專利名稱：混合電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由分別具有不同的電源電壓的高壓電路和低壓電路所構(gòu)成的混合電路。
背景技術(shù)：
作為由分別具有不同的電源電壓的高壓電路和低壓電路所構(gòu)成的混合電路，已經(jīng)提出了在JP-A-11-176479 (PTLl)和JP-A-2006-009687 (PTL2)中公開的混合電路。在每個(gè)專利文獻(xiàn)中，高壓電路與低壓電路安裝在不同的板上并設(shè)置成彼此層積，從而抑制板的設(shè)置區(qū)的增大。引用列表 專利文獻(xiàn)[PTL1]JP-A-I1-176479[PTL2]JP-A-2006-00968
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題作為使用如上所述的分別由高壓電路與低壓電路構(gòu)成的混合電路的領(lǐng)域的示例，存在電動(dòng)車輛(EV)和混合電動(dòng)車輛(HEV，使用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)兩者的車輛)。在這些車輛中的每種車輛中，關(guān)于于車輛內(nèi)的控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備，提供低壓電路，該低壓電路通過與將發(fā)動(dòng)機(jī)用作功率源的傳統(tǒng)車輛中所使用的相同的電壓(12伏的有效電壓)來操作。此外，關(guān)于作為功率源的電機(jī)(或電動(dòng)發(fā)電機(jī))及其外圍裝置，提供一種通過比低壓電路高的電壓(例如200伏的有效電壓)來操作的高壓電路。在用于電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛每一者的混合電路中，考慮到電路和板的設(shè)計(jì)，尤其重要的是提供一種用于防止由短路引起的異常放電的對策。這是因?yàn)榘惭b在車輛上的電池已由鉛酸電池轉(zhuǎn)變成了高壓的鋰離子電池。也就是說，與鉛酸電池比較起來，在鋰離子電池中，電池功能更有可能被異常放電損壞。此外，鋰離子電池及其布線在異常放電時(shí)的生熱量比鉛酸電池的大。在不同于車輛的領(lǐng)域中，關(guān)于由高壓電路和低壓電路構(gòu)成的混合電路，需要注意電路和板的設(shè)計(jì)，以便與僅低壓電路安裝在板上的情形比較起來更有效地防止短路。不管是不是使用在短路時(shí)在很大程度上被損壞的鋰離子電池作為功率源，這都是重要的。在這點(diǎn)上，上述專利文獻(xiàn)(PTL1和PTL2)中的每部專利文獻(xiàn)僅提出用于抑制板的設(shè)置區(qū)的設(shè)計(jì)，但沒有講授或提出關(guān)于上述短路的任何對策。此外，在這樣的由高壓電路和低壓電路構(gòu)成的混合電路中，高壓電路與和用于控制該高壓電路的操作的低壓電路分別安裝在不同的板上。因此，當(dāng)發(fā)生高壓電路的設(shè)計(jì)變化等時(shí),引起需要改變整個(gè)混合電路的問題。為了解決相關(guān)技術(shù)的以上問題作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種由高壓電路與低壓電路構(gòu)成的混合電路，其在通用特性方面極優(yōu)異，并且能抑制設(shè)置區(qū)的增大并防止短路。問題的解決方案為了實(shí) 現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合電路，包括高壓電路和低壓電路，所述高壓電路和所述低壓電路分別具有不同的電源電壓；板，在所述板上安裝用于連接在所述混合電路外的外部元件的接線端子；以及混合集成電路，其安裝在所述板上，其中低壓電路包括用于控制高壓電路的操作的控制單元；以及其中控制單元和高壓電路集成在混合集成電路中。優(yōu)選地，高壓電路設(shè)置在混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而低壓電路設(shè)置在混合集成電路的另一側(cè)上。優(yōu)選地，高壓電路包括在控制單元的控制下連接至高壓電源的正極的正極側(cè)部和在控制單元的控制下連接至高壓電源的負(fù)極的負(fù)極側(cè)部，并且正極側(cè)部設(shè)置在混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而負(fù)極側(cè)部設(shè)置在混合集成電路的另一側(cè)上。本發(fā)明的有利效果采用以上構(gòu)造，上面安裝高壓電路的混合集成電路設(shè)置在板上，在該板上安裝要連接至在混合電路外的外部元件的接線端子。因此，同混合電路的全部構(gòu)成元件安裝在板上的情形比較起來，用于設(shè)置混合電路的板所需的區(qū)域不會(huì)變大。此外，由于高壓電路安裝在混合集成電路上，所以能夠避免異物進(jìn)入高壓電路從而由于短路而使電路處于失效狀態(tài)的這種現(xiàn)象。此外，由于用于控制高壓電路的操作的控制單元和該高壓電路安裝在混合集成電路上(結(jié)合在混合集成電路中)，所以高壓電路與控制單元的每一者都可通過以另一混合集成電路替代所述混合集成電路而變成不同規(guī)格的另一個(gè)。因此，當(dāng)出現(xiàn)改變高壓電路的設(shè)計(jì)等的需求時(shí)，可通過僅更換混合集成電路來滿足這樣的需求，而無需改變整個(gè)混合電路。因此，能夠提供在通用特性方面極優(yōu)的高壓電路與低壓電路的混合電路。如上所述，能夠提供高壓電路與低壓電路的混合電路，其能抑制設(shè)置區(qū)的增大、防止短路的產(chǎn)生并且在通用特性方面極好。采用以上構(gòu)造，高壓電路設(shè)置在混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而控制單元設(shè)置在該混合集成電路的另一側(cè)上，能夠確保高壓電路與控制單元之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由高壓電路與控制單元之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。采用以上構(gòu)造，高壓電路的要在控制單元的控制下連接至高壓電源的正極端子的正極側(cè)部設(shè)置在混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而高壓電路的要在控制單元的控制下連接至高壓電源的負(fù)極端子的負(fù)極側(cè)部設(shè)置在該混合集成電路的另一側(cè)上。因此，能夠確保正極側(cè)部與負(fù)極側(cè)部之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由正極側(cè)部與負(fù)極側(cè)部之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路的局部分解平面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合IC(集成電路)的平面圖和側(cè)視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路的平面圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合IC的電路布置的示意圖。附圖標(biāo)記列表I混合電路3板5混合 IC5a混合IC安裝區(qū)6a高壓電路安裝區(qū)6b低壓電路安裝區(qū)21高壓連接器26電壓測量電路26a正極側(cè)部26b負(fù)極側(cè)部27半導(dǎo)體開關(guān)31低壓連接器32電源33接口34微型計(jì)算機(jī)35邏輯 IC36控制單元
具體實(shí)施例方式以下，將參考

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。首先，將參考圖I和2說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路的安裝結(jié)構(gòu)。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路的局部分解平面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合IC的平面圖和側(cè)視圖。如圖I所示，混合電路I設(shè)置在用于測量由多個(gè)電池構(gòu)成的鋰離子電池B (對用于外部元件)的輸出電壓的電壓測量裝置處?；旌想娐钒ò?和混合IC(集成電路)5。用于將高壓電路連接至鋰離子電池B的各電池的高壓連接器21 (對應(yīng)于接線端子)安裝在板3上。此外，在板3上安裝用于與例如安裝在車輛(未示出)上的ECU(電子控制單元)相連接的低壓連接器31 (對應(yīng)于接線端子)、用于將電功率供應(yīng)至低壓連接器31的電源32以及連接至低壓連接器31的接口 33和微型計(jì)算機(jī)34。此外，板3具有混合IC安裝區(qū)5a，在該混合IC安裝區(qū)5a上以層積方式安裝混合IC5?；旌螴C5具有用于分別安裝高壓電路的部分和低壓電路的部分的高壓電路安裝區(qū)6a和低壓電路安裝區(qū)6b。如圖2所示，高壓電路安裝區(qū)6a和低壓電路安裝區(qū)6b分別設(shè)置在混合IC5的相對兩側(cè)中的一側(cè)和另一側(cè)上。用于測量鋰離子電池B的輸出電壓的電壓測量電路(對應(yīng)于高壓電路)26安裝在高壓電路安裝區(qū)6a上。此外，關(guān)于低壓電路的構(gòu)成元件，用于控制高壓電路的操作的控制單元36安裝在高壓電路安裝區(qū)6a上?？刂茊卧?6包括微型計(jì)算機(jī)34 ;邏輯IC 35，其用于根據(jù)從微型計(jì)算機(jī)34輸出的控制信號來轉(zhuǎn)換設(shè)置在電壓測量電路26處的開關(guān)SI至S4的接通/斷開狀態(tài)；以及模擬開關(guān)(以下稱作A-SW) 37，其用于轉(zhuǎn)換輸入電壓的接通/斷開狀態(tài)，以便防止預(yù)定值或預(yù) 定值以上的電壓被施加到微型計(jì)算機(jī)34。以這種方式，上面安裝電壓測量電路26和控制單元36的混合IC5以層積方式設(shè)置在板3上，在該板3上安裝有高壓連接器21、低壓連接器31、電源32和接口 33。因此，同混合電路I的全部構(gòu)成元件安裝在板3上的情形比較起來，用于設(shè)置混合電路I的板3所需的區(qū)域不會(huì)變得較大。此外，由于電壓測量電路26安裝在混合IC 5上，所以能夠避免異物進(jìn)入電壓測量電路26從而由于短路而使電路處于失效狀態(tài)的這種現(xiàn)象。此外，由于電壓測量電路26和控制單元26安裝在混合IC 5上，并且混合IC 5本身構(gòu)成單一部分，所以混合IC 5可作為單一部件出售。此外，通過以另一混合IC或板替代所述混合IC 5或板3，混合電路I可以變成不同規(guī)格的另一混合電路。因此，當(dāng)出現(xiàn)改變混合電路I的設(shè)計(jì)等的需求時(shí)，可在不改變混合電路I的全部的情況下通過僅更換混合IC 5或板3來滿足這樣的需求。因此，能夠提供在通用特性方面極優(yōu)的高壓電路與低壓電路的混合電路I?；旌螴C 5通過模制形成，能改善耐受噪聲的特性(noise withstandingproperties)。此外，由于電壓測量電路26設(shè)置在混合IC 5的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而控制單元36設(shè)置在該混合IC 5的另一側(cè)上，所以能夠確保作為高壓電路的構(gòu)成元件的電壓測量電路26與作為低壓電路的構(gòu)成元件的一部分的控制單元36之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由電壓測量電路26與控制單元36之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。接下來，將參考圖3和4說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合IC的安裝結(jié)構(gòu)。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路的平面圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合IC的電路布置的示意圖。如圖3所示，電壓測量電路26包括雙極性快速電容器Cl、用于將快速電容器Cl的雙極性電極中的每一個(gè)選擇性地連接至鋰離子電池B的正極或負(fù)極的開關(guān)SI、S2，以及用于將快速電容器Cl的雙極性電極中的每一個(gè)選擇性地連接至微型計(jì)算機(jī)34和接地電壓部的開關(guān)S3、S4。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)中的每一個(gè)均為根據(jù)光信號轉(zhuǎn)換接通/斷開狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)例如由固態(tài)MOSFET (photo M0SFET)構(gòu)成。在圖3所示的電壓測量電路26中，在測量鋰離子電池B的電壓時(shí)，首先在微型計(jì)算機(jī)34的控制下接通開關(guān)SI和S2每一者并斷開開關(guān)S3和S4每一者，由此形成充電電路，該充電電路從鋰離子電池B的正極開始，并經(jīng)由開關(guān)SI、電阻器R1、快速電容器Cl的一端、快速電容器Cl的另一端、電阻器R2和開關(guān)S2達(dá)到鋰離子電池B的負(fù)極。在該充電電路中，用根據(jù)鋰離子電池B的電壓的電荷量給快速電容器Cl充電。根據(jù)該充電，快速電容器Cl的一端與另一端分別構(gòu)成正極與負(fù)極。隨后，在微型計(jì)算機(jī)34的控制下斷開開關(guān)SI和S2每一者并接通開關(guān)S3和S4每一者，由此快速電容器Cl并聯(lián)地連接至電阻器R5、電阻器R3和電阻器R4的串聯(lián)電路。于是，關(guān)于快速電容器Cl被電阻器R5、R3、R4分壓的分壓電壓(divided voltages)，與在電阻器R3兩端處的電壓之間的差對應(yīng)的電壓被輸入到微型計(jì)算機(jī)34，從而被測量。微型計(jì)算機(jī)34基于測量值和電阻器R5、R3、R4的電壓分壓比率來計(jì)算快速電容器Cl的充電電壓，從而測量鋰離子電池B的電壓。這樣，電壓測量電路26具有在微型計(jì)算機(jī)34的控制下連接至鋰離子電池B的負(fù)極的負(fù)極側(cè)部26a(開關(guān)SI、電阻器RI和快速電容器Cl的一端)和在微型計(jì)算機(jī)34的控制下連接至鋰離子電池B的負(fù)極的負(fù)極側(cè)部26b (快速電容器Cl的另一端、電阻器R2和開關(guān) S2)。于是,如圖4所不，由于電壓測量電路26的正極側(cè)部26a設(shè)置在混合IC 5的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而電壓測量電路26的負(fù)極側(cè)部26b設(shè)置在混合IC 5的另一側(cè)上,所以能夠確保正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。此外，如圖4所示，半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)設(shè)置在電壓測量電路26與控制單元36之間。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)的接通/斷開狀態(tài)根據(jù)光信號而轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)具有彼此電絕緣的部分。由于這樣的絕緣部分布置在電壓測量電路26與控制單元 36之間，所以中斷了該電壓測量電路26與該控制單元36之間的放電路徑。因此，能可靠地確保該電壓測量電路26與該控制單元36之間的絕緣狀態(tài)。此外，半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)還設(shè)置在正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)的接通/斷開狀態(tài)根據(jù)光信號而轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)具有彼此電絕緣的部分。由于這樣的絕緣部分布置在正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間，所以中斷了該正極側(cè)部26a與該負(fù)極側(cè)部26b之間的放電路徑。因此，能可靠地確保電壓測量電路26的該正極側(cè)部26a與該負(fù)極側(cè)部26b之間的絕緣狀態(tài)。這樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路I以如下方式構(gòu)成上面安裝作為高壓電路的構(gòu)成元件的電壓測量電路26和作為低壓電路的構(gòu)成元件的控制單元36的所述混合IC5以層積方式設(shè)置在板3上。高壓連接器21、低壓連接器31、電源32和接口 33安裝在板3上。因此，同混合電路I的全部構(gòu)成元件安裝在板3上的情形比較起來，用于設(shè)置混合電路I的板3所需的區(qū)域不會(huì)變大。此外，由于電壓測量電路26設(shè)置在混合IC 5上，所以能夠避免異物進(jìn)入電路中從而由于短路而使電壓測量電路處于失效狀態(tài)的這種現(xiàn)象。此外，由于用于控制電壓測量電路26的操作的控制單元36和該電壓測量電路26安裝在混合IC 5上，所以混合電路I可通過以另一混合IC或板替代所述混合IC 5或板3而變成另一混合電路。因此，當(dāng)出現(xiàn)改變混合電路I的設(shè)計(jì)等的需求時(shí)，可通過在不改變混合電路I的全部的情況下僅更換混合IC 5或板3來滿足這樣的需求。因此，能夠提供在通用特性方面極優(yōu)的高壓電路與低壓電路的混合電路I。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的混合電路1，能夠提供高壓電路與低壓電路的混合電路1，其能抑制設(shè)置區(qū)的增大、防止短路的產(chǎn)生并且在通用特性方面極優(yōu)。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路I以如下方式構(gòu)成電壓測量電路26設(shè)置在混合IC 5的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而控制單元36設(shè)置在該混合IC5的另一側(cè)上，所以能夠確保該電壓測量電路26與該控制單元36之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由該電壓測量電路26與該控制單元36之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路I中，半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)設(shè)置在電壓測量電路26與控制單元36之間。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)的接通/斷開狀態(tài)根據(jù)光信號而轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)具有彼此電絕緣的部分。由于這樣的絕緣部分布置在該電壓測量電路26與該控制單元36之間，所以中斷了該電壓測量電路與該控制單元36之間的放電路徑。因此，能可靠地確保電壓測量電路26與控制單元36之間的絕緣狀態(tài)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路I中，電壓測量電路26的要在微型計(jì)算機(jī)34的控制下連接至鋰離子電池B的正極端子的正極側(cè)部26a設(shè)置在混合IC 5的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而電壓測量電路26的要在微型計(jì)算機(jī)34的控制下連接至鋰離子電池B的負(fù)極端子的負(fù)極側(cè)部26b設(shè)置在該混合IC 5的另一側(cè)上。因此，能夠確保正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間足夠的絕緣距離。因此，能夠避免由正極側(cè)部26a與負(fù)極側(cè)部26b之間的電壓差引起的短路的產(chǎn)生。此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合電路I中，根據(jù)光信號轉(zhuǎn)換接通/斷開狀態(tài)的所述半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至S4)設(shè)置在部分26a與負(fù)極側(cè)部26b之間。半導(dǎo)體開關(guān)27 (SI至 S4)具有彼此電絕緣的部分。由于這樣的絕緣部分存在于所述部分26a與所述負(fù)極側(cè)部26b之間，所以中斷了該部分26a與該負(fù)極側(cè)部26b之間的放電路徑。因此，能夠提供一種混合電路，其在安全方面極好，并且在該混合電路中，確保電壓測量電路26的該部分26a與該負(fù)極側(cè)部26b之間的絕緣。盡管已基于附圖所示的實(shí)施例說明了根據(jù)本發(fā)明的混合電路，但本發(fā)明不局限于此，并且相應(yīng)的部分的構(gòu)造分別可用具有類似功能的任意構(gòu)造替代。例如，盡管以上已關(guān)于用于測量鋰離子電池B的相應(yīng)電池的電壓的混合電路I說明了實(shí)施例，但本發(fā)明可應(yīng)用于如用于將混合電路安裝在板上的構(gòu)造的廣泛領(lǐng)域，其中該混合電路由利用高的電源電壓的高壓電路和利用低的電源電壓的低壓電路構(gòu)成。本發(fā)明基于2009年12月22日提交的日本專利申請，該日本專利申請的內(nèi)容在此以參考的方式并入。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明在用于將利用不同的電源電壓的高壓電路與低壓電路的混合電路安裝在板上的情況下非常有用。
權(quán)利要求
1.一種混合電路,包括 高壓電路和低壓電路，所述高壓電路和所述低壓電路分別具有不同的電源電壓； 板，在所述板上安裝用于連接在所述混合電路外的外部元件的接線端子；以及 混合集成電路，該混合集成電路安裝在所述板上， 其中，所述低壓電路包括用于控制所述高壓電路的操作的控制單元；以及 其中，所述控制單元和所述高壓電路集成在所述混合集成電路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合電路，其中，所述高壓電路設(shè)置在所述混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而所述低壓電路設(shè)置在所述混合集成電路的相對兩側(cè)中的另一側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合電路，其中，所述高壓電路包括 正極側(cè)部，該正極側(cè)部在所述控制單元的控制下連接至高壓電源的正極；以及負(fù)極側(cè)部，該負(fù)極側(cè)部在所述控制單元的控制下連接至所述高壓電源的負(fù)極；并且其中，所述正極側(cè)部設(shè)置在所述混合集成電路的相對兩側(cè)中的一側(cè)上，而所述負(fù)極側(cè)部設(shè)置在所述混合集成電路的相對兩側(cè)中的另一側(cè)上。
全文摘要
一種混合電路包括分別具有不同的電源電壓的高壓電路和低壓電路、將用于連接在混合電路外的外部元件的接線端子安裝在上面的板，以及安裝在板上的混合集成電路。低壓電路包括用于控制高壓電路的操作的控制單元。控制單元與高壓電路集成在混合集成電路中。
文檔編號H01L25/16GK102668076SQ20108004060
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者山本晉, 河村佳浩 申請人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社