JP2005295046A - 電気回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気負荷への通電を断続する電気回路装置の小型化を図るとともに、バリエーション対応を容易にする。
【解決手段】 駆動信号に基づいて制御されて電気負荷への通電を断続する半導体リレーを複数個有する駆動器２と、駆動信号を駆動器２に出力する制御器１とを備え、駆動器２が１つの筐体４に複数個収納され、駆動信号は、制御器１から複数個の駆動器２へシリアル通信で伝送される。これによると、シリアル通信であるため、駆動信号を伝送する通信線および通信用コネクタ端子の数が少なくなり、電気回路装置を小型にすることができる。また、シリアル通信であるため、駆動器２を追加する場合でも、制御器１はマイコンのソフト変更のみ行えばよく、制御器１と駆動器２との間の配線もシリアル通信線のみ追加すればよく、したがって、車種毎のバリエーション対応が容易である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体リレーによりモータ等の電気負荷への通電を断続する電気回路装置に関するものであり、特に、車両の電気回路装置に好適である。

従来の電気回路装置は、１つの構造体の同一平面上に多数の半導体リレーと周辺回路素子を面実装した駆動器を備え、外部制御器からパラレル通信によって半導体リレーの制御に関する駆動信号を伝送している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６４０３９号公報

しかしながら、上記した従来の電気回路装置は、パラレル通信であるため、駆動信号を伝送する通信線および通信用コネクタ端子の数が多くなり、電気回路装置が大型になってしまうという問題があった。

また、電気負荷を多く備える車両に合わせて駆動器を追加する場合、パラレル通信では、制御器はマイコンのソフト変更の他に通信用コネクタ端子の追加が必要であるとともに、制御器と駆動器との間の配線も大幅な追加が必要である。したがって、車種毎のバリエーション対応が容易でないという問題があった。

さらに、１つの構造体の同一平面上に多数の半導体リレーを面実装しているため、電気回路装置の投影面積が大きくなり、搭載スペースが大きくなるという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、電気回路装置の小型化を図ることおよびバリエーション対応を容易にすることを第１の目的とする。また、搭載スペースを縮小することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、駆動信号に基づいて制御されて電気負荷（１００）への通電を断続する半導体リレー（２１）を複数個有する駆動器（２）と、駆動信号を駆動器（２）に出力する制御器（１）とを備え、駆動器（２）が１つの筐体（４）に複数個収納され、駆動信号は、制御器（１）から複数個の駆動器（２）へシリアル通信で伝送される構成であることを特徴とする。

これによると、シリアル通信であるため、駆動信号を伝送する通信線および通信用コネクタ端子の数が少なくなり、電気回路装置を小型にすることができる。

また、シリアル通信であるため、駆動器を追加する場合でも、制御器はマイコンのソフト変更のみ行えばよく、制御器と駆動器との間の配線もシリアル通信線のみ追加すればよく、したがって、車種毎のバリエーション対応が容易である。

請求項２に記載の発明では、筐体（４）は、放熱用のフィン（４３）が形成されていることを特徴とする。

これによると、筐体とフィンが一体であるため、筐体とフィンを結合する部材が不要であり、電気回路装置を小型にすることができる。

請求項３に記載の発明では、筐体（４）は、積層配置されて筐体（４）の内部を複数の空間に分割する複数の仕切り壁（４１）を備え、駆動器（２）は、仕切り壁（４１）にて分割された空間に収納されていることを特徴とする。

これによると、駆動器が積層配置されることになるため、投影面積が小さくなり、搭載スペースを縮小することができる。

請求項４に記載の発明では、駆動器（２）は、弾性力を有する固定部材（６）により仕切り壁（４１）に押し付けられていることを特徴とする。

これによると、仕切り壁を放熱用のフィンとして機能させることができる。また、駆動器を仕切り壁に密着させて放熱性を高めることができるため、フィンの小型化、ひいては、電気回路装置の小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明では、駆動器（２）のリード端子（２４）はコネクタ端子を兼ねる構成であることを特徴とする。これによると、部品点数を削減し、且つ搭載スペースを縮小することができる。

請求項６に記載の発明では、電気負荷（１００）への通電の要否を判定する外部制御器（２００）から通電要否信号が制御器（１）に出力される構成であり、通電要否信号は、外部制御器（２００）から制御器（１）へシリアル通信で伝送される構成であることを特徴とする。

これによると、シリアル通信であるため、通電要否信号を伝送する通信線および通信用コネクタ端子の数が少なくなり、電気回路装置を小型にすることができる。

請求項７に記載の発明のように、制御器（１）を筐体（４）内に収納してもよい。

請求項８に記載の発明のように、駆動器（２）と制御器（１）をバスバー（３）にて接続してもよい。

請求項９に記載の発明のように、制御器（１）を複数のユニット（１１、１２）に分割してもよい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る電気回路装置の分解斜視図、図２は図１の電気回路装置の断面図、図３は図２の筐体４の底面図、図４は図１の電気回路装置の等価回路図である。

まず、電気回路装置および外部機器の全体構成について説明する。

図４に示すように、電気回路装置は、例えば車両におけるランプやモータ等の複数の電気負荷１００への通電を個別に断続するために用いられる。各電気負荷１００への通電の要否は電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２００にて判定され、通電要否の情報である通電要否信号が、ＥＣＵ２００から電気回路装置の制御器１にシリアル通信で伝送されるようになっている。因みに、ＥＣＵ２００と制御器１との間は、通電要否信号を伝送するシリアル通信線３００で接続されている。なお、ＥＣＵ２００は、本発明の外部制御器に相当する。

制御器１は、ＥＣＵ２００からの通電要否信号に基づいて駆動信号を４つの駆動器２に出力する。この駆動信号は、駆動器２内の各半導体リレー（詳細後述）のオン−オフ指令信号であり、制御器１から各駆動器２へバスバー３（図２参照）を介してシリアル通信で伝送されるようになっている。

各駆動器２は、電気負荷１００への通電を断続する複数の半導体リレー２１、シリアル通信で伝送された駆動信号に基づいて各半導体リレー２１のオン−オフを制御するリレー制御部２２、半導体リレー２１とともに半導体リレードライバを構成する周辺回路（図示せず）等を備えている。

次に、電気回路装置を構成する部品の形状や配置等について説明する。

図１〜図３に示すように、例えばアルミニウムよりなる筐体４は、下方の面が開口した直方体形状であり、内部に空間が形成されている。筐体４には、この筐体４の内部空間を複数の空間に分割する複数の仕切り壁４１が形成されている。仕切り壁４１は、筐体４の開口部に対向する上部壁面４２から開口部側に向かって突出しており、且つ積層配置されている。そして、仕切り壁４１にて分割された空間には、制御器１および４つの駆動器２が収納されている。

上部壁面４２の外部には、放熱用のフィン４３が多数形成されている。筐体４の側壁面４４の外部には、板部４５が２つ形成されており、この板部４５には、図示しない取り付け用のねじが挿入される貫通穴４６が形成されている。

筐体４の開口部には、樹脂よりなるカバー５が装着されている。カバー５には、コネクタハウジング５１が一体に形成され、筐体４の内部空間と筐体４の外部とを連通させるクリップ６の組み付け用の連通穴５２が形成されるとともに、バスバー３が固定されている。

制御器１は、ＥＣＵ２００からの通電要否信号を処理するマイコン（図示せず）を主体とする薄板直方体形状の主ユニット１１と、例えばコンデンサのような発熱量が大きく且つ容積が大きい素子の集合体である副ユニット１２に分割されている。

主ユニット１１は、制御用マイコンおよび周辺回路をモールド樹脂内に内蔵したものであり、放熱板１３をモールド樹脂外部に露出した構造である。主ユニット１１は、放熱板１３が仕切り壁４１に当接した状態で、板バネ機能、すなわち弾性力を有するクリップ６にて仕切り壁４１に押し付けられて保持されている。したがって、主ユニット１１内の熱が放熱板１３を介して仕切り壁４１やフィン４３から放熱される。なお、クリップ６は本発明の固定部材に相当する。

また、主ユニット１１のリードフレームに形成されたリード端子１４の一部（主ユニット１１と駆動器２の間をつなぐシリアル通信線およびＧＮＤ線の２本）は、バスバー３に形成された端子挿入部に挿入され、これにより、主ユニット１１とバスバー３の電気的接続を実現している。また、残りの端子は直接コネクタハウジング５１内まで延びていて、外部機器と接続するためのコネクタ端子を兼ねている。

一方、副ユニット１２は、バスバー基板（バスバーがモールド樹脂によりインサート成形されている）に素子が実装されており、副ユニット１２のリード端子は主ユニット１１のリード端子１４に溶接等で接続されている。

各駆動器２は、薄板直方体形状であり、半導体リレー２１とリレー制御部２２と周辺回路をモールド樹脂内に内蔵したものであり、放熱板２３をモールド樹脂外部に露出した構造である。各駆動器２は、放熱板２３が仕切り壁４１に当接した状態で、クリップ６にて仕切り壁４１に押し付けられて保持されている。したがって、各駆動器２内の熱が放熱板２３を介して仕切り壁４１やフィン４３から放熱される。

また、各駆動器２のリードフレームに形成されたリード端子２４の一部（主ユニット１１と駆動器２の間、または、駆動器２間をつなぐシリアル通信線およびＧＮＤ線の２本）は、バスバー３に形成された端子挿入部に挿入され、これにより、各駆動器２とバスバー３の電気的接続を実現している。また、残りの端子は直接コネクタハウジング５１内まで延びていて、外部機器と接続するためのコネクタ端子を兼ねている。

そして、主ユニット１１のリード端子１４および各駆動器２のリード端子２４を、バスバー３の端子挿入部に挿入することにより、制御器１から各駆動器２へバスバー３を介して駆動信号がシリアル通信で伝送されるようになっている。したがって、バスバー３は、駆動信号を伝送するシリアル通信線に相当する。また、主ユニット１１のリード端子１４および各駆動器２のリード端子２４を、バスバー３の端子挿入部に挿入することにより、制御器１および駆動器２がバスバー３を介してＧＮＤに接続される。

なお、主ユニット１１および各駆動器２の３次元の寸法のうち最小寸法の方向を厚さ方向とすると、主ユニット１１および各駆動器２はその厚さ方向に積層されている。

上記した本実施形態によると、通電要否信号および駆動信号をシリアル通信で伝送するようにしているため、信号を伝送する通信線および通信用コネクタ端子の数が少なくなり、電気回路装置を小型にすることができる。

また、シリアル通信であるため、駆動器２を追加する場合でも、制御器１はマイコンのソフト変更のみ行えばよく、制御器１と駆動器２との間の配線もシリアル通信線のみ追加すればよく、したがって、車種毎のバリエーション対応が容易である。

また、筐体４とフィン４３が一体であるため、筐体４とフィン４３を結合する部材が不要であり、電気回路装置を小型にすることができる。

また、制御器１の主ユニット１１および各駆動器２を厚さ方向に積層配置しているため、車両搭載スペースとして重要である投影面積（車両上部から見た面積）の大幅低減が可能である。

また、制御器１と駆動器２を分離して搭載し、熱分散させて高放熱化することにより、フィン４３の小型化、ひいては、電気回路装置の小型化を実現している。

また、制御器１の主ユニット１１および各駆動器２を仕切り壁４１に押し付けることにより、制御器１の主ユニット１１および各駆動器２を仕切り壁４１に密着させて放熱性を高めることができるため、フィン４３の小型化、ひいては、電気回路装置の小型化を図ることができる。

また、主ユニット１１のリード端子１４および各駆動器２のリード端子２４はコネクタ端子を兼ねているため、部品点数を削減し、且つ搭載スペースを縮小することができる。

なお、本実施形態では、制御器１の副ユニット１２はバスバー基板で構成したが、プリント基板で構成してもよい。また、制御器１と駆動器２間をバスバー３にて電気的に接続したが、バスバー３の代わりにプリント板配線、ワイヤーハーネス等の配線材により接続してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の電気回路装置は、第１実施形態のバスバー３およびカバー５を廃止している。図５は第２実施形態に係る電気回路装置の断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、制御器１の主ユニット１１および各駆動器２には、コネクタハウジング５１が一体化されている。

副ユニット１２は、副ユニット１２専用のバスバー１５に素子が実装され、それらの素子が樹脂製のケース１６にて覆われ、さらに、コネクタハウジング５１が一体化されている。そして、バスバー１５に形成したコネクタ端子１７がコネクタハウジング５１内まで延びている。また、ケース１６を筐体４に嵌合させることにより、副ユニット１２を筐体４に固定するようになっている。

主ユニット１１、副ユニット１２および各駆動器２間は、コネクタハウジング５１に装着される外付けコネクタ（図示せず）のワイヤーハーネスによって、電気的に接続されるようになっている。

なお、コネクタハウジング５１は、主ユニット１１や副ユニット１２や駆動器２と一体成形してもよいし、別体のものを嵌合して主ユニット１１や副ユニット１２や駆動器２と一体化してもよい。

本発明の第１実施形態に係る電気回路装置の分解斜視図である。 図１の電気回路装置の断面図である。 図２の筐体４の底面図である。 図１の電気回路装置の等価回路図である。 本発明の第２実施形態に係る電気回路装置の断面図である。

符号の説明

１…制御器、２…駆動器、４…筐体、２１…半導体リレー、１００…電気負荷。

Claims (9)

1. 駆動信号に基づいて制御されて電気負荷（１００）への通電を断続する半導体リレー（２１）を複数個有する駆動器（２）と、前記駆動信号を前記駆動器（２）に出力する制御器（１）とを備え、
   前記駆動器（２）が１つの筐体（４）に複数個収納され、
   前記駆動信号は、前記制御器（１）から前記複数個の駆動器（２）へシリアル通信で伝送される構成であることを特徴とする電気回路装置。
2. 前記筐体（４）は、放熱用のフィン（４３）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気回路装置。
3. 前記筐体（４）は、積層配置されて前記筐体（４）の内部を複数の空間に分割する複数の仕切り壁（４１）を備え、
   前記駆動器（２）は、前記仕切り壁（４１）にて分割された空間に収納されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気回路装置。
4. 前記駆動器（２）は、弾性力を有する固定部材（６）により前記仕切り壁（４１）に押し付けられていることを特徴とする請求項３に記載の電気回路装置。
5. 前記駆動器（２）のリード端子（２４）はコネクタ端子を兼ねる構成であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電気回路装置。
6. 前記電気負荷（１００）への通電の要否を判定する外部制御器（２００）から通電要否信号が前記制御器（１）に出力される構成であり、
   前記通電要否信号は、前記外部制御器（２００）から前記制御器（１）へシリアル通信で伝送される構成であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気回路装置。
7. 前記制御器（１）は、前記筐体（４）内に収納されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電気回路装置。
8. 前記駆動器（２）と前記制御器（１）は、バスバー（３）にて接続されていることを特徴とする請求項７に記載の電気回路装置。
9. 前記制御器（１）は、複数のユニット（１１、１２）からなることを特徴とする請求項７または８に記載の電気回路装置。

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