车载电源装置

文档序号:860744 发布日期:2021-03-16 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 车载电源装置 (Vehicle-mounted power supply device ) 是由 益井秀彰 于 2020-09-11 设计创作,主要内容包括:本发明包括一个或多个调节单元,被构造为在单元壳体中容纳影响电源部的输出的阻抗的一个或多个电子部件,在该单元壳体中至少连接部具有预定的形状和尺寸;以及单元支撑部,其设置在电源部的内部或电源部的输出与负载之间,并且可拆卸地支撑调节单元。当输出侧的线束和负载的阻抗根据车辆类型的不同而改变时,仅通过更换要安装的调节单元就可以实现充分的噪声降低,而无需改变电源部的主体的构造。由于不论车辆类型的差异如何都可以共同使用部件和部件编号,因此可以降低成本。(The present invention includes one or more adjusting units configured to accommodate one or more electronic components affecting impedance of an output of a power supply section in a unit case in which at least a connecting section has a predetermined shape and size; and a unit support part which is provided inside the power supply part or between an output of the power supply part and the load, and detachably supports the adjusting unit. When the impedances of the wire harness and the load on the output side are changed depending on the type of vehicle, sufficient noise reduction can be achieved only by replacing the adjusting unit to be mounted without changing the configuration of the main body of the power supply portion. Since the components and the component numbers can be commonly used regardless of the differences in the types of vehicles, the cost can be reduced.)

车载电源装置

技术领域

本发明涉及一种车载电源装置,更具体地,涉及一种用于减少由电源产生的噪声的技术。

背景技术

例如,能够提供大量电力的诸如车载电池之类的电源被安装在诸如电动车辆之类的车辆上。这样的电源包括DC/DC转换器,以便能够针对各种负载提供具有适当电压的电源。由于这种DC/DC转换器采用脉冲宽度调制(PWM)控制,因此大电流的开关以高速周期性地重复,从而由于其开关而在诸如高频的频率区域中产生相对大的噪声。由于由电源产生的噪声经由线束的每根电线传播到车辆的各个部分,并且不利地影响车辆上的负载,因此需要减小由电源产生的噪声。

因此,例如,专利文献1中的用于车载设备的高频噪声滤波器描述了一种技术,该技术即使在接地的导体未暴露在辐射电磁噪声的车辆的负载附近的情况下,也可以在设计时假定的频带内获得足够的降噪效果。

引文清单

专利文献

[专利文件1]JP-A-2012-105081

当在车辆中减小上述噪声时,例如,如专利文献1所述,通常在电源线和地线之间连接包括电容器的噪声滤波器。实际上,作为应对噪声的对策,进行了如下设计:将噪声滤波器添加到DC/DC转换器的内部电路中,或者将噪声滤波器插入线束的每根电线的端部和中间部分。

然而,例如,由于连接到电源的输出侧的线束的电线的长度和连接到其负载的类型对于每种车辆都改变,所以从电源侧看的输出阻抗对于每种车辆可能会变化。当输出阻抗变化时,其变化会影响噪声滤波器的特性,并且可能无法获得足够的降噪效果。

因此,作为应对车辆中的噪声的对策,需要针对每辆车单独采取措施,从而存在诸如设计变更之类的工作成本增加的问题。当每种车辆类型的DC/DC转换器的内部电路上可能安装了不同类型的噪声滤波器时,或者更改了线束上安装的噪声滤波器时,DC/DC转换器和线束的组件号会根据每种车辆类型而变化,从而妨碍了组件的通用性,因此增加了成本。

发明内容

考虑到上述情况做出了本发明,并且本发明的目的是提供一种车载电源装置,其中,可以执行充分的应对噪声的对策,并且即使安装了车载电源装置的车辆类型不同,也可以执行电源部件的部件号的通用化。

一种车载电源装置,其包括:电源部,包括噪声产生源;以及一个或多个输出端子,能够将所需的负载连接到所述电源部的输出,所述装置包括:

一个或多个调节单元,被构造为在单元壳体中容纳影响所述电源部的输出的阻抗的一个或多个电子部件,在所述单元壳体中至少连接部具有预定的形状和尺寸;和

单元支撑部,其设置在所述电源部内部或所述电源部的输出与所述负载之间,并且可拆卸地支撑所述调节单元。

上面简要描述了本发明。通过参考附图阅读下面描述的用于执行本发明的方式(在下文中,称为“实施例”),将进一步阐明本发明的细节。

附图说明

图1是示出本发明的实施例的车载电源装置的第一结构例的框图;

图2是示出调整单元的结构例的纵向剖视图,该调整单元被安装在车载电源装置的壳体上;

图3是示出车载电源装置的第一结构例中的外观的概要的立体图;

图4是示出车载电源装置的第二结构例中的外观的概要的立体图;

图5是示出车载电源装置的第二结构例中的电路的框图;

图6是示出车载电源装置的第二结构例中的外观的具体例的立体图;和

图7是示出根据变型例的多个调节单元的安装状态的纵向剖视图。

具体实施方式

在下文中,将参考每个附图来描述根据本发明的特定实施例。

<车载电源装置的第一构造示例>

图1是示出根据本发明的实施例的车载电源装置10的第一构造示例的框图。

图1所示的车载电源装置10安装在诸如电动车辆和混合动力车辆之类的车辆上,基于从车载电池21提供的电源来产生所需的电源,并且用于将所产生的电源分别提供给各种负载23、24和25。负载23、24和25是例如各种电子控制单元(ECU)、电动机、灯和加热器。

在图1所示的示例中,设置在车载电源装置10的壳体11中的电源输入端子15和接地端子16分别连接到车载电池21的正极和地线22。负载23、24和25分别经由线束WH的电线26、27和28连接到设置在壳体11中的多个输出端子17、18和19。

车载电源装置10包括结合在其中的DC/DC转换器12和配电电路部13。DC/DC转换器12具有将从车载电池21提供的电源电力的电压(例如,200[V])转换成负载所需的期望的电源电压(例如,12[V])的功能。具体地,通过周期性地接通和断开DC/DC转换器12内部未示出的开关装置来执行PWM控制,从而以相对较小的损耗产生期望的电源电压。

当DC/DC转换器12向输出侧提供大电流时,根据周期性的电流开关操作,特别是在具有高频的区域中产生相对大的电噪声。DC/DC转换器12的发热量由于内部损失而增加,因此需要采取散热对策以抑制温度上升。

配电电路部13将从DC/DC转换器12的输出提供的电源电力分配给多个系统,然后分别通过输出电源线13a至13c、输出端子17至19以及电线26至28将分配的电源电力供应给负载23至25。

<噪音的描述>

另一方面,DC/DC转换器12内部产生的高频电噪声也可以经由配电电路部13、电源线13c至13c、输出端子17至19以及电线26至28从DC/DC转换器12的输出传递到负载23至25。噪声作为不必要的辐射从电线26至28发出,从而对车载无线电的接收产生不利影响,或者传输到负载23到25的噪声可能导致各种ECU产生不希望的功能。

为了减小上述噪声,通常,在必要时将噪声滤波器安装在车载电源装置10的内部电路和线束WH上。然而,线束WH的电线26至28中的每根的长度和负载23至25中的每一种的类型取决于安装有车载电源装置10的车辆的车辆类型的不同而变化。即,当从车载电源装置10的输出观察负载侧时的阻抗Z根据车辆种类而变化。因此,当阻抗Z改变时,安装在其上的噪声滤波器的降噪特性也改变。

因此,为了将经由线束WH传递到负载23至25的噪声和从线束WH辐射的噪声减小到允许的范围内,在设计时,需要针对每种车辆类型单独执行针对噪声的不同对策,从而导致成本增加。例如,即使由于用户改变选项选择而使负载23至25的类型改变时,阻抗Z也改变,从而噪声水平发生变化。

<实施例的噪音对策>

在图1所示的车载电源装置10中,可以根据需要在壳体11上安装从预先准备的多种调节单元14中选择的一种调节单元14。调节单元14被构造为可与壳体11安装和拆卸。多个调节单元14中的每一个均包括一个或多个分别具有不同特性的噪声滤波器。安装在壳体11上的调节单元14中的每个噪声滤波器连接在每个输出电源线13a至13c与地线22之间。

当阻抗Z根据安装有车载电源装置10的车辆的车辆类型的不同而改变时,安装在壳体11上的调节单元14中的降噪特性改变,从而经由线束WH传递到负载23至25的噪声和从线束WH辐射的噪声可能超过允许范围。因此,调节单元14被具有适当规格的另一调节单元替代,从而通过对应于阻抗Z的变化,可以在允许范围内减小噪声。

在此,除了调整单元14以外,相对于车载电源装置10的主体,因为不需要改变电路组件,所以不管车辆类型的不同,可以共同使用组件的组件号和单元的单元号。因此,可以通过部件的通用化来降低部件成本和设备的制造成本。由于仅更换调节单元14,所以可以减少用于设计对抗噪声对策所需的工时。

<调整单元的构造示例>

图2是示出被安装在车载电源装置10的壳体11上的调节单元14的构造示例的纵向剖视图。

调节单元14的至少连接部形成为预定形状和尺寸,并且整体上被构造为长方体形状或卡片形状。在壳体11中形成具有能够容纳调节单元14的形状和尺寸的凹部11a。

在图2所示的示例中,调节单元14包括结合在其中的三个电容器14b、14c和14d。由于这些电容器14b至14d中的每一个都在内部包括剩余电感,因此在高频区域中,等效地形成其中一个电容器的电容分量(C)和其剩余电感分量(L)串联连接的电路,并且这些电容器14b至14d中的每一个都用作自谐振陷波滤波器。即,由于电路的阻抗在谐振频率附近降低,因此可以通过在电源线和地线之间连接该噪声滤波器来降低噪声。

在此,在实际的车载电源装置10中,由于构成了电容器14b至14d中的每个的阻抗Zf和负载侧的阻抗Z的并联电路,因此,噪声降低的程度根据阻抗Z的变化而变化。因此,从多个预先准备的调节单元14选择具有适当的特性的调节单元14并安装在凹部11a中,以使得在实际的车辆的降噪效果可以得到改善,并且可以将传递到负载23至25的噪声和从线束WH辐射的噪声降低到允许范围内。

关于预先准备的多个调节单元14的类型,在设计时,考虑到安装在各车辆上的线束WH的电线的长度和粗细的差异,以及负载23至25的种类以及它们的组合的不同,来准备所需的类型的数量。

图2所示的调节单元14以多个电极14e、14f、14g和14h暴露在单元壳体14a的表面上的状态设置。在与调节单元14的电极14e、14f、14g和14h相对的位置上,在壳体11的凹部11a的一侧设置有电极11b、11c、11d和11e。即,一对电极14e和11b、电极14f和11c、电极14g和11d、电极14h和11e在调节单元14嵌合入凹部11a的状态下相互电连接。

调节单元14中的电容器14b包括与电极14e连接的一端和与电极14h连接的另一端。电容器14c包括与电极14f连接的一端和与电极14h连接的另一端。电容器14d包括与电极14g连接的一端和另一端与电极14h连接的另一端。

车载电源装置10的壳体11侧的各电极11b、11c、11d、11e分别与输出电源线13a、13b、13c和地线22连接。

因此,当使用具有图2所示的构造的调节单元14时,电容器14b的电容被设计为使得对于连接到输出端子17和负载23的电线26所确定的阻抗Z,可以获得适当的降噪特性。以相同的方式,电容器14c的电容被设计为使得对于由电线27和负载24确定的阻抗Z,可以获得适当的降噪特性。电容器14d的电容被设计为使得对于由电线28和负载25确定的阻抗Z,可以获得适当的降噪特性。

即,考虑根据线束WH和负载23至25的组合的阻抗Z的情况下,在针对具有安装车载电源装置10的可能性的所有车辆的每种车辆类型进行设计时确定的电容器14b至14d中的每一个的电容,并且针对每种车辆类型制造并准备调节单元14。

<车载电源装置的外观的第一示例>

图3示出了车载电源装置10的第一构造示例中的外观的概要。

在图3所示的例子中,车载电源装置10的壳体11形成为箱状,在壳体11的端部构造有输出端子17至19。在壳体11的上表面上形成有一个凹部11a。凹部11a的形状和尺寸形成为能够嵌合至调节单元14的插入部。

如图3所示,例如,由于预先制造并准备了具有相同形状和尺寸的多种类型的调节单元14,因此,将车载电源装置10安装在车辆中的操作者可以选择适合于车辆类型的任何一种调节单元14,并将选择的调节单元14安装在壳体11的凹部11a上。这里,操作者选择的调节单元14的类型考虑到根据车辆类型的不同的线束WH和负载23至25的阻抗Z,具有针对降噪而优化的滤波器特性。车载电源装置10的主体不需要根据安装有车载电源装置10的车辆的车辆类型的不同而更换,整体上具有通用的结构。

<车载电源装置的外观的第二示例>

图4示出了车载电源装置10的第二构造示例中的外观的轮廓。

在图4所示的车载电源装置10B中,DC/DC转换器12容纳在转换器单元31的壳体31a中。配电电路部13容纳在配电单元的壳体32a中。即,在车载电源设备10B具有其中分别由相互独立的壳体31A和32A构造的转换器单元31和配电单元32被组合并一体化的结构,。

在图4的示例中,为了使冷却空气流动,在转换器单元31和配电单元32之间形成具有基本恒定间隙的微小空间34。转换器单元31和配电单元32通过被构造为单独的主体,从而可以减少由于发热而对转换器单元31和配电单元32造成的不利影响。即,可以防止由于发热量大的DC/DC转换器12的热的影响而导致配电电路部13的环境温度上升。特别地,通过使冷却空气在空间34中流动,在空间34中形成隔热层,并且可以有效地防止配电单元32侧的温度升高。

在图4的构造中,在配电单元32侧的壳体32a的上表面上形成有凹部32b。预先准备的一个调节单元14被嵌合到凹部32b中,使得安装的调节单元14可以连接到配电单元32的电路。

操作者可以针对每种车辆类型适当地选择要安装的调节单元14,从而可以根据连接到输出端子17至19的线束WH和负载23至25的阻抗Z来优化降噪特性。

<车载电源装置的第二构造示例>

图5示出了车载电源装置10的第二构造示例中的电路。

在图5所示的示例中,转换器单元31和配电单元32之间的空间34通过设置在它们之间的间隔件33保持恒定。空气可以在空间34中流动。

如图5所示,在DC/DC转换器12被布置在转换器单元31的壳体31a中,并且配电电路部13设置在配电单元32的壳体32a中。在图5的结构中,以与图1相同的方式,将要从车载电池21提供的电源电力输入到DC/DC转换器12,并且DC/DC转换器12产生负载侧需要的电源电力。

由转换器单元31中的DC/DC转换器12产生的电源功率被提供给配电单元32中的配电电路部13的输入侧。配电电路部13将从DC/DC转换器12的输出所供应的电源电力适当地分配到每个负载系统,并且根据需要将分配的电源电力输出到输出电源线13a至13c。

调节单元14安装在配电单元32的凹部32b上,使得调节单元14中的各个电容器14b至14d分别连接至输出电源线13b至13d和地线22。

通过DC/DC转换器12中的大电流的开关而产生的电噪声的影响通过输出电源线13a至13c的每条路径传输,并且作为不必要的辐射从电线26至28辐射或作为噪声输入到负载23至25。通过安装在配电单元32上的调节单元14来减少这种噪声。

调节单元14用于充分地减小噪声,从而不需要将噪声滤波器添加到线束WH。然而,当线束WH的类型和负载23至25的类型根据车辆类型的差异而改变时,配电单元32的输出侧上的阻抗Z改变,因此降噪特性也会发生改变。因此,根据安装有车载电源装置10B的车辆的车辆类型来选择并安装具有适当特性的调节单元14是很重要的。

<外观的具体例子>

图6示出了车载电源装置10的第二构造示例中的外观的具体示例。

在图6所示的车载电源装置10B中,布置在上方和下方的配电单元32和转换器单元31通过多个螺栓43固定并一体化。为了有效地防止温度升高,车载电源装置10B设置在鼓风单元40的上方,并且散热器42设置在转换器单元31的下方。

鼓风单元40可以通过布置在后侧的鼓风部41中的未示出的鼓风机沿与图中所示的Z轴的箭头相反的方向吹气。引导由鼓风产生的气流,以使其分别流过下侧散热器42的散热片之间的每个空间以及转换器单元31和配电单元32之间的空间34,从而实现有效的强制空气冷却。

<变型例说明>

图7是示出根据变型例的多个调节单元的安装状态的纵向剖视图。

在图7所示的变型例中,在配电单元32的壳体32a中形成有彼此独立的多个凹部32c、32d和32e。图7所示的多个调节单元14A、14B和14C中的每一个仅包括其中结合的一个噪声滤波器(电容器)系统。

即,由于在壳体32a上形成有多个凹部32c、32d、32e,因此如图7所示,能够将多个调节单元14A、14B、14C同时安装在这些部件上。

各个调节单元14A、14B和14C分别包括两个电极14i和14j。调节单元14A、14B和14C中的噪声滤波器(电容器)的一端连接到电极14i,并且另一端连接到电极14j。

在凹部32c中与电极14i和14j相对的位置处形成两个电极32f。在凹部32d中与电极14i和14j相对的位置处形成两个电极32g。在凹部32e中与电极14i和14j相对的位置处形成两个电极32h。

因此,图7所示的调节单元14A的电极14i和14j经由电极32f分别连接至一个系统的输出电源线13a和地线22。调节单元14B的电极14i和14j经由电极32g分别连接到一个系统的输出电源线13b和地线22。调节单元14C的电极14i和14j经由电极32h分别连接到一个系统的输出电源线13c和地线22。

在图7所示的变型例的情况下,关于线束WH和负载23至25的阻抗Z的变化,可以通过针对输出端子17至19的每个系统使用单独的调节单元14A至14C来调节噪声特性。因此,虽然需要多个调节单元14A到14C同时安装在配电单元32上,但可以减少根据车辆类型预先准备的调节单元14A至14C的类型总数。

[1]车载电源装置(10),包括:电源部(DC/DC转换器12),包括噪声产生源;以及一个或多个输出端子(17至19),能够将所需的负载连接到电源部的输出,该装置包括:

一个或多个调节单元(14),被构造为在单元壳体(14a)中容纳影响电源部的输出的阻抗的一个或多个电子部件(电容器14b至14d),在所述单元壳体中至少一个连接部具有预定的形状和尺寸;和

单元支撑部(凹部11a),其设置在电源部内部或电源部的输出与负载之间,并且可拆卸地支撑调节单元。

根据具有上述构造[1]的车载电源装置,根据安装在单元支撑部上的调节单元的独特特性,降低了从电源部输出的噪声水平。因此,当由于根据诸如连接至输出端子的下游侧的线束的电线的类型和负载的类型之类的规格差异的阻抗变化导致噪声特性恶化时,仅通过改变实际安装的调节单元就可以解决噪声特性的恶化。例如,当预先准备具有彼此不同的阻抗特性的多种类型的调节单元时,仅通过更换要安装的调节单元的类型就可以获得期望的阻抗特性,并且可以改善噪声水平。因此,即使当车载电源装置被安装在各种类型的车辆上时,车载电源装置的主体的部件也可以被共用,因此可以降低成本。

[2]在车载电源装置中,电源部可以包括:开关单元(转换器单元31),其被构造为周期性地重复电源的开关;以及配电单元(配电单元32),被构造为将开关单元的输出功率分配到多个系统的负载,并且单元支撑部形成在配电单元的一侧。

根据具有上述构造[2]的车载电源装置,即使多个系统的负载的阻抗特性彼此不同,也可以通过使用调节单元,可以分别调节每个系统的阻抗特性并分别改善每个系统的噪声水平。由于开关单元和配电单元可以在物理上彼此分离,因此很容易防止由于开关单元的发热而导致的配电单元的温度升高。

[3]在车载电源装置中,调节单元可以包括彼此独立的多个电路(电容器14b至14d),以便针对多个系统的每个负载单独调节阻抗。

根据具有上述构造[3]的车载电源装置,通过要安装的调节单元的内部构造可以针对多个系统的每个负载分别调节阻抗。因此,针对每个系统优化噪声特性变得容易。

[4]在车载电源装置中,配电单元可以包括多个单元支撑部(凹部32c至32e),以便容纳与多个系统中的每个负载单独对应的多个调节单元。

根据具有上述构造[4]的车载电源装置,可以将多个调节单元同时容纳在配电单元中。因此,当将具有不同类型和阻抗的多个负载连接到配电单元的输出时,可以通过选择并安装对每个负载具有单独适合的特性的调节单元来针对每个系统单独改善噪声特性。由于不需要在每个调节单元中包含多个电路,因此可以减少预先准备的调节单元的类型。

[5]在车载电源装置中,调节单元可以包括至少一个并入其中的电容器(14b至14d)作为电子部件。

根据具有上述构造[5]的车载电源装置,由于结合在调节单元中的电容器用作滤波器,因此可以减小高频噪声。由于用于这种用途的电容器在内部具有剩余电感,因此,在高频区域中,等效地形成一个电容器的电容分量(C)与其剩余电感分量(L)串联连接的电路。即,由于在串联电路的谐振频率附近阻抗降低,因此通过将串联电路连接在电源线和地线之间,仅对谐振频率附近的高频噪声成分进行滤波。

根据本发明的车载电源装置,能够进行充分的防噪声应对,即使在搭载有车载电源装置的车辆种类不同的情况下,也能够进行电源部件的部件编号的通用化。即,即使根据车辆类型的不同而改变连接至输出的线束中的阻抗的规格以及每个系统的负载,但仅通过安装具有适当特性的调节单元就可以充分降低噪声水平。由于不需要改变车载电源装置的主体的结构和规格,因此对于所有车辆类型,可以共同使用相同的电源部件,从而可以降低成本。

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