CN109952702A - 异常检测装置 - Google Patents

Abstract

对用于控制具有UVW相及XYZ相的多个绕组群的电动机的UVW相逆变器电路(110)及XYZ相逆变器电路(120)，输入各相的逆变器控制信号(Su～Sz)。基于电动机的各相中的电流，生成各相的逆变器控制信号(Su～Sz)作为具有取决于电动机的转速的周期的脉冲信号。异常检测电路(130)构成为具有检测各相的逆变器控制信号的脉冲周期的功能，根据在电动机的加速状态期间或减速状态的至少一方，在各相的逆变器控制信号的脉冲周期之间按照UVW相及XYZ相的排列顺序的预定的大小关系是否成立，来检测有无电动机控制的异常。

Description

异常检测装置

技术领域

本发明涉及异常检测装置，更具体而言，涉及在具有多重绕组型电动机的控制功能的电动机控制装置中使用的异常检测装置，该多重绕组型电动机具有多个绕组群。

背景技术

在要求高安全性的***中，有时要求该***的各构成部件具有用于异常检测的自诊断功能。因此，要求搭载于这种***的电动机具有用于电动机控制装置的异常检测的自诊断功能。

例如，在日本特开2014-159188号公报(专利文献1)中，记载了具备用于分别驱动左右车轮的两个电动机的倒立两轮车中的电动机控制。具体而言，公开了如下自诊断功能：在将相互绝缘的绕组二重地配置于同一相并将包含传感器的控制***也二重化而形成的结构中，在由第1控制***检测出的电动机输出值与目标值的偏差与由第2控制***检测出的该电动机输出值与该目标值的偏差之差超过规定阈值时，进行控制***的异常检测。

另外，在日本特开2013-5604号公报(专利文献2)中记载了用于控制多重绕组型电动机的电力转换器控制装置。具体而言，记载有如下技术：用于降低在控制多重绕组型电动机的电力转换器中产生的开关损耗及低阶的谐波分量，所述多重绕组型电动机具有U-V-W相绕组群及X-Y-Z相绕组群。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-159188号公报

专利文献2：日本特开2013-5604号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1中，利用对2个电动机设置2个控制装置的结构，各控制***以进行两方的电动机的控制运算的方式进行二重化，由此实现用于电动机控制***的异常检测的自诊断功能。

然而，当针对如专利文献2所记载的1个多重绕组型电动机的控制装置将控制***二重化时，为了自诊断功能而电路规模变为二倍，因此在成本上不是优选的。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，本发明的目的在于，在具有多个绕组群的多重绕组型电动机的控制装置中，在不将控制***二重化的情况下实现该电动机控制装置的异常检测功能。

解决技术问题的技术方案

在本公开的一个方面中，异常检测装置被用于具有电动机的控制功能的电动机控制装置，在该电动机中，分别在以预定顺序排列的多个相配置的多个绕组被分割成相互绝缘的第1绕组群及第2绕组群，该异常检测装置具备第1周期测量部、第2周期测量部以及周期比较部。对第1周期测量部输入用于控制对第1绕组群的施加电压的、针对第1电力转换器的多个第1控制信号。对第2周期测量部输入用于控制对第2绕组群的施加电压的、针对第2电力转换器的多个第2控制信号。在多个相中的与第1绕组群对应的相的各相中，基于电动机的该相中的检测电流，生成多个第1控制信号作为具有取决于电动机的转速的周期的脉冲信号。在多个相中的与第2绕组群对应的相的各相中，基于电动机的该相中的检测电流，生成多个第2控制信号作为具有取决于电动机的转速的周期的脉冲信号。第1周期测量部构成为测量多个第1控制信号各自的脉冲周期。第2周期测量部构成为测量多个第2控制信号各自的脉冲周期。周期比较部基于由第1周期测量部及第2周期测量部测量出的、多个相的各相中的第1控制信号或第2控制信号的脉冲周期的比较，来检测电动机控制装置的异常。周期比较部构成为根据在电动机的加速状态期间及减速状态期间的至少一方中在多个相的脉冲周期之间按照多个相的排列顺序的预定的大小关系是否成立，来检测有无异常。

发明效果

根据本发明，在具有多个绕组群的多重绕组型电动机的控制装置中，能够在不将控制***二重化的情况下实现该电动机控制装置的异常检测功能。

附图说明

图1是示出由使用实施方式1的异常检测装置的电动机控制装置控制的电动机***的概略结构的框图。

图2是说明图1所示的电动机***中的电动机控制的概略结构的框图。

图3是用于说明从图2所示的电动机电流测定电路输出的逆变器通断判定信号的概念性波形图。

图4是用于进一步说明图2所示的电动机控制装置的结构的功能框图。

图5是用于进一步说明图4所示的UVW相逆变器控制电路的结构的功能框图。

图6是用于说明由UVW相逆变器控制电路进行的PWM控制的概念性波形图。

图7是用于进一步说明图4所示的异常检测电路的结构的功能框图。

图8是说明电动机的加速状态下的U相、X相及V相的电动机电流的概念性波形图。

图9是用于说明正常工作时及异常工作时各自的U相、X相及V相的逆变器控制信号的脉冲周期的关系的概念图。

图10是示出相邻的三个相的每种组合下的可检测的异常的列表的图表。

图11是示出图10所示的组合下的异常检测样式与异常内容的对应关系的列表的图表。

图12是说明使用了实施方式2的异常检测装置的电动机控制装置的结构的框图。

图13是用于说明实施方式2的结构下的正常工作时及异常工作时各自的U相、X相及V相的逆变器控制信号的脉冲周期的关系的概念图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不重复其说明。

实施方式1.

图1是示出由使用了实施方式1的异常检测装置的电动机控制装置控制的电动机***的概略结构的框图。

参照图1，电动机***10具备直流电源20、UVW相逆变器400、XYZ相逆变器500以及电动机700。

电动机700具有转子710和定子720。在图1的例子中，电动机700被示为在转子710设置有永久磁铁的永磁型同步电动机。在定子720设置有由U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733构成的UVW相绕组群和由X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736构成的XYZ相绕组群。

U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733的配置角度彼此相差120度。同样，X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736的配置角度彼此相差120度。

U相、V相、W相、X相、Y相及Z相以属于不同绕组群的相彼此相邻的方式，按照预定顺序排列。例如，能够如图1所示地配置各相的绕组731～736，以使得以配置于12点方向的U相为基准，顺时针各错开60度，按照U相-X相-V相-Y相、W相-Z相-(U相)的顺序进行排列。

直流电源20能够包括将来自商用电源的交流电力转换为直流电压的电力转换器和/或蓄电池等蓄电装置。而且，直流电源20也可以构成为具有输出电压Vdc(DC)的可变控制功能。

UVW相逆变器400将直流电源20的输出电压Vdc转换为三相交流电压并施加于U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733。如图1所示，能够通过在U相、V相及W相的上支路及下支路分别配置有半导体开关元件的通常结构来实现UVW相逆变器400。

U相绕组731的一端与UVW相逆变器400的U相的上支路及下支路的半导体开关元件的连接点电连接。同样，V相绕组732及W相绕组733的一端与在UVW相逆变器400的V相及W相的各相中上支路和下支路的半导体开关元件的连接点电连接。另外，U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733的另一端在未图示的中性点处相互连接。

XYZ相逆变器500将直流电源20的输出电压Vdc转换为三相交流电压，并施加到X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736。如图1所示，关于XYZ相逆变器500，也能够通过在X相、Y相及Z相的上支路及下支路分别配置有半导体开关元件的通常结构来实现。X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736的一端与在XYZ相逆变器500的X相、Y相及Z相的各相中上支路和下支路的半导体开关元件的连接点电连接。另外，X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736在与UVW相独立的中性点(未图示)处相互连接。

图2是说明图1所示的电动机***中的电动机控制的概略结构的框图。

参照图2，UVW相逆变器400及XYZ相逆变器500生成用于使电动机700按照工作指令值(例如，电动机700的目标转速Nref)工作的三相交流电压，分别施加于UVW相绕组群及XYZ相绕组群。而且，配置有电流检测器601～606，该电流检测器601～606用于根据由VW相逆变器400和XYZ相逆变器500施加的三相交流电压来检测在电动机700的各相产生的电流。

U相电流检测器601检测出的U相电流Iu的检测值、V相电流检测器602检测出的V相电流Iv的检测值以及W相电流检测器603检测出的W相电流Iw的检测值被输入到电动机电流测定电路200。同样，X相电流检测器604检测出的X相电流Ix的检测值、Y相电流检测器605检测出的Y相电流Iy的检测值以及Z相电流检测器606检测出的Z相电流Iz的检测值被输入到电动机电流测定电路200。

电动机电流测定电路200基于电流检测器601～606的检测值，输出各相的逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw、Icw、Icx、Icy、Icz。

图3是用于说明从电动机电流测定电路200输出的逆变器通断判定信号的概念性波形图。在图3中，示出U相的逆变器通断判定信号Icu的波形例作为一例。

参照图3，逆变器通断判定信号Icu在U相电流Iu≥0期间被设定为“1(逻辑高电平)”，另一方面，在U相电流Iu<0期间被设定为“0(逻辑低电平)”。这样，各相的逆变器通断判定信号被生成为示出如下脉冲状波形的数字信号：在该相的电流检测值为正的期间被设定为“1”，并且在电流检测值为负的期间被设定为“0”。

因此，可理解为各相的逆变器通断判定信号具有与电动机700的转速相应的周期。即，电动机电流测定电路200具有将电动机700的各相电流(模拟信号)转换为用于检测电动机700的转速的数字信号的功能。

再次参照图2，来自电动机电流测定电路200的各相的逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw、Icw、Icx、Icy、Icz被输入到电动机控制装置100。代表性地能够由单芯片的数字电路来构成电动机控制装置100。例如，能够将微型计算机、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)用作电动机控制装置100。

电动机控制装置100生成各相的逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz，该各相的逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz用于根据目标转速Nref来控制利用各相的逆变器通断判定信号而检测出的电动机700的转速。逆变器控制信号Su、Sv、Sw相当于UVW相逆变器400的各相的半导体开关元件的开关控制信号，用于控制从UVW相逆变器400向U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733的施加电压。

同样，逆变器控制信号Sx、Sy、Sz相当于XYZ相逆变器500的各相的半导体开关元件的开关控制，用于控制从XYZW相逆变器500向X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736的施加电压。

预驱动器300接收UVW相的逆变器控制信号Su、Sv、Sw，生成UVW相逆变器400的各相上下支路的半导体开关元件的驱动控制信号Suu(U相上支路)、Sul(U相下支路)、Svu(V相上支路)、Svl(V相下支路)、Swu(W相上支路)、Swl(W相下支路)。

同样，预驱动器300接收XYZ相的逆变器控制信号Sx、Sy、Sz，生成XYZ相逆变器500的各相上下支路的半导体开关元件的驱动控制信号Sxu(X相上支路)、Sxl(X相下支路)、Syu(Y相上支路)、Syl(Y相下支路)、Szu(Z相上支路)、Szl(Z相下支路)。通常，预驱动器300构成为使用光电耦合器等使电动机控制装置100与UVW相逆变器400以及XYZW相逆变器500之间电绝缘。

驱动控制信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl被输入到UVW相逆变器400。同样，驱动控制信号Sxu、Sxl、Syu、Syl、Szu、Szl被输入到XYZ相逆变器500。

这样，按照逆变器控制信号Su、Sv、Sw来控制UVW相逆变器400，从而能够将对直流电源20的输出电压Vdc(DC)进行开关而得出的伪交流电压设为对U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733的施加电压。同样，按照逆变器控制信号Sx、Sy、Sz来控制XYZ相逆变器500，从而能够将对直流电源20的输出电压Vdc(DC)进行开关而得出的伪交流电压设为对X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736的施加电压。根据这些施加电压的周期和有效值(或基波分量)，能够控制电动机700(转子710)的转速和旋转方向。

使用图4～图6，对电动机控制装置100进行的电动机控制的详细情况进一步进行说明。另外，如根据之后的说明可知，本实施方式的异常检测装置的特征在于以下这点：基于在电动机控制中使用的控制信号的监视，实现异常检测的自诊断功能。

图4是用于详细说明电动机控制装置100的结构的功能框图。另外，以下，作为电动机控制装置100的构成要素而示出的各功能模块设为通过基于预先存储的软件的执行的软件处理和/或基于专用的电子电路(逻辑电路)的硬件处理来实现。

参照图4，电动机控制装置100具备UVW相逆变器控制电路110、XYZ相逆变器控制电路120以及门电路170、180。实施方式1的异常检测装置101包括异常检测电路130和紧急停止电路140。

在图4的结构例中，异常检测装置101内置于电动机控制装置100而构成在同一芯片上。即，异常检测电路130和紧急停止电路140被实现为电动机控制装置100的功能块。

UVW相逆变器控制电路110基于来自电动机电流测定电路200的逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw和目标转速Nref，生成UVW相的逆变器控制信号Su、Sv、Sw。例如，UVW相逆变器控制电路110生成逆变器控制信号Su、Sv、Sw以使来自UVW相逆变器400的施加电压被进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制。

在图5中示出用于进一步说明UVW相逆变器控制电路110的结构的功能框图。

参照图5，UVW相逆变器控制电路110具有载波产生电路112、电压指令运算部114和PWM运算部115。

电压指令运算部114基于逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw的周期和目标转速Nref，生成用于对电动机转速进行反馈控制的UVW相的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。载波产生电路112生成具有电压指令值Vu*、Vv*、Vw*的整数倍的频率的载波CWu、CWv、CWw。例如，作为载波CWu、CWv、CWw，能够使用三角波或锯齿波。PWM运算部115按照关于UVW各相的载波电压与电压指令值的比较，生成逆变器控制信号Su、Sv、Sw。

图6中示出用于说明由UVW相逆变器控制电路110进行的PWM控制的概念性波形图。

参照图6，由电压指令运算部114(图5)将电压指令值Vu*生成为具有按照下一控制周期中的电动机700的转速指令值的周期的正弦波交流电压。在此，转速指令值不是目标转速Nref本身，而是被计算为补偿根据逆变器通断判定信号Icu的周期而检测出的转速的当前值与目标转速Nref的偏差。此时，优选在考虑电动机700中的能量效率的基础上计算转速指令值以逐渐补偿偏差。

电压指令值Vu*的振幅能够用于控制作用于电动机700的转矩。例如，通过基于转速的当前值与下一控制周期中的转速指令值之差来控制电压振幅，能够使速度控制平滑化。

载波CWu被载波产生电路112(图5)生成为具有电压指令值Vu*的频率的整数倍(在图6的例子中为10倍)的频率。PWM运算部115(图5)按照载波Cwu与电压指令值Vu*的电压比较，生成U相的逆变器控制信号Su。具体而言，PWM运算部115在Vu*>CWu期间，为了接通上支路元件而将逆变器控制信号Su设定为“1”，另一方面，在Vu*<CWu期间，为了接通下支路元件而将逆变器控制信号Su设定为“0”。其结果是，可理解为构成逆变器控制信号Su的各脉冲117的周期Tpwm(以下也称为“脉冲周期”)与载波CWu的周期相同，并且具有取决于电动机700的转速的脉冲周期。

预驱动器300(图2)在逆变器控制信号Su＝“1”期间，接通U相的上支路元件，另一方面，为了断开下支路元件，设定为驱动控制信号Suu＝“1”且Sul＝“0”。相反地，在逆变器控制信号Su＝“0”期间，接通U相的下支路元件，另一方面，为了断开上支路元件，设定为驱动控制信号Sul＝“1”且Suu＝“0”。由此，按照逆变器控制信号Su，对U相绕组731的一端施加构成伪正弦波电压的脉冲电压。

对于V相及W相，也同样地生成电压指令值Vv*、Vw*，按照基于电压指令值Vv*、Vw*与载波CWv、CWw的电压比较的PWM控制，生成逆变器控制信号Sv、Sw。因此，关于逆变器控制信号Sv、Sw，也与逆变器控制信号Su相同地，具有取决于电动机700的转速的脉冲周期。另外，电压指令值Vv*相对于电压指令值Vu*具有120度的相位差，并且，电压指令值Vw*被生成为相对于电压指令值Vv*具有120度的相位差。

再次参照图4，XYZ相逆变器控制电路120基于来自电动机电流测定电路200的逆变器通断判定信号Icx、Icy、Icz和目标转速Nref，生成XYZ相的逆变器控制信号Sx、Sy、Sz。例如，XYZ相逆变器控制电路120通过与利用图5及图6来说明的UVW相逆变器控制电路110同样的PWM控制，生成逆变器控制信号Sx、Sy、Sz。因此，关于逆变器控制信号Sx、Sy、Sz，也与逆变器控制信号Su、Sv、Sw相同，具有与电动机700的转速相应的脉冲周期。

异常检测电路130使用逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz，检测包括电动机控制装置100的电动机控制***的异常，使默认值为“0”的输出信号Dfl变为“1”。根据异常检测电路130的输出信号Dfl来设定从紧急停止电路140输出的异常检测信号Sft，由此根据异常检测电路130的异常检测结果来切换异常检测信号Sft。具体而言，作为异常检测信号Sft，在异常检测电路130未检测到异常时被设定为“0”，另一方面，在异常检测电路130检测到异常时被设定为“1”。异常检测信号Sft被分别输入到门电路170、180。

门电路170在异常检测信号Sft为“0”时，将来自UVW相逆变器控制电路110的逆变器控制信号Su、Sv、Sw向预驱动器300传递。同样，当异常检测信号Sft为“0”时，门电路180将来自XYZ相逆变器控制电路120的逆变器控制信号Sx、Sy、Sz向预驱动器300传递。其结果是，UVW相逆变器400及XYZ相逆变器500按照逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz进行工作，从而能够向电动机700的绕组731～736施加经由PWM控制后的脉冲电压的交流电压。

另一方面，在异常检测信号Sft为“1”时，门电路170、180切断逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz向预驱动器300的传递。此时，预驱动器300构成为设定UVW相逆变器400的驱动控制信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl(图2)的每一个以及XYZ相逆变器500的驱动控制信号Sxu、Sxl、Syu、Syl、Szu、Szl的每一个都为“0”。或者，也可以向预驱动器300直接输入异常检测信号Sft。

这样，在异常检测电路130检测到异常时，通过强制性断开构成UVW相逆变器400及XYZ相逆变器500的各半导体开关元件，能够执行停止向电动机700施加电压的紧急停止工作。

另外，在本实施方式中，由U相绕组731、V相绕组732及W相绕组733构成“第1绕组群”。另外，UVW相逆变器400对应于“第1电力转换器”，逆变器控制信号Su、Sv及Sw对应于“多个第1控制信号”。同样，由X相绕组734、Y相绕组735及Z相绕组736构成“第2绕组群”。此外，XYZ相逆变器500对应于“第2电力转换器”，逆变器控制信号Sx、Sy及Sz对应于“多个第2控制信号”。

接下来，详细说明异常检测电路130的结构和工作。

图7是用于进一步说明图4所示的异常检测电路130的结构的功能框图。

参照图7，异常检测电路130包括各相的周期测量电路131～136、周期比较电路137和异常确定电路138。

对周期测量电路131～136分别输入逆变器控制信号Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz。U相的周期测量电路131构成为测量逆变器控制信号Su的脉冲周期Tpwm(图6)。周期测量电路131能够由按规定周期使计数值增加的计数器构成。例如，每当发生逆变器控制信号Su从“0”到“1”的转变定时时，周期测量电路131能够按照与从上次从“0”到“1”的转变定时起的经过时间相当的计数值，输出表示逆变器控制信号Su的脉冲周期Tpu(以下也称为U相脉冲周期Tpu)的信号(例如由多比特构成的数值数据)。而且，每到该转变定时，随着信号输出而将计数值重置，从而能够持续测定逆变器控制信号Su的脉冲周期。即，能够在逆变器控制信号Su从“0”到“1”的每个转变定时更新U相脉冲周期Tpu。

同样，周期测量电路132～136连续地测量Y相、W相、X相、Y相及Z相的逆变器控制信号Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的脉冲周期，分别输出V相脉冲周期Tpv、W相脉冲周期Tpw、X相脉冲周期Tpx、Y相脉冲周期Tpy及Z相脉冲周期Tpz。V相脉冲周期Tpv、W相脉冲周期Tpw、X相脉冲周期Tpx、Y相脉冲周期Tpy及Z相脉冲周期Tpz也在逆变器控制信号Sv、Sw、Sx、Sy、Sz从“0”到“1”的每个转变定时被更新。

周期比较电路137基于从周期测量电路131～136输出的U相脉冲周期Tpu、V相脉冲周期Tpv、W相脉冲周期Tpw、X相脉冲周期Tpx、Y相脉冲周期Tpy及Z相脉冲周期Tpz的比较，检测包括电动机控制装置100的电动机控制***的异常。

另外，在图7的结构中，UVW相的周期测量电路131～133对应于“第1周期测量部”，UVW相的周期测量电路134～136对应于“第2周期测量部”。

接下来，使用图8及图9，对由异常检测电路130进行的基于相间的逆变器控制信号的脉冲周期的比较的异常检测的方法进行说明。

图8示出说明电动机700的加速状态下的U相、X相及V相的电动机电流的概念性波形图。

参照图8，按照图1所示的配置顺序，相邻地配置U相、X相及V相。在将图1中的顺时针方向的旋转设为正旋转方向时，在正旋转方向的加速时，按照U相电流Iu、X相电流Ix、V相电流Iv的顺序，脉冲周期变短(Tu>Tx>Tv)。其结果是，可理解为，由图4所示的电动机控制而得的逆变器控制信号Su、Sx、Sv的脉冲周期也随着电流周期Tu、Tx、Tu而产生长短变化。

图9中示出用于说明作为相邻的三个相的U相、X相及V相的逆变器控制信号的脉冲周期的关系的概念图。图9的纵轴示出由周期测量电路131、134、132测量出的U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx及V相脉冲周期Tpv。

参照图9，在直到时刻t3为止的正常工作时，在到加速状态(时刻t1)为止，随着电动机电流的周期(即逆变器通断判定信号Icu、Icx、Icv的周期)与电动机700的转速的上升对应地变短，U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx和V相脉冲周期Tpv在维持着取决于排列顺序的Tpu>Tpx>Tpv的大小关系的状态下连续下降。

在匀速状态(时刻t1～t2)，U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx及V相脉冲周期Tpv变为相等(Tpu＝Tpx＝Tpv)。在减速状态(时刻t2～t3)，U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx和V相脉冲周期Tpv在维持着取决于排列顺序的Tpu>Tpx>Tpv的大小关系的状态下连续上升。

这样，可理解为，在正常工作时，在加速状态及减速状态的每种状态下，在U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx和V相脉冲周期Tpv之间，产生取决于排列顺序的固定的大小关系。另一方面，当在时刻t3以后电动机控制发生异常时，该大小关系被破坏。在图9的例子中，X相的控制***产生异常，Tpx从Tpu和Tpv之间偏离。该异常包括如下情况：Tpx接近无限大(∞)，从而变得长于Tpv这两者的情况(图9中的Tpx,1。以下也称为“∞异常”)；以及，Tpx接近0，从而变得短于Tpu、Tpv这两者的情况(图9中的Tpx,2。以下也称为“0异常”)。

如图9所示，当在作为电动机700中的相邻的三个相的U相、X相及V相之间进行脉冲周期的比较时，对于正常状态下的Tpu>Tpx>Tpv，对正中的X相，能够检测“0异常”和“∞异常”这两者。

对于U相，当发生“0异常”时，Tpu>Tpx>Tpv的大小关系不成立，因此能够基于Tpu、Tpx、Tpv的比较来检测“0异常”。但是，由于即使发生“∞异常”也维持Tpu>Tpx>Tpv的大小关系，因此不能通过脉冲周期比较来检测“∞异常”。同样，对于V相，能够基于Tpu、Tpx、Tpv的比较来检测“∞异常”，但不能检测出“0异常”。

即使是其它的组合，也同样能够进行电动机700中的相邻的三个相之间的逆变器控制信号的脉冲周期比较。因此，通过依次改变这些组合，能够监视各相有无发生“0异常”及“∞异常”。

图10示出每种相邻的三个相的组合下能够检测的异常的列表。另外，图10中记载了正旋转时的异常检测。另外，为了易于与UVW相区别而带括号地书写XYZ相。

参照图10，在U相、X相及V相的组合下，如图9中说明的那样，当发生U相的“0异常”、V相的“∞异常”、X相的“∞异常”、或X相的“0异常”时，Tpu≥Tpx≥Tpv的大小关系(脉冲周期比较条件)不成立。因此，在提取出U相、X相及V相的脉冲周期比较中，能够检测出上述异常，但对除此以外的异常却无法检测。另外，通过将Tpu＝Tpx＝Tpv包括在正常中，能够防止从加速状态或减速状态向匀速状态转变时对异常的误检测。

接下来，在提取出X相、V相及Y相作为相邻的三个相的组合下，能够检测位于正中的V相的“∞异常”及“0异常”、X相的“0异常”和Y相的“∞异常”。同样，在下一个提出取V相、Y相及W相的组合下，能够检测位于正中的Y相的“∞异常”及“0异常”、V相的“0异常”和W相的“∞异常”。

另外，在提取出Y相、W相及Z相的组合下，能够检测位于正中的W相的“∞异常”及“0异常”、Y相的“0异常”以及Z相的“∞异常”，在提取出W相、Z相以及U相的组合下，能够检测位于正中的Z相的“∞异常”及“0异常”、W相的“0异常”以及U相的“∞异常”。而且，在提取出Z相、U相以及X相的组合下，能够检测位于正中的U相的“∞异常”及“0异常”、Z相的“0异常”以及X相的“∞异常”。

这样，在组合1～6的每种组合下，能够进行基于相邻的三个相之间的脉冲周期的比较的异常检测。具体而言，在各组合下，根据预定的脉冲周期比较条件是否成立，能够判定有无异常。另外，根据图10可以理解为，仅通过组合1～5，各相的“∞异常”及“0异常”被包含于异常检测对象。因此，通过这样的5个组合，能够覆盖与电动机控制相关的各相的异常检测。

因此，在电动机700的加速状态期间及减速状态期间的至少一方，在基于上述5个组合的相邻的三个相之间的脉冲周期的比较中，在任意组合下检测到异常的情况下，周期比较电路137检测出电动机控制的异常。由此，异常检测信号Sft从“0”变为“1”。即，周期比较电路137能够在加速状态期间以及减速状态期间的一方或两方中，执行用于异常检测的、规定的脉冲周期比较条件是否成立的判定。即，脉冲周期比较条件相当于“预定的大小关系”的一个实施方式。

例如，周期比较电路137构成为具有如下功能(硬件或软件)：对于从周期测量电路131～136输出的U相脉冲周期Tpu、V相脉冲周期Tpv、W相脉冲周期Tpw、X相脉冲周期Tpx、Y相脉冲周期Tpy和Z相脉冲周期Tpz中的、按照上述5个组合的相邻的三个相的脉冲周期，判定规定的比较条件(图10)是否成立。

图7所示的异常确定电路138接受由周期比较电路137得出的上述5个组合下的异常检测结果(正常/异常)，在检测到异常时，确定异常内容，即在哪个相发生了哪种异常(“0异常”/“∞异常”)。

图11示出异常内容与图10所示的组合下的异常检测样式的对应关系的列表。

参照图11，当在U相发生“∞异常”时，如图9所示，仅在组合5(W相、Z相、U相)下的脉冲周期比较(Tpw≥Tpu≥Tpx)中检测出异常。与之相对，当在V相发生“∞异常”时，如图9所示，在组合1(U相、X相、V相)以及组合2(X相、V相、Y相)这两方的脉冲周期比较(Tpu≥Tpx≥Tpv及Tpx≥Tpv≥Tpy)中检测出异常。

因此，对于各相的“∞异常”及“0异常”的每种异常，在组合1～5中的哪个组合的脉冲周期比较中检测到异常(异常样式)是预先规定的。因此，异常确定电路138能够按照图11所示的对应关系，根据由周期比较电路137得出的上述5个组合下的异常检测结果(正常/异常)，确定异常的发生相和异常内容(“0异常”/“∞异常”)。

例如，当UVW相逆变器控制电路110和/或XYZ相逆变器控制电路120发生故障时，在任意相的逆变器控制信号产生异常值，从而通过异常检测电路130能够检测异常。由此，能够基于电动机控制中使用的逆变器控制信号的脉冲周期的比较，在不将控制***二重化的情况下，实现基于电动机控制装置100的控制运算的自诊断功能。

这样，根据实施方式1的异常检测装置，通过应用于具有UVW相及XYX相的多个绕组群的电动机700的控制功能的电动机控制装置100，能够在不将控制运算二重化的情况下，实现电动机控制装置100中的控制运算的异常检测功能。

另外，在预驱动器300以及逆变器400、500中的任意装置发生了故障的情况下，某相的上支路和/或下支路被固定为接通或断开而逆变器通断判定信号也产生异常，从而逆变器控制信号产生异常值，由此能够利用异常检测电路130中的脉冲周期比较来检测异常。

同样，当在电动机电流测定电路200发生了故障时，逆变器通断判定信号也产生异常，从而逆变器控制信号产生异常值，由此能够利用异常检测电路130中的周期比较来检测异常。

因此，通过将异常检测装置101应用于电动机控制装置100，除了电动机控制装置100(UVW相逆变器控制电路110及XYZ相逆变器控制电路120)以外，在电动机电流测定电路200、预驱动器300以及逆变器400、500中的任意装置发生了故障时，也能够检测异常发生。

另外，在电动机700的负方向旋转时(图1中的逆时针方向旋转时)，通过使图10所示的各组合下的脉冲周期比较条件的不等号的方向反转(例如，在组合1下为Tpu≤Tpx≤Tpv)，在加速状态及减速状态的每种状态下，能够执行同样的异常检测。

另外，在本实施方式中，UVW相逆变器控制电路110以及XYZ相逆变器控制电路120执行同样的控制运算，因此由UVW相逆变器控制电路110执行用于生成XYZ相的逆变器控制信号的控制运算，并且由XYZ相逆变器控制电路120执行用于生成UVW相的逆变器控制信号的控制运算，从而也能够进行基于二重化的自诊断。然而，如用图9说明的那样，在加速状态及减速状态下，由于在UVW相及XYZ相之间控制运算结果不同，因此如果不是严格的匀速状态，则这样的基于二重化的自诊断有可能对异常进行误检测。与之相对，在本实施方式的异常检测装置中，在匀速状态下不会对异常进行误检测，在加速状态及减速状态的每种状态下，能够适当地检测电动机控制的异常。

实施方式2.

在实施方式1说明的电动机控制装置100能够构成为也能够应用于仅具有UVW相绕组群的电动机的控制。在实施方式2中，说明对于被设置为能够应用于仅具有UVW相绕组群的电动机以及具有UVW相和XYZ相的多个绕组群的电动机这两者的电动机控制装置的异常检测功能。

图12是说明使用实施方式2的异常检测装置的电动机控制装置的结构的框图。

参照图12，在实施方式2中，电动机控制装置100在图4的结构以外，还具备XYZ驱动切换电路150和选择器160。

XYZ驱动切换电路150基于非易失性地存储的设定信息，将切换信号Sl设定为“0”或“1”。例如，在电动机控制装置100被应用于仅具有UVW相绕组群的电动机的情况下，切换信号Sl被设定为“1”。与之相对，在电动机控制装置100被应用于具有UVW相及XYZ相的多个绕组群的电动机的控制的情况下，切换信号Sl被设定为“0”。

选择器160将XYZ相的逆变器通断判定信号(Icx、Icy、Icz)以及UZW相的逆变器通断判定信号(Icu、Icv、Icw)中的一个选择性地输入到XYZ相逆变器500。

在被应用于具有UVW相及XYZ相的多个绕组群的电动机的控制的情况下，电动机电流测定电路200输出UVW相及XYZ相的逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw、Icx、Icy及Icz。在该情况下，根据Sl＝“0”，选择器160向XYZ相逆变器控制电路120输入逆变器通断判定信号Icx、Icy及Icz。其结果是，电动机控制装置100能够进行在实施方式1说明过的控制运算，控制UVW相逆变器400以及XYZ相逆变器500。

与之相对，在被应用于仅具有UVW相绕组群的电动机的控制的情况下，电动机电流测定电路200仅输出UVW相的逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icw。在该情况下，根据Sl＝“1”，选择器160也向XYZ相逆变器控制电路120输入逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icx。其结果是，XYZ相逆变器控制电路120通过代替实施方式1中的逆变器通断判定信号Icx、Icy、Icz而使用逆变器通断判定信号Icu、Icv、Icx的控制运算，生成XYZ相的逆变器控制信号Sx、Sy、Sz。此时，如果控制运算正常，则Su＝Sx、Sv＝Sy、Sw＝Sz。另外，与实施方式1同样地生成UVW相的逆变器控制信号Su、Sv、Sw。另外，切换信号Sl可以还被输入到XYZ相的门电路180。门电路180被控制为在Sl＝“1”时停止输出。通过设为这样的结构，电动机控制装置100能够应用于具有UVW相及XYZ相的多个绕组群的电动机和仅具有UVW相绕组群的电动机这两者。

图13示出了用于说明在第2实施方式的结构下与图9同样的正常工作时及异常工作时各自的U相、X相及V相的逆变器控制信号的脉冲周期的关系的概念图。

参照图13，在直到时刻t3为止的正常工作时，由于U相以及X相的逆变器控制信号相同，因此Tpu＝Tpx。因此，在加速状态(直到时刻t1为止)下，U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx和V相脉冲周期Tpv在维持着Tpu＝Tpx>Tpv的关系的状态下连续上升。

在减速状态(时刻t2～t3)下，U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx和V相脉冲周期Tpv在维持着Tpu＝Tpx>Tpv的关系的状态下连续下降。另外，在匀速状态(时刻t1～t2)下，与图9同样地，Tpu＝Tpx＝Tpv。

因此，在实施方式2中，也可以理解为，在正常工作时，在相邻的三个相的U相脉冲周期Tpu、X相脉冲周期Tpx以及V相脉冲周期Tpv之间，实施方式1中的脉冲周期比较条件Tpu≥Tpx≥Tpv成立。

图13中也示出了在时刻t3以后X相的控制***产生了异常的例子。此时，也与图9同样地，对于“∞异常”(Tpx,1)”和“0异常”(Ppx,2)”的每一个，脉冲周期比较条件Tpu≥Tpx≥Tpv都不成立。另外，在Tpu＝Tpx双方发生了异常的情况下，也能够通过脉冲周期比较条件Tpu≥Tpx≥Tpv的不成立来检测U相及X相的“0异常”，。

其结果是，在实施方式2的结构中，也可以理解为，在图10所示的6个组合的每个组合下，能够通过与实施方式1相同的脉冲周期比较条件，执行与实施方式1相同的异常检测。另外，在实施方式2中，为了覆盖U相＝X相、V相＝Y相及W相＝Z相成立的状态下的异常样式，优选针对所有的6个组合进行相邻的三个相之间的逆变器控制信号的脉冲周期比较。

即，在实施方式2的结构中，异常检测电路130能够与图7同样地构成，在U相脉冲周期Tpu、V相脉冲周期Tpv、W相脉冲周期Tpw、X相脉冲周期Tpx、Y相脉冲周期Tpy及Z相脉冲周期Tpz中的、按照图10所示的6个组合的、相邻的三个相之间的脉冲周期比较中，当在任意组合下检测到异常的情况下，能够检测电动机控制的异常。

另外，在实施方式2的结构中，异常确定电路138也能够按照图11所示的对应关系，根据由周期比较电路137得出的上述6个组合下的异常检测结果(正常/异常)，确定异常的发生相和异常内容(“0异常”/“∞异常”)。

但是，在实施方式2中Sl＝“1”时，XYZ相不用于电动机控制，为了进行异常检测而进行控制运算。因此，在由异常检测电路130进行异常检测时，在通过异常确定电路138确定为是X相、Y相或Z相的异常的情况下，也可以设为仅输出警告信息就停止，而不执行将紧急停止信号Sft设定为“1”的紧急停止工作。

这样，本实施方式的异常检测装置能够应用于如下电动机控制装置，即，该电动机控制装置除了能够应用于具有UVW相及XYX相的多个绕组群的电动机之外，还能够应用于仅具有UVW相绕组群的电动机，本实施方式的异常检测装置能够在不将控制运算二重化的情况下，实现电动机控制装置100中的控制运算的异常检测功能。

另外，在实施方式1、2中，例示了通过将异常检测装置101内置于电动机控制装置100而使电动机控制装置100具有自诊断功能的结构，但异常检测装置101也可以构成为与电动机控制装置100分体设置并被从电动机控制装置100传送UVW相及XYZ相的逆变器控制信号来检测电动机控制装置100的异常。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书来示出的，意图包含与权利要求书均等的意思及范围内的所有变更。

附图标记

10电动机***、20直流电源、100电动机控制装置、101异常检测装置、110UVW相逆变器控制电路、120XYZ相逆变器控制电路、112载波产生电路、114电压指令运算部、115PWM运算部、130异常检测电路、131～136周期测量电路(UVW相、XYZ相)、137周期比较电路、138异常确定电路、140紧急停止电路、150驱动切换电路、160选择器、170、180门电路、200电动机电流测定电路、300预驱动器、400UVW相逆变器、500XYZ相逆变器、601～606电流检测器、700电动机、710转子、720定子、731～736绕组(UVW相、XYZ相)、CWu、CWv、Cwu载波、Icu、Icv、Icw、Icx、Icy、Icz逆变器通断判定信号、Iu、Iv、Iw、Ix、Iy、Iz电动机电流(各相)、Nref目标转速、Sl切换信号、Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz逆变器控制信号、Sul、Suu、Svl、Svu、Swl、Swu、Sxl、Sxu、Syl、Syu、Szl、Szu驱动控制信号、Tpu脉冲周期、Tpu、Tpv、Tpw、Tpwm、Tpx、Tpy、Tpz脉冲周期、Vu*电压指令值。

Claims (5)

1.一种异常检测装置，被用于具有电动机的控制功能的电动机控制装置，在该电动机中，与以预定顺序排列的多个相分别对应地配置的多个绕组被分割成相互绝缘的第1绕组群和第2绕组群，

所述异常检测装置具有：

第1周期测量部，被输入用于控制对所述第1绕组群的施加电压的、针对第1电力转换器的多个第1控制信号；以及

第2周期测量部，被输入用于控制对所述第2绕组群的施加电压的、针对第2电力转换器的多个第2控制信号，

在所述多个相中的与所述第1绕组群对应的相的各相中，基于所述电动机的该相中的检测电流，生成所述多个第1控制信号作为具有取决于所述电动机的转速的周期的脉冲信号，

在所述多个相中的与所述第2绕组群对应的相的各相中，基于所述电动机的该相中的检测电流，生成所述多个第2控制信号作为具有取决于所述电动机的转速的周期的脉冲信号，

所述第1周期测量部构成为测量所述多个第1控制信号各自的脉冲周期，

所述第2周期测量部构成为测量所述多个第2控制信号各自的脉冲周期，

所述异常检测装置还具有周期比较部，所述周期比较部基于由所述第1周期测量部和所述第2周期测量部测量出的、所述多个相的各相中的所述第1控制信号或第2控制信号的所述脉冲周期的比较，来检测所述电动机控制装置的异常，

所述周期比较部构成为根据在所述电动机的加速状态期间及减速状态期间的至少一方中在所述多个相的所述脉冲周期之间按照所述多个相的排列顺序的预定的大小关系是否成立，来检测有无所述异常。

2.根据权利要求1所述的异常检测装置，其中，

所述第1绕组群与U相、V相及W相对应地配置，

所述第2绕组群与在所述U相及所述V相之间排列的X相、在所述V相及所述W相之间排列的Y相和在所述W相及所述U相之间排列的Z相对应地配置，

所述周期比较部构成为根据在所述多个第1控制信号及第2控制信号中的、所述U相、所述X相、所述V相、所述Y相、所述W相及所述Z相中排列顺序相邻的三个控制信号的所述脉冲周期之间所述大小关系是否成立，来检测有无所述异常。

3.根据权利要求2所述的异常检测装置，其中，

当在从所述U相、所述X相、所述V相、所述Y相、所述W相及所述Z相中提取排列顺序相邻的三个控制信号而得的多个组合中的至少一个组合下，在所述三个控制信号的所述脉冲周期之间所述大小关系不成立时，所述周期比较部检测出所述电动机控制装置的异常。

4.根据权利要求3所述的异常检测装置，其中，

还具备异常确定部，所述异常确定部根据所述周期比较部的比较结果，确定所述多个相中发生了异常的相，

所述异常确定部基于在所述比较结果中在所述多个组合中的哪个组合下在所述三个控制信号的脉冲周期之间所述大小关系不成立，来确定所述多个相中发生了异常的相。

5.根据权利要求2所述的异常检测装置，其中，

所述电动机控制装置构成为具有如下控制模式：基于与所述第1绕组群对应的相的电流而生成所述第1控制信号以及第2控制信号的每一个，由此控制仅具有所述多个相中与所述第1绕组群对应的相的电动机，

在所述控制模式被应用于所述电动机控制装置的情况下，当在提取所述排列顺序相邻的三个控制信号而得的多个组合中的至少一个组合下，在所述三个控制信号的脉冲周期之间所述大小关系不成立时，所述周期比较部检测出所述电动机控制装置的异常。