JP2006290041A - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被取付部の形状変更に対して、既存の製造設備で対応し易くなるとともに、在庫管理も簡単化され、製造コストが低減される電動式パワーステアリング制御装置を得る。
【解決手段】この発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両のハンドルに補助トルクを出力する電動モータの駆動を制御し、被取付部に取り付けられる電動式パワーステアリング制御装置であって、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子７からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板１と、このパワー基板１に面接触して設けられたヒートシンク４とを備え、ヒートシンク４は、パワー基板１側の基板側ヒートシンク部４Ａと、車両に取り付けられる車両側ヒートシンク部４Ｂとに２分割されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両のハンドルに補助トルクを出力する電動モータの駆動を制御するとともに、被取付部に取り付けられる電動式パワーステアリング制御装置に関するものである。

従来、ハンドルに対して補助するトルクに応じて電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、このパワー基板に面接触して設けられたヒートシンクとを備え、ヒートシンクが車両の被取付部に取り付けられる電動式パワーステアリング制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３５５６１２１号公報（図１）。

上記構成の電動式パワーステアリング制御装置では、被取付部の形状変更に伴い、ヒートシンク全体の形状を変更しなければならないが、その変更内容によっては既存の製造設備で対応することが困難であるという問題点があった。
また、被取付部の形状変更に伴い、それに対応することができるヒートシンクを個別に揃えなければならず、それだけ在庫管理が困難になるという問題点もあった。
またヒートシンクの仕様変更に伴い、ヒートシンクと面接触したパワー基板等も個別に揃えなければならず、それらの在庫管理も困難になるという問題点もあった。
そして、上述した問題点は、何れも製造コストの増大につながるという問題点でもあった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、被取付部の形状変更に対して、既存の製造設備で対応し易くなるとともに、在庫管理も簡単化され、製造コストが低減される電動式パワーステアリング制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両のハンドルに補助トルクを出力する電動モータの駆動を制御し、被取付部に取り付けられる電動式パワーステアリング制御装置であって、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、このパワー基板に面接触して設けられたヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクは、パワー基板側の基板側ヒートシンク部と、前記被取付部に取り付けられる被取付部側ヒートシンク部とに２分割されている。

この発明に係る電動式パワーステアリング制御装置によれば、被取付部の形状変更に対して、既存の製造設備で対応し易くなるとともに、在庫管理も簡単化され、製造コストが低減される。

実施の形態１．
図１は電動式パワーステアリング制御装置（以下、制御装置と略称する）の分解斜視図、図２は図１の制御装置の組み立て途中の図である。
この制御装置は、パワー基板１と、箱形形状のハウジング２と、絶縁プリント基板からなる制御基板３と、パワー基板１と重なったヒートシンク４と、内部にパワー基板１、ハウジング２及び制御基板３等を覆って電磁ノイズを遮断する金属製のケース６とを備えている。

パワー基板１は、熱伝導性に優れたアルミニウム等の金属基板上に絶縁層を介して配線パターンが形成されている。パワー基板１上の配線パターンには、電動モータ（図示せず）の電流を切り替えるためのブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子７、電動モータの電流を検出するためのシャント抵抗器９等の大電流部品が搭載されている。

制御基板３上の配線パターンには、マイクロコンピュータ、駆動回路及びモータ電流検出回路を含む周辺回路素子（小電流部品）が、半田付けにより実装されている。なお、図面では、マイクロコンピュータ、小電流部品は省略されている。

ハウジング２は、側面にパワーコネクタ１０が形成されている。ハウジング２には、パワーコネクタ１０のリード端子、中継導電線がインサートモールド成形により一体化されている。このリード端子は、中継導電線を介してパワー基板１の配線パターンに設けられた電極１２に接続されている。
ハウジング２には、配線パターンが形成されている。この配線パターンには、モータ電流を通電、遮断する電源リレー１３、ブリッジ回路のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部に流出するのを防止するコイル１４、電動モータに流れるモータ電流のリップル成分を吸収するための大容量のコンデンサ１５等が接続されている。

アルミニウム製のヒートシンク４は、２分割構造であり、平板状でパワー基板１に取り付けられた基板側ヒートシンク部４Ａと、被取付部である車両の形状に対応した形状の車両側ヒートシンク部４Ｂとから構成されている。基板側ヒートシンク部４Ａと、被取付部側ヒートシンク部である車両側ヒートシンク部４Ｂとの間には、両者間の熱抵抗を低減させる熱抵抗低減手段である高熱伝導性樹脂１７が設けられている。この高熱伝導性樹脂１７は、例えば熱伝導性エポキシ樹脂に銅の金属粉末が混入されて構成されている。

次に、上記構成の制御装置の組み立て手順について説明する。
先ず、各電極にクリーム半田を塗布したパワー基板１上に、半導体スイッチング素子７、シャント抵抗器９等の電気部品を載置する。このパワー基板１上に、リード端子セット１６が取り付けられたハウジング２を配置する。その後、周囲の雰囲気全体を熱し、先に塗布したクリーム半田を溶かし、各上記電気部品を半田付けする。これによって、パワー基板１と各電気部品とが電気的に接続され、またパワーコネクタ１０とパワー基板１とが中継導電線、電極１２を介して電気的に接続される。
次に、開口された状態のハウジング２の片側底面からコンデンサ１５、電源リレー１３及びコイル１４をハウジング２の内部に収めた後、中継用導電線と半田により接続する。

その後、ハウジング２上に、各電極に半田付けによりマイクロコンピュータ、小電流部品が電気的に接続された制御基板３を載置し、半田付けにより制御基板３をハウジング２に接続する。このとき、リード端子セット１６を介して制御基板３とパワー基板１とが電気的に接続される。
その後、ねじ１８により、ハウジング２、パワー基板１及び基板側ヒートシンク部４Ａを螺着し、またねじ２１により、ハウジング２及び基板側ヒートシンク部４Ａを螺着し、さらに、ねじ１９により、ケース６，ハウジング２、パワー基板１及び基板側ヒートシンク部４Ａを螺着することで、図２に示す制御装置本体２０が製造される。

次に、表面に高熱伝導性樹脂１７が塗布された車両側ヒートシンク部４Ｂをねじ５を用いて基板側ヒートシンク部４Ａに組付けることで制御装置の組み立てが終了する。

その後、この制御装置に電動モータを組み付けることで、電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。

上記構成の制御装置では、マイクロコンピュータは、トルクセンサ（図示せず）から操舵トルク、回転位置センサ（図示せず）から電動モータの回転子の回転位置と取り込み、また車両側信号を取り込み、シャント抵抗器９からモータ電流を電流検出手段を介してフィードバック入力し、パワーステアリングの回転方向指令、及び補助トルクに相当する電流制御量をそれぞれ生成し、駆動回路に入力する。駆動回路は、回転方向指令及び電流制御量が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、ブリッジ回路の半導体スイッチング素子７に印加する。これにより、バッテリから外部配線、パワーコネクタ１０、コイル１４、ブリッジ回路、電源リレー１３、モータコネクタを介して電動モータに電流が流れ、所要方向に所要量の補助トルクが出力される。

このとき、モータ電流は、シャント抵抗器９及びモータ電流検出手段を介して検出され、マイクロコンピュータにフィードバックされることにより、モータ電流指令と一致するよう制御される。また、モータ電流は、ブリッジ回路のＰＷＭ駆動時のスイッチング動作によりリップル成分を含むが、大容量のコンデンサ１５により平滑されて制御される。さらに、コイル１４は、上記ブリッジ回路がＰＷＭ駆動時に、スイッチング動作することにより発生するノイズが外部に放出されて、ラジオノイズとなることを防止する。

以上説明したように、この実施の形態による制御装置によれば、ヒートシンク４は、パワー基板１側の基板側ヒートシンク部４Ａと、被取付部である車両に取り付けられる車両側ヒートシンク部４Ｂとに２分割されているので、車両の形状変更によっては、制御装置本体２０の仕様を変更することなく、車両側ヒートシンク部４Ｂのみの変更で対応することができる。
従って、ヒートシンク４の仕様変更に対して既存の製造設備で対応することが容易となり、また在庫管理が簡単化され、さらに制御装置本体２０の規格を統一化することができるので、製造コストが低減される。

また、基板側ヒートシンク部４Ａと車両側ヒートシンク部４Ｂとの間に、高熱伝導性樹脂１７が介在しており、基板側ヒートシンク部４Ａと車両側ヒートシンク部４Ｂとは、高熱伝導性樹脂１７を介して密着し、両者間の熱抵抗が低減され、制御装置本体２０の放熱性が向上する。
なお、高熱伝導性樹脂としては、高熱伝導性のエンジニアリングプラスチックであってもよい。

また、熱抵抗低減手段として、例えば弾性を有する銅からなる高熱伝導性平板であってもよい。ヒートシンク４がアルミニウム製であるときに、アルミニウムよりも熱伝導率が高い銅からなる平板を用いたときには特に効果が大である。
また、高熱伝導性平板として、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ等からなるセラミックであってもよい。

この発明の実施の形態１における電動式パワーステアリング制御装置の分解斜視図である。解斜視図である。 図１の電動式パワーステアリング制御装置の製造途中の斜視図である。

符号の説明

１ パワー基板、２ ハウジング、３ 制御基板、４ ヒートシンク、４Ａ 基板側ヒートシンク部、４Ｂ 車両側ヒートシンク部（被取付部側ヒートシンク部）、７ 半導体スイッチング素子、１７ 高熱伝導性樹脂（熱抵抗低減手段）、２０ 制御装置本体。

Claims (4)

1. 車両のハンドルに補助トルクを出力する電動モータの駆動を制御し、被取付部に取り付けられる電動式パワーステアリング制御装置であって、
   前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、
   このパワー基板に面接触して設けられたヒートシンクとを備え、
   前記ヒートシンクは、パワー基板側の基板側ヒートシンク部と、前記被取付部に取り付けられる被取付部側ヒートシンク部とに２分割されていることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
2. 前記基板側ヒートシンク部と前記被取付部側ヒートシンク部との間に、基板側ヒートシンク部と被取付部側ヒートシンク部との間の熱抵抗を低減させる熱抵抗低減手段が設けられている請求項１に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
3. 前記熱抵抗低減手段は、金属粉末が混入された高熱伝導性樹脂である請求項２に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
4. 前記熱抵抗低減手段は、弾性を有する高熱伝導性平板である請求項２に記載の電動式パワーステアリング制御装置。

Images