(57)【要約】【課題】簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制する。【解決手段】蓄電ユニット１０は、蓄電部２１と、蓄電部２１の放電制御が可能な基板５０と、基板５０に実装され、蓄電部２１に対して伝熱的に配された発熱部品５５と、を備える。【選択図】図２
2019192486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電部と、
前記蓄電部の放電制御が可能な基板と、
前記基板に実装され、前記蓄電部に対して伝熱的に配された発熱部品と、を備える蓄電ユニット。
【請求項２】
前記発熱部品と前記蓄電部との間に配されて前記発熱部品の熱を前記蓄電部に伝える伝熱材を備える請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項３】
前記伝熱材は、前記基板と前記蓄電部との間に充填されている請求項２に記載の蓄電ユニット。
【請求項４】
前記基板と前記蓄電部との間を仕切り、前記蓄電部の位置を保持する保持部材を備え、
前記保持部材には、前記伝熱材を受ける凹部が形成されている請求項２又は請求項３に記載の蓄電ユニット。
【請求項５】
前記基板には、複数の前記発熱部品が実装され、
前記伝熱材は、複数の前記発熱部品及び前記複数の蓄電部に接触している請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。
【請求項６】
前記基板及び前記蓄電部を収容するユニットケースを備え、
前記ユニットケースは、前記基板に対して空間を空けて対向する対向部と、前記基板と前記対向部との間に空間を空けた状態で前記基板を支持する支持部とを備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。
【請求項７】
前記蓄電部は、車両の主電源からの電力の供給を受けており、
前記発熱部品は、前記主電源と前記蓄電部との間の電力供給経路に配される抵抗である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。
【請求項８】
複数の前記蓄電部が前記基板における前記発熱部品の搭載面に沿って並んで配されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の蓄電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、蓄電ユニットに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温時の性能低下を抑制可能な蓄電ユニットが知られている。特許文献１は、リチウム二次電池のバッテリーパック内部に加熱用ヒータを内蔵している。リチウム二次電池は低温時の充電効率が低いため、温度が低い場合には、加熱用ヒータにより所定の温度まで加熱するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の構成では、低温時にリチウム二次電池を加熱するためのヒータが必要であるため、ヒータの分だけ部品点数が多くなってバッテリーパックが大型化するとともに、回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載された蓄電ユニットは、蓄電部と、前記蓄電部の放電制御が可能な基板と、前記基板に実装され、前記蓄電部に対して伝熱的に配された発熱部品と、を備える。
本構成によれば、発熱部品の熱が蓄電部に伝わることで、蓄電部を加熱するためのヒータを設けなくても発熱部品の熱で蓄電部を加熱することができるため、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。
【０００７】
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記発熱部品と前記蓄電部との間に配されて前記発熱部品の熱を前記蓄電部に伝える伝熱材を備える。
このようにすれば、発熱部品の熱は、伝熱材を介して蓄電部に伝えることができる。
【０００８】
前記伝熱材は、前記基板と前記蓄電部との間に充填されている。
このようにすれば、基板と蓄電部との間の熱伝導性を向上させることができる。
【０００９】
前記基板と前記蓄電部との間を仕切り、前記蓄電部の位置を保持する保持部材を備え、前記保持部材には、前記伝熱材を受ける凹部が形成されている。
このようにすれば、保持部材により蓄電部の位置を保持しつつ、伝熱材を介して発熱部品の熱を蓄電部に伝えることが可能になる。
【００１０】
前記基板には、複数の前記発熱部品が実装され、前記伝熱材は、複数の前記発熱部品及び前記複数の蓄電部に接触している。
このようにすれば、伝熱材を介して複数の発熱部品の熱を複数の蓄電部に効率的に伝えることができる。
【００１１】
前記基板及び前記蓄電部を収容するユニットケースを備え、前記ユニットケースは、前記基板に対して空間を空けて対向する対向部と、前記基板と前記対向部との間に空間を空けた状態で前記基板を支持する支持部とを備える。
このようにすれば、ユニットケースの対向部と基板との間の空間により、基板の熱が対向部を介して外部に放熱されにくいため、発熱部品の熱のユニットケース外への放熱を抑制して蓄電部の加熱に利用することができる。
【００１２】
前記蓄電部は、車両の主電源からの電力の供給を受けており、前記発熱部品は、前記主電源と前記蓄電部との間の電力供給経路に配される抵抗である。
このようにすれば、主電源から蓄電部への電力供給の際の突入電流を抑制するために必然的に配されるプリチャージ抵抗の熱を蓄電部の加熱に利用することができる。
【００１３】
複数の前記蓄電部が前記基板における前記発熱部品の搭載面に沿って並んで配されている
【発明の効果】
【００１４】
本明細書に記載された技術によれば、簡素な構成で低温時における蓄電部の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の蓄電ユニットを示す分解斜視図
【図２】Ｙ−Ｚ平面の蓄電ユニットを示す断面図
【図３】Ｘ−Ｚ平面の蓄電ユニットを示す断面図
【図４】車両における主電源から蓄電ユニットを介して負荷に至る経路の電気的構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
実施形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
蓄電ユニット１０は、例えば、電気自動車やハイブリット自動車等の車両のバッテリ等からなる主電源Ｂとランプ等の車載電装品や駆動モータ等からなる負荷Ｌとの間の電力供給経路に配され、例えば、エンジンのアイドルストップ時や主電源Ｂの失陥時等における補助電源として用いることができる。以下では、図１のＸ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。
【００１７】
蓄電ユニット１０は、図２に示すように、複数の蓄電素子２１（「蓄電部」の一例）と基板５０とが一体的に組み付けられるユニット本体２０と、ユニット本体２０を収容するユニットケース１１とを備える。ユニットケース１１は、合成樹脂製又は金属製であって、ロアケース１１Ａとアッパーケース１１Ｂとを組み合わせて構成される。ロアケース１１Ａは、平板状の底板部１２Ａと、底板部１２Ａの周縁部から上方に角筒状に延びる周壁１６Ａとを備える。底板部１２Ａは、長方形状であって、上面の中心部に円柱状の凸部１３が形成されており、凸部１３の先端とユニット本体２０の下面との間には、隙間が形成されている。
【００１８】
図１，図３に示すように、ロアケース１１Ａの内側の角部（周壁１６Ａの角部の内側に隣接する位置）には、基板５０をネジ留めするための複数の支持部１４が底板部１２Ａから突設されている。複数の支持部１４の上面は、基板５０の高さ位置に応じた所定の高さに形成されており、上面の中心部にはネジ孔１４Ａが形成されている。周壁１６Ａの外面には、複数の係止突部１７が形成されている。
【００１９】
アッパーケース１１Ｂは、基板５０に対して空間を空けて対向する長方形の平板状の対向部１２Ｂと、対向部１２Ｂの周縁部から下方に延びる周壁１６Ｂとを備える。周壁１６Ｂには、ロアケース１１Ａの係止突部１７に係止する撓み変形可能な枠状の被係止部１８が設けられている。被係止部１８は、撓み変形可能であって、周壁１６Ａの下端部から下方に突出しており、長方形状の係止孔１８Ａが貫通形成されている。周壁１６Ａは、コネクタ５３が導出される導出部１６Ｃが切り欠かれている。
【００２０】
ユニット本体２０は、複数（本実施形態では６個）の蓄電素子２１と、複数の蓄電素子２１が収容される素子収容部材３０と、導電路が形成された基板５０と、複数の蓄電素子２１と基板５０との間に配される伝熱材５８と、を備える。
【００２１】
複数の蓄電素子２１は、主電源Ｂに対する補助電源として用いられ、例えばキャパシタとされ、左右方向に一列に並んで配されており、内部に図示しない蓄電要素が収容された円柱状の蓄電本体２２と、蓄電本体２２の軸方向の一方の端面から突出する正負一対のリード端子２３とを備える。各リード端子２３は、基板５０側に屈曲されている。
【００２２】
素子収容部材３０は、合成樹脂製又は金属製であって、複数の蓄電素子２１の下方側を覆うロアカバー部３１と、ロアカバー部３１に装着されて複数の蓄電素子２１の上方側を覆い、複数の蓄電素子２１の位置を保持する保持部材４０とを備える。ロアカバー部３１は、図２に示すように、各蓄電素子２１が載置される円弧状の複数の載置部３２が左右方向に並んで設けられている。各載置部３２には、図３に示すように、蓄電素子２１の外周面を押さえる押さえ片３３が設けられている。押さえ片３３は、各載置部３２毎に前後一対、弾性変形可能に設けられており、それぞれ自然状態では載置部３２の底面から斜め上方に片持ち状に延びており、蓄電素子２１が載置部３２に載置された状態で下方に弾性変形し、弾性反発力により各蓄電素子２１を上方側に押さえる。
【００２３】
ロアカバー部３１は、保持部材４０のカバー係止部４６に係止される被係止枠３４を備えている。被係止枠３４は、撓み変形可能な板状であって、長方形状の被係止孔３４Ａが貫通形成されている。被係止孔３４Ａの孔縁が保持部材４０の外面に突設されたカバー係止部４６に係止されることにより保持部材４０に対してロアカバー部３１が組み付けられた状態に保持される。
【００２４】
保持部材４０は、図１，図２に示すように、多数の矩形状の領域に区画する壁部４１と、左右に隣り合う壁部４１間を円弧状に連ね、各蓄電素子２１の外周面に嵌合する複数の嵌合部４３とを備える。壁部４１は、保持部材４０の外周に設けられた外周壁４１Ａと、外周壁４１Ａの内側に設けられた仕切壁４１Ｂとを有する。仕切壁４１Ｂは、隣り合う蓄電素子２１間を仕切るように設けられるとともに、前後方向（蓄電素子２１の軸方向）についても複数（本実施形態では３つ）の領域に仕切るように設けられている。
【００２５】
各嵌合部４３は、半円筒形状であって、壁部４１が包囲する領域ごとに、貫通孔４４（「凹部」の一例）が形成されている。各貫通孔４４は、壁部４１内の領域において嵌合部４３を長方形状に切り欠いて形成されている。外周壁４１Ａの外面には、ロアカバー部３１に係止する複数のカバー係止部４６と、ネジ留めするための複数の留め部４７Ａ，４７Ｂとが形成されている。各カバー係止部４６は、外周壁４１Ａの外面に対して外方に段差状に突出し、下方に向けて傾斜状に突出寸法が小さくなっている。
【００２６】
各留め部４７Ａ，４７Ｂは、外周壁４１Ａに対して外方に板状に突出しており、ネジ５９，６０の軸部を挿通可能なネジ孔４８が貫通形成されている。外周壁４１Ａの外面の下部に設けられる留め部４７Ａは、ロアケース１１Ａとのネジ留めに用いられる。外周壁４１Ａの外面の上部に設けられる留め部４７Ｂは、基板５０とのネジ留めに用いられる。また、保持部材４０の中心部には、基板５０とのネジ留めに用いられるネジ孔４８が形成された留め部４７Ｃが設けられている。
【００２７】
基板５０は、絶縁板に導電路のパターンが印刷されたプリント基板からなり、導電路に連なるスルーホール５１と、ネジ５９の軸部が挿通されるネジ孔５２とが貫通形成されている。スルーホール５１は、リード端子２３が挿通された状態で半田付けされる。基板５０の左方側の端部には、コネクタ５３が取り付けられている。コネクタ５３は、合成樹脂製のハウジング５３Ａと、ハウジング５３Ａを貫通し、基板５０の導電路に半田付け等により接続される図示しないコネクタ端子を備える。この基板５０内には、負荷Ｌの駆動電流等の比較的大電流が通電する電力回路と負荷Ｌ等の動作を制御する比較的小電流の制御回路とが形成されている。基板５０の上面や下面等に設けられる制御回路は、蓄電素子２１の充放電制御が可能とされており、ＩＣ(Integrated Circuit)等の電子部品が半田付けされている。基板５０の下面（搭載面）の電力回路（導電路）は、プリチャージ抵抗５５（「発熱部品」の一例）やリレー等の電子部品が半田付けされている。なお、プリント基板に対して銅、銅合金等の金属板材からなるバスバーを重ねて基板を構成してもよい。
【００２８】
伝熱材５８は、基板５０と、蓄電素子２１との間に充填されている。本実施形態では、
保持部材４０の各壁部４１内の空間を埋めるように充填されており、嵌合部４３の貫通孔４４内にも充填されている。伝熱材５８としては、例えば、放熱グリス、ゲル、接着剤、粘着シート、合成樹脂、金属等とすることができる。放熱グリスとしては、例えば、シリコーングリスなどの熱伝導性が高く、絶縁性を有する材料を用いることができる。伝熱材５８は、粘性を有していてもよいが、粘性を有さず、固形化された部材であってもよい。組み付け後に常温で硬化する常温硬化型や、組み付け後に加熱により硬化する加熱硬化型の伝熱材５８を用いてもよい。
【００２９】
蓄電ユニット１０の電気的構成について図４を参照しつつ説明する。
蓄電ユニット１０は、図４に示すように、主電源Ｂに接続される入力端子６１と、負荷Ｌに接続される出力端子６２と、入力端子６１と出力端子６２との間に接続され、メインスイッチ６３Ａを有する主給電路６３と、主給電路６３に並列に接続され、サブスイッチ６４Ａを有する副給電路６４とを備える。メインスイッチ６３Ａは、主電源Ｂの電圧異常等によりオフされる。副給電路６４には、プリチャージ抵抗５５とサブスイッチ６４Ａとが直列に接続されてプリチャージ回路を構成している。プリチャージ抵抗５５は、蓄電素子２１を介して接地されており、メインスイッチ６３Ａのオン時には、プリチャージ抵抗５５により蓄電素子２１への突入電流が抑制される。
【００３０】
蓄電ユニット１０の製造方法について説明する。
複数の蓄電素子２１を保持部材４０とロアカバー部３１との間に配し（図１参照）、保持部材４０とロアカバー部３１とを組み合わせて複数の蓄電素子２１を素子収容部材３０内に収容する。また、例えば、基板５０に例えば表面実装型のコネクタ５３を取付けるとともに、リフロー半田付けにより、基板５０にプリチャージ抵抗５５等の電子部品を実装する。
【００３１】
次に基板５０におけるプリチャージ抵抗５５が実装された側の面の全体に所定の厚みで例えば放熱グリスからなる伝熱材５８を塗布する。なお、保持部材４０の基板５０側の面に伝熱材５８を塗布してもよい。次に、複数の蓄電素子２１のリード端子２３を基板５０のスルーホール５１に挿通しつつ、素子収容部材３０（及び複数の蓄電素子２１）を基板５０に載置する。このとき、伝熱材５８は、基板５０と素子収容部材３０（及び複数の蓄電素子２１）との間に押し潰されて変形し、基板５０と素子収容部材３０（及び複数の蓄電素子２１）との間の空間に充填され、貫通孔４４を通り、蓄電素子２１に接した状態となる。
【００３２】
次に、素子収容部材３０を基板５０に対してネジ５９でネジ留めする。これにより、複数の蓄電素子２１及び素子収容部材３０が基板５０に対して固定される。次に、例えば、フロー半田付けにより、複数の蓄電素子２１の各リード端子２３をスルーホール５１に接続することにより、ユニット本体２０が形成される。
【００３３】
次に、ユニット本体２０をロアケース１１Ａに収容し、保持部材４０の留め部４７Ａをロアケース１１Ａの支持部１４にネジ６０でネジ留めする。次に、アッパーケース１１Ｂをロアケース１１Ａに被せ、アッパーケース１１Ｂの被係止部１８がロアケース１１Ａの係止突部１７に係止されると、蓄電ユニット１０が形成される。
【００３４】
本実施形態の作用、効果について説明する。
蓄電ユニット１０は、プリチャージ抵抗５５（発熱部品）が実装された基板５０と、基板５０に対して間隔を空けて配された蓄電素子２１（蓄電部）と、プリチャージ抵抗５５と蓄電素子２１との間に配されてプリチャージ抵抗５５の熱を蓄電素子２１に伝える伝熱材５８とを備える。
本実施形態によれば、プリチャージ抵抗５５の熱が伝熱材５８を介して蓄電素子２１に伝わることで、蓄電素子２１を加熱するためのヒータを設けなくてもプリチャージ抵抗５５の熱で蓄電素子２１を加熱することができるため、簡素な構成で低温時における蓄電素子２１の性能低下を抑制しつつ大型化を防ぐことが可能になる。
【００３５】
また、伝熱材５８は、基板５０と蓄電素子２１との間に充填されている。
このようにすれば、基板５０と蓄電素子２１との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００３６】
また、基板５０と蓄電素子２１との間を仕切り、蓄電素子２１の位置を保持する保持部材４０を備え、保持部材４０には、伝熱材５８を通す貫通孔４４が形成されている。
このようにすれば、保持部材４０により蓄電素子２１の位置を保持しつつ、伝熱材５８を介してプリチャージ抵抗５５の熱を蓄電素子２１に伝えることが可能になる。
【００３７】
また、基板５０、蓄電素子２１及び伝熱材５８を収容するユニットケース１１を備え、ユニットケース１１は、基板５０に対して空間Ｓを空けて対向する対向部１２Ｂと、基板５０と対向部１２Ｂとの間に空間Ｓを空けた状態で基板５０を支持する支持部１４とを備える。
このようにすれば、ユニットケース１１の対向部１２Ｂと基板５０との間の空間Ｓにより、基板５０の熱が対向部１２Ｂを介して外部に放熱されにくいため、プリチャージ抵抗５５の熱のユニットケース１１外への放熱を抑制して蓄電素子２１の加熱に利用することができる。
【００３８】
また、蓄電素子２１は、車両の主電源Ｂからの電力の供給を受けており、発熱部品は、主電源Ｂと蓄電素子２１との間の副給電路６４（電力供給経路）に配されるプリチャージ抵抗５５である。
このようにすれば、主電源Ｂから蓄電素子２１への電力供給の際の突入電流を抑制するために必然的に配されるプリチャージ抵抗５５の熱を蓄電素子２１の加熱に利用することができる。
【００３９】
また、複数の蓄電素子２１が基板５０の板面に沿って並んで配されており、基板５０には、複数のプリチャージ抵抗５５が実装され、伝熱材５８は、複数のプリチャージ抵抗５５及び複数の蓄電素子２１に接触している。
このようにすれば、伝熱材５８を介して複数のプリチャージ抵抗５５の熱を複数の蓄電素子２１に効率的に伝えることができる。
【００４０】
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）蓄電素子２１は、素子収容部材３０に収容される構成としたが、これに限られず、素子収容部材３０を有さず、蓄電素子２１が伝熱材５８に対して直接的に載置（密着）されている構成としてもよい。
【００４１】
（２）伝熱材５８は、基板５０と蓄電素子２１との間に隙間なく充填されている構成としたが、発熱部品と蓄電素子２１との間に隙間や他の部材が介在し、伝熱材５８が充填されていない部分を有していてもよい。
【００４２】
（３）基板５０に実装される発熱部品は、プリチャージ抵抗５５としたが、これに限られず、例えば、プリチャージ抵抗５５以外の抵抗、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のリレー、コイル、コンデンサ、ＩＣ(Integrated Circuit)等の電子部品としてもよい。
【００４３】
（４）蓄電素子２１は、円筒形状としたが、これに限られず、例えば、外周形状が角筒状（直方体状）等の多角形状としてもよい。
（５）蓄電ユニット１０を車両等に搭載する際の向きは、上記実施形態の向きに限られず、種々の向きで配置することができる。
【００４４】
（６）蓄電素子２１は、キャパシタとしたが、これに限られない。例えばリチウムイオン二次電池等の電池としてもよい。また、蓄電素子２１の数は、上記実施形態の数に限られず、適宜変更することができる。
（７）保持部材４０に貫通孔４４を形成したが、これに限られない。例えば、貫通孔４４に代えて貫通していない凹部を設けてもよい。
【００４５】
（８）プリチャージ抵抗５５等の発熱部品と、蓄電素子２１との間は、伝熱材５８を介して伝熱的に配置される構成としたが、これに限られない。例えば、伝熱材５８を有さず、プリチャージ抵抗５５等の発熱部品と、蓄電素子２１との間が伝熱的に配置される構成（発熱部品の熱が蓄電素子２１に伝わる位置関係）としてもよい。
（９）蓄電素子２１と、蓄電素子２１を覆う図示しないカバーとを含んで蓄電部を構成し、このカバーを介して、プリチャージ抵抗５５等の発熱部品の熱が蓄電素子２１に伝わるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０：  蓄電ユニット
１１：  ユニットケース
１２Ｂ：  対向部
１４：  支持部
２０：  ユニット本体
２１：  蓄電素子（蓄電部）
２２：  蓄電本体
２３：  リード端子
３０：  素子収容部材
３１：  ロアカバー部
３２：  載置部
４０：  保持部材
４３：  嵌合部
４４：  貫通孔
５０：  基板
５１：  スルーホール
５５：  プリチャージ抵抗（発熱部品）
５６：  プリチャージリレー
５８：  伝熱材
Ｂ：  電源
Ｌ：  負荷
【図１】
2019192486.tif 000003
【図２】
2019192486.tif 000004
【図３】
2019192486.tif 000005
【図４】
2019192486.tif 000006