JP2018026533A

JP2018026533A - 電子制御装置

Info

Publication number: JP2018026533A
Application number: JP2017112529A
Authority: JP
Inventors: 大地丸井; Daichi MARUI; 将史梅野; Masashi Umeno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-02-15

Abstract

【課題】熱電素子がオープン故障を発生した場合でも、通電停止とならないようにすることができ、しかも中間端子などの端子を別途設けることなく故障の検出も可能とした電子制御装置を提供する。【解決手段】熱電素子モジュール１は、３個の熱電素子群１１〜１３を並列に接続した構成である。各熱電素子群１１〜１３は、熱電素子を異なる個数直列接続したものであり、異なる抵抗値Ｒ１〜Ｒ３を有する。熱電素子モジュール１は、制御回路４により、ＭＯＳＦＥＴ２をオンオフ制御して通電され、その時の電流は抵抗３の端子電圧Ｖｏとして検出される。熱電素子モジュール１の熱電素子群１１〜１３のいずれかがオープン故障を起こした場合に、残りのものには通電状態を継続できるので、冷却運転を継続できる。また、オープン故障時の抵抗値から、オープン故障を起こした熱電素子群を特定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

電気エネルギーを与えて熱を移動させる電子素子として熱電素子がある。これは、例えばペルチエ素子のように、ｐ型半導体とｎ型半導体を対としたもので、電流を流すことで、発熱および冷却の電熱効果を生じさせる機能を備えている。

このような熱電素子は一般に複数個を直列接続して用いるので、オープン故障が発生すると通電できなくなるので、冷却あるいは発熱の機能が停止する。このため、特許文献１に示すように、このような故障を検出することができるようにしたものがある。

しかしながら、従来構成のものでは、オープン故障が発生すると、温度制御が不能となるため温度制御対象によっては適用が困難となることがある。また、故障を発見するために中間端子を設けるため、配線や実装の自由度が低下するものであった。

特開２００７−１５０２３１号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、熱電素子がオープン故障を発生した場合でも、通電停止とならないようにすることができ、しかも中間端子などの端子を別途設けることなく故障の検出も可能とした電子制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電子制御装置は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を対とした熱電素子をそれぞれ異なる個数で複数個直列接続した複数の熱電素子群を備え、前記複数の熱電素子群を並列接続してなる熱電素子モジュールと、前記熱電素子モジュールに駆動電源を供給して動作制御を行う制御回路とを備えている。

上記構成を採用することにより、制御回路により熱電素子モジュールに駆動電源を供給して動作制御することで、複数の熱電素子群に通電され、熱電変換機能により吸熱あるいは放熱の動作が行われる。このとき、熱電素子モジュールを構成する複数の熱電素子群は、異なる個数の熱電素子を直列接続しているので、それぞれの抵抗値が異なるように設定されている。この結果、複数の熱電素子群のうちのいずれかが故障した場合でも、残りの熱電素子群には通電状態を継続することができる。

また、複数の熱電素子群のうちのいずれかがオープン故障すると、その熱電素子群の抵抗値が無限大となるので、熱電素子モジュールの抵抗値は、故障が発生していない残りの熱電素子群の抵抗値の並列合成した値となる。そして、各熱電素子群の抵抗値が異なるから、熱電素子モジュールの抵抗値は、オープン故障を起こした熱電素子群に応じて異なる値になるので、抵抗値を測定することでオープン故障が発生した熱電素子群を特定することが可能となる。

第１実施形態を示す電気的構成図熱電素子を用いた熱電素子モジュールの電気的構成図熱電素子モジュールの外観図熱電素子モジュールの平面図実装基板の平面図熱電素子モジュールの電流経路を示す説明図信号処理プログラムのフローチャート第２実施形態を示す熱電素子モジュールの平面図熱電素子モジュールの電流経路を示す説明図第３実施形態を示す縦断側面図第４実施形態を示す縦断側面図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態で用いる熱電素子モジュール１は、例えば冷却対象となる半導体装置や制御装置などの発熱のある対象物に装着して使用するように配置される。

熱電素子モジュール１は、熱電素子１０を異なる個数直列接続した熱電素子群１１、１２、１３を並列に接続したものである。図２に示すように、熱電素子１０は、例えばペルチエ素子などの通電により一方側で放熱、他方側で吸熱をする機能を有する素子で、ｐ型半導体１０ａよびｎ型半導体１０ｂを導体１０ｃで連結したものである。熱電素子１０を複数個、接続導体２０ａなどにより直列に接続して熱電素子群１１、１２、１３を構成している。

熱電素子群１１〜１３は、図４に示しているように、熱電素子１０を４個、６個、８個を直列接続したもので、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３としている。なお、図２では異なる個数の例示のために２個、４個、６個で示している。抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は、抵抗値Ｒ１の１．５倍が抵抗値Ｒ２となり、抵抗値Ｒ１の２倍が抵抗値Ｒ３となる。熱電素子１０は、ｎ型半導体１０ｂ側からｐ型半導体１０ａに向けて電流を流すことで、導体１０ｃ側の温度が低下して外部の熱を吸熱するようになり、接続導体２０ａ側の温度が上昇して外部に熱を放熱するようになる。したがって、図２の接続状態では、ｎ型半導体１０ｂ側の端子Ａからｐ型半導体１０ａ側の端子Ｂに向けて電流を流すことで上記の吸熱および放熱の動作が得られる。

図１は熱電素子モジュール１を駆動する電気的構成を示すもので、直流電源ＶＤから駆動用のｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ２を介して通電される。また、熱電素子モジュール１は電流検出用の抵抗３を介してグランドに接続されている。電流検出用の抵抗３は抵抗値Ｒｏに設定されている。制御回路４は、マイコンなどを主体としてメモリおよびインターフェース回路などを備えている。また、制御回路４は、ハイサイドのＭＯＳＦＥＴ２を駆動するための昇圧電源回路を内部に備えている。

制御回路４は、メモリに記憶された制御プログラムによりＭＯＳＦＥＴ２のゲート信号を与えて熱電素子モジュール１の動作を制御する。制御回路４は、機能構成として、図示のように制御部５および検出部６を備えている。検出部６は、熱電素子モジュール１の電流を検出して動作状態を判定する。制御部５は、検出部６により検出された熱電素子モジュール１の動作状態からＭＯＳＦＥＴ２に対するＰＷＭ信号のデューティ比を設定して駆動制御する。

図３〜図６は、熱電素子モジュール１の具体的構成について示している。熱電素子群１１〜１３を構成する複数の熱電素子１０は、矩形状をなす実装基板２０上に設けられる。図５に示すように、実装基板２０の上面には、各熱電素子１０を電気的に接続するための接続導体２０ａ〜２０ｃがパターニングにより形成されている。接続導体２０ｂ、２０ｃは、それぞれリード線２１が接続される端子Ａ側の導体、リード２２が接続される端子Ｂ側の導体で、３個の熱電素子群１１〜１３を並列に接続するために実装基板２０の一端側に並べて配置される。

熱電素子群１３を構成する８個の熱電素子１０は、実装基板２０の上面の最外周部分に矩形状をなすように並べた状態で連結して配置される。熱電素子群１２を構成する６個の熱電素子１０は、熱電素子群１３の内側に沿うように矩形状をなすように連結して配置される。熱電素子群１１を構成する４個の熱電素子１０は、最も内側に矩形状をなすように連結して配置される。なお、熱電素子群１２、１１に設ける熱電素子１０のうち、接続導体２０ａから接続導体２０ｃに跨るように設けるものは、導体１０ｃが長いものが用いられた熱電素子１０Ｓとして配置されている。

図６は端子Ａ側から端子Ｂ側に向けて電流Ｉを流したときの各熱電素子群１１、１２、１３に流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の経路を矢印付き破線で示している。これらの電流経路からわかるように、各熱電素子群１１、１２、１３を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、隣接する電流経路で流れる電流の向きと逆方向となるように設定されている。これにより、各熱電素子群１１、１２、１３を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３により発生するノイズは、互いに打ち消し合うように流すことでノイズの発生を抑制している。

また、上記のように熱電素子群１１〜１３は異なる抵抗値Ｒ１〜Ｒ３に設定され、熱電素子群１１が最も小さい抵抗値Ｒ１となっているので、電流Ｉ１が最も大きく、電流Ｉ３が最も小さい。これにより、熱電素子群１１は冷却能力が高くなり、熱電素子群１２、１３と順次冷却能力が低くなる。これは、実装基板２０の中央部に熱電素子群１１が配置されていることで、最も冷却能力が高い部分に設定され、実装基板２０の外周側にいくほど冷却能力が低くなる。

この結果、最も冷却を必要とする対象物を熱電素子群１１の位置すなわち実装基板２０の中央部つまり熱電素子モジュール１の中央部１Ｃと対向する位置に配置することで効率のよい冷却動作を行える。さらに、中央部１Ｃから段階的に冷却能力が低くなるように配置されるので、外周部に向かって温度差が少ない状態で温度分布を形成することができるので、熱効率を良好に保持することができる。また、いずれかがオープン故障した場合でも、能力が低下状態で冷却動作を継続させることができる。

次に、熱電素子モジュール１への通電制御の動作について図７も参照して説明する。熱電素子モジュール１に対する通電制御は、制御回路４により、図７に示す信号処理プログラムに従って適正な制御動作のデューティ設定を行いながらＭＯＳＦＥＴ２を駆動する。これにより、熱電素子モジュール１は、電流Ｉが端子Ａ側から端子Ｂ側に向けて流れ、上面側すなわち導体１０ｃが配置された側が吸熱状態、実装基板２０側が放熱状態となるので、冷却対象となる半導体素子などの側を吸熱状態の面が対向するように配置することで冷却動作を行うことができる。

制御回路４は、まずステップＳ１で、駆動信号を取得する。取得した駆動信号がオン動作の駆動信号でない場合には、制御回路４は、ステップＳ２でＮＯと判断してステップＳ１、Ｓ２を繰り返し実施して待機する。制御回路４は、ステップＳ１でオン動作の駆動信号を取得すると、ステップＳ２でＹＥＳと判断してステップＳ３に進む。

制御回路４は、ステップＳ３で、端子Ｂの電圧Ｖｏを取得する。電圧Ｖｏが検出できると、電流検出用の抵抗３に流れる電流Ｉを算出することができる。この電流Ｉは、熱電素子モジュール１に流れる電流であるから、これによって熱電素子モジュール１に対する通電状態が正常であるか否かを判定することができる。

すなわち、熱電素子モジュール１は、前述のように３個の熱電素子群１１〜１３を並列に接続したものであるから、一定の合成抵抗値を有し、電源電圧ＶＤが一定であるから、検出される電流値Ｉは一定となり、検出される電圧Ｖｏも一定の値となるはずである。したがって、検出電圧Ｖｏが一定レベルである場合には正常状態であることが判定できる。

これに対して、熱電素子モジュール１の熱電素子群１１〜１３のうち、いずれかのものがオープン故障を発生していると、合成抵抗値が変化するため検出電圧Ｖｏが変化する。この場合において、３個の熱電素子群１１〜１３は皆異なる抵抗値Ｒ１〜Ｒ３に設定されているので、どの熱電素子群がオープン故障を起こしたかによって、合成抵抗値が異なり、検出電圧Ｖｏが異なる電圧値となる。

これらの４つの異なる検出電圧Ｖｏの値を識別する閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３を予め設定しておくことで、制御回路４は、正常状態あるいはオープン故障の熱電素子群１１〜１３のいずれかを判定することができる。この場合、閾値電圧Ｖｔｈ１が最も小さく、閾値電圧Ｖｔｈ３が最も大きい電圧値に設定されている。また、以下の制御では、制御回路４によるＭＯＳＦＥＴ２の駆動制御におけるデューティを、正常状態でＸ％、オープン故障の発生時にＸ１％、Ｘ２％、Ｘ３％と切り替え制御を行う。デューティの大小関係は、Ｘ＜Ｘ３＜Ｘ２＜Ｘ１となるように設定している。

制御回路４は、ステップＳ４で、検出電圧Ｖｏの値が閾値電圧Ｖｔｈ３より小さいか否かを判断する。制御回路４は、ステップＳ４でＮＯの場合すなわち検出電圧Ｖｏが最も大きい閾値電圧Ｖｔｈ３以上である場合には、正常状態であるとしてステップＳ５に進んで通常制御を実施あるいは継続する。通常制御では、制御回路４は、デューティ（duty）をＸ％に設定している。

また、制御回路４は、ステップＳ４でＹＥＳと判断したときには、３個の熱電素子群１１〜１３のいずれかがオープン故障を起こしていることが判定できるので、ステップＳ６に進んで故障検出の判定をする。この後、制御回路４は、３個の熱電素子群１１〜１３のうちどの熱電素子群がオープン故障を起こしているかを判定する。

制御回路４は、ステップＳ７で、検出電圧Ｖｏの値が閾値電圧Ｖｔｈ２より小さいか否かを判断する。制御回路４は、ステップＳ７でＮＯの場合すなわち検出電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｔｈ３よりも小さく、Ｖｔｈ２以上である場合には、ステップＳ８に進んで熱電素子群１３の故障を判定する。この場合には、制御回路４は、ステップＳ９で、デューティ（duty）をＸ３％に設定している。

また、制御回路４は、ステップＳ７で、ＹＥＳと判断した場合すなわち検出電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、ステップＳ１０に進む。制御回路４は、ステップＳ１０で、検出電圧Ｖｏの値が閾値電圧Ｖｔｈ１より小さいか否かを判断する。制御回路４は、ステップＳ１０でＮＯの場合すなわち検出電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さく、Ｖｔｈ１以上である場合には、ステップＳ１１に進んで熱電素子群１２の故障を判定する。この場合には、制御回路４は、ステップＳ１２で、デューティ（duty）をＸ２％に設定している。

そして、制御回路４は、ステップＳ１０で、ＹＥＳと判断した場合すなわち検出電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい場合には、ステップＳ１３に進む。制御回路４は、ステップＳ１０でＹＥＳの場合すなわち検出電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合には、ステップＳ１３に進んで熱電素子群１１の故障を判定する。この場合には、制御回路４は、ステップＳ１４で、デューティ（duty）をＸ１％に設定している。

以上により、制御回路４は、ステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１４のいずれかを経てプログラムを終了するので、正常状態あるいはいずれかの故障状態に対応してＭＯＳＦＥＴ２を適切なデューティ比で駆動制御することができる。また、制御回路４は、上記の信号処理プログラムを繰り返し実行することで、常に熱電素子モジュール１の動作状態を判定して適切に駆動制御を継続することができる。そして、３個の熱電素子群１１〜１３のいずれかがオープン故障を起こした場合でも、冷却運転の継続をすることができる。

次に、上記構成における検出電圧Ｖｏと閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３の関係について説明する。ここで、電流検出用の抵抗３の抵抗値をＲｏ、使用中の熱電素子モジュール１の抵抗値をＲｘとする。

検出電圧Ｖｏ（Ｒｘ）を、熱電素子モジュール１の抵抗値Ｒｘのときの電圧であるとすると、抵抗値Ｒｘと抵抗値Ｒｏの直列抵抗に電源電圧ＶＤが印加された状態で、抵抗値Ｒｏの電圧である、検出電圧Ｖｏは次式（１）のように示すことができる。
Ｖｏ（Ｒｘ）＝ＶＤ・Ｒｏ／（Ｒｘ＋Ｒｏ）
＝ＶＤ／（１＋（Ｒｘ／Ｒｏ）） …（１）
式（１）中の抵抗値Ｒｘの値が小さい時ほど、検出電圧Ｖｏの値が大きくなる。

次に、熱電素子モジュール１の抵抗値Ｒｘについて、個別に求めてみる。
すべての熱電素子群１１〜１３が正常に動作している場合には、抵抗値Ｒ１〜Ｒ３が並列に接続された状態であるから、この時の抵抗値ＲｘをＲ（Ｔ）とすると、次式（２）のようになる。また、熱電素子群１１がオープン故障の場合は熱電素子群１２、１３の並列抵抗であるから、このときの抵抗値ＲｘをＲ（１）とすると、次式（３）のようになる。同様に、熱電素子群１２、１３がオープン故障の場合の抵抗値ＲｘをＲ（２）、Ｒ（３）とすると、次式（４）、（５）のようになる。

Ｒ（Ｔ）＝Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１・Ｒ２＋Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ３・Ｒ１） …（２）
Ｒ（１）＝Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３） …（３）
Ｒ（２）＝Ｒ１・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３） …（４）
Ｒ（３）＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） …（５）

３つの熱電素子群１１〜１３の抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は異なる値に設定されおり、その大小関係は、次式（６）のように設定されている。
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３ …（６）

上記式（６）の大小関係を考慮して式（２）〜（５）に示される抵抗値Ｒ（Ｔ）、Ｔ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）の大小関係を求めると、次式（７）の関係が得られる。
Ｒ（１）＞Ｒ（２）＞Ｒ（３）＞Ｒ（Ｔ） …（７）

この結果、式（７）の関係を式（１）の式に当てはめると、オープン故障した熱電素子群１１〜１３によって抵抗値Ｒ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）が上記の式のように大小関係があるので、次式（８）の関係を得ることができる。
Ｖｏ（Ｒ（Ｔ））＞Ｖｏ（Ｒ（３））＞Ｖｏ（Ｒ（２））＞Ｖｏ（Ｒ（１））…（８）

したがって、上記の式（８）の関係となる検出電圧Ｖｏを識別するための閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３を次の（９）〜（１１）ように設定することで、前述した信号処理プログラムにおける故障判定の閾値電圧を設定することができる。

Ｖｔｈ３：Ｖｏ（Ｒ（Ｔ））＞Ｖｔｈ３＞Ｖｏ（Ｒ（３）） …（９）
Ｖｔｈ２：Ｖｏ（Ｒ（３））＞Ｖｔｈ２＞Ｖｏ（Ｒ（２）） …（１０）
Ｖｔｈ１：Ｖｏ（Ｒ（２））＞Ｖｔｈ１＞Ｖｏ（Ｒ（１）） …（１１）

また、前述したデューティＸ％、Ｘ１％、Ｘ２％、Ｘ３％の具体的な値としては、例えば、次のように設定することができる。
Ｘ％＝５０％
Ｘ３％＝５５％
Ｘ２％＝７０％
Ｘ１％＝８５％

なお、このデューティは一例であり、大小関係の条件は保持されるが、熱電素子１０の接続個数や抵抗値あるいは駆動条件が異なれば異なる値に設定されるべきものである。
また、熱電素子モジュール１が正常状態から故障が発生する場合には、複数の熱電素子群が同時にオープン故障することは稀であるから、図７に示す制御により目的を達成することができる。しかし、故障が発生した後に、熱電素子モジュール１を駆動制御の継続を行う状態で、さらなるオープン故障が発生することを考慮して、２個の熱電素子群のオープン故障時の判定をすることができるように閾値電圧を設定することもできる。

このような本実施形態によれば、熱電素子モジュール１として、熱電素子１０を異なる個数直列接続した熱電素子群１１〜１３を並列接続する構成としたので、熱電素子群１１〜１３のうちのいずれかがオープン故障した場合でも、冷却能力を失うことなく継続的に冷却動作を行える。また、熱電素子群１１〜１３が異なる抵抗値Ｒ１〜Ｒ３となるように構成していることで、検出電圧Ｖｏから熱電素子群１１〜１３のうちのオープン故障したものを特定することができる。

この場合、熱電素子モジュール１の抵抗値Ｒｘの変化に基づいて、オープン故障の検出や、オープン故障の熱電素子群を特定でき、さらに、故障したものに対応してデューティを変更設定することで、故障発生後も冷却能力を維持することができる。

そして、熱電素子モジュール１を端子Ａ、Ｂの２端子だけ設ける構成としながら、オープン故障時の継続冷却動作やオープン故障の熱電素子群の特定をすることができるので、必要最小限の端子数で、配線や実装を容易にすることができる。

熱電素子モジュール１の構成として、熱電素子１０の個数が少ない熱電素子群１１を実装基板２０の中央部すなわち熱電素子モジュール１の中央部１Ｃに配置し、外周側に熱電素子群１３を配置するので、中央部１Ｃと外周部で吸熱能力に差を持たせることができ、冷却対象となる電子部品の発熱の分布を補償することができ、さらに、中央部に発熱量の多い電子部品を配置することで熱交換効率を高めることができる。

また、熱電素子群１１〜１３の電流経路を、隣接するもの同士が逆方向となるように配置しているので、ノイズの影響を抑制することができる。そして、熱電素子群１１〜１３を中央部１Ｃから外周部にかけて同心状に配置するので、オープン故障時に吸熱部分の温度ムラの発生を低減することができる。

（第２実施形態）
図８および図９は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、熱電素子モジュール１ａとして、図８に示すような配置状態のものを設けている。第２実施形態では、熱電素子モジュール１ａは、熱電素子群１１ａを中央部１Ｃに配置し、その外周側に熱電素子群１２ａ、熱電素子群１３ａを配置している。

また、熱電素子モジュール１ａは、図８に示すように、実装基板３０上に３個の熱電素子群１１ａ、１２ａ、１３ａが配置される。熱電素子群１１ａ、１２ａ、１３ａは、それぞれ熱電素子１０を４個、８個、１２個を直列接続したものを採用している。熱電素子群１１ａ〜１３ａは、抵抗値Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａである。この場合、抵抗値Ｒ２ａ、Ｒ３ａは、それぞれ抵抗値Ｒ１ａの２倍、３倍となっている。

また、図９に示しているように、熱電素子群１１ａは矩形状をなし、且つ熱電素子モジュール１ａの中央部１ａＣに配置している。熱電素子群１２ａは、熱電素子群１１ａの一方側（左側）に沿ってＬ字状に折れ曲がるように折り返し配置している。熱電素子群１３ａは、熱電素子群１１ａの他方側（右側）と熱電素子群１２ａの一部に沿うようにＬ字状に折れ曲がるように折り返し配置している。

この構成では、熱電素子群１２ａ、１３ａは熱電素子群１１ａを包囲する同心状には配置されていないが、外周側に位置するように配置されている。また、端子Ａから電流を端子Ｂに向けて流すと、各熱電素子群１１ａ〜１３ａに流れる電流の経路は、図９に示すように、隣接する電流経路同士は電流が逆方向に流れるように設定されている。これにより、ノイズの発生を抑制することができる。

このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、この実施形態では、第１実施形態における熱電素子群１１〜１３の同心状配置による効果は直接得られないが、冷却能力が高い熱電素子群１１ａに対して２つの熱電素子群１２ａ、１３ａがやはり包囲するように配置されているので、第１実施形態に近い効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図１０は第３実施形態を示すもので、第１実施形態で示した熱電素子モジュール１を冷却対象となる電子部品を有する電子制御装置に対して実装した場合の例である。

電子制御装置４０は、放熱材料からなる矩形容器状をなす筐体４１内に、回路基板４２を収容した構成である。回路基板４２の表面には電子部品４３などがリード線４３ａにより電気的に接続された状態に実装されている。

電子部品４３は動作時に発熱する対象物で、冷却をするために熱電子モジュール１の吸熱側の面１Ｓの中央部１Ｃにおいて電子部品４３と対向、放熱側の面１Ｒは筐体４１側と対向するように配置される。熱電子モジュール１のリード線２１、２２は回路基板４２に電気的に接続されている。電子部品４３と熱電素子モジュール１との間、筐体４１と熱電素子モジュール１のとの間は、隙間が発生しないように熱伝導を良好にするシリコン樹脂などの熱伝導部材４４が充填されている。

このような構成を採用することで、電子部品４３から発生する熱を熱電素子モジュール１の吸熱側の面１Ｓにより吸熱して、効率良く筐体４１側に移動させることが可能となり、発熱による電子部品４３の能力低下を防ぐことができる。

（第４実施形態）
図１１は第４実施形態を示すもので、以下、第３実施形態と異なる部分について説明する。第３実施形態では、熱電素子モジュール１を冷却対象となる電子部品に対向するように配置したのに対して、この実施形態では電子部品を直接冷却するのではなく、電子部品を搭載した回路基板を冷却する構成である。

電子制御装置５０は、放熱材料からなる矩形容器状をなす筐体５１内に、回路基板５２を収容した構成である。この実施形態では、回路基板５２は、図示しない電子部品が実装面５２ａに配置され、電子部品による発熱が実装した面５２ａとは反対側の面５２ｂに伝わって発熱部位５２Ｃを有する。

回路基板５２の発熱側の面５２ｂと対向するように筐体５１内に熱電素子モジュール１が配置されている。熱電子モジュール１は吸熱側の面１Ｓの中央部１Ｃが回路基板５２の最も発熱する部位５２Ｃに対向するように配置される。熱電子モジュール１のリード線２１、２２は回路基板５２に電気的に接続されている。回路基板５２と熱電素子モジュール１との間、筐体５１と熱電素子モジュール１のとの間は熱伝導を良好にするシリコン樹脂などの熱伝導部材５３が充填されている。

このような構成を採用することで、回路基板５２から発生する熱を熱電素子モジュール１の吸熱側の面１Ｓにより吸熱して、効率良く筐体５１側に移動させることが可能となり、発熱による回路基板５２に実装された電子部品の能力低下を防ぐことができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、熱電素子モジュール１、１ａとして、３個の熱電素子群１１〜１３、１１ａ〜１３ａを備えた場合を示したが、これに限らず、４個以上の熱電素子群を並列に設ける構成とすることもできる。

熱電素子モジュールは、異なる抵抗値の熱電素子群を並列に接続する構成であれば、上記各実施形態の構成以外に種々の構成を採用できる。例えば、各熱電素子群の熱電素子の接続個数を変えて抵抗値を異なる値に設定することができる。また、熱電素子群の配置パターンを異なるパターンに設定することができる。

さらに、ノイズの影響を考慮する必要がなければ、必ずしも複数の熱電素子群の電流経路が隣接するもの同士で逆方向に設定される必要はなく、種々の配置パターンに適用することができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１、１ａは熱電素子モジュール、２はｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ、３は電流検出用の抵抗、４は制御回路、５は制御部、６は検出部、１０は熱電素子、１０ａはｐ型半導体、１０ｂはｎ型半導体、１０ｃは導体、１１〜１３、１１ａ〜１３ａは熱電素子群、２０、３０は実装基板、２０ａ〜２０ｃ、３０ａ〜３０ｃは接続導体、２１、２２、３１、３２はリード線、４０、５０は電子制御装置、４１、５１は筐体、４２、５２は回路基板、４３は電子部品、４４、５３は熱伝導部材、Ａ、Ｂは端子（電源入力端子）である。

Claims

ｐ型半導体およびｎ型半導体を対とした熱電素子（１０）をそれぞれ異なる個数で複数個直列接続した複数の熱電素子群（１１、１２、１３、１１ａ、１２ａ、１３ａ）を備え、前記複数の熱電素子群を並列接続してなる熱電素子モジュール（１、１ａ）と、
前記熱電素子モジュールに駆動電源を供給して動作制御を行う制御回路（４）とを備えた電子制御装置。
前記熱電素子モジュールは、２つの電源入力端子（Ａ、Ｂ）を備え、前記複数の熱電素子群を並列接続したものが前記２つの電源入力端子の間に接続される請求項１に記載の電子制御装置。
前記熱電素子モジュールは、前記熱電素子の個数が少ない熱電素子群（１１、１１ａ）が中央に配置され、前記熱電素子の個数が多い熱電素子群（１２、１３、１２ａ、１３ａ）が外側に配置される請求項１または２に記載の電子制御装置。
前記熱電素子モジュール（１）は、前記熱電素子の個数が多い熱電素子群（１２、１３）が前記熱電素子の個数が少ない熱電素子群（１１）の周囲に配置される請求項３に記載の電子制御装置。
前記熱電素子モジュールは、前記複数の熱電素子群に流す電流の経路が、前記熱電素子モジュールの中心位置（１Ｃ、１ａＣ）に対して同心状に包囲する形状に設定されるとともに、隣接する経路同士の電流の向きが反対になるように、前記複数の熱電素子群が配置される請求項３または４に記載の電子制御装置。
前記制御回路は、前記熱電素子モジュールの前記電源入力端子間の抵抗値を検出する検出部（６）を備え、前記検出部により検出される抵抗値から前記複数の熱電素子群のいずれかのオープン故障を判定し、オープン故障のない前記熱電素子群に対する動作制御を行う請求項１から５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
放熱材料からなる筐体（４１、５１）と、
前記筐体内に収容され発熱する回路基板（４２、５２）とを備え、
前記熱電素子モジュール（１、１ａ）は、前記筐体内面と前記回路基板に実装された電子部品（４３）との間、もしくは前記筐体内面と前記回路基板との間の少なくとも一方に熱伝導部材（４４、５３）を介して配置される請求項１から６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
放熱材料からなる前記筐体と、
前記筐体内に収容され発熱する前記回路基板とを備え、
前記熱電素子モジュールは、前記筐体内面と前記回路基板に実装された前記電子部品との間、もしくは前記筐体内面と前記回路基板との間の少なくとも一方に前記熱伝導部材を介して配置され、最も発熱量が多い部位に前記熱電素子の個数が少ない熱電素子群（１１、１１ａ）が対向するように配置される請求項３から５または請求項３から５を引用する請求項６のいずれか一項に記載の電子制御装置。