JP4161862B2 - キャパシタユニット - Google Patents

Description

本発明はバッテリー等を利用した電子機器の非常用電源に関するものであり、特に、車両の制動を電気的に行う電子ブレーキシステム等に利用されるキャパシタユニットに関するものである。

近年、地球環境保護や燃費改善の観点からハイブリットカーや電気自動車の開発が急速に進められている。

また、車両を制御する各種機能も電子化が急速に進んでおり、車両の制動についても従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御へと移行しつつあり、電子ブレーキシステムが各種提案されている。

ブレーキのような重要機能については、その電源として利用されるバッテリーが電圧低下を起こした際や不測の事態により故障した場合に、電力が供給できなくなると油圧制御ができなくなるため、非常用電源を利用した冗長システムを構成している場合が多い。

従来、この非常用電源としてバッテリーをもう一つ利用する方法が提案されているが、バッテリーは経年劣化する特性があり車両用として利用する場合、最大でも５年程度の寿命しか期待できない。

また、その過程での劣化状況を検出することが難しく、不測の事態が発生したときの非常用電源としての機能発揮が難しい。

そこで、近年バッテリーに変る非常用電源として電気二重層コンデンサ等のキャパシタが注目されている。キャパシタはその利用方法として、例えばシステム作動時に充電を行いシステム非作動時には放電するように利用すれば、その寿命はバッテリーの数倍に延ばすことができ車両の目標寿命である１５年間の使用に耐え得るといわれている。

また、キャパシタの特性値である静電容量値や内部抵抗をモニターすることにより、その特性の変化を把握することが可能である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１０−１８９４０２号公報

しかしながら、キャパシタはその性質上耐電圧が低いという欠点を有している。したがって、必要な電圧を得るためには複数のキャパシタを直列に接続して利用する必要がある。また必要なエネルギー量によっては、それを更に並列に接続して使用する必要がある。合わせてそのキャパシタに充放電する制御回路を設ける必要がある。

キャパシタはその特性が注目されつつあるものの、複数のキャパシタと制御回路を一体化した非常用電源のユニットとして車両寿命等に耐え得る構造の提案はあまりなされていない。

本発明は上記課題を解決するものであり、複数のキャパシタよりなるキャパシタブロックとその充放電を制御する制御回路部をより信頼性や安全性を高くするようにユニット化して、利用されるシステムの信頼性や安全性の向上に寄与しようとするものである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、複数のキャパシタの胴部を挟持してホルダーに組み込み電気的に直列または並列に接続してなるキャパシタブロックと、このキャパシタブロックに充電または放電を行うための充放電回路からなる制御回路部と、それらを電気的に接続する中継コネクタと、それらを収納するケースからなり、前記制御回路部は回路構成をなす回路基板と、充放電回路を形成する回路部品と、充放電を行う際に発生する回路部品の発熱を抑えるための放熱板と、充放電回路及びキャパシタブロックの状態を検知制御するマイコンと、外部負荷と接続されるコネクタと、前記放熱板に取付けられたコの字状の板バネを有しており、前記板バネは、一方が前記放熱板の背面に当接する面を持ち、他方が前記回路部品を前記放熱板に圧接する圧接部を持つように形成され、その中間部を前記放熱板にネジで固定する構成とすることによって、前記回路部品は前記回路基板上に取付けられた前記放熱板に放熱に適した圧力で圧接されてなるキャパシタユニットであり、キャパシタを任意に充放電する制御回路とキャパシタブロックの状態を検知する手段を持つことにより、キャパシタの性能を最大限発揮することが可能となるとともにその劣化状態の監視も可能とし、さらに板バネによる回路部品の圧接力の安定化が図られるとともに安定した放熱効果が可能になるので、充放電制御の際に回路部品の温度上昇を抑え、回路部品の故障を防止して長期使用に耐え得るキャパシタユニットを提供できるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、回路基板の充放電回路を形成する回路部品と放熱板が実装された面がキャパシタブロックに対して反対側に位置するようにケースに収納したキャパシタユニットであり、キャパシタブロックの充放電時に流れる電流により発熱する部位が、回路基板を仕切りとしてキャパシタブロックと距離を離した位置にすることができるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、回路基板に実装された放熱板には固定用の穴が設けられ、ケースには放熱板に形成された穴に対応するように固定用ボスを形成し、それぞれをネジ止めしてケース内に固定したものであり、放熱板を利用してケースに固定するため、制御回路部を構成する回路基板をケースに固定することなくフリーな状態に保つことが可能となり、回路基板を直接ケースにネジで固定する構成に比べて、温度変化等による熱膨張収縮があった場合でも回路基板を構成する回路部品の半田付け部等にストレスがかかることがなく、制御回路部の信頼性を向上できるという作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、放熱板の固定用の穴のケース面側にはケースに形成された固定用ボスの外周と嵌合可能な凹穴を設けたもので、放熱板をケースに固定する際にその位置を規制することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、制御回路部を放熱板の固定用の穴とケースの固定用ボスで固定させているので、制御回路部の回路基板の周囲はケース内においてフリーな状態に維持することが可能となり、振動や衝撃などの負荷のかかる使用状態においても回路部品の半田付け部にストレスがかかることがなく信頼性を向上できるという作用効果を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、放熱板への回路部品の圧接は放熱板に取付けられた板バネの弾性を利用する構成としたもので、板バネによる圧接でその圧力を適切に保つことにより熱膨張収縮や振動による回路部品の半田付け部への応力を緩和するとともに、確実な放熱が可能になるという作用効果を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、板バネは回路部品が左右に倒れないように回路部品の横方向をガイドするガイド部を有することにより、放熱板に圧接される充放電用の回路部品を安定的に実装できるため、充放電回路の信頼性の向上につながるという作用効果を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、制御回路部の放熱の必要な回路部品は回路基板上に取付けられた放熱板に放熱促進用グリスを介して圧接させたものであり、キャパシタユニットの充放電制御の際に回路部品の放熱を促進でき、比較的低い圧接力で温度上昇を抑えることができ回路部品の故障を防ぐとともに長期使用に耐え得るという作用効果を有する。

本発明の請求項９に記載の発明は、板バネの回路部品への圧接力を０．１Ｎ〜４．５Ｎに設定したものであり、放熱板に確実に熱を逃がすことが可能な最低荷重と圧接される回路部品のリード線の半田付け部の振動や温度変化に伴う半田付け部の許容応力より決定されており、この範囲内で管理することにより確実な放熱と振動や温度変化等による半田クラックの防止が両立できるという作用効果を有する。

本発明の請求項１０に記載の発明は、板バネは複数個の回路部品を同時に圧接できるように連結した構成のものであり、複数個の回路部品を放熱板に圧接する場合にその取付け作業が簡素化されるとともに圧接力の均一化が図れるという作用効果を有する。

本発明の請求項１１に記載の発明は、制御回路部は上下に分割されたシールドケースで覆われた状態でケースに組込まれるように構成され、下側シールドケースにはその一部を切り起こした１ヶ所以上の前記ケースへ固定するための固定片が形成されており、前記ケースには下側シールドケースの固定片に対応した位置にネジ固定用ボスが形成されており、かつ回路基板のグランドからはアース端子が延出されており、前記アース端子と前記下側シールドケースはネジによりケースの固定用ボスに共締めされた構成のものであり、回路基板のグランドとともにシールドケースをケース内に固定することによりシールドケースのケースへの固定を確実にするとともに回路基板にグランドを落とすことによりシールド効果をアップさせて制御回路部の信頼性を向上させるという作用効果を有する。

本発明の請求項１２に記載の発明は、上側シールドケースには下側シールドケース壁面の内側に位置するガイド面と下側シールドケースの壁面の外側に位置するガイド面とを有し、それぞれを嵌合して構成するようにしたもので、固定用のネジ等を利用することなしに簡易に組み立てが可能であり、かつシールド性に優れるという作用効果を有する。

本発明の請求項１３に記載の発明は、上側シールドケースに設けられた第１のガイド面と第２のガイド面の一方もしくは両方は互いの距離が近づく方向に変形加工されており、下側シールドケースと嵌合した場合の嵌合ガタを防止するようにした構成であり、更に組み立て性やシールド性を改良できるという作用効果を有する。

本発明の請求項１４に記載の発明は、上側シールドケースに設けられたガイド面と下側シールドケースの壁面には、それぞれの対応する位置に１組以上の穴およびボスによる嵌合部が形成されており、組込んだ状態で位置規制されるように構成したものであり、上記と同じ組み立て性を改良できるという作用効果を有する。

本発明の請求項１５に記載の発明は、下側または上側もしくは両方のシールドケースは、その側面にケースの収納部内面の寸法より僅かに大きくなる切り起こしを有して、ケースへの収納状態においてシールドケースがガタなく収納できるようにしたものであり、シールドケースと収納ケース間のガタを排除して走行中などの異音発生を防止することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項１６に記載の発明は、下側シールドケースもしくは上側シールドケースはその側面より外側へ折り返された片があり、その片はケース側面へ導出しており外部負荷のグランドとアース接続させた構成のものであり、シールドケースを外部負荷のグランドと同電位とすることによりシールド性能の安定化が図れるという作用効果を有する。

本発明の請求項１７に記載の発明は、ケースの外周面には被固定体に取付けるためのブラケット固定用のネジ固定用ナットが設けられており、下側シールドケースのその側面より外側へ折り返された片は、ケースのネジ固定用ナット部とともにブラケットに固定された構成のものであり、シールドケースは車体への取付けブラケットを介して車体グランドに落とすことが可能となりシールド性能の安定化が図れるという作用効果を有する。

本発明の請求項１８に記載の発明は、キャパシタブロックと制御回路部を電気的に接続する中継コネクタは、充放電に必要な電流容量よりも小さいコネクタを複数個利用して構成しており、サイズの小さいコネクタおよび線径の細い電線を利用することで、結果としてスペース効率のアップと作業性の向上が図れるという作用効果を有する。

本発明の請求項１９に記載の発明は、制御回路部の外部と電気的に接続されるコネクタはケースの一部から突出しており、その周囲にはケースに保護壁を設けた構成のもので、キャパシタユニットの組み立て時、輸送時、車両への取付け時等における落下やコネクタ部への衝撃によるコネクタの破損を防止でき、制御回路部の品質の安定化が図れるという作用効果を有する。

本発明は複数のキャパシタの胴部を挟持してホルダーに組み込み、電気的に直列または並列に接続してなるキャパシタブロックと、このキャパシタブロックに充電または放電を行うための充放電回路からなる制御回路部と、それらを電気的に接続する中継コネクタと、それらを収納するケースからなり、前記制御回路部は回路構成をなす回路基板と、充放電回路を形成する回路部品と、充放電を行う際に発生する回路部品の発熱を抑えるための放熱板と、充放電回路及びキャパシタブロックの状態を検知制御するマイコンと、外部負荷と接続されるコネクタと、前記放熱板に取付けられたコの字状の板バネを有しており、前記板バネは、一方が前記放熱板の背面に当接する面を持ち、他方が前記回路部品を前記放熱板に圧接する圧接部を持つように形成され、その中間部を前記放熱板にネジで固定する構成とすることによって、前記回路部品は前記回路基板上に取付けられた前記放熱板に放熱に適した圧力で圧接されてなるキャパシタユニットであり、直列または並列に接続した複数のキャパシタを信頼性高く保持できるとともに、充放電回路を設けることによりキャパシタの持つ特性を最大限に発揮することのできるキャパシタユニットを提供することができ、さらには制御回路部を一体的に組込むための構造およびシールド構造のさまざまな配慮が施されており、高信頼性で使い勝手の優れたキャパシタユニットを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態における車両の電子制御ブレーキシステムの構成図である。図１において、電源を供給するバッテリー１と非常用電源となるキャパシタユニット２と、電子制御ブレーキシステムの制御を行う電子制御部３はそれぞれ電気的に接続されている。さらに、この電子制御部３はブレーキペダル４と油圧制御部５とも接続されている。そしてこの油圧制御部５からブレーキ６、タイヤ７につながっている。

このような構成からなる電子制御ブレーキシステムにおいて、作動している状態で何らかの不測の事態によりバッテリー１からの電源供給が失われた場合、電子制御ブレーキシステムの機能は消失することになる。その事態が運転中に発生するとブレーキが効かず車両を制動することができなくなる。それを防ぐためにキャパシタユニット２が接続されており、不測の事態が発生した場合に電子制御部３からの命令によりキャパシタユニット２に蓄えられた電荷を放出し、電子制御ブレーキシステムを作動させ車両を制動させようとするものである。

本発明はこのキャパシタユニット２に関するものであり、次にその説明を行う。

図２はキャパシタユニット２の外観斜視図を示す。

図３、図４、図５はキャパシタユニット２の分解斜視図を示す。

それぞれの図において、１１はキャパシタブロック、１２は制御回路部、１３はキャパシタブロック１１と制御回路部１２を電気的に接続する中継コネクタ、１４は電子制御ブレーキシステムの電子制御部３と電気的に接続されるコネクタである。１５はこれらを収納するケースであり、下側ケース１５ａと上側カバー１５ｂよりなっている。

ここでまず、キャパシタブロック１１の構成について説明する。

キャパシタ１６は、その上面に＋、−の極性を持ったリード線１６ａ、１６ｂが同一方向に延出している。本実施の形態では２８個のキャパシタ１６を７直列の４並列で構成している。キャパシタ１６の１個当りの許容電圧を２Ｖとした場合、１４Ｖシステムに適用するために７直列とし、また必要な電荷量を確保するためにそれを４並列にして電荷量のＵＰを図っている。

ホルダー１７は上記２８個のキャパシタ１６を７直列×４並列に安定保持している。この時、キャパシタ１６は治具等により、リード線１６ａ、１６ｂが延出している上面１６ｃの高さが２８個ほぼ均一に揃うように組み立てられている。

配線基板１８には複数のキャパシタ１６を７直列×４並列に接続するための回路パターンが形成されている。そして、キャパシタ１６のリード線１６ａ、１６ｂは配線基板１８の半田付けランド部に挿入されて半田結合されている。配線基板１８には制御回路部１２と電気的に接続するためのコネクタ１９がその端部に設けられている。このようにして構成されたキャパシタブロック１１は下側ケース１５ａ内に収納されネジ等で固定される。

次に、制御回路部１２について詳細に説明する。

図６は本発明のキャパシタユニットの回路構成を示すブロック図である。

キャパシタユニット２は各種信号を送受信するマイコンと、バッテリー１の異常時に電子制御部３を介して油圧制御部５への電力供給を行うための補助電源として、例えば急速に充放電が可能な電気二重層コンデンサを用いて複数のキャパシタを形成したキャパシタブロック１１と、このキャパシタブロック１１へ充電を指示するための充電回路５０と、放電を指示するための放電回路５１と、バッテリー１から出力される電圧を検知するためのバックアップ検知手段５２と、このバックアップ検知手段５２が電圧異常を検知したときにキャパシタブロック１１からＯＵＴ端子５３を介して電子制御部３への放電を可能にするためのＦＥＴスイッチ５４から構成されている。

次に、制御回路部１２の構造について図３から図５を用いて説明するが、これらの図において本発明に関する部品以外は図示を省略している。回路基板２０には図示していないが充放電回路の回路パターンが形成されている。本発明の実施の形態では、充電用の回路部品として２個のＦＥＴ２１ａ、２１ｂを、放電用の回路部品としてダイオード２２ａ、抵抗２２ｂを図示している。これらの回路部品は充放電時に大電流が流れ発熱する回路部品である。ＦＥＴ２１ａ、２１ｂおよびダイオード２２ａ、抵抗２２ｂはそれぞれリード線を回路基板２０に半田付けで固定されるとともに、その背面に形成された放熱部は放熱板２３と適度な圧力を持って圧接した状態になっている。

このように構成された制御回路部１２は下側ケース１５ａに直立して収納される。回路基板２０からは中継用コネクタ１３が導出しており、キャパシタブロック１１のコネクタ１９と嵌合し電気的に接続される。直立して収納された制御回路部１２は放熱板２３および充電用の回路部品であるＦＥＴ２１ａ、２１ｂ、放電用の回路部品であるダイオード２２ａ、抵抗２２ｂが実装された面が、キャパシタブロック１１に対して回路基板２０を挟んで反対側に位置するように配置されている。このことにより、キャパシタブロック１１の充放電を行う際の電流により発熱する部位を、回路基板２０を仕切りとしてキャパシタブロック１１と距離を離した位置にすることができる。複数個のキャパシタ１６を利用するキャパシタユニットにおいては、それぞれのキャパシタ性能の均一化が求められる。それぞれのキャパシタの周囲温度もできるだけ均一な温度状態であることが望ましく、本実施の形態により充放電時の発熱によるキャパシタ部の温度のバラツキを極力抑えることが可能となるものである。

放熱板２３には下側ケース１５ａに固定するための２ヶ所の穴２３ａ、２３ｂが形成されており、また下側ケース１５ａにはそれに対応する位置に固定用ボス２４ａ、２４ｂが形成され、ネジ２４ｃ、２４ｄでネジ止めされている。

放熱板２３の下側ケース１５ａへ組み込まれる側の面２３ｃには、穴２３ａ、２３ｂと同心円よりなり下側ケース１５ａの固定用ボス２４ａ、２４ｂと嵌合する凹穴２３ｄ、２３ｅが形成されており、この凹穴２３ｄ、２３ｅと固定用ボス２４ａ、２４ｂにより位置規制されて取付けられるものである。

この固定状態において回路基板２０は下側ケース１５ａに対し直立した状態で収納され、その外周面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは下側ケース１５ａ内においてフリーな状態に維持されている。

以上のように本発明の実施の形態では、放熱板２３を下側ケース１５ａに固定するため、回路基板２０を下側ケース１５ａに固定することなくフリーな状態に保つことが可能となり、熱膨張収縮振動の負荷がかかった場合でも、回路基板２０に実装された回路部品の半田付け部にストレスがかかることがなく信頼性の向上が期待できるものである。

次に、充電用および放電用の回路部品であるＦＥＴ２１ａ、２１ｂおよびダイオード２２ａ、抵抗２２ｂの放熱板２３への安定した放熱方法について図７、図８を用いて説明する。

図７において、ステンレス等の弾性部材よりなる板バネ２５は、略コの字の形状をしており、その中央部には放熱板２３への固定穴２５ａがあけられている。両端は曲げ加工が施されており、一方はアーム状に延びた弾性片２５ｂでありＦＥＴ２１ａ、２１ｂおよびダイオード２２ａ、抵抗２２ｂの胴部の一定位置を安定に圧接するようにアール加工部２５ｃが設けられている。他方は適度の長さで放熱板２３の下側ケース１５ａへ組み込まれる側の面２３ｃに当接するガイド部２５ｄとなっている。

更に、図示していないがＦＥＴ２１ａ、２１ｂおよびダイオード２２ａ、抵抗２２ｂと放熱板２３の圧接される面にはシリコン等でできた放熱促進用グリスが塗布され、その板バネ２５による圧接力は面圧で０．１Ｎ〜４．５Ｎの間に設定している。

図８に示す板バネ２６は前記に示した板バネ２５の構造を連結して製作したものである。放熱が必要な回路部品が複数個ある場合（本実施の形態では４個）、その数に応じた弾性片２６ａを有する連結型の板バネ２６を利用することにより同時に圧接することが可能となる。

このようにして板バネ２６による圧接構造とすることにより、充電用および放電用の回路部品であるＦＥＴ２１ａ、２１ｂおよびダイオード２２ａ、抵抗２２ｂは回路基板２０への半田付け部で固定されているが、放熱板２３へは適度な圧力による圧接のみであるため、温度変化等による各部材の熱膨張収縮に差が出ても半田付け部に発生する応力を緩和することができる。更に板バネ２５を略コの字状にして、ガイド面２５ｄで放熱板２３と位置規制することにより圧接力のバラツキを小さくすることが可能となる。更に、放熱促進用グリスの利用により圧接力そのものを小さくすることが可能となる。また板バネ２６により複数個の回路部品を同時に圧接することが可能となり、作業工数の低減と圧接力の均一化が可能となるものである。

圧接力は、０．１Ｎ〜４．５Ｎに設定しているが、これは放熱板２３に確実に熱を逃がすことが可能な最低荷重と圧接される回路部品のリード線と回路基板２０の半田付け部の振動や、温度変化に伴う半田付け部の許容応力等により決定されており、この範囲内で管理することにより確実な放熱と振動や温度変化等による半田付け部の破損を防止でき信頼性の向上につながるものである。

次に制御回路部１２のシールド構造について図９、図１０、図１１の要部斜視図を用いて説明する。

車両に利用される各種電子制御システムにとって、基本的な機能保証は勿論のこと耐ノイズ性能の要求は非常に厳しいものがあり、その対策は大きな開発要素となっている。

図９において、シールドケースは上下に分割されており、金属製の下側シールドケース２７と上側シールドケース２８で構成されている。下側シールドケース２７には２ヶ所のケース固定片２９ａ、２９ｂが側面からの切り起こしにより内面側に形成されている。

下側ケース１５ａには前記のケース固定片２９ａ、２９ｂに対応した位置に固定用ボス３０ａ、３０ｂが延出している。下側シールドケース２７の底面には、ケース固定片２９ａ、２９ｂと同心位置に穴３１ａ、３１ｂが、また制御回路部１２の放熱板２３を固定するためのボス２４ａ、２４ｂと対応した位置にこの固定用のボス２４ａ、２４ｂを挿通させる穴３２ａ、３２ｂが形成されている。

制御回路部１２の回路基板２０からはアース端子３３が１本延出している。アース端子３３はリード線３３ａとその先端の端子３３ｂからなり、リード線３３ａの反対側は回路基板２０のグランドに半田付けされている。

以上の構成で、まず下側シールドケース２７の穴３１ａ、３１ｂが下側ケース１５ａの固定用ボス３０ａ、３０ｂを挿通するように組み込むとケース固定片２９ａ、２９ｂと固定用ボス３０ａ、３０ｂが当接する。次に、制御回路部１２を放熱板２３の穴２３ａ、２３ｂと下側ケース１５ａの固定用ボス２４ａ、２４ｂとを嵌合させて組み込み、アース端子３３の端子３３ｂをケース固定片２９ｂとともにネジにより固定用ボス３０ｂに共締めする。そしてもう一方のケース固定片２９ａは固定用ボス３０ａにネジで固定する。この状態で上側シールドケース２８をかぶせてシールド構造が形成されている。制御回路部１２の回路構成の中にも各種ノイズ部品を構成することは当然であるが、さらに制御回路部１２の全体を下側シールドケース２７と上側シールドケース２８で覆うことにより高い耐ノイズ性能を発揮することが可能となる。

次に下側シールドケース２７と上側シールドケース２８の組み立て方法について説明する。

上側シールドケース２８の２ヶ所の側面には、それぞれ下側シールドケース２７の２ヶ所の壁面３４ａ、３４ｂの内側に位置するガイド面３５が２ヶ所、壁面３４ａ、３４ｂの外側に位置するガイド面３６が１ヶ所形成されている。

この状態で組み込むことにより、ガイド面３５とガイド面３６の間に壁面３４ａ、３４ｂを挟み込む形となり、上下のシールドケース２７、２８が確実な嵌合状態を得ることができる。

また、ガイド面３５とガイド面３６の一方もしくは両方が互いの距離が近づく方向で、その間隔が下側シールドケース２７の壁面３４ａ、３４ｂの厚み寸法よりも小さくなるように設定することにより、壁面３４ａ、３４ｂはガイド面３５とガイド面３６の間に加圧されて挟持する形となり、上下のシールドケース２７、２８をガタなく組み立てることが可能となるとともに、上下のシールドケース２７、２８を確実にショート状態に保つことが可能となり、より高いシールド性能を発揮することが可能となる。

さらに、上側シールドケース２８のガイド面３５には突起３７ａ、３７ｂが、また下側シールドケース２７にはそれに対応する位置に穴３８ａ、３８ｂが形成されている。これにより挿入時に半嵌合や嵌合後のシールドケースの浮きや外れを防止できるものである。

同様に下側シールドケース２７の長手方向の２面には、切り起こし片３９ａおよび３９ｂが形成されている。切り起こし片３９ａ、３９ｂの先端部間の距離は、挿入する下側ケース１５ａの内面４０ａ、４０ｂ間の距離より僅かに大きくなっている。

この状態で下側シールドケース２７に挿入することにより、切り起こし片３９ａ、３９ｂと内面４０ａ、４０ｂで圧入状態となり、下側シールドケースのガタや振動を防止することが可能となる。同様に上側シールドケース２８にも長手方向の２面に切り起こし４１ａ、４１ｂを設け、上側カバー１５ｂの内面４２ａ、４２ｂとの圧入状態を形成することにより、上側シールドケース２８のガタや振動も防止することが可能となる。

次に、図１０において下側シールドケース２７もしくは上側シールドケース２８（本実施の形態では下側シールドケース２７で説明する）には、その側面より外側に折り返された片４３が形成されており、ケース１５へ組み込まれた状態でケース１５の外部へ導出されている。この片４３を用いて車両等への組み込み時に外部負荷系のグランドもしくはグランド電位のシャーシに電気的に導通をとりながら固定することにより、確実に制御回路系のシールドが可能となるものである。

さらに図１１に示すように、下側シールドケース２７の側面に折り返された片４４はその中間部でさらに折り返し部４４ａが形成されており、その中央部にネジ止め穴４４ｂが形成されている。下側ケース１５ａの側面には適度な呼び径のナット４５が複数個、圧入やインサート成形により形成されている。ここでこの折り返された片４４のネジ止め穴４４ｂは、ケース１５に組み込んだ完成品の状態においてナット４５のネジ穴部と対応した位置になるような寸法関係になっている。この状態において車両に取付ける際に利用するブラケット４６とともにネジによりナット４５に共締めされる。このことによりブラケットを車両に取付ける作業と同時にシールドケースのグランド電位を確保することができ、確実に制御回路系のシールドが可能となるものである。

図１２は制御回路部１２とキャパシタブロック１１を電気的に接続する中継コネクタ１３を示しており、中継コネクタ１３はたとえば５Ａの電流容量が必要な場合、＋、−の電線およびコネクタ端子はそれぞれ５Ａ以上の電流容量が必要となるが、その場合には線径の大きな電線やサイズの大きなコネクタ端子が必要となり製品における占有スペースが拡大してしまう。本実施の形態では、電流容量が２．５Ａ以上で３Ａ程度以下の電線４７およびコネクタ端子４８を２本並列にして利用する構成にしている。このことにより本数は増えるもののコネクタ部はサイズの小さいものが使用可能となる。また、さらに容量の小さい電線４７やコネクタ端子４８を複数個並列にしてもよい。

このようにすることにより、中継コネクタ１３の並列方向の寸法は拡大するが上下方向及び前後方向の寸法は小さくすることが可能となり、図４の斜視図でもわかるように並列方向のスペースには余裕があるため、全体としての小型化が可能となる。

図１３はコネクタ１４の周辺を示す要部斜視図であり、コネクタの保護について説明する。コネクタ１４は外部負荷のコネクタ（図示せず）と嵌合するため、その作業性の観点より完成品状態で外部へ突出した状態にある。下側ケース１５ａからコネクタ１４を保護する保護壁４９を設けてコネクタ１４の外周を覆うようになっている。また保護壁４９はコネクタ１４に設けられた嵌合用のロック部１４ａのある部位のみは覆っていない。これは嵌合作業をしやすくすると同時に嵌合状態を目視確認できるようにするためのものである。これにより完成品の取り扱い、例えば製作工程、輸送、車両への取付け作業中などにおける不慮の事態によるコネクタの破損を防止することが可能となる。

本発明は直列または並列に接続した複数のキャパシタを信頼性高く保持できるとともに、充放電回路を設けることによりキャパシタの持つ特性を最大限に発揮することのできるキャパシタユニットを提供するもので、車両の電子制御ブレーキシステムなどにおける補助電源用のキャパシタユニットとしての用途に適している。

本発明の実施の形態における車両の電子ブレーキシステムの構成図 本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの外観斜視図 同キャパシタユニット要部分解斜視図 同キャパシタユニットの上側カバーを外した状態の要部斜視図 同キャパシタユニットの制御回路部の要部分解斜視図 同キャパシタユニットの回路ブロック図 同制御回路部の板バネ部の構成斜視図 同制御回路部の板バネ部の構成斜視図 同キャパシタユニットの制御回路部のシールド構造を示す分解斜視図 同キャパシタユニットの制御回路部のシールド構造を示す要部斜視図 同キャパシタユニットの制御回路部のシールド構造を示す要部斜視図 同キャパシタユニットの中継コネクタの斜視図 同キャパシタユニットのコネクタ部の要部斜視図

符号の説明

１ バッテリー
２ キャパシタユニット
３ 電子制御部
４ ブレーキペダル
５ 油圧制御部
６ ブレーキ
７ タイヤ
１１ キャパシタブロック
１２ 制御回路部
１３ 中継コネクタ
１４ コネクタ
１５ ケース
１５ａ 下側ケース
１５ｂ 上側カバー
１６ キャパシタ
１６ａ、１６ｂ リード線
１７ ホルダー
１８ 配線基板
１９ コネクタ
２０ 回路基板
２１ａ、２１ｂ ＦＥＴ
２２ａ ダイオード
２２ｂ 抵抗
２３ 放熱板
２３ａ、２３ｂ 穴
２３ｄ、２３ｅ 凹穴
２４ａ、２４ｂ 固定用ボス
２４ｃ、２４ｄ ネジ
２５ 板バネ
２５ｂ 弾性片
２５ｃ アール加工部
２６ 板バネ
２７ 下側シールドケース
２８ 上側シールドケース
２９ａ、２９ｂ ケース固定片
３０ａ、３０ｂ 固定用ボス
３１ａ、３１ｂ 穴
３２ａ、３２ｂ 穴
３３ アース端子
３４ａ、３４ｂ 壁面
３５ ガイド面
３６ ガイド面
３７ａ、３７ｂ 突起
３８ａ、３８ｂ 穴
３９ａ、３９ｂ 切り起こし片
４０ａ、４０ｂ 内面
４１ａ、４１ｂ 切り起こし
４２ａ、４２ｂ 内面
４３ 片
４４ 片
４５ ナット
４６ ブラケット
４７ 電線
４８ コネクタ端子
４９ 保護壁
５０ 充電回路
５１ 放電回路
５２ バックアップ検知手段
５３ ＯＵＴ端子
５４ ＦＥＴスイッチ

Claims (19)

1. 複数のキャパシタの胴部を挟持してホルダーに組み込み電気的に直列または並列に接続してなるキャパシタブロックと、このキャパシタブロックに充電または放電を行うための充放電回路からなる制御回路部と、それらを電気的に接続する中継コネクタと、それらを収納するケースからなり、前記制御回路部は回路構成をなす回路基板と、充放電回路を形成する回路部品と、充放電を行う際に発生する回路部品の発熱を抑えるための放熱板と、充放電回路及びキャパシタブロックの状態を検知制御するマイコンと、外部負荷と接続されるコネクタと、前記放熱板に取付けられたコの字状の板バネを有しており、前記板バネは、一方が前記放熱板の背面に当接する面を持ち、他方が前記回路部品を前記放熱板に圧接する圧接部を持つように形成され、その中間部を前記放熱板にネジで固定する構成とすることによって、前記回路部品は前記回路基板上に取付けられた前記放熱板に放熱に適した圧力で圧接されてなるキャパシタユニット。
2. 制御回路部は回路基板の充放電回路を形成する回路部品と放熱板が実装された面がキャパシタブロックに対して反対側に位置するようにケースに収納されてなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
3. 制御回路部に実装された放熱板には固定用の穴が設けられ、ケースには前記放熱板に形成された穴に対応するように固定用ボスを形成し、それぞれをネジ止めして前記ケース内に固定してなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
4. 放熱板の固定用の穴のケース面側には、前記ケースに形成された固定用ボスの外周と嵌合可能な凹穴を設けてなる請求項３に記載のキャパシタユニット。
5. 放熱板の固定用の穴およびケースの固定用ボスで固定された制御回路部の回路基板の周囲はケース内においてフリーな状態に維持してなる請求項３に記載のキャパシタユニット。
6. 放熱板への回路部品の圧接は前記放熱板に取付けられた板バネの弾性を利用してなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
7. 板バネは回路部品が左右に倒れないように回路部品の横方向をガイドするガイド部を有してなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
8. 制御回路部の放熱が必要な回路部品は、回路基板上に取付けられた放熱板に放熱促進用グリスを介して圧接されてなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
9. 板バネの回路部品への圧接力は０．１Ｎ〜４．５Ｎに設定されてなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
10. 板バネは複数個の回路部品を同時に圧接できるように連結してなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
11. 制御回路部は上下に分割されたシールドケースで覆われた状態でケースに組込まれるように構成され、下側のシールドケースにはその一部を切り起こした１ヶ所以上の前記ケースへ固定するための固定片が形成されており、前記ケースには下側のシールドケースの固定片に対応した位置にネジ固定用ボスが形成されており、かつ回路基板のグランドからはアース端子が延出されており、前記アース端子と前記下側シールドケースはネジによりケースの固定用ボスに共締めされてなる請求項１に記載のキャパシタユニット。
12. 上側シールドケースには下側シールドケースの壁面の内側に位置するガイド面と前記下側シールドケースの壁面の外側に位置するガイド面とを有しており、そのおのおのの面で嵌合されてなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
13. 上側シールドケースに設けられた第１のガイド面と第２のガイド面の一方もしくは両方は互いの距離が近づく方向に変形加工されており、下側シールドケースと嵌合した場合の嵌合ガタを防止してなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
14. 上側シールドケースに設けられたガイド面と下側シールドケースの壁面には、それぞれの対応する位置に１組以上の穴およびボスによる嵌合部が形成されており、組込んだ状態で位置規制されるように構成してなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
15. 下側または上側もしくは両方のシールドケースは、その側面にケースの収納部内面の寸法より僅かに大きくなる切り起こしを有して、ケースへの収納状態においてシールドケースがガタなく収納できるようにしてなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
16. 下側シールドケースもしくは上側シールドケースは、その側面より外側へ折り返された片があり、その片はケース側面へ導出しており外部負荷のグランドとアース接続されてなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
17. ケースの外周面には被固定体に取付けるためのブラケット固定用のネジ固定用ナットが設けられており、下側シールドケースの側面より外側へ折り返された片は、前記ケースの前記ネジ固定用ナット部とともにブラケットに固定されてなる請求項１１に記載のキャパシタユニット。
18. キャパシタブロックと制御回路部を電気的に接続するコネクタは、充放電に必要な電流容量よりも小さいコネクタを複数個利用して構成された請求項１に記載のキャパシタユニット。
19. 制御回路部の外部と電気的に接続されるコネクタはケースの一部から突出しており、その周囲には前記ケースに形成された保護壁が設けられてなる請求項１に記載のキャパシタユニット。

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