CN107148732B - 逆变器控制装置 - Google Patents

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Abstract

在安装有逆变器(开关元件(22))的多层印刷电路基板(电路基板20)中，仅将半导体继电器(24)的下游侧并且是能够将电源供给切断的第二布线图案(P2)、与分流电阻(27)的上游侧并且是能够检测过电流的第三布线图案(P3)在邻接层中对置地配置，从而即使在这两布线图案(P2、P3)的对置部分(层压部分)产生了短路的情况下，也能够由分流电阻(27)检测出该短路所引发的过电流，利用半导体继电器(24)将向各开关元件(22)的电源供给切断，能够避免第二布线图案(P2)以及第三布线图案(P3)中的过热。

Description

逆变器控制装置
技术领域
本发明涉及在具有层压构造的多层印刷电路基板上安装有逆变器的逆变器控制装置。
背景技术
作为以往的逆变器控制装置，已知有例如以下的专利文献1所记载的逆变器控制装置。
即，在该逆变器控制装置中，使用叠层母排等使逆变器与电容器之间的布线并行而接近，从而缩小由该布线或接地线形成的面积，实现了装置整体的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－187484号公报
发明内容
然而，在所述以往的逆变器控制装置中，关于叠层母排短路时的保护未做任何考虑，因此在将基于该叠层母排的构成应用于印刷电路基板的情况下，可能导致层压部分短路引起的过热的问题。
本发明鉴于该技术课题而提出，目的在于提供一种能够抑制安装有逆变器的多层印刷电路基板的层压部分的短路所导致的过热的逆变器控制装置。
本发明的特征在于，在多层印刷电路基板安装有逆变器大多逆变器控制装置中，将电源线中的位于电源切断机构的下游侧的至少一部分布线和接地线中的位于过电流检测机构的上游侧的至少一部分布线，在多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中对置地配置。
另外，除了所述构成之外，也可以是，将电源线中的位于过电流检测机构的下游侧的至少一部分布线和接地线中的位于逆变器的下游侧的至少一部分布线，在多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中对置地配置。
根据本发明，对于电源线中的位于电源切断机构的下游侧的至少一部分布线和接地线中的位于过电流检测机构的上游侧的至少一部分布线，能够检测出逆变器所产生的过电流，并将电源供给的切断，因此能够抑制该布线的对置部分(层压部分)处的过热的产生。
附图说明
图1是表示应用了本发明的逆变器控制装置的汽车的制动装置整体的立体图。
图2是图1所示的制动装置的纵剖视图。
图3是图1所示的逆变器控制装置的分解立体图。
图4是表示取下了图1所示的逆变器控制装置的罩部件的状态的主视图。
图5是从表面侧观察图3所示的电路基板单体的立体图。
图6是从背面侧观察图3所示的电路基板单体的立体图。
图7是本发明的第一实施方式的电路构成的概略图。
图8是表示该实施方式中的图5所示的电路基板的第一层的布线图案的立体图。
图9是表示该实施方式中的图5所示的电路基板的第二层的布线图案的立体图。
图10是表示该实施方式中的图5所示的电路基板的第三层的布线图案的立体图。
图11是表示该实施方式中的图5所示的电路基板的第四层的布线图案的立体图。
图12是本发明的第二实施方式的电路构成的概略图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的逆变器控制装置的各实施方式。此外，在以下所示的各实施方式中，示出了将该装置应用于安装于汽车的电动式制动助力装置的马达控制装置的情况。
图1～图11示出本发明的逆变器控制装置的第一实施方式，图1是表示应用了相当于本发明的逆变器控制装置的马达控制装置10的制动助力装置1的整体的立体图，图2是制动助力装置1的纵剖视图。
如图1、图2所示，该制动助力装置1主要包括：电动促动器单元2，其通过三相交流电力来驱动，并提供给制动液的液压控制；马达控制装置10，其基于驾驶员的制动操作和车辆驾驶状态，对构成所述电动促动器单元2的后述的电动马达7进行驱动控制，所述制动助力装置1经由突出地设置于后述的电动促动器单元2的后端部的多个双头螺栓4，安装于车身的前围板(未图示)。
所述电动促动器单元2包括：作为液压产生机构的主缸6，其基于滑动自如地设于促动器壳体5中的缸体收容部5a内的未图示的活塞部件的轴向移动，产生制动液压；电动马达7，其设于所述促动器壳体5之中附带设置于所述缸体收容部5a马达收容部5b内，对所述活塞部件赋予移动力；未图示的动力传递机构，其将该电动马达7的旋转力转换为所述活塞部件的直线移动力并进行传递；储存箱8，其存储用来产生所述液压的制动液。
根据该构成，所述制动助力装置1通过驾驶员的制动操作，经由未图示的制动踏板沿轴向按压延伸设置在所述活塞的同轴上的推杆9，以该推杆9的行程量和车辆驾驶状态为基础，以利用马达控制装置10通电的励磁电流对电动马达7进行驱动控制，从而控制制动液的液压。
图3是马达控制装置10的分解立体图，图4是表示取下了马达控制装置10的罩13的状态的主视图。
如图3、图4所示，所述马达控制装置10在将底壁12a的一部分与促动器壳体5与一体地设置的ECU壳体11内收容平板状的电路基板20而构成，该电路基板20安装有电动马达7的驱动操作量的运算所用的微型计算机21、及电动马达7的驱动所用的作为逆变器的多个开关元件22等各种电子部件。
所述ECU壳体11包括：有底方筒状的金属制的外壳12，其与促动器壳体5一体地形成，并且朝向该促动器壳体5的侧方开口地形成；作为大致板状的罩部件的金属制的罩13，其将该外壳12的开口封堵。所述罩13以多个螺钉S1紧固于所述外壳12，在该两者12、13的接合部夹设有作为液状密封件的公知的密封部件14。此外，外壳12以所谓的铝压铸成型法而模成形，罩13通过对金属板进行冲压成形而形成。
另外，在所述外壳12的内底面，在与电路基板20中的微型计算机21的安装区域A1和所述各开关元件22的安装区域A2等对置的位置，分别突出地形成有用于所述各电子部件21、22的散热的矩形块状的散热用台座15，在该各散热用台座15的上表面配置有导热物质16。而且，通过分别将所述导热物质16接触配置于所述电路基板20(背面20b)的安装区域A1、A2(参照图6)，能够使所述各电子部件21、22所产生的热量向外壳12和与该外壳12一体地形成的促动器壳体5散热。
此外，此时，在所述外壳12的外底面12c设有多个散热片17，通过该各散热片17可有效地进行散热。另外，在该散热中，也能够采用不夹设所述导热物质16、而是使所述各开关元件22直接接触于各散热用台座15的构成。另外，关于所述导热物质16，除了例如以硅等作为材料的具有弹性的片状物质之外，也可以采用液状的润滑脂等。而且，期望的是所述导热物质16具有绝缘性。
图5是从表面20a侧(罩13侧)观察电路基板20的立体图，图6是从背面20b侧(外壳12的底壁12a侧)观察电路基板20的立体图。
所述电路基板20是所谓的多层印刷电路基板(在本实施方式中是4层)，如图5、图6所示，在以玻璃环氧树脂为代表的那种非导电性树脂材料所构成的基板的表背面以及内部呈层叠状配置作为多个导体图案的第一～第四布线图案P1～P4(参照图8～图11)，并利用该各布线图案P1～P4构成逆变器电路，将插入到在外周缘部中央部贯通形成的紧固孔20c中的多个螺钉S2分别旋装于设于外壳12的固定部12b，从而将该电路基板20收容固定于该外壳12。
而且，如图5所示，在所述电路基板20的部件安装面即表面20a上，在一端部设有用于与外部电子设备(未图示)进行信号及电力的收发的连接器23，并且在中间部安装有微型计算机21和作为电流切断机构的半导体继电器24，在另一端部安装有所述各开关元件22。此外，对于所述连接器23，构成为经由开口形成于罩13的连接器插入孔13a面向外部。除此之外，图5中的25表示作为噪声过滤部件发挥功能的标准扼流线圈，26表示滤波电容器，27表示作为过电流检测机构的分流电阻。
所述分流电阻27基于成为上游侧的开关元件22侧与成为下游侧的接地侧的各电压检测出过电流。更具体而言，利用未图示的放大电路将该各电压放大，由过电流检测部28基于该放大的信号检测出所述过电流。这里，所述上游侧以及下游侧的意思是相对于电流的流动方向的上游以及下游，基本来说，与电源连接的一侧成为上游侧，与接地连接的一侧成为下游侧。
另外，所述过电流检测部28构成为微型计算机21所具有的功能之一。此外，该过电流检测部28除了构成为所述微型计算机21的功能之一之外，例如也可以使其他运算元件具有该功能，另外，也能够不作为单一元件的功能，而是构成为电路基板20所构成检测电路。
这样，所述电路基板20包括：控制电路元件，其包含电动马达7的驱动操作量的运算所用的微型计算机21；驱动电路元件，其包含电动马达7的驱动所用的作为逆变器的多个所述各开关元件22；噪声过滤元件，其包含标准扼流线圈25以及滤波电容器26。
另外，如图6所示，在所述电路基板20的背面20b设有与电动马达7电连接的马达连接部29。该马达连接部29通过插通到外壳12的贯通形成于底壁12a的连通孔12d中的未图示的布线，与电动马达7连接。除此之外，图6中的A1表示微型计算机21的安装区域(微型计算机21安装于表面20a的区域所对应的背面20b侧的区域)，A2表示所述各开关元件22的安装区域(各开关元件22安装于表面20a的区域所对应的背面20b侧的区域)，如所述那样，该各安装区域A1、A2隔着导热物质16分别接触配置于各散热用台座15，从而将微型计算机21和所述各开关元件22等产生的热量向各散热用台座15传递，从外壳12自身向外部扩散，或者从外壳12向促动器壳体5传递，并经由该促动器壳体5向外部扩散。
图7是表示电路基板20的电路构成的概略图。此外，图中的粗箭头所显示的布线图案(P2、P3)表示在邻接的各不相同的布线层(邻接层)中以相互对置的状态布线的层压部分，另一方面，在与该图中的细箭头所显示的其他布线图案(P1、P4)之间的关系中，示出了在邻接层中以成为非对置的状态布线的非层压部分。另外，图8是表示电路基板20的第一层(表层)的布线图案的第一层的俯视图，图9是表示电路基板20的第二层的布线图案的第二层的俯视图，图10是表示电路基板20的第三层的布线图案的第三层的俯视图，图11是表示电路基板20的第四层(背层)的布线图案的第四层的俯视图。
如图7、图8所示，所述电路基板20在从电源端子29a至所述各开关元件22的电源供给所涉及的电源线Lp中，从电源端子29a至半导体继电器24由第一布线图案P1构成，从半导体继电器24至所述各开关元件22由第二布线图案P2构成，另一方面，在从所述各开关元件22至接地端子29b的接地线Le中，从所述各开关元件22至分流电阻27由第三布线图案P3构成，从分流电阻27至接地端子29b由第四布线图案P4构成。
而且，在这样的电路基板20中，如图7～图11所示，所述各布线图案P1～P4之中的第二布线图案P2与第三布线图案P3隔着绝缘部件(未图示)在电路基板20的层叠方向的邻接层(在本实施方式中是第一层与第二层)中对置地配置，另一方面，第一布线图案P1与第四布线图案P4、第一布线图案P1与第三布线图案P3、第二布线图案P2与第四布线图案P4分别在电路基板20的层叠方向的邻接层中非对置地配置。
根据以上，采用本实施方式的马达控制装置10，在所述电路基板20中，通过将成为半导体继电器24的下游侧的第二布线图案P2与成为分流电阻27的上游侧的第三布线图案P3在邻接层中对置地配置，从而即使在该两布线图案P2、P3的对置部分(层压部分)产生了短路的情况下，也能够由分流电阻27检测出该短路所产生的过电流，利用半导体继电器24将向第二、第三布线图案P2、P3以及所述各开关元件22的电源供给切断，能够抑制或者避免第二布线图案P2以及第三布线图案P3中的过热。
另外，另一方面，对于比半导体继电器24靠上游侧且相当于不能切断电源供给的范围的第一布线图案P1、比分流电阻27靠下游侧且相当于不能检测过电流的范围的第四布线图案P4，通过设为与其他布线图案非对置，能够抑制或者避免该第一、第四布线图案P1、P4中的所述短路所引发的过热。
这样，在安装有所述各开关元件22的多层印刷电路基板即电路基板20中，能够在抑制或者避免邻接对置部彼此之间的短路所导致的过热的同时采用层压构造，能够实现马达控制装置10的小型化。
另外，通过所述层压构造，能够实现该层压构造下的噪声减少。
图12示出本发明的逆变器控制装置的第二实施方式，采用了将所述第一实施方式的电路基板20中的安装部件的配置及布线图案的构成变更而得的电路基板30，与图7相同，图中的粗箭头所显示的布线图案(P2、P3)表示在邻接层中以对置的状态布线的层压部分，在与图中的细箭头所显示的其他布线图案(P1、P4)之间的关系中，示出了分别在邻接层中以成为非对置的状态布线的非层压部分。此外，以下，仅说明与所述第一实施方式不同的构成，对于与所述第一实施方式相同的构成，标注相同的附图标记从而省略具体的说明。
在本实施方式的电路基板30中，作为过电流检测机构的分流电阻27于配置电源线Lp侧，该电源线Lp之中从电源端子29a至半导体继电器24由第一布线图案P1构成，从半导体继电器24至分流电阻27由第二布线图案P2构成，从分流电阻27至所述各开关元件22由第三布线图案P3构成，另一方面，从成为接地线Le的所述各开关元件22至接地端子29b由第四布线图案P4构成。
而且，如图示那样，在所述电路基板30中，所述各布线图案P1～P4之中第三布线图案P3与第四布线图案P4隔着绝缘部件(未图示)在电路基板30的层叠方向的邻接层中对置地配置，另一方面，第一布线图案P1与第四布线图案P4、第二布线图案P2与第四布线图案P4分别在电路基板30的层叠方向的邻接层中非对置地配置。
如以上那样，在本实施方式的马达控制装置10(电路基板30)中，将在分流电阻27的下游侧、并且是相当于能够检测出第三、第四布线图案P3、P4中产生的过电流并切断电源供给的范围的第三、第四布线图案P3、P4在邻接层中对置地配置，因此即使在这两布线图案P3、P4的对置部分(层压部分)产生了短路的情况下，也能够由分流电阻27检测出所述第三、第四布线图案P3、P4中产生的过电流，利用半导体继电器24将向所述各开关元件22的电源供给切断，从而能够抑制或者避免第三布线图案P3以及第四布线图案P4中的过热。
另外，另一方面，对于比半导体继电器24靠上游侧且相当于不能切断电源供给的范围的第一布线图案P1，比分流电阻27靠上游侧且相当于不能检测过电流的范围的第二布线图案P2，通过设为与其他布线图案非对置，能够抑制或者避免该第一、第二布线图案P1、P2中的所述短路所引发的过热。
这样，通过本实施方式的马达控制装置10(电路基板30)，也与所述第一实施方式相同，在安装有所述各开关元件22的多层印刷电路基板中，能够在抑制或者避免邻接对置部彼此之间的短路所导致的过热的同时采用层压构造，能够实现马达控制装置10的小型化。
另外，通过所述层压构造，能够实现该层压构造下的噪声减少。
本发明并不限定于所述各实施方式的构成，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够根据马达控制装置10的规格等自由地变更例如电路基板20、30的层叠数量、布线图案的数量以及配置、安装于电路基板20、30的电子部件的配置等。
另外，在进行所述的邻接对置配置(层压)时，在所述第一实施方式中，无需如该第一实施方式所例示的那样使半导体继电器24的下游侧与分流电阻27的上游侧在整个区域中对置，即使是仅有一部分范围对置的构成，也能够发挥避免层压部分的短路时的过热这一本发明的特殊的作用效果。同样，在所述第二实施方式中，也无需如该第二实施方式所例示的那样使分流电阻27的下游侧与所述各开关元件22的下游侧在整个区域中对置，即使是仅有一部分范围对置的构成，也能够发挥抑制或者避免层压部分的短路时的过热这一本发明的特殊的作用效果。

Claims (2)

1.一种逆变器控制装置，该逆变器控制装置在多层印刷电路基板上安装逆变器而形成，其特征在于，具备：
电源切断机构，其设于电源线，切断向逆变器的电源供给；
过电流检测机构，其设于接地线，对所述逆变器的过电流进行检测，
所述电源线中的位于所述电源切断机构的下游侧的至少一部分布线、所述接地线中的位于所述过电流检测机构的上游侧的至少一部分布线，在所述多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中对置地配置，
所述电源线中的位于所述电源切断机构的上游侧的布线、所述接地线中的位于所述过电流检测机构的下游侧的布线，在所述多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中非对置地配置。
2.一种逆变器控制装置，该逆变器控制装置在多层印刷电路基板上安装逆变器而形成，其特征在于，具备：
电源切断机构，其设于电源线，切断向逆变器的电源供给；
过电流检测机构，其设于所述电源线中的所述电流切断机构的下游侧，对所述逆变器的过电流进行检测，
所述电源线中的位于所述过电流检测机构的下游侧的至少一部分布线、接地线中的位于所述逆变器的下游侧的至少一部分布线，在所述多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中对置地配置，
所述电源线中的位于所述过电流检测机构的上游侧的布线、所述接地线中的位于所述逆变器的下游侧的布线，在所述多层印刷电路基板的层叠方向的邻接层中非对置地配置。
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