CN105471328B - 旋转电机控制器 - Google Patents

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Abstract

一种充当“旋转电机控制器”的ECU(401)对具有两个绕组集的马达单元的驱动进行控制。在ECU(401)中，具有不同散热性能的部件被用作逆变器(电力转换电路)(601，602)的两个***之间的开关元件。例如，“部件X”被用作第一逆变器(601)的开关元件(61)，而具有较高热导率的“部件Y”被用作不同于开关元件(61)的第二逆变器(602)的开关元件(63)，其中，第一逆变器(601)充当“正常电路”，第二逆变器(602)充当“特定电路”。因此，第二逆变器(602)的开关元件(63)(部件Y)很可能比第一逆变器(601)的开关元件(61)(部件X)具有更长的寿命。因此，可以减小两个***同时发生故障的可能性。

Description

旋转电机控制器
技术领域
本公开内容涉及对旋转电机的通电进行控制的旋转电机控制器。
背景技术
通常，已知如下控制器，该控制器包括相对于电源以彼此并联的方式来布置的电力转换电路的多个***。例如，JP 2011-229228 A公开了一种包括电力转换电路的两个***的电气装置，在该电气装置中，针对具有不同输出的电动马达可以容易地修改散热器等的物理构造。
发明内容
附带地，在基于冗余设计的具有电力转换电路的多个***的旋转电机控制器中，被用于配置每个***的电子部件通常为相同的设计，使得电力转换电路的每个***的输出是等效的。具体地，来自同一制造商的具有相同零件编号的部件被用于所有***。此外，当通过制造批次来控制部件时，如果可能，则使用来自同一批次的部件。
通过以这样的方式严格地使用在每个***之间具有相同设计的电子部件，由于热量生成而引起的退化以相同的速率进行。因此，可能使电子部件同时到达寿命终点，并且因此多个***同时发生故障。如果这样的情况发生，则没有实现冗余设计的一个目标，即“当一个***发生故障时，允许使用其它***继续进行操作”。然而，JP 2011-229228 A没有提及任何关于电力转换电路的两个***同时发生故障的可能性。
鉴于这一点，本公开内容的目的在于提供一种用于减少电力转换电路的多个***同时发生故障的可能性的旋转电机控制器。
根据本公开内容，旋转电机控制器对具有多个绕组集的旋转电机的通电进行控制，并且包括电力转换电路的多个***和散热器。
电力转换电路的多个***对应于多个绕组集，并且根据桥接中的多个开关元件的开关操作来转换和输出来自直流电源的电力。
散热器接收通过多个开关元件的通电而产生的热量。
电力转换电路的多个***的特定电力转换电路是“特定电路”，而电力转换电路的多个***的其它电力转换电路是“正常电路”。从“特定电路”的多个开关元件到散热器的散热构型相比于“正常电路”是不同的，使得当“特定电路”和“正常电路”处在相同的通电条件下时，“特定电路”的多个开关元件的温升相比于“正常电路”被抑制；以及当在相同的通电条件下时，“特定电路”和“正常电路”输出相同量的电力。
根据本公开内容，在电力转换电路的多个***中，有意地使具有相对较长寿命的“特定电路”区别于其它“正常电路”。此外，在特定电路中，从多个开关元件到散热器的散热构型相比于正常电路是不同的，使得当特定电路和正常电路处在相同的通电条件下时，特定电路的多个开关元件的温升相比于正常电路被抑制。因此，减小了电力转换电路的多个***同时发生故障的可能性。
此处，当所有***正常操作时，要求特定电路和正常电路具有相同的输出特性。因此，本公开内容的思想在于：没有将形成特定电路和正常电路的开关元件设置成具有极大不同的电气特性。替代地，最终，仅散热性能不同。换言之，在本公开内容中，基于如下思想将“特定电路”和“正常电路”区分开：即可以仅通过当通电时对开关元件的温升进行抑制来确保较长的寿命。
此外，实际上如在传统控制器中，即使所有***使用来自同一制造商、具有相同的零件编号并且来自同一批次的部件，仍存在累积部件偏差、由于焊接等引起的导线电阻等方面的变化。因此，这样的多个***同时发生故障的可能性不那么高。
然而，采用统计方法可以预期的是，如果传统控制器针对多个***同时发生故障具有的概率为P，那么本公开内容的控制器针对多个***同时发生故障具有的概率为Q，其中，Q小于P。简言之，本公开内容显示出电力转换电路的多个***同时发生故障的“可能性减少”的效果。
根据本公开内容，作为将“特定电路”和“正常电路”区别开的示例，下面给出四个示例(1)至(4)。这些示例可以彼此结合。
(1)具有不同散热性能的部件被用于开关元件。相比于正常电路的开关元件，具有较高散热性能的部件被用于特定电路的开关元件。例如，可以使用来自不同制造商的部件、来自不同批次的部件、具有不同包装的部件等。
下面的示例(2)和示例(3)假定所谓的“后表面散热”构型。换言之，多个开关元件包括多个开关元件的背离衬底的表面上的后表面散热部，其中，多个开关元件被安装在衬底上。散热器包括面向后表面散热部的热量接收表面。此外，绝缘散热层被设置在后表面散热部与热量接收表面之间，绝缘散热层确保绝缘并将来自开关元件的热量传导至散热器。绝缘散热层对应于使散热脂类、绝缘散热层等绝缘。
对于后表面散热构型来说，下面的示例(2)或示例(3)是适用的。
(2)绝缘散热层的厚度，换言之，在特定电路中通过后表面散热部与热量接收表面之间的绝缘散热层的散热距离是不同的。特定电路的散热距离比正常电路的散热距离更短。
(3)具有不同热导率的材料被用作绝缘散热层。在特定电路中被用作绝缘散热层的材料相比于正常电路的绝缘散热层具有更大的热导率。
(4)散热器的对应部分的厚度是不同的。对应于特定电路的散热器的厚度大于对应于正常电路的散热器的厚度。
如以上所配置的，特定电路的开关元件的温升相比于正常电路的开关元件可以降低例如10℃。在这样的情况下，基于每10℃减半的阿伦尼乌斯方程，可以将特定电路的寿命设置成正常电路的寿命的两倍。
附图说明
本公开内容连同附加的目的、特征和其优点将通过下面的描述、所附权利要求和附图而得到最佳地理解，在附图中：
图1为示出了电动转向装置的整体的框图，在该电动转向装置中使用了根据本公开内容的每个实施方式的ECU(旋转电机控制器)；
图2为示出了本公开内容的每个实施方式的ECU的电路的示意图；
图3为示出了配备有本公开内容的每个实施方式的ECU的驱动装置的截面图；
图4A为图3的驱动装置中的ECU的侧视图；
图4B为图4A的IVb区域的放大视图；
图5为图4A的V方向上的定向视图；
图6为示出了根据本公开内容的第一实施方式的ECU的放大的截面图和示意图；
图7为示出了根据本公开内容的第二实施方式的ECU的放大的截面图和示意图；
图8为示出了绝缘散热层的厚度(散热距离)与开关元件的温升之间的关系的特性图；
图9为示出了根据本公开内容的第三实施方式的ECU的放大的截面图和示意图；
图10为示出了根据本公开内容的第四实施方式的ECU的放大的截面图和示意图；以及
图11为示出了散热器的厚度与开关元件的温升之间的关系的特性图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对根据本公开内容的多个实施方式的旋转电机控制器进行说明。以相同的附图标记来表示对于多个实施方式大体上相同的构型，并且为了简便起见，省略了其说明。
(共同构型)
充当“旋转电机控制器”的ECU对于本公开内容的每个实施方式来说是共用的，并且将参考图1至图5对其进行说明。此处，在说明共用构型时所使用的“本实施方式”涵盖下面的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式中的任一种实施方式。该ECU控制马达单元的通电。在车辆的电动转向装置中，马达单元充当生成转向辅助扭矩的“旋转电机”。特别地，本实施方式的ECU与马达单元整体地接合在一起以形成所谓的“机电一体化”驱动装置(或致动器)。
图1示出了转向***100的整体的构型。转向***100包括手柄91、柱轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98以及电动转向装置90。
检测转向扭矩的扭矩传感器93被布置在连接至手柄91的柱轴92上。布置在柱轴92的远侧末端处的小齿轮96与齿条轴97啮合在一起。在齿条轴97的任一端处，通过拉杆等来设置成对的车轮98。当驾驶员转动手柄91时，连接至手柄91的柱轴92旋转。柱轴92的旋转通过小齿轮96被转换成齿条轴97的线性运动。然后，该成对的车轮98以基于齿条轴97的位移量的角度进行转向。
电动转向装置90包括驱动装置1和减速齿轮94。在电动转向装置90中，马达单元30基于转向扭矩、车辆速度等来输出转向辅助扭矩。电动转向装置90通过减速齿轮94将转向辅助扭矩传递至柱轴92。
此外，电动转向装置90不限于如图1所示的柱安装类型，而是还可以为机架安装式的电动转向装置。
接下来，将参考图2对包括在驱动装置1中的马达单元30和ECU 40的电气构型进行说明。为了简便起见，从图2中省略控制线等的部分。
马达单元30是三相交流无刷马达，并且包括充当“多个绕组集”的第一绕组集31和第二绕组集32。第一绕组集31包括U相线圈311、V相线圈312以及W相线圈313。第二绕组集32包括U相线圈321、V相线圈322以及W相线圈323。
ECU 40包括电源继电器51、电源继电器52、反向保护继电器53、反向保护继电器54、电容器55、电容器56、扼流线圈59、开关元件611至616、开关元件621至626、旋转角度传感器65、微处理器67以及ASIC 68。充当“多个电力转换电路”的第一逆变器601和第二逆变器602由开关元件611到616和开关元件621到626来构造。在本实施方式中，包括在ECU 40中的电子部件被安装在一个衬底41上。
电源继电器51、反向保护继电器53、电容器55以及第一逆变器601被布置成与第一绕组集31相对应。这些电子部件在当与第一绕组集31接合时被称为“第一***501”。此外，电源继电器52、反向保护继电器54、电容器56以及第二逆变器602被布置成与第二绕组集32相对应。这些电子部件在当与第二绕组集32接合时被称为“第二***502”。换言之，本实施方式的ECU 40包括对应于两个绕组集31、32的逆变器601和逆变器602的两个***。
第一***501的电路构型与第二***502的电路构型相同。因此，下面对第一***501的电路构型进行说明，而在适当的情况下，为了简便起见，省略对第二***502的电路构型的说明。
在第一逆变器601中，六个开关元件611至616处于桥接，并且对第一绕组集31的通电进行切换。在第二逆变器602中，六个开关元件621至626处于桥接，并且对第二绕组集32的通电进行切换。开关元件611至616和开关元件621至626可以为例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。可替选地，可以使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)或等效元件。
开关元件611、612、613处于第一逆变器601的高电压侧上。此外，开关元件611、612、613的漏极连接至充当“直流电源”的电池49的正极端子。开关元件611、612、613的源极连接至处于低电压侧上的开关元件614、615、616的漏极。低电压侧的开关元件614、615、616的源极通过电流感测元件571、572、573连接至电池49的负极端子。高电压侧的开关元件611、612、613与低电压侧的开关元件614、615、616之间的连接点被连接至第一绕组集31的每个相线圈311、312、313。同样的情况适用于第二逆变器602。
第一***501的电流感测元件571、572、573和第二***的电流感测元件581、582、583可以为例如分流电阻器，并且检测在每个***的绕组集31和绕组集32的每个相中流动的电流。
第一***501的电源继电器51被布置在电池49与第一逆变器601之间，并且导通或中断电池49与第一逆变器601之间的连接。
反向保护继电器53被布置在电源继电器51与第一逆变器601之间，使得寄生二极管方向与电源继电器51的方向相反。反向保护继电器53在电池49的端子反向连接时防止反向电流流向第一逆变器601，并且保护ECU 40。
电源继电器51和反向保护继电器53可以是以同样的方式作为逆变器的半桥电路的MOSFET或IGBT半导体继电器。
第一***501的电容器55和扼流线圈59在第一逆变器601的输入部处形成滤波电路，以减少从共享电池49的其它装置传播的噪声，并且减少从驱动装置1向这些其它装置传播的噪声。此外，电容器55存储电荷，并且帮助将电力提供给第一逆变器601。
同样的情况适用于第二***502的电源继电器52、反向保护继电器54以及电容器56。
旋转角度传感器65包括磁感测元件，并且通过感测后面将要描述的被布置在轴35的第二端352处的磁体38(参见图3)的磁场来检测转子34的旋转角度。
控制操作单元66由微处理器67和作为集成电路部件的ASIC 68构成。微处理器67基于来自扭矩传感器93、旋转角度传感器65等的信号来计算与第一绕组集31和第二绕组集32的通电有关的指令值。
ASIC 68包括前置驱动器、信号放大器以及稳压器。前置驱动器基于指令值来生成驱动信号，并且将生成的驱动信号输出至第一逆变器601和第二逆变器602。信号放大器对由电流感测元件571至573、电流感测元件581至583、旋转角度传感器65等检测的信号进行放大，并且将放大的信号输出至微处理器67。稳压器使供应至微处理器67等的电压稳定。
接下来，将参考图3至图5对驱动装置1的构型进行说明。在适当情况下，马达单元30的中心轴O方向将被称为“轴向”，而马达单元30的径向方向将被称为“径向”。
如图3所示，驱动装置1包括马达壳体10、散热器20、马达单元30、ECU 40以及控制器盖80。
马达壳体10由金属例如铝等来形成，并且与汽缸部11和底部12整体地形成，以具有杯子形状。马达单元30被容纳在汽缸部11内部。在本实施方式的马达壳体10中，底部12被布置在与ECU 40相反的一侧处，并且开口侧在布置ECU 40处。底部12在其中心处包括轴孔13和凹入部16，穿过轴孔13将轴35的第一端351***，凹入部16容纳第一轴承36。轴35的第一端351可旋转地支承在第一轴承36中，第一轴承36被容纳在凹入部16内。
固定部17被形成为在汽缸部11的开口侧处沿径向向外突出。固定部17用于固定散热器20的凸缘部25。螺钉孔18被形成在固定部17中。
散热器20由具有良好热传导性能的金属(例如铝)来形成。使散热器20成形为阶梯板形状，并且包括凸缘部25和装配部26。此外，散热器20面向如后面将描述的衬底41的第一表面42，并且接收来自通电的开关元件611至616、开关元件621至626产生的热量。
凸缘部25紧靠马达壳体10的固定部17的端面。此处，散热器20由与螺钉孔18拧紧的固定螺钉19固定至马达壳体10。
装配部26与马达壳体10的汽缸部11的内壁相配合。此时，O形环29被布置在装配部26的外圆周壁上。O形环29防止水滴等进入到马达壳体10和散热器20之间。
散热器20的中心包括轴孔23和凹入部27，穿过轴孔23将轴35的第二端352***，凹入部27中容纳有第二轴承37。轴35的第二端352可旋转地支承在第二轴承37中，第二轴承37被容纳在凹入部27内。
黏合剂槽28被形成在朝向ECU 40的散热器20的端面的***。用于接合控制器盖80的黏合剂被填充在黏合剂槽28中。
马达单元30包括定子33、转子34以及轴35，其中，第一绕组集31和第二绕组集32缠绕定子33。马达单元30被容纳在马达壳体10中。
使定子33大体上为环形形状，并且由例如层压钢板等形成。此外，定子33被固定至气缸部11的内部。当交变电流被施加到第一绕组集31和第二绕组集32时，在定子33中生成旋转磁场。
转子34包括转子芯341和永久磁铁342。使转子芯341大体上为圆柱形形状，并且由磁性材料例如铁等形成。此外，转子芯341被布置成与定子33同轴。永久磁铁342径向地被布置在转子芯341之外，使得N极和S极进行交替。
使轴35成杆状，并且由例如金属形成。轴35被固定至转子芯341的轴心。此外，轴35可旋转地支承在第一轴承36和第二轴承37中，并且随转子34成一体旋转。
轴35的第一端351穿过在马达壳体10的底部12中形成的轴孔13而被***，并且从马达壳体10中突出。在第一端351处形成的输出端(未示出)连接至减速齿轮94(参见图1)。针对用于检测旋转角度的旋转角度传感器65的磁体38被保持在轴35的第二端352处。
如图3至图5所示，ECU 40在散热器20的与马达单元30相反的一侧处被容纳在控制器盖80内，其中，各种电子部件被安装在衬底41上。在下文中，衬底41的面向散热器20的表面被称为第一表面42，并且所述衬底的背离散热器20的表面被称为第二表面43。
如图4和图5所示，开关元件611至616、开关元件621至626、电流感测元件571、电流感测元件572、电流感测元件573、电流感测元件581、电流感测元件582、电流感测元件583、电源继电器51、电源继电器52、反向保护继电器53、反向保护继电器54以及ASIC 68被安装在衬底41的第一表面42上。包括电容器55、电容器56、扼流线圈59以及微处理器67的相对较大的电子部件被安装在衬底41的第二表面43上。
此外，多个通孔径向地形成在安装有上述电子部件的区域之外。从第一绕组集31的每个相线圈311、相线圈312、相线圈313延伸的马达导线315以及从第二绕组集32的每个相线圈321、相线圈322、相线圈323延伸的马达导线325穿过这些通孔而被***。
关于对第一表面42上的电子部件的定位，第一逆变器601的开关元件611至616(在下文中，统一用附图标记“61”来表示)和第二逆变器602的开关元件621至626(在下文中，统一用附图标记“62”来表示)被分别组合在一起。
对称轴线S穿过中心轴O。此处，第一逆变器601的开关元件61的放置区域与第二逆变器602的开关元件62的放置区域关于对称轴线S彼此对称。此外，第一***501的电源继电器51和反向保护继电器53与第二***502的电源继电器52和反向保护继电器54也被放置成关于对称轴线S彼此对称。
如图4A和图4B所示，包括在第一逆变器601中并且安装在第一表面42上的开关元件61具有背离衬底41的“后表面”，并且面向散热器20的热量接收表面24。在本实施方式中，当开关元件61通电并且产生热量时，该热量不是通过安装在衬底41上的中继部并且然后通过衬底41消散至散热器20。替代地，该热量直接从后表面消散至散热器20的热量接收表面24。因此，开关元件61的形成散热路径的后表面的部分被称为“后表面散热部64”。
如图4B所示，绝缘散热层71被布置在开关元件61的后表面散热部64与散热器20的热量接收表面24之间。绝缘散热层71可以是主要为具有热传导性填料的硅树脂的凝胶构件、压缩片材构件等。当开关元件61通电并产生热量时，该热量通过绝缘散热层71从后表面散热部64传导至散热器20的热量接收表面24。因此，可以防止开关元件61由于过热而发生故障。
按照第一逆变器601的开关元件61的上述构型与第二逆变器602的开关元件62的构型是相同的。
控制器盖80覆盖ECU 40的远离马达壳体10的一侧。控制器盖80包括***壁81和形成在***壁81的末端部处的突起82。此外，突起82被***到散热器20的黏合剂槽28中，并且通过黏合剂固定至黏合剂槽28。因此，防止水滴等进入到散热器20与控制器盖80之间，并且控制器盖80被接合至散热器20。
电源连接器83和信号连接器84整体形成在控制器盖80的背离马达壳体10的端面上。来自电池49的电力被供应至电源连接器83，并且外部信号例如CAN信号或扭矩信号被输入至信号连接器84。
如上所说明的，本实施方式的ECU 40包括逆变器601、602的两个***，并且通过控制两个绕组集31、32的通电来驱动马达单元30。换言之，逆变器601、602的两个***根据开关元件61、62的开关操作来转换和输出来自电池49的电力。假设***中的一个的开关元件61、62要经受短路故障或开路故障。在这种情况下，发生故障的***的逆变器将停止操作，并且马达单元30可以仅通过正常操作的***的逆变器来继续被驱动。例如，在电动转向装置90的情况下，即使一个***发生故障，仍可以输出转向辅助扭矩。
换言之，逆变器601、602的两个***防止当一个***发生故障时扭矩输出的全面中断，并且从故障安全角度来看，以冗余的方式来对逆变器601、602的两个***进行配置，以确保可靠性。
附带地，在包括开关元件61的逆变器601和包括开关元件62的逆变器602中的各种电子部件的电气性能被设置为对于两个***来说大体上相同。然而，如果在两个***的电子部件中产生大部分热量的开关元件61、开关元件62的特性严格相同，则由于热生成引起的退化以相同的速率进行。因此，电子元件可能同时到达寿命终止，从而两个***同时发生故障。例如，如果这样的情况发生，则没有实现冗余设计的一个目标，即“当一个***发生故障时，允许使用其它***来继续进行操作”。
因此，本公开内容的ECU(旋转电机控制器)的一个目的是：在具有逆变器(电力转换电路)的多个***的前提下，减小多个***同时发生故障的可能性。
由于这个原因，在包括在ECU中的逆变器的多个***中，特定逆变器(即特定电力转换电路)是“特定电路”，并且区别于作为“正常电路”的其它逆变器(即其它电力转换电路)。此外，相比于正常电路，有意地使从特定电路的开关元件到散热器的散热构型局部不同，使得在相同的通电条件下对特定电路的开关元件的温升进行抑制。
在本实施方式中，在减小作为“多个***”的示例的逆变器601、602的两个***同时发生故障的可能性的目的的情况下，两个***的构型局部不同。
在下文中，用附图标记401至404来表示第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式的ECU 40，并且将针对每个实施方式按顺序对局部不同的散热构型的具体方面进行说明。此处，在第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式中的每个实施方式中，第一逆变器601是“正常电路”的示例，而第二逆变器602是“特定电路”的示例。
此外，在每个实施方式的ECU 401至404中，如参考图3至图5所说明的，逆变器601、602的两个***被布置在一个衬底41上，并且关于对称轴线S彼此对称。此外，使用“后表面散热”构型，在“后表面散热”构型中，由开关元件61、62产生的热量通过绝缘散热层71从后表面散热部64消散至散热器20的热量接收表面24。
(第一实施方式)
将参考图6对本公开内容的第一实施方式进行说明。此处，图6基于沿图4A的VI-VI的截面图，其中，第一逆变器601被示出在图6的左侧，而第二逆变器602被示出在图6的右侧。第一逆变器601充当“正常电路”且包括六个开关元件611至616，并且图示了六个开关元件611至616中的一个典型的“开关元件61”。此处，在传统构型中，第二逆变器602将包括六个开关元件621至626，并且将会图示六个开关元件621至626中具有与开关元件61相同特性的一个典型的“开关元件62”。
然而，如图6实际所图示的，在第一实施方式的ECU 401中，逆变器601、602的两个***使用具有不同散热性能的部件作为开关元件。例如，作为“正常电路”的第一逆变器601使用“部件X”作为开关元件61。作为“特定电路”的第二逆变器602则使用具有较高散热性能的“部件Y”作为不同于开关元件61的开关元件63。
例如，部件X和部件Y可以是来自不同制造商的等效部件、具有相同的零件编号但来自不同的制造批次的部件、具有不同包装的部件等。例如，假定开关元件的芯片具有相同的电气性能，并且在通电时产生相同量的热量。即使在这样的情况下，如果例如覆盖所述芯片的包装(树脂模具部)具有不同的热导率，则热量从芯片内部消散到包装的表面的效率可能不同。对于来自不同制造商的部件或来自不同制造批次的相同部件来说，可以显示出相同种类的差异。
因此，“部件Y”被选择作为在开关元件内部具有较高散热性能的部件，而“部件X”被选择作为在开关元件内部具有较低散热性能的部件。因此，第二逆变器602的开关元件63(部件Y)很可能比第一逆变器601的开关元件61(部件X)具有更长的寿命。因此，减小了两个***同时发生故障的可能性。在电动转向装置90中，可以防止转向辅助扭矩输出的全面中断，并且从故障安全的角度来看，可以确保可靠性。
此外，在逆变器601和逆变器602中，除了形成半桥电路的开关元件61和开关元件63以外，还可以使形成电源继电器51、52和反向保护继电器53、54的半导体继电器在两个***之间的散热构型方面是不同的。
当然，在第一实施方式的ECU 401中，当两个***正常操作时，要求第一逆变器601和第二逆变器602通过输出相同量的电力来控制第一绕组集31和第二绕组集32。换言之，当在相同的通电条件下时，特定电路和正常电路尽可能多地输出相同量的电力。因此，在第一实施方式中使用“不同的部件”的意图不假定达到以下程度：例如使用在基本操作原理方面存在不同的部件，或在基本规格等级方面存在很大不同的部件。最终，在正常操作期间功能应该是相同的，并且仅意在使开关元件的散热性能不同。
此外，实际上，即使两个***使用来自相同制造商、具有相同的零件编号并且来自同一批次的部件，并且开关元件被配置成具有相同散热性能，仍存在累积的部件偏差、由于焊接等引起的导线电阻等方面的变化。因此，逆变器601、602的这样的两个***同时发生故障的可能性没有那么高。
然而，采用统计方法可以预期的是，如果传统ECU针对两个***同时发生故障具有的概率为P，则第一实施方式的ECU 401针对两个***同时发生故障具有的概率为Q，其中，Q小于P。因此，第一实施方式显示出逆变器601、602的两个***同时发生故障的“可能性减小”的效果。
接下来，将按顺序对本公开内容的第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式的ECU进行说明。在这些实施方式中的每个实施方式中，除了被称为“两个***之间的差异”的散热构型之外，两个***具有相同的构型。此外，在第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式中的每个实施方式中，“第一逆变器601的开关元件61”和“第二逆变器602的开关元件62”是相同的部件。
(第二实施方式)
将参考图7和图8对本公开内容的第二实施方式的ECU进行说明。
如图7所示，在第二实施方式的ECU 402中，在逆变器601、602的两个***之间，绝缘散热层71和绝缘散热层705的厚度，或者换言之，通过后表面散热部64与热量接收表面24之间的绝缘散热层71和绝缘散热层705的散热距离是不同的。
例如，在第一逆变器601中，绝缘散热层71被设置为1.0mm的厚度D1，而在第二逆变器602中，绝缘散热层705被设置为0.5mm的厚度D2。该构型可以通过将衬底41的高度和厚度设置为恒量并且将阶梯部205布置在散热器21的面向第二逆变器602的部分处来实现。
如图8所示，在绝缘散热层71和绝缘散热层705的厚度(或散热距离)与开关元件61和开关元件62的温升之间存在比例关系。事实上，为了保持绝缘，所述厚度不能达到0，但是在假设的0mm厚度极限处，由开关元件61、62产生的热量的100％被消散，并且从而假定温升为0℃。
假定在开关元件61、62中的退化是通过随着时间推移而造成退化的化学反应引起的，每10℃减半的阿伦尼乌斯方程，或者换言之，“如果温度上升10℃，则寿命减少一半”可以作为规则来应用。如果开关元件的温度在针对绝缘散热层的为1.0mm的厚度处上升25℃，并且然后使绝缘散热层的厚度减少0.5mm，则看出12.5℃的差异。由此，可以预期将保持21.25或大约2.4倍的寿命。
(第三实施方式)
将参考图9对本公开内容的第三实施方式的ECU进行说明。
如图9所示，在第三实施方式的ECU 403中，在逆变器601、602的两个***之间，使用具有不同的热导率的材料作为绝缘散热层71和绝缘散热层72。
例如，“材料α”被用作第一逆变器601的绝缘散热层71，而“材料β”被用作第二逆变器602的绝缘散热层72。具体地，通过使用具有不同量的热传导性填料的物体或具有不同热传导性填料材料(铝氧化物、氮化铝等)等的物体，第二***的绝缘散热层72的热导率被设置为大于第一***的绝缘散热层71的热导率。因此，第二逆变器602的开关元件62很可能比第一逆变器601的开关元件61具有更长的寿命。
(第四实施方式)
将参考图10和图11对本公开内容的第四实施方式的ECU进行说明。
如图10所示，在第四实施方式的ECU 404中，在逆变器601、602的两个***之间，散热器22的对应部分的厚度不同。
例如，与第一逆变器601相对应的散热器22的第一部分221被设置为4mm的厚度H1，而与第二逆变器602相对应的散热器22的第二部分222被设置为8mm的厚度H2。
如图11所示，在散热器22的厚度与开关元件61、62的温升之间存在反比例关系。
类似于第二实施方式，假定在开关元件61、62中的退化是通过随着时间推移造成退化的化学反应引起的，则每10℃减半的阿仑尼乌斯方程，或者换言之，“如果温度上升10℃，则寿命减少一半”可以作为规则来应用。如果当散热器的厚度为4mm时温升为10℃，以及当散热器的厚度为8mm时温升为5℃，则通过将散热器的厚度从4mm改变为8mm，看出5℃的差异。由此，可以预期将保持20.5或大约1.4倍的寿命。
上述第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式中的每个实施方式被配置成使得：与充当“正常电路”的第一逆变器601相比，充当“特定电路”的第二逆变器602的温升被抑制。因此，类似于第一实施方式，第二逆变器602很可能比第一逆变器601具有更长的寿命。因此，可以减小两个***同时发生故障的可能性。
此外，上述第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式可以彼此结合。由于这样的结合，可以更清楚地区分正常电路和特定电路的散热构型。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，逆变器601、602的两个***充当“多个***”。然而，本公开内容还适用于具有电力转换电路的三个或更多个***的ECU(旋转电机控制器)。在这样的情况下，多个***可以被分离成至少一个“特定电路”的组和至少一个“正常电路”的组。此外，“特定电路”可以通过散热性能的水平被进一步分类成多个组，并且可以被设置以便具有阶梯式的寿命。
在上述实施方式中，驱动装置被例示为由马达单元和ECU(旋转电机控制器)整体地形成。然而，本公开内容还可以被应用于单独形成的并且通过线束连接至马达单元(旋转电机)的ECU。
本公开内容的旋转电机控制器将旋转电机作为目标来进行控制。该目标不限于永久磁铁型三相AC同步马达，而是包括具有四个或更多个相的多相马达、DC无刷马达、电感马达等。此外，目标不限于当通电时输出扭矩的马达(电动马达)，而是可以包括当接收扭矩时生成电力的电力发电机。例如，在DC马达的情况下，H桥电路对应于“电力转换电路”。
在上述实施方式中，逆变器601、602的两个***被放置在一个衬底41上，并且关于对称轴线S彼此对称。然而，可以针对每个***来设置单个的衬底，并且可以将每个***的逆变器放置成为非对称的。
与上述第一实施方式对应的“使用具有不同散热性能的部件作为开关元件”的实施方式，以及与上述第四实施方式对应的“散热器的对应部分具有不同厚度”的实施方式不限于具有后表面散热的构型。替代地，这些实施方式可以被应用到下述构型：在所述构型中，热量仅通过在其上安装有开关元件的衬底而消散至散热器。
在不同的部件被用于开关元件的上述第一实施方式中，开关元件不限于如上所述的形成半桥电路的开关元件，而是还包括半导体继电器例如电源继电器和反向保护继电器51至54。虽然未在图2的电路图中示出，但是例如在半导体马达继电器被布置在逆变器电路与马达单元之间的构型中，针对每个***各不相同的部件可以被用于这些半导体马达继电器。
本公开内容的旋转电机控制器不限于如图2所示的柱安装型，而是可以被应用于机架安装式的电动转向装置。此外，旋转电机控制器可以被应用于电动转向装置以外的车载式装置，或者可以被应用于车载装置以外的各种类型的装置。
本公开内容不限于上述实施方式。更确切地说，在不脱离本公开内容的主旨的情况下考虑各种实施方式。

Claims (5)

1.一种用于对具有多个绕组集(31，32)的旋转电机(30)的通电进行控制的旋转电机控制器，包括：
电力转换电路(601，602)的多个***，其对应于所述多个绕组集，所述电力转换电路的多个***根据桥接中的多个开关元件(611至616，621至626)的开关操作来转换和输出来自直流电源(49)的电力；以及
散热器(20，21，22)，其被配置成接收由通电的所述多个开关元件产生的热量，其中
所述电力转换电路的多个***的特定电力转换电路是特定电路，
所述电力转换电路的多个***的其它电力转换电路是正常电路，
从所述特定电路的多个开关元件到散热器的散热构型相比于所述正常电路是不同的，使得当所述特定电路和所述正常电路处在相同的通电条件下时，所述特定电路的多个开关元件的温升相比于所述正常电路被抑制，并且
当在相同的通电条件下时，所述特定电路和所述正常电路输出相同量的电力，
所述旋转电机控制器还包括：绝缘散热层(71，705，72)，其中
所述多个开关元件包括在所述多个开关元件的背离衬底(41)的表面上的后表面散热部(64)，所述多个开关元件被安装在所述衬底上，
所述散热器包括面向所述后表面散热部的热量接收表面(24)，
所述绝缘散热层被布置在所述后表面散热部与所述热量接收表面之间，并且
所述绝缘散热层被配置成保持绝缘并且将热量从所述多个开关元件传导至所述散热器。
2.根据权利要求1所述的旋转电机控制器，其中
在所述特定电路中用作所述多个开关元件的部件相比于所述正常电路具有不同的散热性能。
3.根据权利要求2所述的旋转电机控制器，其中
在所述特定电路中通过所述后表面散热部与所述热量接收表面之间的所述绝缘散热层的散热距离相比于所述正常电路是不同的。
4.根据权利要求2所述的旋转电机控制器，其中
在所述特定电路中被用作所述绝缘散热层的材料相比于所述正常电路具有不同的热导率。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制器，其中
所述散热器(22)的与所述特定电路相对应的部分的厚度相比于所述正常电路是不同的。
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