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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Einheit, die ein Relais zwischen einer elektrischen Komponente und einer elektronischen Steuereinheit bildet, die eine Zielbetriebsgröße der elektrischen Komponente bestimmt.
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Seit einiger Zeit werden verschiedene Typen von elektrischen Komponenten in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Automobil, montiert, und die elektrischen Komponenten sind im Allgemeinen an verschiedenen Orten an einem Fahrzeugkörper auf verteilte Weise angeordnet. So sind beispielsweise eine elektrische Komponente für das Fahren eines Fahrzeugs, eine elektrische Komponente für ein Audiosystem, eine elektrische Komponente für eine Funktion des Fahrzeugkörpers und dergleichen jeweils an Orten wie beispielsweise einer Lenksäule, einem Handschuhfach und einer Instrumentengruppe (und einer Mittelkonsole) angeordnet. Jede dieser elektrischen Komponenten beinhaltet im Allgemeinen verschiedene Schalter, verschiedene Sensoren, verschiedene Relais und dergleichen.
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Wenn eine solche elektrische Komponente betätigt wird, wird elektrischer Strom von einer Stromversorgung (beispielsweise einer fahrzeuginternen Batterie und einer Lichtmaschine) auf der Fahrzeugseite zu der elektrischen Komponente geleitet. Ferner können Signale von Schaltern, Sensoren und dergleichen, die in der elektrischen Komponente enthalten sind, zu verschiedenen elektronischen Steuereinheiten (ECUs) übertragen werden, die in einem Fahrzeug oder anderen elektrischen Komponenten enthalten sind.
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So wird beispielsweise eine konventionelle elektrische Einheit (nachfolgend als „konventionelle Einheit“ bezeichnet) als Slave-Kommunikationseinheit verwendet, die durch ein fahrzeuginternes Netzwerk mit einer Master-ECU verbunden ist. Die konventionelle Einheit (Slave-Kommunikationseinheit) beinhaltet eine Berechnungs-Verarbeitungseinheit, berechnet selbst die Betriebsgrößen von verschiedenen elektrischen Komponenten basierend auf Informationen oder dergleichen, die von den verschiedenen elektrischen Komponenten eingegeben werden (beispielsweise Blinker und Scheinwerfer), und steuert die verschiedenen elektrischen Komponenten selbst (siehe beispielsweise
JP-A-2011-151622 ).
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Im Stand der Technik ist eine konventionelle Einheit (Slave-Kommunikationseinheit) dazu ausgelegt, eine Konfiguration entsprechend den einzelnen zu steuernden elektrischen Komponenten aufzuweisen, so dass die konventionelle Einheit die Betriebsgrößen der einzelnen elektrischen Komponenten selbst berechnen und bestimmen kann (das heißt, so dass die konventionelle Einheit die elektrischen Komponenten basierend auf ihrer eigenen Bestimmung unabhängig von Eingaben von einer Master-ECU betätigen kann). Mit anderen Worten ist die konventionelle Einheit als spezieller Teil entsprechend den Spezifikationen der zu steuernden Komponenten ausgelegt.
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Allerdings weist eine aktuelle elektrische Komponente im Allgemeinen verschiedene Konfigurationen abhängig von einem Fahrzeugtyp auf, an dem die elektrische Komponente montiert wird, einer Klasse, Anwesenheit oder Abwesenheit von optionalen Geräten und dergleichen. Daher bestehen, wenn elektrische Einheiten als spezielle Teile für die einzelnen elektrischen Komponenten gefertigt werden, Bedenken, dass die Verwaltung der elektrischen Einheiten verkompliziert wird und die Herstellungskosten der elektrischen Einheiten ansteigen. Somit ist es wünschenswert, die Vielseitigkeit einer elektrischen Einheit hinsichtlich beispielsweise der Verwaltung und der Herstellungskosten der elektrischen Einheit so weit wie möglich zu verbessern.
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JP 08079841 A beschreibt einen elektrischen Verbinder mit Eingangsschaltern zwischen einer elektrischen Steuereinheit und einem Schrittmotor. Aus
US 2016/0373051 A1 ist eine Motorbrücke mit Schaltern bekannt.
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Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele sehen eine elektrische Einheit vor, die eine große Vielseitigkeit aufweist.
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Dies wird für einn elektrische Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
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In einem Aspekt (1) bieten eine oder mehrere Ausführungsbeispiele eine elektrische Einheit, die ein Relais zwischen einer elektrischen Komponente und einer elektronischen Steuereinheit bildet, die eine Zielbetriebsgröße der elektrischen Komponente bestimmt. Die elektrische Einheit enthält einen Kommunikationsausgang, der mit einer Kommunikationsleitung verbunden werden kann, die mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, einen Stromversorgungsausgang, der mit einer Stromversorgungsleitung verbunden werden kann, die mit einer externen Stromversorgung verbunden ist, einen Masseausgang, der mit einer Masseleitung verbunden werden kann, und eine oder mehrere Ausgänge für elektrische Komponenten, die die elektrische Komponente mit elektrischem Strom versorgen können. Die elektrische Einheit empfängt ein Signal betreffend die Zielbetriebsgröße von der elektronischen Steuereinheit durch den Kommunikationsausgang. Elektrischer Strom für den Betrieb entsprechend der Zielbetriebsgröße wird durch den Stromversorgungsausgang zu der elektrischen Einheit geleitet. Die elektrische Einheit leitet den elektrischen Strom für den Betrieb zu der elektrischen Komponente durch die einen oder mehreren Ausgänge für elektrische Komponenten.
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In einem Aspekt (2) beinhaltet die elektrische Einheit des Weiteren mindestens eines aus einem Schalterausgang, der mit einer Signalleitung verbindbar ist, die mit einem Schalter verbunden ist, der den Betrieb der elektrischen Komponente betrifft, und einem Sensorausgang, der mit einer Signalleitung verbindbar ist, die mit einem Sensor verbunden ist, der Parameter bezüglich des Betriebes der elektrischen Komponente misst. Die elektrische Einheit sendet ein Signal, das durch mindestens eines aus dem Schalterausgang und dem Sensorausgang empfangen wird, durch den Kommunikationsausgang zu der elektronischen Steuereinheit.
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Wenn die elektrische Komponente ein Motor ist, leitet in einem Aspekt (3) die elektrische Einheit den elektrischen Strom für den Betrieb zu dem Motor durch eine Vollbrückenschaltung, die eine Halbbrückenschaltung aufweist. Wenn die elektrische Komponente eine andere Last als ein Motor ist, leitet die elektrische Einheit den elektrischen Strom für den Betrieb durch die Halbbrückenschaltung zu der Last.
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In einem Aspekt (4) ist die elektrische Einheit integral mit Kunstharz in einem Zustand geformt, in dem der Kommunikationsausgang, der Stromversorgungsausgang, der Masseausgang und die einen oder mehreren Ausgänge für elektrische Komponenten auf derselben Seite der elektrischen Einheit auf ausgerichtete Weise angeordnet sind.
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In einem Aspekt (5) beinhaltet die elektrische Einheit des Weiteren einen Verbindungsmechanismus, der die elektrische Einheit direkt mit der elektrischen Komponente verbinden kann.
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Gemäß dem Aspekt (1) beinhaltet die elektrische Einheit eine Funktion für den Betrieb der elektrischen Komponente. Allerdings bestimmt die elektrische Einheit nicht selbst eine Betriebsgröße der elektrischen Komponente und betreibt die elektrische Komponente entsprechend einem Befehl (einem Signal bezüglich einer Zielbetriebsgröße) von einer elektronischen Steuereinheit. Mit anderen Worten nimmt die elektrische Einheit keine Bestimmung bezüglich des Betriebs der elektrischen Komponente selbst vor, sondern betreibt die elektrische Komponente ausschließlich entsprechend dem Befehl von der elektrischen Steuereinheit.
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Da folglich eine Bestimmungsfunktion bezüglich des Betriebs der elektrischen Komponente von der elektrischen Einheit mit der Konfiguration entfernt werden kann, wird die Vielseitigkeit im Vergleich zur konventionellen Einheit verbessert. Wenn beispielsweise die elektrische Komponente ein mittels PWM gesteuerter Motor ist, kann die elektrische Einheit lediglich eine Funktion zum Erzeugen eines Impulses entsprechend der PWM-Steuerung gemäß einem Befehl von einer elektronischen Steuereinheit und zum Bereitstellen des erzeugten Impulses für den Motor aufweisen. Daher kann eine allgemeine elektrische Einheit für verschiedene Motoren verwendet werden (das heißt, die Vielseitigkeit wird verbessert).
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Folglich ist die elektrische Einheit mit dieser Konfiguration hervorragend in ihrer Vielseitigkeit.
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Darüber hinaus hat die elektrische Einheit mit der oben beschriebenen Konfiguration noch weitere Effekte (Einfachheit eines Aufbaus). Wenn eine elektrische Komponente basierend auf ihrer eigenen Bestimmung betätigt wird, wie in der konventionellen Einheit (Slave-Kommunikationseinheit), ist insbesondere eine Steuer-IC (beispielsweise ein Mikrocomputer), die dazu konfiguriert ist, relativ komplizierte Verarbeitung durchzuführen, im Allgemeinen in der elektrischen Einheit integriert. Da dagegen in der elektrischen Einheit mit der oben beschriebenen Konfiguration die elektrische Komponente gemäß einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit betätigt wird (die Bestimmungsfunktion bezüglich des Betriebs der elektrischen Komponente kann wegfallen), kann eine Konfiguration der elektrischen Komponente, selbst obwohl die Steuer-IC integriert ist, im Vergleich zu der konventionellen Einheit vereinfacht werden. So kann beispielsweise die Anzahl der Gate-Schaltungen (oder Gate-ICs) im Vergleich zu der konventionellen Einheit reduziert werden. Ferner kann beispielsweise eine Logik-IC mit einer einfachen Konfiguration im Vergleich zu einem sogenannten Mikrocomputer oder dergleichen in Abhängigkeit von dem zu leistenden Verarbeitungsinhalt verwendet werden. Folglich kann in der elektrischen Einheit mit der oben beschriebenen Konfiguration die Struktur im Vergleich zu der konventionellen Einheit vereinfacht werden.
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Die oben beschriebene „Zielbetriebsgröße“ der elektrischen Einheit ist ein Konzept, das nicht nur einen Zielwert einer Betriebsgröße (beispielsweise einer Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors) der elektrischen Komponente beinhaltet, sondern auch einen Zielzeitpunkt für den Betriebsstart und den Betriebsstopp (ein/aus) der elektrischen Komponente.
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Gemäß dem Aspekt von (2) kann ein Signal von einem Schalter und/oder einem Sensor für den Betrieb der elektrischen Komponente zu der elektrischen Steuereinheit übertragen werden (ohne dessen eigene Bestimmung zu verwenden). Da somit eine solche Bestimmungsfunktion entfallen kann, wird die Vielseitigkeit der elektrischen Einheit im Vergleich zu einem Fall weiter verbessert, in dem die elektrische Einheit die Bestimmung selbst basierend auf dem Signal von dem Schalter und/oder dem Sensor vornimmt und das Einschalten/Ausschalten der elektrischen Komponente durchführt.
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Die elektrische Einheit mit der Konfiguration kann auch so konfiguriert sein, dass die elektrische Einheit auch ein Schaltsignal und/oder ein Sensorsignal empfängt und das empfangene Signal an die elektronische Steuereinheit sendet (eine sogenannte ergänzende Eingabe durchführt), selbst bei einer elektrischen Komponente, die von der zu steuernden elektrischen Komponente abweicht (elektrische Komponente, zu der die elektrische Einheit ein Signal von einer elektronischen Steuereinheit weiterleitet).
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Gemäß dem Aspekt (3) kann ein Schaltkreis für den Betrieb eines Motors auch zum Betreiben anderer Lasten verwendet werden. Daher kann die Vielseitigkeit der elektrischen Einheit im Vergleich zu einem Fall weiter verbessert werden, in dem verschiedene elektrische Einheiten jeweils für den Motor und die anderen Lasten hergestellt werden.
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Als Beispiele für den Schaltkreis in der elektrischen Einheit mit der oben beschriebenen Konfiguration werden eine Vollbrückenschaltung (H-Brückenschaltung) und eine Halbbrückenschaltung genannt.
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Gemäß dem Aspekt (4) ist die elektrische Einheit integral mit Kunstharz geformt und verschiedene Ausgänge sind auf der selben Seitenfläche des vergossenen Gehäuses ausgerichtet (das beispielsweise die Form eines Steckverbinders aufweist). Folglich ist es einfach, die elektrische Einheit zu lagern, die elektrische Einheit tatsächlich mit der elektronischen Steuereinheit und der elektrischen Komponente und dergleichen zu verbinden, im Vergleich zu einem Fall, in dem Komponenten der elektrischen Einheit in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt sind.
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Gemäß dem Aspekt (5) kann die elektrische Einheit direkt mit der elektrischen Komponente verbunden werden. Daher können Herstellungskosten des gesamten Systems im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem die elektrische Einheit und die elektrische Komponente durch eine elektrische Leitung oder dergleichen verbunden werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektrische Einheit mit verbesserter Vielseitigkeit bereitgestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde oben kurz beschrieben. Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden ferner durch Durchlesen eines Modus zur Ausführung der vorliegenden Erfindung (nachfolgend „Ausführungsbeispiel“) deutlich, der unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht eines elektrischen Komponentensystems darstellt, bei dem die elektrische Einheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
- 3 ist ein Funktionsblockdiagramm der elektrischen Einheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 4A und 4B zeigen detaillierte Darstellungen einer Antriebseinheit aus 3. 4A ist ein Diagramm, das den Betrieb der Antriebseinheit in einem Fall illustriert, in dem eine elektrische Komponente ein Motor ist, und 4B ist ein Diagramm, das den Betrieb der Antriebseinheit in einem Fall illustriert, in dem die elektrische Komponente eine andere Last als ein Motor ist.
- 5 ist ein Diagramm, entsprechend 2, eines elektrischen Komponentensystems, bei dem eine elektrische Einheit gemäß einem modifizierten Beispiel des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachfolgend wird eine elektrische Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die elektrische Einheit 30 ein Gehäuse 31, das aus Kunstharz besteht und die gesamte elektrische Einheit 30 abdeckt. Das Gehäuse 31 beinhaltet eine Steuer-IC (Verarbeitungseinheit 33, die in 3 dargestellt ist und unten beschrieben wird) wie beispielsweise einen Mikrocomputer, eine Schaltvorrichtung (SEC-Antriebseinheit 34, die in 3 dargestellt ist und unten beschrieben wird) und dergleichen.
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Eine Steckverbindereinheit 32 ist ausgebildet, um mit einem passenden Steckverbinder 60 in dem Gehäuse 31 in Eingriff zu kommen und verbunden zu werden. Verschiedene Ausgänge P1 bis P6 (siehe auch 3), die nachfolgend beschrieben werden, sind auf derselben Seitenfläche des Gehäuses 31 in ausgerichteter Weise in der Steckverbindereinheit 32 angeordnet. Mit anderen Worten wird die elektrische Einheit 30 in einem Zustand, in dem die verschiedenen Ausgänge P1 bis P6 auf derselben Seitenfläche der elektrischen Einheit 30 in ausgerichteter Weise (in einer Steckverbinderform) angeordnet sind, mit Kunstharz vergossen. Der passende Steckverbinder 60 wird mit der Steckverbindereinheit 32 in Eingriff gebracht und verbunden, so dass die verschiedenen Ausgänge P1 bis P6 jeweils mit verschiedenen elektrischen Leitungen w1 bis w6 verbunden werden, die mit dem passenden Steckverbinder 60 verbunden sind.
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Ferner bildet die elektrische Einheit 30 in einem Zustand, in dem der passende Steckverbinder mit der Steckverbindereinheit 32 der elektrischen Einheit 30 in Eingriff steht und verbunden ist, ein Relais zwischen einer elektrischen Komponente 40 und einer elektronischen Steuereinheit 20, und führt eine Funktion zum Betätigen der weiterleitenden elektrischen Komponente 40 basierend auf einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit 20 durch, die nachfolgend beschrieben wird (siehe auch 2 und 3).
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Nachfolgend wird ein Beispiel eines elektrischen Komponentensystems für ein Fahrzeug, das die elektrische Einheit 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, unter Bezug auf 2 beschrieben. In dem in 2 dargestellten Beispiel werden zwei elektrische Einheiten 30a, 30b als die elektrische Einheit 30 verwendet. Allerdings ist die Anzahl der elektrischen Einheiten 30 nicht speziell beschränkt und es können auch eine oder drei oder mehr elektrische Einheiten verwendet werden.
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Nachfolgend wird zur Vereinfachung der Beschreibung eine Konfiguration/ein Element, das nur die elektrische Einheit 30a betrifft, speziell durch Hinzufügen von „a“ am Ende eines Bezugszeichens und eines Symbols repräsentiert, und eine Konfiguration/ein Element, das nur die elektrische Einheit 30b betrifft, wird speziell durch Hinzufügen von „b“ am Ende eines Bezugszeichens und eines Symbols repräsentiert. Wenn nicht zwischen „a“ und „b“ für die Beschreibung unterschieden werden muss, wird auf „a“ und „b“ verzichtet. Was die elektrische Leitung angeht, wird eine Hauptleitung durch Hinzufügen eines Großbuchstabens „W“ vor den Anfang eines Bezugszeichens und eines Symbols repräsentiert, und eine andere elektrische Leitung als die Hauptleitung, wie beispielsweise eine Zweigleitung, die von der Hauptleitung abzweigt, wird durch Hinzufügen eines Kleinbuchstabens „w“ vor den Anfang eines Bezugszeichens und eines Symbols repräsentiert.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das elektrische Komponentensystem einen Kabelbaum W/H, der so konfiguriert ist, dass er eine Stromversorgungsleitung W1, eine Kommunikationsleitung W2 und eine Masseleitung W3 als Hauptleitungen aufweist. Die Stromversorgungsleitung W1 ist mit einer Batterie 10 (BAT) verbunden, welche die Hauptstromversorgung eines Fahrzeugs ist. So wird beispielsweise eine Gleichspannung von +12 V als elektrischer Strom einer Stromversorgung zu der Stromversorgungsleitung W1 geleitet.
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Die Kommunikationsleitung W2 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 verbunden, um verschiedene Typen von elektrischen Komponenten zu steuern, darunter die elektrische Komponente 40, die an einem Fahrzeug montiert sind. Die Kommunikationsleitung W2 führt eine Funktion zum Übermitteln von Signalen zwischen der elektrischen Steuereinheit 20 und den einzelnen elektrischen Einheiten 30 durch. Die Masseleitung W3 ist geerdet und die Spannung beträgt stets 0 V.
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Ein Ende der Stromversorgungsleitungen w1, der Kommunikationsleitungen w2, der Masseleitungen w3, der Signalleitungen w4, der Signalleitungen w5 und der Signalleitungen w6 ist jeweils mit den passenden Steckverbindern 60 verbunden, die mit den Steckverbindereinheiten 32 der einzelnen elektrischen Einheiten 30 verbunden sind. Die anderen Enden der einzelnen Stromversorgungsleitungen w1 sind mit der Stromversorgungsleitung W1 des Kabelbaums W/H verbunden, die anderen Enden der einzelnen Kommunikationsleitungen w2 sind mit der Kommunikationsleitung W2 des Kabelbaums W/H verbunden, und die anderen Enden der einzelnen Masseleitungen w3 sind mit der Masseleitung W3 des Kabelbaums B/H verbunden.
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In einer Längsrichtung des Kabelbaums W/H unterscheiden sich die Verbindungspunkte zwischen den anderen Enden einer Stromversorgungsleitung w1a, einer Kommunikationsleitung w2a und einer Masseleitung w3a und der Stromversorgungsleitung W1, der Kommunikationsleitung W2 und der Masseleitung W3 von den Verbindungspunkten zwischen den anderen Enden der Stromversorgungsleitung w1b, einer Kommunikationsleitung w2b, und einer Masseleitung w3b und der Stromversorgungsleitung W1, der Kommunikationsleitung W2 und der Masseleitung W3. Mit anderen Worten unterscheiden sich in der Längsrichtung des Kabelbaums W/H die Verbindungspunkte zwischen der elektrischen Einheit 30a und dem Kabelbaum W/H von den Verbindungspunkten zwischen der elektrischen Einheit 30b und dem Kabelbaum W/H.
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Die anderen Enden der einzelnen Signalleitungen w5, w6 sind mit den jeweiligen elektrischen Komponenten 40 verbunden, die durch die entsprechenden elektrischen Einheiten 30 relaisbetätigt werden. Die anderen Enden der einzelnen Signalleitungen w4 sind mit Schaltern verbunden, die das Einschalten/Ausschalten der jeweiligen elektrischen Komponenten 40 betreffen, die von den entsprechenden elektrischen Einheiten 30 relaisbetätigt werden, und/oder Sensoren (nachfolgend einfach als „Schalter und dergleichen 50“ bezeichnet), welche Parameter messen, die das Einschalten/Ausschalten der jeweiligen elektrischen Komponenten 40 messen, die von den entsprechenden elektrischen Einheiten 30 relaisbetätigt werden.
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Die elektrische Komponente 40 ist eine elektrische Komponente (Last), die an einem Fahrzeug montiert ist und insbesondere einen Motor, eine Lampe, eine Magnetspule und dergleichen anzeigt. Als Motor sind beispielsweise ein Motor zum Antreiben eines Außenspiegels, ein Motor zum Antreiben einer Sicherheitsgurtverankerung und ein Motor zum Antreiben einer Sonnenblende beispielhaft genannt. Als Lampe sind eine Lampe für die Fußraum-Innenbeleuchtung, eine Lampe für die Fußraum-Außenbeleuchtung, eine Lampe für die Dachbeleuchtung und dergleichen beispielhaft genannt. Als Magnetspule ist zum Beispiel eine Magnetspule, die für verschiedene elektromagnetische Ventile verwendet wird, beispielhaft genannt.
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Die elektrischen Komponenten 40a, 40b können dieselbe Art von Last (beispielsweise Motoren) sein oder können verschiedene Arten von Lasten (beispielsweise ein Motor und eine Lampe) sein. Ein Schalter und dergleichen 50a ist ein Schalter und dergleichen, der das Einschalten/Ausschalten der elektrischen Komponente 40a betrifft, und ein Schalter und dergleichen 50b ist ein Schalter und dergleichen, der das Einschalten/Ausschalten der elektrischen Komponente 40b betrifft.
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Wie in 3 dargestellt, beinhaltet jede elektrische Einheit 30 einen Stromversorgungsausgang P1, einen Kommunikationsausgang P2, einen Masseausgang P3, einen Signalausgang P4, einen Signalausgang P5 und einen Signalausgang P6, die jeweils eine Verbindung zu der Stromversorgungsleitung w1, der Kommunikationsleitung w2, der Masseleitung w3, der Signalleitung w4, der Signalleitung w5 und der Signalleitung w6 des passenden Steckverbinders 60 herstellen können.
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Der passende Steckverbinder 60 steht mit der Steckverbindereinheit 32 der elektrischen Einheit 30 in Eingriff und ist damit verbunden, so dass die elektrischen Leitungen w1 bis w6 und die Ausgänge P1 bis P6 auf einmal verbunden sind. In dem eingerückten und verbundenen Zustand bildet die elektrische Einheit 30a ein Relais zwischen der elektrischen Komponente 40a und der elektronischen Steuereinheit 20 und betätigt die elektrische Komponente 40a basierend auf einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit 20. Die elektrische Einheit 30b bildet ein Relais zwischen der elektrischen Komponente 40b und der elektronischen Steuereinheit 20 und betätigt die elektrische Komponente 40b basierend auf einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit 20. Nachfolgend wird dies ausführlich beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt, beinhaltet jede elektrische Einheit 30 die Verarbeitungseinheit 33, die so konfiguriert ist, dass sie die Steuer-IC, wie beispielsweise einen Mikrocomputer, und die Antriebseinheit 34 aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen (FETs) aufweist. Die Verarbeitungseinheit 33 ist mit dem Stromversorgungsausgang P1, dem Kommunikationsausgang P2, dem Masseausgang P3, dem Signalausgang P4 und der Antriebseinheit 34 verbunden. Die Antriebseinheit 34 ist mit dem Stromversorgungsausgang P1, dem Masseausgang P3, dem Signalausgang P5, dem Signalausgang P6 und der Verarbeitungseinheit 33 verbunden.
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Die Verarbeitungseinheit 33 stellt ein Signal, das von dem Schalter und dergleichen 50 durch die Signalleitung w4 und den Signalausgang P4 empfangen wird, für die elektronische Steuereinheit 20 durch den Kommunikationsausgang P2, die Kommunikationsleitung w2 und die Kommunikationsleitung W2 bereit. Die Verarbeitungseinheit 33 kann das Signal für die elektronische Steuereinheit 20 bereitstellen, ohne eine Verarbeitung an dem von dem Schalter und dergleichen 50 empfangenen Signal durchzuführen, oder kann das Signal für die elektronische Steuereinheit 20 bereitstellen, nachdem eine Verarbeitung (beispielsweise Glättung des Signals) an dem Signal durchgeführt wurde. Die elektronische Steuereinheit 20, die das Signal von dem Schalter und dergleichen 50 empfängt, bestimmt eine Zielbetriebsgröße der elektrischen Komponente 40 basierend auf dem Signal, und liefert ein Signal, das die Zielbetriebsgröße anzeigt, durch die Kommunikationsleitung W2, die Kommunikationsleitung w2 und den Kommunikationsausgang P2 an die Verarbeitungseinheit 33. Die Verarbeitungseinheit 33, die das Signal von der elektronischen Steuereinheit 20 empfängt, erzeugt ein Antriebssignal basierend auf der Zielbetriebsgröße, und leitet das erzeugte Antriebssignal an die Antriebseinheit 34. Die Zielbetriebsgröße ist dabei ein Konzept, das einen Zielwert einer Betriebsgröße (beispielsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors) der elektrischen Komponente 40 und einen Zielzeitpunkt für das Einschalten/Ausschalten der elektrischen Komponente 40 beinhaltet.
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Wenn, wie in 4A dargestellt, die elektrische Komponente 40 ein Motor M ist, der zu einer Vorwärtsdrehung und einer Rückwärtsdrehung fähig ist, kann die Antriebseinheit 34 so konfiguriert sein, dass sie einen Schaltkreis aufweist (in diesem Beispiel eine Vollbrückenschaltung, eine sogenannte H-Brückenschaltung), die vier Schaltvorrichtungen (FETs) 34-1 bis 34-4 enthält. Alternativ kann die Antriebseinheit 34 so konfiguriert sein, dass sie eine Halbbrückenschaltung als den Schaltkreis aufweist.
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In diesem Beispiel werden die FETs 34-1 und 34-4 in einem Fall, in dem das bereitgestellte Antriebssignal ein Signal zum Antreiben des Motors M zur Vorwärtsdrehung ist, so gesteuert, dass sie eingeschaltet werden, und die FETs 34-2 und 34-3 werden so gesteuert, dass sie ausgeschaltet werden. Als Folge fließt elektrischer Strom, wie durch die durchgehenden Pfeile in 4A dargestellt, und der Motor M wird zur Vorwärtsdrehung angetrieben.
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Wenn dagegen das bereitgestellte Antriebssignal ein Signal zum Antreiben des Motors M zur Rückwärtsdrehung ist, werden die FETs 34-1 und 34-4 so gesteuert, dass sie ausgeschaltet werden, und die FETs 34-2 und 34-3 werden so gesteuert, dass sie eingeschaltet werden. Als Folge fließt elektrischer Strom, wie durch die gestrichelten Pfeile in 4A dargestellt, und der Motor M wird zur Rückwärtsdrehung angetrieben. Wenn eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors M gesteuert werden muss, wird der Ein/Aus-Zeitpunkt der FETs 34-1 bis 34-4 so gesteuert, dass eine PWM-Steuerung an einem Arbeitszyklus basierend auf einem Zielwert (Zielbetriebsgröße) der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors M durchgeführt wird.
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Wenn, wie in 4B dargestellt, die elektrische Komponente 40 eine andere Last als ein Motor ist, wie beispielsweise eine Lampe L oder eine Magnetspule C, kann die Antriebseinheit 34 auch so konfiguriert sein, dass sie den Schaltkreis (H-Brückenschaltung) aufweist, bei dem es sich um denselben Schaltkreis handelt, der in 4A dargestellt ist.
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In diesem Fall, wenn das bereitgestellte Antriebssignal ein Signal zum Einschalten der Lampe L und/oder ein Signal zum Erregen der Magnetspule C ist, wird der FET 34-1, so gesteuert, dass er eingeschaltet wird, und die FETs 34-2, 34-3 und 34-4 werden so gesteuert, dass sie ausgeschaltet werden. Als Folge fließt elektrischer Strom, wie durch die durchgehenden Pfeile in 4B dargestellt, und die Lampe L wird eingeschaltet und die Magnetspule C wird erregt. Wenn die Helligkeit der Lampe L und ein Erregungsgrad der Magnetspule C gesteuert werden müssen, wird der Ein/Aus-Zeitpunkt des FET 34-1 so gesteuert, dass PWM-Steuerung an einem Arbeitszyklus basierend auf einem Zielwert (Zielbetriebsgröße) der Helligkeit der Lampe L und einem Zielwert des Erregungsgrades der Magnetspule C durchgeführt wird.
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Wenn dagegen das bereitgestellte Antriebsignal ein Signal zum Ausschalten der Lampe L ist, werden die FETs 34-1 bis 34-3 so gesteuert, dass sie ausgeschaltet werden. Als Folge wird ein Spannungsunterschied, der an der Lampe L anliegt, null und die Lampe L wird ausgeschaltet. Wenn das bereitgestellte Antriebssignal ein Signal zum Nicht-Erregen der Magnetspule C ist, wird der FET 34-2, so gesteuert, dass er eingeschaltet wird, und die FETs 34-1, 34-3 und 34-4 werden so gesteuert, dass sie eingeschaltet werden. Als Folge wird ein Spannungsunterschied, der an der Magnetspule C anliegt, null und die Magnetspule C wird nicht erregt.
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Wenn die Lampe L von Ein auf Aus geschaltet wird, wird der elektrische Strom, der zu der Lampe L fließt, unmittelbar nach dem Schaltzeitpunkt null. Wenn dagegen die Magnetspule C von Erregung auf Nicht-Erregung geschaltet wird, kann der elektrische Strom, der von der gegenelektromotorischen Kraft der Magnetspule C erzeugt wird, nach dem Schaltzeitpunkt zu der Magnetspule C fließen. Wenn die Magnetspule C von Erregung auf Nicht-Erregung geschaltet wird, wird der FET 34-2 so gesteuert, dass er eingeschaltet wird, wie von den gestrichelten Pfeilen in 4B dargestellt, so dass der von der gegenelektromotorischen Kraft erzeugte elektrische Strom durch den FET 34-2 entladen werden kann. Folglich kann der FET 34-1 vor der gegenelektromotorischen Kraft geschützt werden.
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Auf diese Weise empfängt die elektrische Einheit 30 ein Signal bezüglich einer Zielbetriebsgröße von der elektronischen Steuereinheit 20 durch den Kommunikationsausgang P2, stellt elektrischen Strom für den Betrieb entsprechend der Zielbetriebsgröße unter Verwendung von elektrischem Strom bereit, der durch den Stromversorgungsausgang P1 erhalten wird, und liefert den bereitgestellten elektrischen Strom zu der elektrischen Komponente 40 durch die elektrischen Ausgänge für elektrische Komponenten P5, P6.
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Wie oben beschrieben, weist die elektrische Einheit 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel die Funktion zum Betätigen der weiterleitenden elektrischen Komponente 40 auf. Allerdings bestimmt die elektrische Einheit nicht selbst eine Betriebsgröße der elektrischen Komponente und betreibt die elektrische Komponente 40 entsprechend einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit 20. Folglich wird die Vielseitigkeit im Vergleich zu der konventionellen Einheit verbessert, die im Abschnitt zum Stand der Technik beschrieben wurde.
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Da die elektrische Einheit 30 die elektrische Komponente 40 entsprechend einem Befehl von der elektronischen Steuereinheit 20 betätigt, anders als bei der konventionellen Einheit (die Bestimmungsfunktion bezüglich des Betriebs der elektrischen Komponente 40 kann entfallen), kann darüber hinaus eine Konfiguration der Steuer-IC (Verarbeitungseinheit 33) im Vergleich zu der konventionellen Einheit vereinfacht werden. So kann beispielsweise die Anzahl der Gate-Schaltungen (oder Gate-ICs) im Vergleich zu der konventionellen Einheit reduziert werden.
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Ferner kann beispielsweise eine Logik-IC mit einer einfachen Konfiguration im Vergleich zu einem sogenannten Mikrocomputer oder dergleichen in Abhängigkeit von dem zu leistenden Verarbeitungsinhalt verwendet werden.
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Ferner übermittelt die elektrische Einheit 30 ein Signal von dem Schalter und dergleichen 50 zum Betätigen der weiterleitenden elektrischen Komponente 40 (ohne Verwendung ihrer eigenen Bestimmung) an die elektronische Steuereinheit 20. Dadurch wird die Vielseitigkeit der elektrischen Einheit 30 im Vergleich zu einem Fall verbessert, in dem die elektrische Einheit 30 die Bestimmung selbst basierend auf dem Signal von dem Schalter und dergleichen 50 vornimmt und das Einschalten/Ausschalten der weiterleitenden elektrischen Komponente 40 durchführt.
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Ferner kann in der elektrischen Einheit 30 der Schaltkreis (siehe 4A) zum Betätigen des Motors auch für den Betrieb anderer Lasten als den Motor verwendet werden (siehe 4B).
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Daher kann die Vielseitigkeit im Vergleich zu einem Fall weiter verbessert werden, in dem verschiedene elektrische Einheiten jeweils für den Motor und die anderen Lasten hergestellt werden. Die Vollbrückenschaltung (H-Brückenschaltung) ist in 4B als der Schaltkreis dargestellt, doch auch wenn die Halbbrückenschaltung als der Schaltkreis verwendet wird, können dieselben Effekte (Verbesserung der Vielseitigkeit) erzielt werden, wie aus der oben stehenden Beschreibung hervorgeht.
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Da ferner die gesamte elektrische Einheit 30 integral in Kunstharz eingegossen ist (in Form eines Steckverbinders) kann die elektrische Einheit mühelos verwendet werden und kann die elektrische Einheit 30 mit der elektronischen Steuereinheit 20 und der elektrischen Komponente 40 verbunden werden.
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Andere Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die einzelnen oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und es können verschiedene Modifikationsbeispiele im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden. So ist die vorliegende Erfindung zum Beispiel nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann nach Bedarf modifiziert, verbessert oder dergleichen werden. Des Weiteren sind Material, Form, Abmessung, Anzahl, Anordnungsposition und dergleichen der einzelnen Konfigurationselemente in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beliebig und nicht beschränkt, solang die vorliegende Erfindung erzielt werden kann.
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Ferner empfängt in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die elektrische Einheit 30 ein Signal von dem Schalter und dergleichen 50 betreffend das Einschalten/Ausschalten der weiterleitenden elektrischen Komponente 40. Anstatt dieses Signals oder zusätzlich zu diesem Signal kann die elektrische Einheit ersatzweise ein Signal von einem Schalter und dergleichen empfangen, betreffend das Einschalten/Ausschalten einer anderen elektrischen Komponente als der weiterleitenden elektrischen Komponente 40, und das von dem Schalter und dergleichen empfangene Signal zu der elektronischen Steuereinheit 20 übermitteln.
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Ferner sind in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die elektrische Einheit 30 und die elektrische Komponente 40 durch die Signalleitungen w5, w6 verbunden. Allerdings können, wie in 5 dargestellt, die elektrische Einheit 30 und die elektrische Komponente 40 direkt ohne eine Signalleitung verbunden werden. Diese Konfiguration kann beispielsweise durch Einsetzen und Anschließen einer Steckverbindereinheit 41, die in der elektrischen Komponente 40 angeordnet ist, an einer zweiten Steckverbindereinheit 35 realisiert werden, die in der elektrischen Einheit 30 angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration können die Kosten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem die elektrische Einheit 30 und die elektrische Komponente 40 durch die elektrische Leitung oder dergleichen verbunden sind.
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Ferner liefert in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die elektrische Einheit 30 ein Signal von dem Schalter und dergleichen 50, das durch den Signalausgang P4 empfangen wird, für die elektronische Steuereinheit 20 durch die Verarbeitungseinheit 33. Allerdings kann die elektrische Einheit 30 das Signal von dem Schalter und dergleichen 50, das durch den Signalausgang P4 empfangen wird, auch für die elektronische Steuereinheit 20 bereitstellen, ohne dass die Verarbeitungseinheit 33 durchlaufen wird. Darüber hinaus beinhaltet die elektrische Einheit 30 den Signalausgang P4, der mit dem Schalter und dergleichen 50 verbunden ist, doch kann die elektrische Einheit den Signalausgang P4 auch nicht enthalten. In diesem Fall kann sie solcherart konfiguriert sein, dass die elektronische Einheit 20 ein Signal direkt von dem Schalter und dergleichen 50 empfängt.
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Ferner ist die Antriebseinheit 34 der elektrischen Einheit 30 in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass sie in beiden Fällen die Vollbrückenschaltung (H-Brückenschaltung) aufweist, wenn die elektrische Komponente 40 der Motor und die andere Last als der Motor ist (siehe 4(a) und 4(b)). Allerdings kann die Antriebseinheit 34 der elektrischen Einheit 30 auch so konfiguriert sein, dass sie die H-Brücken Schaltung in einem Fall aufweist, in dem die elektrische Komponente 40 ein Motor ist, und kann so konfiguriert sein, dass sie eine andere Schaltung als die Vollbrückenschaltung (H-Brückenschaltung) aufweist, wenn die elektrische Komponente 40 eine andere Last als der Motor ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batterie (externe Stromversorgung)
- 20
- elektronische Steuereinheit
- 30
- elektrische Einheit
- 35
- Steckverbindereinheit (Verbindungsmechanismus)
- 40
- elektrische Komponente
- 41
- Steckverbindereinheit (Verbindungsmechanismus)
- 50
- Schalter und dergleichen (Schalter, Sensor)
- P1
- Stromversorgungsausgang
- P2
- Kommunikationsausgang
- P3
- Masseausgang
- P4
- Signalausgang (Schalterausgang, Sensorausgang)
- P5
- Signalausgang (Ausgang für elektrische Komponente)
- P6
- Signalausgang (Ausgang für elektrische Komponente)
- W1
- Stromversorgungsleitung
- W2
- Kommunikationsleitung
- W3
- Masseleitung
- w4
- Signalleitung
- w5
- Signalleitung
- w6
- Signalleitung
