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I (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(此后可以称为“开路失效”)和其他的故障。使开关元件不能连接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引起。
【发明内容】
[0005]本公开内容的目的是提供一种能够检测指令信号异常的旋转电机驱动器以及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、控制器部分和异常检测器。
[0007]逆变器部分具有上臂元件和下臂元件，上臂元件和下臂元件分别对应于旋转电机的绕组线的多个相中的每个相，上臂元件布置在上臂元件的高电压侧并且下臂元件布置在上臂元件的低电压侧。
[0008]电流检测器检测供应至绕组线的电流。
[0009]控制器部分(i)获得由电流检测器检测到的检测电流值，并且基于检测电流值分别生成切换上臂元件和下臂元件通断的高侧指令信号和低侧指令信号。
[0010]异常检测器基于针对上臂和下臂元件对的高侧和低侧指令信号对的持续关断持续达至少同时关断异常确定时间来确定高侧和低侧指令信号对同时变为关断指令的同时关断异常。
[0011]以这种配置，适当地检测异常(即，检测作为针对开关元件对的成对信号的高侧指令信号和低侧指令信号的同时关断)。
[0012]此外，例如，如果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并且检测母线电流，在由指令信号的异常造成开路失效的情况下，可能错误地检测与由电流检测器检测的母线电流相对应的电源的相位和方向。
[0013]因此，在本公开内容中，异常检测器检测由于指令信号的异常而导致的开路失效。以这种方式，防止对相电流中的每个的错误检测，从而防止旋转电机的非预期行为。
[0014]此外，在本公开内容中，同时关断异常确定时间比死区时间长，在该死区时间期间上臂元件和下臂元件二者同时被切换以避免使该上臂元件和该下臂元件同时导通。同时关断异常确定时间还等于或者短于最小保持时间，该最小保持时间为用于电流检测器检测电流的电压矢量时段的开始与电流检测时刻之间的持续时间。
[0015]另外，在本公开内容中，异常检测器基于高侧和低侧指令信号对的导通持续达至少同时导通异常确定时间的条件来确定作为由于同时导通该高侧和低侧指令信号对而产生的异常的同时导通异常。
[0016]此外，在本公开内容中，旋转电机驱动器还包括具有信号放大器的驱动器电路，该信号放大器向逆变器部分输出放大信号，该放大信号是根据从该控制器部分输出的指令信号的放大而得出的。
[0017]另外地，在本公开内容中，旋转电机驱动器还包括驱动器电路中的保护部分，该保护部分在上臂指令信号和下臂指令信号二者具有导通指令时停止该放大信号的生成。
[0018]此外，在本公开内容中，异常检测器被布置在驱动器电路中。
[0019]另外，在本公开内容中，电流检测器被布置在(i)逆变器部分与(ii)电源的正极侧或者负极侧之间的位置。
[0020]而且，在本公开内容中，旋转电机驱动器还包括控制器部分中的监视器部分，该监视器部分确定异常检测器的异常检测是否被正确检测。
[0021]此外，在本公开内容中，电动转向装置包括旋转电机驱动器，该旋转电机驱动器输出用于辅助驾驶员的转向操作的辅助扭矩。旋转电机驱动器具有逆变器部分、电流检测器、控制器部分和异常检测器。
[0022]逆变器部分具有上臂元件和下臂元件，上臂元件和下臂元件分别对应于旋转电机的绕组线的多个相中的每个相，上臂元件被布置在上臂元件的高电压侧并且下臂元件被布置在上臂元件的低电压侧。
[0023]电流检测器检测供应至绕组线的电流。
[0024]控制器部分⑴获得由电流检测器检测到的检测电流值，并且基于该检测电流值来分别生成切换上臂元件和下臂元件的通断的高侧指令信号和低侧指令信号。
[0025]异常检测器基于针对上臂和下臂元件对的高侧和低侧指令信号对的持续关断持续达至少同时关断异常确定时间来确定高侧和低侧指令信号对同时变为关断指令的同时关断异常。
【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的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正常工作时在该旋转电机驱动器中流动的正常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时在该旋转电机驱动器中流动的电流的流动的不意图；
[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正常工作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开路失效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；以及
[0039]图13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】
[0040]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。
[0041](一个实施方式)
[0042]图1至图13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。
[0043]如图1所不,旋转电机驱动器I被应用于电动转向装置100以用于连同被设置为例如旋转电机的电机10 —起辅助对车辆的转向操作。
[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包括手柄(即，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经由拉杆等连接在齿条轴97的两端。
[0046]因此，如果驾驶员旋转方向盘91，则与方向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动被通过小齿轮96转换成齿条轴97的直线运动，并且这对车轮98以根据齿条轴97的位移量的角度被转向。
[0047]电动转向装置100具有:用于降低电机10的旋转速度并且将该旋转输出至转向轴92或者齿条轴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、用于电机10的驱动控制的旋转电机驱动器I等。
[0048]由来自电池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没有示出的转子和定子。转子为圆柱部件，并且永磁体附接在该转子的表面以具有磁极。定子将转子以可旋转的方式容置在该定子的径向内部。定子具有以每个特定角度向该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中的每个线圈的绕组线缠绕在该突出部分上。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”。此外，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，并且设置六个开关元件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的正端子。此外，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对应于“上臂元件”，连接至低电位侧的SW 24-26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”，并且低电位侧的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，在放大过程和降噪过程之后，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1，并且由执行各种操作的微型计算机等构成。控制器40基于扭矩