JP2015193371A - 電動パワーステアリング用電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一層の小型化をはかり、かつ低コストの電動パワーステアリング用電子制御装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング用電子制御装置は、第1の面実装部品が実装される第1基板と、第1の面実装部品よりも許容電流容量が高い第2の面実装部品が実装される第2基板と、第2基板の第1の端部と、第1の端部に直行する第2の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、第2の面実装部品から第2基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、第1基板とインサートモールド部品が実装された第2基板とを覆いヒートシンクに固定される保護カバーと、により構成される。【選択図】図2
Description
本発明は、電動パワーステアリング用電子制御装置に関する。
近年、車両の運転の負担を軽減するために電動パワーステアリング装置(以下、Electric Power Steering :EPSという)の開発が進められている。EPSは、ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを、多相ブラシレスモータが発生した補助トルクによってアシストするシステムであり、電子制御装置(以下、Electronic Control Unit: ECUという)によって制御される。
ECUは、EPSの多相ブラシレスモータを制御するパワー回路と、このモータをコントロールする制御回路とから構成される。パワー回路は、インサート成形基板と、複数のパワー基板からなる。また、制御回路は、制御基板からなる。インサート成形基板とは、ノイズ低減用コイル、電源リレー、フェールセーフリレー等のDIP(Dual Inline Package)部品を、バスバーをインサート成型したインサートモールドに、半田、または溶接等により接続した基板である。パワー基板とは、大電流を多相ブラシレスモータに流すために面実装された半導体スイッチング素子、及び電流検出用のシャント抵抗等を実装したアルミ基板である。制御基板とは、制御マイコン、半導体スイッチング素子を駆動するドライブ回路、及び外部接続される各種センサ用の増幅回路等を実装したガラエポ基板である。そして、ECUは、インサート成形基板、複数のパワー基板、及び制御基板を半田または溶接等により接続して、カバーで覆う構造である。このECUは、多相ブラシレスモータに大電流を流してトルクを発生させ、運転者によるハンドルの操舵をアシストする。
従来、上記したECUにおいては、相毎に接続された半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路、平滑用の電解コンデンサ、フェールセーフを実現するリレー、およびノイズ除去用のコイル等、比較的高さのある部品をパワー基板に搭載したEPS用ECUの実装構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この構造により、製造工程を簡便化すると共に、小型化、薄型化を実現している。
特許文献1に開示された技術によれば、制御基板とパワー基板を収容するケースは、制御基板とパワー基板とを電気的に接続する接続部がケースの中央に配置されたている。即ち、この中央に対向する制御基板とパワー基板とのそれぞれの2辺を接続する接続部品が設けられ、これとケースとが一体成型される。そして、当該接続部品によりケース内を2つの区画に分割し、一方の区画に上記したパワー基板を、他方の区画に制御基板を配置することで、制御基板に搭載された電子部品がパワー基板に搭載された比較的高さのある電子部品を高さ方向に重ならないようにして薄型化をはかっている。
上記したEPS用ECUは、パワー回路を構成する電子部品の大きさに依存して装置の高さ方向のサイズが決定される。また、インサート成型基板は、コネクタとバスバーで回路を構成するために、制御回路とパワー回路の一部を含む制御基板よりも大きくなる。また、電動パワーステアリング用電子制御装置に実装される電子部品は、面実装部品とDIP部品とが混合する。その結果面実装工程に加えて、はんだ付け工程が別途必要となるため、接続工数が増えてコストアップの要因になる。
また、コラムアシストのEPSでは、多相ブラシレスモータの近傍にECUが配置される。このモータ配置領域は、車両の他の部品が密集しており、車両のデザインが変更されると、これら部品の配置が変更され、その結果、ECUに与えられている外形形状の変更が求められる。この場合、インサート成型基板自体の変更が都度発生するため、製造コストの上昇につながっている。
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、一層の小型化をはかり、低コストで使い勝手の良い電動パワーステアリング用電子制御装置を提供することを目的とする。
本願の例示的な第1発明は、第1の面実装部品が実装される第1基板と、前記第1の面実装部品よりも許容電流容量が高い第2の面実装部品が実装される第2基板と、前記第2基板の第1の端部と、前記第1の端部に直行する第2の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、前記第2の面実装部品から前記第2基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、前記第1基板と、前記インサートモールド部品が実装された前記第2基板とを覆い、前記ヒートシンクに固定される保護カバーと、を有する基板実装構造を含む電動パワーステアリング用電子制御装置である。
本発明によれば、一層の小型化をはかり、低コストで使い勝手の良い電動パワーステアリング用電子制御装置を提供することができる。
(ECU:電動パワーステアリング用電子制御装置)
以下、本発明の実施の形態(以下、単に本実施形態という)に係る電動パワーステアリング用電子制御装置(以下、単に、ECU1A(1B)という)について詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態(以下、単に本実施形態という)に係る電動パワーステアリング用電子制御装置(以下、単に、ECU1A(1B)という)について詳細に説明する。
本実施形態に係るECU1Aは、図1に示されるように、不図示の電子部品が実装された基板(後述する図2の制御基板11とパワー基板12)を、保護カバー10と、ヒートシンク20とにより挟み込んだ積層構造になっている。そして、保護カバー10の長手方向側壁の切り込み部には、外部接続される3相ブラシレスモータとの接続用の端子台40が配され、直交する他方の側壁の切り欠き部には、電源系統及び車両センサ類と接続するための外部接続コネクタ30が配された構造になっている。保護カバー10には、積層される制御基板11とパワー基板12とを電磁シールドする役目を持たせても良い。
本実施形態に係るECU1Aは、図2にその分解斜視図が示されるように、制御回路を構成する制御用面実装部品110(第1の面実装部品)が実装される制御基板11(第1基板)と、制御用面実装部品110より許容電流容量が高い、多相ブラシレスモータ用の駆動回路等のパワー用面実装部品120(第2の面実装部品)が実装されるパワー基板12(第2基板)とを積層した基板実装構造を有する。特徴的には、パワー基板12の端部にコネクタを有するインサートモールド部品13が直接実装され、かつ、このインサートモールド部品13は、パワー基板12の長手方向の端部である第1の部位と、この第1の部位に直交する他方の端部である第2の部位とにL字状に形成されることにある。インサートモールド部品13は、絶縁性樹脂であることが好ましい。
尚、制御基板11は、インサートモールド部品13に3個のネジで端部が固定され、また、パワー基板12は、ヒートシンク20に4個のネジで端部が固定される。
インサートモールド部品13は、例えば、図3に示すように、車両電源が接続される電源接続用コネクタ30a(第2のコネクタ部)と、後述するトルクセンサ(図8,9の70)、角度センサ(図8,9の90)等の車両センサが接続される信号接続用コネクタ30b(第3のコネクタ部)からなる外部接続コネクタ30である第2の部位と、3相ブラシレスモータ50が接続されるモータ接続用コネクタ40(第1のコネクタ部)である第1の部位と、を含む。そして、モータ接続用コネクタ40は、パワー基板12の端部長手方向の第1の端部に、外部接続コネクタ30は、端部の他方の方向の第2の端部に実装される。モータ接続用コネクタ40の結合部(40g、40h)と、外部接続コネクタ30の結合部(30g、30h)は、圧入または溶着により結合して一体形成される。この構造により、ECU1Aの搭載位置の変更がある場合、変更の影響が及ぶ変更部位のみインサートモールド部品13を作り直すことで、金型変更のコストが低減され、ECU1Aのコストダウンが期待できる。
また、例えば、図3に示すように、モータ接続用コネクタ40(第1のコネクタ部)は、保護カバー10の長手方向側壁の切り込み部内側に接する第1の壁部40eを備え、車両電源が接続される電源接続用コネクタ30a(第2のコネクタ部)は、保護カバー10の長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第2の壁部30eを備え、車両センサが接続される信号接続用コネクタ30b(第3のコネクタ部)は、保護カバー10の長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第3の壁部30fを備える。この構造により、ECU1Aは、保護カバー10とインサートモールド部品13の隙間を塞ぐことができ、防塵性の向上が期待できる。
また、例えば、図4に示すように、インサートモールド部品13は、パワー基板12の長手方向端部に沿って一列に実装され、制御基板11に実装される制御用面実装部品110とパワー基板12に実装されるパワー用面実装部品120とを接続する端子群40aを有する。この端子群40aは、パワー基板12の端部に対向して一列に配置された端子群120a(図7)に接続される。このため、部品の実装位置の制約から遠くに位置するコネクタへの配線の引き回しが不要になり、配線レイアウトが簡素化され、配線設計の自由度が増す。また、制御基板11は、パワー基板12の端部に実装されたコネクタ類を含むL字状のインサートモールド部品13上に実装されるため、インサートモールド部品13上で固定されない端部を切り欠く形状とすることで耐震性を良くしている。また、制御基板11は、基板面積が少なくなったことで、基板の取り数の効率を高められて、コストダウンが可能になる。
このように、偏りのない効率の良い電子部品のレイアウトが可能になり、ECU1A全体の小型化が可能になり、また、パワー用面実装部品120の全てを唯一のパワー基板12に実装することで、余分な配線が省略される。また、パワー基板12に更に、ECU1Aとして必要な全ての電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、全ての電子部品がリフローにより接続を可能にするため、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。
ここで、「面実装部品」とは、表面実装(SMT:Surface Mount Technology)用の電子部品のことをいい、電子部品のリードをプリント基板の孔に固定するスルーホール実装に比べて実装スペースが小さくて済むという利点を持つ。基本的には、クリームハンダ印刷機による基板上へのハンダ印刷、またはディスペンサによる部品搭載位置への接着剤塗布を行った後、チップマウンタで部品実装を行い、その後、リフロー炉で熱を加えてはんだを溶かし、電子部品を基板に固定する。また、「許容電流容量」とは、規格上電子部品に流すことのできる最大電流のことをいう。電子部品には電気抵抗があり、その電子部品に電圧を印加して電流を流すと電子部品が有する電気抵抗により発熱する。その発熱により、例えば電子部品を覆う絶端被膜が溶解すれば短絡し、あるいは発火する。これを防ぐために電子部品毎に許容電流容量が定められている。
ところで、EPSは、モータによりアシストを行う場所の違いにより、コラムアシスト型、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型に大別できる。コラムアシスト型は、ステアリングとギアボックス間をつないでいるステアリングコラムを、モータの駆動力によりアシストするシステムで、モータの近傍にECUを配置するのが普通である。ここでは、この種のECUを近接配置型ECU1Aといい、他のタイプのECUを単独型ECU1Bと称する。前者は、図1に示す外観構造を有し、後者は、図5に示す外観構造、およびコネクタ形状を有する。単独型ECU1Bは、保護カパー10の長手方向側壁の切り込み部には、3相ブラシレスモータとの接続用のモータ接続用端子40が飛び出た構造で配され、直交する他方の側壁の切り欠き部には、電源系統及び車両センサ類と接続するための外部接続コネクタ30が配された構造になっている。なお、外部接続コネクタ30とモータ接続用コネクタ40は、各々の結合部で圧入または溶着により結合して一体形成される。
近接配置型ECU1Aは、車両のレイアウトによるコネクタの配置変更の要求が多く、車種毎にコネクタとバスバーを一体成型しているインサートモールド部品自体の変更が発生するため製造コストの上昇に繋がっている。これに対し、本実施形態に係るECU1Aでは、インサートモールド部品13の端部長手方向の部位には、車両のレイアウトによって決まる、例えば、端子台形状(第1の形状)又はコネクタ形状(第2の形状)を有するモータコネクタ40を選択的に実装している。すなわち、L字型に一体化されたインサートモールド部品13は、車両のレイアウトにしたがい、例えば、端子台形状からコネクタ形状の成形部品に入れ替え、部分的に作り替えることができる。つまり、L字型に一体化されたインサートモールド部品13は、モータ接続用の金型のみを変更すれば良いため、製造コストを下げることが出来る。
図6に、制御基板11に実装される制御用面実装部品110が示されている。制御用面実装部品110として、後述するトルクセンサ(図8の70)からの操舵トルク信号と後述する車速センサ(図8の80)からの車速信号とを得、これら信号に対応したアシストトルクと駆動方向とを演算して、3相ブラシレスモータ50の電流と、図示省略した角度センサ用アンプからの帰還信号を受けて3相ブラシレスモータ50を駆動制御するCPU(図8の111)を含む。また、制御基板11は、CPUによる制御の下、3相ブリッジ回路(図8の121)を構成する各半導体スイッチング素子を駆動するドライブ回路112と、後述する電源リレー(図8の125)を駆動するリレー駆動回路113と、相毎に接続されるシャント抵抗(図8の122aから122c)により相電流を検出する相電流検出回路114(図8の114aから114c)も含む。
図7に、パワー基板12に実装されるパワー用面実装部品120が示される。パワー用面実装部品120として、3相ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子(図8の121aから121f)、3相ブラシレスモータの相毎に設けられる相電流検出用のシャント抵抗(図8の122aから122c)、フェールセーフリレー(図8の123a、123b)、平滑用の電解コンデンサ(図8の124)、そして、電源リレー(図8の125)とを含む。これらパワー面実装部品120は、基板端に配置された周端端子群120aの一部、インサートモールド部品13にインサート成型された端子群40aの一部を介して外部の3相ブラシレスモータの3相のライン、電源ライン、信号ライン、及び制御基板11の制御用面実装部品110に接続される。
図8は、本実施形態に係るECU1A(1B)の電気回路構成を示すブロック図である。図8に示されるように、ECU1A(1B)は、制御部(CPU111)と、ドライブ回路112と、リレー駆動回路113と、相電流検出回路114aから114cと、が実装される制御基板11を含む。また、3相ブリッジ回路121と、シャント抵抗122aから122cと、フェールセーフリレー123a、123bと、電解コンデンサ124と、電源リレー125とが実装されるパワー基板12とも含む。なお、制御基板11に実装される制御部111には、トルクセンサ70と角度センサ90が、3相ブリッジ回路121には、フェールセーフリレー123a、123bを介して3相ブラシレスモータ50がそれぞれ接続される。
3相ブリッジ回路121は、6個のスイッチング素子TUU(121a),TUL(121b),TVU(121c),TVL(121d),TWU(121e),TWL(121f)からなる。これらのスイッチング素子TUU(121a),TUL(121b),TVU(121c),TVL(121d),TWU(121e),TWL(121f)は、例えばMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)またはIGBT(Insulated gate Bipolar Transistor)によって構成される。
U相上側スイッチング素子TUU(121a)とU相下側スイッチング素子TUL(121b)は、直列に接続される。V相上側スイッチング素子TVU(121c)とV相下側スイッチング素子TVL(121d)は、直列に接続される。W相上側スイッチング素子TWU(121e)とW相下側スイッチング素子TWL(121f)は、直列に接続される。各相の上側スイッチング素子TUU(121a),TVU(121c),TWU(121e)は、電源リレー125を介して、バッテリ電源60の正極端子に接続される。つまり、U相のスイッチング素子TUU(121a),TUL(121b)の接続系統と、V相のスイッチング素子TVU(121c),TVL(121d)の接続系統と、W相のスイッチング素子TWU(121e),TWL(121f)の接続系統とは、互いに並列に接続される。
相電流検出回路114aから114cは、シャント抵抗RSU(122a),RSV(122b),RSW(122c)と信号増幅器とからなる。U相下側スイッチング素子TUL(121b)は、シャント抵抗RSU(122a)を介してアースに接続される。V相下側スイッチング素子TVL(121d)は、シャント抵抗RSV(122b)を介してアースに接続される。W相下側スイッチング素子TWL(121f)は、シャント抵抗RSW(122c)を介してアースに接続される。この相電流検出回路114は、各シャント抵抗RSU(122a),RSV(122b),RSW(122c)によって3相ブラシレスモータ50の各相U,V,Wに流れる相電流を検出して、制御部111に出力する。つまり、相電流検出回路114aから114cは、各相の配線に流れる相電流を、個別に検出する。
フェールセーフリレーは、V相リレー123aとW相リレー123bとからなる。V相上側スイッチング素子TVU(121c)とU相下側スイッチング素子TVL(121d)との接続点は、V相リレー123aを介して、ブラシレスモータ50のV相巻線に接続される。W相上側スイッチング素子TWU(121e)とW相下側スイッチング素子TWL(121f)との接続点は、W相リレー123bを介して、ブラシレスモータ50のW相巻線に接続される。なお、フェールセーフリレーは、相毎に設けても良いが、最低2相分あればその役目を果たすことができる。このように、ブラシレスモータ50の各巻線U,V,W(各相U,V,W)と、各スイッチング素子TUU(121a),TUL(121b),TVU(121c),TVL(121d),TWU(121e),TWL(121f)との間は、それぞれ相配線により個別に接続される。
電解コンデンサ124は、3相ブリッジ回路121を構成する各相の直列接続された上側半導体スイッチング素子と下側スイッチング素子に対して並列に接続され、平滑のために使用される。電源リレー125は、バッテリ電源60と多相ブリッジ回路121との間にあって、CPU111を介したリレー駆動回路部113による制御の下で3相ブリッジ回路121に供給する電流を通電遮断する。
制御部111は、例えば、プログラムによって動作するマイクロプロセッサにより構成され、ドライブ回路112、およびリレー駆動回路部113を制御する。この制御部111は、トルクセンサ70、車速センサ80、角度センサ90、及び相電流検出回路114aから114cの入力信号に基づき、PWM(Pulse Width Modulation)の制御信号を発してドライブ回路112を制御するとともに、リレー駆動回路部113を制御する。ドライブ回路112は、各スイッチング素子TUU(121a),TUL(121b),TVU(121c),TVL(121d),TWU(121e),TWL(121f)のONまたはOFFを、デューティ駆動する。この結果、電流を供給された3相ブラシレスモータ50は、補助トルクを発生する。リレー駆動回路部113は、フェールセーフリレー123a、123b、及び電源リレー125をONまたはOFFして駆動する。
制御部111は、トルクセンサ70によるトルク検出値と、車速センサ80による車速検出値と、角度センサ90による回転角度値と、相電流検出回路114aから114cによる相電流検出値とに基づき、不図示のメモリに記録されている目標電流マップを参照して、ステアリングハンドル210による操舵力をアシストするための最適な目標値を算出する。そして、制御部111は、この目標値に基づく電流指令値として決定された、デューティ比を有するPWM信号を、ドライブ回路112に出力することにより、各スイッチング素子TUU(121a),TUL(121b),TVU(121c),TVL(121d),TWU(121e),TWL(121f)を駆動制御する。
なお、上記した本実施形態に係るECU1A(1B)は、制御用としてEPS100に搭載される。図9にEPSの概略構造が模式的に示される。EPS100は、車両のステアリングハンドル210から操舵用車輪(例えば前輪)310、310に至るステアリング系200と、このステアリング系200に補助トルクを加えるアシストトルク機構400とから構成される。
ステアリング系200は、ステアリングハンドル210と、このステアリングハンドル210にステアリングシャフト220及び自在軸継手230,230を介して連結されたピニオン軸240と、このピニオン軸240にラックアンドピニオン機構250を介して連結されたラック軸260と、このラック軸260の両端にボールジョイント270,270、タイロッド280,280及びナックル290,290を介して連結された左右の操舵用車輪310,310とからなる。ラックアンドピニオン機構250は、ピニオン軸240に形成されたピニオン320と、ラック軸260に形成されたラック330とからなる。ステアリング系200によれば、運転者がステアリングハンドル210を操舵することによって、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構250,ラック軸260及び左右のタイロッド280,280を介して、左右の転舵用車輪310,310を操舵することができる。
アシストトルク機構400は、トルクセンサ70、3相ブラシレスモータ50、トルク伝達機構440、ブラシレスモータ制御装置としてのECU1A(1B)、車速センサ80、角度センサ90からなる。トルクセンサ70は、ステアリングハンドル210に加えたステアリング系200の操舵トルクを検出する。車速センサ80は、車速を検出する。角度センサ90は、3相ブラシレスモータ50の回転角度を検出する。トルク伝達機構440は、例えばボールねじからなる。
このように、アシストトルク機構400は、トルクセンサ70によって検出された操舵トルクに基づきECU1A(1B)で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク(モータトルク)を3相ブラシレスモータ50で発生し、補助トルクをトルク伝達機構440経由でラック軸260に伝達するようにした機構である。より具体的には、ECU1A(1B)は、操舵トルクの他に、車速センサ80によって検出された車速、及び角度センサ90によって検出された3相ブラシレスモータ50の回転角度を加味して制御信号を生成することになる。
3相ブラシレスモータ50のモータ軸430aは、ラック軸260を覆う中空軸である。トルク伝達機構440は、ラック軸260においてラック330を除く部分に形成されたねじ部450と、ねじ部450に組付けられたナット460と、多数のボールとからなる。ナット460は、モータ軸430aに連結してある。なお、トルク伝達機構は、3相ブラシレスモータ50が発生した補助トルクを、ピニオン軸240に直接に伝達する構成であってもよい。
このように、本実施形態に係るECU1A(1B)が搭載されたEPS100は、ステアリングハンドル210からラック軸260に伝達された操舵トルクに、3相ブラシレスモータ50が発生した補助トルクを加えた、いわゆる「複合トルク」により、操舵用車輪310,310を操舵することができる。
(実施形態の効果)
以上説明のように本実施形態に係るECU1A(1B)によれば、制御基板11(第1基板)に実装される、例えば、制御回路と、パワー基板12(第2基板)に実装される、例えば、パワー回路のそれぞれを、専用の基板に実装することで、偏りのない効率の良い電子部品のレイアウトが可能になり、電動パワーステアリング用電子制御装置全体の小型化が可能になる。また、パワー回路を集めて第2基板に纏めて実装することで、余分な接続を要することなく、配線の効率化もはかれる。更に、ECU1A(1B)として必要な全ての電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、インサートモールド部品13が電子部品と同一工程であるリフローにより接続されることで、ECUアセンブリの製造工程が簡素化され、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。
以上説明のように本実施形態に係るECU1A(1B)によれば、制御基板11(第1基板)に実装される、例えば、制御回路と、パワー基板12(第2基板)に実装される、例えば、パワー回路のそれぞれを、専用の基板に実装することで、偏りのない効率の良い電子部品のレイアウトが可能になり、電動パワーステアリング用電子制御装置全体の小型化が可能になる。また、パワー回路を集めて第2基板に纏めて実装することで、余分な接続を要することなく、配線の効率化もはかれる。更に、ECU1A(1B)として必要な全ての電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、インサートモールド部品13が電子部品と同一工程であるリフローにより接続されることで、ECUアセンブリの製造工程が簡素化され、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。
また、インサートモールド部品13を制御基板11とパワー基板12の接続部分へ一列に配置することで、部品の実装位置の制約から遠くに位置するコネクタへの配線の引き回しが不要になり、配線レイアウトが簡素化され、配線設計の自由度が増す。また、第2の面実装部品のレイアウトの自由度が増し、第2基板の部品実装有効面積を最大に広げることができるため、ECU1A(1B)の小型化が可能となる。さらに、インサートモールド部品13を四角形状ではなく、L字形状にすることで、部品の小型化、簡略化ができ、製造コストを抑制することが可能になる。ECU1A(1B)の搭載位置の変更がある場合、変更の影響が及ぶ変更部位のみインサートモールド部品13を作り直すことで、金型変更のコストが低減され、ECU1A(1B)のコストダウンが期待できる。
更に本実施形態に係るECU1A(1B)によれば、インサート成型されたコネクタを保護カバー10とヒートシンク20で挟み込む構造とすることで、パワー基板12に実装される電流容量の高い実装部品から発せられる熱は、放熱性の高い、例えば金属からなるパワー基板12、およびヒートシンク20を介して外部に放熱されるため、外部に効率的に放散することができて冷却効果が増し、信頼性の高い電動パワーステアリング用電子制御装置1A(1B)を提供することができる。また、パワー基板12に、3相ブリッジ回路の各相の半導体スイッチング素子の組に対して少なくとも1個設けられる電解コンデンサと、いずれかの相に流れる駆動電流に異常があった場合に3相ブラシレスモータ50の該当する相に供給する駆動電流を遮断するフェールセーフリレー123a,123b等、比較的電流容量の高い電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、全ての部品がリフローにより接続を可能にするため、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。
1A,1B…電動パワーステアリング用電子制御装置(ECU)、10…カバー、11…制御基板(第1基板)、12…パワー基板(第2基板)、13…インサートモールド部品、20…ヒートシンク、30…外部接続コネクタ、30a…電源接続用コネクタ、30b…信号接続用コネクタ、40…モータ接続用コネクタ(端子台)、40a,40b…端子群、50…3相ブラシレスモータ、60…バッテリ電源、70…トルクセンサ、80…車速センサ、90…角度センサ、100…電動パワーステアリング装置(EPS)、110…制御用面実装部品(第1の面実装部品)、120…パワー用面実装部品(第2の面実装部品)、120a…端子群
Claims (8)
- 第1の面実装部品が実装される第1基板と、
前記第1の面実装部品よりも許容電流容量が高い第2の面実装部品が実装される第2基板と、
前記第2基板の第1の端部と、前記第1の端部と直交する第2の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、
前記第2の面実装部品から前記第2基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、
前記第1基板と、前記インサートモールド部品が実装された前記第2基板とを覆い、前記ヒートシンクに固定される保護カバーと、
を有する基板実装構造を特徴とする電動パワーステアリング用電子制御装置。 - 前記インサートモールド部品は、
前記第2基板の、前記第1の端部に実装される第1の部位と、前記第2基板の、前記第2の端部に実装される第2の部位とからなり、
前記第1の部位は、第1のコネクタ部を含み、
前記第2の部位は、第2のコネクタ部、および第3のコネクタ部を含み、
前記第1の部位と前記第2の部位の各々は、結合する結合部を有することを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。 - 前記インサートモールド部品の前記第1の部位には、車両のレイアウトによって決まる第1の形状又は第2の形状を有する前記第1のコネクタ部が選択的に実装されることを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
- 前記インサートモールド部品の前記第2のコネクタ部には電源が、前記インサートモールド部品の前記第3のコネクタ部には車両状態を検知する車両センサが、前記インサートモールド部品の前記第1のコネクタ部には車両の操舵をアシストする3相ブラシレスモータが、それぞれ接続されることを特徴とする請求項2または請求項3記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
- 前記インサートモールド部品の前記第1のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向側壁の切り込み部内側に接する第1の壁部を備え、
前記インサートモールド部品の前記第2のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第2の壁部を備え、
前記インサートモールド部品の前記第3のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第3の壁部を備える
ことを特徴とする請求項2から請求項4までのいずれか1項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。 - 前記インサートモールド部品は、
前記第2基板の、前記第1の端部または前記第2の端部に沿って一列に実装され、前記第1の面実装部品と前記第2の面実装部品とを接続するインサート成型された端子群を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。 - 前記第1基板は、
前記インサートモールド部品の前記第1の端部に対向して実装される第1の辺と、前記第2の端部に対向して実装される第2の辺とを少なくとも含む、前記第2基板より狭い面積の基板であることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。 - 前記第1の面実装部品は、
外部のトルクセンサによって検出されるステアリング系の操舵力に基づき、3相ブラシレスモータの各相に駆動電流を供給する半導体スイッチング素子をデューティ駆動して前記3相ブラシレスモータによる操舵アシスト制御を行う制御部を含み、
前記第2の面実装部品は、
前記デューティ駆動によって決まる前記駆動電流を前記3相ブラシレスモータの各相に供給する前記半導体スイッチング素子の組を前記相毎に有する3相ブリッジ回路と、前記半導体スイッチング素子の組に対して少なくとも1個設けられて前記駆動電流のリップルを吸収する電解コンデンサと、前記3相ブラシレスモータと前記3相ブリッジ回路を構成する前記各相の半導体スイッチング素子の組との間に個別に接続され、前記各相に流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、前記いずれかの駆動電流に異常があった場合に前記3相ブラシレスモータの該当する相に供給する駆動電流を遮断するフェールセーフリレーと、バッテリ電源と前記3相ブリッジ回路との間にあって、前記3相ブリッジ回路に供給する電流を通電遮断する電源リレーと、を含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
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