CN110268622A

CN110268622A - 电机系统

Info

Publication number: CN110268622A
Application number: CN201880011172.5A
Authority: CN
Inventors: 木村诚; 板桥正树
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-09-20
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: DE112018001525T5; JPWO2018173469A1; KR20190111118A; WO2018173469A1; US11283389B2; CN110268622B; JP6709325B2; US20200021233A1

Abstract

电机系统具有从逆变器向车载电池顺序配置并被串联连接在控制对电机的第1绕组的通电的逆变器和对逆变器供给电力的车载电池之间的第1固态继电器和第2固态继电器。第1固态继电器具有将从车载电池朝向逆变器的方向设为正向的第1二极管，第2固态继电器具有将从逆变器朝向车载电池的方向设为正向的第2二极管。在第1绕组中，连接具有在各相中将从中性点朝向逆变器的方向设为正向的第3二极管的电机继电器。而且，在断开从车载电池对逆变器的电力的供给时，在使电机继电器为关断状态后，使第1固态继电器为关断状态。

Description

电机系统

技术领域

本发明涉及包括了电机和控制对电机的多个定子线圈的通电的控制器的电机系统。

背景技术

作为以往的电机系统，例如，已知如专利文献1所记载的，通过电机产生转向助力的电动助力转向装置的电机系统。在这样的电机系统中，将半导体开关元件构成的两个电源继电器串联连接并设置在车载电池和逆变器之间。在这两个电源继电器中，逆变器侧的电源继电器将从车载电池朝向逆变器的方向设为正向来配置其寄生二极管。此外，车载电池侧的电源继电器将从逆变器朝向车载电池的方向设为正向来配置其寄生二极管。

在专利文献1所记载的电机系统中，在断开对电机的多个定子线圈的电力供给作为异常发生时的故障保护处理的情况下，通过起因于外力的转子的旋转而在电机中产生反电动势。在该电机系统中，使逆变器侧的电源继电器为接通状态，并且使车载电池侧的电源继电器为关断状态，使得可以将该反电动势引起的电流再生给车载电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－215040号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，若使逆变器侧的电源继电器为接通状态，并且使车载电池侧的电源继电器为关断状态，则在电机和车载电池之间形成闭合电路。因此，起因于外力的转子的旋转中电机中产生的反电动势引起的电流持续地流过车载电池侧的电源继电器和逆变器的半导体开关元件中的寄生二极管。因此，有反电动势引起的电流对电源继电器和逆变器的半导体开关元件的耐久性造成影响的顾虑。

因此，本发明鉴于以上的问题，目的在于提供可进行通过起因于外力的转子的旋转而在电机中产生的反电动势的再生，并且可以提高耐久性的电机系统。

用于解决课题的方案

根据本发明的一方式，电机系统具有第1固态继电器和第2固态继电器，从逆变器侧顺序配置并被串联连接在控制对电机的多个定子线圈的通电的逆变器和对该逆变器供给电力的电池之间，第1固态继电器具有将从电池朝向逆变器的方向设为正向的第1二极管，第2固态继电器具有将从逆变器朝向电池的方向设为正向的第2二极管。而且，在断开从电池对逆变器的电力的供给时，在使被设置给多个定子线圈各自的多个电机继电器为关断状态后，使第1固态继电器为关断状态。

发明效果

根据本发明的电机系统，可进行通过起因于外力的转子的旋转而在电机中产生的反电动势的再生，并且可以提高耐久性。

附图说明

图1是表示适用了第1实施方式的电机系统的电动助力转向装置的概略图。

图2是表示该电机系统的概略图。

图3是表示该电机系统的第1通电系统的电路图。

图4是表示该电机系统中的继电器控制处理的流程图。

图5是表示该电机系统中的继电器控制处理的时序图。

图6是表示第2实施方式的电机系统的第1通电系统的电路图。

图7是表示该电机系统中的继电器控制处理的流程图。

图8是表示第3实施方式的电机系统的第1通电系统的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图，详述用于实施本发明的实施方式。

[第1实施方式]

图1表示适用了本发明的第1实施方式的电机系统的电动助力转向装置的一例子。

(电动助力转向装置)

车辆100的电动助力转向装置10包括方向盘11、转向轴12、小齿轮轴13、小齿轮14、以及齿轮齿条15。方向盘11被输入驾驶员的转向操作力，方向盘11连接到转向轴12。小齿轮轴13通过第1万向节J1、中间轴MS、第2万向节J2和转向轴12连接到方向盘11。小齿轮14连接到小齿轮轴13的前端，齿轮齿条15与小齿轮14啮合并将小齿轮14的旋转运动转换为直线运动。

此外，电动助力转向装置10包括电机16、减速机17、转向扭矩传感器18、车速传感器19、以及电机控制装置20。电机16用作转向助力的发生源，减速机17与电机16的旋转轴16a连接，将旋转轴16a的转速减速并传递到齿轮齿条15。转向扭矩传感器18基于小齿轮轴13(或转向轴12)的扭转角度检测转向扭矩，车速传感器19检测车辆100的车速。电机控制装置20电连接转向扭矩传感器18和车速传感器19，控制电机16的旋转驱动。而且，电机系统1由电机16及电机控制装置20构成。

若操作了方向盘11，则方向盘11的旋转力通过转向轴12、第2万向节J2、中间轴MS、第1万向节J1、小齿轮轴13和小齿轮14而被传递到齿轮齿条15。由此，齿轮齿条15在车辆100的车宽方向上直线运动。齿轮齿条15的两端与将一对转向轮101a、101b转向的一对转向机构102a、102b连接，通过齿轮齿条15在车宽方向上直线运动，可以使一对转向轮101a、101b的方向改变。此时，电机控制装置20将来自转向扭矩传感器18的输出信号ST和来自车速传感器19的输出信号VSP作为输入，基于输出信号ST和输出信号VSP，旋转驱动电机16，产生与车辆100的运转状态对应的转向助力。

(电机系统)

图2表示电机系统1的内部结构的一例子。电机16为3相无刷电机，具有定子(省略图示)和转子16R。定子包含由U相线圈U1、V相线圈V1、W相线圈W1的3相绕组构成的第1绕组(多个定子线圈)161、以及由U相线圈U2、V相线圈V2、W相线圈W3的3相绕组构成的第2绕组162的相互独立的两组绕组。转子16R是可旋转地配置在定子的中央部的永久磁铁旋转子。第1绕组161和第2绕组162在相互绝缘的状态下卷绕在定子上，共享磁路。

第1绕组161中的U相线圈U1、V相线圈V1、W相线圈W1各自的一端通过中性点N1而电连接，形成Y连接。第2绕组162中的U相线圈U2、V相线圈V2、W相线圈W3各自的一端通过中性点N2而电连接，形成Y连接。

电机控制装置20中，包含从车载电池B接受电力供给并控制对电机16的第1绕组161的通电的第1控制器30、以及从车载电池B接受电力供给并控制第2绕组162的通电的第2控制器40。

第1控制器30和第2控制器40分别包含处理器31、41，各处理器31、41输入来自转向扭矩传感器18的输出信号ST和来自车速传感器19的输出信号VSP。而且，各处理器31、41从当前的转向扭矩和车速运算作为必要的转向助力(目标转向助力)，控制对各绕组161、162的通电，使得电机16产生与目标转向助力对应的旋转驱动力。

更具体地说，从第1控制器30对第1绕组161的通电量和从第2控制器40对第2绕组162的通电量的比率即通电比率被预先设定为50％对50％。而且，各处理器31、41控制对各绕组161、162的通电，使得电机16根据来自第1控制器30和第2控制器40的合计通电量而产生与目标转向助力对应的旋转驱动力。

此外，第1控制器30的处理器31具有诊断在包含第1控制器30和第1绕组161的第1通电系统中是否发生异常(故障)的异常诊断功能。同样，第2控制器40的处理器41具有诊断在包含第2控制器40和第2绕组162的第2通电系统中是否发生异常的异常诊断功能。

第1控制器30的处理器31和第2控制器40的处理器41通过通信线路20L而可直接通信地连接。在第1控制器30和第2控制器40一者的处理器通过异常诊断功能诊断为通电系统中发生了异常的情况下，诊断为发生了异常的处理器如下。即，诊断为发生了异常的处理器进行停止向对应的绕组的通电的控制，并且对于正常的另一方的处理器通过通信线路20L发送表示发生异常的异常信号。接收到异常信号的正常的另一方的处理器将通电比率强制地设定为50～100％的其中一个的规定值，控制向对应的绕组的通电，使得电机16产生与可进行转向操作的转向助力对应的旋转驱动力。这样，通过具有第1通电系统和第2通电系统这两个通电系统，作为对电机16的通电系统，电机系统1形成冗余设计。第1通电系统和第2通电系统的结构是同样的，所以以下详述在电机系统1中，包含电机16的第1绕组161及第1控制器30的第1通电系统。

(第1通电系统)

图3是表示电机系统1中的第1通电系统的结构例子的电路图。如前述，第1通电系统包含第1控制器30和第1绕组161。第1控制器30具有控制对电机16的第1绕组161的通电的逆变器32。逆变器32通过正极侧供电线路BL1与车载电池B的正极连接而接受电力供给，通过负极侧供电线路BL2与车载电池B的负极连接，并且形成接地连接。

在第1控制器30的正极侧供电线路BL1中，在连接逆变器32和车载电池B的线圈L的两端，分别设有将被接地连接的两个电容器C1、C2连接而成的平滑电路33a。由此，在脉动电压从车载电池B的电源电压Vb通过平滑电路33a而被降低的状态下，对逆变器32供给电力。此外，第1控制器30的正极侧供电线路BL1中，通过点火开关IGN输入车载电池B的电源电压Vb，连接着输出第1控制器30的各单元中的必要电压的电源电路33b。

在第1控制器30的负极侧供电线路BL2中，设有将连接逆变器32和地的分流电阻R的两端、以及放大器OP的两个输入端子连接而成的电流检测电路33c。该电流检测电路33c检测从车载电池B对电机16的第1绕组161供给的电流。放大器OP从其输出端子输出相当于分流电阻R的两端的电位差的电压作为检测电流值。

逆变器32在车载电池B的正极侧供电线路BL1和负极侧供电线路BL2之间并联地连接U相臂、V相臂和W相臂，构成3相桥式电路。U相臂将上臂侧的开关元件U⁺和下臂侧的开关元件U^－串联连接而形成。V相臂将上臂侧的开关元件V⁺和下臂侧的开关元件V^－串联连接而形成。W相臂将上臂侧的开关元件W⁺和下臂侧的开关元件W^－串联连接而形成。

因此，在逆变器32中，一端连接到中性点N1的U相线圈U1的另一端被连接在U相臂的开关元件U⁺和开关元件U^－之间。此外，一端连接到中性点N1的V相线圈V1的另一端被连接在V相臂的开关元件V⁺和开关元件V^－之间。而且，一端连接到中性点N1的W相线圈W1的另一端被连接在W相臂的开关元件W⁺和开关元件W^－之间。

逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－分别是通过对其控制端子输入控制信号而接通和关断动作的半导体元件。在逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－中，用于将电机16产生的反电动势再生给车载电池B的回流二极管D被反向并联连接。例如，作为开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－，使用包括了被输入控制信号的栅极电极的N沟道型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor；金属氧化物半导体场效应晶体管)。因此，将MOSFET的制造过程中漏极和源极间必然形成的寄生二极管作为回流二极管D，由电机16产生的反电动势通过正极侧供电线路BL1被再生给车载电池B。

再者，逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的接通状态是指通过这些开关元件电流流动的通电状态。此外，逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的关断状态是指通过这些开关元件的电流的流动被断开的断开状态。对于后述的固态继电器、电机继电器等的开关元件也是同样的。

第1控制器30具有驱动控制逆变器32的预驱动器34。预驱动器34中，对各相臂单独地具有使逆变器32的上臂侧开关元件U⁺、V⁺、W⁺接通和关断动作的上臂侧推挽电路。此外，预驱动器34中，对各相臂单独地具有使逆变器32的下臂侧开关元件U^－、V^－、W^－接通和关断动作的下臂侧推挽电路。各推挽电路的输出被输入到对应的开关元件的栅极电极。以下，在预驱动器34中，作为代表性例子，说明使U相臂的开关元件U⁺、U^－接通和关断动作的结构。而且，在图中，表示使上臂侧开关元件U⁺接通和关断动作的上臂侧推挽电路341H和使下臂侧开关元件U^－接通和关断动作的下臂侧推挽电路341L。

上臂侧推挽电路341H具有相互串联连接的高侧开关元件H⁺和低侧开关元件H^－。下臂侧推挽电路341L具有串联连接的高侧开关元件L⁺和低侧开关元件L^－。在本实施方式中，使用P沟道型MOSFET作为高侧开关元件H⁺、L⁺，并且使用N沟道型MOSFET作为低侧开关元件H^－、L^－。在上臂侧推挽电路341H中，高侧开关元件H⁺的漏极电极和低侧开关元件H^－的漏极电极与逆变器32的上臂侧开关元件U⁺中的栅极电极相互连接。此外，在下臂侧推挽电路341L中，高侧开关元件L⁺的漏极电极和低侧开关元件L^－的漏极电极与下臂侧开关元件U^－中的栅极电极相互连接。

预驱动器34中，包含与正极侧供电线路BL1连接，将车载电池B的电源电压Vb升压，生成比车载电池B的电源电压Vb高的升压电压的升压电路342。升压电路342例如是由电容器、二极管和开关构成的电荷泵电路。在上臂侧推挽电路341H中，高侧开关元件H⁺的源极电极与升压电路342连接，将高侧开关元件H⁺的源极电压设为升压电压。上臂侧推挽电路341H的低侧开关元件H^－的源极电极连接在U相臂的开关元件U⁺和开关元件U^－之间。另一方面，在下臂侧推挽电路341L中，高侧开关元件L⁺的源极电极不与升压电路342连接，而与车载电池B连接，将高侧开关元件L⁺的源极电压设为车载电池B的电源电压Vb。下臂侧推挽电路341L的低侧开关元件L^－的源极电极与U相臂中下臂侧开关元件U^－的源极电极连接。

由于以下理由，将上臂侧推挽电路341H的高侧开关元件H⁺中的源极电极与升压电路342连接。即，假如设为从上臂侧推挽电路341H对逆变器32的上臂侧开关元件U⁺中的栅极电极输出的控制信号为车载电池B的电源电压Vb以下。此时，因为上臂侧开关元件U⁺的源极电压根据电机16的驱动状态而上升，上臂侧开关元件U⁺中的栅极-源极间电压不超过上臂侧开关元件U⁺的阈值电压。

预驱动器34中，上臂侧推挽电路341H的高侧开关元件H⁺和低侧开关元件H^－的两栅极端子与驱动电路343H连接。此外，下臂侧推挽电路341L的低侧开关元件L^－和低侧开关元件L^－的两栅极端子与驱动电路343L连接。而且，预驱动器34中，驱动电路343H、343L与逻辑电路344连接，逻辑电路344基于从处理器31输出的电机控制信号，生成用于控制驱动电路343H、343L的驱动信号。

驱动电路343H根据从逻辑电路344输出的驱动信号，使上臂侧推挽电路341H的高侧开关元件H⁺或低侧开关元件H^－的其中一方为接通状态。由此，从上臂侧推挽电路341H对上臂侧开关元件U⁺的栅极电极输出升压电压或上臂侧开关元件U⁺的源极电压，上臂侧开关元件U⁺的接通和关断动作被控制。

同样，驱动电路343L根据从逻辑电路344输出的驱动信号，使下臂侧推挽电路341L的高侧开关元件L⁺或低侧开关元件L^－的其中一方为接通状态。由此，从下臂侧推挽电路341L对下臂侧开关元件U^－的栅极电极输出车载电池B的电源电压Vb或地电压，下臂侧开关元件U^－的接通和关断动作被控制。

第1控制器30具有电源继电器35、电机继电器36和自断开继电器33d。电源继电器35设置在车载电池B和逆变器32之间的正极侧供电线路BL1上，具有：断开车载电池B被极性相反地错误连接的反向连接状态下的短路电流的第1固态继电器(以下，称为“SSR1”)；以及在第1控制器30的异常时停止对第1绕组161的通电的第2固态继电器(以下，称为“SSR2”)。SSR1和SSR2以此顺序从逆变器32向车载电池B配置并串联连接。

SSR1和SSR2分别是没有可动接点部的无接点继电器，例如使用晶闸管、三端双向晶闸管、二极管、晶体管等半导体开关元件构成。可以使用N沟道型MOSFET，作为SSR1和SSR2。这种情况下，SSR1的源极电极和SSR2的源极电极被连接，SSR1的漏极电极通过平滑电路33a与逆变器32连接，SSR2的漏极电极与车载电池B的正极连接。因此，SSR1的寄生二极管D1形成将从车载电池B的正极朝向逆变器32的方向设为正向的第1二极管，SSR2的寄生二极管D2形成将从逆变器32朝向车载电池B的正极的方向设为正向的第2二极管。

在通过第1控制器30对第1绕组161通电的情况下，SSR1和SSR2为接通状态。另一方面，在第1控制器30的故障时停止对第1绕组161的通电的情况下，SSR2为关断状态，而SSR1维持接通状态。这是因为，即使在第1控制器30不进行对第1绕组161通电的情况下，也将因来自施加在电机16上的外部的旋转力和从第2控制器40对第2绕组162的通电(参照图2)而在电机16中产生的反电动势，通过SSR1的沟道部分和SSR2的寄生二极管D2再生给车载电池B。

此外，在车载电池B为反向连接状态的情况下，若电源继电器35仅由SSR2构成，则形成通过车载电池B、地、逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－中的回流二极管D、以及SSR2的寄生二极管D2的闭合电路而流动短路电流。相对于此，通过在SSR2和逆变器32之间追加SSR1作为电源继电器35，可以断开车载电池B的反向连接状态中的短路电流。

电机继电器36是断开对电机16的各相线圈的通电的继电器，设置在第1绕组161和逆变器32之间。电机继电器36在电机16中具有U相电机继电器MRu、V相电机继电器MRv和W相电机继电器MRw的三个继电器。U相电机继电器MRu设置在中性点N1和U相线圈U1之间，V相电机继电器MRv设置在中性点N1和V相线圈V1之间，W相电机继电器MRw设置在中性点N1和W相线圈W1之间。

与SSR1和SSR2同样，电机继电器36是没有可动接点部的无接点继电器，使用半导体开关元件构成。可以使用N沟道型MOSFET作为电机继电器36，这种情况下，各继电器的源极电极在中性点N1彼此连接。因此，U相电机继电器MRu的寄生二极管Du、V相电机继电器MRv的寄生二极管Dv和W相电机继电器MRw的寄生二极管Dw分别形成阳极配置在中性点N1侧、将从中性点N1朝向各相线圈的方向设为正向的第3二极管。

自断开继电器33d构成为与点火开关IGN并列地连接在正极侧供电线路BL1和电源电路33b之间，根据来自处理器31的控制信号，进行接通和关断动作。在自断开继电器33d的接通状态下，来自车载电池B的电源电压Vb被输入到电源电路33b，另一方面，在自断开继电器33d的关断状态下，来自车载电池B的电源电压Vb被断开。

前述的预驱动器34中的逻辑电路344与CPU(Central Processing Unit；中央处理器)或MPU(Micro-Processing Unit；微处理器)等的运算处理装置即处理器31连接。处理器31将来自电源电路33b的输出电压作为电源而动作。处理器31除了具有执行前述的异常诊断功能的异常诊断单元311之外，还具有预驱动器控制单元312及继电器控制单元313。

预驱动器控制单元312运算用于输出到预驱动器34的逻辑电路344的电机控制信号。电机控制信号基于各种信号来运算，使得在处理器31中产生与前述那样运算的目标转向助力对应的旋转驱动力(驱动电流)。各种信号中，包含来自电流检测电路33c的放大器OP的输出信号、来自检测电机16的转子16R(参照图2)的磁极位置的磁极位置传感器33e的输出信号。在图中，例示了调制脉冲宽度的PWM(Pulse Width Modulation；脉冲宽度调制)信号，作为电机控制信号。通过这样的PWM信号，使规定开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的接通和关断时间比率的占空变化，使电机16的相电流变化。

继电器控制单元313控制电源继电器35、电机继电器36和自断开继电器33d。更具体地说，继电器控制单元313通过继电器驱动器37对电源继电器35和电机继电器36的各开关元件的控制端子输出控制信号。继电器驱动器37具有：驱动电源继电器35的SSR的第1继电器驱动器371、驱动电源继电器35的SSR2的第2继电器驱动器372、以及驱动电机继电器36的第3继电器驱动器373。

此外，继电器控制单元313构成为可以探测点火开关IGN被关断操作。由此，继电器控制单元313在探测到点火开关IGN的关断操作时继续自断开继电器33d的接通状态，继续从电源电路33b对处理器31等的电源供给。而且，继电器控制单元313从探测点火开关IGN的关断操作起经过了规定时间Toff后使自断开继电器33d为关断状态。

(继电器控制处理)

图4表示通过点火开关IGN的接通操作，以从电源电路33b对于处理器31开始电源供给为契机，在处理器31中执行的继电器控制处理的一例子。再者，在图5例示的定时图中，在时刻t0进行点火开关IGN的接通操作。以下，参照图5的定时图，说明图4的继电器控制处理。

在步骤S1(在图中简记为“S1”。以下同样。)中，在图5的时刻t1，继电器控制单元313对于第1继电器驱动器371输出使SSR1为接通状态的控制信号(SSR1的接通控制)。由此，SSR1因导通的延迟时间等而在时刻t2为接通状态。

在点火开关IGN的接通操作时，在SSR1、SSR2、电机继电器36之中，使SSR1首先为接通状态的理由如下。即，在SSR1未处于接通状态的情况下，若在通过逆变器32对电机16通电前转子16R因外力而旋转，则在电机16中产生的反电动势不通过SSR1的沟道部分再生给车载电池B。因此，例如，有电机16中产生的反电动势通过预驱动器34中的高侧开关元件H⁺、L⁺的寄生二极管DH而损坏升压电路342等的、损坏预驱动器34的风险。因此，继电器控制单元313通过使SSR1尽可能迅速地为接通状态，可以将电机16的反电动势通过逆变器32中的开关元件U⁺、V⁺、W⁺的回流二极管D、SSR1的沟道部分及SSR2的寄生二极管D2再生给车载电池B。由此，降低预驱动器34损坏的可能性。

即使SSR1通过步骤S1的执行为接通状态，电机继电器36也为关断状态直至时刻t5。此时，若转子16R因外力而旋转，则在第1绕组161的各相线圈中产生反电动势。例如，U相线圈U1的反电动势在中性点N1侧比U相线圈U1为正，V相线圈V1的反电动势在中性点N1侧比V相线圈V1为负，W相线圈W1的反电动势在中性点N1侧比W相线圈W1为负。但是，从地通过寄生二极管D和V相线圈V1向中性点N1的电流因反电动势而被寄生二极管Dv断开。此外，从地通过寄生二极管D和W相线圈W1向中性点N1的电流因反电动势而被寄生二极管Dw断开。因此，通过电机继电器36的寄生二极管Du、Dv、Dw，阻止电机16实质性地作为发电机动作。

再者，作为在通过逆变器32对电机16通电之前转子16R因外力而旋转的情况被假定以下的状况。例如，在修理厂等中抬起车辆100的状态下旋转方向盘11时，假定对点火开关IGN接通操作的状况。

在步骤S2中，继电器控制单元313判定从SSR1的接通控制起是否经过了规定时间T1。这里，规定时间T1是，比从进行SSR1的接通控制的时刻t1至SSR1实际为接通状态的时刻t2为止的时间长，并且电机16的反电动势通过SSR1再生给车载电池B并下降到不损坏预驱动器34的电压为止的估计时间。规定时间T1被预先存储在ROM(Read Only Memory；)等中。作为可以估计电机16的反电动势再生给车载电池B并下降至不损坏预驱动器34的电平(level)为止的基准的一例子，列举SSR1和逆变器32之间的正极侧供电线路BL1的电压与车载电池B的电源电压Vb相等。

而且，在步骤S2中，在继电器控制单元313判定为从SSR1的接通控制起经过了规定时间T1的情况下(“是”)，处理进至步骤S3，另一方面，在判定为从SSR1的接通控制起没有经过规定时间T1的情况下(“否”)，再次进行步骤S2。

在步骤S3中，继电器控制单元313在图5的时刻t3对于第3继电器驱动器373输出使电机继电器36为接通状态的控制信号(MR的接通控制)。由此，电机继电器36因导通的延迟时间等而在时刻t5为接通状态。

若电机继电器36为接通状态，则在电机16和车载电池B之间，从第1绕组161开始再次形成返回到第1绕组161的闭合电路。该闭合电路是，通过上臂侧开关元件U⁺、V⁺、W⁺的寄生二极管D、SSR1的沟道部分、SSR2的寄生二极管D2、车载电池B、地和下臂侧开关元件U^－、V^－、W^－的寄生二极管D的电路。若电机16的转子16R因外力而旋转，则电机16实质上作为发电机工作。电机16的发电产生的电流在逆变器32中的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的回流二极管D、SSR2的寄生二极管D2和电机继电器36的寄生二极管Du、Dv、Dw中持续地流动。因此，因回流二极管D、寄生二极管D2和寄生二极管Du、Dv、Dw的正向电压而发热过大，有损坏开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－、SSR2和电机继电器36的风险。因此，为缩短电机16实质作为发电机工作的时间，电机继电器36为接通状态的时刻t5被设定，使得SSR1为接通状态的时刻t2后的以下定时。即，时刻t5被设定，使得与通过来自预驱动器控制单元312的电机控制信号的输出而开始对第1绕组161的通电的定时(图5的时刻t_pwm)同时或尽量接近该定时。

在步骤S4中，继电器控制单元313在图5的时刻t4对于第2继电器驱动器372输出使SSR2为接通状态的控制信号(SSR2的接通控制)。由此，SSR2因导通的延迟时间等而在时刻t6为接通状态。此时，在逆变器32(即开关元件U⁺、V⁺、W⁺的漏极电极)上，被外加车载电池B的电源电压Vb。

这里，说明继电器控制单元313输出使SSR2为接通状态的控制信号的时刻t4。若点火开关IGN被接通操作，从电源电路33b对处理器31开始电源供给，则在处理器31的异常诊断单元311中，开始执行诊断在第1通电系统中是否发生异常的异常诊断功能。假如在同一相的上臂侧开关元件(例如U⁺)和下臂侧开关元件(例如U^－)短路故障的状态下SSR2为接通状态，则有过大的电流从车载电池B通过第1通电系统流向地的风险。或者，若在SSR2和逆变器32之间的正极侧供电线路BL1中发生了接地故障的状态下SSR2为接通状态，则有过大的电流从车载电池B通过第1通电系统流向地的风险。因此，继电器控制单元313输出使SSR2为接通状态的控制信号的时刻t4被设定在异常诊断单元311的最初诊断结束后。然后，在时刻t4内，继电器控制单元313根据异常诊断单元311的诊断结果确定是否使SSR2为接通状态。由此，在第1通电系统中发生了异常的情况下，抑制过大的电流从车载电池B通过第1通电系统流入到地。

通过步骤S1～S4，在继电器控制单元313使SSR1、电机继电器36和SSR2为接通状态后，预驱动器控制单元312将电机控制信号输出到预驱动器34，控制对电机16的第1绕组161的通电。如前述，电机控制信号例如是作为U相的电机控制信号的U相PWM信号、作为V相的电机控制信号的V相PWM信号和作为W相的电机控制信号的W相PWM信号。

在步骤S5中，继电器控制单元313判定异常诊断标志F是否表示异常。异常诊断标志F是，当处理器31的异常诊断单元311在规定的定时执行了异常诊断功能时，诊断的结果作为第1通电系统的状态被存储的状态标志，存储在RAM(Random Access Memory；随机存取存储器)等的可写入存储器中。例如，在异常诊断单元311诊断为第1通电系统中发生异常的情况下，将异常诊断标志F的值设定为1，另一方面，在诊断为第1通电系统为正常的情况下，将异常诊断标志F的值设定为零。而且，在继电器控制单元313判定为异常诊断标志F是表示异常的值(例如1)的情况下(“是”)，将处理进至步骤S6。另一方面，在继电器控制单元313判定为异常诊断标志F是表示正常的值(例如零)的情况下(“否”)，将处理进至步骤S10。

再者，在步骤S5中判定为异常诊断标志F是表示异常的值的情况下，预驱动器控制单元312对于预驱动器34停止电机控制信号(U相PWM信号、V相PWM信号、W相PWM信号)的输出。由此，使逆变器32的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－为关断状态。这与后述的步骤中，判定为对点火开关IGN关断操作的情况下也是同样的。

在步骤S6中，在图5的时刻t7，继电器控制单元313对于第2继电器驱动器372输出使SSR2为关断状态的控制信号(关断指令)(SSR2的关断控制)。由此，SSR2因关断的延迟时间等而在时刻t9为关断状态。通过时刻t9内SSR2首先为关断状态，尽量迅速地停止由异常诊断单元311诊断为异常的第1通电系统的通电，抑制过大的电流从车载电池B通过逆变器32流向地。

作为流动过大的电流的情况，考虑从在步骤S5中被判定为异常诊断标志F表示异常的值至停止电机控制信号的输出为止的时间变长而发生的以下的状况。例如，考虑在某1相的臂中，在一方的开关元件(例如U⁺)短路故障时，另一方的开关元件(例如U^－)因PWM信号而为接通状态并发生臂短路的状况。此外，考虑在某1相的线圈(例如U相线圈U1)和逆变器32对应的相的臂(U相臂)之间的通电线路中发生接地故障时，发生接地故障的相的上臂侧开关元件因PWM信号而为接通状态的状况。

在步骤S7中，在图5的时刻t8中，继电器控制单元313对于第3继电器驱动器373输出使电机继电器36为关断状态的控制信号(关断指令)(MR的关断控制)。由此，电机继电器36因关断的延迟时间等而在时刻t10为关断状态。

在电机继电器36为接通状态中，若在电机16和车载电池B之间形成前述的闭合电路，电机16的转子16R因外力而旋转，则电机16实质性地作为发电机工作。电机16的发电产生的电流，在逆变器32中的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的回流二极管D、SSR2的寄生二极管D2和电机继电器36的寄生二极管Du、Dv、Dw中持续地流动。因此，因回流二极管D、寄生二极管D2和寄生二极管Du、Dv、Dw的正向电压而发热过大，有损坏开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－、SSR2和电机继电器36的风险。因此，使电机继电器36在SSR1之前为关断状态，缩短电机16实质性地作为发电机工作的时间。

时刻t10之后，电机继电器36为关断状态，但SSR1尚未为关断状态。因此，即使转子16R因外力而旋转，电机16中产生的反电动势也通过开关元件U⁺、V⁺、W⁺的回流二极管D、SSR1的沟道部分及SSR2的寄生二极管D2再生给车载电池B。由此，降低预驱动器34损坏的可能性。

此外，在时刻t10之后电机继电器36为关断状态时，即使转子16R因外力而旋转，如前述，与至电机继电器36为接通状态的时刻t5同样，也通过电机继电器36的寄生二极管Du、Dv、Dw，阻止电机16实质性作为发电机工作。

在步骤S8中，继电器控制单元313判定从SSR2的关断控制起是否经过了规定时间T2。这里，规定时间T2是，比从进行SSR2的关断控制的时刻t7至SSR2实际地为关断状态的时刻t9为止的时间长的时间。除此之外，规定时间T2是，从进行SSR2的关断控制的时刻t7至估计为电机16的反电动势下降到不损坏预驱动器34的电平的时刻t11为止的时间。规定时间T2被预先存储在ROM(Read Only Memory)中。作为可以估计为电机16的反电动势下降到不损坏预驱动器34的电平的基准的一例子，可列举SSR1和逆变器32之间的正极侧供电线路BL1的电位与车载电池B的电源电压Vb相等。

但是，在异常诊断标志F的值是表示异常的值的情况下，假定断开通过第1控制器30对第1绕组161供给的电力，并且通过第2控制器40对第2绕组162供给电力并产生转向助力。这意味着使转子16R继续旋转。这种情况中，也需要使电机16中产生的反电动势通过SSR1的沟道部分再生给车载电池B。因此，在执行步骤S8时，在异常诊断标志F的值是表示异常的值(例如1)的情况下，也可以判定点火开关IGN被关断操作起是否经过了规定时间T2。

然后，在步骤S8中，在继电器控制单元313判定为经过了规定时间T2的情况下(“是”)，将处理进至步骤S9，另一方面，在判定为未经过规定时间T2的情况下(“否”)，再次进行步骤S8。

在步骤S9中，继电器控制单元313在图5的时刻t11内，对于第1继电器驱动器371输出使SSR1为关断状态的控制信号(关断指令)(SSR1的关断控制)。由此，SSR1因关断的延迟时间等而在时刻t12为关断状态。

在步骤S10中，继电器控制单元313判定点火开关IGN是否被关断操作。在继电器控制单元313判定为点火开关IGN被关断操作的情况下(“是”)，将处理进至步骤S6。然后，继电器控制单元313在从点火开关IGN的关断操作起经过规定时间Toff为止，使自断开继电器33d为接通状态，继续从电源电路33b对处理器31及预驱动器34的电源供给。规定时间Toff是足以执行步骤S6～S9的时间。另一方面，在继电器控制单元313判定为点火开关IGN未被关断操作的情况下(“否”)，返回到步骤S5。再者，判定为点火开关IGN被关断操作后的定时图是与图5的定时图中的异常发生后大致同样的，所以从略图示。

根据这样的第1实施方式的电机系统1，在断开从车载电池B对逆变器32的电力供给时，使SSR1为接通状态，并且使SSR2为关断状态。这是因为，即使在起因于外力的转子16R的旋转而在电机16中产生反电动势，也可以将由此产生的电流再生给车载电池B。而且，在使SSR1为关断状态之前，使电机继电器36为关断状态。由此，电机16和车载电池B之间形成的闭合电路被断开，缩短电机16实质上作为发电机工作的时间。因此，电机16的发电产生的电流不会持续地流过SSR2的寄生二极管D2和逆变器32中的开关元件U⁺、U^－、V⁺、V^－、W⁺、W^－的寄生二极管D。因此，难以对SSR1和逆变器32的半导体开关元件的耐久性造成影响，进而电机系统1的耐久性提高。

此外，通过使电机继电器36为关断状态而在电机16和车载电池B之间形成的闭合电路被断开，阻止转子16R的旋转的电制动器不工作。因此，在第1通电系统的异常时，断开对第1绕组161供给的电力，对第2绕组162供给电力而产生转向助力的情况下，可以抑制转向助力的下降，进而抑制行驶稳定性的下降。

而且，在使电机继电器36为关断状态之后，SSR1在从SSR2的关断控制起、或从点火开关IGN的关断操作起至经过规定时间T2为止仍被维持为接通状态。因此，电机16中产生的反电动势通过SSR1的沟道部分及SSR2的寄生二极管D2而被再生给车载电池B。因此，可以降低电机16中产生的反电动势损坏预驱动器34的可能性。

[第2实施方式]

接下来，说明本发明的第2实施方式的电机系统之中、与第1实施方式不同的结构。再者，对与第1实施方式相同的结构，通过附加相同标号而省略或简化其说明。在以下的实施方式中也是同样。

图6表示第2实施方式的电机系统的一例子。与第1实施方式的电机系统1同样，第2实施方式的电机系统1A中，第1通电系统包含第1绕组161和第1控制器30A。第1控制器30A具有驱动电源继电器35的SSR1的第1继电器驱动器371、驱动电源继电器35的SSR2和电机继电器36的第2继电器驱动器372A，作为继电器驱动器37A。

驱动SSR2和电机继电器36的继电器驱动器的共用，即使同时进行SSR2和电机继电器36的接通控制和关断控制，SSR2和电机继电器36实际地为接通状态和关断状态的定时在图5的情况下是有效的。

图7表示与图4的第1实施方式的继电器控制处理不同的部分。在步骤S2中判定为继电器控制单元313A从SSR1的接通控制起经过了规定时间T1的情况下，处理器31A的继电器控制单元313A执行图7(a)的步骤S3A。即，步骤S3A中，继电器控制单元313A对于第2继电器驱动器372A输出使SSR2和电机继电器36为接通状态的控制信号(SSR2和MR的接通控制)。然后，继电器控制单元313A将处理进至步骤S5。此外，在步骤S5中判定为异常诊断标志F是表示异常的值的情况下，或者在步骤S10中判定为点火开关IGN被关断操作的情况下，继电器控制单元313A执行图7(b)的步骤S6A。即，在步骤S6A中，继电器控制单元313A对于第2继电器驱动器372A输出使SSR2和电机继电器36为接通状态的控制信号(SSR2和MR的接通控制)。然后，继电器控制单元313A将处理进至步骤S7。

在这样的第2实施方式的电机系统1A中，由第2继电器驱动器372A共用驱动电源继电器35的SSR2和电机继电器36的继电器驱动器。因此，根据电机系统1A，不仅具备与第1实施方式同样的效果，而且可以减少从继电器控制单元313A输出的控制信号并简化控制处理，并且可以缩小第1控制器30A中的基板安装面积。

[第3实施方式]

接下来，说明本发明的第3实施方式的电机系统之中、与第1实施方式不同的结构。图8表示第3实施方式的电机系统的一例子。与第1实施方式的电机系统1同样，第3实施方式的电机系统1B中，第1通电系统包含第1绕组161和第1控制器30B。

与第1实施方式的电机继电器36不同，电机继电器36B设置在第1绕组161和逆变器32之间。电机继电器36B具有U相电机继电器MRuB、V相电机继电器MRvB和W相电机继电器MRwB的三个继电器。U相电机继电器MRuB设置在U相线圈U1和逆变器32之间，V相电机继电器MRvB设置在V相线圈V1和逆变器32之间，W相电机继电器MRwB设置在W相线圈W1和逆变器32之间。

在电机继电器36B为关断状态时，若转子16R因外力而旋转，则在第1绕组161的各相线圈中产生反电动势。例如，U相线圈U1的反电动势在逆变器32侧比U相线圈U1为正，V相线圈V1的反电动势在逆变器32侧比V相线圈V为负，W相线圈W1的反电动势在逆变器32侧比W相线圈W1为负。但是，因反电动势，从地通过寄生二极管D和V相线圈V1朝向中性点N1的电流被寄生二极管DvB断开。此外，因反电动势，从地通过寄生二极管D和W相线圈W1朝向中性点N1的电流被寄生二极管DwB断开。

因此，根据第3实施方式的电机系统1B，与第1实施方式同样，在电机继电器36B为关断状态时，通过电机继电器36B的寄生二极管DuB、DvB、DwB，阻止电机16实质上作为发电机工作。

再者，第1实施方式～第3实施方式中，在电机系统1、1A、1B中，在规定的情况下，预驱动器控制单元312对于预驱动器34停止电机控制信号(U相PWM信号、V相PWM信号、W相PWM信号)的输出。规定的情况是，在步骤S5中判定为异常诊断标志F是表示异常的值的情况，或者，在步骤S10中判定为将点火开关IGN关断操作的情况。取而代之，预驱动器控制单元312在从执行步骤S5或步骤S10起至电机继电器36为关断状态为止的之间，可以如下那样。即，预驱动器控制单元312可以对预驱动器34输出电机控制信号，使得由电机16产生的反电动势不超过从车载电池B向电机16的第1绕组161供给的供给电力。由此，可以抑制电机16的反电动势引起的电流流入至预驱动器34。

例如，预驱动器控制单元312基于来自电流检测电路33c的放大器OP的输出信号，可以对于预驱动器34输出电机控制信号，使得从车载电池B供给到电机16的第1绕组161的电流为零安培。

在第1实施方式～第3实施方式中，作为一例子，说明了若通过步骤S3在时刻t3进行电机继电器36的接通控制，则在时刻t5实际地为接通状态，若通过步骤S4在时刻t4进行SSR2的接通控制，则在时刻t6实际地为接通状态。但是，考虑到电机继电器36为接通状态后电机16实质上可作为发电机工作的时间中的反电动势的影响、以及异常诊断单元311的最初的诊断结束的定时，也可以如下那样。即，可以将电机继电器36和SSR2为接通状态的定时设为同时，或将顺序设为相反。此外，考虑到电机继电器36和SSR2实际地为接通状态的定时、以及电机继电器36和SSR2的半导体开关元件的导通延迟时间等，也可以如下那样。即，也可以将进行电机继电器36和SSR2的接通控制的定时设为同时，或将顺序设为相反。

此外，在第1实施方式～第3实施方式中，作为一例子，若通过步骤S6在时刻t7进行SSR2的关断控制，则在时刻t9实际上为关断状态，若通过步骤S7在时刻t8进行电机继电器36的关断控制，则在时刻t10实际地为关断状态。但是，考虑到电机继电器36为接通状态时电机16实质上可作为发电机工作的时间中的反电动势的影响、以及电机控制信号的输出停止定时的延迟造成的影响，也可以如下那样。即，可以将电机继电器36和SSR2为关断状态的定时设为同时，或将顺序设为相反。此外，考虑到电机继电器36和SSR2实际地为关断状态的定时、以及电机继电器36和SSR2的半导体开关元件的导通延迟时间等，也可以如下那样。即，也可以将进行电机继电器36和SSR2的关断控制的定时设为同时，或将顺序设为相反。

在异常诊断单元311构成为可以从逆变器32、预驱动器34和电机16(第1绕组161)之中确定第1通电系统中的异常发生部位的情况下，可以如下那样。即，异常诊断单元311可以根据异常发生部位设定使SSR1、SSR2和电机继电器36为接通状态或关断状态的定时。

例如，在异常诊断单元311诊断为逆变器32中发生了异常的情况下，如前述，在通过步骤S7使电机继电器36为关断状态后，通过步骤S9使SSR1为关断状态。由此，在逆变器32的异常时，断开从车载电池B有可能通过逆变器32中的上臂侧开关元件U⁺、V⁺、W⁺、第1绕组161和下臂侧开关元件U^－、V^－、W^－向地流动的贯通电流，可以实现安全性的提高。另一方面，在异常诊断单元311诊断为第1通电系统之中逆变器32以外发生了异常的情况下，使电机继电器36在SSR1和SSR2之前为关断状态。在可以使电机继电器36可靠地为关断状态的状况下，通过使电机继电器36在SSR2之前为关断状态，可以实现安全性的提高。

在第1实施方式～第3实施方式中，步骤S3中将电机继电器36接通控制的定时，根据将SSR1接通控制后是否经过了规定时间T1来判定(步骤S2)。取而代之，将电机继电器36接通控制的定时可以根据由电机16产生的反电动势来判定。作为由电机16产生的反电动势，可以使用逆变器32和SSR2之间的正极侧供电线路BL1中的电压的检测值。或者，作为由电机16产生的反电动势，从磁极位置传感器33e的输出信号运算转子16R的转速，可使用基于该转速估计出的估计反电动势值。同样，取代是否经过了步骤S8的规定时间T2的判定，也可以根据由电机16产生的反电动势来判定步骤S9中将SSR1关断控制的定时。

在第1实施方式～第3实施方式中，说明了适用于电动助力转向装置的电机系统1、1A、1B具有两个通电系统，但不限于此，也可以具有一个或三个以上的通电系统。此外，电机系统1、1A、1B不排除适用于电动助力转向装置以外的其他装置。

标号说明

1…电机系统、16…电机、161…第1绕组、31，31A…处理器、311…异常诊断单元、312…预驱动器控制单元、313，313A…继电器控制单元、32…逆变器、34…预驱动器、36，36B…电机继电器、B…车载电池、D1…第1二极管、D2…第2二极管、Du、Dv、Dw…第3二极管、N1…中性点、SSR1…第1固态继电器、SSR2…第2固态继电器

Claims

1.一种电机系统，其特征在于，包括：

电机，具有多个定子线圈；

逆变器，控制对所述多个定子线圈的通电；

预驱动器，驱动控制所述逆变器；

第1固态继电器和第2固态继电器，从所述逆变器侧顺序配置并被串联连接在对所述逆变器供给电力的电池和所述逆变器之间，所述第1固态继电器具有第1二极管，所述第1二极管将从所述电池朝向所述逆变器的方向设为正向，所述第2固态继电器具有第2二极管，所述第2二极管将从所述逆变器朝向所述电池的方向设为正向；

多个电机继电器，被设置给所述多个定子线圈的各个定子线圈，断开所述多个定子线圈的通电；以及

处理器，所述处理器包括驱动控制所述预驱动器的预驱动器控制单元、以及控制所述第1固态继电器、所述第2固态继电器和所述电机继电器的继电器控制单元，所述继电器控制单元在断开从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，在使所述电机继电器为关断状态后，使所述第1固态继电器为关断状态。

2.如权利要求1所述的电机系统，其特征在于，

所述继电器控制单元在断开从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，以所述第2固态继电器、所述电机继电器、所述第1固态继电器的顺序成为关断状态，或在使所述第2固态继电器和所述电机继电器同时为关断状态后，使所述第1固态继电器为关断状态。

3.如权利要求2所述的电机系统，其特征在于，

所述继电器控制单元在断开从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，对所述第2固态继电器和所述电机继电器，同时输出关断指令。

4.如权利要求2所述的电机系统，其特征在于，

所述继电器控制单元在开始从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，使所述第1固态继电器为接通状态后，使所述电机继电器为接通状态。

5.如权利要求4所述的电机系统，其特征在于，

所述继电器控制单元在开始从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，使得以所述第1固态继电器、所述电机继电器、所述第2固态继电器的顺序为接通状态，或在使所述第1固态继电器为接通状态后，使所述电机继电器和所述第2固态继电器为接通状态。

6.如权利要求1所述的电机系统，其特征在于，

所述多个定子线圈间在中性点中被星形联结，

全部所述多个电机继电器是半导体开关元件，

所述多个电机继电器各自具有第3二极管，

各个所述第3二极管的阳极被配置在所述中性点侧。

7.如权利要求1所述的电机系统，其特征在于，

所述处理器包括诊断所述电机、所述逆变器、或所述预驱动器中有无异常的异常诊断单元，

所述继电器控制单元在所述异常诊断单元诊断为在所述电机、所述逆变器、或所述预驱动器中发生了异常时，在使所述电机继电器为关断状态后，使所述第1固态继电器为关断状态。

8.如权利要求7所述的电机系统，其特征在于，

所述异常诊断单元在诊断为所述逆变器中发生了异常时，在使所述电机继电器为关断状态后，使所述第1固态继电器为关断状态。

9.如权利要求8所述的电机系统，其特征在于，

所述异常诊断单元在诊断为在所述逆变器以外发生了异常时，使所述电机继电器在所述第1固态继电器和所述第2固态继电器之前为关断状态。

10.如权利要求1所述的电机系统，其特征在于，

所述预驱动器控制单元在断开从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，直至所述继电器控制单元使所述电机继电器为关断状态为止的期间，驱动控制所述预驱动器，使得由所述电机产生的反电动势不超过从所述电池对所述多个定子线圈供给的供给电力。

11.如权利要求10所述的电机系统，其特征在于，

所述预驱动器控制单元在断开从所述电池对所述逆变器的电力的供给时，直至所述继电器控制单元使所述电机继电器为关断状态为止的期间，驱动控制所述预驱动器，使得所述多个定子中流动的电流为0安培。