JP6597362B2 - 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

Description

本発明は、制御対象を制御可能な電子制御ユニット、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、スイッチング素子を含む電流回路部、スイッチング素子の作動を制御し制御対象を制御する制御回路部、および、電流回路部を経由して制御対象に流れる電流が入力される電流入力部を１つの基板に設け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、モータの制御時、電流入力部および電流回路部には大電流が流れる。

特開２０１２−２４４６３８号公報

特許文献１の電子制御ユニットでは、基板上の電流回路部、制御回路部および電流入力部の配置に関し何ら考慮されておらず、制御回路部の部品は、電流入力部および電流回路部が並ぶ方向、すなわち、大電流が流れる方向に沿うようにして配置されている。そのため、大電流の電気的変動によるノイズや電位変動が及び、制御回路部の各部品への影響差が大きくなり、各部品間における変動が大きくなる。そのため、製品性能およびノイズ性能や、外乱に対するロバスト性が低下するおそれがある。これにより、制御対象を高精度に制御できなくなるおそれがある。

また、制御回路部がノイズの影響を受けないよう制御回路部と電流回路部とを離して配置したり制御回路部と電流回路部との間にスリット等を形成したりする場合、基板サイズの大型化や基板設計の複雑化を招くおそれがある。

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、制御対象を高精度に制御可能な小型の電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、制御対象（２０）を制御する電子制御ユニット（１０）であって、基板（３０）と電流回路部（５０）と制御回路部（６０）と電流入力部（７０）とを備えている。
電流回路部は、基板に設けられ、スイッチング素子（５０１〜５０６）を含み、制御対象の制御時、電流が流れる。なお、スイッチング素子は、作動時、発熱する。
制御回路部は、基板に設けられ、制御信号に基づきスイッチング素子の作動を制御することで制御対象を制御可能な制御部（６１、６７）を含んでいる。
電流入力部は、電流回路部に対し制御回路部とは反対側に位置するよう基板に設けられ、電流回路部を経由して制御対象に流れる電流が入力される。

このように、本発明では、電流回路部、制御回路部および電流入力部は、電流入力部、電流回路部、制御回路部の順で基板に設けられている。つまり、制御回路部は、電流入力部および電流回路部が並ぶ方向、すなわち、大電流が流れる方向に沿うようにして配置されていない。そのため、大電流の電気的変動によるノイズや電位変動が及ばず、制御回路部の各部品への影響差が小さくなり、各部品間における変動が小さくなる。そのため、製品性能およびノイズ性能や、外乱に対するロバスト性を向上することができる。これにより、制御対象を高精度に制御することができる。

また、本発明では、制御回路部がノイズの影響を受けないよう制御回路部と電流回路部とを離して配置したり制御回路部と電流回路部との間にスリット等を形成したりする必要がないため、基板サイズの小型化および基板設計の単純化を図ることができる。そのため、小型の電子制御ユニットとすることができる。

本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを示す平面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットおよび制御対象を示す模式図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの回路構成および適用例を示す図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの放熱体およびその近傍を示す断面図。 本発明の第２実施形態による電子制御ユニットを示す平面図。

以下、本発明の複数の実施形態による電子制御ユニットおよび電動パワーステアリング装置を図面に基づき説明する。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。
（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を図１に示す。電子制御ユニット１０は、制御対象としてのモータ２０を制御する。モータ２０は、図３に示すように、車両に搭載される電動パワーステアリング装置１の駆動部として用いられる。モータ２０は、後述するシャフト２５の端部（出力端２６）が、コラム軸２に設けられたギアボックスのギア３に噛み合うようにして取り付けられる。モータ２０は、ステアリング４の操舵トルクを検出するトルクセンサ５から出力されるトルク信号、および、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）から取得する車速信号等に基づき正逆回転し、操舵に関するアシストトルクを発生する。このように、本実施形態では、電動パワーステアリング装置１は、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
図２に示すように、モータ２０は、モータケース２１、ステータ２２、巻線２３、ロータ２４、シャフト２５、出力端２６、磁石２７等を備えている。
モータケース２１は、例えばアルミニウム等の金属により有底筒状に形成されている。
ステータ２２は、例えば積層鋼板等により略円環状に形成されている。ステータ２２は、モータケース２１の内側に固定されるようにして設けられている。
巻線２３は、例えば銅等の金属により線状に形成され、ステータ２２に巻回される。本実施形態では、巻線２３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するよう設けられている。

ロータ２４は、ステータ２２と同様、例えば積層鋼板により略円柱状に形成されている。ロータ２４は、ステータ２２の内側に回転可能に設けられる。ロータ２４の外壁には、周方向に所定の間隔を空けて、Ｎ極とＳ極とが交互になるようにして複数の磁石が設けられている（図示せず）。
シャフト２５は、例えば金属により棒状に形成されている。シャフト２５は、ロータ２４の回転中心に設けられる。
出力端２６は、シャフト２５の一方の端部に設けられている。当該出力端２６は、電動パワーステアリング装置１のギア３に噛み合い可能である。
磁石２７は、シャフト２５の他端に設けられている。磁石２７は、磁束を発生する。
シャフト２５は、モータケース２１により回転可能に支持されている。これにより、ロータ２４は、ステータ２２の内側でステータ２２に対し相対回転可能である。
図１に示すように、トルクセンサ５は、ＧＮＤ端子９を有している。ＧＮＤ端子９は、電源としてのバッテリ６の低電位側に接続されている。

図２に示すように、電子制御ユニット１０は、モータ２０の出力端２６とは反対側に、モータ２０と一体に設けられている。図１〜４に示すように、電子制御ユニット１０は、基板３０、電流回路部５０、制御回路部６０、電流入力部７０、放熱体としてのヒートシンク８０、カバー２８、熱伝導部材８４、８５等を備えている。
電流回路部５０は、第１コンデンサ５１、コイル５２、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４、制御対象接続部５６等を有している。
制御回路部６０は、カスタムＩＣ６１、回転角センサ６２、マイコン６７、制御信号入力部６８等を有している。
電流入力部７０は、ＰＩＧ端子７０１、ＧＮＤ端子７０２等を有している。

図３に示すように、電子制御ユニット１０には、電源としてのバッテリ６から電力が供給される。第１コンデンサ５１とコイル５２とは、フィルタ回路を構成し、バッテリ６を共有する他の装置からモータ２０に伝わるノイズを低減するとともに、モータ２０からバッテリ６を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。すなわち、第１コンデンサ５１およびコイル５２は、外部に伝搬するノイズを低減する。また、コイル５２は、バッテリ６と第１インバータ部５３および第２インバータ部５４との間に直列接続され、電源変動を減衰する。
第１インバータ部５３、第２インバータ部５４は、それぞれ、スイッチング素子５０１〜５０６、電源リレー５０７、５０８、第２コンデンサ５５、シャント抵抗５０９等を有している。

本実施形態では、スイッチング素子５０１〜５０６は、例えば電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。スイッチング素子５０１〜５０６は、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。
上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３は、ドレインがバッテリ６側に接続され、ソースが対応する下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６のドレインに接続されている。下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６のソースは、バッテリ６の低電位側、すなわち、グランド側に接続されている。上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３と対応する下アーム側のスイッチング素子５０４〜５０６との接続部は、モータ２０に電気的に接続されている。
電源リレー５０７、５０８は、スイッチング素子５０１〜５０６と同様、ＭＯＳＦＥＴにより構成されている。電源リレー５０７、５０８は、スイッチング素子５０１〜５０６とコイル５２との間に設けられ、異常時にスイッチング素子５０１〜５０６を経由してモータ２０側へ電流が流れるのを遮断可能である。
シャント抵抗５０９は、スイッチング素子５０４〜５０６とグランドとの間に電気的に接続されている。シャント抵抗５０９に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ２０に流れる電流を検出可能である。

第２コンデンサ５５は、上アーム側のスイッチング素子５０１〜５０３のバッテリ６側の配線とグランドとに接続されている。つまり、第２コンデンサ５５は、スイッチング素子５０１〜５０６と並列接続されている。第２コンデンサ５５は、電荷を蓄えることで、スイッチング素子５０１〜５０６への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
カスタムＩＣ６１は、レギュレータ６４、信号増幅部６５および検出電圧増幅部６６等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ６４は、バッテリ６からの電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ６４は、各部へ供給される電力の安定化を行う。例えば後述するマイコン６７は、このレギュレータ６４により、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。
信号増幅部６５には、回転角センサ６２およびトルクセンサ５等からの信号が入力される。回転角センサ６２は、例えばホールＩＣ等の磁束検出素子であり、後述する基板３０においてモータ２０のシャフト２５の磁石２７側の端部近傍、より具体的にはシャフト２５の軸線Ａｘ１上に設けられ（図２（Ｂ）参照）、磁石２７が発生する磁束、すなわち、周囲の磁束（磁界）の変化を検出し、当該検出値をロータ２４（モータ２０）の回転角度に関する信号として信号増幅部６５に伝送する。信号増幅部６５は、回転角センサ６２から伝送されたモータ２０の回転角度に関する信号を増幅して、後述のマイコン６７へ出力する。
検出電圧増幅部６６は、シャント抵抗５０９の両端電圧を検出し、当該検出した検出値を増幅して後述のマイコン６７へ出力する。

マイコン６７は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン６７は、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従い、ＣＰＵによって種々の処理が実行される。
マイコン６７には、信号増幅部６５からモータ２０の回転角度に関する信号、検出電圧増幅部６６からシャント抵抗５０９の両端電圧、トルクセンサ５からの操舵トルク信号、および、ＣＡＮからの車速情報等が入力される。マイコン６７は、これらの信号が入力されると、モータ２０の回転角度に基づきプリドライバを介して第１インバータ部５３を制御する。より具体的には、マイコン６７は、プリドライバによりスイッチング素子５０１〜５０６のゲート電圧を変化させ、スイッチング素子５０１〜５０６のオンオフを切り替えることで、第１インバータ部５３を制御する。
また、マイコン６７は、検出電圧増幅部６６から入力されるシャント抵抗５０９の両端電圧に基づき、モータ２０（巻線２３）へ供給する電流を正弦波に近づけるよう第１インバータ部５３を制御する。なお、マイコン６７は、プリドライバにより第１インバータ部５３を制御するのと同様、プリドライバにより第２インバータ部５４を制御する。

マイコン６７は、回転角センサ６２、トルクセンサ５、シャント抵抗５０９、ＣＡＮからの車速情報等に基づき、車速に応じてステアリング４の操舵をアシストするように、プリドライバを介してＰＷＭ制御により作出されたパルス信号を生成する。このパルス信号は、第１インバータ部５３および第２インバータ部５４により構成される２系統のインバータ回路に出力され、第１インバータ部５３および第２インバータ部５４のスイッチング素子５０１〜５０６のオンオフの切り替え動作を制御する。これにより、モータ２０の巻線２３の各相には、位相の異なる正弦波電流が流れ、回転磁界が生じる。この回転磁界を受けてロータ２４およびシャフト２５が一体となって回転する。そして、シャフト２５の回転により、出力端２６からコラム軸２のギア３に駆動力が出力され、運転者のステアリング４による操舵がアシストされる。
このように、本実施形態では、電子制御ユニット１０は、２系統のインバータ部（５３、５４）を有し、巻線２３への通電を制御する。ここで、各系統は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を含む。また、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４（スイッチング素子５０１〜５０６）は、作動（スイッチング）時、発熱する。

上述の第１コンデンサ５１およびコイル５２は、特許請求の範囲における「ノイズ低減素子」に対応している。また、マイコン６７およびカスタムＩＣ６１は、特許請求の範囲における「制御部」に対応している。また、トルクセンサ５からの信号、および、ＣＡＮからの車速情報等は、特許請求の範囲における「制御信号」に対応している。

ヒートシンク８０は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ヒートシンク８０は、本体８１およびボス８２を有している。本体８１は、板状に形成されている。ボス８２は、本体８１の一方の面８０１から柱状に突出するよう複数形成されている。図２（Ｂ）に示すように、本体８１は、モータケース２１の開口部の一部を塞ぐようにしてモータケース２１に固定されている。本体８１は、板厚方向に貫く穴部８１０を中央に有している。穴部８１０には、シャフト２５の磁石２７側の端部が挿通されている。なお、本実施形態では、ヒートシンク８０は、バッテリ６の低電位側に接続されている。

基板３０は、例えばガラス繊維とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント基板である。基板３０は、ヒートシンク８０の本体８１と略平行となるよう、本体８１に対しロータ２４とは反対側に設けられている。本実施形態では、基板３０は、ねじ８３によりヒートシンク８０のボス８２にねじ止めされている（図４参照）。そのため、ボス８２の本体８１とは反対側の端部は、基板３０の他方の面３０２に当接している。これにより、基板３０とヒートシンク８０の本体８１との間には、ボス８２の高さと同等の隙間が形成されている。
カバー２８は、皿状に形成され、基板３０を覆うとともにモータケース２１の開口部を塞ぐようにしてモータケース２１に取り付けられている。

図１に示すように、電流回路部５０、制御回路部６０および電流入力部７０は、基板３０に設けられている。ここで、電流入力部７０は、電流回路部５０に対し制御回路部６０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられている。すなわち、電流入力部７０、電流回路部５０、制御回路部６０は、この順で並ぶようにして基板３０に設けられている。

本実施形態では、電流回路部５０は、１つの基板３０に対し１つ設けられている。１つの電流回路部５０は、２系統のインバータ部（５３、５４）を含んでいる。なお、第１コンデンサ５１、コイル５２および電流入力部７０は、１つの電流回路部５０に対し１つ設けられている。

電流入力部７０のＰＩＧ端子７０１、ＧＮＤ端子７０２は、例えば銅等の金属により棒状に形成されている。ＰＩＧ端子７０１、ＧＮＤ端子７０２は、それぞれ、一端が基板３０に接続し、他端がカバー２８の外側に露出するよう設けられている（図２（Ｂ）参照）。カバー２８のＰＩＧ端子７０１、ＧＮＤ端子７０２の他端の周囲には、電源コネクタ７１が形成されている。電源コネクタ７１には、バッテリ６に接続されているハーネス７が接続される。これにより、ＰＩＧ端子７０１はバッテリ６の高電位側に接続され、ＧＮＤ端子７０２はバッテリ６の低電位側に接続される。

制御回路部６０の制御信号入力部６８は、制御端子６８１、基準電位端子６８２を有している。制御端子６８１、基準電位端子６８２は、例えば銅等に金属により形成されている。制御端子６８１、基準電位端子６８２は、一端が基板３０に接続し、他端がカバー２８の外側に露出するよう設けられている（図２（Ｂ）参照）。カバー２８の制御端子６８１、基準電位端子６８２の他端の周囲には、制御コネクタ６９が形成されている。制御コネクタ６９には、トルクセンサ５に接続されているハーネス８、および、ＣＡＮからの信号線等が接続される。これにより、制御回路部６０の制御信号入力部６８の制御端子６８１には、ハーネス８を経由して、マイコン６７に伝送される制御信号の１つであるトルクセンサ５からの信号が入力される。

本実施形態では、基準電位端子６８２は、ハーネス８を経由してトルクセンサ５のＧＮＤ端子９に接続される。そのため、基準電位端子６８２とＧＮＤ端子９とは、共通電位となる。このように、基準電位端子６８２は、外部センサとしてのトルクセンサ５の基準電位を決める。

電流回路部５０の制御対象接続部５６は、モータ端子５６１を有している。モータ端子５６１は、例えば銅等の金属により棒状に形成されている。モータ端子５６１は、一端が巻線２３に接続し、他端が基板３０に接続するよう設けられている（図２（Ｂ）参照）。モータ端子５６１の他端は、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４を経由してＰＩＧ端子７０１に電気的に接続している。すなわち、モータ端子５６１は、モータ２０と電流入力部７０とを電気的に接続している。

図１、４に示すように、第１コンデンサ５１、コイル５２、第２コンデンサ５５、マイコン６７は、基板３０の一方の面３０１に実装されている。スイッチング素子５０１〜５０６、カスタムＩＣ６１、回転角センサ６２は、基板３０の他方の面３０２に実装されている。
なお、回転角センサ６２は、制御回路部６０に含まれているため、基板３０の板厚方向においてスイッチング素子５０１〜５０６の一部とは重ならない位置に設けられている。
マイコン６７は、一部が基板３０の板厚方向においてカスタムＩＣ６１の一部と重なる位置に設けられている。

図４に示すように、基板３０は、ヒートシンク８０側の面、すなわち、他方の面３０２に表面配線３２を有している。表面配線３２は、例えば銅等の金属により形成されている。熱伝導部材８４、８５は、基板３０とヒートシンク８０の本体８１との間に設けられている。熱伝導部材８４、８５は、例えばシリコーン樹脂と酸化アルミニウム等のフィラとを混合したゲル状の絶縁性部材である。熱伝導部材８４は、本体８１の一方の面８０１、スイッチング素子５０１〜５０６のヒートシンク８０側の面、スイッチング素子５０１〜５０６の側面、基板３０の他方の面３０２に接するようにして設けられている。熱伝導部材８５は、本体８１の一方の面８０１、カスタムＩＣ６１のヒートシンク８０側の面に接するようにして設けられている。そのため、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の熱は、熱伝導部材８４、８５を経由してヒートシンク８０に伝導する。これにより、ヒートシンク８０は、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の熱を効果的に放熱することができる。

図４に示すように、ノイズ低減素子としての第１コンデンサ５１およびコイル５２は、基板３０の一方の面３０１に設けられている。第１コンデンサ５１およびコイル５２の基板３０からの高さは、それぞれ異なるとともに、スイッチング素子５０１〜５０６、カスタムＩＣ６１および回転角センサ６２の基板３０からの高さに比べ、大きい。本実施形態では、高さの小さいスイッチング素子５０１〜５０６、カスタムＩＣ６１および回転角センサ６２を基板３０の他方の面３０２側、すなわち、ヒートシンク８０の本体８１側に設け、高さの大きい第１コンデンサ５１およびコイル５２を基板３０の一方の面３０１側に設けている。これにより、基板３０と本体８１との距離を小さくできるとともに、本体８１の一方の面８０１を平面状に形成することができる。
図１に示すように、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４は、ノイズ低減素子としての第１コンデンサ５１、コイル５２に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられている。
図４に示すように、表面配線３２は、ヒートシンク８０のボス８２と電気的に接続する接続点３２１を有している。
図１に示すように、接続点３２１は、１つの電流回路部５０に対し２つ設けられている。また、制御対象接続部５６は、接続点３２１に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられている。

以上説明したように、（１）本実施形態は、モータ２０を制御する電子制御ユニット１０であって、基板３０と電流回路部５０と制御回路部６０と電流入力部７０とを備えている。
電流回路部５０は、基板３０に設けられ、スイッチング素子５０１〜５０６を含み、モータ２０の制御時、比較的大きい所定値以上の電流が流れる。なお、スイッチング素子５０１〜５０６は、作動時、発熱する。
制御回路部６０は、基板３０に設けられ、制御信号に基づきスイッチング素子５０１〜５０６の作動を制御することでモータ２０を制御可能なマイコン６７およびカスタムＩＣ６１を含んでいる。
電流入力部７０は、電流回路部５０に対し制御回路部６０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられ、電流回路部５０を経由してモータ２０に流れる電流が入力される。

このように、本実施形態では、電流回路部５０、制御回路部６０および電流入力部７０は、電流入力部７０、電流回路部５０、制御回路部６０の順で基板３０に設けられている。つまり、制御回路部６０は、電流入力部７０および電流回路部５０が並ぶ方向、すなわち、大電流が流れる方向に沿うようにして配置されていない。そのため、大電流の電気的変動によるノイズや電位変動が及ばず、制御回路部６０のマイコン６７およびカスタムＩＣ６１等の各部品への影響が小さくなり、各部品間における変動が小さくなる。そのため、製品性能およびノイズ性能や、外乱に対するロバスト性を向上することができる。これにより、モータ２０を高精度に制御することができる。

また、本実施形態では、制御回路部６０がノイズの影響を受けないよう制御回路部６０と電流回路部５０とを離して配置したり制御回路部６０と電流回路部５０との間にスリット等を形成したりする必要がないため、基板サイズの小型化および基板設計の単純化を図ることができる。そのため、小型の電子制御ユニット１０とすることができる。

また、（２）本実施形態では、制御回路部６０は、マイコン６７およびカスタムＩＣ６１に伝送される制御信号が入力される制御信号入力部６８を含んでいる。そのため、電流入力部７０および電流回路部５０を流れる電流により生じるノイズが制御信号に影響するのを抑制することができる。これにより、モータ２０をより高精度に制御することができる。

また、（３）本実施形態では、制御信号入力部６８は、トルクセンサ５のＧＮＤ端子９に接続される基準電位端子６８２を有している。これにより、基準電位端子６８２とＧＮＤ端子９とは、共通電位となる。そのため、トルクセンサ５は、制御回路部６０の基準電位が変動しても、制御回路部６０と同じように電気的に振動するため、トルクセンサ５から出力される制御信号が基準電位の変動から受ける影響を低減することができる。これにより、モータ２０をさらに高精度に制御することができる。

また、（４）本実施形態は、スイッチング素子５０１〜５０６の作動時の熱を放熱可能なヒートシンク８０をさらに備えている。基板３０は、ヒートシンク８０側の面３０２に表面配線３２を有している。表面配線３２は、ヒートシンク８０と電気的に接続する接続点３２１を有している。そのため、表面配線３２を、ヒートシンク８０を経由してバッテリ６の低電位側に接続させることができる。また、カスタムＩＣ６１等の作動時の熱を、表面配線３２、接続点３２１、ボス８２を経由して放熱することができる。
また、本実施形態では、接続点３２１は、１つの電流回路部５０に対し２つ設けられている。そのため、ノイズ性能および放熱性を向上することができる。

また、（５）本実施形態では、電流回路部５０は、モータ２０と電流入力部７０とを電気的に接続する制御対象接続部５６をさらに含んでいる。そのため、モータ２０の制御時、制御対象接続部５６には大きな電流が流れるが、制御対象接続部５６を流れる電流の変動が制御回路部６０に影響するのを抑制することができる。
また、制御対象接続部５６は、接続点３２１に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられている。そのため、電子制御ユニット１０の内部で発生するノイズが外部に放出されるのを抑制することができる。

また、（６）本実施形態では、ヒートシンク８０は、基板３０から所定距離離れた位置に設けられる本体８１、および、本体８１から基板３０に向かって延び基板３０に当接するボス８２を有している。そのため、基板３０と本体８１との距離をボス８２の本体８１からの高さに維持することができる。つまり、ボス８２により、基板３０と本体８１とのギャップ管理をすることができる。なお、ボス８２は、基板３０の表面配線３２に電気的に接続している。

また、（７）本実施形態では、制御回路部６０は、制御信号に基づき演算を行うマイコン６７と、マイコン６７に供給する電流を安定化するレギュレータ６４、および、入力された制御信号を増幅する信号増幅部６５を有するカスタムＩＣ６１とを有している。
マイコン６７は、基板３０の一方の面３０１に設けられている。
カスタムＩＣ６１は、一部が基板３０の板厚方向においてマイコン６７の一部と重なるようにして基板３０の他方の面３０２に設けられている。つまり、カスタムＩＣ６１は、マイコン６７の近傍に設けられている。

また、（８）本実施形態では、スイッチング素子５０１〜５０６は、基板３０の他方の面３０２に設けられている。
本実施形態は、基板３０の他方の面３０２側に設けられ、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の熱を放熱可能なヒートシンク８０をさらに備えている。そのため、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の温度上昇を抑えることができる。これにより、モータ２０を高精度に制御できるとともに、基板３０を小型にすることができる。

また、（９）本実施形態では、電流回路部５０は、基板３０の一方の面３０１に設けられ外部に伝搬するノイズを低減可能なコイル５２および第１コンデンサ５１をさらに含んでいる。
コイル５２および第１コンデンサ５１等、基板３０からの高さが異なる素子を、基板３０の一方の面３０１、すなわち、ヒートシンク８０とは反対側の面に設けることにより、ヒートシンク８０の本体８１の一方の面８０１を単純な平面状に形成することができる。これにより、ヒートシンク８０の形状を簡素化でき、品質向上、小型化、低コスト化を図ることができる。

また、（１０）本実施形態では、電流回路部５０は、スイッチング素子５０１〜５０６の作動時に生じるリップル電流を吸収可能な第２コンデンサ５５をさらに含んでいる。第２コンデンサ５５は、ノイズ低減素子としての第１コンデンサ５１、コイル５２に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう基板３０に設けられている。そのため、電子制御ユニット１０の内部で発生するノイズが外部に放出されるのを抑制することができる。

また、（１１）本実施形態は、基板３０とヒートシンク８０との間に設けられ、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の熱をヒートシンク８０に伝導可能な熱伝導部材８４、８５をさらに備えている。

熱伝導部材８４、８５は、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１のヒートシンク８０側の面に接した状態で設けられている。そのため、スイッチング素子５０１〜５０６およびカスタムＩＣ６１の作動時の熱を速やかに放熱することができる。

また、（１２）本実施形態では、熱伝導部材８４は、スイッチング素子５０１〜５０６のヒートシンク８０側の面以外の面、および、基板３０の他方の面３０２に当接した状態で設けられている。そのため、スイッチング素子５０１〜５０６の作動時の熱をより速やかに放熱することができる。また、スイッチング素子５０１〜５０６の作動時の熱が制御回路部６０に伝わるのを抑制することができる。

また、（１３）本実施形態では、制御対象としてのモータ２０は、ステータ２２、ステータ２２に対し相対回転可能に設けられるロータ２４、および、ステータ２２に設けられる巻線２３を有している。
制御回路部６０は、ロータ２４の回転角を検出可能な回転角センサ６２をさらに含んでいる。回転角センサ６２は、制御回路部６０に含まれているため、基板３０の板厚方向においてスイッチング素子５０１〜５０６の一部とは重ならない位置に設けられている。これにより、電流回路部５０に流れる電流により生じる磁束が回転角センサ６２に影響するのを抑制することができる。したがって、モータ２０を高精度に制御することができる。

また、（１７）本実施形態では、電動パワーステアリング装置１は、上記電子制御ユニット１０とモータ２０とを備えている。モータ２０は、電子制御ユニット１０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である。本実施形態の電子制御ユニット１０は、小型でモータ２０を高精度に制御することができる。したがって、本実施形態の電子制御ユニット１０は、車両における搭載スペースが限られ、高精度に作動することが求められ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。

（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を図５に示す。
第２実施形態では、電流回路部５０、制御回路部６０および電流入力部７０は、それぞれ、２つずつ設けられている。
２つの電流回路部５０は、一方が第１インバータ部５３を含み、他方が第２インバータ部５４を含んでいる。２つの制御回路部６０は、それぞれ、マイコン６７、カスタムＩＣ６１、回転角センサ６２を含んでいる。なお、２つの回転角センサ６２は、いずれもシャフト２５の軸線Ａｘ１上または軸線Ａｘ１近傍に位置するよう設けられている。また、第１コンデンサ５１およびコイル５２は、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４のそれぞれに対し１つずつ設けられている。
電流入力部７０は、２つの電流回路部５０のそれぞれに対応するよう２つ設けられている。

図５に示すように、２つの電流回路部５０、２つの制御回路部６０は、基板３０においてシャフト２５の軸線Ａｘ１に直交する仮想線ＶＬを対称軸として線対称となるよう配置されている。また、２つの電流入力部７０も、仮想線ＶＬを対称軸として線対称となるよう配置されている。
以上説明したように、（１４）本実施形態では、電流回路部５０は、１つの基板３０に対し２つ設けられている。そのため、モータ２０へ供給する電力の変換に関し冗長性を確保することができる。
２つの電流回路部５０は、基板３０において線対称となるよう配置されている。そのため、電流回路部５０を流れる電流により生じるノイズの制御回路部６０への影響を抑制することができる。
また、（１５）本実施形態では、電流入力部７０は、２つの電流回路部５０のそれぞれに対応するよう２つ設けられている。そのため、モータ２０への給電に関し冗長性を確保することができる。
また、（１６）本実施形態では、制御回路部６０は、１つの基板３０に対し２つ設けられている。そのため、モータ２０の制御に関し冗長性を確保することができる。
２つの制御回路部６０は、基板３０において線対称となるよう配置されている。そのため、電流回路部５０を流れる電流により生じるノイズの制御回路部６０への影響をより抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、制御信号入力部６８は、制御回路部６０から離れた位置に設けられていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、制御信号入力部６８の制御端子６８１は、トルクセンサ５のＧＮＤ端子９に接続されなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、カスタムＩＣ６１は、レギュレータ６４または信号増幅部６５のいずれか一方のみ有することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、カスタムＩＣ６１は、一部が基板３０の板厚方向においてマイコン６７の一部と重なるよう配置されていなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、ヒートシンク８０を備えていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ノイズ低減素子としての第１コンデンサ５１およびコイル５２は、基板３０の他方の面３０２に設けられていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第１インバータ部５３は、第１コンデンサ５１、コイル５２に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう設けられていなくてもよい。すなわち、第１インバータ部５３、第２インバータ部５４、第１コンデンサ５１、コイル５２および電流入力部７０は、基板３０上にどのように配置してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材８４、８５の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ヒートシンク８０は、ボス８２を有していなくてもよい。また、表面配線３２は、接続点３２１を有していなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御対象接続部５６は、接続点３２１に対し電流入力部７０とは反対側に位置するよう設けられていなくてもよい。すなわち、制御対象接続部５６は、接続点３２１および電流入力部７０は、基板３０上にどのように配置してもよい。
また、上述の第２実施形態では、１つの基板３０に対し２つの回転角センサ６２を設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、基板３０に対し、回転角センサ６２以外の制御回路部６０の部品は２つずつ設けつつ、回転角センサ６２は１つ設けることとしてもよい。また、本発明の他の実施形態では、制御回路部６０は、回転角センサ６２を含んでいなくてもよい。

また、上述の第２実施形態では、電流回路部５０、制御回路部６０および電流入力部７０をそれぞれ２つずつ設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、電流回路部５０、制御回路部６０および電流入力部７０のうち少なくとも１つについて、２つ設ける構成としてもよい。この場合、各部の各機能を冗長化できる。
また、上述の実施形態では、電子制御ユニット１０がモータ２０と一体に設けられる、いわゆる機電一体のモータを示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、電子制御ユニット１０とモータ２０とは別体に設けられていてもよい。
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、電動機器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。

１０ 電子制御ユニット、２０ モータ（制御対象）、３０ 基板、５０ 電流回路部、５０１〜５０６ スイッチング素子、６０ 制御回路部、６１ カスタムＩＣ（制御部）、６７ マイコン（制御部）、７０ 電流入力部

Claims (17)

1. 制御対象（２０）を制御する電子制御ユニット（１０）であって、
   基板（３０）と、
   前記基板に設けられ、スイッチング素子（５０１〜５０６）を含み、前記制御対象の制御時、電流が流れる電流回路部（５０）と、
   前記基板に設けられ、制御信号に基づき前記スイッチング素子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（６１、６７）を含む制御回路部（６０）と、
   前記電流回路部に対し前記制御回路部とは反対側に位置するよう前記基板に設けられ、前記電流回路部を経由して前記制御対象に流れる電流が入力される電流入力部（７０）と、
   を備える電子制御ユニット。
2. 前記制御回路部は、前記制御部に伝送される前記制御信号が入力される制御信号入力部（６８）をさらに含む請求項１に記載の電子制御ユニット。
3. 前記制御信号入力部は、外部センサ（５）のＧＮＤ端子（９）に接続される基準電位端子（６８２）を有し、
   前記基準電位端子と前記ＧＮＤ端子とは、共通電位となる請求項２に記載の電子制御ユニット。
4. 前記スイッチング素子の作動時の熱を放熱可能な放熱体（８０）をさらに備え、
   前記基板は、前記放熱体側の面（３０２）に表面配線（３２）を有し、
   前記表面配線は、前記放熱体と電気的に接続する接続点（３２１）を有し、
   前記接続点は、１つの前記電流回路部に対し１つ以上設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
5. 前記電流回路部は、前記制御対象と前記電流入力部とを電気的に接続する制御対象接続部（５６）をさらに含み、
   前記制御対象接続部は、前記接続点に対し前記電流入力部とは反対側に位置するよう前記基板に設けられている請求項４に記載の電子制御ユニット。
6. 前記放熱体は、前記基板から所定距離離れた位置に設けられる本体（８１）、および、前記本体から前記基板に向かって延び前記基板に当接するボス（８２）を有している請求項４または５に記載の電子制御ユニット。
7. 前記制御部は、前記制御信号に基づき演算を行うマイコン（６７）と、前記マイコンに供給する電流を安定化するレギュレータ（６４）、および、入力された前記制御信号を増幅する信号増幅部（６５）の少なくとも一方を有するカスタムＩＣ（６１）とを含み、
   前記マイコンは、前記基板の一方の面（３０１）に設けられ、
   前記カスタムＩＣは、少なくとも一部が前記基板の板厚方向において前記マイコンの少なくとも一部と重なるようにして前記基板の他方の面（３０２）に設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
8. 前記スイッチング素子は、前記基板の他方の面に設けられ、
   前記基板の他方の面側に設けられ、前記スイッチング素子および前記カスタムＩＣの作動時の熱を放熱可能な放熱体（８０）をさらに備える請求項７に記載の電子制御ユニット。
9. 前記電流回路部は、前記基板の一方の面に設けられ外部に伝搬するノイズを低減可能なノイズ低減素子（５１、５２）をさらに含む請求項８に記載の電子制御ユニット。
10. 前記ノイズ低減素子は、コイル（５２）および第１コンデンサ（５１）を含み、
    前記電流回路部は、前記スイッチング素子の作動時に生じるリップル電流を吸収可能な第２コンデンサ（５５）をさらに含み、
    前記第２コンデンサは、前記ノイズ低減素子に対し前記電流入力部とは反対側に位置するよう前記基板に設けられている請求項９に記載の電子制御ユニット。
11. 前記基板と前記放熱体との間に設けられ、前記スイッチング素子および前記カスタムＩＣの作動時の熱を前記放熱体に伝導可能な熱伝導部材（８４、８５）をさらに備え、
    前記熱伝導部材は、前記スイッチング素子および前記カスタムＩＣの前記放熱体側の面に接した状態で設けられている請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
12. 前記熱伝導部材は、前記スイッチング素子の前記放熱体側の面以外の面、および、前記基板に当接した状態で設けられている請求項１１に記載の電子制御ユニット。
13. 前記制御対象は、ステータ（２２）、前記ステータに対し相対回転可能に設けられるロータ（２４）、および、前記ステータに設けられる巻線（２３）を有するモータ（２０）であり、
    前記制御回路部は、前記ロータの回転角を検出可能な回転角センサ（６２）をさらに含む請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
14. 前記電流回路部は、１つの前記基板に対し２つ設けられており、
    ２つの前記電流回路部は、前記基板において線対称となるよう配置されている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
15. 前記電流入力部は、２つの前記電流回路部のそれぞれに対応するよう２つ設けられている請求項１４に記載の電子制御ユニット。
16. 前記制御回路部は、１つの前記基板に対し２つ設けられており、
    ２つの前記制御回路部は、前記基板において線対称となるよう配置されている請求項１〜１５のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電子制御ユニット（１０）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（２０）と、
    を備える電動パワーステアリング装置（１）。

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