WO2019049284A1 - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 Download PDF

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恭正 瓜生
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    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device having a function of detecting the temperature of an inverter (wiring pattern) for driving a motor and overheat protecting an electronic component, and an electric power steering device equipped with the motor control device.
  • a motor control apparatus which arranges a temperature detection element (for example, a thermistor) on the wiring pattern of the power supply line, detects the temperature without being affected by the fluctuation of the power supply voltage, and limits the current command value based on the temperature detection value.
  • a temperature detection element for example, a thermistor
  • An electric power steering apparatus is an apparatus equipped with a motor control apparatus.
  • the electric power steering apparatus applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of the motor.
  • a steering assist force is applied to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear, etc., by a driving mechanism of a motor controlled by the power supplied from the unit (inverter).
  • Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to generate torque of steering assist force correctly.
  • the feedback control is to adjust the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes smaller, and the motor applied voltage is generally adjusted by PWM (pulse width It is performed by adjusting the duty of modulation) control.
  • PWM pulse width It is performed by adjusting the duty of modulation
  • the column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the steering wheel 1 is a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, tie rods 6a, It passes through 6b, and is further connected to steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the steering wheel 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ , and the motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is a reduction gear 3 Is connected to the column shaft 2 via Electric power is supplied from the battery 13 to the control unit (ECU) 100 that controls the electric power steering apparatus, and an ignition key signal is input through the ignition key 11.
  • the control unit 100 calculates the current command value of the assist (steering assist) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates for the current command value
  • the current supplied to the motor 20 for EPS is controlled by the voltage control command value Vref applied.
  • the steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided. It is also possible to acquire the steering angle from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.
  • the control unit 100 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various information of the vehicle, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40.
  • the control unit 100 can also be connected to a non-CAN 41 that transmits and receives communications other than the CAN 40, analog / digital signals, radio waves, and the like.
  • the control unit 100 mainly includes a central processing unit (CPU) (including a micro processor unit (MPU) and a micro controller unit (MCU)), but shows general functions executed by a program in the CPU. And it looks like Figure 2.
  • CPU central processing unit
  • MPU micro processor unit
  • MCU micro controller unit
  • the control unit 100 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are current commands for calculating the current command value Iref1.
  • the value is input to the value calculator 101.
  • Current command value calculation unit 101 calculates current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Th and vehicle speed Vs.
  • the voltage control command value Vref whose characteristic is improved by the PI control unit 104 is input to the PWM control unit 105, and the motor 20 is PWM-driven through the inverter 106A.
  • the current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 107 and is fed back to the subtracting unit 102B.
  • the inverter 106A is configured by a bridge circuit of FET (Field-Effect Transistor) as a semiconductor switching element (power semiconductor element).
  • a rotation sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, a motor rotation angle ⁇ is output from the rotation sensor 21, and a motor speed ⁇ is calculated by a motor speed calculator 22.
  • the compensation signal CM from the compensation signal generation unit 110 is added to the addition unit 102A, and the characteristic of the steering system is compensated by the addition of the compensation signal CM to improve convergence and inertia characteristics, etc. ing.
  • the compensation signal generation unit 110 adds the self aligning torque (SAT) 113 and the inertia 112 in the addition unit 114, and further adds the convergence 111 in the addition result in the addition unit 115, and compensates the addition result of the addition unit 115 It is assumed that the signal CM.
  • SAT self aligning torque
  • the PWM control unit 105 that calculates the PWM duty values D1 to D6 of the same and the gates of the FETs as drive elements (power semiconductor elements) with the PWM duty values D1 to D6 compensate for dead time and turn ON / It is comprised by the gate drive part 105B which turns off.
  • the inverter 106A is configured of a three-phase bridge (FET1 to FET6) of FETs (for example, n-type MOS-FETs) as semiconductor switching elements, and drives the motor 20 by being turned on / off with PWM duty values D1 to D6. Do. Further, a motor relay 23 is connected to each phase for supplying power (ON) to the power supply line between the inverter 106A and the motor 20 and for interrupting (turning off) the current at the time of abnormality.
  • FET1 to FET6 FETs
  • n-type MOS-FETs for example, n-type MOS-FETs
  • the motor current detector 107 is omitted. Further, although the resistor RS0 is connected to the power supply side of the inverter 106A in FIG. 3, it is also possible to detect the motor current in a one-shunt manner by inserting the resistor on the ground side.
  • a temperature detection element such as a thermistor is installed on a circuit board that constitutes an inverter, and the thermistor 120 is connected to a stable power supply voltage (for example 5 V). The temperature is detected by A / D conversion of the value. Then, when the detected temperature reaches a predetermined temperature so as not to exceed the heat resistance temperature of the component parts, the overheat protection mechanism is configured to suppress the current or stop the operation.
  • a temperature detection element such as a thermistor or the like needs a stable power supply voltage (for example, a constant 5 V power supply) as shown in FIG.
  • the wiring pattern and the circuit including the temperature detection element are electrically isolated. That is, although it is desired to place a temperature detection element such as the thermistor 120 in the vicinity of the FET for accurate temperature detection, the power supply voltage of the temperature detection element is independent of the power supply VR of the inverter 106.
  • the temperature detection element (thermistor 120) has to be disposed separately as shown in FIG.
  • the heat generation of the inverter has to be transmitted to the temperature detection element through the insulating base material (for example, synthetic resin) having poor heat conduction characteristics, so the heat generation of the inverter is efficient As well as being unable to transfer heat to the temperature detection element well, accurate temperature detection could not be performed due to deterioration of the temperature characteristics of the substrate. That is, there is a problem that there is a possibility that the overheat protection can not be accurately performed on the parts to be protected.
  • the temperature detection element is placed in the vicinity of the FET, it is necessary to devise a method of cutting a part of the wiring pattern of the original large current (see the cut portion of the pattern of FIG. 11).
  • FIG. 4 shows an example of such a conventional arrangement structure of the thermistor in a cross-sectional view of a substrate, and this example shows a multi-layer substrate (conductor layers 122-1 to 122-4, insulating layers 123-1 to 123-) of four layers. 3), and a heat generating component 121 such as a FET is attached on the uppermost conductor layer 122-1 with a solder 121A. Then, the thermistor 120 is disposed on the uppermost conductor layer 122-1 with the solder 120A in the vicinity of being separated from the heat-generating component 121, and the thermal VIA 124 for dissipating heat to the heat dissipation member is provided.
  • the thermistor 120 is disposed on the insulated pattern island, and the arrows indicate the heat conduction direction at each site, and the temperature detection of such a structure has the problems as described above.
  • Patent No. 3889562 gazette JP, 2013-187322, A JP 2013-62269 A
  • Patent Document 1 In the semiconductor device disclosed in Japanese Patent No. 3889562 (Patent Document 1), the semiconductor element and the temperature detection element are electrically connected to the metal layer on the circuit board, and the heat is transferred to the temperature detection element through the metal layer. It is configured to However, in the device of Patent Document 1, the potential at the midpoint of the arm is connected to one side of the thermistor, and there is a problem that the circuit configuration becomes complicated in that a level shift circuit is required. Further, the thermal minimum in the circuit is not clear, and in order to carry out overheat control with high accuracy, a plurality of temperature detection elements are required, and there is also a problem that the cost is increased.
  • the electronic component disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-187322 has a structure in which the heat coupling property is improved by using the heat generating device and the temperature detecting element using the via (VIA) and the heat transfer member.
  • VVA via
  • the manufacturing cost is increased.
  • Patent Document 3 a plurality of temperature detection elements (thermistor) are disposed in a sandwich structure in a layer between the heat generating device and the heat sink.
  • three temperature detection devices are used, and there is a possibility that a time lag may occur in the member cost, the cost increase at the time of manufacture, and the detection of the transient thermal characteristics of the heat generating device.
  • the EPS has also been increased in size, and the current flowing to the motor has also been increased (for example, about 120 amperes), but conventionally the FET on the safer side by the estimation algorithm than the temperature detection value around the FET Overheat protection has been achieved, and as a result, the ability to apply a large current to the motor is suppressed.
  • the FET since there is a time lag in instantaneous detection of temperature change of the heating element, there is no one that can be applied to control or the like that causes an immediate current to flow to torque (such as lock generation) unique to EPS. For example, even when a high current (for example, 100 amperes or more) flows through the FET, it is more strongly desired to improve the accuracy of temperature detection so that transient heat generated from the FET can be detected instantaneously.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide an inexpensive configuration for temperature detection of an inverter, which can be carried out accurately without time delay, and reliably overheat electronic components based on the detected temperature. It is an object of the present invention to provide a motor control device capable of protection control and an electric power steering device equipped with the motor control device.
  • the present invention relates to a motor control device that drives and controls a motor via an inverter based on a current command value
  • the object of the present invention is to provide a voltage detection unit that detects a power supply voltage of a power supply connected to the inverter;
  • a temperature detection element disposed on a wiring pattern of a circuit board between an inverter and the power supply, a voltage dividing circuit which divides the power supply voltage by the temperature detection element and a resistor, and a divided voltage from the voltage dividing circuit
  • a temperature detection unit for detecting the temperature of the wiring pattern based on the voltage detection value detected by the voltage detection unit, and an overheat protection control for limiting the current command value based on the temperature detection value of the temperature detection unit.
  • the temperature detection unit detects the temperature of the wiring pattern without being affected by the power supply voltage using a predetermined arithmetic expression or a preset data table. Is achieved by which is way.
  • the above object of the present invention is that, in the circuit board, the thickness of the wiring pattern between the inverter and the power supply where the temperature detection element is disposed is uniform, and the width is larger than the width of the wiring pattern of the other part
  • the width of the wiring pattern between the inverter and the power source on which the temperature detection element is disposed is uniform, and the thickness is larger than the width of the wiring pattern of the other portion, because of the narrowing or the circuit board.
  • the wiring pattern between the inverter and the power source in which the temperature detection element is disposed is not dissipated on the back surface of the circuit board or in or near the circuit board.
  • at least one of thermal VIA, grease, and heat sink is disposed on the back surface of the circuit board, or Road substrate is a multilayer substrate, by the temperature detecting element in the outermost layer of the multilayer substrate is provided, or by the temperature detecting element is a thermistor, it is more effectively achieved.
  • the motor control device of the present invention it is a wiring pattern on which the heat generating component is mounted, and by directly mounting the temperature detection element on the wiring pattern, the thermal bonding between the high component and the temperature detection element And has excellent temperature detectability.
  • the circuit board is low cost because no separate heat transfer material (thermal grease) or special processing is required, there is no need to provide an insulated pattern island near the center of the inverter, and the wiring freedom of the inverter is increased. There is an advantage.
  • the design freedom of the temperature threshold of the overheat protection function can be increased. It is possible to implement the function.
  • one of the temperature detection elements such as the thermistor is directly connected to the conductive (excellent heat conduction) wiring pattern of the power supply line (VR line) of the inverter which generates heat easily.
  • the present invention provides a motor drive device excellent in the transient response of the temperature detection of the heat generating part by connecting the contacts of (1) and the power supply (VR) to the other contact. Specifically, the divided voltage of the power supply voltage is detected by the temperature detection element (power supply side) and the resistor (GND side) and the resistance connected to the power supply and the ground, and the voltage detection of the power supply is detected by the detected divided voltage.
  • the influence of voltage fluctuation of the power supply is eliminated, and temperature detection (the temperature of the wiring pattern to which one contact of the temperature detection element is connected) is referred to by referring to the data table for calculation or temperature conversion. It is possible.
  • the power supply voltage is usually almost the same as the battery voltage of the vehicle, so the voltage fluctuation is large, and the voltage fluctuation due to its own motor drive is remarkable, so in order to enable accurate temperature detection, It is necessary to eliminate fluctuations.
  • the shape of the wiring pattern is devised so that the amount of heat generation of the conductive wiring pattern of the power supply line which is the temperature detection portion becomes large.
  • the width of the wiring pattern of the circuit board for temperature detection is partially narrowed, or the number of thermal vias of the wiring pattern for temperature detection is adjusted, or the heat around the wiring pattern for temperature detection is heat sink.
  • the present invention is a motor control device in which an inverter for driving a motor is provided with a temperature detection element directly on the wiring pattern of a power supply line susceptible to heat generation to detect temperature and high thermal coupling from the heat generating portion and excellent temperature detection performance.
  • I will provide a.
  • the circuit board does not require a separate heat transfer member or special processing to enhance the thermal bondability from the heat generating portion, and the cost is low.
  • thermal VIA and the heat transfer material are separately provided, but in the present invention, inclusions such as thermal grease from the heat generating portion to the temperature detection element.
  • thermal VIA and the like for increasing the heat transfer efficiency between the heat generating portion and the temperature detection element are not newly provided.
  • the temperature detection unit can be intentionally heated significantly and adjustment is also possible. It is. Based on the detected temperature, it is possible to increase the degree of freedom in the threshold design of the overheat protection and to prevent the heat resistance temperature of the components of the inverter from being exceeded.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the present invention corresponding to FIG. 3, and a thermistor 130 is connected to a power supply line of the inverter 106 as a temperature detection element, and a power (VR) voltage of the inverter 106 at the time of motor drive
  • a power (VR) voltage of the inverter 106 at the time of motor drive
  • large capacity capacitors C1 to C3 are disposed in each arm on the power supply line.
  • the power supply voltage for the thermistor 130 is not provided, and the same power supply voltage VR as that of the inverter 106 is applied to the thermistor 130.
  • the large-capacity capacitors C1 to C3 are formed of an electrolytic capacitor, a conductive polymer hybrid electrolytic capacitor, or the like.
  • the arrows in the inverter 106 indicate the flow of current
  • the solid line indicates the flow of current when the upper arm FET is turned on
  • the broken line indicates via the parasitic diode when the upper arm FET is turned off. It shows the current flowing.
  • the inverter 106 is connected to a voltage detection unit 143 that detects a power supply voltage, and is also connected to a thermistor 130 and a voltage dividing circuit 144 that divides the power supply voltage with a resistor.
  • the power supply voltage VRd detected by the voltage detection unit 143 and the divided voltages V1 and V2 of the voltage dividing circuit 144 are input to the temperature detection unit 142, and the temperature detection unit 142 detects the temperature using a data table for temperature conversion.
  • the temperature detection value Tm detected by the temperature detection unit 142 is input to the overheat protection control unit 141, and the current limit value Ir is input to the motor drive control unit 140.
  • the motor drive control unit 140 limits the current command value (assist command) based on the current limit value Ir.
  • FIG. 6 shows an arrangement example of the thermistor 130 corresponding to FIG. 4, and the thermistor 130 is attached on the wiring pattern by the solder 130A.
  • the thermal VIA 124 is shown in this example, it may be omitted.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the voltage dividing circuit 144 and the connection of the thermistor 130.
  • One end of the thermistor 130 is connected to the power supply voltage VR, and the other end is grounded (GND) via the resistor R1.
  • a voltage dividing circuit of resistors R3 and R4 is provided between the power supply and the ground.
  • the output voltage V1 of the voltage dividing circuit including the thermistor 130 and the resistor R1 becomes the following equation 1, and the output voltage V1 is affected by the fluctuation of the power supply voltage VR.
  • the output voltage V2 of the voltage dividing circuit formed by the resistors R3 and R4 is expressed by the following equation 2. Similarly, the output voltage V2 is affected by the fluctuation of the power supply voltage VR.
  • the voltages V1 and V2 from the voltage dividing circuit 144 are input to the temperature detection unit 142 and A / D converted respectively, and the respective digital values are VAL1 and VAL2. Then, the digital value VAL1 is divided by the digital value VAL2 to obtain a value VAL3. That is, the value VAL3 is the following equation 3.
  • the value VAL3 depends only on the resistance RZ of the thermistor 130. Therefore, the temperature Tm can be detected by preparing the relationship between the resistance of the thermistor 130 and the temperature in the form of a data table, or by calculating. That is, by performing temperature detection based on the relationship between the value VAL3 and the temperature detection value Tm as shown in FIG. 8, the temperature does not suffer from the influence of the voltage fluctuation even in the configuration using the power supply voltage with a large voltage fluctuation. It becomes possible to detect correctly.
  • the thermistor resistance at temperature T 0 [K] is R 0
  • the thermistor resistance RZ at temperature T [K] can be expressed by the following equation 4.
  • B is called a B constant of the thermistor, and is different for each thermistor.
  • Steinhart-Hart equation Equation 5 as an approximation of the temperature resistance characteristic of a thermistor whose approximation is higher than the equation 4.
  • a, b and c are called Steinhart-Hart parameters and are designated for each thermistor. It can be understood from the above equation 4 that the thermistor resistance RZ depends on the temperature, and from the equation 5 it is possible to obtain the thermistor temperature T, that is, the temperature of the wiring pattern in which the thermistor 130 is installed. In the present invention, not the cyclic detection but the detection of the channel CH1 which measures the power supply voltage VR (VRd) and performs A / D conversion, and the measurement of the voltage division value V1 of the thermistor 130 makes the A / D conversion of the channel CH2.
  • the detection and the detection of the channel CH3 for measuring and A / D converting the voltage division value V2 of the voltage dividing circuit 144 are sampled at the same time, and the temperature calculation unit 142 measures the temperature previously obtained using the above equation or The temperature of the thermistor 130 is detected using a data table for
  • the overheat protection control unit 141 suppresses the temperature rise of the components of the inverter 106 by limiting the current command value to a small value according to the temperature detection value Tm or stopping the motor drive. That is, as the temperature detection value Tm increases, the current command value (assist command) is restricted so as to decrease or the motor drive is stopped. The motor drive may be stopped when the temperature detection value Tm exceeds the predetermined value Tm2.
  • the correlation value between the temperature rise of the component of the inverter 106 and the temperature detection value Tm is analyzed in advance by experiment etc., and a temperature larger than the temperature detection value Tm1 when any heat resistant temperature of the component is exceeded
  • the overheat protection start temperature threshold temperature
  • the present invention adjusts in the following manner. (1) As shown in FIG. 9, the width of the wiring pattern of the power supply line at the portion where the temperature detection element is disposed is made narrower than the width of the other portions. If the thickness of the wiring pattern is made uniform, the electrical resistance becomes large by narrowing the width, and the heat generation of the pattern is increased by the conduction current. In FIG. 9A, since the widths of the arrangement portion and the other portion are the same, the amount of heat generation of the temperature detection portion is small, and as shown in FIG.
  • the heat generation amount of the temperature detection unit can be increased.
  • the width may be the same and the thickness may be reduced.
  • the heat generation amount of the temperature detection unit can be increased by reducing the thermal VIA of the wiring pattern of the power supply line as shown in FIG. 6, and conversely, by increasing the thermal VIA, the temperature detection unit The calorific value can be reduced.
  • the amount of heat generated by the temperature detection unit can be adjusted by adjusting the amount of heat released from the circuit board of the wiring pattern to the case. That is, in FIG.
  • the heat is dissipated to the back side of the position where the temperature detection element is disposed via the grease and the heat sink, so the amount of heat generation can be adjusted small, and in FIG. Since the heat dissipation material is not disposed on the rear side of the position where the temperature detection element is disposed, the amount of heat generation can be largely adjusted.
  • the width of the wiring pattern may be increased as in FIGS. 10C and 10D (case 1) or the width of the wiring pattern may be narrowed (case 2) ). Further, the widths for cutting the above wiring patterns may be combined.
  • the threshold temperature of the overheat protection can be easily designed, and the freedom of the threshold design of the overheat protection can be enhanced. It becomes possible to prevent the heat resistance temperature excess.
  • FIG. 11 shows an example of the mounting arrangement of the temperature detection element of the present invention on the circuit board.
  • the temperature detection element is arranged at the end of the circuit board. Conventionally, it has been arranged inside the circuit board. The reason is as follows.
  • the heating elements are disposed on the circuit board of the power section, and the center is likely to be the point at which the temperature is the highest, and when the temperature detection element is disposed at the center of the power section, the distance from each element is average
  • the temperature of each heating element can be obtained uniformly. In other words, it is to make it difficult for the distance to get too far and the temperature can not be picked up.
  • the other elements are usually at or below that temperature. It is not necessary to arrange at the center of the substrate of the power circuit unit by detecting the temperature on the VR pattern which is not wired.
  • a thermistor is taken as an example of a temperature sensor, but a temperature measuring resistor, a thermocouple, an IC temperature sensor utilizing temperature characteristics of a transistor, a crystal thermometer using Y cut of quartz, etc. It is also possible to use
  • thermal VIA and grease are shown in the embodiment of the present invention, they are simply required for heat dissipation of the system, and are provided to assist heat transfer from the heat generating portion to the temperature detection element. It is not something that

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Abstract

【課題】インバータの温度検出を安価な構成で、時間遅れなく正確に実施でき、検出温度に基づいて電子部品を過熱保護制御することが可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御するモータ制御装置において、インバータに接続された電源の電源電圧を検出する電圧検出部と、インバータ及び電源の間の、回路基板の配線パターン上に配置された温度検出素子と、温度検出素子及び抵抗で電源電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路からの分圧電圧及び電圧検出部で検出された電圧検出値に基づいて、配線パターンの温度を検出する温度検出部と、温度検出値に基づいて電流指令値を制限する過熱保護制御部とを備え、温度検出部は、所定の演算式若しくは予め設定されたデータテーブルを用いて、電源電圧の影響を受けることなく配線パターンの温度を検出する。

Description

モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
　本発明は、モータを駆動するインバータ（配線パターン）の温度を検出して電子部品を過熱保護する機能を備えたモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関し、特にインバータと電源との間の電源ラインの配線パターン上に温度検出素子（例えばサーミスタ）を配置して、電源電圧の変動に影響されることなく温度を検出し、温度検出値に基づいて電流指令値を制限するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
　モータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、電力供給部（インバータ）から供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
　電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
　なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。
　コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller　Area　Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット１００には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
　コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ(Central　Processing　Unit)（ＭＰＵ(Micro　Processor　Unit)やＭＣＵ(Micro　Controller　Unit)等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。
　図２を参照してコントロールユニット１００を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部１０１に入力される。電流指令値演算部１０１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部１０２Ａを経て電流制限部１０３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部１０２Ｂにフィードバック入力され、モータ電流値Ｉｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部１０４に入力される。ＰＩ制御部１０４で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部１０５に入力され、更にインバータ１０６Ａを介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器１０７で検出され、減算部１０２Ｂにフィードバックされる。インバータ１０６Ａは、半導体スイッチング素子（パワー半導体素子）としてのＦＥＴ(Field-Effect　Transistor)のブリッジ回路で構成されている。
　モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が連結されており、回転センサ２１からモータ回転角度θが出力され、更にモータ速度ωがモータ速度演算部２２で演算される。
　また、加算部１０２Ａには補償信号生成部１１０からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部１１０は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）１１３と慣性１１２を加算部１１４で加算し、その加算結果に更に収れん性１１１を加算部１１５で加算し、加算部１１５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
　モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部１０５及びインバータ１０６Ａの詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部１０５は、電圧制御指令値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１～Ｄ６を演算するデューティ演算部１０５Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１～Ｄ６で駆動素子（パワー半導体素子）としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部１０５Ｂとで構成されている。インバータ１０６Ａは半導体スイッチング素子としてのＦＥＴ（例えばｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴ）の３相ブリッジ（ＦＥＴ１～ＦＥＴ６）で構成されており、ＰＷＭデューティ値Ｄ１～Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。また、インバータ１０６Ａとモータ２０との間の電力供給線には、電力供給を行い（ＯＮ）、異常時に電流を遮断（ＯＦＦ）するためのモータリレー２３が各相に接続されている。
　なお、図３では、モータ電流検出器１０７を省略している。また、図３ではインバータ１０６Ａの電源側に抵抗ＲＳ０が接続されているが、接地側に抵抗を介挿して１シャント式にモータ電流を検出することも可能である。
　一般にモータ駆動のために構成されるインバータでは、コンデンサ、ＦＥＴ及びこれらの部品を実装する回路基板等の構成部品は、通電電流による抵抗損失或いはスイッチング損失により発熱する。この発熱がインバータの動作を不安定にさせたり、故障させる原因となる。このため、従来は、図３に示すようにインバータを構成する回路基板上に、サーミスタ等の温度検出素子を設置すると共に、安定した電源電圧（例えば５Ｖ）にサーミスタ１２０を接続し、各部の電圧値をＡ／Ｄ変換して温度を検出している。そして、構成部品の耐熱温度を超えないように、検出温度が所定温度に達すると、電流を抑制したり、動作を停止させたりする過熱保護機構となっている。
　しかしながら、一般にサーミスタなどの温度検出素子は温度検出回路を構成する際に、図３に示すように安定した電源電圧(例えば一定の５Ｖ電源)が必要なため、発熱するインバータを構成する導電性の配線パターンと、温度検出素子を含む回路とが電気的に絶縁されている。つまり、温度検出を正確に行うために、サーミスタ１２０などの温度検出素子をＦＥＴの近辺に設置したいが、インバータ１０６の電源ＶＲに対して温度検出素子の電源電圧が独立しているため、図４に示すように温度検出素子（サーミスタ１２０）を分離して配置せざるを得なかった。これにより、一般的な多層基板等においては、熱伝導特性の悪い絶縁性の基材（例えば合成樹脂）を介して、インバータの発熱を温度検出素子に伝えなければならないため、インバータの発熱を効率良く温度検出素子に伝熱できないと共に、基材の温度特性の劣化で正確な温度検出ができなかった。即ち、保護されるべき部品に対して、的確に過熱保護を実施できない可能性があるといった問題点があった。温度検出素子をＦＥＴの近辺に設置する場合には、本来の大電流の配線パターンの一部をカットするなどの工夫が必要であった（図１１のパターンのカット部分を参照）。
　また、上述の問題を解決するために、発熱部と温度検出素子との熱的な結合を高める手段として、余分な伝熱材(サーマルグリス等)や、特殊な基板加工(ＶＩＡ等)が必要となり、製造コストアップの要因となることが問題であった。
　図４はこのような従来のサーミスタの配設構造例を基板断面図で示しており、本例は４層の多層基板（導体層１２２－１～１２２－４、絶縁層１２３－１～１２３－３）を示しており、その最上層の導体層１２２－１上にＦＥＴ等の発熱部品１２１が半田１２１Ａで取付けられている。そして、発熱部品１２１とは分離された近辺で、最上層の導体層１２２－１上にサーミスタ１２０が半田１２０Ａで配設され、放熱部材に放熱させるサーマルＶＩＡ１２４が設けられている。サーミスタ１２０は、絶縁されたパターン島に配置されており、また、矢印は各部位における熱の伝導方向を示しており、かかる構造の温度検出では上述したような問題がある。
特許第３８８９５６２号公報 特開２０１３－１８７３２２号公報 特開２０１３－６２２６９号公報
　特許第３８８９５６２号公報（特許文献１）に開示された半導体装置では、回路基板上の金属層に半導体素子と温度検出素子とを電気的に接続し、金属層を介して温度検出素子に伝熱させる構成となっている。しかし、特許文献１の装置では、アームの中点の電位をサーミスタの片側に接続しており、レベルシフト回路を必要とする点で回路構成が複雑化する問題がる。また、回路中の熱的最弱部が明確ではなく、精度良く過熱制御を実施するためには複数の温度検出素子が必要となり、コストがアップしてしまう問題もある。
　特開２０１３－１８７３２２号公報（特許文献２）に開示された電子部品では、発熱デバイスと温度検出素子とをビア（ＶＩＡ）と伝熱部材を用いて熱結合性を高めた構造となっているが、製造時のコストがアップしてしまう問題がある。
　また、特開２０１３－６２２６９号公報（特許文献３）に示される半導体装置では、発熱デバイスとヒートシンクの間の層に複数個の温度検出素子（サーミスタ）をサンドイッチ構造で設置している。特許文献３の装置では、３つの温度検出デバイスを用いており、部材費、製造時のコストアップと発熱デバイスの過渡熱特性の検出にタイムラグが出る虞がある。
　更に、近年ＥＰＳも大型化し、モータに流れる電流も大きく（例えば１２０アンペア程度）なって来ているが、従来は上記理由によりＦＥＴ周辺の温度検出値より、推定アルゴリズムにより、より安全側でのＦＥＴ過熱保護となっており、結果的にモータに大きな電流を流す性能が抑えられている。また、発熱素子の温度変化も瞬時検出にタイムラグがあるため、ＥＰＳに独特なトルク（ロック発生等）に対して、即電流を流す制御等に適応できるものはなかった。例えばＦＥＴに高電流（例えば１００アンペア以上）が流れた場合にも、瞬間的にＦＥＴから発生する過渡熱も検出できるように、温度検出の精度向上が一層強く望まれている。
　本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、インバータの温度検出を安価な構成で、時間遅れなく正確に実施でき、検出温度に基づいて電子部品を確実に過熱保護制御することが可能なモータ制御装置及びそれを搭載し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、電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記インバータに接続された電源の電源電圧を検出する電圧検出部と、前記インバータ及び前記電源の間の、回路基板の配線パターン上に配置された温度検出素子と、前記温度検出素子及び抵抗で前記電源電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路からの分圧電圧及び前記電圧検出部で検出された電圧検出値に基づいて、前記配線パターンの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の温度検出値に基づいて前記電流指令値を制限する過熱保護制御部とを備え、前記温度検出部は、所定の演算式若しくは予め設定されたデータテーブルを用いて、前記電源電圧の影響を受けることなく前記配線パターンの温度を検出するようになっていることにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記回路基板において、前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンの厚さが均一で、幅が他の部位の配線パターンの幅よりも狭くなっていることにより、或いは前記回路基板において、前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンの幅が均一で、厚さが他の部位の配線パターンの幅よりも薄くなっていることにより、或いは前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンが、前記回路基板の裏面若しくは内部又は近辺で放熱されない構造になっていることにより、或いは前記回路基板の裏面に、サーマルＶＩＡ、グリース、ヒートシンクの少なくとも１つが配設されていることにより、或いは前記回路基板が多層基板であり、前記多層基板の最外層に前記温度検出素子が設けられていることにより、或いは前記温度検出素子がサーミスタであることにより、より効果的に達成される。
　モータを駆動するインバータの電源ライン（ＶＲ）の配線パターンには大電流が流れ、ＦＥＴ、コンデンサなどの電子部品はもとより、回路基板そのものも抵抗値を持っているため発熱する。本発明に係るモータ制御装置によれば、その発熱部品が実装される配線パターンであり、その配線パターン上に温度検出素子を直に実装することで、高い部品と温度検出素子との熱結合性を高め、温度検出性に優れている。回路基板に対して、別途伝熱材（サーマルグリス）等や特殊な加工が不要のためローコストであり、インバータの中心付近に絶縁されたパターン島を設ける必要がなく、インバータの配線自由度が上がる利点がある。
　また、電源ライン上の温度検出部の回路基板の配線パターンの発熱量を他の部位より大きくすることで、過熱保護機能の温度閾値の設計自由度を高めることができ、信頼性の高い過熱保護機能を実施することが可能である。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 電動パワーステアリング装置のモータ制御部の構成例を示す線図である。 従来のサーミスタの配設例を示す基板断面図である。 本発明の構成例を示すブロック図である。 本発明によるサーミスタの配設例を示す基板断面図である。 分圧回路の構成例を示す接続図である。 温度変換用のデータテーブルの一例を示す特性図である。 回路基板における配線パターンの発熱量の調整例を示す平面図である。 回路基板における配線パターンの発熱量の他の調整例を示す断面図及び一部平面図である。 本発明の温度検出素子の回路基板への装着配置の例を、従来例と比較して示す平面図である。
　本発明では、ＥＰＳ等が具備するモータ制御装置のインバータにおいて、発熱し易いインバータの電源ライン（ＶＲライン）の導電性の(熱伝導に優れる)配線パターンに直接例えばサーミスタ等の温度検出素子の一方の接点を接続し、他方の接点に電源（ＶＲ）を接続することで、発熱部の温度検出の過渡応答性に優れたモータ駆動装置を提供する。具体的には、温度検出素子(電源側)及び抵抗（ＧＮＤ側）と電源及び接地に接続された抵抗とで電源電圧の分圧電圧を検出し、検出された分圧電圧で電源の電圧検出値を除算することで、電源の電圧変動の影響を排除し、演算若しくは温度変換用のデータテーブルを参照することで温度検出（温度検出素子の一方の接点が接続された配線パターンの温度）を可能としている。電源電圧は通常、車両のバッテリ電圧とほとんど同じ電圧であるため電圧変動が大きく、また、自身のモータ駆動による電圧変動が顕著であるため、正確な温度検出を可能にするためには電源電圧の変動を排除する必要がある。
　また、本発明では、温度検出部位である電源ラインの導電性の配線パターンの発熱量が大きくなるように、配線パターンの形状を工夫する。具体的には、温度検出する回路基板の配線パターン幅を部分的に狭くしたり、或いは温度検出する配線パターンのサーマルＶＩＡの数を調整したり、或いは温度検出する配線パターンの周辺の熱をヒートシンク等へ放熱しないようにする、などして、電源ラインの配線パターンの発熱を高めることにより、自由度の高い過熱保護を実施し、インバータを構成する部品の耐熱温度を超過することを確実に遅れなく防ぐことができる。
　本発明はモータを駆動するインバータにおいて、発熱し易い電源ラインの配線パターンに直接温度検出素子を設置して温度を検出し、発熱部からの熱結合性が高く温度検出性能に優れたモータ制御装置を提供する。発熱部からの熱結合性を高めるための、回路基板に対して別途伝熱部材や特殊な加工を必要とせず、ローコストである。即ち、従来は、発熱部から温度検出素子の伝熱を高めるために、サーマルＶＩＡや伝熱材が別途設けられているが、本発明では発熱部から温度検出素子にサーマルグリスのような介在物がなく、また、発熱部から温度検出素子の間の伝熱効率を上げるためのサーマルＶＩＡなどは新たに設けていない。
　また、温度検出部の配線パターンの幅を狭くし、かつ検出部位付近の熱をヒートシンク等に放熱しないように設計することで、温度検出部を意図的に大きく発熱させることができ、調整も可能である。検出温度に基づき、過熱保護の閾値設計の自由度を高め、インバータの構成部品の耐熱温度を超過することを防ぐことができる。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
　図５は本発明の構成例を図３に対応させて示しており、インバータ１０６の電源ラインには温度検出素子としてサーミスタ１３０が接続されると共に、モータ駆動時のインバータ１０６の電源（ＶＲ）電圧の変動を抑制することを目的に、電源ラインには大容量キャパシタＣ１～Ｃ３が各アームに配置されている。本発明ではサーミスタ１３０用の電源電圧は設けられておらず、サーミスタ１３０には、インバータ１０６と同じ電源電圧ＶＲが印加されている。大容量キャパシタＣ１～Ｃ３は、電解コンデンサ又は導電性高分子ハイブリッド電解コンデンサ等で構成される。なお、インバータ１０６内の矢印は、電流の流れを示しており、実線は上アームＦＥＴがＯＮしたときの電流の流れを示し、破線は上アームＦＥＴがＯＦＦされたときに寄生ダイオードを経由して流れる電流を示している。このようにモータ２０の回転により電流がＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦに関係なく流れているので、電源電圧ＶＲの配線パターンの温度が上昇することになる。このため、この部分の温度を正確に検出することが重要になる。また、電源電圧ＶＲは、変動も大きいとされている。
　インバータ１０６には、電源電圧を検出する電圧検出部１４３が接続されると共に、サーミスタ１３０と抵抗で電源電圧を分圧する分圧回路１４４が接続されている。電圧検出部１４３で検出された電源電圧ＶＲｄ及び分圧回路１４４の分圧電圧Ｖ１，Ｖ２は温度検出部１４２に入力され、温度検出部１４２は温度変換用のデータテーブル等により温度を検出する。温度検出部１４２で検出された温度検出値Ｔｍは過熱保護制御部１４１に入力され、電流制限値Ｉｒをモータ駆動制御部１４０に入力する。モータ駆動制御部１４０は電流制限値Ｉｒに基づいて、電流指令値（アシスト指令）を制限する。
　図６はサーミスタ１３０の配設例を図４に対応させて示しており、サーミスタ１３０は半田１３０Ａで配線パターン上に取付けられている。本例では、サーマルＶＩＡ１２４を示しているが、なくても良い。
　図７は分圧回路１４４の構成例とサーミスタ１３０の接続を示しており、サーミスタ１３０の一端は電源電圧ＶＲに接続され、他端は抵抗Ｒ１を経て接地（ＧＮＤ）されている。また、電源と接地との間には、抵抗Ｒ３及びＲ４の分圧回路が設けられている。ここで、電源電圧をＶＲ、サーミスタ１３０の抵抗をＲＺとすると、サーミスタ１３０と抵抗Ｒ１による分圧回路の出力電圧Ｖ１は下記数１となり、出力電圧Ｖ１は電源電圧ＶＲの変動で影響を受ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 また、抵抗Ｒ３及びＲ４による分圧回路の出力電圧Ｖ２は下記数２となり、同様に出力電圧Ｖ２は電源電圧ＶＲの変動で影響を受ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　分圧回路１４４からの電圧Ｖ１及びＶ２は温度検出部１４２に入力されてそれぞれＡ／Ｄ変換され、それぞれのディジタル値をＶＡＬ１及びＶＡＬ２とする。そして、ディジタル値ＶＡＬ１をディジタル値ＶＡＬ２で除算した値ＶＡＬ３を得る。即ち、値ＶＡＬ３は下記数３である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　上記数３において抵抗Ｒ１、Ｒ３及びＲ４は固定値であり、電源電圧ＶＲの項も排除されているので、値ＶＡＬ３はサーミスタ１３０の抵抗ＲＺにのみ依存することになる。従って、予めサーミスタ１３０の抵抗と温度との関係をデータテーブル化して用意するか、若しくは演算することによって温度Ｔｍを検出することができる。即ち、図８に示すような値ＶＡＬ３と温度検出値Ｔｍの関係で温度検出を行うことで、電圧変動の大きい電源電圧を用いた構成であっても、電圧変動の影響を受けることなく温度を正確に検出することが可能となる。
 
　一般的に温度Ｔ０[K]の時のサーミスタ抵抗をＲ０とすると、温度Ｔ[K]の時のサーミスタ抵抗ＲＺは、下記数４で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　なお、ＢはサーミスタのＢ定数と呼ばれ、サーミスタ毎にそれぞれ異なる。また、数４より近似を高めたサーミスタの温度抵抗特性の近似式としてSteinhart-Hart式（数５）がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　なお、ａ，ｂ，ｃはSteinhart-Hartパラメータと呼ばれ、サーミスタ毎に指定されている。
 
　上記数４からサーミスタ抵抗ＲＺが温度に依存し、数５からサーミスタ抵抗ＲＺの測定によりサーミスタ温度Ｔ、つまりサーミスタ１３０が設置されている配線パターンの温度が得られることが分かる。本発明では周期的な検出ではなく、電源電圧ＶＲ（ＶＲｄ）を測定してＡ／Ｄ変換するチャンネルＣＨ１の検出と、サーミスタ１３０の分圧値Ｖ１を測定してＡ／Ｄ変換するチャンネルＣＨ２の検出と、分圧回路１４４の分圧値Ｖ２を測定してＡ／Ｄ変換するチャンネルＣＨ３の検出とを同時にサンプリングし、温度演算部１４２が上記演算式を用いて、或いは予め求めてある温度測定用のデータテーブルを用いてサーミスタ１３０の温度を検出する。
　過熱保護制御部１４１は、温度検出値Ｔｍに応じて電流指令値を小さく制限するか、或いはモータ駆動を停止することで、インバータ１０６の部品の温度上昇を抑制する。即ち、温度検出値Ｔｍが大きくなるに従って、電流指令値（アシスト指令）が小さくなるように制限するか、或いはモータ駆動を停止する。なお、モータ駆動の停止は、温度検出値Ｔｍが所定値Ｔｍ２を超えたときに行うようにしても良い。
　また、インバータ１０６の構成部品の温度上昇と温度検出値Ｔｍの相関値を予め実験等により解析しておき、構成部品のいずれかの耐熱温度を超過するときの温度検出値Ｔｍ１よりも大きい温度を、過熱保護開始温度（閾値温度）とすることで、構成部品の耐熱温度超過を防ぐことができる。
　インバータの電源ラインはモータ電流制御中、大きな電流が流れることが多く、回路基板のパターン抵抗、電解コンデンサのＥＳＲ（誘電体や電極などの損失による抵抗）によるＦＥＴからの伝熱により発熱し易い。そのため、電源ラインのパターン幅を広くとるとか、或いはサーマルＶＩＡを配置するとか、回路基板から熱伝導材を介してケース（ヒートシンク）に放熱する等の対策を採る場合がある。しかし、電源ラインの配線パターンを放熱し過ぎると、インバータのその他構成部品が発熱しているにも拘わらず低い温度しか検出できず、過熱保護を適切に実施できなくなる可能性がある。そのため、温度検出部である電源ラインの配線パターンに一定程度の発熱（回路基板の耐熱温度を確実に超えない範囲の温度）を持たせるために、本発明では以下の方法により調整する。
（１）図９に示すように、温度検出素子を配設する部位の、電源ラインの配線パターンの幅を他の部位の幅よりも狭くする。配線パターンの厚さは均一とすると、幅を狭くすることにより電気的抵抗が大きくなり、通電電流によりパターン発熱が上昇する。図９（Ａ）は配設部位と他の部位との幅が同一になっているので温度検出部の発熱量が小さく、図９（Ｂ）に示すように、一端面側からＶ字状の凹部を設けてパターン幅を狭くすることにより、温度検出部の発熱量を大きくすることができる。同様な理論で、幅を同一にして、厚さを薄くするようにしても良い。
（２）図６に示すような電源ラインの配線パターンのサーマルＶＩＡを少なくすることにより、温度検出部の発熱量を大きくすることができ、逆にサーマルＶＩＡを多くすることにより、温度検出部の発熱量を小さくすることができる。
（３）図１０に示すように配線パターンの回路基板からケースへの放熱量を調整することにより、温度検出部の発熱量を調整することができる。即ち、図１０（Ａ）では、温度検出素子の配設位置の裏側にグリース、ヒートシンクを介して放熱するようにしているので、発熱量を小さく調整することができ、図１０（Ｂ）では、温度検出素子の配設位置の裏側には放熱材料が配置されていないので、発熱量を大きく調整することができる。
（４）図１０（Ｂ）の形態で、図１０（Ｃ）及び（Ｄ）のように配線パターンの幅を広くしたり（ケース１）、配線パターンの幅を狭くしても良い（ケース２）。また、上記配線パターンをカットする幅を組み合わせても良い。
 
　上記方法（１）～（４）により、電源ラインの配線パターンの発熱量を調整することで、過熱保護の閾値温度を設計し易くし、過熱保護の閾値設計の自由度を高め、構成部品の耐熱温度超過を防ぐことが可能となる。
　図１１は、本発明の温度検出素子の回路基板への装着配置の例を示しており、本発明では温度検出素子を回路基板の端部に配置する。従来は、回路基板の内側に配置されていた。その理由は、以下の通りである。
　発熱素子はパワー部の回路基板に配置されており、その中心が最も温度が高くなるポイントとなり易く、また、パワー部の中心に温度検出素子を配置した方が、それぞれの素子からの距離が平均化され、各発熱素子の温度を万遍なく取得できるためである。換言すれば、距離が遠くなり過ぎて、温度が拾えないという状態に陥り難くするためである。本発明では、最弱部位をＶＲパターン（電源ラインの配線パターン）に意図的に作成することで、そこの温度を拾えればその他の素子はその温度以下であるため、通常、パワー部の中心には配線されないＶＲパターン上で温度検出することで、パワー回路部の基板中心に配置する必要はない。
　なお、上述の実施形態では温度センサとしてサーミスタを例に挙げているが、測温抵抗体、熱電対、トランジスタの温度特性を利用したＩＣ化温度センサ、水晶のＹカットを利用した水晶温度計等を利用することも可能である。
　また、本発明の実施形態では、サーマルＶＩＡ、グリースが示されているが、単純にシステムの放熱のために必要なものであり、発熱部から温度検出素子までの伝熱を助けるために設けているものではない。
１　　　　　　　　　　ハンドル
２　　　　　　　　　　コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０　　　　　　　　　トルクセンサ
１２　　　　　　　　　車速センサ
２０　　　　　　　　　モータ
１００　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
１０１　　　　　　　　電流指令値演算部
１０４　　　　　　　　ＰＩ制御部
１０５　　　　　　　　ＰＷＭ制御部
１０６、１０６Ａ　　　インバータ
１１０　　　　　　　　補償信号生成部
１２０、１３０　　　　サーミスタ
１２１　　　　　　　　発熱部品
１２２－１～１２２－４　　導体層
１２３－１～１２３－３　　絶縁層
１４０　　　　　　　　モータ駆動制御部
１４１　　　　　　　　過熱保護制御部
１４２　　　　　　　　温度検出部
１４３　　　　　　　　電圧検出部
１４４　　　　　　　　分圧回路

Claims (8)

  1. 電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御するモータ制御装置において、
    前記インバータに接続された電源の電源電圧を検出する電圧検出部と、
    前記インバータ及び前記電源の間の、回路基板の配線パターン上に配置された温度検出素子と、
    前記温度検出素子及び抵抗で前記電源電圧を分圧する分圧回路と、
    前記分圧回路からの分圧電圧及び前記電圧検出部で検出された電圧検出値に基づいて、前記配線パターンの温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部の温度検出値に基づいて前記電流指令値を制限する過熱保護制御部と、
    を備え、
    前記温度検出部は、所定の演算式若しくは予め設定されたデータテーブルを用いて、前記電源電圧の影響を受けることなく前記配線パターンの温度を検出するようになっていることを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記回路基板において、前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンの厚さが均一で、幅が他の部位の配線パターンの幅よりも狭くなっている請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 前記回路基板において、前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンの幅が均一で、厚さが他の部位の配線パターンの幅よりも薄くなっている請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 前記温度検出素子が配置される前記インバータ及び前記電源の間の前記配線パターンが、前記回路基板の裏面若しくは内部又は近辺で放熱されない構造になっている請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。
  5. 前記回路基板の裏面に、サーマルＶＩＡ、グリース、ヒートシンクの少なくとも１つが配設されている請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
  6. 前記回路基板が多層基板であり、前記多層基板の最外層に前記温度検出素子が設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置。
  7. 前記温度検出素子がサーミスタである請求項６に記載のモータ制御装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれかのモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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