DE102012107275A1

DE102012107275A1 - Motorsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012107275A1
Application number: DE102012107275A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Fukuoka; Yoshiki Yamagishi; Satoshi Kido; Yasutaka Shirota
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2013-02-14
Also published as: DE102012107275A8; US20130038262A1; CN102931898A; US8872458B2; CN102931898B; JP5660996B2; JP2013038901A

Abstract

Die Zerstörung einer Antriebsschaltung aufgrund einer induzierten Spannung, die von einem Elektromotor erzeugt wird, wenn der Elektromotor durch externe Kraft während eines Stoppens der Steuerung des Elektromotors rotiert, wird verhindert. Eine Motorsteuerungsvorrichtung umfasst eine Antriebsschaltung, die einen Motor antreibt, ein Relais, das zwischen einer Batterie und der Antriebsschaltung bereitgestellt ist, einen Spannungsdetektor, der eine Spannung an der Antriebsschaltung detektiert, und eine Steuereinrichtung, die die Antriebsschaltung zum Steuern des Motors betreibt. Das Relais liefert einen Strom von der Batterie an die Antriebsschaltung, indem die Relais in einen An-Zustand versetzt werden, und schaltet den Strom ab, indem die Relais in einen Aus-Zustand versetzt werden. Die Steuereinrichtung schaltet einen Kontakt des Relais an, wenn die Spannung an der Antriebschaltung, die von dem Spannungsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist während eines Stoppens der Steuerung des Motors.

Description

1. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung, die einen elektrischen Motor steuert, der mit einer Batterie als einer Energieversorgung angetrieben wird.
2. STAND DER TECHNIK
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-72179 offenbart beispielsweise eine Antriebseinheit vom Spindel-Typ, die automatisch eine Heckklappe eines Fahrzeugs öffnet und schließt. In der Antriebseinheit wird eine Spindel durch Rotation eines eingebauten Elektromotors (Motor) in eine Hauptkörper-Röhre aufgenommen und aus dieser entnommen, wodurch die Heckklappe geöffnet und geschlossen wird.
Der Elektromotor wird beispielsweise von einer Schaltung gesteuert, die in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 11-41703 und 8-111902 offenbart ist. Beispielsweise wird ein Schaltelement beziehungsweise Schalterelement, das in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 11-41703 und 8-111902 offenbart ist, zwischen einer Leistungs- beziehungsweise Energieversorgung und einer Antriebsschaltung beziehungsweise treibenden Schaltung des Elektromotors bereitgestellt. Das Schaltelement wird in An- und Aus-Zustände versetzt, um einen Strom von der Energieversorgung zu der Antriebsschaltung zu liefern oder abzuschalten.
Wenn die Versorgung mit dem Strom abgeschaltet ist, so dass der Elektromotor nicht gesteuert wird, rotiert der Elektromotor manchmal durch externe Kraft beim manuellen Öffnen und Schließen der Heckklappe. In solchen Fällen verhält sich der Elektromotor wie ein elektrischer Generator zum Erzeugen einer induzierten Spannung. Wenn die induzierte Spannung an die Antriebsschaltung angelegt wird, so dass sich eine Spannung an der Antriebsschaltung erhöht, wird eine Gefahr erzeugt, dass die Antriebsschaltung aufgrund einer Beschädigung eines Halbleiterelements in der Antriebsschaltung zerstört wird.
In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 11-41703 sind der Elektromotor und das Schaltelement (Relais) miteinander durch eine eine Abschaltung verhindernde Schaltung und eine Diode verbunden. Daher wird ein Steuerstrom aufgrund der induzierten Spannung des Elektromotors an das Schaltelement zum Schließen eines Kontaktes des Schaltelements geliefert und eine von dem Elektromotor erzeugte Spannung wird an eine Energieversorgungsspannung angepasst.
In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-111902 ist die Diode parallel zu dem Schaltelement (Kontakt, beispielsweise ein Kontaktgeber) geschaltet, um einen geschlossenen Stromkreis zu bilden, der die Diode, die Antriebsschaltung und eine andere parallele Last enthält. Daher wird eine von dem Elektromotor erzeugte elektrische Leistung beziehungsweise Energie durch den geschlossenen Stromkreis freigesetzt.
Allerdings ist es bei der in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 11-41703 und 8-111902 offenbarten Einrichtung notwendig, eine andere Komponente, beispielsweise die eine Abschaltung verhindernde Schaltung und die Diode, neu bereit zu stellen. In dem Fall, dass die Energieversorgung und die Antriebsschaltung ohne Einfügen des Schaltelements zwischen diesen verbunden werden, wird die Antriebsschaltung augenblicklich zerstört, wenn die Energieversorgung (Batterie) in umgekehrter Richtung verbunden wird, während eine positive Elektrode und eine negative Elektrode der Energieversorgung miteinander verwechselt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabenstellung der Erfindung ist es, eine Motorsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die die Zerstörung der Antriebsschaltung aufgrund der durch den Elektromotor erzeugten induzierten Spannung verhindert, wenn der Elektromotor während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors durch externe Kraft rotiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Motorsteuerungsvorrichtung: eine Antriebsschaltung, die einen Elektromotor mit einer Batterie als einer Energieversorgung antreibt; ein Schaltelement, das zwischen der Batterie und der Antriebsschaltung bereitgestellt ist, wobei das Schaltelement einen Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung liefert, wenn es in einen An-Zustand versetzt wird und wobei das Schaltelement den Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung abschaltet, wenn es in einen Aus-Zustand versetzt wird; einen Spannungsdetektor, der eine Spannung an der Antriebsschaltung detektiert; und einen Controller beziehungsweise eine Steuereinrichtung, die die Antriebsschaltung zum Steuern des Elektromotors betreibt. Die Steuereinrichtung schaltet das Schaltelement an, wenn die Spannung an der Antriebsschaltung, die von dem Spannungsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert während eines Stoppens der Steuerung des Elektromotors ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst eine Motorsteuerungsvorrichtung einen Rotationsgeschwindigkeitsdetektor, der zusätzlich zu der oben erwähnten Konfiguration eine Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors detektiert. Während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors schaltet die Steuereinrichtung das Schaltelement an, wenn die Spannung an der Antriebsschaltung, die von dem Spannungsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist oder wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors, die von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert ist.
Dementsprechend wird keine andere Komponente neu bereitgestellt, auch wenn der Elektromotor durch die externe Kraft rotiert, so dass die induzierte Spannung während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors erzeugt wird, sondern es wird ein Strompfad von dem Elektromotor zu der Batterie durch die Antriebsschaltung gebildet, indem das Schaltelement in den An-Zustand versetzt wird. Daher wird die durch den Elektromotor erzeugte induzierte Spannung durch die Antriebsschaltung und das Schaltelement zu der Batterie hin entladen, die Spannung an der Antriebsschaltung wird an die Spannung an der Batterie angeglichen und die Zerstörung der Antriebsschaltung kann verhindert werden.
Das Schaltelement wird in den An-Zustand versetzt, wenn die Spannung an der Antriebsschaltung oder die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Daher wird die induzierte Spannung des Elektromotors zu der Batterie hin entladen und die Zerstörung der Antriebsschaltung kann verhindert werden, auch wenn die Spannung an der Antriebsschaltung oder die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors wegen eines Problems jeder Einheit nicht normal detektiert wird.
Die Steuereinrichtung kann das Schaltelement ausschalten, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors, die von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor detektiert wird, geringer oder gleich einem dritten vorbestimmten Wert während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors ist.
Die Steuereinrichtung kann das Schaltelement anschalten, wenn sie den Elektromotor steuert, und die Steuereinrichtung kann das Schaltelement ausschalten, wenn sie die Steuerung des Elektromotors stoppt.
Gemäß der Erfindung kann die Motorsteuerungsvorrichtung, die die Zerstörung der Antriebsschaltung aufgrund der durch den Elektromotor erzeugten induzierten Spannung verhindern kann, wenn der Elektromotor während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors durch die externe Kraft rotiert, bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorsteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert;
2 ist eine Ansicht, die einen Schaltungsschutzzustand der Motorsteuerungsvorrichtung illustriert;
3 ist eine Ansicht, die einen Schaltungsschutz-Gestoppt-Zustand der Motorsteuerungsvorrichtung illustriert;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Schaltungsschutzbetrieb der Motorsteuerungsvorrichtung illustriert;
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Änderungen in der Antriebsschaltungsspannung der Motorsteuerungsvorrichtung und der Motorrotationsgeschwindigkeit illustriert;
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Änderungen in der Antriebsschaltungsspannung der Motorsteuerungsvorrichtung und der Motorrotationsgeschwindigkeit illustriert;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Änderungen in der Antriebssteuerungsspannung der Motorsteuerungsvorrichtung und der Motorrotationsgeschwindigkeit illustriert;
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Schaltungsschutzbetrieb gemäß einer anderen Ausführungsform illustriert;
9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Änderungen in der Antriebsschaltungsspannung und der Motorrotationsgeschwindigkeit einer anderen Ausführungsform illustriert;
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Änderungen in der Antriebsschaltungsspannung und der Motorrotationsgeschwindigkeit einer anderen Ausführungsform illustriert; und
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Änderungen in der Antriebsschaltungsspannung und der Motorrotationsgeschwindigkeit einer anderen Ausführungsform illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen werden identische oder sich entsprechende Anteile durch identische Zahlensymbole bezeichnet.
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert. Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 ist eine ECU (Elektronische Steuereinheit, engl.: Electronic Control Unit), die in einem elektrischen Heckklappen-Öffnungs- und -Schließ-System 100 eines Automobils verwendet wird. Eine Antriebseinheit 2 ist eine Antriebseinheit vom Spindel-Typ, die eine Heckklappe des Automobils öffnet und schließt.
Ein Motor 21 ist eine Antriebsquelle der Antriebseinheit 2 und umfasst einen Gleichstrommotor. Der Motor 21 ist ein Beispiel für den „Elektromotor” der Erfindung. Ein Zwei-Phasen-Codierer beziehungsweise -Impulsgeber 22 wird in zwei Phasen zum Ausgeben eines Pulssignals gemäß den Rotationszuständen des Motors 21 bei normalen und umgekehrten Richtungen bereitgestellt.
Eine Steuereinrichtung 4 ist durch einen Mikrocomputer ausgebildet. Die Steuereinrichtung 4 ist mit einer positiven Elektrode einer Batterie 3 durch einen Spannungswandler 18 verbunden. Die Steuereinrichtung 4 ist auch mit einer negativen Elektrode der Batterie 3 verbunden. Der Spannungswandler 18 wandelt eine Spannung (beispielsweise 12 V) an der Batterie 3 in eine Spannung (beispielsweise 5 V) für die Steuereinrichtung 4. Die Steuereinrichtung 4 kann immer in Betrieb sein, da die Steuereinrichtung 4 immer von der Batterie 3 gespeist wird.
Eine Antriebsschaltung 10 ist eine Brückenschaltung, die den Motor 21 antreibt, indem sie einen Strom an den Motor 21 mit der Batterie 3 als eine Energieversorgung liefert. Jede der Schalteinheiten 11 bis 14 der Antriebsschaltung 10 beinhaltet einen MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, engl.: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 15 und eine Freilaufdiode 16, die in umgekehrter Richtung parallel mit dem MOSFET 15 verbunden ist. Ein Glättungskondensator 17 ist parallel mit der Antriebsschaltung 10 verbunden, um eine Welligkeit zu reduzieren.
Ein Treiber 9 schaltet zwischen An und Aus des MOSFET 15 von jeder der Schalteinheiten 11 bis 14. Die Steuereinrichtung 4 führt einen An-Aus-Betrieb des MOSFET 15 von jeder der Schalteinheiten 11 bis 14 durch den Treiber 9 durch. Daher rotiert der Motor 21 normal und in umgekehrter Richtung.
Zum Zweck des Schutzes gegen Verbindung in umgekehrter Richtung ist ein Relais 7 mit einer Energieversorgungsleitung 19 der Batterie 3 verbunden. Ein Ende einer Spule 7a des Relais 7 ist mit der Batterie 3 durch die Energieversorgungsleitung 19 verbunden. Das andere Ende der Spule 7a ist mit einem Kollektor eines Transistors 8 verbunden. Eine Basis des Transistors 8 ist mit der Steuereinrichtung 4 verbunden, und ein Emitter ist geerdet. Ein Ende eines Kontakts 7b des Relais 7 ist mit der Batterie 3 durch die Energieversorgungsleitung 19 verbunden. Das andere Ende des Kontakts 7b ist mit dem Treiber 9 und der Antriebsschaltung 10 verbunden.
Die Steuereinrichtung 4 stellt an der Basis des Transistors 8 ein Signal bereit, das den Transistor 8 anschaltet und ausschaltet. Die Steuereinrichtung 4 schaltet den Transistor 8 zum Erregen der Spule 7a des Relais 7 an. Durch ein von der Spule 7a erzeugtes magnetisches Feld ist der Kontakt 7b des Relais 7 an (geschlossen), und der Strom wird von der Batterie 3 an die Antriebsschaltung 10 geliefert. Die Steuereinrichtung 4 schaltet den Transistor 8 aus, um die Spule 7a des Relais 7 nicht zu erregen. Das magnetische Feld wird von der Spule 7a nicht erzeugt, und der Kontakt 7b des Relais 7 ist aus (geöffnet), um den Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung 10 abzuschalten.
Beim Anschließen oder Austauschen der Batterie 3 ist der Kontakt 7b des Relais 7 aus. Daher wird die Antriebsschaltung 10 nicht zerstört, auch wenn die Batterie 3 in umgekehrter Richtung verbunden beziehungsweise angeschlossen wird, während eine positive Elektrode mit einer negativen Elektrode verwechselt wird. Das heißt, dass das Relais 7 die Antriebsschaltung 10 vor der Verbindung beziehungsweise dem Anschluss der Batterie 3 in umgekehrter Richtung schützt. Das Relais 7 ist ein Beispiel für das „Schaltelement” der Erfindung.
Ein Spannungsdetektor 5 und ein Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 sind in der Steuereinrichtung 4 bereitgestellt. Der Spannungsdetektor 5 detektiert eine an die Antriebsschaltung 10 angelegte Spannung. Der Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 detektiert Rotationsgeschwindigkeiten des Motors 21 in der normalen und der umgekehrten Richtung basierend auf der Pulssignalausgabe aus dem Impulsgeber 22.
Wenn der Motor 21 gesteuert wird, und zwar wenn die Heckklappe automatisch geöffnet und geschlossen wird, schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 zum Erregen der Spule 7a des Relais 7 an, wodurch der Kontakt 7b (umkreiste Nr. 1 in 1) eingeschaltet wird. Daher wird eine Energieversorgungsspannung von der Batterie 3 an den Treiber 9 und die Antriebsschaltung 10 geliefert. Die Steuereinrichtung 4 treibt die Antriebsschaltung 10 durch den Treiber 9 an, um die An-Aus-Operationen der Schalteinheiten 11 bis 14 (umkreiste Nr. 2 in 1) durchzuführen. Als ein Ergebnis wird der Strom von der Batterie 3 durch die Antriebsschaltung 10 an den Motor 21 zum Starten der Rotation des Motors 21 geliefert. Daher wird ein Spindel-Mechanismus der Antriebseinheit 2 betrieben, um automatisch die Heckklappe des Automobils zu öffnen und zu schließen.
Nach der Rotation des Motors 21 gibt die Steuereinrichtung 4 eine notwendige Anweisung an den Treiber 9, um den Motor 21 basierend auf der Spannung an der Antriebsschaltung 10, die von dem Spannungsdetektor 5 detektiert wird, und der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 21, die von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 (umkreiste Nrn. 3 und 4 in 1) detektiert wird, zu steuern. Der von der Antriebsschaltung 10 an den Motor 21 gelieferte Strom wird mit einem PWM(Pulsweitenmodulation)-Signal gesteuert, das von dem Treiber 9 bereitgestellt wird. Daher wird die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 21 gesteuert, um eine Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Heckklappe anzupassen.
Wenn die Steuerung des Motors 21 gestoppt ist, und zwar wenn die Heckklappe gestoppt ist, schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 aus, um den Kontakt 7b des Relais 7 in den Aus-Zustand zu versetzen. Daher wird eine elektrische Energie der Batterie 3 nicht unnötigerweise verbraucht, sondern unnötiger Energieverbrauch kann reduziert werden.
In dem Motor 21 wird eine induzierte Spannung erzeugt, wenn der Motor 21 durch externe Kraft rotiert, weil die Heckklappe während des Stoppens der Steuerung des Motors 21 manuell geöffnet und geschlossen wird. An diesem Punkt, wenn der Kontakt 7b des Relais 7 in dem Aus-Zustand verbleibt, wird die induzierte Spannung des Motors 21 an die Antriebsschaltung 10 angelegt, und die Spannung an der Antriebsschaltung 10 steigt mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit des Motors 21 an. Wenn die Spannung an der Antriebsschaltung 10 größer ist als eine Standhalte-Spannung beziehungsweise Spannungsfestigkeit der Antriebsschaltung 10, wird die Antriebsschaltung 10 möglicherweise aufgrund einer Beschädigung eines Halbleiterelements, beispielsweise des MOSFET 15 oder der Freilaufdiode 16, die die Schalteinheiten 11 bis 14 (s. 5) darstellen, zerstört.
Daher führt die Motorsteuerungsvorrichtung 1 einen Schaltungsschutzbetrieb durch, um die Antriebseinheit 10 vor der induzierten Spannung des Motors 21 zu schützen. Der detaillierte Schaltungsschutzbetrieb wird nachfolgend beschrieben.
2 ist eine Ansicht, die einen Schaltungsschutzzustand der Motorsteuerungsvorrichtung 1 illustriert. 3 ist eine Ansicht, die einen Schaltungsschutz-Gestoppt-Zustand der Motorsteuerungsvorrichtung 1 illustriert. 4 ist ein Flussdiagramm, das den Schaltungsschutzbetrieb der Motorsteuerungsvorrichtung 1 illustriert. Die 5 bis 7 sind Ansichten, die Beispiele von Änderungen in der Spannung V an der Antriebsschaltung 10 der Motorsteuerungsvorrichtung 1 und der Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 illustrieren.
Während des Stoppens der Steuerung des Motors 21 (ungesteuert) detektiert die Steuereinrichtung 4 die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 mit dem Spannungsdetektor 5 (umkreiste Nr. 1 in 2 und Schritt S1 in 4). Die Steuereinrichtung 4 bestimmt, ob der Detektionswert V von dem Spannungsdetektor 5 größer oder gleich einem vorbestimmten AN-Schwellenwert Vs ist (Schritt S2). Der AN-Schwellenwert Vs entspricht dem „ersten vorbestimmten Wert” der Erfindung.
Wie in 5 illustriert, wird der AN-Schwellenwert Vs auf weniger als eine Spannungsfestigkeit Vt der Antriebsschaltung 10 gesetzt (Vs < Vt). Alternativ kann der AN-Schwellenwert Vs auf größer als eine Spannung Vb an der Batterie 3 gesetzt werden (Vb < Vs).
Wenn der Detektionswert V von dem Spannungsdetektor 5 weniger ist als der AN-Schwellenwert Vs (NEIN in Schritt S2 in 4), detektiert die Steuereinrichtung 4 die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 mit dem Spannungsdetektor 5 erneut (Schritt S1).
Beispielsweise rotiert der Motor 21 durch die äußere Kraft in dem Fall, wenn die Heckklappe manuell geöffnet und geschlossen wird, und die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 steigt durch die induzierte Spannung des Motors 21 mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit des Motors 21 an, wie in den 5 und 6 illustriert.
Daher schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 an, um den Kontakt 7b des Relais 7 in den An-Zustand zu versetzen (umkreiste Nr. 2 in 2 und Schritt S3 in 4), wenn der Detektionswert V von dem Spannungsdetektor 5 größer oder gleich dem AN-Schwellenwert Vs ist (JA in Schritt S2 in 4).
Daher wird die induzierte Spannung des Motors 21 zu der Batterie 3 hin entladen (umkreiste Nr. 3 in 2), weil der Motor 21 mit der Batterie 3 durch die Freilaufdiode 16 der Antriebsschaltung 10 und den Kontakt 7b verbunden ist. Wie in 6 illustriert, wird die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 angeglichen an die Spannung Vb an der Batterie 3, um die Antriebsschaltung 10 zu schützen.
Dann detektiert die Steuereinrichtung 4 die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 basierend auf der Ausgabe von dem Impulsgeber 22 (umkreiste Nr. 4 in 2 und Schritt S4 in 4). Die Steuereinrichtung 4 bestimmt, ob der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 weniger oder gleich einem vorbestimmten AUS-Schwellenwert Rq ist (Schritt S5). Der AUS-Schwellenwert Rq entspricht dem „dritten vorbestimmten Wert” der Erfindung.
Wie in 5 illustriert, wird der AUS-Schwellenwert Rq auf weniger als eine Rotationsgeschwindigkeit Rt des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung die Spannungsfestigkeit Vt erreicht, gesetzt (Rq < Rt). Alternativ kann der AUS-Schwellenwert Rq auf weniger als eine Rotationsgeschwindigkeit Rb des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 die Spannung Vb an der Batterie 3 erreicht, gesetzt werden (Rq < Rb). Zu der Zeit, zu der die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 den AUS-Schwellenwert Rq erreicht, wird eine Spannung Vq an der Antriebsschaltung 10 geringer als die Spannung Vb an der Batterie (Vq < Vb).
Wenn der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 größer ist als der AUS-Schwellenwert Rq (NEIN in Schritt S5 in 4), detektiert die Steuereinrichtung 4 die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 erneut (Schritt S4).
Beispielsweise wird, wenn die Heckklappe nicht manuell geöffnet und geschlossen wird, die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit abnehmender Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Heckklappe verringert, wie in 7 illustriert. Die induzierte Spannung des Motors 21 wird ebenfalls verringert.
Daher schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 aus, um den Kontakt 7b des Relais 7 in den Aus-Zustand zu versetzen (umkreiste Nr. 2 in 3 und Schritt S6 in 4), wenn der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 geringer als der oder gleich dem AUS-Schwellenwert Rq ist (JA in Schritt S5 in 4). Daher sind der Motor 21 und die Antriebsschaltung 10 von der Batterie 3 getrennt, um den Schutz der Antriebsschaltung 10 zu stoppen.
Dann, wenn die Heckklappe stoppt, stoppt der Motor 21, und die Ausgabe des Pulssignals von dem Impulsgeber 22 stoppt ebenfalls (umkreiste Nr. 1 in 3). Der Motor 21 erzeugt nicht die induzierte Spannung. Da der Transistor 8 und der Kontakt 7b des Relais 7 aus sind (umkreiste Nr. 2 in 3), wird der Strom nicht von der Batterie 3 an die Antriebsschaltung 10 geleitet.
Gemäß der Ausführungsform wird der Kontakt 7b des Relais 7 in den An-Zustand versetzt, wenn die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 größer oder gleich dem AN-Schwellenwert Vs ist, auch wenn der Motor 21 durch die externe Kraft rotiert, so dass die induzierte Spannung während des Stoppens der Steuerung des Motors erzeugt wird. Auch wenn eine neue Komponente nicht separat bereitgestellt wird, wird ein Strompfad von dem Motor 21 zu der Batterie 3 durch die Antriebsschaltung 10 dadurch gebildet, dass der Kontakt 7b in den An-Zustand versetzt wird. Daher wird die induzierte Spannung des Motors 21 zu der Batterie 3 hin durch die Antriebsschaltung 10 und den Kontakt 7b entladen, und die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 wird angeglichen an die Spannung Vb an der Batterie. Dementsprechend kann die Zerstörung der Antriebschaltung 10 aufgrund der induzierten Spannung des Motors verhindert werden.
In der Ausführungsform wird der Kontakt 7b des Relais 7 in den Aus-Zustand versetzt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 geringer als der oder gleich dem AUS-Schwellenwert Rq während des Stoppens der Steuerung des Motors 21 ist. Daher werden der Motor 21 und die Antriebsschaltung 10 nicht von der Batterie 3 erregt, sondern der unnötige Verbrauch der elektrischen Energie der Batterie 3 kann verhindert werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Schaltungsschutzbetrieb gemäß einer anderen Ausführungsform illustriert. Die 9 bis 11 sind Ansichten, die Beispiele von Änderungen in der Spannung V an der Antriebsschaltung 10 und der Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 einer anderen Ausführungsform illustrieren.
Während des Stoppens der Steuerung des Motors 21 detektiert die Steuereinrichtung 4 die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 mit dem Spannungsdetektor 5 und detektiert die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 (Schritt S1a in 8). Die Steuereinrichtung 4 bestimmt, ob die Detektionswerte V und R größer oder gleich vorbestimmten AN-Schwellenwerten Vs und Rp sind (Schritt S2a). Der AN-Schwellenwert Vs entspricht dem ”ersten vorbestimmten Wert” der Erfindung, und der AN-Schwellenwert Rp entspricht dem ”zweiten vorbestimmten Wert” der Erfindung.
Wie in 9 illustriert, wird der AN-Schwellenwert Vs für die Spannung, der mit dem Detektionswert V von dem Spannungsdetektor 5 verglichen wird, auf weniger als die Spannungsfestigkeit Vt der Antriebsschaltung 10 und auf größer als die Spannung Vb an der Batterie 3 gesetzt (Vb < Vs < Vt).
Der AN-Schwellenwert Rp für die Rotationsgeschwindigkeit, der mit dem Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 verglichen wird, wird auf weniger als die Rotationsgeschwindigkeit Rt des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 die Spannungsfestigkeit Vt erreicht, gesetzt (Rp < Rt). Der AN-Schwellenwert Rp kann auf größer als die Rotationsgeschwindigkeit Rb des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 die Spannung Vb an der Batterie 3 erreicht, gesetzt werden (Rb < Rp).
9 illustriert das Beispiel, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 auf den AN-Schwellenwert Rp für die Rotationsgeschwindigkeit zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 den AN-Schwellenwert Vs für die Spannung erreicht, gesetzt ist. Allerdings ist die Erfindung nicht auf das Beispiel in 9 beschränkt. Der AN-Schwellenwert Rp für die Rotationsgeschwindigkeit kann auf weniger als die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung an der Antriebsschaltung 10 den AN-Schwellenwert Vs für die Spannung erreicht, gesetzt werden.
Wenn die Detektionswerte V und R geringer als die AN-Schwellenwerte Vs und Rp sind (NEIN im Schritt S2a in 8), detektiert die Steuereinrichtung 4 die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 mit dem Spannungsdetektor 5 und detektiert die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 erneut (Schritt S1a).
Wenn der Detektionswert V von dem Spannungsdetektor 5 größer oder gleich dem Schwellenwert Vs ist oder wenn der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor größer oder gleich dem Schwellenwert Rp ist (JA in Schritt S2a), schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 an, um den Kontakt 7b des Relais 7 in den An-Zustand zu versetzen (Schritt S3).
Daher ist der Motor 21 mit der Batterie 3 durch die Freilaufdiode 16 der Antriebsschaltung 10 und den Kontakt 7b verbunden, um den Strompfad von dem Motor 21 zu der Batterie 3 durch die Antriebsschaltung 10 zu bilden. Daher wird die induzierte Spannung des Motors 21 zu der Batterie 3 hin entladen, und die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 wird an die Spannung Vb an der Batterie 3 angeglichen, um die Antriebsschaltung 10 zu schützen, wie in 10 illustriert.
Dann detektiert die Steuereinrichtung 4 die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 (Schritt S4 in 8). Die Steuereinrichtung 4 bestimmt, ob der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 geringer oder gleich dem vorbestimmten AUS-Schwellenwert Rq ist (Schritt S5). Der AUS-Schwellenwert Rq entspricht dem ”dritten vorbestimmten Wert” der Erfindung.
Wie in 9 illustriert, wird der AUS-Schwellenwert Rq auf weniger als die Rotationsgeschwindigkeit Rt des Motors 21 und den AN-Schwellenwert Rp zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 die Spannungsfestigkeit Vt erreicht, gesetzt (Rq < Rp < Rt). Alternativ kann der AUS-Schwellenwert Rq auf weniger als die Rotationsgeschwindigkeit Rb des Motors 21 zu der Zeit, zu der die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 die Spannung Vb an der Batterie erreicht, gesetzt werden (Rq < Rb).
Wenn der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 größer als der AUS-Schwellenwert Rq ist (NEIN in Schritt S5 in 8), detektiert die Steuereinrichtung 4 die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 mit dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 erneut (Schritt S4).
Wie in 11 illustriert, schaltet die Steuereinrichtung 4 den Transistor 8 aus, um den Kontakt 7a des Relais 7 in den Aus-Zustand zu versetzen (Schritt S6), wenn der Detektionswert R von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor 6 geringer als der oder gleich dem Schwellenwert Rq mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 wird (JA in Schritt S5). Daher werden der Motor 21 und die Antriebsschaltung 10 von der Batterie 3 getrennt, um den Schutz der Antriebsschaltung 10 zu stoppen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Kontakt 7b des Relais 7 in den An-Zustand versetzt, wenn die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 größer oder gleich dem AN-Schwellenwert Vs ist oder wenn die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 größer oder gleich dem AN-Schwellenwert Rp ist, auch wenn die induzierte Spannung in dem Motor 21 während des Stoppens der Steuerung des Motors 21 erzeugt wird. Daher wird der Strompfad von dem Motor 21 zu der Batterie 3 durch die Antriebsschaltung 10 aufrechterhalten, auch wenn die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 oder die Rotationsgeschwindigkeit R des Motors 21 aufgrund eines Problems von jeder Einheit nicht normal detektiert wird. Dementsprechend wird die induzierte Spannung des Motors 21 zu der Batterie 3 hin entladen, die Spannung V an der Antriebsschaltung 10 wird an die Spannung Vb an der Batterie 3 angeglichen, und die Zerstörung der Antriebsschaltung 10 kann verhindert werden.
Zusätzlich zu den obigen Ausführungsformen können verschiedene Ausführungsformen in der Erfindung angenommen werden. In den Ausführungsformen wird das Relais 7 beispielhaft als das Schaltelement bereitgestellt. Dennoch ist die Erfindung nicht auf das Relais 7 beschränkt. Andere Schaltelemente, beispielsweise ein Transistor und ein Reedschalter, können anstatt des Relais 7 verwendet werden. In den Schalteinheiten 11 bis 14 der Antriebsschaltung 10 kann ein anderer Leistungstransistor oder ein Thyristor anstelle des MOSFET 15 verwendet werden.
In den Ausführungsformen wird die Erfindung beispielhaft auf die Motorsteuerungseinheit (ECU) 1 angewendet, die den Motor 21, der in dem elektrischen Heckklappen-Öffnungs-und-Schließ-System 100 verwendet wird, steuert. Allerdings kann die Erfindung auf eine Motorsteuerungsvorrichtung angewendet werden, die den Elektromotor steuert, der in anderen Nutzanwendungen verwendet wird.
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 2011-72179 [0002]
JP 11-41703 [0003, 0003, 0005, 0007]
JP 8-111902 [0003, 0003, 0006, 0007]

Claims

Motorsteuerungsvorrichtung umfassend: eine Antriebsschaltung, die einen Elektromotor mit einer Batterie als einer Energiequelle antreibt; ein Schaltelement, das zwischen der Batterie und der Antriebschaltung bereitgestellt ist, wobei das Schaltelement einen Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung liefert, wenn es in einen An-Zustand versetzt wird, wobei das Schaltelement den Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung abschaltet, wenn es in einen Aus-Zustand versetzt wird; einen Spannungsdetektor, der eine Spannung an der Antriebsschaltung detektiert; und eine Steuereinrichtung, die die Antriebsschaltung zum Steuern des Elektromotors betreibt, wobei die Steuereinrichtung das Schaltelement anschaltet, wenn die Spannung an der Antriebsschaltung, die von dem Spannungsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist während eines Stoppens der Steuerung des Elektromotors.
Motorsteuerungsvorrichtung umfassend: eine Antriebsschaltung, die einen Elektromotor mit einer Batterie als einer Energieversorgung antreibt; ein Schaltelement, das zwischen der Batterie und der Antriebsschaltung bereitgestellt ist, wobei das Schaltelement einen Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung liefert, wenn es in einen An-Zustand versetzt wird, wobei das Schaltelement den Strom von der Batterie zu der Antriebsschaltung abschaltet, wenn es in einen Aus-Zustand versetzt wird; einen Spannungsdetektor, der eine Spannung an der Antriebsschaltung detektiert; einen Rotationsgeschwindigkeitsdetektor, der eine Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors detektiert; und eine Steuereinrichtung, die die Antriebsschaltung zum Steuern des Elektromotors betreibt, wobei während eines Stoppens der Steuerung des Elektromotors die Steuereinrichtung das Schaltelement anschaltet, wenn die Spannung an der Antriebsschaltung, die von dem Spannungsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist oder wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors, die von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor detektiert wird, größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert ist.
Motorsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung das Schaltelement ausschaltet, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors, die von dem Rotationsgeschwindigkeitsdetektor detektiert wird, geringer oder gleich ist einem dritten vorbestimmten Wert während des Stoppens der Steuerung des Elektromotors.
Motorsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung das Schaltelement anschaltet, wenn sie den Elektromotor steuert, und die Steuereinrichtung das Schaltelement ausschaltet, wenn sie die Steuerung des Elektromotors stoppt.