DE102005001703A1

DE102005001703A1 - Elektrische Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102005001703A1
Application number: DE102005001703A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Saito; Yukio Fukushima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: JP2006021645A; FR2872770A1; CN1718490A; DE102005001703B4; FR2872770B1; JP3884450B2; CN100390002C; DE102005063548B3

Abstract

Es ist eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Dreiphasenmotor, der an drei Phasenleitungen angeschlossen ist, zur Verfügung gestellt, welche Vorrichtung Widerstandswerte der drei Phasenleitungen während eines Leitens entzerren kann. Eine elektrische Servolenkvorrichtung hat drei Phasenleitungen (U-, V- und W-Phasen), einen Dreiphasenmotor (4) und Halbleiter-Schaltelemente (3a). Die drei Phasenleitungen (U-, V- und W-Phasen) sind an den Dreiphasenmotor (4) angeschlossen. Drei Halbleiter-Schaltelemente (3a) sind vorgesehen, und zwar eines für jede Phasenleitung (U-, V-, W-Phase).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Servolenkvorrichtungen und insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Dreiphasenmotor zum Unterstützen eines Lenkens.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung unterstützt den Fahrer beim Lenken durch Liefern einer Antriebskraft von einem Motor. Mit solchen elektrischen Servolenkvorrichtungen versehene Fahrzeuge sind im allgemeinen Einsatz.
Das Vorsehen einer elektrischen Servolenkvorrichtung lässt zu, dass das Lenken auf einfache Weise betrieben wird, um dadurch zuzulassen, dass der Fahrer mit weniger Kraft lenkt.

Techniken zum Erhalten einer Kraft zum Antreiben von Motoren in elektrischen Servolenkvorrichtungen enthalten diejenigen, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 11-155297 (1999) offenbart sind.

Bei der Erfindung des oben zitierten Patentdokuments ist eine Batterie zwischen Eingangsanschlüssen einer Brückenschaltung (z.B. einer Dreiphasen-Brückenschaltung, die aus MOS-FETs gebildet ist) angeschlossen. Ein Dreiphasenmotor ist an Ausgangsanschlüsse der Brückenschaltung angeschlossen.

Ebenso gibt es Techniken, bei welchen bei der obigen Konfiguration Relaisschaltungen zwischen Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung und dem Dreiphasenmotor angeordnet sind. Die Relaisschaltungen dienen zum Zuführen und zum Trennen von Strom zwischen der Brückenschaltung und dem Dreiphasenmotor. Bei mit einem Dreiphasenmotor angetriebenen elektrischen Servolenkvorrichtungen sind mechanische Relaisschaltungen nur an zwei der drei Phasenleitungen vorgesehen, um eine Erhöhung bezüglich einer Größe der Vorrichtung zu unterdrücken.

Es ist durch Vorsehen von mechanischen Relaisschaltungen nur an zwei Phasenleitungen möglich, eine Leitung und eine Trennung von Strömen auf allen der drei Phasenleitungen zu steuern.

Jedoch haben solche mit einem Dreiphasenmotor angetriebene elektrische Servolenkvorrichtungen die nachfolgenden Probleme.

Zuerst benötigen die mechanischen Relais aufgrund der Notwendigkeit eines Leitens/Trennens von relativ großen Strömen (um mehrere zehn Ampere bis 100 A) ausreichend große Strompfade und Kontaktkapazitäten, und die Spulen müssen groß genug bemaßt sein, um die bewegbaren Kontakte zu bewegen, so dass die mechanischen Relais einen signifikant großen Bereich besetzen.

Das erste Problem macht es schwierig, elektrische Servolenkvorrichtungen mit mechanischen Relaisschaltungen in Steuersystemen kleiner Größe vorzusehen, und zwar insbesondere in Steuersystemen für einen Fahrzeugeinsatz.

Als zweites sind Widerstandswerte von einzelnen Phasenleitungen während eines Leitens unterschiedlich. Mechanische Relaisschaltungen sind nur an zwei der drei Phasenleitungen vorgesehen, und zwar ohne mechanische Relaisschaltung an der übrigen einen Phasenleitung. Dies verursacht einen Widerstandswertunterschied während eines Leitens zwischen den Leitungen, die mit mechanischen Relaisschaltungen versehen sind, und der Leitung ohne mechanische Relaisschaltung.

Das zweite Problem kann dazu führen, dass der Fahrer leichte Vibrationen bzw. Schwingungen oder Geräusche während eines Lenkens fühlt.

Als Drittes können mechanische Relaisschaltungen in einem EIN-Zustand fixiert werden, was sie unfähig dazu macht, auf AUS zu schalten. Dies wird verursacht, weil Relais verschweißt werden können, nachdem die mechanischen Relaisschaltungen wiederholt ein/aus-geschaltet sind.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer elektrischen Servolenkvorrichtung, die zu einer Größenreduktion und einer Unterdrückung einer Widerstandsänderung zwischen Phasenleitungen während eines Leitens fähig ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine elektrische Servolenkvorrichtung drei Phasenleitungen, einen Dreiphasenmotor und Halbleiter-Schaltelemente. Der Dreiphasenmotor wird durch eine Versorgung mit Energie von den drei Phasenleitungen angetrieben. Die Halbleiter-Schaltelemente sind jeweils an allen der drei Phasenleitungen vorgesehen. Die Halbleiter-Schaltelemente trennen eine elektrisches Leiten zum Dreiphasenmotor. Der Dreiphasenmotor liefert eine Antriebskraft zum Unterstützen eines Lenkens.

Es ist möglich, eine Widerstandswertvariation unter den Phasenleitungen während eines Leitens zu unterdrücken. Dies verhindert ein Auftreten von geringen Schwingungen bzw. Vibrationen und Geräuschen während eines Lenkens. Wenn MOS-FETs als die Halbleiter-Schaltelemente angenommen sind, genügt ein Vorsehen eines einzigen MOS-FET auf jeder Phasenleitung zum Trennen eines Stroms auf jeder Phasenleitung. Dies reduziert nicht nur die Anzahl von Komponenten bzw. Bauteilen, sondern erniedrigt auch den Widerstandswert auf einer Phasenleitung während eines Leitens gegenüber dem Fall, in welchem zwei MOS-FETs auf einer Phasenleitung vorgesehen sind.

Gemäß der Erfindung enthält eine elektrische Servolenkvorrichtung einen Inverter vom Spannungstyp, drei Phasenleitungen, einen Dreiphasenmotor, Halbleiter-Schaltelemente und eine Erhöhungsschaltung. Der Inverter vom Spannungstyp wandelt eine Gleichspannung in eine Wechselspannung um. Die drei Phasenleitungen empfangen eine Ausgabe vom Inverter vom Spannungstyp. Der Dreiphasenmotor wird durch eine Versorgung mit Energie von den drei Phasenleitungen angetrieben. Die Halbleiter-Schaltelemente sind an gegebenen der drei Phasenleitungen vorgesehen. Die Halbleiter-Schaltelemente trennen ein elektrisches Leiten zum Dreiphasenmotor. Die Erhöhungsschaltung erzeugt eine Spannung zum Steuern eines Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente. Der Dreiphasenmotor stellt eine Antriebskraft zum Unterstützen eines Lenkens zur Verfügung. Die Erhöhungsschaltung erzeugt die Spannung zum Steuern eines Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente durch Durchführen einer Erhöhungsoperation unter Verwendung eines Ausgangssignals vom Inverter vom Spannungstyp.

Es ist nicht nötig, ein Impulssignal getrennt als eine Eingabe zur Erhöhungsschaltung zu erzeugen. Das bedeutet, dass gemäß der Erfindung diesbezüglich eine Signalausgabe vom Inverter vom Spannungstyp verwendet wird und direkt zur Erhöhungsschaltung eingegeben wird. Dies eliminiert die Notwendigkeit für eine zusätzliche Schaltung.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung klarer werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des Inverters vom Spannungstyp zeigt;
3 und 4 sind Diagramme, die Systeme zum Erzeugen einer Impulssignaleingabe zur Erhöhungsschaltung darstellen;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 und 7 sind Diagramme, die Spannungen an einem Knoten in der Schaltung zeigen;
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration zeigt, bei welcher Halbleiter-Schaltelemente an nur zwei Phasen vorgesehen sind.
Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Die elektrische Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Halbleiter-Schaltelemente anstelle von mechanischen Relais als Stromtrennschaltung verwendet.
Wie es früher bezüglich der herkömmlichen Techniken angegeben ist, sind mechanische Relais nur an zwei Phasenleitungen vorgesehen. Ein Ersetzen von mechanischen Relaisschaltungen durch Halbleiter-Schaltelemente (z.B. Leistungs-MOS-FETs) löst das erste und das dritte Problem, die bezüglich der herkömmlichen Techniken beschrieben sind.
Jedoch bleibt noch das zweite Problem selbst dann ungelöst, wenn Halbleiter-Schaltelemente anstelle mechanischer Relaisschaltungen verwendet werden.
Ebenso erfordert ein perfektes Trennen von Strömen auf allen Leitungen unter Verwendung von Halbleiter-Schaltelementen, die nur an zwei Phasenleitungen vorgesehen sind, die nachfolgende Konfiguration. Es soll angenommen sein, dass Leistungs-MOS-FETs als die Halbleiter-Schaltelemente angenommen sind. Dann müssen, wie es in 9 gezeigt ist, zwei MOS-FETs 3a in Reihe geschaltet auf jeder Phasenleitung angeordnet sein. Dies ist aufgrund des nachfolgenden Grundes so.
Normalerweise sind Körper- bzw. Flächendioden in Leistungs-MOS-FETs 3a ausgebildet. Demgemäß fließt dann, wenn ein einziger MOS-FET 3a auf einer Phasenleitung angeordnet ist, ein Strom in der Vorwärtsrichtung der Flächendiode selbst dann, wenn der MOS-FET 3a im Aus-Zustand ist.
Demgemäß erfordert ein perfektes Trennen eines Stroms in beiden Richtungen in einer Phasenleitung ein Schalten von zwei MOS-FETs 3a in Reihe auf dieser Phasenleitung, so dass die Flächendioden in entgegengesetzten Richtungen sind.
Somit erfordert ein Einsetzen von Halbleiter-Schaltelementen (z.B. Leistungs-MOS-FETs 3a) für mechanische Relaisschaltungen zwei MOS-FETs 3a auf jeder Phasenleitung, so dass beispielsweise dann, wenn Leistungs-MOS-FETs 3a als die Halbleiter-Schaltelemente angenommen sind, vier MOS-FETs 3a erforderlich sind.
Ebenso benötigt ein Steuern einer Schaltoperation von MOS-FETs 3a vom N-Typ ein Steuersignal mit einer Spannung, die ausreichend höher als ein festes Potential Vb ist, das später beschrieben wird. Ein Erzeugen eines solchen Steuersignals hoher Spannung benötigt ein Vorsehen einer Impuls-Oszillatorschaltung, einer Treiberschaltung und einer Erhöhungsschaltung.
Die Treiberschaltung wandelt ein von der Impuls-Oszillatorschaltung ausgegebenes Impulssignal in ein Impulssignal mit einer Spannung um, die für die Erhöhungsschaltung erforderlich ist. Die Erhöhungsschaltung akkumuliert die von der Treiberschaltung ausgegebene Impulsspannung auf eine DC-Spannung bzw. Gleichspannung (feste Spannung) Vb, um eine Spannung zu erzeugen, die ausreicht, um MOS-FETs vom N-Typ zu schalten.
Ein Steuern einer Schaltoperation von MOS-FETs vom N-Typ 3a erfordert somit eine große Anzahl von Schaltungen.
Auf diese Weise erfährt ein einfaches Ersetzen von mechanischen Relaisschaltungen durch Halbleiter-Schaltelemente (z.B. MOS-FETs 3a) nicht nur das zweite Problem, sondern erzeugt auch neue Probleme: d.h. eine erhöhte Anzahl von Schaltelementen, einen erhöhten Widerstand im Ein-Zustand der Phasenleitungen, auf welchen die MOS-FETs 3a vorgesehen sind, und eine erhöhte Anzahl von Schaltungskomponenten.
Unter diesem Gesichtspunkt hat die vorliegende Erfindung die elektrische Servolenkvorrichtung erfunden, die in den nachfolgenden bevorzugten Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Die Erfindung wird nun insbesondere unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die die bevorzugten Ausführungsbeispiele zeigen.
<Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
1 zeigt den Hauptteil der mit drei Phasen betriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Wie es in 1 gezeigt ist, enthält die elektrische Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) 1, einen Inverter vom Spannungstyp 2, eine Stromtrennschaltung 3, einen Dreiphasenmotor 4, eine Umschaltschaltung 5 und eine Erhöhungsschaltung 6.
Die CPU 1 ist eine Schaltung, die einen ersten PWM-(Pulsbreitenmodulations-)Impuls zum Antreiben der Inverterschaltung vom Spannungstyp 2 erzeugt.
Der Inverter vom Spannungstyp 2 ist eine Schaltung, die eine DC-Spannung bzw. Gleichspannung in eine AC-Spannung bzw. Wechselspannung umwandelt. Der Inverter vom Spannungstyp 2 wandelt den ersten PWM-Impuls in einen zweiten PWM-Impuls um, der zum Antreiben des folgenden Dreiphasenmotors 4 geeignet ist. Der zweite PWM-Impuls wird von der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase ausgegeben. 2 zeigt eine typische Schaltungskonfiguration des Inverters vom Spannungstyp 2.
Wie es in 2 gezeigt ist, enthält der Inverter vom Spannungstyp 2 einen FET-(Feldeffekttransistor-)Treiber 2a und eine Dreiphasen-FET-Brücke 2b. Der FET-Treiber 2a erhöht die Spannung des von der CPU 1 gelieferten ersten PWM-Impulses zu einer Spannung, die zum Antreiben der folgenden Dreiphasen-FET-Brücke 2b erforderlich ist.
Die Dreiphasen-FET-Brücke 2b enthält sechs Halbleiter-Schaltelemente und sechs Freilaufdioden bzw. Schutzdioden. Dreiphasenzweige sind zwischen dem festen Potential Vb und Erdung angeschlossen. Zwei Halbleiter-Schaltelemente sind an jedem Zweig in Reihe geschaltet.
Die Stromtrennschaltung 3 enthält drei Halbleiter-Schaltelemente 3a. Die Halbleiter-Schaltelemente 3a sind auf den jeweiligen Phasenleitungen vorgesehen, die den Inverter vom Spannungstyp 2 und den Dreiphasenmotor 4 verbinden. Das bedeutet, dass die Halbleiter-Schaltelemente 3a auf allen der drei Phasenleitungen vorgesehen sind, und zwar ein Halbleiter-Schaltelement 3a auf jeder Phasenleitung.
Der Dreiphasenmotor 4 ist eine Vorrichtung, die den Fahrer beim Betätigen des Lenkens unterstützt. Die Antriebskraft des Dreiphasenmotors 4 lässt zu, dass der Fahrer das Lenken mit weniger Kraft betreibt.
Die Umschaltschaltung 5 steuert eine Schaltoperation (ein/aus) der Halbleiter-Schaltelemente 3a.
Die Erhöhungsschaltung 6 erzeugt eine Spannung zum Steuern des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a durch eine gegebene Erhöhungsoperation.
Genauer gesagt verwendet die Erhöhungsschaltung 6 dann, wenn sie eine Spannung zum Steuern des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a erzeugt, das an die Inverterschaltung vom Spannungstyp 2 angeschlossene feste Potential Vb und ein Ausgangssignal vom Inverter vom Spannungstyp 2. Die Erhöhungsschaltung 6 führt eine Erhöhungsoperation durch, wie sie später beschrieben wird, um die Spannung zum Steuern des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a zu erzeugen.
Die Komponenten der in 1 gezeigten elektrischen Servolenkvorrichtung sind angeschlossen, wie es nachfolgend gezeigt ist.
Die CPU 1 ist mit dem Inverter vom Spannungstyp 2 verbunden. Der Inverter vom Spannungstyp 2 ist durch die U-, V- und W-Phasenleitungen mit dem Dreiphasenmotor 4 verbunden. Ein Halbleiter-Schaltelement 3a ist auf jeder Phasenleitung vorgesehen. Der Inverter vom Spannungstyp 2 ist zwischen dem festen Potential Vb und Erdung angeordnet.
Jede Phasenleitung verzweigt zum Verbinden des Inverters vom Spannungstyp 2 mit der Erhöhungsschaltung 6. Die Erhöhungsschaltung 6 ist mit der Umschaltschaltung 5 verbunden. Die Umschaltschaltung 5 ist auch mit der CPU 1 und der Stromtrennschaltung 3 (insbesondere den Halbleiter-Schaltelementen 3a) verbunden.
Als Nächstes wird der Betrieb der elektrischen Servolenkvorrichtung der 1 beschrieben.
Der erste PWM-Impuls wird von der CPU 1 zum Inverter vom Spannungstyp 2 ausgegeben. Die Pulsbreite (das Tastverhältnis) des ersten PWM-Impulses ist optimiert, um den Dreiphasenmotor 4 anzutreiben. Die Pulsbreite wird durch Überwachen des Werts des Stroms eingestellt, der im Dreiphasenmotor 4 fließt.
Der Spannungspegel des ersten PWM-Impulses wird im FET-Treiber 2a, der in 2 gezeigt ist, expandiert bzw. erweitert. Insbesondere wird der Spannungspegel des ersten PWM-Impulses zu einem Spannungspegel erweitert, der dazu ausreicht, die Halbleiter-Schaltelemente in der folgenden Dreiphasen-FET-Brücke 2b einzuschalten.
Das erste PWM-Signal mit erweitertem Spannungspegel wird zur folgenden Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegeben.
Dann steuert das bezüglich des Spannungspegels erweiterte erste PWM-Signal das Schalten der Halbleiter-Schaltelemente der Dreiphasen-FET-Brücke 2b. Als Ergebnis der Schaltoperation jedes Halbleiter-Schaltelements gibt der Inverter vom Spannungstyp 2 einen zweiten PWM-Impuls durch die U-Phasen-, die V-Phasen- und die W-Phasenleitung aus.
Die Schaltsteuerung jedes Halbleiter-Schaltelements wird mit einer Zeitgabe durchgeführt, die zum Antreiben des Dreiphasenmotors 4 erforderlich ist. Der Spannungspegel des zweiten PWM-Impulses liegt zwischen 0 V und dem festen Potential Vb.
Nun soll angenommen sein, dass die Stromtrennschaltung 3 in einem leitenden Zustand ist (d.h. jedes Halbleiter-Schaltelement 3a im Ein-Zustand ist). In diesem Fall wird das vom Inverter vom Spannungstyp 2 ausgegebene zweite PWM-Signal zum Dreiphasenmotor 4 eingegeben. Der Dreiphasenmotor 4 wird somit angetrieben und die erzeugte Antriebskraft unterstützt den Fahrer beim Lenken.
Als Nächstes soll angenommen sein, dass die Stromtrennschaltung 3 in einem getrennten Zustand ist (d.h. jedes Halbleiter-Schaltelement 3a ist im Aus-Zustand). Die Stromtrennschaltung 3 wird beispielsweise in einen getrennten Zustand gebracht, wenn das Fahrzeug, das die elektrische Servolenkvorrichtung trägt, einem Unfall ausgesetzt ist und die Lenkunterstützungskraft für ungültig erklärt werden sollte.
Im getrennten Zustand wird das zweite PWM-Signal vom Inverter vom Spannungstyp 2 nicht zum Dreiphasenmotor eingegeben und somit wird keine Antriebskraft vom Dreiphasenmotor 4 erhalten.
Als Nächstes wird der Betrieb eines Ein- oder Ausschaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a beschrieben.
Die Erhöhungsschaltung 6 führt eine gegebene Erhöhungsoperation unter Verwendung des von einer Phasenleitung oder von Phasenleitungen erhaltenen zweiten PWM-Impulses durch. Das bedeutet, dass sie eine Pegelverschiebung durchführt, um eine Schaltsteuerung der Halbleiter-Schaltelemente 3a zu ermöglichen.
Die Umschaltschaltung 5 empfängt eine Signaleingabe für "Leiten" oder "Stoppen" von der CPU 1.
Es soll angenommen sein, dass die Umschaltschaltung 5 ein Signal für "Leiten" empfängt. In diesem Fall wird die durch die Erhöhungsschaltung 6 einer Pegelverschiebung unterzogene Spannung durch die Umschaltschaltung 5 zu den Halbleiter-Schaltelementen 3a eingegeben.
Die Eingabe der pegelverschobenen Spannung ermöglicht eine Ein-Steuerung selbst dann, wenn die Halbleiter-Schaltelemente 3a MOS-FETs vom N-Typ sind. Daher gelangt jede Phasenleitung in einen leitenden Zustand und wird der Dreiphasenmotor 4 angetrieben.
Andererseits soll angenommen sein, dass die Umschaltschaltung 5 ein Signal für "Stoppen" empfängt. In diesem Fall trennt die Umschaltschaltung 5 die durch die Erhöhungsschaltung 6 bezüglich des Pegels verschobene Spannung, um zu verhindern, dass die Spannung in die Halbleiter-Schaltelemente 3a eintritt.
Da die bezüglich des Pegels verschobene Spannung nicht zu den Halbleiter-Schaltelementen 3a geliefert wird, werden die Halbleiter-Schaltelemente 3a auf aus gesteuert. Daher gelangen die Phasenleitungen in einen getrennten Zustand und wird das Antreiben des Dreiphasenmotors 4 gestoppt.
Wie es oben angegeben ist, ist bei der elektrischen Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ein Halbleiter-Schaltelement 3a auf jeder der U-, V- und W-Phasenleitung vorgesehen.
Dies unterdrückt eine Variation bzw. Schwankung zwischen Widerstandswerten der Phasenleitungen während eines Leitens. Dies unterdrückt wiederum ein Auftreten von geringfügigen Vibrationen bzw. Schwingungen und Geräuschen während eines Lenkens, was sonst durch ein Ungleichgewicht der Dreiphasenströme verursacht werden würde.
Es soll angenommen sein, dass Leistungs-MOS-FETs vom N-Typ als die Halbleiter-Schaltelemente 3a angenommen sind.
In diesem Fall erfordert, wie es früher angegeben ist, wenn MOS-FETs auf nur zwei Phasenleitungen vorgesehen sind, ein Trennen von Strömen auf allen Phasenleitungen ein Vorsehen von zwei MOS-FETs in Reihenschaltung auf jeder Phasenleitung.
Jedoch kann mit der elektrischen Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ein Strom auf jeder Phasenleitung nur durch Vorsehen von einem MOS-FET auf einer Phasenleitung getrennt werden. Dies ist aufgrund des nachfolgenden Grundes so.
Leistungs-MOS-FETs enthalten normalerweise Körper- bzw. Flächendioden. Jedoch dann, wenn alle Flächendioden in derselben Richtung auf den jeweiligen Phasenleitungen angeordnet sind (z.B. wenn die Vorwärtsrichtungen der Flächendioden vom Inverter vom Spannungstyp 2 aus in Richtung zum Dreiphasenmotor 4 gerichtet sind), ist es möglich, den vom Dreiphasenmotor 4 ausgegebenen Strom zu trennen, während ein Durchgang von Strömen zum Dreiphasenmotor 4 zugelassen wird.
Wenn Leistungs-MOS-FETs 3a als die Halbleiter-Schaltelemente 3a verwendet werden, erfordert die Konfiguration der 9 vier MOS-FETs 3a. Jedoch erfordert die elektrische Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels selbst dann nur drei MOS-FETs, wenn die Halbleiter-Schaltelemente 3a Leistungs-MOS-FETs sind.
Wenn Leistungs-MOS-FETs 3a als die Halbleiter-Schaltelemente 3a verwendet werden, erfordert die elektrische Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels nur einen einzigen Leistungs-MOS-FET auf einer Phasenleitung.
Daher erniedrigt die Konfiguration dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels den Widerstandswert von einer Leitung während eines Leitens im Gegensatz zu dem Fall, in welchem zwei Leistungs-MOS-FETs auf einer Phasenleitung vorgesehen sind, wie es in 9 gezeigt ist.
Die 3 und 4 stellen Schaltungen dar, die bei Verfahren zum Erzeugen eines Signals zum Steuern des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a verwendet werden.
Das bedeutet, dass in den 3 und 4 eine Impuls-Oszillatorschaltung 100 oder eine CPU 400 einen gegebenen Impuls erzeugt. Die Treiberschaltung 200 erhöht den Spannungspegel des Impulses (in den 3 und 4 wird der Spannungspegel auf Vb erhöht). Dann führt die Erhöhungsschaltung 300 eine Erhöhungsoperation unter Verwendung des Impulssignals mit dem erhöhten Spannungspegel durch.
Jedoch wird bei der elektrischen Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels anstelle eines solchen Impulssignals der zweite PWM-Impuls vom Inverter vom Spannungstyp 2 zur Erhöhungsschaltung 6 geliefert. Das bedeutet, dass die Spannung zum Steuern des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente 3a durch Verwenden des zweiten PWM-Impulses erzeugt wird.
Wie es durch einen Vergleich bei den 3 und 4 deutlich gesehen werden kann, entfernt dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel die Notwendigkeit für die Impuls-Oszillatorschaltung 100, die Treiberschaltung 200 und ähnliches.
Die folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiele stellen spezifische Schaltungskonfigurationen der elektrischen Servolenkvorrichtung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels dar.
<Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
5 zeigt die spezifische Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
In 5 sind eine Umschaltschaltung 5 und eine Erhöhungsschaltung 6 für jede Phasenleitung vorgesehen. Den Erhöhungsschaltungen 6 werden der zweite PWM-Impuls und das feste Potential Vb zugeführt. Jede Erhöhungsschaltung 6 verwendet somit den zweiten PWM-Impuls und das feste Potential Vb zum Erzeugen einer Spannung zur Schaltsteuerung des Halbleiter-Schaltelements 3a.
Die Dreiphasen-FET-Brücke 2b und die vorangehende Schaltung sind genauso wie diejenigen konfiguriert, die in den 1 und 2 gezeigt sind, und werden daher hier nicht noch einmal beschrieben. Ebenso wird, da jede Phasenleitung dieselbe Schaltungskonfiguration hat, nachfolgend die U-Phasenleitung beschrieben.
Wie es in 5 gezeigt ist, wird ein Leistungs-MOS-FET vom N-Typ als das Halbleiter-Schaltelement 3a verwendet. Die nachfolgende Beschreibung ist unter der Annahme gemacht, dass das Halbleiter-Schaltelement 3a somit ein Leistungs-MOS-FET vom N-Typ 3a ist.
Ein Transistor ist als die Umschaltschaltung 5 angenommen. Die nachfolgende Beschreibung ist unter Betrachten der Umschaltschaltung 5 als Transistor 5 gemacht.
Die Erhöhungsschaltung 6 ist aus Dioden 6a und 6c und Kondensatoren 6b und 6d gebildet.
Als Nächstes wird der Betrieb des Halbleiter-Schaltelements (MOS-FET) 3a, der Umschaltschaltung (des Transistors 5) und der Erhöhungsschaltung 6, die in 5 gezeigt sind, beschrieben. Zuerst wird der Betrieb in einem Aus-Zustand des Transistors 5 (einem leitenden Zustand jeder Phasenleitung) beschrieben.
In diesem Fall gibt die CPU 1 ein Signal "L" zur Basis des Transistors 5 zum Ausschalten des Transistors 5 aus.
Es ist angenommen, dass der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls auf dem festen Potential Vb (hoch) ist.
In diesem Fall ist die Spannung am Knoten A, der dem MOS-FET 3a vorausgeht, Vb. 6A zeigt den Impuls beim Knoten A in diesem Zustand.
Die Spannung am Knoten B, der von dem Knoten A über den Kondensator 6b angeschlossen ist, ist wie folgt.
Nun ist dann, wenn die Spannung am Knoten A 0 V ist, die Spannung am Knoten B das feste Potential Vb minus der Vorwärts- bzw. Durchlass-Anstiegsspannung v1 (z.B. etwa 0,7 V) der Diode 6a, d.h. Vb-v1. In diesem Zustand wird dann, wenn die Spannung Vb an den Knoten A angelegt ist, aufgrund eines Pumpens von Ladung die Spannung am Knoten B 2Vb-v1. 6B zeigt den Impuls am Knoten B in diesem Fall.
Dann ist die im Ladekondensator 6d vom Knoten B durch die Diode 6c geladene Spannung (d.h. die Spannung am Knoten C) 2Vb-v1-v2, d.h. die Spannung 2Vb-v1 am Knoten B minus der Durchlass-Anstiegsspannung v2 der Diode 6c (z.B. etwa 0,7 V). 6C zeigt die Spannung am Knoten C in diesem Zustand.
Der Transistor 5 ist im Aus-Zustand und die Diode 6c ist gesehen vom Knoten C aus in der entgegengesetzten Richtung angeordnet. Daher entlädt sich die im Ladekondensator 6d gespeicherte Ladung kaum.
Dieser Betrieb der Erhöhungsschaltung 6 erzeugt somit eine erhöhte Spannung, die nahezu das Zweifache der Spannung des zweiten PWM-Impulses ist.
Nun ist das Halbleiter-Schaltelement 3a aus einem MOS-FET vom N-Typ 3a gebildet. Daher fließt fast kein Strom durch die Gate-Elektrode des MOS-FET 3a. Demgemäß ist die Spannung an der Gate-Elektrode des MOS-FET 3a (d.h. die Spannung am Knoten D) nahezu gleich der Spannung am Knoten C. 6D zeigt die Spannung am Knoten D in diesem Zustand.
Es wird somit gesehen, dass die Source-Spannung des MOS-FET 3a (d.h. die Spannung am Knoten A) Vb (hoch) ist und die Gate-Spannung (d.h. die Spannung am Knoten D) 2Vb-v1-v2 ist. Diese Spannung zwischen den Source- und Gate-Elektroden schaltet den MOS-FET vom N-Typ 3a ein. Somit kann der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls durch jede Phasenleitung zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt werden.
Als Nächstes soll angenommen sein, dass der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls auf dem Erdungspotential 0 V (niedrig) ist.
In diesem Fall ist die Spannung am Knoten A, der dem MOS-FET 3a vorausgeht, 0 V. 7A zeigt den Impuls am Knoten A in diesem Zustand.
Die Spannung am Knoten B ist Vb-v1 (V), da das Pumpen von Ladung unter Verwendung des Kondensators 6b ausgelöscht ist. 7B zeigt den Impuls am Knoten B in diesem Zustand.
Nun ist der Transistor 5 im Aus-Zustand und ist die Diode 6c gesehen vom Knoten C aus in der entgegengesetzten Richtung.
Daher entlädt sich die im Ladekondenstor 6d gespeicherte Ladung kaum. Das bedeutet, dass die Spannung am Knoten C auf 2Vb-v1-v2 bleibt. 7C zeigt die Spannung am Knoten C in diesem Zustand.
Somit würde dann, wenn es keine Zenerdiode 20 gäbe, die Spannung am Knoten C an die Gate-Elektrode (den Knoten D) des MOS-FET 3a angelegt werden.
Dann würde deshalb, weil die Spannung am Knoten A nun 0 V ist, die Spannung 2Vb-v1-v2 zwischen den Source- und Gate-Elektroden des MOS-FET vom N-Typ 3a angelegt werden. Das Anlegen dieser Spannung zwischen den Source- und Gate-Elektroden kann zu einem Durchbruch beim MOS-FET vom N-Typ 3a führen.
Demgemäß ist im Schaltungsdiagramm der 5 die Zenerdiode 20 zwischen den Source- und Gate-Elektroden des MOS-FET 3a vorgesehen. Beim Vorhandensein der Zenerdiode 20 wird die Durchbruchsspannung Vz der Zenerdiode 20 an den Knoten D angelegt. 7D zeigt die Spannung am Knoten D in diesem Zustand.
Die Durchbruchspannung Vz muss auf eine solche Spannung eingestellt werden, dass der MOS-FET 3a keinen Durchbruch erfährt. Ebenso ist die Spannung Vz ausreichend zum Einschalten des MOS-FET 3a.
Somit ist die Potentialdifferenz zwischen den Source- und Gate-Elektroden des MOS-FET 3a Vz so, dass verhindert wird, dass der MOS-FET 3a einen Durchbruch erfährt. Der MOS-FET 3a kann somit ohne Durchbruch eingeschaltet werden.
Der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls kann somit über jede Phasenleitung an den Dreiphasenmotor 4 angelegt werden.
Als Nächstes wird der Betrieb in einem Ein-Zustand des Transistors 5 (einem Trennzustand jeder Phasenleitung) beschrieben.
In diesem Fall gibt die CPU 1 ein Signal "H" zur Basis des Transistors 5 zum Einschalten des Transistors 5 aus. Der zur Basis des Transistors 5 zu dieser Zeit zugeführte Strom ist ausreichend zum Einschalten des Transistors 5.
Wenn der Transistor 5 auf ein schaltet, ist die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter nahezu 0 V. Daher entlädt sich die im Ladekondensator 6d gespeicherte Ladung über den Transistor 5 zur Erdung.
Da sich die Ladung des Ladekondensators 6d entlädt, wird die Spannung am Knoten D auch nahezu 0 V. Wenn der Spannungswert des zweiten PWM-Impulses, der in jeder Phasenleitung fließt, Vb ist, dann wird eine Spannung, die höher als an der Gate-Elektrode ist, an den Source-Anschluss des MOS-FET 3a angelegt. Andererseits wird dann, wenn der Spannungswert des zweiten PWM-Impulses 0 V ist, die Spannung an der Source-Elektrode und diejenige an der Gate-Elektrode des MOS-FET 3a nahezu gleich.
Der MOS-FET 3a ist somit im Aus-Zustand unabhängig vom Spannungswert des zweiten PWM-Impulses, der in jeder Phasenleitung fließt. Das bedeutet, dass der zweite PWM-Impuls von jeder Phasenleitung nicht zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt wird.
Ein vollständiges Stoppen des Antreibens des Dreiphasenmotors 4 erfordert ein Trennen von Strömen auf allen drei Phasenleitungen. Dies ist deshalb so, weil, da die Leistungs-MOS-FETs 3a für gewöhnlich Körper- bzw. Flächendioden enthalten, Ströme in Vorwärtsrichtung bzw. Durchlassrichtung der Flächendioden selbst dann fließen, wenn die MOS-FETs 3a im Aus-Zustand sind.
Beispielsweise soll angenommen sein, dass der Strom auf der V-Phasen- oder W-Phasenleitung nicht getrennt ist. Wenn der zweite PWM-Impuls bei der Spannung Vb von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b zur U-Phasenleitung ausgegeben wird, dann wird aufgrund der parasitären Flächendiode im MOS-FET 3a Strom von der U-Phasenleitung zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt.
Dann wird dem Dreiphasenmotor 4 Strom über den Strompfad von der U-Phasenleitung zur V-Phasenleitung oder von der U-Phasenleitung zur W-Phasenleitung zugeführt. Dann kann das Antreiben des Dreiphasenmotors 4 nicht vollständig gestoppt werden.
Demgemäß ist zum vollständigen Stoppen des Dreiphasenmotors 4 ein Leistungs-MOS-FET 3a auf jeder Phasenleitung vorgesehen, wobei alle Flächendioden in den MOS-FETs 3a in derselben Richtung angeordnet sind.
Somit können genau mit drei MOS-FETs 3a Ströme auf allen drei Phasenleitungen durch gleichzeitiges Versetzen der MOS-FETs 3a in einen Aus-Zustand getrennt werden.
<Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
8 zeigt insbesondere die Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel. In 8 sind eine Umschaltschaltung 5 und eine Erhöhungsschaltung 6 gemeinsam zwischen den Phasenleitungen verwendet. Das bedeutet, dass die elektrische Servolenkvorrichtung der 8 eine Umschaltschaltung 5 und eine Erhöhungsschaltung 6 hat. Der Ausgang der einzelnen Erhöhungsschaltung 6 ist mit jedem der Halbleiter-Schaltelemente 3a verbunden.
Der Erhöhungsschaltung 6 werden der zweite PWM-Impuls und das feste Potential Vb zugeführt. Die Erhöhungsschaltung 6 erzeugt somit eine Spannung zur Schaltsteuerung der Halbleiter-Schaltelemente 3a durch Verwenden des zweiten PWM-Impulses und des festen Potentials Vb.
Die Dreiphasen-FET-Brücke 2b und die vorangehende Schaltung sind genauso konfiguriert wie diejenigen, die in den 1 und 2 gezeigt sind, und werden daher hier nicht noch einmal beschrieben. Obwohl 8 den FET-Treiber der Einfachheit halber nicht zeigt, ist er in der tatsächlichen Schaltung vorangehend zu der Dreiphasen-FET-Brücke 2b vorgesehen.
Wie es in 8 gezeigt ist, werden Leistungs-MOS-FETs vom N-Typ als die Halbleiter-Schaltelemente 3a verwendet. Die nachfolgende Beschreibung ist angesichts dessen gemacht, dass die Halbleiter-Schaltelemente 3a Leistungs-MOS-FETs vom N-Typ 3a sind. Die Umschaltschaltung 5 ist aus einem Transistor gebildet. Die nachfolgende Beschreibung ist unter Betrachten der Umschaltschaltung 5 als Transistor 5 gemacht.
Die Erhöhungsschaltung 6 ist aus Dioden 6a, 6c, 6b, Kondensatoren 6b, 6d, einem Widerstand 6e und einem Transistor 6f ausgebildet.
Als Nächstes wird der Betrieb der Halbleiter-Schaltelemente (MOS-FETs) 3a, der Umschaltschaltung (des Transistors) 5 und der Erhöhungsschaltung 6, die in 8 gezeigt sind, beschrieben. Zuerst wird der Betrieb in einem Aus-Zustand des Transistors 5 (einem leitenden Zustand jeder Phasenleitung) beschrieben.
In diesem Fall gibt die CPU 1 ein Signal "L" zur Basis des Transistors 5 aus, um den Transistor 5 auszuschalten.
Es wird angenommen, dass der zweite PWM-Impuls, der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegeben wird und in der U-Phasenleitung fließt, auf dem festen Potential Vb (hoch) ist.
In diesem Fall ist die Spannung am Knoten A, der dem MOS-FET 3a vorausgeht, Vb. Der Impuls am Knoten A ist in diesem Fall, wie es in 6A gezeigt ist.
Wie es beim zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist die Spannung am Knoten B, der vom Knoten A durch den Kondensator 6b verbunden ist, 2Vb-v1 (V). Der Impuls am Knoten B in diesem Zustand ist so, wie es in 6B gezeigt ist.
Ebenso wie es beim zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist die im Ladekondensator 6d vom Knoten B über die Diode 6c geladene Spannung (d.h. die Spannung am Knoten C) 2Vb-v1-v2 (V). Die Spannung am Knoten C in diesem Zustand ist so, wie es in 6C gezeigt ist.
Dieser Betrieb der Erhöhungsschaltung 6 erzeugt eine erhöhte Spannung, die nahezu ein Zweifaches der Spannung des zweiten PWM-Impulses ist.
Die zweifach erhöhte Spannung, die im Ladekondensator 6d geladen ist, wird zu der Basis des Transistors 6f über den Widerstand 6e zugeführt.
Die Kollektorspannung des Transistors 6f ist auf demselben Potential wie der Knoten C, d.h. die zweifach erhöhte Spannung. Die Emitterspannung des Transistors 6f ist ausreichend niedriger als die zweifach erhöhte Spannung. Daher schaltet der Transistor 6f ein. Wie es oben angegeben ist, ist der Transistor 5 nun im Aus-Zustand.
Somit wird die im Ladekondensator 6d geladene Spannung (d.h. die zweifach erhöhte Spannung) zu den Gateanschlüssen der MOS-FETs 3a eingegeben (d.h. zu den Knoten D1, D2 und D3), die auf den jeweiligen Phasenleitungen vorgesehen sind.
Es wird somit gesehen, dass die Sourcespannung der MOS-FETs 3a (d.h. die Spannung am Knoten A) Vb (hoch) ist und die Gate-Spannung (d.h. die Spannung an den Knoten D1, D2 und D3) 2Vb-v1-v2 ist (in Wirklichkeit ist sie etwas niedriger als diese Spannung).
Diese Source-Gate-Elektrodenspannung schaltet die MOS-FETs vom N-Typ 3a ein. Somit kann der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls über jede Phasenleitung zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt werden.
Als Nächstes soll angenommen sein, dass der zweite PWM-Impuls, der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegeben wird und der in der U-Phasenleitung fließt, auf dem Erdungspotential 0 V (niedrig) ist.
In diesem Fall ist die Spannung am Knoten A, der dem MOS-FET vom N-Typ 3a vorangeht, 0 V. Der Impuls am Knoten A in diesem Zustand ist so, wie es in 7A gezeigt ist.
Die Spannung am Knoten B ist Vb-v1 (V), da das Pumpen von Ladung unter Verwendung des Kondensators 6b ausgelöscht ist. Der Impuls am Knoten B in diesem Zustand ist so, wie es in 7B gezeigt ist.
Nun ist der Transistor 5 im Aus-Zustand und ist die Diode 6c gesehen vom Knoten C aus in der Gegenrichtung bzw. Sperrrichtung. Daher fließt die im Ladekondensator 6D gespeicherte Ladung kaum. Das bedeutet, dass die Spannung am Knoten C auf 2Vb-v1-v2 bleibt. Die Spannung am Knoten C in diesem Zustand ist so, wie es in 7C gezeigt ist.
Somit wird die Spannung am Knoten C zu den Gate-Elektroden der MOS-FETs 3a eingegeben. Dann wird deshalb, weil die Spannung am Knoten A nun 0 V ist, die Spannung 2Vb-v1-v2 (in Wirklichkeit ist sie etwas niedriger als diese Spannung) zwischen den Source- und Gate-Elektroden der MOS-FETs vom N-Typ 3a angelegt.
In der Schaltung der 8 ist, wie es beim zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, eine Zenerdiode 20 auf jeder Phasenleitung vorgesehen, um einen Durchbruch der MOS-FETs 3a zu verhindern. Daher sind die Potentiale an den Knoten D1 bis D3 gleich der Durchbruchspannung Vz der Zenerdioden 20. Diese Spannung Vz ist auf ausreichend eingestellt, um die MOS-FETs vom N-Typ 3a einzuschalten.
Daher können die MOS-FETs vom N-Typ 3a durch die Spannungsdifferenz zwischen den Source- und Gate-Elektroden (die Differenz zwischen der Spannung am Knoten A und den Spannungen an den Knoten D1 bis D3) eingeschaltet werden. Somit kann der von der Dreiphasen-FET-Brücke 2b ausgegebene zweite PWM-Impuls über die einzelnen Phasenleitungen zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt werden.
Als Nächstes wird der Betrieb in einem Ein-Zustand des Transistors 5 (einem Trennzustand jeder Phasenleitung) beschrieben.
In diesem Fall gibt die CPU 1 ein Signal "H" zur Basis des Transistors 5 aus, um den Transistor 5 einzuschalten. Dem Kollektor des Transistors 5 wird die nahezu zweifach erhöhte Spannung zugeführt. Daher schaltet der Transistor 5 ein, wenn das H-Signal von der CPU 1 an die Basis des Transistors 5 angelegt wird.
Der zur Basis des Transistors 5 zugeführte Strom ist ausreichend, um den Transistor 5 einzuschalten.
Wenn der Transistor 5 einschaltet, wird die Spannung des Emitters des Transistors 6f nahezu 0 V. Die im Ladekondensator 6d gespeicherte Ladung entlädt sich über dem Transistor 5 zur Erdung. Daher wird die Basisspannung des Transistors 6f nahezu 0 V und schaltet der Transistor 6f aus.
Nun wird dann, wenn der Transistor 5 einschaltet und der Transistor 6f ausschaltet und in einen eingeschwungenen Zustand gelangt, der Emitter des Transistors 6f nahezu 0 V. Dann werden auch die Potentiale an den Knoten D1 bis D3 nahezu 0 V.
Wie es aus dem Obigen gesehen werden kann, ist die Spannung zwischen den Source- und Gate-Elektroden des MOS-FET vom N-Typ 3a auf jeder Phasenleitung nicht ausreichend, um den MOS-FET vom N-Typ 3a einzuschalten. Daher schaltet jeder MOS-FET 3a aus.
Die MOS-FETs 3a schalten somit unabhängig von dem Spannungswert des zweiten PWM-Impulses, der in jeder Phasenleitung fließt, aus, und der zweite PWM-Impuls von jeder Phasenleitung wird nicht zum Dreiphasenmotor 4 zugeführt.
Wie es früher angegeben ist, erfordert ein vollständiges Stoppen des Antreibens des Dreiphasenmotors 4 ein Trennen von Strömen auf allen drei Phasenleitungen.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele haben Kombinationen einer Konfiguration, bei welcher Halbleiter-Schaltelemente 3a auf jeweiligen Phasenleitungen vorgesehen sind, und einer Konfiguration, bei welcher der Erhöhungsschaltung 6 ein Ausgangssignal (ein zweiter PWM-Impuls) vom Inverter vom Spannungstyp 2 zugeführt wird, gezeigt. Jedoch kann eine der zwei Konfigurationen allein angenommen werden, um eine elektrische Servolenkvorrichtung zu bilden.
Das bedeutet, dass die Konfiguration mit einem Halbleiter-Schaltelement 3a auf jeder Phasenleitung zusammen mit der in der 3 oder 4 gezeigten Konfiguration angenommen werden, ohne der Erhöhungsschaltung 6, der das Ausgangssignal vom Inverter vom Spannungstyp 2 zugeführt wird.
In diesem Fall können die Impuls-Oszillatorschaltung 100, die Treiberschaltung 200, etc. nicht weggelassen werden. Jedoch ist es noch möglich, eine Variation unter Widerstandswerten von einzelnen Phasenleitungen während eines Leitens zu verhindern.
Andererseits kann die Konfiguration, bei welcher das Ausgangssignal vom Inverter vom Spannungstyp 2 zur Erhöhungsschaltung 6 eingegeben wird, zusammen mit einer Konfiguration mit Halbleiter-Schaltelementen 3a nur auf zwei Phasenleitungen angenommen werden, wie es in 9 gezeigt ist, ohne ein Halbleiter-Schaltelement 3a auf jeder Phasenleitung vorzusehen. In 9 sind Leistungs-MOS-FETs als die Halbleiter-Schaltelemente 3a angenommen. Ebenso sind bei der Konfiguration der 9, um ein vollständiges Stoppen einer Stromzufuhr zum Dreiphasenmotor 4 zu erreichen, zwei MOS-FETs auf jeder Phasenleitung angeordnet (die Körper- bzw. Flächendioden sind in Gegenrichtungen angeordnet).
In diesem Fall ist es nicht möglich, eine Widerstandswertvariation unter den Phasenleitungen während eines Leitens zu verhindern. Jedoch können die Impuls-Oszillatorschaltung 100, die Treiberschaltung 200, etc., die in den 3 und 4 gezeigt sind, weggelassen werden.
Der Inverter vom Spannungstyp 2 und die Halbleiter-Schaltelemente 3a können auf demselben Substrat ausgebildet sein. Dies vereinfacht eine Schaltungskonfiguration und spart Platz. Die Umschaltschaltung 5 und die Erhöhungsschaltung 6 können auch auf diesem Substrat vorgesehen sein. Dies bietet eine Größenreduzierung der gesamten Schaltung.
Während die Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist die vorangehende Beschreibung bezüglich aller Aspekte illustrativ und nicht beschränkend. Es wird verstanden, dass zahlreiche andere Modifikationen und Variationen ausgedacht werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektrische Servolenkvorrichtung, die folgendes aufweist: drei Phasenleitungen (U, V, W); einen Dreiphasenmotor (4), der durch eine Energieversorgung von den drei Phasenleitungen angetrieben wird; und Halbleiter-Schaltelemente (3a), die jeweils auf allen drei Phasenleitungen vorgesehen sind und die ein elektrisches Leiten zum Dreiphasenmotor trennen; wobei der Dreiphasenmotor eine Antriebskraft zum Unterstützen eines Lenkens zur Verfügung stellt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes aufweist: einen Inverter vom Spannungstyp (2), der über die drei Phasenleitungen (U, V, W) mit dem Dreiphasenmotor (4) verbunden ist und der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt, um den Dreiphasenmotor anzutreiben; und eine Erhöhungsschaltung (6), die eine Spannung zum Steuern eines Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente (3a) erzeugt, wobei die Erhöhungsschaltung die Spannung zum Steuern eines Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente durch Durchführen einer Erhöhungsoperation unter Verwendung eines Ausgangssignals vom Inverter vom Spannungstyp erzeugt.
Elektrische Servolenkvorrichtung, die folgendes aufweist: einen Inverter vom Spannungstyp (2), der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt; drei Phasenleitungen (U, V, W), die eine Ausgabe vom Inverter vom Spannungstyp empfangen; einen Dreiphasenmotor (4), der durch eine Energieversorgung von den drei Phasenleitungen angetrieben wird; Halbleiter-Schaltelemente (3a), die auf gegebenen der drei Phasenleitungen vorgesehen sind und die ein elektrisches Leiten zum Dreiphasenmotor trennen; und eine Erhöhungsschaltung (6), die eine Spannung zum Erhöhen des Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente erzeugt, wobei der Dreiphasenmotor eine Antriebskraft zum Unterstützen eines Lenkens zur Verfügung stellt und die Erhöhungsschaltung die Spannung zum Steuern eines Schaltens der Halbleiter-Schaltelemente durch Durchführen einer Erhöhungsoperation unter Verwendung eines Ausgangssignals vom Inverter vom Spannungstyp erzeugt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Halbleiter-Schaltelemente (3a) MOS-FETs vom N-Typ sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Erhöhungsschaltung (6) Erhöhungsschaltungen enthält, die jeweils für die Halbleiter-Schaltelemente (3a) vorgesehen sind, und zwar eine Erhöhungsschaltung für jedes Halbleiter-Schaltelement.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Erhöhungsschaltung (6) eine einzige Erhöhungsschaltung für alle Halbleiter-Schaltelemente (3a) enthält.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Inverter vom Spannungstyp (2) eine FET-Brücke (2b) enthält, und die FET-Brücke und die Halbleiter-Schaltelemente (3a) auf einem selben Substrat ausgebildet sind.