JP6684601B2

JP6684601B2 - 電子回路装置

Info

Publication number: JP6684601B2
Application number: JP2016011534A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎田井; 哲也小野寺
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: CN106998620A; JP2017135451A; CN106998620B; US10547292B2; US20170214393A1

Description

本発明は、電子回路装置に関するものである。

車載用電源の電圧を監視する電子回路装置は、車載用電源の正極側及び負極側と電気的に接続されており、高電圧の電圧が電子回路に印加されることとなる。このため、一般的に、直列に接続された複数の抵抗素子によって、電圧を低下させている。例えば、特許文献１には、車載用電源の電圧を検出するための受動回路素子直列接続式電子回路装置が開示されている。この特許文献１に係る受動回路素子直列接続式電子回路装置は、基板の両面に直列接続回路を配設すると共に、直列接続回路を屈曲配置することにより、小型化が行われている。

特開２００７−２５８３５３号公報

ところで、配線基板の両面に対して直列接続回路を配設すると、表面に配設された直列接続回路と裏面に配設された直列接続回路との間に浮遊容量が発生する。この浮遊容量は、制御信号を遅延させる原因となる。特許文献１の受動回路素子直列接続式電子回路装置は、配線基板の表面に正極側の直列接続回路を配設し、裏面に負極側の直列接続回路を配設している。このため、正極側の直列接続回路と負極側の直列接続回路との基板表面の法線方向における距離が近くなり、大きな浮遊容量が発生する。したがって、電子回路装置の制御信号の遅延が大きくなり、制御応答性が低下する。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、基板の両面に配設される電子回路装置の浮遊容量の発生を抑制し、電子回路装置の制御応答性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、車載用電源の高電位端に接続された第１高電圧直列接続回路及び第２高電圧直列接続回路と、上記車載用電源の低電位端に接続された第１低電圧直列接続回路及び第２低電圧直列接続回路とが基板に設けられた電子回路装置であって、上記第１高電圧直列接続回路及び上記第２高電圧直列接続回路が、上記基板の表裏に対向配置され、上記第１低電圧直列接続回路及び上記第２低電圧直列接続回路が、上記基板の表裏に対向配置される、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記第２高電圧直列接続回路の少なくとも一部は、基板表面の法線方向において上記第１高電圧直列接続回路から変位して配置され、上記第２低電圧直列接続回路の少なくとも一部は、基板表面の法線方向において上記第１低電圧直列接続回路から変位して配置される、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記第１高電圧直列接続回路と上記第２高電圧直列接続回路と上記第１低電圧直列接続回路と上記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、基板上において屈曲して配置される、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第１〜第３のいずれかの手段において、上記第１高電圧直列接続回路と上記第２高電圧直列接続回路と上記第１低電圧直列接続回路と上記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、基板上においてコの字状に屈曲して配置される、という構成を採用する。

第５の手段として、上記第１〜第４のいずれかの手段において、上記第１高電圧直列接続回路と上記第２高電圧直列接続回路と上記第１低電圧直列接続回路と上記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、直線状に配置される、という構成を採用する。

本発明によれば、第１高電圧直列接続回路と第１低電圧直列接続回路とが基板表面の法線方向において離れて配置される。また、第２高電圧直列接続回路と第２低電圧直列接続回路とも同様に、基板表面の法線方向において離れて配置される。これにより、第１高電圧直列接続回路と第１低電圧直列接続回路との間、並びに、第２高電圧直列接続回路と第２低電圧直列接続回路との間に、浮遊容量が発生しづらい。したがって、基板の両面に配設される電子回路装置における浮遊容量の発生を抑制し、電子回路装置の制御応答性を向上させることが可能である。

本発明の一実施形態に係る電子回路装置の構成を示す回路図である。本発明の一実施形態に係る電子回路装置が有する直列接続回路を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。本発明の一実施形態に係る電子回路装置が有する直列接続回路の変形例を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。本発明の一実施形態に係る電子回路装置が有する直列接続回路の変形例を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。

以下、図１及び図２を参照して、本発明に係る電子回路装置１の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電子回路装置１の構成を示す回路図である。また、図２は、本実施形態に係る電子回路装置１が有する直列接続回路を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。なお、図２（ａ）と図２（ｂ）とは、基板上における同じ領域の表面と裏面とを図示したものである。

電子回路装置１は、車載用電源の電圧を検出する装置である。この電子回路装置１は、例えば、ハイブリッド自動車の高圧バッテリに対して設けられ、モータと接続された高圧バッテリの電圧を監視する。高圧バッテリは正極と負極を有しており、正極側の電圧は、不図示の昇圧回路によって昇圧された後にモータへと印加される。このような電子回路装置１は、図１に示すように、第１差動電圧増幅回路２と、第２差動電圧増幅回路３とを概略有している。

第１差動電圧増幅回路２は、基板の表面に設けられ、昇圧前直列接続回路２ａ（第１高電圧直列接続回路）と、負極側直列接続回路２ｂ（第１低電圧直列接続回路）と、第１オペアンプ２ｃと、帰還抵抗２ｅと、電位規定抵抗２ｆとを有している。昇圧前直列接続回路２ａは、不図示の車載用電源の正極側と第１オペアンプ２ｃとに接続されており、入力抵抗素子２ｄ１を複数有している。昇圧前直列接続回路２ａは、図２（ａ）に示すように、入力抵抗素子２ｄ１が導体層２ｄ２を介して直列に接続されることにより形成されている。昇圧前直列接続回路２ａは、基板上において複数回直角に屈曲して配列されることにより略コの字状に配置されている。このような昇圧前直列接続回路２ａは、車載用電源の正極側から入力された電圧Ｐ１を抵抗分圧により低下させ、第１オペアンプ２ｃの正極側に入力している。

負極側直列接続回路２ｂは、車載用電源の負極側と第１オペアンプ２ｃとに接続されており、入力抵抗素子２ｄ１を有している。負極側直列接続回路２ｂは、図２（ａ）に示すように、入力抵抗素子２ｄ１が複数回直角に屈曲して配列されることにより形成されている。これにより、負極側直列接続回路２ｂは、基板表面上において昇圧前直列接続回路２ａと対向するように略コの字状に配置されている。このような負極側直列接続回路２ｂは、車載用電源の負極側から入力された電圧Ｎを低下させ、第１オペアンプ２ｃの負極側に入力している。

第１オペアンプ２ｃは、昇圧前直列接続回路２ａから入力された電圧と、負極側直列接続回路２ｂから入力された電圧との差分に基づいて、電圧Ｖ１を出力する。この第１オペアンプ２ｃには、例えば、出力側においてマイコンが接続されており、第１オペアンプ２ｃの電圧Ｖ１がマイコンにより監視されている。帰還抵抗２ｅは、第１オペアンプ２ｃの正極側及び出力側と接続されている。電位規定抵抗２ｆは、第１オペアンプ２ｃの負極側と接続されている。このような第１差動電圧増幅回路２は、車載用電源の正極側の電圧Ｐ１と車載用電源の負極側の電圧Ｎとの電位差を増幅する回路である。

第２差動電圧増幅回路３は、基板の裏面に設けられ、昇圧後直列接続回路３ａ（第２高電圧直列接続回路）と、負極側直列接続回路３ｂ（第２低電圧直列接続回路）と、第２オペアンプ３ｃと、帰還抵抗３ｅと、電位規定抵抗３ｆとを有している。昇圧後直列接続回路３ａは、不図示の昇圧回路と第２オペアンプ３ｃとに接続され、入力抵抗素子３ｄ１を有している。昇圧後直列接続回路３ａは、図２（ｂ）に示すように、複数の入力抵抗素子３ｄ１が導体層３ｄ２を介して直列に接続することにより形成されている。昇圧後直列接続回路３ａは、基板上において複数回直角に屈曲して配列されることにより略コの字状に配置されている。この昇圧後直列接続回路３ａは、昇圧回路により昇圧された電圧Ｐ２を低下させ、第２オペアンプ３ｃの正極側に入力している。このような昇圧後直列接続回路３ａは、基板表面の法線方向において昇圧前直列接続回路２ａと対向配置されている。これにより、昇圧後直列接続回路３ａと負極側直列接続回路２ｂとの距離は、昇圧後直列接続回路３ａと昇圧前直列接続回路２ａとの距離よりも離れている。

負極側直列接続回路３ｂは、負極側直列接続回路２ｂの入力側から分岐しており、第２オペアンプ３ｃに接続されている。この負極側直列接続回路３ｂは、複数の入力抵抗素子３ｄ１を有している。負極側直列接続回路３ｂは、図２（ａ）に示すように、複数の入力抵抗素子３ｄ１が複数回直角に屈曲して配列されることにより形成される。これにより、負極側直列接続回路３ｂは、基板表面上において昇圧後直列接続回路３ａと対向するように略コの字状に配置されている。このような負極側直列接続回路３ｂは、車載用電源の負極側から入力された電圧Ｎを低下させ、第２オペアンプ３ｃの負極側に入力している。また、負極側直列接続回路３ｂは、基板表面の法線方向において負極側直列接続回路２ｂと対向配置されており、昇圧前直列接続回路２ａと離間して設けられている。これにより、負極側直列接続回路３ｂと昇圧前直列接続回路２ａとの距離は、負極側直列接続回路３ｂと負極側直列接続回路２ｂとの距離よりも離れている。

第２オペアンプ３ｃは、昇圧後直列接続回路３ａから入力された電圧と、負極側直列接続回路３ｂから入力された電圧との差分に基づいて、電圧Ｖ２を出力する。この第２オペアンプ３ｃには、例えば、出力側においてマイコンが接続されており、第２オペアンプ３ｃの電圧Ｖ２がマイコンにより監視されている。帰還抵抗３ｅは、第２オペアンプ３ｃの正極側及び出力側と接続されている。電位規定抵抗３ｆは、第２オペアンプ３ｃの負極側と接続されている。このような第２差動電圧増幅回路３は、昇圧回路により昇圧された車載用電源の電圧Ｐ２と車載用電源の負極側の電圧Ｎとの電位差を増幅する。

本実施形態に係る電子回路装置１は、昇圧前直列接続回路２ａと昇圧後直列接続回路３ａとが基板表面の法線方向において対向配置されている。また、負極側直列接続回路２ｂと負極側直列接続回路３ｂとも同様に、基板表面の法線方向において対向配置されている。すなわち、昇圧前直列接続回路２ａと負極側直列接続回路３ｂとの間、並びに、昇圧後直列接続回路３ａと負極側直列接続回路２ｂとの間の距離が長い。これにより、昇圧前直列接続回路２ａに電圧Ｐ１が印加され、昇圧後直列接続回路３ａに電圧Ｐ２が印加されたときに、浮遊容量が発生しづらい。したがって、電子回路装置１において発生する制御信号の遅延が短縮され、電子回路装置１の制御応答性を向上させることができる。

さらに、昇圧前直列接続回路２ａと昇圧後直列接続回路３ａとの間、並びに、負極側直列接続回路２ｂと負極側直列接続回路３ｂとの間は電位差が小さい。このため、負極側直列接続回路２ｂと負極側直列接続回路３ｂとの間に蓄積される電荷量が小さくなり、電子回路装置１において発生する制御信号の遅延が短縮され、電子回路装置１の制御応答性が向上する。よって、バッテリの電圧監視時に過電圧が発生した場合、マイコンへ入力される過電圧検出信号の遅延時間が短縮されるため、結果的にバッテリからモータへ供給する電力を遮断するマイコンからの緊急遮断制御信号の遅延時間も短縮できる。また、遮断時間が短縮することで、バッテリの電圧監視時の過電圧閾値を上げることが可能となり、電子部品の動作電圧幅を拡大できる。したがって、耐圧条件の高い電子部品を使用する必要がなく、部品性能を有効に利用し、コストも削減することが出来る。

本実施形態の昇圧前直列接続回路２ａ、負極側直列接続回路２ｂ、昇圧後直列接続回路３ａ及び負極側直列接続回路３ｂは、いずれもコの字状に屈曲して配置されている。これにより、直線状に入力抵抗素子２ｄ１及び３ｄ１を配置した場合と比較して、所定の領域により多くの入力抵抗素子２ｄ１及び３ｄ１を直列接続にて配設することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）図３は、電子回路装置１が有する直列接続回路の変形例を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。なお、図３（ａ）と図２（ｂ）とは、基板上における同じ領域の表面と裏面とを図示したものである。
この図に示すように、第２差動電圧増幅回路３は、基板表面の法線方向において、第１差動電圧増幅回路２の昇圧前直列接続回路２ａと負極側直列接続回路２ｂとの間に配置することも可能である。このような配置は、昇圧後直列接続回路３ａ及び負極側直列接続回路３ｂを、昇圧前直列接続回路２ａ及び負極側直列接続回路２ｂから基板表面の法線方向において変位して配置するものである。これにより、昇圧前直列接続回路２ａと昇圧後直列接続回路３ａとの間、並びに、負極側直列接続回路２ｂと負極側直列接続回路３ｂとの間に浮遊容量が発生しづらくなり、電子回路装置１の制御応答性をより向上させることが可能である。

（２）図４は、電子回路装置１が有する直列接続回路の変形例を示す図であり、（ａ）が基板の表面における直列接続回路の配置図であり、（ｂ）が基板の裏面における直列接続回路の配置図である。なお、図３（ａ）と図２（ｂ）とは、基板上における同じ領域の表面と裏面とを図示したものである。
この図に示すように、昇圧前直列接続回路２ａ及び昇圧後直列接続回路３ａを直線状に配置し、さらに、第２差動電圧増幅回路３を第１差動電圧増幅回路２の昇圧前直列接続回路２ａと負極側直列接続回路２ｂとの間に配置することも可能である。

（３）また、上記実施形態においては、昇圧前直列接続回路２ａ、負極側直列接続回路２ｂ、昇圧後直列接続回路３ａ及び負極側直列接続回路３ｂをコの字状に屈曲配置するものとしたが、本発明はこれに限定されない。昇圧前直列接続回路２ａ、負極側直列接続回路２ｂ、昇圧後直列接続回路３ａ及び負極側直列接続回路３ｂは、複数回コの字状に屈曲され、つづら折れ状に配置されるものとしてもよい。この場合、入力抵抗素子２ｄ１及び３ｄ１を基板上の所定の領域に対してより多く配設可能である。

１電子回路装置
２第１差動電圧増幅回路
２ａ昇圧前直列接続回路
２ｂ負極側直列接続回路
２ｃ第１オペアンプ
２ｄ１入力抵抗素子
２ｄ２導体層
２ｅ帰還抵抗
２ｆ電位規定抵抗
３第２差動電圧増幅回路
３ａ昇圧後直列接続回路
３ｂ負極側直列接続回路
３ｃ第２オペアンプ
３ｄ１入力抵抗素子
３ｄ２導体層
３ｅ帰還抵抗
３ｆ電位規定抵抗

Claims

車載用電源の正極側となる高電位端と第１のオペアンプの正極とを接続する第１高電圧直列接続回路と、
前記車載用電源の正極側となる高電位端と第２のオペアンプの正極とを接続する第２高電圧直列接続回路と、
前記車載用電源の負極側となる低電位端と前記第１のオペアンプの負極とを接続する第１低電圧直列接続回路と、
前記車載用電源の負極側となる低電位端と前記第２のオペアンプの負極とを接続する第２低電圧直列接続回路とが基板に設けられた電子回路装置であって、
前記第１高電圧直列接続回路及び前記第１低電圧直列接続回路が基板の一方の面に設けられ、
前記第２高電圧直列接続回路及び前記第２低電圧直列接続回路が基板の他方の面に設けられ、
前記第１高電圧直列接続回路及び前記第２高電圧直列接続回路が、前記基板の表裏に対向配置され、
前記第１低電圧直列接続回路及び前記第２低電圧直列接続回路が、前記基板の表裏に対向配置される
ことを特徴とする電子回路装置。
前記第２高電圧直列接続回路の少なくとも一部は、基板表面において前記第１高電圧直列接続回路と重ならないように配置され、
前記第２低電圧直列接続回路の少なくとも一部は、基板表面において前記第１低電圧直列接続回路と重ならないように配置される
ことを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
前記第１高電圧直列接続回路と前記第２高電圧直列接続回路と前記第１低電圧直列接続回路と前記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、基板上において屈曲して配置されることを特徴とする請求項１または２記載の電子回路装置。
前記第１高電圧直列接続回路と前記第２高電圧直列接続回路と前記第１低電圧直列接続回路と前記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、基板上においてコの字状に屈曲して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子回路装置。
前記第１高電圧直列接続回路と前記第２高電圧直列接続回路と前記第１低電圧直列接続回路と前記第２低電圧直列接続回路との少なくともいずれか一つは、直線状に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子回路装置。