马达的驱动器

文档序号:835626 发布日期:2021-03-30 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 马达的驱动器 (Driver of motor ) 是由 碇谷知也 大兼贵彦 古塩文明 平野宏幸 于 2019-03-08 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种马达的驱动器,包括:铝基板10,形成壳体的一面;绝缘层11,形成于铝基板10的表面;多个电子元件13,接合于绝缘层11上且与铝基板10为相反侧的面;以及树脂构件14,将接合有电子元件13的一侧的面覆盖,且树脂构件14是使从上表面被覆电子元件13的模塑树脂部20、电连接于电子元件13的连接器21、及用于安装于马达的安装部22一体化而成。(The present invention provides a driver of a motor, comprising: an aluminum substrate 10 forming one surface of the case; an insulating layer 11 formed on the surface of the aluminum substrate 10; a plurality of electronic components 13 bonded to the insulating layer 11 and having a surface opposite to the aluminum substrate 10; and a resin member 14 covering a surface on the side to which the electronic component 13 is joined, wherein the resin member 14 is formed by integrating a molded resin portion 20 covering the electronic component 13 from the upper surface, a connector 21 electrically connected to the electronic component 13, and a mounting portion 22 for mounting to a motor.)

马达的驱动器

技术领域

本发明涉及一种无刷风扇马达(brushless fan motor)等马达的驱动器。

本申请基于2018年9月6日在日本提出申请的日本专利特愿2018-167025号而主张优先权,将其内容引用至本文中。

背景技术

例如,有时将无刷马达用作风扇马达。作为风扇马达,有包括下述部分的风扇马达:冷却风扇,通过所述风扇马达而旋转,且通过旋转而在轴向形成冷却风流;以及作为驱动器的电路装置,相对于风扇马达而设于车辆安装状态的上侧,控制风扇马达的驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2008-172861号公报

发明内容

发明所要解决的问题

所述现有技术的无刷马达中,利用自冷却风扇吹送的风使作为控制风扇马达的驱动的驱动器的电路装置冷却。

但是,所述无刷马达中,视冷却风所吹附的位置不同,也有时未充分进行驱动器的冷却,也可能散热变得不充分。

而且,所述无刷马达中,通常驱动器设为不可卸除的结构,无法采用将驱动器配置于既定位置以外那样的结构。因此,所述无刷马达中,在冷却风吹不到的情况下,可能无法进行调整驱动器位置等的充分应对。

因此,本发明提供一种马达的驱动器,在驱动器内包括散热机构,且能对马达简单地进行装卸,由此可进行充分的热对策。

解决问题的技术手段

为了解决所述问题,本发明提出了以下技术手段。

本发明的马达的驱动器的特征在于包括:铝基板,形成壳体的一面;绝缘层,形成于所述铝基板的表面;多个电子元件,形成于所述绝缘层上且接合于与所述铝基板为相反侧的面;以及树脂构件,将接合有所述电子元件的侧的一面覆盖,所述树脂构件为使从上表面被覆所述电子元件的模塑树脂部、电连接于所述电子元件的连接器、及用于安装于马达的安装部一体化而成的结构。

通过如所述那样构成,从而可将驱动器的电子元件所产生的热经过形成壳体的一面的铝基板而高效率地释出至外部。

而且,所述发明中,通过在铝基板设置使模塑树脂部、连接器及安装部一体化而成的树脂构件,从而可一并进行电子元件的模塑、对电子元件的电连接、及对马达的安装/卸除/位置调整。

本发明的马达的驱动器的特征在于,所述树脂构件的安装部具有可收纳所述电子元件的框体,在所述框体内填充有所述模塑树脂部。

通过如所述那样构成,从而可经过框体而容易地进行对马达的驱动器安装及模塑树脂部的填充。

本发明的马达的驱动器的特征在于,位于与所述绝缘层为相反侧的所述铝基板的表面为黑色。

通过如所述那样构成,从而可利用铝基板的黑色表面来提高辐射率,进一步提高电子元件的散热性。

本发明的马达的驱动器的特征在于,在位于与所述绝缘层为相反侧的所述铝基板的表面设有散热片(heat sink)。

通过如所述那样构成,从而可经过铝基板及散热片而高效率地释出热。

本发明的马达的驱动器的特征在于,所述多个电子元件中的一个为存储器,作为所述连接器,设有对所述存储器的写入用的连接器。

通过如所述那样构成,从而可经过连接器而对电子元件内的存储器写入各种数据(例如序列号、制造工序历程、出货检查数据等)。

本发明的马达的驱动器的特征在于,使用所述电子元件作为驱动冷却风扇的马达的控制部。

通过如所述那样构成,从而可有效率地驱动冷却风扇。

本发明的马达的驱动器的特征在于,在位于与所述绝缘层为相反侧的所述铝基板的表面,设有由所述马达驱动的所述冷却风扇的送风域。

通过如所述那样构成,从而可提高电子元件的冷却效率。

发明的效果

根据本发明,可将驱动器的电子元件所产生的热经过形成壳体的一面的铝基板而高效率地释出至外部。

而且,所述发明中,通过在铝基板设置使模塑树脂部、连接器及安装部一体化而成的树脂构件,从而可一并进行电子元件的模塑、对电子元件的电连接、及对马达的安装/卸除/位置调整,可自如地进行对马达的装卸。

附图说明

图1为从正面侧观看本发明的实施方式的驱动器的立体图。

图2为表示于本发明的实施方式的马达设有驱动器的状态的概略结构图。

图3为本发明的实施方式的驱动器的分解立体图。

图4为从背面侧观看本发明的实施方式的驱动器的立体图。

图5A为表示本发明的实施方式的驱动器的基板部分的截面图,且表示未对铝基板的外表面进行防蚀铝(alumite)处理的情况的示例。

图5B为表示本发明的实施方式的驱动器的基板部分的截面图,且表示对铝基板的外表面进行了防蚀铝处理的情况的示例。

图6为于本发明的实施方式的铝基板的背面设有散热片的情况的立体图。

图7为将本发明的实施方式的驱动器的铝基板设置于马达的相反侧的情况的截面图。

图8为将本发明的实施方式的驱动器的铝基板设置于马达侧的情况的截面图。

图9为使本发明的实施方式的马达三相线用连接器向模塑树脂侧突出的情况的立体图。

图10为表示IPD 200的结构的框图。

图11为表示IPD 300的结构的框图。

图12为表示IPD 400的结构的框图。

图13为表示IPD 600的结构的框图。

图14为表示IPD 700的结构的框图。

图15为表示IPD 800的结构的框图。

图16为表示IPD 800输出的交叠可变矩形波通电图案的图。

图17为表示IPD 900的结构的框图。

图18为表示iDU 130的结构的框图。

具体实施方式

参照图1~图8对本发明的实施方式的马达101的驱动器100进行说明。

图1为从正面侧观看本实施方式的驱动器100的立体图。图2为表示在马达101设有驱动器100的状态的概略结构图。

图2所示的马达101例如用作风扇马达。马达101包括:支撑体1,成为基体;旋转主轴3,在支撑体1突设;大致有底筒状的转子7,经由轴承构件2旋转自如地支撑于旋转主轴3;以及定子5,固定于转子7的径向内侧。

在定子5卷绕有绕组4。在转子7的内周面设有转子磁铁6。绕组4与转子磁铁6在径向空开间隔而配置。而且,在转子7的外周面,设有通过旋转而产生冷却风的冷却风扇8。

所述那样的马达101中,基于来自成为控制器的驱动器100的控制信号而切换对各相的绕组4的供电,由此使定子5产生旋转磁场。而且,所述马达101中,定子5所产生的旋转磁场作用于转子磁铁6,由此转子7旋转,冷却风扇8也与所述转子7一起旋转。通过这种冷却风扇8的旋转,从而产生图2的箭头A所示的冷却风。

此外,图1及图2的驱动器100表示用作驱动冷却风扇8的马达101的控制器的情况,但其为一例,可适用于各种用途的马达。

接下来,参照图1及图3、图4、图5A、图5B对成为控制器的驱动器100的结构进行说明。

如图2、图3及图5A所示,驱动器100具有:铝基板10,形成壳体的一面;绝缘层11,形成于铝基板10的表面;多个电子元件13,接合于绝缘层11上的铜箔层12(参照图5A);以及树脂构件14,将接合有这些电子元件13的一侧的面覆盖。

如图5A所示,绝缘层11上的铜箔层12及电子元件13依次层叠于铝基板10的上表面。而且,绝缘层11由环氧树脂构成。

此外,铝基板10也可如图4及图5A所示,由单体的铝层10A构成。而且,所述铝基板10也可如图5B所示,在铝层10A上通过对外表面侧实施防蚀铝处理从而一体地形成包含氧化铝被膜的绝缘氧化膜10B。此外,通过形成这种绝缘氧化膜10B,从而可阻断从外部施加静电,提高耐绝缘性。

关于所述多个电子元件13,形成将驱动器零件(例如微计算机(micro-computer)、控制集成电路(Integrated Circuit,IC)、场效晶体管(Field Effect Transistor,FET)、电容器、扼流线圈(choke coil)等)集中于单一封装体(one-package)的集成驱动单元(Integrated Driver Unit,iDU)。

而且,在形成iDU的多个电子元件13的内部设有存储器功能。

针对存储器内,能以数字数据的形式写入/读出可确定个体的码(code)、制造工序历程、出货检查数据等。

如图3所示,树脂构件14为使从上表面被覆电子元件13的模塑树脂部20、电连接于电子元件13的连接器21、及用于安装于马达101的安装部22一体化而成的结构。

安装部22具有:框体23,固定于铝基板10的周缘部,在其内部收容电子元件13;以及安装孔24,在框体23的两侧以向外方突出的方式设置。

另外,框体23经由插入至安装孔24的安装螺杆(图示省略)而装卸自如地安装于马达101。

而且,模塑树脂部20是通过在设置于铝基板10的安装部22的框体23内填充被覆树脂从而形成。

而且,框体23是与其他构件分立地设置,因而可对应于铝基板10的大小、安装位置而适当变更。

而且,作为连接器21,在图中上部设有马达三相线(U、V、W)用连接器21A,在图中下部,分别设有用于电源、接地(Ground,GND)、马达驱动及马达停止的指令占空比(DUTY)用连接器21B及可进行控制器区域网络(Controller Area Network,CAN)通信的连接器21C。

另外,如以上那样构成的驱动器100中,可将电子元件13所产生的热经过形成壳体的一面的铝基板10而高效率地释出至外部。

而且,所述驱动器100中,可在铝基板10设置使模塑树脂部20、连接器21及安装部22一体化而成的树脂构件14,由此可一并进行电子元件13的模塑、对电子元件13的电连接、及对马达101的安装/卸除/位置调整,可自如地进行对马达101的装卸。

而且,所述驱动器100中,包括可收纳电子元件13的框体23作为树脂构件14的安装部22,使模塑树脂部20填充至框体23内。另外,根据这种结构,可经过框体23而容易地进行对马达101的驱动器安装及模塑树脂部20的填充。

而且,所述驱动器100中,在多个电子元件13内具有存储器,作为连接器21,设有可进行CAN(Controller Area Network)通信的连接器21C。

另外,根据这种结构,可经过连接器21C对电子元件13内的存储器容易地写入/读出各种数据(例如序列号、制造工序历程、出货检查数据等)。

而且,所述驱动器100通过用作驱动冷却风扇8的马达101的控制部,从而可有效率地驱动冷却风扇8。

所述实施方式所示的驱动器100可使结构如以下那样变形。

(变形例1)

所述驱动器100中,可将位于与绝缘层11为相反侧的铝基板10的背面着色为黑色或接近黑色的暗色。另外,通过这样构成,从而可利用铝基板10的黑色表面来提高辐射率,进一步提高电子元件13的散热性。

(变形例2)

所述驱动器100中,作为安装部22而示出了在框体23的两侧设置安装孔24的结构,但不限定于此,也可不设置框体23,而在模塑树脂部20的两侧直接形成安装孔24。

(变形例3)

所述驱动器100中,也可如图6所示,在位于与绝缘层11为相反侧的铝基板10的背面设置散热片30。

散热片30也可设为在铝基板10的背面矩阵状地配置有多数个突状体30A的结构。此外,这些突状体30A可设于铝基板10的背面整个面,也可设于来自冷却风扇8的冷却风A所吹附的送风域。

另外,通过如所述那样构成,从而可经过铝基板10及散热片30从电子元件13高效率地释出热。

(变形例4)

所述驱动器100中,将驱动器100的铝基板10配置于成为马达101的基体的支撑体1侧。然而,不限定于此,也可如图7所示,在支撑体1设置基板支撑构件31,经由所述基板支撑构件31使铝基板10位于相对于马达101而朝向相反侧的位置。此外,图7中,马达101配置于有底筒状的箱体50内,支撑体1堵塞箱体50的开口部(以下的图8也相同)。

此时,也可在铝基板10的背面侧设置散热片30,将来自风扇的冷却风A’引导至散热片30。

(变形例5)

所述驱动器100的树脂构件14中,如图1、图3、图4及图6所示,使连接器21的马达三相线(U、V、W)用连接器21A位于框体23的图中上部。

但是,不限定于此,也可如图9所示,使连接器21的马达三相线用连接器21A’从框体23向模塑树脂部20所处的前方侧突出。

此时,对于连接器21的马达三相线用连接器21A’而言,通过从框体23向前方侧沿垂直方向或倾斜方向突出,从而可提高连接器连接的自由度,可自如地进行配线的布局。

(变形例6)

而且,铝基板10例如也可为陶瓷基板等高导热性基板。而且,连接器21C也可为作为CAN通信以外的通信规格的串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)通信、或其他未经标准化的原始通信。

而且,不限定于此,也可如图8所示,将驱动器100的铝基板10配置于成为马达101的基体的支撑体1侧且为旋转主轴3的附近。此时,也可使传递至铝基板10的电子元件13的热经过支撑体1而传递至背面侧后,通过在支撑体1内流通的循环风B而排出至外部。此外,所述循环风B可通过转子7的旋转经过箱体50与支撑体1的间隙部1A来进行吸气或排气。

而且,图7及图8为概略结构图,省略绝缘层11及铜箔层12的记载。

以下,关于相当于所述iDU(段落[0029]所记载的iDU)的单元,对多个(七个)智能功率器件(Intelligent Power Device,IPD)的结构及功能进行说明。

首先,对IPD 200进行说明。图10为表示IPD 200的结构的框图。

IPD 200为可任意地限制输入至IPD的输入电力及IPD输出的输出电力的器件。

IPD 200包含输入块201、控制部202、预驱动器203、三相马达驱动输出块204及保护判定逻辑电路205。

输入块201将输入至输入端子21B3的用于马达驱动及马达停止的指令作为马达控制指令而输出至控制部202。

控制部202基于来自输入块201的马达控制指令,向预驱动器203输出指示信号。

预驱动器203根据来自控制部202的指示信号,向构成三相马达驱动输出块204的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

三相马达驱动输出块204为三相逆变器,与被供给有来自电源(电池)的输入电力的连接器21B1连接,根据来自预驱动器203的驱动信号,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

保护判定逻辑电路205包含存储器205a及电力运算器205b。

存储器205a为可写入、存储、读出规定的输入电力限制值、规定的输出电力限制值的电子元件。此处,规定的输入电力限制值、规定的输出电力限制值例如成为可由IPD 200的用户通过连接器21B或连接器21C输入的结构。

电力运算器205b输入有输入电流监视电路206a所测量的输入电流、输入电压监视电路206b所测量的输入电压,运算输入电力。而且,电力运算器205b输入有输出电流监视电路207a所测量的输出电流、输出电压监视电路207b所测量的输出电压,运算输出电力。

保护判定逻辑电路205进行所运算出的输入电力、与规定的输入电力限制值的比较,将输入电力判定结果输出至控制部202。而且,保护判定逻辑电路205进行所运算出的输出电力、与规定的输出电力限制值的比较,将输出电力判定结果输出至控制部202。

控制部202在输入电力判定结果为所运算出的输入电力≧规定的输入电力限制值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的电压电平下降的指示信号。由此,可进行下述控制,即:使对三相马达驱动输出块204的输入电力接近规定的输入电力限制值。

而且,控制部202在输入电力判定结果为所运算出的输入电力<规定的输入电力限制值时,例如通过未图示的警告显示电路而向用户告知输入电力未达到规定的输入电力限制值。由此,通过再次设定规定的输入电力限制值,从而可进行下述控制,即:使对三相马达驱动输出块204的输入电力接近规定的输入电力限制值。

而且,控制部202在输出电力判定结果为所运算出的输出电力≧规定的输出电力限制值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)下降的指示信号。由此,可进行下述控制,即:使来自三相马达驱动输出块204的输出电力接近规定的输出电力限制值。

而且,控制部202在输出电力判定结果为所运算出的输出电力<规定的输出电力限制值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)上升的指示信号。由此,可进行下述控制,即:使来自三相马达驱动输出块204的输出电力接近规定的输出电力限制值。

以往,为了进行电流限制,利用大规模集成电路(Large Scale Integration,LSI)来检测分流电阻的电压降,并与基准电压进行比较,由此实施电流限制。

相对于此,IPD 200中,监视输入电流、输入电压,算出输入电力。而且,存储器205a也可追加决定(变更)任意的输入电力限制值。同样地,通过在输出侧也设为可算出输出电力的结构,从而可根据制品来选择输入侧电力的电力限制、输出侧的电力限制。

即,可通过在IPD 200内部追加电力计算功能并将所述电力反馈,从而进行电力限制。而且,通过追加存储器功能,从而可根据每个汽车厂商(car maker)的要求来改变电力限制的值。

接下来,对IPD 300进行说明。图11为表示IPD 300的结构的框图。

以往的IPD中,为了进行过热保护而利用热敏电阻(thermistor)来测定温度,并将所测定的温度转换为电压,与基准电压值进行比较,由此判定是否需要过热保护。但是,在变更作为基准电压值的加热保护阈值的方面,由于用于供给基准电压值的电源为固定电源,因而在将所述固定电源设为硬件的情况下,不得不进行硬件变更。因此,针对每个汽车厂商或车种来改变IPD过热保护阈值并不容易。因此,IPD 300中,通过追加存储器功能,从而可针对每个汽车厂商或每个制品机型来改变过热保护阈值。

如图11所示,IPD 300包含逻辑电路+预驱动器3025、保护判定逻辑电路305、存储器功能305a及温度检测电路305b。

此外,图10所示的输入块201及三相马达驱动输出块204在图11中省略。

逻辑电路+预驱动器3025包含:控制部202,根据来自图10所示的输入块201的马达控制指令,向预驱动器203输出指示信号;以及预驱动器203,根据来自控制部202的指示信号,向构成三相马达驱动输出块204的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

存储器功能305a为可写入、存储、读出规定的过热保护阈值的电子元件。此处,规定的过热保护阈值例如成为可由IPD 300的用户通过未图示的连接器21C输入的结构。

温度检测电路305b包含电阻元件3051、热敏电阻3052、可变电压电路3053及比较器3054。

电阻元件3051的一端连接于电源端子(图10所示的连接器21B1),另一端连接于热敏电阻3052的一端及比较器3054的(-)输入端子。

热敏电阻3052的一端连接于电阻元件3051的另一端及比较器3054的(-)输入端子,另一端接地。所谓热敏电阻(thermistor),为相对于温度变化而电阻的变化大的电阻体。利用这一现象,也被用作测定温度的传感器。作为传感器,通常用于-50℃~150℃左右的测定。

比较器3054的(-)输入端子连接于电阻元件3051的另一端及热敏电阻3052的一端的共同接点,输入有热敏电阻3052所检测的电压(称为热敏电阻检测电压),(+)输入端子连接于可变电压电路3053,输入有可变电压电路3053的电压(规定的过热保护阈值)。

若成为热敏电阻检测电压≧规定的过热保护阈值,则比较器3054例如将从L(低)电平变为H(高)电平的逻辑信号(判定结果)输出至保护判定逻辑电路305。

另一方面,在热敏电阻检测电压<规定的过热保护阈值的情况下,比较器3054将L电平的逻辑信号(判定结果)输出至保护判定逻辑电路305。

保护判定逻辑电路305对比较器3054输出的判定结果进行波形整形,并对逻辑电路+预驱动器3025输出经波形整形的判定结果信号。

逻辑电路+预驱动器3025的逻辑电路在判定结果信号为热敏电阻检测电压≧规定的过热保护阈值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)下降的指示信号。由此,可进行下述控制,即:使来自三相马达驱动输出块204的输出电力下降,使热敏电阻的检测电压接近规定的过热保护阈值。

而且,逻辑电路+预驱动器3025的逻辑电路在判定结果信号为热敏电阻检测电压<规定的过热保护阈值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)上升的指示信号。由此,可进行下述控制,即:即便使来自三相马达驱动输出块204的输出电力上升,也使热敏电阻的检测电压接近规定的过热保护阈值。

以往的IPD中,如上文所述,为了进行过热保护而利用热敏电阻来测定温度,并将所测定的温度转换为电压,与基准电压值进行比较,由此判定是否需要过热保护。但是,在变更作为基准电压值的加热保护阈值的方面,由于用于供给基准电压值的电源为固定电源,因而在将所述固定电源设为硬件的情况下,不得不进行硬件变更。因此,针对每个汽车厂商或车种来改变IPD过热保护阈值并不容易。

因此,IPD 300中,通过追加存储器功能,从而可针对每个汽车厂商或每个制品机型来改变过热保护阈值。

接下来,对IPD 400进行说明。图12为表示IPD 400的结构的框图。

以往的IPD中,面向特定的马达(例如风扇马达)而使控制部的功能特殊化,因而无法将所述IPD适用于其他马达。例如,作为控制部的功能,风扇马达的启动缓慢,但油泵(oilpump)的启动必须快速进行,因而无法将所述IPD适用于油泵。这样,可适用所述IPD的马达受限,因而有发挥不出制造时的数量优势而无法降低成本等问题。

因此,IPD 400中,通过追加存储器功能,从而可适用于各种马达,故而可容易地发挥制造相同IPD时的数量优势。

如图12所示,IPD 400包含控制部402、预驱动器403、功率器件404及存储器功能405a。

此外,图10所示的输入块201在图12中省略。

控制部402基于来自图10所示的输入块201的马达控制指令,向预驱动器403输出指示信号。

预驱动器403根据来自控制部402的指示信号,向构成功率器件404的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

功率器件404为三相逆变器,根据来自预驱动器403的驱动信号,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

存储器功能405a为可写入、存储、读出选择规定功能的设定数据的电子元件。此处,选择规定功能的设定数据例如成为可由IPD 400的用户通过连接器21B4输入的结构。

本实施方式中,设定数据有功能开(ON)和功能关(OFF)两种。另外,如图12所示,通过存储器功能405a将功能关(OFF)输出至控制部402及预驱动器403,从而功率器件404以第一通电模式运行,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

另一方面,通过存储器功能405a将功能开(ON)输出至控制部402及预驱动器403,从而功率器件404以第二通电模式动作,向连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

此处,第一通电模式下,控制部402例如输出将预驱动器403输出的驱动信号的占空比(DUTY)设为规定的占空比(DUTY)的第一指示信号。由此,可进行下述控制,即:使来自功率器件404的输出电力接近规定的输出电力值(此处,使马达101缓慢启动)。

而且,第二通电模式下,控制部402例如输出使预驱动器403输出的驱动信号的占空比(DUTY)上升的指示信号。由此,可进行下述控制,即:使来自功率器件404的输出电力接近较第一通电模式的规定的输出电力值更大的输出电力值(此处,使马达101快速启动)。

以往的IPD中,如上文所述,面向特定的马达(例如风扇马达)而使控制部的功能特殊化,因而无法将所述IPD适用于其他马达。例如,作为控制部的功能,风扇马达的启动缓慢,但油泵的启动必须快速进行,因而无法将所述IPD适用于油泵。这样,可适用所述IPD的马达有限,因而有发挥不出制造时的数量优势而无法降低成本等问题。

因此,IPD 400中,通过追加存储器功能,从而可适用于各种马达,因而可容易地发挥制造相同IPD时的数量优势。

接下来,对IPD 600进行说明。图13为表示IPD 600的结构的框图。

以往的IPD中,关于指令脉冲输入频率,仅可进行固定的设定(例如5Hz~80Hz)。此外,在车辆上位电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)与IPD之间,作为指令脉冲规格,例如若列举A公司规格为例,则如25Hz±2Hz那样来决定频率范围。但是,受理IPD侧的指令脉冲的设定如上文所述那样为固定(例如5Hz~80Hz),因而当上位ECU的指令为例如作为其他公司规格的50Hz时,会偏离作为在车辆上位ECU与IPD之间所决定的指令脉冲规格的、“频率范围25Hz±2Hz”。

但是,所述上位ECU的指令为作为指令脉冲输入频率的固定的设定(例如5Hz~80Hz)的范围,因而系统(IPD)无法判断为异常而运行。例如,其结果为,IPD在IPD异常的状态下也继续动作,由此在驱动风扇马达的情况下,发动机冷却过大而致使车辆燃费降低。

而且,指令脉冲输入频率视每个汽车厂商而不同,因而必须针对各汽车厂商分别设定指令脉冲规格,无法进行派生机型展开。

因此,IPD 600中,通过追加存储器功能,从而可使指令脉冲输入频率可变。

如图13所示,IPD 600包含输入电路601、指令范围判定电路605及存储器功能605a。

此外,图10所示的控制部202、预驱动器203及三相马达驱动输出块204在图13中省略。

输入电路601对应于图10所示的输入块201,将输入至输入端子21B3的、作为来自上位ECU 650的指令的指令脉冲输入频率作为马达控制指令而输出至指令范围判定电路605。

指令范围判定电路605在作为马达控制指令而输入的指令脉冲输入频率在设定于存储器功能605a的指令范围内的情况下,向图10所示的控制部202输出所述马达控制指令。

控制部202基于来自指令范围判定电路605的马达控制指令,向图10所示的预驱动器203输出指示信号。

预驱动器203根据来自控制部202的指示信号,向构成图10所示的三相马达驱动输出块204的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

此处,所谓指令脉冲输入频率,为表示所述驱动信号(指令脉冲)的频率的值。预驱动器203根据来自控制部202的指示信号,使驱动信号的占空比(DUTY)在0%~100%的范围内变动。此处,所谓占空比(DUTY),是定义为所述驱动信号的H电平的期间/所述驱动信号的一周期(=所述驱动信号的H电平的期间×所述驱动信号的一频率)的值。

预驱动器403根据来自控制部202的指示信号,决定驱动信号的频率及占空比(DUTY),向构成三相马达驱动输出块204的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

在存储器功能605a,设定有对各汽车厂商的指令脉冲规格加上规定的上限/下限(例如±8%)而得的指令范围。此处,如图13所示,为了选择所设定的指令范围,设有连接器21B4。用户可经由连接器21B4选择任一指令范围。

指令范围判定电路605在作为马达控制指令而输入的指令脉冲输入频率在所选择的指令范围内的情况下,向控制部202输出所述马达控制指令。

控制部202基于来自指令范围判定电路605的马达控制指令,向预驱动器203输出指示信号。

预驱动器203根据来自控制部202的指示信号,决定驱动信号的频率及占空比(DUTY),向构成三相马达驱动输出块204的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

以往的IPD中,如上文所述,受理指令脉冲的设定为固定,因而即便偏离指令范围也不能判断为异常而运行。相对于此,本实施方式的IPD中,针对在异常时不欲使其运行的IPD 600,可向异常时的动作(失效保护(fail safe))跳转。例如,指令范围判定电路605在作为马达控制指令而输入的指令脉冲输入频率不在设定于存储器功能605a的指令范围内的情况下,不改变所述马达控制指令所示的频率,而使驱动信号的占空比(DUTY)接近0%那样的指示信号输出至控制部,使马达成为接近停止的状态等。

而且,以往的IPD中,必须针对各汽车厂商分别设定指令脉冲规格,无法进行派生机型展开。IPD 600中,预先将各汽车厂商的指令脉冲规格设定于存储器,故而应对变容易而通用性增加。

即,IPD 600中,通过在IPD内部追加存储器功能,从而可使指令脉冲输入频率可变。

接下来,对IPD 700进行说明。图14为表示IPD 700的结构的框图。

IPD 700为通过对IPD追加存储器功能,从而利用一个硬件使12V规格、48V规格可变的器件。

IPD 700包含12V/48V系共用电源电路706、输入块701、控制部702、12V/48V系可变预驱动器703、12V/48V系共用三相马达驱动输出块704、保护功能电路705及存储器功能705a。

输入块701将输入至输入端子21B3的用于马达驱动或马达停止的指令作为马达控制指令而输出至控制部702。

控制部702基于来自输入块701的马达控制指令,向12V/48V系可变预驱动器输出指示信号。

12V/48V系可变预驱动器703根据来自控制部702的指示信号,向构成12V/48V系共用三相马达驱动输出块的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

12V/48V系共用三相马达驱动输出块704为三相逆变器,与连接于被供给有来自电源(电池)的输入电力的连接器21B1的12V/48V系共用电源电路706连接,根据来自预驱动器203的驱动信号,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

保护功能电路705连接于存储器功能705a而构成。

存储器功能705a为可写入、存储、读出12V/48V系的过电流检测的阈值、以及相当于12V系与48V系的过电流检测阈值的差值的滞后(hysteresis)值的电子元件。此处,12V/48V系的过电流检测的阈值、12V系与48V系的过电流检测的滞后值例如成为可由IPD 700的用户通过连接器21B或连接器21C输入的结构。而且,存储器功能705a为可写入、存储、读出12V/48V系的过电压检测的阈值、以及相当于12V系与48V系的过电压检测阈值的差值的滞后值的电子元件。

而且,存储器功能705a为可写入、存储、读出12V/48V系的低电压检测的阈值、以及相当于12V系与48V系的低电压检测阈值的差值的滞后值的电子元件。而且,存储器功能705a为可写入、存储、读出12V/48V系的电力限制检测的阈值、以及相当于12V系与48V系的电力限制检测阈值的差值的滞后值的电子元件。

存储器功能705a向保护功能电路705输出表示IPD 700以12V与48V的哪一电压系运行的动作电压数据、12V系检测时所用的阈值(过电压检测阈值、过电流检测阈值、低电压检测阈值及电力限制检测阈值)、及滞后值(相当48V系与12V系的过电压检测阈值、过电流检测阈值、低电压检测的阈值及电力限制检测阈值的差值的值)。

而且,存储器功能705a在IPD 700从12V系向48V系切换或从48V系向12V切换时,将伴随切换的第二指示信号输出至12V/48V系可变预驱动器703。另外,存储器功能705a针对12V/48V系可变预驱动器703,与来自控制部702的指示信号同步地,向构成12V/48V系共用三相马达驱动输出块704的各晶体管输出与12V系或48V系对应的驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

保护功能电路705例如在从存储器功能705a输入的动作电压数据表示12V的情况下,将设于12V/48V系共用三相马达驱动输出块704与12V/48V系共用电源电路706之间的电压测定部所测定的电压值(电压检测值)、与从存储器功能705a输入的12V系检测时所用的过电压检测阈值的大小进行如下比较,并对控制部202输出过电压检测判定结果。

控制部202在过电压检测判定结果为电压检测值≧过电压检测阈值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)下降的指示信号。由此,可进行使电压检测值接近过电压检测阈值的控制。

而且,控制部202在输出电力判定结果为电压检测值<过电压检测阈值时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)上升的指示信号。由此,可进行使电压检测值接近过电压检测阈值的控制。

另一方面,保护功能电路705例如在从存储器功能705a输入的动作电压数据表示48V的情况下,将所述电压测定部所测定的电压检测值、与从存储器功能705a输入的12V系检测时所用的过电压检测阈值及滞后值的大小进行如下比较,对控制部202输出过电压检测判定结果。

控制部202在过电压检测判定结果为电压检测值≧(过电压检测阈值+滞后值)时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)下降的指示信号。由此,可进行使电压检测值接近过电压检测阈值的控制。

而且,控制部202在输出电力判定结果为电压检测值<(过电压检测阈值+滞后值)时,例如输出使预驱动器203输出的驱动信号的占空比(DUTY)上升的指示信号。由此,可进行使电压检测值接近过电压检测阈值的控制。

以往,IPD成为12V系电源专用的硬件设计,无法应对在欧洲已开始应对的48V系电源,必须重新设定其他硬件。

相对于此,IPD 700中,以往的12V系与应对欧洲的48V系无须分别研究。例如,可将过电压检测的阈值(过电压检测阈值)、滞后值以12V/48V进行设定变更。此外,也可将过电流检测的阈值(过电流检测阈值)及滞后值、低电压检测的阈值(低电压检测阈值)及滞后值、电力限制检测的阈值(电力限制检测阈值)及滞后值以12V/48V进行设定变更。

即,通过追加IPD 700存储器功能,从而能以一个硬件使12V规格、48V规格可变。

接下来,对IPD 800进行说明。图15为表示IPD 800的结构的框图。而且,图16为表示IPD 800输出的交叠可变矩形波通电图案的图。

IPD 800为用于使IPD 800通电的对象目标即马达101旋转时产生的音量静音化的器件。

IPD 800包含输入块801、控制部802、预驱动器803及三相马达驱动输出块804。

输入块801将输入至输入端子21B3的用于马达驱动及马达停止的指令作为马达控制指令输出至控制部802。

控制部802基于来自输入块801的马达控制指令,向预驱动器803输出指示信号。

预驱动器803根据来自控制部802的指示信号,向构成三相马达驱动输出块804的各晶体管输出驱动信号,进行各晶体管的通/断控制。

三相马达驱动输出块804为三相逆变器,与被供给有来自电源(电池)的输入电力的连接器21B1(图15中未图示)连接,根据来自预驱动器803的驱动信号,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

控制部802包含存储器802a。

存储器802a为可写入、存储、读出规定的交叠(以下称为可变交叠)的电子元件。此处,规定的交叠例如成为可由IPD 800的用户通过连接器21B或连接器21C输入的结构。

此外,所谓交叠,例如是指U相输出的H电平、与W相输出的H电平及V相输出的H电平重复的期间。以往在150℃矩形波通电的情况下,所述交叠例如固定为15°。但是,存储器802a存储可变交叠,因而150℃矩形波通电的情况下,可使交叠在0°~75°之间可变,可设定为最能实现静音化的可变交叠的值。

控制部802向预驱动器803输出包含所述可变交叠的指示信号。

预驱动器803根据来自控制部802的指示信号输出下述驱动信号,此驱动信号用于使三相马达驱动输出块204按照图16所示的矩形波通电图案,对连接于马达101的三相线圈的U相输出端子21A1、V相输出端子21A2、W相输出端子21A3进行通电。

由此,IPD 800可通过为了实现静音化的矩形波通电图案来进行对各相的通电。

以往的IPD中,在关于马达驱动而选择了三相矩形波通电方法时,例如若将目的设为静音化,则想到150℃矩形波通电。以往的IPD为进行交叠经固定的图案的通电的驱动器,交叠量仅可进行固定的设定(例如所述15°),静音方面的效果无法最优化。

相对于此,IPD 800中,追加存储器功能,根据马达的规格来改变交叠的量,可设定最优的静音。

即,IPD 800中,通过对IPD追加存储器功能,从而可将交叠从固定设定设为可变设定。

接下来,对IPD 900加以说明。图17为表示IPD 900的结构的框图。图17中,表示具有IPD 900作为零件的组件(ASSEMBLY)910。

以往的组件(ASSEMBLY)中,不具有上位功率系继电器的控制部件(通/断控制),因而依靠上位ECU进行上位功率系继电器的控制。即,上位ECU进行从电源(电池)向马达供给电力时所用的多个功率系继电器全部的控制。

此结构中,上位ECU必须具备多种功能,尤其在发动机ECU那样的高功能ECU的情况下,预想继电器控制成为负担。

因此,组件(ASSEMBLY)910中,在IPD内部追加继电器驱动电路及存储器功能,目的在于可控制上位功率系继电器(通/断)。

如图17所示,IPD 900包含存储器功能905a、失效保护功能905b及继电器驱动电路906。

而且,上位ECU950包含继电器驱动电路950a。

而且,电源960经由包含预充电用继电器921、组件(ASSEMBLY)910的连接器21B11的电力供给母线向马达进行电力供给。而且,电源960经由包含上位功率系继电器922、组件(ASSEMBLY)910的连接器21B12的电力供给母线向马达进行电力供给。

此处,上位ECU950的继电器驱动电路950a为了对预充电用继电器921控制通/断,而输出成为H/L的第一控制信号。

而且,IPD 900的继电器驱动电路906为了对上位功率系继电器922控制通/断,而输出成为H/L的第二控制信号。

由此,上位ECU950控制的上位功率系继电器由两个(预充电用继电器921及上位功率系继电器922)变为一个(预充电用继电器921),因而可在汽车厂商的车辆设计中,削减上位ECU的上位功率系继电器的控制功能,结果可减轻上位ECU的负荷。

而且,通过在IPD 900内导入继电器驱动电路906及具有继电器控制功能的存储器功能905a,从而组件(ASSEMBLY)910能以任意的时机控制上位功率系继电器922(通/断)。所谓任意的时机,例如可想到失效保护时将上位功率系继电器922断开。

这样,可通过与失效保护功能905b组合从而完全阻断对马达的电源供给,可形成更安全的保护状态。此外,为了将对马达的电源供给完全阻断,上位ECU950的继电器驱动电路950a必须使预充电用继电器921断开,因而在失效保护时输出对上位ECU950告知将上位功率系继电器922断开的联络信号。

但是,理想的是不在所有的失效保护时将上位功率系继电器断开,而以针对每个失效保护项目视需要可进行继电器控制(通/断)设定的方式,利用存储器功能905a预先设定。

以往的组件(ASSEMBLY)中,如上文所述,需要使上位ECU具备多种功能,尤其在发动机ECU那样的高功能ECU的情况下,预想继电器控制成为负担。因此,组件(ASSEMBLY)910中,在IPD 900内部追加继电器驱动电路906及存储器功能905a,可控制上位功率系继电器922(通/断)。

由此,可在汽车厂商的车辆设计中,削减上位ECU950的上位功率系继电器922的控制功能,结果可减轻上位ECU950的负荷。

以上,对七个IPD(IPD 200、IPD 300、IPD 400、IPD 600、IPD 700、IPD 800、IPD900)的结构及功能进行了说明,接下来,作为所述iDU的变形例,对两个iDU 120、iDU 130的结构及功能进行说明。

首先,对iDU 120进行说明。

对于以往的iDU而言,对因市场缺陷等而退回的制品确定不良耗费时间。其原因在于,直至确定原因为止的分析顺序多。

而且,有时并未提到从车辆中取出缺陷品时的操作方式差而导致制品状态劣化等的信息。

相对于此,iDU 120中,在iDU 120内的存储器中留有过电流、过电压、过热、低电压等失败信息,以可在分析开始时的时机确认大致的不良原因。

而且,留有冲击、振动、掉落(例如以陀螺传感器观看)、车速异常(例如以压力观看风速检测)、水渗入的检测等车辆环境的异常。

这样,iDU 120具有在存储器中留有各种失败信息且可读出的结构。

由此,iDU 120中,因市场缺陷等而退回的制品的故障原因可通过读出存储器的信息从而确认。而且,有时从车辆中取出缺陷品时的操作方式粗暴(施以冲击、掉落),因而若在存储器信息中确认冲击或掉落的失败,则可在不良分析时区分。而且,可尽快地通知汽车厂商或一级供应商(Tire1)(对成品车厂商直接供给零件的厂商)。

最后,对iDU 130进行说明。图18为表示iDU 130的结构的框图。

作为汽车安全的威胁,设想汽车功能的盗取、远程操控及伴随于此的丧命等各种风险。

近年来,已确认了由车载电子机器所引起的威胁信息安全的事件或事故等,需要强化信息安全。威胁信息安全的事件或事故大多利用软件的脆弱性。

iDU内的存储器使用CAN通信,设想写入或读出,从信息安全的观点来看,在硬件、软件两方面需要采取对策。

因此,iDU 130中,存储器134以硬件、软件两方面的对策来实现安全强化。

作为硬件对策,利用短路接脚(short pin)或电压输入端子等在物理上限制存储器访问。即,如图18所示,预先在短路接脚(连接器21C1)与电压输入端子(连接器21B2)之间配置短路线。此外,图18中,在iDU 130的外部配置有短路线,但也可配置于iDU 130的内部。

存储器写入读出装置131为iDU 130所包括的电路,且包含短路检测电路132、通信输入输出电路133及存储器134。

短路检测电路132在连接器21B2产生噪声的情况下,将表示检测到噪声的检测信号输出至通信输入输出电路133。

由此,通信输入输出电路133禁止存储器134所存储的数据的、经由通信接脚(连接器21C)与外部进行的交换(输入输出)。此外,未输入检测信号的期间中,存储器134所存储的数据的、经由连接器21C与外部的交换未被禁止,而可执行。

这样,作为硬件对策,在物理上进行存储器访问的限制。

而且,作为软件对策,通过将通信信息加密等从而设置操作限制,以无法进行不当访问。

即,iDU 130中,通过在软件与硬件两方面采取对策,从而可较以往而实现安全强化。

以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详述,但具体结构不限于所述实施方式,也包含不偏离本发明主旨的范围的设计变更等。

例如,所述实施方式中,关于马达101,例如对用作风扇马达的情况进行了说明。但是,不限于此,也可从马达101去掉冷却风扇8而将马达101用于各种用途。据此,可使驱动器100用于各种用途的马达101。

符号的说明

1:支撑体

2:轴承构件

3:旋转主轴

4:绕组

5:定子

6:转子磁铁

7:转子

8:风扇

10:铝基板

10A:铝层

10B:绝缘氧化膜

11:绝缘层

12:铜箔层

13:电子元件

14:树脂构件

20:模塑树脂部

21:连接器

22:安装部

23:框体

24:安装孔

30:散热片

100:驱动器

101:马达

A:冷却风

A’:冷却风

B:循环风

120、130:iDU

200、300、400、600、700、800、900:IPD

201、701、801:输入块

202、402、702、802:控制部

203、403、803、3025:预驱动器

204、804:三相马达驱动输出块

205、305:保护判定逻辑电路

305a、405a、605a、705a、905a:存储器功能

134、205a、802a:存储器。

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