WO2025158496A1 - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

電子制御装置は、冷却水が通過する冷却水流路が形成された本体部を有する筐体と、第１回路基板と、第２回路基板と、コネクタとを備えている。第１回路基板は、筐体に配置され、冷却水流路と対向する電子部品が実装される。第２回路基板は、筐体における第１回路基板とは反対側に配置され、冷却水流路と対向する電子部品が実装される。コネクタは、第１回路基板と第２回路基板を電気的に接続する。筐体の本体部には、コネクタが挿通する貫通開口部が形成されている。そして、貫通開口部は、筐体を第１回路基板と第２回路基板が対向する方向と直交する方向から見た際に、冷却水流路の投影面内に配置される。

Description

電子制御装置

　本発明は、電子制御装置に関するものである。

　近年では、回路基板に実装される電子部品の発熱量が増大している。そのため、従来では、複数の回路基板に実装された電子部品を冷却する方法として、冷却水を用いた水冷式の冷却方法が提案されている。従来の、この種の電子制御装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。

　特許文献１には、箱状の筐体と、筐体内に配置され、電気素子が実装された少なくとも一対の実装基板と、冷却媒体が流通する流通経路を有する冷却体と、を備えた技術が記載されている。そして、特許文献１には、各実装基板は両面実装型の基板であり、冷却体側に面する第１実装面に実装された第１発熱素子は、冷却体に熱的に接続されていることが記載されている。そして、冷却体とは反対側に位置する第２実装面に実装された第２発熱素子は、筐体に熱的に接続されている。

特開２０２１－１８０２５０号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された技術では、２つの回路基板を電気的に接続するコネクタが、２つの回路基板の間に配置された冷却水が流れる冷却水流路から離れた位置に配置されていた。その結果、特許文献１に記載された技術では、コネクタと、発熱部品である電子部品との距離が離れ、コネクタと電子部品を接続する配線距離が長くなる、という問題を有していた。

　本目的は、上記の問題点を考慮し、発熱部品である電子部品とコネクタとの配線距離の短縮化を図ることができる電子制御装置を提供することにある。

　上記課題を解決し、目的を達成するため、電子制御装置は、冷却水が通過する冷却水流路が形成された本体部を有する筐体と、第１回路基板と、第２回路基板と、コネクタとを備えている。第１回路基板は、筐体に配置され、冷却水流路と対向する電子部品が実装される。第２回路基板は、筐体における第１回路基板とは反対側に配置され、冷却水流路と対向する電子部品が実装される。コネクタは、第１回路基板と第２回路基板を電気的に接続する。筐体の本体部には、筐体を第１回路基板と第２回路基板が対向する方向と直交する方向に貫通し、コネクタが挿通する貫通開口部が形成されている。そして、貫通開口部は、筐体を第１回路基板と第２回路基板が対向する方向と直交する方向から見た際に、冷却水流路の投影面内に配置される。

　上記構成の電子制御装置によれば、発熱部品である電子部品とコネクタとの配線距離の短縮化を図ることができる。

第１の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる電子制御装置の筐体を示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す平面図である。 第１の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す断面図である。 第２の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す平面図である。 第３の実施の形態例にかかる電子制御装置の筐体を示す平面図である。 第３の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す断面図である。

　以下、電子制御装置の実施の形態例について、図１～図７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．第１の実施の形態例
　まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる電子制御装置の構成について図１から図４を参照して説明する。
　図１は、電子制御装置を示す分解斜視図、図２は、電子制御装置の筐体を示す斜視図である。図３は、電子制御装置を示す平面図、図４は、電子制御装置を示す断面図である。

　図１から図４に示す電子制御装置１は、例えば、自動車に搭載され、自動車を制御する電子回路を有する電子制御装置である。図１から図４に示すように、電子制御装置１は、第１カバー２と、第２カバー３と、第１回路基板４及び第２回路基板５と、略矩形状に形成された筐体６とを備えている。

　第１カバー２及び第２カバー３は、略平板状に形成されている。第１カバー２は、筐体６の一面と対向して配置され、第２カバー３は、筐体６の一面とは反対側の他面と対向して配置される。そして、第１カバー２及び第２カバー３は、筐体６に固定される。

　筐体６の一面側には、第１回路基板４が配置され、筐体６の他面側には、第２回路基板５が配置される。そして、第１回路基板４は、筐体６と第１カバー２との間に形成された空間に収容される。また、第２回路基板５は、筐体６と第２カバー３との間に形成された空間に収容される。

　第１回路基板４には、発熱部品である複数の第１電子部品１０と、第２電子部品１１が実装されている。第１電子部品１０としては、例えば、ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｎ　Ｃｈｉｐ）等が適用される。また、第２電子部品１１は、第１電子部品１０よりも発熱量が小さい電子部品であり、例えば、コンデンサ等が適用される。また、第１回路基板４には、第２回路基板５に設けたコネクタ１４と電気的に接続するためのコネクタ８が設けられている。コネクタ８は、第１回路基板４の一面から第２回路基板５に向けて垂直に突出している。また、第２回路基板５にも、第１回路基板４と同様に、発熱部品である複数の第３電子部品１２が実装されている。

　次に、上述した第１回路基板４及び第２回路基板５が配置される筐体６について説明する。
　筐体６は、略矩形状をなる直方体状に形成されている。筐体６は、中空の本体部２１と、側壁部２２とを有している。側壁部２２は、本体部２１の周囲を囲むように形成されている。また、側壁部２２は、本体部２１に対して略垂直に接続される。側壁部２２の一端部には、第１カバー２が固定される。また、側壁部２２の他端部には、第２カバー３が固定される。

　本体部２１の長手方向の一端部に配置される側壁部２２には、冷却水流入部２５と、冷却水排出部２６が設けられている。冷却水流入部２５と冷却水排出部２６は、後述する本体部２１に形成した冷却水流路２４と連通する。冷却水流入部２５は、本体部２１の短手方向の一側に配置され、冷却水排出部２６は、本体部２１の短手方向の他側に配置される。冷却水流入部２５には、不図示のポンプから冷却水が送り込まれる。そして、冷却水流入部２５を介して、冷却水が冷却水流路２４に流入する。また、冷却水流路２４を通過した冷却水は、冷却水排出部２６から外部に排出される。

　第１カバー２と本体部２１との間には、第１回路基板４が配置される。また、第２カバー３と本体部２１との間には、第２回路基板５が配置される。第１回路基板４は、本体部２１における第１カバー２と対向する一面と対向して配置される。さらに、第２回路基板５は、本体部２１における第２カバー３と対向する他面と対向して配置される。

　また、図２に示すように、本体部２１には、貫通開口部２３と、冷却水流路２４が形成されている。冷却水流路２４は、本体部２１の他面から一面に向けて凹んだ凹部である。そのため、冷却水流路２４における第２カバー３及び第２回路基板５側の面は、開口している。また、図１及び図４に示すように、本体部２１には、略平板状の蓋７が固定されている。蓋７は、本体部２１に固定されて、冷却水流路２４における第２回路基板５側の開口を塞ぐ。

　この冷却水流路２４には、冷却水流入部２５を介して冷却水が送り込まれる。そして、冷却水流路２４は、発熱部品である第１電子部品１０及び第３電子部品１２の放熱先となる。

　さらに、図２及び図３に示すように、冷却水流路２４には、仕切り部２８が形成されている。仕切り部２８は、冷却水流路２４における底面から第２回路基板５側の開口に向けて略垂直に突出している。また、仕切り部２８は、冷却水流路２４の長手方向の一端部から長手方向に沿って所定の長さで延在する突条である。さらに、仕切り部２８は、冷却水流路２４の短手方向の中間部よりも片側に寄せて形成されている。

　そして、冷却水流路２４には、仕切り部２８により、上流部２４ａと、下流部２４ｂと、折返し部２４ｃが形成される。上流部２４ａは、冷却水流路２４における仕切り部２８よりも短手方向の一側に形成される。上流部２４ａは、冷却水流入部２５と連通する。下流部２４ｂは、冷却水流路２４における仕切り部２８よりも短手方向の他側に形成される。下流部２４ｂは、冷却水排出部２６と連通する。

　上述したように、仕切り部２８が冷却水流路２４の短手方向の中間部よりも片側に寄せて形成されている。そのため、冷却水流路２４において、上流部２４ａの流路幅は、下流部２４ｂの流路幅よりも広く形成されている。すなわち、冷却水流路２４における上流部２４ａの冷却空間は、下流部２４ｂの冷却空間よりも広い。これにより、冷却水流路２４における上流部２４ａでの冷却性能を下流部２４ｂよりも高めることができる。

　上流部２４ａと下流部２４ｂは、冷却水流路２４の長手方向の他端部において、折返し部２４ｃに接続される。冷却水流入部２５から流入した冷却水は、上流部２４ａに沿って冷却水流路２４の長手方向の一端部から他端部に向けて移動する。折返し部２４ｃに到達した冷却水は、折返し部２４ｃにより、その進行方向が冷却水流路２４の長手方向の他端部から一端部に折り返される。そして、冷却水は、下流部２４ｂに沿って、冷却水流路２４の長手方向の他端部から一端部に向けて移動し、冷却水排出部２６から外部に排出される。

　図３及び図４に示すように、冷却水流路２４における上流部２４ａは、第１回路基板４における発熱量が大きい第１電子部品１０と対向して形成されている。なお、上流部２４ａは、第２回路基板５における発熱量が大きい第３電子部品１２とも対向して形成される。そして、冷却水流路２４における下流部２４ｂは、第１回路基板４における発熱量が小さい第２電子部品１１と対向して形成されている。このように、冷却水流路２４における上流部２４ａを、発熱部品である第１電子部品１０及び第３電子部品１２と対向して配置することで、冷却効率を高めることができる。さらに、上流部２４ａの流路体積は、下流部２４ｂの流路体積よりも大きいため、発熱部品である第１電子部品１０及び第３電子部品１２をより効率的に冷却することができる。

　また、図３に示すように、本体部２１には、張り出し部２１ａが形成されている。張り出し部２１ａは、冷却水流路２４の長辺側の外縁部から短手方向の内側に向けて張り出して形成されている。張り出し部２１ａは、本体部２１を第２カバー３と対向する方向から見た際に、冷却水流路２４内に形成されている。そして、張り出し部２１ａには、貫通開口部２３が形成されている。

　貫通開口部２３は、本体部２１における一面から他面にかけて連続して形成された貫通孔である。図４に示すように、貫通開口部２３は、筐体６を、第１回路基板４と第２回路基板５が対向する方向と直交する方向である短手方向及び長手方向から見た際に、冷却水流路２４の投影面内に配置される。また、張り出し部２１ａは、本体部２１を第２カバー３と対向する方向から見た際に、冷却水流路２４内に形成されている。

　貫通開口部２３には、第１回路基板４に設けたコネクタ８が挿通する。さらに、貫通開口部２３は、第２回路基板５に設けたコネクタ１４を臨む。また、蓋７における貫通開口部２３と対向する箇所には、切り欠きが形成されている。これにより、第１回路基板４のコネクタ８を、貫通開口部２３を介して、第２回路基板５のコネクタ１４と接続させることができる。

　また、貫通開口部２３を冷却水流路２４上に形成することで、コネクタ８、１４は、冷却水流路２４と対向する第１電子部品１０及び第３電子部品１２に接近して、配置される。これにより、本例の電子制御装置１によれば、コネクタ８、１４を冷却水流路２４から離れた箇所に配置される従来の電子制御装置よりも、コネクタ８、１４を、第１電子部品１０及び第３電子部品１２に近づけて実装することができる。その結果、コネクタ８と第１電子部品１０の配線距離の短縮化を図ることができる。

　コネクタ８と第１電子部品１０間の配線距離を短縮することで、伝送損失に余裕が発生する。そのため、コネクタ８と第１電子部品１０間で短縮した配線の長さ分、コネクタ８における第１回路基板４からの突出する高さ方向の長さに置き換えることができる。すなわち、本例の電子制御装置１によれば、従来の電子制御装置よりも背の高いコネクタ８を用いることができる。

　そして、コネクタ８の高さを高くすることで、コネクタ８が貫通する本体部２１の厚さも厚くすることができる。これにより、本体部２１に形成された冷却水流路２４における第１回路基板４や第２回路基板５と対向する方向である高さ方向の長さを長くすることができる。その結果、本例の電子制御装置１によれば、冷却水流路２４全体の体積を増大させることができ、冷却性能の向上を図ることができる。

２．第２の実施の形態例
　次に、図５を参照して第２の実施に形態例にかかる電子制御装置について説明する。
　図５は、第２の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す平面図である。

　第２の実施の形態例にかかる電子制御装置が、第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と異なる点は、コネクタ８が挿通する貫通開口部を設ける位置である。そのため、ここでは、第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

　図５に示すように、第２の実施の形態例にかかる電子制御装置は、本体部４１に冷却水流路４４が形成された筐体６Ｂを備えている。冷却水流路４４は、仕切り部４８により冷却水の流路の上流３１となる上流部４４ａと、下流３２となる下流部４４ｂと、折返し部４４ｃが形成されている。冷却水流路４４の上流部４４ａは、発熱部品である第１電子部品１０と対向して配置される。また、冷却水流路４４の下流部４４ｂは、発熱量が小さい第２電子部品１１と対向して配置される。

　さらに、冷却水流路４４の上流部４４ａには、筒状の隔壁部４３が形成されている。隔壁部４３は、冷却水流路４４の底面から第２回路基板５側の開口に向けて略垂直に突出している。すなわち、隔壁部４３は、第１回路基板４及び第２回路基板５と対向する方向に向けて突出している。そして、隔壁部４３の筒孔における冷却水流路４４の底面側の端部は、開口している。そのため、隔壁部４３の筒孔は、本体部２１を貫通する貫通開口部となる。そして、隔壁部４３の筒孔内には、コネクタ８が挿通する。なお、不図示の蓋における隔壁部４３の筒孔と対向する箇所には、コネクタ８が挿通する開口部が形成される。

　このように、第２の実施の形態例にかかる電子制御装置によれば、第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と同様に、コネクタ８が挿通する貫通開口部が、第１電子部品１０と対向する冷却水流路４４内に形成される。これにより、第２の実施の形態例にかかる電子制御装置によれば、コネクタ８と第１電子部品１０の配線距離の短縮化を図ることができる。

　その他の構成は、第１の実施の形態にかかる電子制御装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。このような筐体６Ｂを有する電子制御装置によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。

３．第３の実施の形態例
　次に、図６及び図７を参照して第３の実施に形態例にかかる電子制御装置について説明する。
　図６は、第３の実施の形態例にかかる電子制御装置の筐体を示す平面図、図７は、第３の実施の形態例にかかる電子制御装置を示す断面図である。

　第３の実施の形態例にかかる電子制御装置が、第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と異なる点は、冷却水流路に放熱フィンを設けた点である。そのため、ここでは、防護部材について説明し、第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

　図６及び図７に示すように、電子制御装置１Ｃは、第１カバー２と、第２カバー３と、電子部品１０が搭載された第１回路基板４及び第２回路基板５と、筐体６Ｃ、蓋７Ｃとを備えている。第１回路基板４に実装された第１電子部品１０と筐体６Ｃの本体部５１の一面との間には、放熱グリス１３が介在される。また、第２回路基板５に実装された第３電子部品１２と蓋７Ｃとの間にも放熱グリス１３が介在される。

　筐体６Ｃの本体部５１には、冷却水流路５４が形成されている。冷却水流路５４は、仕切り部５８により冷却水の流路の上流３１となる上流部５４ａと、下流３２となる下流部５４ｂと、折返し地点３３となる折返し部５４ｃが形成されている。冷却水流路５４の上流部５４ａは、発熱部品である第１電子部品１０と対向して配置される。また、上流部５４ａは、筐体６Ｃの側壁部５２に設けた冷却水流入部４５が連通する。

　また、上流部５４ａには、複数の放熱フィン５９が設けられている。複数の放熱フィン５９は、冷却水流路５４の底面から第２カバー３と対向する方向に向けて略垂直に突出している。また、複数の放熱フィン５９は、冷却水が流れる方向である本体部５１の長手方向に沿って延在している。そして、複数の放熱フィン５９は、本体部５１の短手方向に間隔を空けて配置される。さらに、複数の放熱フィン５９は、上流部５４ａにおける第１電子部品１０と対向する箇所に配置される。

　また、蓋７Ｃにおける冷却水流路５４と対向する対向面には、複数の放熱フィン６１が設けられている。複数の放熱フィン６１は、蓋７Ｃの対向面から冷却水流路５４に向けて略垂直に突出している。また、複数の放熱フィン６１は、冷却水が流れる方向である本体部５１の長手方向に沿って延在している。そして、複数の放熱フィン６１は、蓋７Ｃの短手方向に間隔を空けて配置される。さらに、複数の放熱フィン６１は、蓋７Ｃにおける第３電子部品１２と対向する箇所に配置される。

　このように、複数の放熱フィン５９、６１を設けることで、第１電子部品１０及び第３電子部品１２からの熱を効率よく、冷却水流路５４を流れる冷却水に伝達させることができる。

　ここで、冷却水流路５４において、上流部５４ａの流路幅は、下流部５４ｂの流路幅よりも広く形成されている。そのため、上流部５４ａの冷却性能を、下流部５４ｂの冷却性能よりも高くできる。なお、流路幅が広くなることで、上流部５４ａは、下流部５４ｂよりも圧力損失が小さくなる。

　これに対して、第３の実施の形態例にかかる電子制御装置１Ｃでは、流路幅が広い上流部５４ａに複数の放熱フィン５９、６１を、冷却水が流れる方向とは直交する方向に間隔を空けて配置している。この複数の放熱フィン５９、６１により、冷却水流路５４における上流部５４ａでの圧力損失と、下流部５４ｂでの圧力損失を均等化することができる。その結果、効率よく発熱部品である第１電子部品１０及び第３電子部品１２を冷却することができる。

　その他の構成は、第１の実施の形態にかかる電子制御装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。この第３の実施の形態例にかかる電子制御装置１Ｃによっても、上述した第１の実施の形態例にかかる電子制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。

　なお、上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、ある実施の形態例の構成の一部を他の実施の形態例の構成に置き換えることは可能であり、ある実施の形態例の構成に他の実施の形態例の構成を付け加えることも可能である。さらに、他実施の形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることは可能である。

　なお、上述した実施の形態例では、第１回路基板４と第２回路基板５を電気的に接続するコネクタの数を１つの例を説明したが、これに限定されるものではなく、複数のコネクタで第１回路基板４と第２回路基板５を接続してもよい。この場合、複数のコネクタのうち少なくとも１つのコネクタが挿通する貫通孔が、冷却水流路内に形成されていればよい。

　また、第１回路基板４と第２回路基板５の枚数は、それぞれ１枚に限定されるものではなく、第１回路基板４と第２回路基板５を複数枚設けてもよい。

　なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。

　１、１Ｃ…電子制御装置、　２…第１カバー、　３…第２カバー、　４…第１回路基板、　５…第２回路基板、　６、６Ｂ、６Ｃ…筐体、　７、７Ｃ…蓋、　８、１４…コネクタ、　１０…第１電子部品（発熱部品）、　１１…第２電子部品、　１２…第３電子部品（発熱部品）、　１３…放熱グリス、　２１、４１、５１…本体部、　２１ａ…張り出し部、　２２、５２…側壁部、　２３…貫通開口部、　２４、４４、５４…冷却水流路、　２４ａ、４４ａ、５４ａ…上流部、　２４ｂ、４４ｂ、５４ｂ…下流部、　２４ｃ、４４ｃ、５４ｃ…折返し部、　２５、４５…冷却水流入部、　２６…冷却水排出部、　２８、４８、５８…仕切り部、　３１…上流、　３２…下流、　３３…折返し地点、　４３…隔壁部、　５９、６１…放熱フィン

Claims (6)

1. 　冷却水が通過する冷却水流路が形成された本体部を有する筐体と、
   　前記筐体に配置され、前記冷却水流路と対向する電子部品が実装された第１回路基板と、
   　前記筐体における前記第１回路基板とは反対側に配置され、前記冷却水流路と対向する電子部品が実装された第２回路基板と、
   　前記第１回路基板と前記第２回路基板を電気的に接続するコネクタと、を備え、
   　前記筐体の前記本体部には、前記筐体を前記第１回路基板と第２回路基板が対向する方向と直交する方向に貫通し、前記コネクタが挿通する貫通開口部が形成され、
   　前記貫通開口部は、前記筐体を前記第１回路基板と第２回路基板が対向する方向と直交する方向から見た際に、前記冷却水流路の投影面内に配置される
   　電子制御装置。
2. 　前記本体部には、前記貫通開口部が形成される張り出し部が形成され、
   　前記張り出し部は、前記冷却水流路の内側に向けて張り出して形成される
   　請求項１に記載の電子制御装置。
3. 　前記冷却水流路の内部には、前記第１回路基板と第２回路基板が対向する方向に突出する隔壁部が形成され、
   　前記隔壁部は、筒状に形成されて、筒孔が前記本体部を貫通し、
   　前記隔壁部の筒孔は、前記コネクタが挿通する前記貫通開口部となる
   　請求項１に記載の電子制御装置。
4. 　前記冷却水流路は、前記冷却水が流れる方向の上流側となる上流部と、
   　前記冷却水が流れる方向の下流側となる下流部と、を有し、
   　前記上流部は、前記第１回路基板及び前記第２回路基板に実装された複数の電子部品のうち発熱する発熱部品と対向する
   　請求項１に記載の電子制御装置。
5. 　前記冷却水流路における前記上流部の流路幅は、前記下流部の流路幅よりも広く形成されている
   　請求項４に記載の電子制御装置。
6. 　前記冷却水流路は、前記本体部に形成された凹部であり、
   　前記凹部の開口を塞ぐ蓋をさらに備える
   　請求項１に記載の電子制御装置。