JP2015126098A - 電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高発熱部品の放熱効果が高い電子制御ユニットを提供する。
【解決手段】スイッチング素子２０、リレー４１、４２は、基板１０の一方の面１１に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。ヒートシンク７０は、一方の面７１から凹むよう形成されることでスイッチング素子２０、リレー４１、４２を収容可能な凹部７３（７３１〜７３８）を有している。熱伝導部材８０は、基板１０とヒートシンク７０との間において少なくともスイッチング素子２０、リレー４１、４２と凹部７３とに接するよう設けられ、スイッチング素子２０、リレー４１、４２の熱をヒートシンク７０に導く。凹部７３（７３１〜７３８）は、基板１０の一方の面１１に実装されたスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の形状に対応する形状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御対象を制御する電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、スイッチング素子等、作動時の発熱量が大きい高発熱部品を基板に実装した電子制御ユニットが知られている。例えば特許文献１に記載された電子制御ユニットでは、高発熱部品であるスイッチング素子を基板の一方の面に実装し、一方の面が基板の一方の面に対向するよう放熱体を設けている。

特開２０１１−２３４５９号公報

特許文献１の電子制御ユニットでは、複数のスイッチング素子は、複数のスイッチング素子に対応するよう放熱体に形成された収容室に収容されるようにして設けられている（特許文献１の図３参照）。ここで、収容室は、スイッチング素子の形状に対応する形状に形成されておらず、容積がスイッチング素子の体積の数倍程度であり、電子制御ユニットの組み付け状態において、内壁とスイッチング素子の外壁との距離が所定値以上である。よって、電子制御ユニットの組み付け状態において、スイッチング素子の外壁と収容室の内壁との間の空間が大きく、スイッチング素子の熱を、熱伝導部材を経由して放熱体に効率的に導くことが困難になるおそれがある。この場合、放熱体によるスイッチング素子の放熱効果が低減する。

また、特許文献１の電子制御ユニットでは、電子制御ユニットの組み付け状態において、基板の一方の面と放熱体の一方の面とは、所定距離以上離れている。そのため、スイッチング素子の熱を、基板を経由して放熱体に導くことは難しい。
また、特許文献１の電子制御ユニットでは、複数のスイッチング素子に対応するよう形成された収容室のそれぞれに熱伝導部材を設けている。そのため、熱伝導部材の貼付または塗布に関する工数が増大するおそれがある。

また、特許文献１の電子制御ユニットは、電動パワーステアリング装置のモータを制御するのに用いられる。運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力するよう電動パワーステアリング装置のモータが作動するとき、モータおよび電子制御ユニットのスイッチング素子には大電流が流れる。そのため、モータの作動時、スイッチング素子は、発熱し高温になる。スイッチング素子が高温になると、電子制御ユニットが誤作動するおそれがある。よって、電子制御ユニットを電動パワーステアリング装置に用いる場合、スイッチング素子を効率的に放熱することが望ましい。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高発熱部品の放熱効果が高い電子制御ユニット、および、電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、制御対象を制御する電子制御ユニットであって、基板と高発熱部品と制御部と放熱体と熱伝導部材とを備えている。高発熱部品は、基板の一方の面または他方の面のうちの少なくとも一方の面に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。

制御部は、高発熱部品の作動を制御することで制御対象を制御可能である。放熱体は、一方の面が基板の一方の面に対向するよう設けられ、一方の面から凹むよう形成されることで基板の一方の面に実装された高発熱部品を収容可能な凹部を有している。熱伝導部材は、基板と放熱体との間において少なくとも高発熱部品と凹部とに接するよう設けられ、高発熱部品の熱を放熱体に導く。

そして、本発明では、凹部は、基板の一方の面に実装された高発熱部品の形状に対応する形状に形成されている。ここで、「凹部が、高発熱部品の形状に対応する形状に形成されている」とは、例えば、電子制御ユニットの組み付け状態において、凹部の内壁と対応する高発熱部品の外壁との距離が所定値以下となるよう、すなわち、高発熱部品の形状に沿うよう凹部が形成されることをいう。

本発明では、凹部が高発熱部品の形状に対応する形状に形成されているため、電子制御ユニットの組み付け状態において、高発熱部品の外壁と凹部の内壁との間の空間を小さくすることができる。そのため、高発熱部品の熱を、熱伝導部材を経由して放熱体に効率的に導くことができる。これにより、高発熱部品を効率的に放熱することができる。

また、本発明では、基板の一方の面に実装される高発熱部品を放熱体の凹部に収容されるよう設けることにより、収容電子制御ユニットの組み付け状態において、基板の一方の面と放熱体の一方の面とを近づけて配置することが可能なため、高発熱部品の熱を、基板を経由して放熱体に効率的に導くことができる。
また、熱伝導部材を基板と放熱体とに接するよう設ける構成の場合、高発熱部品の熱を、基板および熱伝導部材を経由して放熱体にさらに効率的に導くことができる。
また、本発明の電子制御ユニットは、高発熱部品の放熱効果が高いため、例えば、大電流が流れることで発熱量が大きくなる電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットとして用いるのに好適である。

本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの一部を示す分解斜視図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの一部を示す断面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを電動パワーステアリング装置に適用した状態を示す概略図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの電気的な構成を示す図。 本発明の第２実施形態による電子制御ユニットの一部を示す断面図。 本発明の第３実施形態による電子制御ユニットの一部を示す分解斜視図。 本発明の第４実施形態による電子制御ユニットの一部を示す断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による電子制御ユニットを図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図面の記載が煩雑になることを避けるため、１つの図面において、実質的に同一の複数の部材または部位には、複数のうち１つのみに符号を付す場合がある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの一部を図１、２に示す。電子制御ユニット１は、図３に示すように、車両の電動パワーステアリング装置１００に用いられ、操舵トルク信号および車速信号等に基づき、運転者による操舵を補助するアシストトルクを発生するモータ１０１を駆動制御するものである。ここで、モータ１０１は、特許請求の範囲における「制御対象」に対応する。

電子制御ユニット１は、基板１０、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、制御部６０、放熱体としてのヒートシンク７０、および、熱伝導部材８０等を備えている。
基板１０は、例えばガラス繊維とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント配線板である。

スイッチング素子２０は、本実施形態では、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子２０は、本実施形態では、４つ（２１〜２４）設けられている。スイッチング素子２１〜２４は、例えば樹脂の封止体で覆われ、図１、２に示すように、例えば矩形板状に形成されている。すなわち、スイッチング素子２１〜２４は、それぞれ、６面体状に形成され、矩形平面状の外壁を６つ有している。スイッチング素子２１〜２４は、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、６つの外壁のうちの１つが基板１０の一方の面１１に対向するよう、一方の面１１に実装されている。

コンデンサ３０は、本実施形態では、例えばアルミ電解コンデンサである。コンデンサ３０は、例えば略円柱状に形成され、軸方向が基板１０の面に対し垂直になるよう、例えば基板１０の他方の面１２に実装されている（コンデンサ３０の実装状態については図示せず）。

リレー４１は、スイッチング素子４１１、４１２からなる。本実施形態では、スイッチング素子４１１、４１２は、スイッチング素子２０（２１〜２４）と同様、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子４１１、４１２は、例えば樹脂の封止体で覆われ、図１に示すように、例えば矩形板状に形成されている。すなわち、スイッチング素子４１１、４１２は、それぞれ、６面体状に形成され、矩形平面状の外壁を６つ有している。スイッチング素子４１１、４１２は、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、６つの外壁のうちの１つが基板１０の一方の面１１に対向するよう、一方の面１１に実装されている。

リレー４２は、スイッチング素子４２１、４２２からなる。本実施形態では、スイッチング素子４２１、４２２は、スイッチング素子４１１、４１２と同様、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子４２１、４２２は、例えば樹脂の封止体で覆われ、図１に示すように、例えば矩形板状に形成されている。すなわち、スイッチング素子４２１、４２２は、それぞれ、６面体状に形成され、矩形平面状の外壁を６つ有している。スイッチング素子４２１、４２２は、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、６つの外壁のうちの１つが基板１０の一方の面１１に対向するよう、一方の面１１に実装されている。

コイル５１は、本実施形態では、例えばチョークコイルである。コイル５１は、外形が例えば矩形柱状となるよう形成され、高さ方向が基板１０の面に対し垂直になるよう、例えば基板１０の他方の面１２に実装されている（コイル５１の実装状態については図示せず）。
シャント抵抗５２は、例えば矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、例えば基板１０の一方の面１１に実装されている（シャント抵抗５２の実装状態については図示せず）。

パワーツェナー５３は、例えば体積が所定値以上となるよう矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、例えば基板１０の一方の面１１のスイッチング素子２０近傍に実装されている（パワーツェナー５３の実装状態については図示せず）。

制御部６０は、例えばマイコン６１、カスタムＩＣ６２から構成されている。マイコン６１、カスタムＩＣ６２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏ等を有する半導体パッケージである。制御部６０は、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、スイッチング素子２０（２１〜２４）の作動を制御する。制御部６０は、車両の各部に設けられたセンサ類からの信号等に基づき、スイッチング素子２０の作動を制御することにより、モータ１０１の回転駆動を制御する。本実施形態では、モータ１０１は、ブラシ付きの直流モータである。
マイコン６１は、例えば基板１０の他方の面１２に実装されている（マイコン６１の実装状態については図示せず）。カスタムＩＣ６２は、例えば基板１０の一方の面１１に実装されている。

ここで、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、制御部６０の電気的な接続について、図４に基づき説明する。
車両の電源であるバッテリ１０２の正側は、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）に接続している。リレー４１は、制御部６０によって制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２から電子制御ユニット１への電力の供給を許容または遮断する。すなわち、リレー４１は、本実施形態では、電源リレーである。

バッテリ１０２からの電力は、コイル５１を経由してスイッチング素子２０（２１〜２４）に供給される。コイル５１は、バッテリ１０２から電子制御ユニット１を経由してモータ１０１へ供給される電力のノイズを除去する。

車両のイグニッション電源１０６は、リレー４１とコイル５１との間、および、制御部６０に接続されている。制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、イグニッション電源１０６からの電力により作動する。

図４に示すように、スイッチング素子２１とスイッチング素子２３とが直列に接続されており、スイッチング素子２２とスイッチング素子２４とが直列に接続されている。そして、スイッチング素子２１および２３の２つの半導体モジュールと、スイッチング素子２２および２４の２つの半導体モジュールと、が並列に接続されている。

また、スイッチング素子２１および２３の２つの半導体モジュールの接続点と、スイッチング素子２２および２４の２つの半導体モジュールの接続点との間に、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）およびモータ１０１が配置されている。このように、本実施形態では、スイッチング素子２１〜２４はＨブリッジ回路を構成している。さらにまた、スイッチング素子２３および２４のＧＮＤ端子側にシャント抵抗５２が接続している。また、コンデンサ３０は、電源ラインとグランドとの間に並列に接続されている。コンデンサ３０は、スイッチング素子２０（２１〜２４）のオン／オフ作動（スイッチング作動）によって生じるサージ電圧を抑制する。

上述の構成により、例えばスイッチング素子２１および２４がオンとなりスイッチング素子２２および２３がオフになると、電流は、スイッチング素子２１、リレー４２、モータ１０１、スイッチング素子２４の順に流れる。一方、スイッチング素子２２および２３がオンとなりスイッチング素子２１および２４がオフになると、電流は、スイッチング素子２２、モータ１０１、リレー４２、スイッチング素子２３の順に流れる。モータ１０１はブラシ付きの直流モータであるため、このようにして各スイッチング素子２０（２１〜２４）がオン／オフに制御されることで、Ｈブリッジ駆動によりモータ１０１が回転駆動される。各スイッチング素子２０（２１〜２４）には、制御部６０（カスタムＩＣ６２）からの信号線が接続されている。つまり、制御部６０は、スイッチング素子２０のスイッチング作動を制御することで、モータ１０１の回転駆動を制御する。なお、制御部６０は、シャント抵抗５２で検出した電流値に基づき、モータ１０１の回転駆動を高精度に制御可能である。

ここで、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）は、制御部６０によって制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２からモータ１０１への電力の供給を許容または遮断する。すなわち、リレー４２は、本実施形態では、モータリレーである。

スイッチング素子２０のスイッチング作動時、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、コンデンサ３０、コイル５１、シャント抵抗５２には比較的大きな電流が流れるため、スイッチング素子２０、リレー４１、４２、コンデンサ３０、コイル５１、シャント抵抗５２は発熱し、比較的高い温度になる。ここで、スイッチング素子２０、リレー４１、４２、コンデンサ３０、コイル５１、シャント抵抗５２は、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。これらは、特許請求の範囲における「高発熱部品」に対応している。

パワーツェナー５３は、一端がイグニッション電源１０６と、リレー４１とコイル５１との間、および、制御部６０と、を接続する導線に接続するよう設けられている（図４参照）。パワーツェナー５３の他端は、バッテリ１０２の負側、すなわち、グランドに接続されている。

パワーツェナー５３は、通常、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に供給される電力が所定値以下のとき、イグニッション電源１０６からパワーツェナー５３を経由したグランドへの電流の流れを遮断する。一方、パワーツェナー５３は、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に供給される電力が所定値より大きいとき、イグニッション電源１０６からパワーツェナー５３を経由したグランドへの電流の流れを許容する。これにより、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１（制御部６０）に大電流が流れることを抑制することができる。このように、本実施形態では、パワーツェナー５３は、電子制御ユニット１（制御部６０）を保護するのに用いられる。
上述のように、通常、パワーツェナー５３に電流は流れないため、電子制御ユニット１の作動時のパワーツェナー５３の発熱量は所定値以下である。

また、パワーツェナー５３は、スイッチング素子２０近傍に設けられ、ヒートマスとしも機能する。そのため、スイッチング素子２０の作動時、スイッチング素子２０の熱の一部は、パワーツェナー５３に伝達し、パワーツェナー５３の温度が上昇する。
また、本実施形態では、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３は、表面実装型の部品（ＳＭＤ）である。

ヒートシンク７０は、例えばアルミ等の金属により板状に形成されている。ヒートシンク７０は、一方の面７１が基板１０の一方の面１１に対向するよう設けられている（図１、２参照）。図２に示すように、電子制御ユニット１の組み付け状態において、基板１０とヒートシンク７０とは、一方の面１１と一方の面７１との間に所定の隙間を形成するよう、図示しない固定部材等により互いに固定されている。

ヒートシンク７０は、一方の面７１から他方の面７２側へ凹むよう形成される複数の凹部７３（７３１〜７３８）を有している。凹部７３１〜７３８は、それぞれ、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２を収容可能なよう、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２に対応するよう形成されている。

熱伝導部材８０は、例えば絶縁放熱シート８１および放熱グリス８２から構成されている。絶縁放熱シート８１は、例えばシリコン等を含む熱抵抗の小さな絶縁シートである。放熱グリス８２は、例えばシリコンを基材とする熱抵抗の小さなゲル状のグリスである。

熱伝導部材８０は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との間において少なくともスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）とヒートシンク７０とに接するよう設けられている（図１、２参照）。また、本実施形態では、熱伝導部材８０は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との間において、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３とヒートシンク７０とに接するよう設けられている。これにより、熱伝導部材８０は、スイッチング素子２０、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３の熱をヒートシンク７０に導くことができる。

また、本実施形態では、熱伝導部材８０は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１とに接するよう設けられている（図２参照）。これにより、熱伝導部材８０は、基板１０に伝導したスイッチング素子２０、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１の熱をヒートシンク７０に導くことができる。

また、本実施形態では、熱伝導部材８０は、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１に対応するよう複数設けられ、全てが一体になるよう形成されている（図１、２参照）。すなわち、本実施形態では、熱伝導部材８０は、外見上は１つ設けられている。なお、図１、２では、図面が煩雑になることを避けるため、複数の熱伝導部材８０が一体となったものを１つのみ示し、複数の付番を省略している。

本実施形態では、ヒートシンク７０の凹部７３１〜７３８は、それぞれ、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２の形状に対応する形状に形成されている。すなわち、凹部７３１〜７３８は、それぞれ、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２の基板１０に対向する外壁以外の５つの外壁に対応（対向）する矩形平面状の内壁を５つ有している。

ここで、「凹部７３１〜７３８が、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２の形状に対応する形状に形成されている」とは、例えば、電子制御ユニット１の組み付け状態において、凹部７３１〜７３８の内壁と対応するスイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２の外壁との距離が所定値以下となるよう、すなわち、スイッチング素子２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２の形状に沿うよう凹部７３１〜７３８が形成されることをいう。

図２に示すように、本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）は、ヒートシンク７０の一方の面７１と凹部７３の底面７４との距離、すなわち、一方の面７１からの深さｄ１が、対応するスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の基板１０の一方の面１１からの高さｈ１と同じになるよう形成されている。ここで、底面７４は、一方の面７１に対し平行となるよう形成されている。

また、電子制御ユニット１の組み付け状態における基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との距離ｔ１は、ｄ１、ｈ１より小さい。よって、電子制御ユニット１の組み付け状態において、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の一部（基板１０とは反対側の端部）は、凹部７３（７３１〜７３８）内に位置する。また、電子制御ユニット１の組み付け状態において、凹部７３の底面７４とスイッチング素子２０、リレー４１、４２との距離は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との距離ｔ１と同じになる。

本実施形態では、熱伝導部材８０の厚みはｔ１よりやや大きく設定されている。そのため、熱伝導部材８０は、電子制御ユニット１の組み付け状態において、スイッチング素子２０、リレー４１、４２と凹部７３（底面７４）との間、および、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との間で圧縮された状態となる（図２参照）。

また、本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）を形成する内壁のうち底面７４以外の４つがヒートシンク７０の一方の面７１および底面７４に対し垂直に形成されている。そのため、電子制御ユニット１の組み付け状態において、熱伝導部材８０と凹部７３（７３１〜７３８）との間には、空間Ｓ１が形成される。

また、本実施形態では、電子制御ユニット１はコネクタ３を備えている（図３参照）。コネクタ３は、例えば樹脂により矩形筒状に形成され、内側にＰＩＧ（電源電圧、正側）端子、ＧＮＤ端子、モータ端子等、複数の端子を有している。コネクタ３には、ハーネス１０３が接続される。ハーネス１０３の導線１０４は、バッテリ１０２の正側とコネクタ３のＰＩＧ端子とを電気的に接続する。ＰＩＧ端子は、図示しない配線パターンにより、リレー４１に接続されている。また、ハーネス１０３の導線１０５は、モータ１０１の巻線端子とコネクタ３のモータ端子とを電気的に接続する。

次に、本実施形態の電子制御ユニット１の作動について説明する。
車両の運転者がイグニッションスイッチをオンすると、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に電力が供給され、電子制御ユニット１が起動する。電子制御ユニット１が起動すると、制御部６０は、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）をオン作動させる。これにより、バッテリ１０２からモータ１０１への電力の供給が許容された状態となる。

制御部６０は、イグニッションスイッチがオンの間、操舵トルク信号および車速信号等に基づき、スイッチング素子２０（２１〜２４）のスイッチング作動を制御することにより、モータ１０１の回転駆動を制御する。これにより、モータ１０１からアシストトルクが出力され、運転者による操舵が補助される。

本実施形態では、制御部６０がスイッチング素子２０（２１〜２４）のスイッチング作動を制御することでモータ１０１の回転駆動を制御するとき、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２には比較的大きな電流が流れるため、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２は発熱し、比較的高い温度になる。なお、スイッチング素子２０の熱の一部は、ヒートマスとしても機能するパワーツェナー５３に導かれる。

本実施形態では、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、シャント抵抗５２およびパワーツェナー５３の熱は、熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。特にスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の熱は、熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０の凹部７３（７３１〜７３８）に導かれる。

また、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１の熱は、基板１０、および、基板１０とヒートシンク７０とに接する熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。

このように、本実施形態では、電子制御ユニット１の作動時、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１の熱をヒートシンク７０に効率的に導くことができる。よって、高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、コンデンサ３０、コイル５１を効率的に放熱することができる。

以上説明したように、（１）本実施形態では、高発熱部品としてのスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）は、基板１０の一方の面１１に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。
制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、スイッチング素子２０（２１〜２４）の作動を制御することでモータ１０１を制御可能である。

ヒートシンク７０は、一方の面７１が基板１０の一方の面１１、すなわち、基板１０のスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）が実装された面に対向するよう設けられ、一方の面７１から凹むよう形成されることで基板１０の一方の面１１に実装されたスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）を収容可能な凹部７３（７３１〜７３８）を有している。

熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、基板１０とヒートシンク７０との間において少なくともスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）とヒートシンク７０の凹部７３（７３１〜７３８）とに接するよう設けられ、スイッチング素子２０、リレー４１、４２の熱をヒートシンク７０に導く。

そして、本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）は、基板１０の一方の面１１に実装されたスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の形状に対応する形状に形成されている。

本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）がスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の形状に対応する形状に形成されているため、電子制御ユニット１の組み付け状態において、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の外壁と凹部７３（７３１〜７３８）の内壁との間の空間を小さくすることができる。そのため、スイッチング素子２０、リレー４１、４２の熱を、熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。これにより、スイッチング素子２０、リレー４１、４２を効率的に放熱することができる。

また、本実施形態では、基板１０の一方の面１１に実装されるスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）をヒートシンク７０の凹部７３（７３１〜７３８）に収容されるよう設けることにより、電子制御ユニット１の組み付け状態において、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１とを近づけて配置することが可能なため、スイッチング素子２０、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、コンデンサ３０、コイル５１の熱を、基板１０を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。

また、（２）本実施形態では、熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、基板１０とヒートシンク７０とに接するよう設けられている。そのため、スイッチング素子２０、リレー４１、４２、シャント抵抗５２、コンデンサ３０、コイル５１の熱を、基板１０および熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０にさらに効率的に導くことができる。

また、（３）本実施形態では、高発熱部品は、複数（スイッチング素子２０、リレー４１、４２、コンデンサ３０、コイル５１、シャント抵抗５２）設けられている。また、高発熱部品は、基板１０の一方の面１１に複数（スイッチング素子２０、リレー４１、４２）実装されている。凹部７３は、基板１０の一方の面１１に実装されたスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）に対応するよう複数（７３１〜７３８）形成されている。そのため、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）のそれぞれを、凹部７３（７３１〜７３８）により効果的に放熱することができる。

また、（４）本実施形態では、熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１に対応するよう複数設けられている。これにより、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０、コイル５１の熱を、それぞれに対応する熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導くことができる。

また、（５）本実施形態では、複数の熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、全てが一体になるよう形成されている。すなわち、本実施形態では、熱伝導部材８０は、外見上は１つ設けられている。そのため、熱伝導部材８０の貼付または塗布工程を簡素化することができる。

本実施形態では、特にスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）を基板１０の一方の面１１の特定の領域に集約して配置することにより、熱伝導部材８０を、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）のそれぞれに対応して複数に分割して設けることなく、上述のように１つ（一体）にすることができる。

また、（１０）本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）は、ヒートシンク７０の一方の面７１からの深さｄ１が、対応するスイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の基板１０の一方の面１１からの高さｈ１と同じになるよう形成されている。そのため、電子制御ユニット１の組み付け状態において、凹部７３の底面とスイッチング素子２０、リレー４１、４２との距離は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との距離ｔ１と同じになる。これにより、熱伝導部材８０の厚みを、面方向において同一にすることができ、管理を容易にすることができる。

また、（１１）本実施形態では、電動パワーステアリング装置１００は、上記電子制御ユニット１と、電子制御ユニット１により制御され、運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力可能なモータ１０１と、を備えている。
本実施形態の電子制御ユニット１は、高発熱部品の放熱効果が高いため、大電流が流れることで発熱量が大きくなる電動パワーステアリング装置１００の電子制御ユニットとして用いるのに好適である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電子制御ユニットの一部を図５に示す。第２実施形態は、ヒートシンク７０の凹部７３の構成等が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）は、ヒートシンク７０の一方の面７１に接続するとともにヒートシンク７０の一方の面７１に対し傾斜する内壁７５を有している。当該内壁７５は、凹部７３を形成する５つの内壁のうち底面７４に対応する内壁以外の４つの内壁である。よって、内壁７５は、凹部７３の底面７４に対しても傾斜するよう形成されている。

本実施形態では、内壁７５とヒートシンク７０の一方の面７１との成す角は鈍角となる（図５参照）。そのため、内壁７５とヒートシンク７０の一方の面７１とにより形成される角部から熱伝導部材８０に作用する力を低減することができる。これにより、熱伝導部材８０に局所的に生じる応力を緩和することができる。

また、本実施形態では、内壁７５が一方の面７１に対し傾斜するよう形成されているため、電子制御ユニット１の組み付け状態において、熱伝導部材８０と凹部７３（７３１〜７３８）との間に、第１実施形態で示した空間Ｓ１は形成されていない。そのため、熱伝導部材８０と凹部７３の内壁（内壁７５、底面７４）とを密に当接させることができる。

以上説明したように、（６）本実施形態では、凹部７３（７３１〜７３８）は、ヒートシンク７０の一方の面７１に接続するとともにヒートシンク７０の一方の面７１に対し傾斜する内壁７５を有している。そのため、内壁７５とヒートシンク７０の一方の面７１との成す角は鈍角となる。これにより、内壁７５とヒートシンク７０の一方の面７１とにより形成される角部から熱伝導部材８０に作用する力を低減することができる。その結果、熱伝導部材８０に局所的に生じる応力を緩和することができる。したがって、熱伝導部材８０の破れや損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、内壁７５が一方の面７１に対し傾斜するよう形成されているため、電子制御ユニット１の組み付け状態において、熱伝導部材８０と凹部７３の内壁（内壁７５、底面７４）とを密に当接させることができる。これにより、スイッチング素子２０（２１〜２４）、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）の熱を、熱伝導部材８０を経由して、より効率的にヒートシンク７０（凹部７３）に導くことができる。したがって、高発熱部品の放熱効果をより高めることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電子制御ユニットの一部を図６に示す。第３実施形態は、ヒートシンク７０の構成等が第１実施形態と異なる。

第３実施形態では、ヒートシンク７０は、ヒートシンク７０の面方向あるいは面に対し垂直な方向または傾斜する方向に延びるよう形成される溝部７６１を一方の面７１および凹部７３に複数有している。本実施形態では、複数の溝部７６１は、それぞれ直線状に形成され、互いに平行となるよう形成されている。
上記構成により、電子制御ユニット１の組み付け状態において、熱伝導部材８０は、基板１０とヒートシンク７０との間において、溝部７６１により面方向の移動が規制される。

以上説明したように、（７）本実施形態では、ヒートシンク７０は、ヒートシンク７０の面方向あるいは面に対し垂直な方向または傾斜する方向に延びるよう形成され熱伝導部材８０の移動を規制可能な溝部７６１を一方の面７１および凹部７３に複数有している。これにより、熱伝導部材８０のヒートシンク７０に対するずれを抑制することができる。

また、ヒートシンク７０に複数の溝部７６１を形成することにより、ヒートシンク７０の一方の面７１側の表面積を大きくすることができる。これにより、高発熱部品の放熱効果をさらに高めることができる。
また、（８）本実施形態では、複数の溝部７６１は、互いに平行となるよう形成されている。これにより、溝部７６１は、特に溝部７６１に直交する方向の熱伝導部材８０の移動を効果的に規制することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電子制御ユニットの一部を図７に示す。第４実施形態は、ヒートシンク７０の構成等が第１実施形態と異なる。

第４実施形態では、ヒートシンク７０は、凹部７３と他方の面７２とを接続する穴部７７１を有している。本実施形態では、穴部７７１は、凹部７３の底面７４と他方の面７２とを接続している。穴部７７１は、空間Ｓ１に開口している。

以上説明したように、（９）本実施形態では、ヒートシンク７０は、凹部７３と他方の面７２とを接続する穴部７７１を有している。これにより、温度が上昇した凹部７３と熱伝導部材８０との間の空気を、穴部７７１を経由してヒートシンク７０の他方の面７２側に排出することができる。そのため、高発熱部品の放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態では、穴部７７１は、空間Ｓ１に開口している。そのため、特に、温度が上昇した空間Ｓ１内の空気を、穴部７７１を経由してヒートシンク７０の他方の面７２側に効率的に排出することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、高発熱部品（スイッチング素子、リレー、コンデンサ、コイル、シャント抵抗）は、少なくとも１つが基板の一方の面に実装されるのであれば、基板の一方の面または他方の面のいずれに実装されていてもよい。また、基板の一方の面に実装される高発熱部品は、例えばスイッチング素子、リレー、コンデンサ、コイル、シャント抵抗から選択した複数または単数の部品であってもよい。また、放熱体の凹部は、基板の一方の面に実装される高発熱部品のうちの少なくとも１つに対応して形成されるのであれば、いくつ形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、パワーツェナーは、基板の他方の面に実装されていてもよい。また、パワーツェナーを備えないこととしてもよい。

また、上述の実施形態では、スイッチング素子２１〜２４でＨブリッジ回路を構成し、ブラシ付きのモータ１０１をＨブリッジ駆動により回転駆動する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、高電位側および低電位側に設けた２つのスイッチング素子でスイッチング素子対を構成し、ブラシレスモータの相と同数のスイッチング素子対でインバータを構成し、制御部によりインバータを経由してモータをブラシレス駆動することとしてもよい。例えば、３相のブラシレスモータの場合、スイッチング素子対３つ、すなわち、スイッチング素子６つでインバータを構成することが考えられる。また、スイッチング素子の故障時等の対応のため、複数系統のインバータを備える構成としてもよい。例えば、３相のブラシレスモータに対し２系統のインバータを設ける場合、スイッチング素子は１２個となる。このように、本発明は、高発熱部品として設けられるスイッチング素子の数にかかわらず適用することができる。また、ブラシ付きモータ、または、複数相のブラシレスモータを、制御対象のモータとして用いることができる。

また、本発明の他の実施形態では、基板の一方の面に実装される高発熱部品は、矩形板状に限らず、多角形または円形の板状、あるいは、多角形または円形の柱状等、どのような形状に形成されていてもよい。また、放熱体の凹部は、基板の一方の面に実装される高発熱部品の形状に対応する形状であれば、どのような形状に形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、基板の一方の面に実装される複数の高発熱部品（スイッチング素子２０、２１〜２４、４１１、４１２、４２１、４２２）が同じ高さｈ１になるよう形成され、複数の凹部７３（７３１〜７３８）が同じ深さｄ１になるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、基板の一方の面に実装される複数の高発熱部品はそれぞれ高さが異なっていてもよく、複数の凹部はそれぞれ深さが異なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、熱伝導部材が基板と放熱体とに接するよう設けられる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、基板と放熱体とに接するよう設けられていなくてもよい。すなわち、熱伝導部材は、少なくとも１つの高発熱部品と放熱体の凹部とに接するよう設けられていればよい。

また、上述の実施形態では、複数の熱伝導部材が一体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材を、複数の高発熱部品のそれぞれに対応して複数に分割して設けることとしてもよい。また、複数の高発熱部品のそれぞれに対応して設けられる熱伝導部材のいくつかを複数組にまとめ、それぞれ一体に形成してもよい。

また、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、複数の高発熱部品のうちの一部に対応するよう設けられることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、絶縁放熱シートまたは放熱グリスのいずれか一方でもよい。
また、本発明の他の実施形態では、放熱体の凹部の底面は、放熱体の一方の面に対し傾斜するよう形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、放熱体に形成される複数の溝部は、幅および深さを任意の値に設定することができる。例えば溝部の幅を所定値以下に設定した場合、放熱体の一方の面の所定範囲に所定数以上の溝部を形成することができる。また、例えば溝部の幅および深さを所定値以上に設定した場合、放熱体の一方の面側の表面積を大きくすることができ、放熱効果を高めることができる。

また、（８）本発明の他の実施形態では、複数の溝部は、互いに交差するよう形成されていてもよい。この場合、特定の方向以外の方向の熱伝導部材の移動についても効果的に規制することができる。
また、本発明の他の実施形態では、溝部は、曲線状、あるいは、複数の直線と曲線とを繋いだ形状等、どのような形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、溝部は、放熱体の一方の面、または、凹部のいずれか一方のみに形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、放熱体の穴部７７１が放熱体の凹部７３と他方の面７２とを接続するよう形成される例を示した。これに対し、（９）本発明の他の実施形態では、放熱体の穴部は、放熱体の一方の面７１と他方の面７２とを接続するよう形成されていてもよい。また、放熱体の穴部は、放熱体の凹部７３または一方の面７１と、放熱体の側面、すなわち、一方の面７１と他方の面７２との間の面と、を接続するよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、凹部は、放熱体の一方の面からの深さが、対応する高発熱部品の基板の一方の面からの高さと異なるよう形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、リレー４１、４２が、半導体により形成されるスイッチング素子４１１、４１２またはスイッチング素子４２１、４２２により構成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リレー４１、４２は、例えば機械的に構成されるメカリレーであってもよい。

また、上述の実施形態では、イグニッション電源１０６と、リレー４１とコイル５１との間と、を電気的に接続する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、イグニッション電源１０６と、リレー４１に対しコイル５１とは反対側、または、コイル５１に対しリレー４１とは反対側と、を電気的に接続することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、高発熱部品または低発熱部品として、表面実装型の部品（ＳＭＤ）を用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、高発熱部品または低発熱部品として、挿入実装型の部品（ＴＨＤ）を用いることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、モータへの通電を切り替えるスイッチング素子、および、コンデンサは、４つまたは１つに限らず、いくつ設けられていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、コンデンサは、アルミ電解コンデンサに限らず、導電性高分子コンデンサまたはハイブリッドコンデンサ等どのような種類のコンデンサでもよい。

また、本発明の他の実施形態では、電子制御ユニットは、制御対象としてのモータと一体に形成されていてもよい。この場合、電子制御ユニットの放熱体を、例えばモータのフレームエンド等と一体に形成することにより、電動パワーステアリング装置の部材点数の低減、および、小型化を図ることができる。

本発明による電子制御ユニットは、電動パワーステアリング装置に限らず、他の装置のモータ等の駆動を制御するのに用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・・電子制御ユニット
１０ ・・・基板
１１ ・・・基板の一方の面
１２ ・・・基板の他方の面
２０、２１、２２、２３、２４ ・・・スイッチング素子（高発熱部品）
３０ ・・・コンデンサ（高発熱部品）
４１、４２ ・・・リレー（高発熱部品）
４１１、４１２、４２１、４２２ ・・・スイッチング素子（リレー、高発熱部品）
５１ ・・・コイル（高発熱部品）
５２ ・・・シャント抵抗（高発熱部品）
６０ ・・・制御部
６１ ・・・マイコン（制御部）
６２ ・・・カスタムＩＣ（制御部）
７０ ・・・ヒートシンク（放熱体）
７１ ・・・放熱体の一方の面
７３、７３１、７３２、７３３、７３４、７３５、７３６、７３７、７３８ ・・・凹部
８０ ・・・熱伝導部材
８１ ・・・絶縁放熱シート（熱伝導部材）
８２ ・・・放熱グリス（熱伝導部材）

Claims (11)

1. 制御対象（１０１）を制御する電子制御ユニット（１）であって、
   基板（１０）と、
   前記基板の一方の面（１１）または他方の面（１２）のうちの少なくとも一方の面に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である高発熱部品（２０、２１、２２、２３、２４、３０、４１、４２、５１、５２、４１１、４１２、４２１、４２２）と、
   前記高発熱部品の作動を制御することで前記制御対象を制御可能な制御部（６０、６１、６２）と、
   一方の面（７１）が前記基板の一方の面に対向するよう設けられ、一方の面（７１）から凹むよう形成されることで前記基板の一方の面に実装された前記高発熱部品（２０、２１、２２、２３、２４、４１、４２、４１１、４１２、４２１、４２２）を収容可能な凹部（７３、７３１、７３２、７３３、７３４、７３５、７３６、７３７、７３８）を有する放熱体（７０）と、
   前記基板と前記放熱体との間において少なくとも前記高発熱部品と前記凹部とに接するよう設けられ、前記高発熱部品の熱を前記放熱体に導く熱伝導部材（８０、８１、８２）と、を備え、
   前記凹部は、前記基板の一方の面に実装された前記高発熱部品の形状に対応する形状に形成されていることを特徴とする電子制御ユニット。
2. 前記熱伝導部材は、前記基板と前記放熱体とに接するよう設けられ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。
3. 前記高発熱部品は、複数（２０、３０、４１、４２、５１、５２）設けられ、前記基板の一方の面に複数（２０、４１、４２、５２）実装され、
   前記凹部は、前記基板の一方の面に実装された複数の前記高発熱部品の全部（２０、４１、４２、５２）または一部（２０、４１、４２）に対応するよう複数形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御ユニット。
4. 前記熱伝導部材は、複数の前記高発熱部品に対応するよう複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子制御ユニット。
5. 複数の前記熱伝導部材は、少なくとも２つが一体になるよう形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子制御ユニット。
6. 前記凹部は、前記放熱体の一方の面に接続するとともに前記放熱体の一方の面に対し傾斜する内壁（７５）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
7. 前記放熱体は、前記放熱体の面方向あるいは面に対し垂直な方向または傾斜する方向に延びるよう形成され前記熱伝導部材の移動を規制可能な溝部（７６１）を一方の面または前記凹部に複数有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
8. 複数の前記溝部は、互いに平行となるよう、または、互いに交差するよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電子制御ユニット。
9. 前記放熱体は、一方の面または前記凹部と他方の面または側面とを接続する穴部（７７１）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
10. 前記凹部は、前記放熱体の一方の面からの深さが、対応する前記高発熱部品の前記基板の一方の面からの高さと同じになるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子制御ユニット（１）と、
    前記電子制御ユニットにより制御され、運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力可能な前記制御対象（１０１）と、
    を備える電動パワーステアリング装置（１００）。

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