JP7655950B2 - 電子制御装置、及びグランドラインの配索方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基板を内蔵した電子制御装置、及びグランドラインの配索方法に関する。

複数の基板を内蔵した電子制御装置では、各基板に対して直流電源のグランドを接続する必要がある。各基板に対して直流電源のグランドを接続する方法として、特開２０１９－１８７０７７号公報（特許文献１）に記載されるように、直流電源のハーネスを着脱可能に結合するコネクタの内部でグランドラインを分岐させて、各基板のグランドに接続する技術が提案されている。

特開２０１９－１８７０７７号公報

ところで、基板に対するグランドラインの接続箇所には、コンデンサなどのノイズ対策部品を取り付ける必要がある。コネクタの内部でグランドラインを分岐させて各基板に接続する技術では、基板に対するグランドラインの接続箇所が複数あり、各接続箇所にノイズ対策部品を取り付けなければならない。この場合、電子制御装置におけるグランドラインの配索が複雑になるとともに、ノイズ対策部品の取り付けによる実装スペースの減少をきたしてしまう。

そこで、本発明は、グランドラインの配索を容易にしつつノイズ対策部品を削減可能な、電子制御装置、及びグランドラインの配索方法を提供することを目的とする。

電子制御装置は、相互に信号を伝達する複数の基板、及び直流電源の電源コネクタを備えている。そして、電源コネクタのグランドラインに接続されるグランドラインを、複数の基板の１つのグランドを経由して、他の基板のグランドラインに接続するとともに、電源コネクタの電源端子を、電源コネクタのグランド端子が直接接続された基板に対してのみ接続する。また、複数の基板間において、基板の一方から基板の他方に電源電圧を供給する電源ライン、基板の他方において電源電圧を降圧して基板の一方に供給する降圧ライン、及びグランドラインを近接して配置する。ここで、降圧ラインに代えて、基板の他方から基板の一方に供給する電源電圧と同程度の電圧を有する信号ラインとしてもよい。

本発明によれば、複数の基板を内蔵する電子制御装置において、グランドラインの配索を容易にしつつノイズ対策部品を削減することができる。

電動ステアリングシステムの一例を示す斜視図である。 モータユニットの一例を示す斜視図である。 電子制御装置の内部構造の一例を示す斜視図である。 コネクタユニットの一例を示す平面図である。 電源基板の表面に実装された電子部品の一例を示す平面図である。 制御基板の表面に実装された電子部品の一例を示す平面図である。 制御基板の裏面に実装された電子部品の一例を示す平面図である。 グランドラインの配索レイアウトの一例を示す縦断面図である。 電源端子から制御基板へと供給される電源電圧の供給経路の一例を示す縦断面図である。 ノイズを低減するライン配置の第１実施例を示す縦断面図である。 ノイズを低減するライン配置の第２実施例を示す縦断面図である。 ノイズを低減するライン配置の第３実施例を示す縦断面図である。 電動ステアリングシステムの制御系の一例を示す概略回路図である。 第２系統のグランドが断線したときに流れるグランド電流の経路の説明図である。 グランドラインの配索レイアウトの他の例を示す縦断面図である。

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述する。
図１は、本実施形態の適用対象の一例である、乗用車、バス、トラック、建設機械などの車両に搭載された、電動パワーステアリングシステム１００の一例を示している。

電動パワーステアリングシステム１００は、ラックアンドピニオン式のステアリングギアボックス２００と、ドライバによるステアリングホイールの操作力をアシストするモータユニット３００と、を備えている。

ステアリングギアボックス２００は、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールが連結された入力軸２１０と、入力軸２１０の先端部に固定されたピニオン（図示せず）と、左右方向に延びつつピニオンと噛み合うラック（図示せず）と、ピニオン及びラックを収容するギアハウジング２２０と、を備えている。ラックの両端部には、タイロッド２３０が夫々連結され、その先端部にステアリングナックルのナックルアームに連結されたタイロッドエンド２４０が連結されている。また、ギアハウジング２２０の両端部には、その内部に雨水や埃などの異物が侵入することを抑止すべく、左右方向に伸縮可能なゴムブーツ２５０が夫々取り付けられている。さらに、入力軸２１０の中間部には、ドライバによるステアリングホイールの操作力としての操舵トルクを検出するトルクセンサ２６０が取り付けられている。

ギアハウジング２２０の所定箇所には、ギアハウジング２２０の軸線に対してモータユニット３００の軸線が略平行になる状態で、モータユニット３００を取り付けるための取付部２７０が形成されている。取付部２７０は、例えば、モータユニット３００の接合面の外形に倣った突出面に形成され、その内部にモータユニット３００の回転駆動力を減速しつつラックに伝達する、減速機及びボールナットギア（図示せず）が配置されている。

モータユニット３００は、図２に示すように、ブラシモータやブラシレスモータなどのモータ３２０と、モータ３２０を制御及び駆動する電子回路が内蔵された電子制御装置３４０と、を備えている。電子制御装置３４０は、モータ３２０の背面、即ち、ステアリングギアボックス２００への接合面とは反対側に位置する背面に一体的に取り付けられている。そして、モータ３２０の出力軸３２２は、ギアハウジング２２０の取付部２７０に配設された減速機及びボールナットギアに連結され、これを介して回転駆動力をラックに伝達できるようになっている。なお、電子制御装置３４０は、モータユニット３００と別体であってもよい。

モータユニット３００のモータ３２０は、２系統のコイルを有するステータ（図示せず）と、出力軸３２２と一体化されたロータ（図示せず）と、ステータ及びロータを収容するハウジング３２４と、を備えている。従って、モータユニット３００のモータ３２０は、２系統のコイルの少なくとも一方によって駆動され、２系統のコイルの一方に故障などが発生しても、ドライバによるステアリングホイールの操作力をアシストすることができるように構成されている。

モータユニット３００の電子制御装置３４０は、図２～図４に示すように、相互に信号を伝達する電源基板３５０及び制御基板３６０と、電源基板３５０及び制御基板３６０に直流電源及び制御信号を供給するためのコネクタユニット３７０と、電源基板３５０及び制御基板３６０を収容するカバー３８０と、を備えている。ここで、電源基板３５０及び制御基板３６０は、例えば、リード線、フレキシブルケーブル、ＢｔｏＢコネクタ（基板対基板コネクタ）を介して、相互に任意の信号などを伝達可能なように接続されている。また、電源基板３５０及び制御基板３６０は、モータ３２０のハウジング３２４の底壁部に形成されたボス３２４Ａ及び３２４Ｂに対して、ねじ３２６により着脱可能に締結されている。

電源基板３５０の表面には、冗長構成を実現すべく、図５に示すように、第１系統の平滑回路３５０Ａ及びインバータ回路３５０Ｂ、並びに第２系統の平滑回路３５０Ｃ及びインバータ回路３５０Ｄが実装されている。制御基板３６０の表面及び裏面には、冗長構成を実現すべく、図６及び図７に示すように、第１系統のマイクロコンピュータ３６０Ａ、電源回路３６０Ｂ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃ、並びに第２系統のマイクロコンピュータ３６０Ｄ、電源回路３６０Ｅ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆが実装されている。そして、制御基板３６０の第１系統のインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃ及び第２系統のインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆは、図示しないバスバーなどを介して、電源基板３５０の第１系統のインバータ回路３５０Ｂ及び第２系統のインバータ回路３５０Ｄに対して駆動信号を供給できるように構成されている。

コネクタユニット３７０は、第１系統の直流電源のハーネスが着脱可能に接続される電源コネクタ３７０Ａ、第２系統の直流電源のハーネスが着脱可能に接続される電源コネクタ３７０Ｂ、並びに第１系統及び第２系統の制御信号を伝達するハーネスが着脱可能に接続される制御コネクタ３７０Ｃを備えている。第１系統の電源コネクタ３７０Ａ、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂ、及び制御コネクタ３７０Ｃは、例えば、平板状のコネクタベース３７０Ｄの一面に一体的に立設形成されている。

カバー３８０は、軸方向の一端が開口する有底円筒形状をなし、その開口端部がモータ３２０のハウジング３２４の外周面に形成された凹溝に圧入固定されている。また、カバー３８０の底壁部には、コネクタユニット３７０の第１系統の電源コネクタ３７０Ａ、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂ、及び制御コネクタ３７０Ｃが外部に露出するように、これらの外形に倣った開口が形成されている。なお、カバー３８０は、その内部に水分や埃などの異物が侵入しないようにすべく、例えば、液体パッキンなどを使用して、モータ３２０のハウジング３２４とのシールを確保することが望ましい。

電動パワーステアリングシステム１００において、ドライバによってステアリングホイールが操作されると、ステアリングシャフトを介して入力軸２１０が回転し、その先端部に固定されたピニオンが回転してラックが左方又は右方にスライドする。ラックが左方又は右方にスライドすると、タイロッド２３０及びタイロッドエンド２４０を介して、そのスライド力がステアリングナックルのステアリングアームに伝達され、キングピンの軸周りに操舵輪が回転して操舵される。

また、電子制御装置３４０は、トルクセンサ２６０によって検出された操舵トルクに応じてステアリングホイールの操作方向（回転方向）を特定するとともに、操舵トルク及び車速に応じてドライバの操作力をアシストするモータ３２０の操作量を演算する。そして、電子制御装置３４０は、モータ３２０の操作量に応じた駆動電流をステータのコイルに供給し、モータ３２０の出力軸３２２を回転駆動させて操作力をアシストする。このとき、電子制御装置３４０は、モータ３２０に併設された回転角センサからの出力信号を使用して、モータ３２０をフィードバック制御する。

第１系統の電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１は、図８に示すように、コネクタユニット３７０のコネクタベース３７０Ｄの内部を貫通してから電源基板３５０へと曲がって延びるバスバー３７０Ａ２を介して、電源基板３５０の第１系統のグランド（図示せず）に接続されている。また、電源基板３５０の第１系統のグランドは、電源基板３５０と制御基板３６０との間で相互に信号を伝達する信号伝達経路、図示の例では、複数のリード線３７２の中の１本（例えば、最左方に位置するリード線３７２）を介して、制御基板３６０の第１系統のグランド（図示せず）に接続されている。従って、第１系統の電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１は、バスバー３７０Ａ２、電源基板３５０の第１系統のグランド及びリード線３７２からなる図中破線で示すグランドラインＧＬ１を介して、電源基板３５０の第１系統のグランドを経由して、制御基板３６０の第１系統のグランドに接続されている。さらに、バスバー３７０Ａ２と電源基板３５０の第１系統のグランドとの間には、ノイズ対策部品の一例として挙げることができる所定容量のコンデンサ３７４が配設されている。

第２系統の電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１は、図８に示すように、コネクタユニット３７０のコネクタベース３７０Ｄの内部を貫通してから電源基板３５０へと曲がって延びるバスバー３７０Ｂ２を介して、電源基板３５０の第２系統のグランド（図示せず）に接続されている。また、電源基板３５０の第２系統のグランドは、電源基板３５０と制御基板３６０との間で相互に信号を伝達する信号伝達経路、図示の例では、複数のリード線３７２の中の１本（例えば、最右方に位置するリード線３７２）を介して、制御基板３６０の第２系統のグランド（図示せず）に接続されている。従って、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１は、バスバー３７０Ｂ２、電源基板３５０の第２系統のグランド及びリード線３７２からなる図中破線で示すグランドラインＧＬ２を介して、電源基板３５０の第２系統のグランドを経由して、制御基板３６０の第２系統のグランドに接続されている。さらに、バスバー３７０Ｂ２と電源基板３５０の第２系統のグランドとの間には、ノイズ対策部品の一例として挙げることができる所定容量のコンデンサ３７４が配設されている。なお、電源基板３５０における第１系統のグランド及び第２系統のグランドは、相互に絶縁されていることが望ましい。

かかる構成によれば、第１系統の電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１に接続されるグランドラインＧＬ１は、電源基板３５０の第１系統のグランドを経由して、制御基板３６０の第１系統のグランドに接続されるようになる。また、電源基板３５０に対する第１系統のグランドラインＧＬ１の接続点に配置されたコンデンサ３７４によってノイズが低減されるため、電源基板３５０の第１系統のグランドと制御基板３６０の第１系統のグランドとを接続するリード線３７２を流れる電流に重畳するノイズが小さくなる。このため、制御基板３６０に対する第１系統のグランドラインＧＬ１の接続点にノイズ対策部品を配置する必要はなく、従来技術と比較して、グランドラインＧＬ１の配索を容易にしつつ、ノイズ対策部品を削減することができる。さらに、ノイズ対策部品が削減できることから、電子制御装置３４０のコスト低減及び小型化、並びに基板における電子部品の実装スペースを有効に活用することもできる。なお、第２系統における作用及び効果は、第１系統における上記の作用及び効果と同一であるため、その説明を省略する。

第１系統の電源コネクタ３７０Ａの電源端子３７０Ａ３は、図９に示すように、コネクタユニット３７０のコネクタベース３７０Ｄの内部を貫通してから電源基板３５０へと曲がって延びるバスバー３７０Ａ４を介して、電源基板３５０の第１系統の平滑回路３５０Ａに接続されている（左方に位置する破線参照）。また、電源基板３５０の第１系統の平滑回路３５０Ａで平滑化された電源電圧は、複数のリード線３７２の中の１本（例えば、左方から２番目に位置するリード線３７２）からなる電源ラインＰＬ１を介して、制御基板３６０の第１系統に供給されている。従って、第１系統の電源コネクタ３７０Ａの電源端子３７０Ａ３に供給された電源電圧は、バスバー３７０Ａ４を介して電源基板３５０の第１系統の平滑回路３５０Ａに供給されて平滑化された後、電源ラインＰＬ１を介して制御基板３６０の第１系統へと供給される。要するに、第１系統の電源コネクタ３７０Ａの電源端子３７０Ａ３は、第１系統のグランド端子３７０Ａ１がバスバー３７０Ａ２を介して直接接続された、電源基板３５０の第１系統に対してのみ接続されている。

第２系統の電源コネクタ３７０Ｂの電源端子３７０Ｂ３は、図９に示すように、コネクタユニット３７０のコネクタベース３７０Ｄの内部を貫通してから電源基板３５０へと曲がって延びるバスバー３７０Ｂ４を介して、電源基板３５０の第２系統の平滑回路３５０Ｃに接続されている（右方に位置する破線参照）。また、電源基板３５０の第２系統の平滑回路３５０Ｃで平滑化された電源電圧は、複数のリード線３７２の中の１本（例えば、右方から２番目に位置するリード線３７２）からなる電源ラインＰＬ２を介して、制御基板３６０の第２系統に供給されている。従って、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂの電源端子３７０Ｂ３に供給された電源電圧は、バスバー３７０Ｂ４を介して電源基板３５０の第２系統の平滑回路３５０Ｃに供給されて平滑化された後、電源ラインＰＬ２を介して制御基板３６０の第２系統へと供給される。要するに、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂの電源端子３７０Ｂ３は、第２系統のグランド端子３７０Ｂ１がバスバー３７０Ｂ２を介して直接接続された、電源基板３５０の第２系統に対してのみ接続されている。

ここで、電源基板３５０と制御基板３６０との間で相互に信号を伝達する複数のリード線３７２において、図１０に示すように、第１系統のグランドラインとＧＬ１と電源ラインＰＬ１とを近接して配置するとともに、第２系統のグランドラインＧＬ２と電源ラインＰＬ２とを近接して配置するようにしてもよい。このようにすれば、第１系統のグランドラインＧＬ１を流れる電流と第１系統の電源ラインＰＬ１を流れる電流の向きが逆になるため、その電流に重畳するノイズが相互に打ち消し合って小さくなり、例えば、第１系統の耐ノイズ性能を向上させることができる。また、第２系統のグランドラインＧＬ２を流れる電流と第２系統の電源ラインＰＬ２を流れる電流の向きが逆になるため、その電流に重畳するノイズが相互に打ち消し合って小さくなり、例えば、第２系統の耐ノイズ性能も向上させることができる。

このとき、第１系統のグランドラインＧＬ１及び電源ラインＰＬ１、並びに第２系統のグランドラインＧＬ２及び電源ラインＰＬ２に関し、電源基板３５０及び制御基板３６０の厚さ（板厚）より小さい距離をもって配置するようにしてもよい。このようにすれば、振幅が大きな逆位相のノイズが相互に干渉して打ち消し合うため、ノイズがより小さくなり、耐ノイズ性能をより向上させることができる。

ところで、制御基板３６０では、第１系統の電源回路３６０Ｂ及び第２系統の電源回路３６０Ｅを使用して、電源電圧を所定電圧まで降圧した降圧電圧を生成し、これを電源基板３５０に供給する必要がある。この場合、複数のリード線３７２において、図１１に示すように、第１系統の電源ラインＰＬ１、グランドラインＧＬ１、及び制御基板３６０から電源基板３５０に降圧電圧を供給する降圧ラインＤＬ１を近接して配置することが望ましい。このようにすれば、電源基板３５０から制御基板３６０へと向かって電源ラインＰＬ１を流れる電流と、制御基板３６０から電源基板３５０へと向かって降圧ラインＤＬ１及びグランドラインＧＬ１を流れる電流とが対向するので、各電流に重畳したノイズが相互に打ち消し合って低減する。このとき、電源ラインＰＬ１、グランドラインＧＬ１及び降圧ラインＤＬ１は、電源基板３５０及び制御基板３６０の厚さ（板厚）より小さい距離をもって配置すると、ノイズを効果的に低減することができる。なお、第２系統についても同様である。

また、制御基板３６０では、第１系統のインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃ及び第２系統のインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆを使用して、電源基板３５０の第１系統のインバータ回路３５０Ｂ及び第２系統のインバータ回路３５０Ｄを駆動するための電源電圧と同等の電圧を持った駆動信号を生成し、これを電源基板３５０に供給する必要がある。この場合、複数のリード線３７２において、図１２に示すように、第１系統の電源ラインＰＬ１、グランドラインＧＬ１、及び制御基板３６０から電源基板３５０に駆動信号を供給する信号ラインＳＬ１を近接して配置することが望ましい。このようにすれば、電源基板３５０から制御基板３６０へと向かって電源ラインＰＬ１を流れる電流と、制御基板３６０から電源基板３５０へと向かって信号ラインＳＬ１及びグランドラインＧＬ１を流れる電流とが対向し、かつこれらの電圧が同等であるので、各電流に重畳したノイズが相互に打ち消し合って低減する。このとき、電源ラインＰＬ１、グランドラインＧＬ１及び信号ラインＳＬ１は、電源基板３５０及び制御基板３６０の厚さ（板厚）より小さい距離をもって配置すると、ノイズを効果的に低減することができる。なお、第２系統についても同様である。

図１３は、上述した様々な実施形態を前提として、制御基板３６０の第１系統のグランド及び第２系統のグランドが一体となった、共通グランド３６０Ｇを有する電子制御装置３４０の制御系の概略回路図を示している。ここで、モータユニット３００におけるモータ３２０のステータは、第１系統のインバータ回路３５０Ｂにより駆動制御される第１のコイル３２０Ａ、及び第２系統のインバータ回路３５０Ｄにより駆動制御される第２のコイル３２０Ｂを備えている。なお、モータ３２０の制御系は、以下で詳細を説明するように、第１系統及び第２系統に分けられている。

［第１系統］
直流電源の一例として挙げることができるバッテリＢＡＴ１のグランド端子及び電源端子は、電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１及び電源端子３７０Ａ３に夫々接続されている。電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１は、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｂのグランド端子に接続されるとともに、制御基板３６０の共通グランド３６０Ｇに接続されている。また、電源コネクタ３７０Ａの電源端子３７０Ａ３は、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｂの電源端子に接続されるとともに、制御基板３６０に実装された電源回路３６０Ｂの電源端子に接続されている。そして、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｂは、モータ３２０の第１のコイル３２０Ａに駆動電流を出力する。なお、制御基板３６０の電源回路３６０Ｂは、マイクロコンピュータ３６０Ａ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃに所定電圧の直流電源を供給する。

制御基板３６０に実装されたマイクロコンピュータ３６０Ａ、電源回路３６０Ｂ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃのグランド端子は、共通グランド３６０Ｇに夫々接続されている。制御基板３６０に実装されたマイクロコンピュータ３６０Ａは、インバータ駆動信号生成回路３６０Ｃに制御信号を出力するとともに、第２系統のマイクロコンピュータ３６０Ｄと接続されている。従って、第１系統のマイクロコンピュータ３６０Ａは、第２系統のマイクロコンピュータ３６０Ｄと任意の信号を相互に伝達できるように構成されている（逆もまた同様）。制御基板３６０に実装されたインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃは、マイクロコンピュータ３６０Ａからの制御信号に応じて、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｂに駆動信号を出力する。

［第２系統］
直流電源の一例として挙げることができるバッテリＢＡＴ２のグランド端子及び電源端子は、電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１及び電源端子３７０Ｂ３に夫々接続されている。電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１は、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｄのグランド端子に接続されるとともに、制御基板３６０の共通グランド３６０Ｇに接続されている。また、電源コネクタ３７０Ｂの電源端子３７０Ｂ３は、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｄの電源端子に接続されるとともに、制御基板３６０に実装された電源回路３６０Ｅの電源端子に接続されている。そして、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｄは、モータ３２０の第２のコイル３２０Ｂに駆動電流を出力する。なお、制御基板３６０の電源回路３６０Ｅは、マイクロコンピュータ３６０Ｄ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆに所定電圧の直流電源を供給する。

制御基板３６０に実装されたマイクロコンピュータ３６０Ｄ、電源回路３６０Ｅ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆのグランド端子は、共通グランド３６０Ｇに夫々接続されている。制御基板３６０に実装されたマイクロコンピュータ３６０Ｄは、インバータ駆動信号生成回路３６０Ｆに制御信号を出力する。制御基板３６０に実装されたインバータ駆動信号生成回路３６０Ｆは、マイクロコンピュータ３６０Ｄからの制御信号に応じて、電源基板３５０に実装されたインバータ回路３５０Ｄに駆動信号を出力する。

ここで、第１系統の電源コネクタ３７０Ａ及び第２系統の電源コネクタ３７０Ｂのいずれかのグランドが断線した場合、図１３に示す回路のグランドラインにどのような電流が流れるかについて考察する。例えば、図１４に示すように、第２系統における電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１が断線すると、第２系統における電源基板３５０のインバータ回路３５０Ｄからのグランド電流は、バッテリＢＡＴ２へと戻ることができなくなる。この場合、電源基板３５０のインバータ回路３５０Ｄからのグランド電流は、図中の破線Ａで示すように、電源基板３５０のグランドと制御基板３６０の共通グランド３６０Ｇとを接続する電路及び共通グランド３６０Ｇを介して、第１系統のグランドラインに流れ込んでしまう。

第１系統のグランドラインには、通常、電源基板３５０のインバータ回路３５０Ｂからのグランド電流（図中破線Ｂで示す）、制御基板３６０のマイクロコンピュータ３６０Ａ、電源回路３６０Ｂ及びインバータ駆動信号生成回路３６０Ｃからのグランド電流（図中破線Ｃで示す）が流れている。そして、第２系統の電源コネクタ３７０Ｂのグランド端子３７０Ｂ１に断線が発生し、第１系統のグランドラインに第２系統のグランド電流が更に流れると、第１系統の電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１には、上記のグランド電流Ａ、Ｂ及びＣが流れてしまい、例えば、定格の電源容量をオーバしてしまう。このため、正常な電源コネクタ３７０Ａも故障し、電動パワーステアリングシステム１００では、例えば、急なアシスト喪失が発生してしまうおそれがある。なお、第１系統の電源コネクタ３７０Ａのグランド端子３７０Ａ１が断線したときにも、同様に、第２系統のグランドラインに過大な電流が流れてしまう。

このような理由から、第１系統の電源コネクタ３７０Ａ及び第２系統の電源コネクタ３７０Ｂのグランドに断線が発生したか否かを検出し、断線が発生した系統のインバータ回路の作動を停止することで、正常な電源コネクタにも故障が発生することを回避する必要がある。

そこで、図１３及び図１４に示すように、第１系統及び第２系統のそれぞれについて、電源基板３５０のグランドと制御基板３６０の共通グランド３６０Ｇとを接続する電路（グランドラインの途上）に、例えば、シャント抵抗などの電流検出素子４００及び４２０を夫々配設する。そして、第１系統のマイクロコンピュータ３６０Ａ及び第２系統のマイクロコンピュータ３６０Ｄが、電流検出素子４００及び４２０からの出力を常時監視し、これが所定値以上になったときにインバータ回路の作動を停止するようにすればよい。このとき、故障が発生した系統のマイクロコンピュータは、正常な系統のマイクロコンピュータに故障が発生したことを通知し、必要であれば、モータ３２０の制御の引き継ぎを依頼すればよい。このようにすれば、グランドの断線を検出する機能のロバスト性を向上させることができる。なお、一方の系統に故障が発生しても、正常な系統によりモータ３２０が引き続いて制御されるため、電動パワーステアリングシステム１００の機能を損なうことがない。

以上説明した実施形態では、モータユニット３００におけるモータ３２０及び電子制御装置３４０が冗長構成となっていたが、本発明は、冗長構成を採用していないモータ及び電子制御装置にも適用することができる。この場合、モータ３２０は、１つのコイルのみを有するとともに、電子制御装置３４０の電源基板３５０及び制御基板３６０は、１系統の制御系のみを有している。

図１５は、電子制御装置３４０の他の実施形態を示している。なお、他の実施形態においては、先の実施形態との混同を避けるべく、先の実施形態と異なる構成について「’（ダッシュ）」を付して説明する。

コネクタユニット３７０’のコネクタベース３７０Ｄ’には、１つの電源コネクタ３７０Ａ’及び１つの制御コネクタ（図示せず）が形成されている。電源コネクタ３７０Ａ’のグランド端子３７０Ａ１’は、コネクタユニット３７０’のコネクタベース３７０Ｄ’の内部を貫通してから電源基板３５０’へと曲がって延びるバスバー３７０Ａ２’を介して、電源基板３５０’のグランド（図示せず）に接続されている。また、電源基板３５０’のグランドは、電源基板３５０’と制御基板３６０’との間で相互に信号を伝達する信号伝達経路、図示の例では、複数のリード線３７２’の中の１本（例えば、最左方に位置するリード線３７２’）を介して、制御基板３６０のグランド（図示せず）に接続されている。従って、電源コネクタ３７０Ａ’のグランド端子３７０Ａ１’は、バスバー３７０Ａ２’、電源基板３５０’のグランド及びリード線３７２’からなる図中の左方に位置する破線で示すグランドラインＧＬ’を介して、電源基板３５０’のグランドを経由して、制御基板３６０’のグランドに接続されている。さらに、バスバー３７０Ａ２’と電源基板３５０’のグランドとの間には、ノイズ対策部品の一例として挙げることができる所定容量のコンデンサ３７４’が配設されている。

電源コネクタ３７０Ａ’の電源端子３７０Ａ３’は、コネクタユニット３７０’のコネクタベース３７０Ｄ’の内部を貫通してから電源基板３５０’へと曲がって延びるバスバー３７０Ａ４’を介して、電源基板３５０’の平滑回路に接続されている（図中の右側に位置する破線参照）。また、電源基板３５０’の平滑回路で平滑化された電源電圧は、複数のリード線３７２’の中の１本（例えば、左方から２番目に位置するリード線２７２’）からなる電源ラインＰＬ’を介して、制御基板３６０’に供給されている。従って、電源コネクタ３７０Ａ’の電源端子３７０Ａ３’に供給された電源電圧は、バスバー３７０Ａ４’を介して電源基板３５０’の平滑回路に供給されて平滑化された後、電源ラインＰＬ’を介して制御基板３６０’へと供給される。要するに、電源コネクタ３７０Ａ’の電源端子３７０Ａ３’は、グランド端子３７０Ａ１’がバスバー３７０Ａ２’を介して直接接続された、電源基板３５０’に対してのみ接続されている。

かかる構成によれば、電源コネクタ３７０Ａ’のグランド端子３７０Ａ１’に接続されるグランドラインＧＬ’は、電源基板３５０’のグランドを経由して、制御基板３６０’のグランドに接続されるようになる。また、電源基板３５０’に対するグランドラインＧＬ’の接続点に配置されたコンデンサ３７４’によってノイズが低減されるため、電源基板３５０’のグランドと制御基板３６０’のグランドとを接続するリード線３７２’を流れる電流に重畳するノイズが小さくなる。このため、制御基板３６０’に対するグランドラインＧＬ’の接続点にノイズ対策部品を配置する必要はなく、従来技術と比較して、グランドラインＧＬ’の配索を容易にしつつ、ノイズ対策部品を削減することができる。さらに、ノイズ対策部品が削減できることから、電子制御装置３４０のコスト低減及び小型化、並びに基板における電子部品の実装スペースを有効に活用することもできる。

冗長構成を採用しない電子制御装置３４０について、冗長構成を採用した電子制御装置３４０における他の実施形態も適用可能であることに留意されたい。

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

その一例を挙げると、本実施形態に係る電子制御装置３４０は、電動パワーステアリングシステム１００に限らず、例えば、エンジン制御システム、自動変速機制御システム、自律走行システムなど、公知のシステムにも適用することができる。この場合、電源基板３５０には、少なくとも平滑回路３５０Ａ及び３５０Ｃが実装され、制御基板３６０には、少なくともマイクロコンピュータ３６０Ａ及び３６０Ｄが実装されている。

さらに、電子制御装置３４０は、電源基板３５０及び制御基板３６０に限らず、制御対象システムに適合した３つ以上の基板を有していてもよい。さらにまた、図１３及び図１４に示す電動パワーステアリングシステム１００の制御系において、第１系統及び第２系統で共通するバッテリを使用するようにしてもよい。

３４０…電子制御装置 ３５０，３５０’…電源基板 ３５０Ａ、３５０Ｃ…平滑回路 ３６０，３６０’…制御基板 ３６０Ａ，３６０Ｄ…マイクロコンピュータ ３６０Ｇ…共通グランド ３７０Ａ，３７０Ａ’，３７０Ｂ…電源コネクタ ３７０Ａ１，３７０Ａ１’３７０Ｂ１…グランド端子 ３７０Ａ３，３７０Ａ３’，３７０Ｂ３…電源端子 ４００，４２０…電流検出素子 ＤＬ１，ＤＬ２…降圧ライン ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ’…グランドライン ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ’…電源ライン ＳＬ１，ＳＬ２…信号ライン

Claims (12)

1. 相互に信号を伝達する複数の基板、及び直流電源の電源コネクタを備えた電子制御装置であって、
   前記電源コネクタのグランド端子に接続されるグランドラインが、前記複数の基板の１つのグランドを経由して、他の基板のグランドに接続され、
   前記電源コネクタの電源端子が、前記電源コネクタのグランド端子が直接接続された、前記基板に対してのみ接続され、
   前記複数の基板間において、前記基板の一方から前記基板の他方に電源電圧を供給する電源ライン、前記基板の他方において前記電源電圧を降圧して前記基板の一方に供給する降圧ライン、及び前記グランドラインが近接して配置された、
   電子制御装置。
2. 相互に信号を伝達する複数の基板、及び直流電源の電源コネクタを備えた電子制御装置であって、
   前記電源コネクタのグランド端子に接続されるグランドラインが、前記複数の基板の１つのグランドを経由して、他の基板のグランドに接続され、
   前記電源コネクタの電源端子が、前記電源コネクタのグランド端子が直接接続された、前記基板に対してのみ接続され、
   前記複数の基板間において、前記基板の一方から前記基板の他方に電源電圧を供給する電源ライン、前記基板の他方から前記基板の一方に供給する前記電源電圧と同程度の電圧を有する信号ライン、及び前記グランドラインが近接して配置された、
   電子制御装置。
3. 前記複数の基板は、少なくともマイクロコンピュータが実装された制御基板と、少なくとも電源電圧の平滑回路が実装された電源基板と、を含み、
   前記グランドラインが、前記電源基板のグランドを経由して、前記制御基板のグランドに接続された、
   請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記複数の基板は、少なくともマイクロコンピュータが実装された制御基板と、少なくとも電源電圧の平滑回路が実装された電源基板と、を含み、
   前記グランドラインが、前記制御基板のグランドを経由して、前記電源基板のグランドに接続された、
   請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
5. 前記電源コネクタ、前記マイクロコンピュータ及び前記平滑回路が二重化された冗長系統を有し、
   前記制御基板のグランドが、各系統間で共通する共通グランドとなっており、
   各系統において、前記電源基板のグランドと前記制御基板の共通グランドとを接続する前記グランドラインに、当該グランドラインに流れる電流を検出する電流検出素子が配置された、
   請求項３又は請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記電源ライン、前記グランドライン及び前記降圧ラインが、前記基板の厚さより小さい距離をもって配置された、
   請求項１に記載の電子制御装置。
7. 前記電源ライン、前記グランドライン及び前記信号ラインが、前記基板の厚さより小さい距離をもって配置された、
   請求項２に記載の電子制御装置。
8. 相互に信号を伝達する複数の基板、及び直流電源の電源コネクタを備えた電子制御装置のグランドラインの配索方法であって、
   前記電源コネクタのグランド端子に接続されるグランドラインを、前記複数の基板の１つのグランドを経由して、他の基板のグランドに接続し、
   前記電源コネクタの電源端子を、前記電源コネクタのグランド端子が直接接続された、前記基板に対してのみ接続し、
   前記複数の基板間において、前記基板の一方から前記基板の他方に電源電圧を供給する電源ライン、前記基板の他方において前記電源電圧を降圧して前記基板の一方に供給する降圧ライン、及び前記グランドラインを近接して配置する、
   グランドラインの配索方法。
9. 相互に信号を伝達する複数の基板、及び直流電源の電源コネクタを備えた電子制御装置のグランドラインの配索方法であって、
   前記電源コネクタのグランド端子に接続されるグランドラインを、前記複数の基板の１つのグランドを経由して、他の基板のグランドに接続し、
   前記電源コネクタの電源端子を、前記電源コネクタのグランド端子が直接接続された、前記基板に対してのみ接続し、
   前記複数の基板間において、前記基板の一方から前記基板の他方に電源電圧を供給する電源ライン、前記基板の他方から前記基板の一方に供給する前記電源電圧と同程度の電圧を有する信号ライン、及び前記グランドラインを近接して配置する、
   グランドラインの配索方法。
10. 前記複数の基板は、少なくともマイクロコンピュータが実装された制御基板と、少なくとも電源電圧の平滑回路が実装された電源基板と、を含み、
    前記グランドラインを、前記電源基板のグランドを経由して、前記制御基板のグランドに接続する、
    請求項８又は請求項９に記載のグランドラインの配索方法。
11. 前記複数の基板は、少なくともマイクロコンピュータが実装された制御基板と、少なくとも電源電圧の平滑回路が実装された電源基板と、を含み、
    前記グランドラインを、前記制御基板のグランドを経由して、前記電源基板のグランドに接続する、
    請求項８又は請求項９に記載のグランドラインの配索方法。
12. 前記電源コネクタ、前記マイクロコンピュータ及び前記平滑回路が二重化された冗長系統を有し、
    前記制御基板のグランドが、各系統間で共通する共通グランドとなっており、
    各系統において、前記電源基板のグランドと前記制御基板の共通グランドとを接続する前記グランドラインに、当該グランドラインに流れる電流を検出する電流検出素子を配置した、
    請求項１０又は請求項１１に記載のグランドラインの配索方法。

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