JPWO2020039572A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

2組の巻線を有するモータの一方の巻線を制御する制御ユニットの構成要素と、他方の巻線を制御する制御ユニットの構成要素を、出力軸の軸心に対して点対称に配置し又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置した電動パワーステアリング装置。

Description

本願は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
モータと、このモータを制御する制御ユニットと、が一体化された電動パワーステアリング装置は周知である。この種の電動パワーステアリング装置として、ケースの内部にステータとロータ等のモータ構成要素が内蔵されたモータと、このモータを制御する制御ユニットとを備え、モータと制御ユニットとがモータの出力軸の延びる方向に積み重ねるように並置されて一体化された電動パワーステアリング装置が存在する。
従来、前述のように構成された電動パワーステアリング装置に於いて、制御ユニットをモータの出力軸の反出力側に配置したタイプと、制御ユニットをモータの出力軸の出力側に配置したタイプとが存在する(例えば、特許文献1参照)。さらに、モータが2組の電巻線群を備え、これ等の巻線群に対応して駆動回路網も2組備えた冗長系を有するシステム構成を有するタイプも出現してきている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献2に開示された従来の電動パワーステアリング装置は、モータの出力軸の反出力側に制御ユニットを配置し、冗長系を有するシステム構成とするために、モータの巻線群を2組備え、コネクタ、制御基板、マイコン、スイッチング素子群、センサ等の制御ユニットの構成要素もそれぞれ2組ずつ設けられている。そして、モータと制御ユニットとを一体化するために、コネクタと制御基板等の配置を工夫して配線スペースを縮小して制御ユニットの小型化を図るように考慮されている。
一方、特許文献1に開示された従来の電動パワーステアリング装置は、冗長系システムを備えてはいないが、制御ユニットをモータの出力軸の出力側に配置しているため、制御ユニットの中央部をモータの出力軸が貫通する構成となっている。そのため、制御ユニットの構成要素を収納するための空間が制限されることになる。従って、モータを駆動するためのブリッジ回路を構成する複数のパワースイッチング素子群は、モータの出力軸の周囲に放射状に配置されている。
また、従来、前述の特許文献1と特許文献2にそれぞれ開示された電動パワーステアリング装置の構成を組み合わせ、制御ユニットをモータの出力軸の出力側に配置し、且つ冗長系を有するシステム構成を備えた電動パワーステアリング装置も提案されている。
特許第5147943号公報 特開2017−189034号公報
制御ユニットをモータの出力軸の出力側に配置し、且つ冗長系を有するシステム構成を備えた前述の電動パワーステアリング装置の場合、モータの出力軸が制御ユニットの中央部を貫通するように配置されているので、モータの最大外径の範囲内に制御ユニットの全ての構成要素を配置することは困難であるという課題があった。
本願は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、小型化を実現する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する。
本願に開示される電動パワーステアリング装置は、
ステータと、出力軸に固定されたロータとを有するモータと、前記モータを制御する制御ユニットとを備え、前記モータと前記制御ユニットは、前記モータの出力軸の延びる方向に並置されて一体に固定された電動パワーステリング装置であって、
前記モータは、第1の電機子巻線と、第2の電機子巻線を備え、
前記制御ユニットは、前記第1の電機子巻線を制御する第1の制御ユニットと、前記第2の電機子巻線を制御する第2の制御ユニットを備え、
前記第1の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素と、前記第2の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素は、前記出力軸の周辺部に配置され、
前記第1の制御ユニットの前記構成要素と、前記第1の制御ユニットの前記構成要素に対応する前記第2の制御ユニットの前記構成要素は、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
ことを特徴とする。
本願に開示される電動パワーステアリング装置によれば、前記第1の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素と、前記第2の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素は、前記出力軸の周辺部に配置され、前記第1の制御ユニットの前記構成要素と、前記第1の制御ユニットの前記構成要素に対応する前記第2の制御ユニットの前記構成要素は、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されているので、電動パワーステアリング装置の小型化の実現が可能となる効果を有する。
実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体回路図である。 実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体を示す部分断面図である。 実施の形態1による電動パワーステアリング装置の制御基板とその周辺を示す平面図である。 実施の形態1による電動パワーステアリング装置の中継部材とその周辺を示す平面図である。 実施の形態1による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図である。 実施の形態2による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図である。 実施の形態3による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図である。
実施の形態1.
以下、本願の実施の形態1による電動パワーステアリング装置について、図を参照して説明する。先ず、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の回路構成について説明する。図1は、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体回路図である。図1に於いて、電動パワーステアリング装置100は、車両のステアリング(図示せず)に加えられた運転者によるステアリングトルクに対応した補助トルクを発生するモータ2と、モータ2を制御する制御ユニット1とを備える。
モータ2は、第1の電機子巻線2aと、第2の電機子巻線2bとを備えた三相同期モータとして構成されている。第1の電機子巻線2aと第2の電機子巻線2bは、実質的に同一構成とされているが、互いに電気角120度ずれて配置されている。以下、第1の電機子巻線2aに流れるモータ電流を制御する制御系を「第1群」、第2の電機子巻線2bに流れるモータ電流を制御する制御系を「第2群」と称することがある。
制御ユニット1は、第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bを備えている。第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bは、それぞれ同一の構成要素により構成され、実質的に同一の構成となっている。第1の制御ユニット1aは、独立して第1の電機子巻線2aに電力を供給することができ、第2の制御ユニット1bは、独立して第2の電機子巻線2bに電力を供給することができる。尚、図中○印は、第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bの接続端子を示している。
次に、先ず、2組の制御ユニットのうち、第1の制御ユニット1aについて説明する。第1の制御ユニット1aは、第1のCPU10aを搭載した第1の制御回路部4aと、モータ2の第1の電機子巻線2aにモータ電流を供給する第1のインバータ回路3aと、第1の電源リレー5aと、第1のフィルタ6aを備えている。第1の制御ユニット1aの一対の電源接続端子は、車両に搭載されたバッテリ9の正極側端子に接続される+B電源端子と、バッテリ9の負極側端子であるグランド端子GNDにそれぞれ接続されている。また、第1の制御ユニット1aは、イグニッションスイッチ7により第1の制御回路部4aに+B電源が投入されるように構成され、更に、例えば車両のハンドルの近傍に搭載された操舵トルクを検出するトルクセンサ、車両の走行速度を検出する速度センサ等の情報がセンサ類8から入力されるように構成されている。
第1の制御回路部4aは、第1の電源回路13aと、第1の入力回路12aと、前述の第1のCPU10aと、第1の駆動回路11aと備えている。第1の電源回路13aは、イグニッションスイッチ7を介してバッテリ9からの電源供給を受け、第1の制御回路部4aの各構成要素に供給するための電源を生成する。
センサ類8からの情報は、第1の制御回路部4aに設けられた第1の入力回路12aを介して第1のCPU10aに伝達される。第1のCPU10aは、伝達されたそれらの情報からモータ2を回転させるための制御量である電流値を演算し、その演算された電流値に相当する出力信号を出力する。第1のCPU10aからの出力信号は、第1の出力回路を構成する第1の駆動回路11aと第1のインバータ回路3aへ伝達される。第1の駆動回路11aは、第1のCPU10aからの出力信号である第1の指令信号を受け、第1のインバータ回路3aの後述する各スイッチング素子を駆動する第1の駆動信号を出力する。第1の駆動回路11aには小電流しか流れないため、実施の形態1では第1の駆動回路11aは第1の制御回路部4aに搭載されているが、第1のインバータ回路3aに配置することもできる。
第1のインバータ回路3aは、3相ブリッジ回路により構成され、互いに直列接続されたU相上アームスイッチング素子31UaとU相下アームスイッチング素子32UaとからなるU相アームと、互いに直列接続されたV相上アームスイッチング素子31VaとV相下アームスイッチング素子32VaとからなるV相アームと、互いに直列接続されたW相上アームスイッチング素子31WaとW相下アームスイッチング素子32WaとからなるW相アームとを備えている。
U相上アームスイッチング素子31UaとU相下アームスイッチング素子32Uaとの直列接続部は、U相モータリレー用スイッチング素子34Uaを介して、第1の電機子巻線2aのU相巻線U1とV相巻線V1との接続部に接続されている。V相上アームスイッチング素子31VaとV相下アームスイッチング素子32Vaとの直列接続部は、V相モータリレー用スイッチング素子34Vaを介して、第1の電機子巻線2aのV相巻線V1とW相巻線W1との接続部に接続されている。W相上アームスイッチング素子31WaとW相下アームスイッチング素子32Waとの直列接続部は、W相モータリレー用スイッチング素子34Waを介して、第1の電機子巻線2aのW相巻線W1とU相巻線U1との接続部に接続されている。
U相電流検出用のU相シャント抵抗33Uaは、U相下アームスイッチング素子32Uaに直列接続され、V相電流検出用のV相シャント抵抗33Vaは、V相下アームスイッチング素子32Vaに直列接続され、W相電流検出用のW相シャント抵抗33Waは、W相下アームスイッチング素子32Waに直列接続されている。
U相ノイズ抑制用コンデンサ30Uaは、U相上アームスイッチング素子31UaとU相下アームスイッチング素子32UaとからなるU相アームに並列接続されている。V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vaは、V相上アームスイッチング素子31VaとV相下アームスイッチング素子32VaとからなるV相アームに並列接続されている。そしてW相ノイズ抑制用コンデンサ30Waは、W相上アームスイッチング素子31WaとW相下アームスイッチング素子32WaとからなるW相アームに並列接続されている。
U相シャント抵抗33Ua、V相シャント抵抗33Va、及びW相シャント抵抗33Waの両端間の電位差、及び、第1の電機子巻線2aの各巻線端子の電圧は、第1の制御回路部4aに伝達されて第1のCPU10aに入力される。第1のCPU10aは、運転者の操舵トルク等に基づいて自身が演算した電流指令値と、入力された各シャント抵抗33Ua、33Va、33Waの両端間の電位差に基づいて算出した電流検出値との偏差を演算し、その偏差を零とする第1の駆動指令を第1の駆動回路11aに与える。
第1の駆動回路11aは、第1のCPU10aからの第1の駆動指令に基づいて、第1のインバータ回路3aのU相上アームスイッチング素子31UaとU相下アームスイッチング素子32Ua、及びV相上アームスイッチング素子31VaとV相下アームスイッチング素子32Va、及びW相上アームスイッチング素子31WaとW相下アームスイッチング素子32Wa、の各ゲート電極に駆動信号を与え、これらのスイッチング素子をPWM(Pulse Width Modulation)制御する。
第1の制御ユニット1aは、前述のように、電流指令値と電流検出値との偏差を零とするようにフィードバック制御を行うことで、所望のモータ電流を第1の電機子巻線2aに供給し、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクをモータ2に発生させるように構成されている。
更に、第1の制御ユニット1aには、バッテリ9の+B電源から第1のインバータ回路3aへの電源の供給をオン/オフする第1の電源リレー5aが設けられている。第1の電源リレー5aは、互いに直列接続された電源リレー用スイッチング素子Qa1と電源リレー用スイッチング素子Qa2により構成されている。電源リレー用スイッチング素子Qa1と電源リレー用スイッチング素子Qa2は、それぞれ並列接続された寄生ダイオードを備え、電源リレー用スイッチング素子Qa1に並列接続された寄生ダイオードと、電源リレー用スイッチング素子Qa2に並列接続された寄生ダイオードとは、互いに逆極性となるように接続されている。
第1の電源リレー5aは、第1の制御回路部4aからの駆動信号により電源リレー用スイッチング素子Qa1、Qa2がオン/オフされることにより、モータ2の第1の電機子巻線2aへ供給する電流をオン/オフすることができる。尚、第1の電源リレー5aの電源リレー用スイッチング素子Qa1、Qa2は大電流が流れるため発熱を伴うので、例えば、第1のインバータ回路3aに包含させてパワーモジュールとして構成されることもできる。
第1のインバータ回路3aに設けられたU相モータリレー用スイッチング素子34Ua、V相モータリレー用スイッチング素子34Va、W相モータリレー用スイッチング素子34Waは、第1の制御回路部4aからの駆動信号によりオン/オフされることにより、第1のインバータ回路3aから、第1の電機子巻線2aのU相巻線U1、V相巻線V1、W相巻線W1へ供給する電流を、個別にオン/オフすることができる。
第1のCPU10aは、入力されたセンサ類8からの操舵トルク検出値、車速等の各種情報のほか、第1の駆動回路11a、第1のインバータ回路3a、第1の電機子巻線2a等の異常を検出する異常検出機能を有し、これらの異常を検出した場合には、その異常に応じて例えば所定の相のみへの電流供給を遮断するために、異常を検出した相に於ける、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子、モータリレー用スイッチング素子をオフすることができる。或いは、前述の異常を検出した場合に、第1の制御ユニット1aに供給する電源自体を遮断するために、第1の電源リレー5aをオフすることも可能である。
また、前述のように、第1のインバータ回路3aは、第1のCPU10aからの第1の駆動指令に基づいて第1の駆動回路11aから与えられる駆動信号により、PWM駆動されるが、このPWM駆動による第1のインバータ回路3aの各スイッチング素子のオン/オフによりスイッチングノイズが発生してしまう。そこで、このスイッチングノイズの放出を抑制する目的で、フィルタコンデンサCaとフィルタコイルCLaからなる第1のフィルタ6aが、第1の電源リレー5aを介して第1のインバータ回路3aの入力側に配置されている。
次に、第2の制御ユニット1bについて説明する。第2の制御ユニット1bは、第2のCPU10bを搭載した第2の制御回路部4bと、モータ2の第2の電機子巻線2bにモータ電流を供給する第2のインバータ回路3bと、第2の電源リレー5bと、第2のフィルタ6bを備えている。第2の制御ユニット1bの一対の電源接続端子は、車両に搭載されたバッテリ9の正極側端子に接続される+B電源と、バッテリ9の負極側端子であるグランド端子GNDにそれぞれ接続されている。また、第2の制御ユニット1bは、イグニッションスイッチ7により第2の制御回路部4bに+B電源が投入されるように構成され、更に、例えば車両のハンドルの近傍に搭載された操舵トルクを検出するトルクセンサ、車両の走行速度を検出する速度センサ等の情報がセンサ類8から入力されるように構成されている。
第2の制御回路部4bは、第2の電源回路13bと、第2の入力回路12bと、第2のCPU10bと、第2の駆動回路11bと備えている。第2の電源回路13bは、バッテリ9からの電源供給を受けて第2の制御回路部4bの各構成要素に供給するための電源を生成する。
センサ類8からの情報は、第2の制御回路部4bに設けられた第2の入力回路12bを介して第2のCPU10bに伝達される。第2のCPU10bは、伝達されたそれらの情報からモータ2を回転させるための制御量である電流値を演算し、その演算値に相当する出力信号を出力する。第2のCPU10bからの出力信号は、第2の出力回路を構成する第2の駆動回路11bと第2のインバータ回路3bへ伝達される。第2の駆動回路11bは、第2のCPU10bからの出力信号である第2の指令信号を受け、第2のインバータ回路3bの後述する各スイッチング素子を駆動する第2の駆動信号を出力する。第2の駆動回路11bには小電流しか流れないため、実施の形態1では第2の駆動回路11bは第2の制御回路部4bに搭載されているが、第2のインバータ回路3bに配置することもできる。
第2のインバータ回路3bは、3相ブリッジ回路により構成され、互いに直列接続されたU相上アームスイッチング素子31UbとU相下アームスイッチング素子32UbとからなるU相アームと、互いに直列接続されたV相上アームスイッチング素子31VbとV相下アームスイッチング素子32VbからなるV相アームと、互いに直列接続されたW相上アームスイッチング素子31WbとW相下アームスイッチング素子32WbとからなるW相アームとを備えている。
U相上アームスイッチング素子31UbとU相下アームスイッチング素子32Ubとの直列接続部は、U相モータリレー用スイッチング素子34Ubを介して、第2の電機子巻線2bのU相巻線U2とV相巻線V2との接続部に接続されている。V相上アームスイッチング素子31VbとV相下アームスイッチング素子32Vbとの直列接続部は、V相モータリレー用スイッチング素子34Vbを介して、第2の電機子巻線2bのV相巻線V2とW相巻線W2との接続部に接続されている。W相上アームスイッチング素子31WbとW相下アームスイッチング素子32Wbとの直列接続部は、W相モータリレー用スイッチング素子34Wbを介して、第2の電機子巻線2bのW相巻線W2とU相巻線U2との接続部に接続されている。
U相電流検出用のU相シャント抵抗33Ubは、U相下アームスイッチング素子32Ubに直列接続され、V相電流検出用のV相シャント抵抗33Vbは、V相下アームスイッチング素子32Vbに直列接続され、W相電流検出用のW相シャント抵抗33Wbは、W相下アームスイッチング素子32Wbに直列接続されている。
U相ノイズ抑制用コンデンサ30Ubは、U相上アームスイッチング素子31UbとU相下アームスイッチング素子32UbとからなるU相アームに並列接続されている。V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vbは、V相上アームスイッチング素子31VbとV相下アームスイッチング素子32VbとからなるV相アームに並列接続されている。そしてW相ノイズ抑制用コンデンサ30Wbは、W相上アームスイッチング素子31WbとW相下アームスイッチング素子32WbとからなるW相アームに並列接続されている。
U相シャント抵抗33Ub、V相シャント抵抗33Vb、及びW相シャント抵抗33Wbの両端間の電位差、及び、第2の電機子巻線2bの各巻線端子の電圧は、第2の制御回路部4bに伝達されて第2のCPU10bに入力される。第2のCPU10bは、運転者の操舵トルク等に基づいて自身が演算した電流指令値と、入力された各シャント抵抗33Ub、33Vb、33Wbの両端間の電位差に基づいて算出した電流検出値との偏差を演算し、その偏差を零とする第2の駆動指令を第2の駆動回路11bに与える。
第2の駆動回路11bは、第2のCPU10bからの第2の駆動指令に基づいて、第2のインバータ回路3bのU相上アームスイッチング素子31UbとU相下アームスイッチング素子32Ub、及びV相上アームスイッチング素子31VbとV相下アームスイッチング素子32Vb、及びW相上アームスイッチング素子31WbとW相下アームスイッチング素子32Wb、の各ゲート電極に駆動信号を与え、これらのスイッチング素子をPWM制御する。
このように、第2の制御ユニット1bは、電流指令値と電流検出値との偏差を零とするようにフィードバック制御を行うことで、所望のモータ電流を第2の電機子巻線2bに供給し、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクをモータ2に発生させるように構成されている。
更に、第2の制御ユニット1bには、バッテリ9の+B電源から第2のインバータ回路3bへの電源の供給をオン/オフする第2の電源リレー5bが設けられている。第2の電源リレー5bは、互いに直列接続された電源リレー用スイッチング素子Qb1と電源リレー用スイッチング素子Qb2により構成されている。電源リレー用スイッチング素子Qb1と電源リレー用スイッチング素子Qb2は、それぞれ並列接続された寄生ダイオードを備え、電源リレー用スイッチング素子Qb1に並列接続された寄生ダイオードと、電源リレー用スイッチング素子Qb2に並列接続された寄生ダイオードとは、互いに逆極性となるように接続されている。
第2の電源リレー5bは、第2の制御回路部4bからの駆動信号により電源リレー用スイッチング素子Qb1、Qb2がオン/オフされることにより、モータ2の第2の電機子巻線2bへ供給する電流をオン/オフすることができる。尚、第2の電源リレー5bの電源リレー用スイッチング素子Qb1、Qb2は大電流が流れるため発熱を伴うので、第2のインバータ回路3bに包含させてパワーモジュールとして構成することもできる。
第2のインバータ回路3bに設けられたU相モータリレー用スイッチング素子34Ub、V相モータリレー用スイッチング素子34Vb、W相モータリレー用スイッチング素子34Wbは、第2の制御回路部4bからの駆動信号によりオン/オフされることにより、第2のインバータ回路3bから第2の電機子巻線2bのU相巻線U2、V相巻線V2、W相巻線W2へ供給する電流を、個別にオン/オフすることができる。
第2のCPU10bは、入力されたセンサ類8からの操舵トルク検出値、車速等の各種情報のほか、第2の駆動回路11b、第2のインバータ回路3b、第2の電機子巻線2b等の異常を検出する異常検出機能を有し、これらの異常を検出した場合には、その異常に応じて例えば所定の相のみへの電流供給を遮断するために、異常を検出した相に於ける、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子、モータリレー用スイッチング素子をオフすることができる。或いは、前述の異常を検出した場合に、第2の制御ユニット1bに供給する電源自体を遮断するために、第2の電源リレー5bをオフすることも可能である。
また、前述のように、第2のインバータ回路3bは、第2のCPU10bからの第2の駆動指令に基づいて第2の駆動回路11bから与えられる駆動信号により、PWM駆動されるが、このPWM駆動による第2のインバータ回路3bの各スイッチング素子のオン/オフによりスイッチングノイズが発生してしまう。そこで、このスイッチングノイズの放出を抑制する目的で、フィルタコンデンサCbとフィルタコイルCLbからなる第2のフィルタ6bが、第2の電源リレー5bを介して第2のインバータ回路3bの入力側に配置されている。
モータ2は、前述のように3相の第1の電機子巻線2aと3相の第2の電機子巻線2bからなる2組の電機子巻線が、それぞれデルタ結線されたブラシレスモータにより構成されている。ブラシレスモータのためにロータの回転位置を検出するために、第1の回転センサ17aと第2の回転センサ17bが搭載されている。このように、冗長性を確保するために、実質的に同一構成の2組の回転センサが搭載されている。第1の回転センサ17aが検出したロータの回転位置を示す情報は、第1の制御回路部4aに伝達され、第1の入力回路12aに入力される。第2の回転センサ17bが検出したロータの回転位置を示す情報は、第2の制御回路部4bに伝達され、第2の入力回路12bに入力される。
なお、モータ2は、3相デルタ結線のブラシレスモータでなくても、スター結線であっても、或いは2極2対のブラシ付きモータであってもよい。また、電機子巻線の巻線仕様は、従来の装置と同様に、分布巻き、集中巻きのいずれでもあってもよい。さらに、いわゆる2個のステータを有するタンデムモータであってもよい。この場合、1組の電機子巻線のみであってもよく、或いは、2組の電機子巻線を設けてこれらの電機子巻線の協働により駆動するように構成されていてもよく、要は、所望のモータ回転数、トルクが出力できる構成であればよい。
以上述べたように、実施の形態1による電動パワーステアリング装置100は、回路網、コネクタ、センサ等々がすべて独立した2組の構成であり、冗長性を確保しており、第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bは、それぞれ独立に入力情報、制御量の演算値を使用して、独立にモータ2を駆動できる構成となっている。
また、第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bは、相手側のデータ、情報を授受できるように通信ライン14により相互に接続されている。この通信ライン14は、第1のCPU10aと第2のCPU10bの間を相互に接続することにより、相手方の状況を把握することができる。例えば第1のCPU10aが前述の異常を検出し、その結果、前述の所定のスイッチング素子をオフにしたとすると、異常検知の内容、異常部品、電動機駆動内容等を第2のCPU10bへ伝達することができる。もし、CPU自体に異常を発生した場合は、所定のフォーマットによる定期的な通信信号を授受することができなくなり、これにより一方のCPUが他方CPU自体の異常発生を検知することもできる。
次に、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の構造について説明する。図2は、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体を示す部分断面図、図3は、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の制御基板とその周辺を示す平面図、図4は、実施の形態1による電動パワーステアリング装置の中継部材とその周辺を示す平面図、図5は、実施の形態1による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図である。
図2、図3、図4、及び図5に於いて、電動パワーステアリング装置100は、モータ2と制御ユニット1とがモータ2の出力軸21の延びる方向に積み重ねられて一体に固定されている。モータ2は、ケース27に内蔵された出力軸21と、出力軸21に固定されたロータ22と、ロータ22の外周部に間隙を介して対向する内周面を備えたステータ23と、により主に構成されている。ロータ22は、その外周部に永久磁石からなる複数対の界磁極が配置されている。ステータ23は、3相の第1の電機子巻線2aと3相の第2の電機子巻線2bからなる2組の電機子巻線を備えている。出力軸21の反出力側の端部は、ケース27の軸方向の一端部を閉塞する端壁部271に固定された第1の軸受26aにより回転自在に支持され、出力軸21の出力側の端部は、後述する制御ユニット1のハウジング1cに固定された第2の軸受26bにより回転自在に支持されている。
環状に形成されたターミナル部25は、その平面がモータ2の出力軸21の延びる方向に対して直交するように配置されてステータ23の軸方向端部に固定されている。環状のターミナル部25は、環状に形成された樹脂製の絶縁プレート251と、絶縁プレート251のモータ側の表面に露出するように絶縁プレート251に固定された複数の接続導体252と、絶縁プレート251の反モータ側の表面に露出するように絶縁プレート251に固定された複数の接続導体253を備えている。ターミナル部25の中央に設けられている貫通穴25cは、出力軸21により貫通されている。接続導体252は、例えば図2に示すように、その表面が絶縁プレート251の表面と同一平面となるように、絶縁プレート251の周縁部に形成された凹部に嵌合されている。
ターミナル部25に設けられた複数の接続導体252は、第1の電機子巻線2aが例えば3相デルタ結線となるように、第1の電機子巻線2aのU相巻線U1とV相巻線V1とW相巻線W1の各巻線端子を相互に接続するとともに、第2の電機子巻線2bが例えば3相デルタ結線となるように、第2の電機子巻線2bのU相巻線U2とV相巻線V2とW相巻線W2の各巻線端子を相互に接続する。
ターミナル部25に設けられた複数の接続導体253は、モータ2の第1の電機子巻線2aの巻線端部(図示せず)に接続された3本の第1の巻線端子と、モータ2の第2の電機子巻線2bの巻線端部(図示せず)に接続された3本の第2の巻線端子とを構成している。接続導体253により構成された3本の第1の巻線端子は、まとまってターミナル部25から制御ユニット1の内周部の近辺に導出されている。接続導体253により構成された3本の第2の巻線端子は、まとまってターミナル部25から制御ユニット1の内周部の近辺に導出されている。ターミナル部25から導出された前述の第1の巻線端子と、第2の巻線端子は、例えば、制御ユニット1の内周部の互いに対称的な位置にそれぞれまとまって配置されている。
制御ユニット1は、モータ2のケース27の軸方向の開放端部に軸方向の一端部が固定された樹脂製の環状の絶縁筐体80と、絶縁筐体80の軸方向の他端部に軸方向の一端部が固定された金属製のハウジング1cとを備えており、絶縁筐体80とハウジング1cの内部は制御ユニット1の内部空間を形成する。絶縁筐体80とハウジング1cにより形成された制御ユニット1の内部空間には、制御基板4と中継部材28が収納されている。ハウジング1cには、その外周部に4つの取付孔1d1、1d2、1d3、1d4が形成されている。ハウジング1cとモータ2のケース27は、ハウジングの取付孔1d1、1d2、1d3、1d4とモータ2のケース27に設けられた取付部(図示せず)との間に通したボルト等の固定具(図示せず)により一体に固定される。絶縁筐体80は、ケース27とハウジング1cに挟持されることでケース27とハウジング1cに一体に固定される。
円板状に形成された制御基板4は、その平面がモータ2の出力軸21の延びる方向に対して直交するように配置されている。制御基板4の中央部に設けられた貫通穴4cは、出力軸21により貫通される。制御基板4には、図3に良く示されているように、例えば、第1の制御回路部4aの第1のCPU10aと第2の制御回路部4bの第2のCPU10bが、貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置され、第1の制御回路部4aの第1の駆動回路11aと第2の制御回路部4bの第2の駆動回路11bが、貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
円板状に形成された中継部材28は、その平面がモータ2の出力軸21の延びる方向に対して直交するように配置され、ハウジング1cのモータ側の内壁面に複数の支持部材15を介して固定されている。また、中継部材28は、複数の支持部材16を介して制御基板4を固定している。中継部材28の中央部に設けられた貫通穴28cは、出力軸21により貫通される。
中継部材28は絶縁性樹脂で形成され、その表面又は内部に導電板により形成されたバスバーが配線されている(図示せず)。中継部材28には、比較的大型部品である第1のフィルタ6aと、U相ノイズ抑制用コンデンサ30Uaと、V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vaと、W相ノイズ抑制用コンデンサ30Waとが、第1の電源用コネクタ40aの近傍に配置されている。また、中継部材28には、比較的大型部品である第2のフィルタ6bと、U相ノイズ抑制用コンデンサ30Ubと、V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vbと、W相ノイズ抑制用コンデンサ30Wbとが、第2の電源用コネクタ40bの近傍に配置されている。
中継部材28には、図4に良く示されているように、例えば、第1のフィルタ6aと第2のフィルタ6bが貫通穴28cの中心、即ち貫通穴28cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置され、更に、第1のインバータ回路3aのU相ノイズ抑制用コンデンサ30UaとV相ノイズ抑制用コンデンサ30VaとW相ノイズ抑制用コンデンサ30Waと、第2のインバータ回路3bのU相ノイズ抑制用コンデンサ30UbとV相ノイズ抑制用コンデンサ30VbとW相ノイズ抑制用コンデンサ30Wbとが、夫々出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
ハウジング1cは、例えば、その外周部の互いに対向するに位置に、径方向に張出した第1のハウジング張出部1c1と第2のハウジング張出部1c2を備えている。第1のハウジング張出部1c1と第2のハウジング張出部1c2は、出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
絶縁筐体80は、図3及び図4に良く示されているように、例えば、その外周部の互いに対向するに位置に、径方向に張出した第1の絶縁筐体張出部80aと第2の絶縁筐体張出部80bを備えている。第1の絶縁筐体張出部80aと第2の絶縁筐体張出部80bは、出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
第1のハウジング張出部1c1の軸方向の端面と第1の絶縁筐体張出部80aの軸方向の端面は互に当接し、第2のハウジング張出部1c2の軸方向の端面と第2の絶縁筐体張出部80bの軸方向の端面は互に当接している。ハウジング1cの中央部には、第2の軸受26bに隣接して、第1の回転センサ17aと第2の回転センサ17bを構成するシンクロレゾルバ17が装着されている。なお、第1の回転センサ17aと第2の回転センサ17bは、シンクロレゾルバ17でなくてもよく、例えば、半導体を利用した磁気抵抗(MR)素子、或いはホール素子により構成されていてもよい。
第1の電源用コネクタ40aは、第1の絶縁筐体張出部80aに一体に形成されており、バッテリ9の+B電源端子とグランド端子GNDにそれぞれ接続される一対の電源用端子導体40a1、40a2が、絶縁樹脂にインサート成形されて設けられている。第2の電源用コネクタ40bは、第2の絶縁筐体張出部80bに一体に形成されており、バッテリ9の+B電源端子とグランド端子GNDにそれぞれ接続される一対の電源用端子導体40b1、40b2が、絶縁樹脂にインサート成形されて設けられている。第1の電源用コネクタ40aと第2の電源用コネクタ40bは、図3及び図4に良く示されているように、例えば、制御基板4の貫通穴4cの中心と中継部材28の貫通穴28cの中心、即ち貫通穴4cと貫通穴28cを貫通する出力軸の軸心に対して点対称に配置されている。
第1の信号用コネクタ41aは、第1の絶縁筐体張出部80aに一体に形成されており、センサ類8と第1の回転センサ17aからのリード線にそれぞれ接続される複数の信号用端子導体41a10が、絶縁樹脂にインサート成形されて設けられている。第2の信号用コネクタ41bは、第2の絶縁筐体張出部80bに一体に形成されており、センサ類8と第2の回転センサ17bからのリード線にそれぞれ接続される複数の信号用端子導体41b10が、絶縁樹脂にインサート成形されて設けられている。第1の信号用コネクタ41aと第2の信号用コネクタ41bは、図3及び図4に良く示されているように、例えば、制御基板4の貫通穴4cの中心と中継部材28の貫通穴28cの中心、即ち貫通穴4cと貫通穴28cを貫通する出力軸21の軸心に対して点対称に配置されている。
第1の電源用コネクタ40aと第2の電源用コネクタ40b、及び第1の信号用コネクタ41aと第2の信号用コネクタ41bは、夫々ハウジング1cの軸方向の端面からモータ2側へ突出するように構成されているが、それらの全部、若しくはそれらのうちの少なくとも一部を、反モータ2側へ突出するように構成してもよい。
長方形に形成された第1のパワーモジュール3aaは、第1のインバータ回路3aに於ける、U相上アームスイッチング素子31Uaと、U相下アームスイッチング素子32Uaと、V相上アームスイッチング素子31Vaと、V相下アームスイッチング素子32Vaと、W相上アームスイッチング素子31Waと、W相下アームスイッチング素子32Waと、第1の電源リレー5aに於ける電源リレー用スイッチング素子Qa1、Qa2とを、樹脂により一体にモールド成形して構成されており、第1のインバータ回路3aと第1の電源リレー5aを構成しており、金属製のハウジング1cの内壁面に形成された第1の突出部1c3aの表面に、放熱性を有する接着剤90により固着されている。
長方形に形成された第2のパワーモジュール3bbは、第2のインバータ回路3bに於ける、U相上アームスイッチング素子31Ubと、U相下アームスイッチング素子32Ubと、V相上アームスイッチング素子31Vbと、V相下アームスイッチング素子32Vbと、W相上アームスイッチング素子31Wbと、W相下アームスイッチング素子32Wbと、第2の電源リレー5bに於ける電源リレー用スイッチング素子Qb1、Qb2とを、樹脂により一体にモールド成形して第2のインバータ回路3bと第2の電源リレー5bを構成されており、金属製のハウジング1cの内壁面に形成された第2の突出部1c3bの表面に放熱性を有する接着剤(図示せず)により固着されている。
第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3bbは、図5に示すように、ハウジング1cの中央部に設けられた貫通穴1ccの中心、即ち貫通穴1ccを貫通する出力軸21の軸心に対して点対象に配置されている。
ヒートシンクとしての機能を有するハウジング1cは、放熱性向上のためアルミニウムにより形成されており、第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3bbが発生した熱を制御ユニット1の外部に放出してこれらを冷却する。尚、第1の突出部1c3aと第2の突出部1c3bは、一体に形成されていてもよく、或いは図5に示すように互いに分離して形成されていてもよい。
図2に示すように、ハウジング1cと絶縁筐体80とにより形成された制御ユニット1の内部空間に、モータ2側から順に、制御基板4、中継部材28、及び第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3bb、の順序で積み重ねられるように配置されている。
第1のパワーモジュール3aaの3本の第1の出力端子3au、3av、3awは、第1のパワーモジュール3aaの主表面に対して平行に、第1のパワーモジュール3aaの長辺側の一方の側面から第1のパワーモジュール3aaの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられて、中継部材28を貫通してモータ2側へ延び、ターミナル部25に設けられた複数の接続導体253を介して、第1の電機子巻線2aの巻線端子にそれぞれ接続されている。
第1のパワーモジュール3aaの2本の第1の電源端子3ap、3anは、第1のパワーモジュール3aaの主表面に対して平行に、第1のパワーモジュール3aaの短辺側の一方の側面から第1のパワーモジュール3aaの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられてモータ2側へ延び、中継部材28と絶縁筐体80とを貫通する第1の電源用コネクタ40aの一対の電源用端子導体40a1、40a2にそれぞれ接続されている。
第1のパワーモジュール3aaの複数の第1の信号端子3asは、第1のパワーモジュール3aaの主表面に対して平行に、第1のパワーモジュール3aaの長辺側の他方の側面から第1のパワーモジュール3aaの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられて、中継部材28を貫通してモータ2側へ延び、制御基板4に固定されている第1の駆動回路11aにそれぞれ接続されている。
第2のパワーモジュール3bbの3本の第2の出力端子3bu、3bv、3bwは、第2のパワーモジュール3bbの主表面に対して平行に、第2のパワーモジュール3bbの長辺側の一方の側面から第2のパワーモジュール3bbの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられて、中継部材28を貫通してモータ2側へ延び、ターミナル部25に設けられた複数の接続導体253を介して、第2の電機子巻線2bの巻線端子にそれぞれ接続されている。
第2のパワーモジュール3bbの2本の第1の電源端子3bp、3bnは、第2のパワーモジュール3bbの主表面に対して平行に、第2のパワーモジュール3bbの短辺側の一方の側面から第2のパワーモジュール3bbの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられてモータ2側へ延び、中継部材28と絶縁筐体80とを貫通する第2の電源用コネクタ40bの一対の電源用端子導体40b1、40b2にそれぞれ接続されている。
第2のパワーモジュール3bbの複数の第2の信号端子3bsは、第2のパワーモジュール3bbの主表面に対して平行に、第2のパワーモジュール3bbの長辺側の他方の側面から第2のパワーモジュール3bbの外部に導出され、所定の位置でモータ2側に実質的に直角に折り曲げられて、中継部材28を貫通してモータ2側へ延び、制御基板4に固定されている第2の駆動回路11bにそれぞれ接続されている。
制御基板4には、図3に示すように、第1のパワーモジュール3aaから導出された複数の信号端子3asをそれぞれ貫通させるための1列に並んだ複数の信号端子用貫通穴4asと、第2のパワーモジュール3bbから導出された複数の信号端子3bsをそれぞれ貫通させるための1列に並んだ複数の信号端子用貫通穴4bsが設けられている。
中継部材28には、図4に示すように、第1のパワーモジュール3aaから導出された3本の第1の出力端子3au、3av、3aw、又は第1の電機子巻線2aの3本の巻線端子、を貫通させるための1列に並んだ3つの第1の出力端子用貫通穴28a1と、第1のパワーモジュール3aaから導出された2本の第1の電源端子3ap、3anをそれぞれ貫通させるための2つの第1の電源端子用貫通穴28a2と、第1のパワーモジュール3aaから導出された複数の第1の信号端子3asをそれぞれ貫通させるための1列に並んだ複数の第1の信号端子用貫通穴28a3が設けられている。
更に、中継部材28には、第2のパワーモジュール3bbから導出された3本の第2の出力端子3bu、3bv、3bw、又は第2の電機子巻線2bの3本の巻線端子、をそれぞれ貫通させるための1列に並んだ3つの第2の出力端子用貫通穴28b1と、第2のパワーモジュール3bbから導出された2本の第2の電源端子3bp、3bnをそれぞれ貫通させるための2つの第2の電源端子用貫通穴28b2と、第2のパワーモジュール3bbから導出された複数の第2の信号端子3bsをそれぞれ貫通させるための1列に並んだ複数の第2の信号端子用貫通穴28b3が設けられている。
第1の出力端子用貫通穴28a1と第2の出力端子用貫通穴28b1は、貫通穴28cの中心、即ち貫通穴28cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置され、第1の電源端子用貫通穴28a2と第2の電源端子用貫通穴28b2は、貫通穴28cの中心、即ち貫通穴28cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。更に、第1の信号端子用貫通穴28a3と第2の信号端子用貫通穴28b3は、貫通穴28cの中心、即ち貫通穴28cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
比較的大電流が流れる第1の出力端子3au、3av、3aw、又は第1の電機子巻線2aの巻線端子、の断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる3つの第1の出力端子用貫通穴28a1はそれらに対応して大きく形成され、更に、同様に、比較的大電流が流れる2つの第1の電源端子3ap、3anの断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる2つの第1の電源端子用貫通穴28a2はそれらに対応して大きく形成されている。また、比較的大電流が流れる第2の出力端子3bu、3bv、3bw、又は第2の電機子巻線2bの巻線端子の断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる3つの第2の電源端子用貫通穴28b1はそれに対応して大きく形成され、更に比較的大電流が流れる2つの第2の電源端子3bp、3bnの断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる2つの第2の電源端子用貫通穴28b2はそれに対応して大きく形成されている。
一方、比較的小さな信号電流が流れる第1の信号端子3asの断面積は比較的小さく形成されているので、それらを貫通させる複数の第2の信号端子用貫通穴28a3はそれらに対応して小さく形成され、比較的小さな信号電流が流れる第2の信号端子3bsの断面積は比較的小さく形成されているので、それらを貫通させる複数の第2の信号端子用貫通穴28b3はそれらに対応して小さく形成されている。
前述のように構成された実施の形態1による電動パワーステアリング装置100にあっては、小型化を図るために、制御ユニット1の最大外径をモータ2の最大外径と実質的に同等に構成されている。そのため、前述のように制御ユニット1の主要な構成要素は、絶縁筐体80とハウジング1cにより構成される制御ユニット1の内部空間に収納されている。ただし、車両側ハーネスと接続するための後述する第1の電源用コネクタ40aと第2の電源用コネクタ40b、及び第1の信号用コネクタ41aと第2の信号用コネクタ41bは、モータ2の最大外径の範囲内には配置されていない。
また、第1の制御回路部4aと第2の制御回路部4bは、同一回路構成であることもあって、制御基板4に装着された第1のPU10aと、第2のCPU10bも前述のように貫通穴4cの中心、即ち貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置され、更に、第1の駆動回路11aと第2の駆動回路11bも、貫通穴4cの中心、即ち貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
以上述べたように、第1の電源用コネクタ40aと第2の電源用コネクタ40b、及び制御基板4と中継部材28に搭載された制御ユニット1の主な構成要素は、出力軸21の軸心に対して点対称に配置されているので、電動パワーステアリング装置100の構成要素を集中的に配置することができ、更に電流の流れを画一的にすることができ、制御基板4に於ける図示していない配線も縮小化して小型化することができる。
前述のように、中継部材28の構造、及び中継部材28に装着された部品、及び夫々の端子を貫通させるための貫通穴は、貫通穴4cの中心、即ち貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されているので、配線長の短縮化を行うことができ、比較的大型部品の配置スペースを確保することができる。
前述のように、第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3bbは、ハウジング1cの貫通穴1cc、即ち貫通穴1ccを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されているので、配線の短縮化、集中化を図り装置の小型化に寄与することができる。また、各部品、各コネクタ、回路部品、各パワーモジュールを、同一機能で且つ同一配置とした2組で構成しているので、それぞれの種類としては1種類である。
尚、以上の説明では、第1の電源用コネクタ40aと第1の信号用コネクタ41aが隣接して配置され、且つ第2の電源用コネクタ40bと第2の信号用コネクタ41bが隣接して配置されているが、それぞれを離間して配置することも可能であり、車体側コネクタとの接続方向、制御基板との接続構造等を考慮してそれらの配置を決定すればよい。
以上のように、実施の形態1による電動パワーステアリング装置によれば、第1の制御ユニット1aと第2の制御ユニット1bとの、互いに対応する構成要素毎に、モータの出力軸の軸心に対して点対称に配置するようにしているので、制御ユニット1の各構成要素が出力軸を取り囲む配置となり、電動パワーステアリング装置の小型化を実現することができる。また、2組の制御回路、2組のインバータ回路等がほぼ同等に配置、配線されているので、回路インピーダンスも同等であり、各組間の差異が抑制される効果もある。
実施の形態2.
次に、実施の形態2による電動パワーステアリング装置について説明する。図6は、実施の形態2による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図であって、前述の実施の形態1に於ける図5に対応する。実施の形態2による電動パワーステアリング装置の全体回路図は図1と同一である。図6に於いて、ハウジング1eの底部である内壁面に、第1のインバータ回路3aと第1の電源リレー5aを構成する第1のパワーモジュール3aaと、第2のインバータ回路3bと第2の電源リレー5bを構成する第2のパワーモジュール3ccが装着されている。
ここで、第2のパワーモジュール3ccは、前述の実施の形態1に於ける第2のパワーモジュール3bbに対して、電源端子3cp、3cnの導出位置が異なるように構成されている。即ち、実施の形態1では、図5に示す第2の出力端子3bu、3bv、3bwが導出されている第2のパワーモジュール3bbの長辺の右側に隣接する短辺から、電源端子3bp、3bnを引き出していたが、実施の形態2に於ける第2のパワーモジュール3ccでは、図6に示す第2の出力端子3cu、3cv、3cwが引き出されている第2のパワーモジュール3ccの長辺の左側に隣接する短辺から電源端子3cp、3cnを引き出すように構成されている。
第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3ccは、ハウジング1eの貫通穴1ecの軸心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸(図示せず)の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して線対称に配置されている。
第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dに対して、第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dは、ハウジング1eの貫通穴1ecの中心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して線対称に配置されている。つまり、第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dは、貫通穴1ecの中軸心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して一方側(図6では上側)に配置され、第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dは、貫通穴1ecの中心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線に対して他方側(図6では下側)に配置されている。
図1からも明らかなように、第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dに流れる電流と、第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dに流れる電流は、全く異なるものであり、電源用コネクタと信号用コネクタとが隣接して配置される必要性は少ない。そのため、実施の形態2では、電源用コネクタ同士と信号用コネクタ同士とを離して配置している。但し、車両側から電動パワーステアリング装置に接続するための車両側コネクタは、それぞれ離間して引き出されてくるものではないので、第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40d同士、及び第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41d同士は、各組隣接して配置されている。尚、第1の電源用コネクタ40cと第1の信号用コネクタ41cを隣接して配置すると共に、第2の電源用コネクタ40dと第2の信号用コネクタ41dを隣接して配置することも可能である。
第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40d、及び第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dの配置に依存して、第1の制御回路部4aと第2の制御回路部4b、及び中継部材28の配置が影響され、その結果、第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3ccが、図6に示すように配置される。つまり、第1のパワーモジュール3aaの第1の信号端子3asと、第2のパワーモジュール3ccの第2の信号端子3csは、実施の形態1と同様にハウジング1eの内径側に配置され、第1のパワーモジュール3aaの第1の電源端子3ap、3anと、第2のパワーモジュール3ccの第2の電源端子3cp、3cnは、ハウジング1eの外径側に並んで配置されている。
また、第1のパワーモジュール3aaの第1の電源端子3ap、3anと、第2のパワーモジュール3ccの第2の電源端子3cp、3cnは、第1の電源用コネクタ40cと、第2の電源用コネクタ40dの近傍に夫々配置されている。その結果、第1のパワーモジュール3aaと第2のパワーモジュール3ccは回路網、内蔵部品は同一であるが、前述のように、第1のパワーモジュール3aaの第1の電源端子3ap、3anと第2のパワーモジュール3ccの第2の電源端子3cp、3cnとの配置が、貫通穴1ecの中心、即ち貫通穴1ecを貫通する出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して線対称となる。その結果、実施の形態1では1種類のパワーモジュールを2個使用できたが、実施の形態2では同一回路、同一機能ではあるが端子配置の異なる2種類のパワーモジュールが1個ずつ必要となる。
第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dは、同一の電源用コネクタであり、第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dは、同一の信号用コネクタであるが、その各コネクタの電気接続は図6に示すように貫通穴1ecの中心、即ち貫通穴1ecを貫通する出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して左右で線対称に配置されている。尚、全コネクタの突出方向は、実施の形態1と同様にモータ2側の方向としたが、全コネクタ若しくはそのうちの少なくとも一つを、反モータ2側の方向、つまりモータ2の出力軸21の出力側の方向に突出させるようにしてもよい。
以上のように、実施の形態2によれば、各コネクタを実質的に出力軸21の軸心を通る仮想直線に対して線対称に配置しており、各組の電流の流れは整然と左右対称的に配線ができ、その結果、制御回路、中継部材に於いても同様な線対称配置として各部品、配線を配置することができるので、小型化を図ることが可能となる。
また、実施の形態2によれば、回路構成、特に第1のインバータ回路3aを構成する第1のパワーモジュール3aaと、第2のインバータ回路3bを構成する第2のパワーモジュール3ccのインピーダンスを各組で同一とすることができるのみならず、モータ2への大電流供給によるノイズについても互いに重畳するのではなく、むしろ打ち消し合う方向に電流が流れることになり、ノイズ低減の効果も奏することができる。
実施の形態3.
次に実施の形態3による電動パワーステアリング装置について説明する。図7は、実施の形態3による電動パワーステアリング装置のハウジングの壁面部とその周辺を示す平面図であって、実施の形態2に於ける図6に対応する。ハウジング1fの底部としての内壁面に、第1のインバータ回路3aと第1の電源リレー5aを構成する第1のパワーモジュール3ddと、第2のインバータ回路3bと第2の電源リレー5bを構成する第2のパワーモジュール3eeが装着されている。
実施の形態3では、1個の電源用コネクタ40eのみが設けられており、この1個の電源用コネクタ40eに車両のバッテリ9の+BラインとGNDラインが接続され、電動パワーステアリング装置100にそれらが入力された後に、2組に分離される(図示せず)。そのため実施の形態1、2と比較して大型化されている。尚、電源用コネクタのハウジングは1個で、電源用端子導体を2組とし、電源用端子導体を計4個とするようにしてもよい。
第1のパワーモジュール3ddと、第2のパワーモジュール3eeは、それらの端子配置が実施の形態1、2と異なる。即ち、第1のパワーモジュール3ddのモータ2への電流供給用の第1の出力端子3du、3dv、3dwは、複数の第1の信号端子3dsの中に分散配置され、第2のパワーモジュール3eeのモータ2への電流供給用の第2の出力端子3eu、3ev、3ewは、複数の第2の信号端子3esの中に分散配置されている。つまり、各パワーモジュールの出力端子と信号端子は、パワーモジュールの同一の一方の長辺側から導出され、各出力端子が各信号端子の列に分散配置されている。
第1のパワーモジュール3ddの他方の長辺側から導出された電源ラインとグランドラインを構成する導体3dnは、3相分で合計6本設けられている。同様に、第2のパワーモジュール3eeの他方の長辺側から導出された電源ラインとグランドラインを構成する端子3enは、3相分で合計6本設けられている。
第1のパワーモジュール3ddの6本の端子3dnは、前述の中継部材28に装着された第1のインバータ回路3aのU相ノイズ抑制用コンデンサ30Uaと、V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vaと、W相ノイズ抑制用コンデンサ30Waとにそれぞれ接続される。第2のパワーモジュール3eeの6本の端子3enは、前述の中継部材28に装着された第2のインバータ回路3bのU相ノイズ抑制用コンデンサ30Ubと、V相ノイズ抑制用コンデンサ30Vbと、W相ノイズ抑制用コンデンサ30Wbとにそれぞれ接続される。
その他の構成は、実施の形態2と同様である。このように構成された実施の形態3による電動パワーステアリング装置は、モータの出力軸の軸心を通る仮想直線に対して前述の各構成要素が線対称に配置されているので、電源用コネクタ40e、第1の信号用コネクタ41c、第2の信号用コネクタ41dに接続された配線は実質的に線対称的に配置され、これらの配線を通して第1のパワーモジュール3ddと第2のパワーモジュール3eeに電流を供給する径路、更にはモータ2に電流を供給する径路が実質的に線対称的な電流の流れとなる。
その結果、各組のインピーダンスはほぼ同一であり、電流向きもそれぞれ一方方向となり、ノイズ抑制、小型化を図ることが可能となる。
尚、実施の形態1による点対称配置による電動パワーステアリング装置と、実施の形態2、3による線対称配置による電動パワーステアリング装置の何れを採用するかは、車両への搭載性、車体側コネクタとの接続等を考慮して決定すればよい。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
本願は、車両に用いられる電動パワーステアリング装置の分野に利用することができる。
100 電動パワーステアリング装置、1 制御ユニット、1a 第1の制御ユニット、1b 第2の制御ユニット、1c、1e ハウジング、1c1 第1のハウジング張出部、1c2 第2のハウジング張出部、1c3a 第1の突出部、1c3b 第2の突出部、2 モータ、2a 第1の電機子巻線、2b 第2の電機子巻線、3a 第1のインバータ回路、3b 第2のインバータ回路、4 制御基板、4a 第1の制御回路部、4b 第2の制御回路部、4c 貫通穴、5a 第1の電源リレー、5b 第2の電源リレー、6a 第1のフィルタ、6b 第2のフィルタ、7 イグニッションスイッチ、8 センサ類、9 バッテリ、10a 第1のCPU、10b 第2のCPU、11a 第1の駆動回路、11b 第2の駆動回路、12a 第1の入力回路、12b 第2の入力回路、13a 第1の電源回路、13b 第2の電源回路、14 通信ライン、15、16 支持部材、17 シンクロレゾルバ、17a 第1の回転センサ、17b 第2の回転センサ。21 出力軸、22 ロータ、23 ステータ、25 ターミナル部、251 絶縁プレート、252、253 接続導体、26a 第1の軸受、26b 第2の軸受、27 ケース、271 端壁部、28 中継部材、40a、40c 第1の電源用コネクタ、40b、40d 第2の電源用コネクタ、40a1、40a2、40b1、40b2 電源用端子導体、41a、41c 第1の信号用コネクタ、41b、41d 第2の信号用コネクタ、41a10、41b10 信号用端子導体、80 絶縁筐体、80a 第1の絶縁筐体張出部、80b 第2の絶縁筐体張出部、90 接着剤、3aa、3dd 第1のパワーモジュール、3bb、3cc、3ee 第2のパワーモジュール
比較的大電流が流れる第1の出力端子3au、3av、3aw、又は第1の電機子巻線2aの巻線端子、の断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる3つの第1の出力端子用貫通穴28a1はそれらに対応して大きく形成され、更に、同様に、比較的大電流が流れる2つの第1の電源端子3ap、3anの断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる2つの第1の電源端子用貫通穴28a2はそれらに対応して大きく形成されている。また、比較的大電流が流れる第2の出力端子3bu、3bv、3bw、又は第2の電機子巻線2bの巻線端子の断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる3つの第2の出力端子用貫通穴28b1はそれに対応して大きく形成され、更に比較的大電流が流れる2つの第2の電源端子3bp、3bnの断面積は大きく形成されているので、それらを貫通させる2つの第2の電源端子用貫通穴28b2はそれに対応して大きく形成されている。
一方、比較的小さな信号電流が流れる第1の信号端子3asの断面積は比較的小さく形成されているので、それらを貫通させる複数の第1の信号端子用貫通穴28a3はそれらに対応して小さく形成され、比較的小さな信号電流が流れる第2の信号端子3bsの断面積は比較的小さく形成されているので、それらを貫通させる複数の第2の信号端子用貫通穴28b3はそれらに対応して小さく形成されている。
また、第1の制御回路部4aと第2の制御回路部4bは、同一回路構成であることもあって、制御基板4に装着された第1のCPU10aと、第2のCPU10bも前述のように貫通穴4cの中心、即ち貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置され、更に、第1の駆動回路11aと第2の駆動回路11bも、貫通穴4cの中心、即ち貫通穴4cを貫通する出力軸21の軸心に対して実質的に点対称に配置されている。
第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dに対して、第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dは、ハウジング1eの貫通穴1ecの中心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して線対称に配置されている。つまり、第1の信号用コネクタ41cと第2の信号用コネクタ41dは、貫通穴1ecの中軸心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線(図示せず)に対して一方側(図6では上側)に配置され、第1の電源用コネクタ40cと第2の電源用コネクタ40dは、貫通穴1ecの中心、即ち、貫通穴1ecを貫通するモータ2の出力軸21の軸心を通る仮想直線に対して他方側(図6では下側)に配置されている。


Claims (9)

  1. ステータと、出力軸に固定されたロータとを有するモータと、前記モータを制御する制御ユニットとを備え、前記モータと前記制御ユニットは、前記モータの出力軸の延びる方向に並置されて一体に固定された電動パワーステリング装置であって、
    前記モータは、第1の電機子巻線と、第2の電機子巻線を備え、
    前記制御ユニットは、前記第1の電機子巻線を制御する第1の制御ユニットと、前記第2の電機子巻線を制御する第2の制御ユニットを備え、
    前記第1の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素と、前記第2の制御ユニットの少なくとも一部分の構成要素は、前記出力軸の周辺部に配置され、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素と、前記第1の制御ユニットの前記構成要素に対応する前記第2の制御ユニットの前記構成要素は、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記制御ユニットに電源を供給する複数の電源用コネクタと、
    前記制御ユニットに制御信号を供給する複数の信号用コネクタと、
    を備え、
    前記複数の電源用コネクタは、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    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. 前記制御ユニットに電源を供給する複数の電源用コネクタと、
    前記制御ユニットに制御信号を供給する複数の信号用コネクタと、
    を備え、
    前記複数の信号用コネクタは、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    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装置。
  4. 前記制御ユニットは、前記出力軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる平面を有する制御基板を備え、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのCPUと、前記第2の制御ユニットの前記構成要素のうちの一部としてのCPUは、前記制御基板の前記平面に搭載され、
    前記第1の制御ユニットの前記CPUと、前記第2の制御ユニットの前記CPUは、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記制御ユニットは、
    前記制御ユニットの内部を覆うハウジングと、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのインバータ回路を備えた第1のパワーモジュールと、
    前記第2の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのインバータ回路を備えた第2のパワーモジュールと、
    を備え、
    前記第1のパワーモジュールと、前記第2のパワーモジュールは、前記ハウジングに於ける前記出力軸の延びる方向に対して直交する壁面に搭載され、且つ、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から4のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記制御ユニットは、
    前記出力軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる平面を有する制御基板と、
    前記制御ユニットの内部を覆うハウジングと、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのインバータ回路を備えた第1のパワーモジュールと、
    前記第2の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのインバータ回路を備えた第2のパワーモジュールと、
    を備え、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのCPUと、前記第2の制御ユニットの前記構成要素のうちの一部としてのCPUは、前記制御基板の前記平面に搭載され、
    前記第1の制御ユニットの前記CPUと、前記第2の制御ユニットの前記CPUは、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置され
    前記第1のパワーモジュールと、前記第2のパワーモジュールは、前記ハウジングに於ける前記出力軸の延びる方向に対して直交する壁面に搭載され、且つ、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置され、
    前記制御基板と、前記ハウジングの前記壁面は、前記出力軸の延びる方向に並置されている
    ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記制御ユニットは、電源用コネクタを備え、
    前記第1のパワーモジュールは、前記モータの巻線に接続される出力端子と、外部の電源に接続される電源端子を有し、
    前記第2のパワーモジュールは、前記モータの巻線に接続される出力端子と、外部の電源に接続される電源端子を有し、
    前記第1のパワーモジュールの前記出力端子と、前記第2のパワーモジュールの前記出力端子は、前記制御ユニットの外径側にそれぞれ配置され、
    前記第1のパワーモジュールの前記電源端子と、前記第2のパワーモジュールの前記電源端子は、前記電源用コネクタの近傍に配置されている、
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記制御ユニットは、前記出力軸の延びる方向に対して直交する方向に延びる平面を有する中継部材を備え、
    前記第1の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのフィルタとコンデンサのうちの少なくとも一方と、前記第2の制御ユニットの前記構成要素の一部としてのフィルタとコンデンサのうちの少なくとも一方は、前記中継部材の前記平面に搭載され、
    前記第1の制御ユニットの前記フィルタ又はコンデンサと、前記第2の制御ユニットのフィルタ又はコンデンサは、前記出力軸の軸心に対して点対称に配置され又は前記出力軸の延びる方向と直交する仮想直線に対して線対称に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から7のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記制御ユニットは、前記モータに対して、前記出力軸の出力側に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1から8のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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