(57)【要約】【課題】部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができるコネクタモジュールを提供する。【解決手段】第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂと、第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂとの間に配置され、オンオフ制御されることによりバスバ１１ａ，１１ｂ間を遮断又は導通させる半導体素子と、半導体素子をオンオフ制御するために、半導体素子のゲート電極Ｇにオンオフ信号を送信する制御基板１２と、制御基板１２上に設けられ半導体素子をオンするかオフするかを示す制御信号が入力される信号入力端子１３と、少なくとも半導体素子及び制御基板１２を収納するケース部材２０と、を備え、ケース部材２０は、第１のバスバ１１ａ、第２のバスバ１１ｂ、及び信号入力端子１３の一部を外部に露出させると共に、これらの露出部位の周囲を覆って一体にコネクタ部２２，２３，２５が形成されている。【選択図】図１
2016225066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の板材からなる第１及び第２のバスバと、
前記第１及び第２のバスバとの間に配置され、オンオフ制御されることにより前記第１及び第２のバスバ間を遮断又は導通させる半導体素子と、
前記半導体素子をオンオフ制御するために、前記半導体素子の制御電極にオンオフ信号を送信する制御基板と、
前記制御基板上に設けられ前記半導体素子をオンするかオフするかを示す制御信号が入力される信号入力端子と、
少なくとも前記半導体素子及び前記制御基板を収納するケース部材と、を備え、
前記ケース部材は、前記第１のバスバ、前記第２のバスバ、及び前記信号入力端子の一部を外部に露出させると共に、これらの露出部位の周囲を覆って一体にコネクタ部が形成されている
ことを特徴とするコネクタモジュール。
【請求項２】
前記第１のバスバと前記第２のバスバとの露出方向が同じとされ、前記第１のバスバ及び前記第２のバスバの周囲を覆うコネクタ部が接続されるコネクタ受部に対して、前記露出方向に挿入され、前記露出方向と反対方向に抜去される
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上にコネクタを実装し、これをケース内に収納した部品モジュールが提案されている。このモジュールでは、ケースの一面に形成された貫通孔を通じて、コネクタの一部をケース外に露出させている。これにより、基板をケースに収納すると同時に、コネクタ部をケースから突出して設けることとなり、部品点数や組付工数を削減している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０７１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、大電流が流れる経路上に、特許文献１に記載のモジュールを用いようとした場合、コネクタを介して基板へ大電流が流入するため大きな基板スペースが必要となり、しかも、基板上に実装されるコネクタについても大電流に適用できる端子サイズの大型のものとなってしまい、小型化が困難となってしまう。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができるコネクタモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコネクタモジュールは、金属製の板材からなる第１及び第２のバスバと、前記第１及び第２のバスバとの間に配置され、オンオフ制御されることにより前記第１及び第２のバスバ間を遮断又は導通させる半導体素子と、前記半導体素子をオンオフ制御するために、前記半導体素子の制御電極にオンオフ信号を送信する制御基板と、前記制御基板上に設けられ前記半導体素子をオンするかオフするかを示す制御信号が入力される信号入力端子と、少なくとも前記半導体素子及び前記制御基板を収納するケース部材と、を備え、前記ケース部材は、前記第１のバスバ、前記第２のバスバ、及び前記信号入力端子の一部を外部に露出させると共に、これらの露出部位の周囲を覆って一体にコネクタ部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るコネクタモジュールによれば、ケース部材は、第１のバスバ、第２のバスバ、及び信号入力端子の一部を外部に露出させると共に、これらの露出部位の周囲を覆って一体にコネクタ部が形成されているため、コネクタ部分がケース部材と一体となっており、部品点数の増加が抑えられると共に、コネクタ部分を別に組み付ける必要もなく、組付工数の増加についても抑えることができる。さらに、本モジュールに大電流が流れる場合であっても大電流が制御基板上には流れることがないため、大きな基板スペースを確保したり基板上に大型コネクタの設置個所を確保したりする必要が無い。よって、部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明のコネクタモジュールにおいて、前記第１のバスバと前記第２のバスバとの露出方向が同じとされ、前記第１のバスバ及び前記第２のバスバの周囲を覆うコネクタ部が接続されるコネクタ受部に対して、前記露出方向に挿入され、前記露出方向と反対方向に抜去されることが好ましい。
【０００９】
このコネクタモジュールによれば、バスバ同士の露出方向が同じとされ、コネクタ受部に対して露出方向に挿入され、露出方向と反対方向に抜去されるため、コネクタモジュールをＥＶやＨＥＶ等の高圧バッテリ用のサービスプラグとして使用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができるコネクタモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコネクタモジュールを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すコネクタモジュールの一部構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係るコネクタモジュールの断面図である。
【図４】第２実施形態に係るコネクタモジュールを示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態に係るコネクタモジュールを示す分解斜視図であり、図２は、図１に示すコネクタモジュールの一部構成を示す斜視図である。図１に示すように、コネクタモジュール１は、例えば大電流が流れる経路上に設けられるものであって、収納部品１０と、収納部品１０を収納するケース部材２０とから構成されている。収納部品１０は、半導体モジュール１１と、制御基板１２と、信号入力端子１３とから構成されている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、半導体モジュール１１は、金属製の板材により構成される第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂと、パワーデバイス（半導体素子）１１ｃと、導電性部材によって構成される制御端子１１ｄと、これらをモールドする絶縁性の樹脂部材１１ｅから構成されている。
【００１５】
樹脂部材１１ｅは、平面視（上面視）して矩形状となっており、矩形の４隅から制御基板１２に向かって伸びる４本の脚部１１ｆが一体に形成されている。これらの脚部１１ｆにより半導体モジュール１１は脚部１１ｆを除き制御基板１２から浮いた状態となっている。
【００１６】
パワーデバイス１１ｃは、第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂの間に配置され、オンオフ制御されることにより第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂ間を遮断又は導通させるものである。このパワーデバイス１１ｃは、例えば第２のバスバ１１ｂにダイボンド材を介して搭載された、Ｓｉ、ＳｉＣ、及びＧａＮ等の材料からなるＭＯＳＦＥＴである。パワーデバイス１１ｃは、図２に示すように、ゲート電極（制御電極）Ｇが制御端子１１ｄの一端に接続され、ソース電極がソースワイヤＷの一端に接続され、ドレイン電極が第２のバスバ１１ｂに接続された構成となっている。なお、制御端子１１ｄの他端は制御基板１２に接続され、ソースワイヤＷの他端は第１のバスバ１１ａに接続されている。
【００１７】
制御基板１２は、半導体モジュール１１を搭載し、所定の回路が形成され、パワーデバイス１１ｃをオンオフ制御するために、制御端子１１ｄを介してパワーデバイス１１ｃのゲート電極Ｇにオンオフ信号を送信するものである。
【００１８】
信号入力端子１３は、制御基板１２上に設けられ、パワーデバイス１１ｃをオンするかオフするかを示す制御信号が入力される部位である。制御基板１２は、信号入力端子１３から入力される制御信号に基づいて、制御端子１１ｄを介して、パワーデバイス１１ｃのゲート電極Ｇにオンオフ信号を送信することとなる。
【００１９】
なお、図１に示す例において半導体モジュール１１は２つ並列に設けられている。これは、１つが、大電流が流れる経路において正極側となり、他の１つが負極側となるからである。このように、第１実施形態に係るコネクタモジュール１は正極側と負極側との双方の経路を収納する構成となっている。
【００２０】
さらに、図１に示す例では１つの半導体モジュール１１に対して５本（複数）の制御端子１１ｄが設けられている。すなわち、図１に示す例において１つの半導体モジュール１１内において第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂは経路が５つ（複数）に分岐しており、分岐した経路それぞれにおいてパワーデバイス１１ｃが設けられていることとなる。そして、制御基板１２からは、制御端子１１ｄの１本ずつに対してオンオフ信号が送信され、５つ（複数）のパワーデバイス１１ｃはそれぞれのオンオフ信号によってオンオフされることとなる。これにより、大電流を複数に分岐させてパワーデバイス１１ｃの定格で対応できるようにしている。
【００２１】
ケース部材２０は、絶縁性の樹脂部材によって構成されており、第１ケース部材２０ａと、第２ケース部材２０ｂとから構成されている。第１ケース部材２０ａは、一端が閉塞された筒状の部材である。第１のバスバ１１ａ及び信号入力端子１３の一部は、一端側となる一端壁２１から突き出ており露出した状態となっている。また、一端壁２１には、第１のバスバ１１ａ及び信号入力端子１３の露出部位の周囲を覆う第１及び第２コネクタ部２２，２３が形成されている。第１及び第２コネクタ部２２，２３は、相手側コネクタと接続される部位であって、一端壁２１から突出して一体に形成されている。なお、図示を省略しているが、第１及び第２コネクタ部２２，２３には、それぞれ抜け止め機構（係止アーム、係止突部、係止孔など）が設けられている。
【００２２】
第２ケース部材２０ｂは、筒状となる第１ケース部材２０ａの他端側に設けられる蓋部材となるものである。第２のバスバ１１ｂの一部は、他端側となる他端壁２４から突き出ており露出した状態となっている。また、他端壁２４には、第２のバスバ１１ｂの露出部位の周囲を覆う第３コネクタ部２５が形成されている。第３コネクタ部２５についても相手側コネクタと接続される部位であって、他端壁２４から突出して一体に形成されている。なお、図示を省略しているが、第３コネクタ部２５にも抜け止め機構（係止アーム、係止突部、係止孔など）が設けられている。
【００２３】
次に、図３を参照して本実施形態に係るコネクタモジュール１の作用を説明する。図３は、本実施形態に係るコネクタモジュール１の断面図である。まず、第１ケース部材２０ａに収納部品１０が収納される。この状態から第１ケース部材２０ａに対して第２ケース部材２０ｂが組付けられて、図３に示すコネクタモジュール１が得られる。なお、図示を省略したが、本実施形態において第１ケース部材２０ａ及び第２ケース部材２０ｂには、制御基板１２がスライド挿入されるスライド溝が形成されており、収納部品１０は、制御基板１２がスライド溝に挿入固定されることで、ケース２０内に保持されることとなる。
【００２４】
このようなコネクタモジュール１は、図１にも示すように、基本的に収納部品１０とケース部材２０との３部品からなっており、組み付けにより第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂ並びに信号入力端子１３の露出部位が、そのまま第１〜第３コネクタ部２２，２３，２５の端子として機能することとなる。よって、部品点数及び組付工数の増加を抑える構成となっている。
【００２５】
さらに、図３に示すように、大電流は、第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂ並びにパワーデバイス１１ｃに流れ、制御基板１２には流れない構成となっている。このため、大きな基板スペースを確保する必要がなく、しかも、制御基板１２上に設けられる信号入力端子１３についても大電流に適用できる端子サイズとする必要が無く、小型化を図ることができる。
【００２６】
このようにして、第１実施形態に係るコネクタモジュール１によれば、ケース部材２０は、第１のバスバ１１ａ、第２のバスバ１１ｂ、及び信号入力端子１３の一部を外部に露出させると共に、これらの露出部位の周囲を覆って一体にコネクタ部２２，２３，２５が形成されているため、コネクタ部２２，２３，２５がケース部材２０と一体となっており、部品点数の増加が抑えられると共に、コネクタ部２２，２３，２５を別に組み付ける必要もなく、組付工数の増加についても抑えることができる。さらに、本モジュール１に大電流が流れる場合であっても大電流が制御基板１２上には流れることがないため、大きな基板スペースを確保したり基板上に大型コネクタの設置個所を確保したりする必要が無い。よって、部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができる。
【００２７】
さらに、第１実施形態に係るコネクタモジュール１によれば、ＥＶ・ＨＥＶ用に用いた場合、簡単に高電圧系と低電圧系との分離を行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るコネクタモジュールは第１実施形態のものと同様であるが、一部構成が第１実施形態のものと異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。
【００２９】
図４は、第２実施形態に係るコネクタモジュールを示す外観斜視図である。なお、図４では、説明の便宜上、一部の内部構成については破線にて図示するものとする。
【００３０】
図４に示すように、第２実施形態に係るコネクタモジュール２は、第１のバスバ１１ａと第２のバスバ１１ｂの露出方向が同一方向とされている。すなわち、第１実施形態に係るコネクタモジュール１において第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂの露出方向は反対方向となっていたが、第２実施形態に係るコネクタモジュール２では第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂの双方が制御基板１２側に９０°に折り曲げられており、制御基板１２の裏面側に第１のバスバ１１ａと第２のバスバ１１ｂの一部が露出するようになっている。このため、第１及び第３コネクタ部２２，２５についても同一方向に突出するものとなっている。
【００３１】
なお、図４において図示を省略しているが、信号入力端子１３についても同一方向にその一部が露出しており、第２コネクタ部２３についても同一方向に延びていることが好ましい。
【００３２】
このような第２実施形態に係るコネクタモジュール２については、バッテリ（走行用の高電圧蓄電池）から負荷（バッテリから高電圧が入力されるインバータやコンバータ等の高電圧負荷）までの経路上に設けられるコネクタ受部Ｃに対して挿抜可能な、いわゆるサービスプラグとして機能させることができる。コネクタ受部Ｃは、一方の受部Ｃ１がバッテリ側であり、他方の受部Ｃ２が負荷側となっている。
【００３３】
なお、コネクタ受部Ｃは、同一方向に露出する信号入力端子１３の位置に対応させて、制御信号入力用のコネクタ受部をさらに備えることが好ましい。これにより、全てのコネクタ部２２，２３，２５とコネクタ受部Ｃとの着脱が１操作によって行うことができるからである。
【００３４】
すなわち、コネクタモジュール２は、第１及び第２のバスバ１１ａ，１１ｂ並びに信号入力端子１３の露出方向（突出方向）と同方向に挿入操作され、これと反対方向に抜去操作される。よって、挿入操作（１操作）のみによってコネクタモジュール２をコネクタ受部Ｃに装着でき、抜去操作（１操作）のみによってコネクタモジュール２をコネクタ受部Ｃから取り外すことができる。なお、挿入及び抜去操作についてはコネクタ受部Ｃと反対側、すなわち制御基板１２の表面側に設けられる把持部２６が把持されて行われる。
【００３５】
このようにして、第２実施形態に係るコネクタモジュール２によれば、第１実施形態と同様に、部品点数及び組付工数の増加を抑えつつも、小型化を図ることができる。
【００３６】
さらに、第２実施形態によれば、バスバ１１ａ，１１ｂ同士の露出方向が同じとされ、コネクタ受部Ｃに対して露出方向に挿入され、露出方向と反対方向に抜去されるため、コネクタモジュール２をＥＶやＨＥＶ等の高圧バッテリ用のサービスプラグとして使用することができる。
【００３７】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で各実施形態に記載の技術を組み合わせるようにしてもよい。
【００３８】
例えば、パワーデバイス１１ｃとしてＭＯＳＦＥＴを例示したが、トランジスタなどのオンオフ可能な他の半導体素子であってもよい。また、オン時にはＰＷＭ制御のようなスイッチング制御が行われて半導体素子が導通状態となってもよい。
【００３９】
また、本実施形態においてコネクタモジュール１，２は、パワーデバイス１１ｃのソース電極から第１のバスバ１１ａまで伸びるソースワイヤＷを備えているが、これに限らず、例えばソース電極に第１のバスバ１１ａを直接接続するなどして、ソースワイヤＷを不要としてもよい。
【００４０】
また、本実施形態において半導体モジュール１１から複数の制御端子１１ｄが設けられ、制御端子１１ｄは複数の分岐されたパワーデバイスのオンオフ制御を行うとしているが、これに限らずＦＥＴのソース端子やドレイン端子を制御基板１２に取り込んでＦＥＴの故障検知やＦＥＴのオン抵抗を利用した電流検出などの制御を行うようにしてもよい。
【００４１】
さらに、本実施形態に係るコネクタモジュール１，２には、大電流の経路上にヒューズ
などの他の部品を備えるように構成されていてもよい。
【００４２】
また、第１実施形態においてケース部材２０に対する第１のバスバ１１ａの露出方向、すなわちケース部材２０に対する第１コネクタ部２２の突出方向と、ケース部材２０に対する第２のバスバ１１ｂの露出方向、すなわちケース部材２０に対する第３コネクタ部２５の突出方向とは、逆向きになっているが、特に逆向きに限らず、直角などになっていてもよい。
【００４３】
また、第１実施形態においてケース部材２０に対する第１コネクタ部２２の突出方向と、第２コネクタ部２３の突出方向とは同方向となっているが、これに限らず、異方向となっていてもよい。なお、同方向である場合には、コネクタモジュール１に対して３方向に相手側コネクタが接続されることなく、２方向に相手側コネクタが接続されるため、接続方向を２方向に限定することができる。また、異方向である場合、特に全コネクタ部２２，２３，２５の突出方向が異なっている場合には、コネクタモジュール１に対して３方向に相手側コネクタが接続され、それぞれのコネクタ部２２，２３，２５と相手側コネクタとの嵌合時に、他のコネクタ部２２，２３，２５等の存在が邪魔になり難くすることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，２      ：コネクタモジュール
１０        ：収納部品
１１        ：半導体モジュール
１１ａ      ：第１のバスバ
１１ｂ      ：第２のバスバ
１１ｃ      ：パワーデバイス（半導体素子）
１１ｄ      ：制御端子
１１ｅ      ：樹脂部材
１１ｆ      ：脚部
１２        ：制御基板
１３        ：信号入力端子
２０        ：ケース部材
２１        ：一端壁
２２，２３，２５    ：コネクタ部
２４        ：他端壁
Ｃ          ：コネクタ受部
Ｃ１，Ｃ２  ：受部
Ｇ          ：ゲート電極（制御電極）
Ｗ          ：ソースワイヤ
【図１】
2016225066.tif 000003
【図２】
2016225066.tif 000004
【図３】
2016225066.tif 000005
【図４】
2016225066.tif 000006