CN110679067A - 驱动装置一体型旋转电机以及使用了该驱动装置一体型旋转电机的电动助力转向装置 - Google Patents

驱动装置一体型旋转电机以及使用了该驱动装置一体型旋转电机的电动助力转向装置 Download PDF

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Abstract

本发明的驱动装置一体型旋转电机包括：将向旋转电机(1)的第1三相绕组(15a)提供驱动电流的第1逆变器部(12a)与第1车辆电源(7a)相连接的第1电源连接器(5a)、以及将向旋转电机(1)的第2三相绕组(15b)提供驱动电流的第1逆变器部(12b)与第2车辆电源(7b)相连接的第2电源连接器(5b)，使第1车辆电源(7a)的电压比第2车辆电源(7b)的电压要高，并使第1电源连接器(5a)的电流容量比第2电源连接器(5b)的电流容量要小。

Description

驱动装置一体型旋转电机以及使用了该驱动装置一体型旋转 电机的电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及例如作为车辆用旋转电机来使用的驱动装置一体型旋转电机、以及使用了该驱动装置一体型旋转电机的电动助力转向装置。
背景技术
以往，作为这种驱动装置一体型旋转电机，例如在日本专利特开2016-32977号公报(专利文献1)中公开了如下双逆变器方式的驱动装置一体型旋转电机：为了使针对电动助力转向装置的供电能足够冗余化，并抑制针对其它车载装载的电源变动，分别具有两组电源连接器、逆变器、三相绕组，并设置有两组相同电流容量的电源连接器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016-32977号公报(图2)
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所公开的驱动装置一体型旋转电机中，当一个供电线存在异常时，能够通过另一个供电线持续向控制器进行供电，因此，具有能够使针对电动助力转向装置的供电足够冗余化的优点。然而，该驱动装置一体型旋转电机中，为了确保设置两组电源连结器的空间、以及插拔该连接器的空间，存在装置大型化的问题。
本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于获得一种驱动装置一体型旋转电机、以及使用了该驱动装置一体型旋转电机的电动助力转向装置，能够设置两组电源连接器，而不使装置大型化。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的驱动装置一体型旋转电机包括：具有第1三相绕组和第2三相绕组的旋转电机；向所述第1三相绕组提供驱动电流的第1逆变器部；向所述第2三相绕组提供驱动电流的第2逆变器部；将所述第1逆变器部与第1车辆电源相连接的第1电源连接器；以及将所述第2逆变器部与第2车辆电源相连接的第2电源连接器，该驱动装置一体型旋转电机中，
使所述第1车辆电源的电压比所述第2车辆电源的电压要高，并使所述第1电源连接器的电流容量比所述第2电源连接器的电流容量要小。
发明效果
根据本发明，能够设置两组电源连接器而不使装置大型化，因此，能够得到搭载性、组装作业性良好的驱动装置一体型旋转电机。
本发明的上述目的以外的目的、特征、观点及效果根据参照附图所进行的以下本发明的详细说明，将变得更为明了。
附图说明
图1是本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机的侧视图。
图2是本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机的反输出轴侧端视图。
图3是本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机的电路框图。
图4是将本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机搭载于车辆而得到的电动助力转向装置的结构图。
图5是本发明实施方式2所涉及的驱动装置一体型旋转电机的电路框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的驱动装置一体型旋转电机、以及使用了该驱动装置一体型旋转电机的电动助力转向装置的优选实施方式详细地进行说明。
实施方式1﹒
图1是本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机的侧视图，第2示出其反输出轴侧端视图，图3是该驱动装置一体型旋转电机的电路框图。
图1至图3中，旋转电机1是永磁体同步电动机，未图示的定子卷绕有两组三相绕组，从而成为三相双工电动机。旋转电机1的输出轴侧端部安装有与车辆的转向机构相连结的联结器、滑轮等连结机构2。此外，在与旋转电机1的连结机构相反一侧的端部同轴且一体地安装有驱动装置3，以构成驱动装置一体型旋转电机4a。
驱动装置3的端部设置有第1电源连接器5a、第2电源连接器5b、第1信号连接器6a、第2信号连接器6b。第1电源连接器5a如图3所示，与第1车辆电源7a相连接，第2电源连接器5b与电源电压比第1车辆电源7a要低的第2车辆电源7b相连接。
驱动装置3具有第1电源电路8a、第2电源电路8b、第1输入电路9a、第2输入电路9b、第1CPU10a、第2CPU10b、第1FET驱动电路11a、第2FET驱动电路11b、由功率MOSFET等功率元件构成且以相应的三相为一组的第1逆变器部12a、以及与第1逆变器部12a同样地构成的第2逆变器部12b这两组。第1电源电路8a、第2电源电路8b、第1输入电路9a、第2输入电路9b、第1CPU10a、第2CPU10b、第1FET驱动电路11a、第2FET驱动电路11b构成了驱动装置3的控制电路。
第1输入电路9a经由第1信号连接器6a输入有构成转向机构的第1转向传感器13a的信号和车速等车辆信号，并且输入有通过装置内部的布线来检测旋转电机1的未图示的转子的旋转角度的第1旋转传感器14a的信号。第2输入电路9b也同样地，经由第2信号连接器6b输入有构成转向机构的第2转向传感器13b的信号和车速等车辆信号，并且输入有通过装置内部的布线来检测旋转电机1的未图示的转子的旋转角度的第2旋转传感器14b的信号。第1逆变器部12a、第2逆变器部12b分别经由第1电源连接器5a、第2电源连接器5b与第1车辆电源7a、第2车辆电源7b相连接。第1逆变器部12a、第2逆变器部12b的三相输出通过装置内部的布线分别与旋转电机1的第1三相绕组15a、第2三相绕组15b相连接，并提供驱动电流。
第1电源连接器5a的电流容量比第2电源连接器5b的电流容量要小。所谓电流容量小是指连接器端子的尺寸(主要指端子的宽度)变小，即意味着电源连接器的尺寸本身变小。因此，设置电源连接器的空间可以较小，防止了装置的大型化。另外，连接器并非只要能物理地配置其外形尺寸即可，还需要在搭载于车辆的状态下确保插拔连接器的空间，使连接器小型化对于装置的小型化能够得到相当于缩小连接器本身的尺寸以上的效果。这里，连接器的电流容量是能够在连接器中进行通电的允许电流值，例如，进行设定，以使其成为连续地对一定的电流进行通电时的连接器的温度上升值收敛在将连接器端子的材质、连接器外壳的材质、使用环境等考虑在内而被允许的范围内的值。
设定第1电源连接器5a和第2电源连接器5b这两组电源连接器的电流容量，以使得各个组的电源电压与电流容量之积成为大致相等的值。例如，若设为高电压侧的第1车辆电源7a的电源电压为低电压侧的第2车辆电源7b的电源电压的4倍，则与第1车辆电源7a相连接的第1电源连接器5a的电流容量成为与第2车辆电源7b相连接的第2电源连接器5b的电流容量的1/4。这是由于将由两组三相绕组、即第1三相绕组15a和第2三相绕组15b所发挥出的旋转电机1的输出设计为相等，并意味着需要向两组驱动电路、即第1FET驱动电路11a和第2FET驱动电路11b提供的功率、即电压与电流之积相等。因此，高电压侧的第1电源连接器5a的电流容量可以减小相应的电压变高的量。
作为使由第1三相绕组15a、第2三相绕组15b这两组三相绕组所发挥出的旋转电机1的输出相等的方法，存在如下方法等：相对于低电压侧的第2逆变器部12b的调制率，通过电源电压的比(第2车辆电源7b的电源电压/第1车辆电源7a的电源电压)使高电压侧的第1逆变器部12a的调制率变小，或者，相对于低电压侧的第2三相绕组15b的感应电压常数，通过电源电压的比(第1车辆电源7a的电源电压/第2车辆电源7b的电源电压)使高电压侧的第1三相绕组15a的感应电压常数变大。
这里，关于准备两组车辆电源不同的电源电压的原因，除了使电源双重化来确保冗余性以外，还将两个电源的结构设为不同，以避免因相同原因而同时产生故障。近年来，插电式混合动力车、混合动力车等搭载了高电压电池的车辆正在增加，准备基于现有的铅蓄电池的12V电源、以及从上述高电压电池降压后得到的电源、例如48V电源变得较为容易进行。
如上所述，驱动装置一体型旋转电机4a包含连接器、电源电路、输入电路、CPU、FET驱动电路、逆变器部、三相绕组、旋转传感器，成为使对旋转电机1进行驱动控制的所有的要素构成为双重的完整双***，因此，无论哪一个***发生故障，都能够持续进行驱动而不受到另一个***的影响，可靠性得以大幅度提高。
接着，对搭载有本实施方式所涉及的驱动装置一体型旋转电机4a的车辆的电动助力转向装置进行说明。图4是将本发明实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机搭载于车辆而得到的电动助力转向装置的结构图。
图4中，驾驶员操作的方向盘40连结有转向轴41。转向轴41中安装有检测驾驶员的转向角或转向转矩的第1转向传感器13a、第2转向传感器13b。转向轮即前轮41a、41b的转向节臂42a、42b与连结于齿条轴43的连杆44a、44b相连接，齿条轴43的动作经由连杆44a、44b和转向节臂42a、42b传递至前轮41a、41b。由此，使前轮41a、41b转向。齿条轴43安装有转向电动机即驱动装置一体型旋转电机4a，驱动装置一体型旋转电机4a的输出成为使齿条轴43动作的动力。基于来自第1转向传感器13a、第2转向传感器13b的输入信号和车速等车辆信号，由驱动装置3适当地控制旋转电机1，由此形成了进行与驾驶员的操作相对应的转向的电动助力转向装置45。
另外，本实施方式中，第1电源连接器5a和第2电源连接器5b、以及第1信号连接器6a和第2信号连接器6b从驱动装置3的轴向端面向反输出轴侧导出，但各连接器的导出方向并不限于此，也可以在径向上导出。另外，也可以对驱动装置3设置径向突出部，并将各连接器从径向突出部向输出轴侧导出。并且，各个连接器不限于在相同方向上导出，也可以根据车辆的布局适当地在其它方向上导出。
在如上述那样构成的驱动装置一体型旋转电机4a中，将两组电源电压设为不同的结构，并减小了高电压侧的第1电源连接器5a的尺寸，因此，即使将连接器、控制电路、逆变器、三相绕组设为双重化，装置的外形也会变小，向车辆的搭载性、连接器的插拔性较为良好。另外，制造成本也能够降低。具有上述特征的驱动装置一体型旋转电机4a能兼顾高可靠性、冗余性以及小型化、轻量化，因此，尤其优选作为在车辆的电动助力转向装置45中所使用的装置。
实施方式2﹒
接着，对本发明实施方式2所涉及的驱动装置一体型旋转电机进行说明。图5是示出实施方式2所涉及的驱动装置一体型旋转电机4b的电路框图。实施方式2中，构成为具有切换单元即电源切换装置50，该切换单元对经由第1电源连接器5a而输入的第1车辆电源7a与经由第2电源连接器5b而输入的第2车辆电源7b进行切换，且仅将其中一个连接至第1电源电路8a、第1逆变器部12a、第2电源电路8b、第2逆变器部12b。其它结构与实施方式1相同，通过标注相同标号来省略重复说明。
实施方式2所涉及的驱动装置一体型旋转电机4b中，即使某一个车辆电源发生故障，也能正常地对装置的两组控制电路、逆变器、三相绕组供电，因此，装置能够发挥与正常时相同的输出。另外，本实施方式中，构成为使第1三相绕组15a与第2三相绕组15b的感应电压常数相等。
如上述那样构成的驱动装置一体型旋转电机4b中，与实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机4a同样地，将两组电源电压设为不同的结构，并减小了高电压侧的第1电源连接器5a的尺寸，因此，即使将连接器、控制电路、逆变器、三相绕组设为双重化，装置的外形也会变小，向车辆的搭载性、连接器的插拔性较为良好。并且，即使第1车辆电源7a与第2车辆电源7b中的某一个发生故障，也能通过将电源切换装置50切换至正常侧的车辆电源，从而在性能不降低的情况下正常地进行动作。具有上述特征的驱动装置一体型旋转电机4b能够兼顾高可靠性、冗余性以及小型化、轻量化，因此，与实施方式1所涉及的驱动装置一体型旋转电机4a同样地，尤其优选用于车辆的电动助力转向。
另外，本发明在其发明的范围内可以对各实施方式进行自由组合，也能对各实施方式适当地进行变形、省略。
标号说明
1 旋转电机，
2 连结机构，
3 驱动装置，
4a、4b 驱动装置一体型旋转电机，
5a 第1电源连接器，
5b 第2电源连接器，
6a 第1信号连接器，
6b 第2信号连接器，
7a 第1车辆电源，
7b 第2车辆电源，
8a 第1电源电路，
8b 第2电源电路，
9a 第1输入电路，
9b 第2输入电路，
10a 第1CPU，
10b 第2CPU，
11a 第1FET驱动电路，
11b 第2FET驱动电路，
12a 第1逆变器部，
12b 第2逆变器部，
13a 第1转向传感器，
13b 第2转向传感器，
14a 第1旋转传感器，
14b 第2旋转传感器，
15a 第1三相绕组，
15b 第2三相绕组，
40 方向盘，
41 转向轴
41a、41b 前轮，
42a、42b 转向节臂，
43 齿条轴，
44a、44b 连杆，
45 电动助力转向装置，
50 电源切换装置。

Claims (7)

1.一种驱动装置一体型旋转电机，包括：
旋转电机，该旋转电机具有第1三相绕组和第2三相绕组；
第1逆变器部，该第1逆变器部向所述第1三相绕组提供驱动电流；
第2逆变器部，该第2逆变器部向所述第2三相绕组提供驱动电流；
第1电源连接器，该第1电源连接器将所述第1逆变器部与第1车辆电源相连接；以及
第2电源连接器，该第2电源连接器将所述第2逆变器部与第2车辆电源相连接，所述驱动装置一体型旋转电机的特征在于，
使所述第1车辆电源的电压比所述第2车辆电源的电压要高，并使所述第1电源连接器的电流容量比所述第2电源连接器的电流容量要小。
2.如权利要求1所述的驱动装置一体型旋转电机，其特征在于，
使所述第1车辆电源的电压和第1电源连接器的电流容量之积与所述第2车辆电源的电压和第2电源连接器的电流容量之积相等。
3.如权利要求1所述的驱动装置一体型旋转电机，其特征在于，
使所述第1逆变器部的调制率比所述第2逆变器部的调制率要小。
4.如权利要求1所述的驱动装置一体型旋转电机，其特征在于，
使所述第1三相绕组的感应电压常数比所述第2三相绕组的感应电压常数要大。
5.如权利要求1至4的任一项所述的驱动装置一体型旋转电机，其特征在于，
所述第1电源连接器和所述第2电源连接器分别独立于所述第1逆变器部或所述第2逆变器部来设置。
6.如权利要求1或2所述的驱动装置一体型旋转电机，其特征在于，
所述第1电源连接器和所述第2电源连接器相对于所述第1逆变器部和所述第2逆变器部共通地设置，并具备切换单元，该切换单元能够选择所述第1电源连接器和所述第2电源连接器中的某一个来与所述第1逆变器部和所述第2逆变器部进行连接。
7.一种电动助力转向装置，包括：
与驾驶员操作的方向盘相连结的转向轴；
安装于所述转向轴、对驾驶员的转向角或转向转矩进行检测的第1转向传感器和第2转向传感器；
与所述转向轴相连结的齿条轴；以及
安装于所述齿条轴的驱动装置一体型旋转电机，所述电动助力转向装置的特征在于，
所述驱动装置一体型旋转电机是权利要求1至6中任一项所述的驱动装置一体型旋转电机。
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