JP2022134365A

JP2022134365A - Energization control device

Info

Publication number: JP2022134365A
Application number: JP2021033445A
Authority: JP
Inventors: 博照加藤; Hiroteru Kato
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-09-15

Abstract

To provide an energization control device that reduces the number of components and suppresses deflection and vibration that occur in a control board.SOLUTION: An energization control device 1 that controls energization between a power source and a load includes a support portion 2, a pair of power modules 3A and 3B that are supported by the support portion 2 and that perform energization and cutoff between the power source and the load, and a control board 5 on which a control unit 5a that controls the power modules 3A and 3B is mounted, and each of the power modules 3A and 3B includes a module body 30 having a relay circuit, and a frame portion 31 that surrounds the module body 30 and is supported by the support portion 2. The frame portion 31 is provided with a mounting surface 36a that supports the control board 5 while being spaced above the module body 30.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、通電制御装置に関する。 The present invention relates to an energization control device.

従来、車両には、バッテリ等の電源と、電源から電力の供給を受ける多種多様な電子機器が搭載されている。この電源と電子機器との間には、リレー等の電気部品が集約されて構成された電気接続箱が設置されている（例えば、特許文献１、２参照。）。 Conventionally, a vehicle is equipped with a power source such as a battery and various electronic devices that receive power from the power source. Between the power source and the electronic device, an electrical connection box configured by integrating electrical components such as relays is installed (see Patent Documents 1 and 2, for example).

特許文献１には、電源と電子機器との間の電気的な経路を形成する一対のバスバと、バスバ間の通電及び遮断を行う遮断部と、遮断部を制御する制御基板と、を箱状のカバー内に収容して構成された電気接続箱が開示されている。 Patent Document 1 discloses a box-like structure including a pair of busbars forming an electrical path between a power source and an electronic device, a breaker for conducting and breaking current between the busbars, and a control board for controlling the breaker. An electrical junction box is disclosed which is constructed and housed within the cover of the .

特許文献２には、平面視略矩形の放熱器と、放熱器の上面に配置される半導体モジュールと、半導体モジュールを制御する制御基板と、放熱器の上面の４隅に立設されるスペーサと、を備える電気接続箱が開示されている。この電気接続箱では、半導体モジュールの上方に積層的に配置された制御基板は、スペーサを介して放熱器に固定されている。 Patent Document 2 discloses a heat sink that is substantially rectangular in plan view, a semiconductor module arranged on the top surface of the heat sink, a control board that controls the semiconductor module, and spacers erected at four corners of the top surface of the heat sink. , is disclosed. In this electric connection box, the control substrates arranged in layers above the semiconductor modules are fixed to the radiator via spacers.

特開２０１６－２２０２７６号公報JP 2016-220276 A 特開２０１７－１１８６７２号公報JP 2017-118672 A

しかしながら、特許文献１に記載の電気接続箱では、略同一平面上に、バスバ、遮断部及び制御基板が配設されている。このため、バスバ、遮断部等の部品を積層的に配置した場合に比べて電気接続箱の平面方向の寸法が大きくなりやすい。一方、特許文献２の電気接続箱では、半導体モジュールの上方に制御基板が積層的に配置されている。このため、電気接続箱の平面方向の寸法が大きくなるのを抑制することができる。しかしながら、制御基板と放熱器の固定にはスペーサが必要であることから、電気接続箱の部品点数が増加する。さらに、スペーサは、放熱器の上面の４隅に設けられているのみなので、４隅で支持される制御基板に撓みや振動が生じやすくなり、制御基板上の電気部品などに不具合が発生する可能性がある。 However, in the electric connection box described in Patent Document 1, the busbar, the cutoff section, and the control board are arranged substantially on the same plane. For this reason, the dimension of the electric connection box in the plane direction tends to be larger than when parts such as busbars and interrupters are arranged in layers. On the other hand, in the electric connection box of Patent Document 2, the control substrate is arranged in a layered manner above the semiconductor module. For this reason, it is possible to suppress an increase in the dimension of the electric connection box in the plane direction. However, since a spacer is required to fix the control board and the radiator, the number of parts of the electric connection box increases. Furthermore, since the spacers are only provided at the four corners of the top surface of the heat sink, the control board supported at the four corners is likely to flex and vibrate, which can cause problems with the electrical components on the control board. have a nature.

本発明は、部品点数を低減し、制御基板に生じる撓みや振動を抑制する通電制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an energization control device that reduces the number of parts and suppresses deflection and vibration that occur in a control board.

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、電源と負荷との間の通電を制御する通電制御装置であって、支持部と、前記支持部に支持され、前記電源と前記負荷との間の通電及び遮断を行う一対のパワーモジュールと、前記パワーモジュールを制御する制御部が実装される制御基板と、を備え、前記パワーモジュールは、リレー回路を有するモジュール本体と、該モジュール本体を囲んで前記支持部に支持される枠部と、を備え、前記枠部には、前記モジュール本体の上方に離隔した状態で前記制御基板を支持する載置面が設けられていることを特徴とする通電制御装置である。 In order to solve the above problems and achieve the object, the invention recited in claim 1 is an energization control device for controlling energization between a power source and a load, comprising: a support portion; , a pair of power modules for conducting and interrupting between the power source and the load, and a control board on which a control unit for controlling the power modules is mounted, the power modules having relay circuits. A main body and a frame portion that surrounds the module main body and is supported by the support portion are provided, and the frame portion is provided with a mounting surface that supports the control board while being separated from the module main body. It is an energization control device characterized by being

本発明によれば、部品点数を低減し、制御基板に生じる撓みや振動を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of parts and suppress bending and vibration occurring in the control board.

本発明の一実施の形態に係る通電制御装置を示す斜視図。1 is a perspective view showing an energization control device according to an embodiment of the present invention; FIG. 制御基板を取り外した状態の通電制御装置を示す斜視図。The perspective view which shows the energization control apparatus of the state which removed the control board. パワーモジュールの枠部を示す斜視図。The perspective view which shows the frame part of a power module. 前記通電制御装置の載置面の要部拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of a principal part of a mounting surface of the energization control device; 前記通電制御装置を示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the energization control device;

以下、本発明の第１実施形態を図１～５に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る通電制御装置を示す斜視図である。図２は、制御基板を取り外した状態の通電制御装置を示す斜視図である。図３は、パワーモジュールの枠部を示す斜視図である。図４は、前記通電制御装置の載置面の要部拡大図である。図５は、前記通電制御装置を示す分解斜視図である。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing an energization control device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the energization control device with the control board removed. FIG. 3 is a perspective view showing a frame portion of the power module. FIG. 4 is an enlarged view of a main portion of the mounting surface of the energization control device. FIG. 5 is an exploded perspective view showing the energization control device.

本実施形態に係る通電制御装置１は、電源と負荷との間の通電を制御するものである。通電制御装置１は、支持部２と、支持部２に支持され不図示の電源と負荷との間の通電及び遮断を行うパワーモジュール３と、パワーモジュール３の両端に接続されるバスバ４と、パワーモジュール３を制御する制御部５ａが実装される制御基板５と、を備えている。また、通電制御装置１は、複数本の螺子６を有している。各螺子６は、絶縁性の樹脂から構成されている。パワーモジュール３、バスバ４は、各螺子６により、支持部２に固定されている。 An energization control device 1 according to this embodiment controls energization between a power source and a load. The energization control device 1 includes a support portion 2, a power module 3 that is supported by the support portion 2 and performs energization and interruption between a power source and a load (not shown), bus bars 4 connected to both ends of the power module 3, A control board 5 on which a control unit 5a for controlling the power module 3 is mounted. The energization control device 1 also has a plurality of screws 6 . Each screw 6 is made of insulating resin. The power module 3 and the busbar 4 are fixed to the support portion 2 with screws 6 .

なお、図面において、矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚは、互いに直交する方向であり、本実施形態では、制御基板５の面延在方向を矢印ＸＹで示し、矢印Ｘを「左右方向Ｘ」と記し、矢印Ｙを「前後方向Ｙ」と記す場合がある。そして、前後方向Ｙのうち前側を電源側とし、後側を負荷側とすることがある。また、左右方向Ｘのうち、向かって左側を右側又は正極側とし、向かって右側を左側又は負極側とすることがある。また、制御基板５の板厚方向を矢印Ｚで示し、「上下方向Ｚ」と記す場合がある。 In the drawings, arrow X, arrow Y, and arrow Z are directions perpendicular to each other. , and the arrow Y may be referred to as "front-rear direction Y". In some cases, the front side of the front-rear direction Y may be the power supply side, and the rear side may be the load side. In addition, in the left-right direction X, the left side may be the right side or the positive electrode side, and the right side may be the left side or the negative electrode side. Also, the thickness direction of the control board 5 is indicated by an arrow Z, and is sometimes referred to as "vertical direction Z".

支持部２は、通電制御装置１の底部を構成する部材である。図１に示すように、支持部２は、ヒートシンク２０と、ヒートシンク２０の上面に設置される樹脂枠２１と、で構成されている。ヒートシンク２０は、熱抵抗が小さい金属材料（例えば、アルミニウム合金）を用いて形成されている。このヒートシンク２０は、平面視で矩形板状となるヒートシンク本体２０ａ（平板状本体）と、ヒートシンク本体２０ａの下方に板状に突出して設けられた複数のフィン部２０ｂと、を有している。 The support portion 2 is a member forming the bottom portion of the energization control device 1 . As shown in FIG. 1 , the support portion 2 includes a heat sink 20 and a resin frame 21 placed on the upper surface of the heat sink 20 . The heat sink 20 is formed using a metal material (for example, an aluminum alloy) with low thermal resistance. The heat sink 20 has a heat sink main body 20a (flat plate-like main body) having a rectangular plate shape in a plan view, and a plurality of plate-like fin portions 20b protruding below the heat sink main body 20a.

樹脂枠２１は、ヒートシンク本体２０ａの上面に設置される部材である。この樹脂枠２１は、ヒートシンク本体２０ａの上面にパワーモジュール３と、バスバ４の配置スペースを画定する。樹脂枠２１は、絶縁性の熱伝導部材を用いて形成されている。図２に示すように、樹脂枠２１は、一対のバスバ配置板２１ａ、２１ｂと、仕切板２１ｃと、連結板２１ｄと、を有して構成されている。バスバ配置板２１ａは、ヒートシンク本体２０ａの上面前端部に配置され、バスバ配置板２１ｂは、ヒートシンク本体２０ａの上面後端部に配置されている。これによりバスバ配置板２１ａ、２１ｂは、一対となっている。一対のバスバ配置板２１ａ、２１ｂは、各々が左右方向Ｘに延びている。仕切板２１ｃは、一対のバスバ配置板２１ａ、２１ｂの左右方向Ｘの両端部及び中央部から立ち上がっている。連結板２１ｄは、一対のバスバ配置板２１ａ、２１ｂの左右方向Ｘの中央部どうしを結んでいる。連結板２１ｄは、ヒートシンク本体２０ａの左右方向Ｘにおける中心線上に配置されている。 The resin frame 21 is a member installed on the upper surface of the heat sink main body 20a. The resin frame 21 defines a space for arranging the power module 3 and the bus bar 4 on the upper surface of the heat sink main body 20a. The resin frame 21 is formed using an insulating heat-conducting member. As shown in FIG. 2, the resin frame 21 includes a pair of busbar arrangement plates 21a and 21b, a partition plate 21c, and a connection plate 21d. The busbar arrangement plate 21a is arranged at the front end portion of the upper surface of the heat sink main body 20a, and the busbar arrangement plate 21b is arranged at the rear end portion of the upper surface of the heat sink main body 20a. As a result, the busbar arrangement plates 21a and 21b form a pair. Each of the pair of busbar arrangement plates 21a and 21b extends in the left-right direction X. As shown in FIG. The partition plate 21c rises from both end portions in the left-right direction X and the center portion of the pair of busbar arrangement plates 21a and 21b. The connecting plate 21d connects the central portions in the left-right direction X of the pair of busbar arrangement plates 21a and 21b. 21 d of connection plates are arrange|positioned on the centerline in the left-right direction X of the heat sink main body 20a.

パワーモジュール３は、電源と負荷との間の電気的な経路（電気回路）の通電又は遮断を行うものである。正極側及び負極側それぞれの電気回路の通電遮断を行うため、本実施形態の通電制御装置１には、正極側のパワーモジュール３Ａと、負極側のパワーモジュール３Ｂとで、２つ（一対）のパワーモジュール３Ａ、３Ｂが搭載されている。一対のパワーモジュール３Ａ、３Ｂは、ヒートシンク本体２０ａ上面に、樹脂枠２１の連結板２１ｄを挟んで左右方向Ｘに隣接している。正極側のパワーモジュール３Ａと、負極側のパワーモジュール３Ｂとは、互いに略同様の構成を有しており、ヒートシンク本体２０ａの左右方向Ｘの中心部を通る中心線を基準に左右対称となるように形成されている。
本実施形態では、主に正極側のパワーモジュール３Ａについて説明し、負極側のパワーモジュール３Ｂについては、同様の構成に同じ符号を付してその説明を省略又は簡略する。 The power module 3 energizes or cuts off an electrical path (electric circuit) between the power source and the load. In order to cut off the energization of the electric circuits on the positive electrode side and the negative electrode side, the energization control device 1 of the present embodiment includes two (a pair of) power modules 3A on the positive electrode side and power modules 3B on the negative electrode side. Power modules 3A and 3B are mounted. The pair of power modules 3A and 3B are adjacent in the left-right direction X on the upper surface of the heat sink body 20a with the connecting plate 21d of the resin frame 21 interposed therebetween. The power module 3A on the positive electrode side and the power module 3B on the negative electrode side have substantially the same configuration, and are symmetrical with respect to a center line passing through the center of the heat sink main body 20a in the left-right direction X. is formed in
In this embodiment, the power module 3A on the positive electrode side will be mainly described, and the power module 3B on the negative electrode side will be described with the same reference numerals attached to the same configuration, and the description thereof will be omitted or simplified.

パワーモジュール３Ａは、連結板２１ｄの右側に配置されている。パワーモジュール３Ａは、半導体リレー（例えば、ｎ型のＭＯＳＦＥＴ）をモジュール化して構成されたものである。パワーモジュール３Ａは、扁平な直方体状に形成されるモジュール本体３０と、モジュール本体３０を囲んで支持部２に支持される枠部３１と、ソース端子３２、ドレイン端子３３、及びゲート端子３４（制御端子）と、で構成されている。 The power module 3A is arranged on the right side of the connecting plate 21d. The power module 3A is configured by modularizing a semiconductor relay (for example, an n-type MOSFET). The power module 3A includes a module main body 30 formed in a flat rectangular parallelepiped shape, a frame portion 31 surrounding the module main body 30 and supported by the support portion 2, a source terminal 32, a drain terminal 33, and a gate terminal 34 (control terminal 34). terminal) and

モジュール本体３０は、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓｉｃ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）等の半導体素子で構成されたリレー回路を有している。なお、リレー回路は、半導体素子で構成されたものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。パワーモジュール３Ａは、半導体リレーに代えて機械式リレーを有して構成されていてもよい。このモジュール本体３０は、枠部３１に嵌め込まれている。枠部３１は、絶縁性の樹脂で形成されている。図３に示すように、枠部３１は、側壁３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによって平面視の外形が長方形の枠状に形成されている。枠部３１は、右側の側壁３１ｄの端縁がヒートシンク本体２０ａの右側の端縁に沿うように配置されている。前側の側壁３１ａの上面における後端側には、凹み３１ａ１が形成されている。後側の側壁３１ｃの上面における前端側には、凹み３１ｃ１が形成されている。右側の側壁３１ｄの上面における枠部３１内方側（左側）には、凹み３１ｄ１が形成されている。 The module main body 30 has a relay circuit composed of semiconductor elements such as Si (silicon), SiC (silicon carbide), and GaN (gallium nitride). Although the relay circuit is made up of semiconductor elements, the present invention is not limited to this. The power module 3A may be configured with a mechanical relay instead of the semiconductor relay. This module main body 30 is fitted in the frame portion 31 . The frame portion 31 is made of insulating resin. As shown in FIG. 3, the frame portion 31 is formed into a rectangular frame shape in plan view by side walls 31a, 31b, 31c, and 31d. The frame portion 31 is arranged such that the edge of the right side wall 31d is along the right edge of the heat sink main body 20a. A recess 31a1 is formed on the rear end side of the upper surface of the front side wall 31a. A recess 31c1 is formed on the front end side of the upper surface of the rear side wall 31c. A recess 31d1 is formed on the inner side (left side) of the frame portion 31 on the upper surface of the right side wall 31d.

また、枠部３１には、側壁３１ｄの上面における枠部３１外方側の縁部から上方に延びる延長壁部３５と、延長壁部３５の内側の面と側壁３１ｄの上面との間に形成される段部３６と、段部３６の上面を構成する載置面３６ａと、が一体に形成されている。延長壁部３５と、段部３６及び載置面３６ａは、枠部３１と同様に絶縁性の樹脂で形成されている。 Further, the frame portion 31 has an extension wall portion 35 extending upward from the outer edge of the frame portion 31 on the upper surface of the side wall 31d, and is formed between the inner surface of the extension wall portion 35 and the upper surface of the side wall 31d. The stepped portion 36 and the mounting surface 36a forming the upper surface of the stepped portion 36 are integrally formed. The extension wall portion 35, the stepped portion 36, and the mounting surface 36a are made of an insulating resin like the frame portion 31. As shown in FIG.

延長壁部３５は、制御基板５をモジュール本体３０の上方に位置決めする壁であるとともに、本実施形態の通電制御装置１の外壁の一部を構成し、制御基板５を保護する壁である。延長壁部３５の外側の面は、側壁３１ｄの外側の面と同一の面となるように形成されている。段部３６は、制御基板５をモジュール本体３０の上方に離隔するための高さを確保するためのものである。段部３６は、延長壁部３５の内側の面に沿って前後方向Ｙに連続して設けられている。この場合の前後方向Ｙとは、制御基板５を載置面３６ａに載置した際の制御基板５の端縁に沿う方向である。載置面３６ａは、モジュール本体３０の上方に離隔した状態で制御基板５を支持する面である。この載置面３６ａは、段部３６の上面を構成し、延長壁部３５の内側の面から枠部３１の内方に水平に延びている。この載置面３６ａには、制御基板５の右側の端縁が載置されるようになっている。 The extension wall portion 35 is a wall that positions the control board 5 above the module main body 30 , constitutes a part of the outer wall of the energization control device 1 of the present embodiment, and is a wall that protects the control board 5 . The outer surface of the extended wall portion 35 is formed to be flush with the outer surface of the side wall 31d. The step portion 36 is for securing a height for separating the control board 5 above the module main body 30 . The step portion 36 is provided continuously in the front-rear direction Y along the inner surface of the extension wall portion 35 . The front-rear direction Y in this case is the direction along the edge of the control board 5 when the control board 5 is placed on the placement surface 36a. The mounting surface 36 a is a surface that supports the control board 5 while being spaced above the module body 30 . The mounting surface 36 a constitutes the upper surface of the step portion 36 and horizontally extends inward of the frame portion 31 from the inner surface of the extension wall portion 35 . The right edge of the control board 5 is placed on the placement surface 36a.

図２に示すように、ソース端子３２及びドレイン端子３３は、バスバ４と電気的に接続される端子である。ソース端子３２は、側壁３１ａの凹み３１ａ１に露出するように設置されている。ドレイン端子３３は、側壁３１ｃの凹み３１ｃ１に露出するように設置されている。即ち、ソース端子３２及びドレイン端子３３は、枠部３１の上面よりも低い位置に設置されている。なお、本実施形態では凹み３１ａ１にソース端子３２を配置し、凹み３１ｃ１にドレイン端子３３を配置することとしたが、ソース端子３２とドレイン端子３３の配置は逆になっていてもよい。ゲート端子３４は、制御基板５と電気的及び物理的に接続されるピン形状の端子である。ゲート端子３４は、モジュール本体３０の側壁から枠部３１の凹み３１ｄ１に向けて突出する第１突出部３４ａと、第１突出部３４ａの先端部から上方に延びる第２突出部３４ｂと、で構成されている。 As shown in FIG. 2 , the source terminal 32 and the drain terminal 33 are terminals electrically connected to the bus bar 4 . The source terminal 32 is installed so as to be exposed in the recess 31a1 of the side wall 31a. The drain terminal 33 is installed so as to be exposed in the recess 31c1 of the side wall 31c. That is, the source terminal 32 and the drain terminal 33 are installed at positions lower than the upper surface of the frame portion 31 . In this embodiment, the source terminal 32 is arranged in the recess 31a1 and the drain terminal 33 is arranged in the recess 31c1, but the arrangement of the source terminal 32 and the drain terminal 33 may be reversed. The gate terminal 34 is a pin-shaped terminal electrically and physically connected to the control board 5 . The gate terminal 34 is composed of a first projecting portion 34a projecting from the side wall of the module body 30 toward the recess 31d1 of the frame portion 31, and a second projecting portion 34b extending upward from the tip of the first projecting portion 34a. It is

これらのパワーモジュール３Ａ、３Ｂの構成により、パワーモジュール３Ａとパワーモジュール３Ｂの各々における枠部３１には、当該パワーモジュール３Ａ、３Ｂの隣接方向（左右方向Ｘ）外側に載置面３６ａ、３６ａが設けられている。 Due to the configuration of these power modules 3A and 3B, the frame portions 31 of the power modules 3A and 3B each have mounting surfaces 36a and 36a outside in the adjacent direction (horizontal direction X) of the power modules 3A and 3B. is provided.

バスバ４は、電気回路を形成するためのものである。このバスバ４は、例えば、銅合金などの導電性の金属によって、平面視でクランク形状に形成されている。図５に示すように、バスバ４は、矩形板状のバスバ本体４０と、バスバ本体４０の前後方向Ｙの一方側の端縁に平面方向に延出する機器接続部４１と、バスバ本体４０の前後方向Ｙの他方側の端縁に連続するモジュール接続部４２と、を備えている。モジュール接続部４２は、バスバ本体４０の端縁から立ち上がって、バスバ４から離れる方向（前後方向Ｙ）に延びて形成されている。 The busbar 4 is for forming an electric circuit. The bus bar 4 is made of a conductive metal such as a copper alloy, and has a crank shape in a plan view. As shown in FIG. 5, the busbar 4 includes a rectangular plate-shaped busbar main body 40 , a device connection portion 41 extending in the plane direction from one end edge of the busbar main body 40 in the front-rear direction Y, and a busbar main body 40 . and a module connection portion 42 that is continuous with the edge on the other side in the front-rear direction Y. The module connecting portion 42 is formed to rise from the edge of the busbar main body 40 and extend in the direction away from the busbar 4 (the front-rear direction Y).

パワーモジュール３を介して電気回路を形成するため、本実施形態の通電制御装置１には、パワーモジュール３の電源側の端部に接続される電源側のバスバ４Ａと、パワーモジュール３の負荷側の端部に接続される負荷側のバスバ４Ｂとの、一対が、搭載されている。バスバ４Ａは、上記バスバ配置板２１ａを介して支持部２に固定されている。バスバ４Ｂは、上記バスバ配置板２１ｂを介して支持部２に固定されている。なお、本実施形態では、正極側のパワーモジュール３Ａと、負極側のパワーモジュール３Ｂのいずれにも、バスバ４が接続されるため、電源側のバスバ４Ａは合計二つ搭載され、左右方向Ｘに並んでいる。また、負極側のバスバ４Ｂも合計二つ搭載され、左右方向Ｘに並んでいる。 In order to form an electric circuit through the power module 3, the energization control device 1 of the present embodiment includes a power supply side bus bar 4A connected to the power supply side end of the power module 3, and a load side of the power module 3. A pair of load-side bus bars 4B connected to the ends of the load-side busbars 4B are mounted. The busbar 4A is fixed to the support portion 2 via the busbar arrangement plate 21a. The busbar 4B is fixed to the support portion 2 via the busbar arrangement plate 21b. In the present embodiment, the busbars 4 are connected to both the power module 3A on the positive electrode side and the power module 3B on the negative electrode side. Lined up. In addition, a total of two busbars 4B on the negative electrode side are mounted and arranged in the horizontal direction X. As shown in FIG.

バスバ４Ａの機器接続部４１は、不図示の電源に接続される。バスバ４Ｂの機器接続部４１は、不図示の負荷に接続される。バスバ４Ａのモジュール接続部４２は、ソース端子３２及びドレイン端子３３の一方と重なって電気的に接続される。バスバ４Ｂのモジュール接続部４２は、ソース端子３２及びドレイン端子３３の他方と重なって電気的に接続される。 A device connection portion 41 of the busbar 4A is connected to a power supply (not shown). The device connection portion 41 of the busbar 4B is connected to a load (not shown). The module connection portion 42 of the bus bar 4A is electrically connected to overlap with one of the source terminal 32 and the drain terminal 33 . The module connection portion 42 of the bus bar 4B overlaps with the other of the source terminal 32 and the drain terminal 33 and is electrically connected.

制御基板５は、各パワーモジュール３Ａ、３Ｂを制御するための、制御部５ａが実装されるものであり、略長方形板状に形成されている。この制御基板５は、パワーモジュール３の前後方向Ｙの寸法と略同じ寸法になるように、前後方向Ｙの寸法が設定されている。また、制御基板５は、パワーモジュール３Ａの延長壁部３５の内側の面からパワーモジュール３Ｂの延長壁部３５の内側の面までの距離と略同じ寸法になるように、左右方向Ｘの寸法が設定されている。制御基板５は、パワーモジュール３Ａにおける延長壁部３５の内側に右側の縁部が沿うように位置決めされている。また、制御基板５は、パワーモジュール３Ｂにおける延長壁部３５の内側に左側の縁部が沿うように位置決めされている。即ち、制御基板５は、一対のパワーモジュール３Ａ、３Ｂに跨って支持されている。 The control board 5 is mounted with a control section 5a for controlling the power modules 3A and 3B, and is formed in a substantially rectangular plate shape. The dimension in the front-rear direction Y of the control board 5 is set so as to be approximately the same as the dimension in the front-rear direction Y of the power module 3 . In addition, the control board 5 has a dimension in the horizontal direction X so that the distance from the inner surface of the extended wall portion 35 of the power module 3A to the inner surface of the extended wall portion 35 of the power module 3B is substantially the same. is set. The control board 5 is positioned so that the right edge is along the inner side of the extension wall 35 of the power module 3A. Further, the control board 5 is positioned so that the left edge thereof is along the inner side of the extension wall portion 35 of the power module 3B. That is, the control board 5 is supported across the pair of power modules 3A and 3B.

制御基板５は、制御部５ａと、ゲート端子３４を挿通させるスルーホール５ｂ（孔部）と、不図示のプリント配線による回路パターンと、を備えている。制御部５ａには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェイスを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。制御部５ａは、パワーモジュール３を制御する制御信号を出力するように構成されている。スルーホール５ｂは、制御基板５の所要の位置に貫通形成されている。所要の位置とは、制御基板５を載置面３６ａに載置した際にゲート端子３４の第２突出部３４ｂの先端と対向する位置である。このスルーホール５ｂにゲート端子３４が挿通されると、回路パターンを介して制御基板５とゲート端子３４とが電気的及び物理的に接続されるようになっている。 The control board 5 includes a control portion 5a, a through hole 5b (hole portion) through which the gate terminal 34 is inserted, and a circuit pattern of printed wiring (not shown). A microcomputer composed mainly of a CPU, a ROM, a RAM, and an I/O interface can be used as the controller 5a. The controller 5 a is configured to output a control signal for controlling the power module 3 . The through holes 5b are formed through the control board 5 at required positions. The desired position is a position facing the tip of the second protrusion 34b of the gate terminal 34 when the control board 5 is placed on the placement surface 36a. When the gate terminal 34 is inserted through the through hole 5b, the control board 5 and the gate terminal 34 are electrically and physically connected via the circuit pattern.

制御基板５には、外部信号端子（図示なし）が実装されており、この外部信号端子を介して外部装置（ＥＣＵ等）と制御部５ａとの電気的な接続を行うことができるようになっている。この場合、制御部５ａは、当該外部信号端子を介して外部装置と通信を行い、外部装置からの指令に応じて、上述した制御信号を出力するように構成されている。 An external signal terminal (not shown) is mounted on the control board 5, and an electrical connection between an external device (ECU, etc.) and the control unit 5a can be established via this external signal terminal. ing. In this case, the control unit 5a is configured to communicate with an external device via the external signal terminal and output the above-described control signal in response to a command from the external device.

通電制御装置１は、以下の手順で組み立てられる。先ず、ヒートシンク本体２０ａの所定の位置に樹脂枠２１を配置し、パワーモジュール３及びバスバ４の配置スペースを画定する。次に、パワーモジュール３を所定の位置に設置する。次に、バスバ４をバスバ配置板２１ａ、２１ｂに設置する。この際、各バスバ４Ａ、４Ｂの各モジュール接続部４２、４２を各パワーモジュール３Ａ、３Ｂのソース端子３２又はドレイン端子３３に重ねてこれらを螺子６により固定して各パワーモジュール３Ａ、３Ｂと、各バスバ４Ａ、４Ｂを電気的に接続する。また、各バスバ４Ａ、４Ｂの各機器接続部４１、４１を螺子６により、バスバ配置板２１ａ、２１ｂを介して支持部２に固定する。次に、制御基板５を設置する。この際、制御基板５の右側の端縁がパワーモジュール３Ａの延長壁部３５の内側に沿い、且つ、制御基板５の左側の端縁がパワーモジュール３Ｂの延長壁部３５の内側に沿うように位置決めをする。その後スルーホール５ｂにゲート端子３４を挿通させて制御基板５とゲート端子３４を電気的及び物理的に接続する。そして、制御基板５を各載置面３６ａ、３６ａで支持するように載置する。 The energization control device 1 is assembled in the following procedure. First, the resin frame 21 is arranged at a predetermined position of the heat sink main body 20a, and the arrangement space for the power module 3 and the busbar 4 is defined. Next, the power module 3 is installed at a predetermined position. Next, the busbars 4 are installed on the busbar arrangement plates 21a and 21b. At this time, the module connecting portions 42, 42 of the busbars 4A, 4B are overlapped with the source terminals 32 or the drain terminals 33 of the power modules 3A, 3B and fixed by the screws 6 to connect the power modules 3A, 3B, Each bus bar 4A, 4B is electrically connected. Further, the device connection portions 41, 41 of the busbars 4A, 4B are fixed to the support portion 2 with the screws 6 via the busbar arrangement plates 21a, 21b. Next, the control board 5 is installed. At this time, the right edge of the control board 5 is along the inner side of the extended wall portion 35 of the power module 3A, and the left side edge of the control board 5 is along the inner side of the extended wall portion 35 of the power module 3B. positioning. After that, the gate terminals 34 are inserted into the through holes 5b to electrically and physically connect the control board 5 and the gate terminals 34. Next, as shown in FIG. Then, the control board 5 is mounted so as to be supported by the mounting surfaces 36a, 36a.

このような構成の通電制御装置１にあって、制御部５ａは、外部装置からの指令に基づき、パワーモジュール３Ａ、３Ｂのゲート端子３４に制御信号を出力する。これにより、パワーモジュール３Ａ、３Ｂの電気回路の通電及び遮断が切り換えられる。また、制御部５ａ自身がパワーモジュール３Ａ、３Ｂの通電及び遮断を切り換える制御信号を出力してもよい。この際、パワーモジュール３及びバスバ４で発生した熱は、ヒートシンク２０のフィン部２０ｂを介して外部へ逃がされる。 In the energization control device 1 having such a configuration, the control section 5a outputs a control signal to the gate terminals 34 of the power modules 3A and 3B based on a command from an external device. As a result, energization and interruption of the electrical circuits of the power modules 3A and 3B are switched. Alternatively, the control unit 5a itself may output a control signal for switching between energization and cutoff of the power modules 3A and 3B. At this time, the heat generated by the power module 3 and the busbar 4 is released to the outside through the fins 20b of the heat sink 20. As shown in FIG.

上述した実施形態によれば、支持部２と、支持部２に支持され、電源と負荷との間の通電及び遮断を行う一対のパワーモジュール３Ａ、３Ｂと、パワーモジュール３Ａ、３Ｂを制御する制御部５ａが実装される制御基板５と、を備え、パワーモジュール３Ａ、３Ｂは、リレー回路を有するモジュール本体３０と、モジュール本体３０を囲んで支持部２に支持される枠部３１と、を備え、枠部３１には、モジュール本体３０の上方に離隔した状態で制御基板５を支持する載置面３６ａが設けられている。これによれば、パワーモジュール３の載置面３６ａによって、モジュール本体３０の上方に離隔した状態で制御基板５を支持することができるので、制御基板５を支持するためにスペーサ等の特別の部材を用いる必要がない。このため、通電制御装置１の部品点数を低減することができる。制御基板５の支持は、載置面３６ａによってなされるので、スペーサ等の部材で制御基板５の４隅を支持する場合に比べて、制御基板５を安定して支持することができる。このため、制御基板５に生じる撓みや振動を抑制することができる。 According to the above-described embodiment, the supporting portion 2, the pair of power modules 3A and 3B supported by the supporting portion 2 and performing energization and interruption between the power source and the load, and the control for controlling the power modules 3A and 3B The power modules 3A and 3B include a module body 30 having a relay circuit and a frame portion 31 that surrounds the module body 30 and is supported by the support portion 2. The frame portion 31 is provided with a mounting surface 36 a that supports the control board 5 while being spaced above the module body 30 . According to this, the control board 5 can be supported in a spaced apart state above the module main body 30 by the mounting surface 36 a of the power module 3 . need not be used. Therefore, the number of parts of the energization control device 1 can be reduced. Since the control board 5 is supported by the mounting surface 36a, the control board 5 can be stably supported as compared with the case where the four corners of the control board 5 are supported by members such as spacers. Therefore, bending and vibration occurring in the control board 5 can be suppressed.

また、載置面３６ａは、制御基板５の端縁に沿って連続していることから、制御基板５の両端縁を偏りなく支持することができる。このため、制御基板５に生じる撓みや振動を、さらに抑制することができる。 Further, since the mounting surface 36a is continuous along the edges of the control board 5, both edges of the control board 5 can be supported evenly. Therefore, bending and vibration occurring in the control board 5 can be further suppressed.

また、制御基板５のスルーホール５ｂには、上方に延びるゲート端子３４が挿通されていることから、制御基板５の水平方向への変位が抑制される。このため、制御基板５に生じる撓みや振動を、さらに抑制することができる。 Further, since the gate terminal 34 extending upward is inserted into the through hole 5b of the control board 5, the displacement of the control board 5 in the horizontal direction is suppressed. Therefore, bending and vibration occurring in the control board 5 can be further suppressed.

また、制御基板５は、互いに隣接する一対のパワーモジュール３Ａ、３Ｂに跨って支持されている。このため、２つのパワーモジュール３Ａ、３Ｂによって、より安定して制御基板５を支持することができる。 Also, the control board 5 is supported across a pair of power modules 3A and 3B adjacent to each other. Therefore, the control board 5 can be more stably supported by the two power modules 3A and 3B.

そして、制御基板５は、右側の端縁がパワーモジュール３Ａの延長壁部３５の内側に沿い、左側の端縁がパワーモジュール３Ｂの延長壁部３５の内側に沿うように位置決めできる。これにより、パワーモジュール３Ａからパワーモジュール３Ｂまでの平面方向の寸法よりも、通電制御装置１の平面方向の寸法を大きくしなくて済む。なお、延長壁部３５は、制御基板５の位置決めをするだけでなく、通電制御装置１自体の外壁としても構成されるとともに、制御基板５を保護することもできるので、これらの機能を持った部品を別々に用意する必要がない。よって、さらに、通電制御装置１の部品点数を低減することができる。 The control board 5 can be positioned so that the right edge is along the inside of the extension wall portion 35 of the power module 3A and the left edge is along the inside of the extension wall portion 35 of the power module 3B. As a result, the planar dimension of the power supply control device 1 does not have to be larger than the planar dimension of the power modules 3A to 3B. The extension wall portion 35 not only positions the control board 5 but also serves as an outer wall of the energization control device 1 itself, and can also protect the control board 5. No need to prepare parts separately. Therefore, the number of parts of the energization control device 1 can be further reduced.

なお、本実施形態では、制御基板５にスルーホール５ｂを形成し、ゲート端子３４をスルーホール５ｂに挿通させることで制御基板５とゲート端子３４を接続したが、接続の構成はこれに限られない。制御基板５に接続用の端子を設け、その端子とゲート端子３４とを接続してもよい。また、本実施形態では、載置面３６ａに制御基板５を載置したが、この載置面３６ａに螺子穴を設けるとともに、制御基板５の両縁部に貫通孔を設け、この貫通孔を通る螺子６を用いて制御基板５を枠部３１に固定してもよい。これにより、より安定して制御基板５を支持することができる。この場合、延長壁部３５やスルーホール５ｂを用いて制御基板５を位置決めする必要がなくなるため、通電制御装置１の部品点数や、製造工数を低減することができる。 In the present embodiment, the control board 5 and the gate terminal 34 are connected by forming the through hole 5b in the control board 5 and inserting the gate terminal 34 into the through hole 5b, but the connection configuration is not limited to this. do not have. A terminal for connection may be provided on the control board 5 and the terminal and the gate terminal 34 may be connected. In this embodiment, the control board 5 is mounted on the mounting surface 36a. Screw holes are provided in the mounting surface 36a, and through holes are provided in both edge portions of the control board 5. The control board 5 may be fixed to the frame portion 31 using the screws 6 passing therethrough. Thereby, the control board 5 can be supported more stably. In this case, since it is not necessary to position the control board 5 using the extension wall portion 35 or the through hole 5b, the number of components of the energization control device 1 and the number of manufacturing steps can be reduced.

また、螺子６を用いて制御基板５を固定しない場合であっても、延長壁部３５を省略することは可能である。スルーホール５ｂを介して制御基板５とゲート端子３４を電気的及び物理的に接続し、載置面３６ａに制御基板５を載置することで制御基板５を支持することもできる。また、本実施形態では、載置面３６ａは、制御基板５の端縁に沿って連続しているが、制御基板５の端縁に沿って断続的に設けられていてもよい。また、本実施形態では、パワーモジュール３Ａ、３Ｂを左右対称に設けたことにより、延長壁部３５及び載置面３６ａは、左右方向に対向することとなるが、必ずしも各延長壁部３５及び載置面３６ａが左右方向に対向する必要はない。 Moreover, even if the control board 5 is not fixed using the screws 6, the extension wall portion 35 can be omitted. The control board 5 can also be supported by electrically and physically connecting the control board 5 and the gate terminals 34 via the through holes 5b and placing the control board 5 on the placement surface 36a. Moreover, in the present embodiment, the placement surface 36 a is continuous along the edge of the control substrate 5 , but may be intermittently provided along the edge of the control substrate 5 . In addition, in the present embodiment, the power modules 3A and 3B are provided symmetrically, so that the extension wall portion 35 and the mounting surface 36a face each other in the left-right direction. It is not necessary for the placement surfaces 36a to face each other in the left-right direction.

さらに、載置面３６ａは、段部３６の上面を構成するように設けたが、載置面３６ａの構成はこれに限られない。載置面３６ａは、一定の面積を有し、制御基板５を支持できれば、形状、位置等は、変形することが可能である。例えば、延長壁部３５から枠部３１の内方に延びるブラケットの上面に載置面３６ａを形成する、延長壁部３５に枠部３１の内方に開口する溝部を設けてその溝内に載置面３６ａを形成する、等してもよい。また、延長壁部３５に水平方向に貫通するスリットを形成し、スリットの縁に載置面３６ａを設けてもよい。また、本実施形態では、延長壁部３５によって、制御基板５を左右方向Ｘから挟むように構成したが、延長壁部３５を形成する位置を変えて、制御基板５を前後方向Ｙから挟むようにしてもよい。 Furthermore, although the mounting surface 36a is provided so as to configure the upper surface of the stepped portion 36, the configuration of the mounting surface 36a is not limited to this. The placement surface 36a has a certain area, and if it can support the control board 5, its shape, position, etc. can be changed. For example, the mounting surface 36a is formed on the upper surface of the bracket that extends from the extension wall 35 to the inside of the frame 31, and the extension wall 35 is provided with a groove that opens to the inside of the frame 31, and the bracket is mounted in the groove. It may form a placement surface 36a, and the like. Alternatively, a slit may be formed in the extension wall portion 35 so as to penetrate in the horizontal direction, and the placement surface 36a may be provided at the edge of the slit. Further, in the present embodiment, the control board 5 is sandwiched from the left-right direction X by the extension wall part 35, but the position where the extension wall part 35 is formed is changed so that the control board 5 is sandwiched from the front-rear direction Y. good too.

なお、載置面３６ａの面の大きさは、自由に変更できるものとする。例えば、載置面３６ａの幅等を限りなく狭めて線状や点状にしたものも、載置面３６ａに含まれる。例えば、枠部３１の内方に突出する複数の線状突起を設け、その上部を載置面３６ａとしてもよい。また、枠部３１の上方に延びるリブの先端を載置面３６ａとし、そのリブを複数水平方向に離散させて設けることで制御基板５を支持することもできる。 It should be noted that the size of the mounting surface 36a can be freely changed. For example, the placement surface 36a also includes a line-like or point-like shape formed by narrowing the width of the placement surface 36a as much as possible. For example, a plurality of linear protrusions protruding inward from the frame portion 31 may be provided, and the upper portion thereof may be used as the mounting surface 36a. Also, the control board 5 can be supported by providing a mounting surface 36 a at the tip of a rib extending upward from the frame portion 31 and providing a plurality of such ribs separately in the horizontal direction.

本実施形態では、ヒートシンク２０の構成は、自然空冷を想定しているが、ヒートシンク２０の構成は、水冷や空冷であってもよい。この場合、自然空冷よりも冷却能力が向上することから、通電制御装置１のサイズを小さくすることができる。 In this embodiment, the heat sink 20 is assumed to be naturally air-cooled, but the heat sink 20 may be water-cooled or air-cooled. In this case, the size of the energization control device 1 can be reduced because the cooling capacity is improved compared to natural air cooling.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 In addition, although the best configuration, method, etc. for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, the present invention is not limited thereto. That is, although the present invention has been particularly illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, modifications to the above-described embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. , materials, quantity, and other detailed configurations can be modified in various ways by those skilled in the art. Therefore, the descriptions that limit the shape, material, etc. disclosed above are exemplified to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. The description by the name of the member that removes all or part of the limitation such as is included in the present invention.

１通電制御装置
２支持部
２０ａヒートシンク本体（平板状本体）
３Ａ、３Ｂ一対のパワーモジュール
３０モジュール本体
３１枠部
３４ゲート端子（制御端子）
３５延長壁部
３６段部
３６ａ載置面
４Ａ、４Ｂ一対のバスバ
５制御基板
５ａ制御部
５ｂスルーホール（孔部） 1 energization control device 2 support portion 20a heat sink main body (plate-shaped main body)
3A, 3B pair of power modules 30 module body 31 frame 34 gate terminal (control terminal)
35 extended wall portion 36 stepped portion 36a mounting surfaces 4A and 4B pair of busbars 5 control board 5a control portion 5b through hole (hole)

Claims

An energization control device for controlling energization between a power supply and a load,
a support;
a pair of power modules that are supported by the support portion and perform energization and interruption between the power supply and the load;
a control board on which a control unit that controls the power module is mounted,
The power module includes a module body having a relay circuit, and a frame surrounding the module body and supported by the support,
The energization control device, wherein the frame portion is provided with a mounting surface for supporting the control board in a spaced apart manner above the module body.

2. The energization control device according to claim 1, wherein the mounting surface is continuous along the edge of the control board.

The power module has a control terminal extending upward from the module body,
3. The energization control device according to claim 1, wherein the control board is provided with a hole through which the control terminal is inserted.

The support part includes a flat plate-like main body formed in a flat plate shape,
the pair of power modules are arranged adjacent to each other on the upper surface of the flat plate-like body;
The frame portion of each of the pair of power modules is provided with the mounting surface on the outside in the adjacent direction of the pair of power modules,
4. The energization control device according to claim 1, wherein the control board is supported across the pair of power modules.

The frame portion is provided with an extension wall portion extending upward,
The mounting surface extends inwardly of the frame,
5. The energization control device according to claim 4, wherein the control board is arranged so that an edge thereof extends along the inside of the extension wall.