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_2

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的直流电力转换成三相交流电力并输出到电动机300的各相绕组,对电动机300进行旋转驱动。
[0062]以上是逆变器电路110的概略结构,由于该结构已众所周知,故省略进一步的说明。
[0063]此外,在对电动机300的转速进行控制的情况下,只要以使电动机的转速ω r与来自上级控制器的速度指令一致的方式来生成电压指令或电流指令进行反馈控制即可。
[0064]接着,下面对作为本发明特征的中性点电压检测电路120的作用、以及电动机电流运算器230的异常判断和修正电流计算进行说明。
[0065]中性点电压检测电路120为如下用途的电路,其基于逆变器电路110的三相输出电压,设定在电位上与电动机300的中性点等效的虚拟中性点,通过检测该虚拟中性点的电压来检测电动机300的中性点电压VN。具体而言,如图1所示,分别将电阻Ru、Rv、Rw的一端侧连接到各相的输出线路上,在此即为各相的中间电极69与电动机300的绕组之间,并且将这些电阻的另一端侧经由电阻Rn接地,来构成中性点电压检测电路120。通过该结构,将各相的输出电压平均而得到的电压被电阻Ru、Rv、Rw和电阻Rn分压,由此能够检测电动机300的中性点电压VN。由中性点电压检测电路120检测出的中性点电压VN的值被输入到电动机电流运算器230,用于电动机电流运算器230进行的异常判断。
[0066]此外,在该实施方式中,由于逆变器装置100是搭载在动力转向装置500中的部件,所以电池电源BAT为12V、比较低。因此,如图1所示,将中性点电压检测电路120的电阻Ru、Rv、Rw直接连接到各相的输出线路上。然而,本申请的发明也能够应用于例如搭载在混合动力车辆中的逆变器装置等用较高的电压来驱动车轮驱动用电动机的装置中。在这种情况下,优选利用绝缘电路等间接地检测中性点电压。
[0067]此外,由中性点电压检测电路120检测的中性点电压VN,优选被标准化为规定的电压电平后输入到电动机电流运算器230,使得能够由电动机电流运算器230进行处理。例如,在电动机电流运算器230中对中性点电压VN进行数字处理的情况下,以使得变成作为A/D转换器的输入电平的0?5V电平的方式,在中性点电压检测电路120中对各相的输出电压进行分压。电动机电流运算器230通过对该分压后的电压信号进行修正来获取中性点电压VN,并用于异常判断处理。在此,中性点电压VN也可以采用通过运算放大器放大并进行阻抗变换后的电压。
[0068]电动机电流运算器230具有基于由中性点电压检测电路120检测出的中性点电压VN来检测各相的输出线路的异常的功能。具体而言,电动机电流运算器230将由中性点电压检测电路120检测出的中性点电压VN的值与电动机300的中性点电压VN的理论值进行比较,基于该比较结果来判断各相的输出线路是否存在异常。在此,中性点电压VN的理论值是指逆变器装置100和电动机300按设计工作时的额定(标准)的中性点电压VN。以下,将用于与中性点电压VN进行比较的理论值称为额定中性点电压VNR进行说明。
[0069]上述额定中性点电压VNR是在电动机电流运算器230中基于PWM生成器220输出的PWM信号的脉冲模式而求取的。具体而言,如图1所示,检测与电池电源BAT并联连接的平滑电容器51的两端电压Vdc,将该电压Vdc输入到电动机电流运算器230。电动机电流运算器230基于输入的电压Vdc求取电池电源BAT的电压(电池电压)VB,并根据PWM信号的脉冲模式调整该电池电压VB,由此能够求取额定中性点电压VNR。例如,电动机电流运算器230基于PWM信号的脉冲模式来确定逆变器电路110的输出电压矢量,根据该输出电压矢量从1倍、2/3倍或1/3倍中选择任一个作为相对于电池电压VB的倍率。通过将这样选出的倍率乘以电池电压VB,能够在电动机电流运算器230中求取额定中性点电压VNR。此夕卜,关于该点在后面详细地进行说明。
[0070]接着,利用图2对表示第一实施方式中来自逆变器电路110的输出的输出电压矢量进行说明。并且,利用图3说明第一实施方式中的输出线路的异常检测动作。此外,利用图4说明第一实施方式中的输出线路断线时的检测动作。
[0071]图2所示的逆变器电路110的输出电压矢量中,按照U相、V相、W相的顺序,分别用“1”表示构成上臂开关元件的IGBT 52导通时,用“0”表示构成下臂开关元件的IGBT 62导通时。如图2所示,逆变器电路110的输出电压矢量从矢量V0变化到矢量V7。其中,流过电动机300的电流为0的零矢量有V0(0,0,0)和V7(l,l,l)两种。
[0072]逆变器电路110的输出电压矢量根据从PWM生成器220输出的PWM信号的脉冲模式而定。在本实施方式中,电动机电流运算器230如上所述,基于PWM信号的脉冲模式确定输出电压矢量,来决定作为针对上述中性点电压VN的阈值的额定中性点电压VNR。即,作为用于设定阈值的电平,使用由矢量V7决定的电压、由矢量V2、矢量V4、矢量V6决定的电压、由矢量V1、矢量V3、矢量V5决定的电压、以及由矢量V0决定的电压中的任一个。
[0073]电动机300的运行过程中表现出的中性点电压VN应与PWM脉冲模式同步地呈阶梯状地变化。因此,如果将由中性点电压检测电路120从逆变器电路110的输出电压检测出的中性点电压VN与基于PWM信号的脉冲模式决定的额定中性点电压VNR进行比较,则能够判断各相的输出线路是正常还是任意一相(某一相)发生异常。
[0074]逆变器电路110的输出电压矢量为矢量V2、矢量V4或矢量V6的情况下,逆变器电路110的三相输出电压中的两相输出电压为电池电压VB,剩余一相为0伏。因此,这种情况下的额定中性点电压VNR的值为VNR = VBX2/3。
[0075]此外,逆变器电路110的输出电压矢量为矢量V1、矢量V3或矢量V5的情况下,逆变器电路110的三相输出电压中的一相输出电压为电池电压VB,剩余两相为0伏。因此,这种情况下的额定中性点电压VNR的值为VNR = VBX 1/3。
[0076]在逆变器电路110的输出电压矢量为矢量V0的情况下,逆变器电路110的所有三相的输出电压都为0伏。因此,这种情况下的额定中性点电压VNR的值为VNR = 0。
[0077]同样地,在逆变器电路110的输出电压矢量为矢量V7的情况下,逆变器电路110的所有三相的输出电压都为电池电压VB。因此,这种情况下的额定中性点电压VNR的值为VNR = VB。
[0078]图3所示的波形图中,(a)中表示的三相电压指令值中,逆变器电路110的各相的调制波(电压指令值)Vu*、Vv*、Vw*都为包含三次谐波(调制因数为1.15)的波形。此外,(a)中也一并示出了作为载波的三角波PWM载波Carry。其结果是,(b)中所示的零(0)相电压成为包含三次谐波的波形,并且(d)中所示的中性点电压波形中叠加了(b)的零(0)相电压。
[0079]图3(c)中示出了输入到U相上臂的PWM信号的波形。它是驱动作为逆变器电路110的U相上臂开关元件的IGBT 52的信号。此外,(c)中所示的U相上臂的PWM信号的互补信号(反转信号)为U相下臂的PWM信号。
[0080]如(c)中所示,在U相上臂的PWM信号的值为Vgate (高电平)时,U相上臂的IGBT52导通,逆变器电路110的U相输出电压为VB。反之,在U相上臂的PWM信号的值为0(零电平)时,U相下臂的IGBT 62导通,逆变器电路110的U相输出电压为0伏。
[0081 ] 图3 (d)示出了与(a)的PWM载波Carry同步的中性点电压VN的变化。该中性点电压VN按照从矢量V0到矢量V7的顺序表示电动机300的中性点的电压值。它是逆变器电路110的三相的各相输出电压Vu、Vv、Vw的平均合成电压值,由以下的式⑴表示。它与由中性点电压检测电路120检测的中性点电压VN的值等效。
[0082]VN = (Vu+Vv+Vw) /3......(1)
[0083]由上述式(1)表示的中性点电压VN的值可认为是由上述中性点电压检测电路120检测出的,该中性点电压VN为与PWM信号的脉冲模式同步地呈阶梯状地变化的电压。
[0084]下面,考虑在逆变器装置100的输出线路上三相中的任意一相断线(所谓缺相)的情况。这种情况下,缺相时的中性点电压能够利用图4所示的一览表如下所示地检测。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VN的关系的一览表。
[0085]在未发生缺相的正常时,如图4所示,中性点电压VN在矢量VI?V6时为VBX 1/3或VBX2/3,在矢量V0时为0,在矢量V7时为VB。另一方面,在输出线路的任意一相缺相的情况下,如图4所示,中性点电压VN在矢量VI?V6时为0、VB/2和VB中的任一个。因此,在由中性点电压检测电路120检测出的中性点电压VN的值为VN = VB/2的情况下,能够判断为任意一相缺相。
[0086]如上所述,在判断为任意一相缺相的情况下,通过确定矢量VI?V6中中性点电压VN的值为0或VB时是哪个矢量,能够判断哪个相缺相。具体而言,在仅一相导通(1)、剩余两相断开⑹的V1、V3、V5等各输出电压矢量中的某一个下中性点电压VN为0的情况下,能够判断为在该输出电压矢量下导通的相为缺相的相。即,如果矢量VI时VN = 0则能够判断为U相为缺相的相,如果矢量V3时VN = 0则能够判断为V相为缺相的相,如果矢量V5时VN = 0则能够判断为W相为缺相的相。
[0087]此外,在仅一相断开(0)、剩余两相导通⑴的V2、V4、V6等各输出电压矢量中的某一个下中性点电压VN为VB的情况下,能够判断为该输出电压矢量下断开的相为缺相的相。S卩,如果矢量V2时VN = VB则能够判断为W相为缺相的相,如果矢量V4时VN = VB则能够判断为U相为缺相的相,如果矢量V6时VN = 0则能够判断为V相为缺相的相。
[0088]此外,在任意一相缺相的情况下,矢量V0时中性点电压VN的值与额定中性点电压VNR相同而为0,矢量V7时中性点电压VN的值与额定中性点电压VNR相同而为VB。因此,通过检测矢量V0和矢量V7下的中性点电压VN,能够将矢量V7下中性点电压VN低于VB的接地故障的情况或矢量V0下中性点电压VN大于0的电源故障的情况与缺相的情况区分开来。
[0089]在本实施方式中,通过电动机电流运算器230,利用以上说明的方法,能够检测各相的输出线路的异常。
[0090]图5是表示电动机电流运算器230进行的异常判断的控制流程的图。下面对该图5的控制流程进行说明。此外,图5的控制流程通过由微机等计算机构成的电动机电流运算器230执行。通过以规定的时间间隔启动该控制流程的程序,电动机电流运算器230进行以下的运算,执行异常判断。
[0091]图5的控制流程启动后,电动机电流运算器230在步骤S40中检测当前的PWM信号的脉冲模式。如上所述,PWM信号的脉冲模式与PWM载波Carry同步地变化。因此,通过在与PWM载波Carry同步的时刻检测从PWM生成器220输出的各相的PWM信号,能够检测PWM信号的脉冲模式。由此,能够选择作为阈值的额定中性点电压VNR使用哪个值。
[0092]在步骤S40中检测出PWM信号的脉冲模式后,电动机电流运算器230为了求取与检测出的脉冲模式对应的额定中性点电压VNR,在接下来的步骤S41中计算各相电压。在此,如下所述,通过将电源电压VB乘以基于检测出的PWM信号的脉冲模式的各相电压系数,来计算各相电压Vu、Vv、Vw。
[0093]具体而言,在检测出的PWM信号的脉冲模式为矢量V7的情况下,三相所有的电压系数都为1/3。此外,在检测出的PWM信号的脉冲模式为矢量V2、矢量V4或矢量V6的情况下,两相的电压系数为1/3,剩余一相为0。在检测出的PWM信号的脉冲模式为矢量V1、矢量V3或矢量V5的情况下,一相的电压系数为1/3,剩余两相为0。在检测出的PWM信号的脉冲模式为矢量V0的情况下,三相所有的电压系数都为0。
[0094]在步骤S41中根据PWM脉冲
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