JP2017212333A - 基板支持ブラケット - Google Patents

Abstract

【課題】信号線から生じる電磁ノイズの影響が抑えられる基板支持ブラケットを提供すること。【解決手段】制御基板７０と、制御基板７０に入出力される信号を導く信号線８０と、を支持する基板支持ブラケット６０は、制御基板７０に沿って延びる基板支持面６１ｅを有する基板支持部６１と、基板支持面６１ｅから突出し、信号線８０に沿って延びる信号線支持面６２ａを有する信号線支持部６２と、を有する。信号線支持部６２は、制御基板７０と信号線８０との間に介在する。【選択図】図２

Description

本発明は、制御基板及び信号線を支持する基板支持ブラケットに関するものである。

特許文献１には、車両の走行モータを駆動する駆動装置が開示されている。

上記駆動装置は、走行モータの駆動を制御する制御基板と、制御基板に接続されるケーブルと、制御基板及びケーブルを支持する板金製の配線ブラケットと、を備える。

特開２００９−２０１２５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の技術では、配線ブラケットの上面に沿って制御基板及びケーブルが並んで設けられているため、ケーブルのまわりに生じる電磁ノイズが制御基板に影響を与えるおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、信号線から生じる電磁ノイズの影響が抑えられる基板支持ブラケットを提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、制御基板と、前記制御基板に入出力される信号を導く信号線と、を支持する基板支持ブラケットであって、前記制御基板に沿って延びる基板支持面を有する基板支持部と、前記基板支持面から突出し、前記信号線に沿って延びる信号線支持面を有する信号線支持部と、を有し、前記信号線支持部は、前記制御基板と前記信号線との間に介在することを特徴とする基板支持ブラケットが提供される。

上記態様によれば、基板支持ブラケットは、信号線支持部が制御基板と信号線との間に介在するため、信号線のまわりから制御基板に向かう電磁ノイズを遮蔽する。よって、信号線から生じる電磁ノイズが制御基板に影響を与えることが抑えられる。

図１は、本発明の実施形態に係る基板支持ブラケットが適用される電力変換装置の概略構成を示す平面図である。 図２は、制御ユニットの斜視図である。 図３は、制御ユニットの断面図である。 図４は、電力変換装置における制御ユニットを組み立てる様子を示す斜視図である。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１に示す電力変換装置１は、電動車両又はプラグインハイブリッド車両に備えられ、モータジェネレータ（図示省略）を駆動する。モータジェネレータは、車輪を駆動する走行モータとして設けられる。

電力変換装置１は、バッテリ（図示省略）から供給される直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給する充電装置４０と、充電装置４０及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作を制御する制御ユニット３５と、直流電圧を平滑化するコンデンサモジュール１０と、直流電力と交流電力を相互に変換するパワーモジュール２０と、パワーモジュール２０の動作を制御する制御ユニット５０と、を備える。これら各部は、ケース２内に収容され、バスバー（図示省略）又は配線（図示省略）により電気的に接続される。

パワーモジュール２０は、複数のパワー素子（半導体素子）（図示省略）と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の交流電力を出力する出力バスバー２４と、を備える。出力バスバー２４には、電流センサ２２が接続される。

制御ユニット５０は、パワーモジュール２０を駆動する駆動基板２１と、駆動基板２１を制御する制御基板７０と、制御基板７０と駆動基板２１とを接続する信号線８０と、を備える。

制御基板７０は、車両のコントローラ（図示省略）からの指令信号及び電流センサ２２からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流の検出信号に基づいて、パワーモジュール２０を動作させる信号を駆動基板２１に入出力する。

車両の走行時に、パワーモジュール２０は、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータを駆動する。又、車両の減速走行時に、パワーモジュール２０は、モータジェネレータの回生電力を直流電力に変換して、バッテリを充電する。

互いに積層されるパワーモジュール２０及び制御ユニット５０は、インバータモジュール５５を構成する。インバータモジュール５５は、これを構成する各部品が限られたスペースに配置されるため、各部品が互いに受ける電磁ノイズの影響を抑える必要がある。

以下に、制御ユニット５０の構造について説明する。

制御基板７０は、略矩形の外形を有し、短辺方向（図１において左右方向）に延びる対の端部７０ａ、７０ｂと、長辺方向（図１において上下方向）に延びる対の端部７０ｃ、７０ｄと、を有する。

制御基板７０は、入力した信号を処理する制御回路を構成する制御素子７１（半導体素子）と、信号を出力する出力回路を構成するスイッチング素子７２（半導体素子）と、信号線８０が接続されるコネクタ７４と、を備える。

駆動基板２１は、制御基板７０から信号線８０によって導かれる信号に応じて、パワーモジュール２０に設けられるパワー素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

図２に示すように、電力変換装置１は、ケース２に対して制御基板７０及び信号線８０を支持する基板支持ブラケット６０を備える。

基板支持ブラケット６０は、導電材として金属板をプレス加工して形成される。基板支持ブラケット６０は、制御基板７０が取り付けられる基板支持部６１と、信号線８０が取り付けられる信号線支持部６２と、ケース２側に取り付けられる複数（４本）の脚部６６と、を有する。

基板支持部６１は、略矩形をした平板状に形成され、制御基板７０に沿って延びる基板支持面６１ｅを有する。基板支持部６１は、ケース２の底部と略平行となる略水平方向に延びるように固定される。

基板支持ブラケット６０は、基板支持面６１ｅから上方に突出する複数のピン６７を有する。一方、制御基板７０は、各ピン６７が挿入される位置決め孔７５を有する。各ピン６７が制御基板７０の位置決め孔７５に挿入されることで、基板支持部６１に対する制御基板７０の位置決めが行われる。そして、制御基板７０は、複数のビス（図示省略）を介して基板支持部６１に締結される。

脚部６６は、基板支持部６１の端部６１ａから曲折してケース２の底部側に向けて下方に延びる。脚部６６の先端部６６ａ（下端部）には、孔６９が形成される。脚部６６の先端部６６ａは、孔６９を挿通するボルト（図示省略）によってパワーモジュール２０及びケース２に締結される。基板支持ブラケット６０は、ケース２を介して車体に導通されることで、接地電位に固定される。

信号線８０は、制御基板７０の各コネクタ７４から延びる複数（４本）のケーブルが１本にまとめられて駆動基板２１へと延びる。信号線８０の中程は、基板支持ブラケット６０の信号線支持部６２に取り付けられる。信号線８０の端部（図示省略）は、基板支持ブラケット６０の下方に延びて制御基板７０に接続される。

信号線支持部６２は、基板支持部６１の端部６１ａから曲折してケース２の開口側に向けて上方に延びる。信号線支持部６２は、略矩形をした平板状に形成される。信号線支持部６２は、基板支持部６１に対して略直交し、かつ信号線８０の長手方向に延びる。信号線支持部６２は、信号線８０に沿って延びる信号線支持面６２ａを有する。信号線支持部６２には、信号線支持面６２ａから突出するホルダ６８が取り付けられる。信号線８０は、その中程がホルダ６８を介して基板支持部６１に支持される。

信号線支持部６２は、基板支持ブラケット６０における２本の脚部６６に挟まれる部位を上方に折り曲げて形成される。２本の脚部６６の間には、信号線支持部６２が形成される部分に開口部７８が形成される。開口部７８は、駆動基板２１と基板支持部６１との間に形成される空間７７（図３参照）に面して開口している。信号線８０は、開口部７８を通じて駆動基板２１へと延びるように配置される。

基板支持ブラケット６０は、基板支持部６１に対して信号線支持部６２が曲折する曲折部６２ｂ、基板支持部６１に対して脚部６６が曲折する曲折部６６ｂと、を有する。曲折部６２ｂと曲折部６６ｂとは、信号線支持面６２ａに対して略直交する方向（図１において上方向）についてオフセットされる。脚部６６は、信号線支持部６２を基準にして制御基板７０から離れる方向にオフセットされる。信号線８０は、信号線支持部６２と脚部６６との間を通じて駆動基板２１へと延びるように配置される。信号線８０は、駆動基板２１から延びる部位（図２において脚部６６の裏側に配置される部位）が脚部６６に覆われる。

基板支持ブラケット６０は、信号線支持部６２から曲折して延びる板状の遮蔽部６３（延長板部）を有する。遮蔽部６３は、略矩形をした平板状に形成される。遮蔽部６３は、信号線支持部６２に対して略直交し、かつ制御基板７０の天面７０ｅに対して略平行に延びる。

遮蔽部６３は、基板支持部６１の基板支持面６１ｅに対して略平行に対峙し、基板支持面６１ｅとの間に遮蔽空間７９を形成する。後述するように、遮蔽部６３は、遮蔽空間７９に対して信号線８０のまわりに生じる電磁ノイズを遮蔽する。

制御基板７０上の制御素子７１は、信号線支持部６２に沿う制御基板７０の端部７０ａに沿って設けられ、遮蔽空間７９の内側に配置される。

制御基板７０上のスイッチング素子７２は、信号線支持部６２と略直交するように延びる制御基板７０の端部７０ｃに沿って設けられ、遮蔽空間７９の外側に配置される。スイッチング素子７２は、金属製の放熱板７３を介して制御基板７０に取り付けられる。

複数（４個）のコネクタ７４は、信号線支持部６２と略直交するように延びる制御基板７０の端部７０ｄに沿って設けられる。コネクタ７４は、制御素子７１及びスイッチング素子７２に影響を与えないように十分な距離をあけて配置される。

制御基板７０に開口する２つの位置決め孔７５は、信号線支持部６２に沿う制御基板７０の端部７０ａに沿って設けられる。基板支持面６１ｅから突出する２本のピン６７は、信号線支持部６２の延長方向に沿って遮蔽空間７９を挟むように配置される。

図３に示すように、パワーモジュール２０と、駆動基板２１と、制御基板７０とは、互いに積層して配置される。駆動基板２１は、パワーモジュール２０の上に配置される。基板支持ブラケット６０は、パワーモジュール２０及び駆動基板２１を跨ぐように設けられる。基板支持部６１は、制御基板７０と駆動基板２１との間に挟まれるように、両者と並列に配置される。

基板支持ブラケット６０は、鉄などの強磁性材からなる金属板によって形成される。なお、これに限らず、基板支持ブラケット６０は、弱磁性材からなる本体と、本体の表面に設けられる強磁性材からなるシールド層と、を有するものであってもよい。

電力変換装置１の作動時には、駆動基板２１などから生じる放射ノイズがケース２と等電位の基板支持部６１によって遮蔽される。信号線８０には、制御基板７０に入出力される信号の電流が流れる。電流が信号線８０を一方向に流れるのに伴って、信号線８０のまわりに電磁ノイズ（磁界）が図３に破線の矢印で示すように生じる。信号線８０のまわりから制御基板７０に向かう電磁ノイズは、信号線支持部６２及び遮蔽部６３によって遮蔽される。又、電流が信号線８０を逆方向に流れる場合に、図３に破線の矢印と逆回り方向から制御基板７０に向かう電磁ノイズは、基板支持部６１によって遮蔽される。こうして、信号線８０の電磁ノイズが制御基板７０に影響することが抑えられる。これにより、制御ユニット５０では、制御基板７０によってパワーモジュール２０の動作が的確に制御される。

以上のように本実施形態によれば、基板支持ブラケット６０は、制御基板７０に沿って延びる基板支持面６１ｅを有する基板支持部６１と、基板支持面６１ｅから突出し、信号線８０に沿って延びる信号線支持面６２ａを有する信号線支持部６２と、を有する。そして、信号線支持部６２は、制御基板７０と信号線８０との間に介在する構成とした。

上記構成に基づき、信号線支持部６２は、信号線８０のまわりから制御基板７０に向かう電磁ノイズを遮蔽する。これにより、信号線８０から生じる電磁ノイズが制御基板７０に影響を与えることが抑えられる。このため、制御ユニット５０では、制御基板７０の制御素子７１などを磁気ノイズから遮蔽するにシールド材を設ける必要がなくなる。よって、制御ユニット５０は、部品点数が削減され、製品のコストダウンが図れる。

又、基板支持ブラケット６０は、信号線支持部６２から曲折し、制御基板７０の天面７０ｅに沿って板状に延びる遮蔽部６３を有する。そして、遮蔽部６３は、基板支持面６１ｅとの間に制御基板７０の少なくとも一部を収容する遮蔽空間７９を形成する構成とした。

上記構成に基づき、制御ユニット５０には、図３に破線の矢印で示すように信号線８０のまわりから制御基板７０に向かう電磁ノイズを遮蔽部６３によって遮蔽する遮蔽空間７９が設けられる。基板支持ブラケット６０は、遮蔽部６３が基板支持部６１から制御基板７０の天面７０ｅに沿って延びるため、信号線支持部６２の基板支持部６１に対する突出高さが抑えられる。よって、制御ユニット５０の小型化が図れる。

又、制御基板７０は、信号を処理する制御素子７１を備える。そして、遮蔽空間７９には、制御素子７１が収容される構成とした。

上記構成に基づき、信号線８０のまわりから制御素子７１に向かう電磁ノイズは、遮蔽部６３によって遮蔽される。よって、信号線８０の電磁ノイズが制御素子７１に影響を与えることを防止できる。

又、制御基板７０は、制御素子７１が信号線支持部６２に沿って延びる制御基板７０の端部７０ａに配置され、信号を出力するスイッチング素子７２が信号線支持部６２から離れる方向に延びる制御基板７０の端部７０ｃに配置される構成とした。

上記構成に基づき、制御素子７１より発熱量が大きいスイッチング素子７２は、信号線支持部６２から離れて設けられるため、スイッチング素子７２の放熱量が遮蔽部６３によって低下することが防止できる。

又、基板支持ブラケット６０は、基板支持面６１ｅから突出するピン６７を備える。制御基板７０は、ピン６７が挿入される位置決め孔７５を備える。そして、ピン６７は、信号線支持部６２の延長方向に沿って遮蔽空間７９の外側に配置される構成とした。

上記構成に基づき、基板支持ブラケット６０に制御基板７０を組み付け時において、図４に矢印で示すように、制御基板７０の端部７０ａを基板支持部６１と遮蔽部６３との間に挟まれる遮蔽空間７９に差し込む際に、制御基板７０が基板支持ブラケット６０を介して案内されることにより、位置決め孔７５がピン６７に円滑に嵌合する。よって、組み付け時に制御基板７０が損傷することが防止される。

又、基板支持ブラケット６０は、基板支持部６１の端部６１ａから基板支持面６１ｅを基準として信号線支持部６２と逆方向に延びる板状の脚部６６をさらに備える。脚部６６は、信号線支持面６２ａを基準として信号線支持部６２から離れるように配置される。そして、信号線８０は、信号線支持部６２と脚部６６との間を通り、信号線支持面６２ａに沿って延びる構成とした。

上記構成に基づき、信号線８０は、信号線支持部６２と脚部６６との間を通ることで、信号線支持面６２ａと略平行に延びる。これにより、図３に破線の矢印で示すように信号線８０を中心とする同心円状に生じる電磁ノイズを遮蔽部６３によって遮蔽することが有効に行われる。さらに、脚部６６が信号線８０に生じる電磁ノイズを遮蔽する。

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。

本発明は、パワーモジュール２０の動作を制御する制御ユニット５０に限らず、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作を制御する制御ユニット３５に適用してもよい。又、本発明は、車両に搭載される電力変換装置に限らず、他の装置、設備などに備えられる制御ユニットに適用してもよい。

５０ 制御ユニット
６０ 基板支持ブラケット
６１ 基板支持部
６１ｅ 基板支持面
６２ 信号線支持部
６２ａ 信号線支持面
６３ 遮蔽部
６７ ピン
７０ 制御基板
７０ａ 端部
７０ｃ 端部
７０ｅ 天面
７１ 制御素子
７２ スイッチング素子
７５ 位置決め孔
７９ 遮蔽空間
８０ 信号線

Claims (6)

1. 制御基板と、前記制御基板に入出力される信号を導く信号線と、を支持する基板支持ブラケットであって、
   前記制御基板に沿って延びる基板支持面を有する基板支持部と、
   前記基板支持面から突出し、前記信号線に沿って延びる信号線支持面を有する信号線支持部と、を有し、
   前記信号線支持部は、前記制御基板と前記信号線との間に介在すること特徴とする基板支持ブラケット。
2. 請求項１に記載の基板支持ブラケットであって、
   前記信号線支持部から曲折し、前記制御基板の天面に沿って板状に延びる遮蔽部をさらに有し、
   前記遮蔽部は、前記基板支持面との間に前記制御基板の少なくとも一部を収容する遮蔽空間を形成することを特徴とする基板支持ブラケット。
3. 請求項２に記載の基板支持ブラケットであって、
   前記制御基板は、信号を処理する制御素子を備え、
   前記遮蔽空間には、前記制御素子が収容されることを特徴とする基板支持ブラケット。
4. 請求項３に記載の基板支持ブラケットであって、
   前記制御基板は、信号を出力するスイッチング素子をさらに備え、
   前記制御素子は、前記信号線支持部に沿って延びる前記制御基板の端部に配置され、
   前記スイッチング素子は、前記信号線支持部から離れる方向に延びる前記制御基板の端部に配置されることを特徴とする基板支持ブラケット。
5. 請求項４に記載の基板支持ブラケットであって、
   前記基板支持面から突出するピンをさらに備え、
   前記制御基板は、前記ピンが挿入される位置決め孔をさらに備え、
   前記ピンは、前記信号線支持部の延長方向に沿って前記遮蔽空間の外側に配置されることを特徴とする基板支持ブラケット。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の基板支持ブラケットであって、
   前記基板支持部の端部から前記基板支持面を基準として前記信号線支持部と逆方向に延びる板状の脚部をさらに備え、
   前記脚部は、前記信号線支持面を基準として前記信号線支持部から離れるように配置され、
   前記信号線は、前記信号線支持部と前記脚部との間を通り、前記信号線支持面に沿って延びることを特徴とする基板支持ブラケット。

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