DE112017006880T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung, motortreibereinheit und elektrische servolenkvorrichtung - Google Patents

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Abstract

[Problem]Zur Bereitstellung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Motorausgabe selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn eine Motorsteuerung von einer Steuerung während einer Normalzeit zu einer Steuerung während einer Anormalzeit umgeschaltet wird.[Lösung]Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 weist Folgendes auf: einen ersten Inverter 120, der mit einem Ende der Wicklung jeder Phase eines Motors 200 verbunden ist; einen zweiten Inverter 130, der mit dem anderen Ende der Wicklung jeder Phase verbunden ist; eine erste Phasentrennrelaisschaltung 150 zum Umschalten zwischen der Verbindung und Nicht-Verbindung zwischen einem Ende der Wicklung jeder Phase und dem ersten Inverter; eine zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 zum Umschalten zwischen der Verbindung und Nicht-Verbindung zwischen dem anderen Ende der Wicklung jeder Phase und dem zweiten Inverter; eine Teilinverterschaltung 140, die mit einem Ende und dem anderen Ende der Wicklung jeder Phase verbunden sein kann; eine dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 zum Umschalten zwischen der Verbindung und Nicht-Verbindung zwischen einem Ende der Wicklung jeder Phase und der Teilinverterschaltung; und eine vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 zum Umschalten zwischen der Verbindung und Nicht-Verbindung zwischen dem anderen Ende der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, eine Motortreibereinheit und eine elektrische Servolenkvorrichtung.
  • [Hintergrundtechnik]
  • Elektromotoren, wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrom(DC)-Motoren und Wechselstrom(AC)-Synchronmotoren (im Folgenden einfach als „Motoren“ bezeichnet), werden allgemein durch einen Dreiphasenstrom getrieben. Komplexe Steuertechniken, wie beispielsweise Vektorsteuerung, werden verwendet, um einen Dreiphasenstrom-Signalverlauf genau zu steuern. Derartige Steuertechniken erfordern ein hohes Maß an Mathematik und eine digitale Funktionsschaltung, wie beispielsweise eine Mikrosteuerung (Mikrocomputer), wird verwendet. Vektorsteuertechnik wird in Gebieten eingesetzt, in denen eine Motorlastvariation groß ist, beispielsweise Waschmaschinen, elektrisch unterstützten Fahrrädern, Elektro-Rollern, elektrischen Servolenkvorrichtungen, Elektrofahrzeugen, Industrieausrüstung und dergleichen. Unterdessen wird für einen Motor mit einer relativ kleinen Ausgabe ein unterschiedliches Motorsteuerverfahren eingesetzt, wie beispielsweise ein Pulsbreitenmodulations(PWM)-Verfahren.
  • Auf dem Gebiet innerhalb von Fahrzeugen wird eine elektrische Steuereinheit (ECU; ECU = electrical control unit) für Automobile für ein Fahrzeug eingesetzt. Die ECU beinhaltet eine Mikrosteuerung, eine Leistungsversorgung, eine Eingangs/Ausgangsschaltung, einen Analog-Digital(AD)-Wandler, eine Lasttreiberschaltung, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und dergleichen. Ein elektronisches Steuersystem ist um die ECU herum aufgebaut. Beispielsweise verarbeitet die ECU ein Signal von einem Sensor, um ein Betätigungselement, wie beispielsweise einen Motor, zu steuern. Insbesondere steuert die ECU einen Inverter in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, während eine Drehzahl oder ein Drehmoment eines Motors überwacht wird. Unter einer Steuerung der ECU wandelt die Leistungsumwandlungsvorrichtung Treiberleistung, die dem Motor zugeführt wird.
  • In den letzten Jahren wurde ein mechanisch und elektrisch integrierter Motor, bei dem ein Motor, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine ECU integriert sind, entwickelt. Insbesondere ist auf dem Gebiet innerhalb von Fahrzeugen vom Standpunkt der Sicherheit aus betrachtet die Sicherheit hoher Qualität erforderlich. Aus diesem Grund wurde ein redundanter Entwurf eingesetzt, bei dem ein sicherer Betrieb selbst in dem Fall fortgesetzt werden kann, in dem ein Teil einer Komponente ausfällt. Als Beispiel eines redundanten Entwurfs wurde die Bereitstellung zweier Leistungsumwandlungsvorrichtungen für einen einzelnen Motor in Betracht gezogen. Als weiteres Beispiel wurde ein Bereitstellen einer Sicherungs-Mikrosteuerung in einer Hauptsteuerung in Betracht gezogen.
  • Die Patentliteratur 1 beispielsweise offenbart eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Steuerung und zwei Inverter aufweist und Leistung, die einem Dreiphasenmotorzugeführt wird, wandelt. Jeder der beiden Inverter ist mit einer Leistungsversorgung und einer Masse (im Folgenden als „GND“ bezeichnet) verbunden. Ein Inverter ist mit den einen Enden der Dreiphasenwicklungen des Motors verbunden und der andere Inverter ist mit den anderen Enden der Dreiphasenwicklungen verbunden. Jeder Inverter beinhaltet eine Brückenschaltung, die aus drei Schenkeln gebildet ist, die jeweils ein Hochseite-Schaltelement und ein Niedrigseite-Schaltelement beinhalten. In dem Fall, in dem ein Ausfall eines Schaltelements in den beiden Invertern erfasst wird, schaltet die Steuerung eine Motorsteuerung von einer Steuerung zu einer Normalzeit zu einer Steuerung zu einer Anormalzeit um. Bei der vorliegenden Beschreibung bedeutet „anormal“ hauptsächlich einen Ausfall eines Schaltelements. Außerdem bedeutet „Steuerung zu einer Normalzeit“ Steuerung in einem Zustand, in dem alle Schaltelemente normal sind, und „Steuerung zu einer Anormalzeit“ bedeutet Steuerung in einem Zustand, in dem ein Ausfall in einem bestimmten Schaltelement aufgetreten ist.
  • Bei der Steuerung zu der Anormalzeit ist in einem Inverter mit einem ausgefallenen Schaltelement (im Folgenden als „ausgefallener Inverter“ bezeichnet) der beiden Inverter ein neutraler Punkt von Wicklungen ausgebildet durch An- oder Ausschalten der Schaltelemente gemäß einer vorbestimmten Regel. Gemäß der Regel sind beispielsweise in dem Fall eines offenen Ausfalls, bei dem ein Hochseite-Schaltelement zu allen Zeiten ausgeschaltet ist, in der Brückenschaltung des Inverters andere Schaltelemente als das ausgefallene Schaltelement unter den drei Hochseite-Schaltelementen ausgeschaltet und die drei Niedrigseite-Schaltelemente sind eingeschaltet. In diesem Fall ist der neutrale Punkt auf der Niedrigseite ausgebildet. Alternativ sind in dem Fall eines Kurzschlussausfalls, bei dem ein Hochseite-Schaltelement zu allen Zeiten eingeschaltet ist, in der Brückenschaltung des Inverters andere Schaltelemente als das ausgefallene Schaltelement unter den drei Hochseite-Schaltelementen eingeschaltet und die drei Niedrigseite-Schaltelemente sind ausgeschaltet. In diesem Fall ist der neutrale Punkt auf der Hochseite ausgebildet. Gemäß der Leistungsumwandlungsvorrichtung der Patentliteratur 1 ist zu der Anormalzeit der neutrale Punkt der Dreiphasenwicklungen in einem ausgefallenen Inverter ausgebildet. Selbst wenn ein Ausfall in einem Schaltelement auftritt, kann ein Motortreiben unter Verwendung eines normalen Inverters fortgesetzt werden.
  • [Literatur der verwandten Technik]
  • [Patentliteratur]
  • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2014-192950
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Bei der oben beschriebenen verwandten Technik besteht Bedarf nach einer weiteren Verbesserung einer Motorausgabe bei einer Steuerung zu einer Anormalzeit.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stellt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die in der Lage ist, eine Motorausgabe selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn eine Motorsteuerung von einer Steuerung zu einer Normalzeit zu einer Steuerung zu einer Anormalzeit umgeschaltet wird.
  • [Lösung des Problems]
  • Eine exemplarische Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung von einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, die einem Motor mit n-Phasenwicklungen (wobei n eine Ganzzahl gleich 3 oder mehr ist) zugeführt wird, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung einen ersten Inverter, der mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase des Motors verbunden ist, einen zweiten Inverter, der mit den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbunden ist, eine erste Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter umzuschalten, eine zweite Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem zweiten Inverter umzuschalten, eine Teilinverterschaltung, die mit den einen Enden und den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar ist, eine dritte Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten, und eine vierte Phasentrennrelaisschaltung aufweist, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten.
  • Eine weitere exemplarische Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung von einer Leistungsversorgung zu Leistung umwandelt, die einem Motor mit n-Phasenwicklungen (wobei n eine Ganzzahl gleich 3 oder mehr ist) zugeführt wird, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung einen ersten Inverter, der mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase des Motors verbunden ist, einen zweiten Inverter, der mit den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbunden ist, eine erste Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter umzuschalten, eine Teilinverterschaltung, die mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar ist, und eine zweite Phasentrennrelaisschaltung aufweist, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung werden eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Motorausgabe selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn eine Motorsteuerung von einer Steuerung zu einer Normalzeit zu einer Steuerung zu einer Anormalzeit umgeschaltet wird, eine Motortreibereinheit, die die Leistungsumwandlungsvorrichtung beinhaltet, und eine elektrische Servolenkvorrichtung mit der Motortreibereinheit bereitgestellt.
  • Figurenliste
    • 1A ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand, bei dem eine Motorspannung V an eine Wicklung einer Phase angelegt ist, bei einer Steuerung zu einer Normalzeit darstellt.
    • 1B ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand, bei dem eine Motorspannung V an sternförmig geschaltete Dreiphasenwicklungen angelegt ist, bei einer Steuerung zu einer Anormalzeit darstellt.
    • 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungsausbildung einer ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das eine typische Blockausbildung einer Motortreibereinheit 400 gemäß der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 darstellt.
    • 5 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Stromsignalverlaufs, der erhalten wird durch Darstellen von Werten eines Stroms, der durch jede von U-Phase-, V-Phase, und W-Phase-Wicklungen eines Motors 200 fließt, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gesteuert wird, gemäß einer Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung zu einer Normalzeit zeigt.
    • 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungsausbildung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß einem modifizierten Beispiel des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels darstellt.
    • 7 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungsausbildung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels darstellt.
    • 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100C gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 9 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100D gemäß einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine typische Konfiguration einer elektrischen Servolenkvorrichtung 500 gemäß einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
  • [Beschreibung der Ausführungsbeispiele]
  • Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, wird das Wissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung, auf dem die vorliegende Offenbarung basiert, beschrieben.
  • 1A stellt schematisch einen Zustand, bei dem eine Motorspannung V an eine Wicklung einer Phase angelegt ist, bei einer Steuerung zu einer Normalzeit dar. 1B stellt schematisch einen Zustand, bei dem eine Motorspannung V an sternförmig geschaltete Dreiphasenwicklungen angelegt ist, bei der Steuerung zu einer Anormalzeit dar.
  • Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Patentliteratur 1 offenbart ist, wird das Anlegen einer Spannung V an einen Motor betrachtet. Ein Modus einer Steuerung zu einer Normalzeit, der in der Patentliteratur 1 offenbart ist, beinhaltet einen ersten bis dritten Steuermodus. Ferner entspricht der dritte Steuermodus einer Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung der vorliegenden Offenbarung, was unten beschrieben wird. In dem dritten Steuermodus wird, wie in 1A dargestellt ist, die Spannung V unverändert an eine Wicklung einer Phase angelegt. Andererseits sind bei einer Steuerung zu einer Anormalzeit Dreiphasenwicklungen sternförmig geschaltet und ein Knoten der Sternverbindung fungiert als Neutralpunkt. Dreiphasenwicklungen, die in Abständen von 120° um den Knoten ausgerichtet sind, werden betrachtet. In diesem Fall beträgt, wie in 1B dargestellt ist, eine Spannung, die an eine Wicklung einer Phase angelegt wird, V/(3)1/2. Auf diese Weise wird bei der Steuerung zu der Anormalzeit, obwohl die Motorspannung gleich der Motorspannung bei der Steuerung zu der Normalzeit ist, die Spannung, die an die Wicklung einer Phase angelegt ist, verglichen mit derjenigen zu der Normalzeit auf 1/(3)1/2 vermindert. Folglich entsteht dahingehend ein Problem, dass die Motorausgabe sinkt. Ferner wird eine Motorausgabe (W) auf der Basis des Drehmoments (N·m) und einer Drehzahl (U/min) erhalten.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, einer Motortreibereinheit und einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Eine Beschreibung jedoch, die detaillierter als nötig ist, könnte in einigen Fällen weggelassen sein, um eine unnötige Redundanz zu vermeiden und ein Verständnis für Fachleute auf diesem Gebiet zu ermöglichen. Eine detaillierte Beschreibung bereits bekannter Tatsachen oder eine redundante Beschreibung von im Wesentlichen der gleichen Ausbildung beispielsweise könnte in einigen Fällen weggelassen werden.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben, indem beispielsweise eine Leistungsumwandlungsvorrichtung herangezogen wird, die Leistung wandelt, die einem Dreiphasenmotor zugeführt wird, der Dreiphasenwicklungen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) umfasst. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung wandelt, die einem n-Phasenmotor mit Wicklungen von n-Phasen (wobei n eine Ganzzahl gleich 4 oder mehr ist) zugeführt wird, wie beispielsweise vier Phasen oder fünf Phasen, befindet sich jedoch ebenso innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • (Struktur der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100)
  • 2 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 beinhaltet einen ersten und einen zweiten Inverter 120 und 130, eine Teilinverterschaltung 140 und eine erste bis vierte Phasentrennrelaisschaltung 150, 160, 170 und 180. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ist mit einem Motor 200 verbunden, um Leistung von einer Leistungsversorgung 101 in Leistung umzuwandeln, die dem Motor 200 zugeführt wird, der Dreiphasenwicklungen beinhaltet.
  • Der Motor 200 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrom(AC)-Motor. Der Motor 200 beinhaltet eine U-Phasenwicklung M1, eine V-Phasenwicklung M2 und eine W-Phasenwicklung M3 und ist mit dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 verbindbar. Insbesondere ist der erste Inverter 120 mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase des Motors 200 verbindbar und der zweite Inverter 130 ist mit den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar. Die Teilinverterschaltung 140 ist mit den einen Enden und den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar. Bei der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck „Verbindung“ zwischen Komponenten (Elementen) hauptsächlich eine elektrische Verbindung.
  • Der erste Inverter 120 beinhaltet einen U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenanschluss U_L, V_L und W_L. Der zweite Inverter 130 beinhaltet einen U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenanschluss U_R, V_R und W_R. Die Teilinverterschaltung 140 beinhaltet einen U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenanschluss U_S, V_S und W_S, die dem ersten und dem zweiten Inverter 120 und 130 gemein sind.
  • Der Anschluss U_L des ersten Inverters 120 ist mit einem Ende der U-Phasenwicklung M1 verbunden, der Anschluss V_L ist mit einem Ende der V-Phasenwicklung M2 verbunden und der Anschluss W_L ist mit einem Ende der W-Phasenwicklung M3 verbunden. Wie bei dem ersten Inverter 120 ist der Anschluss U_R des zweiten Inverters 130 mit dem anderen Ende der Wicklung M1 verbunden, ist der Anschluss V_R mit dem anderen Ende der Wicklung M2 verbunden und ist der Anschluss W_R mit dem anderen Ende der Wicklung M3 verbunden. Derartige Verbindungen der Motorwicklung unterscheiden sich von sogenannten Sternverbindungen und Delta- bzw. Dreiecksverbindungen.
  • Der Anschluss U_S der Teilinverterschaltung 140 ist mit einem Ende oder dem anderen Ende der U-Phasenwicklung M1 verbindbar, der Anschluss V_S ist mit einem Ende oder dem anderen Ende der V-Phasenwicklung M2 verbindbar und der Anschluss W_S ist mit einem Ende oder dem anderen Ende der W-Phasenwicklung M3 verbindbar.
  • Der erste Inverter 120 (in einigen Fällen als „Brückenschaltung L“ bezeichnet) beinhaltet eine Brückenschaltung, die aus drei Schenkeln gebildet ist. Jeder Schenkel besitzt ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement. Schaltelemente 121L, 122L und 123L, die in 2 dargestellt sind, sind Niedrigseite-Schaltelemente und Schaltelemente 121H, 122H und 123H, die in 2 dargestellt sind, sind Hochseite-Schaltelemente. Als Schaltelement könnte beispielsweise ein Halbleiter-Schaltelement verwendet werden, wie z. B. ein Feldeffekttransistor (typischerweise ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET)) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Bei der vorliegenden Beschreibung wird ein Beispiel beschrieben, bei dem ein FET als Schaltelement eines Inverters verwendet wird, wobei in der folgenden Beschreibung in einigen Fällen ein Schaltelement als ein FET bezeichnet wird. Beispielsweise kann das Schaltelement 121L als „FET 121L“ bezeichnet werden.
  • Der erste Inverter 120 beinhaltet als Stromsensor 190 (siehe 4) zum Erfassen eines Stroms, der durch die Wicklungen M1, M2 und M3 jeder Phase fließt, beispielsweise einen Nebenschlusswiderstand (nicht dargestellt), der an jedem Schenkel vorgesehen ist. Der Stromsensor 190 beinhaltet eine Stromerfassungsschaltung (nicht dargestellt), die einen Strom erfasst, der durch den Nebenschlusswiderstand fließt. Beispielsweise ist der Nebenschlusswiderstand zwischen ein Niedrigseite-Schaltelement und einen Knoten N1 an der Masseseite (GND) in jedem Schenkel geschaltet. Ein Widerstandswert des Nebenschlusswiderstands liegt beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,5 mΩ bis 1,0 mΩ.
  • Wie bei dem ersten Inverter 120 beinhaltet der zweite Inverter 130 (in einigen Fällen als „Brückenschaltung R“ bezeichnet) eine Brückenschaltung, die aus drei Schenkeln gebildet ist. FETs 131L, 132L und 133L, die in 2 dargestellt sind, sind Niedrigseite-Schaltelemente und FETS 131H, 132H und 133H, die in 2 dargestellt sind, sind Hochseite-Schaltelemente. Außerdem beinhaltet wie bei dem ersten Inverter 120 jeder Schenkel des zweiten Inverters 130 einen Nebenschlusswiderstand (nicht dargestellt). Beispielsweise ist der Nebenschlusswiderstand zwischen ein Niedrigseite-Schaltelement und einen Knoten N2 an der GND-Seite in jedem Schenkel geschaltet. Jeder FET des ersten und zweiten Inverters 120 und 130 könnte beispielsweise durch eine Mikrosteuerung oder einen zweckgebundenen Treiber gesteuert werden. Ferner ist die oben beschriebene Anordnung der Nebenschlusswiderstände ein Beispiel und die Anzahl eingesetzter Nebenschlusswiderstände und die Anordnung der Nebenschlusswiderstände werden in Anbetracht von Produktionskosten, Entwurfsspezifikationen oder dergleichen geeignet bestimmt.
  • Die Teilinverterschaltung 140 gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet zumindest einen Schenkel. Bei der vorliegenden Beschreibung wird eine Schaltung mit zumindest einem Schenkel als „Teilinverterschaltung“ bezeichnet. Die Teilinverterschaltung 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet einen einzelnen Schenkel mit einem Hochseite-Schaltelement 141H und mit einem Niedrigseite-Schaltelement 141L. Der Schenkel könnte einen Nebenschlusswiderstand beinhalten.
  • Die Anschlüsse U_S, V_S und W_S der Teilinverterschaltung 140 sind Anschlüsse, die gemeinsam mit einem Knoten N3 zwischen dem Hochseite-Schaltelement 141H und dem Niedrigseite-Schaltelement 141L verbunden sind.
  • Die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 beinhaltet drei erste Phasentrennrelais 151, 152 und 153, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter 120 umzuschalten. Die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 ist zwischen die einen Enden der Wicklungen jeder Phase und den ersten Inverter 120 geschaltet. Insbesondere ist das erste Phasentrennrelais 151 zwischen den Anschluss U_L des ersten Inverters 120 und das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 geschaltet. Das erste Phasentrennrelais 152 ist zwischen den Anschluss V_L und das eine Ende der V-Phasenwicklung M2 geschaltet. Das erste Phasentrennrelais 153 ist zwischen den Anschluss W_L und das eine Ende der W-Phasenwicklung M3 geschaltet. Die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 kann für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter 120 umschalten.
  • Die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 beinhaltet drei zweite Phasentrennrelais 161, 162 und 163, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem zweiten Inverter 130 umzuschalten. Die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 ist zwischen die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und den zweiten Inverter 130 geschaltet. Insbesondere ist das zweite Phasentrennrelais 161 zwischen den Anschluss U_R des zweiten Inverters 130 und das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 geschaltet. Das zweite Phasentrennrelais 162 ist zwischen den Anschluss V_R und das andere Ende der V-Phasenwicklung M2 geschaltet. Das zweite Phasentrennrelais 163 ist zwischen den Anschluss W_R und das eine Ende der W-Phasenwicklung M3 geschaltet. Die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 kann für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem zweiten Inverter 130 umschalten.
  • Die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 beinhaltet drei dritte Phasentrennrelais 171, 172 und 173, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung 140 umzuschalten. Die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 ist zwischen die einen Enden der Wicklungen jeder Phase und die Teilinverterschaltung 140 geschaltet. Insbesondere ist das dritte Phasentrennrelais 171 zwischen den Anschluss U_S der Teilinverterschaltung 140 und das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 geschaltet. Das erste Phasentrennrelais 172 ist zwischen den Anschluss V_S und das eine Ende der V-Phasenwicklung M2 geschaltet. Das dritte Phasentrennrelais 173 ist zwischen den Anschluss W_S und das eine Ende der W-Phasenwicklung M3 geschaltet. Die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 kann für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung 140 umschalten.
  • Die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 beinhaltet drei vierte Phasentrennrelais 181, 182 und 183, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung 140 umzuschalten. Die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 ist die zwischen die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und die Teilinverterschaltung 140 geschaltet. Insbesondere ist das vierte Phasentrennrelais 181 zwischen den Anschluss U_S der Teilinverterschaltung 140 und das andere Ende der U-Phasenwicklung M1 geschaltet. Das vierte Phasentrennrelais 182 ist zwischen den Anschluss V_S und das andere Ende der V-Phasenwicklung M2 geschaltet. Das vierte Phasentrennrelais 183 ist zwischen den Anschluss W_S und das andere Ende der W-Phasenwicklung M3 geschaltet. Die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 kann für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung 140 umschalten.
  • Mit Fokussierung auf die einen Enden der Wicklungen sind das erste Phasentrennrelais 151 und das dritte Phasentrennrelais 171 gemeinsam mit dem einen Ende der U-Phasenwicklung M1 verbunden, sind das erste Phasentrennrelais 152 und das dritte Phasentrennrelais 172 gemeinsam mit dem einen Ende der V-Phasenwicklung M2 verbunden und sind das erste Phasentrennrelais 153 und das dritte Phasentrennrelais 173 gemeinsam mit dem einen Ende der W-Phasenwicklung M3 verbunden.
  • Mit Fokussierung auf die anderen Enden der Wicklungen sind das zweite Phasentrennrelais 161 und das vierte Phasentrennrelais 181 gemeinsam mit dem anderen Ende der U-Phasenwicklung M1 verbunden, sind das zweite Phasentrennrelais 162 und das vierte Phasentrennrelais 182 gemeinsam mit dem anderen Ende der V-Phasenwicklung M2 verbunden und sind das zweite Phasentrennrelais 163 und das vierte Phasentrennrelais 183 gemeinsam mit dem anderen Ende der W-Phasenwicklung M3 verbunden.
  • Das An und das Aus der ersten Phasentrennrelais 151, 152 und 153, der zweiten Phasentrennrelais 161, 162 und 163, der dritten Phasentrennrelais 171, 172 und 173 und der vierten Phasentrennrelais 181, 182 und 183 könnten durch beispielsweise eine Mikrosteuerung oder einen zweckgebundenen Treiber gesteuert werden. Als Relais könnten beispielsweise Halbleiter-Schaltelemente, wie zum Beispiel FETs oder IGBTs, verbreitet eingesetzt werden. Mechanische Relais könnten ebenso als Relais verwendet werden. In der vorliegenden Beschreibung wird ein Beispiel beschrieben, bei dem FETs mit einer Freilaufdiode als Relais verwendet werden, wobei in der folgenden Beschreibung jedes Relais als „FET“ bezeichnet wird. Beispielsweise werden die ersten Phasentrennrelais 151, 152 und 153 mit FETs 151, 152 bzw. 153 bezeichnet.
  • Als Beispiel könnten in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 die drei FETs 151, 152 und 153 derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors 200 fließt. In der zweiten Phasentrennrelaisschaltung 160 könnten die drei FETs 161, 162 und 163 derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors 200 fließt. In der dritten Phasentrennrelaisschaltung 170 könnten die drei FETs 171, 172 und 173 derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors 200 fließt. In der vierten Phasentrennrelaisschaltung 180 könnten die drei FETs 181, 182 und 183 derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors 200 fließt. Gemäß einer derartigen Anordnung von FETs kann ein Strom, der in dem Aus-Zustand zu der Phasentrennrelaisschaltung fließt, unterbrochen werden.
  • 3 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 mit zwei FETs, die in Serie geschaltet sind, für jede Phase dar.
  • Als weiteres Beispiel könnte die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 eine Mehrzahl von Phasentrennrelais für jede Phase aufweisen. Wie in 3 dargestellt ist, könnte beispielsweise die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 zwei FETs, die in Serie geschaltet sind, für jede Phase aufweisen. Zwei U-Phase-FETs 151A und 151 B, zwei V-Phase-FETs 152A und 152B und zwei W-Phase-FETs 153A und 153B sind angeordnet. Außerdem könnten die FETs 151A, 152A und 153A derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des ersten Inverters 120 fließt. An dem anderen Ende könnten die FETs 151B, 152B und 153B derart angeordnet sein, dass Freilaufdioden in die gleiche Richtung gerichtet sind und ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors 200 fließt. Gemäß einer derartigen Anordnung von FETs kann der Strom, der in dem Aus-Zustand zu der Phasentrennrelaisschaltung fließt, zuverlässiger unterbrochen werden.
  • Wie bei der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 könnten die zweite, dritte und vierte Phasentrennrelaisschaltung 160, 170 und 180 eine Mehrzahl von Phasentrennrelais für jede Phase aufweisen. Beispielsweise könnten die Phasentrennrelaisschaltungen zwei FETs, die in Serie geschaltet sind, für jede Phase aufweisen.
  • Die Leistungsumwandlungsschaltung 100 ist mit der Leistungsversorgung 101 und GND verbunden. Insbesondere sind sowohl der erste Inverter 120, als auch der zweite Inverter 130 und die Teilinverterschaltung 140 mit der Leistungsversorgung 101 und GND verbunden. Leistung wird von der Leistungsversorgung 101 dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 zugeführt.
  • Die Leistungsversorgung 101 erzeugt eine vorbestimmte Quellenspannung. Als Leistungsversorgung 101 wird beispielsweise eine Gleichstrom(DC)-Leistungsversorgung eingesetzt. Die Leistungsversorgung 101 könnte jedoch auch ein AC-DC-Wandler, ein DC-DC-Wandler oder eine Batterie (Speicherbatterie) sein. Beispielsweise könnte die Leistungsversorgung 101 eine einzelne Leistungsversorgung sein, die gemeinsam für den ersten Inverter 120, den zweiten Inverter 130 und die Teilinverterschaltung 140 dient, oder könnte eine erste Leistungsversorgung für den ersten Inverter 120 und eine zweite Leistungsversorgung für den zweiten Inverter 130 aufweisen.
  • Eine Spule 102 ist zwischen der Leistungsversorgung 101 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 vorgesehen. Die Spule 102 fungiert als Rauschfilter und glättet Hochfrequenzrauschen, das in einem Signalverlauf einer Spannung beinhaltet ist, die jedem Inverter zugeführt wird, oder Hochfrequenzrauschen, das in jedem Inverter erzeugt wird, so dass das Hochfrequenzrauschen nicht zu der Seite der Leistungsversorgung 101 herausfließt. Außerdem ist ein Kondensator 103 mit Leistungsversorgungsanschlüssen des ersten Inverters 120, des zweiten Inverters 130 und der Teilinverterschaltung 140 verbunden. Der Kondensator ist ein sogenannter Überbrückungskondensator, der eine Spannungswelligkeit unterdrückt. Der Kondensator ist beispielsweise ein Elektrolysekondensator und die Kapazität und Anzahl eingesetzter Kondensatoren werden gemäß Entwurfsspezifikationen und dergleichen geeignet bestimmt.
  • (Struktur der Motortreibereinheit 400)
  • 4 stellt schematisch eine typische Blockkonfiguration einer Motortreibereinheit 400 mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 dar.
  • Die Motortreibereinheit 400 beinhaltet die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100, den Motor 200 und eine Steuerschaltung 300.
  • Die Steuerschaltung 300 beinhaltet beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung 310, einen Winkelsensor 320, eine Eingangsschaltung 330, eine Mikrosteuerung 340, eine Treiberschaltung 350 und einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 360. Die Steuerschaltung 300 ist mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 verbunden und steuert die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100, wodurch der Motor 200 getrieben wird. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 300 eine Geschlossene-Schleife-Steuerung durch Steuern des Ziel-Motordrehmoments und der Ziel-Drehzahl umsetzen.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 310 erzeugt nötige DC-Spannungen (beispielsweise 3 V, 5 V) für jeden Block in der Schaltung. Der Winkelsensor 320 ist zum Beispiel ein Resolver oder eine integrierte Hall-Schaltung (Hall-IC). Der Winkelsensor 320 erfasst einen Rotationswinkel (im Folgenden als „Rotationssignal“ bezeichnet) eines Rotors des Motors 200 und gibt ein Rotationssignal an die Mikrosteuerung 340 aus. Die Eingangsschaltung 330 empfängt einen Motorstromwert (im Folgenden als „tatsächlicher Stromwert“ bezeichnet), der durch den Stromsensor 190 erfasst wird, wandelt einen Pegel des tatsächlichen Stromwerts wie nötig in einen Eingangspegel der Mikrosteuerung 340 um und gibt den tatsächlichen Stromwert an die Mikrosteuerung 340 aus.
  • Die Mikrosteuerung 340 steuert den Umschaltvorgang (Anschalten oder Ausschalten) jedes FET in dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100. Die Mikrosteuerung 340 stellt einen Zielstromwert gemäß dem tatsächlichen Stromwert, dem Rotationssignal des Rotors und dergleichen ein, um ein Pulsbreitenmodulations(PWM)-Signal zu erzeugen, und gibt das PWM-Signal an die Treiberschaltung 350 aus.
  • Die Treiberschaltung 350 ist typischerweise ein Gate-Treiber. Die Treiberschaltung 350 erzeugt gemäß dem PWM-Signal ein Steuersignal (Gate-Steuersignal) zum Steuern des Umschaltvorgangs jedes FET in dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 und weist das Steuersignal einem Gate jedes FET zu. Außerdem könnte die Treiberschaltung 350 gemäß einem Befehl von der Mikrosteuerung 340 ein Gate-Steuersignal zum Steuern eines An- oder Ausschaltens jedes FET in der ersten bis vierten Phasentrennrelaisschaltung 150, 160, 170 und 180 erzeugen und könnte das Steuersignal einem Gate jedes FET zuweisen. Ferner könnte die Mikrosteuerung 340 eine Funktion der Treiberschaltung 350 besitzen. Die Mikrosteuerung 340 und die Treiberschaltung 350 könnten beispielsweise an dem gleichen Chip befestigt sein.
  • Der ROM 360 ist beispielsweise ein beschreibbarer Speicher (z. B. ein programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM)), ein überschreibbarer Speicher (z. B. ein Flash-Speicher) oder ein Nur-Lese-Speicher. Der ROM 360 speichert ein Steuerprogramm mit einer Befehlsgruppe zum Bewirken, dass die Mikrosteuerung 340 die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 steuert. Beispielsweise wird das Steuerprogramm vorübergehend zur Hochfahrzeit in einem Direktzugriffspeicher (RAM) (nicht dargestellt) eingesetzt.
  • (Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100)
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 besitzt eine Steuerung zu einer Normalzeit und zu einer Anormalzeit. Die Steuerschaltung 300 (hauptsächlich die Mikrosteuerung 340) kann eine Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von einer Steuerung zu der Normalzeit zu einer Steuerung zu der Anormalzeit umschalten. Ein An- oder Aus-Zustand jedes FET in der ersten bis vierten Phasentrennrelaisschaltung 150, 160, 170 und 180 wird gemäß dem Typ Steuerung bestimmt.
  • Die Steuerschaltung 300 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert selektiv zwei FETs, die gemeinsam mit einem Ende einer Wicklung jeder Phase verbunden sind, und steuert selektiv zwei FETs, die gemeinsam mit dem anderen Ende einer Wicklung jeder Phase verbunden sind. Insbesondere schaltet die Steuerschaltung 300 einen der beiden FETs 151 und 171, die gemeinsam mit dem einen Ende der U-Phasenwicklung M1 verbunden sind, an und schaltet den anderen aus. Außerdem schaltet die Steuerschaltung 300 einen der beiden FETs 161 und 181, die gemeinsam mit dem anderen Ende der U-Phasenwicklung M1 verbunden sind, an und schaltet den anderen aus. Die Steuerschaltung 300 steuert das An und das Aus der verbleibenden FETs, die mit der V-Phasenwicklung M2 und der W-Phasenwicklung M3 verbunden sind, in der gleichen Weise wie bei der obigen Steuerung.
  • Beispielsweise ist, wenn der FET 151 in dem An-Zustand ist und der FET 171 in dem Aus-Zustand ist, das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 mit dem ersten Inverter 120 verbunden. Insbesondere ist das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 über den FET 151 und den Anschluss U_L des ersten Inverters 120 mit einem Knoten zwischen den FETs 121H und 121L in einer Inverterschaltung des ersten Inverters 120 verbunden. Andererseits ist, wenn der FET 151 in dem Aus-Zustand ist und der FET 171 in dem An-Zustand ist, das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 mit der Teilinverterschaltung 140 verbunden. Insbesondere ist das eine Ende der U-Phasenwicklung M1 über den FET 171 und den Anschluss U_S der Teilinverterschaltung 140 mit dem Knoten N3 der Teilinverterschaltung 140 verbunden.
  • Zustände einer Verbindung zwischen der V-Phasenwicklung M2 und dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 gemäß dem An- und Aus-Zustand jedes FET sind die gleichen wie diejenigen der U-Phasenwicklung M1, die oben beschrieben wurden. Zustände einer Verbindung zwischen der W-Phasenwicklung M3 und dem ersten Inverter 120, dem zweiten Inverter 130 und der Teilinverterschaltung 140 gemäß dem An- und Aus-Zustand jedes FET sind ebenso die gleichen wie diejenigen der U-Phasenwicklung M1, die oben beschrieben wurden.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung wird ein Anschalten aller FETs in jeder Phasentrennrelaisschaltung als „Anschalten der Phasentrennrelaisschaltung“ bezeichnet. Außerdem wird ein Anschalten aller FETs in jeder Phasentrennrelaisschaltung als „Ausschalten der Phasentrennrelaisschaltung“ bezeichnet. Beispielsweise zeigt ein „Anschalten der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150“ ein Anschalten aller FETs 151, 152, und 153 an und ein „Ausschalten der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150“ zeigt ein Ausschalten aller FETs 151, 152 und 153 an.
  • (Steuerung zur Normalzeit)
  • Ein spezifisches Beispiel eines Steuerverfahrens zu einer Normalzeit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 wird nun beschrieben. Wie oben beschrieben wurde, zeigt der Ausdruck „normal“ den Zustand an, in dem kein Ausfall in jedem FET des ersten und zweiten Inverters 120 und 130 auftritt.
  • Zu der Normalzeit schaltet die Steuerschaltung 300 die erste und die zweite Phasentrennrelaisschaltung 150 und 160 an und schaltet die dritte und vierte Phasentrennrelaisschaltung 170 und 180 aus. Folglich sind die einen Enden der Wicklungen jeder Phase mit dem ersten Inverter 120 verbunden und sind die anderen Enden derselben mit dem zweiten Inverter 130 verbunden. Die Teilinverterschaltung 140 ist elektrisch von den einen Enden und den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase getrennt. In diesem Verbindungszustand verwendet die Steuerschaltung 300 sowohl den ersten als auch den zweiten Inverter 120 und 130 zur Durchführung einer Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung, wodurch der Motor 200 getrieben wird. Insbesondere führt die Steuerschaltung 300 die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung durch Umschalten einer Steuerung der FETs des ersten Inverters 120 und der FETs des zweiten Inverters 130 in voneinander entgegengesetzten Phasen (Phasendifferenz=180°) durch. Beispielsweise ist mit Fokussierung auf eine H-Brücke mit den FETs 121L, 121H, 131L und 131H, wenn der FET 121L angeschaltet ist, der FET 131L ausgeschaltet, und wenn der FET 121L ausgeschaltet ist, ist der FET 131L angeschaltet. Ähnlich ist, wenn der FET 121H angeschaltet ist, der FET 131H ausgeschaltet, und wenn der FET 121H ausgeschaltet ist, ist der FET 131H angeschaltet.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines Stromsignalverlaufs (Sinuswelle), der erhalten wird durch Darstellung von Werten eines Stroms, der durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen des Motors 200 fließt, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung zu der Normalzeit gesteuert wird. Die horizontale Achse zeigt den elektrischen Winkel des Motors (Grad) an und die vertikale Achse zeigt den Stromwert (A) an. Bei dem Stromsignalverlauf aus 5 sind Stromwerte für elektrische Winkel im Abstand von jeweils 30° dargestellt. Ipk zeigt den maximalen Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase an. Ferner ist es, zusätzlich zu der oben als Beispiel in 5 gezeigten Sinuswelle, möglich, den Motor 200 unter Verwendung von beispielsweise einer Rechteckwelle zu treiben.
  • Tabelle 1 zeigt Werte eines Stroms, der zu den Anschlüssen jedes Inverters fließt, für jeden elektrischen Winkel in der Sinuswelle aus 5. Insbesondere zeigt Tabelle 1 Werte eines Stroms für elektrische Winkel im Abstand von jeweils 30°, der zu den Anschlüssen U_L, V_L und W_L des ersten Inverters 120 (Brückenschaltung L) fließt, und Werte eines Stroms für elektrische Winkel im Abstand von jeweils 30°, der zu den Anschlüssen U_R, V_R und W_R des zweiten Inverters 130 (Brückenschaltung R) fließt. Hier ist für die Brückenschaltung L eine Richtung eines Stroms, der von den Anschlüssen der Brückenschaltung L zu den Anschlüssen der Brückenschaltung R fließt, als positive Richtung definiert. Die Richtung eines Stroms, der in 5 gezeigt ist, folgt dieser Definition. Außerdem ist für die Brückenschaltung R eine Richtung eines Stroms, der von den Anschlüssen der Brückenschaltung R zu den Anschlüssen der Brückenschaltung L fließt, als positive Richtung definiert. Deshalb beträgt die Phasendifferenz zwischen dem Strom der Brückenschaltung L und dem Strom der Brückenschaltung R 180°. In Tabelle 1 beträgt ein Betrag eines Stromwerts I1 [(3)1/2/2]* Ipk und ein Betrag eines Stromwerts I2 beträgt Ipk /2. [Tabelle 1]
    Elektrischer Winkel [Grad]
    0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
    (360)
    Brückenschaltung L U_L-Phase 0 I2 I1 Ipk I1 I2 0 -I2 -I1 -Ipk -I1 -I2
    V_L-Phase -I1 -Ipk -I1 -I2 0 I2 I1 Ipk I1 I2 0 -I2
    W_L-Phase I1 I2 0 -I2 -I1 -Ipk -I1 -I2 0 I2 I1 Ipk
    Brückenschaltung R U_R-Phase 0 -I2 -I1 -Ipk -I1 -I2 0 I2 I1 Ipk I1 I2
    V_R-Phase I1 Ipk I1 I2 0 -I2 -I1 -Ipk -I1 -I2 0 I2
    W_R-Phase -I1 -I2 0 I2 I1 Ipk I1 I2 0 -I2 -I1 -Ipk
  • Bei dem elektrischen Winkel von 0° fließt kein Strom durch die U-Phasenwicklung M1. Ein Strom mit einem Betrag I1 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 30° fließt ein Strom mit einem Betrag I2 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, ein Strom mit einem Betrag Ipk fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 60° fließt der Strom mit dem Betrag I1 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L. Kein Strom fließt durch die W-Phasenwicklung M3.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 90° fließt der Strom mit dem Betrag Ipk in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 120° fließt der Strom mit dem Betrag I1 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L. Kein Strom fließt durch die V-Phasenwicklung M2.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 150° fließt der Strom mit dem Betrag I2 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag Ipk fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 180° fließt kein Strom durch die U-Phasenwicklung M1. Der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der W-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 210° fließt der Strom mit dem Betrag I2 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, der Strom mit dem Betrag Ipk fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 240° fließt der Strom mit dem Betrag I1 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R. Kein Strom fließt durch die W-Phasenwicklung M3.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 270° fließt der Strom mit dem Betrag Ipk' in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 300° fließt der Strom mit dem Betrag I1 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag I1 fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R. Kein Strom fließt durch die V-Phasenwicklung M2.
  • Bei dem elektrischen Winkel von 330° fließt der Strom mit dem Betrag I2 in der U-Phasenwicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, der Strom mit dem Betrag I2 fließt in der V-Phasenwicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und der Strom mit dem Betrag Ipk fließt in der W-Phasenwicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.
  • Gemäß der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Summe der Ströme, die durch die Dreiphasenwicklungen fließen, in Anbetracht der Richtung des Stroms für jeden elektrischen Winkel immer gleich „0“. Beispielsweise steuert die Steuerschaltung 300 den Schaltvorgang jedes FET der Brückenschaltungen L und R durch eine PWM-Steuerung, durch die der in 5 gezeigte StromSignalverlauf erhalten wird.
  • (Steuerung zur Anormalzeit)
  • Ein spezifisches Beispiel eines Steuerverfahrens zu einer Anormalzeit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 wird nun beschrieben. Es gibt zwei Haupttypen eines FET-Ausfalls: „Offen-Ausfall“ und „Kurzschluss-Ausfall“. Der „Offen-Ausfall“ bezieht sich auf einen Ausfall, bei dem ein Abschnitt zwischen einer Source und einem Drain eines FET offen ist (anders ausgedrückt wird ein Widerstand rds zwischen der Source und dem Drain zu einer Hochimpedanz) und der „Kurzschluss-Ausfall“ bezieht sich auf einen Ausfall, bei dem der Kurzschluss zwischen der Source und dem Drain des FET auftritt.
  • Wieder Bezug nehmend auf 2 wird, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 normal arbeitet, üblicherweise angenommen, dass ein zufälliger Ausfall auftritt, bei dem ein FET der zwölf FETs in den beiden Invertern zufällig ausfällt. Die vorliegende Offenbarung liefert hauptsächlich ein Steuerverfahren der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 in dem Fall, in dem ein zufälliger Ausfall auftritt. Die vorliegende Offenbarung stellt jedoch auch ein Steuerverfahren der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 in dem Fall bereit, in dem eine Mehrzahl von FETs in einer Kettenart ausfällt. Ein Kettenausfall bedeutet beispielsweise einen Ausfall, der gleichzeitig in einem Hochseite-Schaltelement und einem Niedrigseite-Schaltelement eines einzelnen Schenkels auftritt.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 für einen langen Zeitraum verwendet wird, kann ein zufälliger Ausfall auftreten. Ferner unterscheidet sich der zufällige Ausfall von einem Herstellungsausfall, der zum Zeitpunkt der Herstellung auftreten kann. Selbst wenn einer der Mehrzahl von FETs in den beiden Inverters ausfällt, ist es nicht möglich, ein Treiben des Motors durch die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung zu der Normalzeit fortzuführen.
  • Als ein Beispiel einer Ausfallerfassung erfasst die Treiberschaltung 350 einen Ausfall eines FET durch Überwachen einer Spannung (Vds) zwischen einem Drain und einer Source des FET und Vergleichen der Vds mit einer vorbestimmten Schwellenspannung. Die Schwellenspannung ist in der Treiberschaltung 350 beispielsweise durch Datenkommunikation mit einer externen IC (nicht dargestellt) und einer externen Komponente eingestellt. Die Treiberschaltung 350 ist mit einem Port der Mikrosteuerung 340 verbunden und benachrichtigt die Mikrosteuerung 340 über ein Ausfallerfassungssignal. Wenn beispielsweise die Treiberschaltung 350 einen Ausfall eines FET erfasst, legt die Treiberschaltung 350 ein Ausfallerfassungssignal an. Wenn die Mikrosteuerung 340 das angelegte Ausfallerfassungssignal empfängt, liest die Mikrosteuerung 340 interne Daten der Treiberschaltung 350, um zu bestimmen, welcher der Mehrzahl von FETs in den beiden Invertern ausgefallen ist.
  • Als weiteres Beispiel einer Ausfallerfassung kann die Mikrosteuerung 340 auch einen Ausfall eines FET auf der Basis einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Stromwert und einem Zielstromwert eines Motors erfassen. Eine Ausfallerfassung ist jedoch nicht auf diese Verfahren eingeschränkt und andere bekannte Verfahren in Bezug auf eine Ausfallerfassung können breit eingesetzt werden.
  • Wenn ein Ausfallerfassungssignal angelegt ist, schaltet die Mikrosteuerung 340 die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zu der Normalzeit zu der Steuerung zu der Anormalzeit um. Eine Zeitgebung beispielsweise, bei der die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zu der Normalzeit zu der Steuerung zu der Anormalzeit umgeschaltet wird, beträgt etwa 10 msek bis 30 msek, nachdem das Ausfallerfassungssignal angelegt ist.
  • Im Folgenden wird die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 in einem Fall, in dem ein Ausfall eines FET in der Brückenschaltung R des ersten Inverters 120 aufgetreten ist, beschrieben. Natürlich wird eine Beschreibung, die die gleiche wie die folgende Beschreibung ist, in einem Fall eingerichtet, in dem ein Ausfall eines FET in der Brückenschaltung L des zweiten Inverters 130 aufgetreten ist.
  • Unter den drei FETs FET 151, 152 und 153 in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 schaltet die Steuerschaltung 300 einen FET, der mit einem Schenkel (der Brückenschaltung R) mit einem ausgefallenen FET verbunden ist, aus und schaltet die anderen Schaltelemente an und untern den drei FETs 171, 172 und 173 in der dritten Phasentrennrelaisschaltung 170 schaltet die Steuerschaltung 300 einen FET, der gemeinsam mit einem Ende einer Wicklung, wobei der FET in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 ausgeschaltet ist, verbunden ist, an und schaltet die anderen Schaltelemente aus. Die Steuerschaltung 300 schaltet außerdem die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 an und schaltet die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 aus. Gemäß dieser Steuerung ist ein Schenkel (Knoten N3) der Teilinverterschaltung 140 elektrisch mit einem von sechs der einen Enden und der anderen Enden der Wicklungen M1 bis M3 verbindbar.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung ist exemplarisch eine Steuerung in einem Fall dargestellt, bei dem das Hochseite-Schaltelement (FET) 121H in der Brückenschaltung R des ersten Inverters 120 ausgefallen ist. Ferner kann selbst in einem Fall, in dem die anderen FETs 122H, 123H, 121L, 122L und 123L ausgefallen sind, die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 auf der Basis eines unten gezeigten Vorgangs zu der Steuerung zu der Anormalzeit umgeschaltet werden.
  • Unter den FETs 151, 152 und 153 in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 schaltet die Steuerschaltung 300 den FET 151, der mit einem Schenkel (der Brückenschaltung R) mit dem ausgefallenen FET 121H verbunden ist, aus und schaltet die anderen FETs 152 und 153 an, wobei die Steuerschaltung 300 unter den FETs 171, 172 und 173 in der dritten Phasentrennrelaisschaltung 170 den FET 171, der gemeinsam mit dem einen Ende der Wicklung M1, wobei der FET 151 in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 ausgeschaltet ist, verbunden ist, anschaltet und die die anderen FETs 172 und 173 ausschaltet. Die Steuerung 300 schaltet außerdem die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 an und schaltet die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 aus. Gemäß diesem Beispiel ist ein Schenkel der Teilinverterschaltung 140 mit dem einen Ende der Wicklung M1 verbunden.
  • Gemäß der oben beschriebenen Steuerung ist der Schenkel mit dem ausgefallenen FET 121H elektrisch von dem einen Ende der Wicklung M1 isoliert und anstelle des Schenkels mit dem ausgefallenen FET 121H ist der Schenkel der Teilinverterschaltung 140 mit dem einen Ende der Wicklung M1 verbunden. Auf diese Weise wird es möglich, den Schenkel mit dem ausgefallenen FET 121H in der Brückenschaltung R durch den Schenkel der Teilinverterschaltung 140 zu ersetzen.
  • Das eine Ende der Wicklung M1 ist mit dem Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden, die einen Enden der Wicklungen M2 und M3 sind jeweils mit den verbleibenden Schenkeln des ersten Inverters 120 verbunden und die anderen Enden der Wicklungen M1, M2 und M3 sind mit dem zweiten Inverter 130 verbunden. Es wird möglich, die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung wie zu der Normalzeit fortzusetzen, indem die beiden anderen Schenkel des ersten Inverters 120 als der Schenkel desselben, der den ausgefallenen FET 121H beinhaltet, der zweite Inverter 130 und der Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem ein Ausfall eines FET in der Brückenschaltung L des zweiten Inverters 130 aufgetreten ist, wie bei der Steuerung zu der Zeit eines Ausfalls in dem ersten Inverter 120, wird es möglich, einen Schenkel mit dem ausgefallenen FET in der Brückenschaltung L durch einen Schenkel der Teilinverterschaltung 140 zu ersetzen, indem jeder FET in der ersten bis vierten Phasentrennrelaisschaltung 150, 160, 170 und 180 an- oder ausgeschaltet wird. Folglich wird es möglich, die Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung fortzusetzen.
  • Ferner wird es selbst zu der Normalzeit möglich, die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung durchzuführen, indem ein einzelner Schenkel in der Brückenschaltung R oder L durch einen Schenkel der Teilinverterschaltung 140 ersetzt wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung selbst dann fortzusetzen, wenn die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zu der Normalzeit zu der Steuerung zu der Anormalzeit umgeschaltet wird. Folglich kann eine Motorausgabe, die die gleiche wie diejenige zu der Normalzeit ist, bei der Steuerung zu der Anormalzeit erhalten werden.
  • 6 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß einem modifizierten Beispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels dar.
  • Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A beinhaltet die Teilinverterschaltung 140 zwei Schenkel. Zumindest eines der deinen Enden der Wicklungen jeder Phase ist über die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 mit einem Knoten zwischen einem Niedrigseite-Schaltelement und einem Hochseite-Schaltelement in einem der beiden Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden und die verbleibenden einen Enden der Wicklungen jeder Phase sind über die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 mit einem Knoten zwischen einem Niedrigseite-Schaltelement und einem Hochseite-Schaltelement in dem anderen der beiden Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden.
  • In der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A ist zumindest eines der anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 mit einem Knoten in einem Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden und die verbleibenden anderen Enden der Wicklungen jeder Phase sind über die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 mit einem Knoten in dem anderen Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden.
  • Auf diese Weise kann das eine Ende jeder Wicklung mit einem beliebigen der beiden Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden sein. Ähnlich kann das andere Ende jeder Wicklung mit einem beliebigen der zwei Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden sind. 6 veranschaulicht eine Konfiguration, bei der beide Enden der Wicklung M1 mit einem Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden sind und beide Enden der Wicklungen M2 und M3 mit dem anderen Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verbunden sind. Natürlich ist jedoch die Verbindung zwischen den beiden Schenkeln der Teilinverterschaltung 140 und den beiden Enden jeder Wicklung nicht darauf eingeschränkt und jede beliebige andere auswählbare Kombination ist möglich.
  • Es wird beispielsweise angenommen, dass der FET 121H des ersten Inverters 120 und der FET 132H des zweiten Inverters 130 gleichzeitig ausgefallen sind. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 300 in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 den FET 151 ausschalten, der mit dem Schenkel (der Brückenschaltung R) mit dem ausgefallenen FET 121H verbunden ist, und die FETs 152 und 153 anschalten und in der dritten Phasentrennrelaisschaltung 170 den FET 171 anschalten und die FETs 172 und 173 ausschalten.
  • Die Steuerschaltung 300 könnte außerdem in der zweiten Phasentrennrelaisschaltung 160 den FET 162 ausschalten, der mit dem Schenkel (der Brückenschaltung L) mit dem ausgefallenen FET 132H verbunden ist, und die FETs 161 und 163 anschalten und in der vierten Phasentrennrelaisschaltung 180 den FET 182 anschalten und die FETs 181 und 183 ausschalten. Gemäß diesem Beispiel ist der Knoten N3 eines Schenkels der Teilinverterschaltung 140 mit dem einen Ende der Wicklung M1 verbunden und ist ein Knoten N4 des anderen Schenkels der Teilinverterschaltung 140 mit dem anderen Ende der Wicklung M2 verbunden.
  • Gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel ist es möglich, die Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung fortzusetzen, indem ein einzelner Schenkel in der Brückenschaltung R oder L durch einen beliebigen der beiden Schenkel in der Teilinverterschaltung 140 ersetzt wird. Ferner ist es in einem Fall, in dem zwei Schenkel mit einem ausgefallenen FET vorliegen, möglich, eine Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung fortzusetzen, indem die Schenkel durch die beiden Schenkel der Teilinverterschaltung 140 ersetzt werden.
  • 7 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels dar.
  • Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B beinhaltet die Teilinverterschaltung 140 einen Schenkel für den ersten Inverter und einen Schenkel für den zweiten Inverter. Die einen Enden der Wicklungen jeder Phase sind über die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 mit einem Knoten N3 in dem Schenkel für den ersten Inverter der Teilinverterschaltung 140 verbunden und die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase sind über die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 mit einem Knoten N4 in dem Schenkel für den zweiten Inverter der Teilinverterschaltung 140 verbunden.
  • Gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel wird es möglich, einen einzelnen Schenkel der Brückenschaltung R durch den Schenkel für den ersten Inverter der Teilinverterschaltung 140 zu ersetzen und einen einzelnen Schenkel der Brückenschaltung L durch den Schenkel für den zweiten Inverter der Teilinverterschaltung 140 zu ersetzen. Insbesondere ist es in einem Fall, in dem ein Schenkel mit einem ausgefallenen FET in jedem des ersten und zweiten Inverters 120 und 130 vorhanden ist, möglich, eine Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung fortzusetzen.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100C gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Teilinverterschaltung 140 drei Schenkel beinhaltet. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 8 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100C gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • In der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100C beinhaltet die Teilinverterschaltung 140 drei Schenkel. Ein Anschluss U_S der Teilinverterschaltung 140 ist mit einem Knoten N3 zwischen einem FET 141H und einem FET 141L verbunden, ein Anschluss V_S der Teilinverterschaltung 140 ist mit einem Knoten N4 zwischen einem FET 142H und einem FET 142L verbunden und ein Anschluss W_S der Teilinverterschaltung 140 ist mit einem Knoten N5 zwischen einem FET 143H und einem FET 143L verbunden.
  • Die einen Enden von Wicklungen jeder Phase sind jeweils über eine dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 mit den drei Anschlüssen U_S, V_S und W_S der Teilinverterschaltung 140 verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase sind jeweils über eine vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 mit den drei Anschlüssen U_S, V_S und W_S der Teilinverterschaltung 140 verbunden.
  • Eine Steuerung zu einer Normalzeit und einer Anormalzeit ist die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung, die oben bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Da die Teilinverterschaltung 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Schenkel beinhaltet, kann die Teilinverterschaltung 140 wie der erste und der zweite Inverter 120 und 130 als „Inverter“ bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100C einen ersten bis dritten Inverter aufweist. Gemäß dieser Konfiguration kann in einem Fall, in dem einer der beiden Inverter ausgefallen ist, die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung unter Verwendung des Inverters, der nicht ausgefallen ist, und der Teilinverterschaltung 140 fortgesetzt werden.
  • Wenn beispielsweise der erste Inverter 120 anormal ist, kann die Steuerschaltung 300 die erste Phasentrennrelaisschaltung 150 ausschalten, die zweite Phasentrennrelaisschaltung 160 anschalten, die dritte Phasentrennrelaisschaltung 170 anschalten und die vierte Phasentrennrelaisschaltung 180 ausschalten. Folglich kann der ausgefallene Inverter von dem Motor 200 getrennt werden und die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung kann unter Verwendung des zweiten Inverters 130 und der Teilinverterschaltung 140 fortgesetzt werden. Wenn der zweite Inverter 130 anormal ist, wie bei der oben beschrieben Steuerung, kann die Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung unter Verwendung des ersten Inverters 120 und der Teilinverterschaltung 140 fortgesetzt werden.
  • Ferner kann bei der Schaltungskonfiguration gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel, jeder FET der Phasentrennrelaisschaltungen für jede Phase an- oder ausgeschaltet werden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem der FET 121H der Brückenschaltung R ausgefallen ist, die Steuerschaltung 300 in der ersten Phasentrennrelaisschaltung 150 den FET 151 ausschalten und die FETs 152 und 153 anschalten und in der dritten Phasentrennrelaisschaltung 170 den FET 171 anschalten und die FETs 172 und 173 ausschalten. Anders ausgedrückt ist es möglich, eine Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung zu der Anormalzeit fortzusetzen, indem zumindest einer der drei Schenkel der Teilinverterschaltung 140 verwendet wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise selbst in einem Fall, in dem alle Hochseite-Schaltelemente in der Brückenschaltung R des ersten Inverters 120 ausgefallen sind, möglich, eine Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung fortzusetzen, indem die gesamte Brückenschaltung R durch die Teilinverterschaltung 140 ersetzt wird.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100D gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100D zwei Phasentrennrelaisschaltungen nur an der Seite des ersten Inverters 120 des Motors 200 beinhaltet sind.
  • 9 stellt schematisch eine Schaltungskonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100D gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • In der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100D sind zwei Phasentrennrelaisschaltungen 150 und 170 nur an der Seite des ersten Inverters 120 des Motors 200 beinhaltet, das heißt nur an einer Seite des Motors 200.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, wenn der erste Inverter 120, das heißt einer der beiden Inverter 120, bei denen die zwei Phasentrennrelaisschaltungen vorgesehen sind, ausfällt, möglich, eine Durchführung der Dreiphasen-Energieversorgungssteuerung unter Verwendung der Teilinverterschaltung 140 fortzusetzen.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Im Allgemeinen weisen Fahrzeuge, wie Automobile, eine elektrische Servolenkvorrichtung auf. Die elektrische Servolenkvorrichtung erzeugt ein Hilfsdrehmoment zur Unterstützung eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems, das dadurch erzeugt wird, dass ein Fahrer ein Lenkrad bedient. Das Hilfsdrehmoment wird durch einen Hilfsdrehmomentmechanismus erzeugt und kann die Last auf eine Bedienung durch den Fahrer reduzieren. Der Hilfsdrehmomentmechanismus ist beispielsweise durch einen Lenkdrehmomentsensor, eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit), einen Motor, einen Abbremsmechanismus und dergleichen ausgebildet. Der Lenkdrehmomentsensor erfasst ein Lenkdrehmoment in einem Lenksystem. Die ECU erzeugt ein Treibersignal auf der Basis eines Erfassungssignals des Lenkdrehmomentsensors. Der Motor erzeugt ein Hilfsdrehmoment gemäß dem Lenkdrehmoment auf der Basis des Treibersignals und überträgt das Hilfsdrehmoment durch den Abbremsmechanismus an das Lenksystem.
  • Die Motortreibereinheit 400 der vorliegenden Offenbarung wird geeigneterweise für eine elektrische Servolenkvorrichtung eingesetzt. 10 stellt schematisch eine typische Konfiguration einer elektrischen Servolenkvorrichtung 500 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar. Die elektrische Servolenkvorrichtung 500 beinhaltet ein Lenksystem 520 und einen Hilfsdrehmomentmechanismus 540.
  • Das Lenksystem 520 könnte beispielsweise ausgebildet sein durch ein Lenkrad 521, eine Lenkwelle 522 (auch als „Lenksäule“ bezeichnet), Universalkopplungen 523A und 523B, eine Rotationswelle 524 (auch als „Ritzelwelle“ oder „Eingangswelle“ bezeichnet), einen Zahnstangenmechanismus 525, eine Zahnstangenwelle 526, ein linkes und ein rechtes Kugelgelenk 552A und 552B, Spurstangen 527A und 527B, Gelenke 528A und 528B und ein linkes und ein rechtes Lenkfahrzeugrad (zum Beispiel linkes und rechtes Vorderrad) 529A und 529B. Das Lenkrad 521 ist durch die Lenkwelle 522 und die Universalkopplungen 523A und 523B mit der Rotationswelle 524 verbunden. Die Zahnstangenwelle 526 ist durch den Zahnstangenmechanismus 525 mit der Rotationswelle 524 verbunden. Der Zahnstangenmechanismus 525 weist ein Ritzel 531, das an der Rotationswelle 524 vorgesehen ist, und eine Zahnstange 532 auf, die an der Zahnstangenwelle 526 vorgesehen ist. Das Lenkfahrzeugrad 529A auf der rechten Seite ist mit einem rechten Ende der Zahnstangenwelle 526 verbunden, während das Kugelgelenk 552A, die Spurstange 527A und das Gelenk 528A in dieser Reihenfolge zwischen denselben angeordnet sind. Wie auf der rechten Seite ist das Lenkfahrzeugrad 529B auf der linken Seite mit einem linken Ende der Zahnstangenwelle 526 verbunden, während das Kugelgelenk 552B, die Spurstange 527B und das Gelenk 528B in dieser Reihenfolge zwischen denselben angeordnet sind. Hier entsprechen die rechte Seite und die linke Seite einer rechten Seite beziehungsweise linken Seite, wie diese ein Fahrer sieht, der auf dem Fahrersitz sitzt.
  • Gemäß dem Lenksystem 520 wird dadurch, dass der Fahrer das Lenkrad 521 bedient, das Hilfsdrehmoment erzeugt und durch den Zahnstangenmechanismus 525B auf das linke und rechte Lenkfahrzeugrad 529A und 529B übertragen. Folglich kann der Fahrer das linke und das rechte Lenkfahrzeugrad 529A und 529B bedienen.
  • Der Hilfsdrehmomentmechanismus 540 könnte durch beispielsweise einen Lenkdrehmomentsensor 541, eine ECU 542, einen Motor 543, einen Abbremsmechanismus 544 und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 545 ausgebildet sein. Der Hilfsdrehmomentmechanismus 540 weist dem Lenksystem 520, das von dem Lenkrad 521 bis zu dem linken beziehungsweise rechten Lenkfahrzeugrad 529A und 529B reicht, ein Hilfsdrehmoment zu. Ferner wird das Hilfsdrehmoment in einigen Fällen als „zusätzliches Drehmoment“ bezeichnet.
  • Die Steuerschaltung 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung könnte als die ECU 542 eingesetzt werden und die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung könnte als die Leistungsumwandlungsvorrichtung 545 eingesetzt werden. Außerdem entspricht der Motor 543 dem Motor 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Motortreibereinheit 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung könnte geeigneterweise für einen mechanisch und elektrisch integrierten Motor eingesetzt werden, der durch die ECU 542, den Motor 543 und die Leistungsumwandlungsvorrichtung 545 ausgebildet sein kann.
  • Der Lenkdrehmomentsensor 541 erfasst das Lenkdrehmoment des Lenksystems 520, das durch das Lenkrad 521 zugewiesen wird. Die ECU 542 erzeugt ein Treibersignal zum Treiben des Motors 543 auf der Basis eines Erfassungssignals (im Folgenden als „Drehmomentsignal“ bezeichnet) von dem Lenkdrehmomentsensor 541. Der Motor 543 erzeugt ein Hilfsdrehmoment gemäß dem Lenkdrehmoment auf der Basis des Treibersignals. Das Hilfsdrehmoment wird durch den Abbremsmechanismus 544 an die Rotationswelle 524 des Lenksystems 520 übertragen. Der Abbremsmechanismus 544 ist beispielsweise ein Schneckenradmechanismus. Das Hilfsdrehmoment wird außerdem von der Rotationswelle 524 an den Zahnstangenmechanismus 525 übertragen.
  • Die elektrische Servolenkvorrichtung 500 kann nach einem Ort, an dem das Hilfsdrehmoment dem Lenksystem 520 zugewiesen wird, in einen Ritzelunterstützungstyp, Zahnstangenunterstützungstyp, Säulenunterstützungstyp und dergleichen klassifiziert werden. 10 stellt die elektrische Servolenkvorrichtung 500 des Ritzelunterstützungstyps dar. Die elektrische Servolenkvorrichtung 500 könnte jedoch auch als Zahnstangenunterstützungstyp, Säulenunterstützungstyp und dergleichen eingesetzt werden.
  • Nicht nur das Drehmomentsignal, sondern beispielsweise auch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal kann in die ECU 542 eingegeben werden. Eine externe Vorrichtung 560 ist beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Alternativ könnte die externe Vorrichtung 560 auch eine andere ECU sein, die in der Lage ist, in einem fahrzeuginternen Netz zu kommunizieren, wie zum Beispiel einem Steuerungsbereichsnetz (CAN; CAN = controller area network). Eine Mikrosteuerung der ECU 542 kann eine Vektorsteuerung oder PWM-Steuerung an dem Motor 543 auf der Basis des Drehmomentsignals, des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals oder dergleichen durchführen.
  • Die ECU 542 stellt einen Zielstromwert auf der Basis zumindest des Drehmomentsignals ein. Es ist wünschenswert, dass die ECU 542 den Zielstromwert einstellt, indem das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird, und ein Rotationssignal eines Rotors, das durch einen Winkelsensor erfasst wird, berücksichtigt werden. Die ECU 542 kann ein Treibersignal, das heißt einen Treiberstrom, des Motors 543 steuern, so dass ein tatsächlicher Stromwert, der durch einen Stromsensor (nicht dargestellt) erfasst wird, dem Zielstromwert entspricht.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung 500 können das linke und das rechte Lenkfahrzeugrad 529A und 529B durch die Zahnstangenwelle 526 unter Verwendung eines kombinierten Drehmoments, das erhalten wird durch Addieren des Hilfsdrehmoments des Motors 543 zu dem Lenkdrehmoment des Treibers, betrieben werden. Insbesondere wird durch Verwenden der Motortreibereinheit 400 der vorliegenden Offenbarung bei der oben beschriebenen mechanisch und elektrisch integrierten Einheit eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Motortreibereinheit bereitgestellt, bei der eine Qualität der Komponenten verbessert wird und eine Motorausgabe selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn die Motorsteuerung von einer Steuerung zu einer Normalzeit zu einer Steuerung zu einer Anormalzeit umgeschaltet wird.
  • [Gewerbliche Anwendbarkeit]
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können weit verbreitet in verschiedenen Vorrichtungen, die verschiedene Motoren beinhalten, wie zum Beispiel einem Staubsauger, einem Fön, einem Deckenlüfter, einer Waschmaschine, einem Gefriergerät und einer elektrischen Servolenkvorrichtung, eingesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 100A, 100B, 100C, 100D:
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    101:
    Leistungsversorgung
    102:
    Spule
    103:
    Kondensator
    120:
    erster Inverter
    121H, 122H, 123H:
    Hochseite-Schaltelement (FET)
    121L, 122L, 123L:
    Niedrigseite-Schaltelement (FET)
    130:
    zweiter Inverter
    131H, 132H, 133H:
    Hochseite-Schaltelement (FET)
    131L, 132L, 133L:
    Niedrigseite-Schaltelement (FET)
    140:
    Teilinverterschaltung
    150:
    erste Phasentrennrelaisschaltung
    151, 152, 153:
    erstes Phasentrennrelais (FET)
    160:
    zweite Phasentrennrelaisschaltung
    161, 162, 163:
    zweites Phasentrennrelais (FET)
    170:
    dritte Phasentrennrelaisschaltung
    171, 172, 173:
    drittes Phasentrennrelais (FET)
    180:
    vierte Phasentrennrelaisschaltung
    181, 182, 183:
    viertes Phasentrennrelais (FET)
    190:
    Stromsensor
    200:
    Elektromotor
    300:
    Steuerschaltung
    310:
    Leistungsversorgungsschaltung
    320:
    Winkelsensor
    330:
    Eingangswelle
    340:
    Mikrosteuerung
    350:
    Treiberschaltung
    360:
    ROM
    400:
    Motortreiberschaltung
    500:
    elektrische Servolenkvorrichtung

Claims (20)

  1. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung von einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, die einem Motor mit n-Phasenwicklungen (wobei n eine Ganzzahl gleich 3 oder mehr ist) zugeführt wird, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen ersten Inverter, der mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase des Motors verbunden ist; einen zweiten Inverter, der mit den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbunden ist; eine erste Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter umzuschalten; eine zweite Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem zweiten Inverter umzuschalten; eine Teilinverterschaltung, die mit den einen Enden und den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar ist; eine dritte Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten; und eine vierte Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten.
  2. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der: die erste Phasentrennrelaisschaltung n Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter umzuschalten; die zweite Phasentrennrelaisschaltung n Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem zweiten Inverter umzuschalten; die dritte Phasentrennrelaisschaltung n Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten; und die vierte Phasentrennrelaisschaltung n Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten.
  3. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der jedes der n Schaltelemente in jeder der ersten bis vierten Phasentrennrelaisschaltung ein Halbleiter-Schaltelement mit einer Freilaufdiode ist, wobei n Freilaufdioden in jeder Schaltung in die gleiche Richtung gerichtet sind.
  4. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der jedes der n Schaltelemente in jeder der ersten bis vierten Phasentrennrelaisschaltung derart angeordnet ist, dass ein Vorwärtsstrom in den Freilaufdioden in Richtung des Motors fließt.
  5. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: Brückenschaltungen des ersten und zweiten Inverters jeweils n Schenkel aufweisen, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die Teilinverterschaltung einen einzelnen Schenkel aufweist, der ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweist; die einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die erste Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des ersten Inverters verbunden sind und über die dritte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in dem Schenkel der Teilinverterschaltung verbunden sind; und die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die zweite Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des zweiten Inverters verbunden sind und über die vierte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in dem Schenkel der Teilinverterschaltung verbunden sind.
  6. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: Brückenschaltungen des ersten und des zweiten Inverters jeweils n Schenkel aufweisen, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die Teilinverterschaltung zwei Schenkel aufweist, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die erste Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des ersten Inverters verbunden sind; zumindest eines der einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die dritte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in einem der beiden Schenkel der Teilinverterschaltung verbunden ist und die verbleibenden einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die dritte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in dem anderen der beiden Schenkel der Teilinverterschaltung verbunden sind; die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die zweite Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des zweiten Inverters verbunden sind; und zumindest eines der anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die vierte Phasentrennrelaisschaltung mit dem Knoten in dem einen Schenkel der Teilinverterschaltung verbunden ist und die verbleibenden anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die vierte Phasentrennrelaisschaltung mit dem Knoten in dem anderen Schenkel der Teilinverterschaltung sind.
  7. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: Brückenschaltungen des ersten und des zweiten Inverters jeweils n Schenkel aufweisen, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die Teilinverterschaltung einen Schenkel für den ersten Inverter, wobei der Schenkel ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweist, und einen Schenkel für den zweiten Inverter aufweist, wobei der Schenkel ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweist; die einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die erste Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des ersten Inverters verbunden sind und über die dritte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in dem Schenkel für den ersten Inverter der Teilinverterschaltung verbunden sind; und die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die zweite Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des zweiten Inverters verbunden sind und über die vierte Phasentrennrelaisschaltung mit einem Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in dem Schenkel für den zweiten Inverter der Teilinverterschaltung verbunden sind.
  8. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: Brückenschaltungen des ersten und des zweiten Inverters jeweils n Schenkel aufweisen, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die Teilinverterschaltung n Schenkel aufweist, die jeweils ein Niedrigseite-Schaltelement und ein Hochseite-Schaltelement aufweisen; die einen Enden der Wicklungen jeder Phase über die erste Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des ersten Inverters verbunden sind und über die dritte Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Teilinverterschaltung verbunden sind; und die anderen Enden der Wicklungen jeder Phase über die zweite Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Brückenschaltung des zweiten Inverters verbunden sind und über die vierte Phasentrennrelaisschaltung mit n Knoten zwischen dem Niedrigseite-Schaltelement und dem Hochseite-Schaltelement in der Teilinverterschaltung verbunden sind.
  9. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der während eines Normalbetriebs die erste und die zweite Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet sind und die dritte und die vierte Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet sind.
  10. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der, wenn der erste Inverter anormal ist, die erste Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist, die zweite Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist, die dritte Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist und die vierte Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist.
  11. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der, wenn der zweite Inverter anormal ist, die erste Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist, die zweite Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist, die dritte Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist und die vierte Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist.
  12. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11 bei der eine Leistungsumwandlung unter Verwendung eines Inverters unter dem ersten und dem zweiten Inverter, der nicht ausgefallen ist, und der Teilinverterschaltung durchgeführt wird.
  13. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der in einem Fall, in dem die Brückenschaltung des ersten Inverters ein ausgefallenes Schaltelement beinhaltet: in der ersten Phasentrennrelaisschaltung unter den n Schaltelementen ein Schaltelement, das mit einem Schenkel verbunden ist, der das ausgefallene Schaltelement beinhaltet, ausgeschaltet ist und die anderen (n-1) Schaltelemente angeschaltet sind; die zweite Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist; in der dritten Phasentrennrelaisschaltung unter den n Schaltelementen ein Schaltelement, das gemeinsam mit einem Ende einer Wicklung, wobei das Schaltelement in der ersten Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist, verbunden ist, angeschaltet ist und die anderen (n-1) Schaltelemente ausgeschaltet sind; und die vierte Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist.
  14. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der in einem Fall, in dem die Brückenschaltung des zweiten Inverters ein ausgefallenes Schaltelement beinhaltet: die erste Phasentrennrelaisschaltung angeschaltet ist; in der zweiten Phasentrennrelaisschaltung unter den n Schaltelementen ein Schaltelement, das mit einem Schenkel verbunden ist, der das ausgefallene Schaltelement aufweist, ausgeschaltet ist und die anderen (n-1) Schaltelemente angeschaltet sind; die dritte Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist; und in der vierten Phasentrennrelaisschaltung unter den n Schaltelementen ein Schaltelement, das gemeinsam mit dem anderen Ende einer Wicklung, wobei das Schaltelement in der zweiten Phasentrennrelaisschaltung ausgeschaltet ist, verbunden ist, angeschaltet ist und die anderen (n-1) Schaltelemente ausgeschaltet sind.
  15. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der durch Ersetzen des Schenkels, der das ausgefallene Schaltelement in der Brückenschaltung des ersten Inverters beinhaltet, durch einen Schenkel der Teilinverterschaltung eine Leistungsumwandlung unter Verwendung des ersten und des zweiten Inverters und der Teilinverterschaltung durchgeführt wird.
  16. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der durch Ersetzen des Schenkels, der das ausgefallene Schaltelement in der Brückenschaltung des zweiten Inverters beinhaltet, durch einen Schenkel der Teilinverterschaltung eine Leistungsumwandlung unter Verwendung des ersten und des zweiten Inverters und der Teilinverterschaltung durchgeführt wird.
  17. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die Leistungsversorgung eine einzelne Leistungsversorgung ist.
  18. Eine Motortreibereinheit, die folgende Merkmale aufweist: die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17; und eine Steuerschaltung, die ausgebildet ist, um die Leistungsumwandlungsvorrichtung zu steuern.
  19. Eine elektrische Servolenkvorrichtung mit der Motortreibereinheit gemäß Anspruch 18.
  20. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung von einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, die einem Motor mit n-Phasenwicklungen (wobei n eine Ganzzahl gleich 3 oder mehr ist) zugeführt wird, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen ersten Inverter, der mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase des Motors verbunden ist; einen zweiten Inverter, der mit den anderen Enden der Wicklungen jeder Phase verbunden ist; eine erste Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und dem ersten Inverter umzuschalten; eine Teilinverterschaltung, die mit den einen Enden der Wicklungen jeder Phase verbindbar ist; und eine zweite Phasentrennrelaisschaltung, die ausgebildet ist, um zwischen Verbindung und Trennung zwischen den einen Enden der Wicklungen jeder Phase und der Teilinverterschaltung umzuschalten.
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