CN111164874A - 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

电力转换装置是将来自电源的电力转换为向具有n相的绕组的马达提供的电力的电力转换装置，n为3以上的整数。电力转换装置具有：第1逆变器，其与马达的各相的绕组的一端连接；以及第2逆变器，其与各相的绕组的另一端连接，该电力转换装置具有：第1驱动模式，使用在第1和第2逆变器中的一方或另一方中构成的马达的中性点来进行n相通电控制；以及第2驱动模式，使用第1和第2逆变器双方来进行n‑1相通电控制，在异常时的控制中，该电力转换装置切换第1驱动模式和第2驱动模式。

Description

电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及将来自电源的电力转换为向电动马达提供的电力的电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置。

背景技术

近年来，开发了将电动马达(以下，简记为“马达”)、电力转换装置以及电子控制单元(ECU)一体化的机电一体型马达。特别是在车载领域，从安全性的观点出发，要求保证高品质。因此，采用了即使在部件的一部分发生了故障的情况下也能够继续安全动作的冗余设计。作为冗余设计的一例，研究了针对一个马达设置两个电力转换装置。作为另一例，研究了在主微控制器中设置备用微控制器。

专利文献1公开了一种电力转换装置，该电力转换装置具有控制部和两个逆变器，对向三相马达提供的电力进行转换。两个逆变器分别与电源和接地端(以下，记为“GND”。)连接。一个逆变器与马达的三相绕组的一端连接，另一个逆变器与三相绕组的另一端连接。各逆变器具有由三个支路构成的桥电路，该三个支路各自包含高边开关元件和低边开关元件。在检测到两个逆变器中的开关元件的故障的情况下，控制部将马达控制从正常时的控制切换为异常时的控制。在本说明书中，“异常”主要是指开关元件的故障。另外，“正常时的控制”是指全部开关元件处于正常的状态下的控制，“异常时的控制”是指某个开关元件发生了故障的状态下的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-192950号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的现有技术中，要求改善异常时的控制中的马达输出。

本发明的实施方式提供能够改善异常时的控制中的马达输出的电力转换装置。

用于解决课题的手段

本公开的例示的电力转换装置将来自电源的电力转换为向具有n相的绕组的马达提供的电力，n为3以上的整数，其中，所述电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述马达的各相的绕组的一端连接；以及第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接，所述电力转换装置具有：第1驱动模式，使用在所述第1逆变器和所述第2逆变器中的一方或另一方中构成的所述马达的中性点来进行n相通电控制；以及第2驱动模式，使用所述第1逆变器和所述第2逆变器双方来进行n-1相通电控制，在异常时的控制中，该电力转换装置切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式。

发明效果

根据本公开的例示的实施方式，提供了能够通过切换第1和第2驱动模式来改善异常时的控制中的马达输出的电力转换装置、具有该电力转换装置的马达模块以及具有该马达模块的电动助力转向装置。

附图说明

图1是示出例示的实施方式1的逆变器单元100的电路结构的电路图。

图2是示出例示的实施方式1的马达模块2000的块结构的框图。

图3是例示对按照三相通电控制来控制电力转换装置1000时在马达200的A相、B相以及C相的各绕组中流动的电流值进行标绘而取得的电流波形(正弦波)的曲线图。

图4是用于对第1逆变器120的A相支路的SW 121L发生了故障的情况下的其他SW的接通和断开状态进行说明的图。

图5是示出表示马达的每单位时间的旋转速度(rps)与标准化扭矩T(N·m)之间的关系的T-N曲线的图。

图6是例示根据速度指令值来切换第1驱动模式和第2驱动模式的控制流程的流程图。

图7是例示根据扭矩指令值来切换第1驱动模式和第2驱动模式的控制流程的流程图。

图8是示出例示的本实施方式2的电动助力转向装置3000的典型结构的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置的实施方式进行详细说明。但是，为了避免以下的说明不必要的冗长，使本领域技术人员容易理解，有时省略过度详细的说明。例如，有时省略对公知事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明。

在本说明书中，以将来自电源的电力转换为向具有三相(A相、B相、C相)的绕组的三相马达提供的电力的电力转换装置为例，对本公开的实施方式进行说明。但是，将来自电源的电力转换为向具有四相或五相等n相(n为4以上的整数)的绕组的n相马达提供的电力的电力转换装置也属于本公开的范畴。

(实施方式1)

[1-1.逆变器单元100的构造]

图1示意性地示出了本实施方式的电力转换装置1000的逆变器单元100的电路结构。

逆变器单元100典型地具有电源切断电路110、第1逆变器120以及第2逆变器130。逆变器单元100能够将来自电源101的电力转换为向马达200提供的电力。例如，逆变器单元100能够将直流电力转换为A相、B相以及C相的作为伪正弦波的三相交流电力。

马达200例如是三相交流马达。马达200具有A相的绕组M1、B相的绕组M2以及C相的绕组M3，并与第1逆变器120和第2逆变器130连接。具体而言，第1逆变器120与马达200的各相的绕组的一端连接，第2逆变器130与各相的绕组的另一端连接。在本说明书中，部件(结构要素)彼此之间的“连接”主要是指电连接，还包含经由其他部件或元件的部件彼此的连接。

第1逆变器120具有与各相对应的端子A_L、B_L以及C_L。第2逆变器130具有与各相对应的端子A_R、B_R以及C_R。第1逆变器120的端子A_L与A相的绕组M1的一端连接，端子B_L与B相的绕组M2的一端连接，端子C_L与C相的绕组M3的一端连接。与第1逆变器120同样地，第2逆变器130的端子A_R与A相的绕组M1的另一端连接，端子B_R与B相的绕组M2的另一端连接，端子C_R与C相的绕组M3的另一端连接。这样，逆变器单元100具有由A相、B相以及C相的H桥构成的全H桥电路。该马达接线与所谓的Y接线和三角形接线不同。

电源切断电路110具有第1至第4开关元件111、112、113以及114。在逆变器单元100中，第1逆变器120能够通过电源切断电路110而与电源101和GND电连接。第2逆变器130能够通过电源切断电路110而与电源101和GND电连接。具体而言，第1开关元件111切换第1逆变器120与GND的连接和非连接。第2开关元件112切换电源101与第1逆变器120的连接和非连接。第3开关元件113切换第2逆变器130与GND的连接和非连接。第4开关元件114切换电源101与第2逆变器130的连接和非连接。

第1至第4开关元件111、112、113和114的接通和断开可由例如微控制器或专用驱动器控制。第1至第4开关元件111、112、113以及114能够切断双向的电流。作为第1至第4开关元件111、112、113以及114，例如，可以使用晶闸管、模拟开关IC、或者在内部形成有寄生二极管的场效应晶体管(典型地为MOSFET)等半导体开关、或者机械继电器等。也可以使用二极管与绝缘栅双极晶体管(IGBT)等的组合。在本说明书的附图中，例示了MOSFET作为第1至第4开关元件111、112、113以及114。以下，有时将第1至第4开关元件111、112、113以及114分别记作SW 111、SW 112、SW 113以及SW 114。

SW 111配置为在内部的寄生二极管中正向电流朝向第1逆变器120流动。SW 112配置为在寄生二极管中正向电流朝向电源101流动。SW 113配置为在寄生二极管中正向电流朝向第2逆变器130流动。SW 114配置为在寄生二极管中正向电流朝向电源101流动。

电源切断电路110优选像图示那样还具有反向连接保护用的第5和第6开关元件115、116。第5和第6开关元件115、116典型地是具有寄生二极管的MOSFET的半导体开关。第5开关元件115与SW 112串联连接，配置为在寄生二极管中正向电流朝向第1逆变器120流动。第6开关元件116与SW 114串联连接，配置为在寄生二极管中正向电流朝向第2逆变器130流动。即使在电源101反向连接了的情况下，也能够通过反向连接保护用的两个开关元件来切断反向电流。

不限于图示的例子，所使用的开关元件的个数是考虑设计规格等而适当决定的。特别是在车载领域中，从安全性的观点出发，要求保证高品质，因此优选预先设置用于各逆变器的多个开关元件。

电源101例如是第1和第2逆变器120、130所共用的一个电源。电源101生成规定的电源电压(例如，12V)。作为电源，例如使用直流电源。但是，电源也可以是AC-DC转换器或DC-DC转换器，也可以是电池(蓄电池)。另外，电源101也可以单独地具有第1逆变器120用的电源和第2逆变器130用的电源。

在电源101与电源切断电路110之间设置有线圈102。线圈102作为噪声滤波器发挥功能，进行平滑化，使得向各逆变器提供的电压波形所包含的高频噪声、或者在各逆变器中产生的高频噪声不会向电源侧流出。

各逆变器的电源线连接有电容器103。电容器103是所谓的旁路电容器，抑制电压纹波。电容器103例如是电解电容器，容量以及使用的个数是根据设计规格等而适当决定的。

第1逆变器120具有包含三个支路的桥电路。各支路具有低边开关元件和高边开关元件。A相支路具有低边开关元件121L和高边开关元件121H。B相支路具有低边开关元件122L和高边开关元件122H。C相支路具有低边开关元件123L和高边开关元件123H。作为开关元件，例如可以使用FET或IGBT。以下，对使用MOSFET作为开关元件的例子进行说明，有时将开关元件记作SW。例如，将低边开关元件121L、122L以及123L记作SW 121L、122L以及123L。

第1逆变器120具有包含于电流传感器150(参照图2)的三个分流电阻121R、122R以及123R，该电流传感器150检测在A相、B相以及C相的各相的绕组中流动的电流。电流传感器150包含检测在各分流电阻中流动的电流的电流检测电路(未图示)。例如，分流电阻121R、122R以及123R分别连接在第1逆变器120的三个支路所包含的三个低边开关元件与GND之间。具体而言，分流电阻121R电连接在SW 121L与SW 111之间，分流电阻122R电连接在SW122L与SW 111之间，分流电阻123R电连接在SW 123L与SW 111之间。分流电阻的电阻值例如为0.5mΩ～1.0mΩ左右。

与第1逆变器120同样地，第2逆变器130具有包含三个支路的桥电路。A相支路具有低边开关元件131L和高边开关元件131H。B相支路具有低边开关元件132L和高边开关元件132H。C相支路具有低边开关元件133L和高边开关元件133H。另外，第2逆变器130具有三个分流电阻131R、132R以及133R。这些分流电阻连接在三个支路所包含的三个低边开关元件与GND之间。

对于各逆变器，分流电阻的数量不限于三个。例如，可以使用A相、B相用的两个分流电阻、B相、C相用的两个分流电阻、以及A相、C相用的两个分流电阻。所使用的分流电阻的数量以及分流电阻的配置是考虑产品成本和设计规范等而适当决定的。

如上所述，第2逆变器130具有与第1逆变器120的构造实质上相同的构造。在图1中，为了便于说明，例如将纸面的左侧的逆变器记作第1逆变器120，将右侧的逆变器记作第2逆变器130。然而，这样的表述不应被解释为意图限定本公开。例如，第1和第2逆变器120、130能够无区别地用作逆变器单元100的结构要素。

[1-2.电力转换装置1000和马达模块2000的构造]

图2示意性地示出了本实施方式的马达模块2000的块结构，主要示意性地示出了电力转换装置1000的块结构。

电力转换装置1000具有逆变器单元100和马达控制装置300。马达模块2000具有电力转换装置1000和马达200。

马达模块2000可以被模块化而作为例如具有马达、传感器、驱动器以及控制器的机电一体型马达进行制造和销售。另外，能够将作为马达200以外的单元的电力转换装置1000模块化而进行制造和销售。

马达控制装置300例如具有电源电路310、角度传感器320、输入电路330、控制器340、驱动电路350以及ROM 360。马达控制装置300与逆变器单元100连接，是通过控制逆变器单元100而对马达200进行驱动的控制电路。

马达控制装置300能够对作为目标的马达200的转子的位置、转速以及电流等进行控制而实现闭环控制。另外，马达控制装置300也可以具有扭矩传感器来代替角度传感器320。在这种情况下，马达控制装置300能够对作为目标的马达扭矩进行控制。

电源电路310生成电路内的各块所需的DC电压(例如3V、5V)。

角度传感器320例如是旋转变压器或霍尔IC。或者，角度传感器320也能够通过具有磁阻(MR)元件的MR传感器与传感器磁铁的组合而实现。角度传感器320检测转子的旋转角(以下，记作“旋转信号”)，并将旋转信号输出给控制器340。

输入电路330接受由电流传感器150检测到的马达电流值(以下，记作“实际电流值”)，根据需要将实际电流值的电平转换为控制器340的输入电平而将实际电流值输出给控制器340。输入电路330例如是模拟数字转换电路。

控制器340是对驱动电路350进行控制的集成电路，例如是微控制器或FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)。

控制器340对逆变器单元100的第1和第2逆变器120、130的各SW的开关动作(接通或断开)进行控制。控制器340根据实际电流值和转子的旋转信号等来设定目标电流值，生成PWM信号，并将其输出给驱动电路350。控制器340也可以对逆变器单元100的电源切断电路110的各SW的接通和断开进行控制。

驱动电路350典型地是栅极驱动器(或预驱动器)。驱动电路350根据PWM信号而生成对第1和第2逆变器120、130的各SW的MOSFET的开关动作进行控制的控制信号(栅极控制信号)，并对各SW的栅极赋予控制信号。此外，驱动电路350也可以根据来自控制器340的指示而生成对电源切断电路110的各SW的接通和断开进行控制的控制信号。当驱动对象是能够以低电压来驱动的马达时，有时不必是栅极驱动器。在该情况下，栅极驱动器的功能能够安装于控制器340。

ROM 360与控制器340电连接。ROM 360例如是可写入的存储器(例如PROM)、可改写的存储器(例如闪存)或只读存储器。ROM 360保存有控制程序，该控制程序包含用于使控制器340控制电力转换装置1000的指令组。例如，控制程序在启动时在RAM(未图示)中被一次加载。

[1-3.电力转换装置1000的动作]

＜正常时的控制＞

马达控制装置300使电源切断电路110的SW 111、112、113以及114全部接通。由此，电源101与第1逆变器120电连接，并且电源101与第2逆变器130电连接。另外，第1逆变器120与GND电连接，并且第2逆变器130与GND电连接。电源切断电路110的反向连接保护用的SW115、116处于始终接通状态。在该连接状态下，马达控制装置300使用第1和第2逆变器120、130双方对绕组M1、M2以及M3进行通电，由此对马达200进行驱动。在本说明书中，将对三相的绕组进行通电的情况称为“三相通电控制”。

例如，马达控制装置300以彼此相反的相位(相位差＝180°)对第1逆变器120的SW和第2逆变器130的SW进行开关控制，由此进行三相通电控制。例如，关注A相的H桥，当SW121L接通时，SW 131L断开，当SW 121L断开时，SW 131L接通。与此同样地，当SW 121H接通时，SW 131H断开，当SW 121H断开时，SW 131H接通。B相、C相的H桥也与A相的H桥同样地被控制。

图3例示了对按照三相通电控制来控制电力转换装置1000时在马达200的A相、B相以及C相的各绕组中流动的电流值进行标绘而取得的电流波形(正弦波)。横轴表示马达电角度(度)，纵轴表示电流值(A)。在图3的电流波形中，每30°电角度地标绘电流值。I_pk表示各相的最大电流值(峰值电流值)。

在图3所示的电流波形中，考虑了电流方向时的在三相的绕组中流动的电流的总和在每个电角度为“0”。但是，根据逆变器单元100的电路结构，由于能够独立地对在三相的绕组中流动的电流进行控制，因此也可以进行电流的总和不为“0”的控制。在该情况下，需要注意的是，为了零相电流能够在逆变器的电路内流动，严格地说，在三相的绕组中流动的电流的总和在每个电角度不为“0”。例如，马达控制装置300能够通过能够取得图3所示的电流波形的PWM控制而对第1和第2逆变器120、130的各SW的开关动作进行控制。

＜异常时的控制＞

如上所述，异常主要是指开关元件(FET)发生了故障。FET的故障大致分为“开路故障”和“短路故障”。“开路故障”是指FET的源极-漏极之间开放的故障(换言之，源极-漏极之间的电阻rds为高阻抗)，“短路故障”是指FET的源极-漏极之间短路的故障。开关元件SW的开路故障是指SW始终处于断开(切断)状态而不成为接通(导通)状态的故障。开关元件SW的短路故障是指SW始终处于接通状态而不成为断开状态的故障。

再次参照图1。当在电力转换装置1000动作时发生故障的情况下，通常认为发生了随机故障，该随机故障是指从16个FET中一个FET随机地发生故障。但是，假定也会发生多个FET连锁发生故障的连锁故障。连锁故障是指例如一个支路的高边开关元件和低边开关元件同时发生故障。本公开的范畴包括这些故障。

当长时间使用电力转换装置1000时，有可能产生随机故障。另外，随机故障与在制造时可能产生的制造故障不同。即使是两个逆变器的多个SW中的一个发生故障时，也不能进行正常时的三相通电控制。

作为故障检测的一例，驱动电路350监视SW的漏极-源极之间的电压Vds，通过对规定的阈值电压和Vds进行比较来检测SW的故障。阈值电压例如是通过与外部IC(未图示)的数据通信以及外部部件而设定到驱动电路350的。驱动电路350与控制器340的端口连接，向控制器340通知故障检测信号。例如，驱动电路350在检测到SW的故障时，断言故障检测信号。控制器340在接收到被断言的故障检测信号时，读出驱动电路350的内部数据，判别多个SW中的哪个SW发生了故障。

作为故障检测的另一例，控制器340也能够根据马达的实际电流值与目标电流值之差来检测SW的故障。但是，故障检测不限于这些方法，能够广泛使用与故障检测相关的公知的方法。

控制器340在故障检测信号被断言时，将电力转换装置1000的控制从正常时的控制切换为异常时的控制。例如，将控制从正常时切换为异常时的时机是故障检测信号被断言之后10msec～30msec左右。

电力转换装置1000具有第1和第2驱动模式作为异常时的控制。第1驱动模式是使用在第1和第2逆变器120、130中的一方或另一方中构成的马达200的中性点来进行三相通电控制的模式。

图4是用于对第1逆变器120的A相支路的SW 121L发生了故障时的其他SW的接通和断开状态进行说明的图。假设SW 121L发生了开路故障。在该情况下，电力转换装置1000(主要是马达控制装置300)例如使高边侧的SW 121H、122H以及123H全部接通，并且使SW 121L以外的低边侧的SW 122L、123L断开。通过该控制，第1逆变器120中的SW 121H与SW 121L之间的A相支路的节点电位、SW 122H与SW 122L之间的B相支路的节点电位以及SW 123H与SW123L之间的C相支路的节点电位全部成为等电位。其结果为，能够使第1逆变器120的高边侧的节点N1作为中性点发挥功能。在本说明书中，将逆变器的高边侧或低边侧的节点N1、N2作为中性点发挥功能的情况表述为“构成中性点”。例如，在高边侧的SW 121H发生了故障的情况下，能够使低边侧的节点N2作为中性点发挥功能。

当选择了第1驱动模式时，马达接线从全H桥的接线切换为Y接线。马达控制装置300使用在第1逆变器120中构成的马达200的中性点对第2逆变器130的开关元件进行PWM控制，由此进行三相通电控制、即Y接线驱动。

第2驱动模式是使用第1和第2逆变器120、130双方对三相中的两相的绕组进行通电的模式。将对两相的绕组进行通电的情况称为“两相通电控制”。例如，假设SW 121L发生了开路故障。在该情况下，当选择了第2驱动模式时，马达控制装置300执行使用包含发生了故障的SW 121L的A相的H桥以外的B相、C相的H桥对绕组M2、M3进行通电的两相通电控制。

图5示出了表示马达的每单位时间的旋转速度(rps)与标准化扭矩T(N·m)之间的关系的T-N曲线。在图5中示出了三相通电控制、Y接线驱动以及两相通电控制下的各个T-N曲线。横轴表示旋转速度(rps)，纵轴表示标准化扭矩T(N·m)。

在通常驱动即正常时的三相通电控制下的T-N曲线的区域内包含Y接线驱动和两相通电控制下的T-N曲线的各区域。在无法进行正常时的控制的情况下，能够利用Y接线驱动或两相通电控制的T-N曲线的区域来进行马达控制。但是，在异常时的控制中，在仅选择了Y接线驱动的情况下，高速旋转区域的马达输出特性会产生极限，在仅选择了两相通电控制的情况下，高扭矩区域的马达输出特性会产生极限。

在本实施方式中，马达控制装置300相互切换第1驱动模式和第2驱动模式。更详细而言，马达控制装置300根据扭矩指令值和速度信息中的至少一个来相互切换第1驱动模式和第2驱动模式。或者，马达控制装置300根据输出指令值来相互切换第1驱动模式和第2驱动模式。速度信息例如是表示速度指令值或实际速度的转子的旋转信号。以下，对使用速度指令值作为速度信息的实施方式进行说明。

优选为，马达控制装置300在T-N曲线的高扭矩区域中选择第1驱动模式，在高速旋转区域中选择第2驱动模式。其理由是，在第1驱动模式下，能够对绕组流通与正常时的三相通电控制等同的相电流，在第2驱动模式下，能够对绕组施加与正常时的三相通电控制等同的相电压。在图5中，在Y接线驱动与两相通电控制的T-N曲线的区域彼此重叠的区域内，可以使用第1或第2驱动模式中的任意一方来进行马达驱动。

图6例示了根据速度指令值来切换第1驱动模式和第2驱动模式的控制流程。

在某一方式中，马达控制装置300根据速度指令值来相互切换第1驱动模式和第2驱动模式。例如，当表示故障的断言信号被断言时，马达控制装置300将马达控制从正常时的控制切换为异常时的控制(步骤S100)。马达控制装置300对速度指令值和速度阈值进行比较(步骤S200)。马达控制装置300在速度指令值为速度阈值以下的情况下选择第1驱动模式(步骤S300)，在速度指令值大于速度阈值的情况下选择第2驱动模式(步骤S400)。马达控制装置300反复执行步骤S200的判定，直至马达控制结束(步骤S500)。

图7例示了根据扭矩指令值来切换第1驱动模式和第2驱动模式的控制流程。

在某一方式中，马达控制装置300根据扭矩指令值来相互切换第1驱动模式和第2驱动模式。例如，当表示故障的断言信号被断言时，马达控制装置300将马达控制从正常时的控制切换为异常时的控制(步骤S100)。马达控制装置300对扭矩指令值和扭矩阈值进行比较(步骤S200)。马达控制装置300在扭矩指令值为扭矩阈值以下的情况下选择第2驱动模式(步骤S300)，在扭矩指令值大于扭矩阈值的情况下选择第1驱动模式(步骤S400)。马达控制装置300反复执行步骤S200的判定，直至马达控制结束(步骤S500)。

根据本实施方式，在异常时的控制中，根据速度指令值或扭矩指令值来相互切换第1和第2驱动模式，由此能够得到与正常时的三相通电控制等同的高马达输出特性。

在本说明书中，以第1逆变器120的开关元件发生了故障的情况为例，对异常时的控制进行了说明。但是，当然，第2逆变器130的开关元件发生了故障的情况下的异常时的控制也能够与第1逆变器120的开关元件同样地进行。

(实施方式2)

图8示意地示出了本实施方式的电动助力转向装置3000的典型结构。

汽车等车辆通常具有电动助力转向装置。本实施方式的电动助力转向装置3000具有转向系统520以及生成辅助扭矩的辅助扭矩机构540。电动助力转向装置3000生成辅助扭矩，该辅助扭矩对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的操舵扭矩进行辅助。借助辅助扭矩，减轻了驾驶员的操作负担。

转向系统520例如具有方向盘521、转向轴522、万向联轴器523A、523B、旋转轴524、齿条齿轮机构525、齿条轴526、左右球窝接头552A、552B、横拉杆527A、527B、转向节528A、528B以及左右操舵车轮529A、529B。

辅助扭矩机构540例如具有操舵扭矩传感器541、汽车用电子控制单元(ECU)542、马达543以及减速机构544。操舵扭矩传感器541检测转向系统520中的操舵扭矩。ECU 542根据操舵扭矩传感器541的检测信号而生成驱动信号。马达543根据驱动信号而生成与操舵扭矩对应的辅助扭矩。马达543经由减速机构544向转向系统520传递所生成的辅助扭矩。

ECU 542例如具有实施方式1的控制器340和驱动电路350等。在汽车中构建了以ECU为核心的电子控制系统。在电动助力转向装置3000中，例如，由ECU 542、马达543以及逆变器545构建了马达驱动单元。在该单元中，能够优选使用实施方式1的马达模块2000。

电动助力转向装置3000例如能够搭载于具有驻车模式和行驶模式的车辆。驻车模式是以大约20km/h以下的速度行驶的模式，行驶模式是以大约20km/h以上的速度行驶的模式。能够将电力转换装置1000的第1和第2驱动模式分别与车辆的驻车模式和行驶模式关联起来。车辆能够搭载线控换挡、线控转向、线控制动等线传控制(X-by-wire)或牵引马达等的马达控制系统。例如，安装有马达模块2000的电动助力转向装置3000能够搭载于与日本政府或美国高速公路安全管理局(NHTSA)规定的0至5(自动化的基准)级相应的自动驾驶车。

假设在马达模块2000的逆变器单元100中发生了开关故障。在该情况下，当选择了驻车模式作为车辆的控制模式时，马达控制装置300选择第1驱动模式作为电力转换装置1000的驱动模式。另一方面，当选择了行驶模式作为车辆的控制模式时，马达控制装置300选择第2驱动模式作为电力转换装置1000的驱动模式。

例如，在驻车时、或者在交叉路口进行右转或左转时等低速时的操舵需要高扭矩。在该情况下，通过选择第1驱动模式作为电力转换装置1000的驱动模式，能够得到高扭矩。与此相对，例如在车辆以行驶模式行驶时，不特别需要高扭矩，低扭矩即可。反而在例如行驶中躲避障碍物时，有时需要急剧的操舵。在该情况下，通过选择第2驱动模式作为电力转换装置1000的驱动模式，能够使马达200高速地旋转。

可以由驾驶员手动切换驻车模式和行驶模式，也可以由车辆根据例如速度信息来自动切换这些模式。具体而言：

(1)例如，车辆的控制单元根据车速来判断两种模式的切换，并将该判断结果通知给马达模块2000的控制器340；

(2)例如，车辆的控制单元根据变速杆的信号来判断两种模式的切换，并将该判断结果通知给马达模块2000的控制器340。例如，当变速杆切换为倒挡(R)时，控制单元指示控制器340选择第1驱动模式；

(3)例如，能够进行自动驾驶的车辆具有在车道上自动行驶的行驶模式和在驻车空间使车辆自动驻车的驻车模式。当驾驶员选择行驶模式时，车辆的控制单元接受其选择，指示控制器340选择第2驱动模式，当驾驶员选择驻车模式时，控制单元指示控制器340选择第1驱动模式。

根据本实施方式，例如，将第1和第2驱动模式分别与车辆的驻车模式和行驶模式关联起来，并且在异常时的控制中相互切换这些模式，由此能够得到与正常时的三相通电控制等同的高马达输出特性。其结果为，能够提供具有与车辆的控制模式对应的最佳的马达输出特性的电动助力转向装置。

产业上的可利用性

本公开的实施方式能够广泛用于吸尘器、干燥机、吊扇、洗衣机、冰箱以及电动助力转向装置等具有各种马达的多种设备。

标号说明

100：逆变器单元；101：电源；102：线圈；103：电容器；110：电源切换电路；111：第1开关元件；112：第2开关元件；113：第3开关元件；114：第4开关元件；115：第5开关元件；116：第6开关元件；120：第1逆变器；130：第2逆变器；200：马达；1000：电力转换装置；M1、M2、M3：绕组。

Claims (11)

1.一种电力转换装置，其将来自电源的电力转换为向具有n相的绕组的马达提供的电力，n为3以上的整数，其中，

所述电力转换装置具有：

第1逆变器，其与所述马达的各相的绕组的一端连接；以及

第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接，

所述电力转换装置具有：

第1驱动模式，使用在所述第1逆变器和所述第2逆变器中的一方或另一方中构成的所述马达的中性点来进行n相通电控制；以及

第2驱动模式，使用所述第1逆变器和所述第2逆变器双方来进行n-1相通电控制，

在异常时的控制中，该电力转换装置切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置根据扭矩指令值和速度信息中的至少一个来相互切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，

在所述马达的T-N曲线的高扭矩区域中选择所述第1驱动模式，在高速旋转区域中选择所述第2驱动模式。

4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，

根据所述速度信息而相互切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式，

在所述速度信息的值为速度阈值以下的情况下，选择所述第1驱动模式，在所述速度信息的值大于所述速度阈值的情况下，选择所述第2驱动模式。

5.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，

根据所述扭矩指令值而相互切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式，

在所述扭矩指令值为扭矩阈值以下的情况下，选择所述第2驱动模式，在所述扭矩指令值大于所述扭矩阈值的情况下，选择所述第1驱动模式。

6.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，

在所述马达的T-N曲线中，在所述第1驱动模式的驱动区域与所述第2驱动模式的驱动区域彼此重叠的区域中，选择所述第1驱动模式或所述第2驱动模式。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置还具有：

第1开关元件，其切换所述第1逆变器与接地端的连接和非连接；

第2开关元件，其切换所述第1逆变器与所述电源的连接和非连接；

第3开关元件，其切换所述第2逆变器与所述接地端的连接和非连接；以及

第4开关元件，其切换所述第2逆变器与所述电源的连接和非连接。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置还具有马达控制装置，该马达控制装置对所述第1逆变器和所述第2逆变器的开关元件的开关动作进行控制，并且在所述异常时的控制中切换所述第1驱动模式和所述第2驱动模式。

9.一种马达模块，其具有：

马达；以及

权利要求1至8中的任意一项所述的电力转换装置。

10.一种电动助力转向装置，其具有权利要求9所述的马达模块。

11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其中，

所述电动助力转向装置搭载于具有驻车模式和行驶模式的车辆，

在所述电力转换装置的所述异常时的控制中，在所述车辆的控制模式为所述驻车模式时，选择所述第1驱动模式作为所述电力转换装置的驱动模式，在所述车辆的控制模式为所述行驶模式时，选择所述第2驱动模式作为所述驱动模式。

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