(57)【要約】  車載用バッテリ充電装置（１）は、孔部（２１）を有する基板（２）と、基板（２）に対向する放熱部（１１）と、孔部（２１）に対向し、放熱部（１１）の基板（２）側に配置された放熱部材（１２）と、補機用バッテリ（９９）を充電する際に走行用バッテリ（９８）が出力する電圧を降圧する降圧部（２２）と、走行用バッテリ（９８）との配線間に備えられたフィルタ部（３）であって、インダクタ（３１）を有し、基板（２）に固定され、インダクタ（３１）において発した熱が孔部（２１）と放熱部材（１２）とを介して放熱部（１１）に放熱されるフィルタ部（３）と、を備えた。
2019207689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔部を有する基板と、
前記基板に対向する放熱部と、
前記孔部に対向し、前記放熱部の前記基板側に配置された放熱部材と、
補機用バッテリを充電する際に走行用バッテリが出力する電圧を降圧する降圧部と、前記走行用バッテリとの配線間に備えられたフィルタ部であって、インダクタを有し、前記基板に固定され、前記インダクタにおいて発した熱が前記孔部と前記放熱部材とを介して前記放熱部に放熱される前記フィルタ部と、
を備えたこと
を特徴とする車載用バッテリ充電装置。
【請求項２】
前記インダクタの一部は、前記孔部を通って前記放熱部に向かって突出すること
を特徴とする請求項１記載の車載用バッテリ充電装置。
【請求項３】
前記走行用バッテリを充電する際に交流電源が出力する電圧を直流電圧に変換する変換部と、前記降圧部及び前記フィルタ部と、が積層されて配置されること
を特徴とする請求項２記載の車載用バッテリ充電装置。
【請求項４】
前記インダクタの一部を内部に収容するとともに、第２放熱部材が内部に充填された容器を備え、
前記第２放熱部材は、前記インダクタと前記容器とに接すること、
を特徴とする請求項２記載の車載用バッテリ充電装置。
【請求項５】
前記容器は、フランジ部を備え、
前記フランジ部は、前記容器の外部と前記放熱部材とが接する状態で前記基板に固定されること
を特徴とする請求項４記載の車載用バッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用バッテリ充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、プラグインハイブリッド車等の車両は、主に動力駆動用の電源として用いられる直流高電圧の電力を出力する走行用バッテリと、主に車載用電装機器作動用の電源として用いられる直流低電圧の電力を出力する補機用バッテリと、を搭載している。このような車両では、走行用バッテリが出力する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより降圧し、走行用バッテリの電力を用いて補機用バッテリを充電することが行われている。補機用バッテリを充電する際、走行用バッテリからＤＣ−ＤＣコンバータに電流が流れるが、この電流により磁気ノイズが発生する。この磁気ノイズを抑制するためにフィルタを設けることが一般的に行われているが、走行用バッテリが出力する電力の高電圧化、大電流化等に伴い、発生する磁気ノイズが増大しており、フィルタ部の更なる技術検討が行われている。【０００３】
例えば、特許文献１には、入力端子と、出力端子と、入力端子に印加された直流入力電圧を所定レベルの直流出力電圧に変換して出力端子に出力する電力変換部と、入力端子と電力変換部との間に接続されたノイズフィルタ部と、両面に絶縁体を有したシールド板と、電力変換部とノイズフィルタ部とシールド板を収納する金属ケースとを備え、電力変換部とノイズフィルタ部とはシールド板を介して積層され、電力変換部の負極側出力端とシールド板と金属ケースとが電気的に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３６２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィルタ部は、磁気ノイズを抑制するために磁性体コアにコイル巻き付けたインダクタを用いることが一般的である。ところが、コイルに流れる電流の大電流化に伴い、コイルが発するジュール熱も増大する。磁性体素材は、磁性体素材自体が一定の温度を超えると磁性体としての特性を失う。したがって、コイルが発するジュール熱により磁性体コアの温度が上昇してしまうと、インダクタのインダクタンスが下がり、十分に磁気ノイズを抑制することができなくなる。
特許文献１に開示されたＤＣ−ＤＣコンバータは、コイルが発するジュール熱を十分に放熱することができないため、磁性体コアの温度が上昇してしまい、インダクタによる磁気ノイズを抑制する性能を維持できないという課題があった。【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するためのもので、磁性体コアの温度上昇を抑え、インダクタによる磁気ノイズを抑制する性能を維持することが可能な車載用バッテリ充電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車載用バッテリ充電装置は、孔部を有する基板と、基板に対向する放熱部と、孔部に対向し、放熱部の基板側に配置された放熱部材と、補機用バッテリを充電する際に走行用バッテリが出力する電圧を降圧する降圧部と、走行用バッテリとの配線間に備えられたフィルタ部であって、インダクタを有し、基板に固定され、インダクタにおいて発した熱が孔部と放熱部材とを介して放熱部に放熱されるフィルタ部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、磁性体コアの温度上昇を抑え、インダクタによる磁気ノイズを抑制する性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置の機能ブロックの構成の一例を示したブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置における基板を、基板面と直行する方向から見た構成の一例を示す外形図である。
【図３】実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置におけるフィルタ部が図２に示した基板に固定された様を、基板面と直行する方向から見た構成の一例を示す外形図である。
【図４】実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置を、図３に示した線分Ｘ−Ｙにおける断面を矢印Ｚの方から見た構成の一例を示す外形図である。
【図５】図５Ａは、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置に、変換部を追加した車載用バッテリ充電装置の機能ブロックの一例を示すブロック図である。図５Ｂは、図５Ａに示した車載用バッテリ充電装置において、変換部と、降圧部及びフィルタ部と、の配置関係の一例を示す外形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１の機能ブロックの構成の一例を示したブロック図である。
図１を用いて、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１の機能ブロックの構成について説明する。
【００１２】
車載用バッテリ充電装置１は、降圧部２２とフィルタ部３とを備える。
【００１３】
降圧部２２は、補機用バッテリ９９を充電する際に走行用バッテリ９８が出力する電圧を降圧する回路である。降圧部２２は、例えば、チョッパ方式に代表されるスイッチング方式により、走行用バッテリ９８が出力する電圧を降圧して補機用バッテリ９９を充電する。
走行用バッテリ９８は、例えば、リチウムイオンバッテリで構成された出力電圧が約４００ボルトの高圧二次電池である。走行用バッテリ９８は、主に車両が走行する際にモータを駆動させるための電力を供給するバッテリである。
補機用バッテリ９９は、例えば、鉛蓄電池で構成された出力電圧が約１２ボルトの低圧二次電池である。補機用バッテリ９９は、主にハイブリッドシステム、ナビゲーションシステム等の車載用電装機器を動作させるための電力を供給するバッテリである。
【００１４】
フィルタ部３は、降圧部２２と、走行用バッテリ９８との配線間に備えられた、走行用バッテリ９８が出力する電圧を降圧する際に発生する磁気ノイズを低減するための磁気ノイズフィルタである。フィルタ部３は２個のコイル３３を有し、２個のコイル３３は、後述するコモンモードチョークコイル３４を形成している。
【００１５】
降圧部２２及びフィルタ部３は、後述する図２に示す基板２に実装される。
フィルタ部３は、ノイズを除去するために基板２上に実装されたＹキャパシタ３５及びＸキャパシタ３７を有する。
【００１６】
図２は、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１における基板２を、基板面と直行する方向から見た構成の一例を示す外形図である。
図３は、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１におけるフィルタ部３が図２に示した基板２に固定された様を、基板面と直行する方向から見た構成の一例を示す外形図である。
図４は、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１を、図３に示した線分Ｘ−Ｙにおける断面を矢印Ｚの方から見た構成の一例を示す外形図である。
図２，３，４を用いて、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１の構成について説明する。
【００１７】
車載用バッテリ充電装置１は、基板２、放熱部１１、放熱部材１２、フィルタ部３、容器１３、第２放熱部材１４、及び、降圧部２２を備える。なお、降圧部２２は、図２，３，４には示されていないが、例えば、図３，４における図の右方における基板２上に実装されている。
【００１８】
基板２は、電気的な配線を行う配線基板である。基板２は、孔部２１を有する。
放熱部１１は、基板２に対向する。放熱部１１は、例えば、基板２を収容するアルミ製のダイカストケースの一部である。放熱部１１は、車載用バッテリ充電装置１の内部で発生した熱の一部を外部に放出する。放熱部１１は、例えば図４のように、冷却水路１９に流れる冷却水により水冷されてもよい。
放熱部材１２は、孔部２１に対向し、放熱部１１の基板２側に配置された、例えば、放熱シートである。放熱部材１２は、放熱部１１に密着している。フィルタ部３で発した熱は、放熱部材１２を介して放熱部１１に伝導され、放熱部１１により放熱される。
【００１９】
フィルタ部３は、コイル３３と磁性体コア３２とからなるインダクタ３１を有する。コイル３３は、コモンモードチョークコイル３４を形成する。コモンモードチョークコイル３４は、ドーナツ状の形状をした磁性体コア３２を芯として、磁性体コア３２の一部位に巻きつけた導線３６と、磁性体コア３２の当該一部位に対向する他部位に巻きつけた導線３６と、により形成された２個のコイル３３を有する。図３において、リブ状に見える部位がコイル３３である。それぞれのコイル３３の巻き方向は、それぞれのコイル３３に同時に電流が流れた際に電磁誘導現象によって発生する磁束の向きが、それぞれ反対方向になる向きに巻かれている。フィルタ部３は、基板２にネジ、ボルト等により固定され、インダクタ３１において発した熱が基板２の孔部２１と放熱部材１２とを介して放熱部１１に放熱される。
【００２０】
インダクタ３１の一部は、基板２の孔部２１を通って放熱部１１に向かって突出している。このように構成することで、基板面に直交する方向において、車載用バッテリ充電装置１を小型化することが可能となる。車載用バッテリ充電装置１は、車両の座席又はリアカーゴルームの下に配置されることが多いため、基板面に直交する方向における小型化は、特に有効である。
【００２１】
容器１３は、インダクタ３１の一部を内部に収容する非導電性の部材である。容器１３は、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等の熱伝導率の高いセラミックスにより形成されている。また、容器１３は、第２放熱部材１４が内部に充填されている。第２放熱部材１４は、例えば熱伝導率の高いシリコーンにより形成されている。第２放熱部材１４は、容器１３に収容されたインダクタ３１と容器１３とに接する。コイル３３には大容量の電流が流れるため、コイル３３に使用する導線３６は、線径が例えば１．６ミリメールという太い導線３６を用いることが一般的であり、容器１３とコイル３３との間で十分な当接面を得ることが難しい。しかしながら、上述のように容器１３が第２放熱部材１４により充填されることで、インダクタ３１において発した熱は、第２放熱部材１４を介して、容器１３に確実に伝達される。また、第２放熱部材１４がシリコーンで形成されることで、耐振動性が向上し、インダクタ３１において発した熱は、車両走行時においても安定して第２放熱部材１４を介して、容器１３に確実に伝達されるようになる。
【００２２】
容器１３は、フランジ部１５を備える。フランジ部１５は、容器１３の外部と放熱部材１２とが接する状態で基板２に固定される。このように構成することで、フィルタ部３だけでなく容器１３も基板２に固定されるため、耐振動性が向上し、フィルタ部３が基板２から剥がれることを抑止できる。また、このように構成することで、インダクタ３１において発した熱は、車両走行時においても安定して第２放熱部材１４、容器１３、放熱部材１２を介して、放熱部１１に確実に伝達され、放熱されるようになる。図１に示したようにインダクタ３１と放熱部１１との間にはもともとＹキャパシタ３５が基板２上に実装されているが、このように構成することで、さらに、インダクタ３１と放熱部１１との間の浮遊静電容量が増大し、インダクタ３１のノイズフィルタ効果が向上する。
【００２３】
以上、実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１の構成について、図２，３，４を用いて説明したが、この限りではない。
【００２４】
例えば、容器１３のフランジ部１５は、必須な構成ではない。例えば、容器１３は、基板２と固定するためのフランジを設けずに、放熱部１１に配置された放熱部材１２を挟み込んで放熱部１１に固定されてもよい。
【００２５】
また、例えば、容器１３及び第２固定部材は、必須な構成ではない。例えば、放熱部１１に配置された放熱部材１２が、インダクタ３１と直接当接してもよい。
【００２６】
また、例えば、インダクタ３１の一部が基板２の孔部２１を通って放熱部１１に向かって突出している必要はない。インダクタ３１において発した熱が基板２の孔部２１と放熱部材１２とを介して放熱部１１に放熱される構造であれば、必ずしもインダクタ３１の一部が基板２の孔部２１から突出していなくても構わない。
【００２７】
以上のように、車載用バッテリ充電装置１は、孔部２１を有する基板２と、基板２に対向する放熱部１１と、孔部２１に対向し、放熱部１１の基板２側に配置された放熱部材１２と、補機用バッテリ９９を充電する際に走行用バッテリ９８が出力する電圧を降圧する降圧部２２と、走行用バッテリ９８との配線間に備えられたフィルタ部３であって、インダクタ３１を有し、基板２に固定され、インダクタ３１において発した熱が孔部２１と放熱部材１２とを介して放熱部１１に放熱されるフィルタ部３と、備えた。
このように構成することで、磁性体コア３２の温度上昇を抑えることでインダクタ３１のインダクタンスの低下を抑えることが可能となるため、フィルタ部３における磁気ノイズを抑制する性能を維持できる。
【００２８】
実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１は、走行用バッテリ９８を充電する際に交流電源９７が出力する電圧を直流電圧に変換する変換部２３を備えてもよい。
【００２９】
図５Ａは、これまで説明した実施の形態１に係る車載用バッテリ充電装置１に、変換部２３を追加した車載用バッテリ充電装置１の機能ブロックの一例を示すブロック図である。
図５Ａにおいて、交流電源９７は、例えば、交流電圧１００ボルトから２２０ボルトの家庭用電源である。車両がプラグインハイブリッド車等のハイブリッド車である場合、交流電源９７は、家庭用電源に限らず、車両が走行する際にガソリン、軽油等の化学エネルギーにより駆動するモータの回転を動力源とした、オルタネータであっても構わない。
変換部２３は、交流電源９７が出力する交流電圧を直流電圧に変換して、走行用バッテリ９８を充電する。
【００３０】
図５Ｂは、図５Ａに示した車載用バッテリ充電装置１において、変換部２３と、降圧部２２及びフィルタ部３と、の配置関係の一例を示す外形図である。
図５Ｂにおいて、車載用バッテリ充電装置１は、変換部２３と、降圧部２２及びフィルタ部３とが積層されて配置されている。図５Ｂに示したように、車載用バッテリ充電装置１の内部は、変換部２３と、降圧部２２及びフィルタ部３との間において、放熱部１１等により変換部収容部２５と降圧部収容部２４とに仕切られていても構わない。
車載用バッテリ充電装置１は、車両の座席又はリアカーゴルームの下に配置されることが多いため、特に、変換部２３と、降圧部２２及びフィルタ部３とを積層して配置する場合、降圧部２２及びフィルタ部３と、が積層される方向において小型化する必要があり、インダクタ３１の一部が基板２の孔部２１を通って放熱部１１に向かって突出する構造は有効である。
【００３１】
なお、この発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明に係る車載用バッテリ充電装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  車載用バッテリ充電装置、２  基板、３  フィルタ部、１１  放熱部、１２  放熱部材、１３  容器、１４  第２放熱部材、１５  フランジ部、１９  冷却水路、２１  孔部、２２  降圧部、２３  変換部、２４  降圧部収容部、２５  変換部収容部、３１  インダクタ、３２  磁性体コア、３３  コイル、３４  コモンモードチョークコイル、３５  Ｙキャパシタ、３６  導線、３７  Ｘキャパシタ、９７  交流電源、９８  走行用バッテリ、９９  補機用バッテリ。
【図１】
2019207689.tif 000003
【図２】
2019207689.tif 000004
【図３】
2019207689.tif 000005
【図４】
2019207689.tif 000006
【図５】
2019207689.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月27日(2020.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る車載用バッテリ充電装置は、孔部を有する基板と、基板に対向する放熱部と、孔部に対向し、放熱部の基板側に配置された放熱部材と、補機用バッテリを充電する際に走行用バッテリが出力する電圧を降圧する降圧部と、走行用バッテリとの配線間に備えられたフィルタ部であって、インダクタを有し、インダクタの一部が孔部を通って放熱部に向かって突出するように基板に固定され、インダクタにおいて発した熱が孔部と放熱部材とを介して放熱部に放熱されるフィルタ部と、を備え、走行用バッテリを充電する際に交流電源が出力する電圧を直流電圧に変換する変換部と、降圧部及びフィルタ部と、が積層されて配置されるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔部を有する基板と、
前記基板に対向する放熱部と、
前記孔部に対向し、前記放熱部の前記基板側に配置された放熱部材と、
補機用バッテリを充電する際に走行用バッテリが出力する電圧を降圧する降圧部と、前記走行用バッテリとの配線間に備えられたフィルタ部であって、インダクタを有し、前記インダクタの一部が前記孔部を通って前記放熱部に向かって突出するように前記基板に固定され、前記インダクタにおいて発した熱が前記孔部と前記放熱部材とを介して前記放熱部に放熱される前記フィルタ部と、
を備え、
前記走行用バッテリを充電する際に交流電源が出力する電圧を直流電圧に変換する変換部と、前記降圧部及び前記フィルタ部と、が積層されて配置されること
を特徴とする車載用バッテリ充電装置。
【請求項２】
前記インダクタの一部を内部に収容するとともに、第２放熱部材が内部に充填された容器を備え、
前記第２放熱部材は、前記インダクタと前記容器とに接すること、
を特徴とする請求項１記載の車載用バッテリ充電装置。
【請求項３】
前記容器は、フランジ部を備え、
前記フランジ部は、前記容器の外部と前記放熱部材とが接する状態で前記基板に固定されること
を特徴とする請求項２記載の車載用バッテリ充電装置。
【国際調査報告】
2019207689.tif 000008
2019207689.tif 000009
2019207689.tif 000010