逆變器控制裝置的製作方法

2023-11-30 15:26:06 2

本發明涉及在具有層壓構造的多層印刷電路基板上安裝有逆變器的逆變器控制裝置。

背景技術：

作為以往的逆變器控制裝置，已知有例如以下的專利文獻1所記載的逆變器控制裝置。

即，在該逆變器控制裝置中，使用疊層母排等使逆變器與電容器之間的布線並行而接近，從而縮小由該布線或接地線形成的面積，實現了裝置整體的小型化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004－187484號公報

技術實現要素：

然而，在所述以往的逆變器控制裝置中，關於疊層母排短路時的保護未做任何考慮，因此在將基於該疊層母排的構成應用於印刷電路基板的情況下，可能導致層壓部分短路引起的過熱的問題。

本發明鑑於該技術課題而提出，目的在於提供一種能夠抑制安裝有逆變器的多層印刷電路基板的層壓部分的短路所導致的過熱的逆變器控制裝置。

本發明的特徵在於，在多層印刷電路基板安裝有逆變器大多逆變器控制裝置中，將電源線中的位於電源切斷機構的下遊側的至少一部分布線和接地線中的位於過電流檢測機構的上遊側的至少一部分布線，在多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中對置地配置。

另外，除了所述構成之外，也可以是，將電源線中的位於過電流檢測機構的下遊側的至少一部分布線和接地線中的位於逆變器的下遊側的至少一部分布線，在多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中對置地配置。

根據本發明，對於電源線中的位於電源切斷機構的下遊側的至少一部分布線和接地線中的位於過電流檢測機構的上遊側的至少一部分布線，能夠檢測出逆變器所產生的過電流，並將電源供給的切斷，因此能夠抑制該布線的對置部分(層壓部分)處的過熱的產生。

附圖說明

圖1是表示應用了本發明的逆變器控制裝置的汽車的制動裝置整體的立體圖。

圖2是圖1所示的制動裝置的縱剖視圖。

圖3是圖1所示的逆變器控制裝置的分解立體圖。

圖4是表示取下了圖1所示的逆變器控制裝置的罩部件的狀態的主視圖。

圖5是從表面側觀察圖3所示的電路基板單體的立體圖。

圖6是從背面側觀察圖3所示的電路基板單體的立體圖。

圖7是本發明的第一實施方式的電路構成的概略圖。

圖8是表示該實施方式中的圖5所示的電路基板的第一層的布線圖案的立體圖。

圖9是表示該實施方式中的圖5所示的電路基板的第二層的布線圖案的立體圖。

圖10是表示該實施方式中的圖5所示的電路基板的第三層的布線圖案的立體圖。

圖11是表示該實施方式中的圖5所示的電路基板的第四層的布線圖案的立體圖。

圖12是本發明的第二實施方式的電路構成的概略圖。

具體實施方式

以下，基於附圖詳細說明本發明的逆變器控制裝置的各實施方式。此外，在以下所示的各實施方式中，示出了將該裝置應用於安裝於汽車的電動式制動助力裝置的馬達控制裝置的情況。

圖1～圖11示出本發明的逆變器控制裝置的第一實施方式，圖1是表示應用了相當於本發明的逆變器控制裝置的馬達控制裝置10的制動助力裝置1的整體的立體圖，圖2是制動助力裝置1的縱剖視圖。

如圖1、圖2所示，該制動助力裝置1主要包括：電動促動器單元2，其通過三相交流電力來驅動，並提供給制動液的液壓控制；馬達控制裝置10，其基於駕駛員的制動操作和車輛駕駛狀態，對構成所述電動促動器單元2的後述的電動馬達7進行驅動控制，所述制動助力裝置1經由突出地設置於後述的電動促動器單元2的後端部的多個雙頭螺栓4，安裝於車身的前圍板(未圖示)。

所述電動促動器單元2包括：作為液壓產生機構的主缸6，其基於滑動自如地設於促動器殼體5中的缸體收容部5a內的未圖示的活塞部件的軸向移動，產生制動液壓；電動馬達7，其設於所述促動器殼體5之中附帶設置於所述缸體收容部5a馬達收容部5b內，對所述活塞部件賦予移動力；未圖示的動力傳遞機構，其將該電動馬達7的旋轉力轉換為所述活塞部件的直線移動力並進行傳遞；儲存箱8，其存儲用來產生所述液壓的制動液。

根據該構成，所述制動助力裝置1通過駕駛員的制動操作，經由未圖示的制動踏板沿軸向按壓延伸設置在所述活塞的同軸上的推桿9，以該推桿9的行程量和車輛駕駛狀態為基礎，以利用馬達控制裝置10通電的勵磁電流對電動馬達7進行驅動控制，從而控制制動液的液壓。

圖3是馬達控制裝置10的分解立體圖，圖4是表示取下了馬達控制裝置10的罩13的狀態的主視圖。

如圖3、圖4所示，所述馬達控制裝置10在將底壁12a的一部分與促動器殼體5與一體地設置的ecu殼體11內收容平板狀的電路基板20而構成，該電路基板20安裝有電動馬達7的驅動操作量的運算所用的微型計算機21、及電動馬達7的驅動所用的作為逆變器的多個開關元件22等各種電子部件。

所述ecu殼體11包括：有底方筒狀的金屬制的外殼12，其與促動器殼體5一體地形成，並且朝向該促動器殼體5的側方開口地形成；作為大致板狀的罩部件的金屬制的罩13，其將該外殼12的開口封堵。所述罩13以多個螺釘s1緊固於所述外殼12，在該兩者12、13的接合部夾設有作為液狀密封件的公知的密封部件14。此外，外殼12以所謂的鋁壓鑄成型法而模成形，罩13通過對金屬板進行衝壓成形而形成。

另外，在所述外殼12的內底面，在與電路基板20中的微型計算機21的安裝區域a1和所述各開關元件22的安裝區域a2等對置的位置，分別突出地形成有用於所述各電子部件21、22的散熱的矩形塊狀的散熱用臺座15，在該各散熱用臺座15的上表面配置有導熱物質16。而且，通過分別將所述導熱物質16接觸配置於所述電路基板20(背面20b)的安裝區域a1、a2(參照圖6)，能夠使所述各電子部件21、22所產生的熱量向外殼12和與該外殼12一體地形成的促動器殼體5散熱。

此外，此時，在所述外殼12的外底面12c設有多個散熱片17，通過該各散熱片17可有效地進行散熱。另外，在該散熱中，也能夠採用不夾設所述導熱物質16、而是使所述各開關元件22直接接觸於各散熱用臺座15的構成。另外，關於所述導熱物質16，除了例如以矽等作為材料的具有彈性的片狀物質之外，也可以採用液狀的潤滑脂等。而且，期望的是所述導熱物質16具有絕緣性。

圖5是從表面20a側(罩13側)觀察電路基板20的立體圖，圖6是從背面20b側(外殼12的底壁12a側)觀察電路基板20的立體圖。

所述電路基板20是所謂的多層印刷電路基板(在本實施方式中是4層)，如圖5、圖6所示，在以玻璃環氧樹脂為代表的那種非導電性樹脂材料所構成的基板的表背面以及內部呈層疊狀配置作為多個導體圖案的第一～第四布線圖案p1～p4(參照圖8～圖11)，並利用該各布線圖案p1～p4構成逆變器電路，將插入到在外周緣部中央部貫通形成的緊固孔20c中的多個螺釘s2分別旋裝於設於外殼12的固定部12b，從而將該電路基板20收容固定於該外殼12。

而且，如圖5所示，在所述電路基板20的部件安裝面即表面20a上，在一端部設有用於與外部電子設備(未圖示)進行信號及電力的收發的連接器23，並且在中間部安裝有微型計算機21和作為電流切斷機構的半導體繼電器24，在另一端部安裝有所述各開關元件22。此外，對於所述連接器23，構成為經由開口形成於罩13的連接器插入孔13a面向外部。除此之外，圖5中的25表示作為噪聲過濾部件發揮功能的標準扼流線圈，26表示濾波電容器，27表示作為過電流檢測機構的分流電阻。

所述分流電阻27基於成為上遊側的開關元件22側與成為下遊側的接地側的各電壓檢測出過電流。更具體而言，利用未圖示的放大電路將該各電壓放大，由過電流檢測部28基於該放大的信號檢測出所述過電流。這裡，所述上遊側以及下遊側的意思是相對於電流的流動方向的上遊以及下遊，基本來說，與電源連接的一側成為上遊側，與接地連接的一側成為下遊側。

另外，所述過電流檢測部28構成為微型計算機21所具有的功能之一。此外，該過電流檢測部28除了構成為所述微型計算機21的功能之一之外，例如也可以使其他運算元件具有該功能，另外，也能夠不作為單一元件的功能，而是構成為電路基板20所構成檢測電路。

這樣，所述電路基板20包括：控制電路元件，其包含電動馬達7的驅動操作量的運算所用的微型計算機21；驅動電路元件，其包含電動馬達7的驅動所用的作為逆變器的多個所述各開關元件22；噪聲過濾元件，其包含標準扼流線圈25以及濾波電容器26。

另外，如圖6所示，在所述電路基板20的背面20b設有與電動馬達7電連接的馬達連接部29。該馬達連接部29通過插通到外殼12的貫通形成於底壁12a的連通孔12d中的未圖示的布線，與電動馬達7連接。除此之外，圖6中的a1表示微型計算機21的安裝區域(微型計算機21安裝於表面20a的區域所對應的背面20b側的區域)，a2表示所述各開關元件22的安裝區域(各開關元件22安裝於表面20a的區域所對應的背面20b側的區域)，如所述那樣，該各安裝區域a1、a2隔著導熱物質16分別接觸配置於各散熱用臺座15，從而將微型計算機21和所述各開關元件22等產生的熱量向各散熱用臺座15傳遞，從外殼12自身向外部擴散，或者從外殼12向促動器殼體5傳遞，並經由該促動器殼體5向外部擴散。

圖7是表示電路基板20的電路構成的概略圖。此外，圖中的粗箭頭所顯示的布線圖案(p2、p3)表示在鄰接的各不相同的布線層(鄰接層)中以相互對置的狀態布線的層壓部分，另一方面，在與該圖中的細箭頭所顯示的其他布線圖案(p1、p4)之間的關係中，示出了在鄰接層中以成為非對置的狀態布線的非層壓部分。另外，圖8是表示電路基板20的第一層(表層)的布線圖案的第一層的俯視圖，圖9是表示電路基板20的第二層的布線圖案的第二層的俯視圖，圖10是表示電路基板20的第三層的布線圖案的第三層的俯視圖，圖11是表示電路基板20的第四層(背層)的布線圖案的第四層的俯視圖。

如圖7、圖8所示，所述電路基板20在從電源端子29a至所述各開關元件22的電源供給所涉及的電源線lp中，從電源端子29a至半導體繼電器24由第一布線圖案p1構成，從半導體繼電器24至所述各開關元件22由第二布線圖案p2構成，另一方面，在從所述各開關元件22至接地端子29b的接地線le中，從所述各開關元件22至分流電阻27由第三布線圖案p3構成，從分流電阻27至接地端子29b由第四布線圖案p4構成。

而且，在這樣的電路基板20中，如圖7～圖11所示，所述各布線圖案p1～p4之中的第二布線圖案p2與第三布線圖案p3隔著絕緣部件(未圖示)在電路基板20的層疊方向的鄰接層(在本實施方式中是第一層與第二層)中對置地配置，另一方面，第一布線圖案p1與第四布線圖案p4、第一布線圖案p1與第三布線圖案p3、第二布線圖案p2與第四布線圖案p4分別在電路基板20的層疊方向的鄰接層中非對置地配置。

根據以上，採用本實施方式的馬達控制裝置10，在所述電路基板20中，通過將成為半導體繼電器24的下遊側的第二布線圖案p2與成為分流電阻27的上遊側的第三布線圖案p3在鄰接層中對置地配置，從而即使在該兩布線圖案p2、p3的對置部分(層壓部分)產生了短路的情況下，也能夠由分流電阻27檢測出該短路所產生的過電流，利用半導體繼電器24將向第二、第三布線圖案p2、p3以及所述各開關元件22的電源供給切斷，能夠抑制或者避免第二布線圖案p2以及第三布線圖案p3中的過熱。

另外，另一方面，對於比半導體繼電器24靠上遊側且相當於不能切斷電源供給的範圍的第一布線圖案p1、比分流電阻27靠下遊側且相當於不能檢測過電流的範圍的第四布線圖案p4，通過設為與其他布線圖案非對置，能夠抑制或者避免該第一、第四布線圖案p1、p4中的所述短路所引發的過熱。

這樣，在安裝有所述各開關元件22的多層印刷電路基板即電路基板20中，能夠在抑制或者避免鄰接對置部彼此之間的短路所導致的過熱的同時採用層壓構造，能夠實現馬達控制裝置10的小型化。

另外，通過所述層壓構造，能夠實現該層壓構造下的噪聲減少。

圖12示出本發明的逆變器控制裝置的第二實施方式，採用了將所述第一實施方式的電路基板20中的安裝部件的配置及布線圖案的構成變更而得的電路基板30，與圖7相同，圖中的粗箭頭所顯示的布線圖案(p2、p3)表示在鄰接層中以對置的狀態布線的層壓部分，在與圖中的細箭頭所顯示的其他布線圖案(p1、p4)之間的關係中，示出了分別在鄰接層中以成為非對置的狀態布線的非層壓部分。此外，以下，僅說明與所述第一實施方式不同的構成，對於與所述第一實施方式相同的構成，標註相同的附圖標記從而省略具體的說明。

在本實施方式的電路基板30中，作為過電流檢測機構的分流電阻27於配置電源線lp側，該電源線lp之中從電源端子29a至半導體繼電器24由第一布線圖案p1構成，從半導體繼電器24至分流電阻27由第二布線圖案p2構成，從分流電阻27至所述各開關元件22由第三布線圖案p3構成，另一方面，從成為接地線le的所述各開關元件22至接地端子29b由第四布線圖案p4構成。

而且，如圖示那樣，在所述電路基板30中，所述各布線圖案p1～p4之中第三布線圖案p3與第四布線圖案p4隔著絕緣部件(未圖示)在電路基板30的層疊方向的鄰接層中對置地配置，另一方面，第一布線圖案p1與第四布線圖案p4、第二布線圖案p2與第四布線圖案p4分別在電路基板30的層疊方向的鄰接層中非對置地配置。

如以上那樣，在本實施方式的馬達控制裝置10(電路基板30)中，將在分流電阻27的下遊側、並且是相當於能夠檢測出第三、第四布線圖案p3、p4中產生的過電流並切斷電源供給的範圍的第三、第四布線圖案p3、p4在鄰接層中對置地配置，因此即使在這兩布線圖案p3、p4的對置部分(層壓部分)產生了短路的情況下，也能夠由分流電阻27檢測出所述第三、第四布線圖案p3、p4中產生的過電流，利用半導體繼電器24將向所述各開關元件22的電源供給切斷，從而能夠抑制或者避免第三布線圖案p3以及第四布線圖案p4中的過熱。

另外，另一方面，對於比半導體繼電器24靠上遊側且相當於不能切斷電源供給的範圍的第一布線圖案p1，比分流電阻27靠上遊側且相當於不能檢測過電流的範圍的第二布線圖案p2，通過設為與其他布線圖案非對置，能夠抑制或者避免該第一、第二布線圖案p1、p2中的所述短路所引發的過熱。

這樣，通過本實施方式的馬達控制裝置10(電路基板30)，也與所述第一實施方式相同，在安裝有所述各開關元件22的多層印刷電路基板中，能夠在抑制或者避免鄰接對置部彼此之間的短路所導致的過熱的同時採用層壓構造，能夠實現馬達控制裝置10的小型化。

另外，通過所述層壓構造，能夠實現該層壓構造下的噪聲減少。

本發明並不限定於所述各實施方式的構成，在不脫離本發明的主旨的範圍內，能夠根據馬達控制裝置10的規格等自由地變更例如電路基板20、30的層疊數量、布線圖案的數量以及配置、安裝於電路基板20、30的電子部件的配置等。

另外，在進行所述的鄰接對置配置(層壓)時，在所述第一實施方式中，無需如該第一實施方式所例示的那樣使半導體繼電器24的下遊側與分流電阻27的上遊側在整個區域中對置，即使是僅有一部分範圍對置的構成，也能夠發揮避免層壓部分的短路時的過熱這一本發明的特殊的作用效果。同樣，在所述第二實施方式中，也無需如該第二實施方式所例示的那樣使分流電阻27的下遊側與所述各開關元件22的下遊側在整個區域中對置，即使是僅有一部分範圍對置的構成，也能夠發揮抑制或者避免層壓部分的短路時的過熱這一本發明的特殊的作用效果。

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種逆變器控制裝置，該逆變器控制裝置在多層印刷電路基板上安裝逆變器而形成，其特徵在於，具備：

電源切斷機構，其設於電源線，切斷向逆變器的電源供給；

過電流檢測機構，其設於接地線，對所述逆變器的過電流進行檢測，

所述電源線中的位於所述電源切斷機構的下遊側的至少一部分布線、所述接地線中的位於所述過電流檢測機構的上遊側的至少一部分布線，在所述多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中對置地配置，

所述電源線中的位於所述電源切斷機構的上遊側的布線、所述接地線中的位於所述過電流檢測機構的下遊側的布線，在所述多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中非對置地配置。

2.一種逆變器控制裝置，該逆變器控制裝置在多層印刷電路基板上安裝逆變器而形成，其特徵在於，具備：

電源切斷機構，其設於電源線，切斷向逆變器的電源供給；

過電流檢測機構，其設於所述電源線的所述電流切斷機構的下遊側，對所述逆變器的過電流進行檢測，

所述電源線中的位於所述過電流檢測機構的下遊側的至少一部分布線、所述接地線中的位於所述逆變器的下遊側的至少一部分布線，在所述多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中對置地配置，

所述電源線中的位於所述過電流檢測機構的上遊側的布線、所述接地線中的位於所述逆變器的下遊側的布線，在所述多層印刷電路基板的層疊方向的鄰接層中非對置地配置。