JP4267547B2

JP4267547B2 - パワードライブユニット

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Publication number: JP4267547B2
Application number: JP2004262658A
Authority: JP
Inventors: 稔窪川; 武中村; 剛之福冨
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP2006081309A

Description

この発明はパワードライブユニットに関し、より具体的にはその中の制御回路基板とゲート駆動回路基板の接続構造に関する。

近時、内燃機関、電動機、およびバッテリなどの蓄電装置などを搭載したハイブリッド車両が種々提案されている。かかるハイブリッド車両においては、車両の走行状態（高速時、低速時など）に応じて内燃機関と電動機を制御し、走行するようにしている。

このようなハイブリッド車両における電動機は一般に、蓄電装置から出力される直流電流がパワードライブユニット（Power Drive Unit）、より正確にはパワードライブユニット内のパワーモジュールなど（３相インバータ回路モジュール）によって交流電流に変換され、その交流電流が電動機のステータに送られることで作動させられる。

ところで、前述のパワードライブユニットにあっては、パワーモジュールを駆動させるゲート駆動回路が搭載されるゲート駆動回路基板と、ゲート駆動回路を制御する制御回路が搭載される制御回路基板とを備えると共に、それらゲート駆動回路基板と制御回路基板が信号ピンを介して接続されるようにした技術が広く知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−９２８８８号公報（段落００１８，００２０、および図３など）

しかしながら、特許文献１のように構成すると、ゲート駆動回路基板と制御回路基板を接続する信号ピンが、制御回路基板に形成されたスルーホールに直接挿入させられるため、組付けの際、その信号ピンが制御回路基板に接触して曲げられる、あるいは損傷させられる場合があった。その結果、断線などが発生し、制御回路とゲート駆動回路との電気的な接続が不安定な状態となる不具合が生じていた。

また、ゲート駆動回路基板上には、ゲート駆動回路を構成する導体パターンが形成されるが、その導体パターンは、パワーモジュールを構成するスイッチング素子（ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチ）の配置（レイアウト）に応じて設計される、即ち、パワーモジュールの構成に制約を受けて設計されることが多く、よって導体パターンがゲート駆動回路基板上において複雑なものになってしまうという不都合が生じていた。しかしながら、上記した特許文献１の技術は、その点に関して何ら開示するものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、制御回路基板をゲート駆動回路基板に組付ける際、ゲート駆動回路基板の信号ピンを損傷させることなく、容易に組付けることができ、よって制御回路とゲート駆動回路との電気的接続が安定した状態を維持できると共に、ゲート駆動回路基板上に形成されてゲート駆動回路を構成する導体パターンの設計を容易にすることができるようにしたパワードライブユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１においては、モータ制御用出力端子に接続されるハイサイドスイッチとローサイドスイッチとを備えるパワーモジュールと、前記パワーモジュールに接続されて前記ハイサイドスイッチとローサイドスイッチのゲート駆動回路を搭載するゲート駆動回路基板と、および前記ゲート駆動回路基板に接続されて前記ゲート駆動回路の制御回路を搭載する制御回路基板とから少なくとも構成されるパワードライブユニットにおいて、前記ゲート駆動回路基板と前記制御回路基板を接続する接続部材と、前記接続部材に形成される位置決めピンと、および前記制御回路基板に穿設される、前記位置決めピンが挿通されるべき挿通孔とを備えると共に、前記接続部材は、前記ゲート駆動回路基板において前記ハイサイドスイッチのゲート駆動回路と前記ローサイドスイッチのゲート駆動回路の間に配置される如く構成した。

請求項２にあっては、前記位置決めピンは、前記接続部材の両端部にそれぞれ配置される如く構成した。

請求項３にあっては、前記位置決めピンの端部は円錐台状を呈する如く構成した。

請求項４にあっては、前記接続部材は、前記ゲート駆動回路と前記制御回路を接続する信号ピンと、前記ゲート駆動回路基板に接続される第１の部材と、および前記制御回路基板に接続される第２の部材とを備えると共に、前記信号ピンは、一端が前記第１の部材に接続され、他端が前記第２の部材に向けて延び、次いで反転して前記第２の部材に対して一旦離間する方向に延び、その後反転して前記第２の部材に向けて延びて前記第２の接続部材に接続される湾曲形状を呈する如く構成した。

請求項５にあっては、前記第１の部材に形成される第２の位置決めピンと、および前記第２の部材に形成される、前記第２の位置決めピンが嵌合されるべき嵌合部とを備える如く構成した。

請求項１に係るパワードライブユニットにおいては、ゲート駆動回路基板と制御回路基板を接続する接続部材を備え、その接続部材に位置決めピンを配置し、制御回路基板に、前記位置決めピンが挿通されるべき挿通孔を穿設するように構成したので、制御回路基板をゲート駆動回路基板に組付ける際、ゲート駆動回路基板の信号ピンを損傷させることなく、所期の位置に容易に組付けることができ、よって制御回路とゲート駆動回路との電気的接続が安定した状態を維持することができる。

また、前記した接続部材を、前記ゲート駆動回路基板においてハイサイドスイッチのゲート駆動回路とローサイドスイッチのゲート駆動回路の間、即ち、中間部に配置するように構成したので、ゲート駆動回路基板上の導体パターンを、ゲート駆動回路基板の下方に配置されるパワーモジュールのハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに対応する（近接する）位置となるように設計することができる、即ち、それぞれのスイッチング素子の近傍にゲート駆動回路を配置することができ、よって導体パターンが複雑になることがない。

さらに、接続部材をゲート駆動回路基板の中央部付近に配置するようにしたので、ゲート駆動回路基板上であって、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチのゲート駆動回路を構成する導体パターンを、接続部材を中心として対称な形状となるように引くことができる、換言すれば、同一構成とすることができ、よってゲート駆動回路の導体パターンの設計を容易にすることができる。

請求項２に係るパワードライブユニットにおいては、前記位置決めピンを、ゲート駆動回路基板と制御回路基板を接続する接続部材の両端部に、それぞれ配置するように構成したので、上記した効果に加え、制御回路基板とゲート駆動回路基板を所期の位置に、より正確に組付けることができ、よって制御回路とゲート駆動回路との電気的接続が安定した状態を維持することができる。

請求項３に係るパワードライブユニットにおいては、前記位置決めピンの端部の形状が円錐台状となるように構成したので、上記した効果に加え、制御回路基板をゲート駆動回路基板に組付ける際、接続部材の位置決めピンを制御回路基板の挿通孔に容易に挿入することができる。

請求項４に係るパワードライブユニットにおいては、前記接続部材は、前記ゲート駆動回路と前記制御回路を接続する信号ピンと、前記ゲート駆動回路基板に接続される第１の部材と、および前記制御回路基板に接続される第２の部材とを備えると共に、前記信号ピンの形状は、一端が前記第１の部材に接続され、他端が前記第２の部材に向けて延び、次いで反転して前記第２の部材に対して一旦離間する方向に延び、その後反転して前記第２の部材に向けて延びて前記第２の接続部材に接続される湾曲形状となるように構成したので、上記した効果に加え、制御回路基板をゲート駆動回路基板に組付ける際の振動、あるいはパワードライブユニット自体に作用する振動などによって信号ピンに発生する応力を緩和させることができる。これにより、制御回路とゲート駆動回路との電気的接続が安定した状態をより一層維持することができ、よって振動が多く発生するような厳しい環境条件の場所でも適用可能とすることができる。

請求項５に係るパワードライブユニットにおいては、前記第１の部材に第２の位置決めピンを形成すると共に、前記第２の部材に、前記第２の位置決めピンが嵌合されるべき嵌合部を形成するように構成したので、請求項４の効果に加え、第１の部材に第２の部材を組付ける際、第１の部材に接続された信号ピンを損傷させることなく、所期の位置に容易に組付けることができ、よって制御回路とゲート駆動回路との電気的接続が安定した状態をより一層維持することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係るパワードライブユニットを実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係るパワードライブユニットなどを含む制御装置を備えたハイブリッド車両の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符合１０は内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０の出力は駆動軸１２を介して変速機構１４に入力される。エンジン１０は、ガソリンを燃料とする噴射型火花点火式４気筒エンジンである。変速機構１４は自動変速機からなり、エンジン１０が搭載されるハイブリッド車両（図示せず）の駆動輪１６に接続されてエンジン出力を変速し、駆動輪１６に伝達してハイブリッド車両を走行させる。

駆動軸１２には、エンジン１０と変速機構１４の間において、モータ（電動機）２０が連結される。モータ２０はエンジン１０が回転するとき常に回転し、始動時には通電されてエンジン１０をクランキングして始動させると共に、加速時などにも通電されてエンジン１０の回転をアシスト（増速）する。モータ２０は通電されないときはエンジン１０の回転に伴って空転すると共に、エンジン１０への燃料供給が停止（フューエルカット）される減速時には駆動軸１２の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する、即ち、モータ２０は発電機（ジェネレータ）として機能する。

モータ２０は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）２２を介してバッテリ（蓄電装置）２４に接続される。モータ２０はＤＣブラシレスモータ、より具体的には交流同期電動機からなる。ＰＤＵ２２は、後述する如くパワーモジュールなど（３相インバータ回路）を備え、バッテリ２４から供給（放電）される直流（電力）を交流に変換してモータ２０に供給すると共に、モータ２０の回生動作によって発電された交流を直流に変換してバッテリ２４に供給する（バッテリ２４を充電する）。このように、図示のハイブリッド車両にあっては、ＰＤＵ２２を介してモータ２０の駆動・回生が制御される。尚、バッテリ２４は、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池を適宜個数直列接続してなる。

ＰＤＵ２２とモータ２０の間には、電流センサ２６が配置される。電流センサ２６は、ＰＤＵ２２からモータ２０へ供給（出力）される電流に応じた信号を出力する。

また、図示の如く、エンジン１０の動作を制御するエンジン制御ユニット（「ＥＮＧＥＣＵ」という）２８、電流センサ２６などの出力に基づいてモータ２０の動作を制御するモータ制御ユニット（「ＭＯＴＥＣＵ」という）３０、およびバッテリ２４の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）を算出して充放電の管理などを行うバッテリ制御ユニット（「ＢＡＴＥＣＵ」という）３２、ならびに変速機構１４の動作を制御する変速制御ユニット（「Ｔ／ＭＥＣＵ」という）３４が設けられる。上記したＥＮＧＥＣＵ２８などのＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）は全てマイクロコンピュータからなり、バス３６を介して相互に通信自在に接続される。

図２は、前述したＰＤＵ２２を全体的に示す分解斜視図である。尚、図２において、制御回路基板などに搭載される電子部品の一部および制御回路基板に形成されるスルーホール・ネジ挿通孔などは、図示の簡略化のため省略した。また、ヒートシンクに形成される凹部（後述）なども省略した。

ＰＤＵ２２は、ＭＯＴＥＣＵ３０などの制御回路が搭載される１枚の制御回路基板４０と、制御回路基板４０に接続されるパワーモジュール、ゲート駆動回路基板（いずれも後述）などを収容する３個の収容ケース４２と、前記パワーモジュールから延びると共に、収容ケース４２の長手方向と平行（図２において水平）に配置されるバスバー４４と、バスバー４４の付近に配置されてバスバー４４から出力される電流を検出する電流センサ２６と、制御回路基板４０と収容ケース４２の間に介挿される絶縁シート４６と、収容ケース４２などが固定されるヒートシンク（放熱板）４８と、平滑回路に使用される平滑コンデンサ５０と、制御回路基板４０、収容ケース４２、絶縁シート４６、ヒートシンク４８、平滑コンデンサ５０などを収容するＰＤＵケース５２とを備える。

次いで本願の特徴である制御回路基板４０とゲート駆動回路基板の接続構造について詳しく説明する。図３は、制御回路基板４０と、収容ケース４２のパワーモジュールおよびゲート駆動回路基板を示す、図２の紙面において反対側から見た拡大分解斜視図である。尚、制御回路基板４０と、収容ケース４２および電流センサ２６の間には、絶縁シート４６が介挿されるが、図示の簡略化のため省略した。

図３の説明に入る前に、前記した制御回路、パワーモジュールおよびゲート駆動回路などの動作について簡単に説明する。

図４は、制御回路、パワーモジュールおよびゲート駆動回路などを備えるＰＤＵ２２を中心にして示す回路図である。尚、図４において、モータ２０の回転角を検出する回転角センサや、モータ２０をオン・オフ制御するコンタクタなども接続されるが、本願の要旨と直接の関連を有しないため、図示および説明を省略する。

ＰＤＵ２２は、バッテリ２４のモータ制御用出力端子の正極端子（プラス端子）に接続される複数個の、具体的には３個のハイサイドスイッチ５８ａ，５８ｂ，５８ｃと、バッテリ２４の負極端子（マイナス端子）に接続される複数個の、具体的には３個のローサイドスイッチ６０ａ，６０ｂ，６０ｃとを備える。

ハイサイドスイッチ５８ａおよびローサイドスイッチ６０ａは、それぞれＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ））５８ａ１，６０ａ１と、各ＩＧＢＴ５８ａ１，６０ａ１のエミッタとコレクタの間に逆並列接続されるダイオード５８ａ２，６０ａ２とからなる。

そして、ハイサイドスイッチ５８ａとローサイドスイッチ６０ａは直列接続され、単相のインバータ回路を構成する（以下、ハイサイドスイッチ５８ａとローサイドスイッチ６０ａの２つのスイッチング素子を指して「パワーモジュール６２ａ」という）。また、ハイサイドスイッチ５８ａとローサイドスイッチ６０ａの接続点Ｕはモータ２０のステータに接続される。尚、接続点Ｕとモータ２０の間には、電流センサ２６が配置され、接続点Ｕから出力される電流に応じた信号を制御回路（後述）に出力する。

さらに、ＰＤＵ２２は、ハイサイドスイッチ５８ａ（より正確には、ＩＧＢＴ５８ａ１）のコレクタ端子およびベース端子に接続されてハイサイドスイッチ５８ａを駆動するゲート駆動回路（以下、「ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路」という）６４ａと、ローサイドスイッチ６０ａ（より正確には、ＩＧＢＴ６０ａ１）のエミッタ端子およびベース端子に接続されてローサイドスイッチ６０ａを駆動するゲート駆動回路（以下、「ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路」という）６６ａとを備える。

これらハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａおよびローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａは、制御回路７０に接続されてその動作が制御される。

他のハイサイドスイッチ５８ｂ，５８ｃおよびローサイドスイッチ６０ｂ，６０ｃは、図４に示すように、ハイサイドスイッチ５８ｂとローサイドスイッチ６０ｂの接続点をＶ、ハイサイドスイッチ５８ｃとローサイドスイッチ６０ｃの接続点をＷと示す点を除いて、ハイサイドスイッチ５８ａおよびローサイドスイッチ６０ｂと同一の構成である。

また、バッテリ２４から各パワーモジュール６２ａ，６２ｂ，６２ｃへ供給される電圧を平滑化する平滑コンデンサ５０は、バッテリ２４に並列接続される。

このように構成されたＰＤＵ２２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のインバータ回路として構成される。従って、その動作は、バッテリ２４から入力された直流電流が各パワーモジュール６２ａ，６２ｂ，６２ｃのスイッチング作用によって３相交流電流に変換されてモータ２０に供給される。その後、各電流センサ２６によって前記した３相交流電流が検出され、その検出した電流に応じた信号が制御回路７０に入力される。

制御回路７０において、前記した信号は所定の条件から算出された必要電流値と比較され、その比較結果に応じて、即ち、必要電流値となるように各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃの動作が制御される。そして、各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃの動作に応じてパワーモジュール６２ａ，６２ｂ，６２ｃはオン・オフ制御されると共に、バッテリ２４から入力された直流電流は適宜な周波数の３相交流電流に変換され、モータ２０に供給される。

図３に戻って、制御回路基板４０とゲート駆動回路基板の接続構造の説明を続ける。尚、収容ケース４２、パワーモジュール６２およびゲート駆動回路基板は、それぞれ３個（枚）ずつ配置されるが、その構成は同一であるため、以下、図３において左側に配置されるものについてのみ説明する。従って、以下の説明は、図３において中央および右側に配置されるものについても妥当する。

収容ケース４２は樹脂材から製作され、その上面（制御回路基板４０に対向する面）の長手方向における両端部の適宜位置には、第１の位置決めピン７４が一体的にそれぞれ突設、具体的には２箇所突設される。第１の位置決めピン７４は共に、先端に向けて縮径される、即ち、端部（上端部）が円錐台状を呈するように形成される。

また、収容ケース４２の内部（内側）には、パワーモジュール６２ａおよびゲート駆動回路基板が配置されるための開口部７８が形成される。その開口部７８を長手方向で２分したときの一方に、パワーモジュール６２ａのハイサイドスイッチ５８ａが配置されると共に、他方に、パワーモジュール６２ａのローサイドスイッチ６０ａが配置される。そのとき、ハイサイドスイッチ５８ａとローサイドスイッチ６０ａは、所定の距離だけ離間して配置される。

ハイサイドスイッチ５８ａには、後述するハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａと接続するための第１の信号ピン８０が配置される。一方、ローサイドスイッチ６０ａにも同様に、ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａと接続するための第２の信号ピン８２が配置される。

さらに、収容ケース４２であって、開口部７８付近の適宜位置には、ゲート駆動回路基板と締結固定するためのネジが挿通されるべきネジ穴８４が複数個、具体的には４個形成され（図３で一部図示せず）、それらネジ穴８４の内部にはそれぞれ雌ネジが螺刻される。

電流センサ２６はパワーモジュール６２ａから延びるバスバー４４の付近に配置され、電流センサ２６は、ギャップを有する略Ｃ字状の磁性コアと、そのギャップに介挿されるホール素子などの磁電変換素子（図面において共に見えず）と、前記磁電変換素子からの出力を増幅するアンプ（増幅器）などが搭載されるセンサ基板８８とから構成される。そして、磁性コアの中心に挿通させられたバスバー４４に電流が流れると、電流センサ２６にあっては、ギャップ内に発生する磁界が磁電変換素子によって電圧信号に変換されると共に、その電圧信号がアンプによって増幅されることでバスバー４４の出力電流に応じた信号を出力する。

また、電流センサ２６のセンサ基板８８には、制御回路７０と接続するためのリードピン９０が複数本（３本）配置される。

尚、図示は省略するが、ヒートシンク４８の上面（収容ケース４２などが固定される面）４８ａにおいて、収容ケース４２および電流センサ２６が固定されるべき場所には、凹部が形成される。また、収容ケース４２および電流センサ２６の底面（ヒートシンク４８と接触する面）には、前記凹部と嵌合可能な凸部が形成される。従って、ヒートシンク４８の凹部と、収容ケース４２あるいは電流センサ２６の凸部を嵌合させることで、収容ケース４２あるいは電流センサ２６は位置決めされ、その後ネジなどによって締結固定される。

次いでゲート駆動回路基板９４について説明する。ゲート駆動回路基板９４には、前述したハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａおよびローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａが搭載される。それらの搭載される位置は、図３に示す如く、ゲート駆動回路基板９４がパワーモジュール６２ａの上方に配置されたとき、パワーモジュール６２ａのハイサイドスイッチ５８ａと近接する位置にハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａを、ローサイドスイッチ６０ａと近接する位置にローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａが搭載されるようにする。

換言すれば、ゲート駆動回路基板９４を長手方向で２分したときの一方に、ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａが搭載されると共に、他方に、ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａが搭載されるようにする。そのとき、ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａとローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａは、所定の距離だけ離間して搭載される。

また、ゲート駆動回路基板９４のハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａの適宜位置には、ハイサイドスイッチ５８ａの第１の信号ピン８０が挿通されるべきスルーホール（以下、「第１の信号ピン用スルーホール」という）９６が形成される。一方、ゲート駆動回路基板９４のローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａの適宜位置には、ローサイドスイッチ６０ａの第２の信号ピン８２が挿通されるべきスルーホール（以下、「第２の信号ピン用スルーホール」という）９８が形成される。

さらに、ゲート駆動回路基板上であって、ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａとローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａの間（中間部）、即ち、ゲート駆動回路基板９４の略中央部付近には、ゲート駆動回路基板９４と制御回路基板４０を接続する接続部材１００が配置される。

尚、ゲート駆動回路基板９４において、接続部材１００が配置されるべき位置には、接続部材１００の第３の信号ピン（後述）が挿通されるべきスルーホール（以下、「ゲート駆動回路側第３の信号ピン用スルーホール」という）が形成される。さらに、そのゲート駆動回路側第３の信号ピン用スルーホールの近傍には、後述する接続部材１００の第３の位置決めピンが挿通されるべき挿通孔が２箇所穿設されると共に、接続部材１００をゲート駆動回路基板９４に締結固定するためのネジが挿通されるべき挿通孔が１箇所形成される（図３において、いずれも見えず）。

また、ゲート駆動回路基板９４の四隅、正確にはゲート駆動回路基板９４がパワーモジュール６２ａの上方に配置されたとき、収容ケース４２のネジ穴８４に対応する位置には、ゲート駆動回路基板９４を収容ケース４２に締結固定するためのネジ１０２が挿通されるべき挿通孔（図示せず）が複数個、具体的には４個穿設される。

図５は、上記した接続部材１００を上下に分割した状態を示す拡大分解斜視図であり、図６は、接続部材１００を組付けた後の状態を示す拡大斜視図であり、図７は、図６のVII−VII線断面図である。

接続部材１００は、ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａ（あるいはローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａ）と制御回路７０を接続する複数本、具体的には１１本の第３の信号ピン１０６と、図に示す如く、上下に分割される部材からなる。以下、下方に配置されると共に、ゲート駆動回路基板９４に接続される部材を第１の部材１００ａ、上方に配置されると共に、制御回路基板４０に接続される部材を第２の部材１００ｂという。

第１および第２の部材１００ａ，１００ｂは、それぞれ樹脂材から製作される。第２の部材１００ｂの上面（制御回路基板４０に対向する面）１００ｂ１の長手方向における両端部には、第２の位置決めピン１０８が一体的にそれぞれ突設、具体的には２箇所突設される。尚、第２の位置決めピン１０８の形状は、その先端に向けて縮径する、即ち、端部（上端部）が円錐台状を呈するように形成される。

また、第２の部材１００ｂの適宜位置には、第３の信号ピン１０６が挿通されるべき第１の挿通孔１１０が穿設される。第１の挿通孔１１０は、第３の信号ピン１０６と略同径、正確には第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに大きい部位と、第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに小さい部位とを有するように設定される。

また、第２の部材１００ｂの適宜位置には、略矩形状を呈すると共に、第３の信号ピン１０６が配置されるべき信号ピン用開口部１１２が複数箇所、具体的には８箇所穿設される。

次いで、第１の部材１００ａについて説明する。第１の部材１００ａは、図５および図７によく示す如く、断面視略Ｈ字状を呈する。第１の部材１００ａの上面（第２の部材１００ｂに対向する面）１００ａ１には、第３の信号ピン１０６の一部が係止されるべき溝部１１８が形成される。溝部１１８の適宜位置には、第３の信号ピン１０６が挿通されるべき第２の挿通孔１２０が穿設される。第２の挿通孔１２０は、第１の挿通孔１１０同様、第３の信号ピン１０６と略同径、正確には第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに大きい部位と第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに小さい部位を有するように設定される。

また、第１の部材１００ａの適宜位置には、略矩形状を呈すると共に、第３の信号ピン１０６が配置されるべき信号ピン用開口部１２２が複数箇所、具体的には６箇所穿設される。

さらに、第１の部材１００ａの中央部付近には、第１の部材１００ａをゲート駆動回路基板９４に締結固定するためのネジが挿通されるべきネジ孔１２４が穿設される。尚、そのネジ孔１２４の内部には雌ネジが螺刻される。従って、第１の部材１００ａは、後述するように、ネジによってゲート駆動回路基板９４に締結固定される。

また、第１の部材１００ａの下面（ゲート駆動回路基板９４に対向する面）１００ａ２の適宜位置には、上記したゲート駆動回路基板９４の挿通孔と嵌合可能な第３の位置決めピン１２６が２箇所突設される（図７で１箇所見えず）。尚、第３の位置決めピン１２６は先端に向けて縮径される、即ち、端部（下端部）が円錐台状を呈するように形成される。

第３の信号ピン１０６は、第３の信号ピン１０６に作用する応力を緩和する形状（湾曲形状）となるように形成される。具体的には、まず第３の信号ピン１０６の一端１０６ａが、第１の部材１００ａに穿設された第２の挿通孔１２０に挿入される。その際、第２の挿通孔１２０の一部は、前述の如く、第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに小さくなるように設定されているため、第３の信号ピン１０６は、図において上方から押圧されて所期の位置まで移動させられる。

そして、第３の信号ピン１０６の他端１０６ｂは、第２の部材の溝部１１８に係止された後、第２の部材１００ｂに向けて、即ち、図において上方に延び、次いで反転して第２の部材１００ｂに対して一旦離間する方向、即ち、下方に延びる。その後、再度反転して第２の部材１００ｂに向けて延び、第２の部材１００ｂに形成された第１の挿通孔１１０に挿入される。その際、第１の挿通孔１１０の一部は、前述の如く、第３の信号ピン１０６の径に比して僅かに小さくなるように設定されているため、第２の部材１００ｂが、図において上方から押圧されることで、第３の信号ピン１０６は第１の挿通孔１１０の所期の位置まで移動させられる。

図７は、第３の信号ピン１０６が、第１および第２の部材１００ａ，１００ｂにおける所期の位置に配置された状態を示すが、ここで特徴的なことは、第３の信号ピン１０６が、第１の挿通孔１１０および第２の挿通孔１２０においてのみ圧入固定されるようにしたことである。即ち、第３の信号ピン１０６において、第１および第２の挿通孔１１０，１２０と接触しない部位が、前記した信号ピン用開口部１１２，１２２に配置されるようにしたことである。

従って、第３の信号ピン１０６は、第１および第２の部材１００ａ，１００ｂと接触しない応力緩和形状部分を備えるように構成されるため、第１の部材１００ａに第２の部材１００ｂを組付ける際、あるいはゲート駆動回路基板９４に制御回路基板４０を組付ける際の振動、およびＰＤＵ２２自体に作用する振動などによって第３の信号ピン１０６に発生する応力を緩和させることができる。

次いで、図３などに示す制御回路基板４０について説明する。制御回路基板４０の上面４０ａには、外部のＥＣＵと接続されるコネクタ１３０が搭載される。

図８は制御回路基板４０の下面（底面）、即ち、収容ケース４２およびゲート駆動回路基板９４などに対向する面を示す底面図である。

制御回路基板４０の適宜位置には、収容ケース４２に形成される第１の位置決めピン７４が挿通されるべき挿通孔１３２が穿設されると共に、接続部材１００に形成される第２の位置決めピン１０８が挿通されるべき挿通孔１３４も穿設される。また、ゲート駆動回路基板９４の第３の信号ピン１０６が挿通されるべき複数個（１１個）の制御回路側第３の信号ピン用スルーホール１３６、および電流センサ２６のリードピン９０が挿通されるべき複数個（３個）のリードピン用スルーホール１３８が形成される。

さらに、制御回路基板４０には、後述するピンガイドのスナップフィットが係止されるべき係止孔１４０と、ピンガイドの第４の位置決めピン（後述）が挿入されるべき挿通孔１４２が穿設される。

制御回路基板４０の下面４０ｂにおいて、リードピン用スルーホール１３８付近には、前記したピンガイド１４６が配置される。

図９は、図８に示すピンガイド１４６の拡大平面図であり、図１０はその底面図であり、図１１は図１０のXI−XI線断面図である。

ピンガイド１４６は樹脂材から製作され、図９および図１０に示す如く、平面視略Ｉ字状を呈する。ピンガイド１４６の両端部には、制御回路基板４０に形成された係止孔１４０に係止されるべき、弾性変形可能なスナップフィット１４６ａがそれぞれ形成される。また、ピンガイド１４６の適宜位置には、電流センサ２６のリードピン９０が挿通されるべき挿通部１４６ｂが形成され、その挿通部１４６ｂの導入部（リードピン９０の挿通方向（図１１に矢印Ａで示す）における入口部）は、リードピン９０が挿入されやすいようにテーパ状に形成される。

さらに、ピンガイド１４６の上面（制御回路基板４０の下面４０ｂに対向する面）には、前述した第４の位置決めピン１４６ｃが複数箇所（具体的には２箇所）突設されると共に、第４の位置決めピン１４６ｃは、図１１によく示す如く、先端に向けて縮径される、即ち、端部（上端部）が円錐台状を呈するように形成される。

次いで制御回路基板４０と、収容ケース４２、ゲート駆動回路基板９４および電流センサ２６の組付けについて、図３を参照して説明する。

まず、パワーモジュール６２ａを収容した収容ケース４２は、上記したヒートシンク４８の凹部に収容ケース４２の凸部を嵌合させて位置決めされた後、ネジなどの適宜な方法によって固定される。次いで、収容ケース４２のパワーモジュール６２ａから延びるバスバー４４が、電流センサ２６（具体的には、磁性コアの中心）に挿通させられると共に、電流センサ２６は、上記したヒートシンク４８の凹部に電流センサ２６の凸部を嵌合させてヒートシンク４８に位置決めされた後、ネジなどによって締結されて固定される。

次いで、ゲート駆動回路基板９４が収容ケース４２に収容されるが、その前に接続部材１００のゲート駆動回路基板９４への配置について説明する。図１２は、そのゲート駆動回路基板９４と接続部材１００の組付けを説明するための部分拡大断面図である。

まず、接続部材１００（第１の部材１００ａ）の下面１００ａ２に形成された第３の位置決めピン１２６が、ゲート駆動回路基板９４に穿設された挿通孔（いずれも図１２で図示せず）に挿入されて位置決めされると共に、第３の信号ピン１０６の一端１０６ａはゲート駆動回路基板９４のゲート駆動回路側第３の信号ピン用スルーホール１５０に挿入される。そして、ゲート駆動回路基板９４と第３の信号ピン１０６が、ゲート駆動回路基板９４の下面９４ａで半田付けされることで、接続部材１００がゲート駆動回路基板９４に固定される。尚、その半田付け部を符号１５２で示す。

さらに、前述した第１の部材１００ａをゲート駆動回路基板９４に締結固定するためのネジ１５４が、図１２において下方から挿入、具体的にはゲート駆動回路基板９４の挿通孔１５６および第１の部材１００ａのネジ孔１２４に挿入されて締結固定される。

即ち、接続部材１００において、ゲート駆動回路基板９４と固定されるのは、第１の部材１００ａのみとなるようした。これにより、第２の部材１００ｂは、所定の範囲において可動自在（フリー）となり、よって制御回路基板４０をゲート駆動回路基板９４に組付ける際の振動、あるいはＰＤＵ２２自体に作用する振動などにより発生する第３の信号ピン１０６および半田付け部１５２などの応力を緩和させることができる。

このようにして接続部材１００が配置されたゲート駆動回路基板９４は、収容ケース４２に収容される。具体的には、４個のネジ１０２がゲート駆動回路基板９４に穿設された挿通孔および収容ケース４２に形成されたネジ穴８４に挿入されて締結固定されることで、ゲート駆動回路基板９４は収容ケース４２に収容される。

制御回路基板４０と、ゲート駆動回路基板９４および電流センサ２６の組付けについて、図１２および図１３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。尚、この組付けの前に、制御回路基板４０の下面４０ｂにはピンガイド１４６が既に配置されているものとする。即ち、ピンガイド１４６の第４の位置決めピン１４６ｃが制御回路基板４０の挿通孔１４２に挿入されると共に、スナップフィット１４６ａが係止孔１４０に係止させられているものとする。

図１３（ａ）（ｂ）は、制御回路基板４０と電流センサ２６のリードピン９０付近の組付け状態を示す部分拡大斜視図である。

接続部材１００の第２の位置決めピン１０８は、制御回路基板４０の挿通孔１３４（図１２で見えず）に挿入される。その作業と並行して、収容ケース４２の第１の位置決めピン７４は、図１３（ａ）に示す如く、制御回路基板４０の挿通孔１３２に挿入される。

その後、第３の信号ピン１０６は、制御回路基板４０の制御回路側第３の信号ピン用スルーホール１３６に挿入され、制御回路基板４０の上面４０ａから所定の長さだけ突出するような位置に配置される。そして、制御回路基板４０と第３の信号ピン１０６が、制御回路基板の上面４０ａで半田付けされることで、制御回路基板４０がゲート駆動回路基板９４に組付けられる（固定される）。

また、電流センサ２６のリードピン９０も同様に、図１３（ｂ）に示す如く、ピンガイド１４６の挿通部１４６ｂおよびリードピン用スルーホール１３８に挿入された後、制御回路基板の上面４０ａから所定の長さだけ突出するような位置に配置される。そして、制御回路基板４０とリードピン９０が、制御回路基板の上面４０ａで半田付けされることで、制御回路基板４０が電流センサ２６に組付けられる（固定される）。

制御回路基板４０は、以上のようにして、ゲート駆動回路基板９４（正確には、接続部材１００）および電流センサ２６に対して位置決めされると共に、第３の信号ピン１０６およびリードピン９８を介してゲート駆動回路基板９４および電流センサ２６に接続される。

このようにして組付けられたヒートシンク４８、収容ケース４２に収容されたパワーモジュール６２およびゲート駆動回路基板９４、制御回路基板４０に、前記した平滑コンデンサ５０およびＰＤＵケース５２を適宜な方法により組付けることで、ＰＤＵ２２が完成する。

上記の如く、この発明の第１実施例にあっては、モータ制御用出力端子に接続されるハイサイドスイッチ（５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）とローサイドスイッチ（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）とを備えるパワーモジュール（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）と、前記パワーモジュールに接続されて前記ハイサイドスイッチとローサイドスイッチのゲート駆動回路（ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ、ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）を搭載するゲート駆動回路基板（９４）と、および前記ゲート駆動回路基板に接続されて前記ゲート駆動回路の制御回路（７０）を搭載する制御回路基板（４０）とから少なくとも構成されるパワードライブユニット（ＰＤＵ２２）において、前記ゲート駆動回路基板と前記制御回路基板を接続する接続部材（１００）と、前記接続部材に形成される位置決めピン（第２の位置決めピン１０８）と、および前記制御回路基板に穿設される、前記位置決めピンが挿通されるべき挿通孔（１３４）とを備えると共に、前記接続部材は、前記ゲート駆動回路基板において前記ハイサイドスイッチのゲート駆動回路（６４ａ，６４ｂ，６４ｃ）と前記ローサイドスイッチのゲート駆動回路（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）の間に配置される如く構成した。

これにより、制御回路基板４０をゲート駆動回路基板９４に組付ける際、ゲート駆動回路基板９４の第３の信号ピン１０６を損傷させることなく、所期の位置に容易に組付けることができ、よって制御回路７０と各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃとの電気的接続が安定した状態を維持することができる。

さらに、接続部材１００を、ゲート駆動回路基板９４においてハイサイドスイッチのゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃと、ローサイドスイッチのゲート駆動回路６６ａ，６６ｂ，６６ｃの間、即ち、中間部に配置するように構成したので、ゲート駆動回路基板上の導体パターンを、ゲート駆動回路基板９４の下方に配置されるパワーモジュール６２ａ，６２ｂ，６２ｃのハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに対応する（近接する）位置となるように設計することができる、即ち、それぞれのスイッチング素子の近傍に各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃを配置することができ、よって導体パターンが複雑になることがない。

さらに、接続部材１００をゲート駆動回路基板９４の中央部付近に配置するようにしたので、ゲート駆動回路基板上であって、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチのゲート駆動回路を構成する導体パターンを、接続部材１００を中心として対称な形状となるように引くことができる、換言すれば、同一構成とすることができ、よってゲート駆動回路の導体パターンの設計を容易にすることができる。

さらに、接続部材１００を、前記ゲート駆動回路基板９４においてハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃと、ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａ，６６ｂ，６６ｃの間に配置するようにしたので、ゲート駆動回路基板上に形成される導体パターンを、ハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃと、ローサイドスイッチ用ゲート駆動回路６６ａ，６６ｂ，６６ｃとに分けて設計することができ、よって導体パターンの設計が容易となると共に、その構成が複雑になることがない。

さらに、接続部材１００を、ゲート駆動回路基板９４において略中央部付近に配置するようにしたので、制御回路基板４０の挿通孔１３４にゲート駆動回路基板９４の第２の位置決めピン１０８を挿入して組付ける際、制御回路基板４０が左右に傾くことがない、即ち、制御回路基板４０を略水平な状態で保持しつつ組付けることができ、よってその組付け作業を容易にすることができる。

また、前記位置決めピン（１０８）は、前記接続部材（１００）の両端部にそれぞれ配置される如く構成した。

これにより、制御回路基板４０とゲート駆動回路基板９４を所期の位置に、より正確に組付けることができ、よって制御回路７０と各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃとの電気的接続が安定した状態を維持することができる。

また、前記位置決めピン（１０８）の端部は円錐台状を呈する如く構成した。

これにより、制御回路基板４０をゲート駆動回路基板９４に組付ける際、接続部材１００の第２の位置決めピン１０８を制御回路基板４０の挿通孔１３４に容易に挿入することができる。

また、前記接続部材（１００）は、前記ゲート駆動回路（６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）と前記制御回路（７０）を接続する信号ピン（第３の信号ピン１０６）と、前記ゲート駆動回路基板（９４）に接続される第１の部材（１００ａ）と、および前記制御回路基板（４０）に接続される第２の部材（１００ｂ）とを備えると共に、前記信号ピンは、一端（１０６ａ）が前記第１の部材に接続され、他端（１０６ｂ）が前記第２の部材に向けて延び、次いで反転して前記第２の部材に対して一旦離間する方向に延び、その後反転して前記第２の部材に向けて延びて前記第２の接続部材に接続される湾曲形状を呈する如く構成した。

これにより、制御回路基板４０をゲート駆動回路基板９４に組付ける際の振動、あるいはパワードライブユニット２２自体に作用する振動などによって第３の信号ピン１０６および半田付け部１５２などに発生する応力を緩和させることができる。従って、制御回路７０と各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃとの電気的接続が安定した状態をより一層維持することができ、よって振動が多く発生するような厳しい環境条件の場所でも適用可能とすることができる。

次いで、この発明の第２実施例に係るＰＤＵ２２、特にＰＤＵ２２に備えられる接続部材１００について説明する。

図１４は、第２実施例に係る接続部材１００（第１および第２の部材１００ａ，１００ｂ）の組付け前を示す、図５と同様な拡大分解斜視図である。

第２実施例においては、図１４に示すように、接続部材１００の第１の部材１００ａに第５の位置決めピン１６０を形成するようにした。

即ち、第１の部材１００ａの上面１００ａ１の長手方向における両端部、正確には第１の部材１００ａと第２の部材１００ｂを組付けたとき、第２の部材１００ｂの第２の位置決めピン１０８に対応する位置には、第５の位置決めピン１６０が一体的にそれぞれ突設、具体的には２箇所突設される。また、第５の位置決めピン１６０の径および高さは、第２の位置決めピンのそれよりも小さくなるように設定されると共に、その形状は、先端に向けて縮径される、即ち、端部（上端部）が円錐台状を呈するように形成される。

また、第２の部材１００ｂの第２の位置決めピン１０８の内部には、第５の位置決めピン１６０が嵌合可能な形状を呈した空間部（嵌合部。図１４で見えず）が形成される。換言すれば、第２の位置決めピン１０８の内部は中空に形成される。

従って、第１および第２の部材１００ａ，１００ｂは、第３の信号ピン１０６の一端１０６ａを第２の挿通孔１２０に圧入固定し、第５の位置決めピン１６０を第２の位置決めピン１０８の空間部に嵌合させて位置決めし、その後第３の信号ピン１０６の他端１０６ｂを第１の挿通孔１１０に挿入することで接続される。

上記の如く、この発明の第２実施例にあっては、前記第１の部材（１００ａ）に形成される第２の位置決めピン（第５の位置決めピン１６０）と、および前記第２の部材（１００ｂ）に形成される、前記第２の位置決めピンが嵌合されるべき嵌合部（空間部）とを備える如く構成した。

これにより、第１の部材１００ａに第２の部材１００ｂを組付ける際、第１の部材１００ａに接続された第３の信号ピン１０６を損傷させることなく、所期の位置に容易に組付けることができ、よって制御回路７０と各ゲート駆動回路６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃとの電気的接続が安定した状態をより一層維持することができる。

尚、残余の構成は第１実施例と異ならず、効果も同様である。

尚、上記において、ピンガイド１４６を平面視略Ｉ字状とするように構成したが、それに限られるものではなく、リードピンの配置（配列）によって適宜な形状に設定しても良い。

また、ピンガイド１４６を制御回路基板４０にのみ取り付けるように構成したが、ゲート駆動回路基板９４にも取り付けるように構成し、パワーモジュール６２の第１および第２の信号ピン８０，８２を案内することで、その信号ピン８０，８２を損傷させることなく容易に接続させるようにしても良い。

また、第５の位置決めピン１６０と嵌合可能な嵌合部（空間部）を第２の位置決めピン１０８の内部に形成するように構成したが、それに限られるものではなく、第２の部材１００ｂに、第５の位置決めピン１６０が挿通可能な挿通孔などを形成することで、第１および第２の部材１００ａ，１００ｂの位置決めを行うように構成しても良い。

また、蓄電装置の例としてニッケル水素電池からなるバッテリを挙げたが、それに限られるものではなく、他の電池からなるバッテリでも良く、あるいはキャパシタであっても良い。

また、パワードライブユニットをハイブリッド車両を例にして説明をしたが、この発明に係るパワードライブユニットは、電気自動車にも適用可能である。

この発明の第１実施例に係るパワードライブユニットなどを含む制御装置を備えたハイブリッド車両の制御装置を全体的に示す概略図である。図１に示すパワードライブユニットを全体的に示す分解斜視図である。図２に示す制御回路基板と、収容ケースのパワーモジュールおよびゲート駆動回路基板を示す拡大分解斜視図である。図２に示すパワードライブユニットを中心にして表す回路図である。図３に示す接続部材を上下に分割した状態を表す拡大分解斜視図である。図５に示す接続部材を組付けた後の状態を表す拡大斜視図である。図６のVII−VII線断面図である。図３に示す制御回路基板の下面（底面）を示す底面図である。図８に示すピンガイドの拡大平面図である。図８に示すピンガイドの拡大底面図である。図１０のXI−XI線断面図である。図３に示すゲート駆動回路基板と接続部材の組付けを説明するための部分拡大断面図である。図３に示す制御回路基板と電流センサのリードピン付近の組付け状態を示す部分拡大斜視図である。この発明の第２実施例に係る接続部材（第１および第２の部材）の組付け前を示す、図５と同様な拡大分解斜視図である。

符号の説明

２２パワードライブユニット（ＰＤＵ）
４０制御回路基板
５８ａ，５８ｂ，５８ｃハイサイドスイッチ
６０ａ，６０ｂ，６０ｃローサイドスイッチ
６２ａ，６２ｂ，６２ｃパワーモジュール
６４ａ，６４ｂ，６４ｃハイサイドスイッチ用ゲート駆動回路（ゲート駆動回路）
６６ａ，６６ｂ，６６ｃローサイドスイッチ用ゲート駆動回路（ゲート駆動回路）
７０制御回路
９４ゲート駆動回路基板
１００接続部材
１００ａ第１の部材
１００ｂ第２の部材
１０６第３の信号ピン（信号ピン）
１０６ａ（第３の信号ピンの）一端
１０６ｂ（第３の信号ピンの）他端
１０８第２の位置決めピン（位置決めピン）
１３４挿通孔
１６０第５の位置決めピン（第２の位置決めピン）

Claims

モータ制御用出力端子に接続されるハイサイドスイッチとローサイドスイッチとを備えるパワーモジュールと、前記パワーモジュールに接続されて前記ハイサイドスイッチとローサイドスイッチのゲート駆動回路を搭載するゲート駆動回路基板と、および前記ゲート駆動回路基板に接続されて前記ゲート駆動回路の制御回路を搭載する制御回路基板とから少なくとも構成されるパワードライブユニットにおいて、前記ゲート駆動回路基板と前記制御回路基板を接続する接続部材と、前記接続部材に形成される位置決めピンと、および前記制御回路基板に穿設される、前記位置決めピンが挿通されるべき挿通孔とを備えると共に、前記接続部材は、前記ゲート駆動回路基板において前記ハイサイドスイッチのゲート駆動回路と前記ローサイドスイッチのゲート駆動回路の間に配置されることを特徴とするパワードライブユニット。
前記位置決めピンは、前記接続部材の両端部にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１記載のパワードライブユニット。
前記位置決めピンの端部は円錐台状を呈することを特徴とする請求項１または２記載のパワードライブユニット。
前記接続部材は、前記ゲート駆動回路基板と前記制御回路基板を接続する信号ピンと、前記ゲート駆動回路基板に接続される第１の部材と、および前記制御回路基板に接続される第２の部材とを備えると共に、前記信号ピンは、一端が前記第１の部材に接続され、他端が前記第２の部材に向けて延び、次いで反転して前記第２の部材に対して一旦離間する方向に延び、その後反転して前記第２の部材に向けて延びて前記第２の接続部材に接続される湾曲形状を呈することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワードライブユニット。
前記第１の部材に形成される第２の位置決めピンと、および前記第２の部材に形成される、前記第２の位置決めピンが嵌合されるべき嵌合部とを備えることを特徴とする請求項４記載のパワードライブユニット。