特許 7564085 車両のためのバッテリ充電器及び関連の実現方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】車両のためのバッテリ充電器及び関連の実現方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241001BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20241001BHJP

   H02G 3/16 20060101ALI20241001BHJP

   H05K 5/00 20060101ALI20241001BHJP

   B60L 53/22 20190101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301A

H02M3/00 Y

H02J7/00 P

H02G3/16

H05K5/00 A

B60L53/22

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021502768

(86)(22)【出願日】2019-07-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-11-11

(86)【国際出願番号】 IB2019056115

(87)【国際公開番号】W WO2020016802

(87)【国際公開日】2020-01-23

【審査請求日】2022-07-06

(31)【優先権主張番号】102018000007376

(32)【優先日】2018-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】516032517

【氏名又は名称】メタ システム エス．ピー．エー．

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＳＹＳＴＥＭ Ｓ．Ｐ．Ａ．

【住所又は居所原語表記】Ｖｉａ Ｔａｎｃｒｅｄｉ Ｇａｌｉｍｂｅｒｔｉ， ５， ４２１２４ Ｒｅｇｇｉｏ Ｅｍｉｌｉａ （ＩＴ）

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】シモナッツィ，ジュゼッペ

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０２７５３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２３１４５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／３５１２２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｈ０２Ｇ ３／１６

Ｈ０５Ｋ ５／００

Ｂ６０Ｌ ５３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のためのバッテリ充電器（１）であって、少なくとも１つの外側容器（２）と、容器（２）の内側に収容され、車両の電気バッテリに動作可能に接続でき、バッテリを再充電するよう構成された、第１の電力電子基板（３）及び第２のＩＭＳ電子基板（４）と、コンデンサ（５）または巻線部品（６）からなり、前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）に接続された少なくとも１つの電気部品（５、６）と、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）を収容するための少なくとも１つの支持部（７、８）と、を備え、
前記支持部（７、８）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）と前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）との間に電気接続手段（９、１０、１１）を備え、
前記電気接続手段（９、１０、１１）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）に接続された少なくとも第１の電気端子（９）と、前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）に接続された第２の電気端子（１０）と、前記第１の電気端子（９）及び前記第２の電気端子（１０）に接続された少なくとも１つの接続要素（１１）と、を備え、前記第１の電気端子（１０）、前記第２の電気端子（１０）、及び前記接続要素（１１）は、前記支持部（７、８）上に作られ、
前記支持部（７、８）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）の少なくとも１つの保持フレーム（１３）を備え、
前記保持フレーム（１３）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）を収容するための、少なくとも１つのハウジング座部を備え、
前記第１の電気端子（９）は、前記ハウジング座部に作られ、
前記第２の電気端子（１０）は、前記保持フレーム（１３）の対向面に配置され、前記第１の電力電子基板（３）の対応する第２の電気コネクタ（１２）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）の対応した第２の電気コネクタ（１２）に接続された、第１の電気コネクタ（１０）を備え、
前記接続要素（１１）は、保持フレーム（１３）上に作られた少なくとも１つの導電要素（１１）を備えることを特徴とする、バッテリ充電器（１）。

【請求項2】

前記第１の電気端子（９）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）の端子に接続するための、少なくとも１つのパッド（９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ充電器（１）。

【請求項3】

前記保持フレーム（１３）は、複数の電気部品（５、６）の複数のハウジング座部を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリ充電器（１）。

【請求項4】

前記巻線部品（６）は、変圧器、インダクタンス、またはフィルタのうちの１つで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ充電器（１）。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載のバッテリ充電器（１）のうち、車両のためのバッテリ充電器（１）を実現するための方法であって、
車両の電気バッテリに接続可能で、バッテリを再充電するよう構成された、少なくとも１枚の前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）を作るステップと、
少なくとも１つの前記電気部品（５、６）を前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）に接続するステップとを少なくとも含み、
前記接続するステップは、
少なくとも１つの前記電気部品（５、６）を収容するための少なくとも１つの前記支持部（７、８）を作るステップであって、前記支持部（７、８）には、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）が設けられた、作るステップと、
少なくとも１つの前記電気部品（５、６）を、前記支持部（７、８）に、及び前記電気部品（５，６）と前記電気接続手段（９、１０、１１）との間の電気接続に、関連付けるステップと、
前記支持部（７、８）を、前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）に、及び前記電気接続手段（９、１０、１１）と前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）との間の電気接続に、関連付けるステップとを少なくとも含むことを特徴とする、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の支持部のうち、電気部品のための前記支持部（７、８）であって、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）のための少なくとも１つのハウジング座部が設けられた、少なくとも１つの前記保持フレーム（１３）を備え、
前記支持部（７、８）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）と前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）との間に前記電気接続手段（９、１０、１１）を備え、
前記電気接続手段（９、１０、１１）は、少なくとも１つの前記電気部品（５、６）に接続された少なくとも前記第１の電気端子（９）と、前記保持フレーム（１３）の対向面に配置され、前記第１の電力電子基板（３）及び前記第２のＩＭＳ電子基板（４）に接続された前記第２の電気端子（１０）と、前記第１の電気端子（９）及び前記第２の電気端子（１０）に接続された少なくとも１つの前記接続要素（１１）と、を備え、
前記第１の電気端子（１０）、前記第２の電気端子（１０）、及び前記接続要素（１１）は、前記保持フレーム（１３）上に作られることを特徴とする、支持部（７、８）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のためのバッテリ充電器、及び関連の実現方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気車両またはハイブリッド車両の分野を詳細に参照すると、入力電圧／電流を好適な出力電圧／電流に変換するための、ＯＢＣ（車載型充電器）バッテリ充電器またはＤＣ－ＤＣ変換器など、車両の車内に設定された電力電子装置を利用することが必須である。

【0003】

車両のための、公知のタイプのバッテリ充電器は、一般的に１枚または複数の印刷回路基板から成る、１つまたは複数の動力基板または制御基板を備える。

【0004】

印刷回路基板は、エポキシガラスなどの電気絶縁材料で作られた支持部の上、またはＩＭＳ（絶縁金属基体）タイプの金属支持部の上に作ることができる。

【0005】

特に、車両のためのバッテリ充電器を実現する分野において、金属支持部を伴う印刷回路基板を使用することが好ましいことに、留意すべきである。なぜならそれは、使用する金属（一般的にアルミニウム）の熱分散特性のために、高い熱効率を実現させるからである。

【0006】

バッテリ充電器は、変圧器、フィルタ、及びインダクタなどの部品から成る、（ｋＷレベルの電力のための）大きい電気巻線部品を必然的に備えなければならない。

【0007】

公知の解決策によると、これらの大きい電気巻線部品は、特別のハウジング支持部を備える特別のモジュールにグループ化される。巻線部品が、まさにそれらの大きいサイズのために、印刷回路基板に直接固定することが困難であるため、一般的にこれらの追加的なモジュールは必要である。

【0008】

同様の考察が、大きいコンデンサなどの部品にも当てはまる。

【0009】

エポキシガラス支持部を伴う印刷回路基板を詳細に参照すると、実際に支持部に直接巻き付けられた部品を固定することは、印刷回路基板に機械的強度の低下をもたらし、バッテリ充電器の耐用年数に実質的に悪影響を及ぼす。

【0010】

さらに、ＩＭＳタイプの金属支持部を伴う印刷回路基板の使用を参照すると、支持部に巻き付けられた部品を固定することは、支持部自体にドリルで穴を空ける必要があり、その結果電気短絡の高い危険を伴うという事実が、機械的強度低下の問題に加えられる。

【0011】

実際、ＩＭＳタイプの支持部は、通常は誘電材料の薄い層で被覆されたアルミニウムで作られた金属プレートを含み、その上に銅トラックが作られることが知られている。

【0012】

したがって、巻線部品を固定するために支持部にドリルで穴を空けることは、巻線部品自体と支持部のアルミニウムとの間に可能な電気接続を作り、それによって短絡を生じさせることを意味する。

【0013】

したがって公知のタイプのバッテリ充電器において、電気巻線部品を伴うモジュールは、特別の電気ケーブルによって印刷回路基板に接続され、これら両方は特別の容器の内側、または異なる容器に固定される。

【0014】

しかし、この公知の解決策にはいくつかの欠点がある。

【0015】

実際、モジュール上に存在する巻線部品の各々を、回路基板の正確で様々なポイントに接続することが必要で、巻線部品の各々のワイヤを用いて、それらを正しく接続することは困難である。

【0016】

その結果、これらの接続の複雑性は、組立をより困難にし、同時に接続エラーの可能性、または任意の事例においてバッテリ充電器の通常の使用中に、経時的に十分な「強度」がない接続を生じさせる可能性を増加させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明の主な目的は、バッテリ充電器自体、詳細には巻線部品またはコンデンサなどの大きい電気部品の組立作業を簡略化できる、車両のためのバッテリ充電器及び関連の実現方法を考案することである。

【0018】

本発明の別の目的は、電気巻線部品の接続エラーを回避できる、車両のバッテリ充電器及び関連の実現方法を考案することである。

【0019】

本発明の別の目的は、使用が簡単、合理的、容易、効果的で、低コストの解決策内で、先行技術の前述の欠点を克服できる、車両のためのバッテリ充電器及び関連の実現方法を考案することである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前述の目的は、特許請求項１による、車両のための本バッテリ充電器によって実現される。

【0021】

前述の目的は、特許請求項１３による、車両のためのバッテリ充電器を現実化する方法によっても実現される。

【0022】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図表において表示による非限定の例によって例示した、好ましいが排他的ではない、車両のためのバッテリ充電器及び関連の実現方法の実施形態の説明から、より明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明によるバッテリ充電器の、可能な実施形態の全体図である。

【図2】図１のバッテリ充電器の分解組立図である。

【図3】本発明によるバッテリ充電器の、電子基板及び電気部品の２つの支持部を示す図である。

【図4】大きい巻線部品を支持するために特に好適な、本発明によるバッテリ充電器の電気部品の可能な支持部を示す図である。

【図5】大きいコンデンサを支持するために特に好適な、本発明によるバッテリ充電器の電気部品の可能な支持部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

これらの図面を詳細に参照すると、参照番号１は全体的に、詳細には電気、ハイブリッド、または同様の車両の車内に設定でき、車両のバッテリを再充電するよう適合され得るタイプの、車両のためのバッテリ充電器を示す。

【0025】

バッテリ充電器１は、バッテリ充電器自体の電子機器全体を収容し保護するよう適合され、かつそれらを車両の内側に設定し固定するのを可能にするよう適合された、外側容器２を備える。

【0026】

バッテリ充電器１は、容器２の内側に収容された少なくとも１枚の電子基板３、４も備え、それらは車両の電気バッテリに動作可能に接続でき、かつこのバッテリ自体の再充電のために構成される。

【0027】

図面に示された、特定の、しかし非限定の実施形態を参照すると、バッテリ充電器１は、互いに対して適切に接続された、第１の電力電子基板３及び第２のＩＭＳ電子基板４を備える。

【0028】

しかし、異なる数で異なるタイプの電子基板が使用される、バッテリ充電器１の異なる実施形態を排除することはできない。

【0029】

バッテリ充電器１は、電子基板３、４のうちの少なくとも一方に接続された少なくとも１つの電気部品５、６、及びこのような少なくとも１つの電気部品５、６を収容するための少なくとも１つの支持部７、８も備える。

【0030】

詳細には、バッテリ充電器１に使用される各支持部７、８は、１つまたは複数の電気部品５、６を支持するのを可能にするよう適合され、その一方で同時に、容器２の内側での正しい位置付けを簡略化する。

【0031】

支持部７、８によって支持される電気部品は、例えば変圧器、インダクタンス、もしくはフィルタなどの大きい巻線部品、または大きいコンデンサから成り得る。

【0032】

しかし、異なるタイプの電気部品のための支持部を使用することを、排除できない。

【0033】

有利には、本発明によるバッテリ充電器１に使用される支持部７、８は、少なくとも１つの電気部品５、６を電子基板４に接続するための、電気接続手段９、１０、１１を備える。

【0034】

電気接続手段９、１０、１１の存在は、詳細には電気部品５、６を１枚または複数の電子基板３、４に、迅速かつ容易な方法で接続するのを可能にする。

【0035】

図面に示される実施形態を、詳細だが非排他的に参照すると、バッテリ充電器１は、複数のコンデンサ５を支持するよう適合された第１の支持部７と、複数の巻線部品６を支持するよう適合された第２の支持部８と、を備える。第１の支持部７及び第２の支持部８の両方は、電力電子基板３及びＩＭＳ電子基板４に関連付けられる。

【0036】

しかし、異なる電子基板に接続された異なる数の支持部、及び異なる電子基板を介した異なる数の異なるタイプの電気部品の支持部を使用することを、排除できない。

【0037】

有利には、電気接続手段９、１０、１１は、少なくとも１つの電気部品５、６に接続された少なくとも第１の電気端子９、少なくとも１枚の電子基板３、４に接続された少なくとも第２の電気端子１０、及び第１の電気端子９を第２の電気端子１０に電気的に接続する少なくとも１つの接続要素１１を備える。

【0038】

各電子基板３、４には、第２の電気端子１０の接続のための、少なくとも１つのそれぞれの装着端子１２が設けられる。

【0039】

第１の電気端子９、第２の電気端子１０、及び接続端子１１は、全て支持部７、８自体の上に作られる。

【0040】

図面に示された特定の実施形態を参照すると、第１の支持部７及び第２の支持部８の両方は、それぞれ電気接続手段９、１０、１１を備える。

【0041】

詳細には、第１の支持部７は、それぞれのコンデンサ５を接続するための、複数の第１の電気端子９と、電力電子基板３及びＩＭＳ電子基板４のそれぞれの装着端子１２に接続された、複数の第２の電気端子１０と、第１の電気端子９の各々を少なくとも１つのそれぞれの第２の電気端子１０に電気接続するための、複数の接続要素１１と、を備える。

【0042】

同様に、第２の支持部８は、それぞれの巻線部品６を接続するための、複数の第１の電気端子９と、電力電子基板３及びＩＭＳ電子基板４のそれぞれの装着端子１２に接続された、複数の第２の電気端子１０と、第１の電気端子９の各々を少なくとも１つのそれぞれの第２の電気端子１０に接続するための、複数の接続要素１１と、を備える。

【0043】

有利には、各支持部７、８は、電気部品５、６の少なくとも１つの保持フレーム１３を備える。保持フレーム１３には、電気接続手段９、１０、１１が設けられ、電子基板３、４の正確で様々なポイントへの、各電気部品５、６の正しい接続を可能にするよう、好適に形状が決められる。

【0044】

詳細には、保持フレーム１３は、それぞれの電気部品５、６を収容するための少なくとも１つのハウジング座部を備える。

【0045】

有用には、第１の電気端子９は、保持フレーム１３のこのようなハウジング座部に作られる。

【0046】

図面に示される特定の実施形態を参照すると、各第１の電気端子９は、それぞれの電気部品５、６の端子を接続するための、接続パッドから成る。

【0047】

有利には、好ましい実施形態によると、第２の電気端子１０は、電子基板の対応する第２の電気装着コネクタ１２に接続された、第１の電気コネクタから成る。

【0048】

好ましくは、組立及び電子基板３、４への接続作業を簡略化かつ迅速化するために、第２の電気端子１０及び電気装着コネクタ１２は、ファストンコネクタで構成される。

【0049】

有利には、好ましい実施形態によると、接続要素１１は、導体トラックのタイプ、または保持フレーム１３上に直接作られた特別な配線の導体要素から成る。

【0050】

有利には、保持フレーム１３は、複数の電気部品５、６を収納するよう設計され、かつ電気部品５、６の各々と各電子基板３、４との間の電気接続手段９、１０、１１を備える。

【0051】

詳細には、各保持フレーム１３は、複数の電気部品５、６の複数のハウジング座部を備える。

【0052】

したがって、このように支持部７、８の各々は、複数のそれぞれの電気部品５、６を保持することができ、電気部品自体を、電子基板３、４の各々に迅速かつ容易に接続するのを可能にできる。

【0053】

さらに、保持フレーム１３の反対側に配置された第２の電気端子１０の存在は、電気部品５、６を、電力電子基板３及びＩＭＳ電子基板の両方に接続するのを可能にする。

【0054】

有利には、可能な実施形態によると、保持フレーム１３は、少なくとも１つの相互接続要素１４を備える。相互接続要素１４は、第１の電子基板３上に存在する少なくとも１つの接点１５を、第２の電子基板４上に存在する少なくとも１つのそれぞれの接点に、相互接続するよう適合される。

【0055】

好ましくは、この相互接続要素１４は、第１の電子基板４の接点を収納するよう適合された、実質的に管状の要素から成る。

【0056】

車両のためのバッテリ充電器を実現するための方法は、少なくとも以下の、
－車両の電気バッテリに接続可能で、このバッテリ自体を再充電するよう構成された、少なくとも１枚の電子基板３、４を作るステップと、
－少なくとも１つの電気部品５、６を電子基板３、４に接続するステップと
を含む。

【0057】

有利には、少なくとも１つの電気部品５、６の、電子基板３、４への接続は、以下の、
－少なくとも１つの電気部品５、６を収容するための少なくとも１つの支持部７、８を作るステップであって、支持部７、８には、少なくとも１つの電気部品５、６と電子基板３、４との間に電気接続手段９、１０、１１が設けられた、作るステップと、
－少なくとも１つの電気部品５、６を、支持部７、８に、及び電気部品５、６と電気接続手段９、１０、１１との間の電気接続に関連付けるステップと、
－支持部７、８を、電子基板３、４に、及び電気接続手段９、１０、１１と電子基板３、４との間の電気接続に関連付けるステップと
に従って実施される。

【0058】

加えて、本発明による方法は以下の、
－外側容器２を作るステップと、
－上記の少なくとも１枚の電子基板３、４を、及び上記の容器２の内側で上記の電気部品５、６が設けられた少なくとも１つの支持部７、８を、収納し固定するステップと
を含む。

【0059】

例えば同じかまたは異なるタイプの電気部品を支持するための、異なる適用におけるバッテリ充電器１を参照した上述の支持部の使用を、排除することはできない。

【0060】

この事例において、この支持部は、電気接続手段と、上述の電気接続手段９、１０、１１及び保持フレーム１３に類似の、少なくとも１つの保持フレームとを備える。

【0061】

実際、説明した本発明は、意図した目的を実現することが確認された。

【0062】

詳細には、本発明によるバッテリ充電器及び方法は、特に電気巻線部品またはコンデンサなどの大きい電気部品の組立作業を簡略化するのを可能にすることが、強調される。

【0063】

加えて、本発明によるバッテリ充電器及び方法は、電気巻線部品の接続エラーを回避するのを可能にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】