(57)【要約】【課題】コモンモードノイズの発生を抑制することが可能な回路構成体を提供する。【解決手段】回路構成体２０は、導電路を有する回路基板２３と、回路基板２３の通電電流をオンオフするスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、絶縁層を介して回路基板２３に重ねられ、グランドに電気的に接続される導電性の放熱部材３５と、回路基板２３における通電電流が流れる導電路と放熱部材３５との間に接続されたコモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３と、備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電路を有する回路基板と、
前記回路基板の通電電流をオンオフするスイッチング素子と、
絶縁層を介して前記回路基板に重ねられ、グランドに電気的に接続される導電性の放熱部材と、
前記回路基板における前記通電電流が流れる導電路と前記放熱部材との間に接続されたコンデンサと、備える回路構成体。
【請求項２】
前記回路基板は、前記導電路としての第１バスバーを備えており、前記第１バスバーが前記絶縁層を介して前記放熱部材に重ねられている請求項１に記載の回路構成体。
【請求項３】
前記放熱部材に電気的に接続される第２バスバーを備え、
前記コンデンサは、前記第１バスバーと前記第２バスバーとを接続する請求項２に記載の回路構成体。
【請求項４】
前記第１バスバーと前記第２バスバーとは同一平面上に配されている請求項３に記載の回路構成体。
【請求項５】
前記第２バスバーは、前記放熱部材に導電性のネジによりネジ留めされ、前記ネジによって前記第２バスバーと前記放熱部材とが電気的に接続されている請求項３又は請求項４に記載の回路構成体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路構成体及び電気接続箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子が回路基板に実装された回路構成体が知られている。
特許文献１の回路構成体は、リレーやＦＥＴなどの電子部品が実装された基板とバスバー基板とバスバーモールド基板とを備えており、バスバー基板のバスバーは、ヒートシンクの上面に絶縁伝熱部材を介して重ねられている。ヒートシンクには、アース端子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９９０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回路構成体のＦＥＴ等でバスバーの通電を高速でスイッチングすると、バスバーの電位が大きく変動する。ここで、バスバーとヒートシンクの間が絶縁伝熱部材で絶縁されていると、バスバーとヒートシンク間には実質的にコンデンサが形成されているのと同様となり、このコンデンサを介してヒートシンクのアース端子を通って高周波電流が大地へ流れる。大地へ流れた高周波電流は回路構成体に戻ってコモンモードノイズを生じさせるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コモンモードノイズの発生を抑制することが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回路構成体は、導電路を有する回路基板と、前記回路基板の通電電流をオンオフするスイッチング素子と、絶縁層を介して前記回路基板に重ねられ、グランドに電気的に接続される導電性の放熱部材と、前記回路基板における前記通電電流が流れる導電路と前記放熱部材との間に接続されたコンデンサと、備える。
本構成によれば、スイッチング素子のオンオフによる高周波電流のノイズが放熱部材に発生する場合には、高周波電流のノイズを放熱部材からコンデンサに帰還させることができるため、放熱部材からグランドに流れる高周波電流を抑制できる。よって、コモンモードノイズの発生を抑制することが可能となる。
【０００７】
上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記回路基板は、前記導電路としての第１バスバーを備えており、前記第１バスバーが前記絶縁層を介して前記放熱部材に重ねられている。
導電路としてバスバーを用いると大電流を流すことができる反面、バスバーと放熱部材との間にコンデンサが形成されやすくなって、コモンモードノイズが生じやすい。本構成によれば、このようなコモンモードノイズが生じやすい構成において、高周波電流のノイズをコンデンサに帰還させることにより、コモンモードノイズの発生を抑制することができる。
【０００８】
・前記放熱部材に電気的に接続される第２バスバーを備え、前記コンデンサは、前記第１バスバーと前記第２バスバーとを接続する。
このようにすれば、コンデンサの放熱部材への電気的接続を第２バスバーを用いて容易に行うことができる。
【０００９】
・前記第１バスバーと前記第２バスバーとは同一平面上に配されている。
このようにすれば、コンデンサの取り付けを容易に行うことができる。
【００１０】
・前記第２バスバーは、前記放熱部材に導電性のネジによりネジ留めされ、前記ネジによって前記第２バスバーと前記放熱部材とが電気的に接続されている。
このようにすれば、ネジで第２バスバーを放熱部材に固定できるとともに、ネジを利用して第２バスバーと放熱部材の間の電気的接続を行うことができる。
【００１１】
・前記回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コモンモードノイズの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の電気接続箱の概略的構成を示す図
【図２】２箇所の電源間に回路構成体が配された状態の回路図
【図３】回路構成体を示す平面図
【図４】バスバーに電子部品が接続された状態を示す平面図
【図５】コモンモードノイズの発生経路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態を図１ないし図５を参照して説明する。
電気接続箱１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両（図示せず）に搭載されるものであり、図１に示すように、電源１１Ａと電源１１Ｂとの間の経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータに用いることができる。
【００１５】
電源１１Ａ及び電源１１Ｂは、例えば、一方の電源を車両のバッテリとし、他方の電源をモータ（負荷）の回生時のインバータ等とすることができる。なお、これに限られず、例えば、電源１１Ａ，１１Ｂの一方を主電源（蓄電池）とし、他方を補助電源（蓄電池）としてもよい。
【００１６】
電気接続箱１０は、回路構成体２０と、回路構成体２０を収容するケース１２とを備えている。ケース１２は、例えば合成樹脂製であって、例えば上下に分割して回路構成体２０を収容することができる。回路構成体２０は、回路部２１と、回路部２１が重ねられる放熱部材３５とを備えている。回路部２１は、図２に示すように、電源１１Ａ，１１Ｂから供給される電圧を変換する変換回路２２と、一対のノーマルモードノイズフィルタ２７と、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３（「コンデンサ」の一例）と、を備え、これらが導電路と複数の電子部品Ｓ１〜Ｓ４，Ｌ１〜Ｌ３，Ｃ１〜Ｃ４，３１〜３３により構成されている。
【００１７】
変換回路２２は、本実施形態では、電圧の昇圧及び降圧が可能な昇降圧チョッパ回路であり、回路基板２３の通電電流をオンオフする４個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、１個のコイルＬ１とを備えている。
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられ、ブリッジ回路の並列回路に接続されている。コイルＬ１は並列回路間を接続する導電路に接続されている。
【００１８】
なお、変換回路２２の動作は、電源１１Ａから電源１１Ｂへの送電時には、スイッチング素子Ｓ１，コイルＬ１，スイッチング素子Ｓ３を通電させた後に、スイッチング素子Ｓ１，コイルＬ１，スイッチング素子Ｓ４を通電させる動作を高速で繰り返すことで電源１１Ｂに供給される電圧が昇圧される。また、スイッチング素子Ｓ１，コイルＬ１，スイッチング素子Ｓ３と通電させた後に、スイッチング素子Ｓ２，コイルＬ１，スイッチング素子Ｓ４を通電させる動作を高速で繰り返すことで電源１１Ｂに供給される電圧が降圧される。この変換回路２２は、電源１１Ａ側と電源１１Ｂ側とで対称に構成されており、電源１１Ｂから電源１１Ａへの逆方向の送電時には、上記とは対称に配置されたスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を動作させればよい。
【００１９】
ノーマルモードノイズフィルタ２７は、ノイズ源が電力ライン等に直列に加わるノーマルモードノイズを低減するものであり、変換回路２２の入力側及び出力側にそれぞれ設けられ、ノーマルモードノイズ対策用コンデンサＣ１〜Ｃ４と、コイルＬ１，Ｌ２とを備えている。
【００２０】
コモンモードノイズ対策用コンデンサ３２，３３は、電源１１Ａ，１１Ｂのそれぞれに並列に接続される。コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１は、一端側が電線Ｗを介して外部のグランドに電気的に接続されることでグランド電位となる部分（第３バスバー２６）に接続され、他端側が放熱部材３５側のグランド電位となる部分（第２バスバー２５）に接続される。
【００２１】
回路部２１は、図３に示すように、導電路を有する回路基板２３に、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、コイルＬ１〜Ｌ３と、ノーマルモードノイズ対策用コンデンサＣ１〜Ｃ４と、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３と、コネクタ２９Ａ〜２９Ｃとが実装されている。
【００２２】
回路基板２３は、長方形状であって、絶縁板に導電路がプリント配線されたプリント基板２３Ａと、金属板材を導電路の形状に形成した複数のバスバー２４〜２６とを重ねて構成されている。プリント基板２３Ａとバスバー２４〜２６は、絶縁性の接着剤で接続される。バスバー２４〜２６の下面は、放熱部材３５の上面に絶縁性の接着剤を介して重ねられて固定される。絶縁性の接着剤は、伝熱性を有する材料からなり、バスバー２４〜２６と放熱部材３５とを絶縁状態に保持することで絶縁層を形成している。絶縁層は、例えば、シート状のもの（伝熱シート）や、ペースト状のものを用いることができる。本実施形態では、バスバー２４〜２６の下面の全体が放熱部材３５の上面に絶縁性の接着剤で接着されているが、第２バスバー２５及び第３バスバー２６については、放熱部材３５と同様にグランド電位に接続されるものであるため、第２バスバー２５及び第３バスバー２６の下面と放熱部材３５の上面との間は絶縁性の接着剤で接着していなくてもよい。
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、箱形の本体から突出する２本の端子が回路基板２３の導電路に半田付けされて接続されているとともに、本体の裏面の端子がバスバーの上面に半田付けされて接続されている。
【００２３】
バスバー２４〜２６は、例えば銅又は銅合金等の金属からなり、図４に示すように、同一平面上に互いに隙間を空けて配置されている。バスバー２４〜２６のうち、複数（本実施形態では６個）の第１バスバー２４は、電力が伝送され、１個の第２バスバー２５及び１個の第３バスバー２６は、グランド電位に接続される。
【００２４】
複数の第１バスバー２４は、周縁部においてＵ字状に並んで配されており、隣り合う第１バスバー２４間をコイルＬ１〜Ｌ３で接続している。第２バスバー２５と隣り合う左右の第１バスバー２４には、電源コネクタ２９Ａ，２９Ｂがそれぞれ接続される。電源コネクタ２９Ａ，２９Ｂは、電源ライン（例えば１２［Ｖ］）に接続された電線の端末部が接続される。第２バスバー２５は、左右方向に長い長方形の板状であって、円形状に貫通するネジ孔２５Ａが左右方向の中間部に形成されている。ネジ孔２５Ａは、ネジ２８の軸部が挿通されて回路基板２３を放熱部材３５にネジ留めするためのものである。
【００２５】
電源コネクタ２９Ａ，２９Ｂが装着された第１バスバー２４と第２バスバー２５との間、及び、第２バスバー２５と第３バスバー２６との間には、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３（コンデンサ）が接続されている。
【００２６】
コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３（コンデンサ）は、突出する２本の端子を有し、一方の端子が第２バスバー２５に半田付けされるとともに、他方の端子が第１バスバー２４又は第３バスバー２６に半田付けされる。なお、ノーマルモードノイズ対策用コンデンサＣ１〜Ｃ４及びコモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３の端子のバスバー２４〜２６への接続は、バスバー２４〜２６の表面に半田付けしてもよいが、バスバー２４〜２６にスルーホールを貫通形成して、フロー半田付け等により接続してもよい。
【００２７】
第３バスバー２６は、バスバー２４，２５の内側の中央部に他よりも大きく形成されており、第１バスバー２４との間にノーマルモードノイズ対策用コンデンサＣ１〜Ｃ４が半田付けにより接続されている。
コネクタ２９Ａ〜２９Ｃは、電源１１Ａに接続される電源コネクタ２９Ａと、電源１１Ｂに接続される電源コネクタ２９Ｂと、グランドに接続されるグランドコネクタ２９Ｃとを備えている。グランドコネクタ２９Ｃは、電線Ｗ（図１参照）を介して外部のグランドに接続される。
【００２８】
放熱部材３５はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の熱伝導性が高い金属材料で全体が一体に形成されたものであり、その回路部２１側の上面は、平坦に形成されている。放熱部材３５の上面側には、ネジ２８（ワッシャー付きでもよい）の軸部が螺合するネジ留め部（図示しない）が凹設されている。放熱部材３５の底面側は、櫛刃状の放熱フィンが多数形成されている。この放熱部材３５には、車両のボディ等に固定するためのブラケットとしての固定部３６（図１参照）が備えられており、この固定部３６がグランド（車両のボディ）に接続されることで、固定部３６を介して放熱部材３５の電位がグランド電位となる。
【００２９】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
回路構成体２０は、導電路を有する回路基板２３と、回路基板２３の通電電流をオンオフするスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、絶縁性の接着剤（絶縁層）を介して回路基板２３に重ねられ、グランドに電気的に接続される導電性の放熱部材３５と、回路基板２３における通電電流が流れる導電路と放熱部材３５との間に接続されたコモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３（コンデンサ）と、備える。
【００３０】
上記した回路構成体２０はスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を高速でスイッチングするため、電流の経路とされている第１バスバー２４の電位が大きく変動する。ここで、第１バスバー２４と放熱部材３５の間は絶縁されているため、図５に示すように、第１バスバー２４と放熱部材３５間には実質的にコンデンサＣＡが形成されているのと同様である。そのため、このコンデンサＣＡを介して、放熱部材３５の固定部３６（ブラケット）を通って高周波電流のノイズが大地へ流れる。大地へ流れた高周波電流は、導電路を介して回路構成体に戻るとコモンモードノイズＮとなるという問題がある。
【００３１】
本実施形態によれば、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフによる高周波電流のノイズが放熱部材３５に発生する場合には、高周波電流のノイズＮＡを放熱部材３５からコモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３に帰還させることができるため（図１参照）、放熱部材３５からグランドに流れる高周波電流を抑制できる。よって、コモンモードノイズの発生を抑制することが可能となる。
また、コモンモードチョークコイルを使用してコモンモードノイズを抑制する場合には、コモンモードチョークコイルが重く、大きく、価格が高いという問題があるが、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３を用いることでこれらの問題を抑制できる。
【００３２】
また、回路基板２３は、導電路としての第１バスバー２４を備えており、第１バスバー２４が絶縁性の接着剤（絶縁層）を介して放熱部材３５に重ねられている。
導電路として第１バスバー２４を用いると大電流を流すことができる反面、第１バスバー２４と放熱部材３５との間にコンデンサＣＡが形成されやすくなって、コモンモードノイズが生じやすい。本実施形態によれば、このようなコモンモードノイズが生じやすい構成において、高周波電流のノイズＮＡをコモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３に帰還させることにより、コモンモードノイズの発生を抑制することができる。
【００３３】
さらに、放熱部材３５に電気的に接続される第２バスバー２５を備え、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３は、第１バスバー２４と第２バスバー２５とを接続する。
このようにすれば、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３の放熱部材３５への電気的接続を第２バスバー２５を用いて容易に行うことができる。
【００３４】
また、第１バスバー２４と第２バスバー２５とは同一平面上に配されている。
このようにすれば、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３の取り付けを容易に行うことができる。
【００３５】
さらに、第２バスバー２５は、放熱部材３５に導電性のネジ２８によりネジ留めされ、ネジ２８によって第２バスバー２５と放熱部材３５とが電気的に接続されている。
このようにすれば、ネジ２８で第２バスバー２５を放熱部材３５に固定できるとともに、ネジ２８を利用して第２バスバー２５と放熱部材３５の間の電気的接続を行うことができる。
【００３６】
また、回路基板２３を放熱部材３５に接着剤で貼り付ける構成では、接着剤の剥がれにより、電子部品が破損することが懸念されるが、回路基板２３と放熱部材３５とをネジ２８で共締めすることで、接着剤の剥がれに対する信頼性を向上させることができる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３は、その端子を放熱部材３５と電気的に接続された第２バスバー２５に接続することでグランド電位に接続する構成としたが、これに限られない。例えば、コモンモードノイズ対策用コンデンサ３１〜３３の端子を、放熱部材３５に直接接続してグランド電位に接続するようにしてもよい。
【００３８】
（２）放熱部材３５の固定部３６を介して放熱部材３５をグランドに接続していたが、これに限られない。例えば、グランド電位に接続するための固定部３６を設けず、グランドコネクタ２９Ｃを介して放熱部材３５をグランド電位に電気的に接続するようにしてもよい。
【００３９】
（３）上記実施形態では、電源１１Ａ，１１Ｂ間の回路構成体２０及び電気接続箱１０としたが、これに限られない。例えば、電源と負荷との間の経路に配される回路構成体及び電気接続箱としてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０：  電気接続箱
１１Ａ，１１Ｂ：  電源
１１Ｂ：  電源
２０：  回路構成体
２３：  回路基板
２４：  第１バスバー
２５：  第２バスバー
２８：  ネジ
３１〜３３：  コモンモードノイズ対策用コンデンサ（コンデンサ）
３５：  放熱部材
３６：  固定部
Ｎ：コモンモードノイズ
ＮＡ：ノイズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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