车辆用控制装置的制作方法

专利名称：车辆用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在车底下或车顶上等以箱形安装的、用于向车辆设备等提供电 力的车辆用控制装置。
背景技术：
例如专利文献l、专利文献3中揭示了在车底下以箱形安装的设备。另外， 例如专利文献2中揭示了在车顶上以箱形安装的设备。 专利文献l:日本专利特开2001-258263号公报(图3) 专利文献2:日本专利特开平7-17396号公报(图3) 专利文献3:日本专利特开平5-199601号公报(图1、图2) 在专利文献l的已有技术中，虽然叙述了收纳在壳体内的主要部件的配置， 但对于电连接的信号线或电力线的配置的关系，则几乎没有任何提及。而实际 上，用于连接部件间的信号线或电力线通常都是自由贯穿的。从而，存在难以 进行在壳体中安装或拆卸部件的作业的问题，存在难以维修、检查的问题。另 外，由于信号线或电力线的到处布线，使得由半导体开关导致的电磁干扰路径 复杂化，从而存在难以选择电磁兼容性(EMC: electro-magnetic compatibility) 措施部件的问题。
作为多少改进上述情况的技术，专利文献3揭示了分离配置信号线和电力 线的方法。图15是已有的专利文献3所示的车辆用控制装置的截面图。在车辆 30的车底下，上部壳体31被安装固定于车体的安装框架40，并对其安装固定下 部壳体32。在下部壳体32中，收纳有作为控制装置的主要部件的内置设备单元 33。在下部壳体32的一个侧面设置有可自由开关的检查盖34。在下部壳体32的 另一个侧面设置有可自由开关的检査盖35。在内置设备单元33的一个侧面具有 电力线用紧固构件36，与之连接的电力线37在上部壳体31中布线。
在内置设备单元33的另一个侧面具有设备的信号线用的连接器38，与之连 接的信号线39在上部壳体31中布线。电力线37与信号线39在上部壳体31内分离配置。然而在该专利文献3的技术中，也存在以下问题，即在安装或拆卸内置
设备单元33时，不仅要在一个侧面侧操作，还必须从另一侧面侧操作，从而难 以进行安装、拆卸、维修以及检查，尤其是在紧急修理时，存在需要耗费工夫 的问题。另外，由于电力线37配置于一个侧面，信号线39配置于另一个侧面， 因此，内置设备单元33的安装或拆卸是从操作性差的壳体底面进行的，从而存 在难以进行内置设备单元33的安装或拆卸操作的问题。
本发明鉴于上述问题，提供一种力图简化装置的安装和拆卸、以及为了长 时间维持装置性能而合理进行维修和检查操作的车辆用控制装置。

发明内容
本发明的车辆用控制装置，是具备多个功能模块、以及连接前述功能模块 的信号线和电力线的车辆用控制装置，前述功能模块具有共同连接前述信号线 和前述电力线双方的一侧的接口面，前述各个接口面分为配置有连接前述信号 线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接前述电力线的电力线用端 子的第二接口区域，前述多个功能模块的前述接口面之间同向相邻排列，前述 第一接口区域共同配置在一个端部侧，前述第二接口区域共同配置在另一个端 部侧，其中，前述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的 功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流 电压的逆变器的功能模块，前述监视电路的功能模块连接架空线和前述其它功 能模块。
另外，本发明的车辆用控制装置，是具备多个功能模块、以及连接前述功 能模块的信号线和电力线的车辆用控制装置，前述功能模块具有共同连接前述 信号线和前述电力线双方的一侧的接口面，前述各个接口面分为配置有连接前 述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接前述电力线的电力 线用端子的第二接口区域，前述多个功能模块分为两组并配置为两列，前述各 组的接口面之间同向相邻排列，其中一组的前述接口面之间、和另一组的前述 接口面之间相向配置，其中一组和另一组的前述接口面之间的前述第一接口区 域共同配置在一个端部侧，前述第二接口区域共同配置在另一个端部侧，其中， 前述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具 有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器 的功能模块，前述监视电路的功能模块连接架空线和前述其它功能模块。另外，本发明的车辆用控制装置，是具备多个功能模块、以及连接前述功 能模块的信号线和电力线的车辆用控制装置，前述功能模块具有共同连接前述 信号线和前述电力线双方的一侧的接口面，前述各个接口面分为配置有连接前 述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接前述电力线的电力 线用端子的第二接口区域，前述多个功能模块分为两组并配置为两列，前述各 组的接口面之间同向相邻排列，其中一组的前述接口面之间、和另一组的前述 接口面之间同向配置，其中一组和另一组的前述接口面之间的一个前述接口区 域配置于各列间的一侧，而另一个前述接口区域配置于各列间的反向侧，其中， 前述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具 有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器 的功能模块，前述监视电路的功能模块连接架空线和前述其它功能模块。
此外，本发明的车辆用控制装置具有多个功能模块，这各个功能模块都具 有框架，以使得能够以该功能模块为单位进行安装、拆卸，前述多个功能模块 分为具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功 能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，前述监视 电路的功能模块起到与前述的其它功能模块连接的中继功能。
根据本发明的车辆用控制装置，由于是这样一种车辆用控制装置，即，前 述功能模块具有共同连接前述信号线和前述电力线双方的一侧的接口面，前述 各个接口面分为配置有连接前述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及 配置有连接前述电力线的电力线用端子的第二接口区域，前述多个功能模块的 前述接口面之间同向相邻排列，前述第一接口区域共同配置在一个端部侧，前 述第二接口区域共同配置在另一个端部侧，其中，前述的多个功能模块至少具 备具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能 模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，前述监视电 路的功能模块连接架空线和前述其它功能模块，因此，可以简化布线路径，从 而可以简化布线操作，简化装置的安装和拆卸操作、以及为了长时间维持装置 性能而合理进行维修和检查操作。另外，监视电路的功能模块可以起到兼具连 接功能和各种监视功能的作用，从而可以使功能模块合理化。
另外，根据本发明的车辆用控制装置，由于是这样一种车辆用控制装置， 即，前述功能模块具有共同连接前述信号线和前述电力线双方的一侧的接口 面，前述各个接口面分为配置有连接前述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接前述电力线的电力线用端子的第二接口区域，前述多个功 能模块分为两组并配置为两列，前述各组的接口面之间同向相邻排列，其中一 组的前述接口面之间、和另一组的前述接口面之间相向配置，其中一组和另一 组的前述接口面之间的前述第一接口区域共同配置在一个端部侧，前述第二接 口区域共同配置在另一个端部侧，其中，前述多个功能模块至少具备具有监 视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及 具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，前述监视电路的功能模 块连接架空线和前述其它功能模块，因此，可以简化布线操作，简化装置的安 装和拆卸操作、以及为了长时间维持装置性能而合理进行维修和检查操作。另 外，监视电路的功能模块可以起到兼具连接功能和各种监视功能的作用，从而 可以使功能模块合理化。
另外，根据本发明的车辆用控制装置，由于是这样一种车辆用控制装置， 即，前述功能模块具有共同连接前述信号线和前述电力线双方的一侧的接口 面，前述各个接口面分为配置有连接前述信号线的信号线用端子的第一接口区 域、以及配置有连接前述电力线的电力线用端子的第二接口区域，前述多个功 能模块分为两组并配置为两列，前述各组的接口面之间同向相邻排列，其中一 组的前述接口面之间、和另一组的前述接口面之间同向配置，其中一组和另一 组的前述接口面之间的一个前述接口区域配置于各列间的一侧，而另一个前述 接口区域配置于各列间的反向侧，其中，前述多个功能模块至少具备具有监 视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及 具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，前述监视电路的功能模 块连接架空线和前述其它功能模块，因此，可以简化布线操作，简化装置的安 装和拆卸操作、以及为了长时间维持装置性能而合理进行维修和检查操作。另 外，监视电路的功能模块可以起到兼具连接功能和各种监视功能的作用，从而 可以使功能模块合理化。
此外，由于具有多个功能模块，这各个功能模块都具有框架，以使得能够 以该功能模块为单位进行安装、拆卸，前述多个功能模块分为具有监视电压 和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从 直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，前述监视电路的功能模块起到 与前述的其它功能模块连接的中继功能，因此，维修、检査能够按照功能来分 离，并快速地实施，而且，监视电路的功能模块可以起到兼具中继功能和各种监视功能的作用。


图l是表示根据本发明的基础技术的车辆用控制装置的框图。 图2是表示图1的具体例的电路结构图。
图3是表示基础技术的功能模块接口面的立体图。 图4是基础技术的车辆用控制装置的截面图。 图5是表示根据本发明的实施方式1的车辆用控制装置的框图。 图6是表示图5的具体例的电路结构图。 图7是表示根据实施方式2的车辆用控制装置的框图。 图8是表示缩短车辆用控制装置的设计、制造中的筹备时间的说明图。 图9是表示根据实施方式3的车辆用控制装置的框图。 图10是说明实施方式中的功能模块的追加、变更的图。 图11是表示根据实施方式4的车辆用控制装置的框图。 图12是表示根据实施方式5的除去了壳体的另一个车辆用控制装置的外形 立体图。
图13是表示根据实施方式5的覆盖了壳体的车辆用控制装置的外形立体图。
图14是表示根据实施方式6的车辆用控制装置的框图。 图15是已有的车辆用控制装置的截面图。
具体实施方式
基础技术
利用图1一图3说明本发明的基础技术。图l是表示根据基础技术的车辆用 控制装置的框图。图中同时也表示了几个功能模块的分割。首先，对图l的结 构进行说明。l是架空线，2是车辆用控制装置主体，并与架空线l(架空线侧和 对地侧)通过输入端子组3连接。4A — 4E是功能模块，所有的功能模块4A—4E具 备集中了信号线用端子组的第一接口区域5A — 5E，另外，除功能模块4E以外的 功能模块4A—4D，具备集中了电力线用端子组的第二接口区域6A — 6D。此外， 有的端子带有标号a、 b、 c。
7是电抗器，通过端子组9与车辆用控制装置主体2连接。另外，8是变压器(绝缘变压器)，通过端子组10a、 10b与车辆用控制装置主体2连接。ll是车辆 用控制装置主体的输出端子组。12是收纳信号线束的线束收纳部(布线槽)，具 有使信号线成束的功能。13是与未图示的对车辆用控制装置进行上位控制的控 制器进行收发信息用的控制输入端子组。
对各个功能模块的主要功能进行说明。功能模块4A是具有与架空线1(在此 情况下是直流电源)进行电连接以及切断的功能的开关电路。功能模块4B具有 直流电压的充放电功能，具有可根据需要配置能抑制电磁干扰的设备(例如铁 心)的空间。功能模块4C具有从直流电压转换为交流电压的功能。功能模块4D 具有与连接于输出端子组ll的负载进行电连接以及切断的功能，具有可根据需 要配置能抑制电磁干扰的设备(例如铁心)的空间。通常，作为负载，有车辆用 照明器具、空调装置等。功能模块4E以控制基板和继电器电路为结构要素，是 根据从上位控制器经由控制输入端子组13而发送的信号来控制整个车辆用控 制装置的控制电路。该车辆用控制装置例如用作为辅助电源装置。
图2是图1的车辆用控制装置的电路结构图。并表示根据功能模块4A — 4E的 功能定义的分割例。作为各个功能模块4的结构要件，说明其主要部件。关于 功能模块4A，它是开关14。功能模块4B是充放电电路，具有反向阻断型半导体 开关15、充电电阻16、放电开关17、以及放电电阻18。功能模块4C是逆变器， 具有电容器19和开关电路20。另外，功能模块4D是接触器21，对负载的供电进 行开关。另外，图2中，未图示例如电压传感器或电流传感器等。
如前文所述，在按照功能模块4A — 4E的功能定义进行分割时，功能模块4C 是主要产生电磁干扰的设备，即集中有逆变器，对于功能模块4B和功能模块4D， 根据需要可以具有干扰滤波器的功能。如图1和图2所示，对各个功能模块4进 行说明时，在某一功能模块4的第二接口区域6与另一功能模块4的第二接口区 域6通过电力线连接的情况下，如图1一图3所示设计功能模块4，以使得相互连 接功能模块4的电力线的条数或组数(例如，三相交流)中，对于与架空线侧的 电位和对地侧的电位相等的电力线以外的电力线，在直流时仅仅为一条，或者 在多相交流时仅仅为一组。也就是说，功能模块4设计为，使得每一个功能模 块4为单线输入或单组输入，而且是单线输出或单组输出。
如基础技术中所述，通过依次连接多个功能模块中的开关电路的功能模 块、充放电电路的功能模块、逆变器的功能模块、以及接触器的功能模块，从 而使每一个功能模块4B、 4C、 4D都是单线输入或单组输入，而且是单线输出或单组输出。由此，由于从架空线l输入的电，直到从车辆用辅助电源装置输出 为止，都是朝一个方向流过车辆用辅助电源装置内并排的功能模块间，因此， 能够縮短功能模块间的电力线的布线路径。另外，在车辆用控制装置的某一功 能发生问题的情况下，能够抑制为有限的必须进行检查或更换的功能模块4， 从而可以在短时间内简单地进行检査或更换，迅速地恢复装置。
另外，作为电磁干扰主要发生源的功能模块4C，由于仅和功能模块4B、以 及通过变压器8和功能模块4D连接，而不与其它功能模块连接，所以，辅助电 源装置能够将干扰发生源集中为一个，从而可以有效地抑制电磁干扰，由于容 易确定干扰的发生位置，因此可以有效地实施EMC措施。如图1所示，若连接控 制电路的功能模块4E，就可以远离产生电磁干扰的功能模块4C。
从而，用作为辅助电源装置的车辆用控制装置，由于分割成了具有开关电 路的功能模块、具有充放电电路的功能模块、具有逆变器的功能模块、以及具 有接触器的功能模块，因此，维修、检査可以按照功能来分离，可快速实施， 并且，在具有逆变器的功能模块中集中主要产生电磁干扰的设备，从而可以容 易实施抗干扰措施。
图3中表示在同一平面上具有一个功能模块4的第一接口区域5和第二接口 区域6的接口面22。第一接口区域5集中了信号线用端子组，另外，第二接口区 域6集中了电力线用端子组。还有，51是信号线束，是该功能模块4内的布线。 另外，第一接口区域5和第二接口区域6如图3所示，用虚线在物理上分为上下 两个区域，图3中，在下端部侧配置第一接口区域5，在上端部侧配置第二接口 区域6。虽然也可以采用与该上下关系相反的关系，但对于所有功能模块4(功 能模块4E、 4Q、 4R除外，4Q、 4R在后文中叙述)的上下关系必须统一。图l中采 用的所有功能模块(功能模块4E除外)都按照图3所示，根据预先统一的设计规 则来设计。
也就是说，该基础技术预先统一的设计规则是指，具有信号线用端子和电 力线用端子的各个功能模块，分别具有分成为两个接口区域的一侧的接口面， 该两个接口区域是集中了信号线用端子的第一接口区域和集中了电力线用端 子的第二接口区域。此外，各个功能模块中的接口面对于所有功能模块，分别 共同地将第一接口区域配置于一个端部侧，而将第二接口区域配置于另一端部 侧。这里，称之为布线预设计。
各个功能模块的具有第一接口区域的接口面、和具有第二接口区域的接口面，并不一定要在同一平面上。例如，在功能模块的一个侧面，同时存在第一 接口区域和第二接口区域，但即使其中某一个区域凹陷，即，第一接口区域和 第二接口区域有高低差，但重要的是，只要具有第一和第二接口区域的接口面 是位于功能模块的一侧的面即可。
另外，在多个功能模块之间，接口面并不一定要相互为同一平面。但是， 各个接口区域的最佳配置是如下情况，即，各个功能模块中的第一接口区域都 在同一平面上，各个功能块中的第二接口区域都在同一平面上。在这种情况下， 布线路径最简化，而且縮短布线长度以及简化电力线的加工，从而可以使用低 成本及轻型的电力线。
图4是基础技术的车辆用控制装置的截面图。图4是如下车辆用控制装置的 截面图，即，多个功能模块4的接口面22彼此同向相邻排列，第一接口区域共 同配置于一个端部侧(图中为下端部侧)，第二接口区域共同配置于另一端部侧 (图中是上端部侧)。在这种情况下，是多个功能模块4的接口面22处于同一平 面的理想状态。各个功能模块4被安装或包围在功能模块的框架52中，对收纳 功能模块的壳体25用螺栓53进行固定，使得能够以各个功能模块4为单位进行 安装和拆卸。
使该螺栓53的尺寸(螺栓直径)和电力线用端子用的螺栓54的尺寸(螺栓直 径)相同，是希望提高功能模块4安装、拆卸的工作效率。由此，在进行功能模 块4的安装、拆卸时，对电力线用端子用的螺栓54和螺栓53，只要准备一种尺 寸的扳手即可，从而提高操作性。此外，55是信号线用端子用的螺栓或连接器。 56是功能模块的冷却用散热片。40是与车体固定用的车辆用控制装置的吊脚。
根据本基础技术，多个功能模块的接口面彼此同向相邻排列。另外，在功 能模块之间，也可以有大大小小的空隙。由于是由具有预先统一设计规则的接 口面22的多个功能模块4构成的，所以通过按照功能分别集中维修和检查单位， 可以合理进行维修、检查操作。也就是说，通过使集中了电力线用端子和信号 线用端子的接口面同向而排列多个功能模块，从而使与功能模块连接的电力线 和信号线的安装或拆卸成为从一侧、例如从一个侧面进行的操作。图4中是去 除检査盖57，从检查盖57—侧进行操作。另外，功能模块4对于车辆用控制装 置壳体的安装或拆卸，可以从操作空间大、操作性好的车辆用控制装置壳体25 的侧面实施，从而比较合理。图4中，将电力线和信号线从一侧拆除，而可以 从另一侧面实施将功能模块4从车辆用控制装置壳体拆除。另外，由于将第一接口区域5和第二接口区域6例如上下分离设置，所以可 以有效抑制信号线和电力线的电磁干扰，能够容易地确定电磁干扰路径。也就 是说，可以稳定地获得EMC措施的效果。而且，由于可以减少电力线的数量， 所以能够减少安装、拆卸或维修、检査所必需的操作工序。
另外，从图1中可知，功能模块4E是有具备第一接口区域5E、而不具备第 二接口区域的接口面的另一个功能模块4E。该另一个功能模块4E的接口面的第 一接口区域5E共同配置于其它功能模块4A-4D的接口面的配置第一接口区域 5A-5D的一侧(在这种情况下为下端部侧)。在功能模块4E中集中控制电路基板、 继电器等，尤其是会因干扰而误动作、从而妨碍整个装置的正常工作的部分。 从而，可以尽量与电力线分离，还可以对该功能模块4E集中实施抗干扰措施。
由此，在功能模块4E中也可以和其它功能模块4A-4D—样，合理进行安装、 拆卸或维修、检查操作，另外，通过将第一接口区域5E配置于和其它第一接口 区域5A—5D相同的一侧，可以稳定地获得EMC措施的效果。
另外，如图3所示，若对多个功能模块4的构成第二接口区域6的电力线用 端子，全部采用相同形状的端子，就可以统一相互连接各个功能模块4的第二 接口区域6的电力线的电缆直径、或是导体母线的宽度或厚度。
此外，这里的信号线，相当于用来收发半导体开关元件的控制信号、100V 左右以下的电源信号、继电器输出信号、传感器的输入电源或输出信号的布线 及其布线材料等。电力线是信号线中未包括的布线及其布线材料。
前述的基础技术对于电路结构之外，可用作为以下所示的各个实施方式的 通用技术。
实施方式l
利用图5-图6说明实施方式l。图5是表示根据实施方式1的车辆用控制装置 的框图。基础技术的图l-图2中，作为负载，主要是以车辆用照明器具、空调 装置为对象的电路结构，但图5-图6中，作为负载，主要是以车辆驱动用电动 机为对象的电路结构(VVVF)。图中同时也表示了对几个功能模块的分割。图5 中，l是架空线，2是车辆用控制装置主体，并与架空线l(架空线侧和对地侧) 通过输入端子组3连接。4K、 4L、 4M、 4N、 4E是功能模块，所有的功能模块4K、 4L、 4M、 4N、 4E具备集中了信号线用端子组的第一接口区域5K、 5L、 5M、 5N、 5E，另外，除功能模块4E以外的功能模块4K、 4L、 4M、 4N，具备集中了电力线 用端子组的第二接口区域6K、 6L、 6M、 6N。7是电抗器，通过端子组9与车辆用控制装置主体2连接。另外，31是电动 机，通过端子组10a、 10b与车辆用控制装置主体2连接。12是收纳信号线束的 线束收纳部(布线槽)。13是与未图示的对车辆用控制装置进行上位控制的控制 器进行收发信息用的控制输入端子组。
对各个功能模块的主要功能进行说明。功能模块4K是具有与架空线1(在此 情况下是直流电源)进行电连接以及切断的功能的开关电路。功能模块4L以电 压传感器、电流传感器等为结构要素，具有监视车辆用控制装置的电压以及电 流的工作情况的功能、以及对各个功能模块之间的连接进行中继的功能。功能 模块4N以开关部和电阻为结构要素，具有抑制过电压的功能。功能模块4M具有 从直流电压转换为交流电压的功能。功能模块4E是根据从上位控制器发送的信 号来控制整个车辆用控制装置的控制电路。
图6是表示图5的车辆用控制装置的电路结构图。同时还表示根据功能模块 4K、 4L、 4M、 4N、 4E的功能定义的分割例。说明其主要部件，作为各个功能模 块4的结构要件。关于功能模块4K，是开关32、充电接触器33、以及充电电阻 34。关于功能模块4L，是监视电路，是监视架空线电流的电流传感器35、监视 架空线电压的电压传感器36、根据正侧和负侧的电流差来检测是否有漏电流的 差电流传感器37、接地开关38、监视开关电路39的直流电压的电压传感器40、 以及吸收不必要的电磁波的铁心41。功能模块4M是逆变器，具有电容器42、开 关电路39、以及放电电阻43。另外，功能模块4N是过电压保护电路，具有开关 部44、电阻45、以及电压传感器46。图6中，电压传感器46配置于功能模块4N 中，但也可以配置于功能模块4L中。还有，图6中未图示一部分部件，例如一 部分电压传感器和电流传感器等。此外，根据不同车辆，有时也采用将具有开 关电器电路的功能模块4K配置于车辆用控制装置主体的外部的形式(用图7详 述)。
监视电路的功能模块4L连接架空线1、电抗器7、开关电路的功能模块4K、 过电压保护电路的功能模块4N、以及逆变器的功能模块4M，起到连接的中继功 能，同时在连接部中还起到各种监视的功能。从而，监视电路的功能模块4L能 够起到兼具连接功能和各种监视功能的功能，可以使功能模块合理化。在实施 方式l的车辆用控制装置中，在某一功能模块4发生问题的情况下，通常也能够 将必须进行检查或更换的功能模块4限制在很少的台数，从而可以在短时间内 简单地进行检査或更换，迅速地恢复装置。实施方式1中也与基础技术的图3—样，各个功能模块4具有使第一接口区 域5和第二接口区域6在同一平面上的接口面22(图3)。第一接口区域5集中了信 号线用端子组，另外，第二接口区域6集中了电力线用端子组。实施方式l中采 用的所有功能模块(功能模块4E除外)都按照图3所示，根据预先统一的设计规 则来设计。
也就是说，与基础技术一样，根据预先统一的设计规则，具有信号线用端 子和电力线用端子的各个功能模块，分别具有分成为两个接口区域的一侧的接 口面，该两个接口区域是集中了信号线用端子的第一接口区域和集中了电力线 用端子的第二接口区域，各个接口面分别将第一接口区域共同配置于一个端部 侧，而将第二接口区域共同配置于另一端部侧。
根据本实施方式l,由于多个功能模块的接口面之间同向相邻排列，是由 具有预先统一设计规则的接口面22的多个功能模块4构成的，所以通过按照功 能分别集中维修和检査单位，可以合理进行维修、检査操作。另外，可以有效 抑制信号线和电力线的电磁干扰。而且，由于可以减少电力线的数量，所以能 够减少安装、拆卸或维修、检查所必需的操作工序。
另外，功能模块4E是有具备第一接口区域5E、而不具备第二接口区域的接 口面的另一个功能模块4E。该另一个功能模块4E的接口面的第一接口区域5E共 同配置于其它功能模块4K、 4L、 4M、 4N的接口面的配置第一接口区域5K、 5L、 5M、 5N的一侧。从而，可以稳定地获得EMC措施的效果。
另外，同样地，在存在具有接口面的另一个功能模块4的情况下，该接口 面具有集中了电力线用端子组的第二接口区域6、而不具有第一接口区域的接 口面，则将该接口面的第二接口区域6和其它功能模块的第二接口区域6—起， 共同配置于同一側。从而，可以稳定地获得EMC措施的效果。
实施方式2
图7是表示根据实施方式2的车辆用控制装置的框图。另外，各图中，同一 标号表示同一或相当的部分，省略其说明。以下也是一样。图7中表示将图5中 的收纳在车辆用控制装置壳体内的开关电路功能模块4K、从装置主体分离的结 构。图7中，52是与功能模块4K相同的开关电路。53是信号线，与功能模块4E 连接。54是端子组。
在实施方式2的情况下，监视电路的功能模块4L连接架空线1、电抗器7、 开关电路52、过电压保护电路的功能模块4N、以及逆变器的功能模块4M，起到连接的中继功能，同时在连接部中还起到各种监视的功能。从而，监视电路的 功能模块4L能够起到兼具连接功能和各种监视功能的功能，可以使功能模块合 理化。如本实施方式所示，由于车辆用控制装置是由功能上无干扰的功能模块 的组合而构成的，所以在进行功能模块的追加、删除和改进的情况下，由于不
会随之改变其它功能模块的设计，因此不会对其它功能模块4L、 4M、 4N、 4E的 结构或构造产生影响，从而可以对装置本体进行开关电路的追加、删除和改进。
通过设计功能模块，以使功能模块之间彼此功能分离(无干扰化)，从而， 设备故障时的维护就可以不用检查或更换其它功能模块，而仅对发生问题的功 能模块进行检査或更换，从而能够快速恢复装置。
车辆用控制装置壳体以及各个功能模块的制造，由于可以各自按功能分离 而独立地实施，因此，装置壳体以及各个功能模块可以并行制造，从而能够縮 短制造时间(lead time)。另外，装置壳体以及各个功能模块的设计也同样， 可以各自按功能分离而独立地实施，因此，在改变某一功能模块的设计的情况 下，并不随之改变其它功能模块的设计。从而，装置壳体以及各个功能模块可 以并行设计，能够縮短设计时间。此外，由于可以独立实施装置壳体以及各个 功能模块的设计，因此，能够容易地实施设计外包(outsourcing)。
图8是表示縮短车辆用控制装置的设计和制造期间的说明图。以往是串联 设计和制造功能模块l、功能模块2、功能模块3、以及壳体，而在实施方式中， 由于可以分离功能模块l、功能模块2、功能模块3、以及壳体，并进行并行设 计和制造，因此可以縮短设计和制造的期间。
实施方式的车辆用控制装置，由于是由功能上分离的功能模块的组合而构 成的，所以在根据车辆使用公司的要求而进行功能模块的追加、删除和改进的 情况下，不会随之改变其它功能模块的设计。因此，在车辆用控制装置中，虽 然每个产品的功能组合有许多种，但是由于车辆用控制装置容易对每一个产品 都能够根据必需的功能而实施功能模块的追加、删除和改进，从而可以容易地 对应于该要求的多样性，可以合理进行设计变更操作。而且，即使万一某个部 件发生故障或维修部件停止制造的情况下，也由于可以仅对相关的功能模块进 行重新设计并更换，所以可以抑制车辆运行中产生故障的风险。
实施方式3
图9是表示根据实施方式3的车辆用控制装置的框图。特别是对功能模块4 的变更和追加进行说明。这里，在改变功能模块4N的情况下，举出了功能模块4P(过电压保护电路)，该功能模块4P利用开关元件控制制动电阻所消耗的能
量，具有抑制开关电路39的过电压的功能。另外，作为追加的功能模块，举出 具有切断车辆侧电路和控制用电路的开关功能的功能模块4Q(CC0S二contro1 circuit cut out switch)、以及具有管理列车信息并对车辆上的各个设备发 出指令的功能的功能模块4R(列车信息管理系统)。此外，50是制动电阻，51是 其连接端子组。
图9中，作为改变图5的过电压保护电路的功能模块4N，举出了以下例子， 即在功能模块4M的图的右侧，配置过电压保护电路的功能模块4P。若是对过电 压进行放电的电路，则与电路结构无关，图9的情况是制动电阻50。另外，功 能模块4Q若是切断车辆侧电路和控制用电路的电路，则与电路结构无关。
在实施方式3的情况下，监视电路的功能模块4L连接架空线1、电抗器7、 开关电路的功能模块4K、逆变器的功能模块4M、以及过电压保护电路的功能模 块4P，起到连接的中继功能，同时在连接部中还起到各种监视的功能。从而， 监视电路的功能模块4L能够起到兼具连接功能和各种监视功能的功能，可以使 功能模块合理化。
由此，即使在使用改变配置的功能模块4P和追加的功能模块4Q、 4R的情况 下，也通过同样采用各个功能模块的无干扰化、以及基础技术的统一的设计规 则，从而可以使用变更的功能模块4P和追加的功能模块4Q、 4R，而不会使其它 功能模块4的结构有任何改变。也就是说，在车辆用控制装置的功能扩大时， 可以简化构造设计。另外，由于没有改变原始功能模块4的结构，因此可以照 原样维持那些功能模块4的可靠性。
如实施方式l、 2、 3所示，通过按照功能定义并分割各个功能模块，对于 车辆使用公司所要求的每个功能单位，将其分割成功能模块，通过对这些功能 模块进行组合，可以容易地满足车辆使用公司的功能要求。图10是说明实施方 式中的功能模块的追加和变更的图。例如，在图5所示的实施方式1中，为了进 一步增加容量，有时会追加功能模块4Ma。在这种情况下，存在具有中继功能 的功能模块4L，而由于功能模块4Ma在功能上与其他功能模块分开，因此不会 使其他功能模块的设计随之改变，只要将追加的功能模块4Ma与功能模块4L连 接，就能够容易地满足该要求。
另外，作为具有中继功能的功能模块，在实施方式l、 2、 3中，是使用了 具有监视电路的功能模块4L，但除了监视电路的功能模块以外，也可以设置具有中继功能的功能模块。
另外，根据车辆使用公司的功能要求，必须将功能模块4N和功能模块4P的 某一个模块配置在车辆用控制装置的壳体25内(图5和图9)。在这种情况下也一 样，由于存在具有中继功能的功能模块4L，而功能模块4N及4P分别在功能上与 其他功能模块分开，因此不会使其他功能模块的设计随之改变，只要将根据车 辆使用公司的功能要求而必需的功能模块4N或4P的某一个模块与功能模块4L 连接，就能够容易地满足该要求。
而且，有时功能模块4K配置于车辆用控制装置的壳体25内(图5)，有时配 置于车辆用控制装置的壳体25的外部(图7)。通过如前述那样定义功能模块4K，
由于在功能上与其他功能模块分开，因此，不会使其他功能模块的设计随之改 变，并且可以在车辆用控制装置的壳体25的内部或外部容易地配置功能模块 4K。
也就是说，通过如下所述，能够容易地进行功能模块的追加、删除和变更。
(1) 对客户的每个功能要求单位定义功能模块并进行分割。
(2) 使各个功能模块在功能上与其它功能模块分开。
(3) 存在具有中继功能的功能模块。(通过将必需的功能模块与功能模块 4L连接，从而灵活地满足客户要求)
实施方式4
图11是表示根据实施方式4的车辆用控制装置的框图。图9中的所有功能模 块都是水平横向排列而配置的，而在图11中，将功能模块4分成两组，配置为 上下两列(或水平方向两列)。另外，由多个功能模块所构成的各组是一样的。
各个功能模块4分别具有一个接口面，该接口面具有在一个端部侧集中有 信号线用端子组的第一接口区域5、以及在另一端部侧集中有电力线用端子组 的第二接口区域6。另外，功能模块4E具有只在一个端部侧集中了信号线用端 子组的第一接口区域5的接口面。各列之间的各个接口面共同地同向配置。接 口面中，将各列之间的各个第一接口区域5共同配置于各列之间的一侧，将各 列之间的各个第二接口区域6共同配置于各列之间的反向侧。在各列之间配置 信号线的线束收纳部12，收纳连接各个第一接口区域5的信号线。在各列之间 的反向侧，配置连接各个第二接口区域6的电力线。
从而，若在各列间的一侧共同配置各列之间的各个第一接口区域5，则由 于信号线为低电压，所以可以縮短各列间的间距。此外，虽然是在各列间的一侧共同配置各列之间的各个第一接口区域5，但也可以相反地在各列间的一侧
共同配置各列之间的各个第二接口区域6。
根据实施方式4，由于车辆用控制装置主体2的各列利用具有预先统一设计 规则的接口面22的多个功能模块4构成，所以按照功能集中了维修和检查单位， 除此之外，可以从一侧确认维修和检查单位，从而可以合理进行维修和检查操 作。另外，由于在各列之间与其反向侧分离配置各列的第一接口区域5和各列 的第二接口区域6，从而可以有效地抑制信号线和电力线的电磁干扰。还有， 由于能够减少电力线的数量，因此可以减少安装、拆卸或维修、检查所必需的 操作工序。
实施方式5
图12是表示根据实施方式5的车辆用控制装置的、除去了壳体的外形立体 图。特别是对不同形状的功能模块的排列进行更加具体的说明。图中，各个功 能模块分别具有接口面22，该接口面分成集中有信号线用端子组的第一接口区 域和集中有电力线用端子组的第二接口区域，将多个功能模块分成两组，各组 的接口面之间同向相邻而排列，其中一组的各个接口面与另一组的各个接口面 相向配置，各个接口面分别将第一接口区域共同配置在一个端部侧(图中是下 端部侧)，将第二接口区域共同配置在另一个端部侧(图中是上端部侧)。另外， 功能模块4E在接口面只有集中信号线用端子组的第一接口区域，其第一接口区 域配置于一个端部侧(图中是下端部侧)。将多个功能模块分为两组，其中一组 的各个接口面与另一组的各个接口面相向配置，从而可以縮短电力线和信号线 的长度。
图12中，输入端子组3配置于图的左侧，端子组9、 10a、 10b、 51配置于右 侧，且分别配置在上侧。线束收纳部12配置于下侧。第一接口区域在下端部侧 的情况下，并不一定要悬挂固定信号线，而是由于能够容易地收纳于配置在壳 体的底面的、具有使信号线成束的功能的布线槽中，因此，能够简化使信号线 成束并固定的方法，降低成本。在信号线或信号线束很多的情况下，从车辆的 下侧观察，易于进行装置的安装操作和维修、检查操作。
即使是多种不同大小的功能模块4排列的情况下，接口面22也是平行的。 图12中，是这样一种情况，即在其中一组的各个接口面和另一组的各个接口面 中，横向配置的多个功能模块的接口面22互相都在同一平面上，是最合适的实 施例。但是，即使一部分功能模块4的接口面22发生偏移的情况下，只要接口面22互相平行，就不会脱离发明的实施方式。
由此，作为各个接口区域最合适的配置，是各个功能模块中的第一接口区 域都分别在同一平面上、而各个功能模块中的第二接口区域都分别在同一平面 上的情况。在这种情况下，可以将连接各个接口区域间的信号线及电力线配置 在同一平面上，使布线路径最简化，而且因縮短布线长度，简化电力线的加工， 从而可以使用低成本且轻型的电力线。
从图12可知，不管功能模块4的形状是如何不同，都可以使对功能模块4进 行机械安装或电连接的操作人员的基本动作线为左右方向，从而可以降低操作 本身的难度，同时还可以减少操作工序。另外，也易于进行确认操作确实进行 了的操作。例如，信号线束的所谓布线安装操作人员就可以不用频繁地上下移 动视线来操作。另外，可以同样有效地抑制电力线和信号线的电磁干扰。从而， 在功能模块4的形状不同的情况下，也可以获得同样的效果。
如图12所示，通过平行配置多个功能模块4的接口面22，对于连接于各个 功能模块4的第一接口区域5的信号线，可以设置公共的布线槽状的线束收纳部 12。从而，信号线束的所谓布线的安装状态，就不易受操作误差的影响，始终 是稳定的，因此，可以使功能模块4的外部的信号线和电力线确实电磁分离，
可以提高抗干扰性。
图13是表示用装置壳体25覆盖图12所示的箱形配置的功能模块4而安装在 实际的车辆上的装置的外形立体图。26是检查用的盖板，若打开该检査用的盖 板26，就可以看到必须进行检查的功能模块4。
实施方式6
图14是表示根据实施方式6的车辆用控制装置的框图。图中，由多个功能 模块构成的相同的组具有两个，并中心对称地在水平方向上横向排列。各个功 能模块4分别具有一个接口面，该接口面分成在一个端部侧集中有信号线用端 子组的第一接口区域5、和在另一个端部侧集中有电力线用端子组的第二接口 区域6。各组的各个功能模块4各自的接口面彼此之间同向相邻排列，第一接口 区域5共同配置于一个端部侧(在此情况下是下端部侧)，第二接口区域6共同配 置于另一个端部侧(在此情况下是上端部侧)。功能模块4E与图5相同，由于具 有第一接口区域5E，而不具备第二接口区域，因此，功能模块4E的第一接口区 域5E共同配置于其它功能模块的配置第一接口区域5的一侧。
从而，与实施方式l相同，可以使对功能模块4进行机械安装或电连接的操作人员的基本动作线为左右方向，从而可以降低操作本身的难度，同时还可以 减少操作工序。另外，也易于进行确认操作确实进行了的操作。另外，也可以 同样有效地抑制电力线和信号线的电磁干扰。
根据上述各实施方式，可以获得抗干扰性能高、且稳定的车辆用控制装置。 可以降低安装操作的难度，同时也可以减少操作工序。这些效果与装置的壳体
构造没有太大关系。另外，车辆安装设备虽然必须连续io年以上长期维持功能，
但此时可以有效实施必要的维修和检査操作。而且，即使万一某个部件发生故 障或维修部件停止制造的情况下，由于也可以仅对相关的功能模块进行重新设 计并更换，所以可以抑制车辆运行中产生故障的风险。
权利要求
1. 一种车辆用控制装置，具备多个功能模块；以及连接所述功能模块的信号线和电力线，所述车辆用控制装置，其特征在于，所述功能模块具有共同连接所述信号线和所述电力线双方的一侧的接口面，所述各个接口面分为配置有连接所述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接所述电力线的电力线用端子的第二接口区域，所述多个功能模块的所述接口面之间同向相邻排列，所述第一接口区域共同配置在一个端部侧，所述第二接口区域共同配置在另一个端部侧，所述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，所述监视电路的功能模块连接架空线和所述其它功能模块。
2. 如权利要求1所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述多个功能模块至少具备具有进行电连接和切断的开关电路的功能模块；具有监视电压和电流的监视电路的所述功能模块；具有过电压保护电路的 所述功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的所述功能模 块，所述监视电路的功能模块连接所述架空线、所述开关电路的功能模块和所 述其它功能模块。
3. —种车辆用控制装置，具备 多个功能模块；以及 连接所述功能模块的信号线和电力线， 所述车辆用控制装置，其特征在于，所述功能模块具有共同连接所述信号线和所述电力线双方的一侧的接口面，所述各个接口面分为配置有连接所述信号线的信号线用端子的第一接口区域、以及配置有连接所述电力线的电力线用端子的第二接口区域，所述多个功能模块分为两组并配置为两列，所述各组的接口面之间同向相邻排列，其中一组的所述接口面之间、和另一组的所述接口面之间相向配置， 其中一组和另一组的所述接口面之间的所述第一接口区域共同配置在一个端部侧，所述第二接口区域共同配置在另一个端部侧，所述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，所述监视电路的功能模块连接架空线和所述其它功能模块。
4. 如权利要求3所述的车辆用控制装置，其特征在于，所述多个功能模块至少具备具有进行电连接和切断的开关电路的功能模 块；具有监视电压和电流的监视电路的所述功能模块；具有过电压保护电路的 所述功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的所述功能模 块，所述监视电路的功能模块连接所述架空线、所述开关电路的功能模块和所 述其它功能模块。
5. —种车辆用控制装置，具备 多个功能模块；以及 连接所述功能模块的信号线和电力线， 所述车辆用控制装置，其特征在于，所述功能模块具有共同连接所述信号线和所述电力线双方的一侧的接口面，所述各个接口面分为配置有连接所述信号线的信号线用端子的第一接口 区域、以及配置有连接所述电力线的电力线用端子的第二接口区域，所述多个功能模块分为两组并配置为两列，所述各组的接口面之间同向相 邻排列，其中一组的所述接口面之间、和另一组的所述接口面之间同向配置，其中一组和另一组的所述接口面之间的一个所述接口区域配置于各列间 的一侧，而另 一个所述接口区域配置于各列间的反向侧，所述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模 块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的功能模块，所述监视电路的功能模块连接架空线和所述其它功能模 块。
6. 如权利要求5所述的车辆用控制装置，其特征在于，所述多个功能模块至少具备具有进行电连接和切断的开关电路的功能模 块；具有监视电压和电流的监视电路的所述功能模块；具有过电压保护电路的 所述功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的所述功能模 块，所述监视电路的功能模块连接所述架空线、所述开关电路的功能模块和所 述其它功能模块。
7. 如权利要求5或6所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述多个功能模块的其中一组和另一组的所述接口面之间的所述第一接口区域配置于各列间的一侧，而且，所述第二接口区域配置于各列间的反向侧。
8. 如权利要求1 4中的任一项所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述功能模块具有上下分为所述第一接口区域和所述第二接口区域的接口面，所述各个接口面各自的所述第一接口区域共同配置在下端部侧，所述第 二接口区域共同配置在上端部侧。
9. 如权利要求1 6中的任一项所述的车辆用控制装置，其特征在于， 一侧的所述接口面为所述功能模块的一个侧面。
10. 如权利要求1 6中的任一项所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述多个功能模块的所述第二接口区域中的电力线用端子用的螺栓的尺寸，与收纳所述功能模块的箱体上固定所述功能模块的螺栓的尺寸相同。
11. 如权利要求1 6中的任一项所述的车辆用控制装置，其特征在于， 至少具备一个具有下述接口面的功能模块，该接口面具有所述第一接口区域，而没有所述第二接口区域，所述功能模块的所述接口面的所述第一接口区 域配置于所述其它功能模块的所述接口面的配置所述第一接口区域的端部侧。
12. 如权利要求1 6中的任一项所述的车辆用控制装置，其特征在于， 至少具备一个具有下述接口面的功能模块，该接口面具有所述第二接口区域，而没有所述第一接口区域，所述功能模块的所述接口面的所述第二接口区域配置于所述其它功能模块的所述接口面的配置所述第二接口区域的端部侧。
13. —种车辆用控制装置，具备多个功能模块；以及 连接所述功能模块的信号线和电力线， 所述车辆用控制装置，其特征在于，所述功能模块具有共同连接所述信号线和所述电力线双方的一侧的接口面，所述各个接口面分为配置有连接所述信号线的信号线用端子的第一接口 区域、以及配置有连接所述电力线的电力线用端子的第二接口区域，所述多个功能模块的所述接口面之间同向相邻排列，所述第一接口区域共 同配置在一个端部侧，所述第二接口区域共同配置在另一个端部侧，所述多个功能模块至少具备具有监视电压和电流的监视电路的功能模 块；具有过电压保护电路的功能模块；具有从直流电压转换为交流电压的逆变 器的功能模块；以及中继连接架空线和所述功能模块的功能模块。
14. 一种车辆用控制装置，其特征在于，具有多个功能模块，这各个功能模块都具有框架，以使得能够以该功能模 块为单位进行安装、拆卸，所述多个功能模块分为具有监视电压和电流的监 视电路的功能模块；具有过电压保护电路的功能模块；以及具有从直流电压转 换为交流电压的逆变器的功能模块，所述监视电路的功能模块起到与所述的其 它功能模块连接的中继功能。
15. 如权利要求14所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述监视电路的功能模块起到连接架空线和所述其它功能模块的中继功能。
16. 如权利要求14所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述多个功能模块分为具有进行电连接和切断的开关电路的功能模块；具有监视电压和电流的监视电路的所述功能模块；具有过电压保护电路的所述 功能模块；以及具有从直流电压转换为交流电压的逆变器的所述功能模块，所 述监视电路的功能模块起到连接架空线、所述开关电路的功能模块和所述其它 功能模块的中继功能。
17. 如权利要求16所述的车辆用控制装置，其特征在于， 所述监视电路的功能模块连接所述架空线、所述开关电路的功能模块、所述过电压保护电路的功能模块、以及所述逆变器的功能模块。
全文摘要
本发明提供一种在车底下或车顶上等以箱形安装的、用于向车辆设备等提供电力的车辆用控制装置，它由多个功能模块(4)构成，所述功能模块(4)分别具有分成为配置有信号线用端子的第一接口区域(5)和配置有电力线用端子的第二接口区域(6)的一侧的接口面(22)，所述各个接口面(22)分别将所述第一接口区域(5)共同配置于一个端部侧，将所述第二接口区域(6)共同配置于另一端部侧，所述多个功能模块具备监视电路、过电压保护电路以及逆变器。
文档编号B60L1/04GK101448669SQ200780018808
公开日2009年6月3日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年5月25日
发明者上田清信, 冈山秀夫, 北中英俊, 杉浦诚, 池本稔, 糀芳信, 角田英俊, 足立泰久 申请人:三菱电机株式会社