JP5560813B2 - 電動パワーステアリング装置及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータを制御ユニットで駆動制御するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に電動モータに内蔵したレゾルバと制御ユニットとの間の電気的接続構造に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、従来、電動モータのハウジングの上部に形成されたブラケットに電動モータの駆動を制御する制御装置が固定され、この制御装置内に、パワー本体及び制御本体を搭載し、周縁部に複数の溶接パッド部を形成した金属基板を設け、制御装置内で、金属基板と近接対向する位置に電動モータの巻線端子にネジ留めされるモータ端子を有する導電板と電動モータに内蔵された回転位置センサのコネクタに接続される６個のセンサ端子とを備えたフレームが配設され、このフレームのモータ端子及びセンサ端子の他端に形成されたモータ用パッド部及びセンサ用パッド部と、金属基板の各溶接パッド部とが両者間にパワー用金属片及び信号用金属片を溶接することにより電気的に接続された構成を有する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電動モータのハウジングの上部に形成されたブラケットに電動モータの駆動を制御する制御装置が固定され、この制御装置内に、パワー本体及び制御本体を搭載し、縁部付近に複数の溶接パッド部を形成した金属基板を設け、この金属基板の片側に３個のモータ用パッド部及び６個のセンサ用パッド部が形成された第１の端子台が配設され、この第１の端子台のモータ用パッド部及びセンサ用パッド部とこれらに対応する金属基板の溶接パッド部と間に金属片をレーザ溶接して電気的に接合し、第１の端子台のモータ用パッド部に接続されたモータ端子を電動モータの巻線端子にネジ留めするとともに、センサ用パッド部に接続されたセンサコネクタ部を電動モータに内蔵された回転位置出センサのコネクタ部と嵌合することにより、電動モータと制御装置とを電気的に接続するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２９４５３３号公報 特開２００８−１００６１８号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の従来例にあっては、制御装置と電動モータに内蔵された回転角検出センサの内で、金属基板の溶接パッド部と３個のモータ用パッド部及び６個のセンサ用パッド部との間を個別に金属片を溶接することにより電気的に接続し、モータ用パッド部に連結されたモータ端子を電動モータの巻線端子とをネジ留めし、センサパッド部を電動モータ内に配設された回転位置センサにコネクタ接続するようにしており、電動モータに内蔵された回転位置センサと制御装置の金属基板との電気的接続は、モータ端子に接続する給電ラインが３本であり、回転位置センサに接続する信号接続ラインが６本であり、電動モータと制御装置との間の電気的接続を、金属片をレーザ溶接することにより行う場合インタフェース（Ｉ／Ｆ）構造が大きくなるため、制御装置の外形が大きくなるとともに、電気的接続に時間が掛かるという未解決の課題がある。

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、電動モータに内蔵した回転位置センサと制御ユニットとの電気的接続を４本の接続ラインで行うことにより、制御ユニットの外形を小型化することができるとともに、電気的接続を短時間で行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を解決するために、本発明の一の態様に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに伝達された操舵トルクを、ステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータに内蔵されたレゾルバと、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記制御ユニットは、前記電動モータの一対の支持板部間に形成された接続端子を有するモータ側端子台に近接して配置し、且つ当該モータ側端子台に連接する制御ユニット側端子台を一対の支持腕部間に形成し、前記制御ユニットは、前記電動モータの一対の支持板部に前記制御ユニットの一対の支持腕部を接触させた状態で、前記一対の支持板部のボルト挿通孔にボルトを挿通して前記一対の支持腕部に螺合することにより、前記電動モータに装着されるものであり、前記制御ユニット側端子台の接続端子は、所定の位置決め治具を用いて位置決めした状態で、前記モータ側端子台の接続端子と所定距離を保って対向するように配設されており、前記モータ側端子台の接続端子及び前記制御ユニット側端子台の接続端子に電気的に接続し、前記モータ側端子台の接続端子及び前記制御ユニット側端子台の接続端子は、夫々３個の給電用端子と、４個のレゾルバ用端子とで構成されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記４個のレゾルバ用端子は、共通グランド端子と、レゾルバ励磁信号用端子と、レゾルバ出力正弦波信号端子と、レゾルバ出力余弦波信号端子とで構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御ユニットは、レゾルバ励磁信号を形成するレゾルバ励磁信号形成回路と、レゾルバ出力正弦波信号を検出するレゾルバ出力正弦波信号検出回路と、レゾルバ出力余弦波信号を検出するレゾルバ出力余弦波信号検出回路と、前記レゾルバ出力正弦波信号検出回路及び前記レゾルバ出力余弦波信号検出回路の検出信号に基づいて回転位置を検出する回転位置演算部とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ側端子台及び前記端子台は、夫々露出されて対向しており、前記給電用端子及びレゾルバ用端子が平行配置されていることを特徴としている。
更に、本発明の一の形態に係る車両は、前述の電動パワーステアリング装置を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、電動モータとこの電動モータを駆動制御する制御ユニットとの間の電気的接続を、モータ側端子台及びユニット側端子台に設けた３個の給電用端子と４個のレゾルバ用端子との計７個の端子で済むので、制御ユニットの外形を小型化することができるという効果が得られる。
また、モータ側端子台及びユニット側端子台を電動モータ及び制御ユニットから露出して設けることにより、両者間の導電性金属片の接続を容易に行うことができ、導電性金属片の接続を制御ユニット内で行う場合に比較して、制御ユニットをより小型化することができる。

本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。 制御ユニットを装着した電動モータを示す斜視図である。 制御ユニットを装着した電動モータを示す正面図である。 電動モータと制御ユニットとの電気的接続部を拡大して示す拡大図である。 給電用導電性金属片及び信号用導電性金属片を示す斜視図である。 制御ユニットの電気的構成を示すブロック図である。 制御ユニットのモータ角度検出回路の具体的構成を示す回路図であって、（ａ）はレゾルバ励磁回路、（ｂ）はレゾルバ正弦波信号検出回路、（ｃ）はレゾルバ余弦波信号検出回路である。 本発明の制御ユニットを装着した電動モータの他の例を示す斜視図である。 図８の正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、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伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成される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機構８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって左右の転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構８は、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃ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８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで車幅方向の直進運動に変換して、タイロッド９に伝達する。

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で構成される減速ギヤ機構１１と、この減速ギヤ機構１１に連結された操舵補助力を発生する例えば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。
また、減速ギヤ機構１１のステアリングホイール１側に連接されたトルクセンサ収納部１５に操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４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、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気変化や抵抗変化として検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。

電動モータ１２は、図２及び図３に示すように、有底円筒状のモータフレーム１２ａと、このモータフレーム１２ａの開放端面を覆う中心開口１２ｂを有するモータフランジ１２ｃと、モータフランジ１２ｃの中心開口１２ｂから突出する回転軸１２ｄとを備えている。
モータフランジ１２ｃには、中心開口１２ｂの周囲に減速ギヤ機構１１にインロー結合するインロー部１２ｅが形成されているとともに、中央左右両端部に制御ユニット２０に固定するためのボルト挿通孔１２ｆが形成され、これらボルト挿通孔１２ｆの上部側に所定距離離間して上方に突出する一対の支持板部１２ｇが形成されている。

一対の支持板部１２ｇ間には、図４で特に明らかなように、電動モータ１２の給電用端子としての３個の３相給電用バスバーＢＢｕ、ＢＢｖ及びＢＢｗと、モータフレーム１２ａ内に配設されたロータ（図示せず）の回転角を検出する後述するレゾルバ５３のレゾルバ用端子としての４個の信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とが軸直角方向に平行して突出されて露出するモータ側端子台１６が形成されている。
さらに、電動モータ１２の一対の支持板部１２ｇの背面側に電動モータ１２を駆動制御する制御ユニット２０がボルト２１によって固定されている。この制御ユニット２０は、箱状の制御ユニット本体２２と、この制御ユニット本体２２の減速ギヤ機構１１側の左右位置に配設された支持腕部２３とで構成されている。

また、制御ユニット本体２２の支持腕部２３に連接する減速ギヤ機構１１側の端部に外部に露出したユニット側端子台２４が配設されている。このユニット側端子台２４は、図４に示すように、給電用端子としての３個の給電用溶接パッド部ＰＰｕ、ＰＰｖ及びＰＰｗが電動モータ１２の軸直角方向に並列に露出して配設されているとともに、これら給電用溶接パッド部ＰＰｕ、ＰＰｖ及びＰＰｗと平行にレゾルバに対するレゾルバ用端子としての４個の信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４が露出して配設されている。このユニット側端子台２４の給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４とは、所定の位置決め治具を用いて位置決めした状態で、モータ側端子台１６の給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗと信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４と所定距離を保って対向するように配設されている。

そして、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと給電用給電バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗとが、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗの一端を給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗにレーザ溶接し、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗの他端を給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗにレーザ溶接することにより、電気的に接続されている。
同様に、信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とが、信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４の一端を信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４にレーザ溶接し、信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４の他端を信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４にレーザ溶接することにより、電気的に接続されている。

ここで、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗの夫々は、図５（ａ）に示すように、比較的幅広の帯状金属片をプレス加工して長手方向の中央部にコ字状に突出する応力緩和部３１が形成されている。同様に、信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４の夫々は、図５（ｂ）に示すように、比較的幅狭の帯状金属片をプレス加工して長手方向の中央部にコ字状に突出する応力緩和部３２が形成されている。

また、制御ユニット２０は、図６に示すように、バッテリ４１に接続される電源入力端子４２と、この電源入力端子４２にノイズフィルタ４３を介し、電源リレー４４及びダイオードＤ１を介して接続された制御電圧を形成する電源回路４５を備えている。この電源回路４５には、イグニッションスイッチ４６から入力されるイグニッション電圧もダイオードＤ２を介して入力されている。電源回路４５で形成される制御電圧はマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）４７に入力されている。

このマイクロコントロールユニット４７には、イグニッション電圧検出回路４８で検出したイグニッションスイッチ４６のイグニッションスイッチ電圧が入力されているとともに、トルクセンサ１４に接続されたトルク検出回路４９で検出したトルク検出値が入力され、さらに車速センサ５０の車速検出値がコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）を介し、インタフェース回路５１を介して入力されている。

さらに、マイクロコントロールユニット４７には、モータ電流検出回路５２で検出した後述するインバータ回路から接地に流れる３相のモータ電流が入力されているとともに、電動モータ１２に内蔵したレゾルバ５３と接続されたモータ角度検出回路５４からの角度信号が入力されている。
また、マイクロコントロールユニット４７には、異常情報等を記憶する不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ５５が接続されているとともに、マイクロコントロールユニット４７の動作を監視する動作監視回路５６が接続されている。

そして、マイクロコントロールユニット４７では、入力される操舵トルク検出値と車速検出値とに基づいて操舵補助トルク指令値を算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ角度検出回路５４から入力されるモータ角度及びこれを微分したモータ角速度とに基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、このｄ−ｑ軸電流指令値をｄｑ相−３相変換して、３相のモータ電流指令値を算出し、算出したモータ電流指令値とモータ電流検出回路５２から入力されるモータ電流検出値との偏差を例えば比例・積分（ＰＩ）制御演算して、３相電圧指令値を算出し、算出したモータ電流指令値をパルス幅変調してＦＥＴ駆動回路５７に出力する。このＦＥＴ駆動回路５７は、電動モータ１２に給電電力としてＵ相、Ｖ相及びＷ相電流を供給するインバータ回路５８にゲート駆動信号を出力する。

インバータ回路５８は、電源リレー４４を介してバッテリ電力が入力された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ＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗを並列に接続した構成を有し、各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートにＦＥＴ駆動回路５７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ＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗの電界効果トランジスタ間からＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流が出力され、これらのうちＵ相電流及びＶ相電流がモータリレー５９ｕ及び５９ｂｖ介してユニット側端子台１６の給電用溶接パッド部ＰＰｕ、ＰＰｖ及びＰＰｗに接続されている。

また、インバータ回路５８の各スイッチングアームＳＡｕ、ＳＡｂ及びＳＡｗの接地との間に介挿されたシャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ及びＲｗの両端電圧がモータ電流検出回路５２に入力されている。
また、電源リレー４４は、マイクロコントロールユニット４７に接続された電源リレー駆動回路６０によって駆動され、モータリレー５９ｕ及び５９ｖは同様にマイクロコントロールユニット４７に接続されたモータリレー駆動回路６１によって駆動される。
さらに、モータ角度検出回路５４は、図７に示すように、レゾルバ励磁回路７１、レゾルバ正弦波信号検出回路７２及びレゾルバ余弦波信号検出回路７３を備えている。

レゾルバ励磁回路７１は、図７（ａ）に示すように、所定周波数ωｔの正弦波の励磁信号を増幅するオペアンプ７１ａと、抵抗Ｒ１１及びＲ１２によって図６のダイオードＤ１とダイオードＤ２との中間電圧Ｖｂａｔを分圧した分圧電圧を増幅するオペアンプ７１ｂと、両オペアンプ７１ａ及び７１ｂの出力電圧を差動増幅する差動増幅回路７１ｃと、この差動増幅回路７１ｃの出力側に接続されたＢ級プッシュプル回路７１ｄとを備えており、このＢ級プッシュプル回路７１ｄから出力される正弦波励磁信号ｓｉｎωｔが信号用溶接パッド部ＳＰ１を介し、信号用導電性金属片ＳＭ１及び信号端子ＳＴ１を介してレゾルバ５３の励磁コイル５３ａの一端に供給され、この励磁コイル５３ａの他端が共通グランド端子となる信号端子ＳＴ４に接続されている。

また、レゾルバ正弦波信号検出回路７２は、図７（ｂ）に示すように、レゾルバ５３の一端が共通グランド端子に接続された正弦波コイル５３ｂの他端が信号端子ＳＴ２及び信号用導電金属片ＳＭ２を介して信号用溶接バッド部ＳＰ２を介して入力され、この入力信号をオペアンプ７２ａで増幅し、さらに抵抗Ｒ２１及びコンデンサＣ２１で構成されるローパスフィルタ７２ｂで高周波数ノイズ成分を除去して正弦波信号αｓｉｎθｓｉｎωｔ（α：レゾルバ内部の変圧比）をマイクロコントローラユニット４７に出力する。

レゾルバ余弦波信号検出回路７３は、図７（ｂ）に示すように、レゾルバ５３の一端が共通グランド端子に接続された余弦波コイル５３ｃの他端が信号端子ＳＴ３及び信号用導電金属片ＳＭ３を介して信号用溶接バッド部ＳＰ３を介して入力され、この入力信号をオペアンプ７３ａで増幅し、さらに抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１で構成されるローパスフィルタ７３ｂで高周波数成分を除去して余弦波信号αｃｏｓθｓｉｎωｔ（α：レゾルバ内部の変圧比）をマイクロコントローラユニット４７に出力する。

マイクロコントローラユニット４７では、モータ角度検出回路５４から入力される正弦波信号αｓｉｎθｓｉｎωｔ及び余弦波信号αｃｏｓθｓｉｎωｔを励磁信号ｓｉｎωｔの波高値タイミングでＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して読込み、デジタル信号に変換した正弦波信号ｓｉｎθ及び余弦波信号ｃｏｓθに基づいてＡｒｃｔａｎ演算を行うことにより、モータ角度θを算出する。

このように、レゾルバ５３の励磁コイル５３ａ、正弦波コイル５３ｂ及び余弦波コイル５３ｃの他端を共通グランド端子となる信号端子ＳＴ４に接続し、この信号端子ＳＴ４を信号用導電性金属片ＳＭ４を介して信号用溶接パッド部ＳＰ４に接続して制御ユニット２０に接続することにより、制御ユニット２０と電動モータ１２に内蔵したレゾルバ５３との間の信号線を従来例の６本から４本に減らすことができる。

次に、上記実施形態の電動モータ１２への制御ユニット２０の組付け方法を説明する。
先ず、電動モータ１２の一対の支持板部１２ｇの裏面側に制御ユニット２０の一対の支持腕部２３を接触させた状態で、所定の位置決め治具を使用して制御ユニット２０を位置決めしてから支持板部１２ｇのボルト挿通孔１２ｆにボルトを挿通して支持腕部２３に螺合させる。

そして、電動モータ１２への制御ユニット２０の装着が完了すると、図４に示すように、電動モータ１２のモータ側端子台１６と制御ユニット２０のユニット側端子台２４とが上下に所定距離を保って対向する。この状態では、上述したように、両端子台１６及び２４の給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗとが所定距離を保って対向するとともに、信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とが所定距離を保って対向する。

したがって、例えば給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗに給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗの一端をレーザ溶接し、これら給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗの他端を給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗにレーザ溶接することにより、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗによって給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗとを電気的に接続する。

その後又はその前に信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４に信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４の一端を溶接し、これら信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４の他端を信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４にレーザ溶接することにより、信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４によって信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とを電気的に接続する。
このように、電動モータ１２のモータ側端子台１６と制御ユニット２０のユニット側端子台２４とを制御ユニット２０の外側で給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗと信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４とを使用して、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗとの間及び信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とをレーザ溶接によって電気的に接続するので、電動モータ１２に内蔵するレゾルバ５３と制御ユニット２０との間の信号ラインを４本として従来例の６本の３分の２に減少させることができる。このため、接続インタフェース（Ｉ／Ｆ）としてのモータ側端子台１６及びユニット側端子台２４の端子数を減少させることができるので、レーザ溶接等の接続処理を短時間で容易に行うことができ、タクトを改善することができる。また、モータ側端子台１６及びユニット側端子台２４の幅を狭くすることができ、さらに制御ユニット２０の内部に導電性金属片を使用したレーザ溶接部を形成する必要がないので制御ユニット２０の外形も小さくして小型化することができる。

しかも、電動モータ１２に内蔵したレゾルバ５３と制御ユニット２０との間の信号ラインを４本にするために、モータ角度検出回路５４をレゾルバ励磁回路７１、レゾルバ正弦波信号検出回路７２及びレゾルバ余弦波信号検出回路７３の各２本の信号線の一方を共通グランド端子に接続し、この共通グランド端子をモータ角度検出回路５４に信号端子ＳＴ４、信号用導電性金属片ＳＭ４及び信号用溶接パッド部ＳＰ４を介して接続するだけでよく、特別な回路等を必要としないので、安価に構成することができる。

また、従来例のように制御ユニット２０内でレーザ溶接するのではなく、制御ユニット２０の外側でレーザ溶接を行うので、レーザ溶接時に発生する金属スパッタによって制御ユニット２０内の電子部品や配線に電気的にショートが発生することを確実に防止することができ、制御ユニットの信頼性を向上させることができる。
また、従来例のようにモータ端子と巻線端子とを固定するネジを必要とすることがないので、より部品点数を減少させることができ、低コスト化することができる。

しかも、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗと給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗとを電気的に接続する給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗと、信号用溶接パッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とを電気的に接続する信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４との夫々にコ字状に突出した応力緩和部３１及び３２が形成されているので、電動パワーステアリング装置に伝達される振動によって、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗ及び信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４に
引張応力や圧縮応力が繰り返し作用する場合でも、これらの引張応力や圧縮応力を応力緩和部３１及び３２で緩和して疲労破壊を抑制することができる。

そして、上記のように電動モータ１２と制御ユニット２０との電気的接続が完了した後に、車両の停止状態で、イグニッションスイッチ４６をオン状態とすると、イグニッションスイッチ電圧が電源回路４５に供給されて、この電源回路４５から制御電圧がマイクロコントロールユニット４７に供給されることにより、このマイクロコントロールユニット４７が作動状態となる。このため、電源リレー駆動回路６０が作動されて、電源リレー４４がオン状態に制御されてバッテリ４１からの電力がノイズフィルタ４３及び電源リレー４４を介して電源回路４５に供給されて自己保持回路が構成される。これと同時に、モータリレー駆動回路６１か作動されてモータリレー５９ｕ及び５９ｖがオン状態となり、インバータ回路５８から出力される３相駆動電流がユニット側端子台２０及びモータ側端子台１６を介して電動モータ１２の３相コイルに供給される状態となる。

このとき、ステアリングホイール１を操舵していない非操舵状態では、トルクセンサ１４で検出される操舵トルクが零を維持するため、マイクロコントロールユニット４７で、算出される操舵補助指令値が零となり、この操舵補助指令値をｄ−ｑ軸変換したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値も零となり、これらをｄｑ相−３相変換した３相電流指令値も零となる。また、電動モータ１２は停止状態を維持しており、インバータ回路５８で検出されるモータ電流検出値も零であるので、電流指令値及びモータ電流検出値の電流偏差も零となり、ＰＩ制御演算結果の３相電圧指令値も零となって、ＦＥＴ駆動回路５７から出力されるゲート駆動信号が全て５０％デューティ（ｄｕｔｙ）となり、インバータ回路５８の電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６が全て５０％デューティ（ｄｕｔｙ）状態を維持する。

この車両の停止状態で、運転者がステアリングホイール１を操舵する所謂据え切りを行うと、トルクセンサ１４の検出信号が供給されるトルク検出回路４９で大きな操舵トルクが検出され、これがマイクロコントローラユニット４７に入力される。このため、マイクロコントロールユニット４７で大きな操舵補助指令値が演算され、これに応じてｄ−ｑ軸変換したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値も大きくなって、これをｄｑ相−３相変換した３相電流指令値も大きな値となる。この３相電流指令値と零を維持するモータ電流検出値との偏差がＰＩ制御演算されることによって算出される３相電圧指令値も大きな値となることから、ＦＥＴ駆動回路５７からゲート駆動信号がインバータ回路５８の電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６に出力される。これに応じてインバータ回路５８から大きな３相駆動電流がユニット側端子台２４の給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗ、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗ及びモータ側端子台１６の給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗを介して電動モータ１２の３相コイルに供給されて電動モータ１２の回転軸１２ｄが回転駆動され、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する。電動モータ１２で発生された操舵補助力は減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されることにより、ステアリングホイール１を軽く操舵することができる。

このように、電動モータ１２が回転駆動されると、これに応じて電動モータ１２に内蔵されたレゾルバ５３の励磁コイル５３ａに供給されている正弦波励磁電流に応じて正弦波コイル５３ｂから正弦波信号が出力されると共に、余弦波コイル５３ｃから余弦波信号が出力される。これら正弦波信号及び余弦波信号はモータ側端子台１６の信号用端子ＳＴ２及びＳＴ３、信号用導電性金属片ＳＭ２及びＳＭ３並びにユニット側端子台２４の信号用溶接バッド部ＳＰ２及びＳＰ３を通じて制御ユニット２０におけるモータ角度検出回路５４のレゾルバ正弦波信号検出回路７２及びレゾルバ余弦波信号検出回路７３に供給されて、これらから正弦波信号αｓｉｎθｓｉｎωｔ及び余弦波信号αｃｏｓθｓｉｎωｔが出力される。これら正弦波信号αｓｉｎθｓｉｎωｔ及び余弦波信号αｃｏｓθｓｉｎωｔは励磁信号ｓｉｎωｔの波高値タイミングでＡ／Ｄ変換されてマイクロコントロールユニット４７に入力され、このマイクロコントロールユニット４７で例えばＡｒｃｔａｎ演算を行うことによりモータ角θが算出される。このモータ角θ及びこれを微分したモータ角速度ωを使用してｄ−ｑ軸電流指令値演算が行われる。

その後、車両が発進すると、これに応じて路面抵抗が減少することにより、ステアリングホイール１を操舵したときの操舵トルクが小さくなるので、これに応じた操舵補助力指令値が演算されて、電動モータ１２で操舵トルクに応じた補助補助力が発生される。
なお、上記実施形態においては、モータ側端子台１６とユニット側端子台２４とにおいて、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗ及び信号用溶接バッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と、給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗ及び信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とを詰めて配置した場合について説明したが、図８及び図９に示すように、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗ及び信号用溶接バッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と、給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗ及び信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４とを一対の支持板部１２ｇ間を一杯に使って配置するようにしてもよい。この場合には、給電用溶接パッド部ＰＰｕ〜ＰＰｗ及び信号用溶接バッド部ＳＰ１〜ＳＰ４と、給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗ及び信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４との間隔を空けることができるので、接続構造の寸法公差を緩和することができ、公差管理や位置決めのための治具を不要とすることができる。この分タクト及びコストをより改善することができる。

また、上記実施形態においては、導電性金属片をレーザ溶接することにより、電動モータ１２及び制御ユニット２０間の電気的接続を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、給電用バスバーＢＢｕ〜ＢＢｗ及び信号用端子ＳＴ１〜ＳＴ４をユニット側端子台２４にネジ留めするようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、制御ユニット２０の外側で制御ユニット２０と電動モータ１２との電気的接続を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御ユニット２０の内部で導電性金属片を使用してレーザ溶接によって接続するようにしても、信号ラインを２本分少なくできることにより、制御ユニット２０を小型化することができる。

さらに、上記実施形態では、給電用導電性金属片ＰＭｕ〜ＰＭｗ及び信号用導電性金属片ＳＭ１〜ＳＭ４にコ字状の応力緩和部３１及び３２を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、応力緩和部３１及び３２をＵ字状としたり円弧状としたりすることもでき、要は入力される引張応力や圧縮応力を緩和できる構成であればよいものである。

また、制御ユニット２０内部構成については上記実施形態に限定されるものではなく、モータ角度検出回路５４を除いては任意の構成とすることができる。
また、上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用しても上記と同様の効果が得られる。

ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、４…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、７…ピニオンシャフト、８…ステアリングギヤ機構、９…タイロッド、ＷＬ，ＷＲ…転舵輪、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１１ａ…ギヤケース、１２…電動モータ、１２ａ…モータフレーム、１２ｃ…モータフランジ、１２ｄ…回転軸、１２ｇ…支持板部、１４…操舵トルクセンサ、１６…モータ側端子台、ＢＢｕ〜ＢＢｗ…給電用バスバー、ＳＴ１〜ＳＴ４…信号用端子、２０…制御ユニット、２２…制御ユニット本体、２３…支持腕部、２４…ユニット側端子台、ＰＰｕ〜ＰＰｗ…給電用溶接パッド部、ＳＰ１〜ＳＰ４…信号用溶接パッド部、ＰＭｕ〜ＰＭｗ…給電用導電性金属片、ＳＭ１〜ＳＭ４…信号用導電性金属片、４１…バッテリ、４４…電源リレー、４５…電源回路、４６…イグニッションスイッチ、４７…マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、４９…トルク検出回路、５０…車速センサ、５３…レゾルバ、５３ａ…励磁コイル、５３ｂ…正弦波コイル、５３ｃ…余弦波コイル、５４…モータ角度検出回路、５７…ＦＥＴ駆動回路、５８…インバータ回路、５９ｕ，５９ｖ…モータリレー、７１…レゾルバ励磁回路、７２…レゾルバ正弦波信号検出回路、７３…レゾルバ余弦波信号検出回路

Claims (5)

1. ステアリングホイールに伝達された操舵トルクを、ステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータに内蔵されたレゾルバと、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御ユニットは、前記電動モータの一対の支持板部間に形成された接続端子を有するモータ側端子台に近接して配置し、且つ当該モータ側端子台に連接する制御ユニット側端子台を一対の支持腕部間に形成し、
   前記制御ユニットは、前記電動モータの一対の支持板部に前記制御ユニットの一対の支持腕部を接触させた状態で、前記一対の支持板部のボルト挿通孔にボルトを挿通して前記一対の支持腕部に螺合することにより、前記電動モータに装着されるものであり、
   前記制御ユニット側端子台の接続端子は、所定の位置決め治具を用いて位置決めした状態で、前記モータ側端子台の接続端子と所定距離を保って対向するように配設されており、
   前記モータ側端子台の接続端子及び前記制御ユニット側端子台の接続端子に電気的に接続し、
   前記モータ側端子台の接続端子及び前記制御ユニット側端子台の接続端子は、夫々３個の給電用端子と、４個のレゾルバ用端子とで構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記４個のレゾルバ用端子は、共通グランド端子と、レゾルバ励磁信号用端子と、レゾルバ出力正弦波信号端子と、レゾルバ出力余弦波信号端子とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御ユニットは、レゾルバ励磁信号を形成するレゾルバ励磁信号形成回路と、レゾルバ出力正弦波信号を検出するレゾルバ出力正弦波信号検出回路と、レゾルバ出力余弦波信号を検出するレゾルバ出力余弦波信号検出回路と、前記レゾルバ出力正弦波信号検出回路及び前記レゾルバ出力余弦波信号検出回路の検出信号に基づいて回転位置を検出する回転位置演算部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記モータ側端子台及び前記端子台は、夫々露出されて対向しており、前記給電用端子及びレゾルバ用端子が平行配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置を備えたことを特徴とする車両。

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