特許 7600838 電子制御モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】電子制御モジュール

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/14 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

H05K1/14 Z

H05K1/14 G

H05K1/14 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021068041

(22)【出願日】2021-04-13

(65)【公開番号】P2022162931

(43)【公開日】2022-10-25

【審査請求日】2024-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】城ノ戸 拓真

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０２１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３９０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０５４９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５６３４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／１４

Ｈ０５Ｋ ３／３６

Ｆ１６Ｆ １／００－ ６／００

Ｈ０５Ｋ ５／００－ ５／０６

Ｈ０５Ｋ ７／１４

Ｆ１６Ｆ １５／００－１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンを備えた車両に搭載される回転電機ユニット上に配置される電子制御モジュールであって
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、
前記第１基板と前記ブラケットとの間の振動を吸収する第１防振部材と、
前記ブラケットと前記第２基板との間の振動を吸収する第２防振部材と、を備え、
前記第１防振部材のばね定数は、前記第２防振部材のばね定数より大きい電子制御モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の電子制御モジュールにおいて、
前記ブラケットは、前記ブラケットを前記第１基板に固定するための第１ねじが挿通される第１貫通孔を有し、
前記第１防振部材は、前記第１ねじと前記第１貫通孔との間に設けられる電子制御モジュール。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電子制御モジュールにおいて、
前記第２基板は、前記第２基板を前記ブラケットに固定するための第２ねじが挿通される第２貫通孔を有し、
前記第２防振部材は、前記第２ねじと前記第２貫通孔との間に設けられる電子制御モジュール。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電子制御モジュールにおいて、
前記第１基板、前記第２基板、及び前記ブラケットを収容する筐体と、
前記第２基板上に設けられたコネクタに接続されるハーネスと、をさらに備える電子制御モジュール。

【請求項5】

請求項４に記載された電子制御モジュールであって、
前記コネクタは、長手方向が車両の前後方向に位置するようにして車両に取り付けられる電子制御モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子制御モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ベースとプリント基板との間に放熱ゲルを設け、この放熱ゲルによってプリント基板の振動を抑制することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６６０１３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、プリント基板をねじによって直接ベースに固定している。このため、プリント基板に伝わる振動を十分に抑えることができないおそれがある。

【0005】

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、電子部品が載置される基板に伝達される振動をより確実に抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によれば、電子制御モジュールは、エンジンを備えた車両に搭載される回転電機ユニット上に配置される。また、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、第１基板とブラケットとの間の振動を吸収する第１防振部材と、ブラケットと第２基板との間の振動を吸収する第２防振部材と、を備え、第１防振部材のばね定数は、第２防振部材のばね定数より大きい。

【発明の効果】

【0007】

この態様によれば、電子部品が載置される基板に伝達される振動をより確実に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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】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】図３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。

【図4】図４は、本実施形態の防振ゴム近傍の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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を筐体１に取り付けた図である。図４は、本実施解体の防振ゴム５０ａ，５０ｂ近傍の拡大断面図である。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。

【0011】

本実施形態の電子制御モジュール１００は、例えば、エンジンを備えた車両に搭載される回転電機ユニット上に配置される。より具体的には、ハイブリッド車両におけるモータジェネレータ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。

【0012】

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３参照）。

【0013】

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。

【0014】

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。ドライバ基板２０は、例えば、多層プリント基板により形成される。図２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。

【0015】

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。

【0016】

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、ブラケット４０を固定するねじ２が締結される貫通孔２０ｅと、が設けられる。

【0017】

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、コネクタなど）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。なお、モータ制御基板３０上に設けられたコネクタ３１ａには、ハーネス６０が接続され（図３参照）、ハーネス６０は筐体１の外部に設けられたコントローラ（図示せず）に接続される。

【0018】

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。

【0019】

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が挿通される第２貫通孔としての貫通孔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。

【0020】

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））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。

【0021】

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。

【0022】

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と、ブラケット４０をドライバ基板２０に取り付けるねじ２が着座する着座部４０ｅと、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。着座部４０ｅは、周壁４０ａから外側に突出するように設けられる。

【0023】

図２及び図４に示すように、電子制御モジュール１００は、ドライバ基板２０とブラケット４０との間の振動を吸収する第１防振部材としての防振ゴム５０ａと、ブラケット４０とモータ制御基板３０との間の振動を吸収する第２防振部材としての防振ゴム５０ｂと、をさらに備える。防振ゴム５０ａ，５０ｂは、両端にフランジが設けられた円筒形状に形成される。防振ゴム５０ａ，５０ｂは、例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）などによって形成される。

【0024】

図２及び図４に示すように、防振ゴム５０ａは、ブラケット４０の着座部４０ｅに形成された第１貫通孔としての貫通孔４０ｆに挿入される。防振ゴム５０ａは、両端に設けられたフランジが抜け止めとして機能することにより貫通孔４０ｆ内に保持される。防振ゴム５０ａは、ドライバ基板２０に取り付けるためのねじ２を取り付けた際には、このねじ２と貫通孔４０ｆとの間で保持される。

【0025】

図２及び図４に示すように、防振ゴム５０ｂは、モータ制御基板３０の貫通孔３０ｃに挿入される。防振ゴム５０ｂは、両端に設けられたフランジが抜け止めとして機能することにより貫通孔３０ｃ内に保持される。防振ゴム５０ｂは、モータ制御基板３０に取り付けるためのねじ２を取り付けた際には、このねじ２と貫通孔３０ｃとの間で保持される。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

次に、ブラケット４０の着座部４０ｅに形成された貫通孔４０ｆに防振ゴム５０ａを挿入し、位置決め突起４０ｄを貫通孔２０ｃに挿入するようにしてブラケット４０をドライバ基板２０上に載置する。そして、ブラケット４０の着座部４０ｅに形成された貫通孔４０ｆに挿通したねじ２を貫通孔２０ｅにねじ込むことで、ブラケット４０をドライバ基板２０に固定する。

【0029】

次に、モータ制御基板３０の貫通孔３０ｃに防振ゴム５０ｂを挿入し、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。

【0030】

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２を筐体１にねじ込むことで、筐体１に固定される。

【0031】

エンジンの振動や車両が走行しているときの振動が電子制御モジュール１００に伝達される。この振動は、筐体１から、パワーモジュール１０、ドライバ基板２０、及びブラケット４０を通じてモータ制御基板３０に伝達される。例えば、筐体１に前後方向（図２及び図３参照）の振動が加わると、筐体１から最も離間した位置にあるモータ制御基板３０が最も加振されることになる。このような振動が加わり続けると、電子部品３１とモータ制御基板３０の接続部分に応力が集中し、断線が生じるおそれがある。

【0032】

そこで、本実施形態の電子制御モジュール１００では、ドライバ基板２０とブラケット４０との間の振動を吸収する防振ゴム５０ａと、ブラケット４０とモータ制御基板３０との間の振動を吸収する防振ゴム５０ｂと、を設けている。これにより、筐体１からの振動がモータ制御基板３０に伝わる振動を防振ゴム５０ａ，５０ｂによって吸収することができる。よって、モータ制御基板３０に伝達される振動を抑制することができる。

【0033】

なお、防振ゴム５０ａのばね定数は、防振ゴム５０ｂのばね定数より大きくなるように設定される。ここでいうばね定数は、防振ゴム５０ａ，５０ｂの軸方向に直交する方向（図２及び図３に示す前後方向）におけるばね定数である。

【0034】

電子制御モジュール１００は、積層構造となっている。このため、筐体１に振動が伝達されると、振動に伴ってブラケット４０とドライバ基板２０との間に配置される防振ゴム５０ａに作用する荷重は、筐体１からドライバ基板２０より離間した位置にあるブラケット４０とモータ制御基板３０と間に配置された防振ゴム５０ｂに作用する荷重より大きくなる。つまり、防振ゴム５０ａに作用する質量モーメントが大きいので、その分防振ゴム５０ａに作用する振動エネルギーが大きくなる。そこで、防振ゴム５０ａのばね定数を防振ゴム５０ｂのばね定数より大きくすることにより、防振ゴム５０ａよって振動を吸収させることできるので、ドライバ基板２０に伝達される振動を抑えることができる。

【0035】

また、防振ゴム５０ａ，５０ｂの周波数特性として、共振周波数に√２を乗じた周波数以上は防振領域となる。そこで、共振周波数が低い（ばね定数が低い）ブラケット４０とモータ制御基板３０との間の防振ゴム５０ｂの共振周波数より、√2倍よりも高い領域でドライバ基板２０とブラケット４０との間に設けられた防振ゴム５０ａのばね定数を設定することにより、ドライバ基板２０とブラケット４０との間における振動をより効果的に抑えることができる。

【0036】

さらに、電子制御モジュール１００では、図３に示すように、モータ制御基板３０上に設けられたコネクタ３１ａにハーネス６０が接続される。ハーネス６０のケーブル６０ａの一部は、筐体１により支持される。これにより、モータ制御基板３０に伝達された振動をケーブル６０ａの弾性によっても吸収することができるので、モータ制御基板３０の振動をさらに抑制することができる。なお、図３では、ケーブル６０ａの一部が筐体１によって支持されている場合を例に説明しているが、ケーブル６０ａの一部がモータ制御基板３０やブラケット４０に支持されている、あるいは、ケーブル６０ａの一部がいずれの部材にも支持されずに他の電子機器に接続されている場合であっても、同様の効果を奏することができる。

【0037】

なお、モータ制御基板３０を支持する防振ゴム５０ｂのうち、２つの防振ゴム５０ｂをコネクタ３１ａを挟むように配置し、この２つの防振ゴム５０ｂのばね定数を、残りの防振ゴム５０ｂのばね定数よりも高く設定すると、コネクタ３１ａに接続された重量物となるハーネス６０の振動による影響を抑制することができる。

【0038】

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。

【0039】

電子制御モジュール１００は、エンジンを備えた車両に搭載される回転電機ユニット（モータジェネレータ）上に配置される。

【0040】

電子制御モジュール１００は、上面２０ａに電子部品２１が載置されるドライバ基板２０（第１基板）と、ドライバ基板２０（第１基板）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が載置されるモータ制御基板３０（第２基板）と、ドライバ基板２０（第１基板）とモータ制御基板３０（第２基板）との間に設けられ、ドライバ基板２０（第１基板）とモータ制御基板３０（第２基板）との間に閉空間Ｓを形成する筒状のブラケット４０と、ドライバ基板２０（第１基板）とブラケット４０との間の振動を吸収する防振ゴム５０ａ（第１防振部材）と、ブラケット４０とモータ制御基板３０（第２基板）との間の振動を吸収する防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）と、を備え、防振ゴム５０ａ（第１防振部材）のばね定数は、防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）のばね定数より大きい。

【0041】

この構成では、ドライバ基板２０（第１基板）とブラケット４０との間の振動を防振ゴム５０ａ（第１防振部材）によって吸収し、ブラケット４０とモータ制御基板３０（第２基板）との間の振動を防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）によって吸収させることができるよって、ドライバ基板２０（第１基板）とモータ制御基板３０（第２基板）に伝達される振動をより確実に抑制できる。さらに、防振ゴム５０ａ（第１防振部材）のばね定数は、防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）のばね定数より大きくすることにより、ドライバ基板２０とブラケット４０との間における振動をより効果的に抑えることができる。

【0042】

電子制御モジュール１００では、ブラケット４０は、ブラケット４０をドライバ基板２０（第１基板）に固定するためのねじ２（第１ねじ）が挿通される貫通孔４０ｆ（第１貫通孔）を有し、防振ゴム５０ａ（第１防振部材）は、ねじ２（第１ねじ）と貫通孔４０ｆ（第１貫通孔）との間に設けられる。

【0043】

この構成では、防振ゴム５０ａ（第１防振部材）が、ねじ２（第１ねじ）と貫通孔４０ｆ（第１貫通孔）との間に設けられているので、電子制御モジュール１００が大型化することを抑制できる。

【0044】

電子制御モジュール１００では、モータ制御基板３０（第２基板）は、モータ制御基板３０（第２基板）をブラケット４０に固定するためのねじ２（第２ねじ）が挿通される貫通孔３０c（第２貫通孔）を有し、防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）は、ねじ２（第２ねじ）と貫通孔３０c（第２貫通孔）との間に設けられる。

【0045】

この構成では、防振ゴム５０ｂ（第２防振部材）が、ねじ２（第２ねじ）と貫通孔３０c（第２貫通孔）との間に設けられているので、電子制御モジュール１００が大型化することを抑制できる。

【0046】

電子制御モジュール１００は、ドライバ基板２０（第１基板）、モータ制御基板３０（第２基板）、及びブラケット４０を収容する筐体１と、モータ制御基板３０（第２基板）上に設けられたコネクタ３１ａに接続されるハーネス６０と、をさらに備える。

【0047】

この構成では、モータ制御基板３０（第２基板）に伝達された振動をケーブル６０ａの弾性によっても吸収することができるので、モータ制御基板３０（第２基板）の振動をさらに抑制することができる。

【0048】

電子制御モジュール１００では、コネクタ３１ａは、長手方向が車両の前後方向に位置するようにして車両に取り付けられる。

【0049】

車両の前後方向に振動が発生することが多い。特に、エンジンが横置きの場合には、クランクシャフトの回転によって車両の前後方向の振動が大きくなる。そこで、コネクタ３１ａを長手方向が車両の前後方向に位置するようにして車両に取り付けることで、コネクタ３１ａに接続されるハーネス６０の弾性によって振動を効果的に吸収させることができる。

【0050】

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。

【0051】

上記実施形態では、第１防振部材及び第２防振部材として、防振ゴム５０ａ，５０ｂを例に説明したが、これに限らず、振動を吸収できるものであれば、樹脂などどのような材質のものであってもよい。

【0052】

また、上記実施形態では、防振ゴム５０ａをねじ２と貫通孔４０ｆとの間に設け、防振ゴム５０ｂをねじ２と貫通孔３０cとの間に設けた場合を例に説明したが、これに限らず、ドライバ基板２０及びモータ制御基板３０の平面方向の振動を吸収できれば、どのような個所に設けてもよい。例えば、防振ゴム５０ａをドライバ基板２０の上面２０ａと着座部４０ｅの下面との間に設ける、あるいは、防振ゴム５０ｂを受け部４０ｃの上面とモータ制御基板３０の下面との間に設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１００ 電子制御モジュール
１ 筐体
２ ねじ（第１ねじ、第２ねじ）
１０ パワーモジュール
２０ ドライバ基板（第１基板）
３０ モータ制御基板（第２基板）
３０ａ 上面
３０ｃ 貫通孔（第２貫通孔）
３１ 電子部品
３１ａ コネクタ（電子部品）
４０ ブラケット
４０ｆ 貫通孔（第１貫通孔）
５０ａ 防振ゴム（第１防振部材）
５０ｂ 防振ゴム（第２防振部材）
６０ ハーネス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】