DE102014106218A1

DE102014106218A1 - Drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014106218A1
Application number: DE102014106218.3A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Horihata Harumi; c/o DENSO CORPORATION Asada Tadatoshi; c/o DENSO CORPORATION Koyasu Takahisa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2034-05-06
Also published as: DE102014106218B4; US10056752B2; US20140334044A1

Abstract

Eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug wird bereitgestellt. Eine drehende elektrische Maschine enthält eine Leistungssystemschaltung, die ein Leistungselement aufweist und mit einem ersten Masseanschluss und einer ersten Verbindungsleitung geerdet ist, und eine Steuersystemschaltung, welche die Leistungssystemschaltung steuert und über einen zweiten Masseanschluss und eine zweite Verbindungsleitung geerdet ist.

Description

QUERVERWEIS ZUR VERWANDTEN ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert und beansprucht die Prioritäten der am 9. Mai 2013 eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung JP 2013-99019 , der am 10. Mai 2013 eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung JP 2013-99903 , und der am 10. Mai 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2013-99904 , deren Beschreibungen durch Bezugnahme hierin mitoffenbart werden.
HINTERGRUND
(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, wobei die Maschine in einem PKW, einem LKW oder dergleichen installiert ist.
(Stand der Technik)
Herkömmlich ist eine Ansteuerschaltung bekannt, die eine Schutzschaltung enthält, die logisch ein Überhitzen und einen Überstrom eines Leistungstransistors zum Begrenzen deren Betrieb erfasst (beispielsweise bezugnehmend auf JP-A-7-84655 ). Diese Schutzschaltung verbietet dem Leistungstransistor eingeschaltet zu werden, wenn ein Überhitzen oder ein Überstrom des Leistungstransistors erfasst wird, der eine mit der Ansteuerschaltung verbundene Last ansteuert.
Gemäß der Konfiguration von JP-A-7-84655 wird, wenn eine abnormale Bedingung auftritt, der Leistungstransistor ausgeschalten, um eine Zufuhr des Stroms von dem Leistungstransistor zur Last zu stoppen. Allerdings fließt, selbst wenn die Schutzschaltung der JP-A-7-84655 an den Leistungstransistor angewandt wird, der in einem Leistungswandler der drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug enthalten ist, Strom durch eine parasitäre Diode, wenn der Leistungstransistor ausgeschalten wird. Dadurch kann, wenn ein Masseanschluss unterbrochen wird, der durch die parasitäre Diode durchfließende Strom zu einer Steuerschaltung und zu einer anderen elektrischen Last durch die Steuerschaltung fließen. Insbesondere wird, wenn eine 48 V-Hochspannungsbatterie von einer Leistungssystemschaltung geladen wird, und eine Steuersystemschaltung durch eine verbundene 12 V-Niederspannungsbatterie betrieben wird, zuverlässig verhindert, dass Strom von der Leistungssystemschaltung zu der Steuersystemschaltung fließt, selbst wenn der Masseanschluss unterbrochen ist.
Zudem ist eine herkömmliche elektronische Schaltung bekannt, wie z. B. ein fahrzeugseitiger Wechselstromregler, der die Ausgabesteuerung in einem stabilen Zustand beibehält, indem sie verbietet, dass eine Ausgabeansteuerschaltung und ein Ausgabeschaltelement angesteuert werden, wenn eine Unterbrechung eines Masseanschlusses erfasst wird (beispielsweise bezugnehmend auf das japanische Patent JP 2504586 ). Die elektronische Schaltung stoppt die Steuerung, wenn der Masseanschluss unterbrochen wird, um zu verhindern, dass die Ausgabesteuerung deaktiviert ist.
Allerdings kann die Funktion der elektronischen Schaltung des japanischen Patents JP 2504586 nicht bei dem Fall angewandt werden, bei dem ein Masseanschluss für die ganze elektronische Schaltung vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Masseanschlüssen individuell geerdet sind, und wenn einer der Masseanschlüsse unterbrochen ist. Beispielsweise kann, wenn angenommen wird, dass ein Leistungsmasseanschluss, der mit einem einen Inverter einer drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug ausgebildeten Leistungswandler verbunden ist, und ein Steuermasseanschluss, der mit einem den Leistungswandler steuernden Controller verbunden ist, individuell geerdet werden, und der Leistungsmasseanschluss unterbrochen wird, eine Unterbrechung des Leistungsmasseanschlusses nicht erfasst werden, und mit dem Leistungsmasseanschluss verbundene Elemente können nicht geschützt werden.
Darüber hinaus ist herkömmlich eine Abnormalitätsbestimmungsvorrichtung einer elektrischen Leistungseinheit bekannt, die einen Strom und eine Spannung einer Batterie zum Bestimmen von Offenen-Fehler der Batterie erfasst (beispielsweise bezugnehmend auf das japanische Patent JP 4501873 ). Diese Abnormalitätsbestimmungsvorrichtung bestimmt einen Offenen-Fehler der Batterie, wenn der durch einen Spannungssensor erfasste Veränderungsbetrag der Spannung größer ist, und der durch einen Stromsensor erfasste Veränderungsbetrag des Stroms kleiner ist.
Die Abnormalitätsbestimmungsvorrichtung des japanischen Patents JP 4501873 bestimmt ein Vorhandensein oder ein Nicht-Vorhandensein eines Offenen-Fehlers der Batterie basierend auf einer Beziehung zwischen der Spannung und des Stroms der Batterie. Dadurch ist ein Stromsensor erforderlich, der einen Strom erfasst, der durch einen Abschnitt fließt, der ein Objekt der Bestimmung eines Offenen-Fehlers ist, wodurch die Konfiguration der Abnormalitätsbestimmungsvorrichtung verkompliziert wird. Beispielsweise ist es unter Berücksichtigung, dass eine Unterbrechung eines Steuermasseanschlusses erfasst wird, der eine Steuersystemschaltung der drehenden elektrischen Maschine eines Fahrzeugs erdet, ist es schwierig einen Stromsensor zum Erfassen der Unterbrechung des Steuermasseanschlusses (Offenen-Fehlers) vorzusehen, da der Raum zum Installieren der drehenden elektrischen Maschine aufgrund der Miniaturisierungsanforderung beschränkt ist. Ferner ist es, da die zu der Steuersystemschaltung fließende Strommenge relativ klein ist, schwierig eine Unterbrechung des Masseanschlusses basierend auf der Beziehung zwischen dem Strom und der Spannung genau zu bestimmen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform stellt eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug bereit, die zuverlässig verhindert, dass ein Strom von einer Leistungssystemschaltung zu einer Steuersystemschaltung fließt.
Eine Ausführungsform stellt eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug bereit, die eine Unterbrechung eines Leistungsmasseanschlusses erfassen kann, wenn der Leistungsmasseanschluss und ein Steuermasseanschluss individuell geerdet sind.
Eine Ausführungsform stellt eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug bereit, die ein mit einem Leistungsmasseanschluss verbundenes Element schützt.
Eine Ausführungsform stellt eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug bereit, die eine Unterbrechung eines Steuermasseanschlusses durch eine einfache Konfiguration erfasst.
Als Aspekt der Ausführungsform wird eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei die drehende elektrische Maschine enthält: eine Leistungssystemschaltung, die ein Leistungselement aufweist und über einen ersten Masseanschluss und eine erste Verbindungsleitung geerdet ist; und eine Steuersystemschaltung, die die Leistungssystemschaltung steuert und über einen zweiten Masseanschluss und eine zweite Verbindungsleitung geerdet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In den begleitenden Figuren zeigt:
1 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines MOS-Moduls darstellt;
3 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer H-Brückenschaltung darstellt;
4 ein Diagramm, das eine Konfiguration darstellt, die einen Erfassungsbetrieb und einen Benachrichtigungsbetrieb ausführt;
5 ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel einer Eingabeschutzschaltung und einer Pegelverschiebeschaltung darstellt;
6 ein Diagramm, das eine Spannungsveränderung eines Leistungsmasseanschlusses bezüglich des Potenzials eines Steuermasseanschlusses darstellt;
7 ein Diagramm zur Erläuterung einer Veränderung einer erhaltenen Leistungsmasseanschlussspannung, wenn der Steuermasseanschluss unterbrochen wird;
8 ein Diagramm, das eine Abwandlung einer Verbindung betreffend dem Leistungsmasseanschluss darstellt;
9 ein Diagramm, das eine weitere Abwandlung einer Verbindung betreffend dem Leistungsmasseanschluss darstellt; und
10 ein Diagramm, das eine Konfiguration zum Ausführen eines Erfassungsbetriebs und eines Schutzbetriebs darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die begleitenden Figuren werden nachstehend qAusführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Figuren werden durchgängig den Komponenten, die identisch oder ähnlich zueinander sind, die gleichen Bezugszeichen zum Zwecke des Verzichts von unnötiger Erläuterung vergeben.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 dargestellt, enthält eine drehende elektrische Maschine 100 für ein Fahrzeug zwei Statorwicklungen 1A, 1B, eine Feldwicklung 2, zwei MOS-Modulgruppen 3A, 3B, einen UVW-Phasentreiber 4A, einen XYZ-Phasentreiber 4B, eine H-Brückenschaltung 5, einen H-Brückentreiber 6, einen Rotationswinkelsensor 7, eine Steuerschaltung 8, eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9, eine Leistungsschaltung 10, eine Diode 11, und einen Kondensator 12. Die drehende elektrische Maschine 100 wird als ISG (integrierter Starter-Generator) bezeichnet, und hat eine Funktion eines elektrischen Motors und eine Funktion eines Generators.
Die Statorwicklung 1A ist eine Dreiphasenwicklung, die eine U-Phasenwicklung, eine V-Phasenwicklung und eine W-Phasenwicklung enthält, und ist um einen Statorkern (nicht gezeigt) herum gewickelt. Ähnlich ist die Statorwicklung 1B eine Dreiphasenwicklung, die eine X-Phasenwicklung, eine Y-Phasenwicklung und eine Z-Phasenwicklung enthält, und ist um den Statorkern und um eine 30 elektrische Grad bezüglich der Statorwicklung 1A verschobene Position herum gewickelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform konfigurieren die zwei Statorwicklungen 1A, 1B und der Statorkern einen Stator. Es ist zu beachten, dass jede der Anzahlen von Phasen der Statorwicklungen 1A, 1B nicht auf drei beschränkt ist.
Die Feldwicklung 2 ermöglicht einem Rotor eine Rotorwelle aufzuweisen, die eine Antriebskraft zwischen dem Rotor und einer Maschine über einen Riemen oder Zahnräder überträgt, um ein magnetisches Feld zu erzeugen. Die Feldwicklung 2 ist um Feldpole (nicht gezeigt) zum Konfigurieren des Rotors herum gewickelt.
Die MOS-Modulgruppe 3A ist mit der Statorwicklung 1A verbunden, wodurch eine Dreiphasen-Brückenschaltung als Ganzes konfiguriert wird. Die MOS-Modulgruppe 3A arbeitet als ein Leistungswandler, der Wechselspannung, die in der Statorwicklung 1A während eines Generatorbetriebs induziert wird, in Gleichspannung umwandelt, und wandelt Gleichspannung, die von einer externen Einheit (Hochspannungsbatterie 200) während eines Motorbetriebs induziert wird, in eine Wechselspannung um, um die umgewandelte Spannung an die Statorwicklung 1A anzulegen. Die MOS-Modulgruppe 3A enthält drei MOS-Module 3AU, 3AV, 3AW entsprechend der Anzahl der Statorwicklung 1A. Das MOS-Modul 3AU ist mit der in der Statorwicklung 1A enthaltenen U-Phasenwicklung verbunden. Das MOS-Modul 3AV ist mit der in der Statorwicklung 1A enthaltenen V-Phasenwicklung verbunden. Das MOS-Modul 3AW ist mit der in der Statorwicklung 1A enthaltenen W-Phasenwicklung verbunden.
Wie in 2 dargestellt, enthält das MOS-Modul 3AU zwei MOS-Transistoren 30, 31 und einen Stromerfassungswiderstand 32. Der MOS-Transistor 30 ist ein Schaltelement eines oberen Zweigs (High-Side). Die Quelle des MOS-Transistors 30 ist mit der U-Phasenwicklung der Statorwicklung 1A verbunden. Die Drain des MOS-Transistors 30 ist mit einem Leistungssourceanschluss PB verbunden. Der Leistungssourceanschluss PB ist beispielsweise mit der Hochspannungsbatterie 200 (erste Batterie) mit einem Nennwert von 48 V oder einem positiven Anschluss einer Hochspannungslast 210 verbunden. Der MOS-Transistor 31 ist ein Schaltelement eines unteren Zweigs (Low-Side). Die Drain des MOS-Transistors 31 ist mit der U-Phasenwicklung verbunden. Die Source des MOS-Transistors 31 ist mit dem Leistungsmasseanschluss PGND über den Stromerfassungswiderstand 32 verbunden. Eine Serienschaltung, die aus zwei MOS-Transistoren 30, 31 ausgebildet ist, ist zwischen dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss der Hochspannungsbatterie 200 angeordnet. Die U-Phasenwicklung ist mit dem Verbindungspunkt der MOS-Transistoren 30, 31 über einen B-Anschluss verbunden. Darüber hinaus sind das Gate und die Source des MOS-Transistors 30, das Gate des MOS-Transistors 31 und beide Enden des Widerstands 32 mit dem UVW-Phasentreiber 4A verbunden.
Eine Diode ist parallel zwischen der Source und der Drain jedes der MOS-Transistoren 30, 31 verbunden. Obwohl die Diode durch eine parasitäre Diode (Körperdiode) der MOS-Transistoren 30, 31 realisiert wird, kann eine andere Diode parallel als eine andere Komponente verbunden sein. Der obere Zweig und/oder untere Zweig kann unter Verwendung eines anderen Schaltelements als MOS-Transistor konfiguriert sein.
Da die MOS-Module 3AV, 3AW mit Ausnahme des MOS-Moduls 3AU und der MOS-Module 3BX, 3BY, 3BZ mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration nachstehend beschrieben werden, wird auf detaillierte Beschreibungen verzichtet.
Die MOS-Modulgruppe 3B ist mit der Statorwicklung 1B verbunden, wodurch eine Dreiphasen-Brückenschaltung als Ganzes konfiguriert wird. Die MOS-Modulgruppe 3B arbeitet als Leistungswandler, der Wechselspannung, die in der Statorwicklung 1B während des Generatorbetriebs induziert wird, in Wechselspannung umwandelt, und der Gleichspannung, die von einer externen Einheit (Hochspannungsbatterie 200) während des Motorbetriebs angelegt wird, in Wechselspannung umwandelt, um die umgewandelte Spannung zu der Statorwicklung 1B anzulegen. Die MOS-Modulgruppe 3B enthält drei MOS-Module 3BX, 3BY und 3BZ entsprechend der Anzahl der Phasen der Statorwicklung 1B. Das MOS-Modul 3BX ist mit der in der Statorwicklung 1B enthaltenen X-Phasenwicklung verbunden. Das MOS-Modul 3BY ist mit der in der Statorwicklung 1B enthaltenen Y-Phasenwicklung verbunden. Das MOS-Modul 3BZ ist mit der in der Statorwicklung 1B enthaltenen Z-Phasenwicklung verbunden.
Der UVW-Phasentreiber 4A erzeugt Steuersignale, die zu den Gates der in den drei MOS-Modulen 3AU, 3AV, 3AW enthaltenen MOS-Transistoren 30, 31 übertragen werden, und erfasst eine Spannung über den Stromerfassungswiderstand 32. Ähnlich erzeugt der XYZ-Phasentreiber 4B Ansteuersignale, die zu den Gates der in den drei MOS-Modulen 3BX, 3BY, 3BZ enthaltenen MOS-Transistoren 30, 31 übertragen werden, und erfasst eine Spannung über den Stromerfassungswiderstand 32.
Die H-Brückenschaltung 5 ist eine Erregerschaltung, die mit beiden Enden der Feldwicklung 2 verbunden ist und einen Erregerstrom zu der Feldwicklung 2 zuführt. Wie in 3 dargestellt, enthält die H-Brückenschaltung 5 zwei MOS-Transistoren 50, 51, zwei Dioden 52, 53 und einen Stromerfassungswiderstand 54. Der hochseitige MOS-Transistor 50 und die niederseitige Diode 52 sind der Reihe nach verbunden. Ein Ende der Feldwicklung 2 ist mit dem Verbindungspunkt des MOS-Transistors 50 und der Diode 52 verbunden. Darüber hinaus sind die hochseitige Diode 53, der niederseitige MOS-Transistor 51 und der Stromerfassungswiderstand 54 der Reihe nach verbunden. Das andere Ende der Feldwicklung ist mit dem Verbindungspunkt der Diode 53 und des MOS-Transistors 51 verbunden. Die H-Brückenschaltung 5 ist mit dem Leistungssourceanschluss PB und dem Leistungsmasseanschluss PGND verbunden. Beim Schalten der MOS-Transistoren 50, 51 wird ein Erregerstrom von der H-Brückenschaltung 5 zu der Feldwicklung 2 zugeführt. Darüber hinaus wird durch Ausschalten eines der MOS-Transistoren 50, 51 eine Zufuhr des Erregerstroms gestoppt, und der durch die Feldwicklung 2 fließende Erregerstrom kann durch eine der Dioden 52, 53 zirkulieren.
Der H-Brückentreiber 6 erzeugt Ansteuersignale, die zu den Gates der in der H-Brückenschaltung 5 enthaltenen MOS-Transistoren 50, 51 übertragen werden, und erfasst eine Spannung über dem Stromerfassungswiderstand 54.
Der Rotationswinkelsensor 7 erfasst einen Rotationswinkel des Rotors. Beispielsweise kann der Rotationswinkelsensor 7 unter Verwendung eines Permanentmagneten und Hall-Elementen konfiguriert sein. Insbesondere kann durch Fixieren des Permanentmagneten an ein Ende der Rotationswelle des Rotors und Anbringen der Hall-Elemente bei zu dem Permanentmagnet gegenüberliegenden Positionen zum Erhalt deren Ausgaben ein Rotationswinkel des zusammen mit dem Permanentmagnet rotierenden Rotors erfasst werden. Es ist zu beachten, dass der Rotationswinkelsensor 7 unter Verwendung von anderen Elementen als die Hall-Elemente konfiguriert sein kann.
Die Steuerschaltung 8 steuert die gesamte drehende elektrische Maschine 100. Die Steuerschaltung 8 enthält einen Analog-Digital-Wandler und einen Digital-Analog-Wandler, und überträgt Signale zu einer anderen Einheit und empfängt Signale von einer anderen Einheit. Die Steuerschaltung 8 ist beispielsweise durch einen Mikrocomputer konfiguriert. Die Steuerschaltung 8 führt ein vorbestimmtes Steuerprogramm zum Steuern des UVW-Phasentreibers 4A, des XYZ-Phasentreibers 4B und des H-Brückentreibers 6 aus, um die drehende elektrische Maschine 100 als Motor oder als Generator zu betreiben oder verschiedene Prozesse, wie z. B. eine Abnormalitätserfassung und -benachrichtigung auszuführen.
Die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 führt einen Empfang von Signalen aus einer externen Einheit und eine Übertragung von Signalen zu der externen Einheit über einen Steuerkabelbaum 310 aus. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 führt eine Pegelumwandlung einer Anschlussspannung der Hochspannungsbatterie 200 und einer Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND aus. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 ist eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle zum Verarbeiten von zu übertragenden oder zu empfangenden Signalen und Spannung. Erforderliche Funktionen der Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 werden beispielsweise durch eine gewöhnliche IC realisiert.
Eine Niederspannungsbatterie 202 (zweite Batterie) mit einem Nennwert von 12 V ist mit der Leistungsschaltung 10 verbunden. Die Leistungsschaltung 10 erzeugt eine Betriebsspannung von 5 V beispielsweise durch Ein- und Ausschalten eines Schaltelements und Glätten dessen Ausgabe durch einen Kondensator. Aufgrund der Betriebsspannung arbeitet der UVW-Phasentreiber 4A, der XYZ-Phasentreiber 4B, der H-Brückentreiber 6, der Rotationswinkelsensor 7, die Steuerschaltung 8 und die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9.
Der Kondensator 19 entfernt oder reduziert ein erzeugtes Schaltrauschen, wenn die MOS-Transistoren 30, 31, wie z. B. das MOS-Modul 3AU für einen Motorbetrieb, ein- oder ausgeschalten werden. In 1 wird ein Kondensator 12 verwendet. Allerdings kann die Anzahl der Kondensatoren passend in Abhängigkeit der Magnitude des Schaltrauschens verändert werden.
Der UVW-Phasentreiber 4a, der XYZ-Phasentreiber 4B, die H-Brückenschaltung 5, der H-Brückentreiber 6, der Rotationswinkelsensor 7 (außer der an dem Rotor angebrachte Permanentmagnet), die Steuerschaltung 8 und die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 und die Leistungsschaltung 10 werden auf einem Steuersubstrat 102 montiert.
Darüber hinaus enthält, wie in 1 dargestellt, die drehende elektrische Maschine 100 einen Verbinder 400, an dem der Leistungsquellenanschluss PB, ein Steuerquellenanschluss CB, der Leistungsmasseanschluss PGND, ein Steuermasseanschluss CGND, der Steuerkabelbaum 310 und dergleichen angebracht sind. Der Leistungsquellenanschluss PB ist ein Eingabe-Ausgabe-Anschluss einer Hochspannungs-Positive-Elektrodenseite. Die Hochspannungsbatterie 200 und die Hochspannungslast 210 sind mit dem Leistungssourceanschluss PB über ein vorbestimmtes Kabel verbunden. Der Steuersourceanschluss CB ist ein Eingabeanschluss einer Niederspannungs-Positive-Elektrodenseite. Die Niederspannungsbatterie 202 und die Niederspannungslast 204 sind mit dem Steuersourceanschluss CB über ein vorbestimmtes Kabel verbunden.
Der Leistungsmasseanschluss PGND ist ein erster Masseanschluss, der Leistungssystemschaltungen erdet. Der Leistungsmasseanschluss PGND ist mit einem Fahrzeugraum 500 über einen Massekabelbaum 320 verbunden, der eine erste Verbindungsleitung ist. Die MOS-Modulgruppen 3A, 3B (Leistungswandler) und die H-Brückenschaltung 5 (Erregerschaltung) sind Leistungssystemschaltungen. Die Leistungssystemschaltungen enthalten die MOS-Transistoren 30, 31, 50, 51, die Leistungselemente sind, durch die ein mit bzw. zu den Statorwicklungen 1A, 1B oder der Feldwicklung 2 gemeinsamer Strom fließt.
Darüber hinaus ist der Steuermasseanschluss CGND ein zweiter Masseanschluss, der zusätzlich zu dem Leistungsmasseanschluss PGND und Massesteuersystemschaltungen vorgesehen ist. Der Steuermasseanschluss CGND ist über ein Massekabel 330 (zweite Verbindungsleitung) mit Ausnahme des Massekabelbaums 320 geerdet. Die Diode 11 (deren Kathode bei der Seite des Rahmens 11 positioniert ist) ist zwischen dem Steuermasseanschluss CGND und dem Rahmen der drehenden elektrischen Maschine 100 (nachstehend als „ISG-Rahmen” bezeichnet) über interne Leitungen der Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 eingeführt. Insbesondere ist die Kathode der Diode 11 mit einem Rahmenmasseanschluss FLMGND verbunden, der mit dem ISG-Rahmen 110 verbunden ist. Der UVW-Phasentreiber 4A, der XYZ-Phasentreiber 4B, der H-Brückentreiber 6, der Rotationswinkelsensor 7, die Steuerschaltung 8, die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 und dergleichen sind mit Steuersystemschaltungen verbunden. Es ist zu beachten, dass das Erdungskabel 330 mit einem Teil des Fahrzeugs verbunden ist, das ein Massepotenzial (0 V) aufweist und keine Spannungsveränderung aufweist. Darüber hinaus kann in 1, obwohl die Diode 11 außerhalb des Steuersubstrats 102 vorgesehen ist, die Diode 11 auf dem Steuersubstrat 102 vorgesehen sein.
Der Verbinder 400 wird zum Verbinden des Steuerkabelbaums 310, des Massekabels 330 und anderer Kabel mit den Anschlüssen (z. B. den Steuermasseanschluss CGND und den Steuersourceanschluss CB) mit Ausnahme des Leistungssourceanschlusses PB und des Leistungsmasseanschlusses PGND verwendet.
Der ISG-Rahmen 110 der drehenden elektrischen Maschine 100 ist beispielsweise durch einen Aluminiumdruckgiesen dielektrisch ausgebildet. Der ISG-Rahmen 110 ist an einem Maschine (E-G)-Block 510 durch Bolzen fixiert. Ferner ist der Maschinenblock 510 mit dem Fahrzeugrahmen 500 durch einen Massekabelbaum 322 verbunden.
Die drehende elektrische Maschine 100 der vorliegenden Ausführungsform weist die vorstehend beschriebene Konfiguration auf. Als Nächstes werden ein Erfassungsbetrieb und ein Schutzbetrieb beschrieben, die ausgeführt werden, wenn das mit dem Steuermasseanschluss CGND verbundene Massekabel 330 unterbrochen wird.
Bei der drehenden elektrischen Maschine 100 der vorliegenden Ausführungsform werden Steuersystemschaltungen, wie z. B. die Steuerschaltung 8, über den Steuermasseanschluss CGND geerdet. Das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND ist mit dem Massepotenzial über das Massekabel 330 fixiert. Die Steuersystemschaltungen führen verschiedene Operation bezüglich des Massepotenzials des Steuermasseanschlusses CGND aus. Dadurch werden, falls das Massekabel 330 von dem Steuermasseanschluss CGND aufgrund der Veränderung dergleichen unterbrochen wird, die Massepotenziale der Steuersystemschaltungen instabil, wodurch der Betrieb der Steuersystemschaltungen instabil wird.
Um die vorstehende Situation zu vermeiden, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Diode 11 zwischen dem Steuermasseanschluss CGND und dem ISG-Rahmen 110 der drehenden elektrischen Maschine 100 eingefügt. Wie vorstehend beschrieben, ist der ISG-Rahmen 110 mit dem Maschinenblock 510 durch die Bolzen fixiert, und der Maschinenblock 510 ist mit dem Fahrzeugrahmen 500 über den Massekabelbaum 322 verbunden. Dadurch wird, falls das Massekabel 330 von dem Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird, der Massepfad zu dem ISG-Rahmen 110 über die Diode 11 sichergestellt, wodurch der temporäre Betrieb der Steuersystemschaltungen aufrechterhalten wird. Ferner wird, da die Kathode der Diode 11 mit dem ISG-Rahmen 110 verbunden ist, verhindert wird, dass ein Strom von den Leistungssystemschaltungen zu den Steuersystemschaltungen über dem Fahrzeugrahmen 500 fließt.
Inzwischen wird, obwohl der Massepfad über die Diode 11 sichergestellt wird, falls das Massekabel 330 unterbrochen wird, durch die Durchlöschspannung (z. B. 0,7 V) der Diode 11 das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND höher. Da Betriebsspielräume der Steuersystemschaltungen kleiner werden, wenn sich das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND erhöht, ist es wünschenswert, das Auftreten einer Fehlfunktion zu benachrichtigen, d. h. Unterbrechung des Massekabels 330 von dem Steuermasseanschluss CGND zu dem Treiber, um den Fahrer aufzufordern, schnell Maßnahmen zu ergreifen, wie z. B. Inspektion, Reparatur und Austausch. Ferner wird als Prämisse gewünscht, die Unterbrechung des Massekabels 330 zu erfassen. Dadurch enthält die Steuerschaltung 8 eine Benachrichtigungseinrichtung, die die erfasste Unterbrechung des Massekabels 330 an die externe Einheit (z. B. eine ECU 600) benachrichtigt.
Es ist zu beachten, dass eine Unterbrechung des Massekabels 330 einen Zustand enthält, bei dem der Kontaktwiderstand höher als ein angenommener zulässiger Wert aufgrund des Verlierens von Mutter zur Verbindung wird, zusätzlich zu einem Zustand, bei dem ein Ende des Massekabels 330 vollständig von dem Steuermasseanschluss CGND getrennt wird, und zu einem Zustand, bei dem nicht nur ein Ende des Massekabels 330 bei der Seite des Steuermasseanschlusses CGND, sondern auch das andere Ende des Massekabels 330 bei der Fahrzeugseite vollständig getrennt wird.
Um den Erfassungsbetrieb und den Benachrichtigungsbetrieb, die vorstehend beschrieben werden, auszuführen, enthält die drehende elektrische Maschine 100 der vorliegenden Ausführungsform die in 4 gezeigte Konfiguration. Das bedeutet, dass die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 eine Eingabeschutzschaltung 90 und eine mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundene Pegelverschiebeschaltung 91, eine Eingabeschutzschaltung 92 und eine mit dem ISG-Rahmen 110 verbundene Pegelverschiebeschaltung 93 enthält. 5 zeigt ein konkretes Beispiel der Eingabeschutzschaltungen 90, 92 und der Pegelverschiebeschaltungen 91, 93.
Die Eingabeschutzschaltung 90 beschränkt einen Veränderungsbereich der Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND, um konstant zu sein, wenn die Veränderung der Spannung groß geworden ist. Beispielsweise enthält, wie in 5 dargestellt, die Eingabeschutzschaltung 90 eine Zenerdiode, deren Kathode an der Seite des Leistungsmasseanschlusses PGND angeordnet ist, und eine Zenerdiode, deren Kathode bei der Seite des Steuermasseanschlusses CGND angeordnet ist, die der Reihe nach verbunden sind. Es ist zu beachten, dass die Eingabeschutzschaltung 90 durch Kombinieren von Zenerdioden konfiguriert ist, deren Anzahl für die Beschränkung der Veränderung des Potenzials des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereichs erforderlich ist. Beispielsweise sind, falls der vorbestimmte Spannungsbereich auf 0 V ± 2,51 V festgelegt wird, drei Zenerdioden in eine Richtung gerichtet und drei Zenerdioden sind in die andere Richtung gerichtet sind, d. h. sechs Zenerdioden können der Reihe nach verbunden sein.
Wenn die Pegelverschiebeschaltung 91 das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND überwacht, wandelt die Pegelverschiebeschaltung 91 das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND zu einem geeigneten Potenzial um, um das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND zu überwachen. In dieser Ausführungsform wird zum Überwachen des Potenzials des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb des Spannungsbereichs von –1,3 V bis 0,6 V (die Masse dieses Spannungsbereichs wird nachstehend beschrieben) eine Pegelverschiebung derart ausgeführt, dass der Spannungsbereich beispielsweise 2,5 V ± 1,0 V wird, wobei berücksichtigt wird, dass die in den Steuersystemschaltungen verwendete Betriebsspannung 5 V wird. Beispielsweise ist, wie in 5 dargestellt, die Pegelverschiebeschaltung 91 durch Kombinieren eines Operationsverstärkers und einer Mehrzahl von Widerständen konfiguriert.
Auf ähnliche Weise begrenzt die Eingabeschutzschaltung 92 einen Veränderungsbereich der Spannung des ISG-Rahmens 110 so, dass er konstant ist, wenn die Veränderung der Spannung (um genau zu sein die Veränderung der Spannung eines mit dem ISG-Rahmen 110 verbundenen Anschlusses) größer geworden ist. Beispielsweise enthält, wie in 5 dargestellt, die Eingabeschutzschaltung 92 eine Zenerdiode, deren Kathode an der Seite des Leistungsmasseanschlusses PGND angeordnet ist, und eine Zenerdiode, deren Kathode an der Seite des Steuermasseanschlusses CGND angeordnet ist, die der Reihe nach verbunden sind.
Wenn die Pegelverschiebeschaltung 92 das Potenzial des ISG-Rahmens 110 bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND überwacht, wandelt die Pegelumschaltschaltung 92 das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND zu dem geeigneten Potenzial um, um das Potenzial des ISG-Rahmens zu überwachen. In der Ausführungsform wird zum überwachen des Potenzials des ISG-Rahmens 110 innerhalb des Spannungsbereichs von –0,7 V bis 0 V (die Masse dieses Spannungsbereichs wird nachstehend erläutert) eine Pegelverschiebung derart ausgeführt, dass der Spannungsbereich beispielsweise 2,5 V ± 1,0 V wird, wobei berücksichtigt wird, dass die in den Steuersystemschaltungen verwendete Betriebsspannung 5 V wird. Beispielsweise wird, wie in 5 dargestellt, die Pegelverschiebeschaltung 92 durch Kombinieren eines Operationsverstärkers und einer Mehrzahl von Widerstanden konfiguriert.
Darüber hinaus enthält die Steuerschaltung 8 Analog-Digital-Wandler (A/D) 80, 81, eine CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82, eine CGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 83, eine CAN-(Controller Area Network)-Steuersektion 84.
Der Analog-Digital-Wandler 80 wandelt eine Ausgabespannung der Pegelverschiebeschaltung 91 zu Digitaldaten um. Der Analog-Digital-Wandler 81 wandelt eine Ausgabespannung der Pegelverschiebeschaltung 93 zu digitale Daten um. Die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 überwacht eine Spannung des Steuermasseanschlusses CGND oder des ISG-Rahmens 110 (das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND oder des ISG-Rahmens 110 bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND) basierend auf den von den Analog-Digital-Wandlern 80, 81 ausgegebenen Daten. Falls eine Spannung eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, erfasst die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 das mit dem Steuermasseanschluss CGND verbundene Massekabel 330. Die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 entspricht einer Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion.
Die CGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 83 ist eine Benachrichtigungseinrichtung, die, wenn die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 die Unterbrechung des Massekabels 330 erfasst, eine Benachrichtigung der Erfassung zu der ECU 600 überträgt. Beispielsweise kann diese Benachrichtigung an die ECU 600 durch eine CAN-Kommunikation mit dem durch die CAN-Steuersektion 84 realisierten CAN-Protokoll übertragen werden. Es ist zu beachten, dass ein anderes Kommunikationsverfahren, wie z. B. eine LIN-(Local Interconnect Network)-Kommunikation mit dem LIN-Protokoll verwendet werden kann.
Als Nächstes wird ein konkreter Betrieb zum Erfassen einer Unterbrechung des Massekabels 300 von dem Steuermasseanschluss CGND beschrieben. Beispielsweise wird in der vorliegenden Ausführungsform der maximale Wert des Eingabe- und Ausgabestroms, der während des Motorbetriebs und des Generatorbetriebs der drehenden elektrischen Maschine 100 fließt, auf 200 A festgelegt. Darüber hinaus wird der maximale Wert des Kontaktwiderstands des Leistungsmasseanschlusses PGND (der einen Widerstand des Massekabelbaums 320 und dergleichen enthält) auf 3 mΩ festgelegt. Es ist zu beachten, dass bei dem Vorstehenden, obwohl Beispiele des maximalen Werts des Eingabe- und Ausgabestroms und der maximale Wert des Kontaktwiderstands des Leistungsmasseanschlusses PGND gezeigt werden, die Maximalwerte entsprechend den tatsächlichen Produkten verändert werden.
Die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND wird, wenn die drehende elektrische Maschine 100 gestoppt wird (Spannung bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND) auf 0 V festgelegt. Der Strom, der zu dem Leistungsmasseanschluss PGND während des Motorbetriebs fließt, ist auf eine positive Seite festgelegt. In diesem Fall ist die Spannungsveränderung des Leistungsmasseanschlusses PGND in 1 gezeigt.
Das bedeutet, dass während einer normalen Zeit (normaler Betrieb), wenn der Masseleistungsanschluss PGND und der Steuermasseanschluss CGND nicht unterbrochen sind die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines Bereichs von 0 bis + 0,6 V entsprechend dem Strom 0 bis 200 A während eines Motorbetriebs verändert. Ferner verändert sich die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines Bereichs von –0,6 bis 0 V entsprechend dem Strom 0 bis 200 A während des Generatorbetriebs.
Inzwischen erhöht sich während einer abnormalen Zeit (abnormaler Betrieb), wenn das Massekabel 330 von dem Steuermasseanschluss CGND unterbrochen ist, das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND um 0,7 V, das die Durchlassspannung der Diode 11 ist, wodurch sie +0,7 V wird. In diesem Fall verändert sich die Spannung des ISG-Rahmens 110 bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND von 0 V der normalen Zeit zu –0,7 V. Ferner verändert sich, da die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND, die +0,7 V geworden ist, während dieser abnormalen Zeit erfasst wird, die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines Bereichs von –0,7 bis –0,1 V entsprechend dem Strom von 0 bis 200 A des Motorbetriebs. Darüber hinaus verändert sich entsprechend dem Strom 0 bis 200 A des Motorbetriebs die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines Bereichs von –1,3 bis –0,7V.
Wie vorstehend beschrieben, verändert sich, falls das Massekabel 330 von dem Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird, (A) die Spannung des ISG-Rahmens 110 von 0 V zu –0,7 V, und (B) die Spannungen des Leistungsmasseanschlusses PGND des Motorbetriebs und des Generatorbetriebs verschieben sich zu 0,7 V niederseitig verglichen mit jenen der normalen Zeit. Die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 verwendet wenigstens eine der Bedingungen (A) und (B) zum Erfassen einer Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND.
Bezugnehmend auf die Bedingung (B) ist eine Maßnahme für die Veränderung der Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND erforderlich, die sich zu 0,7 V niederseitig verschiebt verglichen mit der der normalen Zeit. In 7 zeigt N einen Verspannungsbereich (–0,6 bis +0,6 V) des Leistungsmasseanschlusses PGND während einer normalen Zeit. U zeigt einen Spannungsbereich (–1,3 bis –0,6 V) des Leistungsmasseanschlusses PGND während einer abnormalen Zeit, wenn der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird. Wie in 7 klar dargestellt, erhöht sich, wenn eine abnormale Bedingung auftritt, die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND (B1) auf einen Bereich von –0,1 bis +0,6 V, und (B2) kann auf einen Bereich b von -1,3 bis –0,6 V verringert werden.
Bezugnehmend auf die (B1) kann die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 bestätigen, dass beispielsweise, wenn eine Referenzspannung V1 auf –0,1 V festgelegt wird, die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND nicht die Referenzspannung V1 während des Motorbetriebs übersteigt. Es ist zu beachten, dass, wenn der Strom, der durch den Leistungsmasseanschluss PGND während des Motorbetriebs fließt, höher ist, die Bestätigung auf einfacher Weise und korrekt ausgeführt werden kann. Beispielsweise wird, wenn die Räder des Fahrzeugs durch die drehende elektrische Maschine 100 angetrieben werden, die drehende elektrische Maschine 100 ein fast vollständiger Leistungszustand während des Motorbetriebs. Dadurch wird die vorstehende Bestätigung vorzugsweise während des Motorbetriebs ausgeführt. Ferner ist die Referenzspannung V1 notwendigerweise –0,1 V und kann mehr als –0,1 V sein.
Bezugnehmend auf die (B2) kann die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 bestätigen, dass beispielsweise, wenn eine Referenzspannung V2 auf –0,6 V festgelegt wird, die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND unter die Referenzspannung V2 während des Generatorbetriebs abgesenkt wurde. Es ist zu beachten, dass, wenn der Strom, der durch den Leistungsmasseanschluss PGND während des Erzeugerbetriebs zunimmt, diese Bestätigung auf einfache Weise und korrekt ausgeführt werden kann. Beispielsweise fließt, wenn ein regeneratives Bremsen durch den Generatorbetrieb der drehenden elektrischen Maschine 100 ausgeführt wird, ein relativ hoher Strom. Dadurch wird die vorstehende Bestätigung vorzugsweise während des Generatorbetriebs ausgeführt. Alternativ kann die vorstehende Bestätigung ausgeführt werden, wenn bestätigt wird, dass der erzeugte Strom höher ist (der gesamte erzeugte Strom kann durch Summieren der Ströme erfasst werden, die zu den MOS-Modulen fließen) oder ein Einstellen der Spannung während des Generatorbetriebs höher ist. Darüber hinaus ist die Referenzspannung V2 nicht notwendigerweise –0,6 V und kann weniger als –0,6 V sein. Es ist zu beachten, so dass die Bestätigung nicht notwendigerweise ausgeführt wird, dass beide der vorstehenden (B1) und (B2) erfüllt sind. Eine Bestätigung einer der vorstehenden (B1) und (B2) kann ausgeführt werden. Eine Bestätigung der beiden der vorstehenden (B1) und (B2) kann ausgeführt werden. In diesem Fall kann, wenn eine der (B1) und (B2) erfüllt ist, eine Bestimmung ausgeführt werden, dass ein Anschluss unterbrochen ist.
Wie vorstehend beschrieben, sind gemäß der drehenden elektrischen Maschine 100 für ein Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsmasseanschluss PGND für die Erdungsleistungssystemschaltungen und der Steuermasseanschluss CGND für Erdungssteuersystemschaltungen getrennt. Dadurch wird, selbst wenn der Leistungsmasseanschluss PGND und der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen werden, zuverlässig verhindert, dass der Strom von der Leistungssystemschaltung zu der Steuersystemschaltung fließt.
Darüber hinaus sind der Rahmenmasseanschluss FLMGND (Leistungsmasseanschluss PGND) und der Steuermasseanschluss CGND über die Diode 11 verbunden, die so angeordnet sind, dass sie den Strom unterbrechen, der von dem Rahmenmasseanschluss FLMGND zu dem Steuermasseanschluss CGND fließt, dadurch kann, wenn der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird, der Strom, der von der Leistungssystemschaltung zu der Steuersystemschaltung über den Leistungsmasseanschluss PGND und den Rahmenmasseanschluss FLMGND fließt, unterbrochen werden. Darüber hinaus kann ein Verbinden des Steuermasseanschlusses CGND mit dem Rahmenmasseanschluss FLMGND über die Diode 11 verhindern, dass das Potenzial des Rahmenmasseanschlusses FLMGND vom instabil ist, wenn der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird.
Ferner ist der Leistungsmasseanschluss PGND mit dem Fahrzeugrahmen 500 verbunden. Der Steuermasseanschluss CGND ist mit einem ISG-Rahmen 110 über die Diode 11 und dem Rahmenmasseanschluss FLMGND verbunden. Insbesondere ist die Diode 11 mit dem Fahrzeugrahmen 500 über dem ISG-Rahmen 110 und dem Maschinenblock 510 verbunden. Dadurch kann in der drehenden elektrischen Maschine 100, wenn der Leistungsmasseanschluss PGND und der Steuermasseanschluss CGND vollständig getrennt werden, der Masseanschluss separat geerdet werden. Darüber hinaus kann, wenn der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird, der Steuermasseanschluss CGND indirekt mit dem Fahrzeugrahmen 500 über die Diode 11 und dem Rahmenmasseanschluss FLMGND zum Fortsetzen des Betriebs der Steuersystemschaltungen verbunden sein.
Darüber hinaus sind die Leistungssystemschaltungen mit der Hochspannungsbatterie 200 und der Hochspannungslast 210 verbunden. Die Steuersystemschaltungen sind mit der Niederspannungsbatterie 202 und der Niederspannungslast 204 verbunden. Dadurch wird, wenn der Leistungsmasseanschluss PGND und der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen werden, zuverlässig verhindert, dass der Strom nicht nur zu den Steuersystemschaltungen, sondern auch zu den Niederspannungslasten fließt.
Es soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern irgendwelche und alle Abwandlungen, Veränderungen oder Äquivalente, die einem Fachmann erkennbar sind, sollten als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet werden. Beispielsweise ist in der vorstehenden Ausführungsform die als ISG arbeitende drehende elektrische Maschine 100 für ein Fahrzeug beschrieben. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug angewandt werden, die einen Motorbetrieb und/oder einen Generatorbetrieb ausführt.
Darüber hinaus wird in der vorstehenden Ausführungsform eine Unterbrechung des mit dem Steuermasseanschluss CGND verbundenen Massekabels 330 erfasst, die benachrichtigt wird. Parallel ist es wünschenswert, die Unterbrechung des mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Massekabelbaums 320 zu erfassen, um einen vorbestimmten Schutzbetrieb und einen Benachrichtigungsbetrieb auszuführen. Dadurch werden beispielsweise eine PGND-Unterbrechungserfassungssektion, eine Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion, eine H-Brücken-AUS-Steuersektion und eine PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion der Steuerschaltung 8 hinzugefügt.
Die PGND-Unterbrechungserfassungssektion überwacht eine Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND (Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND). Beispielsweise erfasst, falls die Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND nicht innerhalb des Bereichs von 0 V ± 1,4 V liegt, die PGND-Unterbrechungserfassungssektion die Unterbrechung des Massekabelbaums 320.
Falls die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion erfasst wird, sendet die Statorwicklungs-Kurzschlusssektion eine Anweisung an den UVW-Phasentreiber 4A und den XYZ-Phasentreiber 4B, um einen Schutzbetrieb eines Kurzschlusses der in den Statorwicklungen 1A, 1B enthaltenen Phasenwicklungen auszuführen. Insbesondere schaltet wie der Schutzbetrieb der UVW-Phasentreiber 4A und der XYZ-Phasentreiber 4B alle hochseitigen MOS-Transistoren 30 der MOS-Module 3AU und dergleichen aus, und schaltet alle niederseitigen MOS-Transistoren 31 des MOS-Moduls 3AU und dergleichen ein. Es ist zu beachten, dass es wünschenswert ist, dass die MOS-Transistoren 30, 31 bei dem Zeitpunkt ein- und ausgeschalten werden, wenn ein Strom nicht zu den MOS-Transistoren 30, 31 basierend auf den durch den Rotationswinkelsensor 7 erfassten Position des Rotors fließt.
Falls die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion erfasst wird, sendet die H-Brücken-AUS-Steuersektion eine Anweisung an den H-Brückentreiber 6, um einen Schutzbetrieb zum Stoppen einer Zufuhr des Erregerstroms zu der Feldwicklung 2 auszuführen. Insbesondere wird wie der Schutzbetrieb wenigstens einer der MOS-Transistoren 50, 51 der H-Brückenschaltung 5 durch den H-Brückentreiber 6 zum Stoppen der Zufuhr des Erregerstroms zu der Feldwicklung 2 ausgeschalten.
Wenn die Unterbrechung des Masseanschlusses 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion erfasst wird, überträgt die PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion eine Benachrichtigung der erfassten Unterbrechung des Massekabelbaums 320 zu der ECU 600. Falls ein als Blockiermechanismus dienendes Relay 201 zwischen der drehenden elektrischen Maschine 100 und der Hochspannungsbatterie 200 vorgesehen ist, kann die ECU 600, die die Benachrichtigung empfängt, das Relay 201 zum Blockieren des Leistungszufuhrpfads betreiben. Dadurch können Elemente, die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbunden sind, zuverlässig aufgrund der Anwendung von hoher Spannung vor Schaden geschützt werden. Ferner kann, da die ECU 600 das Auftreten einer Abnormalität an den Fahrer benachrichtigt, der Fahrer schnell Maßnahmen ergreifen, wie z. B. Inspektion, Reparatur und Ersetzung.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird ein Fall erläutert, bei dem der Leistungsmasseanschluss PGND mit dem Fahrzeugrahmen 500 über den Massekabelbaum 320 verbunden ist. Allerdings kann, wie in 8 dargestellt, der Massekabelbaum, der den Fahrzeugrahmen 500 und den negativen Elektrodenanschluss der Hochspannungsbatterie 200 verbindet, sich verzweigen, so dass er auch den Leistungsmasseanschluss PGND verbindet.
Anstelle des Vorsehens des Leistungsmasseanschlusses PGND, der zum Äußeren der drehenden elektrischen Maschine 100, wie in 9 dargestellt, freiliegt, können interne Leitungen, die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbunden wurden, mit dem Rahmenmasseanschluss FLMGND verbunden sein. Da der Rahmenmasseanschluss FLMGND indirekt mit dem Fahrzeugrahmen 500 über den Maschinenblock 510 und dergleichen verbunden ist, können verschiedene Leistungssystemschaltungen geerdet sein wie in dem Fall des Vorsehens des Leistungsmasseanschlusses PGND.
Wie vorstehend beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Masseanschluss zum Erden der Leistungssystemschaltungen und der zweite Masseanschluss zum Erden der Steuersystemschaltungen getrennt. Dadurch wird, selbst wenn der erste Masseanschluss oder der zweite Masseanschluss unterbrochen wird, zuverlässig verhindert, dass Strom von der Leistungssystemschaltung zu der Steuersystemschaltung fließt.
(Zweite Ausführungsform)
Die drehende elektrische Maschine 100 der zweiten Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration wie die der in der ersten Ausführungsform beschriebenen drehenden elektrischen Maschine 100.
Nachstehend werden ein Erfassungsbetrieb und ein Schutzbetrieb beschrieben, die ausgeführt werden, wenn der mit dem Leistungsmasseanschluss PGND die verbundene Massekabelbaum 320 unterbrochen wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND überwacht. Falls der Potenzialunterschied zwischen dem Leistungsmasseanschluss PGND und dem Steuermasseanschluss CGND einen ersten Spannungsbereich übersteigt, wird die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 erfasst.
Es ist zu beachten, dass die „Unterbrechung des Massekabelbaums 320” einen Zustand enthält, bei dem der Kontaktwiderstand höher als der angenommene zugelassene Wert aufgrund des Verlusts von Mutter zur Verbindung wird, zusätzlich zu einem Zustand, bei dem ein Ende des Massekabelbaums 320 vollständig von dem Leistungsmasseanschluss PGND getrennt ist, und einem Zustand, bei dem lediglich ein Ende des Massekabelbaums 320 bei der Seite des Leistungsmasseanschlusses PGND aber auch das andere Ende des Massekabelbaums 320 vollständig von dem Fahrzeugraum 500 getrennt ist.
Ferner sind eine erste Schutzeinrichtung, welche die in den Statorwicklungen 1A, 1B enthaltenen Phasenwicklungen kurz schließt, wenn die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 erfasst wird, und eine zweite Schutzeinrichtung, die eine Zufuhr eines Erregerstroms zu der Feldwicklung 2 stoppt, vorgesehen. Dadurch wird begrenzt, dass hohe Spannungen in den Phasenwicklungen der Statorwicklungen 1A, 1B erzeugt werden, wodurch die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente aufgrund der Anwendung der hohen Spannung vor Schaden geschützt werden.
Darüber hinaus ist wenigstens eine (vorzugsweise beide) der Leistungssystemschaltung und der Steuersystemschaltung mit einer Eingabeschutzschaltung vorgesehen, die die Spannungsveränderung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb eines zweiten Spannungsbereichs begrenzt, der weiter als der erste Spannungsbereich ist, so dass interne Schaltungen nicht aufgrund der Veränderungen des Potenzials der mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Leitung beschädigt werden. Dadurch werden die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente aufgrund der Anwendung der hohen Spannung vor Schaden geschützt.
Darüber hinaus enthält die Steuerschaltung 8 eine Benachrichtigungseinrichtung, die die erfasste Unterbrechung des Massekabelbaums 320 an eine externe Einheit (z. B. die ECU 600) benachrichtigt. Falls das als ein Blockiermechanismus dienende Relay 201 zwischen der drehenden elektrischen Maschine 100 und der Hochspannungsbatterie 200 vorgesehen ist, kann die ECU 600, die die Benachrichtigung empfängt, das Relay 201 zum Blockieren des Leistungszufuhrpfads betreiben. Daher können die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente zuverlässig aufgrund der Anwendung der hohen Spannung vor Schaden geschützt werden. Ferner kann, da die ECU 600 ein Auftreten einer Abnormalität an den Fahrer benachrichtigt, der Fahrer schnell Maßnahmen ergreifen wie z. B. Inspektion, Reparatur und Austausch.
Um die vorstehend beschriebenen Erfassungsbetrieb und Schutzbetrieb auszuführen, ist die in 10 gezeigte Konfiguration vorgesehen. Das bedeutet, dass eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 eine Pegelverschiebeschaltung 94, die eine Pegelverschiebung der Spannung zwischen dem Leistungsmasseanschluss PGND und dem Steuermasseanschluss CGND ausführt, und eine Eingabeschutzschaltung 95 enthält, die die Spannungsveränderung des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb des zweiten Spannungsbereichs beschränkt, wenn die Spannungsveränderung des Leistungsmasseanschlusses PGND höher geworden ist.
Wenn die Pegelverschiebeschaltung 94 das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND überwacht, wandelt die Pegelverschiebeschaltung 94 das Potenzial des Steuermasseanschlusses CGND zu dem geeigneten Potenzial zum Überwachen des Potenzials des Leistungsmasseanschlusses PGND um. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zum Erfassen der Unterbrechung des Massekabelbaums 320 verwendete erste Spannungsbereich auf 0 V ± 1,4 V festgelegt. Unter Berücksichtigung, dass die in der Steuersystemschaltung verwendete Betriebsspannung 5 V ist, wird die Pegelverschiebung derart ausgeführt, dass der Bereich beispielsweise 2,5 V ± 1,0 V wird.
Die Eingabeschutzschaltung 95 enthält eine Zenerdiode, deren Kathode bei der Seite des Leistungsmasseanschlusses PGND angeordnet ist, und eine Zenerdiode, deren Kathode bei der Seite des Steuermasseanschlusses CGND angeordnet ist, die der Reihe nach verbunden sind. Es ist zu beachten, dass die Eingabeschutzschaltung 95 durch Kombinieren von Zenerdioden konfiguriert ist, deren Anzahl zum Begrenzen der Veränderung des Potenzials des Leistungsmasseanschlusses PGND innerhalb des zweiten Spannungsbereichs erforderlich ist, der weiter als der erste Spannungsbereich (0 V ± 1,4 V) ist. Beispielsweise sind, falls der zweite Spannungsbereich auf 0 V ± 2,1 V festgelegt ist, drei Zenerdioden in eine Richtung gerichtet und drei Zenerdioden sind in die andere Richtung gerichtet, d. h. sechs Zenerdioden können der Reihe nach verbunden sein.
Darüber hinaus enthält die Steuerschaltung 8 einen Analog-Digital-Wandler (A/D) 80, eine PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86, eine Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion 87, eine H-Brücken-AUS-Steuersektion 88, eine PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 89 und eine CAN-(Controller Area Network)-Steuersektion 85.
Der Analog-Digital-Wandler 80 wandelt eine Ausgabespannung der Pegelverschiebeschaltung 94 zu digitale Daten um. Die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 überwacht eine Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND (das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND) basierend auf den von den Analog-Digital-Wandlern 80 ausgegebenen Daten. Falls die Spannung innerhalb des Bereichs von 0 V ± 1,4 V liegt, erfasst die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 die Unterbrechung des Massekabelbaums 320. Die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 entspricht einer Verbindungsleitungs-Unterbrechungserfassungssektion.
Die Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion 87 ist die erste Schutzeinrichtung. Falls die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 erfasst wird, sendet die Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion 87 eine Anweisung an den UVW-Phasentreiber 4A und den XYZ-Phasentreiber 4B zum Ausführen eines Schutzbetriebs für den Kurzschluss der in den Statorwicklungen 1A, 1B enthaltenen Phasenwicklungen. Insbesondere schaltet als Schutzbetrieb der UVW-Phasentreiber 4A und der XYZ-Phasentreiber 4B alle hochseitigen MOS-Transistoren 30 des MOS-Moduls 3AU und dergleichen aus, und schaltet die niederseitigen MOS-Transistoren 31 des MOS-Moduls 3AU und dergleichen ein.
Es ist zu beachten, dass es wünschenswert ist, dass die MOS-Transistoren 30, 31 zum Zeitpunkt ein- oder ausgeschalten werden, wenn kein Strom zu den MOS-Transistoren 30, 31 basierend auf der durch den Rotationswinkelsensor 7 erfassten Position des Rotors fließt.
Die H-Brücken-AUS-Steuersektion 88 ist eine zweite Schutzsektion. Falls die Unterbrechung des Masseanschlusses 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 erfasst wird, sendet die H-Brücken-AUS-Steuersektion 88 eine Anweisung an den H-Brückentreiber 6 zum Ausführen eines Schutzbetriebs zum Stoppen einer Zufuhr des Erregerstroms an die Feldwicklung 2. Insbesondere wird als Schutzbetrieb wenigstens einer der MOS-Transistoren 50, 51 der H-Brückenschaltung 5 durch den H-Brückentreiber 6 zum Stoppen der Zufuhr des Erregerstroms an die Feldwicklung 2 ausgeschalten.
Die PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 89 ist eine Benachrichtigungseinrichtung. Wenn die Unterbrechung des Massekabelbaums 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 erfasst wird, überträgt die PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 89 eine Benachrichtigung der erfassten Unterbrechung des Masseanschlusses 320 an die ECU 600. Beispielsweise kann diese Benachrichtigung zu der ECU 600 durch eine CAN-Kommunikation mit dem durch die CAN-Steuersektion 85 realisierten CAN-Protokoll übertragen werden. Es ist zu beachten, dass ein weiteres Kommunikationsverfahren, wie z. B. eine LIN-(Local Interconnect Network)-Kommunikation mit dem LIN-Protokoll verwendet werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der drehenden elektrischen Maschine 100 für ein Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform das Potenzial des die Leistungssystemschaltungen erdenden Leistungsmasseanschlusses PGND bezüglich des Potenzials des die Steuersystemschaltungen erdenden Steuermasseanschlusses CGND überwacht. Daher kann, selbst wenn der Leistungsmasseanschluss PGND und der Steuermasseanschluss CGND separat getrennt sind, die Unterbrechung des Leistungsmasseanschlusses PGND erfasst werden.
Außerdem enthält die Steuerschaltung 8 die Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion 87, die die erste Schutzeinrichtung auf einen Kurzschluss der in den Statorwicklungen 1A, 1B enthaltenen Phasenwicklungen ist, wenn der Masseanschluss 320 unterbrochen wird. Daher wird, selbst wenn der Masseanschluss 320 unterbrochen wird, verhindert, dass eine hohe Spannung in den Statorwicklungen 1A, 1B erzeugt wird, wodurch die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente (z. B. ein Operationsverstärker, der in der in 10 gezeigten Pegelverschiebeschaltung 94 enthalten ist) aufgrund der Verstärkung der hohen Spannung vor Schaden geschützt werden.
Insbesondere können durch Ausschalten der hochseitigen MOS-Transistoren 30 des MOS-Moduls 3AU und dergleichen und Einschalten der niederseitigen MOS-Transistoren 31 des MOS-Moduls 3AU und dergleichen zum Kurzschließen der Statorwicklungen 1A, 1B Ströme, die zu den Statorwicklungen 1A, 1B fließen, zirkuliert werden, wodurch beschränkt wird, dass eine hohe Spannung an die außerhalb der Statorwicklungen 1A, 1B vorgesehenen Einheiten angelegt wird.
Darüber hinaus enthält die Steuerschaltung 8 die H-Brücken-AUS-Steuersektion 88, die die zweite Schutzeinrichtung ist, die die Zufuhr des Erregerstroms zu der Feldwicklung 2 stoppt, wenn der Massekabelbaum 320 unterbrochen wird. Daher kann die Menge des zu einem Kurzschluss fließenden Kurzschlussstroms durch die erste Schutzeinrichtung verringert werden. Falls die Zufuhr des Erregerstroms nicht gestoppt wird, fließt der durch Teilen der elektromotorischen Kraft erhaltene Strom durch die Kurzschlussimpedanz weiter. Insbesondere ist, da der Widerstand der Statorwicklungen 1A, 1B bestimmt wird, dass er kleiner ist mit einem Fokus auf verbesserter Effizienz, der Widerstand der Statorwicklungen 1A, 1B beispielsweise lediglich ungefähr 100 mΩ. Falls die elektromotorische Kraft 48 V oder mehr ist, und die Source-Drain-Spannung der MOS-Transistoren 30, 31 0,1 V ist, wird (48 V – 0,1 × 2)/100 mΩ = 478 A erhalten. Daher fließt der Strom, der zweimal oder höher als der ist, der bei einem normalen Zeitpunkt fließt. Dadurch kann eine Hardware (die MOS-Transistoren 30, 31 und Leitungen) nicht standhalten. Daher ist es erforderlich, die Statorwicklungen 1A, 1B abzukürzen, so dass die Spannung nicht auf den Leistungsmasseanschluss PGND angelegt wird, und nicht plötzlich den Rotor entmagnetisiert.
Es ist zu beachten, dass obwohl sowohl die Statorwicklung-Kurzschluss-Steuersektion 87 als auch die H-Brücken-AUS-Steuersektion 88 vorgesehen sind, die die erste und zweite Schutzeinrichtung sind, die größte Schutzwirkung erhalten werden kann, wobei eine der ersten und der zweiten Schutzeinrichtungen vorgesehen werden kann.
Darüber hinaus können durch Vorsehen der Eingabeschutzschaltung 95 (10), die eine Veränderung des Potenzials der mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Leitung beschränkt, die mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente zuverlässig geschützt werden, selbst wenn der Massekabelbaum 320 unterbrochen wird.
Ferner wird der erste Spannungsbereich, der zum Erfassen der Unterbrechung des Massekabelbaums 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 verwendet wird, auf den Bereich von ±1,4 V bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND festgelegt. Daher können, da es nicht erforderlich ist, dass die Spannung der mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Elemente höher als notwendig sind, deren Elemente und Peripherieschaltungen der Größe nach verringert werden, was Herstellungskosten verringern kann.
Ferner überträgt, wenn die Unterbrechung des Masseanschlusses 320 durch die PGND-Unterbrechungserfassungssektion 86 erfasst wird, die PGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 89 die Benachrichtigung der erfassten Unterbrechung des Masseanschlusses 320 an die ECU 600. Daher kann die ECU 600 Schutzvorgänge ausführen, wie z. B. Blockieren des Leistungszufuhrpfads. Darüber hinaus können Maßnahmen, wie z. B. Inspektion, Reparatur und Austausch schnell vorgenommen werden.
Ferner sind die MOS-Modulgruppen 3A, 3B und dergleichen mit der Hochspannungsbatterie 200 verbunden. Die Steuersystemschaltungen, wie z. B. Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 9, sind mit der Niederspannungsbatterie 202 verbunden, die unterschiedlich zu der Hochspannungsbatterie 200 ist. Daher kann ein stabiler Betrieb der Steuersystemschaltungen aufrechterhalten werden, selbst wenn das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND aufgrund der Unterbrechung des Masseanschlusses 320 variiert. Insbesondere kann durch Trennen des Betriebs der Hochspannungs-Leistungssystemschaltungen und der Niederspannungs-Leistungssystemschaltungen ein stabiler Betrieb der Steuersystemschaltungen aufrecht erhalten werden, selbst wenn das Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND aufgrund der Unterbrechung des Massekabelbaums 320 sich verändert.
Es soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern eine und alle Abwandlungen, Veränderungen oder Äquivalente, die einem Fachmann ersichtlich sind, sollten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet werden.
Beispielsweise sind in der vorstehenden Ausführungsform unter Berücksichtigung der mit dem Leistungsmasseanschluss PGND verbundenen Eingabe-Ausgabe-Schaltung 9 die Pegelverschiebeschaltung 94 und die Eingabeschutzschaltung 95 vorgesehen. Allerdings weisen der UVW-Phasentreiber 4A, der XYZ-Phasentreiber 4B und der H-Brückentreiber 6 auch Leitungen auf, zu denen eine Spannung des Leistungsmasseanschlusses PGND direkt über dem Stromerfassungswiderstand 32 (2) und dem Stromerfassungswiderstand 54 (3) angelegt wird. Daher ist es wünschenswert, dass die Leitungen mit der Pegelverschiebeschaltung 94 und der Eingabeschutzschaltung 95 zum Ausführen eines ähnlichen Schutzes vorgesehen sind.
Darüber hinaus wird in der vorstehenden Ausführungsform die als ISG arbeitende drehende elektrische Maschine 100 für ein Fahrzeug beschrieben. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug angewandt werden, die einen Motorbetrieb und einen Generatorbetrieb ausführt. Darüber hinaus sind in der vorstehenden Ausführungsform zwei Statorwicklungen 1A, 1B und zwei MOS-Modulgruppen 3A, 3B vorgesehen. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, die eine Statorwicklung 1A und eine Gleichrichtermodulgruppe 3A enthält, und eine drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, die drei oder mehrere Statorwicklungen und drei oder mehrere MOS-Module enthält, anwenden.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform das Potenzial des die Leistungssystemschaltungen erdenden ersten Masseanschlusses (Leistungsmasseanschluss) bezüglich des Potenzials des die Steuersystemschaltungen erdenden zweiten Anschlusses (Steuermasseanschluss) überwacht. Daher kann, selbst wenn der Leistungsmasseanschluss und der Steuermasseanschluss separat geerdet sind, die Unterbrechung des Leistungsmasseanschlusses erfasst werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die drehende elektrische Maschine 100 der zweiten Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration wie die der in der ersten Ausführungsform beschriebenen drehenden elektrischen Maschine 100 auf.
Gemäß der drehenden elektrischen Maschine 100 für ein Fahrzeug der dritten Ausführungsform verschiebt, falls der die Steuersystemschaltungen erdende Steuermasseanschluss CGND unterbrochen ist, sich dessen Potenzial durch die Durchlassspannung der Diode 11. Daher kann durch Überwachen des Potenzials eines anderen Abschnitts bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND erfasst werden. Insbesondere ist ein Überwachen des Potenzials eines anderen Abschnitts erforderlich, jedoch ist ein Erfassen des Stroms, der durch den Steuermasseanschluss CGND fließt, nicht erforderlich. Daher kann die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND durch eine einfache Konfiguration erfasst werden.
Ferner ist ein spezifischer Abschnitt der Leistungsmasseanschlüsse PGND. Die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 erfasst die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND basierend auf dem Potenzial des Leistungsmasseanschlusses PGND, wenn Elektrizität durch den Masseleistungsanschluss PGND geleitet wird. Insbesondere erfasst, wenn der Veränderungsbereich des Potenzials des Leistungsmasseanschlusses PGND von dem Bereich bei normaler Zeit verschoben wird, d. h. ein normaler Bereich, wenn der Steuermasseanschluss CGND unterbrochen wird, die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND. Durch Überwachen der Potenzialveränderung (Verschiebung des Veränderungsbereichs) des Leistungsmasseanschlusses PGND, wenn Strom zu den Leistungssystemschaltungen fließt, können ein Vorhandensein oder ein Nicht-Vorhandensein der Veränderung des Potenzials des Steuermasseanschlusses CGND zuverlässig aufgefunden werden, und die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND kann genau erfasst werden.
Alternativ ist der spezifische Abschnitt der ISG-Rahmen 110, der mit der Kathode der Diode 11 verbunden ist. Die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 erfasst die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CNGD, wenn das Potenzial des ISG-Rahmens 110, der mit der Kathode der Diode 11 verbunden ist, durch die Durchlassspannung der Diode 11 verändert wird, wobei die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND erfasst wird. Falls der Steuermasseanschluss CGND verschoben wird, verändert sich das relative Potenzial an der Seite der Kathode der Diode 11 bezüglich des Potenzials der Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND. Daher kann die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses CGND genau basierend auf ein Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der Veränderung des Potenzials erfasst werden.
Darüber hinaus benachrichtigt, wenn die CGND-Unterbrechungserfassungssektion 82 die Unterbrechung des Massekabels 330 erfasst, die CGND-Unterbrechungsbenachrichtigungssektion 83 die Unterbrechung des Massekabels 330 zu der ECU 600. Daher kann die ECU 600 schnell das Auftreten einer Fehlfunktion benachrichtigen, um den Fahrer zum Ergreifen von schnellen Maßnahmen zu veranlassen, wie z. B. Inspektion, Reparatur oder Austausch.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern irgendwelche und alle Abwandlungen, Veränderungen oder Äquivalente, die einem Fachmann ersichtlich sein können, sollten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet werden.
Nachstehend werden Aspekte der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zusammengefasst.
Die drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug enthält eine Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) und eine Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9). Die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) weist ein Leistungselement (30, 31, 50, 51) auf und ist über einen ersten Masseanschluss und eine erste Verbindungsleitung (320) geerdet. Die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) steuert die Leistungssystemschaltung und ist über einen zweiten Masseanschluss und eine zweite Verbindungsleitung (330) geerdet.
Gemäß der drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug der Ausführungsform sind der erste Masseanschluss zum Erden der Leistungssystemschaltung und der zweite Masseanschluss zum Erden der Steuersystemschaltung getrennt. Daher kann, selbst wenn der erste Masseanschluss und der zweite Masseanschluss unterbrochen werden, verhindert werden, dass ein Strom zuverlässig von der Leistungssystemschaltung zu der Steuersystemschaltung fließt.
Die drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug enthält eine Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5), eine Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) und eine Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86). Die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) weist ein Leistungselement (30, 31, 50, 51) auf und ist über einen ersten Masseanschluss und eine erste Verbindungsleitung (320) geerdet. Die Steuersystemschaltung steuert die Leistungssystemschaltung und ist über einen zweiten Masseanschluss und eine zweite Verbindungsleitung (330) geerdet. Die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion überwacht ein Potenzial des ersten Masseanschlusses bezüglich eines Potenzials des zweiten Masseanschlusses, und erfasst eine Unterbrechung der ersten Verbindungsleitung, wenn der Potenzialunterschied zwischen dem ersten Masseanschluss und dem zweiten Masseanschluss einen ersten Spannungsbereich übersteigt.
Gemäß der drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug der Ausführungsform wird das Potenzial des die Leistungssystemschaltung erdenden ersten Masseanschlusses (Leistungsmasseanschluss) bezüglich des Potenzials des die Steuersystemschaltung erdenden zweiten Masseanschlusses (Steuermasseanschluss) überwacht. Daher kann, selbst wenn der Leistungsmasseanschluss und der Steuermasseanschluss individuell geerdet werden, die Unterbrechung des Leistungsmasseanschlusses erfasst werden.
Die drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug enthält eine Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5), eine Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9), eine Diode (11) und eine Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86). Die Leistungssystemschaltung weist ein Leistungselement (30, 31, 50, 51) auf und ist über einen ersten Masseanschluss und eine erste Verbindungsleitung (320) geerdet. Die Steuersystemschaltung steuert die Leistungssystemschaltung und ist über einen zweiten Masseanschluss und eine zweite Verbindungsleitung (330) geerdet. Die Diode ist zwischen dem ersten Masseanschluss und dem zweiten Masseanschluss derart angeordnet, dass sie einen Strom, der von dem ersten Masseanschluss zu dem zweiten Masseanschluss fließt, unterbricht. Die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion überwacht ein Potenzial eines anderen Abschnitts bezüglich eines Potenzials des zweiten Masseanschlusses, und erfasst eine Unterbrechung der zweiten Verbindungsleitung von dem zweiten Masseanschluss basierend auf dem Veränderungsbetrag des Potenzials des anderen Abschnitts.
Gemäß der drehenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug der Ausführungsform verschiebt, falls der die Steuersystemschaltung erdende Zweig den Masseanschluss (Steuermasseanschluss) unterbrochen wird, sich dessen Potenzial durch die Durchlassspannung der Diode. Daher kann durch Überwachen des Potenzials des anderen Abschnitts bezüglich des Potenzials des Steuermasseanschlusses die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses erfasst werden. Insbesondere ist die Überwachung des Potenzials des anderen Abschnitts erforderlich, allerdings ist das Erfassen des Stroms, der durch den Steuermasseanschluss fließt, nicht erforderlich. Daher kann die Unterbrechung des Steuermasseanschlusses durch eine einfache Konfiguration erfasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-99019 [0001]
JP 2013-99903 [0001]
JP 2013-99904 [0001]
JP 7-84655 A [0003, 0004]
JP 2504586 [0005, 0006]
JP 4501873 [0007, 0008]

Claims

Drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5), die ein Leistungselement (30, 31, 50, 51) aufweist und die über einen ersten Masseanschluss (PGND) und eine erste Verbindungsleitung (320) geerdet ist; und eine Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9), welche die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) steuert und über einen zweiten Masseanschluss (CGND) und eine zweite Verbindungsleitung (330) geerdet ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der erste Masseanschluss (PGND) und der zweite Masseanschluss (CGND) über eine Diode (11) verbunden sind, die derart angeordnet ist, dass sie einen von dem ersten Masseanschluss (PGND) zu dem zweiten Masseanschluss (CGND) fließenden Strom unterbricht.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei ein Ende der Diode (11) mit dem zweiten Masseanschluss (CGND) verbunden ist, und das andere Ende der Diode (11) indirekt mit dem ersten Masseanschluss (PGND) über einen Rahmenmasseanschluss (FLMGND) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei der erste Masseanschluss (PGND) mit einem Fahrzeugrahmen (500) verbunden ist, und der zweite Masseanschluss (CGND) mit dem Fahrzeugrahmen (500) über die Diode (11) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei die Diode (11) mit dem Fahrzeugrahmen (500) über einen Rahmen (110) der drehenden elektrischen Maschine (100) und einen Maschinenblock (510) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein zu den Statorwicklungen (1A, 1B) oder einer Feldwicklung (2) gemeinsamer Strom durch das Leistungselement (30, 31, 50, 51) fließt.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Leistungswandler (3A, 3B), der eine Wechselspannung, die in einer in einem Stator enthaltenen Statorwicklung (1A, 1B) induziert wird, in eine Gleichspannung umwandelt, oder eine Gleichspannung, die von einer externen Einheit (200) angelegt ist, in eine Wechselspannung umwandelt, um die umgewandelte Spannung an die Statorwicklung (1A, 1B) anzulegen, und eine Erregerschaltung (5), die einen Erregerstrom zu einer in einem Rotor enthaltenen Feldwicklung (2) zuführt, wobei der Leistungswandler (3A, 3B) und die Erregerschaltung (5) über den ersten Masseanschluss (PGND) und die erste Verbindungsleitung (320) geerdet sind.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) mit einer Hochspannungsbatterie (200) und einer Hochspannungslast (210) verbunden ist, und die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) mit einer Niederspannungsbatterie (200) und einer Niederspannungslast (204) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86), die ein Potenzial des ersten Masseanschlusses (PGND) bezüglich eines Potenzials des zweiten Masseanschlusses (CGND) überwacht, und eine Unterbrechung der ersten Verbindungsleitung (320) erfasst, wenn der Potenzialunterschied zwischen dem ersten Masseanschluss (PGND) und dem zweiten Masseanschluss (CGND) einen ersten Spannungsbereich übersteigt.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei ein zu den Statorwicklungen (1A, 1B) oder einer Feldwicklung (2) gemeinsamer Strom durch das Leistungselement (30, 31, 50, 51) fließt.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 9, ferner aufweisend: einen Leistungswandler (3A, 3B), der Wechselspannung, die in einer in einem Stator enthaltenen Statorwicklung (1A, 1B) induziert wird, in Gleichspannung umwandelt, oder Gleichspannung, die von einer externen Einheit (200) angelegt ist, in Wechselspannung umwandelt, an der die umgewandelte Spannung an die Statorwicklung (1A, 1B) angelegt ist, und eine Erregerschaltung (5), die einen Erregerstrom an eine in einem Rotor enthaltene Statorwicklung (1A, 1B) zuführt, wobei der Leistungswandler (3A, 3B) und die Erregerschaltung (5) über den ersten Masseanschluss (PGND) und die erste Verbindungsleitung (320) geerdet sind.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) eine erste Schutzsektion aufweist, die eine in der Statorwicklung (1A, 1B) enthaltene Phasenwicklung kurz schließt, wenn die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung (320, 330) erfasst.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 12, wobei der Leistungswandler (3A, 3B) eine Brückenschaltung (5) aufweist, die eine Mehrzahl von ersten hochseitigen Schaltelementen (30) und eine Mehrzahl von zweiten niederseitigen Schaltelementen (31) enthält, und die erste Schutzsektion (87) die ersten Schaltelemente (30) ausschaltet und die zweiten Schaltelemente (31) einschaltet.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) eine zweite Schutzsektion (88) aufweist, die eine Zufuhr der Erregerschaltung (5) zu der Feldwicklung (2) stoppt, wenn die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung erfasst.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) und/oder die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) eine Eingabeschutzschaltung (95) aufweist, die eine Veränderung eines Potenzials einer mit dem ersten Masseanschluss (PGND) verbundenen Leitung innerhalb eines zweiten Spannungsbereichs beschränkt, der weiter als der erste Spannungsbereich ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei der erste Spannungsbereich, der zum Erfassen einer Unterbrechung einer Verbindungsleitung (320, 330) durch die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) verwendet wird, auf einen Bereich von ±1,4 V bezüglich eines Potenzials des zweiten Masseanschlusses (CGND) festgelegt ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) eine Benachrichtigungssektion aufweist, welche die Tatsache benachrichtigt, dass die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung (320, 330) zu einer externen Einheit (200) erfasst hat.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) mit einer ersten Batterie (200) verbunden ist, und die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) mit einer zweiten Batterie (202) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 18, wobei eine Anschlussspannung der ersten Batterie (200) höher als eine Anschlussspannung der zweiten Batterie (202) ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Diode (11), die zwischen dem ersten Masseanschluss (PGND) und dem zweiten Masseanschluss (CGND) so angeordnet ist, dass sie einen Strom unterbricht, der von dem ersten Masseanschluss (PGND) zu dem zweiten Masseanschluss (CGND) fließt, und eine Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86), die ein Potenzial eines anderen Abschnitts bezüglich eines Potenzials des zweiten Masseanschlusses (CGND) überwacht, und eine Unterbrechung der zweiten Verbindungsleitung (330) von dem zweiten Masseanschluss (CGND) basierend auf dem Veränderungsbetrag des Potenzials des anderen Abschnitts erfasst.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei ein Ende der Diode (11) mit dem zweiten Masseanschluss (CGND) verbunden ist, und das andere Ende der Diode (11) indirekt mit dem ersten Masseanschluss (PGND) über einen Rahmenmasseanschluss (FLMGND) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei der andere Abschnitt der erste Masseanschluss (PGND) ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 22, wobei die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung der zweiten Verbindungsleitung (330) von dem zweiten Masseanschluss (CGND) basierend auf dem Potenzial des ersten Masseanschlusses (PGND) erfasst, wenn Elektrizität über den ersten Masseanschluss (PGND) geleitet wird.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 22, wobei wenn ein Veränderungsbetrag eines Potenzials des ersten Masseanschlusses (PGND) von einem Normalbereich verschoben ist, wobei der Normalbereich ein Bereich ist, wenn die zweite Verbindungsleitung (330) nicht von dem zweiten Masseanschluss (CGND) unterbrochen ist, die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung der zweiten Unterbrechungsleitung von dem zweiten Masseanschluss (CGND) erfasst.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei der andere Abschnitt ein Abschnitt ist, an dem eine Kathode der Diode (11) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 25, wobei wenn ein Potenzial eines mit einer Kathode der Diode (11) verbundenen Abschnitts durch eine Durchlassspannung der Diode (11) verändert ist, die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung der zweiten Verbindungsleitung (330) von dem zweiten Masseanschluss (CGND) erfasst.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei der erste Masseanschluss (PGND) mit einem Fahrzeugrahmen (500) verbunden ist, und der zweite Masseanschluss (CGND) mit dem Fahrzeugrahmen (500) über die Diode (11) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 27, wobei die Diode (11) mit dem Fahrzeugrahmen (500) über einen Rahmen (110) der drehenden elektrischen Maschine (100) und einem Maschinenblock (510) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei ein zu den Statorwicklungen (1A, 1B) oder einer Feldwicklung (2) gemeinsamer Strom durch das Leistungselement (30, 31, 50, 51) fließt.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, ferner aufweisend: einen Leistungswandler (3A, 3B), der eine Wechselspannung, die in einer in einem Stator enthaltenen Statorwicklung (1A, 1B) induziert wird, in Gleichspannung umwandelt, oder Gleichspannung, die von einer externen Einheit (200) angelegt ist, in Wechselspannung umwandelt, um die umgewandelte Spannung an die Statorwicklung (1A, 1B) anzulegen, und eine Erregerschaltung (5), die einen Erregerstrom zu einer in einem Rotor enthaltenen Feldwicklung (2) zuführt, wobei der Leistungswandler (3A, 3B) und die Erregerschaltung (5) über den ersten Masseanschluss (PGND) und die erste Verbindungsleitung (320) geerdet sind.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei die Leistungssystemschaltung (3A, 3B, 5) mit einer Hochspannungsbatterie (200) und einer Hochspannungslast (210) verbunden ist, und die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) mit einer Niederspannungsbatterie (202) und einer Niederspannungslast (204) verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 20, wobei die Steuersystemschaltung (4A, 4B, 6, 7, 8, 9) eine Benachrichtigungssektion aufweist, welche die Tatsache benachrichtigt, dass die Verbindungsleitung-Unterbrechungserfassungssektion (86) eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung (320, 330) zu einer externen Einheit (200) erfasst hat.