JPWO2019189645A1 - 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット - Google Patents

電動パワーステアリング用の電子制御ユニット Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019189645A1
JPWO2019189645A1 JP2020511026A JP2020511026A JPWO2019189645A1 JP WO2019189645 A1 JPWO2019189645 A1 JP WO2019189645A1 JP 2020511026 A JP2020511026 A JP 2020511026A JP 2020511026 A JP2020511026 A JP 2020511026A JP WO2019189645 A1 JPWO2019189645 A1 JP WO2019189645A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
control unit
electric power
power steering
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020511026A
Other languages
English (en)
Inventor
一樹 原田
一樹 原田
栄和 木暮
栄和 木暮
信吾 阿部
信吾 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Elesys Corp
Original Assignee
Nidec Elesys Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Elesys Corp filed Critical Nidec Elesys Corp
Publication of JPWO2019189645A1 publication Critical patent/JPWO2019189645A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0209External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットにおける放熱を効率化する。【解決手段】電動モータ15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20を、外部より電源供給を受ける単一の回路基板22で構成し、回路基板22の一方面側23のに配置した電動パワーステアリングの電源系回路部品から発生した熱を回路基板22の他方面側25の放熱エリア27に形成した導体パターン(電源パターンPW1〜PW3、GNDパターンG1〜G4)より放熱する。【選択図】図1

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットの放熱機構に関する。
自動車等の車両には、運転者のステアリングハンドル操作に対して補助トルクを発生する電動モータ、その電動モータの制御装置等を備える電動パワーステアリング装置が搭載されている。電動パワーステアリング装置は、装置全体が小型化される傾向にともない、制御装置等から発生する熱の放熱が重要となる。
例えば日本国公開公報特開2016−36246号公報では、駆動装置のフレーム部材を、モータの外郭とするとともにヒートシンクとして発熱素子により生じる熱を放熱可能とし、発熱素子、電子部品等を回転電機の筒部軸方向の投影領域内に配置して小型化している。日本国公開公報特開2017−184294号公報のモータ制御装置は、シャント抵抗をパワー半導体素子よりも回路基板の外周部分に近い位置に配置し、その回路基板の外周表層に形成した、熱的に接続された回路パターンと金属パターンを介してフレームに放熱する構成を有する。
日本国公開公報特開2015−180155号公報のモータ制御装置は、スイッチング素子、マイコン等からの発熱を回路基板の裏面に接触する放熱用台座へ伝達し、さらに、ハウジング本体(ケース)とアクチュエータハウジングを介して外部に放散することで、パワーモジュールと制御モジュールを一体に構成し、モータ制御装置の小型化を実現している。
日本国公開公報:特開2016−36246号公報 日本国公開公報:特開2017−184294号公報 日本国公開公報:特開2015−180155号公報
上記日本国公開公報特開2016−36246号公報,日本国公開公報特開2017−184294号公報に記載の装置では、制御部とパワー部を基板の両面に配置し、発熱部品については、その背面をヒートシンクに接触させて放熱している。特に日本国公開公報特開2017−184294号公報の場合、両面配置による部品の実装密度は向上しても、パワー半導体素子とシャント抵抗を別々に冷却していることから部品の配置上の制約を受け、装置の小型化に限度が生じる。
一方、日本国公開公報特開2015−180155号公報はブレーキ倍力装置等に適用される電動アクチュエータの駆動制御装置であることから、そのパワーモジュールからの発熱も電動パワーステアリング装置のパワー部から発生する熱よりも低い。このことから、日本国公開公報特開2015−180155号公報の放熱構造をそのまま電動パワーステアリング装置における放熱に適用できない。
電動パワーステアリング装置は、常時動作しており、発熱部品も発熱を続けるので、上記従来の放熱機構では、放熱経路も十分に確保できない。そのため、ステアリングの操舵時における電動パワーステアリング装置の制御部からの発熱を効率的に放熱できない場合、過熱保護がかかることになり、ハンドルの操舵を補助するという電動パワーステアリング装置の本来の目的が達成されないという問題が生じる。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットにおける放熱を効率化して、熱によるアシスト動作の制限を排除し、電動パワーステアリング装置を小型化することである。
上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第1の発明に係る回路基板は、当該回路基板の一方面側に搭載した回路部品より発生した熱を当該回路基板の他方面側より放熱する導体パターンを該他方面側に形成したことを特徴とする。
本願の例示的な第2の発明は、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、前記電子制御ユニットは外部より電源供給を受ける単一の回路基板を有し、前記回路基板の一方面側に配置した前記電動パワーステアリングの電源系回路部品から発生した熱を前記回路基板の他方面側に形成した導体パターンより放熱することを特徴とする。
本願の例示的な第3の発明は、車両等の運転者のハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置であって、前記ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、上記第2の発明に係る電動パワーステアリング用の電子制御ユニットと、前記トルクセンサで検出されたトルクをもとに前記電動パワーステアリング用の電子制御ユニットにより駆動される電動モータとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットにおいて、発熱部品に対する高い放熱効率を得ることができ、過熱保護によるアシスト動作の制限を抑制できる。
図1は実施形態に係る電動パワーステアリング装置を備えるステアリングシステムの概略構成である。 図2は実施形態に係る電子制御ユニットと一体化された電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図3は制御ユニットの配線基板の表面側を平面視したときの外観図である。 図4は制御ユニットの配線基板の裏面側を平面視したときの外観図である。 図5は制御ユニットのパワー部の回路構成図である。 図6aは電動パワーステアリング装置の制御ユニットにおける放熱対策前の温度上昇率を示す図である。 図6bは実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ユニットにおける放熱対策後の温度上昇率を示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を備えるステアリングシステムの概略構成である。ステアリングシステム1は、操舵部材であるステアリングハンドル2、ハンドル2に接続された回転軸3、ピニオンギア6、ラック軸7、電動パワーステアリング装置10等を備える。
電動パワーステアリング装置10は、電子制御ユニット20、電動モータ15等で構成される。回転軸3には、ハンドル2が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ9が設けられ、検出された操舵トルクは電子制御ユニット20へ送られる。
回転軸3は、その先端に設けられたピニオンギア6に噛み合っている。ピニオンギア6により、回転軸3の回転運動がラック軸7の直線運動に変換され、ラック軸7の変位量に応じた角度に、そのラック軸7の両端に設けられた一対の車輪5a,5bが操舵される。
電子制御ユニット20は、トルクセンサ9から取得した操舵トルク、車速センサ(不図示)からの車速等の信号に基づき、ハンドル2の操舵を補助するための補助トルクを電動モータ15から出力し、減速ギア4を介して回転軸3に伝達する。すなわち、電動モータ15で発生したトルクによって回転軸3の回転がアシストされることで、運転者のハンドル操作を補助する。
図2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ユニットが搭載され、その電子制御ユニットと一体化された電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。図2に示す電動パワーステアリング装置10は、モータカバー14で覆われた電動モータ(ブラシレスモータ)15の軸方向上部にヒートシンク13が配置され、ヒートシンク13の上部であって、電動モータ15の軸方向反出力側に制御ユニット(Electronic Control Unit: ECU)20が載置され、ヒートシンク13にネジ等により固定されている。
ヒートシンク13は、ベアリングホルダであるとともに、保持する制御ユニット20から発生する熱の放熱用部材であり、例えばアルミダイキャストを成形してなる。電動モータのベアリングホルダを外部放熱体として使用することで、電動パワーステアリング用の電子制御ユニットの部品点数の削減が可能となる。
制御ユニット20の上部は、金属製のユニットカバー12で覆われる。外部コネクタ16は、電動モータ15へ供給される電源、制御ユニット20への制御信号等の接続用端子であり、コネクタケースに覆われ、ヒートシンク13に固定されている。
図2に示す電動パワーステアリング装置10において、制御ユニット20がヒートシンク13に保持された状態にあるとき、制御ユニット20の基板裏面の放熱エリア(放熱部)27と、ヒートシンク13の上部に平面状に設けた受熱エリア(受熱部)29とが一定間隔の空隙を介して対向する位置関係が維持される。この空隙に熱伝導性の絶縁樹脂を充填することにより、制御ユニット20の発熱部品で発生した熱が放熱エリア27に配置した回路基板パターン等に伝導し、その回路基板パターン等からヒートシンク13へ放熱される。
なお、基板上の放熱エリア27とヒートシンク上の受熱エリア29は、ほぼ同一の形状と面積を有するが、放熱効果および効率を勘案した場合、受熱エリア29を放熱エリア27よりも広い面積とすることが望ましい。また、受熱エリア29については、基板上の放熱エリア27の形状に合わせて受熱エリア29を設計することも考慮して、放熱エリア27の形状に合わせて形成してもよい。
図3は、制御ユニット20の配線基板22の表面(ユニットカバー12側)を平面視した外観図である。また、図4は、制御ユニット20の配線基板22の裏面(電動モータ15側)を平面視した外観図である。なお、配線基板22の表面の領域と裏面の領域との対応を分かりやすくするため、図4は、表面側(図3)から透視して裏面を見たときの図である。
図3に示す配線基板22の表面23は、電動パワーステアリング装置を制御する信号処理用部品、電流センサ等の各種センサといった制御系デバイスを実装する領域(以降、制御部23aという)と、FET1〜FET6からなるFETブリッジ回路、モータへの駆動電流を通電するスイッチングFET(FET9〜FET11)、電解コンデンサC1〜C3等が実装された領域(以降、パワー部23bというが、適宜、パワーモジュールともいう)とを有する。
制御ユニット20において制御部23aとパワー部23bそれぞれが、配線基板22の全領域のほぼ2分の1を占有しており、全領域が制御部23aとパワー部23bとでほぼ折半されている。
このように配線基板22の領域を制御部23aとパワー部23bとに分けたことで、制御系デバイスについては、基板表面23の制御部23aのみならず、図4に示すように基板裏面25の制御部25aにも、例えば、電動パワーステアリング装置を制御するマイクロプロセッサ31を搭載できる。よって、一枚の回路基板の制御系に関する部品を基板の両面に実装できるので、領域の限られた基板において設計の自由度を向上できる。
図5は、図3等に示す制御ユニット20のパワー部23bの回路構成図である。図5において、B+,B−は、電動モータ15等の駆動電源の正極電位と負極電位の入力端子であり、外部コネクタ16に接続されている。パワー部23bの電源入力側には、コイル56と電解コンデンサ53で構成されるノイズフィルタを有する。このノイズフィルタにより、制御ユニット20に供給された電源に含まれるノイズ等を吸収し、電源電圧を平滑することができる。
コイル56は、例えば2つのコイル等からなるコモンモードコイルである。また、電解コンデンサ53は、例えば、図3に示すように並列接続された3つの電解コンデンサC1〜C3で構成される。
パワーモジュールとしてのパワー部23bは、バッテリからの電源電圧に異常が生じたとき等において電力を遮断可能な半導体リレーとして機能するFET7,FET8、電動モータ15に駆動電流(3相交流電流)を通電するスイッチング回路54等で構成される。スイッチング回路54は、6個のFET1〜FET6からなる3相インバータ回路(FETブリッジ回路)である。
スイッチング回路54を構成する6個のFET1〜FET6は、例えば、マイクロコンピュータ、プリドライバ等で構成される制御回路(不図示)からの信号により、そのゲートが駆動され、オンまたはオフされる。このオンまたはオフ制御で生成されたU,V,Wの各相電流は、3つの端子U,V,Wからなる出力端子部57を介して電動モータ15に供給される駆動電流である。
FET1とFET2は、正極の電源ラインL1と負極電位ライン(GND)L2間に接続され、電動モータ15のU巻線を流れるU相電流を生成する。FET2とGNDラインL2間に設けたシャント抵抗R1は、U相電流を検出する電流センサとして機能する(FET2とシャント抵抗R1との接続ノードの電位からU相電流を求めることができる)。さらに、FET1とFET2との接続ノードと、電動モータ15への出力端子Uとの間には、U相電流を遮断可能な半導体リレーであるFET9が設けられている。
同様に、FET3とFET4が正極の電源ラインL1と負極電位(GND)ラインL2間に接続され、電動モータ15のV巻線を流れるV相電流を生成している。FET4とGNDラインL2との間に設けたシャント抵抗R2は、V相電流を検出するための電流センサとして機能する(FET4とシャント抵抗R2との接続ノードの電位からV相電流を求めることができる)。また、FET3とFET4との接続ノードと、電動モータ15への出力端子Vとの間に設けたFET10は、V相電流を遮断可能な半導体リレーとして機能する。
さらに、FET5とFET6は、正極の電源ラインL1と負極電位(GND)ラインL2との間に接続され、電動モータ15のW巻線を流れるW相電流を生成する。W相電流を検出するための電流センサとして、FET6とGNDラインL2との間にシャント抵抗R3が設けられている(FET6とシャント抵抗R3との接続ノードの電位からW相電流を求めることができる)。また、W相電流を遮断可能な半導体リレーとして、FET5とFET6との接続ノードと、電動モータ15への出力端子Wとの間にFET11が設けられている。
次に、本実施形態に係る電動パワーステアリング用の電子制御ユニットが搭載された電動パワーステアリング装置における放熱機構について詳細に説明する。
図4に示す制御ユニット20の基板裏面25の領域は、上記の制御部23aに対応する制御部25aと、パワー部23bに対応するパワー部25bとに分けることができる。パワー部25bのうち、点線で囲んだ領域は放熱エリア27であり、図3の基板表面23側のパワー部23bに実装された発熱量の多い部品(発熱部品)の配置領域に対応させた面積と形状を有している。
配線基板22の放熱エリア27には、特に発熱量の多いFETブリッジ回路、スイッチングFETの実装位置に合わせて、配線基板22を貫通する伝熱部材(熱伝導部材)であって、所定径のコイン形状を有する銅インレイが埋め込まれている。具体的には、図4に示すように、FET1〜FET11それぞれの直下に銅インレイIL1〜IL11を配置されている。これらの銅インレイを介して、FET1〜FET11で発生した熱を配線基板22の裏面25側へ放熱する。
さらに、配線基板22においてFET1〜FET9等の発熱部品へ電源供給するための電源パターンとグランド(GND)パターンを放熱エリア27内に配置して、これらのパターンからも発熱部品で発生した熱を放熱する構成としている。これは、大型のFETの場合には銅インレイによる部品直下の放熱で対処できるが、制御ユニットの小型化による基板面積の制約にともない小型のFETを採用した場合には放熱面積も小さくなるので、銅インレイのみでは放熱が不十分であること、また、発熱部品から発生した熱が電源パターンとGNDパターンにも伝導することに着目して、電源パターンとGNDパターンをも放熱に関与させることで、放熱効率を向上させる構成である。
配線基板22における電源パターンとグランド(GND)パターンは、通常の配線パターンとは異なり、例えば図4に示す電源パターンPW1〜PW3、GNDパターンG1〜G4のように、放熱エリア27内において可能な限り広い面積を確保できる領域に配置されている。
配線基板22は、両面基板、多層基板のいずれであってもよい。両面基板の場合、上記の電源パターンとGNDパターンを基板裏面(半田面)に配置する。一方、多層基板の場合には、これら電源パターンとGNDパターンを内層にも配置することで、面積が広く低抵抗(低インピーダンス)のパターンを実現でき、それにともない放熱効率を上げることができる。
これらの電源パターンとGNDパターンを、図5の回路構成図と対応させると、制御ユニット20のパワー部23bでは、図5のスイッチング回路54を構成するFET1〜FET6への電源供給路である電源ラインL1とグランド(GND)ラインL2に大電流が流れる。電源ラインL1は、図4の配線基板22の放熱エリア27内に広いパターン面の電源パターンPW1〜PW3として配置され、GNDラインL2は、図4の放熱エリア27内に広いパターン面のGNDパターンG1〜G4として配置されている。
これらの電源パターンとグランド(GND)パターン以外の配線パターンとして、図5の回路構成図に示すラインL3(FET1とFET2との接続ノードからFET9に至る経路)、ラインL4(FET3とFET4との接続ノードからFET10に至る経路)、ラインL5(FET5とFET6との接続ノードからFET11に至る経路)、ラインL6(FET9から出力端子Uに至る、電動モータ15への電源出力パターン)、ラインL7(FET10から出力端子Vに至る、電動モータ15への電源出力パターン)、そして、ラインL8(FET11から出力端子Wに至る、電動モータ15への電源出力パターン)に対応する配線基板22上のパターンについても、上記電源ラインL1とグランド(GND)ラインL2に準じた電流が流れる経路であるとして放熱エリア27内に配置し、これらのパターンからも発熱部品からの熱を放熱する構成としている。
制御ユニット20では、三相ブリッジ回路のプラス側パターンL1とマイナス側パターンL2に対応するパターンの面積を、電動モータ15への電源出力パターンL3〜L8の面積よりも広く形成している。より具体的には、(電源パターンPW1〜PW3の面積)>(GNDパターンG1〜G4の面積)>(電動モータへの電源出力パターンL3〜L8の面積)の関係にある。
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、図4等に示すように、電動モータ15に供給されるU,V,Wの各相電流の出力端子部57を、パワー部25b側に配置している。こうすることで、3相インバータ回路等から電動モータ15までの配線距離を短くすることができ、電源経路のパターン長が短いことによる低抵抗値化にともなう電力損失の低減を図ることができる。
なお、図3、図4等に示す回路基板における発熱部品(FET等)、銅インレイ、電源パターン、およびグランド(GND)パターンの配置個数、配置位置、面積等は一例であり、電動パワーステアリング装置の仕様に応じて適宜、変更が可能である。
図6は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ユニットにおける放熱効果を示している。縦軸が温度上昇率(%)、横軸が経過時間である。ここでは、発熱部品からの熱により基板の温度が上昇すると、その影響を受けて電解コンデンサの温度も上がることから、パワー部23bに実装された部品のうち、最高使用温度が例えば125℃と比較的低いアルミニウム電解コンデンサ(AEC)C1〜C3を温度の測定対象とした。
図6aは、放熱対策前の制御ユニットに一定電流を流し、基板に実装された電解コンデンサの本体部と端子の温度上昇率測定結果であり、3個の電解コンデンサのうち測定が可能であった1つの電解コンデンサについて測定した結果である。図6aのAEC1は、その電解コンデンサの本体の温度上昇率であり、AEC2はその電解コンデンサの端子温度上昇率である。
図6bは、発熱部品からの熱を電源パターンとグランド(GND)パターンを介して放熱する放熱対策後における、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ユニットに搭載した電解コンデンサC1〜C3の温度上昇率測定結果である。図6bのAEC3は、これら3個の電解コンデンサそれぞれの本体温度上昇率に対応し、AEC4は、これら3個の電解コンデンサそれぞれの端子温度上昇率に対応している。
図6aと図6bとを対比すると、電源パターンとGNDパターンを介して放熱する放熱対策を施した本実施形態に係る制御ユニット上の電解コンデンサは、対策前の従来の制御ユニットの電解コンデンサと比べて温度の上昇傾向が鈍化している。これは、本実施形態に係る制御ユニットにおける放熱対策が放熱効果を奏していることを意味している。
一例を挙げると、電解コンデンサの本体部の温度上昇について、対策前は温度上昇率が412%であったが、対策後は348%に抑えることができた。また、基板に設けた電源パターンとGNDパターンに直結している、電解コンデンサの端子温度上昇率は、プラス側端子について対策前の476%から対策後には280%まで上昇率を抑えることができた。同様に、マイナス側端子の温度上昇も対策前の356%から対策後において280%に抑制できた。
以上説明したように本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置では、制御ユニットの配線基板上に実装された発熱部品へ電源供給する電源パターンとグランド(GND)パターンを、配線基板に設けた放熱エリア内に配置し、その放熱エリアから電動モータのヒートシンクへの熱伝導経路を設けた。これにより、発熱部品からの熱を電源パターンとグランド(GND)パターンを介して放熱できるので、発熱部品に対する高い放熱効率を得ることができる。
また、放熱エリア内にある発熱部品それぞれの直下に配線基板を貫通する銅インレイを配置したので、電源パターンとGNDパターンによる放熱に加えて、銅インレイによる効果的な伝熱、放熱が可能となる。
上記の構成により、電動モータと一体に形成した電動パワーステアリング用の電子制御ユニットにおいて効果的な放熱ができることから、電動モータを含めた熱容量設計が容易になる。また、車両の操舵時、特に走行時よりもパワーステアリングによるアシスト力が必要となるハンドルの据え切り時において、放熱を効果的に行えるので、電動パワーステアリング装置における過熱による電気モータの動作中止を回避して、必要なアシストを継続することができる。
1 ステアリングシステム2 ステアリングハンドル3 回転軸4 減速ギア6 ピニオンギア7 ラック軸10 電動パワーステアリング装置12 ユニットカバー13 ヒートシンク15 電動モータ16 外部コネクタ20 電子制御ユニット22 配線基板23 基板表面23a,25a 制御部23b,25b パワー部25 基板裏面27 放熱エリア(放熱部)29 受熱エリア(受熱部)31 マイクロプロセッサ53 電解コンデンサ54 スイッチング回路56 コイル57 出力端子部C1〜C3 電解コンデンサG1〜G4 GNDパターンIL1〜IL11 銅インレイL1 電源ラインL2 グランド(GND)ラインPW1〜PW3 電源パターン

Claims (17)

  1. 当該回路基板の一方面側に搭載した回路部品より発生した熱を当該回路基板の他方面側より放熱する導体パターンを該他方面側に形成したことを特徴とする回路基板。
  2. 前記導体パターンは、前記一方面側の基板領域のうち前記回路部品が搭載された領域に対応する前記他方面側の基板領域に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
  3. 前記導体パターンは電源パターンとグランドパターンからなることを特徴とする請求項1または2に記載の回路基板。
  4. 前記発生した熱を、当該回路基板に設けた金属製貫通部材を介して該回路基板の一方面側から他方面側へ伝導し、該伝導された熱を前記導体パターンより外部放熱体へ放熱することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回路基板。
  5. 前記金属製貫通部材を、前記回路部品のうち発熱量の多い部品の搭載位置に配置したことを特徴とする請求項4に記載の回路基板。
  6. 前記導体パターンの形状を、前記外部放熱体の受熱面の形状に合わせて形成したことを特徴とする請求項4または5に記載の回路基板。
  7. 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、
    前記電子制御ユニットは外部より電源供給を受ける単一の回路基板を有し、
    前記回路基板の一方面側に実装した前記電動パワーステアリングの電源系回路部品から発生した熱を前記回路基板の他方面側に形成した導体パターンより放熱す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。
  8. 前記回路基板の一方面側の所定領域に前記電源系回路部品を配置し、前記導体パターンを、前記一方面側の前記所定領域に対応する前記他方面側の領域に形成したことを特徴とする請求項7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。
  9. 前記電源系回路部品ごとに前記回路基板に設けた金属製貫通部材を介して該回路基板の一方面側から他方面側へ熱伝導し、該伝導された熱を前記導体パターンより放熱することを特徴とする請求項7または8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。
  10. 前記電動モータの筐体を外部放熱体として使用し、前記電源系回路部品より発生した熱を、前記導体パターンから、該導体パターンの形状に合わせて前記外部放熱体の一部に形成された受熱面に伝導して放熱することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に電動パワーステアリング用の電子制御ユニット。
  11. 前記受熱面は前記導体パターンに近接して対向するよう平面状に形成されていることを特徴とする請求項10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。
  12. 前記導体パターンは、少なくとも前記電源系回路部品の電源パターンとグランドパターン、および前記電動モータへの電源出力パターンからなることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項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。
  13. 前記導体パターンのうち前記電動モータの駆動用交流電源を生成する三相ブリッジ回路のプラス側パターンとマイナス側パターンに対応する領域の面積を該電動モータへの電源出力パターンの面積よりも広くしたことを特徴とする請求項12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。
  14. 前記電源パターンの面積は前記グランドパターンの面積よりも広く、かつ、前記グランドパターンの面積は前記電源出力パターンの面積よりも広いことを特徴とする請求項12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。
  15. 前記回路基板の一方面側の基板領域は前記電源系回路部品が実装された領域と制御系回路部品が実装された領域とを有し、前記電源系回路部品が実装された領域に対応する前記回路基板の他方面側の領域には部品が実装されていないことを特徴とする請求項7〜14のいずれか1項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。
  16. 前記回路基板の前記電源系回路部品を実装した領域側に前記三相ブリッジ回路の出力端子を配置したことを特徴とする請求項13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。
  17. 車両等の運転者のハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置であって、
    前記ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、
    請求項7〜16のいずれか1項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と、
    前記トルクセンサで検出されたトルクをもとに前記電動パワーステアリング用の電子制御ユニットにより駆動される電動モータと、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
JP2020511026A 2018-03-30 2019-03-28 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット Pending JPWO2019189645A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018069324 2018-03-30
JP2018069324 2018-03-30
PCT/JP2019/013770 WO2019189645A1 (ja) 2018-03-30 2019-03-28 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2019189645A1 true JPWO2019189645A1 (ja) 2021-04-22

Family

ID=68060160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020511026A Pending JPWO2019189645A1 (ja) 2018-03-30 2019-03-28 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2019189645A1 (ja)
CN (2) CN111903198A (ja)
WO (1) WO2019189645A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112769370B (zh) * 2020-12-30 2024-04-23 杭州湘滨电子科技有限公司 一种eps电路板
JP7387064B2 (ja) 2021-04-28 2023-11-27 三菱電機株式会社 多層回路基板、駆動制御装置および電動パワーステアリング用モータユニット
CN114069968B (zh) * 2021-11-17 2022-06-28 日电产伺服电机(常州)有限公司 一种直流无刷电机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005278344A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Denso Corp モータ制御装置
JP2006019660A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Melec:Cc パワー素子面実装用の回路基板
JP2012059759A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Denso Corp 電子制御ユニット
JP2013055156A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Ceramission Kk 放熱基板

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06268341A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Hitachi Ltd 電子部品の放熱方法、および同放熱構造
JP2004135492A (ja) * 2003-08-29 2004-04-30 Kayaba Ind Co Ltd 電動パワーステアリング装置の電動モータ
US8263870B2 (en) * 2005-09-27 2012-09-11 Panasonic Corporation Heat dissipating wiring board, method for manufacturing same, and electric device using heat dissipating wiring board
JP4420068B2 (ja) * 2007-05-25 2010-02-24 セイコーエプソン株式会社 送電装置及び電子機器
JP5121783B2 (ja) * 2009-06-30 2013-01-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Led光源およびその製造方法ならびにled光源を用いた露光装置及び露光方法
JP6278695B2 (ja) * 2013-12-26 2018-02-14 株式会社デンソー 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
CN207124811U (zh) * 2014-06-13 2018-03-20 日本精工株式会社 电动助力转向装置用ecu基板
JP6160576B2 (ja) * 2014-07-31 2017-07-12 株式会社デンソー 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
EP3260352B1 (en) * 2015-02-18 2020-12-09 Mitsubishi Electric Corporation Integrated electric power steering apparatus
EP3352362B1 (en) * 2015-09-18 2022-02-23 Mitsubishi Electric Corporation Integrated electric power steering apparatus
JP6577910B2 (ja) * 2016-06-23 2019-09-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005278344A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Denso Corp モータ制御装置
JP2006019660A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Melec:Cc パワー素子面実装用の回路基板
JP2012059759A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Denso Corp 電子制御ユニット
JP2013055156A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Ceramission Kk 放熱基板

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019189645A1 (ja) 2019-10-03
CN111903198A (zh) 2020-11-06
CN113873749A (zh) 2021-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6179476B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6160576B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6123848B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6680053B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6457256B2 (ja) 電動パワーステアリング用のモータ駆動装置
JP6582568B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5039171B2 (ja) 電動式駆動装置およびその電動式駆動装置を搭載した電動式パワーステアリング装置
JP6172217B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5496357B2 (ja) 電動パワーステアリング用モータ駆動制御装置
JP6444495B2 (ja) 電動パワーステアリング駆動装置
CN108702126B (zh) 电子控制单元及使用该电子控制单元的电动助力转向装置
WO2012060123A1 (ja) 電動式パワーステアリング用パワーモジュールおよびこれを用いた電動式パワーステアリング駆動制御装置
US8520394B2 (en) Control device
JP2022087330A (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
KR20180024000A (ko) 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치
JPWO2019189645A1 (ja) 電動パワーステアリング用の電子制御ユニット
JP2018061363A (ja) モータ駆動装置、モータシステム及び電動パワーステアリング装置
CN112039350A (zh) 电力转换装置
CN110654452A (zh) 电路板、电动动力转向用电子控制单元、电动动力转向装置
CN110741547B (zh) 电子控制装置以及使用该电子控制装置的电动动力转向装置
US11532972B2 (en) Driving device
JP2022160336A (ja) 回路基板
JP6870711B2 (ja) 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20210806

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20210806

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220301

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20220401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20231031