅方向(Y方向)に並んで設けられている。第一電力端子50と第二電力端子52に電流を流すことにより、メインリレー14の接点部で熱が発生し、第一電力端子50および第二電力端子52に熱伝導されるようになっている。第一電力端子50および第二電力端子52にはそれぞれ、ねじ孔54が形成されている。図3および図4に示すように、メインリレー14の下端部の3箇所には、上方から見て略矩形平板状をなす脚部56が外方に向かって突設されている。脚部56にはボルト58が挿通されるボルト挿通孔60が貫設されている。また、メインリレー14の下端部の四隅のうち脚部56が設けられていない箇所には、幅方向(Y方向)外方に向かって突出するコネクタ収容部62が設けられている。このコネクタ収容部62に図示しない外部コネクタが装着されることにより、メインリレー14のON/OFFが切り換えられるようになっている。
【0028】
<正極バスバー64および負極バスバー66>
図1,図3および図4に示すように、回路構成体10aに設けられたメインリレー14には通電部材を構成する正極バスバー64が接続されており、回路構成体10bに設けられたメインリレー14には通電部材を構成する負極バスバー66が接続されている。なお、正極バスバー64および負極バスバー66は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。正極バスバー64および負極バスバー66を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高く、電気抵抗の低い金属を適宜に選択することができる。上述のように、回路構成体10aと回路構成体10bは略同一構造とされていることから、ここでは、回路構成体10aの正極バスバー64を例にとって説明を行うことにする。正極バスバー64を構成するメインリレー入力側バスバー64aとメインリレー出力側バスバー64bはいずれもL字状に屈曲形成されており、メインリレー14側の一端部が上方に向かって延び出して、メインリレー14の前面に平行になるように形成されている。メインリレー14側の一端部がそれぞれ、後述する締結部材76を用いて第一電力端子50,第二電力端子52に締結されて電気的に接続される第一電力端子接続部68,第二電力端子接続部70となっている。メインリレー入力側バスバー64aとメインリレー出力側バスバー64bの他方側の端部は長さ方向前方(X方向)に向かって延び出しており、それぞれ、バッテリー12の正極側に接続されるバッテリー接続部72と、車両側負荷16の正極側に接続される車両側負荷接続部74を形成している。
【0029】
<締結部材76>
締結部材76は、図5および図6に示すように、ボルト78を含んで構成されている。すなわち、締結部材76は、先端部側にボルト78を構成する六角柱形状の頭部78Aを有し、基端部側にボルト78を構成する円柱形状のねじ部78Bを有している。ボルト78の頭部78Aの先端部の中央部分には、図示しない締結用工具である六角レンチ用の六角断面形状の嵌合穴80が外方に向かって開口しかつ頭部78Aの長手方向の略全長に亘って設けられている。なお、理解を容易とするため、図6では、ボルト78の頭部78Aを仮想線で記載している。加えて、締結部材76は、ボルト78の頭部78Aの基端部から軸直角方向に向かって突出する円環状のフランジ状部76Aと、フランジ状部76Aからボルト78の頭部78Aの先端部に到らない位置まで設けられた放熱フィン76Bと、を有している。放熱フィン76Bは、軸方向から見て格子状とされており、全体として円柱形状を有している。このように、本実施形態では、放熱フィン76Bが締結部材76に一体形成されている。放熱フィン76Bは何れも金属製とされている。放熱フィン76Bを構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高く、電気抵抗の低い金属を適宜に選択することができる。放熱フィン76Bは、鋳造、切削加工等、公知の手法により所定の形状に形成されている。
【0030】
<本実施形態の組付方法>
本実施形態の組付方法について以下に簡単に説明する。本実施形態の組付方法についても、上述のように回路構成体10aを例にとって説明を行うことにする。はじめに、ロアケース24aに対して、バッテリー12や車両側負荷16とメインリレー14やプリチャージ回路22を接続する各種バスバーを配設する。このようなロアケース24aを覆蓋するようにアッパケース24bを上方から装着する。これにより、ロアケース24aの係合部26がアッパケース24bの被係合部に係合されて相互に固定される。次に、メインリレー14の脚部56を、アッパケース24bのメインリレー装着部40の周縁部に設けられたボルト締結部42に対して載置し、脚部56をボルト締結部42に固定する。続いて、メインリレー入力側バスバー64aのバッテリー接続部72とメインリレー出力側バスバー64bの車両側負荷接続部74をそれぞれ、メインリレー用バスバー載置部44a,44b上に載置する。この状態で、メインリレー入力側バスバー64aの第一電力端子接続部68とメインリレー出力側バスバー64bの第二電力端子接続部70をそれぞれ、メインリレー14の第一電力端子50と第二電力端子52にボルト締結する。より詳細には、締結部材76のねじ部78Bをそれぞれ、第一電力端子接続部68と第二電力端子接続部70に貫設されたボルト挿通孔を挿通して第一電力端子50と第二電力端子52のねじ孔54に挿入する。続いて、図示しない六角レンチ等の締結用工具を締結部材76の嵌合穴80に差し込んで回転することにより、締結部材76によって第一電力端子接続部68と第二電力端子接続部70がそれぞれ第一電力端子50と第二電力端子52にボルト締結されるようになっている。併せて、メインリレー入力側バスバー64aのバッテリー接続部72とメインリレー出力側バスバー64bの車両側負荷接続部74をそれぞれ、ボルト58を用いてメインリレー用バスバー固定部48に対してボルト締結する。最後に、アッパケース24bのプリチャージリレー装着部36やプリチャージ抵抗装着部38に対してプリチャージリレー18やプリチャージ抵抗20を装着して、本実施形態の回路構成体10が完成する。なお、この回路構成体10は、アッパケース24bの6箇所に設けられたボルト締結部34を用いて例えば図示しない車両の所定箇所に固定することができるようになっている。
(【0031】以降は省略されています)

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