CN110389305A - 逆变器电路的故障诊断方法 - Google Patents

逆变器电路的故障诊断方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110389305A
CN110389305A CN201910269215.6A CN201910269215A CN110389305A CN 110389305 A CN110389305 A CN 110389305A CN 201910269215 A CN201910269215 A CN 201910269215A CN 110389305 A CN110389305 A CN 110389305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
inverter circuit
controller
electric power
fet
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
CN201910269215.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110389305B (zh
Inventor
前岛修
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.)
Nippon Fusagi Ai Rai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Fusagi Ai Rai Co Ltd
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 Nippon Fusagi Ai Rai Co Ltd filed Critical Nippon Fusagi Ai Rai Co Ltd
Publication of CN110389305A publication Critical patent/CN110389305A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110389305B publication Critical patent/CN110389305B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • 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
    • 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
    • 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
    • B62D5/0487—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 detecting motor faults
    • 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
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

提供逆变器电路的故障诊断方法，具有：第1监视工序，对构成逆变器电路的多个驱动元件各自的高电位侧端子与低电位侧端子之间的端子间电压值进行监视；第2监视工序，对逆变器电路的电源电压值进行监视；判定工序，根据端子间电压值和电源电压值判定各驱动元件有无故障。马达控制装置具有根据逆变器电路的故障诊断方法对构成逆变器电路的多个功率元件各自有无故障进行判定的判定构件。电动助力转向用马达控制装置具有马达驱动用的逆变电路和上述的判定构件。电动助力转向装置具有：扭矩传感器，其检测转向盘操作的扭矩；电动助力转向用马达控制装置；电动马达，电动助力转向用马达控制装置根据扭矩传感器所检测的扭矩对该电动马达进行驱动。

Description

逆变器电路的故障诊断方法
技术领域
本发明涉及构成电动助力转向装置的马达控制单元的逆变器电路的故障诊断方法。
背景技术
具有对汽车等车辆的驾驶员的转向盘操作产生辅助扭矩的电动马达和该电动马达的控制装置等的电动助力转向装置始终进行动作。因此，当在驾驶中构成马达驱动部的部件发生故障的情况下，需要中止对转向盘的辅助动作等的控制并且需要确定故障部件。
以往，作为电动助力转向装置的逆变器电路的FET故障诊断方法，公知有使用CPU的A/D转换功能对构成逆变器电路的高侧FET与低侧FET之间的端子电压进行监视的方法。在该方法中，在逆变器电路是三相桥的情况下，对U、V、W相的3个信号(端子电压)进行监视。
作为马达驱动电路的故障诊断，例如在日本特许第5181579号公报的马达控制装置中，利用过电流检测器对马达驱动电路的过电流(短路故障)进行检测，并且根据由与继电器和3相马达的各相的端子连接的马达端子电压检测构件检测的各相驱动线圈的端子电压与阈值比较后的结果，对马达驱动电路等有无故障进行判定，其中，该继电器与马达驱动电路的各相输出串联连接。
在日本特许第5018333号公报中，公开了如下结构：利用构成异常检测电路的MOSFET的内部电阻(漏极/源极间电阻)随着马达驱动而温度上升所导致的线性变化，估计构成FET驱动电路部的栅极驱动器IC的温度，并且根据该估计温度与阈值的比较结果来对构成马达驱动电路部的FET(H桥接电路)有无异常进行判定，其中，该异常检测电路设置于向ECU的马达驱动电路提供驱动信号的FET驱动电路部。
作为逆变器电路的故障诊断方法，以往，也公知有利用CPU的A/D对3相马达的各马达端子电压进行监视来对桥接电路的FET进行故障诊断的方法，但用于将3个相的马达端子电压与CPU连接的部件、电路图案等所占据的基板上的安装面积以及故障诊断所需要的处理时间已经成为使马达控制装置小型化和低成本化的课题。
另外，在上述的利用了CPU的A/D变换功能的电压监视方法中，被指出会产生用于去除马达端子开关噪音的过滤器电路所导致的电压响应延迟以及用于防止CPU的识别电压误判的多次诊断所导致的延迟。
另一方面，近年来，公知有具有桥接电路的FET的短路检测功能的马达驱动电路的预驱动器IC。该短路检测功能是在被ON驱动的FET的漏源(DS)间的电位异常高时检测为异常(ON故障)的功能，但在FET的OFF故障时也进行异常检测，因此存在不能确定故障部位的问题。
在上述的日本特许第5181579号公报中，由于不仅设置有马达端子电压检测构件，还设置有马达驱动电路中的FET的短路故障判定用的过电流检测器，因此用于故障判定的结构变得复杂。此外，重复实施规定的次数的基于端子电压的值与规定的阈值的比较，在基于端子电压的值超过阈值的次数在规定的值以下的情况下，判定为在马达驱动电路中存在故障，因此存在如下问题：不仅判定需要时间，而且仅能够确定故障部位是马达还是马达驱动电路，不能确定构成马达驱动电路的FET单独的故障。
日本特许第5018333号公报是以装置内部的温度上升为前提的异常检测方法，除了存在不能应对与温度上升无关的FET的故障的问题，还存在即使能够判定马达驱动电路部整体的故障，但在马达驱动电路部中不能单独确定发生故障的FET的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供不进行马达端子电压的监视也能够容易地进行逆变器电路的FET的故障诊断和故障FET的确定的逆变器电路的故障诊断方法。
本发明的例示的实施方式是逆变器电路的故障诊断方法，其具有如下工序：第1监视工序，对构成所述逆变器电路的多个驱动元件各自的高电位侧端子与低电位侧端子之间的端子间电压值进行监视；第2监视工序，对所述逆变器电路的电源电压值进行监视；以及判定工序，根据所述端子间电压值和所述电源电压值对所述驱动元件各自有无故障进行判定。
本发明的例示的的实施方式是马达控制装置，其具有马达驱动用的逆变器电路，其中，该马达控制装置具有根据所述逆变器电路的故障诊断方法对构成所述逆变器电路的多个功率元件各自有无故障进行判定的判定构件。
本发明的例示的实施方式是电动助力转向用马达控制装置，其辅助驾驶员对车辆等的转向盘操作，其中，该电动助力转向用马达控制装置具有：马达驱动用的逆变器电路；以及判定构件，其根据所述逆变器电路的故障诊断方法对构成所述逆变器电路的多个功率元件各自有无故障进行判定。
本发明的例示的实施方式是电动助力转向装置，其辅助驾驶员对车辆等的转向盘操作，其中，该电动助力转向装置具有：扭矩传感器，其对所述转向盘操作的扭矩进行检测；所述电动助力转向用马达控制装置；以及电动马达，所述电动助力转向用马达控制装置根据所述扭矩传感器所检测的扭矩对该电动马达进行驱动。
根据本发明的例示的实施方式，组合各驱动元件的端子间电压值和电源电压值而对逆变器电路的驱动元件有无故障进行监视，由此，能够以简单的结构单独判定各个驱动元件的ON故障或OFF故障，从而能够快速地诊断故障。
由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1是搭载了本发明的实施方式的电子控制单元(马达驱动控制单元)的电动助力转向装置的概略结构。
图2是示出实施方式的电子控制单元的整体结构的框图。
图3是示出图2所示的电子控制单元的控制部中的逆变器电路的故障诊断处理过程的流程图。
图4是组合了故障诊断处理中的故障诊断模式、故障诊断用信号以及故障类型(失效状态)等的一览表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是搭载了本发明的实施方式的电子控制单元(马达驱动控制单元)的电动助力转向装置的概略结构。图1的电动助力转向装置1具有电子控制单元(Electronic Control Unit：ECU)20、作为转向部件的转向盘2、与转向盘2连接的旋转轴3、小齿轮6以及齿条轴7等。
旋转轴3与设置在其前端的小齿轮6啮合。通过小齿轮6而使旋转轴3的旋转运动变换为齿条轴7的直线运动，设置于该齿条轴7的两端的一对车轮5a、5b按照与齿条轴7的变位量对应的角度进行转向。
在旋转轴3上设置有扭矩传感器9，该扭矩传感器9对操作转向盘2时的转向扭矩进行检测，检测到的转向扭矩被发送给电子控制单元20。电子控制单元20生成基于扭矩传感器9所取得的转向扭矩和来自车速传感器(未图示)的车速等信号的马达驱动信号，并将该信号输出给电动马达15。
从被输入了马达驱动信号的电动马达15输出用于辅助转向盘2的转向的辅助扭矩，该辅助扭矩经由减速齿轮4传递至旋转轴3。其结果为，利用由电动马达15产生的扭矩而辅助旋转轴3的旋转，从而辅助驾驶员的转向盘操作。
图2是示出本发明的实施方式的电子控制单元的整体结构的框图。这里，举出将作为马达驱动控制单元的电子控制单元搭载于电动助力转向装置的结构为例来进行说明。
如图2所示，电子控制单元20由控制部(CPU)30、预驱动器部40以及马达驱动部50等构成，其中，控制部(CPU)30管理电子控制单元20整体的控制，预驱动器部40根据来自控制部30的控制信号而生成马达驱动信号，作为FET驱动电路而发挥功能，马达驱动部50是向电动马达15提供规定的驱动电流的逆变器电路(马达驱动电路)。
控制部30例如由微处理器构成，在存储器25中，除了临时存储有控制部30所执行的后述的故障诊断处理的过程(处理程序)之外，还临时存储有执行故障诊断处理所需要的运算值等。
通过外部电池BT经由电源继电器27向马达驱动部50提供马达驱动用的电源。电源继电器27构成为能够将来自电池BT的电力切断，可以由半导体继电器构成。马达驱动部50是由多个半导体开关元件(FET1～FET6)构成的FET桥接电路，在图2中，省略了提供给电动马达15的驱动电流所通过的开关FET的图示。
FET1、3、5的各个漏极端子与电源侧连接。另外，FET1、3、5的源极端子分别与FET2、4、6的漏极端子连接，FET2、4、6的源极端子与接地(GND)侧连接。
逆变器电源电压监视部39对从电池BT提供至马达驱动部50的电源电压进行监视。内置于控制部30的A/D变换部31将逆变器电源电压监视部39中的电压监视结果转换为表示逆变器电源电压值的数字信号。
控制部30将基于转向扭矩和来自车速传感器等的信号的PWM(脉冲宽度调制)信号向预驱动器部40输出。预驱动器部40的信号生成部44例如根据来自控制部30的PWM信号而增减PWM控制信号的占空比，从而生成马达驱动部50的半导体开关元件的ON/OFF控制信号，电动马达15例如是3相无刷DC马达。
上述的FET桥接电路是3相(U相、V相、W相)的逆变器电路，构成该逆变器电路的半导体开关元件(FET1～FET6)对应于3相电动马达15的各相。这里，FET1、2对应U相，FET3、4对应V相，而且，FET5、6对应W相。
这些FET中的FET1、3、5分别是U相、V相、W相的上臂(也称为高侧(HiSide))的开关元件，FET2、4、6分别是U相、V相、W相的下臂(也称为低侧(LoSide))的开关元件。开关元件(FET)也称为功率元件。这里，包含MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。另外，也可以使用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等开关元件。
预驱动器部40是将驱动半导体开关元件(FET1～FET6)的驱动器(预驱动器)43a～43f与这些半导体开关元件的短路故障监视电路等一体化而成的马达控制用集成电路(预驱动器IC)。驱动器43a、43c、43e分别驱动马达驱动部(逆变器电路)50的高侧(HiSide)FET1、3、5，驱动器43b、43d、43f分别驱动马达驱动部50的低侧(LoSide)FET2、4、6。
另外，如图2所示，预驱动器部40具有监视FET1～FET6各自的漏源端子间(DS间)的电压的DS间电压监视部41a～41f。由此，对半导体开关元件(FET1～FET6)的短路等异常进行检测(异常监视)。这里，例如，分别对逆变器电源电压监视部39、DS间电压监视部41a～41f设置规定的阈值，通过将该阈值与输入电压进行比较而进行电压监视。
接下来，对本实施方式的电子控制单元中的马达驱动电路(逆变器电路)的故障诊断方法进行说明。图3是示出图2所示的电子控制单元20的控制部30中的逆变器电路的故障诊断处理过程的流程图。
图4是组合了故障诊断处理中的故障诊断模式、故障诊断用信号以及故障类型(失效状态)等的一览表。图4所示的组合在U、V、W的各相中是通用的。
在本实施方式的电子控制单元的故障诊断处理中，控制部30依次驱动构成桥接电路的U相、V相、W相各自的高侧(HiSide)FET和低侧(LoSide)FET，根据对各FET的漏源端子间(DS间)电压进行监视的结果等，对FET有无异常进行判断。
在驱动FET的情况下，通过向栅极/源极间施加充分高于栅极阈值电压(使漏极电流开始流动的栅极/源极间电压)的电压而使漏极电流流动，FET变为ON状态。因此，在向栅极/源极间施加栅极阈值电压以下的电压时，FET处于OFF状态。
由于FET的漏极/源极间的导通电阻通常为几mΩ，因此在对FET进行ON驱动时的DS间电位异常高的情况下，如果流过正常值以上的电流，则能够判断FET处于短路故障状态。另外，OFF故障意味着即使施加栅极阈值电压以上的电压来对FET进行ON驱动，也不会变成通电状态(ON状态)。
另外，在图4中，“FET驱动信号”为“OFF”意味着没有进行故障诊断的状态(诊断功能关闭)。
首先，控制部30在图3的步骤S11中选择U相、V相、W相中的进行故障诊断的桥接电路FET的相。例如在选择了U相的情况下，控制部30在步骤S13中经由预驱动器部40的信号生成部44向驱动器43a发送HiSide驱动信号(ON信号)。由此，驱动器43a向U相的高侧(HiSide)开关元件(FET1)的栅极端子施加规定电压(栅极阈值电压)，从而使高侧FET1变为通电状态(ON)。
控制部30在紧接着的步骤S15中对经由预驱动器部40的接口部45而接收到的来自DS间电压监视部41a的输出值(即被驱动为ON状态的FET1的漏源端子间(DS间)电压)进行监视。
当在FET1的DS间未检测到异常电位的情况下，控制部30经由预驱动器部40的信号生成部44向驱动器43a发送OFF信号，使高侧FET1为非通电状态(OFF)。在紧接着的步骤S17中，通过向驱动器43b发送LoSide驱动信号(ON信号)，而向U相的低侧(LoSide)开关元件(FET2)的栅极端子施加规定电压，从而使FET2变为通电状态(ON)。
接着，控制部30在步骤S19中对经由接口部45而接收到的来自DS间电压监视部41b的输出值(被驱动为ON状态的低侧FET2的漏源端子间(DS间)电压)进行监视。当在低侧FET2的DS间未检测到异常电位的情况下，控制部30判定为FET1、FET2均为正常。
上述步骤S13～S21的处理对应于图4的“诊断模式1”。控制部30在步骤S51中将上述步骤S21的判断结果存储于存储器25。
控制部30在紧接着的步骤S53中判定是否对U相、V相、W相的所有相完成了故障诊断。在未完成所有相的故障诊断的情况下，使处理返回至步骤S11并变更故障诊断对象的FET的相。
在步骤S15中，当在高侧FET1(U相)的DS间检测到异常电位的情况下，控制部30在步骤S29中对逆变器电源电压监视部39的输出(即马达驱动部50的电源电压)进行监视。在逆变器电源电压降低的情况下，在步骤S33中判断为低侧FET2(U相)处于ON故障状态。
这对应于图4的“诊断模式4”，意味着诊断为“高侧FET：正常，低侧FET：ON故障”的故障类型(失效类型)。
另一方面，在步骤S19中，在低侧FET2(U相)的DS间电压示出异常值的情况下，控制部30在步骤S23中根据从逆变器电源电压监视部39的输出对马达驱动部50的电源电压进行监视。在逆变器电源电压降低的情况下，在步骤S27中判断为高侧FET1(U相)处于ON故障状态。
这对应于图4的“诊断模式2”，被诊断为“高侧FET：ON故障，低侧FET：正常”的故障类型(失效类型)。
控制部30在步骤S23中判断为逆变器电源电压没有降低的情况下，在步骤S25中判断为低侧FET处于OFF故障状态。由此，被诊断为“高侧FET：正常，低侧FET：OFF故障”的故障类型(失效类型)，即图4的“诊断模式5”。
同样，当在步骤S29中判断为逆变器电源电压没有降低的情况下，控制部30在步骤S31中判断为高侧FET1处于OFF故障状态。由此，对应于图4的“诊断模式3”，被诊断为“高侧FET：OFF故障，低侧FET：正常”的故障类型(失效类型)。
根据图4所示的故障诊断结果可知，在高侧FET或低侧FET为ON故障的情况下，可以像诊断模式2、4那样利用预驱动器部40的电压监视部检测FET的DS间的异常电位，并且检测逆变器电源电压的降低。
即，在本实施方式的电子控制单元的故障诊断中，着眼于在同一相的高侧FET与低侧FET中的任意一方处于ON故障状态的情况下，在被ON信号驱动时，贯通电流流过另一方的FET，从而使逆变器电源电压降低。在该情况下，另一方的FET的DS间电压上升，在该另一方的FET的DS间电压监视部中检测到异常值。由此，在诊断模式2、4中，能够将检测到异常电位的FET的另一方的FET确定为故障部位。
可知，在高侧FET或低侧FET的OFF故障时，如诊断模式3、5所示，即使预驱动器部40的DS间电压监视部检测到FET短路，逆变器电源电压也不会降低。这是因为在同一相的高侧FET与低侧FET中的任意一方处于OFF故障状态的情况下，即使利用ON信号驱动该FET也不会通电。
在这种情况下，由于处于OFF故障状态的FET的DS间电压未降低，因此针对OFF故障状态的FET，预驱动器部40的DS间电压监视部对异常进行检测。这时贯通电流不流动，逆变器电源电压未降低，因此在诊断模式3、5中，能够将检测到异常的FET确定为故障部位。
接下来，对本实施方式的电子控制单元的FET故障诊断后的处理例进行说明。控制部30在FET的故障诊断后在图3的步骤S35中将上述步骤S25、S27、S31、S33的判断结果存储于存储器25。然后，在步骤S37中例如进行与这些步骤S25、S27、S31、S33中的故障判断结果对应的警告显示。作为警告显示，例如考虑有如下显示方法：通过设置于车辆的面板的灯的亮灯、闪烁等，告知在电子控制单元的逆变器电路中开关元件(FET)产生故障这一信息。
控制部30在步骤S39中对是否为初次(第1次)判断为该FET故障进行判断。如果是第1次的故障判断，则在步骤S41中判断是否对所有相完成了故障诊断。在未完成所有相的故障诊断的情况下，使处理返回至步骤S11。
另一方面，在完成了所有相的故障诊断处理的情况下，控制部30在步骤S43中对该故障是否仅为1相的FET的故障(单一失效)并且是否是FET的OFF故障进行判断。如果仅是1相的故障并且为OFF故障，则继续对搭载有该逆变器电路(马达驱动电路)的电动助力转向装置中的转向盘进行辅助(步骤S47)。
由此，能够通过退化为2相的马达驱动而继续进行辅助，虽然不能保证100％的性能但能够继续对车辆的驾驶员的转向盘操作进行辅助。此时，虽然在图2中未图示，但也可以关闭示出异常的相的继电器而仅切断示出异常的相。
在步骤S39中，在对该FET判断为多次(第2次及以后)的故障的情况下，或者，在步骤S43中，在判断为FET的故障不仅为1相的故障的情况下，或者，在即使仅为1相的故障但为FET的ON故障的情况下，控制部30在步骤S45中中止对转向盘的辅助。由此，在判断为多次故障的情况等时，能够避免FET的烧毁等所导致的危险，防止辅助功能的显著劣化。
在步骤S53中，在诊断为U、V、W所有相的FET为正常的情况下，或者，当在步骤S41中进行了所有相的FET的故障诊断后仅有1相的故障在继续并在步骤S47中继续进行辅助处理的情况下，控制部30在步骤S55中对所有相的故障诊断次数是否为规定的次数(n次)以上进行判断。
这样，通过进行多次所有相的FET的故障判定，能够以规定的处理时间(例如几十ms)持续对作为功率元件的FET执行可靠的故障判定处理，从而能够得到精度更高的故障判定结果。
另外，在上述的故障诊断处理中，采用了在规定的处理时间内进行多次故障诊断的结构，但不限定于此。例如，在图3的步骤S55中，通过将故障诊断的判断次数n限定为1次或几次，在ECU的启动时(马达驱动时的初始)对逆变器电路有无初始故障进行诊断，从而能够实现应对电动助力转向用马达控制装置的初始故障的结构。
另外，对步骤S55的故障诊断次数n不设置限制，利用始终对逆变器电路有无FET故障进行诊断的结构，不仅能够在ECU的启动时，还能够在ECU执行控制的过程中，始终(即在马达驱动后持续地)应对电动助力转向用马达控制装置的故障。
此外，也可以采用根据逆变器电路的FET故障的产生时期进行辅助的中止或辅助的继续的结构。这样，在电动助力转向用马达控制装置中，能够根据FET的故障的程度提供辅助功能。
像以上所说明的那样，本实施方式的电子控制单元是对由马达驱动用的多个半导体开关元件(FET)构成的逆变器电路进行驱动的元件，具有如下结构：在将预驱动器、监视电路等一体化而成的马达驱动用元件(预驱动器IC)中，对逆变器电路的各FET的DS间电压进行监视，与预驱动器部连接的控制部从马达驱动用元件接受FET的DS间电压的监视结果，根据该DS间电压监视结果和逆变器电源电压的监视结果来对各FET有无短路等进行判断。
这样，通过采用了将马达驱动用的预驱动器IC的功能利用于FET的故障诊断中的结构，能够通过较少的故障判定要素快速地诊断故障。另外，在故障诊断时不使用马达端子电压的检测，因此能够简化用于故障判定的电路结构，减少电子控制单元中的部件数量并减小基板面积。
此外，针对驱动3相马达的逆变器电路，按照U、V、W3相的各相来判断FET有无故障，因此能够减少FET的切换的次数，使故障诊断处理简单化，从而缩短诊断所需要的时间。除此之外，通过在FET的异常判断之后对逆变器电源电压进行检查，即先进行FET的异常判定，能够确定发生故障的FET，并且不仅能够容易地判定FET的ON故障，还能够容易地判定OFF故障。而且，通过在FET的PWM驱动时的时机进行FET的故障检测，能够抑制误判。
此外，在电动助力转向装置中，具有搭载有上述的逆变器电路的FET短路等故障诊断功能的电动助力转向用马达控制装置，从而能够利用简单的结构对作为马达驱动元件的FET有无故障进行判定。其结果为，能够缩短电动助力转向用马达控制装置的启动时间，因此能够缩短到转向辅助开始的时间。此外，当在转向辅助过程中检测到异常的情况下，能够以较短时间对故障进行判定(确定)，因此能够在判定为非故障的情况下缩短转向辅助停止时间。

Claims (14)

1.一种逆变器电路的故障诊断方法，其特征在于，
该逆变器电路的故障诊断方法具有如下工序：
第1监视工序，对构成所述逆变器电路的多个驱动元件各自的高电位侧端子与低电位侧端子之间的端子间电压值进行监视；
第2监视工序，对所述逆变器电路的电源电压值进行监视；以及
判定工序，根据所述端子间电压值和所述电源电压值对各个所述驱动元件有无故障进行判定。
2.根据权利要求1所述的逆变器电路的故障诊断方法，其特征在于，
所述判定工序对所述多个驱动元件各自的ON故障和OFF故障进行判定。
3.根据权利要求2所述的逆变器电路的故障诊断方法，其特征在于，
在执行了所述第1监视工序后，执行所述第2监视工序。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的逆变器电路的故障诊断方法，其特征在于，
在所述判定工序中多次进行有无所述故障的判定。
5.一种马达控制装置，其具有马达驱动用的逆变器电路，其特征在于，
该马达控制装置具有根据权利要求1至4中的任意一项所述的逆变器电路的故障诊断方法对构成所述逆变器电路的多个功率元件各自有无故障进行判定的判定构件。
6.根据权利要求5所述的马达控制装置，其特征在于，
利用对所述逆变器电路进行控制的马达驱动用元件，对所述多个功率元件各自的端子间电压进行监视。
7.根据权利要求5或6所述的马达控制装置，其特征在于，
所述马达是3相马达，所述判定构件按照所述3相的各相对构成所述逆变器电路的功率元件有无故障进行判定。
8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的马达控制装置，其特征在于，
所述多个功率元件在所述逆变器电路中构成马达驱动用的桥接电路。
9.一种电动助力转向用马达控制装置，其辅助驾驶员对车辆的转向盘操作，其特征在于，
该电动助力转向用马达控制装置具有：
马达驱动用的逆变器电路；以及
判定构件，其根据权利要求1至4中的任意一项所述的逆变器电路的故障诊断方法对构成所述逆变器电路的多个功率元件各自有无故障进行判定。
10.根据权利要求9所述的电动助力转向用马达控制装置，其特征在于，
所述判定构件仅在马达驱动时的初始判定有无所述故障。
11.根据权利要求9所述的电动助力转向用马达控制装置，其特征在于，
所述判定构件在马达驱动后持续判定有无所述故障。
12.根据权利要求10或11所述的电动助力转向用马达控制装置，其特征在于，
根据所述故障的产生时期中止或继续所述辅助。
13.根据权利要求9至12中的任意一项所述的电动助力转向用马达控制装置，其特征在于，
所述多个功率元件在所述逆变器电路中构成马达驱动用的桥接电路。
14.一种电动助力转向装置，其辅助驾驶员对车辆的转向盘操作，其特征在于，
该电动助力转向装置具有：
扭矩传感器，其对所述转向盘操作的扭矩进行检测；
权利要求9至13中的任意一项所述的电动助力转向用马达控制装置；以及
电动马达，所述电动助力转向用马达控制装置根据所述扭矩传感器所检测的扭矩对该电动马达进行驱动。
CN201910269215.6A 2018-04-17 2019-04-04 逆变器电路的故障诊断方法 Active CN110389305B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-078988 2018-04-17
JP2018078988A JP2019187187A (ja) 2018-04-17 2018-04-17 インバータ回路の故障診断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110389305A true CN110389305A (zh) 2019-10-29
CN110389305B CN110389305B (zh) 2022-07-08

Family

ID=68160433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910269215.6A Active CN110389305B (zh) 2018-04-17 2019-04-04 逆变器电路的故障诊断方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10924054B2 (zh)
JP (1) JP2019187187A (zh)
CN (1) CN110389305B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113044106A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 日本电产艾莱希斯株式会社 电路板
CN118378179A (zh) * 2024-06-24 2024-07-23 湖南工程学院 分布式新能源储能网络的优化调控方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7314804B2 (ja) * 2020-01-08 2023-07-26 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置
DE102021201893A1 (de) 2021-03-01 2022-09-01 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Erkennung eines Fehlers in einer Endstufe einer elektrischen Maschine
US20240313689A1 (en) 2021-07-09 2024-09-19 Mitsubishi Electric Corporation Motor control device, electric power steering device, and motor control method
WO2023054511A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JPWO2023181306A1 (zh) 2022-03-24 2023-09-28

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110156626A1 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 Denso Corporation Motor driving device, electric power steering device using the same and method for detecting failure in the same
CN103042927A (zh) * 2012-12-17 2013-04-17 联合汽车电子有限公司 一种新能源汽车的拖车保护电路及其实现方法
CN103359159A (zh) * 2012-04-02 2013-10-23 株式会社电装 电机驱动装置
CN106877755A (zh) * 2015-10-13 2017-06-20 株式会社电装 旋转电机控制装置和包括其的电动助力转向装置
WO2017212911A1 (ja) * 2016-06-07 2017-12-14 日本精工株式会社 モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両
CN107852123A (zh) * 2015-08-19 2018-03-27 日本精工株式会社 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07250482A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Toshiba Corp Ｉｇｂｔ短絡保護回路
JP5018333B2 (ja) 2007-08-20 2012-09-05 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5181579B2 (ja) 2007-08-23 2013-04-10 日本精工株式会社 モータの制御装置
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
JP6150757B2 (ja) * 2014-03-28 2017-06-21 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 負荷駆動装置
JP6485431B2 (ja) * 2016-11-28 2019-03-20 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110156626A1 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 Denso Corporation Motor driving device, electric power steering device using the same and method for detecting failure in the same
CN103359159A (zh) * 2012-04-02 2013-10-23 株式会社电装 电机驱动装置
CN103042927A (zh) * 2012-12-17 2013-04-17 联合汽车电子有限公司 一种新能源汽车的拖车保护电路及其实现方法
CN107852123A (zh) * 2015-08-19 2018-03-27 日本精工株式会社 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置
CN106877755A (zh) * 2015-10-13 2017-06-20 株式会社电装 旋转电机控制装置和包括其的电动助力转向装置
WO2017212911A1 (ja) * 2016-06-07 2017-12-14 日本精工株式会社 モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113044106A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 日本电产艾莱希斯株式会社 电路板
CN118378179A (zh) * 2024-06-24 2024-07-23 湖南工程学院 分布式新能源储能网络的优化调控方法
CN118378179B (zh) * 2024-06-24 2024-09-24 湖南工程学院 分布式新能源储能网络的优化调控方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10924054B2 (en) 2021-02-16
JP2019187187A (ja) 2019-10-24
CN110389305B (zh) 2022-07-08
US20190319573A1 (en) 2019-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110389305A (zh) 逆变器电路的故障诊断方法
US20190393825A1 (en) Failure diagnosis method for inverter circuit
JP6683152B2 (ja) 異常診断装置
CN107852123B (zh) 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置
US9645185B2 (en) AC traction motor fault detection using DC bus leakage hardware
US10421482B2 (en) Electronic control unit and control method for the same
CN111034024B (zh) 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置
CN104953906B (zh) 负载驱动装置
US20160028336A1 (en) Control apparatus for electric motor and control method for electric motor
JP4469886B2 (ja) 負荷駆動回路
US11183963B2 (en) Abnormality detection device
CN111034006B (zh) 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置
JP4039156B2 (ja) 地絡検知回路の故障診断装置
US11431274B2 (en) Motor control device and failure detection method for motor control device
CN103744013A (zh) 全控桥式电路故障诊断方法
US20200274461A1 (en) Electric power conversion device, motor driver, and electric power steering device
JP2015089293A (ja) 負荷駆動装置
WO2014115017A2 (en) Inverter
JP2013121294A (ja) 電動パワーステアリング用モータの故障診断装置
JP2015089292A (ja) 負荷駆動装置
JP2002136147A (ja) インバータ回路の故障検出方法
CN113044106A (zh) 电路板
JP2022094457A (ja) モータ駆動制御装置
CN113165687B (zh) 马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向系统
WO2024090232A1 (ja) 異常検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant