CN104811077A - 电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了电力转换设备和电动转向设备。电力转换设备包括：逆变器(20,120)，其包括连接至高电势侧的高电势侧开关元件(21-23,121-122)和连接至低电势侧的低电势侧开关元件(24-26,123-124)，并且对提供至旋转电机(10,16)的电流进行转换；电流检测器(40)，其具有布置在正母线(81)或负母线(82)中的至少一个上的传感器，正母线连接高电势侧开关元件和DC电源(80)的正极侧，负母线连接低电势侧开关元件和DC电源的负极侧；激发装置(50)，其在不通过逆变器的情况下激发传感器；以及控制器(60,70-74,160)，其从电流检测器获取电流检测值并且控制逆变器和激发装置。当所有高或低电势侧开关元件均关断时，激发装置激发传感器。

Description

电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备
技术领域
本公开内容涉及电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备。
背景技术
到目前为止，已知下述技术：在该技术中基于分流电压来检测每个相电流，分流电压是布置在逆变器的母线上的分流电阻器两端之间的电压。例如，在JP-A-2013-17363中，将在电机电流被假定为零的状态下所检测的漂移电流的电流检测值设置为电流偏移值，并且根据该偏移值对电机电流的电流检测值进行补偿。
即使在正常状态下，布置在逆变器的母线上的分流电阻器的分流电压也可能为零。出于上述原因，例如，在与US2013/0009587相对应的JP-A-2013-17363中，即使发生由于分流电阻器的短路而造成分流电压固定为零的异常，也不能区分分流电压是否固定为零。
发明内容
本公开内容的目的在于：提供一种能够检测电流检测值的异常的电力转换设备以及使用该电力转换设备的电动转向设备。
根据本公开内容的第一方面，电力转换设备包括：逆变器，所述逆变器包括连接至高电势侧的多个高电势侧开关元件和连接至低电势侧的多个低电势侧开关元件，并且所述逆变器对要提供至旋转电机的电流进行转换；电流检测器，所述电流检测器包括布置在正母线或负母线中的至少一个上的传感器，所述正母线用于连接所述高电势侧开关元件和DC电源的正极侧，所述负母线用于连接所述低电势侧开关元件和所述DC电源的负极侧；激发(energization)设备，所述激发设备在不通过所述逆变器的情况下激发所述传感器；以及控制器，所述控制器从所述电流检测器获取电流检测值，并且控制所述逆变器和所述激发设备。当所有高电势侧开关元件处于关断状态时，或者当所有低电势侧开关元件处于关断状态时，所述激发设备激发所述传感器。
当电流检测单元被布置在正母线或负母线上时，由于在通过逆变器单元对传感器单元进行激发时的电流检测值甚至在正常状态下也可能变成零，因此无法区分是否发生其中由于传感器单元的短路而使电流检测值固定为为零的异常(下文中称作“零固定异常”)。
在上述情形下，根据本公开内容的电力转换设备包括激发单元，其能够在所有高电势侧开关元件均关断时或者在所有低电势侧开关元件均关断时、在不通过逆变器单元的情况下激发传感器单元。在所有高电势侧开关元件均关断的情况下，或者在所有低电势侧开关元件均关断的情况下，当通过激发单元对传感器单元进行激发时，如果未发生零固定异常，则电流检测值变成给定值，而如果发生零固定异常，则电流检测值变成零。
因而，当在所有高电势侧开关元件均关断或者所有低电势侧开关元件均关断的情况下、通过激发单元对传感器单元进行激发时，能够基于电流检测值来检测电流检测单元的零固定异常。因此，能够适当地检测电流检测值的异常。
根据本公开内容的第二方面，电动转向设备包括：根据本公开内容的第一方面的电力转换设备；以及旋转电机，所述旋转电机输出用于辅助车辆驾驶员的转向操作的辅助转矩。
由于电力转换设备能够适当地检测电流检测值的异常，因此电力转换设备能够避免在发生异常的情况下基于电流检测值而被控制的旋转电机的意外行为，并且能够防止输出使驾驶员具有不舒适感觉的辅助转矩。
附图说明
根据参照附图所做的以下详细描述，本公开内容的以上和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1是示出根据本公开内容的第一实施方式的电动转向设备的示意图；
图2是示出根据本公开内容的第一实施方式的电力转换设备的配置的电路图；
图3是示出根据本公开内容的第一实施方式的微型计算机的配置的框图；
图4是示出根据本公开内容的第一实施方式的电压矢量图案的说明图；
图5是示出根据本公开内容的第一实施方式的电流检测时序的说明图；
图6A和图6B是示出根据本公开内容的第一实施方式的、当开关元件正常时的激发路径的说明图；
图7A和图7B是示出根据本公开内容的第一实施方式的、当在开关元件中发生断路故障时的激发路径的说明图；
图8是示出根据本公开内容的第一实施方式的异常检测处理的流程图；
图9是示出根据本公开内容的第二实施方式的电流检测时序的说明图；
图10是示出根据本公开内容的第二实施方式的异常检测处理的流程图；
图11是示出根据本公开内容的第三实施方式的微型计算机和驱动电路单元的电路图；
图12是示出根据本公开内容的第四实施方式的微型计算机和驱动电路单元的电路图；
图13是示出根据本公开内容的第五实施方式的微型计算机和驱动电路单元的电路图；
图14是示出根据本公开内容的第六实施方式的微型计算机和驱动电路单元的电路图；
图15是示出根据本公开内容的第六实施方式的微型计算机的配置的框图；
图16是示出根据本公开内容的第六实施方式的占空比命令值的说明图；
图17是示出根据本公开内容的第六实施方式的占空比命令值的说明图；
图18是示出根据本公开内容的第七实施方式的电力转换设备的电路图；
图19是示出根据本公开内容的第八实施方式的电力转换设备的电路图；以及
图20是示出根据本公开内容的第九实施方式的电力转换设备的电路图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来描述根据本公开内容的电力转换设备。
(第一实施方式)
在图1至图8中示出了根据本公开内容的第一实施方式的电力转换设备和电动转向设备。在下文中，在多个实施方式中，用相同的附图标记来表示基本上相同的配置，并且将省略重复的描述。
如图1所示，将电力转换设备1与作为旋转电机的电机10一起应用于用于辅助驾驶员转向操作的电动转向设备100。
图1示出了具有电动转向设备100的转向系统90的总体配置。转向系统90包括手柄(方向盘)91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98和电动转向设备100。
手柄91连接至转向轴92。转向轴92配备有用于检测通过由驾驶员操作手柄91所输入的转向转矩的转矩传感器94。在转向轴92的前端配备有小齿轮96，并且小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条轴97的两端，经由横拉杆等耦接一对车轮98。
因此，当驾驶员旋转手柄91时，连接至手柄91的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转换为齿条轴97的线性运动，从而使车轮对98转向至与齿条轴97的位移量相对应的角度。
电动转向设备100包括：电机10，其输出用于辅助由驾驶员对手柄91的转向的辅助转矩；电力转换设备1，其用于驱动控制电机10；以及减速齿轮89，其减少电机10的旋转并且将该旋转传送至转向轴92或齿条轴97。
在从作为DC电源的电池80(参照图2)提供电力的情况下对电机10进行驱动，从而使减速齿轮89前向或反向旋转。
电机10是三相无刷电机，并且电机10与“三相旋转电机”兼容。电机10具有未示出的转子和定子。转子由圆柱形构件形成，并且具有施加至转子表面的永久磁体的磁极。定子内部容置转子以便可以相对旋转。定子具有突起，该突起以沿径向向内方向的每个给定角度而突起，并且图2中所示的U相线圈11、V相线圈12以及W相线圈13缠绕相应的突起。U相线圈11、V相线圈12以及W相线圈13配置成绕组15。在该实施方式中，假定提供至U相线圈11的电流为U相电流Iu，提供至V相线圈12的电流为V相电流Iv，并且提供至W相线圈13的电流为W相电流Iw。而且，U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw适当地称为“相应相电流Iu、Iv和Iw”。而且，从逆变器单元20侧流向线圈11至线圈13侧的电流为正，并且从线圈11至线圈13侧流向逆变器单元20侧的电流为负。
而且，电机10配备有未示出的位置传感器，其检测作为转子的旋转位置的电角度θ。
如图2所示，电力转换设备1通过脉冲宽度调制(在下文中称为“PWM”)来控制对电机10的驱动。电力转换设备1包括逆变器单元20、电流检测单元40、作为激发单元的异常检查激发电路单元50、伪中性点电压检测单元55、微型计算机60以及驱动电路单元70。在该实施方式中，连接至电池80的正极侧的线称为正母线81，并且连接至电池80的负极侧的线称为负母线82。将正母线81的电压设置为供电电压PIG，并且将负母线82的电压设置为地电压GND。将地电压GND设置为零。
在该实施方式中，微型计算机60和驱动电路单元70配置成“控制器”。
逆变器单元20为三相逆变器，并且具有六个开关元件21-26，这六个开关元件经受桥式连接以便于对U相线圈11、V相线圈12和W相线圈13的相应激发进行切换。根据该实施方式的开关元件21至26均通过作为一种场效应晶体管的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来被配置，但是可以通过另外的晶体管被配置。在下文中，开关元件21至26称为“SW 21至26”。
三个SW 21至23具有连接至正母线81的漏极。而且，SW 21至23的源极连接至相应SW 24至26的漏极。SW 24至26的源极连接至负母线82。
成对的SW 21与SW 24之间的连接点27连接至U相线圈11的一端。成对的SW 22与SW 25之间的连接点28连接至V相线圈12的一端。成对的SW 23与SW 26之间的连接点29连接至W相线圈13的一端。
在下文中，布置在高电势侧上的SW 21至23称为“上SW 21至23”，并且布置在低电势侧上的SW 24至26称为“下SW 24至26”。在该实施方式中，上SW 21至23与“高电势侧开关元件”相对应，并且下SW 24至26与“低电势侧开关元件”相对应。
电容器30和扼流圈31布置在电池80和逆变器单元20之间，并且配置成电源滤波器。因此，电容器30和扼流圈31减小了从共享电池80的另一设备所传送的噪声。同样，电容器30和扼流圈31减小了从逆变器单元20传送至共享电池80的另一设备的噪声。
电容器30具有连接至正母线81的正极，以及连接至负母线82的负极。电容器30存储电荷以辅助对SW 21至26的供电，并且抑制噪声分量例如冲击电流。通过微型计算机60来获取跨电容器30的电压。
扼流圈31布置在电池80与电容器30之间，并且布置在正母线81上。
电流检测单元40具有作为传感器的分流电阻器41以及作为两个放大器电路单元的运算放大器43和44。
分流电阻器41布置在逆变器单元20与电容器30之间，并且布置在负母线82上。分流电阻器41两端之间的电压作为检测值而被输出至运算放大器43和44。
运算放大器43和44中的每一个为反相放大器。
运算放大器43的非逆变输入端子连接至分流电阻器41的电池80侧，并且运算放大器43的逆变输入端子连接至分流电阻器41的逆变器单元20侧。电流检测值IA从运算放大器43被输出至微型计算机60。
运算放大器44的非逆变输入端子连接至分流电阻器41的逆变器单元20侧，并且运算放大器44的逆变输入端子连接至分流电阻器41的电池80侧。也就是说，运算放大器44在正和负上相反地被连接至运算放大器43。电流检测值IB从运算放大器44而被输出至微型计算机60。
异常检查激发电路单元50具有开关单元51和电阻器52，并且布置在电容器30与逆变器单元20之间。
如SW 21至26，开关单元51由MOSFET形成，但是还可以由另外的晶体管形成。开关单元51的漏极端子连接至正母线81，并且开关单元51的源极端子连接至电阻器52。
当开关单元51导通时，激发分流电阻器41，或者在不通过逆变器单元20的情况下提供电流。
电阻器52具有连接至开关单元51的源极端子的一端，以及连接至分流电阻器41的逆变器单元20侧上的负母线82的另一端。适当地设置电阻器52的电阻值，使得当开关单元51导通时能够通过微型计算机60来获取电流检测值IA和IB。假定当开关单元51导通时的电流检测值为异常检查电流值Ir。
当适当地设置电阻器52的电阻值时，能够使被提供至开关单元51的电流小于被提供至SW 21至26的电流。因此，由于开关单元51能够采用与SW 21至26相比的可激发电流较小的元件，因此与其中使用与SW21至26的元件相同的元件的情况相比，能够减小开关单元51的尺寸。
在本实施方式中，对当开关单元51导通时被提供至分流电阻器41的电流进行检测，以由此检测零固定异常，该异常为由于分流电阻器41的短路所引起的电流检测值IA和IB固定为零的异常。随后将描述对零固定异常的检测。
而且，异常检查激发电路单元50还用作电容器30的放电电路，并且能够在导通开关单元51例如在初始检查时抽出存储在电容器30中的电荷。
伪中性点电压检测单元55具有电阻器组56和下拉电阻器57。
电阻器组56包括电阻器561、电阻器562和电阻器563。电阻器561的一端连接至SW 21与SW 24之间的连接点27。电阻器562的一端连接至SW 22与SW 25之间的连接点28。电阻器563的一端连接至SW 23与SW 26之间的连接点29。电阻器561、电阻器562和电阻器563的另一端通过连接单元565彼此相连。
下拉电阻器57具有连接至连接单元565的一端，以及连接至分流电阻器41的电池80侧上的负母线82的另一端。
在该实施方式中，连接单元565被视为绕组15的伪中性点。连接单元565的电压作为伪中性点电压Vn而通过未示出的放大器单元被输出至微型计算机60。
微型计算机60管理对整个电力转换设备1的控制，并且由执行各种算术运算的微型计算机形成。微型计算机60获取电流检测值IA、IB，跨电容器30的电压以及电机10的电角度θ，在PWM控制下生成PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L，并且将PWM信号输出至驱动电路单元70。
如图3所示，微型计算机60包括电流计算单元61、三相/两相转换单元62、控制器63、两相/三相转换单元64、占空比转换单元65、占空比更新单元66、PWM信号生成单元67以及异常检测单元69。
电流计算单元61包括母线电流计算单元611和相电流计算单元612。母线电流计算单元611基于从运算放大器43获取的电流检测值IA和从运算放大器44获取的电流检测值IB来计算母线电流Ic，相电流计算单元612基于母线电流Ic来计算相应相电流Iu、Iv和Iw。随后将描述电流计算单元61中的电流计算的细节。
三相/两相转换单元62基于相应相电流Iu、Iv和Iw以及电角度θ来计算d轴电流检测值Id和q轴电流检测值Iq。
控制器63基于d轴电流命令值Id*和q轴电流命令值Iq*以及d轴电流检测值Id和q轴电流检测值Iq来执行电流反馈计算，并且计算d轴电压命令值Vd*和q轴电压命令值Vq*。详细地，控制器63计算d轴电流命令值Id*与d轴电流检测值Id之间的电流偏差ΔId以及q轴电流命令值Iq*与q轴电流检测值Iq之间的电流偏差ΔIq，并且计算电压命令值Vd*和Vq*以将电流偏差ΔId和ΔIq收敛至零，使得电流检测值Id和Iq遵循电流命令值Id*和Iq*。
两相/三相转换单元64基于电压命令值Vd*和Vq*以及电角度θ、通过逆dq转换来计算U相电压命令值Vu*、V相电压命令值Vv*和W相电压命令值Vw*。
占空比转换单元65基于跨电容器30的电压而将电压命令值Vu*、Vv*和Vw*分别转换成U相占空比命令值DutyU、V相占空比命令值DutyV和W相占空比命令值DutyW。占空比转换单元65适当地进行死区时间校正、用于确保电流检测周期的校正以及中性点电压的改变。
占空比更新单元66设置并且更新在占空比转换单元65中计算的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW。
PWM信号生成单元67将占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW与三角波的PWM参考信号C进行比较，生成与SW 21至26的导通/关断切换有关的PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L，并且将PWM信号输出至驱动电路单元70。在该实施方式中，如果PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L为高电平，则相应SW 21至26导通，并且如果PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L为低电平，则相应SW 21至26关断。
异常检测单元69基于电流检测值IA、IB和伪中性点电压Vn来执行异常检测。随后将描述异常检测的细节。
返回图2，驱动电路单元70包括逆变器驱动电路600和异常检查驱动电路700。
逆变器驱动电路600通过放大器电路被配置，对从微型计算机60输出的PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L进行放大，并且生成门信号U_GATE_H、U_GATE_L、V_GATE_H、V_GATE_L、W_GATE_H和W_GATE_L。门信号U_GATE_H被输出至SW 21，门信号V_GATE_H被输出至SW22，并且门信号W_GATE_H被输出至SW 23。而且，门信号U_GATE_L被输出至SW 24，门信号V_GATE_L被输出至SW 25，并且门信号W_GATE_L被输出至SW 26。
异常检查驱动电路700包括逻辑电路701和放大器电路702。
逻辑电路701为或非(NOR)电路，该电路在当与上SW 21至23的驱动有关的所有PWM信号U_PWM_H、V_PWM_H和W_PWM_H均为低电平时输出作为高电平的异常检查激发信号。
放大器电路702对从逻辑电路701输出的异常检查激发信号进行放大，并且生成门信号E_GATE。所生成的门信号E_GATE被输出至开关单元51。当门信号E_GATE为高电平时开关单元51导通，并且当门信号E_GATE为低电平时开关单元51关断。
在该实施方式中，由于被放大之前的PWM信号U_PWM_H、V_PWM_H和W_PWM_H被输入至逻辑电路701，因此与其中被放大之后的门信号U_GATE_H、V_GATE_H和W_GATE_H被输入至逻辑电路701的情况相比，逻辑电路701能够通过低电压而被配置。
现在，将描述与电机10的驱动有关的电压矢量图案。
如图4所示，电压矢量图案具有与SW 21至26的导通/关断的组合相对应的八个种类。其中所有下SW 24至26均导通以及所有上SW 21至23均关断的V0电压矢量以及其中所有上SW 21至23均导通以及所有下SW 24至26均关断的V7电压矢量为无功电压矢量。
而且，其中上SW 21至23中的至少一个以及下SW24至26中的至少一个导通的V1电压矢量至V6电压矢量为有功电压矢量。在有功电压矢量中，流入分流电阻器41的母线电流Ic对应于在导通的臂中的不同于其他两相的相的电流。
随后，将参照图5来描述在获取电流检测值IA和IB时的时序。在图5中，U相占空比命令值DutyU用实线指示，V相占空比命令值DutyV用虚线指示，并且W相占空比命令值DutyW用点划线指示。而且，其中PWM信号为高电平的状态被指示为“导通”，并且其中PWM信号为低电平的状态被指示为“关断”。上述指示同样应用于随后将描述的图9、图16和图17。
在该实施方式中，在PWM参考信号C的一个周期中，获取四次电流检测值IA和IB。具体地，在当PWM参考信号C处于下端时的时刻t1处、在当PWM参考信号C处于上端时的时刻t3处、在作为时刻t1与时刻t3之间的中间时刻的时刻t2处以及在作为时刻t3与在当PWM参考信号C随后变成处于下端时的时刻t5之间的中间时刻t4处，获取电流检测值IA和IB。在该实施方式中，假定相应时刻t1至t5之间的时间间隔彼此相等。
在下文中，假定时刻t1处的电流检测值为IA1和IB1，,时刻t2处的地电流检测值为IA2和IB2，时刻t3处的电流检测值为IA3和IB3，并且时刻t4处的电流检测值为IA4和IB4。也在时刻t5处获取电流检测值，但是从图5中省略其显示。
而且，在时刻t3处，获取伪中性点电压Vn。
在占空比转换单元65中，对占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW进行适当地校正，使得时刻t2处的母线电流Ic2和时刻t4处的母线电流Ic4能够被检测为不同相的电流。
例如，假定校正之前的U相占空比为Du、V相占空比为Dv并且W相占空比为Dw，则W相占空比Dw、U相占空比Du和V相占空比Dv处于升序次序。未示出占空比Du、Dv和Dw。在图5所示的示例中，在从时刻t1至时刻t3的前半期中，对W相占空比Dw被向下校正，并且V相占空比被向上校正。而且，在从时刻t3至时刻t5的后半期中，W相占空比Dw被向上校正，并且V相占空比被向下校正。在前半期和后边期中，如果校正量彼此相等，并且校正方向彼此相反，则通过校正引起的电压变化基于PWM1周期而被偏移。
当基于PWM参考信号C以及如上所述的经校正的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW来执行PWM控制时，在时刻t2处获得V2电压矢量图案，并且在时刻t4处获得V6电压矢量图案。理想的是：考虑到提供至分流电阻器41的电流的振铃，对占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW进行校正，使得时刻t2和时刻t4在振铃收敛之后到来。
而且，在该实施方式中，运算放大器43的输入与运算放大器44的输入相反。出于上述原因，将通过运算放大器43检测的电流检测值IA和通过运算放大器44检测的电流检测值IB中的一个从另一个中减去，从而能够偏移运算放大器43和44的偏移误差。如果在运算放大器43与运算放大器44之间的增益不同，则可以在相应电流检测值已经适当地乘以与增益相对应的系数之后执行以上减法。
将描述母线电流计算单元611中的计算。
在母线电流计算单元611中，通过表达式(1)和(2)来计算时刻t2处的母线电流Ic2和时刻t4处的母线电流Ic4。
Ic2＝(IA2-IB2)/2...(1)
Ic4＝(IA4-IB4)/2...(2)
而且，在时刻t1处，由于获得无功电压矢量，并且开关单元51不导通，因此分流电阻器41中无电流流动。在该情形下，时刻t1处的电流检测值IA1和IB1被用于偏移校正，并且可以通过表达式(3)和(4)来计算时刻t2处的母线电流Ic2和时刻t4处的母线电流Ic4。
Ic2＝{(IA2-IA1)-(IB2-IB1)}/2...(3)
Ic4＝{(IA4-IA1)-(IB4-IB1)}/2...(4)
在相电流计算单元612中，利用在母线电流计算单元611中计算的那两个母线电流Ic2和Ic4来计算相应相电流Iu、Iv和Iw。在图5所示的示例中，在处于V2电压矢量期的时刻t2处的母线电流Ic2与负W相电流Iw(-Iw)相对应。而且，在处于V6电压矢量期的时刻t4处的母线电流Ic4与负V相电流Iv(-Iv)相对应。基于V相电流Iv和W相电流Iw、通过三相总和＝0来计算U相电流Iu。
随后，将描述异常检测单元69中的异常检测。
首先，将描述对由分流电阻器41的短路引起的零固定异常的检测。
如在该实施方式中，在其中通过一个分流电阻器41来检测相应相电流Iu、Iv和Iw的配置中，即使与电流检测有关的配置正常，电流检测值IA和IB也可能变成零。出于上述原因，即使在与电流检测有关的配置中发生异常例如分流电阻器41的短路，并且发生作为电流检测值IA和IB固定为零的异常的零固定异常，也难以区分配置正常还是异常。
在上述情形下，在本实施方式中，提供了异常检查激发电路单元50，在异常检查激发电路单元50中，能够在无功电压矢量期中在不通过逆变器单元20的情况下激发分流电阻器41。在该实施方式中，在其中所有上SW 21至23均关断的V0电压矢量期中，开关单元51导通，并且在不通过逆变器20的情况下激发分流电阻器41。在该情况下，如果未发生零固定异常，则电流检测值IA3和IB3变成与电阻器52的电阻值相对应的异常检查电流值Ir。另一方面，如果发生零固定异常，则电流检测值IA3和IB3变成零。因此，能够检测零固定异常。
随后，将描述对下SW24至26的断路故障检测。
在其中通过布置在负母线82上的一个分流电阻器41来检测相应相电流Iu、Iv和Iw的配置中，如果发生其中不能激发下SW 24至26的断路故障，则发生电流的误读。在该情形下，在该实施方式中，对伪中性点电压Vn进行监视以检测下SW 24至26的断路故障。
将参照图6A、图6B和图7A、图7B来描述基于伪中性点电压Vn的断路故障检测。图6A和图6B示出了其中SW 21至26正常的示例，并且图7A和图7B示出了其中在具有标记X的下SW 25中发生断路故障的示例。在图6A、图6B和图7A、图7B中，图6A和图7A示出了V3电压矢量期中的开关状态，并且图6B和图7B示出了其中将V3电压矢量切换至V0电压矢量的状态。在图6A、图6B和图7A、图7B中，导通的SW元件用实线指示，关断的SW元件用虚线指示，并且省略了异常检查激发电路单元50和微型计算机60的配置。而且，图6A、图6B和图7A、图7B中的箭头表示电流流动的路径。
如图6A所示，在V3电压矢量期中SW 21、25和26导通。在该情况下，流入分流电阻器41的电流对应于从SW21流入U相线圈11的U相电流Iu(+Iu)。
当如图6B所示，将V3电压矢量切换至V0电压矢量时，下SW 24至26导通。在该情况下，流入分流电阻器41的电流变成零。而且，由于U相端子电压、V相端子电压和W相端子电压中的每一个为地电压GND，因此伪中性点电压Vn也变成地电压GND。
另一方面，如图7A所示，如果在V3电压矢量期中SW 25中发生断路故障，而SW 21和26导通，由于要在V3电压矢量期中导通的SW 25未导通，因此在V3电压矢量期中，电流流入连接至SW25的高电势侧的SW 22的二极管。出于上述原因，流入分流电阻器41的电流对应于从W相线圈13流入SW26的W相电流Iw(-Iw)。另一方面，在相电流计算单元612中，由于假定在V3电压矢量期中流动的母线电流Ic对应于从SW 21流入U相线圈11的U相电流Iu(+Iu)，因此发生电流误读。
而且，如图7B所示，如果将V3电压矢量切换至V0电压矢量，则下SW 24至26导通。由于要在V0电压矢量期中导通的SW 25未导通，因此电流继续流入SW 22的二极管。在该情况下，由于U相端子电压和W相端子电压变成地电压GND，并且V相端子电压变成供电电压PIG，因此伪中性点电压Vn变成(PIG/3)。
因而，对V0电压矢量期中的伪中性点电压Vn进行监视，从而能够检测下SW 24至26的断路故障。
在该示例中，将参照图8所示的流程图来描述异常检测单元69中的异常检测处理。例如当点火电源打开时，以给定时间间隔执行异常检测处理。
在第一步骤S101(在下文中将省略“步骤”，并且仅称为符号“S”)中，获得电流检测值IA1至IA4、IB1至IB4以及伪中性点电压Vn。在该示例中，运算放大器43和44的增益彼此相等。然而，如果运算放大器43和44的增益彼此不同，则通过乘以与增益相对应的系数来校正电流检测值，并且基于经校正的电流检测值IA1至IA4和IB1至IB4来执行以下处理。而且，由于运算放大器43和44以彼此相反的正和负来连接至分流电阻器41，因此在理论上，电流检测值IA1至IA4以及IB1至IB4彼此的绝对值相等，并且彼此正负不同。
在S102中，确定时刻t3处的电流检测值IA3和IB3的绝对值是否落入给定范围内。针对电流检测值IA3和IB3的异常确定的给定范围考虑传感器误差，所述给定范围包括在当开关单元51导通时所提供的异常检查电流Ir，并且大于确定值X1且小于确定值X2。如果确定电流检测值IA3和IB3的绝对值中的至少一个没有落入给定范围内(S102中的“否”)，则确定发生异常，并且流程进行至S107。详细地，如果电流检测值IA3和IB3的绝对值小于确定值X1，则确定发生零固定异常。如果确定电流检测值IA3和IB3二者的绝对值均落入给定范围(S102中的“是”)，则确定未发生零固定异常，并且流程进行至S103。
在S103中，确定时刻t1处的电流检测值IA1和IB1的绝对值是否低于确定值X3。确定值X3被设置为考虑了偏移误差的值。如果确定电流检测值IA1和IB1的绝对值中的至少一个等于或大于确定值X3(S103中的“否”)，则确定发生偏移异常，并且流程进行至S107。如果确定电流检测值IA1和IB1二者的绝对值均小于确定值X3(S103中的“是”)，则确定未发生偏移异常，并且流程进行至S104。
在S104中，确定时刻t1处的电流检测值IA1和IB1的总和的绝对值是否低于确定值X4、时刻t2处的电流检测值IA2和IB2的总和的绝对值是否低于确定值X5、时刻t3处的电流检测值IA3和IB3的总和的绝对值是否低于确定值X6以及时刻t4处的电流检测值IA4和IB4的总和的绝对值是否低于确定值X7。确定值X4至X7被设置为考虑了运算放大器43和44的增益误差的值。所有确定值X4至X7可以彼此相同，或者可以彼此不同。如果确定电流检测值IA1和IB1的总和的绝对值、电流检测值IA2和IB2的总和的绝对值、电流检测值IA3和IB3的总和的绝对值以及电流检测值IA4和IB4的总和的绝对值中的至少一个等于或大于相应的确定值X4至X7(S104中的“否”)，则确定发生运算放大器43和44的增益误差异常，并且流程进行至S107。如果确定电流检测值IA1和IB1的总和的绝对值、电流检测值IA2和IB2的总和的绝对值、电流检测值IA3和IB3的总和的绝对值以及电流检测值IA4和IB4的总和的绝对值均小于相应确定值X4至X7(S104中的“是”)，则确定未发生运算放大器43和44的增益误差异常，并且流程进行至S105。
在S105中，确定伪中性点电压Vn是否小于确定值X8。确定值X8被设置为考虑了误差的接近于(PIG/3)的值。如果确定伪中性点电压Vn等于或大于确定值X8(S105中的“否”)，则确定在下SW 24至26中的至少一个中发生断路故障，并且流程进行至S107。如果确定伪中性点电压Vn小于确定值X8(S105中的“是”)，则确定在下SW 24至26中未发生断路故障，并且流程进行至S106。
在当在S102至S105中做出肯定确定时流程所转到的S106中，确定电流检测值IA和IB正常。
在当在S102至S105中的任一个中做出否定确定时流程所转到的S107中，确定电流检测值IA和IB发生异常，并且执行停止处理。在停止处理中，关断SW 21至26、开关单元51和未示出的供电继电器。
因此，能够基于电流检测值IA和IB来检测由于分流电阻器41的短路而引起的电流检测值IA和IB的零固定异常、偏移异常以及增益误差异常。而且，能够基于伪中性点电压Vn来检测下SW 24至26的断路故障。
如以上详细描述的，电力转换设备1包括逆变器单元20、电流检测单元40、异常检查激发电路单元50、微型计算机60和驱动电路单元70。
逆变器单元20包括连接至高电势侧的上SW 21至23以及连接至低电势侧的下SW 24至26，并且对提供至电机10的电流进行转换。
电流检测单元40包括布置在正母线81和负母线82中的至少一个上的分流电阻器41，其中正母线81连接上SW 21至23与电池80且负母线82连接下SW 24至26与电池80的负极侧。在该实施方式中，分流电阻器布置在负母线82上。
异常检查激发电路单元50能够在不通过逆变器单元20的情况下激发或将电流提供至分流电阻器41。
微型计算机60从电流检测单元40获取电流检测值IA和IB。而且，微型计算机60和驱动电路单元70控制逆变器单元20和异常检查激发电路单元50。
异常检查激发电路单元50在所有上SW 21至23均关断时或者在所有下SW 24至26均关断的情况下激发分流电阻器41。在该实施方式中，如果所有上SW 21至23均关断，则异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41。
如果电流检测单元40布置在正母线81或负母线82上，则当通过逆变器单元20激发电流检测单元40时，即使在正常状态下，电流检测值IA和IB也可能为零。出于上述原因，无法区分是否发生零固定异常。
在上述情形下，根据该实施方式的电力转换设备1包括异常检查激发电路单元50，其能够在无功电压矢量期中、在不通过逆变器单元20的情况下激发分流电阻器41。在无功电压矢量期中通过异常检查激发电路单元50激发电流检测单元40的情况下，如果在电流检测单元40中未发生零固定异常，则电流检测值IA和IB变成异常检查电流值Ir，而如果发生零固定异常，则电流检测值IA和IB变成零。
因而，当在无功电压矢量期中通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41时，能够基于电流检测值IA和IB来检测电流检测单元40的零固定异常。因此，能够适当地检测电流检测值IA和IB的异常。
微型计算机60基于PWM参考信号C以及占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW来控制上SW 21至23以及下SW 24至26的导通/关断操作。而且，在具有一个或更多个PWM参考信号C的给定周期中，微型计算机60生成其中所有上SW 21至23均关断的状态以及其中所有下SW 24至26均关断的状态中的至少一个。在其中所有上SW 21至23均关断的时期中或者在所有下SW 24至26均关断的时期中，通过异常检查激发电路单元50激发电流检测单元40，从而能够检测PWM参考信号C的每个给定周期(在该实施方式中为一个周期)中的零固定异常。
在PWM参考信号C的给定周期中，在所有上SW 21至23均关断的状态或者所有下SW 24至26均关断的状态中，在通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41的定时处以及上SW 21至23以及下SW 24至26中的一个或更多个导通的定时处，微型计算机60获取电流检测值IA和IB。
在该实施方式中，在PWM参考信号C的一个周期中，基于在在所有上SW 21至23均关断的状态中激发电流检测单元40的定时处所获取的电流检测值IA3和IB3来执行异常检测。而且，基于在上SW 21至23中的一个或更多个以及下SW 24至26中的一个或更多个导通的定时处所获取的电流检测值IA2和IB2、IA4和IB4来计算相应相电流Iu、Iv和Iw。
因此，在PWM参考信号C的给定周期中，能够计算相应相电流Iu、Iv和Iw，并且能够检测电流检测值IA和IB的零固定异常。
而且，在其中所有上SW 21至23均关断的状态或者在其中所有下SW24至26均关断的状态下，微型计算机60在不通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41的定时处获取电流检测值IA和IB。在该实施方式中，在其中所有下SW 24至26均关断的状态下不激发电流检测单元40的定时处所获取的电流检测值IA1和IB1被用于偏移校正。
因此，在相应相电流Iu、Iv和Iw的计算中，能够利用电流检测值IA1和IB1来执行偏移校正。而且，可以检测偏移异常。
在该实施方式中，微型计算机60能够在相同时刻获取多个电流检测值IA和IB。更具体地，电流检测单元40包括一个分流电阻器41以及多个运算放大器43和44。而且，运算放大器43和44对由分流电阻器41检测的其两端之间的电压进行放大，并且将电压作为电流检测值IA和IB输出至微型计算机60。
而且，从运算放大器43和44输出的电流检测值IA和IB在正和负上彼此不同。利用在正和负上彼此不同的电流检测值IA和IBA来计算相应相电流Iu、Iv和Iw，从而能够偏移运算放大器43和44的偏移误差。
微型计算机60具有异常检测单元69，其基于电流检测值IA和IB来检测电流检测值IA和IB的异常。特别地，当在其中所有上SW 21至23均关断的状态下通过异常检查激发电路单元50激发电流检测单元40时，异常检测单元69基于电流检测值IA3和IB3来检测零固定异常。而且，异常检测单元69检测电流检测值IA和IB的偏移异常或增益误差异常。因此，能够适当地检测电流检测值IA和IB的异常。
电力转换设备1包括电阻器组56，该电阻器组56具有连接至上SW 21至23和下SW 24至26的连接点27至29的一端，以及连接至连接单元565的另一端，该连接单元565连接至正母线81或负母线82。在该实施方式中，连接单元565连接至负母线82，负母线82是布置有分流电阻器41的那一侧。
微型计算机60具有异常检测单元69，其基于作为连接单元565的电压的伪中性点电压Vn来检测其中下SW 24至26不能导通的断路故障。
如果在下SW 24至26中发生断路故障，则由于V0电压矢量期中的伪中性点电压Vn变成与当未发生断路故障时的值不同的值，因此异常检测单元69基于伪中性点电压Vn来检测下SW 24至26的断路故障。因此，能够避免与电流检测值IA和IB相对应的母线电流Ic的误读。
电动转向设备100包括电力转换设备1和电机10，该电机10输出用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩。根据该实施方式的电机10是三相电机。由于根据该实施方式的电力转换设备1能够适当地检测电流检测值IA和IB的异常，因此电力转换设备1能够避免在发生异常的情况下基于电流检测值IA和IB所控制的电机10的意外行为，并且因而能够防止输出使驾驶员具有不舒适感觉的辅助转矩。
在该实施方式中，异常检测单元69配置成“异常检测单元”和“断路故障检测单元”。而且，图8中的S102至S104对应于根据异常检测单元的处理，并且S105对应于根据“断路故障检测单元”的处理。
(第二实施方式)
下面将参照图9和图10来描述本公开内容的第二实施方式。
在第一实施方式中，在PWM1周期中执行电流检测和异常检测。在该实施方式中，基于PWM的第一周期中的电流检测值IA和IB来计算相应相电流Iu、Iv和Iw，并且基于伪中性点电压Vn以及第二周期的电流检测值IA和IB来执行异常检测。
将参照图9来描述获取电流检测值IA和IB的定时。
根据该实施方式的电流检测定时与以上实施方式中的电流检测定时相同，并且在PWM1周期的时刻t11、t12、t13和t14以及PWM2周期的时刻t21、t22、t23和t24处获取电流检测值IA和IB。
在下文中，假定在时刻t11处的电流检测值为IA11和IB11，在时刻t12处的电流检测值为IA12和IB12，在时刻t13处的电流检测值为IA13和IB13，并且在时刻t14处的电流检测值为IA14和IB14。而且，假定在时刻t21处的电流检测值为IA21和IB21，在时刻t22处的电流检测值为IA22和IB22，在时刻t23处的电流检测值为IA23和IB23，并且在时刻t24处的电流检测值为IA24和IB24。而且，在时刻t13和t23处，获取伪中性点电压Vn1和Vn2。
在占空比转换单元65中，对第一周期中的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW进行校正，使得时刻t12处的母线电流Ic12和时刻t14处的母线电流Ic14能够被检测为不同相的电流。第一周期中的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW与第一实施方式的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW相同。
在母线电流计算单元611中，通过表达式(5)、利用电流检测值IA12和IB12来计算时刻t12处的母线电流Ic12，并且通过表达式(6)、利用电流检测值IA14和IB14来计算时刻t14处的母线电流Ic14。
Ic12＝(IA12-IB12)/2...(5)
Ic14＝(IA14-IB14)/2...(6)
相电流计算单元612中的计算与以上实施方式中的计算相同。
而且，在占空比转换单元65中，为了确保用于进行异常检查的较长时间，第二周期中的中性点电压改变。具体地，执行用于改变占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW的调制处理，使得作为最小相的占空比命令值的DutyMIN变成给定下限值。在图9的示例中，前半期中的DutyMIN为W相占空比命令值DutyW，并且后半期中的DutyMIN为V相占空比命令值DutyV。而且，在图9中，执行调制使得最小相的占空比命令值DutyMIN变成零。然而，给定下限值不限于零，并且可以例如在考虑死区时间的情况下将给定下限值设置为除零之外的值。
利用以上调制处理，在第二周期中不生成其中所有下SW 24至26均关断的V7电压矢量。因此，由于V0电压矢量期变得更长，因此能够确保由异常检查激发电路单元50对分流电阻器41的更长激发时间。
在该示例中，将参照图10所示的流程图来描述在该实施方式中的异常检测处理。
在S201中，获取电流检测值IA11至IA14、IA21至IA24、IB11至IB14和IB21至IB24以及伪中性点电压Vn1和Vn2。在该示例中，可以从电流检测值IA11至IA14、IA21至IA24、IB11至IB14以及IB21至IB24中仅获取用于异常检测的值。
在S202中，确定时刻t23处的电流检测值IA23和IB23的绝对值是否落入给定范围内。针对异常确定的给定范围与图8的S102中的给定范围相同。如果确定电流检测值IA23和IB23的绝对值中的至少一个没有落入给定范围(S202中的“否”)，则确定发生异常，并且流程进行至S206。详细地，如果电流检测值IA23和IB23的绝对值小于确定值X1，则确定发生零固定异常。如果确定电流检测值IA23和IB23二者的绝对值均落入给定范围内(S202中的“是”)，则确定未发生零固定异常，并且流程进行至S203。
在S203中，确定用于计算母线电流Ic12的时刻t12处的电流检测值IA12和IB12的总和的绝对值是否低于确定值X5、用于计算母线电流Ic14的时刻t14处的电流检测值IA14和IB14的总和的绝对值是否低于确定值X7、以及用于零固定确定的时刻t23处的电流检测值IA23和IB23的总和的绝对值是否低于确定值X6。确定值X5至X7与图8的S104中的那些一致。如果确定电流检测值IA12和IB12的总和的绝对值、电流检测值IA14和IB14的总和的绝对值以及电流检测值IA23和IB23的总和的绝对值中的至少一个等于或大于相应确定值X5至X7(S203中的“否”)，则确定发生运算放大器43和44的增益误差异常，并且流程进行至S206。如果确定电流检测值IA12和IB12的总和的绝对值、电流检测值IA14和IB14的总和的绝对值以及电流检测值IA23和IB23的总和的绝对值均小于相应确定值X5至X7(S203中的“是”)，则确定未发生运算放大器43和44的增益误差异常，并且流程进行至S204。
在S204中，确定伪中性点电压Vn2是否小于确定值X8。确定值X8与图8的S105中的确定值X8一致。如果确定伪中性点电压Vn2等于或大于确定值X8(S204中的“否”)，则确定在下SW 24至26中的至少一个中发生断路故障，并且流程进行至S206。如果确定伪中性点电压Vn2小于确定值X8(S204中的“是”)，则流程进行至S205。在S204中，可以用时刻t13处的伪中性点电压Vn1来取代时刻t23处的伪中性点电压Vn2。而且，可以使用伪中性点电压Vn1和Vn2二者。
S205和S206与图8中的S106和S107一致。
在该实施方式中，在时刻t11和t21处切换电压矢量图案。出于上述原因，时刻t11处所检测的电流检测值IA11和IB11以及在时刻t21处所检测电流检测值IA21和IB21不用于偏移校正，这是考虑到这些检测值受振铃等的影响。
而且，为了执行偏移校正，可以设置最小相的占空比DutyMIN以提供能够检测电流检测值IA11和IB11的值的程度的V7电压矢量时间间隔。在该情况下，可以如由表达式(7)和(8)所表示的那样计算母线电流Ic12和Ic14。
Ic12＝{(IA12-IA11)-(IB12-IB11)}/2...(7)
Ic14＝{(IA14-IA11)-(IB14-IB11)}/2...(8)
而且，与以上实施方式一样，可以执行针对电流检测值IA11和IB12的异常确定。
在该实施方式中，在PWM参考信号C的两个周期中的第二周期中，基于在所有上SW 21至23均关断的状态中通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41的定时处所获取的电流检测值IA23和IB23，来执行异常检测。而且，基于在第一周期中上SW 21至23中的一个或更多个以及下SW 23至26中的一个或更多个导通的定时处所获取的电流检测值IA12和IB12、IA14和IB14，来计算相应相电流Iu、Iv和Iw。
因此，在PWM参考信号C的每两个周期中，能够计算相应相电流Iu、Iv和Iw，并且能够检测电流检测值IA和IB的零固定异常。
而且，在PWM参考信号C的多个周期中的至少一个周期中，微型计算机60生成其中所有上SW 21至23均关断的状态或其中所有下SW 24至26均关断的状态中的一个状态，并且不生成另一状态。在该实施方式中，在第二周期中，生成其中所有上SW 21至23均关断的状态，并且不生成其中所有下SW 24至26均关断的状态。
因此，由于能够延长其中所有上SW 21至23均关断的V0电压矢量期，因此能够确保用于通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41的更长时间。
而且，获得了与在以上实施方式中的相同的优点。
(第三实施方式)
在图11中示出了本公开内容的第三实施方式。在图11中，省略除微型计算机60和驱动电路单元71之外的配置。这同样应用于图12至图14。
驱动电路单元71包括逆变器驱动电路600和异常检查驱动电路710。
异常检查驱动电路710包括逻辑电路711和放大器电路712。逻辑电路711是或非(NOR)电路，当与驱动上SW 21至23有关的所有门信号U_GATE_H、V_GATE_H和W_GATE_H均为低电平时，该或非(NOR)电路为高电平。
放大器电路712与以上实施方式中的放大器电路702相同。
在该实施方式中，能够直接地监视被输出至SW 21至23的门信号U_GATE_H、V_GATE_H和W_GATE_H的异常。
而且，即使在该配置中也获得了与以上实施方式中的相同的优点。
在该实施方式中，微型计算机60和驱动电路单元71配置成“控制器”。(第四实施方式)
在图12中示出了本公开内容的第四实施方式。
驱动电路单元72包括逆变器驱动电路600和异常检查驱动电路720。
异常检查驱动电路720包括逻辑电路721和放大器电路722。逻辑电路721是或非(NOR)电路，当与驱动下SW 24至26有关的所有PWM信号U_PWM_L、V_PWM_L和W_PWM_L均为低电平——也就是说在V7电压矢量期中——时，该或非(NOR)电路为高电平。
放大器电路722与以上实施方式中的放大器电路702相同。
参考母线电流计算单元611中的计算，表达式(1)、(2)、(5)和(6)与以上实施方式中的那些相同。在表达式(3)和(4)中，用针对偏移校正的电流检测值IA3和IB3来取代电流检测值IA1和IB1。而且，在表达式(7)和(8)中，用针对偏移校正的电流检测值IA13和IB13来取代电流检测值IA11和IB11。
如图12所示，在该实施方式中，在其中所有下SW 24至26均关断的V7电压矢量期中，开关单元51导通。当开关单元51导通时，如果未发生零固定异常，则由于电流流入分流电阻器41，因此电流检测值IA1和IB1变成与电阻器52的电阻值相对应的异常检查电流值Ir。另一方面，如果发生零固定异常，则电流检测值IA1和IB1变成零。因此，可以检测零固定异常。
参考异常检测处理，在每个PWM1周期中执行异常检测的图8的示例中，在S102中，确定电流检测值IA1和IB1而不是电流检测值IA3和IB3的绝对值是否落入给定范围内。如果确定电流检测值IA1和IB1的绝对值中的至少一个没有落入给定范围内(S102中的“否”)，则确定发生异常。详细地，如果电流检测值IA1和IB1的绝对值小于确定值X1，则确定发生零固定异常。如果确定电流检测值IA1和IB1二者的绝对值均落入给定范围内(S103中的“是”)，则确定未发生零固定异常。
在S103中，确定电流检测值IA3和IB3的绝对值是否低于确定值X3。如果确定电流检测值IA3和IB3的绝对值中的至少一个等于或大于确定值X3(S103中的“否”)，则确定发生偏移异常。如果确定电流检测值IA3和IB3二者的绝对值均小于确定值X3(S103中的“是”)，则确定未发生偏移异常。
其他处理与第一实施方式中的处理相同。
而且，在占空比转换单元65中，如在第二实施方式中，当在每个PWM2周期中执行异常检测时，为了确保用于进行异常检查的长时间，第二周期中的中性点电压改变。具体地，执行用于改变占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW的调制处理，使得作为最大相的占空比的DutyMAX变成给定上限值。因此，由于V7电压矢量期变得更长，因此能够确保通过异常检查激发电路单元50对分流电阻器41的更长激发时间。
参照流程图，在图10的S202中，确定电流检测值IA21和IB21而不是IA23和IB23的绝对值是否落入给定范围内。如果确定电流检测值IA21和IB21的绝对值中的至少一个没有落入给定范围内(S202中的“是”)，则确定发生异常。详细地，如果电流检测值IA21和IB21的绝对值小于确定值X1，则确定发生零固定异常。如果确定电流检测值IA21和IB21二者的绝对值均落入给定范围内(S202中的“否”)，则确定未发生零固定异常。
在S203中，用电流检测值IA21和IB21来取代电流检测值IA23和IB23。
其他处理与第二实施方式中的处理相同。
在该实施方式中，如果所有下SW 24至26均关断，则异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41。
在PWM参考信号的给定周期中的一个或更多个中，在所有下SW 24至26均关断的状态下，在通过异常检查激发电路单元50激发分流电阻器41的定时处以及在上SW 21至23中的一个或更多个和下SW 24至26中的一个或更多个导通的定时处，微型计算机60获取电流检测值IA和IB。而且，在所有上SW 21至23均关断的状态下没有通过异常检查激发电路单元50激发电流检测单元40的定时处，获取电流检测值IA和IB。
而且，当在PWM的每多个周期中执行异常检测时，在PWM参考信号C的多个周期中的至少一个周期中，生成其中所有下SW 24至26均关断的状态，并且不生成其中所有上SW 21至23均关断的状态。
而且，即使在该配置中也获得了与以上实施方式中的相同的优点。
在该实施方式中，微型计算机60和驱动电路单元72配置成“控制器”。(第五实施方式)
在图13中示出了本公开内容的第五实施方式。
驱动电路单元73包括逆变器驱动电路600和异常检查驱动电路730。
异常检查驱动电路730包括逻辑电路731和放大器电路732。逻辑电路731是或非(NOR)电路，在与驱动下SW 24至26有关的所有门信号U_GATE_L、V_GATE_L和W_GATE_L均为低电平时，该或非(NOR)电路为高电平。
放大器电路732与在以上实施方式中的放大器电路702等相同。
在该实施方式中，能够直接地监视被输出至SW 24至26的门信号U_GATE_L、V_GATE_L和W_GATE_L的异常。
而且，即使在该配置中也获得了与以上实施方式中的相同的优点。
在该实施方式中，微型计算机60和驱动电路单元73配置成“控制器”。(第六实施方式)
在图14至图17中示出了本公开内容的第六实施方式。
如图14和图15所示，根据该实施方式的微型计算机160具有异常检测占空比计算单元161。
如图15所示，异常检测占空比计算单元161基于从占空比转换单元65输出的占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW来计算异常检测占空比命令值DutyE。
当进行控制以使得在下SW 24至26均关断的状态下开关单元151导通时，如果占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW之中的最小相的占空比为DutyMIN，则通过表达式(9)来表示异常检测占空比命令值DutyE。表达式(9)中的S1是从最小相的占空比DutyMIN所转移的量。
DutyE＝DutyMIN-S1...(9)
而且，当进行控制以使得在上SW 21至23均关断的状态下开关单元51导通时，如果占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW之中的最大相的占空比为DutyMAX，则通过表达式(10)来表示异常检测占空比命令值DutyE。表达式(10)中的S2是从最大相的占空比DutyMAX所转移的量。
DutyE＝DutyMAX+S2...(10)
在图16中示出了其中进行控制以使得在下SW 24至26均关断的状态下开关单元51导通的示例，并且在图17中示出了其中进行控制以使得在上SW 21至23均关断的状态下开关单元51导通的示例。图16和图17示出了其中转移量S1和S2均为正值的情况。
如图16所示，考虑到在紧接着SW 21至26的导通/关断切换操作之后的振铃，如果将转移量S1设置为正值，则开关单元52的激发开始的定时被延迟至大于所有下SW 24至26均关断的定时。
而且，如果例如最小相的占空比DutyMIN接近零，则可以将转移量S1设置为负值，以确保开关单元51导通期间的时间段达到能够检测流入分流电阻器41的电流的程度。
同样，如图17所示，考虑到在紧接着SW 21至26的导通/关断切换操作之后的振铃，如果将转移量S2设置为正值，则开关单元51的激发开始的定时被延迟至大于所有上SW 21至23均关断的定时。
而且，如果例如最大相的占空比DutyMAX接近于能够输出的占空比的上限值，则可以将转移量S2设置为负值，以确保开关单元51导通期间的时间段达到能够检测流入分流电阻器41的电流的程度。
转移量S1和S2可以为零。
返回图15，除了占空比命令值DutyU、DutyV和DtuyW之外，占空比更新单元66还更新异常检测占空比命令值DutyE。
除PWM信号U_PWM_H、U_PWM_L、V_PWM_H、V_PWM_L、W_PWM_H和W_PWM_L之外，PWM信号生成单元67还生成异常检测PWM信号E_PWM。当作为异常检查激发信号的异常检测PWM信号E_PWM为高电平时，开关单元51导通。
微型计算机160的其他配置与以上实施方式中的微型计算机60的配置相同。
如图14所示，驱动电路单元74包括逆变器驱动电路600和异常检查驱动电路740。异常检查驱动电路740是与以上实施方式中的放大器电路702相同的放大器电路，并且放大从微型计算机160输出的异常检测PWM信号E_PWM以生成门信号E_GATE。所生成的门信号E_GATE被输出至开关单元51。
在该实施方式中，微型计算机160和驱动电路单元74配置成“控制器”。
在该实施方式中，通过利用软件的微型计算机160来计算与开关单元51的导通/关断操作有关的异常检测PWM信号E_PWM。出于上述原因，设置异常检测占空比命令值DutyE的自由度高。
例如，当对最小相的占空比DutyMIN进行调制以使其变成给定下限值时，通过表达式(10)来计算异常检测占空比命令值DutyE。而且，当对最大相的占空比DutyMAX进行调制以使其变成给定上限值时，通过表达式(9)来计算异常检测占空比命令值DutyE。因此，根据占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW来设置异常检测占空比命令值DutyE，从而能够适当地检测异常。
而且，根据占空比命令值DutyU、DutyV和DutyW来调整转移量S1和S2，从而能够适当地检测异常。
而且，例如，如在第二实施方式中，在第一周期中执行用于控制的电流计算，并且当在第二周期中检测异常时，无需在第一周期中导通开关单元51。出于上述原因，如果在第一周期中将异常检测占空比命令值DutyE设置为零，则开关单元51不导通。因此，由于能够减少异常检查激发电路单元50的激发数量，因此能够减少由于异常检查而导致的损失。
而且，获得与以上实施方式中的相同的优点。
(第七实施方式)
在图18中示出了根据本公开内容的第七实施方式的电力转换设备。在图18中，省略电容器30、扼流圈31、运算放大器43和44、微型计算机60和驱动电路单元70至74的配置。而且，可以利用第一实施方式至第五实施方式中的任何配置来应用用于生成与驱动开关单元51有关的门信号E_GATE的配置。这同样应用于随后将描述第七实施方式和第八实施方式。
在根据该实施方式的电力转换设备2中，作为传感器的分流电阻器42布置于逆变器单元20与电池80之间，并且布置在正母线81上。
而且，伪中性点电压检测单元580包括电阻器组56和上拉电阻器58。上拉电阻器58具有连接至连接单元565的一端以及连接至分流电阻器42侧的电池80侧上的正母线81的另一端。
在该配置中，如果在上SW 21至23中未发生断路故障，则V7电压矢量期中的伪中性点电压Vn变成供电电压PIG。如果在上SW 21至23中发生断路故障，则V7电压矢量期中的伪中性点电压Vn变成(2×PIG/3)。因而，对V7电压矢量期中的伪中性点电压Vn进行监视，从而能够检测上SW 21至23的断路故障。
参照流程图，在图8的S105和图10的S204中，确定伪中性点电压Vn或Vn2是否大于确定值X9，并且如果确定伪中性点电压Vn等于或小于确定值X9，则确定在上SW 21至23中的至少一个中发生断路故障。，将确定值X9设置为考虑了误差的、接近于(2×PIG/3)的值。
而且，即使在该配置中也获得了与在以上实施方式中的相同的优点。(第八实施方式)
图19示出了根据本公开内容的第八实施方式的电力转换设备。在图19中，省略电容器30、扼流圈31、运算放大器43和44、伪中性点电压检测单元55、微型计算机60和驱动电路单元70至74。
根据该实施方式的电力转换设备3包括作为第二电源的异常检查电源85，其能够向异常检查激发电路单元50提供具有与向电机10提供电力的电池80的电压不同的电压的电力。
从异常检查电源85向异常检查激发电路单元50提供电力。因此，由于能够与电池80的电压无关地设置异常检查电源85的电压，因此容易地调整流入分流电阻器41的电流。
而且，例如，如果异常检查电源85是其中从电池80提供的电压通过未示出的稳压器而被调节至给定电压的内部电源，则由于异常检查电源85的电压稳定，因此能够减少电流检测值IA和IB的噪声。
(第九实施方式)
在图20中示出了根据本公开内容的第九实施方式的电力转换设备。在图20中，省略电容器30、扼流圈31、运算放大器43和44、微型计算机60和驱动电路单元70至74。
根据该实施方式的电力转换设备4控制对作为具有绕组17的有刷电机的电机16的驱动。在该实施方式中，电机16与“旋转电机”和“两相旋转电机”相对应。
电力转换设备4的逆变器单元120是具有SW 121至124的H桥电路。SW 121和122均具有连接至正母线81的漏极。而且，SW 121和122的源极分别连接至SW 123和124的漏极。SW 123和124的源极连接至负母线82。
绕组17连接于连接点125和连接点126之间，连接点125处于成对的SW 121与SW 123之间，连接点126处于成对的SW 122与SW 124之间。
在该实施方式中，SW 121和122与“高电势侧开关元件”相对应，并且SW 123和124与“低电势侧开关元件”相对应。
伪中性点电压检测单元590具有电阻器组591和下拉电阻器57。
电阻器组591包括电阻器592和593。电阻器592的一端连接至SW121与SW 123之间的连接点125。电阻器593的一端连接至SW 122与SW 124之间的连接点126。电阻器592和593的另一端连接至连接单元595。在该实施方式中，连接单元595视为伪中性点，并且基于伪中性点电压Vn来检测SW 123和124的断路故障。
而且，即使在该配置中也获得了与在以上实施方式中的相同的优点。(其他实施方式)
(a)在除以上第七实施方式之外的实施方式中，分流电阻器布置在负母线上。在其他实施方式中，在第八实施方式的配置和第九实施方式的配置中，分流电阻器可以布置在负母线上。而且，分流电阻器可以布置在正母线和负母线上。另外，在以上配置中，传感器单元由分流电阻器配置。在其他配置中，传感器单元可以使用能检测母线电流的任何配置例如霍尔传感器(Hall IC)来代替分流电阻器。
(b)在以上配置中，提供了两个运算放大器。在其他配置中，可以不提供运算放大器，或者可以提供一个或三个或更多个运算放大器。在以上配置中，从两个运算放大器输出的电流检测值在正和负上彼此不同。在其他配置中，如果提供了三个或更多个运算放大器，则优选地使那些运算放大器彼此相连，以使得从运算放大器输出的电流检测值中的至少一个值在正和负上与另一值不同。而且，在以上配置中，两个运算放大器二者均为反相放大器，但是在其他配置中，一个运算放大器可以为正相放大器。
而且，如果偏移误差足够小，则多个运算放大器中的所有运算放大器可以通过反相放大器来被配置，并且相应运算放大器可以彼此相连以使得从运算放大器输出的电流检测值的正和负变得彼此相同。
(c)在以上配置中，控制单元获取四次电流检测值：PWM参考信号的谷侧的顶点的电流检测值、PWM参考信号峰侧的顶点的电流检测值以及PWM参考信号的一个周期中的中间定时的电流检测值。在其他配置中，在PWM参考信号的一个周期中，获取电流检测值的次数不限于四次，而可以为任意次数。而且，获取电流检测值的定时不限于PWM参考信号的谷侧的顶点、PWM参考信号的峰侧的顶点以及中间定时，而可以例如在从PWM参考信号的顶点延迟或提前的给定时间间隔的定时处获取电流检测值。而且，获取电流检测值的定时可以不是给定时间间隔。
(d)在以上配置中，电力转换设备包括伪中性点电压检测单元。在其他配置中，可以省略伪中性点电压检测单元。
(e)在以上配置中，作为PWM参考信号的载波为三角波。在其他配置中，PWM参考信号不限于三角波，而可以为例如锯齿波。
(f)在以上配置中，将旋转电机应用于电动转向设备。在其他配置中，旋转电机是例如车载电机，并且可以被应用于除电动转向设备之外的电机。而且，旋转电机可以被应用于除车载电机之外的电机。
虽然已经参考本公开内容的实施方式而描述了本公开内容，但是要理解的是，本公开内容不限于上述实施方式和构造。本公开内容意在涵盖各种修改和等同布置。另外，然而，包括更多、更少或仅单个元件的各种组合和配置以及其他组合和配置也在本公开内容的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种电力转换设备，包括：
逆变器(20,120)，所述逆变器(20,120)包括连接至高电势侧的多个高电势侧开关元件(21-23,121-122)和连接至低电势侧的多个低电势侧开关元件(24-26,123-124)，并且所述逆变器(20,120)对要被提供至旋转电机(10,16)的电流进行转换；
电流检测器(40)，所述电流检测器(40)包括布置在正母线(81)或负母线(82)中的至少一个上的传感器(41,42)，其中，所述正母线(81)用于连接所述高电势侧开关元件和DC电源(80)的正极侧，所述负母线(82)用于连接所述低电势侧开关元件和所述DC电源的负极侧；
激发装置(50)，所述激发装置(50)在不通过所述逆变器的情况下激发所述传感器；以及
控制器(60,70-74,160)，所述控制器(60,70-74,160)从所述电流检测器获取电流检测值，并且控制所述逆变器和所述激发装置，
其中，当所有所述高电势侧开关元件处于关断状态时，或者当所有所述低电势侧开关元件处于关断状态时，所述激发装置激发所述传感器。
2.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，所述控制器基于PWM参考信号和占空比命令值来控制所述高电势侧开关元件的导通和关断操作以及所述低电势侧开关元件的导通和关断操作，以及
其中，在所述PWM参考信号的一个或更多个预定周期中，所述控制器生成第一状态和第二状态中的至少一个，其中，在所述第一状态下所有所述高电势侧开关元件处于关断状态，而在所述第二状态下所有所述低电势侧开关元件处于关断状态。
3.根据权利要求2所述的电力转换设备，
其中，在所述PWM参考信号的所述预定周期中，当在所述第一状态下或在所述第二状态下通过所述激发装置激发所述传感器时，并且当所述高电势侧开关元件中的至少一个以及所述低电势侧开关元件中的至少一个处于导通状态时，所述控制器获取所述电流检测值，其中，在所述第一状态下所有所述高电势侧开关元件处于关断状态，而在所述第二状态下所有所述低电势侧开关元件处于关断状态。
4.根据权利要求3所述的电力转换设备，
其中，在所述PWM参考信号的所述预定周期中，当在所述第一状态下或在所述第二状态下未通过所述激发装置激发所述传感器时，所述控制器获取所述电流检测值，其中，在所述第一状态下所有所述高电势侧开关元件处于关断状态，而在所述第二状态下所有所述低电势侧开关元件处于关断状态。
5.根据权利要求2所述的电力转换设备，
其中，在所述PWM参考信号的多个周期中的至少一个周期中，所述控制器生成所述第一状态和所述第二状态中的一个状态，而不生成所述第一状态和所述第二状态中的另一状态，其中，在所述第一状态下所有所述高电势侧开关元件处于关断状态，而在所述第二状态下所有所述低电势侧开关元件处于关断状态。
6.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，所述控制器同时获取多个电流检测值。
7.根据权利要求6所述的电力转换设备，
其中，所述电流检测器包括所述传感器和多个放大器电路单元(43,44)，所述多个放大器电路单元(43,44)放大由所述传感器检测到的检测值并且将经放大的检测值作为所述电流检测值而输出至所述控制器。
8.根据权利要求7所述的电力转换设备，
其中，从所述放大器电路单元输出的所述电流检测值包括具有正值或负值的至少一个电流检测值，所述至少一个电流检测值与其他电流检测值相反。
9.根据权利要求1所述的电力转换设备，还包括：
第二电源(85)，所述第二电源(85)向所述激发装置提供电力，所述电力的电压与用于向所述旋转电机提供电力的所述DC电源的电压不同。
10.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，所述控制器包括异常检测单元(69)，所述异常检测单元(69)基于所述电流检测值来检测所述电流检测值的异常。
11.根据权利要求1所述的电力转换设备，还包括：
一组电阻器(56,591)，该组电阻器(56,591)中的每一个都具有连接至所述高电势侧开关元件与所述低电势侧开关元件之间的连接点(27-29,125-126)的一端，以及连接至连接部(565,595)的另一端，所述连接部(565,595)连接至所述正母线或所述负母线，
其中，所述控制器包括断路故障检测单元(69)，所述断路故障检测单元(69)基于所述连接部的电压来检测其中所述高电势侧开关元件或所述低电势侧开关元件不能导通的断路故障。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换设备，
其中，所述旋转电机为三相旋转电机。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换设备，
其中，所述旋转电机为两相旋转电机。
14.一种电动转向设备，包括：
根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换设备；以及
旋转电机，所述旋转电机输出用于辅助车辆的驾驶员的转向操作的辅助转矩。
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