JP6278695B2 - 電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御対象を制御する電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、スイッチング素子、リレー、コイルおよびコンデンサ等、作動時の発熱量が大きい高発熱部品を基板に実装した電子制御ユニットが知られている。例えば特許文献１に記載された電子制御ユニットでは、スイッチング素子、リレー、コイル、コンデンサおよびシャント抵抗が、基板の放熱体とは反対の面に実装されている。

特開２０１２−５９７５９号公報

特許文献１の電子制御ユニットでは、基板のスイッチング素子、シャント抵抗、および、コンデンサの一部に対応する領域と放熱体との間に限り熱伝導部材が設けられている。そのため、スイッチング素子、シャント抵抗およびコンデンサの熱は、基板および熱伝導部材を経由して放熱体に導かれる。ここで、スイッチング素子、シャント抵抗およびコンデンサと放熱体との間には基板および熱伝導部材が存在するため、スイッチング素子、シャント抵抗およびコンデンサの放熱効果が低減するおそれがある。

一方、リレーおよびコイルは、スイッチング素子、シャント抵抗およびコンデンサが実装される領域、すなわち、熱伝導部材が設けられる領域から離れた位置に実装され、放熱に関し何ら考慮されていない。そのため、リレーおよびコイルの発熱により電子制御ユニットが高温になるおそれがある。

また、特許文献１の電子制御ユニットは、電動パワーステアリング装置のモータを制御するのに用いられる。運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力するよう電動パワーステアリング装置のモータが作動するとき、モータおよび電子制御ユニットの高発熱部品には大電流が流れる。そのため、モータの作動時、高発熱部品は、発熱し高温になる。高発熱部品が高温になると、電子制御ユニットが誤作動するおそれがある。よって、電子制御ユニットを電動パワーステアリング装置に用いる場合、高発熱部品を効率的に放熱することが望ましい。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で高発熱部品の放熱効果が高い電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、制御対象を制御する電子制御ユニットであって、基板と高発熱部品と制御部と放熱体と熱伝導部材とを備えている。高発熱部品は、複数設けられ、基板の一方の面または他方の面のうちの少なくとも一方の面に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。

制御部は、高発熱部品の作動を制御することで制御対象を制御可能である。放熱体は、一方の面が基板の一方の面に対向するよう設けられている。熱伝導部材は、基板と放熱体との間において少なくとも高発熱部品と放熱体とに接するよう設けられ、高発熱部品の熱を放熱体に導く。

そして、本発明では、複数の高発熱部品は、基板の一方の面のうちの一部に設定される領域である第１特定領域、または、基板の他方の面のうち第１特定領域とは反対側において第１特定領域と同じ形状に設定される領域である第２特定領域内に配置されている。つまり、複数の高発熱部品は、第１特定領域または第２特定領域内に集約されるようにして配置されている。そのため、複数の高発熱部品の熱を、共通の経路を経由して放熱体に効率的に導くことができる。

また、複数の高発熱部品を第１特定領域または第２特定領域内に集約して配置することにより、基板における高発熱部品の実装効率を向上するとともに、電子制御ユニットを小型化することができる。
また、高発熱部品を基板の一方の面に実装することで、高発熱部品と放熱体の一方の面との距離を小さくできるため、高発熱部品を効率的に放熱することができる。

また、本発明では、高発熱部品は、放熱体に対向する第１特定領域に実装された複数のスイッチング素子、および、放熱体とは反対側の第２特定領域に実装された複数のコンデンサを含んでいる。また、基板の板厚方向から見たとき、複数のスイッチング素子は、個数および部位に関し少なくとも一部が、コンデンサの個数および部位に関し少なくとも一部と重なるようにして、放熱体に対向する第１特定領域に実装されている。
また、放熱体に対向する第１特定領域に実装されたスイッチング素子は、基板からの高さが、放熱体とは反対側の第２特定領域に実装されたコンデンサの基板からの高さより低い。
また、本発明では、熱伝導部材は、放熱体に対向する第１特定領域に実装された全てのスイッチング素子と放熱体との間に位置するとともに、放熱体とは反対側の第２特定領域に実装された全てのコンデンサおよび基板と放熱体との間に位置している。
また、基板の一方の面に加え他方の面にも高発熱部品を実装する構成であり、他方の面に実装される高発熱部品は、一方の面に実装される高発熱部品が配置される領域（第１特定領域）に対応した領域（第２特定領域）に位置するため、例えば他方の面に実装される高発熱部品が第２特定領域外に配置される場合と比べ、高発熱部品から基板および熱伝導部材を経由する放熱体までの経路を短くすることができる。そのため、他方の面に実装される高発熱部品を効率的に放熱することができる。
また、熱伝導部材を基板と放熱体とに接するよう設ける構成の場合、高発熱部品の熱を、基板および熱伝導部材を経由して放熱体に効率的に導くことができる。

また、複数の高発熱部品を第１特定領域または第２特定領域内に集約して配置することにより、例えば、熱伝導部材を、複数の高発熱部品に対応して複数に分割して設けることなく、１つ（一体）にすることができ、熱伝導部材の貼付または塗布工程を簡素化することができる。

また、本発明の電子制御ユニットは、小型で高発熱部品の放熱効果が高いため、例えば、車両の限られたスペースに設けられ、大電流が流れることで発熱量が大きくなる電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットとして用いるのに好適である。

本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを示す平面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを示す底面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを電動パワーステアリング装置に適用した状態を示す概略図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの電気的な構成を示す図。 本発明の第２実施形態による電子制御ユニットを示す平面図。 本発明の第２実施形態による電子制御ユニットを示す底面図。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による電子制御ユニットを図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図面の記載が煩雑になることを避けるため、１つの図面において、実質的に同一の複数の部材または部位には、複数のうち１つのみに符号を付す場合がある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを図１〜３に示す。電子制御ユニット１は、図４に示すように、車両の電動パワーステアリング装置１００に用いられ、操舵トルク信号および車速信号等に基づき、運転者による操舵を補助するアシストトルクを発生するモータ１０１を駆動制御するものである。ここで、モータ１０１は、特許請求の範囲における「制御対象」に対応する。

電子制御ユニット１は、基板１０、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、制御部６０、放熱体としてのヒートシンク７０、および、熱伝導部材８０等を備えている。
基板１０は、例えばガラス繊維とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント配線板である。基板１０は、略矩形に形成されている。

スイッチング素子２０は、本実施形態では、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子２０は、図２、３に示すように、例えば矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、基板１０の一方の面１１に実装されている。スイッチング素子２０は、本実施形態では、４つ（２１〜２４）設けられている。

コンデンサ３０は、本実施形態では、例えばアルミ電解コンデンサである。コンデンサ３０は、図１、３に示すように、例えば略円柱状に形成され、軸方向が基板１０の面に対し垂直になるよう、基板１０の他方の面１２に実装されている。コンデンサ３０は、本実施形態では、３つ（３１〜３３）設けられている。

リレー４１、４２は、本実施形態では、例えば機械的に構成されるメカリレーである。リレー４１、４２は、図１、３に示すように、例えば矩形柱状に形成され、高さ方向が基板１０の面に対し垂直になるよう、基板１０の他方の面１２に実装されている。

コイル５１は、本実施形態では、例えばチョークコイルである。コイル５１は、図１、３に示すように、外形が例えば矩形柱状となるよう形成され、高さ方向が基板１０の面に対し垂直になるよう、基板１０の他方の面１２に実装されている。
シャント抵抗５２は、図２に示すように、例えば矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、基板１０の一方の面１１に実装されている。

パワーツェナー５３は、図２に示すように、例えば体積が所定値以上となるよう矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、基板１０の一方の面１１のスイッチング素子２０（２１、２３）近傍に実装されている。

ここで、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３は、基板１０の一方の面１１のうちの特定の領域である第１特定領域Ｔ１（図２に示す一点鎖線で囲んだ領域）内に集約されるようにして配置されている。一方、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１は、基板１０の他方の面１２のうち第１特定領域Ｔ１に対応する特定の領域である第２特定領域Ｔ２（図１に示す二点鎖線で囲んだ領域）内に集約されるようにして配置されている。なお、本実施形態では、基板１０のスイッチング素子２３、２４、パワーツェナー５３とは反対側にコンデンサ３２、３３が設けられている（図１、２参照）。

制御部６０は、例えばマイコン６１、カスタムＩＣ６２から構成されている。マイコン６１、カスタムＩＣ６２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏ等を有する半導体パッケージである。制御部６０は、リレー４１、４２、スイッチング素子２０（２１〜２４）の作動を制御する。制御部６０は、車両の各部に設けられたセンサ類からの信号等に基づき、スイッチング素子２０の作動を制御することにより、モータ１０１の回転駆動を制御する。本実施形態では、モータ１０１は、ブラシ付きの直流モータである。

マイコン６１は、図１に示すように、基板１０の他方の面１２に実装されている。本実施形態では、マイコン６１は、基板１０の他方の面１２のうち第２特定領域Ｔ２外に配置されている。カスタムＩＣ６２は、図２に示すように、基板１０の一方の面１１に実装されている。本実施形態では、カスタムＩＣ６２は、基板１０の一方の面１１のうち第１特定領域Ｔ１外に配置されている。
ここで、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、制御部６０の電気的な接続について、図５に基づき説明する。

車両の電源であるバッテリ１０２の正側は、リレー４１に接続している。リレー４１は、制御部６０によって制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２から電子制御ユニット１への電力の供給を許容または遮断する。すなわち、リレー４１は、本実施形態では、電源リレーである。

バッテリ１０２からの電力は、コイル５１を経由してスイッチング素子２０（２１〜２４）に供給される。コイル５１は、バッテリ１０２から電子制御ユニット１を経由してモータ１０１へ供給される電力のノイズを除去する。

車両のイグニッション電源１０６は、リレー４１とコイル５１との間、および、制御部６０に接続されている。制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、イグニッション電源１０６からの電力により作動する。

図５に示すように、スイッチング素子２１とスイッチング素子２３とが直列に接続されており、スイッチング素子２２とスイッチング素子２４とが直列に接続されている。そして、スイッチング素子２１および２３の２つの半導体モジュールと、スイッチング素子２２および２４の２つの半導体モジュールと、が並列に接続されている。

また、スイッチング素子２１および２３の２つの半導体モジュールの接続点と、スイッチング素子２２および２４の２つの半導体モジュールの接続点との間に、リレー４２およびモータ１０１が配置されている。このように、本実施形態では、スイッチング素子２１〜２４はＨブリッジ回路を構成している。さらにまた、スイッチング素子２３および２４のＧＮＤ端子側にシャント抵抗５２が接続している。また、コンデンサ３０（３１〜３３）は、電源ラインとグランドとの間に並列に接続されている。コンデンサ３０は、スイッチング素子２０（２１〜２４）のオン／オフ作動（スイッチング作動）によって生じるサージ電圧を抑制する。

上述の構成により、例えばスイッチング素子２１および２４がオンとなりスイッチング素子２２および２３がオフになると、電流は、スイッチング素子２１、リレー４２、モータ１０１、スイッチング素子２４の順に流れる。一方、スイッチング素子２２および２３がオンとなりスイッチング素子２１および２４がオフになると、電流は、スイッチング素子２２、モータ１０１、リレー４２、スイッチング素子２３の順に流れる。モータ１０１はブラシ付きの直流モータであるため、このようにして各スイッチング素子２０（２１〜２４）がオン／オフに制御されることで、Ｈブリッジ駆動によりモータ１０１が回転駆動される。各スイッチング素子２０（２１〜２４）には、制御部６０（カスタムＩＣ６２）からの信号線が接続されている。つまり、制御部６０は、スイッチング素子２０のスイッチング作動を制御することで、モータ１０１の回転駆動を制御する。なお、制御部６０は、シャント抵抗５２で検出した電流値に基づき、モータ１０１の回転駆動を高精度に制御可能である。

ここで、リレー４２は、制御部６０によって制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２からモータ１０１への電力の供給を許容または遮断する。すなわち、リレー４２は、本実施形態では、モータリレーである。

スイッチング素子２０のスイッチング作動時、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２には比較的大きな電流が流れるため、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２は発熱し、比較的高い温度になる。ここで、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２は、作動時の発熱量が所定値以上の部品であり、特許請求の範囲における「高発熱部品」に対応している。

パワーツェナー５３は、一端がイグニッション電源１０６と、リレー４１とコイル５１との間、および、制御部６０と、を接続する導線に接続するよう設けられている（図５参照）。パワーツェナー５３の他端は、グランドに接続されている。

パワーツェナー５３は、通常、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に供給される電力が所定値以下のとき、イグニッション電源１０６からパワーツェナー５３を経由したグランドへの電流の流れを遮断する。一方、パワーツェナー５３は、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に供給される電力が所定値より大きいとき、イグニッション電源１０６からパワーツェナー５３を経由したグランドへの電流の流れを許容する。これにより、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１（制御部６０）に大電流が流れることを抑制することができる。このように、本実施形態では、パワーツェナー５３は、電子制御ユニット１（制御部６０）を保護するのに用いられる。

上述のように、通常、パワーツェナー５３に電流は流れないため、電子制御ユニット１の作動時のパワーツェナー５３の発熱量は所定値以下である。ここで、パワーツェナー５３は、特許請求の範囲における「低発熱部品」に対応している。

また、パワーツェナー５３は、スイッチング素子２０近傍に設けられ、ヒートマスとしも機能する。そのため、スイッチング素子２０の作動時、スイッチング素子２０の熱の一部は、パワーツェナー５３に伝達し、パワーツェナー５３の温度が上昇する。
また、本実施形態では、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３は、表面実装型の部品（ＳＭＤ）である。

ヒートシンク７０は、例えばアルミ等の金属により矩形板状に形成されている（図１、３参照）。ヒートシンク７０は、一方の面７１が基板１０の一方の面１１に対向するよう設けられている（図３参照）。

本実施形態では、複数の固定部材２をさらに備えている（図１〜３参照）。固定部材２は、例えばアルミ等の金属により形成されている。本実施形態では、固定部材２は、ねじ状に形成されている。本実施形態では、基板１０を板厚方向に貫く複数の穴部１３が基板１０の所定箇所に形成されている（図１、２参照）。固定部材２は、穴部１３を通りヒートシンク７０の一方の面７１に形成された穴にねじ込まれることにより、ヒートシンク７０に接合している。これにより、基板１０とヒートシンク７０とが、一方の面１１と一方の面７１との間に所定の隙間を形成した状態で固定される。

熱伝導部材８０は、例えば絶縁放熱シート８１および放熱グリス８２から構成されている。絶縁放熱シート８１は、例えばシリコン等を含む熱抵抗の小さな絶縁シートである。放熱グリス８２は、例えばシリコンを基材とする熱抵抗の小さなゲル状のグリスである。

熱伝導部材８０は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１との間においてスイッチング素子２０、シャント抵抗５２およびパワーツェナー５３とヒートシンク７０とに接するよう設けられている。これにより、熱伝導部材８０は、スイッチング素子２０、シャント抵抗５２およびパワーツェナー５３の熱をヒートシンク７０に導くことができる。ここで、熱伝導部材８０は、第１特定領域Ｔ１内に位置するよう設けられている（図２参照）。

また、本実施形態では、熱伝導部材８０は、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１とに接するよう設けられている（図３参照）。これにより、熱伝導部材８０は、基板１０に伝導したスイッチング素子２０、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱をヒートシンク７０に導くことができる。

また、本実施形態では、熱伝導部材８０は、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１に対応するよう複数設けられ、全てが一体になるよう形成されている（図２参照）。すなわち、本実施形態では、熱伝導部材８０は、外見上は１つ設けられている。なお、図２では、図面が煩雑になることを避けるため、複数の熱伝導部材８０が一体となったものを１つのみ示し、複数の付番を省略している。

ここで、スイッチング素子２０は、基板１０の一方の面１１からの高さが所定値ｈ１以下となるよう形成されている（図３参照）。なお、シャント抵抗５２およびパワーツェナー５３も、基板１０の一方の面１１からの高さがｈ１以下となるよう形成されている。これにより、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１とを近づけて配置することができる。

また、コイル５１は、基板１０の他方の面１２からの高さが所定値ｈ２以上となるよう形成されている（図３参照）。なお、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２も、基板１０の他方の面１２からの高さがｈ２以上となるよう形成されている。

ヒートシンク７０は、一方の面７１から他方の面７２側へ凹むよう形成される凹部７３を有している。凹部７３は、ヒートシンク７０の一方の面７１のうち第１特定領域Ｔ１に対応する領域以外の位置に形成されている。ここで、制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、凹部７３に対応する位置に設けられている。

本実施形態では、基板１０のヒートシンク７０とは反対側にカバー４が設けられている（図２、３参照）。カバー４は、例えばアルミ等の金属により箱状に形成され、基板１０の他方の面１２側を覆うとともに、外縁部がヒートシンク７０の外縁部に接続するようにして設けられている。このように基板１０をカバー４とヒートシンク７０とで覆うことにより、基板１０の他方の面１２に実装されるコンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１、マイコン６１、基板１０の一方の面１１に実装されるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、カスタムＩＣ６２等を外部からの衝撃、水および埃等から保護することができる。

また、本実施形態では、基板１０の外縁部に、カバー４から露出するようコネクタ３が設けられている。コネクタ３は、例えば樹脂により矩形筒状に形成され、内側にＰＩＧ（電源電圧、正側）端子、ＧＮＤ端子、モータ端子等、複数の端子を有している。コネクタ３には、ハーネス１０３が接続される（図４参照）。ハーネス１０３の導線１０４は、バッテリ１０２の正側とコネクタ３のＰＩＧ端子とを電気的に接続する。ＰＩＧ端子は、図示しない配線パターンにより、リレー４１の正側端子に接続されている。また、ハーネス１０３の導線１０５は、モータ１０１の巻線端子とコネクタ３のモータ端子とを電気的に接続する。

次に、本実施形態の電子制御ユニット１の作動について説明する。
車両の運転者がイグニッションスイッチをオンすると、イグニッション電源１０６から電子制御ユニット１に電力が供給され、電子制御ユニット１が起動する。電子制御ユニット１が起動すると、制御部６０は、リレー４１、４２をオン作動させる。これにより、バッテリ１０２からモータ１０１への電力の供給が許容された状態となる。

制御部６０は、イグニッションスイッチがオンの間、操舵トルク信号および車速信号等に基づき、スイッチング素子２０（２１〜２４）のスイッチング作動を制御することにより、モータ１０１の回転駆動を制御する。これにより、モータ１０１からアシストトルクが出力され、運転者による操舵が補助される。

本実施形態では、制御部６０がスイッチング素子２０（２１〜２４）のスイッチング作動を制御することでモータ１０１の回転駆動を制御するとき、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２には比較的大きな電流が流れるため、スイッチング素子２０、コンデンサ３０、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２は発熱し、比較的高い温度になる。なお、スイッチング素子２０の熱の一部は、ヒートマスとしても機能するパワーツェナー５３に導かれる。
本実施形態では、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２およびパワーツェナー５３の熱は、熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。

また、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱は、基板１０、および、基板１０とヒートシンク７０とに接する熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。

このように、本実施形態では、電子制御ユニット１の作動時、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、パワーツェナー５３、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱をヒートシンク７０に効率的に導くことができる。よって、高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１を効率的に放熱することができる。

以上説明したように、（１）本実施形態では、高発熱部品としてのスイッチング素子２０（２１〜２４）、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２は、基板１０の一方の面１１または他方の面１２に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である。制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、スイッチング素子２０（２１〜２４）の作動を制御することでモータ１０１を制御可能である。

ヒートシンク７０は、一方の面７１が基板１０の一方の面１１に対向するよう設けられている。熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、基板１０とヒートシンク７０との間において少なくともスイッチング素子２０およびシャント抵抗５２とヒートシンク７０とに接するよう設けられ、スイッチング素子２０およびシャント抵抗５２の熱をヒートシンク７０に導く。

そして、本実施形態では、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２は、基板１０の一方の面１１のうちの特定の領域である第１特定領域Ｔ１内に配置されている。また、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１は、基板１０の他方の面１２のうち第１特定領域Ｔ１に対応する特定の領域である第２特定領域Ｔ２内に配置されている。つまり、複数の高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１は全て、すなわち、個数に関し所定の割合以上が、第１特定領域Ｔ１または第２特定領域Ｔ２内に集約されるようにして配置されている。そのため、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱を、共通の経路（熱伝導部材８０）を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。

また、複数の高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の全て（個数に関し所定の割合以上）を第１特定領域Ｔ１または第２特定領域Ｔ２内に集約して配置することにより、基板１０における高発熱部品の実装効率を向上するとともに、電子制御ユニット１を小型化することができる。

また、高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２を基板１０の一方の面１１に実装することで、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２とヒートシンク７０の一方の面７１との距離を小さくできるため、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２を効率的に放熱することができる。

また、本実施形態では、基板１０の他方の面１２に実装されるコンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１は、一方の面１１に実装されるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２が配置される領域（第１特定領域Ｔ１）に対応した領域（第２特定領域Ｔ２）に位置するため、例えば他方の面１２に実装されるコンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１が第２特定領域Ｔ２外に配置される場合と比べ、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１から基板１０および熱伝導部材８０を経由するヒートシンク７０までの経路を短くすることができる。そのため、他方の面１２に実装されるコンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１を効率的に放熱することができる。

また、（２）本実施形態では、熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、基板１０とヒートシンク７０とに接するよう設けられている。そのため、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱を、基板１０および熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。

また、（３）本実施形態では、熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１に対応するよう複数設けられている。これにより、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱を、それぞれに対応する熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導くことができる。

また、（４）本実施形態では、複数の熱伝導部材８０（絶縁放熱シート８１、放熱グリス８２）は、全てが一体になるよう形成されている。すなわち、本実施形態では、熱伝導部材８０は、外見上は１つ設けられている。そのため、熱伝導部材８０の貼付または塗布工程を簡素化することができる。

本実施形態では、複数の高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の全て（個数に関し所定の割合以上）を第１特定領域Ｔ１または第２特定領域Ｔ２内に集約して配置することにより、熱伝導部材８０を、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１のそれぞれに対応して複数に分割して設けることなく、上述のように１つ（一体）にすることができる。

また、（５）本実施形態では、制御部６０（マイコン６１、カスタムＩＣ６２）は、基板１０の一方の面１１または他方の面１２のうち第１特定領域Ｔ１または第２特定領域Ｔ２外に配置されている。これにより、高発熱部品であるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱が制御部６０に伝達するのを抑制することができる。そのため、高発熱部品の熱による制御部６０の誤作動を抑制することができる。

また、（７）本実施形態では、複数の高発熱部品のうち基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１に実装されるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２は、基板１０の一方の面１１からの高さが所定値ｈ１以下となるよう形成されている。そのため、基板１０の一方の面１１とヒートシンク７０の一方の面７１とを近づけて配置することができる。これにより、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１の熱を、基板１０を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。

また、（８）本実施形態では、複数の高発熱部品のうち基板１０の一方の面１１に実装されるスイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２は、板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう実装されている。これにより、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２の基板１０の一方の面１１からの高さを抑えるとともに、ヒートシンク７０に対向する面の面積を大きくすることができ、スイッチング素子２０（２１〜２４）、シャント抵抗５２の熱をヒートシンク７０にさらに効率的に導くことができる。

また、（９）本実施形態では、複数の高発熱部品は、スイッチング素子２０（２１〜２４）、コンデンサ３０（３１〜３３）、リレー４１、４２、コイル５１、シャント抵抗５２である。本実施形態は、高発熱部品を具体的に例示するものである。

また、（１０）本実施形態では、体積が所定値以上となるよう形成され、基板１０のスイッチング素子２０（２１〜２４）近傍に実装され、発熱量が所定値以下の部品であるパワーツェナー５３（低発熱部品）をさらに備える。これにより、スイッチング素子２０の熱の一部は、ヒートマスとしても機能するパワーツェナー５３に導かれ、パワーツェナー５３および熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。

また、（１１）本実施形態では、低発熱部品は、パワーツェナー５３である。ここで、パワーツェナー５３は、体積が所定値以上となるよう形成され、発熱量が所定値以下の部品である。本実施形態は、低発熱部品を具体的に例示するものである。

また、（１２）本実施形態では、電動パワーステアリング装置１００は、上記電子制御ユニット１と、電子制御ユニット１により制御され、運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力可能なモータ１０１と、を備えている。
本実施形態の電子制御ユニット１は、小型で高発熱部品の放熱効果が高いため、車両の限られたスペースに設けられ、大電流が流れることで発熱量が大きくなる電動パワーステアリング装置１００の電子制御ユニットとして用いるのに好適である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電子制御ユニットを図６〜８に示す。第２実施形態は、リレー４１、４２の構成等が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、リレー４１は、スイッチング素子４１１、４１２からなる。本実施形態では、スイッチング素子４１１、４１２は、スイッチング素子２０（２１〜２４）と同様、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子４１１、４１２は、図７、８に示すように、例えば矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１内に実装されている。
リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）は、制御部６０によって制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２から電子制御ユニットへの電力の供給を許容または遮断する。

リレー４２は、スイッチング素子４２１、４２２からなる。本実施形態では、スイッチング素子４２１、４２２は、スイッチング素子４１１、４１２と同様、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等、半導体により形成されるスイッチング素子である。スイッチング素子４２１、４２２は、図７、８に示すように、例えば矩形板状に形成され、面方向が基板１０の面に対し平行になるよう、基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１内においてリレー４１の近傍に実装されている。
リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）は、制御部６０により制御され、オン作動またはオフ作動することにより、バッテリ１０２からモータ１０１への電力の供給を許容または遮断する。

このように、本実施形態では、第１実施形態と異なり、リレー４１、４２は、それぞれ、半導体のスイッチング素子４１１とスイッチング素子４１２、または、スイッチング素子４２１とスイッチング素子４２２とから構成されている。
また、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）は、第１実施形態と異なり、基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１に実装されている。

なお、図８に示すように、スイッチング素子４１１、４１２、４２１、４２２の基板１０の一方の面１１からの高さは、所定値ｈ１以下である。また、コイル５１およびコンデンサ３０（３１〜３３）の基板１０の他方の面１２からの高さは、所定値ｈ２以上である。

また、図７に示すように、本実施形態では、パワーツェナー５３は、基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１内のリレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）近傍に実装されている。

以上説明したように、本実施形態では、リレー４１、４２が、板状の半導体のスイッチング素子４１１とスイッチング素子４１２、または、スイッチング素子４２１とスイッチング素子４２２とから構成され、基板１０の一方の面１１に実装されている。これにより、第１実施形態と比べ、電子制御ユニットの高さ、および、体格を小さくすることができる。また、リレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）を基板１０の一方の面１１に実装することによりリレー４１、４２をヒートシンク７０に近づけ、リレー４１、４２の熱を、熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に効率的に導くことができる。

また、パワーツェナー５３を、基板１０の一方の面１１の第１特定領域Ｔ１内のリレー４１（スイッチング素子４１１、４１２）、リレー４２（スイッチング素子４２１、４２２）近傍に実装することにより、リレー４１、４２の熱の一部は、ヒートマスとしても機能するパワーツェナー５３に導かれ、パワーツェナー５３および熱伝導部材８０を経由してヒートシンク７０に導かれる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、複数の高発熱部品（スイッチング素子、コンデンサ、リレー、コイル、シャント抵抗）は、いくつかが基板の一方の面または他方の面のうちの少なくとも一方の面に実装されるのであれば、基板の一方の面または他方の面のいずれに実装されていてもよい。また、複数の高発熱部品は、個数に関し所定の割合以上が第１特定領域または第２特定領域内に配置されるのであれば、例えば１つ、２つ等、少数の高発熱部品が第１特定領域および第２特定領域外に配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、スイッチング素子２１〜２４でＨブリッジ回路を構成し、ブラシ付きのモータ１０１をＨブリッジ駆動により回転駆動する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、高電位側および低電位側に設けた２つのスイッチング素子でスイッチング素子対を構成し、ブラシレスモータの相と同数のスイッチング素子対でインバータを構成し、制御部によりインバータを経由してモータをブラシレス駆動することとしてもよい。例えば、３相のブラシレスモータの場合、スイッチング素子対３つ、すなわち、スイッチング素子６つでインバータを構成することが考えられる。また、スイッチング素子の故障時等の対応のため、複数系統のインバータを備える構成としてもよい。例えば、３相のブラシレスモータに対し２系統のインバータを設ける場合、スイッチング素子は１２個となる。このように、本発明は、高発熱部品として設けられるスイッチング素子の数にかかわらず適用することができる。また、ブラシ付きモータ、または、複数相のブラシレスモータを、制御対象のモータとして用いることができる。

また、上述の実施形態では、熱伝導部材が基板と放熱体とに接するよう設けられる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、基板と放熱体とに接するよう設けられていなくてもよい。すなわち、熱伝導部材は、少なくとも高発熱部品と放熱体とに接するよう設けられていればよい。

また、上述の実施形態では、複数の熱伝導部材が一体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材を、複数の高発熱部品のそれぞれに対応して複数に分割して設けることとしてもよい。また、複数の高発熱部品のそれぞれに対応して設けられる熱伝導部材のいくつかを複数組にまとめ、それぞれ一体に形成してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、複数の高発熱部品のうちの一部に対応するよう設けられることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、熱伝導部材は、絶縁放熱シートまたは放熱グリスのいずれか一方でもよい。

また、（６）本発明の他の実施形態では、制御部を、基板の一方の面または他方の面のうち第１特定領域または第２特定領域内に配置することとしてもよい。この構成では、制御部の熱を、高発熱部品の熱とともに共通の経路を経由して放熱体に導くことができる。よって、この構成は、作動時の発熱量が所定値以上の制御部を備える電子制御ユニットに適している。

また、本発明の他の実施形態では、複数の高発熱部品のうち基板の一方の面に実装される高発熱部品は、基板の一方の面からの高さが所定値より大きくなるよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、基板の一方の面に実装される高発熱部品は、矩形板状に限らず、多角形または円形の板状、あるいは、多角形または円形の柱状等、どのような形状に形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、複数の高発熱部品のうち基板の他方の面に実装される高発熱部品は、基板の他方の面からの高さが所定値より小さくなるよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、複数の高発熱部品は、スイッチング素子、コンデンサ、リレー、コイル、シャント抵抗のうちの少なくともいずれかを採用することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、基板の高発熱部品近傍に実装され、発熱量が所定値以下の部品である低発熱部品として、パワーツェナーを用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、低発熱部品として、体積が所定値以上となるよう形成され、基板の高発熱部品近傍に実装され、熱伝導率が所定値以上の部品を用いることとしてもよい。このような部品としては、例えば銅、銀、アルミ、鉄等から形成されるチップ状の部品、または、カーボン等、熱伝導率が所定値以上の材料により形成される部品等が考えられる。

また、上述の実施形態では、イグニッション電源１０６と、リレー４１とコイル５１との間と、を電気的に接続する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、イグニッション電源１０６と、リレー４１に対しコイル５１とは反対側、または、コイル５１に対しリレー４１とは反対側と、を電気的に接続することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、高発熱部品または低発熱部品として、表面実装型の部品（ＳＭＤ）を用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、高発熱部品または低発熱部品として、挿入実装型の部品（ＴＨＤ）を用いることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、モータへの通電を切り替えるスイッチング素子、および、コンデンサは、４つまたは３つに限らず、いくつ設けられていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、基板と放熱体とを固定する固定部材は、ねじ状に限らず、例えば板部材に圧入固定されるような部材、ボルトとナットとの組、または、スナップフィットにより着脱可能な部材等であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、コンデンサは、アルミ電解コンデンサに限らず、導電性高分子コンデンサまたはハイブリッドコンデンサ等どのような種類のコンデンサでもよい。

また、本発明の他の実施形態では、電子制御ユニットは、制御対象としてのモータと一体に形成されていてもよい。この場合、電子制御ユニットの放熱体を、例えばモータのフレームエンド等と一体に形成することにより、電動パワーステアリング装置の部材点数の低減、および、小型化を図ることができる。

本発明による電子制御ユニットは、電動パワーステアリング装置に限らず、他の装置のモータ等の駆動を制御するのに用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・・電子制御ユニット
１０ ・・・基板
１１ ・・・基板の一方の面
１２ ・・・基板の他方の面
２０、２１、２２、２３、２４ ・・・スイッチング素子（高発熱部品）
３０、３１、３２、３３ ・・・コンデンサ（高発熱部品）
４１、４２ ・・・リレー（高発熱部品）
４１１、４１２、４２１、４２２ ・・・スイッチング素子（リレー、高発熱部品）
５１ ・・・コイル（高発熱部品）
５２ ・・・シャント抵抗（高発熱部品）
６０ ・・・制御部
６１ ・・・マイコン（制御部）
６２ ・・・カスタムＩＣ（制御部）
７０ ・・・ヒートシンク（放熱体）
７１ ・・・放熱体の一方の面
８０ ・・・熱伝導部材
８１ ・・・絶縁放熱シート（熱伝導部材）
８２ ・・・放熱グリス（熱伝導部材）
Ｔ１ ・・・第１特定領域
Ｔ２ ・・・第２特定領域

Claims (13)

1. 制御対象（１０１）を制御する電子制御ユニット（１）であって、
   基板（１０）と、
   前記基板の一方の面（１１）または他方の面（１２）のうちの少なくとも一方の面に実装され、作動時の発熱量が所定値以上の部品である複数の高発熱部品（２０、２１、２２、２３、２４、３０、３１、３２、３３、４１、４２、５１、５２、４１１、４１２、４２１、４２２）と、
   前記高発熱部品の作動を制御することで前記制御対象を制御可能な制御部（６０、６１、６２）と、
   一方の面（７１）が前記基板の一方の面に対向するよう設けられる放熱体（７０）と、
   前記基板と前記放熱体との間において少なくとも前記高発熱部品と前記放熱体とに接するよう設けられ、前記高発熱部品の熱を前記放熱体に導く熱伝導部材（８０、８１、８２）と、を備え、
   複数の前記高発熱部品は、前記基板の一方の面のうちの一部に設定される領域である第１特定領域（Ｔ１）、または、前記基板の他方の面のうち前記第１特定領域とは反対側において前記第１特定領域と同じ形状に設定される領域である第２特定領域（Ｔ２）内に配置されており、
   前記高発熱部品は、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装された複数のスイッチング素子（２０、２１、２２、２３、２４、４１１、４１２、４２１、４２２）、および、前記放熱体とは反対側の前記第２特定領域に実装された複数のコンデンサ（３０、３１、３２、３３）を含み、
   前記基板の板厚方向から見たとき、複数の前記スイッチング素子は、個数および部位に関し少なくとも一部が、前記コンデンサの個数および部位に関し少なくとも一部と重なるようにして、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装されており、
   前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装された前記スイッチング素子は、前記基板からの高さが、前記放熱体とは反対側の前記第２特定領域に実装された前記コンデンサの前記基板からの高さより低く、
   前記熱伝導部材は、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装された全ての前記スイッチング素子と前記放熱体との間に位置するとともに、前記放熱体とは反対側の前記第２特定領域に実装された全ての前記コンデンサおよび前記基板と前記放熱体との間に位置していることを特徴とする電子制御ユニット。
2. 前記高発熱部品は、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装されたシャント抵抗（５２）を含み、
   前記熱伝導部材は、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装された前記シャント抵抗と前記放熱体との間に位置している請求項１に記載の電子制御ユニット。
3. 前記高発熱部品は、前記放熱体とは反対側の前記第２特定領域に実装されたコイル（５１）を含み、
   前記熱伝導部材は、前記放熱体とは反対側の前記第２特定領域に実装された前記コイルおよび前記基板と前記放熱体との間に位置している請求項１または２に記載の電子制御ユニット。
4. 前記熱伝導部材は、前記基板と前記放熱体とに接するよう設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
5. 前記熱伝導部材は、複数の前記高発熱部品に対応するよう複数設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
6. 複数の前記熱伝導部材は、少なくとも２つが一体になるよう形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子制御ユニット。
7. 前記制御部は、前記基板の一方の面または他方の面のうち前記第１特定領域または前記第２特定領域外に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
8. 前記制御部は、前記基板の一方の面または他方の面のうち前記第１特定領域または前記第２特定領域内に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
9. 複数の前記高発熱部品のうち前記基板の一方の面に実装される前記高発熱部品（２０、２１、２２、２３、２４、４１、４２、４１１、４１２、４２１、４２２）は、板状に形成され、面方向が前記基板の面に対し平行になるよう実装されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
10. 体積が所定値以上となるよう形成され、前記基板の前記高発熱部品近傍に実装され、発熱量が所定値以下の部品である低発熱部品（５３）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
11. 前記基板の板厚方向から見たとき、前記低発熱部品は、前記コンデンサの一部と重なるようにして、前記放熱体に対向する前記第１特定領域に実装されている請求項１０に記載の電子制御ユニット。
12. 前記低発熱部品は、パワーツェナー（５３）であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電子制御ユニット。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電子制御ユニット（１）と、
    前記電子制御ユニットにより制御され、運転者による操舵を補助するアシストトルクを出力可能な前記制御対象（１０１）と、
    を備える電動パワーステアリング装置（１００）。

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