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
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[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