JP5912430B2

JP5912430B2 - 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット

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Publication number: JP5912430B2
Application number: JP2011246672A
Authority: JP
Inventors: 一樹原田; 大二堀田; 英司和田; 修前島
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: JP2013106376A

Description

本発明は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット等に関する。

自動車等の車両は、電動パワーステアリング装置を備えることができ、電動パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルへの運転者による操作によって生じるステアリング系での操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる。補助トルクの発生により、電動パワーステアリング装置は、運転者の負担を軽減することができる。補助トルクを与える補助トルク機構は、ステアリング系の操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、この検出信号に基づき電子制御ユニットで駆動信号を発生し、この駆動信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータで発生し、補助トルクを減速機構を介してステアリング系に伝達する。

例えば特許文献１は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの構造を開示する。特許文献１の図３のモータ制御装置２００（電子制御ユニット）は、モータ１００の側部に、モータ１００と一体に形成されている。

特開２０１０−６３２４２号公報

一般に、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットは、小型であることが望ましい。しかしながら、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを設計することは、当業者にとって困難である。

本発明の１つの目的は、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

本発明に従う第１の態様は、電動モータと一体に形成される電動パワーステアリング用の電子制御ユニットであって、
前記電動モータに駆動信号を供給するスイッチング回路を有する第１の基板と、
前記駆動信号の元となる電源電圧を平滑する電解コンデンサを有する第２の基板と、
前記スイッチング回路を制御する制御回路を有する第３の基板と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記第３の基板を格納するユニットカバーと、
を備え、
前記ユニットカバーの開口部は、前記電動モータを格納するモータカバーによって閉じられ、
前記第１の基板、前記第２の基板、前記第３の基板及び前記モータカバーは、前記電動モータのモータ軸の方向に、前記モータカバー、前記第３の基板、前記第２の基板及び前記第１の基板の順で配置されることを特徴とする電動パワーステアリング用の電子制御ユニットに関係する。

ユニットカバーの開口部は、電動モータを格納するモータカバーによって閉じられているので、電子制御ユニットは、独立した部品である蓋（例えば特許文献１の図１の金属筐体２４０）を備える必要がない。電子制御ユニットを構成する部品の数を減少することにより、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。

さらに、第１の基板、第２の基板、第３の基板及びモータカバーは、電動モータのモータ軸の方向に、モータカバー、第３の基板、第２の基板及び第１の基板の順で配置される。これにより、電子制御ユニットは、電動モータの上部又は下部に、電動モータと一体に形成することができる。スイッチング回路を電解コンデンサに対して上方又は下方に配置することができ、電子制御ユニットの出っ張りを抑制し、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。従って、電子制御ユニット及び電動モータを電動パワーステアリング装置に組み込む際、配置又は設計の自由度が高い。

なお、特許文献１の図２において、モータ制御装置２００（電子制御ユニット）は、モータ１００の側部に、モータ１００と一体に形成され、モータ制御装置２００自身が全体として出っ張りを形成する。従って、モータ制御装置２００及びモータ１００を電動パワーステアリング装置に組み込む際、配置又は設計の自由度が制限されてしまう。さらに、特許文献１の図１、図５及び図１１において、ＤＣモジュール２３０又は電解コンデンサＣ２，Ｃ３は、パワーモジュール２１０に対して左又は右に配置され、ＤＣモジュール２３０又は電解コンデンサＣ２，Ｃ３は、モータ制御装置２００の出っ張り又は大型化を招いてしまう。

第１の態様において、前記第３の基板は、前記電動モータの回転角を検出する磁気センサを有してもよい。

磁気センサを電動モータに近づけることができ、言い換えれば、磁気センサは、第１の基板及び第２の基板を介さないで、電動モータと対向することが可能となり、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。

仮に、磁気センサが第１の基板及び第２の基板を介して電動モータと対向する場合、電動モータの回転角を検出するために、第１の基板及び第２の基板に孔を形成する必要がある。この孔により、第１の基板及び第２の基板の面積は大きくなり、電子制御ユニットの小型化を抑制してしまう。

第１の態様において、前記スイッチング回路は、複数のスイッチングトランジスタを有してもよく、
前記制御回路から前記複数のスイッチングトランジスタに送られる複数の制御信号を運ぶ複数の信号線は、１つの列に並んで前記第１の基板に接続されてもよく、
前記複数のスイッチングトランジスタは、前記１つの列によって振り分けられて配置されてもよい。

複数のスイッチングトランジスタと１つの列（複数の信号線）との距離を短くすることができ、第１の基板の面積を小さくすることができる。従って、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。

なお、特許文献１の図１のリードフレームＳＬＦは、パワーモジュール２１０の基板の辺部に接続され、特許文献１の図９に示されるように、スイッチング素子ＳＳＷとリードフレームＳＬＦとを接続するパワーモジュール２１０の基板上の配線パターンの経路又は面積が大きく、パワーモジュール２１０全体も大きくなってしまう。

第１の態様において、前記複数の信号線は、前記電解コンデンサを迂回して前記第２の基板を貫通し、１つの列に並んで前記第３の基板の辺部に接続されてもよい。

第１の基板と第３の基板との間の空間を有効に利用して複数の信号線を配置することにより、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。

第１の態様において、前記第１の基板及び前記第２の基板は、雄ネジ部及び雌ネジ部で共締めされてもよく、
前記雌ネジ部は、前記ユニットカバーに設けられてもよく、
前記雄ネジ部は、前記第１の基板と前記第２の基板とを位置決めする管を貫通して前記雌ネジ部と連結してもよい。

雄ネジ部及びユニットカバーは、第１の基板及び第２の基板を挟み込むことができ、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。仮に、第１の基板及び第２の基板だけを独立して固定し、さらに、第１の基板及びユニットカバーだけを独立して固定すると、雄ネジ部及び雌ネジ部を構成する部品の数が増加してしまう。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

電動パワーステアリング装置の概略構成例を示す。本発明に従う電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの外観例を示す。図２のユニットカバーを含む電子制御ユニットの分解斜視図の１例を示す。図３のスイッチング回路と電解コンデンサとの接続関係を表す回路構成図の１例を示す。図３の第３の基板の機能ブロック図の１例を示す。図６（Ａ）は、図３の第１の基板の平面図を示し、図６（Ｂ）は、中継部材が取り付けられた第１の基板の平面図を示し、図６（Ｃ）は、図３の中継部材の平面図を示し、図６（Ｄ）は、図３の骨格を省略した中継部材の平面図を示す。図７（Ａ）は、図３の第１の基板、複数の信号線、電解コンデンサ及び第３の基板の配置説明図を示し、図７（Ｂ）は、図３の第２の基板のバスバー、電解コンデンサ及びコイルの配置説明図を示し、図７（Ｃ）は、図３の第１の基板、中継部材、管２９２、第２の基板及び雄ネジの配置説明図を示す。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１は、電動パワーステアリング装置１０の概略構成例を示す。図１の例において、電動パワーステアリング装置１０は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット（制御部とも言う。）４２を備える。具体的には、電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル（例えばステアリングホイール）２１から車両の操舵車輪（例えば前輪）２９，２９に至るステアリング系２０に補助トルク（付加トルクとも言う。）を与える補助トルク機構４０を備えている。

図１の例において、ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１にステアリングシャフト２２（ステアリングコラムとも言う。）及び自在軸継手２３，２３を介して回転軸２４（ピニオン軸、入力軸とも言う。）を連結し、回転軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のボールジョイント５２，５２、タイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵車輪２９，２９を連結したものである。ラックアンドピニオン機構２５は、回転軸２４に有したピニオン３１と、ラック軸２６に有したラック３２とを備える。

ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングハンドル２１を操舵することで、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５を介して、操舵車輪２９，２９を操舵することができる。

図１の例において、補助トルク機構４０は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操舵トルクセンサ４１で検出し、この検出信号（トルク信号とも言う。）に基づき電子制御ユニット４２で駆動信号を発生し、この駆動信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（付加トルク）を電動モータ４３で発生し、補助トルクを減速機構４４（例えばウォームギヤ機構）を介して回転軸２４に伝達し、さらに、補助トルクを回転軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達するようにした機構である。

補助トルクがステアリング系２０に与えられる箇所によって、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に分類することができる。図１の電動パワーステアリング装置１０は、ピニオンアシスト型を示しているが、電動パワーステアリング装置１０は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に適用してもよい。

電動モータ４３は、例えばブラシレスモータであり、ブラシレスモータにおけるロータの回転角又は電動モータ４３の回転角（回転信号とも言う。）は、電子制御ユニット４２によって検出される。ロータは、例えば永久磁石で構成され、電子制御ユニット４２は、永久磁石（Ｎ極及びＳ極）の動きを磁気センサで検出することができる。

電子制御ユニット４２は、例えば、電源回路、モータ電流（実電流）を検出する電流センサ、マイクロプロセッサ、ＦＥＴブリッジ回路、磁気センサ等によって構成される。電子制御ユニット４２は、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も入力することができる。外部機器６０は、例えば車速センサであるが、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワークで通信可能な他の電子制御ユニットでもよい。マイクロプロセッサは、トルク信号、車速信号等に基づいて、電動モータ４３をベクトル制御することができる。マイクロプロセッサによって制御されるＦＥＴブリッジ回路は、例えば、電動モータ４３（ブラシレスモータ）に駆動電流（３相交流電流）を通電するスイッチング回路１１１，ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ３，ＦＥＴ４，ＦＥＴ５，ＦＥＴ６（図４参照）によって構成される。磁気センサは、例えばホールＩＣ３１０（図３参照）によって構成される。

このような電子制御ユニット４２は、少なくとも操舵トルク（トルク信号）に基づいて目標電流を設定し、好ましくは、車速センサによって検出された車速（車速信号）及び磁気センサによって検出されたロータの回転角（回転信号）も考慮して、目標電流を設定する。電子制御ユニット４２は、電流センサによって検出されたモータ電流（実電流）が目標電流に一致するように、電動モータ４３の駆動電流（駆動信号）を制御することができる。

電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルク（付加トルク）を加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を操舵することができる。

図２は、本発明に従う電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの外観例を示す。図２の例において、ユニットカバー４２０は、図１の電子制御ユニット４２のカバーであり、モータカバー４３０は、図１の電動モータ４３のカバーである。電動モータ４３のモータ軸４５０の方向にユニットカバー４２０が配置されるように、電子制御ユニット４２は、電動モータ４３０と一体に形成される。図２の例において、方向ＤＲ１が電動モータ４３の上を指す場合、電子制御ユニット４２は、電動モータ４３の上部に電動モータ４３と一体に形成することができる。なお、外部コネクタ４４０は、モータ軸４５０の方向（方向ＤＲ１）に突き出し、操舵トルクセンサ４１等と電子制御ユニット４２とを接続する少なくとも１つの端子４６０（図３参照）を有している。

図３は、図２のユニットカバー４２０を含む電子制御ユニット４２の分解斜視図の１例を示す。図３の例において、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット４２は、第１の基板１００、第２の基板２００、第３の基板３００及びユニットカバー４２０を備える。第１の基板１００は、電動モータ４３に駆動信号を供給するスイッチング回路１１０を有する。第２の基板２００は、駆動信号の元となる電源電圧を平滑する少なくとも１つの電解コンデンサ２１０を有する。第３の基板３００は、スイッチング回路１１０を制御する制御回路（図５参照）を有する。ユニットカバー４２０は、第１の基板１００、第２の基板２００及び第３の基板３００を格納することができる。ユニットカバー４２０の開口部４２５は、モータカバー４３０によって閉じられている（図２参照）。なお、開口部４２５は、ユニットカバー４２０の頂部の開口であり、開口部４２６は、ユニットカバー４２０の側部の開口であり、開口部４２６は、板状の蓋４２８及び雄ネジ４２９によって閉じられている（図２参照）。

ユニットカバー４２０の開口部４２５は、モータカバー４３０によって閉じられているので、電子制御ユニット４２は、独立した部品である蓋（例えば特許文献１の図１の金属筐体２４０）を備える必要がない。電子制御ユニット４２を構成する部品の数を減少することにより、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット４２を提供することができる。なお、ユニットカバー４２０の開口部４２６は、例えば特許文献１の図１のカバー２５０Ｍに対応する。

電子制御ユニット４２を示す図３及びモータカバー４３０を示す図２を参照すれば、第１の基板１００、第２の基板２００、第３の基板３００及びモータカバー４３０は、電動モータ４３のモータ軸４５０の方向（方向ＤＲ１）に、モータカバー４３０、第３の基板３００、第２の基板２００及び第１の基板１００の順で配置される。方向ＤＲ１が上方を指す場合、スイッチング回路１１０を少なくとも１つの電解コンデンサ２１０に対して上方に配置することができ、電子制御ユニット４２の出っ張りを抑制し、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。従って、電子制御ユニット４２及び電動モータ４３を電動パワーステアリング装置１０又は減速機構４４に組み込む際、配置又は設計の自由度が高い。

なお、図３の例において、外部コネクタ４４０は、少なくとも１つの雄ネジ４９０を介してユニットカバー４２０に固定することができる。また、中継部材１５０は、スイッチング回路１１０を制御する複数の制御信号を運ぶ複数の信号線１６０を有し、中継部材１５０が第１の基板１００に取り付けられた状態で、複数の信号線１６０は、第１の基板１００の接続領域１６２に例えば半田で接続されて固定することができる。管２９２は、第１の基板１００と第２の基板２００とを位置決めし、第１の基板１００及び第２の基板２００は、少なくとも１つの雄ネジ２９０及び少なくとも１つの雌ネジ２９１を介してユニットカバー４２０に固定することができる。少なくとも１つの雄ネジ２９０は、少なくとも１つの孔２９４、少なくとも１つの管２９２及び少なくとも１つの孔２９３を貫通して、少なくとも１つの雌ネジ２９１と連結することができる。

複数の信号線１６０は、第２の基板２００を貫通して、接続領域１６１の複数の孔も貫通することができる。少なくとも１つの端子４６０は、第２の基板２００を貫通して、接続領域４６１の少なくとも１つの孔も貫通することができる。第３の基板３００は、少なくとも１つの雄ネジ３９０及び少なくとも１つの雌ネジ３９１を介してユニットカバー４２０に固定することができ、複数の信号線１６０及び少なくとも１つの端子４６０は、第３の基板３００に例えば半田で固定することができる。

第３の基板３００は、磁気センサとして例えばホール素子を利用するホールＩＣ３１０を有し、ホールＩＣ３１０を電動モータ４３に近づけることができる。言い換えれば、ホールＩＣ３１０は、第１の基板１００及び第２の基板２００を介さないで、モータカバー４３０又は電動モータ４３と対向することが可能となり、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。

仮に、ホールＩＣ３１０が第１の基板１００及び第２の基板２００を介してモータカバー４３０又は電動モータ４３と対向する場合、電動モータ４３の回転角を検出するために、第１の基板１００及び第２の基板１００にホールＩＣ３１０に対応する孔を形成する必要がある。この孔により、第１の基板１００及び第２の基板２００の面積は大きくなり、電子制御ユニット４２の小型化を抑制してしまう。

図４は、図３のスイッチング回路１１１と少なくとも１つの電解コンデンサ２１０との接続関係を表す回路構成図の１例を示す。図４の例において、Ｂ＋は、例えば車両に設けられるバッテリ又は直流電源の正極の電位を示し、Ｂ−は、そのバッテリの負極の電位を示し、負極の電位Ｂ−は、車両の車体に接地することができる。なお、正極の電位Ｂ＋は、外部コネクタ４４０のバスバーの電位Ｂ＋及び第２の基板２００のバスバーの電位Ｂ＋と同一であり、負極の電位Ｂ−は、外部コネクタ４４０のバスバーの電位Ｂ−及び第２の基板２００のバスバーの電位Ｂ−と同一である。外部コネクタ４４０は、バッテリからの電力を電子制御ユニット４２に供給することができ、外部コネクタ４４０のバスバーと第２の基板２００のバスバーとは例えば溶接で固定することができる。

図４の例において、スイッチング回路１１１は、６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６から構成される３相ＦＥＴブリッジ回路ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６であり、正極の電位Ｂ＋及び負極の電位Ｂ−に対して、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０と並列に接続されている。スイッチング回路１１１は、ＦＥＴ以外の複数のスイッチングトランジスタ（例えばＩＧＢＴ）で構成してもよい。なお、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、例えば４つの電解コンデンサから構成される（図３参照）。

ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＵ巻線を流れるＵ相電流を生成することができる。Ｕ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ１をＦＥＴ２と負極の電位Ｂ−との間に設けることができ、Ｕ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ７をＦＥＴ１とＦＥＴ２との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｕとの間に設けることができる。

ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＶ巻線を流れるＶ相電流を生成することができる。Ｖ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ２をＦＥＴ４と負極の電位Ｂ−との間に設けることができ、Ｖ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ８をＦＥＴ３とＦＥＴ４との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｖとの間に設けることができる。

ＦＥＴ５及びＦＥＴ６は、正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＷ巻線を流れるＷ相電流を生成することができる。Ｗ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ３をＦＥＴ６と負極の電位Ｂ−との間に設けることができ、Ｗ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ９をＦＥＴ５とＦＥＴ６との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｗとの間に設けることができる。

図４の例において、スイッチング回路１１０は、駆動信号としてＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を電動モータ４３に供給することができ、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、駆動信号の元となる電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）を平滑することができる。ＦＥＴ１、ＦＥＴ３及びＦＥＴ５は、バッテリからの電力を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ１０及びＦＥＴ１１、並びにノイズフィルタとして例えばコイル２２０を介して、正極の電位Ｂ＋に接続されている。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１の各々は、複数の信号線１６０のうちの対応する１つの信号線と接続される図示せぬゲートを有し、オン又はオフされる。

なお、複数の信号線１６０のうちの対応する例えば３つの信号線は、ＦＥＴ２とシャント抵抗Ｒ１との接続ノード、ＦＥＴ４とシャント抵抗Ｒ２との接続ノード及びＦＥＴ６とシャント抵抗Ｒ３との接続ノードに接続され、これらの接続ノードの電位からＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を求めることができる。

図４のＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３は、図３の第１の基板１００に設けられ、図４の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗは、図３の中継部材１５０の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに対応し、図４の少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、図３の第２の基板２００に設けられる。第１の基板１００は、例えば金属基板で構成され、ユニットカバー４２０は、例えば金属で構成され、第１の基板１００とユニットカバー４２０との間に例えばグリスを介在させ、第１の基板１００（パワー基板）の放熱性を高めることができる。また、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１で半導体リレーを採用したことで、第１の基板１００の全体の高さを低くし、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。

図５は、図３の第３の基板３００の機能ブロック図の１例を示す。図５の例において、制御回路は、マイクロプロセッサ及び駆動回路で構成され、第３の基板３００は、ホールＩＣ３１０だけでなく、制御回路、入力回路及び電源回路も有することができる。なお、図３において、制御回路、入力回路及び電源回路は、図示されず、省略されている。

制御回路は、少なくともスイッチング回路１１０（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）を制御し、マイクロプロセッサは、目標電流を設定することができる。目標電流は、入力回路を介して取り込まれるトルク信号及びモータ電流（実電流）、並びにホールＩＣ３１０を介して取り込まれる回転信号等によって設定される。駆動回路は、目標電流に基づいて、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６に対応する６つの制御信号（ゲート信号）を生成する。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６は、６つの制御信号（ゲート信号）によってオン又はオフされ、これにより、電動モータ４３に駆動信号（駆動電流）が供給される。

制御回路は、半導体リレー（ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１）を制御することもできる。この場合、マイクロプロセッサは、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１の各々のオン又はオフを決定し、駆動回路は、これらの決定に基づいて、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１に対応する５つの制御信号（ゲート信号）を生成することができる。

図３の複数の信号線１６０は、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１に対応するゲート信号を運ぶだけでなく、シャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３の電位を示す信号も運び、さらに、正極及び負極の電位Ｂ＋，Ｂ−を示す信号も運ぶことができる。図５の電源回路は、複数の信号線１６０のうちの対応する２つの信号線と接続され、ホールＩＣ３１０、入力回路、マイクロプロセッサ及び駆動回路の電源を生成することができる。言い換えれば、電源回路はバッテリの電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）をロジックの電源電圧（電位Ｖと電位ＧＮＤとの差）に変換することができる。

図６（Ａ）は、図３の第１の基板１００の平面図を示し、図６（Ｂ）は、中継部材１５０が取り付けられた第１の基板１００の平面図を示し、図６（Ｃ）は、図３の中継部材１５０の平面図を示し、図６（Ｄ）は、図３の骨格を省略した中継部材１５０の平面図を示す。

図６（Ａ）の例において、スイッチング回路１１１を構成する６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６は、接続領域１６２によって振り分けられて配置されている。具体的には、正極の電位Ｂ＋側のＦＥＴ１，ＦＥＴ３，ＦＥＴ５（ＨｉＳｉｄｅＦＥＴ）がＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を遮断可能な半導体リレーを構成する３つのＦＥＴ７，ＦＥＴ８，ＦＥＴ９側に配置される一方、負極の電位Ｂ−側のＦＥＴ２，ＦＥＴ４，ＦＥＴ６（ＬｏｗＳｉｄｅＦＥＴ）がシャント抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３側に配置される。

図６（Ｂ）の例において、複数の信号線１６０は、接続領域１６２で１つの列に並んで第１の基板１００に接続される。ＦＥＴ１，ＦＥＴ３，ＦＥＴ５とＦＥＴ７，ＦＥＴ８，ＦＥＴ９との中間に１つの列（複数の信号線１６０）が配置されることで、６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６と１つの列（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６に対応する６つの制御信号（ゲート信号）を運ぶ６つの信号線１６０）との距離を短くすることができ、第１の基板１００の面積を小さくすることができる。従って、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。

図６（Ｃ）の例において、中継部材１５０の骨格は、複数の信号線１６０、電動モータ４３への出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ、第１の基板１００と第２の基板２００とを接続する接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、及び管２９２，２９２，２９２，２９２を例えば樹脂でモールドして形成されている。なお、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗは、それぞれ、ＦＥＴ７，ＦＥＴ８，ＦＥＴ９と接続されている（図４参照）。また、中継部材１５０の接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、第１の基板１００上の正極の電位Ｂ＋のラインに接続され、中継部材１５０の接続端子Ｌ１，Ｌ２は、第１の基板１００上の負極の電位Ｂ−のラインに接続される（図４参照）。図６（Ｄ）の例において、中継部材１５０の骨格（樹脂）は、省略されている。

図７（Ａ）は、図３の第１の基板１００、複数の信号線１６０、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０及び第３の基板３００の配置説明図を示し、図７（Ｂ）は、図３の第２の基板２００の４つのバスバー、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０及びコイル２２０の配置説明図を示し、図７（Ｃ）は、図３の第１の基板１００、中継部材１５０、少なくとも１つの管２９２、第２の基板２００及び少なくとも１つの雄ネジ２９０の配置説明図を示す。

図７（Ａ）の例において、複数の信号線１６０は、実空間において、４つの電解コンデンサ２１０を迂回している。また、複数の信号線１６０は、１つの列に並んで第１の基板１００の中央部の接続領域１６２に接続されるとともに、１つの列に並んで第１の基板１００の辺部の接続領域１６１にも接続される。第１の基板１００と第３の基板３００との間の空間を有効に利用して複数の信号線１６０を配置することにより、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。

図７（Ｂ）の例において、外部コネクタ４４０のバスバー（電位Ｂ＋）に対応する第２の基板２００のバスバー（電位Ｂ＋）は、コイル２２０の一端に接続されている。コイル２２０の他端に接続される第２の基板２００のバスバー（電位Ｈ１）と図６（Ｃ）の中継部材１５０の接続端子Ｈ１とは例えば溶接で固定することができる。４つの電解コンデンサ２１０の正極の電位Ｂ＋側の一端に接続される第２の基板２００のバスバーの一端（電位Ｈ２）及び他端（電位Ｈ３）は、それぞれ、図６（Ｃ）の中継部材１５０の接続端子Ｈ２及びＨ３に例えば溶接で固定される。４つの電解コンデンサ２１０の負極の電位Ｂ−側の他端に接続される第２の基板２００のバスバーの第１の端（電位Ｌ１）、第２の端（電位Ｌ２）及び第３の端（電位Ｂ−）は、それぞれ、図６（Ｃ）の中継部材１５０の接続端子Ｌ１，Ｌ２及び外部コネクタ４４０のバスバー（電位Ｂ−）に例えば溶接で固定される。

このような配置により、第２の基板２００の４つの電解コンデンサ２１０と第１の基板１００のスイッチング回路１１１との間は、正極の電位Ｂ＋側において中継部材１５０の例えば２つの接続端子Ｈ２及びＨ３を介して接続されるとともに、負極の電位Ｂ−側において中継部材１５０の例えば２つの接続端子Ｌ１及びＬ２を介して接続される。これにより、ラインインピーダンスを低くすることができ、スイッチング回路１１１の動作時に生じるサージを抑制することができる。

図７（Ｃ）の例において、第１の基板１００及び第２の基板２００は、少なくとも１つの雄ネジ２９０等の雄ネジ部及び少なくとも１つの雌ネジ２９１等の雌ネジ部で共締めされる。少なくとも１つの雌ネジ２９１は、ユニットカバー４２０に設けられているので、少なくとも１つの雄ネジ２９０及びユニットカバー４２０は、第１の基板１００及び第２の基板２００を挟み込むことができ、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。仮に、第１の基板１００及び第２の基板２００だけを独立して固定し、さらに、第１の基板１００及びユニットカバー４２０だけを独立して固定すると、雄ネジ部及び雌ネジ部を構成する部品の数が増加してしまう。加えて、少なくとも１つの雄ネジ２９０を締める時に、例えば図６（Ｃ）の中継部材１５０の複数の信号線１６０、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ及び接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にねじり応力が加わることがなく、第１の基板１００と第２の基板２００との間を電気的に接続する時の信頼性を高めることができる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・電動パワーステアリング装置、２０・・・ステアリング系、２１・・・ステアリングハンドル、２２・・・ステアリングシャフト、２３・・・自在軸継手、２４・・・回転軸、２５・・・ラックアンドピニオン機構、２６・・・ラック軸、２７・・・タイロッド、２８・・・ナックル、２９・・・操舵車輪、３１・・・ピニオン、３２・・・ラック、４０・・・補助トルク機構、４１・・・操舵トルクセンサ、４２・・・電子制御ユニット（制御部）、４３・・・電動モータ、４４・・・減速機構、５２・・・ボールジョイント、６０・・・外部機器、１００・・・第１の基板、１１０・・・スイッチング回路、１５０・・・中継部材、１６０・・・信号線、１６１，１６２・・・接続領域、２００・・・第２の基板、２１０・・・電解コンデンサ、２２０・・・コイル、２９０・・・雄ネジ、２９１・・・雌ネジ、２９２・・・管、２９３，２９４・・・孔、３００・・・第３の基板、３１０・・・ホールＩＣ、３９０・・・雄ネジ、３９１・・・雌ネジ、４２０・・・ユニットカバー、４２５，４２６・・・開口部、４２８・・・蓋、４２９・・・雄ネジ、４３０・・・モータカバー、４４０・・・外部コネクタ、４５０・・・モータ軸、４６０・・・端子、４６１・・・接続領域、４９０・・・雄ネジ。

Claims

電動モータと一体に形成される電動パワーステアリング用の電子制御ユニットであって、
前記電動モータに駆動信号を供給するスイッチング回路を有する平らな第１の基板と、
前記駆動信号の元となる電源電圧を平滑する電解コンデンサを有する平らな第２の基板と、
前記スイッチング回路を制御する制御回路と前記電動モータの回転角を検出する磁気センサとを有する平らな第３の基板と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び前記第３の基板を格納するユニットカバーと、
を備え、
前記ユニットカバーの開口部は、前記電動モータを格納するモータカバーによって閉じられ、
前記第１の基板、前記第２の基板、前記第３の基板及び前記モータカバーは、前記電動モータのモータ軸の方向に、前記モータカバー、前記第３の基板、前記第２の基板及び前記第１の基板の順で配置されることを特徴とする電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
前記スイッチング回路は、複数のスイッチングトランジスタを有し、
前記制御回路から前記複数のスイッチングトランジスタに送られる複数の制御信号を運ぶ複数の信号線は、１つの列に並んで前記第１の基板に接続され、
前記複数のスイッチングトランジスタは、前記１つの列によって振り分けられて配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
前記複数の信号線は、前記電解コンデンサを迂回して前記第２の基板を貫通し、１つの列に並んで前記第３の基板の辺部に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
前記第１の基板及び前記第２の基板は、雄ネジ部及び雌ネジ部で共締めされ、
前記雌ネジ部は、前記ユニットカバーに設けられ、
前記雄ネジ部は、前記第１の基板と前記第２の基板とを位置決めする管を貫通して前記雌ネジ部と連結することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。