CN109641615B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动助力转向装置包括两组独立的电枢绕组和控制单元，在电源端子附近将单一的电源用连接器分岔成至少4条线路，在大电流流过的线路中依次连接电源继电器、滤波器、逆变器电路，在小电流流过的线路中连接控制电路部，并具备检测其异常的检测电路。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及利用电动机产生对车辆驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的电动助力转向装置，更具体地涉及使电动机以及控制该电动机的控制单元具有冗余性的电动助力转向装置。

背景技术

以往，利用电动机产生对车辆驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的电动助力转向装置中，存在一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置包括具有实质上为相同结构的两组电枢绕组的电动机，并且在控制电路中包括能分别独立地对这两组电枢绕组进行驱动的逆变器电路。像这样构成的现有电动助力转向装置构成为在通常动作时使两组逆变器电路协同地控制电动机，但当两组逆变器电路中一个逆变器电路产生异常时，仅由正常的另一个逆变器电路继续进行电动机的驱动，

并且，以往公开了下述电动助力转向装置：逆变器电路以外的控制单元的构成要素也设为双重系统来提高冗余性，以使对故障的应对更为充实(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所公开的现有电动助力转向装置中，不仅设置有两组电动机的电枢绕组，还设置有分别包括与车载电池的正极侧相连接的+B电源、输入电路、CPU以及输出电路等的两组控制单元，在其中一组产生了异常时，可以由正常的另一组继续进行电动机的驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3839358号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

所述专利文献1所公开的现有电动助力转向装置中，由于设置有两组电枢绕组和两组控制单元，因此能提高对于故障的应对力，但对于设置两组控制单元来使其具有冗余性的情况，从搭载到车辆的搭载性、成本方面等来看具有较多弊端，因此需要考虑性价比和安全性双方来构成冗余性。尤其是，连接器的数量越大，不只嵌合在连接器中的线束增加，从连接器端子起向电路网进行电连接所需要的面积也需要仅具有一组控制单元时的两倍的面积。并且逆变器电路中由于对大电流进行开关，因此对于从控制单元所释放的噪声的对策也还有改良的余地。

本发明是为了解决现有电动助力转向装置中的如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置能在具有冗余性的基础上进行连接器周围电路的简略化并抑制噪声释放。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的电动助力转向装置包括：

电动机，该电动机基于车辆驾驶员的转向转矩产生辅助转矩；控制单元，该控制单元控制所述电动机；以及电源用连接器，该电源用连接器与搭载于所述车辆的电池相连接并向所述控制单元和所述电动机提供电源，所述电动助力转向装置的特征在于，

所述电动机包括由实质上为相同结构的第一电枢绕组和第二电枢绕组所构成的两组电枢绕组，

所述控制单元由构成为能够独立地对所述第一电枢绕组进行控制的第一控制单元、以及构成为能够独立地对所述第二电枢绕组进行控制的第二控制单元所构成的实质上为相同结构的两组控制单元构成，

所述第一控制单元和所述第二控制单元分别包括：

电源继电器，该电源继电器构成为能够对电源进行开闭；

滤波电路，该滤波电路与所述电源继电器相连接；

输入电路，向该输入电路输入来自传感器的信息；

驱动电路，该驱动电路产生对所述电动机进行驱动的驱动信号；

逆变器电路，该逆变器电路由所述驱动信号进行控制；以及

控制电路部，该控制电路部包括基于输入至所述输入电路中的所述信息将用于控制所述电动机的指令信号输出给所述第一驱动电路的CPU，

所述电源用连接器由单一的连接器构成，

所述电源用连接器的端子中，至少有与所述电池的正极侧相连接的电源系统在所述端子附近分岔成两条线路，所述分岔而得的一条线路与所述第一控制单元相连接，所述分岔而得的另一条线路与所述第二控制单元相连接，

所述分岔而得的两条线路分别再次分岔成两条线路，

所述电源继电器、所述滤波电路以及所述逆变器电路与所述再次分岔而得的线路中的一条线路相连接，

所述控制电路部经由与所述控制电路部相连接的检测电路异常的第一检测电路，与所述再次分岔而得的线路中的另一条线路进行连接。

发明效果

根据本发明所涉及的电动助力转向装置，能仅断开产生了异常的系统的线路，并由正常侧的线路继续进行电动机的控制。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的整体电路图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

图3是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的一部分的详细电路图。

图4是本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置的一部分的详细电路图。

具体实施方式

实施方式1﹒

下面，基于附图对本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置进行说明。图1是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的整体电路图。在图1中，产生对车辆驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的电动机2包括由三相第一电枢绕组2a和三相第二电枢绕组2b组成的两组电枢绕组。第一电枢绕组2a和第二电枢绕组2b实质上为相同结构，但彼此错开电气角120度来进行配置。

由第一控制单元1a和第二控制单元1b组成的两组控制单元分别由相同的结构构件构成，为实质上相同的结构。第一控制单元1a能独立地向第一电枢绕组2a提供电力，第二控制单元1b能独立地向第二电枢绕组2b提供电力。另外，图中的〇标记表示第一控制单元1a以及第二控制单元1b中的连接端子。

首先，对两组控制单元中第一控制单元1a进行说明。第一控制单元1a包括搭载了第一CPU(central processing unit：中央处理器)10a的第一控制电路部4a、向电动机2的第一电枢绕组2a提供电流的第一逆变器电路3a、第一电源继电器5a以及第一滤波电路6a。第一控制单元1a连接至与搭载于车辆的电池9的正极侧端子相连接的+B电源以及作为电池9的负极侧端子的接地端子GND。此外，第一控制单元1a中，由点火开关7对第一控制电路部4a接通电源，并且从传感器类8输入例如搭载于车辆的方向盘附近的对转向转矩进行检测的转矩传感器、对车辆的行驶速度进行检测的速度传感器等的信息。

将来自传感器类8的信息经由设置在第一控制电路部4a的第一输入电路12a传达给第一CPU10a。第一CPU10a根据所传达的这些信息来运算用于使电动机2旋转的控制量即电流值，并输出相当于该运算值的输出信号。将来自第一CPU10a的输出信号传达给构成第一输出电路的第一驱动电路11a和第一逆变器电路3a。第一驱动电路11a接收来自第一CPU10a的输出信号即第一指令信号，输出对第一逆变器电路3a的将在后面阐述的各种开关元件进行驱动的第一驱动信号。第一驱动电路11a中只流过小电流，因此在实施方式1中搭载于第一控制电路部4a中，但也能配置在第一逆变器电路3a中。

第一逆变器电路3a由三相桥式电路构成，包括：U相桥臂，该U相桥臂由串联连接的U相上桥臂开关元件31Ua和U相下桥臂开关元件32Ua构成；V相桥臂，该V相桥臂由串联连接的V相上桥臂开关元件31Va和V相下桥臂开关元件32Va构成；以及W相桥臂，该W相桥臂由串联连接的W相上桥臂开关元件31Wa和W相下桥臂开关元件32Wa构成。

U相上桥臂开关元件31Ua和U相下桥臂开关元件32Ua的串联连接部经由U相电动机继电器用开关元件34Ua与第一电枢绕组2a的U相绕组U1相连接。V相上桥臂开关元件31Va和V相下桥臂开关元件32Va的串联连接部经由V相电动机继电器用开关元件34Va与第一电枢绕组2a的V相绕组V1相连接。W相上桥臂开关元件31Wa和W相下桥臂开关元件32Wa的串联连接部经由W相电动机继电器用开关元件34Wa与第一电枢绕组2a的W相绕组W1相连接。

U相电流检测用的U相分流电阻33Ua与U相下桥臂开关元件32Ua进行串联连接，V相电流检测用的V相分流电阻33Va与V相下桥臂开关元件32Va进行串联连接，W相电流检测用的W相分流电阻33Wa与W相下桥臂开关元件32Wa进行串联连接。

U相噪声抑制用电容器30Ua与由U相上桥臂开关元件31Ua和U相下桥臂开关元件32Ua所构成的U相桥臂进行并联连接。V相噪声抑制用电容器30Va与由V相上桥臂开关元件31Va和V相下桥臂开关元件32Va所构成的V相桥臂进行并联连接。并且，W相噪声抑制用电容器30Wa与由W相上桥臂开关元件31Wa和W相下桥臂开关元件32Wa所构成的W相桥臂进行并联连接。

U相分流电阻33Ua、V相分流电阻33Va与W相分流电阻33Wa的两端间的电位差、以及第一电枢绕组2a的各绕组端子的电压传输至第一控制电路部4a并输入至第一CPU10a。第一CPU10a对其本身基于驾驶员的转向转矩等计算出的电流指令值、与基于所输入的各分流电阻33Ua、33Va、33Wa的两端间的电位差而计算出的电流检测值之间的偏差进行运算，将使偏差为0的第一驱动指令提供给第一驱动电路11a。

第一驱动电路11a基于来自第一CPU10a的第一驱动指令，向第一逆变器电路3a的U相上桥臂开关元件31Ua和U相下桥臂开关元件32Ua、V相上桥臂开关元件31Va和V相下桥臂开关元件32Va以及W相上桥臂开关元件31Wa和W相下桥臂开关元件32Wa的各栅极电极提供驱动信号，并对这些开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制。

由此，第一控制单元1a构成为通过进行反馈控制以使电流指令值与电流检测值的偏差为0，从而将所希望的电动机电流提供给第一电枢绕组2a，并使电动机2产生对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩。

并且，在第一控制单元1a中设置有对从电池9的+B电源向第一逆变器电路3a的电源提供进行导通/截止的第一电源继电器5a。第一电源继电器5a由电源继电器用开关元件Qa构成。第一电源继电器5a利用来自第一控制电路部4a的驱动信号来对电源继电器用开关元件Qa进行导通/截止，从而能够对提供给电动机2的第一电枢绕组2a的电流进行导通/截止。

设置于第一逆变器电路3a的U相电动机继电器用开关元件34Ua、V相电动机继电器用开关元件34Va、W相电动机继电器用开关元件34Wa利用来自第一控制电路部4a的驱动信号进行导通/截止，从而能够使由第一逆变器电路3a提供给第一电枢绕组2a的U相绕组U1、V相绕组V1、W相绕组W1的电流分别进行导通/截止。

第一CPU10a除了基于所输入的来自传感器类8的转向转矩检测值、车速等各种信息来计算用于使上述电动机旋转的控制量即电流值之外，还具有对第一驱动电路11a、第一逆变器电路3a、第一电枢绕组2a等的异常进行检测的异常检测功能，在检测出这些异常的情况下，为了根据其异常例如仅断开向规定的相的电流提供，可以使检测出异常的相中的上桥臂开关元件、下桥臂开关元件以及电动机继电器用开关元件截止。或者，在检测出上述的异常的情况下，为了断开提供给第一控制单元1a的电源本身，也可以使第一电源继电器5a截止。

此外，如上所述，第一逆变器电路3a基于来自第一CPU10a的第一驱动指令并利用由第一驱动电路11a所提供的驱动信号来进行PWM驱动。通过该PWM驱动对第一逆变器电路3a的各开关元件的导通/截止会导致产生开关噪声。为此，以抑制该开关噪声的释放为目的，将由滤波电容器Ca和滤波线圈CLa所构成的第一滤波电路6a配置在第一逆变器电路3a的输入侧。

另外，提供给第一电源继电器5a和第一滤波电路6a的+B电源与接地端子GND的Δ标记表示从用〇标记所示的连接端子延长出来的部分，这些标记的详细情况将在后文中阐述。

接着，对于第二控制单元1b进行说明。第二控制单元1b包括搭载了第二CPU10b的第二控制电路部4b、向电动机2的第二电枢绕组2b提供电流的第二逆变器电路3b、第二电源继电器5b以及第二滤波电路6b。第二控制单元1b连接至搭载于车辆的电池9的正极侧端子即+B电源以及电池9的负极侧端子即接地端子GND。此外，第二控制单元1b中，由点火开关7对第二控制电路部4b接通电源，并且从传感器类8输入例如搭载于车辆的方向盘附近的检测转向转矩的转矩传感器、对车辆的行驶速度进行检测的速度传感器等的信息。

将来自传感器类8的信息经由设置在第二控制电路部4b的第二输入电路12b传达给第二CPU10b。第二CPU10b根据所传达的这些信息来运算用于使电动机2旋转的控制量即电流值，并输出相当于该运算值的输出信号。将来自第二CPU10b的输出信号传达给构成第二输出电路的第二驱动电路11b和第二逆变器电路3b。第二驱动电路11b接收来自第二CPU10b的输出信号即第二指令信号，输出对第二逆变器电路3b的将在后面阐述的各种开关元件进行驱动的第二驱动信号。第二驱动电路11b中只流过小电流，因此在实施方式1中搭载于第二控制电路部4b中，但也能配置在第二逆变器电路3b中。

第二逆变器电路3b由三相桥式电路构成，包括：U相桥臂，该U相桥臂由串联连接的U相上桥臂开关元件31Ub和U相下桥臂开关元件32Ub构成；V相桥臂，该V相桥臂由串联连接的V相上桥臂开关元件31Vb和V相下桥臂开关元件32Vb构成；以及W相桥臂，该W相桥臂由串联连接的W相上桥臂开关元件31Wb和W相下桥臂开关元件32Wb构成。

U相上桥臂开关元件31Ub和U相下桥臂开关元件32Ub的串联连接部经由U相电动机继电器用开关元件34Ub与第二电枢绕组2b的U相绕组U2相连接。V相上桥臂开关元件31Vb和V相下桥臂开关元件32Vb的串联连接部经由V相电动机继电器用开关元件34Vb与第二电枢绕组2b的V相绕组V2相连接。W相上桥臂开关元件31Wb和W相下桥臂开关元件32Wb的串联连接部经由W相电动机继电器用开关元件34Wb与第二电枢绕组2b的W相绕组W2相连接。

U相电流检测用的U相分流电阻33Ub与U相下桥臂开关元件32Ub进行串联连接，V相电流检测用的V相分流电阻33Vb与V相下桥臂开关元件32Vb进行串联连接，W相电流检测用的W相分流电阻33Wb与W相下桥臂开关元件32Wb进行串联连接。

在第二逆变器电路3b中，U相噪声抑制用电容器30Ub与由U相上桥臂开关元件31Ub和U相下桥臂开关元件32Ub所构成的U相桥臂进行并联连接。V相噪声抑制用电容器30Vb与由V相上桥臂开关元件31Vb和V相下桥臂开关元件32Vb所构成的V相桥臂进行并联连接。并且，W相噪声抑制用电容器30Wb与由W相上桥臂开关元件31Wb和W相下桥臂开关元件32Wb所构成的W相桥臂进行并联连接。

U相分流电阻33Ub、V相分流电阻33Vb与W相分流电阻33Wb的两端间的电位差、以及第二电枢绕组2b的各绕组端子的电压传输至第二控制电路部4b并输入至第二CPU10b。第二CPU10b对其本身基于驾驶员的转向转矩等计算出的电流指令值、与基于所输入的各分流电阻33Ub、33Vb、33Wb的两端间的电位差而计算出的电流检测值之间的偏差进行运算，将使偏差为0的第二驱动指令提供给第二驱动电路11b。

第二驱动电路11b基于来自第二CPU10b的第二驱动指令，向第二逆变器电路3b的U相上桥臂开关元件31Ub和U相下桥臂开关元件32Ub、V相上桥臂开关元件31Vb和V相下桥臂开关元件32Vb以及W相上桥臂开关元件31Wb和W相下桥臂开关元件32Wb的各栅极电极提供驱动信号，并对这些开关元件进行PWM控制。

由此，第二控制单元1b与上述的第一控制单元1a相同，构成为通过进行反馈控制以使电流指令值与电流检测值的偏差为0，从而将所希望的电动机电流提供给第二电枢绕组2b，并使电动机2产生对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩。

并且，在第二控制单元1b中设置有对从电池9的+B电源向第二逆变器电路3b的电源提供进行导通/截止的第二电源继电器5b。第二电源继电器5b由电源继电器用开关元件Qb构成。第二电源继电器5b利用来自第二控制电路部4b的驱动信号来对电源继电器用开关元件Qb进行导通/截止，从而能够导通/截止提供给电动机2的第二电枢绕组2b的电流。

设置于第二逆变器电路3b的U相电动机继电器用开关元件34Ub、V相电动机继电器用开关元件34Vb、W相电动机继电器用开关元件34Wb根据来自第二控制电路部4b的驱动信号进行导通/截止，从而能够使由第二逆变器电路3b提供给第二电枢绕组2b的U相绕组U2、V相绕组V2、W相绕组W2的电流分别导通/截止。

第二CPU10b除了基于所输入的来自传感器类8的转向转矩检测值、车速等各种信息来计算用于使上述电动机旋转的控制量即电流值之外，还具有对第二驱动电路11b、第二逆变器电路3b、第二电枢绕组2b等的异常进行检测的异常检测功能，在检测出这些异常的情况下，为了根据其异常例如仅断开向规定的相的电流提供，可以将检测出异常的相的上桥臂开关元件、下桥臂开关元件以及电动机继电器用开关元件截止。或者，在检测出上述的异常的情况下，为了断开提供给第二控制单元1b的电源本身，也可以将第二电源继电器5b截止。

此外，如上所述，第二逆变器电路3b基于来自第二CPU10b的第二驱动指令并利用由第二驱动电路11b所提供的驱动信号来进行PWM驱动。通过该PWM驱动对第二逆变器电路3b的各开关元件的导通/截止会导致产生开关噪声。为此，以抑制该开关噪声的释放为目的，将由滤波电容器Cb和滤波线圈CLb组成的第二滤波电路6b配置在第二逆变器电路3b的输入侧。

另外，提供给第二电源继电器5b和第二滤波电路6b的+B电源与接地端子GND的Δ标记表示从用〇标记所示的连接端子延长出来的部分，这些标记的详细情况将在后文中阐述。

电动机2由上述那样三相第一电枢绕组2a和三相第二电枢绕组2b所构成的两组电枢绕组分别进行三角形接线的无刷电动机构成。由于是无刷电动机，为了对转子的旋转位置进行检测，搭载有第一旋转传感器17a和第二旋转传感器17b。由此，为了确保冗余性，搭载有实质上为相同结构的两组旋转传感器。将表示第一旋转传感器17a检测出的转子的旋转位置的信息传达给第一控制电路部4a，输入至第一输入电路12a。将表示第二旋转传感器17b检测出的转子的旋转位置的信息传达给第二控制电路部4b，输入至第二输入电路12b。

另外，电动机2也可以不是三相三角形接线的无刷电动机，而是星形接线或两极两对的带电刷电动机。此外，电枢绕组的绕组规格可与现有装置同样，为分布绕组、集中绕组中的任一个。还可以为具有所谓的两个定子的串列式电动机。该情况下，可以仅设置一组电枢绕组，也可以构成为设置两组电枢绕组并利用这些电枢绕组的联动而进行驱动，主要是能对所希望的电动机转速、转矩进行输出即可。

通知单元15例如构成为能使灯点亮，构成为在第一CPU10a检测出上述的异常的情况下，基于从第一CPU10a经由第一输出电路16a输出的警报信号来进行亮灯等动作从而向驾驶员通知以上情况，或在第二CPU10b检测出上述的异常的情况下，基于从第二CPU10b经由第二输出电路16b输出的警报信号进行亮灯等动作从而向驾驶员通知异常。

如上所述，第一控制单元1a和第二控制单元1b为能分别独立地使用输入信息、控制量的运算值来独立地驱动电动机2的结构。并且，第一控制单元1a和第二控制单元1b通过通信线路14相互连接从而能交换对方侧的数据、信息。该通信线路14将第一CPU10a与第二CPU10b之间相互连接，从而能掌握对方的状况。例如若第一CPU10a检测出上述的异常，其结果是使上述规定的开关元件截止，则能将异常检测的内容、异常部件、电动机驱动内容等传达给第二CPU10b。假设在CPU本身发生异常的情况下，不再能交换规定格式的定期通信信号，由此，其中一个CPU还能检测另一个CPU本身的异常产生。

接着，对本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的结构进行说明。图2是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。在图2中，图中的下侧部分为电动机2，在电动机2的上侧部分配置有由上述的第一控制单元和第二控制单元所构成的控制单元1。经由后面阐述的框架28在与电动机输出轴21同轴上沿轴向将电动机2和控制单元1进行一体化。

电动机2包括实质上构成为圆筒形的电动机罩25。电动机罩25中的最下部被相对于轴向而垂直延伸的壁部封闭，图中的最上部则是开口。电动机罩25中的上述壁部与减速机构部的壳体(未图示)相连结。电动机输出轴21由设置于电动机罩25的壁部的轴承部件进行支承而能自由旋转，并贯穿电动机罩25，与未图示的减速机构部的输入轴相连结。

电动机罩25的内部配置有转子23和定子22，所述转子23在电动机输出轴21的外周面周围具有多对由永磁体构成的励磁极，所述定子22具有与转子23的外周面隔着空隙而相对的内周面。转子23固定在电动机输出轴21的外周面。电枢绕组24插入到设置在定子22的槽，由上述的三相第一电枢绕组2a(未图示)和三相第二电枢绕组2b(未图示)构成。

环状连接环27沿轴向靠近配置在电枢绕组24的轴向的一个端部并固定于定子22。如上所述，构成电枢绕组24的第一电枢绕组和第二电枢绕组分别包括U相绕组、V相绕组、W相绕组。电枢绕组24中的第一电枢绕组的U相绕组、V相绕组、W相绕组由连接环27进行三角形接线，与各相绕组分别连接的三根第一绕组端部26a沿电动机2的轴向从连接环27导出并延伸到控制单元1的内部为止。同样地，电枢绕组24中的第二电枢绕组的U相绕组、V相绕组、W相绕组由连接环27进行三角形接线，与各相绕组分别连接的三根第二绕组端部26b沿电动机2的轴向从连接环27导出并延伸到控制单元1的内部为止。

金属制的框架28与电动机罩25的开口部相结合，对电动机罩25的开口部进行封闭，并由轴承部件对电动机输出轴21进行支承而使其自由旋转。电动机输出轴21沿轴向贯穿框架28并向覆盖控制单元1的外壳40的内部进行延伸。并且，框架28在隔着轴心相对的周缘部附近的位置分别具备使第一绕组端部26a沿轴向贯穿的贯穿孔(未图示)和使第二绕组端部26b沿轴向贯穿的贯穿孔(未图示)，上述的第一绕组端部26a和第二绕组端部26b分别贯穿这些贯穿孔。

外壳40覆盖控制单元1，内部内置有构成上述图1所示的第一控制电路部4a和第二控制电路部4b的控制基板4、第一逆变器电路3a、第二逆变器电路3b等。在图中外壳40的上部、即轴向的端面具备沿轴向突出的凸状的第一滤波室41a以及沿轴向突出的凸状的第二滤波室41b。第一滤波室41a的内部收纳有构成第一电源继电器5a的电源继电器用开关元件Qa以及构成第一滤波电路6a的滤波电容器Ca和滤波线圈CLa。第二滤波室41b的内部收纳有构成第二电源继电器5b的电源继电器用开关元件Qb以及构成第二滤波电路6b的滤波电容器Cb和滤波线圈CLb。

并且，在外壳40的轴向的端面中的第一滤波室41a和第二滤波室41b的附近且在外壳40的周缘部配置有电源用连接器42，并且在远离电源用连接器42的位置配设有来自传感器类8的第一信号用连接器43a和第二信号用连接器43b。外壳40、第一滤波室41a、第二滤波室41b、电源用连接器42、第一信号用连接器43a以及第二信号用连接器43b由树脂形成，对这些全部或一部分进行一体化。

控制基板4对构成上述的第一控制电路部4a和第二控制电路部4b的电路部件进行搭载。即，在图中控制基板4的上表面，即在电动机相反侧的表面搭载有第一CPU10a和第二CPU10b，在图中控制基板4的下表面，即电动机侧表面搭载有第一驱动电路11a和第二驱动电路11b等。

第一逆变器电路3a由U相上桥臂开关元件31Ua、V相上桥臂开关元件31Va、W相上桥臂开关元件31Wa、U相下桥臂开关元件32Ua、V相下桥臂开关元件32Va、W相下桥臂开关元件32Wa、U相电动机继电器用开关元件34Ua、V相电动机继电器用开关元件34Va、W相电动机继电器用开关元件34Wa、U相噪声抑制用电容器30Ua、V相噪声抑制用电容器30Va、W相噪声抑制用电容器30Wa、以及U相分流电阻33Ua、V相分流电阻33Va、W相分流电阻33Wa利用树脂模塑成一体从而构成为第一功率模块。

第二逆变器电路3b由U相上桥臂开关元件31Ub、V相上桥臂开关元件31Vb、W相上桥臂开关元件31Wb、U相下桥臂开关元件32Ub、V相下桥臂开关元件32Vb、W相下桥臂开关元件32Wb、U相电动机继电器用开关元件34Ub、V相电动机继电器用开关元件34Vb、W相电动机继电器用开关元件34Wb、U相噪声抑制用电容器30Ub、V相噪声抑制用电容器30Vb、W相噪声抑制用电容器30Wb、以及U相分流电阻33Ub、V相分流电阻33Vb、W相分流电阻33Wb利用树脂模塑成一体而构成为第二功率模块。

作为第一功率模块的第一逆变器电路3a与作为第二功率模块的第二逆变器电路3b各自因驱动而伴随着发热，因此与框架28的控制单元侧的表面相抵接以使得可向金属制的框架28导热。即，框架28也具有散热器的作用。第一绕组端部26a与作为第一功率模块的第一逆变器电路3a的输出端子相连接。第二绕组端部26b与第二逆变器电路3b的输出端子相连接。

接着，对控制单元中的电源继电器、滤波电路等周围的电路结构详细地进行说明。以下说明中，对第一控制单元1a进行说明，但第二控制单元1b也为同样的结构。图3是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的一部分的详细电路图，是详细表示图1所示的第一控制单元1a的一部分的电路结构的图。在图3中，与电池9的正极侧电极相连接的+B电源经由图中〇标记所表示的连接端子连接到电动助力转向装置，并被图中的△标记所示的分岔点分岔为第一控制单元1a和第二控制单元1b。

并且，在第一控制单元1a中，被△标记所示的分岔点之后的第二分岔点分岔为第一检测电路36a和第一电源继电器5a。如图3所示，第一电源继电器5a构成为将并联连接的二极管方向为相反方向的电源继电器用开关元件Qa1、Qa2进行串联连接。另外，图1所示的第一电源继电器5a中的电源继电器用开关元件Qa记为包含图3所示的电源继电器用开关元件Qa1、Qa2。

如上所述，由于将第一电源继电器5a中的电源继电器用开关元件Qa1、Qa2串联连接以使得并联连接的二极管的方向相反，因而电流流过的方向被决定，例如即使将电池9的正极侧电极和负极侧电极反向连接后也不会有电流流过。并且如上所述当发生某种异常时能基于来自第一CPU10a的指令来断开电源提供。

在本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中，为了对第一电源继电器5a中的电源继电器用开关元件Qa1、Qa2进行驱动，包括由电阻R1、R2、R3、晶体管T1、T2构成的电源继电器驱动电路35a。在电源继电器驱动电路35a中，晶体管T1的发射极与第一控制单元1a内的▽标记所示的电源进行连接，集电极与电阻R1和电阻R4的串联连接点进行连接。

电阻R1的一端与电源继电器用开关元件Qa1、Qa2的栅极电极分别进行连接。晶体管T1的基极经由电阻R2与晶体管T2的集电极进行连接。晶体管T2的发射极与接地电平相连接，基极电极经由电阻R3与第一控制电路部4a进行连接。将电阻R5的两端间的电压输入至第一控制电路部4a。晶体管T2利用基于来自第一CPU10a的指令而从第一控制电路部4a发出的驱动信号进行导通/截止控制，晶体管T1基于晶体管T2的导通/截止来进行导通/截止控制。

另外，相比与电池9的正极侧电极相连接的+B电源，晶体管T1的发射极的连接对象即电源▽为高电位的电源，由此可对电源继电器用开关元件Qa1、Qa2进行导通。电阻R4、R5为监视器用的分压电阻，构成为能利用第一控制电路部4a来对晶体管T1、T2的导通状态进行检测。

第一电源继电器5a的下游侧连接有由滤波电容器Ca、滤波线圈CLa等构成的第一滤波电路6a，第一滤波电路6a的下游侧连接有第一逆变器电路3a。作为第一滤波电路6a和第一逆变器电路3a中间点的连接点的电位由第二检测电路13a检测出并输入至第一控制电路部4a，由第一控制电路部4a监视其电压。第一CPU10a基于由电阻R4、R5所监视的电压与来自第二检测电路13a的电压，尽管第一电源继电器5a导通但第二检测电路13a无法检测出相当于电池9的输出电压的电压的情况下，可以判断为第一控制单元1a中的第一逆变器电路3a的上游侧有可能产生接地故障。

第三检测电路18u对第一逆变器电路3a中的U相下桥臂中流过的电流进行检测后输入至第一控制电路部4a，第四检测电路19u对第一电枢绕组2a的U相绕组U1的端子电压进行检测后输入至第一控制电路部4a。第一逆变器电路3a中的V相下桥臂以及W相下桥臂中流过的电流也由与第三检测电路18u同样的检测电路进行检测后输入至第一控制电路部4a。第一电枢绕组2a的V相绕组V1以及W相绕组W1的端子电压也由与第四检测电路同样的检测电路进行检测后输入至第一控制电路部4a。第一控制电路部4a能对所输入的各相下桥臂的电流、电动机2的电枢绕组2a的各绕组端子的电压进行监视，对第一逆变器电路3a中的各开关元件、电动机2的电枢绕组2a等的短路故障、接地故障进行检测，并根据它们的故障内容来断开第一电源继电器5a。

优选为在由第一控制单元1a和第二控制单元1b构成的三相两组中全都设有上述的电源继电器驱动电路35a、第二检测电路13a、第三检测电路18u等各相的电流检测电路、第四检测电路19u等绕组端子电压检测电路。

将由上述的各检测电路所监视的电压或电流传输至第一控制电路部4a中的第一CPU10a。第一CPU10a根据本身的控制指令来掌握监视电压或电流的内容从而判断有无异常。即，尽管向电动机2流过了规定电流，但第三检测电路18u无法检测出电压的情况或在产生了相当于规定电流以外的电压的情况下，第一CPU10a能够判断为异常。并且，由于在第四检测电路19u等的各相的检测电路中对电动机2的各相的端子电压进行监视，因此在即使对电动机进行驱动也不产生电压的情况下，或在没有对电动机2进行驱动时产生了电压的情况下，第一CPU10a也能判断为异常。当产生这些异常时，第一CPU10a向第一驱动电路11a输出控制指令以使得第一电源继电器5a断开。还可停止电源电路12。

电池9的+B电源的线路的另一个分岔连接至用于对流过较小电流的第一电源继电器5a进行导通的电源及其控制指令电路。因此有可能在该电路网中也产生故障，在因该故障导致过电流流过的情况下，需要断开电源继电器。因此设置有第一检测电路36a。如图3所示，第一检测电路36a包括：电阻R6、R7、R9，该电阻R6、R7、R9的一端与+B电源的分岔点△相连接；晶体管T3，该晶体管T3的发射极与电阻R9的另一端相连接，集电极经由电阻R11与接地电平相连接；电阻R8，该电阻R8的一端与电阻R9的另一端相连接；以及放大器I1，该放大器I1的一个输入端子与电阻R7和R8的另一端相连接，另一个输入端子与电阻R6的另一端相连接，输出端子经由电阻R10与晶体管T3的基极相连接。

该第一检测电路36a的基本动作为用放大器I1对电流流过电阻R6而产生的电位差进行放大的动作，第一CPU10a对由第一检测电路36a放大后的值是否进入规定范围内进行监视。

第一控制电路部4a中设置有电源电路12，该电源电路具有包括电容器和二极管的电路12a与包括晶体管的电路12b，该电源电路12的输入端子与放大器I1的另一个输入端相连接。电源电路12的输出端与第一CPU10a相连接。

如上所述，第一CPU10a对由第一检测电路36a放大后的值是否进入规定范围内进行监视，该规定范围的设定由第一检测电路36a以及电源电路I2等所消耗的电流值来决定。如果在第一检测电路36a检测出电阻R6中有过电流流过的情况下，由于在第一检测电路36a、电源电路I2等中产生了异常，因此第一CPU10a除了进行输出以使第一电源继电器5a断开以外，例如还可采取停止电源电路I2以防止过电流的措施。

另外，电源电路I2比▽标记所示的高电压以及电池电压要低，但其生成应该由电池直接进行驱动的电路的电源。并且，电源电路I2例如由电荷泵电路构成，具有图3所示的由电容器和二极管构成的电路I2a，并且还具有包括晶体管的电路I2b，该电路I2b具备用于第一CPU10a的恒定电源的功能，因此构成为即使在没有接通点火开关7时，第一CPU10a也能实现其功能。

如上所述，在电源继电器周围构成有多个电路网，这里存在两组。若考虑冗余性，则在与装置连接后采用双重系统来构成各电路，并且需要在一方产生异常时进行断开以避免对另一方造成影响。因此先经由电源继电器，再连接滤波电路、逆变器电路。例如在滤波电路的电容器中产生了短路故障的情况下，由于故障部位位于电源继电器的下游，因此电源继电器断开不会对正常系统造成影响。另外，在第二驱动电路、第一检测电路36a中像产生接地故障时那样有过电流流过的情况下，还能通过用例如布线图案能被其电流切断那样的较细图案进行连接从而来防止大电流流过。

实施方式2﹒

接着，对本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置进行说明。图4是本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置的一部分的详细电路图，是相当于实施方式1中的图3的电路网，与图3相同标记表示相同或相当的部分。其他结构与实施方式1所涉及的电动助力转向装置相同。

在图4中，插入有作为升压电路的第一检测电路37a以代替图3的第一检测电路36a。第一检测电路37a包括IC电路13、由二极管和电容器构成的电路I4以及包括放大器的电路I5。图4所示的作为升压电路的第一检测电路37a的主要功能为作为升压电源发生器的功能，例如电路I4所示那样升压功能为科克罗夫特瓦尔顿梯状(Cockcroft-Waltonladder)的结构，构成图中▽标记所示的升压电源。即，该功能为相当于实施方式1的图3中的电源电路I2的功能。另一方面，第一控制电路部4a中，例如包含有用于第一CPU10a的恒压电路I6。由该第一检测电路37a构成的▽标记所示的升压电源由于用于驱动第一电源继电器5a等，因此由+B电源的线路来制作。+B电源的线路为在电源用连接器端子的附近分岔的4条线路中的一条线路，将该线路直接输入至ICI3。

ICI5为▽标记的电压监视电路，向ICI3传输信号，以使在升压电压变成规定值以上时禁止升压。ICI3为用于升压电路的振荡部，并且若该升压电源也具有过电流检测功能、高温时断开功能，则能在异常时具有如使升压停止那样进行动作的功能。第一检测电路37a的异常也会传达给第一CPU10a，第一CPU10a不仅能掌握其有无异常，也能掌握异常内容，能根据异常的内容来应对电动机驱动的全面停止、一部分驱动以及临机应变。

由此，根据本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置，构成为将第一检测电路37a插入至小电流的+B电源的线路，检测该电路的异常、尤其是过电压或过电流，并能够停止该电路的功能。从电源用连接器端子起各组中至少具有两处分岔、即合计四处分岔，即使是小电流线路也与大电流线路同样地具备插入其线路的电路中的异常检测单元，例如当过电流流过时通过停止其功能，或切断其线路本身，从而进行该异常不对其它线路造成影响的动作。

并且作为恒压电路I6的主电源不仅利用点火开关7，还利用+B电源，因此该电路也包含过电流检测的功能、对恒定电压超出规定范围的情况进行检测的功能，在异常时也可以停止本身的电路功能。这里由于其也提供第一CPU10a的电源本身，因此存在经由第一CPU10a的驱动无法停止的情况，优选由电路网本身进行停止。

由此，关于与电源线路进行连接、插入的电路，在最上游位置对异常、尤其是过电流进行检测，并停止有可能导致异常的部位的功能，断开继电器，从而起到不对其它电路、其它组造成影响的作用，由此能确保冗余性。

另外，本发明并不限于上述实施方式1及2所涉及的电动助力转向装置，在不脱离本发明的主旨的范围内，可将实施方式1及2的结构适当组合，或对其结构进行部分变形，或省略部分结构。

工业上的实用性

本发明所涉及的电动助力转向装置能用于由电动机对车辆驾驶员的转向转矩进行辅助的电动助力转向装置的领域，进而用于搭载有该电动助力转向装置的汽车等车辆的领域。

标号说明

1 控制单元

1a 第一控制单元

1b 第二控制单元

2 电动机

24 电枢绕组

2a 第一电枢绕组

2b 第二电枢绕组

10a 第一CPU

10b 第二CPU

3a 第一逆变器电路

3b 第二逆变器电路

4a 第一控制电路部

4b 第二控制电路部

5a 第一电源继电器

5b 第二电源继电器

6a 第一滤波电路

6b 第二滤波电路

7 点火开关

8 传感器类

9 电池

12a 第一输入电路

12b 第二输入电路

11a 第一驱动电路

11b 第二驱动电路

30Ua、30Ub U相噪声抑制用电容器

30Va、30Vb V相噪声抑制用电容器

30Wa、30Wb W相噪声抑制用电容器

31Ua、31Ub U相上桥臂开关元件

31Va、31Vb V相上桥臂开关元件

31Wa、31Wb W相上桥臂开关元件

32Ua、32Ub U相下桥臂开关元件

32Va、32Vb V相下桥臂开关元件

32Wa、32Wb W相下桥臂开关元件

33Ua、33Ub U相分流电阻

33Va、33Vb V相分流电阻

33Wa、33Wb W相分流电阻

34Ua、34Ub U相电动机继电器用开关元件

34Va、34Vb V相电动机继电器用开关元件

34Wa、34Wb W相电动机继电器用开关元件

5a 第一电源继电器

5b 第二电源继电器

Qa、Qa1、Qa2、Qb 电源继电器用开关元件

Ca、Cb 滤波电容器

CLa、CLb 滤波线圈

17a 第一旋转传感器

17b 第二旋转传感器

15 通知单元

16a 第一输出电路

16b 第二输出电路

21 电动机输出轴

25 电动机罩

26a 第一绕组端部

26b 第二绕组端部

27 连接环

28 框架

41a 第一滤波室

41b 第二滤波室

42 电源用连接器

43a 第一信号用连接器

43b 第二信号用连接器

35a 电源继电器驱动电路

36a、37a 第一检测电路

13a 第二检测电路

18u 第三检测电路

19u 第四检测电路。

Claims (10)

1.一种电动助力转向装置，包括：

电动机，该电动机基于车辆驾驶员的转向转矩产生辅助转矩；控制单元，该控制单元控制所述电动机；以及电源用连接器，该电源用连接器与搭载于所述车辆的电池相连接并向所述控制单元和所述电动机提供电源，所述电动助力转向装置的特征在于，

所述电动机包括由实质上为相同结构的第一电枢绕组和第二电枢绕组所构成的两组电枢绕组，

所述控制单元由构成为能够独立地对所述第一电枢绕组进行控制的第一控制单元、以及构成为能够独立地对所述第二电枢绕组进行控制的第二控制单元所构成的实质上为相同结构的两组控制单元构成，

所述第一控制单元和所述第二控制单元分别包括：

电源继电器，该电源继电器构成为能够对电源进行开关；

滤波电路，该滤波电路与所述电源继电器相连接；

输入电路，向该输入电路输入来自传感器的信息；

驱动电路，该驱动电路产生对所述电动机进行驱动的驱动信号；

逆变器电路，该逆变器电路由所述驱动信号进行控制；以及

控制电路部，该控制电路部包括基于输入至所述输入电路的所述信息来将用于控制所述电动机的指令信号输出给所述驱动电路的CPU，

所述电源用连接器由单一的连接器构成，

所述电源用连接器的端子中，至少有与所述电池的正极侧相连接的电源系统在所述端子附近分岔成两条线路，所述分岔而得的一条线路与所述第一控制单元相连接，所述分岔而得的另一条线路与所述第二控制单元相连接，

所述分岔而得的两条线路分别再次分岔成两条线路，

所述电源继电器、所述滤波电路以及所述逆变器电路与所述再次分岔而得的线路中的一条线路相连接，

所述控制电路部经由对与所述控制电路部相连接的电路的异常进行检测的第一检测电路，与所述再次分岔而得的线路中的另一条线路进行连接，

当在所述再次分岔而得的所述另一条线路中流过的电流超过预先设定的规定范围的情况下，构成为所述控制单元中的所述第一检测电路停止与所述另一条线路相连接的所述控制电路部的功能，并向所述CPU传达所述停止的情况。

2.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第二检测电路，该第二检测电路对在所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路中流过的电流进行检测，

在所述第二检测电路检测出的电流为预先确定的规定值以上的情况下，构成为使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

3.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第四检测电路，该第四检测电路对由所述逆变器电路提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压进行检测，

在所述第四检测电路检测出的提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压为预先确定的规定值以上的情况下，使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

4.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述电动机与所述控制单元沿轴向同轴状地进行配置，

所述电源用连接器配置于所述控制单元的电动机相反侧的轴向的端部，

在相对于配置有所述电源用连接器的位置的轴向附近的位置上，将所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路配置于所述控制单元，

相对于所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路，将所述CPU和所述逆变器电路配置于所述电动机侧。

5.如权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第三检测电路，该第三检测电路对在所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路中在所述滤波电路的下游流过的电流进行检测，

在所述第三检测电路检测出的在所述滤波电路的下游侧流过的电流为预先确定的规定值以上的情况下，构成为使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

6.如权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第四检测电路，该第四检测电路对由所述逆变器电路提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压进行检测，

在所述第四检测电路检测出的提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压为预先确定的规定值以上的情况下，使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

7.如权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述电动机与所述控制单元沿轴向同轴状地进行配置，

所述电源用连接器配置于所述控制单元的电动机相反侧的轴向的端部，

在相对于配置有所述电源用连接器的位置的轴向附近的位置上，将所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路配置于所述控制单元，

相对于所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路，将所述CPU和所述逆变器电路配置于所述电动机侧。

8.如权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述第三检测电路构成为对所述滤波电路的下游侧之后的电压或提供给所述逆变器电路的电压进行检测，以代替所述电流的检测，

在所述第三检测电路检测出的所述滤波电路的下游侧之后的电压或向所述逆变器电路提供的电压为预先确定的规定值以上的情况下，构成为使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

9.如权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第四检测电路，该第四检测电路对由所述逆变器电路提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压进行检测，

在所述第四检测电路检测出的提供给所述电动机的电枢绕组的电流、或所述电动机的电枢绕组的绕组端子的电压为预先确定的规定值以上的情况下，使所述电源继电器进行动作从而断开所述再次分岔而得的线路中的所述一条线路。

10.如权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述电动机与所述控制单元沿轴向同轴状地进行配置，

所述电源用连接器配置于所述控制单元的电动机相反侧的轴向的端部，

在相对于配置有所述电源用连接器的位置的轴向附近的位置上，将所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路配置于所述控制单元，

相对于所述电源继电器、所述第一检测电路以及所述滤波电路，将所述CPU和所述逆变器电路配置于所述电动机侧。

Images