JP2015067224A - Power supply device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device that supplies power to an electric load at a stable voltage, has high heat radiation and can be easily downsized.SOLUTION: A power supply device 100 includes; a load power supply portion 110 for supplying power to a predetermined electric load 20 from a battery 10; and a voltage conversion device 120 for stabilizing the supplied voltage to the electric load 20, where the voltage conversion device 120 is connected to the load power supply portion 110 through a thermal connection structure 130. The voltage conversion device 120, when the voltage of the battery is varied greatly, stabilizes the supplied voltage to the electric load 20 by boosting or dropping the voltage. Heat generation of the voltage conversion device 120 is conducted using the thermal connection structure 130 to the load power supply portion 110, and heat generation of the voltage conversion device 120 is also radiated to the load power supply portion 110 while being equalized in temperature.

Description

本発明は、バッテリから電気負荷に電力を供給する電源供給装置に関し、特に電気負荷への供給電圧を安定化させる電圧変換装置を備えた電源供給装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device that supplies electric power from a battery to an electric load, and more particularly to a power supply device that includes a voltage conversion device that stabilizes a supply voltage to the electric load.

車両には、ＥＣＵ等の制御ユニットや、照明器具、ディスプレイ、モータ、ソレノイド等の各種電気負荷が搭載されており、各電気負荷に安定した電圧で電力を供給する必要がある。そこで、負荷に安定した電圧の電力が供給されるように制御する電圧変換装置として、従来からＤＣ／ＤＣコンバータが用いられており、ＤＣ／ＤＣコンバータで電圧を昇降圧させて電圧を安定化させている。   A vehicle is equipped with a control unit such as an ECU and various electric loads such as a lighting fixture, a display, a motor, and a solenoid, and it is necessary to supply electric power to each electric load with a stable voltage. Therefore, a DC / DC converter has been conventionally used as a voltage conversion device that controls so that a stable voltage power is supplied to the load, and the voltage is stepped up and down by the DC / DC converter to stabilize the voltage. ing.

また、ＥＰＳや電動エアコンなど搭載機器の電動化、大容量化に対応して、バッテリの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧してモータのインバータに電力を供給することが行われている。あるいは、４２Ｖ系の主バッテリと１４Ｖ系の副バッテリを備えた４２Ｖ自動車電源システムでは、２つのバッテリ間にＤＣ／ＤＣコンバータを接続して電圧変換（昇降圧）している。さらに、車両が信号待ち等で一時停車したときにエンジンを一時的に自動停止させるアイドリングストップシステム（ＩＳＳ）を搭載した車両では、エンジン再始動時にバッテリからスタータに大電流が供給されて電圧が低下することから、ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧して各電気負荷に電力を供給するようにしている。   Also, in response to the electrification and increase in capacity of onboard equipment such as EPS and electric air conditioners, the voltage of the battery is boosted by a DC / DC converter to supply power to the motor inverter. Alternatively, in a 42V automobile power supply system including a 42V main battery and a 14V sub battery, a DC / DC converter is connected between two batteries for voltage conversion (step-up / step-down). Furthermore, in vehicles equipped with an idling stop system (ISS) that automatically stops the engine temporarily when the vehicle is temporarily stopped due to a signal, etc., a large current is supplied from the battery to the starter when the engine is restarted. For this reason, the voltage is boosted by a DC / DC converter to supply power to each electric load.

ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータは電圧変換のためにインダクタ等を備えていることから、これが作動すると熱が発生して比較的大きな電力損失が生じるといった問題があった。そのため、作動時の熱を放熱することを目的に、放熱板や放熱ケースなどの放熱部品をＤＣ／ＤＣコンバータに設置しているが、これによりＤＣ／ＤＣコンバータが大型化している。   By the way, since the DC / DC converter is provided with an inductor or the like for voltage conversion, there is a problem that when this operates, heat is generated and a relatively large power loss occurs. Therefore, for the purpose of dissipating heat during operation, heat dissipating parts such as heat dissipating plates and heat dissipating cases are installed in the DC / DC converter, which increases the size of the DC / DC converter.

ＤＣ／ＤＣコンバータでの電力損失を低減するために、特許文献１では、バッテリ電圧が低下していると想定されるときにＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧して負荷に電力供給する一方、十分な高さのバッテリ電圧を負荷に印加できる場合には、スイッチ手段を通じてＤＣ／ＤＣコンバータを介することなく給電するように電源装置が構成されている。   In order to reduce the power loss in the DC / DC converter, in Patent Document 1, when it is assumed that the battery voltage is lowered, the DC / DC converter boosts the voltage and supplies power to the load. When the battery voltage can be applied to the load, the power supply device is configured to supply power through the switch means without going through the DC / DC converter.

また特許文献２には、アイドリングストップシステムを搭載した車両において、電圧変換装置としての電圧補償手段を用いてアイドリングストップを安定的に行う制御方法が記載されている。ここでは、所定のエンジン始動条件が成立してスタータ手段を作動させたのち、バッテリ電圧が所定の設定値以下に低下すると電圧補償手段を作動させて電圧を安定化させるようにしている。また、エンジン停止から所定時間が経過したとき、またはスタータ手段を作動させても始動完了しないときに、上記電圧補償手段の作動を禁止するように構成している。   Patent Document 2 describes a control method for stably performing idling stop using voltage compensation means as a voltage converter in a vehicle equipped with an idling stop system. Here, after a predetermined engine start condition is established and the starter means is operated, when the battery voltage falls below a predetermined set value, the voltage compensation means is operated to stabilize the voltage. Further, the operation of the voltage compensating means is prohibited when a predetermined time has elapsed since the engine was stopped, or when the starter means is not activated even when the starter means is actuated.

特開２００３−２３７５０１号公報JP 2003-237501 A 特開２００２−３８９８４号公報JP 2002-38984 A

しかしながら、特許文献１に記載の電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いる必要がないときはこれを介することなく負荷に給電できるように、ＤＣ／ＤＣコンバータをバイパスさせるためのスイッチ手段が必要となるが、スイッチ手段が作動すると発熱するといった問題が生じる。ＤＣ／ＤＣコンバータで発生した熱とスイッチ手段で発生した熱を十分に放熱できるようにするためには、ＤＣ／ＤＣコンバータとスイッチ手段の各々の発熱に対して放熱部品を配置する必要があり、電源装置が全体として大型化してしまうといった問題がある。   However, in the power supply device described in Patent Document 1, when it is not necessary to use a DC / DC converter, switch means for bypassing the DC / DC converter is necessary so that power can be supplied to the load without going through the DC / DC converter. However, there is a problem that heat is generated when the switch means is operated. In order to sufficiently dissipate the heat generated by the DC / DC converter and the heat generated by the switch means, it is necessary to dispose heat radiating components for the heat generation of each of the DC / DC converter and the switch means. There exists a problem that a power supply device will enlarge as a whole.

また、特許文献２に記載のアイドリングストップシステムを搭載した車両では、アイドリングストップ時にバッテリが甚だしく消耗した状況では、電圧補償手段の作動が禁止される旨が記載されている。しかしながら、電圧補償手段の作動を時間的に禁止するのみでは、電圧補償手段が作動する場合の放熱性能を考慮すると、放熱部品を小型化することはできず、電源供給装置の小型化には結びつかない。   Further, it is described that, in a vehicle equipped with the idling stop system described in Patent Document 2, the operation of the voltage compensation means is prohibited in a situation where the battery is extremely consumed when idling is stopped. However, simply disabling the operation of the voltage compensation means in consideration of the heat dissipation performance when the voltage compensation means is activated, the heat dissipation component cannot be reduced in size, which leads to the downsizing of the power supply device. Absent.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電気負荷に安定した電圧で電源供給するとともに、高い放熱性を有しかつ小型化が容易な電源供給装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device that supplies power to an electric load with a stable voltage, has high heat dissipation, and is easy to downsize. .

上記課題を解決するため、本発明の電源供給装置の第１の態様は、バッテリと複数の電気負荷を搭載した車両に用いられる電源供給装置であって、前記電気負荷の少なくとも１つに接続されて前記バッテリからの電力を供給する負荷電源供給部と、前記負荷電源供給部に接続された前記電気負荷の少なくとも１つに供給する電力の電圧を昇圧または降圧して安定化させる電圧変換部と、を備え、さらに、前記電圧変換部と前記負荷電源供給部との間で熱伝達を行わせるための熱結合構造部を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a first aspect of a power supply device of the present invention is a power supply device used in a vehicle equipped with a battery and a plurality of electric loads, and is connected to at least one of the electric loads. A load power supply unit that supplies power from the battery, and a voltage conversion unit that stabilizes the voltage supplied to at least one of the electric loads connected to the load power supply unit by stepping up or down the voltage. And a heat coupling structure for causing heat transfer between the voltage conversion unit and the load power supply unit.

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記電圧変換部は、前記車両のエンジン始動時に前記バッテリの電圧が所定値以下に変動すると、前記電気負荷に供給する電力の電圧を所定の電圧範囲に安定化させることを特徴とする。   According to another aspect of the power supply apparatus of the present invention, the voltage conversion unit may convert the voltage of the power supplied to the electric load within a predetermined voltage range when the voltage of the battery fluctuates below a predetermined value when the engine of the vehicle is started. It is characterized by being stabilized.

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記負荷電源供給部は、メタルコア基板を有していることを特徴とする。   In another aspect of the power supply apparatus of the present invention, the load power supply unit includes a metal core substrate.

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記負荷電源供給部は、接続先の前記電気負荷に供給する負荷電流が所定値以上に高いときは、前記電圧変換部を作動させないで前記接続先の電気負荷に電力を供給することを特徴とする。   According to another aspect of the power supply apparatus of the present invention, the load power supply unit is configured to operate the connection destination without operating the voltage conversion unit when a load current supplied to the electrical load to be connected is higher than a predetermined value. The electric load is supplied to the electric load.

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記負荷電源供給部の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーから前記温度測定値を入力して前記電圧変換部の動作可否または動作制限を判定する判定部と、前記判定部による判定結果に従って前記電圧変換部を動作させる、または停止させる、または所定の動作範囲で動作させる、のいずれかの制御を行う制御部と、をさらに備えることを特徴とする。   According to another aspect of the power supply apparatus of the present invention, a temperature sensor that measures the temperature of the load power supply unit, and the temperature measurement value is input from the temperature sensor to determine whether the voltage conversion unit is operable or limited. And a control unit that controls whether to operate, stop, or operate the voltage conversion unit according to a determination result by the determination unit. And

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記負荷電源供給部の負荷電流を測定する電流センサーと、前記電流センサーから前記電流測定値を入力して前記電圧変換部の動作可否または動作制限を判定する判定部と、前記判定部による判定結果に従って前記電圧変換部を動作させる、または停止させる、または所定の動作範囲で動作させる、のいずれかの制御を行う制御部と、をさらに備えることを特徴とする。   According to another aspect of the power supply device of the present invention, a current sensor that measures a load current of the load power supply unit, and whether or not the voltage conversion unit operates or is limited by inputting the current measurement value from the current sensor. A determination unit that determines, and a control unit that controls whether to operate, stop, or operate the voltage conversion unit according to a determination result by the determination unit. Features.

本発明の電源供給装置の他の態様は、前記熱結合構造部は、さらに前記電圧変換部と前記負荷電源供給部との間を電気的に接続していることを特徴とする。   In another aspect of the power supply apparatus of the present invention, the thermal coupling structure unit further electrically connects the voltage conversion unit and the load power supply unit.

本発明によれば、電気負荷に安定した電圧で電源供給するとともに、高い放熱性を有しかつ小型化が容易な電源供給装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while supplying power with the stable voltage to an electric load, it can provide the power supply apparatus which has high heat dissipation and is easy to reduce in size.

本発明の第１実施形態に係る電源供給装置の構成の一例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show an example of a structure of the power supply device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態に係る電源供給装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態に係る電源供給装置の構成の一例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional view showing an example of the composition of the power supply device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第２実施形態に係る電源供給装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る電源供給装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 従来の電源供給装置におけるワイヤハーネスの接続状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection state of the wire harness in the conventional power supply device. 第１実施形態に係る電源供給装置におけるワイヤハーネスの接続状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection state of the wire harness in the power supply device which concerns on 1st Embodiment.

本発明の好ましい実施の形態における電源供給装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明は、車両に搭載されたバッテリから複数の電気負荷に電力を供給する電源供給装置に係るものであり、特にアイドリングストップシステムのように、バッテリ電圧を大きく変動させる電気負荷を搭載した車両に好適な電源供給装置を提供するものである。アイドリングストップシステムを搭載した車両では、エンジンの再始動時にバッテリ電圧が大きく変動するため、安定した電圧で電源供給される必要のある電気負荷に対しては、短時間に大きな電流を流して電圧を安定化させる電圧変換装置が用いられている。電圧変換装置は、短時間に大きな電流を流したときに大きな発熱を伴う。   A power supply device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description. The present invention relates to a power supply device that supplies power to a plurality of electric loads from a battery mounted on a vehicle, and particularly to a vehicle equipped with an electric load that greatly varies a battery voltage, such as an idling stop system. A suitable power supply device is provided. In vehicles equipped with an idling stop system, the battery voltage fluctuates greatly when the engine is restarted.For electric loads that need to be supplied with a stable voltage, a large current is passed in a short time to increase the voltage. A voltage converter for stabilization is used. The voltage conversion device generates a large amount of heat when a large current is passed in a short time.

（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電源供給装置を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の電源供給装置１００の構成の一例を示す平面図及び断面図である。同図（ｂ）に示す断面図は、同図（ａ）に示す平面図のＡ−Ａ断面で切断したときの断面図である。また図２は、電源供給装置１００の構成を示すブロック図である。電源供給装置１００は、バッテリ１０から所定の電気負荷２０に電力を供給するための負荷電源供給部１１０と、電気負荷２０への供給電圧を安定化させるための電圧変換装置１２０を備えており、電圧変換装置１２０が熱結合構造部１３０を介して負荷電源供給部１１０に接続されている。 (First embodiment)
A power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the power supply apparatus 100 of the present embodiment. The cross-sectional view shown in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the power supply apparatus 100. The power supply device 100 includes a load power supply unit 110 for supplying power from the battery 10 to a predetermined electric load 20, and a voltage conversion device 120 for stabilizing the supply voltage to the electric load 20. The voltage conversion device 120 is connected to the load power supply unit 110 via the thermal coupling structure unit 130.

負荷電源供給部１１０は、例えばバッテリ１０と電気負荷２０との間に配置されたジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）であり、以下の説明では単にＪ／Ｂ１１０とする。本実施形態では、Ｊ／Ｂ１１０の基板１１１に放熱性の高いものを用いている。ここでは、基板１１１として、中心に熱伝導性の高い金属板（メタルコア）１１１ａを配置して樹脂で挟んだ構造のメタルコア基板を用いている。基板１１１はこれに限定されず、例えばバスバーや厚銅箔を備えた基板等であってもよい。   The load power supply unit 110 is, for example, a junction box (J / B) disposed between the battery 10 and the electric load 20 and is simply referred to as J / B 110 in the following description. In the present embodiment, a substrate with high heat dissipation is used for the substrate 111 of J / B110. Here, as the substrate 111, a metal core substrate having a structure in which a metal plate (metal core) 111a having high thermal conductivity is arranged in the center and sandwiched between resins is used. The board | substrate 111 is not limited to this, For example, the board | substrate provided with the bus-bar or thick copper foil etc. may be sufficient.

電圧変換装置１２０は、バッテリ電圧が大きく変動した場合に、電気負荷２０へ供給する電力の電圧（給電電圧）を所定の電圧範囲内に安定化させる必要があるとき、給電電圧を昇圧または降圧させるものであり、例えばＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。以下では、電圧変換装置１２０としてＤＣ／ＤＣコンバータを用いた場合について説明するものとし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とする。   When the battery voltage largely fluctuates, the voltage conversion device 120 increases or decreases the power supply voltage when it is necessary to stabilize the voltage (power supply voltage) of the power supplied to the electric load 20 within a predetermined voltage range. For example, a DC / DC converter is used. Hereinafter, a case where a DC / DC converter is used as the voltage conversion device 120 will be described, and the DC / DC converter 120 is assumed.

アイドリングストップシステムを搭載した車両では、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させるために、スタータに大きな電流が供給される。その結果、バッテリ電圧が一時的に大きく降下する。一方、安定した電圧で電力供給される必要のある電気負荷２０に対しては、降下したバッテリ電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１２０により所定の電圧まで昇圧させて電源供給している。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、バッテリ電圧を昇圧させるだけでなく、降圧させる、あるいは昇圧と降圧の両方を行うものであってもよい。   In a vehicle equipped with an idling stop system, a large current is supplied to the starter in order to restart the engine after the idling stop. As a result, the battery voltage temporarily drops greatly. On the other hand, for the electric load 20 that needs to be supplied with a stable voltage, the lowered battery voltage is boosted to a predetermined voltage by the DC / DC converter 120 and supplied with power. Note that the DC / DC converter 120 may not only boost the battery voltage but also step down or both step up and step down.

エンジンを再始動させたときにバッテリ電圧が一時的に大きく降下すると、電圧を安定化させるためにＤＣ／ＤＣコンバータ１２０にも一時的に大きな電流が流される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０にはインダクタ等の発熱部品１２１が用いられていることから、一時的に大きな電流が流されると発熱部品１２１で短時間だけ大きな熱が発生する。   When the battery voltage temporarily drops greatly when the engine is restarted, a large current is also temporarily passed through the DC / DC converter 120 in order to stabilize the voltage. Since the DC / DC converter 120 uses a heat generating component 121 such as an inductor, a large amount of heat is generated in the heat generating component 121 for a short time when a large current is temporarily passed.

本実施形態の電源供給装置１００では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で発生した熱を均熱化して効率的に放熱させるために、熱結合構造部１３０を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の発熱をＪ／Ｂ１１０に伝熱させるようにしている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の発熱が、Ｊ／Ｂ１１０にも均熱化されて放熱することが可能となる。図１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の基板１２２にもメタルコア基板を用いているが、この場合には基板１２２のメタルコア１２２ａからＪ／Ｂ１１０側の基板１１１のメタルコア１１１ａに効率的に熱伝達されるように熱結合構造部１３０を構成するのがよい。   In the power supply apparatus 100 of this embodiment, in order to equalize the heat generated in the DC / DC converter 120 and efficiently dissipate the heat, the heat coupling structure 130 is used to generate heat from the DC / DC converter 120. Heat is transferred to B110. As a result, the heat generated by the DC / DC converter 120 is equalized to the J / B 110 and can be dissipated. In FIG. 1, a metal core substrate is also used for the substrate 122 of the DC / DC converter 120. In this case, heat is efficiently transferred from the metal core 122a of the substrate 122 to the metal core 111a of the substrate 111 on the J / B 110 side. The thermal coupling structure 130 is preferably configured as described above.

図１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の基板１２２にメタルコア基板を用いた一例を示しているが、これに限定されず、発熱部品１２１における発熱を伝達する別の熱伝達手段がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に設けられていてもよい。その場合には、熱結合構造部１３０をＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の別の熱伝達手段に接続すればよい。   Although FIG. 1 shows an example in which a metal core substrate is used as the substrate 122 of the DC / DC converter 120, the present invention is not limited to this, and another heat transfer means for transmitting heat generated in the heat generating component 121 is used. May be provided. In that case, the heat coupling structure 130 may be connected to another heat transfer means of the DC / DC converter 120.

熱結合構造部１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とＪ／Ｂ１１０との間で熱伝達を良好に行わせるような構造を有している。良好な熱伝達が行える熱結合構造部１３０として、例えばヒートパイプを用いることができる。あるいは、熱伝導性樹脂材料を用いて形成してもよい。   The thermal coupling structure 130 has a structure that allows good heat transfer between the DC / DC converter 120 and the J / B 110. For example, a heat pipe can be used as the heat coupling structure 130 capable of performing good heat transfer. Or you may form using a heat conductive resin material.

熱結合構造部１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とＪ／Ｂ１１０との間で良好な熱伝達を行うとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とＪ／Ｂ１１０とを電気的に接続するように構成することも可能である。その場合、熱結合構造部１３０としてコネクタを用いることができ、熱伝達特性を高めたコネクタとすることができる。一例として、導体部分を厚くした（導体の断面積を大きくした）コネクタとすることができる。あるいは、金属で形成された熱結合部を備えたコネクタとすることも可能である。このようなコネクタを用いることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をＪ／Ｂ１１０に電気的に接続するとともに、熱的にも両者を接続して均熱化を容易にすることができる。   The thermal coupling structure 130 may be configured to perform good heat transfer between the DC / DC converter 120 and the J / B 110, and to electrically connect the DC / DC converter 120 and the J / B 110. Is possible. In that case, a connector can be used as the thermal coupling structure 130, and a connector with improved heat transfer characteristics can be obtained. As an example, a connector in which the conductor portion is thickened (the cross-sectional area of the conductor is increased) can be obtained. Or it is also possible to set it as the connector provided with the thermal coupling part formed with the metal. By using such a connector, the DC / DC converter 120 can be electrically connected to the J / B 110, and both can be thermally connected to facilitate temperature equalization.

本実施形態の電源供給装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を用いて電気負荷に安定した電圧で電源供給することができるとともに、高い放熱性を実現しかつ小型化が容易な構成となっている。   The power supply device 100 according to the present embodiment can supply power to an electric load with a stable voltage using the DC / DC converter 120, has high heat dissipation, and can be easily downsized. .

（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電源供給装置を、図３、４を用いて以下に説明する。図３は、本実施形態の電源供給装置２００の構成の一例を示す平面図及び断面図である。同図（ｂ）に示す断面図は、同図（ａ）に示す平面図のＡ−Ａ断面で切断したときの断面図である。また図４は、電源供給装置２００の構成を示すブロック図である。本実施形態の電源供給装置２００では、Ｊ／Ｂ２１０に発熱部品のリレー２１２が配置されている。 (Second Embodiment)
A power supply apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the power supply device 200 of the present embodiment. The cross-sectional view shown in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the power supply apparatus 200. In the power supply device 200 of the present embodiment, a relay 212 for a heat generating component is arranged in the J / B 210.

リレー２１２は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の使用をオン／オフさせるのに用いられる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を用いて電気負荷２０への供給電圧を安定化させるときは、Ｊ／Ｂ２１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を経由して電気負荷２０に電力を供給する接続状態にリレー２１２を作動させる。一方、電気負荷２０への供給電圧を安定化させる必要がない、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の作動が不可のときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をバイパスする接続状態にリレー２１２を作動させる。   The relay 212 is used, for example, to turn on / off the use of the DC / DC converter 120. That is, when the supply voltage to the electric load 20 is stabilized using the DC / DC converter 120, the relay 212 is brought into a connection state in which electric power is supplied from the J / B 210 to the electric load 20 via the DC / DC converter 120. Is activated. On the other hand, when there is no need to stabilize the supply voltage to the electric load 20 or when the operation of the DC / DC converter 120 is not possible, the relay 212 is operated in a connection state that bypasses the DC / DC converter 120.

一般に、アイドリングストップシステムを搭載した車両では、電気負荷への電源供給が過大なときは、アイドリングストップを行わないようにしている。これは、電気負荷への電源供給が大きいときにアイドリングストップを行うと、エンジン停止中にバッテリの充電率が低下し、エンジンを再始動するときに電気負荷に必要な電源供給が行えなくなるおそれがあるためである。本実施形態の電源供給装置２００では、アイドリングストップが行われないときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をバイパスするようにリレー２１２を作動させることができる。   Generally, in a vehicle equipped with an idling stop system, idling stop is not performed when power supply to an electric load is excessive. This is because if the idling stop is performed when the power supply to the electric load is large, the charging rate of the battery decreases while the engine is stopped, and the power supply necessary for the electric load may not be performed when the engine is restarted. Because there is. In the power supply apparatus 200 of the present embodiment, when the idling stop is not performed, the relay 212 can be operated so as to bypass the DC / DC converter 120.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の接続状態を切り替えるためにリレー２１２に電流を流して作動させると、リレー２１２が一時的に発熱し、この熱が基板２１１に伝達されて均熱化される。リレー２１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は同時には作動しないことから、リレー２１２からの発熱とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０からの発熱が同時に基板２１１に伝達されることはない。これより、基板２１１は、リレー２１２からの発熱量とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０からの発熱量のいずれか大きい方を均熱化して放熱できるだけの放熱特性を有していればよく、基板２１１を大型化する必要はない。   When the relay 212 is operated by passing a current in order to switch the connection state of the DC / DC converter 120, the relay 212 generates heat temporarily, and this heat is transmitted to the substrate 211 to be equalized. Since the relay 212 and the DC / DC converter 120 do not operate simultaneously, the heat generated from the relay 212 and the heat generated from the DC / DC converter 120 are not transmitted to the substrate 211 at the same time. Accordingly, the substrate 211 only needs to have a heat dissipation characteristic that can radiate heat by equalizing the larger one of the heat generation amount from the relay 212 and the heat generation amount from the DC / DC converter 120, and the substrate 211 is larger. There is no need to

上記では、基板２１１にリレー２１２が設けられ、リレー２１２からの発熱を均熱化する場合について説明したが、リレー２１２からの発熱に限定されず、例えば基板２１１上の回路パターン（図示せず）に一時的に大きな電流が流れて発熱する場合であってもよい。この場合、基板２１１の発熱がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０での発熱と同時に発生しないものであれば、上記と同様に均熱化させて放熱することができ、基板２１１を大型化する必要はない。   In the above, the case where the relay 212 is provided on the board 211 and the heat generated from the relay 212 is soaked has been described. However, the invention is not limited to the heat generated from the relay 212. For example, a circuit pattern on the board 211 (not shown) Alternatively, a large current may flow temporarily to generate heat. In this case, as long as the heat generation of the substrate 211 does not occur simultaneously with the heat generation in the DC / DC converter 120, it is possible to dissipate heat by equalizing the temperature as described above, and it is not necessary to increase the size of the substrate 211.

上記のように、一般に、アイドリングストップシステムを搭載した車両では、電気負荷への電源供給が過大なときは、アイドリングストップを行わないようにしている。電気負荷への電源供給が大きいときは、電源供給装置２００のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０以外の基板２１１に流れる電流が大きくなる。よって、基板２１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２０へ伝熱し、均熱化される。逆に、電気負荷への電源供給が小さいときには、アイドリングストップが行われる。この場合には、電源供給装置２００のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０以外の基板２１１に流れる電流は小さく、熱的には余裕がある。よって、エンジンの再始動時にＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の負荷が大きくなり、発熱したとしても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の熱が基板２１１に伝熱し、均熱化される。つまり、アイドリングストップシステムを搭載した車両では、リレー２１２以外にも、基板２１１の過度の発熱がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０での過度の発熱と同時に発生しないように制御されることになり、電源供給装置２００の小型化の効果が得られる。   As described above, in general, in a vehicle equipped with an idling stop system, idling stop is not performed when power supply to an electric load is excessive. When the power supply to the electric load is large, the current flowing through the substrate 211 other than the DC / DC converter 120 of the power supply device 200 increases. Therefore, heat is transferred from the substrate 211 to the DC / DC converter 120 and is soaked. Conversely, when the power supply to the electric load is small, idling stop is performed. In this case, the current flowing through the substrate 211 other than the DC / DC converter 120 of the power supply device 200 is small, and there is a thermal margin. Therefore, even if the load of the DC / DC converter 120 increases and heat is generated when the engine is restarted, the heat of the DC / DC converter 120 is transferred to the substrate 211 and is equalized. That is, in a vehicle equipped with an idling stop system, in addition to the relay 212, control is performed so that excessive heat generation of the substrate 211 does not occur simultaneously with excessive heat generation in the DC / DC converter 120. An effect of 200 miniaturization can be obtained.

本実施形態の電源供給装置２００では、基板２１１側で大きな発熱が発生する場合であっても、これがＤＣ／ＤＣコンバータ１２０での発熱と同時に発生しない限り、第１実施形態の電源供給装置１００と同様に、基板２１１を大型化することなく均熱化することができる。本実施形態の電源供給装置２００は、第１実施形態の電源供給装置１００と同様に、高い放熱性を実現しかつ小型化が容易な構成となっている。   In the power supply apparatus 200 according to the present embodiment, even when a large amount of heat is generated on the substrate 211 side, as long as this does not occur simultaneously with the heat generation at the DC / DC converter 120, the power supply apparatus 100 according to the first embodiment Similarly, the substrate 211 can be soaked without increasing its size. The power supply device 200 according to the present embodiment has a configuration that realizes high heat dissipation and can be easily reduced in size, like the power supply device 100 according to the first embodiment.

（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る電源供給装置を、図５を用いて以下に説明する。図５は、本実施形態の電源供給装置３００の構成を示すブロック図である。本実施形態の電源供給装置３００でも、第２実施形態の電源供給装置２００と同様に、Ｊ／Ｂ３１０側でリレー３１２に電流が流れて一時的に発熱があるものとしている。但し、リレー３１２からの発熱に限定されず、基板２１１側で一時的に大きな発熱を発生するものであればよい。 (Third embodiment)
A power supply device according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the power supply apparatus 300 of this embodiment. Also in the power supply device 300 of this embodiment, as with the power supply device 200 of the second embodiment, current flows through the relay 312 on the J / B 310 side and heat is temporarily generated. However, the heat generation from the relay 312 is not limited, and any heat generation that temporarily generates large heat on the substrate 211 side may be used.

本実施形態の電源供給装置３００では、リレー３１２による基板３１１上の発熱とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０における発熱とが同時に発生しないようにするために、基板３１１の温度を測定するための温度センサー３４１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の動作可否を判定するための判定部３４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の動作を制御する制御部３４３とを備えている。温度センサー３４１で測定された基板３１１の温度は、判定部３４２に入力されて所定の判定に用いられる。   In the power supply device 300 of this embodiment, a temperature sensor 341 for measuring the temperature of the substrate 311 in order to prevent heat generation on the substrate 311 by the relay 312 and heat generation in the DC / DC converter 120 from occurring simultaneously. , A determination unit 342 for determining whether or not the DC / DC converter 120 can operate, and a control unit 343 that controls the operation of the DC / DC converter 120. The temperature of the substrate 311 measured by the temperature sensor 341 is input to the determination unit 342 and used for predetermined determination.

なお、ここでは温度センサー３４１を設けて基板３１１の温度を測定するようにしているが、これに限定されず、例えば基板３１１に流れる電流を測定する電流センサーを設け、電流センサーで測定された電流を判定部３４２の判定に用いるようにしてもよい。   Although the temperature sensor 341 is provided here to measure the temperature of the substrate 311, the present invention is not limited to this. For example, a current sensor that measures the current flowing through the substrate 311 is provided, and the current measured by the current sensor is measured. May be used for determination by the determination unit 342.

判定部３４２は、温度センサー３４１から基板３１１の温度を入力し、これが所定の閾値温度を超えるか否かを判定する。基板３１１の温度が所定の閾値温度を超えると判定すると、判定部３４２は制御部３４３に対してＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を動作させないようにする要求信号を出力する。あるいは、基板３１１の温度が閾値温度を超える度合いに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の動作を制限する要求信号を制御部３４３に出力する。   The determination unit 342 receives the temperature of the substrate 311 from the temperature sensor 341, and determines whether this exceeds a predetermined threshold temperature. If it is determined that the temperature of the substrate 311 exceeds the predetermined threshold temperature, the determination unit 342 outputs a request signal that prevents the control unit 343 from operating the DC / DC converter 120. Alternatively, a request signal for limiting the operation of the DC / DC converter 120 is output to the control unit 343 according to the degree to which the temperature of the substrate 311 exceeds the threshold temperature.

制御部３４３は、判定部３４２から入力した要求信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を動作させない、あるいは動作を制限するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を制御する。制御部３４３がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を動作させない要求信号を入力したときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０が作動しないように直接制御するのに代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をバイパスするようにリレー３１２を制御してもよい。   The control unit 343 controls the DC / DC converter 120 so as not to operate the DC / DC converter 120 or limit the operation in accordance with the request signal input from the determination unit 342. When the control unit 343 inputs a request signal that does not operate the DC / DC converter 120, the relay 312 bypasses the DC / DC converter 120 instead of directly controlling the DC / DC converter 120 not to operate. May be controlled.

また、制御部３４３がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の動作を制限する要求信号を入力したときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力電圧を例えば１２Ｖから１１Ｖに下げる、あるいは許容電流を５Ａから４Ａに下げる、等の処理を行う。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で消費される電力量が低減され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０での発熱を低減することができる。   Further, when the control unit 343 inputs a request signal for limiting the operation of the DC / DC converter 120, the output voltage of the DC / DC converter 120 is reduced from, for example, 12V to 11V, or the allowable current is reduced from 5A to 4A. And so on. Thereby, the electric energy consumed by the DC / DC converter 120 is reduced, and the heat generation in the DC / DC converter 120 can be reduced.

本実施形態の電源供給装置３００では、上記のような構成を有することにより、基板３１１側での大きな発熱とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０での発熱とが同時に発生しないように制御することが可能となっている。これにより、基板３１１を大型化することなく均熱化することができる。本実施形態の電源供給装置３００は、第１実施形態の電源供給装置１００と同様に、高い放熱性を実現しかつ小型化が容易な構成となっている。   In the power supply apparatus 300 of this embodiment, by having the above-described configuration, it is possible to control so that large heat generation on the substrate 311 side and heat generation in the DC / DC converter 120 do not occur simultaneously. ing. Thereby, the substrate 311 can be soaked without increasing its size. The power supply device 300 according to the present embodiment has a configuration that achieves high heat dissipation and can be easily reduced in size, like the power supply device 100 according to the first embodiment.

上記説明の第１乃至第３実施形態の電源供給装置１００、２００及び３００は、いずれも熱結合構造部１３０を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をＪ／Ｂ１１０または２１０または３１０に接続することで両者を一体化している。これに対し従来の電源供給装置では、例えば図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２がワイヤハーネス９３でＪ／Ｂ９１に接続されていた。同図（ａ）に示す従来例では、Ｊ／Ｂ９１とＤＣ／ＤＣコンバータ９２との間、及びＤＣ／ＤＣコンバータ９２と電気負荷２０との間が、それぞれワイヤハーネス９３で接続されていた。また、同図（ｂ）に示す別の従来例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２と電気負荷２０との間の接続が、Ｊ／Ｂ９１を経由してワイヤハーネス９３で接続されており、ワイヤハーネス９３がさらに長くなっていた。   The power supply devices 100, 200, and 300 of the first to third embodiments described above are both connected by connecting the DC / DC converter 120 to the J / B 110, 210, or 310 using the thermal coupling structure 130. Are integrated. On the other hand, in the conventional power supply apparatus, for example, as shown in FIG. 6, the DC / DC converter 92 is connected to the J / B 91 by the wire harness 93. In the conventional example shown in FIG. 2A, the wire harness 93 connects the J / B 91 and the DC / DC converter 92, and the DC / DC converter 92 and the electric load 20, respectively. Further, in another conventional example shown in FIG. 2B, the connection between the DC / DC converter 92 and the electric load 20 is connected by the wire harness 93 via the J / B 91, and the wire harness 93 Was even longer.

ワイヤハーネス９３は、ノイズを放射するアンテナとして作用するおそれがあることから、ワイヤハーネス９３が長くなると、それだけノイズの影響を受けやすくなる。また、ワイヤハーネス９３の配線スペースを確保するために電源供給装置が大型化したり重量化するといった問題もある。   Since the wire harness 93 may act as an antenna that emits noise, the longer the wire harness 93 is, the more likely it is to be affected by noise. In addition, there is a problem that the power supply device becomes larger or heavier in order to secure a wiring space for the wire harness 93.

これに対し上記実施形態の電源供給装置１００、２００及び３００では、Ｊ／Ｂ１１０または２１０または３１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とが一体化されたたことで、Ｊ／Ｂ１１０等とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０との間のワイヤハーネスが不要となっている。一例として、第１実施形態の電源供給装置１００では、図７に例示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と電気負荷２０との間だけがワイヤハーネス３０で接続されている。   On the other hand, in the power supply devices 100, 200 and 300 of the above embodiment, the J / B 110 or 210 or 310 and the DC / DC converter 120 are integrated, so that the J / B 110 or the like and the DC / DC converter 120 are integrated. A wire harness between the two is not necessary. As an example, in the power supply apparatus 100 of the first embodiment, only the DC / DC converter 120 and the electric load 20 are connected by the wire harness 30 as illustrated in FIG.

本発明の電源供給装置は、ノイズを放射するアンテナとしてのワイヤハーネスを削減することができ、これによりワイヤハーネスから放射されるノイズを低減することが可能となる。また、ワイヤハーネスの配線スペースを小さくして電源供給装置の小型化・軽量化を図ることができるとともに、ワイヤハーネスの引き回し作業等を軽減することができる。   The power supply device of the present invention can reduce the wire harness as an antenna that radiates noise, thereby reducing noise radiated from the wire harness. In addition, the wiring space of the wire harness can be reduced to reduce the size and weight of the power supply device, and the wiring work of the wire harness can be reduced.

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る電源供給装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における電源供給装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   Note that the description in the present embodiment shows an example of the power supply device according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the power supply device in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１０ バッテリ
２０ 電気負荷
３０ ワイヤハーネス
１００、２００、３００ 電源供給装置
１１０、２１０、３１０ 負荷電源供給部（Ｊ／Ｂ）
１１１、２１１、３１１ 基板
１１１ａ メタルコア
１２０ 電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１２１ 発熱部品
１２２ 基板
１２２ａ メタルコア
１３０ 熱結合構造部
２１２、３１２ リレー
３４１ 温度センサー
３４２ 判定部
３４３ 制御部



DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery 20 Electric load 30 Wire harness 100, 200, 300 Power supply device 110, 210, 310 Load power supply part (J / B)
111, 211, 311 Substrate 111a Metal core 120 Voltage converter (DC / DC converter)
121 Heat-generating component 122 Substrate 122a Metal core 130 Thermal coupling structure 212, 312 Relay 341 Temperature sensor 342 Determination unit 343 Control unit

Claims (7)

バッテリと複数の電気負荷を搭載した車両に用いられる電源供給装置であって、
前記電気負荷の少なくとも１つに接続されて前記バッテリからの電力を供給する負荷電源供給部と、
前記負荷電源供給部に接続された前記電気負荷の少なくとも１つに供給する電力の電圧を昇圧または降圧して安定化させる電圧変換部と、を備え、
さらに、前記電圧変換部と前記負荷電源供給部との間で熱伝達を行わせるための熱結合構造部を備える
ことを特徴とする電源供給装置。 A power supply device used in a vehicle equipped with a battery and a plurality of electric loads,
A load power supply unit connected to at least one of the electrical loads to supply power from the battery;
A voltage conversion unit that stabilizes the voltage supplied to at least one of the electrical loads connected to the load power supply unit by increasing or decreasing the voltage of the power,
Furthermore, the power supply apparatus characterized by including the thermal coupling structure part for performing heat transfer between the said voltage conversion part and the said load power supply part. 前記電圧変換部は、前記車両のエンジン始動時に前記バッテリの電圧が所定値以下に変動すると、前記電気負荷に供給する電力の電圧を所定の電圧範囲に安定化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。 The voltage conversion unit stabilizes the voltage of electric power supplied to the electric load within a predetermined voltage range when the voltage of the battery fluctuates below a predetermined value when the engine of the vehicle is started. The power supply device described in 1. 前記負荷電源供給部は、メタルコア基板を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源供給装置。 The power supply apparatus according to claim 1, wherein the load power supply unit includes a metal core substrate. 前記負荷電源供給部は、接続先の前記電気負荷に供給する負荷電流が所定値以上に高いときは、前記電圧変換部を作動させないで前記接続先の電気負荷に電力を供給する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源供給装置。 The load power supply unit supplies power to the electrical load of the connection destination without operating the voltage conversion unit when a load current supplied to the electrical load of the connection destination is higher than a predetermined value. The power supply device according to any one of claims 1 to 3. 前記負荷電源供給部の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーから前記温度測定値を入力して前記電圧変換部の動作可否または動作制限を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に従って前記電圧変換部を動作させる、または停止させる、または所定の動作範囲で動作させる、のいずれかの制御を行う制御部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源供給装置。 A temperature sensor for measuring the temperature of the load power supply unit;
A determination unit that inputs the temperature measurement value from the temperature sensor and determines whether the voltage conversion unit operates or is limited; and
A control unit that performs control of operating or stopping the voltage conversion unit according to a determination result by the determination unit or operating the voltage conversion unit within a predetermined operating range is further provided. 4. The power supply device according to any one of items 1 to 3. 前記負荷電源供給部の負荷電流を測定する電流センサーと、
前記電流センサーから前記電流測定値を入力して前記電圧変換部の動作可否または動作制限を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に従って前記電圧変換部を動作させる、または停止させる、または所定の動作範囲で動作させる、のいずれかの制御を行う制御部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源供給装置。 A current sensor for measuring a load current of the load power supply unit;
A determination unit that inputs the current measurement value from the current sensor and determines whether the voltage conversion unit is operable or limited, and
A control unit that performs control of operating or stopping the voltage conversion unit according to a determination result by the determination unit or operating the voltage conversion unit within a predetermined operating range is further provided. 4. The power supply device according to any one of items 1 to 3. 前記熱結合構造部は、さらに前記電圧変換部と前記負荷電源供給部との間を電気的に接続している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源供給装置。




The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal coupling structure unit further electrically connects the voltage conversion unit and the load power supply unit. .

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