电接线盒的制作方法

2021-02-03 13:02:28|

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[0001]
本发明涉及一种电接线盒，该电接线盒可用于向车辆上的各种电气部件供电。

背景技术：

[0002]
诸如汽车的车辆通常包括车载电池作为主电源。此外，车辆包括用于对车载电池充电的交流发电机(发电机)。然后，电源的直流电从主电源供应到大量的各种电气部件，即，安装在车辆的各个部分上的负载。车辆的负载分别用于恒定地或根据需要来实现各种功能，例如行驶、转向、停止、门的打开和关闭、照明以及车辆的通信，并且需要电源提供电力。
[0003]
在车辆上，主电源和电气部件经由线束彼此电连接，以便主要实现从主电源向电气部件供应电源的电力。线束基本上是大量电线的组件，并且通常具有复杂的形状和结构。
[0004]
为了将来自主电源的电源的电力分配到多个输出侧路径、或者控制对负载的电源的接通和断开、或者使得能够保护电源、负载等，通常将电接线盒连接至线束的中间部分。作为典型的电接线盒，已知接线盒(j/b)、继电器盒(r/b)等。
[0005]
近年来，在车辆的电源中，dc/dc转换器可以用于适当地使用具有不同电压的多个电源系统，或者可以使用逆变器来驱动诸如电动机之类的负载以产生交流电，或者可以将交流电转换成直流电。此外，由于用于这种应用的电源即功率转换装置周期性地重复进行相对大的功率的切换，因此电源内部消耗的功率损耗趋于增加，并且发热量也趋于与功率损耗成比例地增加。
[0006]
因此，有必要冷却功率转换装置以避免过度的温度升高。例如，专利文献1的功率转换装置公开了一种用于提高冷却性能从而使电源小型化的技术。
[0007]
具体地，公开了在安装在布置在逆变器壳体中的控制板上的两种类型的电子部件中，发热量小的电子部件和发热量大且与控制基板处于物理非接触状态的电子部件或者设置在发热量大的电子部件上的散热器被埋入具有导热性的树脂中，并且从发热量大并将热量传递到树脂的电子部件产生的热量，传递到逆变器壳体。
[0008]
引文清单
[0009]
专利文献
[0010]
[专利文件1]jp-a-2002-369550。

技术实现要素：

[0011]
要解决的技术问题
[0012]
车辆上使用的电接线盒除了功率转换装置的功能之外，可能还需要各种控制功能。例如，需要一种控制功能，其根据情况适当地将一个系统在输入侧的电源的电力分配给多个输出系统。此外，还需要防止过大的电流流向负载或检测异常的产生从而切断通电的控制功能。此外，还需要切换用于向负载供电的电力的路径、或者切换用于对子电池等进行充电和放电的路径、或在发生故障时从备用电池向负载提供备用电源的控制功能。
[0013]
此外，期望布置执行与如上所述的电源相关的控制的电子控制单元(ecu)，以与功率转换装置集成在一起。即，由于电子控制单元和功率转换装置的集成，可以减少执行电子控制单元和功率转换装置之间的连接的线束，并且还可以减小布置电子控制单元和功率转换装置所需的空间。
[0014]
然而，在其中功率转换装置和电子控制单元被集成为一体的电接线盒中，存在以下担忧：由于功率转换装置的发热的影响，电子控制单元的环境温度可能超过允许范围。由于通常通过集成大量半导体元件而构成的微型计算机等安装在电子控制单元上，因此难以增加对温度升高的抵抗力，并且对温度升高的抵抗力的增加会导致成本的增加。
[0015]
因此，当将消耗大电流的负载安装在车辆上时，目的是充分冷却功率转换装置，以避免产生热损坏或防止由于来自功率转换装置的热传递而导致电子控制单元的温度升高。然而，例如，当要安装在功率转换装置上的散热器(散热器)扩大时，整个电接线盒会扩大，并且其重量也会增加。此外，这对于安装大型鼓风机的情况同样。此外，诸如水冷却设备的专用冷却设备具有复杂的结构，并且存在成本增加的担忧。
[0016]
鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种电接线盒，即使在向负载提供大电流的同时也易于避免热损坏的产生，同时又避免了整个装置的大型化。
[0017]
解决问题的技术手段
[0018]
为了实现上述目的，根据本发明的电接线盒的特征在于以下项(1)至(5)。
[0019]
(1)一种电接线盒，其具有中继从输入侧电源线提供的电源的电力并将所述中继的电源的电力提供给车辆的输出侧负载的功能，其包括第一电路单元，具有较大发热特性；第二电路单元，其发热量小于所述第一电路单元的发热量，并且容易受到温度升高的影响；以及鼓风机，其被构造为向所述第一电路单元吹空气；并且其中，所述第一电路单元和所述第二电路单元以彼此靠近的状态布置；所述电接线盒包括：
[0020]
间隙部，其形成在所述第一电路单元和所述第二电路单元之间的边界上的空间，并且被构造为允许空气流过所述空间；和
[0021]
气流引导部，其构造成将由所述鼓风机吹出的气流引导至所述第一电路单元和所述间隙部双方。
[0022]
(2)根据上述(1)所述的电接线盒，其中
[0023]
所述第一电路单元包括设置在与所述间隙部分离的一侧上的散热器，
[0024]
所述散热器构造有彼此平行布置的多个散热片，并且
[0025]
所述鼓风机和所述气流引导部中的至少一者沿着所述散热片的延伸方向吹出空气。
[0026]
(3)根据上述(1)所述的电接线盒，还包括：
[0027]
其中容纳有所述第一电路单元的第一壳体，和其中容纳有所述第二电路单元的第二壳体，
[0028]
所述间隙部由被构造为使所述第一壳体和所述第二壳体之间的间隔保持恒定的构件形成。
[0029]
(4)根据上述(1)至(3)中任一项的电接线盒，其中
[0030]
所述第一电路单元包括功率转换器，所述功率转换器包括半导体开关元件，以及
[0031]
所述第二电路单元包括控制器，所述控制器包括半导体集成电路。
[0032]
(5)根据上述(4)所述的电接线盒，其中
[0033]
所述第二电路单元包括：温度检测单元，其被构造为检测周围环境的温度；以及温度信息传输单元，被构造为将由所述温度检测单元检测到的温度的信息传输至外部。
[0034]
根据具有上述构造(1)的电接线盒，气流引导部可以将由鼓风机吹出的气流引导至第一电路单元和间隙部双方。因此，隔热层由恒定地流过间隙部的气流形成。即，由第一电路单元的发热产生的热量被隔热层切断并且不被传递至第二电路单元，并且防止了第二电路单元的温度升高。此外，由于隔热层由不断流动的气流形成，因此与没有气流的情况相比，不必大幅增加第一电路单元和第二电路单元之间的距离，并且可以避免装置的大型化。另外，由于利用共用的鼓风机同时进行隔热层的形成和第一电路单元的冷却，因此，不需要增加零件数量，并且还可以避免装置构造的复杂化。
[0035]
根据具有上述构造(2)的电接线盒，由于设置在第一电路单元中的散热器被布置在与间隙部分离的一侧，所以空气被吹向散热器以有效地冷却第一电路单元。特别地，由于空气沿着散热器的不均匀形状的方向吹动，因此在气流中不容易产生湍流，并且容易确保散热器附近的足够的流速并有效地进行冷却。
[0036]
根据具有以上构造(3)的电接线盒，间隙部由以彼此面对的状态布置的第一壳体和第二壳体形成。因此，使间隙部的空间形状均匀，并且穿过该空间的气流可以在稳定状态下通过。因此，可以在间隙部中确保足够的流速，并且可以获得高隔热效果。
[0037]
根据具有以上构造(4)的电接线盒，使用设置在第一电路单元中的功率转换器，从而可以改变要提供给负载的电源电压或者可以生成负载所需的电源类型。此外，由于半导体集成电路被安装在第二电路单元上，所以可以实现各种控制功能。此外，由于半导体集成电路不会受到第一电路单元的发热的影响，所以能够防止由于热损坏而引起的故障。
[0038]
根据具有以上构造(5)的电接线盒，由于可以检测第二电路单元的温度，因此可以根据第二电路单元的温度来控制鼓风机。
[0039]
本发明的有益效果
[0040]
根据本发明的电接线盒，即使在向负载提供大电流的情况下，也易于防止热损坏的产生，同时避免了整个装置的大型化。
[0041]
上面已经简要描述了本发明。此外，通过阅读以下参考附图描述的用于实施本发明的方式(以下称为“实施例”)，进一步阐明本发明的细节。
附图说明
[0042]
图1是示出根据本发明的实施例的整个电接线盒的外观的立体图。
[0043]
图2是示出与图1相同的电接线盒的平面图。
[0044]
图3是沿图2中的线a-a截取的垂直截面图。
[0045]
图4是示出构成图1的电接线盒的电源控制单元的外观的立体图。
[0046]
图5是示出构成图1的电接线盒的功率转换单元的外观的立体图。
[0047]
图6是示出构成图1的电接线盒的冷却单元的外观的立体图。
[0048]
图7是示出功率转换单元和电力供应控制单元被组合的状态的立体图。
[0049]
图8是示出从与图1不同的方向观察时的整个电接线盒的外观的立体图。
[0050]
图9是从侧面观察时的图1所示的电接线盒的垂直截面图。
[0051]
图10是示出图1所示的电接线盒的功能构造示例的框图。
具体实施方式
[0052]
下面将参考附图描述本发明的特定实施例。
[0053]
<电接线盒的构造示例>
[0054]
图1是示出根据本发明实施例的整个电接线盒10的外观的立体图。图2是示出与图1相同的电接线盒10的平面图。图3是沿图2中的线a-a截取的垂直截面图。图4是示出构成图1的电接线盒10的电源控制单元30的外观的立体图。图5是示出构成图1的电接线盒10的功率转换单元20的外观的立体图。图6是示出构成图1的电接线盒10的冷却单元40的外观的立体图。图7是示出功率转换单元20和电力供应控制单元30被组合的状态的立体图。图8是示出从与图1不同的方向观察时的整个电接线盒10的外观的立体图。
[0055]
<电接线盒的基本功能>
[0056]
图1至图8所示的电接线盒10被安装在车厢或车辆的行李室中，并且用于向车辆上的各种负载(即，处于适当状态的电气部件)提供电源的电力。
[0057]
例如，当可以从诸如车载电池之类的主电源提供的电力不足时，在此时的这种情况下，希望优先地仅向具有高优先级的负载提供电源的电力，并且限制对于具有低优先级的负载的电源供电。电接线盒10包括实现这种功能的电子控制单元。
[0058]
当电接线盒10上游的主电源包括具有不同电压的系统的多个电源时，或者当将电源的电力提供给需要不同电源电压的多种类型的负载时，需要诸如dc/dc转换器的功率转换单元来处理电源电压的切换。例如，当驱动电动机时，需要诸如逆变器的功率转换单元以产生电动机所需的预定ac电力。电接线盒10还包括这种功率转换单元。
[0059]
在如上所述的功率转换单元中，由于在功率转换单元中周期性地重复大功率的切换，因此由于功率转换单元中的内部损耗而产生热量并且温度升高。特别地，当大电流流向负载时，功率转换单元的发热量可能增加以产生高温。因此，尽管安装了散热器或使用强制冷却机构来防止普通功率转换单元中的温度升高，但是可能难以防止温度升高。
[0060]
另一方面，在如上所述的电子控制单元中，安装了温度限制大的半导体集成电路，例如微型计算机。因此，在其中集成了功率转换单元和电子控制单元的电接线盒10中，即使当电子控制单元本身的发热量少时，电子控制单元也可能受到存在于其附近的功率转换单元的发热量的影响并且温度可能升高，并且在电子控制单元中可能产生热损坏。因此，在电接线盒10上安装了特殊的机构，以防止产生电子控制单元的热损坏。
[0061]
<电接线盒的构造的详细说明>
[0062]
图1和图8所示的电接线盒10是其中三个单元被组合和集成的单元。即，在将图4所示的电源控制单元30堆叠在图5所示的功率转换单元20上方以如图7所示将功率转换单元20和电源控制单元30集成之后，将图7中的集成装置放置并固定在图6中所示的冷却单元40上方，从而构造成图1和图8中的电接线盒10。
[0063]
图4所示的电源控制单元30的壳体31形成为中空盒形。用于控制电源的电子控制单元的电路板被容纳在壳体31中。用于执行固定的螺栓32被布置在壳体31的外围部上的四个位置处。此外，图8所示的连接器部33和34被以暴露于壳体31的外侧的状态布置，从而可以与外部进行电连接。此外，电源控制单元30的壳体31的安装部31a具有向内凹入的形状，
使得如图8所示布置在电源控制单元30下方的功率转换单元20的连接端子23延伸。
[0064]
图5所示的功率转换单元20的壳体21形成为中空盒形。在壳体21中容纳有实现功率转换功能的电路板。多个连接端子23从壳体21的上表面突出。此外，用于固定螺栓32的结合部24形成在壳体21的四个角处。
[0065]
散热器22固定在壳体21的下方。散热器22具有大的表面积，使得在壳体21内部的电路板上产生的热量被有效地散发。即，功率转换单元20包括形成为从壳体21的底表面以较小的宽度向下突出的多个散热片22a。每个散热片22a形成为细长以沿z轴方向延伸。此外，大量的散热片22a以平行于x轴方向的基本恒定的间隔布置。
[0066]
在如图7所示将功率转换单元20和电源控制单元30集成在一起的状态下，壳体21的功率转换单元20侧的上表面和壳体31的功率转换单元20的下表面之间的间隔由图3所示的多个间隔保持部39调节并保持恒定。因此，在相对的壳体21和31之间形成具有固定尺寸的间隙部50。间隙部50具有如下所述的防止电源控制单元30的温度升高的功能。
[0067]
图6所示的冷却单元40的壳体41包括底板部41a、侧板部41b和41c以及鼓风机保持部41d。此外，用于调节气流的流动的盖44一体地形成在壳体41的上部上。壳体41的底板部41a以及侧板部41b和41c可以如图1所示容纳集成的功率转换单元20和电源控制单元30。
[0068]
壳体41的鼓风机保持部41d保持多个鼓风机42和43。每个鼓风机42和43具有通过驱动电动机而旋转的风扇。鼓风机42和43的风扇能够在朝着设置在底板部41a上的功率转换单元20和电源控制单元30的方向(与z轴的箭头相反的方向)上吹送空气。
[0069]
由鼓风机42和43的鼓风产生的大部分气流被引入例如图3所示的底板部41a与散热器22之间的空间45中，并沿与z轴的箭头相反的方向流动。在此，由于散热器22的散热片22a在z轴方向上延伸，因此不会妨碍由鼓风机42、43的鼓风产生的气流的流动。因此，可以防止与散热片22a的表面接触的空气的流量减少，并且可以获得高散热效率。
[0070]
由于盖44布置在冷却单元40的上方，由鼓风机42和43的鼓风产生的一部分气流被导向形成在功率转换单元20与电源控制单元30之间的间隙部50的空间而不会泄漏到外部。即，气流沿与z轴的箭头相反的方向流过间隙部50。基于该气流，间隙部50用作隔热层。即，能够将在功率转换单元20侧产生的热量切断，从而不传递到电源控制单元30侧，即使在功率转换单元20侧的温度变高的情况下，也可以防止电源控制单元30的温度升高。
[0071]
<气流和热流概述>
[0072]
图9示出了从侧面观察时图1所示的电接线盒10的截面中的气流和热流的状态的概况。
[0073]
如图9所示，在底板部41a与功率转换单元20下方的散热器22之间的空间中，由鼓风机42和43的鼓风产生的气流51在与z轴的箭头相反的方向上以足够高的流速流动。因此，产生作为从安装在功率转换单元20上的散热器22到气流51的热传导的热流53，并且防止了功率转换单元20的温度升高。即，功率转换单元20可以被冷却单元40强制冷却。
[0074]
由鼓风机42和43的鼓风产生的气流52的方向由盖44限制，并且气流52被引导向间隙部50侧。即，气流52在与z轴的箭头相反的方向上流过间隙部50的空间。因此，作为从功率转换单元20的壳体21到气流52的热传导而产生热流54。即，在功率转换单元20中产生的一部分热能在被传递到电源控制单元30侧之前在间隙部50中作为热流54被消耗。因此，间隙部50用作隔热层，并且防止了电源控制单元30的温度升高。
[0075]
<电路的构造示例>
[0076]
图10示出了图1所示的电接线盒10的功能构造示例。
[0077]
图10所示的电接线盒10包括功率转换单元20、电源控制单元30和冷却单元40。此外，功率转换单元20具有内置于其中的dc/dc转换器61的功能。此外，构成电源控制单元30的电子控制单元具有配电功能单元62、温度检测单元63和通信单元64的功能。构成电源控制单元30的电子控制单元例如被配置在包括微型计算机的集成电路的电路板上。
[0078]
因此，当功率转换单元20中的发热量大于电源控制单元30中的发热量，并且功率转换单元20和电源控制单元30彼此靠近布置时，电源控制单元30受到功率转换单元20的发热的影响，并且在电源控制单元30中易于产生热损坏。然而，本实施例中的电接线盒10设置有如图9所示的间隙部50，并且间隙部50用作隔热层，从而可以防止电源控制单元30的热损坏。
[0079]
在图10的构造中，假定使用具有不同电压的两个系统的电源。即，从电接线盒10的输入侧的电源线71提供的电力的电压被dc/dc转换器61转换，并且具有不同电压的电力被提供给电源线72。例如，电源线71的额定电压被设定为48[v]，电源线72的额定电压被设定为12[v]。
[0080]
在图10的示例中，由于电源控制单元30的输入连接到功率转换单元20，所以电源控制单元30可以根据需要适当地使用两种类型的电源电压。配电功能单元62可以根据情况适当地控制要提供给多条输出侧电源线73、74和75的电源的配电。不同的负载81至83分别连接至输出侧电源线73至75的输出。
[0081]
电源控制单元30的通信单元64通过通信线76连接到给定车辆上的通信网络。连接到该通信网络的主ecu(未示出)可以经由通信网络、通信线路76和通信单元64向配电功能单元62给出适当的指令。温度检测单元63检测电源控制单元30中的壳体31等的温度。温度检测单元63可以经由通信单元64和通信线76将检测到的温度的信息传输给主ecu。
[0082]
因此，可以根据电源控制单元30的温度来控制鼓风机。例如，当电源控制单元30的温度低时，通过鼓风机42和43的鼓风可以停止或减弱。相反，当电源控制单元30的温度高时，鼓风机42和43的鼓风可以增强。可替代地，当由于负载、线束中的短路等引起意外的大电流流动时，主ecu还可以基于从温度检测单元63检测到的温度信息来执行用于防止配电功能单元62故障的控制。
[0083]
在图10的示例中，冷却单元40的电源线连接到dc/dc转换器61的输出的电源线72，但是也可以连接到电源控制单元30的输出，或者可以连接到另一系统的电源线。
[0084]
虽然在图10中所示的功率转换单元20内置有dc/dc转换器61，但是可以在功率转换单元20中内置诸如逆变器的另一种功率转换电路。当逆变器内置在其中时，功率转换单元20可以用于驱动诸如需要交流电的电动机的负载。
[0085]
构成电源控制单元30的电子控制单元除了配电功能单元62之外还可以具有各种功能。例如，当由于车辆碰撞或其他原因在电源线中产生断线等时，电源控制单元30可以具有切换电源的通电路径以确保用于重要负载的电源路径的功能、控制子电池的充电和放电的功能、从备用电池向负载提供备用电源的功能、检测线束断开、短路、异常电流等故障的功能。
[0086]
如上所述，由于图1所示的电接线盒10集成了功率转换单元20和电源控制单元30，
因此可以减少在它们之间进行连接的线束，并且还可以使整体尺寸小型化。
[0087]
当功率转换单元20和电源控制单元30彼此靠近时，由于电源控制单元30的发热，在功率转换单元20中倾向于产生热损坏。然而，如图9所示，间隙部50形成为允许气流52从中流过，从而间隙部50用作隔热层。因此，可以防止电源控制单元30的温度升高并且可以防止热损坏的产生。因此，可以应对功率转换单元20的容量的增加，即，发热量的增加。
[0088]
冷却单元40设置有盖44等以调节气流，使得共用鼓风机42和43用于形成路径彼此不同的气流51和52。另外，散热器22的散热片22a的形成方向(z轴方向)与鼓风机42、43的送风方向一致，从而散热器22附近的空气流动变得顺畅，可以确保足够的流量。因此，来自散热器22的有效的散热成为可能。
[0089]
如图10所示，当设置温度检测单元63以便将电源控制单元30的温度信息传输到主ecu时，可以根据电源控制单元30的温度来控制鼓风机。例如，当电源控制单元30的温度低时，鼓风机42和43的鼓风可以被停止或减弱。相反，当电源控制单元30的温度高时，鼓风机42和43的鼓风可以增强。
[0090]
这里，在下面的[1]至[5]中将简要总结根据上述本发明实施例的电接线盒的特性。
[0091]
[1]电接线盒10具有中继从输入侧电源线提供的电源的电力并将中继的电源的电力提供给车辆的输出侧的负载的功能，其包括第一电路单元(功率转换单元20)，具有相对较大的发热特性；第二电路单元(电源控制单元30)，其发热量小于第一电路单元的发热量并且容易受到温度升高的影响；和鼓风机(冷却单元40)，其向第一电路单元吹空气；并且其中第一电路单元和第二电路单元以彼此靠近的状态布置，电接线盒10包括：
[0092]
间隙部(50)，其为形成在第一电路单元和第二电路单元之间的边界上的空间，并且被构造成允许空气流过该空间；和
[0093]
气流引导部(盖44、底板部41a以及侧板部41b和41c)，被构造成将由鼓风机吹出的气流引导到第一电路单元和间隙部双方。
[0094]
[2]根据上述[1]所述的电接线盒，其中
[0095]
第一电路单元包括设置在与间隙部分离的一侧的散热器(22)，散热器构造有彼此平行布置的多个散热片(散热片22a)，并且
[0096]
鼓风机和气流引导部中的至少一者沿着散热片的延伸方向吹出空气。
[0097]
[3]根据上述[1]所述的电接线盒，还包括：
[0098]
第一电路单元(21)容纳在其中的第一壳体(21)和第二电路单元(31)容纳在其中的第二壳体(31)；其中，
[0099]
间隙部由被构造为使第一壳体和第二壳体之间的间隔保持恒定的构件(间隔保持部39)形成。
[0100]
[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的电接线盒，其中
[0101]
第一电路单元包括功率转换器(dc/dc转换器61)，该功率转换器包括半导体开关元件，以及
[0102]
第二电路单元包括控制器(配电功能单元62)，该控制器包括半导体集成电路。
[0103]
[5]根据上述[4]所述的电接线盒，其中
[0104]
第二电路单元包括：温度检测单元(63)，其被构造为检测周围环境的温度；以及温
度信息传输单元(通信单元64)，其被构造为将由温度检测单元检测到的温度的信息传输至外部。
[0105]
参考标识列表
[0106]
10电接线盒
[0107]
20功率转换单元
[0108]
22散热器
[0109]
30电源控制单元
[0110]
40冷却单元
[0111]
41a底板部
[0112]
42、43鼓风机
[0113]
44盖
[0114]
50间隙部
[0115]
51、52气流
[0116]
53、54热流

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