JP6280307B2 - 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット等に関する。

自動車等の車両は、電動パワーステアリング装置を備えることができ、電動パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルへの運転者による操作によって生じるステアリング系での操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる。補助トルクの発生により、電動パワーステアリング装置は、運転者の負担を軽減することができる。補助トルクを与える補助トルク機構は、ステアリング系の操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、この検出信号に基づき電子制御ユニットで駆動信号を発生し、この駆動信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータで発生し、補助トルクを減速機構を介してステアリング系に伝達する。

例えば特許文献１は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの構造を開示する。特許文献１の図３のモータ制御装置２００（電子制御ユニット）は、モータ１００の側部に、モータ１００と一体に形成されている。

特開２０１０−６３２４２号公報

一般に、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットは、小型であることが望ましい。しかしながら、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを設計することは、当業者にとって困難である。

本発明の１つの目的は、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

本発明に従う第１の態様は、
電動モータと一体に形成される電動パワーステアリング用の電子制御ユニットであって、
前記電動モータに駆動信号を供給するスイッチング回路と前記駆動信号の元となる電源電圧を平滑する少なくとも１つの電解コンデンサとを有する第１の基板を備え、
前記少なくとも１つの電解コンデンサは、第１の面に実装され、
前記スイッチング回路及び前記少なくとも１つの電解コンデンサは、前記第１の面と異なる前記第１の基板の面に実装され、
前記スイッチング回路の上及び下に、それぞれ、前記少なくとも１つの電解コンデンサ及び前記第１の基板が配置されることを特徴とする電動パワーステアリング用の電子制御ユニットに関係する。

スイッチング回路及び少なくとも１つの電解コンデンサが第１の基板の面に実装される時に、少なくとも１つの電解コンデンサは、第１の基板の面と異なる第１の面に実装されている。言い換えれば、少なくとも１つの電解コンデンサは、第１の面に立体的に配置することができる。特に、スイッチング回路の上及び下に、それぞれ、少なくとも１つの電解コンデンサ及び第１の基板が配置され、これにより、電子制御ユニットの出っ張りを抑制し、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニットを提供することができる。

なお、特許文献１の図１、図５及び図１１において、ＤＣモジュール２３０又は電解コンデンサＣ２，Ｃ３は、パワーモジュール２１０に対して左又は右に配置されているので、言い換えれば、ＤＣモジュール２３０及びパワーモジュール２１０は、平面的に配置されているので、モータ制御装置２００の出っ張り又は大型化を招いてしまう。

本発明に従う第２の態様は、第１の態様において、
前記スイッチング回路は、複数のスイッチングトランジスタを有してもよく、
前記少なくとも１つの電解コンデンサは、前記第１の面に実装された複数の電解コンデンサで構成されてもよく、
前記複数のスイッチングトランジスタの少なくとも一部の上に、前記複数の電解コンデンサの少なくとも一部が配置されてもよい。

複数のスイッチングトランジスタの少なくとも一部の上に、複数の電解コンデンサの少なくとも一部が配置されるので、複数のスイッチングトランジスタ及び複数の電解コンデンサを第１の基板（パワー基板）に効率的に配置することができる。言い換えれば、第２の態様では、特許文献１の図７のパワーモジュール２１０（パワー基板）の半導体スイッチング素子ＳＳＷの上のデッドスペースを活用することができる。

本発明に従う第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記第１の基板は、前記電源電圧に含まれるノイズを吸収するノイズフィルタを更に有してもよく、
前記ノイズフィルタは、前記第１の面に実装されてもよく、
前記スイッチング回路の上に、前記ノイズフィルタが配置されてもよい。

第３の態様では、少なくとも１つの電解コンデンサだけでなく、ノイズフィルタも、第１の面に立体的に配置することができる。なお、特許文献１の図１、図５及び図１１において、ＤＣモジュール２３０(ノーマルフィルタＮＦ)及びパワーモジュール２１０は、平面的に配置されている。

本発明に従う第４の態様は、第１乃至第３の何れかの態様において、
前記電源電圧を規定する直流電源の正極の電位を示す正極端子と前記直流電源の負極の電位を示す負極端子とが前記第１の面で、それぞれ、前記少なくとも１つの電解コンデンサの正極及び負極に接続されてもよく、
前記少なくとも１つの電解コンデンサは、前記正極端子の接続面及び前記負極端子の接続面を介して、前記第１の基板の前記面に実装されてもよい。

少なくとも１つの電解コンデンサの正極及び負極が第１の面で正極端子及び負極端子に接続される状態で、少なくとも１つの電解コンデンサは、正極端子の接続面及び負極端子の接続面を介して、第１の基板の面に実装される。言い換えれば、第１の面が第１の基板の面と異なるので、少なくとも１つの電解コンデンサは、第１の基板の面に実装し易い。

本発明に従う第５の態様は、第１乃至第４の何れかの態様において、
前記スイッチング回路及び前記少なくとも１つの電解コンデンサは、前記第１の基板の前記面にリフロー半田付けで一括して実装されてもよい。

スイッチング回路及び少なくとも１つの電解コンデンサは、第１の基板の面に一括して実装されるので、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの製造工程を簡略化することが可能となる。なお、特許文献１の図１４において、電解コンデンサＣ３の負極側の端子Ｃ３ＮＴは、バスバ２３０ＢＮＮと溶接で接続され（特許文献１の段落［００４５］）、且つ特許文献１の図４において、バスバ２３０ＢＮＮは、パワーリードフレーム２３０ＢＮと溶接で接続されるので（特許文献１の段落［００２８］）、モータ制御装置２００（電子制御ユニット）の製造工程が複雑又は煩雑となってしまう。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

電動パワーステアリング装置の概略構成例を示す。 本発明に従う電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの外観例を示す。 図２のユニットカバーを含む電子制御ユニットの分解斜視図の１例を示す。 図３の第１の基板を表す回路構成図の１例を示す。 図５（Ａ）は、図３の第１の基板の分解斜視図の１例を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の第１のコンポーネントの主構造の斜視図の１例を示す。 図３の第２の基板の機能ブロック図の１例を示す。 図７（Ａ）は、図３の第１の基板及び中継部材の組み合わせ構造の斜視図の１例を示し、図７（Ｂ）は、図３の第１の基板、中継部材及び第２の基板の組み合わせ構造の斜視図の１例を示す。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１は、電動パワーステアリング装置１０の概略構成例を示す。図１の例において、電動パワーステアリング装置１０は、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット（制御部とも言う。）４２を備える。具体的には、電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル（例えばステアリングホイール）２１から車両の操舵車輪（例えば前輪）２９，２９に至るステアリング系２０に補助トルク（付加トルクとも言う。）を与える補助トルク機構４０を備えている。

図１の例において、ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１にステアリングシャフト２２（ステアリングコラムとも言う。）及び自在軸継手２３，２３を介して回転軸２４（ピニオン軸、入力軸とも言う。）を連結し、回転軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のボールジョイント５２，５２、タイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵車輪２９，２９を連結したものである。ラックアンドピニオン機構２５は、回転軸２４に有したピニオン３１と、ラック軸２６に有したラック３２とを備える。

ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングハンドル２１を操舵することで、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５を介して、操舵車輪２９，２９を操舵することができる。

図１の例において、補助トルク機構４０は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを操舵トルクセンサ４１で検出し、この検出信号（トルク信号とも言う。）に基づき電子制御ユニット４２で駆動信号を発生し、この駆動信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（付加トルク）を電動モータ４３で発生し、補助トルクを減速機構４４（例えばウォームギヤ機構）を介して回転軸２４に伝達し、さらに、補助トルクを回転軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達するようにした機構である。

補助トルクがステアリング系２０に与えられる箇所によって、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に分類することができる。図１の電動パワーステアリング装置１０は、ピニオンアシスト型を示しているが、電動パワーステアリング装置１０は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に適用してもよい。

電動モータ４３は、例えばブラシレスモータであり、ブラシレスモータにおけるロータの回転角又は電動モータ４３の回転角（回転信号とも言う。）は、電子制御ユニット４２によって検出される。ロータは、例えば永久磁石で構成され、電子制御ユニット４２は、永久磁石（Ｎ極及びＳ極）の動きを磁気センサで検出することができる。

電子制御ユニット４２は、例えば、電源回路、モータ電流（実電流）を検出する電流センサ、マイクロプロセッサ、ＦＥＴブリッジ回路、磁気センサ等によって構成される。電子制御ユニット４２は、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も、外部信号として入力することができる。外部機器６０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワークで通信可能な他の電子制御ユニットであるが、例えば車速信号に相当する車速パルスを出力可能な車速センサでもよい。ここで、外部信号は、トルク信号等のシステム側の信号と車速信号等の車体側の信号（車体信号）とを含み、車体信号は、車速信号、エンジン回転数等の通信信号だけでなく、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を含むことができる。電子制御ユニット４２のマイクロプロセッサは、例えばトルク信号、車速信号等に基づいて、電動モータ４３をベクトル制御することができる。マイクロプロセッサによって制御されるＦＥＴブリッジ回路は、例えば、電動モータ４３（ブラシレスモータ）に駆動電流（３相交流電流）を通電するスイッチング回路１１０，ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ３，ＦＥＴ４，ＦＥＴ５，ＦＥＴ６（図４参照）によって構成される。磁気センサは、例えばホールＩＣ３１０（図３参照）によって構成される。

このような電子制御ユニット４２は、少なくとも操舵トルク（トルク信号）に基づいて目標電流を設定し、好ましくは、車速センサによって検出された車速（車速信号、車速パルス）及び磁気センサによって検出されたロータの回転角（回転信号）も考慮して、目標電流を設定する。電子制御ユニット４２は、電流センサによって検出されたモータ電流（実電流）が目標電流に一致するように、電動モータ４３の駆動電流（駆動信号）を制御することができる。

Ｂ＋は、例えば車両に直流電源として設けられるバッテリ６１の正極の電位を示し、Ｂ−は、そのバッテリ６１の負極の電位を示し、負極の電位Ｂ−は、車両の車体に接地することができる。なお、電子制御ユニット４２は、例えば外部コネクタ部４４０（図２参照）に入力端子Ｂ＋，Ｂ−（第１の入力端子、バッテリ端子）を備え、外部コネクタ部４４０は、バッテリ６１からの電力を電子制御ユニット４２に供給することができ、電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）は、電動モータ４３の駆動信号の元となる。

電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルク（付加トルク）を加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を操舵することができる。

図２は、本発明に従う電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの外観例を示す。図２の例において、ユニットカバー４２０は、図１の電子制御ユニット４２のカバーであり、モータカバー４３０は、図１の電動モータ４３のカバーである。電動モータ４３のモータ軸４５０の方向にユニットカバー４２０が配置されるように、電子制御ユニット４２は、電動モータ４３０と一体に形成される。図２の例において、方向ＤＲ１が電動モータ４３の上を指す場合、電子制御ユニット４２は、電動モータ４３の上部に電動モータ４３と一体に形成することができる。なお、外部コネクタ部４４０は、モータ軸４５０の側部に位置し、外部のバッテリ６１の正極の電位を入力する入力端子Ｂ＋及び外部のバッテリ６１の負極の電位を入力する入力端子Ｂ−を有するとともに、操舵トルクセンサ４１等と電子制御ユニット４２とを接続する少なくとも１つの端子４６０（第２の入力端子、信号端子）を有している（図３参照）。

図３は、図２のユニットカバー４２０を含む電子制御ユニット４２の分解斜視図の１例を示す。図３の例において、電動パワーステアリング用の電子制御ユニット４２は、第１の基板１００、第２の基板３００、中継部材１５０及びユニットカバー４２０を備える。但し、電子制御ユニット４２は、図３の例に限定されず、言い換えれば、電子制御ユニット４２が少なくとも図３で示されるような小型の第１の基板１００を備えることにより、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット４２を提供することができる。ここで、第１の基板１００は、電動モータ４３に駆動信号を供給するスイッチング回路１１０と、駆動信号の元となる電源電圧を平滑する少なくとも１つの電解コンデンサ２１０とを有する。

図４は、図３の第１の基板１００を表す回路構成図の１例を示す。図４の例において、Ｂ＋は、図１のバッテリ６１の正極の電位を入力する入力端子であり、Ｂ−は、バッテリ６１の負極の電位を入力する入力端子であり、第１の基板１００は、図２の電動モータ４３の駆動信号をスイッチング回路１１０で生成し、駆動信号を出力する３つの出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗを有する。ここで、駆動信号は、例えば図３の中継部材１５０の２つの入力端子Ｂ＋，Ｂ−（第１の入力端子、バッテリ端子）から入力された電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）に基づき生成される。なお、図３の中継部材１５０の外部コネクタ部４４０の入力端子の電位Ｂ＋は、図３の第１の基板１００又は図５（Ｂ）の第１の基板１００の第１のコンポーネント１０１の接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の電位と同一であり、図３の中継部材１５０の外部コネクタ部４４０の入力端子の電位Ｂ−は、図３の第１の基板１００又は図５（Ｂ）の第１の基板１００の第１のコンポーネント１０１の接続端子Ｌ１の電位と同一である。

図４の例において、スイッチング回路１１０は、６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６から構成される３相ＦＥＴブリッジ回路ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６であり、正極の入力端子の電位Ｂ＋のライン及び負極の入力端子の電位Ｂ−のラインに対して、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０と並列に接続されている。スイッチング回路１１０は、ＦＥＴ以外の複数のスイッチングトランジスタ（例えばＩＧＢＴ）で構成してもよい。なお、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、例えば４つの電解コンデンサから構成される（図５（Ｂ）参照）。

ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、正極の電位Ｂ＋のラインと負極の電位Ｂ−のラインとの間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＵ巻線を流れるＵ相電流を生成することができる。Ｕ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ１をＦＥＴ２と負極の電位Ｂ−のラインとの間に設けることができ、Ｕ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ７をＦＥＴ１とＦＥＴ２との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｕとの間に設けることができる。

ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、正極の電位Ｂ＋のラインと負極の電位Ｂ−のラインとの間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＶ巻線を流れるＶ相電流を生成することができる。Ｖ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ２をＦＥＴ４と負極の電位Ｂ−のラインとの間に設けることができ、Ｖ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ８をＦＥＴ３とＦＥＴ４との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｖとの間に設けることができる。

ＦＥＴ５及びＦＥＴ６は、正極の電位Ｂ＋のラインと負極の電位Ｂ−のラインとの間に直列に接続され、電動モータ４３の例えばＷ巻線を流れるＷ相電流を生成することができる。Ｗ相電流を検出するための電流センサとして例えばシャント抵抗Ｒ３をＦＥＴ６と負極の電位Ｂ−のラインとの間に設けることができ、Ｗ相電流を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ９をＦＥＴ５とＦＥＴ６との接続ノードと電動モータ４３への出力端子Ｗとの間に設けることができる。

図４の例において、スイッチング回路１１０は、駆動信号としてＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を電動モータ４３に供給することができ、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、駆動信号の元となる電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）を平滑することができる。ＦＥＴ１、ＦＥＴ３及びＦＥＴ５は、バッテリ６１からの電力を遮断可能な半導体リレーとして例えばＦＥＴ１０及びＦＥＴ１１、並びにノイズフィルタとして例えばコイル２２０を介して、正極の電位Ｂ＋のラインに接続されている。ここで、コイル２２０は、正極の電位Ｂ＋に含まれるノイズを吸収することができる。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１の各々は、図３の複数の信号線１６０のうちの対応する１つの信号線と接続される図示せぬゲートを有し、オン又はオフされる。

なお、図４で省略され、図３で示される複数の信号線１６０のうちの対応する例えば３つの信号線は、図４のＦＥＴ２とシャント抵抗Ｒ１との接続ノード、ＦＥＴ４とシャント抵抗Ｒ２との接続ノード及びＦＥＴ６とシャント抵抗Ｒ３との接続ノードに接続され、これらの接続ノードの電位からＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を求めることができる。

図４のＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３は、図３の第１の基板１００に設けられ（図５（Ａ）参照）、図４の少なくとも１つの電解コンデンサ２１０及びコイル２２０は、第１のコンポーネント１０１（図５（Ａ）参照）として図３の第１の基板１００に設けられ、図４の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ及び図４で省略される複数の信号線１６０は、第２のコンポーネント１０２（図５（Ａ）参照）として図３の第１の基板１００に設けられる。

図５（Ａ）は、図３の第１の基板１００の分解斜視図の１例を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の第１のコンポーネント１０１の主構造の斜視図の１例を示す。図５（Ａ）の例において、第１の基板１００は、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３と、第１のコンポーネント１０１及び第２のコンポーネント１０２とを有している。但し、第１の基板１００は、図５（Ａ）の例に限定されず、言い換えれば、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０及びスイッチング回路１１０，ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ３，ＦＥＴ４，ＦＥＴ５，ＦＥＴ６が第１の基板１００に立体的に配置されることにより、小型の第１の基板１００を提供することができる。

図５（Ｂ）の例において、４つの電解コンデンサ２１０と１つのコイル２２０と接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｌ１とで第１のコンポーネント１０１の主構造を形成している。図５（Ａ）のフレーム１０３は、接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｌ１を例えば樹脂でモールドして形成され、フレーム１０３の底面（第１の面）に４つの電解コンデンサ２１０と１つのコイル２２０とが設けられる。ここで、４つの電解コンデンサ２１０と１つのコイル２２０とは、フレーム１０３の底面（第１の面）に例えば半田等の接合部材で固定することができる。同様に、複数の信号線１６０と３つの３つの出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗとで第２のコンポーネント１０２の主構造を形成することができ、図５（Ａ）のフレーム１０４は、複数の信号線１６０と３つの３つの出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗとを例えば樹脂でモールドして形成される。

なお、図３の第１の基板１００の面（表面）に、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３と、第１のコンポーネント１０１及び第２のコンポーネント１０２とを例えばリフロー半田付けで一括して実装することができる。言い換えれば、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３と、第１のコンポーネント１０１及び第２のコンポーネント１０２とは、第１の基板１００に面実装することができる。具体的には、図５（Ａ）の例において、第１の基板１００の面（表面）とＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１、シャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３等の部品との間には例えばクリーム半田（図示せず）等の接合部材が予め印刷され、そのクリーム半田の上に、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１、シャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３等の部品が取り付けられている。同様に、第１の基板１００の面（表面）の接続領域１０５，１６２，１６３にも例えばクリーム半田（図示せず）等の接合部材が予め印刷され、そのクリーム半田の上に、第１のコンポーネント１０１及び第２のコンポーネント１０２を取り付けることができる。次に、これらのクリーム半田を加熱して、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１及びシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３と、第１のコンポーネント１０１及び第２のコンポーネント１０２とが、第１の基板１００の面（表面）に接続する。

このようにして形成される図３の第１の基板１００では、例えば６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６及び４つの電解コンデンサ２１０が第１の基板１００の面（表面）に実装される時に、４つの電解コンデンサ２１０は、第１の基板１００の面（表面）と異なる（具体的には、直交する）第１の面（フレーム１０３の底面）に実装されている。言い換えれば、４つの電解コンデンサ２１０は、第１の基板１００の面（表面）に立体的に配置することができる。特に、６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６の少なくとも一部（例えばＦＥＴ５，６）の上及び下に、それぞれ、４つの電解コンデンサ２１０の少なくとも一部（例えば２つの電解コンデンサ２１０）及び第１の基板１００が配置され（図５（Ａ）参照）、６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６及び４つの電解コンデンサ２１０を第１の基板１００（パワー基板）に効率的に配置することができる。これにより、電子制御ユニット４２の出っ張りを抑制し、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。また、例えばＦＥＴ４の上に、コイル２１０が配置されるので、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０だけでなく、コイル２１０（ノイズフィルタ）も、第１の基板１００の面（表面）に立体的に配置することができる。さらに、例えば６つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ６及び４つの電解コンデンサ２１０は、第１の基板１００の面（表面）に一括して実装され得るので、電子制御ユニット４２の製造工程を簡略化することが可能となる。

なお、特許文献１の図１、図５及び図１１において、ＤＣモジュール２３０又は電解コンデンサＣ２，Ｃ３は、パワーモジュール２１０に対して左又は右に配置されているので、言い換えれば、ＤＣモジュール２３０及びパワーモジュール２１０は、平面的に配置されているので、モータ制御装置２００の出っ張り又は大型化を招いてしまう、或いは、特許文献１の図７のパワーモジュール２１０（パワー基板）の半導体スイッチング素子ＳＳＷの上にデッドスペースが生じてしまう。また、特許文献１の図１、図５及び図１１において、ＤＣモジュール２３０(ノーマルフィルタＮＦ)及びパワーモジュール２１０は、平面的に配置されている。さらに、特許文献１の図１４において、電解コンデンサＣ３の負極側の端子Ｃ３ＮＴは、バスバ２３０ＢＮＮと溶接で接続され（特許文献１の段落［００４５］）、且つ特許文献１の図４において、バスバ２３０ＢＮＮは、パワーリードフレーム２３０ＢＮと溶接で接続されるので（特許文献１の段落［００２８］）、モータ制御装置２００（電子制御ユニット）の製造工程が複雑又は煩雑となってしまう。

図６は、図３の第２の基板３００の機能ブロック図の１例を示す。図３において、制御回路、入力回路及び電源回路は、図示されず、省略されている一方、図６の例において、第２の基板３００は、ホールＩＣ３１０だけでなく、制御回路、入力回路及び電源回路も有することができる。また、図６の例において、第２の基板３００の制御回路は、例えばマイクロプロセッサ及び駆動回路で構成されている。

図６の制御回路は、少なくとも図４のスイッチング回路１１０（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）を制御し、制御回路のマイクロプロセッサは、目標電流を設定することができる。目標電流は、入力回路を介して取り込まれるトルク信号及びモータ電流（実電流）、並びにホールＩＣ３１０を介して取り込まれる回転信号等によって設定される。制御回路の駆動回路は、目標電流に基づいて、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６に対応する６つの制御信号（ゲート信号）を生成する。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６は、６つの制御信号（ゲート信号）によってオン又はオフされ、これにより、電動モータ４３に駆動信号（駆動電流）が供給される。

制御回路は、半導体リレー（ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１）を制御することもできる。この場合、制御回路のマイクロプロセッサは、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１の各々のオン又はオフを決定し、制御回路の駆動回路は、これらの決定に基づいて、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１に対応する５つの制御信号（ゲート信号）を生成することができる。図３の第１の基板１００の複数の信号線１６０は、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ１１に対応する例えばゲート信号を運ぶだけでなく、シャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３の電位を示す信号も運ぶことができ、図４の回路構成図と図６の機能ブロック図とを電気的に接続することができる。

図７（Ａ）は、図３の第１の基板１００及び中継部材１５０の組み合わせ構造の斜視図の１例を示し、図７（Ｂ）は、図３の第１の基板１００、中継部材１５０及び第２の基板３００の組み合わせ構造の斜視図の１例を示す。図７（Ａ）の例において、第１の基板１００は、図４の正極の電位Ｂ＋のライン上のノードとして、接続端子Ｈ１（第１の正極端子）を有するとともに、図４の負極の電位Ｂ−のライン上のノードとして、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）を有している。ここで、接続端子Ｈ１（第１の正極端子）の一端（２つの突起部）は、中継部材１５０の外部コネクタ部４４０の入力端子Ｂ＋（第２の正極端子）の一端（２つの突起部）と対向し、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）の一端（２つの突起部）は、外部コネクタ部４４０の入力端子Ｂ−（第２の負極端子）の一端（２つの突起部）と対向している。なお、外部コネクタ部４４０の入力端子Ｂ＋（第２の正極端子）の他端（１つの突起部）は、例えば、図１のバッテリ６１の正極に接続され、外部コネクタ部４４０の入力端子Ｂ−（第２の負極端子）の他端（１つの突起部）は、バッテリ６１の負極に接続される。

図７（Ｂ）の例において、接続端子Ｈ１（第１の正極端子）の一端（２つの突起部）及び中継部材１５０の入力端子Ｂ＋（第２の正極端子）の一端（２つの突起部）は、第２の基板３００を貫通し、図３に示される第２の基板３００の接続領域１０６の例えば６つの孔のうちの２つの孔も貫通することができる。また、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）の一端（２つの突起部）及び中継部材１５０の入力端子Ｂ−（第２の負極端子）の一端（２つの突起部）だけでなく、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）のもう１つの端（もう１つの突起部）が、第２の基板３００の接続領域１０６の例えば６つの孔のうちの３つの孔を貫通することができる。例えば、これらの５つの孔を貫通する接続端子Ｈ１、入力端子Ｂ＋、接続端子Ｌ１、入力端子Ｂ−を第２の基板３００の面（表面）に例えばフロー半田付けで一括して実装することができる。

接続端子Ｈ１の一端（２つの突起部）は、第２の基板３００の面（表面）で中継部材１５０の入力端子Ｂ＋の一端（２つの突起部）と対向しているので、例えばフロー半田付けによって入力端子Ｂ＋が接続端子Ｈ１と接続され、バッテリ６１の正極の電位Ｂ＋が接続端子Ｈ１まで到達する。同様に、入力端子Ｂ−が接続端子Ｌ１と接続され、バッテリ６１の負極の電位Ｂ−が接続端子Ｌ１まで到達する。なお、接続端子Ｈ１は、コイル２２０を介して接続端子Ｈ２と接続され、接続端子Ｈ２の一端（１つの突起部）は、第２の基板３００の接続領域１０６の例えば６つの孔のうちの残りの１つの孔を貫通することができ、バッテリ６１の正極の電位Ｂ＋が接続端子Ｈ２を介して第２の基板３００の電源回路（図６参照）まで到達する。また、バッテリ６１の負極の電位Ｂ−が接続端子Ｈ１のもう１つの端（もう１つの突起部）を介して第２の基板３００の電源回路（図６参照）まで到達する。

図６の例において、電源回路は、ホールＩＣ３１０、入力回路、マイクロプロセッサ及び駆動回路の電源を生成することができる。言い換えれば、電源回路は、バッテリ６１の電源電圧（正極の電位Ｂ＋と負極の電位Ｂ−との差）をロジックの電源電圧（電位Ｖと電位ＧＮＤとの差）に変換することができる。

図７（Ａ）の例において、中継部材１５０は、複数の端子（第２の入力端子、信号端子）４６０を有し、図７（Ｂ）の例において、複数の端子４６０は、図３に示される第２の基板３００の接続領域４６１の複数の孔を貫通することができる。複数の端子４６０のうちの少なくとも１つの端子４６０がトルク信号（外部信号）を入力し、操舵トルクセンサ４１で検出されるトルク信号は、少なくとも１つの端子４６０を介して第２の基板３００の入力回路（図６参照）まで到達する。もちろん、入力回路は、外部信号として、トルク信号だけでなく、他の端子４６０を介して例えば車速信号等も入力することができる。

図７（Ａ）の例において、中継部材１５０は、複数の信号線１６０を有し、図７（Ｂ）の例において、複数の信号線１６０は、図３に示される第２の基板３００の接続領域１６１の複数の孔を貫通することができる。複数の信号線１６０の一部は、例えば、図６の制御回路の駆動回路から図４のスイッチング回路１１０（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）に送られる制御信号を運び、これらの制御信号は、図６の制御回路の駆動回路まで到達する。また、複数の信号線１６０の残部は、例えば図４のシャント抵抗Ｒ１〜シャント抵抗Ｒ３の電位を示す信号（モータ電流）を運び、これらの信号は、図６の入力回路まで到達する。

図７（Ｂ）の例において、接続端子Ｈ１（第１の正極端子）、入力端子Ｂ＋（第２の正極端子）、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）、入力端子Ｂ−（第２の負極端子）は、複数の端子４６０（第２の入力端子）及び複数の信号線１６０と一緒に、例えばフロー半田付けによって第２の基板３００の面（表面）に面実装されるので、電子制御ユニット４２の製造工程を簡略化することが可能となる。加えて、例えばトルク信号を入力する少なくとも１つの端子４６０（第２の入力端子）を第２の基板３００の面（表面）に実装する時に、接続端子Ｈ１（第１の正極端子）の一端（２つの突起部）と入力端子Ｂ＋（第２の正極端子）の一端（２つの突起部）との接続だけでなく、接続端子Ｌ１（第１の負極端子）の一端（２つの突起部）と入力端子Ｂ−（第２の負極端子）の一端（２つの突起部）との接続も、第２の基板３００の面（表面）で実行することができる。

なお、特許文献１の図４、図５において、バッテリＢＡの電位を表すバスバ２３０Ｂは、電解コンデンサＣ２、Ｃ３、リレーＲＹ１等の電気部品と溶接で接続されるので（特許文献１の段落［００４０］）、モータ制御装置２００（電子制御ユニット）の製造工程が複雑又は煩雑となってしまう。加えて、特許文献１の図４において、制御モジュール２２０へのトルクセンサＴＳの接続と、バスバ２３０Ｂへの電解コンデンサＣ２、Ｃ３、リレーＲＹ１等の電気部品の接続とは、別々に実行する必要がある。

図７（Ａ）の例において、図３に示される中継部材１５０の孔部１５５は、複数の孔１５２を含み、図７（Ｂ）の例において、複数の信号線１６０の各々は、中継部材１５０の複数の孔１５２のうちの１つの対応する孔１５２を介して、図３に示される第２の基板３００の接続領域１６１の複数の接合部（例えば孔等）にガイドされている。

図６の制御回路から図４のスイッチング回路１１０に送られる制御信号を運ぶ信号線が複数の信号線１６０である場合、複数の信号線１６０の各々は、制御回路を有する第２の基板３００に接合又は実装される必要がある。この時、複数の信号線１６０の各々が、中継部材１５０の複数の孔１５２のうちの１つの対応する孔１５２を介して、第２の基板３００の複数の接合部のうちの１つの対応する接合部にガイドされるので、複数の信号線１６０の各々は、第２の基板３００に接合又は実装され易い。

図５（Ａ）の例において、接続端子Ｈ３（第３の正極端子）と接続端子Ｌ１（第１の負極端子）とがフレーム１０３の底面（第１の面）で、それぞれ、４つの電解コンデンサ２１０の正極（足）及び負極（足）に接続されている。なお、接続端子Ｈ３（第３の正極端子）は、ＦＥＴ１０，１１を介して接続端子Ｈ２（第４の正極端子）と接続され（図４参照）、バッテリ６１の正極の電位Ｂ＋は、接続端子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３、コイル２２０及びＦＥＴ１０，１１を介して、４つの電解コンデンサ２１０の正極（足）まで到達する。同様に、バッテリ６１の負極の電位Ｂ−は、接続端子Ｌ１を介して、４つの電解コンデンサ２１０の負極（足）まで到達する。

４つの電解コンデンサ２１０は、図５（Ｂ）の点線（１０５）で示される接続端子Ｈ３の一端（接続面）及び接続端子Ｌ１の他端（接続面）を介して、第１の基板１００の面（表面）の接続領域１０５（図５（Ａ）参照）に実装することができる。このように、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０の正極及び負極がフレーム１０３の底面（第１の面）で接続端子Ｈ３（第３の正極端子）及び接続端子Ｌ１（第１の負極端子）に接続される状態で、少なくとも１つの電解コンデンサ２１０は、接続端子Ｈ３の接続面（１０５）及び接続端子Ｌ１の接続面（１０５）を介して、第１の基板１００に面実装される。ここで、フレーム１０３の底面（第１の面）が第１の基板１００の面（表面）と異なるので、４つの電解コンデンサ２１０は、第１の基板１００の面（表面）に実装し易い。

図３の例において、第２の基板３００は、スイッチング回路１１０を制御する制御回路（図６参照）を有する。中継部材１５０は、電源電圧を入力する入力端子Ｂ＋，Ｂ−と孔部１５５とを有し、孔部１５５（１５１，１５２，１５３）に、制御回路からスイッチング回路１１０に送られる制御信号を運ぶ信号線１６０と、駆動信号を出力する出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ（モータ端子）と、第１のコンポーネント１０１（図５（Ａ）参照）とが挿入される。ユニットカバー４２０は、第１の基板１００を格納することができる。ユニットカバー４２０の頂部の開口部４２５は、モータカバー４３０によって閉じられている（図２参照）。なお、中継部材１５０の凸部４２３及び外部コネクタ部４４０は、それぞれ、ユニットカバー４２０の側部の凹部４２１，４２２に嵌まることができ、中継部材１５０の側部の板状の蓋４２８は、開口部４２６を閉じることができる。

ユニットカバー４２０の開口部４２５は、モータカバー４３０によって閉じられているので、電子制御ユニット４２は、独立した部品である蓋（例えば特許文献１の図１の金属筐体２４０）を備える必要がない。電子制御ユニット４２を構成する部品の数を減少することにより、小型の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット４２を提供することができる。なお、ユニットカバー４２０の開口部４２６は、例えば特許文献１の図１のカバー２５０Ｍに対応する。

さらに、電子制御ユニット４２を示す図３及びモータカバー４３０を示す図２を参照すれば、第１の基板１００、第２の基板２００、中継部材１５０及びモータカバー４３０は、電動モータ４３のモータ軸４５０の方向（方向ＤＲ１）に、第２の基板３００、中継部材１５０、第１の基板１００及びモータカバー４３０の順で配置される。これにより、電子制御ユニット４２は、電動モータ４３の上部又は下部に、言い換えれば、電動モータ４３の例えば背面に、電動モータ４３と一体に形成することができ、電子制御ユニット４２の出っ張りを抑制し、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。従って、電子制御ユニット４２及び電動モータ４３を電動パワーステアリング装置１０又は減速機構４４に組み込む際、配置又は設計の自由度が高い。

なお、特許文献１の図２において、モータ制御装置２００（電子制御ユニット）は、モータ１００の側部に、モータ１００と一体に形成され、モータ制御装置２００自身が全体として出っ張りを形成する。従って、モータ制御装置２００及びモータ１００を電動パワーステアリング装置に組み込む際、配置又は設計の自由度が制限されてしまう。

図３の例において、第１の基板１００は、例えば金属基板で構成され、ユニットカバー４２０は、例えば金属で構成され、第１の基板１００とユニットカバー４２０との間に例えばグリス等の熱伝導部材４２４を介在させ、第１の基板１００（パワー基板）の放熱性を高めることができる。具体的には、図４のスイッチング回路１１０（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）で発生する熱は、図３の第１の基板１００（金属基板）に伝わり易くなり、また、その第１の基板１００（金属基板）に伝わった熱は、熱伝導部材４２４を介してユニットカバー４２０に伝わり易くなる。この時、ユニットカバー４２０（金属）に伝わった熱は、ユニットカバー４２０（金属）の外部に放出され易くなる。

なお、例えば放熱板等の放熱器として機能するユニットカバー４２０（金属）だけを準備すればよいので、（放熱器として機能しない）ユニットカバーと（ユニットカバーとして機能しない）放熱器との双方を準備する必要がない。また、図４の例において、第１の基板１００は、ＦＥＴ７〜ＦＥＴ１１で半導体リレーを採用したことで、第１の基板１００の全体の高さを低くし（図３参照）、小型の電子制御ユニット４２を提供することができる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・電動パワーステアリング装置、２０・・・ステアリング系、２１・・・ステアリングハンドル、２２・・・ステアリングシャフト、２３・・・自在軸継手、２４・・・回転軸、２５・・・ラックアンドピニオン機構、２６・・・ラック軸、２７・・・タイロッド、２８・・・ナックル、２９・・・操舵車輪、３１・・・ピニオン、３２・・・ラック、４０・・・補助トルク機構、４１・・・操舵トルクセンサ、４２・・・電子制御ユニット（制御部）、４３・・・電動モータ、４４・・・減速機構、５２・・・ボールジョイント、６０・・・外部機器、６１・・・バッテリ、１００・・・第１の基板、１０１，１０２・・・コンポーネント、１０３，１０４・・・フレーム、１０５，１０６・・・接続領域、１１０・・・スイッチング回路、１５０・・・中継部材、１５１，１５２，１５３・・・孔、１５５・・・孔部、１６０・・・信号線、１６１，１６２，１６３・・・接続領域、２１０・・・電解コンデンサ、２２０・・・コイル、２９０・・・雄ネジ、２９１・・・雌ネジ、２９２・・・管、２９３，２９４・・・孔、３００・・・第２の基板、３１０・・・ホールＩＣ、３９０・・・雄ネジ、３９１・・・雌ネジ、４２０・・・ユニットカバー、４２１，４２２・・・凹部、４２３・・・凸部、４２４・・・熱伝導部材、４２５，４２６・・・開口部、４２８・・・蓋、４３０・・・モータカバー、４３１・・・凹部、４４０・・・外部コネクタ部、４５０・・・モータ軸、４６０・・・端子、４６１・・・接続領域、４９０・・・雄ネジ，４９１・・・雌ネジ。

Claims (4)

1. 電動モータと一体に形成される電動パワーステアリング用の電子制御ユニットであって、
   前記電動モータに駆動信号を供給するスイッチング回路を構成する複数のスイッチングトランジスタと、前記駆動信号の元となる電源電圧を平滑する少なくとも１つの電解コンデンサが、電源電圧が入力される接続端子が樹脂でモールドされているフレームの第１の面に実装された構造の第１のコンポーネントと、を有する第１の基板を備え、
   前記複数のトランジスタ及び前記第１のコンポーネントの各々が、前記フレームの前記第１の面とは異なる面である前記第１の基板の表面に面実装され、前記複数のスイッチングトランジスタの少なくとも一部の上に前記少なくとも一つの電解コンデンサが配置されることで、前記第１の基板の表面に前記少なくとも１つの電解コンデンサが立体的に配置され、
   前記駆動信号を出力する出力端子と、前記複数のスイッチングトランジスタに電気的に接続される複数の信号線と、を有する第２のコンポーネントを備え、
   前記第２のコンポーネントが、前記第１の基板の前記表面に面実装されることを特徴とする電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
2. 前記第１のコンポーネントにおける前記第１のフレームの前記第１の面に、前記電源電圧に含まれるノイズを吸収するノイズフィルタとしてのコイルが実装され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用の電子制御ユニット。
3. 前記第１のコンポーネントにおける前記接続端子は、前記第１のコンポーネントにおける前記フレームの前記第１の面で、前記少なくとも１つの電解コンデンサに接続され、前記少なくとも１つの電解コンデンサは、前記接続端子の、前記第１の基板の表面に接続される接続面を介して、前記第１の基板の表面に実装されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
4. 前記複数のスイッチングトランジスタ、前記第１のコンポーネント及び前記第２のコンポーネントが、前記第１の基板の表面に半田によって面実装され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用の電子制御ユニット。
   

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