電動機驅(qū)動控制裝置、動力轉(zhuǎn)向裝置、電動制動裝置、電動泵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動機驅(qū)動控制裝置、使用該電動機驅(qū)動控制裝置的動力轉(zhuǎn)向裝置、電動制動裝置和電動栗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地，用于對電動機進行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置具有從直流電源接收直流電力并產(chǎn)生交流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置和用于控制該電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置。由電力轉(zhuǎn)換裝置獲得的交流電力被供給到電動機(例如三相同步電動機)，電動機根據(jù)所供給的交流電力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩。
[0003]這種電動機驅(qū)動裝置例如用于對搭載在汽車中的各種電動機進行驅(qū)動控制。作為其一例，將汽車的轉(zhuǎn)向裝置電動化的動力轉(zhuǎn)向裝置或驅(qū)動汽車車輪的汽車用驅(qū)動電動機等中使用的電動機驅(qū)動裝置，從搭載在汽車上的二次電池接收直流電力，將其轉(zhuǎn)換成交流電力，將該交流電力供給到對應(yīng)的電動機，來對系統(tǒng)裝置進行驅(qū)動控制。由于這已眾所周知，故在此省略進一步的說明。
[0004]在如上所述的電動機驅(qū)動裝置中，在包含從電力轉(zhuǎn)換裝置的開關(guān)元件到電動機的電氣配線和電動機的繞組在內(nèi)的輸出線路上發(fā)生異常的情況下，期望適當(dāng)?shù)貙⑵錂z測出，并安全地停止電動機和電力轉(zhuǎn)換裝置。為了滿足這種需求，下述專利文獻1中記載了如下技術(shù)，即檢測電動機的中性點電壓，通過將檢測出的中性點電壓與規(guī)定的閾值進行比較，來檢測輸出線路中的接地故障等異常。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2013-247754號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]專利文獻1公開的技術(shù)中，在與三相電動機的各相對應(yīng)地設(shè)置的三相輸出線路中發(fā)生接地故障等異常的情況下，雖然能夠?qū)⑵錂z測出，但難以安全地繼續(xù)電動機的驅(qū)動。特別是，如專利文獻1所述，在基于流過電力轉(zhuǎn)換裝置的脈沖狀直流電流計算流過三相電動機各相的電流來控制電動機的驅(qū)動的電動機驅(qū)動裝置中，在因三相輸出線路中的任意一相的輸出線路斷線等而產(chǎn)生缺相的情況下，從控制裝置向電力轉(zhuǎn)換裝置輸出的PWM脈沖模式與實際的電流路徑之間發(fā)生不一致。因此，無法正確地計算電動機的電流，無法安全地繼續(xù)電動機的驅(qū)動。
[0009]本發(fā)明為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的問題而提出。本發(fā)明的主要目的在于提供一種電動機驅(qū)動控制裝置，即使在接收多相交流電力而驅(qū)動的電動機的驅(qū)動期間任意一相變成缺相的情況下，也能夠安全地繼續(xù)電動機的驅(qū)動。
[0010]本發(fā)明的電動機驅(qū)動控制裝置，一種控制電動機的驅(qū)動的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，包括:將經(jīng)由直流母線輸入的直流電力轉(zhuǎn)換成多相交流電力輸出到上述電動機的逆變器電路；檢測流過上述直流母線的直流電流的電流檢測器；生成用于控制上述逆變器電路的PWM信號將其輸出到上述逆變器電路的PWM生成器；基于由上述電流檢測器檢測出的直流電流的值和上述PWM信號計算流過上述電動機的各相電流值的電流運算器；和基于由上述電流運算器計算出的各相電流值生成用于控制上述PWM生成器的指令信號將其輸出到上述PWM生成器的電流控制器，上述電流運算器在上述交流電力中任意一相缺相的情況下，判斷上述缺相的相，并計算其它相的電流值。
[0011]本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)向裝置，包括:上述的電動機驅(qū)動控制裝置；將車輛駕駛員進行的轉(zhuǎn)向操作傳遞到上述車輛的轉(zhuǎn)向輪的傳遞機構(gòu)；和通過上述電動機驅(qū)動控制裝置的控制來驅(qū)動的、產(chǎn)生用于輔助上述轉(zhuǎn)向操作的旋轉(zhuǎn)扭矩的電動機。
[0012]本發(fā)明的電動制動裝置，包括:上述的電動機驅(qū)動控制裝置；通過工作液將車輛駕駛員進行的制動操作傳遞到上述車輛的制動機構(gòu)的傳遞機構(gòu)；和通過上述電動機驅(qū)動控制裝置的控制來驅(qū)動的、產(chǎn)生用于使上述工作液的液壓隨上述制動操作而增加的旋轉(zhuǎn)扭矩的電動機。
[0013]本發(fā)明的電動栗裝置，包括:上述的電動機驅(qū)動控制裝置；使工作液的液壓增加的栗；和通過上述電動機驅(qū)動控制裝置的控制來驅(qū)動的、產(chǎn)生用于使上述栗工作的旋轉(zhuǎn)扭矩的電動機。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，即使在接收多相交流電力而驅(qū)動的電動機的驅(qū)動期間任意一相變成缺相的情況下，也能夠安全地繼續(xù)電動機的驅(qū)動。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖2是表示逆變器電路的輸出電壓矢量的圖。
[0017]圖3是用于說明第一實施方式中的輸出線路的異常檢測動作的波形圖。
[0018]圖4是表不正常時和缺相時的輸出電壓矢量與中性點電壓的關(guān)系的一覽表。
[0019]圖5是表示異常判斷的控制流程的圖。
[0020]圖6是表示沒有進行脈沖移位(Pulse Shift)時流過逆變器電路的脈沖狀直流電流波形的例子的圖。
[0021]圖7是表示進行了脈沖移位時流過逆變器電路的脈沖狀直流電流波形的例子的圖。
[0022]圖8是表示進行了脈沖移位的狀態(tài)下V相缺相時流過逆變器電路的脈沖狀直流電流波形的例子的圖。
[0023]圖9是表不正常時和缺相時的輸出電壓矢量與直流電流的關(guān)系的一覽表。
[0024]圖10是用于進一步說明第一實施方式的輸出線路的異常檢測動作的波形圖。
[0025]圖11是用于進一步說明第一實施方式的輸出線路的異常檢測動作的波形圖。
[0026]圖12是表示本發(fā)明的第二實施方式的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖13是表不從相電壓檢測電路輸出的U相的輸出信號的例子的圖。
[0028]圖14是表示包含本發(fā)明的第三實施方式的動力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖15是表示本發(fā)明的第四實施方式的電動制動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖16是表示包含本發(fā)明的第五實施方式的電動栗裝置的液壓栗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0031]附圖記號的說明
[0032]23......電動栗裝置
[0033]50......串聯(lián)電路
[0034]52、62......1GBT
[0035]56、66......二極管
[0036]100……逆變器裝置
[0037]110......逆變器電路
[0038]120......中性點電壓檢測電路
[0039]121......相電壓檢測電路
[0040]210......電流控制器
[0041]220......PWM 生成器
[0042]230……電動機電流運算器
[0043]300......電動機
[0044]500……動力轉(zhuǎn)向裝置
【具體實施方式】
[0045]以下，利用附圖對本發(fā)明的電動機驅(qū)動控制裝置詳細地進行說明。
[0046](第一實施方式)
[0047]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在此，作為電動機驅(qū)動控制裝置的一個例子，示出了用于車輛的動力轉(zhuǎn)向裝置的電動機的驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)。
[0048]在圖1中，動力轉(zhuǎn)向裝置500具有電動機300、作為控制電動機300的驅(qū)動的電動機驅(qū)動控制裝置的逆變器裝置100。
[0049]在本實施方式中，逆變器裝置100通過監(jiān)視電動機300的中性點電壓來檢測包含從逆變器裝置100的開關(guān)元件至電動機300的電氣配線和電動機300的繞組的輸出線路的異常。此外，在圖1中，作為動力轉(zhuǎn)向裝置500的結(jié)構(gòu)，示出了逆變器裝置100和電動機300，對于構(gòu)成車輛的轉(zhuǎn)向裝置的其它結(jié)構(gòu)部件等，由于與逆變器裝置100的動作沒有直接關(guān)系，因此省略圖示。
[0050]逆變器裝置100具有電流控制器210、PWM生成器220、逆變器電路110、中性點電壓檢測電路120、電動機電流運算器230。電動機電流運算器230判斷輸出線路上是否發(fā)生異常，在沒有異常的情況下輸出正常時的電動機電流的運算結(jié)果。另一方面，在發(fā)生異常的情況下以如下方式動作，即判斷異常相，輸出與異常相對應(yīng)的修正電流運算等的電動機電流的運算結(jié)果，并且通知用戶。
[0051]逆變器裝置100連接了輸出直流電壓VB的電池電源BAT作為直流電壓源。從電池電源BAT經(jīng)由直流母線輸入到逆變器裝置100的直流電力，由逆變器電路110轉(zhuǎn)換成電壓可變、頻率可變的三相交流電力，并輸出到電動機300。
[0052]電動機300為通過從逆變器電路110供給的三相交流電力進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相電動機。該電動機300能夠使用例如永磁式同步電動機、感應(yīng)電動機、開關(guān)磁阻(SR)電動機等各種交流電動機。
[0053]逆變器裝置100具有用于控制電動機300的旋轉(zhuǎn)輸出的電流控制功能。如圖1所示，在逆變器裝置100的正極側(cè)直流母線上設(shè)置有用于檢測流過直流母線的直流電流的電流檢測器Rsh。此外，電流檢測器Rsh也可以不設(shè)置在負(fù)極側(cè)直流母線上，而設(shè)置在正極側(cè)直流母線上。由該電流檢測器Rsh檢測出的直流電流值Idc被輸入到電動機電流運算器230 中。
[0054]為了驅(qū)動逆變器電路110各開關(guān)元件而從PWM生成器220輸出的PWM信號被輸入到電動機電流運算器230中。電動機電流運算器230基于該PWM信號和從電流檢測器Rsh輸入的直流電流值Idc，計算求取流過電動機300的U相、V相、W相的各電流值(Iu、Iv、Iw)，并將其運算結(jié)果輸出到電流控制器210。
[0055]此外，電動機電流運算器230除了上述的電流運算功能以外，還具有在從逆變器電路110向電動機300輸出的三相交流電力中任意一相缺相的情況下對該相進行判斷并計算其它相的電流值的功能。對于該點在后面詳細地進行說明。
[0056]電流控制器210基于由電動機電流運算器230計算出的三相電流值Iu、Iv、Iw生成用于控制PWM生成器220的指令信號，并輸出到PWM生成器220。具體而言，電流控制器210以使得三相電流值Iu、Iv、Iw與從外部輸入的電流控制指令等控制指令之間的差分別為0的方式來求取三相電壓指令值(Vu*、Vv*、Vw*)，生成表示這些電壓指令值的指令信號并輸出到PWM生成器220。此外，在電流控制器210中，也可以使用電流值(Id、Iq)來生成對PWM生成器220的指令信號來替代三相電流值Iu、Iv、Iw，其中，上述電流值(Id、Iq)是利用電動機300的旋轉(zhuǎn)位置Θ對電流值Iu、Iv、Iw進行dq轉(zhuǎn)換而得到的。
[0057]PWM生成器220基于從電流控制器210輸入的指令信號表示的三相電壓指令值(Vu*、Vv*、Vw*)生成用于控制逆變器電路110的PWM信號，并輸出到逆變器電路110。具體而言，PWM生成器220求取與各電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*相當(dāng)?shù)母飨嗝}沖寬度，生成與該脈沖寬度對應(yīng)的各相PWM信號，并輸出到逆變器電路110的各相開關(guān)元件。由此，對逆變器電路110的各相開關(guān)元件進行導(dǎo)通/斷開控制，調(diào)整輸出電壓。
[0058]下面，說明逆變器電路110的概略結(jié)構(gòu)。此外，作為構(gòu)成逆變器電路110的開關(guān)元件的電力用半導(dǎo)體元件，以下以使用絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)為例進行說明，但是也可以使用M0SFET等替代IGBT。
[0059]在逆變器電路110中，由作為上臂而動作的IGBT 52和二極管56、以及作為下臂而動作的IGBT 62和二極管66構(gòu)成上下臂的串聯(lián)電路50。逆變器電路110中，對應(yīng)要輸出的三相交流電力即U相、V相、W相等各交流電力而分別具有該串聯(lián)電路50。
[0060]各相的串聯(lián)電路50中，分別與設(shè)置在電動機300的各相中的電樞繞組對應(yīng)地，從中間電極69分別輸出交流電流。該中間電極69經(jīng)由交流端子與電動機300的各相繞組電連接。以下，包含從各相的中間電極69至繞組在內(nèi)稱為輸出線路。
[0061]在各相的串聯(lián)電路50中，上臂的IGBT 52的集電極經(jīng)由正極端子與電池電源BAT的正極側(cè)電連接，并且，下臂的IGBT 62的發(fā)射極經(jīng)由負(fù)極端子與電池電源BAT的負(fù)極側(cè)電連接。上述各相的上下臂的IGBT 52,62分別與由PWM生成器220生成的導(dǎo)通/斷開信號(PWM信號)對應(yīng)地被驅(qū)動控制。其結(jié)果是，將從電池電源BAT供給