(57)【要約】【課題】制御基板が受ける電磁ノイズの影響が抑えられるとともに、軽量化が図れる基板支持ブラケットを提供すること。【解決手段】基板支持ブラケット５０は、駆動基板２１（電装品）に積層される制御基板７０を支持する。基板支持ブラケット５０は、駆動基板２１と制御基板７０との間に介在する遮蔽部５１と、遮蔽部５１に開口する開口部５３〜５６と、を有する。開口部５３〜５６は、駆動基板２１及び制御基板７０の積層方向から見て駆動基板２１に含まれるフォトカプラ２７（電磁ノイズ発生源）に対してオフセットされる。【選択図】図２
2017216854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電装品に積層される制御基板を支持する基板支持ブラケットであって、
前記電装品と前記制御基板との間に介在する遮蔽部と、
前記遮蔽部に開口する開口部と、を有し、
前記開口部は、前記電装品及び前記制御基板の積層方向から見て前記電装品に含まれる電磁ノイズ発生源に対してオフセットされること特徴とする基板支持ブラケット。
【請求項２】
請求項１に記載の基板支持ブラケットであって、
前記開口部は、前記積層方向から見て前記制御基板に設けられる制御素子に対してオフセットされることを特徴とする基板支持ブラケット。
【請求項３】
請求項２に記載の基板支持ブラケットであって、
前記電装品は、前記制御基板の指令によって直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールを駆動する駆動基板であり、
前記制御基板は、前記駆動基板に前記パワーモジュールを駆動するための信号を出力することを特徴とする基板支持ブラケット。
【請求項４】
請求項３に記載の基板支持ブラケットであって、
前記電磁ノイズ発生源は、前記駆動基板において信号を出力するスイッチング素子であることを特徴とする基板支持ブラケット。
【請求項５】
請求項４に記載の基板支持ブラケットであって、
前記開口部は、前記駆動基板において前記スイッチング素子に接続される配線部に対向するように配置されることを特徴とする基板支持ブラケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御基板を支持する基板支持ブラケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の走行モータを駆動する駆動装置制御ユニットが開示されている。
【０００３】
上記駆動装置制御ユニットには、走行モータを駆動するためのスイッチング素子モジュールが取り付けられるケースフレーム（第１の基台）と、平滑コンデンサ及び制御基板が取り付けられる支持ブラケット（第２の基台）と、が設けられる。
【０００４】
支持ブラケットは、アルミニウムなどの金属材料で構成され、平滑コンデンサを収容する箱状に形成される。支持ブラケットは、ケースフレーム側（下方）に開口する開口部と、略平板状の底部と、底部の周縁部を囲むように立設された周壁部とを有する。制御基板は、支持ブラケットの外部に設けられ、底部の外面（上面）に取り付けられる。
【０００５】
駆動装置制御ユニットの作動時に、平滑コンデンサから発生する電磁ノイズが支持ブラケットによって遮蔽され、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０１２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置制御ユニットでは、支持ブラケットが電磁ノイズの発生源となる平滑コンデンサを覆う箱状をしているため、支持ブラケットの重量が増大するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制御基板が受ける電磁ノイズの影響が抑えられるとともに、軽量化が図れる基板支持ブラケット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】
【０００９】
本発明のある態様によれば、電装品に積層される制御基板を支持する基板支持ブラケットであって、前記電装品と制御基板との間に介在する遮蔽部と、前記遮蔽部に開口する開口部と、を有し、前記開口部は、前記電装品及び前記制御基板の積層方向から見て前記電装品に含まれる電磁ノイズ発生源に対してオフセットされることを特徴とする基板支持ブラケットが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、基板支持ブラケットでは、開口部が電磁ノイズ発生源に対向しない部位に開口し、遮蔽部が電磁ノイズ発生源に対向して電磁ノイズを遮蔽する。よって、基板支持ブラケットは、制御基板が受ける電磁ノイズの影響を抑えるとともに、遮蔽部に開口部が開口することで軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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】図２は、基板支持ブラケットの斜視図である。
【図３】図３は、基板支持ブラケットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
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設けられる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。
【００１４】
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２５と、を備える。これら各部は、ケース２（筐体）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。
【００１５】
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）を備え、直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の交流電力に変換する。
【００１６】
制御ユニット２５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、を備える。
【００１７】
制御基板７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を構成する制御素子７１（半導体素子）を備える。制御素子７１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（図示省略）からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流の検出信号を入力し、入力した信号を演算処理して、パワーモジュール２０を動作させる信号を駆動基板２１に出力する。
【００１８】
駆動基板２１は、複数のフォトカプラ２７（半導体素子）を備える。フォトカプラ２７は、電気信号を光信号に変換し再び電気信号へ変換することで、電気的に絶縁しながら信号を伝達する。フォトカプラ２７は、制御基板７０から出力される信号に応じて、パワーモジュール２０に設けられるパワー素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング素子を構成する。
【００１９】
パワーモジュール２０及び制御ユニット２５は、直流電力を交流電力に変換するインバータモジュール２９を構成する。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。
【００２０】
インバータモジュール２９は、パワーモジュール２０及び制御ユニット２５が互いに積層されてケース２内の限られたスペースに配置される。このため、インバータモジュール２９は、パワーモジュール２０と制御ユニット２５との間で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。
【００２１】
以下に、制御ユニット２５の構成について説明する。
【００２２】
パワーモジュール２０のハウジング２４は、ケース２の底部２ａに取り付けられる。駆動基板２１は、ハウジング２４に取り付けられる。
【００２３】
図２に示すように、制御ユニット２５は、制御基板７０を支持する基板支持ブラケット５０を備える。基板支持ブラケット５０は、ハウジング２４に取り付けられる。パワーモジュール２０、駆動基板２１、及び制御基板７０は、上下方向に積層して設けられる。
【００２４】
基板支持ブラケット５０は、導電材としてアルミニウムなどの金属材料からなり、ダイカストなどによって鋳造される。なお、これに限らず、基板支持ブラケット５０は、金属板をプレス加工して形成されるものでもよい。又、基板支持ブラケット５０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。基板支持ブラケット５０は、ハウジング２４及びケース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。
【００２５】
基板支持ブラケット５０は、駆動基板２１を覆う板状の遮蔽部５１（天板部）と、遮蔽部５１から側方に延設される複数（４本）の梁部６２と、梁部６２から下方に延設される複数（４本）の脚部６１と、を有する。脚部６１は、ハウジング２４に取り付けられる。
【００２６】
遮蔽部５１の上部には、制御基板７０が取り付けられる。遮蔽部５１は、制御基板７０に沿って延びる基板支持面５１ａ（上面）を有する。基板支持面５１ａと駆動基板２１との間には、背後空間（間隙）が設けられる。
【００２７】
遮蔽部５１は、ケース２の底部２ａと略平行となる略水平方向に延びる背面５１ｂ（下面）を有する。遮蔽部５１は、駆動基板２１の上方を覆うように配置され、駆動基板２１との間に遮蔽空間５２を形成する。
【００２８】
基板支持ブラケット５０は、遮蔽部５１を貫通する開口部５３〜５６を有する。開口部５３〜５６は、遮蔽部５１の基板支持面５１ａ及び背面５１ｂに開口し、駆動基板２１の背後空間と遮蔽空間５２とを結ぶ空間を形成する。基板支持ブラケット５０は、開口部５３〜５６によって遮蔽部５１の断面積が削減されることによって、軽量化が図られる。
【００２９】
平板状の遮蔽部５１は、開口部５３〜５６を囲むように延びる枠部５７と、枠部５７の対角線上に延びる中央遮蔽部５８と、枠部５７から側方に突出する複数（４本）の梁部６２と、を有する。枠部５７は、矩形状の外形を有する。開口部５３〜５６は、枠部５７の外形の４辺（端部）にそれぞれ沿うように配置された三角形の断面形状を有する。基板支持ブラケット５０は、枠部５７が四角形のフレームを構成することによってその剛性が確保されるととともに、後述するように中央遮蔽部５８によって駆動基板２１から発生する電磁ノイズを遮蔽する機能を果たす。
【００３０】
脚部６１は、枠部５７から梁状に突出する梁部６２を介してハウジング２４へと延びる。基板支持ブラケット５０は、遮蔽部５１から側方に突出する梁部６２を介して脚部６１が延びることで、遮蔽部５１の小形、軽量化が図られる。なお、基板支持ブラケット５０は、これに限らず、遮蔽部５１から梁部６２を介さずに脚部６１が延びる構成としてもよい。
【００３１】
電力変換装置１の作動時に、駆動基板２１の各部から電磁ノイズが制御基板７０に向けて放射される。駆動基板２１では、フォトカプラ２７が電気信号をＯＮ／ＯＦＦして出力するのに伴って電磁ノイズが発生する。一方、制御基板７０では、信号を演算処理する制御素子７１が電磁ノイズを受けやすい。このため、制御ユニット２５では、制御素子７１に対してフォトカプラ２７から発生する電磁ノイズを遮蔽する必要がある。
【００３２】
図３は、制御ユニット２５を駆動基板２１及び制御基板７０の積層方向（図２に矢印で示す方向）から見た平面図である。図３において、開口部５３〜５６は、制御基板７０の制御素子７１及び駆動基板２１のフォトカプラ２７（電磁ノイズ発生源）のそれぞれに対して重合しないようにオフセットされる。
【００３３】
図３に示すように制御基板７０の積層方向（上方向）から見て、開口部５３〜５６は、駆動基板２１においてフォトカプラ２７のまわりに設けられるプリント基板のパターン（配線部、図示省略）及び電気部品（図示省略）と重合するように配置される。つまり、開口部５３〜５６は、駆動基板２１においてフォトカプラ２７から離れて発生する電磁ノイズの影響が小さい領域に面して配置される。
【００３４】
遮蔽部５１の中央遮蔽部５８は、駆動基板２１のフォトカプラ２７の上方に延びてフォトカプラ２７に対向する。そして、中央遮蔽部５８の上部には、制御基板７０の制御素子７１が設けられる。つまり、遮蔽部５１の中央遮蔽部５８は、フォトカプラ２７と制御素子７１との間に介在する。
【００３５】
電力変換装置１の作動時に、駆動基板２１から制御基板７０に向けて放射される電磁ノイズは、ケース２と等電位の基板支持ブラケット５０によって遮蔽される。フォトカプラ２７から発生する電磁ノイズは、遮蔽部５１の中央遮蔽部５８によって遮蔽されることで、制御基板７０の制御素子７１に向かうことが抑えられる。こうして、制御ユニット２５では、駆動基板２１から発生す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ため、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。
【００３６】
以上のように本実施形態によれば、制御基板７０を駆動基板２１（電装品）に積層して支持する基板支持ブラケット５０は、駆動基板２１と制御基板７０との間に介在する遮蔽部５１と、遮蔽部５１に開口する開口部５３〜５６と、を有する。そして、開口部５３〜５６は、駆動基板２１及び制御基板７０の積層方向から見てフォトカプラ２７（電磁ノイズ発生源）に対してオフセットされる構成とした。
【００３７】
上記構成に基づき、開口部５３〜５６がフォトカプラ２７に対向しない部位に開口し、遮蔽部５１がフォトカプラ２７に対向して電磁ノイズを遮蔽する。よって、基板支持ブラケット５０は、制御基板７０が受ける電磁ノイズの影響を抑えるとともに、遮蔽部５１に開口部５３〜５６が開口することで軽量化が図れる。
【００３８】
これにより、制御ユニット２５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２５は、部品点数が削減され、製品のコストダウンが図れる。
【００３９】
又、制御基板７０は、信号を演算処理する制御素子７１を備える。開口部５３〜５６は、駆動基板２１及び制御基板７０の積層方向から見て制御素子７１に対してオフセットされる構成とした。
【００４０】
上記構成に基づき、開口部５３〜５６が制御素子７１に対向しない部位に開口し、遮蔽部５１が制御素子７１に対向するように配置される。こうして、基板支持ブラケット５０では、遮蔽部５１がフォトカプラ２７と制御素子７１との間に介在することにより、フォトカプラ２７から制御素子７１に向かう電磁ノイズを遮蔽部５１によって有効に遮蔽することができる。
【００４１】
又、駆動基板２１は、制御基板７０の指令によって直流電力を交流電力に変換するパワーモジュール２０を駆動するものであり、制御基板７０が積層される電装品を構成する。制御基板７０は、駆動基板２１にパワーモジュール２０を駆動するための信号を出力する。
【００４２】
上記構成に基づき、基板支持ブラケット５０は、制御基板７０を駆動基板２１に積層して支持する機能と、駆動基板２１から制御基板７０に向かう電磁ノイズを遮蔽することによって制御基板７０が受ける電磁ノイズの影響を抑える機能と、を果たす。基板支持ブラケット５０によって、インバータモジュール２９の小形軽量化が図れる。
【００４３】
又、遮蔽部５１が遮蔽する電磁ノイズ発生源は、駆動基板２１にスイッチング素子として設けられるフォトカプラ２７である構成とした。なお、この構成に限らず、遮蔽部５１が遮蔽する電磁ノイズ発生源は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの電流を断続して出力するスイッチング素子であってもよい。
【００４４】
上記構成に基づき、基板支持ブラケット５０は、スイッチング素子から制御基板７０に向かう電磁ノイズを遮蔽することによって制御基板７０が受ける電磁ノイズの影響を抑える機能を果たす。
【００４５】
又、開口部５３〜５６は、駆動基板２１においてフォトカプラ２７（スイッチング素子）のまわりに設けられるプリント基板のパターン（配線部）に対向するように配置される構成とした。
【００４６】
上記構成に基づき、開口部５３〜５６は、駆動基板２１においてフォトカプラ２７に比べて発生する電磁ノイズの磁界が小さい領域に対向して開口する。これにより、駆動基板２１から発生する電磁ノイズが開口部５３〜５６を通じて制御基板７０に向かうことが抑えられる。
【００４７】
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。
【００４８】
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２５に限らず、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に適用してもよい。この場合に、制御ユニット２５では、充電装置４０又はＤＣ／ＤＣコンバータ３０から発生する電磁ノイズが制御基板（図示省略）に与える影響を抑えられる。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
２０    パワーモジュール
２１    駆動基板
２５    制御ユニット
２７    フォトカプラ（電磁ノイズ発生源、スイッチング素子）
５０    基板支持ブラケット
５１    遮蔽部
５３〜５６    開口部
５８    中央遮蔽部
７０    制御基板
７１    制御素子
【図１】
2017216854.tif 000003
【図２】
2017216854.tif 000004
【図３】
2017216854.tif 000005