JP2015113071A - Electronic control unit, electric power steering device, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御ユニット、電動パワーステアリング装置及び車両に関し、特に、電動モータを駆動制御する電子制御ユニット、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両に関する。 The present invention relates to an electronic control unit, an electric power steering device, and a vehicle, and more particularly, to an electronic control unit that drives and controls an electric motor, an electric power steering device using the electronic control unit, and a vehicle equipped with the electric power steering device.
電動パワーステアリング装置における電子制御ユニットは、電動モータの駆動を制御するものであり、スイッチング素子を搭載したパワーモジュールと、パワーモジュールの出力電流を制御する制御装置が実装された制御基板とを備えている。
ここで、電子制御ユニットと電動モータとは、車種に応じた車両搭載位置に柔軟に対応するため、小型化することが求められている。この要求に対応するために、特許文献1には電子制御ユニットと電動モータとを一体化した電動パワーステアリング装置が提案されている。
The electronic control unit in the electric power steering apparatus controls the driving of the electric motor, and includes a power module having a switching element and a control board on which a controller for controlling the output current of the power module is mounted. Yes.
Here, the electronic control unit and the electric motor are required to be miniaturized in order to flexibly correspond to the vehicle mounting position corresponding to the vehicle type. In order to meet this requirement, Patent Document 1 proposes an electric power steering device in which an electronic control unit and an electric motor are integrated.
特許文献1の電動パワーステアリング装置における電子制御ユニットは、スイッチング素子を搭載したパワーモジュールと、パワーモジュールの出力電流を制御する制御モジュールと、バッテリから電力が供給される電力端子台が設けられたDC導体モジュールと、電動モータへ電力を供給するモータ端子台が設けられたAC導体モジュールとを備えている。そして、これらの各部品は、矩形状の筐体に収納されている。 The electronic control unit in the electric power steering apparatus of Patent Document 1 is a DC module provided with a power module equipped with a switching element, a control module for controlling the output current of the power module, and a power terminal block to which power is supplied from a battery. A conductor module; and an AC conductor module provided with a motor terminal block for supplying electric power to the electric motor. Each of these components is housed in a rectangular housing.
近年、自動車等の車両においては高性能化が進み、これに伴いエンジンルームにはエンジンの他に様々な電子部品や装置が詰め込まれている。このため、電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御する電子制御ユニットにおいても更なる小型化が要求されている。
また、スイッチング素子を搭載するパワーモジュールは発熱量が大きいため、電子制御ユニットの小型化に伴って放熱性の向上も要求されている。
In recent years, the performance of vehicles such as automobiles has increased, and along with this, various electronic parts and devices are packed in the engine room in addition to the engine. For this reason, further downsizing is required also in an electronic control unit that drives and controls the electric motor of the electric power steering apparatus.
Further, since a power module equipped with a switching element generates a large amount of heat, an improvement in heat dissipation is required as the electronic control unit is downsized.
そこで、本発明者は、従来の電子制御ユニットにおいては筐体が矩形状に形成されていることに着目し、本発明をなした。
本発明の目的は、小型化を図ることが可能な電子制御ユニット、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両を提供することにある。
Therefore, the present inventor made the present invention by paying attention to the fact that the casing is formed in a rectangular shape in the conventional electronic control unit.
An object of the present invention is to provide an electronic control unit that can be miniaturized, an electric power steering device using the electronic control unit, and a vehicle equipped with the electric power steering device.
また、本発明の他の目的は、小型化及び放熱性向上を図ることが可能な電子制御ユニット、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electronic control unit capable of reducing the size and improving heat dissipation, an electric power steering device using the electronic control unit, and a vehicle equipped with the electric power steering device. .
(1)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る電子制御ユニットは、スイッチング素子を内蔵したパワーモジュールと、入力用コネクタ及び出力用コネクタが実装された入出力基板と、前記パワーモジュールの出力電流を制御する制御装置が実装された制御基板と、前記パワーモジュール、前記入出力基板及び前記制御基板を収納する筐体とを備え、前記筐体は、一方向に互いに離間して対向する装着部及び天井部と、前記装着部と前記天井部との間に位置する4つ以上の側壁部とを有し、前記4つ以上の側壁部の少なくとも1つが前記装着部に対して鋭角をなす角度で内側に傾斜する傾斜側壁部である。 (1) To achieve the above object, an electronic control unit according to an aspect of the present invention includes a power module incorporating a switching element, an input / output board on which an input connector and an output connector are mounted, and the power module. A control board on which a control device for controlling the output current of the power supply circuit is mounted, and a housing that houses the power module, the input / output board, and the control board, and the housings are spaced apart from each other in one direction. A mounting portion and a ceiling portion, and four or more side wall portions located between the mounting portion and the ceiling portion, and at least one of the four or more side wall portions has an acute angle with respect to the mounting portion. It is the inclination side wall part which inclines inside at the angle which forms.
(2)前記(1)に記載の電子制御ユニットにおいて、前記入出力基板及び前記制御基板は、前記一方向に所定の間隔をおいて互いに対向するように配置され、前記パワーモジュールは、平面が方形状の封止体と、前記封止体の互いに反対側に位置する2つの辺のうちの一方の辺に沿って配置された複数の第1のリードと、前記封止体の前記2つの辺のうちの他方の辺に沿って配置された複数の第2のリードとを有し、前記第1のリードは、前記入出力線基板に接続され、前記第2のリードは、前記制御基板に接続され、前記封止体は、前記傾斜側壁部に沿うようにして傾斜していることが好ましい。 (2) In the electronic control unit according to (1), the input / output board and the control board are arranged to face each other at a predetermined interval in the one direction, and the power module has a flat surface. A square-shaped sealing body, a plurality of first leads arranged along one side of two sides located on opposite sides of the sealing body, and the two of the sealing body A plurality of second leads arranged along the other side of the sides, wherein the first lead is connected to the input / output line board, and the second lead is the control board. It is preferable that the sealing body is inclined so as to be along the inclined side wall portion.
(3)前記(1)又は(2)に記載の電子制御ユニットにおいて、前記封止体は、前記傾斜側壁部に直に、若しくは熱伝導性部材を介して間接的に連結されていることが好ましい。
(4)前記(1)乃至(3)の何れかに記載の電子制御ユニットは、電動モータの駆動制御を行う電動モータ駆動制御用電子制御ユニットであることが好ましい。
(5)前記(4)に記載の電子制御ユニットを備え、前記駆動モータが、ステアリング操作を補助する操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装であることが好ましい。
(6)前記(5)に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両であることが好ましい。
(3) In the electronic control unit according to (1) or (2), the sealing body may be directly connected to the inclined sidewall portion or indirectly via a heat conductive member. preferable.
(4) The electronic control unit according to any one of (1) to (3) is preferably an electric motor drive control electronic control unit that performs drive control of the electric motor.
(5) It is preferable that the electronic control unit according to (4) is provided, and the drive motor is an electric power steering device that generates a steering assist force that assists a steering operation.
(6) Preferably, the vehicle is equipped with the electric power steering device according to (5).
本発明によれば、小型化を図ることが可能な電子制御ユニット、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両を提供することができる。
また、本発明によれば、小型化及び放熱性向上を図ることが可能な電子制御ユニット、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パステアリング装置を搭載した車両を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic control unit which can achieve size reduction, the electric power steering apparatus using the same, and the vehicle carrying this electric power steering apparatus can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to provide an electronic control unit capable of reducing the size and improving heat dissipation, an electric power steering device using the electronic control unit, and a vehicle equipped with the electric path steering device.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)を、図面を参照しながら説明する。なお、図9においては図面を見易くするため、後述する入出力基板70及び制御基板80に実装される電子部品の図示を省略している。
図1は、本発明に係る一実施形態の車両に搭載される電動パワーステアリング装置を示すものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. Note that, in FIG. 9, illustration of electronic components mounted on an input /
FIG. 1 shows an electric power steering apparatus mounted on a vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1の符号1は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aと出力軸2bとを有する。入力軸2aの一端はステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで車幅方向の直進運動に変換している。
Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a steering wheel, and a steering force applied to the steering wheel 1 from a driver is transmitted to the
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ11と、この減速ギヤ11に連結された操舵補助力を発生する例えば3相ブラシレスモータで構成される電動モータ12とを備えている。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するものである。操舵トルクセンサ3は、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿したトーションバー(図示せず)の振れ角変位に変換し、この振れ角変位を入力軸2a側に配置した入力側角度センサ(図示せず)と出力軸2b側に配置した出力側角度センサ(図示せず)との角度差に変換して検出する。
A
The
また、電動モータ12は、例えば3相ブラシレスモータで構成され、図2に示すように、ステータのスロットに、3相を構成するA相、B相、及びC相の各相モータ巻線La、LbおよびLcが巻相されている。各相モータ巻線La、LbおよびLcは、一端が互いに接続されてスター結線とされ、他端がモータ制御装置20に接続されてモータ駆動電流Ia、Ib及びIcが供給される。
In addition, the
電動モータ12には、図2に示すように、モータの回転位置を検出する回転位置センサ13aが設けられ、この回転位置センサ13aからの検出値がモータ回転角検出回路13に供給されてこのモータ回転角検出回路13でモータ回転角θmを検出するようになっている。
また、モータ制御装置20には、直流電源としてのバッテリ22から直流電流が入力される。
As shown in FIG. 2, the
Further, a direct current is input to the
ここで、モータ制御装置20は、図2に示すように、3相の電圧指令値V1* 、V2*を演算する制御演算装置31と、制御演算装置31から出力される3相の電圧指令値V1*およびV2*が入力される第1および第2のモータ駆動回路32Aおよび32Bと、第1および第2のモータ駆動回路32Aおよび32Bと電動モータ12の多相モータ巻線La、LbおよびLcとの間に介挿された第1および第2のモータ電流遮断回路33Aおよび33Bとを備えている。
Here, as shown in FIG. 2, the
制御演算装置31には、操舵トルクセンサ3で検出した操舵トルク、車速センサ21で検出した車速、モータ回転角検出回路13から出力されるモータ回転角θm、モータの角速度、及びモータの角加速度が入力される。また、制御演算装置31には、電流検出回路39Aおよび39Bから出力される、電動モータ12の各相モータ巻線La、LbおよびLcに通電されるモータ駆動電流I1a〜I1cおよびI2a〜I2cが入力される。そして、制御演算装置31は、操舵トルク、車速、モータ回転角θm、モータの角速度、及びモータの角加速度に基づいて第1および第2のモータ駆動回路32Aおよび32Bに対する3相の電圧指令値V1*およびV2*を算出し、算出した3相の電圧指令値V1*およびV2*を第1および第2のモータ駆動回路32Aおよび32Bの後述するゲート駆動回路41Aおよび41Bに出力する。
The control
また、制御演算装置31には、後述する第1および第2のインバータ回路42Aおよび42Bを構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタ(FET)Q1〜Q6の上側アームのオープン故障および下側アームのショート故障と電動モータ12の各相モータ巻線La、LbおよびLcのコイル部の断線異常とを検出する異常検出部31aが設けられている。この異常検出部31aでは、電界効果トランジスタ(FET)Q1〜Q6のオープン故障およびショート故障を検出しないときには、論理値“0”(正常)の異常検出信号SAaおよびSAbをモータ駆動回路32Aおよび32Bのゲート駆動回路41Aおよび41Bに対して出力し、電界効果トランジスタ(FET)Q1〜Q6のオープン故障およびショート故障を検出したときには、論理値“1”(異常)の 異常検出信号SAa又はSAbを異常検出したモータ駆動回路32A又は32Bのゲート駆動回路41A又は41Bに対して出力するようになっている。
Further, the control
第1および第2のモータ駆動回路32Aおよび32Bのそれぞれは、制御演算装置31から出力される3相の電圧指令値V1*およびV2*が入力されてゲート信号を形成するとともに、異常時電流制御部を兼ねるゲート駆動回路41Aおよび41Bと、これらゲート駆動回路41Aおよび41Bから出力されるゲート信号が入力される第1および第2のインバータ回路42Aおよび42Bとを備えている。
Each of the first and second
ここで、ゲート駆動回路41Aは、制御演算装置31から入力される異常検出信号SAaが論理値“0”(正常)のときには、モータ電流遮断回路33Aに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力するとともに、電流遮断回路44Aに対してハイレベルのゲート信号を出力する。また、ゲート駆動回路41Aは、異常検出信号SAaが論理値“1”(異常)のときには、モータ電流遮断回路33Aに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ駆動電流I1a〜I1cを遮断するとともに、電流遮断回路44Aに対してローレベルのゲート信号を出力し、バッテリ電流を遮断するようになっている。
Here, when the abnormality detection signal SAa input from the control
同様に、ゲート駆動回路41Bは、制御演算装置31から入力される異常検出信号SAaが論理値“0”(正常)のときには、モータ電流遮断回路33Bに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力するとともに、電流遮断回路44Bに対してハイレベルのゲート信号を出力する。また、ゲート駆動回路41Bは、異常検出信号SAaが論理値“1”(異常)のときには、モータ電流遮断回路33Bに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ駆動電流I2a〜I2cを遮断するとともに、電流遮断回路44Bに対してローレベルのゲート信号を出力し、バッテリ電流を遮断するようになっている。
Similarly, when the abnormality detection signal SAa input from the control
また、第1および第2のインバータ回路42Aおよび42Bのそれぞれには、ノイズフィルタ43および電源遮断回路44Aおよび44Bを介してバッテリ22のバッテリ電流が入力され、入力側に平滑用の電解コンデンサCAおよびCBが接続されている。
そして、これら第1および第2のインバータ回路42Aおよび42Bのそれぞれは、6個のスイッチング素子としての電界効果トランジスタ(FET)Q1〜Q6を有し、2つの電界効果トランジスタを直列に接続した3つのスイッチングアームSAa、SAbおよびSAcを並列に接続した構成を有する。そして、第1のインバータ回路42Aを構成する電界効果トランジスタQ1〜Q6にゲート駆動回路41Aから出力されるゲート信号が入力されることにより、各スイッチングアームSAa、SAbおよびSAcの電界効果トランジスタ間からA相のモータ駆動電流I1a、B相のモータ駆動電流I1bおよびC相のモータ駆動電流I1cがモータ電流遮断回路33Aを介して電動モータ12の各相モータ巻線La、LbおよびLcに通電される。また、第2のインバータ回路42Bを構成する電界効果トランジスタQ1〜Q6にゲート駆動回路41Bから出力されるゲート信号が入力されることにより、各スイッチングアームSAa、SAbおよびSAcの電界効果トランジスタ間からA相のモータ駆動電流I2a、B相のモータ駆動電流I2bおよびC相のモータ駆動電流I2cがモータ電流遮断回路33Bを介して電動モータ12の各相モータ巻線La、LbおよびLcに通電される。
Further, the battery current of the
Each of the first and
なお、モータ電流遮断回路33Aは、3つの電流遮断用の電界効果トランジスタQA1〜QA3を備えて構成され、モータ電流遮断回路33Bは、3つの電流遮断用の電界効果トランジスタQB1〜QB3を備えて構成されている。
次に、モータ制御装置20としての電子制御ユニット50の構成について、図3乃至図9を用いて説明する。
The motor current cut-
Next, the configuration of the
ここで、本実施形態において、同一平面内で互いに直交する第1及び第2の方向をX方向及びY方向と呼ぶこともある。また、X方向及びY方向と直交する第3の方向をZ方向と呼ぶこともある。
電子制御ユニット50は、図3に示すように、主に、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bと、入出力基板70と、制御基板80と、これらを収納する筐体90とを備えている。
Here, in the present embodiment, the first and second directions orthogonal to each other in the same plane may be referred to as an X direction and a Y direction. Further, the third direction orthogonal to the X direction and the Y direction may be referred to as the Z direction.
As shown in FIG. 3, the
第1のパワーモジュール60Aには、主に、モータ電流遮断回路33A、複数のスイッチング素子からなる第1のインバータ回路42A、電源遮断回路44Aなどが搭載されている。第2のパワーモジュール60Bには、主に、モータ電流遮断回路33B、複数のスイッチング素子からなる第2のインバータ回路42B、電源遮断回路44Bなどが搭載されている。すなわち、本実施形態の電子制御ユニット50は、2系統のパワーモジュール60A,60Bを有し、何れか一方のパワーモジュールに不具合が生じた場合においても残りの他方のパワーモジュールで電動モータ12を駆動制御することができる構成になっている。
The
入出力基板70には、電源入力用コネクタ71及び3相出力用コネクタ72が実装され、さらに電解コンデンサ(CA,CB)、ノイズフィルタ43を構成するコイル73a及び73b、抵抗体、3端子レギュレータなどの電子部品(ディスクリート部品)73も実装されている。
ここで、電源入力用コネクタ71及び3相出力用コネクタ72は、本発明の入力用コネクタ及び出力用コネクタに対応している。
A
Here, the
制御基板80には、図3に示すように、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの出力電流を制御する制御装置としての制御演算装置31、ゲート駆動回路41Aを搭載したゲート駆動装置82A、ゲート駆動回路41Bを搭載したゲート駆動装置82Bなどが実装され、さらにコンデンサ、抵抗体、信号入力用コネクタ81などの電子部品も実装されている。制御基板80及び入出力基板70は、例えば表裏面、若しくは表裏面及び内層に配線層が設けられた多層配線構造になっている。
As shown in FIG. 3, the
筐体90は、ケース91及びカバー92を主体に構成され、このケース91及びカバー92で形成される収納部に第1及び第2のパワーモジュール60A,60B、入出力基板70、制御基板80などを収納している。ケース91及びカバー92は、導電性の金属材料、例えばアルミダイキャスト(ADC)で形成されている。
ケース91及びカバー92は、図3乃至図6及び図9に示すように、平面視したときの平面形状が方形状で形成されている。ケース91は、天井部91xと、この天井部91xの中央を囲むようにして天井部91xの縁に一体的に設けられた4つの側壁部91a,91b,91c,91dと、天井部91xとは反対側に設けられた開口部とを有する凹形状からなり、この開口部を覆うようにしてカバー92が取り付けられるようになっている。4つの側壁部91a,91b,91c,91dのうち、2つの側壁部91a及び91bの各々はX方向において互いに離間して対向し、残りの2つの側壁部91c及び91dの各々はX方向と直交するY方向において互いに離間して対向している。
The
As shown in FIGS. 3 to 6 and 9, the
カバー92は平面形状で形成されている。また、カバー92の下面には、後述する電動モータ12にネジ部材によってネジ止め固定されるボス部92bが形成されている。
ここで、ケース91の天井部91xは筐体90の天井部90xを構成し、ケース91の4つの側壁部91a,91b,91c,91dの各々は筐体90の4つの側壁部90a,90b,90c,90dを構成する。また、カバー92は筐体90の装着部90yを構成する。すなわち、筐体90は、その厚さ方向(Z方向)に互いに離間して対向する天井部90x及び装着部90yと、この天井部90xと装着部90yとの間に位置する4つの側壁部90a,90b,90c,90dとを有し、この天井部90x、装着部90y及び4つの側壁部90a,90b,90c,90dで囲まれた収納部に、第1及び第2のパワートランジスタ60A,60B、入出力基板70及び制御基板80などを収納する構成になっている。
The
Here, the
図3に示すように、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々は、ケース91の互いに対向する2つの側壁部91a,91bに個別にその内側からネジ部材65によってネジ止め固定されている。
また、入出力基板70は、ケース91の天井部91xにその内側からネジ部材75によってネジ止め固定されている。
As shown in FIG. 3, each of the first and second power modules 60 </ b> A and 60 </ b> B is individually screwed and fixed to the two opposite
Further, the input /
また、制御基板80は、ケース91の天井部91xに、その内側からネジ部材85によってネジ止め固定されている。また、カバー92は、ケース91の側壁部91a,91b,91c,91dに、その内側からネジ部材96によってネジ止め固定されている。入出力基板70及び制御基板80は、電子制御ユニット50の厚さ方向(Z方向)に所定の間隔を置いて互いに対向している。
Further, the
入出力基板70の3相出力用コネクタ72は、図4及び図5に示すように、ケース91の側壁部91dから外部に露出している。また、入出力基板70の電源入力用コネクタ71及び制御基板80の信号入力用コネクタ81は、図6に示すように、ケース91の側壁部91cから外部に露出している。
図7及び図8に示すように、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々は、封止体61と、複数の第1のリード63と、複数の第2のリード64とを有している。この第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々は、2方向リード配列型のパッケージ構造になっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the three-
As shown in FIGS. 7 and 8, each of the first and
封止体61は、平面視したときの平面形状が方形状で形成され、本実施形態では例えば2つの長辺61a,61b及び2つの短辺61c,61dを有する長方形で形成されている。封止体61は、例えば絶縁性樹脂若しくはセラミックスで形成されている。第1のパワーモジュール60Aの封止体61は、主に、第1のインバータ回路42Aを構成するスイッチング素子などを封止している。第2のパワーモジュール60Bの封止体61は、主に、第2のインバータ回路42Bを構成するスイッチング素子などを封止している。
The sealing
複数の第1及び第2のリード63,64の各々は、詳細に図示していないが、封止体61の内外に亘って延在し、封止体61の内部に位置する内部リード部と封止体61の外部に位置する外部リード部とを有している。
複数の第1のリード63の各々は、封止体61の外部に位置する外部リード部において、封止体61の2つの長辺61a,61bのうちの一方の長辺61aに沿って配置されている。複数の第2のリード64の各々は、封止体61の外部に位置する外部リード部において、封止体61の2つの長辺61a,61bのうちの他方の長辺61bに沿って配置されている。
Although not shown in detail, each of the plurality of first and second leads 63 and 64 extends over the inside and outside of the sealing
Each of the plurality of first leads 63 is disposed along one
複数の第1及び第2のリード63,64の各々は、封止体61の外部に位置する外部リード部において、複数段に折り曲げ成形されている。
複数の第1のリード63の各々の外部リード部は、例えば3段に折り曲げ成形され、封止体61の一方の長辺61a側から突出する第1の部分63aと、この第1の部分63aから封止体61の厚さ方向に折れ曲がる第2の部分63bと、この第2の部分63bから封止体61の裏面側に折れ曲がる第3の部分63cとを有している。
Each of the plurality of first and second leads 63 and 64 is bent in a plurality of stages at an external lead portion located outside the sealing
Each of the external lead portions of the plurality of first leads 63 is bent, for example, in three stages, and protrudes from one
複数の第2のリード64の各々の外部リード部は、例えば2段に折り曲げ成形され、封止体61の他方の長辺61b側から突出する第1の部分64aと、この第1の部分64aから封止体61の裏面側に傾斜するように折れ曲がる第2の部分64bとを有している。
封止体61は、互いに反対側に位置する2つの短辺61c,61d側にそれぞれ切り欠き部62を有している。この切り欠き部62は、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bをケース91の内側にネジ止め固定するときのネジ部材65(図1参照)を通すためのものである。
The external lead portions of each of the plurality of second leads 64 are bent, for example, in two steps, and project from the other
The sealing
第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bにおいて、複数の第1のリード63の各々は、入出力基板70の配線の一部であるスルーホール電極70s(図9参照)に例えば半田付けされ、電気的にかつ機械的に接続されている。また、複数の第2のリード64の各々は、制御基板80の配線の一部であるスルーホール電極80sに例えば半田付けされ、電気的にかつ機械的に接続されている。
In the first and
ここで、複数のリード63においては、入出力基板70の配線を介して、電源入力用コネクタ71の端子に電気的に接続されるリード63や、3相出力用コネクタ72の端子に電気的に接続されるリード63を含んでいる。また、複数のリード64においては、制御基板80の配線を介して、信号入力用コネクタ81の端子に電気的に接続されるリード64を含んでいる。
Here, in the plurality of
一方、電動モータ12は、図3に示すように、3相コイルを巻装したモータステータ(不図示)と、モータロータ(不図示)と、前述した回転位置センサ13aが内蔵されている円筒形状のモータフレーム12dと、モータステータに連結してモータフレーム12dから外部に突出しているモータ出力軸12aと、モータ出力軸12aに対応して反対側に位置するモータフレーム12dの天板12e近くに設けた第1取付フランジ12bと、モータ出力軸12aが突出しているモータフレーム12dの開口端部側に形成され、減速ギヤ11を内蔵したギヤボックス(不図示)側に装着される第2取付フランジ12cと、を備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
そして、電子制御ユニット50は、カバー92(装着部90y)が電動モータ12の天板12eにカバー92を当接した状態で配置され、カバー92に設けたボス部95bを第1取付フランジ12bに対応させ、ネジ部材(不図示)によってネジ止め固定することで、電動モータ12に装着される。
次に、電子制御ユニット50の組み立て手順について、図3及び図9を用いて説明する。
The
Next, the assembly procedure of the
まず、第1及び第2のパワーモジュール60A,60B、入出力基板70、制御基板80、ケース91及びカバー92を準備する。入出力基板70は、電源入力用コネクタ71、3相出力用コネクタ72、電解コンデンサCA,CB、ノイズフィルタ43を構成するコイル73e及び73b、抵抗体、3端子レギュレータなどの電子部品(ディスクリート部品)73が実装されている。制御基板80には、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの出力電流を制御する制御装置(制御演算装置31)やゲート駆動装置(ゲート駆動回路41A,41B)などの電子部品が実装され、さらにコンデンサ、抵抗体、信号入力用コネクタ81などの電子部品が実装されている。
First, the first and
次に、ケース91の側壁部91a,91bに、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bを個別にその内側からネジ部材65によってネジ止め固定する。
次に、入出力基板70をケース91の天井部91xの内側に近接する位置にネジ部材75によってネジ止め固定する。入出力基板70には、複数のネジ用貫通孔70cが形成されており、ネジ止め固定する際には、ネジ部材75をネジ用貫通孔70cに挿通させる。また、入出力基板70をケース91の天井部91xにネジ止め固定する際に、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの複数の第1のリード63の先端部分(第3の部分63c)を、入出力基板70の配線に形成されているスルーホール電極70sに挿通させる。
Next, the first and
Next, the input /
次に、制御基板80をケース91の天井部91xの内側から離間する位置に、入出力基板70に対して平行となるようにネジ部材85によってネジ止め固定する。制御基板80には、複数のネジ用貫通孔80aが形成されており、ネジ止め固定の際には、ネジ部材85をネジ用貫通孔80aに挿通させる。また、制御基板80をケース91の天井部91xにネジ止め固定する際に、第1及び第2のパワートランジスタ60A,60Bの複数の第2のリード64の先端部分(第2の部分64b)を、制御基板80の配線に形成されているスルーホール電極80sに挿通させる。
Next, the
次に、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの複数の第1のリード63の先端部分(第3の部分63c)を入出力基板70の配線に形成されているスルーホール電極70sに半田によって電気的にかつ機械的に接続すると同時に、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの複数の第2のリード64の先端部分(第2の部分64b)を制御基板80の配線に形成されているスルーホール電極80sに半田によって電気的にかつ機械的に接続する。
Next, the tip portions (
次に、ケース91の開口部を覆うようにしてカバー92を取り付け、ケース91の側壁部91a,91b,91c,91dにカバー92の外側からネジ部材96によってネジ止め固定する。カバー92には、複数のネジ用貫通孔92aが形成されており、ネジ止め固定の際には、ネジ部材96をネジ用貫通孔92aに挿通させる。これにより、本実施形態の電子制御ユニット50の組立てがほぼ完了する。
Next, the
この電子制御ユニット50は、図9に示すように、入出力基板70及び制御基板80が、電子制御ユニット50の厚さ方向(Z方向)に所定の間隔を置いて互いに対向して配置されている。本実施形態において、入出力基板70は制御基板80よりもケース91の天井部91x側に配置され、制御基板80は入出力基板70よりもがバー92側に配置されている。
In this
入出力基板70は、制御基板80の平面サイズより小さい平面サイズで形成されている。入出力基板70は互いに反対側に位置して対向する2つの辺70a,70bを有し、制御基板80は互いに反対側に位置して対向する2つの辺80aa,80bbを有している。
入出力基板70の一方の辺70aは、制御基板80の一方の辺80aaと同一側に位置し、この一方の辺80aaよりも内側に位置している。入出力基板70の他方の辺70bは、制御基板80の他方の辺80bbと同一側に位置し、この他方の辺80bbよりも内側に位置している。
The input /
One
第1のパワーモジュール60Aは、入出力基板70及び制御基板80の各々の一方の辺70a,80aa側に入出力基板70の一方の辺70aを横切るようにして配置されている。第2のパワーモジュール60Bは、入出力基板70及び制御基板80の各々の他方の辺70a,80aa側に入出力基板70の他方の辺70bを横切るようにして配置されている。
The
次に、本実施形態の電子制御ユニット50の構成について更に説明する。
筐体90は、前述したように、4つの側壁部90a,90b,90c,90dを有している。この4つの側壁部90a,90b,90c,90dのうち、X方向において互いに対向して反対側に位置する2つの側壁部90a,90bの各々は、装着部90yに対して鋭角をなす角度θで内側に傾斜している。この装着部90yに対して鋭角をなす角度θで内側に傾斜する2つの側壁部90a,90bは、本発明の傾斜側壁部に対応する。
Next, the configuration of the
The
第1のパワーモジュール60Aは、封止体61が側壁部(傾斜側壁部)90aに沿うようにして配置されている。また、第2のパワーモジュール60Bは、封止体61が側壁部(傾斜側壁部)90bに沿うようにして配置されている。
第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々は、3段に折り曲げ成形された複数の第1のリード63の各々の第3の部分63cが入出力基板70に設けられたスルーホール電極70sに挿入され、半田によって電気的にかつ機械的に接続されている。
60 A of 1st power modules are arrange | positioned so that the sealing
Each of the first and
また、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々は、2段に折り曲げ成形された複数の第2のリード64の各々の第2の部分64bが制御基板80に設けられたスルーホール電極80sに挿入され、半田によって電気的にかつ機械的に接続されている。
第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々のリード63は、第1及び第2のパワーモジュール60Aを傾斜させるために、第3の部分63cが入出力基板70の電子部品実装面に対して略垂直となるように折り曲げ成形されている。
Further, each of the first and
Each of the
また、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの各々のリード64は、第1及び第2のパワーモジュール60Aを傾斜させるために、第2の部分64bが制御基板80の電子部品実装面に対して略垂直となるように折り曲げ成形されている。
第1のパワーモジュール60Aは、封止体61が筐体90の側壁部(傾斜側壁部)90aに直に、若しくは熱伝導性部材を介して連結されている。また、第2のパワーモジュール60Bは、封止体61が筐体90の側壁部(傾斜側壁部)90bに直に、若しくは熱伝導性部材を介して連結されている。熱伝導性部材としては、例えば、サーマルグリス、サーマルペースト、シリコングリス、ヒートシンクコンパウンドなどのペースト状の熱伝導性物質やシート状に加工された熱伝導物質を用いることができる。
Further, each of the
In the
次に、本実施形態の効果について説明する。
従来の電動パワーステアリング装置においては、電動モータを駆動制御する電子制御ユニットの筐体が矩形状で形成されていた。
これに対し、本実施形態の電動パワーステアリング装置では、電動モータ12を駆動制御する電子制御ユニット50の筐体90において、4つの側壁部90a〜90dのうちの互いに対向する2つの側壁部90a,90bが装着部90yに対して鋭角をなす角度θで傾斜する傾斜側壁部として構成されている。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In the conventional electric power steering apparatus, the casing of the electronic control unit that drives and controls the electric motor is formed in a rectangular shape.
On the other hand, in the electric power steering device of the present embodiment, in the
したがって、本実施形態の電子制御ユニット50によれば、電子制御ユニット50を平面視したときの占有面積(投影面積)及び電子制御ユニット50の厚さを変えることなく、電子制御ユニット50の体積を小さくすることができるので、従来の矩形体形状の電子制御ユニットと比較して電子制御ユニット50の小型化を図ることができる。これにより、小型化を図ることが可能な電子制御ユニット50、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両を提供することができる。
Therefore, according to the
また、装着部90yの面積を縮小することなく、体積を小さくすることができので、小型化を図りつつ電動モータ12への装着を安定して行うことができる。
また、本実施形態の電子制御ユニット50において、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bは、封止体61が側壁部(傾斜側壁部)90a,90bに沿うようにして傾斜している。
Further, since the volume can be reduced without reducing the area of the mounting
In the
したがって、本実施形態の電子制御ユニット50によれば、入出力基板70と制御基板80との間にパワーモジュールを配置する場合と比較して、入出力基板70と制御基板80との間に配置する他の電子部品(ディスクリート部品)の配置自由度が向上する。
また、本実施形態の電子制御ユニット50において、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bは、封止体61が側壁部(傾斜側壁部)90a,90bに直に若しくは熱伝導性部材を介して間接的に連結されている。
Therefore, according to the
In the
したがって、本実施形態の電子制御ユニット50によれば、従来のようにパワーモジュールを筐体から離間してその内部に配置する場合と比較して、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bで発生した熱を効率よく筐体90に伝達することができるので、電子制御ユニット50の放熱性の向上を図ることができる。これにより、小型化及び放熱性向上を図ることが可能な電子制御ユニット50、それを用いた電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置を搭載した車両を提供することができる。
Therefore, according to the
また、筐体90の4つの側壁部90a,90b,90c,90dのうち、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bが連結された2つの側壁部90a,90bは、筐体90の内側に傾斜しているので、電子制御ユニット50を平面視したときの占有面積(投影面積)及び電子制御ユニット50の厚さを変えることなく、この2つの側壁部a,90b90からなる放熱体の放熱面積を増加することができる。
Of the four
また、本実施形態の電子制御ユニット50において、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bの複数の第1のリード63は、封止体61から突出する第1の部分63aと、この第1の部分63aから封止体61の厚さ方向に折れ曲がる第2の部分63bと、この第2の部分63bから封止体61の裏面側に折れ曲がる第3の部分63cとを有し、この第3の部分63cが入出力基板70の電子部品実装面に対して略垂直となるように折り曲げ成形されている。また、第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bにおいて、封止体61から突出する第1の部分64aと、この第1の部分64aから封止体61の裏面側に傾斜するように折れ曲がる第2の部分64bとを有し、第2の部分64bが制御基板80の電子部品実装面に対して略垂直となるように折り曲げ成形されている。
Further, in the
したがって、本実施形態の電子制御ユニット50によれば、Z方向に所定の間隔を置いて互いに対向して配置された入出力基板70及び制御基板80に対して傾斜した状態で第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bを入出力基板70及び制御基板80に実装することができる。
また、第1のリード63の第3の部分63cが入出力基板70の電子部品実装面に対して略垂直になっていることから、電子制御ユニット50の組立時において、入出力基板70及び制御基板80に対して第1及び第2のパワーモジュール60A,60Bが傾斜した状態であっても、第1のリード63の第3の部分63cを入出力基板70のスルーホール電極70sに容易に挿入することができと共に、第2のリード64の第2の部分64bを制御基板80のスルーホール電極80sに容易に挿入することができる。
Therefore, according to the
Further, since the
なお、前述の実施形態では、4つの側壁部90a,90b,90c,90dを有する筐体90を備えた電子制御ユニット50について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、4つ以上の側壁部を有する筐体を備えた電子制御ユニットに適用することができる。
また、前述の実施形態では、2つの第1の及び第2のパワートモジュール60A,60Bを有する電子制御ユニット50について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ若しくは3つ以上のパワーモジュールを有する電子制御ユニットに適用することができる。
In the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施形態では、4つの側壁部90a,90b,90c,90dのうち2つの側壁部90a,90bを傾斜側壁部として構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つの側壁部を傾斜側壁部として構成してもよい。ただし、パワーモジュールの個数に応じて側壁部を傾斜側壁部として構成することが好ましい。
In the above-described embodiment, two of the four
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、2a…入力軸、2b…出力軸、3…操舵トルクセンサ、4…ユニバーサルジョイント、5…ロアシャフト、6…ユニバーサルジョイント、7…ピニオンシャフト、8…ステアリングギヤ、8a…ピニオン、8b…ラック、9…タイロッド
10…操舵補助機構、11…減速ギヤ、12…電動モータ、12a…駆動軸、13…モータ回転角検出回路
20…モータ制御装置、21…車速センサ、22…バッテリ
31…制御演算装置、32A…第1のモータ駆動回路,32B…第2のモータ駆動回路、33A…第1のモータ電流遮断回路,33B…第2のモータ電流遮断回路、39A,39B…電流検出回路
41A,41B…ゲート駆動回路、42A,42B…インバータ回路、43…ノイズフィルタ、44A,44B…電流遮断回路
50…電子制御ユニット(ECU)、60A…第1のパワーモジュール,60B…第2のパワーモジュール、61…封止体、61a,61b…長辺、61c,61d…短辺、62…切り込み部
63…第1のリード、63a…第1の部分、63b…第2の部分、63c…第3の部分、64…第2のリード、64a…第1の部分、64b…第2の部分、65…ネジ部材
70…入出力基板、70a,70b…辺、71…電源入力用コネクタ(入力用コネクタ)、73…電子部品(ディスクリート部品)、73a,73b…コイル、75…ネジ部材、
80…制御基板、80aa,80bb…辺、82A,82B…ゲート駆動装置、
90…筐体(収納体)、90a,90b,90c,90d…側壁部、90x…天井部、90y…装着部
91…ケース、91a,91b,91c,91d…側壁部、91x…天井部、92…カバー
Q1〜Q6,QA1〜QA3,QB1〜QB3…電界効果トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 2a ... Input shaft, 2b ... Output shaft, 3 ... Steering torque sensor, 4 ... Universal joint, 5 ... Lower shaft, 6 ... Universal joint, 7 ... Pinion shaft, 8 ...
80 ... control board, 80aa, 80bb ... side, 82A, 82B ... gate drive device,
90 ... casing (housing body), 90a, 90b, 90c, 90d ... side wall part, 90x ... ceiling part, 90y ... mounting
(1)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る電子制御ユニットは、スイッチング素子を内蔵したパワーモジュールと、入力用コネクタ及び出力用コネクタが実装された入出力基板と、前記パワーモジュールの出力電流を制御する制御装置が実装された制御基板と、前記パワーモジュール、前記入出力基板及び前記制御基板を収納する筐体とを備え、前記筐体は、一方向に互いに離間して対向する装着部及び天井部と、前記装着部と前記天井部との間に位置する4つ以上の側壁部とを有し、前記4つ以上の側壁部の少なくとも1つが前記装着部に対して鋭角をなす角度で内側に傾斜する傾斜側壁部であり、
前記入出力基板及び前記制御基板は、前記一方向に所定の間隔をおいて互いに対向するように配置され、前記パワーモジュールは、平面が方形状の封止体と、前記封止体の互いに反対側に位置する2つの辺のうちの一方の辺に沿って配置された複数の第1のリードと、前記封止体の前記2つの辺のうちの他方の辺に沿って配置された複数の第2のリードとを有し、前記第1のリードは、前記入出力基板に接続され、前記第2のリードは、前記制御基板に接続され、前記封止体は、前記傾斜側壁部に沿うようにして傾斜している。
(1) To achieve the above object, an electronic control unit according to an aspect of the present invention includes a power module incorporating a switching element, an input / output board on which an input connector and an output connector are mounted, and the power module. A control board on which a control device for controlling the output current of the power supply circuit is mounted, and a housing that houses the power module, the input / output board, and the control board, and the housings are spaced apart from each other in one direction. A mounting portion and a ceiling portion, and four or more side wall portions located between the mounting portion and the ceiling portion, and at least one of the four or more side wall portions has an acute angle with respect to the mounting portion. inclined side wall portions der inclined inwardly at an angle forming a is,
The input / output board and the control board are arranged to face each other at a predetermined interval in the one direction, and the power module is opposite to the sealing body having a rectangular plane and the sealing body. A plurality of first leads arranged along one of the two sides located on the side, and a plurality of arranged along the other side of the two sides of the sealing body A second lead; the first lead is connected to the input / output substrate; the second lead is connected to the control substrate; and the sealing body is along the inclined side wall portion. So that it is inclined.
(2)前記(1)に記載の電子制御ユニットにおいて、前記封止体は、前記傾斜側壁部に直に、若しくは熱伝導性部材を介して間接的に連結されていることが好ましい。
(3)前記(1)又は(2)に記載の電子制御ユニットは、電動モータの駆動制御を行う電動モータ駆動制御用電子制御ユニットであることが好ましい。
(4)前記(3)に記載の電子制御ユニットを備え、前記駆動モータが、ステアリング操作を補助する操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装であることが好ましい。
(5)前記(4)に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両であることが好ましい。
( 2 ) In the electronic control unit according to (1 ), it is preferable that the sealing body is directly connected to the inclined sidewall portion or indirectly via a heat conductive member.
( 3 ) The electronic control unit according to (1) or ( 2) is preferably an electric motor drive control electronic control unit that performs drive control of the electric motor.
( 4 ) Preferably, the electronic control unit according to ( 3 ) is provided, and the drive motor is an electric power steering device that generates a steering assist force for assisting a steering operation.
( 5 ) It is preferable that the vehicle is equipped with the electric power steering device according to ( 4 ).
Claims (6)
入力用コネクタ及び出力用コネクタが実装された入出力基板と、
前記パワーモジュールの出力電流を制御する制御装置が実装された制御基板と、
前記パワーモジュール、前記入出力基板及び前記制御基板を収納する筐体とを備え、
前記筐体は、一方向に互いに離間して対向する装着部及び天井部と、前記装着部と前記天井部との間に位置する4つ以上の側壁部とを有し、前記4つ以上の側壁部の少なくとも1つが前記装着部に対して鋭角をなす角度で内側に傾斜する傾斜側壁部であることを特徴とする電子制御ユニット。 A power module with a built-in switching element;
An input / output board on which an input connector and an output connector are mounted;
A control board on which a control device for controlling the output current of the power module is mounted;
A housing for housing the power module, the input / output board, and the control board;
The housing includes a mounting part and a ceiling part that are spaced apart and face each other in one direction, and four or more side wall parts located between the mounting part and the ceiling part, and the four or more An electronic control unit characterized in that at least one of the side wall portions is an inclined side wall portion that is inclined inward at an angle forming an acute angle with respect to the mounting portion.
前記パワーモジュールは、平面が方形状の封止体と、前記封止体の互いに反対側に位置する2つの辺のうちの一方の辺に沿って配置された複数の第1のリードと、前記封止体の前記2つの辺のうちの他方の辺に沿って配置された複数の第2のリードとを有し、
前記第1のリードは、前記入出力線基板に接続され、
前記第2のリードは、前記制御基板に接続され、
前記封止体は、前記傾斜側壁部に沿うようにして傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の電子制御ユニット。 The input / output board and the control board are arranged to face each other at a predetermined interval in the one direction,
The power module includes a sealing body having a rectangular plane, and a plurality of first leads arranged along one of two sides located on opposite sides of the sealing body, A plurality of second leads arranged along the other side of the two sides of the sealing body,
The first lead is connected to the input / output line substrate;
The second lead is connected to the control board;
The electronic control unit according to claim 1, wherein the sealing body is inclined along the inclined side wall portion.
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