CN102545739A - 电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备 - Google Patents

电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102545739A
CN102545739A CN2011104413300A CN201110441330A CN102545739A CN 102545739 A CN102545739 A CN 102545739A CN 2011104413300 A CN2011104413300 A CN 2011104413300A CN 201110441330 A CN201110441330 A CN 201110441330A CN 102545739 A CN102545739 A CN 102545739A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch element
voltage
fet
control
control section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104413300A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102545739B (zh
Inventor
黑田喜英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN102545739A publication Critical patent/CN102545739A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102545739B publication Critical patent/CN102545739B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H03K17/6874—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor in a symmetrical configuration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备，其中检测功率继电器(30)的短路和断线故障的电机控制装置包括：电机(10)的驱动电路(20)；具有第一和第二开关元件(31，32)的功率继电器；电容器(40)；检测第一开关元件的电压的电压检测器(50)；对电容器充电的充电器(60)；以及控制器(70)，该控制器根据当在充电器对电容器充电之后断开第一和第二开关元件时的检测电压来检测第一和第一开关元件的短路故障，根据当第一开关元件断开并且第二开关元件接通时的检测电压来检测第二开关元件的断线故障，并且根据当第一开关元件接通并且第二开关元件断开时的检测电压来检测第一开关元件的断线故障。

Description

电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备
技术领域
本发明涉及一种电机控制装置和具有电机控制装置的电动转向设备。
背景技术
迄今为止，已知具有通过诸如场效应晶体管(FET)的半导体开关元件形成的功率继电器的电机控制单元，其中断或者允许将电力从电源馈送到电机。在专利文献1(即，JP-A-2010-74915)中描述的电机控制单元中，通过使两个开关元件彼此串联连接来形成功率继电器，使得其寄生二极管的极性互相相反地取向。电机控制单元包括置于功率继电器和电机之间并且将驱动电力馈送给电机的驱动电路，以及两个电压传感器，即第一电压传感器和第二电压传感器。第一电压传感器检测第一FET的输出侧的电压，该第一FET是构成功率继电器的两个开关元件中的电源侧的开关元件。第二电压传感器检测第二FET的输出侧的电压，该第二FET是第一FET的驱动电路侧的开关元件。在电机的驱动控制开始之前执行的初始检查中，控制第一FET和第二FET接通或者断开。基于此时第一电压传感器和第二电压传感器分别检测到的电压，检测第一FET和第二FET的每个中的短路故障或断线故障。
在专利文献1中描述的电机控制单元中，如上所述，需要两个电压传感器作为物理部件以便检测在第一FET和第二FET的每个中的短路故障或断线故障。作为处理部件，必须执行最多四个步骤。因此，存在配置可能变得更加复杂并且检测故障所需的时间可能增加的担忧。
此外，在专利文献1中的电机控制单元的配置中，为了检测第二FET的短路故障或断线故障，有必要预先对置于第二FET和驱动电路之间的电容器进行充电。因此，除非完成了通过控制第一FET以使其接通来对电容器充电的步骤(第二步骤)，否则不能执行检测第二FET的短路故障或断线故障的步骤。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电机控制装置，其可以快速地并且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。本公开的另一目的在于提供具有电机控制装置的电动转向设备。
根据本公开的第一方面，一种用于检测功率继电器的短路故障和断线故障的电机控制装置，包括：驱动电路，根据来自电源的电源电压将驱动电力提供给电机；功率继电器，设置在耦接电源和驱动电路的电力线上，其中功率继电器包括设置在电力线上使得其寄生二极管的极性朝着所述电源取向的第一开关元件，以及设置在第一元件的驱动电路侧的电力线上使得其寄生二极管的极性朝着驱动电路取向的第二开关元件，并且其中功率继电器根据第一开关元件和第二开关元件的操作来中断和允许沿电力线流动的电流；电容器，其一个端子连接到位于第二开关元件和驱动电路之间的电力线；电压检测器，设置在第一开关元件和第二开关元件之间的电力线上，并且检测第一开关元件的在第二开关元件侧的电压；充电器，通过对电容器施加充电电压来对电容器充电；以及控制部分，控制驱动电路以控制电机的驱动，控制功率继电器的操作以中断和允许沿电力线流动的电流，并且控制充电器的操作以对电容器充电。在控制部分控制充电器以对电容器充电之后，控制部分控制第一开关元件和第二开关元件两者以断开的情况下，控制部分执行第一步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件和第二开关元件中的一个的短路故障。当控制部分在第一步骤中未检测到第一开关元件和第二开关元件两者的短路故障时，在控制部分控制第一开关元件以断开并且控制第二开关元件以接通的情况下，控制部分执行第二步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第二开关元件的断线故障。当控制部分在第二步骤中未检测到第二开关元件的断线故障时，在控制部分控制第一开关元件以接通并且控制第二开关元件以断开的情况下，控制部分执行第三步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件的断线故障。
在电机控制装置中，可以通过执行最多三个步骤来检测在第一开关元件和第二开关的每个中的短路故障和断线故障。此外，在每个步骤中，可以通过判定电压检测器检测到的电压是否是0来检测每个开关元件的短路故障或断线故障。作为物理部件，需要充电器。然而，仅需要一个电压检测器以便检测功率继电器的短路故障或断线故障。因此，尽管配置相对简单，但是电机控制装置仍可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。
根据本公开的第二方面，电动转向设备包括：根据第一方面的电机控制装置；以及输出用于方向盘的协助转矩的电机。根据第一方面的电机控制装置可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。因此，电机控制装置优选地尤其适用于电动转向设备，其中如果在电机控制单元的功率继电器中发生了故障，则必须中止电机的驱动控制。
根据本公开的第三方面，一种用于检测功率继电器的短路故障和断线故障的电机控制装置包括：驱动电路，根据来自电源的电源电压将驱动电力提供给电机；功率继电器，设置在耦接电源和驱动电路的电力线上，其中功率继电器包括设置在电力线上使得其寄生二极管的极性朝着电源取向的第一开关元件，以及设置在第一元件的驱动电路侧的电力线上使得其寄生二极管的极性朝着驱动电路取向的第二开关元件，并且其中功率继电器根据第一开关元件和第二开关元件的操作来中断并且允许沿电力线流动的电流；电容器，其一个端子连接到位于第二开关元件和驱动电路之间的电力线；电压检测器，设置在第一开关元件和第二开关元件之间的电力线上，并且检测第一开关元件的在第二开关元件侧的电压；充电器，通过对电容器施加充电电压来对电容器充电；以及控制部分，控制驱动电路以控制电机的驱动，控制功率继电器的操作以中断和允许沿电力线流动的电流，并且控制充电器的操作以对电容器充电。在控制部分控制充电器以对电容器充电之后，控制部分控制第一开关元件和第二开关元件两者以断开的情况下，控制部分执行第一步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件和第二开关元件中的一个的短路故障。当控制部分在第一步骤中未检测到第一开关元件和第二开关元件两者的短路故障时，在控制部分控制第一开关元件以接通并且控制第二开关元件以断开的情况下，控制部分执行第二步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件的断线故障。当控制部分在第二步骤中未检测到第一开关元件的断线故障时，在控制部分控制第一开关元件以断开并且控制第二开关元件以接通的情况下，控制部分执行第三步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第二开关元件的断线故障。
在上述电机控制装置中，可以通过执行最多三个步骤来检测第一开关元件和第二开关元件的每个中的短路故障和断线故障。此外，在每个步骤中，可以通过判定电压检测器检测到的电压是否是0来检测每个开关元件的短路故障或断线故障。需要作为物理部件的充电器。然而，检测功率继电器的短路故障或断线故障所需的电压检测器的数目是一个。因此，尽管配置相对简单，但是仍可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。
根据本公开的第四方面，电动转向设备包括：根据第三方面的电机控制装置；以及输出用于方向盘的协助转矩的电机。根据第三方面的电机控制装置可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。因此，电机控制装置优选地尤其适用于电动转向设备，其中如果在电机控制单元的功率继电器中发生了故障，则需要中止电机的驱动控制。
附图说明
根据参照附图进行的下文的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得明显。在附图中：
图1是示出根据第一实施例的电机控制装置的示意图；
图2是示出根据第一实施例的电机控制装置适用的电动转向设备和转向系统的说明图；
图3是用于解释根据第一实施例的电机控制装置执行的故障检测处理的示图；以及
图4是用于解释根据第二实施例的电机控制单元执行的故障检测处理的示图。
具体实施方式
参照附图，下文将描述根据本发明的电机控制单元。
(第一实施例)
图1示出根据本发明的第一实施例的电机控制单元。电机控制单元1控制电机10的驱动。电机控制单元1适于协助例如车辆的转向操控的电动转向设备。
图2示出转向系统90的整体配置，其包括为其采用电机控制单元1的电动转向设备2。主动齿轮96附接到转向轴92的末端。主动齿轮96与齿条轴97啮合。一对车轮98经由连杆等连结到齿条轴97的端部。因此，当驾驶员转动方向盘91时，耦接到方向盘91的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过主动齿轮96被转换成齿条轴的线性运动，由此车轮对98由于齿条轴97的线性运动被转向到与齿条轴97的位移成正比的角度。
电动转向设备2包括输出用于转向的协助转矩的电机10，使电机10的旋转减速并且将能量输送给转向轴92的减速轮系89，以及电机控制单元1。
在此，电机10是三相无刷电机并且包括未示出的转子和定子。转子是盘状构件，具有接合到其表面的永磁体，并且具有磁极。定子在内部容纳转子并且支承转子，使得转子能够旋转。定子具有按预定角度的间隔在径向向内的方向上突出的凸出部。图1中示出的U线圈11、V线圈12和W线圈13绕这些凸出部缠绕。U线圈11、V线圈12和W线圈13是分别与U相位、V相位和W相位相关连的绕组，并且构成绕组组件18。在电机10上，设置检测旋转位置的位置传感器79。
在耦接到方向盘91的转向轴92上，设置检测转向转矩的转矩传感器94。
位置传感器79、转矩传感器94以及检测车辆速度的车辆速度传感器95连接到电机控制单元1。电机控制单元1基于位置传感器79检测到的电机10的旋转位置、转矩传感器94检测到的转向转矩以及车辆速度传感器95检测到的车辆速度来控制电机10的旋转。电机10使减速轮系89正向和反向旋转。归因于该配置，电动转向设备2使用电机10生成协助转矩，借助该协助转矩协助方向盘91的转向，并且将转矩传输给转向轴92。电动转向设备2是所谓的柱型电动转向设备。
接下来，下文将描述电机控制单元1的配置。如图1中所示，电机控制单元1包括用作驱动电路的逆变器20，功率继电器30，电容器40，用作电压检测器的电压传感器50，用作充电器的充电电路60以及用作控制部分的微计算机70。
逆变器20是三相逆变器，并且具有桥接的六个开关元件21至26，桥接的目的在于将传导分别切换到绕组组件18中包括的U线圈11、V线圈12和W线圈13。在该实施例中，开关元件21至26是属于一种类型的场效应晶体管的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。下面，开关元件21至26将被称作FET 21至26。
三个FET 21至23具有连接到电力线3上的漏极，该电力线3耦接到用作电源的电池80的正电极。FET 21至23的源极连接到FET 24至26的漏极。将FET 24至26的源极接地。如图1中所示，成对的FET 21和24之间的节点连接到U线圈11的一个端部。成对的FET 22和25之间的节点连接到V线圈12的一个端部。此外，成对的FET 23和26之间的节点连接到W线圈13的一个端部。
如上所述，在该实施例中，电机控制单元1包括一个系统的逆变器(逆变器20)。逆变器20的激活由后面描述的微计算机70控制，并且逆变器20将从电池80馈送到电机10的电力转换成允许电机旋转的形式。在该实施例中，电池80的电压，即电源电压Vb被设定为约12V。
将功率继电器30设置在使电源80与逆变器20链接的电力线3上。功率继电器30包括用作第一开关元件的第一FET 31和用作第二开关元件的第二FET 32。与FET 21至26相似，第一FET 31和第二FET 32是MOSFET。
第一FET 31设置在电源线3上，使得其寄生二极管的极性(正向方向)朝着电池80取向。因此，当第一FET 31断开时，没有电流从电池80流到逆变器20中。将第二FET 32设置在第一FET 31的逆变器20侧，使得其寄生二极管的极性(正向方向)朝着逆变器20取向。因此，当第二FET 32断开时，没有电流从逆变器20流到电池80中。也就是，第一FET 31和第二FET 32彼此串联连接使得它们的寄生二极管的极性互相相反地取向。
功率继电器30由后面描述的微计算机70来控制接通或断开，并且因此中断或者允许在电池80、逆变器20和电机10之间的电流的流动。在该实施例中，功率继电器30是所谓的常开式功率继电器。当未发现从微计算机70发送的接通命令时，使第一FET 31和第二FET 32关断(断开)。因此，功率继电器30中断电流流动。当发现从微计算机70发送的接通命令时，第一FET 31和第二FET 32闭合(接通)。因此，功率继电器30允许电流流动。
电容器40的一个端子连接到位于第二FET 32(功率继电器30)和逆变器20(FET 21)之间的电力线3上，并且其另一端子接地。电容器40储存电荷。因此，当驱动电机10时，电容器40协助对FET 21至26馈送电力，或者抑制当从电池80向电机10馈送电力时生成的纹波电流。
电压传感器50设置在第一FET 31和第二FET 32之间的电力线3上，并且检测第一FET 31的第二FET 32侧的电压。更具体地，电压传感器50检测在第一FET 31和第二FET 32之间的电力线3上的节点P1(参见图1)处的电压。在该实施例中，下拉电阻器51连接到在第一FET31和电压传感器50之间的电力线3上。
充电电路60设置在引线4上，引线4使电池80与在第二FET 32和逆变器20之间的电力线3上的节点链接。通过后面描述的微计算机70来控制充电电路60的激活，并且充电电路60可以将电池80的电力馈送到位于第二FET 32和逆变器20之间的节点。因此，充电电路60可以通过将电压施加到电容器40来对电容器40进行充电。在当前的实施例中，电池80的电源电压Vb约为12V。充电电路60将电池80的电压逐步下降到约5V，并且将其施加给电容器40。因此，当充电电路60对电容器40充电时，跨电容器40的电压，即充电电压Vc变为约5V。
微计算机70是包括集成电路等的紧凑的计算机，并且连接到检测器和电机控制单元1的各种部件。程序存储在微计算机70的存储器中。根据这些程序，微计算机70执行各种处理并且控制作为连接目标的部件的激活。
微计算机70连接到功率继电器30(第一FET 31和第二FET 32)以及FET 21至26中的每个。在图1中，为了简略，未示出使微计算机70与FET 21至26链接的连接线。此外，未示出的点火电源连接到微计算机70。当车辆驾驶员接通点火开关时，将电力从点火电源馈送到微计算机70。因此开始微计算机70执行的各种处理。
在该实施例中，当微计算机70未向功率继电器30发送接通命令时，使功率继电器30关断(保持断开)。因此，中断从电池80穿过逆变器20到电机10的电流流动。相反地，当微计算机70向功率继电器30发送接通命令时，控制功率继电器30以闭合(接通)。因此，允许电流流动。微计算机70因此控制功率继电器30的激活以便中断或者允许电流流动。
此外，当功率继电器30允许电流流动时，微计算机70切换FET 21至26的接通和断开状态以便将来自电池80的直流电流转换成相位根据线圈相位变化的正弦波电流，并且使得该正弦波电流到每个不同相位的线圈(U线圈11，V线圈12或W线圈13)中。因此，电机10旋转。微计算机70通过脉冲宽度调制(PWM)控制来调整电机10的转矩及其旋转次数。因此，微计算机70通过切换FET 21至26的接通和断开状态来控制电机10的旋转。
此外，将微计算机70连接到充电电路60。通过控制充电电路60的激活，微计算机70可以在任意定时对电容器40以任意时间段来充电。
此外，将微计算机70连接到电压传感器50。因此，关于电压传感器50检测到的电压的信号被输入到微计算机70。因此，微计算机70可以检测在第一FET 31和第二FET 32之间的电力线3上的节点P1处的电压(参见图1)。
接下来，将结合图1和图3描述根据该实施例的电机控制单元1的微计算机70执行的功率继电器30的故障检测处理。
当驾驶员接通点火开关30时，从点火电源馈送电力，并且微计算机70开始功率继电器30的故障检测处理。也就是，在电机10的驱动控制开始之前执行的初始检查中包括功率继电器30的故障检测处理。
在开始功率继电器30的故障检测处理之后，微计算机70控制充电电路60的激活以对电容器40进行充电。因此，跨电容器40的电压Vc变为约5V。
(步骤1)
在对电容器40充电之后，微计算机70执行作为第一步骤的步骤1。在步骤1中，微计算机70控制第一FET 31和第二FET 32以将它们断开。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定在第一FET 31和第二FET 32的至少一个中是否发生短路故障。
如果控制第一FET 31和第二FET 32两者以断开，则只要在第一FET 31或第二FET 32中没有发生短路故障，电流就不会从电池80经由第一FET 31流到下拉电阻器51中。此外，电容器40中累积的电荷不会经由第二FET 32流到下拉电阻器51中。因此，除非在第一FET 31和第二FET 32的任一个中发生短路故障，否则在步骤1中电压传感器50检测到的节点P1(在第一FET 31和第二FET 32之间)处的电压应为0。
因此，如结合步骤1在图3中指出的，当电压传感器50检测到的节点P1处的电压为0时，微计算机70判定在构成功率继电器30的第一FET 31和第二FET 32的任一个中未发生短路故障(正常)，就是说，在功率继电器30中没有发生短路故障。
相反，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不为0，而是等于电源电压Vb(约12V)，则微计算机70判定在第一FET 31中发生了短路故障。如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不为0，而是等于充电电压Vc(约5V)，则微计算机70判定在第二FET 32中发生了短路故障。因此，通过执行步骤1，微计算机70可以检测功率继电器30中的短路故障。此外，基于电压传感器50检测到的电压值，微计算机70可以判定在第一FET 31和第二FET 32的哪个中发生了短路故障。如果微计算机70在步骤1检测到功率继电器30的短路故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
(步骤2)
如果通过步骤1的执行，在第一FET 31和第二FET 32的任一个中均未检测到短路故障，则微计算机70执行作为第二步骤的步骤2。在步骤2中，微计算机70控制第一FET 31以将其断开，并且控制第二FET32以将其接通。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定在第二FET 32中是否发生了断线故障。
如果控制第二FET 32以接通，则只要在第二FET 32中没有发生断线故障，第二FET 32保持接通。电容器40中累积的电荷经由第二FET32流到下拉电阻器51中。因此，除非在第二FET 32中发生了断线故障，否则在步骤2中电压传感器50检测到的节点P1处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。
因此，如结合步骤2在图3中指出的，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压等于充电电压Vc，则微计算机70判定在第二FET 32中没有发生断线故障(正常)。相反地，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不等于充电电压Vc而是为0，则微计算机70判定在第二FET32中发生了断线故障。如果在步骤2中微计算机70检测到功率继电器30(第二FET 32)的断线故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
(步骤3)
如果通过步骤2的执行未检测到第二FET 32的断线故障，则微计算机70执行作为第三步骤的步骤3。在步骤3中，微计算机70控制第一FET 31以将其接通，并且控制第二FET 32以将其断开。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定在第一FET 31中是否发生了断线故障。
当控制第一FET 31以接通时，只要在第一FET 31中未发生断线故障，第一FET 31保持接通，并且电流从电池80经由第一FET 31流到下拉电阻器51中。因此，除非在第一FET 31中发生断线故障，否则在步骤3中电压传感器50检测到的节点P1处的电压应等于电源电压Vb(约12V)。
因此，如结合步骤3在图3中指出的，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压等于电源电压Vb，则微计算机70判定在第一FET 31中未发生断线故障(正常)。相反地，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不等于电源电压Vb而是为0，则微计算机70判定在第一FET31中发生了断线故障。如果微计算机70在步骤3中检测到功率继电器30(第一FET 31)的断线故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
如上所述，微计算机70可以通过在步骤1之后执行步骤2和步骤3来检测功率继电器30的断线故障。
至此已描述了微计算机70将执行的功率继电器30的故障检测处理。如果通过故障检测处理(步骤1至3)未检测到功率继电器30的断线故障或者短路故障，则微计算机70判定功率继电器30是正常的。然后，微计算机70开始电机控制单元1将执行的电机10的驱动控制。最后，电动转向设备2开始协助转向。
在该实施例中，如果微计算机70在步骤1中检测到第一FET 31或第二FET 32的短路故障，在步骤2中检测到第二FET 32的断线故障，或者在步骤3中检测到第一FET 31的断线故障，则微计算机70将关于第一FET 31或第二FET 32的故障的信息存储为诊断信息，并且通知驾驶员在电动转向设备2的功率继电器30中发生了故障的事实。
在图3中，供参考，针对每个步骤指出了在第二FET 32和电容器40之间的电力线3上的节点P2(参见见图1)处的电压。
在步骤1中，如果在第一FET 31和第二FET 32的任一个中未发生短路故障(正常)，或者如果仅在第二FET 32中发生了短路故障，则节点P2处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。相反地，如果仅在第一FET 31中发生了短路故障，则电流从电池80经由第一FET 31和第二FET32的寄生二极管流到节点P2中。此时，节点P2处的电压应等于稍微低于电源电压Vb的电压Vb′。
在步骤2中，即使在第二FET 32中没有发生断线故障(正常)或在第二FET 32中发生了断线故障，节点P2处的电压仍应等于充电电压Vc。
在步骤3中，如果在第一FET 31中没有发生断线故障(正常)，则电流从电池80分别经由第一FET 31和第二FET 32的寄生二极管流到节点P2中。因此，此时，节点P2处的电压应该等于稍微低于电源电压Vb的电压Vb′。相反，如果在第一FET 31中发生了断线故障，则节点P2处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。
如上所述，节点P2处的电压根据在每个步骤中的第一FET 31和第二FET 32的故障状态而变化。然而，在该实施例中，仅通过检测节点P1处的电压，即能够做出关于第一FET 31和第二FET 32的故障状态的判定(参见图3)。因此，由于仅应检测节点P1处的电压，因此仅需要一个电压传感器(电压传感器50)。
如上所述，在该实施例中，在微计算机70通过控制充电电路60的激活来对电容器40进行充电之后，微计算机70执行步骤1，即控制第一FET 31和第二FET 32以将其断开，并且基于此时电压传感器50检测到的电压来检测第一FET 31和第二FET 32的至少一个中的短路故障。
例如，如果在步骤1中电压传感器50检测到的电压是0，则微计算机70判定在构成功率继电器30的第一FET 31和第二FET 32的任一个中未发生短路故障，就是说，在功率继电器30中未发生短路故障。相反，如果在步骤1中电压传感器50检测到的电压不为0，则微计算机70判定在构成功率继电器30的第一FET 31和第二FET 32的至少一个中发生了短路故障，就是说，在功率继电器30中发生了短路故障。因此，微计算机70可以通过执行步骤1来检测功率继电器30的短路故障。
此外，如果通过步骤1的执行在第一FET 31和第二FET 32的任一个中没有检测到短路故障，则微计算机70执行步骤2，即控制第一FET31以将其断开，控制FET 32以将其接通，并且基于此时电压传感器50检测到的电压来检测第二FET 32的断线故障。
例如，如果在步骤2中电压传感器50检测到的电压不为0，则微计算机70判定在第二FET 32中未发生断线故障。相反，如果在步骤2中电压传感器50检测到的电压为0，则微计算机70判定在第二FET 32中发生了断线故障。
此外，如果通过步骤2的执行未检测到第二FET 32的断线故障，则微计算机执行步骤3，即控制第一FET 31以将其接通，控制第二FET32以将其断开，并且基于此时电压传感器50检测到的电压来检测第一FET 31的断线故障。
例如，如果在步骤3中电压传感器50检测到的电压不为0，则微计算机70判定在第一FET 31中未发生断线故障。相反，如果在步骤3中电压传感器50检测到的电压为0，则微计算机70判定在第一FET 31中发生了断线故障。因此，微计算机70可以通过在步骤1之后执行步骤2和步骤3来检测功率继电器30的断线故障。
如上所述，在该实施例中，通过执行最多三个步骤，可以检测第一FET 31和第二FET 32中的每个的短路故障或断线故障。在每个步骤中，通过判定电压传感器50检测到的电压是否为0，可以检测每个开关元件(第一FET 31和第二FET 32)的短路故障或断线故障。需要作为物理部件的充电电路60。然而，检测功率继电器30(第一FET 31和第二FET32)的短路故障或断线故障所需的电压传感器50的数目为1。因此，尽管配置相对简单，但是该实施例可以快速地且可靠地检测在功率继电器30中发生的故障。
此外，在该实施例中，充电电路60可以向电容器40施加与电池80的电源电压(Vb：约12V)不同的电压(Vc：约5V)来对电容器40进行充电。因此，基于在步骤1中电压传感器50检测到的电压，微计算机70可以判定在第一FET 31和第二FET 32的哪个中发生了短路故障。
例如，如果在步骤1中电压传感器50检测到的电压是等于电源电压Vb的电压(约12V)，则可以做出在第一FET 31中发生了短路故障的判定。相反，如果在步骤1中电压传感器50检测到的电压是等于电容器40的充电电压Vc的电压(约5V)，则可以做出在第二FET 32中发生了短路故障的判定。
至此已描述了根据该实施例的电机控制单元1适于电动转向设备2的情况。电机控制单元1可以快速地且可靠地检测在功率继电器30中发生的故障。因此，该实施例优选应用于电动转向设备2，其中在电机控制单元1的功率继电器30中发生故障的情况下，必须中止电机10的驱动控制。
(第二实施例)
根据本发明的第二实施例的电机控制单元具有与第一实施例的电机控制单元相同的物理配置。然而，微计算机70的用于功率继电器30的故障检测处理的方法与第一实施例中的方法不同。
下文将结合图1和图4描述第二实施例中的微计算机70将执行的功率继电器30的故障检测处理。
与第一实施例相似，当驾驶员接通点火开关时，从点火电源馈送电力。因此，微计算机70开始功率继电器30的故障检测处理。
在开始功率继电器30的故障检测处理之后，微计算机70首先通过控制充电电路60的激活来对电容器40进行充电。因此，跨电容器40的电压Vc变为约5V。
(步骤1)
在对电容器40充电之后，微计算机70执行作为第一步骤的步骤1。在步骤1中，微计算机70控制第一FET 31和第二FET 32以将其断开。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定是否在第一FET31和第二FET 32的至少一个中发生了短路故障。
如果控制第一FET 31和第二FET 32两者以断开，则只要在第一FET 31或第二FET 32中没有发生短路故障，电流就不会从电池80经由第一FET 31流到下拉电阻器51中。此外，电容器40中累积的电荷不会经由第二FET 32流到下拉电阻器51中。因此，除非在第一FET 31和第二FET 32的任一个中发生短路故障，否则在步骤1中电压传感器50检测到的节点P1(在第一FET 31和第二FET 32之间)处的电压应为0。
如结合步骤1在图4中指出的，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压为0，则微计算机70判定在构成功率继电器30的第一FET 31和第二FET 32的任一个中未发生短路故障(正常)，就是说，在功率继电器30中未发生短路故障。
相反，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不为0而是等于电源电压Vb(约12V)，则微计算机70判定在第一FET 31中发生了短路故障。如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不为0而是等于充电电压Vc(约5V)，则微计算机70判定在第二FET 32中发生了短路故障。因此，通过执行步骤1，微计算机70可以检测功率继电器30的短路故障。基于电压传感器50检测到的电压值，微计算机70可以判定在第一FET 31和第二FET 32的哪个中发生了短路故障。如果微计算机70在步骤1中检测到功率继电器30的短路故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
(步骤2)
如果通过步骤1的执行，在第一FET 31和第二FET 32的任一个中未检测到短路故障，则微计算机70执行作为第二步骤的步骤2。在步骤2中，微计算机70控制第一FET 31以将其接通，并且控制第二FET 32以将其断开。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定在第一FET 31中是否发生了断线故障。
当控制第一FET 31以接通时，只要在第一FET 31中未发生断线故障，则第一FET 31保持接通。电流从电池80经由第一FET 31流到下拉电阻器51中。因此，除非在第一FET 31中发生了断线故障，否则在步骤3中电压传感器50检测到的节点P1处的电压应等于电源电压Vc(约12V)。
如结合步骤2在图4中指出的，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压等于电源电压Vb，则微计算机70判定在第一FET 31中未发生断线故障(正常)。相反，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不等于充电电压Vc而是为0，则微计算机70判定在第一FET 31中发生了断线故障。如果在步骤2中微计算机70检测到功率继电器30(第一FET 31)的断线故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
如果在步骤2中控制第一FET 31以接通，则即使控制第二FET 32以断开，电流仍从电池80经由第一FET 31和第二FET 32的寄生二极管流动。因此电容器40被充电。最后，在步骤2中及其之后，跨电容器40的电压变为稍微低于电源电压Vb的电压Vb′。
(步骤3)
如果通过步骤2的执行未检测到第一FET 31的断线故障，则微计算机70执行作为第三步骤的步骤3。在步骤3中，微计算机70控制第一FET 31以将其断开，并且控制第二FET 32以将其接通。基于此时电压传感器50检测到的电压，微计算机70判定在第二FET 32中是否发生了断线故障。
如果控制第二FET 32以接通，则只要在第二FET 32中没有发生断线故障，第二FET 32保持接通。电容器40中累积的电荷经由第二FET32流到下拉电阻器51中。如上所述，在该实施例中，在步骤2中及其之后，跨电容器40的电压等于电压Vb′。因此，除非在第二FET 32中发生了断线故障，否则在步骤2中电压传感器50检测到的节点P1处的电压应等于电压Vb′。
因此，如结合步骤3在图4中指出的，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压等于电压Vb′，则微计算机70判定在第二FET 32中未发生断线故障(正常)。相反，如果电压传感器50检测到的节点P1处的电压不等于电压Vb′而是为0，则微计算机70判定在第二FET 32中发生了断线故障。如果微计算机70在步骤3中检测到功率继电器30(第二FET 32)的断线故障，则微计算机70退出故障检测处理，并且中止电机控制单元1将执行的电机10的后续的驱动控制。
如上所述，通过在步骤1之后执行步骤2和步骤3，微计算机70可以检测功率继电器30的断线故障。
至此已描述了第二实施例中的微计算机70将执行的功率继电器30的故障检测处理。如果通过故障检测处理(步骤1至3)未检测到功率继电器30的短路故障或断线故障，则微计算机70判定功率继电器30是正常的。之后，微计算机70开始电机控制单元1将执行的电机10的驱动控制。最后，电动转向设备2开始协助转向。
在该实施例中，如果微计算机70在步骤1中检测到第一FET 31或第二FET 32的短路故障，在步骤2中检测到第一FET 31的断线故障，或者在步骤3中检测到第二FET 32的断线故障，则微计算机70将关于第一FET 31或第二FET 32的信息存储为诊断信息，并且通知驾驶员电动转向设备2的功率继电器30已故障的事实。
在图4中，供参考，针对每个步骤指出了在第二FET 32和电容器40之间的电力线3上的节点P2(参见图1)处的电压。
在步骤1中，如果在第一FET 31和第二FET 32中的任一个中没有发生短路故障(正常)，或者如果仅在第二FET 32中发生了短路故障，则节点P2处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。相反，如果仅在第一FET 31中发生了短路故障，则电流从电池80分别经由第一FET 31和第二FET 32寄生二极管流到节点P2中。因此，此时，节点P2处的电压应等于稍微低于电源电压Vb的电压Vb′。
在步骤2中，如果在第一FET 31中没有发生断线故障(正常)，则电流从电池80分别经由第一FET 31和第二FET 32的寄生二极管流到节点P2中。因此，此时，节点P2处的电压应等于稍微低于电源电压Vb的电压Vb′。相反地，如果在第一FET 31中发生了断线故障，则节点P2处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。
在步骤3中，如果在第二FET 32中没有发生断线故障(正常)，则在步骤2中及其之后，跨电容器的电压等于电压Vb′。因此，节点P2处的电压应等于电压Vb′。相反，如果在第二FET 32中发生了断线故障，则节点P2处的电压应等于充电电压Vc(约5V)。
如上所述，在节点P2处的电压根据在每个步骤中的第一FET 31和第二FET 32的故障状态而变化。然而，在该实施例中，仅通过检测节点P1处的电压，即可以相互区分在每个步骤中的第一FET 31和第二FET32的故障状态(参见图4)。因此，与第一实施例相似，由于仅应检测节点P1处的电压，因此仅需要一个电压传感器(电压传感器50)。
如至此描述的，第二实施例与第一实施例的不同之处在于用于故障检测处理的方法。然而，与第一实施例相似，通过执行最多三个步骤，可以检测在第一FET 31和第二FET 32的每个中的短路故障或断线故障。因此，与第一实施例相似，尽管配置相对简单，但是该实施例可以快速地且可靠地检测在功率继电器30中发生的故障。
(其他实施例)
在前述实施例中，充电电路60向电容器40施加与电池80的电源电压Vb(约12V)不同的电压(约5V)，并且因此对电容器40进行充电。相反，根据本发明的另一实施例，充电电路60可以向电容器40施加与电池80的电源电压Vb(约12V)相同的电压(约12V)，并且因此对电容器40进行充电。在这种情况下，在步骤1中，其中不能区分在第一FET 31和在第二FET 32的哪个中发生了短路故障，但是可以检测到在第一FET 31和第二FET 32的至少一个中发生了短路故障(在功率继电器30中发生了短路故障)这一事实。
前述实施例涉及使用电机控制单元来控制三相无刷电机的情况。相反地，根据本发明的另一实施例，可以使用电机控制单元来控制除了三相无刷电机之外的无刷电机。此外，可以使用电机控制单元不仅控制无刷电机，而且还控制除了无刷电机之外的电机。
前述实施例涉及电机控制单元包括一个系统的驱动电路(逆变器)的情况。相反，根据本发明的另一实施例，电机控制单元可以包括多个系统的驱动电路。
前述实施例涉及使用MOSFET作为构成功率继电器的第一开关元件和第二开关元件的情况。相反，根据本发明的另一实施例，可以使用MOSFET以外的半导体开关元件作为第一开关元件和第二开关元件，只要这些开关元件包括各自的寄生二极管。
此外，前述实施例涉及微计算机70执行功率继电器的故障检测处理的情况。相反，根据另一实施例，可以使用微计算机之外的例如计算机的算术处理器来执行故障检测处理。
根据本发明的另一实施例，电机控制单元可以适于齿条式电动转向设备，其向车辆的齿条轴提供协助转矩。
此外，本发明可以应用于控制除了电动转向设备中包括的电机之外的电机的电机控制单元。
如至此描述的，本发明不限制于前述实施例，而是可以在不偏离于其主旨的情况下应用于各种形式。
上述公开具有下述方面。
根据本公开的第一方面，一种用于检测功率继电器的短路故障和断线故障的电机控制装置，包括：驱动电路，根据来自电源的电源电压将驱动电力提供给电机；功率继电器，设置在耦接电源和驱动电路的电力线上，其中功率继电器包括设置在电力线上使得其寄生二极管的极性朝着所述电源取向的第一开关元件，以及设置在第一元件的驱动电路侧的电力线上使得其寄生二极管的极性朝着驱动电路取向的第二开关元件，并且其中功率继电器根据第一开关元件和第二开关元件的操作来中断和允许沿电力线流动的电流；电容器，其一个端子连接到位于第二开关元件和驱动电路之间的电力线；电压检测器，设置在第一开关元件和第二开关元件之间的电力线上，并且检测第一开关元件的在第二开关元件侧的电压；充电器，通过对电容器施加充电电压来对电容器充电；以及控制部分，控制驱动电路以控制电机的驱动，控制功率继电器的操作以中断和允许沿电力线流动的电流，并且控制充电器的操作以对电容器充电。在控制部分控制充电器以对电容器充电之后，控制部分控制第一开关元件和第二开关元件两者以断开的情况下，控制部分执行第一步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件和第二开关元件中的一个的短路故障。当控制部分在第一步骤中未检测到第一开关元件和第二开关元件两者的短路故障时，在控制部分控制第一开关元件以断开并且控制第二开关元件以接通的情况下，控制部分执行第二步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第二开关元件的断线故障。当控制部分在第二步骤中未检测到第二开关元件的断线故障时，在控制部分控制第一开关元件以接通并且控制第二开关元件以断开的情况下，控制部分执行第三步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件的断线故障。
在电机控制装置中，例如，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压为0，则控制部分判定在构成功率继电器的第一开关元件和第二开关元件的任一个中没有发生短路故障，就是说，在功率继电器中未发生短路故障。相反，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在构成功率继电器的第一开关元件和第二开关元件的至少一个中发生了短路故障，就是说，在功率继电器中发生了短路故障。因此，控制部分通过执行第一步骤可以检测功率继电器的短路故障。
例如，如果在第二步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在第二开关元件中没有发生断线故障。相反，如果在第二步骤中电压检测器检测到的电压为0，控制部分判定在第二开关元件中发生了断线故障。
例如，如果在第三步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在第一开关元件中没有发生断线故障。相反地，如果在第三步骤中电压检测器检测到的电压为0，则控制部分判定在第一开关元件中发生了断线故障。因此，控制部分可以通过在第一步骤之后执行第二步骤和第三步骤来检测功率继电器的断线故障。
如上所述可以通过执行最多三个步骤来检测在第一开关元件和第二开关元件的每个中的短路故障和断线故障。此外，在每个步骤中，可以通过判定电压检测器检测到的电压是否为0来检测每个开关元件的短路故障或断线故障。需要作为物理部件的充电器。然而，仅需要一个电压检测器以便检测功率继电器的短路故障或断线故障。因此，尽管配置相对简单，该电机控制装置仍可以快速地并且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。
替选地，充电电压可以不同于电源电压，使得控制部分基于在第一步骤中检测到的电压来确定在第一开关元件和第二开关元件的哪个中发生了短路故障。例如，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压是与电源电压相同的电压，则做出在第一开关元件中发生了短路故障的判定。相反，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压是与施加到电容器的充电电压相同的电压，则做出在第二开关元件中发生了短路故障的判定。
根据本公开的第二方面，电动转向设备包括：根据第一方面的电机控制装置；以及输出用于方向盘的协助转矩的电机。根据第一方面的电机控制装置可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。因此，电机控制装置优选地尤其适用于电动转向设备，其中如果在电机控制单元的功率继电器中发生了故障，则必须中止电机的驱动控制。
根据本公开的第三方面，一种用于检测功率继电器的短路故障和断线故障的电机控制装置包括：驱动电路，根据来自电源的电源电压将驱动电力提供给电机；功率继电器，设置在耦接电源和驱动电路的电力线上，其中功率继电器包括设置在电力线上使得其寄生二极管的极性朝着电源取向的第一开关元件，以及设置在第一元件的驱动电路侧的电力线上使得其寄生二极管的极性朝着驱动电路取向的第二开关元件，并且其中功率继电器根据第一开关元件和第二开关元件的操作来中断并且允许沿电力线流动的电流；电容器，其一个端子连接到位于第二开关元件和驱动电路之间的电力线；电压检测器，设置在第一开关元件和第二开关元件之间的电力线上，并且检测第一开关元件的在第二开关元件侧的电压；充电器，通过对电容器施加充电电压来对电容器充电；以及控制部分，控制驱动电路以控制电机的驱动，控制功率继电器的操作以中断和允许沿电力线流动的电流，并且控制充电器的操作以对电容器充电。在控制部分控制充电器以对电容器充电之后，控制部分控制第一开关元件和第二开关元件两者以断开的情况下，控制部分执行第一步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件和第二开关元件中的一个的短路故障。当控制部分在第一步骤中未检测到第一开关元件和第二开关元件两者的短路故障时，在控制部分控制第一开关元件以接通并且控制第二开关元件以断开的情况下，控制部分执行第二步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第一开关元件的断线故障。当控制部分在第二步骤中未检测到第一开关元件的断线故障时，在控制部分控制第一开关元件以断开并且控制第二开关元件以接通的情况下，控制部分执行第三步骤，用于根据电压检测器检测到的电压来检测第二开关元件的断线故障。
在上述电机控制装置中，例如，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压为0，则控制部分判定在构成功率继电器的第一开关元件和第二开关元件的任一个中没有发生短路故障，就是说，在功率继电器中没有发生短路故障。相反，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在构成功率继电器的第一开关元件和第二开关元件的至少一个中发生了短路故障，就是说，在功率继电器中发生了短路故障。因此，控制部分通过执行第一步骤可以检测功率继电器的短路故障。
例如，如果在第二步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在第一开关元件中没有发生断线故障。相反，如果在第二步骤中电压检测器检测到的电压为0，则控制部分判定在第一开关元件中发生了断线故障。
例如，如果在第三步骤中电压检测器检测到的电压不为0，则控制部分判定在第二开关元件中没有发生断线故障。相反地，如果在第二步骤中电压检测器检测到的电压为0，则控制部分判定在第二开关元件中发生了断线故障。因此，控制部分可以通过在第一步骤之后执行第二步骤和第三步骤来检测功率继电器的断线故障。
如上所述，可以通过执行最多三个步骤来检测在第一开关元件和第二开关的每个中的短路故障和断线故障。此外，在每个步骤中，可以通过判定电压检测器检测到的电压是否是0来检测每个开关元件的短路故障或断线故障。作为物理部件，需要充电器。然而，检测功率继电器的短路故障或断线故障所需的电压检测器的数目是一个。因此，尽管配置相对简单，但是电机控制装置仍可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。
替选地，充电电压可以不同于电源电压，使得控制部分基于在第一步骤中电压检测器检测到的电压来确定在第一开关元件和第二开关元件的哪个中发生了短路故障。例如，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压是与电源电压相同的电压，则做出在第一开关元件中发生了短路故障的判定。相反，如果在第一步骤中电压检测器检测到的电压是与施加到电容器的充电电压相同的电压，则做出在第二开关元件中发生了短路故障的判定。
根据本公开的第四方面，电动转向设备包括：根据第三方面的电机控制装置；以及输出用于方向盘的协助转矩的电机。根据第三方面的电机控制装置可以快速地且可靠地检测在功率继电器中发生的故障。因此，电机控制装置优选地尤其适用于电动转向设备，其中如果在电机控制单元的功率继电器中发生了故障，则需要中止电机的驱动控制。
尽管参照本发明的优选实施例描述了本发明，但是将理解，本发明不限制于这些优选实施例及构造。本发明旨在覆盖各种修改和等同布置。此外，尽管各种组合和配置是优选的，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本发明的精神和范围内。

Claims (6)

1.一种用于检测功率继电器(30)的短路故障和断线故障的电机控制装置，所述电机控制装置包括：
驱动电路(20)，根据来自电源(80)的电源电压将驱动电力提供给电机(10)；
所述功率继电器(30)设置在耦接所述电源(80)和所述驱动电路(20)的电力线(3)上，其中所述功率继电器(30)包括：第一开关元件(31)，其设置在所述电力线(3)上，使得其寄生二极管的极性朝着所述电源(80)取向，以及第二开关元件(32)，其设置在所述第一开关元件(31)的驱动电路侧的所述电力线(3)上，使得其寄生二极管的极性朝着所述驱动电路(20)取向，并且其中所述功率继电器(30)根据所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)的操作来中断和允许沿所述电力线(3)流动的电流；
电容器(40)，其一个端子连接到位于所述第二开关元件(32)和驱动电路(20)之间的所述电力线(3)；
电压检测器(50)，设置在所述第一开关元件(31)和所述第二开关元件(32)之间的所述电力线(3)上，并且检测所述第一开关元件(31)的在第二开关元件侧的电压；
充电器(60)，通过向所述电容器(40)施加充电电压来对所述电容器(40)充电；以及
控制部分(70)，控制所述驱动电路(20)以控制所述电机(10)的驱动，控制所述功率继电器(30)的操作以中断和允许沿所述电力线(3)流动的电流，并且控制所述充电器(60)的操作以对所述电容器(40)充电，
其中在所述控制部分(70)控制所述充电器(60)以对所述电容器(40)充电之后，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)两者以断开的情况下，所述控制部分(70)执行第一步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)中的一个的短路故障，
其中当所述控制部分(70)在所述第一步骤中未检测到所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)两者的短路故障时，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(31)以断开并且控制所述第二开关元件(32)以接通的情况下，所述控制部分(70)执行第二步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第二开关元件(32)的断线故障，以及
其中当所述控制部分(70)在所述第二步骤中未检测到所述第二开关元件(32)的断线故障时，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(70)以接通并且控制所述第二开关元件(32)以断开的情况下，所述控制部分(70)执行第三步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第一开关元件(31)的断线故障。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，
其中所述充电电压不同于所述电源电压，使得所述控制部分(70)基于在所述第一步骤中所述电压检测器(50)检测到的电压，确定在所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)的哪个中发生所述短路故障。
3.一种电动转向设备，包括：
根据权利要求1或2所述的电机控制装置(1)；以及
输出用于方向盘的协助转矩的所述电机(10)。
4.一种用于检测功率继电器(30)的短路故障和断线故障的电机控制装置，所述电机控制装置包括：
驱动电路(20)，根据来自电源(80)的电源电压将驱动电力提供给电机(10)；
所述功率继电器(30)设置在耦接所述电源(80)和所述驱动电路(20)的电力线(3)上，其中所述功率继电器(30)包括：第一开关元件(31)，其设置在所述电力线(3)上，使得其寄生二极管的极性朝着所述电源(80)取向，以及第二开关元件(32)，其设置在所述第一开关元件(31)的驱动电路侧的所述电力线(3)上，使得其寄生二极管的极性朝着所述驱动电路(20)取向，并且其中所述功率继电器(30)根据所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)的操作来中断和允许沿所述电力线(3)流动的电流；
电容器(40)，其一个端子连接到位于所述第二开关元件(32)和驱动电路(20)之间的所述电力线(3)；
电压检测器(50)，设置在所述第一开关元件(31)和所述第二开关元件(32)之间的所述电力线(3)上，并且检测所述第一开关元件(31)的在第二开关元件侧的电压；
充电器(60)，通过向所述电容器(40)施加充电电压来对所述电容器(40)充电；以及
控制部分(70)，控制所述驱动电路(20)以控制所述电机(10)的驱动，控制所述功率继电器(30)的操作以中断和允许沿所述电力线(3)流动的电流，并且控制所述充电器(60)的操作以对所述电容器(40)充电，
其中在所述控制部分(70)控制所述充电器(60)以对所述电容器(40)充电之后，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)两者以断开的情况下，所述控制部分(70)执行第一步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)中的一个的短路故障，
其中当所述控制部分(70)在所述第一步骤中未检测到所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)两者的短路故障时，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(31)以接通并且控制所述第二开关元件(32)以断开的情况下，所述控制部分(70)执行第二步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第一开关元件(32)的断线故障，以及
其中当所述控制部分(70)在所述第二步骤中未检测到所述第一开关元件(32)的断线故障时，在所述控制部分(70)控制所述第一开关元件(70)以断开并且控制所述第二开关元件(32)以接通的情况下，所述控制部分(70)执行第三步骤，用于根据所述电压检测器(50)检测到的电压来检测所述第二开关元件(31)的断线故障。
5.根据权利要求4所述的电机控制装置，
其中所述充电电压不同于所述电源电压，使得所述控制部分(70)基于在所述第一步骤中所述电压检测器(50)检测到的电压来确定在所述第一开关元件(31)和第二开关元件(32)的哪个中发生短路故障。
6.一种电动转向设备包括：
根据权利要求4或5所述的电机控制装置(1)；以及
输出用于方向盘的协助转矩的所述电机(10)。
CN201110441330.0A 2010-12-27 2011-12-26 电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备 Expired - Fee Related CN102545739B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010289219A JP5311233B2 (ja) 2010-12-27 2010-12-27 モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP2010-289219 2010-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102545739A true CN102545739A (zh) 2012-07-04
CN102545739B CN102545739B (zh) 2014-06-25

Family

ID=46315815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110441330.0A Expired - Fee Related CN102545739B (zh) 2010-12-27 2011-12-26 电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8547043B2 (zh)
JP (1) JP5311233B2 (zh)
CN (1) CN102545739B (zh)
DE (1) DE102011056678B4 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103929111A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 株式会社捷太格特 电动机控制装置和电动助力转向设备
CN106067796A (zh) * 2015-04-23 2016-11-02 英飞凌科技奥地利有限公司 开关设备
CN112240975A (zh) * 2019-07-19 2021-01-19 矢崎总业株式会社 开关故障检测装置
CN112379253A (zh) * 2020-11-06 2021-02-19 欣旺达电动汽车电池有限公司 48v启停的断路器电路及其状态检测方法
WO2023236362A1 (zh) * 2022-06-08 2023-12-14 一巨自动化装备（上海）有限公司 一种电动汽车用驱动主动短路的控制方法和装置

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013001820A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 京セラ株式会社 系統連系インバータ装置およびその制御方法
JP5387994B2 (ja) * 2011-09-27 2014-01-15 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
JP5831261B2 (ja) * 2012-02-01 2015-12-09 株式会社デンソー 電力伝送装置
JP5653386B2 (ja) * 2012-05-09 2015-01-14 三菱電機株式会社 モータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP6155569B2 (ja) * 2012-07-31 2017-07-05 株式会社デンソー 電源システム
JP5688689B2 (ja) * 2012-08-27 2015-03-25 株式会社デンソー 電動機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US8988841B2 (en) * 2012-09-06 2015-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and methods for input protection for power converters
JP6244110B2 (ja) * 2013-05-31 2017-12-06 日本電産エレシス株式会社 電子制御装置
JP6111937B2 (ja) * 2013-08-29 2017-04-12 株式会社デンソー 電源遮断装置および電動機駆動装置
JP6418874B2 (ja) * 2014-01-15 2018-11-07 株式会社マキタ バッテリパック
JP2015171305A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源供給回路
JP6015707B2 (ja) * 2014-05-08 2016-10-26 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の動力制御システム
KR20160004764A (ko) * 2014-07-04 2016-01-13 삼성전자주식회사 고장 허용 제어 시스템
JP6461522B2 (ja) * 2014-09-02 2019-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 逆接保護回路及び逆接保護方法
EP3190698B1 (en) * 2014-09-02 2018-12-19 NSK Ltd. Motor control device, electric power steering device provided with same, and vehicle
KR102246702B1 (ko) * 2015-02-05 2021-04-30 주식회사 만도 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 전원제어방법
JP6577599B2 (ja) * 2015-12-15 2019-09-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用制御装置
JP6529459B2 (ja) 2016-04-06 2019-06-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ駆動装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2018004470A (ja) * 2016-07-04 2018-01-11 株式会社デンソーテン 異常検出装置、および組電池システム
WO2018142829A1 (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 日本電産株式会社 モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置
JP6683152B2 (ja) * 2017-02-23 2020-04-15 株式会社デンソー 異常診断装置
JP7224100B2 (ja) * 2017-02-27 2023-02-17 株式会社デンソー 逆接続保護回路及び負荷システム
KR102442208B1 (ko) * 2017-08-08 2022-09-13 주식회사 만도 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템
KR102502388B1 (ko) * 2018-06-19 2023-02-23 에이치엘만도 주식회사 차량의 eps 전원 공급 제어 장치 및 방법
JP6648217B2 (ja) * 2018-08-06 2020-02-14 マレリ株式会社 スイッチユニットおよび電池装置
JP7172695B2 (ja) * 2019-02-13 2022-11-16 株式会社デンソーウェーブ Ｐｌｃ用リレーの故障診断回路
DE102019205801A1 (de) * 2019-04-23 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Trennschalter
FR3101495A1 (fr) * 2019-09-26 2021-04-02 Psa Automobiles Sa Circuit d’inhibition d’un système embarqué dans un véhicule automobile, système embarqué, et véhicule automobile l’incorporant
JP7389701B2 (ja) 2020-03-31 2023-11-30 株式会社ミツバ 電源回路、電源供給方法
CN114200336B (zh) * 2020-08-27 2023-11-14 广州汽车集团股份有限公司 一种电动转向系统电源故障诊断方法、电路、电动转向系统及汽车
JP2022047248A (ja) * 2020-09-11 2022-03-24 富士電機株式会社 集積回路、半導体装置
US11929698B2 (en) * 2021-03-23 2024-03-12 Snap-On Incorporated Short circuit protection for a BLDC motor
JP2022161362A (ja) * 2021-04-08 2022-10-21 株式会社アイシン モータ用電源装置
DE102021204766A1 (de) * 2021-05-11 2022-11-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterschalteranordnung mit Überwachungsfunktion, Energiesystem und Fahrzeug
JP2023053563A (ja) * 2021-10-01 2023-04-13 株式会社デンソー 電力供給装置
FR3141112A1 (fr) * 2022-10-21 2024-04-26 Vitesco Technologies Activation de batteries connectées en parallèle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1893248A (zh) * 2005-06-29 2007-01-10 欧姆龙株式会社 升压电路及电动动力转向装置
JP2007145208A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子制御装置
WO2010032705A1 (ja) * 2008-09-17 2010-03-25 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
CN101883707A (zh) * 2007-12-27 2010-11-10 株式会社捷太格特 电动动力转向装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3180056B2 (ja) * 1997-06-09 2001-06-25 株式会社京三製作所 スイッチ回路
WO1999017977A1 (fr) * 1997-10-08 1999-04-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Procede de stockage et de transport de cellulosique, et procede de fabrication de pulpe
JP3736300B2 (ja) * 2000-06-19 2006-01-18 株式会社日立製作所 自動車、およびその電源装置
JP3705166B2 (ja) * 2001-07-10 2005-10-12 三菱電機株式会社 ステアリング制御装置
JP4411897B2 (ja) * 2003-07-30 2010-02-10 株式会社ジェイテクト 直流昇圧回路の故障判定装置
JP4333646B2 (ja) * 2005-07-06 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
GB0516738D0 (en) * 2005-08-16 2005-09-21 Trw Ltd Motor drive circuit
JP4882467B2 (ja) 2006-04-10 2012-02-22 日本精工株式会社 電動パワーステアリング制御装置
US20080094866A1 (en) * 2006-07-06 2008-04-24 Jennifer Bauman Capacitor-switched lossless snubber
JP5055050B2 (ja) * 2006-10-10 2012-10-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関制御装置
DE102007062955B4 (de) * 2007-12-21 2011-06-01 Catem Develec Gmbh & Co. Kg Schaltung zur Spannungsstabilisierung eines Bordnetzes
JP5246407B2 (ja) * 2008-11-04 2013-07-24 株式会社ジェイテクト モータ駆動回路及び電動パワーステアリング装置
CN102232031B (zh) * 2009-01-22 2013-09-18 丰田自动车株式会社 电动动力转向装置
JP4715928B2 (ja) * 2009-01-22 2011-07-06 株式会社デンソー 昇降圧コンバータ
JP5446409B2 (ja) * 2009-04-14 2014-03-19 株式会社ジェイテクト モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US8350510B2 (en) * 2009-11-27 2013-01-08 Denso Corporation Voltage booster apparatus for power steering system
JP5083305B2 (ja) * 2009-12-24 2012-11-28 株式会社デンソー 電動機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5146851B2 (ja) * 2010-01-07 2013-02-20 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
JP5158527B2 (ja) * 2010-02-23 2013-03-06 株式会社デンソー 電動機駆動装置、これを用いた電動パワーステアリング装置、及び、プログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1893248A (zh) * 2005-06-29 2007-01-10 欧姆龙株式会社 升压电路及电动动力转向装置
JP2007145208A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子制御装置
CN101883707A (zh) * 2007-12-27 2010-11-10 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
WO2010032705A1 (ja) * 2008-09-17 2010-03-25 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103929111A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 株式会社捷太格特 电动机控制装置和电动助力转向设备
CN106067796A (zh) * 2015-04-23 2016-11-02 英飞凌科技奥地利有限公司 开关设备
CN106067796B (zh) * 2015-04-23 2019-06-21 英飞凌科技奥地利有限公司 开关设备
US10371752B2 (en) 2015-04-23 2019-08-06 Infineon Technologies Austria Ag Switch device
CN112240975A (zh) * 2019-07-19 2021-01-19 矢崎总业株式会社 开关故障检测装置
CN112240975B (zh) * 2019-07-19 2024-03-01 矢崎总业株式会社 开关故障检测装置
CN112379253A (zh) * 2020-11-06 2021-02-19 欣旺达电动汽车电池有限公司 48v启停的断路器电路及其状态检测方法
WO2023236362A1 (zh) * 2022-06-08 2023-12-14 一巨自动化装备（上海）有限公司 一种电动汽车用驱动主动短路的控制方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012139021A (ja) 2012-07-19
JP5311233B2 (ja) 2013-10-09
DE102011056678B4 (de) 2017-06-22
US8547043B2 (en) 2013-10-01
DE102011056678A1 (de) 2012-06-28
CN102545739B (zh) 2014-06-25
US20120161681A1 (en) 2012-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102545739A (zh) 电机控制装置和具有该电机控制装置的电动转向设备
US8981691B2 (en) Motor drive apparatus
JP4968698B2 (ja) 電動機の制御装置
US9124207B2 (en) Rotary electric machine control apparatus and electric power steering apparatus using the same
US8499885B1 (en) Motor drive apparatus
US8941337B2 (en) Motor driving device and electric power steering apparatus including motor driving device
CN103248317B (zh) 多相旋转机器的控制设备和使用其的电动转向系统
EP2328268A1 (en) Motor controller and electric power steering device
US11081941B2 (en) Motor and electric power steering device
US11469700B2 (en) Motor and electric power steering device
CN110268622B (zh) 电机系统
CN104903178B (zh) 电动动力转向装置
US10742137B2 (en) Power conversion device, motor drive unit, and electric power steering device
US20130181639A1 (en) Motor drive system
JP7077836B2 (ja) モータ駆動装置、操舵システム
JP2013121256A (ja) 電力変換装置
US10532764B2 (en) Motor driving device, failure diagnosis method for motor driving device, and electric power steering apparatus using motor driving device
JP2009220705A (ja) 操舵制御装置
CN107585118A (zh) 与外部装置共享电池的系统
JPWO2019053992A1 (ja) 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
US11420672B2 (en) Power conversion device, motor drive unit, and electric power steering device
JP4978792B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
US20220014136A1 (en) Motor and electric power steering device
JP2014155244A (ja) 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JPWO2020110875A1 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140625

Termination date: 20201226

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee