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ANWENDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebssteuereinheit für einen Motor, und insbesondere auf eine Antriebssteuereinheit für einen Motor, in dem ein Antriebssteuersystem für den Motor redundant ist, die durch Aufnehmen eines Invertersubstrats, auf dem eine Inverterschaltung zum Antrieb des Motors ausgebildet ist, und eines Steuersubstrats, auf dem eine Steuerschaltung zum Steuern der Inverterschaltung ausgebildet ist, in einem Gehäuse eingerichtet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Als Antriebssteuereinheit für einen Motor, zum Beispiel in einem Fall, in dem eine elektrische Servolenkung, die eine Lenkhilfskraft unter Verwendung eines Motors als Antriebsquelle erzeugt, verwendet wird, um eine Funktion der elektrischen Servolenkung auch zum Zeitpunkt einer Anomalität vom Standpunkt eines Automatikbetriebs eines Fahrzeugs und einer funktionalen Sicherheit aufrecht zu erhalten, ist eine Konfiguration bekannt, in der zwei Antriebssteuersysteme für den Motor redundant ausgeführt sind, so dass die Motoren mit zwei Spulensätzen einzeln angetrieben und für jeden Spulensatz gesteuert werden können (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). In dieser Antriebssteuereinheit für einen Motor sind ein Invertersubstrat, das mit zwei Inverterschaltungen versehen ist, und ein Steuersubstrat mit zwei Steuersystemen zum einzelnen Steuern der Inverterschaltungen in einem Gehäuse in einem Zustand aufgenommen, in dem sie einander gegenüberliegen.
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Aus
DE 100 53 818 A1 ist eine computergesteuerte Lenkung für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche eine elektrisch zugeführte Lenkmotoranordnung aufweist, die mit einer Schaltsteuerung verbunden ist, die mit einem Ausgang von einem Computer versorgt wird. Dabei hat eine Motorbaugruppe einen redundanten Lenkmotor mit zwei separaten Stromkreisen, die an dem Computer angeschlossen sind. Jede Schaltung kann eine Stromversorgung haben.
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Aus
DE 10 2006 033 175 A1 ist eine elektronische Anordnung mit einem Leistungsteil und einem Logikelement bekannt. Diese Anordnung besteht aus einem Einkomponenten-Elektronikmodul, in welchem das Leistungsteil und das Logikelement integriert sind. Das Leistungselement und das Logikelement sind zumindest teilweise in einem gemeinsamen Formgehäuse eingebettet.
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BEZUGSDOKUM ENTENLISTE
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PATENTDOKUMENT
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN
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Weil es zusätzlich in einem Invertersubstrat eines Stromversorgungssystems möglich ist, um eine Montagedichte durch modularisierte Halbleiterschalter, die die Inverterschaltung konfigurieren, zu verbessern, auch wenn das Antriebssteuersystem für einen Motor redundant ausgeführt ist, ist es relativ einfach, eine Zunahme in einem Bereich des Invertersubstrats zu unterdrücken.
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Jedoch sind in einem Steuersubstrat eines Signalsystems, zusätzlich zur Steuerung der Inverterschaltung, verschiedene Steuerarten in Abhängigkeit eines Anwendungsziels einer Antriebssteuereinheit denkbar, und so neigt ein Bereich einer möglichen Modularisierung dazu, schmaler im Vergleich zum Invertersubstrat zu sein. Wenn das Antriebssteuersystem für einen Motor daher im Steuersubstrat redundant ausgeführt wird, nimmt die Anzahl von montierten Komponenten und ein Verdrahtungsmusterbereich im Wesentlichen proportional zu, so dass es relativ schwierig ist, die Zunahme in einem Bereich des Steuersubstrats zu unterdrücken. Wenn der Bereich des Steuersubstrats zunimmt, wird die Größe der Antriebssteuereinheit groß, so dass eine Sorge einer Beeinflussung eines Freiheitsgrads eines bordeigenen Layouts auftritt.
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Die Erfindung ist angesichts der obigen Probleme ausgeführt worden, und es ist daher Aufgabe, eine Antriebssteuereinheit für einen Motor zu schaffen, die eine Zunahme in einem Bereich eines Steuersubstrats infolge der Redundanz eines Antriebssteuersystems für einen Motor unterdrückt.
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EINRICHTUNG ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Unter der Voraussetzung, dass ein Motor mit zwei Spulensätzen auf einem Stator für jeden Spulensatz einzeln angetrieben und gesteuert wird, umfasst daher eine Antriebssteuereinheit für den Motor gemäß der Erfindung ein Invertersubstrat, auf dem eine erste Inverterschaltung, die jede Spule eines ersten Spulensatzes antreibt, und eine zweite Inverterschaltung, die jede Spule eines zweiten Spulensatzes antriebt, ausgebildet sind; wobei ein Steuersubstrat, auf dem eine erste Steuerschaltung, die ein erstes Steuergerät umfasst, das die erste Inverterschaltung steuert, und eine zweite Steuerschaltung, die ein zweites Steuergerät umfasst, das die zweite Inverterschaltung steuert, ausgebildet sind; und wobei ein Gehäuse, in dem das Invertersubstrat und das Steuersubstrat parallel zueinander angeordnet sind, in dem die erste Steuerschaltung auf einer von einer vorderen Flächenseite oder einer hinteren Flächenseite des Steuersubstrats und die zweite Steuerschaltung auf der anderen Seite positioniert ist.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der Antriebssteuereinheit für einen Motor der Erfindung ist es möglich, eine Zunahme im Bereich des Steuersubstrats infolge einer Redundanz des Antriebssteuersystems für einen Motor zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines elektrischen Servolenkungssystems darstellt.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Beispiel einer elektrischen Einheit darstellt.
- 3 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration einer Antriebssteuereinheit und eines Motors darstellt.
- 4 ist eine weiterentwickelte perspektivische Ansicht, die schematisch eine mehrschichtige Struktur eines Steuersubstrats darstellt.
- 5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine dreidimensionale Verdrahtungsstruktur des Steuersubstrats darstellt.
- 6A und 6B sind Draufsichten, die schematisch Montagepositionen der elektrischen Komponenten auf dem Steuersubstrat darstellen, in denen 6A die Montageposition auf einer vorderen Fläche und 6B die Montageposition auf einer hinteren Fläche darstellt, bei Betrachtung von der vorderen Fläche.
- 7A und 7B sind Draufsichten, die schematisch andere Beispiele der Montageposition der elektronischen Komponenten in 6A und 6B darstellen, in denen
- 7A die Montageposition auf der vorderen Fläche und 7B die Montageposition auf der hinteren Fläche darstellt, bei Betrachtung von der vorderen Fläche.
- 8A und 8B sind Draufsichten, die leitfähige Muster auf dem Steuersubstrat bei Betrachtung von der vorderen Fläche darstellen, in denen 8A ein leitfähiges Muster auf einer dritten Schicht einer ersten Steuerschaltung und 8B ein leitfähiges Muster auf einer dritten Schicht einer zweiten Steuerschaltung darstellt.
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MODUS ZUM AUSFÜHREN DRE ERFINDUNG
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 stellt eine Ausführungsform einer Antriebssteuereinheit für einen Motor gemäß der Erfindung dar, und stellt ein Beispiel dar, das für ein Antriebssteuersystem für einen Motor verwendet wird, das eine Lenkhilfskraft in einem elektrischen Servolenkungssystem für ein Fahrzeug erzeugt.
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Ein elektrisches Servolenkungslenkungssystem 100 ist in einem Fahrzeug 1 vorgesehen, indem ein Motor 110 die Lenkhilfskraft erzeugt.
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Das elektrische Servolenkungssystem 100 umfasst einen Motor 110, ein Lenkrad 120, einen Lenkmomentsensor 130, einen Lenkwinkelsensor 140, eine Antriebssteuereinheit 150 mit einem Inverter und einen Verzögerer 170, der eine Drehung des Motors 110 verzögert und die Drehung auf eine Lenkwelle 160 (Ritzelwelle) überträgt.
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Der Lenkmomentsensor 130, Lenkwinkelsensor 140 und Verzögerer 170 sind in einer Lenksäule 180, die die Lenkwelle 160 enthält, vorgesehen.
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Ein Zahnradgetriebe 190a ist an der Spitze der Lenkwelle 160 vorgesehen. Wenn sich das Zahnradgetriebe 190a dreht, bewegt sich eine Zahnstange 190b horizontal in die laterale Richtung bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1. Lenkmechanismen 210 für Räder 200 sind jeweils an beiden Enden der Zahnstange 190b vorgesehen und eine Ausrichtung der Räder 200 kann durch eine horizontale Bewegung der Zahnstange 190b geändert werden.
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Der Lenkmomentsensor 130 erfasst ein Lenkmoment, das an einer Lenkwelle 160 erzeugt wird, wenn ein Fahrer eines Fahrzeugs 1 eine Lenkbetätigung ausführt, und gibt ein Erfassungssignal ST des erfassten Lenkmoments an die Antriebssteuereinheit 150 aus.
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Der Lenkwinkelsensor 140 erfasst einen Drehwinkel der Lenkwelle 160 als Lenkwinkel, wenn das Lenkrad 120 durch den Fahrer des Fahrzeugs 1, das die Lenkbetätigung ausführt, gedreht wird, und gibt ein Erfassungssignal SA des erfassten Lenkwinkels an die Antriebssteuereinheit 150 raus.
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Eine Information über die Zustandsgröße, wie z.B. ein Lenkmomentsignal ST, ein Lenkwinkelsignal SA und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VSP, das von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 220 ausgegeben wird, der zum Bestimmen der Lenkhilfskraft verwendet wird, wird in die Antriebssteuereinheit 150 eingegeben, die einen Mikrocomputer (Arithmetik-Prozessor) umfasst.
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Die Antriebssteuereinheit 150 steuert die Lenkhilfskraft im elektrischen Servolenkungssystem 100 durch Steuern eines erzeugten Drehmoments eines Motors 110 auf der Basis des Betriebszustands eines Fahrzeugs 1, wie z.B. einem Lenkmomentsignal ST, Lenkwinkelsignal SA und Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VSP. In der Ausführungsform ist die Antriebssteuereinheit 150 einstückig mit dem Motor 110 angeordnet, um eine elektrische Einheit 230 zu konfigurieren.
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2 stellt eine perspektivische Explosionsansicht einer elektrischen Einheit 230 dar.
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Der Motor 110 einer elektrischen Einheit 230 umfasst ein Motorgehäuse 210a, das innen einen Stator (nicht dargestellt) fixiert und drehbeweglich einen Rotor (Permanentmagnetrotor), der später beschrieben wird, in einem Raum hält, der am mittleren Bereich des Stators ausgebildet ist, eine Welle 110b, die am Rotor fixiert ist und die Drehkraft zum Verzögerer 170 überträgt, und einen Motoranschluss 110c, der die Antriebssteuereinheit 150 und eine dreiphasige Spule elektrisch verbindet, die um den Stator herum gewickelt ist, der später beschrieben wird. Die Welle 110b ist als Schneckenwelle ausgebildet, die mit einem Schneckenrad des Verzögerers 170 in Eingriff steht.
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Die Antriebssteuereinheit 150 der elektrischen Einheit 230 umfasst ein Invertersubstrat 10, auf dem eine Inverterschaltung zum Antreiben des Motors 110 ausgebildet ist, ein Steuersubstrat 20, auf dem eine Steuerschaltung zum Steuern der Inverterschaltung ausgebildet ist, ein Gehäuse 30, das kastenförmig ausgebildet ist, eine Abdeckung 40, die so ausgebildet ist, um mit dem Gehäuse 30 verbindbar zu sein und eine Öffnung des Gehäuses 30 flüssigkeitsdicht durch Verbinden abdichtet, und einen elektrischen Verbinder 50 zum Zuführen eines Stroms von einer äußeren Stromquelle an jedes Teil der Antriebssteuereinheit 150 und zum Empfangen verschiedener Signale.
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Das Gehäuse 30 und die Abdeckung 40 konfigurieren ein Gehäuse mit einem Innenraum durch gemeinsames Verbinden.
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Die Öffnungsbereiche 30a und 30b, in die der Motor 110 und der elektrische Verbinder 50 fest eingepasst sind, sind ferner jeweils am Boden des Gehäuses 30 ausgebildet. Unter diesen ist ein Endbereich in die axiale Richtung des Motors 110 in einen Öffnungsbereich 30a eingepasst und gegenüber dem Innenraum des Gehäuses fixiert, das durch das Gehäuse 30 und eine Abdeckung 40 gebildet wird. Ein Motoranschluss 110c des Motors 110 ist direkt mit der Inverterschaltung des Invertersubstrats 10 über einen Öffnungsbereich 30a verbunden.
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Im Innenraum des Gehäuses, das durch das Gehäuse 30 und die Abdeckung 40 gebildet wird, ist zusätzlich in einem Zustand, in dem das Steuersubstrat 20 gegenüber dem einen Endbereich des Motors 110 positioniert ist, und das Invertersubstrat 10 gegenüber dem Steuersubstrat 20 auf der Seite positioniert ist, die der Seite des einen Endbereichs des Motors 110 gegenüber liegt, das Gehäuse 30 und die Abdeckung 40 eingerichtet, um das Steuersubstrat 20 und Invertersubstrat 10 aufzunehmen und zu fixieren. Folglich sind das Steuersubstrat 20 und Invertersubstrat 10 parallel zueinander innerhalb des Gehäuses angeordnet, das durch das Gehäuse 30 und die Abdeckung 30 gebildet wird. Der Motoranschluss 110c kann mit der Inverterschaltung des Invertersubstrats 10, dass durch das Steuersubstrat hindurchgeht, verbunden werden.
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Bezüglich des Steuersubstrats 20 wird z.B. eine Leiterplatte verwendet, die elektronische Komponenten, z.B. ein Glasepoxidsubstrat, durch Oberflächenmontage anordnen kann, während das Invertersubstrat 10 nicht besonders begrenzt ist, aber ein Metallsubstrat kann hinsichtlich einer Wärmeableitung von Wärme, die in der Inverterschaltung erzeugt wird, verwendet werden.
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In der Ausführungsform sind der Motor 110 und die Antriebssteuereinheit 150 einstückig angeordnet, um eine elektrische Einheit 230 zu konfigurieren, aber in anderen Ausführungsformen können der Motor 110 und die Antriebssteuereinheit 150 als separate Einheiten voneinander an getrennten Positionen eingerichtet werden. In diese Ausführungsform ist der Öffnungsbereich 30a nicht im Gehäuse 30 der Antriebssteuereinheit 150 ausgebildet, und der Motoranschluss 110c ist elektrisch mit der Inverterschaltung in der Antriebssteuereinheit 150 über den elektrischen Verbinder 50 verbunden.
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3 stellt ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration eines Motors 110 und einer Antriebssteuereinheit 150 dar.
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Der Motor 110 ist ein dreiphasiger Synchronmotor mit einem ersten Spulensatz CA mit dreiphasigen Spulen UA, VA und WA in Sternschaltung und einem zweiten Spulensatz CB mit dreiphasigen Spulen UB, VB und WB, ebenfalls in Sternschaltung. Die Punkte, an denen die dreiphasigen Spulen UA, VA und WA im ersten Spulensatz CA verbunden sind, und die Punkte, an denen die dreiphasigen Spulen UB, VB und WB im zweiten Spulensatz CB verbunden sind, sind jeweils neutrale Punkte. Der erste Spulensatz CA und der zweite Spulensatz CB sind in einem gemeinsamen isolierten Zustand in einem Stator (nicht dargestellt) vorgesehen, und der erste Spulensatz CA und zweite Spulensatz CB nutzen einen Magnetkreis gemeinsam. Wie oben beschrieben, ist ein Rotor 110R zusätzlich im mittleren Bereich des Stators drehbeweglich vorgesehen.
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Die Antriebssteuereinheit 150 weist zwei Antriebssteuersysteme des Motors 110 auf, um den Motor 110 redundant auszuführen, um die Funktion der elektrischen Servolenkung aufrecht zu erhalten, auch wenn eine Anormalität als Reaktion auf eine Anforderung, wie z.B. einen Automatikbetrieb oder eine funktionale Sicherheit des Fahrzeugs 1, auftritt. Die Antriebssteuereinheit 150 umfasst ein erstes Antriebssteuersystem, das jede Spule UA, VA und WA des ersten Spulensatzes CA antreibt und steuert, und ein zweites Antriebssteuersystem, das jede Spule UB, VB und WB des zweiten Spulensatzes CB antreibt und steuert. Der Lenkmomentsensor 130 und Lenkwinkelsensor 140, die mit der Antriebssteuereinheit 150 verbunden sind, sind zwischen dem ersten Antriebssteuersystem und dem zweiten Antriebssteuersystem verschieden, und ein Lenkmomentsensor 130A und ein Lenkwinkelsensor 140A sind mit dem ersten Antriebssteuersystem verbunden und ein Lenkmomentsensor 130B und ein Lenkwinkelsensor 140B sind mit dem zweiten Antriebssteuersystem verbunden. Zusätzlich wird eine Stromversorgung von einer Stromversorgungsbatterie 240 für jedes Antriebssteuersystem durch den elektrischen Verbinder 50 geteilt. Jedoch kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 220, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VSP an die Antriebssteuereinheit 150 ausgibt, durch das ersten Antriebssteuersystem und das zweite Antriebssteuersystem gemeinsam genutzt werden.
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In der Antriebssteuereinheit 150 ist das Invertersubstrat 10 aufgenommen, wie oben beschrieben, und die Inverterschaltung, die auf dem Invertersubstrat 10 ausgebildet ist, umfasst eine erste Inverschaltung 12A des ersten Antriebssteuersystems und eine zweite Inverterschaltung 12B des zweiten Antriebssteuersystems. Zusätzlich ist das Invertersubstrat 10 mit einem Stromversorgungsrelais 14A und einem Stromversorgungsrelais 14B und einem Stromsensor 16A und einem Stromsensor 16B zusätzlich zur ersten Inverterschaltung 12A und zweiten Inverschaltung 12B versehen.
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Die erste Inverterschaltung 12A ist mit dem ersten Spulensatz CA (dreiphasige Spulen UA, VA und WA) über den Motoranschluss 110c verbunden, wandelt den DC-Strom von einer Stromversorgungsbatterie 240 um, und führt den AC-Strom den dreiphasigen Spulen UA, VA und WA jeweils zu. Zusätzlich ist die zweite Inverterschaltung 12B mit dem Spulensatz CB (dreiphasige Spulen UB, VB und WB) über den Motoranschluss 110c jeweils verbunden, wandelt den DC-Strom von einer Stromversorgungsbatterie 240 jeweils um, und führt den AC-Strom den dreiphasigen Spulen UB, VB, WB jeweils zu.
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Die erste Inverterschaltung 12A umfasst eine dreiphasige Brückenschaltung mit drei Sätzen von Halbleiterschaltern zum jeweiligen Antreiben der U-Phasen-Spule UA, V-Phasen-Spule VA und W-Phasen-Spule WA des ersten Spulensatzes CA. Zusätzlich umfasst die zweite Inverterschaltung 12B eine dreiphasige Brückenschaltung mit drei Sätzen von Halbleiterschaltern zum jeweiligen Antreiben der U-Phasen-Spule UB, V-Phasen-Spule VB und W-Phasen-Spule WB des zweiten Spulensatzes CB. Der Halbleiterschalter ist eine elektronische Komponente, der einen Halbleiter verwendet, der einen Betrieb zum Ein- und Ausschalten gemäß eines äußeren Steuersignals schalten kann, wie z.B. einen Feldeffekttransistor FET, einen Bipolar-Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einen Bipolartransistor.
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Die Motor 110 ist angepasst, um normal durch die Gesamtabgabe der beiden Inverterschaltungen der ersten Inverterschaltung 12A und der zweiten Inverterschaltung 12B angetrieben zu werden. Folglich ist der Motor 110 angepasst, um ein Drehmoment gemäß der Lenkhilfskraft zu erzeugen, die im elektrischen Servolenkungssystem 100 erforderlich ist. Das Ausgabeverhältnis der ersten Inverterschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B ist z.B. auf 50% zu 50% im normalen Zustand festgelegt.
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Das Stromversorgungsrelais 14A ist zwischen der Stromversorgungsbatterie 240 und der ersten Inverterschaltung 12A vorgesehen, und eingerichtet, um die Stromversorgung zur ersten Inverterschaltung 12A in einem vorbestimmten Fall zu trennen. Zusätzlich ist das Stromversorgungsrelais 14B zwischen der Stromversorgungsbatterie 240 und der zweiten Inverterschaltung 12B vorgesehen, und eingerichtet, um eine Stromzufuhr zur zweiten Inverterschaltung 12B in einem vorbestimmten Fall zu trennen. Ähnlich wie die Halbleiterschalter der ersten Inverschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B sind die Stromversorgungsrelais 14A und 14B elektronische Komponenten, die Halbleiter verwenden, die einen Betrieb zum Einschalten und Ausschalten gemäß einem externen Steuersignal schalten können.
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Der Stromsensor 16A ist ein Stromdetektor, der einen Parallelwiderstand umfasst, der z.B. in einem erdungsseitigen Bus 18mA eines Plus-seitigen Busses 18pA, der die Stromversorgungsbatterie 240 und die erste Schaltung 12A miteinander verbindet, und einem erdungsseitigen Bus 18mA angeordnet, der die erste Inverterschaltung 12A und die Erdung miteinander verbindet, und der eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Parallelwiderstands erfassen kann, und dadurch wird ein Erregungszustand der ersten Inverterschaltung 12A erfasst. Zusätzlich ist der Stromsensor 16B ein Stromdetektor, der einen Parallelwiderstand umfasst, der z.B. in einem erdungsseitigen Bus 18mB eines Plus-seitigen Busses 18pB und erdungsseitigen Bus 18mB angeordnet ist, und der eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Parallelwiderstands erfassen kann und dadurch wird ein Erregungszustand der zweiten Inverterschaltung 12B erfasst.
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Wie oben beschrieben, ist das Steuersubstrat 20 in der Antriebssteuereinheit 150 so aufgenommen, um dem Invertersubstrat 10 gegenüber zu liegen, und die Steuerschaltung, die auf dem Steuersubstrat 20 ausgebildet ist, weist eine erste Steuerschaltung 20A des ersten Antriebssteuersystems und eine zweite Steuerschaltung 20B des zweiten Antriebssteuersystems auf. Die erste Steuerschaltung 20A weist einen Magnetpol-Positionssensor 22A, eine integrierte Stromversorgungsschaltung 24A (IC), einen Mikrocomputer 26A (erstes Steuergerät) und einen Vortreiber 28A (ersten Vortreiber) auf. Zusätzlich weist die zweite Steuerschaltung 20B einen Magnetpol-Positionssensor 22B, eine Stromversorgungs-IC 24B, einen Mikrocomputer 26B (zweites Steuergerät) und einen Vortreiber 28B (zweiten Vortreiber) auf. Weil die Konfiguration der zweiten Steuerschaltung 20B dieselbe Funktion wie die Konfiguration der ersten Steuerschaltung 20A ausführt, wird nachstehend eine redundante Beschreibung weggelassen.
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Der Magnetpol-Positionssensor 22A ist ein Positionsdetektor, der die Magnetpolposition eines Rotors 110R erfasst. Der Magnetpol-Positionssensor 22A gibt ein Magnetpol-Positionserfassungssignal entsprechend der Magnetpolposition des drehenden Rotors 110R an den Mikrocomputer 26A aus. In der Ausführungsform ist z.B. der Magnetpol-Positionssensor 22A ein magnetoresistives Element, das auf dem Steuersubstrat 20 in der Nähe des einen Endbereichs (Rotor 110R) des Motors 110 montiert ist, aber die Erfindung ist nicht darauf begrenzt, und ein Magnetpol-Positionssensor 22A kann z.B. ein Hall-Element, ein Hall-IC oder dgl. sein, die auf dem Steuersubstrat 20 montiert sind, oder ein Resolver, der mit der Welle 110b des Motors 110 verbunden ist, oder dgl. sein. In einem Fall, in dem der Magnetpol-Positionssensor 22A nicht auf dem Steuersubstrat 20 montiert ist (z.B. in einem Fall, in dem ein Resolver oder dgl. verwendet wird), kann das Positionsverhältnis zwischen dem Steuersubstrat 20 und Invertersubstrat 10 bzgl. des Motors 110 ausgetauscht werden.
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Die Stromversorgungs-IC 24A empfängt die Stromversorgung von der Stromversorgungsbatterie 240 über einen elektrischen Verbinder 50 und weist eine Funktion zum Einstellen der Versorgungsspannung der Stromversorgungsbatterie 240 auf die Betriebsspannung des Mikrocomputers 26A und Magnetpol-Positionssensors 22A auf, um die Betriebsspannung zuzuführen. Zusätzlich führt die Stromversorgungs-IC 24A dem Lenkmomentsensor 130A und Lenkwinkelsensor 140A, die außerhalb der Antriebssteuereinheit 150 angeordnet sind, Strom über den elektrischen Verbinder 50 zu.
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Der Mikrocomputer 26A umfasst eine Zentralrecheneinheit (CPU), einen Direktzugriffspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), ein Input- und Output-Interface, ein Kommunikations-Interface und dgl., und ist eingerichtet, um die folgenden Funktionen durch Ausführen eines Programms, das in einem ROM oder dgl. gespeichert ist, auszuführen.
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D.h., der Mikrocomputer 26A berechnet die Lenkhilfskraft, die im elektrischen Servolenkungssystem 100 erforderlich ist, auf der Basis des Lenkmoment-Erfassungssignals ST, Lenkwinkel-Erfassungssignals SA und Fahrzeuggeschwindigkeitssignals VSP, die über den elektrischen Verbinder 50 eingegeben werden, und berechnet einen Soll-Stromwert, der der Soll-Ausgabewert der Gesamtausgabe der ersten Inverterschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B ist, so dass das Drehmoment des Motors 110 gemäß der berechneten Lenkhilfskraft erzeugt werden kann. Der Mikrocomputer 26A liest das Ausgabeverhältnis im normalen Zustand der erster Inverterschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B aus einem Speicher, wie z.B. einem ROM, ein und korrigiert den Soll-Stromwert gemäß dem Ausgabeverhältnis, um den korrigierten Soll-Stromwert zu erhalten, der ein Soll-Ausgabewert in jeder Inverterschaltung der ersten Inverterschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B ist. In einem Fall, in dem z.B. das Ausgabeverhältnis im normalen Zustand auf 50% zu 50% festgelegt ist, korrigiert der Mikrocomputer 26A den Soll-Stromwert auf einen halben Wert und legt den halben Wert als korrigierten Soll-Stromwert fest, der ein Soll-Ausgabewert der ersten Inverterschaltung 12A ist. Das Berechnen des Soll-Stromwerts oder des Soll-Stromwerts und des korrigierten Soll-Stromwerts wird durch entweder den Mikrocomputer 26A oder Mikrocomputer 26B ausgeführt, und der berechnete Soll-Stromwert oder der berechnete Soll-Stromwert und der korrigierte Soll-Stromwert können zum anderen Mikrocomputer über eine Verbindungsleitung, die später beschrieben wird, übertragen werden.
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Zusätzlich ist der Mikrocomputer 26A mit beiden Enden des Parallelwiderstands des Stromsensors 16A verbunden und berechnet einen tatsächlichen Stromwert, der der Wert des Stroms ist, der tatsächlich zum negativen Elektrodenbus 18 mA der ersten Inverterschaltung 12A auf der Basis einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden fließt. Der Mikrocomputer 26A berechnet eine Einschaltdauer, die die Zeitdauer ist, während der der Halbleiterschalter der ersten Inverterschaltung 12A durch eine PWM-Betätigung ein- und ausgeschaltet wird, basierend auf der Abweichung zwischen dem korrigierten Soll-Stromwert und dem tatsächlichen Stromwert. Außerdem berechnet der Mikrocomputer 26A die Magnetpol-Position des Rotors 110R vom Magnetpolpositions-Erfassungssignal. Der Mikrocomputer 26A gibt ein PWM-Steuersignal gemäß der Magnetpolposition und der Einschaltdauer aus.
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Der Vortreiber 28A ist eine Schaltung zum Antreiben eines Halbleiterschalters, der eine dreiphasige Brückenschaltung der ersten Inverterschaltung 12A in Übereinstimmung mit einem Befehlssignal (PWM-Steuersignal) vom Mikrocomputer 26A konfiguriert.
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So umfasst das erste Antriebs-Steuersystem in der Antriebssteuereinheit 150 die erste Inverterschaltung 12A zum Antreiben der jeweiligen Spulen UA, VA und WA des ersten Spulensatzes CA und die erste Steuerschaltung 20A zum Steuern der ersten Inverterschaltung 12A. Das zweite Antriebs-Steuersystem umfasst die zweite Inverterschaltung 12B zum Antreiben der jeweiligen Spulen UW, VW und WB des zweiten Spulensatzes CB und die zweite Steuerschaltung 20B zum Steuern der zweiten Inverterschaltung 12B.
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Der Mikrocomputer 26A weist verschiedene bekannte Anormalitäts-Diagnosefunktionen zum Diagnostizieren auf, ob eine Anormalität im ersten Antriebssteuersystem aufgetreten ist oder nicht, wie z.B. eine Diagnose, dass ein Überstrom erzeugt wird, wenn ein Spitzenwert des tatsächlichen Stromwerts, der durch den Stromsensor 16A erfasst ist, für eine vorbestimmte Zeit weiterhin besteht. Der Mikrocomputer 26B weist ebenfalls eine ähnliche Anormalitäts-Diagnosefunktion auf.
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In einem Fall, in dem z.B. der Mikrocomputer 26A diagnostiziert, dass eine Anormalität im ersten Antriebssteuersystem aufgetreten ist, wird das Stromversorgungsrelais 14A sofort über den Vortreiber 28A ausgeschaltet, um die Stromversorgung von der Stromversorgungsbatterie 240 zur ersten Inverterschaltung 12A zu trennen und die Inverterausgabe zum ersten Spulensatz CA zu stoppen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Mikrocomputer 26A verschiedene Arten von Rechenleistungen, wie z.B. Berechnen des Soll-Stromwerts und tatsächlichen Stromwerts, stoppen.
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Zusätzlich ist eine Kommunikationsleitung CL zwischen dem Mikrocomputer 26A und Mikrocomputer 26B vorgesehen, und in einem Fall, in dem der Mikrocomputer 26A diagnostiziert, dass eine Anormalität im ersten Antriebssteuersystem aufgetreten ist, gibt der Mikrocomputer 26A sofort eine Statusinformation, die anzeigt, dass die Anormalität im ersten Antriebssteuersystem aufgetreten ist, an den Mikrocomputer 26B über die Kommunikationsleitung CL aus. Zusätzlich zur Übertragung der Statusinformation kann die Kommunikationsleitung CL auch für andere Kommunikationsanwendungen, wie z.B. gemeinsames Überwachen von beiden CPUs des Mikrocomputers 26A und Mikrocomputers 26B, und Datenübertragung und Empfang des Soll-Stromwerts oder des Soll-Stromwerts und des korrigierten Soll-Stromwerts, verwendet werden.
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Wenn der Mikrocomputer 26B den Soll-Stromwert auf der Basis der Statusinformation, die vom Mikrocomputer 26A empfangen wird, korrigiert, schaltet der Mikrocomputer 26B das Inverterausgabeverhältnis, das vom Speicher, wie z.B. dem ROM, eingelesen wird, vom Ausgabeverhältnis im normalen Zustand (z.B. 50% zu 50%) zum Ausgabeverhältnis im anormalen Zustand (z.B. 0% zu 100%). In dem Fall, in dem das Ausgabeverhältnis im anormalen Zustand auf 0% zu 100% festgelegt ist, korrigiert der Mikrocomputer 26B den Soll-Stromwert nicht und legt den Soll-Stromwert als Soll-Ausgabewert der zweiten Inverterschaltung 12B fest.
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In einem Fall, in dem der Mikrocomputer 26B diagnostiziert, dass eine Anormalität im zweiten Antriebssteuersystem auftritt, wird die Verarbeitung im anormalen Zustand im Mikrocomputer 26A und Mikrocomputer 26B umgekehrt.
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4 ist eine weiterentwickelte perspektivische Ansicht, die schematisch eine Mehrschichtanordnung eines Steuersubstrats 20 darstellt.
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Das Steuersubstrat 20 ist eingerichtet, so dass die erste Steuerschaltung 20A auf der vorderen Flächenseite und die zweite Steuerschaltung 20B auf der hinteren Flächenseite positioniert ist. Die erste Steuerschaltung 20A weist elektronische Komponenten auf, die auf der Vorderfläche des Steuersubstrats 20 montiert sind, und umfasst eine Mehrzahl von Schichten, die von der vorderen Fläche nach innen laminiert sind. Zusätzlich weist die zweite Steuerschaltung 20B elektronische Komponenten auf, die auf der hinteren Fläche des Steuersubstrats 20 montiert sind, und umfasst eine Mehrzahl von Schichten, die von der hinteren Fläche nach innen laminiert sind. Die erste Steuerschaltung 20A und zweite Steuerschaltung 20B sind elektrisch durch eine isolierende Zwischenschicht M, mit Ausnahme eines Bereichs, isoliert. So bildet das Steuersubstrat 20 ein Mehrschichtsubstrat, in dem die Mehrzahl von Schichten laminiert ist.
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Die erste Steuerschaltung 20A bildet eine erste Steuerschaltungsschicht, in der eine erste Schicht L1A, eine zweite Schicht L2A, eine dritte Schicht L3A, eine vierte Schicht L4A und eine fünfte Schicht L5A der Reihe nach, von der vorderen Fläche, auf der die elektronischen Komponenten DA montiert sind, nach innen laminiert sind.
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Zusätzlich bildet die zweite Steuerschaltung 20B eine zweite Steuerschaltungsschicht, in der eine erste Schicht L1B, eine zweite Schicht L2B, eine dritte Schicht L3B, eine vierte Schicht L4B und eine fünfte Schicht L5B der Reihe nach, von der hinteren Fläche, auf der die elektronischen Komponenten DB montiert sind, nach innen laminiert sind. Weil jede Schicht der zweiten Steuerschaltungsschicht und jede Schicht der ersten Steuerschaltungsschicht dieselbe ist, solange die Schichten dieselbe Laminierungsreihenfolge aufweisen, wird nachstehend eine redundante Beschreibung der zweiten Steuerschaltungsschicht weggelassen.
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Die erste Schicht L1A, dritte Schicht L3A und fünfte Schicht L5A sind leitfähige Schichten, die aus einem Leiter, wie zum Beispiel Kupferfolie, ausgebildet sind. Die zweite Schicht L2A und vierte Schicht L4A sind dünne, plattenförmige oder blattförmige, isolierende Schichten, die hauptsächlich aus einem isolierenden Kunstharz (zum Beispiel Epoxidharz) ausgebildet sind, und jeweils die erste Schicht L1A und dritte Schicht L3A und die dritte Schicht L3A und fünfte Schicht L5A elektrisch isolieren.
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Die erste Schicht L1A ist eine Montagefläche zur Oberflächenmontage einer elektronischen Komponente DA, die dritte Schicht L3A ist ein leitfähiges Muster, das eine Verdrahtungsschaltung in der ersten Steuerschaltung 20A konfiguriert, und die fünfte Schicht L5A ist eine Erdungsschicht, die über den gesamten Bereich in der ebenen Richtung des Steuersubstrats 20 verbreitet ist. In der Ausführungsform wird angenommen, dass nicht nur die dritte Schicht L3A, sondern auch die Montagefläche der ersten Schicht L1A im leitfähigen Muster enthalten ist.
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5 ist eine Querschnittsansicht, die eine dreidimensionale Verdrahtungsstruktur des Steuersubstrats 20 darstellt.
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Wie in 5 dargestellt, sind die Montagefläche der ersten Schicht L1A und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A elektrisch durch eine Zwischenschicht-Leiterbahn H1A verbunden, die zum Beispiel durch Füllen und Verfestigen einer leitfähigen Paste in einem blinden Durchgangsloch ausgebildet ist, das durch die zweite Schicht L2A in Dickenrichtung des Steuersubstrats 20 hindurchgeht, und eine elektronische Komponente DA1 ist elektrisch mit der anderen elektronischen Komponente DA2 über die erste Schicht L1A, dritte Schicht L3A und Zwischenschicht-Leiterbahn H1A verbunden. Zusätzlich kann die fünfte Schicht L5A elektrisch mit der ersten Schicht L1A durch die Zwischenschicht-Leiterbahn H2A, die zwischen einem Bereich der ersten Schicht L1A und fünften Schicht L5A ausgebildet ist, oder mit der dritten Schicht L3A durch die Zwischenschicht-Leiterbahn H3A, die zwischen einem Bereich der dritten Schicht L3A und fünften Schicht L5A ausgebildet ist, verbunden werden. So wird die erste Steuerschaltung 20A dreidimensional auf der vorderen Seitenfläche des Steuersubstrats 20 konfiguriert.
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Wie in 3 dargestellt, sind hier der Mikrocomputer 26A der ersten Steuerschaltung 20A und der Mikrocomputer 26B der zweiten Steuerschaltung 20B elektrisch durch die Kommunikationsleitung CL verbunden, und wie in 5 dargestellt, umfasst die Kommunikationsleitung CL eine Zwischenschicht-Leiterbahn HAB, die durch das Steuersubstrat 20 einschließlich der Isolierschicht M von der ersten Schicht L1A der ersten Steuerschaltung 20A zur ersten Schicht L1B der zweiten Steuerschaltung 20B hindurchgeht. Um zu diesem Zeitpunkt einen Kurzschluss zwischen der Zwischenschicht-Leiterbahn HAB zu verhindern, werden die fünfte Schicht L5A, die die Erdungsschicht der ersten Steuerschaltung 20A ist, und die fünfte Schicht L5B, die die Erdungsschicht der zweiten Steuerschaltung 20B ist, ein Bereich der Erdungsschicht, durch die die Zwischenschicht-Leiterbahn HAB hindurchgeht, und der zugehörige Umfang davon getrennt. Zusätzlich ist die Zwischenschicht-Leiterbahn HAB eingerichtet, um nicht mit den leitfähigen Mustern der dritten Schichten L3A und L3B und den Montageflächen in Kontakt zu kommen, auf denen der Mikrocomputer 26A und Mikrocomputer 26B zwischen den ersten Schichten L1A und L1B nicht oberflächenmontiert sind. Folglich sind bezüglich des elektrischen Verhältnisses zwischen der ersten Steuerschaltung 20A und der zweiten Steuerschaltung 20B im Steuersubstrat 20 nur der Mikrocomputer 26A und Mikrocomputer 26B an einer Zwischenschicht-Leiterbahn HAB verbunden, so dass es auch in einem Fall, in dem eine Anomalität in entweder der ersten Steuerschaltung 20A oder der zweiten Steuerschaltung 20B auftritt, möglich ist, die Ausbreitung des Einflusses auf die andere Schaltung zu minimieren.
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6A und 6B sind Draufsichten, die schematisch Montagepositionen der elektronischen Komponenten DA und DB auf dem Steuersubstrat 20 darstellen. Zur Einfachheit der Beschreibung wird angenommen, dass das Steuersubstrat 20 rechtwinklig ausgebildet ist, und die gegenüberliegende Richtung eines Paars von gegenüberliegenden Seiten, wenn das Steuersubstrat 20 von der vorderen Seitenfläche in einer Draufsicht betrachtet wird, die linke und rechte Richtung ist, wie in der Figur dargestellt.
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Wie in 6A dargestellt, sind hinsichtlich der Montageposition der elektronischen Komponente DA (darstellend den Magnetpol-Positionssensor 22A, Stromversorgung-IC 24A, Mikrocomputer 26A und Vortreiber 28A als repräsentatives Beispiel) der ersten Steuerschaltung 20A, die auf der vorderen Fläche des Steuersubstrats 20 montiert ist, wärmeerzeugende Komponenten, wie zum Beispiel der Mikrocomputer 26A und Vortreiber 28A (schraffiert dargestellt), ungleichmäßig zur rechten Seite verteilt, und die Stromversorgungs-IC 24A, die keine wärmeerzeugende Komponente ist, ist ungleichmäßig zur linken Seite verteilt ist, bei Betrachtung von der vorderen Seitenfläche des Steuersubstrats 20.
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Wie in 6B dargestellt, ist die Montageposition der elektronischen Komponente DB (darstellend den Mikrocomputer 26B, Vortreiber 28B, Magnetpol-Positionssensor 22B und Stromversorgungs-IC 24B als repräsentatives Beispiel) der zweiten Steuerschaltung 20B, die auf der hinteren Fläche des Steuersubstrats 20 montiert ist, bezüglich der Montageposition der elektronischen Komponente DA der ersten Steuerschaltung 20A zweiseitig symmetrisch, so dass wärmeerzeugende Komponenten, wie zum Beispiel der Mikrocomputer 26B und Vortreiber 28B (schraffiert dargestellt), ungleichmäßig zur linken Seite verteilt sind, und die Stromversorgungs-IC 24B, die keine wärmeerzeugende Komponente ist, ist ungleichmäßig zur rechten Seite verteilt, bei Betrachtung durch die vordere Flächenseite des Steuersubstrats 20.
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So sind die Montagefläche der ersten Schicht L1A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montagefläche der ersten Schicht L1B in der zweiten Steuerschaltung 20B so ausgebildet, dass die Montageposition der elektronischen Komponente DB der zweiten Steuerschaltung 20B bezüglich der Montageposition der elektronischen Komponente DA der ersten Steuerschaltung 20A zweiseitig symmetrisch sind, in denen die wärmeerzeugenden Komponenten ungleichmäßig zur rechten Seite in einer Draufsicht des Steuersubstrats 20 verteilt sind. Daher weisen die Montagefläche der ersten Schicht L1A, bei Betrachtung von der vorderen Seitenfläche des Steuersubstrats 20, und die Montagefläche der ersten Schicht L1B, bei Betrachtung von der hinteren Seitenfläche des Steuersubstrats 20, dieselbe Form auf.
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Die Montageflächen der ersten Schichten L1A und L1B sind so ausgebildet, dass die Montagepositionen der elektronischen Komponenten DA und DB so sind, wie in 6A und 6B dargestellt. Daher sind die wärmeerzeugende Komponente der ersten Steuerschaltung 20A und die wärmeerzeugende Komponente der zweiten Steuerschaltung 20B ohne Überlappung in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 oberflächenmontiert. Insbesondere in einem normalen Zustand, in dem keine Anomalität im ersten Antriebssteuersystem und zweiten Antriebssteuersystem auftritt, in einem Fall, in dem sowohl die erste Steuerschaltung 20A als auch die zweite Steuerschaltung 20B betrieben werden, wird der Einfluss einer gemeinsamen Wärmeerzeugung zwischen der wärmeerzeugenden Komponente der ersten Steuerschaltung 20A und der wärmeerzeugenden Komponente der zweiten Steuerschaltung 20B reduziert, so dass der Temperaturanstieg der wärmeerzeugenden Komponente unterdrückt wird.
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Zusätzlich sind die Montageflächen der ersten Schichten L1A und L1B so ausgebildet, dass die Montagepositionen der elektronischen Komponenten DA und DB so sind, wie in 6A und 6B dargestellt. Daher weisen die erste Steuerschaltung 20A und die zweite Steuerschaltung 20B dieselbe Form für die Montageflächen auf, um so eine Verringerung einer Designeffizienz und Herstelleffizienz zu unterdrücken.
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In einem Fall, in dem eine Steuerschaltung eine Mehrzahl von wärmeerzeugenden Komponenten, wie zum Beispiel die erste Steuerschaltung 20A mit dem Mikrocomputer 26A und Vortreiber 28A, kann anstatt der Montageposition von 6A, in der wärmeerzeugende Komponenten ungleichmäßig zu einer Seite der linken und rechten Seiten des Steuersubstrats 20 verteilt sind, die Montageposition wie nachfolgend sein.
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Das heißt, wie in 7A dargestellt, der Mikrocomputer 26A ist hinsichtlich der Montageposition der elektronischen Komponente DA der ersten Steuerschaltung 20A, die auf der vorderen Fläche des Steuersubstrats 20 montiert ist, ungleichmäßig zur linken Seite und der Vortreiber 28A ungleichmäßig zur rechten Seite verteilt, bei Betrachtung von der vorderen Seitenfläche des Steuersubstrats 20, so dass die Mehrzahl von wärmeerzeugenden Komponenten (schraffiert dargestellt) ungleichmäßig zu den rechten und linken Seiten verteilt sind, aber nicht nebeneinander in seitlicher Richtung angeordnet sind. Wie in 7B dargestellt, ist die Montageposition der elektronischen Komponente DB der zweiten Steuerschaltung 20B, die auf der hinteren Fläche des Steuersubstrats 20 montiert ist, bezüglich der Montageposition der elektronischen Komponente DA der ersten Steuerschaltung 20A zweiseitig symmetrisch ist, so dass der Mikrocomputer 26B ungleichmäßig zur rechten Seite und der Vortreiber 28B ungleichmäßig zur linken Seite verteilt ist, bei Betrachtung durch die vordere Flächenseite des Steuersubstrats 20. Die Montageflächen der ersten Schicht L1A und ersten Schicht L1B sind so ausgebildet, um diese Montagepositionen aufzuweisen. Daher ist es möglich, den Temperaturanstieg der wärmeerzeugenden Komponente zu reduzieren, während die Abnahme der Designeffizienz und dergleichen unterdrückt wird.
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Mit anderen Worten sind die Montagefläche der ersten Schicht L1A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montagefläche der ersten Schicht L1B in der zweiten Steuerschaltung 20B so ausgebildet, dass die Montagepositionen der elektronischen Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 linien-symmetrisch, und die Montagepositionen der wärmeerzeugenden Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, bei Draufsicht nicht überlappend sind.
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8A und 8B sind Draufsichten, die schematisch leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A und der dritten Schicht L3B in der zweiten Steuerschaltung 20B darstellen.
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Weil die Montageflächen so ausgebildet sind, dass die Montageposition der elektronischen Komponente DB der zweiten Steuerschaltung 20B bezüglich der Montageposition der elektronischen Komponente DA der ersten Steuerschaltung 20A bei Draufsicht zweiseitig symmetrisch ist, wie in 6A und 6B und 7A und 7B dargestellt, wird das leitfähige Muster der dritten Schicht L3B in der zweiten Steuerschaltung 20B ebenfalls zweiseitig symmetrisch bezüglich des leitfähigen Musters der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A bei Draufsicht des Steuersubstrats 20 ausgebildet. Folglich weisen das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A, bei Betrachtung durch die vordere Flächenseite des Steuersubstrats 20, und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3B, bei Betrachtung durch die hintere Seitenfläche des Steuersubstrats 20, dieselbe Form auf.
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Gemäß der Antriebssteuereinheit 150 des Motors 110, auch wenn das Antriebssteuersystem des Motors 110 aus zweien und redundant auf der Basis der Anforderung an das elektrische Servolenkungssystem 100 bezüglich des Automatikbetriebs und der funktionalen Sicherheit des Fahrzeugs 1 hergestellt ist, kann eine Zunahme des Substratbereichs des Steuersubstrats 20 durch Bilden des ersten Steuersubstrats 20A auf der vorderen Seitenfläche des Steuersubstrats 20 und Bilden des zweiten Steuersubstrats 20B auf der hinteren Flächenseite des Steuersubstrats 20 unterdrückt werden. Dadurch wird die Größe der Antriebssteuereinheit nicht erhöht, so dass es möglich ist, Einschränkungen bei der Flexibilität des bordseitigen Layouts zu erleichtern.
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Auch wenn die erste Steuerschaltung 20A und zweite Steuerschaltung 20B jeweils auf beiden Seiten des Steuersubstrats zusätzlich gemäß der Antriebssteuereinheit 150 ausgebildet werden, sind die wärmeerzeugenden Komponenten so montiert, um sich bei Draufsicht nicht zu überlappen. Dadurch ist es möglich, die thermische Zersetzung infolge des Temperaturanstiegs der wärmeerzeugenden Komponente zu reduzieren, und um die Zuverlässigkeit der Antriebssteuereinheit 150 und des elektrischen Servolenkungssystems 100 infolge der Redundanz des Antriebssteuersystems des Motor 110 weiter zu verbessern. Insbesondere sind die Montageflächen der ersten Schicht L1A und die leitfähigen Muster der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montageflächen der ersten Schicht L1 B und die leitfähigen Muster der dritten Schicht L3B in der zweiten Steuerschaltung 20B so ausgebildet, um in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 linien-symmetrisch zu sein und weisen dieselbe Form auf. Dadurch ist es möglich, eine Abnahme bei der Designeffizienz und Herstelleffizienz im Vergleich mit einem Fall zu unterdrücken, der unterschiedliche Montageflächen und leitfähige Muster aufweist.
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Gemäß der Antriebssteuereinheit 150 ist im Steuersubstrat 20 außerdem die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerschaltung 20A und zweiten Steuerschaltung 20B nur die Zwischenschicht-Leiterbahn HAB als Kommunikationsleitung CL, die zwischen dem Mikrocomputer 26A und 26B kommuniziert. Auch in einem Fall, in dem eine Anomalität in entweder der ersten Steuerschaltung 20A oder zweiten Steuerschaltung 20B auftritt, ist es daher möglich, den Einfluss auf die andere Schaltung soweit wie möglich zu reduzieren.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Montagefläche der ersten Schicht L1A und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montagefläche der ersten Schicht L1B und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der zweiten Steuerschaltung 20B so ausgebildet, dass die Montagepositionen der elektronischen Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 linien-symmetrisch sind, und die Montagepositionen der wärmeerzeugenden Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, sind bei Draufsicht nicht überlappend. Anstatt der linien-symmetrischen Konfiguration, die oben beschrieben ist, können die Montagefläche und das leitfähige Muster, die die erste Steuerschaltung 20A konfigurieren, und die Montagefläche und das leitfähige Muster, die die zweite Steuerschaltung 20B konfigurieren, so ausgebildet werden, um in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 punktsymmetrisch zu sein. In diesem Fall kann in der ersten Steuerschaltung 20A, die auf der ersten Flächenseite angeordnet ist, und in der zweiten Steuerschaltung 20B, die auf der hinteren Flächenseite des Steuersubstrats 20 angeordnet ist, die elektrische Verbindung zum Invertersubstrat 10 und elektrischen Verbinder 50 einfach ausgeführt werden, auch wenn das Positionsverhältnis bezüglich des Invertersubstrats 10 und elektrischen Verbinders 50 unterschiedlich ist.
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In einem Fall, in dem die Designeffizienz, die Herstelleffizienz und dergleichen ignoriert werden kann, ist es in der oben beschriebenen Ausführungsform zusätzlich möglich, die Montagefläche der ersten Schicht L1A und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montagefläche der ersten Schicht L1B und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der zweiten Steuerschaltung 20B so auszubilden, dass die Montagepositionen der elektronischen Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, nicht ausgebildet werden, um in der Draufsicht des Steuersubstrats 20 linien-symmetrisch zu sein, sich aber nur die Montagepositionen der wärmeerzeugenden Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, bei Draufsicht nicht überlappen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Antriebssteuereinheit 150 konfiguriert, um die Inverterausgabe des Antriebssteuersystems, das als anormal im anormalen Zustand diagnostiziert wird, zu trennen, um so die Inverterausgabe des Antriebssteuersystems, das als normal bei 100 % diagnostiziert wird, festzulegen. Stattdessen treibt die Antriebssteuereinheit 150 zum Beispiel den Motor 110 mit den Ausgabeverhältnissen der ersten Inverterschaltung 12A und zweiten Inverterschaltung 12B mit 100 % zu 0 % im normalen Zustand an, und trennt die Ausgabe der ersten Inverterschaltung 12A, so dass die Ausgabe der normalen zweiten Inverterschaltung 12B 100 % im anormalen Zustand der ersten Inverterschaltung 12A ist. Daher ist es möglich, nur den Mikrocomputer 26B, der die zweite Inverterschaltung 12B steuert, zu betreiben. In diesem Fall ist es der Mikrocomputer 26B, der den Betrieb startet, der Wärme erzeugt, nachdem die Anomalität diagnostiziert ist, und der Mikrocomputer 26A, bei dem der Betrieb angehalten ist, keine Wärme erzeugt.
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In einem Fall, in dem die Temperatur des Mikrocomputers 26B nicht die zulässige Temperatur überschreitet, auch wenn eine Wärme in Betracht gezogen wird, die vom Mikrocomputer 26A erhalten wird, bevor er anomal diagnostiziert wird, können daher die Montagefläche der ersten Schicht L1A und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der ersten Steuerschaltung 20A und die Montagefläche der ersten Schicht L1B und das leitfähige Muster der dritten Schicht L3A in der zweiten Steuerschaltung 20B so ausgebildet werden, dass sich die Montagepositionen der wärmeerzeugenden Komponenten, die auf jeder der Montageflächen oberflächenmontiert sind, bei Draufsicht überlappen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Anwendungsziel der Antriebssteuereinheit 150 nicht auf das elektrische Servolenkungssystem 100 begrenzt, und die Antriebssteuereinheit 150 ist auf alles anwendbar, solange es den Motor 110 mit zwei Spulensätzen CA und CB antreibt und steuert. In einem Fall, in dem zum Beispiel der Motor 110 mit zwei Spulensätzen CA und CB als elektrischer Aktuator des elektrischen Bremssystems verwendet wird, kann die Antriebssteuereinheit 150 mit zwei Antriebssteuersystemen angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Invertersubstrat
- 12A
- erste Inverterschaltung
- 12B
- zweite Inverterschaltung
- 20
- Steuersubstrat
- 20A
- erste Steuerschaltung
- 20B
- zweite Steuerschaltung
- 26A
- Mikrocomputer
- 26B
- Mikrocomputer
- 28A
- Vortreiber
- 28B
- Vortreiber
- 30
- Gehäuse
- 40
- Abdeckung
- 110
- Motor
- 150
- Antriebssteuereinheit
- DA
- elektronische Komponenten
- DB
- elektronische Komponenten
- L1A
- Montagefläche
- L1B
- Montagefläche
- L3A
- leitfähiges Muster
- L3B
- leitfähiges Muster
- L5A
- Erdungsschicht
- L5B
- Erdungsschicht
- M
- Isolierschicht
- HAB (CL)
- Zwischenschicht-Leiterbahn (Kommunikationsleitung)
- CA
- erster Spulensatz (UA, VA, WA)
- CB
- zweiter Spulensatz (UB, VB, WB)
