电动机驱动控制装置、动力转向装置、电动制动装置、电动泵装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动机驱动控制装置、使用该电动机驱动控制装置的动力转向装置、电动制动装置和电动栗装置。
【背景技术】
[0002]—般地，用于对电动机进行驱动控制的电动机驱动装置具有从直流电源接收直流电力并产生交流电力的电力转换装置和用于控制该电力转换装置的控制装置。由电力转换装置获得的交流电力被供给到电动机(例如三相同步电动机)，电动机根据所供给的交流电力产生旋转扭矩。
[0003]这种电动机驱动装置例如用于对搭载在汽车中的各种电动机进行驱动控制。作为其一例，将汽车的转向装置电动化的动力转向装置或驱动汽车车轮的汽车用驱动电动机等中使用的电动机驱动装置，从搭载在汽车上的二次电池接收直流电力，将其转换成交流电力，将该交流电力供给到对应的电动机，来对系统装置进行驱动控制。由于这已众所周知，故在此省略进一步的说明。
[0004]在如上所述的电动机驱动装置中，在包含从电力转换装置的开关元件到电动机的电气配线和电动机的绕组在内的输出线路上发生异常的情况下，期望适当地将其检测出，并安全地停止电动机和电力转换装置。为了满足这种需求，下述专利文献1中记载了如下技术，即检测电动机的中性点电压，通过将检测出的中性点电压与规定的阈值进行比较，来检测输出线路中的接地故障等异常。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2013-247754号公报
【发明内容】
[0008]专利文献1公开的技术中，在与三相电动机的各相对应地设置的三相输出线路中发生接地故障等异常的情况下，虽然能够将其检测出，但难以安全地继续电动机的驱动。特别是，如专利文献1所述，在基于流过电力转换装置的脉冲状直流电流计算流过三相电动机各相的电流来控制电动机的驱动的电动机驱动装置中，在因三相输出线路中的任意一相的输出线路断线等而产生缺相的情况下，从控制装置向电力转换装置输出的PWM脉冲模式与实际的电流路径之间发生不一致。因此，无法正确地计算电动机的电流，无法安全地继续电动机的驱动。
[0009]本发明为了解决如上所述的现有技术中的问题而提出。本发明的主要目的在于提供一种电动机驱动控制装置，即使在接收多相交流电力而驱动的电动机的驱动期间任意一相变成缺相的情况下，也能够安全地继续电动机的驱动。
[0010]本发明的电动机驱动控制装置，一种控制电动机的驱动的电动机驱动控制装置，其特征在于，包括:将经由直流母线输入的直流电力转换成多相交流电力输出到上述电动机的逆变器电路；检测流过上述直流母线的直流电流的电流检测器；生成用于控制上述逆变器电路的PWM信号将其输出到上述逆变器电路的PWM生成器；基于由上述电流检测器检测出的直流电流的值和上述PWM信号计算流过上述电动机的各相电流值的电流运算器；和基于由上述电流运算器计算出的各相电流值生成用于控制上述PWM生成器的指令信号将其输出到上述PWM生成器的电流控制器，上述电流运算器在上述交流电力中任意一相缺相的情况下，判断上述缺相的相，并计算其它相的电流值。
[0011]本发明的动力转向装置，包括:上述的电动机驱动控制装置；将车辆驾驶员进行的转向操作传递到上述车辆的转向轮的传递机构；和通过上述电动机驱动控制装置的控制来驱动的、产生用于辅助上述转向操作的旋转扭矩的电动机。
[0012]本发明的电动制动装置，包括:上述的电动机驱动控制装置；通过工作液将车辆驾驶员进行的制动操作传递到上述车辆的制动机构的传递机构；和通过上述电动机驱动控制装置的控制来驱动的、产生用于使上述工作液的液压随上述制动操作而增加的旋转扭矩的电动机。
[0013]本发明的电动栗装置，包括:上述的电动机驱动控制装置；使工作液的液压增加的栗；和通过上述电动机驱动控制装置的控制来驱动的、产生用于使上述栗工作的旋转扭矩的电动机。
[0014]根据本发明，即使在接收多相交流电力而驱动的电动机的驱动期间任意一相变成缺相的情况下，也能够安全地继续电动机的驱动。
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的第一实施方式的电动机驱动控制装置的结构的图。
[0016]图2是表示逆变器电路的输出电压矢量的图。
[0017]图3是用于说明第一实施方式中的输出线路的异常检测动作的波形图。
[0018]图4是表不正常时和缺相时的输出电压矢量与中性点电压的关系的一览表。
[0019]图5是表示异常判断的控制流程的图。
[0020]图6是表示没有进行脉冲移位(Pulse Shift)时流过逆变器电路的脉冲状直流电流波形的例子的图。
[0021]图7是表示进行了脉冲移位时流过逆变器电路的脉冲状直流电流波形的例子的图。
[0022]图8是表示进行了脉冲移位的状态下V相缺相时流过逆变器电路的脉冲状直流电流波形的例子的图。
[0023]图9是表不正常时和缺相时的输出电压矢量与直流电流的关系的一览表。
[0024]图10是用于进一步说明第一实施方式的输出线路的异常检测动作的波形图。
[0025]图11是用于进一步说明第一实施方式的输出线路的异常检测动作的波形图。
[0026]图12是表示本发明的第二实施方式的电动机驱动控制装置的结构的图。
[0027]图13是表不从相电压检测电路输出的U相的输出信号的例子的图。
[0028]图14是表示包含本发明的第三实施方式的动力转向装置的转向系统的结构的图。
[0029]图15是表示本发明的第四实施方式的电动制动装置的结构的图。
[0030]图16是表示包含本发明的第五实施方式的电动栗装置的液压栗系统的结构的图。
[0031]附图记号的说明
[0032]23......电动栗装置
[0033]50......串联电路
[0034]52、62......1GBT
[0035]56、66......二极管
[0036]100……逆变器装置
[0037]110......逆变器电路
[0038]120......中性点电压检测电路
[0039]121......相电压检测电路
[0040]210......电流控制器
[0041]220......PWM 生成器
[0042]230……电动机电流运算器
[0043]300......电动机
[0044]500……动力转向装置
【具体实施方式】
[0045]以下，利用附图对本发明的电动机驱动控制装置详细地进行说明。
[0046](第一实施方式)
[0047]图1是表示本发明的第一实施方式的电动机驱动控制装置的结构的图。在此，作为电动机驱动控制装置的一个例子，示出了用于车辆的动力转向装置的电动机的驱动控制装置的结构。
[0048]在图1中，动力转向装置500具有电动机300、作为控制电动机300的驱动的电动机驱动控制装置的逆变器装置100。
[0049]在本实施方式中，逆变器装置100通过监视电动机300的中性点电压来检测包含从逆变器装置100的开关元件至电动机300的电气配线和电动机300的绕组的输出线路的异常。此外，在图1中，作为动力转向装置500的结构，示出了逆变器装置100和电动机300，对于构成车辆的转向装置的其它结构部件等，由于与逆变器装置100的动作没有直接关系，因此省略图示。
[0050]逆变器装置100具有电流控制器210、PWM生成器220、逆变器电路110、中性点电压检测电路120、电动机电流运算器230。电动机电流运算器230判断输出线路上是否发生异常，在没有异常的情况下输出正常时的电动机电流的运算结果。另一方面，在发生异常的情况下以如下方式动作，即判断异常相，输出与异常相对应的修正电流运算等的电动机电流的运算结果，并且通知用户。
[0051]逆变器装置100连接了输出直流电压VB的电池电源BAT作为直流电压源。从电池电源BAT经由直流母线输入到逆变器装置100的直流电力，由逆变器电路110转换成电压可变、频率可变的三相交流电力，并输出到电动机300。
[0052]电动机300为通过从逆变器电路110供给的三相交流电力进行旋转驱动的三相电动机。该电动机300能够使用例如永磁式同步电动机、感应电动机、开关磁阻(SR)电动机等各种交流电动机。
[0053]逆变器装置100具有用于控制电动机300的旋转输出的电流控制功能。如图1所示，在逆变器装置100的正极侧直流母线上设置有用于检测流过直流母线的直流电流的电流检测器Rsh。此外，电流检测器Rsh也可以不设置在负极侧直流母线上，而设置在正极侧直流母线上。由该电流检测器Rsh检测出的直流电流值Idc被输入到电动机电流运算器230 中。
[0054]为了驱动逆变器电路110各开关元件而从PWM生成器220输出的PWM信号被输入到电动机电流运算器230中。电动机电流运算器230基于该PWM信号和从电流检测器Rsh输入的直流电流值Idc，计算求取流过电动机300的U相、V相、W相的各电流值(Iu、Iv、Iw)，并将其运算结果输出到电流控制器210。
[0055]此外，电动机电流运算器230除了上述的电流运算功能以外，还具有在从逆变器电路110向电动机300输出的三相交流电力中任意一相缺相的情况下对该相进行判断并计算其它相的电流值的功能。对于该点在后面详细地进行说明。
[0056]电流控制器210基于由电动机电流运算器230计算出的三相电流值Iu、Iv、Iw生成用于控制PWM生成器220的指令信号，并输出到PWM生成器220。具体而言，电流控制器210以使得三相电流值Iu、Iv、Iw与从外部输入的电流控制指令等控制指令之间的差分别为0的方式来求取三相电压指令值(Vu*、Vv*、Vw*)，生成表示这些电压指令值的指令信号并输出到PWM生成器220。此外，在电流控制器210中，也可以使用电流值(Id、Iq)来生成对PWM生成器220的指令信号来替代三相电流值Iu、Iv、Iw，其中，上述电流值(Id、Iq)是利用电动机300的旋转位置Θ对电流值Iu、Iv、Iw进行dq转换而得到的。
[0057]PWM生成器220基于从电流控制器210输入的指令信号表示的三相电压指令值(Vu*、Vv*、Vw*)生成用于控制逆变器电路110的PWM信号，并输出到逆变器电路110。具体而言，PWM生成器220求取与各电压指令值Vu*、Vv*、Vw*相当的各相脉冲宽度，生成与该脉冲宽度对应的各相PWM信号，并输出到逆变器电路110的各相开关元件。由此，对逆变器电路110的各相开关元件进行导通/断开控制，调整输出电压。
[0058]下面，说明逆变器电路110的概略结构。此外，作为构成逆变器电路110的开关元件的电力用半导体元件，以下以使用绝缘栅型双极晶体管(IGBT)为例进行说明，但是也可以使用M0SFET等替代IGBT。
[0059]在逆变器电路110中，由作为上臂而动作的IGBT 52和二极管56、以及作为下臂而动作的IGBT 62和二极管66构成上下臂的串联电路50。逆变器电路110中，对应要输出的三相交流电力即U相、V相、W相等各交流电力而分别具有该串联电路50。
[0060]各相的串联电路50中，分别与设置在电动机300的各相中的电枢绕组对应地，从中间电极69分别输出交流电流。该中间电极69经由交流端子与电动机300的各相绕组电连接。以下，包含从各相的中间电极69至绕组在内称为输出线路。
[0061]在各相的串联电路50中，上臂的IGBT 52的集电极经由正极端子与电池电源BAT的正极侧电连接，并且，下臂的IGBT 62的发射极经由负极端子与电池电源BAT的负极侧电连接。上述各相的上下臂的IGBT 52,62分别与由PWM生成器220生成的导通/断开信号(PWM信号)对应地被驱动控制。其结果是，将从电池电源BAT供给