DE102015102159A1

DE102015102159A1 - Steuereinheit und elektrische Servolenkvorrichtung mit der Steuereinheit

Info

Publication number: DE102015102159A1
Application number: DE102015102159.5A
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-09-10
Also published as: US9327759B2; CN104890721A; JP2015168336A; US20150251690A1; JP6015693B2; CN104890721B

Abstract

In einer Steuereinheit wird ein Steuerteil (50) durch eine elektrische Leistung von einer Zündungs-Leistungszuführung (12) betrieben und steuert Betriebsabläufe von Relais (41, 42) und Invertern (31, 32). Ein erstes Ende (601) eines Verstärkungsteils (60) ist zwischen zumindest einem Relais (42, 49) und einem korrespondierenden Inverter (32, 36) elektrisch verbunden. Ein zweites Ende (602) des Verstärkungsteils (60) ist mit dem Steuerteil (50) elektrisch verbunden. Das Verstärkungsteil (60) verstärkt eine Spannung an dem ersten Ende (601) und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende (602) aus. Ein Anomaliedetektionsbereich (511) detektiert eine Anomalie des Verstärkungsteils (60). Wenn der Anomaliedetektionsbereich (511) eine Anomalie des Verstärkungsteils (60) detektiert, steuert das Steuerteil (60) das zumindest eine Relais (42), mit dem das erste Ende (601) des Verstärkungsteils (60) verbunden ist, so dass ein Fluss einer elektrischen Leistung von einer Hauptleistungszuführung (11) zu dem Verstärkungsteil (60) und zu dem Inverter (32, 36), der mit dem zumindest einen Relais (42, 49) korrespondiert, gesperrt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuereinheit, die eine rotierende elektrische Maschine steuert, und eine elektrische Servolenkvorrichtung mit der Steuereinheit.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug ist bekanntermaßen mit einer Steuereinheit zum Steuern einer rotierenden elektrischen Maschine für eine elektrische Servolenkvorrichtung und einem DC-DC-Wandler ausgestattet, der eine Spannung einer elektrischen Leistung, die von einer Batterie zugeführt wird, verstärkt, und die verstärkte Spannung an die Steuereinheit ausgibt. Wenn in einem in der JP 5257389 B2 (die nachstehend als die Patentliteratur 1 bezeichnet wird) beschriebenen Fahrzeug eine Spannung einer Batterie aufgrund des Starts eines Starters zum Neustarten einer Maschine nach einem Leerlaufreduktionszustand eines automatischen Stopp- und Startsystems abnimmt, wird die Spannung durch den DC-DC-Wandler verstärkt und an die Steuereinheit ausgegeben. Dadurch wird verhindert, dass die Steuereinheit aufgrund dessen, dass die Spannung der elektrischen Leistung, die zugeführt wird, wenn die Maschine neugestartet wird, niedriger als eine Betriebsgewährleistungsspannung ist, neugestartet oder gestoppt wird.
Wenn laut Patentliteratur 1 in dem DC-DC-Wandler eine Anomalie bzw. Unregelmäßigkeit vorliegt, gestaltet sich die Ausgabe einer Spannung schwierig, die größer oder gleich der Betriebsgewährleistungsspannung ist, wenn die Maschine neugestartet wird. In so einem Fall wird die elektrische Servolenkvorrichtung nicht funktionieren.
In der Patentliteratur 1 ist der DC-DC-Wandler so konfiguriert, dass er die von der Batterie zugeführte Spannung verstärkt und die verstärkte Spannung an eine Steuereinheit für ein Antiblockiersystem und ein Navigationssystem sowie die Steuereinheit für die elektrische Servolenkvorrichtung ausgibt. Dementsprechend sind die Abmessungen des DC-DC-Wandlers groß, und der DC-DC-Wandler ist in einem Gehäuse untergebracht, das von einem Gehäuse der Steuereinheit für die elektrische Servolenkvorrichtung getrennt ist. Somit ist es schwierig, den DC-DC-Wandler in einem normalerweise begrenzten Einbauraum eines Fahrzeugs zu installieren. Zudem kommt es in einem Fall, in dem mehrere Gehäuse getrennt voneinander angeordnet sind, zu einem Anstieg der Herstellungskosten.
KURZFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleine Steuereinheit zu schaffen, die in der Lage ist, eine rotierende elektrische Maschine zu steuern, wenn eine Zuführspannung zu einem Steuerteil abfällt, oder selbst dann, wenn in einem Verstärkungsteil eine Anomalie vorliegt, und eine elektrische Servolenkvorrichtung mit der Steuereinheit zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuereinheit für eine rotierende elektrische Maschine vorgesehen, die eine Mehrzahl von Wicklungseinheit beinhaltet, von denen eine jede eine Mehrzahl von Verdrahtungen aufweist, die für eine Mehrzahl von Phasen oder Anschlüssen korrespondierend angeordnet sind. Die Steuereinheit beinhaltet eine Mehrzahl von Leistungswandlungsteilen, eine Mehrzahl von Relais, ein Steuerteil, ein Verstärkungsteil und einen Anomaliedetektionsbereich. Die Leistungswandlungsteile sind für die Wicklungseinheiten korrespondierend angeordnet. Jedes der Leistungswandlungsteile wandelt eine elektrische Leistung von einer ersten Leistungszuführung um und führt die umgewandelte elektrische Leistung der rotierenden elektrischen Maschine zu, so dass die rotierende elektrische Maschine rotiert. Jedes von den Relais ist zwischen der ersten Leistungszuführung und einem korrespondierenden der Leistungswandlungsteile angeordnet und gibt die elektrische Leistung zwischen der ersten Leistungszuführung und dem entsprechenden der Leistungswandlungsteile frei oder sperrt diese. Das Steuerteil wird durch eine elektrische Leistung von einer zweiten Leistungszuführung betrieben. Das Steuerteil steuert Betriebsabläufe der Relais und der Leistungswandlungsteile, um die rotierende elektrische Maschine zu steuern. Das Verstärkungsteil weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende ist zwischen zumindest einem Relais, mit Ausnahme von einem, von der Mehrzahl der Relais und dem Leistungswandlungsteil, das mit dem zumindest einen Relais korrespondiert, elektrisch verbunden. Das zweite Ende ist mit dem Steuerteil elektrisch verbunden. Das Verstärkungsteil verstärkt eine Spannung an dem ersten Ende und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende aus. Der Anomaliedetektionsbereich detektiert eine Anomalie des Verstärkungsteils. Wenn der Anomaliedetektionsbereich die Anomalie des Verstärkungsteils detektiert, steuert das Steuerteil das zumindest eine Relais, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteil verbunden ist, so dass ein Fluss der elektrischen Leistung von der ersten Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil und zu dem Leistungswandlungsteil, das mit dem zumindest einen Relais korrespondiert, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteil verbunden ist, gesperrt wird.
Selbst wenn in der vorstehenden Struktur die Spannung der zweiten Leistungszuführung, die dem Steuerteil die elektrische Leistung zuführt, abnimmt, kann die Spannung der ersten Leistungszuführung auf einen Spannungswert verstärkt werden, der höher als eine Betriebsgewährleistungsspannung ist, und an das Steuerteil geliefert bzw. zugeführt werden. Daher kann eine Situation, in der das Steuerteil aufgrund des Spannungsabfalls der zweiten Leistungszuführung neugestartet oder gestoppt wird, verhindert werden, und somit kann die Steuerung der rotierenden elektrischen Maschine durch das Steuerteil fortgesetzt werden. Der Anomaliedetektionsbereich kann eine Anomalie des Verstärkungsteils detektieren.
Wenn der Anomaliedetektionsbereich bzw. die Einrichtung zur Erfassung von Unregelmäßigkeiten die Anomalie des Verstärkungsteils detektiert, steuert das Steuerteil das Relais, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteils verbunden ist, so dass der Fluss der elektrischen Leistung von der ersten Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil und dem Leistungswandlungsteil gesperrt wird, das mit dem zumindest einen Relais korrespondiert, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteils verbunden ist. Da somit die elektrische Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil gesperrt ist, kann das Verstärkungsteil, das die Anomalie aufweist, von der Steuereinheit getrennt werden. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, eine Leistungsabschaltvorrichtung, wie z. B. ein Relais, hinzuzufügen, so dass die elektrische Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil, in dem die Anomalie vorliegt, gesperrt wird. Demzufolge können die Leistungswandlungsteile, die Relais und das Steuerteil in einem Gehäuse untergebracht werden. Die Steuereinheit, die das Verstärkungsteil beinhaltet, ist dementsprechend einfach strukturiert und weist reduzierte Abmessungen auf.
Auch wenn die elektrische Leistungszuführung zu dem zumindest einen Relais, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteils verbunden ist, entsprechend der Abschaltung der elektrischen Leistung zu dem Verstärkungsteil gesperrt ist, kann die elektrische Leistung dem Leistungswandlungsteil zugeführt werden, das mit „dem einen Relais korrespondiert, das von der Mehrzahl der Relais ausgenommen ist”, d. h. dem Relais, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteils nicht verbunden ist. Daher können die Steuerung und der Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine fortgesetzt werden, während das Verstärkungsteil, in dem die Anomalie vorliegt, abgetrennt wird.
Zum Beispiel kann die rotierende elektrische Maschine als ein Antrieb bzw. eine Ansteuerung für eine elektrische Servolenkvorrichtung verwendet werden. In so einem Fall muss die Steuereinheit, selbst wenn eine Anomalie auftritt, die Steuerung der rotierenden elektrischen Maschine möglichst reibungslos fortsetzen. Selbst wenn in der vorstehend beschriebenen Steuereinheit die Spannung der zweiten Leistungszuführung abnimmt, verstärkt das Verstärkungsteil die Spannung und liefert die verstärkte Spannung an das Steuerteil. Selbst wenn zudem in dem Verstärkungsteil eine Anomalie vorliegt, kann die Steuerung der rotierenden elektrischen Maschine fortgesetzt werden, während das Verstärkungsteil von der Steuereinheit getrennt wird. Selbst wenn somit die Spannung der zweiten Leistungszuführung abnimmt, oder selbst wenn eine Anomalie in dem Verstärkungsteil auftritt, kann ein durch einen Benutzer ausgeführter Lenkvorgang unterstützt werden, ohne die Servolenkvorrichtung abzuschalten. Da die Abmessungen der Steuereinheit reduziert sind, kann die Steuereinheit in einem Raum eines Fahrzeugs installiert werden, in dem die elektrische Servolenkvorrichtung installiert ist. Zudem verringern sich die Herstellungskosten gegenüber einem Fall, in dem das Verstärkungsteil und das Steuerteil in separaten Gehäusen angeordnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehenden und weiteren Aspekte, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer elektrischen Servolenkvorrichtung, auf die die Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform angewendet wird;
3 ein schematisches Blockdiagramm der Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
6 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In den Ausführungsformen sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet, und es wird daher auf wiederholte eine Beschreibung derselben verzichtet.
(Erste Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 1 steuert und treibt eine EPS-ECU 1, die eine Steuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform ist, einen Motor (M) 20 als eine rotierende elektrische Maschine an. Die EPS-ECU 1 wird zusammen mit dem Motor 20 z. B. für eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) für ein Fahrzeug zum Unterstützen eines Lenkbetriebs verwendet. In so einem Fall ist die EPS-ECU 1 eine elektronische Steuereinheit für die elektrische Servolenkvorrichtung.
2 ist ein Diagramm, das eine Gesamtstruktur eines Lenksystems 90, das eine elektrische Servolenkvorrichtung 99 beinhaltet, schematisch darstellt. Die elektrische Servolenkvorrichtung 99 beinhaltet einen Drehmomentsensor (TS) 94. Der Drehmomentsensor 94 ist an einer Lenkwelle 92 angebracht, die mit einem Lenkrad 91 verbunden ist. Der Drehmomentsensor 94 erfasst ein Lenkdrehmoment, das in die Lenkwelle 92 von dem Lenkrad 91 durch einen Benutzer, wie z. B. einen Fahrzeuglenker, eingegeben wird.
Ein Antriebsritzel 96 ist an einem Ende der Lenkwelle 92 angeordnet. Das Antriebsritzel 96 nimmt Eingriff mit einer Zahnstange 97. Räder 98 sind mit einander gegenüberliegenden Enden der Zahnstange 97 durch Spurstangen verbunden, so dass sie drehbar sind.
Wenn der Fahrzeuglenker das Lenkrad 91 dreht, rotiert die Lenkwelle 92. Die Rotation der Lenkwelle 92 wird in eine lineare Bewegung der Zahnstange 97 durch das Antriebsritzel 96 umgewandelt, und somit werden die Räder 98 in einem Winkel entsprechend der Verschiebung der linearen Bewegung der Zahnstange 97 gelenkt.
Die elektrische Servolenkvorrichtung 99 beinhaltet die EPS-ECU 1, den Motor 20, ein Untersetzungsgetriebe 93 und dergleichen. Die EPS-ECU 1 steuert Motor 20 und treibt diesen an. Der Motor 20 erzeugt ein Lenkunterstützungsmoment. Der Motor 20 lässt das Untersetzungsgetriebe 93 in eine Vorwärts- und eine Rückwärtsrichtung rotieren. Das Untersetzungsgetriebe 93 reduziert die Drehzahl der Rotation, die aus dem Motor 20 ausgegeben wird, und überträgt die Rotation der Lenkwelle 92. Die elektrische Servolenkvorrichtung 99 beinhaltet ferner den Drehmomentsensor 94 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (SS) 95, der die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erfasst.
In einer solchen Konfiguration erzeugt die Servolenkvorrichtung 99 das Lenkunterstützungsmoment zum Unterstützen des Lenkbetriebs des Lenkrads 91 vom Motor 20 und überträgt das Lenkunterstützungsmoment an die Lenkwelle 92. In der vorliegenden Ausführungsform ist die elektrische Servolenkvorrichtung 99 eine säulenunterstützte elektrische Servolenkvorrichtung.
Der Motor 20 ist ein bürstenloser Drehstrommotor. Obwohl davon in der Abbildung nichts zu sehen ist, beinhaltet der Motor 20 einen Rotor und einen Stator. Der Rotor ist ein plattenförmiges Element auf einer Oberfläche, auf der Dauermagneten angebracht sind, die Magnetpole bereitstellen sollen. Der Rotor ist im Stator untergebracht, in dem der Rotor drehbar gelagert ist. Der Stator weist Vorsprünge auf, die in einem vorbestimmten Winkelintervall radial einwärts vorstehen. Wicklungen 21 bis 26, die in 1 gezeigt sind, sind um die Vorsprünge gewunden.
Die Wicklungen 21, 22 und 23 korrespondieren jeweils mit einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase. Die Wicklungen 21 bis 23 bilden eine Wicklungseinheit (WD) 27. Die Wicklungen 24, 25 und 26 korrespondieren jeweils mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. Die Wicklungen 24 bis 26 bilden eine Wicklungseinheit (WD) 28. Die Wicklungseinheiten 27 und 28 korrespondieren mit einer Mehrzahl von Wicklungseinheiten. Der Motor 20 ist mit einem Positionssensor (PS) 29 versehen, der eine Rotationsposition des Motors 20 (Rotor) erfasst. Der Motor 20 rotiert durch eine von einer Hauptleistungszuführung (PIG) 11 als eine erste Leistungszuführung zugeführte elektrische Leistung. Die Hauptleistungszuführung 11 ist mit einer Hochpotentialseite (Positivseite) einer Batterie (BT) 13, die in dem Fahrzeug montiert ist, elektrisch verbunden. Der Hauptleistungszuführung 11 wird eine elektrische Leistung, die eine vorbestimmte Spannung aufweist, von der Batterie 13 zugeführt.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die EPS-ECU 1 Inverter 31 und 32 als Leistungswandlungsteile, Relais 41 und 42, ein Steuerteil (CNT) 50, ein Verstärkungsteil 60 (BST), Leistungszuführleitungen 81 und 82 und dergleichen.
Der Inverter 31 ist ein Drehstrominverter. Der Inverter 31 weist sechs Schaltelemente auf, die sich in Brückenschaltung zueinander befinden, so dass eine elektrische Stromzuführung zu den jeweiligen Wicklungen 21 bis 23 der Wicklungseinheit 27 geschaltet werden kann. Die Schaltelemente des Inverters 31 sind z. B. Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOS-FETs), die eine Art von Feldeffekttransistoren darstellen.
In dem Inverter 31 sind die sechs Schaltelemente gepaart. Der Inverter 31 weist nämlich drei Paare von Schaltelementen auf. Jedes Paar der Schaltelemente besteht aus einem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und einem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement. Ein Verbindungspunkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement ist mit einer korrespondierenden der Wicklungen 21, 22 und 23 über einen korrespondierenden der Anschlüsse 211, 221 und 231 elektrisch verbunden. Die Anschlüsse 211, 221 und 231 korrespondieren jeweils mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase.
Ein auf der Hochpotentialseite befindlicher Anschluss von jedem der drei Paare der Schaltelemente ist mit der Hauptleistungszuführung 11 elektrisch verbunden. Die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 wird umgewandelt und den Wicklungen 21, 22 und 23 entsprechend den Betriebsabläufen der sechs Schaltelemente zugeführt. Dadurch rotiert der Motor 20.
Ähnlich dem Inverter 31 ist der Inverter 32 ein Drehstrominverter. Der Inverter 32 weist sechs Schaltelemente auf, sich in Brückenschaltung zueinander befinden, so dass eine elektrische Stromzuführung zu den jeweiligen Wicklungen 24 bis 26 der Wicklungseinheit 28 geschaltet werden kann. Ähnlich dem Inverter 31 sind die Schaltelemente des Inverters 32 z. B. MOS-FETs.
In dem Inverter 32 sind die sechs Schaltelemente gepaart. Der Inverter 32 weist nämlich drei Paare von Schaltelementen auf. Jedes Paar der Schaltelemente besteht aus einem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und einem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement. Ein Verbindungspunkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement ist mit einer korrespondierenden der Wicklungen 24, 25 und 26 über einen korrespondierenden der Anschlüsse 241, 251 und 261 elektrisch verbunden. Die Anschlüsse 241, 251 und 261 korrespondieren jeweils mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. Ein auf der Hochpotentialseite befindlicher Anschluss von jedem der drei Paare der Schaltelemente ist mit der Hauptleistungszuführung 11 elektrisch verbunden. Die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 wird umgewandelt und den Wicklungen 24, 25 und 26 entsprechend den Schaltvorgängen der sechs Schaltelemente zugeführt. Dadurch rotiert der Motor 20.
In der vorliegenden Ausführungsform wandelt zumindest der Inverter 31 und/oder der Inverter 32 die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führt die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 (den Wicklungen 21 bis 26) zu, so dass dadurch der Motor 20 rotiert. Wie vorstehend beschrieben, weist in der vorliegenden Ausführungsform die EPS-ECU 1 zwei Systeme von Leistungswandlungsteilen (Invertern) auf. Selbst wenn in einem der beiden Systeme der Umwandlungsteile eine Anomalie vorliegt, kann somit die Rotation des Motors 20 durch das andere der beiden Systeme der Umwandlungsteile fortgesetzt werden. Die Inverter 31 und 32 sind für die Wicklungseinheiten 27 und 28 korrespondierend angeordnet. Die Inverter 31 und 32 wandeln die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führen die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 zu.
Das Relais 41 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31 angeordnet. Das Relais 41 beinhaltet Schaltelemente 411 und 412. Ähnlich den Schaltelementen der Inverter 31 und 32 sind die Schaltelemente 411 und 412 z. B. MOS-FETs. Das Relais 41 ist ein Halbleiter-Relais. Wenn das Schaltelemente 411 und das Schaltelemente 412 sich beide im EIN-Zustand befinden, gibt das Relais 41 einen Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31 frei. Wenn das Schaltelement 411 und das Schaltelement 412 sich beide in einem AUS-Zustand befinden, sperrt das Relais 41 den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31.
Das Schaltelement 411 und das Schaltelement 412 sind in Reihe geschaltet, so dass deren Source-Anschlüssen miteinander verbunden sind, d. h. dass die Richtungen der parasitären Dioden derselben entgegengesetzt zueinander sind. Das Schaltelement 411 ist so angeordnet, dass eine Kathode der parasitären Diode benachbart zu der Hauptleistungszuführung 11 ist. Das Schaltelement 412 ist so angeordnet, dass eine Kathode der parasitären Diode benachbart ist zu dem Inverter 31. Wenn somit das Schaltelement 411 und das Schaltelement 412 sich im AUS-Zustand befinden, werden der Fluss der elektrischen Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 zu dem Inverter 31 und der Fluss der elektrischen Leistung von dem Inverter 31 zu der Hauptleistungszuführung 11 gesperrt.
Das Relais 42 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 32 angeordnet. Das Relais 42 beinhaltet Schaltelemente 421 und 422. Ähnlich zu den Schaltelementen 411, 412 des Relais 41 sind die Schaltelemente 421 und 422 z. B. MOS-FETs. Das Relais 42 ist ein Halbleiterrelais. Wenn das Schaltelement 421 und das Schaltelement 422 sich beide im EIN-Zustand befinden, gibt das Relais 42 einen Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 32 frei. Wenn das Schaltelement 421 und das Schaltelement 422 beide im AUS-Zustand sind, sperrt das Relais 42 den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 32.
Das Schaltelement 421 und das Schaltelement 422 sind in Reihe geschaltet, so dass deren Source-Anschlüssen miteinander verbunden sind, d. h. dass die Richtungen der parasitären Dioden derselben entgegengesetzt zueinander sind. Das Schaltelement 421 ist so angeordnet, dass eine Kathode der parasitären Diode benachbart zu der Hauptleistungszuführung 11 ist. Das Schaltelement 422 ist so angeordnet, dass eine Kathode der parasitären Diode benachbart zu dem Inverter 32 ist. Wenn somit das Schaltelement 421 und das Schaltelement 422 sich im AUS-Zustand befinden, werden der Fluss der elektrischen Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 zum Inverter 32 und der Fluss der elektrischen Leistung von dem Inverter 32 zu der Hauptleistungszuführung 11 gesperrt.
Auf diese Weise sind die Relais 41 und 42 zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und den Invertern 31 und 32 angeordnet und geben den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und den Inverter 31 und 32 frei und sperren diesen. Wenn das Relais 41 sich in einem EIN-Zustand befindet, d. h. wenn die Schaltelemente 411 und 412 sich im EIN-Zustand befinden, wird die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 der Wicklungseinheit 27 über den Inverter 31 zugeführt. Wenn das Relais 42 sich in einem EIN-Zustand befindet, d. h. wenn die Schaltelemente 421 und 422 sich im EIN-Zustand befinden, wird die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 der Wicklungseinheit 28 über den Inverter 32 zugeführt.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die EPS-ECU 1 Kondensatoren 43 und 44 und Widerstände 45, 46, 47 und 48.
Der Kondensator 43 ist derart angeordnet, das ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen dem Relais 41 und dem Inverter 31 verbunden ist, und ein zweites Ende desselben mit einem Ground-Anschluss verbunden ist. Somit kann der Kondensator 43 die dem Inverter 31 über das Relais 41 zugeführte elektrische Leistung stabilisieren.
Der Kondensator 44 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen dem Relais 42 und dem Inverter 32 verbunden ist, und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist. Somit kann der Kondensator 44 die dem Inverter 32 über das Relais 43 zugeführte elektrische Leistung stabilisieren.
Der Widerstand 45 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen dem ersten Ende des Kondensators 43 und dem Inverter 31 verbunden ist. Der Widerstand 46 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem zweiten Ende des Widerstands 45 verbunden ist, und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist.
Der Widerstand 47 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen dem ersten Ende des Kondensators 44 und dem Inverter 32 verbunden ist. Der Widerstand 48 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem zweiten Ende des Widerstands 47 verbunden ist, und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist.
Die EPS-ECU 1 beinhaltet ferner eine Spule 71 und einen Kondensator 72.
Die Spule 71 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende derselben mit der Hauptleistungszuführung 11 verbunden ist und ein zweites Ende derselben mit dem Relais 41 verbunden ist. Der Kondensator 72 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und der Spule 71 verbunden ist und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist. Die Spule 71 und der Kondensator 72 bilden eine Filterschaltung, um Geräusche zu minimieren, die an den Motor 20 von einer anderen Vorrichtung übertragen werden, die die Batterie 13 gemeinsam mit der EPS-ECU 1 verwendet, sowie um Geräusche zu minimieren, die von dem Motor 20 auf eine andere Vorrichtung übertragen werden, die die Batterie 13 gemeinsam mit der EPS-ECU 1 verwendet. Die Spule 71 kann Schwankungen in der dem Motor 20 von der Batterie 13 über die Hauptleistungszuführung 11 zugeführten elektrischen Leistung mindern.
Das Steuerteil 50 beinhaltet einen Microcomputer (MC) 51 und eine integrierte IC 52.
Der Microcomputer 51 ist eine Halbleiterpackung mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer I/O bzw. Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen. Der Microcomputer 51 führt Berechnungen entsprechend den in dem ROM gespeicherten Programmen basierend auf Informationen von verschiedenen Sensoren aus, wie z. B. dem Positionssensor 29, dem Drehmomentsensor 94 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 95, um die jeweiligen Teile im Inneren der EPS-ECU 1 zu steuern.
Die integrierte IC 52 ist eine Halbleiterpackung mit einem Regler (RG) 521 und einem Treiber (DRV) 522.
Der Regler 521 ist mit einer Zündungs-Leistungszuführung 12 elektrisch verbunden, die als eine zweite Leistungszuführung dient. Die Zündungs-Leistungszuführung 12 ist mit dem auf der Hochpotentialseite befindlichen (positivseitigen) Anschluss der Batterie 13 elektrisch verbindbar. Ein Zündschalter 14 ist zwischen der Batterie 13 und der Zündungs-Leistungszuführung 12 angeordnet. Wenn er sich in einem EIN-Zustand befindet, gibt der Zündschalter 14 den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Batterie 13 und der Zündungs-Leistungszuführung 12 frei. Wenn er sich in einem AUS-Zustand befindet, sperrt der Zündschalter 14 den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Batterie 13 und der Zündungs-Leistungszuführung 12.
Wenn der Zündschalter 14 sich im EIN-Zustand befindet, wird die elektrische Leistung dem Regler 521 von der Zündungs-Leistungszuführung 12 zugeführt. Der Regler 521 stabilisiert die Spannung der in einem vorbestimmten Bereich zugeführten elektrischen Leistung und führt die stabilisierte elektrische Leistung dem Microcomputer 51 und Treiber 522 zu. Auf diese Weise werden der Microcomputer 51 und der Treiber 522 durch die von dem Regler 521 zugeführte elektrische Leistung betrieben.
Der Treiber 522 legt Befehlssignale an den Gates der Schaltelemente 411, 412, 421 und 422 und der Schaltelemente der Inverter 31 und 32 basierend auf Steuersignalen von dem Microcomputer 51 an, um die jeweiligen Schaltelemente zu betrieben. Das heißt, dass der Microcomputer 51 Betriebsabläufe der Relais 41 und 42 und der Inverter 31 und 32 über den Treiber 522 steuern kann.
Auf diese Weise wird das Steuerteil 50 durch die elektrische Leistung von der Zündungs-Leistungszuführung 12 betrieben, und steuert den Motor 20 durch Steuern des Betriebsabläufe 41 und 42 und der Inverter 31 und 32.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Microcomputer 51 zwischen dem Widerstand 45 und dem Widerstand 46 elektrisch verbunden. Dementsprechend kann der Microcomputer 51 die an dem Inverter 31 anliegende Spannung erfassen. Zudem ist der Microcomputer 51 zwischen dem Widerstand 47 und dem Widerstand 48 elektrisch verbunden. Somit kann der Microcomputer 51 die an dem Inverter 32 anliegende Spannung erfassen.
Die EPS-ECU 1 beinhaltet ferner eine Spule 73, einen Kondensator 74 und eine Diode 75.
Die Spule 73 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende derselben mit der Zündungs-Leistungszuführung 12 verbunden ist und ein zweites Ende derselben mit dem Steuerteil 50 (Regler 521) verbunden ist. Der Kondensator 74 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen der Zündungs-Leistungszuführung 12 und der Spule 73 verbunden ist und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist. Die Spule 73 und der Kondensator 74 bilden eine Filterschaltung, um ein Geräusch zu reduzieren, das an das Steuerteil 50 von einer anderen Vorrichtung übertragen wird, die die Batterie 13 gemeinsam mit der EPS-ECU 1 verwendet. Die Spule 73 dämpft Schwankungen in der dem Steuerteil 50 von der Batterie 13 über die Zündungs-Leistungszuführung 12 zugeführten elektrischen Leistung.
Die Diode 75 ist zwischen der Spule 73 und dem Steuerteil 50 (Regler 521) angeordnet. Die Diode 75 ist derart angeordnet, dass eine Kathode derselben benachbart zu dem Steuerteil 50 ist. Die Diode 75 richtet den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Zündungs-Leistungszuführung 12 und dem Steuerteil 50 gleich.
Das Verstärkungsteil 60 beinhaltet eine Spule 61, ein Schaltelement 62, einen Treiber (DRV) 63, einen Komparator 64, Widerstände 65 und 66, eine Diode 67, einen Kondensator 68 und dergleichen.
Ein erstes Ende 601 des Verstärkungsteils 60 ist zwischen dem Relais 42 und dem Inverter 32 elektrisch verbunden. In anderen Worten ist das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 zwischen zumindest einem (42) von „den Relais (42), mit Ausnahme von einem (41), von der Mehrzahl von Relais (41, 42)” und dem Inverter (32), der für das zumindest eine (42) entsprechend angeordnet ist elektrisch verbunden. Ein zweites Ende 602 des Verstärkungsteils 60 ist mit dem Regler 521 des Steuerteils 50 elektrisch verbunden. Das zweite Ende 602 des Verstärkungsteils 60 befindet sich auf einer Verdrahtung, die zwischen der Zündungs-Leistungszuführung 12 und dem Steuerteil 50 (Regler 521) eine elektrische Verbindung bildet.
Die Spule 61 ist derart angeordnet, das ein erstes Ende derselben mit dem ersten Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist.
Das Schaltelement 62 ist z. B. ein MOSFET, ähnlich den Schaltelementen der Inverter 31 und 32 und den Schaltelementen 411, 412, 421 und 422 der Relais 41 und 42. Das Schaltelement 62 ist derart angeordnet, dass ein Drain-Anschluss mit einem zweiten Ende der Spule 61 verbunden ist und ein Source-Anschluss mit dem Ground-Anschluss verbunden ist. Zudem ist das Schaltelement 62 derart angeordnet, dass eine Kathode einer parasitären Diode desselben zur Spule 61 benachbart ist.
Der Treiber 63 ist mit einem Gate-Anschluss des Schaltelements 62 elektrisch verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Komparators 64 ist mit dem Treiber 63 elektrisch verbunden. Der Widerstand 65 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt wischen dem zweiten Ende der Spule 61 und dem zweiten Ende 602 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist. Der Widerstand 66 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit dem zweiten Ende des Widerstands 65 verbunden ist und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist.
Einer der Ausgangsanschlüsse des Komparators 64 ist mit einem Punkt zwischen dem Widerstand 65 und dem Widerstand 66 verbunden. Daher liegt an dem Komparator 64 eine Spannung mit einem Wert an, der dem Wert der Spannung zwischen der Spule 61 und dem zweiten Ende 602 des Verstärkungsteils 60 entspricht. An dem anderen der Eingangsanschlüsse des Komparators 64 liegt z. B. ein Referenzspannungswert Vref vom Microcomputer 51 an. Der Komparator 64 vergleicht „den Wert der Spannung entsprechend der Spannung zwischen der Spule 61 und dem zweiten Ende 602 des Verstärkungsteils 60” mit dem Referenzspannungswerts Vref. Insbesondere gibt der Komparator 64 einen Spannungswert, der durch Subtrahieren des Referenzspannungswerts Vref von „dem Wert der Spannung entsprechend der Spannung zwischen der Spule 61 und dem zweiten Ende des Verstärkungsteils 60” erhalten wird, an den Treiber 63 aus.
Der Treiber 63 legt das Befehlssignal an das Schaltelement 62 nicht an, wenn der von dem Komparator 64 ausgegebene Spannungswert größer oder gleich null ist. Da sich in so einem Fall das Schaltelement 62 in einem AUS-Zustand befindet, sind die Spannung an dem ersten Ende 601 und die Spannung an dem zweiten Ende 602 gleich groß.
Der Treiber 63 betätigt das Schaltelement 62 so, dass das Schaltelement 62 zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand hin- und herschaltet, wenn der von dem Komparator 64 ausgegebene Spannungswert ein negativer Wert ist. In so einem Fall wird die Spannung an dem ersten Ende 601 verstärkt und von dem zweiten Ende 602 ausgegeben.
Das heißt, dass das Verstärkungsteil 60 die Spannung des ersten Endes 601 verstärkt und die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 ausgibt, wenn die Spannung der von dem Steuerteil 50 zugeführten elektrischen Leistung geringer ist als der Referenzspannungswert Vref. Somit kann die Spannung der dem Steuerteil 50 zugeführten elektrischen Leistung stets auf einem Wert gehalten werden, der größer oder gleich dem Referenzspannungswert Vref ist. Wenn der Referenzspannungswert Vref auf einen Wert eingestellt ist, der größer oder gleich der Betriebsgewährleistungsspannung des Steuerteils 50 ist, wird verhindert, dass das Steuerteil 50 neugestartet oder gestoppt wird.
Die Diode 67 ist zwischen dem zweiten Ende der Spule 61 und dem zweiten Ende 602 (Steuerteil 50) angeordnet. Die Diode 67 ist derart angeordnet, dass eine Kathode derselben zu dem zweiten Ende 602 benachbart angeordnet ist. Die Dioden 67 sorgen für eine Gleichrichtung des Flusses der elektrischen Leistung zwischen dem ersten Ende 601 und dem zweiten Ende 602.
Der Kondensator 68 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende desselben mit einem Punkt zwischen der Diode 67 und dem zweiten Ende 602 verbunden ist und ein zweites Ende desselben mit dem Ground-Anschluss verbunden ist. Dementsprechend kann die dem Steuerteil 50 über das Verstärkungsteil 60 zugeführte elektrische Leistung stabilisiert werden.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 zwischen dem zumindest einen (42) von den „Relais (42), mit Ausnahme von einem Relais (41), von der Mehrzahl von Relais (41, 42)” und dem Inverter (32), der mit dem zumindest einen (42) korrespondiert, elektrisch verbunden, und das zweite Ende 602 des Verstärkungsteils 60 ist mit dem Steuerteil 50 elektrisch verbunden. Somit kann das Verstärkungsteil 60 die Spannung des ersten Endes 601 verstärken und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 aus. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 mit einem Punkt zwischen dem Relais 42 und dem Inverter 32 elektrisch verbunden.
In einem Fall z. B., in dem das Schaltelement 62 des Verstärkungsteils 60 einen EIN-Defekt aufweist, der bewirkt, dass das Schaltelement 62 stets im EIN-Zustand verbleibt, wenn das Relais 42 sich im EIN-Zustand befindet, fließt die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 kontinuierlich über das Relais 42, das erste Ende 601 und das Schaltelement 62 zum Ground-Anschluss. Die in diesem Fall am Inverter 32 anliegende Spannung ist niedriger als die am Inverter 32 in einem Fall anliegende Spannung, in dem das Schaltelement 62 keinen EIN-Defekt aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Microcomputer 51 einen Anomaliedetektionsbereich (ABD) 511 als eine funktionelle Struktur. Der Anomaliedetektionsbereich 511 überwacht „die an dem Inverter anliegende Spannung 32”, die basierend auf dem zwischen dem Widerstand 47 und dem Widerstand 48 ausgegebenen Signal detektiert wird. Der Anomaliedetektionsbereich 511 bestimmt, dass in dem Schaltelement 62 eine Anomalie, z. B. ein EIN-Defekt, vorliegt, wenn die überwachte Spannung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Das heißt, dass der Anomaliedetektionsbereich 511 eine Anomalie des Schaltelements 62 des Verstärkungsteils 60 basierend auf „der an dem Inverter 32 anliegenden Spannung” detektiert.
Wenn der Anomaliedetektionsbereich 511 die Anomalie des Schaltelements 62 detektiert, steuert der Microcomputer 51 das Relais 42, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, so, dass es sich abschaltet, wodurch die elektrische Leistungszufuhr von der Hauptleistungszuführung 11 an das Verstärkungsteil 60 und den Inverter 32, der für das Relais 42 korrespondierend angeordnet ist, gesperrt wird.
Das heißt, dass der Microcomputer 51 das Verstärkungsteil 60 von der EPS-ECU 1 trennt und das Verstärkungsteil 60 in einen inaktiven Zustand versetzt. Daher wird die von der Hauptleistungszuführung 11 zum Ground-Anschluss über das Relais 42, das erste Ende 601 und das Schaltelement 62 fließende elektrische Leistung gesperrt. Da in so einem Fall das Relais 42 so gesteuert wird, dass es sich im AUS-Zustand befindet, wird die dem Inverter 32 (der Wicklungseinheit 28) zugeführte Leistung gesperrt. Da das Relais 41 jedoch so gesteuert wird, dass es sich im EIN-Zustand befindet, wird die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 31 (der Wicklungseinheit 27) freigegeben. Dementsprechend befindet sich der Motor 20 weiterhin im gesteuerten Zustand. Genauer gesagt kann die Rotation des Motors 20 beibehalten werden.
Die Leistungszuführleitung 81 ist derart angeordnet, das ein erstes Ende derselben mit einem Punkt zwischen dem Schaltelement 411 und dem Schaltelement 412 des Relais 41 verbunden ist, und ein zweites Ende desselben mit dem Steuerteil 50 (Regler 521) verbunden ist. Wenn sich daher das Relais 41 im EIN-Zustand befindet, d. h. wenn zumindest das Schaltelement 411 sich im EIN-Zustand befindet, kann die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 dem Steuerteil 50 über die Leistungszuführleitung 81 zugeführt werden.
Die Leistungszuführleitung 82 ist derart angeordnet, dass ein erstes Ende derselben mit einem Punkt zwischen dem Schaltelement 421 und dem Schaltelement 422 des Relais 42 verbunden ist und ein zweites Ende derselben mit dem Steuerteil 50 (Regler 521) verbunden ist. Wenn sich daher das Relais 42 im EIN-Zustand befindet, d. h. wenn sich zumindest das Schaltelement 421 im EIN-Zustand befindet, kann die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 dem Steuerteil 50 über die Leistungszuführleitung 82 zugeführt werden.
Eine Diode 83 ist auf der Leistungszuführleitung 81 derart angeordnet, dass eine Kathode der Diode 83 benachbart zum Steuerteil 50 ist. Die Diode nimmt eine Gleichrichtung der in der Leistungszuführleitung 81 fließenden elektrischen Leistung vor.
Eine Diode 84 ist auf der Leistungszuführleitung 82 derart angeordnet, dass eine Kathode der Diode 84 benachbart zum Steuerteil 50 ist. Die Diode nimmt eine Gleichrichtung der in der Leistungszuführleitung 82 fließenden elektrischen Leistung vor.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Fahrzeug eine elektronische Steuereinheit (ECU) 15 auf. Die ECU 15 ist ein klein dimensionierter Computer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, einen Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen beinhaltet. Die ECU 15 führt Berechnung entsprechend den im ROM gespeicherten Programmen basierend auf Informationen aus, die von verschiedenen Sensoren des Fahrzeugs bereitgestellt werden, und steuert die Maschine und verschiedene Vorrichtungen des Fahrzeugs, wodurch das Fahrzeug integral gesteuert wird.
Die ECU 15 funktioniert als ein Betriebsstoppbereich. Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, stoppt die ECU 15 den Betrieb der Maschine, wenn sich eine Betriebsstoppbedingung als eine Bedingung zum Stoppen der Maschine ereignet hat. In diesem Fall wird „die Betriebsstoppbedingung” als „ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ab dem Zeitpunkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null erreicht hat, nachdem das Fahrzeug entsprechend einer durch einen Fahrzeuglenker vorgenommenen Bremspedalbetätigung verlangsamt worden ist” oder ähnliches angenommen. Bei dieser Bedingung funktioniert der Betriebsstoppbereich als ein sogenannter Leerlaufreduktionsbereich.
Die ECU 15 funktioniert zudem als ein Betriebsstartbereich. Wenn eine Betriebsstartbedingung als eine Bedingung zum Starten des Betriebs der Maschine vorliegt, startet die ECU 15 den Betrieb der Maschine neu. In diesem Fall wird von der die Maschinenstartbedingung” als „dem Verstellweg des Bremspedals durch den Fahrzeuglenker, der kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist” oder ähnlichem ausgegangen. Wenn die Betriebsstartbedingung vorliegt, treibt die ECU 15 einen Starter 16 (siehe 1) an, so dass die Maschine angelassen wird, wodurch der Betrieb der Maschine gestartet wird.
Der Starter 16 ist ein Elektromotor und wird durch die elektrische Leistung von der Batterie 13 angetrieben. Wenn die Maschine gestartet wird, wird der Starter 16 angetrieben. Dementsprechend kann die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 auf einen Wert gesenkt werden, der kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist die EPS-ECU 1 das Verstärkungsteil 60 auf. Selbst wenn somit die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 aufgrund des Antreibens des Starters 16 abnimmt und die Spannung der elektrischen Leistung, die von der Zündungs-Leistungszuführung 12 dem Steuerteil 50 zugeführt wird, den Referenzspannungswert Vref unterschreitet, kann das Verstärkungsteil 60 die verstärkte elektrische Leistung, die größer oder gleich dem Referenzspannungswert VRef ist, dem Steuerteil 50 zuführen.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Anomaliedetektionsbereich 511 die Anomalie des Schaltelements 62 des Verstärkungsteils 60 detektiert, benachrichtigt die EPS-ECU 1 die ECU 15 über die Anomalie des Verstärkungsteils 60. Wenn die ECU 15 über die Anomalie des Verstärkungsteils 60 benachrichtigt worden ist, unterbindet die ECU 15 „das Stoppen der Maschine durch den Betriebsstoppbereich”, welches ausgeführt wird, wenn die Betriebsstoppbedingung vorliegt. Wenn somit die Maschine aus dem Leerlaufreduktionzustand neugestartet wird, kann der Spannungsabfall der Batterie 13 aufgrund des Antreibens des Starters 16 nicht reduziert bzw. verhindert werden.
Als nächstes werden Beispiele für Betriebsabläufe der EPS-ECU 1 und der ECU 15 beschrieben.
Wenn der Fahrzeuglenker den Zündschalter 14 einschaltet, wird die elektrische Leistung von der Batterie 13 dem Steuerteil 50 über die Zündungs-Leistungszuführung 12 zugeführt. Somit wird das Steuerteil 50 (die EPS-ECU 15) aktiviert.
Nach der Aktivierung führt das Steuerteil 50 eine Vorverarbeitung, wie z. B. eine Anomaliebestimmung, und Steuerungen zum Einschalten der Relais 41 und 42 aus. Dabei unterliegen die Inverter 31 und 32 Bedingungen, bei denen ihnen von der Hauptleistungszuführung 11 über die Relais 41 und 42 elektrische Leistung zugeführt wird. Zudem unterliegt das Steuerteil 50 einer Bedingung, in der ihm, neben der elektrischen Leistung von der Zündungs-Leistungszuführung 12, elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 über die Leistungszuführleitungen 81 und 82 zugeführt wird.
Das Steuerteil 50 steuert die Inverter 31 und 32 basierend auf Informationen von dem Positionssensor 29, dem Drehmomentsensor 94, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 95 und ähnlichem, um dadurch die Rotation des Motors 20 zu steuern. Somit kann der Lenkbetrieb durch den Fahrzeuglenker durch die elektrische Servolenkvorrichtung 99 unterstützt werden.
Die ECU 15 stoppt die Maschine, wenn die Betriebsstoppbedingung vorliegt (Leerlaufreduktion). Wenn danach die Betriebsstartbedingung vorliegt, treibt die ECU 15 den Starter 16 zum Starten der Maschine. Dabei kann die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 auf einen Wert abnehmen, der kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Selbst wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 aufgrund des Antreibens des Starters 16 abnimmt, und die Spannung der elektrischen Leistung, die dem Steuerteil 50 von der Zündungs-Leistungszuführung 12 zugeführt wird, den Referenzspannungswert VRef unterschreitet, kann das Verstärkungsteil 60 die verstärkte Leistung, die größer oder gleich dem Referenzspannungswert Vref ist, dem Steuerteil 50 zuführen. Somit kann ein Umstand verhindert werden, in dem „die elektrische Servolenkvorrichtung 99 aufgrund des Neustarts oder Stopps des Steuerteils 50” zum Zeitpunkt des Starts der Maschine „nicht funktioniert”.
Selbst wenn in der vorliegenden Ausführungsform zu einem anderen Zeitpunkt als dem des Startens der Maschine, wenn die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 aus irgendeinem Grund abnimmt, und die Spannung der elektrischen Leistung, die dem Steuerteil 50 von der Zündungs-Leistungszuführung 12 zugeführt wird, den Referenzspannungswert Vref unterschreitet, kann das Verstärkungsteil 60 die verstärkte elektrische Leistung, die größer oder gleich dem Referenzspannungswert Vref ist, dem Steuerteil 50 zuführen. Daher kann der Betrieb der elektrischen Servolenkvorrichtung 99 selbst dann fortgesetzt werden, wenn die Spannung der elektrischen Leistung von der Batterie 13 sogar zu einem anderen Zeitpunkt als dem des Startens der Maschine abnimmt.
Der Microcomputer 51 des Steuerteils 50 beinhaltet den Anomaliedetektionsbereich 511. Wenn der Anomaliedetektionsbereich 511 eine Anomalie des Schaltelements 62 des Verstärkungsteils 60 detektiert, nimmt der Microcomputer 51 eine Steuerung vor, so dass das Relais 42, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, abgeschaltet wird, wodurch die elektrische Leistungszuführung von der Hauptleistungszuführung 11 zum Verstärkungsteil 60 und zum Inverter 42 gesperrt wird, der für das Relais 42 korrespondierend angeordnet ist. Das heißt, dass der Microcomputer 51 das Verstärkungsteil 60 von der EPS-ECU 1 trennt, so dass das Verstärkungsteil 60 deaktiviert wird. Dementsprechend kann die elektrische Leistung, die von der Hauptleistungszuführung 11 über das Relais 42, das erste Ende 601 und das Schaltelement 62 zum Masse-Anschluss fließt, gesperrt werden.
Auch wenn in diesem Fall die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 32 (Wicklungseinheit 28) gesperrt werden kann, indem das Relais 42 ausgeschaltet wird, wird das Relais 41 eingeschaltet und die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 31 (Wicklungseinheit 27) freigegeben. Dementsprechend kann die Steuerung (Rotation) des Motors 20 fortgesetzt werden. Selbst wenn daher in dem Verstärkungsteil 60 eine Anomalie vorliegt, kann der Betrieb der elektrischen Servolenkvorrichtung 99 fortgesetzt werden.
Wenn der Anomaliedetektionsbereich 511 die Anomalie des Schaltelements 62 von dem Verstärkungsteil 60 detektiert, benachrichtigt die EPS-ECU 1 die ECU 15 über die Anomalie des Verstärkungsteils 60. Wenn die ECU 15 über die Anomalie des Verstärkungsteils 60 durch die EPS-ECU 1 benachrichtigt wird, unterbindet die ECU 15 „das Stoppen der Maschine durch den Betriebsstoppbereich”, das ausgeführt wird, wenn der Betriebsstoppbedingung vorliegt.
Wenn daher die Maschine aus dem Leerlaufreduktionszustand neugestartet wird, kann die Spannungsabnahme der Batterie 13 aufgrund des Antreiben des Startes 16 verhindert werden. Dementsprechend kann ein Umstand verhindert werden, in dem „die elektrische Servolenkvorrichtung 99 aufgrund dessen nicht funktioniert, dass das Steuerteil 50 aufgrund der Spannungsabnahme der Batterie 13 gemäß dem Antreiben des Starters 16 in dem Zustand, in dem das Verstärkungsteil 60 nicht funktioniert, neugestartet oder gestoppt wird” wenn in dem Verstärkungsteil 60 eine Anomalie vorliegt.
Wenn der Fahrzeuglenker den Zündschalter 14 ausschaltet, selbst wenn die elektrische Leistungszuführung von der Zündungs-Leistungszuführung 12 zum Steuerteil 50 gesperrt ist, wird dem Steuerteil 50 die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 über die Leistungszuführleitungen 81 und 82 zugeführt. Das Steuerteil 50 wird durch die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 betrieben, und führt eine Nachbearbeitung aus. Daher schaltet das Steuerteil 50 die Relais 41 und 42 ab, so dass die EPS-ECU 1 gestoppt wird.

(1) Die EPS-ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Steuern des Motors (20), der durch die von der Hauptleistungszuführung 11 zugeführte elektrische Leistung rotiert. Der Motor 20 weist die Wicklungseinheiten 27 und 28 auf, die aus den Wicklungen 21 bis 23 und 24 bis 26 bestehen, die für die mehreren Phasen, wie z. B. die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, korrespondierend angeordnet sind. Die EPS-ECU 1 beinhaltet die Inverter 31 und 32, die Relais 41 und 42, das Steuerteil 50, das Verstärkungsteil 60 und den Anomaliedetektionsbereich 511.

Die Inverter 31 und 32 sind für die Wicklungseinheiten 27 und 28 korrespondierend angeordnet. Die Inverter 31 und 32 wandeln die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führen die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 zu. Das heißt, dass die beiden Inverter 31 und 32 vorhanden sind. In anderen Worten sind die beiden Systeme der Inverter (31, 32) vorhanden. Das Relais 41 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31 angeordnet. Das Relais 41 gibt den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31 frei und sperrt diesen. Das Relais 42 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 32 angeordnet. Das Relais 42 gibt den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 31 frei und sperrt diesen. Das heißt, dass die Mehrzahl der Relais (41, 42) vorhanden ist. Das Steuerteil 50 wird durch die elektrische Leistung von der Zündungs-Leistungszuführung 12 betrieben. Das Steuerteil 50 steuert die Betriebsabläufe der Relais 41 und 42 und der Inverter 31 und 32, so dass dadurch der Motor 20 gesteuert wird.
Das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 ist zwischen zumindest einem (42) von den „Relais (42), mit Ausnahme von einem (41), das aus der Mehrzahl der Relais (41, 42) ausgewählt ist”, und dem Inverter (32) elektrisch verbunden, der mit dem zumindest einen (42) korrespondiert. Das zweite Ende 602 des Verstärkungsteils 60 ist mit dem Steuerteil 50 elektrisch verbunden. Das Verstärkungsteil 60 verstärkt die Spannung des ersten Endes 601 und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 aus.
Selbst wenn daher die Spannung der Zündungs-Leistungszuführung 12, die dem Steuerteil 50 die elektrische Leistung zuführt, abnimmt, kann die Spannung der Hauptleistungszuführung 11 durch das Verstärkungsteil 60 auf die Spannung verstärkt werden, die größer oder gleich der Betriebsgewährleistungsspannung ist, und kann dem Steuerteil 50 bereitgestellt werden. Dementsprechend kann das Neustarten oder der Betriebsstopp des Steuerteils 50 aufgrund der Spannungsabnahme der Zündungs-Leistungszuführung 12 verhindert werden, und das Steuerteil 50 kann die Steuerung des Motors 20 fortsetzen. Der Anomaliedetektionsbereich 511 detektiert eine Anomalie des Verstärkungsteils 60.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Anomaliedetektionsbereich 511 die Anomalie des Verstärkungsteils 60 detektiert, steuert das Steuerteil 50 das Relais 42, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, so dass die elektrische Leistungszuführung von der Hauptleistungszuführung 11 zum Verstärkungsteil 60 und zum Inverter 32, der für das Relais 42 korrespondierend angeordnet ist, gesperrt wird. Da die elektrische Leistungszuführung zum Verstärkungsteil 60 gesperrt ist, kann das Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, von der EPS-ECU 1 getrennt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht, wie vorstehend beschrieben, keine Notwendigkeit, eine Leistungsabschaltvorrichtung, wie z. B. ein weiteres Relais, zum Abschalten der elektrischen Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, hinzuzufügen. Daher können die Inverter 31 und 32, die Relais 41 und 42, das Steuerteil 50 und das Verstärkungsteil 60 in dem einen Gehäuse aufgenommen sein. Dementsprechend kann die EPS-ECU 1, die das Verstärkungsteil 60 beinhaltet, in einer einfachen Struktur ausgeführt und in ihren Abmessungen reduziert sein.
Die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 32, der mit dem Relais 42 korrespondiert, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, wird entsprechend der Abschaltung der elektrischen Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil 60 abgeschaltet. Die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 31, der mit zumindest „dem einen (41), das aus der Mehrzahl der Relais (41, 42) ausgewählt ist”, korrespondiert, kann jedoch fortgesetzt werden. Dementsprechend können die Steuerung und der Antrieb des Motors 20 fortgesetzt werden, während das Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, von der EPS-ECU 1 getrennt wird.

(2) Die EPS-ECU 1 beinhaltet zudem die Leistungszuführleitungen 81 und 82, die zwischen den Relais 41 und 42 und dem Steuerteil 50 eine elektrische Verbindung bilden, so dass die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 dem Steuerteil 50 zugeführt wird. Somit kann das Steuerteil 50 die Nachbearbeitung dadurch ausführen, dass die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 über die Leistungszuführleitungen 81 und 82 zugeführt wird, nachdem die elektrische Leistungszuführung von der Zündungs-Leistungszuführung 12 abgeschaltet worden ist.
(3) Das Verstärkungsteil 60 beinhaltet das Schaltelement 62. Der Anomaliedetektionsbereich 511 detektiert eine Anomalie des Schaltelements 62. Der Anomaliedetektionsbereich 511 detektiert eine Anomalie, wie z. B. einen EIN-Defekt, der im Schaltelement 62 aufgetreten ist. Wenn daher der Anomaliedetektionsbereich 511 eine Anomalie des Schaltelements 62 detektiert, wird das Verstärkungsteil 60, das das Schaltelement 62 beinhaltet, von der EPS-ECU 1 getrennt, so dass verhindert wird, dass die elektrische Leistung über das Schaltelement 62 zum Ground-Anschluss fließt.
(4) Die elektrische Servolenkvorrichtung 99 beinhaltet die EPS-ECU 1, die vorstehend beschrieben wurde, und den Motor 20, der durch die EPS-ECU 1 gesteuert wird. Selbst wenn die Spannung der Zündungs-Leistungszuführung 12 abnimmt, kann das Verstärkungsteil 60 die Spannung verstärken und die verstärkte Spannung an das Steuerteil 50 ausgeben. Somit kann die Steuerung des Motors 20 durch das Steuerteil 50 fortgesetzt werden. Selbst wenn in dem Verstärkungsteil 60 eine Anomalie vorliegt, kann die Steuerung des Motos 20 fortgesetzt werden, während das Verstärkungsteil 60 von der EPS-ECU 1 getrennt wird.

Selbst wenn somit die Spannung der Zündungs-Leistungszuführung 12 verringert, oder wenn in dem Verstärkungsteil 60 eine Anomalie auftritt, kann der Lenkvorgang durch den Fahrzeuglenker durch die elektrische Servolenkvorrichtung 99 ohne Stoppen der elektrischen Servolenkvorrichtung 99 unterstützt werden. Die Abmessungen der EPS-ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform sind reduziert. Daher kann die EPS-ECU 1 ohne Weiteres in dem Fahrzeug in einem Raum, in dem die elektrische Servolenkvorrichtung 99 angebracht ist, installiert werden. Gegenüber einem Fall, in dem das Verstärkungsteil 60 und das Steuerteil 50 in unterschiedlichen Gehäusen separat angeordnet sind, ist eine Senkung der Herstellungskosten möglich.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Teil einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 4 gezeigt. In der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich der Aufbau des Motors 20, der ein der Steuerung unterliegendes Objekt ist, eine innere Struktur der EPS-ECU 1 und dergleichen von jenen der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform beinhaltet der Motor 20, der ein der Steuerung durch die EPS-ECU 1 unterliegendes Objekt ist, neben den Wicklungseinheiten 27 und 28 eine Wicklungseinheit 29. Die Wicklungseinheit 29 besteht aus drei Wicklungen (nicht gezeigt), die jeweils mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase korrespondieren.
Die EPS-ECU 1 beinhaltet neben den Invertern 31 und 32 einen Inverter 33. Der Inverter 33 weist eine ähnliche Struktur wie die der Inverter 31 und 32 auf. Der Inverter 33 ist mit der Wicklungseinheit 29 elektrisch verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform wandelt zumindest einer der Inverter 31, 32 und 33 die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führt die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 zu, so dass dadurch der Motor 20 rotiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die EPS-ECU 1 mit drei Invertern versehen. Das heißt, dass die EPS-ECU 1 mit drei Systemen der Leistungswandlungsteile (Inverter) versehen ist. Selbst wenn somit in einem System eine Anomalie auftritt, kann die Rotation des Motors 20 durch die anderen Systeme fortgesetzt werden.
Die Inverter 31, 32 und 33 sind für die Wicklungseinheiten 27, 28, und 29 korrespondierend angeordnet. Die Inverter 31, 32 und 33 wandeln die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führen die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 zu.
Die EPS-ECU 1 beinhaltet neben den Relais 41 und 42 ferner ein Relais 49. Das Relais 49 weist eine Struktur auf, die der der Relais 41 und 42 ähnlich ist. Das Relais 49 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 33 angeordnet. Wenn es sich in einem EIN-Zustand befindet, gibt das Relais 49 den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 33 frei. Befindet es sich in einem AUS-Zustand, sperrt das Relais den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und dem Inverter 33.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 mit einem Punkt zwischen dem Relais 49 und dem Inverter 33 elektrisch verbunden. Das heißt, dass das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 zwischen dem zumindest einen (43) von „den anderen Relais (42, 43), mit Ausnahme von einem (41), das aus der Mehrzahl der Relais (41, 42, 42) ausgewählt ist”, und dem Inverter 33 verbunden ist. Das zweite Ende 602 des Verstärkungsteils 60 ist mit dem Steuerteil 50 elektrisch verbunden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Anomaliedetektionsbereich 511 eine Anomalie des Schaltelements 62 des Verstärkungsteils 60 detektiert, nimmt das Steuerteil 50 eine Steuerung vor, um das Relais 49 abzuschalten, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist. Somit kann die elektrische Leistungszuführung von der Hauptleistungszuführung 11 zum Verstärkungsteil 60 und zum Inverter 33, der für das Relais 49 korrespondierend angeordnet ist, gesperrt werden. Das heißt, dass das Verstärkungsteil 60 von der EPS-ECU 1 getrennt wird und in einen deaktivierten Zustand versetzt wird.
Somit kann die elektrische Leistung, die von der Hauptleistungszuführung 11 zum Ground-Anschluss durch das Relais 49, das erste Ende 601 und das Schaltelement 62 fließt, gesperrt werden. In diesem Fall wird die elektrische Leistungszuführung zu dem Inverter 33 (Wicklungseinheit 29) durch Abschalten des Relais 49 gesperrt. Da jedoch die Relais 41 und 42 so gesteuert werden, dass sie sich einschalten, wird die elektrische Leistungszuführung zu den Invertern 31 und 32 (Wicklungseinheiten 27 und 28) freigegeben. Somit kann die Steuerung (Rotation) des Motors 20 fortgesetzt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Teil einer Steuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 5 gezeigt. In der dritten Ausführungsform unterscheidet sich eine innere Struktur der EPS-ECU 1, wie z. B. ein Verbindungspunkt des Verstärkungsteils 60, von dem der zweiten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform ist das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 zwischen dem Relais 42 und dem Inverter 43 und zwischen dem Relais 43 und dem Inverter 33 elektrisch verbunden. Das heißt, dass das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 zwischen zumindest einem (42, 49) der „Relais (42, 49), mit Ausnahme von einem 41), das aus der Mehrzahl von Relais (41, 42, 49) ausgewählt ist” und dem Inverter (32 und 33) elektrisch verbunden ist.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Anomaliedetektionsbereich 511 eine Anomalie des Schaltelements 62 des Verstärkungsteils 60 detektiert, nimmt das Steuerteil 50 eine Steuerung vor, so dass die Relais 42 und 49 abgeschaltet werden, mit denen das erste Ende des Verstärkungsteils 601 verbunden ist. Daher wird die elektrische Leistungszuführung von der Hauptleistungszuführung 11 zum Verstärkungsteil 60 und zu den Invertern 32 und 33, die für die Relais 42 und 49 korrespondierend angeordnet sind, abgeschaltet. Das heißt, dass das Verstärkungsteil 60 von der EPS-ECU 1 getrennt wird und in einen deaktivierten Zustand versetzt wird.
Dementsprechend kann die elektrische Leistung, die von der Hauptleistungszuführung 11 durch die Relais 42 und 49, das erste Ende 601 und das Schaltelement 62 zum Ground-Anschluss fließt, abgeschaltet werden. Da in diesem Fall die Relais 42 und 49 so gesteuert werden, dass sie sich abschalten, wird die elektrische Leistungszuführung zu den Invertern 32 und 33 (Wicklungseinheiten 28 und 29) gesperrt. Da jedoch das Relais 41 so gesteuert wird, dass es sich einschaltet, wird die elektrische Leistungszuführung zum Inverter 31 (Wicklungseinheit 27) freigegeben. Dementsprechend kann die Steuerung (Rotation) des Motors 20 fortgesetzt werden.
(Vierte Ausführungsform)
Ein Teil einer Steuereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 6 gezeigt.
In der vierten Ausführungsform unterscheiden sich eine Struktur des Motors 20, der ein der Steuerung unterliegendes Objekt ist, eine innere Struktur der EPS-ECU 1 und dergleichen von jenen der ersten Ausführungsform.
Der Motor 20, der ein der Steuerung durch die EPS-ECU 1 der vierten Ausführungsform unterliegendes Objekt ist, ist ein Bürstenmotor und weist die Wicklungseinheiten 27 und 28 auf. Die Wicklungseinheit 27 beinhaltet eine Wicklung 21 und eine Wicklung 22. Die Wicklungseinheit 28 beinhaltet eine Wicklung 24 und eine Wicklung 25.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die EPS-ECU 1 H-Brückenschaltungen (BRC) 35 und 36 anstelle der Inverter 31 und 32 der ersten Ausführungsform auf.
Die H-Brückenschaltung 35 beinhaltet vier Schaltelemente, die über eine Brückenschaltung miteinander verbunden sind, so dass ein elektrischer Strom an jede der Wicklungen 21 und 22 der Wicklungseinheit 27 geschaltet werden kann. Die Schaltelemente der H-Brückenschaltung 35 sind z. B. MOSFETS.
Die vier Schaltelemente der H-Brückenschaltung 35 sind gepaart, so dass zwei Paare von Schaltelementen bereitgestellt sind. Jedes der beiden Paare der Schaltelemente beinhaltet ein auf der Hochpotentialseite befindliches Schaltelement und ein auf der Niederpotentialseite befindliches Schaltelement. In einem von den beiden Paaren der Schaltelemente ist ein Punkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement mit der Wicklung 21 durch einen Anschluss 211 verbunden. In dem anderen von den beiden Paaren der Schaltelemente ist ein Punkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement mit der Wicklung 22 durch einen Anschluss 221 elektrisch verbunden. Die Anschlüsse 211 und 221 sind für die Wicklungen 21 und 22 korrespondierend angeordnet.
In jedem von den beiden Paaren der Schaltelemente ist ein auf der Hochpotentialseite befindlicher Anschluss mit der Hauptleistungszuführung 11 elektrisch verbunden. Wenn die vier Schaltelemente der H-Brückenschaltung 35 betätigt werden, wird die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 umgewandelt und den Wicklungen 21 und 22 zugeführt. Dadurch rotiert der Motor 20.
Die H-Brückenschaltung 36 beinhaltet vier Schaltelemente, die miteinander über eine Brückenschaltung verbunden sind, so dass ein elektrischer Strom an jede von den Wicklungen 24 und 25 der Wicklungseinheit 28 geschaltet werden kann. Die Schaltelemente der H-Brückenschaltung 36 sind z. B. MOSFETs, ähnlich der H-Brückenschaltung 35.
Die vier Schaltelemente der H-Brückenschaltung 36 sind so gepaart, dass zwei Paare von Schaltelementen bereitgestellt sind. Jedes von den beiden Paaren der Schaltelemente beinhaltet ein auf der Hochpotentialseite befindliches Schaltelement und ein auf der Niederpotentialseite befindliches Schaltelement. In einem von den beiden Paaren von Schaltelementen ist ein Punkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement mit der Wicklung 24 durch einen Anschluss 241 elektrisch verbunden. In dem anderen von den beiden Paaren der Schaltelemente ist ein Punkt zwischen dem auf der Hochpotentialseite befindlichen Schaltelement und dem auf der Niederpotentialseite befindlichen Schaltelement mit der Wicklung 25 durch einen Anschluss 251 elektrisch verbunden. Die Anschlüsse 241 und 251 sind für die Wicklungen 24 und 25 korrespondierend angeordnet.
In jedem von den beiden Paaren der Schaltelemente ist ein auf der Hochpotentialseite befindlicher Anschluss elektrisch verbindbar mit der Hauptleistungszuführung 11. Wenn die vier Schaltelemente der H-Brückenschaltung 36 betätigt werden, wird die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 umgewandelt und den Wicklungen 24 und 25 zugeführt. Dadurch rotiert der Motor 20.
In der vorliegenden Ausführungsform wandelt zumindest eine von der H-Brückenschaltung 35 und eine von der H-Brückenschaltung 36 die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führt die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 (Wicklungen 21, 22, 24 und 25) zu, wodurch der Motor 20 rotiert. Auf diese Weise beinhaltet die EPS-ECU 1 zwei Systeme der Umwandlungsteile (H-Brückenschaltungen). Selbst wenn in einem der beiden System eine Anomalie auftritt, kann die Rotation des Motors 20 durch das andere der beiden Systeme fortgesetzt werden.
Die H-Brückenschaltungen 35 und 36 sind für die Wicklungseinheiten 27 und 28 korrespondierend angeordnet. Die H-Brückenschaltungen 35 und 36 wandeln die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führen die umgewandelte Leistung dem Motor 20 zu.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die innere Struktur der EPS-ECU 1 ähnlich der der EPS-ECU 1 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die H-Brückenschaltungen 35 und 36 anstelle der Inverter 31 und 32 verwendet werden.
Die EPS-ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Steuern des Motors 20, der durch die elektrische Leistung rotiert, die von der Hauptleistungszuführung 11 zugeführt wird. Der Motor 20 weist die Wicklungen 27 und 28 auf, die aus den Wicklungen 21, 22, 24 und 25 bestehen, die für die mehreren Anschlüsse 211, 221, 241 und 251 korrespondieren angeordnet sind. Die EPS-ECU 1 beinhaltet die H-Brückenschaltungen 35 und 36, die Relais 41 und 42, das Steuerteil 50, das Verstärkungsteil 60 und den Anomaliedetektionsbereich 511.
Die H-Brückenschaltungen 35 und 36 sind für die Wicklungseinheiten 27 und 28 korrespondierend angeordnet. Die H-Brückenschaltungen 35 und 36 wandeln die elektrische Leistung von der Hauptleistungszuführung 11 um und führen die umgewandelte elektrische Leistung dem Motor 20 zu. Das heißt, dass die beiden H-Brückenschaltungen 35, 36 vorhanden sind. In anderen Worten sind die beiden Systeme der H-Brückenschaltungen (35, 36) vorhanden.
Das Relais 41 ist zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und der H-Brückenschaltung 35 angeordnet. Das Relais 41 gibt den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungszuführung 11 und der H-Brückenschaltung 35 frei und sperrt diesen. Das Relais 42 ist zwischen der Hauptleistungsversorgung 11 und der H-Brückenschaltung 36 angeordnet. Das Relais 42 gibt den Fluss der elektrischen Leistung zwischen der Hauptleistungsversorgung 11 und der H-Brückenschaltung 36 frei und sperrt diesen. Das heißt, dass eine Mehrzahl der Relais (41, 42) angeordnet ist. Das Steuerteil 50 wird durch die elektrische Leistung von der Zündungs-Leistungszuführung 12 betrieben. Das Steuerteil 50 steuert die Betriebsabläufe der Relais 41 und 42 und der H-Brückenschaltungen 35 und 36, so dass dadurch der Motor 20 gesteuert wird.
Das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 ist zwischen zumindest einem (42) von „den Relais (42), mit Ausnahme von einem (41), das aus der Mehrzahl von Relais (41, 42) ausgewählt ist” und der H-Brückenschaltung 36 elektrisch verbunden. Das zweite Ende 602 des Verstärkungsteils 60 ist mit dem Steuerteil 50 elektrisch verbunden. Das Verstärkungsteil 60 verstärkt die Spannung des ersten Endes 601 und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 aus.
Selbst wenn somit die Spannung der Zündungs-Leistungszuführung 12, die die elektrische Leistung dem Steuerteil 50 zuführt, abnimmt, kann die Spannung der Hauptleistungszuführung 11 auf den Spannungswert verstärkt werden, der größer oder gleich der Betriebsgewährleistungsspannung durch das Verstärkungsteil 60 ist, und kann dem Steuerteil 50 zugeführt werden.
Somit kann das Neustarten oder der Betriebsstopp des Steuerteils 50 aufgrund der Spannungsabnahme der Zündungs-Leistungszuführung 12 verhindert werden, und das Steuerteil 50 kann die Steuerung des Motors 20 fortsetzen.
Der Anomaliedetektionsbereich 511 detektiert eine Anomalie des Verstärkungsteils 60. Wenn der Anomaliedetektionsbereich 511 die Anomalie des Verstärkungsteils 60 detektiert, steuert das Steuerteil 50 das Relais 42, mit dem das erste Ende des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, so dass die elektrische Leistungszuführung von der Hauptleistungszuführung 11 zu dem Verstärkungsteil 60 und zu der H-Brückenschaltung 36 gesperrt wird, die für das Relais 42 korrespondierend angeordnet ist. Da die elektrische Leistungszuführung zum Verstärkungsteil 60 gesperrt ist, kann das Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, von der EPS-ECU 1 getrennt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht, wie vorstehend beschrieben, keine Notwendigkeit, eine Leistungsabschaltvorrichtung, wie z. B. ein weiteres Relais, zum Abschalten der elektrischen Leistungszuführung zu dem Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, hinzuzufügen. Daher können die H-Brückenschaltungen 35 und 36, die Relais 41 und 42, das Steuerteil 50 und das Verstärkungsteil 60 in einem Gehäuse aufgenommen sein. Dementsprechend kann die EPS-ECU 1, die das Verstärkungsteil 60 beinhaltet, in einer einfachen Struktur sowie mit reduzierten Abmessungen ausgeführt werden.
Die elektrische Leistungszuführung zu der H-Brückenschaltung 36, die mit dem Relais 42 korrespondiert, mit dem das erste Ende 601 des Verstärkungsteils 60 verbunden ist, wird entsprechend der Sperrung der elektrischen Leistungszuführung zum Verstärkungsteil 60 gesperrt. Die elektrische Leistungszuführung zu der H-Brückenschaltung 35, die zumindest mit „dem einen (41), das aus der Mehrzahl der Relais (41, 42) ausgewählt ist, korrespondiert”, kann jedoch fortgesetzt werden. Daher kann die Steuerung und der Antrieb des Motors 20 fortgesetzt werden, während das Verstärkungsteil 60, in dem die Anomalie vorliegt, abgetrennt werden kann.
(Andere Ausführungsformen)
Die Anzahl der Systeme der Leistungswandlungsteile ist nicht auf zwei oder drei beschränkt. Die Leistungswandlungsteile können in vier Systemen oder mehr bereitgestellt sein. Die Anzahl der Relais ist nicht auf zwei oder drei beschränkt. Es können auch vier oder mehr Relais verwendet werden.
Das Verstärkungsteil 60 kann auf beliebige Weise verbunden werden, solange das erste Ende 601 zwischen zumindest einem von den „Relais, mit Ausnahme von einem von der Mehrzahl von Relais” und dem Leistungswandlungsteil elektrisch verbunden ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Leistungszuführleitungen 81 und 82 mit dem Punkt zwischen dem Schaltelement 411 und dem Schaltelement 412 des Relais 41 und mit dem Punkt zwischen dem Schaltelement 421 und dem Schaltelement 422 des Relais 42 elektrisch verbunden. Als ein weiteres Beispiel können die Leistungszuführleitungen 81 und 82 mit einer Position benachbart zu dem Inverter 31 auf dem Relais 41 und mit einer Position benachbart zu dem Inverter 32 auf dem Relais 42 elektrisch verbunden sein. Als ein weiteres Beispiel muss die EPS-ECU 1 die Leistungszuführleitungen 81 und 82 nicht aufweisen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beinhaltet das Verstärkungsteil 60 die Spule 61 und das Schaltelement 62. Das Verstärkungsteil 60 verstärkt die Spannung des ersten Endes 601 durch einen Schaltvorgang des Schaltelements 62 und gibt die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 aus. Als ein weiteres Beispiel kann das Verstärkungsteil 60 die Spannung des ersten Endes 601 durch ein anderes Verfahren verstärken, und die verstärkte Spannung an dem zweiten Ende 602 ausgeben.
Die Relais sind nicht auf die Halbleiterrelais, die die Schaltelemente beinhalten, begrenzt, sondern können eine mechanische Schaltvorrichtung oder mechanische Relais sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beinhaltet der Microcomputer 51 den Anomaliedetektionsbereich 511. Als ein weiteres Beispiel kann der Anomaliedetektionsbereich in einer Halbleiterpackung beinhaltet sein, die sich von dem Microcomputer 51 unterscheidet.
Die Schaltelemente der Leistungswandlungsteile, die Relais und die Verstärkungsteile sind nicht auf die MOS-FETs beschränkt, sondern können beliebige andere Schaltelemente sein, wie z. B. IGBTs oder Transistoren.
Als ein weiteres Beispiel muss die EPS-ECU 1 nicht die Kondensatoren 43, 44, 72 und 74, die Spulen 71 und 73 und die Dioden 75, 83 und 84 aufweisen.
Als ein weiteres Beispiel kann die ECU 15, wenn die ECU 15 über die Anomalie des Verstärkungsteils von der Steuereinheit (EPS-ECU 1) benachrichtigt wird, Diagnoseinformationen in Bezug auf die Anomalie speichern und den Fahrzeuglenker über die Anomalie in Kenntnis setzen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird für den Motor 20 beispielhaft die rotierende elektrische Maschine mit den drei Phasen der Wicklungen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) angeführt. Die Anzahl der Phasen der Wicklungen ist jedoch nicht auf drei Phasen beschränkt und kann eine beliebige Anzahl von Phasen sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die rotierende elektrische Maschine beispielhaft für die säulenunterstützte elektrische Servolenkvorrichtung verwendet. Als ein weiteres Beispiel kann die rotierende elektrische Maschine auf eine zahnstangenunterstützte elektrische Servolenkvorrichtung angewendet werden, die ein Servodrehmoment an eine Zahnstange anlegt.
Als ein weiteres Beispiel können die rotierende elektrische Maschine und die Steuereinheit so integriert sein, dass sie eine mechanisch und elektrisch integrierte rotierende elektrische Maschine bilden.
Die Verwendung der rotierenden elektrischen Maschine ist nicht auf den Antriebsteil der elektrischen Servolenkvorrichtung beschränkt. Die rotierende elektrische Maschine kann als ein Antriebsteil zum Antreiben einer Antriebswelle eines Hybridfahrzeugs verwendet werden oder als eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer beliebigen Vorrichtung für andere Einrichtungen außer Fahrzeuge.
Obgleich nur die ausgewählte beispielhafte Ausführungsform und Beispiele ausgewählt worden sind, um die vorliegende Offenbarung zu veranschaulichen, wird Fachleuten anhand dieser Offenbarung klar, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen, der in den angehängten Ansprüchen definiert ist. Zudem dient die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform und der beispielhaften Beispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung nur zur Veranschaulichung und ist nicht als Einschränkung der Offenbarung, die durch die angehängten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert ist, aufzufassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5257389 B2 [0002]

Claims

Steuereinheit für eine rotierende elektrische Maschine (20), die eine Mehrzahl von Wicklungseinheiten (27, 28, 29) beinhaltet, wobei jede Wicklungseinheit (27, 28, 29) eine Mehrzahl von Verdrahtungen (21, 22, 23, 24, 25, 26) aufweist, die für eine Mehrzahl von Phasen oder Anschlüssen (211, 221, 231, 241, 251, 261) korrespondierend angeordnet sind, wobei die rotierende elektrische Maschine durch eine elektrische Leistung rotiert, die von einer ersten Leistungszuführung (11) zugeführt wird, wobei die Steuereinheit aufweist: eine Mehrzahl von Leistungsumwandlungsteilen (31, 32, 33, 35, 36), die für die Mehrzahl von Wicklungseinheiten (27, 28, 29) korrespondierend angeordnet sind, wobei jedes von den Leistungsumwandlungsteilen (31, 32, 33, 35, 36) die von der ersten Leistungszuführung zugeführte elektrische Leistung umwandelt; eine Mehrzahl von Relais (41, 42, 49), die für die Mehrzahl von Leistungsumwandlungsteilen (31, 32, 33, 35, 36) korrespondierend angeordnet sind, wobei jedes der Relais (41, 42, 49) zwischen der ersten Leistungszuführung (11) und einem korrespondierenden der Leistungsumwandlungsteile (31, 32, 33, 35, 36) angeordnet ist, und einen Fluss der elektrischen Leistung zwischen der ersten Leistungszuführung und dem korrespondierenden der Leistungsumwandlungsteile (31, 32, 33, 35, 36) freigibt oder sperrt; ein Steuerteil (50), das durch eine von einer zweiten Leistungszuführung (12) zugeführte elektrische Leistung betrieben wird, und das Betriebsabläufe der Relais (41, 42, 49) und der Leistungsumwandlungsteile (31, 32, 33, 35,36) zum Steuern der rotierenden elektrischen Maschine (20) steuert; ein Verstärkungsteil (60), das ein erstes Ende (601) und ein zweites Ende (602) aufweist, wobei das erste Ende (601) zwischen zumindest einem von den Relais (42, 29), mit Ausnahme von einem Relais (41), von der Mehrzahl der Relais (41, 42, 49), und dem Leistungsumwandlungsteil (32, 33, 36), das mit dem zumindest einen von den Relais (42, 49) korrespondiert, elektrisch verbunden ist, wobei das zweite Ende (602) mit der Steuerteil (50) elektrisch verbunden ist, wobei das Verstärkungsteil (60) eine Spannung an dem ersten Ende (601) verstärkt und die verstärkte Spannung aus dem zweiten Ende (602) ausgibt; und einen Anomaliedetektionsbereich (511), der eine Anomalie des Verstärkungsteils (60) detektiert, wobei wenn der Anomaliedetektionsbereich (511) die Anomalie des Verstärkungsteils (60) detektiert, das Steuerteil (50) das zumindest eine von den Relais (41, 49), mit dem das erste Ende (601) des Verstärkungsteils (60) verbunden ist, steuert, so dass ein Fluss der elektrischen Leistung von der ersten Leistungszuführung (11) zu dem Verstärkungsteil (60) und dem Leistungsumwandlungsteil (32, 33, 36), das mit dem zumindest einen von den Relais (42, 49) korrespondiert, gesperrt wird.
Steuereinheit nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Leistungszuführleitung (81, 82), die zwischen dem Steuerteil (50) und dem zumindest einen von den Relais (42, 49) oder zwischen dem Steuerteil (50) und einem Anschluss von dem zumindest einen von den Relais (42, 49) benachbart zu dem Leistungsumwandlungsteil (32, 33, 36) elektrisch verbunden ist, so dass die elektrische Leistung von der ersten Leistungszuführung (11) dem Steuerteil (50) zugeführt wird.
Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verstärkungsteil (60) ein Schaltelement (62) beinhaltet, und der Anomaliedetektionsbereich (511) eine Anomalie des Schaltelements (62) detektiert.
Servolenkvorrichtung, aufweisend: die Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und eine rotierende elektrische Maschine, die durch die Steuereinheit so gesteuert wird, dass ein Lenkvorgang durch eine Bedienperson gestützt wird.