JP5983591B2 - 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
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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を備え、制御基板は、車両のバッテリーやトルクセンサなどに電気的に接続される。
さらに、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。
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、モータ出力軸の振動を抑制してモータ異音を防止することができるとともに、左ハンドル用及び右ハンドル用ステアリング装置として共用することができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図10の符号Pは、電動モータ12のモータ出力軸12aの軸線である。
また、図11に示すように、電子制御ユニット50のケース91の天井部92は、モータ出力軸12の軸線P方向から見ると方形状の平面形状であるが、この天井部92の2つの対角線D1,D2が交差する交差部を符号Eで示すと、モータ出力軸12aの軸線Pの延長線上に交差部Eが一致するように、電動モータ12の天板12aに電子制御ユニット50が搭載されている。
従来装置は、電動モータのモータ出力軸に沿って電子制御ユニットが搭載され、モータ出力軸に沿う外径寸法の一部が増大するといった構造となっていた。これに対して、本実施形態の装置は、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が搭載されることで、モータ出力軸12aの軸線Pに沿う方向の外径寸法が略同一の装置となる。このように電動モータ12に電子制御ユニット50を搭載したことで、本実施形態の電動パワーステアリング装置を左ハンドル用ステアリング装置、或いは右ハンドル用ステアリング装置に採用する場合には、車内ユニットの何れにも干渉するおそれがない。
また、本実施形態の装置は、電子制御ユニット50の方形状の天井部92の2つの対角線D1,D2が交差する交差部Eがモータ出力軸12aの軸線Pの延長線上に一致するように、電子制御ユニット50が電動モータ12の天板12aに搭載されているので、電子制御ユニット50の軸線Pに対して電子制御ユニット50の重心位置が略一致しており、電動モータ12のモータ出力軸12aはバランス良く回転し、偏った力が加わらないので振動が発生せず、モータ異音を抑制することができる。
Claims (4)
- 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ているとともに、
前記電子制御ユニットの筐体の天井面が、前記モータ出力軸が延在する方向から見ると方形状をなし、この方形状の天井面の2つの対角線が交差する位置を交差部とすると、当該交差部が前記モータ出力軸の延長線に一致していることを特徴とする電子制御ユニット。 - 前記筐体に、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ことを特徴とする請求項1記載の電子制御ユニット。
- 請求項1又は2記載の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ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
- 請求項3記載の電導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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