电子控制单元、电动助力转向装置以及车辆的制作方法_2

文档序号:9932122阅读:来源:国知局
向轴2。该转向轴2具有输入轴2a和输出轴2b。输入轴2a的一端与方向盘I连结,另一端经由转向扭矩传感器3与输出轴2b的一端连结。[0052 ]而且,被传递到输出轴2b的转向力经由万向接头4被传递到下轴5,进而经由万向接头6被传递到小齿轮轴7。被传递到该小齿轮轴7的转向力经由转向齿轮8被传递到横拉杆9,使未图示的转向轮转向。在此,转向齿轮8构成为具有与小齿轮轴7连结的小齿轮8a和与该小齿轮8a嗤合的齿条8b的齿条小齿轮(rack and pin1n)形式,通过齿条8b将被传递到小齿轮8a的旋转运动转换成车宽方向的直线运动。
[0053]在转向轴2的输出轴2b上连结有转向辅助机构10,该转向辅助机构10将转向辅助力传递到输出轴2b。该转向辅助机构10具有:减速齿轮11,其与输出轴2b连结,例如由蜗轮机构构成;以及电动马达12,其与该减速齿轮11连结并产生转向辅助力,例如由3相无刷马达构成。
[0054]转向扭矩传感器3检测被施加于方向盘I而被传递到输入轴2a的转向扭矩。转向扭矩传感器3例如将转向扭矩转换成插装在输入轴2a和输出轴2b之间的扭杆(未图示)的转角位移,并将该转角位移转换成配置于输入轴2a侧的输入侧角度传感器(未图示)与配置于输出轴2b侧的输出侧角度传感器(未图示)之间的角度差来进行检测。
[0055]另外,电动马达12例如由3相无刷马达构成,如图2所示,在定子的槽中缠绕有构成3相的A相、B相、以及C相的各相马达绕组La、Lb以及Lc。各相马达绕组La、Lb以及Lc的一端彼此连接而成为星形接线,另一端与马达控制装置20连接而被供给马达驱动电流Ia、Ib以及Ic0
[0056]如图2所示,在电动马达12上设置有检测马达的旋转位置的旋转位置传感器13a,来自该旋转位置传感器13a的检测值被供给至马达旋转角检测电路13,通过该马达旋转角检测电路13检测马达旋转角θπι。
[0057 ]另外,从作为直流电源的蓄电池22向马达控制装置20输入直流电流。
[0058]在此,如图2所示,马达控制装置20具有:控制运算装置31,其对3相的电压指令值V1*、V2*进行运算;第I马达驱动电路32Α和第2马达驱动电路32Β,它们被输入从控制运算装置31输出的3相的电压指令值VI*和V2*;以及马达电流切断电路33A和33B,它们被插装在第I马达驱动电路32A及第2马达驱动电路32B与电动马达12的多相马达绕组La、Lb以及Lc之间。
[0059]向控制运算装置31输入由转向扭矩传感器3检测出的转向扭矩、由车速传感器21检测出的车速、从马达旋转角检测电路13输出的马达旋转角0m、马达的角速度、以及马达的角加速度。另外,向控制运算装置31输入从电流检测电路39Α和39Β输出的对电动马达12的各相马达绕组La、Lb以及Lc通电的马达驱动电流Ila?Ilc以及I2a?I2c。而且,控制运算装置31根据转向扭矩、车速、马达旋转角θπι、马达的角速度、以及马达的角加速度计算出针对第I马达驱动电路32Α和第2马达驱动电路和32Β的3相的电压指令值VI*和V2'且将计算出的3相的电压指令值VI*和V2*向第I马达驱动电路32Α和第2马达驱动电路32Β的后述的栅极驱动电路41Α和41Β输出。
[0060]另外,在控制运算装置31上设置有异常检测部31a,该异常检测部31a检测构成后述的第I逆变电路42A和第2逆变电路42B的作为开关元件的场效应晶体管(FET)Ql?Q6的上侧臂的开路故障和下侧臂的短路故障、以及电动马达12的各相马达绕组La、Lb以及Lc的线圈部的断线异常。在该异常检测部31a中,当未检测出场效应晶体管(FET)Ql?Q6的开路故障和短路故障时,对马达驱动电路32A和马达驱动电路32B的栅极驱动电路41A和栅极驱动电路41B输出逻辑值为“O”(正常)的异常检测信号SAa和SAb,当检测出场效应晶体管(FET)Ql?Q6的开路故障和短路故障时,对检测出异常的马达驱动电路32A的栅极驱动电路41A或者马达驱动电路32B的栅极驱动电路41B输出逻辑值为“I”(异常)的常检测信号SAa或者SAb0
[0061]第I马达驱动电路32A和第2马达驱动电路32B分别具有:栅极驱动电路41A和栅极驱动电路41B,它们被输入从控制运算装置31输出的3相的电压指令值VI*和V2*而形成栅极信号,并且兼作异常时电流控制部;以及第I逆变电路42A和第2逆变电路42B,它们被输入从这些栅极驱动电路41A和栅极驱动电路41B输出的栅极信号。
[0062]在此,栅极驱动电路41A在从控制运算装置31输入的异常检测信号SAa为逻辑值“O”(正常)时,对马达电流切断电路33A输出高电平的3个栅极信号,并且对电源切断电路44A输出高电平的栅极信号。另外,栅极驱动电路41A在异常检测信号SAa为逻辑值“I”(异常)时,对马达电流切断电路33A同时输出低电平的3个栅极信号,切断马达驱动电流Ila?Ilc,并且对电源切断电路44A输出低电平的栅极信号,切断蓄电池电流。
[0063]同样,栅极驱动电路41B在从控制运算装置31输入的异常检测信号SAa为逻辑值“O”(正常)时,对马达电流切断电路33B输出高电平的3个栅极信号,并且对电源切断电路44B输出高电平的栅极信号。另外,栅极驱动电路41B在异常检测信号SAa为逻辑值“I”(异常)时,对马达电流切断电路33B同时输出低电平的3个栅极信号,切断马达驱动电流I2a?I2c,并且对电源切断电路44B输出低电平的栅极信号,切断蓄电池电流。
[0064]另外,第I逆变电路42A和第2逆变电路42B分别经由噪声滤波器43、电源切断电路44A、44B被输入蓄电池22的蓄电池电流,并在输入侧连接有平滑用的电解电容器CA、CB。
[0065]而且,这些第I逆变电路42A和第2逆变电路42B分别具有6个作为开关元件的场效应晶体管(FET)Ql?Q6,且具有将串联连接2个场效应晶体管而成的3个切换臂SAa、SAb以及SAc并联连接的结构。而且,通过向构成第I逆变电路42A的场效应晶体管Ql?Q6输入从栅极驱动电路41A输出的栅极信号,A相马达驱动电流Ila、B相马达驱动电流Ilb以及C相马达驱动电流Ilc从各切换臂SAa、SAb以及SAc的场效应晶体管间经由马达电流切断电路33A对电动马达12的各相马达绕组La、Lb以及Lc通电。另外,通过向构成第2逆变电路42B的场效应晶体管Ql?Q6输入从栅极驱动电路41B输出的栅极信号,A相马达驱动电流I2a、B相马达驱动电流I2b以及C相马达驱动电流I2c从各切换臂SAa、SAb以及SAc的场效应晶体管间经由马达电流切断电路33B对电动马达12的各相马达绕组La、Lb以及Lc通电。
[0066]此外,马达电流切断电路33A构成为具有3个电流切断用的场效应晶体管QAl?QA3,且马达电流切断电路33B构成为具有3个电流切断用的场效应晶体管QBl?QB3。
[0067]接着,使用图3至图9对作为马达控制装置20的电子控制单元50的结构进行说明。
[0068]在图3至图9中,电子控制单元50主要具有第I功率模块60A和第2功率模块60B、输入输出基板70、控制基板80、以及收纳它们的框体90。
[0069]在第I功率模块60A上搭载有马达电流切断33A、由多个开关元件构成的第I逆变电路42A、以及电源切断电路44A等。在第2功率模块60B上主要搭载有马达电流切断33B、由多个开关元件构成的第2逆变电路42B、以及电源切断电路44B等。
[0070]在输入输出基板70上安装有电源输入用连接器(输入用连接器)71和3相输出用连接器(输出用连接器)72,还安装有电解电容器CA、CB、构成噪声滤波器43的线圈73a、73b、电阻体、以及3端子调节器等电子器件(分立器件)73。关于电子器件73相对于输入输出基板70的安装,后面详细说明。
[0071]在控制基板80上安装有作为对第I功率模块60A和第2功率模块60B的输出电流进行控制的控制装置的控制运算装置31、搭载有栅极驱动电路41A的栅极驱动装置82A、搭载有栅极驱动电路41B的栅极驱动装置82B等,还安装有电容器、电阻体、信号输入用连接器81等电子器件。控制基板80和输入输出基板70例如是在正反面、或者在正反面与内层设置有配线层的多层配线结构。
[0072]关于框体90,由壳体91和盖92构成主体,在由该壳体91和盖92形成的收纳部中收纳第I功率模块60A和第2功率模块60B、输入输出基板70、以及控制基板80等。壳体91和盖95由导电性的金属材料例如压铸铝(ADC)而形成。
[0073]壳体91由凹形状构成,其中,该凹形状具有顶部92、以围绕该顶部92的中央的方式与顶部92的边缘设置成一体的侧壁部93、以及设置在顶部92的相反侧的开口部,以覆盖该开口部的方式安装有盖95 ο关于壳体91,其俯视时的平面形状由方形状形成,其具有4个侧壁部93(93&、9313、99(3、93(1)。4个侧壁部933、9313、93(3、93(1中的2个侧壁部933和9313分别在第I方向(左右方向)上彼此对置,剩下的2个侧壁部93c和9
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