專利名稱：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別適用于使用多相無(wú)刷馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)向輔助控制的車輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electric power steering)用電子控制單元。
背景技術(shù)：
多相無(wú)刷馬達(dá)大多用于車輛等各種裝置中。例如，近年來，為了減輕車輛運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)擔(dān)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(下文簡(jiǎn)稱為PSU)的開發(fā)得以推進(jìn)。PSU是利用多相無(wú)刷馬達(dá)所產(chǎn)生的輔助扭矩對(duì)由方向盤產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行輔助的裝置，通過電子控制單元(下文簡(jiǎn)稱為E⑶)進(jìn)行控制。E⑶包括控制PSU多相無(wú)刷馬達(dá)的電源電路和控制該電源電路的控制電路。在該E⑶中安裝有:嵌入成型(insert mould)基板,其通過軟釬焊或焊接等在嵌入成型有母線的嵌入組件上分別連接降噪線圈、電源繼電器、失效保護(hù)繼電器等DIP (Dual InlinePackage,雙列直插封裝)部件；由招基板構(gòu)成的多個(gè)電力基板(power substrate),其安裝有用于使大電流流入多相無(wú)刷馬達(dá)而被表面貼裝的半導(dǎo)體開關(guān)元件和電流檢測(cè)用分流電阻等；和由玻璃纖維環(huán)氧樹脂基板構(gòu)成的控制基板，其安裝有用于驅(qū)動(dòng)控制微機(jī)和半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，以及外接的各種傳感器用放大電路等。然后，通過軟釬焊或焊接等將這些基板連接，并由保護(hù)罩覆蓋，使大電流流入多相無(wú)刷馬達(dá)而產(chǎn)生扭矩，以在駕駛員對(duì)方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時(shí)給予助力。以往，在上述E⑶中，為了在簡(jiǎn)化制造工藝的同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和薄型化，已知有一種PSU用ECU的安裝結(jié)構(gòu)，其僅在電力基板上裝配著:由用于向多相無(wú)刷馬達(dá)的各相供給驅(qū)動(dòng)電流且按各相連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的電橋電路、濾波用電解電容器、失效保護(hù)繼電器以及靜噪用線圈等具有較高高度的部件(例如參照專利文獻(xiàn)I)。具體而言，收容有控制基板和電力基板的殼體與控制基板和電力基板通電連接的連接線配置于中央的用于連接對(duì)置的兩條邊的連接部件一體成型。并且，由該連接部件分割為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域配置上述電力基板，另一個(gè)區(qū)域配置控制基板，由此，使裝載于控制基板的電子部件與裝載于電力基板的高度較高的電子部件在高度方向上不致重疊，從而實(shí)現(xiàn)薄型化。專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-17884號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題另一方面，上述PSU用ECU依據(jù)構(gòu)成電源電路的電子部件的大小來決定功能單元的尺寸。另外，嵌入成型基板較大，以在母線構(gòu)成電路，且大于包括電源電路的一部分和控制部的控制基板。另外，安裝于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的電子部件由于混合配置有表面貼裝部件和DIP部件，而成為導(dǎo)致連接工時(shí)增加、成本上升的主要原因。另一方面,還希望通過使超低ESR (Equivalent Series Resistance:等效串聯(lián)電阻)的電解電容器等電子部件實(shí)現(xiàn)薄型化，在能夠?qū)⑺须娮硬考砻尜N裝而小型化的環(huán)境得以協(xié)調(diào)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)PSU用ECU進(jìn)一步的小型化和配線設(shè)計(jì)的自由度。本發(fā)明即是為解決上述課題而提出，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化，并能夠?qū)崿F(xiàn)配線設(shè)計(jì)的自由度，同時(shí)提高裝置的可靠性的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單
J Li ο用于解決課題的手段技術(shù)方案I所述發(fā)明為一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元，其特征在于，具有:安裝有第一表面貼裝部件的第一基板；和安裝有允許電流容量高于上述第一表面貼裝部件的第二表面貼裝部件，且具有與上述第一基板大致相同的部件安裝面積的唯一的第二基板，并由上述第一基板與上述第二基板疊層形成基板安裝結(jié)構(gòu)。技術(shù)方案2所述發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案I所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元中，上述第一基板與上述第二基板借助與外部連接器一體成型的連接器箱體而疊層，在上述連接器箱體的第一緣部和第二緣部，分別安裝有將上述第一表面貼裝部件與上述第二表面貼裝部件連接的嵌入成型的端子組，安裝于上述第二基板的第二表面貼裝部件分別選擇性地與安裝于上述第一緣部的端子組和安裝于上述第二緣部的端子組中鄰近位置的端子組連接。技術(shù)方案3所述發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案I或技術(shù)方案2所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元中，上述連接器箱體被夾入用于覆蓋上述第一基板和上述第二基板的保護(hù)罩和用于將安裝于上述第二基板的上述第二表面貼裝部件冷卻的散熱器之間。技術(shù)方案4所述發(fā)明的特征在于,在技術(shù)方案I 3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元中，上述第一表面貼裝部件包括控制部，上述控制部根據(jù)由外部扭矩傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制力，對(duì)用于向外部的多相無(wú)刷馬達(dá)的各相供給驅(qū)動(dòng)電流的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行負(fù)荷驅(qū)動(dòng)(duty drive),以進(jìn)行上述多相無(wú)刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)向輔助控制；上述第二表面貼裝部件包括:多相電橋電路，其在上述各相均具有用于向上述多相無(wú)刷馬達(dá)的各相供給取決于上述負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的上述驅(qū)動(dòng)電流的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件組；電解電容器，其相對(duì)于上述半導(dǎo)體開關(guān)元件組至少設(shè)有一個(gè)，用于吸收上述驅(qū)動(dòng)電流的脈動(dòng)；電流檢測(cè)電路，其分立式連接于上述多相無(wú)刷馬達(dá)與構(gòu)成上述多相電橋電路的上述各相的半導(dǎo)體開關(guān)元件組之間，以檢測(cè)向上述各相流入的驅(qū)動(dòng)電流；失效保護(hù)繼電器，其在任一上述部件的驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生異常的情況下，截?cái)嘞蛏鲜龆嘞酂o(wú)刷馬達(dá)的相應(yīng)相供給的驅(qū)動(dòng)電流；和電源繼電器，其位于蓄電池電源與上述多相電橋電路之間，導(dǎo)通或截?cái)喙┙o至上述多相電橋電路的電流。發(fā)明效果根據(jù)技術(shù)方案I所述發(fā)明，通過將安裝于第一基板的例如控制電路以及安裝于第二基板的例如電源電路分別安裝到專用的基板，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)偏壓的高效電子部件布局，從而能夠?qū)崿F(xiàn)單元整體的小型化。而且，通過將電源電路安裝于具有與第一基板大致相同的部件安裝面積的唯一的第二基板，能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊化和無(wú)需多余連接的配線的高效化。而且，通過將作為單元所需的所有電子部件表面貼裝，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，并能夠使所有電子部件能夠利用回流焊(reflow)連接，由此能夠簡(jiǎn)化組裝工藝,從而降低成本。根據(jù)技術(shù)方案2所述的發(fā)明，第二表面貼裝部件分別以自身的信號(hào)線與連接器箱體周緣的端子組中位于最接近位置的周緣的端子組連接，由此，能夠與安裝于第一基板的第一表面貼裝部件連接，而無(wú)需因?yàn)椴考惭b位置的制約而將配線牽引到位于較遠(yuǎn)處的連接器，因而，能夠簡(jiǎn)化配線布局，增加配線設(shè)計(jì)的自由度。另外，提高了第二表面貼裝部件的布局自由度，能夠最大限度地?cái)U(kuò)展第二基板的部件安裝有效面積，因而有望實(shí)現(xiàn)單元的小型化。根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)明，由于形成了將嵌入成型而得的連接器箱體夾入保護(hù)罩和散熱器之間的結(jié)構(gòu)，因此，從安裝于第二基板的電流容量高的第二表面貼裝部件發(fā)出的熱量，借助散熱性高的例如金屬制第二基板以及散熱器釋放到外部，因而熱量能夠高效散逸到外部，提高冷卻效果，從而能夠提供可靠性高的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元。根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)明，在第二基板上表面安裝有相對(duì)于多相電橋電路的各相的半導(dǎo)體開關(guān)元件組至少設(shè)有一個(gè)的電解電容器，以及當(dāng)流入任一相的驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生異常時(shí)能夠?qū)⒐┙o至多相無(wú)刷馬達(dá)的相應(yīng)相的驅(qū)動(dòng)電流截?cái)嗟氖ПＷo(hù)繼電器等電流容量較高的電子部件，由此能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，通過回流焊將所有部件連接，因此能夠簡(jiǎn)化組裝工藝并降低成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的外觀結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的分解立體圖。圖3是安裝于本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元所包含的控制基板的電子部件的俯視圖。圖4是安裝于本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元所包含的電力基板的電子部件的俯視圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的電路圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的整體結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元所包含的連接器箱體的外觀結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元合連接器箱體的整體結(jié)構(gòu)圖。圖9是搭載有本實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的機(jī)構(gòu)部簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)示意圖。符號(hào)說明1:電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元(ECU) ；10:保護(hù)罩；11:控制基板(第一基板)；2:電力基板(第二基板);13:連接器箱體；20:散熱器；30:外部連接器；40:馬達(dá)用端子；50:三相無(wú)刷馬達(dá)，70:扭矩傳感器；80:車速傳感器；90:角度傳感器；110:控制用表面貼裝部件(第一表面貼裝部件)；112:驅(qū)動(dòng)電路；113:繼電器電路部；120:電力用表面貼裝部件(第二表面貼裝部件)；121:三相電橋電路；131、132、133:端子組。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施方式(以下簡(jiǎn)稱為本實(shí)施方式)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元(以下簡(jiǎn)稱為E⑶I)。
如圖1所示，本實(shí)施方式的ECUl呈由保護(hù)罩10與散熱器20夾著用于安裝未圖示的電子部件的基板(即后述圖2中的控制基板11和電力基板12)的疊層結(jié)構(gòu)。并且，保護(hù)罩10的長(zhǎng)度方向的端部結(jié)合有用于與電源系統(tǒng)和/或其它ECU連接的外部連接器30，另一端結(jié)合有與外部連接的三相無(wú)刷馬達(dá)連接用馬達(dá)端子40。此外，外接連接器30和馬達(dá)端子40分別安裝于后述連接器箱體(圖2中的“13”)的端部。另外，保護(hù)罩10也可兼具對(duì)疊層的控制基板和電力基板實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽的作用。如圖2的分解立體圖所示，本實(shí)施方式的E⑶I具有控制基板11 (第一基板)、電力基板12 (第二基板)、連接器箱體13疊層的基板安裝結(jié)構(gòu)，其中，控制基板11安裝有構(gòu)成控制電路的控制用表面貼裝部件110 (第一表面貼裝部件)，電力基板12安裝有允許電流容量高于控制用表面貼裝部件110的多相無(wú)刷用驅(qū)動(dòng)電路等的電力用表面貼裝部件120 (第二表面貼裝部件)，連接器箱體13配置于控制基板11與電力基板12之間，與外接連接器30一體成型，外部連接器30用于與電源系統(tǒng)或其它ECU等外部構(gòu)件連接。在上述基板安裝結(jié)構(gòu)中，其特征在于，在唯一的電力基板12上安裝有全部的電力用表面貼裝部件120，而且，電力基板12具有與控制基板11大致相同的部件安裝面積。因此，能夠形成無(wú)偏壓的高效的電子部件布局，使ECUl整體小型化，而且，通過將全部電力用表面貼裝部件120安裝到唯一的電力基板12上，能夠省略多余配線。進(jìn)而，通過將作為ECUl所必需的所有電子部件表面貼裝，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，并能夠使所有電子部件通過回流焊連接，這樣能夠簡(jiǎn)化組裝工藝，降低成本。上述基板安裝結(jié)構(gòu)的另一特征在于，在連接器箱體13的至少兩個(gè)周緣(第一緣部和第二緣部)分別安裝著嵌入成型的端子組131、132、133，端子組131、132、133用于將電力用表面貼裝部件110與后述的外部三相無(wú)刷馬達(dá)(圖5中的“50”)之間、功率用表面貼裝部件120與后述的外部蓄電池電源(圖5中的“60”)之間、以及控制用表面貼裝部件120與電力用表面貼裝部件130之間連接。因此,安裝于電力基板12的各電力用表面貼裝部件120能夠有選擇地分別與安裝于連接器箱體13的緣部的端子組131、132、133中位于最接近部位的端子組131 (132、133)連接。此外，控制基板11的端部利用螺栓40b固定于連接器箱體13,并與電力基板12 —起被夾于保護(hù)罩10和散熱器20之間，并由四個(gè)螺栓40a固定。在此,所謂“表面貼裝部件”是指表面貼裝(SMT:Surface Mount Technology,表面貼裝技術(shù))用電子部件，其與將電子部件的引線固定于印刷基板的孔中的通孔安裝方式相t匕，具有安裝空間很小即能實(shí)現(xiàn)安裝的優(yōu)點(diǎn)?；径?，其是由膏狀釬焊料印刷機(jī)在基板上進(jìn)行軟釬焊印刷之后，或者由配料器(dispenser)向部件裝載位置涂布粘接劑之后，利用芯片插裝來安裝部件，然后利用回流焊爐加熱，以使焊料熔融，將電子部件固定于基板。另外，所謂“允許電流容量”是指基于規(guī)格能夠流入電子部件的最大電流。由于電子部件具有電阻，因此，當(dāng)對(duì)該電子部件施加電壓以流入電流時(shí)，電子部件所具有的電阻將導(dǎo)致發(fā)熱。當(dāng)利用該發(fā)熱使得例如包覆電子部件的絕緣覆膜熔解時(shí)，將導(dǎo)致短路或起火。為了防止發(fā)生上述問題，對(duì)每個(gè)電子部件規(guī)定了允許電流容量。圖3示出了安裝于控制基板11的控制用表面貼裝部件110。作為控制用表面貼裝部件110包括CPU 111，該CPU 111取得來自后述扭矩傳感器(圖5中的“70”)的轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)和來自后述車速傳感器(圖5中的“80”)的車速信號(hào)，計(jì)算出與這些信號(hào)相應(yīng)的輔助扭矩和驅(qū)動(dòng)方向，接收三相無(wú)刷馬達(dá)50的電流和來自角度傳感器用放大器116的反饋信號(hào)以驅(qū)動(dòng)控制三相無(wú)刷馬達(dá)50。另外，還包括驅(qū)動(dòng)電路112、繼電器驅(qū)動(dòng)電路113和相電流檢測(cè)電路114 (圖5中的“114a” “114c”)，驅(qū)動(dòng)電路112在CPUlll的控制下，驅(qū)動(dòng)用于構(gòu)成后述三相電橋電路(圖5中的“121”)的各半導(dǎo)體開關(guān)元件；繼電器驅(qū)動(dòng)電路113用于驅(qū)動(dòng)后述電源繼電器(圖5中的“125”);相電流檢測(cè)電路114利用與每一相連接的分流電阻(圖5中的“122a” “122c”)來檢測(cè)相電流。而且還包括:包含外部連接的扭矩傳感器用電源115的扭矩傳感器電路、包含外部連接的角度傳感器用放大器116的角度傳感器電路、和與其它ECU進(jìn)行通信的CAN (Control Area Network，控制局域網(wǎng))通信用LSI (117)。圖4示出了安裝于電力基板12的電力用表面貼裝部件120。在此，電力用表面貼裝部件120包括:構(gòu)成三相電橋電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件121a 121e，設(shè)于三相無(wú)刷馬達(dá)的每一相的相電流檢測(cè)用分流電阻122a 122c，失效保護(hù)繼電器123a、123b，濾波用電解電容器124a 124c，以及電源繼電器125。這些電力表面貼裝部件120借助配置于基板周緣的周緣端子組126a的一部分以及嵌入成型于連接器箱體131的端子組131的一部分與外部的三相無(wú)刷馬達(dá)的三相線相連。另外，分別借助周緣端子組126a的其余端子、周緣端子組126b以及周緣端子組126c的一部分與控制基板11連接，借助周緣端子組126c的其它端子與未圖示的蓄電池電源連接。圖5是表示本實(shí)施方式的E⑶I電路構(gòu)成的框圖。如圖5所示，E⑶I包括控制基板11，其中，控制基板11安裝有控制部(CPU111)、驅(qū)動(dòng)電路112、繼電器驅(qū)動(dòng)電路113和相電流檢測(cè)電路114a 114c。另外，E⑶I還包括電力基板12，電力基板12安裝有:三相電橋電路121，分流電阻122a 122c，失效保護(hù)繼電器123a、123b，三個(gè)電解電容器124和電源繼電器125。此外，安裝于控制基板11的控制部111分別連接有扭矩傳感器70、車速傳感器80和角度傳感器90，且三相電橋電路121經(jīng)由失效保護(hù)繼電器123a、123b連接有三相無(wú)刷馬達(dá)50。三相電橋電路121 包括:六個(gè)開關(guān)元件 TUU (121a),TUL (121b),TVU (121c),TVL(121d)、TWU (121e)和 TffL (121f)。這些開關(guān)元件 TUU (121a),TUL (121b),TVU (121c),TVL(121d)、TWU (121e)以及 TWL (121f)由例如 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-FieldEffect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體-場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或IGBT(Insulated gate BipolarTransistor:絕緣柵雙極晶體管)構(gòu)成。U相上側(cè)開關(guān)元件TUU (121a)與U相下側(cè)開關(guān)元件TUL (121b)串聯(lián)連接。V相上側(cè)開關(guān)元件TVU (121c)與V相下側(cè)開關(guān)元件TVL (121d)串聯(lián)連接。W相上側(cè)開關(guān)元件TWU(121e)與W相下側(cè)開關(guān)元件TWL (121f)串聯(lián)連接。各相的上側(cè)開關(guān)元件TUU (121a),TVU(121c)及TWU (121e)經(jīng)由電源繼電器125與蓄電池電源60的正極端子連接。S卩，U相的開關(guān)元件TUU (121a)、TUL (121b)的連接系統(tǒng)、V相的開關(guān)元件TVU (121c)、TVL (121d)的連接系統(tǒng)和W相的開關(guān)元件TWU (121e)、TWL (121f )的連接系統(tǒng)相互并聯(lián)連接。相電流檢測(cè)電路114由分流電阻RSU (122a)、RSV (122b)、RSff (122c)和信號(hào)放大器構(gòu)成。U相下側(cè)開關(guān)元件TUL (121b)經(jīng)由分流電阻RSU (122a)與地線連接。V相下側(cè)開關(guān)元件TVL (121d)經(jīng)由分流電阻RSV (122b)與地線連接。W相下側(cè)開關(guān)元件TWL(121f)經(jīng)由分流電阻RSW (122c)與地線相連接。該相電流檢測(cè)電路114利用各分流電阻RSU (122a),RSV (122b)和RSW (122c)檢測(cè)出流入三相無(wú)刷馬達(dá)50的各相U、V、W的相電流，并輸出到控制部111。即，相電流檢測(cè)電路114分別檢測(cè)出流至各相配線的相電流。
失效保護(hù)繼電器123由V相繼電器123a和W相繼電器123b構(gòu)成。V相上側(cè)開關(guān)元件TVU (121c)與U相下側(cè)開關(guān)元件TVL (121d)的連接點(diǎn)(MV)借助V相繼電器123a與無(wú)刷馬達(dá)50的V相線圈連接。W相上側(cè)開關(guān)元件TWU (121e)與W相下側(cè)開關(guān)元件TWL(121f )的連接點(diǎn)借助W相繼電器123b與無(wú)刷馬達(dá)50的W相線圈連接。此外，失效保護(hù)繼電器123可設(shè)置于每一相，但只要最低有兩相，就能夠發(fā)揮其作用。這樣，無(wú)刷馬達(dá)50的各線圈 U、V、W (各相 U、V、W)與各開關(guān)元件 TUU (121a),TUL (121b),TVU (121c),TVL (121d)、TffU (121e)以及TWL (121f)之間分別利用相配線而分立連接。電解電容器124與用于構(gòu)成三相電橋電路121的各相串聯(lián)連接的上側(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件并列連接，以用于濾波。在蓄電池電源60與多相電橋電路121之間，在經(jīng)由控制部111的繼電器驅(qū)動(dòng)電路部113的控制下，電源繼電器125導(dǎo)通或截?cái)喙┙o至多相電橋電路121的電流?？刂撇?11例如由通過程序運(yùn)行的微處理器構(gòu)成，用于控制驅(qū)動(dòng)電路112和繼電器驅(qū)動(dòng)電路113。該控制部111根據(jù)從扭矩傳感器70和角度傳感器80輸入的信號(hào)，發(fā)出PWM (Pulse Width Modulation:脈寬調(diào)制)的控制信號(hào)來控制驅(qū)動(dòng)電路112，同時(shí)控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路部113。驅(qū)動(dòng)電路112以具有占空比的方式驅(qū)動(dòng)各開關(guān)元件TUU (121a)、TUL(121b),TVU (121c),TVL (121d)、TWU (121e)以及 TWL (121f)的開閉(ON/OFF)。結(jié)果，被供給了電流的三相無(wú)刷馬達(dá)50產(chǎn)生輔助扭矩。繼電器驅(qū)動(dòng)電路部113驅(qū)動(dòng)失效保護(hù)繼電器123a、123b和電源繼電器125的開閉?？刂撇?11根據(jù)由扭矩傳感器70得到的扭矩檢測(cè)值、由車速傳感器80得到的車速檢測(cè)值、由角度傳感器90得到的旋轉(zhuǎn)角度值、由相電流檢測(cè)電路114得到的相電流檢測(cè)值，參照存儲(chǔ)于未圖示的存儲(chǔ)器中的目標(biāo)電流模型，計(jì)算出用于輔助方向盤的控制力的最優(yōu)目標(biāo)值。然后通過由控制部111將確定為基于該目標(biāo)值的電流指令值的具有占空比的PWM信號(hào)向驅(qū)動(dòng)電路112輸出，驅(qū)動(dòng)控制各開關(guān)元件TUU (121a),TUL (121b),TVU (121c)、TVL (121d)、TWU (121e)和 TWL (121f)。圖6是本實(shí)施方式的E⑶I整體結(jié)構(gòu)圖。圖6 Ca)為俯視圖，圖6 (b)為沿圖6
(a)中的A-A線的剖視圖，圖6(C)為沿圖6 (a)中的B-B線的剖視圖。如圖6 (a)所示，本實(shí)施方式的ECUl呈用于將外部連接用連接器30與三相無(wú)刷馬達(dá)連接的馬達(dá)端子40從保護(hù)罩10的長(zhǎng)度方向端部突出，保護(hù)罩10的四角由螺栓40a固定于未圖示的散熱器的結(jié)構(gòu)。此外，外接連接器30和馬達(dá)端子40與連接器箱體13的端部連接。另外，如圖6 (b)、(c)所示，本實(shí)施方式的E⑶I成為如圖3所示的控制基板11和圖4所示的電力基板12夾入保護(hù)罩10和散熱器20其間的結(jié)構(gòu)。另外，控制基板11構(gòu)成為以下的結(jié)構(gòu):其三點(diǎn)部位被定位固定在連接器箱體13上，從連接器箱體13呈棒狀突出的端子組131與電力基板12的周緣端子126a相連。此外，在圖6 (a)、(b)、(c)中，被標(biāo)注了與圖1、圖2所示符號(hào)相同符號(hào)的部件，與圖1所示部件相同。圖7示出了圖6所示的連接器箱體13的整體結(jié)構(gòu)，圖7(a)表示連接器箱體13的表面的外觀結(jié)構(gòu)，圖7 (b)表示連接器箱體13的背面的外觀結(jié)構(gòu)。另外，圖8為圖7 (a)、圖7 (b)所示連接器箱體13的整體結(jié)構(gòu)圖。圖8 (a)為俯視圖，圖8 (b)為從圖8 (a)的箭頭B方向觀察的剖視圖，圖8 (c)為沿圖8 (a)中的A-A線的剖視圖。在圖7 (a)、圖7
(b)、圖8(a)、圖8 (b)和圖8 (C)中被標(biāo)注了與圖6所不符號(hào)相同符號(hào)的部件,與圖6所示部件相同。連接器箱體13具有由用于覆蓋控制基板11和電力基板12的保護(hù)罩10、和用于將安裝于電力基板12的電力用表面貼裝部件120冷卻的散熱器20夾持的安裝結(jié)構(gòu)，在其緣部，分別安裝有用于將控制用表面貼裝部件110、電力用表面貼裝部件120、以及外部的三相無(wú)刷馬達(dá)50和/或蓄電池電源60連接的嵌入成型的端子組131、132、133。安裝于電力基板12的電力用表面貼裝部件120分別選擇性地與安裝于緣部的端子組131、132、133中位于最短間距處的端子組131 (132、133)連接。本實(shí)施方式所述電力用表面貼裝部件120是指:各相中分別具有用于將取決于負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的相電流供給至三相無(wú)刷馬達(dá)50各相的半導(dǎo)體開關(guān)元件組的多相電橋電路121 ;至少相對(duì)于該半導(dǎo)體開關(guān)元件組設(shè)有一個(gè)用于吸收相電流脈動(dòng)的電解電容器124 ;分立連接于三相無(wú)刷馬達(dá)50與構(gòu)成三相電橋電路121的各相半導(dǎo)體開關(guān)元件組之間，用于檢測(cè)流入各相的相電流的電流檢測(cè)電路114a 114c ;在任何相電流發(fā)生異常的情況下，截?cái)嘞蛉酂o(wú)刷馬達(dá)50的相應(yīng)相供給的相電流的失效保護(hù)繼電器123a、123b。通過將這些電力用表面貼裝部件120安裝到一片電力基板12，實(shí)現(xiàn)了 E⑶I的小型化，而且，與控制基板I 一起能夠通過回流焊將所有部件連接。而且，連接蓄電池電源60的外接連接器30嵌入成型，安裝于連接器箱體13周緣的端子組131、132、133兼具有將E⑶I與外部連接的功能，和作為用于將安裝于控制基板11上的控制用表面貼裝部件110和安裝于電力基板12的電力用表面貼裝部件120之間的信號(hào)結(jié)合的信號(hào)端子的功能，其端子組分別沿著連接器箱體13的周緣排成一列。另外，與三相無(wú)刷馬達(dá)50連接的馬達(dá)端子40也通過嵌入成型而形成于連接器箱體13，其端子組兼具有將三相無(wú)刷馬達(dá)50、扭矩傳感器70、車速傳感器80和角度傳感器90連接的功能，和作為用于將安裝于控制基板11的控制用表面貼裝部件110與安裝于電力基板12的電力用表面貼裝部件120之間的信號(hào)結(jié)合的信號(hào)端子的功能，其端子組分別沿著連接器箱體13的周緣排成一列。這樣，通過形成控制基板11與電力基板12相互獨(dú)立的安裝結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)偏壓的高效的部件配置，和作為E⑶I的小型化。另外，通過設(shè)計(jì)成電力基板12這唯一的一塊基板的結(jié)構(gòu)，可以不需要用于部件連接的多余配線。另外，將電力用表面貼裝部件120安裝到由高散熱性金屬基板構(gòu)成的電力基板12，通過使其與直接散熱器20接觸，來提高冷卻效果，通過采取由保護(hù)罩10與散熱器20夾著控制基板11和電力基板12的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)ECUl的小型化并實(shí)現(xiàn)薄型化。另外，通過使所有部件成為表面貼裝部件，能夠通過回流焊安裝所有部件，并能夠簡(jiǎn)化ECU構(gòu)成部件的制造工藝，實(shí)現(xiàn)成本的降低。進(jìn)而，通過將信號(hào)連接部分沿著連接器箱體13的周緣部配置成一列，安裝于電力基板12的各電力用表面貼裝部件120能夠分別與位于最短間距的端子組131、132、133中的任一組連接，由此無(wú)需無(wú)謂的配線盤繞，提高了部件布局的自由度，并且能夠最大限度地?cái)U(kuò)大部件安裝有效面積。因此，有助于ECUl的小型化。此外，上述本實(shí)施方式的E⑶I裝載于PSU100以用于控制。圖9示意性表示了 PSU的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)。PSU100包括:從車輛的方向盤210到轉(zhuǎn)向用車輪(例如前輪)310、310的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200 ;和用于對(duì)該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200施加輔助扭矩的輔助扭矩機(jī)構(gòu)400。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200包括:方向盤210 ;經(jīng)轉(zhuǎn)向軸220和萬(wàn)向聯(lián)軸器230、230連接到該方向盤210的齠輪軸240 ;經(jīng)齒輪齒條副機(jī)構(gòu)250與該齠輪軸240連接的齒條軸260 ;經(jīng)由球關(guān)節(jié)270、270，轉(zhuǎn)向橫拉桿280、280以及關(guān)節(jié)290、290連接到該齒條軸260兩端的左右轉(zhuǎn)向用車輪310、310。齒輪齒條副機(jī)構(gòu)250包括形成于齠輪軸240的齠輪320和形成于齒條軸260的齒條330。根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200，能夠由駕駛員對(duì)方向盤210進(jìn)行控制，利用其轉(zhuǎn)向扭矩，經(jīng)由齒輪齒條副機(jī)構(gòu)250、齒條軸260以及左右橫拉桿280、280，對(duì)左右轉(zhuǎn)向用車輪310、310進(jìn)行控制。輔助扭矩機(jī)構(gòu)400包括扭矩傳感器410、三相無(wú)刷馬達(dá)430、扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)440、作為無(wú)刷馬達(dá)控制裝置的E⑶1、車速傳感器600和角度傳感器700。扭矩傳感器410用于檢測(cè)施加于方向盤210的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200的轉(zhuǎn)向扭矩。車速傳感器600用于檢測(cè)車速。角度傳感器700檢測(cè)三相無(wú)刷馬達(dá)430的旋轉(zhuǎn)角度。扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)440由例如滾珠絲杠構(gòu)成。這樣，輔助扭矩機(jī)構(gòu)400就形成了根據(jù)扭矩傳感器410檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩，由ECUl產(chǎn)生控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，在三相無(wú)刷馬達(dá)430產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向扭矩相應(yīng)的輔助扭矩(馬達(dá)扭矩)，將輔助扭矩經(jīng)由扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)440傳遞到齒條軸260的結(jié)構(gòu)。更具體而言，除了轉(zhuǎn)向扭矩以外，再加上由車速傳感器600檢測(cè)出的車速以及由角度傳感器700檢測(cè)出的三相無(wú)刷馬達(dá)430的旋轉(zhuǎn)角度，由E⑶I產(chǎn)生控制信號(hào)。三相無(wú)刷馬達(dá)430的馬達(dá)軸500a為覆蓋齒條軸260的中空軸。滾珠絲杠440即為扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)440，其包括:形成于齒條軸260中除了齒條330以外的部分的絲杠部450、安裝于絲杠部450的螺母460以及多個(gè)滾珠。螺母460與馬達(dá)軸43a連接。此外，扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)440也可以是將三相無(wú)刷馬達(dá)430所產(chǎn)生的輔助扭矩直接傳遞給齠輪軸240的結(jié)構(gòu)。這樣，裝載有本實(shí)施方式的E⑶I的PSU100，通過在從方向盤210傳遞至齒條軸260的轉(zhuǎn)向扭矩上再加上三相無(wú)刷馬達(dá)430所產(chǎn)生的輔助扭矩的所謂“復(fù)合扭矩”，能夠?qū)D(zhuǎn)向用車輪310、310進(jìn)行控制。(實(shí)施方式的效果)如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的E⑶1，通過將安裝于控制基板11 (第一基板)的例如控制電路，與安裝于電力基板12 (第二基板)的例如電源電路分別安裝到專用的基板，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)偏壓且高效的電子部件的布局，能夠使單元整體小型化。而且，通過將電源電路安裝到唯一的第二基板，還能夠在無(wú)需多余連接的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)配線的效率化。而且，通過將作為功能單元所需的所有電子部件表面貼裝，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，并能夠通過回流焊將所有電子部件連接，因此能夠簡(jiǎn)化組裝工藝，降低成本。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的ECU1，將各第二表面貼裝部件分別以自身的信號(hào)線連接到連接器箱體的周緣的端子組中位于最接近位置的周緣的端子組，由此能夠使第二表面貼裝部件與安裝于第一基板的第一表面貼裝部件相連，這樣，不需要因部件安裝位置的制約而將配線引向位于遠(yuǎn)處的連接器，因而簡(jiǎn)化了配線布局，增加了配線設(shè)計(jì)的自由度。另外，增加了第二表面貼裝部件的布局自由度，能夠?qū)⒌诙宓牟考惭b有效面積擴(kuò)展到最大，從而能夠?qū)崿F(xiàn)單元的小型化。進(jìn)而，根據(jù)本實(shí)施方式的E⑶1，通過采用將嵌入成型的連接器箱體夾在保護(hù)罩與散熱器之間的結(jié)構(gòu)，使安裝于第二基板的電流容量高的第二表面貼裝部件散發(fā)出的熱量經(jīng)由高散熱性的例如金屬構(gòu)成的第二基板以及散熱器釋放到外部，因而，能夠高效地向外部散熱，提高了冷卻效果，從而能夠提供可靠性高的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置用電子控制單元。另夕卜，通過在將相對(duì)于多相電橋電路的各相的半導(dǎo)體開關(guān)元件組至少設(shè)有一個(gè)的電解電容器，和在流通于任一相的驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生異常的情況下，將供給到多相無(wú)刷馬達(dá)的相應(yīng)相的驅(qū)動(dòng)電流截?cái)嗟氖ПＷo(hù)繼電器等電流容量較高的電子部件表面貼裝于第二基板，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，并能夠通過回流焊連接所有部件，因此，能夠簡(jiǎn)化組裝工藝，降低成本。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元，其特征在于，具有: 安裝有第一表面貼裝部件的第一基板；和 安裝有允許電流容量高于所述第一表面貼裝部件的第二表面貼裝部件，且具有與所述第一基板大致相同的部件安裝面積的唯一的第二基板， 所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元通過所述第一基板與所述第二基板的疊層，形成基板安裝結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元，其特征在于， 所述第一基板與所述第二基板借助與外部連接器一體成型的連接器箱體而疊層，在所述連接器箱體的第一緣部和第二緣部，分別安裝有將所述第一表面貼裝部件與所述第二表面貼裝部件連接的嵌入成型的端子組， 安裝于所述第二基板的第二表面貼裝部件分別選擇性地與安裝于所述第一緣部的端子組和安裝于所述第二緣部的端子組中鄰近位置的端子組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元，其特征在于，所述連接器箱體被夾入保護(hù)罩和散熱器之間，所述保護(hù)罩用于覆蓋所述第一基板和所述第二基板，所述散熱器用于將安裝于所述第二基板的所述第二表面貼裝部件冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元，其特征在于， 所述第一表面貼裝部件包括控制部，所述控制部根據(jù)由外部扭矩傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制力，對(duì)用于向外部的多相無(wú)刷馬達(dá)的各相供給驅(qū)動(dòng)電流的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行負(fù)荷驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)行所述多相無(wú)刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)向輔助控制； 所述第二表面貼裝部件包括:多相電橋電路、電解電容器、電流檢測(cè)電路、失效保護(hù)繼電器和電源繼電器， 所述多相電橋電路在所述各相具有用于向所述多相無(wú)刷馬達(dá)的各相供給取決于所述負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的所述驅(qū)動(dòng)電流的所述半導(dǎo)體開關(guān)元件組；所述電解電容器相對(duì)于所述半導(dǎo)體開關(guān)元件組至少設(shè)有一個(gè)，用于吸收所述驅(qū)動(dòng)電流的脈動(dòng)；所述電流檢測(cè)電路分立式連接于所述多相無(wú)刷馬達(dá)與構(gòu)成所述多相電橋電路的所述各相的半導(dǎo)體開關(guān)元件組之間，以檢測(cè)向所述各相流入的驅(qū)動(dòng)電流；所述失效保護(hù)繼電器在任一所述部件的驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生異常的情況下，截?cái)嘞蛩龆嘞酂o(wú)刷馬達(dá)的相應(yīng)相供給的驅(qū)動(dòng)電流；所述電源繼電器位于蓄電池電源與所述多相電橋電路之間，導(dǎo)通或截?cái)喙┙o至所述多相電橋電路的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化，并能夠?qū)崿F(xiàn)配線設(shè)計(jì)的自由度，同時(shí)提高裝置可靠性的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元。該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向用電子控制單元(ECU1)具有安裝有第一表面貼裝部件(控制用表面貼裝部件110)的第一基板(控制基板11)；安裝有允許電流容量高于第一表面貼裝部件的第二表面貼裝部件(電力用表面貼裝部件120)，且具有與第一基板大致相同的部件安裝面積的唯一第二基板(電力基板)，由第一基板與第二基板疊層形成基板安裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B62D5/04GK103101570SQ20121045182
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者原田一樹, 堀田大二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社本田艾萊希斯