旋转电机驱动器和电动转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开内容一般涉及旋转电机驱动器和使用这种驱动器的电动转向装置。
【背景技术】
[0002]常规地，在旋转电机驱动器中，基于布置在逆变器的母线上的分流电阻器的检测电流值来检测三相中的每个相内的电流。例如，在专利文献(即，日本专利公布:JP-A-2013-110864)中，提供了分别放大分流电阻器的两端之间的电压的两个电路系统。
[0003]在专利文献I中，公开了通过具有用于放大分流电阻器的两端电压的两个电路系统来检测和/或诊断电流检测器电路的故障和异常。
[0004]然而，专利文献I中的技术不能检测使得逆变器中的开关元件不能连接，即，使得该开关元件不能导通的异常(此后也可以称为“开路失效”)和其他的故障。使开关元件不能导通的开路失效不仅可能由开关元件本身的异常引起，而且可能由使开关元件导通的指令信号的异常或者由通过放大指令信号而得出的放大信号的异常引起。
【发明内容】
[0005]本公开内容的目的是提供一种能够检测放大信号异常，即通过放大指令信号而得出的放大信号异常的旋转电机驱动器，并且提供一种使用这种驱动器的电动转向装置。
[0006]在本公开内容的一方面，本公开内容的旋转电机驱动器设置有逆变器部分、电流检测器、控制器部分、驱动器电路和异常检测器。
[0007]逆变器部分具有多个开关元件(21-26)，多个开关元件(21-26)分别对应于旋转电机的绕组线(15)的多个相中的每个相。
[0008]电流检测器检测供应至绕组线的电流。
[0009]控制器部分获得由电流检测器检测到的电流检测值，并且基于该电流检测值来生成使开关元件通断的指令信号。
[0010]驱动器电路具有向逆变器部分输出放大信号的信号放大器。该放大信号是根据从控制器部分输出的指令信号的放大得到的。
[0011]异常检测器在一通一断状态持续达至少异常确定时间时确定该放大信号异常，一通一断状态是其中指令信号和放大信号之一为导通指令而指令信号和放大信号中的另一个为关断指令的状态。
[0012]以这种方式，能够适当地检测作为经放大的指令信号的放大信号的异常。
[0013]另外，例如，当电流检测器被布置在逆变器部分与电源的负极侧之间的位置以用于检测母线电流时，在由放大信号的异常发生开路失效时可能错误地检测或误检测到由电流检测器检测的母线电流的相位和电源方向。
[0014]因此，在本公开内容中，异常检测器检测放大信号的异常。从而，通过防止对多个相中的每个相内的电流的误检测来防止旋转电机的非预期行为。
[0015]此外，在本公开内容中，将响应延迟时间定义为来自控制器部分的指令信号的输出与来自信号放大器的放大信号的输出之间的时间段。将最小保持时间定义为由电流检测器检测电流的电压矢量时段的开始时刻与检测电流的检测时刻之间的时间段。因而，异常确定时间比响应延迟时间长并且等于或短于最小保持时间。
[0016]另外，本公开内容的旋转电机驱动器包括驱动器电路中的保护部分，该保护部分停止放大信号的生成。该指令信号是高侧指令信号或者低侧指令信号，高侧指令信号使布置在高电位侧的上臂元件导通和关断，低侧指令信号使关于高电位侧的上臂元件布置在低电压侧的下臂元件导通和关断。保护部分在高侧指令信号和低侧指令信号二者指示导通上臂元件和下臂元件的对时停止放大信号的生成。
[0017]而且，在本公开内容中，异常检测器被布置在驱动器电路中。
[0018]此外，在本公开内容中，电流检测器被布置在逆变器部分与电源的正极侧或者负极侧之间的位置。
[0019]另外，在本公开内容中，控制器部分包括监视器部分，监视器部分确定异常检测器的异常检测是否在正常运行。
[0020]此外，在本公开内容中，电动转向装置设置有旋转电机驱动器，旋转电机驱动器具有逆变器部分、电流检测器、控制器部分、驱动器电路和异常检测器。
[0021]逆变器部分具有多个开关元件(21-26)，该多个开关元件(21-26)分别对应于旋转电机的绕组线(15)的多个相中的每个相。
[0022]电流检测器检测供应至绕组线的电流。
[0023]控制器部分获得由电流检测器检测到的电流检测值，并且基于该电流检测值生成使开关元件通断的指令信号。
[0024]驱动器电路具有向逆变器部分输出放大信号的信号放大器。该放大信号是根据从控制器部分输出的指令信号的放大而得出的。
[0025]异常检测器在一通一断状态持续达至少异常确定时间时确定放大信号异常，一通一断状态是指令信号和放大信号之一为导通指令而该指令信号和该放大信号中的另一个为关断指令的状态。
【附图说明】
[0026]根据参照附图进行的以下详细描述，本公开内容的的目的、特征和优点将变得更明显，在附图中:
[0027]图1为本公开内容的一个实施方式中的电动转向系统的配置图；
[0028]图2为本公开内容的一个实施方式中的旋转电机驱动器的配置图；
[0029]图3为本公开内容的一个实施方式中的开关元件通断状态与母线电流之间的关系的图；
[0030]图4为本公开内容的一个实施方式中的指令信号与母线电流之间的关系的时间图；
[0031]图5为本公开内容的一个实施方式中的旋转电机驱动器和在开关元件正常操作时在该旋转电机驱动器中流动的电流的流动的示意图；
[0032]图6为本公开内容的一个实施方式中的旋转电机驱动器和在开关元件开路失效时在该旋转电机驱动器中流动的电流的流动的示意图；
[0033]图7为本公开内容的一个实施方式中的当分流电阻器被布置在多个相中的每个相内时的旋转电机驱动器和在开关元件正常工作时在该旋转电机驱动器中流动的电流的流动的示意图；
[0034]图8为本公开内容的一个实施方式中的当分流电阻器被布置在多个相中的每个相内时的旋转电机驱动器和在开关元件开路失效时在该旋转电机驱动器中流动的电流的流动的示意图；
[0035]图9为本公开内容的一个实施方式中的在放大信号正常时的异常信号的时间图；
[0036]图10为本公开内容的一个实施方式中的在放大信号异常时的异常信号的时间图；
[0037]图11为本公开内容的一个实施方式中的初始检查过程的流程图；
[0038]图12为本公开内容的一个实施方式中的初始检查过程的流程图的继续；
[0039]图13为本公开内容的一个实施方式中的初始检查过程的流程图的另一继续；以及
[0040]图14为本公开内容的一个实施方式中的异常确定过程的流程图。
【具体实施方式】
[0041]在后文中，基于附图来描述本公开内容的旋转电机驱动器和使用这种驱动器的电动转向装置。
[0042](一个实施方式)
[0043]图1至图14示出了本公开内容的一个实施方式中的旋转电机驱动器和使用这种驱动器的电动转向装置。
[0044]图1示出了设置有电动转向装置100的转向系统90的整体配置。转向系统90包括方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98和电动转向装置100等。
[0045]方向盘91与转向轴92连接。转向轴92具有扭矩传感器94，扭矩传感器94检测在驾驶员操作方向盘91时输入至转向轴92的转向扭矩。在转向轴92的末端布置有小齿轮96，并且小齿轮96啮合齿条轴97。一对车轮98经由拉杆等连接至齿条轴97的两端。
[0046]因此，当驾驶员旋转方向盘91时，与方向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动被小齿轮96转换成齿条轴97的平移运动，并且这对车轮98被以根据齿条轴97的位移量的角度转向。
[0047]电动转向装置100具有用于降低电机10的旋转速度并且将旋转输出至转向轴92或齿条轴97的减速齿轮89、以及输出用于辅助驾驶员对方向盘91的转向操作的辅助扭矩的电机10和用于电机10的驱动控制的旋转电机驱动器I等。
[0048]通过来自电池80的电力供给来驱动电机10 (参照图2)，并且电机10在前向方向和后向方向上旋转减速齿轮89。
[0049]电机10为三相无刷电机，并且具有未示出的转子和定子。转子为圆柱部件，并且永磁体附接在转子的表面以用于建立磁极。定子将转子以可旋转的方式容置在定子的径向内部。定子具有以每个特定角度向径向内部突出的突出部分，U相线圈11、V相线圈12和W相线圈13中的每个的绕组线如图2所示缠绕在突出部分上。U相线圈11、V相线圈12和W相线圈13构成绕组线15。在本实施方式中，U相线圈11内的电流为U相电流Iu，V相线圈12内的电流为V相电流Iv，并且W相线圈13内的电流为W相电流Iw。U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw也可以称为“相电流Iu、Iv、Iw”。另外，电机10具有位置传感器16，位置传感器16检测表示转子的旋转位置的电角度Θ。
[0050]如图2所示，旋转电机驱动器I通过脉宽调制(即，“PWM”)来执行对电机10的驱动控制，并且旋转电机驱动器I设置有逆变器20、电流检测器30、控制器40、作为驱动器电路的定制IC 50和作为电源的电池80等。
[0051]逆变器20为三相逆变器，并且提供六个开关元件21-26的桥接以切换分别流过U相线圈11、V相线圈12和W相线圈13的电流。虽然本实施方式的开关元件21-26是作为一种场效应晶体管的MOSFET (即，金属氧化物半导体场效应晶体管)，然而也可以使用其他晶体管。在后文中，开关元件21-26也可以称为“SW 21-26”。
[0052]关于三个SW 21-23，它们中的每个的漏极连接至电池80的正极端子。另外，SW21-23中的每个的源极分别连接至SW 24-26中的每个的漏极。SW 24-26中的每个的源极经由电流检测器30连接至电池80的负极端子。
[0053]配对的SW 21和SW 24的接合点连接至U相线圈11的一端。配对的SW 22和SW25的接合点连接至V相线圈12的一端。配对的SW 23和SW 26的接合点连接至W相线圈13的一端。
[0054]根据本实施方式，按照权利要求中的措词，连接至高电位侧的SW21-23分别对应于“上臂元件”，连接至低电位侧的SW 24-26分别对应于“下臂元件”。
[0055]下面，高电位侧的SW 21-23可以分别称为“上臂元件”，低电位侧的SW 24_26可以分别称为“下臂元件”。
[0056]电流检测器30被布置在逆变器20的低电位侧与电池80的负极端子之间的位置，并且电流检测器30检测逆变器20的母线电流。本实施方式的电流检测器30为分流电阻器。在后文中，电流检测器30可以称为“分流电阻器30”。根据本实施方式，在放大处理和降噪处理之后将分流电阻器30的两端电压作为检测电流值Ic输出至控制器40。
[0057]控制器40整体上控制整个旋转电机驱动器I，并且通过执行各种操作的微型计算机等来构成。控制器40基于由扭矩传感器94检测到的转向扭矩、来自未示出的速度传感器的车辆速度信息等来确定辅助扭矩，并且控制对电机10的驱动以使得从电机10输出所确定的辅助扭矩。
[0058]控制器40具有电流计算器41、指令信号生成器42和监视器部分43等。
[0059]电流计算器41获得经过放大处理和降噪处理的检测电流值Ic，并且基于检测电流值Ic计算相电流Iu、Iv、Iw中的每个。在后面说明对相电流Iu、Iv、Iw中的每个的计算。
[0060]指令信号生成器42基于电流计算器41计算的相电流Iu、Iv、Iw中的每个和从位置传感器16获得的电角度Θ连同其他的因素一起来生成分别控制对SW 21-26的通断的指令信号 UH、UL、VH、VL、WH、WL。
[0061 ] 更具体地，指令信号生成器42通过PI计算来计算d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*，使得⑴基于扭矩指令值确定的d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*与Q