JP7287107B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
供給される電力を変換して出力する複数相の電力変換回路(120、220)と、
複数相のそれぞれに設けられることで複数設けられ、電力変換回路を流れる電流を検出する電流検出回路(137、138、139、237、238、239)と、
電流検出回路により検出された電流値に基づき、電力変換回路の作動を制御する制御回路(170、176、270、276)と、
電力変換回路、電流検出回路および制御回路が設けられた多層基板(30)と、
を備え、
多層基板に形成されているプリント配線には、電流検出回路により検出される検出信号を制御回路へ送信する送信パターン(Prh、Prg)と、電力供給ラインの高電位側である上ライン(P121)と電力供給ラインの低電位側である下ライン(P131)とに接続された接続パターン(P122,P123,P132,P133)と、が含まれており、
電力変換回路のうち、電流のオンオフが切り替わるように変動する部分をオンオフ変動部と称し、
多層基板の板面に対して垂直な方向である板面垂直方向から見て、送信パターンの全体が、オンオフ変動部と異なる位置に配置されており、
電流検出回路は接続パターンに設けられており、
送信パターンは、電流検出回路から、複数の電流検出回路が並んだ方向に直交する方向に延びている電力変換装置とされる。
図1に示すように、本実施形態による駆動装置1は、電動のモータ80と、電力変換装置としての電子制御装置(ECU10)と、を備える。この駆動装置1は、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置(EPS8)に適用される。図1は、EPS8を備えるステアリングシステム90の全体構成を示すものである。ステアリングシステム90は、操舵部材であるステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、および、EPS8等を備える。
グランドパターンP13、P23は、グランドG1、G2の一部を提供するものであり、先述したグランド端子接続部152、252に電気接続されている。また、グランドパターンP13、P23は、カバー面302側の表層32において、機電接続コンデンサ142、242、および系統間グランド接続コンデンサ41に電気接続される。グランドパターンP13、P23の各々は、モータ面301側の表層31において、コンデンサ134、234の低電位側端子、およびシャント抵抗137~139、237~239に電気接続されている。
電源パターンP11~P22は、インバータ120、220の高電位側に接続されて電力供給する。各系統の電源パターンP11~P22は、モータ面301側の表層31において、コンデンサ134、234の高電位側端子、および電源リレー132、232に電気接続されている。各系統の電源パターンP11~P22は、スイッチング素子121~123、221~223の高電位側端子に電気接続されている。
インバータ120、220を構成する回路を「電力変換回路」とし、電力変換回路は、以下に説明する「オンオフ変動部」「電源部」「出力部」の各々に区分けされる。また、図7に示す例では、電源パターンP12を、上ラインP121、上パターンP122、中点パターンP123に分けて図示している。また、グランドパターンP13を、下ラインP131、下パターンP132、P133に分けて図示している。
先述した送信パターンPrh、Prgは、シャント抵抗137~239により検出される検出信号を、マイコン170、270へ送信する。送信パターンPrhは、シャント抵抗137の高電位側の電位を、検出信号としてマイコン170、270へ送信する。送信パターンPrgは、シャント抵抗137の低電位側の電位を、検出信号としてマイコン170、270へ送信する。
本実施形態によれば、電力変換回路、電流検出回路および制御回路が1つの基板30に設けられており、その基板30には多層基板が用いられている。そのため、各回路のプリント配線パターンを、基板30の板面垂直方向から見て互いに重畳した配置にできる。これにより、装置の小型化を図ることができる。但し、このように小型化を図ることに伴い、送信パターンPrh、Prg等の制御配線パターンと電力配線パターンとが密集配置されることになる。本実施形態では、以下の点に着目して、上記密集配置による電流検出の精度悪化について対策している。
以上に詳述した本実施形態によれば、第1系統L1において、第1層電源パターン部に相当する電源パターンP11、P12と、第2層グランドパターン部に相当するグランドパターンP13とは、板面垂直方向から見て互いに重畳するように配置されている。そのため、板面垂直方向から見て、電源パターンP11、P12とグランドパターンP13によって形成されるループが小さくなる。そのため、板面垂直方向から見て、電源パターンP11、P12とグランドパターンP13によって形成されるループが小さくなる。
図10に示す本実施形態では、送信パターンPrh、Prgの形状を以下のように工夫している。
上記第1実施形態では、図7に示すように、出力パターンP124が、オンオフ変動部のうちスイッチランド部Lldから分岐している。これに対し本実施形態では、図11に示すように、スイッチランド部Lld、Lhsを除く中点パターンP123の部分から出力パターンP124が分岐している。
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
Claims (9)
- 供給される電力を変換して出力する複数相の電力変換回路(120、220)と、
複数相のそれぞれに設けられることで複数設けられ、前記電力変換回路を流れる電流を検出する電流検出回路(137、138、139、237、238、239)と、
前記電流検出回路により検出された電流値に基づき、前記電力変換回路の作動を制御する制御回路(170、176、270、276)と、
前記電力変換回路、前記電流検出回路および前記制御回路が設けられた多層基板(30)と、
を備え、
前記多層基板に形成されているプリント配線には、前記電流検出回路により検出される検出信号を前記制御回路へ送信する送信パターン(Prh、Prg)と、電力供給ラインの高電位側である上ライン(P121)と前記電力供給ラインの低電位側である下ライン(P131)とに接続された接続パターン(P122,P123,P132,P133)と、が含まれており、
前記電力変換回路のうち、電流のオンオフが切り替わるように変動する部分をオンオフ変動部と称し、
前記多層基板の板面に対して垂直な方向である板面垂直方向から見て、前記送信パターンの全体が、前記オンオフ変動部と異なる位置に配置されており、
前記電流検出回路は前記接続パターンに設けられており、
前記送信パターンは、前記電流検出回路から、複数の前記電流検出回路が並んだ方向に直交する方向に延びている電力変換装置。 - 前記電力変換回路は、前記上ラインに接続された上アーム(H)、および前記下ラインに接続された下アーム(L)を有し、
前記接続パターンには、前記上アームに設けられる上スイッチ素子(121、122、123、221、222、223)と前記上ラインとを接続する上パターン(P122)と、前記下アームに設けられる下スイッチ素子(124、125、126、224、225、226)と前記下ラインとを接続する下パターン(P132、P133)と、前記上スイッチ素子と前記下スイッチ素子とを接続する中点パターン(P123)と、が含まれており、
前記オンオフ変動部は、前記上パターン、前記下パターン、前記上スイッチ素子、前記下スイッチ素子および前記中点パターンを有する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記下パターンには、前記電流検出回路が有するシャント抵抗(137、138、139、237、238、239)の高電位側が実装される高電位側ランド部(Lrh)と、前記シャント抵抗の低電位側が実装される低電位側ランド部(Lrg)と、が含まれており、
前記高電位側ランド部または前記低電位側ランド部から前記送信パターンが延びる方向は、前記高電位側ランド部および前記低電位側ランド部が並ぶ方向である検出電流方向に対して交差している、請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記送信パターンには、
前記高電位側ランド部または前記低電位側ランド部に一端が接続されて直線状に延びる第1パターン部(Prh1、Prg1)と、
前記第1パターン部の他端から向きを変えて直線状に延びる第2パターン部(Prh2、Prg2)と、が含まれており、
前記第1パターン部が延びる方向は、前記検出電流方向に対して交差し、
前記第2パターン部の少なくとも一部は、前記板面垂直方向から見て、前記オンオフ変動部とは別のプリント配線である別パターン(P13a)の少なくとも一部に重畳するように配置されている、請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記電流検出回路および前記下スイッチ素子が並ぶ方向は、前記上スイッチ素子および前記下スイッチ素子が並ぶ方向に対して交差している、請求項2~4のいずれか1つに記載の電力変換装置。
- 前記電流検出回路が有するシャント抵抗、前記上スイッチ素子、および前記下スイッチ素子は、前記板面垂直方向から見て矩形形状であり、
前記下スイッチ素子のうち前記上スイッチ素子と対向する辺を第1辺(H1)とし、前記下スイッチ素子のうち前記第1辺に直交する辺を第2辺(H2)とし、
前記シャント抵抗は、前記第2辺に対向する位置に配置されている、請求項2~5のいずれか1つに記載の電力変換装置。 - 前記多層基板に形成されているプリント配線には、前記電力変換回路により変換された電力を出力する出力パターン(P124)が含まれており、
前記中点パターンには、前記上スイッチ素子または前記下スイッチ素子が実装されるスイッチランド部(Lhs、Lld)が含まれており、
前記出力パターンの一端は前記スイッチランド部に接続されている、請求項2~6のいずれか1つに記載の電力変換装置。 - 前記送信パターンのうち、前記多層基板の表層(31)に位置する部分の配線長さは、前記多層基板の内層(33)に位置する部分の配線長さより短い、請求項1~7のいずれか1つに記載の電力変換装置。
- 前記電力変換回路は、車両の操舵力を発揮するモータ(80)へ電力を供給するものである、請求項1~8のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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