JP6957258B2 - 電子制御ユニット（ｅｃｕ）、制御ボックス、及びこれらを有する冷却ファンモジュール（ｃｆｍ） - Google Patents

Description

[0002] 本発明は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）に関し、特に、ＥＣＵ、制御ボックス、及びＥＣＵ及び制御ボックスを用いる冷却ファンモジュール（ＣＦＭ：cooling fan module）に関する。

[0003] 車両用の冷却ファンモジュール（ＣＦＭ）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を含み、ＥＣＵは、従来、単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれる電源回路及び信号回路を含む。電源回路は、高い導電性のための厚い銅箔によって支持されるべきである。したがって、前記単一のＰＣＢは、厚い銅箔を含むべきであり、ＰＣＢのコスト、体積及び重量の増加を招く。更に、電源回路は、信号回路に対して干渉を生じやすい可能性がある。更に、ＰＣＢは、従来、絶縁材料で被覆され、これにより、ＰＣＢと、熱放散のためＥＣＵに取り付けられるヒートシンクとの間の熱抵抗が増大する。

本発明は、上記課題を解決することを目的とする。

[0004] したがって、本発明の一態様は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を提供するものであり、このＥＣＵは、電源基板と、前記電源基板上に積み重ねられ、前記電源基板と電気的に接続する信号基板と、前記電源基板を支持し、前記電源基板と前記信号基板との間に配設される絶縁材料からなる支持ブラケットとを含む。

[0005] 複数のピンが、前記電源基板から延在し、前記信号基板は、前記ピンに対応する複数の接続穴を形成し、前記ピンは、前記接続穴に対応して収容されて、前記信号基板と前記電源基板との間の電気接続を可能にすることが好ましい。

[0006] 前記ピンは、はんだ付けによって、前記穴に固定されることが好ましい。

[0007] 前記支持ブラケットは、前記電源基板上にオーバーモールドされて、前記電源基板と共に、一体構造を形成することが好ましい。

[0008] 前記支持ブラケットは、前記電源基板を他の導電部品から電気的に絶縁するように構成される分離部を備えることが好ましい。

[0009] 前記分離部は、前記信号基板に対向する前記支持ブラケットの１つの側に配設され、前記分離部は、前記電源基板を前記信号基板から予め設定した距離だけ離間させて、前記電源基板が、複数箇所の電気接続を除いて、前記信号基板から電気的に絶縁されるようになっていることが好ましい。

[0010] 前記分離部は、前記信号基板と反対側の前記支持ブラケットの１つの側に配設されることが好ましい。

[0011] 前記分離部は、前記電源基板の外周に配設されることが好ましい。

[0012] 前記支持ブラケットは、複数の切欠きを有する実質的に板状のブラケットであり、前記電源基板は、前記支持ブラケットの前記切欠きから部分的に露出されることが好ましい。

[0013] 前記電源基板は、電源回路を搭載し、前記電源回路は、前記電源基板に取り付けられるいくつかの電力装置を含むことが好ましい。

[0014] 本発明の別の態様は、ヒートシンクと、上記のＥＣＵとを含む制御ボックスを提供するものである。前記ＥＣＵの前記支持ブラケットは、前記ヒートシンクに取り付けられる。前記電源基板は、熱放散のための前記ヒートシンクと接触している複数の電力装置を搭載する。

[0015] 前記支持ブラケットは、前記電源基板上にオーバーモールドされて、前記電源基板と共に、一体構造を形成することが好ましい。

[0016] 前記複数の電力装置は、複数のパワースイッチングトランジスタを備え、各パワースイッチングトランジスタの１つの側は、電気絶縁性・熱伝導性層で被覆され、各パワースイッチングトランジスタは、熱放散のため、前記電気絶縁性・熱伝導性層を介して、前記ヒートシンクと直接接触していることが好ましい。

[0017] 前記制御ボックスは、更に、カバー部を備え、前記カバー部及び前記ヒートシンクは、共に、前記ＥＣＵを収容する収容空間を形成することが好ましい。

[0018] 前記支持ブラケットは、前記電源基板を他の導電部品から電気的に絶縁するように構成される分離部を含むことが好ましい。

[0019] 前記分離部は、前記電源基板を前記信号基板から予め設定した距離だけ離間させることが好ましい。

[0020] 前記分離部は、前記電源基板を前記ヒートシンクから予め設定した距離だけ離間させて、前記電源基板が、前記ヒートシンクから電気的に絶縁されるようになっていることが好ましい。

[0021] 本発明の更に別の態様は、モータと、前記モータを駆動するための上記のＥＣＵ又は制御ボックスとを含む冷却ファンモジュール（ＣＦＭ）を提供するものである。

[0022] 以下、図面及び実施形態を参照して、本発明を更に詳細に説明する。

本発明の一実施形態による電子制御ユニット（ＥＣＵ）の斜視図である。 図１のＥＣＵを別の側面から見た斜視図である。 図１のＥＣＵの分解図である。 図１のＥＣＵを別の側面から見た分解図である。 信号基板を取り外した状態の図１のＥＣＵの斜視図である。 本発明の一実施形態による制御ボックスの分解図である。 図６の制御ボックスの斜視組立図である。

[0031] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、更に詳細に説明する。各図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される。各図は、限定的なものではなく、例示的なものであることに留意されたい。各図は、縮尺通りではなく、説明された実施形態の全ての態様を示すわけではなく、本開示の範囲を限定するものではない。特に明記していない限り、本開示で使用する全ての技術用語及び科学用語は、当業者により一般に理解される普通の意味を有する。

[0032] ある部品が他の部品に「固定される（fixed）」又は「取り付けられる（mounted）」と記載されている場合、ある部品を他の部品に直接固定する又は取り付けることができるか、又は、中間部品が存在し得ることに留意されたい。ある部品が他の部品に「接続される（connected）」と記載されている場合、ある部品を他の部品に直接接続することができるか、又は、中間部品が存在し得る。ある部品が他の部品に「配設される（disposed）」と記載されている場合、ある部品を他の部品に直接配設することができるか、又は、中間部品が存在し得る。

[0033] 図１〜図４を参照すると、本発明の一実施形態による電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、信号基板２１及び電源基板２２を含む。信号基板２１は、電源基板２２上に積み重ねられ、複数のピン又は端子２２１を介して、電源基板２２と電気的に接続される。信号基板２１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。電源基板２２は、いくつかの電気的パターンを形成する露出銅板である。ピン２２１は、電源基板２２から突出する。信号基板２１は、複数の接続穴２１１を形成する。ピン２２１は、接続穴２１１に対応して挿入され、信号基板２１上の回路と電気的に接続される。この実施形態では、ピン２２１は、それぞれの接続穴２１１に配設された後、はんだ付けによって、接続穴２１１に更に固定される。代替実施形態では、ピンは、信号基板２１から突出することもでき、電源基板２２は、穴を形成する。

[0034] ＥＣＵ２０は、更に、支持ブラケット２３を含む。一実施形態では、支持ブラケット２３は、プラスチックなどの絶縁材料からなり、電源基板上にオーバーモールドされて、電源基板と共に、一体構造を形成する。支持ブラケット２３は、第１の分離部２３１を含む。第１の分離部２３１は、支持ブラケット２３の信号基板２１に対向する側に配設されて、電源基板２２を信号基板２１からある距離だけ離間させる。したがって、電源基板２２及び信号基板２１は、ピン２２１を介する電気接続を除いて、互いに接触しない（すなわち、電気的に絶縁される）。この実施形態では、図５を参照すると、支持ブラケット２３は、複数の切欠きを有する実質的に板状のブラケットである。電源基板２２は、支持ブラケット２３の切欠きから部分的に露出される。信号基板２１及び電源基板２２は、それぞれ、支持ブラケット２３の両側に配設され、これにより、信号基板２１を電源基板２２から絶縁する。

[0035] 支持ブラケット２３は、更に、支持ブラケット２３の信号基板２１と反対の側に配設される第２の分離部２３２を含むことができる。支持ブラケット２３は、更に、電源基板２２を取り囲む第３の分離部２３３を含むことができる。代替的に、第３の分離部２３３は、回路基板の周囲の１つ又は複数の特定の位置に配設される。つまり、電源基板２２を他の導電部品から絶縁して、電気絶縁したい場合、分離部を、支持ブラケットの対応する位置に配設することができる。

[0036] 支持ブラケット２３は、更に、１つ以上の取付部２３４を含むことができ、取付部２３４を介して、ＥＣＵ２０は、他の部品又は装置に取り付けられる。取付部２３４は、分離部２３１、２３２、及び／又は２３３に配設することができる。代替的に、取付部２３５は、支持ブラケット２３の他の位置に配設することもできる。したがって、取付部２３４を、本明細書に記載される何らかの特定の位置に限定することを意図するものではない。この実施形態では、取付部２３４は、第３の分離部２３３に形成される複数の取付穴として実現される。取付穴は、他の部品又は装置の取付構造と直接係合して、ＥＣＵ２０を他の部品又は装置に取り付けることができるようになっている。代替的に、ネジ接続部材などのいくつかの接続部材を、取付穴／取付構造と組み合わせて用いて、ＥＣＵ２０を他の部品又は装置に取り付けることができる。他の実施形態では、取付部２３４は、他の部品又は装置のスナップ嵌合構造と係合して、ＥＣＵ２０を他の部品又は装置に取り付けることができるスナップ嵌合構造にすることができる。

[0037] 電源基板２２は、所望の方法で、電力を外部電源からＣＦＭのモータに伝達するように構成される。電源基板２２は、電源回路を搭載し、電源回路は、電源基板２２に取り付けられるコンデンサ２２２、インダクタ２２３、抵抗２２４及びパワースイッチングトランジスタ２２５（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）などのいくつかの電力装置を含む。この実施形態では、電力装置は、電源基板２２にはんだ付けされる。パワースイッチングトランジスタ２２５は、電源基板２２の外縁に位置し、信号基板２１に対向する各パワースイッチングトランジスタ２２５の一方の側は、絶縁材料に封入されて、信号基板２１からの電気絶縁を確実にする。信号基板２１と反対側の各パワースイッチングトランジスタ２２５の他方の側は、電気絶縁性・熱伝導性層で被覆される。コンデンサ２２２は、電源基板２２の信号基板２１と反対の側に位置する。インダクタ２２３及び抵抗２２４は、電源基板２２の信号基板２１に対向する側に位置する。他の実施形態では、電源基板２２の電力装置の取付位置は、様々にすることができる。リード線２２６が、電源基板２２の対応する位置に設けられて、外部電源及び／又は外部制御装置と電気接続することもできる。代替実施形態では、リード線を含まなくてもよく、代わりに、接続インタフェースが、対応する位置に設けられて、外部電源及び／又は外部制御装置と電気接続する。

[0038] 図６及び図７を参照すると、ヒートシンクを有する電気制御ボックス３０が示される。電気制御ボックス３０は、ＥＣＵ２０及びヒートシンク３１を含む。ＥＣＵ２０は、ヒートシンク３１に取り付けられる。特に、ＥＣＵ２０の支持ブラケット２３は、取付部２３４を介して、ヒートシンク３１に取り付けられ、電源基板２２は、ヒートシンク３１に隣接して位置し、信号基板２１は、ヒートシンク３１から離れた状態である。コンデンサ２２２などの電源基板２２の電力装置の一部は、熱放散のためのヒートシンクと直接接触している。また、パワースイッチングトランジスタ２２５も、電気絶縁性・熱伝導性層で被覆された後、熱放散のためのヒートシンク３１と直接接触している。したがって、ＥＣＵ２０の最大の熱源である電源基板２２及びこれに取り付けられる電力装置と、ヒートシンク３１との間の熱抵抗は、従来技術と比較して低減されるので、発生した熱は、より迅速にヒートシンク３１に伝わり、周囲の環境に放散されることができる。したがって、これにより、電源基板２２及びこれに取り付けられる電力装置のより安定した性能、ひいてはＥＣＵ２０のより安定した性能を確保することができる。電気制御ボックス３０は、更に、カバー部３２を含む。カバー部３２及びヒートシンク３１は、共に、制御ボックス３０のハウジングを形成し、ＥＣＵ２０は、ハウジングの内部収容空間に配設される。リード線２２６は、ハウジングの開口部を介して、制御ボックス３０から延出する。この実施形態では、カバー部３２は、ヒートシンク３１にスナップ嵌合され、カバー部３２及びヒートシンク３１は、協働して、開口部を形成する。代替実施形態では、カバー部３２は、別の方法で、ヒートシンク３１に固定することができ、リード線２２６を導出するための開口部は、カバー部３２又はヒートシンク３１に形成することができる。したがって、開口部の位置を、本明細書に記載される特定の位置に限定することを意図するものではない。

[0039] 本発明の実施形態によるＥＣＵ２０及び制御ボックス３０は、ＣＦＭに適用されて、ＣＦＭのモータを駆動することができる。本発明の実施形態によるＥＣＵ２０及び制御ボックス３０は、ＣＦＭへの適用に限定されるのではなく、代わりに、種々の電気器具又は電子製品に同様に適用することもできることを理解されたい。

[0040] 本発明の実施形態によるＥＣＵ及び制御ボックスでは、電源基板及び信号基板は、１つのＰＣＢに組み込まれるのではなく、別個のＰＣＢとして設けられ、これにより、信号基板の厚さ、ＰＣＢのコスト、ひいてはＥＣＵのコスト、体積及び重量を低減することができる。更に、電源基板及び信号基板は、１つのＰＣＢに組み込まれないので、電源基板の電源回路による信号基板の信号回路に対する干渉を抑えることができる。更に、電源基板及び支持ブラケットは、オーバーモールドによって接続されて、１つの一体構造になり、これにより、ＥＣＵと制御ボックスとの組み付けを簡単にする。また、支持ブラケットは、中空の板状構造として形成されるので、電源基板を他の導電部品から電気的に絶縁したいとき、支持ブラケットは、単に、その対応する位置で突出して、分離部を形成することができる。これにより、従来技術と比較すると、ＥＣＵ及び制御ボックスの重量及びコストを低減するだけでなく、電源基板とヒートシンクとの間の熱抵抗も低減する。

[0041] １つ以上の実施形態を参照して、本発明を説明するが、実施形態の上記説明を用いて、当業者が本発明を実施又は使用することができるにすぎない。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるものと理解される。本明細書に例示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。

２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１ 信号基板
２２ 電源基板
２３ 支持ブラケット
３０ 電気制御ボックス
３１ ヒートシンク
３２ カバー部
２１１ 接続穴
２２１ ピン（端子）
２２２ コンデンサ
２２３ インダクタ
２２４ 抵抗
２２５ パワースイッチングトランジスタ
２２６ リード線
２３１ 第１の分離部
２３２ 第２の分離部
２３３ 第３の分離部
２３４ 取付部
２３５ 取付部

Claims (8)

1. いくつかの電気的パターンを形成する露出銅板を備える電源基板と、
   前記電源基板上に積み重ねられ、前記電源基板と電気的に接続するプリント回路基板（ＰＣＢ）を備える信号基板と、
   前記電源基板を支持し、前記電源基板と前記信号基板との間に配設される絶縁材料からなる支持ブラケットと、
   を備え、
   前記電源基板は電源回路を搭載し、前記電源回路は前記電源基板に取り付けられるいくつかの電力装置を含み、前記電力装置は複数のパワースイッチングトランジスタを含み、前記パワースイッチングトランジスタは前記電源基板の側方を超えて配置され、前記各パワースイッチングトランジスタの一側面は前記信号基板と実質的に平行で反対を向き、かつ、電気絶縁性・熱伝導性の層で被覆され、当該層を通して前記パワースイッチングトランジスタはヒートシンクと熱的に接触していることを特徴とする電子制御ユニット（ＥＣＵ）。
2. 複数のピンが、前記電源基板から延在し、前記信号基板は、前記ピンに対応する複数の接続穴を形成し、前記ピンは、前記接続穴に対応して収容されて、前記信号基板と前記電源基板との間の電気接続を可能にすることを特徴とする、請求項１に記載のＥＣＵ。
3. 前記支持ブラケットは、前記電源基板上にオーバーモールドされて、前記電源基板と共に、一体構造を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＣＵ。
4. 前記支持ブラケットは、前記電源基板を他の導電部品から電気的に絶縁するように構成される複数の分離部を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＥＣＵ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヒートシンク及びＥＣＵとを備える制御ボックスであって、前記支持ブラケットは、前記ヒートシンクに取り付けられ、前記電力装置は熱放散のために前記ヒートシンクと接触していることを特徴とする制御ボックス。
6. 前記制御ボックスは、更に、カバー部を備え、前記カバー部及び前記ヒートシンクは、共に、前記ＥＣＵを収容する収容空間を形成することを特徴とする、請求項５に記載の制御ボックス。
7. モータと、前記モータを駆動するようになっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＥＣＵとを備える冷却ファンモジュール（ＣＦＭ）であって、前記電源基板は、電力を外部電源から前記ＣＦＭの前記モータに伝達するように構成されることを特徴とするＣＦＭ。
8. 前記ＣＦＭは、更に、ヒートシンクを備え、前記支持ブラケットは、前記ヒートシンクに取り付けられ、前記電源基板は、熱放散のための前記ヒートシンクと接触している複数の電力装置を搭載することを特徴とする、請求項７に記載のＣＦＭ。

Images