-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuervorrichtung.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Eine herkömmliche Motorsteuervorrichtung steuert einen Motor, der Phasenwicklungen einer Mehrzahl von Phasen hat. Diese Motorsteuervorrichtung steuert eine Drehung eines Motors durch Steuern eines Ein/Aus von hochseitigen FET (Feldeffekttransistoren) und niederseitigen FET in einer Mehrzahl von Phasen einer Wechselrichterschaltung. Ein Sicherheitsentwurf ist in beiden Aspekten einer Hardware und Software implementiert, sodass ein Fehler, bei dem sowohl ein hochseitiger FET als auch ein niederseitiger FET einer vorbestimmten Phase gleichzeitig kurzgeschlossen sind, nicht entsteht. Auf diesen Fehler wird als ein Armkurzschlussfehler einer vorbestimmten Phase Bezug genommen. Wenn kein Sicherheitsentwurf gegen den Armkurzschlussfehler implementiert ist, fließt ein großer Strom weiter zu der Wechselrichterschaltung. Es ist wahrscheinlich, dass dies schließlich ein Durchbrennen der Wechselrichterschaltung verursachen wird.
-
Gemäß einer Motorsteuervorrichtung für ein elektrisches Servolenksystem eines Fahrzeugs, die in dem folgenden Patentdokument 1 offenbart ist, wird eine Drehung des Motors durch Steuern eines Ein-/Aus-Zustands von hochseitigen FET und niederseitigen FET in drei Phasen einer Wechselrichterschaltung gesteuert. Bei dieser Motorsteuervorrichtung ist ein Nebenschlusswiderstand zwischen jedem der niederseitigen FET und Masse vorgesehen. Ein Strom, der in dem Nebenschlusswiderstand fließt, wird durch Erfassen eines Spannungsunterschieds über dem Nebenschlusswiderstand, Verstärken des Spannungsunterschieds und Wandeln des verstärkten Spannungsunterschieds in einen Strom erfasst. Ein Stromwert, der gewonnen wird, wenn alle niederseitigen FET von allen drei Phasen eingeschaltet sind, ist als ein erster Stromwert eingestellt. Ein Stromwert, der gewonnen wird, wenn alle niederseitigen FET von allen drei Phasen ausgeschaltet sind, ist als ein zweiter Stromwert eingestellt. Der erste Stromwert wird durch den zweiten Stromwert, der als ein Versatz- bzw. Offsetkorrekturwert verwendet ist, korrigiert. Ein Kurzschlussfehler in dem hochseitigen FET und dem niederseitigen FET wird durch Vergleichen eines dritten Stromwerts, der der korrigierte erste Stromwert ist, mit einem Schwellenwert erfasst. Gemäß einer Motorsteuervorrichtung für ein elektrisches Servolenksystem, das in dem folgenden Patentdokument 2 offenbart ist, wird ein Kurzschluss jedes FET durch Vergleichen eines zweiten Stromwerts, der erfasst wird, wenn niederseitige FET von allen drei Phasen ausgeschaltet sind, mit einem Schwellenwert erfasst.
Patentdokument 1:
JP 2003-324985A Patentdokument 2:
JP 2003-324928A (
US 2004/0027083 A1 )
-
Selbst wenn von einem Sicherheitsentwurf in einer Wechselrichterschaltung Gebrauch gemacht wird, ist es dennoch wahrscheinlich, dass durch einen anderen Fehler als eine Kettenreaktion ein unerwarteter sekundärer Fehler verursacht wird, oder durch einen nicht steuerbaren Betrieb einer CPU oder dergleichen ein Armkurzschlussfehler verursacht wird. Gemäß dem Verfahren, das in dem Patentdokument 1 offenbart ist, überschreitet, wenn entweder der hochseitige FET oder der niederseitige FET in drei Phasen kurzgeschlossen ist, der dritte Stromwert den vorbestimmten Wert. Es ist somit möglich, eine Kurzschlussabnormität zu bestimmen. Wenn jedoch sowohl der hochseitige FET als auch der niederseitige FET der gleichen Phase gleichzeitig kurzgeschlossen sind, überschreitet der dritte Stromwert, der korrigiert ist, nicht den Schwellenwert. Es ist daher wahrscheinlich, dass der Armkurzschlussfehler nicht erfasst werden kann.
-
Gemäß dem Verfahren, das in dem Patentdokument 2 offenbart ist, wird unabhängig davon, ob einer oder beide des hochseitigen FET und des niederseitigen FET der gleichen Phase kurzgeschlossen sind, das gleiche Resultat erfasst. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, den Kurzschlussfehler des hochseitigen FET, den Kurzschlussfehler des niederseitigen FET und den Armkurzschlussfehler, bei dem sowohl der hochseitige FET als auch der niederseitige FET der gleiche Phase kurzgeschlossen sind, zu unterscheiden. Es ist nicht möglich, lediglich für den Armkurzschlussfehler eine Erfassungszeit zu verkürzen.
-
Wenn der Armkurzschlussfehler entsteht, fällt eine Batteriespannung ab. Es ist daher möglich, den Armkurzschlussfehler durch Überwachen eines Abfalls der Leistungsversorgungsspannung der Wechselrichterschaltung zu erfassen. Eine Möglichkeit einer fehlerhaften Erfassung kann entstehen, da die Spannung aufgrund einer Mehrzahl von anderen Gründen als dem Armkurzschlussfehler abfällt. Die anderen Gründe umfassen einen Abfall einer Spannung aufgrund einer Überlastung an anderen elektrischen Vorrichtungen. Selbst in dem Fall des Armkurzschlussfehlers ändert sich aufgrund eines Verdrahtungswiderstands zwischen der Batterie und einer elektronischen Steuereinheit (engl.: electronic control circuit; ECU) ein Spannungsabfallen. Eine zentrale Verarbeitungseinheit (engl.: central processing unit; CPU) benötigt ferner Zeit, um einen Abfall der Spannung zu erkennen, da die Spannung tatsächlich erst abfällt, nachdem der Strom von einem Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, der zwischen der Wechselrichterschaltung und der Batterie vorgesehen ist, gezogen wird, und da ein Tiefpassfilter (engl.: low-pass filter; LPF) als Hardware für eine Analog-/Digital-(A/D-)Wandlung einer Spannung vorgesehen ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung widmet sich dem im Vorhergehenden beschriebenen Problem. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Motorsteuervorrichtung zu schaffen, die fähig ist, einen Kurzschlussfehler eines hochseitigen FET, einen Kurzschlussfehler eines niederseitigen FET und einen Armkurzschlussfehler einer Wechselrichterschaltung unterscheidbar zu erfassen und eine Zeit zum Erfassen des Armkurzschlussfehlers zu verkürzen.
-
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Motorsteuervorrichtung zu schaffen, die fähig ist, Fehleranalyseinformationen zur Verwendung in einem Fall eines zukünftigen Fehlers durch Spezifizieren eines einen Fehler aufweisenden Teils im Detail zu liefern.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung für einen Motor geschaffen, der in einer Entsprechung zu einer Mehrzahl von Phasen Phasenwicklungen hat. Die Motorsteuervorrichtung weist eine Wechselrichterschaltung, eine Leistungsversorgungs-Ein-/Aus-Schalt-Schaltung, einen Stromerfassungssensor und eine Steuerschaltung auf. Die Wechselrichterschaltung versorgt die Wicklungen mit einem Strom und hat eine Mehrzahl von Schaltelementen, die für jede Phase der Wicklungen ein Elementpaar eines hochseitigen Schaltelements und eines niederseitigen Schaltelements bilden. Das hochseitige Schaltelement ist auf einer Hochpotenzialseite vorgesehen, und das niederseitige Schaltelement ist auf einer Niederpotenzialseite vorgesehen. Die Leistungsversorgungs-Ein-/Aus-Schalt-Schaltung schaltet einen Ein-/Aus-Zustand des Schaltelements um. Der Stromerfassungssensor erfasst einen Strom, der in dem niederseitigen Schaltelement fließt, und ist an einer Position gegenüber dem hochseitigen Schaltelement mit dem niederseitigen Schaltelement verbunden. Die Steuerschaltung steuert die Leistungsversorgungs-Ein-/Aus-Schalt-Schaltung und weist einen Fehlererfassungsabschnitt zum Erfassen eines Fehlers des Elementpaars basierend auf Stromwerten, die durch die Stromerfassungssensoren zu Zeitpunkten erfasst werden, zu denen entweder die hochseitigen Schaltelemente oder die niederseitigen Schaltelemente alle ausgeschaltet sind oder die anderen der hochseitigen Schaltelemente oder der niederseitigen Schaltelemente alle ausgeschaltet sind, auf. Der Fehlererfassungsabschnitt ist konfiguriert, um einen ersten Stromwert und einen zweiten Stromwert einer vorbestimmten Phase mit einem Schwellenwert zu vergleichen und zu bestimmen, dass sowohl das hochseitige Schaltelement als auch das niederseitige Schaltelement in der vorbestimmten Phase einen Kurzschlussfehler haben, wenn sowohl der erste Stromwert als auch der zweite Stromwert größer als der Schwellenwert sind. Der erste Stromwert wird durch den Stromerfassungssensor erfasst, wenn alle hochseitigen Schaltelemente ausgeschaltet sind und alle niederseitigen Schaltelemente eingeschaltet sind. Der zweite Stromwert wird durch den Stromerfassungssensor erfasst, wenn alle hochseitigen Schaltelemente eingeschaltet sind und alle niederseitigen Schaltelemente ausgeschaltet sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Diagramm, das ein elektrisches Servolenksystem zeigt, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet;
-
2 ein Schaltungsdiagramm, das die Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
3A und 3B Zeitdiagramme, die eine PWM-Steuerung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigen;
-
4A und 4B Schaltungsdiagramme, die einen Fall zeigen, bei dem bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kein Fehler entsteht;
-
5 ein Flussdiagramm, das eine Fehlerverarbeitung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt;
-
6A und 6B Schaltungsdiagramme, die einen Fall zeigen, bei dem ein Armkurzschluss bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entsteht;
-
7 ein Flussdiagramm, das eine Fehlerverarbeitung, die durch eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt;
-
8 ein Flussdiagramm, das eine Fehlerverarbeitung, die durch eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt; und
-
9 ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
Die vorliegende Erfindung ist im Detail unter Bezugnahme auf eine Mehrzahl von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben.
-
(Erstes Ausführungsbeispiel)
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf ein elektrisches Servolenksystem 100 eines Servolenksystems 90, das beispielsweise einen Lenkbetrieb eines Fahrzeugs unterstützt, angewendet.
-
Bei dem elektrischen Servolenksystem 100 ist ein Lenkrad 91 an einer Lenkwelle 92 fixiert. Ein Lenkwinkelsensor 94 und ein Drehmomentsensor 95 sind an der Lenkwelle 92 vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 94 erfasst einen Lenkdrehungswinkel der Lenkwelle 92. Der Drehmomentsensor 95 erfasst ein Lenkdrehmoment, das an das Lenkrad 91 angelegt ist. Ein oberes Ende der Lenkwelle 92 ist durch einen Zahnradsatz 96 mit einer Zahnstangenwelle 97 gekoppelt. Ein Paar Reifen (Räder) 98 ist durch eine Spurstange und dergleichen mit beiden Enden der Zahnstangenwelle 97 gekoppelt. Ein Rotationsbewegung der Lenkwelle 92 wird durch den Zahnradsatz 96 in eine lineare Bewegung der Zahnstangenwelle 97 übersetzt. Die Reifen 98 auf der linken Seite und der rechten Seite werden um einen Winkel gelenkt, der einer Änderung der linearen Bewegung der Zahnstangenwelle 97 entspricht.
-
Das elektrische Servolenksystem 100 ist mit einem elektrischen Motor 10, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt, einer Motorsteuervorrichtung 30, die den Motor 10 steuert, einem Drehungswinkelsensor (nicht gezeigt), der einen Drehungswinkel des Motors 10 erfasst, und einem Zahnradsatz 89, der eine Drehung des Motors 10 zu der Lenkwelle 92 nach einer Reduzierung einer Drehungsgeschwindigkeit überträgt, konfiguriert. Der Motor 10 kann beispielsweise ein bürstenloser Drei-Phasen-Motor sein, der den Zahnradsatz 89 in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dreht. Das elektrische Servolenksystem 100 überträgt das Lenkunterstützungsdrehmoment, das einer Richtung und einem Drehmoment eines Lenkbetriebs eines Fahrzeugfahrers an einem Lenkrad 91 entspricht.
-
Der Motor 10 hat einen Statur, einen Rotor und eine Welle, die nicht gezeigt sind. Der Rotor ist ein scheibenförmiger Körper, der mit der Welle drehbar ist, und hat Permanentmagnete an seiner Oberfläche zum Liefern von magnetischen Polen. Der Startor umgibt den Rotor und trägt den Rotor darin drehbar. Der Statur hat in einer Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Winkelintervall Vorsprünge. Jeder Vorsprung springt in einer radialen Richtung nach innen vor. Eine U-Spule 11, eine V-Spule 12 und eine W-Spule 13, die in 2 gezeigte Phasenwicklungen sind, sind um die Vorsprünge gewickelt. Die U-Spule 11, die V-Spule 12 und die W-Spule 13 sind in beispielsweise eine Δ-Form geschaltet, um einen Wicklungssatz 18 zu bilden. Obwohl der Wicklungssatz 18 bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Δ-Form hat, kann derselbe in eine Y-Form geschaltet sein. Die Spulen 11 bis 13 sind Wicklungen in dem Wicklungssatz 18. Ein Drehungswinkelsensor ist innerhalb des Motors 10 vorgesehen, um eine Drehposition θ des Rotors zu erfassen. Der Drehungswinkelsensor ist ein Drehmelder. Es ist ferner möglich, einen Drehungswinkel des Rotors basierend auf sowohl der Phasenspannung als auch dem Phasenstrom anstelle eines Verwendens des Drehungswinkelsensors zu schätzen.
-
Eine Schaltungskonfiguration der Motorsteuervorrichtung 30 ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 2 beschieben. Die Motorsteuervorrichtung 30 zum Steuern des Motors 10 ist mit einer Wechselrichterschaltung 20, einer Steuerschaltung 50, einer Leistungsversorgungs-Ein-/Aus-Schalt-Schaltung 52 und dergleichen konfiguriert.
-
Die Wechselrichterschaltung 20 ist ein Drei-Phasen-Wechselrichter, bei dem sechs Schaltelemente 21 bis 26 in eine Brückenform geschaltet sind, um dadurch eine Stromversorgung zu sowohl der U-Spule 11, der V-Spule 12 als auch der W-Spule 13 des Wicklungssatzes 18 ein und aus zu schalten. Jedes Schaltelement 21 bis 26 ist ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (engl.: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; MOSFET). Auf die Schaltelemente 21 bis 26 ist als FET 21 bis 26 Bezug genommen.
-
Die FET 21 bis 23 sind durch jeweilige Drains mit einer Leistungsversorgungsseite (Hochspannungsseite) verbunden. Sources der FET 21 bis 23 sind jeweils mit Drains der FET 24 bis 26 verbunden. Sources der FET 24 bis 26 sind mit einer Masseseite (Niederpotenzialseite) verbunden. Ein U-Knoten 27 zwischen dem FET 21 und dem FET 24, die in Reihe geschaltet sind und ein Paar bilden, ist mit einem Ende der U-Spule 11 verbunden. Ein V-Knoten 28 zwischen dem FET 22 und dem FET 25, die in Reihe geschaltet sind und ein Paar bilden, ist mit einem Ende der V-Spule 12 verbunden. Ein W-Knoten 27 zwischen dem FET 23 und dem FET 26, die in Reihe geschaltet sind und ein Paar bilden, ist mit einem Ende der W-Spule 13 verbunden.
-
Die FET 21 bis 23, die mit der Leistungsversorgungsseite verbunden sind, sind hochpotenzialseitige Schaltelemente (hochseitige FET). Die FET 24 bis 26, die mit der Masseseite verbunden sind, sind niederpotenzialseitige Schaltelemente (niederseitige FET). Die FET 21 und 24 bilden ein U-Schaltelementepaar 41. Die FET 22 und 25 bilden ein V-Schaltelementepaar 42. Die FET 23 und 26 bilden ein W-Schaltelementepaar 43. Jedes Elementpaar 41, 42, 43 bildet einen Arm.
-
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Wechselrichterschaltung 20 Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 auf. Die Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 sind aus beispielsweise Nebenschlusswiderständen gebildet. Die Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 sind mit den niederseitigen FET 24, 25 und 26 verbunden und bei Positionen gegenüber den hochseitigen FET 21, 22 und 23, das heißt Knoten 27, 28 bzw. 29, angeordnet. Der Stromerfassungssensor 44 ist beispielsweise zwischen dem niederseitigen FET 24 und Masse vorgesehen. Der Stromerfassungssensor 45 ist zwischen dem niederseitigen FET 25 und Masse vorgesehen. Der Stromerfassungssensor 46 ist zwischen dem niederseitigen FET 26 und Masse vorgesehen. Stromerfassungswerte, die durch die Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 als Spannungswerte ausgegeben werden, werden in einem Register (nicht gezeigt), das einen Teil der Steuerschaltung 50 bildet, gespeichert. Alle drei Stromwerte der Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 werden durch die Steuerschaltung 50 gleichzeitig gewonnen.
-
Die Wechselrichterschaltung 20 wird von einer Batterie 55, die eine Leistungsquelle ist, mit einer elektrischen Leistung versorgt. Eine Funkstörungsspule 56 und ein Leistungsglättungskondensator 57 sind zwischen der Batterie 55 und der Wechselrichterschaltung 20 vorgesehen. Die Funkstörungsspule 56 und der Leistungsglättungskondensator 57 bilden eine Filterschaltung. Diese Filterschaltung unterdrückt, dass Störungen, die durch die Wechselrichterschaltung 20 bei ihrem Leistungsschalbetrieb erzeugt werden, zu anderen elektronischen Komponenten, die von der Batterie 55 ebenfalls mit einer elektrischen Leistung versorgt werden, weitergegeben werden.
-
Ein Zündschalter 58 ist mit der Batterie 55 verbunden. Wenn der Zündschalter 58 eingeschaltet ist, führt die Steuerschaltung 50 eine Fehlererfassungsverarbeitung, eine Drehungssteuerverarbeitung und dergleichen durch.
-
Ein Leistungsversorgungsrelais 61 ist zwischen der Wechselrichterschaltung 20 und der Batterie 55 und der Filterschaltung vorgesehen. Das Leistungsversorgungsrelais 61 ist vorgesehen, um eine Leistungsversorgung von der Batterie 55 zu der Wechselrichterschaltung 20 sofort zu unterbrechen, wenn in der Wechselrichterschaltung 20, der Ein-/Aus-Schalt-Schaltung 52 und dergleichen eine Abnormität entsteht.
-
Die Steuerschaltung 50 ist konfiguriert, um einen ganzen Betrieb der Motorsteuervorrichtung 30 zu steuern, und ist allgemein aus einem Mikrocomputer gebildet. Steuerleitungen von der Steuerschaltung 50 sind für eine Einfachheit nicht gezeigt. Die Steuerschaltung 50 steuert einen Strom, mit dem die Spulen 11 bis 13 versorgt werden, durch Steuern des Ein-/Aus-Zustands der FET 21 bis 26 mittels der Ein-/Aus-Schalt-Schaltung 52. Die Steuerschaltung 50 ist konfiguriert, um die Fehlererfassungsverarbeitung durchzuführen, die in den Schaltelementepaaren in der Wechselrichterschalung 20 einen Fehler erfasst.
-
Eine Ein-/Aus-Steuerung der FET 21 bis 26 durch die Steuerschaltung 50 ist zuerst vor der Fehlererfassungsverarbeitung beschrieben. Ein Ein-/Aus-Schaltzeitpunkt der FET 21 bis 26 wird beispielsweise durch Vergleichen eines Betriebsartbefehlssignals mit einem PWM-Bezugssignals P, wie in 3A gezeigt ist, gesteuert. Das Betriebsartbefehlssignal wird durch eine PWM-Signalerzeugungsschaltung, die nicht gezeigt ist, jedoch ein Teil der Steuerschaltung 50 bildet, berechnet und erzeugt. Auf diese Steuerung ist als eine PWM-Steuerung Bezug genommen.
-
Bei der PWM-Steuerung steuert die Steuerschaltung 50 den Ein-/Aus-Zustand der FET 21 bis 26 durch Vergleichen der Betriebsartbefehlssignale und des PWM-Bezugssignals P, das eine Dreieckwelle ist, wie in 3A gezeigt ist. Die Betriebsartbefehlssignale haben ein U-Phasen-Betriebsartsignal Du, ein V-Phasen-Betriebsartsignal Dv und ein W-Phasen-Betriebsartsignal Dw. 3B zeigt auf eine vergrößerte Art und Weise eine Periode (einen Zeitabschnitt) K0 in 3A.
-
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird während einer Periode, während der das PWM-Bezugssignal P das Betriebsartbefehlssignal jeder Phase (beispielsweise der U-Phase) überschreitet, ein entsprechender hochseitiger FET (beispielsweise der FET 21) unter den FET 21 bis 23 ausgeschaltet. Während einer Periode, während der das PWM-Bezugssignal P das Betriebsartbefehlssignal jeder Phase (beispielsweise der U-Phase) nicht überschreitet, wird ein entsprechender hochseitiger FET (beispielsweise der FET 21) unter den FET 21 bis 23 eingeschaltet. Die niederseitigen FET 24 bis 26, die mit den hochseitigen FET 21 bis 23 ein Paar bilden, werden zu dem Ein- oder Aus-Zustand geschaltet, der dem Ein-/Aus-Zustand der entsprechenden hochseitigen FET 21 bis 23 entgegengesetzt ist. Das heißt während einer Periode, während der das PWM-Bezugssignal P das Betriebsartbefehlssignal jeder Phase überschreitet, wird ein entsprechender niederseitiger FET unter den FET 21 bis 23 eingeschaltet. Während einer Periode, während der das PWM-Bezugssignal P das Betriebsartbefehlssignal jeder Phase nicht überschreitet, wird ein entsprechender niederseitiger FET unter den FET 24 bis 26 ausgeschaltet.
-
Wie in 3B gezeigt ist, ist genauer gesagt das PWM-Bezugssignal P in einer Periode K1 höher als das U-Phasen-Betriebsartsignal Du, das V-Phasen-Betriebsartsignal Dv und das W-Phasen-Betriebsartsignal Dw. Hinsichtlich der U-Phase schaltet daher der hochseitige FET 21 aus, und der niederseitige FET 24 schaltet ein. Hinsichtlich der V-Phase schaltet der hochseitige FET 22 aus, und der niederseitige FET 25 schaltet ein. Hinsichtlich der W-Phase schaltet der hochseitige FET 23 aus, und der niederseitige FET 26 schaltet ein.
-
Wie in 4A gezeigt ist, sind die hochseitigen FET 21, 22 und 23 bei einem normalen Betrieb (keine Abnormität) ausgeschaltet und nicht leitfähig. Der Strom fließt aufgrund der L- und R-Komponenten des Motors 19 über den Satz 18 von dem FET 24 zu den FET 25, 26 in einem Fall von K1 weiter in den niederseitigen FET 24, 25 und 26 und dem Wicklungssatz 18. Es wird angenommen, dass der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 44 als eine Spannung über dem Nebenschlusswiderstand erfasst wird, ein erster Stromwert I1 ist, der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 45 erfasst wird, ein erster Stromwert I2 ist, und der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 46 erfasst wird, ein erster Stromwert I3 ist. Die Richtung eines Stroms ist ferner beispielsweise positiv, wenn derselbe von den niederseitigen FET 24, 25 und 26 zu den Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 fließt, und die Richtung eines Strom ist negativ, wenn derselbe von den Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 zu den niederseitigen FET 24, 25 und 26 fließt. Hier sind I1 < 0, I2 > 0 und I3 > 0.
-
Wie in 3A gezeigt ist, ist das PWM-Bezugssignal P in einer Periode K3 niedriger als das U-Phasen-Betriebsartsignal Du, das V-Phasen-Betriebsartsignal Dv und das W-Phasen-Betriebsartsignal DW. Hinsichtlich der U-Phase schaltet daher der hochseitige FET 21 ein, und der niederseitige FET 24 schaltet aus. Hinsichtlich der V-Phase schaltet der hochseitige FET 22 ein, und der niederseitige FET 25 schaltet aus. Hinsichtlich der W-Phase schaltet der hochseitige FET 23 ein, und der niederseitige FET 26 schaltet aus.
-
Wie in 4B gezeigt ist, sind die niederseitigen FET 24, 25 und 26 bei einem normalen Betrieb ausgeschaltet und nicht leitfähig. Als ein Resultat fließt der Strom, mit dem von der Leistungsquelle versorgt wird, in die hochseitigen FET 21, 22, 23 und den Wicklungssatz 18. Es wird hier angenommen, dass der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 44 erfasst wird, ein zweiter Stromwert I4 ist, der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 45 erfasst wird, ein zweiter Stromwert I5 ist, und der Stromwert, der durch den Stromerfassungssensor 46 erfasst wird, ein zweiter Stromwert I6 ist.
-
Die Fehlererfassungsverarbeitung, die durch die Steuerschaltung 50 durchgeführt wird, ist als Nächstes unter Bezugnahme auf ein in 5 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, werden bei einem Schritt S11 („Schritt” ist im Folgenden lediglich durch „S” angegeben) die Stromwerte von den Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 zu einem Zeitpunkt gewonnen, zu dem alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 gleichzeitig ausgeschaltet sind, und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 gleichzeitig eingeschaltet sind. Auf die Stromwerte, die zu dieser Zeit gewonnen werden, ist als die ersten Stromwerte I1, I2 bzw. I3 Bezug genommen. Die Stromwerte werden durch die Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 zu einem Zeitpunkt gewonnen, zu dem alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 gleichzeitig eingeschaltet sind, und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 gleichzeitig ausgeschaltet sind. Auf die Stromwerte, die zu dieser Zeit gewonnen werden, ist als die zweiten Stromwerte I1, I2 bzw. I3 Bezug genommen.
-
Es wird bei S12 (Armkurzschlussprüfung) geprüft, ob mindestens eine der drei (eine erste, zweite und dritte) vorbestimmten Bedingungen erfüllt ist. Die erste Bedingung ist eine Kombination von I1 > X und I4 < X, die zweite Bedingung ist eine Kombination von I2 > X und I5 > X. Die dritte Bedingung ist eine Kombination von I3 > X und I6 > X. Hier ist X ein Schwellenwert, der eine positive ganze Zahl ist. Dieser Schwellenwert X ist als größer als ein maximaler Wert eines Stroms, der unter dem normalen Betrieb in den niederseitigen FET 24, 25 und 26 fließt, und kleiner als ein Wert eines Stroms, der unter der Armkurzschlussbedingung in den niederseitigen FET 24, 25 und 26 fließt, eingestellt.
-
Wenn mindestens entweder die erste Bedingung, das heißt I1 > K und I4 < X, die zweite Bedingung, das heißt I2 > X und I5 > X, oder die dritte Bedingung, das heißt I3 > X und I6 > X, erfüllt ist (S12: JA), wird vermutet, dass das Elementpaar 41, das Elementpaar 42 oder das Elementpaar 43 einen Kurzschlussfehler hat. In diesem Fall wird S13 ausgeführt. Wenn weder die erste Bedingung noch bis dritte Bedingung erfüllt ist, werden S11 und S12 wiederholt.
-
Wenn beispielsweise das U-Schaltelementepaar 41 einen Kurzschluss hat, fließt ein Durchgangsstrom in dem niederseitigen FET 24, wenn alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 eingeschaltet sind und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 ausgeschaltet sind, wie in 6A gezeigt ist. Der Durchgangsstrom fließt ferner selbst dann in dem niederseitigen FET 24, wenn alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 ausgeschaltet sind und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 eingeschaltet sind, wie in 6B gezeigt ist. Als ein Resultat sind sowohl der erste Stromwert I1, der durch den Stromerfassungssensor 44 erfasst wird, wenn alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 gleichzeitig ausgeschaltet sind, als auch der zweite Stromwert I4, der durch den Stromerfassungssensor 44 erfasst wird, wenn alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 gleichzeitig eingeschaltet sind, kleiner als X. Die erste Bedingung, die I1 > X und I4 > X ist, ist daher erfüllt, und S13 wird als Nächstes ausgeführt.
-
Bei S13 wird ein Abnormitätszähler einer einen Fehler aufweisenden Phase, die dem Elementepaar 41, 42 oder 43 entspricht und von der vermutet wird, dass dieselbe einen Kurzschlussfehler hat, inkrementiert. Das heißt ein Zählwert C eines solchen Abnormitätszählers der einen Fehler aufweisenden Phase, in der ein Fehler entstanden ist, wird inkrementiert (C = C + 1). Es wird dann bei S14 geprüft, ob der Zählwert C des Abnormitätszählers jeder Phase (jedes Arms) gleich oder größer als eine vorbestimmte Zahl N ist. N ist hier eine natürlich Zahl größer als 0. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert C nicht gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl N ist (S14: NEIN), werden S11 bis S14 wiederholt. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert C gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl ist (S14: JA), wird S15 ausgeführt.
-
Bei S15 wird das Leistungsversorgungsrelais 61 ausgeschaltet, um einen Strom, der zu der Wechselrichterschaltung 20 fließt, zu unterbrechen. Bei S16 wird ein Armkurzschlussfehler einer einen Fehler aufweisenden Phase gespeichert.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Armkurzschlussfehler durch die ersten Stromwerte I1, I2 und I3 und die zweiten Stromwerte I4, I5 und I6 erfasst. Die ersten Stromwerte I1, I2 und I3 werden durch die Stromerfassungssensoren 44, 45 bzw. 46 erfasst, wenn alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 zu der gleichen Zeit ausgeschaltet sind und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 zu der gleichen Zeit eingeschaltet sind. Die zweiten Stromwerte I4, I5 und I6 werden durch die Stromerfassungssensoren 44, 45 und 46 erfasst, wenn alle hochseitigen FET 21, 22 und 23 zu der gleichen Zeit eingeschaltet sind und alle niederseitigen FET 24, 25 und 26 zu der gleichen Zeit ausgeschaltet sind. Der Armkurzschlussfehler wird hinsichtlich jeder Phase bestimmt, wenn mindestens entweder die erste Bedingung I1 > X und I4 > X, die zweite Bedingung I2 > X und I5 > X oder die dritte Bedingung I3 > X und I6 > X erfüllt ist.
-
Es sei bemerkt, dass ein Prüfen und Bestimmen eines Armkurzschlussfehlers durch eine andere unterschiedliche Verarbeitung als dieselbe, die in 5 gezeigt ist, durchgeführt werden kann. Es kann beispielsweise möglich sein, den Armkurzschlussfehler durch Erfassen eines Abfalls der Batteriespannung basierend auf einem Phänomen, dass die Batteriespannung abfallen wird, wenn der Armkurzschlussfehler entsteht, zu erfassen. Die Batteriespannung fällt jedoch ferner aufgrund anderer Ursachen als der Armkurzschlussfehler ab. Solche anderen Ursachen können eine elektrische Überlast an anderen elektrischen Teilen sein. Es ist daher nicht möglich, lediglich den Armkurzschlussfehler innerhalb einer kurzen Periode durch Erfassen eines Abfalls der Leistungsversorgungsspannung der Wechselrichterschaltung 20 zu erfassen. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, lediglich den Armkurzschlussfehler sofort zu erfassen und sicher zu verhindern, dass die Wechselrichterschaltung 20 aufgrund eines übermäßigen Stroms durchbrennt. Als ein Resultat ist es möglich, den Einfluss eines raschen Abfalls einer Batteriespannung, der durch einen kontinuierlichen Fluss des übermäßigen Stroms verursacht wird, auf andere elektrische Systeme eines Fahrzeugs zu minimieren.
-
Es kann ferner möglich sein, auf einer Stromaufwärtsseite von hochseitigen FET 71, 72 und 73 von drei Phasen einer Wechselrichterschaltung 200, wie in 9 als ein Vergleichsbeispiel gezeigt ist, einen Nebenschlusswiderstand 87 vorzusehen. Ein Armkurzschluss kann durch Vergleichen eines Stromwerts des Nebenschlusswiderstands 87 mit einem vorbestimmten Schwellenwert erfasst werden. Wenn der Strom, der in dem Nebenschlusswiderstand 87 fließt, größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, ist es möglich, zu bestimmen, dass die Wechselrichterschaltung 200 einen Armkurzschlussfehler hat. Es ist jedoch nicht möglich, zu erfassen, welche Phase der Wechselrichterschaltung 200 den Armkurzschlussfehler hat. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, eine spezifische Phase, die den Armkurzschlussfehler hat, zu bestimmen und die bestimmte, einen Fehler aufweisende Phase zu der Zeit eines Erfassens des Armkurzschlussfehlers zu speichern. Da ein Ort (eine Phase oder ein Arm) des Armkurzschlussfehlers spezifisch bestimmt werden kann, können für eine Fehleranalyse nützliche Informationen geliefert werden, wenn ein Armkurzschlussfehler entsteht.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Armkurzschlussfehler ohne ein Verwenden eines neuen Stromerfassungssensors (beispielsweise eines Nebenschlusswiderstands 87, der in 9 gezeigt ist), der einen weiteren Aufwand bedeutet, erfasst werden. Dieses ist somit wirkungsvoll, um einen zusätzlichen Aufwand der Steuervorrichtung zu unterdrücken.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Ein elektrisches Servolenksystem 100 und eine Motorsteuervorrichtung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung haben eine ähnliche Hardware- und Softwarekonfiguration wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Motorsteuervorrichtung 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um eine hochseitige Fehlererfassungsverarbeitung zusätzlich zu der Erfassungsverarbeitung (S11 bis S16), die bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, durchzuführen.
-
Wie in 7 gezeigt ist, werden erste Stromwerte I1, I2 und I3 und zweite Stromwerte I4, I5 und I6 zu einem ähnlichen Zeitpunkt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewonnen.
-
Es wird bei S22 (einer hochseitigen Kurzschlussprüfung) geprüft, ob mindestens eine von drei (vierte bis sechste) vorbestimmten Bedingungen erfüllt ist. Die vierte Bedingung ist eine Kombination von I1 > X und I4 ≦ X. Die fünfte Bedingung ist eine Kombination von I2 > X und I5 ≦ X. Die sechste Bedingung ist ein Kombination von I3 > X und I6 ≦ X. Wenn mindestens entweder die vierte Bedingung, die fünfte Bedingung oder die sechste Bedingung erfüllt ist (S22: JA), wird vermutet, dass das hochseitige Element 21, der hochseitige FET 22 oder der hochseitige FET 23 ein Kurzschlussfehler hat. In diesem Fall wird S13 ausgeführt. Wenn keine der vierten Bedingung bis zu der sechsten Bedingung erfüllt ist, werden S21 und S22 wiederholt.
-
Wenn die vierte Bedingung I1 > X und I4 ≦ X erfüllt ist, wird vermutet, dass der hochseitige FET 21 einen Kurzschlussfehler hat. Wenn die Bedingung I2 > X und I5 ≦ X erfüllt ist, wird vermutet, dass der hochseitige FET 22 einen Kurzschlussfehler hat. Wenn die sechste Bedingung I3 > X und I6 ≦ X erfüllt ist, wird vermutet, dass der hochseitige FET 23 einen Kurzschlussfehler hat. Bei S23 wird ein Abnormitätszähler einer einen Fehler aufweisenden Phase, die den hochseitigen FET 21, 22 oder 23 entspricht und von der vermutet wird, dass dieselbe einen Kurzschlussfehler hat, inkrementiert. Das heißt ein Zählwert C des Abnormitätszählers einer solchen einen Fehler aufweisenden Phase wird inkrementiert (C = C + 1). S24 wird dann ausgeführt. Es wird bei S24 geprüft, ob der Zählwert C des Abnormitätszählers gleich oder größer als eine vorbestimmte Zahl N ist. N ist hier eine natürliche Zahl größer als 0. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert C des Abnormitätszählers nicht gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl N ist (S24: NEIN), werden S21 bis 24 wiederholt. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert des Abnormitätszählers gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl ist (S24: JA), wird S25 ausgeführt.
-
Bei S25 wird das Leistungsversorgungsrelais 61 ausgeschaltet, um einen Strom, der zu der Wechselrichterschaltung 20 fließt, zu unterbrechen. Bei S26 wird ein Kurzschlussfehler der hochseitigen FET 21, 22 oder 23 gespeichert.
-
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Kurzschlussfehler von einem der hochseitigen FET 21, 22 und 23 erfasst werden. Wenn der Kurzschlussfehler des hochseitigen FET 21, 22 oder 23 erfasst wird, wird ein Strom, der in der Wechselrichterschaltung fließt, unterbrochen. Somit kann ein sekundärer Fehler, wie zum Beispiel ein Armkurzschluss, der durch einen Kurzschlussfehler als eine Kettenreaktion verursacht wird, unterdrückt werden. Da ein Ort des Kurzschlussfehlers spezifisch bestimmt werden kann, können für eine Fehleranalyse nützliche Informationen geliefert werden, wenn ein Fehler entsteht.
-
(Drittes Ausführungsbeispiel)
-
Ein elektrisches Servolenksystem 100 und eine Motorsteuervorrichtung 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung haben eine ähnliche Hardware- und Softwarekonfiguration wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Motorsteuervorrichtung 30 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um eine niederseitige Kurzschlussfehlererfassungsverarbeitung zusätzlich zu der Erfassungsverarbeitung (S11 bis S16), die bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, oder zu der Erfassungsverarbeitung (S11 bis S16 und S21 bis S26), die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, durchzuführen.
-
Wie in 8 gezeigt ist, werden bei S31 erste Stromwerte I1, I2 und I3 und zweite Stromwerte I4, I5 und I6 zu einem ähnlichen Zeitpunkt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewonnen.
-
Es wird bei S32 (einer niederseitigen Kurzschlussprüfung) geprüft, ob mindestens eine von drei (eine siebte, achte und neunte) vorbestimmten Bedingungen erfüllt ist. Die siebte Bedingung ist eine Kombination von I1 ≦ X und I4 > X. Die achte Bedingung ist eine Kombination von I2 ≦ X und I5 > X. Die neunte Bedingung ist eine Kombination von I3 ≦ X und I6 > X. Wenn mindestens entweder die siebte Bedingung, die achte Bedingung oder die neunte Bedingung erfüllt ist (S32: JA), wird vermutet, dass entweder der niederseitige FET 24, der niederseitige FET 25 oder der niederseitige FET 26 einen Kurzschlussfehler hat. In diesem Fall wird S33 ausgeführt. Wenn keine von der siebten Bedingung bis zu der neunten Bedingung erfüllt ist, werden S31 und S32 wiederholt.
-
Wenn die siebte Bedingung I1 ≦ X und I4 > X erfüllt ist, wird vermutet, dass der niederseitige FET 24 einen Kurzschlussfehler hat. Wenn die achte Bedingung I2 ≦ X und I5 > X erfüllt ist, wird vermutet, dass der niederseitige FET 25 einen Kurzschlussfehler hat. Wenn die neunte Bedingung I3 ≧ X und I6 > X erfüllt ist, wird vermutet, dass der niederseitige FET 26 einen Kurzschlussfehler hat.
-
Bei S33 wird ein Abnormitätszähler einer einen Fehler aufweisenden Phase, die den niederseitigen. FET 21, 22, 23 entspricht und von der vermutet wird, dass dieselbe einen Kurzschlussfehler hat, inkrementiert. Das heißt ein Zählwert C des Abnormitätszählers wird inkrementiert (C = C + 1). S34 wird dann ausgeführt. Es wird bei S34 geprüft, ob der Zählwert C des Abnormitätszählers gleich oder größer als eine vorbestimmte Zahl N ist. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert C des Abnormitätszählers nicht gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl N ist (S34: NEIN), werden S31 bis S34 wiederholt. Wenn bestimmt wird, dass der Zählwert C des Abnormitätszählers gleich oder größer als die vorbestimmte Zahl N ist (S34: JA), wird S35 ausgeführt.
-
Bei S35 wird das Leistungsversorgungsrelais 61 ausgeschaltet, um einen Strom, der zu der Wechselrichterschaltung 20 fließt, zu unterbrechen. Bei S36 wird ein Kurzschlussfehler der niederseitigen FET 24, 25 oder 26 gespeichert.
-
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann der Kurzschlussfehler des niederseitigen FET 24, 25 und 26 erfasst werden. Wenn der Kurzschlussfehler des niederseitigen FET 24, 25 oder 26 erfasst wird, wird ein Strom, der zu der Wechselrichterschaltung 20 fließt, unterbrochen. Ein sekundärer Fehler, der durch einen Kurzschlussfehler als eine Kettenreaktion verursacht wird, kann somit unterdrückt werden. Da ein Teil des Fehlers spezifisch bestimmt werden kann, können nützliche Informationen für eine Fehleranalyse geliefert werden, wenn ein Fehler entsteht.
-
(Andere Ausführungsbeispiele)
-
Obwohl drei Schaltelementepaare 41, 42 und 43 als Brückenarme in der Wechselrichterschaltung 20 bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen vorgesehen sind, können zwei, vier oder mehr Paare vorgesehen sein. Obwohl lediglich eine Wechselrichterschaltung 20 vorgesehen ist, können zwei oder mehr Wechselrichterschaltungen vorgesehen sein.
-
Obwohl der Kurzschlussfehler eines entsprechenden Schaltelements durch Vergleichen der ersten Stromerwerte und der zweiten Stromwerte mit dem Schwellenwert erfasst wird, kann der Kurzschlussfehler einer entsprechenden Phase durch Vergleichen eines Unterschieds (eines dritten Stromwerts) zwischen dem ersten Stromwert und dem zweiten Stromwert mit einem anderen Schwellenwert erfasst werden.
-
Die Motorsteuervorrichtung ist ferner bei dem elektrischen Servolenksystem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele angewendet. Als ein anderes Ausführungsbeispiel kann die Motorsteuervorrichtung auf andere Systeme, wie z. B. ein primäres Motorsystem für ein Hauptmotorsystem eines Hybridfahrzeugs und ein elektrisches Fensterhebersystem, angewendet sein, ohne auf die elektrischen Servolenksysteme begrenzt zu sein.
-
Die im Vorhergehenden beschriebene Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele begrenzt und kann in einer Vielfalt von Ausführungsbeispielen implementiert sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2003-324985 A [0003]
- JP 2003-324928 A [0003]
- US 2004/0027083 A1 [0003]
