JP2022056881A - モータ駆動システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のモータと制御回路ユニットとを適切に接続可能な駆動システムを提供する。
【解決手段】モータ駆動システム1は、モータ71、72、75と、ECU11と、コネクタ31と、モータ接続部43と、を備える。ECU11は、モータ71の通電切替に係るインバータ回路130、および、モータ71、72の通電切替に係るHブリッジ回路140、145を有し、モータ75と一体に設けられる。コネクタ31は、ECU11に設けられる。モータ接続部43は、コネクタ31とモータ71、72とを接続する。コネクタ31には、車両電源80および車両通信網85と接続される車両系コネクタ部、および、モータ71、72と接続されるステア系コネクタ部が設けられる。これにより、モータ71、72とECU11とを適切に接続することができる。
【選択図】 図4
【解決手段】モータ駆動システム1は、モータ71、72、75と、ECU11と、コネクタ31と、モータ接続部43と、を備える。ECU11は、モータ71の通電切替に係るインバータ回路130、および、モータ71、72の通電切替に係るHブリッジ回路140、145を有し、モータ75と一体に設けられる。コネクタ31は、ECU11に設けられる。モータ接続部43は、コネクタ31とモータ71、72とを接続する。コネクタ31には、車両電源80および車両通信網85と接続される車両系コネクタ部、および、モータ71、72と接続されるステア系コネクタ部が設けられる。これにより、モータ71、72とECU11とを適切に接続することができる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、モータ駆動システムに関する。
従来、複数のモータの駆動を制御するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献1では、1つのモータ制御装置により、1つの3相モータおよび2つの直流モータを制御している。
特許文献1では、3つのモータで駆動回路を共用することで小型化を図っている。しかしながら、複数の駆動回路を1つの筐体に設けた場合、筐体とモータとを接続する配線が煩雑になる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のモータと制御回路ユニットとを適切に接続可能な駆動システムを提供することにある。
本発明の駆動システムは、メインモータ(75)と、サブモータ(71~73)と、制御回路ユニット(11)と、コネクタ(31~33、35、36)と、モータ接続部(43)と、を備える。
制御回路ユニットは、メインモータの通電切替に係るメイン回路(130)、サブモータの通電に係るサブ回路(140、240)を有し、メインモータと一体に設けられる。コネクタは、制御回路ユニットに設けられる。モータ接続部は、コネクタとサブモータとを接続する。
コネクタには、車両電源(80)および車両通信網(85)と接続される車両系コネクタ部(310、320、330、351、352、361、362)、ならびに、サブモータと接続されるモータ系コネクタ部(315、325、335、355、365)が設けられる。これにより、複数のモータと制御回路ユニットとを適切に接続することができる。
以下、本発明によるモータ駆動システムを図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態を図1~図7に示す。図1に示すように、モータ駆動システム1は、電動パワーステアリングシステム901に適用される。電動パワーステアリングシステム901は、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、インターミディエイトシャフト95、ステアリングラック97等を含む。ステアリングシャフト92はステアリングコラム93に内包されており、一端にステアリングホイール91が接続され、他端にインターミディエイトシャフト95が接続されている。
第1実施形態を図1~図7に示す。図1に示すように、モータ駆動システム1は、電動パワーステアリングシステム901に適用される。電動パワーステアリングシステム901は、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、インターミディエイトシャフト95、ステアリングラック97等を含む。ステアリングシャフト92はステアリングコラム93に内包されており、一端にステアリングホイール91が接続され、他端にインターミディエイトシャフト95が接続されている。
インターミディエイトシャフト95のステアリングホイール91と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック97が設けられている。ステアリングラック97が往復すると、タイロッド98及びナックルアーム985を介して車輪99が転舵される。また、インターミディエイトシャフト95の途中にはユニバーサルジョイント961、962が設けられている。これにより、ステアリングコラム93のチルト動作、テレスコピック動作による変位が吸収される。
本実施形態の電動パワーステアリングシステム901は、操舵アシストモータとして機能するモータ75がステアリングコラム93内に設けられる、所謂「コラムアシストタイプ」である。モータ75の出力トルクは、ステアリングシャフト92に伝達される。トルクセンサ94は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づき、ドライバの操舵トルクTsを検出する。
運転者がステアリングホイール91を回転させると、ステアリングホイール91に接続されたステアリングシャフト92が回転する。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギアによってステアリングラック97の直線運動に変換される。一対の車輪99は、ステアリングラック97の変位量に応じた角度に操舵される。なお、図1等では、車輪99は左右輪の一方を記載し、他方の記載を省略した。
モータ駆動システム1は、駆動装置10、および、モータ71、72等を有する。駆動装置10は、ECU11、および、モータ75を有する。ECU11は、モータ71、72、75の駆動を制御する。本実施形態では、ECU11は、モータ75の軸方向の一方側に一体に設けられる、いわゆる「機電一体」である(図4参照)。以下、モータ75のモータ軸方向を単に「軸方向」とし、軸方向において、モータ75側の端部を底部101、ECU11側の端部を頂部102とする。なお、図1では、ECU11の構成を記載すべく、ECU11をモータ75とは別途に記載した。後述の図23および図24も同様である。
モータ75は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力する操舵アシストモータであって、車両電源80から電力が供給されることにより駆動され、出力トルクがステアリングシャフト92に伝達される。本実施形態では、モータ75は、3相ブラシレスモータであるが、3相ブラシレスモータ以外のモータを用いてもよい。
モータ71はチルトモータであり、モータ72はテレスコピックモータであって、いずれもステアリングコラム93に設けられている。ドライバがチルトスイッチ82を操作することにより、「上がる/下がる」の指示がECU11に入力されると、ECU11はモータ71を駆動し、チルト角を調整することでステアリングホイール91を上下に移動させる(図2(a)参照)。
また、ドライバがテレスコピックスイッチ83を操作することにより、「伸びる/縮む」の指示がECU11に入力されると、ECU11はモータ72を駆動し、テレスコピック長を調整することで、ステアリングホイール91を前後に移動させる(図2(b)参照)。本実施形態では、モータ71、72は、いずれも直流モータであって、モータ71にはコネクタ719が設けられ、モータ72にはコネクタ729が設けられる(図3および図7参照)。
ECU11は、回路部12、および、制御部20等を有しており、回路部12および制御部20が同一の筐体内に設けられている。図3に示すように、回路部12は、スイッチング素子131~136、141、142、146、147等を有する。スイッチング素子131~136は、3相インバータ回路130を構成し、モータ75の図示しない3相巻線の通電を切り替える。
スイッチング素子131、132、141、142は、Hブリッジ回路140を構成し、モータ71の巻線715の通電を切り替える。巻線715の一方の端子711は、コネクタ719を経由し、パワー配線431にてスイッチング素子141、142の接続点143と接続される。巻線715の他方の端子712は、コネクタ719を経由して、3相インバータ130の1相(本実施形態ではU相)の接続点137と接続される。
スイッチング素子131、132、146、147は、Hブリッジ回路145を構成し、モータ72の巻線725の通電を切り替える。巻線725の一方の端子721は、コネクタ729を経由し、パワー配線432にてスイッチング素子146、147の接続点148と接続される。巻線725の他方の端子722は、コネクタ719を経由して、3相インバータ130の1相(本実施形態ではU相)の接続点137と接続される。接続点137と、端子712、722とは、分岐点434でモータ71、72側が分岐するパワー配線433にて接続される。
本実施形態では、スイッチング素子131、132は、3相インバータ回路130とHブリッジ回路140とで共用されている。また、スイッチング素子131、132は、3相インバータ回路130とHブリッジ回路145とで共用されている。3相インバータ回路130と、Hブリッジ回路140、145とで一部のスイッチング素子を共用することで、部品点数を低減することができる。本実施形態では、Hブリッジ回路140、145が、共に3相インバータ回路130のU相を共用しているが、例えばHブリッジ回路140がU相を共用し、Hブリッジ回路145がV相を共用する、といった具合に異なる相を共用してもよいし、共用しなくてもよい。
高電位側に設けられるスイッチング素子131~133、141、146の高電位側は、高電位線Lpを経由して車両電源80の正極と接続される。低電位側に設けられるスイッチング素子134~136、142、147の低電位側は、低電位線Lgを経由してグランドと接続される。3相インバータ回路130の車両電源80側には、コンデンサ121およびコイル122からなるフィルタ回路が設けられる。
図4に示すように、駆動装置10は、底部101がステアリングシャフト92側を向くように、モータ軸がステアリングシャフト92と概ね直交して配置される。ECU11には、コネクタ31が設けられる。コネクタ31の間口は、駆動装置10の径方向外側を向いて設けられる。図4の例では、コネクタ31の間口は、鉛直方向上側を向いて配置されている。これにより、コネクタ31と接続する部品のうち、駆動装置10に対して相対的に鉛直方向上側に配置されているものが多い場合、配線を短くできる。また、コネクタ31を径方向側に設けることで、頂部102側に駆動装置10と接続されない別の部品である非接続部品700が配置される場合、例えばコネクタ31に挿抜される図示しない接続コネクタ等の部品との干渉を防ぐことができ、スペースを有効に利用可能である。
ECU11は、コネクタ31を経由し、車両電源80、他の車載機器との通信に用いられる車両通信網85、モータ71、72およびトルクセンサ94等と接続される。図中、車両通信網85を「CAN」と記載したが、CAN(Controller Area Network)に限らず、CAN-FD(CAN with Flexible Data rate)やFlexRay等、CAN以外の規格のものを用いてもよい。
コネクタ31と車両電源80とは電源接続線41により接続され、コネクタ31と車両通信網85とは通信線42により接続される。また、コネクタ31とモータ71、72とはモータ接続部43により接続され、コネクタ31とトルクセンサ94とはセンサ接続線48により接続される。
図5に示すように、コネクタ31は、車両系コネクタ部310と、ステア系コネクタ部315とが一体に形成されている。車両系コネクタ部310には、車両電源80の接続に用いられる電源配線接続部311、および、車両通信網85との接続に用いられる通信配線接続部312が設けられる。ステア系コネクタ部315には、モータ71、72との接続に用いられるモータ配線接続部316、および、トルクセンサ94との接続に設けられるセンサ配線接続部317が設けられる。本実施形態では、一方側から、通信配線接続部312、電源配線接続部311、モータ配線接続部316、センサ配線接続部317の順に配列されているが、配列等は任意である。
図6に示すように、モータ接続部43は、チルト接続線44、テレスコ接続線45、ECU側接続線46、および、分岐部としての分岐用コネクタ47を有する。分岐用コネクタ47を設けることで、ECU11側のコネクタを集約することができる。
ECU11とモータ71、72とを接続する配線の詳細を図7に示す。モータ接続部43は、内部配線として、パワー配線431、432、433、制御電源線435、制御グランド線436、および、信号線437、438を含む。
図3および図7に示すように、パワー配線431は、一端がステア系コネクタ部315を経由してスイッチング素子141、142の接続点143と接続され、他端がコネクタ719を経由して巻線715の端子711と接続される。パワー配線432は、一端がステア系コネクタ部315を経由してスイッチング素子146、147の接続点148と接続され、他端がコネクタ729を経由して巻線725の端子721と接続される。
パワー配線433は、分岐点434でモータ71、72側が分岐しており、一端がステア系コネクタ部315を経由して3相インバータ130の接続点137と接続され、他端は、巻線715の端子712、および、巻線725の端子722と接続される。パワー配線431~433は、巻線715、725と接続される配線であって、相対的に大電流が流れる。
図7に示すように、制御電源線435は、モータ71、72側が分岐しており、一端がステア系コネクタ部315に接続され、他端がコネクタ719、729と接続される。制御電源線435は、ECU11内の図示しない制御電源と接続されている。制御グランド線436は、モータ71、72側が分岐しており、一端がステア系コネクタ部315と接続され、他端がコネクタ719、729と接続される。制御グランド線436は、ECU11内の図示しないグランドと接続されている。制御電源線435および制御グランド線436は、例えば回転角センサ等のセンサ類を駆動可能な程度の電力供給に用いられ、パワー配線431~433より相対的に小さい電流が流れる。
信号線437は、一端がステア系コネクタ部315と接続され、他端がコネクタ719と接続される。信号線438は、一端がステア系コネクタ部315と接続され、他端がコネクタ729と接続される。信号線437、438は、モータ71、72毎に設けられ、ECU11とモータ71、72側とでの各種信号の送受信に用いられる。
センサ接続線48は、制御電源線481、グランド接続線482および信号線483を含む。制御電源線481、グランド接続線482および信号線483は、それぞれ、一端がステア系コネクタ部315と接続され、他端がトルクセンサ94に設けられるコネクタ949と接続される。なお、図7では、パワー配線を太実線、制御電源線を実線、制御グランド線を破線、信号線を一点鎖線で示した。
以上説明したように、モータ駆動システム1は、モータ71、72、75と、ECU11と、コネクタ31と、モータ接続部43と、を備える。サブモータであるモータ71、72は、メインモータであるモータ75とは別途に設けられている。
ECU11は、モータ71の通電切替に係るインバータ回路130、および、モータ71、72の通電切替に係るHブリッジ回路140、145を有し、モータ75と一体に設けられる。コネクタ31は、ECU11に設けられる。モータ接続部43は、コネクタ31とモータ71、72とを接続する。コネクタ31には、車両電源80と接続される車両系コネクタ部310、および、モータ71、72と接続されるステア系コネクタ部315が設けられる。これにより、車両電源80およびモータ71、72とECU11とを適切に接続することができる。
車両系コネクタ部310とステア系コネクタ部315とは、一体に設けられる。これにより、モータ駆動システム1を小型化することができる。
サブモータであるモータ71、72は複数である。モータ接続部43は、ECU側接続線46、接続線44、45、および、分岐用コネクタ47を有する。ECU側接続線46は、複数のモータ71、72で共用される。接続線44、45は、モータ71、72毎に設けられる。詳細には、チルト接続線44がチルトモータであるモータ71に対応して設けられ、テレスコ接続線45がテレスコピックモータであるモータ72に対応して設けられる。分岐用コネクタ47は、ECU側接続線46と、接続線44、45とを接続する。分岐用コネクタ47を用い、複数のモータ71、72との接続に係るステア系コネクタ部315を1つに集約することで、駆動装置10を小型化することができる。また、分岐部を分岐用コネクタ47として構成する場合、分岐用コネクタ47を交換することで、ECU11側のコネクタ31を変更することなく、接続する相手側の部品を変更可能である。さらにまた、このように構成することで、サブ回路であるHブリッジ回路140、145を有するタイプのモータ駆動システムと、有さないタイプのモータ駆動システムとで、部品や生産ラインの共通化が容易になる。
モータ接続部43は、内部配線として、ECU11とモータ71、72の巻線715、725とを接続するパワー配線431、432、433、制御電源線435、制御グランド線436、および、信号の送受信に用いられる信号線437、438を有する。パワー配線の一部(本実施形態ではパワー配線433)、制御電源線435、および、制御グランド線436は、ECU11側にて複数のモータ71、72にて共用されている。
すなわち、ステア系コネクタ部315におけるピン数は、モータ71、72のコネクタ719、729のピン数の和よりも少ない。このように、モータ71、72と接続される配線の一部をECU11側で共用することで、ステア系コネクタ部315のピン数を低減することができる。
インバータ回路130およびHブリッジ回路140は、一部のスイッチング素子131、134を共用している。また、インバータ回路130およびHブリッジ回路145は、一部のスイッチング素子131、134を共用している。これにより、部品点数を低減することができる。
ECU11は、モータ75の軸方向の一方側に設けられている。車両系コネクタ部310およびステア系コネクタ部315は、ECU11の径方向外側に設けられる。本実施形態では、間口も径方向外側を向いているが、間口は軸方向側を向いていてもよい。これにより、モータ71、72および車両電源80が駆動装置10の径方向側に設けられている場合、配線長を可及的短くすることができる。また、駆動装置10の軸方向側に非接続部品700が設けられる場合、部品の干渉を防ぐことができる。
モータ駆動システム1は、電動パワーステアリングシステム901に適用される。モータ75は、操舵に要するトルクの少なくとも一部を出力可能な操舵アシストモータである。また、モータ71はチルト角の調整に係るチルトモータであり、モータ72はテレスコピック長の調整に係るテレスコピックモータである。これにより、モータ71、72、75を適切に接続することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態を図8~図10に示す。図8に示すように、本実施形態のコネクタ32は、駆動装置10の頂部102側に設けられており、間口が軸方向側を向いて設けられている。コネクタ32を軸方向側に設けることで、駆動装置10の径方向外側に隣接して非接続部品700が配置される場合、部品の干渉を防ぐことができ、スペースを有効に利用可能である。
第2実施形態を図8~図10に示す。図8に示すように、本実施形態のコネクタ32は、駆動装置10の頂部102側に設けられており、間口が軸方向側を向いて設けられている。コネクタ32を軸方向側に設けることで、駆動装置10の径方向外側に隣接して非接続部品700が配置される場合、部品の干渉を防ぐことができ、スペースを有効に利用可能である。
図9および図10に示すように、コネクタ32は、車両系コネクタ部320と、ステア系コネクタ部325とが一体に形成されている。本実施形態の車両系コネクタ部320は、電源配線接続部321と通信配線接続部322とが一体となったハイブリッドコネクタとなっている。ハイブリッドコネクタを用いることで、コネクタ32をより簡素化することができる。第1実施形態や後述の実施形態にも、車両系コネクタ部としてハイブリッドコネクタを用いてもよい。
電源配線接続部321は、電源接続線41により車両電源80と接続される。通信配線接続部322は、通信線42により車両通信網85および図示しないイグニッション電源と接続される。ステア系コネクタ部325は、間口形状や端子配置等が異なっているものの、接続関係等は上記実施形態と同様である。また、図10の線種は図7と同様である。
本実施形態では、車両系コネクタ部310およびステア系コネクタ部315は、ECU11のモータ75と反対側の軸方向端部に設けられる。これにより、車両電源80が駆動装置10の軸方向側に設けられている場合、配線長を可及的短くすることができる。また、非接続部品700が駆動装置10の径方向側に設けられている場合、部品の干渉を防ぐことができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第3実施形態)
第3実施形態を図11および図12に示す。図11では、車両通信網85の記載を省略した。図13等も同様である。本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、コネクタ33は、駆動装置10の径方向外側を向いて設けられてる。コネクタ33は、車両系コネクタ部330およびステア系コネクタ部335を有する。本実施形態では、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とは、別体に形成されている。
第3実施形態を図11および図12に示す。図11では、車両通信網85の記載を省略した。図13等も同様である。本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、コネクタ33は、駆動装置10の径方向外側を向いて設けられてる。コネクタ33は、車両系コネクタ部330およびステア系コネクタ部335を有する。本実施形態では、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とは、別体に形成されている。
また、本実施形態では、ステア系コネクタ部335は、モータ71、72およびトルクセンサ94に加え、モータ73と接続される。モータ73は、ステアリングロックモータであって、図示しないロック装置を駆動する。ロック装置は、ステアリングシャフト92の回転を機械的に規制することで、駐車時等にステアリングホイール91が回転しないようにロックする。ECU11は、イグニッションスイッチ等である図示しない車両スイッチのオンオフ信号に基づき、ロック状態またはロック解除状態となるように、モータ73の駆動を制御する。
モータ73は、モータ71、72と同様、直流モータであって、ECU11には、モータ73の駆動に係る図示しないHブリッジ回路が設けられる。モータ73の駆動に係るHブリッジ回路は、一部のスイッチング素子を3相インバータ130と共用してもよいし、素子を共用せずに独立して設けてもよい。また、ロック機構の設けられていない実施形態にも、ロック装置およびモータ73を設けてもよい。
ステア系コネクタ部335は、モータ71~73と接続される。本実施形態では、モータ71、72とは上記実施形態と同様、モータ接続部43にて接続され、分岐用コネクタ47(図11および図12では不図示)を用いて、ECU11側にて一部の配線を共用する。モータ73は、モータ71、72の接続に係る配線とは独立した配線49にてステア系コネクタ部335と接続される。
車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とは、軸方向または径方向に横並びで設けられていてもよいし、図12に示すように、径方向に位置をずらして配置してもよい。径方向位置をずらして配置する場合、2つのコネクタ部330、335のなす角は、非接続部品700や車両電源80の配置等に応じ、任意に設定可能である。車両系コネクタ部330が車両電源80に対向するように配置することで、配線長を短くすることができる。
図12では、車両系コネクタ部330およびステア系コネクタ部335は、径方向において異なる向きに別体で設けられている。また、モータ71、72に加え、モータ73がサブモータに含まれる。モータ73は、ステアリングホイール91のロックに係るロックモータであって、ステア系コネクタ部335と接続される。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第4~6実施形態)
第4実施形態~第6実施形態を図13~図15に示す。第4実施形態~第6実施形態では、第3実施形態と同様、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とが別体であって、配置箇所が異なっているので、この点を中心に説明する。
第4実施形態~第6実施形態を図13~図15に示す。第4実施形態~第6実施形態では、第3実施形態と同様、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とが別体であって、配置箇所が異なっているので、この点を中心に説明する。
図13に示す第4実施形態では、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とが、駆動装置10を挟んで径方向の両側に設けられる。図13の例では、車両系コネクタ部330が鉛直方向下側、ステア系コネクタ部335が鉛直方向上側となるように設けられている。
図14に示す第5実施形態では、車両系コネクタ部330が軸方向側に設けられ、ステア系コネクタ部335が径方向側であって、鉛直方向上側に設けられる。図15に示す第6実施形態では、車両系コネクタ部330が径方向側であって、鉛直方向下側に設けられ、ステア系コネクタ部335が軸方向側に設けられる。すなわち、第5実施形態および第6実施形態では、車両系コネクタ部330またはステア系コネクタ部335の一方がECU11の径方向外側に設けられ、他方がモータ75と反対側の軸方向端部に設けられている。
非接続部品700の配置に応じてコネクタ部330、335を設けることで、部品の干渉を防ぐとともに、スペースを有効に利用可能であり、配線固定しやすくなる。また、車両電源80等の接続する部品の配置に応じてコネクタ部330、335を設けることで、配線長を短くすることができるとともに、配線の大きな屈曲を避けることができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第7実施形態)
第7実施形態を図16に示す。本実施形態の駆動装置19は、ECU11がモータ75の軸方向の一方側に設けられる機電一体型であって、ECU11がステアリングシャフト92側となるように設けられる。コネクタ33は、ECU11の径方向外側であって、鉛直方向上側を向いて設けられる。また、第1実施形態のように、一体コネクタとしてもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
第7実施形態を図16に示す。本実施形態の駆動装置19は、ECU11がモータ75の軸方向の一方側に設けられる機電一体型であって、ECU11がステアリングシャフト92側となるように設けられる。コネクタ33は、ECU11の径方向外側であって、鉛直方向上側を向いて設けられる。また、第1実施形態のように、一体コネクタとしてもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第8~11実施形態)
第8~第11実施形態を図17~図20に示す。第8~第11実施形態では、駆動装置10は、底部101が鉛直方向下側、頂部102が鉛直方向上側を向くように、モータ軸がステアリングシャフト92と概ね平行に配置される。
第8~第11実施形態を図17~図20に示す。第8~第11実施形態では、駆動装置10は、底部101が鉛直方向下側、頂部102が鉛直方向上側を向くように、モータ軸がステアリングシャフト92と概ね平行に配置される。
図17に示す第8実施形態では、コネクタ33は軸方向側に設けられる。第2実施形態にように、一体コネクタとしてもよい。図18に示す第9実施形態では、車両系コネクタ部330とステア系コネクタ部335とが、駆動装置10を挟んで径方向の両側に設けられる。図18の例では、車両系コネクタ部330がステアリングシャフト92と反対側、ステア系コネクタ部335がステアリングシャフト側を向いて設けられる。また、第8実施形態と同様、2つのコネクタ部330、335のなす角は、非接続部品700や車両電源80の配置等に応じ、任意に設定可能である。
図19に示す第10実施形態では、車両系コネクタ部330が径方向側であって、ステアリングシャフト92と反対側を向いて設けられ、ステア系コネクタ部335が軸方向側に設けられる。図20に示す第11実施形態では、車両系コネクタ部330が軸方向側に設けられ、ステア系コネクタ部335が径方向側であって、ステアリングシャフト92側を向いて設けられる。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第12、13実施形態)
第12実施形態を図21、第13実施形態を図22に示す。第12実施形態および第13実施形態では、車両電源80および車両通信網85(いずれも図21、図22中では不図示)が2系統設けられている。上記実施形態においても、電源系を2系統化してもよい。図21に示すように、第12実施形態のコネクタ35は、駆動装置10の径方向外側に設けられ、ステア系コネクタ部355の両側に車両系コネクタ部351、352が設けられている。本実施形態では、車両系コネクタ部351、352において、電源配線接続部がステア系コネクタ部355側、通信配線接続部が外側に設けられている。
第12実施形態を図21、第13実施形態を図22に示す。第12実施形態および第13実施形態では、車両電源80および車両通信網85(いずれも図21、図22中では不図示)が2系統設けられている。上記実施形態においても、電源系を2系統化してもよい。図21に示すように、第12実施形態のコネクタ35は、駆動装置10の径方向外側に設けられ、ステア系コネクタ部355の両側に車両系コネクタ部351、352が設けられている。本実施形態では、車両系コネクタ部351、352において、電源配線接続部がステア系コネクタ部355側、通信配線接続部が外側に設けられている。
図22に示すように、第13実施形態のコネクタ36は、駆動装置10の軸方向端部に設けられる。車両系コネクタ部361、362は、第2実施形態と同様のハイブリッドコネクタであって、横並び、かつ、電源配線接続部と通信配線接続部とが逆向きとなるように配列されている。車両系コネクタ部361、362の一方側には、ステア系コネクタ部365が設けられる。なお、各コネクタの配置、間口形状や端子配置等は、異なっていてもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第14、15実施形態)
第14実施形態を図23、第15実施形態を図24に示す。第14実施形態では、モータ駆動システム1は、ラックアシストタイプの電動パワーステアリングシステム902に適用されており、第15実施形態では、モータ駆動システム1は、ステアバイワイヤシステム903に適用されている。コネクタ形状等は、上記のいずれの実施形態のものとしてもよい。
第14実施形態を図23、第15実施形態を図24に示す。第14実施形態では、モータ駆動システム1は、ラックアシストタイプの電動パワーステアリングシステム902に適用されており、第15実施形態では、モータ駆動システム1は、ステアバイワイヤシステム903に適用されている。コネクタ形状等は、上記のいずれの実施形態のものとしてもよい。
図23に示す第14実施形態において、電動パワーステアリングシステム902では、モータ75がステアリングラック97に取り付けられており、モータ75の出力トルクにより、ステアリングラック97の往復運動がアシストされる。すなわち本実施形態は、所謂「ラックアシストタイプ」である。トルクセンサ94は、ステアリングラック97に伝達される操舵トルクTsを検出する。
図24に示す第15実施形態において、ステアバイワイヤシステム903では、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されている。反力モータ76は、ステアリングシャフト92に接続され、運転者の操舵に応じた反力をステアリングホイール91に与えることで、運転者に適切な操舵フィーリングを与える。本実施形態では、反力モータ76とECU11とが一体に設けられており、反力モータ76が「メインモータ」に対応する。
転舵モータ77は、ステアリングラック97に設けられ、運転者によるステアリングホイール91の操舵に応じ、図示しない転舵モータECUにより制御される。転舵モータ77の回転は、ステアリングラック97の往復運動に変換され、タイロッド98およびナックルアーム985を介して車輪99が転舵される。なお、図24では、反力モータ76を「メインモータ」としたが、転舵モータ77を「メインモータ」とし、転舵モータ77と一体に設けられる転舵モータECUを「制御回路ユニット」としてもよい。
第1実施形態のようなコラムアシストタイプの場合、近接するリーンホースやエアコンのダクトおよび車両電源80の位置に応じ、コネクタの方向を変える。第14実施形態のようなラックアシスト対応の場合、近接するエンジンとエンジンに繋がるベルトや車体フレームおよび車両電源80の位置に応じてコネクタの方向を変える。第15実施形態のようなステアバイワイヤの反力装置の場合はコラムアシストタイプ、転舵装置の場合はラックアシストタイプに倣ってコネクタの方向を変える。
また、車両電源80は、ボンネット内にてステアリングホイール91と同じ側に配置される場合、逆側に配置される場合、トランクルームに配置される場合等があり、車両電源80の配置に応じてコネクタを配置する。なお、ここで例示したリーンホース、エアコンのダクト、エンジン、ベルト、車体フレーム等が非接続部品700に対応する。
本実施形態では、モータ駆動システム1は、ステアバイワイヤシステム903に適用され、ECU11と一体に設けられるメインモータは、ステアリングホイール91に操舵反力を付与する反力モータ76である。このように、ステアバイワイヤシステム903に適用しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
実施形態において、ECU11が「制御回路ユニット」に対応し、モータ71~73が「サブモータ」に対応し、モータ75、76が「メインモータ」に対応する。また、モータ71が「チルトモータ」、モータ72が「テレスコピックモータ」、モータ73が「ロックモータ」に対応する。また、ステア系コネクタ部315、325、335、355、365が「モータ系コネクタ部」に対応する。
インバータ回路130が「メイン回路」に対応し、Hブリッジ回路140、145が「サブ回路」に対応する。ECU側接続線46が「制御回路側接続線」に対応し、チルト接続線44およびテレスコ接続線45が「サブモータ側接続線」に対応する。なお、便宜上、制御回路ユニットが一体化されているモータをメインモータ、その他のモータをサブモータとしているが、機能的なメイン、サブの関係に限定されるものではない。
(他の実施形態)
上記実施形態では、メインモータは、3相モータである。他の実施形態では、メインモータは3相モータに限らず、相数は2または4以上であってもよい。上記実施形態では、分岐部は、分岐コネクタにより構成される。他の実施形態では、分岐コネクタを設けず、端子台や圧着による配線などにより分岐部を構成してもよい。その場合、分岐部は、制御回路ユニット内に設けてもよい。分岐部の構成は、周辺部品の配置やスペースから決定すればよい。また、分岐部を設けなくてもよい。
上記実施形態では、メインモータは、3相モータである。他の実施形態では、メインモータは3相モータに限らず、相数は2または4以上であってもよい。上記実施形態では、分岐部は、分岐コネクタにより構成される。他の実施形態では、分岐コネクタを設けず、端子台や圧着による配線などにより分岐部を構成してもよい。その場合、分岐部は、制御回路ユニット内に設けてもよい。分岐部の構成は、周辺部品の配置やスペースから決定すればよい。また、分岐部を設けなくてもよい。
上記実施形態では、サブモータの数は2または3である。他の実施形態では、サブモータの数は1または4以上であってもよい。上記実施形態では、サブモータがチルトモータ、テレスコピックモータまたはロックモータである。他の実施形態では、サブモータは、チルトモータ、テレスコピックモータおよびロックモータ以外のもの、例えばシート系モータやハンドル格納モータとして機能するものであってもよく、これらの必要な時だけに操作されるようなモータであるとなお良い。
他の実施形態では、コネクタ配置、サブモータの構成、系統数等は、任意に組み合わせ可能である。また、コネクタは、車両電源や非接続部品の配置に応じ、配線長が可及的短くなるように、任意に配置可能である。また、モータ駆動システムを電動パワーステアリングシステムおよびステアバイワイヤシステム以外に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
1・・・モータ駆動システム
11・・・ECU(制御回路ユニット)
31~33、35、36・・・コネクタ
310、320、330、351、352、361、362・・・車両系コネクタ部
315、325、335、355、365・・・ステア系コネクタ部(モータ系コネクタ部)
43・・・モータ接続部
71~73・・・モータ(サブモータ)
75、76・・・モータ(メインモータ)
80・・・車両電源 85・・・車両通信網
130・・・インバータ回路(メイン回路)
140、145・・・Hブリッジ回路(サブ回路)
11・・・ECU(制御回路ユニット)
31~33、35、36・・・コネクタ
310、320、330、351、352、361、362・・・車両系コネクタ部
315、325、335、355、365・・・ステア系コネクタ部(モータ系コネクタ部)
43・・・モータ接続部
71~73・・・モータ(サブモータ)
75、76・・・モータ(メインモータ)
80・・・車両電源 85・・・車両通信網
130・・・インバータ回路(メイン回路)
140、145・・・Hブリッジ回路(サブ回路)
Claims (12)
- 車両に搭載されるモータ駆動システムであって、
メインモータ(75)と、
少なくとも1つのサブモータ(71~73)と、
前記メインモータの通電切替に係るメイン回路(130)、および、前記サブモータの通電に係るサブ回路(140、145)を有し、前記メインモータと一体に設けられる制御回路ユニット(11)と、
前記制御回路ユニットに設けられるコネクタ(31~33、35、36)と、
前記コネクタと前記サブモータとを接続するモータ接続部(43)と、
を備え、
前記コネクタには、車両電源(80)および車両通信網(85)と接続される車両系コネクタ部(310、320、330、351、352、361)、ならびに、前記サブモータと接続されるモータ系コネクタ部(315、325、335、355、365)が設けられるモータ駆動システム。 - 前記車両系コネクタ部(310、320、351、352、361)と前記モータ系コネクタ部(315、325、355、365)とは、一体に設けられる請求項1に記載のモータ駆動システム。
- 前記サブモータは複数であって、
前記モータ接続部(43)は、複数の前記サブモータで共用される制御回路側接続線(46)、前記サブモータ毎に設けられるサブモータ側接続線(44、45)、および、前記制御回路側接続線と前記サブモータ側接続線とを接続する分岐部(47)を有する請求項1または2に記載のモータ駆動システム。 - 前記モータ接続部は、内部配線として、前記制御回路ユニットと前記サブモータの巻線(715、725)とを接続するパワー配線(431、432、433)、制御電源線(435)、制御グランド線(436)、および、信号の送受信に用いられる信号線(437、438)を有し、
前記パワー配線の一部、前記制御電源線および前記制御グランド線の少なくとも1つは、前記制御回路ユニット側にて複数の前記サブモータにて共用され、前記サブモータ側にて分岐している請求項3に記載のモータ駆動システム。 - 前記メイン回路および前記サブ回路は、一部のスイッチング素子を共用している請求項1~4のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記制御回路ユニットは、前記メインモータの軸方向の一方側に設けられ、
前記車両系コネクタ部(310、330)および前記モータ系コネクタ部(315、335)は、前記制御回路ユニットの径方向外側に設けられる請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記車両系コネクタ部と前記モータ系コネクタ部とは、径方向において異なる向きに別体で設けられている請求項6に記載のモータ駆動システム。
- 前記制御回路ユニットは、前記メインモータの軸方向の一方側に設けられ、
前記車両系コネクタ部(320)および前記モータ系コネクタ部(325)は、前記制御回路ユニットの前記メインモータと反対側の軸方向端部に設けられる請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記制御回路ユニットは、前記メインモータの軸方向の一方側に設けられ、
前記車両系コネクタ部(330)または前記モータ系コネクタ部(325)の一方は、前記制御回路ユニットの径方向外側に設けられ、
前記車両系コネクタ部(330)または前記モータ系コネクタ部(325)の他方は、前記制御回路ユニットの前記メインモータと反対側の軸方向端部に設けられる請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 電動パワーステアリングシステム(901、902)に適用され、
前記メインモータ(75)は、操舵に要するトルクの少なくとも一部を出力可能な操舵アシストモータである請求項1~9のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - ステアバイワイヤシステム(903)に適用され、
前記メインモータは、ステアリングホイール(91)に操舵反力を付与する反力モータ(76)または車輪(99)を転舵する転舵モータ(77)である請求項1~9のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記サブモータは、チルト角の調整に係るチルトモータ(71)、テレスコピック長の調整に係るテレスコピックモータ(72)、および、ステアリングホイール(91)のロックに係るロックモータ(73)の少なくとも1つを含む請求項10または11に記載のモータ駆動システム。
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