电子设备的制作方法

本公开内容涉及控制电动机的驱动操作的电子设备。

背景技术：

先前，已知的电子设备通过分别形成多个系统的多个驱动电路来控制例如电动助力转向系统的电动机的驱动操作。在驱动电路中的一个驱动电路发生故障的情况下，电子控制设备停止故障驱动电路并且执行控制操作以通过驱动电路的剩余正常的一个驱动电路来驱动电动机。

例如，JP2008-230540A(对应于US2008/0230302A1)的电子设备具有用作为温度传感器的热敏电阻。该电子设备以以下这样的方式来限制供应至电子元件的电流量：将使用热敏电阻感测的温度作为参考温度，保持电子元件的温度在电子元件可操作的温度范围内。以这样的方式，电子设备限制了电子元件的热损坏。

然而，在JP2008-230540A(对应于US2008/0230302A1)的电子设备中，没有限定热敏电阻在电路板上的位置。因此，在电子设备具有分别形成多个系统的多个驱动电路的情况下，取决于热敏电阻的位置，可能存在以下缺点。

例如，假设热敏电阻放置在分别形成多个系统的驱动电路中的一个驱动电路对热敏电阻具有较大影响的位置处。在这样的情况下，当驱动电路中的所述一个驱动电路发生故障时，热敏电阻感测的温度降低。在这样的情况下，基于低于正常的一个或多个驱动电路的电子元件的实际温度的参考温度来设置可以供应至驱动电路的剩余正常的一个或多个驱动电路的电流量。因此，当可能引起电子元件的温度升高而超过电子元件的可操作温度的过多的电流量被供应至正常驱动电路的电子元件时，正常驱动电路可能由于正常驱动电路的电子元件产生的过多的热量而发生故障。

为了解决以上缺点，可以设想对分别形成多个系统的驱动电路设置多个热敏电阻。然而，在这样的情况下，电子设备的尺寸不利地增大，并且电子设备的成本不利地增加。

技术实现要素：

本公开内容是针对以上缺点而做出的。因此，本公开内容的目的是提供能够进行稳定的温度感测的电子设备。

根据本公开内容，提供了一种用于控制电动机的驱动操作的电子设备。电子设备包括电路板、连接器端子、多个发热装置、驱动布线、散热器主体、主支柱、辅助支柱、温度传感器和控制装置。连接器端子安装至电路板并且接收从外部电源供应至电动机的线圈的电流。多个发热装置安装至电路板并且当要被供应至线圈的电流通过多个发热装置传输时多个发热装置产生热。驱动布线安装至电路板并且在连接至线圈的电动机布线、多个发热装置和连接器端子中传输电流。散热器主体吸收由多个发热装置产生的热。主支柱从散热器主体整体延伸并且在连接器端子与多个发热装置、驱动布线或电动机布线中的一个之间的位置处支撑电路板。辅助支柱从散热器主体整体延伸并且在多个发热装置、驱动布线和电动机布线的与连接器端子相对的相对侧上的位置处支撑电路板。温度传感器在与主支柱、多个发热装置、驱动布线和电动机布线隔开并且温度传感器感测辅助支柱的温度的位置处安装至电路板。控制装置在使用温度传感器感测的温度作为参考温度时限制供应至多个发热装置的电流。

附图说明

本文所描述的附图仅仅出于说明性的目的，而不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

图1是电动助力转向系统的驱动设备的剖视图，其中实施了本公开内容的第一实施例的电子设备；

图2是沿图1中的线II-II剖开的剖视图；

图3是图2中的区域III中的表面布线的示意图；

图4是沿图3中的线IV-IV剖开的剖视图；

图5A至图5C是示出根据第一实施例的温度传感器的感测温度随时间变化和发热装置的放热温度随时间变化的图形；

图6是比较例的电子设备的电路板的示意图；

图7是沿图6中的线VII-VII剖开的剖视图；

图8A至图8C是示出根据比较例的温度传感器的感测温度随时间变化和发热装置的放热温度随时间变化的图形；

图9是根据本公开内容的第二实施例的电子设备的电路板的示意图；

图10是图9中的区域X中的表面布线的示意图；以及

图11是沿图10中的线XI-XI剖开的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本公开内容的实施例。此外，在附图的每个附图中示出基本上彼此相同的多个结构(元件)的情况下，仅用对应的附图标记表示所述结构(元件)中的一个或更多个结构(元件)。

(第一实施例)

将参照图1至图5C描述本公开内容的第一实施例。在车辆(例如，汽车)的电动助力转向系统中产生转向辅助扭矩的驱动设备2中使用本实施例的电子设备1。

如图1中所示，驱动设备2包括电子设备1和电动机3。电子设备1控制电动机3的驱动操作。

在下文中，将依次描述电动机3的结构、电子设备1的结构和电子设备1的特征结构。

(电动机的结构)

电动机3包括定子4和转子5。定子4被形成为圆柱管的形状。定子4的一个轴端固定至框架端6，并且定子4的另一轴端固定至散热器40。线圈7绕在定子4的槽周围。从线圈7延伸的电动机布线8(电动机布线包括多个电动机线，即电动机导线)连接至电子设备1的电路板20的驱动布线21(驱动布线包括多个驱动线，即驱动导线)(参见图2)。

转子5被形成为圆柱管的形状并且以转子5可以相对于定子4旋转的方式放置在定子4的径向内侧上。轴9固定至转子5的中心。轴9的位于放置轴9的输出端10的侧上的一个端部由安装至框架端6的轴承11可旋转地支撑。轴9的与轴9的所述一个端部相对的另一端部由安装至散热器40的轴承12可旋转地支撑。

当电子设备1通过电动机布线8使电动机3的线圈7通电时，在定子4中产生旋转的磁场。从而，使转子5和轴9绕其各自的旋转轴旋转。

(电子设备的结构)

如图1和图2中所示，电子设备1包括电路板(单个电路板)20、各种电子元件24至28、散热器40和盖子50。电子元件24至28安装在电路板20上。电路板20安装至散热器40。

电路板20是多层电路板，如图4所示，其包括形成在层中的布线21、22、以及通孔23(或者简单地被称为孔，所述孔是镀孔)。

安装至电路板20的电子元件包括例如开关装置24(也被称为开关元件如MOSFET)、分流电阻器25、位置传感器26、温度传感器27、微型计算机28和IC。

本实施例的电子元件中的一些电子元件例如在其通电时产生热的开关装置24和分流电阻器25充当本公开内容的发热装置(也被称为发热元件)。

此外，本实施例的电子元件中的一些电子元件例如微型计算机28和IC充当本公开内容的控制装置(也被称为控制元件)。

此外，连接器29安装至电路板20。连接器29包括连接器端子(也被称为线圈侧连接器端子)30和控制连接器端子31。通过连接器端子30供应要被从外部电源32供应至电动机3的线圈7的大电流。

通过形成在电路板20上的驱动布线21使连接器端子30、开关装置24、分流电阻器25和电动机布线8电连接。驱动布线21用于通过上述相应的电子元件传输要被供应至电动机3的线圈7的大电流。在图2中，用虚线A示出了在其中形成驱动布线21的区域。此外，在本说明书中，驱动布线21指的是在电源侧和接地侧二者处的驱动布线21。

放置在图2中的右侧的区域B中的开关装置24的对应开关装置、分流电阻器25的对应分流电阻器和驱动布线21的一部分形成第一驱动电路51。放置在图2中的左侧的区域C中的开关装置24的对应开关装置、分流电阻器25的相应分流电阻器和驱动布线21的另一部分形成第二驱动电路52。本实施例的第一驱动电路51和第二驱动电路52的每一个均被形成为例如三相逆变电路。也就是说，本实施例的电子设备1通过分别形成多个系统(本实施中的两个系统)的驱动电路51、52驱动电动机3。

上面所讨论的开关装置24包括形成用于将电流供应至电动机3的三相逆变电路的开关装置以及可以打开和关闭要被从连接器端子30供应至三相逆变电路的电功率的开关装置。分流电阻器25用于测量流过三相逆变电路的开关装置24的电流。

通过连接器29的控制连接器端子31来供应用于操作位置传感器26、温度传感器27、微型计算机28和IC的电功率。通过形成在电路板20上的控制布线(控制布线包括多个控制线，即控制导线)22使控制连接器端子31、位置传感器26、温度传感器27、微型计算机28和IC电连接。控制布线22在诸如位置传感器26、温度传感器27、微型计算机28和IC等电子元件中传输相对小的电流。在图2中，用虚线D示出了在其中形成控制布线22的区域。此外，在本说明书中，控制布线22指的是在电源侧和接地侧二者处的控制布线22。

在图2中，在驱动布线21和控制布线22彼此重叠的重叠区域(即，虚线A的区域和虚线D的区域彼此重叠的重叠区域)中，驱动布线21和控制布线22分别形成在不同的层中。

位置传感器26感测安装至电动机3的轴9的端部的磁体13的磁场以感测转子5的旋转角。微型计算机28基于位置传感器26感测的转子5的旋转角和用于转向操作所需的辅助扭转来控制流过开关装置24的电流量以控制从第一驱动电路51和第二驱动电路52供应至线圈7的电流。

温度传感器27是安装至电路板20的单个温度传感器。温度传感器27是例如根据温度而改变其电阻的热敏电阻。温度传感器27通过控制布线22电连接至微型计算机28。微型计算机28可以通过使温度传感器27通电来感测温度传感器27及其附近的温度。考虑温度传感器27感测的温度，微型计算机28以以下这样的方式来限制供应至电子元件(例如，开关装置24)的电流量：将电子元件的放热温度的总和的温度保持在电子元件可操作的温度范围内。基于分别供应至电子元件的电流量的积分值来计算电子元件的放热温度的总和。

在第一驱动电路51或第二驱动电路52中的一个驱动电路发生故障的情况下，微型计算机28可以停止向第一驱动电路51或第二驱动电路52中的故障驱动电路供应电流并且可以驱动第一驱动电路51或第二驱动电路52中的另一个正常的驱动电路。即使在这样的情况下，微型计算机28也以以下这样的方式来限制供应至第一驱动电路51或第二驱动电路52中的正常的驱动电路的电流量：将温度保持在使例如第一驱动电路51或第二驱动电路52中的正常的驱动电路的开关装置24能够操作的范围内。稍后将描述这一点。

散热器40由诸如铝等具有较高的导热率和较大的热容量的材料制成。散热器40吸收在向开关装置24和/或分流电阻器25供应电流时由开关装置24和/或分流电阻器25产生的热。散热器40包括散热器主体41和四个支柱42至45。与散热器主体41整体地形成支柱42至45(更具体地，与散热器主体41整体并无缝地形成支柱42至45)以便支柱42至45从散热器主体41朝着电路板20侧延伸。用例如螺钉将电路板20固定至四个支柱42至45。

在本实施例中，散热器40的四个支柱42至45包括两个主支柱42、43和两个辅助支柱44、45。主支柱42、43在连接器端子30与开关装置24、驱动布线21或电动机布线8中的一个(或更多个)之间的位置处支撑电路板20。辅助支柱44、45在开关装置24、驱动布线21和电动机布线8的与电路板20的平面中的连接器端子30相对的相对侧上的位置处支撑电路板20。

如图2中虚线A所示出的，驱动布线21连接至主支柱42、43而不连接至辅助支柱44、45。因此，散热器主体41通过主支柱42、43吸收由例如驱动布线21和开关装置24产生的热。散热器主体41具有较大的热容量，以便除了主支柱42、43的附近之外，散热器主体41的温度基本稳定。

如图2中虚线D所示出的，控制布线22连接至辅助支柱44而不连接至主支柱42、43。辅助支柱44的温度与散热器主体41的具有基本上稳定温度的部分的温度基本相同。

(电子设备的特征结构)

接下来，将参照图3至图5描述本实施例的电子设备1的特征结构。

图3示意性示出了在图2中的部分III中的电路板20的外层。在图3中，用虚线示出了辅助支柱44的位置。此外，图4示意性示出了沿图3中的线IV-IV剖开的横截面。

如上所述，由温度传感器27在电路板20上的位置来表征本实施例的电子设备1。

毗邻辅助支柱44放置温度传感器27，辅助支柱44是两个辅助支柱44、45中的位于放置第一驱动电路51的侧处的一个辅助支柱。然而，辅助支柱44放置在与驱动布线21和开关装置24隔开的位置处。因此，辅助支柱44的温度像散热器主体41一样是稳定的。

连接至温度传感器27的控制布线22连接至辅助支柱44。因此，如图4中的箭头F1、F2所指出的，散热器主体41的热通过控制布线22从辅助支柱44传导至温度传感器27。因此，微型计算机28可以通过温度传感器27来感测如散热器主体41一样具有稳定温度的辅助支柱44的温度。

在图5A、图5B、图5C中，下面的实线L、M、N表示通过微型计算机28感测的温度传感器27的温度。在图5A、图5B、图5C中，上面的实线O、P、Q表示通过微型计算机28估计的开关装置24的温度。微型计算机28基于温度传感器27感测的温度以及基于供应至开关装置24的电流量的积分值计算的开关装置24的放热温度的总和来估计开关装置24的温度。

图5A的图示出了在电子设备1的第一驱动电路51和第二驱动电路52二者均正常操作的情况下温度传感器27的温度L的变化和开关装置24的估计温度O的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度L从温度α变化至温度β，并且开关装置24的估计温度O从温度γ变化至温度δ。此处，应该注意，温度δ是开关装置24的可操作温度。

图5B的图示出了在第一驱动电路51发生故障的情况下温度传感器27的温度M的变化和第二驱动电路52的开关装置24的估计温度P的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度M从温度α变化至温度β，并且开关装置24的估计温度P从温度γ变化至温度δ。也就是说，温度传感器27的温度M与在电子设备1的第一驱动电路51和第二驱动电路52正常操作的情况下的温度传感器27的温度L基本相同。因此，微型计算机28可以准确估计第二驱动电路52的开关装置24的估计温度P。

图5C的图示出了在第二驱动电路52发生故障的情况下温度传感器27的温度N的变化和第一驱动电路51的开关装置24的估计温度Q的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度N从温度α变化至温度β，并且开关装置24的估计温度Q从温度γ变化至温度δ。也就是说，温度传感器27的温度N与在电子设备1的第一驱动电路51和第二驱动电路52二者均正常操作的情况下的温度传感器27的温度L基本相同。因此，微型计算机28可以准确估计第一驱动电路51的开关装置24的估计温度Q。

在本实施例中，如图5B和图5C的图中所示出的，即使在第一驱动电路51或第二驱动电路52中的一个驱动电路发生故障的情况下，微型计算机28也可以准确估计第一驱动电路51或第二驱动电路52中的另一个正常的驱动电路的开关装置24的温度。因此，微型计算机28可以通过以下这样的方式来限制供应至第一驱动电路51或第二驱动电路52中的正常的驱动电路的开关装置24的电流量：温度不超过第一驱动电路51或第二驱动电路52中的正常的驱动电路的开关装置24的可操作温度。

现在，将参照图6至图8C描述比较例的电子设备100。

在比较例中，毗邻主支柱43放置温度传感器27，主支柱43是两个主支柱42、43中的毗邻第二驱动电路52放置的一个主支柱。比较例的驱动布线21形成在由图6中的虚线G示出的区域中。从而，比较例的驱动布线21连接至辅助支柱44、45而不连接至主支柱43。相反，比较例的连接至温度传感器27的控制布线22形成在由图6中的虚线H示出的区域中。如图6中所示出的，比较例的控制布线22连接至主支柱43。

在这种情况下，如图7中箭头J1至J7所示出的，由开关装置24和驱动布线21产生的热通过电路板20的树脂和电路板20的内层的布线图案传导至主支柱42、43，并且也从连接至主支柱43的控制布线22传导至温度传感器27。

在图8A、图8B和图8C的每个图中，下面的实线R、S、T表示用微型计算机28感测的温度传感器27的温度。此外，在图8A、图8B、图8C的每个图中，上面的实线U、V、W表示用微型计算机28估计的开关装置24的温度。在图8C的图中，实线X表示第一驱动电路51的开关装置24的实际温度。

图8A的图示出了在比较例的电子设备100的第一驱动电路51和第二驱动电路52二者均正常操作的情况下温度传感器27的温度R随时间的变化和开关装置24的估计温度U随时间的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度R从温度ε变化至温度ζ，并且开关装置24的估计温度U从温度η变化至温度θ。此处，应该注意，温度θ是开关装置24的可操作温度。

图8B的图示出了在第一驱动电路51发生故障的情况下温度传感器27的温度S随时间的变化和正常操作的第二驱动电路52的开关装置24的估计温度V随时间的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度S从温度ε变化至温度ζ，并且开关装置24的估计温度V从温度η变化至温度θ。

比较例的温度传感器27毗邻主支柱43放置，主支柱43毗邻正常操作的第二驱动电路52放置。因此，温度传感器27的温度S与第二驱动电路52的开关装置24的温度同步地变化。因此，在这种情况下的温度传感器27的温度S与在电子设备100的第一驱动电路51和第二驱动电路52二者均正常操作的情况下的温度传感器27的温度R基本相同。因此，微型计算机28可以准确估计第二驱动电路52的开关装置24的估计温度V。

相反，图8C的图示出了在第二驱动电路52发生故障的情况下温度传感器27的温度T随时间的变化、正常操作的第一驱动电路51的开关装置24的估计温度W随时间的变化以及第一驱动电路51的开关装置24的实际温度X随时间的变化。在这种情况下，在从时刻t1至时刻t2的时间段期间，温度传感器27的温度T从温度ε变化至温度ι，并且开关装置24的估计温度W从温度η变化至温度κ。

比较例的温度传感器27毗邻主支柱43放置，主支柱43毗邻故障的第二驱动电路52放置。因此，图8C的用微型计算机28感测的温度传感器27的温度T随时间流逝降低至图8A的温度传感器27的温度R或者图8B的温度传感器27的温度S以下。因此，正常操作的第一驱动电路51的开关装置24的估计温度W被错误地估计为低于开关装置24的实际温度X的温度。因此，比较例的微型计算机28可能将可能造成开关装置24的温度超过开关装置24的可操作温度θ的电流供应至正常操作的第一驱动电路51的开关装置24。因此，在比较例中，第一驱动电路51的开关装置24的实际温度X可能在由图8C中的虚线圆Y表示的点处超过开关装置24的可操作温度θ，而可能造成除了故障的第二驱动电路52之外的第一驱动电路51的故障。

与比较例相反，本实施例的电子设备1提供了以下优点。

(1)在本实施例中，温度传感器27放置在与主支柱42、43、开关装置24、分流电阻器25、驱动布线21和电动机布线8隔开并且可以用温度传感器27感测辅助支柱44的温度的相应位置处(即，用温度传感器27感测辅助支柱44的温度的相应位置处)。

因此，散热器主体41通过驱动布线21和主支柱42、43吸收由例如开关装置24产生的热。因此，主支柱42、43和散热器主体41的毗邻主支柱42、43放置的毗邻部分的温度变化变得较大。相反，位于驱动布线21(传输大电流的驱动布线21)和开关装置24相对于连接器端子30的相对侧上的辅助支柱44、45的温度变化是中等的，并且散热器主体41的毗邻辅助支柱44、45的毗邻部分的温度变化是中等的以保持稳定的温度。因此，即使在驱动电路中的一个驱动电路的开关装置24的一个(或更多个)开关装置发生故障的情况下，微型计算机28也可以通过使用温度传感器27感测的稳定温度作为参考温度来相对准确地估计正常的一个或多个驱动电路的开关装置24的温度。因此，在电子设备1中，可以在开关装置24可以安全操作的温度范围内使用正常的一个或多个驱动电路的开关装置24。

(2)在本实施例中，驱动布线21连接至主支柱42、43而不连接至辅助支柱44、45。相反，控制布线22不连接至主支柱42、43而连接至辅助支柱44。

因此，散热器主体41通过主支柱42、43吸收由开关装置24和驱动布线21产生的热。相反，仅控制布线22与其连接的辅助支柱44的温度是稳定的。

(3)在本实施例中，在驱动电路中的一个驱动电路发生故障的情况下，微型计算机28基于所感测的温度传感器27的温度和供应至开关装置24的电流的电流值来限制通过另一个正常的驱动电路的开关装置24供应的电流。

以这种方式，在电子设备1中，即使在驱动电路中的一个驱动电路发生故障的情况下，也可以在开关装置24可以安全操作的温度范围内使用另一个正常的驱动电路的开关装置24。

(4)在本实施例中，温度传感器27是安装至电路板20的单个温度传感器。

因此，可以减小或最小化电子设备1的尺寸。

(第二实施例)

图9至图11示出了本公开内容的第二实施例。在第二实施例中，与第一实施例的结构(元件)相同的每个对应的结构(元件)将由相同的附图标记表示并且为了简单起见将不再赘述。

在第二实施例中，驱动布线21连接至主支柱42、43和辅助支柱44、45二者。相反，控制布线22连接至辅助支柱44而不连接至主支柱42、43。此外，在第二实施例中，如图10中所示，在辅助支柱44与电路板20彼此接触的位置处，在二者均连接至辅助支柱44的驱动布线21与控制布线22之间插入形成电路板20的树脂33。

如图11中箭头K1至K6所示，散热器主体41通过主支柱42、43和辅助支柱44、45吸收由驱动布线21和开关装置24产生的热。然而，由于在驱动布线21与控制布线22之间插入的树脂33的存在，所述热不直接传导至控制布线22。

由于散热器主体41的热容量较大，因此散热器主体41的温度是稳定的。如箭头K7、K8所示，散热器主体41的热通过控制布线22从辅助支柱44传导至温度传感器27。因此，微型计算机28可以通过温度传感器27来感测辅助支柱44的具有相对稳定温度的部分的温度。

在第二实施例中，即使在驱动电路中的一个驱动电路的开关装置24中的一个或更多个开关装置发生故障的情况下，微型计算机28也可以通过使用温度传感器27感测的稳定的温度作为参考温度来相对准确地估计一个或多个正常的驱动电路的开关装置24的温度。

(其他实施例)

(1)在以上实施例中，描述了控制电动助力转向系统的电动机的电子设备1。在另一实施例中，电子设备1的应用不一定限于电动助力转向系统，并且本公开内容的电子设备可以作为控制在其他不同的系统或设备中使用的电动机的电子设备。

(2)在以上实施例中，已经描述了与电动机3整体形成的电子设备1。在另一实施例中，本公开内容的电子设备可以形成为与电动机3分离的单独的部分。

(3)在以上实施例中，将开关装置24和分流电阻器25描述为当向其供应电流时其会产生热的发热装置的示例。在另一实施例中，一个或多个发热装置可以是其他一个或多个类型的一个或多个电子元件，例如一个或多个扼流线圈、一个或多个电容器、一个或多个继电器等。

(4)在以上实施例中，描述了包括分别形成两个系统的驱动电路的电子设备。在另一实施例中，本公开内容的电子设备可以形成以具有形成单个系统的单个驱动电路，或者本公开内容的电子设备可以形成以具有分别形成三个或更多个系统的三个或更多个驱动电路。

(5)在以上实施例中，描述了包括四个层的多层电路板。在另一实施例中，本公开内容的电路板可以形成为单层电路板或者包括五个或更多个层的多层电路板。

如上所述，本公开内容不应限于以上实施例，并且以上实施例的结构(元件)可以以任何适当的方式进行组合以在本公开内容的范围内实现各种其他的实施例。