CN110320399B - 电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

电压检测装置具备：第1～第3基板端子大致排列为一列的印刷布线板；在印刷布线板的第1面中，被安装在由第1基板端子～第3基板端子通过的第1排列线所划分的一侧，检测第1电压和第2电压之间的差电压的第1电压检测电路；被安装在由第1排列线划分的一侧，检测第3电压和第2电压之间的差电压的第2电压检测电路；将第1基板端子和第1电压检测电路连接的第1印刷布线；将第2基板端子和第1电压检测电路连接的第2印刷布线；将第3基板端子和第2电压检测电路连接的第3印刷布线；以及将第2基板端子和第2电压检测电路连接的第4印刷布线，第1印刷布线～第4印刷布线被设置得不相互交叉，并且不在由第1排列线划分的另一侧迂回。

Description

电压检测装置
技术领域
本发明涉及电压检测装置。
本申请要求基于2018年3月30日向日本提出申请的日本特愿2018-066818号的优先权，将其内容引用于此。
背景技术
在下述专利文献1中，公开了具备将高电压分压的第1芯片、和将从该第1芯片输入的电位差放大输出的第2芯片的多芯片构造的半导体装置(电压检测电路)。该电压检测电路可检测在混合动力汽车或电动汽车等车辆用的电动机驱动装置中使用的高电压(1000V左右)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2016-136608号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述电动机驱动装置中有时将多个电压检测电路安装在印刷布线板上使用，但由于对各电压检测电路分别施加高电压，因此需要考虑各电压检测电路的配置，以使不因绝缘不足而短路。即，需要决定各电压检测电路和用于将检测对象电压输入到各电压检测电路的输入布线的布局，以满足绝缘性能。另外，在决定这样的布局时，如果印刷布线板的大小变大，其结果，电动机驱动装置的大小会变大，因此期望不使印刷布线板上的安装面积不必要地变大。
本发明鉴于前述的情况而完成，其目的在于，在将多个电压检测电路安装在印刷布线板时，抑制印刷布线板上的安装面积的增大，并且确保规定的绝缘性能。
用于解决课题的手段
本发明的一方式涉及的电压检测装置具备：从外部被输入第1电压的第1基板端子、从外部被输入第2电压的第2基板端子以及从外部被输入第3电压的第3基板端子大致排列为一列的印刷布线板；在所述印刷布线板的第1面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1基板端子～第3基板端子通过的第1排列线划分的一侧，检测所述第1电压和所述第2电压之间的差电压的第1电压检测电路；在所述印刷布线板的所述第1面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的一侧，检测所述第3电压和所述第2电压的差电压的第2电压检测电路；将所述第1基板端子和所述第1电压检测电路连接的第1印刷布线；将所述第2基板端子和所述第1电压检测电路连接的第2印刷布线；将所述第3基板端子和所述第2电压检测电路连接的第3印刷布线；以及将所述第2基板端子和所述第2电压检测电路连接的第4印刷布线，所述第1印刷布线～第4印刷布线被设置得不相互交叉，并且不在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的另一侧迂回。
上述一方式涉及的电压检测装置中，也可以所述第1电压检测电路具有：经由所述第1印刷布线与所述第1基板端子连接的第1高压侧输入端子、以及经由所述第2印刷布线与所述第2基板端子连接的第1低压侧输入端子，所述第2电压检测电路具有：经由所述第3印刷布线与所述第3基板端子连接的第2高压侧输入端子、以及经由所述第4印刷布线与所述第2基板端子连接的第2低压侧输入端子，所述第1电压检测电路以及所述第2电压检测电路被配置为使得所述第1低压侧输入端子和所述第2低压侧输入端子相邻。
在上述一方式涉及的电压检测装置中，也可以所述第1高压侧输入端子、所述第1低压侧输入端子、所述第2低压侧输入端子、以及所述第2高压侧输入端子大致排列为一列。
在上述一方式涉及的电压检测装置中，也可以所述第1排列线与所述第1高压侧输入端子、所述第1低压侧输入端子、所述第2低压侧输入端子、以及所述第2高压侧输入端子通过的第2排列线相互平行。
在上述一方式涉及的电压检测装置中，还具备：在与所述印刷布线板的所述第1面相对的第2面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的一侧，检测所述第2电压和所述第3电压之间的差电压的第3电压检测电路；将所述第3基板端子和所述第3电压检测电路连接的第5印刷布线；以及将所述第2基板端子和所述第3电压检测电路连接的第6印刷布线。
发明的效果
根据本发明，能够抑制将第1电压检测电路、第2电压检测电路安装在印刷布线板上时的安装面积的增大，同时能够确保规定的绝缘性能。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的电压检测装置的电压检测对象的框图。
图2是本发明的一实施方式涉及的电压检测装置的电路图。
图3A是表示本发明的一实施方式涉及的电压检测装置的图，是从印刷布线板的第1面侧观察电压检测装置的图。
图3B是表示本发明的一实施方式涉及的电压检测装置的图，是从印刷布线板的第2面侧观察电压检测装置的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的一实施方式。
本实施方式涉及的电压检测装置A是在混合动力汽车或者电动汽车等中配备的装置，检测对驱动电动机等进行控制的PCU(电力控制单元)内的电压。即，如图1所示，在具备对电池B的电力进行电力转换的升降压转换器C和逆变器I的PCU中，该电压检测装置A检测电池B的输入电压V1(电池电压)和升降压转换器C的输出电压V2。
在上述PCU中，升降压转换器C通过电池B的负极端子被共同连接到基准电位布线，以上述负极端子的电压(负极电压)作为基准电压进行动作。即，升降压转换器C将电池B的负极电压作为基准电压，将电池电压(直流电压)升压或者将从逆变器I输入的再生电压(直流电压)降压。
如图2所示，电压检测装置A具备第1电压检测电路1、第2电压检测电路2以及第3电压检测电路3，将检测结果输出到控制电路D。再有，上述的输入电压V1以及输出电压V2都是直流电压，并且由于电池B的负极端子被连接到升降压转换器C的基准电位布线，因此在图2中，将输入电压V1以及输出电压V2表示为负端子被共同连接的2个电压源(等效电路)。
第1电压检测电路1检测上述输入电压V1。第1电压检测电路1是具备多个电阻器和运算放大器(有源元件)的差动放大器。第1电压检测电路1具备输入端子11(第1高压侧输入端子)、输入端子12(第1低压侧输入端子)、输出端子13。
输入端子11连接到电池B的正极端子以及升降压转换器C的输入端子。电池B的正极端子的电压(第1电压V1P)被输入到输入端子11。输入端子12连接到电池B的负极端子以及升降压转换器C的基准电位布线。电池B的负极端子的电压(第2电压VN)被输入到输入端子12。第1电压检测电路1检测第1电压V1P和第2电压VN之间的差电压。该差电压是将上述的输入电压V1进行了分压的电压。
输出端子13连接到控制电路D。输出端子13将第1电压检测电路1的检测结果输出到控制电路D。
第2电压检测电路2检测上述输出电压V2。第2电压检测电路2是具备了多个电阻器和运算放大器(有源元件)的差动放大器。第2电压检测电路2具备输入端子21(第2高压侧输入端子)、输入端子22(第2低压侧输入端子)、输出端子23。
输入端子21连接到升降压转换器C的输出端子。升降压转换器C的输出端子的电压(第3电压V2P)被输入到输入端子21。输入端子22连接到升降压转换器C的基准电位布线。基准电位布线的电压、也就是电池B的负极端子的电压即第2电压VN被输入到输入端子22。第2电压检测电路2检测第2电压VN和第3电压V2P之间的差电压。该差电压是将上述的输出电压V2进行了分压的电压。
输出端子23连接到控制电路D。输出端子23将第2电压检测电路2的检测结果输出到控制电路D。
第3电压检测电路3是被设置为用于冗余，与第2电压检测电路2同样地检测输出电压V2。第3电压检测电路3是具备多个电阻器和运算放大器(有源元件)的差动放大器。第3电压检测电路3具备输入端子31(第3高压侧输入端子)、输入端子32(第3低压侧输入端子)、以及输出端子33。
输入端子31连接到升降压转换器C的输出端子。升降压转换器C的输出端子的电压(第3电压V2P)被输入到输入端子31。输入端子32被连接到升降压转换器C的基准电位布线。第2电压VN被输入到输入端子32。第3电压检测电路3检测第2电压VN和第3电压V2P之间的差电压。输出端子33被连接到控制电路D。输出端子33将第3电压检测电路3的检测结果输出到控制电路D。
第1电压检测电路1～第3电压检测电路3的检测结果被输入到控制电路D。控制电路D经由规定的通信电缆等，与电动机ECU等的上位控制装置连接，基于第1电压检测电路1～第3电压检测电路3的检测结果，控制上述的PCU、也就是升降压转换器C以及逆变器I。
接着，参照图3A、3B，说明电压检测装置A的机械结构。
电压检测装置A具备第1电压检测电路1、第2电压检测电路2、第3电压检测电路3、以及印刷布线板4。印刷布线板4由大致矩形的形状构成，除了前述的电压检测装置A之外，还安装了控制电路D(例如，未图示的逆变器I的控制电路、升降压转换器C的控制电路等)等。图3A是从印刷布线板4的第1面4a侧仅观察电压检测装置A的主要部分的图，图3B是从印刷布线板4的第2面4b侧仅观察电压检测装置A的主要部分的图。
印刷布线板4中设置了第1基板端子41、第2基板端子42、以及第3基板端子43。第1基板端子41～第3基板端子43沿作为虚拟线的第1排列线L1大致排列为一列。第1基板端子41～第3基板端子43被设置为从第1面4a至第2面4b贯通印刷布线板4。第1基板端子41～第3基板端子43被配置在印刷布线板4的一边的端部4c的附近，以沿着端部4c的方式大致被排列为一列。
第1基板端子41是被连接到电池B的正极端子以及升降压转换器C的输入端子的正电源端子。第2基板端子42是被连接到电池B的负极端子以及升降压转换器C的基准电位布线的负电源端子。第3基板端子43是被连接到升降压转换器C的输出端子的正电源端子。作为负电源端子的第2基板端子42被配置在作为正电源端子的第1基板端子41以及第3基板端子43之间。
电池B的正极端子的电压(第1电压V1P)从外部被输入到第1基板端子41。电池B的负极端子的电压以及被连接到升降压转换器C的基准电位布线的负电源端子的电压(第2电压VN)从外部被输入到第2基板端子42。升降压转换器C的输出端子的电压(第3电压V2P)从外部被输入到第3基板端子43。另外，第1基板端子41上被施加的电压(第1电压V1P)低于第3基板端子43上被施加的电压(第3电压V2P)。
如图3A所示，第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2被安装在印刷布线板4的第1面4a。第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2被配置在印刷布线板4中、由第1排列线L1划分的一侧。
第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2被配置为，输入端子11、输入端子12、输入端子21、输入端子22沿着作为虚拟线的第2排列线L2大致被排列为一列。再有，第1排列线L1和第2排列线L2相互平行。另外，输入端子12和输入端子22被配置为使得在沿着第2排列线L2的方向中相邻。
输入端子11、12、21、22被设置在第1电压检测电路以及第2电压检测电路1、2中的、靠近第1基板端子41～第3基板端子43一侧的端部。输入端子11被设置在靠近第1基板端子41的位置。输入端子12以及输入端子22被配置在接近第2基板端子42的位置。输入端子21被配置在靠近第3基板端子43的位置。
印刷布线板4的第1面4a中，形成了第1印刷布线S1、第2印刷布线S2、第3印刷布线S3、第4印刷布线S4。第1印刷布线S1～第4印刷布线S4被预先形成在印刷布线板4中。
第1印刷布线S1将第1基板端子41和输入端子11连接。由此，输入端子11经由第1基板端子41以及第1印刷布线S1被连接到电池B的正极端子以及升降压转换器C的输入端子。
第2印刷布线S2将第2基板端子42和输入端子12连接。由此，输入端子12经由第2基板端子42以及第2印刷布线S2被连接到电池B的负极端子以及升降压转换器C的基准电位布线。
第3印刷布线S3将第3基板端子43和输入端子21连接。由此，输入端子21经由第3基板端子43以及第3印刷布线S3被连接到升降压转换器C的输出端子。
第4印刷布线S4将第2基板端子42和输入端子22连接。由此，输入端子22经由第2基板端子42以及第4印刷布线S4被连接到电池B的负极端子以及升降压转换器C的基准电位布线。
在本实施方式中，连接了输入端子12、22的第2基板端子42被共用。另外，将输入端子11、12、21、22和第1基板端子41～第3基板端子43分别连接的第1印刷布线S1～第4印刷布线S4被设置得不相互交叉，并且，不在印刷布线板4中、由第1排列线L1划分的另一侧迂回。
如图3B所示，第3电压检测电路3被安装在印刷布线板4的第2面4b。第3电压检测电路3隔着印刷布线板4对置配置在第2电压检测电路2的背面。另外，第3电压检测电路3被配置为，输入端子31隔着印刷布线板4与输入端子21相对，输入端子32隔着印刷布线板4与输入端子22相对。
在印刷布线板4的第2面4b中形成了第5印刷布线S5、第6印刷布线S6。第5以及第6印刷布线S5、S6被预先形成在印刷布线板4。
第5印刷布线S5将第3基板端子43和输入端子31连接。由此，输入端子31经由第3基板端子43以及第5印刷布线S5被连接到升降压转换器C的输出端子。
第6印刷布线S6将第2基板端子42和输入端子32连接。由此，输入端子32经由第2基板端子42以及第6印刷布线S6被连接到升降压转换器C的基准电位布线。
如以上说明，在本实施方式中，第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2在印刷布线板4的第1面4a中，被安装在印刷布线板4中、由第1排列线L1划分的一侧，并且与第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2连接的第2基板端子42被共用。由此，能够将第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2排列配置在印刷布线板4中、由第1排列线L1划分的一侧，并且能够削减基板端子的个数。因此，能够抑制在将第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2安装在印刷布线板4上时的安装面积的增大。进而，被设置得第1印刷布线S1～第4印刷布线S4不相互交叉，并且不在印刷布线板4中、第1基板端子41～第3基板端子43通过的第1排列线L1的另一侧迂回。因此，在确保了绝缘性能的状态下，能够将第1电压检测电路以及第2电压检测电路1、2安装在印刷布线板4。即，根据本实施方式，能够抑制将第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2安装在印刷布线板4上时的安装面积的增大，同时能够确保规定的绝缘性能。
另外，第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2被配置为输入端子12和输入端子22相邻。由此，由于将第2基板端子42配置在靠近输入端子12、22的双方的位置，因此能够缩短第2基板端子42和输入端子12、22之间的距离。因此，能够更有效地抑制将第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2安装在印刷布线板4上时的安装面积的增大。
另外，输入端子11、12、21、22大致被排列为一列。另外，第1基板端子～第3基板端子41～43通过的第1排列线L1、和输入端子11、12、21、22通过的第2排列线L2相互平行。由此，能够缩短第1基板端子41～第3基板端子43、和输入端子11、12、21、22之间的距离。因此，能够更有效地抑制将第1电压检测电路1以及第2电压检测电路2安装在印刷布线板4上时的安装面积的增大。
另外，电压检测装置A还具备：在印刷布线板4的第2面4b中，被安装印刷布线板4中、由第1基板端子41～第3基板端子43通过的第1排列线L1划分的一侧，检测第2电压VN和第3电压V2P之间的差电压的第3电压检测电路3。因此，能够利用印刷布线板4的第2面，将第2电压检测电路2的用于冗余的第3电压检测电路3以对置配置的方式安装在印刷布线板4，能够抑制安装在印刷布线板4上时的安装面积的增大。
再有，本发明并不限定参照附图说明的上述实施方式，在该技术范围内可考虑各种变形例。
例如，在上述实施方式中，采用了输入端子11、12、21、22大致被排列为一列的结构，但是本发明不限于此。只要设置得第1印刷布线S1～第4印刷布线S4不相互交叉，并且不在第1基板端子～第3基板端子41～43通过的第1排列线L1的另一侧迂回，输入端子11、12、21、22也可以不大致被排列为一列。
另外，也可以省略第3电压检测电路3。
另外，还可以设置第1电压检测电路1的用于冗余的第4电压检测电路。第4电压检测电路具备与第1电压检测电路1同样的结构，检测电池B的输入电压V1。具体而言，第4电压检测电路具备：连接到电池B的正极端子以及升降压转换器C的输入端子的第4高压侧输入端子；连接到电池B的负极端子以及升降压转换器C的基准电位布线的第4低压侧输入端子；以及连接到控制电路D的输出端子。电池B的正极端子的电压(第1电压V1P)被输入到第4高压侧输入端子，电池B的负极端子的电压(第2电压VN)被输入到第4低压侧输入端子。第4电压检测电路检测第1电压V1P和第2电压VN之间的差电压。输出端子将第4电压检测电路的检测结果输出到控制电路D。
第4电压检测电路被安装在印刷布线板4的第2面4b。第4电压检测电路隔着印刷布线板4，对置配置在第1电压检测电路1的背面。另外，第4电压检测电路被配置为，第4高压侧输入端子隔着印刷布线板4与输入端子11相对，第4低压侧输入端子隔着印刷布线板4与输入端子12相对。即，在第2面4b中，输入端子31、输入端子32、第4高压侧输入端子、和第4低压侧输入端子沿着第2排列线L2大致被排列为一列。输入端子32和第4低压侧输入端子被配置为使得在沿着第2排列线L2的方向相邻。印刷布线板4的第2面4b中，还形成将第1基板端子41和第4高压侧输入端子连接的第7印刷布线、以及将第2基板端子42和第4低压侧输入端子连接的第8印刷布线。
此时，输入端子32和第4低压侧输入端子所连接的第2基板端子42被共用。另外，与第1印刷布线S1～第4印刷布线S4同样，能够将第5印刷布线～第8印刷布线设置得不相互交叉，并且不在印刷布线板4中、第1排列线L1的另一侧迂回。
此外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够适当地将所述实施方式中的构成要素置换为公知的结构要素，另外，也可以适当组合所述的变形例。
标号说明
1…第1电压检测电路
2…第2电压检测电路
3…第3电压检测电路
4…印刷布线板
4a…第1面
4b…第2面
11…输入端子(第1高压侧输入端子)
12…输入端子(第1低压侧输入端子)
21…输入端子(第2高压侧输入端子)
22…输入端子(第2低压侧输入端子)
31…输入端子(第3高压侧输入端子)
32…输入端子(第3低压侧输入端子)
41…第1基板端子
42…第2基板端子
43…第3基板端子
A…电压检测装置
B…电池
C…升降压转换器
D…控制电路
I…逆变器
S1…第1印刷布线
S2…第2印刷布线
S3…第3印刷布线
S4…第4印刷布线
S5…第5印刷布线
S6…第6印刷布线。

Claims (4)

1.一种电压检测装置，检测电池的输入电压以及对所述电池的电力进行电力转换的升降压转换器的输出电压，所述电压检测装置具备：
印刷布线板，其从外部被输入第1电压的第1基板端子、从外部被输入第2电压的第2基板端子以及从外部被输入第3电压的第3基板端子大致排列为一列，所述第1基板端子与所述电池的正极端子以及所述升降压转换器的输入端子连接，所述第2基板端子与所述电池的负极端子以及所述升降压转换器的基准电位布线连接，所述第3基板端子与所述升降压转换器的输出端子连接；
第1电压检测电路，其在所述印刷布线板的第1面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1基板端子～第3基板端子通过的第1排列线划分的一侧，检测所述第1电压和所述第2电压之间的差电压；
第2电压检测电路，其在所述印刷布线板的所述第1面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的一侧，检测所述第3电压和所述第2电压之间的差电压；
第1印刷布线，其将所述第1基板端子和所述第1电压检测电路连接；
第2印刷布线，其将所述第2基板端子和所述第1电压检测电路连接；
第3印刷布线，其将所述第3基板端子和所述第2电压检测电路连接；以及
第4印刷布线，其将所述第2基板端子和所述第2电压检测电路连接，
所述第1印刷布线～第4印刷布线被设置得不相互交叉，并且不在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的另一侧迂回，
所述第1电压检测电路具有：经由所述第1印刷布线与所述第1基板端子连接的第1高压侧输入端子、以及经由所述第2印刷布线与所述第2基板端子连接的第1低压侧输入端子，
所述第2电压检测电路具有：经由所述第3印刷布线与所述第3基板端子连接的第2高压侧输入端子、以及经由所述第4印刷布线与所述第2基板端子连接的第2低压侧输入端子，
所述第1电压检测电路以及所述第2电压检测电路被配置为使得所述第1低压侧输入端子和所述第2低压侧输入端子相邻。
2.如权利要求1所述的电压检测装置，
所述第1高压侧输入端子、所述第1低压侧输入端子、所述第2低压侧输入端子、以及所述第2高压侧输入端子大致被排列为一列。
3.如权利要求2所述的电压检测装置，
所述第1排列线与所述第1高压侧输入端子、所述第1低压侧输入端子、所述第2低压侧输入端子、以及所述第2高压侧输入端子通过的第2排列线相互平行。
4.如权利要求1～3的任一项所述的电压检测装置，还具备：
第3电压检测电路，其在与所述印刷布线板的所述第1面相对的第2面中，被安装在所述印刷布线板中、由所述第1排列线划分的一侧，检测所述第2电压和所述第3电压之间的差电压；
第5印刷布线，其将所述第3基板端子和所述第3电压检测电路连接；以及
第6印刷布线，其将所述第2基板端子和所述第3电压检测电路连接。
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