控制单元以及具有该控制单元的电动转向设备的制造方法
控制单元以及具有该控制单元的电动转向设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开内容涉及控制旋转电机的控制单元以及具有该控制单元的电动转向设备。
【背景技术】
[0002]已知以下车辆:该车辆配备有用于控制电动转向设备的旋转电机的控制单元以及升高从电池提供的电力的电压并且将经升高的电压输出至控制单元的DC-DC转换器。在JP5257389 B2 (在下文中被称为专利文献I)中描述的车辆中，当电池电压由于在自动停止与起动系统的怠速减少状态之后起动机启动以重启发动机而被降低时，该电压通过DC-DC转换器被升高并且被输出至控制单元。这限制控制单元由于当发动机被重启时所提供的电力的电压低于操作保证电压而被重启或停止。
[0003]在专利文献I中，在DC-DC转换器出现异常的情况下，难以当发动机被重启时输出等于或高于操作保证电压的电压。在这样的情况下，电动转向设备不会工作。
[0004]在专利文献I中，DC-DC转换器被配置成升高从电池提供的电压并且将经升高的电压除了输出至电动转向设备的控制单元以外还输出至防抱死制动系统和导航系统的控制单元。因此，DC-DC转换器的尺寸大，并且DC-DC转换器被容纳在与电动转向设备的控制单元的壳体不同的壳体中。因此，难以将DC-DC转换器安装至车辆的通常有限的安装空间中。此外，在多个壳体被分离地布置的情况下，制造成本也会增加。
【发明内容】
[0005]本公开内容的目的是:提供小的控制单元，所述小的控制单元即使当至控制部件的供电电压下降或即使当升压部件出现异常时也能够控制旋转电机；以及提供具有所述控制单元的电动转向设备。
[0006]根据本公开内容的一个方面，控制单元用于旋转电机，旋转电机包括多个绕组单元，所述多个绕组单元中的每一个具有针对多个相或端子对应地设置的多个布线。控制单元包括多个电力转换部件、多个继电器、控制部件、升压部件和异常检测部。电力转换部件针对绕组单元对应地被设置。每个电力转换部件对来自第一电源的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给旋转电机以使旋转电机旋转。每个继电器被布置在第一电源与电力转换部件中的对应之一之间，从而允许或切断第一电源与电力转换部件中的所述对应之一之间的电力流。控制部件通过来自第二电源的电力被操作。控制部件控制继电器和电力转换部件的操作以控制旋转电机。升压部件具有第一端和第二端。第一端电连接在所述多个继电器中的排除一个继电器之后的至少一个继电器与和所述至少一个继电器对应的电力转换部件之间。第二端电连接至控制部件。升压部件升高第一端处的电压并且从第二端输出经升高的电压。异常检测部检测升压部件的异常。当异常检测部检测到升压部件的异常时，控制部件控制与升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器以切断从第一电源至升压部件以及至与和升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器对应的电力转换部件的电力流。
[0007]在上述结构中，即使向控制部件提供电力的第二电源的电压下降，第一电源的电压仍可以被升高至高于操作保证电压的电压电平，并且被提供给控制部件。因此，可以减少控制部件由于第二电源的电压降而被重启或停止的情况，并且因此可以继续控制部件对旋转电机的控制。异常检测部可以检测升压部件的异常。
[0008]当异常检测部检测到升压部件的异常时，控制部件控制与升压部件的第一端连接的继电器以切断从第一电源至升压部件和电力转换部件的电力流，所述电力转换部件与和升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器对应。因此，由于至升压部件的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件从控制单元分离开。在这种情况下，不必添加电力关断装置如继电器以切断至出现异常的升压部件的电力供应。因此，电力转换部件、继电器、控制部件可以被容纳在一个壳体中。因此，包括升压部件的控制单元具有简单的结构，并且尺寸有所减小。
[0009]尽管至与升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器的电力供应根据对至升压部件的电力的切断而被切断，但是电力可以被提供给与“所述多个继电器中的被排除的所述一个继电器”对应的电力转换部件，即，未与升压部件的第一端连接的继电器。因此，可以在分离具有异常的升压部件的同时继续对旋转电机的控制和驱动。
[0010]例如，旋转电机可以用作电动转向设备的驱动器。在这样的情况下，即使出现异常，控制单元需要尽可能地继续对旋转电机的控制。在上述控制单元中，即使当第二电源的电压下降时，升压部件仍升高该电压并且将经升高的电压提供给控制部件。此外，即使升压部件出现异常，仍可以在将升压部件从控制单元分离开的同时继续对旋转电机的控制。因此，即使第二电源的电压下降或即使在升压部件中出现异常，仍可以在不停止电动转向设备的情况下辅助操作者的转向操作。由于控制单元的尺寸有所减小，所以控制单元可以被安装在车辆的安装电动转向设备的空间中。此外，与将升压部件和控制部件布置在不同的壳体中的情况相比，制造成本降低。
【附图说明】
[0011]根据参照附图而进行的以下详细描述，本公开内容的以上以及其他目的、特征和优点会变得更明显，在附图中相同的部分由相同的附图标记来指代，在附图中:
[0012]图1是根据本公开内容的第一实施方式的控制单元的框图；
[0013]图2是采用了根据第一实施方式的控制单元的电动转向设备的示意性框图；
[0014]图3是根据第一实施方式的控制单元的示意性框图；
[0015]图4是根据本公开内容的第二实施方式的控制单元的示意性框图；
[0016]图5是根据本公开内容的第三实施方式的控制单元的示意性框图；以及
[0017]图6是根据本公开内容的第四实施方式的控制单元的框图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参照附图描述本公开内容的实施方式。在实施方式中，相同的部件将由相同的附图标记来指代，并且不重复其描述。
[0019](第一实施方式)
[0020]参照图1，作为根据第一实施方式的控制单元的EPS-E⑶I驱动并且控制作为旋转电机的电动机(M) 20。EPS-ECU I例如用于车辆的与电动机20—起对转向操作进行辅助的电动转向(EPS)设备。在这样的情况下，EPS-ECU I是用于电动转向设备的电子控制单
J L.ο
[0021]图2是示意性示出了包括电动转向设备99的转向系统90的整体结构的图。电动转向设备99包括扭矩传感器(TS)94。扭矩传感器94被附接至转向轴92，转向轴92被连接至方向盘91。扭矩传感器94感测由操作者如车辆的驾驶员从方向盘91输入至转向轴92的转向扭矩。
[0022]在转向轴92的一端设置有小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97接合。车轮98通过横拉杆连接至齿条轴97的相对端以能够旋转。
[0023]当驾驶员旋转方向盘91时，转向轴92旋转。转向轴92的旋转通过小齿轮96被变换成齿条轴97的线性运动，因此车轮98根据齿条轴97的线性运动的位移被转向某个角度。
[0024]电动转向设备99包括EPS-ECU 1、电动机20、减速齿轮93等。EPS-ECU I驱动和控制电动机20。电动机20生成转向辅助扭矩。电动机20沿前后方向旋转减速齿轮93。减速齿轮93减小从电动机20输出的旋转的速度，并且将该旋转传送至转向轴92。电动转向设备99还包括扭矩传感器94和感测车速的车速传感器(SS) 95。
[0025]按照这样的配置，电动转向设备99从电动机20生成用于辅助方向盘91的转向操作的转向辅助扭矩，并且将转向辅助扭矩传送至转向轴92。在本实施方式中，电动转向设备99是管柱式电动转向设备。
[0026]电动机20是三相无刷电动机。虽然未被示出，但是电动机20包括转子和定子。转子是位于表面上附接有永磁体以提供磁极的圆盘形构件。定子将转子容纳在其中，并且可旋转地支承转子。定子具有以预定角度间隔沿径向向内突出的突起。图1所示的绕组21至26围绕上述突起被缠绕。
[0027]绕组21、22和23分别对应于U相、V相和W相。绕组21至23形成绕组单元(WD) 27。绕组24、25和26分别对应于U相、V相和W相。绕组24至26形成绕组单元(WD) 28。绕组单元27和28对应于多个绕组单元。电动机20设置有感测电动机20 (转子)的旋转位置的位置传感器(PS) 29。电动机20通过从作为第一电源的主电源(PIG) 11提供的电力被旋转。主电源11电连接至安装在车辆中的电池(BT) 13的高电势侧(正侧)。主电源11被供以来自电池13的具有预定电压的电力。
[0028]如图1中所示，EPS-E⑶I包括作为电力转换部件的逆变器31和32、继电器41和42、控制部件(CNT) 50、升压部件60 (BST)、电源线81和82等。
[0029]逆变器31是三相逆变器。逆变器31具有六个开关元件，这六个开关元件互相桥接以切换至绕组单元27的对应的绕组21至23的电流供应。逆变器31的开关元件是例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)是场效应晶体管的一种。
[0030]在逆变器31中，这六个开关元件被配对。即，逆变器31具有三对开关元件。每对开关元件由高电势侧开关元件和低电势侧开关元件构成。高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的连接点通过端子211、221和231中的对应之一电连接至绕组21、22和23中的对应之一。端子211、221和231分别对应于U相、V相和W相。
[0031]三对开关元件中的每对开关元件的高电势侧端子电连接至主电源11。来自主电源11的电力根据这六个开关元件的切换操作被转换并且提供给绕组21、22和23。从而，电动机20被旋转。
[0032]类似于逆变器31，逆变器32也是三相逆变器。逆变器32具有六个开关元件，这六个开关元件互相桥接以切换至绕组单元28的对应的绕组24至26的电流供应。类似于逆变器31，逆变器32的开关元件也是例如MOS-FET。
[0033]在逆变器32中，这六个开关元件被配对。即，逆变器32具有三对开关元件。每对开关元件由高电势侧开关元件和低电势侧开关元件构成。高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的连接点通过端子241、251和261中的对应之一电连接至绕组24、25和26中的对应之一。端子241、251和261分别对应于U相、V相和W相。这三对开关元件中的每对开关元件的高电势侧端子电连接至主电源11。来自主电源11的电力根据这六个开关元件的切换操作被转换并且提供给绕组24、25和2 6。从而，电动机20被旋转。
[0034]在本实施方式中，逆变器31和逆变器32中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20 (绕组21至26)，从而使电动机20旋转。在本实施方式中，如上所述，EPS-E⑶I具有电力转换部件(逆变器)的两个系统。因此，即使转换部件的两个系统之一异常，仍可以由转换部件的两个系统中的另一个系统继续电动机20的旋转。逆变器31和32针对绕组单元27和28对应地被设置。逆变器31和32对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0035]继电器41被布置在主电源11与逆变器31之间。继电器41包括开关元件411和412。类似于逆变器31和32的开关元件，开关元件411和412是例如MOS-FET。继电器41是半导体继电器。当开关元件411和开关元件412均处于接通状态时，继电器41允许主电源11与逆变器31之间的电力流。当开关元件411和开关元件412均处于关断状态时，继电器41切断主电源11与逆变器31之间的电力流。
[0036]开关元件411和开关元件412串联连接，使得其源极相互连接，即，其寄生二极管的方向彼此相反。开关元件411被布置成使得寄生二极管的阴极与主电源11相邻。开关元件412被布置成使得寄生二极管的阴极与逆变器31相邻。从而，当开关元件411和开关元件412均处于关断状态时，从主电源11至逆变器31的电力流以及从逆变器31至主电源11的电力流被切断。
[0037]继电器42被布置在主电源11与逆变器32之间。继电器42包括开关元件421和422。类似于继电器41的开关元件411，412，开关元件421和422也是例如MOS-FET。继电器42是半导体继电器。当开关元件421和开关元件422均处于接通状态时，继电器42允许主电源11与逆变器32之间的电力流。当开关元件421和开关元件422均处于关断状态时，继电器42切断主电源11与逆变器32之间的电力流。
[0038]开关元件421和开关元件422串联连接，使得其源极相互连接，即，其寄生二极管的方向彼此相反。开关元件421被布置成使得寄生二极管的阴极与主电源11相邻。开关元件422被布置成使得寄生二极管的阴极与逆变器32相邻。从而，当开关元件421和开关元件422均处于关断状态下时，从主电源11至逆变器32的电力流以及从逆变器32至主电源11的电力流被切断。
[0039]以这种方式，继电器41和42被布置在主电源11与逆变器31和32之间，从而允许以及切断主电源11与逆变器31和32之间的电力流。当继电器41处于接通状态时，即，当开关元件411和412处于接通状态时，来自主电源11的电力通过逆变器31被提供给绕组单元27。当继电器42处于接通状态时，即，当开关元件421和422处于接通状态时，来自主电源11的电力通过逆变器32被提供给绕组单元28。
[0040]在本实施方式中，EPS-ECU I包括电容器43和44以及电阻器45、46、47和48。
[0041]电容器43被布置成使得其第一端连接至继电器41与逆变器31之间的点并且其第二端接地。因此，电容器43可以通过继电器41使提供给逆变器31的电力稳定。
[0042]电容器44被布置成使得其第一端连接至继电器42与逆变器32之间的点并且其第二端接地。因此，电容器44可以通过继电器42使提供给逆变器32的电力稳定。
[0043]电阻器45被布置成使得其第一端连接至电容器43的第一端与逆变器31之间的点。电阻器46被布置成使得其第一端连接至电阻器45的第二端并且其第二端接地。
[0044]电阻器47被布置成使得其第一端连接至电容器44的第一端与逆变器32之间的点。电阻器48被布置成使得其第一端连接至电阻器47的第二端并且其第二端接地。
[0045]EPS-ECU I还包括线圈71和电容器72。
[0046]线圈71被布置成使得其第一端连接至主电源11并且其第二端连接至继电器41。电容器72被布置成使得其第一端连接至主电源11与线圈71之间的点并且其第二端接地。线圈71和电容器72形成滤波器电路以减少从与EPS-E⑶I共享电池13的另外装置传输至电动机20的噪声以及减少从电动机20传输至与EPS-ECU I共享电池13的另外装置的噪声。线圈71可以对从电池13通过主电源11提供给电动机20的电力中的波动进行衰减。
[0047]控制部件50包括微型计算机(MC) 51和集成IC 52。
[0048]微型计算机51是具有CPU、ROM、RAM、I/O等的半导体封装件。微型计算机51基于来自各个传感器如位置传感器29、扭矩传感器94和车速传感器95的信息根据存储在ROM中的程序来执行计算，以控制EPS-ECU I内部的相应部件。
[0049]集成IC 52是具有稳压器(RG) 521和驱动器(DRV) 522的半导体封装件。
[0050]稳压器521电连接至用作第二电源的点火电源12。点火电源12能够电连接至电池13的高电势侧(正侧)端子。在电池13与点火电源12之间设置有点火开关14。当点火开关14处于接通状态时，点火开关14允许电池13与点火电源12之间的电力流。当点火开关14处于关断状态时，点火开关14切断电池13与点火电源12之间的电力流。
[0051]当点火开关14处于接通状态时，电力从点火电源12被提供给稳压器521。稳压器521将所提供的电力的电压稳定在预定范围内，并且将经稳定的电力提供给微型计算机51和驱动器522。从而，微型计算机51和驱动器522通过从稳压器521提供的电力被操作。
[0052]驱动器522基于来自微型计算机51的控制信号将命令信号施加给开关元件411、412,421和422以及逆变器31和32的开关元件的栅极，以操作对应的开关元件。即，微型计算机51可以通过驱动器522控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作。
[0053]以这种方式，控制部件50通过来自点火电源12的电力被操作，并且通过控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作来控制电动机20。
[0054]在本实施方式中，微型计算机51电连接在电阻器45与电阻器46之间。因此，微型计算机51可以感测施加给逆变器31的电压。此外，微型计算机51电连接在电阻器47与电阻器48之间。因此，微型计算机51可以感测施加给逆变器32的电压。
[0055]EPS-ECU I还包括线圈73、电容器74和二极管75。
[0056]线圈73被布置成使得其第一端连接至点火电源12并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。电容器74被布置成使得其第一端连接至点火电源12与线圈73之间的点并且其第二端接地。线圈73和电容器74形成滤波器电路以减少从与EPS-E⑶I共享电池13的另外装置传送至控制部件50的噪声。线圈73对从电池13通过点火电源12提供给控制部件50的电力中的波动进行衰减。
[0057]二极管75被布置在线圈73与控制部件50 (稳压器521)之间。二极管75被布置成使得其阴极与控制部件50相邻。二极管75对点火电源12与控制部件50之间的电力流进行整流。
[0058]升压部件60包括线圈61、开关元件62、驱动器(DRV) 63、比较器64、电阻器65和66、二极管67、电容器68等。
[0059]升压部件60的第一端601电连接在继电器42与逆变器32之间。换言之，升压部件60的第一端601电连接在“多个继电器(41、42)中的排除继电器(41)之后的继电器
(42)”中的至少之一(42)与针对所述至少之一(42)对应地设置的逆变器(32)之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50的稳压器521。升压部件60的第二端602位于电连接在点火电源12与控制部件50 (稳压器521)之间的布线上。
[0060]线圈61被布置成使得其第一端连接至升压部件60的第一端601。
[0061]类似于逆变器31和32的开关元件以及继电器41和42的开关元件411、412、421和422，开关元件62也是例如MOS-FET。开关元件62被布置成使得漏极连接至线圈61的第二端并且源极接地。此外，开关元件62被布置成使得其寄生二极管的阴极与线圈61相邻。
[0062]驱动器63电连接至开关元件62的栅极。比较器64的输出端子电连接至驱动器63。电阻器65被布置成使得其第一端连接至线圈61的第二端与升压部件60的第二端602之间的点。电阻器66被布置成使得其第一端连接至电阻器65的第二端并且其第二端接地。
[0063]比较器64的输入端子之一连接至电阻器65与电阻器66之间的点。因此，比较器64被施加有值与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压的值对应的电压。比较器64的输入端子中的另一个端子被施加有例如来自微型计算机51的参考电压值Vref。比较器64将“与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压对应的电压的值”与参考电压值Vref进行比较。特别地，比较器64将通过从“与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压对应的电压的值”减去参考电压值Vref而获得的电压值输出至驱动器63。
[0064]当从比较器64输出的电压值等于或大于零时，驱动器63不向开关元件62施加命令信号。在这样的情况下，由于开关元件62处于关断状态，所以第一端601处的电压与第二端602处的电压彼此相等。
[0065]当从比较器64输出的电压值为负值时，驱动器63操作开关元件62，使得开关元件62互换接通状态与关断状态。在这样的情况下，第一端601处的电压被升高，并且从第二端602被输出。
[0066]S卩，当从控制部件50提供的电力的电压低于参考电压值Vref时，升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。因此，被提供至控制部件50的电力的电压可以一直被保持为等于或大于参考电压值Vref的值。当参考电压值Vref被设置成等于或大于控制部件50的操作保证电压时，限制控制部件50被重启或停止。
[0067]二极管67被布置在线圈61的第二端与第二端602 (控制部件50)之间。二极管67被布置成使得其阴极与第二端602相邻。二极管67对第一端601与第二端602之间的电力流进行整流。
[0068]电容器68被布置成使得其第一端连接至二极管67与第二端602之间的点并且其第二端接地。因此，可以使通过升压部件60提供给控制部件 50的电力稳定。
[0069]如图3所示，升压部件60的第一端601电连接在“多个继电器(41，42)中的排除继电器(41)之后的继电器(42)”中的至少之一(42)和与所述至少之一(42)对应的逆变器(32)之间，并且升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。从而，升压部件60可以升高第一端601的电压并且从第二端602输出经升高的电压。在图3所示的示例中，升压部件60的第一端601电连接至继电器42与逆变器32之间的点。
[0070]例如，在升压部件60的开关元件62具有接通故障(on-failure)--这使得开关元件62 —直处于接通状态一一的情况下，当继电器42处于接通状态时，来自主电源11的电力通过继电器42、第一端601和开关元件62持续地流向地。在这种情况下施加给逆变器32的电压低于在开关元件62不具有接通故障的情况下施加给逆变器32的电压。
[0071]在本实施方式中，微型计算机51包括作为功能结构的异常检测部(ABD)511。异常检测部511监测基于在电阻器47与电阻器48之间输出的信号而检测的“施加给逆变器32的电压”。当所监测的电压等于或低于预定值时，异常检测部511确定开关元件62出现异常例如接通故障。即，异常检测部511基于“施加给逆变器32的电压”来检测升压部件60的开关元件62的异常。
[0072]当异常检测部511检测到开关元件62的异常时，微型计算机51控制与升压部件60的第一端601连接的继电器42关断，从而切断从主电源11至升压部件60以及针对继电器42对应地设置的逆变器32的电力供应。
[0073]S卩，微型计算机51将升压部件60与EPS-E⑶I分离开，并且使升压部件60处于非活动状态。因此，从主电源11通过继电器42、第一端601和开关元件62流向地的电力被切断。在这样的情况下，由于继电器42被控制成处于关断状态，所以提供给逆变器32(绕组单元28)的电力被切断。然而，由于继电器41被控制成处于接通状态，所以允许至逆变器31(绕组单元27)的电力供应。因此，电动机20保持受控。即，可以保持电动机20的旋转。
[0074]电源线81被布置成使得其第一端连接至继电器41的开关元件411与开关元件412之间的点并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。因此，当继电器41处于接通状态时，即，当至少开关元件411处于接通状态时，来自主电源11的电力可以通过电源线81被提供给控制部件50。
[0075]电源线82被布置成使得其第一端连接至继电器42的开关元件421与开关元件422之间的点并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。因此，当继电器42处于接通状态时，即，当至少开关元件421处于接通状态时，来自主电源11的电力可以通过电源线82被提供至控制部件50。
[0076]二极管83被布置在电源线81上，使得二极管83的阴极与控制部件50相邻。二极管83对流动在电源线81中的电力进行整流。
[0077]二极管84被布置在电源线82上，使得二极管84的阴极与控制部件50相邻。二极管84对流动在电源线82中的电力进行整流。
[0078]如图2所示，车辆具有电子控制单元(EOT) 15。E⑶15是包括CPU、ROM、RAM、I/O等的小尺寸计算机。ECU 15基于从车辆的各种传感器提供的信息根据存储在ROM中的程序来执行计算，并且控制车辆的发动机和各种装置，从而整体地控制车辆。
[0079]E⑶15用作操作停止部。虽然未被示出，但是当作为用于停止发动机的条件的操作停止条件被建立时，ECU 15停止发动机的操作。在这种情况下，“操作停止条件”被假定为“在车辆根据由驾驶员操作的制动踏板被减速之后从车辆速度变成零时预定时间的经过”等。在该条件下，操作停止部用作所谓的怠速减少部。
[0080]ECU 15还用作操作启动部。当作为用于启动发动机的操作的条件的操作启动条件被建立时，ECU 15重启发动机的操作。在这种情况下，“发动机启动条件”被假设为“驾驶员对制动踏板的操作量等于或小于预定值”等。当操作启动条件被建立时，ECU 15驱动起动机16 (参见图1)曲柄转动(crank)发动机，从而启动发动机的操作。
[0081]起动机16是电动机，并且由来自电池13的电力驱动。当启动发动机时，起动机16被驱动。因此，来自电池13的电力的电压可以被降低至等于或低于预定值的电平。在本实施方式中，EPS-E⑶I具有升压部件60。因此，即使当来自电池13的电力的电压由于起动机16的驱动而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60仍可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。
[0082]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，EPS-E⑶I向E⑶15通知升压部件60的异常。当E⑶15被通知升压部件60的异常时，E⑶15禁止当操作停止条件被建立时所执行的“通过操作停止部对发动机的停止”。因此，当发动机从怠速减少状态被重启时，可以减少由于起动机16的驱动而导致的电池13的电压降。
[0083]接下来，将描述EPS-E⑶I和E⑶15的操作示例。
[0084]当驾驶员接通点火开关14时，电力从电池13通过点火电源12被提供给控制部件50。从而，控制部件50(EPS-ECU I)被激活。
[0085]在激活之后，控制部件50执行预处理如异常确定，并且控制以接通继电器41和42。这样，逆变器31和32处于通过继电器41和42使用来自主电源11的电力被供电的条件下。此外，控制部件50处于除了使用来自点火电源12的电力被供电以外还通过电源线81和82使用来自主电源11的电力被供电的条件下。
[0086]控制部件50基于来自位置传感器29、扭矩传感器94、车速传感器95等的信息来控制逆变器31和32，从而控制电动机20的旋转。这样，驾驶员的转向操作可以由电动转向设备99辅助。
[0087]当操作停止条件(怠速减少)被建立时，E⑶15停止发动机。之后，当操作启动条件被建立时，ECU 15驱动起动机15以启动发动机。此时，来自电池13的电力的电压可以被降低至等于或低于预定值。
[0088]在本实施方式中，即使当来自电池13的电力的电压由于起动机16的驱动而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。因此，可以减少在启动发动机时“电动转向设备99由于控制部件50的重启或停止而不工作”的情况。
[0089]在本实施方式中，即使在除了发动机的启动以外的定时，当来自电池13的电力的电压由于某个原因而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。因此，即使在处于发动机的启动以外的定时，甚至当来自电池13的电力的电压下降，仍可以继续电动转向设备99的操作。
[0090]控制部件50的微型计算机51包括异常检测部511。当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，微型计算机51控制以关断与升压部件60的第一端601连接的继电器42，从而切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的逆变器42的电力供应。即，微型计算机51将升压部件60从EPS-E⑶I分离开，以停用升压部件60。因此，从主电源11通过继电器42、第一端601和开关元件62流向地的电力可以被切断。
[0091 ] 在这种情况下，尽管可以通过关断继电器42来切断至逆变器32 (绕组单元28)的电力供应，但是接通继电器41，并且允许至逆变器31(绕组单元27)的电力供应。因此，可以继续电动机20的控制(旋转)。因此，即使升压部件60出现异常，仍可以继续电动转向设备99的操作。
[0092]当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，EPS-E⑶I向E⑶15通知升压部件60的异常。当E⑶15被EPS-E⑶I通知升压部件60的异常时，E⑶15禁止当操作停止条件被建立时所执行的“通过操作停止部对发动机的停止”。
[0093]因此，当发动机从怠速减少状态被重启时，可以限制由于起动机16的驱动而导致的电池13的电压降。因此，当升压部件60出现异常时，可以减少以下情况:“控制部件50因为电池13的根据在升压部件60不工作的状态下的起动机16的驱动的电压降而被重启或停止，进而导致电动转向设备99不工作”。
[0094]当驱动器关断点火开关14时，尽管从点火电源12至控制部件50的电力供应被切断，但是控制部件50通过电源线81和82使用来自主电源11的电力被供电。控制部件50通过来自主电源11的电力来操作，并且执行后处理。之后，控制部件50关断继电器41和42 以停止 EPS-ECU 1
[0095](I)本实施方式的EPS-E⑶I是用于控制电动机20的控制单元，电动机20通过从主电源11提供的电力被旋转。电动机20具有由针对多个相如U相、V相和W相对应地设置的绕组21至23以及绕组24至26构成的绕组单元27和28。EPS-E⑶I包括逆变器31和32、继电器41和42、控制部件50、升压部件60和异常检测部511。
[0096]逆变器31和32针对绕组单元27和28对应地被设置。逆变器31和32对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20。即，设置两个逆变器31和32。换言之，提供逆变器(31，32)的两个系统。继电器41被布置在主电源11与逆变器31之间。继电器41允许以及切断主电源11与逆变器31之间的电力流。继电器42被布置在主电源11与逆变器32之间。继电器42允许以及切断主电源11与逆变器32之间的电力流。即，设置多个继电器(41，42)。控制部件50通过来自点火电源12的电力来操作。控制部件50控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作，从而控制电动机20。
[0097]升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42)中的排除继电器(41)之后的继电器(42)”中的至少之一(42)和与所述至少之一(42)对应的逆变器(32)之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0098]因此，即使向控制部件50提供电力 的点火电源12的电压降低，主电源11的电压仍可以通过升压部件60被升高至等于或大于操作保证电压的电压，并且可以被提供给控制部件50。因此，可以限制由于点火电源12的电压降而导致的控制部件50的重启或操作停止，并且控制部件50可以继续对电动机20的控制。异常检测部511检测升压部件60的异常。
[0099]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的异常时，控制部件50控制与升压部件60的第一端601连接的继电器42，以切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的逆变器32的电力供应。由于至升压部件60的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件60从EPS-ECU I分离开。
[0100]在本实施方式中，如上所述，不必添加电力切断装置如另外的继电器用于切断至出现异常的升压部件60的电力供应。因此，逆变器31和32、继电器41和42、控制部件50以及升压部件60可以被容纳在一个壳体内。因此，包括升压部件60的EPS-E⑶I可以用简单的结构来形成，并且尺寸可以被减小。
[0101]至和与升压部件60的第一端601连接的继电器42对应的逆变器32的电力供应根据至升压部件60的电力供应的切断而被切断。然而，可以继续至至少与“选自多个继电器(41，42)中的继电器(41)”对应的逆变器31的电力供应。因此，可以在将出现异常的升压部件60从EPS-ECUl分离开的同时继续对电动机20的控制和驱动。
[0102](2)EPS-E⑶I还包括电连接在继电器41和42与控制部件50之间以将来自主电源11的电力提供给控制部件50的电源线81和82。因此，在从点火电源12的电力供应被切断之后，控制部件50可以通过经由电源线81和82从主电源11提供的电力来执行后处理。
[0103](3)升压部件60包括开关元件62。异常检测部511检测开关元件62的异常。异常检测部511检测异常如出现在开关元件62中的接通故障。因此，当异常检测部511检测到开关元件62的异常时，将包括开关元件62的升压部件60从EPS-ECU I分离开以限制电力通过开关元件62流向地。
[0104](4)电动转向设备99包括上述EPS-E⑶I以及由EPS-E⑶I控制的电动机20。即使当点火电源12的电压降低时，升压部件60可以升高该电压，并且将经升高的电压输出至控制部件50。因此，可以继续控制部件50对电动机20的控制。此外，即使在升压部件60中出现异常，仍可以在将升压部件60从EPS-ECU I分离开的同时继续对电动机20的控制。
[0105]因此，即使点火电源12的电压降低或者在升压部件60中出现异常，仍可以在不停止电动转向设备99的情况下由电动转向设备99辅助驾驶员的转向操作。本实施方式的EPS-E⑶I在尺寸上有所减小。因此，EPS-E⑶I可以容易地被安装在车辆中的安装电动转向设备99的空间中。与其中升压部件60和控制部件50分离地被布置在不同的壳体中的情况相比，可以降低制造成本。
[0106](第二实施方式)
[0107]在图4中示出了根据本公开内容的第二实施方式的控制装置的一部分。在第二实施方式中，作为要控制的对象的电动机20的结构、EPS-ECUl的内部结构等不同于第一实施方式中的那些结构。
[0108]在第二实施方式中，作为要由EPS-ECU I控制的对象的电动机20除了包括绕组单元27和28以外还包括绕组单元29。绕组单元29由三个绕组(未示出)构成，这三个绕组分别对应于U相、V相和W相。
[0109]EPS-E⑶I除了包括逆变器31和32以外还包括逆变器33。逆变器33具有与逆变器31和32的结构类似的结构。逆变器33电连接至绕组单元29。
[0110]在本实施方式中，逆变器31、32和33中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20，从而使电动机20旋转。
[0111]在本实施方式中，EPS-E⑶I设置有三个逆变器。即，EPS-E⑶I设置有电力转换部件(逆变器)的三个系统。因此，即使在一个系统中出现异常，也可以由其他系统继续电动机20的旋转。
[0112]逆变器31、32和33针对绕组单元27、28和29对应地被设置。逆变器31、32和33对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0113]EPS-E⑶I除了包括继电器41和42以外还包括继电器49。继电器49具有与继电器41和42的结构类似的结构。继电器49被布置在主电源11与逆变器33之间。当继电器49处于接通状态时，继电器49允许主电源11与逆变器33之间的电力流。当继电器49处于关断状态时，继电器49切断主电源11与逆变器33之间的电力流。
[0114]在本实施方式中，升压部件60的第一端601电连接至继电器49与逆变器33之间的点。即，升压部件60的第一端601连接在“选自多个继电器(41，42，49)中的排除继电器(41)之后的其他继电器(42，43) ”中的至少之一(49)与逆变器33之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。
[0115]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，控制部件50控制以关断与升压部件60的第一端601连接的继电器49。因此，从主电源11至升压部件60以及至针对继电器49对应地设置的逆变器33的电力供应可以被切断。即，升压部件60从EPS-E⑶I分离开，并且被使得处于停用状态。
[0116]这样，可以通过继电器49、第一端601和开关元件62切断从主电源11流向地的电力。在这种情况下，通过关断继电器49来切断至逆变器33(绕组元件29)的电力供应。然而，由于继电器41和42被控制成接通，所以允许至逆变器31和32 (绕组单元27和28)的电力供应。因此，可以继续对电动机20的控制(旋转)。
[0117](第三实施方式)
[0118]在图5中示出了根据本公开内容的第三实施方式的控制单元的一部分。在第三实施方式中，EPS-ECU I的内部结构如升压部件60的连接点不同于第二实施方式。
[0119]在第三实施方式中，升压部件60的第一端601电连接在继电器42与逆变器32之间并且电连接在继电器49与逆变器33之间。即，升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42，49)中的排除继电器(41)之后的继电器(42，49) ”中的至少之一(42，49)与逆变器(32和33)之间。
[0120]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，控制部件50控制以关断与升压部件的第一端601连接的继电器42和49。因此，从主电源11至升压部件60以及针对继电器42和49对应地设置的逆变器32和33的电力供应可以被切断。即，升压部件60从EPS-E⑶I分离开，并且被使得处于停用状态。
[0121]因此，可以切断从主电源11通过继电器42和49、第一端601和开关元件62流向地的电力。在这种情况下，由于继电器42和49被控制成关断，所以至逆变器32和33(绕组元件28和29)的电力供应被切断。然而，由于继电器41被控制成接通，所以允许至逆变器31 (绕组单元27)的电力供应。因此，可以继续对电动机20的控制(旋转)。
[0122](第四实施方式)
[0123]在图6中示出了根据本公开内容的第四实施方式的控制单元的一部分。
[0124]在第四实施方式中，作为控制对象的电动机20的结构、EPS-ECU I的内部结构等不同于第一实施方式中的那些结构。
[0125]作为要由第四实施方式的EPS-ECU I控制的对象的电动机20是有刷电动机，并且具有绕组单元27和28。绕组单元27包括绕组21和绕组22。绕组单元28包括绕组24和绕组25。
[0126]在本实施方式中，EPS-E⑶I具有H桥电路(BRC) 35和36代替第一实施方式的逆变器31和32。
[0127]H桥电路35包括相互桥接以切换至绕组单元27的绕组21和22中的每一个的电流的四个开关元件。H桥电路35的开关元件是例如MOS-FET。
[0128]对H桥电路35的四个开关元件进行配对以提供两对开关元件。两对开关元件中的每对开关元件包括高电势侧开关元件和低电势侧开关元件。在两对开关元件中的一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧元件之间的点通过端子211电连接至绕组21。在两对开关元件中的另一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的点通过端子221电连接至绕组22。端子211和221针对绕组21和22对应地被设置。
[0129]在两对开关元件中的每对开关元件中，高电势侧端子可以电连接至主电源11。当操作H桥电路35的四个开关元件时，来自主电源11的电力被转换并且被提供给绕组21和22。从而，电动机20旋转。
[0130]H桥电路36包括相互桥接以切换至绕组单元28的绕组24和25中的每一个的电流的四个开关元件。类似于H桥电路35，H桥电路36的开关元件也是例如MOS-FET。
[0131]对H桥电路36的四个开关元件进行配对以提供两对开关元件。两对开关元件中的每对开关元件包括高电势侧开关元件和低电势侧开关元件。在两对开关元件中的一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧元件之间的点通过端子241电连接至绕组24。在两对开关元件中的另一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的点通过端子251电连接至绕组25。端子241和251针对绕组24和25对应地被设置。
[0132]在两对开关元件中的每对开关元件中，高电势侧端子可以电连接至主电源11。当操作H桥电路36的四个开关元件时，来自主电源11的电力被转换并且被提供给绕组24和25。从而，电动机20旋转。
[0133]在本实施方式中，H桥电路35和H桥电路36中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20(绕组21、22、24和25)，从而使电动机20旋转。以这种方式，EPS-E⑶I包括转换部件(H桥电路)的两个系统。即使在两个系统中的一个系统中出现异常，仍可以通过两个系统中的另一个系统继续对电动机20的旋转。
[0134]H桥电路35和36针对绕组单元27和28对应地被设置。H桥电路35和36对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0135]在本实施方式中，除了 H桥电路35和36代替逆变器31和32之外，E PS-E⑶I的内部结构类似于第一实施方式中的EPS-ECU I的内部结构。
[0136]本实施方式的EPS-E⑶I是用于控制电动机20的控制单元，电动机20通过从主电源11提供的电力被旋转。电动机20具有由针对多个端子211、221、241和251对应地设置的绕组21、22、24和25构成的绕组单元27和28。EPS-ECU I包括H桥电路35和36、继电器41和42、控制部件50、升压部件60和异常检测部511。
[0137]H桥电路35和36针对绕组单元27和28对应地被设置。H桥电路35和36对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20。即，提供两个H桥电路35、36。换言之，提供H桥电路(35，36)的两个系统。
[0138]继电器41被布置在主电源11与H桥电路35之间。继电器41允许以及切断主电源11与H桥电路35之间的电力流。继电器42被布置在主电源11与H桥电路36之间。继电器42允许以及切断主电源11与H桥电路36之间的电力流。即，提供多个继电器(41，42)。控制部件50通过来自点火电源12的电力来操作。控制部件50控制继电器41和41以及H桥电路35和36的操作，从而控制电动机20。
[0139]升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42)中的排除继电器
(41)之后的继电器(42) ”中的至少之一(42)与H桥电路36之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0140]因此，即使向控制部件50提供电力的点火电源12的电压降低，主电源11的电压仍可以通过升压部件60被升高至等于或大于操作保证电压的电压，并且可以被提供给控制部件50。
[0141]这样，可以限制由于点火电源12的电压降而导致的控制部件50的重启或操作停止，并且控制部件50可以继续控制电动机20。
[0142]异常检测部511检测升压部件60的异常。当异常检测部511检测到升压部件60的异常时，控制部件50控制与升压部件60的第一端连接的继电器42以切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的H桥电路36的电力供应。由于至升压部件60的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件60从EPS-ECU I分离开。
[0143]在本实施方式中，如上所述，不必添加电力切断装置如另外的继电器用于切断至出现异常的升压部件60的电力供应。因此，H桥电路35和36、继电器41和42、控制部件50和升压部件60可以被容纳在一个壳体内。因此，包括升压部件60的EPS-E⑶I可以被制成简单的结构，并且尺寸被减小。
[0144]根据至升压部件60的电力供应的切断来切断至和与升压部件60的第一端601连接的继电器42对应的H桥电路36的电力供应。然而，可以继续至至少与“选自多个继电器(41,42)中的继电器(41)”对应的H桥电路35的电力供应。因此，可以在将出现异常的升压部件60分离的同时继续对电动机20的控制和驱动。
[0145](其他实施方式)
[0146]电力转换部件的系统的数量不限于两个或三个。可以在四个系统或更多个系统中设置电力转换部件。继电器的数量不限于两个或三个。可以利用四个或更多个继电器。
[0147]可以以任何方式连接升压部件60，只要第一端601电连接在“多个继电器中的排除一个继电器之后的继电器”中的至少之一与电力转换部件之间即可。
[0148]在上述实施方式中，电源线81和82电连接至继电器41的开关元件411和开关元件412之间的点以及电连接至继电器42的开关元件421和开关元件422之间的点。再例如，电源线81和82可以电连接至继电器41上的与逆变器31相邻的位置，以及电连接至继电器42上的与逆变器32相邻的位置。又例如，EPS-E⑶I可以不具有电源线81和82。
[0149]在上述实施方式中，升压部件60包括线圈61和开关元件62。升压部件60通过开关元件62的切换操作来升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。又例如，升压部件60可以通过不同的方法来升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0150]继电器不限于包括开关元件的半导体继电器，而且可以是机械开关装置或机械继电器。
[0151]在上述实施方式中，微型计算机51包括异常检测部511。再例如，异常检测部可以被包括在与微型计算机51不同的半导体封装件中。
[0152]电力转换部件、继电器和升压部件的开关元件不限于MOS-FET，而且可以是任意其他开关元件如IGBT或晶体管。
[0153]再例如，EPS-ECU I可以不具有电容器43、44、72和74、线圈71和73以及二极管75,83 和 84。
[0154]再例如，当E⑶15被控制单元(EPS-E⑶I)通知升压部件的异常时，E⑶15可以存储关于该异常的诊断信息，并且可以向驾驶员通知该异常。
[0155]在上述实施方式中，电动机20示例性地是具有三相绕组(U相、V相和W相)的旋转电机。然而，绕组的相的数量不限于三个相，而且可以是任意数量的相。
[0156]在上述实施方式中，旋转电机示例性地用于管柱式电动转向设备。再例如，旋转电机可以用于将辅助扭矩施加于齿条轴的齿条式电动转向设备。
[0157]再例如，旋转电机和控制单元可以被集成以形成机电集成的旋转电机。
[0158]旋转电机的用途不限于电动转向设备的驱动部件。旋转电机可以用作用于驱动混合动力车辆的驱动轴的驱动部分或用于驱动除了车辆以外的任何装置的驱动装置。
[0159]尽管选择了仅所选的示例性实施方式和示例来说明本公开内容，但是对本领域技术人员而言根据本公开内容以下会很明显:在不偏离如在所附权利要求中限定的本公开内容的范围的情况下，可以在该范围内做出各种变化和修改。此外，根据本公开内容的示例性实施方式和示例的以上描述仅出于说明目的而提供，而非出于限制如由权利要求及其等同物所限定的公开内容的目的而提供。
【主权项】
1.一种用于旋转电机(20)的控制单元，所述旋转电机(20)包括多个绕组单元(27，28，29)，每个绕组单元(27，28，29)具有针对多个相或端子(211，221，231，241，251，261)对应地设置的多个布线(21，22，23，24，25，26)，所述旋转电机通过从第一电源(11)提供的电力被旋转，所述控制单元包括: 针对所述多个绕组单元(27，28，29)对应地设置的多个电力转换部件(31，32，33，35，36)，每个所述电力转换部件(31，32，33，35，36)对从所述第一电源(11)提供的电力进行转换； 针对所述多个电力转换部件(31，32，33，35，36)对应地设置的多个继电器(41，42，49)，每个所述继电器(41，42，49)被布置在所述第一电源(11)与所述电力转换部件(31，32，33，35，36)中的对应之一之间，并且允许或切断所述第一电源与所述电力转换部件(31，32，33，35，36)中的所述对应之一之间的电力流； 控制部件(50)，所述控制部件(50)通过从第二电源(12)提供的电力被操作，并且控制所述继电器(41，42，49)和所述电力转换部件(31，32，33，35，36)的操作以控制所述旋转电机(20)； 升压部件(60)，所述升压部件￠0)具有第一端(601)和第二端￠02)，所述第一端(601)电连接在所述多个继电器(41，42，49)中的排除一个继电器(41)之后的继电器(42，49)中的至少之一与和所述继电器(42，49)中的所述至少之一对应的所述电力转换部件(32,33,36)之间，所述第二端(602)电连接至所述控制部件(50)，所述升压部件(60)升高所述第一端(601)处的电压并且从所述第二端(602)输出经升高的电压；以及 异常检测部(511)，所述异常检测部(511)检测所述升压部件(60)的异常，其中， 当所述异常检测部(511)检测到所述升压部件(60)的异常时，所述控制部件(50)控制与所述升压部件￠0)的所述第一端(601)连接的所述继电器(42，49)中的所述至少之一，以切断从所述第一电源(11)至所述升压部件(60)以及与所述继电器(42，49)中的所述至少之一对应的所述电力转换部件(32，33，36)的电力流。2.根据权利要求1所述的控制单元，还包括: 电源线(81，82)，所述电源线(81，82)电连接在所述控制部件(50)与所述继电器(42，49)中的所述至少之一之间，或者电连接在所述控制部件(50)与和所述继电器(42，49)中的所述至少之一的与所述电力转换部件(32，33，36)相邻的端子之间，以将电力从所述第一电源(11)提供给所述控制部件(50)。3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其中， 所述升压部件￠0)包括开关元件￠2)，以及 所述异常检测部(511)检测所述开关元件(62)的异常。4.一种电动转向设备，包括: 根据权利要求1或2所述的控制单元；以及 旋转电机，所述旋转电机由所述控制单元控制以辅助操作者的转向操作。
【专利摘要】本发明提供了控制单元和电动转向设备。在控制单元中，控制部件(50)通过来自点火电源(12)的电力被操作，并且控制继电器(41，42)和逆变器(31，32)的操作。升压部件(60)的第一端(601)电连接在至少一个继电器(42，49)与对应的逆变器(32，33)之间。升压部件(60)的第二端(602)电连接至控制部件(50)。升压部件(60)升高第一端(601)处的电压并且从第二端(602)输出经升高的电压。异常检测部(511)检测升压部件(60)的异常。当异常检测部(511)检测到升压部件(60)的异常时，控制部件(60)控制与升压部件(60)的第一端(601)连接的所述至少一个继电器(42)，以切断从主电源(11)至升压部件(60)以及至与所述至少一个继电器(42，49)对应的逆变器(32，33)的电力流。
【IPC分类】B62D5/04, H02P27/06
【公开号】CN104890721
【申请号】CN201510098347
【发明人】山本敏久
【申请人】株式会社电装
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015102159A1, US20150251690
【技术领域】
[0001 ] 本公开内容涉及控制旋转电机的控制单元以及具有该控制单元的电动转向设备。
【背景技术】
[0002]已知以下车辆:该车辆配备有用于控制电动转向设备的旋转电机的控制单元以及升高从电池提供的电力的电压并且将经升高的电压输出至控制单元的DC-DC转换器。在JP5257389 B2 (在下文中被称为专利文献I)中描述的车辆中，当电池电压由于在自动停止与起动系统的怠速减少状态之后起动机启动以重启发动机而被降低时，该电压通过DC-DC转换器被升高并且被输出至控制单元。这限制控制单元由于当发动机被重启时所提供的电力的电压低于操作保证电压而被重启或停止。
[0003]在专利文献I中，在DC-DC转换器出现异常的情况下，难以当发动机被重启时输出等于或高于操作保证电压的电压。在这样的情况下，电动转向设备不会工作。
[0004]在专利文献I中，DC-DC转换器被配置成升高从电池提供的电压并且将经升高的电压除了输出至电动转向设备的控制单元以外还输出至防抱死制动系统和导航系统的控制单元。因此，DC-DC转换器的尺寸大，并且DC-DC转换器被容纳在与电动转向设备的控制单元的壳体不同的壳体中。因此，难以将DC-DC转换器安装至车辆的通常有限的安装空间中。此外，在多个壳体被分离地布置的情况下，制造成本也会增加。
【发明内容】
[0005]本公开内容的目的是:提供小的控制单元，所述小的控制单元即使当至控制部件的供电电压下降或即使当升压部件出现异常时也能够控制旋转电机；以及提供具有所述控制单元的电动转向设备。
[0006]根据本公开内容的一个方面，控制单元用于旋转电机，旋转电机包括多个绕组单元，所述多个绕组单元中的每一个具有针对多个相或端子对应地设置的多个布线。控制单元包括多个电力转换部件、多个继电器、控制部件、升压部件和异常检测部。电力转换部件针对绕组单元对应地被设置。每个电力转换部件对来自第一电源的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给旋转电机以使旋转电机旋转。每个继电器被布置在第一电源与电力转换部件中的对应之一之间，从而允许或切断第一电源与电力转换部件中的所述对应之一之间的电力流。控制部件通过来自第二电源的电力被操作。控制部件控制继电器和电力转换部件的操作以控制旋转电机。升压部件具有第一端和第二端。第一端电连接在所述多个继电器中的排除一个继电器之后的至少一个继电器与和所述至少一个继电器对应的电力转换部件之间。第二端电连接至控制部件。升压部件升高第一端处的电压并且从第二端输出经升高的电压。异常检测部检测升压部件的异常。当异常检测部检测到升压部件的异常时，控制部件控制与升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器以切断从第一电源至升压部件以及至与和升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器对应的电力转换部件的电力流。
[0007]在上述结构中，即使向控制部件提供电力的第二电源的电压下降，第一电源的电压仍可以被升高至高于操作保证电压的电压电平，并且被提供给控制部件。因此，可以减少控制部件由于第二电源的电压降而被重启或停止的情况，并且因此可以继续控制部件对旋转电机的控制。异常检测部可以检测升压部件的异常。
[0008]当异常检测部检测到升压部件的异常时，控制部件控制与升压部件的第一端连接的继电器以切断从第一电源至升压部件和电力转换部件的电力流，所述电力转换部件与和升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器对应。因此，由于至升压部件的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件从控制单元分离开。在这种情况下，不必添加电力关断装置如继电器以切断至出现异常的升压部件的电力供应。因此，电力转换部件、继电器、控制部件可以被容纳在一个壳体中。因此，包括升压部件的控制单元具有简单的结构，并且尺寸有所减小。
[0009]尽管至与升压部件的第一端连接的所述至少一个继电器的电力供应根据对至升压部件的电力的切断而被切断，但是电力可以被提供给与“所述多个继电器中的被排除的所述一个继电器”对应的电力转换部件，即，未与升压部件的第一端连接的继电器。因此，可以在分离具有异常的升压部件的同时继续对旋转电机的控制和驱动。
[0010]例如，旋转电机可以用作电动转向设备的驱动器。在这样的情况下，即使出现异常，控制单元需要尽可能地继续对旋转电机的控制。在上述控制单元中，即使当第二电源的电压下降时，升压部件仍升高该电压并且将经升高的电压提供给控制部件。此外，即使升压部件出现异常，仍可以在将升压部件从控制单元分离开的同时继续对旋转电机的控制。因此，即使第二电源的电压下降或即使在升压部件中出现异常，仍可以在不停止电动转向设备的情况下辅助操作者的转向操作。由于控制单元的尺寸有所减小，所以控制单元可以被安装在车辆的安装电动转向设备的空间中。此外，与将升压部件和控制部件布置在不同的壳体中的情况相比，制造成本降低。
【附图说明】
[0011]根据参照附图而进行的以下详细描述，本公开内容的以上以及其他目的、特征和优点会变得更明显，在附图中相同的部分由相同的附图标记来指代，在附图中:
[0012]图1是根据本公开内容的第一实施方式的控制单元的框图；
[0013]图2是采用了根据第一实施方式的控制单元的电动转向设备的示意性框图；
[0014]图3是根据第一实施方式的控制单元的示意性框图；
[0015]图4是根据本公开内容的第二实施方式的控制单元的示意性框图；
[0016]图5是根据本公开内容的第三实施方式的控制单元的示意性框图；以及
[0017]图6是根据本公开内容的第四实施方式的控制单元的框图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参照附图描述本公开内容的实施方式。在实施方式中，相同的部件将由相同的附图标记来指代，并且不重复其描述。
[0019](第一实施方式)
[0020]参照图1，作为根据第一实施方式的控制单元的EPS-E⑶I驱动并且控制作为旋转电机的电动机(M) 20。EPS-ECU I例如用于车辆的与电动机20—起对转向操作进行辅助的电动转向(EPS)设备。在这样的情况下，EPS-ECU I是用于电动转向设备的电子控制单
J L.ο
[0021]图2是示意性示出了包括电动转向设备99的转向系统90的整体结构的图。电动转向设备99包括扭矩传感器(TS)94。扭矩传感器94被附接至转向轴92，转向轴92被连接至方向盘91。扭矩传感器94感测由操作者如车辆的驾驶员从方向盘91输入至转向轴92的转向扭矩。
[0022]在转向轴92的一端设置有小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97接合。车轮98通过横拉杆连接至齿条轴97的相对端以能够旋转。
[0023]当驾驶员旋转方向盘91时，转向轴92旋转。转向轴92的旋转通过小齿轮96被变换成齿条轴97的线性运动，因此车轮98根据齿条轴97的线性运动的位移被转向某个角度。
[0024]电动转向设备99包括EPS-ECU 1、电动机20、减速齿轮93等。EPS-ECU I驱动和控制电动机20。电动机20生成转向辅助扭矩。电动机20沿前后方向旋转减速齿轮93。减速齿轮93减小从电动机20输出的旋转的速度，并且将该旋转传送至转向轴92。电动转向设备99还包括扭矩传感器94和感测车速的车速传感器(SS) 95。
[0025]按照这样的配置，电动转向设备99从电动机20生成用于辅助方向盘91的转向操作的转向辅助扭矩，并且将转向辅助扭矩传送至转向轴92。在本实施方式中，电动转向设备99是管柱式电动转向设备。
[0026]电动机20是三相无刷电动机。虽然未被示出，但是电动机20包括转子和定子。转子是位于表面上附接有永磁体以提供磁极的圆盘形构件。定子将转子容纳在其中，并且可旋转地支承转子。定子具有以预定角度间隔沿径向向内突出的突起。图1所示的绕组21至26围绕上述突起被缠绕。
[0027]绕组21、22和23分别对应于U相、V相和W相。绕组21至23形成绕组单元(WD) 27。绕组24、25和26分别对应于U相、V相和W相。绕组24至26形成绕组单元(WD) 28。绕组单元27和28对应于多个绕组单元。电动机20设置有感测电动机20 (转子)的旋转位置的位置传感器(PS) 29。电动机20通过从作为第一电源的主电源(PIG) 11提供的电力被旋转。主电源11电连接至安装在车辆中的电池(BT) 13的高电势侧(正侧)。主电源11被供以来自电池13的具有预定电压的电力。
[0028]如图1中所示，EPS-E⑶I包括作为电力转换部件的逆变器31和32、继电器41和42、控制部件(CNT) 50、升压部件60 (BST)、电源线81和82等。
[0029]逆变器31是三相逆变器。逆变器31具有六个开关元件，这六个开关元件互相桥接以切换至绕组单元27的对应的绕组21至23的电流供应。逆变器31的开关元件是例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)是场效应晶体管的一种。
[0030]在逆变器31中，这六个开关元件被配对。即，逆变器31具有三对开关元件。每对开关元件由高电势侧开关元件和低电势侧开关元件构成。高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的连接点通过端子211、221和231中的对应之一电连接至绕组21、22和23中的对应之一。端子211、221和231分别对应于U相、V相和W相。
[0031]三对开关元件中的每对开关元件的高电势侧端子电连接至主电源11。来自主电源11的电力根据这六个开关元件的切换操作被转换并且提供给绕组21、22和23。从而，电动机20被旋转。
[0032]类似于逆变器31，逆变器32也是三相逆变器。逆变器32具有六个开关元件，这六个开关元件互相桥接以切换至绕组单元28的对应的绕组24至26的电流供应。类似于逆变器31，逆变器32的开关元件也是例如MOS-FET。
[0033]在逆变器32中，这六个开关元件被配对。即，逆变器32具有三对开关元件。每对开关元件由高电势侧开关元件和低电势侧开关元件构成。高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的连接点通过端子241、251和261中的对应之一电连接至绕组24、25和26中的对应之一。端子241、251和261分别对应于U相、V相和W相。这三对开关元件中的每对开关元件的高电势侧端子电连接至主电源11。来自主电源11的电力根据这六个开关元件的切换操作被转换并且提供给绕组24、25和2 6。从而，电动机20被旋转。
[0034]在本实施方式中，逆变器31和逆变器32中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20 (绕组21至26)，从而使电动机20旋转。在本实施方式中，如上所述，EPS-E⑶I具有电力转换部件(逆变器)的两个系统。因此，即使转换部件的两个系统之一异常，仍可以由转换部件的两个系统中的另一个系统继续电动机20的旋转。逆变器31和32针对绕组单元27和28对应地被设置。逆变器31和32对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0035]继电器41被布置在主电源11与逆变器31之间。继电器41包括开关元件411和412。类似于逆变器31和32的开关元件，开关元件411和412是例如MOS-FET。继电器41是半导体继电器。当开关元件411和开关元件412均处于接通状态时，继电器41允许主电源11与逆变器31之间的电力流。当开关元件411和开关元件412均处于关断状态时，继电器41切断主电源11与逆变器31之间的电力流。
[0036]开关元件411和开关元件412串联连接，使得其源极相互连接，即，其寄生二极管的方向彼此相反。开关元件411被布置成使得寄生二极管的阴极与主电源11相邻。开关元件412被布置成使得寄生二极管的阴极与逆变器31相邻。从而，当开关元件411和开关元件412均处于关断状态时，从主电源11至逆变器31的电力流以及从逆变器31至主电源11的电力流被切断。
[0037]继电器42被布置在主电源11与逆变器32之间。继电器42包括开关元件421和422。类似于继电器41的开关元件411，412，开关元件421和422也是例如MOS-FET。继电器42是半导体继电器。当开关元件421和开关元件422均处于接通状态时，继电器42允许主电源11与逆变器32之间的电力流。当开关元件421和开关元件422均处于关断状态时，继电器42切断主电源11与逆变器32之间的电力流。
[0038]开关元件421和开关元件422串联连接，使得其源极相互连接，即，其寄生二极管的方向彼此相反。开关元件421被布置成使得寄生二极管的阴极与主电源11相邻。开关元件422被布置成使得寄生二极管的阴极与逆变器32相邻。从而，当开关元件421和开关元件422均处于关断状态下时，从主电源11至逆变器32的电力流以及从逆变器32至主电源11的电力流被切断。
[0039]以这种方式，继电器41和42被布置在主电源11与逆变器31和32之间，从而允许以及切断主电源11与逆变器31和32之间的电力流。当继电器41处于接通状态时，即，当开关元件411和412处于接通状态时，来自主电源11的电力通过逆变器31被提供给绕组单元27。当继电器42处于接通状态时，即，当开关元件421和422处于接通状态时，来自主电源11的电力通过逆变器32被提供给绕组单元28。
[0040]在本实施方式中，EPS-ECU I包括电容器43和44以及电阻器45、46、47和48。
[0041]电容器43被布置成使得其第一端连接至继电器41与逆变器31之间的点并且其第二端接地。因此，电容器43可以通过继电器41使提供给逆变器31的电力稳定。
[0042]电容器44被布置成使得其第一端连接至继电器42与逆变器32之间的点并且其第二端接地。因此，电容器44可以通过继电器42使提供给逆变器32的电力稳定。
[0043]电阻器45被布置成使得其第一端连接至电容器43的第一端与逆变器31之间的点。电阻器46被布置成使得其第一端连接至电阻器45的第二端并且其第二端接地。
[0044]电阻器47被布置成使得其第一端连接至电容器44的第一端与逆变器32之间的点。电阻器48被布置成使得其第一端连接至电阻器47的第二端并且其第二端接地。
[0045]EPS-ECU I还包括线圈71和电容器72。
[0046]线圈71被布置成使得其第一端连接至主电源11并且其第二端连接至继电器41。电容器72被布置成使得其第一端连接至主电源11与线圈71之间的点并且其第二端接地。线圈71和电容器72形成滤波器电路以减少从与EPS-E⑶I共享电池13的另外装置传输至电动机20的噪声以及减少从电动机20传输至与EPS-ECU I共享电池13的另外装置的噪声。线圈71可以对从电池13通过主电源11提供给电动机20的电力中的波动进行衰减。
[0047]控制部件50包括微型计算机(MC) 51和集成IC 52。
[0048]微型计算机51是具有CPU、ROM、RAM、I/O等的半导体封装件。微型计算机51基于来自各个传感器如位置传感器29、扭矩传感器94和车速传感器95的信息根据存储在ROM中的程序来执行计算，以控制EPS-ECU I内部的相应部件。
[0049]集成IC 52是具有稳压器(RG) 521和驱动器(DRV) 522的半导体封装件。
[0050]稳压器521电连接至用作第二电源的点火电源12。点火电源12能够电连接至电池13的高电势侧(正侧)端子。在电池13与点火电源12之间设置有点火开关14。当点火开关14处于接通状态时，点火开关14允许电池13与点火电源12之间的电力流。当点火开关14处于关断状态时，点火开关14切断电池13与点火电源12之间的电力流。
[0051]当点火开关14处于接通状态时，电力从点火电源12被提供给稳压器521。稳压器521将所提供的电力的电压稳定在预定范围内，并且将经稳定的电力提供给微型计算机51和驱动器522。从而，微型计算机51和驱动器522通过从稳压器521提供的电力被操作。
[0052]驱动器522基于来自微型计算机51的控制信号将命令信号施加给开关元件411、412,421和422以及逆变器31和32的开关元件的栅极，以操作对应的开关元件。即，微型计算机51可以通过驱动器522控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作。
[0053]以这种方式，控制部件50通过来自点火电源12的电力被操作，并且通过控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作来控制电动机20。
[0054]在本实施方式中，微型计算机51电连接在电阻器45与电阻器46之间。因此，微型计算机51可以感测施加给逆变器31的电压。此外，微型计算机51电连接在电阻器47与电阻器48之间。因此，微型计算机51可以感测施加给逆变器32的电压。
[0055]EPS-ECU I还包括线圈73、电容器74和二极管75。
[0056]线圈73被布置成使得其第一端连接至点火电源12并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。电容器74被布置成使得其第一端连接至点火电源12与线圈73之间的点并且其第二端接地。线圈73和电容器74形成滤波器电路以减少从与EPS-E⑶I共享电池13的另外装置传送至控制部件50的噪声。线圈73对从电池13通过点火电源12提供给控制部件50的电力中的波动进行衰减。
[0057]二极管75被布置在线圈73与控制部件50 (稳压器521)之间。二极管75被布置成使得其阴极与控制部件50相邻。二极管75对点火电源12与控制部件50之间的电力流进行整流。
[0058]升压部件60包括线圈61、开关元件62、驱动器(DRV) 63、比较器64、电阻器65和66、二极管67、电容器68等。
[0059]升压部件60的第一端601电连接在继电器42与逆变器32之间。换言之，升压部件60的第一端601电连接在“多个继电器(41、42)中的排除继电器(41)之后的继电器
(42)”中的至少之一(42)与针对所述至少之一(42)对应地设置的逆变器(32)之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50的稳压器521。升压部件60的第二端602位于电连接在点火电源12与控制部件50 (稳压器521)之间的布线上。
[0060]线圈61被布置成使得其第一端连接至升压部件60的第一端601。
[0061]类似于逆变器31和32的开关元件以及继电器41和42的开关元件411、412、421和422，开关元件62也是例如MOS-FET。开关元件62被布置成使得漏极连接至线圈61的第二端并且源极接地。此外，开关元件62被布置成使得其寄生二极管的阴极与线圈61相邻。
[0062]驱动器63电连接至开关元件62的栅极。比较器64的输出端子电连接至驱动器63。电阻器65被布置成使得其第一端连接至线圈61的第二端与升压部件60的第二端602之间的点。电阻器66被布置成使得其第一端连接至电阻器65的第二端并且其第二端接地。
[0063]比较器64的输入端子之一连接至电阻器65与电阻器66之间的点。因此，比较器64被施加有值与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压的值对应的电压。比较器64的输入端子中的另一个端子被施加有例如来自微型计算机51的参考电压值Vref。比较器64将“与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压对应的电压的值”与参考电压值Vref进行比较。特别地，比较器64将通过从“与线圈61与升压部件60的第二端602之间的电压对应的电压的值”减去参考电压值Vref而获得的电压值输出至驱动器63。
[0064]当从比较器64输出的电压值等于或大于零时，驱动器63不向开关元件62施加命令信号。在这样的情况下，由于开关元件62处于关断状态，所以第一端601处的电压与第二端602处的电压彼此相等。
[0065]当从比较器64输出的电压值为负值时，驱动器63操作开关元件62，使得开关元件62互换接通状态与关断状态。在这样的情况下，第一端601处的电压被升高，并且从第二端602被输出。
[0066]S卩，当从控制部件50提供的电力的电压低于参考电压值Vref时，升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。因此，被提供至控制部件50的电力的电压可以一直被保持为等于或大于参考电压值Vref的值。当参考电压值Vref被设置成等于或大于控制部件50的操作保证电压时，限制控制部件50被重启或停止。
[0067]二极管67被布置在线圈61的第二端与第二端602 (控制部件50)之间。二极管67被布置成使得其阴极与第二端602相邻。二极管67对第一端601与第二端602之间的电力流进行整流。
[0068]电容器68被布置成使得其第一端连接至二极管67与第二端602之间的点并且其第二端接地。因此，可以使通过升压部件60提供给控制部件 50的电力稳定。
[0069]如图3所示，升压部件60的第一端601电连接在“多个继电器(41，42)中的排除继电器(41)之后的继电器(42)”中的至少之一(42)和与所述至少之一(42)对应的逆变器(32)之间，并且升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。从而，升压部件60可以升高第一端601的电压并且从第二端602输出经升高的电压。在图3所示的示例中，升压部件60的第一端601电连接至继电器42与逆变器32之间的点。
[0070]例如，在升压部件60的开关元件62具有接通故障(on-failure)--这使得开关元件62 —直处于接通状态一一的情况下，当继电器42处于接通状态时，来自主电源11的电力通过继电器42、第一端601和开关元件62持续地流向地。在这种情况下施加给逆变器32的电压低于在开关元件62不具有接通故障的情况下施加给逆变器32的电压。
[0071]在本实施方式中，微型计算机51包括作为功能结构的异常检测部(ABD)511。异常检测部511监测基于在电阻器47与电阻器48之间输出的信号而检测的“施加给逆变器32的电压”。当所监测的电压等于或低于预定值时，异常检测部511确定开关元件62出现异常例如接通故障。即，异常检测部511基于“施加给逆变器32的电压”来检测升压部件60的开关元件62的异常。
[0072]当异常检测部511检测到开关元件62的异常时，微型计算机51控制与升压部件60的第一端601连接的继电器42关断，从而切断从主电源11至升压部件60以及针对继电器42对应地设置的逆变器32的电力供应。
[0073]S卩，微型计算机51将升压部件60与EPS-E⑶I分离开，并且使升压部件60处于非活动状态。因此，从主电源11通过继电器42、第一端601和开关元件62流向地的电力被切断。在这样的情况下，由于继电器42被控制成处于关断状态，所以提供给逆变器32(绕组单元28)的电力被切断。然而，由于继电器41被控制成处于接通状态，所以允许至逆变器31(绕组单元27)的电力供应。因此，电动机20保持受控。即，可以保持电动机20的旋转。
[0074]电源线81被布置成使得其第一端连接至继电器41的开关元件411与开关元件412之间的点并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。因此，当继电器41处于接通状态时，即，当至少开关元件411处于接通状态时，来自主电源11的电力可以通过电源线81被提供给控制部件50。
[0075]电源线82被布置成使得其第一端连接至继电器42的开关元件421与开关元件422之间的点并且其第二端连接至控制部件50 (稳压器521)。因此，当继电器42处于接通状态时，即，当至少开关元件421处于接通状态时，来自主电源11的电力可以通过电源线82被提供至控制部件50。
[0076]二极管83被布置在电源线81上，使得二极管83的阴极与控制部件50相邻。二极管83对流动在电源线81中的电力进行整流。
[0077]二极管84被布置在电源线82上，使得二极管84的阴极与控制部件50相邻。二极管84对流动在电源线82中的电力进行整流。
[0078]如图2所示，车辆具有电子控制单元(EOT) 15。E⑶15是包括CPU、ROM、RAM、I/O等的小尺寸计算机。ECU 15基于从车辆的各种传感器提供的信息根据存储在ROM中的程序来执行计算，并且控制车辆的发动机和各种装置，从而整体地控制车辆。
[0079]E⑶15用作操作停止部。虽然未被示出，但是当作为用于停止发动机的条件的操作停止条件被建立时，ECU 15停止发动机的操作。在这种情况下，“操作停止条件”被假定为“在车辆根据由驾驶员操作的制动踏板被减速之后从车辆速度变成零时预定时间的经过”等。在该条件下，操作停止部用作所谓的怠速减少部。
[0080]ECU 15还用作操作启动部。当作为用于启动发动机的操作的条件的操作启动条件被建立时，ECU 15重启发动机的操作。在这种情况下，“发动机启动条件”被假设为“驾驶员对制动踏板的操作量等于或小于预定值”等。当操作启动条件被建立时，ECU 15驱动起动机16 (参见图1)曲柄转动(crank)发动机，从而启动发动机的操作。
[0081]起动机16是电动机，并且由来自电池13的电力驱动。当启动发动机时，起动机16被驱动。因此，来自电池13的电力的电压可以被降低至等于或低于预定值的电平。在本实施方式中，EPS-E⑶I具有升压部件60。因此，即使当来自电池13的电力的电压由于起动机16的驱动而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60仍可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。
[0082]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，EPS-E⑶I向E⑶15通知升压部件60的异常。当E⑶15被通知升压部件60的异常时，E⑶15禁止当操作停止条件被建立时所执行的“通过操作停止部对发动机的停止”。因此，当发动机从怠速减少状态被重启时，可以减少由于起动机16的驱动而导致的电池13的电压降。
[0083]接下来，将描述EPS-E⑶I和E⑶15的操作示例。
[0084]当驾驶员接通点火开关14时，电力从电池13通过点火电源12被提供给控制部件50。从而，控制部件50(EPS-ECU I)被激活。
[0085]在激活之后，控制部件50执行预处理如异常确定，并且控制以接通继电器41和42。这样，逆变器31和32处于通过继电器41和42使用来自主电源11的电力被供电的条件下。此外，控制部件50处于除了使用来自点火电源12的电力被供电以外还通过电源线81和82使用来自主电源11的电力被供电的条件下。
[0086]控制部件50基于来自位置传感器29、扭矩传感器94、车速传感器95等的信息来控制逆变器31和32，从而控制电动机20的旋转。这样，驾驶员的转向操作可以由电动转向设备99辅助。
[0087]当操作停止条件(怠速减少)被建立时，E⑶15停止发动机。之后，当操作启动条件被建立时，ECU 15驱动起动机15以启动发动机。此时，来自电池13的电力的电压可以被降低至等于或低于预定值。
[0088]在本实施方式中，即使当来自电池13的电力的电压由于起动机16的驱动而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。因此，可以减少在启动发动机时“电动转向设备99由于控制部件50的重启或停止而不工作”的情况。
[0089]在本实施方式中，即使在除了发动机的启动以外的定时，当来自电池13的电力的电压由于某个原因而被降低并且从点火电源12被提供给控制部件50的电力的电压变得低于参考电压值Vref时，升压部件60可以将经升压的等于或高于参考电压值Vref的电力提供给控制部件50。因此，即使在处于发动机的启动以外的定时，甚至当来自电池13的电力的电压下降，仍可以继续电动转向设备99的操作。
[0090]控制部件50的微型计算机51包括异常检测部511。当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，微型计算机51控制以关断与升压部件60的第一端601连接的继电器42，从而切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的逆变器42的电力供应。即，微型计算机51将升压部件60从EPS-E⑶I分离开，以停用升压部件60。因此，从主电源11通过继电器42、第一端601和开关元件62流向地的电力可以被切断。
[0091 ] 在这种情况下，尽管可以通过关断继电器42来切断至逆变器32 (绕组单元28)的电力供应，但是接通继电器41，并且允许至逆变器31(绕组单元27)的电力供应。因此，可以继续电动机20的控制(旋转)。因此，即使升压部件60出现异常，仍可以继续电动转向设备99的操作。
[0092]当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，EPS-E⑶I向E⑶15通知升压部件60的异常。当E⑶15被EPS-E⑶I通知升压部件60的异常时，E⑶15禁止当操作停止条件被建立时所执行的“通过操作停止部对发动机的停止”。
[0093]因此，当发动机从怠速减少状态被重启时，可以限制由于起动机16的驱动而导致的电池13的电压降。因此，当升压部件60出现异常时，可以减少以下情况:“控制部件50因为电池13的根据在升压部件60不工作的状态下的起动机16的驱动的电压降而被重启或停止，进而导致电动转向设备99不工作”。
[0094]当驱动器关断点火开关14时，尽管从点火电源12至控制部件50的电力供应被切断，但是控制部件50通过电源线81和82使用来自主电源11的电力被供电。控制部件50通过来自主电源11的电力来操作，并且执行后处理。之后，控制部件50关断继电器41和42 以停止 EPS-ECU 1
[0095](I)本实施方式的EPS-E⑶I是用于控制电动机20的控制单元，电动机20通过从主电源11提供的电力被旋转。电动机20具有由针对多个相如U相、V相和W相对应地设置的绕组21至23以及绕组24至26构成的绕组单元27和28。EPS-E⑶I包括逆变器31和32、继电器41和42、控制部件50、升压部件60和异常检测部511。
[0096]逆变器31和32针对绕组单元27和28对应地被设置。逆变器31和32对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20。即，设置两个逆变器31和32。换言之，提供逆变器(31，32)的两个系统。继电器41被布置在主电源11与逆变器31之间。继电器41允许以及切断主电源11与逆变器31之间的电力流。继电器42被布置在主电源11与逆变器32之间。继电器42允许以及切断主电源11与逆变器32之间的电力流。即，设置多个继电器(41，42)。控制部件50通过来自点火电源12的电力来操作。控制部件50控制继电器41和42以及逆变器31和32的操作，从而控制电动机20。
[0097]升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42)中的排除继电器(41)之后的继电器(42)”中的至少之一(42)和与所述至少之一(42)对应的逆变器(32)之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0098]因此，即使向控制部件50提供电力 的点火电源12的电压降低，主电源11的电压仍可以通过升压部件60被升高至等于或大于操作保证电压的电压，并且可以被提供给控制部件50。因此，可以限制由于点火电源12的电压降而导致的控制部件50的重启或操作停止，并且控制部件50可以继续对电动机20的控制。异常检测部511检测升压部件60的异常。
[0099]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的异常时，控制部件50控制与升压部件60的第一端601连接的继电器42，以切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的逆变器32的电力供应。由于至升压部件60的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件60从EPS-ECU I分离开。
[0100]在本实施方式中，如上所述，不必添加电力切断装置如另外的继电器用于切断至出现异常的升压部件60的电力供应。因此，逆变器31和32、继电器41和42、控制部件50以及升压部件60可以被容纳在一个壳体内。因此，包括升压部件60的EPS-E⑶I可以用简单的结构来形成，并且尺寸可以被减小。
[0101]至和与升压部件60的第一端601连接的继电器42对应的逆变器32的电力供应根据至升压部件60的电力供应的切断而被切断。然而，可以继续至至少与“选自多个继电器(41，42)中的继电器(41)”对应的逆变器31的电力供应。因此，可以在将出现异常的升压部件60从EPS-ECUl分离开的同时继续对电动机20的控制和驱动。
[0102](2)EPS-E⑶I还包括电连接在继电器41和42与控制部件50之间以将来自主电源11的电力提供给控制部件50的电源线81和82。因此，在从点火电源12的电力供应被切断之后，控制部件50可以通过经由电源线81和82从主电源11提供的电力来执行后处理。
[0103](3)升压部件60包括开关元件62。异常检测部511检测开关元件62的异常。异常检测部511检测异常如出现在开关元件62中的接通故障。因此，当异常检测部511检测到开关元件62的异常时，将包括开关元件62的升压部件60从EPS-ECU I分离开以限制电力通过开关元件62流向地。
[0104](4)电动转向设备99包括上述EPS-E⑶I以及由EPS-E⑶I控制的电动机20。即使当点火电源12的电压降低时，升压部件60可以升高该电压，并且将经升高的电压输出至控制部件50。因此，可以继续控制部件50对电动机20的控制。此外，即使在升压部件60中出现异常，仍可以在将升压部件60从EPS-ECU I分离开的同时继续对电动机20的控制。
[0105]因此，即使点火电源12的电压降低或者在升压部件60中出现异常，仍可以在不停止电动转向设备99的情况下由电动转向设备99辅助驾驶员的转向操作。本实施方式的EPS-E⑶I在尺寸上有所减小。因此，EPS-E⑶I可以容易地被安装在车辆中的安装电动转向设备99的空间中。与其中升压部件60和控制部件50分离地被布置在不同的壳体中的情况相比，可以降低制造成本。
[0106](第二实施方式)
[0107]在图4中示出了根据本公开内容的第二实施方式的控制装置的一部分。在第二实施方式中，作为要控制的对象的电动机20的结构、EPS-ECUl的内部结构等不同于第一实施方式中的那些结构。
[0108]在第二实施方式中，作为要由EPS-ECU I控制的对象的电动机20除了包括绕组单元27和28以外还包括绕组单元29。绕组单元29由三个绕组(未示出)构成，这三个绕组分别对应于U相、V相和W相。
[0109]EPS-E⑶I除了包括逆变器31和32以外还包括逆变器33。逆变器33具有与逆变器31和32的结构类似的结构。逆变器33电连接至绕组单元29。
[0110]在本实施方式中，逆变器31、32和33中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20，从而使电动机20旋转。
[0111]在本实施方式中，EPS-E⑶I设置有三个逆变器。即，EPS-E⑶I设置有电力转换部件(逆变器)的三个系统。因此，即使在一个系统中出现异常，也可以由其他系统继续电动机20的旋转。
[0112]逆变器31、32和33针对绕组单元27、28和29对应地被设置。逆变器31、32和33对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0113]EPS-E⑶I除了包括继电器41和42以外还包括继电器49。继电器49具有与继电器41和42的结构类似的结构。继电器49被布置在主电源11与逆变器33之间。当继电器49处于接通状态时，继电器49允许主电源11与逆变器33之间的电力流。当继电器49处于关断状态时，继电器49切断主电源11与逆变器33之间的电力流。
[0114]在本实施方式中，升压部件60的第一端601电连接至继电器49与逆变器33之间的点。即，升压部件60的第一端601连接在“选自多个继电器(41，42，49)中的排除继电器(41)之后的其他继电器(42，43) ”中的至少之一(49)与逆变器33之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。
[0115]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，控制部件50控制以关断与升压部件60的第一端601连接的继电器49。因此，从主电源11至升压部件60以及至针对继电器49对应地设置的逆变器33的电力供应可以被切断。即，升压部件60从EPS-E⑶I分离开，并且被使得处于停用状态。
[0116]这样，可以通过继电器49、第一端601和开关元件62切断从主电源11流向地的电力。在这种情况下，通过关断继电器49来切断至逆变器33(绕组元件29)的电力供应。然而，由于继电器41和42被控制成接通，所以允许至逆变器31和32 (绕组单元27和28)的电力供应。因此，可以继续对电动机20的控制(旋转)。
[0117](第三实施方式)
[0118]在图5中示出了根据本公开内容的第三实施方式的控制单元的一部分。在第三实施方式中，EPS-ECU I的内部结构如升压部件60的连接点不同于第二实施方式。
[0119]在第三实施方式中，升压部件60的第一端601电连接在继电器42与逆变器32之间并且电连接在继电器49与逆变器33之间。即，升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42，49)中的排除继电器(41)之后的继电器(42，49) ”中的至少之一(42，49)与逆变器(32和33)之间。
[0120]在本实施方式中，当异常检测部511检测到升压部件60的开关元件62的异常时，控制部件50控制以关断与升压部件的第一端601连接的继电器42和49。因此，从主电源11至升压部件60以及针对继电器42和49对应地设置的逆变器32和33的电力供应可以被切断。即，升压部件60从EPS-E⑶I分离开，并且被使得处于停用状态。
[0121]因此，可以切断从主电源11通过继电器42和49、第一端601和开关元件62流向地的电力。在这种情况下，由于继电器42和49被控制成关断，所以至逆变器32和33(绕组元件28和29)的电力供应被切断。然而，由于继电器41被控制成接通，所以允许至逆变器31 (绕组单元27)的电力供应。因此，可以继续对电动机20的控制(旋转)。
[0122](第四实施方式)
[0123]在图6中示出了根据本公开内容的第四实施方式的控制单元的一部分。
[0124]在第四实施方式中，作为控制对象的电动机20的结构、EPS-ECU I的内部结构等不同于第一实施方式中的那些结构。
[0125]作为要由第四实施方式的EPS-ECU I控制的对象的电动机20是有刷电动机，并且具有绕组单元27和28。绕组单元27包括绕组21和绕组22。绕组单元28包括绕组24和绕组25。
[0126]在本实施方式中，EPS-E⑶I具有H桥电路(BRC) 35和36代替第一实施方式的逆变器31和32。
[0127]H桥电路35包括相互桥接以切换至绕组单元27的绕组21和22中的每一个的电流的四个开关元件。H桥电路35的开关元件是例如MOS-FET。
[0128]对H桥电路35的四个开关元件进行配对以提供两对开关元件。两对开关元件中的每对开关元件包括高电势侧开关元件和低电势侧开关元件。在两对开关元件中的一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧元件之间的点通过端子211电连接至绕组21。在两对开关元件中的另一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的点通过端子221电连接至绕组22。端子211和221针对绕组21和22对应地被设置。
[0129]在两对开关元件中的每对开关元件中，高电势侧端子可以电连接至主电源11。当操作H桥电路35的四个开关元件时，来自主电源11的电力被转换并且被提供给绕组21和22。从而，电动机20旋转。
[0130]H桥电路36包括相互桥接以切换至绕组单元28的绕组24和25中的每一个的电流的四个开关元件。类似于H桥电路35，H桥电路36的开关元件也是例如MOS-FET。
[0131]对H桥电路36的四个开关元件进行配对以提供两对开关元件。两对开关元件中的每对开关元件包括高电势侧开关元件和低电势侧开关元件。在两对开关元件中的一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧元件之间的点通过端子241电连接至绕组24。在两对开关元件中的另一对开关元件中，高电势侧开关元件与低电势侧开关元件之间的点通过端子251电连接至绕组25。端子241和251针对绕组24和25对应地被设置。
[0132]在两对开关元件中的每对开关元件中，高电势侧端子可以电连接至主电源11。当操作H桥电路36的四个开关元件时，来自主电源11的电力被转换并且被提供给绕组24和25。从而，电动机20旋转。
[0133]在本实施方式中，H桥电路35和H桥电路36中的至少之一对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20(绕组21、22、24和25)，从而使电动机20旋转。以这种方式，EPS-E⑶I包括转换部件(H桥电路)的两个系统。即使在两个系统中的一个系统中出现异常，仍可以通过两个系统中的另一个系统继续对电动机20的旋转。
[0134]H桥电路35和36针对绕组单元27和28对应地被设置。H桥电路35和36对来自主电源11的电力进行转换并且将经转换的电力提供给电动机20。
[0135]在本实施方式中，除了 H桥电路35和36代替逆变器31和32之外，E PS-E⑶I的内部结构类似于第一实施方式中的EPS-ECU I的内部结构。
[0136]本实施方式的EPS-E⑶I是用于控制电动机20的控制单元，电动机20通过从主电源11提供的电力被旋转。电动机20具有由针对多个端子211、221、241和251对应地设置的绕组21、22、24和25构成的绕组单元27和28。EPS-ECU I包括H桥电路35和36、继电器41和42、控制部件50、升压部件60和异常检测部511。
[0137]H桥电路35和36针对绕组单元27和28对应地被设置。H桥电路35和36对来自主电源11的电力进行转换，并且将经转换的电力提供给电动机20。即，提供两个H桥电路35、36。换言之，提供H桥电路(35，36)的两个系统。
[0138]继电器41被布置在主电源11与H桥电路35之间。继电器41允许以及切断主电源11与H桥电路35之间的电力流。继电器42被布置在主电源11与H桥电路36之间。继电器42允许以及切断主电源11与H桥电路36之间的电力流。即，提供多个继电器(41，42)。控制部件50通过来自点火电源12的电力来操作。控制部件50控制继电器41和41以及H桥电路35和36的操作，从而控制电动机20。
[0139]升压部件60的第一端601电连接在“选自多个继电器(41，42)中的排除继电器
(41)之后的继电器(42) ”中的至少之一(42)与H桥电路36之间。升压部件60的第二端602电连接至控制部件50。升压部件60升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0140]因此，即使向控制部件50提供电力的点火电源12的电压降低，主电源11的电压仍可以通过升压部件60被升高至等于或大于操作保证电压的电压，并且可以被提供给控制部件50。
[0141]这样，可以限制由于点火电源12的电压降而导致的控制部件50的重启或操作停止，并且控制部件50可以继续控制电动机20。
[0142]异常检测部511检测升压部件60的异常。当异常检测部511检测到升压部件60的异常时，控制部件50控制与升压部件60的第一端连接的继电器42以切断从主电源11至升压部件60以及至针对继电器42对应地设置的H桥电路36的电力供应。由于至升压部件60的电力供应被切断，所以可以将出现异常的升压部件60从EPS-ECU I分离开。
[0143]在本实施方式中，如上所述，不必添加电力切断装置如另外的继电器用于切断至出现异常的升压部件60的电力供应。因此，H桥电路35和36、继电器41和42、控制部件50和升压部件60可以被容纳在一个壳体内。因此，包括升压部件60的EPS-E⑶I可以被制成简单的结构，并且尺寸被减小。
[0144]根据至升压部件60的电力供应的切断来切断至和与升压部件60的第一端601连接的继电器42对应的H桥电路36的电力供应。然而，可以继续至至少与“选自多个继电器(41,42)中的继电器(41)”对应的H桥电路35的电力供应。因此，可以在将出现异常的升压部件60分离的同时继续对电动机20的控制和驱动。
[0145](其他实施方式)
[0146]电力转换部件的系统的数量不限于两个或三个。可以在四个系统或更多个系统中设置电力转换部件。继电器的数量不限于两个或三个。可以利用四个或更多个继电器。
[0147]可以以任何方式连接升压部件60，只要第一端601电连接在“多个继电器中的排除一个继电器之后的继电器”中的至少之一与电力转换部件之间即可。
[0148]在上述实施方式中，电源线81和82电连接至继电器41的开关元件411和开关元件412之间的点以及电连接至继电器42的开关元件421和开关元件422之间的点。再例如，电源线81和82可以电连接至继电器41上的与逆变器31相邻的位置，以及电连接至继电器42上的与逆变器32相邻的位置。又例如，EPS-E⑶I可以不具有电源线81和82。
[0149]在上述实施方式中，升压部件60包括线圈61和开关元件62。升压部件60通过开关元件62的切换操作来升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。又例如，升压部件60可以通过不同的方法来升高第一端601的电压，并且从第二端602输出经升高的电压。
[0150]继电器不限于包括开关元件的半导体继电器，而且可以是机械开关装置或机械继电器。
[0151]在上述实施方式中，微型计算机51包括异常检测部511。再例如，异常检测部可以被包括在与微型计算机51不同的半导体封装件中。
[0152]电力转换部件、继电器和升压部件的开关元件不限于MOS-FET，而且可以是任意其他开关元件如IGBT或晶体管。
[0153]再例如，EPS-ECU I可以不具有电容器43、44、72和74、线圈71和73以及二极管75,83 和 84。
[0154]再例如，当E⑶15被控制单元(EPS-E⑶I)通知升压部件的异常时，E⑶15可以存储关于该异常的诊断信息，并且可以向驾驶员通知该异常。
[0155]在上述实施方式中，电动机20示例性地是具有三相绕组(U相、V相和W相)的旋转电机。然而，绕组的相的数量不限于三个相，而且可以是任意数量的相。
[0156]在上述实施方式中，旋转电机示例性地用于管柱式电动转向设备。再例如，旋转电机可以用于将辅助扭矩施加于齿条轴的齿条式电动转向设备。
[0157]再例如，旋转电机和控制单元可以被集成以形成机电集成的旋转电机。
[0158]旋转电机的用途不限于电动转向设备的驱动部件。旋转电机可以用作用于驱动混合动力车辆的驱动轴的驱动部分或用于驱动除了车辆以外的任何装置的驱动装置。
[0159]尽管选择了仅所选的示例性实施方式和示例来说明本公开内容，但是对本领域技术人员而言根据本公开内容以下会很明显:在不偏离如在所附权利要求中限定的本公开内容的范围的情况下，可以在该范围内做出各种变化和修改。此外，根据本公开内容的示例性实施方式和示例的以上描述仅出于说明目的而提供，而非出于限制如由权利要求及其等同物所限定的公开内容的目的而提供。
【主权项】
1.一种用于旋转电机(20)的控制单元，所述旋转电机(20)包括多个绕组单元(27，28，29)，每个绕组单元(27，28，29)具有针对多个相或端子(211，221，231，241，251，261)对应地设置的多个布线(21，22，23，24，25，26)，所述旋转电机通过从第一电源(11)提供的电力被旋转，所述控制单元包括: 针对所述多个绕组单元(27，28，29)对应地设置的多个电力转换部件(31，32，33，35，36)，每个所述电力转换部件(31，32，33，35，36)对从所述第一电源(11)提供的电力进行转换； 针对所述多个电力转换部件(31，32，33，35，36)对应地设置的多个继电器(41，42，49)，每个所述继电器(41，42，49)被布置在所述第一电源(11)与所述电力转换部件(31，32，33，35，36)中的对应之一之间，并且允许或切断所述第一电源与所述电力转换部件(31，32，33，35，36)中的所述对应之一之间的电力流； 控制部件(50)，所述控制部件(50)通过从第二电源(12)提供的电力被操作，并且控制所述继电器(41，42，49)和所述电力转换部件(31，32，33，35，36)的操作以控制所述旋转电机(20)； 升压部件(60)，所述升压部件￠0)具有第一端(601)和第二端￠02)，所述第一端(601)电连接在所述多个继电器(41，42，49)中的排除一个继电器(41)之后的继电器(42，49)中的至少之一与和所述继电器(42，49)中的所述至少之一对应的所述电力转换部件(32,33,36)之间，所述第二端(602)电连接至所述控制部件(50)，所述升压部件(60)升高所述第一端(601)处的电压并且从所述第二端(602)输出经升高的电压；以及 异常检测部(511)，所述异常检测部(511)检测所述升压部件(60)的异常，其中， 当所述异常检测部(511)检测到所述升压部件(60)的异常时，所述控制部件(50)控制与所述升压部件￠0)的所述第一端(601)连接的所述继电器(42，49)中的所述至少之一，以切断从所述第一电源(11)至所述升压部件(60)以及与所述继电器(42，49)中的所述至少之一对应的所述电力转换部件(32，33，36)的电力流。2.根据权利要求1所述的控制单元，还包括: 电源线(81，82)，所述电源线(81，82)电连接在所述控制部件(50)与所述继电器(42，49)中的所述至少之一之间，或者电连接在所述控制部件(50)与和所述继电器(42，49)中的所述至少之一的与所述电力转换部件(32，33，36)相邻的端子之间，以将电力从所述第一电源(11)提供给所述控制部件(50)。3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其中， 所述升压部件￠0)包括开关元件￠2)，以及 所述异常检测部(511)检测所述开关元件(62)的异常。4.一种电动转向设备，包括: 根据权利要求1或2所述的控制单元；以及 旋转电机，所述旋转电机由所述控制单元控制以辅助操作者的转向操作。
【专利摘要】本发明提供了控制单元和电动转向设备。在控制单元中，控制部件(50)通过来自点火电源(12)的电力被操作，并且控制继电器(41，42)和逆变器(31，32)的操作。升压部件(60)的第一端(601)电连接在至少一个继电器(42，49)与对应的逆变器(32，33)之间。升压部件(60)的第二端(602)电连接至控制部件(50)。升压部件(60)升高第一端(601)处的电压并且从第二端(602)输出经升高的电压。异常检测部(511)检测升压部件(60)的异常。当异常检测部(511)检测到升压部件(60)的异常时，控制部件(60)控制与升压部件(60)的第一端(601)连接的所述至少一个继电器(42)，以切断从主电源(11)至升压部件(60)以及至与所述至少一个继电器(42，49)对应的逆变器(32，33)的电力流。
【IPC分类】B62D5/04, H02P27/06
【公开号】CN104890721
【申请号】CN201510098347
【发明人】山本敏久
【申请人】株式会社电装
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015102159A1, US20150251690
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