JP7542058B2 - 電子制御モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、電子制御モジュールに関する。
基板を積層した電子制御モジュールが従来から知られている。例えば、松本栄伸他，ハイブリッド車向けパワーコントロールユニット，ケーヒン技報，２０１６．１２．２６，Ｖｏｌ．５，Ｐ．３２－Ｐ．３５には、パワーモジュール上に、ゲートドライバ基板、モータを駆動するＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を積層した電子制御モジュールが開示されている。
上記文献に開示されている電子制御モジュールでは、ＥＣＵをゲートドライバ基板に積層して固定する際に、ねじなどからコンタミが発生することがある。このようなコンタミが、例えば、ゲートドライバ基板に配置された端子間間隔の狭い電子部品などに付着すると、端子間でショート不良を発生するおそれがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、基板が積層される電子制御モジュールにおける基板上へのコンタミの付着を抑制することを目的とする。
本発明のある態様によれば、電子制御モジュールは、上面に電子部品が載置される第１基板と、第１基板の上面側に間隔をあけて配置され、上面に電子部品が載置される第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられ、第１基板と第２基板との間に閉空間を形成する筒状のブラケットと、を有する。
図１は、本実施形態の電子制御モジュールの外観斜視図である。 図２は、本実施形態の電子制御モジュールの分解斜視図である。 図３は、本実施形態の電子制御モジュールにおける閉空間の内部を示す図である。 図４は、本実施形態の電子制御モジュールを筐体に取り付けた図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の電子制御モジュール１００の外観斜視図である。図２は、本実施形態の電子制御モジュール１００の分解斜視図である。図３は、本実施形態の電子制御モジュール１００における閉空間Ｓの内部を示す図である。図４は、本実施形態の電子制御モジュール１００を筐体１に取り付けた図である。なお、以下の説明における上下とは、天地を意味するものではなく、図面における上下を意味するものである。
本実施形態の電子制御モジュール１００は、例えば、ハイブリッド車両のパワーコントロールユニットに用いられる。図１及び図２に示すように、電子制御モジュール１００は、基体としてのパワーモジュール１０と、パワーモジュール１０上に配置され、上面２０ａに電子部品２１が載置される第１基板としてのドライバ基板２０と、ドライバ基板２０の上面２０ａ側に間隔をあけて配置され、上面３０ａに電子部品３１が載置される第２基板としてのモータ制御基板３０と、ドライバ基板２０とモータ制御基板３０との間に設けられる筒状のブラケット４０と、を備える。
電子制御モジュール１００は、金属製の筐体１の底面にねじ２によって固定され、筐体１内に収容される（図４参照）。
パワーモジュール１０は、車両に搭載されたバッテリから供給される直流電力を多相交流電力に変換するインバータ（図示せず）を備える。パワーモジュール１０は、インバータによって変換された多相交流電力をモータジェネレータ（図示せず）に供給する。
ドライバ基板２０は、パワーモジュール１０のスイッチング動作を制御する。図２及び図３に示すように、ドライバ基板２０の上面２０ａには、複数の電子部品２１（トランス、ダイオード、コンデンサ、チップ抵抗など）が配置される。これら電子部品２１によってスイッチング回路が構成される。
ドライバ基板２０の対向する二辺の両端近傍には、電子制御モジュール１００を筐体１に固定するねじ２及びねじ２を締結するための工具とドライバ基板２０との接触を防止するための切り欠き２０ｂが設けられる。
ドライバ基板２０には、さらに、ドライバ基板２０をパワーモジュール１０に固定するねじ２が挿通される貫通孔２０ｃと、ブラケット４０に設けられた位置決め突起４０ｄ（図２参照）が挿入される貫通孔２０ｄと、が設けられる。
モータ制御基板３０は、ドライバ基板２０に設けられたスイッチング回路の動作を車両運転状態に応じて制御する。モータ制御基板３０の上面３０ａには、複数の電子部品３１（ＣＰＵ、電源ＩＣ、ダイオード、コンデンサ、チップ抵抗など）が配置される。これら電子部品３１によってドライバ基板２０に設けられたスイッチング回路におけるスイッチング動作の周波数を制御する制御回路が構成される。
モータ制御基板３０の対向する二辺の両端近傍には、電子制御モジュール１００を筐体１に固定するねじ２及びねじ２を締結するための工具とモータ制御基板３０との接触を防止するための切り欠き３０ｂが設けられる。
モータ制御基板３０には、さらに、モータ制御基板３０をブラケット４０に固定するねじ２が挿通される貫通孔３０ｃと、ブラケット４０に設けられた位置決め突起４０ｄが挿入される貫通孔３０ｄと、が設けられる。
ブラケット４０は、樹脂材料（例えば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＢＴ樹脂）によって形成される。ブラケット４０は、ドライバ基板２０の外縁部の形状に沿った筒状の枠体として形成される。
ブラケット４０の対向する二辺の両端近傍には、電子制御モジュール１００を筐体１に固定するねじ２及びねじ２を締結するための工具とドライバ基板２０上に配置された電子部品２１等との接触を防止するための凹部４０ｂが設けられる。凹部４０ｂは、周壁４０ａが内側に窪むように形成される。
ブラケット４０には、さらに、モータ制御基板３０をブラケット４０に固定するねじ２がねじ込まれる受け部４０ｃが設けられる。受け部４０ｃは、凹部４０ｂの内側に隣接するように設けられている。
次に、電子制御モジュール１００の組み立てについて説明する。
パワーモジュール１０上にドライバ基板２０を載置し、貫通孔２０ｃに挿通したねじ２をパワーモジュール１０の上面に設けられた突起部１０ｂにねじ込む。これにより、パワーモジュール１０上にドライバ基板２０が固定される。
次に、ドライバ基板２０上に、位置決め突起４０ｄを貫通孔２０ｄに挿入するようにしてブラケット４０を載置する。
そして、モータ制御基板３０をブラケット４０に設けられた位置決め突起４０ｄを貫通孔３０ｄに挿入するようにしてブラケット４０上に載置する。その後、モータ制御基板３０の貫通孔３０ｃに挿通したねじ２を、ブラケット４０の受け部４０ｂ部にねじ込むことで、電子制御モジュール１００が完成する。
このようにして組み立てられた電子制御モジュール１００は、パワーモジュール１０の貫通孔１０ｃに挿通したねじを筐体１にねじ込むことで、筐体１に固定される。このとき、ブラケット４０に凹部４０ｂが、ねじを締結する工具がドライバ基板２０に接触することを防止するガードとして機能する。これにより、ドライバ基板２０上の電子部品２１が損傷することを防止できる。
電子制御モジュール１００では、ドライバ基板２０、モータ制御基板３０、及びブラケット４０の周壁４０ａによって閉空間Ｓが形成される。電子制御モジュール１００では、図３などに示すように、ドライバ基板２０上に配置された電子部品２１はブラケット４０の周壁４０ａの内側、つまり、閉空間Ｓ内に配置される。
例えば、電子部品２１，３１自体の端子間隔が狭い場合には、組み立て作業のねじ止め等で発生した金属コンタミの付着などによって、ショート不良が発生するおそれがある。このため、ドライバ基板２０及びモータ制御基板３０の上面２０ａ，３０ａ及びドライバ基板２０及びモータ制御基板３０に載置された電子部品２１，３１の表面を、絶縁性コーティング剤によってコーティングすることが考えられる。
しかしながら、例えば、トランスなどのコイル部品２１Ａは、一般的に表面のコーティングを行うことができない。理由としては、表面をコーティングした際にコーティング剤がコイル部品２１Ａの巻線部２１ａのワイヤ間に侵入すると、侵入したコーティング剤が、周辺温度の変化に伴って熱膨張及び熱収縮を繰り返してワイヤを断線させるおそれがあるからである。
そこで、本実施形態では、コイル部品２１Ａに対してコーティングはせずに、閉空間Ｓ内に配置する。さらに、ドライバ基板２０上に配置された電子部品２１の全てを閉空間Ｓ内に配置する。このように電子部品２１を閉空間Ｓ内に配置することにより、ねじ止め作業などで発生したコンタミが電子部品２１やドライバ基板２０上に付着することを防止できる。よって、コーティングできない部品を含む基板においてもショート不良の発生を防止できる。
なお、モータ制御基板３０には、トランスなどのコイル部品２１Ａが載置されていないため、モータ制御基板３０の上面３０ａ及びモータ制御基板３０に載置された電子部品３１の表面は、絶縁性コーティング剤によってコーティングすることができる。
ところで、例えば、外気温が高い環境で、エンジンが高回転で動作している場合には、電子制御モジュール１００が設けられているエンジンルーム内が高温になる。この状態で、例えば、モータ制御基板３０に設けられたＣＰＵなどが高頻度で演算を行っていると、発熱量が大きくなり、熱よって電子部品３１等に不具合が生じるおそれがある。
そこで、上述のようにモータ制御基板３０に対してコーティングを施す際には、高熱伝導率を有するコーティング剤（例えば、エポキシ系コーティング剤）を用いる。さらに、図４に示すように、コーティング部分Ｃと筐体１との間に熱伝導率の優れたプレート５０を設ける。具体的には、プレート５０は、一端がコーティング部分Ｃに接触し、他端が筐体１の内壁に接触するようにして設けられえる。これにより、モータ制御基板３０上において発生した熱をプレート５０を通じて筐体１に逃がすことができる。なお、プレート５０は、例えば、アルミ、銅、銀などの熱伝導性に優れた金属、あるいはＰＰＳ、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）などの熱伝導性に優れた樹脂によって平板状に形成される。
以上のように構成された電子制御モジュール１００によれば、以下の効果を奏する。
電子制御モジュール１００では、ドライバ基板２０、モータ制御基板３０、及びブラケット４０によって形成された閉空間Ｓ内にドライバ基板２０上に配置された電子部品２１が配置される。これにより、電子部品２１にコンタミが付着することを防止できるので、ドライバ基板２０に絶縁性のコーティングを施す必要がない。よって、コストを低下させることができる。また、コーティングができないコイル部品２１Ａを閉空間Ｓ内に配置することで、コイル部品２１Ａに対して特別なコンタミ対策を施す必要がなく、さらに閉空間Ｓ内の領域にはコーティングを施す必要がない。よって、コストの上昇を抑制できる。
また、熱伝導性を有するプレート５０を、コーティング部分Ｃと筐体１との間に設けることで、モータ制御基板３０上において発生した熱を筐体１に逃がすことができる。よって、電子部品３１の熱による不具合等を抑制できる。
なお、上記実施形態では、電子制御モジュール１００としてハイブリッド車両のパワーコントロールユニットに用いられるものを例に説明したが、電子制御モジュール１００はこれに限らず、少なくとも２つの電子制御基板が上下方向に積層されるものであればどのようなものであってもよい。
また、上記実施形態では、第１基板（ドライバ基板２０）上にコイル部品２１Ａ（トランス）が載置される場合を例に説明したが、コイル部品２１Ａ（トランス）が載置されていない基板も適用できる。
また、上記実施形態では、モータ制御基板３０の上面３０ａ及びモータ制御基板３０に載置された電子部品３１の表面全体にわたってコーティングを施した場合を例に説明したが、導電部分の間隔が一定間隔以上（例えば、３．５ｍｍ以上）確保されていれば、コンタミが付着してもショート不良が発生しないので、この場合には、導電部分の間隔が一定間隔以上の部分にコーティングを施さなくてもよい。
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
電子制御モジュール１００は、上面２０ａに電子部品２１が載置される第１基板（ドライバ基板２０）と、第１基板（ドライバ基板２０）の上面２０ａ側に間隔をあけて配置され、上面３０ａに電子部品３１が載置される第２基板（モータ制御基板３０）と、第１基板（ドライバ基板２０）と第２基板（モータ制御基板３０）との間に設けられ、第１基板（ドライバ基板２０）と第２基板（モータ制御基板３０）との間に閉空間Ｓを形成する筒状のブラケット４０と、を有する。
閉空間Ｓ内に第１基板（ドライバ基板２０）に載置された電子部品２１を配置することにより、コンタミの付着を防止できる。また、閉空間Ｓ内の領域には、コーティングを施す必要がないので、コストを低下させることができる。
電子制御モジュール１００では、第１基板（ドライバ基板２０）に載置される電子部品２１は、コイル部品２１Ａを含む。
コイル部品２１Ａ（例えば、トランス）は、コーティングを施すことができない。このため、コイル部品２１Ａ（例えば、トランス）を閉空間Ｓ内に配置することにより、コーティングを施すことなく、コンタミの付着を防止できる。
電子制御モジュール１００では、第２基板（モータ制御基板３０）の上面３０ａ及び第２基板（モータ制御基板３０）に載置された電子部品３１の表面は、絶縁性コーティング剤によってコーティングされる。
第２基板（モータ制御基板３０）の上面３０ａ及び第２基板（モータ制御基板３０）に載置された電子部品３１の表面は、絶縁性コーティング剤によってコーティングを施すことにより、第２基板（モータ制御基板３０）の上面３０ａや電子部品３１の表面にコンタミが付着しても、ショート不良が発生することを防止できる。
電子制御モジュール１００は、絶縁性コーティング剤によるコーティング部分Ｃと電子制御モジュール１００を収容する筐体１との間で熱伝導をするプレート５０を備える。
熱伝導性を有するプレート５０を、絶縁性コーティング剤によるコーティング部分Ｃと電子制御モジュール１００を収容する筐体１との間に設けることで、第２基板（モータ制御基板３０）上において発生した熱を筐体１に逃がすことができる。よって、電子部品３１の熱による不具合を抑制できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
上記実施形態では、ブラケット４０は、ドライバ基板２０の外縁部の形状に沿った筒状に形成された場合を例に説明したが、外縁部の形状に沿った形状とする必要はなく、必要な個所に閉空間Ｓを形成できれば、どのような形状であってもよい。

Claims (2)

  1. 上面に電子部品が載置される第１基板と、
    前記第１基板の上面側に間隔をあけて配置され、上面に電子部品が載置される第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第１基板と前記第２基板との間に閉空間を形成する筒状のブラケットと、を有し、
    前記第１基板に載置される前記電子部品は、コイル部品を含み、
    前記第２基板の上面及び前記第２基板に載置された電子部品の表面は、絶縁性コーティング剤によってコーティングされ、
    前記コイル部品は、コーティングされていない電子制御モジュール。
  2. 請求項１に記載の電子制御モジュールにおいて、
    前記絶縁性コーティング剤によるコーティング部分と前記電子制御モジュールを収容する筐体との間で熱伝導をするプレートをさらに備える電子制御モジュール。
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