JP7037870B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、カードエッジコネクタを有する電子モジュールと、カードエッジコネクタを差し込み可能なエッジコネクタソケットと、から成る電子制御装置に関する。
一般的な電子制御装置のなかには、エッジコネクタソケットに差し込み可能なカードエッジコネクタを備えた、いわゆるカードエッジコネクタ型電子制御装置がある。このようなカードエッジコネクタ型電子制御装置に関しては、種々の技術が提案されてきた(例えば、特許文献1)。
特許文献1に開示されている電子制御装置は、回路基板の一端の両面にカードエッジ端子部を有している。カードエッジコネクタは、エッジコネクタソケットに差し込み可能なカードエッジ端子部(外部接続端子)を備えた回路基板の端部のことである。
特開2017-183519号公報
ところで、カードエッジコネクタ型電子制御装置のなかには、外部との信号伝達系統の個数を増やしたいものがある。その場合には、カードエッジ端子部の個数を増やせばよい。特許文献1に開示されているカードエッジコネクタ型電子制御装置において、カードエッジ端子部の個数を増やすには、回路基板のなかの、カードエッジ端子部を有している端部の幅を大きくすることになる。それに合わせて、エッジコネクタソケットも大型化する。これでは、電子モジュールとエッジコネクタソケットの組み合わせ構造から成る、カードエッジコネクタ型電子制御装置の小型化の観点からは不利である。このため、カードエッジ端子部の個数を増やすには、限界がある。
本発明は、カードエッジコネクタ型電子制御装置の小型化を図りつつ、カードエッジ端子部の個数を増やすことができる技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、
電子部品を実装した回路基板を封止樹脂によって封止した少なくとも1つの電子モジュールと、
前記回路基板の一方の面に有している第1カードエッジ端子部と、
前記回路基板の他方の面に有している第2カードエッジ端子部と、
前記電子モジュールを出し入れ可能であって、入れられた前記電子モジュールの前記回路基板の前記第1カードエッジ端子部に電気的に接触可能な第1固定側端子を備えたケースと、
このケースの開口を開閉可能であって、前記ケースに入れられた前記電子モジュールの前記回路基板の前記第2カードエッジ端子部に電気的に接触可能な第2固定側端子を内部に備えたカバーと、を含み、
前記ケースと前記カバーとによって、筐体を構成しており、
前記第1固定側端子と前記第2固定側端子とは、前記ケースの前記開口が前記カバーによって閉じられた状態で、前記ケースに入れられている前記電子モジュールの前記回路基板の前記第1カードエッジ端子部と前記第2カードエッジ端子部とを挟み込んで、保持することが可能に位置している、ことを特徴とする電子制御装置である。
さらにまた、請求項1に係る発明では、前記回路基板は矩形状の構成であり、
前記第1カードエッジ端子部及び前記第2カードエッジ端子部は、前記矩形状の回路基板のなかの、相対する両側の端部に有している、ことを特徴とする。
請求項1に係る発明では、電子モジュールを入れたケースの開口をカバーによって閉じたときに、ケースに備えた第1固定側端子と、カバーに備えた第2固定側端子とが、回路基板の両面のカードエッジ端子部を挟み込んで保持しつつ、電気的に接触する。つまり、筐体そのものが、エッジコネクタソケットの役割を果たす。電子モジュールと筐体の組み合わせ構造によって、カードエッジコネクタ型電子制御装置を構成することができる。エッジコネクタソケットの役割を果たす筐体であるから、一般的なエッジコネクタソケットに比べて、各固定側端子の配置及び個数の自由度が大幅に高まる。このため、筐体の大きさを維持しつつ、回路基板のカードエッジ端子部の個数に合わせて、各固定側端子の個数を容易に増やすことができる。
また、回路基板に対するカードエッジ端子部の配置は、回路基板の一端に限定されることなく、両端、全周囲、基板面の中央など、最適な位置に自由に設定することができる。しかも、回路基板に対するカードエッジ端子部の個数を、大幅に増やすことができる。この結果、カードエッジコネクタ型電子制御装置の小型化を図りつつ、カードエッジ端子部の個数を増やすことができる。さらには、カバーを開閉するだけで、ケースに対して電子モジュールを容易に出し入れできる。このため、電子モジュールの交換性やメンテナンス性を高めることができる。
さらにまた、請求項1に係る発明では、電子モジュールは、矩形状の回路基板のなかの、相対する両側の端部に各カードエッジ端子部を設けた、比較的シンプルな構成である。それにもかかわらず、カードエッジ端子部の個数を倍増させることができる。
本発明の実施例1による電子制御装置の筐体に電子モジュールを収納する前の構成を示す斜視図である。 図1に示される電子制御装置の各部の構成図である。 図1に示される電子制御装置の筐体に電子モジュールを収納した構成の断面を示す図である。 本発明の実施例2による電子制御装置の筐体に電子モジュールを収納する前の構成を示す斜視図である。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
<実施例1>
図1~図3を参照しつつ実施例1の電子制御装置10を説明する。図1は、筐体30に電子モジュール20A,20Bを収納する前の構成を斜視図に表している。図2(a)は、電子モジュール20A,20Bを収納する前の筐体30を側方から見た断面構成を示している。図2(b)は、図2(a)に示される第1固定側端子37周りを斜視図に表している。図3(a)は、筐体30に電子モジュール20A,20Bを収納した構成の断面を表している。図3(b)は、図3(a)に示される各カードエッジ端子部24,25を各固定側端子37,47によって挟み込んでいる構成を拡大して表している。
図1に示されるように、電子制御装置10は、少なくとも1つ(例えば2つ)の電子モジュール20A,20Bと、この電子モジュール20A,20Bを収納可能な筐体30と、からなる。この実施例1では、2つの電子モジュール20A,20Bを筐体30に収納する構成を例示して、説明する。但し、電子モジュール20A,20Bの個数は2つに限定されるものではない。
各電子モジュール20A,20Bの大きさ及び形状は、予め設定されている。例えば、各電子モジュール20A,20Bの大きさ及び形状は、互いに同一に設定されている。また、各電子モジュール20A,20Bは、互いに同じ種類であっても、互いに種類が異なってもよい。例えば、複数種の電子モジュール20A,20Bのなかの、一方の電子モジュール20Aをパワー系モジュールとし、他方の電子モジュール20Bを制御系モジュールとすることによって、パワー系と制御系とを分けることもできる。以下、一方の電子モジュール20Aのことを、適宜「パワー系モジュール20A」と言い換える。他方の電子モジュール20Bのことを、適宜「制御系モジュール20B」と言い換える。
詳しく述べると、パワー系モジュール20Aの電子部品21Aは、例えばIGBT等のパワー半導体と、フリーホイールダイオード(環流ダイオード)との、組み合わせによって構成される。制御系モジュール20Bの電子部品21Bは、例えばCPU、平滑コンデンサ、リアクトル、DC-DCコンバータ、放電抵抗によって構成される。各電子モジュール20A,20Bは、前記電子部品21A,21Bを実装した回路基板22,22を、封止樹脂23,23によって封止した構成である。
以下、パワー系モジュール20Aについて詳しく説明する。制御系モジュール20Bは、パワー系モジュール20Aに対して、種類が異なる他には同様の構成なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
パワー系モジュール20Aの回路基板22(プリント基板22)は矩形状の構成であり、両面22a,22bに複数のカードエッジ端子部24,25を有している。矩形状には、正方形と長方形を含む。詳しく述べると、回路基板22の一方の面22aには、複数(例えば12個)の第1カードエッジ端子部24を有している。回路基板22の他方の面22bには、複数(例えば12個)の第2カードエッジ端子部25を有している。複数の第1カードエッジ端子部24及び複数の第2カードエッジ端子部25は、矩形状の回路基板22の4つの縁部22c~22fのなかの、1つの縁部22c(端子エリア22c)に、それぞれ1列に配列されている。
封止樹脂23(モールド樹脂23)は、回路基板22と電子部品21Aを封止する外装樹脂体である。回路基板22のなかの、複数のカードエッジ端子部24,25が配列されている端子エリア22cは、封止樹脂23によって封止されていない。この封止樹脂23は、弾性を有している。このため、外部から筐体30へ加わった振動や衝撃が、筐体30から回路基板22へ伝わらないように、弾性を有した封止樹脂23によって、抑制することができる。この結果、パワー系モジュール20Aの耐久性を高めることができる。
次に、筐体30について説明する。筐体30の大きさ及び形状は、予め設定されている大きさ及び形状の複数種の電子モジュール(パワー系モジュール20Aと制御系モジュール20Bを含む)に交換可能に設定されている。
複数の第1固定側端子37及び複数の第2固定側端子47は、複数種の電子モジュール、例えば電子モジュール20A,20Bの第1カードエッジ端子部24と第2カードエッジ端子部25に電気的に接触可能であって、且つ、第1カードエッジ端子部24と第2カードエッジ端子部25とを挟み込んで、保持することが可能に位置している。
従って、筐体30に対して、複数種の電子モジュール(パワー系モジュール20Aと制御系モジュール20Bを含む)を交換することができる。このため、複数種の電子モジュール、例えば電子モジュール20A,20Bを任意に選択して、筐体30に容易に入れ替えることができる。例えば、筐体30に収納されているパワー系モジュール20Aと制御系モジュール20Bを取り出し、2つのパワー系モジュール20Aを選択して入れ替え、又は、2つの制御系モジュール20Bを選択して入れ替えることができる。
カードエッジコネクタ型電子制御装置10を用いる多種多様のシステムの用途に従って、対応する電子モジュールを筐体30に入れるだけの作業ですむ。つまり、電子モジュールの組み合わせの自由度が高まる。各システムに対するカードエッジコネクタ型電子制御装置10の互換性を、高めることができる。
さらに、筐体30の大きさ及び形状は、ケース31を開口32側から見て、複数種の電子モジュール(パワー系モジュール20Aと制御系モジュール20Bを含む)を並べることが可能に設定されている。このため、複数種の電子モジュールを、筐体30に並べてセットすることができる。例えば、2つの電子モジュールを、パワー系モジュール20Aと制御系モジュール20Bとに分けて、筐体30に並べてセットすることができる。
より具体的に述べると、筐体30は、電子モジュール20A,20Bを出し入れ可能なケース31と、このケース31の開口32を開閉可能なカバー41と、によって構成されている。ケース31とカバー41とは、有底の角箱状の部材であって、互いに開口32,42同士を向かい合わせにして開閉可能である。なお、閉じた状態の、ケース31とカバー41との間は、図示せぬシール部材によってシールされる。
カバー41は、ケース31に対してヒンジ51によってスイング可能に取り付けられている。カバー41がヒンジ構造なので、ケース31に対するカバー41の開閉作業が容易である。また、ケース31に備えている被掛け止め部52に対して、カバー41に備えている掛け止めフック53を、スナップフィットで掛け止めることによって、ケース31にカバー41を閉じた状態を保持することができる。
ケース31は、矩形(正方形と長方形を含む)を呈した平板状の底板33と、この底板33の周縁近傍から起立した環状の縦枠34とからなる、一体成形品である。縦枠34は、底板33の周縁に沿った環状の縦板からなる。
同様に、カバー41も、矩形(正方形と長方形を含む)の平板状の底板43と、この底板43の周縁から起立した環状の縦枠44とからなる、一体成形品である。この縦枠44は、底板43の周縁に沿った環状の縦板からなる。
ケース31は、機械的強度特性が大きい外側材35と、弾性及び防水性を有している内側材36との、二重構造に構成されている。つまり、底板33と縦枠34は、外側材35と内側材36とからなる複合材によって、構成されている。同様に、カバー41も、機械的強度特性が大きい外側材45と、弾性及び防水性を有している内側材46との、二重構造に構成されている。つまり、底板43と縦枠44は、外側材45と内側材46とからなる複合材によって、構成されている。外側材35,45は、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂によって構成されている。内側材36,46は、例えばスチレン・ブタジエンゴムによって構成されている。
外側材35,45の機械的強度特性が大きいので、外部から加わった衝撃に対する筐体30の耐久性を、高めることができる。また、内側材36,46が弾性を有しているので、外部から筐体30へ加わった振動が、筐体30から回路基板22,22へ伝わらないように抑制することができる。さらに、内側材36,46が防水性を有しているので、外部から筐体30の中への水漏れを抑制することができる。このように、ケース31とカバー41の適材適所を、互いの物性を補う複数の部材35,36,45,46によって、安価に且つ高耐性を有して構成することができる。
ケース31は、内部に複数(例えば24個)の第1固定側端子37を備える。複数の第1固定側端子37は、ケース31に入れられた電子モジュール20A,20Bの回路基板22,22の、複数の第1カードエッジ端子部24,24に、電気的に接触可能である。
カバー41は、内部に複数(例えば24個)の第2固定側端子47を備える。複数の第2固定側端子47は、ケース31に入れられた電子モジュール20A,20Bの回路基板22,22の、複数の第2カードエッジ端子部25,25に電気的に接触可能である。
第1カードエッジ端子部24から第2カードエッジ端子部25までの厚さT1は、各電子モジュール20A,20Bの厚さT2に比べて小さい。これに合わせて、第1固定側端子37と第2固定側端子47との間の間隔も、小さく設定されている。つまり、ケース31の底板33は、第1固定側端子37が配置される部位を、段差面33aに構成されている。また、カバー41の底板43は、第2固定側端子47が配置される部位を、段差面43aに構成されている。従って、電子モジュール20A,20Bがケース31の底板33とカバー41の底板43との間に挟み込まれて保持された状態では、第1及び第2カードエッジ端子部25,26は、第1固定側端子37と第2固定側端子47との間に挟み込まれて保持されるとともに、電気的に接触することが可能である。
複数の第1固定側端子37と複数の第2固定側端子47とは、ケース31の開口32がカバー41によって閉じられた状態で、ケース31に入れられている電子モジュール20A,20Bの回路基板22,22の第1カードエッジ端子部24と第2カードエッジ端子部25とを挟み込んで、保持することが可能に位置している。
ケース31と複数の第1固定側端子37との間と、カバー41と複数の第2固定側端子47との間との、少なくとも一方には、エラストマーバネ61が介在している。このエラストマーバネ61は、エラストマー製のバネであって、シート状の構成である。
第1固定側端子37と第2固定側端子47と間の間隔や、第1カードエッジ端子部24と第2カードエッジ端子部25との間の大きさT1(厚さT1)には、生産上の寸法公差がある。電子モジュール20A,20Bを入れたケース31の開口32をカバー41によって閉じたときに、弾性を有しているエラストマーバネ61によって、寸法公差を吸収することができる。また、外部から筐体30へ振動や衝撃が加わったときであっても、各固定側端子37,47と各カードエッジ端子部24,25との良好な接触状態を、エラストマーバネ61によって安定的に維持することができる。
筐体30は、各固定側端子37,47に接続された外部接続用ハーネス62を有している。このため、外部への配線が容易である。この外部接続用ハーネス62は、例えばフラットフレキシブルケーブルによって構成される。
実施例1の説明をまとめると、次の通りである。
電子モジュール20A,20Bを入れたケース31の開口32をカバー41によって閉じたときに、ケース31に備えた第1固定側端子37と、カバー41に備えた第2固定側端子47とが、回路基板22,22の各両面22a,22bのカードエッジ端子部24,25を挟み込んで保持しつつ、電気的に接触する。つまり、筐体30そのものが、エッジコネクタソケットの役割を果たす。電子モジュール20A,20Bと筐体30の組み合わせ構造によって、カードエッジコネクタ型電子制御装置10を構成することができる。
エッジコネクタソケットの役割を果たす筐体30であるから、一般的なエッジコネクタソケットに比べて、各固定側端子37,47の配置及び個数の自由度が大幅に高まる。このため、筐体30の大きさを維持しつつ、回路基板22,22の各カードエッジ端子部24,25の個数に合わせて、各固定側端子37,47の個数を容易に増やすことができる。
加えて、電子モジュール20A,20Bと、エッジコネクタソケットの役割を果たす筐体30とを、一体的に組み合わせることによって、安価なカードエッジコネクタ型電子制御装置10を提供することができる。
また、回路基板22,22に対するカードエッジ端子部24,25の配置は、回路基板22,22の一端22cに限定されることなく、両端、全周囲、基板面の中央など、最適な位置に自由に設定することができる。しかも、回路基板22,22に対する各カードエッジ端子部24,25の個数を、大幅に増やすことができる。この結果、カードエッジコネクタ型電子制御装置10の小型化を図りつつ、カードエッジ端子部24,25の個数を増やすことができる。
さらには、カバー41を開閉するだけで、ケース31に対して電子モジュール20A,20Bを容易に出し入れできる。このため、電子モジュール20A,20Bの交換性やメンテナンス性を高めることができる。
さらには、用途に応じて、種類の異なる小さい電子モジュール(電子モジュール20A,20Bを含む)を、複数用いることができる。このため、電子制御装置10の自由度が高く、汎用性に優れる。
なお、ケース31の内部には、複数の電子モジュール20A,20Bを区分けして収納するための区分け壁71が、設けられている。但し、この区分け壁71の有無は任意である。
<実施例2>
次に、図4を参照しつつ実施例2の電子制御装置100を説明する。なお、上記実施例1の電子制御装置10の基本構成については、変更がないので、これらの説明を省略する。また、上記実施例1と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図4は上記図1に示される電子制御装置10に対応させて表してある。実施例2の電子制御装置100は、図1~図3に示された実施例1の電子制御装置10を、図4に示された電子制御装置100に変更したことを特徴とする。
詳しく述べると、電子制御装置100の電子モジュール120は、筐体30に収納される。電子モジュール120は、電子部品121を実装した矩形状の回路基板22を、封止樹脂23によって封止した構成である。この電子モジュール120の大きさ及び形状は、予め設定されている。電子部品121は、例えば、上記図1に示される電子部品21A,21Bの、いずれか一方または両方に相当する。
上記図2(a)も参照すると、実施例1と同様に、回路基板22の一方の面22aには、複数の第1カードエッジ端子部24を有している。回路基板22の他方の面22bには、複数の第2カードエッジ端子部25を有している。
複数の第1カードエッジ端子部24及び複数の第2カードエッジ端子部25は、矩形状の回路基板22の4つの縁部22c~22fのなかの、相対する両側の端部22d,22f(縁部22d,22f)に、それぞれ1列に配列されている。従って、複数の第1カードエッジ端子部24及び複数の第2カードエッジ端子部25は、回路基板22の、2つの端部22d,22fに且つ両面22a,22bに配置されることになる。この結果、複数の第1カードエッジ端子部24及び複数の第2カードエッジ端子部25の個数は、上記実施例1に比べて倍増する。
例えば、回路基板22の一方の面22aの、相対する両側の端部22d,22fには、第1カードエッジ端子部24が12個ずつ配置される。また、回路基板22の他方の面22bの、相対する両側の端部22d,22fには、第2カードエッジ端子部25が12個ずつ配置される。
ケース31に設けられる各第1固定側端子37と、カバー41に設けられる各第2固定側端子47の位置及び個数は、複数の第1カードエッジ端子部24及び複数の第2カードエッジ端子部25の位置及び個数に合わせて設定されている。
このように、実施例2の電子モジュール120は、矩形状の回路基板22のなかの、相対する両側の端部22d,22fに各カードエッジ端子部24,25を設けた、比較的シンプルな構成である。それにもかかわらず、カードエッジ端子部24,25の個数を倍増させることができる。他の効果は、上記実施例1の電子制御装置10の効果と同じなので、説明を省略する。
なお、本発明による電子制御装置10,100は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。
例えば、実施例1の電子制御装置10と、実施例2の電子制御装置100とを組み合わせることは任意である。
本発明の電子制御装置10,100は、車両に搭載されるのに好適である。
10,100…電子制御装置、20A,20B…電子モジュール、21A,21B…電子部品、22…回路基板、22a…回路基板の一方の面、22b…回路基板の他方の面、22d,22f…回路基板の両側の端部、23…封止樹脂、24…第1カードエッジ端子部、25…第2カードエッジ端子部、30…筐体、31…ケース、32…ケースの開口、37…第1固定側端子、41…カバー、47…第2固定側端子、61…エラストマーバネ。

Claims (1)

  1. 電子部品を実装した回路基板を封止樹脂によって封止した少なくとも1つの電子モジュールと、
    前記回路基板の一方の面に有している第1カードエッジ端子部と、
    前記回路基板の他方の面に有している第2カードエッジ端子部と、
    前記電子モジュールを出し入れ可能であって、入れられた前記電子モジュールの前記回路基板の前記第1カードエッジ端子部に電気的に接触可能な第1固定側端子を備えたケースと、
    このケースの開口を開閉可能であって、前記ケースに入れられた前記電子モジュールの前記回路基板の前記第2カードエッジ端子部に電気的に接触可能な第2固定側端子を内部に備えたカバーと、を含み、
    前記ケースと前記カバーとによって、筐体を構成しており、
    前記第1固定側端子と前記第2固定側端子とは、前記ケースの前記開口が前記カバーによって閉じられた状態で、前記ケースに入れられている前記電子モジュールの前記回路基板の前記第1カードエッジ端子部と前記第2カードエッジ端子部とを挟み込んで、保持することが可能に位置しており、
    前記回路基板は矩形状の構成であり、
    前記第1カードエッジ端子部及び前記第2カードエッジ端子部は、前記矩形状の回路基板のなかの、相対する両側の端部に有している、ことを特徴とする電子制御装置。
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