DE112017000791T5

DE112017000791T5 - Elektronische Steuereinheit und elektrische Servolenkvorrichtung unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE112017000791T5
Application number: DE112017000791.7T
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Sugiura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-10-25
Also published as: JP2017143203A; US10763729B2; CN108702126B; US20190052154A1; WO2017138346A1; CN108702126A; JP6597362B2

Abstract

Ein Stromschaltkreisabschnitt (50) ist auf einem Substrat (30) in einer elektronischen Steuereinheit bereitgestellt und weist ein Schaltelement (501-506) auf. Während der Steuerung eines Steuerziels (20) fließt ein Strom, der einen relativ großen Wert von einem vorgegeben Wert oder größer aufweist, im Stromschaltkreisabschnitt (50). Ein Steuerschaltkreisabschnitt (60) ist auf dem Substrat (30) bereitgestellt und weist einen Steuerabschnitt (61, 67) auf, der eine Betätigung des Schaltelements (501-506) auf Grundlage eines Steuersignals steuert, um das Steuerziel (20) zu steuern. Ein Stromeingabeabschnitt (70) ist auf dem Substrat (30) so bereitgestellt, dass er dem Steuerschaltkreis (60) mit Bezug auf den Stromschaltkreisabschnitt (50) gegenüberliegend angeordnet ist. Der Strom, der dem Steuerziel (20) über den Stromschaltkreisabschnitt (50) zugeführt werden soll, wird in den Stromeingabeabschnitt (70) eingegeben.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der am 12. Februar 2016 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-24484 ; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird hierin vollinhaltlich Bezug genommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische bzw. elektrische Steuereinheit, die ein Steuerziel steuert, und eine elektrische Servolenkvorrichtung unter Verwendung derselben.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik ist eine elektronische Steuereinheit bekannt, in der ein ein Schaltelement aufweisender Stromschaltkreisabschnitt, ein Steuerschaltkreisabschnitt, der eine Betätigung des Schaltelements steuert, um ein Steuerziel zu steuern, und ein Stromeingabeabschnitt, in den ein in das Steuerziel fließender Strom über den Stromschaltkreisabschnitt eingegeben wird, auf einem Substrat bereitgestellt sind. Die in JP2012-244638A beschriebene elektronische Steuereinheit wird beispielsweise verwendet, um einen Motor einer elektrischen Servolenkvorrichtung zu steuern. Während der Steuerung des Motors fließt ein großer Strom im Stromeingabeabschnitt und im Stromschaltkreisabschnitt.
LITERATUR IM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1 : JP2012-244638A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der elektronischen Steuereinheit in JP2012-244638A wird die Anordnung des Stromschaltkreisabschnitts, des Steuerschaltkreisabschnitts und des Stromeingabeabschnitts auf dem Substrat nicht berücksichtigt. Die Komponenten des Steuerschaltkreisabschnitts sind entlang der Richtung, in der der Stromeingabeabschnitt und der Stromschaltkreisabschnitt angeordnet sind, das heißt entlang der Richtung, in der der große Strom fließt, angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, dass Rauschen oder potentielle Schwankungen, die aus elektrischen Schwankungen des großen Stroms resultieren, den Steuerschaltkreisabschnitt beeinflussen, was in erhöhten Unterschieden zwischen Einflüssen auf die individuellen Komponenten des Steuerschaltkreisabschnitts und in erhöhten Schwankungen zwischen den individuellen Komponenten resultiert. Infolgedessen kann eine Produktleistung bzw. Produktperformance, eine Rauschleistung bzw. Rauschperformance oder eine Robustheit gegen Störungen verschlechtert sein, und folglich ist das Steuerziel nicht mit hoher Genauigkeit steuerbar.
Wenn der Steuerschaltkreisabschnitt und der Stromschaltkreisabschnitt zusätzlich in einer voneinander beabstandeten Beziehung angeordnet sind oder ein Schlitz oder dergleichen zwischen dem Steuerschaltkreisabschnitt und dem Stromschaltkreisabschnitt gebildet ist, um eine Beeinflussung des Steuerschaltkreisabschnitts durch Rauschen einzuschränken, kann die Größe des Substrats erhöht oder die Ausgestaltung bzw. das Design des Substrats kompliziert sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleinformatige elektronische Steuereinheit, die imstande ist, ein Steuerziel mit hoher Genauigkeit zu steuern, und eine elektrische Servolenkvorrichtung unter Verwendung derselben bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine elektronische Steuereinheit, die ein Steuerziel steuert, ein Substrat, einen Stromschaltkreisabschnitt, einen Steuerschaltkreisabschnitt und einen Stromeingabeabschnitt auf.
Der Stromschaltkreisabschnitt ist auf dem Substrat bereitgestellt und weist ein Schaltelement auf. Während der Steuerung des Steuerziels fließt ein Strom im Stromschaltkreisabschnitt. Es ist anzumerken, dass das Schaltelement Wärme generiert, wenn es betätigt wird.
Der Steuerschaltkreisabschnitt ist auf dem Substrat bereitgestellt und weist einen Steuerabschnitt auf, der so konfiguriert ist, dass er das Steuerziel durch Steuern einer Betätigung des Schaltelements auf Grundlage eines Steuersignals steuert.
Der Stromeingabeabschnitt ist auf dem Substrat so bereitgestellt, dass er dem Steuerschaltkreisabschnitt mit Bezug auf den Stromschaltkreisabschnitt gegenüberliegend angeordnet ist. Ein Strom, der dem Steuerziel zugeführt werden soll, wird über den Stromschaltkreisabschnitt in den Stromeingabeabschnitt eingegeben.
In der oben beschriebenen Konfiguration sind der Stromschaltkreisabschnitt, der Steuerschaltkreisabschnitt und der Stromeingabeabschnitt auf dem Substrat in der Reihenfolge, Stromeingabeabschnitt, Stromschaltkreisabschnitt und Steuerschaltkreisabschnitt, bereitgestellt. In anderen Worten, der Steuerschaltkreisabschnitt ist nicht so angeordnet, dass er sich entlang der Richtung, in der der Stromeingabeabschnitt und der Stromschaltkreisabschnitt angeordnet sind, das heißt, entlang der Richtung, in die ein großer Strom fließt, ausdehnt. Dementsprechend beeinflussen Rauschen oder potentielle Schwankungen, die aus elektrischen Schwankungen des großen Stroms resultieren, den Steuerschaltkreisabschnitt nicht, was in reduzierten Unterschieden zwischen Einflüssen auf die individuellen Komponenten des Steuerschaltkreisabschnitts und in reduzierten Schwankungen zwischen den individuellen Komponenten resultiert. Dadurch kann eine Produktperformance, eine Rauschperformance oder eine Robustheit gegen eine Störung verbessert werden, und somit kann das Steuerziel mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Zusätzlich ist kein Bedarf vorhanden, den Steuerschaltkreisabschnitt und den Stromschaltkreisabschnitt in einer voneinander beabstandeten Beziehung anzuordnen oder einen Schlitz oder dergleichen zwischen dem Steuerschaltkreisabschnitt und dem Stromschaltkreisabschnitt zu bilden, um eine Beeinflussung des Steuerschaltkreisabschnitts durch Rauschen einzuschränken. Dadurch kann die Größe des Substrats reduziert und die Ausgestaltung des Substrats vereinfacht werden. Folglich ist es möglich, die kleinformatige elektronische Steuereinheit bereitzustellen.
Figurenliste
Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 eine Ebenenansicht, die eine elektronische Steuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine Draufsicht der elektronischen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Steuerziel;
2B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIB-IIB in 2A;
3 eine Ansicht, die eine Schaltkreiskonfiguration und ein Anwendungsbeispiel der elektronischen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine Querschnittsansicht, die einen Wärmeableiter der elektronischen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und in der Nähe davon zeigt; und
5 eine Ebenenansicht, die eine elektronische Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden elektronische Steuereinheiten und elektrische Servolenkvorrichtungen gemäß einer Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Figuren beschrieben. Es ist anzumerken, dass im Wesentlichen denselben Komponententeilen bzw. abschnitten bei der Vielzahl der Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen werden und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt eine elektronische Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine elektronische Steuereinheit 10 steuert einen Motor (M) 20 als ein Steuerziel. Der Motor 20 wird, wie in 3 gezeigt, als die Antriebseinheit einer in einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Servolenkvorrichtung 1 verwendet. Der Motor 20 ist so angebracht, dass ein Endabschnitt (Ausgabeende 26) einer später beschriebenen Welle 25 mit einem Getriebe 3 in einem um eine Lenksäule 2 herum bereitgestellten Getriebkasten bzw. Getriebebox in Eingriff steht. Der Motor 20 rotiert vorwärts und rückwärts auf Grundlage eines Drehmomentsignals, das von einem das Lenkdrehmoment einer Lenkung 4 erfassenden Drehmomentsensor (TS) 5 ausgegeben wird, eines von einem nicht gezeigten CAN (Controller Area Network) erlangten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals oder dergleichen, und generiert ein auf ein Lenken bezogenes Unterstützdrehmoment. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Art der elektrischen Servolenkvorrichtung 1 somit eine elektrische Servolenkvorrichtung mit Säulenunterstützung bzw. Säulenantrieb.
Der Motor 20 weist, wie in 2B gezeigt, ein Motorgehäuse 21, einen Stator 22, Wicklungsleitungen 23 bzw. Wicklungsdrähte, einen Rotor 24, die Welle 25, das Ausgabeende 26, einen Magnet 27 und dergleichen auf.
Das Motorgehäuse 21 ist aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, in einer Bodenzylinderform gebildet.
Der Stator 22 ist beispielsweise aus einer mehrschichtigen Stahlplatte oder dergleichen in einer im Allgemeinen ringförmigen Form gebildet. Der Stator 22 ist im Motorgehäuse 21 fixiert bereitgestellt.
Die Wicklungsleitungen 23 bestehen aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, in linearen Formen und sind um den Stator 22 herum gewickelt bzw. gewunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Wicklungsleitungen 23 so bereitgestellt, dass sie drei Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) entsprechen.
Der Rotor 24 ist in gleicher Weise wie der Stator 22, beispielsweise aus einer mehrschichtigen Stahlplatte, aber in einer im Allgemeinen zylindrischen Form gebildet. Der Rotor 24 ist im Stator 22 so bereitgestellt, dass er rotierbar ist. An der äußeren Wand des Rotors 24 sind eine Vielzahl von Magneten so bereitgestellt, dass sich N-Pole bzw. Nordpole und S-Pole bzw. Südpole so abwechseln, dass sie in vorgegeben Intervallen in einer umlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind (nicht gezeigt).
Die Welle 25 besteht beispielsweise aus einem Metall in einer Stangenform. Die Welle 25 ist im Rotationszentrum des Rotors 24 bereitgestellt. Das Ausgabeende 26 ist an einem der Endabschnitte der Welle 25 bereitgestellt. Das Ausgabeende 26 kann mit dem Getriebe 3 in der elektrischen Servolenkvorrichtung 1 in Eingriff stehen.
Der Magnet 27 ist an dem anderen Ende der Welle 25 bereitgestellt. Der Magnet 27 generiert einen magnetischen Kraftfluss. Die Welle 25 wird durch das Motorgehäuse 21 so unterstützt, dass sie rotierbar ist. Dadurch wird es dem Rotor 24 ermöglicht, dass er im Stator 22 und relativ dazu rotiert.
Der Drehmomentsensor 5 weist, wie in 1 gezeigt, einen Masseanschluss 9 bzw. GND-Anschluss auf. Der Masseanschluss 9 ist mit der Niederpotentialseite einer Batterie 6 als eine Energiequelle verbunden.
Die elektronische Steuereinheit 10 ist, wie in den 2A und 2B gezeigt, mit dem Motor 20 so integriert bereitgestellt, dass sie dem Ausgabeende 26 des Motors 20 gegenüberliegend angeordnet ist. Die elektronische Steuereinheit 10 weist, wie in den 1 bis 4 gezeigt, ein Substrat 30, einen Stromschaltkreisabschnitt 50, einen Steuerschaltkreisabschnitt 60, einen Stromeingabeabschnitt 70, eine Wärmesenke 80 als einen Wärmeableiter, eine Abdeckung 28, Wärmeleitelemente 84 und 85 und dergleichen auf.
Der Stromschaltkreisabschnitt 50 weist einen ersten Kondensator 51, eine Spule 52, einen ersten Umrichterabschnitt 53, einen zweiten Umrichterabschnitt 54, Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 und dergleichen auf.
Der Steuerschaltkreisabschnitt 60 weist einen anwendungsspezifischen IC 61 bzw. custom IC, einen Rotationswinkelsensor 62, einen Mikrocomputer 67, einen Steuersignal-Eingabeabschnitt 68 und dergleichen auf.
Der Stromeingabeabschnitt 70 weist einen PIG-Anschluss 701, einen Masseanschluss 702 und dergleichen auf.
Elektrische Energie bzw. Leistung wird, wie in 3 gezeigt, der elektronischen Steuereinheit 10 von der Batterie 6 als die Energiequelle zugeführt. Der erste Kondensator 51 und die Spule 52 bilden einen Filterschaltkreis, um Rauschen, das von einer anderen Vorrichtung, die die Batterie 6 teilt, zum Motor 20 übertragen wird, und auch Rauschen, das vom Motor 20 zur anderen Vorrichtung, die die Batterie 6 teilt, übertragen wird, zu reduzieren. Das heißt, der erste Kondensator 51 und die Spule 52 reduzieren ein sich nach außen ausbreitendes Rauschen. Die Spule 52 ist jeweils zwischen der Batterie 6 und dem ersten Umrichterabschnitt 53 sowie dem zweiten Umrichterabschnitt 54 in Serie verbunden, um Energiequellenschwankungen zu dämpfen.
Der erste Umrichterabschnitt 53 und der zweite Umrichterabschnitt 54 weisen jeweils Schaltelemente 501 bis 506, Energiequellenrelais 507 und 508, zweite Kondensatoren 55, Shunt-Widerstände 509 und dergleichen auf.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schaltelemente 501 bis 506 jeweils beispielsweise ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) als eine Art eines Feldeffekttransistors. Die Schaltelemente 501 bis 506 werden jeweils durch eine Gate-Spannung so gesteuert, dass sie zwischen Source und Drain an- und ausschalten.
Die Schaltelemente 501 bis 503 im oberen Zweig weisen jeweils Drains, die mit der Batterie 6 verbunden sind, und Sources, die mit den betreffenden Drains der entsprechenden Schaltelemente 504 bis 506 im unteren Zweig verbunden sind, auf. Die Schaltelemente 504 bis 506 im unteren Zweig weisen jeweils Sources, die mit der Niederpotentialseite der Batterie 6, das heißt mit der Masse, verbunden sind, auf. Die Verbindungsabschnitte zwischen den Schaltelementen 501 bis 503 im oberen Zweig und den entsprechenden Schaltelemente 504 bis 506 im unteren Zweig sind mit dem Motor 20 elektrisch verbunden.
In ähnlicher Weise zu den Schaltelementen 501 bis 506 sind die Energiequellenrelais 507 und 508 aus MOSFETs gebildet. Die Energiequellenrelais 507 und 508 sind zwischen den Schaltelementen 501 bis 506 und der Spule 52 bereitgestellt und können den Strom, der zum Motor 20 über die Schaltelemente 501 bis 506 in einer anormalen Situation fließt, unterbrechen bzw. abschalten.
Die Shunt-Widerstände 509 sind zwischen den Schaltelementen 504 bis 506 und der Masse elektrisch verbunden. Durch Erfassen der Spannung oder des Stroms, die an den Shunt-Widerständen 509 anliegen, ist es möglich, den im Motor 20 fließenden Strom zu erfassen.
Die zweiten Kondensatoren 55 sind zwischen Leitungen mit den Schaltelementen 501 bis 503 im oberen Zweig, die sich näher an der Batterie 6 befinden, und der Masse verbunden. Das heißt, die zweiten Kondensatoren 55 sind parallel mit den Schaltelementen 501 bis 506 verbunden. Die zweiten Kondensatoren 55 speichern Ladungen, um eine Energieversorgung der Schaltelemente 501 bis 506 zu unterstützen und absorbieren einen Welligkeitsstrom, der durch Schalten eines Stroms verursacht wird.
Der anwendungsspezifische IC 61 ist ein integrierter Halbleiterschaltkreis, der einen Regler 64, einen Signalverstärkerabschnitt 65, einen Erfasste-Spannung-Verstärkerabschnitt 66 bzw. einen Verstärkerabschnitt für eine erfasste Spannung und dergleichen aufweist.
Der Regler 64 ist ein Stabilisationsschaltkreis, der die Energie der Batterie 6 stabilisiert. Der Regler 64 stabilisiert die Energie, die jeweils den Abschnitten zugeführt wird. Der später beschriebene Mikrocomputer 67 arbeitet beispielsweise bei einer vorgegebenen stabilen Spannung (z.B. 5 V) unter Verwendung des Reglers 64.
Signale vom Rotationswinkelsensor 62, vom Drehmomentsensor 5 und dergleichen werden in den Signalverstärkerabschnitt 65 eingegeben. Der Rotationswinkelsensor 62 ist ein Erfassungselement für magnetischen Kraftfluss, wie beispielsweise ein integrierter Hallschaltkreis bzw. Hall-IC. Auf dem später beschriebenen Substrat 30 ist der Rotationswinkelsensor 62 in der Nähe des Endabschnitts der Welle 25 des Motor 20 angeordnet, der sich insbesondere auf einer axialen Line Ax1 der Welle 25 zum Magnet 27 benachbart (adjacent) befindet (siehe 2B). Der Rotationswinkelsensor 62 erfasst eine Änderung des magnetischen Kraftflusses, der vom Magneten 27 generiert wird, das heißt, einen magnetischen Kraftfluss in der Umgebung (magnetisches Feld), und überträgt den resultierenden Erfassungswert als ein Signal, das sich auf den Rotationswinkel des Rotors 24 (Motor 20) bezieht, an den Signalverstärkerabschnitt 65. Der Signalverstärkerabschnitt 65 verstärkt das vom Rotationswinkelsensor 62 übertragene Signal, das sich auf den Rotationswinkel des Motors 20 bezieht, und gibt das verstärkte Signal an den später beschriebenen Mikrocomputer 67 aus.
Der Erfasste-Spannung-Verstärkerabschnitt 66 erfasst jeweils eine Spannung zwischen den beiden Enden der Shunt-Widerstände 509, verstärkt die resultierenden Erfassungswerte und gibt die verstärkten Erfassungswerte an den später beschriebenen Mikrocomputer 67 aus.
Der Mikrocomputer 67 ist ein kleinformatiger Computer, der eine CPU als eine arithmetische Einheit, ROM und RAM als eine Speichereinheit und dergleichen aufweist. Im Mikrocomputer 67 führt die CPU verschiedene Verarbeitungen gemäß den verschiedenen im ROM gespeicherten Programmen aus.
Das Signal vom Signalverstärkerabschnitt 65, das sich auf den Rotationswinkel des Motors 20 bezieht, die jeweiligen Spannungen zwischen beiden Enden der Shunt-Widerstände 509 vom Erfasste-Spannung-Verstärkerabschnitt 66, das Lenkdrehmomentsignal vom Drehmomentsensor 5, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation vom CAN und dergleichen werden in den Mikrocomputer 67 eingegeben. Wenn derartige Signale in den Mikrocomputer 67 eingegeben werden, steuert der Mikrocomputer 67 den ersten Umrichterabschnitt 53 über einen Vortreiber bzw. Pre-Driver auf Grundlage des Rotationswinkels des Motors 20. Der Mikrocomputer 67 ändert insbesondere Gate-Spannungen in den Schaltelementen 501 bis 506 unter Verwendung des Vortreibers und schaltet die Schaltelemente 501 bis 506 zwischen den AN/AUS-Zuständen, um den ersten Umrichterabschnitt 53 zu steuern.
Der Mikrocomputer 67 steuert den ersten Umrichterabschnitt 53 jeweils auch auf Grundlage der Spannungen zwischen den beiden Enden der Shunt-Widerstände 509, die vom Erfasste-Spannung-Verstärkerabschnitt 66 so eingegeben werden, dass der dem Motor 20 (den Wicklungsleitungen 23) zugeführte Strom annähernd eine sinusförmige Welle ist. Es ist anzumerken, dass der Mikrocomputer 67 den zweiten Umrichterabschnitt 54 unter Verwendung des Vortreibers auf dieselbe Art und Weise steuert, wie sie verwendet wird, um den erster Umrichterabschnitt 53 unter Verwendung des Vortreibers zu steuern.
Der Mikrocomputer 67 generiert das durch eine PWM-Steuerung über den Vortreiber produzierte Pulssignal so, dass er das Lenken der Lenkung 4 gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation und dergleichen vom Rotationswinkelsensor 62, vom Drehmomentsensor 5, von den Shunt-Widerständen 509 und vom CAN unterstützt. Das Pulssignal wird an einen Inverterschaltkreis mit zwei Systemen bzw. ein 2-System-Inverterschaltkreis ausgegeben, der den ersten Umrichterabschnitt 53 und den zweiten Umrichterabschnitt 54 aufweist, um jeweils den Schaltbetrieb der Schaltelemente 501 bis 506 im ersten Umrichterabschnitt 53 und im zweiten Umrichterabschnitt 54 zwischen den AN/AUS-Zuständen zu steuern. Infolgedessen fließen sinusförmige Wellenströme in verschiedenen Phasen in die individuellen Phasen der Wicklungsleitungen 23 des Motors 20, um ein rotierendes Magnetfeld zu generieren. Unter dem rotierenden Magnetfeld rotieren der Rotor 24 und die Welle 25 zusammen. Infolge der Rotation der Welle 25 wird eine Antriebskraft vom Ausgabeende 26 an das Getriebe 3 um die Lenksäule 2 herum ausgegeben, um ein Lenken der Lenkung 4 durch den Fahrer zu unterstützen.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die elektronische Steuereinheit 10 somit die Umrichterabschnitte (53 und 54) mit zwei Systemen bzw. die 2-System-Umrichterabschnitte auf, um die Leitung von Energie zu den Wicklungsleitungen 23 zu steuern. Die Systeme weisen jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase auf. Der erste Umrichterabschnitt 53 und der zweite Umrichterabschnitt 54 (die Schaltelemente 501 bis 506) generieren zusätzlich jeweils Wärme, wenn sie betätigt zw. betrieben (geschaltet) werden.
Der erste Kondensator 51 und die Spule 52, die jeweils oben beschrieben werden, entsprechen einem Rauschreduzierelement. Der Mikrocomputer 67 und der anwendungsspezifische IC 61 entsprechen einem Steuerabschnitt. Das Signal vom Drehmomentsensor 5, die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation vom CAN und dergleichen entsprechen einem Steuersignal.
Die Wärmesenke 80 besteht aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium. Die Wärmesenke 80 weist einen Hauptkörper 81 und Vorsprünge 82 auf. Der Hauptkörper 81 ist in einer Plattenform gebildet. Die Vielzahl von Vorsprüngen 82 ist so gebildet, dass sie in der Form von Säulen von einer Fläche 801 des Hauptkörpers 81 hervorstehen. Der Hauptkörper 81 ist, wie in 2B gezeigt, an das Motorgehäuse 21 in so einer Art und Weise fixiert, dass er einen Abschnitt der Öffnung des Motorgehäuses 21 abschließt. Der Hauptkörper 81 weist einen Lochabschnitt 810 auf, der sich durch den Hauptkörper 81 in einer Dickenrichtung ausdehnt. Der zum Magneten 27 benachbarte Endabschnitt der Welle 25 ist in den Lochabschnitt 810 eingebracht. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wärmesenke 80 mit der Niederpotentialseite der Batterie 6 verbunden.
Das Substrat 30 ist ein gedrucktes Substrat, das aus einer Glasfaser und einem Epoxidharz, wie beispielsweise FR-4, besteht. Das Substrat 30 weist eine erste Fläche 301 als eine Fläche und eine zweite Fläche 302 als eine andere Fläche auf. Das Substrat 30 ist zum Rotor 24 mit Bezug auf den Hauptkörper 81 der Wärmesenke 80 so gegenüberliegend bereitgestellt, dass es im Allgemeinen parallel mit dem Hauptkörper 81 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 30 mit Schrauben 83 in die Vorsprünge 82 der Wärmesenke 80 geschraubt (siehe 4). Dementsprechend sind die dem Hauptkörper 81 gegenüberliegenden Endabschnitte der Vorsprünge 82 mit der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 in Kontakt. Infolgedessen wird jeweils ein zur Höhe der Vorsprünge 82 äquivalenter Abstand bzw. eine äquivalente Lücke zwischen dem Substrat 30 und dem Hauptkörper 81 der Wärmesenke 80 gebildet.
Die Abdeckung 28 ist in einer Tellerform bzw. runden Plattenform gebildet und am Motorgehäuse 21 so befestigt, dass sie das Substrat 30 bedeckt und die Öffnung des Motorgehäuses 21 verschließt.
Der Stromschaltkreisabschnitt 50, der Steuerschaltkreisabschnitt 60 und der Stromeingabeabschnitt 70 sind, wie in 1 gezeigt, auf dem Substrat 30 bereitgestellt. Der Stromeingabeabschnitt 70 ist an dieser Stelle auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass er dem Steuerschaltkreisabschnitt 60 mit Bezug auf den Stromschaltkreisabschnitt 50 gegenüberliegend angeordnet ist. Das heißt, der Stromeingabeabschnitt 70, der Stromschaltkreisabschnitt 50 und der Steuerschaltkreisabschnitt 60 sind auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass sie in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Stromschaltkreisabschnitt 50 für das eine Substrat 30 bereitgestellt. Der eine Stromschaltkreisabschnitt 50 weist die Inverterabschnitte (53 und 54) mit zwei Systemen auf. Es ist anzumerken, dass jeweils ein erster Kondensator 51, eine Spule 52 und ein Stromeingabeabschnitt 70 für den einen Stromschaltkreisabschnitt 50 bereitgestellt sind (1-zu-1-Basis).
Der PIG-Anschluss 701 und der Masseanschluss 702 sind jeweils im Stromeingabeabschnitt 70 aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, in einer Stangeform gebildet. Der PIG-Anschluss 701 und der Masseanschluss 702 sind jeweils so bereitgestellt, dass sie ein mit dem Substrat 30 verbundenes Ende 30 und das andere zur Außenseite der Abdeckung 28 exponierte Ende aufweisen (siehe 2B). Um die anderen Enden des PIG-Anschlusses 701 und des Masseanschlusses 702 herum ist ein Energiequellenverbinder 71 auf der Abdeckung 28 gebildet. Ein mit der Batterie 6 verbundener Kabelbaum 7 ist mit dem Energiequellenverbinder 71 verbunden. Der PIG-Anschluss 701 ist infolgedessen mit der Hochpotentialseite der Batterie 6 verbunden, während der Masseanschluss 702 mit der Niederpotentialseite der Batterie 6 verbunden ist.
Der Steuersignal-Eingabeabschnitt 68 des Steuerschaltkreisabschnitts 60 weist einen Steueranschluss 681 und einen Referenzpotentialanschluss 682 auf. Der Steueranschluss 681 und der Referenzpotentialanschluss 682 sind jeweils aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, gebildet. Der Steueranschluss 681 und der Referenzpotentialanschluss 682 sind jeweils so bereitgestellt, dass sie ein mit dem Substrat 30 verbundenes Ende und das zur Außenseite der Abdeckung 28 exponierte andere Ende aufweisen (siehe 2B). Um das andere Ende des Steueranschlusses 681 und des Referenzpotentialanschlusses 682 herum ist ein Steuer-Verbinder 69 auf der Abdeckung 28 gebildet. Ein mit dem Drehmomentsensor 5 verbundener Kabelbaum 8, eine Signalleitung vom CAN und dergleichen sind mit dem Steuer-Verbinder 69 verbunden. Infolgedessen wird ein Signal vom Drehmomentsensor 5 als eines der Steuersignale, die an den Mikrocomputer 67 übertragen werden, über den Kabelbaum 8 in den Steueranschluss 681 des Steuersignal-Eingabeabschnitts 68 des Steuerschaltkreisabschnitts 60 eingegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Referenzpotentialanschluss 682 mit dem Masseanschluss 9 des Drehmomentsensors 5 über den Kabelbaum 8 verbunden. Dementsprechend liegen der Referenzpotentialanschluss 682 und der Masseanschluss 9 auf demselben Potential. Der Referenzpotentialanschluss 682 bestimmt somit ein Referenzpotential für den Drehmomentsensor 5 als einen externen Sensor.
Die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 im Stromschaltkreisabschnitt 50 weisen Motor-Anschlüsse 561 auf. Die Motor-Anschlüsse 561 sind aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, in einer Stangenform gebildet. Die Motor-Anschlüsse 561 sind jeweils so bereitgestellt, dass sie ein mit der Wicklungsleitung 23 verbundenes Ende und das andere mit dem Substrat 30 verbundene Ende aufweisen (siehe 2B). Das andere Ende des Motor-Anschlusses 561 ist mit dem PIG-Anschluss 701 über den ersten Umrichterabschnitt 53 und den zweiten Umrichterabschnitt 54 elektrisch verbunden. Das heißt, die Motor-Anschlüsse 561 verbinden den Motor 20 und den Stromeingabeabschnitt 70 elektrisch.
Der erste Kondensator 51, die Spule 52, der zweite Kondensator 55 und der Mikrocomputer 67 sind, wie in den 1 und 4 gezeigt, auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30 angebracht. Die Schaltelemente 501 bis 506, der anwendungsspezifische IC 61 und der Rotationswinkelsensor 62 sind auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 angebracht.
Es ist anzumerken, dass der Rotationswinkelsensor 62, der im Steuerschaltkreisabschnitt 60 vorhanden ist, an einer Position bereitgestellt ist, an der der Rotationswinkelsensor 62 die Abschnitte der Schaltelemente 501 bis 506 in der Dickenrichtung des Substrats 30 jeweils nicht überlappt.
Der Mikrocomputer 67 ist an einer Position bereitgestellt, an dem ein Abschnitt davon einen Abschnitt des anwendungsspezifischen IC 61 in der Dickenrichtung des Substrats 30 überlappt.
Das Substrat 30 weist eine Flächenleitung 32 in bzw. auf der Fläche des Substrats 30, die zur Wärmesenke 80, das heißt zur zweiten Fläche 302, benachbart ist, auf. Die Flächenleitung 302 besteht aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer. Die Wärmeleitelemente 84 und 85 sind zwischen dem Substrat 30 und dem Hauptkörper 81 der Wärmesenke 80 bereitgestellt. Die Wärmeleitelemente 84 und 85 sind jeweils ein gelartiges Isolierelement, das durch Mischen von beispielsweise einem Silikonharz mit einem Füller, wie beispielweises Aluminiumoxid, erhalten wird. Das Wärmeleitelement 84 ist so bereitgestellt, dass es mit der einen Fläche 801 des Hauptkörpers 81, mit den Flächen der Schaltelemente 501 bis 506, die jeweils zur Wärmesenke 80 benachbart sind, mit den betreffenden Seitenflächen der Schaltelemente 501 bis 506 und mit der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 in Kontakt ist. Das Wärmeleitelement 85 ist so bereitgestellt, dass es mit der einen Fläche 801 des Hauptkörpers 81 und mit der Fläche des anwendungsspezifischen IC 61, der zur Wärmesenke 80 benachbart ist, in Kontakt ist. Dementsprechend wird die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 generierte Wärme über die Wärmeleitelemente 84 und 85 zur Wärmesenke 80 geleitet. Dadurch wird es der Wärmesenke 80 ermöglicht, die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 generierte Wärme effizient abzuleiten.
Der erste Kondensator 51 und die Spule 52, die als das Rauschreduzierelement dienen, sind, wie in 4 gezeigt, auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30 bereitgestellt. Die betreffenden Höhen des ersten Kondensators 51 und der Spule 52 vom Substrat 30 sind unterschiedlich und größer als die betreffenden Höhen der Schaltelemente 501 bis 506, des anwendungsspezifischen IC 61 und des Rotationswinkelsensors 62 vom Substrat 30. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schaltelemente 501 bis 506, der anwendungsspezifische IC 61 und der Rotationswinkelsensor 62, die kleinere Höhen aufweisen, auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30, das heißt, zum Hauptkörper 81 der Wärmesenke 80 benachbart, bereitgestellt, während der erste Kondensator 51 und die Spule 52, die die größeren Höhen aufweisen, auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30 bereitgestellt sind. Dadurch kann die Distanz zwischen dem Substrat 30 und dem Hauptkörper 81 reduziert werden, und es wird ermöglicht, dass die eine Fläche 801 des Hauptkörpers 81 in einer ebenen Form gebildet ist.
Der erste Umrichterabschnitt 53 und der zweite Umrichterabschnitt 54 sind, wie in 1 gezeigt, auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass sie dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf den ersten Kondensator 51 und die Spule 52, die als das Rauschreduzierelement dienen, gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Flächenleitung 32 weist, wie in 4 gezeigt, Verbindungspunkte 321 auf, die mit den Vorsprüngen 82 der Wärmesenke 80 elektrisch verbunden sind.
Die zwei Verbindungspunkte 321 sind, wie in 1 gezeigt, für den einen Stromschaltkreisabschnitt 50 bereitgestellt. Zusätzlich sind die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass sie dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf die Verbindungspunkte 321 gegenüberliegend angeordnet sind.
(1) In der vorliegenden Ausführungsform weist die elektronische Steuereinheit 10, die den Motor 20 steuert, wie oben beschrieben, das Substrat 30, den Stromschaltkreisabschnitt 50, den Steuerschaltkreisabschnitt 60 und den Stromeingabeabschnitt 70 auf.
Der Stromschaltkreisabschnitt 50 ist auf dem Substrat 30 bereitgestellt und weist die Schaltelemente 501 bis 506 auf. Wenn der Motor 20 gesteuert wird, fließt ein Strom mit einem relativ großen Wert, der ein vorgegebener Wert oder größer ist, im Stromschaltkreisabschnitt 50. Es ist anzumerken, dass die Schaltelemente 501 bis 506 Wärme generieren, wenn sie betätigt werden.
Der Steuerschaltkreisabschnitt 60 ist auf dem Substrat 30 bereitgestellt und weist den Mikrocomputer 67 und den anwendungsspezifischen IC 61 auf, die den Motor 20 durch Steuern einer Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 auf Grundlage des Steuersignals steuern können.
Der Stromeingabeabschnitt 70 ist auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass er dem Steuerschaltkreisabschnitt 60 mit Bezug auf den Stromschaltkreisabschnitt 50 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Strom, der dem Motor 20 über den Stromschaltkreisabschnitt 50 zugeführt werden soll, wird in den Stromeingabeabschnitt 70 eingegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Stromschaltkreisabschnitt 50, der Steuerschaltkreisabschnitt 60 und der Stromeingabeabschnitt 70 somit auf dem Substrat 30 in der Reihenfolge, Stromeingabeabschnitt 70, Stromschaltkreisabschnitt 50 und Steuerschaltkreisabschnitt 60, bereitgestellt. Das heißt, der Steuerschaltkreisabschnitt 60 ist nicht so angeordnet, dass er sich entlang der Richtung, in der der Stromeingabeabschnitt 70 und der Stromschaltkreisabschnitt 50 angeordnet sind, das heißt, entlang der Richtung, in der ein großer Strom fließt, ausdehnt. Dementsprechend beeinflussen Rauschen oder potentielle Schwankungen, die aus elektrischen Schwankungen des großen Stroms resultieren, den Steuerschaltkreisabschnitt 60 nicht und ein Einfluss auf die individuellen Komponenten des Steuerschaltkreisabschnitts 60, wie beispielsweise auf den Mikrocomputer 67 und den anwendungsspezifischen IC 61, wird so reduziert, dass die Schwankungen zwischen den individuellen Komponenten reduziert werden. Dadurch kann eine Produktperformance, eine Rauschperformance und eine Robustheit gegen Störung verbessert werden. Infolgedessen ist es möglich, den Motor 20 mit hoher Genauigkeit zu steuern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist auch kein Bedarf vorhanden, den Steuerschaltkreisabschnitt 60 und den Stromschaltkreisabschnitt 50 in einer voneinander beabstandeten Beziehung anzuordnen oder einen Schlitz oder dergleichen zwischen dem Steuerschaltkreisabschnitt 60 und dem Stromschaltkreisabschnitt 50 zu bilden, um eine Beeinflussung des Steuerschaltkreisabschnitts 60 durch Rauschen einzuschränken. Dadurch kann die Größe des Substrats reduziert und die Ausgestaltung des Substrats vereinfacht werden. Folglich ist es möglich, die kleinformatige elektronische Steuereinheit 10 bereitzustellen.
(2) Der Steuerschaltkreisabschnitt 60 weist den Steuersignal-Eingabeabschnitt 68 auf, in den das Steuersignal eingegeben wird, das an den Mikrocomputer 67 und den anwendungsspezifischen IC 61 übertragen werden soll. In diesem Fall ist es möglich, Rauschen, das aus dem im Stromeingabeabschnitt 70 und im Stromschaltkreisabschnitt 50 fließenden Strom resultiert, daran zu hindern bzw. zu hemmen, dass es das Steuersignal beeinflusst. Dadurch wird es ermöglicht, den Motor 20 mit höherer Genauigkeit zu steuern.
(3) Der Steuersignal-Eingabeabschnitt 68 weist den mit dem Masseanschluss 9 des Drehmomentsensors 5 verbundenen Referenzpotentialanschluss 682 auf. In diesem Fall liegen der Referenzpotentialanschluss 682 und der Masseanschluss 9 auf demselben Potential. Infolgedessen oszilliert bzw. schwingt der Drehmomentsensor 5 elektrisch in gleicher Weise wie der Steuerschaltkreisabschnitt 60, sogar wenn das Referenzpotential für den Steuerschaltkreisabschnitt 60 schwankt. Dementsprechend ist es möglich, den Einfluss von Schwankungen im Referenzpotential, der durch das vom Drehmomentsensor 5 ausgegebene Steuersignal empfangen wird, zu reduzieren. Dadurch wird es ermöglicht, den Motor 20 mit höherer Genauigkeit zu steuern.
(4) Die elektronische Steuereinheit 10 weist ferner die Wärmesenke 80 auf, die so konfiguriert ist, dass sie die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 generierte Wärme ableitet. Das Substrat 30 weist die Flächenleitung 32 auf der zur Wärmesenke 80 benachbarten Fläche 302 auf. Die Flächenleitung 32 weist die mit der Wärmesenke 80 elektrisch verbundenen Verbindungspunkte 321 auf. Dementsprechend ist es möglich, die Flächenleitung 32 mit der Niederpotentialseite der Batterie 6 über die Wärmesenke 80 zu verbinden. Zusätzlich ist es möglich, die nach Betätigung des anwendungsspezifischen IC 61 oder dergleichen generierte Wärme über die Flächenleitung 32, die Verbindungspunkte 321 und die Vorsprünge 82 abzuleiten.
Die zwei Verbindungspunkte 321 sind für den einen Stromschaltkreisabschnitt 50 bereitgestellt. Dadurch kann eine Rauschperformance und eine Wärmeableiteigenschaft verbessert werden.
(5) Der Stromschaltkreisabschnitt 50 weist ferner die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 auf, die den Motor 20 und den Stromeingabeabschnitt 70 elektrisch verbinden. Infolgedessen fließt während der Steuerung des Motors 20 jeweils ein großer Strom in den Steuerziel-Verbindungsabschnitten 56. Es ist aber möglich, Schwankungen im Steuerziel-Verbindungsabschnitt 56 fließenden Strom daran zu hindern, dass sie den Steuerschaltkreisabschnitt 60 beeinflussen.
Die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 sind auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass sie dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf die Verbindungspunkte 321 gegenüberliegend angeordnet sind. Dementsprechend ist es möglich, das in der elektronischen Steuereinheit 10 generierte Rauschen daran zu hindern, dass es nach außen abgegeben bzw. freigegeben wird.
(6) Die Wärmesenke 80 weist den Hauptkörper 81, der an einer vom Substrat 30 in einer vorgegebenen Distanz getrennt beabstandeten Position bereitgestellt ist, und die Vorsprünge 82, die sich vom Hauptkörper 81 in Richtung des Substrats 30 ausdehnen, um in Kontakt mit dem Substrat 30 zu kommen, auf. Dementsprechend ist es möglich, jeweils die Distanz zwischen dem Substrat 30 und dem Hauptkörper 81 in einer Höhe der Vorsprünge 82 vom Hauptkörper 81 beizubehalten. Das heißt, es ist möglich, den Abstand zwischen dem Substrat 30 und dem Hauptkörper 81 unter Verwendung der Vorsprünge 82 zu steuern. Es ist anzumerken, dass die Vorsprünge 82 elektrisch mit der Flächenleitung 32 auf dem Substrat 30 verbunden sind.
(7) Der Steuerschaltkreisabschnitt 60 weist den Mikrocomputer 67 auf, der einen arithmetischen Betrieb bzw. eine arithmetische Operation auf Grundlage des Steuersignals und des anwendungsspezifischen IC 61 durchführt, der mindestens einen Regler 64 aufweist, der den Strom stabilisiert, der dem Mikrocomputer 67 und einem Signalverstärkerabschnitt 65, der das Steuersignal verstärkt, zugeführt werden soll. Der Mikrocomputer 67 ist auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30 bereitgestellt. Der anwendungsspezifische IC 61 ist auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 so bereitgestellt, dass er einen Abschnitt aufweist, der einen Abschnitt des Mikrocomputers 67 in der Dickenrichtung des Substrats 30 überlappt. Das heißt, der anwendungsspezifische IC 61 ist in der Nähe des Mikrocomputers 67 bereitgestellt.
(8) Die Schaltelemente 501 bis 506 sind auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 bereitgestellt. Die elektronische Steuereinheit 10 weist ferner die auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 bereitgestellte Wärmesenke 80 auf, die so konfiguriert ist, dass sie die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 generierte Wärme ableitet. Folglich ist es möglich, eine Temperaturerhöhung zu unterdrücken bzw. zu unterbinden, wenn die Schaltelemente 501 bis 506 und der anwendungsspezifische IC 61 betätigt werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass der Motor 20 mit hoher Genauigkeit gesteuert und die Größe des Substrats 30 reduziert wird.
(9) Der Stromschaltkreisabschnitt 50 weist ferner die Spule 52 und den ersten Kondensator 51 auf, die auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30 bereitgestellt und so konfiguriert sind, dass sie das sich nach außen ausbreitende Rauschen reduzieren. Durch Bereitstellen von Elementen in unterschiedlichen Höhen vom Substrat 30, wie beispielsweise der Spule 52 und des ersten Kondensators 51, auf der ersten Fläche 301 des Substrats 30, das heißt, auf einer der Wärmesenke 80 gegenüberliegenden Fläche, kann die eine Fläche 801 des Hauptkörpers 81 der Wärmesenke 80 in einer einfachen ebenen Form gebildet sein. Dadurch kann die Form der Wärmesenke 80 vereinfacht und eine Qualitätsverbesserung, eine Größenreduktion und eine Kostenreduktion erzielt werden.
(10) Der Stromschaltkreisabschnitt 50 weist ferner den zweiten Kondensator 55 auf, der so konfiguriert ist, dass er einen nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 generierten Welligkeitsstrom absorbiert. Der zweite Kondensator 55 ist auf dem Substrat 30 so bereitgestellt, dass er dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf den ersten Kondensator 51 und die Spule 52, die als das Rauschreduzierelement dienen, gegenüberliegend angeordnet ist. Folglich ist es möglich, das in der elektronischen Steuereinheit 10 generierte Rauschen daran zu hindern, dass es nach außen abgegeben wird.
(11) Die elektronische Steuereinheit 10 weist ferner die zwischen dem Substrat 30 und der Wärmesenke 80 bereitgestellten Wärmeleitelemente 84 und 85 auf, die so konfiguriert sind, dass sie die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 generierte Wärme zur Wärmesenke 80 leiten.
Die Wärmeleitelemente 84 und 85 sind jeweils mit den Flächen der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 in Kontakt bereitgestellt, wobei die betreffenden Flächen zur Wärmesenke 80 benachbart sind. Dadurch kann die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 und des anwendungsspezifischen IC 61 generierte Wärme unverzüglich abgeleitet werden.
(12) Das Wärmeleitelement 84 ist mit den Flächen der Schaltelemente 501 bis 506, die andere als die zur Wärmesenke 80 benachbarten Flächen davon sind, in Kontakt bereitgestellt. In diesem Fall ist es möglich die nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 generierte Wärme unverzüglicher abzuleiten. Es ist auch möglich, eine Übertragung von nach Betätigung der Schaltelemente 501 bis 506 generierte Wärme an den Steuerschaltkreisabschnitt 60 einzuschränken.
(13) Der zu steuernde Motor 20 weist den Stator 22, den Rotor 24, der so bereitgestellt ist, dass er relativ zum Stator 22 rotierbar ist, und die um den Stator 22 herum bereitgestellten Wicklungsleitungen 23 auf.
Der Steuerschaltkreisabschnitt 60 weist ferner den Rotationswinkelsensor 62 auf, der so konfiguriert ist, dass er den Rotationswinkel des Rotors 24 erfasst. Der Rotationswinkelsensor 62, der im Steuerschaltkreisabschnitt 60 vorhanden ist, ist an einer Position bereitgestellt, an der der Rotationswinkelsensor 62 die betreffenden Abschnitte der Schaltelemente 501 bis 506 in der Dickenrichtung des Substrats 30 nicht überlappt. Dadurch kann eine Beeinflussung des Rotationswinkelsensors 62 durch einen magnetischen Kraftfluss, der durch den im Stromschaltkreisabschnitt 50 fließenden Strom gebildet wird, eingeschränkt werden. Folglich ist es möglich, dass der Motor 20 mit hoher Genauigkeit gesteuert wird.
(17) Die elektrische Servolenkvorrichtung 1 weist die oben beschriebene elektronische Steuereinheit 10 und den Motor 20 auf. Der Motor 20 wird durch die elektronische Steuereinheit 10 gesteuert und ist so konfiguriert, dass er ein Unterstützdrehmoment ausgibt, das ein Lenken durch den Fahrer unterstützt. Die elektronische Steuereinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform weist eine reduzierte Größe auf und kann den Motor 20 mit hoher Genauigkeit steuern. Dementsprechend wird die elektronische Steuereinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform als eine elektronische Steuereinheit, die in einem begrenzten Raum in einem Fahrzeug angebracht ist und es erfordert, dass sie mit hoher Genauigkeit betätigt wird, für eine elektrische Servolenkvorrichtung geeignet verwendet.
(Zweite Ausführungsform)
5 zeigt eine elektronische Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der zweiten Ausführungsform sind der Stromschaltkreisabschnitt 50, der Steuerschaltkreisabschnitt 60 und der Stromeingabeabschnitt 70 in Paaren bzw. doppelt bereitgestellt.
Einer der zwei Stromschaltkreisabschnitte 50 weist den ersten Umrichterabschnitt 53 und der andere weist den zweiten Umrichterabschnitt 54 auf. Die zwei Steuerschaltkreisabschnitte 60 weisen jeweils den Mikrocomputer 67, den anwendungsspezifischen IC 61 und den Rotationswinkelsensor 62 auf. Es ist anzumerken, dass die zwei Rotationswinkelsensoren 62 jeweils so bereitgestellt sind, dass sie auf der axialen Linie Ax1 der Welle 25 oder in der Nähe der axialen Linie Ax1 angeordnet sind. Für den ersten Umrichterabschnitt 53 und den zweiten Umrichterabschnitt 54 sind jeweils auch der eine erste Kondensator 51 und die eine Spule 52 bereitgestellt.
Die zwei Stromeingabeabschnitte 70 sind jeweils entsprechend den zwei Stromschaltkreisabschnitten 50 bereitgestellt.
Die zwei Stromschaltkreisabschnitte 50 und die zwei Steuerschaltkreisabschnitte 60 sind, wie in 5 gezeigt, auf dem Substrat 30 so angeordnet, dass sie mit Bezug auf eine virtuelle Linie VL, die orthogonal zu der als eine symmetrische Achse dienenden axialen Linie Ax1 der Welle 25 ist, liniensymmetrisch sind. Die zwei Stromeingabeabschnitte 70 sind auch so angeordnet, dass sie mit Bezug auf die als die symmetrische Achse dienende virtuelle Linie VL liniensymmetrisch sind.
(14) In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die zwei Stromschaltkreisabschnitte 50 für das eine Substrat 30 bereitgestellt. Dadurch kann eine Redundanz mit Bezug auf die Umwandlung von Energie, die dem Motor 20 zugeführt werden soll, sichergestellt werden.
Die zwei Stromschaltkreisabschnitte 50 sind auf dem Substrat 30 so angeordnet, dass sie liniensymmetrisch sind. Dadurch kann der Einfluss des Rauschens, das durch den in den Stromschaltkreisabschnitten 50 fließenden Strom verursacht wird, auf die Steuerschaltkreisabschnitte 60 reduziert werden.
(15) Die zwei Stromeingabeabschnitte 70 sind entsprechend den zwei Stromschaltkreisabschnitten 50 bereitgestellt. In diesem Fall ist es möglich, eine Redundanz mit Bezug auf eine Energieversorgung des Motors 20 sicherzustellen.
(16) Die zwei Steuerschaltkreisabschnitte 60 sind für das eine Substrat 30 bereitgestellt. In diesem Fall ist es möglich, eine Redundanz mit Bezug auf die Steuerung des Motors 20 bereitzustellen.
Die zwei Steuerschaltkreisabschnitte 60 sind auf dem Substrat 30 so angeordnet, das sie liniensymmetrisch sind. Dadurch kann ferner der Einfluss des Rauschens, das durch den in den Stromschaltkreisabschnitten 50 fließenden Strom verursacht wird, auf die Steuerschaltkreisabschnitte 60 reduziert werden.
(Andere Ausführungsformen)
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Steuersignal-Eingabeabschnitt 68 auch an einer Position weg vom Steuerschaltkreisabschnitt 60 bereitgestellt sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss der Steueranschluss 681 des Steuersignal-Eingabeabschnitts 68 nicht notwendigerweise mit dem Masseanschluss 9 des Drehmomentsensors 5 verbunden sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der anwendungsspezifische IC 61 auch entweder den Regler 64 oder den Signalverstärkerabschnitt 65 aufweisen.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss der anwendungsspezifische IC 61 nicht notwendigerweise so angeordnet sein, dass ein Abschnitt davon einen Abschnitt des Mikrocomputers 67 in der Dickenrichtung des Substrats 30 überlappt.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss die Wärmesenke 80 nicht notwendigerweise bereitgestellt sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der erste Kondensator 51 und die Spule 52, die als das Rauschreduzierelement dienen, auch auf der zweiten Fläche 302 des Substrats 30 bereitgestellt sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss der erste Umrichterabschnitt 53 nicht notwendigerweise so bereitgestellt sein, dass er dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf den ersten Kondensator 51 und die Spule 52 gegenüberliegend angeordnet ist. Das heißt, der erste Umrichterabschnitt 53, der zweite Umrichterabschnitt 54, der erste Kondensator 51, die Spule 52 und der Stromeingabeabschnitt 70 können in irgendeiner Anordnung bzw. irgendeinem Layout auf dem Substrat 30 angeordnet sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss mindestens eines der Wärmeleitelemente 84 und 85 nicht notwendigerweise bereitgestellt sein.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss die Wärmesenke 80 nicht notwendigerweise die Vorsprünge 82 aufweisen. Die Flächenleitung 32 muss auch nicht notwendigerweise die Verbindungspunkte 321 aufweisen.
In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung müssen die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56 nicht notwendigerweise so bereitgestellt sein, dass sie dem Stromeingabeabschnitt 70 mit Bezug auf die Verbindungspunkte 321 gegenüberliegend angeordnet sind. Das heißt, die Steuerziel-Verbindungsabschnitte 56, die Verbindungspunkte 321 und der Stromeingabeabschnitt 70 können in irgendeiner Anordnung auf dem Substrat 30 angeordnet sein.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird das Beispiel gezeigt, in dem die zwei Rotationswinkelsensoren 62 für das eine Substrat 30 bereitgestellt sind. Im Gegensatz dazu kann es in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch möglich sein, dass für das Substrat 30 die Komponenten des Steuerschaltkreisabschnitts 60, die andere als der Rotationswinkelsensor 62 sind, in Paaren bereitgestellt sind, und dass ein Rotationswinkelsensor 62 bereitgestellt ist. In einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss der Steuerschaltkreisabschnitt 60 auch nicht notwendigerweise den Rotationswinkelsensor 62 aufweisen.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel gezeigt, in dem der Stromschaltkreisabschnitt 50, der Steuerschaltkreisabschnitt 60 und der Stromeingabeabschnitt 70 in Paaren bereitgestellt sind. Im Gegensatz dazu kann es in einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich sein, eine Konfiguration zu übernehmen, in der mindestens ein Abschnitt, Stromschaltkreisabschnitt 50, Steuerschaltkreisabschnitt 60 und Stromeingabeabschnitt 70, als ein Paar bereitgestellt ist. In diesem Fall kann jeweils die Funktion der Abschnitte redundant gemacht werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist jeweils ein so genannter mechatronisch integrierter Motor gezeigt, in dem die elektronische Steuereinheit 10 und der Motor 20 integriert bereitgestellt sind. Im Gegensatz dazu können in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die elektronische Steuereinheit 10 und der Motor 20 auch separat bzw. getrennt bereitgestellt sein.
Die elektronische Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch nicht nur verwendet werden, um ein Antreiben einer elektrischen Vorrichtung einer elektrischen Servolenkvorrichtung, wie beispielsweise des Motors, zu steuern, sondern die elektronische Steuereinheit kann auch eine andere Vorrichtung steuern.
Die vorliegende Erfindung ist somit nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann auf verschiedene Arten innerhalb des Geistes, die nicht vom Hauptinhalt davon abweichen, implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016024484 [0001]
JP 2012244638 A [0003, 0004, 0005]

Claims

Elektronische Steuereinheit (10) zum Steuern eines Steuerziels (20) mit: einem Substrat (30); einem Stromschaltkreisabschnitt (50), der auf dem Substrat bereitgestellt ist und ein Schaltelement (501-506) aufweist, und in dem ein Strom während einer Steuerung des Steuerziels fließt; einem Steuerschaltkreisabschnitt (60), der auf dem Substrat bereitgestellt ist und einen Steuerabschnitt (61, 67) aufweist, der so konfiguriert ist, dass er eine Betätigung des Schaltelements auf Grundlage eines Steuersignals steuert, um das Steuerziel zu steuern; und einem Stromeingabeabschnitt (70), der auf dem Substrat so bereitgestellt ist, dass er dem Steuerschaltkreisabschnitt mit Bezug auf den Stromschaltkreisabschnitt gegenüberliegend angeordnet ist, und in den der Strom eingegeben wird, der dem Steuerziel über den Stromschaltkreisabschnitt zugeführt werden soll.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreisabschnitt ferner einen Steuersignal-Eingabeabschnitt (68) aufweist, in den das Steuersignal eingegeben wird, das an den Steuerabschnitt übertragen werden soll.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 2, wobei der Steuersignal-Eingabeabschnitt einen mit einem Masseanschluss (9) eines externen Sensors (5) verbundenen Referenzpotentialanschluss (682) aufweist, und wobei der Referenzpotentialanschluss und der Masseanschluss auf demselben Potential liegen.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ferner mit: einem Wärmeableiter (80), der so konfiguriert ist, dass er nach Betätigung des Schaltelements generierte Wärme ableitet, wobei das Substrat eine Flächenleitung (32) auf einer Fläche (302) des Substrats aufweist, die zum Wärmeableiter benachbart ist, wobei die Flächenleitung einen mit dem Wärmeableiter elektrisch verbundenen Verbindungspunkt (321) aufweist, und wobei die Flächenleitung einen oder mehrere Verbindungspunkte für einen Stromschaltkreisabschnitt aufweist.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 4, wobei der Stromschaltkreisabschnitt ferner einen Steuerziel-Verbindungsabschnitt (56) aufweist, der das Steuerziel und den Stromeingabeabschnitt elektrisch verbindet, und wobei der Steuerziel-Verbindungsabschnitt auf dem Substrat so bereitgestellt ist, dass er dem Stromeingabeabschnitt mit Bezug auf den Verbindungspunkt gegenüberliegend angeordnet ist.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Wärmeableiter einen Hauptkörper (81), der an einer vom Substrat in einer vorgegebenen Distanz getrennt beabstandeten Position bereitgestellt ist, und einen Vorsprung (82), der sich vom Hauptkörper in Richtung des Substrats ausdehnt und mit dem Substrat in Kontakt kommt, aufweist.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Steuerabschnitt einen Mikrocomputer (67) aufweist, der einen arithmetischen Betrieb auf Grundlage des Steuersignals und eines anwendungsspezifischen IC (61) durchführt, der mindestens einen Regler (64) aufweist, der den Strom stabilisiert, der dem Mikrocomputer und einem Signalverstärkerabschnitt (65), der das in den Signalverstärkerabschnitt eingegebene Steuersignal verstärkt, zugeführt werden soll, wobei der Mikrocomputer auf einer ersten Fläche (301) des Substrats bereitgestellt ist, und wobei der anwendungsspezifische IC auf einer zweiten Fläche (302) des Substrats so bereitgestellt ist, dass mindestens ein Abschnitt des anwendungsspezifischen IC mindestens einen Abschnitt des Mikrocomputers in einer Dickenrichtung des Substrats überlappt.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 7, wobei das Schaltelement zur zweiten Fläche des Substrats benachbart bereitgestellt ist, wobei die elektronische Steuereinheit ferner aufweist: einen Wärmeableiter (80), der auf der zweiten Fläche des Substrats bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass er nach Betätigung des Schaltelements und des anwendungsspezifische IC generierte Wärme ableitet.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 8, wobei der Stromschaltkreisabschnitt ferner ein Rauschreduzierelement (51, 52) aufweist, das auf der ersten Fläche des Substrats bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass es das sich nach außen ausbreitende Rauschen reduziert.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 9, wobei das Rauschreduzierelement eine Spule (52) und einen ersten Kondensator (51) aufweist, wobei der Stromschaltkreisabschnitt ferner einen zweiten Kondensator (55) aufweist, der so konfiguriert ist, dass er einen nach Betätigung des Schaltelements generierten Welligkeitsstrom absorbiert, und wobei der zweite Kondensator auf dem Substrat so bereitgestellt ist, dass er dem Stromeingabeabschnitt mit Bezug auf das Rauschreduzierelement gegenüberliegend angeordnet ist.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 ferner mit: einem Wärmeleitelement (84, 85), das zwischen dem Substrat und dem Wärmeableiter bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass es die nach Betätigung des Schaltelements und des anwendungsspezifischen IC generierte Wärme zum Wärmeableiter leitet, wobei das Wärmeleitelement mit betreffenden Flächen des Schaltelements und des anwendungsspezifischen IC, die zum Wärmeableiter benachbart sind, in Kontakt bereitgestellt ist.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 11, wobei das Wärmeleitelement mit dem Substrat und einer Fläche des Schaltelements, die eine andere als die dem Wärmeableiter benachbarte Fläche ist, in Kontakt bereitgestellt ist.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Steuerziel ein Motor (20) ist, der einen Stator (22), einen Rotor (24), der so bereitgestellt ist, dass er relativ zum Stator rotierbar ist, und eine Wicklungsleitung (23), die um den Stator herum bereitgestellt ist, aufweist, und wobei der Steuerschaltkreisabschnitt ferner einen Rotationswinkelsensor (62) aufweist, der so konfiguriert ist, dass er einen Rotationswinkel des Rotors erfasst.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Stromschaltkreisabschnitt einer von zwei Stromschaltkreisabschnitten ist, die für das eine Substrat bereitgestellt sind, und wobei die zwei Stromschaltkreisabschnitte auf dem Substrat so angeordnet sind, dass sie liniensymmetrisch sind.
Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 14, wobei der Stromeingabeabschnitt einer von zwei Stromeingabeabschnitten ist, die entsprechend den zwei Stromschaltkreisabschnitten bereitgestellt sind.
Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Steuerschaltkreisabschnitt einer von zwei Steuerschaltkreisabschnitten ist, die für das eine Substrat bereitgestellt sind, und wobei die zwei Steuerschaltkreisabschnitte auf dem Substrat so angeordnet sind, dass sie liniensymmetrisch sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung mit: der elektronischen Steuereinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16; und dem Steuerziel (20), das durch die elektronische Steuereinheit gesteuert wird und so konfiguriert ist, dass es ein Unterstützdrehmoment ausgibt, das ein Lenken durch einen Fahrer unterstützt.