DE102016217136A1 - Elektronische Steuereinheit - Google Patents

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Yuusuke Kitamura
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Abstract

Eine elektronische Steuereinheit (100) zum Steuern eines Motors (400) beinhaltet ein hochseitiges Schaltelement (21, 23) und ein niederseitiges Schaltelement (22, 24), von denen ein Zwischenknoten mit Statorspulen (206) verbunden ist, Temperatursensoren (21a bis 24a) zum individuellen Erfassen von Temperaturen der Schaltelemente, eine Halbleitereinheit (20) einschließlich eines Verarbeitungsteils (25) zum Verarbeiten von Temperatursignalen und einen Steuerteil (10) zum Steuern einer Stromversorgung eines Inverters, der durch die Schaltelemente und eine Feldspule (205) ausgebildet ist. Der Verarbeitungsteil (25) bestimmt eine Pulsbreite einer PWM-Steuerung für die Feldspule ungeachtet einer Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, wenn eine Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, kleiner als eine Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuerteil (10, 30) verringert die Pulsbreite der PWM-Steuerung für die Feldspule gemäß der Temperatur, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuerteil (10, 30) stoppt die Stromversorgung der Feldspule, wenn die Temperatur gleich oder größer als eine Sperrtemperatur ist.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Motors, der beispielsweise mit einer Kurbelwelle eines Fahrzeugs ineinandergreifend betreibbar ist.
  • JP 2011-243909 A offenbart eine Halbleitereinheit, die ein hochseitiges Schaltelement und ein niederseitiges Schaltelement, die in Serie verbunden sind, ein Temperaturmesselement, das in einem des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements ausgebildet ist, und einen Temperaturmessanschluss beinhaltet, der mit dem Temperaturmesselement verbunden ist. Das hochseitige Schaltelement und das niederseitige Schaltelement bilden einen Teil eines Inverterteils. Der Inverterteil ist mit Statorspulen eines Motors verbunden, der eine rotierende elektrische Maschine ist.
  • In der vorstehend beschriebenen Halbleitereinheit ist das Temperaturmesselement in nur einem des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements ausgebildet und der Temperaturmessanschluss ist mit dem Temperaturmesselement verbunden. Somit ist die Anzahl von Anschlüssen reduziert.
  • Jedoch hängt es von Steuermodi ab, ob eine Temperatur von einem des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements höher als eine Temperatur des anderen des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements wird. Beispielsweise in einem Fall, in dem die rotierende elektrische Maschine verwendet wird, um elektrische Energie durch eine Ausgabe eines Fahrzeugs zu erzeugen, erwärmt sich das hochseitige Schaltelement in einem hochseitigen Arm aufgrund eines erhöhten Stromflusses und seine Temperatur wird höher als die des niederseitigen Schaltelements in einem niederseitigen Arm. In einem Fall, in dem das niederseitige Schaltelement PWM-gesteuert wird, um eine Stärke eines dreiphasigen Magnetfelds zu steuern, dass durch Statorspulen erzeugt wird, wenn die rotierende elektrische Maschine angetrieben wird, um autonom zu rotieren, erwärmt sich das niederseitige Schaltelement aufgrund von PWM-Schalten und seine Temperatur wird höher als die des hochseitigen Schaltelements.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist es schwierig zu bestimmen, welches des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements, die in Serie verbunden sind, eine höhere Temperatur bekommt. Aus diesem Grund ist es in der vorstehend beschriebenen Halbleitereinheit nicht möglich, immer die Temperatur des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements, das mehr Hitze erzeugt, zu erfassen.
  • Die Temperatur des Schaltelements wird zum Beschränken übermäßiger Wärmeerzeugung des Schaltelements erfasst. Gemäß der vorstehend beschrieben Halbleitereinheit ist es nicht möglich, die Temperatur genau zum Unterdrücken der übermäßigen Erwärmung zu erfassen.
  • Die vorliegende Erfindung adressiert das vorstehend beschriebene Problem und ihre Aufgabe ist es, eine elektronische Steuereinheit bereitzustellen, die Genauigkeit einer Temperaturerfassung verbessert und Wärmeerzeugung eines hochseitigen Schaltelements und eines niederseitigen Schaltelements gemäß der Erfassungstemperatur verbessert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Motors auf: eine Halbleitereinheit, die ein hochseitiges Schaltelement und ein niederseitiges Schaltelement, die in Serie verbunden sind, mehrere Temperatursensoren zum jeweiligen Erfassen von Temperaturen des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements und einen Verarbeitungsteil zum Verarbeiten von Temperatursignalen, die von den mehreren Temperatursensoren ausgegeben werden, und zum Ausgeben eines Verarbeitungssignals als ein Ergebnis der Temperaturverarbeitung beinhaltet; und einen Steuerteil zum Steuern einer Stromversorgung mehrerer Inverter, die aus dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement ausgebildet sind, die in Serie verbunden sind, und des Motors.
  • Der Steuerteil PWM-steuert die Stromversorgung des Motors und PWM-steuert die Inverter. Der Steuerteil bestimmt eine Pulsbreite einer PWM-Steuerung für den Motor ungeachtet des Verarbeitungssignals, wenn eine Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, niedriger als eine Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, die eine Temperaturobergrenze für den Normalbetrieb des Inverters angibt. Der Steuerteil verringert die Pulsbreite der PWM-Steuerung für den Motor gemäß der Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze und niedriger als eine Sperrtemperatur ist, die eine Temperatur angibt, die höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist und einen Betrieb des Inverters sperrt. Der Steuerteil stoppt die Stromversorgung des Motors, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine Draufsicht, die eine detaillierte Konfiguration einer Halbleitereinheit der elektronischen Steuereinheit darstellt;
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration der Halbleitereinheit darstellt;
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das allgemein eine Temperaturverarbeitung eines Steuer-IC der Halbleitereinheit darstellt;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Temperaturverarbeitung des Steuer-IC darstellt;
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerverarbeitung einer Verarbeitungseinheit der elektronischen Steuereinheit darstellt;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Modifikation der Temperaturverarbeitung des Steuer-IC darstellt;
  • 8 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration einer Halbleitereinheit einer elektronischen Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Temperaturverarbeitung eines Steuer-ICs in der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerverarbeitung einer Verarbeitungseinheit in der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 12 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration einer Halbleitereinheit einer elektronischen Steuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Temperaturverarbeitung eines Steuer-IC in der dritten Ausführungsform darstellt;
  • 14 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 15 ist ein Blockschaltbild, das die elektronische Steuereinheit darstellt, die mit einer externen Kühleinrichtung in der vierten Ausführungsform verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf eine elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Motors beschrieben, der eine elektronische Last ist, die ineinandergreifend mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs betreibbar ist. Die elektronische Steuereinheit ist an einem Leerlaufstoppfahrzeug angebracht, wie in mehreren nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft dargestellt ist.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine elektronische Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben. In 1 ist eine elektronische Steuereinheit 100 zusammen mit einem Motor 200, einer Haupt-ECU (elektronische Steuereinheit) 300 und einer Brennkraftmaschine 400 dargestellt. In 2 ist ein Harzteil 27 nur durch äußere Umrissformlinien dargestellt, so dass Innenteile, die der Harzteil 27 abdeckt, klar dargestellt sind. Ferner sind in 2 Temperatursensoren 21a bis 24a schematisch blockförmig dargestellt. Ferner sind Leitungen 28, die elektrisch Schalter 21 bis 24 und einen Metallrahmen 26 verbinden, nicht dargestellt, um die Illustration zu vereinfachen.
  • Die elektronische Steuereinheit 100 ist vorgesehen, um den Motor 200 in Antwort auf einen Befehl zu steuern, der von der Haupt-ECU 300 ausgegeben wird. Die Haupt-ECU 300 ist eine externe elektronische Steuereinheit.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist der Motor 200 mit einer Kurbelwelle 410 der Brennkraftmaschine 400, die in einem Fahrzeug angebracht ist, durch einen Riemen 420 gekoppelt. Der Motor 200 und die Kurbelwelle 410 rotieren somit ineinandergreifend. In einem Fall, in dem der Motor 200 durch die elektronische Steuereinheit 100 rotiert wird, wird seine Rotation auf die Kurbelwelle 410 übertragen. Die Kurbelwelle 410 wird somit rotiert. In einem Fall, in dem die Kurbelwelle 410 durch die Brennkraftmaschine 400 rotiert wird, wird ihre Rotation an den Motor 200 übertragen. Der Motor 200 wird somit rotiert.
  • Die Haupt-ECU 300 gibt ein Aktivierungssignal an die elektronische Steuereinheit 100 aus, wenn die interne Brennkraftmaschine 400 zur Fahrzeugfahrt zu starten ist. Die Haupt-ECU 300 veranlasst somit einen Anlasser, der in dem Fahrzeug angebracht ist, die Kurbelwelle 410 zu rotieren, so dass die Brennkraftmaschine 400 Verbrennen von Kraftstoff ausführt. Die Haupt-ECU 300 ist beispielsweise eine Brennkraftmaschinen-ECU, Energieverwaltungs-ECU oder Hybrid-ECU.
  • Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der internen Brennkraftmaschine 400 ausreichend ausgehend von Null ansteigt, gibt die Haupt-ECU 300 einen Anfragebefehl an die elektronische Steuereinheit 100 aus. Die elektronische Steuereinheit 100 lädt somit eine Batterie oder unterstützt eine Fahrzeugfahrt in Antwort auf diesen Anfragebefehl. Die Batterie wird durch Versorgen der Batterie mit einem induzierten Strom geladen, der durch den Motor 200 erzeugt wird, der durch die Rotation der Kurbelwelle 410 angetrieben wird. Die Fahrzeugfahrt wird durch autonome Rotation des Motors 200 unterstützt. Der Anfragebefehl ist eine Energieerzeugungsanfrage oder eine Rotationsmomenterzeugungsanfrage.
  • In einem Fall, in dem die Brennkraftmaschine 400 erneut gestartet wird, nachdem die Brennkraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit einmal auf Null gefallen ist, bestimmt die Haupt-ECU 300, ob die Brennkraftmaschine 400 durch den Anlasser oder den Motor 200 neu gestartet werden soll. Die Haupt-ECU 300 bestimmt dies basierend auf einer Innentemperatur der Brennkraftmaschine 400 und dergleichen.
  • In einem Fall, in dem die Brennkraftmaschine 400 durch den Motor 200 neu gestartet wird, gibt die Haupt-ECU 300 den Anfragebefehl an die elektronische Steuereinheit 100 aus, um die autonome Rotation des Motors 200 zu veranlassen. Die elektronische Steuereinheit 100 treibt den Motor 200 an, um autonom in Antwort auf den Anfragebefehl zu rotieren. Die Brennkraftmaschine 400 wird somit neu gestartet.
  • Die Haupt-ECU 300 führt ferner eine Leerlaufstoppsteuerung aus. In der Leerlaufstoppsteuerung stoppt die Haupt-ECU 300 die Kraftstoffverbrennung der Brennkraftmaschine 400, wenn ein Fahrzeugbenutzer eine Bremse bedient, um eine Fahrzeugfahrtgeschwindigkeit auf Null zu verringern. Die Haupt-ECU 300 startet dann die Brennkraftmaschine 400 durch den Anlasser oder den Motor 200 erneut. Jedoch, wenn eine Temperatur, die in der elektronischen Steuereinheit 100 erfasst wird, ansteigt und eine vorbestimmte Sperrtemperatur überschreitet, stoppt die Haupt-ECU 300 die Leerlaufstoppoperation. In diesem Fall fährt, sogar wenn das Fahrzeug stoppt, die Brennkraftmaschine 400 mit dem Leerlauf fort.
  • Der Motor 200 wird als Erstes beschrieben und dann wird die elektronische Steuereinheit 100 detaillierter beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet der Motor 200 eine Welle 201, einen Anker 202, einen Stator 203 und eine Umlenkrolle 204. Somit wird die Rotation der Kurbelwelle 410 auf die Welle 201 durch den Riemen 420 übertragen. Die Rotation der Welle 201 wird auf die Kurbelwelle 410 durch den Riemen 420 übertragen.
  • Ein zentraler Teil der Welle 201 ist innerhalb des Motorgehäuses umhüllt. Der Anker 202 ist an dem zentralen Teil der Welle 201 befestigt. Der Stator 203 ist um einen äußeren Umfang des Ankers 202 vorgesehen. In Wirklichkeit sind der Anker 202 und der Stator 203 nahe zueinander angeordnet.
  • Der Anker 202 ist aus einer Ankerspule 205 und einem Befestigungsteil (Ankerkern, nicht dargestellt) ausgebildet, der die Ankerspule 205 an der Welle 201 befestigt. Obwohl nicht dargestellt, ist die Ankerspule 205 elektrisch mit einer Leitung verbunden, die auf der Welle 201 vorgesehen ist. Die Leitung ist elektrisch mit mehreren Schleifringen der Welle 201 verbunden. Die Schleifringe sind ringförmig um die Welle 201 ausgebildet. Mehrere Bürsten sind vorgesehen, um die ringförmigen Schleifringe jeweils zu kontaktieren. Diese mehreren Bürsten sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 100 verbunden. Die elektronische Steuereinheit 100 versorgt die Ankerspule 205 mit einem Strom durch die Bürsten, Schleifringe und Leitung. Mit dieser Stromversorgung erzeugt die Ankerspule 205 ein Magnetfeld. Die Ankerspule 205 ist eine Feldspule. In 1 ist elektrische Verbindung zwischen der Ankerspule 205 und einem Feldsteuerteil 30, der später beschrieben wird, ohne die Bürsten und Schleifringe zu zeigen, dargestellt.
  • Der Stator 203 ist durch Statorspulen 206 und einen nicht dargestellten Statorkern ausgebildet, auf dem zwei Sätze von Drei-Phasen-Statorspulen 206 zusammengebaut sind. Die Drei-Phasen-Statorspulen 206 sind durch drei Statorspulen, das heißt, eine U-Phasen-Statorspule, eine V-Phasen-Statorspule und eine W-Phasen-Statorspule ausgebildet. Diese drei Statorspulen 206 sind, wie in 1 dargestellt, sternförmig verbunden.
  • Die Drei-Phasen-Statorspulen 206 sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 100 verbunden. Die elektronische Steuereinheit 100 versorgt die Drei-Phasen-Statorspulen 206 mit dreiphasigen Wechselströmen, die um 120 Grad eines elektrischen Winkels zueinander phasenverschoben sind. Somit erzeugen die Statorspulen 206 ein dreiphasiges Rotationsmagnetfeld zum Rotieren des Ankers 202. Jedes Magnetfeld, das durch die Statorspulen 206 erzeugt wird, kreuzt die Ankerspule 205.
  • Wenn die Ströme in der Ankerspule 205 und den Statorspulen 206 fließen, werden Magnetfelder sowohl von einer Statorseite als auch einer Ankerseite erzeugt. Da diese zwei Magnetfelder sich kreuzen, wird ein Rotationsmoment in der Ankerspule 205 erzeugt. Die elektronische Steuereinheit 100 versorgt die Statorspulen 206 mit dreiphasigen Wechselströmen. Da die Richtung der Rotationsmomenterzeugung in der Rotationsrichtung des Ankers 202 sich sequentiell ändert, wird die Welle 201 rotiert. Die Umlenkrolle 204 wird mit der Welle 201 rotiert und ihre Rotation wird auf die Kurbelwelle 410 durch den Riemen 420 übertragen. Somit wird die Kurbelwelle 410 ebenso rotiert.
  • Wenn die Kurbelwelle 410 autonom als ein Ergebnis von Kraftstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine 400 rotiert, wird ihre Rotation auf die Umlenkrolle 204 durch den Riemen 420 übertragen. Somit rotiert die Welle 201 mit der Umlenkrolle 204 und die Ankerspule 205 rotiert ebenso. Das Magnetfeld, das durch die Ankerspule 205 erzeugt wird, kreuzt die Statorspulen 206. Demzufolge induzieren die Statorspulen 206 Spannungen, die veranlassen, dass die induzierten Ströme fließen. Die induzierten Ströme werden der Batterie des Fahrzeugs bereitgestellt.
  • Die elektronische Steuereinheit 100 wird als Nächstes beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet die elektronische Steuereinheit 100 einen Hauptsteuerteil 10, Halbleitereinheiten 20, einen Feldsteuerteil 30 und einen Kommunikationsschaltungsteil 40. Der Hauptsteuerteil 10 ist elektrisch mit der Halbleitereinheit 20, dem Feldsteuerteil 30 und dem Kommunikationsschaltungsteil 40 verbunden. In der ersten Ausführungsform beinhaltet die elektronische Steuereinheit 100 drei Halbleitereinheiten 20. Diese drei Halbleitereinheiten 20 bilden zwei Inverter aus. Der Hauptsteuerteil 10 und der Feldsteuerteil 30 bilden eine Verarbeitungseinheit aus.
  • Der Hauptsteuerteil 10 ist konfiguriert, um mit der Haupt-ECU 300 durch den Kommunikationsschaltungsteil 40 und einen Bus zu kommunizieren. Der Hauptsteuerteil 10 ist elektrisch mit einem nicht dargestellten Rotationssensor verbunden, der einen Rotationspositionswinkel des Ankers 202 erfasst. Wird der Anfragebefehl von der Haupt-ECU 300 eingegeben, erzeugt der Hauptsteuerteil 10 Steuersignale zum Steuern der Inverter und des Feldsteuerteils 30 basierend auf dem empfangenen Anfragebefehl und einem Erfassungssignal des Rotationssensors. Der Hauptsteuerteil 10 gibt die Steuersignale an die Inverter und den Feldsteuerteil 30 aus.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt ist, beinhaltet die Halbleitereinheit 20 Schaltelemente 21 bis 24, Temperatursensoren 21a bis 24a, einen Steuer-IC (integrierte Schaltung) 25, einen Metallrahmen 26 und den Harzteil 27. Die Halbleitereinheit 20 ist durch die folgenden Verarbeitungen hergestellt. Als Erstes wird ein Leiterrahmen ausgebildet, um mehrere Metallrahmen 26 aufzuweisen, die integral durch nicht dargestellte entfernbare Rahmen verbunden sind. Die Schaltelemente 21 bis 24, die Temperatursensoren 21a bis 24a und der Steuer-IC 25 werden auf den Leiterrahmen jeweils durch Schweißen angebracht. Dann werden die Temperatursensoren 21a bis 24a und die Leiterrahmen jeweils elektrisch mit dem Steuer-IC 25 mittels Leitungen 28 verbunden. Obwohl in 2 nicht dargestellt ist, sind die Schaltelemente 21 bis 24 und die Leiterrahmen elektrisch verbunden. Die Schaltelemente 21 bis 24 und die Leiterrahmen werden elektrisch mittels Klemmen verbunden, von denen jede durch Biegen einer leitenden Platte gefertigt ist. Dann werden die Schaltelemente 21 bis 24, die Temperatursensoren 21a bis 24a, der Steuer-IC und ein Teil des Leiterrahmens außer Eingangs- und Ausgangsanschlussteilen und des entfernbaren Rahmens mit dem Harzteil 27 bedeckt. Schließlich wird der entfernbare Rahmen entfernt, der außerhalb des Harzteils 27 freigelegt ist. Somit sind mehrere Metallrahmen separiert. Durch die vorstehend beschriebenen Herstellungsverarbeitungen ist die Halbleitereinheit 20 ausgebildet. Die Schaltelemente 21 bis 24 und die entsprechenden Metallrahmen 26 können elektrisch mittels Leitungen 28 und dem Steuer-IC 25 verbunden werden.
  • Jedes der Schaltelemente 21 bis 24 ist ein Leistungs-MOSFET. Wie in 3 dargestellt ist, sind ein erstes hochseitiges Schaltelement 21, das auf einer Hochpotentialseite vorgesehen ist, und ein erstes niederseitiges Schaltelement 22, das auf einer Niederpotentialseite vorgesehen ist, in Serie verbunden. Ähnlich sind ein zweites hochseitiges Schaltelement 23 und ein zweites niederseitiges Schaltelement 24 in Serie verbunden. Jede Drain-Elektrode der hochseitigen Schaltelemente 21 und 23 ist mit einer Gleichstromenergieversorgung (nicht dargestellt) verbunden. Jede Source-Elektrode der niederseitigen Schaltelemente 22 und 24 ist geerdet. Jede Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode der hochseitigen Schaltelemente 21 und 23 ist elektrisch mit entsprechenden Metallrahmen 26 durch die Leitungen 28 verbunden. Jeder Gate-Anschluss der niederseitigen Schaltelemente 22 und 24 ist elektrisch mit den entsprechenden Metallrahmen 26 durch die Leitungen 28 verbunden.
  • Die seriell verbundenen Schaltelemente 21 und 22 bilden einen Teil der Inverter aus und die seriell verbundenen Schaltelemente 23 und 24 bilden einen Teil der Inverter aus. Wie vorstehend beschrieben ist, hat die elektronische Steuereinheit 100 drei Halbleitereinheiten. Die elektronische Steuereinheit 100 hat somit drei Sätze der seriell verbundenen Schaltelemente 21 und 22 und der seriell verbundenen Schaltelemente 23 und 24. Beispielsweise ist ein Inverter aus zwei Sätzen der Schaltelemente 21 und 22 und einem Satz der Schaltelemente 23 und 24 ausgebildet. Der andere Inverter ist aus dem anderen einen Satz der Schaltelemente 21 und 22 und den anderen zwei Sätzen der Schaltelemente 23 und 24 ausgebildet. Ein Inverter ist mit einem Satz der Drei-Phasen-Statorspulen 206 verbunden. Insbesondere ist jeder neutrale Punkt von drei Sätzen der seriell verbundenen zwei Schaltelemente elektrisch mit den entsprechenden Drei-Phasen-Statorspulen 206 verbunden.
  • Jeder der Temperatursensoren 21a bis 24a ist durch mehrere Dioden ausgebildet, die in Serie verbunden sind, wie in 3 dargestellt ist. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Temperatursensor 21a auf dem Metallrahmen 26 vorgesehen, auf dem das erste Schaltelement 21 angebracht ist. Ähnlich sind die Temperatursensoren 22a bis 24a auf den entsprechenden Metallrahmen 26 vorgesehen, auf dem die Schaltelemente 22 bis 24 jeweils angebracht sind. Somit erfassen die Temperatursensoren 21a bis 24a entsprechend zugeordnete Temperaturen der Schaltelemente 21 bis 24.
  • Der Steuer-IC 25 ist ein Halbleiterchip. In der ersten Ausführungsform führt der Steuer-IC 25 eine Verarbeitung der Temperatur aus, die durch jeden Temperatursensor 21a bis 24a erfasst wird. Der Steuer-IC 25 stellt einen Gleichstrom in einer Vorwärtsrichtung jedem Temperatursensor 21a bis 24a bereit. Der Steuer-IC 25 erlangt eine Anodenspannung und eine Kathodenspannung jedes Sensors 21a bis 24a. Somit erlangt der Steuer-IC 25 eine Vorwärtsspannung jedes Temperatursensors 21a bis 24a als eine Erfassungsspannung Vd. Die Erfassungsspannung Vd nimmt ab, wenn eine Temperatur ansteigt. Demnach nimmt die Erfassungsspannung Vd zu, wenn die Temperatur fällt. Der Steuer-IC 25 ist ein Steuerteil. Die Erfassungsspannung Vd ist ein analoges Temperatursignal.
  • Unter der Annahme, dass „n” eine natürliche Zahl gleich oder größer als „5” ist, speichert der Steuer-IC die erste bis n-te Grenzwertspannung Vth1 bis Vthn zum Vergleich mit der Erfassungsspannung. Jedes Schaltelement 21 bis 24 hat eine Temperaturregion (Normalbetriebstemperaturregion), in der ein Normalbetrieb eines Schaltelements sichergestellt ist. Die erste Grenzwertspannung Vth1 entspricht einer Temperatur, wenn diese in die Erfassungsspannung Vd konvertiert wird, die etwas kleiner als eine Obergrenze (Temperaturobergrenze für normalen Betrieb) der Normalbetriebstemperaturregion ist. Die zweite Grenzwertspannung Vth2 entspricht einer Temperatur, wenn diese in die Erfassungsspannung konvertiert wird, die etwas höher als die Temperaturobergrenze für normalen Betrieb ist. Die n-te Grenzwertspannung Vthn entspricht einer Temperatur, wenn diese in die Erfassungsspannung konvertiert wird, die etwas niedriger als eine Temperatur (Sperrtemperatur) ist, bei der den Schaltelementen 21 bis 24 verboten ist, zu operieren.
  • Als ein Beispiel der Normalbetriebstemperaturregion ist die untere Grenze (Temperaturuntergrenze für normalen Betrieb) ca. –40°C und die Temperaturobergrenze für Normalbetrieb ist ca. 120°C. Die Sperrtemperatur ist ungefähr 175°C. Aus diesem Grund wird die erste Grenzwertspannung Vth1 festgelegt, um ungefähr 1°C niedriger als 120°C zu sein. Die zweite Grenzwertspannung Vth2 wird festgelegt, um ungefähr 1°C höher als 120°C zu sein. Die „n”-te Grenzwertspannung Vthn wird festgelegt, um ungefähr um 1°C niedriger als 125°C zu sein.
  • Die Temperaturen, die etwas höher und niedriger sind, werden festgelegt, um sich um ca. 1°C zu unterscheiden. Diese Festlegung kann entsprechend Erfassungsfehlern der Temperatursensoren 21a bis 24a bestimmt werden. Angenommen, dass „k” eine natürliche Zahl gleich oder größer als „n – 1” ist, ist eine Spannungsdifferenz zwischen einer „k”-ten Grenzwertspannung und einer „k + 1”-ten Grenzwertspannung ungefähr 5°C, wenn sie in Temperatur gewandelt wird. Diese Spannungsdifferenz (Temperaturdifferenz) kann willkürlich durch Bestimmung von „n” durch einen Entwicklungsingenieur festgelegt werden. Die Normalbetriebstemperaturregion und die Sperrtemperatur, die vorstehend beschrieben sind, können in einer Produktspezifikation bestimmt werden.
  • Wie in 3 dargestellt ist, hat die Halbleitereinheit 20 fünfzehn Anschlüsse 20a bis 20o, die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Metallrahmens 26 sind. Von diesen Anschlüssen 20a bis 20o sind die Anschlüsse 20a bis 20c Energieversorgungsanschlüsse, die hochpotentialseitige Anschlüsse sind. Die Anschlüsse 20d bis 20f sind Masseanschlüsse, die niederpotentialseitige Anschlüsse sind. Die Schaltelemente 21 und 22 sind in Serie der Reihe nach in einer Richtung vom Anschluss 20a zum Anschluss 20d verbunden. Ähnlich sind die Schaltelemente 23 und 24 in Serie der Reihe nach in einer Richtung vom Anschluss 20c zum Anschluss 20f verbunden. Die Anschlüsse 20b und 20e sind mit dem Steuer-IC 25 verbunden.
  • Die Anschlüsse 20g, 20i, 20j und 20l sind Steueranschlüsse. Die Anschlüsse 20h und 20k sind Überwachungsanschlüsse. Ein Steuersignal wird vom Hauptsteuerteil 10 in den Anschluss 20g eingegeben, um eine Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 20g und dem Anschluss 20h auf einen hohen (Hi) Pegel oder einen niedrigen (Lo) Pegel zu setzen. Ähnlich wird ein Steuersignal vom Hauptsteuerteil 10 in den Anschluss 20i zum Festlegen einer Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 20i und dem Anschluss 20d auf einen hohen (Hi) Pegel oder einen niedrigen (Lo) Pegel eingegeben. Ferner wird ein Steuersignal vom Hauptsteuerteil 10 in den Anschluss 20j zum Festlegen einer Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 20j und dem Anschluss 20k auf einen hohen (Hi) Pegel oder einen niedrigen (Lo) Pegel eingegeben. Ferner wird ein Steuersignal vom Hauptsteuerteil 10 in den Anschluss 20l zum Festlegen einer Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 20l und dem Anschluss 20f auf einen hohen (Hi) Pegel oder einen niedrigen (Lo) Pegel eingegeben. Somit sind die Schaltelemente 21 bis 24 auf einen Ein- oder Aus-Zustand gesteuert.
  • Die Anschlüsse 20m und 20n sind Verbindungsanschlüsse zur Verbindung mit den Statorspulen 206. Der Anschluss 20m ist mit der Statorspule 206 verbunden, die einem Zwischenknoten zwischen den Schaltelementen 21 und 22 entspricht, die in Serie verbunden sind. Der Anschluss 20n ist mit der Statorspule 206 verbunden, die einem Zwischenknoten zwischen den Schaltelementen 23 und 24 entspricht, die in Serie verbunden sind.
  • Der Anschluss 20o ist ein Ausgangsanschluss. Ein Verarbeitungssignal PS wird an den Hauptsteuerteil 10 durch den Anschluss 20s ausgegeben.
  • Obwohl nicht dargestellt, beinhaltet der Feldsteuerteil 30 ein erstes Schaltelement, das zwischen der Energieversorgung und der entsprechenden Bürste vorgesehen ist, und ein zweites Schaltelement, das zwischen der entsprechenden Bürste und der Masse vorgesehen ist. Wenn diese zwei Schaltelemente in Antwort auf die Steuersignale angetrieben werden, die von dem Hauptsteuerteil 10 eingegeben werden, sind die Energieversorgung und die entsprechenden Bürste elektrisch verbunden und die entsprechende Bürste und die Masse sind elektrisch verbunden. Demzufolge wird die Ankerspule 205 durch den Schleifring und die Leitung mit Strom versorgt. Jedoch, wenn mindestens eines dieser Schaltelemente nicht angetrieben wird, wird die Ankerspule 205 mit keinem Strom versorgt.
  • In der ersten Ausführungsform, wenn der Strom der Ankerspule 205 bereitzustellen ist, steuert der Hauptsteuerteil 10 das erste Schaltelement durch Modulieren einer Pulsbreite (PWM-Steuerung) und steuert das zweite Schaltelement, um kontinuierlich im Ein-Zustand zu sein. Somit erzeugt die Ankerspule 205 das Magnetfeld, das mit der Ein-Periode des ersten Schaltelements variiert. Andererseits, wenn die Stromversorgung der Ankerspule 205 gestoppt werden muss, steuert der Hauptsteuerteil 10 das erste Schaltelement, so dass es kontinuierlich im Aus-Zustand ist, und steuert das zweite Schaltelement, so dass es kontinuierlich im Ein-Zustand ist. Somit wird die Energie, die in der Ankerspule 205 mit der Stromversorgung gespeichert wird, verbraucht, so dass die Ankerspule 205 Erzeugen des Magnetfelds stoppt. Der Hauptsteuerteil 10 bestimmt eine Pulsbreite in der vorstehend beschriebenen PWM-Steuerung für die Ankerspule 205 entsprechend eines Zielrotationsmoments oder einer Energieerzeugungsquantität. Der Hauptsteuerteil 10 variiert ferner die Pulsbreite in der PWM-Steuerung für die Ankerspule 205 gemäß der Erfassungstemperatur, wie später beschrieben ist.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, versorgt der Hauptsteuerteil 10 die Drei-Phasen-Statorspulen 206 mit dreiphasigen Wechselströmen. Der Inverter beinhaltet drei Sätze seriell verbundener zwei Schaltelemente (hochseitiges Schaltelement und niederseitiges Schaltelement). Der Hauptsteuerteil 10 wählt gemäß einer Rotationsphase (Rotationspositionswinkel) des Ankers 202 eines von drei hochseitigen Schaltelementen, die auf der Hochpotentialseite vorgesehen sind, und eines von drei niederseitigen Schaltelementen aus, die auf der Niederpotentialseite vorgesehen sind. Der Hauptsteuerteil 10 gibt ein Steuersignal CS mit einem Tastverhältnis von 100% an das ausgewählte hochseitige Schaltelement aus. Der Hauptsteuerteil 10 gibt das Steuersignal CS mit einem Tastverhältnis, das entsprechend dem Zielrotationsmoment oder der Energieerzeugungsquantität bestimmt wird, an das ausgewählte niederseitige Schaltelement aus. Wie später beschrieben ist, variiert der Hauptsteuerteil 10 eine Trägerfrequenz des Steuersignals CS, das an das niederseitige Schaltelement ausgegeben wird, gemäß der Erfassungstemperatur.
  • Der Steuer-IC 25 führt eine Temperaturverarbeitung aus, die allgemein in 4 dargestellt ist. Der Steuer-IC 25 führt AD-Wandlung zum Wandeln jeweiliger analoger Erfassungsspannungen Vd der Temperatursensoren 21a bis 24a in entsprechende digitale Werte aus. Der Steuer-IC 25 führt dann Signalverarbeitung aus. In dieser Operation vergleicht der Steuer-IC 25 die Erfassungsspannungen Vd und die Grenzwertspannungen Vth1 bis Vthn und erzeugt das Verarbeitungssignal PS, das Tastverhältnisse entsprechend Vergleichsergebnissen aufweist. Das Verarbeitungssignal PS wird in den Hauptsteuerteil 10 eingegeben.
  • Der Steuer-IC 25 führt die Temperaturverarbeitung aus, wie detaillierter in 5 dargestellt ist. Wie in 5 dargestellt ist, erfasst der Steuer-IC 25 die Vorwärtsspannung als die Erfassungsspannung Vd von einem der Temperatursensoren S21a bis S24a bei Schritt S10. Das heißt, der Steuer-IC 25 erlangt die analoge Erfassungsspannung Vd nach Konversion in den entsprechenden digitalen Wert.
  • Der Steuer-IC 25 überprüft dann bei Schritt S20, ob die Erfassungsspannung Vd, die wie vorstehend beschrieben, erfasst und erlangt wird, gleich oder größer als die erste Grenzwertspannung Vth1 ist. Wenn die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die erste Grenzwertspannung Vth1 ist, führt der Steuer-IC 25 Schritt S20 aus. Wenn die Erfassungsspannung Vd kleiner als die erste Grenzwertspannung Vth1 ist, führt der Steuer-IC 25 Schritt S30 aus.
  • Bei Schritt S30 überprüft der Steuer-IC 25, ob die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die zweite Grenzwertspannung Vth2 ist. Ist die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die zweite Grenzwertspannung Vth2, führt der Steuer-IC 25 Schritt S130 aus. Ist die Erfassungsspannung Vd kleiner als die zweite Grenzwertspannung Vth2, führt der Steuer-IC 25 Schritt S40 und dergleichen aus.
  • Obwohl der Einfachheit halber nicht im Detail dargestellt, vergleicht der Steuer-IC 25 sequentiell die Erfassungsspannung Vd mit der dritten bis „n – 1”-ten Grenzwertspannung bei nachfolgenden Schritten einschließlich Schritt S40. Ferner überprüft der Steuer-IC 25, ob die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn ist. Ist die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn, führt der Steuer-IC 25 Schritt S140 aus. Wenn die Erfassungsspannung kleiner als „n”-te Grenzwertspannung Vthn ist, führt der Steuer-IC 25 Schritt S150 aus.
  • Nach Bestimmen bei Schritt S20, dass die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die erste Grenzwertspannung Vth1 ist, befindet der Steuer-IC 25, dass die Erfassungsspannung Vd gleich der ersten Grenzwertspannung Vth1 ist. Das heißt, der Steuer-IC 25 befindet, dass eine erfasste Temperatur (Erfassungstemperatur) T, die durch die Erfassungsspannung Vd angegeben wird, etwas niedriger als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuer-IC 25 befindet, dass die Erfassungstemperatur in der Normalbetriebstemperaturregion ist. Der Steuer-IC 25 führt Schritt S160 aus.
  • Nach Bestimmen bei Schritt S30, dass die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die zweite Grenzwertspannung Vth2 ist, befindet der Steuer-IC 25 bei Schritt S130, dass die Erfassungsspannung Vd gleich der zweiten Grenzwertspannung Vth2 ist. Das heißt, der Steuer-IC 25 befindet, dass die Temperatur, die durch die Erfassungsspannung Vd angegeben wird, etwas höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S160 aus.
  • Ähnlich befindet der Steuer-IC 25 nach Bestimmen, dass die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die „k”-te Grenzwertspannung ist, dass die Erfassungsspannung Vd gleich der „k”-ten Grenzwertspannung ist und führt Schritt S160 aus.
  • Nach Bestimmen bei Schritt S40, dass die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn ist, befindet der Steuer-IC 25 bei Schritt S140, dass die Erfassungsspannung Vd gleich der „n”-ten Grenzwertspannung Vthn ist. Das heißt, der Steuer-IC 25 befindet, dass die Erfassungsspannung Vd etwas niedriger als eine Sperrspannung Vinh ist. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S160 aus.
  • Nach Bestimmen bei Schritt 340, dass die Erfassungsspannung Vd niedriger als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn ist, befindet der Steuer-IC 25 bei Schritt S150, dass die Erfassungsspannung Vd gleich der Sperrspannung Vthn ist. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S160 aus.
  • Bei Schritt S160 überprüft der Steuer-IC 25, ob die Erfassungsspannung Vd gleich oder kleiner als eine niedrigste Spannung Vmin ist. Das heißt, die Erfassungstemperatur ist gleich oder größer als eine Maximaltemperatur. Diese niedrigste Spannung wird bei Schritt S70 festgelegt, wie später beschrieben ist. Als ein Anfangswert der niedrigsten Spannung Vmin wird sie auf die Normalbetriebstemperaturuntergrenze festgelegt, wenn sie in die Erfassungsspannung konvertiert wird. Ist die Erfassungsspannung Vd gleich oder kleiner als die niedrigste Spannung Vmin, führt der Steuer-IC 25 Schritt S170 aus. Andererseits, wenn die Erfassungsspannung Vd höher als die niedrigste Spannung Vmin ist, führt der Steuer-IC 25 Schritt S180 aus.
  • Der Steuer-IC 25 speichert bei Schritt S170 die niedrigste Spannung Vmin als die Erfassungsspannung Vd. Somit wird die niedrigste Spannung Vmin aktualisiert. Das heißt, eine höchste Temperatur wird aktualisiert. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S180 aus. Der Steuer-IC 25 überprüft bei Schritt S180, ob all die Erfassungsspannungen Vd von vier Temperatursensoren 21a bis 24a erfasst wurden. Wenn die Erfassung aller Vorwärtserfassungsspannungen Vd abgeschlossen wurde, führt der Steuer-IC Schritt S190 aus. Wenn die Erfassung aller Vorwärtserfassungsspannungen Vd noch nicht abgeschlossen wurde, wiederholt der Steuer-IC 25 die vorstehend beschriebene Verarbeitung durch erneutes Ausführen von Schritt S10 zum Erfassen der nächsten der Erfassungsspannungen Vd.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, hat die Halbleitereinheit 20 vier Temperatursensoren 21a bis 24a in der ersten Ausführungsform. Der Steuer-IC 25 führt eine Sequenz von Schritt S10 bis Schritt S180 viermal aus, um dabei die Erfassungsspannungen Vd von vier Temperatursensoren 21a bis 24a zu erfassen, um die niedrigste der Erfassungsspannungen Vd zu bestimmen, um die höchste der Erfassungstemperaturen T anzugeben.
  • Der Steuer-IC 25 erzeugt bei Schritt S190 das Verarbeitungssignal PS, das das Tastverhältnis entsprechend der niedrigsten Spannung hat. Der Steuer-IC 25 gibt das Verarbeitungssignal PS an den Hauptsteuerteil 10 aus. Nach Ausführen von Schritt S10 bis S190, wie vorstehend beschrieben ist, beendet der Steuer-IC 25 die Temperaturverarbeitung. Diese Temperaturverarbeitung wird jede vorbestimmte Periode ausgeführt.
  • Der Hauptsteuerteil 10 führt seine Steuerung, wie in 6 dargestellt ist, aus. Der Hauptsteuerteil 10 speichert jeweils die erste bis „n”-te Grenzwertspannung sowie die erste bis „n”-te Grenzwerttemperatur und die Sperrtemperatur entsprechend den Tastverhältnissen der Sperrspannung.
  • Der Hauptsteuerteil 10 empfängt das Verarbeitungssignal PS bei Schritt S310 in 6. Der Hauptsteuerteil 10 erfasst die Temperatur der Halbleitereinheit 20 basierend auf dem Tastverhältnis, das in dem Verarbeitungssignal PS beinhaltet ist. Wie vorstehend beschrieben ist, gibt die Halbleitereinheit 20 die höchste Temperatur aus. Aus diesem Grund erfasst bei Schritt S310 der Hauptsteuerteil 10 die höchste Temperatur als die Erfassungstemperatur der Halbleitereinheit 20. Dann führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S320 aus.
  • Der Hauptsteuerteil 10 überprüft bei Schritt S320, ob die Erfassungstemperatur (höchste Temperatur) T, die bei Schritt S310 empfangen wird, gleich oder kleiner als die gespeicherte erste Grenzwertspannung Tth1 ist. Wenn die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die erste Grenzwerttemperatur Tth1 ist, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S420 aus. Wenn die Erfassungstemperatur T höher als die erste Grenzwerttemperatur Tth1 ist, führt andererseits der Hauptsteuerteil 10 Schritt S330 aus.
  • Der Hauptsteuerteil 10 überprüft bei Schritt S330, ob die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die zweite Grenzwerttemperatur Tth2 ist. Ist die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die zweite Grenzwerttemperatur Tth2, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S430 aus. Ist die Erfassungstemperatur größer als die zweite Grenzwerttemperatur Tth2, führt andererseits der Hauptsteuerteil 10 Schritt S340 aus.
  • Obwohl der Einfachheit halber nicht detailliert dargestellt ist, vergleicht der Hauptsteuerteil 10 sequentiell die Erfassungstemperatur T mit der dritten bis „n – 1”-ten Grenzwerttemperatur bei nachfolgenden Schritten einschließlich Schritt S340. Ferner überprüft der Hauptsteuerteil 10, ob die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die „n”-te Grenzwerttemperatur Tthn ist. Ist die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die „n”-te Grenzwerttemperatur Tthn, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S440 aus. Ist die Erfassungstemperatur T größer als die „n”-te Grenzwerttemperatur Tthn, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S450 aus.
  • Nach Bestimmen bei Schritt S320, dass die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die erste Grenzwerttemperatur Tth1 ist, führt der Hauptsteuerteil 10 eine normale Steuerung aus. In der normalen Steuerung steuert der Hauptsteuerteil 10 den Inverter und den Feldsteuerteil 30 basierend auf dem Rotationspositionswinkel und dem Anfragebefehl. In diesem Fall wird die Pulsbreite des Steuersignals CS, dass in das niederseitige Schaltelement aus dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement, die den Inverter ausbilden, eingegeben wird, basierend auf dem Anfragebefehl bestimmt. Die Pulsbreite des Steuersignals CS, das in das erste Schaltelement des Feldsteuerteils 30 eingegeben wird, wird ebenso basierend auf dem Anfragebefehl bestimmt. Die Trägerfrequenzen dieser Steuersignale CS werden unverändert beibehalten.
  • Nach Bestimmen bei Schritt S330, dass die Erfassungstemperatur T gleich oder kleiner als die zweite Grenzwerttemperatur Tth2 ist, führt der Hauptsteuerteil 10 eine erste Herabsetzungssteuerung aus. In der ersten Herabsetzungssteuerung steuert der Hauptsteuerteil 10 den Inverter und den Feldsteuerteil 30 basierend auf nicht nur dem Rotationspositionswinkel und dem Anfragebefehl, sondern ebenso der Erfassungstemperatur T. In diesem Fall wird die Pulsbreite des Steuersignals CS, das in das niederseitige Schaltelement des Inverters eingegeben wird, basierend auf dem Anfragebefehl bestimmt. Jedoch wird die Trägerfrequenz des Steuersignals CS, das in das niederseitige Schaltelement des Inverters eingegeben wird, gemäß der zweiten Grenzwerttemperatur Tth2 verringert. Somit wird die Anzahl von Schaltoperationen des niederseitigen Schaltelements verringert. Die Pulsbreite des Steuersignals, das in das erste Schaltelement des Feldsteuerteils 30 eingegeben wird, wird ebenso basierend auf nicht nur dem Anfragebefehl sondern ebenso der zweiten Grenzwerttemperatur Tth2 bestimmt. Die Pulsbreite wird gemäß der zweiten Grenzwerttemperatur Tth2 verringert, nachdem sie gemäß dem Anfragebefehl bestimmt wird.
  • Ähnlich, wenn die Erfassungsspannung Vd gleich oder kleiner als die „k”-te Grenzwerttemperatur ist, führt die Verarbeitungseinheit eine „k – 1”-te Herabsetzungssteuerung aus. Die Trägerfrequenz des Steuersignals CS, das in das niederseitige Schaltelement des Inverters eingegeben wird, wird gemäß der „k”-ten Grenzwerttemperatur verringert. Ähnlich wird die Pulsbreite des Steuersignals CS, das in das erste Schaltelement des Feldsteuerteils 30 eingegeben wird, gemäß der „k”-ten Grenzwerttemperatur verringert. Wenn der Wert „k” zunimmt, nehmen beide Beträge der Abnahme der Trägerfrequenz und der Abnahme der Pulsbreite zu.
  • Wenn die Erfassungstemperatur T bei Schritt S340 gleich oder kleiner als die „n”-te Grenzwerttemperatur Tthn ist, führt der Hauptsteuerteil 10 eine „n – 1”-te Herabsetzungssteuerung bei Schritt S440 aus. Ist die Erfassungstemperatur T höher als die „n”-te Grenzwerttemperatur Tthn, führt der Hauptsteuerteil 10 bei Schritt S450 eine Ausfallsicherungsverarbeitung aus. In dieser Ausfallsicherungsverarbeitung stoppt der Hauptsteuerteil 10 Ausgeben des Steuersignals CS an den Inverter. Ferner gibt der Hauptsteuerteil 10 das Steuersignal CS an den Feldsteuerteil 30 zum Stoppen der Stromversorgung der Ankerspule 205 aus. In der Ausfallsicherungsverarbeitung unterbricht der Hauptsteuerteil 10 das Steuersignal CS an den Inverter und gibt das Steuersignal CS an das Feldsteuerteil 30, um das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement des Feldsteuerteils 30 dazu zu bringen, kontinuierlich im Aus-Zustand bzw. im Ein-Zustand zu sein.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, schaltet der Hauptsteuerteil 10 die normale Steuerung, die erste bis „n – 1”-te Herabsetzungssteuerung und die Ausfallsicherungsverarbeitung basierend auf der Erfassungstemperatur T um.
  • Der Steuer-IC 25 speichert die „0”-te Grenzwertspannung, die der vorstehend beschriebenen Normalbetriebstemperaturuntergrenze entspricht. Obwohl in 5 nicht dargestellt ist, wenn die Erfassungsspannung Vd gleich oder größer als die „0”-te Grenzwertspannung Vth0 ist, befindet der Steuer-IC 25 die Erfassungsspannung Vd als gleich der „0”-ten Grenzwertspannung Vth0. Der Steuer-IC 25 gibt das Verarbeitungssignal PS, das das Tastverhältnis entsprechend der „0”-ten Grenzwertspannung Vth0 aufweist, an den Hauptsteuerteil 10 aus. Obwohl nicht dargestellt ist, wenn die Erfassungsspannung Vd gleich oder kleiner als die „0”-te Grenzwerttemperatur (Normalbetriebstemperaturuntergrenze) Tth0 ist, stoppt der Hauptsteuerteil 10 Steuern des Inverters.
  • Der Steuer-IC 25 speichert Referenzspannungen entsprechend Temperaturen, die die Normalbetriebstemperaturregion in mehrere Regionen unterteilen. Der Steuer-IC 25 vergleicht die Erfassungsspannung mit den Referenzspannungen und gibt die Vergleichsergebnisse als das Verarbeitungssignal PS an den Hauptsteuerteil 10 aus. Ausgehend vom Empfang des Verarbeitungssignals PS berechnet der Hauptsteuerteil 10 eine Temperaturlastrate unter der Annahme, dass sie 0% und 100% im Fall der Normalbetriebstemperaturuntergrenze bzw. der Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuer-IC 25 führt die Verarbeitung zum Vergleichen der Erfassungsspannung mit der Referenzspannung bei einer Periode aus, die sich von der Temperaturverarbeitung, wie vorstehend beschrieben ist, unterscheidet. Wenn die Erfassungstemperatur höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, berechnet der Hauptsteuerteil 10 einen Energieerzeugungsgrenzwert, den der Motor 200 gemäß der Erfassungstemperatur erzeugen kann.
  • Der Hauptsteuerteil 10 unterrichtet die Haupt-ECU 300 über die berechnete Temperaturlastrate und den berechneten Energieerzeugungsgrenzwert. Die Haupt-ECU 300 berechnet den Anfragebefehl gemäß dieser Unterrichtung. Insbesondere berechnet die Haupt-ECU 300 das Zielrotationsmoment und die Zielenergieerzeugungsquantität.
  • Ferner, wenn die Erfassungstemperatur höher als die „n”-te Grenzwerttemperatur ist und der Sperrtemperatur entspricht, unterrichtet der Hauptsteuerteil 10 die Haupt-ECU 300 über das Sperren der Leerlaufstoppoperation. Die Haupt-ECU 300 stoppt die Leerlaufstoppoperation in Antwort auf die Sperrunterrichtung.
  • Der Betrieb und Vorteil der elektronischen Steuereinheit 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird als Nächstes beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Temperatursensoren 21a bis 24a einzeln für die Schaltelemente 21 bis 24 der Halbleitereinheit 20 vorgesehen. Die Temperatur an jedem der Schaltelemente 21 bis 24 wird einzeln erfasst. Somit wird die Temperatur jedes Schaltelements 21 bis 24 mit höherer Genauigkeit erfasst. Das heißt, die Temperatur des Schaltelements, das die höchste Temperatur aufweist, wird genauer erfasst.
  • Der Hauptsteuerteil 10 führt die normale Steuerung aus, wenn die Erfassungstemperatur gleich oder kleiner als die erste Grenzwerttemperatur ist. Der Hauptsteuerteil 10 führt jedoch die Herabsetzungssteuerung aus, wenn die Erfassungstemperatur ansteigt, um höher als die erste Grenzwerttemperatur zu sein. Der Hauptsteuerteil 10 schwächt somit das Magnetfeld ab, das durch die Ankerspule 205 erzeugt wird, indem er die autonome Rotation oder Energieerzeugung des Motors 200 beibehält. Demzufolge wird das Magnetfeld, das die Statorspulen 206 kreuzt, verringert und der Strom, der in den Schaltelementen 21 bis 24 des Inverters fließt, wird verringert. Der Hauptsteuerteil 10 verringert die Anzahl von Ein/Aus-Schaltoperationen der niederseitigen Schaltelemente 22 und 24. Somit behält der Hauptsteuerteil 10 Steuern des Motors 200 bei, indem er Wärmeerzeugung der Schaltelemente 21 bis 24 unterdrückt.
  • Ferner führt der Hauptsteuerteil 10 die Ausfallsicherungssteuerung aus, wenn die Erfassungstemperatur über die „n”-te Grenzwerttemperatur ansteigt. Die Schaltelemente 21 bis 24 werden somit dazu gebracht, im Aus-Zustand zu sein, um das Magnetfeld, das die Statorspulen 206 kreuzt, auf Null herabzusetzen. Der Strom, der in den Schaltelementen 21 bis 24 fließt, wird auf Null herabgesetzt.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der elektronischen Steuereinheit 100 der ersten Ausführungsform die Temperaturerfassungsgenauigkeit verbessert und somit wird die Unterdrückung von Wärmeerzeugung der Schaltelemente 21 bis 24 gemäß der Erfassungstemperatur verwirklicht. Wenn die Erfassungstemperatur der Sperrtemperatur entspricht, unterrichtet der Hauptsteuerteil 10 die Haupt-ECU 300 über das Sperren der Leerlaufstoppsteuerung.
  • Somit, wenn die Erfassungstemperatur gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist, wird die Brennkraftmaschine 400 gestoppt und ihr wird verboten, durch den Motor 200 neu gestartet zu werden. Das heißt, dem Inverter wird verboten, den Motor 200 zu steuern. Wärmeerzeugung der Schaltelemente 21 bis 24 des Inverters wird unterdrückt.
  • Der Steuer-IC 25 wandelt die Erfassungsspannung in eine der ersten bis „n”-ten Grenzwertspannungen, die diskrete Werte sind, und die Sperrspannung. Der Steuer-IC 25 gibt das Verarbeitungssignal, das das Tastverhältnis entsprechend dem diskreten Wert hat, an den Hauptsteuerteil 10 aus. Demzufolge wird unterdrückt, dass die Temperaturerfassungsgenauigkeit verglichen zu einem Fall verringert wird, was durch Rauschen verursacht wird, indem die Erfassungsspannung an den Hauptsteuerteil 10 ohne Verarbeitung ausgegeben wird.
  • Der Steuer-IC 25 wählt die Erfassungsspannung, die die höchste Temperatur angibt, aus mehreren Vorwärtsspannungen in der Temperaturverarbeitung aus. Der Steuer-IC 25 gibt die ausgewählte Vorwärtsspannung als das Verarbeitungssignal an den Hauptsteuerteil 10 durch den Anschluss 20c aus.
  • Somit wird die Anzahl von Anschlüssen, die den Steuer-IC und den Hauptsteuerteil 10 verbinden, verglichen zu einem Fall verringert, in dem der Steuer-IC mit der gleichen Anzahl von Ausgangsanschlüssen wie die Anzahl der Temperatursensoren versehen ist.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wählt gemäß der ersten Ausführungsform der Steuer-IC 25 die Erfassungsspannung, die die höchste Temperatur angibt, aus mehreren Vorwärtsspannungen in der Temperaturverarbeitung aus und gibt nur die ausgewählte Vorwärtsspannung als das Verarbeitungssignal PS aus. Jedoch kann unterschiedlich zur ersten Ausführungsform der Steuer-IC 25 sequentiell mehrere Vorwärtsspannungen in der Temperaturverarbeitung verarbeiten und das Verarbeitungssignal PS, wie in 7 dargestellt, auf zeitgeteilte Weise ausgeben.
  • In dieser Modifikation legt der Steuer-IC 25 einen Zeitgeber bei Schritt S200 als einen Startschritt beim Ausführen der Temperaturverarbeitung fest. Dann führt der Steuer-IC 25 Schritt S10 aus.
  • Der Steuer-IC 25 erfasst dann eine Vorwärtsspannung bei Schritt S10 und führt ferner die folgenden Schritte S20 bis S150 aus. Somit konvertiert bzw. wandelt der Steuer-IC 25 die Erfassungsspannung Vd entweder in einer der ersten bis „n”-ten Grenzwertspannung Vth1 bis Vthn oder die Sperrspannung Vinh. Der Steuer-IC 25 führt danach Schritt S190 aus.
  • Der Steuer-IC 25 erzeugt das Verarbeitungssignal PS, das das Tastverhältnis entsprechend der Erfassungsspannung Vd aufweist, bei Schritt S190. Der Steuer-IC 25 gibt das Verarbeitungssignal PS an den Hauptsteuerteil 10 aus. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S210 aus.
  • Der Steuer-IC 25 überprüft bei Schritt S210, ob der Zeitgeber, der bei Schritt S200 festgelegt wird, eine vorbestimmte Zeit erreicht hat. Wenn der Zeitgeberwert die vorbestimmte Zeit nicht erreicht, wiederholt der Steuer-IC 25 Schritt S210 und fährt fort, das Verarbeitungssignal PS auszugeben. Wenn der Zeitgeberwert die vorbestimmte Zeit erreicht, führt der Steuer-IC 25 Schritt S180 aus.
  • Der Steuer-IC 25 überprüft bei Schritt S180, ob alle der Erfassungsspannungen Vd erfasst wurden. Wenn alle Erfassungsspannungen Vd erfasst wurden, beendet der Steuer-IC 25 die Temperaturverarbeitung. Wenn die Erfassung aller Erfassungsspannungen Vd noch nicht abgeschlossen wurde, führt der Steuer-IC 25 Schritt S200 erneut aus und erfasst die nächste Vorwärtsspannung. Der Steuer-IC 25 wiederholt die Verarbeitung von Schritt S10 bis S210 viermal zum Ausgeben der Verarbeitungssignale PS entsprechend der Erfassungsspannungen Vd von vier Temperatursensoren 21a bis 24a. In dieser Modifikation können Schritt S200 und Schritt S210, die in 7 dargestellt sind, eliminiert werden. Es ist immer noch möglich, die Verarbeitungssignale PS entsprechend der Erfassungsspannungen Vd von vier Temperatursensoren 21a bis 24a auf zeitgeteilte Weise ohne Ausführen der Schritte S200 und S210 auszugeben.
  • In dieser Modifikation gibt der Steuer-IC 25 vier Verarbeitungssignale PS an den Hauptsteuerteil 10 durch einen Anschluss 200 auf zeitgeteilte Weise aus. Somit wird die Anzahl von Anschlüssen, die den Steuer-IC 25 und den Hauptsteuerteil 10 verbinden, verglichen zu einem Fall verringert, in dem der Steuer-IC mit der gleichen Anzahl von Ausgangsanschlüssen wie die Anzahl der Temperatursensoren versehen ist.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Eine elektronische Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 8 bis 11 beschrieben. Die elektronische Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform ist vielen Hinsichten ähnlich zur vorstehen beschriebenen ersten Ausführungsform. Demnach wird die zweite Ausführungsform im Detail bezüglich nur eines Unterschieds zur ersten Ausführungsform beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden in der nachfolgenden Beschreibung für die gleichen strukturellen Teile und Elemente wie in der ersten Ausführungsform verwendet.
  • In der ersten Ausführungsform ist die Halbleitereinheit 20 beispielhaft mit fünfzehn Anschlüssen S20a bis S20o dargestellt. In der zweiten Ausführungsform, wie in 8 dargestellt ist, hat die Halbleitereinheit 20 ferner einen weiteren Anschluss 20p.
  • Wie in 9 dargestellt ist, beinhaltet die elektronische Steuereinheit 100 eine Schaltung 50 mit offenem Kollektor, die die Anschlüsse 20p von drei Halbleitereinheiten 20 kollektiv verbindet. In der Schaltung 50 mit offenem Kollektor sind ein Widerstand 51 und ein NPN-Transistor 52 in Serie in einer Richtung von der Energieversorgung zur Masse verbunden. Die Basiselektrode des NPN-Transistors 52 ist mit den Anschlüssen 20p jeweils durch Dioden 53 verbunden. Ein Zwischenknoten zwischen dem Widerstand 51 und dem NPN-Transistor 52 ist mit dem Hauptsteuerteil 10 verbunden. Anstelle des NPN-Transistors 52 kann ein N-Kanal-MOSFET verwendet werden. In diesem Fall wird die Schaltung 50 mit offenem Kollektor durch eine Schaltung mit offenem Drain ersetzt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn der Spannungspegel des Anschlusses 20p der Lo-Pegel ist, ist der NPN-Transistor 52 im Aus-Zustand und der Hi-Pegel wird in den Hauptsteuerteil 10 eingegeben. Wenn der Spannungspegel des Anschlusses 20p der Hi-Pegel ist, ist andererseits der NPN-Transistor 52 im Ein-Zustand und der Lo-Pegel wird in den Hauptsteuerteil 10 eingegeben.
  • Wie in 10 dargestellt ist, wenn der Steuer-IC 25 bei Schritt 340 bestimmt, dass die Erfassungsspannung niedriger als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn in der Temperaturverarbeitung ist, führt er Schritt S220 aus.
  • Bei Schritt S220 gibt der Steuer-IC 25 ein Unterbrechungssignal bzw. Trennsignal SDS mit hohem Pegel bzw. mit Hi-Pegel an den Anschluss 20p aus. Der Steuer-IC 25 führt dann Schritt S150 aus. Das Unterbrechungssignal SDS mit Hi-Pegel ist ein Stoppanfragesignal.
  • In Antwort auf das Unterbrechungssignal mit Hi-Pegel SDS wird der NPN-Transistor 52 wie vorstehend beschrieben eingeschaltet. Demzufolge wird der Lo-Pegel von der Schaltung 50 mit offenem Kollektor in den Hauptsteuerteil 10 eingegeben.
  • Wie in 11 dargestellt ist, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S460 anfangs beim Start seiner Steuerung aus. Der Hauptsteuerteil 10 überprüft bei Schritt S460, ob das Ausgangssignal der Schaltung 50 mit offenem Kollektor der Hi-Pegel ist. Wenn das Ausgangssignal der Schaltung 50 der Hi-Pegel ist, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S310 aus. Wenn das Ausgangssignal der Schaltung 50 der Lo-Pegel ist, führt der Hauptsteuerteil 10 Schritt S450 aus.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, gibt die Schaltung 50 mit offenem Kollektor das Lo-Pegel-Signal aus, wenn der Steuer-IC 25 den Spannungspegel des Unterbrechungssignals SDS auf den Hi-Pegel festlegt. Somit befiehlt der Steuer-IC 25 dem Hauptsteuerteil 10, die Ausfallsicherungsverarbeitung auszuführen. Es ist somit möglich, die Schaltelemente 21 bis 24 früher als in einem Fall auszuschalten, in dem der Steuer-IC das Verarbeitungssignal PS erzeugt und die Verarbeitungseinheit in Antwort auf das Verarbeitungssignal PS überprüft, ob die Ausfallsicherungsverarbeitung benötigt wird. Demzufolge wird Wärmeerzeugung der Schaltelemente 21 bis 24 früher unterdrückt.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Eine elektronische Steuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben. Die elektronische Steuereinheit gemäß der dritten Ausführungsform ist in vielen Hinsichten ebenso ähnlich zur ersten Ausführungsform. Demnach wird dritte Ausführungsform nur hinsichtlich zu einer Differenz zur ersten Ausführungsform im Detail beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden in der nachfolgenden Beschreibung für zur ersten Ausführungsform gleiche strukturelle Teile und Elemente verwendet.
  • In der ersten Ausführungsform ist der Hauptsteuerteil 10 beispielhaft als Steuerung der Schaltelemente 21 bis 24 dargestellt. In der dritten Ausführungsform ist der Steuer-IC 25 ebenso als Steuerung der Schaltelemente 21 bis 24 beispielhaft dargestellt.
  • Wie in 12 dargestellt ist, ist der Steuer-IC 25 mit den Gate-Elektroden der Schaltelemente 21 bis 24 verbunden. Wie in 13 dargestellt ist, führt der Steuer-IC 25 Schritt S230 aus, wenn die Erfassungsspannung Vd niedriger als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn bei Schritt S40 in der Temperaturverarbeitung bestimmt wird.
  • Bei Schritt S230 verbindet der Steuer-IC 25 die Gate-Elektroden der Schaltelemente 21 bis 24 mit der Masse und fixiert den Lo-Pegel. Der Steuer-IC 25 schaltet somit zwangsweise die Schaltelemente 21 bis 24 ungeachtet des Steuersignals CS des Hauptsteuerteils 10 aus. Der Steuer-IC 25 führt danach Schritt S150 aus.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wenn die Erfassungsspannung Vd niedriger als die „n”-te Grenzwertspannung Vthn ist, fixiert der Steuer-IC 25 die Gate-Elektroden der Schaltelemente 21 bis 24 auf die Lo-Pegel, wodurch die Schaltelemente 21 bis 24 ausgeschaltet werden. Es ist somit möglich, die Schaltelemente 21 bis 24 früher als in einem Fall auszuschalten, in dem der Steuer-IC 25 das Verarbeitungssignal PS erzeugt und der Hauptsteuerteil 10 in Antwort auf das Verarbeitungssignal PS überprüft, ob die Ausfallsicherungsverarbeitung benötigt wird. Demzufolge wird übermäßige Wärmeerzeugung der Schaltelemente 21 bis 24 früher unterdrückt.
  • Der Steuer-IC 25 stoppt zwangsweises Ausschalten der Schaltelemente 21 bis 24, wenn die Erfassungsspannung Vd über die „n”-te Grenzwertspannung Vthn ansteigt.
  • Der Steuer-IC 25 der dritten Ausführungsform kann ebenso mit dem Anschluss 20p versehen werden, der in der zweiten Ausführungsform bereitgestellt wird. In diesem Fall ist es, sogar wenn eine Trennung oder dergleichen in einer Leitungsverbindung des Steuer-ICs 25 und jeder Gate-Elektrode der Schaltelemente 21 bis 24 oder einer Leitungsverbindung des Steuer-ICs 25 und des Anschlusses 20p auftritt, möglich, die Schaltelemente 21 bis 24 zwangsweise auszuschalten.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Eine elektronische Steuereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 14 erläutert. Die elektronische Steuereinheit gemäß der vierten Ausführungsform ist in vielen Hinsichten ebenso ähnlich zur ersten Ausführungsform. Demnach wird die vierte Ausführungsform nur hinsichtlich eines Unterschieds zur ersten Ausführungsform im Detail beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden in der folgenden Beschreibung für zur ersten Ausführungsform gleiche strukturelle Teile und Elemente verwendet.
  • In der ersten Ausführungsform ist der Hauptsteuerteil 10 beispielhaft als Kühlung der Schaltelemente 21 bis 24 bzw. als die Schaltelemente 21 bis 24 kühlend durch Ausführen der Herabsetzungssteuerung oder der Ausfallsicherungsverarbeitung dargestellt. Gemäß der vierten Ausführungsform sind jedoch ein Kühlantriebsschaltungsteil 60 und eine interne Kühleinrichtung 61 vorgesehen, um die Schaltelemente 21 bis 24 zusätzlich zur Herabsetzungssteuerung und zur Ausfallsicherungsverarbeitung, die vorstehend beschrieben sind, zu kühlen.
  • Wie durch eine gepunktete Linie in 14 dargestellt ist, befindet sich die elektronische Steuereinheit 100 gemäß der vierten Ausführungsform innerhalb eines Motorgehäuses zusammen mit dem Stator 203 des Motors 200. Innerhalb des Gehäuses sind der Kühlantriebsschaltungsteil 60 und die interne Kühleinrichtung 61 vorgesehen. Die Kühlantriebsschaltung 60 wird unter Steuerung des Hauptsteuerteils 10 angetrieben. In der Herabsetzungssteuerung oder der Ausfallsicherungsverarbeitung, die vorstehend beschrieben sind, gibt der Hauptsteuerteil 10 einen Befehl für Zwangskühlung (Zwangskühlungsbefehl) an den Kühlantriebsschaltungsteil 60 zum zwangsweisen Kühlen des Motors 200 und der Halbleitereinheit 20 durch die interne Kühleinrichtung 61 aus. Die interne Kühleinrichtung 61 ist eine Wasserpumpe. Die interne Kühleinrichtung 61 ist angeordnet, um in Kontakt mit dem Motor 200 zu sein. Die interne Kühleinrichtung 61 zirkuliert Wasser zum zwangsweisen Kühlen des Motors 200. Während der Motor 200 gekühlt wird, wird die Halbleitereinheit 20 ebenso gekühlt.
  • Die elektronische Steuereinheit 100 kann zwangsweise durch andere Kühleinrichtungen gekühlt werden. Beispielsweise, wie in 15 dargestellt ist, kann die elektronische Steuereinheit 100 durch Luft gekühlt werden, die durch eine externe Kühleinrichtung 301 wie beispielsweise ein Gebläse, das in einem Fahrzeug vorgesehen ist, bereitgestellt wird. Die externe Kühleinrichtung 300 wird unter Steuerung der Haupt-ECU 300 angetrieben. In der Herabsetzungssteuerung der Ausfallsicherungsverarbeitung gibt der Hauptsteuerteil 10 einen Befehl für Zwangskühlung (Zwangskühlungsbefehl) an die Haupt-ECU 300 zum zwangsweisen Kühlen der elektronischen Steuereinheit 100 durch die externe Kühleinrichtung 301 aus. Es ist somit möglich, zwangsweise die Temperatur der Halbleitereinheit 20 zu verringern.
  • Die vorliegende Erfindung, die vorstehend beschrieben ist, ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, und kann auf unterschiedliche Weise implementiert werden, wie nachfolgend beispielhaft dargestellt ist.
  • (Weitere Ausführungsform)
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit 100 in dem Fahrzeug mit der Leerlaufstoppfunktion vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit 100 kann jedoch in einem Fahrzeug mit keiner Leerlaufstoppfunktion vorgesehen sein. Ein derartiges Fahrzeug ist ein Verbrennerfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat der Stator 203 zwei Sätze von Drei-Phasen-Statorspulen 206. Der Stator 203 kann jedoch eine andere Anzahl von Sätzen von Drei-Phasen-Statorspulen 206 aufweisen: Die Anzahl von Sätzen von Statorspulen 206 kann eins, drei oder mehr sein.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die elektronische Steuereinheit 100 drei Halbleitereinheiten. Die Anzahl der Halbleitereinheiten 20 ist nicht auf drei beschränkt. Die Anzahl der Halbleitereinheiten 20 wird basierend auf der Anzahl von Schaltelementen in der Halbleitereinheit und der Anzahl von Invertern, die aus den Schaltelementen ausgebildet sind, bestimmt.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Halbleitereinheit 20 vier Schaltelemente 21 bis 24. Die Halbleitereinheit 20 kann jedoch eine andere Anzahl von Schaltelementen aufweisen. Die Anzahl von Schaltelementen kann zwei oder sechs sein. Die Halbleitereinheit 20 ist nur für mindestens einen Satz von zwei Schaltelementen, die in Serie verbunden sind, erforderlich.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Schaltelemente 21 bis 24 Leistungs-MOSFETs. Die Schaltelemente 21 bis 24 können jedoch IGBTs sein. In diesem Fall ist eine Freilaufdiode parallel in Sperrrichtung mit jedem der Schaltelemente 21 bis 24 verbunden.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist Signalübertragung von der Halbleitereinheit 20 zum Hauptsteuerteil 20 nicht beschrieben. Die Halbleitereinheit 20 kann konfiguriert sein, um das Verarbeitungssignal PS zu kodieren und es an den Hauptsteuerteil 10 zu übertragen.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist jeder der Temperatursensoren 21a bis 24a aus mehreren in Serie verbundenen Dioden ausgebildet. Die Temperatursensoren 21a bis 24a können jedoch andere Typen sein. Die Temperatursensoren 21a bis 24a können Thermistoren sein.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die erste Grenzwertspannung festgelegt, um der Temperatur zu entsprechen, die etwas geringer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, wenn sie in die Erfassungsspannung konvertiert ist. Die erste Grenzwertspannung kann jedoch auf die Normalbetriebstemperaturobergrenze selbst festgelegt sein, wenn sie in der Erfassungsspannung konvertiert ist.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die zweite Grenzwertspannung festgelegt, um der Temperatur zu entsprechen, die etwas höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, wenn sie in die Erfassungsspannung gewandelt ist. Die zweite Grenzwertspannung kann jedoch auf die Normalbetriebstemperaturobergrenze selbst festgelegt werden, wenn sie in die Erfassungsspannung konvertiert bzw. gewandelt ist.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die „n”-te Grenzwertspannung festgelegt, um der Temperatur zu entsprechen, die etwas geringer als die Sperrtemperatur ist, wenn sie in die Erfassungsspannung konvertiert bzw. gewandelt ist. Die „n”-te Grenzwertspannung kann jedoch auf die Sperrtemperatur selbst festgelegt werden, wenn sie, in die Erfassungsspannung gewandelt ist. In diesem Fall speichert der Steuer-IC 25 als die Sperrspannung eine Spannung, die höher als eine Konversionsspannung der Sperrtemperatur ist.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform vergleicht der Steuer-IC 25 die Erfassungsspannung mit den Grenzwertspannungen in der Temperaturverarbeitung. Der Steuer-IC 25 kann jedoch eine Temperatur berechnen, die der Erfassungsspannung entspricht, und die berechnete Temperatur mit Grenzwerttemperaturen vergleichen. Dieses Temperaturvergleichsverfahren wird in einem Fall verwendet, in dem der Steuer-IC 25 digitale Verarbeitung ausführt. Das Spannungsvergleichsverfahren wird sowohl in dem Fall, in dem der Steuer-IC 25 digitale Verarbeitung ausführt, oder auch dem Fall verwendet, in dem er digitale Verarbeitung ausführt. Beim Ausführen der analogen Verarbeitung werden dem Steuer-IC 25 „n” Stücke von Komparatoren bereitgestellt, und jeder Komparator empfängt die Erfassungsspannung und eine der ersten bis „n”-ten Grenzwertspannungen zum Vergleich.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform beinhaltet der Feldsteuerteil 30 ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement. Der Feldsteuerteil 30 kann jedoch unterschiedlich konfiguriert sein. Beispielsweise kann der Feldsteuerteil 30 zwei Sätze von Schaltgruppen beinhalten, die in Serie in einer Richtung von der Energieversorgung zur Masse verbunden sind. Zwischenknoten der Schaltgruppen sind durch die Statorspulen 206 verbunden. Beim Steuern von Strömen zu den Statorspulen 206 PWM-steuert der Hauptsteuerteil 10 das erste Schaltelement der Hochseite von einer von zwei Schaltgruppen und steuert das zweite Schaltelement der Niederseite der anderen von zwei Schaltgruppen, um kontinuierlich im Ein-Zustand zu sein. Beim Stoppen der Ströme an die Statorspulen 206 steuert der Hauptsteuerteil 10 das erste Schaltelement, um kontinuierlich im Aus-Zustand zu sein, und das zweite Schaltelement, um kontinuierlich im Ein-Zustand zu sein, in jedem von zwei Sätzen von Schaltgruppen.
  • Alternativ PWM-steuert der Hauptsteuerteil 10 das erste Schaltelement der Hochseite der anderen von zwei Schaltgruppen und steuert das zweite Schaltelement der Niederseite von einer von zwei Schaltgruppen, um kontinuierlich im Ein-Zustand zu sein. Somit wird die Energie, die in den Statorspulen 206 durch den Stromfluss gespeichert ist, schnell verbraucht. Nach dem Energieverbrauch schaltet der Hauptsteuerteil 10 jedes Schaltelement aus.
  • In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform verringert der Hauptsteuerteil die Trägerfrequenz des Steuersignals, das an das niederseitige Schaltelement ausgegeben wird, gemäß der Erfassungstemperatur. Der Hauptsteuerteil 10 kann jedoch die Pulsbreite des Steuersignals, das an das niederseitige Schaltelement ausgegeben wird, gemäß der Erfassungstemperatur verringern.
  • Alternativ kann der Hauptsteuerteil 10 sowohl die Trägerfrequenz als auch die Pulsbreite des Steuersignals, das an das niederseitige Schaltelement ausgegeben wird, gemäß der Erfassungstemperatur verringern. Ferner kann der Hauptsteuerteil 10 alternativ irgendeine der Trägerfrequenz und der Pulsbreite des Steuersignals, das an das niederseitige Schaltelement ausgegeben wird, nicht gemäß der Erfassungstemperatur verringern. In diesem Fall verringert der Hauptsteuerteil 10 die Pulsbreite der PWM-Steuerung für das Schaltelement des Feldsteuerteils 30 gemäß der Erfassungstemperatur.
  • In der zweiten Ausführungsform beinhaltet die elektronische Steuereinheit 100 die Schaltung 50 mit offenem Kollektor. Die elektronische Steuereinheit 100 muss jedoch die Schaltung 50 mit offenem Kollektor nicht beinhalten. In diesem Fall ist die elektronische Steuereinheit 100 mit dem Anschluss 20p von jeder von mehreren Halbleitereinheiten 20 verbunden. Es ist somit möglich, zu überprüfen, ob irgendeine von Temperaturen von mehreren Halbleitereinheiten 20 höher als die Sperrtemperatur ist.
  • Die Erfindung kann folgendermaßen zusammengefasst werden. Eine elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Motors beinhaltet ein hochseitiges Schaltelement und ein niederseitiges Schaltelement, von denen ein Zwischenknoten mit Statorspulen verbunden ist, Temperatursensoren zum individuellen Erfassen von Temperaturen der Schaltelemente, eine Halbleitereinheit einschließlich eines Verarbeitungsteils zum Verarbeiten von Temperatursignalen und einen Steuerteil zum Steuern einer Stromversorgung eines Inverters, der durch die Schaltelemente und eine Feldspule ausgebildet ist. Der Verarbeitungsteil bestimmt eine Pulsbreite einer PWM-Steuerung für die Feldspule ungeachtet einer Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, wenn eine Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, kleiner als eine Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuerteil verringert die Pulsbreite der PWM-Steuerung für die Feldspule gemäß der Temperatur, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist. Der Steuerteil stoppt die Stromversorgung der Feldspule, wenn die Temperatur gleich oder größer als eine Sperrtemperatur ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-243909 A [0002]

Claims (17)

  1. Elektronische Steuereinheit zum Steuern eines Motors (200), wobei die elektronische Steuereinheit aufweist: eine Halbleitereinheit (20), die ein hochseitiges Schaltelement (21, 23) und ein niederseitiges Schaltelement (22, 24), die in Serie verbunden sind, mehrere Temperatursensoren (21a bis 24a) zum jeweiligen Erfassen von Temperaturen des hochseitigen Schaltelements und des niederseitigen Schaltelements und einen Verarbeitungsteil (25) zum Verarbeiten von Temperatursignalen, die von den mehreren Temperatursensoren ausgegeben werden, und zum Ausgeben eines Verarbeitungssignals als ein Ergebnis der Temperaturverarbeitung beinhaltet; und einen Steuerteil (10, 30) zum Steuern einer Stromversorgung mehrerer Inverter (21 bis 24), die aus dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement ausgebildet sind, die in Serie verbunden sind, und des Motors, wobei der Steuerteil (10, 30) die Stromversorgung des Motors PWM-steuert und die Inverter PWM-steuert, der Steuerteil (10, 30) eine Pulsbreite einer PWM-Steuerung für den Motor ungeachtet des Verarbeitungssignals bestimmt, wenn eine Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, niedriger als eine Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, die eine Temperaturobergrenze für den Normalbetrieb des Inverters angibt, der Steuerteil (10, 30) die Pulsbreite der PWM-Steuerung für den Motor gemäß der Temperatur verringert, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze und niedriger als eine Sperrtemperatur ist, die eine Temperatur angibt, die höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist und einen Betrieb des Inverters sperrt, und der Steuerteil (10, 30) die Stromversorgung des Motors stoppt, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist.
  2. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 1, wobei: der Steuerteil (10, 30) eine Trägerfrequenz der PWM-Steuerung für das niederseitige Schaltelements konstant beibehält, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, niedriger als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist; der Steuerteil (10, 30) die Trägerfrequenz der PWM-Steuerung für das niederseitige Schaltelement gemäß der Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, verringert, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, kleiner als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist; und der Steuerteil (10, 30) Steuern des Inverters stoppt, wenn die Temperatur des Verarbeitungssignals gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist.
  3. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 2, wobei: der Steuerteil (10, 30) die Pulsbreite der PWM-Steuerung für das niederseitige Schaltelement gemäß entweder einer Anfrage zur Rotationsmomenterzeugung oder einer Anfrage zur Energieerzeugung bestimmt, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, niedriger als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist; und der Steuerteil (10, 30) die Pulsbreite der PWM-Steuerung für das niederseitige Schaltelement gemäß entweder der Anfrage zur Rotationsmomenterzeugung oder der Anfrage zur Energieerzeugung bestimmt, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze und kleiner als die Sperrtemperatur ist, und die bestimmte Pulsbreite gemäß der Temperatur verringert, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird.
  4. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Verarbeitungsteil (25) die mehreren Temperatursignale, die von den mehreren Temperatursensoren ausgegeben werden, in diskrete Werte entsprechend Spannungspegeln der Temperatursignale wandelt und das Verarbeitungssignal an die Verarbeitungseinheit als digitale Signale ausgibt, die Tastverhältnisse entsprechend den diskreten Werten aufweisen.
  5. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 4, wobei: der Verarbeitungsteil (25) eines der Temperatursignale auswählt, das eine höchste Temperatur von den mehreren Temperatursignalen angibt, die von den mehreren Temperatursensoren ausgegeben werden, und das Verarbeitungssignal durch Konvertieren des ausgewählten Temperatursignals durch einen Ausgangsanschluss (20o) an den Steuerteil ausgibt.
  6. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 4, wobei: der Verarbeitungsteil (25) das Verarbeitungssignal durch sequentielles Verarbeiten der mehreren Temperatursignale erzeugt, die von den mehreren Temperatursensoren ausgegeben werden, und das Verarbeitungssignal entsprechend jedem der mehreren erzeugten Temperatursignale durch einen Ausgangsanschluss (20o) an die Verarbeitungseinheit ausgibt.
  7. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei: der Verarbeitungsteil (25) das Stoppanfragesignal zum Stoppen der Steuerung des Inverters an den Steuerteil ausgibt, wenn mindestens eine der Temperaturen, die durch die mehreren Temperatursignale angegeben werden, gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist.
  8. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 7, wobei: der Steuerteil (10, 30) Steuern des Inverters in Antwort auf das Stoppanfragesignal stoppt.
  9. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei: der Verarbeitungsteil (25) zwangsweise das hochseitige Schaltelement und das niederseitige Schaltelement ausschaltet, wenn mindestens eines der Temperatursignale, die durch die mehreren Temperatursignale angegeben werden, gleich oder größer als die Sperrtemperatur ist.
  10. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: eine Kühlantriebsschaltung (60) zum Steuern von Kühlen einer internen Kühlvorrichtung (61), die an dem Motor zum Kühlen des Motors und der Halbleitereinheit angebracht ist, wobei der Steuerteil (10, 30) eine Anfrage für Zwangskühlung an die Kühlantriebsschaltung zum zwangsweisen Kühlen des Motors durch die interne Kühleinrichtung ausgibt, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist.
  11. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: einen Kommunikationsschaltungsteil (40) zur Kommunikation zwischen dem Steuerteil (10, 30) und einer externen elektronischen Steuereinheit (300).
  12. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 11, wobei: die externe elektronische Steuereinheit (300) eine externe Kühleinrichtung (301) steuert; und der Steuerteil (10, 30) eine Anfrage für Zwangskühlung an die externe elektronische Steuereinheit zum zwangsweisen Kühlen der Halbleitereinheit durch die externe Kühleinrichtung ausgibt, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, gleich oder größer als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist.
  13. Elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei: der Steuerteil (10, 30) eine Temperaturlastrate berechnet, die 100% bei der Normalbetriebstemperaturobergrenze und 0% bei der Normalbetriebstemperaturuntergrenze ist, die niedriger als die Normalbetriebstemperaturobergrenze ist, und die externe elektronische Steuereinheit über die Temperaturlastrate unterrichtet.
  14. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, ansteigt, um höher als die Normalbetriebstemperaturobergrenze zu sein, der Steuerteil (10, 30) einen Energieerzeugungsgrenzwert berechnet, der eine Quantität von Energie angibt, die der Motor bei der Temperatur erzeugen kann, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, und die externe elektronische Steuereinheit über den berechneten Energieerzeugungsgrenzwert unterrichtet.
  15. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei: die externe elektronische Steuereinheit (300) eine Leerlaufstoppoperation steuert; und die Steuereinheit (10, 30) die externe elektronische Steuereinheit über eine Sperrung der Leerlaufstoppoperation unterrichtet, wenn die Temperatur, die durch das Verarbeitungssignal angegeben wird, ansteigt, um gleich oder größer als die Sperrtemperatur zu sein.
  16. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Halbleitereinheit (20) ferner beinhaltet: einen Metallrahmen (26), der darauf das hochseitige Schaltelement, das niederseitige Schaltelement, die Temperatursensoren und den Verarbeitungsteil befestigt; und einen Harzteil (27), der das hochseitige Schaltelement, das niederseitige Schaltelement, die Temperatursensoren, den Verarbeitungsteil und den Metallrahmen abdeckt.
  17. Elektronische Steuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei: der Motor (200) eine Welle (201) aufweist, die mit einer Kurbelwelle (410) einer Brennkraftmaschine (400) verbunden ist, um rotierbar zu sein, einen Anker (202) aufweist, der an der Welle befestigt ist, und einen Stator (203) aufweist, der um den Anker herum vorgesehen ist; das hochseitige Schaltelement (21, 23) und das niederseitige Schaltelement (22, 24) einen Zwischenknoten aufweisen, der mit Statorspulen (206) des Stators verbunden ist; und der Steuerteil (10, 30) ferner Stromversorgung einer Feldspule (205) des Ankers gemäß einer Anfrage zur Rotationsmomenterzeugung oder einer Anfrage zur Energieerzeugung beim Steuern des Motors und der Inverter und ferner gemäß einer Rotationspositionsphase des Ankers PWM-steuert.
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