JP2017060255A - Inverter control board - Google Patents
Inverter control board Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017060255A JP2017060255A JP2015181776A JP2015181776A JP2017060255A JP 2017060255 A JP2017060255 A JP 2017060255A JP 2015181776 A JP2015181776 A JP 2015181776A JP 2015181776 A JP2015181776 A JP 2015181776A JP 2017060255 A JP2017060255 A JP 2017060255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- voltage circuit
- inverter
- wiring pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、交流の電気機器と高圧直流電源との間に備えられて直流と交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御基板に関する。 The present invention relates to an inverter control board that is provided between an AC electrical device and a high-voltage DC power source and controls an inverter that converts power between DC and AC.
特開2011−19395号公報(特許文献1)には、車両駆動用の交流の回転電機(192,194)と、電動ポンプやエアコンディショナーのコンプレッサなどの補機を駆動する交流の回転電機(195)とを駆動制御する電力変換装置(200)が開示されている(背景技術において括弧内の符号は特許文献1のもの。)。よく知られているように、直流電源と交流の回転電機との間には、直流と交流との間で電力を変換するインバータが備えられる。特許文献1の電力変換装置も、車両駆動用の2つの回転電機(192,194)にそれぞれ対応する2つのインバータ(140,142)と、補機用の回転電機に対応するインバータ(43)とを有している。また、一般的にインバータは半導体スイッチング素子を用いて構成されており、それらの半導体スイッチング素子を制御する制御信号は、制御装置によって生成される。そのような制御装置は、一般的に回転電機を駆動するために必要な大電力(数十〜数百ボルト程度の大電圧、数アンペアから数十アンペア程度の大電流)ではなく、遙かに小電力(数ボルト程度の小電圧、数ミリ〜数十ミリアンペア程度の小電流)で駆動される。このため、制御装置とインバータとの間には、制御信号に駆動力を付与するための駆動回路が設けられる。特許文献1では、制御信号を生成する制御装置(172)は、共通して1つ設けられ、駆動回路(174A〜174C)は、それぞれのインバータ(140,142,43)のインバータ回路(144,145,146)に対応して3つ設けられている(特許文献1:図1,2,4,[0011],[0017],[0021]〜[0022]等)。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-19395 (Patent Document 1) discloses an AC rotating electric machine (192, 194) for driving a vehicle and an AC rotating electric machine (195) for driving an auxiliary machine such as an electric pump or a compressor of an air conditioner. ) Is disclosed (in the background art, the reference numerals in parentheses are those of Patent Document 1). As is well known, an inverter that converts electric power between direct current and alternating current is provided between the direct current power source and the alternating current rotating electrical machine. The power conversion device of
制御装置と、駆動回路及びインバータとは、上述したように電力源の電源電圧が大きくことなるので、絶縁領域を設けて、それぞれ異なる領域に配置される。特許文献1では、制御回路基板(20)と駆動回路基板(22)とは別々に形成され、コネクタを介して接続されている。ところで、そのような絶縁領域を通って制御信号などを伝送するには、フォトカプラやトランスなどの絶縁信号伝送部品も必要である。このため、絶縁領域を設けることや絶縁信号伝送部品の使用数の増大によって回路基板の面積が増大したり、絶縁信号伝送部品の部品コストなどによって、電力変換装置の小型化や低コスト化が妨げられたりする可能性がある。
Since the power supply voltage of the power source is large as described above, the control device, the drive circuit, and the inverter are provided in an insulating region and are arranged in different regions. In
上記に鑑みて、相対的に低電圧な制御装置などの低電圧回路と、相対的に高電圧な駆動回路などの高電圧回路とを適切に配置して、インバータ制御基板の小型化を実現する技術が望まれる。 In view of the above, a low voltage circuit such as a relatively low voltage control device and a high voltage circuit such as a relatively high voltage drive circuit are appropriately arranged to achieve downsizing of the inverter control board. Technology is desired.
上記に鑑みた、交流の電気機器である第1交流機と高圧直流電源との間に備えられて直流と交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御基板は、1つの態様として、
前記高圧直流電源よりも低圧の低圧直流電源の負極を基準電位とする低圧回路領域と、
前記高圧直流電源の負極を基準電位とする回路領域を含み、前記低圧回路領域とは絶縁された高圧回路領域と、を有し、
前記インバータが有する複数のスイッチング素子のそれぞれを制御するそれぞれのスイッチング制御信号に対してそれぞれ別に駆動力を付与する複数のドライブ回路と、前記高圧直流電源を駆動力源として動作する交流の電気機器であって、前記第1交流機とは異なる第2交流機を制御する第2交流機制御回路と、を前記高圧回路領域に備え、
前記ドライブ回路のそれぞれと前記第2交流機制御回路とにそれぞれ別に電力を供給する複数のスイッチング電源をそれぞれ制御する電源制御回路と、前記スイッチング制御信号を生成して出力する第1交流機制御回路と、を前記低圧回路領域に備え、
前記高圧回路領域は、前記インバータの上段側スイッチング素子に対応する前記ドライブ回路が配置される第1高圧回路領域と、前記インバータの下段側スイッチング素子に対応する前記ドライブ回路が配置される第2高圧回路領域とに分割して形成され、
前記低圧回路領域は、前記第1高圧回路領域と前記第2高圧回路領域との間に形成され、
前記第2交流機制御回路は、前記第2高圧回路領域に配置されている。
In view of the above, an inverter control board that is provided between the first AC machine, which is an AC electrical device, and a high-voltage DC power source and that controls an inverter that converts power between DC and AC is one aspect. ,
A low-voltage circuit area having a reference potential as a negative electrode of a low-voltage DC power supply having a lower voltage than the high-voltage DC power supply;
Including a circuit region having a negative potential of the high-voltage DC power supply as a reference potential, and having a high-voltage circuit region insulated from the low-voltage circuit region,
A plurality of drive circuits for individually applying a driving force to each switching control signal for controlling each of a plurality of switching elements included in the inverter, and an AC electric device that operates using the high-voltage DC power source as a driving force source A second alternator control circuit for controlling a second alternator different from the first alternator is provided in the high-voltage circuit region,
A power supply control circuit for controlling a plurality of switching power supplies that respectively supply power to each of the drive circuits and the second AC machine control circuit; and a first AC machine control circuit that generates and outputs the switching control signal And in the low-voltage circuit region,
The high voltage circuit region includes a first high voltage circuit region in which the drive circuit corresponding to the upper switching element of the inverter is disposed, and a second high voltage circuit in which the drive circuit corresponding to the lower switching element of the inverter is disposed. Divided into circuit areas,
The low-voltage circuit region is formed between the first high-voltage circuit region and the second high-voltage circuit region,
The second AC machine control circuit is disposed in the second high voltage circuit region.
この構成によれば、インバータ制御基板が、高圧直流電源の負極を基準電位とする高圧回路領域と、低圧直流電源の負極を基準電位とする低圧回路領域とを有するので、フローティングの関係となる複数の回路装置を適切に配置することができる。高圧回路領域には、第1交流機を駆動するためのドライブ回路と、第2交流機を制御するための第2交流機制御回路とが配置される。第2交流機制御回路のような回路装置は、電子回路によって構成されることが多く、一般的には低圧回路領域に配置される。しかし、第2交流機制御回路を高圧回路領域に配置することで、絶縁回路を介すること無く、第2交流機制御回路は、電気的に同一系統の回路範囲内で第2交流機を制御することができる。つまり、絶縁回路等が不要となる分、インバータ制御基板の小型化が可能となる。 According to this configuration, the inverter control board has the high-voltage circuit region that uses the negative electrode of the high-voltage DC power supply as a reference potential and the low-voltage circuit region that uses the negative electrode of the low-voltage DC power supply as a reference potential. The circuit device can be appropriately arranged. A drive circuit for driving the first alternator and a second alternator control circuit for controlling the second alternator are arranged in the high voltage circuit area. A circuit device such as the second alternator control circuit is often constituted by an electronic circuit and is generally arranged in a low-voltage circuit region. However, by arranging the second AC machine control circuit in the high-voltage circuit region, the second AC machine control circuit controls the second AC machine within the circuit range of the same system electrically without using an insulating circuit. be able to. That is, the inverter control board can be miniaturized by the amount that an insulating circuit or the like is not required.
また、インバータの上段側スイッチング素子は、正極側も中性点側も、スイッチング素子のスイッチング状態によって電位が異なるため、互いにフローティングの関係を保つ必要があるが、下段側スイッチング素子は、負極側の電位が共通である。従って、第2高圧回路領域では、各ドライブ回路の間の絶縁距離を、第1高圧回路領域における絶縁距離に比べて短くすることが可能である。つまり、第2高圧回路領域では、第1高圧回路領域に比べて実装面積に余裕がある。第2交流機制御回路は、第2高圧回路領域に配置されるが、第2高圧回路領域には余裕があるため、インバータ制御基板の規模が大きく拡大されることは抑制される。 Moreover, since the potential of the upper switching element on the inverter differs between the positive side and the neutral point side depending on the switching state of the switching element, it is necessary to maintain a floating relationship with each other. The potential is common. Therefore, in the second high voltage circuit region, the insulation distance between the drive circuits can be made shorter than the insulation distance in the first high voltage circuit region. That is, the second high voltage circuit region has a larger mounting area than the first high voltage circuit region. Although the second AC machine control circuit is arranged in the second high voltage circuit region, there is a margin in the second high voltage circuit region, so that the scale of the inverter control board is not greatly increased.
このように、本構成によれば、相対的に低電圧な制御装置などの低電圧回路と、相対的に高電圧な駆動回路などの高電圧回路とを適切に配置して、インバータ制御基板の小型化を実現することができる。 As described above, according to this configuration, a low voltage circuit such as a control device having a relatively low voltage and a high voltage circuit such as a drive circuit having a relatively high voltage are appropriately arranged, and the inverter control board Miniaturization can be realized.
インバータ制御基板のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。 Further features and advantages of the inverter control board will become clear from the following description of embodiments described with reference to the drawings.
以下、インバータ制御基板の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車などの車両の車輪の駆動力源となる回転電機(交流の電気機器)を駆動制御するための回転電機制御装置1の中核となるインバータ制御基板10を例として説明する。図1のブロック図は、インバータ5を中心として、回転電機制御装置1の構成を模式的に示している。また、図2のブロック図は、インバータ制御基板10を中心として、回転電機制御装置1の構成を模式的に示している。
Hereinafter, embodiments of an inverter control board will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an
回転電機制御装置1は、車両の駆動力源となる交流の第1回転電機M1(第1交流機)と、この車両に搭載される付属機器(補機)の駆動力源となる交流の第2回転電機M2(第2交流機)とを制御する。ここで、補機とは、例えば電動オイルポンプやエアコンディショナーのコンプレッサである。車両の駆動力源としての第1回転電機M1は、複数相の交流(ここでは3相交流)により動作する回転電機であり、電動機としても発電機としても機能することができる。本実施形態においては、第2回転電機M2も同様に3相交流により動作する回転電機である。本実施形態では、第1交流機及び第2交流機が共に回転電機である形態を例示しているが、回転電機以外の交流の電気機器であってもよい。
The rotating electrical
外部から電力の供給を受けることができない自動車のような車両では、回転電機を駆動するための電力源としてニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池(バッテリ)や、電気二重層キャパシタなどの直流電源を搭載している。本実施形態では、第1回転電機M1及び第2回転電機M2に駆動電力を供給するための大電圧大容量の直流電源として、例えば電源電圧が200〜400[V]の高圧バッテリ3(高圧直流電源)が備えられている。尚、高圧バッテリ3は、例えば第1回転電機M1により発電された電力を蓄電することも可能である。
In vehicles such as automobiles that cannot be supplied with electric power from the outside, secondary batteries (batteries) such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries, and electric double layer capacitors are used as power sources for driving rotating electrical machines. A DC power supply is installed. In the present embodiment, as a large-voltage, large-capacity DC power supply for supplying driving power to the first rotating electrical machine M1 and the second rotating electrical machine M2, for example, the high-voltage battery 3 (high-voltage DC) having a power supply voltage of 200 to 400 [V]. Power supply). In addition, the
第1回転電機M1及び第2回転電機M2は、交流の回転電機であるから、高圧バッテリ3とそれぞれの回転電機(M1,M2)との間には、直流と交流との間で電力変換を行うインバータ5が備えられている。高圧バッテリ3と第1回転電機M1との間には第1インバータ5Aが備えられ、高圧バッテリ3と第2回転電機M2との間には第2インバータ5Bが備えられている。第1インバータ5A及び第2インバータ5Bは、高圧バッテリ3に対して互いに並列に接続されている。
Since the first rotating electrical machine M1 and the second rotating electrical machine M2 are alternating current rotating electrical machines, power conversion is performed between the
第1インバータ5A及び第2インバータ5Bと、高圧バッテリ3との間には、直流電圧(直流リンク電圧)を平滑化する平滑コンデンサC(直流リンクコンデンサ)が備えられている。平滑コンデンサCは、第1回転電機M1及び第2回転電機M2の消費電力の変動に応じて変動する直流電圧を安定化させる。本実施形態では、第1インバータ5Aに近い位置に第1平滑コンデンサC1が配置され、第2インバータ5Bに近い位置に第2平滑コンデンサC2が配置されている形態を例示している。本実施形態では、第2平滑コンデンサC2は、インバータ制御基板10に実装されている。尚、2つの平滑コンデンサCは電気的には並列接続されている。
Between the
平滑コンデンサCと高圧バッテリ3との間には、平滑コンデンサCから回転電機(M1,M2)までの回路と、高圧バッテリ3との電気的な接続を切り離すことが可能なコンタクタ2が備えられている。本実施形態において、このコンタクタ2は、車両の最も上位の制御装置の1つである車両ECU(Electronic Control Unit)61からの指令に基づいて開閉するメカニカルリレーであり、例えばシステムメインリレー(SMR:System Main Relay)と称される。
Between the smoothing capacitor C and the
本実施形態では、第1インバータ5A及び第2インバータ5Bは、共にスイッチング素子Eによるブリッジ回路が1つの筐体内に構築されたIPM(Intelligent Power Module)として構成されている。図1に示すように、IPMには、高圧バッテリ3の正極側(高圧電源正極Pの側)に接続される上段側スイッチング素子(E1,E3)と、高圧バッテリ3の負極側(高圧電源負極Nの側)に接続される下段側スイッチング素子(E2,E4)とが直列接続されたアームが、複数相の交流の相数に応じて複数相並列接続されたブリッジ回路が構成されている。図1には、スイッチング素子EとしてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を利用する形態を例示している。尚、第1インバータ5Aと第2インバータ5Bとは、ブリッジ回路の構造は同様であるが、個々のスイッチング素子Eの電気的特性(定格電流や耐圧など)は異なる回路である。
In the present embodiment, each of the
第1インバータ5A及び第2インバータ5Bが有するスイッチング素子Eは、インバータ制御回路(11,12)によって生成されるスイッチング制御信号によって制御される。図2に示すように、第1インバータ5Aは、第1インバータ制御回路11(第1交流機制御回路)によって制御され、第2インバータ5Bは、第2インバータ制御回路12(第2交流機制御回路)によって制御される。これらのインバータ制御回路(11,12)は、マイクロコンピュータなどの論理演算プロセッサ中核とした電子回路によって構成されている。多くの場合、このような電子回路の電源電圧は、高圧バッテリ3の電源電圧(上述したように200〜400[V])に比べて遙かに低電圧の1.5〜5[V]程度である。このため、インバータ制御回路(11,12)から出力されたスイッチング制御信号では、直接、インバータ5のスイッチング素子Eを駆動することができず、インバータ制御回路(11,12)とインバータ5との間にドライブ回路が設けられることが多い。図2に符号“D”で示すドライブ回路は、その一例である。
The switching element E included in the
インバータ制御基板10には、第1回転電機M1及び第2回転電機M2を駆動制御する回路群が搭載されている。但し、車両を駆動する第1回転電機M1に比べて、補機を駆動する第2回転電機M2は、その出力(トルク等)も小さく、消費電力も小さい。このため、第1回転電機M1を駆動制御する回路群に比べて、第2回転電機M2を駆動制御する回路群の方が、回路規模が小さくなる。従って、本実施形態のインバータ制御基板10は、第1回転電機M1を駆動制御する回路群を中核として構成され、そこに、第2回転電機M2を駆動制御する回路群が合併されているということができる。
On the
車輪を駆動するための第1回転電機M1と、補機を駆動するための第2回転電機M2とでは、必要な制御も異なる。このため、第1インバータ5Aを介して第1回転電機M1を制御するための回路が搭載された回路基板と、第2インバータ5Bを介して第2回転電機M2と制御するための回路が搭載された回路基板とが別に設けられる場合も多い。しかし、車両に搭載される装置の全体の小型化を考慮すると、両回路を同一基板上にまとめて搭載した方が効率的な場合も多い。従って、本実施形態では、両回路を同一の回路基板上にまとめて搭載している。
The necessary control is also different between the first rotating electrical machine M1 for driving the wheels and the second rotating electrical machine M2 for driving the auxiliary machines. For this reason, a circuit board on which a circuit for controlling the first rotating electrical machine M1 is mounted via the
車輪を駆動する第1回転電機M1は、出力も大きいため、第1インバータ5Aを構成するスイッチング素子Eの耐圧や消費電流も大きい。このため、第1インバータ5Aを構成するIPMは、インバータ制御基板10上に実装されるのではなく、インバータ制御基板10とは別に配置され、配線ケーブルやバスバーなどによって電気的に接続されている。従って、インバータ制御基板10は、第1インバータ5Aを制御する回路群を中核として構成されている。尚、第2インバータ5Bを構成するIPMは、第1インバータ5Aを構成するIPMに比べて小型であるため、本実施形態ではインバータ制御基板10上に実装されている。
Since the first rotating electrical machine M1 that drives the wheels has a large output, the withstand voltage and current consumption of the switching element E constituting the
ところで、上述したように、第1インバータ5A及び第2インバータ5Bは、共に高圧バッテリ3に電気的に接続されている。一方、両インバータ(5A,5B)を制御するインバータ制御回路(11,12)を動作させる電源電圧は、高圧バッテリ3よりも遙かに低い電圧である。そのような低い電圧の電源電圧を高圧バッテリ3の出力から生成するとエネルギーのロスが大きくなるため、別の電源が用いられる。一般的に車両には、高圧バッテリ3の他に、高圧バッテリ3よりも低電圧の電源である低圧バッテリ6(低圧直流電源)も搭載されている。低圧バッテリ6の電源電圧は、例えば12〜24[V]である。低圧バッテリ6は、オーディオシステムや灯火装置、室内照明、計器類のイルミネーション、パワーウィンドウなどの電装品や、これらを制御する制御装置に電力を供給する。尚、低圧バッテリ6と高圧バッテリ3とは、互いに絶縁されており、互いに電気的にフローティングの関係にある。
Incidentally, as described above, both the
図2に示すように、インバータ制御基板10には、低圧バッテリ6が接続されている。インバータ制御基板10は、ノイズフィルタや平滑コンデンサ、レギュレータ回路等を有して構成された電源入力回路16を備えている。低圧バッテリ6は、正極(低圧電源正極B)と負極(低圧電源負極G)との電位差が概ね12〜24[V]の直流電源である。一方、第1インバータ制御回路11の動作電圧は、上述したように1.5〜5[V]程度である。このため、低圧バッテリ6から入力された電圧を、この動作電圧(定格電圧)に調整するための第1電圧調整回路14が設けられている。本実施形態では、第1レギュレータ素子LR1を中核として第1電圧調整回路14が構成されている。
As shown in FIG. 2, a
本実施形態では、第1レギュレータ素子LR1は、トランジスタ、オペアンプ、基準電圧生成回路等を内蔵した半導体素子であるリニアレギュレータである。本実施形態では、図3に示すように、樹脂製の本体BDに半導体回路が内蔵され、7本の信号端子STを有する表面実装型のリニアレギュレータLRを例示している。例えば、7本の端子の内の中央がグラウンド端子Vg(基準電位端子)、その両側に入力端子Vin及び出力端子Voutが割り当てられている。他の端子は、未接続端子や制御用信号入力などの他の用途に用いられる端子である。尚、パッケージ本体を挟んで7本の端子と反対側には、回路基板への実装時にハンダ付けが可能な幅広の実装用端子ITが設けられている。本実施形態では、この実装用端子ITは本体BD内でグラウンド端子Vgに接続されており、実装用端子ITもグラウンド端子Vgとして機能する。実装用端子ITは、本体BDの裏面(回路基板と接触する側)のほぼ全面に亘って設けられており、リニアレギュレータLRが発生した熱を本体BD及び実装用端子ITを介して回路基板へ伝搬させる熱伝導体としての役割も有している。 In the present embodiment, the first regulator element LR1 is a linear regulator that is a semiconductor element incorporating a transistor, an operational amplifier, a reference voltage generation circuit, and the like. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a surface-mount linear regulator LR having a semiconductor circuit BD built in a resin body BD and having seven signal terminals ST is illustrated. For example, the center of the seven terminals is assigned to the ground terminal Vg (reference potential terminal), and the input terminal Vin and the output terminal Vout are assigned to both sides thereof. The other terminals are terminals used for other purposes such as unconnected terminals and control signal inputs. A wide mounting terminal IT that can be soldered when mounted on a circuit board is provided on the opposite side of the seven terminals across the package body. In the present embodiment, the mounting terminal IT is connected to the ground terminal Vg in the main body BD, and the mounting terminal IT also functions as the ground terminal Vg. The mounting terminal IT is provided over almost the entire back surface (side contacting the circuit board) of the main body BD, and the heat generated by the linear regulator LR is transferred to the circuit board via the main body BD and the mounting terminal IT. It also has a role as a heat conductor to propagate.
第1電圧調整回路14は、第1レギュレータ素子LR1、及び第1レギュレータ素子LR1に接続されるパイパスコンデンサなどを有して構成される。例えば、第1レギュレータ素子LR1の入力端子Vinに12[V]の電圧が入力され、第1レギュレータ素子LR1の電気的特性に応じた一定の出力電圧V1(1.5〜5[V])が出力端子Voutから出力される。入力電圧と出力電圧との差は、第1レギュレータ素子LR1において熱に変換される。尚、第1電圧調整回路14は、抵抗分圧回路を含んでいても良く、この場合には、入力端子Vinに与えられる入力電圧を低下させることもできる。これにより、第1レギュレータ素子LR1において熱に変換されるエネルギーが減少するので、第1レギュレータ素子LR1の発熱を抑えることができる。
The first
図2に示すように、第1インバータ制御回路11は、第1電圧調整回路14によって調整された電圧(V1−G間電圧)を動作電圧として動作する。第1インバータ制御回路11は、車両の運行を制御する車両ECU61などからCAN(Controller Area Network)などを介した通信によって取得する指令に従って、第1回転電機M1を制御する。本実施形態では、第1インバータ制御回路11は、通信制御回路17を介して、車両ECU61との通信を行う。第1インバータ制御回路11は、電流センサ63や回転センサ65の検出結果を利用して、第1回転電機M1をフィードバック制御する。電流センサ63は、第1回転電機M1のステータコイルを流れる電流を検出する。また、レゾルバなどの回転センサ65は、第1回転電機M1の回転(回転速度や磁極位置)を検出する。
As shown in FIG. 2, the first
ところで、第1インバータ5Aは高圧バッテリ3に接続されているが、上述したように、第1インバータ制御回路11は、低圧バッテリ6に接続されている。また、高圧バッテリ3と低圧バッテリ6とは絶縁されているから、第1インバータ5Aと第1インバータ制御回路11とは、互いに電気的にフローティングの関係にある。従って、第1インバータ制御回路11により生成されたスイッチング制御信号は、アイソレーション素子4(絶縁型信号伝送素子)を介して第1インバータ制御回路11から第1インバータ5Aに伝達される。本実施形態では、1つのパッケージの中に複数のフォトカプラ、もしくは複数の磁気カプラが内蔵されたアイソレーション素子4が用いられる。図4では、フォトカプラを内蔵する形態を例示している。本実施形態では、第1インバータ5Aを構成するIPMからスイッチング素子Eの過電流や過熱などの異常の検出結果である異常検出信号が出力される。このような信号は、第1インバータ制御回路11へフィードバックされるので、スイッチング制御信号とは伝送方向が逆方向である。このため、アイソレーション素子4は、異なる方向への信号伝送が可能なように、複数のフォトカプラ(複数の磁気カプラ)を有して構成されている。
By the way, although the
また、上述したように、第1インバータ制御回路11から出力されたスイッチング制御信号では、直接、第1インバータ5Aのスイッチング素子Eを駆動することができないので、第1インバータ制御回路11と第1インバータ5Aとの間には、ドライブ回路Dが設けられている。ドライブ回路Dは、例えばIGBTのゲート端子とエミッタ端子との間に、ゲートをオン状態にするために必要な電圧を印加するために設けられる。このため、基本的には、各スイッチング素子Eに対応するドライブ回路Dごとに、異なる電源が必要であり、当然ながら、低圧バッテリ6とは絶縁されている必要がある。このため、ドライブ回路Dに電力を供給するスイッチング電源Sは、図5に示すように、トランスT(絶縁トランス)を用いて構成されている。トランスTは、一次側コイルと二次側コイルとの間を電磁結合して信号やエネルギーを伝送する公知の絶縁部品である。従って、一次側回路と二次側回路との絶縁を保って、ドライブ回路Dなどへ電力を供給することができる。本実施形態では、図6に示すように、1つのパッケージの中に、一次側コイルと二次側コイルとが内蔵されたトランスTを例示している。
In addition, as described above, the switching control signal output from the first
本実施形態においては、第1インバータ5Aの6つのアーム、及び第2インバータ制御回路12のそれぞれに対応して、7つのスイッチング電源S(S1〜S7)が備えられている。各スイッチング電源Sは、1つのトランスTを有して構成されており、7つのスイッチング電源S(S1〜S7)は、それぞれ1つのトランスT(T1〜T7)を有して構成されている。一次電圧V10は、全てのトランスTに共通して与えられる。トランスTへの一次電圧V10は、電源入力回路16や第1電圧調整回路14において一定の電圧に安定化されて供給される。各トランスT(T1〜T7)からは、それぞれ二次電圧V20(V21〜V27)が出力される。各トランスT(T1〜T7)は同じ構成であり、少なくとも6つのトランスT(T1〜T6)からは、ほぼ同電圧の二次電圧V20が出力される。本実施形態では、15〜20[V]の二次電圧V20が出力される。図5中のダイオードは整流用ダイオードであり、二次側のコンデンサは平滑用コンデンサ、一次側のコンデンサは一次電圧安定化用のコンデンサである。
In the present embodiment, seven switching power supplies S (S1 to S7) are provided corresponding to the six arms of the
インバータ制御基板10には、電源制御回路15が構成されており、スイッチング電源SとしてのトランスTを制御する。電源制御回路15は、一次側コイルに印加される電圧を制御するトランジスタ(15b,15c)と、トランジスタ(15b,15c)を制御する制御回路15aとを有して構成されている。本実施形態の電源制御回路15は、プッシュ−プル型の構成を採用している。トランスTは、7つ設けられているが、電源制御回路15は全てのトランスTを一括して制御する。また、本実施形態では、上述したように、トランスTへの一次電圧V10は、安定化されているので、二次電圧V20を一次側にフィードバックすることなく、トランスTの変圧比によって二次電圧V20が決定される。
A
7つのスイッチング電源S(S1〜S7)の内の6つは、6つのドライブ回路D(D1〜D6)にそれぞれ別に電力を供給するドライブ回路用電源(S1〜S6)であり、残りの1つは、第2インバータ用スイッチング電源S7である。第2インバータ用スイッチング電源S7は、第2インバータ制御回路12(第2交流機制御回路)の電力源であるが、スイッチング電源Sの出力には一般的にリップル成分が多い。また、上述したように、第2インバータ制御回路12は、第1インバータ制御回路11と同様にマイクロコンピュータなどを中核とした電子回路によって構成されている。そのような電子回路の動作電圧(1.5〜5[V])は、ドライブ回路Dの動作電圧よりも低い。このため、第2インバータ制御回路12への電力供給は、第2電圧調整回路13を介して行われる。第2電圧調整回路13は、第2インバータ用スイッチング電源S7の出力電圧を、第2インバータ制御回路12の動作電圧(定格電圧)に調整する。
Six of the seven switching power supplies S (S1 to S7) are drive circuit power supplies (S1 to S6) for separately supplying power to the six drive circuits D (D1 to D6), and the remaining one Is a switching power supply S7 for the second inverter. The second inverter switching power supply S7 is a power source of the second inverter control circuit 12 (second AC machine control circuit), but the output of the switching power supply S generally has a large ripple component. Further, as described above, the second
第2電圧調整回路13は、第1電圧調整回路14と同様に、トランジスタ、オペアンプ、基準電圧生成回路等を内蔵した半導体素子であるリニアレギュレータ(第2レギュレータ素子LR2)を中核として構成されている。第2レギュレータ素子LR2の構造については、図3を参照して上述した通りである。第2電圧調整回路13は、第1電圧調整回路14と同様に、第2レギュレータ素子LR2、及び第2レギュレータ素子LR2に接続されるパイパスコンデンサなどを有して構成される。例えば、第2レギュレータ素子LR2の入力端子Vinに15〜20[V]の電圧(第2インバータ用スイッチング電源S7の出力電圧)が入力され、第2レギュレータ素子LR2の電気的特性に応じた一定の出力電圧V2(1.5〜5[V])が出力端子Voutから出力される。
Similar to the first
入力電圧と出力電圧との差は、第2レギュレータ素子LR2において熱に変換される。上述したように、第2電圧調整回路13は、抵抗分圧回路を含んでいても良く、この場合には、入力端子Vinに与えられる入力電圧を低下させることもできる。これにより、第2レギュレータ素子LR2において熱に変換されるエネルギーが減少するので、第2レギュレータ素子LR2の発熱を抑えることができる。尚、図2に示すように、第2インバータ用スイッチング電源S7、第2電圧調整回路13、第2インバータ制御回路12の負極は、高圧電源負極Nである。
The difference between the input voltage and the output voltage is converted into heat in the second regulator element LR2. As described above, the second
ところで、上述したように、平滑コンデンサCと高圧バッテリ3との間には、平滑コンデンサCから回転電機(M1,M2)までの回路と、高圧バッテリ3との電気的な接続を切り離すことが可能なコンタクタ2が備えられている。コンタクタ2が閉じた状態から開放状態へ切り替わった場合、高圧バッテリ3からインバータ5の側への電力の供給は直ちに遮断される。しかし、コンタクタ2とインバータ5との間には、平滑コンデンサCが接続されており、この平滑コンデンサCは、高圧バッテリ3と同電位となるまで充電されている。従って、コンタクタ2が開放状態となっても、平滑コンデンサCが充分に放電するまでは、直流リンク電圧は高い状態である。
By the way, as described above, the electrical connection between the smoothing capacitor C and the high-
高圧バッテリ3の電源電圧は、上述したように200〜400[V]である。従って、コンタクタ2を開放状態とした後でも、平滑コンデンサCの端子間電圧はすぐには低下しない。例えば、第1回転電機M1や第2回転電機M2、第1インバータ5Aや第2インバータ5Bのメンテナンス等を行う場合には、平滑コンデンサCの電位が充分に低下するまで待機する必要がある。この待機時間は、短いほど好ましい。そこで、図1に示すように、平滑コンデンサCの残存電荷を早く放電することができるように、放電回路DCが設けられる。放電回路DCは、放電抵抗Rと、放電制御スイッチDS(例えば、リレーやFET(電界効果トランジスタ)など)との直列回路として構成され、平滑コンデンサCに並列に接続される。放電制御スイッチDSがオン状態となると、平滑コンデンサCの両端を放電回路DCによって短絡し、平滑コンデンサCに蓄積されている残存電荷が放電抵抗Rによって熱として消費される。尚、本実施形態では、車両ECU61により、放電制御スイッチDSの開閉制御が行われる形態を例示している(図1参照)が、その他の制御手段によって開閉制御されてもよい。例えば、放電制御スイッチDSは、第1インバータ制御回路11、第2インバータ制御回路12、その他の不図示の放電制御回路等によって開閉制御されてもよい。
The power supply voltage of the
放電抵抗Rは、大電流を流して平滑コンデンサCを放電させるために、比較的低抵抗値であり、発熱量も大きい。従って、本実施形態では、放電抵抗Rは、2つの抵抗器(第1放電抵抗R1,第2放電抵抗R2)の並列接続により構成されている。当然ながら、1つの抵抗器又は3つ以上の抵抗器によって放電抵抗Rが構成されてもよい。また、複数の抵抗器に放電抵抗Rが構成される場合、並列接続に限らず、直列接続、或いは直列接続と並列接続とを組み合わせて接続されてもよい。また、本実施形態では、図7に示すように、回路基板への接触面積が大きく、回路基板をヒートシンクとして適切に利用できるような樹脂パッケージに封入された抵抗器を用いている。放電抵抗Rは、信号端子STとしての第1端子p1及び第2端子p2と、放電抵抗の本体BDを回路基板にハンダ付けするための実装用端子ITとを有している。実装用端子ITは、本体BDの裏面(回路基板と接触する側)のほぼ前面に亘って設けられており、抵抗器にて発生した熱を本体BD及び実装用端子IT回路基板へ伝達する熱伝導体としての役割も有している。 The discharge resistor R has a relatively low resistance value and a large calorific value in order to discharge the smoothing capacitor C by flowing a large current. Therefore, in this embodiment, the discharge resistor R is configured by parallel connection of two resistors (first discharge resistor R1 and second discharge resistor R2). Of course, the discharge resistor R may be constituted by one resistor or three or more resistors. Moreover, when the discharge resistance R is comprised in a several resistor, you may connect not only in parallel connection but in series connection or the combination of series connection and parallel connection. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, a resistor encapsulated in a resin package that has a large contact area with the circuit board and can be appropriately used as a heat sink is used. The discharge resistor R has a first terminal p1 and a second terminal p2 as signal terminals ST, and a mounting terminal IT for soldering the main body BD of the discharge resistor to the circuit board. The mounting terminal IT is provided almost over the back surface of the main body BD (the side in contact with the circuit board), and heat generated by the resistor is transferred to the main body BD and the mounting terminal IT circuit board. It also has a role as a conductor.
上述したように、回転電機制御装置1は、高圧バッテリ3及び低圧バッテリ6に接続されている。そして、インバータ制御基板10は、低圧バッテリ6の負極(低圧電源負極G)を基準電位とする低圧回路領域LVと、高圧バッテリ3の負極(高圧電源負極N)を基準電位とする回路領域を含み、低圧回路領域LVとは絶縁された高圧回路領域HVと、を有して構成されている。図8は、インバータ制御基板10におけるそのような回路領域を模式的に示している。各回路領域は、絶縁領域IRによって適切に絶縁されている。
As described above, the rotating electrical
高圧回路領域HVは、第1インバータ5Aの上段側スイッチング素子E1に対応するドライブ回路D(D1〜D3)が配置される第1高圧回路領域HV1と、第1インバータ5Aの下段側スイッチング素子E2に対応するドライブ回路D(D4〜D6)及び第2インバータ制御回路12が配置される第2高圧回路領域HV2とに分割して形成されている。
The high voltage circuit region HV includes a first high voltage circuit region HV1 in which drive circuits D (D1 to D3) corresponding to the upper switching element E1 of the
第1高圧回路領域HV1は、図2に示すように、U相上段側高圧回路領域HV11、V相上段側高圧回路領域HV12、W相上段側高圧回路領域HV13を有している。U相上段側高圧回路領域HV11は、U相上段側のスイッチング素子Eに対応するU相上段側ドライブ回路D1が配置される回路領域である。V相上段側高圧回路領域HV12は、V相上段側のスイッチング素子Eに対応するV相上段側ドライブ回路D2が配置される回路領域である。W相上段側高圧回路領域HV13は、W相上段側のスイッチング素子Eに対応するW相上段側ドライブ回路D3が配置される回路領域である。第1高圧回路領域HV1に属するこれら3つの回路領域(HV11,HV12,HV13)は、互いに基準電位が共通ではなく、フローティングの関係である。 As shown in FIG. 2, the first high-voltage circuit region HV1 has a U-phase upper-side high-voltage circuit region HV11, a V-phase upper-side high-voltage circuit region HV12, and a W-phase upper-side high-voltage circuit region HV13. The U-phase upper-stage high-voltage circuit area HV11 is a circuit area in which the U-phase upper-stage drive circuit D1 corresponding to the switching element E on the U-phase upper stage is disposed. The V-phase upper-stage high-voltage circuit region HV12 is a circuit region in which the V-phase upper-stage drive circuit D2 corresponding to the switching element E on the V-phase upper stage is disposed. The W-phase upper-stage high-voltage circuit region HV13 is a circuit region in which the W-phase upper-stage drive circuit D3 corresponding to the switching element E on the W-phase upper stage is disposed. These three circuit regions (HV11, HV12, HV13) belonging to the first high-voltage circuit region HV1 are not in common with each other and have a floating relationship.
第2高圧回路領域HV2は、図2に示すように、U相下段側高圧回路領域HV21、V相下段側高圧回路領域HV22、W相下段側高圧回路領域HV23、及び第2インバータ用高圧回路領域HV20を有している。U相下段側高圧回路領域HV21は、U相下段側のスイッチング素子Eに対応するU相下段側ドライブ回路D4が配置される回路領域である。V相下段側高圧回路領域HV22は、V相下段側のスイッチング素子Eに対応するV相下段側ドライブ回路D5が配置される回路領域である。W相下段側高圧回路領域HV23は、W相下段側のスイッチング素子Eに対応するW相下段側ドライブ回路D6が配置される回路領域である。第2インバータ用高圧回路領域HV20は、第2インバータ制御回路12、第2電圧調整回路13、第2インバータ5B、放電抵抗R、第2平滑コンデンサC2などが配置される回路領域である。
As shown in FIG. 2, the second high-voltage circuit area HV2 includes a U-phase lower-stage high-voltage circuit area HV21, a V-phase lower-stage high-voltage circuit area HV22, a W-phase lower-stage high-voltage circuit area HV23, and a second inverter high-voltage circuit area. It has HV20. The U-phase lower-stage high-voltage circuit region HV21 is a circuit region in which the U-phase lower-stage drive circuit D4 corresponding to the switching element E on the U-phase lower stage is disposed. The V-phase lower-stage high-voltage circuit region HV22 is a circuit region in which the V-phase lower-stage drive circuit D5 corresponding to the switching element E on the V-phase lower stage is disposed. The W-phase lower-stage high-voltage circuit region HV23 is a circuit region in which the W-phase lower-stage drive circuit D6 corresponding to the switching element E on the W-phase lower stage is disposed. The second inverter high-voltage circuit region HV20 is a circuit region in which the second
第2高圧回路領域HV2に属するこれら4つの回路領域(HV20,HV21,HV22,HV23)は、電気的に互いに絶縁されてはいるが、全て高圧バッテリ3の負極(高圧電源負極N)を基準電位とする回路領域である。このため、図8に示すように、第2高圧回路領域HV2において4つの回路領域(HV20,HV21,HV22,HV23)の境界に設けられる絶縁領域IRは、第1高圧回路領域HV1において3つの回路領域(HV11,HV12,HV13)の境界に設けられる絶縁領域IRに比べて、絶縁距離が短く設定されている。このため、第1高圧回路領域HV1に比べて、第2高圧回路領域HV2の方が、部品を実装するために利用可能な面積が大きくなる。従って、第2インバータ用高圧回路領域HV20は、第2高圧回路領域HV2に設けられている。
These four circuit regions (HV20, HV21, HV22, HV23) belonging to the second high-voltage circuit region HV2 are electrically insulated from each other, but all of the negative electrode (high-voltage power supply negative electrode N) of the high-
低圧回路領域LVは、第1高圧回路領域HV1と第2高圧回路領域HV2との間に形成されている。低圧回路領域LVと第1高圧回路領域HV1との境界、及び、低圧回路領域LVと第2高圧回路領域HV2との境界にも、絶縁領域IRが設けられている。即ち、低圧回路領域LVと高圧回路領域HVとの境界にも、絶縁領域IRが設けられている。 The low voltage circuit area LV is formed between the first high voltage circuit area HV1 and the second high voltage circuit area HV2. An insulating region IR is also provided at the boundary between the low-voltage circuit region LV and the first high-voltage circuit region HV1 and at the boundary between the low-voltage circuit region LV and the second high-voltage circuit region HV2. That is, the insulating region IR is also provided at the boundary between the low voltage circuit region LV and the high voltage circuit region HV.
低圧回路領域LVには、少なくとも第1インバータ制御回路11及び電源制御回路15が配置されている。低圧回路領域LVは、第1高圧回路領域HV1と第2高圧回路領域HV2とに挟まれており、第1高圧回路領域HV1には上段側のドライブ回路D(D1〜D3)が配置され、第2高圧回路領域HV2には下段側のドライブ回路D(D4〜D6)が配置されている。従って、第1インバータ制御回路11から各ドライブ回路Dへほぼ均等な配線距離でスイッチング制御信号を配線することができる。尚、より正確には、第1インバータ制御回路11から各アイソレーション素子4(41〜46)へスイッチング制御信号が配線されるが、詳細については後述する。
At least the first
また、各ドライブ回路Dが配置されている高圧回路領域(HV11,HV12,HV13,HV21,HV22,HV23)に対しては、それぞれ別に電力を供給するスイッチング電源S(S1〜S6)が設けられている。また、第2高圧回路領域HV2には、第2インバータ用高圧回路領域HV20も設けられており、この回路領域(HV20)には、第2インバータ制御回路12に電力を供給するためのスイッチング電源S(S7)が設けられている。これらのスイッチング電源S(S1〜S7)を制御する電源制御回路15も、第1高圧回路領域HV1と第2高圧回路領域HV2とに挟まれた低圧回路領域LVに配置されている。従って、電源制御回路15からほぼ均等な配線距離で、各スイッチング電源S(S1〜S7)を制御することができる。
In addition, switching power supplies S (S1 to S6) for supplying power to the high-voltage circuit regions (HV11, HV12, HV13, HV21, HV22, HV23) in which the drive circuits D are arranged are provided. Yes. The second high-voltage circuit area HV2 is also provided with a second inverter high-voltage circuit area HV20. The switching power supply S for supplying power to the second
ところで、図8に示すように、第1高圧回路領域HV1は、上段側のドライブ回路D(D1〜D3)のそれぞれが配置される複数の第1配置領域LA1を含む。また、第2高圧回路領域HV2は、下段側のドライブ回路D(D4〜D6)のそれぞれが配置される複数の第1配置領域LA1を含むと共に、第2インバータ制御回路12が配置される第2配置領域LA2を含む。換言すれば、 第1高圧回路領域HV1及び第2高圧回路領域HV2は、ドライブ回路D(D1〜D6)のそれぞれが配置される複数の第1配置領域LA1を含み、第2高圧回路領域HV2は、さらに、第2インバータ制御回路12が配置される第2配置領域LA2を含む。
By the way, as shown in FIG. 8, the first high-voltage circuit area HV1 includes a plurality of first arrangement areas LA1 in which the upper drive circuits D (D1 to D3) are arranged. The second high voltage circuit area HV2 includes a plurality of first arrangement areas LA1 in which the lower drive circuits D (D4 to D6) are arranged, and a second
上述したように、スイッチング電源S(S1〜S7)は、高圧回路領域HVと低圧回路領域LVとに跨がってトランスT(T1〜T7)が配置されたトランス型スイッチング電源である。また、電気的に絶縁された状態でスイッチング制御信号を含む信号を伝達するアイソレーション素子4(41〜46)も、高圧回路領域HVと低圧回路領域LVとに跨がって配置されている。つまり、低圧回路領域LVと、それぞれの第1配置領域LA1とを跨いで、それぞれのドライブ回路D(D1〜D6)に対応するトランスT(T1〜T6)及び当該ドライブ回路D(D1〜D6)に対応するアイソレーション素子4(41〜46)が配置されている。具体的には、低圧回路領域LVと、U相上段側高圧回路領域HV11(第1配置領域LA1)とを跨いで、U相上段側ドライブ回路D1に対応するU相上段側トランスT1(U相上段側スイッチング電源S1)及び、U相上段側ドライブ回路D1に対応するU相上段側アイソレーション素子41が配置されている。
As described above, the switching power supply S (S1 to S7) is a transformer type switching power supply in which the transformers T (T1 to T7) are arranged across the high voltage circuit region HV and the low voltage circuit region LV. Further, the isolation elements 4 (41 to 46) that transmit signals including switching control signals in an electrically insulated state are also arranged across the high-voltage circuit region HV and the low-voltage circuit region LV. That is, the transformer T (T1 to T6) corresponding to each drive circuit D (D1 to D6) and the drive circuit D (D1 to D6) across the low voltage circuit area LV and each first arrangement area LA1. Isolation elements 4 (41 to 46) corresponding to are arranged. Specifically, the U-phase upper-stage transformer T1 (U-phase) corresponding to the U-phase upper-stage drive circuit D1 straddling the low-voltage circuit area LV and the U-phase upper-stage high-voltage circuit area HV11 (first arrangement area LA1). A U-phase upper-
以下、V相上段側高圧回路領域HV12、W相上段側高圧回路領域HV13、U相下段側高圧回路領域HV21、V相下段側高圧回路領域HV22、W相下段側高圧回路領域HV23についても同様である。上記、U相上段側高圧回路領域HV11についての説明において、ドライブ回路Dを各ドライブ回路(D2〜D6)に読み替え、トランスT(スイッチング電源S)をそれぞれ、V相上段側トランスT2(V相上段側スイッチング電源S2)、W相上段側トランスT3(W相上段側スイッチング電源S3)、U相下段側トランスT4(U相下段側スイッチング電源S4)、V相下段側トランスT5(V相下段側スイッチング電源S5)、W相下段側トランスT6(W相下段側スイッチング電源S6)に読み替え、アイソレーション素子4をそれぞれ、V相上段側アイソレーション素子42、W相上段側アイソレーション素子43、U相下段側アイソレーション素子44、V相下段側アイソレーション素子45、W相下段側アイソレーション素子46に読み替えればよい。
The same applies to the V-phase upper-side high-voltage circuit region HV12, the W-phase upper-side high-voltage circuit region HV13, the U-phase lower-side high-voltage circuit region HV21, the V-phase lower-side high-voltage circuit region HV22, and the W-phase lower-side high-voltage circuit region HV23. is there. In the description of the U-phase upper-side high-voltage circuit region HV11, the drive circuit D is replaced with each drive circuit (D2 to D6), and the transformer T (switching power supply S) is replaced with the V-phase upper-stage transformer T2 (V-phase upper stage). Side switching power supply S2), W phase upper stage transformer T3 (W phase upper stage switching power supply S3), U phase lower stage transformer T4 (U phase lower stage switching power supply S4), V phase lower stage transformer T5 (V phase lower stage switching) Power supply S5), W-phase lower-stage transformer T6 (W-phase lower-stage switching power supply S6), and
また、低圧回路領域LVと、第2配置領域LA2とを跨いで、第2インバータ制御回路12に対応するトランスT(第2インバータ用トランスT7)が配置されている。具体的には、低圧回路領域LVと、第2インバータ用高圧回路領域HV20(第2配置領域LA2)とを跨いで、第2インバータ制御回路12に対応する第2インバータ用トランスT7(第2インバータ用スイッチング電源S7)が配置されている。
Further, a transformer T (second inverter transformer T7) corresponding to the second
図8に示すように、第1インバータ制御回路11とそれぞれのアイソレーション素子4(41〜46)とは、第1配線パターンWP1によって接続される。また、電源制御回路15とそれぞれのトランスT(T1〜T7)とは、第2配線パターンWP2によって接続される。図8に示すように、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とは、互いに交差することなく、第2配線パターンWP2が第1配線パターンWP1の少なくとも一部を囲うように形成されている。当然ながら、第1配線パターンWP1が第2配線パターンWP2の少なくとも一部を囲うように形成されてもよい。つまり、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とは、互いに交差することなく、一方の配線パターンが他方の配線パターンの少なくとも一部を囲うように形成されていると好適である。
As shown in FIG. 8, the first
第1配線パターンWP1は、第1インバータ制御回路11から出力された、比較的、信号の電圧振幅が小さく、信号の電流値も小さいスイッチング制御信号などが通る配線パターンである。一方、第2配線パターンWP2は、スイッチング電源S(トランスT)と接続されるため、相対的に電圧振幅が大きく、電流値も大きい信号が通る配線パターンである。第1配線パターンWP1を通る信号は、ノイズ耐性が高くないから、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とが近接すると、第1配線パターンWP1を通る信号がノイズを受け易くなる。従って、例えば比較例として示す図13のように、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とが交差することなどがなく、互いに近接しないように形成されると好適である。
The first wiring pattern WP1 is a wiring pattern through which a switching control signal output from the first
図8に示すように、本実施形態では、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とは、開口方向が対向する方向を向いたU字形状である。両配線パターンがこのような形状であると、U字の底部が互いに大きく離間するため、両配線パターンを適切に離間させることができる。また、当該底部の近傍に第1インバータ制御回路11や電源制御回路15を配置することで、U字の両側腕部に対してほぼ等価な位置に第1インバータ制御回路11及び電源制御回路15を配置することができる。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the first wiring pattern WP1 and the second wiring pattern WP2 are U-shaped with the opening directions facing the opposite directions. If both the wiring patterns have such a shape, the bottom portions of the U-shape are greatly separated from each other, so that both the wiring patterns can be appropriately separated. Further, by arranging the first
また、本実施形態では、第2配線パターンWP2が、第1配線パターンWP1の少なくとも一部を囲うように形成されている。上述したように、第2配線パターンWP2を通る信号の方が、第1配線パターンWP1を通る信号に比べて、電圧振幅が大きく、電流値も大きい。低圧回路領域LVは高圧回路領域HVに挟まれているので、第2配線パターンWP2が第1配線パターンWP1よりも外側に配置されていると、第2配線パターンWP2の方が高圧回路領域HVの側に配置されていることになる。高圧回路領域HVは、電圧も高く、電流値が大きい信号も多いため、低圧回路領域LVに比べてノイズの発生源となり易い。電圧振幅が大きく、電流値も大きくてノイズ耐性の高い信号を伝送する第2配線パターンWP2が、高圧回路領域HVの側に配置されることで、相対的にノイズ耐性が低い第1配線パターンWP1へのノイズの影響を軽減することができる。 In the present embodiment, the second wiring pattern WP2 is formed so as to surround at least a part of the first wiring pattern WP1. As described above, the signal passing through the second wiring pattern WP2 has a larger voltage amplitude and a larger current value than the signal passing through the first wiring pattern WP1. Since the low-voltage circuit region LV is sandwiched between the high-voltage circuit regions HV, if the second wiring pattern WP2 is disposed outside the first wiring pattern WP1, the second wiring pattern WP2 is more of the high-voltage circuit region HV. Will be placed on the side. The high-voltage circuit region HV is more likely to be a source of noise than the low-voltage circuit region LV because there are many signals with high voltages and large current values. The second wiring pattern WP2 that transmits a signal having a large voltage amplitude, a large current value, and a high noise resistance is arranged on the high voltage circuit region HV side, so that the first wiring pattern WP1 having a relatively low noise resistance. Can reduce the effect of noise.
図9〜図11は、低圧回路領域LVと第1配置領域LA1との境界部における第1配線パターンWP1及び第2配線パターンWP2の敷設例を模式的に示している。図9に示すように、第1配線パターンWP1は、基板面に沿う方向においてアイソレーション素子4及びトランスTの外側を通り、アイソレーション素子4の信号端子STに接続される。第2配線パターンWP2は、アイソレーション素子4及びトランスTの本体BDの下方を通り、トランスTの本体の下方からトランスTの信号端子STに接続される。図10及び図11に示すように、第1配線パターンWP1及び第2配線パターンWP2は、回路基板の内層を通って配線され、接続先の信号端子STの近傍で表層に設けられたパッドPDと接続される。配線パターンが内層を通ることで、表層を通るよりも、高圧回路領域HVとの絶縁距離を長く取ることができる。
9 to 11 schematically show an example of laying the first wiring pattern WP1 and the second wiring pattern WP2 at the boundary between the low-voltage circuit region LV and the first arrangement region LA1. As shown in FIG. 9, the first wiring pattern WP1 passes through the outside of the
以上、説明したように、直流電源を電力源とした比較的大出力の交流の電気機器の駆動装置には、電子回路による制御装置、直流と交流との間で電力を変換するインバータ、当該制御装置から出力される制御信号に電気的な駆動力を付与して当該インバータに供給するドライブ回路、当該ドライブ回路の駆動電力を生成する絶縁電源などの多くの回路装置が含まれる。これらの回路装置の内、例えば、制御装置、ドライブ回路、絶縁電源などは、好適には1つの回路基板上に構築される。また、上記のような大出力の交流の電気機器をプライマリー機器とすれば、補助的な電気機器であるセカンダリー機器が、プライマリー機器と共に用いられる場合がある。例えば、自動車において車輪の駆動力源となる回転電機がプライマリー機器、エアコンディショナーのコンプレッサやオイルポンプの動力源となる回転電機がセカンダリー機器となるような場合がその一例である。 As described above, a drive device for a relatively large output AC electrical device using a DC power source as a power source includes a control device using an electronic circuit, an inverter that converts power between DC and AC, and the control Many circuit devices such as a drive circuit that applies an electric driving force to a control signal output from the device and supplies the drive signal to the inverter and an insulated power source that generates driving power for the drive circuit are included. Among these circuit devices, for example, a control device, a drive circuit, an insulated power source, and the like are preferably constructed on one circuit board. Further, if the above-described high-output AC electrical device is a primary device, a secondary device that is an auxiliary electrical device may be used together with the primary device. For example, in a car, a rotating electrical machine that serves as a driving force source for wheels is a primary device, and a rotating electrical machine that serves as a power source for an air conditioner compressor or oil pump is a secondary device.
自動車など、これらの電気機器が搭載される搭載対象装置においては、プライマリー機器及びセカンダリー機器や、これらの機器の駆動装置が、省スペースを実現して搭載されることが望まれる。従って、上述したようなプライマリー機器の駆動装置において、例えば、プライマリー機器の制御装置、ドライブ回路、絶縁電源などが搭載される回路基板(制御基板)に、セカンダリー機器の制御装置を構成する回路装置も搭載されると好適である。プライマリー機器と同様に、セカンダリー機器も交流の電気機器の場合には、インバータなど、プライマリー機器と同様の回路装置も必要となり、一般的には回路規模が大きくなることが多い。しかし、上記において、1つの態様として例示したインバータ制御基板(10)では、基準電位が異なる2種類の領域(高圧回路領域(HV)及び低圧回路領域(LV))に、回路装置を適切に配置すると共に、適切な配線を行うことで、省スペース化を実現することができる。 In a device to be mounted on which such an electric device is mounted, such as an automobile, it is desired that the primary device and the secondary device, and the driving device for these devices be mounted in a space-saving manner. Accordingly, in the drive device for the primary device as described above, for example, a circuit device that constitutes the control device for the secondary device on the circuit board (control board) on which the control device for the primary device, the drive circuit, the insulated power source, and the like are mounted. It is preferable to be mounted. Similarly to the primary device, when the secondary device is an AC electrical device, a circuit device similar to the primary device such as an inverter is required, and generally the circuit scale is often increased. However, in the inverter control board (10) exemplified as one aspect in the above, circuit devices are appropriately arranged in two types of regions (high voltage circuit region (HV) and low voltage circuit region (LV)) having different reference potentials. In addition, space saving can be realized by performing appropriate wiring.
上述した実施形態では、インバータ制御基板(10)が、高圧直流電源(3)の負極(N)を基準電位とする高圧回路領域(HV)と、低圧直流電源(6)の負極(G)を基準電位とする低圧回路領域(LV)とを有するので、フローティングの関係となる複数の回路装置を適切に配置することができる。高圧回路領域(HV)には、第1交流機(M1)を駆動するためのドライブ回路(D)と、第2交流機(M2)を制御するための第2交流機制御回路(12)とが配置される。第2交流機制御回路(12)のような回路装置は、電子回路によって構成されることが多く、一般的には低圧回路領域(LV)に配置される。しかし、第2交流機制御回路(12)を高圧回路領域(HV)に配置することで、絶縁回路を介すること無く、第2交流機制御回路(12)は、電気的に同一系統の回路範囲内で第2交流機(M2)を制御することができる。つまり、絶縁回路等が不要となる分、インバータ制御基板(10)の小型化が可能となる。 In the embodiment described above, the inverter control board (10) includes the high voltage circuit region (HV) having the negative electrode (N) of the high voltage DC power supply (3) as a reference potential and the negative electrode (G) of the low voltage DC power supply (6). Since the low-voltage circuit region (LV) serving as the reference potential is included, a plurality of circuit devices in a floating relationship can be appropriately disposed. In the high voltage circuit area (HV), a drive circuit (D) for driving the first AC machine (M1), a second AC machine control circuit (12) for controlling the second AC machine (M2), Is placed. A circuit device such as the second alternator control circuit (12) is often constituted by an electronic circuit and is generally arranged in a low-voltage circuit area (LV). However, by arranging the second AC machine control circuit (12) in the high voltage circuit region (HV), the second AC machine control circuit (12) can be electrically connected to the same circuit range without using an insulating circuit. The second alternator (M2) can be controlled within. That is, the inverter control board (10) can be reduced in size because an insulating circuit or the like is not required.
また、高圧回路領域(HV)は、インバータ(5A)の上段側スイッチング素子(E1)に対応するドライブ回路(D(D1〜D3))が配置される第1高圧回路領域(HV1)と、インバータ(5A)の下段側スイッチング素子(E2)に対応するドライブ回路(D(D4〜D6))が配置される第2高圧回路領域とに分割して形成されている。そして、低圧回路領域(LV)は、第1高圧回路領域(HV1)と第2高圧回路領域(HV2)との間に形成されている。低圧回路領域(LV)には、多くの場合電子回路によって構成される第1交流機制御回路(11)が配置されている。また、低圧回路領域(LV)には、第1交流機(M1)のための複数のドライブ回路(D)に対してそれぞれ別に電力を供給する複数のスイッチング電源(S)が備えられている。このため、第1高圧回路領域(HV1)と第2高圧回路領域(HV2)との双方に対して、適切な配線長で制御信号の伝達や、電力の供給を行うことができ、インバータ制御基板(10)の小規模化が実現できる。 The high voltage circuit area (HV) includes a first high voltage circuit area (HV1) in which drive circuits (D (D1 to D3)) corresponding to the upper switching element (E1) of the inverter (5A) are arranged, and an inverter (5A) It is divided into a second high voltage circuit region in which drive circuits (D (D4 to D6)) corresponding to the lower switching element (E2) are arranged. The low voltage circuit region (LV) is formed between the first high voltage circuit region (HV1) and the second high voltage circuit region (HV2). In the low voltage circuit area (LV), a first alternator control circuit (11) which is often constituted by an electronic circuit is arranged. The low-voltage circuit region (LV) is provided with a plurality of switching power supplies (S) that supply power separately to the plurality of drive circuits (D) for the first AC machine (M1). For this reason, it is possible to transmit a control signal and supply power with an appropriate wiring length to both the first high-voltage circuit region (HV1) and the second high-voltage circuit region (HV2). The downsizing of (10) can be realized.
また、インバータ(5A)の上段側スイッチング素子(E1)は、正極(P)の側も中性点側も、スイッチング素子(E)のスイッチング状態によって電位が異なるため、互いにフローティングの関係を保つ必要があるが、下段側スイッチング素子(E2)は、負極(N)側の電位が共通である。従って、第2高圧回路領域(HV2)では、各ドライブ回路(D)の間の絶縁距離を、第1高圧回路領域(HV1)における絶縁距離に比べて短くすることが可能である。つまり、第2高圧回路領域(HV2)では、第1高圧回路領域(HV1)に比べて実装面積に余裕がある。第2交流機制御回路(12)は、第2高圧回路領域(HV2)に配置されるが、第2高圧回路領域(HV2)には余裕があるため、インバータ制御基板(10)の規模が大きく拡大されることは抑制される。第2交流機制御回路(12)に電力を供給するスイッチング電源(S)を制御する電源制御回路(15)は、上述したように第1高圧回路領域(HV1)と第2高圧回路領域(HV2)との間に形成され低圧回路領域(LV)に配置されている。従って、適切な配線長で第2交流機制御回路(12)電力の供給を行うことができ、インバータ制御基板(10)の小規模化が実現できる。 In addition, the upper switching element (E1) of the inverter (5A) has a potential different depending on the switching state of the switching element (E) on both the positive electrode (P) side and the neutral point side, so it is necessary to maintain a floating relationship with each other. However, the lower switching element (E2) has the same potential on the negative electrode (N) side. Therefore, in the second high voltage circuit region (HV2), the insulation distance between the drive circuits (D) can be made shorter than the insulation distance in the first high voltage circuit region (HV1). That is, the second high-voltage circuit region (HV2) has a larger mounting area than the first high-voltage circuit region (HV1). The second AC machine control circuit (12) is arranged in the second high voltage circuit region (HV2), but the second high voltage circuit region (HV2) has a margin, so the scale of the inverter control board (10) is large. Expansion is suppressed. As described above, the power supply control circuit (15) that controls the switching power supply (S) that supplies power to the second AC machine control circuit (12) includes the first high-voltage circuit region (HV1) and the second high-voltage circuit region (HV2). ) And disposed in the low voltage circuit area (LV). Therefore, the second AC machine control circuit (12) can be supplied with an appropriate wiring length, and the inverter control board (10) can be reduced in size.
このように、本実施形態によれば、相対的に低電圧な制御装置などの低電圧回路と、相対的に高電圧な駆動回路などの高電圧回路とを適切に配置して、インバータ制御基板(10)の、より小型化を実現することができる。 Thus, according to the present embodiment, the inverter control board is configured by appropriately arranging a low voltage circuit such as a relatively low voltage control device and a high voltage circuit such as a relatively high voltage drive circuit. Further downsizing of (10) can be realized.
〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.
(1)上記においては、図8のように、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2との内、一方の配線パターンが他方の配線パターンの少なくとも一部を囲うように形成されている形態を例示した。しかし、図12に示すように、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とが互い違いとなるように、配置されていてもよい。この形態においても、第1配線パターンWP1と第2配線パターンWP2とが交差しないように配線することが可能である。 (1) In the above, as shown in FIG. 8, one of the first wiring pattern WP1 and the second wiring pattern WP2 is formed so as to surround at least a part of the other wiring pattern. Was illustrated. However, as shown in FIG. 12, the first wiring pattern WP1 and the second wiring pattern WP2 may be arranged alternately. Also in this embodiment, it is possible to perform wiring so that the first wiring pattern WP1 and the second wiring pattern WP2 do not intersect.
(2)上記においては、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機を制御するインバータ制御基板10を例示したが、インバータ制御基板10の利用対象は、ハイブリッド自動車に限らず電気自動車であってもよいし、車両に限定されるものでもない。また、インバータ制御基板10による制御対象の電機機器も、交流の回転電機に限らず、インバータ制御基板10は、2つの交流機を制御する種々の装置に適用することができる。
(2) In the above, the
(3)尚、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。 (3) Note that the configurations disclosed in the above-described embodiments can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as no contradiction arises. Regarding other configurations, the embodiments disclosed herein are merely examples in all respects. Accordingly, various modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure.
〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したインバータ制御基板(10)の概要について簡単に説明する。
[Outline of Embodiment]
The outline of the inverter control board (10) described above will be briefly described below.
1つの態様として、交流の電気機器(M)である第1交流機(M1)と高圧直流電源(3)との間に備えられて直流と交流との間で電力を変換するインバータ(5A)を制御するインバータ制御基板(10)は、
前記高圧直流電源(3)よりも低圧の低圧直流電源(6)の負極(G)を基準電位とする低圧回路領域(LV)と、
前記高圧直流電源(3)の負極(N)を基準電位とする回路領域を含み、前記低圧回路領域(LV)とは絶縁された高圧回路領域(HV)と、を有し、
前記インバータ(5A)が有する複数のスイッチング素子(E)のそれぞれを制御するそれぞれのスイッチング制御信号に対してそれぞれ別に駆動力を付与する複数のドライブ回路(D)と、前記高圧直流電源(3)を駆動力源として動作する交流の電気機器(M)であって、前記第1交流機(M1)とは異なる第2交流機(M2)を制御する第2交流機制御回路(12)と、を前記高圧回路領域(HV)に備え、
前記ドライブ回路(D)のそれぞれと前記第2交流機制御回路(12)とにそれぞれ別に電力を供給する複数のスイッチング電源(S)をそれぞれ制御する電源制御回路(15)と、前記スイッチング制御信号を生成して出力する第1交流機制御回路(11)と、を前記低圧回路領域(LV)に備え、
前記高圧回路領域(HV)は、前記インバータ(5A)の上段側スイッチング素子(E1)に対応する前記ドライブ回路(D(D1〜D3))が配置される第1高圧回路領域(HV1)と、前記インバータ(5A)の下段側スイッチング素子(E2)に対応する前記ドライブ回路(D(D4〜D6))が配置される第2高圧回路領域(HV2)とに分割して形成され、
前記低圧回路領域(LV)は、前記第1高圧回路領域(HV1)と前記第2高圧回路領域(HV2)との間に形成され、
前記第2交流機制御回路(12)は、前記第2高圧回路領域(HV2)に配置されている。
As one aspect, an inverter (5A) that is provided between a first AC machine (M1) that is an AC electrical device (M) and a high-voltage DC power supply (3) and that converts power between DC and AC. The inverter control board (10) for controlling
A low-voltage circuit region (LV) having a negative electrode (G) of a low-voltage DC power supply (6) having a lower voltage than the high-voltage DC power supply (3) as a reference potential;
A high voltage circuit area (HV) including a circuit area having a negative potential (N) of the high voltage DC power supply (3) as a reference potential, and insulated from the low voltage circuit area (LV);
A plurality of drive circuits (D) for applying a driving force to each switching control signal for controlling each of the plurality of switching elements (E) of the inverter (5A), and the high-voltage DC power source (3) A second alternator control circuit (12) for controlling a second alternator (M2) different from the first alternator (M1), which is an AC electrical device (M) that operates using a power source as a driving force source, In the high voltage circuit area (HV),
A power control circuit (15) for controlling a plurality of switching power supplies (S) for supplying power to each of the drive circuits (D) and the second AC machine control circuit (12); and the switching control signal A first alternator control circuit (11) that generates and outputs a low voltage circuit area (LV),
The high voltage circuit region (HV) includes a first high voltage circuit region (HV1) in which the drive circuit (D (D1 to D3)) corresponding to the upper switching element (E1) of the inverter (5A) is disposed. The drive circuit (D (D4 to D6)) corresponding to the lower switching element (E2) of the inverter (5A) is divided and formed into a second high voltage circuit region (HV2),
The low voltage circuit area (LV) is formed between the first high voltage circuit area (HV1) and the second high voltage circuit area (HV2),
The second AC machine control circuit (12) is disposed in the second high voltage circuit region (HV2).
この構成によれば、インバータ制御基板(10)が、高圧直流電源(3)の負極(N)を基準電位とする高圧回路領域(HV)と、低圧直流電源(6)の負極(G)を基準電位とする低圧回路領域(LV)とを有するので、フローティングの関係となる複数の回路装置を適切に配置することができる。高圧回路領域(HV)には、第1交流機(M1)を駆動するためのドライブ回路(D)と、第2交流機(M2)を制御するための第2交流機制御回路(12)とが配置される。第2交流機制御回路(12)のような回路装置は、電子回路によって構成されることが多く、一般的には低圧回路領域(LV)に配置される。しかし、第2交流機制御回路(12)を高圧回路領域(HV)に配置することで、絶縁回路を介すること無く、第2交流機制御回路(12)は、電気的に同一系統の回路範囲内で第2交流機(M2)を制御することができる。つまり、絶縁回路等が不要となる分、インバータ制御基板(10)の小型化が可能となる。 According to this configuration, the inverter control board (10) includes the high voltage circuit region (HV) having the negative electrode (N) of the high voltage DC power supply (3) as a reference potential and the negative electrode (G) of the low voltage DC power supply (6). Since the low-voltage circuit region (LV) serving as the reference potential is included, a plurality of circuit devices in a floating relationship can be appropriately disposed. In the high voltage circuit area (HV), a drive circuit (D) for driving the first AC machine (M1), a second AC machine control circuit (12) for controlling the second AC machine (M2), Is placed. A circuit device such as the second alternator control circuit (12) is often constituted by an electronic circuit and is generally arranged in a low-voltage circuit area (LV). However, by arranging the second AC machine control circuit (12) in the high voltage circuit region (HV), the second AC machine control circuit (12) can be electrically connected to the same circuit range without using an insulating circuit. The second alternator (M2) can be controlled within. That is, the inverter control board (10) can be reduced in size because an insulating circuit or the like is not required.
また、インバータ(5A)の上段側スイッチング素子(E1)は、正極(P)の側も中性点側も、スイッチング素子(E)のスイッチング状態によって電位が異なるため、互いにフローティングの関係を保つ必要があるが、下段側スイッチング素子(E2)は、負極(N)側の電位が共通である。従って、第2高圧回路領域(HV2)では、各ドライブ回路(D)の間の絶縁距離を、第1高圧回路領域(HV1)における絶縁距離に比べて短くすることが可能である。つまり、第2高圧回路領域(HV2)では、第1高圧回路領域(HV1)に比べて実装面積に余裕がある。第2交流機制御回路(12)は、第2高圧回路領域(HV2)に配置されるが、第2高圧回路領域(HV2)には余裕があるため、インバータ制御基板(10)の規模が大きく拡大されることは抑制される。 In addition, the upper switching element (E1) of the inverter (5A) has a potential different depending on the switching state of the switching element (E) on both the positive electrode (P) side and the neutral point side, so it is necessary to maintain a floating relationship with each other. However, the lower switching element (E2) has the same potential on the negative electrode (N) side. Therefore, in the second high voltage circuit region (HV2), the insulation distance between the drive circuits (D) can be made shorter than the insulation distance in the first high voltage circuit region (HV1). That is, the second high-voltage circuit region (HV2) has a larger mounting area than the first high-voltage circuit region (HV1). The second AC machine control circuit (12) is arranged in the second high voltage circuit region (HV2), but the second high voltage circuit region (HV2) has a margin, so the scale of the inverter control board (10) is large. Expansion is suppressed.
このように、本構成によれば、相対的に低電圧な制御装置などの低電圧回路と、相対的に高電圧な駆動回路などの高電圧回路とを適切に配置して、インバータ制御基板(10)の、より小型化を実現することができる。 Thus, according to this configuration, a low-voltage circuit such as a control device having a relatively low voltage and a high-voltage circuit such as a drive circuit having a relatively high voltage are appropriately arranged, and an inverter control board ( 10) can be further downsized.
また、1つの態様として、インバータ制御基板(10)は、
電気的に絶縁された状態で前記スイッチング制御信号を含む信号を伝達する絶縁型信号伝送素子(4)をそれぞれの前記ドライブ回路(D)に対応して複数個備え、
前記スイッチング電源(S)は、前記高圧回路領域(HV)と前記低圧回路領域(LV)とに跨がって絶縁トランス(T)が配置されたトランス型スイッチング電源であり、
前記第1高圧回路領域(HV1)及び前記第2高圧回路領域(HV2)は、前記ドライブ回路(D)のそれぞれが配置される複数の第1配置領域(LA1)を含み、
前記第2高圧回路領域(HV2)は、前記第2交流機制御回路(12)が配置される第2配置領域(LA2)を含み、
前記低圧回路領域(LV)とそれぞれの前記第1配置領域(LA1)とを跨いで、それぞれの前記ドライブ回路(D)に対応する前記絶縁トランス(T)及び当該ドライブ回路(D)に対応する前記絶縁型信号伝送素子(4)が配置され、
前記低圧回路領域(LV)と前記第2配置領域(LA2)とを跨いで、前記第2交流機制御回路(12)に対応する前記絶縁トランス(T)が配置され、
さらに、前記第1交流機制御回路(11)とそれぞれの前記絶縁型信号伝送素子(4)とを接続する配線パターンである第1配線パターン(WP1)と、
前記電源制御回路(15)とそれぞれの前記絶縁トランス(T)とを接続する配線パターンである第2配線パターン(WP2)と、を備え、
前記第1配線パターン(WP1)と前記第2配線パターン(WP2)とは、互いに交差することなく、一方の配線パターンが他方の配線パターンの少なくとも一部を囲うように形成されている、と好適である。
Moreover, as one aspect, the inverter control board (10)
A plurality of insulated signal transmission elements (4) for transmitting a signal including the switching control signal in an electrically insulated state corresponding to each of the drive circuits (D),
The switching power source (S) is a transformer type switching power source in which an insulating transformer (T) is disposed across the high-voltage circuit region (HV) and the low-voltage circuit region (LV).
The first high voltage circuit area (HV1) and the second high voltage circuit area (HV2) include a plurality of first arrangement areas (LA1) in which the drive circuits (D) are arranged, respectively.
The second high voltage circuit area (HV2) includes a second arrangement area (LA2) in which the second AC machine control circuit (12) is arranged,
The insulating transformer (T) corresponding to each of the drive circuits (D) and the drive circuit (D) corresponding to each of the drive circuits (D) across the low voltage circuit region (LV) and the first arrangement region (LA1). The insulated signal transmission element (4) is disposed;
The insulating transformer (T) corresponding to the second AC machine control circuit (12) is disposed across the low-voltage circuit region (LV) and the second arrangement region (LA2),
Furthermore, a first wiring pattern (WP1) which is a wiring pattern for connecting the first AC machine control circuit (11) and each of the insulated signal transmission elements (4),
A second wiring pattern (WP2) that is a wiring pattern for connecting the power supply control circuit (15) and each of the insulation transformers (T),
Preferably, the first wiring pattern (WP1) and the second wiring pattern (WP2) are formed so that one wiring pattern surrounds at least a part of the other wiring pattern without intersecting each other. It is.
第1配線パターン(WP1)は、第1交流機制御回路(11)から出力された、比較的、信号の電圧振幅が小さく、信号の電流値も小さいスイッチング制御信号などが伝送される配線パターンである。一方、第2配線パターン(WP2)は、スイッチング電源(S)と接続されるため、相対的に電圧振幅が大きく、電流値も大きい信号が伝送される配線パターンである。このため、第1配線パターン(WP1)と第2配線パターン(WP2)とが近接すると、第1配線パターン(WP1)を伝送される信号がノイズを受け易くなる。第1配線パターン(WP1)を通る信号は、ノイズ耐性が高くない。従って、第1配線パターン(WP1)と第2配線パターン(WP2)とが交差するなどがなく、互いに近接しないように形成されることが好ましい。第1配線パターン(WP1)と第2配線パターン(WP2)との内、一方の配線パターンが他方の配線パターンの少なくとも一部を囲うように形成されていると、両配線パターンを適切に離間させることができて好適である。 The first wiring pattern (WP1) is a wiring pattern that is transmitted from the first alternator control circuit (11) and that is transmitted with a switching control signal having a relatively small signal voltage amplitude and a small signal current value. is there. On the other hand, since the second wiring pattern (WP2) is connected to the switching power supply (S), the second wiring pattern (WP2) is a wiring pattern through which a signal having a relatively large voltage amplitude and a large current value is transmitted. Therefore, when the first wiring pattern (WP1) and the second wiring pattern (WP2) are close to each other, a signal transmitted through the first wiring pattern (WP1) is likely to receive noise. A signal passing through the first wiring pattern (WP1) does not have high noise resistance. Therefore, it is preferable that the first wiring pattern (WP1) and the second wiring pattern (WP2) do not intersect with each other and are formed so as not to be close to each other. If one of the first wiring pattern (WP1) and the second wiring pattern (WP2) is formed so as to surround at least a part of the other wiring pattern, the two wiring patterns are appropriately separated from each other. This is preferable.
ここで、1つの態様として、前記第1配線パターン(WP1)と前記第2配線パターン(WP2)とは、開口方向が対向する方向を向いたU字形状であると好適である。この構成によれば、U字の底部は、互いに大きく離間するため、両配線パターンを交差させることもなく、適切に離間させることができる。また、当該底部の近傍に第1交流機制御回路(11)や電源制御回路(15)を配置することで、U字の両側腕部に対してほぼ等価な位置に制御回路を配置することができる。 Here, as one aspect, it is preferable that the first wiring pattern (WP1) and the second wiring pattern (WP2) are U-shaped with the opening directions facing each other. According to this configuration, since the bottom portions of the U-shape are largely separated from each other, the two wiring patterns can be appropriately separated without crossing each other. Further, by arranging the first alternator control circuit (11) and the power supply control circuit (15) in the vicinity of the bottom portion, the control circuit can be arranged at an approximately equivalent position with respect to the U-shaped arm portions. it can.
また、1つの態様として、前記第2配線パターン(WP2)が、前記第1配線パターン(WP1)の少なくとも一部を囲うように形成されていると好適である。上述したように、第2配線パターン(WP2)を通る信号の方が、第1配線パターン(WP1)を通る信号に比べて、電圧振幅が大きく、電流値も大きい。低圧回路領域(LV)は高圧回路領域(HV)に挟まれているので、第2配線パターン(WP2)が第1配線パターン(WP1)よりも外側に配置されていると、高圧回路領域(HV)の側に配置されていることになる。高圧回路領域(HV)は、電圧も高く、電流値が大きい信号も多いため、低圧回路領域(LV)に比べてノイズの発生源となり易い。本構成によれば、電圧振幅が大きく、電流値も大きくてノイズ耐性の高い信号を伝送する第2配線パターン(WP2)が、高圧回路領域(HV)の側に配置される。これにより、相対的にノイズ耐性が低い配線パターン(WP1)を伝送される信号に対するノイズの影響を軽減することができる。 As one aspect, it is preferable that the second wiring pattern (WP2) is formed so as to surround at least a part of the first wiring pattern (WP1). As described above, the signal passing through the second wiring pattern (WP2) has a larger voltage amplitude and a larger current value than the signal passing through the first wiring pattern (WP1). Since the low voltage circuit region (LV) is sandwiched between the high voltage circuit region (HV), if the second wiring pattern (WP2) is arranged outside the first wiring pattern (WP1), the high voltage circuit region (HV) ) Side. The high voltage circuit region (HV) has a high voltage and many signals with a large current value, and therefore is more likely to be a noise generation source than the low voltage circuit region (LV). According to this configuration, the second wiring pattern (WP2) that transmits a signal having a large voltage amplitude, a large current value, and high noise resistance is arranged on the high voltage circuit region (HV) side. Thereby, the influence of noise on the signal transmitted through the wiring pattern (WP1) having relatively low noise resistance can be reduced.
3 :高圧バッテリ(高圧直流電源)
4 :アイソレーション素子
5A :第1インバータ(第1交流機と高圧直流電源との間のインバータ)
6 :低圧バッテリ(低圧直流電源)
10 :インバータ制御基板
11 :第1インバータ制御回路(第1交流機制御回路)
12 :第2インバータ制御回路(第2交流機制御回路)
15 :電源制御回路
C :平滑コンデンサ
D :ドライブ回路
E :スイッチング素子
E1 :上段側スイッチング素子
E2 :下段側スイッチング素子
G :低圧電源負極(低圧直流電源の負極)
HV :高圧回路領域
HV1 :第1高圧回路領域
HV2 :第2高圧回路領域
IR :絶縁領域
LA1 :第1配置領域
LA2 :第2配置領域
LV :低圧回路領域
M1 :第1回転電機(第1交流機)
M2 :第2回転電機(第2交流機)
N :高圧電源負極(高圧直流電源の負極)
S :スイッチング電源
T :トランス(絶縁トランス)
WP1 :第1配線パターン
WP2 :第2配線パターン
3: High voltage battery (high voltage DC power supply)
4:
6: Low voltage battery (low voltage DC power supply)
10: Inverter control board 11: First inverter control circuit (first AC machine control circuit)
12: Second inverter control circuit (second AC machine control circuit)
15: Power supply control circuit C: Smoothing capacitor D: Drive circuit E: Switching element E1: Upper stage side switching element E2: Lower stage side switching element G: Low voltage power supply negative electrode (negative electrode of low voltage DC power supply)
HV: High voltage circuit area HV1: First high voltage circuit area HV2: Second high voltage circuit area IR: Insulation area LA1: First arrangement area LA2: Second arrangement area LV: Low voltage circuit area M1: First rotating electrical machine (first AC Machine)
M2: Second rotating electrical machine (second AC machine)
N: High voltage power source negative electrode (high voltage DC power source negative electrode)
S: Switching power supply T: Transformer (insulation transformer)
WP1: First wiring pattern WP2: Second wiring pattern
Claims (4)
前記高圧直流電源よりも低圧の低圧直流電源の負極を基準電位とする低圧回路領域と、
前記高圧直流電源の負極を基準電位とする回路領域を含み、前記低圧回路領域とは絶縁された高圧回路領域と、を有し、
前記インバータが有する複数のスイッチング素子のそれぞれを制御するそれぞれのスイッチング制御信号に対してそれぞれ別に駆動力を付与する複数のドライブ回路と、
前記高圧直流電源を駆動力源として動作する交流の電気機器であって、前記第1交流機とは異なる第2交流機を制御する第2交流機制御回路と、
を前記高圧回路領域に備え、
前記ドライブ回路のそれぞれと前記第2交流機制御回路とにそれぞれ別に電力を供給する複数のスイッチング電源をそれぞれ制御する電源制御回路と、
前記スイッチング制御信号を生成して出力する第1交流機制御回路と、
を前記低圧回路領域に備え、
前記高圧回路領域は、前記インバータの上段側スイッチング素子に対応する前記ドライブ回路が配置される第1高圧回路領域と、前記インバータの下段側スイッチング素子に対応する前記ドライブ回路が配置される第2高圧回路領域とに分割して形成され、
前記低圧回路領域は、前記第1高圧回路領域と前記第2高圧回路領域との間に形成され、
前記第2交流機制御回路は、前記第2高圧回路領域に配置されている、
インバータ制御基板。 An inverter control board that is provided between a first AC machine that is an AC electrical device and a high-voltage DC power source and controls an inverter that converts power between DC and AC,
A low-voltage circuit area having a reference potential as a negative electrode of a low-voltage DC power supply having a lower voltage than the high-voltage DC power supply;
Including a circuit region having a negative potential of the high-voltage DC power supply as a reference potential, and having a high-voltage circuit region insulated from the low-voltage circuit region,
A plurality of drive circuits for separately applying a driving force to each switching control signal for controlling each of the plurality of switching elements of the inverter;
A second AC machine control circuit for controlling a second AC machine different from the first AC machine, which is an AC electrical device that operates using the high-voltage DC power source as a driving force source;
In the high-voltage circuit region,
A power supply control circuit for controlling a plurality of switching power supplies that respectively supply power to each of the drive circuits and the second AC machine control circuit;
A first alternator control circuit for generating and outputting the switching control signal;
In the low-pressure circuit area,
The high voltage circuit region includes a first high voltage circuit region in which the drive circuit corresponding to the upper switching element of the inverter is disposed, and a second high voltage circuit in which the drive circuit corresponding to the lower switching element of the inverter is disposed. Divided into circuit areas,
The low-voltage circuit region is formed between the first high-voltage circuit region and the second high-voltage circuit region,
The second AC machine control circuit is disposed in the second high-voltage circuit region.
Inverter control board.
前記スイッチング電源は、前記高圧回路領域と前記低圧回路領域とに跨がって絶縁トランスが配置されたトランス型スイッチング電源であり、
前記第1高圧回路領域及び前記第2高圧回路領域は、前記ドライブ回路のそれぞれが配置される複数の第1配置領域を含み、
前記第2高圧回路領域は、前記第2交流機制御回路が配置される第2配置領域を含み、
前記低圧回路領域とそれぞれの前記第1配置領域とを跨いで、それぞれの前記ドライブ回路に対応する前記絶縁トランス及び当該ドライブ回路に対応する前記絶縁型信号伝送素子が配置され、
前記低圧回路領域と前記第2配置領域とを跨いで、前記第2交流機制御回路に対応する前記絶縁トランスが配置され、
さらに、前記第1交流機制御回路とそれぞれの前記絶縁型信号伝送素子とを接続する配線パターンである第1配線パターンと、
前記電源制御回路とそれぞれの前記絶縁トランスとを接続する配線パターンである第2配線パターンと、を備え、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンとは、互いに交差することなく、一方の配線パターンが他方の配線パターンの少なくとも一部を囲うように形成されている、
請求項1に記載のインバータ制御基板。 A plurality of insulated signal transmission elements that transmit signals including the switching control signal in an electrically insulated state are provided corresponding to the respective drive circuits,
The switching power supply is a transformer type switching power supply in which an insulating transformer is disposed across the high-voltage circuit region and the low-voltage circuit region.
The first high voltage circuit area and the second high voltage circuit area include a plurality of first arrangement areas in which the drive circuits are arranged,
The second high-voltage circuit area includes a second arrangement area in which the second alternator control circuit is arranged,
The insulation transformer corresponding to each drive circuit and the insulation type signal transmission element corresponding to the drive circuit are arranged across the low-voltage circuit region and the first arrangement region,
The insulating transformer corresponding to the second AC machine control circuit is disposed across the low-voltage circuit region and the second arrangement region,
Furthermore, a first wiring pattern that is a wiring pattern for connecting the first AC machine control circuit and each of the insulated signal transmission elements,
A second wiring pattern that is a wiring pattern for connecting the power supply control circuit and each of the insulating transformers,
The first wiring pattern and the second wiring pattern are formed so that one wiring pattern surrounds at least a part of the other wiring pattern without crossing each other.
The inverter control board according to claim 1.
The inverter control board according to claim 2, wherein the second wiring pattern is formed so as to surround at least a part of the first wiring pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015181776A JP6471656B2 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | Inverter control board |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015181776A JP6471656B2 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | Inverter control board |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017060255A true JP2017060255A (en) | 2017-03-23 |
JP6471656B2 JP6471656B2 (en) | 2019-02-20 |
Family
ID=58390825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015181776A Active JP6471656B2 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | Inverter control board |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6471656B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019098217A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter control board |
JP2019213271A (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 | Discharge control device |
KR20200021370A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-28 | 한온시스템 주식회사 | Inverter board |
JP2020120515A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | Motor drive device |
CN111865105A (en) * | 2019-04-19 | 2020-10-30 | 日本电产艾莱希斯株式会社 | Inverter unit |
JP2021010257A (en) * | 2019-07-02 | 2021-01-28 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Ac machine drive system |
JP2021052470A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社ケーヒン | Power conversion apparatus |
JP2021191166A (en) * | 2020-06-02 | 2021-12-13 | 株式会社アイシン | Board for power converter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011083179A (en) * | 2009-09-08 | 2011-04-21 | Denso Corp | Power conversion apparatus |
JP2011217483A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Denso Corp | Power conversion equipment |
JP2014135827A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Aisin Aw Co Ltd | Rotary electric machine control device |
-
2015
- 2015-09-15 JP JP2015181776A patent/JP6471656B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011083179A (en) * | 2009-09-08 | 2011-04-21 | Denso Corp | Power conversion apparatus |
JP2011217483A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Denso Corp | Power conversion equipment |
JP2014135827A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Aisin Aw Co Ltd | Rotary electric machine control device |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019098217A1 (en) * | 2017-11-17 | 2020-10-22 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter control board |
WO2019098217A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter control board |
JP2019213271A (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 | Discharge control device |
KR20200021370A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-28 | 한온시스템 주식회사 | Inverter board |
KR102641246B1 (en) | 2018-08-20 | 2024-02-29 | 한온시스템 주식회사 | Inverter board |
JP7238424B2 (en) | 2019-01-24 | 2023-03-14 | 株式会社デンソー | electric motor drive |
JP2020120515A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | Motor drive device |
CN111865105A (en) * | 2019-04-19 | 2020-10-30 | 日本电产艾莱希斯株式会社 | Inverter unit |
JP2021010257A (en) * | 2019-07-02 | 2021-01-28 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Ac machine drive system |
JP7243490B2 (en) | 2019-07-02 | 2023-03-22 | 株式会社アイシン | Alternator drive system |
US11336197B2 (en) * | 2019-09-24 | 2022-05-17 | Hitachi Astemo, Ltd. | Power conversion device |
JP2021052470A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社ケーヒン | Power conversion apparatus |
JP2021191166A (en) * | 2020-06-02 | 2021-12-13 | 株式会社アイシン | Board for power converter |
JP7413930B2 (en) | 2020-06-02 | 2024-01-16 | 株式会社アイシン | Board for power converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6471656B2 (en) | 2019-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6471656B2 (en) | Inverter control board | |
JP6471659B2 (en) | Inverter control board | |
JP5639978B2 (en) | Automotive power conversion control device | |
US9467086B2 (en) | Vehicle-mounted motor driving control board | |
US20150364984A1 (en) | Power supply apparatus for power converters | |
US9090168B2 (en) | Power conversion apparatus provided with substrate having insulating area | |
US11114949B2 (en) | Inverter control board that is configured so that a detection circuit is appropriately arranged | |
JP6646739B2 (en) | Power converter | |
JP2010284029A (en) | Power supply circuit for driving inverter | |
CN110419158B (en) | Inverter unit | |
WO2015115226A1 (en) | Power conversion device | |
CN111095767A (en) | Driving power supply device | |
JP6668937B2 (en) | Inverter control board | |
JP6668938B2 (en) | Inverter control board | |
WO2020066222A1 (en) | High-voltage filter and electric power converter | |
US9425723B2 (en) | System comprising an electrically excited machine | |
JP2016149935A (en) | Control substrate for on-vehicle motor driving | |
JP2014165956A (en) | Rotary electric machine drive device | |
JP6953634B2 (en) | Vehicle charger with DC / DC converter | |
JP5203737B2 (en) | Vehicle drive device | |
WO2016186087A1 (en) | Capacitor module | |
JP2018034776A (en) | In-vehicle apparatus | |
JP2005094882A (en) | Power module | |
US20230299649A1 (en) | Electrical circuit device for operating an externally excited electrical machine, electrical drive apparatus, and motor vehicle | |
CN110460324B (en) | Suppression circuit for semiconductor switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6471656 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |