电力变换装置、电动助力转向系统、电动汽车、电子控制节气门、电动制动器的制造方法_3

文档序号:9650818阅读:来源:国知局
T3’用于在线圈?中性点发生接电源时切断电流环路,若没有发生接电源的可能性则不需要。图9的第4M0SFET4’用于切断线圈?中性点发生接地时的电流环路。
[0102]在图10中,第3M0SFET群3u?3w、3n与图4、图5的实施例同样地,在构成三相以及中性点驱动逆变器的第1M0SFET群lu?lw、ln、第2M0SFET群2u?2w、In中的某一个发生短路时,使来自电动机8的再生电流流过而不使电动机8进行再生制动,将其插入中性点侧。
[0103]关于第5M0SFET群5u?5w、5n,在图8中即使第1M0SFET群lu?lw、ln发生了短路故障的情况下也不经由第3M0SFET群3u?3w、3n的寄生二极管始终向电动机的线圈施加VB,在图9中即使在第2M0SFET群2u?2w、ln短路的情况下,也不经由第4M0SFET群4u?4w、4n的寄生二极管始终使电动机的线圈成为GND电位,且用于切断全部电流。
[0104]另外,半导体开关3u?3w或4u?4w的方向可以是任意的,但可以对源极电位进行共通化,对驱动4u?4w的电路进行共通化,因此图9所示的方向较佳。
[0105]〈实施方式6>
[0106]图12是本发明的实施方式2的电力变换装置1000的电路图。在图12中,在电力变换装置1000的各相输出和电源之间,以与第1M0SFET群lu?lw、ln串联且寄生二极管成为逆向的方式连接有第3M0SFET群3u?3w、3n。此外,在电力变换装置1000的各相输出和接地点之间,以与第2M0SFET群2u?2w、2n串联且寄生二极管成为逆向的方式连接有第4M0SFET 群 4u ?4w、4n。
[0107]正常时,接通第3M0SFET群3u?3w和第4M0SFET群4u?4w,能够通过第1M0SFET群lu?lw和第2M0SFET群2u?2w来实现通常的电动机驱动动作。单一故障时,断开发生了故障的相所涉及的第3M0SFET群3u?3w和第4M0SFET群4u?4w,接通用于驱动中性点的第3M0SFET3n和第4M0SFET4n,驱动正常的两相和中性点来继续电动机的运转。发生多重故障等无法继续进行电动机的运转的异常时,断开第3M0SFET群3u?3w、3n和第4M0SFET群4u?4w、4n,由此能够将三相逆变器电路从电动机8分离而不会通过寄生二极管构成在实施方式1中说明的短路闭合电路。
[0108]〈实施方式7>
[0109]图13是本发明的实施方式3的电力变换装置1000的电路图。在图13中,在电力变换装置1000的各相输出和电动机8的各相输出之间串联连接有第3M0SFET群3u?3w、3n和第4M0SFET群4u?4w、3n。配置成第3M0SFET群3u?3w、3n的寄生二极管的方向与第4M0SFET群4u?4w、3n的寄生二极管的方向相互成为逆向。
[0110]第1M0SFET群lu?lw和第2M0SFET群2u?2w进行通常的电动机驱动动作,第3M0SFET群3u?3w、3n和第4M0SFET群4u?4w、4n通过信号线0UT_EN被控制,正常时接通,异常时断开。正常时,接通第3M0SFET群3u?3w和第4M0SFET群4u?4w,因此能够通过第1M0SFET群lu?lw和第2M0SFET群2u?2w来实现通常的电动机驱动动作。单一故障时,断开第3M0SFET群3u?3w和第4M0SFET群4u?4w,接通中性点所涉及的第3M0SFET3n和第4M0SFET4n,由此能够驱动正常的两相和中性点来继续进行电动机的运转。发生多重故障等无法继续进行电动机的运转的异常时,断开第3M0SFET群3u?3w、3n和第4M0SFET群4u?4w、4n,由此能够将三相逆变器电路从电动机8分离而不会通过寄生二极管构成在实施方式1中说明的短路闭合电路。
[0111]也可以代替第3M0SFET群3u?3w、3n和第4M0SFET群4u?4w、4n,在电力变换装置1000的各相输出和电动机8的各相输出之间串联连接逆向并联连接了没有寄生二极管的晶闸管(Thyristor)、IGBT、双极型晶体管等而得的电路。
[0112]对于工作电源电压为12?36V程度的设备,基于半导体元件的电压下降与工作电源电压相比无法无视,因此多数情况下作为半导体元件使用如图1所示电压下降小的MOSFET ο也可以使用没有寄生二极管的晶闸管、IGBT、双极型晶体管等,但产生因PN结引起的0.7V左右的电压下降。
[0113]当然,如图13所示串联连接了逆向的MOSFET的情况下,作为结果产生相同程度的电压下降,因此即使在使用晶闸管、IGBT、双极型晶体管等的情况下,实质上也能够发挥与图13相同的效果。
[0114]〈实施方式8>
[0115]图14是本发明的实施方式8的电动助力转向系统的结构图。电动助力转向系统具备与在实施方式1?7的任一个中说明的电力变换装置1000同样的电路结构,并且具备转向盘11、安装在转向盘11上的旋转轴16、安装在旋转轴16上的扭矩传感器12、操舵机构
17、微处理器100-1和100-2以及电动机8。向微处理器100-1输入相电流检测信号14、全电流检测信号15
[0116]操舵机构17被旋转轴16操舵,控制车轮18的方向。操舵机构17或旋转轴16通过电动机8被辅助操舵力。微处理器100-1根据扭矩传感器12的输出13,经由PWM计时器10 输出针对第 1M0SFET 群 lu ?lw、In、第 2M0SFET 群 2u ?2w、2n、第 3M0SFET 群 3u ?3w、3n、第4M0SFET4或第4M0SFET群4u?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n的控制信号,以使相电流检测信号14成为目标值。通过由这些开关元件构成的三相或四相逆变器驱动电动机8。
[0117]在发生单一故障时,发生了故障的相所对应的第3M0SFET群3u?3w、3n、第4M0SFET4或第4M0SFET群4u?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n断开,切断、隔离该相输出,通过四相逆变器中剩余的三相继续驱动电动机。在三相逆变器中,中性点所涉及的第3M0SFET3n、第4M0SFET4或4n、第5M0SFET5n接通,驱动剩余的两相和中性点,由此使电动机继续运转。
[0118]因此,在本实施例的电动助力转向系统中,即使在发生了逆变器的单一故障的情况下,也能够继续动作。
[0119]在发生进一步的异常时,根据相电流检测信号14等检测出异常,通过断开第3M0SFET 群 3u ?3w、3n、第 4M0SFET4 或第 4M0SFET 群 4u ?4w、4n、第 5M0SFET 群 5u ?4w、5n,将电动机8可靠地从电力变换装置(三相或四相逆变器)分离。由此,可以不妨碍向转向盘11施加的人力对电动机8的操作,即针对旋转轴16、操舵机构17的操作而确保安全。在发生过电流时,也根据全电流检测信号15检测出异常,能够通过第5M0SFET群5u?4w、5n可靠地切断电源来确保安全。
[0120]〈实施方式9>
[0121]图15是本发明的实施方式9的电动汽车的结构图。电动汽车具备与在实施方式1?7的任一个中说明的电力变换装置1000同样的电路结构,还具备检测加速踏板的踏入量的加速踏板位置传感器21、微处理器100-1和100-2、电动机8、被电动机驱动的车轮18,根据需要还具备减速机构19。
[0122]向微处理器100-1输入相电流检测信号14和全电流检测信号15。微处理器100_1根据加速踏板位置传感器21的输出,经由PWM计时器10输出针对第1M0SFET群lu?lw、In、第 2M0SFET 群 2u ?2w、2n、第 3M0SFET 群 3u ?3w、3n、第 4M0SFET4 或第 4M0SFET 群 4u ?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n的控制信号。通过由这些开关元件构成的三相或四相逆变器驱动电动机8。
[0123]在发生单一故障时,发生了故障的相所对应的第3M0SFET群3u?3w、3n、第4M0SFET4或第4M0SFET群4u?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n断开,切断、隔离该相输出,在四相逆变器中通过剩余的三相继续驱动电动机。在三相逆变器中,中性点涉及的第3M0SFET3n、第4M0SFET4或4n、第5M0SFET5n接通,驱动剩余的两相和中性点,由此使电动机继续运转。
[0124]因此,在本实施例的电动汽车中,即使在发生了逆变器的单一故障的情况下,也能够继续动作。
[0125]发生进一步的异常时,从相电流检测信号14等检测出异常,断开第3M0SFET群3u ?3w、3n、第 4M0SFET4 或第 4M0SFET 群 4u ?4w、4n、第 5M0SFET 群 5u ?4w、5n,由此将电动机8可靠地从电力变换装置(三相或四相逆变器)分离。由此,能够防止电动机8的再生制动,即针对车轮18和被车轮18驱动的未图示的车体的紧急制动。
[0126]〈实施方式10>
[0127]图16是本发明的实施方式10的电子控制节气门的结构图。电子控制节气门具备与在实施方式1?7的任一个中说明的电力变换装置1000同样的电路结构,还具备检测加速踏板的踏入量的加速踏板位置传感器21、微处理器100-1和100-2、电动机8、被电动机8驱动的节流阀23、测量节流阀23的开度的节气门位置传感器22、电动机8的驱动力消失时能够将节流阀23设为能够通过制动器进行速度控制的预定的开度的默认位置机构24,根据需要还具备减速机构19。
[0128]向微处理器100-1输入相电流检测信号14和全电流检测信号15。微处理器100_1根据加速踏板位置传感器21的输出,经由PWM计时器10输出针对第1M0SFET群lu?lw、In、第 2M0SFET 群 2u ?2w、2n、第 3M0SFET 群 3u ?3w、3n、第 4M0SFET4 或第 4M0SFET 群 4u ?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n的控制信号,以使通过节气门位置传感器22测量出的节流阀23的开度成为预定的开度。通过由这些开关元件构成的三相或四相逆变器驱动电动机8。
[0129]在发生单一故障时,发生了故障的相所对应的第3M0SFET群3u?3w、3n、第4M0SFET4或第4M0SFET群4u?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n断开,切断、隔离该相输出,在四相逆变器中通过剩余的三相继续驱动电动机。在三相逆变器中,中性点涉及的第3M0SFET3n、第4M0SFET4或4n、第5M0SFET5n接通,驱动剩余的两相和中性点,由此使电动机继续运转。
[0130]因此,在本实施例的电子控制节气门中,即使在发生了逆变器的单一故障的情况下,也能够继续动作。
[0131]在发生电力变换装置(三相逆变器)的进一步的异常等时,根据相电流检测信号14等检测出异常,断开第3M0SFET群3u?3w、3n、第4M0SFET4或第4M0SFET群4u?4w、4n、第5M0SFET群5u?4w、5n,由此将电动机8可靠地从电力变换装置(三相或四相逆变器)分离,通过默认位置机构24将节流阀23保持预定的开度。由此,能够进行基于制动器的速度控制,能够继续行驶。
[0132]〈实施方式11>
[0133]图17是本发明的实施方式11的电动制动器的结构图。电动制动器具备与在实施方式1?7的任一个中说明的电力变换装置1000同样的电路结构,还具备检测制动踏板的踏入量的制动踏板位置传感器28、微处理器100-1和100-2、电动机8、被电动机8驱动的制动闸片26、测量制动闸片26向转子27的推压量的推力传感器25、电动机8的驱动力消失时将制动闸片26保持在没有推压转子27的位置的默认位置机构24,根据需要还具备减速机构19。
[0134]向微处理器100-1输入相电流检测信号14和全电流
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