JP2015120368A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】モータとの熱的干渉を避けて放熱性を向上させることができる電子制御ユニットを備えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動モータ１２のモータ出力軸Ｐの延長線に位置するモータフレーム１２ｄのフレーム端面１２ｅに搭載された電子制御ユニット５０を備えている。この電子制御ユニトは、筐体９０に、スイッチング素子を内蔵したパワーモジュール６０Ａ，６０Ｂ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７０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８０とが収容されている。そして、制御基板８０は、パワーモジュール６０Ａ，６０Ｂ及び入出力基板７０に対して、フレーム端面１２ｅに近接する位置に収容されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータ用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）、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電動パワーステアリング装置を搭載した車両に関する。

車両に搭載される電動パワーステアリング装置として、ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータと、電動モータを駆動制御する電子制御ユニットとを備えた装置がある（例えば、特許文献１）。
特許文献１において、電子制御ユニットは、電動モータを駆動するスイッチング素子を実装するパワー基板と、パワー基板のスイッチング素子に制御信号を伝達し、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御基板と、パワー基板及び制御基板などを収納する筐体とを備えている。

特開２０１０−３０４８９号公報

ところで、特許文献１の電子制御ユニットの筐体内部には、電動モータのモータフレームに近い側にパワー基板が収納され、モータフレームから離間する側に制御基板が収納されている。このように、発熱部品であるパワー基板が電動モータのモータフレームに近い側に収納されていると、モータフレームにこもった熱との熱的干渉により、パワー基板の放熱性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータとの熱的干渉を避けて放熱性を向上させることができる電子制御ユニット、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の実施形態に係る電子制御ユニットは、電動モータの駆動制御を行う電子制御ユニットであって、前記電動モータのモータ出力軸の延長線に位置するモータフレームのフレーム端面に搭載され、筐体に、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、が収容されているとともに、前記制御基板が、前記パワーモジュール及び前記入出力基板に対して、前記フレーム端面に近接する位置に収容されている。

また、本発明の一の実施形態に係る電子制御ユニットは、電動モータのモータ出力軸の前記モータフレームに近接する側に磁石を固定し、前記モータ出力軸の軸線に直交して配置した前記制御基板に、前記磁石の磁束変化を検出する磁気検出素子を実装することが好ましい。
また上述した電子制御ユニットを備え、電動モータが、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置を備えることが好ましい。
さらに、上述した電動パワーステアリング装置を搭載している車両とすることが好ましい。

本発明に係る電子制御ユニットによると、電動モータのモータ出力軸の延長線に位置するモータフレームのフレーム端面に電子制御ユニットが搭載されているが、この電子制御ユニットは、発熱部品であるパワーモジュール及び入出力基板が、フレーム端面に対して離間する位置に収納されており、発熱部品（パワーモジュール及び入出力基板）とモータとの熱的干渉を避けることで、放熱性を向上させることができる。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置及び車両によると、電子制御ユニットの放熱性を向上させながらモータ出力軸の回転角度を高精度に検出して電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ことができる。

本発明に係る車両に搭載される電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。 図１で示した電動パワーステアリング装置のモータ制御装置の制御系を示すブロック図である。 本発明に係るモータ制御装置としての電子制御ユニットの内部構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る電子制御ユニットの外観構成を示す斜視図である。 図４の矢印Ｌ１の方向から視た第１の側面図である。 図４の矢印Ｌ２の方向から視た第２の側面図である。 図３のパワーモジュールを抽出して示す斜視図である。 図７の矢印Ｌ３の方向から視た図である。 本発明に係る電子制御ユニットの筐体の概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係る電子制御ユニットを搭載した電動モータの要部の構造を断面で示した図である。 本発明に係る回転角度センサを構成する磁気検出素子及び永久磁石の配置位置を概略的に示した図である。

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詳細に説明する。
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。
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。

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。

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。

電動モータ１２及びモータ制御装置２０には、図２に示すように、モータ出力軸の回転角度を検出する回転角度センサ１４が設けられ、この回転角度センサ１４からの検出値がモータ回転角検出回路１３に供給され、モータ回転角検出回路１３でモータ出力軸のモータ回転角θｍを検出するようになっている。回転角度センサ１４の具体的な構造については後述する。

モータ制御装置２０には、直流電源としてのバッテリー２２から直流電流が入力される。
次に、図２は、モータ制御装置２０の制御系を示すブロック図であり、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。

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。

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。

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。

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、バッテリー電流を遮断するようになっている。

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、バッテリー電流を遮断するようになっている。

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を介してバッテリー２２のバッテリー電流が入力され、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。

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、図３から図９を用いて、モータ制御装置２０としての電子制御ユニット５０の構成と、この電子制御ユニット５０を装着する電動モータ１２について説明する。

電子制御ユニット５０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。
第１のパワーモジュール６０Ａには、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。

入出力基板７０には、電源入力用コネクタ（入力用コネクタ）７１及び３相出力用コネクタ（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。
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が実装され、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。さらに、この制御基板８０には、回転角度センサ１４を構成するＭＲ素子からなる磁気検出素子８６が実装されている。

そして、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。
筐体９０は、ケース９１及びカバー９５を主体に構成され、このケース９１及びカバー９５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９５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は、図４から図６にも示すように、天井部９２と、この天井部９２の中央を囲むようにして天井部９２の縁に一体的に設けられた側壁部９３と、天井部９２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９５が取り付けられるようになっている。ケース９１は、平面視したときの平面形状が方形状で形成され、４つの側壁部９３（９３ａ，９３ｂ，９９ｃ，９３ｄ）を有している。４つの側壁部９３ａ，９３ｂ，９９ｃ，９３ｄのうち、２つの側壁部９３ａ及び９３ｂの各々は第１の方向（図４における左右方向）において互いに対向し、残りの２つの側壁部９３ｃ及び９３ｄの各々は第１の方向と直交する第２の方向（図４における前後方向）において互いに対向している。また、カバー９５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９５ｂが形成されている。

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９３ｃ，９３ｄに個別にその内側からネジ部材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９２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。制御基板８０は、ケース９１の天井部９２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９５は、ケース９１の側壁部９３ａ，９３ｂ，９３ｃ、９３ｄ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９３ａから外部に露出している。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９３ｂ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。

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。

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。

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。

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の部分とを有している。
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。

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。

一方、電動モータ１２は、図３及び図１０に示すように、モータフレーム１２ｄと、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、モータフレーム１２ｄに内蔵されている３相コイルを巻装したモータステータ１２ｆと、モータ出力軸１２ａに同軸に結合しているモータロータ１２ｇと、モータ出力軸１２ａの他端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。

図１０に示すように、モータ出力軸１２ａの他端側には、回転角度センサ１４を構成する例えば円盤形状の永久磁石８７が、その面方向がモータ出力軸１２ａの軸線Ｐに直交した状態で固定されている。この永久磁石８７は、周方向に磁極が変化するものである（図１１参照）。
電子制御ユニット５０は、そのカバー９５が電動モータ１２の天板１２ｅにカバー９５を当接した状態で配置され、カバー９５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。

このように電動モータ１２に電子制御ユニット５０を装着することで、電子制御ユニット５０の制御基板８０がモータ出力軸１２ａの軸線Ｐに略直交して配置されるとともに、図１１に示すように、制御基板８０に実装した回転角度センサ１４の磁気検出素子８６が、電動モータ１２に内蔵されている永久磁石８７の面方向に近接した位置となる。
そして、電動モータ１２のモータ出力軸１２ａが回転すると、モータ出力軸１２ａの回転とともに回転する永久磁石８７の磁束変化を磁気検出素子８６が検出し、その検出値がモータ回転角検出回路１３に供給されるようになっている。

次に、電子制御ユニット５０の組立て手順について、図３及び図９を用いて説明する。
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９５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、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、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、さらに磁気検出素子８６が実装されている。

次に、ケース９１の側壁部９３ｃ，９３ｄ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９２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、ネジ止め固定の際には、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９２にネジ固定する際に、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を入出力基板７０の配線に形成されているスルーホール（図示せず）に挿通させる。

次に、制御基板８０を、ケース９１の天井部９２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９２にネジ止め定する際に、第１及び第２のパワーモジュール６０Ａ，６０Ｂの複数の第２のリード６４を制御基板８０の配線に形成されているスルーホール（図示せず）に挿通させる。

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を入出力基板７０の配線に形成されているスルーホールに半田によって電気的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を制御基板８０の配線に形成されているスルーホールに半田によって電気的かつ機械的に接続する。

次に、ケース９１の開口部を覆うようにしてカバー９５を取付け、ケース９１の側壁部９３にカバー９５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９５には、複数のネジ用貫通孔９５ａ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９５ａ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の組立てが完了する。

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は、電子制御ユニット５０の厚さ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９２側に配置され、制御基板８０は入出力基板７０よりもカバー９５側に配置されている。
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は互いに対向する２つの辺７０ａ，７０ｂを有し、制御配線基板８０は互いに対向する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。
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。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態は、電動モータ１２のモータ出力軸１２ａに対して反対側に位置するモータフレーム１２ｄの天板１２ｅに電子制御ユニット５０が搭載され、電子制御ユニット５０の筐体９０に、第１及び第２のパワーモジュール６０Ａ，６０Ｂ及び入出力基板７０が天板１２ｅに対して離間する位置に収納されている。つまり、電子制御ユニット５０の発熱部品である第１及び第２のパワーモジュール６０Ａ，６０Ｂ及び入出力基板７０が、モータフレーム１２ｄから離間した位置で筐体９０に収納されており、これらの熱的干渉を避けて放熱性を有する筐体９０を介して外部に放熱することができるので、第１及び第２のパワーモジュール６０Ａ，６０Ｂ及び入出力基板７０の放熱性を向上させることができる。

また、本実施形態は、モータ出力軸１２ａの天板１２ｅ側に例えば円盤形状の永久磁石８７を固定し、電子制御ユニット５０の制御基板８０に磁気検出素子８６を実装して回転角度センサ１４を構成し、磁気検出素子８６がモータ出力軸１２ａの回転に伴う永久磁石８７の磁束変化を検出することで、モータ出力軸１２ａの回転角度を検出す簡便な検出構造なので、ステータに高精度に巻線を巻装しなければならず、高精度の組み付けも必要ないので、例えば電磁誘導で回転角度を検出するレゾルバと比較して、センサコストを大幅に削減することができる。

また、磁気検出素子８６を実装した制御基板８０は、モータ出力軸１２ａの軸線Ｐに対し直交して配置されているので、磁気検出素子８６は、モータ出力軸１２ａの回転角度に応じた永久磁石８７の磁束変化を高精度に検出することができる。
なお、本実施形態では、磁気検出素子８６としてＭＲ素子を使用したが、ホール素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ素子を使用してもよい。また、モータ出力軸１２ａの軸線Ｐに対して面方向が直交するように永久磁石８７を配置したが、モータ出力軸１２ａに固定した磁石固定板に棒状の永久磁石を配置した構造にしてもよい。また、本発明では、磁気によらない角度検出（レゾルバ等）を使用してもよい。

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…モータ出力軸、１２ｂ…第１取付フランジ、１２ｃ…第２取付フランジ、１２ｄ…モータフレーム、１２ｅ…天板（フレーム端面）、１２ｆ…モータステータ、１２ｇ…モータロータ、１３…モータ回転角検出回路、１４…回転角度センサ、２０…モータ制御装置、２１…車速センサ、２２…バッテリー、３１…制御演算装置、３１ａ…異常検出部、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…第１の電流検出回路、３９Ｂ…第２の電流検出回路、４１Ａ…第１のゲート駆動回路、４１Ｂ…第２のゲート駆動回路、４２Ａ…第１のインバータ回路、４２Ｂ…第２のインバータ回路、４３…ノイズフィルタ、４４Ａ…電流遮断回路、４４Ｂ…電流遮断回路、５０…電子制御ユニット（モータ制御装置）、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、６３，６４…リード、６５…ネジ部材、７０…入出力基板、７０ｃ…ネジ用貫通孔、７１…電源入力用コネクタ、７２…相出力用コネクタ、７３ａ…コイル、７３ｂ…コイル、７５…ネジ部材、８０…制御基板、８０ａ…ネジ用貫通孔、８１…信号入力用コネクタ、８２Ａ…ゲート駆動装置、８２Ｂ…ゲート駆動装置、８５…ネジ部材、８６…磁気検出素子、８７…永久磁石（磁石）、９０…筐体、９１…ケース、９２…天井部（フレーム端面）、９３ａ，９３ｂ，９９ｃ，９３ｄ…側壁部、９５…カバー、９５ａ…ネジ用貫通孔、９５ｂ…ボス部、９６…ネジ部材、ＣＡ，ＣＢ…電解コンデンサ、Ｅ…交差部、Ｑ１〜Ｑ６…電界効果トランジスタ、ＱＡ１〜ＱＡ３…電界効果トランジスタ、ＱＢ１〜ＱＢ３…電界効果トランジスタ、Ｐ…モータ出力軸の軸線

Claims (5)

1. 電動モータの駆動制御を行う電子制御ユニットであって、
   前記電動モータのモータ出力軸の延長線に位置するモータフレームのフレーム端面に搭載され、
   筐体に、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、が収容されているとともに、前記制御基板が、前記パワーモジュール及び前記入出力基板に対して、前記フレーム端面に近接する位置に収容されていることを特徴とする電子制御ユニット。
2. 電動モータのモータ出力軸の前記モータフレームに近接する側に磁石を固定し、
   前記モータ出力軸の軸線に直交して配置した前記制御基板に、前記磁石の磁束変化を検出する磁気検出素子を実装したことを特徴とする請求項１記載の電子制御ユニット。
3. 筐体は、放熱性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子制御ユニット。
4. 請求項１乃至３の何れか１項記載の電子制御ユニットを備え、前記電動モータが、ステアリング操作を補助する操舵補助力を発生することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４記載の電動パワーステアリング装置を搭載していることを特徴とする車両。

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