DE102010037581B4

DE102010037581B4 - Steuervorrichtung für eine mehrphasige drehende Maschine und ein elektrisches Servo-Lenksystem

Info

Publication number: DE102010037581B4
Application number: DE102010037581.0A
Authority: DE
Inventors: Takashi Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: US8264190B2; JP2011078230A; JP4831503B2; DE102010037581A1; US20110074333A1

Abstract

Steuervorrichtung zum Steuern des Betreibens einer mehrphasigen drehenden Maschine (10), welche eine Mehrzahl von Wicklungssätzen (18, 19) enthält, die jeweils aus einer Mehrzahl von Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) entsprechend jeweils einer Mehrzahl von Phasen bestehen, wobei die Steuervorrichtung aufweist:eine Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten (20, 30), welche eine Mehrzahl von Systemen der Leistungsversorgung von einer Leistungsquelle (80) zu den Wicklungssätzen (18, 19) ausbildet, wobei jede der Wechselrichtereinheiten (20, 30) mit einer Mehrzahl von Zweigen (27 bis 29, 37 bis 39) in Übereinstimmung mit der Mehrzahl von Phasen vorgesehen ist, wobei jeder der Zweige (27 bis 29, 37 bis 39) ein High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und ein Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) enthält; undeine Steuereinheit (70) zum Betreiben der drehenden Maschine (10) durch Berechnen eines Spannungsbefehlswert, welcher ein Befehlswert einer an jede der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) angelegten Spannung ist, und durch Steuern der AN/AUS-Schaltung des High-Side Schaltelements (21 bis 23, 31 bis 33) und des Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) basierend auf dem Spannungsbefehlswert,wobei, die Steuereinheit (70) derart gestaltet ist, dassim Fall, bei dem ein Kurzschlussfehler in einem fehlerhaften System auftritt, das eines der Mehrzahl von Systemen ist und einen Kurzschlussfehler aufweist, wobei der Kurzschlussfehler bewirkt, dass die Wicklung der drehenden Maschine (10) mit der Leistungsquelle (80) selbst dann ununterbrochen leitend ist, wenn das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) zum Annehmen der AUS-Zustände gesteuert werden,sie das Betreiben der drehenden Maschine (10) mit dem fehlerhaften System durch Steuern aller jeweiligen High-Side Schaltelemente (21 bis 23, 31 bis 33) und Low-Side Schaltelemente (24 bis 26, 34 bis 35) eines jeden Zweiges (27 bis 29, 37 bis 39) des fehlerhaften Systems in die AUS-Zustände stoppt,sie fortfährt die drehende Maschine (10) mit einem fehlerfreien System zu betreiben, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist und keinen Kurzschlussfehler aufweist, undsie das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) eines jeden Zweigs in einem fehlerfreien System der Mehrzahl von Systemen derart steuert, dass eine Ausgabe annulliert wird oder ein Einfluss der auf das Betreiben der drehenden Maschine (10) ausgeübten Ausgabe reduziert wird, wobei die Ausgabe erzeugt wird, wenn das Betreiben der drehenden Maschine (10) durch das erste System gestoppt wird, und dem Betreiben der drehenden Maschine (10) entgegenwirkt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine mehrphasige drehende Maschine und ein elektrisches Servo-Lenksystem unter Verwendung der Steuervorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine herkömmliche Steuervorrichtung für eine mehrphasige drehende Maschine steuert eine mehrphasige drehende Maschine durch Steuern eines AN/AUS-Schaltens einer Mehrzahl von Schaltelementen. Bei einer solchen Steuervorrichtung für eine drehende Maschine wird durch die nachfolgenden Patentdokumente vorgeschlagen, der drehenden Maschine zu ermöglichen, ihren Betrieb fortzusetzen, selbst wenn ein Fehler in einem Teil des Schaltelements auftritt.

Patentdokument 1: US 2007/0176577 A1
Patentdokument 2: JP 2005-304119A

Gemäß Patentdokument 1 fährt die Steuervorrichtung mit dem Betrieb der drehenden Maschine fort, wenn der AUS-Fehler (d.h. ein Fehler, bei dem ein Schaltelement immer in einem nichtleitenden Zustand gehalten wird) bzw. Leerlauffehler in einem der Schaltelemente auftritt. Die Vorrichtung fährt jedoch nicht mit dem Betrieb der drehenden Maschine fort, wenn der AN-Fehler (d.h. ein Fehler, bei dem ein Schaltelement immer in einem leitenden Zustand gehalten wird) bzw. Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente auftritt.
Gemäß Patentdokument 2 fährt die Steuervorrichtung mit dem Betrieb der drehenden Maschine durch einen der Mehrzahl von Wechselrichtern fort, wenn ein AN-Fehler in einem der Schaltelemente auftritt. Wenn der AN-Fehler in einem der Schaltelemente auftritt, werden eine Spule in jeder Phase der drehenden Maschine und eine Leistungsquelle oder eine Masse leitend miteinander verbunden. Wenn die drehende Maschine in einem derartigen Zustand angetrieben wird, wird eine Induktionsspannung innerhalb der drehenden Maschine erzeugt. Aufgrund dieser Induktionsspannung, wird ein Moment, welches dem An- bzw. Betreiben (nachfolgend als Bremsmoment bezeichnet) entgegenwirkt, innerhalb der drehenden Maschine erzeugt. Das Bremsmoment wird erhöht, wenn eine Drehzahl der drehenden Maschine zunimmt. Da die Induktionsspannung eine sinuswellenförmige Spannung ist, verändert sich ferner das Bremsmoment mit einem elektrischen Winkel. Demgemäß verändert sich außerdem das Ausgangs- bzw. Ausgabemoment der drehenden Maschine mit der Veränderung des Bremsmoments, wenn die drehende Maschine weiterhin durch den störungsfreien bzw. fehlerfreien Wechselrichter angesteuert wird.
JP 2005 - 312 234 A offenbart eine elektrische Leistungsversorgungsvorrichtung, die die Ansteuerung eines Elektromotors für eine Elektrofahrzeugs, selbst dann fortsetzen kann, wenn ein Ansteuerschaltkreis ausfällt. Dabei umfasst die elektrische Leistungsversorgungsvorrichtung: einen Wechselrichter 100, der aus einer elektrischen Parallelschaltung besteht, die sich aus der ersten Ansteuerschaltung 102 und der zweiten Ansteuerschaltung 103 zusammensetzt; ein erstes Schaltelement 104, das zwischen einer Leistungsversorgungsklemme A, die Leistung von einer Hochspannungsstromversorgung 112 erhält, und einer Leistungsversorgungsklemme P1 des Wechselrichters 100 verbunden ist; ein zweites Schaltelement 105, das zwischen der Leistungsversorgungsklemme A und einer Leistungsversorgungsklemme P2 des Wechselrichters 100 verbunden ist; und eine Steuerschaltung 101 des Wechselrichters, die die elektrischen Betrieb der ersten Ansteuerschaltung 102, der zweiten Ansteuerschaltung 103, des ersten Schaltelements 104 und des zweiten Schaltelements 105 steuert.
US 2009 / 0 021 207 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für einen mehrphasigen Wechselstrommotor mit einem Wechselrichter weist eine Stromsteuerung auf, die eine Stromsteuerung für einen abnormalen Zustand umfasst; einen Detektor für einen abnormalen Zustand, der einen abnormalen Zustand eines beliebigen Drahtes eines Elektromotors erfasst, eines Drahtes eines Elektromotors, eines Drahtes eines Wechselrichters und eines Drahtes, der den Elektromotor mit dem Wechselrichter verbindet, als eine abnormale Phase erkennt; und eine Trennvorrichtung für eine abnormale Phase. Die Trennvorrichtung für abnormale Phasen trennt eine oder mehrere der Phasen, die als in einem abnormalen Zustand befindlich erfasst wurden, und die Steuerung einen Spannungsbefehl für einen abnormalen Zustand gemäß der Erfassung eines abnormalen Zustands erzeugt und andere Phasen als die getrennten Phasen des Wechselrichters verwendet, um einzelne Ströme der Phasen zu steuern, wobei der Spannungsbefehl für den abnormalen Zustand als ein mehrphasiger Spannungsbefehl verwendet wird.
US 2005 / 0 151 491 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für einen Synchronmotor, wie z.B. einen geschalteten Reluktanzmotor, der eine Mehrzahl von jeweils separaten Statorwicklungen aufweist, kann den Motor entweder in einem normalen Operationsmodus oder in einem Modus mit geringem Drehmoment betreiben, indem den Statorwicklungen selektiv ein Antriebsstrom zugeführt wird. Im Modus mit niedrigem Drehmoment werden abwechselnd mehrere Statorwicklungen nacheinander angetrieben, wodurch sichergestellt wird, dass die elektromagnetischen Kräfte nicht ständig entlang desselben begrenzten Richtungsbereichs auf den Rotor des Motors ausgeübt werden und so ein ungleichmäßiger Verschleiß der Rotorwelle und der Lager verhindert wird.
JP H06- 98 410 A offenbart eine einfache Konstruktion, bei der ein Motor durch die verbleibende Leistungsumwandlungseinrichtung angetrieben werden kann, falls eine Abnormalität in einer der mehreren Leistungsumwandlungseinrichtungen erfasst wird, um einen sicheren Lauf selbst dann zu ermöglichen, wenn eine eine oder mehrere, aber nicht alle, Leistungsumwandlungseinrichtungen abnormal arbeiten. Wenn beispielsweise eines der Leistungselemente einer Dreiphasen-Wechselrichterhauptschaltung ausfällt, erfasst eine der Impulsverteilungsschaltungen diese Abnormalität und gibt ein Leistungselement-Abnormalitätssignal an eine Abnormalitätserfassungsschaltung aus. Dann gibt die Abnormalitätserfassungsschaltung ein Inverter-Abnormalitätssignal an eine Steuereinrichtung aus. Als Ergebnis wird ein erster Wechselrichter gestoppt und eine Leistungszufuhr zu einer Dreiphasenwicklung unterbrochen. Da andererseits ein zweiter Inverter normal arbeitet, wird einer Dreiphasenwicklung Leistung zugeführt, ein rotierendes Magnetfeld erzeugt und ein Induktionsmotor angetrieben. Gemäß diesem Aufbau kann eine sichere Bewegung auch dann gewährleistet werden, wenn einer der Wechselrichter ausfällt.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für eine mehrphasige drehende Maschine vorzusehen, welche beim Auftreten eines Kurzschlussfehlers bzw. AN-Fehlers in einem der Schaltelemente auftritt oder einem Kurzschluss der Wicklung der drehenden Maschine und einer Leistungsquelle den Einfluss eines Drehmoments, welches in dem fehlerhaften System erzeugt wird, oder den Einfluss einer Veränderung eines Ausgangs bzw. einer Ausgabe des fehlerhaften Systems, der auf das Betreiben der drehenden Maschine ausgeübt wird, zu unterdrücken, so dass das stabile Betreiben der drehenden Maschine fortgesetzt werden kann..
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung zum Steuern des Betreibens einer mehrphasigen drehenden Maschine vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Wicklungssätzen enthält, die jeweils aus einer Mehrzahl von Wicklungen entsprechend jeweils einer Mehrzahl von Phasen bestehen. Die Steuervorrichtung weist eine Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten und eine Steuereinheit auf. Die Wechselrichtereinheiten bilden eine Mehrzahl von Systemen einer Leistungsversorgung von einer Leistungsquelle zu den Wicklungssätzen aus. Jede der Wechselrichtereinheiten weist eine Mehrzahl von in Übereinstimmung mit der Mehrzahl von Phasen vorgesehenen Zweigen auf. Jeder der Zweige enthält ein High-Side Schaltelement und ein Low-Side Schaltelement. Die Steuereinheit steuert durch Berechnung eines Spannungsbefehlwerts, welcher ein Befehlwert einer an jede der Wicklungen angelegten Spannung ist, und durch Steuern der AN/AUS-Schaltung des High-Side Schaltelements und des Low-Side Schaltelements basierend auf dem Spannungsbefehlwert die drehende Maschine an. Die Steuereinheit ist derart gestaltet, dass sie eine der folgenden Steuerungen bei einem Fall ausführt, bei dem ein Kurzschlussfehler in einem fehlerhaften System auftritt, welches eines der Mehrzahl von Systemen mit einem Kurzschlussfehler ist, wobei der Kurzschlussfehler bewirkt, dass die Wicklung der drehenden Maschine mit der Leistungsquelle selbst dann ununterbrochen leitend ist, wenn das High-Side Schaltelement und das Low-Side Schaltelement zum Annehmen der AUS-Zustände gesteuert werden.
Gemäß einem Aspekt stoppt die Steuereinheit das Betreiben der drehenden Maschine, welche durch das fehlerhafte System durch Steuern aller High-Side Schaltelemente und Low-Side Schaltelemente von jedem jeweiligen Zweig des fehlerhaften Systems in AUS-Zustände ausgeführt wird. Die Steuereinheit steuert weiterhin die drehende Maschine durch ein fehlerfreies System, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist und keinen Kurzschlussfehler aufweist. Die Steuereinheit steuert das High-Side Schaltelement und das Low-Side Schaltelement eines jeden Zweigs in einem fehlerfreien System der Mehrzahl von Systemen derart, dass eine Ausgabe annulliert wird oder ein Einfluss der auf das Betreiben der drehenden Maschine ausgeübten Ausgabe reduziert wird, wobei die Ausgabe erzeugt wird, wenn das Betreiben der drehenden Maschine durch das fehlerhafte System gestoppt wird, und dem Betreiben der drehenden Maschine entgegenwirkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt fährt die Steuereinheit mit dem Betreiben der drehenden Maschine durch einen fehlerfreien Zweig, welcher keinen Kurzschlussfehler aufweist, des fehlerhaften Systems und durch ein fehlerfreies System, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist und keinen Kurzschlussfehler aufweist, fort. Die Steuereinheit steuert das High-Side Schaltelement und das Low-Side Schaltelement eines jeden Zweiges des fehlerfreien Systems derart an, dass eine Veränderung einer Ausgabe des fehlerhaften Systems annulliert wird oder ein Einfluss der Veränderung der Ausgabe des Betreibens der drehenden Maschine reduziert wird, wobei die Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems durch das Betreiben der drehenden Maschine nur durch den fehlerfreien Zweig des fehlerhaften Systems bewirkt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die obenstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung ersichtlicher werden. Es zeigt:

1 ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Blockdiagramm, welches eine Steuereinheit der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und eine Operation unter einem normalen Zustand darstellt;
3 eine Tabelle, welche basierend auf einer PWM-Steuerung ausgegebene Spannungsvektoren darstellt;
4A bis 4H Schaltkreisdiagramme, welche einen AN/AUS-Zustand eines Schaltelements entsprechend jedes Spannungsvektors darstellt, wobei 4A einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V0 darstellt, 4B einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V1 darstellt, 4C einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V2-darstellt, 4D einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V3 darstellt, 4E einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V4 darstellt, 4F einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V5 darstellt, 4G einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V6 darstellt und 4H einen Zustand entsprechend eines Spannungsvektors V7 darstellt;
5A bis 5C Signaldiagramme, welche eine Operation der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform bei einem normalen Zustand darstellt, wobei 5A eine an entsprechende Phasen angelegte Spannung darstellt, 5B Ströme darstellt, welche in entsprechende Phasen fließen, und 5C Ausgabemomente der drehenden Maschine darstellt;
6A und 6B Diagramme, welche einen Strom, der in einem fehlerhaften System fließt, wenn die drehende Maschine in einem Zustand dreht, bei dem der AN-Fehler in einem der Schaltelemente auftritt, wobei 6A einen Strom darstellt, wenn eine Drehzahl der drehenden Maschine einen gewissen Wert annimmt und 6B die Beziehung zwischen der Drehzahl des Stroms in der drehenden Maschine darstellt;
7A und 7B Diagramme, welche das Ausgabemoment der drehenden Maschine darstellt, wenn ein Kurzschlussfehler auftritt, wobei 7A ein durch ein fehlerhaftes System erzeugtes Moment darstellt und 7B das Ausgabemoment der drehenden Maschine darstellt;
8A und 8B Diagramme zum Erläutern einer Steuerung in einem abnormalen Zustand durch die Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, wobei 8A eine Steuereinheit darstellt, welche ein fehlerhaftes System steuert, und 8B ein Lenksystem darstellt, welches das fehlerhafte AN-System steuert;
9A und 9B Diagramme, die ein von einer drehenden Maschine durch eine Steuerung, welche die Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem abnormalen Zustand ausführt, ausgebendes Moment darstellt, wobei 9A das durch das fehlerhafte AN-System erzeugte Ausgabemoment darstellt und 9B das Ausgabemoment der drehenden Maschine darstellt;
10 eine Tabelle, welche die Übereinstimmung zwischen einem Erfassungswert des Spannungserfassungsteils und eines Schaltelements, bei dem das Vorhandensein eines Fehlers festgelegt wird, darstellt;
11 ein Flussdiagramm, welches das Verarbeiten betreffend „die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers“ und „die Spezifikation eines fehlerhaften Schaltelements“, welches die Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausführt, betrifft;
12 ein Blockdiagramm, welches eine Steuerung durch eine Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem abnormalen Zustand darstellt, und eine Steuereinheit, welche das fehlerhafte AN-System steuert, darstellt;
13A und 13B Diagramme, welche ein Moment zeigen, das von einer drehenden Maschine durch eine Steuerung, welche die Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in einem abnormalen Zustand ausführt, ausgegeben wird, wobei 13A das durch das fehlerhafte AN-System erzeugte Ausgabemoment darstellt und 13B das Ausgabemoment der drehenden Maschine darstellt;
14A bis 14C Diagramme, welche eine Operation des Betreibens der drehenden Maschine durch ein fehlerhaftes System darstellt, wobei 14A an entsprechende Phasen angelegte Spannungen darstellt, 14B Ströme, welche in den entsprechenden Phasen fließen, darstellt und 14C das Ausgabemoment der drehenden Maschine durch ein fehlerhaftes System darstellt;
15A bis 15C Diagramme, welche eine Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die Operation des Betreibens einer drehenden Maschine in einem fehlerhaften System betrifft, wobei 15A an entsprechende Phasen angelegte Spannungen darstellt, 15B Ströme, welche in den entsprechenden Phasen fließen, darstellt und 15C das Ausgabemoment einer drehenden Maschine durch ein fehlerhaftes System darstellt;
16A bis 16B Diagramme, welche die Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform betreffen und ein Moment, welches durch ein fehlerhaftes System ausgegeben werden kann, darstellt, wobei 16A ein Moment darstellt, wenn ein Fehler in einem V-Phase High-Side FET auftritt, 16B ein Moment darstellt, wenn ein Fehler in einem W-Phase High-Side FET auftritt, 16C ein Moment darstellt, wenn ein Fehler in einem U-Phase Low-Side FET auftritt, 16D ein Moment darstellt, wenn ein Fehler in einem V-Phase Low-Side FET auftritt, und 16E ein Moment darstellt, wenn ein Fehler in einem W-Phase Low-Side FET auftritt;
17A und 17B Blockdiagramme, welche eine Steuerung durch die Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in einem abnormalen Zustand darstellt, wobei 17A die Steuereinheit, welche ein fehlerhaftes System steuert, darstellt und 17B die Steuereinheit, welche das fehlerhafte AN-System steuert, darstellt;
18A und 18B Diagramme, welche ein Moment darstellt, das von einer drehenden Maschine durch eine Steuerung, welche die Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in einem abnormalen Zustand ausführt, ausgegeben wird, wobei 18A das durch das fehlerhafte AN-System erzeugte Ausgabemoment darstellt und 18B das Ausgabemoment der drehenden Maschine darstellt;
19A und 19B Diagramme, welche die Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform betreffen und ein von einem fehlerhaften System ausgegebenen Moment darstellt, wenn die drehende Maschine dreht, wobei 19A eine Ansicht darstellt, wenn die drehende Maschine bei einer geringen Drehzahl dreht und 19B eine Ansicht darstellt, wenn die drehende Maschine bei einer hohen Drehzahl dreht;
20 ein schematisches Diagramm, welches einen Teil einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
21 ein schematisches Diagramm, welches einen Teil einer Steuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
22 ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung betreffend „die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers“ und „die Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements“ darstellt, das die Steuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ausführt; und
23 ein Diagramm, welches ein Verarbeiten betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und der Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements darstellt, welches eine Steuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Detail mit Bezug auf eine Mehrzahl von Ausführungsformen beschrieben, bei der gleiche Zeichen die gleichen oder ähnliche Teile und Funktionen bezeichnen.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt, wird eine Steuervorrichtung 1 derart vorgesehen, dass sie eine Ansteuerung eines elektrischen Motors 10, der eine drehende Maschine ist, ausführt. Die Steuervorrichtung 1 wird z.B. für ein elektrisches Servo-Lenksystem, welches eine Lenkoperation eines Fahrzeugs durch den Motor 10 leistungsunterstützt, angewandt.
Der Motor 10 ist ein dreiphasiger, bürstenloser Motor und enthält einen Rotor und einen Stator (nicht gezeigt). Der Rotor ist ein zylinderförmiger Körper, montierte Permanentmagneten auf dessen Oberfläche und weist Magnetpole auf. Der Stator nimmt darin den Rotor auf und lagert den Rotor drehbar. Der Stator enthält vorstehende Abschnitte, welche radial nach innen zu einem Intervall eines vorbestimmten Winkels in der Umfangsrichtung vorsteht. Eine U1-Spule 11, eine V1-Spule 12, eine W1-Spule 13, eine U2-Spule 14, eine V2-Spule 15 und eine W2-Spule 16 sind um diese vorstehenden Abschnitte gewickelt. Die U1-Spule 11, die V1-Spule 12 und die W1-Spule 13 bilden jeweils eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule eines ersten Wicklungssatzes 18 aus. Die U2-Spule 14, die V2-Spule 15 und die W2-Spule 16 bilden jeweils eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule eines zweiten Wicklungssatzes 19 aus. Der erste Wicklungssatz 18 und der zweite Wicklungssatz 19 entsprechen einer Mehrzahl von Wicklungssätzen. Ferner enthält der Motor 10 einen Positionssensor 79, welcher eine drehende Position des Motors 10 erfasst.
Die Steuervorrichtung 1 enthält eine erste Wechselrichtereinheit 20, eine zweite Wechselrichtereinheit 30, ein Stromerfassungsteil 40, ein Spannungserfassungsteil 50, einen Kondensator 60, eine Steuereinheit 70, eine Batterie 80 und dergleichen.
Die erste Wechselrichtereinheit 20 ist ein dreiphasiger Wechselrichter, wobei sechs Schaltelemente 21 bis 26 miteinander in einer Brückenschaltungskonfiguration zum Verändern der Versorgung mit Strom jeweils mit der U1-Spule 11, der V1-Spule 12 und der W1-Spule 13 des ersten Wicklungssatzes 18 verbunden werden. Die Schaltelemente 21 bis 26 bestehen aus einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, welcher eine Art Feldeffekttransistor ist. Nachfolgend werden die Schaltelemente 21 bis 26 als FETs 21 bis 26 bezeichnet.
In jedem der drei FETs 21 bis 23 ist eine Senke (Drain) mit einem High-Side Bus 2 verbunden, welcher mit einer positiven Polseite (High-Side) der Batterie 80 verbunden ist. Die Quellen (Sources) der FETs 21 bis 23 sind mit Senken der jeweiligen FETs 24 bis 26 verbunden. Die Quellen der FETs 24 bis 26 sind mit einem Low-Side Bus 3 verbunden, welcher mit einer negativen Polseite (Low-Side) der Batterie 80 verbunden ist. Die Batterie 80 ist bei der negativen Polseite geerdet.
Ein Knoten zwischen dem FET 21 und dem FET 24, welche ein erstes Paar ausbilden, ist mit einem Ende der U1-Spule 11 verbunden. Ein Knoten zwischen dem FET 22 und dem FET 25, welche ein zweites Paar ausbilden, ist mit einem Ende der V1-Spule 12 verbunden. Ein Knoten zwischen dem FET 23 und dem FET 26, welche ein drittes Paar ausbilden, ist mit einem Ende der W1-Spule 13 verbunden.
Die zweite Wechselrichtereinheit 30 ist auch auf die gleiche Weise ein dreiphasiger Wechselrichter wie die erste Wechselrichtereinheit 20, wobei sechs Schaltelemente 31 bis 36 in der Brückenschaltungskonfiguration zum Verändern der Versorgung mit Strom jeweils mit der U2-Spule 14, der V2-Spule 15 und der W2-Spule 16 des zweiten Wicklungssatzes 19 miteinander verbunden sind. Die Schaltelemente 31 bis 36 bestehen auf die gleiche Weise wie die Schaltelemente 21 bis 26 aus FETs. Nachstehend werden die Schaltelemente 31 bis 36 als FET 31 bis 36 bezeichnet.
In jedem der drei FETs 31 bis 33 ist eine Senke (Drain) mit einem High-Side Bus 4 verbunden, welcher mit der positiven Polseite der Batterie 80 verbunden ist. Die Quellen (Sources) der FETs 31 bis 33 sind jeweils mit den Senken der FETs 34 bis 36 verbunden. Die Quellen der FETs 34 bis 36 sind mit einem Low-Side Bus 5 verbunden, welcher mit einer negativen Polseite der Batterie 80 verbunden ist.
Ein Knoten zwischen dem FET 31 und dem FET 34, welche ein erstes Paar ausbilden, ist mit einem Ende der U2-Spule 14 verbunden. Ein Knoten zwischen dem FET 32 und dem FET 35, welche ein zweites Paar ausbilden, ist mit einem Ende der V2-Spule 15 verbunden. Ein Knoten zwischen dem FET 33 und dem FET 36, welche ein drittes Paar ausbilden, ist mit einem Ende der W2-Spule 16 verbunden.
Hierbei entsprechen die FETs 21 bis 23 High-Side Schaltelemente in der ersten Wechselrichtereinheit 20 und die FETs 31 bis 33 entsprechen High-Side Schaltelemente in der zweiten Wechselrichtereinheit 30. Ferner entsprechen die FETs 24 bis 26 Low-Side Schaltelemente in der ersten Wechselrichtereinheit 20 und die FETs 34 bis 36 entsprechen Low-Side Schaltelemente in der zweiten Wechselrichtereinheit 30. Nachstehend werden bei Bedarf High-Side Schaltelemente als „High-Side FETs“ bezeichnet und Low-Side Schaltelemente werden bei Bedarf als „Low-Side FETs“ bezeichnet. Ferner wird außerdem bei Bedarf das Schaltelement zusammen mit einer Phase, welche dem Schaltelement, wie z.B. U-Low-Side FET 24, entspricht, angegeben.
Ferner wird jedes Paar von High-Side FET und Low-Side FET in jeder Phase als ein Zweig bezeichnet. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform die erste Wechselrichtereinheit 20 einen Zweig 27, welcher aus dem U-High-Side FET 21 und dem U-Low-Side FET 24 besteht, einen Zweig 28, welcher aus dem V-High-Side FET 22 und dem V-Low-Side FET 25 besteht, und einen Zweig 29, welcher aus den W-High-Side FET 23 und dem W-Low-Side FET 26 besteht, enthält. Ferner enthält die zweite Wechselrichtereinheit 30 einen Zweig 37, welcher aus dem U-High-Side FET 31 und dem U-Low-Side FET 34 besteht, einen Zweig 38, welcher aus dem V-High-Side FET 32 und dem V-Low-Side FET 35 besteht, und einen Zweig, welcher aus dem W-High-Side FET 33 und dem W-Low-Side FET 36 besteht. Die High-Sides der Zweige 27 bis 29 sind mit dem High-Side Bus 2 verbunden und die Low-Sides der Zweige 27 bis 29 sind mit dem Low-Side Bus 3 verbunden. Die High-Sides der Zweige 37 bis 39 sind mit dem High-Side Bus 4 verbunden und die Low-Sides der Zweige 37 bis 39 sind mit dem Low-Side Bus 5 verbunden.
Die Steuervorrichtung 1 enthält eine Mehrzahl von Wechselrichtersystemen. Das heißt, dass die Steuervorrichtung 1 der ersten Wechselrichtereinheit 20, welche ein System ausbildet, und die zweite Wechselrichtereinheit 30, welche das andere System ausbildet, enthält. Nachstehend wird bei Bedarf das System, welches die erste Wechselrichtereinheit 20 enthält, als ein erstes System bezeichnet und das andere System, welches die zweite Wechselrichtereinheit 30 enthält, wird als ein zweites System bezeichnet.
Das Stromerfassungsteil 40 besteht aus einem Stromerfassungsteil 41, einem V1-Stromerfassungsteil 42, einem W1-Stromerfassungsteil 42, einem U2-Stromerfassungsteil 44, einem V2-Stromerfassungsteil 45 und einem W2-Stromerfassungsteil 46. Das U1-Stromerfassungsteil 41 ist zwischen dem U-Low-Side FET 24 und dem Bus 3 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der U1-Spule 11 fließt. Das V1-Stromerfassungsteil 42 ist zwischen dem V-Low-Side FET 25 und dem Bus 3 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der V1-Spule 12 fließt. Das W1-Stromerfassungsteil 43 ist zwischen dem W-Low-Side FET 26 und dem Bus 3 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der W1-Spule 13 fließt. Ferner ist das U2-Stromerfassungsteil 44 zwischen dem U-Low-Side FET 34 und dem Bus 5 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der U2-Spule 14 fließt. Das V2-Stromerfassungsteil 45 ist zwischen dem V-Low-Side FET 35 und dem Bus 5 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der V2-Spule 15 fließt. Das W2-Stromerfassungsteil 46 ist zwischen dem W-Low-Side FET 36 und dem Bus 5 vorgesehen und erfasst einen Strom, welcher in der W2-Spule 16 fließt.
Die Stromerfassungsteile 41 bis 46 können Shunt-Widerstände bzw. Nebenwiderstände sein. Die durch die Stromerfassungsteile 41 bis 46 erfassten Erfassungswerte (nachfolgend als Stromerfassungswerte bezeichnet) werden in einem Speicher in der Steuereinheit 70 gespeichert. Hierbei wird gleichzeitig eine drehende Winkelposition θ des Motors 10 unter Verwendung des Positionssensors 79 erfasst.
Das Spannungserfassungsteil 50 besteht aus einem U1-Spannungserfassungsteil 51, einem V1-Spannungserfassungsteil 52, einem W1-Spannungserfassungsteil 53, einem U2-Spannungserfassungsteil 54, einem V2-Spannungserfassungsteil 55 und einem W2-Spannungserfassungsteil 56. Das U1-Spannungserfassungsteil 51 ist zwischen dem U-High-Side FET 21 und dem U-Low-Side FET 24 vorgesehen und erfasst eine an die U1-Spule 11 angelegte Spannung. Das V1-Spannungserfassungsteil 52 ist zwischen dem V-High-Side FET 22 und dem V-Low-Side FET 25 vorgesehen und erfasst eine an die V1-Spule 12 angelegte Spannung. Das W1-Spannungserfassungsteil 53 ist zwischen dem W-High-Side FET 23 und dem W-Low-Side FET 26 vorgesehen und erfasst eine an die W1-Spule 13 angelegte Spannung. Ferner ist das U2-Spannungserfassungsteil 54 zwischen dem U-High-Side FET 31 und dem U-Low-Side FET 34 vorgesehen und erfasst eine an die U1-Spule 14 angelegte Spannung. Das V2-Spannungserfassungsteil 55 ist zwischen dem V-High-Side FET 32 und dem V-Low-Side FET 35 vorgesehen und erfasst eine an die V2-Spule 15 angelegte Spannung. Das W2-Spannungserfassungsteil 56 ist zwischen dem W-High-Side FET 33 und dem W-Low-Side FET 36 vorgesehen und erfasst eine an die W2-Spule 16 angelegte Spannung.
Die durch die Spannungserfassungsteile 51 bis 56 erfassten Erfassungswerte (nachstehend als Spannungserfassungswerte bezeichnet) werden in einem Speicher in der Steuereinheit 70 gespeichert. Hierbei führen die Signalleitungen von dem Stromerfassungsteil 40, dem Spannungserfassungsteil 50 und dem Positionssensor 79, der Kürze halber in 1 nicht gezeigt, zu der Steuereinheit 70.
Der Kondensator ist mit der Batterie 80, der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 verbunden und speichert eine Ladung darin, und unterstützt die Versorgung mit Strom der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 und unterdrückt die Rauschanteile, wie z.B. einen Spitzenstrom.
Die Steuereinheit 70 ist für eine Steuerung der gesamten Steuervorrichtung 1 verantwortlich und besteht aus einem Mikrocomputer 77, einem Ansteuerschaltkreis 78 und dergleichen, wie z.B. ein Speicher. Die detaillierte Konfiguration der Steuereinheit 70 wird in 2 gezeigt. Insbesondere enthält die Steuereinheit 70 ein drei-/zweiphasiges Umwandlungsteil 72, eine Steuerung 73, ein zwei-/dreiphasiges Umwandlungsteil 74, ein PWM-Signalerzeugungsteil 75 und dergleichen.
Hier wird die Steuerverarbeitung bei einer normalen Zeit (bei einem normalen Zustand) der Steuereinheit 70 in Verbindung mit 2 auf einfache Weise beschrieben. Obwohl die Steuerverarbeitung in der ersten Wechselrichtereinheit 20 beschrieben wird, wird außerdem die ähnliche Steuerung in der zweiten Wechselrichtereinheit 30 ausgeführt.
Das drei-/zweiphasige Umwandlungsteil 72 liest Stromerfassungswerte, welche durch die Stromerfassungsteile 41 bis 43 erfasst werden und in dem Speicher gespeichert werden. Ferner berechnet das drei-/zweiphasige Umwandlungsteil 72 einen Stromwert Iu der U1-Spule 11, einen Stromwert Iv der V1-Spule 12 und einen Stromwert Iw der W1-Spule 13 basierend auf den Stromerfassungswerten, und ein d-Achsen Stromerfassungswert Id und ein q-Achsen Stromerfassungswert Iq werden basierend auf den berechneten dreiphasigen Stromwerten Iu, Iv, Iw und der durch den Positionssensor 79 erfassten Motordrehposition θ berechnet.
Die Steuerung 73 führt eine Stromrückkopplungssteuerungs-arithmetische Operation basierend auf einem d-Achsen-Befehlsstrom Id*, einem q-Achsen-Befehlsstrom Iq*, dem d-Achsen Stromerfassungswert Id und dem q-Achsen Stromerfassungswert Iq aus, und somit eine d-Achsen-Befehlsspannung Vd und eine q-Achsen-Befehlsspannung Vq zu berechnen. Genauer gesagt werden eine d-Achsen Stromabweichung ΔId zwischen dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und dem d-Achsen Stromerfassungswert Id und eine q-Achsen Stromabweichung ΔIq zwischen dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* und dem q-Achsen Stromerfassungswert Iq berechnet und die d-Achsen-Befehlsspannung Vd und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq werden derart berechnet, dass die Stromabweichungen ΔId, ΔIq derart gegen null gehen, dass die Befehlsströme Id*, Iq* folgen.
Das zwei-/dreiphasige Umwandlungsteil 74 berechnet eine U-Phasen-Befehlsspannung Vu*, eine V-Phasen-Befehlsspannung V1I* und eine W-Phasen-Befehlsspannung Vw*, welche dreiphasige Spannungsbefehlswerte basierend auf dem durch Steuerung 73 und der Motordrehposition θ berechneten Befehlsspannungen Vd, Vq.
Der PWM-Signalerzeugungsteil 75 berechnet eine U-Phasenabtastung Du, eine V-Phasenabtastung Dv und eine W-Phasenabtastung Dw, welche Abtastbefehlssignale basierend auf der dreiphasigen Spannung Vu*, V1I*, Vw* und die Kondensatorspannung Vc sind, und die U-Phasenabtastung Du, die V-Phasenabtastung Dv und die W-Phasenabtastung Dw in dem Speicher speichert.
Dann werden in dem Ansteuerschaltkreis 78 AN-AUS-Schaltzeitpunkte der FETs 21 bis 26 durch Vergleichen eines Abtastbefehlsignals und eines PWM-Referenzsignals verglichen.
Nachfolgend wird eine durch die Steuervorrichtung 1 ausgeführte PWM-Steuerung als Nächstes beschrieben.
Die in 3 gezeigten Spannungsvektormuster sind Muster, welche jeweils drei FETs anzeigen, die den AN-Zustand annehmen, aus den FETs 21 bis 26, und die Spannungsvektormuster V0 bis V7 liegen vor. Hierbei ist das Spannungsvektormuster V0 ein Muster, bei dem alle Low-Side FETs 24 bis 26 den AN-Zustand annehmen. Ferner ist das Spannungsvektormuster V7 ein Muster, bei dem alle High-Side FETs 21 bis 23 den AN-Zustand annehmen.
Der Ansteuerschaltkreis 78 vergleicht die U-Phasenabtastung Du, die V-Phasenabtastung Dv und die W-Phasenabtastung Dw mit dem PWM-Referenzsignal, welches eine Dreieckswellenform aufweist, und AN/AUS-Signale der FETs 21 bis 26 derart erzeugt, dass das Spannungsvektormuster eines der Spannungsvektormuster V0 bis V7 annimmt. Die FETs 21 bis 26 empfangen jeweils die AN/AUS-Signale von dem Ansteuerschaltkreis 78, und sind in den AN-Zustand oder den AUS-Zustand in Übereinstimmung mit den Signalen geschaltet. 4A bis 4H zeigen jeweils den AN/AUS-Zustand der FETs 21 bis 26, wenn die FETs 21 bis 26 jeweils die AN/AUS-Signale basierend auf den Spannungsvektormustern V0 bis V7 empfangen. Wie in 4A und 4H gezeigt, nehmen alle FETs 21 bis 23 oder alle FETs 24 bis 26 in dem Spannungsvektormuster V0 bis V7 den AUS-Zustand an, und daher wird der Spannungsvektor der Nullspannungsvektor, bei dem keine Spannung an den Motor 10 (erster Wicklungssatz 18) angelegt wird. Andererseits wird, wie in 4B bis 4G gezeigt, der Spannungsvektor in den Spannungsvektormustern V1 bis V6 ein wirksamer Spannungsvektor, bei dem eine Spannung an den Motor 10 (erster Wicklungssatz 18) angelegt wird.
Aufgrund der AN/AUS-Steuerung der FETs 21 bis 26 durch den Ansteuerschaltkreis 78 werden die Spannungen (U1V, V1V, W1V), wie in 5A gezeigt, idealerweise an die Spulen (U1-Spule 11, V1-Spule 12, W1-Spule 13) der entsprechenden Phasen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) angelegt. Bei 5A sind jeweils V6, V0, V7 Spannungsvektoren, wenn ein elektrischer Winkel θV6 (30 deg) ist. Ferner sind Spannungsvektoren jeweils V1 bis V5 und V0, V7, wenn der elektrische Winkel θV1 bis 0V5 ist. Ferner ist der Spannungsvektor zwischen dem elektrischen Winkel θV1 (90 deg) und dem elektrischen Winkel θV2 (150 deg) V1, V2, V0 oder V7. Auf diese Weise werden die in 5A gezeigten sinuswellenförmige Spannungen, aufgrund einer kontinuierlichen Veränderung des Spannungsvektors, an die Spulen der jeweiligen Phasenangelegt.
Wenn die in 5A gezeigten Spannungen an die Spulen der jeweiligen Phasen angelegt werden, fließen jeweils die Ströme (U1I, V1I, W1I), welche den angelegten Spannungen entsprechen, in die entsprechenden Spulen (U1-Spule 11, V1-Spule 12, W1-Spule 13), wie in 5B gezeigt. Ein Moment (Tq1) wird in dem Motor 10 durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) erzeugt. Die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) wird außerdem auf die im Wesentlichen gleiche Weise wie die erste Wechselrichtereinheit 20 gesteuert. Demgemäß wird ein Moment (Tq), welches durch Hinzufügen eines durch die erste Wechselrichtereinheit 20 erzeugtes Moment (Tq1) und ein durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 erzeugtes Moment (Tq2) zusammen erhalten wird, in dem Motor 10 erzeugt, wie in 5C gezeigt. Dadurch wird das Ausgabemoment (Tq) des Motors 10, welches durch die Steuervorrichtung 1 in einen normalen Zustand angesteuert und gesteuert wird, bei einem festen Wert beibehalten, wenn der Motor 10 bei einer festgelegten Drehzahl dreht. Hierbei nimmt, angenommen, dass das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes 100% ist (Summe des durch die erste Wechselrichtereinheit 20 erzeugten Moments und des durch die zweit Wechselrichtereinheit 30 erzeugten Moments), jeweils das durch die erste Wechselrichtereinheit 20 erzeugte Moment und das durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 erzeugte Moment 50% des Moments Tq an.
Die Steuervorrichtung 1 ist durch die Weise der Steuerung der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 durch die Steuereinheit 70 charakterisiert, wenn ein Fehler in der Steuervorrichtung 1 auftritt, insbesondere wenn der auftretende AN-Fehler bewirkt, dass eine der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 ununterbrochen den AN-Zustand annimmt, ohne in den AUS-Zustand geschalten zu werden.
Wenn die Steuervorrichtung 70 bestimmt, dass der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 auftritt, führt die Steuereinheit eine einmalige Steuerung derart aus, dass alle FETs (FETs 21 bis 26 oder FETs 31 bis 36) in dem System (erstes System oder zweites Systems), welches einen fehlerhaften FET enthält, in den AUS-Zustand gebracht werden. Das heißt, dass zu dieser Zeit die Steuereinheit 70 das Betreiben des Motors 10 durch das fehlerhafte System, welches den fehlerhaften FET enthält, stoppt.
Zunächst erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf ein Phänomen, welches in dem Motor 10 ausgelöst wird, wenn der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 auftritt.
Zum Beispiel werden, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, die U1-Spule 11 (U-Phase des ersten Wicklungssatzes 18) und der High-Side Bus 2 kurzgeschlossen, und werden daher miteinander leitfähig (1). Hierbei wird eine Leistungsquellenspannung an die U1-Spule 11 der Batterie 80 angelegt. Nachstehend wird bei Bedarf ein solcher Zustand als der Spannungskurzschlusszustand bezeichnet und ein solcher Fehler, welcher den Spannungskurzschlusszustand herbeiführt, wird bei Bedarf als Kurzschlussfehler bezeichnet. Wenn der AN-Fehler in dem U-Low-Side FET 24 auftritt, werden z.B. die U1-Spule 11 und der Low-Side Bus 3 kurzgeschlossen und werden daher miteinander leitfähig. Nachstehend wird bei Bedarf ein solcher Zustand als Massenkurzschlusszustand bzw. geerdeter Kurzschlusszustand bezeichnet und ein Fehler, welcher den Massenkurzschlusszustand herbeiführt, wird außerdem bei Bedarf als ein Kurzschlussfehler bezeichnet. Die Weise zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und die Weise des Festlegen des FET, bei dem der AN-Fehler durch die Steuereinheit 70 auftritt, wird später im Detail beschrieben werden.
Wenn die U1-Spule 11 den Spannungskurzschlusszustand annimmt, führt die Steuervorrichtung 70 eine Steuerung derart aus, dass alle FETs 21 bis 26 des ersten Systems in den AUS-Zustand gebracht werden. Obwohl die FETs 22 bis 26 den AUS-Zustand aufgrund einer solchen Steuerung annehmen, wird die FET 21 ununterbrochen in den AN-Zustand, aufgrund dessen AN-Fehlers gehalten. Wenn der Motor 10 in diesem Zustand dreht, wird eine Induktionsspannung in dem ersten Wicklungssatz 18 derart erzeugt, dass in 6A gezeigte Ströme in den ersten Wicklungssatz 18 fließen. Ein Strom U1I fließt in die U1-Spule 11 (U-Phase), ein Strom V1I fließt in die V1-Spule 12 (V-Phase) und ein Strom W1I fließt in die W1-Spule 13. Ferner werden, wie in 6B gezeigt, wenn der Motor 10 in einem Zustand dreht, bei dem der AN-Fehler nur in dem FET 21 auftritt, zusammen mit der Zunahme der Drehzahl des Motors 10, absolute Werte der jeweiligen Ströme (U1I, V1I, W 11, welche in dem ersten Wicklungssatz 18 fließen) erhöht.
Wenn der in 6A gezeigte Strom in den ersten Wicklungssatz 18 fließt, wird das durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) erzeugte Ausgabemoment (Tq1) des Motors 10 eine negative Ausgabe bei einem elektrischen Winkel, welcher in einem vorbestimmten Bereich fällt, wie in 7A gezeigt. Ein solches negatives Moment wird ein Moment (Bremsmoment), welches dem Betreiben des Motors 10 entgegenwirkt. Wenn das durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) erzeugte Ausgabemoment (Tq1) des Motors 10 das in 7A gezeigte Moment ist, nimmt das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes (Summe des durch das erste System erzeugten Moments und des durch das zweite System erzeugten Moments) einen in 7B gezeigten Wert an. Wie in 7B gezeigt, wird, wenn ein Fehler in dem FET des ersten Systems derart auftritt, dass das Betreiben des Motors 10 durch das erste System gestoppt wird und der Motor 10 nur durch das zweite System angesteuert wird, bezüglich des Ausgabemoments Tq des Motors 10 als Ganzes der Maximalwert des Ausgabemoments Tq in dem fehlerhaften Zustand 50% des in einem normalen Zustand erzeugten Gesamtausgabemoments, und das Ausgabemoment des Fehlerzustandes wird 50% oder weniger des Ausgabemoments des Normalzustandes bei einem elektrischen Winkel, welcher in den vorbestimmten Bereich fällt. Demgemäß wird, wenn der Motor 10 für das elektrische Servo-Lenksystem verwendet wird, die Unterstützungskraft halbiert, verglichen mit der Unterstützungskraft des normalen Zustandes, und die Unterstützungskraft wird bei dem elektrischen Winkel, welcher innerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt, weiter verringert. Wenn ein solches Phänomen ausgelöst wird, kann ein Fahrer eines Fahrzeuges beim Betätigen des Lenkrads Unbehagen fühlen.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf die Weise des Steuerns der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 durch die Steuerungseinheit 70, wenn der AN-Fehler in einem der FETs (abnormalen Zustand) auftritt.
8A zeigt ein Diagramm, welches eine Steuerung eines fehlerhaften Systems (erste Wechselrichtereinheit 20) durch die Steuereinheit 70 steuert, und 8B zeigt ein Diagramm, welches eine Steuerung des fehlerhaften AN-System (zweite Wechselrichtereinheit 30) durch die Steuereinheit 70 zeigt.
Wie in 8A gezeigt, wird, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, z.B. ein Fehlerflag (später beschrieben), welches das Auftreten eines Fehlers in einem der FETs (U-High-Side 21) zeigt, in den Ansteuerschaltkreis 78 eingegeben. Wenn das Fehlerflag eingegeben wird, führt der Ansteuerschaltkreis 78 eine Steuerung derart aus, dass alle FETs 21 bis 26 der ersten Wechselrichtereinheit 20 in den AUS-Zustand gebracht werden. Das bedeutet, dass die Steuereinheit 70 das Betreiben des Motors 10 durch die erste Wechselrichtereinheit 20 stoppt. Aufgrund einer solchen Operation bleibt, obwohl die FETs 22 bis 26 den AUS-Zustand annehmen, der AN-Fehler noch derart in dem U-High-Side FET 21, dass der U-High-Side FET 21 in dem AN-Zustand gehalten wird.
Andererseits fügt, wie in 8B gezeigt, wenn das Fehlerflag in die Steuereinheit 70 eingegeben wird, die Steuereinheit 70 den Strom Iq1 zu dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq*, um den korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq* zu bilden, und die zweite Wechselrichtereinheit 30 basierend auf den korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** zu steuern. Hierbei stellt eine Wellenform des Stroms Iq1 eine Form entsprechend einer Wellenform aus, welche z.B. durch Umkehrung positiver und negativer Polarität des in 7A gezeigten Moments des Stroms Tq1 (das Bremsmoment enthaltende Moment) erhalten wird. Ein Wert des Stroms Iq1 kann durch eine arithmetische Operation berechnet werden oder kann in einem Kennfeld für jede Drehzahl des Motors 10 gehalten werden.
Wenn die Steuereinheit 70 die AN/AUS-Steuerung der FET 31 bis 36 der zweiten Wechselrichtereinheit 30 basierend auf dem d-Achsen-Befehlswert Id* und dem korrigiertem q-Achsen-Befehlsstrom Iq** ausführt, nimmt das durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) erzeugte Ausgabemoment Tq2 des Motors 10 einen in 9A gezeigten Wert an. Das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes ist zu dieser Zeit die Summe des durch das erste System (7A) erzeugten Moments Tq1 und des durch das zweite System (9A) erzeugten Moments Tq2, und nimmt den in 9B gezeigten Wert an.
Wie in 9B gezeigt, wird, wenn die Steuerung ausgeführt wird, obwohl das Betreiben des Motors 10 durch das erste System gestoppt wird, das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes 50% des Gesamtmoments des normalen Zustandes an und wird bei einem festen Wert beibehalten. Das heißt, dass, wenn die Steuerung nicht ausgeführt wird, das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes durch ein Bremsmoment, welches in dem Steuerungssystem (ersten System) erzeugt wird, beeinflusst wird, oder dadurch wird das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes bei einem elektrischen Winkel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (7B) verringert. Im Gegenteil kann in dieser Ausführungsform, da die FETs des fehlerfreien System (zweites System) derart gesteuert werden, dass das Bremsmoment zurückgenommen wird, das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes auf den festen Wert bei einem beliebigen elektrischen Winkel (9B) eingestellt werden. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann, selbst wenn ein Fehler in einem von dem ersten System und dem zweiten System auftritt, das Ausgabemoment des Motors 10 stabilisiert werden.
Hierbei wird das Bremsmoment in dem Motor 10 erzeugt, wenn ein Fehler in einem der FETs 21 bis 26 und 31 bis 36 auftritt. Jedoch führt die Steuereinheit 70 die einmalige Steuerung der FETs in dem fehlerfreien System aus, um das Bremsmoment zurückzunehmen, und dadurch kann das Ausgabemoment des Motors 10 als Ganzes auf den festen Wert bei einem beliebigen elektrischen Winkel eingestellt werden.
Als Nächstes werden die Weise des Bestimmens des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch die Steuereinheit 70 und die Weise des durch die Steuereinheit 70 ausgeführten Festlegens des fehlerhaften FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, im Detail beschrieben.
Zuerst wird die Weise des Bestimmens des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch die Steuereinheit 70 beschrieben. Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler in einer der Phasen des ersten Systems und des zweiten Systems basierend auf Erfassungswerte der Stromerfassungsteile 41 bis 46 (1) auftritt.
Üblicherweise führt (im Fall, bei dem der AN-Fehler nicht in einem der FETs auftritt) die Steuereinheit 70 eine Steuerung derart aus, dass einer von zwei FETs (High-Side und Low-Side) des gleichen Zweigs ohne Auszufallen abgeschaltet wird. Demgemäß fließt ein Strom mit einem kleineren Wert als ein vorbestimmter Wert in die Stromerfassungsteile 41 bis 46. Jedoch fließt, wenn der AN-Fehler in der U-High-Side FET 21 des ersten Systems auftritt, z.B. der Strom des vorbestimmten Werts oder mehr in das Stromerfassungsteil 41 zu einem Zeitpunkt, bei dem der U-Low-Side FET 24 den AN-Zustand annimmt. Andererseits fließt, wenn der AN-Fehler in dem U-Low-Side FET 24 auftritt, der Strom des vorbestimmten Werts oder mehr in das Stromerfassungsteil 41 bei einem Zeitpunkt, bei dem der U-High-Side FET 21 den AN-Zustand annimmt. Demgemäß bestimmt, wenn das Stromerfassungsteil 41 den Stromwert des vorbestimmten Werts oder mehr erfasst, die Steuereinheit 70, dass der Kurzschlussfehler in der U-Phase des ersten Systems auftritt. Auf dieselbe Weise, wie obenstehend beschrieben, kann, wenn der AN-Fehler in dem V-High-Side FET 22 (V-Low-Side FET 25) auftritt, oder wenn der AN-Fehler in dem W-High-Side FET 23 (W-Low-Side FET 26) auftritt, z.B. die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in der V-Phase des ersten Systems oder der W-Phase des ersten Systems basierend auf dem Erfassungswert des Stromerfassungsteils 42 oder des Stromerfassungsteils 43 auftritt.
Auf dieselbe Weise, wie obenstehend beschrieben, fließt, wenn der AN-Fehler in einem der U-High-Side FET 31 (U-Low-Side FET 34), der V-High-Side FET 32 (V-Low-Side FET 35) und der W-High-Side FET 33 (W-Low-Side FET 36) des zweiten Systems auftritt, der Strom mit dem vorbestimmten Wert oder mehr in das Stromerfassungsteil 44, das Stromerfassungsteil 45 oder das Stromerfassungsteil 46. Demgemäß kann die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in einer der U-Phase des zweiten Systems, der V-Phase des zweiten Systems und der W-Phase des zweiten Systems basierend auf den Erfassungswerten der Stromerfassungsteile 44 bis 46 auftritt.
Nachfolgend wird die Weise des durch die Steuereinheit 70 ausgeführten Festlegens des FET, bei welchem der AN-Fehler auftritt, beschrieben. Die Steuereinheit 70 legt den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, aus den FETs 21 bis 26 oder den FETs 31 bis 36 basierend auf Werten oder Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen des jeweiligen Systems fest, d.h. Erfassungswerte der Spannungserfassungsteile 51 bis 56 (1).
Üblicherweise geben (im Fall, bei dem der AN-Fehler in keinem der FETs auftritt) die Erfassungswerte der entsprechenden Spannungserfassungsteile 51 bis 56 in einem Zustand, bei dem die Steuereinheit 70 die PWM-Steuerung stoppt, eine Spannung (VPIG/2) an, welcher eine Hälfte des Leistungsquellenspannungswerts VPIG ist. Jedoch wird, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 des ersten Systems auftritt, z.B. der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 bei einem Zustand, bei dem die Steuereinheit 70 die PWM-Steuerung stoppt, im Wesentlichen zu dem Leistungsquellenspannungswert VPIG gleich. Demgemäß bestimmt, wenn der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen zu dem Leistungsquellenspannungswert VPIG gleich ist, die Steuereinheit 70, dass der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt. Andererseits wird, wenn der AN-Fehler in dem U-Low-Side FET 24 des ersten Systems auftritt, der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 bei einem Zustand, bei dem die Steuereinheit 70 die PWM-Steuerung stoppt, im Wesentlichen zu dem geerdeten Spannungswert bzw. Massenspannungswert GND gleich. Demgemäß bestimmt, wenn der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen zu dem Massenspannungswert GND gleich ist, die Steuereinheit 70, dass der AN-Fehler in dem U-Low-Side FET 24 auftritt.
Auf dieselbe Weise, wie obenstehend beschrieben, bestimmt, wenn der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen zu dem Leistungsquellenspannungswert VPIG gleich ist, z.B. die Steuereinheit 70, dass der AN-Fehler in dem V-High-Side FET 22 auftritt, obwohl, wenn der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen zu dem Massenspannungswert GND gleich ist, die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der AN-Fehler des V-Low-Side FET 25 auftritt.
Auf diese Weise kann, wenn der Erfassungswert von einem der Spannungserfassungsteile 51 bis 56 zu dem Leistungsquellenspannungswert VPIG oder dem Massenspannungswert GND im Wesentlichen gleich ist, die Steuereinheit 70 bei einem Zustand, bei dem die Steuereinheit 70 die PWM-Steuerung stoppt, den FET mit dem AN-Fehler basierend auf dem Erfassungswert festlegen. Die Beziehung zwischen dem Erfassungswert eines der Spannungserfassungsteile 51 bis 56 und dem FET mit dem AN-Fehler, und welcher basierend auf dem Erfassungswert festgelegt wird, wird in dem Speicher, wie in einer in 10 gezeigten Tabelle angezeigt, vorliegen.
Als Nächstes werden die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und die Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, durch die Steuereinheit 70 unter Bezugnahme auf 11 beschrieben, welche bezüglich jedes von dem ersten System (Wechselrichtereinheit 20) und dem zweiten System (Wechselrichtereinheit 30) ausgeführt wird.
Wie in 11 gezeigt, beginnt die Verarbeitung, wenn das Fahren des Fahrzeugs beginnt, d.h. wenn z.B. ein Fahrer einen Zündschlüssel des Fahrzeugs umdreht.
Wenn die Verarbeitung beginnt, führt zunächst die Steuereinheit 70 die Verarbeitung bei dem Schritt 111 aus (Schritt wird einfach als S bezeichnet).
Bei S111 bestimmt die Steuereinheit 70, ob der Stromerfassungswert der U-Phase, d.h. ein Erfassungswert I41 oder I44 des Stromerfassungsteils 41 oder des Stromerfassungsteils 44 (1) zu dem vorbestimmten Wert gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I41 oder I44 der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist (S111: JA), fährt die Verarbeitung zu S112 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I41 oder I44 der U-Phase zu dem vorbestimmten Ip gleich oder größer ist (S111: NEIN), die Verarbeitung zu S121 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S112, dass der Kurzschlussfehler in der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem bei S111 erfassten Erfassungswert I41 oder I44 des Stromerfassungsteils 41 oder des Stromerfassungsteils 44 auftritt. Nach S112 fährt die Verarbeitung zu S113 fort.
Die Steuereinheit 70 stoppt die PWM-Steuerung des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, bei S 113. Nach S113 fährt die Verarbeitung zu S114 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S114, ob die Anschlussspannung der U-Phase bei dem System, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54, zu der Leistungsquellenspannung VPIG im Wesentlichen gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, zu der Leistungsquellenspannung VPIG im Wesentlichen gleich ist (S114: JA), fährt die Verarbeitung zu S115 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S114: NEIN), die Verarbeitung zu S116 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S115, dass der AN-Fehler in dem High-Side FET der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-High-Side FET 21 oder den U-High-Side FET 31 als den FET festlegt, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf den bei S114 erfassten Erfassungswerten V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler (U-High-Side FET 21 oder dem U-High-Side FET 31) in dem Speicher als ein Wert des Fehlerflags auftritt. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S115 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S116, ob die Anschlussspannung der U-Phase bei dem System, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54, zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase bei dem System, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, zu der Massenspannung GND gleich ist (S116: JA), fährt die Verarbeitung zu S117 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des Systems, bei dem die Kurzschlussspannung auftritt, im Wesentlichen nicht zu der Massenspannung GND gleich ist (S116: NEIN), die Verarbeitung zu S111 zurück.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S117, dass der AN-Fehler in dem Low-Side FET auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den Low-Side FET 24 oder den U-Low-Side FET 34 als FET festlegt, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S 116 erfassten Erfassungswert V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler (U-Low-Side FET 24 oder U-Low-Side FET 34) in dem Speicher als ein Wert des Fehlerflags auftritt. Wenn die Steuereinheit 70 den FET festlegt, bei dem der AN-Fehler bei S117 auftritt, stoppt die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S121, ob der Stromerfassungswert der V-Phase, d.h. der Erfassungswert I42 oder I45 des Stromerfassungsteils 42 oder des Stromerfassungsteils 54 (1), zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert der V-Phase zu dem vorbestimmten Wert gleich oder größer ist (S121: JA), fährt die Verarbeitung zu S122 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert der V-Phase zu dem vorbestimmten Wert nicht gleich oder größer ist (S121: NEIN), fährt der Prozess zu S131 fort.
Die Verarbeitung bei S122 bis S127 ist im Wesentlichen ähnlich wie die obenstehend beschriebene Verarbeitung bei S112 bis S117, dadurch wird auf vergleichbare Beschreibung verzichtet. Hierbei stoppt, wenn die Steuereinheit 70 den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (V-High-Side FET oder V-Low-Side FET), bei S125 oder S127 festlegt, die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S131, ob der Stromerfassungswert der W-Phase, d.h. der Erfassungswert I43 oder I46 des Stromerfassungsteils 43 oder des Stromerfassungsteils 46 (1) zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert gleich oder größer ist (S131: JA), fährt die Verarbeitung zu S132 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert nicht gleich oder größer ist (S131: NEIN), die Verarbeitung zu S111 zurück.
Die Verarbeitung bei S132 bis S137 ist im Wesentlichen ähnlich wie die obenstehend beschriebene Verarbeitung bei S112 bis S 117, und dadurch wird auf vergleichbare Beschreibung verzichtet. Hierbei stoppt, wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (W-High-Side FET oder W-Low-Side FET), bei S137 oder S137 festgelegt wird, die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Auf diese Weise führt die Steuereinheit 70 die Bestimmung des Systems und der Phase, bei welcher der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers bei S111, S112, S121, S122, S131 und S132, aus und führt die Bestimmung des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, d.h. die Spezifikation des FET; bei dem der AN-Fehler bei S113 bis S117, S123 bis S127 und S133 bis S137 auftritt, aus.
Wie obenstehend beschrieben führt die Steuereinheit 70 die Steuerung derart aus, dass, wenn der Kurzschlussfehler in einer der ersten Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) oder der zweiten Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) auftritt, alle FETs in dem System, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt (FETs 21 bis 26 oder FETs 31 bis 36), den AUS-Zustand annehmen. Aufgrund einer solchen Steuerung nehmen aus der Mehrzahl der FETs des fehlerhaften Systems die FETs mit Ausnahme des FET, bei welchem der AN-Fehler auftritt, den AUS-Zustand an. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 zu dieser Zeit die Ansteuerung des Motors 10 durch das fehlerhafte System stoppt und das Betreiben des Motors 10 durch das fehlerfreie System fortsetzt. Hierbei wird bei diesem Zeitpunkt in dem fehlerhaften System zusammen mit dem Auftreten des Kurzschlussfehlers die Ausgabe (Bremsmoment), welche dem Betreiben des Motors 10 entgegenwirkt, erzeugt. Demgemäß steuert zu diesem Zeitpunkt die Steuereinheit 70 die FETs in dem fehlerfreien System, um das in dem fehlerhaften System erzeugte Bremsmoment zurückzunehmen oder den Einfluss des auf das Betreiben des Motors 10 ausgeübten Bremsmoments zu verringern.
Wenn der Kurzschlussfehler auftritt, wird das Ausgabemoment des Motors 10 als Ganzes ungefähr die Hälfte (50 %) des Ausgabemoments, welches bei dem normalen Zustand vorgesehen ist. Das Pulsieren dies Ausgabemoments des Motors 10, welche durch das Bremsmoment bewirkt wird, kann jedoch aufgrund der Steuerung unterdrückt werden. Dadurch kann das Ausgabemoment des Motors 10 auf einen festen Wert eingestellt werden. Auf diese Weise unterdrückt, wenn der AN-Fehler in einem der FETs auftritt, die Steuervorrichtung 1 den Einfluss auf das Bremsmoment, welches auf das Betreiben des Motors 10 ausgeübt und in dem fehlerhaften System erzeugt wird, weitestgehend, so dass das stabile Betreiben des Motors 10 fortgesetzt werden kann. Demgemäß kann ein Unbehagen, welches ein Fahrer von dem elektrischen Servo-Lenksystem wahrnimmt, das der Motor 10 bei Betätigung eines Lenkrades verwendet, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, reduziert werden. Ferner kann, selbst wenn der Kurzschlussfehler auftritt, bei dem die Wicklung des Motors 10 und der gemeinsamen Busleitung für entsprechende FETs miteinander kurzgeschlossen sind, Unbehagen, welches der Fahrer bei Betätigung eines Lenkrades wahrnimmt, wenn der Fehler auftritt, auf gleiche Weise, wie obenstehend beschrieben, reduziert werden.
Ferner ist die Steuervorrichtung 1 mit den Stromerfassungsteilen 41 bis 46 vorgesehen, welche in die jeweiligen Phasen der Mehrzahl von Wicklungssätzen (erster Wicklungssatz 18 oder zweiter Wicklungssatz 19) fließenden Ströme erfassen können. Die Steuereinheit 70 führt die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers basierend auf den durch die Stromerfassungsteile 41 bis 46 erfassten Erfassungswerte aus. Aufgrund solch einer Konfiguration kann die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers mit hoher Genauigkeit bestimmen.
Ferner ist die Steuervorrichtung mit den Spannungserfassungsteilen 51 bis 56 vorgesehen, welche Spannung der jeweiligen Phasen der Mehrzahl von Wicklungssätzen (erster Wicklungssatz 18 oder zweiter Wicklungssatz 19) erfassen können. Die Steuereinheit 70 führt die Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements basierend auf den durch die Spannungserfassungsteile 51 bis 56 erfassten Spannungserfassungswerten aus, wenn die PWM-Steuerung gestoppt wird. Aufgrund einer solchen Konfiguration, kann die Steuereinheit 70 die Schaltelemente festlegen, bei welchen der AN-Fehler mit hoher Genauigkeit auftritt.
(Zweite Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Art und Weise der Steuerung des fehlerfreien Systems durch die Steuereinheit 70 nachdem der Kurzschlussfehler auftritt.
In der ersten Ausführungsform fügt, wenn der Kurzschlussfehler aufgrund des Auftretens des AN-Fehlers in dem U-High-Side FET 21 auftritt, z.B. die Steuereinheit 70 beim Eingeben des Fehlerflags in die Steuereinheit 70 den Strom Iq1 zu dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* hinzu, um den korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** zu bilden und die zweite Wechselrichtereinheit 30 basierend auf dem korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** (8B) zu steuern. Gegenteilig ist, wie in 12 gezeigt, die zweite Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, die Steuereinheit 70 beim Eingeben des Fehlerflags in die Steuereinheit 70 den Strom Iq1 und den Strom Iq2 zu dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* hinzufügt, um den korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** zu bilden, und die zweite Wechselrichtereinheit 30 basierend auf dem korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** zu steuern. Eine Wellenform des Stroms Iq2 ist im Wesentlichen zu der Wellenform des q-Achsen-Befehlsstrom Iq* gleich. Hierbei wird der korrigierte q-Achsen-Befehlsstrom Iq** auch als ein Wert bezeichnet, welcher durch Hinzufügen des Stroms Iq1 zu einem Wert, welcher zweimal so groß als der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ist, erhalten wird.
Bei dieser Ausführungsform nimmt, wenn die Steuereinheit 70 die AN/AUS-Steuerung der FETs 31 bis 36 in der zweiten Wechselrichtereinheit basierend auf dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und dem korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** ausführt, das durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) erzeugte Ausgabemoment Tq2 des Motors 10 einen in 13A gezeigten Wert an. Das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes bei diesem Zeitpunkt ist eine Summe des durch das erste System erzeugten Moments Tq1 (7A) und des durch das zweite System erzeugten Moments Tq2 (13A) und nimmt einen in 13B gezeigten Wert an.
Wie in 13B gezeigt, ist, wenn die Steuerung ausgeführt wird, das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als Ganzes 100 % des Moments des Normalzustands und wird bei dem festen Wert beibehalten, obwohl das Betreiben des Motors 10 durch das erste System gestoppt wird. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 in dieser Ausführungsform das fehlerfreie System (zweites System) derart steuert, dass das Moment, welches das in dem fehlerhaften System (erstes System) erzeugte Bremsmoment zurücknimmt, und das Moment, welches von dem fehlerhaften System (erstes System) ursprünglich (Normalzustand) ausgegeben wird, ausgegeben wird.
Wie obenstehend beschrieben kann, obwohl die an das fehlerfreie System angelegte Last erhöht wird, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, das Ausgabemoment des Motors 10 als Ganzes zu dem Ausgabemoment in dem normalen Zustand (100 %) im Wesentlichen gleich gemacht werden und der festgelegte Wert kann eingestellt werden. Demgemäß kann ein Diskomfort, der ein Fahrer von dem elektrischen Servo-Lenksystem wahrnimmt, welches der Motor 10 beim Betätigen des Lenkrads verwendet, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, weiter reduziert werden. Ferner kann, selbst wenn der Kurzschlussfehler, bei dem die Wicklung des Motors 10 und die gemeinsame Busleitung der entsprechenden FETs kurzgeschlossen werden, auftreten, der Diskomfort, der ein Fahrer beim Betätigen des Lenkrads wahrnimmt, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, auf die gleiche Weise, wie obenstehend beschrieben, reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Art und Weise des Steuerns des fehlerhafte Systems und der Art und Weise des Steuerns des fehlerfreien Systems durch die Steuereinheit 70 nachdem der Kurzschlussfehler auftritt.
Bei der ersten Ausführungsform führt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 auftritt, die Steuereinheit 70 eine Steuerung derart aus, dass alle FETs (FETs 21 bis 26 oder FETs 21 bis 36) in dem System (erstes System oder zweites System), welches den Fehler FET enthält, in den AUS-Zustand gebracht werden und stoppt die Ansteuerung des Motors 10 durch das fehlerhafte System, welches einen fehlerhaften FET enthält. Gegenteilig ist die dritte Ausführungsform dadurch charakterisiert, dass, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26, 31 bis 36 auftritt, die Steuereinheit 70 eine Steuerung derart ausführt, dass das Betreiben des Motors 10 auch durch das fehlerhafte System, welches den Fehler FET enthält, fortgesetzt wird zusätzlich zu dem Betreiben des Motors durch das fehlerfreie System.
Zuerst erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf das Moment, welches von dem fehlerhaften System, welches den Fehler FET enthält, ausgegeben wird, wenn der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26 und 31 bis 36 auftritt, und die Steuereinheit 70 versucht das fehlerhafte System auf die gleiche Weise wie die bei der üblichen Zeit (Normalzustand) ausgeführten Steuerung zu steuern.
Zum Beispiel wird, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, der U-High-Side FET 21 immer bei dem AN-Zustand gehalten. Demgemäß kann die erste Wechselrichtereinheit 20 die Spannungsvektoren V0, V3, V4 und V5 aus den in 4A bis 4H gezeigten Spannungsvektoren (V0 bis V7) nicht ausgeben. Demgemäß werden, wenn die AN/AUS-Steuerung der FETs 21 bis 26 der ersten Wechselrichtereinheit 20 ausgeführt wird, so dass die Spannungsvektoren auf die gleiche Weise wie die Vektoren bei üblicher Zeit (Normalzustand) in den Zustand, bei dem der AN-Fehler in den U-High-Side FET 21 auftritt, verändert werden, die in 14A gezeigten Spannungen (U1V, V1V, W1V) entsprechend den Spulen (U1-Spule 11, V1-Spule 12, W1-Spule 13) der jeweiligen Phasen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) angelegt. Um die in 14A gezeigte Spannungswellenform mit der Spannungswellenform bei normalen Zustand (5A) zu vergleichen, ergibt sich, dass diese Spannungswellenformen sich größtenteils voneinander unterscheiden, insbesondere wenn der elektrische Winkel θV3 (210 deg), θV4 (270 deg) und 0V5 (330 deg) ist. Denn, selbst wenn die Steuereinheit 70 versucht die erste Wechselrichtereinheit 20 derart zu steuern, dass die Spannungsvektoren V3, V4 und V5 ausgegeben werden, kann die erste Wechselrichtereinheit 20 die Spannungsvektoren V3, V4 und V5 nicht ausgeben. Ferner kann der Spannungsvektor V0 in den Zustand, bei dem der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, nicht bei dem elektrischen Winkel, bei dem der Spannungsvektor auf den ursprünglichen V0 (Normalzustand) eingestellt wird, ausgegeben werden, und dadurch unterscheidet sich der Spannungswert zu diesem Zeitpunkt von dem Spannungswert des Normalzustands.
Wenn die in 14A gezeigten Spannungen an die Spulen der jeweiligen Phasen angelegt werden, fließen Ströme (U1I, V1I, W1I) entsprechend den angelegten Spannungen in die jeweiligen Spulen (U1-Spule 11, V1-Spule 12, W1-Spule 13) (14B). Aufgrund einer solchen Operation wird das Moment Tq1 in den Motor 10 durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System), wie in 14C gezeigt, erzeugt. Hierbei zeigen jeweils 14A, 14B und 14C Spannungen, Ströme und Momente an, wenn der Motor 10 nicht gedreht wird, d.h., wenn die Induktionsspannung nicht in dem Motor 10 erzeugt wird.
Bei einem Versuch, wie in 14C gezeigt, das fehlerhafte System (erstes System) auf die gleiche Weise wie bei der üblichen Zeit (Normalzustand) zu steuern, wird bei dem elektrischen Winkel mit Ausnahme von ungefähr 30 Grad oder ungefähr 150 Grad das von dem Störsystem ausgegebene Moment Tq1 kleiner als das Moment (50 %) bei der üblichen Zeit. Ferner wird ein negatives Moment ausgegeben, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereichs von ungefähr 240 bis 300 Grad fällt.
Demgemäß steuert, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, die Steuereinheit 70 z.B. in dieser Ausführungsform die FETs der ersten Wechselrichtereinheit 20 derart, dass der Spannungsvektor V6 wird, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereiches von 0 bis 30 Grad und innerhalb des Bereichs von 300 bis 360 Grad fällt. Ferner steuert die Steuereinheit 70 die FETs der ersten Wechselrichtereinheit 20 derart, dass der Spannungsvektor V2 wird, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereiches von 150 bis 240 Grad fällt. Ferner steuert die Steuereinheit 70 die FETs der ersten Wechselrichtereinheit 20 derart, dass der Spannungsvektor V7 wird oder alle FETs den AUS-Zustand annehmen, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereiches von 240 bis 300 Grad fällt. Ferner steuert die Steuereinheit 70 die FETs der ersten Wechselrichtereinheit 20 derart, dass der Spannungsvektor V7 bei dem elektrischen Winkel wird, bei dem der übliche (normale) Spannungsvektor gesteuert wird, um V0 anzunehmen. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 die FETs durch Substituieren der Spannungsvektoren (V0, V3, V4, V5) steuert, welche nicht mit anderen Spannungsvektoren, welche ausgegeben werden können, ausgegeben werden. Nachstehend wird diese Steuerung einfachheitshalber als eine Spannungsvektorsubstitutionssteuerung bezeichnet.
Wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, wird die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung in dieser Ausführungsform derart ausgeführt, dass die in 15A gezeigten Spannungen an die Spulen der jeweiligen Phasen des fehlerhaften Systems (erstes System) angelegt werden. Hierbei ergibt sich, dass die an die jeweiligen Phasen angelegten Spannungen (U1V, V1V, W1V) auf dem festen Wert eingestellt werden, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereichs von 0 bis 30 Grad und innerhalb des Bereiches von 150 bis 360 Grad fällt.
Wenn die in 15A gezeigten Spannungen (U1V, V1V, W1V) an die Spulen der jeweiligen Phasen angelegt werden, fließen die Ströme (U1I, V1I, W1I), welche den angelegten Spannungen entsprechen, in die jeweiligen Spulen (U1-Spule 11, V1-Spule 12, W1-Spule 13), wie in 15B gezeigt. Aufgrund einer solchen Operation wird das durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) erzeugte Moment Tq1 in dem Motor 10 erzeugt, wie in 15C gezeigt.
Hierbei werden das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung nicht ausgeführt wird (14C), und das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird (15C), miteinander verglichen. Es ergibt sich, dass das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird, als ein Ganzes verglichen mit dem Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung nicht ausgeführt wird, erhöht wird. Insbesondere, wie in 15 gezeigt, ergibt sich, dass das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird, zu dem Moment bei dem normalen Zustand (50 %) gleich wird und den festen Wert annimmt, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereiches von 30 bis 150 Grad fällt. Nachstehend wird dieser Bereich als ein normales Ansteuerintervall bezeichnet. Ferner ergibt sich, dass, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereichs von 0 bis 30 Grads, innerhalb des Bereichs von 150 bis 240 Grad und innerhalb des Bereichs von 300 bis 360 Grad fällt, das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird, verglichen mit dem Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung nicht ausgeführt wird, erhöht wird. Nachstehend wird dieser Bereich als ein verlängertes Ansteuerintervall bezeichnet. Hierbei ergibt sich, dass, wenn der elektrische Winkel innerhalb des Bereichs von 240 bis 300 Grad fällt, das Ausgabemoment, wenn die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird, einen festen Wert von 0 % annimmt, obwohl das Ausgabemoment keinen negativen Wert annimmt. Nachstehend wird dieser Bereich als ein unzulässiges Verlängerungsintervall (nicht verlängert) bezeichnet.
Auf diese Weise nimmt, wenn der AN-Fehler in den High-Side FET der U-Phase auftritt, das Moment Tq1, welches durch das fehlerhafte System ausgegeben werden kann, genau den in 15C gezeigten Wert an. Hierbei sind, wenn der AN-Fehler in dem High-Side FET der V-Phase, dem High-Side FET der W-Phase, dem Low-Side FET der U-Phase, dem Low-Side FET der V-Phase und dem Low-Side FET der W-Phase auftritt, die Momente Tq1, welche durch das fehlerhafte System ausgegeben werden können, die genau in 16A bis 16E gezeigten Momente.
Die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung kann außerdem als eine Steuerung ausgedrückt werden, bei der, wenn das Betreiben des Motors 10 durch den Zweig der fehlerfreien Phase aus den Zweigen des fehlerhaften Systems fortgesetzt wird, die FETs des fehlerhaften Systems für die vorbestimmte Periode (verlängertes Ansteuerintervall) derart gesteuert werden, dass die Spannung, welche größer als die Spannung bei der üblichen Zeit ist, an die Phase, welche ein hohes Maß an Beitrag zum Moment des Motors 10 zeigt, aus den Phasen des fehlerhaften Systems angelegt wird. Zum Beispiel ist, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, innerhalb des verlängerten Ansteuerintervalls die Phase, welche das hohe Maß an Beitrag zum Moment des Motors 10 zeigt, die W-Phase innerhalb des Bereichs von 150 bis 240 Grad, und dadurch steuert die Steuereinheit 70 die FETs des fehlerhaften Systems derart, dass die (negative) Spannung, welche größer als die Spannung bei der üblichen Zeit (Normalzustand) ist, an die W-Phase innerhalb dieses Bereichs (15A) angelegt wird.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf die Weise des Steuerns der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 durch die Steuereinheit 70, wenn der AN-Fehler in einem der FETs (normaler Zustand) auftritt, und wenn der Motor 10 nicht gedreht wird (während einer Periode, bei der der Motor 10 gestoppt wird).
17A zeigt ein Diagramm, welches eine Steuerung des fehlerhaften Systems (erste Wechselrichtereinheit 20) durch die Steuereinheit 70 zeigt, und 17B zeigt ein Diagramm, welches eine Steuerung des fehlerfreien Systems (zweite Wechselrichtereinheit 30) durch die Steuereinheit 70 zeigt.
Wie in 17A gezeigt, wird, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, z.B. das Fehlerflag, welches das Auftreten des Fehlers zeigt, in einem der FETs (U-High-Side FET 21) in einem Schalter 21 eingegeben. Wenn das Fehlerflag in den Schalter 71 eingegeben wird, wechselt der Schalter 71 einen Eingabeweg derart, dass ein Strom Iq3 als der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* eingegeben wird. Hierbei ist der Strom Iq3 ein Strom eines Werts, welcher zu einem Momentwert, der durch das fehlerhafte System (erstes System) (15) ausgegeben werden kann, proportional ist. Der Strom Iq3 kann durch eine arithmetische Operation berechnet werden oder kann im Voraus in dem Speicher gespeichert werden.
Ferner führt, wenn das Fehlerflag zu dem Ansteuerschaltkreis 78 eingegeben wird, der Ansteuerschaltkreis 78 eine Steuerung derart aus, dass aus den Zweigen der ersten Wechselrichtereinheit 20 beide von zwei FETs (U-High-Side FET 21 und U-Low-Side FET 24) des Zweiges (Zweig 27) der fehlerhaften Phase (U-Phase) oder dem fehlerfreien FET (U-Low-Side FET 24) den AUS-Zustand annehmen. Aufgrund einer solchen Steuerung nimmt die fehlerfreie FET (U-Low-Side FET 24) den AUS-Zustand an, und dadurch ist es möglich, den Zweig 27 vom Annehmen des leitenden Zustands zu hindern.
Wenn die Steuereinheit 70 die AN/AUS-Steuerung der FETs 23 bis 26 der ersten Wechselrichtereinheit 20 basierend auf dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und des korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ausführt, nimmt das durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) erzeugte Ausgabemoment Tq1 des Motors 10 den in 15C gezeigten Wert an.
Andererseits fügt, wie in 17B gezeigt, wenn das Fehlerzeichen in die Steuereinheit 70 eingegeben wird, die Steuereinheit 70 einen Strom Iq4 zu dem q-Achsen-Befehlswert Iq* hinzu, und steuert die zweite Wechselrichtereinheit 30 unter Verwendung des kombinierten Stroms als den korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq**. Hierbei ist der Wert des Stroms Iq4 zu einem Wert gleich, welcher durch Subtraktion eines Werts des Stroms Iq3 von einem Maximalwert (festen Wert) des Stroms Iq3 erhalten wird. Der Wert des Stroms Iq4 kann durch eine arithmetische Operation berechnet werden oder kann im Voraus in dem Speicher gespeichert werden.
Wenn die Steuereinheit 70 die AN/AUS-Steuerung der FETs 31 bis 36 der zweiten Wechselrichtereinheit 30 basierend auf dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und dem korrigierten q-Achsen-Befehlsstrom Iq** ausführt, nimmt das durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) erzeugte Ausgabemoment Tq2 des Motors 10 einen in 18 gezeigten Wert an. Hierbei ist das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als ein Ganzes eine Summe des Moments Tq1 durch das erste System (15C) und des Moments Tq2 durch das zweite System (18A) und nimmt einen in 18B gezeigten Wert an.
Wie in 18B gezeigt, wird, wenn die Steuerung ausgeführt wird, das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als ein Ganzes zu dem Ausgabemoment in den normalen Zustand (100 %) im Wesentlichen gleich und nimmt den festen Wert an. Auf diese Weise wird, selbst wenn der AN-Fehler in einem FET auftritt, das Betreiben des Motors 10 durch das fehlerhafte System weitestgehend fortgesetzt, und die FETs des fehlerfreien Systems werden gesteuert, um die Veränderung des Ausgabemoments des fehlerhaften Systems zurückzunehmen. Dadurch ist es möglich, das Ausgabemoment des Motors 10 als ein Ganzes vom Absenken auf einen kleineren Wert als das Ausgabemoment vor dem Auftreten des Fehlers zu hindern.
Bei dieser Ausführungsform kann durch Verändern des Wertes des Stroms Iq3 und des Stroms Iq4 entsprechend den FETs, in denen der AN-Fehler auftritt (ein Drehmoment, welches durch das fehlerhafte System (15C, 16A bis 16E) ausgegeben werden kann), die Steuervorrichtung die vorteilhafte Wirkung erfassen, welche auch immer der FET von einem Fehler erfährt.
Als Nächstes wird die Weise der Steuerung der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit durch die Steuervorrichtung 70 dieser Ausführungsform beschrieben werden, wenn der AN-Fehler in einem der FETs (einem normalen Zustand) auftritt, und wenn der Motor 10 drehen wird.
Zunächst wird das Moment, welches durch das Steuerungssystem ausgegeben wird, nachdem die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung ausgeführt wird, wenn der AN-Fehler in einem FET auftritt, bezüglich einem Fall, bei dem die Drehzahl des Motors 10 gering ist, und einem Fall, bei dem die Drehzahl des Motors 10 hoch ist, beschrieben.
19A zeigt das Moment Tq1, welches durch das Steuerungssystem (erstes System) bei dem Zustand, bei dem der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, ausgegeben wird, und der Motor bei geringen Drehzahlen gedreht wird. Wenn der Motor 10 gedreht wird, wird das auf die Induktionsspannung zurückzuführende Bremsmoment in dem Motor 10 erzeugt. Demgemäß wird, wie in 19A gezeigt, das Moment, welches durch das Steuerungssystem ausgegeben wird, wenn der Motor 10 gedreht wird, als Ganzes kleiner als das Moment, welches ausgegeben werden kann, wenn der Motor 10 angehalten wird (15C). Insbesondere wird ein negatives Moment während des unzulässigen Verlängerungsintervalls (nicht verlängert) erzeugt.
Andererseits zeigt 19B das Moment tq1, welches durch das fehlerhafte System (erstes System) bei dem Zustand, bei dem der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt, ausgegeben wird, und der Motor wird bei hohen Drehzahlen gedreht. Je höher die Drehzahl des Motors wird, desto größer wird das Bremsmoment, das in dem Motor 10 erzeugt wird. Demgemäß wird, wie in 19B gezeigt, das Moment, welches durch das fehlerhafte System ausgegeben wird, wenn der Motor 10 bei hohen Drehzahlen gedreht wird, als Ganzes kleiner als das Moment, welches durch das fehlerhafte System ausgegeben wird, wenn der Motor 10 bei geringen Drehzahlen (19A) gedreht wird.
Hierbei wird, wie in 19A und 19B gezeigt, die durch eine gestrichelte Ellipse umgebene Wellenform eines Abschnitts verteilt, da das induktive Bauteil des Motors 10 das Moment beeinflusst.
Bei dieser Ausführungsform steuert, wenn der AN-Fehler in einem der FETs (abnormaler Zustand) auftritt, die Steuereinheit 70 die erste Wechselrichtereinheit 20 und die zweite Wechselrichtereinheit 30 entsprechend der Drehzahl des Motors 10.
Die Art und Weise der Steuerung der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30, wenn der Motor 10 nicht gedreht wird (Motor-Anhaltszeit), ist genau zu der Art und Weise der zuvor beschriebenen Steuerung (17A und 17B) gleich.
Zum Beispiel steuert, wenn der AN-Fehler in dem U-High-Side FET 21 auftritt und der Motor 10 bei geringerer Drehzahl gedreht wird, die Steuereinheit 70 die erste Wechselrichtereinheit 20 durch Verändern des Werts des in 17A gezeigten Stroms Iq3 zu dem Wert proportional des Momentenwerts (19A), welcher durch das fehlerhafte System (erstes System) ausgegeben werden kann. Dieser Wert wird als niedertouriger-Zeitveränderungsstrom bezeichnet. Aufgrund einer solchen Steuerung nimmt das Ausgabemoment Tq1 des Motors 10 durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) des in 19A gezeigten Werts an. Andererseits steuert die Steuereinheit 70 die zweite Wechselrichtereinheit 30 durch Verändern des Werts des in 17B gezeigten Stroms Iq4 zu dem Wert, welcher durch Subtraktion des Werts des niedertourigen-Zeitveränderungsstroms von dem Maximalwert (fester Wert) des niedertourigen-Zeitveränderungsstroms erhalten wird. Aufgrund einer solchen Steuerung wird das Moment, welches die Veränderung des durch das erste System (Tq1: 19A) erzeugten Ausgabemoments zurücknimmt, zu dem Ausgabemoment durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) hinzugefügt, und dadurch nimmt das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als ein Ganzes den in 18B gezeigten festen Wert an.
Wenn der Motor 10 bei hoher Drehzahl gedreht wird, steuert die Steuereinheit 70 die erste Wechselrichtereinheit 20 durch Verändern des Werts des in 17A gezeigten Stroms Iq3 zu dem Wert proportional des Momentenwerts (19B), welcher durch das fehlerhafte System (erstes System) ausgegeben werden kann. Dieser Wert wird als ein hochtouriger-Zeitveränderungsstrom bezeichnet. Aufgrund einer solchen Steuerung nimmt das Ausgabemoment Tq1 des Motors 10 durch die erste Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) den in 19B gezeigten Wert an. Andererseits steuert die Steuereinheit 70 die zweite Wechselrichtereinheit 30 durch Veränderung des in 17B gezeigten Stroms Iq4 zu dem Wert, welcher durch Subtraktion des Werts des hochtourigen-Zeitveränderungsstroms von dem Maximalwert (festen Wert) des hochtourigen-Zeitveränderungsstroms erhalten wird. Aufgrund einer solchen Steuerung wird das Moment, welches die Veränderung des durch das erste System (Tq1: 19B) erzeugten Ausgabemoments, zu dem durch die zweite Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) erzeugten Ausgabemoment hinzugefügt, und dadurch nimmt das Ausgabemoment Tq des Motors 10 als ein Ganzes den in 18B gezeigten festen Wert an.
Hierbei kann in dieser Ausführungsform der Wert des Stroms Iq3, welcher bei der Zeit bzw. dem Zeitpunkt der Steuerung fließt, wenn der Motor 10 gedreht wird ( 17A), auf eine Summe des Werts des in 17A gezeigten elektrischen Stroms Iq3 und des der Drehzahl des Motors 10 proportionalen Werts eingestellt werden. Auf diese Weise kann gemäß dieser Ausführungsform, selbst wenn der AN-Fehler in einem der FETs auftritt, ungeachtet der Drehzahl des Motors 10 das Ausgabemoment des Motors 1 im Wesentlichen gleich (100%) zu dem entsprechenden Ausgabemoment bei dem normalen Zustand gehalten werden und kann auf den festen Wert eingestellt werden.
Ferner wird in dieser Ausführungsform das Betreiben des Motors 10 auch durch das fehlerhafte System weitestgehend fortgesetzt. Demgemäß ist es in dieser Ausführungsform möglich, das Ausgabemoment des Motors 10 als ein Ganzes davon zu hindern, 50% des Ausgabemoments des normalen Zustands wie bei dem Fall der ersten Ausführungsform zu werden. Ferner kann verglichen mit der zweiten Ausführungsform eine auf das fehlerhafte AN-System auferlegte Last reduziert werden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Art und Weise des Bestimmens des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und die Art und Weise des Festlegen des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt und der die Steuereinheit 70 ausführt, im Wesentlichen gleich zu den entsprechenden Weisen der ersten Ausführungsform.
Wie obenstehend beschrieben, führt gemäß dieser Ausführungsform, wenn der Kurschlussfehler in einer der ersten Wechselrichtereinheit 20 (erstes System) und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 (zweites System) der Kurzschlussfehler auftritt, die Steuereinheit 70 die Steuerung derart aus, dass sowohl der High-Side FET als auch der Low-Side FET oder der fehlerfreie FET (High-Side FET oder Low-Side FET) des Zweiges der fehlerhaften Phase aus den Zweigen des fehlerhaften Systems den AUS-Zustand annehmen. Aufgrund einer solchen Steuerung ist es möglich, den Zweig der fehlerhaften Phase vom Annehmen des leitenden Zustands zu hindern. Bei dieser Ausführungsform setzt, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, die Steuerung 70 das Betreiben des Motors 10 durch den Zweig der fehlerfreien Phase aus den Zweigen des fehlerhaften Systems und der Zweig des fehlerfreien Systems fort. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, das Betreiben des Motors 10 durch das fehlerhafte System nicht vollständig gestoppt wird. Vielmehr wird das Betreiben des Motors 10 auch durch das fehlerhafte System weitestgehend fortgesetzt. Hierbei wird durch Betreiben des Motors 10 durch den Zweig der fehlerfreien Phase aus den Zweigen des fehlerhaften Systems die Ausgabe des fehlerhaften Systems verändert. Demgemäß steuert zu dieser Zeit bzw. diesem Zeitpunkt die Steuereinheit 70 die FETs des fehlerfreien Systems, um die Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems zurückzunehmen oder den auf die Steuerung des Motors 10 ausgeübten Einfluss der Veränderung zu reduzieren.
Bei dieser Ausführungsform ist es durch Ausführen der Steuerung möglich, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, die Veränderung des Ausgabemoments des Motors 10 aufgrund der Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems zu unterdrücken. Dadurch kann das Ausgabemoment des Motors 10 auf den festen Wert eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform wird das Betreiben des Motors 10 auch durch das fehlerhafte System weitestgehend fortgesetzt, wenn der Kurzschlussfehler auftritt. Daher kann das Ausgabemoment des Motors 10 im Wesentlichen gleich (100%) zu dem entsprechenden Ausgabemoment bei dem normalen Zustand eingestellt werden und kann auf den festen Wert eingestellt werden, während die Zunahme einer Last des fehlerfreien Systems unterdrückt wird.
Auf diese Weise kann, wenn der AN-Fehler in einem der FETs auftritt, die Steuervorrichtung dieser Ausführungsform die stabile Ansteuerung des Motors 10 durch Unterdrücken des Einflusses der Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems, welches auf das Betreiben des Motors 10 ausgeübt wird, weitestgehend fortsetzten. Demgemäß kann Unbehagen, welches ein Fahrer von dem elektrischen Servo-Lenksystem wahrnimmt, welches der Motor 10 bei Betätigung des Lenkrades verwendet, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, reduziert werden.
Ferner führt die Steuereinheit 70 in dieser Ausführungsform die Steuerung der FETs des fehlerhaften Systems derart aus, dass, wenn das Betreiben des Motors 10 durch den Zweig der fehlerfreien Phase aus den Zweigen des fehlerhaften Systems fortgesetzt wird, die Spannung, welche größer als die Spannung bei der üblichen Zeit ist, an die Phase, welche ein hohes Maß an Beitrag zum Moment des Motors 10 aufweist, aus den Phasen des fehlerhaften Systems für die vorbestimmte Periode angelegt wird. Insbesondere führt die Steuereinheit 70 die Steuerung der FETs derart aus, dass die Spannung, welche größer als die Spannung bei der üblichen Zeit ist, durch Substituieren des Spannungsvektors, der nicht mit dem Spannungsvektor ausgegeben werden kann, der in dem fehlerhaften System ausgegeben werden kann, (Spannungsvektorsubstitutionssteuerung) an die Phase anlegt wird, welche das hohe Maß an Beitrag zum Moment des Motors 10 zeigt. Aufgrund einer solchen Steuerung kann das durch das fehlerhafte System erzeugte Ausgabemoment des Motors 10 erhöht werden. Ferner kann, selbst wenn der Kurzschlussfehler auftritt, bei dem die Wicklung des Motors 10 und die gemeinsame Busleitung für entsprechende FETs miteinander kurzgeschlossen werden, durch Ausführen der ähnlichen Steuerung das durch das fehlerhafte System erzeugte Ausgabemoment des Motors 10 erhöht werden.
(Vierte Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Anzahl der Stromerfassungsteile und dergleichen.
Wie in 20 gezeigt, werden in der vierten Ausführungsform, wie das Stromerfassungsteil 40, nur drei Stromerfassungsteile 41 bis 43 in der ersten Wechselrichtereinheit 20 angeordnet. Es sind keine Stromerfassungsteile in der zweiten Wechselrichtereinheit 30 angeordnet. Die Positionen, bei denen die Stromerfassungsteile 41 bis 43 angeordnet sind, sind im Wesentlichen gleich zu den Plätzen, bei denen die Stromerfassungsteile in der ersten Ausführungsform (1) angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Quelle des FET 34 der zweiten Wechselrichtereinheit 30 zwischen der FET 24 und dem Stromerfassungsteil 41 der ersten Wechselrichtereinheit 20 verbunden. Die Quelle des FET 35 wird zwischen der FET 25 und dem Stromerfassungsteil 42 verbunden. Die Quelle des FETs 36 wird zwischen dem FET 26 und dem Stromerfassungsteil 43 verbunden. Aufgrund einer solchen Konfiguration können die Stromerfassungsteile 41 bis 43 die Ströme, welche in entsprechende Phasen des ersten Systems oder in entsprechende Phasen des zweiten Systems fließen, erfassen. In 20 wird der Kürze halber auf die Steuereinheit 70, die von entsprechenden FETs zu der Steuereinheit 70 führenden Verbindungsleitungen und dergleichen verzichtet.
Aufgrund der Konfiguration fließt in dieser Ausführungsform, wenn der AN-Fehler in einem von dem U-High-Side FET 21, dem U-Low-Side FET 24, dem U-High-Side FET 31 und dem U-Low-Side FET 34 auftritt, der Strom des vorbestimmten Werts oder größer in das Stromerfassungsteil 41. Demgemäß kann die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem Erfassungswert der Stromerfassungsteile 41 auftritt. Auf die gleiche Weise kann die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in der V-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem Erfassungswert der Stromerfassungsteile 42 auftritt. Ferner kann auf die gleiche Weise die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in der W-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem Erfassungswert der Stromerfassungsteile 43 auftritt.
Als Nächstes werden die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und der Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, durch die Steuereinheit 70 beschrieben. Diese Verarbeitung an sich ist im Wesentlichen ähnlich wie der in 11 (erste Ausführungsform) gezeigte Fluss, und dadurch wird die Verarbeitung in Verbindung mit 11 beschrieben.
Wenn die in 11 gezeigte Verarbeitung beginnt, führt die Steuerung 70 zunächst S110 aus.
Die Steuerung 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert I41 der U-Phase, d.h. der Erfassungswert des Stromerfassungsteils 41 (20), bei S111 zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert V41 der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist (S111: JA), fährt die Verarbeitung zu S112 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I41 der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip nicht gleich oder größer ist (S 111NEIN), die Verarbeitung zu S 121 fort.
Die Steuerung 70 bestimmt bei S112, dass der Kurzschlussfehler in der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem Erfassungswert I41 des Stromerfassungsteils 41 bei S111 auftritt. Nach S112 fährt die Verarbeitung zu S113 fort.
Die Steuereinheit 70 stoppt bei S113 die PWM-Steuerung von beiden dem ersten und dem zweiten System, da nicht bestimmt werden kann, bei welchem System der AN-Fehler auftritt. Nach S113 fährt die Verarbeitung zu S114 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems, d.h. der Erfassungswert V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54, bei S114 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase in dem ersten System oder in dem zweiten System zu der Leistungsquellensspannung VPIG gleich ist (S114:JA), fährt die Verarbeitung zu S115 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S114:NEIN), die Verarbeitung zu S116 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S115, dass der AN-Fehler in dem High-Side der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-High-Side 21 oder den U-High-Side FET 31 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf den bei S114 erfassten Erfassungswert V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54 festlegt. Hierbei speichert bei dieser Zeit bzw. diesem Zeitpunkt die Steuereinheit 70 Informationen zu dem FET (U-High-Side FET 21 oder U-High-Side FET 31), bei dem der AN-Fehler auftritt, in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der Fehler auftritt bei S115 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems, d.h. der Erfassungswert V51 oder V54 des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54, bei S116 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des ersten System oder des zweiten Systems im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S116: JA), fährt die Verarbeitung zu S117 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuerung 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems im Wesentlichen nicht zu der Massenspannung GND gleich ist (S116: NEIN), die Verarbeitung zu S111 zurück.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S117, dass der AN-Fehler in dem Low-Side FET der U-Phase auftritt. Das heißt, die Steuereinheit 70 legt den U-Low-Side FET 24 oder den U-Low-Side FET 34 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S116 erfassten Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteils 54. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 bei diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem AN-Fehler auftritt (U-Low-Side FET 24 oder U-Low-Side FET 34), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei welchem der AN-Fehler auftritt, bei S117 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert der V-Phase, d.h. der Erfassungswert I42 des Stromerfassungsteils 42 (20), bei S121 zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I42 der V-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist (S121: JA), fährt die Verarbeitung zu S122 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I42 der V-Phase zu dem vorbestimmten Ip gleich oder größer ist (S121: NEIN) die Verarbeitung zu S131 fort.
Die Verarbeitung bei S122 bis S127 ist im Wesentlichen ähnlich zu der obenstehend beschriebenen Verarbeitung bei S112 bis S117, und dadurch wird auf deren Beschreibung verzichtet. Hierbei stoppt, wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (V-High-Side FET oder V-Low-Side FET), bei S125 oder S127 festgelegt wird, die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert der W-Phase, d.h. der Erfassungswert I42 des Stromerfassungsteils 43 (20), bei S131 zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I43 der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist (S131: JA), fährt die Verarbeitung zu S132 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I43 der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip nicht gleich oder größer ist (S 131: NEIN), die Verarbeitung zu S 111 zurück.
Die Verarbeitung bei S132 bis S137 ist im Wesentlichen ähnlich zu der obenstehend beschriebenen Verarbeitung bei S112 bis S117, und dadurch wird auf deren Beschreibung verzichtet. Hierbei stoppt, wenn der FET (W-High-Side FET oder W-Low-Side FET), bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S135 oder S137 festgelegt wird, die Steuereinheit 70 die in 11 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Konfiguration mit Ausnahme der Konfiguration und der Art und Weise der Steuerung der entsprechenden Wechselrichtereinheiten durch die Steuereinheit 70, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, gemäß dieser Ausführungsform, sind im Wesentlichen ähnlich zu der entsprechenden Konfiguration und der entsprechenden Art und Weise der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie obenstehend beschrieben, wird die Steuervorrichtung in dieser Ausführungsform mit den Stromerfassungsteilen 41 bis 43, welche Ströme erfassen können, die in entsprechende Phasen der Mehrzahl der Wicklungssätze fließen (erster Wicklungssatz 18 oder zweiter Wicklungssatz 19) vorgesehen. Ferner bestimmt die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers basierend auf den durch die Stromerfassungsteile 41 bis 43 erfassten Stromerfassungswerten. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers mit hoher Genauigkeit bestimmen.
(Fünfte Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung 1 gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Anzahl der Stromerfassungsteile 40 und den Positionen der Anordnung der Stromerfassungsteile 40 ebenso wie die Verarbeitung der Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers.
Wie in 21 gezeigt, werden in der fünften Ausführungsform, wie die Stromerfassungsteile 40, nur zwei Stromerfassungsteile 47 und 48 jeweils in der ersten Wechselrichtereinheit 20 und der zweiten Wechselrichtereinheit 30 angeordnet. Das Stromerfassungsteil 47 ist auf dem High Side Bus 2 zwischen der Batterie 80 und den U-High-Side FETs 21, 22, 23 angeordnet. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann das Stromerfassungsteil 47 den Strom erfassen, welcher in dem High Side Bus fließt, der eine gemeinsame Busleitung der Mehrzahl von Zweigen 27 bis 29 ist. Demgemäß kann das Stromerfassungsteil 47 den Strom erfassen, welcher in das erste System (erste Wechselrichtereinheit 20) fließt. Ferner wird das Stromerfassungsteil 48 an dem High Side Bus 4 zwischen der Batterie und den U-High-Side FETs 31, 32, 33 angeordnet. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann das Stromerfassungsteil 48 den Strom erfassen, welcher in den High-Side Bus 4 fließt, der eine gemeinsame Busleitung für die Mehrzahl der Zweig 37 bis 39 ist. Demgemäß kann das Stromerfassungsteil 48 den Strom erfassen, welcher in das zweite System (zweite Wechselrichtereinheit 30) fließt. In 21 werden der Kürze halber die Steuereinheit 70, die von den entsprechenden FETs zu der Steuereinheit 70 führenden Verbindungsleitungen und dergleichen nicht gezeigt.
Aufgrund dieser Konfiguration fließt, wenn der AN-Fehler in einem der FETs 21 bis 26 in dem ersten System auftritt, ein Strom eines vorbestimmten Werts oder mehr in den Stromerfassungsteil 47. Demgemäß kann die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in einer der Phasen des ersten Systems basierend auf dem Erfassungswert des Stromerfassungsteils 47 auftritt. Auf die gleiche Weise kann die Steuereinheit 70 bestimmen, dass der Kurzschlussfehler in einer der Phasen des zweiten Systems basierend auf dem Erfassungswert des Stromerfassungsteils 48 auftritt.
Als Nächstes werden die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und der Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, durch die Steuereinheit 70 in Verbindung mit 22 beschrieben.
Die Steuereinheit 70 beginnt die in 22 gezeigte Verarbeitung, wenn das Betreiben eines Fahrzeuges beginnt, d.h., wenn ein Fahrer den Zündschlüssel des Fahrzeugs umdreht.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert des ersten Systems, d.h. der Erfassungswert I47 des Stromerfassungsteils 47, bei S201zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert Ip47 des Stromerfassungsteils 47 zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist (S201: JA), fährt die Verarbeitung zu S202 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert Ip47 des Stromerfassungsteils 47 zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist (S201: NEIN), die Verarbeitung zu S221 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S202, dass der Kurzschlussfehler in einer der Phasen des ersten Systems (erste Wechselrichtereinheit 20) basierend auf dem bei S201 erfassten Erfassungswert I47 des Stromerfassungsteils 47 auftritt. Nach S201 fährt die Verarbeitung zu S203 fort.
Die Steuereinheit 70 stoppt die PWM-Steuerung des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, bei S203. Nach S203 fährt die Verarbeitung zu S204 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V51 des Spannungserfassungsteils 51, bei S204 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V51 des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S204: JA), fährt die Verarbeitung zu S205 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S204: NEIN), die Verarbeitung zu S206 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S205, dass der AN-Fehler in dem High-Side FET der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-High-Side FET 21 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem Erfassungswert V51 des Spannungserfassungsteils 51 bei S204 festgelegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (U-High-Side FET 21), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der Fehler auftritt, bei S205 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V51 des Spannungserfassungsteils 51, bei S206im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Spannungswert V21 des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S206: JA), fährt die Verarbeitung zu S207 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V51 des Spannungserfassungsteils 51 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S206: NEIN), die Verarbeitung zu S208 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S207, dass der AN-Fehler in dem Low-Side der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-Low-Side FET 24 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S206 erfassten Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (U-Low-Side FET 24), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S207 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der V-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52, bei S208 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S208: JA), fährt die Verarbeitung zu S209 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S208: NEIN), die Verarbeitung zu S210 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S209, dass der AN-Fehler in dem High-Side FET der V-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den V-High-Side FET 22 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 bei S208 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (V-High-Side FET 22), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S209 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der V-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52, bei S210 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S210: JA), fährt die Verarbeitung zu S211 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 im Wesentlichen nicht zu der Massenspannung GND gleich ist (S210: NEIN), die Verarbeitung zu S212 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S211, dass der AN-Fehler in dem Low-Side FET der V-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den V-Low-Side FET 25 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S210 erfassten Erfassungswert V52 des Spannungserfassungsteils 52 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (V-Low-Side FET 25), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S211 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der W-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53, bei S212 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S212: JA), fährt die Verarbeitung zu S213 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53 im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S212: NEIN) die Verarbeitung zu S214 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S213, dass der AN-Fehler in dem High-Side FET der W-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den W-High-Side FET 23 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S212 erfassten Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 53 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (W-High-Side FET 23), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S213 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der W-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53, bei S214 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S214: JA), fährt die Verarbeitung zu S215 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53 im Wesentlichen nicht zu der Massenspannung GND gleich ist (S214: NEIN), die Verarbeitung zu S201 zurück.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S215, dass der AN-Fehler in dem Low-Side FET der W-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den W-Low-Side FET als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem Erfassungswert V53 des Spannungserfassungsteils 53 bei S214 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (W-Low-Side FET 26), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S215 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert des zweiten Systems, d.h. der Erfassungswert IP48 des Stromerfassungsteils 48 (21), bei S221 zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I48 des Stromerfassungsteils 48 zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist (S221: JA), fährt die Verarbeitung zu S222 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I48 des Stromerfassungsteils 48 zu dem vorbestimmten Wert Ip' gleich oder größer ist (S221: NEIN), die Verarbeitung zu S201 zurück.
Die Verarbeitung bei S222 bis S235 ist im Wesentlichen ähnlich zu der obenstehend beschriebenen Verarbeitung bei S202 bis S215, und dadurch wird auf die Beschreibung der Verarbeitung bei S222 bis S235 verzichtet. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (einer von dem FET 31 bis dem FET 36 des zweiten Systems) bei S225, S227, S229, S231, S233 oder S235 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 22 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Auf diese Weise führt die Steuereinheit 70 die Bestimmung des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers bei S201, 201, S221, S222, durch und führt die Bestimmung des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, d.h. die Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, d.h. die Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S203 bis S215, S223 bis S35, aus.
Die Konfiguration mit Ausnahme der Konfiguration und die Art und Weise der Steuerung der entsprechenden Wechselrichtereinheiten durch die Steuereinheit 70, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, gemäß dieser Ausführungsform sind im Wesentlichen ähnlich zu der entsprechenden Konfiguration und der entsprechenden Art und Weise der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie obenstehend beschrieben, ist die Steuervorrichtung 1 mit den Stromerfassungsteilen 47, 48 vorgesehen, welche Ströme erfassen können, die in der gemeinsamen Busleitung für die Mehrzahl von Zweigen 27 bis 29 oder Zweigen 37 bis 39. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers basierend auf den durch die Stromerfassungsteile 47, 48 erfassten Stromerfassungswerten I47, I48. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers mit hoher Genauigkeit bestimmen.
(Sechste Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung 1 gemäß der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Art und Weise der Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch die Steuereinheit 70.
Die Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der ersten Ausführungsform bezüglich der Positionen der Stromerfassungsteile 41 bis 46 und der Spannungserfassungsteile 51 bis 56 (1).
Als Nächstes werden die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und der Spezifikation des durch die Steuereinheit 70 dieser Ausführungsform ausgeführten FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, in Verbindung mit 23 beschrieben.
Wenn die in 23 gezeigte Verarbeitung beginnt, führt die Steuereinheit 70 zunächst S311 aus.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert der U-Phase, d.h. der Erfassungswert I41 (oder I44) des Stromerfassungsteils 41 (oder 44), zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist, und der Spannungsbefehlswert der U-Phase, d.h. der U-Phasen-Befehlsspannung Vu* zu dem vorbestimmten Wert Vu*p gleich oder kleiner ist bei S311. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I41 der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist, und der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Vu*p gleich oder kleiner ist (S311: JA), fährt die Verarbeitung zu S312 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I41 der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip nicht gleich oder größer ist, und der Spannungswert Vu* der U-Phase zu dem vorbestimmten Wert nicht gleich oder kleiner ist (S311: NEIN), die Verarbeitung zu S321 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S312, dass der Kurzschlussfehler in der U-Phase des ersten Systems oder des zweiten Systems basierend auf dem bei S311 erfassten Erfassungswert des Stromerfassungsteils 41 oder des Stromerfassungsteils 44 auftritt. Nach S312 fährt die Verarbeitung zu S313 fort.
Die Steuereinheit 70 stoppt die PWM-Steuerung des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, bei S313. Nach S313 fährt die Verarbeitung zu S314 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V51 (oder V54) des Spannungserfassungsteils 51 (oder 54), bei S314 im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des ersten Systems, bei dem der Kurzschluss auftritt, im Wesentlichen zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S314: JA) fährt die Verarbeitung zu S315 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase in dem System, bei dem der Kurzschluss auftritt, im Wesentlichen nicht zu der Leistungsquellenspannung VPIG gleich ist (S314: NEIN), die Verarbeitung zu S316 fort.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S315, dass der AN-Fehler in dem High-Side FET der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-High-Side FET 21 oder den U-High-Side FET 31 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 51 oder des Spannungserfassungsteil 54 bei S314 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (U-High-Side FET 21 oder U-High-Side FET 31), in dem Speicher als den Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S315 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 23 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob die Anschlussspannung der U-Phase des Systems, bei dem ein Kurzschlussfehler auftritt, d.h. der Erfassungswert V51 (oder V54) des Spannungserfassungsteils 51 (oder 54), bei S316 im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase in dem System, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, im Wesentlichen zu der Massenspannung GND gleich ist (S316: JA), fährt die Verarbeitung zu S317 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass die Anschlussspannung der U-Phase des Systems, bei dem der Kurzschlussfehler auftritt, im Wesentlichen nicht zu der Massenspannung GND gleich ist (S316: NEIN), die Verarbeitung zu S311 zurück.
Die Steuereinheit 70 bestimmt bei S317, dass der AN-Fehler in dem Low-Side FET der U-Phase auftritt. Das heißt, dass die Steuereinheit 70 den U-Low-Side FET 24 oder den U-Low-Side FET 34 als den FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, basierend auf dem bei S316 erfassten Erfassungswert des Spannungserfassungsteils oder des Spannungserfassungsteils 54 festlegt. Hierbei speichert die Steuereinheit 70 zu diesem Zeitpunkt Informationen zu dem FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (U-Low-Side FET 24 oder U-Low-Side FET 34) in dem Speicher als einen Wert des Fehlerflags. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S317 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 23 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuerung 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert der V-Phase, d.h. der Erfassungswert I42 (I45) des Stromerfassungsteils 42 (oder 45), zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungswert der V-Phase, d.h. die V-Phasen-Befehlsspannung Vv*, zu dem vorbestimmten Wert Vv*p gleich oder kleiner ist bei S321. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I42 der V-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungsbefehlswert Vv* der V-Phase zu dem vorbestimmten Wert Vv*p gleich oder kleiner ist (S321: JA), fährt die Verarbeitung zu S322 fort. Andererseits fährt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I42 der V-Phase nicht zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungsbefehlswert Vv* der V-Phase nicht zu dem vorbestimmten Wert Vv*p gleich oder kleiner ist (S321: NEIN), die Verarbeitung zu S331 fort.
Die Verarbeitung bei S322 bis S327 ist im Wesentlichen ähnlich wie die obenstehend beschriebene Verarbeitung bei S312 bis S317, und dadurch wird auf die Beschreibung der Verarbeitung bei S322 bis S327 verzichtet. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (V-High-Side FET oder V-Low-Side FET) bei S325 oder S327 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 23 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Die Steuereinheit 70 bestimmt, ob der Stromerfassungswert der W-Phase, d.h. der Erfassungswert I43 (oder I46) des Stromerfassungsteils 43 (oder 46), zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungsbefehlswert der W-Phase, d.h. die W-Phasen-Befehlsspannung Vw* zu dem vorbestimmten Wert Vw*p gleich oder kleiner ist bei S331. Wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert Ip43 der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungsbefehlswert Vw* der W-Phase zu dem vorbestimmten Wert Wv*p gleich oder kleiner ist (S331: JA), fährt die Verarbeitung zu S332 fort. Andererseits kehrt, wenn die Steuereinheit 70 bestimmt, dass der Stromerfassungswert I43 der W-Phase nicht zu dem vorbestimmten Wert Ip gleich oder größer ist und der Spannungsbefehlswert Vw* der W-Phase nicht zu dem vorbestimmten Wert Vw*p gleich oder kleiner ist (S331: NEIN), die Verarbeitung zu S311 zurück.
Die Verarbeitung bei S332 bis S337 ist im Wesentlichen ähnlich wie die obenstehend beschriebene Verarbeitung bei S312 bis S317, und dadurch wird auf die Beschreibung der Verarbeitung bei S332 bis S337 verzichtet. Wenn der FET, bei dem der AN-Fehler auftritt (W-High-Side FET oder W-Low-Side FET), bei S335 oder S337 festgelegt wird, stoppt die Steuereinheit 70 die in 23 gezeigten Abläufe der Verarbeitung.
Auf diese Weise führt die Steuereinheit 70 die Bestimmung des Systems und der Phase, bei welcher der Kurzschlussfehler auftritt, d.h. die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers bei S311, S312, S321, S322, S331 und S332 aus und führt die Bestimmung des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, d.h. die Spezifikation des FET, bei dem der AN-Fehler auftritt, bei S313 bis S317, S323 bis S327 und S333 bis S337 aus.
Die Konfiguration mit Ausnahme der Konfiguration und der Art und Weise der Steuerung der entsprechenden Wechselrichtereinheiten durch die Steuereinheit 70 sind, wenn der Kurzschlussfehler auftritt, gemäß dieser Ausführungsform im Wesentlichen zu der entsprechenden Konfiguration und der entsprechenden Art und Weise der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform gleich.
Wie obenstehend beschrieben ist die Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform mit den Stromerfassungsteilen 41 bis 46, welche Ströme erfassen, die in die entsprechenden Phasen der Mehrzahl der Wicklungssätze (erster Wicklungssatz 18 oder zweiter Wicklungssatz 19) fließt, und Spannungserfassungsteilen 51 bis 56 vorgesehen, welche Spannungen der entsprechenden Phasen der Mehrzahl der Wicklungssätze (erster Wicklungssatz 18 oder zweiter Wicklungssatz 19) erfassen. Anschließend führt die Steuereinheit 70 die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch Vergleichen der durch die Stromerfassungsteile 41 bis 46 erfassten Stromerfassungswerte mit vorbestimmten Stromwerten und durch Vergleichen der Spannungsbefehlswerte (Vu*, Vv*, Vw*) mit vorbestimmten Spannungswerten. Aufgrund einer solchen Konfiguration kann somit die Steuereinheit 70 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers mit hoher Genauigkeit bestimmen.
(Andere Ausführungsformen)
Bei der dritten Ausführungsform (14A bis 19B) erhöht die Steuereinheit 70 das Ausgabemoment durch das fehlerhafte System durch Ausführen der Spannungsvektorsubstitutionssteuerung, und danach steuert sie die Schaltelemente des fehlerfreien Systems derart, dass die Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems annulliert wird oder der Einfluss der auf das Betreiben der drehenden Maschine 10 ausgeübten Veränderung reduziert wird. Alternativ kann die Steuereinheit 70 dieses Schaltelement des fehlerfreien Systems derart steuern, dass die Veränderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems annulliert wird oder der Einfluss der auf die Ansteuerung der drehenden Maschine 10 ausgeübten Veränderung reduziert wird, ohne Ausführen der Spannungsvektorsubstitutionssteuerung. Das heißt, dass das Ausgabemoment durch das fehlerhafte System im Voraus nicht erhöht wird, und ein solcher Betrag an Moment, welcher durch die Spannungsvektorsubstitutionssteuerung erhöht werden kann, wird durch das Ausgabemoment durch das fehlerfreie System kompensiert.
Bei der Mehrzahl der Ausführungsformen wird die Bestimmung des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers basierend auf den durch die Stromerfassungsteile erfassten Stromerfassungswerten ausgeführt, und die Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements wird basierend auf den durch die Spannungserfassungsteile erfassten Spannungserfassungswerten ausgeführt. Alternativ kann die Steuereinheit sowohl die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers als auch die Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements basierend auf den durch die Spannungserfassungsteile erfassten Spannungserfassungswerten ausführen.
Bei der sechsten Ausführungsform führt die Steuereinheit die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch Vergleichen der durch die Stromerfassungsteile erfassten Stromerfassungswerte mit den vorbestimmten Stromwerten und durch Vergleichen der Spannungsbefehlswerte mit den vorbestimmten Spannungswerten aus. Alternativ kann die Steuereinheit die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers durch Vergleichen der durch die Stromerfassungsteile erfassten Stromerfassungswerte und durch Vergleichen der durch die Spannungserfassungsteile erfassten Spannungserfassungswerte mit den vorbestimmten Spannungswerten ausführen.
Die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und die Verarbeitung betreffend die Spezifikation des in Verbindung mit den vierten bis sechsten Ausführungsformen beschriebenen fehlerhaften Schaltelements kann auf die Verarbeitung betreffend die Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Auftretens des Kurzschlussfehlers und die Verarbeitung betreffend die Spezifikation des fehlerhaften Schaltelements in den jeweiligen zweiten und dritten Ausführungsformen angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann unterschiedlich wie folgt implementiert werden. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung drei oder vier Systeme von Wechselrichtern aufweisen. Die Steuervorrichtung kann bei einer in anderen Vorrichtungen verwendeten mehrphasigen drehenden Maschine angewandt werden.

Claims

Steuervorrichtung zum Steuern des Betreibens einer mehrphasigen drehenden Maschine (10), welche eine Mehrzahl von Wicklungssätzen (18, 19) enthält, die jeweils aus einer Mehrzahl von Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) entsprechend jeweils einer Mehrzahl von Phasen bestehen, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten (20, 30), welche eine Mehrzahl von Systemen der Leistungsversorgung von einer Leistungsquelle (80) zu den Wicklungssätzen (18, 19) ausbildet, wobei jede der Wechselrichtereinheiten (20, 30) mit einer Mehrzahl von Zweigen (27 bis 29, 37 bis 39) in Übereinstimmung mit der Mehrzahl von Phasen vorgesehen ist, wobei jeder der Zweige (27 bis 29, 37 bis 39) ein High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und ein Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) enthält; und eine Steuereinheit (70) zum Betreiben der drehenden Maschine (10) durch Berechnen eines Spannungsbefehlswert, welcher ein Befehlswert einer an jede der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) angelegten Spannung ist, und durch Steuern der AN/AUS-Schaltung des High-Side Schaltelements (21 bis 23, 31 bis 33) und des Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) basierend auf dem Spannungsbefehlswert, wobei, die Steuereinheit (70) derart gestaltet ist, dass im Fall, bei dem ein Kurzschlussfehler in einem fehlerhaften System auftritt, das eines der Mehrzahl von Systemen ist und einen Kurzschlussfehler aufweist, wobei der Kurzschlussfehler bewirkt, dass die Wicklung der drehenden Maschine (10) mit der Leistungsquelle (80) selbst dann ununterbrochen leitend ist, wenn das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) zum Annehmen der AUS-Zustände gesteuert werden, sie das Betreiben der drehenden Maschine (10) mit dem fehlerhaften System durch Steuern aller jeweiligen High-Side Schaltelemente (21 bis 23, 31 bis 33) und Low-Side Schaltelemente (24 bis 26, 34 bis 35) eines jeden Zweiges (27 bis 29, 37 bis 39) des fehlerhaften Systems in die AUS-Zustände stoppt, sie fortfährt die drehende Maschine (10) mit einem fehlerfreien System zu betreiben, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist und keinen Kurzschlussfehler aufweist, und sie das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) eines jeden Zweigs in einem fehlerfreien System der Mehrzahl von Systemen derart steuert, dass eine Ausgabe annulliert wird oder ein Einfluss der auf das Betreiben der drehenden Maschine (10) ausgeübten Ausgabe reduziert wird, wobei die Ausgabe erzeugt wird, wenn das Betreiben der drehenden Maschine (10) durch das erste System gestoppt wird, und dem Betreiben der drehenden Maschine (10) entgegenwirkt.
Steuervorrichtung zum Steuern des Betreibens einer mehrphasigen drehenden Maschine (10), welche eine Mehrzahl von Wicklungssätzen (18, 19) enthält, die jeweils aus einer Mehrzahl von Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) entsprechend jeweils einer Mehrzahl von Phasen bestehen, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten (20, 30), welche eine Mehrzahl von Systemen der Leistungsversorgung von einer Leistungsquelle (80) zu den Wicklungssätzen (18, 19) ausbildet, wobei jede der Wechselrichtereinheiten (20, 30) mit einer Mehrzahl von Zweigen (27 bis 29, 37 bis 39) in Übereinstimmung mit der Mehrzahl von Phasen vorgesehen ist, wobei jeder der Zweige (27 bis 29, 37 bis 39) ein High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und ein Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) enthält; und eine Steuereinheit (70) zum Betreiben der drehenden Maschine (10) durch Berechnen eines Spannungsbefehlswerts, welcher ein Befehlswert einer an jede der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) angelegten Spannung ist, und durch Steuern der AN/AUS-Schaltung des High-Side Schaltelements (21 bis 23, 31 bis 33) und des Low-Side Schaltelements (24 bis 26, 34 bis 35) basierend auf dem Spannungsbefehlswert, wobei, die Steuereinheit (70) derart gestaltet ist, dass im Fall, bei dem ein Kurzschlussfehler in einem fehlerhaften Zweig auftritt, der einer der Mehrzahl von Zweigen (27 bis 29, 37 bis 39) ist und einen Kurzschlussfehler aufweist, in einem fehlerhaften System, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist, wobei der Kurzschlussfehler bewirkt, dass die Wicklung der drehenden Maschine (10) zu der Leistungsquelle (80) selbst dann ununterbrochen leitend ist, wenn das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) zum Annehmen der AUS-Zustände gesteuert werden, sie das Betreiben der drehenden Maschine (10) mit den fehlerhaften Zweig des fehlerhaften Systems durch Steuern des jeweiligen High-Side Schaltelements (21 bis 23, 31 bis 33) und des Low-Side Schaltelements (24 bis 26, 34 bis 35) des fehlerhaften Zweiges (27 bis 29, 37 bis 39) des fehlerhaften Systems in die AUS-Zustände stoppt, sie fortfährt die drehende Maschine (10) durch einen fehlerfreien Zweig, welcher keinen Kurzschlussfehler aufweist, des fehlerhaften Systems und durch ein fehlerfreies System, welches eines der Mehrzahl von Systemen ist und keinen Kurzschlussfehler aufweist, zu betreiben; und sie das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) in jedem Zweig des fehlerfreien Systems derart steuert, dass eine Variation einer Ausgabe des fehlerhaften Systems annulliert wird oder ein Einfluss der Änderung der Ausgabe auf die Ansteuerung der drehenden Maschine (10) reduziert wird, wobei die Änderung der Ausgabe des fehlerhaften Systems durch Betreiben der drehenden Maschine (10) nur durch den fehlerfreien Zweig des fehlerhaften Systems bewirkt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Steuereinheit (70), wenn das Betreiben der drehenden Maschine (10) durch den fehlerfreies Zweigs des fehlerhaften Systems fortgesetzt wird, das High-Side Schaltelement (21 bis 23, 31 bis 33) und das Low-Side Schaltelement (24 bis 26, 34 bis 35) des fehlerfreien Zweiges (27 bis 29, 37 bis 39) des fehlerhaften Systems für eine vorbestimmte Zeit derart steuert, dass eine größere Spannung als eine Spannung bei einer normalen Zeit an die Phase angelegt wird, welche ein hohes Maß an Beitrag zu einem Moment der drehenden Maschine (10) aufweist.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: ein Stromerfassungsteil (40 bis 48) ist vorgesehen, um einen Strom zu erfassen, der in jeder Phase der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) fließt oder aus der Leistungsquelle (80) fließt, wobei die Steuereinheit (70) derart gestaltet ist, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kurzschlussfehlers basierend auf einem Stromerfassungswert des Stromerfassungsteils (40 bis 48) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: ein Spannungserfassungsteil (50 bis 56) ist derart vorgesehen, dass eine Spannung jeder Phase der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) erfasst wird, wobei die Steuereinheit (70) basierend auf einem Spannungserfassungswert des Spannungserfassungsteils (50 bis 56), wenn beide oder eines von den High-Side (21 bis 23, 31 bis 33) und den Low-Side Schaltelementen (24 bis 26, 34 bis 35) gesteuert werden/wird, um den AUS-Zustand anzunehmen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers bestimmt und ein fehlerhaftes Schaltelement der Schaltelemente, welches ununterbrochen nur den AN-Zustand annimmt, spezifiziert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: ein Stromerfassungsteil (40 bis 48) ist vorgesehen, um einen Strom zu erfassen, der in jeder Phase der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) fließt oder aus der Leistungsquelle (80) fließt; und ein Spannungserfassungsteil (50 bis 56) ist vorgesehen, um eine Spannung einer jeder Phase der Wicklungen (11 bis 13, 14 bis 16) zu erfassen, wobei die Steuereinheit (70) das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Auftretens des Kurzschlussfehlers bestimmt und ein fehlerhaftes Schaltelement der Schaltelemente, welches ununterbrochen nur den AN-Zustand annimmt, durch Vergleichen eines Stromerfassungswerts des Stromerfassungsteils (40 bis 48) mit einem vorbestimmten Stromwert und durch Vergleichen eines Spannungserfassungswerts des Spannungserfassungsteils (50 bis 56) oder eines Spannungsbefehlswerts mit einem vorbestimmten Spannungswert spezifiziert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die drehende Maschine (10) in einem Fahrzeug montiert ist, um eine Servo-Lenkunterstützung für einen Lenkradbetrieb vorzusehen.