JP2015193371A - 電動パワーステアリング用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一層の小型化をはかり、かつ低コストの電動パワーステアリング用電子制御装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング用電子制御装置は、第１の面実装部品が実装される第１基板と、第１の面実装部品よりも許容電流容量が高い第２の面実装部品が実装される第２基板と、第２基板の第１の端部と、第１の端部に直行する第２の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、第２の面実装部品から第２基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、第１基板とインサートモールド部品が実装された第２基板とを覆いヒートシンクに固定される保護カバーと、により構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング用電子制御装置に関する。

近年、車両の運転の負担を軽減するために電動パワーステアリング装置（以下、Electric Power Steering :ＥＰＳという）の開発が進められている。ＥＰＳは、ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを、多相ブラシレスモータが発生した補助トルクによってアシストするシステムであり、電子制御装置（以下、Electronic Control Unit: ＥＣＵという）によって制御される。

ＥＣＵは、ＥＰＳの多相ブラシレスモータを制御するパワー回路と、このモータをコントロールする制御回路とから構成される。パワー回路は、インサート成形基板と、複数のパワー基板からなる。また、制御回路は、制御基板からなる。インサート成形基板とは、ノイズ低減用コイル、電源リレー、フェールセーフリレー等のＤＩＰ（Dual Inline Package）部品を、バスバーをインサート成型したインサートモールドに、半田、または溶接等により接続した基板である。パワー基板とは、大電流を多相ブラシレスモータに流すために面実装された半導体スイッチング素子、及び電流検出用のシャント抵抗等を実装したアルミ基板である。制御基板とは、制御マイコン、半導体スイッチング素子を駆動するドライブ回路、及び外部接続される各種センサ用の増幅回路等を実装したガラエポ基板である。そして、ＥＣＵは、インサート成形基板、複数のパワー基板、及び制御基板を半田または溶接等により接続して、カバーで覆う構造である。このＥＣＵは、多相ブラシレスモータに大電流を流してトルクを発生させ、運転者によるハンドルの操舵をアシストする。

従来、上記したＥＣＵにおいては、相毎に接続された半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路、平滑用の電解コンデンサ、フェールセーフを実現するリレー、およびノイズ除去用のコイル等、比較的高さのある部品をパワー基板に搭載したＥＰＳ用ＥＣＵの実装構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造により、製造工程を簡便化すると共に、小型化、薄型化を実現している。

特許文献１に開示された技術によれば、制御基板とパワー基板を収容するケースは、制御基板とパワー基板とを電気的に接続する接続部がケースの中央に配置されたている。即ち、この中央に対向する制御基板とパワー基板とのそれぞれの２辺を接続する接続部品が設けられ、これとケースとが一体成型される。そして、当該接続部品によりケース内を２つの区画に分割し、一方の区画に上記したパワー基板を、他方の区画に制御基板を配置することで、制御基板に搭載された電子部品がパワー基板に搭載された比較的高さのある電子部品を高さ方向に重ならないようにして薄型化をはかっている。

特開２００４−１７８８４号公報

上記したＥＰＳ用ＥＣＵは、パワー回路を構成する電子部品の大きさに依存して装置の高さ方向のサイズが決定される。また、インサート成型基板は、コネクタとバスバーで回路を構成するために、制御回路とパワー回路の一部を含む制御基板よりも大きくなる。また、電動パワーステアリング用電子制御装置に実装される電子部品は、面実装部品とＤＩＰ部品とが混合する。その結果面実装工程に加えて、はんだ付け工程が別途必要となるため、接続工数が増えてコストアップの要因になる。

また、コラムアシストのＥＰＳでは、多相ブラシレスモータの近傍にＥＣＵが配置される。このモータ配置領域は、車両の他の部品が密集しており、車両のデザインが変更されると、これら部品の配置が変更され、その結果、ＥＣＵに与えられている外形形状の変更が求められる。この場合、インサート成型基板自体の変更が都度発生するため、製造コストの上昇につながっている。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、一層の小型化をはかり、低コストで使い勝手の良い電動パワーステアリング用電子制御装置を提供することを目的とする。

本願の例示的な第１発明は、第１の面実装部品が実装される第１基板と、前記第１の面実装部品よりも許容電流容量が高い第２の面実装部品が実装される第２基板と、前記第２基板の第１の端部と、前記第１の端部に直行する第２の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、前記第２の面実装部品から前記第２基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、前記第１基板と、前記インサートモールド部品が実装された前記第２基板とを覆い、前記ヒートシンクに固定される保護カバーと、を有する基板実装構造を含む電動パワーステアリング用電子制御装置である。

本発明によれば、一層の小型化をはかり、低コストで使い勝手の良い電動パワーステアリング用電子制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置の外観構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示す電動パワーステアリング用電子制御装置の分解斜視図である。 図３は、図１に示す電動パワーステアリング用電子制御装置に実装されるコネクタの形状を示す図である。 図４は、図１に示す電動パワーステアリング用電子制御装置の部品実装構造を示す斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置の外観構成の他の例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置に含まれる制御基板に実装される電子部品の平面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置に含まれるパワー基板に実装される電子部品の平面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置の電気回路図である。 図９は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング用電子制御装置が搭載される電動パワーステアリング装置の機構部の概略構造を示す図である。

（ＥＣＵ：電動パワーステアリング用電子制御装置）
以下、本発明の実施の形態（以下、単に本実施形態という）に係る電動パワーステアリング用電子制御装置（以下、単に、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）という）について詳細に説明する。

本実施形態に係るＥＣＵ１Ａは、図１に示されるように、不図示の電子部品が実装された基板（後述する図２の制御基板１１とパワー基板１２）を、保護カバー１０と、ヒートシンク２０とにより挟み込んだ積層構造になっている。そして、保護カバー１０の長手方向側壁の切り込み部には、外部接続される３相ブラシレスモータとの接続用の端子台４０が配され、直交する他方の側壁の切り欠き部には、電源系統及び車両センサ類と接続するための外部接続コネクタ３０が配された構造になっている。保護カバー１０には、積層される制御基板１１とパワー基板１２とを電磁シールドする役目を持たせても良い。

本実施形態に係るＥＣＵ１Ａは、図２にその分解斜視図が示されるように、制御回路を構成する制御用面実装部品１１０（第１の面実装部品）が実装される制御基板１１（第１基板）と、制御用面実装部品１１０より許容電流容量が高い、多相ブラシレスモータ用の駆動回路等のパワー用面実装部品１２０（第２の面実装部品）が実装されるパワー基板１２（第２基板）とを積層した基板実装構造を有する。特徴的には、パワー基板１２の端部にコネクタを有するインサートモールド部品１３が直接実装され、かつ、このインサートモールド部品１３は、パワー基板１２の長手方向の端部である第１の部位と、この第１の部位に直交する他方の端部である第２の部位とにＬ字状に形成されることにある。インサートモールド部品１３は、絶縁性樹脂であることが好ましい。

尚、制御基板１１は、インサートモールド部品１３に３個のネジで端部が固定され、また、パワー基板１２は、ヒートシンク２０に４個のネジで端部が固定される。

インサートモールド部品１３は、例えば、図３に示すように、車両電源が接続される電源接続用コネクタ３０ａ（第２のコネクタ部）と、後述するトルクセンサ（図８，９の７０）、角度センサ（図８，９の９０）等の車両センサが接続される信号接続用コネクタ３０ｂ（第３のコネクタ部）からなる外部接続コネクタ３０である第２の部位と、３相ブラシレスモータ５０が接続されるモータ接続用コネクタ４０（第１のコネクタ部）である第１の部位と、を含む。そして、モータ接続用コネクタ４０は、パワー基板１２の端部長手方向の第１の端部に、外部接続コネクタ３０は、端部の他方の方向の第２の端部に実装される。モータ接続用コネクタ４０の結合部（４０ｇ、４０ｈ）と、外部接続コネクタ３０の結合部（３０ｇ、３０ｈ）は、圧入または溶着により結合して一体形成される。この構造により、ＥＣＵ１Ａの搭載位置の変更がある場合、変更の影響が及ぶ変更部位のみインサートモールド部品１３を作り直すことで、金型変更のコストが低減され、ＥＣＵ１Ａのコストダウンが期待できる。

また、例えば、図３に示すように、モータ接続用コネクタ４０（第１のコネクタ部）は、保護カバー１０の長手方向側壁の切り込み部内側に接する第１の壁部４０ｅを備え、車両電源が接続される電源接続用コネクタ３０ａ（第２のコネクタ部）は、保護カバー１０の長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第２の壁部３０ｅを備え、車両センサが接続される信号接続用コネクタ３０ｂ（第３のコネクタ部）は、保護カバー１０の長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第３の壁部３０ｆを備える。この構造により、ＥＣＵ１Ａは、保護カバー１０とインサートモールド部品１３の隙間を塞ぐことができ、防塵性の向上が期待できる。

また、例えば、図４に示すように、インサートモールド部品１３は、パワー基板１２の長手方向端部に沿って一列に実装され、制御基板１１に実装される制御用面実装部品１１０とパワー基板１２に実装されるパワー用面実装部品１２０とを接続する端子群４０ａを有する。この端子群４０ａは、パワー基板１２の端部に対向して一列に配置された端子群１２０ａ（図７）に接続される。このため、部品の実装位置の制約から遠くに位置するコネクタへの配線の引き回しが不要になり、配線レイアウトが簡素化され、配線設計の自由度が増す。また、制御基板１１は、パワー基板１２の端部に実装されたコネクタ類を含むＬ字状のインサートモールド部品１３上に実装されるため、インサートモールド部品１３上で固定されない端部を切り欠く形状とすることで耐震性を良くしている。また、制御基板１１は、基板面積が少なくなったことで、基板の取り数の効率を高められて、コストダウンが可能になる。

このように、偏りのない効率の良い電子部品のレイアウトが可能になり、ＥＣＵ１Ａ全体の小型化が可能になり、また、パワー用面実装部品１２０の全てを唯一のパワー基板１２に実装することで、余分な配線が省略される。また、パワー基板１２に更に、ＥＣＵ１Ａとして必要な全ての電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、全ての電子部品がリフローにより接続を可能にするため、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。

ここで、「面実装部品」とは、表面実装（ＳＭＴ：Surface Mount Technology）用の電子部品のことをいい、電子部品のリードをプリント基板の孔に固定するスルーホール実装に比べて実装スペースが小さくて済むという利点を持つ。基本的には、クリームハンダ印刷機による基板上へのハンダ印刷、またはディスペンサによる部品搭載位置への接着剤塗布を行った後、チップマウンタで部品実装を行い、その後、リフロー炉で熱を加えてはんだを溶かし、電子部品を基板に固定する。また、「許容電流容量」とは、規格上電子部品に流すことのできる最大電流のことをいう。電子部品には電気抵抗があり、その電子部品に電圧を印加して電流を流すと電子部品が有する電気抵抗により発熱する。その発熱により、例えば電子部品を覆う絶端被膜が溶解すれば短絡し、あるいは発火する。これを防ぐために電子部品毎に許容電流容量が定められている。

ところで、ＥＰＳは、モータによりアシストを行う場所の違いにより、コラムアシスト型、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型に大別できる。コラムアシスト型は、ステアリングとギアボックス間をつないでいるステアリングコラムを、モータの駆動力によりアシストするシステムで、モータの近傍にＥＣＵを配置するのが普通である。ここでは、この種のＥＣＵを近接配置型ＥＣＵ１Ａといい、他のタイプのＥＣＵを単独型ＥＣＵ１Ｂと称する。前者は、図１に示す外観構造を有し、後者は、図５に示す外観構造、およびコネクタ形状を有する。単独型ＥＣＵ１Ｂは、保護カパー１０の長手方向側壁の切り込み部には、３相ブラシレスモータとの接続用のモータ接続用端子４０が飛び出た構造で配され、直交する他方の側壁の切り欠き部には、電源系統及び車両センサ類と接続するための外部接続コネクタ３０が配された構造になっている。なお、外部接続コネクタ３０とモータ接続用コネクタ４０は、各々の結合部で圧入または溶着により結合して一体形成される。

近接配置型ＥＣＵ１Ａは、車両のレイアウトによるコネクタの配置変更の要求が多く、車種毎にコネクタとバスバーを一体成型しているインサートモールド部品自体の変更が発生するため製造コストの上昇に繋がっている。これに対し、本実施形態に係るＥＣＵ１Ａでは、インサートモールド部品１３の端部長手方向の部位には、車両のレイアウトによって決まる、例えば、端子台形状（第１の形状）又はコネクタ形状（第２の形状）を有するモータコネクタ４０を選択的に実装している。すなわち、Ｌ字型に一体化されたインサートモールド部品１３は、車両のレイアウトにしたがい、例えば、端子台形状からコネクタ形状の成形部品に入れ替え、部分的に作り替えることができる。つまり、Ｌ字型に一体化されたインサートモールド部品１３は、モータ接続用の金型のみを変更すれば良いため、製造コストを下げることが出来る。

図６に、制御基板１１に実装される制御用面実装部品１１０が示されている。制御用面実装部品１１０として、後述するトルクセンサ（図８の７０）からの操舵トルク信号と後述する車速センサ（図８の８０）からの車速信号とを得、これら信号に対応したアシストトルクと駆動方向とを演算して、３相ブラシレスモータ５０の電流と、図示省略した角度センサ用アンプからの帰還信号を受けて３相ブラシレスモータ５０を駆動制御するＣＰＵ（図８の１１１）を含む。また、制御基板１１は、ＣＰＵによる制御の下、３相ブリッジ回路（図８の１２１）を構成する各半導体スイッチング素子を駆動するドライブ回路１１２と、後述する電源リレー（図８の１２５）を駆動するリレー駆動回路１１３と、相毎に接続されるシャント抵抗（図８の１２２ａから１２２ｃ）により相電流を検出する相電流検出回路１１４（図８の１１４ａから１１４ｃ）も含む。

図７に、パワー基板１２に実装されるパワー用面実装部品１２０が示される。パワー用面実装部品１２０として、３相ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子（図８の１２１ａから１２１ｆ）、３相ブラシレスモータの相毎に設けられる相電流検出用のシャント抵抗（図８の１２２ａから１２２ｃ）、フェールセーフリレー（図８の１２３ａ、１２３ｂ）、平滑用の電解コンデンサ（図８の１２４）、そして、電源リレー（図８の１２５）とを含む。これらパワー面実装部品１２０は、基板端に配置された周端端子群１２０ａの一部、インサートモールド部品１３にインサート成型された端子群４０ａの一部を介して外部の３相ブラシレスモータの３相のライン、電源ライン、信号ライン、及び制御基板１１の制御用面実装部品１１０に接続される。

図８は、本実施形態に係るＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）の電気回路構成を示すブロック図である。図８に示されるように、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）は、制御部（ＣＰＵ１１１）と、ドライブ回路１１２と、リレー駆動回路１１３と、相電流検出回路１１４ａから１１４ｃと、が実装される制御基板１１を含む。また、３相ブリッジ回路１２１と、シャント抵抗１２２ａから１２２ｃと、フェールセーフリレー１２３ａ、１２３ｂと、電解コンデンサ１２４と、電源リレー１２５とが実装されるパワー基板１２とも含む。なお、制御基板１１に実装される制御部１１１には、トルクセンサ７０と角度センサ９０が、３相ブリッジ回路１２１には、フェールセーフリレー１２３ａ、１２３ｂを介して３相ブラシレスモータ５０がそれぞれ接続される。

３相ブリッジ回路１２１は、６個のスイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ），ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ），ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）からなる。これらのスイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ），ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ），ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor）によって構成される。

Ｕ相上側スイッチング素子ＴUU（１２１ａ）とＵ相下側スイッチング素子ＴUL（１２１ｂ）は、直列に接続される。Ｖ相上側スイッチング素子ＴVU（１２１ｃ）とＶ相下側スイッチング素子ＴVL（１２１ｄ）は、直列に接続される。Ｗ相上側スイッチング素子ＴWU（１２１ｅ）とＷ相下側スイッチング素子ＴWL（１２１ｆ）は、直列に接続される。各相の上側スイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴVU（１２１ｃ），ＴWU（１２１ｅ）は、電源リレー１２５を介して、バッテリ電源６０の正極端子に接続される。つまり、Ｕ相のスイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ）の接続系統と、Ｖ相のスイッチング素子ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ）の接続系統と、Ｗ相のスイッチング素子ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）の接続系統とは、互いに並列に接続される。

相電流検出回路１１４ａから１１４ｃは、シャント抵抗ＲSU（１２２ａ），ＲSV（１２２ｂ），ＲSW（１２２ｃ）と信号増幅器とからなる。Ｕ相下側スイッチング素子ＴUL（１２１ｂ）は、シャント抵抗ＲSU（１２２ａ）を介してアースに接続される。Ｖ相下側スイッチング素子ＴVL（１２１ｄ）は、シャント抵抗ＲSV（１２２ｂ）を介してアースに接続される。Ｗ相下側スイッチング素子ＴWL（１２１ｆ）は、シャント抵抗ＲSW（１２２ｃ）を介してアースに接続される。この相電流検出回路１１４は、各シャント抵抗ＲSU（１２２ａ），ＲSV（１２２ｂ），ＲSW（１２２ｃ）によって３相ブラシレスモータ５０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる相電流を検出して、制御部１１１に出力する。つまり、相電流検出回路１１４ａから１１４ｃは、各相の配線に流れる相電流を、個別に検出する。

フェールセーフリレーは、Ｖ相リレー１２３ａとＷ相リレー１２３ｂとからなる。Ｖ相上側スイッチング素子ＴVU（１２１ｃ）とＵ相下側スイッチング素子ＴVL（１２１ｄ）との接続点は、Ｖ相リレー１２３ａを介して、ブラシレスモータ５０のＶ相巻線に接続される。Ｗ相上側スイッチング素子ＴWU（１２１ｅ）とＷ相下側スイッチング素子ＴWL（１２１ｆ）との接続点は、Ｗ相リレー１２３ｂを介して、ブラシレスモータ５０のＷ相巻線に接続される。なお、フェールセーフリレーは、相毎に設けても良いが、最低２相分あればその役目を果たすことができる。このように、ブラシレスモータ５０の各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ（各相Ｕ，Ｖ，Ｗ）と、各スイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ），ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ），ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）との間は、それぞれ相配線により個別に接続される。

電解コンデンサ１２４は、３相ブリッジ回路１２１を構成する各相の直列接続された上側半導体スイッチング素子と下側スイッチング素子に対して並列に接続され、平滑のために使用される。電源リレー１２５は、バッテリ電源６０と多相ブリッジ回路１２１との間にあって、ＣＰＵ１１１を介したリレー駆動回路部１１３による制御の下で３相ブリッジ回路１２１に供給する電流を通電遮断する。

制御部１１１は、例えば、プログラムによって動作するマイクロプロセッサにより構成され、ドライブ回路１１２、およびリレー駆動回路部１１３を制御する。この制御部１１１は、トルクセンサ７０、車速センサ８０、角度センサ９０、及び相電流検出回路１１４ａから１１４ｃの入力信号に基づき、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）の制御信号を発してドライブ回路１１２を制御するとともに、リレー駆動回路部１１３を制御する。ドライブ回路１１２は、各スイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ），ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ），ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）のＯＮまたはＯＦＦを、デューティ駆動する。この結果、電流を供給された３相ブラシレスモータ５０は、補助トルクを発生する。リレー駆動回路部１１３は、フェールセーフリレー１２３ａ、１２３ｂ、及び電源リレー１２５をＯＮまたはＯＦＦして駆動する。

制御部１１１は、トルクセンサ７０によるトルク検出値と、車速センサ８０による車速検出値と、角度センサ９０による回転角度値と、相電流検出回路１１４ａから１１４ｃによる相電流検出値とに基づき、不図示のメモリに記録されている目標電流マップを参照して、ステアリングハンドル２１０による操舵力をアシストするための最適な目標値を算出する。そして、制御部１１１は、この目標値に基づく電流指令値として決定された、デューティ比を有するＰＷＭ信号を、ドライブ回路１１２に出力することにより、各スイッチング素子ＴUU（１２１ａ），ＴUL（１２１ｂ），ＴVU（１２１ｃ），ＴVL（１２１ｄ），ＴWU（１２１ｅ），ＴWL（１２１ｆ）を駆動制御する。

なお、上記した本実施形態に係るＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）は、制御用としてＥＰＳ１００に搭載される。図９にＥＰＳの概略構造が模式的に示される。ＥＰＳ１００は、車両のステアリングハンドル２１０から操舵用車輪（例えば前輪）３１０、３１０に至るステアリング系２００と、このステアリング系２００に補助トルクを加えるアシストトルク機構４００とから構成される。

ステアリング系２００は、ステアリングハンドル２１０と、このステアリングハンドル２１０にステアリングシャフト２２０及び自在軸継手２３０，２３０を介して連結されたピニオン軸２４０と、このピニオン軸２４０にラックアンドピニオン機構２５０を介して連結されたラック軸２６０と、このラック軸２６０の両端にボールジョイント２７０，２７０、タイロッド２８０，２８０及びナックル２９０，２９０を介して連結された左右の操舵用車輪３１０，３１０とからなる。ラックアンドピニオン機構２５０は、ピニオン軸２４０に形成されたピニオン３２０と、ラック軸２６０に形成されたラック３３０とからなる。ステアリング系２００によれば、運転者がステアリングハンドル２１０を操舵することによって、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５０，ラック軸２６０及び左右のタイロッド２８０，２８０を介して、左右の転舵用車輪３１０，３１０を操舵することができる。

アシストトルク機構４００は、トルクセンサ７０、３相ブラシレスモータ５０、トルク伝達機構４４０、ブラシレスモータ制御装置としてのＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）、車速センサ８０、角度センサ９０からなる。トルクセンサ７０は、ステアリングハンドル２１０に加えたステアリング系２００の操舵トルクを検出する。車速センサ８０は、車速を検出する。角度センサ９０は、３相ブラシレスモータ５０の回転角度を検出する。トルク伝達機構４４０は、例えばボールねじからなる。

このように、アシストトルク機構４００は、トルクセンサ７０によって検出された操舵トルクに基づきＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（モータトルク）を３相ブラシレスモータ５０で発生し、補助トルクをトルク伝達機構４４０経由でラック軸２６０に伝達するようにした機構である。より具体的には、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）は、操舵トルクの他に、車速センサ８０によって検出された車速、及び角度センサ９０によって検出された３相ブラシレスモータ５０の回転角度を加味して制御信号を生成することになる。

３相ブラシレスモータ５０のモータ軸４３０ａは、ラック軸２６０を覆う中空軸である。トルク伝達機構４４０は、ラック軸２６０においてラック３３０を除く部分に形成されたねじ部４５０と、ねじ部４５０に組付けられたナット４６０と、多数のボールとからなる。ナット４６０は、モータ軸４３０ａに連結してある。なお、トルク伝達機構は、３相ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクを、ピニオン軸２４０に直接に伝達する構成であってもよい。

このように、本実施形態に係るＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）が搭載されたＥＰＳ１００は、ステアリングハンドル２１０からラック軸２６０に伝達された操舵トルクに、３相ブラシレスモータ５０が発生した補助トルクを加えた、いわゆる「複合トルク」により、操舵用車輪３１０，３１０を操舵することができる。

（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係るＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）によれば、制御基板１１（第１基板）に実装される、例えば、制御回路と、パワー基板１２（第２基板）に実装される、例えば、パワー回路のそれぞれを、専用の基板に実装することで、偏りのない効率の良い電子部品のレイアウトが可能になり、電動パワーステアリング用電子制御装置全体の小型化が可能になる。また、パワー回路を集めて第２基板に纏めて実装することで、余分な接続を要することなく、配線の効率化もはかれる。更に、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）として必要な全ての電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、インサートモールド部品１３が電子部品と同一工程であるリフローにより接続されることで、ＥＣＵアセンブリの製造工程が簡素化され、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。

また、インサートモールド部品１３を制御基板１１とパワー基板１２の接続部分へ一列に配置することで、部品の実装位置の制約から遠くに位置するコネクタへの配線の引き回しが不要になり、配線レイアウトが簡素化され、配線設計の自由度が増す。また、第２の面実装部品のレイアウトの自由度が増し、第２基板の部品実装有効面積を最大に広げることができるため、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）の小型化が可能となる。さらに、インサートモールド部品１３を四角形状ではなく、Ｌ字形状にすることで、部品の小型化、簡略化ができ、製造コストを抑制することが可能になる。ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）の搭載位置の変更がある場合、変更の影響が及ぶ変更部位のみインサートモールド部品１３を作り直すことで、金型変更のコストが低減され、ＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）のコストダウンが期待できる。

更に本実施形態に係るＥＣＵ１Ａ（１Ｂ）によれば、インサート成型されたコネクタを保護カバー１０とヒートシンク２０で挟み込む構造とすることで、パワー基板１２に実装される電流容量の高い実装部品から発せられる熱は、放熱性の高い、例えば金属からなるパワー基板１２、およびヒートシンク２０を介して外部に放熱されるため、外部に効率的に放散することができて冷却効果が増し、信頼性の高い電動パワーステアリング用電子制御装置１Ａ（１Ｂ）を提供することができる。また、パワー基板１２に、３相ブリッジ回路の各相の半導体スイッチング素子の組に対して少なくとも１個設けられる電解コンデンサと、いずれかの相に流れる駆動電流に異常があった場合に３相ブラシレスモータ５０の該当する相に供給する駆動電流を遮断するフェールセーフリレー１２３ａ，１２３ｂ等、比較的電流容量の高い電子部品を面実装することで薄型化がはかれ、全ての部品がリフローにより接続を可能にするため、組み立て工程が簡素化されコストダウンが可能になる。

１Ａ，１Ｂ…電動パワーステアリング用電子制御装置（ＥＣＵ）、１０…カバー、１１…制御基板（第１基板）、１２…パワー基板（第２基板）、１３…インサートモールド部品、２０…ヒートシンク、３０…外部接続コネクタ、３０ａ…電源接続用コネクタ、３０ｂ…信号接続用コネクタ、４０…モータ接続用コネクタ（端子台）、４０ａ，４０ｂ…端子群、５０…３相ブラシレスモータ、６０…バッテリ電源、７０…トルクセンサ、８０…車速センサ、９０…角度センサ、１００…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１１０…制御用面実装部品（第１の面実装部品）、１２０…パワー用面実装部品（第２の面実装部品）、１２０ａ…端子群

Claims (8)

1. 第１の面実装部品が実装される第１基板と、
   前記第１の面実装部品よりも許容電流容量が高い第２の面実装部品が実装される第２基板と、
   前記第２基板の第１の端部と、前記第１の端部と直交する第２の端部とに実装されるコネクタを有するインサートモールド部品と、
   前記第２の面実装部品から前記第２基板へ伝わる熱を外部に放散するヒートシンクと、
   前記第１基板と、前記インサートモールド部品が実装された前記第２基板とを覆い、前記ヒートシンクに固定される保護カバーと、
   を有する基板実装構造を特徴とする電動パワーステアリング用電子制御装置。
2. 前記インサートモールド部品は、
   前記第２基板の、前記第１の端部に実装される第１の部位と、前記第２基板の、前記第２の端部に実装される第２の部位とからなり、
   前記第１の部位は、第１のコネクタ部を含み、
   前記第２の部位は、第２のコネクタ部、および第３のコネクタ部を含み、
   前記第１の部位と前記第２の部位の各々は、結合する結合部を有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
3. 前記インサートモールド部品の前記第１の部位には、車両のレイアウトによって決まる第１の形状又は第２の形状を有する前記第１のコネクタ部が選択的に実装されることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
4. 前記インサートモールド部品の前記第２のコネクタ部には電源が、前記インサートモールド部品の前記第３のコネクタ部には車両状態を検知する車両センサが、前記インサートモールド部品の前記第１のコネクタ部には車両の操舵をアシストする３相ブラシレスモータが、それぞれ接続されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
5. 前記インサートモールド部品の前記第１のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向側壁の切り込み部内側に接する第１の壁部を備え、
   前記インサートモールド部品の前記第２のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第２の壁部を備え、
   前記インサートモールド部品の前記第３のコネクタ部は、前記保護カバーの長手方向と直交する側壁の切り欠き部内側に接する第３の壁部を備える
   ことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
6. 前記インサートモールド部品は、
   前記第２基板の、前記第１の端部または前記第２の端部に沿って一列に実装され、前記第１の面実装部品と前記第２の面実装部品とを接続するインサート成型された端子群を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
7. 前記第１基板は、
   前記インサートモールド部品の前記第１の端部に対向して実装される第１の辺と、前記第２の端部に対向して実装される第２の辺とを少なくとも含む、前記第２基板より狭い面積の基板であることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。
8. 前記第１の面実装部品は、
   外部のトルクセンサによって検出されるステアリング系の操舵力に基づき、３相ブラシレスモータの各相に駆動電流を供給する半導体スイッチング素子をデューティ駆動して前記３相ブラシレスモータによる操舵アシスト制御を行う制御部を含み、
   前記第２の面実装部品は、
   前記デューティ駆動によって決まる前記駆動電流を前記３相ブラシレスモータの各相に供給する前記半導体スイッチング素子の組を前記相毎に有する３相ブリッジ回路と、前記半導体スイッチング素子の組に対して少なくとも１個設けられて前記駆動電流のリップルを吸収する電解コンデンサと、前記３相ブラシレスモータと前記３相ブリッジ回路を構成する前記各相の半導体スイッチング素子の組との間に個別に接続され、前記各相に流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、前記いずれかの駆動電流に異常があった場合に前記３相ブラシレスモータの該当する相に供給する駆動電流を遮断するフェールセーフリレーと、バッテリ電源と前記３相ブリッジ回路との間にあって、前記３相ブリッジ回路に供給する電流を通電遮断する電源リレーと、を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項記載の電動パワーステアリング用電子制御装置。

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