特許 6427443 モータの駆動制御ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6427443

(24)【登録日】2018年11月2日

(45)【発行日】2018年11月21日

(54)【発明の名称】モータの駆動制御ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20181112BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20181112BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

   B62D5/04

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-49661(P2015-49661)

(22)【出願日】2015年3月12日

(65)【公開番号】特開2016-171664(P2016-171664A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】岳 暁飛

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０１００６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７６９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１７９０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子に２つの巻線組を備えたモータを巻線組毎に個別に駆動制御するように構成された、モータの駆動制御ユニットであって、
第１の巻線組の各巻線を駆動する第１インバータ回路、及び第２の巻線組の各巻線を駆動する第２インバータ回路が形成されたインバータ基板と、
前記第１インバータ回路を制御する第１制御器を含む第１制御回路、及び前記第２インバータ回路を制御する第２制御器を含む第２制御回路が形成された制御基板と、
前記インバータ基板及び前記制御基板が内部に並設される筐体と、
を含んで構成され、
前記制御基板の表面及び裏面のうち、一面側には前記第１制御回路を位置させ、他面側には前記第２制御回路を位置させて、前記一面側に位置する前記第１制御回路の発熱部品と前記他面側に位置する前記第２制御回路の発熱部品とが、平面視で重畳しないように表面実装されている、モータの駆動制御ユニット。

【請求項2】

前記第１制御回路及び前記第２制御回路は、平面視で線対称となる同一の導電パターンで形成されている、請求項１に記載のモータの駆動制御ユニット。

【請求項3】

固定子に２つの巻線組を備えたモータを巻線組毎に個別に駆動制御するように構成された、モータの駆動制御ユニットであって、
第１の巻線組の各巻線を駆動する第１インバータ回路、及び第２の巻線組の各巻線を駆動する第２インバータ回路が形成されたインバータ基板と、
前記第１インバータ回路を制御する第１制御器を含む第１制御回路、及び前記第２インバータ回路を制御する第２制御器を含む第２制御回路が形成された制御基板と、
前記インバータ基板及び前記制御基板が内部に並設される筐体と、
を含んで構成され、
前記制御基板の表面及び裏面のうち、一面側には前記第１制御回路を位置させ、他面側には前記第２制御回路を位置させ、
前記制御基板は、前記第１制御回路が形成される第１制御回路層、前記第２制御回路が形成される第２制御回路層、及び前記第１制御回路層と前記第２制御回路層とを電気的に絶縁する絶縁層を含む複数の層を積層した多層基板として形成され、
前記第１制御回路層に表面実装される前記第１制御器と前記第２制御回路層に表面実装される前記第２制御器との間で通信を行う通信線のみが、前記絶縁層を貫通して形成されている、モータの駆動制御ユニット。

【請求項4】

前記一面側に位置する前記第１制御回路の発熱部品と前記他面側に位置する前記第２制御回路の発熱部品とが、平面視で重畳しないように表面実装されている、請求項３に記載のモータの駆動制御ユニット。

【請求項5】

前記第１制御回路及び前記第２制御回路は、平面視で線対称となる同一の導電パターンで形成されている、請求項４に記載のモータの駆動制御ユニット。

【請求項6】

前記制御基板は、前記絶縁層の両側にグランド層が積層されている、請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載のモータの駆動制御ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを駆動するインバータ回路が形成されたインバータ基板とインバータ回路を制御する制御回路が形成された制御基板とを筐体に収容して構成される、モータの駆動制御ユニットに関し、詳しくは、モータの駆動制御系統を冗長化させたものに関する。

【背景技術】

【0002】

モータの駆動制御ユニットには、例えば、モータを駆動源として操舵補助力を発生させる電動パワーステアリングに適用された場合、車両の自動運転や機能安全等の要求から、異常発生時でも電動パワーステアリングの機能を維持するために、モータの駆動制御系統を２つにして冗長化し、２つの巻線組を備えたモータを巻線組毎に個別に駆動制御できるようにした構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータの駆動制御ユニットでは、２つのインバータ回路が設けられたインバータ基板と、インバータ回路を個別に駆動する２つの制御系統を備えた制御基板と、が対向した状態で筐体に収容されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１７６９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、パワー系のインバータ基板では、インバータ回路を構成する半導体スイッチのモジュール化等により実装密度を向上させることが可能であるので、モータの駆動制御系統を冗長化させても、インバータ基板の面積増大を抑制することは比較的容易である。

【0005】

しかしながら、信号系の制御基板では、インバータ回路の制御以外に、駆動制御ユニットの適用対象に応じて様々な制御が想定され、インバータ基板と比較するとモジュール化の可能範囲は狭くなる傾向にある。このため、制御基板では、モータの駆動制御系統を冗長化させると、実装部品点数や配線パターン面積が比例的に増加するので、制御基板の面積増大を抑制することは比較的困難である。そして、制御基板の面積が増大すると、駆動制御ユニットの体格が大型化してしまい、車載レイアウトの自由度に影響を与えるおそれがある。

【0006】

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、モータの駆動制御系統の冗長化に伴う制御基板の面積増大を抑制した、モータの駆動制御ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このため、本発明に係るモータの駆動制御ユニットの一態様では、固定子に２つの巻線組を備えたモータを巻線組毎に個別に駆動制御するように構成されていることを前提として、第１の巻線組の各巻線を駆動する第１インバータ回路、及び第２の巻線組の各巻線を駆動する第２インバータ回路が形成されたインバータ基板と、第１インバータ回路を制御する第１制御器を含む第１制御回路、及び第２インバータ回路を制御する第２制御器を含む第２制御回路が形成された制御基板と、インバータ基板及び制御基板が内部に並設される筐体と、を含んで構成され、制御基板の表面及び裏面のうち、一面側には第１制御回路を位置させ、他面側には第２制御回路を位置させて、一面側に位置する第１制御回路の発熱部品と他面側に位置する第２制御回路の発熱部品とが、平面視で重畳しないように表面実装されている。
また、本発明に係るモータの駆動制御ユニットの別態様では、固定子に２つの巻線組を備えたモータを巻線組毎に個別に駆動制御するように構成された、モータの駆動制御ユニットであって、第１の巻線組の各巻線を駆動する第１インバータ回路、及び第２の巻線組の各巻線を駆動する第２インバータ回路が形成されたインバータ基板と、第１インバータ回路を制御する第１制御器を含む第１制御回路、及び第２インバータ回路を制御する第２制御器を含む第２制御回路が形成された制御基板と、インバータ基板及び制御基板が内部に並設される筐体と、を含んで構成され、制御基板の表面及び裏面のうち、一面側には第１制御回路を位置させ、他面側には第２制御回路を位置させ、制御基板は、第１制御回路が形成される第１制御回路層、第２制御回路が形成される第２制御回路層、及び第１制御回路層と第２制御回路層とを電気的に絶縁する絶縁層を含む複数の層を積層した多層基板として形成され、第１制御回路層に表面実装される第１制御器と第２制御回路層に表面実装される第２制御器との間で通信を行う通信線のみが、絶縁層を貫通して形成されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係るモータの駆動制御ユニットによれば、モータの駆動制御系統の冗長化に伴う制御基板の面積増大を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電動パワーステアリングシステムの一例を示す概略構成図である。

【図2】電動ユニットの一例を示す分解斜視図である。

【図3】駆動制御ユニット及びモータの回路構成の一例を示す回路ブロック図である。

【図4】制御基板の多層構造を模式的に示す展開斜視図である。

【図5】制御基板の立体配線構造を模式的に示す断面図である。

【図6】制御基板における電子部品の実装位置を模式的に示す平面図であり、（ａ）は表面の実装位置であり、（ｂ）は表面から透視した裏面の実装位置である。

【図7】図６における電子部品の実装位置の別例を模式的に示す平面図であり、（ａ）は表面の実装位置であり、（ｂ）は表面から透視した裏面の実装位置である。

【図8】制御基板における導電パターンを表面から透視して模式的に示す平面図であり、（ａ）は第１制御回路の第３層における導電パターンであり、（ｂ）が第２制御回路の第３層における導電パターンである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明に係るモータの駆動制御ユニットの一実施形態を示し、車両用の電動パワーステアリングシステムにおいて操舵補助力を発生するモータの駆動制御系に適用した例を示す。

【0011】

電動パワーステアリングシステム１００は、車両１に備えられ、操舵補助力をモータ１１０によって発生させるシステムである。
電動パワーステアリングシステム１００は、モータ１１０、ステアリングホイール１２０、操舵トルクセンサ１３０、操舵角度センサ１４０、インバータを含む駆動制御ユニット１５０、及び、モータ１１０の回転を減速してステアリングシャフト１６０（ピニオンシャフト）に伝達する減速機１７０を含んで構成される。
操舵トルクセンサ１３０、操舵角度センサ１４０及び減速機１７０は、ステアリングシャフト１６０を内包するステアリングコラム１８０内に設けられる。

【0012】

ステアリングシャフト１６０の先端にはピニオンギア１９０ａが設けられていて、このピニオンギア１９０ａが回転すると、ラックギア１９０ｂが車両１の進行方向に対して左右に水平移動する。ラックギア１９０ｂの両端にはそれぞれ車輪２００の操舵機構２１０が設けられており、ラックギア１９０ｂが水平移動することで車輪２００の向きが変えられる。

【0013】

操舵トルクセンサ１３０は、車両１の運転者がステアリング操作を行うことでステアリングシャフト１６０に発生する操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクの検出信号ＳＴを駆動制御ユニット１５０に出力する。
操舵角度センサ１４０は、車両１の運転者がステアリング操作を行うことでステアリングホイール１２０を回転させたときのステアリングシャフト１６０の回転角度を操舵角度として検出し、検出した操舵角度の検出信号ＳＡを駆動制御ユニット１５０に出力する。

【0014】

マイクロコンピュータ（演算処理装置）を備える駆動制御ユニット１５０には、操舵トルク信号ＳＴ及び操舵角度信号ＳＡや、車速センサ２２０が出力する車速の信号ＶＳＰなどの操舵補助力の決定に用いる状態量の情報が入力される。

【0015】

そして、駆動制御ユニット１５０は、操舵トルク信号ＳＴ、操舵角度信号ＳＡ、車速信号ＶＳＰなどの車両１の運転状態に基づいてモータ１１０を制御し、モータ１１０の発生するトルクを介して操舵補助力を制御する。本実施形態において、駆動制御ユニット１５０は、モータ１１０と一体的に組み立てられて電動ユニット２３０を構成している。

【0016】

図２は、電動ユニット２３０の分解斜視図を示す。
電動ユニット２３０を構成するモータ１１０は、図示省略のステータ（固定子）を内部に固定し、ステータの中央部に形成した空間で回転可能に後述のロータ（永久磁石回転子）を保持したモータハウジング１１０ａと、ロータに固定されて回転力を減速機１７０に伝達するシャフト１１０ｂと、駆動制御ユニット１５０とステータに巻き回された巻線（図示省略）とを電気的に接続するモータ端子１１０ｃと、を含んでなる。シャフト１１０ｂは、減速機１７０のウォームホイールと噛合するウォームシャフトとして形成されている。

【0017】

電動ユニット２３０を構成する駆動制御ユニット１５０は、モータ１１０を駆動するインバータ回路が形成されたインバータ基板１０と、インバータ回路を制御する制御回路が形成された制御基板２０と、箱状に形成されたケース３０と、ケース３０と接合可能に形成され、接合によりケース３０の開口を液密に塞ぐカバー４０と、外部の電源から駆動制御ユニット１５０の各部へ電源を供給するとともに、各種信号を入力する電気コネクタ５０と、を含んでなる。

【0018】

ケース３０及びカバー４０は接合により内部空間を有する筐体を構成する。
ケース３０の底部には、モータ１１０及び電気コネクタ５０がそれぞれ密接に嵌め込まれる開口部３０ａ，３０ｂがさらに形成されている。このうちモータ１１０については、軸方向の一端部が開口部３０ａに嵌め込まれて、ケース３０及びカバー４０で構成される筐体の内部空間に臨んだ状態で固定される。モータ１１０のモータ端子１１０ｃは、開口部３０ａを通してインバータ基板１０のインバータ回路と直接接続される。

【0019】

また、ケース３０及びカバー４０は、これらによって構成される筐体の内部空間において、モータ１１０の前記一端部に面して制御基板２０が位置し、かつ、この制御基板２０に対向してインバータ基板１０が位置した状態で、制御基板２０及びインバータ基板１０を収容・固定するように構成されている。これにより、ケース３０及びカバー４０で構成される筐体の内部に、制御基板２０及びインバータ基板１０が並設される。

【0020】

制御基板２０には、例えば、ガラスエポキシ基板等、電子部品の表面実装が可能なプリント基板が用いられるのに対し、インバータ基板１０には、特に限定するものではないが、インバータ回路で生じた熱の放熱性を考慮して、金属基板を用いることができる。

【0021】

なお、本実施形態において、モータ１１０と駆動制御ユニット１５０とは、一体的に組み立てられて電動ユニット２３０を構成するものとしているが、他の実施形態では、モータ１１０と駆動制御ユニット１５０とは、離れた位置で互いに別体のユニットとして構成されていてもよい。このような実施形態では、駆動制御ユニット１５０のケース３０には開口部３０ａが形成されず、モータ端子１１０ｃは電気コネクタ５０を介して駆動制御ユニット１５０内のインバータ回路と電気的に接続される。

【0022】

図３は、モータ１１０及び駆動制御ユニット１５０の回路構成の一例を示す。
モータ１１０は、スター結線される３相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡからなる第１巻線組ＣＡと、同じくスター結線される３相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢからなる第２巻線組ＣＢとを有する３相同期電動機である。第１巻線組ＣＡにおいて３相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡが接続された点、及び第２巻線組ＣＢにおいて３相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢが接続された点は、それぞれ中性点をなす。第１巻線組ＣＡ及び第２巻線組ＣＢは、図示省略したステータに互いに絶縁された状態で設けられて、第１巻線組ＣＡと第２巻線組ＣＢとは磁気回路を共有している。また、ステータの中央部には、前述したように、１つのロータ１１０Ｒが回転可能に備えられている。

【0023】

駆動制御ユニット１５０は、第１巻線組ＣＡの各巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡを駆動制御する第１駆動制御系と、第２巻線組ＣＢの各巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを駆動制御する第２駆動制御系と、で構成され、車両１の自動運転や機能安全等の要求に応じて電動パワーステアリングの機能を維持するために、モータ１１０の駆動制御系統を２つにして冗長化している。そして、駆動制御ユニット１５０に接続される操舵トルクセンサ１３０及び操舵角度センサ１４０についても、第１駆動制御系と第２駆動制御系とで異なり、第１駆動制御系には操舵トルクセンサ１３０Ａ及び操舵角度センサ１４０Ａが接続され、第２駆動制御系には、操舵トルクセンサ１３０Ｂ及び操舵角度センサ１４０Ｂが接続されている。また、電源バッテリ２４０からの電源供給も電気コネクタ５０で駆動制御系統毎に分けられている。ただし、駆動制御ユニット１５０に対して、車速信号ＶＳＰを出力する車速センサ２２０は共通している。

【0024】

駆動制御ユニット１５０には前述のようにインバータ基板１０が収容され、このインバータ基板１０に形成されたインバータ回路は、第１駆動制御系の第１インバータ回路１２Ａと第２駆動制御系の第２インバータ回路１２Ｂとを有している。また、インバータ基板１０には、第１インバータ回路１２Ａ及び第２インバータ回路１２Ｂ以外に、電源リレー１４Ａ及び電源リレー１４Ｂと、電流センサ１６Ａ及び電流センサ１６Ｂと、が設けられている。

【0025】

第１インバータ回路１２Ａは、モータ端子１１０ｃを介して第１巻線組ＣＡ（３相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡ）と接続され、電源バッテリ２４０からの直流電力を変換して、３相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡへそれぞれ交流電力を供給する。また、第２インバータ回路１２Ｂはモータ端子１１０ｃを介して第２巻線組ＣＢ（３相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢ）と接続され、電源バッテリ２４０からの直流電力を変換して、３相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢへそれぞれ交流電力を供給する。

【0026】

第１インバータ回路１２Ａは、第１巻線組ＣＡのＵ相巻線ＵＡ、Ｖ相巻線ＶＡ及びＷ相巻線ＷＡをそれぞれに駆動する３組の半導体スイッチを備えた３相ブリッジ回路からなる。また、第２インバータ回路１２Ｂは、第２巻線組ＣＢのＵ相巻線ＵＢ、Ｖ相巻線ＵＢ及びＷ相巻線ＷＢをそれぞれに駆動する３組の半導体スイッチを備えた３相ブリッジ回路からなる。半導体スイッチは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はバイポーラトランジスタ等、外部からの制御信号に応じてオン・オフするスイッチ動作が可能な、半導体を用いた電子部品である。

【0027】

モータ１１０は、通常時、第１インバータ回路１２Ａ及び第２インバータ回路１２Ｂの２つのインバータ回路の合計出力で駆動されるようになっており、これにより、モータ１１０は、電動パワーステアリングシステム１００において要求される操舵補助力に応じたトルクを発生するようになっている。第１インバータ回路１２Ａと第２インバータ回路１２Ｂとの出力比率は、通常時、例えば、５０％対５０％に設定される。

【0028】

電源リレー１４Ａは、電源バッテリ２４０と第１インバータ回路１２Ａとの間に設けられ、所定の場合に、第１インバータ回路１２Ａへの電源供給を遮断するように構成されている。また、電源リレー１４Ｂは、電源バッテリ２４０と第２インバータ回路１２Ｂとの間に設けられ、所定の場合に、第２インバータ回路１２Ｂへの電源供給を遮断するように構成されている。電源リレー１４Ａ，１４Ｂは、第１インバータ回路１２Ａ及び第２インバータ回路１２Ｂの半導体スイッチと同様に、外部からの制御信号に応じてオン・オフするスイッチ動作が可能な、半導体を用いた電子部品である。

【0029】

電流センサ１６Ａは、第１インバータ回路１２Ａの通電状態を検出するために、電源バッテリ２４０と第１インバータ回路１２Ａとを結ぶ正側母線１８ｐＡ、及び第１インバータ回路１２Ａとグランドとを結ぶグランド側母線１８ｍＡのうち、例えば、グランド側母線１８ｍＡにシャント抵抗を直列に介挿し、このシャント抵抗の両端電位差を検出できるようにした電流検出器である。また、電流センサ１６Ｂは、第２インバータ回路１２Ｂの通電状態を検出するために、正側母線１８ｐＢ及びグランド側母線１８ｍＢのうち、例えば、グランド側母線１８ｍＢにシャント抵抗を直列に介挿し、このシャント抵抗の両端電位差を検出できるようにした電流検出器である。

【0030】

駆動制御ユニット１５０には、前述のようにインバータ基板１０と対向して制御基板２０が収容され、この制御基板２０に形成された制御回路は、第１駆動制御系の第１制御回路２０Ａと第２駆動制御系の第２制御回路２０Ｂとを有している。第１制御回路２０Ａは、磁極位置センサ２２Ａ、電源ＩＣ（Integrated Circuit）２４Ａ、マイクロコンピュータ２６Ａ（第１制御器）及びプリドライバ２８Ａを備えて構成される。
なお、第２制御回路２０Ｂは、磁極位置センサ２２Ｂ、電源ＩＣ２４Ｂ、マイクロコンピュータ２６Ｂ（第２制御器）及びプリドライバ２８Ｂを備えて構成されているが、第２制御回路２０Ｂの各構成は、第１制御回路２０Ａの各構成と同様の機能を奏するので、以下、重複する説明を省略する。

【0031】

磁極位置センサ２２Ａは、ロータ１１０Ｒの磁極位置を検出する位置検出器であり、本実施形態では、一例として、モータ１１０の前記一端部（ロータ１１０Ｒ）の近傍で制御基板２０に実装される磁気抵抗素子であるが、これに限定されず、制御基板２０に実装されたホール素子やホールＩＣ等、あるいは、モータ１１０のシャフト１１０ｂに接続されたレゾルバ等であってもよい。磁極位置センサ２２Ａは、回転するロータ１１０Ｒの磁極位置に応じた磁極位置検出信号をマイクロコンピュータ２６Ａに出力する。
なお、磁極位置センサ２２Ａを制御基板２０に実装しない場合（例えば、レゾルバ等を使用する場合）には、モータ１１０に対する制御基板２０とインバータ基板１０との位置関係を入れ替えてもよい。

【0032】

電源ＩＣ２４Ａは、電源バッテリ２４０から電気コネクタ５０を介して電源供給を受け、電源バッテリ２０の電源電圧を、マイクロコンピュータ２６Ａ及び磁極位置センサ２２Ａの動作電圧へ調整してこれを供給する機能を有する。また、電源ＩＣ２４Ａは、電気コネクタ５０を介して、駆動制御ユニット１５０の外部に配置される操舵トルクセンサ１３０Ａ及び操舵角度センサ１４０Ａに対しても、電源を供給している。

【0033】

マイクロコンピュータ２６Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インタフェース、通信インタフェース等を備え、ＲＯＭ等に保存されたプログラムを実行することで、以下の機能を奏するように構成されている。
すなわち、マイクロコンピュータ２６Ａは、電気コネクタ５０を介して入力した、操舵トルクの検出信号ＳＴ、操舵角度の検出信号ＳＡ及び車速信号ＶＳＰに基づいて要求される操舵補助力を算出し、要求される操舵補助力に応じて、モータ１１０のトルクを発生できるように、第１インバータ回路１２Ａのグランド側母線１８ｍＡに流れる電流の目標値である目標電流値を算出する。そして、マイクロコンピュータ２６Ａは、第１インバータ回路１２Ａ及び第２インバータ回路１２Ｂの通常時の出力比率をＲＯＭ等のメモリから読み出して、この出力比率に応じて目標電流値を補正し、補正目標電流値を算出する。例えば、通常時の出力比率が５０％対５０％で設定されている場合、マイクロコンピュータ２６Ａは、目標電流値を半分の値に補正する。

【0034】

また、マイクロコンピュータ２６Ａは、電流センサ１６Ａのシャント抵抗の両端と電気的に接続されて、両端間の電位差に基づいて、第１インバータ回路１２Ａのグランド側母線１８ｍＡに実際に流れる電流の値である実電流値を算出し、補正目標電流値と実電流値との偏差に基づいて、第１インバータ回路１２Ａの半導体スイッチをＰＷＭ動作でオン・オフさせる時間の割合であるデューティ比を算出する。さらに、マイクロコンピュータ２６Ａは、磁極位置検出信号からロータ１１０Ｒの磁極位置を算出する。そして、マイクロコンピュータ２６Ａは、磁極位置とデューティ比とに応じたＰＷＭ制御信号を出力する。

【0035】

プリドライバ２８Ａは、マイクロコンピュータ２６Ａからの指令信号（ＰＷＭ制御信号）に応じて第１インバータ回路１２Ａの３相ブリッジ回路を構成する半導体スイッチを駆動する回路である。

【0036】

このように、駆動制御ユニット１５０において、第１駆動制御系は、第１巻線組ＣＡの各巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡを駆動する第１インバータ回路１２Ａと、第１インバータ回路１２Ａを制御する第１制御回路２０Ａと、で構成され、第２駆動制御系は、第２巻線組ＣＢの各巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを駆動する第２インバータ回路１２Ｂと、第２インバータ回路１２Ｂを制御する第２制御回路２０Ｂと、で構成されている。

【0037】

マイクロコンピュータ２６Ａは、電流センサ１６Ａにより検出された実電流値のピーク値が所定時間継続したときに過電流が発生していると診断する等、第１駆動制御系について異常が発生しているか否かを診断する種々公知の異常診断機能を有している。マイクロコンピュータ２６Ｂも同様の異常診断機能を有している。

【0038】

例えば、マイクロコンピュータ２６Ａが第１駆動制御系に異常が発生していると診断した場合には、プリドライバ２８Ａを介して電源リレー１４Ａを直ちにオフにして、電源バッテリ２４０から第１インバータ回路１２Ａへの電源供給を遮断し、第１巻線組ＣＡへのインバータ出力を停止させる。このとき、マイクロコンピュータ２６Ａは、目標電流値・実電流値の演算等、各種の演算処理を中止してもよい。

【0039】

また、マイクロコンピュータ２６Ａとマイクロコンピュータ２６Ｂとの間には、通信線ＣＬが設けられており、マイクロコンピュータ２６Ａが第１駆動制御系に異常が発生していると診断した場合には、マイクロコンピュータ２６Ａは、直ちに、マイクロコンピュータ２６Ｂに対し、通信線ＣＬを介して、第１駆動制御系に異常が発生している旨のステータス情報を出力する。なお、この通信線ＣＬは、ステータス情報の伝送以外に、マイクロコンピュータ２６Ａ及びマイクロコンピュータ２６Ｂの両ＣＰＵの相互監視等、他の公知の用途にも用いられ得る。

【0040】

マイクロコンピュータ２６Ｂは、マイクロコンピュータ２６Ａから受けたステータス情報に基づいて、目標電流値を補正する際に、ＲＯＭ等のメモリから読み出すインバータ出力比率を、通常時の出力比率（例えば、５０％対５０％）から、異常時の出力比率（例えば、０％対１００％）に切り替える。異常時の出力比率が０％対１００％で設定されている場合、マイクロコンピュータ２６Ｂは目標電流値を補正しない。

【0041】

なお、マイクロコンピュータ２６Ｂが第２駆動制御系に異常が発生していると診断した場合には、マイクロコンピュータ２６Ａ及びマイクロコンピュータ２６Ｂにおける異常時処理が逆になる。

【0042】

図４は、制御基板２０の多層構造を模式的に示す展開斜視図である。
制御基板２０は、表面側に第１制御回路２０Ａが位置し、裏面側に第２制御回路２０Ｂが位置するように構成されている。第１制御回路２０Ａは、制御基板２０の表面に電子部品を表面実装し、表面から内側に向けて積層された複数の層で構成されている。また、第２制御回路２０Ｂは、制御基板２０の裏面に電子部品を表面実装し、裏面から内側に向けて積層された複数の層で構成されている。そして、第１制御回路２０Ａと第２制御回路２０Ｂとは、中間の絶縁層Ｍによって、一部を除き電気的に絶縁されている。このように制御基板２０は複数の層を積層した多層基板を形成している。

【0043】

第１制御回路２０Ａは、電子部品ＤＡが実装される表面から内側に向けて、順に、第１層Ｌ１Ａ、第２層Ｌ２Ａ、第３層Ｌ３Ａ、第４層Ｌ４Ａ及び第５層Ｌ５Ａが積層された第１制御回路層をなしている。
また、第２制御回路２０Ｂは、電子部品ＤＢが実装される裏面から内側に向けて、順に、第１層Ｌ１Ｂ、第２層Ｌ２Ｂ、第３層Ｌ３Ｂ、第４層Ｌ４Ｂ及び第５層Ｌ５Ｂが積層された第２制御回路層をなしている。なお、第２制御回路層の各層は、第１制御回路層の同じ数字の層と同様であるので、以下、重複する説明を省略する。

【0044】

第１層Ｌ１Ａ、第３層Ｌ３Ａ及び第５層Ｌ５Ａは、銅箔等の導電体で形成された導電層である。第２層Ｌ２Ａ及び第４層Ｌ４Ａは、絶縁性を有する樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を主成分として形成された薄板状又はシート状の絶縁層であり、第１層Ｌ１Ａと第３層Ｌ３Ａの間、第３層Ｌ３Ａと第５層Ｌ５Ａとの間を電気的に絶縁する。

【0045】

第１層Ｌ１Ａは、電子部品ＤＡを表面実装するための実装パッドであり、第３層Ｌ３Ａは、第１制御回路２０Ａにおける配線回路を構成する導電パターンであり、第５層は制御基板２０の平面方向に全域に広がるグランド層である。本実施形態において、導電パターンには、第３層Ｌ３Ａだけでなく、第１層Ｌ１Ａの実装パッドも含まれるものとする。

【0046】

図５は、制御基板２０の立体配線構造を示す断面図である。
図５に示すように、第１層Ｌ１Ａの実装パッドと第３層Ｌ３Ａの導電パターンとは、例えば、制御基板２０の厚さ方向に第２層Ｌ２Ａを貫通したブラインドビアに導電性ペーストを充填・固化するなどして形成された層間導電路Ｈ１Ａにより電気的に接続され、１つの電子部品ＤＡ１は、第１層Ｌ１Ａ、第３層Ｌ３Ａ及び層間導電路Ｈ１Ａを介して、他の電子部品ＤＡ２と電気的に接続される。また、第５層Ｌ５Ａは、第１層Ｌ１Ａ又は第３層Ｌ３Ａとの間で形成された層間導電路Ｈ２Ａ，Ｈ３Ａにより、第１層Ｌ１Ａ又は第３層Ｌ３Ａと電気的に接続され得る。したがって、第１制御回路２０Ａは制御基板２０の表面側に立体的に構成される。

【0047】

ここで、第１制御回路２０Ａのマイクロコンピュータ２６Ａと第２制御回路２０Ｂのマイクロコンピュータ２６Ｂとは、図３に示すように、通信線ＣＬで電気的に接続されるが、この通信線ＣＬは、図５に示すように、第１制御回路２０Ａの第１層Ｌ１Ａから第２制御回路２０Ｂの第１層Ｌ１Ｂまで絶縁層Ｍを含む制御基板２０を貫通した層間導電路ＨＡＢにより形成される。このとき、層間導電路ＨＡＢと第１制御回路２０Ａのグランド層である第５層Ｌ５Ａ及び第２制御回路２０Ｂのグランド層である第５層Ｌ５Ｂとの間で短絡を起こさないように、グランド層は、層間導電路ＨＡＢが貫通する部分とその周囲が切り欠かれている。また、層間導電路ＨＡＢは、第３層Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂの導電パターンや、第１層Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂのうち通信線ＣＬに関係しない実装パッドとは接続されないように構成される。これにより、制御基板２０における第１制御回路２０Ａと第２制御回路２０Ｂとの間の電気的関係については、マイクロコンピュータ２６Ａとマイクロコンピュータ２６Ｂとが層間導電路ＨＡＢでのみ接続されるようにすることで、第１制御回路２０Ａ及び第２制御回路２０Ｂの一方に異常が発生した場合であっても、他方にその影響が波及することを可及的に低減できるようにしている。

【0048】

図６は、制御基板２０における電子部品ＤＡ，ＤＢの実装位置を模式的に示す平面図である。なお、説明の便宜上、制御基板２０は矩形に形成され、制御基板２０を表面側から平面視したときの１組の対向辺の対向方向を図示のように左右方向とする。

【0049】

図６（ａ）に示すように、制御基板２０の表面に実装される、第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡ（代表例として、磁極位置センサ２２Ａ、電源ＩＣ２４Ａ、マイクロコンピュータ２６Ａ及びプリドライバ２８Ａを示す）の実装位置については、制御基板２０の表面側からみて、マイクロコンピュータ２６Ａ及びプリドライバ２８Ａなどの発熱部品（網掛けで表示）が右側に偏在し、発熱部品でない電源ＩＣ２４Ａが左側に偏在するようにしている。

【0050】

そして、図６（ｂ）に示すように、制御基板２０の裏面に実装される、第２制御回路２０Ｂの電子部品ＤＢ（代表例として、マイクロコンピュータ２６Ｂ、プリドライバ２８Ｂ、磁極位置センサ２２Ｂ及び電源ＩＣ２４Ｂを示す）の実装位置を、制御基板２０を表面から透視して、マイクロコンピュータ２６Ｂ及びプリドライバ２８Ｂなどの発熱部品（網掛けで表示）が左側に偏在し、発熱部品でない電源ＩＣ２４Ｂが右側に偏在するように、第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡの実装位置に対して左右対称にしている。

【0051】

このように、発熱部品を右側に偏在させた、第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡの実装位置に対し、第２制御回路２０Ｂの電子部品ＤＢの実装位置が、制御基板２０の平面視で左右対称となるように、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド、及び第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッドを形成している。したがって、制御基板２０の表面側からみた第１層Ｌ１Ａの実装パッドと制御基板２０の裏面側からみた第１層Ｌ１Ｂの実装パッドとは同一の形状を呈する。

【0052】

電子部品ＤＡ，ＤＢの実装位置を図６に示すようにする実装パッドを第１層Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂに形成することで、第１制御回路２０Ａの発熱部品と第２制御回路２０Ｂの発熱部品とが制御基板２０の平面視で重畳せずに表面実装され、特に、第１駆動制御系及び第２駆動制御系に異常が発生していない通常時に第１制御回路２０Ａ及び第２制御回路２０Ｂのいずれもが動作している場合に、第１制御回路２０Ａの発熱部品と第２制御回路２０Ｂの発熱部品との間の相互発熱による影響を低減して、発熱部品の温度上昇を抑制するようにしている。

【0053】

また、電子部品ＤＡ，ＤＢの実装位置を図６に示すようにする実装パッドを第１層Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂに形成することで、実装パッドを第１制御回路２０Ａと第２制御回路２０Ｂとで同一形状にして、設計効率ひいては製造効率の低下を抑制するようにしている。

【0054】

第１制御回路２０Ａがマイクロコンピュータ２６Ａ及びプリドライバ２８Ａを有するなど、１つの制御回路が複数の発熱部品を有する場合には、制御基板２０の左右一方の側に発熱部品を偏在させる図６（ａ）の実装位置に替えて、以下のようにしてもよい。

【0055】

すなわち、図７（ａ）に示すように、制御基板２０の表面に実装される、第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡの実装位置については、制御基板２０の表面側からみて、マイクロコンピュータ２６Ａを左側に偏在させ、プリドライバ２８Ａを右側に偏在させて、複数の発熱部品（網掛けで表示）が左右一方の側に偏在するが、左右方向で並んで位置しないようにしている。そして、図７（ｂ）に示すように、制御基板２０の裏面に実装される、第２制御回路２０Ｂの電子部品ＤＢの実装位置を、制御基板２０を表面から透視して、マイクロコンピュータ２６Ｂが右側に偏在し、プリドライバ２８Ｂが左側に偏在するように、第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡの実装位置に対して左右対称にする。このような実装位置となるように第１層Ｌ１Ａ，第１層Ｌ１Ｂの実装パッドを形成することで、設計効率等の低下を抑制しつつ発熱部品の温度上昇を低減するようすることもできる。

【0056】

要するに、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド、及び第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッドは、それぞれの実装パッドに表面実装される電子部品の実装位置が制御基板２０の平面視で線対称となり、かつ、それぞれの実装パッドに表面実装される発熱部品の実装位置が平面視で重畳しないように形成される。

【0057】

図８は、第１制御回路２０Ａにおける第３層Ｌ３Ａの導電パターン、及び第２制御回路２０Ｂにおける第３層Ｌ３Ｂの導電パターンを模式的に示す平面図である。
実装パッドは、図６及び図７に示すように、第２制御回路２０Ｂの電子部品ＤＢの実装位置が第１制御回路２０Ａの電子部品ＤＡの実装位置に対して左右対称となるように形成されるので、第２制御回路２０Ｂにおける第３層Ｌ３Ｂの導電パターンも第１制御回路２０Ａにおける第３層Ｌ３Ａの導電パターンに対して制御基板２０の平面視で左右対称となるように形成される。したがって、制御基板２０の表面側から透視した第３層Ｌ３Ａの導電パターンと制御基板２０の裏面側から透視した第３層Ｌ３Ｂの導電パターンとは同一の形状を呈する。

【0058】

かかるモータ１１０の駆動制御ユニット１５０によれば、適用される電動パワーステアリングシステム１００に対する、車両１の自動運転や機能安全等の要請から、モータ１１０の駆動制御系統を２つにして冗長化しても、制御基板２０の表面側に第１制御基板２０Ａを形成し、制御基板２０の裏面側に第２制御基板２０Ｂを形成することで、制御基板２０の基板面積の増大を抑制できるので、駆動制御ユニット１５０の体格を維持し、車載レイアウトの自由度に対する制限を緩和することが可能である。

【0059】

また、駆動制御ユニット１５０によれば、制御基板２０の両面に第１制御回路２０Ａと第２制御回路２０Ｂとをそれぞれ形成しても、発熱部品が平面視で重畳しないように実装されるので、発熱部品の温度上昇による熱劣化を低減でき、モータ１１０の駆動制御系統の冗長化による駆動制御ユニット１５０ひいては電動パワーステアリングシステム１００の信頼性をさらに向上させることが可能である。特に、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンと、第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッド及び第３層Ｌ３Ｂの導電パターンとが、制御基板２０の平面視で線対称となるように形成されて同一形状を有するため、異なる実装パッド及び導電パターンを有する場合よりも、設計効率ひいては製造効率の低下を抑制することができる。

【0060】

さらに、駆動制御ユニット１５０によれば、制御基板２０において、第１制御回路２０Ａと第２制御回路２Ｂとの電気的接続が、マイクロコンピュータ２６Ａとマイクロコンピュータ２６Ｂとの間で通信を行う通信線ＣＬとしての層間導電路ＨＡＢだけであることから、第１制御回路２０Ａ及び第２制御回路２０Ｂの一方に異常が発生した場合であっても、他方に対する影響を可及的に低減することができる。

【0061】

なお、前述の実施形態において、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンと第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンとを、それぞれの実装パッドに表面実装される電子部品の実装位置が制御基板２０の平面視で線対称となり、かつ、それぞれの実装パッドに表面実装される発熱部品の実装位置が平面視で重畳しないように形成していた。しかし、制御基板２０の表面側に位置する第１制御回路２０Ａと裏面側に位置する第２制御回路２０Ｂとで、インバータ基板１０及び電気コネクタ５０に対する位置関係が異なっても、インバータ基板１０及び電気コネクタ５０に対する電気的接続が困難とならない場合には、前述の線対称の構成に替えて、第１制御回路２０Ａを構成する実装パッド及び導電パターンと第２制御回路２０Ｂを構成する実装パッド及び導電パターンとが、制御基板２０の平面視で点対称となるように形成されてもよい。

【0062】

また、前述の実施形態において、設計効率や製造効率等を無視し得る場合には、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンと第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンとを、それぞれの実装パッドに表面実装される電子部品の実装位置が制御基板２０の平面視で線対称となるように形成せず、単に、それぞれの実装パッドに表面実装される発熱部品の実装位置が平面視で重畳しないように形成することができる。

【0063】

前述の実施形態において、駆動制御ユニット１５０は、異常時に、異常と診断された駆動制御系のインバータ出力を遮断して、正常と診断された駆動制御系のインバータ出力を１００％にするように構成されていた。これに替えて、駆動制御ユニット１５０が、通常時は、例えば、第１インバータ回路１２Ａ及び第２インバータ回路１２Ｂの出力比率を１００％対０％としてモータ１１０を駆動し、第１インバータ回路１２Ａの異常時に、第１インバータ回路１２Ａの出力を遮断して、正常な第２インバータ回路１２Ｂの出力を１００％にするようにし、第２インバータ回路１２Ｂを制御するマイクロコンピュータ２６Ｂだけが動作するようにすることができる。この場合、異常診断後に発熱するのは、動作を開始するマイクロコンピュータ２６Ｂであり、動作が停止したマイクロコンピュータ２６Ａは発熱を生じない。

【0064】

したがって、異常と診断されるまでにマイクロコンピュータ２６Ｂがマイクロコンピュータ２６Ａから受けた熱を考慮しても、マイクロコンピュータ２６Ｂの温度が許容温度を超えない場合には、第１制御回路２０Ａにおける第１層Ｌ１Ａの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンと第２制御回路２０Ｂにおける第１層Ｌ１Ｂの実装パッド及び第３層Ｌ３Ａの導電パターンとを、それぞれの実装パッドに表面実装される発熱部品の実装位置が平面視で重畳するように形成してもよい。

【0065】

前述の実施形態において、駆動制御ユニット１５０の適用対象は電動パワーステアリングシステム１００に限定されず、２つの巻線組ＣＡ，ＣＢを備えたモータ１１０を駆動制御するものであれば、いかなるものにも適用可能である。例えば、電動ブレーキシステムの電動アクチュエータとして２つの巻線組ＣＡ，ＣＢを備えたモータ１１０を用いる場合に、２つの駆動制御系統を有する駆動制御ユニット１５０を適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１０…インバータ基板、１２Ａ…第１インバータ回路、１２Ｂ…第２インバータ回路、２０…制御基板、２０Ａ…第１制御回路、２０Ｂ…第２制御回路、２６Ａ…マイクロコンピュータ、２６Ｂ…マイクロコンピュータ、２８Ａ…プリドライバ、２８Ｂ…プリドライバ、３０…ケース、４０…カバー、１１０…モータ、１５０…駆動制御ユニット、ＤＡ…電子部品、ＤＢ…電子部品、Ｌ１Ａ…実装パッド、Ｌ１Ｂ…実装パッド、Ｌ３Ａ…導電パターン、Ｌ３Ｂ…導電パターン、Ｌ５Ａ…グランド層、Ｌ５Ｂ…グランド層、Ｍ…絶縁層、ＨＡＢ（ＣＬ）…層間導電路（通信線）、ＣＡ…第１巻線組（ＵＡ，ＶＡ，ＷＡ）、ＣＢ…第２巻線組（ＵＢ，ＶＢ，ＷＢ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】