CN104067509A - 电动机控制装置及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置对具有多个线圈组(15、16)的电动机(5)进行控制，该电动机控制装置构成为：在故障检测单元(33)检测到短路故障的情况下，利用正常时电流控制单元(31、32)继续对除发生故障一侧以外的正常侧的逆变器进行控制，并且还利用由故障时正常侧指令生成器(34)和故障时故障侧指令生成器(42)构成的故障时电流控制单元所生成的故障时电压指令来继续对发生故障一侧的逆变器进行控制，由此在电动机(5)的线圈发生故障或逆变器发生故障时使电动机(5)的转矩脉动变得显著，从而使用户可靠地识别出故障。

Description

电动机控制装置及电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及对具有多组线圈的多相电动机进行控制的电动机控制装置、以及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置。

背景技术

作为现有的电动机控制装置的例子，例如有以下专利文献1(国际公开WO2007/129359号公报)所记载的电动机控制装置。该专利文献1所记载的电动机控制装置仅由一组线圈和逆变器构成，在线圈或逆变器发生短路故障的情况下，将控制方式切换成与故障状态相适应的异常时电流控制方法来进行继续进行控制，从而减小由流过短路路径的电流所产生的制动转矩，抑制转矩脉动。

另外，专利文献2(日本专利特开2011-78230号公报)所记载的电动机控制装置由各两组线圈和逆变器构成，所述专利文献2示出了以下内容：即，在逆变器的开关元件发生短路故障的情况下，对该故障，用未发生故障的系统来对控制进行修正，使得抵消与电动机的旋转驱动相反的制动转矩，或者降低对电动机的旋转驱动的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2007/129359号公报

专利文献2：日本专利特开2011-78230号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在所述专利文献1所记载的例子中，只具有单一的线圈和逆变器，成本非常低，但若发生短路故障，则能产生朝向与要求的转矩相同方向、即正向的转矩的电动机旋转角度为360度中的大致300度，虽然对制动转矩的抑制和对转矩脉动的抑制达到了与成本相称的水平，但还不够，另外，还存在无法获得足够的输出转矩的问题。

另外，在所述专利文献2所记载的例子中，其中的图7示出了在逆变器上侧开关元件发生短路故障时、或者在线圈或连接逆变器和线圈的布线与电源发生短路的故障时(即，电源短路时)的相电流和电动机转矩的波形。

由于产生了这样的制动转矩，因此，为了以正常侧转矩来修正该制动转矩而进行了施加相反特性的控制。

因此，存在以下问题：即，转矩的变动减小，驾驶员难以对故障进行识别。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种电动机控制装置，该电动机控制装置在电动机的线圈发生故障或逆变器发生故障(例如，开关元件的短路故障，或者1相线圈或连接逆变器与线圈的布线的电源短路故障、接地故障，或者2相间的短路故障等)的情况下，能使转矩的脉动变得显著，从而能可靠地使用户认识到发生故障。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的电动机控制装置是对具有多个线圈组的电动机进行控制的电动机控制装置，

所述电动机控制装置包括：多个逆变器，该多个逆变器的各相具有对施加于所述多个线圈组的各相的电压进行控制的开关元件；电流控制单元，该电流控制单元根据相当于所述电动机所产生的转矩的目标值的综合转矩电流要求值，来向所述各逆变器提供与施加于所述各相的电压相对应的电压指令，并对流过所述多个线圈组的电流进行控制；以及故障检测单元，该故障检测单元对所述开关元件的短路故障、或者所述逆变器或所述多个线圈组发生接地或电源短路的故障进行检测，

所述电流控制单元具有正常时电流控制单元和故障时电流控制单元，所述正常时电流控制单元在正常时使用，分别对流过所述多个线圈组的电流进行控制，所述故障时电流控制单元生成与所述故障检测单元所检测到的故障内容相对应的故障时电压指令，

在所述故障检测单元检测到故障的情况下，利用所述正常时电流控制单元继续对正常侧的逆变器进行控制，并且还利用所述故障时电流控制单元所生成的所述故障时电压指令来继续对故障侧的逆变器进行控制。

发明效果

根据本发明，电流控制单元在故障检测单元检测到故障的情况下，利用正常时电流控制单元继续对正常侧的逆变器进行控制，并且还利用故障时电压指令来继续对发生故障一侧的逆变器进行控制，因此，能产生在因短路故障而产生的制动转矩以上的转矩脉动，从而能使用户可靠地识别出发生故障。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制装置的结构的图。

图2是表示实施方式1中的电流控制单元的结构的图。

图3是表示实施方式1中的故障时故障侧指令生成器的结构的图。

图4是表示实施方式1中的相电流指令整形单元的结构的图。

图5是表示在V相开关元件发生短路故障或V相发生接地故障的情况下、在停止控制时因感应电压而流过的电流波形和制动转矩的一个例子的图。

图6是表示实施方式1中的电动机转矩的故障侧、正常侧及合计的波形例的图。

图7是表示实施方式1中的转矩电流的故障侧及正常侧的波形例的图。

图8是表示实施方式1的变形例中的电动机转矩的故障侧及正常侧的波形例的图。

图9是表示实施方式1的变形例中的电动机转矩的故障侧及正常侧的波形例的图。

图10是表示在V相开关元件发生短路故障或V相发生接地故障的情况下、示出在理论上能实现的界限的电动机转矩及此时的相电流波形的图。

图11是表示实施方式2所涉及的单位相电流与转矩电流的关系的波形图。

图12是表示在实施方式2中、在故障侧将制动转矩与反方向的转矩相加来使转矩振幅增加时的转矩电流的波形例的图。

图13是表示实施方式4中的电动机转矩的故障侧、正常侧及合计的波形例的图。

图14是表示实施方式4中的转矩电流的故障侧及正常侧的波形例的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的一个实施方式例进行说明。

此外，在各图中，相同的标记表示相同或者相当的结构。

实施方式1.

图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制装置的整体结构的框图。

另外，在图1中，除了电动机控制装置10以外，还示出了电源4、电动机5及检测电动机5的旋转角度θ的电动机旋转角度传感器6。电动机5包括由U1相、V1相、W1相这3相的线圈所构成的第一线圈组15、以及由U2相、V2相、W2相这3相的线圈所构成的第二线圈组16，各线圈组分别以星形连接来结合各个相。

未图示的定子由上述多个线圈组(图1所示的例子中为两个线圈组)构成，电动机5由该定子、未图示的转子、以及固定于转子的转轴构成。

此外，在以下说明中，以将本发明应用于各线圈组为3相且转子中配置有永磁体的永磁体同步电动机的情况为例进行说明，但本发明对利用3相以上的多相交流电来进行旋转驱动的电动机也能适用。

另外，在本例子中，将线圈设为星形连接，但将线圈设为三角形连接也能获得相同的效果。电动机控制装置10对施加于电动机5线圈的电压进行控制，由此，由电源4向电动机5进行供电，通过对流过线圈的电流进行控制，从而对与电流大致成比例的电动机的输出转矩进行控制。

在电动机控制装置10中，接收来自电动机旋转角度传感器6的信号，利用电动机旋转角度检测单元26来对电动机的旋转角度信号θ进行计算。另外，利用电流检测电路CT11、CT21、CT31、CT12、CT22、CT32来对流过电动机5各相的相电流进行检测，从而获得相电流检测值Iu1dtc、Iv1dtc、Iw1dtc、Iu2dtc、Iv2dtc、Iw2dtc。

此外，在图1中，将第一线圈组15侧的相电流检测值Iu1dtc、Iv1dtc、Iw1dtc记为I1dtc，将第二线圈组16侧的相电流检测值Iu2dtc、Iv2dtc、Iw2dtc记为I2dtc。

另外，在图1中，设有电动机旋转角度传感器6和电动机旋转角度检测单元26，但也可以通过使用通常进行的推定方法推测出的电动机旋转角度来获得电动机旋转角度信号。

电流控制单元23如后所述，根据相当于电动机转矩的目标值的综合转矩电流要求值Iqsum*、电动机各相的相电流检测值及电动机旋转角度信号θ，来决定第一相电压指令V1*及第二相电压指令V2*。

第一开关元件驱动电路24对第一相电压指令V1*进行PWM调制，并向第一逆变器21发出开关操作指示。第一逆变器21接受来自第一开关元件驱动电路24的开关操作信号并对开关元件UP1、VP1、WP1、UN1、VN1、WN1进行斩波控制，利用由电源4所提供的电力来使电动机的各相U1、V1、W1流过电流。

关于第二开关元件驱动电路25和第二逆变器22也相同，根据第二相电压指令V2*，来使电动机的各相U2、V2、W2流过电流。

此外，第一、第二逆变器21、22分别对应于第一、第二线圈组15、16来进行设置。

图2是表示实施方式1所涉及的电流控制单元23的结构的框图。

利用图2对电流控制单元23的结构和动作进行说明。

电流控制单元23包括执行正常时所使用的通常的控制方式的第一正常时电流控制单元31和第二正常时电流控制单元32、故障时所使用的故障时电流控制单元30(未图示)、以及故障检测单元33、切换单元36、37。

而且，能对两种控制单元(即，第一、第二正常时电流控制单元和故障时电流控制单元)进行切换，以使得能利用故障时电流控制单元30来对两个系统(第一系统和第二系统)的线圈组和逆变器组(以下也称为线圈驱动系统)中的发生故障一侧的线圈驱动系统进行控制。

此外，故障时电流控制单元30(未图示)由故障时正常侧指令生成器34和故障时故障侧指令生成器42构成。

综合转矩电流要求值Iqsum*通过转矩电流分配单元35被分配成第一线圈驱动系统和第二线圈驱动系统分别所要产生的转矩的要求值、即第一转矩电流要求值Iq01*和第二转矩电流要求值Iq02*。

在本实施方式中，第一转矩电流要求值Iq01*和第二转矩电流要求值Iq02*分别设定为综合转矩电流要求值Iqsum*的二分之一的值。

即，进行各系统产生相等的转矩，通过其合计来获得输出转矩这样的设定。

接着，在未发生故障的正常时，在切换单元40中，将第一转矩电流要求值Iq01*选择作为第一转矩电流指令值Iq1*。故障发生时的动作将在后文中进行描述。

在第二系统中也相同，在切换单元41中，将第二转矩电流要求值Iq02*选择作为第二转矩电流指令值Iq2*。

接着，第一正常时电流控制单元31基于第一转矩电流指令值Iq1*和相电流检测值I1dtc，输出正常时相电压指令Vn1*。

在正常时，在切换单元36中，选择正常时相电压指令Vn1*，将其作为第一相电压指令V1*输入到第一开关元件驱动电路24(参照图1)。

第一、第二正常时电流控制单元31、32执行从3相到2轴的所谓dq控制。第一转矩电流指令值Iq1*作为q轴电流指令来用于dq控制。

此外，在图2中，未标注将电动机旋转角度信号θ输入第一正常时电流控制单元31和第二正常时电流控制单元32的布线，但为了运用于dq控制中通常所进行的坐标转换，也可以进行布线而使得将电动机旋转角度信号θ输入第一正常时电流控制单元31和第二正常时电流控制单元32。

这里，所谓q轴电流是指与转矩成比例的电流分量，在本实施方式的说明中，也称为转矩电流。关于另一个控制励磁磁通的d轴电流，在本实施方式中，将其控制为零，但也可以使用其他的值。

另外，在正常时，关于第二系统也相同，基于第二转矩电流指令值Iq2*，利用第二正常时电流控制单元32来执行dq控制，将正常时相电压指令Vn2*作为第二相电压指令V2*输入到第二开关元件驱动电路25(参照图1)。

这样，在正常时，以跟随第一、第二转矩电流要求值的方式来分别实现第一、第二线圈驱动系统的转矩电流，从而能获得所希望的输出转矩。

接着，对故障检测单元33进行说明。故障检测单元33例如可由异常检测单元和短路部位确定单元来构成，所述异常检测单元利用相电流检测值，来确定检测逆变器或电动机的正常或异常，所述短路部位确定单元确定短路部位。

根据该结构，故障检测单元33在利用异常检测单元判定为逆变器或电动机发生了某种异常的情况下，通过短路部位确定单元来确定发生短路故障的部位。

短路部位确定单元存储测试模式，并基于电动机端子的平均电压、所述测试模式、以及作为执行了该测试模式的响应而流过的各相的检测电流，来确定发生短路故障的开关元件、发生接地故障或电源短路故障的相，其中，所述测试模式表示使第一逆变器21和第二逆变器22的开关元件导通的规定组合。

这样，故障检测单元33在发生故障时，输出故障系统判定结果及短路故障部位确定结果，其中，所述故障系统判定结果表示该故障位于第一线圈驱动系统还是位于第二线圈驱动系统，所述短路故障部位确定结果表示在线圈驱动系统中发生短路故障的是哪个开关元件、或发生电源短路或接地的是哪相、发生相间短路故障的是哪里的相间。

图3是表示实施方式1中的故障时故障侧指令生成器42的结构的框图，图4是表示图3所示的相电流指令整形单元50的结构的框图。

下文中将对故障时故障侧指令生成器42和相电流指令整形单元50的动作进行详细说明。

接着，对发生故障时的动作进行简要说明。

图5是表示在V相开关元件发生短路故障或V相发生接地故障的情况下、在停止控制时因感应电压而流过的电流波形(三相电流波形)和制动转矩(电动机转矩)的一个例子的图。

下面，假设在第一线圈驱动系统中发生了短路故障。在不进行任何控制的情况下，即，若断开除故障侧的发生了短路故障的开关元件以外的开关元件，则如图5(b)所示，遍及旋转角度的一半而产生制动转矩。

另一方面，对于正常侧的第二线圈驱动系统，在故障时正常侧指令生成器34中，在未产生因故障侧的故障相而产生的制动转矩的相位范围内，生成转矩电流指令，该转矩电流指令由正常侧的第二转矩电流要求值即正常时转矩电流指令以及与制动转矩方向相反的转矩相加而成。

将由此所生成的指令作为对第二正常时电流控制单元32的输入即第二转矩电流指令值Iq2*。将第二正常时电流控制单元32的输出即正常时相电压指令Vn2*作为相电压指令V2*提供给正常侧的线圈驱动系统。

接着，在第一线圈驱动系统中，利用图2来对发生短路故障时的动作进行说明。

根据故障检测单元33所获得的故障系统判定结果，利用切换单元38来选择故障侧的第一转矩电流要求值Iq01*，并将其作为故障侧转矩电流要求值Iq0f*输入到故障时故障侧指令生成器42。

另外，利用切换单元39来选择相电流检测值I1dtc，并将其作为故障侧相电流检测值Ifdtc输入到故障时故障侧指令生成器42。

此外，将故障检测单元33所获得的短路故障部位确定结果和电动机旋转角度信号θ输入到故障时故障侧指令生成器42，利用选择性开关元件断开单元53(参照图3)，对故障侧的发生了短路故障的开关元件以外的开关元件进行断开设定。

利用切换单元36来选择故障时故障侧指令生成器42所算出的故障时相电压指令Vf*，并将其作为第一相电压指令V1*进行输出。

另一方面，利用切换单元61来选择正常侧的第二转矩电流要求值Iq02*，并将其输入到故障时正常侧指令生成器34，以生成与故障内容相适应的转矩电流指令。故障时正常侧指令生成器34的动作将在后文中进行描述。

将故障时正常侧指令生成器34所生成的指令作为正常侧转矩电流指令值Iqs*来进行输出。

然后，在切换单元41中将正常侧转矩电流指令值Iqs*作为第二转矩电流指令值Iq2*输入到第二正常时电流控制单元32。

此外，利用切换单元37来选择第二正常时电流控制单元32所计算出的第二相电压指令Vf*，并将其作为第二相电压指令V2*进行输出。

以下，以第一线圈驱动系统的V1相的下侧的开关元件VN1发生短路故障的情况为例来对实施方式1的动作进行说明。

利用图3对故障时正常侧指令生成器34的动作进行说明。

此外，关于相电流指令整形单元50中所设置的单位相电流指令产生单元81(参照图4)的详细情况将在下文中进行描述。

图3所示的故障时正常侧指令生成器34的结构成为与开关元件VN1发生短路故障的情况相适应的控制结构，其动作与专利文献1所记载的现有装置相同。

在相电流指令整形单元50中，基于故障侧转矩电流要求值Iq0f*、电动机旋转角度信号θ及其微分即电动机旋转角速度信号，来输出故障时相电流指令Ifu*、Ifv*、Ifw*。

基于上述故障时相电流指令，利用图3所示的故障时故障侧指令生成器42的相电流指令整形单元50以后的控制结构要素，来生成故障时相电压指令Vf*。

另外，在无法产生正的转矩的旋转角度范围内，利用选择性开关元件断开单元53，将故障侧逆变器的所有开关元件暂时断开，由此来抑制因感应电压而引起的通过短路路径的电流所产生的制动转矩。

如图4所示，相电流指令整形单元50根据电动机旋转角度、其微分单元51(参照图3)所获得的电动机旋转角速度以及故障侧转矩电流要求值Iq0f*，来产生各相的相电流指令。

具体而言，利用单位相电流指令产生单元81(参照图4)，基于故障侧转矩电流要求值、电动机旋转角速度信号θ和电动机旋转角速度信号，来生成各相的单位相电流指令。然后，利用乘法器82U、82V、82W，分别对它们(即，各相的单位相电流指令)乘以故障侧转矩电流要求值Iq0f*，从而输出故障时相电流指令Ifu*、Ifv*、Ifw*。

这里，利用图6和图7对开关元件VN1发生短路故障的情况下的故障侧设定进行说明。

此外，图6是表示实施方式1中的电动机转矩的故障侧、正常侧和合计的波形的一个例子的图，图7是表示实施方式1中的转矩电流的故障侧和正常侧的波形的一个例子的图。

在开关元件VN1发生短路的情况下，V相与电源的负电位发生短路。由于不对故障侧产生转矩进行控制，因此，利用选择性开关元件断开单元53将VN1以外的故障侧开关元件UP1、VP1、WP1、UN1、WN1断开。

其结果是，故障侧电动机转矩如图6(a)所示。

电动机转矩成为负值的区域是因VN1短路而产生制动转矩的区域，作为转矩电流，只要如图7(a)那样发出0的指令即可。

另一方面，关于正常侧，为了生成能使用户识别出故障的转矩脉动波形，输出图6(b)那样的电动机转矩。在未产生因故障侧的故障相而产生的制动转矩的相位范围内，加上方向与制动转矩相反的转矩。此时，对于正常侧转矩电流，只要按如图7(b)那样进行指示即可。

其结果是，作为合计的电动机转矩的波形如图6(c)所示。与仅由制动转矩所产生的转矩脉动的振幅相比，通过加上反方向的转矩能获得较大的振幅。

这里，对实施方式1的变形例进行说明。

在上述例子中，输出在未产生因故障侧的故障相而产生的制动转矩的整个相位范围内、在正常侧加上方向与制动转矩相反的转矩后得到的电动机转矩，但只要获得能提醒用户识别出故障的转矩脉动即可，也可以是如图8或图9那样的波形。

图8是输出以下电动机转矩时的波形，所述电动机转矩通过在与未产生因故障侧的故障相而产生的制动转矩的相位范围相邻的范围内，在正常侧加上方向与制动转矩相反的转矩而得到，图8(a)表示正常侧输出波形，图8(b)表示合计的输出波形。

另外，图9是输出以下电动机转矩时的波形，所述电动机转矩通过在与未产生因故障侧的故障相而产生的制动转矩的相位范围不相邻的范围内，在正常侧加上方向与制动转矩相反的转矩而得到，图9(a)表示正常侧转矩波形，图9(b)表示合计的转矩波形。

若将图8和图9的纵轴换成转矩电流指令值，则得到转矩电流波形。

这里，对至此为止所描述的实施方式1所涉及的电动机控制装置的效果进行简要说明。

在对具有多个线圈组的电动机进行控制时，电流控制单元在故障检测单元检测到短路故障的情况下，利用与故障内容相适应的故障时电流控制单元所输出的故障时电压指令来确定产生制动转矩的相位范围，利用正常时电流控制单元使正常侧的逆变器的控制变得显著，从而能利用由此所形成的转矩脉动来使用户识别出故障。

此外，通过将故障侧制动转矩与正常侧相加转矩设定得相同，从而能获得在时间平均下与正常时输出转矩大致相等的输出。

如以上所说明的那样，实施方式1所涉及的电动机控制装置是对包括多个线圈组15、16的电动机5进行控制的电动机控制装置10。

该电动机控制装置10包括：多个逆变器21、22，该多个逆变器21、22的各相具有对施加于多个线圈组的各相的电压进行控制的开关元件；电流控制单元23，该电流控制单元23根据相当于电动机5所产生的转矩的目标值的综合转矩电流要求值Iqsum*，来向各逆变器21、22提供与施加于所述各相的电压相对应的电压指令V1*、V2*，并对流过多个线圈组的电流进行控制；以及故障检测单元33，该故障检测单元33对开关元件的短路故障、或者逆变器21、22或多个线圈组发生接地或电源短路的故障进行检测。

电流控制单元23具有正常时电流控制单元31、32和故障时电流控制单元30(即，合并故障时正常侧指令生成器34和故障时故障侧指令生成器42而得到的单元)，所述正常时电流控制单元31、32在正常时使用，分别对流过所述多个线圈组的电流进行控制，所述故障时电流控制单元30生成与故障检测单元33所检测到的故障内容相对应的故障时电压指令。

在故障检测单元33检测到故障的情况下，利用正常时电流控制单元31、32继续对正常侧的逆变器进行控制，并且还利用故障时电流控制单元30所生成的故障时电压指令来继续对发生故障一侧的逆变器进行控制，从而使得转矩脉动变得显著。

因此，电流控制单元在故障检测单元检测到故障的情况下，利用正常时电流控制单元继续对正常侧的逆变器进行控制，并且还利用故障时电压指令来继续对故障侧的逆变器进行控制，因此，能产生在短路故障所产生的制动转矩以上的转矩脉动，从而能使用户可靠地识别出发生故障。

另外，实施方式1所涉及的电动机控制装置的故障时电流控制单元30利用故障侧的未发生故障的相和正常侧的各相中的至少一相来产生如下转矩，所述转矩由正常时在未产生因故障相而产生的制动转矩的相位范围内所产生的电动机转矩、和方向与制动转矩相反的转矩相加而成。

因此，用户能通过因制动转矩与所加的反方向的转矩之间的转矩差而产生的转矩脉动所带来的不协调感来识别出故障。

另外，故障时电流控制单元30将正常侧输出转矩与故障侧输出转矩的合计转矩设为在时间平均下与正常时输出转矩大致相等。

因此，用户能获得平均值与正常时相等的辅助转矩，并能通过因转矩脉动而产生的不协调感来识别出故障。

另外，故障时电流控制单元30在未产生因故障相而产生的制动转矩的相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

因此，用户能通过因转矩间隙而产生的不协调感来识别出故障。

另外，故障时电流控制单元30在与产生制动转矩的相位范围相邻的相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

另外，故障时电流控制单元30在与产生制动转矩的相位范围不相邻的相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

因此，用户能通过因转矩间隙而产生的不协调感来识别出故障。

实施方式2.

在上述实施方式1中，在正常侧加上了方向与故障侧的制动转矩相反的转矩，但在实施方式2中，能够通过对故障侧的故障相以外的2相进行控制，来加上所希望的转矩。

如上所述，在实施方式1中，断开故障侧的开关元件的情况下的电动机转矩的波形如图6(a)所示，此时的转矩电流指令值如图7(a)所示。

这里，对在开关元件VN1发生短路故障的情况下故障侧的线圈驱动系统所能产生的旋转停止时的电流和转矩进行说明。在开关元件VN1发生短路的情况下，V相与电源的负电位发生短路。因此，在原本V相正侧流过大于其它相的电流所需的旋转角度范围内，无法产生正的转矩。

下面对该情况下的输出转矩和转矩电流指令的具体设定进行说明。

此外，该部分以外的动作与实施方式1相同，因此省略说明。

图10示出了在要求将转矩电流设为1的情况下、理论上所能产生的转矩电流波形(图10(b))、以及用于实现该转矩电流波形的单位相电流的波形(图10(a))。

如图10(b)所示，在旋转角度为0度至60度的范围内，无法产生转矩。或者不如说在因外力而使电动机旋转时，有可能因感应电压而产生制动转矩。在该旋转角度范围内，利用选择性开关元件断开单元53将开关元件暂时断开，以极力减少电流路径，降低制动转矩。

图11是表示实施方式2所涉及的单位相电流与转矩电流的关系的波形图。

这里，利用图11对实施方式2所涉及的相电流指令整形单元50的基本动作进行说明。

为了将要求从故障侧输出的转矩电流设为例如如图11(b)那样的波形，实现到电动机旋转角度约240度为止右侧上升的转矩电流，单位相电流如图11(a)所示那样具有右侧较大的绝对值。

这是由于，实现转矩电流1的单位相电流如图10(a)所示，若将其按每个旋转角度与图11(b)所示形状的“所要求的转矩电流”相乘，则成为如图11(a)所示的单位相电流。

因此，若转矩电流波形确定，则能利用图10的关系来预先准备对于旋转角度的单位相电流指令来作为表格。

这样，在单位相电流指令产生单元81(参照图4)中，只要准备必要的单位相电流指令的图案来作为表格即可。

此外，也存在表格中不具备单位相电流指令的其它方法，即使采用以下结构也能获得相同的结果：即，预先在表格中具备转矩电流波形，并且预先准备图11的转矩电流波形与单位相电流指令之间的关系来作为表格，利用图10的关系来依次将所提供的转矩电流波形转换成单位相电流指令。

另外，也可以不使用该表格，而利用与电动机旋转角度相对应的数学式的函数来实现。

特别是，图10的单位相电流能利用正弦或余弦、及其倒数即余割、正割的组合通过函数来表现。

通过使用该单位相电流指令，能在故障侧生成转矩脉动。

图12是表示实施方式2中在故障侧将制动转矩与反方向的转矩相加来使转矩振幅增加时的转矩电流的波形的一个例子的图。

例如，按图12(a)的实线所示的指令那样设定故障侧的转矩电流，按图12(b)的实线所示的指令那样，设定正常侧的转矩电流。这里，将综合转矩电流要求值设为3，将允许最大电流设为2。

在图12(a)中，基于电动机的旋转方向来进行设定，使得随着旋转角度接近因在故障侧产生制动转矩而导致转矩不足的旋转角度范围0至60度，转矩电流增大。

另一方面，正常侧如图12(b)所示，无论旋转角度如何，都将转矩电流设定为与允许最大电流相等的值2。此外，图12(b)示出旋转方向为电动机旋转角度的正方形的情况，在反转的情况下，则成为以30度呈左右对称的方式进行转印而得到的波形。

这样，若在故障侧加上方向与制动转矩相反的转矩，则正常侧与故障侧的合计的转矩电流如图12(c)所示，并且转矩电流被设定为使得随着旋转角度接近在故障侧转矩发生不足的旋转角度范围，在正常侧所产生的转矩与在故障侧所产生的转矩的合计值增大。

因此，若接近因在故障侧产生制动转矩而导致转矩不足的旋转角度范围，则转矩增大。因此，电动机的旋转发生加速，能迅速脱离转矩不足的范围，因而，能缩短转矩不足的范围的停留时间，抑制转矩不足的影响，获得足够的输出转矩。

如以上所说明的那样，实施方式2所涉及的电动机控制装置的故障时电流控制单元30在故障侧将制动转矩与反方向的转矩相加，并进行设定，使得随着电动机5的旋转角度接近在所述故障侧转矩发生不足的旋转角度范围，正常侧所产生的转矩与故障侧所产生的转矩的合计值增大。

由此，若接近因在故障侧产生制动转矩而导致转矩不足的旋转角度范围，则转矩增大。因此，电动机的旋转发生加速，能迅速脱离转矩不足的范围，从而能抑制转矩不足的影响，获得足够的输出转矩。

另外，根据实施方式2的结构，由于仅在故障侧产生转矩脉动，在正常侧进行与正常时相同的控制，因此，无需追加并准备故障时的正常侧控制。

实施方式3.

在上述实施方式1中，仅在正常侧加上所希望的转矩，在上述实施方式2中，仅在故障侧加上所希望的转矩，但也可以在正常侧和故障侧这两侧都加上所希望的转矩。

即，在实施方式3中，通过在正常侧和故障侧这两侧都加上所希望的转矩，从而能增大因转矩间隙而产生的不协调感，进而能可靠地识别故障。

实施方式4.

在上述实施方式1中，仅在正常侧加上所希望的转矩，在实施方式2中，仅在故障侧加上所希望的转矩，在实施方式3中，在正常侧和故障侧这两侧都加上所希望的转矩，但通过在故障侧产生制动转矩时在正常侧减去转矩也能使转矩脉动变得显著。

下面对该情况下的输出转矩和转矩电流指令的具体设定进行说明。

此外，该部分以外的动作与实施方式1相同，因此省略说明。

图13是表示实施方式4中的电动机转矩的故障侧、正常侧及合计的电动机转矩波形例的图。另外，图14是表示实施方式4中的转矩电流的故障侧及正常侧的波形例的图。

首先，故障侧的设定与实施方式1的设定相同，因此，故障侧电动机转矩如图13(a)所示，转矩电流如图14(a)所示。

因此，故障时故障侧指令生成器42的设定与实施方式1相同。

接着，对正常侧的设定进行说明。

正常侧电动机转矩为在故障侧产生制动转矩的区域内减去电动机转矩而得到的如图13(b)所示的电动机转矩。

由此，在产生制动转矩的区域内，转矩振幅增加所减去的转矩部分。

其结果是，作为合计的电动机转矩的波形如图13(c)所示。

与仅由制动转矩所产生的转矩脉动的振幅相比，通过减去同方向的转矩能获得较大的振幅。

此外，在上述例子中设为因故障侧的故障相而产生制动转矩的整个相位范围，但也可以限定在因故障相而产生制动转矩的相位范围的一部分。另外，也可以设为包含因故障相而产生制动转矩的相位范围的范围。只要合计的电动机转矩的振幅比故障相所产生的制动转矩的振幅要大，并能通过该转矩脉动来使用户识别出故障，就可以采用任何方式。

如以上所说明的那样，实施方式4所涉及的电动机控制装置的故障时电流控制单元30在包含产生制动转矩的相位范围的一部分或全部的相位范围内，产生减去与制动转矩同方向的转矩后得到的转矩。

因此，能进一步增大转矩间隙，从而用户能够利用由较大的转矩间隙所产生的不协调感来可靠地识别出故障。

以上对关于通过转矩脉动来识别故障的电动机控制装置的发明进行了说明，但本发明所涉及的电动机控制装置当然也能适用于车用助力转向装置。

通过将本发明所涉及的电动机控制装置用于助力转向装置，用户能在使用助力转向装置时检测到转矩脉动，从而能够识别出电动机控制装置的故障。

工业上的实用性

本发明对于实现以下电动机控制装置是有用的，该电动机控制装置能够在电动机的线圈发生故障或逆变器发生故障的情况下、通过使转矩脉动变得显著来使用户识别出发生故障。

标号说明

4 电源

5 电动机

6 电动机旋转角度传感器

10 电动机控制装置

15 第一线圈组

16 第二线圈组

21 第一逆变器

22 第二逆变器

23 电流控制单元

24 第一开关元件驱动电路

25 第二开关元件驱动电路

26 电动机旋转角度检测单元

30 故障时电流控制单元

31 第一正常时电流控制单元

32 第二正常时电流控制单元

33 故障检测单元

34 故障时正常侧指令生成器

35 转矩电流分配单元

42 故障时故障侧指令生成器

50 相电流指令整形单元

UP1、VP1、WP1、UN1、VN1、WN1 开关元件

UP2、VP2、WP2、UN2、VN2、WN2 开关元件

CT11、CT21、CT31、CT12、CT22、CT32 电流检测电路

Claims (10)

1.一种电动机控制装置，所述电动机控制装置对具有多个线圈组的电动机进行控制，其特征在于，

所述电动机控制装置包括：多个逆变器，该多个逆变器的各相具有对施加于所述多个线圈组的各相的电压进行控制的开关元件；电流控制单元，该电流控制单元根据相当于所述电动机所产生的转矩的目标值的综合转矩电流要求值，来向各所述逆变器提供与施加于所述各相的电压相对应的电压指令，并对流过所述多个线圈组的电流进行控制；以及故障检测单元，该故障检测单元对所述开关元件的短路故障、或者所述逆变器或所述多个线圈组发生接地或电源短路的故障进行检测，所述电流控制单元具有正常时电流控制单元和故障时电流控制单元，所述正常时电流控制单元在正常时使用，分别对流过所述多个线圈组的电流进行控制，所述故障时电流控制单元生成与所述故障检测单元所检测到的故障内容相对应的故障时电压指令，

在所述故障检测单元检测到故障的情况下，利用所述正常时电流控制单元继续对正常侧的逆变器进行控制，并且还利用所述故障时电流控制单元所生成的所述故障时电压指令来继续对发生故障一侧的逆变器进行控制，从而使转矩脉动变得显著。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元利用故障侧的未发生故障的相和正常侧的各相中的至少一相来产生如下转矩，所述转矩由正常时在未产生因故障相而产生的制动转矩的相位范围内所产生的电动机转矩、和方向与所述制动转矩相反的转矩相加而得到。

3.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元将正常侧输出转矩与故障侧输出转矩的合计转矩设为在时间平均下与正常时输出转矩大致相等。

4.如权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元在未产生因所述故障相而产生的制动转矩的整个相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

5.如权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元在与产生制动转矩的相位范围相邻的相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

6.如权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元在与产生制动转矩的相位范围不相邻的相位范围内，产生加上了方向与制动转矩相反的转矩后的转矩。

7.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电流控制单元在所述故障侧将制动转矩与反方向的转矩相加，并进行设定，使得所述正常侧所产生的转矩与所述故障侧所产生的转矩的合计值随着所述电动机的旋转角度接近在所述故障侧转矩不足的旋转角度范围而增大。

8.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

在所述正常侧和故障侧这两侧加上所希望的转矩。

9.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障时电流控制单元在包含产生制动转矩的相位范围的一部分或全部的相位范围内，产生减去了与制动转矩同方向的转矩后的转矩。

10.一种电动助力转向装置，其特征在于，

使用如权利要求1至9的任一项所述的电动机控制装置。