JP2019164127A - 検出装置、演算装置、制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
検出装置、演算装置、制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
図1に示すように、第1実施形態による制御装置としてのECU10は、回転電機としてのモータ80とともに、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置8に適用される。図1は、電動パワーステアリング装置8を備えるステアリングシステム90の全体構成を示すものである。ステアリングシステム90は、操舵部材であるステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、および、電動パワーステアリング装置8等を備える。
第2実施形態を図8に示す。本実施形態の回転角センサ302は、異常検出用の検出素子132および回転角演算部242(図8では不図示)が省略されている以外は、上記実施形態と同様である。異常検出用の回転角θ1bは、例えばマイコン間通信等にて2系統で共用する。これにより、検出素子の数を減らすことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
第3実施形態を図9および図10に示す。本実施形態の回転角センサ303では、検出素子131、132、231、232、リードフレーム322および、パッケージ352を有する。パッケージ352の中心は、軸線Axと一致する箇所に配置される。
第4実施形態を図11に示す。本実施形態の回転角センサ304では、メイン検出素子131、231と、サブ検出素子132、232とが、軸線Axを挟んで両側に配置される。また、メイン検出素子131、231の中心を結ぶ直線Laと、サブ検出素子132、232の中心を結ぶ直線Lbとは、平行となるように配置される。また、直線Laと軸線Axとの距離X2は、直線Lbと軸線Axとの距離Y2よりも小さい。また、パッケージ352の中心は、軸線Axとずれて配置される。
第5実施形態を図12に示す。本実施形態の回転角センサ305は、メイン検出素子131、231を含むメインパッケージ353、および、サブ検出素子132、232を含むサブパッケージ354を有する。パッケージ353では、リードフレーム323のマグネット87と対向する側の面に検出素子131が実装され、基板470側の面に検出素子231が実装される。検出素子131、231は、リードフレーム323の同一箇所に両面に実装される。パッケージ354では、リードフレーム324のモータ80側の面に検出素子132が実装され、基板470側の面に検出素子232が実装される。すなわち、検出素子132、232は、リードフレーム324の同一箇所に両面に実装される。
第6実施形態を図13に示す。本実施形態の回転角センサ306は、第1系統L1の検出素子131、132を含むパッケージ355、および、第2系統L2の検出素子231、232を含むパッケージ356を有する。パッケージ355は基板470のモータ面471に実装され、パッケージ356は基板470のカバー面472に実装される。
第7実施形態を図14に示す。本実施形態の回転角センサ307は、検出素子131、132、231、232がリードフレーム325、326の基板470側に実装されている点が第6実施形態と異なる。本実施形態では、第6実施形態と比較し、検出素子131、231を近接配置できるので、検出誤差を低減可能である。また、検出素子131、231を最適ギャップ距離とする際、基板470とマグネット875とを近接させることができるので、マグネット875を小型化可能である。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
第8実施形態を図15に示す。本実施形態の回転角センサ308は、検出素子131、132、231、232は、第6実施形態と同様、リードフレーム324、325の基板470と反対側に実装されるが、第7実施形態のように、基板470側に実装してもよい。また、メイン検出素子131、231は、基板470を挟んで対応する箇所に表裏に配置されており、軸線Axとの距離X1が等しい。
第9実施形態を図16、第10実施形態を図17に示す。第9実施形態の回転角センサ309は、メイン検出素子131、231を含むメインパッケージであるパッケージ357、サブ検出素子132を含むサブパッケージであるパッケージ358、および、サブ検出素子232を含むサブパッケージであるパッケージ359を有する。すなわち、本実施形態では、メイン検出素子131、231が1つのパッケージとなっており、サブ検出素子132、232が別々のパッケージとなっている。パッケージ357〜359は、基板470のモータ面471に実装される。図16では、検出素子131、231はリードフレーム327の基板470と反対側に実装され、検出素子132、232はリードフレーム328、329の基板470と反対側に実装されるが、基板470側に実装してもよい。
第11実施形態を図18〜図21に示す。図18に示すように、モータ83は、1組のモータ巻線183を有しており、駆動装置40(図18では不図示)が1系統で構成されている。図18では、図4の第2系統L2側の構成が省略されている。すなわち、本実施形態の回転角センサ311では、第2センサ部230が省略されており、演算装置71では、第2制御部270が省略されている。
第12実施形態〜第18実施形態では、主に回転角センサと基板との配置について説明する。回転角センサの構成は、後述するものに限らず、上記実施形態のものであってもよい。第12実施形態を図22および図23に示す。図22および後述の図25は、第1実施形態の図3に対応する断面図である。図23では、回転角センサ312の内部構造を模式的に示している。図24等も同様である。図22および図23に示すように、本実施形態の回転角センサ312は、パッケージ360が平面視略長方形形状に形成され、パッケージ360の長辺と境界線Dとが平行になるように基板470に配置される。したがって、回転角センサ312は、長手方向にて、領域R1、R2に分けられる。また、パッケージ中心Pcが境界線D上に位置する。
第14実施形態を図25および図26に示す。本実施形態の回転角センサ314の内部構成は、第12実施形態の回転角センサ312と同様であって、平面視略長方形形状のパッケージ360の短辺と境界線Dとが平行になるように、基板470に配置される。図26に示すように、パッケージ中心Pcは、境界線Dからずれた位置となる。本実施形態では、パッケージ中心Pcは第2系統領域R2に位置する。なお、基板構成やセンサ構成によっては、制御用の検出素子131が異常監視用の検出素子132よりも軸線Axに近くなるように、パッケージ中心Pcが第1系統領域R1側としてもよい。
第16実施形態を図28に示す。本実施形態の回転角センサ316は、第14実施形態と同様、パッケージ360の短辺と境界線Dとが平行になるように、基板470に配置される。本実施形態では、軸線Axは、パッケージ中心Pcと一致している。回転角センサ316の検出素子131、132、231、232は、第3実施形態の回転角センサ303と同様、いずれもリードフレーム322のマグネット875と対向する側の面に実装される(図9参照)。すなわち本実施形態では、検出素子131、132、231、232は、リードフレーム322に片面実装される。また、リード端子361、362は、第15実施形態と同様である。
第17実施形態を図29に示す。本実施形態の回転角センサ317のパッケージ360および演算回路素子147、247は、第16実施形態と同様に配置される。また、制御用の検出素子131、231が中心線C上に配置され、異常監視用の検出素子132、232が中心線Cとずれた箇所に配置される。検出素子131、232は、いずれも中心線Cよりも一方の長辺側に配置されており、境界線Dに対して線対称配置される。また、第3実施形態のように、異常監視用の検出素子132、232を中心線C上であって、制御用の検出素子131、231の外側に配置するようにしてもよい(図30参照)。
第18実施形態を図32に示す。本実施形態の回転角センサ318は、第16実施形態等と同様、演算回路素子147、247が境界線Dを挟んで離間して配置されている。検出素子131、132は、演算回路素子147上であって、境界線D側の端部に配置される。検出素子231、232は、演算回路素子247上であって、境界線D側の端部に配置される。制御用の検出素子131、231は、演算回路素子147、247上にてパッケージ360の一方の長辺側に寄せて配置され、異常監視用の検出素子132、232は、演算回路素子147、247上にてパッケージ360の他方の長辺側に寄せて配置される。検出素子131、132と、検出素子231、232とは、境界線Dを挟んで線対称に配置される。
第19実施形態を図33に示す。本実施形態の回転角センサ319は、パッケージ365が平面視略正方形形状に形成され、リード端子がパッケージ365の四辺に設けられている。本実施形態では、第1系統領域R1の辺に形成されるリード端子161、および、領域R1、R2に跨がって配置される2辺に形成されるリード端子361、362のうち第1系統領域R1に配置される端子を第1制御部170と接続する。また、第2系統領域R2の辺に形成されるリード端子261、および、領域R1、R2に跨がって配置される2辺に形成されるリード端子361、362のうち第2系統領域R2に配置される端子を第2制御部270と接続する。
上記実施形態では、検出装置には、2つまたは1つのセンサ部が設けられる。他の実施形態では、センサ部の数は3つ以上であってもよい。他の実施形態では、駆動装置が3系統以上であってもよい。また、他の実施形態では、検出素子の数を5以上としてもよい。例えば、それぞれの系統に検出素子を3つ設ける場合、1つをメイン検出素子、残りの2つをサブ検出素子とみなせばよい。また、上記実施形態では、メイン検出素子を制御用とし、サブ検出素子を異常監視用としている。他の実施形態では、例えばサブ検出素子の検出値も制御用に用いる、といった具合に、メイン検出素子を制御用以外に用いてもよいし、サブ検出素子を異常監視用以外に用いてもよい。
10・・・ECU(制御装置)
70、71・・・演算装置
131、231・・・メイン検出素子
132、232・・・サブ検出素子
140、240・・・信号処理部
301〜319・・・回転角センサ(検出装置)
321〜328・・・リードフレーム
351〜360・・・パッケージ
80、83・・・モータ
Claims (22)
- 検出対象(875)の回転に応じて変化する物理量を検出するメイン検出素子(131、231)と、
前記検出対象の回転に応じて変化する物理量を検出するサブ検出素子(132、232)と、
前記メイン検出素子の検出値に応じた情報であるメイン回転情報、および、前記サブ検出素子の検出値に応じた情報であるサブ回転情報を出力する信号処理部(140、240)と、
前記メイン検出素子、前記サブ検出素子および前記信号処理部を封止するパッケージ(351〜360)と、
を備え、
全ての前記メイン検出素子および前記サブ検出素子の中心は、前記検出対象の検出中心からずれた位置に配置され、
前記メイン検出素子は、前記サブ検出素子よりも、前記検出中心に近い箇所に配置され、
前記パッケージは、その中心が前記検出中心とずれた位置に配置される検出装置。 - 検出対象(875)の回転に応じて変化する物理量を検出するメイン検出素子(131、231)と、
前記検出対象の回転に応じて変化する物理量を検出するサブ検出素子(132、232)と、
前記メイン検出素子の検出値に応じた情報であるメイン回転情報、および、前記サブ検出素子の検出値に応じた情報であるサブ回転情報を出力する信号処理部(140、240)と、
前記メイン検出素子、前記サブ検出素子および前記信号処理部を封止するパッケージ(351〜360)と、
を備え、
全ての前記メイン検出素子および前記サブ検出素子の中心は、前記検出対象の検出中心からずれた位置に配置され、
前記サブ検出素子は、前記メイン検出素子の中心と前記検出中心とを結ぶ直線上からずれた位置に配置され、
前記メイン検出素子は、前記サブ検出素子よりも、前記検出中心に近い箇所に配置されている検出装置。 - 前記検出中心は、パッケージエリア内に位置している請求項1または2に記載の検出装置。
- 前記メイン検出素子は、第1メイン検出素子(131)および第2メイン検出素子(231)を含み、
前記サブ検出素子は、第1サブ検出素子(132)および第2サブ検出素子(232)を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。 - 前記第1メイン検出素子、前記第2メイン検出素子、前記第1サブ検出素子、および、前記第2サブ検出素子は、リードフレーム(322)の一方の面に実装される請求項4に記載の検出装置。
- 前記第1メイン検出素子および前記第1サブ検出素子は、リードフレーム(321)の一方の面に実装され、
前記第2メイン検出素子および前記第2サブ検出素子は、前記リードフレームの他方の面に実装される請求項4に記載の検出装置。 - 前記第1メイン検出素子および前記第2メイン検出素子は、前記リードフレームを挟んだ同一箇所に実装される請求項6に記載の検出装置。
- 前記パッケージは、前記第1メイン検出素子および前記第2メイン検出素子を封止するメインパッケージ(353)、ならびに、前記第1サブ検出素子および前記第2サブ検出素子を封止するサブパッケージ(354)を含み、
前記サブパッケージは、前記メインパッケージよりも前記検出中心から離れた箇所に配置される請求項4に記載の検出装置。 - 前記パッケージは、前記メイン検出素子ごとに設けられ、前記第1メイン検出素子および前記第2メイン検出素子が基板(470)を挟んで同一箇所に実装されるように前記基板の両面に実装される請求項4に記載の検出装置。
- 第1系統領域と第2系統領域とに区画される基板(470)に実装され、
前記パッケージは、前記第1メイン検出素子が前記第1系統領域、前記第2メイン検出素子が前記第2系統領域となるように配置される請求項4〜9のいずれか一項に記載の検出装置。 - 第1系統領域と第2系統領域とに区画される基板(470)に実装され、
前記第1メイン検出素子および前記第2メイン検出素子は、前記第1系統領域と前記第2系統領域を区画する境界線上に配置される請求項4〜9のいずれか一項に記載の検出装置。 - 前記パッケージの外縁に設けられるリード端子(161、261、361、362)を有し、
前記第1系統領域側に配置される前記リード端子は、前記第1メイン検出素子の検出値に係る信号を出力し、
前記第2系統領域側に配置される前記リード端子は、前記第2メイン検出素子の検出値に係る信号を出力する請求項10または11に記載の検出装置。 - 前記メイン検出素子と前記サブ検出素子とは、素子に関わる構成が異なっている請求項1〜12のいずれか一項に記載の検出装置。
- 検出対象(875)の回転に応じて変化する物理量を検出するメイン検出素子(131、231)と、
前記検出対象の回転に応じて変化する物理量を検出するサブ検出素子(132、232)と、
前記メイン検出素子の検出値に応じた情報であるメイン回転情報、および、前記サブ検出素子の検出値に応じた情報であるサブ回転情報を出力する信号処理部(140、240)と、
前記メイン検出素子、前記サブ検出素子および前記信号処理部を封止するパッケージ(351〜360)と、
を備え、
前記メイン検出素子と前記サブ検出素子とは、素子に関わる構成が異なっている検出装置。 - 前記メイン検出素子の検出値は、制御演算に用いられ、
前記サブ検出素子の検出値は、前記メイン検出素子の異常監視に用いられる請求項1〜14のいずれか一項に記載の検出装置。 - 検出対象(875)の検出中心からずれた位置に配置されるサブ検出素子(132、232)の検出値に応じたサブ回転情報、および、前記検出対象の前記検出中心からずれており、かつ前記サブ検出素子よりも前記検出中心に近い箇所に配置されるメイン検出素子(131、231)の検出値に応じたメイン回転情報を取得する信号取得部(171、271)と、
前記メイン回転情報に基づいて制御演算を行う演算部(172、272)と、
前記メイン回転情報および前記サブ回転情報に基づいて異常を判定する異常判定部(173、273)と、
を備える演算装置。 - 検出装置(301〜319)と、演算装置(70、71)と、を備える制御装置であって、
前記検出装置は、
検出対象(875)の回転に応じて変化する物理量を検出するメイン検出素子(131、231)と、
前記検出対象の回転に応じて変化する物理量を検出するサブ検出素子(132、232)と、
前記メイン検出素子の検出値に応じたメイン回転情報、および、前記サブ検出素子の検出値に応じたサブ回転情報を前記演算装置に出力する信号処理部(140、240)と、
を有し、
前記演算装置は、前記検出装置から前記メイン回転情報および前記サブ回転情報を取得する信号取得部(171、271)、前記メイン回転情報を用いて制御演算を行う演算部(172、272)、および、前記メイン回転情報および前記サブ回転情報に基づいて前記検出装置の異常を判定する異常判定部(173、273)を含む制御部(170、270)を有し、
全ての前記メイン検出素子および前記サブ検出素子の中心は、前記検出対象の検出中心からずれた位置に配置され、
前記メイン検出素子は、前記サブ検出素子よりも、前記検出中心に近い箇所に配置されてる制御装置。 - 前記演算装置(70)は、複数の前記制御部を有し、
前記メイン検出素子、前記サブ検出素子および前記信号処理部の組み合わせをセンサ部(130、230)とすると、前記センサ部は、前記制御部ごとに対応して設けられ、
前記演算部は、対応して設けられる前記センサ部から取得される前記メイン回転情報に基づいて制御演算を行い、当該メイン回転情報が異常である場合、当該演算部における制御演算を停止し、
他の前記メイン回転情報が正常である場合、正常である前記メイン回転情報を取得した前記制御部での制御が継続される請求項17に記載の制御装置。 - 前記制御部に対応して設けられる前記センサ部と前記制御部との組み合わせを系統とすると、系統ごとに別途の電圧源(191、291)から電力が供給される請求項18に記載の制御装置。
- 前記メイン検出素子および前記サブ検出素子は、モータ(80、83)の回転に応じて変化する回転磁場を検出するものであって、
前記制御部は、前記メイン回転情報に基づき、前記モータの駆動を制御する請求項17〜19のいずれか一項に記載の制御装置。 - 請求項20に記載の制御装置(10)と、
前記モータと、
を備える電動パワーステアリング装置。 - 前記メイン検出素子または前記サブ検出素子は、車両の始動スイッチのオフ中においても検出を継続し、
前記信号処理部は、前記始動スイッチのオフ中において、前記モータの回転回数の演算を継続する請求項21に記載の電動パワーステアリング装置。
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