專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在用于驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中所使用的無刷電動(dòng)機(jī)的逆變器裝置中，檢測(cè)接地事故的裝置，特別涉及用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)和逆變器裝置的連接線路的接地事故的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在車輛的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，為了將對(duì)應(yīng)于方向盤的轉(zhuǎn)向(steering)扭矩的轉(zhuǎn)向助力提供給轉(zhuǎn)向裝置，設(shè)置3相無刷電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)。對(duì)方向盤施加的轉(zhuǎn)向扭矩被扭矩傳感器檢測(cè)，根據(jù)該檢測(cè)值計(jì)算應(yīng)流過電動(dòng)機(jī)的電流的目標(biāo)值，根據(jù)該目標(biāo)值和實(shí)際流過電動(dòng)機(jī)的電流的值的偏差，計(jì)算用于提供給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的反饋控制的指令值。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括對(duì)每個(gè)相設(shè)置了上下一對(duì)的開關(guān)元件的逆變器電路、以及生成具有對(duì)應(yīng)于指令值的占空比的PWM(Pulse Width Modulation)信號(hào)從而對(duì)開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止期間進(jìn)行開關(guān)控制的PWM電路。逆變器電路根據(jù)開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，輸出對(duì)應(yīng)于上述占空比的各相的電壓，并且通過該電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的各相的電流通過測(cè)量與下側(cè)的各開關(guān)元件串聯(lián)連接的電流檢測(cè)用電阻兩端的電壓來檢測(cè)，該檢測(cè)值成為實(shí)際流過電動(dòng)機(jī)的電流的值。有關(guān)這樣的PWM方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的相電流的檢測(cè)，例如被記載在專利文獻(xiàn)1、2中。而且，利用該電流檢測(cè)用電阻，如果在電流值超過預(yù)先設(shè)定的過電流檢測(cè)范圍時(shí)，則判定產(chǎn)生某種異常而在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元中流過過電流。
在專利文獻(xiàn)1中記載了以下內(nèi)容一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括3相無刷電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的逆變器電路、對(duì)該逆變器電路進(jìn)行PWM控制的PWM電路、以及用于檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的相電流的電流檢測(cè)用電阻，在該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中設(shè)置了采樣保持電路，將來自PWM電路的PWM信號(hào)作為采樣信號(hào)，對(duì)各相的電流檢測(cè)用電阻的電壓進(jìn)行采樣保持，并且將該采樣保持的信號(hào)作為相電流檢測(cè)信號(hào)來輸出。
在專利文獻(xiàn)2中除了專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)，還記載了以下內(nèi)容設(shè)置用于產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)的電路，根據(jù)來自該電路的定時(shí)信號(hào)，從逆變器電路的開關(guān)元件已導(dǎo)通的定時(shí)起延遲后開始對(duì)于電流檢測(cè)用電阻的兩端電壓的采樣，并且在逆變器電路的開關(guān)元件截止的定時(shí)之前結(jié)束對(duì)電流檢測(cè)用電阻的電壓的采樣。
在專利文獻(xiàn)3中表示了以下結(jié)構(gòu)共用地連接下側(cè)的各開關(guān)元件的地線連接端子，在其連接點(diǎn)和地線間連接過電流檢測(cè)用的第一電流檢測(cè)用電阻，同時(shí)共用地連接上側(cè)的開關(guān)元件的電源連接端子，并在其連接點(diǎn)和電源間連接第二電流檢測(cè)用電阻。
于是，第二電流檢測(cè)用電阻被設(shè)置用于在逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路產(chǎn)生了接地事故時(shí)，檢測(cè)在該電阻中流過過大的接地電流的情況，并由此判定接地事故。
〔專利文獻(xiàn)1〕特許第3245727號(hào)公報(bào)〔專利文獻(xiàn)2〕特許第3240535號(hào)公報(bào)〔專利文獻(xiàn)3〕特開平6-233450號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，在上述專利文獻(xiàn)3所示的裝置中，雖然可以檢測(cè)逆變器電路的過電流和接地事故，但是由于需要在上側(cè)的開關(guān)元件的電源連接端子和電源間連接第二電流檢測(cè)用電阻，所以產(chǎn)生以下的不良情況。
即，為了進(jìn)行電流檢測(cè)而使用運(yùn)算放大器(差動(dòng)放大電路)，但是在利用第二電流檢測(cè)用電阻來進(jìn)行電流檢測(cè)的情況下，由于至運(yùn)算放大器的輸入電壓成為電源電壓，所以需要選擇同相信號(hào)除去比CMR(Common ModeRejection Ration)，即表示輸入電壓的變動(dòng)部分和輸入偏移電壓的變動(dòng)部分的比(通常是DC變動(dòng)部分)高性能的運(yùn)算放大器，因此成本高。而且，除了第一電流檢測(cè)用電阻還使用第二電流檢測(cè)用電阻，電流檢測(cè)用的運(yùn)算放大器及其周邊電路結(jié)構(gòu)元件也進(jìn)一步增加，所以電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且電阻產(chǎn)生的發(fā)熱量也增大，所以有逆變器電路的效率惡化的不良情況。
本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置，不使用上述第二電流檢測(cè)用電阻，就可以檢測(cè)逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路被接地的接地事故。
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置電路包括逆變器，橋式連接上側(cè)開關(guān)元件組和下側(cè)開關(guān)元件組，并且將輸出側(cè)連接到電動(dòng)機(jī)的各相；以及電流檢測(cè)用電阻，被連接在所述逆變器電路的各下側(cè)開關(guān)元件和接地間。通過在逆變器電路的各下側(cè)開關(guān)元件和接地之間連接電流檢測(cè)用電阻，進(jìn)行相電流控制。逆變器電路通過以PWM電路構(gòu)成的開關(guān)控制電路來控制。
即，開關(guān)控制電路重復(fù)第一驅(qū)動(dòng)(powering)期間、第一再生期間、第二驅(qū)動(dòng)期間和第二再生期間，并對(duì)各期間進(jìn)行開關(guān)控制，其中，第一驅(qū)動(dòng)期間是通過從電源對(duì)所述逆變器電路的上側(cè)開關(guān)元件、電動(dòng)機(jī)和下側(cè)開關(guān)元件流過電流，進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的期間，第一再生期間是以下側(cè)開關(guān)元件組、電流檢測(cè)用電阻和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路，并在該電路中流過再生電流的期間，第二驅(qū)動(dòng)期間是通過從電源對(duì)所述逆變器電路的上側(cè)開關(guān)元件、電動(dòng)機(jī)和下側(cè)開關(guān)元件流過電流，進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的期間，第二再生期間是以上側(cè)開關(guān)元件組和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路(closed circuit)，并在該電路中流過再生電流的期間。
在要增加相電流時(shí)，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)循環(huán)的驅(qū)動(dòng)期間變長，再生期間變短。在要減少相電流時(shí)，相反地，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)循環(huán)的驅(qū)動(dòng)期間變短，再生期間變長。
電流檢測(cè)用電阻其兩端被連接到電流檢測(cè)電路，通過在該電阻兩端產(chǎn)生的電壓來檢測(cè)在開關(guān)控制時(shí)流過所述電流檢測(cè)用電阻的電流值。該電流檢測(cè)電路可以以運(yùn)算放大器(差動(dòng)放大電路)構(gòu)成。
在本發(fā)明中，通過所述電流檢測(cè)電路在所述第一再生期間檢測(cè)出的電流值在規(guī)定的電流值以上時(shí)，判定為所述逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路產(chǎn)生了接地事故。
在開關(guān)控制電路中，如上所述，在第一驅(qū)動(dòng)期間從電源向電動(dòng)機(jī)流過驅(qū)動(dòng)電流，并且在其之后的第一再生期間，以下側(cè)開關(guān)元件組、電流檢測(cè)用電阻和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路，在該閉合回路內(nèi)流過再生電流(感應(yīng)電流)。因此，如果逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路產(chǎn)生接地事故，則在第一驅(qū)動(dòng)期間中，從電源經(jīng)由上側(cè)的開關(guān)元件流過接地電流。因?yàn)檫@時(shí)的接地電流為大電流，所以在從逆變器電路到接地事故點(diǎn)的電感分布(寄生電感)中相當(dāng)?shù)碾娏髂芰勘焕鄯e。在下一個(gè)瞬間的第一再生期間中，該被累積的電流能量經(jīng)由構(gòu)成上述閉合回路的下側(cè)的開關(guān)元件、被連接到該元件的電流檢測(cè)用電阻和地而流動(dòng)。在本發(fā)明中，利用這種情況，在第一再生期間檢測(cè)出的電流值為規(guī)定的電流值以上時(shí)，判定為產(chǎn)生了接地事故。
這樣，本發(fā)明由于使用電流檢測(cè)用電阻在第一再生期間檢測(cè)在第一期間被積累在從逆變器電路到接地事故點(diǎn)的電感分布(寄生電感)中的電流能量，所以也可以不設(shè)置如專利文獻(xiàn)3所示那樣的接地事故檢測(cè)用的第二電流檢測(cè)用電阻。因此，電路結(jié)構(gòu)不復(fù)雜化，并且能夠不使效率降低地進(jìn)行接地事故的檢測(cè)。
按照本發(fā)明，可以用簡易的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行電路事故的檢測(cè)而不使逆變器電路的效率降低。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示模式A時(shí)電流路徑的圖。
圖4是表示模式B時(shí)電流路徑的圖。
圖5是表示模式C時(shí)電流路徑的圖。
圖6是表示對(duì)于繞組4v、4w的模式A時(shí)的電流路徑的圖。
圖7是表示對(duì)于繞組4v、4w的模式B時(shí)的電流路徑的圖。
圖8是表示對(duì)于繞組4v、4w的模式A時(shí)的接地事故發(fā)生時(shí)的電流路徑的圖。
圖9是表示對(duì)于繞組4v、4w的模式B時(shí)的接地事故發(fā)生時(shí)的電流路徑的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
該電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置包括用于轉(zhuǎn)向的方向盤100、一端固定在方向盤100上的轉(zhuǎn)向軸101、與轉(zhuǎn)向軸101的另一端連接的齒輪齒條機(jī)構(gòu)102、被設(shè)置在前述轉(zhuǎn)向軸101當(dāng)中的用于檢測(cè)通過方向盤100的操作對(duì)轉(zhuǎn)向軸101施加的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器103、將3相無刷電動(dòng)機(jī)(以下記為電動(dòng)機(jī))104的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向助力(轉(zhuǎn)向輔助力)而對(duì)轉(zhuǎn)向軸101提供的渦輪機(jī)構(gòu)105。
在車輛的電子控制單元(ECU)106中連接前述扭矩傳感器103、電動(dòng)機(jī)104和車速傳感器107，ECU106根據(jù)扭矩傳感器103和車速傳感器107的檢測(cè)信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)104的驅(qū)動(dòng)電流。該ECU106包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元P，具有形成電動(dòng)機(jī)104的驅(qū)動(dòng)電壓的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓形成功能。
而且，在齒輪齒條機(jī)構(gòu)102上連接橫拉桿108，在其兩端設(shè)置有用于連接到車輪(未圖示)的橫拉桿球頭109、橫拉桿球頭110。
在以上的結(jié)構(gòu)中，ECU106根據(jù)通過方向盤100被轉(zhuǎn)向時(shí)的由扭矩傳感器103得到的轉(zhuǎn)向扭矩的檢測(cè)信號(hào)、以及由車速傳感器107得到的車速的檢測(cè)信號(hào)，參照預(yù)先設(shè)定的表，對(duì)電動(dòng)機(jī)104施加對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)信號(hào)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓。更詳細(xì)地說，參照上述表而計(jì)算應(yīng)流過電動(dòng)機(jī)104的相電流，并根據(jù)該目標(biāo)值和電動(dòng)機(jī)104中實(shí)際流過的電流的偏差來生成用于驅(qū)動(dòng)逆變器電路的PWM信號(hào)(電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓)。
由此，通過電動(dòng)機(jī)104對(duì)轉(zhuǎn)向軸101提供轉(zhuǎn)向助力。
而且，在本實(shí)施方式中，根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩和車速對(duì)電動(dòng)機(jī)104施加電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，但是由于轉(zhuǎn)向扭矩與車速相關(guān)，所以也可以簡易地僅根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩形成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓。
圖2是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
1是由CPU和存儲(chǔ)器構(gòu)成的控制部分，2是根據(jù)來自控制部分1的電壓指令信號(hào)輸出具有規(guī)定的占空比的PWM信號(hào)，并對(duì)開關(guān)元件Q1～Q6進(jìn)行開關(guān)控制的公知的PWM電路(開關(guān)控制電路)，3是根據(jù)來自PWM電路2的PWM信號(hào)輸出電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的3相電壓(U相電壓、V相電壓、W相電壓)的逆變器電路，4是被連接在逆變器電路3的輸出側(cè)、通過該逆變器電路3輸出的3相電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(3相無刷電動(dòng)機(jī))，4u、4v、4w是電動(dòng)機(jī)4的繞組，5u、5v、5w是涵蓋規(guī)定區(qū)間而對(duì)相電流檢測(cè)用電壓進(jìn)行采樣并采樣保持的采樣保持電路，6u、6v、6w是放大采樣保持電路5u、5v、5w的輸出的直流放大電路。由控制部分1、PWM電路2、逆變器電路3和采樣保持電路5u、5v、5w構(gòu)成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路P。
逆變器電路3被連接在電池E的正極和負(fù)極(地)之間，將電池E的直流電壓變換為交流電壓。該逆變器電路3是公知的電路，具有分別對(duì)應(yīng)于U相、V相、W相設(shè)置的上下一對(duì)的臂，各臂具有開關(guān)元件Q1～Q6、和分別與這些開關(guān)元件并聯(lián)連接的回流用的二極管D1～D6。開關(guān)元件Q1～Q6由MOS型FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)構(gòu)成，但是也可以取代它而使用IGBT(絕緣柵型雙極模式晶體管)等元件。在各開關(guān)元件Q1～Q6的各個(gè)柵極上，從PWM電路2被分別提供6種(U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下)的PWM信號(hào)。在PWM信號(hào)的導(dǎo)通(High)區(qū)間中，開關(guān)元件Q1～Q6導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))，在PWM信號(hào)的截止(Low)的區(qū)間，開關(guān)元件Q1～Q6截止(斷路狀態(tài))。
通過這樣的開關(guān)元件Q1～Q6的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，從逆變器電路3中的各相的上下臂的連接點(diǎn)a、c、e取出電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的U相電壓、V相電壓、W相電壓，提供給電動(dòng)機(jī)4。即，從開關(guān)元件Q1、Q2的連接點(diǎn)a取出U相電壓，提供給電動(dòng)機(jī)4的U相繞組4u。從開關(guān)元件Q3、Q4的連接點(diǎn)c取出V相電壓，提供給電動(dòng)機(jī)4的V相繞組4v。從開關(guān)元件Q5、Q6的連接點(diǎn)e取出W相電壓，提供給電動(dòng)機(jī)4的W相繞組4w。
在逆變器電路3的各相的下臂上設(shè)置有用于在正常動(dòng)作時(shí)(穩(wěn)定狀態(tài)時(shí))檢測(cè)電動(dòng)機(jī)4的相電流的電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv、Rw。電流檢測(cè)用電阻Ru與開關(guān)元件Q1、Q2串聯(lián)連接，在該電阻Ru的兩端產(chǎn)生的電壓(b點(diǎn)的電位)被輸入采樣保持電路5u。電流檢測(cè)用電阻Rv與開關(guān)元件Q3、Q4串聯(lián)連接，在該電阻Rv的兩端產(chǎn)生的電壓(d點(diǎn)的電位)被輸入采樣保持電路5v。電流檢測(cè)用電阻Rw與開關(guān)元件Q5、Q6串聯(lián)連接，在該電阻Rw的兩端產(chǎn)生的電壓(f點(diǎn)的電位)被輸入到采樣保持電路5w。
采樣保持電路5u、5v、5w分別具有開關(guān)Su、Sv、Sw、電容器Cu、Cv、Cw和差動(dòng)放大器Au、Av、Aw。在逆變器電路3的電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv、Rw中流過電流，在電阻的兩端產(chǎn)生要檢測(cè)的電壓時(shí)，開關(guān)Su、Sv、Sw由于來自控制部分1的采樣信號(hào)SPu、SPv、SPw而導(dǎo)通，要檢測(cè)的電壓由于開關(guān)Su、Sv、Sw的導(dǎo)通，從而以對(duì)電容器Cu、Cv、Cw充電的形式被采樣。之后，在電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv、Rw中不流過電流，需要保持被采樣的電壓時(shí)，開關(guān)Su、Sv、Sw截止，對(duì)電容器Cu、Cv、Cw充電的電壓被保持。這樣，被采樣保持的電壓由直流放大電路6u、6v、6w放大后作為電流檢測(cè)信號(hào)Iu、Iv、Iw被輸出。這些電流檢測(cè)信號(hào)Iu、Iv、Iw表示在正常動(dòng)作時(shí)流過電動(dòng)機(jī)4的各相的實(shí)際的電流值，被作為相電流檢測(cè)值提供給控制部分1。
在控制部分1，根據(jù)扭矩傳感器(省略圖示)檢測(cè)出的扭矩值和由車速傳感器(省略圖示)檢測(cè)出的車速值，計(jì)算應(yīng)流過電動(dòng)機(jī)4的各相的電流，即用于得到必要的轉(zhuǎn)向助力的電動(dòng)機(jī)電流的目標(biāo)值，比較該目標(biāo)值和電流檢測(cè)值Iu、Iv、Iw，求它們的偏差。然后，根據(jù)得到的偏差，運(yùn)算提供給PWM電路2的各相的指令電壓Vu、Vv、Vw。該指令電壓是為了對(duì)電動(dòng)機(jī)4的各相繞組4u、4v、4w流過目標(biāo)值的電流而進(jìn)行反饋控制的參數(shù)。PWM電路2根據(jù)指令電壓生成具有規(guī)定的占空比的前述的6種PWM信號(hào)，將它們分別提供給逆變器電路3的開關(guān)元件Q1～Q6，以將對(duì)應(yīng)于直流電壓Vu、Vv、Vw的U相電壓、V相電壓、W相電壓提供給電動(dòng)機(jī)4。
逆變器電路3通常在導(dǎo)通時(shí)(第一驅(qū)動(dòng)期間)中，以從電池E至上臂的開關(guān)元件→電動(dòng)機(jī)4→下臂的開關(guān)元件的路徑流過電流，在其之后的截止時(shí)(第一再生期間)，以下側(cè)開關(guān)元件組、電流檢測(cè)用電阻和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路，在該電路中流過再生電流(感應(yīng)電流)。形成這些第一驅(qū)動(dòng)期間和第一再生期間的脈沖信號(hào)在PWM電路2中作為PWM信號(hào)被輸出。
圖3表示上臂的開關(guān)元件Q1和下臂的開關(guān)元件Q4導(dǎo)通，從電池E對(duì)電動(dòng)機(jī)4流過電流的第一驅(qū)動(dòng)期間。將該第一驅(qū)動(dòng)期間的舉動(dòng)稱為模式A。
在圖3中，用實(shí)線和虛線表示開關(guān)元件Q1～Q4的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)。用實(shí)線描繪的開關(guān)元件Q1、Q4處于導(dǎo)通狀態(tài)，用虛線描繪的開關(guān)元件Q2、S3處于截止?fàn)顟B(tài)。在后述的圖4、圖5中也一樣。該模式A是一個(gè)相(U相)中的上臂的開關(guān)元件(Q1)導(dǎo)通，下臂的開關(guān)元件(Q2)截止，另一相(V相)中的上臂的開關(guān)元件(Q3)截止，下臂的開關(guān)元件(Q4)導(dǎo)通的模式。而且，在圖3中為了簡單而省略W相，但是對(duì)于U相和W相、以及V相和W相，與U相和V相同樣的關(guān)系也成立。對(duì)于后述的其它的模式也一樣。在圖3中，U相上的開關(guān)元件Q1導(dǎo)通，從而V相下的開關(guān)元件Q4導(dǎo)通，所以根據(jù)電源E的直流電壓，如粗箭頭所示，以電池E→開關(guān)元件Q1→電動(dòng)機(jī)4的U相繞組4u→V相繞組4v→開關(guān)元件Q4→相電流檢測(cè)電阻Rv的路徑流過相電流I。
圖4是表示從圖3的狀態(tài)過渡到第一再生期間，并且上臂的開關(guān)元件Q1截止，下臂的開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)的狀態(tài)。將該第二期間的舉動(dòng)稱為模式B。
該模式B是一個(gè)相(U相)中的上臂的開關(guān)元件(Q1)截止，下臂的開關(guān)元件(Q2)導(dǎo)通，另一相(V相)中也是上臂的開關(guān)元件(Q3)截止，下臂的開關(guān)元件(Q4)導(dǎo)通的模式。在圖4中，由于U相下的開關(guān)元件Q2導(dǎo)通，從而V相下的開關(guān)元件Q4導(dǎo)通，所以如粗箭頭所示，基于電動(dòng)機(jī)4的繞組4u、4v中積累的電能，以U相繞組4u→V相繞組4v→開關(guān)元件Q4→相電流檢測(cè)電阻Rv→相電流檢測(cè)電阻Ru→開關(guān)元件Q2→U相繞組4u的路徑流過相電流I。該相電流I是基于被積存在繞組4u、4v中的電能的再生電流(感應(yīng)電流)。
從圖4的模式B開始再一次成為至電動(dòng)機(jī)4的驅(qū)動(dòng)期間。該期間是第二驅(qū)動(dòng)期間。在第二驅(qū)動(dòng)期間中，通過使與圖3所示的上下開關(guān)元件不同的上下開關(guān)元件導(dǎo)通，對(duì)電動(dòng)機(jī)4提供電流。
在結(jié)束第二驅(qū)動(dòng)期間時(shí)，接著遷移到第二再生期間。圖5表示從上述第二驅(qū)動(dòng)期間遷移到第二再生期間，并且上臂的開關(guān)元件Q1、Q3導(dǎo)通時(shí)的狀態(tài)。將該第二驅(qū)動(dòng)期間的舉動(dòng)稱為模式C。
該模式C是一個(gè)相(U相)中的上臂的開關(guān)元件(Q1)導(dǎo)通，下臂的開關(guān)元件(Q2)截止，另一相(V相)中也是上臂的開關(guān)元件(Q3)導(dǎo)通，下臂的開關(guān)元件(Q4)截止的模式。在圖5中，由于U相上的開關(guān)元件Q1導(dǎo)通，從而V相上的開關(guān)元件Q3導(dǎo)通，所以如粗箭頭所示，基于被積累在電動(dòng)機(jī)4的繞組4u、4v中的電能，以U相繞組4u→V相繞組4v→開關(guān)元件Q3→開關(guān)元件Q1→U相繞組4u的路徑流過相電流I。該相電流I是基于繞組4u、4v的電能的再生電流(感應(yīng)電流)。
如上述第一驅(qū)動(dòng)期間(模式A)→第一再生期間(模式B)→第二驅(qū)動(dòng)期間(模式A)→第二再生期間(模式C)等那樣，通過使任意一個(gè)狀態(tài)遷移到其它的狀態(tài)，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)4的電流控制。
通過上述模式A～C的占空比的控制，檢測(cè)電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv中流過的相電流，通過控制為該檢測(cè)值成為目標(biāo)值，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)4的旋轉(zhuǎn)角的控制。
而且，由于逆變器電路3的故障等而在逆變器電路中流過了過電流時(shí)，檢測(cè)流過該電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv的電流值，從而檢測(cè)過電流狀態(tài)。這時(shí)，使未圖示的保護(hù)電路差動(dòng)從而保護(hù)逆變器電路。
在逆變器電路3的開關(guān)控制中，由于對(duì)電動(dòng)機(jī)的各繞組，在各繞組中交替地執(zhí)行上述的模式A～C，例如，對(duì)于繞組4v、4w，進(jìn)行圖6、圖7那樣的開關(guān)控制。其中，圖6表示模式A，圖7表示模式B。一邊重復(fù)該過程，一邊進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制和過電流檢測(cè)。
接著，說明接地事故產(chǎn)生時(shí)的動(dòng)作。
現(xiàn)在，考慮在對(duì)繞組4v、4w進(jìn)行控制時(shí)在該電流路徑中產(chǎn)生了接地事故的情況。這時(shí)的接地事故是作為逆變器電路3的輸出點(diǎn)的e點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)4的繞組4v的連接線路中的x點(diǎn)接地的事故。如果該接地事故發(fā)生，則在進(jìn)行模式A的動(dòng)作時(shí)，如圖8所示，x點(diǎn)為接地，經(jīng)由電池E、開關(guān)元件Q5，接地電流Io流到地。但是，由于在e點(diǎn)和x點(diǎn)間存在電感分量(寄生電感)L，所以接地電流能量被積累在該電感分量L中。這樣，在達(dá)到下一個(gè)瞬間的模式B時(shí)，如圖9所示，上述接地電流能量經(jīng)由開關(guān)元件Q6、電流檢測(cè)用電阻Rw、地之間(接地間)的閉合回路被放出，流過電流Io’。于是，由于之前的接地電流Io相當(dāng)大，所以此時(shí)的電流Io’大大超過被檢測(cè)為上述過電流的電流值。因此，在本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，如果流過電流檢測(cè)用電阻Rw的電流是大大超過被檢測(cè)為過電流的電流值的電流，則判定為在逆變器電路3的輸出點(diǎn)的e點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)4的繞組4w的連接線路中產(chǎn)生了接地事故。
其它相(U相、V相)的連接線路產(chǎn)生了接地的情況下也可以通過同樣的動(dòng)作來進(jìn)行接地檢測(cè)。
這樣，在產(chǎn)生了接地事故時(shí)，由于在模式A時(shí)在寄生電感中積累大量的能量，所以利用該現(xiàn)象，在下一個(gè)瞬間的模式B時(shí)檢測(cè)接地事故。因此，可以利用用于在正常動(dòng)作時(shí)進(jìn)行電流檢測(cè)的、或者用于檢測(cè)逆變器電路內(nèi)的過電流的電流檢測(cè)用電阻Ru、Rv、Rw來檢測(cè)該接地事故。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置，包括逆變器電路，橋式連接上側(cè)開關(guān)元件組和下側(cè)開關(guān)元件組，并且將輸出側(cè)連接到電動(dòng)機(jī)的各相；電流檢測(cè)用電阻，被連接在所述逆變器電路的各下側(cè)開關(guān)元件和接地間；開關(guān)控制電路，重復(fù)第一驅(qū)動(dòng)期間、第一再生期間、第二驅(qū)動(dòng)期間和第二再生期間，并對(duì)各期間進(jìn)行開關(guān)控制，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)期間是通過從電源對(duì)所述逆變器電路的上側(cè)開關(guān)元件、電動(dòng)機(jī)和下側(cè)開關(guān)元件流過電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的期間，所述第一再生期間是以下側(cè)開關(guān)元件組、電流檢測(cè)用電阻和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路，并在該電路中流過再生電流的期間，所述第二驅(qū)動(dòng)期間是通過從電源對(duì)所述逆變器電路的上側(cè)開關(guān)元件、電動(dòng)機(jī)和下側(cè)開關(guān)元件流過電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的期間，所述第二再生期間是以上側(cè)開關(guān)元件組和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉合回路，并在該電路中流過再生電流的期間；以及電流檢測(cè)電路，檢測(cè)在所述開關(guān)控制時(shí)流過所述電流檢測(cè)用電阻的電流值，其特征在于，在通過所述電流檢測(cè)電路在所述第一再生期間檢測(cè)出的電流值為規(guī)定的電流值以上時(shí)，判定為所述逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路產(chǎn)生了接地事故。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的接地檢測(cè)裝置，所述開關(guān)控制電路根據(jù)由所述電流檢測(cè)電路在正常動(dòng)作時(shí)的所述第一驅(qū)動(dòng)期間、所述第一再生期間、或者所述第二驅(qū)動(dòng)期間檢測(cè)出的電流值，進(jìn)行所述開關(guān)控制。
全文摘要
通過連接到逆變器電路的下側(cè)開關(guān)元件的電流檢測(cè)用電阻，能夠檢測(cè)逆變器電路和電動(dòng)機(jī)的連接線路被接地的接地事故。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括逆變器電路(3)、連接到逆變器電路(3)的各下側(cè)開關(guān)元件和接地間的電流檢測(cè)用電阻(Ru、Rv、Rw)，可以通過電流檢測(cè)用電阻進(jìn)行相電流檢測(cè)，還包括PWM電路(2)，通過使上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件交替地導(dǎo)通/截止，重復(fù)對(duì)于電動(dòng)機(jī)流過驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)期間和流過再生電流的再生期間。由下側(cè)開關(guān)元件組、電流檢測(cè)用電阻和電動(dòng)機(jī)(4)構(gòu)成閉合回路，在該電路中流過再生電流的期間，通過電流檢測(cè)電路檢測(cè)出的電流值為規(guī)定的電流值以上時(shí)，判定為逆變器電路(3)和電動(dòng)機(jī)(4)的連接線路產(chǎn)生了接地事故。
文檔編號(hào)H02H7/085GK101056086SQ200710085448
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者郡司敬太 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社