电子控制装置的制作方法

电子控制装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于在2019年10月3日申请的专利申请号2019－183116，并在此引用其记载内容。
技术领域
3.本公开涉及电子控制装置。


背景技术：

4.以往，已知一体地形成马达和控制单元的驱动装置。例如在专利文献1中，通过在马达外壳与框架部位之间设置o型环，并利用粘合剂固定框架部件和罩部件，从而防止水滴等侵入至内部。
5.专利文献1：日本特开2016－119799号公报
6.然而，例如在将布线图案分离，在多个系统中共享一个基板的情况下，若导电性异物侵入到分离部分，则有由于系统间短路而多个系统同时故障的担心。如专利文献1那样，即使在构成为防止异物从外部侵入的情况下，也有由于在制造时最初侵入的异物、离子迁移等而产生故障的担心。本公开的目的在于提供能够减少多个系统的同时故障的产生概率的电子控制装置。


技术实现要素：

7.本公开的电子控制装置具备多个系统的驱动控制部件和基板。驱动控制部件能够按照每个系统独立地控制控制对象。基板按照每个系统分区域地安装驱动控制部件的至少一部分，在多个层的布线图案中形成分离系统区域的狭缝，上述系统区域是每个系统的区域。狭缝的宽度形成为大于基板中的最小图案间隙。由此，能够抑制异物、离子迁移等引起的系统间短路的产生，所以能够减少多个系统的同时故障的产生概率。
附图说明
8.关于本公开的上述目的以及其他目的、特征及优点，通过边参照附图边进行的下述的详细记述，会变得更加明确。在该附图中，
9.图1是表示根据一实施方式的转向系统的概略结构图，
10.图2是表示根据一实施方式的驱动装置的剖视图，
11.图3是表示根据一实施方式的驱动装置的电路图，
12.图4是表示根据一实施方式的控制基板的反马达面的俯视图，
13.图5是图4的v－v线剖视图，
14.图6是表示根据一实施方式的狭缝以及最小图案间隙的示意图，
15.图7是表示根据一实施方式的第三层的布线图案的示意图，
16.图8是表示根据一实施方式的第五层的布线图案的示意图，
17.图9是表示根据一实施方式的第六层的布线图案的示意图，
18.图10是表示根据一实施方式的第五层和第六层重叠的状态的示意图。
具体实施方式
19.(一实施方式)
20.以下，基于附图，对根据本公开的电子控制装置进行说明。图1～图10表示根据一实施方式的电子控制装置。如图1所示，根据一实施方式的驱动装置1具备马达80和作为电子控制装置的ecu10，应用于用于辅助车辆的转向操作的电动助力转向装置8中。图1是表示具备电动助力转向装置8的转向系统90的整体结构的图。转向系统90具备：作为转向操纵部件的转向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98以及电动助力转向装置8等。
21.转向盘91与转向轴92连接。在转向轴92设置检测转向操纵转矩trq转矩传感器94。转矩传感器94在内部被双系统化，各自的检测值被输出至对应的微机170、270。在转向轴92的前端设置小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条轴97的两端经由横拉杆等连结一对车轮98。若驾驶员旋转转向盘91，则与转向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96被转换为齿条轴97的直线运动。一对车轮98被转向操纵至与齿条轴97的位移量相应的角度。
22.电动助力转向装置8具备驱动装置1、以及将马达80的旋转减速并传递至齿条轴97的作为动力传递部的减速齿轮89等。本实施方式的电动助力转向装置8是所谓的“齿条辅助型”，但也可以设为将马达80的旋转传递至转向轴92的所谓的“柱辅助型”等。
23.如图2以及图3所示，马达80是3相无刷马达。马达80输出转向操纵所需要的转矩的一部分或者全部，通过被从电池199、299供给电力而被驱动，使减速齿轮89正反转。
24.马达80具有第一马达绕组180以及第二马达绕组280。马达绕组180、280的电特性相同，并相互错开电气角30[deg]而抵消卷绕于共用的定子840。据此，马达绕组180、280被控制为通电相位φ错开30[deg]的相电流。通过优化通电相位差，从而输出转矩提高。另外，能够减少六阶的转矩纹波，能够减少噪声、振动。另外，电流被分散，从而发热被分散、均衡化，所以能够减少各传感器的检测值、转矩等依赖温度的系统间误差，并且能够增加可通电的电流量。此外，马达绕组180、280也可以不抵消卷绕，电特性也可以不同。
[0025]
以下，将第一马达绕组180的通电控制所涉及的结构的组合设为第一系统l1，将第二马达绕组280的通电控制所涉及的结构的组合设为第二系统l2。对第一系统l1的结构主要用100系列进行编号，对第二系统l2的结构主要用200系列进行编号，对于在系统l1、l2中实质上同样的结构，按后两位相同的方式进行编号，并适当地省略说明。另外，在图中等适当地对第一系统l1所涉及的结构附加下标“1”，对第二系统l2所涉及的结构附加下标“2”。
[0026]
如图2所示，在驱动装置1中，在马达80的轴向的一侧一体地设置ecu10，是所谓的“机电一体型”，但也可以分开设置马达80和ecu10。在与马达80的输出轴相反侧，与轴870的轴ax同轴地配置ecu10。ecu10也可以设置于马达80的输出轴侧。通过设为机电一体型，在搭载空间有限制的车辆中，能够高效地配置ecu10和马达80。
[0027]
马达80具备定子840、转子860以及收容它们的壳体830等。定子840固定于壳体830，并且卷绕有马达绕组180、280。转子860设置于定子840的径向内侧，并设置为能够相对于定子840相对旋转。
[0028]
轴870嵌入于转子860，并与转子860一体地旋转。轴870通过轴承835、836可旋转地支承于壳体830。轴870的ecu10侧的端部从壳体830向ecu10侧突出。在轴870的ecu10侧的端部设置磁铁875。
[0029]
壳体830具有筒状的外壳834、设置于外壳834的一端的后框架端837以及设置于外壳834的另一端的前框架端838。在后框架端837形成导线插通孔839。在导线插通孔839插通与马达绕组180、280的各相连接的导线185、285。导线185、285从导线插通孔839向ecu10侧被引出。
[0030]
ecu10具备控制基板31、电源基板35、散热片63以及电源模块160、260等。罩465形成为大致有底筒状，并嵌合于后框架端837的径向外侧。罩465被设置为覆盖基板31、32以及电源模块160、260。在罩465的底部设置有开口466。
[0031]
连接器65具有基部651以及连接器部652。基部651通过螺栓等固定于罩465。连接器部652从罩465的开口466向轴向侧被取出。连接器部652的正面宽在轴向侧开口，并被设置为能够从与马达80相反侧插拔未图示的线束。本实施方式的连接器部652被分割为第一连接器部165以及第二连接器部265。在第一连接器部165设置与第一系统l1连接的第一连接器端子166，在第二连接器部265设置与第二系统l2连接的第二连接器端子266。第一连接器端子166包括第一电源端子、第一接地端子以及第一信号端子，第二连接器端子266包括第二电源端子、第二接地端子以及第二信号端子。
[0032]
控制基板31形成为大致矩形，并通过螺栓319固定于散热片63的马达80侧的面。电源基板35形成为大致矩形，并通过螺栓329固定于散热片63的与马达80相反侧的面。控制基板31的接地图案经由螺栓319与散热片63电连接。同样地，电源基板35的接地图案经由螺栓329与散热片63电连接。
[0033]
散热片63固定于后框架端837，与壳体830同电位。散热片63和后框架端837可以一体，也可以分体。散热片63例如由铝等导热性较好的金属形成，在侧面可散热地设置电源模块160、260。即、在本实施方式中，电源模块160、260沿着马达80的轴向纵配置。
[0034]
第一电源模块160具有构成第一逆变器120的开关元件121～126、马达继电器127～129以及分流电阻137～139。第二电源模块260具有构成第二逆变器220的开关元件121～126、马达继电器227～229以及分流电阻237～239。在电源模块160、260的控制基板31侧设置与控制基板31连接的控制端子161、261。在电源模块160、260的电源基板35侧设置与电源基板35连接的电源端子162、262以及与导线185、285连接的马达端子163、263。马达端子163、263向与散热片63相反方向折弯，并与导线185、285连接。
[0035]
图3表示驱动装置1的电路结构。ecu10具有：与第一马达绕组180对应地设置的第一逆变器120、第一马达继电器127～129、第一电源继电器131、132、第一电容器134以及第一线圈135、以及与第二马达绕组280对应地设置的第二逆变器220、第二马达继电器227～229、第二电源继电器231、232、第二电容器234以及第二线圈235。
[0036]
从第一电池199向第一系统l1的第一逆变器120等供给电力，从第二电池299向第二系统l2的第二逆变器220等供给电力。在本实施方式中，接地也在第一系统l1和第二系统l2中分离。另外，第一马达绕组180的通电由第一微机170控制，第二马达绕组280的通电由第二微机270控制。即、在本实施方式中，形成独立地设置第一系统l1和第二系统l2的完全冗余结构。
[0037]
第一逆变器120是3相逆变器，将第一开关元件121～126进行桥连接。开关元件121～123连接至高电位侧，开关元件124～126连接至低电位侧。成对的u相的开关元件121、124的连接点与第一u相线圈181的一端连接，成对的v相的开关元件122、125的连接点与第一v相线圈182的一端连接，成对的w相的开关元件123、126的连接点与第一w相线圈183的一端连接。线圈181～183的另一端被接线。在开关元件124～126的低电位侧设置检测线圈181～183的电流的电流检测元件亦即分流电阻137～139。
[0038]
第二逆变器220是3相逆变器，将第二开关元件221～226进行桥连接。开关元件221～223连接至高电位侧，开关元件224～226连接至低电位侧。成对的u相的开关元件221、224的连接点与第二u相线圈281的一端连接，成对的v相的开关元件222、225的连接点与第一v相线圈282的一端连接，成对的w相的开关元件223、226的连接点与第一w相线圈283的一端连接。线圈281～283的另一端被接线。在开关元件224～226的低电位侧设置检测线圈281～283的电流的电流检测元件亦即分流电阻237～239。
[0039]
第一马达继电器127～129设置在第一逆变器120与第一马达绕组180之间，并且被设置为能够将第一逆变器120和第一马达绕组180断开/连接。u相的马达继电器127设置在开关元件121、124的连接点与u相线圈181之间，v相的马达继电器128设置在开关元件122、125的连接点与v相线圈182之间，w相的马达继电器129设置在开关元件123、126的连接点与w相线圈183之间。
[0040]
第二马达继电器227～229设置在第二逆变器220与第二马达绕组280之间，并且被设置为能够将第二逆变器220和第二马达绕组280断开/连接。u相的马达继电器227设置在开关元件221、224的连接点与u相线圈281之间，v相的马达继电器228设置在开关元件222、225的连接点与v相线圈282之间，w相的马达继电器229设置在开关元件223、226的连接点与w相线圈283之间。
[0041]
第一电源继电器131、132被串联连接，以使得寄生二极管的方向相反，并且设置在第一电池199与第一逆变器120之间。第二电源继电器231、232被串联连接，以使得寄生二极管的方向相反，并且设置在第二电池299与第二逆变器220之间。通过连接为寄生二极管的方向相反，从而防止在电池199、299被错误地反向连接的情况下流动反方向的电流，保护ecu10。
[0042]
在本实施方式中，开关元件121～126、221～226、马达继电器127～129、227～229以及电源继电器131、132、231、232均是mosfet，但也可以是igbt、晶闸管等。另外，电源继电器131、132、231、232也可以是机械继电器。
[0043]
第一开关元件121～126、第一马达继电器127～129以及第一电源继电器131、132通过基于来自第一微机170的控制信号而从前置驱动器(pre-driver)176输出的驱动信号，控制接通/断开动作。第二开关元件221～226、第二马达继电器227～229以及第二电源继电器231、232通过基于来自第二微机270的控制信号而从前置驱动器276输出的驱动信号，控制接通/断开动作。由此，通过微机170、270控制马达80的驱动。此外，为了避免变得繁杂，在图3中，省略一部分的控制线。
[0044]
第一电容器134与第一逆变器120并联连接，第二电容器234与第二逆变器220并联连接。电容器134、234例如是铝电解电容器。第一线圈135设置在第一电池199与第一电源继电器131之间，第二线圈235设置在第二电池299与第二电源继电器231之间。
[0045]
第一电容器134以及第一线圈135和第二电容器234以及第二线圈235构成滤波电路，减少从共享电池199、299的其它装置传递的噪声，并且减少从驱动装置1向共享电池199、299的其它装置传递的噪声。另外，电容器134、234储存电荷，从而辅助向逆变器120、220的电力供给。电源继电器131、132、231、232、电容器134、234以及线圈135、235安装于电源基板35。此外，也可以将电源继电器131、132、231、232设置于电源模块160、260。
[0046]
系统间接地连接电容器41、42将第一系统接地g1与第二系统的接地g2连接。第一机电连接电容器142将第一系统接地g1与马达80的壳体830连接。第二机电连接电容器242将第二系统接地g2与壳体830连接。电容器41、42、142、242例如是片式电容器，被安装于控制基板31。通过设置系统间接地连接电容器41、42以及机电连接电容器142、242，从而形成使传播到马达侧的噪声反馈至ecu10侧的路径，所以减少噪声向外部传播。
[0047]
微机170、270、包括第一前置驱动器176的第一集成电路部175、包括第二前置驱动器276的第二集成电路部275以及旋转角传感器29(参照图2)安装于控制基板31。在本实施方式中，将微机170、270以及旋转角传感器29安装于控制基板31的马达80侧的面亦即马达面311，将集成电路部175、275安装于控制基板31的与马达80相反侧的面亦即反马达面312。另外，微机170、270经由微机间通信线45进行微机间通信。
[0048]
图4～图10表示控制基板31的详细。以下适当地将控制基板31仅称为“基板”。在图4中，示出基板31的反马达面312，用虚线示出反马达面312侧的最外层的布线图案321。对于布线图案，主要简化地记载接地图案。另外，适当地省略布线图案、导通孔、抗蚀剂以及安装部件等。如图5所示，本实施方式的控制基板31是6层的印刷电路板，层叠有布线图案321～326。另外，在布线图案321～326间形成绝缘层331～335。
[0049]
以下适当地从反马达面312侧开始，将布线图案321设为第一层，将布线图案322设为第二层，将布线图案323设为第三层，将布线图案324设为第四层，将布线图案325设为第五层，将布线图案326设为第六层。在图6～图10中，将布线图案设为实线，将基板31的外形线设为双点划线。另外，在表示马达面311侧的最外层亦即第六层的图6以及图9中，安装于马达面311的各种电子部件配置于纸面背侧，但为了避免变得繁杂，用实线记载。
[0050]
如图4以及图5等所示，在各层的布线图案321～326形成有将第一系统区域r1和第二系统区域r2分离的狭缝315。构成第一系统l1的电子部件安装于第一系统区域r1，构成第二系统l2的电子部件安装于第二系统区域r2。详细地，将第一微机170以及第一集成电路部175安装于第一系统区域r1，将第二微机270以及第二集成电路部275安装于第二系统区域r2。另外，在马达面311的与磁体875对置的位置跨第一系统区域r1以及第二系统区域r2地配置旋转角传感器29。在本实施方式中，旋转角传感器29安装在基板31的中心点上。此外，旋转角传感器29在封装内部被双系统化。
[0051]
图6是放大第六层的图。如图6所示，狭缝315的宽度亦即间隙ga大于控制基板31中的最小图案间隙gb(例如0.2mm)，例如形成为1mm以上。另外，间隙ga形成为大于能够在制造工序中除去的最小异物尺寸。由此，能够防止导电性异物进入间隙ga而引起的系统间短路的产生。此外，即使狭缝315以外的一部分布线间由于导电性异物等而短路，如果其它系统侧正常，则也能够继续一个系统的控制，可以避免两个系统的同时故障。
[0052]
如图5所示，在从马达面311以及反马达面312中的一方向另一方投影时，狭缝315形成于同一部位，在间隙投影区域不形成接地图案等面状的图案。此外，例如在狭缝315连
续地切出布线图案的情况下，在该切口部位也可以形成其它层的布线图案。
[0053]
图7表示作为第三层的布线图案323，图8表示作为第五层的布线图案325，图9表示作为第六层的布线图案326。安装于第一系统区域r1的第一微机170和安装于第二系统区域r2的第二微机270通过微机间通信线45进行微机间通信。微机间通信线45由形成于布线图案326的图案p16、p26、p36、形成于布线图案325的图案p25、p35以及形成于布线图案323的图案p23构成。来自第一微机170的信息经由图案p16、p35、p23、p25、p26输出至第二微机270。第二微机270的信息按照相反顺序输出至第一微机170。另外，微机170、270能够经由图案p36以及其它元件进行通信。
[0054]
图10是将布线图案325、326重叠后的重叠图，且是从马达面311侧观察的图，为了说明而反转记载。如图10所示，在本实施方式中，形成于第五层的图案p35以及形成于第六层的图案p36跨越狭缝315而将第一系统区域r1与第二系统区域r2连接。另外，图案p35和图案p36在狭缝315上交叉。换言之，在从马达面311以及反马达面312中的一方向另一方投影时，图案p36在与图案p35重复的部位连接系统间。
[0055]
系统间接地连接电容器41与图案p36相邻地配置。另外，系统间接地连接电容器42与系统间接地连接电容器41相邻地配置。换言之，一个系统间接地连接电容器41配置在图案p36与另一个系统间接地连接电容器42之间。此处“相邻地配置”意味着在之间没有设置其它电子部件的状态下配置。在本实施方式中，电容器42与电容器41相比是大电容，但也可以电容相等，能够根据安装空间、所要求的电容等而任意设计。
[0056]
另外，在从马达面311以及反马达面312中的一方向另一方投影时，系统间接地连接电容器41、42配置于与图案p35重复的部位。在本实施方式中，将构成微机间通信线45的布线图案中的、将系统间连接的图案p35和图案p36在狭缝315重叠地配置，并且同图案p35与图案p36交叉的部位相邻地配置系统间接地连接电容器41、42。由此，能够减少通信噪声。
[0057]
如以上说明那样，ecu10具备多个系统的驱动控制部件和基板31。驱动控制部件能够按照每个系统独立地控制作为控制对象的马达80。在本实施方式中，驱动控制部件包括微机170、270以及集成电路部175、275。此处，“能够按照每个系统独立地控制控制对象”并不限于同样地构成各系统的情况，只要能够由一个系统驱动马达80即可，例如在通常时使用一个系统，将另一个系统作为备用的情况下，也可以在备用的系统比通常用的系统更简单化这样的情形下，规格等不同。
[0058]
在基板31中，按照每个系统分区域地安装驱动控制部件，在多个层的布线图案321～326中，形成分离作为每个系统的区域的系统区域r1、r2的狭缝315。狭缝315的宽度亦即间隙ga形成为大于基板31中的最小图案间隙gb。
[0059]
另外，在从作为基板31的两个主面的马达面311以及反马达面312的一侧向另一侧投影时，狭缝315在所有层中形成于同一位置。此处“同一位置”设为允许制造误差程度，在与狭缝315连续的切口等形成于图案的情况下，该切口等也可以在层间不同。由此，能够抑制导电性异物、离子迁移等引起的系统间短路的产生，所以能够减少多个系统的同时故障的产生概率。
[0060]
微机170、270能够在系统间相互进行通信，构成用于微机间通信的微机间通信线45的布线图案横穿狭缝315，将系统区域r1、r2间连接。由此，能够在微机170、270中适当地进行微机间通信。
[0061]
横穿狭缝315的布线图案亦即横穿图案分散地设置于基板31的最外层和内层。另外，在从基板31的两个主面亦即马达面311以及反马达面312的一侧向另一侧投影时，作为最外层的横穿图案的图案p36和作为内层的横穿图案的图案p35在形成狭缝315的部位交叉。由此，例如与将所有横穿图案设置于最外层的情况相比，能够高效率地利用基板31的安装区域。
[0062]
ecu10具备同图案p36与图案p35交叉的交叉位置相邻地安装，并连接按照每个系统分离的接地图案的系统间接地连接电容器41、42。通过与交叉位置相邻地安装系统间接地连接电容器41、42，从而能够减少通信噪声。
[0063]
在本实施方式中，ecu10与“电子控制装置”对应，马达80与“控制对象”对应，区域r1、r2与“系统区域”对应，控制基板31与“基板”对应，马达面311以及反马达面312与“主面”对应。另外，图案p35、p36与“横穿图案”对应，形成图案p36的第六层与“最外层”对应，形成图案p35的第五层与“内层”对应。
[0064]
(其它实施方式)
[0065]
在上述实施方式中，主要对控制基板31进行了说明。但在其它实施方式中，也可以将安装于电源基板35的电解电容器等电子部件视为“驱动控制部件”并按照每个系统分区域地进行安装，与控制基板31同样地形成分离系统区域的狭缝。在上述实施方式中，将开关元件、马达继电器以及分流电阻作为电源模块并纵配置。在其它实施方式中，也可以将开关元件、马达继电器以及分流电阻中的至少一部分表面安装于基板。另外，也可以将表面安装于基板的这些电子部件视为“驱动控制部件”并按照每个系统分区域地进行安装。
[0066]
在上述实施方式中，设置电源基板以及控制基板。在其它实施方式中，基板可以是一个，也可以是3个以上。在上述实施方式中，基板为6层基板。在其它实施方式中，基板的层数例如也可以是4层等6层以外。另外，上述实施方式的基板是大致矩形。在其它实施方式中，基板的形状也可以是圆形基板等矩形以外的形状。
[0067]
在上述实施方式中，构成微机间通信线的布线图案横穿狭缝。在其它实施方式中，在微机间通信以外需要系统间的信息的收发的情况下，微机间通信线以外的布线图案也可以横穿狭缝。在上述实施方式中，将微机间通信线分散地设置于最外层以及内层。在其它实施方式中，也可以将微机间通信线设置于一个层。在上述实施方式中，横穿图案设置于作为最外层的第六层和作为内层的第五层。在其它实施方式中，可以将最外层设为第一层，或可以将内层设为第二层～第四层中的任意一层。
[0068]
在上述实施方式中，设置两个系统间接地连接电容器。在其它实施方式中，系统间接地连接电容器可以是一个，也可以是3个以上。在上述实施方式中，系统间接地连接电容器与横穿图案的交叉位置相邻地设置。在其它实施方式中，系统间接地连接电容器也可以设置于与横穿图案的交叉位置相邻的部位以外的部位。
[0069]
在上述实施方式中，设置2组的马达绕组，系统数为2。在其它实施方式中，系统数也可以是3以上。另外，例如在针对多个马达绕组以及逆变器部设置一个控制部，或者针对一个控制部设置多个逆变器部以及马达绕组这样的情形下，马达绕组、逆变器部以及控制部的数量也可以不同。另外，马达绕组、电源也可以是一个。
[0070]
在上述实施方式中，马达是三相无刷马达。在其它实施方式中，马达部并不限于三相无刷马达，可以是任何的马达。另外，马达部并不限于马达(电动机)，也可以是发电机，还
可以是兼具电动机以及发电机的功能的所谓电动发电机。另外，在上述实施方式中，控制对象为马达。在其它实施方式中，也可以将控制对象设为马达以外。
[0071]
在上述实施方式中，电子控制装置被应用于电动助力转向装置。在其它实施方式中，也可以将电子控制装置应用于电动助力转向装置以外的装置。以上，本公开不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式来实施。
[0072]
基于实施方式对本公开进行了描述。然而，本公开并不限定于该实施方式以及构造。本公开也包含各种变形例以及等同范围内的变形。另外，各种组合及方式，进一步在它们中仅包含一个要素、其以上、或其以下的其它组合及方式也属于本公开的范畴及思想范围。