專利名稱：多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過逆變器電路驅(qū)動多相交流電機(jī)的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝 置，特別涉及基于各相的電流值的檢測結(jié)果來判定故障的有無的多相交流電 機(jī)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
在車輛的電動動力轉(zhuǎn)向(power steering)裝置中，為了將與方向盤的才喿 縱轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的操縱輔助力提供給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，設(shè)置3相無刷電機(jī)等交流電機(jī)。 電機(jī)驅(qū)動單元包括用于生成具有與指令值對應(yīng)的占空比的PWM( Pulse Width Modulation)信號的PWM電路，以及根據(jù)從該PWM電路輸出的PWM信號 的占空比而導(dǎo)通/截止(ON/OFF)的上下一對的開關(guān)元件被設(shè)置在各個相中 的逆變器電路。逆變器電路基于開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動作，輸出與上述占空 比對應(yīng)的各相電壓，并通過該電壓來驅(qū)動電機(jī)。電^L的各相電流通過與開關(guān) 元件串聯(lián)連接的電流4全測電阻來檢測，該檢測值成為實際流過電機(jī)的電流值。
后面揭示的專利文獻(xiàn)1~3中記載了使用了逆變器電路的多相交流電機(jī)驅(qū) 動裝置。在專利文獻(xiàn)l的裝置中，基于電源和電機(jī)之間的施加電壓以及電阻 值來運算流過逆變器電路的估計電流值，通過比較由實電流檢測部件檢測出 的實際電流值和估計電流值，從而檢測各相中流過的電流值的異常。在專利 文獻(xiàn)2的裝置中，利用3相交流電機(jī)的各相的電流值的和為零，在檢測出的 各相電流值的和不是零的情況下判定為異常。在專利文獻(xiàn)3的裝置中，在逆 變器電路的上下的開關(guān)元件都成為截止?fàn)顟B(tài)的死區(qū)(dead time)期間，檢測 通過與開關(guān)元件并聯(lián)連接的回流二極管而流過的相電流，從而延長采樣時間， 進(jìn)行高精度的電機(jī)控制。日本特開2005-143153號公報日本特開平6_253585號公報日本特開2007_189825號公報
在使用了上述那樣的逆變器電路的電機(jī)驅(qū)動裝置中，由于已知電機(jī)的各
相電流的和為零，因此可以通過像專利文獻(xiàn)2那樣檢測各相電流來判定它們 的和是否為零，從而判定電機(jī)驅(qū)動裝置或者電機(jī)的故障的有無。
但是，另一方面，逆變器電路的全部開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，即電機(jī)驅(qū)動 裝置沒有驅(qū)動電機(jī)時，若通過外力來旋轉(zhuǎn)電機(jī)，則電機(jī)會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這 將導(dǎo)致逆變器電路中流過電流。結(jié)果，電流檢測電阻檢測出的各相電流值的 和不為零，有時會誤判定為發(fā)生了故障。利用圖9具體說明這一情況。
圖9是在上述專利文獻(xiàn)3的圖1中所示的電機(jī)驅(qū)動裝置。電機(jī)驅(qū)動裝置 包括控制單元l、 PWM電路2、逆變器電路3、采樣保持電路5u 5w、直流 放大電路6u 6w。逆變器電路3具有在各相對應(yīng)設(shè)置的上下一對的臂，各個 臂由開關(guān)元件Q1 Q6 、與這些開關(guān)元件并聯(lián)連接的回流二極管D1 D6構(gòu)成。 在各個開關(guān)元件Q1 Q6的各個柵極上，從PWM電路2分別被提供PWM信 號，在PWM信號的導(dǎo)通區(qū)間，開關(guān)元件Q1 Q6成為導(dǎo)通狀態(tài)，在PWM信 號的截止區(qū)間，開關(guān)元件Q1 Q6成為截止?fàn)顟B(tài)。通過這樣的開關(guān)元件Q1 Q6 的導(dǎo)通/截止動作，從各相的上下臂的連接點a、 c、 e獲得用于電機(jī)驅(qū)動的U 相電壓、V相電壓、W相電壓，并提供給3相交流電機(jī)4。
Ru、 Rv、 Rw是用于檢測電機(jī)4的相電流的電流4僉測電阻，在各電阻 Ru Rw的兩端產(chǎn)生的電壓(b、 d、 f點的電位)被輸入到各個采樣保持電路 5u 5w。采樣保持電路5u 5w包括開關(guān)Su Sw、電容器Cu Cw、差動放大器 Au Aw 。 ^皮采才羊4呆持的電壓由直流;改大電路6u 6w》文大，作為相電流Iu Iw 而被輸出?？刂茊卧?中被輸入轉(zhuǎn)矩值、車速值、相電流檢測值，輸出指令 電壓和采樣信號。指令電壓Vu Vw被提供給PWM電路2,采樣信號SPu SPw 被提供給采樣保持電路5u 5w。
在圖9的電路中，在沒有通過逆變器電路3驅(qū)動電機(jī)4的情況下，開關(guān) 元件Q1 Q6處于截止?fàn)顟B(tài)。該狀態(tài)下，若對電機(jī)4施加外力，則電機(jī)4通過 該外力而運轉(zhuǎn)，電片幾4的線圈4u 4w中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。并且，由于該感應(yīng)電 壓，導(dǎo)致圖中虛線所示的電流沿著箭頭的方向流過逆變器電路3。結(jié)果，電 流檢測電阻Rv、 Rw中流過本不應(yīng)流過的電流，經(jīng)由采樣保持電路5v、 5w 和直流放大電路6v、 6w，檢測出電機(jī)4的V相電流Iv和W相電流Iw。因 此，各相電流值的和Iu+Iv+Iw不成為零，控制單元1判定發(fā)生了故障。然而， 電流的和不為零是因為對電機(jī)4施加了外力而產(chǎn)生了感應(yīng)電壓的緣故，而不 是在電機(jī)4或驅(qū)動電路中存在異常，因此上述判定是誤判定。
另外，作為開關(guān)元件Q1 Q6都成為截止?fàn)顟B(tài)的情況，可列舉逆變器電路 3開始啟動的情況、逆變器電路3的驅(qū)動中將PWM信號都設(shè)為低電平的情況 等。前者是例如接通了車輛的點火(ignition)開關(guān)而進(jìn)行初始診斷動作的期 間，所有開關(guān)元件Q1 Q6都截止?fàn)顟B(tài)的情況。后者是在逆變器電路3的動作 中開關(guān)元件Q1 Q6的施加電壓超過了規(guī)定值時，為了防止元件損壞而將 PWM信號都設(shè)為低電平的結(jié)果，所有開關(guān)元件Q1 Q6都成為截止?fàn)顟B(tài)的情 況。
此外，例如在逆變器電路3的動作中，對電機(jī)4實施再生制動時，為了 以最大的力來施加制動，使上側(cè)開關(guān)元件Q1、 Q3、 Q5全部導(dǎo)通，使下側(cè)開 關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6全部截止，但即使是這樣只有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6全部截止的情況下，在對電才幾4施加外力時，仍然會因產(chǎn)生的感應(yīng)電壓而 導(dǎo)致電流檢測電阻中流過電流，所以會產(chǎn)生上述的誤判定的問題。
這樣，在以往的裝置中，有時在逆變器電路的至少下側(cè)開關(guān)元件全部截 止的狀態(tài)，即無法正常^r測出電機(jī)的相電流的狀態(tài)下，電機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電壓 時，不是故障卻會判定為故障。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不會誤判定故障的有無的多相交流電 機(jī)驅(qū)動裝置。
作為本發(fā)明的前提的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機(jī)的逆變器電 路；檢測電機(jī)的相電流的電流檢測部件；控制逆變器電路的開關(guān)元件的控制 部件；以及進(jìn)行故障有無的判定的第1判定部件。逆變器電路構(gòu)成為具有用 于多相交流電機(jī)驅(qū)動的開關(guān)元件和與該元件并聯(lián)連接的回流二極管的臂在電 機(jī)的各個相中被設(shè)置上下一對，并從各相的上下臂的連接點獲得用于電機(jī)驅(qū) 動的電壓。電流檢測部件分別被設(shè)置在逆變器電路的各相的下臂上，檢測電 機(jī)的相電流?？刂撇考刂颇孀兤麟娐返母鱾€開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動作。第 1判定部件基于電流檢測部件檢測出的電流值，進(jìn)行故障有無的判定。
在本發(fā)明，上述那樣的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置中設(shè)置了第2判定部件， 其判定是否存在多相交流電機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓導(dǎo)致電流檢測部件中流過電 流的可能性。而且，在第2判定部件判定為存在流過電流的可能性時，并且 在各相的下臂開關(guān)元件全部截止時，第1判定部件不進(jìn)行故障有無的判定。
另一方面，在第2判定部件判定為不存在流過電流的可能性時，并且在各相
的下臂開關(guān)元件全部截止時，第1判定部件進(jìn)行故障有無的判定。
這樣，即使在各相的下臂開關(guān)元件全部截止的狀態(tài)下，通過外力在電機(jī) 中產(chǎn)生了感應(yīng)電壓乂人而逆變器電3各中流過電流，并且該電流被電流;險測部件 所檢測，也不會進(jìn)行基于檢測出的電流值的故障診斷，因此不用擔(dān)心誤判定 為發(fā)生了故障，能夠提高裝置的可靠性。
通過第2判定部件判定流過電流的可能性時，可考慮幾個方法。例如， 可以在逆變器電路和多相交流電機(jī)之間所連接的開閉開關(guān)導(dǎo)通時，判定為存 在電流4企測部件中流過電流的可能性。
此外，也可以在用于檢測多相交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測部件檢測出規(guī) 定值以上的轉(zhuǎn)速時，判定為存在電流^r測部件中流過電流的可能性?；蛘撸部梢栽谟糜跈z測多相交流電機(jī)的端子電壓的端子電壓檢測部件 ;險測出規(guī)定值以上的端子電壓時，判定為存在電流;險測部件中流過電流的可 能性。
作為基于第1判定部件的故障診斷方法，典型的，可列舉基于電流檢測 部件^r測出的各相電流值的和是否為零，判定故障的有無的方法。這時，若 各相電流值的和為零，則判定為沒有發(fā)生故障，若各相電流值的和不為零， 則判定為發(fā)生了故障。
本發(fā)明在用預(yù)先設(shè)定的補(bǔ)償(offset)電流值校正電流檢測部件檢測出的 各相電流值的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置中也有用。這時，設(shè)置用于存儲電流檢 測部件中流過的各相的補(bǔ)償電流的電流值的存儲部件。而且，在判定為存在 流過電流的可能性時，并且在各相的下臂開關(guān)元件全部截止時，存儲部件中 不存儲補(bǔ)償電流值，在判定為不存在流過電流的可能性時，并且在各相的下 臂開關(guān)元件全部截止時，存儲部件中存儲補(bǔ)償電流值。
這樣，能夠正確地進(jìn)行檢測電流的補(bǔ)償校正，而不會有電機(jī)的感應(yīng)電壓 引起的錯誤的補(bǔ)償電流值被存儲在存儲單元中，因此能夠避免故障有無的誤 判定。
根據(jù)本發(fā)明，即使在電機(jī)的感應(yīng)電壓導(dǎo)致逆變器電路中流過了電流的情 況下，也不用擔(dān)心誤判定為發(fā)生了故障，能夠提高裝置的可靠性。


圖l是表示本發(fā)明第1實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示了第1實施方式中的故障診斷的步驟的流程圖。
圖3是表示本發(fā)明第2實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示了第2實施方式中的故障診斷的步驟的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明第3實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示了第3實施方式中的故障診斷的步驟的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明第4實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示了第4實施方式中的補(bǔ)償處理的步驟的流程圖。
圖9是表示以往的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。
標(biāo)號說明
1控制單元
2PWM電路
3逆變器電路
4電機(jī)
5u、 5v、 5w采樣保持電路
6u、 6v、 6w直流放大電路
7旋轉(zhuǎn)位置傳感器
8電壓纟全測電^各
9存儲器
Q1 Q6開關(guān)元件
D1 D6回流二極管
Ru、 Rv、 Rw電流4企測電阻
K1 K3繼電器
具體實施例方式
圖l是表示本發(fā)明第1實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。 在圖1中與圖9相同的部分附加相同的標(biāo)號。l是由CPU或存儲器構(gòu)成的控 制單元，2是基于來自控制單元1的指令電壓Vu Vw來輸出具有規(guī)定的占空 比的PWM信號的公知的PWM電路，3是基于來自PWM電路2的PWM信 號來輸出用于電機(jī)驅(qū)動的3相電壓(U相電壓、V相電壓、W相電壓)的逆 變器電路。4是通過從逆變器電路3輸出的3相電壓驅(qū)動的3相交流電機(jī)(下
面簡稱為"電機(jī)，，)，4u、 4v、 4w是電機(jī)4的各相線圈，5u、 5v、 5w是在*見 定區(qū)間對用于相電流檢測的電壓進(jìn)行采樣，并進(jìn)行采樣保持的采樣保持電路， 6u、 6v、 6w是對采樣保持電路5u、 5v、 5w的輸出進(jìn)行放大的直流放大電路。 Kl、 K2、 K3是連接在逆變器電路3和電機(jī)4之間的繼電器(relay)。也可以 使用大電流開閉用的開關(guān)來代替繼電器。由控制單元l、 PWM電路2、逆變 器電路3、采樣保持電路5u、 5v、 5w、直流放大電路6u、 6v、 6w、以及繼電 器K1、 K2、 K3構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動裝置。
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，具有在U相、V相、 W相上分別對應(yīng)設(shè)置的上下一對的臂，各個臂包括開關(guān)元件Q1 Q6、與這些 開關(guān)元件分別并聯(lián)連接的回流二極管D1 D6。開關(guān)元件Q1 Q6由MOS型FET (場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成，但也可以使用IGBT (絕緣柵型雙極型晶體管)等元 件來代替。在各個開關(guān)元件Q1 Q6的各自的柵極上，從PWM電路2分別提 供6種(U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下)PWM信號。 在PWM信號的導(dǎo)通(High:高電平)區(qū)間，開關(guān)元件Q1 Q6成為導(dǎo)通狀態(tài)， 在PWM信號的截止(Low: ^f氐電平)區(qū)間，開關(guān)元件Q1 Q6成為截止?fàn)顟B(tài)。
通過這樣的開關(guān)元件Q1 Q6的導(dǎo)通/截止動作，從逆變器電路3中的各 相的上下臂的連接點a、 c、 e獲得用于電機(jī)驅(qū)動的U相電壓、V相電壓、W 相電壓，并提供給電機(jī)4。即，從開關(guān)元件Q1、 Q2的連接點a獲得U相電 壓，經(jīng)由繼電器K1提供給電機(jī)4的U相線圈4u。從開關(guān)元件Q3、 Q4的連 接點c獲得V相電壓，經(jīng)由繼電器K2提供給電機(jī)4的V相線圈4v。從開關(guān) 元件Q5、 Q6的連接點e獲得W相電壓，經(jīng)由繼電器K3提供給電機(jī)4的W 相線圈4w。電機(jī)4例如由3相無刷電機(jī)構(gòu)成。
逆變器電路3的各相下臂中設(shè)置了用于檢測電機(jī)4的相電流的電流檢測 電阻Ru、 Rv、 Rw。電流檢測電阻Ru與開關(guān)元件Ql、 Q2串聯(lián)連接，該電阻 Ru的兩端產(chǎn)生的電壓(b點電位)被輸入到采樣保持電路5u。電流檢測電阻 Rv與開關(guān)元件Q3、 Q4串聯(lián)連接，該電阻Rv的兩端產(chǎn)生的電壓(d點電位) 被輸入到采樣保持電路5v。電流檢測電阻Rw與開關(guān)元件Q5、 Q6串聯(lián)連接， 該電阻Rw的兩端產(chǎn)生的電壓(f點電位)；波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、差動放大器Au、 Av、 Aw。在逆變器電路3的電流檢測電阻Ru、 Rv、
Rw中流過電流，電阻的兩端產(chǎn)生要檢測的電壓時，開關(guān)Su、 Sv、 Sw通過來 自控制單元1的釆樣信號SPu、 SPv、 SPw而導(dǎo)通，要檢測的電壓通過開關(guān) Su、 Sv、 Sw的導(dǎo)通，以充電到電容器Cu、 Cv、 Cw的方式而被采樣。然后， 在電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中不流過電流，需要保持所采樣的電壓時，開 關(guān)Su、 Sv、 Sw截止，電容器Cu、 Cv、 Cw中所充電的電壓被保持。這樣被 采樣保持的電壓由直流》丈大電路6u、 6v、 6w》文大，作為相電流Iu、 Iv、 Iw 而輸出。這些相電流Iu、 Iv、 Iw表示電機(jī)4的各相中流過的實際的電流值， 作為相電流檢測值而被提供給控制單元1。
在控制單元1，基于由轉(zhuǎn)矩傳感器(省略圖示)檢測出的轉(zhuǎn)矩值和由車 速傳感器(省略圖示)檢測出的車速值，計算應(yīng)流過電機(jī)4的各相的電流， 即用于獲得必要的操縱輔助力的電機(jī)電流的目標(biāo)值，比較該目標(biāo)值和相電流 Iu、 Iv、 Iw(檢測值)，從而求出它們的偏差。并且，基于所得到的偏差，運 算提供給PWM電路2的各相的指令電壓Vu、 Vv、 Vw。該指令電壓是用于 進(jìn)行反饋控制以在電機(jī)4的各相線圈4u、 4v、 4w中流過目標(biāo)值的電流的參 數(shù)。PWM電路2基于指令電壓來生成具有規(guī)定的占空比的前述6種PWM信 號，并將這些信號分別提供給逆變器電路3的開關(guān)元件Q1 Q6，以使與指令 電壓Vu、 Vv、 Vw對應(yīng)的U相電壓、V相電壓、W相電壓被提供給電機(jī)4。 此外，從控制單元1輸出用于控制各個繼電器K1、 K2、 K3的導(dǎo)通/截止的繼 電器控制信號。
在以上的結(jié)構(gòu)中，電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw構(gòu)成本發(fā)明的電流;險測部 件的一實施方式，控制單元1構(gòu)成本發(fā)明的第1判定部件，第2判定部件的 一實施方式，控制單元1以及PWM電路2構(gòu)成本發(fā)明的控制部件的一實施 方式。此外，繼電器K1、 K2、 K3構(gòu)成本發(fā)明的開閉開關(guān)的一實施方式。
下面，基于圖2所示的流程圖說明圖1的電路中的故障診斷的步驟。
在步驟S1中，基于b點電位通過采樣保持電路5u以及直流放大電路6u 檢測電流檢測電阻Ru中流過的U相電流Iu。在步驟S2，基于d點電位通過 采樣保持電^各5v以及直流放大電路6v 4企測電流纟企測電阻Rv中流過的V相 電流Iv。在步驟S3,基于f點電位通過采樣保持電路5w以及直流放大電路 6w檢測電流檢測電阻Rw中流過的W相電流Iw。
接著，在步驟S4，判定逆變器電路3中的所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6是否都處于截止?fàn)顟B(tài)。開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)可以通過
控制單元1自己檢查從控制單元1向PWM電路2提供怎樣的指令電壓來進(jìn)
行判別。在步驟S4的判定結(jié)果，不是所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處 于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"否")，轉(zhuǎn)移到步驟S6 S8的故障診斷處理而不執(zhí) 行步驟S5a。
在步驟S6，基于由步驟Sl S3;險測的U相電流Iu、 V相電流Iv、 W相 電流Iw,運算各相電流值的和I=Iu+Iv+Iw。在下一個步驟S7,對由步驟S6 求出的I的絕對值lll和規(guī)定值a進(jìn)行比較。理論上，由于電機(jī)的各相電流的 和為零，所以a的值理想的是oC但實際上成為稍微包含了誤差分量的值。 在步驟S7的判定結(jié)果，若不是ll卜a (步驟S7為"否")，則判斷為裝置正 常運行，從而結(jié)束處理而不執(zhí)行步驟S8。另一方面，在步驟S7的判定結(jié)果， 若是ll卜a,則進(jìn)至步驟S8，并判定裝置中發(fā)生了故障。然后，控制單元1 進(jìn)行使電機(jī)驅(qū)動裝置的動作停止的處理。
此外，在步驟S4的判定結(jié)果，當(dāng)所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處 于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"是，，)，進(jìn)至步驟S5a，判定是否所有的繼電器 Kl、 K2、 K3都處于截止?fàn)顟B(tài)。繼電器K1、 K2、 K3導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)可以通過 控制單元1自己檢查從控制單元1輸出怎樣的繼電器信號來進(jìn)行判別。在步 驟S5a的判定結(jié)果，若所有的繼電器K1、 K2、 K3都處于截止?fàn)顟B(tài)(步驟S5a 為"是，，)，則進(jìn)行上述的步驟S6 S8的故障診斷處理。
另一方面，在步驟S5a的判定結(jié)果，若不是繼電器K1、 K2、 K3都處于 截止?fàn)顟B(tài)(步驟S5a為"否，，)，則結(jié)束處理而不執(zhí)行步驟S6 S8的故障診斷 處理。這一點是第1實施方式的特征，這樣能夠避免故障有無的誤判定。
即，在下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都截止的狀態(tài)下，若繼電器K1、 K2、 K3截止，則即使因外力而在電機(jī)4中產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，也不會存在基于該電 壓而在電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流的可能性，但若繼電器Kl、 K2、 K3導(dǎo)通，則在因外力而產(chǎn)生了感應(yīng)電壓時，經(jīng)由繼電器K1、 K2、 K3, 存在基于感應(yīng)電壓的電流流過電流4全測電阻Ru、 Rv、 Rw的可能性。因此， 在后者的情況下進(jìn)行故障診斷處理時，如圖9中說明的那樣，各相電流值的 和Mu+Iv+Iw不會成為零，有可能誤判定為故障。然而，如上所述，在繼電 器Kl、 K2、 K3導(dǎo)通時，若禁止故障診斷處理，則即使電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流也不會進(jìn)行基于電流值的故障診斷，因此不用擔(dān)心誤判 定為發(fā)生了故障，能夠提高裝置的可靠性。 圖3是表示本發(fā)明第2實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。 圖3中與圖1相同的部分附加相同的標(biāo)號。在該第2實施方式中，設(shè)置了用 于檢測電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度)的旋轉(zhuǎn)位置傳感器7。旋轉(zhuǎn)位置傳感 器7由旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)或霍爾元件等構(gòu)成。由旋轉(zhuǎn)位置傳感器7檢測 出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)位置的信息被輸入到控制單元1,控制單元1基于旋轉(zhuǎn)位置來 計算電機(jī)4的轉(zhuǎn)速?？刂茊卧?和旋轉(zhuǎn)位置傳感器7構(gòu)成本發(fā)明轉(zhuǎn)速檢測部 件的一實施方式。另外，圖3中沒有設(shè)置圖1的繼電器K1、 K2、 K3，但也 可以添加繼電器K1、 K2、 K3。圖3的電路除了上述這一點之外，與圖l基 本相同，所以省略對于各個部分的詳細(xì)說明。
下面，基于圖4所示的流程圖說明圖3的電路中的故障診斷的步驟。在 圖4中對與圖2進(jìn)行相同處理的步驟附加相同的標(biāo)號。
對于步驟S1 S4，與圖2完全相同。即，在步驟Sl'檢測電流檢測電阻 Ru中流過的U相電流Iu，在步驟S2檢測電流檢測電阻Rv中流過的V相電 流Iv,在步驟S3檢測電流檢測電阻Rw中流過的W相電流Iw。
接著，進(jìn)至步驟S4，判定逆變器電路3中的所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6是否都處于截止?fàn)顟B(tài)。判定結(jié)果，不是所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6 都處于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"否")，轉(zhuǎn)移到前面敘述的步驟S6 S8的故障 診斷處理。另一方面，當(dāng)所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處于截止?fàn)顟B(tài)時 (步驟S4為"是")，進(jìn)至步驟S5b。
在步驟 S5b,將控制單元1基于旋轉(zhuǎn)位置傳感器7檢測出的旋轉(zhuǎn)位置計 算的電機(jī)4的轉(zhuǎn)速與規(guī)定值P進(jìn)行比較。并且，在電機(jī)4的轉(zhuǎn)速小于規(guī)定值(3 時(步驟S5b為"是，，)，進(jìn)行步驟S6 S8的故障診斷處理。
另一方面，步驟S5b的判定結(jié)果，在電機(jī)4的轉(zhuǎn)速為規(guī)定值p以上時(步 驟S5b為"否")，結(jié)束處理而不執(zhí)行步驟S6 S8的故障診斷處理。這一點是 第2實施方式的特征，這樣能夠避免故障有無的誤判定。
即，在下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都截止的狀態(tài)下，若電機(jī)4的轉(zhuǎn)速小 于規(guī)定值，則不會因外力而在電機(jī)4中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因而不存在電流檢測 電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流的可能性，但電機(jī)4的轉(zhuǎn)速成為規(guī)定值以上， 則存在電機(jī)4中產(chǎn)生感應(yīng)電壓從而在電流斗企測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流 的可能性。因此，在后者的情況下進(jìn)行故障診斷處理時，如圖9中說明的那 樣，各相電流值的和Iu+Iv+Iw不會成為零，有可能誤判定為故障。然而，如
上所述，在電機(jī)4的轉(zhuǎn)速為規(guī)定值以上時，若禁止故障診斷處理，則例如即
使電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流也不會進(jìn)行基于電流值的故障診斷，
因此不用擔(dān)心誤判定為發(fā)生了故障，能夠提高裝置的可靠性。
圖5是表示本發(fā)明第3實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。 圖5中與圖1相同的部分附加相同的標(biāo)號。在該第3實施方式中，電極4的 各相的端子電壓VI、 V2、 V3 ^皮輸入到控制單元1?？刂茊卧?通過內(nèi)置的 電壓檢測電路8檢測電機(jī)端子電壓V1 V3。另外，電壓檢測電路8也可以設(shè) 置在控制單元1的外部。電壓檢測電路8構(gòu)成本發(fā)明中的端子電壓檢測部件 的一實施方式。另外，在圖5中，沒有設(shè)置圖1的繼電器K1 K3、圖3的旋 轉(zhuǎn)位置傳感器7，但也可以添加這些。圖5的電路除了上述這一點之外與圖1 及圖3基本相同，所以省略有關(guān)各部分的詳細(xì)說明。
下面，基于圖6所示的流程圖說明圖5的電路中的故障診斷的步驟。在 圖6中對與圖2進(jìn)行相同處理的步驟附加相同的標(biāo)號。
對于步驟S1 S4，與圖2完全相同。即，在步驟Sl ;險測電流;險測電阻 Ru中流過的U相電流Iu,在步驟S2 4企測電流;險測電阻Rv中流過的V相電 流Iv,在步驟S3檢測電流檢測電阻Rw中流過的W相電流Iw。
接著，進(jìn)至步驟S4，判定逆變器電路3中的所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6是否都處于截止?fàn)顟B(tài)。判定結(jié)果，不是所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6 都處于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"否")，轉(zhuǎn)移到前面敘述的步驟S6 S8的故障 診斷處理。另一方面，當(dāng)所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處于截止?fàn)顟B(tài)時 (步驟S4為"是，，),進(jìn)至步驟S5c。
在步驟S5c,對電壓檢測電路8檢測出的電機(jī)4的端子電壓VI、 V2、 V3 和規(guī)定值y進(jìn)行比較。并且，若不是所有的端子電壓VI、 V2、 V3都超過規(guī)定 值y (步驟S5c為"是，，)，則進(jìn)行步驟S6 S8的故障診斷處理。
另一方面，在步驟S5c的判定結(jié)果，若端子電壓V1、 V2、 V3的其中一 個(或者全部)為規(guī)定值Y以上(步驟S5c為"否")，則結(jié)束處理而不執(zhí)行步 驟S6 S8的故障診斷處理。這一點是第3實施方式的特征，這樣能夠避免故 障有無的誤判定。
即，在下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都截止的狀態(tài)下，若電機(jī)4的端子電 壓V1、 V2、 V3都小于規(guī)定值，則不會因外力而在電機(jī)4中產(chǎn)生感應(yīng)電壓， 因而不存在電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流的可能性，但如果在電機(jī)
4的端子電壓VI、 V2、 V3的其中一個(或者全部)為M^定值以上，則存在 電機(jī)4中產(chǎn)生感應(yīng)電壓從而在電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流的可能 性。因此，在后者的情況下進(jìn)行故障診斷處理時，如圖9中說明的那樣，各 相電流值的和Iu+Iv+Iw不會成為零，有可能誤判定為故障。然而，如上所述， 在電機(jī)4的端子電壓為規(guī)定值以上時，若禁止故障診斷處理，則例如即使電 流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流也不會進(jìn)行基于電流值的故障診斷，因 此不用擔(dān)心誤判定為發(fā)生了故障，能夠提高裝置的可靠性。
圖7是表示本發(fā)明第4實施方式的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的電結(jié)構(gòu)的圖。 圖7中與圖1相同的部分附加相同的標(biāo)號。在該第4實施方式中，控制單元 1具備的存儲器9中存儲了后述的電流補(bǔ)償值。存儲器9構(gòu)成本發(fā)明中的存 儲部件的一實施方式，控制單元1構(gòu)成本發(fā)明中的判定部件的一實施方式。 另外，在圖7中，沒有設(shè)置圖3的旋轉(zhuǎn)位置傳感器7,但也可以添加。圖7 的電路除了上述這一點之外與圖l基本相同，所以省略有關(guān)各部分的詳細(xì)說 明。
下面，基于圖8所示的流程圖說明圖7的電路中的補(bǔ)償處理的步驟。在 圖8中對與圖2進(jìn)行相同處理的步驟附加相同的標(biāo)號。
對于步驟S1 S4，與圖2完全相同。即，在步驟Sl ;險測電流;險測電阻 Ru中流過的U相電流Iu，在步驟S2檢測電流檢測電阻Rv中流過的V相電 流Iv,在步驟S3檢測電流檢測電阻Rw中流過的W相電流Iw。
接著，進(jìn)至步驟S4，判定逆變器電路3中的所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6是否都處于截止?fàn)顟B(tài)。判定結(jié)果，不是所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6 都處于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"否")，結(jié)束而不執(zhí)行以后的處理。
此外，在步驟S4的判定結(jié)果，當(dāng)所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處 于截止?fàn)顟B(tài)時(步驟S4為"是")，進(jìn)至步驟S5a，判定是否所有的繼電器 Kl、 K2、 K3都處于截止?fàn)顟B(tài)。如前所述，繼電器K1、 K2、 K3導(dǎo)通/截止?fàn)?態(tài)可以通過控制單元1自己檢查從控制單元1輸出怎樣的繼電器控制信號來 進(jìn)行判別。在步驟S5a的判定結(jié)果，若所有的繼電器K1、 K2、 K3都處于截 止?fàn)顟B(tài)(步驟S5a為"是，，)，則在步驟S9 S11進(jìn)行用于存儲補(bǔ)償(offset) 電流值的補(bǔ)償處理。
這里，先說明補(bǔ)償電流。當(dāng)所有下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都處于截止 狀態(tài)時(步驟S4為"是")，若所有的繼電器K1、 K2、 K3都處于截止?fàn)顟B(tài)
(步驟S5a為"是")，則本來電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中不應(yīng)流過電流。 但是，實際在模擬電路的特性上，即使是這樣的狀況下，有時也會在電流檢 測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過微少的電流。該電流成為補(bǔ)償電流。補(bǔ)償電流在 電機(jī)4的通常運作時，成為使電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中的檢測電流值產(chǎn) 生誤差的主要原因。因此，在上述那樣不應(yīng)流過電流的狀況下，測定補(bǔ)償電 流并存儲，在電機(jī)運作時由電流4企測電阻Ru、 Rv、 Rw4企測出的電流值通過 補(bǔ)償電流值進(jìn)行校正，從而能夠求出正確的相電流。對于這樣的補(bǔ)償校正， 記載在例如日本特開2005-130578號/>報中。
在步驟S9，將在步驟S1檢測出的U相電流Iu的值作為U相補(bǔ)償電流值 存儲到存儲器9。在步驟SIO，將在步驟S2檢測出的V相電流Iv的值作為V 相補(bǔ)償電流值存儲到存儲器9。在步驟Sll,將在步驟S3檢測出的W相電流 Iw的值作為W相補(bǔ)償電流值存儲到存儲器9。通過步驟S9 S11的處理，之 前存儲器9中所存儲的各相的補(bǔ)償電流值被更新。
另一方面，在步驟S5a的判定結(jié)果，若不是所有的繼電器K1、 K2、 K3 都截止(步驟S5a為"否")，則結(jié)束處理而不執(zhí)行步驟S9 S11的補(bǔ)償處理。 這一點是第4實施方式的特征，這樣能夠正確地進(jìn)行檢測電流的補(bǔ)償校正， 從而避免故障有無的誤判定。
即，在下側(cè)開關(guān)元件Q2、 Q4、 Q6都截止的狀態(tài)下，若繼電器K1、 K2、 K3截止，則即使因外力而在電機(jī)4中產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，也不會存在基于該電 壓而在電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw中流過電流的可能性，但若繼電器Kl、 K2、 K3導(dǎo)通，則在因外力而產(chǎn)生了感應(yīng)電壓時，經(jīng)由繼電器K1、 K2、 K3， 存在電流流過電流檢測電阻Ru、 Rv、 Rw的可能性。但是，這時流過的電流 是基于電機(jī)4的感應(yīng)電壓的電流，不是本來的補(bǔ)償電流，所以這時進(jìn)行補(bǔ)償 電流的存儲處理時，將錯誤的電流值作為補(bǔ)償電流值存儲到存儲器9，不能 正確地進(jìn)行檢測電流的補(bǔ)償校正。結(jié)果，有時會在基于檢測電流的故障有無 的判定中產(chǎn)生錯誤。然而，如上所述，在繼電器K1、 K2、 K3導(dǎo)通時，若禁 止補(bǔ)償電流的存儲處理，則能夠正確地進(jìn)行補(bǔ)償校正而不會有錯誤的補(bǔ)償電 流值被存儲到存儲器9，因而能夠避免故障有無的誤判定。
另外，在圖8中，列舉了將圖2的步驟S6 S8置換為步驟S9 S11的例 子，但也可以將圖4或圖6的步驟S6 S8置換為步驟S9 S11。此外，在圖8 中，省略了故障診斷處理，但故障診斷只要在執(zhí)行了步驟S9 S11之后，基于
被#卜償校正的相電流而進(jìn)行即可。
此外，在以上敘述的實施方式中，作為電機(jī)4列舉了無刷電機(jī)的例子， 但本發(fā)明能夠適用于所有用于驅(qū)動感應(yīng)電機(jī)或同步電機(jī)那樣的具有多個相的 交流電^L的電4幾驅(qū)動裝置。
進(jìn)而，在以上敘述的實施方式中，列舉了將本發(fā)明應(yīng)用到車輛的電動動 力轉(zhuǎn)向裝置的例子，但本發(fā)明也可以應(yīng)用到驅(qū)動門扇開閉用電機(jī)等的裝置中。
權(quán)利要求
1、一種多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，包括逆變器電路，構(gòu)成為具有用于多相交流電機(jī)驅(qū)動的開關(guān)元件和與該元件并聯(lián)連接的回流二極管的臂在電機(jī)的各個相中被設(shè)置上下一對，并從各相的上下臂的連接點獲得用于電機(jī)驅(qū)動的電壓；電流檢測部件，分別被設(shè)置在所述逆變器電路的各相的下臂上，檢測電機(jī)的相電流；控制部件，控制所述逆變器電路的各個開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動作；以及第1判定部件，基于所述電流檢測部件檢測出的電流值，進(jìn)行故障有無的判定，所述多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于，包括第2判定部件，判定是否存在所述多相交流電機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓導(dǎo)致所述電流檢測部件中流過電流的可能性，在所述第2判定部件判定為存在流過電流的可能性時，并且在各相的下臂開關(guān)元件全部截止時，所述第1判定部件不進(jìn)行故障有無的判定，在所述第2判定部件判定為不存在流過電流的可能性時，并且在各相的下臂開關(guān)元件全部截止時，所述第1判定部件進(jìn)行故障有無的判定。
2、 如權(quán)利要求1所述的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第2判定部件包括開閉開關(guān)，其連接在所述逆變器電路和多相交流 電才幾之間，在所述開閉開關(guān)導(dǎo)通時，所述第2判定部件判定為存在所述電流;險測部 件中流過電流的可能性。
3、 如權(quán)利要求1所述的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第2判定部件包括用于檢測所述多相交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測部件，在所述轉(zhuǎn)速檢測部件檢測出規(guī)定值以上的轉(zhuǎn)速時，所述第2判定部件判 定為存在所述電流檢測部件中流過電流的可能性。
4、 如權(quán)利要求1所述的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第2判定部件包括用于檢測所述多相交流電機(jī)的端子電壓的端子電 壓4企測部件，定部件判定為存在所述電流檢測部件中流過電流的可能性。
5、 如權(quán)利要求1所述的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第1判定部件基于所述電流檢測部件檢測出的各相電流值的和是否 為零，進(jìn)行故障有無的判定。
6、 一種多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置，包括逆變器電路，構(gòu)成為具有用于多相交流電機(jī)驅(qū)動的開關(guān)元件和與該元件 并聯(lián)連接的回流二極管的臂在電機(jī)的各個相中被設(shè)置上下一對，并從各相的 上下臂的連接點獲得用于電機(jī)驅(qū)動的電壓；電流檢測部件，分別被設(shè)置在所述逆變器電路的各相的下臂上，檢測電控制部件，控制所述逆變器電路的各個開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止動作；以及 存儲部件，存儲所述電流檢測部件中流過的各相的補(bǔ)償電流的電流值， 所述多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于，包括判定部件，判定是否存在所述多相交流電機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓導(dǎo)致 所述電流檢測部件中流過電流的可能性，在所述判定部件判定為存在流過電流的可能性時，并且在各相的下臂開 關(guān)元件全部截止時，所述存儲部件中不存儲補(bǔ)償電流值，在所述判定部件判定為不存在流過電流的可能性時，并且在各相的下臂 開關(guān)元件全部截止時，所述存儲部件中存儲補(bǔ)償電流值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會誤判定故障的有無的多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置。該多相交流電機(jī)驅(qū)動裝置包括逆變器電路(3)；分別被設(shè)置在逆變器電路(3)的各相的下臂上，用于檢測電機(jī)(4)的相電流的電流檢測電阻(Ru、Rv、Rw)；控制逆變器電路(3)的開關(guān)元件(Q1～Q6)的導(dǎo)通/截止動作的控制單元(1)；以及PWM電路(2)，其中，在逆變器電路(3)和電機(jī)(4)之間所連接的繼電器(K1～K3)導(dǎo)通，并且各相的下臂開關(guān)元件(Q2、Q4、Q6)全部截止時，不進(jìn)行基于電流檢測電阻(Ru、Rv、Rw)檢測出的電流值的故障有無的判定。
文檔編號H02M7/5387GK101388633SQ20081012828
公開日2009年3月18日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
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