旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和電動轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開內(nèi)容一般涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和使用這種驅(qū)動器的電動轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)地，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器中，基于布置在逆變器的母線上的分流電阻器的檢測電流值來檢測三相中的每個相內(nèi)的電流。例如，在專利文獻(xiàn)I (即，日本專利公布:JP-A-2013-110864)中，提供了分別放大分流電阻器的兩端之間的電壓的兩個電路系統(tǒng)。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中，公開了通過具有用于放大分流電阻器的兩端電壓的兩個電路系統(tǒng)來檢測電流檢測器電路的故障和異常。
[0004]然而，專利文獻(xiàn)I中的技術(shù)不能檢測使逆變器中的開關(guān)元件不能連接(即，使得該開關(guān)元件不能導(dǎo)通)的異常(此后可以稱為“開路失效”)和其他的故障。使開關(guān)元件不能連接的開路失效不僅可能由開關(guān)元件本身的異常引起而且可能由使開關(guān)元件導(dǎo)通的指令信號的異常引起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開內(nèi)容的目的是提供一種能夠檢測指令信號異常的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器以及使用這種驅(qū)動器的電動轉(zhuǎn)向裝置。
[0006]在本公開內(nèi)容的一方面，本公開內(nèi)容的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器設(shè)置有逆變器部分、電流檢測器、控制器部分和異常檢測器。
[0007]逆變器部分具有上臂元件和下臂元件，上臂元件和下臂元件分別對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組線的多個相中的每個相，上臂元件布置在上臂元件的高電壓側(cè)并且下臂元件布置在上臂元件的低電壓側(cè)。
[0008]電流檢測器檢測供應(yīng)至繞組線的電流。
[0009]控制器部分(i)獲得由電流檢測器檢測到的檢測電流值，并且基于檢測電流值分別生成切換上臂元件和下臂元件通斷的高側(cè)指令信號和低側(cè)指令信號。
[0010]異常檢測器基于針對上臂和下臂元件對的高側(cè)和低側(cè)指令信號對的持續(xù)關(guān)斷持續(xù)達(dá)至少同時關(guān)斷異常確定時間來確定高側(cè)和低側(cè)指令信號對同時變?yōu)殛P(guān)斷指令的同時關(guān)斷異常。
[0011]以這種配置，適當(dāng)?shù)貦z測異常(即，檢測作為針對開關(guān)元件對的成對信號的高側(cè)指令信號和低側(cè)指令信號的同時關(guān)斷)。
[0012]此外，例如，如果電流檢測器被布置在逆變器部分與電源的負(fù)極側(cè)之間的位置并且檢測母線電流，在由指令信號的異常造成開路失效的情況下，可能錯誤地檢測與由電流檢測器檢測的母線電流相對應(yīng)的電源的相位和方向。
[0013]因此，在本公開內(nèi)容中，異常檢測器檢測由于指令信號的異常而導(dǎo)致的開路失效。以這種方式，防止對相電流中的每個的錯誤檢測，從而防止旋轉(zhuǎn)電機(jī)的非預(yù)期行為。
[0014]此外，在本公開內(nèi)容中，同時關(guān)斷異常確定時間比死區(qū)時間長，在該死區(qū)時間期間上臂元件和下臂元件二者同時被切換以避免使該上臂元件和該下臂元件同時導(dǎo)通。同時關(guān)斷異常確定時間還等于或者短于最小保持時間，該最小保持時間為用于電流檢測器檢測電流的電壓矢量時段的開始與電流檢測時刻之間的持續(xù)時間。
[0015]另外，在本公開內(nèi)容中，異常檢測器基于高側(cè)和低側(cè)指令信號對的導(dǎo)通持續(xù)達(dá)至少同時導(dǎo)通異常確定時間的條件來確定作為由于同時導(dǎo)通該高側(cè)和低側(cè)指令信號對而產(chǎn)生的異常的同時導(dǎo)通異常。
[0016]此外，在本公開內(nèi)容中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器還包括具有信號放大器的驅(qū)動器電路，該信號放大器向逆變器部分輸出放大信號，該放大信號是根據(jù)從該控制器部分輸出的指令信號的放大而得出的。
[0017]另外地，在本公開內(nèi)容中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器還包括驅(qū)動器電路中的保護(hù)部分，該保護(hù)部分在上臂指令信號和下臂指令信號二者具有導(dǎo)通指令時停止該放大信號的生成。
[0018]此外，在本公開內(nèi)容中，異常檢測器被布置在驅(qū)動器電路中。
[0019]另外，在本公開內(nèi)容中，電流檢測器被布置在(i)逆變器部分與(ii)電源的正極側(cè)或者負(fù)極側(cè)之間的位置。
[0020]而且，在本公開內(nèi)容中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器還包括控制器部分中的監(jiān)視器部分，該監(jiān)視器部分確定異常檢測器的異常檢測是否被正確檢測。
[0021]此外，在本公開內(nèi)容中，電動轉(zhuǎn)向裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器輸出用于輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的輔助扭矩。旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器具有逆變器部分、電流檢測器、控制器部分和異常檢測器。
[0022]逆變器部分具有上臂元件和下臂元件，上臂元件和下臂元件分別對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組線的多個相中的每個相，上臂元件被布置在上臂元件的高電壓側(cè)并且下臂元件被布置在上臂元件的低電壓側(cè)。
[0023]電流檢測器檢測供應(yīng)至繞組線的電流。
[0024]控制器部分⑴獲得由電流檢測器檢測到的檢測電流值，并且基于該檢測電流值來分別生成切換上臂元件和下臂元件的通斷的高側(cè)指令信號和低側(cè)指令信號。
[0025]異常檢測器基于針對上臂和下臂元件對的高側(cè)和低側(cè)指令信號對的持續(xù)關(guān)斷持續(xù)達(dá)至少同時關(guān)斷異常確定時間來確定高側(cè)和低側(cè)指令信號對同時變?yōu)殛P(guān)斷指令的同時關(guān)斷異常。
【附圖說明】
[0026]根據(jù)參照附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，在附圖中:
[0027]圖1為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置圖；
[0028]圖2為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器的配置圖；
[0029]圖3為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的開關(guān)元件的通斷狀態(tài)與母線電流之間的關(guān)系的圖；
[0030]圖4為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的指令信號與母線電流之間的關(guān)系的時間圖；
[0031]圖5為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和在正常工作時在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器中流動的正常電流的流動的示意圖；
[0032]圖6為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和在開路失效時在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器中流動的電流的流動的示意圖；
[0033]圖7為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的當(dāng)分流電阻器被布置在多個相中的每個相內(nèi)時的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和在開關(guān)元件正常時在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器中流動的電流的流動的不意圖；
[0034]圖8為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的當(dāng)分流電阻器被布置在多個相中的每個相內(nèi)時的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和在開路失效時在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器中流動的電流的流動的示意圖；
[0035]圖9為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的正常工作時的異常信號的時間圖；
[0036]圖10為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的開路失效時的異常信號的時間圖；
[0037]圖11為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的初始檢查過程的流程圖；
[0038]圖12為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的初始檢查過程的流程圖的繼續(xù)；以及
[0039]圖13為本公開內(nèi)容的一個實施方式中的異常確定過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]在后文中，基于附圖來描述本公開內(nèi)容的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和使用這種驅(qū)動器的電動轉(zhuǎn)向裝置。
[0041](一個實施方式)
[0042]圖1至圖13示出了本公開內(nèi)容的一個實施方式中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器和使用這種驅(qū)動器的電動轉(zhuǎn)向裝置。
[0043]如圖1所不,旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器I被應(yīng)用于電動轉(zhuǎn)向裝置100以用于連同被設(shè)置為例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)10 —起輔助對車輛的轉(zhuǎn)向操作。
[0044]圖1示出了設(shè)置有電動轉(zhuǎn)向裝置100的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90的整體配置。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90包括手柄(即，方向盤)91、轉(zhuǎn)向軸92、小齒輪96、齒條軸97、車輪98和電動轉(zhuǎn)向裝置100等。
[0045]方向盤91與轉(zhuǎn)向軸92連接。轉(zhuǎn)向軸92具有扭矩傳感器94，扭矩傳感器94檢測在駕駛員操作方向盤91時輸入至轉(zhuǎn)向軸92的轉(zhuǎn)向扭矩。在轉(zhuǎn)向軸92的末端布置有小齒輪96，并且小齒輪96嚙合齒條軸97。一對車輪98經(jīng)由拉桿等連接在齒條軸97的兩端。
[0046]因此，如果駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤91，則與方向盤91連接的轉(zhuǎn)向軸92旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被通過小齒輪96轉(zhuǎn)換成齒條軸97的直線運(yùn)動，并且這對車輪98以根據(jù)齒條軸97的位移量的角度被轉(zhuǎn)向。
[0047]電動轉(zhuǎn)向裝置100具有:用于降低電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度并且將該旋轉(zhuǎn)輸出至轉(zhuǎn)向軸92或者齒條軸97的減速齒輪89，以及輸出用于輔助駕駛員對方向盤91的轉(zhuǎn)向操作的輔助扭矩的電機(jī)10、用于電機(jī)10的驅(qū)動控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器I等。
[0048]由來自電池80的電力供給來驅(qū)動電機(jī)10 (參照圖2)，并且電機(jī)10在前向方向和后向方向上旋轉(zhuǎn)減速齒輪89。
[0049]電機(jī)10為三相無刷電機(jī)并且具有沒有示出的轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子為圓柱部件，并且永磁體附接在該轉(zhuǎn)子的表面以具有磁極。定子將轉(zhuǎn)子以可旋轉(zhuǎn)的方式容置在該定子的徑向內(nèi)部。定子具有以每個特定角度向該徑向內(nèi)部突出的突出部分，U相線圈11、V相線圈12和W相線圈13中的每個線圈的繞組線纏繞在該突出部分上。U相線圈11、V相線圈12和W相線圈13構(gòu)成繞組線15。在本實施方式中，U相線圈11內(nèi)的電流為U相電流Iu，V相線圈12內(nèi)的電流為V相電流Iv，并且W相線圈13內(nèi)的電流為W相電流Iw。U相電流Iu、V相電流Iv和W相電流Iw也可以稱為“相電流Iu、Iv、Iw”。此外，電機(jī)10具有位置傳感器16，位置傳感器16檢測表示轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的電角度Θ。
[0050]如圖2所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器I通過脈寬調(diào)制(即，“PWM”)來執(zhí)行對電機(jī)10的驅(qū)動控制，并且旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器I設(shè)置有逆變器20、電流檢測器30、控制器40、作為驅(qū)動器電路的定制IC 50和作為電源的電池80等。
[0051]逆變器20為三相逆變器，并且設(shè)置六個開關(guān)元件21-26的橋接以切換分別流過U相線圈11、V相線圈12和W相線圈13的電流。雖然本實施方式的開關(guān)元件21-26是作為一種場效應(yīng)晶體管的MOSFET (即，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，然而也可以使用其他晶體管。在后文中，開關(guān)元件21-26可以稱為“SW 21-26”。
[0052]關(guān)于三個SW 21-23，它們中的每個的漏極連接至電池80的正端子。此外，SW21-23中的每個的源極分別連接至SW 24-26中的每個的漏極。SW 24-26中的每個的源極經(jīng)由電流檢測器30連接至電池80的負(fù)端子。
[0053]配對的SW 21和SW 24的接合點(diǎn)連接至U相線圈11的一端。配對的SW 22和SW25的接合點(diǎn)連接至V相線圈12的一端。配對的SW 23和SW 26的接合點(diǎn)連接至W相線圈13的一端。
[0054]根據(jù)本實施方式，按照權(quán)利要求中的措詞，連接至高電位側(cè)的SW21-23對應(yīng)于“上臂元件”，連接至低電位側(cè)的SW 24-26對應(yīng)于“下臂元件”。
[0055]下面，高電位側(cè)的SW 21-23可以分別稱為“上臂元件”，并且低電位側(cè)的SW 24-26可以分別稱為“下臂元件”。
[0056]電流檢測器30被布置在逆變器20的低電位側(cè)與電池80的負(fù)端子之間的位置，并且電流檢測器30檢測逆變器20的母線電流。本實施方式的電流檢測器30為分流電阻器。在后文中，電流檢測器30可以稱為“分流電阻器30”。根據(jù)本實施方式，在放大過程和降噪過程之后，將分流電阻器30的兩端電壓作為檢測電流值Ic輸出至控制器40。
[0057]控制器40整體上控制整個旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動器1，并且由執(zhí)行各種操作的微型計算機(jī)等構(gòu)成。控制器40基于扭矩