旋轉電機控制設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開內容涉及對旋轉電機的驅動進行控制的控制設備。
【背景技術】
[0002] 專利文獻 1:JP2013-048524A
[0003] 通常，已知旋轉電機的控制設備。該控制設備包括多個系統(tǒng)中的電力轉換器并且 對給對應的多個線圈組的通電進行控制。公知的是，當系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)發(fā)生故障時，控制 設備僅使用正常系統(tǒng)中的電力轉換器和線圈組來驅動旋轉電機。
[0004] 例如，專利文獻1中描述的用于多相旋轉電機的控制設備在兩個系統(tǒng)中的任一系 統(tǒng)中的電力轉換器或線圈組發(fā)生短路故障時控制電力轉換器的輸出。在這種情況下，專利 文獻1中的控制設備停止至故障系統(tǒng)的電力轉換器的輸出，并且隨旋轉電機的轉數變大而 將至正常系統(tǒng)的電力轉換器的輸出的輸出限制值設定為更小。進行處理以防止由于伴隨旋 轉電機的轉動在故障系統(tǒng)中生成的反電動勢電壓而導致故障系統(tǒng)中的電力轉換器和線圈 線過度生成熱。
[0005] 本公開內容的發(fā)明人發(fā)現了以下內容。
[0006] 當系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，由于伴隨旋轉電機的轉動在故障系統(tǒng)中 生成的反電動勢電壓而導致旋轉電機中會生成對抗驅動的制動扭矩。從而，在僅使用正常 系統(tǒng)驅動時，使得旋轉電機輸出類似于正常驅動狀態(tài)下的所需扭矩，可能有必要向正常系 統(tǒng)中的電力轉換器發(fā)送比正常驅動狀態(tài)下大的電流以補償由制動扭矩引起的扭矩減小。順 便提及，正常驅動狀態(tài)是兩個系統(tǒng)都正常工作的狀態(tài)。
[0007] 專利文獻1聚焦于防止故障系統(tǒng)中的熱生成。

【發(fā)明內容】

[0008] 本公開內容的目的在于提供一種旋轉電機控制設備，其對具有多個線圈組的旋轉 電機的驅動進行控制并且包括多個系統(tǒng)中的電力轉換器。在系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)中的電力轉 換器或線圈組中發(fā)生短路故障時，該控制設備僅使用正常系統(tǒng)的驅動來使旋轉電機輸出扭 矩以補償制動扭矩。
[0009] 根據本公開內容的一方面，提供了一種對具有多個線圈組的旋轉電機的驅動進行 控制的旋轉電機控制設備。該旋轉電機控制設備包括多個系統(tǒng)中的電力轉換器、故障檢測 部以及控制部。電力轉換器中的每個電力轉換器具有上臂中的開關元件和下臂中的開關元 件，并且電力轉換器中的每個電力轉換器將DC電力進行轉換以供應至與電力轉換器對應 的對應線圈組。上臂中的開關元件被橋式連接至下臂中的開關元件。故障檢測部檢測電力 轉換器或線圈組的故障?？刂撇坑嬎汶娏髅钪岛驮撾娏髅钪档淖畲箅娏飨拗浦担⑶?對至系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)的電力轉換器中的每個電力轉換器的輸出進行控制，其中，電流命 令值指示被發(fā)送至旋轉電機中的線圈組中的每個線圈組的電流。部分系統(tǒng)短路故障對應于 下述情況：系統(tǒng)的任一系統(tǒng)中的電力轉換器中的布線或線圈組中的布線之間的任何部分處 于與指示非導通狀態(tài)的控制相對的導通狀態(tài)。當故障檢測部檢測到系統(tǒng)的任一系統(tǒng)中的電 力轉換器或線圈組中的部分系統(tǒng)短路故障時，控制部停止至故障系統(tǒng)中的電力轉換器的輸 出，并且針對至正常系統(tǒng)中的電力轉換器的輸出，控制部隨旋轉電機的轉動角速度變大而 增大最大電流限制值。
[0010] 根據本公開內容的另一方面，提供了一種應用于車用電動轉向設備并且對輔助轉 向扭矩的電動機的驅動進行控制的旋轉電機控制設備。電動機具有多個線圈組。旋轉電機 控制設備包括多個系統(tǒng)中的電力轉換器、故障檢測部以及控制部。電力轉換器中的每個電 力轉換器具有上臂中的開關元件以及下臂中的開關元件，并且電力轉換器中的每個電力轉 換器將DC電力進行轉換以供應至與電力轉換器對應的對應線圈組。上臂中的開關元件被 橋式連接至下臂中的開關元件。故障檢測部檢測電力轉換器或線圈組的故障?？刂撇坑嬎?電流命令值和該電流命令值的最大電流限制值，并且對至系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)的電力轉換器 中的每個電力轉換器的輸出進行控制，其中，電流命令值指示被發(fā)送至電動機中的線圈組 中的每個線圈組的電流。部分系統(tǒng)短路故障對應于下述情況：任一系統(tǒng)中的電力轉換器中 的布線或線圈組中的布線之間的任何部分處于與指示非導通狀態(tài)的控制相對的導通狀態(tài)。 當故障檢測部檢測到系統(tǒng)的任一系統(tǒng)中的電力轉換器或線圈組中的部分系統(tǒng)短路故障時， 控制部停止至故障系統(tǒng)中的電力轉換器的輸出，并且針對至正常系統(tǒng)中的電力轉換器的輸 出，控制部隨轉向扭矩的變化量變大而增大最大電流限制值。
[0011] 根據旋轉電機控制設備，該旋轉電機控制設備對具有多個線圈組的旋轉電機的驅 動進行控制，并且旋轉電機控制設備具有多個系統(tǒng)中的電力轉換器。在系統(tǒng)中的任一系統(tǒng) 中的電力轉換器或線圈組中發(fā)生短路故障時，該控制設備僅使用正常系統(tǒng)中的驅動來使旋 轉電機輸出扭矩以補償制動扭矩。
【附圖說明】
[0012] 根據以下參照附圖進行的詳細描述，本公開內容的以上及其他目的、特征和優(yōu)勢 將變得更明顯。在附圖中：
[0013] 圖1是示意性地示出了每個實施方式中的由EPS電動機控制設備控制的兩個系統(tǒng) 的逆變器的電路的圖；
[0014] 圖2是示意性地示出了每個實施方式中的EPS電動機控制設備應用于其的電動轉 向設備的圖；
[0015] 圖3是示出了第一實施方式中的EPS電動機控制設備的框圖；
[0016] 圖4A是示出了電動機轉動角速度與最大電流限制值之間的關系的特性圖；
[0017] 圖4B是示出了電動機轉動角速度與最大電流限制值之間的關系的特性圖；
[0018] 圖4C是示出了電動機轉動角速度與最大電流限制值之間的關系的特性圖；
[0019] 圖5是第一實施方式中的最大電流限制值的配置的流程圖；
[0020] 圖6是第二實施方式中的EPS電動機控制設備的框圖；
[0021] 圖7是圖6中的最大電流限制部的詳細框圖；
[0022] 圖8A是示出了電動機轉動角速度與最大電流限制值系數之間的關系的特性圖；
[0023] 圖8B是示出了元件溫度與最大電流限制值系數之間的關系的特性圖；
[0024] 圖9是第三實施方式中的EPS電動機控制設備的框圖；
[0025] 圖10是示出了在第四實施方式中的EPS電動機控制設備中拒絕從車用控制設備 接收協調控制信號的框圖；以及
[0026] 圖11是示出了現有技術中的轉數與輸出限制值之間的關系的特性圖。
【具體實施方式】
[0027] 將參照【附圖說明】本公開內容的實施方式。在本實施方式中，作為示例，本公開內容 中的旋轉電機的控制設備被應用于車輛的電動轉向（EPS)設備。
[0028] 將參照圖1和圖2來對每個實施方式共有的配置進行說明。
[0029] (共有配置）
[0030] 圖2示出了包括電動轉向設備1的轉向系統(tǒng)90的整體配置。轉向軸92連接至轉 向輪91。轉向軸92具有用于檢測轉向扭矩的扭矩傳感器94。轉向軸92包括位于轉向軸 92前端的小齒輪96。小齒輪96與齒條軸97嚙合。在齒條軸97的兩端處，一對車輪98通 過拉桿（tierod)等與齒條軸97可轉動地連接。轉向軸92的轉動運動通過小齒輪96被 改變成齒條軸97的線性運動，使得這對車輪98被轉向取決于齒條軸97的線性運動的位移 的角度。
[0031] 電動轉向設備1包括致動器2和減速齒輪89。致動器2使轉動軸轉動。減速齒輪 89減小轉動軸的轉動速度并且將其傳送至轉向軸92。
[0032] 致動器2包括EPS電動機80和EPS電動機控制設備10。EPS電動機80對應于生 成轉向輔助扭矩的旋轉電機。EPS電動機80也可以稱為電動機。EPS電動機控制設備10 對應于驅動EPS電動機80的旋轉電機控制設備。除第四實施方式以外，EPS電動機控制設 備10可以稱為電動機控制設備。本實施方式中的電動機80對應于三相交流（AC)無刷電 動機。電動機80使減速齒輪89在前向方向和后向方向上轉動。
[0033] 電動機控制設備10包括控制部65以及逆變器601和602。逆變器601和602對 應于根據來自控制部65的命令來控制至電動機80的電力供應的電力轉換器。
[0034] 轉動角傳感器85例如包括磁體，該磁體對應于設置在電動機80 -側的磁力生成 部和設置在電動機控制設備10-側的磁力檢測元件。轉動角傳感器85檢測電動機80的 轉子轉動角Θ。
[0035] 控制部65基于扭矩命令trq*、來自轉動角傳感器85的轉動角信號、反饋電流等來 控制逆變器601和602的開關，使得控制部65控制電動機80的通電。因此，電動轉向設備 1中的致動器2生成用于支持轉向輪轉向的轉向輔助扭矩并且將該轉向輔助扭矩傳送至轉 向軸92。
[0036] 如圖1描述的更詳細的，電動機80包括兩對線圈組801和802。第一線圈組801 包括U相、V相和W相的三相線圈線811至813。第二線圈組802包括U相、V相和W相的 三相線圈線821至823。對應于第一線圈組801設置了逆變器601。對應于第二線圈組802 設置了逆變器602。在下文中，將逆變器與對應于該逆變器的三相線圈組的組合單元稱為系 統(tǒng)。順便提及，在多個系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)中的電學特性彼此相同。對于每個系統(tǒng)中 的配置元件和物理量的符號，第一系統(tǒng)中的符號包括" 1"，第二系統(tǒng)中的符號包括"2"。
[0037] 電動機控制設備10包括電源繼電器521和522、電容53、逆變器601和602、電流 傳感器701和702、控制部65等。
[0038] 電源繼電器521和522使得能夠切斷從電池51至每個系統(tǒng)中的逆變器601和602 的電力供應。
[0039] 電容器53并聯連接至電池51并且存儲電荷。電容器53可以支持至逆變器601 和602的電力供應，并且抑制噪聲分量諸如浪涌電流。
[0040] 在第一系統(tǒng)逆變器601中，為了改變對第一線圈組801中的線圈線811至813中 的每個線圈線的通電，將六個開關元件611至616橋式連接。本實施方式中的開關元件611 至616是M0SFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管）。在下文中，可以將開關元件611至 616 稱為M0