DE102020101009A1

DE102020101009A1 - Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102020101009A1
Application number: DE102020101009.5A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Murata; Jiro Matsukawa; Tomoya Yamanaka; Masamitsu Hamasaki; Naoyuki Ito; Keita Gunji
Original assignee: Nidec Mobility Corp
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-07-23
Also published as: CN111446900A; US11239786B2; JP2020115713A; US20200235692A1

Abstract

Bereitgestellt wird eine Motorsteuervorrichtung, welche aufweist: eine Steuerung, die ein PWM-Steuersignal zum Steuern eines mehrphasigen Elektromotors ausgibt, einen Ansteuersignalgenerator, der ein Umschaltelement-Ansteuersignal zum Ansteuern des mehrphasigen Elektromotors gemäß dem PWM-Steuersignal, welches von der Steuerung ausgegeben wird, erzeugt, und eine Brückenschaltung, die aus mehreren Halbleiterumschaltelementen aufgebaut ist, welche einen Strom, der durch den mehrphasigen Elektromotor fließt, gemäß dem Umschaltelement-Ansteuersignal, welches durch den Ansteuersignalgenerator erzeugt wird, umschaltet. Die Steuerung ist auf einer ersten Platine vorgesehen. Der Antriebssignalgenerator und die Brückenschaltung sind auf einer zweiten Platine vorgesehen und durch eine Verdrahtung, die auf der zweiten Pappe vorgesehen ist, verbunden. Die erste Platine und die zweite Platine sind durch eine vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung verbunden. Die Steuerung gibt das PWM-Steuersignal an den Ansteuersignalgenerator durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung aus.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-006140 , die beim japanischen Patentamt am 17. Januar 2019 eingereicht wurde, deren gesamten Inhalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung, die einen mehrphasigen Elektromotor steuert.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Technik bezüglich einer Motorsteuervorrichtung bekannt, die einen mehrphasigen Elektromotor verwendet, um eine elektrische Servolenkung zu steuern. Zum Beispiel offenbart JP 2013-103535 A eine elektronische Steuereinheit für eine elektrische Servolenkung zum weiteren Reduzieren der Größe und Verbessern der Zuverlässigkeit der elektronischen Steuereinheit, während ein Freiheitsgrad hinsichtlich des Verdrahtungsentwurfs erhalten wird. Diese elektronische Steuereinheit für eine elektrische Servolenkung weist eine Steuerplatine, auf der Steuerfläche-Montagekomponenten, wie etwa eine CPU und eine Ansteuerschaltung montiert sind, und eine Energieversorgungsplatine, auf der Energieversorgungsfläche-Montagekomponenten, wie etwa eine dreiphasige Brückenschaltung, die aus einem FET mit einer höheren zulässigen Stromkapazität als diejenige der Steuerfläche-Montagekomponente aufgebaut ist, montiert sind, auf. Die Steuerplatine und die Energieversorgungsplatine bauen eine Montagestruktur einer laminierten Platine auf. Sechs Anschlüsse zum Verbinden einer Ausgabe der Ansteuerschaltung und sechs FETs der dreiphasigen Brückenschaltung oder dergleichen verbinden die Steuerplatine und die Energieversorgungsplatine.
JP 06-270824 A offenbart eine Schaltungsvorrichtung einer elektrischen Servolenkung, die eine Verkleinerung und Kostensenkung erzielt. Diese Schaltungsvorrichtung einer elektrischen Servolenkung weist eine Metallplatine mit einem Verdrahtungsmuster, das durch eine Isolierschicht verbunden und angeordnet ist, wobei die Metallplatine eingerichtet ist, sodass ein Nebenschlusswiderstand und eine Brückenschaltung auf dem Verdrahtungsmuster montiert sind, eine erste isolierende gedruckte Schaltungsplatine, auf der ein Mikrocomputer montiert ist, und eine zweite isolierende gedruckte Schaltungsplatine, auf der ein peripheres Schaltungselement, wie etwa ein IC-Chip, montiert ist, auf. Die erste isolierende gedruckte Schaltungsplatine und die zweite isolierende gedruckte Schaltungsplatine sind durch einen leitfähigen Draht verbunden. Die zweite isolierende gedruckte Schaltungsplatine und die Metallplatine sind durch einen leitfähigen Draht verbunden. Zudem kann diese Schaltungsvorrichtung einer elektrischen Servolenkung aus zwei Platinen, das heißt einer ersten isolierenden gedruckten Schaltungsplatine und einer Metallplatine, aufgebaut sein, indem eine Ansteuerschaltung auf der Metallplatine montiert ist. In diesem Fall sind die erste isolierende gedruckte Platine und die Metallplatine durch einen leitfähigen Draht verbunden.
JP 11-069869 A offenbart eine Elektromotor-Steuervorrichtung, die nur ein Erregungsmuster zum geschmeidigen Drehen eines Elektromotors ausgibt. In dieser Elektromotor-Steuervorrichtung übermittelt eine Haupt-CPU, um sechs Umschaltelemente, die eine Brückenschaltung bilden, zu steuern, an eine Ansteuerungs- und Überwachungs-IC (Integrated Circuit; integrierte Schaltung) Ansteuersignale durch sechs Signalleitungen, die so viele sind wie die Umschaltelemente. Ferner übermittelt die Haupt-CPU auch ein PWM-Signal zum PWM-Ansteuern des zu steuernden Umschaltelements durch eine Signalleitung.
In einer Steuervorrichtung, die einen mehrphasigen Elektromotor verwendet, um eine elektrische Servolenkung zu steuern, können eine Steuersystemplatine und eine Platine, auf der eine Brückenschaltung zum Ansteuern des mehrphasigen Elektromotors montiert ist, aufgrund von Abmessungseinschränkungen und Wärmeabgabeeigenschaften der Steuervorrichtung getrennt sein. In diesem Fall nimmt die Anzahl von Anschlüssen zum Verbinden der Steuersystemplatine und der Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, in Abhängigkeit davon zu oder ab, auf welcher Platine eine Ansteuer-IC zum Ansteuern der Brückenschaltung montiert ist. Die Anzahl von Signalleitungen von der Steuersystemplatine zu der Ansteuer-IC muss mindestens die gleiche sein wie die Anzahl von Umschaltelementen in der Brückenschaltung. Die Anzahl von Signalleitungen von der Ansteuer-IC zu der Brückenschaltung muss mindestens das Zweifache der Anzahl von Umschaltelementen sein.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht derartiger Umstände ausgearbeitet und stellt eine Motorsteuervorrichtung bereit, welche die Anzahl von Anschlüssen zum Verbinden einer Steuersystemplatine und einer Platine, auf der eine Brückenschaltung montiert ist, reduziert und welche einfach herstellbar ist, was zu einer Kostensenkung führt.
Um die vorangehenden Aufgaben zu lösen, wird eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die einen mehrphasigen Elektromotor steuert. Die Motorsteuervorrichtung weist eine Steuerung, die eingerichtet ist, um ein PWM-Steuersignal zum Steuern des mehrphasigen Elektromotors auszugeben, einen Ansteuer- bzw. Antriebssignalgenerator, der eingerichtet ist, um ein Umschaltelement-Ansteuer- bzw. Antriebssignal zum Ansteuern bzw. Antreiben des mehrphasigen Elektromotors gemäß dem PWM-Steuersignal, welches von der Steuerung ausgegeben wird, zu erzeugen, und eine Brückenschaltung, die aus mehreren Halbleiterumschaltelementen aufgebaut ist, welche eingerichtet sind, um einen Strom, der durch den mehrphasigen Elektromotor fließt, gemäß dem Umschaltelement-Ansteuersignal, welches durch den Ansteuersignalgenerator erzeugt wird, umzuschalten, auf. Die Steuerung ist auf einer ersten Platine vorgesehen. Der Antriebssignalgenerator und die Brückenschaltung sind auf einer zweiten Platine vorgesehen und durch eine Verdrahtung, die auf der zweiten Pappe vorgesehen ist, verbunden. Die erste Platine und die zweite Platine sind durch eine vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung verbunden. Die Steuerung gibt das PWM-Steuersignal an den Ansteuersignalgenerator durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung aus.
Demnach ist die Steuerung auf der ersten Platine vorgesehen, die Brückenschaltung und eine Ansteuer-IC, welche den Ansteuersignalgenerator aufweist, der eingerichtet ist, um die Brückenschaltung anzusteuern, sind auf der zweiten Platine vorgesehen, welche sich von der ersten Platine unterscheidet, und die erste Platine und die zweite Platine sind durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung verbunden. Daher ist es möglich, die Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, welche die Anzahl von Anschlüssen zum Verbinden einer Steuersystemplatine und einer Platine, auf der eine Brückenschaltung montiert ist, reduziert und welche einfach herstellbar ist, was zu einer Kostensenkung führt.
Des Weiteren kann die Steuerung ein PWM-Steuersignal für jedes der mehreren Halbleiterumschaltelemente ausgeben und die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung kann eine Signalleitung entsprechend jedem der mehreren Halbleiterumschaltelemente aufweisen.
Demnach ist es, da die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung die Signalleitung entsprechend jedem der mehreren Umschaltelemente aufweist, möglich, die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbindet, zu reduzieren und Kosten zu senken.
Des Weiteren kann das von der Steuerung ausgegebene PWM-Steuersignal ein PWM-Tastwert jeder Phase des mehrphasigen Elektromotors sein und die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung kann ein serieller Kommunikationsbus sein.
Demnach gibt die Steuerung den PWM-Tastwert jeder Phase des mehrphasigen Elektromotors aus und die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung ist der serielle Kommunikationsbus. Daher ist es möglich, die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, zu reduzieren und Kosten zu senken.
Die Motorsteuervorrichtung kann ferner einen Nebenschlusswiderstand, der auf einer Seite eines niedrigen Potentials der Brückenschaltung vorgesehen ist, wobei der Nebenschlusswiderstand eingerichtet ist, um einen Strom, der durch jede Phase der Brückenschaltung fließt, zu messen, und einen Stromdetektor, der eingerichtet ist, um einen Strom gemäß einem Erfassungswert, welcher durch den Nebenschlusswiderstand erfasst wird, zu erfassen, aufweisen. Der Stromdetektor kann einen Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss aufweisen, welcher für jeden Nebenschlusswiderstand vorgesehen und mit mindestens der Seite des hohen Potentials des Nebenschlusswiderstands verbunden ist, und der Stromdetektor kann eingerichtet sein, um einen Stromerfassungswert entsprechend einer von dem Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss erhaltenen Spannung an die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung auszugeben. Die Steuerung kann den Stromerfassungswert jeder Phase der Brückenschaltung durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung empfangen.
Demnach empfängt die Steuerung den Stromerfassungswert jeder Phase des mehrphasigen Elektromotors als Rückführung durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung. Daher ist es möglich, eine angemessene Ansteuersteuerung durchzuführen, ohne die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, zu erhöhen.
Wie beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, welche die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der eine Brückenschaltung montiert ist, verbinden, reduziert und welche einfach herstellbar ist, was zu einer Kostensenkung führt.
Figurenliste

1 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm einer Motorsteuervorrichtung im Stand der Technik.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zuerst wird eine Motorsteuervorrichtung 100Z im Stand der Technik unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die Motorsteuervorrichtung 100Z steuert einen dreiphasigen Elektromotor MT, der für eine an einem Fahrzeug montierte elektrische Servolenkung verwendet wird. Die Motorsteuervorrichtung 100Z weist eine erste Platine 10Z, eine zweite Platine 20Z und eine zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30Z, welche die erste Platine 10Z und die zweite Platine 20Z elektrisch verbindet, auf. Mehrere Montagekomponenten, die an späterer Stelle beschriebene elektronische Montagekomponenten umfassen, sind auf der ersten Platine 10Z bzw. der zweiten Platine 20Z montiert. Die erste Platine 10Z und die zweite Platine 20Z sind miteinander durch eine gedruckte Verdrahtung oder dergleichen, die auf jeder von der ersten Platine 10Z und der zweiten Platine 20Z vorgesehen ist, elektrisch verbunden.
Die Motorsteuervorrichtung 100Z weist, auf der ersten Platine 10Z, eine Steuerung 11, die ein PWM-Steuersignal zum Ansteuern und Steuern des dreiphasigen Elektromotors MT ausgibt, und eine Ansteuer-IC 21, die ein Umschaltelement-Ansteuersignal aus dem von der Steuerung 11 ausgegebenen PWM-Steuersignal erzeugt, auf. Die Motorsteuervorrichtung 100Z weist ferner, auf der zweiten Platine 20Z, eine Brückenschaltung 22, die gemäß dem durch die Ansteuer-IC 21 erzeugten Umschaltelement-Ansteuersignal gesteuert wird und den dreiphasigen Elektromotor MT ansteuert, und Nebenschlusswiderstände 23, die auf der Seite des niedrigen Potentials der Brückenschaltung 22 vorgesehen und eingerichtet sind, um einen Strom, der durch Phasenschaltungen CU/CV/CW der jeweiligen Phasen der Brückenschaltung 22 fließt, zu messen, auf. Die Ansteuer-IC 21 weist einen Ansteuersignalgenerator 25, der ein Umschaltelement-Ansteuersignal zum Steuern der Brückenschaltung 22 gemäß dem von der Steuerung 11 ausgegebenen PWM-Steuersignal erzeugt, und einen Stromdetektor 26, der den Strom aus dem durch den Nebenschlusswiderstand 23 gemessenen Erfassungswert erfasst, auf. Man beachte, dass der durch den Nebenschlusswiderstand 23 gemessene Erfassungswert ein Wert eines Spannungsabfalls ist, der durch einen durch den Nebenschlusswiderstand 23 fließenden Strom verursacht ist.
Die Brückenschaltung 22 weist die drei Phasenschaltungen CU/CV/CW zum Ansteuern des dreiphasigen Elektromotors MT auf. Eine Seite jeder der drei Phasenschaltungen CU/CV/CW ist mit der positiven Elektrode einer Batterie BT verbunden. Die andere Seite jeder der drei Phasenschaltungen CU/CV/CW ist über den Nebenschlusswiderstand 23 mit Masse verbunden (geerdet). Jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW weist ein hochpotentialseitiges Umschaltelement und ein niederpotentialseitiges Umschaltelement auf. Die Brückenschaltung 22 weist insgesamt sechs Umschaltelemente auf. Der Source des hochpotentialseitigen Umschaltelements ist mit dem Drain des niederpotentialseitigen Umschaltelements verbunden. Der Source des niederpotentialseitigen Umschaltelements ist durch den Nebenschlusswiderstand 23 mit Masse verbunden. Verbindungspunkte zwischen den hochpotentialseitigen Umschaltelementen und den niederpotentialseitigen Umschaltelementen in den Phasenschaltungen CU/CV/CW sind jeweils mit den Phasen U/V/W des dreiphasigen Elektromotors MT verbunden.
Um jedes der hochpotentialseitigen Umschaltelemente und der niederpotentialseitigen Umschaltelemente anzusteuern und zu steuern, ist die Ansteuer-IC 21 mit dem Gate und dem Source verbunden und ein Umschaltelement-Ansteuersignal, das durch den Ansteuersignalgenerator 25 erzeugt wird, wird in den Gate eingegeben. Folglich sind der Source und der Drain jedes der hochpotentialseitigen Umschaltelemente und der niederpotentialseitigen Umschaltelemente elektrisch verbunden oder getrennt. Man beachte, dass die Spannung des Umschaltelement-Ansteuersignals, welches in den Gate eingegeben wird, festgelegt ist, sodass sie um mindestens eine Gate-Schwellenspannung höher ist als die Source-Spannung. Um dann die Ansteuer-IC 21 und die Brückenschaltung 22 zu verbinden, ist die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30Z erforderlich, die aus mindestens 12 Signalleitungen aufgebaut ist.
Zudem ist es, damit die Steuerung 11 den dreiphasigen Elektromotor MT angemessen ansteuert und steuert, notwendig, den durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW fließenden Strom zu der Steuerung 11 zurückzuführen. Daher ist der Verbindungspunkt zwischen dem niederpotentialseitigen Umschaltelement in jeder der Phasenschaltungen CU/CV/CW und dem Nebenschlusswiderstand 23 mit der zwischen Platinen verlaufenden Verbindungsleitung 30Z verbunden und der Verbindungspunkt auf der Seite des niedrigen Potentials des Nebenschlusswiderstands 23 ist mit der zwischen Platinen verlaufenden Verbindungsleitung 30Z verbunden. Wie beschrieben, ist es durch Messen des Spannungswerts an dem Nebenschlusswiderstand 23 und Übertragen des Spannungswerts an den in der Ansteuer-IC 21 vorgesehenen Stromdetektor 26 und Aufweisen einer Verstärkungsfunktion möglich, den Stromerfassungswert jeder der Phasenschaltungen CU/CV/CW an die Steuerung 11 zu übertragen. Um dann den aus dem Spannungswert an dem Nebenschlusswiderstand 23 erhaltenen Stromerfassungswert an die erste Platine 10Z zu übertragen, ist die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30Z erforderlich, die aus mindestens sechs Signalleitungen aufgebaut ist.
Wie vorangehend beschrieben, ist, wenn die Steuerung 11 und die Ansteuer-IC 21 auf der ersten Platine 10Z vorgesehen sind und die Brückenschaltung 22 und die Nebenschlusswiderstände 23 auf der zweiten Platine 20Z vorgesehen sind, die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30Z, die aus zwölf Signalleitungen zum Ansteuern und Steuern der Brückenschaltung 22 und sechs Signalleitungen zum Zurückführen des Stromerfassungswerts, das heißt insgesamt 18 Signalleitungen, aufgebaut ist, erforderlich. Wie beschrieben, sind in der Motorsteuervorrichtung 100Z im Stand der Technik die erste Platine 10Z, auf der die Steuersystemschaltung montiert ist, und die zweite Platine 20Z, auf der die Brückenschaltung 22 montiert ist, physisch getrennt. Daher ist die Anzahl von Signalleitungen, welche die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30Z bilden, erhöht, was bei der Herstellung Zeit und Arbeit erfordert und einen Kostenanstieg verursacht. Motorsteuervorrichtungen in den folgenden Ausführungsformen lösen diese Aufgaben.
Erste Ausführungsform Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Motorsteuervorrichtung 100 in einer Ausführungsform beschrieben. Die Motorsteuervorrichtung 100 steuert einen dreiphasigen Elektromotor MT, der für eine an einem Fahrzeug montierte elektrische Servolenkung verwendet wird. Die Motorsteuervorrichtung 100 weist eine erste Platine 10, eine zweite Platine 20 und eine zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30, welche die erste Platine 10 und die zweite Platine 20 elektrisch verbindet, auf. Mehrere Montagekomponenten, die an späterer Stelle beschriebene elektronische Montagekomponenten umfassen, sind auf der ersten Platine 10 bzw. der zweiten Platine 20 montiert. Die erste Platine 10 und die zweite Platine 20 sind miteinander durch eine gedruckte Verdrahtung oder dergleichen, die auf jeder von der ersten Platine 10 und der zweiten Platine 20 vorgesehen ist, elektrisch verbunden.
Die Motorsteuervorrichtung 100 weist, auf der ersten Platine 10, eine Steuerung 11 auf, die ein Pulsweitenmodulation(PWM)-Steuersignal zum Steuern des dreiphasigen Elektromotors MT ausgibt. Die Motorsteuervorrichtung 100 weist, auf der zweiten Platine 20, eine Ansteuer-IC 21, die ein Umschaltelement-Ansteuersignal aus dem von der Steuerung 11 ausgegebenen PWM-Steuersignal erzeugt, eine Brückenschaltung 22, die gemäß dem durch die Ansteuer-IC 21 erzeugten Umschaltelement-Ansteuersignal gesteuert wird und den dreiphasigen Elektromotor MT ansteuert, und Nebenschlusswiderstände 23, die auf einer Seite eines niedrigen Potentials der Brückenschaltung 22 vorgesehen und eingerichtet sind, um einen Strom, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW von jeweiligen Phasen der Brückenschaltung 22 fließt, zu messen, auf. Die Ansteuer-IC 21 weist einen Ansteuersignalgenerator 25, der ein Umschaltelement-Ansteuersignal zum Steuern der Brückenschaltung 22 gemäß dem von der Steuerung 11 ausgegebenen PWM-Steuersignal erzeugt, und einen Stromdetektor 26, der den Strom aus dem durch den Nebenschlusswiderstand 23 erfassten Erfassungswert erfasst, auf.
Die Steuerung 11 gibt ein PWM-Steuersignal zum Ansteuern und Steuern der Brückenschaltung 22 an den Ansteuersignalgenerator 25 in der Ansteuer-IC 21 durch eine zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 aus. Die Steuerung 11 empfängt, als Eingangsinformationen, einen Erfassungswert eines Stroms, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW fließt, der von dem Nebenschlusswiderstand 23 zurückgeführt wird, ein Drehmomentsignal, das einen von einem anderen Sensor oder einer elektrischen Steuereinheit (ECU), die nicht dargestellt sind, erhaltenen Lenkdrehmomentwert einer Lenkung angibt, ein Lenkwinkelsignal, das einen Lenkwinkel angibt, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Man beachte, dass die Steuerung 11 aus einem Mikrocomputer aufgebaut ist, der eine CPU und einen Speicher aufweist.
Gemäß den Eingangsinformationen berechnet die Steuerung 11 eine Befehlsspannung für jede Phase entsprechend einer Unterstützungskraft, welche der dreiphasige Elektromotor MT auf die Lenkung aufbringen sollte, und gibt ein PWM-Steuersignal mit einer Wellenform zum Steuern eines Halbleiterumschaltelements jeder Phase (hiernach einfach als Umschaltelement bezeichnet) in der Brückenschaltung 22 aus, sodass es der Befehlsspannung entspricht. Die Steuerung 11 gibt ein Signal, welches einem Signal entspricht, das in den Gate jedes Umschaltelements in der Brückenschaltung 22 eingegeben wird, an den Ansteuersignalgenerator 25 durch die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 aus. Das heißt, dass die Steuerung 11 ein PWM-Steuersignal für jedes Umschaltelement ausgibt. Dann weist die Brückenschaltung 22, die in der Motorsteuervorrichtung 100 enthalten ist, wie in der Brückenschaltung 22 im Stand der Technik sechs Umschaltelemente auf. Daher weist die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30, welche die Steuerung 11 auf der ersten Platine 10 und die Ansteuer-IC 21 auf der zweiten Platine 20 verbindet, Signalleitungen entsprechend den jeweiligen Umschaltelementen auf und ist aus mindestens sechs Signalleitungen 31 aufgebaut.
Wie beschrieben, ist die Steuerung 11 auf der ersten Platine 10 vorgesehen, die Brückenschaltung 22 und eine Ansteuer-IC 21, welche den Ansteuersignalgenerator 25 aufweist, der eingerichtet ist, um die Brückenschaltung 22 anzusteuern, sind auf der zweiten Platine 20 vorgesehen, welche sich von der ersten Platine 10 unterscheidet, der Ansteuersignalgenerator 25 und die Brückenschaltung 22 sind miteinander durch eine gedruckte Verdrahtung auf derselben Platine verbunden und die erste Platine 10 und die zweite Platine 20 sind durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 verbunden. Daher ist es möglich, eine Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, die weniger Anschlüsse verwendet, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbindet, und einfacher zu geringeren Kosten als die Motorsteuervorrichtung 100Z im Stand der Technik hergestellt werden kann. Zudem ist es, da die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 die Signalleitung 31 jeweils entsprechend den Umschaltelementen aufweist, möglich, die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, zu reduzieren und Kosten zu senken.
Die Ansteuer-IC 21 empfängt ein PWM-Steuersignal, das heißt ein Signal, das einem Signal entspricht, welches von der Signalleitung 31 der zwischen Platinen verlaufenden Verbindungsleitung 30 in den Gate des Umschaltelements eingegeben wird. Der Ansteuersignalgenerator 25 in der Ansteuer-IC 21 gibt an die Brückenschaltung 22 ein Umschaltelement-Ansteuersignal aus, das auf einen Spannungspegel eingestellt ist, der tatsächlich an den Gate des Umschaltelements angelegt werden kann.
Die Brückenschaltung 22 ist aus mehreren Halbleiterumschaltelementen aufgebaut, welche den Strom, der durch den dreiphasigen Elektromotor MT fließt, gemäß einem Umschaltelement-Ansteuersignal, welches durch den Ansteuersignalgenerator 25 erzeugt wird, umschalten. Man beachte, dass in der Ausführungsform ein MOSFET, das heißt ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor, als hochpotentialseitiges Umschaltelement bzw. niederpotentialseitiges Umschaltelement verwendet wird. Wenn die Brückenschaltung 22 ein Umschaltelement-Ansteuersignal empfängt, steuert an und steuert die Brückenschaltung 22 den dreiphasigen Elektromotor MT gemäß dem Umschaltelement-Ansteuersignal und übermittelt eine Unterstützungskraft an die Lenkung. Der Nebenschlusswiderstand 23 ist auf der Seite des niedrigen Potentials der Brückenschaltung 22 vorgesehen, um einen Strom, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW der Brückenschaltung 22 fließt, zurückzuführen.
Die Ansteuer-IC 21 weist einen Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss 24 auf, der sowohl mit der Seite des hohen Potentials als auch der Seite des niedrigen Potentials des Nebenschlusswiderstands 23 durch eine gedruckte Verdrahtung, die auf der zweiten Platine 20 vorgesehen ist, verbunden ist. Der Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss 24 ist mit einem Stromdetektor 26 in der Ansteuer-IC 21 verbunden. Wenn der Stromdetektor 26 den Spannungswert an dem Nebenschlusswiderstand 23 jeder der Phasenschaltungen CU/CV/CW erhält, verstärkt der Stromdetektor 26 den Spannungswert und gibt den erhaltenen Wert als Stromerfassungswert an die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 aus. Die Steuerung 11 empfängt den Stromerfassungswert jeder der Phasenschaltungen CU/CV/CW der Brückenschaltung 22 durch die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30. Die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30 weist drei Signalleitungen 31 auf, damit der Stromdetektor 26 die Stromerfassungswerte der drei Phasenschaltungen CU/CV/CW überträgt.
Wie beschrieben, empfängt die Steuerung 11 die Stromerfassungswerte der jeweiligen Phasenschaltungen CU/CV/CW des mehrphasigen Elektromotors MT als Rückführung durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30. Daher ist es möglich, eine angemessene Ansteuersteuerung durchzuführen, ohne die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, zu erhöhen.
Zweite Ausführungsform Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Motorsteuervorrichtung 100A in einer Ausführungsform beschrieben. Man beachte, dass, um eine sich überschneidende Beschreibung zu vermeiden, identische Bezugszeichen identische Bestandteile bezeichnen und hauptsächlich Unterschiedlichkeiten beschrieben werden. Die Motorsteuervorrichtung 100A steuert einen dreiphasigen Elektromotor MT, der für eine an einem Fahrzeug montierte elektrische Servolenkung verwendet wird. Die Motorsteuervorrichtung 100A weist eine erste Platine 10A, eine zweite Platine 20A und eine zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A, welche die erste Platine 10A und die zweite Platine 20A verbindet, auf.
Die Motorsteuervorrichtung 100A weist, auf der ersten Platine 10A, eine Steuerung 11A auf, die einen PWM-Tastwert zum Steuern des dreiphasigen Elektromotors MT ausgibt. Die Motorsteuervorrichtung 100A weist, auf der zweiten Platine 20A, eine Ansteuer-IC 21A, die ein Umschaltelement-Ansteuersignal aus dem von der Steuerung 11 A ausgegebenen PWM-Tastwert erzeugt, eine Brückenschaltung 22, die durch das durch die Ansteuer-IC 21A erzeugte Umschaltelement-Ansteuersignal gesteuert wird und den dreiphasigen Elektromotor MT ansteuert, und Nebenschlusswiderstände 23, die auf einer Seite eines niedrigen Potentials der Brückenschaltung 22 vorgesehen und eingerichtet sind, um einen Strom, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW von jeweiligen Phasen der Brückenschaltung 22 fließt, zu messen, auf. Die Ansteuer-IC 21A weist einen Ansteuersignalgenerator 25A, der ein Umschaltelement-Ansteuersignal zum Steuern der Brückenschaltung 22 gemäß dem von der Steuerung 11 A ausgegebenen PWM-Tastwert erzeugt, und einen Stromdetektor 26A, der den Strom aus dem durch den Nebenschlusswiderstand 23 erfassten Erfassungswert erfasst, auf. Man beachte, dass der Stromdetektor 26A eine Funktion zum Verstärken des Erfassungswerts sowie eine AD-Wandlungsfunktion aufweist.
Die Steuerung 11A gibt einen PWM-Tastwert zum Ansteuern und Steuern der Brückenschaltung 22 an den Ansteuersignalgenerator 25A in der Ansteuer-IC 21A durch eine zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A aus. Die Steuerung 11A empfängt, als Eingangsinformationen, einen Erfassungswert eines Stroms, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW fließt, der von dem Nebenschlusswiderstand 23 zurückgeführt wird, ein Drehmomentsignal, das einen von einem anderen Sensor oder einer elektrischen Steuereinheit (ECU), die nicht dargestellt sind, erhaltenen Lenkdrehmomentwert einer Lenkung angibt, ein Lenkwinkelsignal, das einen Lenkwinkel angibt, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit.
Gemäß den Eingangsinformationen berechnet die Steuerung 11A eine Befehlsspannung für jede Phase entsprechend der Unterstützungskraft, welche der dreiphasige Elektromotor MT auf die Lenkung aufbringen sollte, und gibt den PWM-Tastwert jeder Phase zum Steuern des Umschaltelements in der Brückenschaltung 22 gemäß dem Befehlswert aus. Zum Beispiel gibt in dem Fall, in dem 256 Stufen von PWM-Tastwerten angegeben sind, die Steuerung 11A ein Datensignal von 1 Byte (8 Bit), welches einen PWM-Tastwert angibt, an den Ansteuersignalgenerator 25A durch die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A aus.
Die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A überträgt sequentiell Bit für Bit ein Datensignal, das den von der Steuerung 11A auf der ersten Platine 10A ausgegebenen PWM-Tastwert angibt, an die Ansteuer-IC 21A, die auf der zweiten Platine 20A vorgesehen ist. Die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A ist typischerweise aus einem seriellen Kommunikationsbus aufgebaut. Die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A, die in 2 veranschaulicht ist, ist ein Beispiel für eine Kommunikation einer seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) und ist ein serieller Vollduplexkommunikationsbus, der aus vier Leitungen, das heißt einer Chip-Select(CS)-Leitung, einer Serial-Clock(SCK)-Leitung, einer Slave-ln(SI)-Leitung und einer Slave-Out(SO)-Leitung, aufgebaut ist. Natürlich ist der serielle Kommunikationsbus, der als zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A hergenommen wird, nicht darauf beschränkt und kann ein serieller Halbduplexkommunikationsbus sein. In diesem Fall kann der serielle Kommunikationsbus aus drei Leitungen aufgebaut sein. Standardgemäß kann der serielle Kommunikationsbus ohne Chip Select aus zwei Leitungen aufgebaut sein. Das serielle Kommunikationssystem ist nicht auf SPI beschränkt und kann ein System, wie etwa I2C oder CAN, LIN oder Flexray für ein fahrzeuginternes Kommunikations-LAN, sein. Wie beschrieben, ist es in dem Fall, in dem ein serieller Kommunikationsbus für die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A verwendet wird, nicht notwendig, wie in der vorangehend beschriebenen Ausführungsform eine Signalleitung entsprechend jedem Umschaltelement vorzusehen. Daher ist es möglich, die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, weiter zu reduzieren und Kosten zu senken.
Die Ansteuer-IC 21A weist eine serielle Kommunikationsfunktion auf und empfängt ein PWM-Steuersignal, das einen PWM-Tastwert angibt, von der zwischen Platinen verlaufenden Verbindungsleitung 30A. Der Ansteuersignalgenerator 25A in der Ansteuer-IC 21A erzeugt ein Umschaltelement-Ansteuersignal aus einer vorbestimmten Spannung und einer Dreieckwelle entsprechend dem PWM-Tastwert und gibt das Umschaltelement-Ansteuersignal an die Brückenschaltung 22 aus. Wenn die Brückenschaltung 22 ein Umschaltelement-Ansteuersignal empfängt, steuert an und steuert die Brückenschaltung 22 den dreiphasigen Elektromotor MT gemäß dem Umschaltelement-Ansteuersignal und übermittelt eine Unterstützungskraft an die Lenkung. Der Nebenschlusswiderstand 23 ist auf der Seite des niedrigen Potentials der Brückenschaltung 22 vorgesehen, um einen Strom, der durch jede der Phasenschaltungen CU/CV/CW der Brückenschaltung 22 fließt, zurückzuführen.
Die Ansteuer-IC 21A weist einen Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss 24 auf, der sowohl mit der Seite des hohen Potentials als auch der Seite des niedrigen Potentials des Nebenschlusswiderstands 23, der zur Rückführung des Werts des durch jede der Phasenschaltungen fließenden Stroms vorgesehen ist, durch eine auf der zweiten Platine 20A vorgesehene gedruckte Verdrahtung verbunden ist. Der Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss 24 ist mit einem Stromdetektor 26A in der Ansteuer-IC 21A verbunden. Wenn der Stromdetektor 26A den Spannungswert an dem Nebenschlusswiderstand 23 jeder der Phasenschaltungen CU/CV/CW erhält, gibt der Stromdetektor 26A Stromerfassungswertdaten, die durch Verstärken des Spannungswerts und Umwandeln des verstärkten analogen Spannungswerts in einen digitalen Wert erhalten werden, an die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A aus. Insbesondere überträgt die zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A sequentiell Bit für Bit Stromerfassungswertdaten, die den von dem Stromdetektor 26A in der Ansteuer-IC 21A auf der zweiten Platine 20A ausgegebenen Stromwert jeder Phase an die Steuerung 11A auf der ersten Platine 10A.
Wie beschrieben, ist es in einem Fall, in dem ein serieller Kommunikationsbus als zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung 30A verwendet wird, nicht notwendig, Signalleitungen entsprechend den jeweiligen Phasenschaltungen CU/CV/CW vorzusehen, um wie in der vorangehend beschriebenen Ausführungsform den Stromwert an das Steuersystem zurückzuführen. Durch Teilen des seriellen Kommunikationsbusses, der einen PWM-Tastwert von der ersten Platine 10A an die zweite Platine 20A überträgt, ist es möglich, die Anzahl von Anschlüssen, welche die Steuersystemplatine und die Platine, auf der die Brückenschaltung montiert ist, verbinden, weiter zu reduzieren und Kosten zu senken.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt ist und durch die Struktur des Bereichs, der nicht von dem in jedem Gegenstand der Ansprüche beschriebenen Inhalt abweicht, ausgeführt werden kann. Das heißt, dass, obgleich die vorliegende Erfindung insbesondere in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurde, zu verstehen ist, dass Fachleute auf dem Gebiet verschiedene Modifizierungen an den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen hinsichtlich der Menge und einer anderen detaillierten Konfiguration vornehmen können, ohne den Umfang der technischen Idee und des Zwecks der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019006140 [0001]
JP 2013103535 A [0003]
JP 6270824 A [0004]
JP 11069869 A [0005]

Claims

Motorsteuervorrichtung, die einen mehrphasigen Elektromotor steuert, wobei die Motorsteuervorrichtung umfasst: eine Steuerung, die eingerichtet ist, um ein Pulsweitenmodulation-Steuersignal zum Steuern des mehrphasigen Elektromotors auszugeben; einen Ansteuersignalgenerator, der eingerichtet ist, um ein Umschaltelement-Ansteuersignal zum Ansteuern des mehrphasigen Elektromotors gemäß dem Pulsweitenmodulation-Steuersignal, welches von der Steuerung ausgegeben wird, zu erzeugen; und eine Brückenschaltung, die aus mehreren Halbleiterumschaltelementen aufgebaut ist, welche eingerichtet sind, um einen Strom, der durch den mehrphasigen Elektromotor fließt, gemäß dem Umschaltelement-Ansteuersignal, welches durch den Ansteuersignalgenerator erzeugt wird, umzuschalten, wobei die Steuerung auf einer ersten Platine vorgesehen ist, wobei der Ansteuersignalgenerator und die Brückenschaltung auf einer zweiten Platine vorgesehen und durch eine Verdrahtung, die auf der zweiten Platine vorgesehen ist, verbunden sind, wobei die erste Platine und die zweite Platine durch eine vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung verbunden sind, und wobei die Steuerung das Pulsweitenmodulation-Steuersignal an den Ansteuersignalgenerator durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung ausgibt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung ein Pulsweitenmodulation-Steuersignal für jedes der mehreren Halbleiterumschaltelemente ausgibt, und wobei die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung eine Signalleitung entsprechend jedem der mehreren Halbleiterumschaltelemente aufweist.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Pulsweitenmodulation-Steuersignal, welches von der Steuerung ausgegeben wird, ein Pulsweitenmodulation-Tastwert jeder Phase des mehrphasigen Elektromotors ist, und wobei die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung ein serieller Kommunikationsbus ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Nebenschlusswiderstand, der auf einer Seite eines niedrigen Potentials der Brückenschaltung vorgesehen ist, wobei der Nebenschlusswiderstand eingerichtet ist, um einen Strom, der durch jede Phase der Brückenschaltung fließt, zu messen; und einen Stromdetektor, der eingerichtet ist, um einen Strom gemäß einem Erfassungswert, welcher durch den Nebenschlusswiderstand erfasst wird, zu erfassen, wobei der Stromdetektor einen Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss aufweist, welcher für jeden Nebenschlusswiderstand vorgesehen und mit mindestens einer Seite eines hohen Potentials des Nebenschlusswiderstands verbunden ist, wobei der Stromdetektor eingerichtet ist, um einen Stromerfassungswert entsprechend einer von dem Nebenschlusswiderstand-Verbindungsanschluss erhaltenen Spannung an die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung auszugeben, und wobei die Steuerung den Stromerfassungswert jeder Phase der Brückenschaltung durch die vorbestimmte zwischen Platinen verlaufende Verbindungsleitung empfängt.