DE102014106716B4

DE102014106716B4 - Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine mit einer Abnormalitätserfassungsfunktion

Info

Publication number: DE102014106716B4
Application number: DE102014106716.9A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION OOTAKE Hiroyasu; c/o DENSO CORPORATION KOBAYASHI Daisuke
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: DE102014106716A1; US9227658B2; US20150012178A1; JP2015015790A; JP5880492B2; CN104283474A; CN104283474B

Abstract

Steuervorrichtung (1) einer drehenden elektrischen Maschine zum Steuern eines Antriebs einer drehenden elektrischen Maschine (10), die ein Unterstützungsdrehmoment entsprechend einem durch einen Lenkbetrieb eingebrachten Lenkdrehmoment an einem Lenkelement (91) erzeugt, wobei die Steuervorrichtung aufweist:ein Spannungssignalerfassungsteil (60: S103, S203) zum Erfassen eines Spannungserfassungswerts betreffend einem Betriebsparameter, der variiert, wenn die drehende elektrische Maschine mit einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist;ein Leistungszufuhrüberprüfteil (60: S104, S204) zum Überprüfen, ob eine elektrische Leistung zu der drehenden elektrischen Maschine zugeführt ist;ein Lenküberprüfteil (60: S105, S205) zum Überprüfen, ob das Lenkelement in Betrieb ist basierend darauf, ob eine Winkelgeschwindigkeit des Lenkbetriebs des Lenkelements größer als ein Lenkerfassungsschwellenwert ist; undein Abnormalitätserfassungsteil (60: S109, S210) zum Überprüfen, ob der Spannungserfassungswert abnormal ist, und zwar basierend auf einer Veränderung des Spannungserfassungswerts über eine vorbestimmte Periode unter einer Bedingung, dass das Leistungszufuhrüberprüfteil bestimmt, dass die drehende elektrische Maschine in Betrieb ist, wobei elektrische Leistung zugeführt wird, und das Lenküberprüfteil bestimmt, dass das Lenkelement in Betrieb ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Lenkbetriebs des Lenkteils größer als der Lenkerfassungsschwellenwert ist (S104: JA, S105: JA, S204: JA, S205: JA), und wobei das Abnormalitätserfassungsteil einen Abnormalitätsüberprüfungsbetrieb stoppt, wenn das Leistungszufuhrüberprüfteil bestimmt, dass keine elektrische Leistung der elektrischen Maschine zugeführt wird, oder das Lenküberprüfungsteil bestimmt, dass das Lenkteil nicht in Betrieb ist, wobeidas Spannungssignalerfassungsteil (60: S103) als Spannungserfassungswerte einen ersten Spannungserfassungswert und einen zweiten Spannungserfassungswert erfasst; und das Abnormalitätserfassungsteil (60: S109) bestimmt, dass der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert abnormal sind, wenn der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert über eine vorbestimmte Periode zueinander gleich sind, oderdas Abnormalitätserfassungsteil (60: S210) bestimmt, dass der Spannungserfassungswert abnormal ist, wenn die Spannungserfassungswerte des vorangegangenen Zeitpunkts und des gegenwärtigen Zeitpunkts über die vorbestimmte Periode zueinander gleich sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine mit einer Abnormalitätserfassungsfunktion.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Eine herkömmliche Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine wandelt AD (analog/digital) eine auf eine Phasenspannung, einen Phasenstrom und dergleichen bezogene Information um, erfasst jene AD-umgewandelten Werte und steuert einen Antrieb einer drehenden elektrischen Maschine basierend auf jenen erfassten AD-Werten. Die AD-Werte werden über Eingabeanschlüsse und dergleichen erfasst. Bei einem Fall, bei dem Eigenschaften der zueinander benachbarten Eingabeanschlüssen erfassten AD-Werte ähnlich sind, ist es schwer zu bestimmen, ob die Ähnlichkeit der AD-Werte vom temporären Zufall ohne einer Abnormalität oder von einer Kurzschlussschaltung zwischen den Eingabeanschlüssen resultiert.
In der JP 2005-245 053 A sind miteinander benachbarte Eingabeanschlüsse so angebracht, dass sie AD-Werte von verschiedenen Eigenschaften empfangen. Allerdings ist gemäß dieser Anordnung der Anschlüsse die Hardwarekonstruktion beschränkt. Beispielsweise können Eingabeanschlüsse zum Erfassen von Phasenanschlussspannungen einer drehenden elektrischen Maschine nicht benachbart zueinander angebracht werden.
Weiterer Stand der Technik ist in den folgenden Dokumenten offenbart.
JP 2012-223 001 A offenbart eine Wechselrichtersteuerung. Die Wechselrichtersteuerung besteht aus: einem Wechselrichter; einer Spannungserfassungseinrichtung; einer Steuereinrichtung; und einer automatischen Notschalteinrichtung, die Ausgangssignale von der Spannungserfassungseinrichtung empfängt, auf drei-phasige Spannungen umschaltet, die durch Berechnung der anderen beiden Phasen erhalten werden, selbst wenn eine Phase der Spannungserfassungseinrichtung abgeschaltet ist, und die Steuereinrichtung mit den erhaltenen drei-phasigen Spannungen versorgt. Die automatische Notschalteinrichtung umfasst: eine Spannungsgrößenberechnungseinrichtung, die so angeordnet ist, dass sie Ausgänge von der Spannungserfassungseinrichtung für zwei voneinander verschiedene Phasen aus den dreiphasigen Spannungen als Eingänge und einen Wert, der durch Berechnung der Spannungen der zwei Phasen für die andere eine Phase erhalten wird, als einen Eingang definiert und die Summe der Spannungsgröße der Eingänge der drei Phasen erhält; drei Einheiten von Abnormalitätserfassungsmitteln zum Bestimmen, dass sie abnormal sind, wenn eine Differenz zwischen jedem der Berechnungsergebnisse der Spannungsgrößenberechnungsmittel und einem Bestimmungswert nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und Identifizierungsmittel zum Identifizieren einer unterbrochenen Phase, wenn zwei Einheiten von den drei Einheiten der Abnormalitätserfassungsmittel abnormal werden.
In der DE 101 97 212 T5 offenbart ein Motorsteuerungssystem. Das Motorsteuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes aufweist: einen Inverterteil mit einer Schalteinrichtung zum Anlegen einer Dreiphasen-AC-Spannung an einen Motor, eine Verriegelungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Verriegelungszustands des Motors und auch zum Erzeugen eines Verriegelungs-Erfassungssignals durch die Erfassung, und eine Stromsteuereinrichtung zum Führen eines d-Wellen-Ankerstroms id durch den Motor, so dass ein Absolutwert eines Stroms einer Phase mit dem größten Strom, der durch den Motor fließt, basierend auf dem Verriegelungs-Erfassungssignal kleiner wird.
DE 10 2007 033 145 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Betreiben einer Synchronmaschine. Die Vorrichtung zum Betreiben einer Synchronmaschine mit einem Stator, dem drei Wicklungsstränge zugeordnet sind, und einem Rotor ist dazu ausgebildet, einen Sollwert eines magnetfeldbildenden Stroms in einem mit dem Rotor der Synchronmaschine umlaufenden Koordinatensystem abhängig von einer magnetfeldbildenden Rohsollstromkomponente des rotorumlaufenden Koordinatensystems und einer magnetfeldbildenden Stromgrenze des rotorumlaufenden Koordinatensystems zu ermitteln, und zwar derart, dass der Sollwert des magnetfeldbildenden Strom auf die magnetfeldbildende Stromgrenze begrenzt wird, wobei die magnetfeldbildende Stromgrenze betragsmäßig unter einer für die Synchronmaschine im Feldschwächbetrieb typischen Kippgrenze liegt. Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, eine drehmomentbildende Stromgrenze des rotorumlaufenden Koordinatensystems im Bereich der Begrenzung des Sollwerts des magnetfeldbildenden Stroms abhängig von der magnefeldbildenden Rohsollstromkomponente und der magnetfeldbildenden Stromgrenze betragsmäßig zu reduzieren.
JP 2001-8488 A offenbart einen Abnormalitätsdetektor für einen Bürstenlosen Gleichstrommotor. Für eine Fehlererkennung ist eine Beziehung zwischen mindestens der angelegten Spannung, dem Strom und der Drehzahl eines bürstenlosen Gleichstrommotors, einer Anomalie bei der Rotorpositionserkennung und/oder einer Anomalie bei der Feldstärke im Voraus gespeichert. Die angelegte Spannung, der Strom und die Drehzahl, die erfasst werden, werden dahingehend unterschieden, ob sie auf die Beziehung zutreffen, und wenn dies der Fall ist, wird unterschieden, dass der Motor eine Rotorpositionserfassungs- und/oder Feldstärkeanomalie aufweist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe, eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine zu schaffen, die eine Abnormalität eines auf einen Betriebsparameter bezogenen Spannungserfassungswerts erfassen kann, der variiert, wenn eine drehende elektrische Maschine bei Stromzufuhr im Betrieb ist.
Gemäß einem Aspekt ist eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine zum Steuern des Antreibens einer drehenden elektrischen Maschine vorgesehen, die ein Unterstützungsdrehmoment entsprechend einem durch einen Lenkbetrieb eingebrachten Lenkdrehmoment an einem Lenkelement erzeugt. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine umfasst ein Spannungssignalerfassungsteil, ein Leistungszufuhrüberprüfteil, ein Lenküberprüfteil und ein Abnormalitätserfassungsteil. Das Spannungssignalerfassungsteil erfasst einen auf einen Betriebsparameter bezogenen Spannungserfassungswert, der variiert, wenn die drehende elektrische Maschine bei einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist. Das Leistungszufuhrüberprüfteil überprüft, ob eine elektrische Leistung zur drehenden elektrischen Maschine zugeführt wird. Das Lenküberprüfteil überprüft, ob das Lenkelement in Betrieb ist. Das Abnormalitätserfassungsteil überprüft, ob der Spannungserfassungswert basierend auf einer Veränderung des Spannungserfassungswerts über eine vorbestimmte Periode unter einer Bedingung abnormal ist, dass die drehenden elektrischen Maschine in Betrieb ist und das Lenkelement in Betrieb ist.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine schematische Ansicht, die eine elektrische Leistungslenkvorrichtung darstellt, die die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform aufnimmt;
3 ist ein Wellenformdiagramm, das jede Phasenklemmspannung in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Abnormalitätserfassungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform darstellt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Abnormalitätserfassungsverarbeitung in einer zweiten Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine wird nachstehend mit Bezug auf die in den begleitenden Figuren gezeigten mehrfachen Ausführungsformen beschrieben. In den nachstehend beschriebenen mehrfachen Ausführungsformen sind im Wesentlichen die gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wodurch die Beschreibung vereinfacht wird.
(Erste Ausführungsform)
Eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform ist in 1 gezeigt. Eine Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine dient als Steuerung zum Antreiben eines Motors 10, der eine drehende elektrische Maschine ist. Die Steuervorrichtung 1 ist aus einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gebildet und verwendet beispielsweise den Motor 10 für eine in 2 gezeigte elektrische Leistungslenkvorrichtung 100, die einen Lenkbetrieb eines Fahrzeugs mit Leistung unterstützt.
Wie in 2 dargestellt, ist die elektrische Leistungslenkvorrichtung 100 in einem Lenksystem 90 vorgesehen. Das Lenksystem 90 enthält zusätzlich zur elektrischen Leistungslenkvorrichtung 100 ein Lenkrad (Griff) 91 als Lenkelement, eine Lenkwelle 92, ein Zahnradgetriebe 96, eine Zahnstange 97, Räder 98 und dergleichen.
Das Lenkrad 91 ist mit der Lenkwelle 92 gekoppelt. Ein Drehmomentsensor 94 ist an der Lenkwelle 92 zum Erfassen eines Lenkdrehmoments vorgesehen, das eingebracht wird, wenn ein Fahrer das Lenkrad 91 betätigt. Der Drehmomentsensor 94 gibt ein Drehmomentsignal TRG, das das Lenkdrehmoment anzeigt, zu einer in 1 gezeigten Steuereinheit 40 aus. Ein Lenkwinkelsensor 95 ist an der Lenkwelle 92 zum Erfassen eines Lenkwinkels θh des Lenkrads 91 vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 95 gibt ein auf den Lenkwinkel θh bezogenes Lenkwinkelsignal an die Steuereinheit 40 (1) aus. Das Zahnradgetriebe 96 ist bei einem unteren Ende der Lenkwelle 92 vorgesehen. Das Zahnrad 96 steht mit der Zahnwelle 97 in Eingriff. Die Räder 98 sind an beiden Enden der Zahnstange 97 durch Spurstangen und dergleichen gekoppelt.
Dadurch wird die Lenkwelle 92, die mit dem Lenkrad 91 gekoppelt ist, rotiert, wenn ein Fahrer das Lenkrad 91 betätigt. Eine drehende Bewegung der Lenkwelle 92 wird zu einer linearen Bewegung der Zahnstange 97 durch das Zahnrad 96 umgewandelt, so dass das Paar der Räder 98 zu einem Winkel entsprechend dem Bewegungsbetrag der Zahnstange 97 gelenkt wird.
Die elektrische Leistungslenkvorrichtung 100 enthält den Motor 10, der das Unterstützungsdrehmoment zum Unterstützen mit Leistung des Lenkbetriebs des Fahrers an dem Lenkrad 91 erzeugt, die Steuervorrichtung 1, die das Antreiben des Motors 10 steuert, ein Untersetzungsgetriebe 93, das die Rotation des Motors 10 zur Lenkwelle 92 oder der Zahnstange 97 nach der Drehzahlreduktion überträgt, und dergleichen. Der Motor 10 rotiert das Untersetzungsgetriebe 93 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung. Die elektrische Leistungssteuervorrichtung 100 erzeugt daher das Unterstützungsdrehmoment zur Leistungsunterstützung des Lenkdrehmoments des Lenkrads 91 von dem Motor 10 und überträgt das Unterstützungsdrehmoment zu der Lenkwelle 92 oder der Zahnstange 97 durch das Untersetzungsgetriebe 93.
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor, der mit einer von einer Batterie (nicht gezeigt) zugeführten elektrischen Leistung angetrieben wird. Der Motor 10 kann irgendein anderer Motor als der bürstenlose Dreiphasenmotor sein. Der Motor 10 weist einen Rotor und einen Stator auf, die nicht gezeigt sind. Der Rotor ist ein zylindrisches Element, an dessen äußere Oberfläche oder innere Oberfläche Permanentmagneten zum Vorsehen von Magnetpolen befestigt sind. Der Stator weist Vorsprünge auf, die radial nach innen bei jeweils einem vorbestimmten Winkelabstand in Umfangsrichtung hervorsteht. Eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule sind um jene Vorsprünge gewickelt. Wie in 1 dargestellt, ist ein Rotationswinkelsensor 15 zum Erfassen eines elektrischen Winkels θm vorgesehen, der eine Rotationsposition des Rotors anzeigt. Der Rotationswinkelsensor 15 gibt Rotationssignale SIN und COS, die sich auf den elektrischen Winkel θm beziehen, zu der Steuereinheit 40 durch eine Verstärkerschaltung 16 aus.
Wie in 1 dargestellt, ist die Steuervorrichtung 1 aus einer elektronischen Steuereinheit ECU ausgebildet und enthält ein Inverterteil 20, ein Stromsensorteil 30, eine Steuereinheit 40, Verbinder zum Verbinden mit externen Teilen und dergleichen. Das Inverterteil 20 ist ein Dreiphaseninverter, in dem sechs Schaltelemente in einer Brückenform verbunden sind. Jedes Schaltelement ist beispielsweise eine MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), die eine Art von Feldeffektortransistoren ist. Das Schaltelement ist nicht auf MOSFET beschränkt und kann ein IGBT, ein Thyristor oder dergleichen sein. Von den zwei Schaltelementen, die ein Schaltelementpaar (2) bilden, ist einer mit einer Hochpotenzialseite (Leistungszufuhrleitung) verbunden und das andere ist mit einer Niederpotenzialseite (Masseleitung) verbunden. Die drei Schaltelementpaare sind jeweils mit der U-Phasenspule, der V-Phasenspule und der W-Phasenspule des Motors 10 verbunden.
An-/Aus-Operationen der Schaltelemente des Inverterteils 20 werden durch die Steuereinheit 40 durch einen Vortreiber 25 gesteuert, so dass die von der Batterie zugeführte elektrische Leistung zu dem Motor 10 umgewandelt und zugeführt wird. Ein Leistungsrelay (nicht gezeigt), das eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Inverterteil 20 unterbrechen kann, ist zwischen der Batterie und dem Inverterteil 20 vorgesehen.
Das Stromsensorteil 30 ist aus Shunt-Widerständen gebildet, die jeweils beispielsweise zwischen jedem der Schaltelementpaare und der Masse vorgesehen sind. Klemmspannungen der Shunt-Widerstände werden an die Steuereinheit 40 durch die Verstärkungsschaltung 31 ausgegeben.
Die Steuereinheit 40, die die Gesamtheit der Steuervorrichtung einsteuert, ist aus einem Mikrocomputer gebildet, der verschiedene arithmetische Prozesse ausführt. Die Steuereinheit 40 ist aus einem Dreiphasen-/Zweiphasen-(3/2)-Umwandlungsteil 45, Subtrahierer 51, 52, PI-Steuerteile 53, 54, einem Zweiphasen-/Dreiphasen-(2/3)-Umwandlungsteil 55, einem PWM-Umwandlungsteil 56, einem Abnormalitätserfassungsteil 60, einem Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsteil 65 und dergleichen ausgebildet. Das Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsteil 45, die Subtrahierer 51, 52, die PI-Steuerteile 53, 54, das Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsteil 55, das PWM-Umwandlungsteil 56, das Abnormalitätserfassungsteil 60 und das Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsteil 65 können durch eine Software oder eine Hardware konfiguriert sein. Alternativ können sie durch eine Kombination von Software und Hardware konfiguriert sein.
Das Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsteil 45 erfasst durch die Verstärkungsschaltung 31 ein U-Phasenstromsignal, ein V-Phasenstromsignal und ein W-Phasenstromsignal, die sich auf den U-Phasenstrom Iu, den V-Phasenstrom Iv und den W-Phasenstrom Iw beziehen, die jeweils zu dem Motor 10 zugeführt werden und durch das Stromsensorteil 30 erfasst werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden das U-Phasenstromsignal, das V-Phasenstromsignal und das W-Phasenstromsignal einfach jeweils als U-Phasenstrom Iu, V-Phasenstrom Iv und W-Phasenstrom Iw bezeichnet. Der U-Phasenstrom Iu, der V-Phasenstrom Iv und der W-Phasenstrom Iw werden gegebenenfalls auch als Phasenströme Iu, Iv und Iw bezeichnet.
Das Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsteil 45 führt eine d-q-Umwandlung basierend auf dem elektrischen Winkel θm aus, so dass der U-Phasenstrom Iu, der V-Phasenstrom Iv und der W-Phasenstrom Iw zu einem d-Achsenstrom Id und einem q-Achsenstrom Iq umgewandelt werden. Dadurch werden der U-Phasenstrom Iu, der V-Phasenstrom Iv und der W-Phasenstrom Iw von der Dreiphasenkoordinate zu einer d-q-Koordinate umgewandelt.
Der Subtrahierer 51 berechnet einen d-Achsen-Stromunterschied ΔId, der ein Unterschied zwischen einem d-Achsen-Strombefehlswert Id* und dem d-Achsenstrom Id ist. Der Subtrahierer 52 berechnet einen q-Achsen-Stromunterschied ΔIq, der ein Unterschied zwischen einem q-Achsen-Strombefehlswert Iq* und dem q-Achsenstrom Iq ist. Der d-Achsen-Strombefehlswert Id* und der q-Achsen-Strombefehlswert Iq* werden durch ein Befehlsberechnungsteil (nicht gezeigt) entsprechend einem Lenkdrehmoment, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen berechnet.
Das PI-Steuerteil 53 berechnet einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* durch PI-Berechnung basierend auf dem d-Achsen-Stromunterschied ΔId, der von dem Subtrahierer 51 eingegeben wird, so dass der d-Strom Id, der ein tatsächlicher Strom ist, dem d-Achsen-Strombefehlswert Id* folgt. Das PI-Steuerteil 54 berechnet einen q-Achsen-Strombefehlswert Vq* durch PI-Berechnung basierend auf dem q-Achsen-Stromunterschied ΔIq, der von dem Subtrahierer 52 eingegeben wird, so dass der q-Achsenstrom Iq, der ein tatsächlicher Wert ist, dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq* folgt.
Das Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsteil 55 führt eine inverse d-q-Umwandlung basierend auf dem elektrischen Winkel θm aus, wodurch der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* zu Spannungsbefehlswerten der drei Phasen umgewandelt werden, die ein U-Phasenspannungsbefehlswert Vu*, ein V-Phasenspannungsbefehlswert Vv* und ein W-Phasenspannungsbefehlswert Vw* sind. Das PWM-Umwandlungsteil 56 berechnet einen U-Phasentastbefehlswert Du, einen V-Phasentastbefehlswert Dv und einen W-Phasenbefehlswert Dw, die jeweils einem Verhältnis einer AN-Periode der Schaltelemente einer entsprechenden Phase basierend auf jeweils dem U-Phasenspannungsbefehlswert Vu*, dem V-Phasenspannungsbefehlswert Vv* und dem W-Phasenspannungsbefehlswert Vw* entsprechen.
Der U-Phasentastbefehlswert Du, der V-Phasentastbefehlswert Dv und der W-Phasentastbefehlswert Dw, die aus dem PWM-Umwandlungsteil 56 ausgegeben werden, werden zum Ansteuern von Signalen durch den Vortreiber 25 umgewandelt. Basierend auf den Ansteuersignalen werden die Schaltelemente des Inverterteils 20 an- und ausgeschalten. Die Steuereinheit 40 steuert dadurch pulsweitenmoduliert den Motor 10 durch die Steuereinheit 40.
Das Abnormalitätserfassungsteil 60 führt eine Abnormalitätserfassung auf durch die Steuereinheit 40 erfassten Spannungserfassungswerten aus. Die durch die Steuereinheit 40 erfassten Spannungserfassungswerte werden hiermit erläutert. In dieser Ausführungsform werden Verbindungsanschlüsse, die in einem elektrischen Verbinder der Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine vorgesehen sind, als Te angegeben und Eingabeanschlüsse, die in der Steuereinheit 40 vorgesehen sind, werden als Tm angegeben.
Die Steuereinheit 40 erfasst die U-Phasenklemmspannung Vu durch einen Verbindungsanschluss Te1 und einen Eingangsanschluss Tm1, die V-Phasenklemmspannung Vv durch einen Verbindungsanschluss Te2 und einen Eingangsanschluss Tm2 und die W-Phasenanschlussspannung Vw durch einen Verbindungsanschluss Te3 und ein Eingabeanschluss Tm3.
Die Steuereinheit 40 erfasst die Rotationssignale SIN und COS, die auf den elektrischen Winkel θm bezogen sind, von dem Rotationswinkelsensor 15 durch die Verbindungsanschlüsse Te4, Te5, der Verstärkerschaltung 16 und den Eingabeanschlüssen Tm4, Tm5. Der elektrische Winkel θm wird basierend auf den erfassten Rotationssignalen SIN und COS durch ein Winkelberechnungsteil (nicht gezeigt) berechnet. Der elektrische Winkel θm wird für eine d-q-Umwandlung in dem Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsteil 45 und für eine inverse d-q-Umwandlung in dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsteil 55 verwendet.
Die Steuereinheit 40 erfasst ein Drehmomentsignal TRG von dem Drehmomentsensor 94 durch einen VerbindungsanschlussTe6 und einen Eingabeanschluss Tm6. Das Drehmomentsignal TRQ wird zur Berechnung des d-Achsen-Strombefehlswerts Id* und des q-Achsen-Strombefehlswerts Iq* sowie anderen Werten verwendet. Die Steuereinheit 40 erfasst das Lenkwinkelsignal θh von dem Lenkwinkelsensor 95 durch einen Verbindungsanschluss Te7 und einen Eingabeanschluss Tm7. Das Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsteil 65 berechnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω basierend auf dem Lenkwinkel θh.
Die Steuereinheit 40 erfasst das auf den U-Phasenstrom Iu bezogene U-Phasenstromsignal durch einen Eingabeanschluss Tm8, das auf den V-Phasenstrom Iv bezogene V-Phasenstromsignal durch einen Eingabeanschluss Tm9, und das auf den W-Phasenstrom Iw bezogene W-Phasenstromsignal durch einen Eingabeanschluss Tm10. Da jedes auf den Phasenstrom Iu, Iv und Iw bezogene Phasenstromsignal intern in der Steuervorrichtung 1 erfasst wird, ist kein Verbinderanschluss für jedes Phasenstromsignal vorgesehen.
Die Verbindungsanschlüsse Te1 bis Te7 sind nebeneinander in der aufgelisteten Reihenfolge angebracht. Ferner sind die Eingabeanschlüsse Tm1 bis Tm10 nebeneinander in der aufgelisteten Reihenfolge angebracht. Die U-Phasenanschlussspannung Vu, die V-Phasenanschlussspannung Vv, die W-Phasenanschlussspannung Vw, das U-Phasenstromsignal, das V-Phasenstromsignal, das W-Phasenstromsignal, die Rotationssignale SIN, COS, das Drehmomentsignal TRQ und das Lenkwinkelsignal sind alle AD-umgewandelte Werte. Diese Werte entsprechen oft Betriebsparameter bezogen auf Spannungserfassungswerte, die variieren, wenn der Strom in den Motor 10 fließt.
Jede der Phasenanschlussspannungen Vu, Vv und Vw wird hier mit Bezug auf 3 beschrieben. Wie in 3 dargestellt, ist jede Phasenspannung Vu, Vv, Vw normalerweise in einer Sinuswellenform. Die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv sind zueinander bei elektrischen Winkeln θm1 und θm2 gleich.
Der Eingabeanschluss Tm1 zum Erfassen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der Eingabeanschluss Tm2 zum Erfassen der V-Phasenanschlussspannung Vv sind benachbart, d. h. nebeneinander positioniert. Im Rahmen dieser Anordnung werden, wenn der Eingabeanschluss Tm1 und der Eingabeanschluss Tm2 kurzgeschlossen werden, die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv zueinander gleich ungeachtet des elektrischen Winkels θm, d. h. bei elektrischen Winkeln mit Ausnahme von θm1 und θm2. Es wird hier angenommen, dass die Eingabeanschlüsse der Steuereinheit 40 kurzgeschlossen werden. Allerdings entsteht die gleiche Situation, wenn Spannungserfassungspaare, die die Eingabeanschlüsse und Verbindungsanschlüsse enthalten, für die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv kurzgeschlossen werden. In der nachfolgenden Beschreibung enthält ein Zwischenklemmkurzschluss einen Kurzschluss eines solchen Erhaltungspfads.
Das bedeutet, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv zueinander gleich sind, wenn der Zwischenklemmkurzschluss entsteht. Die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv werden zueinander gleich in Abhängigkeit des elektrischen Winkels sein, beispielsweise bei θm1 und θm2, selbst bei einem normalen Fall (keine Abnormalität). Aus diesem Grund sind bei einem Fall, bei dem der Motor 10 bei dem elektrischen Winkel θm1 im Ruhezustand ist, beispielsweise die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv gleich, selbst wenn keine Abnormalität entsteht. Es ist dadurch schwierig, zu unterscheiden, ob eine Zwischenklemmkurzschlussabnormalität vorliegt oder nicht, und die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität genau zu erfassen.
Zwei Spannungserfassungswerte, wie z. B. die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv, deren Spannungswerte zueinander gleich bei dem normalen Zeitpunkt sind, werden als Spannungserfassungswerte von ähnlichen Eigenschaften bezeichnet. Es ist möglich, die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität durch Positionieren der Eingabeanschlüsse, zu denen die Spannungserfassungswerte von ähnlichen Eigenschaften eingegeben werden, bei physikalisch getrennten Positionen zu erfassen und ermöglichen, das sich der beim Zeitpunkt des Auftretens der Zwischenklemmkurzschlussabnormalität erzeugte Spannungserfassungswert und der Spannungserfassungswert des Normalzeitpunkts voneinander unterscheiden. Es ist jedoch beschränkt, dass der Anschluss zum Erfassen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der Anschluss zum Erfassen der V-Phasenanschlussspannung Vv nicht benachbart zueinander angebracht werden können. Dieser Freiheitsgrad wird beim Konstruieren der Anordnung der Anschlüsse gesenkt.
Daher ist die Abnormalitätserfassungsverarbeitung zum Erfassen der Zwischenklemmkurzschlussabnormalität selbst bei einem Fall ausgestaltet, bei dem die Spannungserfassungswerte von ähnlichen Eigenschaften zu den benachbart positionierten Eingabeanschlüssen eingegeben werden. Die nachfolgende Beschreibung wird mit Bezug auf die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv als ein Beispiel ausgeführt. Es ist auch möglich, die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität von anderen Spannungserfassungswerten, wie z. B. der W-Phasenanschlussspannung, durch ähnliche Verarbeitung, zu überprüfen.
Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung wird mit Bezug auf ein in 4 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung wird durch das Abnormalitätserfassungsteil 60 bei jedem vorbestimmten Intervall ausgeführt, während beispielsweise eine Zündleistung zugeführt wird. Beim ersten Schritt S101 (Schritt wird nachstehend einfach als S bezeichnet), werden der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* erfasst, die durch die jeweiligen PI-Steuerteile 53 und 54 berechnet werden.
Bei S102 wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω erfasst, die durch das Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsteil 65 berechnet wird. Bei S103 werden die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv erfasst. Bei S104 wird überprüft, ob der Motor 10 im Betrieb ist, d. h. mit elektrischer Leistungszufuhr versorgt wird. Es wird bestimmt, dass der Motor 10 bei einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist, wenn eine Summe von quadratischen Werten des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* gleich oder größer als ein Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi ist, d. h. (Vd*)²+(Vq*)²≥Xi. Nachstehend wird, da die Summe der Quadrate des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* im Wesentlichen Null ist, der Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi auf einen Wert, der nahe Null (0) ist, unter Berücksichtigung der Sensorfehler oder dergleichen festgelegt. Wenn bestimmt wird, dass der Motor 10 nicht mit einer elektrischen Leistungszufuhr (S104: NEIN) in Betrieb ist, d. h. (Vd*)²+(Vq*)²<Xi, werden S105 bis S109 nicht ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr (S104: JA) in Betrieb ist, d. h. (Vd*)²+(Vq*)²≥Xi wird S105 ausgeführt.
Bei S105 wird überprüft, ob das Lenkrad 91 gelenkt wird, d. h. im Betrieb ist. Es wird basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω bestimmt, dass das Lenkrad 91 im Betrieb ist, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω gleich oder größer als der Lenkvergleichsschwellenwert Xω ist. Nachstehend wird, da überprüft wird, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω im Wesentlichen Null ist oder nicht, der Lenkwinkelvergleichswert Xω auf einen Wert nahe Null unter Berücksichtigung der Sensorfehler oder dergleichen festgelegt. Wenn bestimmt wird, dass das Lenkrad 91 nicht in Betrieb ist (S105: NEIN), d. h. die Winkelgeschwindigkeit ω kleiner als der Lenkvergleichswinkelwert Xω ist, werden S106 bis S 109 nicht ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass das Lenkrad 91 in Betrieb ist (S105: JA), d. h. die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als der Lenkvergleichsschwellenwert Xω ist, wird S106 ausgeführt.
Bei S106 wird überprüft, ob die U-Phasenspannung und die V-Phasenspannung zueinander gleich sind. Es wird bestimmt, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv zueinander gleich sind, wenn ein absoluter Wert ein Unterschied zwischen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der V-Phasenanschlussspannung Vv gleich oder kleiner als ein Kurzschlussvergleichsschwellenwert Xs ist. Der Kurzschlussvergleichsschwellenwert Xs wird auf einen Wert nahe Null unter Berücksichtigung der Sensorfehler oder dergleichen festgelegt. Wenn bestimmt wird, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv nicht gleich zueinander sind (S106: NEIN), d. h. der absolute Wert des Unterschieds zwischen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der V-Phasenanschlussspannung Vv ist gleich oder größer als der Kurzschlussvergleichsschwellenwert Xs, werden S107 bis S109 nicht ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv zueinander gleich sind (S106: JA), d. h. der absolute Wert des Unterschieds zwischen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der V-Phasenanschlussspannung Vs ist kleiner als der Kurzschlussvergleichsschwellenwert Xs, wird S107 ausgeführt. Ein Zählwert C, der nachstehend beschrieben wird, wird zurückgesetzt, wenn das Überprüfungsergebnis (Bestimmung) von irgendeinem der S104 bis S106 NEIN ist.
Bei S107 wird der Zählwert C eines Zählers inkrementiert. Bei S108 wird überprüft, ob die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv kontinuierlich über mehr als eine zuvor bestimmte Periode zueinander gleich sind. Es wird bestimmt, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv kontinuierlich über mehr als die vorbestimmte Periode zueinander gleich sind, wenn der Zählwert C größer als ein Zählvergleichsschwellenwert Xc ist.
Der Zählvergleichsschwellenwert Xc wird festgelegt, um einer vorbestimmten Periode zu entsprechen, die auf die Abnormalitätserfassung bezogen ist. Wenn bestimmt wird, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv nicht kontinuierlich über mehr als eine vorbestimmte Periode einander gleich sind (S108: NEIN), d. h. der Zählwert C ist gleich oder kleiner als der Zählvergleichsschwellenwert Xc, wird S109 nicht ausgeführt. Wenn das Erfassungsergebnis bei S108 NEIN ist, wird der Zählwert C nicht zurückgesetzt, sondern beibehalten. Wenn bestimmt wird, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv kontinuierlich über mehr als die vorbestimmte Periode einander gleich sind (S108: JA), d. h. der Zählwert C ist größer als der Zählvergleichsschwellenwert Xc, wird S109 ausgeführt. Bei S109 wird bestimmt, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv abnormal sind. Insbesondere wird derart bestimmt, dass die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität vorhanden ist, in der der Erfassungspfad für die Erfassung der U-Phasenanschlussspannung Vu und der Erfassungspfad für die Erfassung der V-Phasenanschlussspannung Vv kurzgeschlossen sind.
Das bedeutet, wenn der Motor 10 nicht mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist oder das Lenkrad 91 nicht in Betrieb ist, verändern sich die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv nicht. Zu diesem Zweck sind die U-Phasenanschlussspannung und die V-Phasenanschlussspannung weiterhin bei gewissen elektrischen Winkeln θm zueinander gleich, selbst wenn keine Zwischenklemmkurzschlussschaltung vorhanden ist. Falls bestimmt wird, dass der Zwischenklemmkurzschluss basierend auf einer Gleichheit der U-Phasenanschlussspannung Vu und der V-Phasenanschlussspannung Vv unter einem Zustand vorhanden ist, bei dem der Motor 10 nicht mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist oder das Lenkrad 91 nicht in Betrieb ist, ist es wahrscheinlich, dass die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität fehlerhaft als Vorhanden bei einigen elektrischen Winkeln θm bestimmt wird, obwohl keine solche Abnormalität vorhanden ist.
Aus diesem Grund wird in der ersten Ausführungsform die Zwischenklemmkurzschlussabnormalitätserfassung nicht ausgeführt, wenn der Motor 10 nicht mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist (S104: NEIN) oder das Lenkrad 91 nicht in Betrieb ist (S105: NEIN). Es ist dadurch möglich, eine fehlerhafte Erfassung des Vorhandenseins des Zwischenklemmkurzschlusses im Gegensatz zu Nicht-Vorhandensein eines tatsächlichen Zwischenklemmkurzschlusses zu vermeiden und die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität korrekt zu erfassen.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die Steuervorrichtung 1 den Antrieb des Motors 10, der das Unterstützungsdrehmoment entsprechend dem durch den Lenkbetrieb des Fahrers eingegebenen Lenkdrehmoment an dem Lenkrad 91 erzeugt. Das Abnormalitätserfassungsteil 60 erfasst den auf dem Betriebsparameter bezogenen Spannungserfassungswert, der variiert, wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr versorgt wird.
Das Abnormalitätserfassungsteil 60 überprüft, ob der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist (S104). Das Abnormalitätserfassungsteil 60 überprüft ferner, ob das Lenkrad 91 in Betrieb ist (S105). Wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist und das Lenkrad 91 in Betrieb ist (S104: JA und S105: JA), wird überprüft, ob die Spannungserfassungswerte basierend auf der Veränderung der Spannungserfassungswerte über der vorbestimmten Periode normal oder abnormal sind.
Wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist und das Lenkrad 91 in Betrieb ist, variiert der auf den Betriebsparameter (beispielsweise jede Anschlussspannung Vu, Vv, Vw und dergleichen) bezogene Spannungserfassungswert, der variiert, wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr versorgt wird. Daher wird, wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist und das Lenkrad 91 in Betrieb ist, überprüft, ob der Spannungserfassungswert basierend auf der Veränderung des Spannungserfassungswerts über die vorbestimmte Periode normal oder abnormal ist. Das bedeutet, dass nicht überprüft wird, ob der Spannungserfassungswert normal oder abnormal ist, wenn es wahrscheinlich ist, dass sich der Spannungserfassungswert auf ähnliche Weise zwischen dem Normalzustand und dem abnormalen Zustand über die vorbestimmte Periode verändert. Es ist dadurch möglich, eine fehlerhafte Erfassung einer Abnormalität im Gegensatz zu keiner tatsächlichen Abnormalität zu vermeiden und die Abnormalität des auf dem Betriebsparameter bezogenen Spannungserfassungswerts zu bestimmen, der variiert, wenn der Strom zu dem Motor 10 zugeführt wird.
Insbesondere erfasst das Abnormalitätserfassungsteil 60 den ersten Spannungserfassungswert und den zweiten Spannungserfassungswert als Spannungserfassungswert. Es wird angenommen, dass der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert die U-Phasenanschlussspannung und die V-Phasenanschlussspannung sind.
Das Abnormalitätserfassungsteil 60 bestimmt, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv abnormal sind, wenn die U-Phasenanschlussspannung Vu, die der erste Spannungserfassungswert ist, und die V-Phasenanschlussspannung Vv, die der zweite Spannungserfassungswert ist, einander gleich sind (S106: JA und S108: JA). Insbesondere wird bestimmt, dass die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität vorhanden ist, in der der Pfad zum Erfassen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der Pfad zum Erfassen der V-Phasenanschlussspannung Vv kurzgeschlossen sind. Das bedeutet, wenn der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert für die vorbestimmte Periode gleich sind, wird bestimmt, dass die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität zwischen dem Pfad zum Erfassen des ersten Spannungserfassungswerts und dem Pfad zum Erfassen des zweiten Spannungserfassungswerts vorhanden ist.
Dadurch ist es möglich, zu vermeiden, dass die zwei Spannungserfassungswerte, wie z. B. die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv, deren Spannungswerte selbst bei dem normalen Zeitpunkt temporär einander gleich werden, bestimmt werden, die Kurzschlussabnormalität trotz keiner tatsächlichen Abnormalität aufzuweisen. Es ist möglich, die Abnormalität des Spannungserfassungswerts korrekt zu erfassen. Ferner können, da es möglich ist, korrekt den Zwischenkurzschluss durch die Abnormalitätserfassungsverarbeitung ungeachtet der Anordnung der Anschlüsse zu erfassen, die Anschlüsse derart angebracht sein, dass die zwei Spannungserfassungswerte von ähnlichen Eigenschaften von den benachbarten Anschlüssen erfasst bzw. erhalten werden. Das bedeutet, dass die Anordnung der Anschlüsse mit einer größeren Freiheit ausgestaltet werden kann. Hier ist die Gleichheit des ersten Spannungserfassungswerts und des zweiten Spannungserfassungswerts nicht auf die exakte Gleichheit beschränkt und gewisse Unterschiede werden ermöglicht, die auf Grund von Sensorfehlern und Berechnungsfehlern verursacht werden können.
Das Abnormalitätserfassungsteil 60 bestimmt, dass der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist, wenn die Summe von quadratischen Werten des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts, die auf das Ansteuern des Motors 10 bezogen sind, gleich oder größer als der Stromversorgungsvergleichsschwellenwert Xi ist (S104: JA). Es ist dadurch möglich, mit geringer Berechnung genau zu überprüfen, ob der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist. Das Abnormalitätserfassungsteil 60 bestimmt, dass das Lenkrad 91 in Betrieb ist, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω des Lenkrads 91 gleich oder größer als der Lenkvergleichsschwellenwert Xω ist (S105: JA). Es ist dadurch möglich, korrekt zu überprüfen, ob das Lenkrad 91 in Betrieb ist.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform arbeitet das Abnormalitätserfassungsteil 60 der Steuereinheit 40 als Spannungssignalerfassungsteil, Stromzufuhrerfassungsteil, Lenkerfassungsteil und Abnormalitätserfassungsteil. S103, S014, S015 und S019 in 4 entsprechen einer Funktionsverarbeitung des jeweiligen Spannungserfassungsteils, des Stromzufuhrerfassungsteils, des Lenkerfassungsteils und des Abnormalitätserfassungsteils. Ferner entsprechen die U-Phase und die V-Phase jeweils der ersten Phase und der zweiten Phase. Natürlich können die U-Phase und die W-Phase jeweils die erste Phase und die zweite Phase sein. Die V-Phase und entweder die U-Phase oder die W-Phase können jeweils die erste Phase und die zweite Phase sein. Die W-Phase und eine der U-Phase oder der V-Phase können jeweils die erste Phase und die zweite Phase sein.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird die Zwischenklemmkurzschlussabnormalität zwischen der U-Phasenanschlussspannung Vu und der V-Phasenanschlussspannung Vv erfasst. In einer zweiten Ausführungsform wird beispielsweise angenommen, dass ein Eingabeanschluss Tm0, der eine durch einen Regler oder dergleichen eingegebene Leistungszufuhrspannung empfängt, benachbart zu dem Eingabeanschluss Tm 1 vorgesehen, ist der die U-Phasenspannung Vu empfängt. Angenommen, dass die von dem Eingabeanschluss Tm0 eingegebene Spannung die Eingabespannung eines festen Spannungsniveaus ist (beispielsweise 5 [V]), ist es wahrscheinlich, dass eine Spannungsfixierabnormalität auftritt, in der die U-Phasenspannung Vu kontinuierlich auf die Eingabespannung festgelegt wird, wenn der Zwischenklemmkurzschluss zwischen den Eingabeanschlüssen Tm0 und Tm 1 entsteht.
Bei der zweiten Ausführungsform wird aus diesem Grund eine Abnormalitätserfassungsverarbeitung ausgeführt, um eine Spannungsfestlegungsabnormalität zu erfassen, in der ein Kurzschluss zwischen einem Eingabeanschluss zum Empfangen eines festgelegten Werts und einem Eingabeanschluss zum Empfangen eines Spannungserfassungswerts entsteht, der mit einer Zeit variiert, wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr versorgt wird. Hier wird angenommen, dass der Spannungserfassungswert beispielsweise die U-Phasenanschlussspannung Vu ist. Nachstehend wird erachtet, dass die Spannungsfestlegungsabnormalität ein Beispiel der Zwischenklemmkurzschlussabnormalität ist.
Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung in der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf ein in 5 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung wird durch das Abnormalitätserfassungsteil 60 bei jedem vorbestimmten Intervall ausgeführt, während beispielsweise die Zündleistung zugeführt wird. Die Verarbeitung von S201 bis S205 ist ähnlich zu S101 bis S105 (4) der ersten Ausführungsform. Wenn eine Bestimmung von S204 oder S206 NEIN ergibt, wird der Zellwert C zurückgesetzt und S209 ausgeführt.
Bei S206 wird überprüft, ob der vorliegende Wert Vu(n), der die bei dem derzeitigen Zeitpunkt erfasste U-Phasenanschlussspannung Vu ist, einen vorangehenden Wert Vu(n-1) gleicht, der die bei dem vorangegangenen Zeitpunkt erfasste U-Phasenanschlussspannung ist. Wenn ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) gleich oder kleiner eines Festlegungsvergleichsschwellenwerts Xf ist, wird bestimmt, dass der derzeitige Wert Vu(n) und der vorangegangene Wert Vu(n-1) einander gleich sind. Der Festlegungsvergleichsschwellenwert Xf wird auf einen Wert nahe Null unter Berücksichtigung von Sensorfehlern und dergleichen festgelegt. Wenn bestimmt wird, dass der derzeitige Wert Vu(n) und der vorangegangene Wert Vu(n-1) einander gleich sind (S206: NEIN), d. h. der absolute Wert des Unterschieds zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) größer als der Festlegungsvergleichsschwellenwert Xf wegen der Veränderungen der U-Phasenspannung Vu mit der Zeit ist, wird der Zellwert C des Zählers zurückgesetzt und anschließend S209 ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der derzeitige Wert Vu(n) und der vorangegangene Wert Vu(n-1) einander gleich sind (S207: JA), d. h. der absolute Wert des Unterschieds zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) gleich oder kleiner als der Festlegungsvergleichsschwellenwert Xf ist, d. h. wenn sich die U-Phasenspannung Vu nicht mit der Zeit verändert, wird S207 ausgeführt.
Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung von S207 ist ähnlich wie die Abnormalitätserfassungsverarbeitung von S107 von 4. Bei S208 wird überprüft, ob eine Gleichheit des derzeitigen Werts Vu(n) und des vorangegangenen Werts Vu(n-1) über mehr als eine vorbestimmte Periode weiter andauert. Ähnlich zu S108 von 4 wird bestimmt, dass die Gleichheit zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) über mehr als die vorbestimmte Periode andauert, wenn der Zählwert C größer als der Zählvergleichsschwellenwert Xc ist. Wenn bestimmt wird, dass die Gleichheit zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) nicht länger als die vorbestimmte Periode andauert (S208: NEIN), d. h. der Zählwert C ist gleich oder kleiner als der Zählvergleichsschwellenwert Xc, wird S209 ausgeführt. Hier wird der Zählwert C nicht zurückgesetzt, sondern beibehalten. Wenn bestimmt wird, dass die Gleichheit zwischen dem vorliegenden Wert Vu(n) und dem vorangehenden Wert Vu(n-1) länger als die vorbestimmte Periode (S208: JA) andauert, d. h. der Zählwert C ist größer als der Zählvergleichsschwellenwert Xc, wird S210 ausgeführt.
Bei S209 wird, der ausgeführt wird, wenn irgendeiner von S204, S205, S206 und S208 NEIN ergibt, der derzeitige Wert Vu(n) beibehalten. Der derzeitige Wert Vu(n), der beibehalten wird, wird als vorangegangener Wert Vu(n-1) bei der nächsten Verarbeitung verwendet. Wenn S208 JA ergibt, d. h. wenn bestimmt wird, dass die Gleichheit zwischen dem derzeitigen Wert Vu(n) und dem vorangegangenen Wert Vu(n-1) länger als die vorbestimmte Periode andauert, wird bei S210 bestimmt, dass die U-Phasenspannung Vu die Festlegungsabnormalität aufweist. Bei der zweiten Ausführungsform wird die Festlegungsabnormalität durch Vergleichen des derzeitigen Werts Vu(n) und des vorangegangenen Werts Vu(n-1) eines Spannungserfassungswerts erfasst (in diesem Beispiel U-Phasenanschlussspannung Vu). Es wird dadurch möglich, die Festlegungsabnormalität ohne Verwendung von mehreren Spannungserfassungswerten zu erfassen.
Das Abnormalitätserfassungsteil bestimmt, dass die U-Phasenanschlussspannung Vu abnormal ist, wenn der derzeitige Wert Vu(n) und der vorangegangene Wert Vu(n-1) des Spannungserfassungswerts weiter über mehr als eine vorbestimmte Periode einander gleich sind (S205: JA, S208: JA). Es ist dadurch möglich, die Festlegungsabnormalität, wie z. B. einen Kurzschluss des Spannungserfassungspfads zur Erfassung der U-Phasenanschlussspannung Vu zu der Leistungszufuhrleitung oder Masseleitung, genau zu bestimmen. Nachstehend ist Gleichheit zwischen dem derzeitigen Wert und dem vorangegangenen Wert nicht auf eine absolute oder vollständige Gleichheit beschränkt, sondern kann kleine Unterschiede enthalten, wie z. B. Sensorfehler und Berechnungsfehler. Die zweite Ausführungsform stellt auch ähnliche Vorteile wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform bereit.
Bei der zweiten Ausführungsform entspricht S203, S204, S205 und S209 in 5 jeweils der Funktionsverarbeitung des Spannungserfassungsteils, der Funktionsverarbeitung des Stromzufuhrerfassungsteils, der Funktionsverarbeitung des Lenkerfassungsteils und der Funktionsverarbeitung des Abnormalitätserfassungsteils.
(Weitere Ausführungsformen)
(A) Spannungserfassungswert
Die erste Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, dass die Spannungserfassungswerte die U-Phasenanschlussspannung Vu und die V-Phasenanschlussspannung Vv sind, der erste Spannungserfassungswert die U-Phasenanschlussspannung Vu ist und der zweite Spannungserfassungswert die V-Phasenanschlussspannung Vv ist.
Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung kann auf ähnliche Weise unter der Annahme ausgeführt werden, dass der Spannungserfassungswert das U-Phasenstromerfassungssignal des Motors 10, das als der Spannungserfassungswert in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform veranschaulicht ist, das V-Phasenstromerfassungssignal, das W-Phasenstromerfassungssignal, die Rotationssignale SIN, COS, das Drehmomentsignal TRG und das Lenkwinkelsignal ist.
Da die Schaltelemente umgeschaltet werden, um ein- und ausgeschalten zu werden, wenn der Strom zu dem Motor 10 fließt, steigt die Temperatur der Schaltelemente aufgrund von Schaltverlusten. Aus diesem Grund kann angenommen werden, dass der Spannungserfassungswert ein Temperaturerfassungselement (z. B. Thermistor), das eine Temperatur eines Schaltelements erfasst, unter Berücksichtigung der Temperatur des Schaltelements als Betriebsparameter ist, der variiert, wenn die drehende elektrische Maschine mit einer elektrischen Leistungszufuhr versorgt wird. Ferner kann der Spannungserfassungswert irgendein anderer Erfassungswert eines Betriebsparameters sein, der variiert, wenn der Motor 10 mit einer elektrischen Leistung versorgt wird. Die Reihenfolge der Anordnung der Anschlüsse zum Erfassen von verschiedenen Spannungserfassungswerten ist nicht auf die vorstehend beschriebene Reihenfolge beschränkt, sondem kann irgendeine Reihenfolge aufweisen.
(B) Abnormalitätserfassungsverarbeitung
Die Abnormalitätserfassungsverarbeitung kann an allen Spannungserfassungswerten der Anschlüsse ausgeführt werden, zu denen ein Eingabeanschluss oder ein Verbindungsanschluss benachbart ist. Ferner kann unterschiedlich zu der Abnormalitätserfassungsverarbeitung, die bei einem Fall ausgeführt wird, bei dem die Spannungserfassungswerte von den benachbarten Anschlüssen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erhalten werden, die Abnormalitätserfassungsverarbeitung als separate Verarbeitung durch Verzichten der Abnormalitätserfassungsverarbeitung von S101, S102, S104 und S105 von 4 beispielsweise bei einem Fall ausgeführt werden, bei dem Eigenschaften der Spannungserfassungswerte nicht ähnlich sind.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die vorbestimmte Periode basierend auf dem Zählwert C des Zählers gemessen. Die vorbestimmte Periode kann unter Verwendung eines Timers oder dergleichen anstelle des Zählers gemessen werden. Die Reihenfolge der Verarbeitung von S101 bis S106 in 4 kann verändert werden soweit wie es S101, S102 und S103 jeweils vor S104, S105 und S106 ausgeführt werden. Auf ähnliche Weise kann die Reihenfolge der Verarbeitung von S201 bis S206 in 5 insoweit verändert werden, als dass S201, S202 und S203 jeweils vor S204, S205 und S206 ausgeführt werden.
Zusätzlich kann als erster Schritt der Abnormalitätserfassungsverarbeitung überprüft werden, ob sich das Leistungszufuhrrelais in einem eingeschalteten Zustand befindet. Wenn bestimmt wird, dass sich das Leistungszufuhrrelais in einem eingeschalteten Zustand befindet, kann S101 in 4 ausgeführt werden. Wenn nicht bestimmt wird, dass sich das Leistungszufuhrrelais in einem eingeschalteten Zustand befindet, kann die Abnormalitätserfassungsverarbeitung abgebrochen werden. Diese Abwandlung kann auch in der Abnormalitätserfassungsverarbeitung von 5 implementiert werden.
(C) Stromzufuhrerfassungsteil
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird bestimmt, dass der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr basierend auf der Summe der Quadrate des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* im Betrieb ist, wenn die Summe der Quadrate gleich oder größer als der Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi ist. Alternativ kann bestimmt werden, dass der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist, wenn alle absoluten Werte der Phasenspannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* gleich oder größer als ein Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi2 ist, d. h. |Vu*|≥Xi2, |Vv*|≥Xi2 und |Vw*|≥Xi2.
In diesem Fall wird jeder der Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* bei S101 in 4 anstelle des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* erhalten. In 5 kann S201 auf ähnliche Weise ausgeführt werden.
Es kann auch bestimmt werden, dass der Motor 10 mit einer elektrischen Leistungszufuhr in Betrieb ist, wenn alle absoluten Werte, die durch Subtrahieren der jeweiligen Tastbefehlswerte Du, Dv und Dw berechnet werden, gleich oder größer als ein Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi3 sind, d. h. |50-Du|≥Xi3, |50-Dv|≥Xi3 und |50-Dw|≥Xi3.
In diesem Fall werden die Tastbefehlswerte Du, Dv und Dw jeder Phase bei S101 in 4 anstelle des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* erfasst. In 5 kann S201 auch auf ähnliche Weise ausgeführt werden. Die Stromzufuhrvergleichsspannungswerte Xi2 und Xi3 werden auf Werte festgelegt, die nahe Null unter Berücksichtigung von Sensorfehlern und dergleichen sind.
(D) Lenkerfassungsteil
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω basierend auf den von dem Lenkwinkelsensor erfassten Lenkwinkel θh berechnet. Alternativ wird eine geschätzte Lenkwinkelgeschwindigkeit ωe beispielsweise basierend auf dem elektrischen Winkel θm oder dergleichen des Motors 10 anstelle der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω berechnet, die basierend auf dem Lenkwinkel θh berechnet wird.
(E) Stromsensor
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Stromsensorteil 30 aus den Shunt-Widerständen ausgebildet und zwischen den Schaltelementpaaren und der Masse vorgesehen. Alternativ kann das Stromsensorteil 30 zwischen den Schaltelementpaaren und der Hochpotentialstromleitung oder zwischen den Schaltelementpaaren und der Spule des Motors 10 vorgesehen sein. Ferner ist das Stromsensorteil 30 nicht auf die Shunt-Widerstände beschränkt, sondern können auch Hall-Elemente oder dergleichen sein.

Claims

Steuervorrichtung (1) einer drehenden elektrischen Maschine zum Steuern eines Antriebs einer drehenden elektrischen Maschine (10), die ein Unterstützungsdrehmoment entsprechend einem durch einen Lenkbetrieb eingebrachten Lenkdrehmoment an einem Lenkelement (91) erzeugt, wobei die Steuervorrichtung aufweist: ein Spannungssignalerfassungsteil (60: S103, S203) zum Erfassen eines Spannungserfassungswerts betreffend einem Betriebsparameter, der variiert, wenn die drehende elektrische Maschine mit einer elektrischen Leistungszufuhr im Betrieb ist; ein Leistungszufuhrüberprüfteil (60: S104, S204) zum Überprüfen, ob eine elektrische Leistung zu der drehenden elektrischen Maschine zugeführt ist; ein Lenküberprüfteil (60: S105, S205) zum Überprüfen, ob das Lenkelement in Betrieb ist basierend darauf, ob eine Winkelgeschwindigkeit des Lenkbetriebs des Lenkelements größer als ein Lenkerfassungsschwellenwert ist; und ein Abnormalitätserfassungsteil (60: S109, S210) zum Überprüfen, ob der Spannungserfassungswert abnormal ist, und zwar basierend auf einer Veränderung des Spannungserfassungswerts über eine vorbestimmte Periode unter einer Bedingung, dass das Leistungszufuhrüberprüfteil bestimmt, dass die drehende elektrische Maschine in Betrieb ist, wobei elektrische Leistung zugeführt wird, und das Lenküberprüfteil bestimmt, dass das Lenkelement in Betrieb ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Lenkbetriebs des Lenkteils größer als der Lenkerfassungsschwellenwert ist (S104: JA, S105: JA, S204: JA, S205: JA), und wobei das Abnormalitätserfassungsteil einen Abnormalitätsüberprüfungsbetrieb stoppt, wenn das Leistungszufuhrüberprüfteil bestimmt, dass keine elektrische Leistung der elektrischen Maschine zugeführt wird, oder das Lenküberprüfungsteil bestimmt, dass das Lenkteil nicht in Betrieb ist, wobei das Spannungssignalerfassungsteil (60: S103) als Spannungserfassungswerte einen ersten Spannungserfassungswert und einen zweiten Spannungserfassungswert erfasst; und das Abnormalitätserfassungsteil (60: S109) bestimmt, dass der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert abnormal sind, wenn der erste Spannungserfassungswert und der zweite Spannungserfassungswert über eine vorbestimmte Periode zueinander gleich sind, oder das Abnormalitätserfassungsteil (60: S210) bestimmt, dass der Spannungserfassungswert abnormal ist, wenn die Spannungserfassungswerte des vorangegangenen Zeitpunkts und des gegenwärtigen Zeitpunkts über die vorbestimmte Periode zueinander gleich sind.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, wobei: der erste Spannungserfassungswert eine Anschlussspannung einer ersten Phase der drehenden elektrischen Maschine ist; und der zweite Spannungserfassungswert eine Anschlussspannung einer zweiten Phase der drehenden elektrischen Maschine ist, die sich von der ersten Phase unterscheidet.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das Leistungszufuhrüberprüfteil bestimmt, dass die drehende elektrische Maschine im Betrieb ist, wenn eine Summe von quadratischen Werten eines d-Achse-Spannungsbefehlswerts und eines q-Achse-Spannungsbefehlswerts gleich oder größer als ein Stromzufuhrvergleichsschwellenwert Xi ist, der sich auf das Antreiben der drehenden elektrischen Maschine bezieht.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Abnormalitätserfassungsteil eine Abnormalität des Spannungserfassungswerts erfasst, welcher eine Kurzschlussabnormalität zwischen den drei Phasen der drehenden elektrischen Maschine anzeigt.