专利名称：具有串联连接的电阻器的电子系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有电阻电路的电子系统，在所述电阻电路中多个电阻器相互串联连接。
背景技术：
作为能够抑制电子部分的温度升高的电子系统，在已公布的日本专利首次公开第 2010-73943号中公开了一种电子电路装置。该装置设置有电子电路芯片、基板和导热部件。 该芯片布置在基板上。导热部件布置在芯片和基板之间，同时与芯片和基板相接触。因此， 该导热部件减小了从芯片到基板的路径中的热阻。因此，可以有效地使芯片中产生的热辐射到外部，并且可以抑制芯片温度的升高。混合动力车辆具有马达控制系统，在该马达控制系统中，与车辆的主体相绝缘的直流电源的高电压被改变成交流电压，以将该交流电压施加到车辆驱动马达。该控制系统设置有平滑电容器以使该直流高电压平滑化。当该控制系统的操作开始时，从该源供应的电荷蓄积在该电容器中，从而使得该直流高电压平滑化。此后，当该控制系统的操作结束时，该源与该电容器断开连接，并且蓄积在该电容器中的电荷被保持。因此，存在接触该电容器的人受到电击的可能性。为了避免该问题，在该系统的微型计算机的控制下，向马达供给无功功率，使得在马达中不产生扭矩。因此，该电容器中蓄积的电荷被放电。此外，作为针对该微型计算机中发生的故障的准备，该控制系统设置有电阻电路，并且该电容器的电荷通过该电阻电路被放电。更具体地，与该电容器相并联地布置该电阻电路，使得总是以低速率对该电容器的电荷进行放电。为了将该电阻电路安装在基板上，具有相同电阻值的多个电阻器在基板上排列成一行，并且被相互串联连接作为该电阻电路。当放电电流流过该电阻电路时，每个电阻器产生热。因此，每个电阻器的温度不可避免地升高。由于每个电阻器的热辐射条件取决于该电阻器在基板上的位置和/或该电阻器对于该电阻电路的相对位置，所以位于低热辐射位置处的电阻器的温度显著升高。为了抑制电阻器的温度升高，该电子电路装置的结构被应用于该控制系统。更具体地，导热部件布置在电阻电路和基板之间，同时与串联连接的电阻器的主体以及基板直接接触。为了提高该部件的导热性，通常使用诸如铜之类的金属材料。然而，由于串联连接的电阻器的主体与同一金属部件相接触，所以不能获得每个电阻器与其它电阻器的绝缘。 也就是说，该马达控制系统不能确保接收高电压的电阻电路的电阻器之间的绝缘距离。
发明内容
本发明的目的是考虑到该传统的电子电路装置的缺点而提供一种电子系统，该电子系统具有由相互串联连接的多个电阻器构成的电阻电路，其抑制电阻器温度的升高，同时确保电阻器之间的绝缘距离。根据本发明的一个方面，该目的是通过提供一种安装在车辆上的电子系统来实现的，该电子系统包括平滑电容器，该平滑电容器蓄积与所述车辆的主体相绝缘的直流电源的电荷，以使该直流电源的电压平滑化；以及电阻电路，该电阻电路具有至少三个串联连接的电阻器，并对该平滑电容器中蓄积的电荷进行放电。位于与该电阻电路的电阻器串联的末端不相同的位置处的电阻器或位于与该电阻电路的电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器的电阻值低于位于该电阻电路的电阻器串联的各个末端上的两个电阻器的电阻值。利用该电子系统的该结构，当放电电流流过该电阻电路时，在每个电阻器中产生热，并且每个电阻器接收在其它电阻器中产生的热。在此情况下，位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器中接收的热大于位于所述电阻器串联的末端上的任一电阻器中接收的热。在此情况下，位于所述电阻器串联的末端上的两个电阻器中的每个可以容易地且快速地辐射在该电阻器中产生和接收的热。相对照地，难以辐射位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器中产生和接收的热。因此，假定所述电阻电路的电阻器的电阻值相同，则位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的电阻器中的温度升高大于位于所述电阻器串联的末端上的电阻器中的温度升高。在本发明中，位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器的电阻值被设置为低于位于所述电阻电路的电阻器串联的各个末端上的两个电阻器的电阻值。在此情况下，位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器中消耗的电功率变得小于位于所述电阻器串联的末端上的任一电阻器中消耗的电功率。因此，在难以从其辐射热的每个电阻器中产生的热变得小于在容易从其辐射热的任一电阻器中产生的热。因此，可以抑制难以从其辐射热的每个电阻器中的温度升高，并且可以将所述电阻电路的电阻器的温度升高抑制在可允许的范围内。此外，由于电阻器中的温度升高被抑制，所以不需要在与该电阻器相接触的由金属材料形成的导热金属中接收热。因此，即使当向该电阻电路施加高电压时，仍可以可靠地确保该电阻器之间的绝缘距离。
图1是代表根据本发明第一实施例的电子系统的马达控制系统的电路图；图2是根据第一实施例的在基板表面上将电阻器相互串联连接的图案化导线的放大图；图3是根据第一实施例的布置在基板的表面上的图案化部件(由虚线表示)的当从该基板的另一表面观看时的放大图；图4是根据本发明第二实施例的在基板表面上将电阻器相互串联连接的图案化导线的放大图；以及图5是根据第二实施例的布置在基板的表面上的图案化部件(由虚线表示)的当从该基板的另一表面观看时的放大图。
具体实施例方式将参考附图描述本发明的实施例，其中除非另外指出，否则在说明书中相似的附图标记始终表示相似的部分、部件或元件。在每个实施例中，马达控制系统作为根据本发明的电子系统而被安装在车辆上以控制车辆驱动马达。第一实施例图1是代表根据第一实施例的电子系统的马达控制系统的电路图。如图1所示， 马达控制系统1将从高电压电池Bl (即，直流电源)输出的直流(dc)高电压(例如288V) 转换为三相交流(ac)电压，并将该交流电压施加到车辆驱动马达Ml以控制马达Ml。电池 Bl与车辆主体相绝缘。控制系统1具有平滑电容器10、逆变器电路11、控制电路12和电阻电路13。电容器10蓄积从电池Bl供给的电荷，以使电池Bl的直流高电压平滑化。电容器 10的第一端子通过继电器RlO连接到电池Bl的正电极，同时电容器10的第二端子通过继电器Rll连接到电池Bl的负电极。逆变器电路11将由电容器10平滑化后的直流高电压转换为三相交流电压，并将该交流电压施加到马达Ml。电路11具有多个npn绝缘栅双极晶体管(IGBT) 110至115以及多个与相应的该开关元件并联连接的二极管。IGBT 110和113相互串联连接以形成该交流电压的u相。IGBT111和114相互串联连接以形成该交流电压的ν相。IGBT 112和115 相互串联连接以形成该交流电压的w相。更具体地，IGBT 110、111和112的发射极分别与 IGBT 113、114和115的集电极相连接。IGBT 110和113的组、IGBT 111和114的组、以及 IGBT 112和115的组相互并联连接。IGBT 110、111和112的集电极与电容器10的第一端子相连接，同时IGBT113、114和115的发射极与电容器10的第二端子相连接。IGBT 110至 115的栅极与控制电路12相连接。IGBT 110和113的组、IGBT 111和114的组以及IGBT 112和115的组的串联连接点与马达Ml相连接。控制电路12根据从外部接收到的指令向相应的IGBT 110至115的基极输出控制信号，以控制IGBT 110至115。电阻电路13总是缓慢地对电容器10的电荷进行放电。因此，在系统1的操作停止之后，电路13防止任何人受到来自电容器10的电击。电阻电路13具有按照以下顺序相互串联连接的多个电阻器130、131、132、133、134、135、136和137。位于电路13的一端的电阻器130与电容器10的第一端子相连接，同时位于电路13的另一端的电阻器137与电容器10的第二端子相连接。将参考图2和图3描述安装在基板上的电阻电路13。图2是根据第一实施例的在基板的部分安装表面(part installing surface)上将电阻器130至137相互串联连接的图案化导线的放大图，而图3是根据第一实施例的布置在该基板的焊接表面上的图案化部件(由虚线表示)的当从该部分安装表面观看时的放大图。为了方便说明，定义排列方向上的前侧和后侧以及横向上的左右方向。如图2和图3中所示，电阻电路13具有基板14以及在基板14的部分安装表面上从后侧到前侧按照以下顺序等间隔地排列成一行的多个图案化导线140a、140b、140c、 140d、140e、140f、140g、140h和140i。电路13的电阻器130至137在基板14的部分安装表面上布置在基板14和导线140a至140i上。电阻器130至137以此顺序沿着排列方向从后侧到前侧等间隔地基本上排列成直线。电阻器130至137是在基板14上的具有相同表面积的片式电阻器。图案化导线140a将电阻器130与电容器10的第一端子相连接。图案化导线140b至140h将电阻器130至137串联连接。图案化导线140i与电阻器137相连接。电阻电路13在基板14的与该部分安装表面相对的焊接表面上还具有图案化导线 140 j和多个图案化的热辐射部件14加、142b和142c (见图3)。图案化导线140 j与电容器 10的第二端子相连接。图案化导线140i具有从部分安装表面到所述焊接表面贯穿基板14 的多个通孔141i，每个通孔141i填充有诸如铜之类的金属材料。图案化导线140i通过通孔141i的材料与图案化导线140j相连接。因此，电阻器137通过导线140i和140j与电容器10的第二端子相连接。导线140a至141 j和辐射部件14 至142c例如由诸如铜、铝等的金属材料制成。将图案化导线140i沿着排列方向的长度设置为大于导线140b至140h的长度。此外，将图案化导线140j形成为沿着厚度方向隔着基板14而与电阻器130至137相对。将导线140a至140j沿着横向的每个宽度Wp设置为大于电阻器130至137的宽度W,。将图案化导线140a沿着排列方向的长度设置为大于导线140b至140h的长度。图案化导线140b 至140d与图案化导线140e至140h相比向右延长，使得导线140b至140d沿着横向的宽度大于导线140e至140h的宽度。图案化导线140b具有多个通孔141b，图案化导线140c具有多个通孔141c，并且图案化导线140d具有多个通孔141d。通孔141b至141d中的每个从部分安装表面到焊接表面贯穿基板14，并填充有诸如铜之类的金属材料。将辐射部件14 布置为沿着厚度方向隔着基板14而与导线140b相对，并且图案化导线140b通过通孔141b的材料与辐射部件 14 相连接，从而将电阻器130和131中产生的热从导线140b转移到辐射部件14加。将辐射部件142b布置为沿着厚度方向隔着基板14而与导线140c相对，并且图案化导线140c 通过通孔141c的材料与辐射部件142b相连接，从而将电阻器131和132中产生的热从导线140c转移到辐射部件142b。将辐射部件142c布置为沿着厚度方向隔着基板14而与导线140d相对，并且图案化导线140d通过通孔141d的材料与辐射部件142c相连接，从而将电阻器132和133中产生的热从导线140d转移到辐射部件142c。接下来，描述电阻器130至137的电阻设置。当放电电流流过电路13时，在每个电阻器130至137中产生热，以使电阻器130至137的温度升高。在此情况下，位于电路13 的电阻器串的一个末端(即，电阻器130至137的串联的一个末端)的电阻器130接收在仅位于排列方向的前侧的电阻器131至137中产生的热。以相同的方式，位于电路13的电阻器串的另一末端的电阻器137接收在仅位于排列方向的后侧的电阻器130至136中产生的热。相对照地，位于与电路13的电阻器串的任何末端不相同的位置处的电阻器131至136 中的每个接收位于排列方向的前侧和后侧的其它电阻器中产生的热。因此，电阻器130和 137的每个中接收的热小于电阻器131和136的每个中接收的热。由于电阻器130至137 的这种位置关系，电阻器130和137的每个中产生和接收的热可以快速地且容易地通过导线140a、140b、140h和140 辐射到控制系统1的外部。相对照地，难以将电阻器131和136 的每个中产生和接收的热辐射到外部。在此情况下，假定电阻器130至137都具有相同的电阻值，则电阻器130至137以相同的速率产生热，并且电阻器131至136的每个中的温度升高变得大于电阻器130和137 的每个中的温度升高。为了在电阻电路13以预定的速率消耗电容器10的电功率时将电阻器130至137中的温度升高抑制在预定范围内，将位于与电路13的电阻器串的任何末端不相同的位置处的电阻器131至136的电阻值设置为低于位于电路13的电阻器串的各个末端处的电阻器130和137的电阻值。另外，随着电路13的一个电阻器的位置向电路13的电阻器串的中心(S卩，电阻器 130至137的串联的中心)接近，该电阻器中从其它电阻器接收到的热增加，并且变得更加难以将该电阻器中产生和接收的热辐射到外部。在本实施例中，为了在电阻电路13以预定速率消耗电容器10的电功率时更可靠地将电阻器130至137的温度升高抑制在可允许的范围内，随着电路13的一个电阻器的位置越接近电路13的电阻器串的中心而将该电阻器设置为越低的电阻值。换言之，除了将电阻器130和137设置为电阻器130至137的电阻值当中的最高的电阻值以外，随着电路13的位于与电路13的电阻器串的任何末端不相同的位置处的一个电阻器的位置越接近电路13的电阻器串的中心而将该电阻器设置为越低的电阻值。更具体地，将电阻器131和136的电阻值设置为高于其它电阻器132至135的电阻值，并且将电阻器132和135的电阻值设置为等于或高于电阻器133和134的电阻值。将位于电路13的电阻器串的中心的电阻器133和134设置为最小的电阻值。为了将电阻器130至137设置为预定的电阻，例如调节电阻器130至137的厚度。 例如，将电阻器130至137的电阻值分别设置为51 Ω、27 Ω、22 Ω、20 Ω、20 Ω、20 Ω、24 Ω禾口 27 Ω。在此情况下，当电路13以1. Iff的预定速率消耗电功率从而将热辐射到电路13的外部时，电阻器130至137的温度升高被抑制在从30度到33度的可允许范围内。接下来，参考图1描述马达控制系统1的操作。当车辆的点火开关(未示出)开启时，继电器RlO和Rll接通，并且控制系统1的操作开始。响应于接通的继电器RlO和 R11，在电容器10中使电池Bl的直流高电压平滑化，并且控制电路12控制构成逆变器电路 11的IGBT 110至115的开关操作。在这些开关操作中，电路11将由电容器10平滑化后的直流高电压转换为三相交流电压，并将该交流电压施加到马达Ml。因此，系统1可以控制马达Ml。此外，由于导线140a的长度大于导线140b至140h的长度，所以通过导线140a以高的热辐射速率有效地辐射在电阻器130中产生的热。由于导线140b至140d沿着横向延长，所以通过导线140b至140d以高的热辐射速率有效地辐射在电阻器130至133中产生的热。由于导线140i沿着排列方向延长，所以通过导线140i以高的热辐射速率有效地辐射在电阻器137中产生的热。由于导线140j沿着厚度方向隔着基板14而与电阻器130至 137相对，所以可以通过基板14和导线140j以高的热辐射速率将电阻器130至137中产生的热有效地辐射到控制系统1的外部。因此，导线140j还充当热辐射部件。此后，当点火开关开启时，继电器RlO和Rl 1关断，并且控制系统1的操作停止。因此，在电容器10中蓄积的电荷保持在高电压。在此情况下，由于电阻电路13总是缓慢地对电容器10的电荷进行放电，所以蓄积的电荷很快耗尽。因此，控制系统1可以防止任何人受到电击。接下来，描述电阻电路13的电阻器130至137的温度升高。当放电电流流过电路 13时，在电阻器130至137的每个中产生热，并且电阻器130至137的温度升高。如图2 和图3中所示，电阻器130至137以等间隔排列成直线，以使每个电阻器的热接收速率不同于其它电阻器的热接收速率。因此，将电阻器130至137的电阻值分别设置为51 Ω、27 Ω、22 Ω、20 Ω、20 Ω、20 Ω、24 Ω禾口 27 Ω，以将电阻器130至137的温度升高抑制在可允许范围内。电路13的总电阻值是211 Ω。当电路13以1. Iff的预定速率消耗电功率时，测量了根据本实施例的电阻器130 至137中温度升高的实验结果。此外，作为基于现有技术的比较例子，将电阻器130至137 分别设置为相同的电阻值27 Ω，从而将电路13的总电阻值设置为216 Ω。当电路13以1. Iff 的速率消耗功率时，还测量了该比较例子中的实验结果。表1中示出根据本实施例的实验结果和该比较例子的实验结果。表 权利要求
1.一种安装在车辆上的电子系统，包括平滑电容器，所述平滑电容器蓄积来自与所述车辆的主体相绝缘的直流电源的电荷， 以使所述直流电源的电压平滑化；以及电阻电路，所述电阻电路具有至少三个串联连接的电阻器，并对所述平滑电容器中蓄积的电荷进行放电，其中，位于与所述电阻电路的电阻器串联的末端不相同的位置处的电阻器或位于与所述电阻电路的电阻器串联的末端不相同的位置处的每个电阻器被设置为具有比位于所述电阻电路的电阻器串联的各个末端处的两个电阻器的电阻值更低的电阻值。
2.根据权利要求1所述的电子系统，其中位于所述电阻器串联的中心的一个电阻器被设置为所述电阻电路的电阻器的电阻值当中最低的电阻值。
3.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述电阻电路的电阻器的数量是五个或更多个，并且位于与所述电阻器串联的任何末端不相同的位置处的电阻器的电阻值随着所述电阻器的位置向所述电阻器串联的中心接近而减小。
4.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述电阻电路的电阻器的电阻值被设置为使得当所述电阻电路的电阻器以预定速率消耗电功率时所述电阻器中的温度升高在预定范围之内。
5.根据权利要求4所述的电子系统，其中所述电阻电路的电阻器的电阻值被设置为使得当所述电阻电路的电阻器以预定速率消耗电功率时所述电阻器的温度基本上升高相同的值。
6.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述电阻电路具有将所述电阻器串联连接的多个图案化导线，所述电阻电路具有基板，所述电阻器和所述图案化导线布置在所述基板上，并且所述图案化导线的沿着与所述电阻器的排列方向相垂直的方向的宽度大于所述电阻器的宽度。
7.根据权利要求6所述的电子系统，其中所述图案化导线当中的特定的图案化导线中的每个具有多个贯穿所述基板的通孔。
8.根据权利要求7所述的电子系统，其中所述特定的图案化导线中的通孔的数量随着所述特定的图案化导线的位置向所述电阻器串联的中心接近而增加。
9.根据权利要求6所述的电子系统，其中所述电阻电路在所述基板的表面上具有图案化的热辐射部件，所述表面与所述基板的布置有所述图案化导线的另一表面相对。
10.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述图案化的热辐射部件通过一个特定的图案化导线的通孔与所述一个特定的图案化导线相连接。
11.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述图案化导线当中的特定的图案化导线具有贯穿所述基板的通孔，所述图案化的热辐射部件通过所述特定的图案化导线的通孔与所述特定的图案化导线相连接，并且所述图案化的热辐射部件被定位成隔着所述基板而与所述电阻电路的所述电阻器相对。
12.根据权利要求3所述的电子系统，其中所述电阻电路的两个电阻器之间的间隙随着所述间隙向所述电阻器串联的中心接近而加宽。
13.根据权利要求1所述的电子系统，其中位于与所述电阻器串联的任何末端不相同的位置处的电阻器的表面积被设置为大于位于所述电阻器串联的各个末端处的电阻器的表面积。
14.根据权利要求1所述的电子系统，还包括控制单元，所述控制单元通过向车辆驱动马达施加由所述平滑电容器平滑化后的所述电压来控制所述车辆驱动马达。
15.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述电阻电路的电阻器基本上排列成直线。
全文摘要
公开了一种具有串联连接的电阻器的电子系统，该电子系统具有使直流电源的电压平滑化的电容器、对该电容器的电荷进行放电的电阻电路、以及将平滑化后的电压转换为三相交流电压并将该交流电压施加到马达的逆变器电路。该电阻电路具有布置在基板上的电阻器和图案化导线，使得所述导线将所述电阻器串联连接以对所述电容器的电荷进行放电。所述电阻器排列成直线。位于与所述电阻器串联的末端不相同的位置处的电阻器的电阻值低于位于所述电阻器串联的各个末端处的电阻器的电阻值。更优选地，随着一个电阻器的位置越接近所述电阻器串联的中心而将该电阻器设置为越低的电阻值。
文档编号B60R16/02GK102398553SQ20111022526
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月5日
发明者伊东阳人 申请人:株式会社电装