電機驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】一種用于驅(qū)動具有多個繞組對（17，18）的電機（10）的電機驅(qū)動裝置（2），包括用于多個繞組對（17，18）的多個逆變器單元（20，30）。多個逆變器單元（20，30）并聯(lián)地耦接到電源（50）。為多個逆變器單元（20，30）設(shè)置的多個電容器（44，49）以及多個功率繼電器（41，46）設(shè)置于電源（50）與多個逆變器單元（20，30）之間。具體而言，為每個逆變器單元（20，30）設(shè)置功率繼電器（41，46）設(shè)置。控制單元（60）檢測功率繼電器（41，46）的短路故障，并同時開啟沒有短路故障的功率繼電器（41，46）。通過這種方式，防止了由于大電流對功率繼電器（41，46）的損害以及對電機驅(qū)動裝置（2）的其他電子組件的損害。
【專利說明】電機驅(qū)動裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體涉及用于驅(qū)動具有多個繞組對的電機的電機驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電機驅(qū)動裝置驅(qū)動具有多個繞組對的電機。如果在一個繞組對的一部分或者在形成為一個繞組對以及與其對應(yīng)的逆變器等等的組合的一個“系統(tǒng)”中出現(xiàn)故障，則通過停止有故障的系統(tǒng)(即故障系統(tǒng))以及通過操作正常的系統(tǒng)(或者換言之，無故障的系統(tǒng)(即正常系統(tǒng)))繼續(xù)驅(qū)動電機。這種電機驅(qū)動裝置公開于JP-A-2011-142744 (專利文獻I)中。此外專利文獻I還公開了在啟動電機驅(qū)動裝置的操作之前進行故障檢測，檢測電機驅(qū)動裝置的故障。
[0003]如同專利文獻I所述，在對多個系統(tǒng)的每個系統(tǒng)進行故障檢測時，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的故障檢測結(jié)束時間可以不同。在這種情況下，如果系統(tǒng)與系統(tǒng)之間(即一個繞組對與另一個繞組對之間)用于啟動電源的電源時間不同，那么在僅為多個系統(tǒng)的一部分提供電源的周期里，因為系統(tǒng)的故障檢測結(jié)束時間不同，通過多個系統(tǒng)的該一部分產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可能不同于預(yù)定值。因此，為了避免其中轉(zhuǎn)矩不同于預(yù)定值的轉(zhuǎn)矩不足周期，專利文獻I公開了通過等候所有多個系統(tǒng)的故障檢測的完成，啟動用于全部繞組對的電源。
[0004]此外，在專利文獻I中，為了在每個功率繼電器中未檢測到短路故障時開啟功率繼電器，逐系統(tǒng)地檢測功率繼電器的短路故障(即短路電路)。因此，當(dāng)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的短路故障檢測時間不同時，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的功率繼電器啟動時間也不同。
[0005]此外，可能有這樣的情況，其中關(guān)聯(lián)于逆變器來設(shè)置電容器。在這種情況下，如果系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的功率繼電器啟動時間不同，那么具有在其他系統(tǒng)之前設(shè)置的功率繼電器啟動時間的系統(tǒng)的電容器之中存儲有電荷。當(dāng)功率繼電器啟動時間到達具有后續(xù)功率繼電器啟動時間的其他系統(tǒng)時，在一個電容器中的這種電荷可以作為大電流通過低阻抗電流路徑釋放到具有后續(xù)時間的其他系統(tǒng)。這種大電流可以損壞功率繼電器、逆變器和/或其中功率繼電器在后來啟動的其他系統(tǒng)的襯底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本公開的方案中，電機驅(qū)動裝置驅(qū)動具有多個繞組的電機。電機驅(qū)動裝置包括逆變器單元、電容器、功率繼電器和控制單元。逆變器單元針對多個繞組對的每個繞組對設(shè)置，并且多個逆變器單元相互并聯(lián)地連接電源。多個電容器耦接到逆變器單元，使得每個逆變器單元具有至少一個電容器。功率繼電器設(shè)置于電源與逆變器單元之間，并針對每個逆變器單元設(shè)置?？刂茊卧哂序?qū)動控制單元和故障檢測單元。驅(qū)動控制單元控制逆變器單元和功率繼電器的驅(qū)動。故障檢測單元檢測功率繼電器的短路故障(即短路)。此外，驅(qū)動控制單元同時開啟被故障檢測單元檢測為沒有短路故障的功率繼電器。
[0007]通過這種方式，同時開啟 沒有短路故障的功率繼電器。因此，對應(yīng)的電容器不被充電，并且防止了從電容器通過低阻抗路徑到電路其他部分的大電流的放電。因此，防止了電機驅(qū)動裝置的故障和/或損壞。
[0008]此外，因為多個逆變器單元相互并聯(lián)地連接到電源，所以通過同時開啟功率繼電器，減少了從電源流向每個逆變器單元的沖擊電流。因此，例如可將逆變器單元的開關(guān)元件配置為具有低電流容忍值的組件，這樣降低了電機驅(qū)動裝置的總體積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]根據(jù)以下參照附圖提供的詳細描述，本公開的其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加顯然，在附圖中:
[0010]圖1是電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備的示意圖；
[0011]圖2是電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備的電機驅(qū)動裝置的示意圖；
[0012]圖3是功率繼電器短路故障檢測處理的流程圖；以及
[0013]圖4是逆變器故障檢測處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面參照附圖描述電機驅(qū)動裝置以及使用電機驅(qū)動裝置的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。
[0015]參照圖1，本公開的電機驅(qū)動裝置2被應(yīng)用于電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I。
[0016]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90包括電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備1、方向盤91和轉(zhuǎn)向軸92。由車輛駕駛員操作的方向盤91連接轉(zhuǎn)向軸92。小齒輪(pinion gear) 96設(shè)置于轉(zhuǎn)向軸92的一端。小齒輪96與齒條軸97嚙合。在齒條軸97兩端，通過連接桿等等以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置一對輪胎(SP車輪)98。通過這種方式，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤91時，轉(zhuǎn)向軸92旋轉(zhuǎn)，并且這種旋轉(zhuǎn)通過小齒輪96轉(zhuǎn)換為齒條軸97的線性運動，并且左右側(cè)的輪胎98轉(zhuǎn)動一個角度，該角度符合齒條軸97的線性運動。
[0017]轉(zhuǎn)向軸92具有轉(zhuǎn)矩傳感器94，用于檢測施加于方向盤91的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq。
[0018]電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I包括電機驅(qū)動裝置2、電機10和齒輪89，電機10輸出轉(zhuǎn)矩，用于幫助駕駛員對方向盤91的轉(zhuǎn)向操作。電機10是三相無刷電機，向齒輪89提供正反向旋轉(zhuǎn)。齒輪89減少電機10的旋轉(zhuǎn)數(shù)并將旋轉(zhuǎn)傳輸給轉(zhuǎn)向軸92。通過這種方式，電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I向轉(zhuǎn)向軸92傳輸符合方向盤91的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq的輔助轉(zhuǎn)矩。
[0019]電機10具有定子、轉(zhuǎn)子和軸(均未示出)。轉(zhuǎn)子是以軸旋轉(zhuǎn)的部件，并具有設(shè)置在表面上、充當(dāng)磁極的永磁鐵。定子在每個預(yù)定角度、具有在向心方向上突出的突出部，以下線圈纏繞在突出部上，即Ul線圈11、V1線圈12、W1線圈13、U2線圈14、V2線圈15以及W2線圈16(參見圖2)。Ul線圈11、V1線圈12和Wl線圈13例如為Λ連接，以形成第一繞組對17。此外，U2線圈14、V2線圈15和W2線圈16例如為Λ連接，以形成第二繞組對18。第一繞組對17和第二繞組對18根據(jù)與充當(dāng)電源的電池50的連接而彼此并聯(lián)設(shè)置。此外，第一繞組對17與第二繞組對18對應(yīng)于“繞組對”。
[0020]參照圖2，電機驅(qū)動裝置2包括充當(dāng)逆變器單元的第一逆變器單元20和第二逆變器單元30、充當(dāng)功率繼電器的第一功率繼電器41和第二功率繼電器46、充當(dāng)反向連接保護繼電器的第一反向連接保護繼電器42和第二反向連接保護繼電器47以及控制單元60。
[0021]對于電機10的第一繞組對17，以對應(yīng)的方式設(shè)置第一逆變器單元20、第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42。此外，對于電機10的第二繞組對18，以對應(yīng)的方式設(shè)置第二逆變器單元30、第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47。在本實施例中，“系統(tǒng)”被定義為將逆變器單元以及其他組件與對應(yīng)的繞組對組合的組合體(combination)。具體而言，系統(tǒng)100將第一繞組對17、第一逆變器單元20、第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42組合。此外，系統(tǒng)200將第二繞組對18、第二逆變器單元30、第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47組合。
[0022]第一逆變器單元20是三相逆變器，其中設(shè)置有6個開關(guān)元件21、22、23、24、25、26，以形成開關(guān)用于第一繞組對17的Ul線圈11、V1線圈12和Wl線圈13的電源的橋。
[0023]第二逆變器單元30是三相逆變器，其中設(shè)置6個開關(guān)元件31、32、33、34、35、36，以形成開關(guān)用于第二繞組對18的U2線圈14、V2線圈15和W2線圈16的電源的橋。
[0024]在本實施例中，使用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)作為開關(guān)元件21至26、31至36，MOSFET是一種場效應(yīng)晶體管。因此在下面的描述中將開關(guān)元件21至26、31至36指定為M0S21至26和M0S31至36。此外，MOS可以與對應(yīng)的相、對應(yīng)的系統(tǒng)或者對應(yīng)的位置安排(例如“U1相高側(cè)M0S21”等等)相關(guān)聯(lián)。
[0025]第一逆變器單元20的M0S21的漏極連接第一 PIG線501 (稍后將對其進行描述)，源極連接M0S24的漏極。M0S24的源極通過分流電阻器27接地。M0S21的源極與M0S24的漏極之間的連接點連接到Ul線圈11的一端。
[0026]M0S22的漏極連接第一 PIG線501，源極連接M0S25的漏極。M0S25的源極通過分流電阻器28接地。M0S22的源極與M0S25的漏極之間的連接點連接到Vl線圈12的一端。
[0027]M0S23的漏極連接第一 PIG線501，源極連接M0S26的漏極。M0S26的源極通過分流電阻器29接地。M0S23的源極與M0S26的漏極之間的連接點連接到Wl線圈13的一端。
[0028]第二逆變器單元30的M0S31的漏極連接第二 PIG線502 (稍后將對其進行描述)，源極連接M0S34的漏極。M0S34的源極通過分流電阻器37接地。M0S31的源極與M0S34的漏極之間的連接點連接到U2線圈14的一端。
[0029]M0S32的漏極連接第二 PIG線502，源極連接M0S35的漏極。M0S35的源極通過分流電阻器38接地。M0S32的源極與M0S35的漏極之間的連接點連接到V2線圈15的一端。
[0030]M0S33的漏極連接第二 PIG線502，源極連接M0S36的漏極。M0S36的源極通過分流電阻器39接地。M0S33的源極與M0S36的漏極之間的連接點連接到W2線圈16的一端。
[0031]分流電阻器27至29、37至39用于檢測提供給每相的電流。控制單元60基于分流電阻器27至29兩端之間的電壓來檢測Ul線圈11、Vl線圈12和Wl線圈13的電流，并基于分流電阻器37至39兩端之間的電壓來檢測U2線圈14、V2線圈15和W2線圈16的電流。
[0032]第一功率繼電器41設(shè)置于電池50與第一逆變器單元20之間的位置。第一功率繼電器41是類似于MOS的M0SFET，并被設(shè)置為其漏極連接到朝向電池50的一側(cè)，其源極連接到朝向第一逆變器單元20的一側(cè)。
[0033]第一反向連接保護繼電器42設(shè)置于第一功率繼電器41與第一逆變器單元20之間的位置。第一反向連接保護繼電器42是類似于MOS的M0SFET，并被設(shè)置為其源極連接到朝向第一功率繼電器41的一側(cè)，其漏極連接到朝向第一逆變器單元20的一側(cè)。此外，第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管相對于第一功率繼電器41的寄生二極管的方向反向設(shè)置。通過這種方式，當(dāng)電池50的極性或第一電容器44的極性被反向布置時，在兩個方向上流動的電流都被攔截，從而保護電機驅(qū)動裝置2。
[0034]此外，當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)100中出現(xiàn)故障時，通過控制單元60關(guān)閉第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42，控制單元60將第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42置于斷開狀態(tài)，防止電池50向第一逆變器單元20供電。
[0035]第二功率繼電器46設(shè)置于電池50與第二逆變器單元30之間的位置。第二功率繼電器46是類似于MOS的M0SFET，并被設(shè)置為其漏極連接到朝向電池50的一側(cè)，其源極連接到朝向第二逆變器單元30的一側(cè)。
[0036]第二反向連接保護繼電器47設(shè)置于第二功率繼電器46與第二逆變器單元30之間的位置。第二反向連接保護繼電器47是類似于MOS的M0SFET，并被設(shè)置為其源極連接到朝向第二功率繼電器46的一側(cè)，其漏極連接到朝向第二逆變器單元30的一側(cè)。此外，第二反向連接保護繼電器47的寄生二極管相對于第二功率繼電器46的寄生二極管的方向反向設(shè)置。通過這種方式，當(dāng)電池50的極性或第二電容器49的極性被反向布置時，在兩個方向上流動的電流都被攔截，從而保護電機驅(qū)動裝置2。
[0037]此外，當(dāng)?shù)诙到y(tǒng)200中出現(xiàn)故障時，通過控制單元60關(guān)閉第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47，控制單元60將第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47置于斷開狀態(tài)，防止電池50向第二逆變器單元30供電。
[0038]此外，在本實施例中，當(dāng)M0S21至26、31至36、功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47開啟時，它們都處于閉合狀態(tài)(S卩，處于導(dǎo)通狀態(tài))，而當(dāng)它們關(guān)閉時，它們都處于斷開狀態(tài)(即，處于非導(dǎo)通狀態(tài))。
[0039]第一電容器44與第一逆變器單兀20并聯(lián)連接。本實施例的第一電容器44為電解電容器，其通過存儲電荷，幫助用于第一逆變器單元20的電源并消除諸如沖擊電流的噪聲成分。
[0040]類似地，第二電容器49與第二逆變器單元30并聯(lián)連接。本實施例的第二電容器49為電解電容器，并且電容器49通過存儲電荷，幫助用于第二逆變器單元30的電源并消除諸如沖擊電流的噪聲成分。此外，第一電容器44和第二電容器49可對應(yīng)于權(quán)利要求書中的“電容器”。
[0041]電池50是直流電源，本實施例中電源電壓為12V。電池50通過扼流線圈52連接第一功率繼電器41以及第二功率繼電器46，扼流線圈52與第三電容器51 —起形成濾波電路。
[0042]此外，電池50通過點火開關(guān)55連接控制單元60，點火開關(guān)55與第一功率繼電器41以及第二功率繼電器46并聯(lián)設(shè)置。
[0043]在下面的描述中，將設(shè)置第一功率繼電器41的線指定為“第一 PIG線501”，將設(shè)置第二功率繼電器46的線指定為“第二 PIG線502”，并將設(shè)置點火開關(guān)55的線指定為“IG線 505”
[0044]控制單元60設(shè)置為普通計算機，并包括CPU、ROM、輸入/輸出以及將這些組件一起與其他部分連接的總線。經(jīng)由預(yù)驅(qū)動器61，控制單元60通過控制第一逆變器單元20的驅(qū)動來控制用于第一繞組對17的電源，通過控制第二逆變器單元30的驅(qū)動來控制用于第二繞組對18的電源。此外，控制單元60經(jīng)由預(yù)驅(qū)動器61控制功率繼電器41、46的驅(qū)動以及反向連接保護繼電器42、47的驅(qū)動。此外，為了說明的清楚起見，省略來自預(yù)驅(qū)動器61的控制線。
[0045]控制單元60通過連接到Ul線圈11 一端的分壓電阻器71獲取Ul端電壓MVUl，并通過連接到Vl線圈12 —端的分壓電阻器72獲取Vl端電壓MVVl，以及通過連接到Wl線圈13 一端的分壓電阻器73獲取Wl端電壓MVW1。此外，Vl線圈12的一端連接到與第一 PIG線501連接的第一上拉電阻器40。第一上拉電阻器40與分壓電阻器71、72、73的電阻值相同。具體而言，第一上拉電阻器40的電阻值等于分壓電阻器71的電阻值的總和，并等于分壓電阻器72的電阻值的總和，以及等于分壓電阻器73的電阻值的總和，其中分壓電阻器71、72、73的電阻值彼此相等。
[0046]此外，控制單元60通過連接到U2線圈14 一端的分壓電阻器74獲取U2端電壓MVU2,并通過連接到V2線圈15 —端的分壓電阻器75獲取V2端電壓MVV2，以及通過連接到W2線圈16 —端的分壓電阻器76獲取W2端電壓MVW2。此外，V2線圈15的一端連接到與第二 PIG線502連接的第二上拉電阻器45。第二上拉電阻器45與分壓電阻器74、75、76的電阻值相同。具體而言，第二上拉電阻器45的電阻值等于分壓電阻器74的電阻值的總和，并等于分壓電阻器75的電阻值的總和，以及等于分壓電阻器76的電阻值的總和，其中分壓電阻器74、75、76的電阻值彼此相等。
[0047]控制單元60通過設(shè)置于第一 PIG線501上的分壓電阻器77獲取第一 PIG線501的第一繼電器后電壓VPIGl，并通過設(shè)置于第二 PIG線502上的分壓電阻器78獲取第二 PIG線502的第二繼電器后電壓VPIG2，以及通過設(shè)置于IG線505上的分壓電阻器79獲取IG線505的IG電壓VIG。
[0048]控制單元60基于端電壓MVUl、MVVl、MVWl、MVU2、MVV2、MVW2以及繼電器后電壓VPIGU VPIG2和IG電壓VIG檢測電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I的故障。
[0049]參照圖3和圖4，描述本實施例的初始故障診斷處理。當(dāng)點火開關(guān)55開啟時，在電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I的操作啟動之前，通過控制單元60進行初始故障診斷處理。通常，當(dāng)點火開關(guān)55開啟時，將M0S21至26、31至36、功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47都控制為處于關(guān)閉(斷開)狀態(tài)。此外，并行地對多個系統(tǒng)的每個系統(tǒng)進行初始故障診斷處理。換言之，相互并行地進行對第一系統(tǒng)100的初始故障診斷處理以及對第二系統(tǒng)200的初始故障診斷處理。因為對第一系統(tǒng)100的初始故障診斷處理與對第二系統(tǒng)200的初始故障診斷處理相類似，所以為了簡潔起見，以下描述只描述對第一系統(tǒng)100的初始故障診斷處理，而不提供對第二系統(tǒng)200的相同處理的描述。此外，在本實施例中，假定對于反向連接保護繼電器42、47，沒有出現(xiàn)故障。
[0050]進行圖3所示的功率繼電器短路故障檢測處理。在S101，控制單元60關(guān)閉功率繼電器41和反向連接保護繼電器42。在S102，獲取第一繼電器后電壓VPIG1。
[0051]在S103，控制單元60確定第一繼電器后電壓VPIGl是否等于0V。在這種情況下，電壓是否等于OV意味著電壓有可能不等于OV的精確值，但是可以在接近OV的一定范圍內(nèi)。這同樣適用于關(guān)于故障檢測的閾值等等的所有其他確定。當(dāng)?shù)谝焕^電器后電壓VPIGl不等于OV時(S103:否)，控制單元60進行到S106。當(dāng)?shù)谝焕^電器后電壓VPIGl等于OV時(S103:是)，控制單元60進行至Ij S104。
[0052]在S104，控制單元60將故障計數(shù)復(fù)位。在S105，控制單元60將功率繼電器短路標(biāo)記復(fù)位。[0053]在S106，即在確定第一繼電器后電壓VPIGl不等于OV之后(S103:否)，控制單元60增加故障計數(shù)。
[0054]在S107，控制單元60確定故障計數(shù)是否等于或大于預(yù)定值NI。當(dāng)故障計數(shù)小于預(yù)定值NI時(S107:否)，控制單元60返回S102。當(dāng)故障計數(shù)等于或大于預(yù)定值NI時(S107:是)，控制單元60進行到S108。
[0055]在S108，控制單元60確定第一功率繼電器41有短路故障，并設(shè)置第一功率繼電器短路標(biāo)記。隨后，在S109，即在S105或S108之后，控制單元60設(shè)置第一功率繼電器短路故障檢測完成標(biāo)記，并結(jié)束處理本身。
[0056]當(dāng)?shù)谝还β世^電器41沒有短路故障時，在第一功率繼電器41被控制為處于關(guān)閉(斷開)狀態(tài)的情況下，第一繼電器后電壓VPIGl變?yōu)?V。另一方面，當(dāng)?shù)谝还β世^電器41有短路故障時，第一繼電器后電壓VPIGl將具有與IG電源VIG相等的值。因此，在本實施例中，基于第一繼電器后電壓VPIGl的檢測值，檢測第一功率繼電器41的故障(即，第一功率繼電器41的短路故障)。
[0057]此外，當(dāng)檢測到第一繼電器后電壓VPIGl不等于OV的狀態(tài)NI次時(NI是預(yù)定數(shù)量)，控制單元60將這種情況確定為第一功率繼電器41的短路故障。通過這種方式，防止了第一功率繼電器41的短路故障的誤確定。也就是說，例如，即使第一繼電器后電壓VPIGl在傳感器誤差和/或外部干擾的影響下暫時變?yōu)镺V時，也不會錯誤地將其確定為第一功率繼電器41的短路故障。
[0058]此外，當(dāng)基于第一繼電器后電壓VPIGl檢測到這里所述第一功率繼電器41的短路故障時，通過類似的處理，基于第二繼電器后電壓VPIG2來檢測第二功率繼電器46的短路故障。
[0059]參照圖4，描述在圖3所示的功率繼電器短路故障檢測處理之后進行的逆變器故障檢測處理。同樣，并行地對多個系統(tǒng)的每個系統(tǒng)進行逆變器故障檢測處理。為了簡潔起見，以下描述只描述對于第一系統(tǒng)100的逆變器故障檢測處理，并且不提供對于第二系統(tǒng)200的相同處理的描述。
[0060]在S201，控制單元60確定是否對于所有系統(tǒng)設(shè)置短路故障檢測完成標(biāo)記。當(dāng)不是對于所有系統(tǒng)設(shè)置短路故障檢測完成標(biāo)記時(S201:否)，控制單元60重復(fù)該確定步驟。當(dāng)對于所有系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)設(shè)置短路故障檢測完成標(biāo)記時(S201:是)，控制單元60進行到S202。
[0061]在S202，控制單元60確定是否設(shè)置了第一系統(tǒng)100 (即，所關(guān)注的系統(tǒng))的功率繼電器短路標(biāo)記。當(dāng)沒有設(shè)置第一系統(tǒng)100的功率繼電器短路標(biāo)記時(S202:是)，控制單元60進行到S204。當(dāng)設(shè)置了第一系統(tǒng)100的功率繼電器短路標(biāo)記時(S202:否)，控制單元60進行至Ij S203。
[0062]在S203，控制單元60存儲診斷信息，并結(jié)束處理本身，診斷信息指示作為第一系統(tǒng)100的功率繼電器的第一功率繼電器41具有短路故障。此時，將第一反向連接保護繼電器42保持關(guān)閉，即，不開啟繼電器42。
[0063]在S204，即在確定沒有設(shè)置第一系統(tǒng)100的功率繼電器短路標(biāo)記之后(S202:是)，控制單元60開啟第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42。隨后，在S205獲取端電壓 MVUl、MVVl、MVWl。[0064]在S206，控制單元60確定是否每個端電壓MVUl、MVVl、MVffl等于OV或等于第一繼電器后電壓VPIGl。當(dāng)每個端電壓MVUl、MVVl、MVffl等于OV或等于第一繼電器后電壓VPIGl時(S206:是)，控制單元60進行到S209。當(dāng)每個端電壓MVUl、MVVl、MVWl不等于OV并且不等于第一繼電器后電壓VPIGl時(S206:否)，控制單元60進行到S207。此外，在S206的確定為否的情況下，Ul端電壓MVUl滿足條件0〈MVU1〈VPIG1，且其他端電壓MVVUMVW1滿足類似的條件。
[0065]控制單元60在S207將故障計數(shù)復(fù)位，并在S208將第一系統(tǒng)故障標(biāo)記復(fù)位，然后結(jié)束圖4的處理。
[0066]在S209，即在確定每個端電壓MVU1、MVV1、MVW1等于OV或等于第一繼電器后電壓VPIGl (S206:是)，控制單元60增加故障計數(shù)。
[0067]在S210，控制單元60確定故障計數(shù)是否等于或大于預(yù)定值N2。當(dāng)故障計數(shù)小于預(yù)定值N2時(S210:否)，控制單元60返回S205。當(dāng)故障計數(shù)等于或大于預(yù)定值N2時(S210:是)，控制單元60進行到S211。
[0068]在S211，控制單元60確定第一逆變器單元20或第一繞組對17有故障并設(shè)置第一系統(tǒng)故障標(biāo)記，然后結(jié)束處理本身。
[0069]關(guān)注第一系統(tǒng)100的U相，在Ul線圈11被短路到接地側(cè)或者Ul相低側(cè)M0S24有短路故障的情況下，Ul端電壓MVUl變?yōu)?V。此外，當(dāng)Ul線圈11被短路到第一 PIG線501側(cè)或者Ul相高側(cè)M0S21有短路故障時，Ul端電壓MVUl的值等于第一繼電器后電壓VPIGl?；诙穗妷篗VU1、MVV1、MVW1的檢測值以及第一繼電器后電壓VPIGl的檢測值，檢測第一逆變器單元20的故障或第一繞組對17的故障。更具體而言，檢測第一逆變器單元20每一相的故障或者第一繞組對17每一相的故障。
[0070]此外，當(dāng)確定每個端電壓MVUl、MVVl、MVffl等于OV或者等于第一繼電器后電壓VPIGl有預(yù)定的N2次時，控制單元60確定逆變器單元20或第一繞組對17有短路故障。通過這種方式，即使每個端電壓MVU1、MVVU MVffl在傳感器誤差或外部干擾的影響下暫時變?yōu)镺V或第一繼電器后電壓VPIGl時，也能防止逆變器單元20或第一繞組對17有短路故障的錯誤確定。
[0071]基于Ul端電壓MVU1、Vl端電壓MVV1、Wl端電壓MVWl以及第一繼電器后電壓VPIGl，檢測上述第一逆變器單元20的故障以及第一繞組對17的故障。通過類似的處理，基于U2端電壓MVU2、V2端電壓MVV2、W2端電壓MVW2以及第二繼電器后電壓VPIG2，檢測第二逆變器單元30的故障以及第二繞組對18的故障。
[0072]根據(jù)圖3的功率繼電器短路故障檢測處理，當(dāng)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間在S103中否定確定的數(shù)量不同時，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間啟動圖4的逆變器故障檢測處理的時間也將不同。
[0073]基于第一功率繼電器41和第二功率繼電器46沒有短路故障的假定，下面描述在對于第二系統(tǒng)200的相同處理之前已經(jīng)結(jié)束對于第一系統(tǒng)100的功率繼電器短路故障檢測處理的情況。
[0074]當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)100的功率繼電器短路故障檢測處理結(jié)束時，可以開啟第一功率繼電器41和反向連接保護繼電器42，而不需要等候第二系統(tǒng)200的故障檢測處理結(jié)束。在這種情況下，通過第一 PIG線501從電池50到第一電容器44的電源被激活，用于將第一電容器44充電。此時,如果第一電容器44處于無電荷狀態(tài),則由于第一繼電器后電壓VPIGl的電勢差(即，實際上等于電源電壓的電壓)所致的沖擊電流流入第一電容器44。沖擊電流的電流值基于來自電池50的線束的線路電阻和電感以及形成濾波電路的扼流線圈52的電阻和電感來確定。當(dāng)電荷被收集在第一電容器44中并且作為電容器44中的電勢與第一繼電器后電壓VPIGl之間的差而測量的電勢差變得更小時，沖擊電流變得更小。
[0075]在這種情況下，進一步假定，當(dāng)電荷被收集在第一電容器44中使得電容器44處于滿電荷狀態(tài)時，第二系統(tǒng)200的功率繼電器短路故障檢測處理結(jié)束并且第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47開啟。
[0076]如上所述，通過具有關(guān)于來自電池50的線束等等以及扼流線圈52的電阻和電抗的路徑，在其他系統(tǒng)之前，電荷流入第一功率繼電器41為其開啟的第一系統(tǒng)100中的第一電容器44。另一方面，通過來自第一電容器44的具有極小電阻和電抗的路徑，電荷流入后來第二功率繼電器46為其開啟的第二系統(tǒng)200中的第二電容器49。因此，相比于到第一電容器44的沖擊電流，到第二電容器49的沖擊電流極大。在將諸如MOSFET這樣的半導(dǎo)體元件用作功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47的情況下，由于沖擊電流的電流值超過容許值，或者由于實施功率繼電器41、46的襯底的熱量生成，或者由于繼電器和/或襯底的燒壞，有大的沖擊電流可能損壞半導(dǎo)體元件。當(dāng)首先開啟第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47時可能引起相同的損壞。
[0077]因此，在本實施例中，控制單元60在圖4的S201確定是否設(shè)置了所有系統(tǒng)的短路故障檢測完成標(biāo)記，或者重復(fù)這種確定直到對于所有系統(tǒng)設(shè)置了這種標(biāo)記，因此在設(shè)置所有系統(tǒng)的短路故障檢測完成標(biāo)記之前，功率繼電器41、46不會開啟。因此，在等候所有系統(tǒng)的短路故障檢測完成標(biāo)記的設(shè)置之后，反向連接保護繼電器42、47以及功率繼電器41、46開啟。通過這種方式，功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47在基本上相同的開啟時間開啟。因此，兩個電容器44、49的其中一個不會先于另一個充電，因此使得沒有大沖擊電流通過低阻抗路徑從兩個電容器44、49的一個流向另一個。
[0078]因為第一逆變器單元20和第二逆變器單元30并聯(lián)設(shè)置，所以相比于第一功率繼電器41或者第二功率繼電器46的其中一個首先開啟的情況，在第一功率繼電器41、第一反向連接保護繼電器42、第二功率繼電器46以及第二反向連接保護繼電器47在基本上相同的時間開啟的情況下，從電池50流入第一逆變器單元20以及流入第二逆變器單元30的沖擊電流量降低了。
[0079]通過這種方式，降低了傳輸給M0S21至26、31至36、功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47的沖擊電流。因此，對于電機驅(qū)動裝置而言，不需要使用具有大源極-漏極電流容忍值的半導(dǎo)體元件(例如，具有大芯片尺寸的昂貴半導(dǎo)體元件)。
[0080]在第一功率繼電器41、第一反向連接保護繼電器42、第二功率繼電器46以及第二反向連接保護繼電器47在基本上相同的時間開啟的情況下，包括第一逆變器單元20和第二逆變器單元30的電路的一部分變?yōu)椴⑿械刃щ娐?，并減少了這種電路的電阻。當(dāng)電阻減少時，流入第一電容器44和第二電容器49的沖擊電流增加。但是，在本實施例中，來自電池50的線路的電阻以及扼流線圈52的電阻大約是逆變器單元20、30的電阻的3到5倍。因此，通過開啟功率繼電器41、46等等流入電容器44、49的沖擊電流的影響并非如此重要。
[0081]當(dāng)?shù)谝还β世^電器41有短路故障時，通過具有如下路徑的電壓降的電壓，將第一電容器44充電，該路徑包括(i)有短路故障的第一功率繼電器41以及(ii)有關(guān)閉狀態(tài)的第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管。上述電壓降是第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管的電壓降。在本實施例中，第一反向連接保護繼電器42不會開啟，S卩，當(dāng)?shù)谝还β世^電器41有短路故障時，將繼電器42保持為關(guān)閉狀態(tài)(圖4的S202:否)。此時，即使第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47開啟時，由于第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管的作用，也沒有沖擊電流從處于充電狀態(tài)的第一電容器44流向第二系統(tǒng)200側(cè)(即，更具體而言，流向第二電容器49)。
[0082]當(dāng)?shù)诙β世^電器46沒有短路故障時，第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47開啟，以進行第二逆變器單元30和第二繞組對18的故障檢測。在沒有檢測到故障的情況下，只利用第二系統(tǒng)200驅(qū)動電機10，并通過電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I進行方向盤91的轉(zhuǎn)向輔助。
[0083]相同的配置應(yīng)用于第二功率繼電器46有短路故障以及第一功率繼電器41沒有短路故障的情況。
[0084]如上充分所述，用于驅(qū)動具有多個繞組對17、18的電機10的電機驅(qū)動裝置2包括逆變器單元20、30、電容器44、49、功率繼電器41、46以及控制單元60。逆變器單元20、30對應(yīng)于多個繞組對17、18設(shè)置，并且相互并聯(lián)連接到電池50。電容器44、49對應(yīng)于逆變器單元20、30設(shè)置。功率繼電器41、46被設(shè)置在電池50與逆變器單元20、30之間的位置，并對應(yīng)于逆變器單元20、30設(shè)置?？刂茊卧?0具有驅(qū)動控制單元和故障檢測單元。驅(qū)動控制單元控制逆變器單元20、30的驅(qū)動和功率繼電器41、46的驅(qū)動。此外，故障檢測單元檢測功率繼電器41、46的短路故障(圖3的S108)。此外，驅(qū)動控制單元同時開啟沒有短路故障的功率繼電器41、46 (圖4的S204)。
[0085]在本實施例中，沒有短路故障的功率繼電器41、46被同時開啟。因此，某些電容器44,49中未存儲電荷，并且大電流未通過低阻抗路徑從電容器44、49流向其他系統(tǒng)。因此，防止了由于大電流引起的、對功率繼電器41、46、反向連接保護繼電器42、47或者電機驅(qū)動裝置2的其他電子組件的損壞。
[0086]此外，因為逆變器單元20、30相互并聯(lián)連接到電池50，所以減少了從功率繼電器41、46流向逆變器單元20、30的沖擊電流。通過這種方式，可將具有小芯片尺寸的廉價半導(dǎo)體元件用作M0S21至26、31至36、功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47。也就是說，可以減少電機驅(qū)動裝置，特別是上面實施逆變器單元20、30等等的控制襯底的成本和尺寸。
[0087]本實施例的電機驅(qū)動裝置2包括設(shè)置在功率繼電器41、46與逆變器單元20、30之間的反向連接保護繼電器42、47。反向連接保護繼電器42、47的驅(qū)動由控制單元60控制。功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47是具有寄生二極管的半導(dǎo)體元件。此外，反向連接保護繼電器42、47的寄生二極管相對于功率繼電器41、46的寄生二極管的方向反向設(shè)置。
[0088]因為功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47被實施為半導(dǎo)體元件，所以這些繼電器相比于機械接觸式繼電器具有更小的體積。
[0089]此外，第一功率繼電器41的寄生二極管與第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管被設(shè)置在相反方向上，用于攔截在兩個方向上流動的電流。因此，即使充當(dāng)電源的電池50的極性與第一電容器44的極性被誤置為具有相反方向時，也可以保護電機驅(qū)動裝置2的電路。類似地，第二功率繼電器46的寄生二極管與第二反向連接保護繼電器47的寄生二極管被設(shè)置在相反方向上，用于攔截在兩個方向上流動的電流。因此，即使充當(dāng)電源的電池50的極性與第二電容器49的極性被誤置為具有相反方向時，也可以保護電機驅(qū)動裝置2的電路。
[0090]當(dāng)功率繼電器41、46的一部分有短路故障時，將對應(yīng)于功率繼電器42、47設(shè)置的反向連接保護繼電器42、47關(guān)閉。
[0091]當(dāng)?shù)谝还β世^電器41有短路故障時，將第一反向連接保護繼電器42保持關(guān)閉(即，不開啟)。因此，即使在第一電容器44具有充電狀態(tài)的情況下、將第二功率繼電器46和第二反向連接保護繼電器47開啟，由于第一反向連接保護繼電器42的寄生二極管的作用，也能防止大電流從第一電容器44流向第二系統(tǒng)200。類似地，當(dāng)?shù)诙β世^電器46有短路故障時，將第二反向連接保護繼電器47保持關(guān)閉(S卩，不開啟)。因此，即使在第二電容器49具有充電狀態(tài)的情況下、將第一功率繼電器41和第一反向連接保護繼電器42開啟，由于第二反向連接保護繼電器47的寄生二極管的作用，也能防止大電流從第二電容器49流向第二系統(tǒng)200。
[0092]本實施例的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I包括電機10和電機驅(qū)動裝置2。本實施例的電機10由第一系統(tǒng)100和第二系統(tǒng)200驅(qū)動。此外，當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)100或第二系統(tǒng)200中出現(xiàn)故障時，通過關(guān)閉故障系統(tǒng)，繼續(xù)電機10的驅(qū)動。換言之，將故障系統(tǒng)的功率繼電器41、46以及反向連接保護繼電器42、47關(guān)閉，并繼續(xù)向無故障系統(tǒng)供電。通過這種方式，即使兩個系統(tǒng)的其中一個有故障，通過利用無故障系統(tǒng)繼續(xù)電機10的驅(qū)動，從而通過利用電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I，實現(xiàn)持續(xù)對方向盤91的轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)向輔助。
[0093]在本實施例中，控制單元60充當(dāng)“驅(qū)動控制單元”和“故障檢測單元”。此外，圖4的S204充當(dāng)由“驅(qū)動控制單元”進行的處理，而圖3的S108充當(dāng)由“故障檢測單元”進行的處理。
[0094](改型)
[0095]雖然參照附圖結(jié)合以上實施例充分描述了本公開，但是要注意，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，各種變型和改型將變得顯而易見。
[0096]在以上實施例中，將電機和電機驅(qū)動裝置描述為具有兩個系統(tǒng)。但是，系統(tǒng)的數(shù)量可以是3個或更多。例如，當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)和第二系統(tǒng)用于正常使用，而第三系統(tǒng)用于后備使用時，可將第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)的功率繼電器同時開啟，并且可將第三系統(tǒng)的功率繼電器保持不開啟。換言之，雖然非正常使用的系統(tǒng)的功率繼電器可以保持不開啟，但是可以專門開啟用于電機驅(qū)動的系統(tǒng)的功率繼電器。
[0097]也就是說，例如，在點火開關(guān)的開啟與點火開關(guān)的關(guān)閉之間的周期里，如果電機驅(qū)動裝置處于首先開啟多個系統(tǒng)的一部分的功率繼電器、以將開啟系統(tǒng)的電容器充電的狀態(tài)下，只有應(yīng)當(dāng)開啟的功率繼電器可以被開啟，只要多個系統(tǒng)其余部分中的功率繼電器不被開啟。
[0098]在以上實施例中，假定了反向連接保護繼電器沒有短路故障。但是，控制單元可以獲取功率繼電器與反向連接保護繼電器之間的電壓，并且可以基于獲取的電壓檢測反向連接保護繼電器的故障。優(yōu)選在功率繼電器短路故障檢測處理與逆變器故障檢測處理之間，進行用于檢測反向連接保護繼電器的故障的故障檢測處理。[0099]此外，用于檢測短路故障的檢測方法以及用于控制電機驅(qū)動裝置的控制方法可以是任何方法，只要應(yīng)當(dāng)開啟的功率繼電器被配置為在功率繼電器的短路故障的檢測之后同時開啟。
[0100]在以上實施例中，將MOSFET用作逆變器單元、電機繼電器、功率繼電器和反向連接保護繼電器的開關(guān)元件。但是，可將諸如機械接觸式繼電器的其他半導(dǎo)體元件用作相同的組件。此外，可將逆變器單元、電機繼電器、功率繼電器和反向連接保護繼電器的開關(guān)元件實施為不同的半導(dǎo)體元件和/或繼電器。在這種情況下，寄生在半導(dǎo)體元件上的寄生二極管可以是二極管，但是也可以是閘流管等等。
[0101]此外，雖然在以上實施例中，向每個系統(tǒng)提供3個電容器，但是一個系統(tǒng)中電容器的數(shù)量可以任意確定。
[0102]在以上實施例中，將電機驅(qū)動裝置應(yīng)用于電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。但是，可將電機驅(qū)動裝置應(yīng)用于除了電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備之外的其他設(shè)備。
[0103]這些變型和改型被理解為落入后附權(quán)利要求書中限定的本公開的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于驅(qū)動具有多個繞組對(17，18)的電機(10)的電機驅(qū)動裝置(2)，所述電機驅(qū)動裝置(2)包括: 用于所述多個繞組對(17，18)的多個逆變器單元(20，30)，所述多個逆變器單元(20，30)相互并聯(lián)地耦接到電源(50)； 多個電容器(44，49)，耦接到所述多個逆變器單元(20，30)； 多個功率繼電器(41，46)，設(shè)置于所述電源(50)與所述多個逆變器單元(20，30)之間；以及 控制單元(60)，具有驅(qū)動控制單元和故障檢測單元(S108)，所述驅(qū)動控制單元控制所述逆變器單元(20，30)的驅(qū)動以及所述功率繼電器(41，46)的驅(qū)動，并且所述故障檢測單元(S108)檢測所述功率繼電器(41，46)的短路故障，其中所述驅(qū)動控制單元同時開啟被所述故障檢測單元(S108)檢測為沒有短路故障的功率繼電器(41，46)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動裝置(2)，還包括: 多個反向連接保護繼電器(42，47)，設(shè)置于所述功率繼電器(41，46)與所述多個逆變器單元(20，30)之間，其中 所述驅(qū)動控制單元控制所述反向連接保護繼電器(42，47 )的驅(qū)動， 所述功率繼電器(41，46)以及所述反向連接保護繼電器(42，47)是具有寄生二極管的半導(dǎo)體元件，以及 所述反向連接保護繼電器(42，47)的所述寄生二極管沿相對于所述功率繼電器(41，46)的寄生二極管的方向的相反方向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機驅(qū)動裝置(2)，其中 所述驅(qū)動控制單元關(guān)閉為被所述故障檢測單元(S108)檢測為有短路故障的所述功率繼電器(41，46 )而設(shè)置的所述反向連接保護繼電器(42，47 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電機驅(qū)動裝置(2)，其適于電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。
【文檔編號】H02H11/00GK103633922SQ201310379383
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】瓜生信彥, 松田直樹 申請人:株式會社電裝