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JP2014239095A - 補助電源装置及び電気接続箱 - Google Patents

補助電源装置及び電気接続箱 Download PDF

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JP2014239095A
JP2014239095A JP2013119574A JP2013119574A JP2014239095A JP 2014239095 A JP2014239095 A JP 2014239095A JP 2013119574 A JP2013119574 A JP 2013119574A JP 2013119574 A JP2013119574 A JP 2013119574A JP 2014239095 A JP2014239095 A JP 2014239095A
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原口 章
Akira Haraguchi
章 原口
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

【課題】スルーホールに挿通されるリード部の位置ずれを防止する。【解決手段】蓄電要素が収容された本体22の端面から一対のリード部23A,23Bが導出された複数のキャパシタ21と、リード部23A,23Bの導出方向に沿う方向の板面を有する第1回路基板39と、リード部23A,23Bの導出方向と交差する方向の板面を有するとともに、リード部23A,23Bが挿通されるスルーホール42を有する第2回路基板45と、第2回路基板45と対向する対向壁34Aと、を備え、対向壁34Aは、スルーホール42に対応する位置に設けられ、一対のリード部23A,23Bの少なくとも一方が嵌め入れられて保持される端子保持溝35を備える。【選択図】図7

Description

本発明は、補助電源装置及び電気接続箱に関する。
近年、自動車等の車両の安全性の向上や燃費向上等を目的として電気二重層キャパシタなどの蓄電部材を備えた補助電源装置が使用されている。
ここで、車両の多数の負荷の補助電源として使用できるようにキャパシタの容量を増加させると、キャパシタ自体のサイズや重量が大きくなる。
しかし、補助電源装置を車両に搭載する場合、補助電源装置のサイズに制約があるため、補助電源装置のキャパシタを回路基板に実装する場合に、蓄電要素が収容された本体を、回路基板の面に沿うよう配置することがある。
特許文献1は、回路基板と、回路基板の板面に沿うように並べられた複数のキャパシタとを備えたキャパシタユニットが記載されている。
このキャパシタユニットでは、各キャパシタのリード部が直角に曲げられて回路基板のリード線穴に挿入されている。複数のキャパシタは、ベース部の筒状の保持部分に嵌め入られて位置決めされている。
このようにすることで、キャパシタを回路基板に対して直立させる構成と比較して、補助電源装置が低背化されている。
特許第4710667号公報
しかしながら、特許文献1の構成では、キャパシタのリード線を直角に曲げて回路基板に接続しているため、リード線の曲げ部分に生じる応力により、リード線と回路基板との接続に不具合が生じることが懸念される。
特に、キャパシタの容量が大きくなると、キャパシタのサイズの大型化に伴ってリード部も長いものが用いられるようになり、外部からの振動、衝撃によるリード部への応力が生じやすい。
そこで、キャパシタの端面から直線状のリード部を導出させ、リード部の導出方向と直交する方向の板面を有する第2回路基板のスルーホールにリード部を挿通して半田付けすれば、リード部を曲げなくても第2回路基板の導電路に接続することができると考えられる。
ここで、直線状のリード部を補助回路基板のスルーホールに挿通する場合、リード部の位置がスルーホールからずれているとリード部の第2回路基板への接続に支障が生じるおそれがある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、スルーホールに挿通されるリード部の位置ずれを防止することを目的とする。
本発明は、蓄電要素が収容された本体の端面から一対のリード部が導出されてなる複数のキャパシタと、前記リード部の前記端面からの導出方向に沿う方向の板面を有する第1回路基板と、前記リード部の前記端面からの導出方向と交差する方向の板面を有するとともに、前記リード部が挿通されるスルーホールを有する第2回路基板と、前記第2回路基板と対向する対向壁と、を備え、前記対向壁は、前記スルーホールに対応する位置に設けられ、前記一対のリード部の少なくとも一方が嵌め入れられて保持される端子保持溝を備える。
本構成によれば、一対のリード部の少なくとも一方が端子保持溝に嵌め入れられて保持されるため、スルーホールに挿通されるリード部の位置ずれを防止することが可能となる。
上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記端子保持溝は、前記一対のリード部のうちの一方のみを保持している。
このようにすれば、一対のリード部のうちの他方のリード部については、端子保持溝に保持されないため、他方のリード部について組付公差等で生じるスルーホールとの間の位置ずれを吸収することが可能になる。
・前記複数のキャパシタを収容し、前記第1回路基板に固定される収容部材を備え、前記端子保持溝は、前記収容部材に設けられている。
このようにすれば、複数のキャパシタを収容するための収容部材の構成を利用してリード部を保持することができる。
・前記収容部材は、第1分割部材と第2分割部材とを嵌め合わせて構成されており、前記対向壁は、前記第1分割部材に設けられ前記端子保持溝を有する第1対向壁と、前記第2分割部材に設けられた第2対向壁とを備え、前記第2対向壁は、前記端子保持溝に保持された状態の前記一方のリード部を軸として他方の前記リード部の回動方向に沿う形状の凹状縁部を有する。
このようにすれば、組付公差等で生じるスルーホールとの間の位置ずれを吸収しつつ、キャパシタの端面を覆うことができる。
・前記第2回路基板には、各前記キャパシタの電圧が印加される複数の抵抗器が実装され、前記第1回路基板には、前記各キャパシタ間の電圧に不均衡が生じた際に前記キャパシタの電極間を短絡させるバイパスリレーが実装されている。
このようにすれば、キャパシタの電圧の不均衡を防止するための回路のうちの抵抗器を第2回路基板に実装することで、第1回路基板の面積を小さくすることができる。
・車両の電源から負荷に至る経路に配され、前記電源から前記負荷に供給される電力を分配する電気接続箱であって、前記補助電源装置と、電子部品が実装されてなる回路体と、前記補助電源装置及び前記回路体を収容するケースと、を備える電気接続箱とする。
このようにすれば、補助電源装置を電気接続箱に内臓させることで、ワイヤーハーネスの省線化が可能になる。
本発明によれば、スルーホールに挿通されるリード部の位置ずれを防止することが可能となる。
実施形態1の補助電源装置を示す斜視図 補助電源装置の横断面図 図2のA−A断面図 補助電源装置の分解斜視図 補助電源装置本体を示す斜視図 収容部材の第1回路基板への組み付けを説明する斜視図 キャパシタが収容された収容部材への第2回路基板の組み付けを説明する斜視図 下側の分割部材を示す図 実施形態2の電気接続箱を示す分解斜視図
<実施形態1>
以下、実施形態1について、図1ないし図8を参照して説明する。
本実施形態の補助電源装置10は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電子ブレーキシステムの補助電源として使用される。以下では、前後方向については、図2の上方を前方、下方を後方とし、左右方向については、図2の方向を基準として説明する。
補助電源装置10は、図1に示すように、外形が直方体状のケース11に補助電源本体20が収容されている。
ケース11は、合成樹脂製であって、一方に開口部13を有するケース本体12と、ケース本体12の開口部13を閉塞するケースカバー18とを備える。
ケース本体12の側面には、カバー係止凸部14が外方に突出している。
図4に示すように、ケース本体12の上壁の内面における開口部13側には、案内突部15が内方に突出している。
案内突部15は、開口部13の近傍の部分に設けられている。
ケース本体12の前壁及び後壁の内面には、第1回路基板39の縁部が挿通される挿通溝16が補助電源本体20の挿通方向に延びている。
挿通溝16は、補助電源本体20の挿通方向に延びる一対の突条17の間に形成される。
挿通溝16は、ケース本体12の長さの全体に亘って形成されている。
ケースカバー18は、長方形の板状であって、長方形状のコネクタ導出孔18Aが貫通している。
ケースカバー18の前後の縁部には、ケース本体12のカバー係止凸部14に係止してケースカバー18が開口部13を閉塞した状態を保持する被係止部19が形成されている。
被係止部19は、ケースカバー18の面と直交する方向に突出している。
被係止部19は、矩形の係止孔が貫通形成された枠形であって、撓み変形可能な厚みで形成されている。
補助電源本体20は、複数(本実施形態では4個)のキャパシタ21と、複数のキャパシタ21を収容する収容部材26と、収容部材26が載置される第1回路基板39と、収容部材26の前面に取付けられる第2回路基板45とを備える。
キャパシタ21は、図3に示すように、蓄電要素が収容された円柱状の本体22と、本体22の円形状の平坦な端面からこの端面と直交する方向に直線状に導出された一対のリード部23A,23Bとを有する。
本体22の後面には、開閉可能な防爆弁24が形成されている。
リード部23A,23Bは、円形の断面を有しする棒状の金属であって、本体22の軸方向に沿って直線状に延びている。
収容部材26は、複数の本体22を収容して第1回路基板39に固定されるものであり、収容部材26は、第1分割部材30Aと第2分割部材30Bとを嵌め合わせて構成されている。
収容部材26の上壁の外面における中間部には、補助電源本体20の挿通方向に延びる案内溝28が形成されている。
案内溝28は、補助電源本体20のケース本体12への収容の際に、ケース本体12の案内突部15に係合して補助電源本体20を挿通方向に案内する。
収容部材26の後壁26Aには、複数の連通孔27が貫通形成されている。
連通孔27は、円形状であって、キャパシタ21と同じ数だけ並んであり、キャパシタ21の防爆弁24を介してキャパシタ21の内部と連通しており、防爆弁24を介してキャパシタ21から漏出した蒸気等を外部に放出する。
図7に示すように、分割部材30A,30Bは、共に、本体22の側面が嵌め入れられる板状部31と、板状部31の周縁部から立ち上がる隔壁33とを備えている。
板状部31の内面側は、本体22の側面に密着するように円弧状に湾曲した複数の凹状面32を備える(図8参照)。
第1分割部材30Aと第2分割部材30Bとを嵌め合わせると、キャパシタ21の本体22が分割部材30A,30Bに設けられた上下一対の凹状面32の間に挟まれる。これにより、本体22は、上下一対の凹状面32の間に保持されるとともに、本体22と凹状面32との間に寸法公差に応じて設けられたクリアランスの範囲で位置ずれが許容される。なお、このようにクリアランスを設ける構成に限らず、本体22を分割部材30A,30Bの間に挟持させてキャパシタ21を上下方向について位置決めするようにしてもよい。
隔壁33は、板状部31の全周に形成されており、左右の側壁内に並んで配された4個のキャパシタ21は、左右方向について側壁との間のクリアランスの範囲で位置ずれが許容される。
隔壁33のうち後壁は、円弧状に凹み形成されており、分割部材30A,30Bが嵌め合わされると、各キャパシタ21に対応する円形状の連通孔27を形成する。
隔壁33のうち側壁は、前方にやや張り出した一対の張出部33Aを備える。
隔壁33は、第1分割部材30Aに設けられ第2回路基板45と対向する第1対向壁34A(「対向壁」の一例)と、第2分割部材30Bに設けられ第2回路基板45と対向する第2対向壁34Bとを備える。
第1対向壁34Aには、リード部23Aを保持する端子保持溝35が形成されている。
端子保持溝35は、リード部23Aの幅とほぼ同じ幅で所定の深さまで延びており、リード部23Aが端子保持溝35に嵌め入れられると、左右方向(キャパシタ21の並び方向)についてリード部23Aが位置決めされる。
なお、本実施形態では、本体22が分割部材30A,30Bに挟まれて位置が保持されるため、リード部23Aが端子保持溝35の最深部から浮いた状態でとなっているが、これに限らず、リード部23Aが端子保持溝35の最深部に嵌め入れられるようにしてもよい。
第2対向壁34Bには、図7に示すように、第1対向壁34Aの端子保持溝35に保持された状態の一方のリード部23Aを軸として他方のリード部23Bが回動する方向に沿う形状の凹状縁部36を有する。したがって、第2対向壁34Bには、リード部23Bを保持する端子保持溝が形成されていない。
第1分割部材30Aの両側面に形成された係止凸部37に第2分割部材30Bの両側面に連なる被係止部19が係止することで第1分割部材30Aと第2分割部材30Bとが嵌め合わされた状態に保持される。
対向壁34A,34Bの前面における一対の張出部33Aの間には、第2回路基板45が対向壁34A,34Bに対して当接又はわずかな隙間を有するように嵌め入れられる。
第1回路基板39及び第2回路基板45は、絶縁板に導電路がプリント配線されたものであり、多数のスルーホール38,42が貫通している。
第2回路基板45は、図5に示すように、リード部23A,23Bの導出方向と直交する方向(交差する方向)の板面を有し、第1回路基板39は、第2回路基板45と直交する方向に延びており、リード部23A,23Bの導出方向に沿う方向の板面を有する。
第1回路基板39は、図6に示すように、その上面に収容部材26を載置可能な大きさとされており、その縁部にコネクタ部40とバイパスリレー41が実装されている。
コネクタ部40から導出されたコネクタ端子40A及びバイパスリレー41の端子は、スルーホール38に半田付けされている。
第1回路基板39のスルーホール38には、L字状の接続端子43の一端側が半田付けして接続されている。
第1回路基板39の周縁部側には、収容部材26を固定するための固定孔44が貫通している。
固定孔44は、円形状であって、収容部材26の底面から突出する円形状の固定突部26Bが圧入されることで、第1回路基板39と収容部材26との相対的位置が固定される。
第2回路基板45は、収容部材26の前面とほぼ同じ大きさの左右方向に長い長方形状である。この第2回路基板45の面積は、第1回路基板39の面積よりも小さい。
第2回路基板45は、図7に示すように、チップ抵抗からなる分圧抵抗器46が実装されている。
分圧抵抗器46は、各キャパシタ21間の電圧のバランスを取るために設けられる。
第2回路基板45のスルーホール42には、接続端子43の他端側が半田付けして接続されている。
補助電源装置10の組み付け方法について説明する。
第2回路基板45に分圧抵抗器46をリフロー半田付けするとともに、接続端子43をスポット半田付けする。
第1分割部材30Aに4個のキャパシタ21の一方のリード部23Aを端子保持溝35に嵌め入れつつ各本体22を第1分割部材30Aの各凹状面32に載置する(図7)。
そして、第1分割部材30Aに第2分割部材30Bを嵌め合わせると4個のキャパシタ21が収容された収容部材26を形成される。
この状態では、一方のリード部23Aが収容部材26に対してキャパシタ21の並び方向に位置決めされるとともに、他方のリード部23Bは、一方のリード部23Aを軸として回動方向の位置ずれが許容されている。
そして、各キャパシタ21のリード部23A,23Bを第2回路基板45のスルーホール42に挿通する。
このとき、リード部23Aについては、端子保持溝35によって位置決めされているため、容易にスルーホール42に挿通することができる。リード部23Bについては、組付公差等に応じて位置ずれが生じていてもリード部23Bが位置ずれすることで組付公差を吸収することができる。
そして、スルーホール42にリード部23A,23Bが挿通してスポット半田付けを行うことにより、リード部23A,23Bが第2回路基板45の導電路に接続される。
また、第1回路基板39にキャパシタ21の充放電などの制御回路を構成するバイパスリレー41等の表面実装型の電子部品をリフロー半田付けにより第1回路基板39の導電路に接続する。
さらに、コネクタ部40等をスポット半田付けで第1回路基板39の導電路に実装する。
第2回路基板45のスルーホール42に接続端子43の一端側を挿通してスポット半田付けし、第1回路基板39のスルーホール38に接続端子43の他端側を挿通してスポット半田付けする。
これにより、補助電源装置本体22が形成される(図5)。
次に、ケース11の内面の案内溝28に沿って補助電源装置本体22をケース11に挿通する(図4)。
これにより、収容部材26の案内溝28がケース11の案内突部15に摺接するとともに、第1回路基板39の縁部がケース本体12の挿通溝16に嵌め入れられることで補助電源装置本体22の挿通方向が案内されてケース本体12に収容される。
そして、補助電源装置本体22が収容されたケース本体12にケースカバー18を被せると、補助電源装置10が形成される。
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
補助電源装置10は、蓄電要素が収容された本体22の端面から一対のリード部23A,23Bが導出された複数のキャパシタ21と、リード部23A,23Bの導出方向に沿う方向の板面を有する第1回路基板39と、リード部23A,23Bの導出方向と直交する方向(交差する方向)の板面を有するとともに、リード部23A,23Bが挿通されるスルーホール42を有する第2回路基板45と、第2回路基板45と対向する対向壁34A,34Bと、を備え、対向壁34A,34Bは、スルーホール42に対応する位置に設けられ、一対のリード部23A,23Bの少なくとも一方が嵌め入れられて保持される端子保持溝35を備える。
本実施形態によれば、リード部23A(一対のリード部の少なくとも一方)が端子保持溝35に嵌め入れられて保持され、スルーホール42に挿通されるリード部23Aの位置ずれが防止されるため、リード部23Aをスルーホール42に挿通する際のアライメント精度を高めることができる。
また、この第2回路基板45は、キャパシタ21と第1回路基板39を設けた際のデットスペースとなりやすい位置に配されるため、補助電源装置10を小型化することが可能になる。
また、端子保持溝35は、一対のリード部23A,23Bのうちの一方のみを保持している。
このようにすれば、一対のリード部23A,23Bのうちの他方のリード部23Bについては、端子保持溝35に保持されないため、他方のリード部23Bについて組付公差等で生じるスルーホール42との間の位置ずれを吸収することが可能になる。
さらに、複数のキャパシタ21を収容し、第1回路基板39に固定される収容部材26を備え、端子保持溝35は、収容部材26に設けられている。
このようにすれば、キャパシタ21の本体22を収容するための収容部材26の構成を利用してリード部23Aを保持することができる。
また、収容部材26は、第1分割部材30Aと第2分割部材30Bとを嵌め合わせて構成されており、対向壁34A,34Bは、第1分割部材30Aに設けられ端子保持溝35を有する第1対向壁34Aと、第2分割部材30Bに設けられた第2対向壁34Bとを備え、第2対向壁34Bは、端子保持溝35に保持された状態の一方のリード部23Aを軸として他方のリード部23Bの回動方向に沿う形状の凹状縁部36を有する。
このようにすれば、組付公差等で生じるスルーホール42との間の位置ずれを吸収しつつ、キャパシタ21における本体22の端面を覆うことができる。
さらに、第2回路基板45には、各キャパシタ21の電圧が印加される複数の分圧抵抗器46(抵抗器)が実装され、第1回路基板39には、各キャパシタ21間の電圧に不均衡が生じた際にキャパシタ21の電極間を短絡させるバイパスリレー41が実装されている。
このようにすれば、キャパシタ21の電圧の不均衡を防止するための回路のうちの分圧抵抗器46を第2回路基板45に実装することで、第1回路基板39の面積を小さくすることができる。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図9を参照して説明する。
実施形態2では、補助電源装置10を単独ではなく、車両の電源から負荷に至る経路に配され、電源から負荷に供給される電力を分配する電気接続箱50に内臓させたものである。以下では、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
電気接続箱50は、図9に示すように、回路構成体51と、補助電源装置本体22と、回路構成体51及び補助電源装置本体22を覆うケース57とからなる。
回路構成体51は、複数の電子部品が実装されてなる回路体52と、回路体52の周縁部の取付られる複数のコネクタブロック53とヒューズブロック54と、を備える。
回路体52は、導電路がプリント配線された回路基板と、この回路基板に重ねられ金属板材を導電路の形状に打ち抜いたバスバーとを備え、複数の電子部品が実装されている。
コネクタブロック53は、複数のコネクタ部53Aから形成され、外部の相手側コネクタと嵌合可能となっており、多数の端子が回路体52のスルーホールに半田付けされている。
ヒューズブロック54は、多数のヒューズを装着可能とされ、多数の端子が回路体52のスルーホールに半田付けされている。
回路構成体51の周縁部には、カバー係止片55が上方に延びている。
ケース11は、回路構成体51を上方から覆うものであり、カバー係止片55に係止する係止凸部56が側壁の外面に形成されている。
実施形態2によれば、補助電源装置10の機能を電気接続箱50に内臓させることで、装置間を接続するワイヤーハーネスの省線化が可能になる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、補助電源装置10は、車両の電子ブレーキシステムの補助電源に使用されるものとしたが、これに限られない。
例えば、衝突事故によりバッテリからの電源が途絶すると、ドアが解除できず、救助作業に支障をきたすことが懸念されるドアロックシステムの補助電源として用いることができる。また、例えば、燃費改善を目的として停車時にエンジンを停止し、再走行時にエンジンを始動することで停車時の燃料消費を抑えるアイドリングストップ機能を搭載した車両の補助電源として用いることができる。
(2)上記実施形態では、端子保持溝35は一定の幅で形成されていたが、これに限られない。例えば、溝が深いなるほど幅が狭くなるように形成し、リード部23Aが端子保持溝35の所定の高さ(溝幅が狭くなる高さ)に保持されるようにしてもよい。
(3)キャパシタ21の個数は、上記実施形態の4個に限らず、他の個数としてもよく、収容部材等の形状もキャパシタ21の個数に応じて適宜変更することが可能である。
(4)上記実施形態では、端子保持溝35が形成された対向壁34Aは、収容部材26に設けたが、これに限られない。例えば、収容部材を設けず、又は、収容部材とは別に、第2回路基板45と対向する対向壁を設け、この対向壁に端子保持溝を形成するようにしてもよい。
10:補助電源装置
11:ケース
20:補助電源本体
21:キャパシタ
22:本体
23A,23B:リード部
26:収容部材
30A:第1分割部材
30B:第2分割部材
33:隔壁
34A:第1対向壁(対向壁)
34B:第2対向壁
35:端子保持溝
36:凹状縁部
39:第1回路基板
41:バイパスリレー
38:スルーホール
45:第2回路基板
42:スルーホール
46:分圧抵抗器(抵抗器)
50:電気接続箱
52:回路体

Claims (6)

  1. 蓄電要素が収容された本体の端面から一対のリード部が導出されてなる複数のキャパシタと、
    前記リード部の前記端面からの導出方向に沿う方向の板面を有する第1回路基板と、
    前記リード部の前記端面からの導出方向と交差する方向の板面を有するとともに、前記リード部が挿通されるスルーホールを有する第2回路基板と、
    前記第2回路基板と対向する対向壁と、を備え、
    前記対向壁は、前記スルーホールに対応する位置に設けられ、前記一対のリード部の少なくとも一方が嵌め入れられて保持される端子保持溝を備える補助電源装置。
  2. 前記端子保持溝は、前記一対のリード部のうちの一方のみを保持している請求項1に記載の補助電源装置。
  3. 前記複数のキャパシタを収容し、前記第1回路基板に固定される収容部材を備え、
    前記端子保持溝は、前記収容部材に設けられている請求項1又は請求項2に補助電源装置。
  4. 前記収容部材は、第1分割部材と第2分割部材とを嵌め合わせて構成されており、前記対向壁は、前記第1分割部材に設けられ前記端子保持溝を有する第1対向壁と、前記第2分割部材に設けられた第2対向壁とを備え、前記第2対向壁は、前記端子保持溝に保持された状態の前記一方のリード部を軸として他方の前記リード部の回動方向に沿う形状の凹状縁部を有する請求項3に記載の補助電源装置。
  5. 前記第2回路基板には、各前記キャパシタの電圧が印加される複数の抵抗器が実装され、
    前記第1回路基板には、前記各キャパシタ間の電圧に不均衡が生じた際に前記キャパシタの電極間を短絡させるバイパスリレーが実装されている請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の補助電源装置。
  6. 車両の電源から負荷に至る経路に配され、前記電源から前記負荷に供給される電力を分配する電気接続箱であって、
    請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の補助電源装置と、
    電子部品が実装されてなる回路体と、
    前記補助電源装置及び前記回路体を収容するケースと、を備える電気接続箱。
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