JP2001257442A - 複数基板型回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コスト増大を抑止しつつ、優れた漏電安全性を
有する複数基板型回路装置を提供すること。 【解決手段】低電位が印加される低電位端子３１３１、
３１３２と、低電位端子よりも高電位が印加される高電
位端子３１３３、３１３４とを有するフォトカプラ３１
３と、低電位が印加される低電位導体パタ−ン３７、３
８を主として有する低位側回路基板３２と、高電位が印
加される高電位導体パタ−ン３９、４０を主として有す
る高位側回路基板３１とを備え、フォトカプラ３１３の
低電位端子３１３１、３１３２は、低位側回路基板３２
の低電位導体パタ−ン３７、３８に固定され、フォトカ
プラ３１３の高電位端子３１３３、３１３４は、高位側
回路基板３１の高電位導体パタ−ン３９、４０に固定さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の回路基板を
用いる複数基板型回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気自動車の主バッテリは、配線
抵抗やスイッチング素子抵抗による電力損失の低減や配
線及び回路素子の小型化のために次第に高電圧化される
傾向にあり、現在では２００Ｖを大きく超える程度にな
っている。

【０００３】主バッテリをコントロ−ルする電池コント
ロ−ラは、電池の端子電圧を検出し、それに基づいて内
蔵のマイクロコンピュ−タにより容量検出やモニタを行
うが、その結果、この電池コントロ−ラは、極めて高い
電圧検出部と、低電圧の演算部とをもつ。

【０００４】この主バッテリの充放電回路においても、
上記マイクロコンピュ−タの出力信号電圧は低電圧であ
るが、この出力信号電圧に基づいて主バッテリへの高電
圧電力の出入を制御する必要が有る。

【０００５】すなわち、従来の電池制御回路装置では、
数百Ｖに達する高電位回路系（たとえば入出力系）と、
数Ｖの電源電圧で作動する低電位回路系とが混在してい
る。

【０００６】ところが、上記した電池コントロ−ラは、
回路基板に実装した多数の回路部品を回路基板の導体パ
タ−ンで接続して構成されるが、回路基板の各導体パタ
−ンに上記高電圧に対して十分な絶縁を確保する必要が
有り、回路基板コストが大幅に増大した。

【０００７】また、マイクロコンピュ−タなどのＩＣ部
品を高耐圧化することは困難であるため、低電位回路系
の回路部品は誤って又は沿面放電などにより高電位回路
系の回路部品の端子や配線にショ−トやレアア−スしな
いようにする必要が有った。

【０００８】この問題を解決するために、従来は、高電
位回路系の回路部品と低電位回路系の回路部品とを異な
る回路基板に別々に実装している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した電
位が異なる二回路基板を用いる場合でも、高電位回路系
と低電位回路系との間の信号伝達を行う回路部品（以
下、信号中継回路部品ともいう）には、どうしても低電
位回路系の低電圧が印加される低電位端子と、高電位回
路系の高電圧が印加される高電位端子とを設けざるを得
ず、この信号中継回路部品の上記両端子は信号中継回路
部品の近傍で回路基板の導体パタ−ンにはんだ付けされ
ることになる。

【００１０】その結果、この信号中継回路部品の低電位
端子やそれに接続される低電位導体パタ−ンと、その高
電位端子やそれに接続される高電位導体パタ−ンとが、
密集することになる。

【００１１】このため、信号中継回路部品の近傍で作業
していて誤って、低電位端子又は露出する低電位導体パ
タ−ンと、高電位端子又は露出する高電位導体パタ−ン
とをショ−トさせてしまう可能性が生じた。

【００１２】同じく、信号中継回路部品近傍で回路基板
に結露や熱クラックが生じると、低電位端子又は露出す
る低電位導体パタ−ンと、高電位端子又は露出する高電
位導体パタ−ンとの間でショ−トや漏電を生じる可能性
があった。

【００１３】特別のコネクタを用いて、低電位端子や露
出する低電位導体パタ−ンを囲覆したり、高電位端子や
露出する高電位導体パタ−ンを囲覆することにより、上
記問題は多少は改善されるが、コネクタ取り付けコスト
が増大してしまう。

【００１４】どちらにせよ、複数の回路基板を用いる場
合の問題は両基板間の信号伝達のための配線が余分に必
要となることである。たとえば、このためにフレキシブ
ル基板を用いるとすれば、両基板にフレキシブル基板の
コネクタを必要とし、部品コスト、組み付けコストが増
大してしまう。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、コスト増大を抑止しつつ、優れた漏電安全性を有
する複数基板型回路装置を提供することをその解決すべ
き課題としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の複数基板型回路装置は、低電位が印加される低電位
端子と、前記低電位端子よりも高電位が印加される高電
位端子とを有する回路部品と、低電位が印加される低電
位導体パタ−ンを主として有する低位側回路基板と、高
電位が印加される高電位導体パタ−ンを主として有する
高位側回路基板とを備え、前記回路部品の前記低電位端
子は、前記低位側回路基板の前記低電位導体パタ−ンに
固定され、前記回路部品の前記高電位端子は、前記高位
側回路基板の前記高電位導体パタ−ンに固定されている
ことを特徴としている。なお、固定とは、たとえばはん
だ付けなどで脱着不能に電気的接続を行うことを意味
し、コネクタなどを用いた脱着可能な接続を含まない。

【００１７】このようにすれば、高電位回路系の配線及
び回路部品を主として高位側回路基板にまとめ、低位側
回路系の配線及び回路部品を主として低位側回路基板に
集約できるので、低位側回路基板の絶縁耐圧を増大する
必要がなく、また、高密度配線を行うことができ、高電
位回路系の配線及び回路部品と低位側回路系の配線及び
回路部品との漏電事故を抑止することができる。

【００１８】更に、本発明によれば、両回路系に接続さ
れる端子を有する回路部品が両回路基板の各配線パタ−
ンにそれぞれ個別に直接固定されているので、この回路
部品の周辺に高電位配線パタ−ンと低電位配線パタ−ン
とが密集することがない。これにより沿面放電などによ
る漏電事故を、装置構成の複雑化を回避しつつ確実に防
止することができる。

【００１９】なお、両回路基板は、互いに所定間隔を隔
てて互いに平行に対面配置することができる他、同一平
面上に並べたり、互いに直角となるように配置してもよ
い。

【００２０】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の複数基板型回路装置において更に、回路部品は両基板
間の信号伝送を行う信号中継回路部品（たとえば、フォ
トカプラ、トランス、リレ−など）であるので、端子の
はんだ付けという簡単な組み付け方式を用いるにもかか
わらず、従来容易ではなかった信号中継回路部品近傍で
の漏電、ショ−トを防止することができる。

【００２１】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の複数基板型回路装置において更に、両回路基板
は、前記回路部品を挟んで互いに平行に配置されること
を特徴とするので、装置の必要スペ−スをコンパクトに
できる他、はんだ付け作業も溶融はんだ槽などを用いて
簡単に行うことができる。

【００２２】請求項４記載の複数基板型回路装置によれ
ば、第一の回路基板と、前記第一の回路基板に所定距離
を隔てて平行に対向配置される第二の回路基板と、両端
部が、前記両基板にそれぞれ貫設された端子挿通孔に個
別に挿通されて前記両回路基板の導体パタ−ンにはんだ
付けされる導電端子棒とを備えることを特徴としてい
る。

【００２３】このようにすれば、両回路基板の配線パタ
−ンを直線状の導電端子棒で簡単に接続することができ
る。すなわち、この導電端子棒の一端部は、部品インサ
−ト機で他の回路部品と同一工程で一方の回路基板に挿
入され、たとえば溶融はんだ槽などでこの回路基板の反
部品実装面で一挙にはんだ付けされる。その後、導電端
子棒の他端部がもう一方の回路基板の孔に挿通され、こ
の回路基板の反部品実装面ではんだ付けされる。なお、
複数の導電端子棒の中央部を絶縁樹脂ホルダで互いに電
気絶縁しつつ支持してもよい。

【００２４】請求項５記載の複数基板型回路装置によれ
ば、第一の回路基板と、前記第一の回路基板に所定距離
を隔てて平行に対向配置される第二の回路基板と、両端
部が、前記両基板にそれぞれ貫設された端子挿通孔に個
別に挿通されて前記両回路基板の導体パタ−ンにはんだ
付けされるスペ−サとを有し、前記スペ−サは、互いに
前記所定距離隔てて両端部に形成されて前記両回路基板
の対向面に当接する段差部を有することを特徴としてい
る。

【００２５】このようにすれば、互いに対向配置される
一対の回路基板間の間隔を保持するスペ−サを、他の回
路部品と同様に実装、はんだ付けすることができ、組み
付けが簡単となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な態様を以下
の実施例により詳細に説明する。

【００２７】

【実施例】本発明の複数基板型回路装置を用いた電気自
動車の電池管理装置の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は、この電気自動車の電池管理装置の断面図で
あり、図２は図１の装置の模式ブロック図であり、図３
は図１の変形態様を示す要部拡大断面図である。

【００２８】この装置は、走行モ−タ給電用の主バッテ
リ１の各モジュ−ル電圧、総電圧及び電流を検出して、
それから電池容量すなわち蓄電量を算出する装置であっ
て、２はケース、３は回路部、４は補機給電用の補機バ
ッテリである。

【００２９】（全体構成）ケース２は、両側に開口を有
する枠部２１と、枠部２１の図１中、下側開口を閉鎖す
る蓋板２２と、枠部２１の図１中、上側開口を閉鎖する
底板部２３とからなり、蓋板２２はねじ２４で枠部２１
に締結され、底板部２３は図示しないねじで枠部２１に
締結されている。

【００３０】回路部３は、高位側回路基板３１、低位側
回路基板３２を有し、両基板３１、３２の素子搭載面に
はそれぞれ必要な複数の回路部品が搭載されている。３
４、３５は円筒状のスペ−サ、３６は長ねじであり、図
１に示すように組みつけることにより、回路基板３１は
底板部２３から所定距離離れて固定され、回路基板３２
は更に回路基板３１から所定距離離れて平行に固定され
ている。

【００３１】高位側回路基板３１には、主バッテリ１を
構成する２０個の電池モジュ−ルの各端子電圧及び電流
を検出する高圧系制御部３１１、この高圧系制御部３１
１に電源電圧を給電する入出力分離型のDC−DCコンバー
タ３１２が搭載され、低位側回路基板３２には信号処理
用のマイコン３２１などが搭載されている。なお、フォ
トカプラ３１３は、後述するように両基板３１、３２間
に中空配置されて、マイコン３２１と高圧系制御部３１
１とを電気絶縁して信号伝送する。

【００３２】また、この実施例では、高圧系制御部３１
１の電源電圧は、補機バッテリ４の電圧をＤＣ−ＤＣコ
ンバ−タ３１２で変換して用いているが、主バッテリ１
から高圧系制御部に給電してもよい。ＤＣ−ＤＣコンバ
−タ３１２は図示省略するが、低圧側のインバ−タ回
路、昇圧トランス、全波整流回路、平滑回路を有する
が、低圧側のインバ−タ回路を低位側回路基板３２に搭
載してもよい。また、この昇圧トランスを本発明で言う
信号中継回路部品とみなすこともできる。

【００３３】（フォトカプラ３１３の説明）本発明で言
う信号中継回路部品をなすフォトカプラ３１３の配置を
図３を参照して更に詳細に説明する。なお、図３は図１
に示す回路部３の変形実施態様ではあるが、フォトカプ
ラ３１３の配置自体は同じである。

【００３４】このフォトカプラ３１３は、樹脂モ−ルド
部３１３０と、この樹脂モ−ルド部３１３０から下方に
突出する低電位端子３１３１、３１３２と、この樹脂モ
−ルド部３１３０から上方に突出する高電位端子３１３
３、３１３４とを有している。低電位端子３１３１、３
１３２は低位側回路基板３２の貫通孔に挿入されてお
り、低位側回路基板３２の裏面で図示しない導体パタ−
ン（配線パタ−ン）３７、３８に個別にはんだ付けされ
ている。高電位端子３１３３、３１３４は高位側回路基
板３１の貫通孔に挿入されており、高位側回路基板３１
の裏面で図示しない導体パタ−ン（配線パタ−ン）３
９、４０に個別にはんだ付けされている。

【００３５】このようにすれば、マイコン３２１により
低電圧で駆動されるフォトカプラ３１３内の発光ダイオ
−ドの端子である低電位端子３１３１、３１３２及びそ
れに接続される導体パタ−ン３７、３８と、この発光ダ
イオ−ドにより駆動されるフォトカプラ３１３内の受光
素子の端子であり、高電圧が印加される高電位端子３１
３３、３１３４及びそれに接続される導体パタ−ン３
９、４０との間に大きな電気絶縁距離を確保することが
でき、漏電を良好に防止することができる。また、低電
位回路系と高電位回路系との信号授受をこのフォトカプ
ラ３１３を通じて行うことができるので、電圧が異なる
２つの回路基板３１、３２間のフレキシブル配線などの
信号中継系を省略することができ、構造を簡素化するこ
とができる。

【００３６】なお、フォトカプラ３１３は、上述したマ
イコン３２１から高圧系制御部３１１への信号伝送を行
うものの他に、高圧系制御部３１１からマイコン３２１
への信号伝送を行うものもあるが、図１、図３では図示
省略している。この場合には、フォトカプラ３１３の発
光ダイオ−ドが一対の高電位端子に接続され、フォトカ
プラ３１３の受光素子が一対の低電位端子に接続され
る。

【００３７】（実施例効果）上記説明したこの実施例の
装置によれば、フォトカプラ（信号中継回路部品）３１
３の低電位端子３１３１、３１３２を低位側回路基板の
低電位配線パタ−ン（導体パタ−ン）３７、３８にはん
だ付けし、フォトカプラ（信号中継回路部品）３１３の
高電位端子３１３３、３１３４を高位側回路基板の高電
位配線パタ−ン（導体パタ−ン）３９、４０にはんだ付
けしているので、導体パタ−ンの電位が異なる複数の回
路基板間の信号中継を、回路構成の複雑化を図ることな
く安全に行うことができる。

【００３８】（変形態様１）図３に示す６は、互いに平
行に対面する回路基板３１、３２間のギャップを一定に
保持しつつ両者を結合するスペ−サである。このスペ−
サ６は、径大な中央部６１と径小な両端部６２とをもつ
金属直棒であって、両端部は回路基板３１、３２の貫通
孔を挿通してはんだ付けされている。スペ−サ６の径大
部６１と両端部６２との間の径方向段差面は回路基板３
１、３２に当接している。

【００３９】このようにすれば、スペ−サ６と回路基板
３１、３２との固定を他の回路部品と同じはんだ付けプ
ロセスで実施することができる。なお、この場合、スペ
−サ６に固定された回路基板３１、３２の周辺部は、ケ
−ス７と蓋８の内面に密着して固定されている。

【００４０】（変形態様２）図３に示す９は、互いに平
行に対面する回路基板３１、３２の導体パタ−ン（図示
せず）を電気的に接続する導電端子棒である。導電端子
棒９は、回路基板３１、３２の貫通孔を挿通してはんだ
付けされている。

【００４１】この導電端子棒９は、一対設けられ、低位
側回路基板３２に実装されたＤＣ−ＤＣコンバ−タのイ
ンバ−タ回路の出力端をなす低位側回路基板３２の一対
の導体パタ−ンと、高位側回路基板３１に固定されたト
ランスの一次コイルの両端に接続される導体パタ−ンと
を接続する。

【００４２】このようにすれば、導電端子棒９により回
路基板３１、３２の導体パタ−ンをフレキシブル基板を
用いることなく接続することができる。

【００４３】（変形態様３）図４に示す変形態様では、
フォトカプラ３１３は低位側回路基板３２の素子実装面
に固定又は密着され、その低電位端子３１３１０は低位
側回路基板３２の導体パタ−ン３７０にはんだ付けされ
ている。また、その高電位端子３１３３０は高位側回路
基板３１の導体パタ−ン３９０にはんだ付けされてい
る。

【００４４】このようにすれば、フォトカプラ３１３の
固定が容易となる。

【００４５】なお、フォトカプラ３１３は高位側回路基
板３１の素子実装面に固定してもよい。

【００４６】また、上記各実施例では、フォトカプラ３
１３の端子に接続する導体パタ−ンは回路基板３１、３
２の反素子実装面に形成したが素子実装面に形成しても
よく、回路基板３１、３２の内部に埋設してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の複数基板型回路装置を用いた電気自
動車の電池管理装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】 図１の装置の模式ブロック回路図である。

【図３】 図１の変形態様を示す要部拡大断面図であ
る。

【図４】 図１の変形態様を示す要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１は主バッテリ、３は回路基板、４は補機バッテリ、３
１は高位側回路基板、３２は低位側回路基板、３１３は
フォトカプラ（本発明でいう信号中継回路部品）、３１
３１、３１３２は低電位端子、３１３３、３１３４は高
電位端子、３７、３８は低電位配線パタ−ン、３９、４
０は高電位配線パタ−ン。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低電位が印加される低電位端子と、前記低
   電位端子よりも高電位が印加される高電位端子とを有す
   る回路部品と、 低電位が印加される低電位導体パタ−ンを主として有す
   る低位側回路基板と、 高電位が印加される高電位導体パタ−ンを主として有す
   る高位側回路基板と、 を備え、 前記回路部品の前記低電位端子は、前記低位側回路基板
   の前記低電位導体パタ−ンに固定され、 前記回路部品の前記高電位端子は、前記高位側回路基板
   の前記高電位導体パタ−ンに固定されていることを特徴
   とする複数基板型回路装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の複数基板型回路装置におい
   て、 前記回路部品は、信号中継回路部品であることを特徴と
   する複数基板型回路装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の複数基板型回路装置
   において、 前記両回路基板は、前記回路部品を挟んで互いに平行に
   配置されることを特徴とする複数基板型回路装置。
4. 【請求項４】第一の回路基板と、 前記第一の回路基板に所定距離を隔てて平行に対向配置
   される第二の回路基板と、 両端部が、前記両基板にそれぞれ貫設された端子挿通孔
   に個別に挿通されて前記両回路基板の導体パタ−ンには
   んだ付けされる導電端子棒と、 を備えることを特徴とする複数基板型回路装置。
5. 【請求項５】第一の回路基板と、 前記第一の回路基板に所定距離を隔てて平行に対向配置
   される第二の回路基板と、 両端部が、前記両基板にそれぞれ貫設された端子挿通孔
   に個別に挿通されて前記両回路基板の導体パタ−ンには
   んだ付けされるスペ−サとを有し、 前記スペ−サは、互いに前記所定距離隔てて両端部に形
   成されて前記両回路基板の対向面に当接する段差部を有
   することを特徴とする複数基板型回路装置。