JP7147683B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
電力用素子を有し、供給される電力を変換して出力する電力変換回路(120、220)と、
電力変換回路の作動を制御する制御回路(170、176、270、276)と、
電力変換回路が有する電力配線パターン(P11、P12、P13、P21、P22、P23)、および制御回路が有する制御配線パターン(P18、P19)が形成された多層基板(30)と、
多層基板の異なる層に配置された各々の電力配線パターンに跨って延びるビア(35a)と、
各々の電力配線パターンを電気接続するよう、ビアに設けられた中実形状の導電部材(35、352、353、354)と、を備え、
導電部材には、多層基板の板面に対して垂直な方向から見て多層基板の表層(31、32)に形成された電力用素子を実装するためのランド(30L)と重ならないように配置されて、ランドに接続されたランド外導電部材(352)が含まれており、
多層基板の内層どうしを接続する内層ビア(36a)のうち、ランド外導電部材に接続された内層ビアは、多層基板の板面に対して垂直な方向から見てランドと重なるように配置され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。
上述した複数の中実ビア35には、板面垂直方向から見て、スイッチング素子121~126、221~226の外側に配置されたものが含まれている。以下の説明では、このような中実ビア35を、外側中実ビア351(外側導電部材)と記載する。外側中実ビア351は、スイッチング素子が実装された表層31、32の電力配線パターンと、その隣に位置する内層33の電力配線パターンとを接続する。
ここで、電力配線パターンP11~P23、P12a、P12b、P13a、P13b、P14a、P14bの配線では、大電流を流すことによる発熱を低減させるべく、配線を厚くしてインピーダンスを下げることが望ましい。しかし、配線を厚くすると、基板製造制約により配線幅や配線ギャップが大きくなってしまい、微細な配線ができなくなる。そのため、高密度レイアウトが要求される制御配線パターンP12a、P12bの配線には不向きである。したがって、電力変換回路と制御回路の両方を同一基板に設けて小型化を図ろうとすると、電力配線パターンと制御配線パターンが同一基板に混在することとなる。よって、インピーダンス低下と配線微細化の両立が課題となる。
上記第1実施形態では、板面垂直方向から見てランド30Lと重ならないように配置されたランド外中実ビア352(ランド外導電部材)が、中実ビア35に含まれている。これに対し本実施形態では、図8に示すように、板面垂直方向から見てランド30Lと重なるように配置されたランド内中実ビア354(ランド内導電部材)が含まれている。なお、図8に例示するランド30Lは、基板30の表層32に形成されてコンデンサ134に接続されるものである。ランド30Lは図8の紙面垂直方向に延びる形状であり、ランド内中実ビア354も、ランド30Lの形状に沿って、紙面垂直方向に複数並べて配置されている。
本実施形態では、図9に示すように、ECU10は、金属製の放熱部材850とゲル851(変形伝熱材)を備える。放熱部材850は、基板30周囲の空気と熱交換する空冷式の熱交換器であってもよいし、循環する冷却水と熱交換する水冷式の熱交換器であってもよい。
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 (6)
- 電力用素子を有し、供給される電力を変換して出力する電力変換回路(120、220)と、
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、
前記電力変換回路が有する電力配線パターン(P11、P12、P13、P21、P22、P23)、および前記制御回路が有する制御配線パターン(P18、P19)が形成された多層基板(30)と、
前記多層基板の異なる層に配置された各々の前記電力配線パターンに跨って延びるビア(35a)と、
各々の前記電力配線パターンを電気接続するよう、前記ビアに設けられた中実形状の導電部材(35、352、353、354)と、を備え、
前記導電部材には、前記多層基板の板面に対して垂直な方向から見て前記多層基板の表層(31、32)に形成された前記電力用素子を実装するためのランド(30L)と重ならないように配置されて、前記ランドに接続されたランド外導電部材(352)が含まれており、
前記多層基板の内層どうしを接続する内層ビア(36a)のうち、前記ランド外導電部材に接続された内層ビアは、前記多層基板の板面に対して垂直な方向から見て前記ランドと重なるように配置されている電力変換装置。 - 前記多層基板の表層(31、32)には、前記電力用素子が実装されており、
前記導電部材には、前記多層基板の板面に対して垂直な方向から見て前記電力用素子の外側に配置され、かつ、前記電力用素子の外形ラインに沿って複数並べて配置された外側導電部材(351)が含まれている、請求項1に記載の電力変換装置。 - 複数の前記外側導電部材は、前記電力用素子を取り囲むように環状に並べて配置されている、請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記導電部材には、前記多層基板の板面に対して垂直な方向から見て前記多層基板の表層(31、32)に形成された前記ランドと重なるように配置されて、前記ランドに接続されたランド内導電部材(354)が含まれている、請求項1~3のいずれか1つに記載の電力変換装置。
- 前記電力用素子に変形して密着するとともに、前記多層基板にも変形して密着する変形伝熱材(851)を備え、
前記導電部材には、前記多層基板の板面に対して垂直な方向から見て、前記多層基板のうち前記変形伝熱材が密着する領域と重なるように配置された放熱導電部材(353)が含まれている、請求項1~4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1~5のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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