能够检测开关中的故障的旋转电机的制作方法_3

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由于在MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个晶体管两端的短路电流而引起的故障。
[0094]图7示出第三PffM信号的示例。图7所示的第三PffM信号包括被称为第一识别脉冲的脉冲,该脉冲的调制宽度(调制持续时间)t0例如比第一 PffM信号和第二 PffM信号中的每个PffM信号的最大周期长;最大周期为第一 PWM信号和第二 PWM信号中的每个PWM信号的频率的下限fO的倒数。第一 PffM信号和第二 PffM信号中的每个PffM信号的频率的下限fO的倒数表示为Ι/fO。第一识别脉冲表示在MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个MOS晶体管中发生故障。
[0095]第三PffM信号在第一识别脉冲之后还包括第二识别脉冲的序列以及第三识别脉冲的序列中的至少一个。
[0096]每个第二识别脉冲识别在下臂MOS晶体管61中存在故障,并且例如具有:与第一识别脉冲的持续时间t0匹配的周期;被设置成例如20%、小于50%的值的占空因数以及高电平被设置成输出电压Vb的脉冲高度。
[0097]每个第三识别脉冲识别在上臂MOS晶体管60中存在故障,并且例如具有:与第一识别脉冲的持续时间t0匹配的周期;被设置成例如80%、大于50%的值的占空因数以及高电平被设置成输出电压Vb的脉冲高度。
[0098]整流模块41的通信电路67的收发器67B接收来自PffM信号生成器67A的第一 PffM信号、第二 PWM信号或者第三PWM信号,并且经由通信线RC发送所接收的第一 PWM信号、第二 PffM信号或者第三PffM信号。收发器67B还经由通信线RC接收从另一整流器模块输出的第二 PffM信号或第三PffM信号,或者接收从调节器5发送至通信线RC的第四PffM信号。随后将描述与第四PWM信号有关的更多的信息。
[0099]例如,当接收由PffM信号生成器67A生成的第一 PffM信号或第二 PffM信号时,收发器67B监测通信线RC,并且基于所监测的结果来检查是否没有经由通信线RC从另一整流器模块发送PWM信号。在确定没有经由通信线从另一整流器模块发送PffM信号之后,收发器67B经由通信线RC发送由PffM信号生成器67A生成的第一 PffM信号或第二 PffM信号。对收发器67B的该监测和检查操作防止从收发器67B发送的PffM信号与从另一整流器模块发送的另一 PffM信号冲突。此外,当接收由PffM信号生成器67A生成的第三PffM信号时,收发器67B分析第三PffM信号,并且识别在整流器模块41中的何处发生了故障,即,是否在MOS晶体管60和MOS晶体管60中至少一个MOS晶体管中发生了故障。然后,PffM信号生成器67A将指示识别结果(即MOS晶体管60和MOS晶体管61中哪一个晶体管发生了故障)的信息输出至保护确定器67E。
[0100]收发器67B在接收从PffM信号生成器67A输出的第二 PffM信号时还将指示第二PWM信号的接收的通知(例如消息)发送至故障确定器67D。
[0101]温度故障检测器67C监测从相应的第一温度传感器62和第二温度传感器63输出的信号,并且确定MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个MOS晶体管的测量温度是否超过预定上限,该预定上限为MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个MOS晶体管正常操作的上限。如果确定MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个MOS晶体管的测量温度已经超过预定上限,则温度故障检测器67C检测到在MOS晶体管60和MOS晶体管61中的至少一个MOS晶体管中发生了温度故障。然后,温度故障检测器67C将检测结果输出至故障确定器67D。
[0102]在确定发电机I已经开始正常发电操作之后(即在接收从收发器67B发送的通知之后),故障确定器67D监测U相电压Vu。故障确定器67D确定U相电压Vu的值是否:
[0103](I)等于或高于针对第一预定周期的第一参考值
[0104](2)等于或低于针对第二预定周期的第二参考值
[0105]第一参考值被设置成使得故障确定器67D可靠地检测在上臂MOS晶体管60两端的短路电路的值。例如,第一参考值可以被设置成稍微低于电池电压。第二参考值被设置成允许故障确定器67D可靠地检测在下臂MOS晶体管61两端的短路电路的值。例如,第二参考值可以被设置成稍微高于地电压。
[0106]当确定U相电压Vu的值等于或高于针对第一预定周期的第一参考值时,故障确定器67D确定是否已经发生由于在上臂MOS晶体管60两端的短路电路而引起的故障。当确定U相电压Vu的值等于或低于针对第二预定周期的第二参考值时,故障确定器67D确定已经发生由于在下臂MOS晶体管61两端的短路电路而引起的故障。
[0107]当确定已经发生由于在上臂MOS晶体管60两端的短路电路而引起的故障或者接收从温度故障检测器67C发送的表示在MOS晶体管60中已经发生温度故障的检测结果时,故障确定器67D将指示在MOS晶体管60中发送故障的第一信息通知给PffM信号生成器67A和保护确定器67E 二者。
[0108]如上所述,当接收由故障确定器67D通知的第一信息时,PffM信号生成器67A生成具有第一指示脉冲的第三PWM信号,并且在第一指示脉冲之后,第三指示脉冲具有:与第一识别脉冲的持续时间t0匹配的周期的周期、被设置为高于50%的值的占空因数以及高电平被设置成输出电压Vb的脉冲高度。
[0109]相似地,当确定已经发生由于在下臂MOS晶体管61两端的短路电流而引起的故障或者接收从温度故障检测器67C发送的表示在MOS晶体管61中已经发生温度故障的检测结果时,故障确定器67D将指示在MOS晶体管61中发生故障的第二信息通知给PffM信号生成器67A和保护确定器67E 二者。
[0110]如上所述,当接收由故障确定器67D通知的第二信息时,PffM信号生成器67A生成具有第一指示脉冲的第三PWM信号,并且在第一指示脉冲之后,第二指示脉冲具有:与第一识别脉冲的持续时间t0匹配的周期、被设置成小于50%的值的占空因数以及高电平被设置成输出电压Vb的脉冲高度。
[0111]保护确定器67E连接至MOS控制电路68。保护确定器67E根据从故障确定器67D发送的信息和/或从收发器67B发送的PffM信号确定是否和如何执行对发电机I的保护操作。
[0112]例如,保护确定器67E在接收到下述之一时确定在MOS晶体管60中已经发生故障:
[0113]1、由故障确定器67D通知的第一信息;
[0114]2、包括在第三PffM信号中的第三指示脉冲。
[0115]然后,由于在MOS晶体管60中发生故障,保护确定器67E指示MOS控制电路68执行对发电机I的保护操作。
[0116]保护确定器67E还在接收到下述之一时识别在MOS晶体管60中已经发生故障:
[0117]1、由故障确定器67D通知的第二信息;
[0118]2、包括在第三PffM信号中的第二指示脉冲。
[0119]然后,由于在MOS晶体管61中发生故障,保护确定器67E指示MOS控制电路68执行对发电机I的保护操作。
[0120]此外,在接收到第四PffM信号时,保护确定器67E识别到在激励场绕组2所需要的系统(该系统包括场绕组2、MOS晶体管50和其他部件)中已经发生故障。在下文中,将激励场绕组2所需要的系统称为激励系统。然后,由于在激励系统中发生故障,保护确定器67E指示MOS控制电路68执行对发电机I的保护操作。
[0121]MOS控制电路68连接至MOS晶体管60和MOS晶体管61中的每个MOS晶体管的栅极、第一温度传感器62和第二温度传感器63中的每个温度传感器以及U相绕组的输出端。
[0122]例如,MOS控制电路68可以被设计为至少包括CPU和存储器的微型计算机单元(可编程逻辑单元)。作为另一示例,MOS控制电路68可以被设计为硬件电路或者硬件/软件混合电路。
[0123]用作整流单元的MOS控制电路68基于例如由PffM信号生成器67A生成的第一PWM信号和第二 PffM信号中的至少一个PWM信号的频率来计算转子2M的RPM Na。用作整流单元的MOS控制电路68还根据基于所计算的转子2M的RPM Na而确定的定时来进行交替地接通和断开MOS晶体管60和MOS晶体管60的同步整流。例如在与日本专利申请公开N0.2011-151903对应的美国专利N0.8570004中描述了用于进行同步整流的方法的示例,美国专利N0.8570004与本申请相同。美国专利的公开内容通过引用合并在本文中。
[0124]在被保护确定器67E指示时,MOS控制电路68还进行用于限制发电机I的发电操作的任务;在下文中,该任务将被称为发电限制任务。例如,在与日本专利申请公开N0.2012-090454对应的美国专利N0.9710807中描述发电限制任务的示例,其中,美国专利N0.9710807与本申请相同。美国专利的公开内容通过引用完全合并在本文中。
[0125]例如,当由于在整流器模块41的上臂MOS晶体管60中发生故障而由保护确定器67E指示进行对发电机I的保护操作时,整流器模块41的MOS控制电路68进行作为发电限制任务的第一发电限制任务以进行:
[0126](I)接通或保持所有的整流器模块(即整流器模块41至整流器模块43)的上臂MOS晶体管60 ;
[0127](2)断开或禁止所有的整流器模块(即整流器模块41至整流器模块43)的下臂MOS晶体管61 ;
[0128](3)指示通信电路67将包括第一识别脉冲和第三识别脉冲的第三PffM信号发送至通信线RC。
[0129]第一发电限制任务的执行导致U相绕组、V相绕组和W相绕组的输出端基本被短路,并且流经U相绕组、V相绕组和W相绕组的相应的U相电流、V相电流和W相电流具有基本相同的幅值。第一发电限制任务的执行还导致U相电流、V相电流和W相电流中的每个相电流的有效值小于当在不执行第一发电限制任务的情况下在整流器41的上臂MOS晶体管60中存在故障时的有效值。
[0130]当由于在整流器模块42和整流器模块43中的另一整流器模块的上臂MOS晶体管60中发生故障而由保护确定器67E基于经由通信线RC发送的第三PffM信号指示进行对发电机I的保护操作时,对应的整流器模块42或整流器模块43的MOS控制电路68以与整流器模块41的MOS控制电路68相同的方式进行第一发电限制任务。
[0131]此外,当由于在整流器41的下臂MOS晶体管61中发生故障而由保护确定器67E指示进行对发电机I的保护操作时,整流器模块41的MOS控制电路68进行作为发电限制任务的第二发电限制任务:
[0132](I)接通或保持所有的整流器模块(即整流器模块41至整流器模块43)的下臂MOS晶体管61 ;
[0133](2)断开或禁止所有的整流器模块(即整流器模块41至整流器模块43)的上臂MOS晶体管60 ;
[0134](3)指示通信电路67将包括第一识别脉冲和第三识别脉冲的第三PffM信号发送至通信线RC。
[0135]第二发电限制任务的执行导致U相绕组、V相绕组和W相绕组的输出端基本被短路,并且流经U相绕组、V相绕组和W相绕组的相应的U相电流、V相电流和W相电流具有基本相同的幅值。第一发电限制任务的执行还导致U相电流、V相电流和W相电流中的每个相电流的有效值小于在不执行第一发电限制任务的情况下在整流器41的下臂MOS晶体管61中存在故障时的有效值。
[0136]当由于在整流器模块42和整流器模块43中的另一整流器模块的下臂MOS晶体管61中发生故障而由整流器模块由保护确定器67E基于经由通信线RC发送的第三PffM信号指示进行对发电机I的保护操作时,对应的整流器模块42或整流器模块43的MOS控制电路68以与整流器模块41的MOS控制电路68相同的方式进行第二发电限制任务。
[0137]当由保护确定器67E响应于接收第四PffM信号指示进行保护操作时,MOS控制电路68能够进行第一发电限制任务和第二发电限制任务之一。
[0138]注意,当由保护确定器67E指示响应于接收第四PffM信号进行保护操作时,优选地是,MOS控制电路68应当确定MOS控制电路68进行第一发电限制任务或第二发电限制任务中的每个的定时,以接通或断开所有的上臂MOS晶体管60并且断开或接通所有的下臂切换元件61,以使得在每个定时处不可能发生浪涌。
[0139]更具体地,在一定量的电流(即大量的电流)要流经或正在流经对应的上臂MOS晶体管60或下臂MOS晶体管60的情况下,MOS控制电路68E应当控制第一发电限制任务或第二发电限制任务的执行定时,以防止上臂MOS晶体管60或下臂MOS晶体管60的接通/断开操作。该控制减少了由于上臂MOS晶体管60或下臂MOS晶体管60的接通/断开操作而发生浪涌的风险。
[0140]整流器模块42和整流器模块43中的每个整流器模块的结构与整流器模块41的结构相似。具体地,参照图8,针对V相绕组的整流器模块42包括第一 MOS晶体管60和第二 MOS晶体管61、第一温度传感器62和第二温度传感器63、整流控制器164以及电流传感器69。包括在整流器模块42中的第一 MOS晶体管60和第二 MOS晶体管61以及电流传感器69与包括在整流器模块41中的那些在以下方面不同。具体地,包括在整流器模块42中的部件60至部件6
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