CN111670539A - 电动机的控制装置及电缆断线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的电动机的控制装置包括：控制器，该控制器根据转矩指令对进行功率转换的逆变器进行开关控制，由此来控制提供给电动机的交流电；以及电流传感器，该电流传感器检测流过将电动机与逆变器相连接的AC电缆的相电流，控制器具有断线检测部，该断线检测部将电流传感器所检测出的相电流作为相电流检测值来获取，基于转矩指令计算给电动机的相电流指令值，并根据各个相中的相电流指令值与相电流检测值之间的差分值的转变结果，按每个相判定AC电缆有无断线。

Description

电动机的控制装置及电缆断线检测方法

技术领域

本发明涉及对连结电动机与功率转换装置的电力连接线的断线进行检测的电动机的控制装置及电缆断线检测方法。

背景技术

近年来，以二氧化碳的减排、或燃油效率提高为目的，搭载有内燃机和电动机的车辆、即所谓的混合动力车辆、或仅搭载电动机来行驶的电动车辆正在普及。搭载有电动机的上述电动车辆中，除了电动机以外，还搭载有输出直流电的蓄电装置、以及将来自蓄电装置的直流电转换成交流电来向电动机供电的功率转换装置。

在上述电动车辆中，在连结电动机与功率转换装置的电力连接线发生断线或短路的情况下，电动机有可能无法正常地动作，并且过大的电流有可能流过功率转换装置和电动机。其结果是，有可能引起电动机和功率转换装置的故障。此外，由于电动机无法正常地动作，因此有可能产生非预期的车辆震动，而使驾驶员与乘客感到不快。

为了解决上述问题，存在对连结电动机与功率转换装置的电力连接线的断线进行检测的现有技术(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5910460号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在现有技术中存在如下问题。专利文献1中，为了进行断线的判定，将流过电动机的相电流与判定值进行比较。因此，例如在低电流等的情况下，根据该判定值的设定，有可能难以进行电力连接线的断线检测。

此外，专利文献1中，基于使用相电流的判定和使用相电流的变化速度的判定，来进行电力连接线的断线检测。然而，在交流电动机的情况下，若在特定的旋转角度停止，则存在不流过电流的相。因此，即使不流过电流的相未断线，由于相电流和相电流的变化速度均为零，因此也有可能对断线检测做出误判定。

本发明考虑了上述问题，其目的在于提供一种电动机的控制装置及电缆断线检测方法，能高精度地对连结电动机与功率转换装置的电力连接线的断线进行检测。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的电动机的控制装置包括：控制器，该控制器根据从外部提供的转矩指令，对设置于将从直流电源提供的直流电转换成交流电的逆变器的开关元件进行开关控制，由此来控制提供给电动机的交流电；以及电流传感器，该电流传感器检测流过将电动机与逆变器相连接的AC电缆的相电流，控制器具有执行断线检测处理的断线检测部，该断线检测处理中，将电流传感器所检测出的相电流作为相电流检测值来获取，基于转矩指令将给电动机的指令电流作为相电流指令值来计算，并根据各个相中的相电流指令值与相电流检测值之间的差分值的转变结果，按每个相判定AC电缆有无断线。

此外，本发明所涉及的电缆断线检测方法是在包括控制器和电流传感器的电动机的控制装置中由控制器来执行的电缆断线检测方法，其中，上述控制器根据从外部提供的转矩指令，对设置于将从直流电源提供的直流电转换成交流电的逆变器的开关元件进行开关控制，由此来控制提供给电动机的交流电，上述电流传感器检测流过将电动机与逆变器相连接的AC电缆的相电流，在控制器中具有如下步骤：存储步骤，该存储步骤中，使存储部预先存储为了判定AC电缆有无断线而使用的判定阈值和断线判定次数；检测值获取步骤，该检测值获取步骤中，获取电流传感器所检测出的相电流，以作为相电流检测值；指令值计算步骤，该指令值计算步骤中，基于转矩指令计算给电动机的指令电流，以作为相电流指令值；累计步骤，该累计步骤中，在各个相中按每个运算周期计算相电流检测值与相电流指令值的差分值，对从运算开始点到运算结束点为止的期间中所包含的多个运算周期中计算出的各个差分值的绝对值进行累计，由此来重复计算与期间相对应的累计值；以及断线判定步骤，该断线判定步骤中，计算累计值的上次值与本次值的比率，通过比率比存储于存储部的判定阈值要高的状态持续相当于存储部中所存储的断线判定次数，来判定为AC电缆产生了断线。

发明效果

根据本发明，具有如下结构：基于电动机的电流指令值与电流检测值的差分值的转变结果来进行电力连接线的断线检测。其结果是，能得到可高精度地对连结电动机与功率转换装置的电力连接线的断线进行检测的电动机的控制装置及电缆断线检测方法。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1所涉及的包含功率转换装置在内的电动机的控制装置的整体结构图。

图2是本发明实施方式1所涉及的电动机的控制装置中所应用的MCU的功能框图。

图3是示出本发明实施方式1中、由断线检测部执行的AC电缆断线检测处理的主要流程的流程图。

图4是示出本发明实施方式1中、由断线检测部执行的AC电缆断线检测运算处理的流程的流程图。

图5是示出本发明实施方式1中、由断线检测部执行的检测电流运算处理的流程的流程图。

图6是示出本发明实施方式1中、由断线检测部执行的断线判定运算处理的流程的流程图。

图7是示出本发明实施方式1中的AC电缆断线检测的动作的时序图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的电动机的控制装置及电缆断线检测方法所涉及的优选实施方式进行说明。

图1是示出本发明实施方式1所涉及的包含功率转换装置在内的电动机的控制装置的整体结构图。图1所示的电动机的控制装置构成为包括电动机控制单元1、电池2、电动机4、旋转角度传感器5及功率转换装置30。

电动机控制单元1是执行与功率转换部的驱动控制有关的运算处理的控制器，以下称为“MCU”。电池2是提供直流电的电源。功率转换装置30是与电池2并联设置、并将来自电池2的直流电转换为交流电的转换器，以下称为“逆变器”。

利用从逆变器30提供的交流电产生驱动力，来对电动机4进行旋转驱动。另外，电动机4经由未图示的动力传递机构，与未图示的车轮相连接。旋转角度传感器5根据电动机4的旋转输出旋转角度信号。

逆变器30具备开关元件，该开关元件根据从MCU1输出的开关信号，将来自电池2的直流电转换成向电动机4提供的交流电。具体而言，开关元件由U相上侧开关元件3Q1、U相下侧开关元件3Q2、V相上侧开关元件3Q3、V相下侧开关元件3Q4、W相上侧开关元件3Q5、W相下侧开关元件3Q6所构成。

并且，各开关元件分别反向并联连接有U相上侧二极管元件3D1、U相下侧二极管元件3D2、V相上侧二极管元件3D3、V相下侧二极管元件3D4、W相上侧二极管元件3D5、W相下侧二极管元件3D6。

此外，逆变器30还包括对从电池2提供的直流电压进行滤波的滤波电容器31、以及对所提供的直流电压值进行检测的电压传感器32。

电动机4中，U相、V相、W相的3个线圈的一端与中性点相连接。另一方面，U相、V相、W相的3个线圈的另一端与各相的开关元件的中间点相连接。此外，相当于连接逆变器30与电动机4的电力连接线的AC电缆安装有U相电流传感器33、V相电流传感器34、W相电流传感器35。

图2是本发明实施方式1所涉及的电动机的控制装置中所应用的MCU1的功能框图。图2所示的MCU1具有生成开关信号来控制逆变器30的功能、以及进行AC电缆的断线检测的功能。下面详细说明各功能。

搭载于车辆、进行车辆的运行控制的车辆控制单元100读取表示驾驶员的动作的加速器开度信号和制动器踩踏信号，并对MCU1输出指令转矩Ttar。另外，以下说明中，将车辆控制单元称为“VEH-CU”。

指令电流运算部11接收VEH-CU100运算出的指令转矩Ttar、以及后述的旋转角度处理部12运算出的转速Nm。指令电流运算部11根据预先保存于MCU1内的未图示的ROM中的转矩-电流映射，来运算d轴指令电流Idtar、q轴指令电流Iqtar。指令电流运算部11运算出的d轴指令电流Idtar和q轴指令电流Iqtar被输入至指令电压运算部14。

旋转角度处理部12基于从设置于电动机4的旋转角度传感器5输出的旋转角度信号，运算电动机4的转速Nm和电气角θ。旋转角度处理部12运算出的转速Nm被输入至指令电流运算部11和断线检测部17。另一方面，旋转角度处理部12运算出的电气角θ被输入至检测电流三相/二相转换部13、指令电压二相/三相转换部15及断线检测部17。

检测电流三相/二相转换部13接收安装于连接逆变器30与电动机4的AC电缆的各相的电流传感器(U相电流传感器33、V相电流传感器34、W相电流传感器35)所得出的检测电流、以及旋转角度处理部12运算出的电气角θ。然后，检测电流三相/二相转换部13使用电气角θ，将三相的检测电流进行坐标转换为d轴电流Idact和q轴电流Iqact。由检测电流三相/二相转换部13转换得到的d轴电流Idact和q轴电流Iqact被输入至指令电压运算部14。

指令电压运算部14接收指令电流运算部11运算出的d轴指令电流Idtar、q轴指令电流Iqtar、以及检测电流三相/二相转换部13转换得到的d轴电流Idact、q轴电流Iqact。然后，指令电压运算部14执行基于d轴指令电流Idtar与d轴电流Idact的偏差、以及q轴指令电流Iqtar与q轴电流Iqact的偏差的电流反馈控制，由此来运算d轴指令电压Vdtar和q轴指令电压Vqtar。

指令电压二相/三相转换部15接收指令电压运算部14运算出的d轴指令电压Vdtar、q轴指令电压Vqtar、以及旋转角度处理部12运算出的电气角θ。然后，指令电压二相/三相转换部15基于d轴指令电压Vdtar、q轴指令电压Vqtar和电气角θ，运算各相的指令电压即U相指令电压Vutar、V相指令电压Vvtar、W相指令电压Vwtar。指令电压二相/三相转换部15运算出的各相的指令电压被输入至开关信号生成部16。

开关信号生成部16接收指令电压二相/三相转换部15运算出的U相指令电压Vutar、V相指令电压Vvtar、W相指令电压Vwtar、以及电压传感器32检测出的检测电压。然后，开关信号生成部16基于所接收到的这些信号，生成用于对逆变器30的各开关元件3Q1～3Q6进行开关控制的开关信号。

开关信号生成部16所生成的开关信号被输入至逆变器30。通过上述一系列动作，MCU1进行基于开关信号的开关控制，来使逆变器30内的各开关元件3Q1～3Q6动作，从而对电动机4提供与指令转矩Ttar相对应的交流电。

断线检测部17接收VEH-CU100运算出的指令转矩Ttar、指令电流运算部11运算出的d轴指令电流Idtar、q轴指令电流Iqtar、旋转角度处理部12运算出的电气角θ、转速Nm、以及电动机4各相的检测电流即U相电流Iuact、V相电流Ivact、W相电流Iwact。

然后，断线检测部17基于所接收到的上述信号，来进行将逆变器30与电动机4相连接的AC电缆的断线检测。由该断线检测部17执行的断线检测处理是本发明的主要技术特征。因此，边参照图3至图6边对该断线检测处理进行详细说明。

图3是示出本发明实施方式1中、由断线检测部17执行的AC电缆断线检测处理的主要流程的流程图。另外，该图3所示的流程图示出了MCU1以固定周期进行的运算处理。固定周期的具体示例例如为10ms周期。

首先，在步骤S101中，断线检测部17判定安装于将逆变器30与电动机4相连接的AC电缆的U相电流传感器33、V相电流传感器34、W相电流传感器35是否处于故障未产生状态。

本实施方式1中，基于流过电动机4的电流值来进行断线检测处理。因此，即使在各相的电流传感器33～35中的任一个产生了故障的情况下，也有可能无法正确地执行本实施方式1中的断线检测处理，而进行误判定。因此，断线检测部17在步骤S101中确认各相的电流传感器33～35处于故障未产生状态。

在步骤S101中为“是”判定的情况下、即在各相的电流传感器33～35未产生故障的情况下，前进至步骤S102。另一方面，在为“否”判定的情况下，不进行AC电缆的断线检测，并结束一系列处理。

在前进至步骤S102的情况下，断线检测部17判定旋转角度传感器5是否处于故障未产生状态。本实施方式1中，使用电动机4的电气角θ来进行AC电缆的断线检测处理。因此，在无法运算电气角θ的情况下，无法执行AC电缆的断线检测处理。因此，断线检测部17在步骤S102中确认旋转角度传感器5处于故障未产生状态。

在步骤S101中为“是”判定的情况下、即旋转角度传感器5未产生故障的情况下，前进至步骤S103。另一方面，在为“否”判定的情况下，不进行AC电缆的断线检测，并结束一系列处理。

在前进至步骤S103的情况下，断线检测部17判定AC电缆的断线是否处于未检测状态。执行该判定是为了避免在已经检测到AC电缆断线后再次执行断线检测处理。具体而言，在后述的断线检测信息F_discon为0的情况下，断线检测部17进行“是”判定。

在步骤S103中为“是”判定的情况下、即未检测AC电缆的断线的情况下，前进至步骤S104。另一方面，在“否”判定的情况下、即已经检测出AC电缆的断线的情况下，不进行AC电缆的断线检测，并结束一系列处理。

在前进至步骤S104的情况下，断线检测部17进行AC电缆断线检测运算。该AC电缆断线检测运算的具体处理内容与图4所示的流程图相当。在后文中进行该图4的详细说明，断线检测部17在检测到AC电缆断线了的情况下，对断线检测信息F_discon设定1，在检测到AC电缆未断线的情况下，对断线检测信息F_discon设定0。

若步骤S104中AC电缆断线检测运算完成，则前进至步骤S105，断线检测部17判定是否检测到AC电缆断线。该判定使用上述断线检测信息F_discon来进行。在断线检测部17检测到断线的情况下、即断线检测信息F_discon＝1的情况下，成为“是”判定并前进至步骤S106，在“否”判定的情况下，结束一系列处理。

在检测到AC电缆的断线而前进至步骤S106的情况下，作为断线检测处理，断线检测部17对开关信号生成部16输出断线检测信号，并结束一系列处理。

在从断线检测部17接收到断线检测信号的情况下，开关信号生成部16例如能执行开关元件的驱动停止等处理。

接着，对图4所示AC电缆断线检测运算的流程图进行说明。图4是示出本发明实施方式1中、由断线检测部17执行的AC电缆断线检测运算处理的流程的流程图。更具体而言，该图4的流程图相当于图3中的步骤S104中所执行的具体的一系列处理。

步骤S201中，断线检测部17判定转速Nm的大小。图1所示的电动机4中流过交流电流，因此，流过各相的电流跨过0A。因此，根据电动机4的停止位置、即停止时的电气角，存在不流过电流的相。

因此，通过进行步骤S201的转速的判定，来避免当存在不流过电流的相时误检测为是断线。

具体而言，在步骤S201中，断线检测部17判定电动机4的转速Nm的绝对值是否大于转速判定值Nm_ts。这里，作为一个示例，转速判定值Nm_ts预先设定为50r/min。

在步骤S201中为“是”判定、即|Nm|＞Nm_ts的关系成立的情况下，前进至步骤S202。另一方面，在为“否”判定、即|Nm|＞Nm_ts的关系不成立的情况下，前进至步骤S206。

在前进至步骤S202的情况下，断线检测部17判定指令转矩Ttar的大小。在指令转矩Ttar为0Nm的情况下，电流不流过电动机4。因此，无需进行AC电缆的断线检测。因此，设有步骤S202的判定。

具体而言，在步骤S202中，断线检测部17判定指令转矩Ttar的绝对值是否大于指令转矩判定值Ttar_ts。这里，作为一个示例，指令转矩判定值Ttar_ts预先设定为10Nm。

在步骤S202中为“是”判定、即|Ttar|＞Ttar_ts的关系成立的情况下，前进至步骤S203。另一方面，在为“否”判定、即|Ttar|＞Ttar_ts的关系不成立的情况下，前进至步骤S206。

在前进至步骤S203的情况下，断线检测部17进行检测电流运算。该检测电流运算的具体处理内容与图5所示的流程图相当。在后文中对该图5进行详细说明，断线检测部17在判定为能进行断线判定的条件成立的情况下，对断线判定许可标志det_jdg设定1，在判定为能进行断线判定的条件不成立的情况下，对断线判定许可标志det_jdg设定0。

若步骤S203中检测电流运算完成，则前进至步骤S204，断线检测部17判定能进行断线判定的条件是否成立。该判定使用上述断线判定许可标志det_jdg来进行。在通过断线检测部17完成了断线判定中所使用的信息的运算，并判定为能进行断线判定的条件成立，从而断线判定许可标志det_jdg＝1的情况下，成为“是”判定，前进至步骤S205。另一方面，在断线判定中所使用的信息的运算未完成而成为“否”判定的情况下，图4的一系列处理结束，返回图3的处理，并进行步骤S105之后的处理。

在前进至步骤S205的情况下，断线检测部17进行断线判定运算。该断线判定运算的具体处理内容与图6所示的流程图相当。在后文中进行该图6的详细说明，断线检测部17在检测到断线的情况下，对断线检测信息F_discon设定1，在未检测到断线的情况下，对断线检测信息F_discon设定0。

此外，在前进至步骤S201或步骤S202至步骤S206的情况下，断线检测部17对断线检测中所使用的各种信息进行初始化。然后，图4的一系列处理结束，返回图3的处理，并进行步骤S105之后的处理。

接着，对图5所示的检测电流运算的流程图进行说明。图5是示出本发明实施方式1中、由断线检测部17执行的检测电流运算处理的流程的流程图。更具体而言，该图5的流程图相当于图4中的步骤S203中所执行的具体的一系列处理。另外，该图5中的检测电流运算处理对每个相进行，并按比图3的处理更短的周期、例如100μsec周期来进行。

在步骤S301中，断线检测部17进行各相的指令电流Itar_x(x：U、V、W)的跨0A判定。断线检测部17使用d轴指令电流Idtar、q轴指令电流Iqtar及电气角θ来计算各相的指令电流。此外，断线检测部17使用各相的指令电流的上次值Itar_x(n-1)(x：U、V、W)与本次值Itar_x(n)(x：U、V、W)来进行跨0A判定。

更具体而言，对于各个相，断线检测部17在下式成立的情况下判定为产生了跨0A。

Itar_x(n-1)＜0，并且

Itar_x(n)≥0(x：U、V、W)

在通过断线检测部17在步骤S301中判定为在本次周期中指令电流Itar_x(x：U、V、W)跨过了0A的情况下，成为“是”判定，并前进至步骤S302。另一方面，在“否”判定的情况下，前进至步骤S320。

在前进至步骤S320的情况下，断线检测部17更新电流差分累计值(上次值)Icad_x(n-1)(x：U、V、W)，并前进至步骤S318。然后，在步骤S318中，断线检测部17计算电流差分值Idiff_x(x：U、V、W)，以作为各相的指令电流Itar_x(x：U、V、W)与检测电流Iact_x(x：U、V、W)之间的差分的绝对值。之后，在步骤S319中，断线检测部17使用下式来运算电流差分累计值Icad_x(n)(x：U、V、W)，并结束一系列处理。

Icad_x(n)＝Icad_x(n-1)+Idiff_x(n)

在从之前的步骤S301前进至步骤S302的情况下，断线检测部17判定三相跨0计数器F_stc是否为0。该三相跨0计数器F_stc是在每个流过各相的电流中的任一个跨过了0A的周期中向上计数的计数器。如本实施方式1所示，在电动机4的相数为3的情况下，三相跨0计数器在0至3的范围内循环动作。

步骤S302中，在“是”判定、即三相跨0计数器F_stc为0的情况下，当图4中的AC电缆断线检测运算开始后，流过电动机4的电流跨过0A的条件首次成立。因此，步骤S302中，在“是”判定的情况下，前进至步骤S303，断线检测部17使三相跨0计数器F_stc向上计数为1，并前进至步骤S308。

另一方面，步骤S302中，在“否”判定、即三相跨0计数器F_stc为0以外的情况下，前进至步骤S304，断线检测部17判定三相跨0计数器F_stc是否为1。

步骤S304中，在“是”判定、即三相跨0计数器F_stc为1的情况下，前进至步骤S305，断线检测部17使三相跨0计数器F_stc向上计数为2，并前进至步骤S308。

另一方面，步骤S304中，在“否”判定、即三相跨0计数器F_stc为1以外的情况下，前进至步骤S306，断线检测部17判定三相跨0计数器F_stc是否为2。

步骤S306中，在“是”判定、即三相跨0计数器F_stc为2的情况下，前进至步骤S307，断线检测部17使三相跨0计数器F_stc向上计数为3，并前进至步骤S308。

另一方面，步骤S306中，在“否”判定的情况下，在所有三相中完成跨0检测，相当于三相跨0计数器F_stc＝3的情况，因此，前进至步骤S303，断线检测部17使三相跨0计数器F_stc返回为1，并前进至步骤S308。

在前进至步骤S308的情况下，断线检测部17判定各相的跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)是否为0。该跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)是每次通过后述的步骤S309或步骤S312时向上计数的计数器，在1与2的范围内循环动作。

步骤S308中，在“是”判定的情况下，前进至步骤S309，断线检测部17将跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)更新为1，并前进至步骤S310。然后，在步骤S310中，断线检测部17利用下式更新电流差分累计存储值Icad_x1(x：U、V、W)，并前进至步骤S314。

Icad_x1＝Idiff_x(n)(x：U、V、W)

另一方面，在之前的步骤S308中为“否”判定的情况下，前进至步骤S311，断线检测部17判定跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)是否为1。步骤S311中，在“是”判定的情况下，前进至步骤S312，断线检测部17将跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)更新为2，并前进至步骤S313。然后，在步骤S313中，断线检测部17利用下式更新电流差分累计存储值Icad_x2(x：U、V、W)，并前进至步骤S314。

Icad_x2＝Idiff_x(n)(x：U、V、W)

另一方面，步骤S311中，在“否”判定的情况下，前进至步骤S309，断线检测部17将跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)更新为1，之后进行上述的步骤S310的处理，并前进至步骤S314。

在前进至步骤S314的情况下，断线检测部17进行基于两个电流差分累计存储值Icad_x1、Icad_x2(x：U、V、W)的判定。该判定中，对开始后述的断线判定运算的条件是否成立进行判定。具体而言，断线检测部17基于下式的条件是否成立，来判定基于各相(U、V、W)的指令、检测电流值的电流差分累计存储值Icad_x1、Icad_x2(x：U、V、W)的运算是否完成。Icad_x1＞0，并且Icad_x2＞0(x：U、V、W)

在步骤S314中为“是”判定，即上式的条件成立、各相的电流差分累计存储值Icad_x1、Icad_x2(x：U、V、W)的运算完成了的情况下，前进至步骤S315。然后，在步骤S315中，断线检测部17将断线判定许可标志det_jdg设定为1，并前进至步骤S317。

另一方面，在步骤S314中为“否”判定，即上式的条件不成立、各相的电流差分累计存储值Icad_x1、Icad_x2(x：U、V、W)的运算未完成的情况下，前进至步骤S316。然后，在步骤S316中，断线检测部17将断线判定许可标志det_jdg设定为0，并前进至步骤S317。

若前进至步骤S317，则断线检测部17将电流差分累计值Icad_x(n)(x：U、V、W)初始化为0，并前进至步骤S318。然后，在步骤S318中，断线检测部17如上述那样计算电流差分值Idiff_x(x：U、V、W)，以作为各相的指令电流Itar_x(x：U、V、W)与检测电流Iact_x(x：U、V、W)之间的差分的绝对值，并前进至步骤S319。

然后。在步骤S319中，断线检测部17如上述那样对电流差分累计值(上次值)Icad_x(n-1)(x：U、V、W)加上步骤S318中运算出的电流差分值(Idiff_x(n)(x：U、V、W)，由此来运算电流差分累计值(本次值)Icad_x(n)(x：U、V、W)，并结束一系列处理。

接着，对图6所示的断线判定运算的流程图进行说明。图6是示出本发明实施方式1中、由断线检测部17执行的断线判定运算处理的流程的流程图。更具体而言，该图6的流程图相当于图4中的步骤S205中所执行的具体的一系列处理。

在步骤S401中，断线检测部17读取电流差分累计存储值Icad_x1、Icad_x2(x：U、V、W)，并前进至步骤S402。然后，在步骤S402中，断线检测部17进行各相的跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)的判定。该判定是为了决定在后述的电流差分累计值的比率运算中使用的运算式而进行的。

步骤S402中，断线检测部17判定是否跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)的本次值为2、且上次值为1。步骤S402中，在“是”判定的情况下，前进至步骤S403。在前进至步骤S403的情况下，电流差分累计存储值Icad_x1(x：U、V、W)为上次值，因此，断线检测部17使用下式来运算电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)，并前进至步骤S406。

ΔIcad_x＝|Icad_x2|/|Icad_x1|(x：U、V、W)

另一方面，步骤S402中，在“否”判定的情况下，前进至步骤S404。然后，在步骤S404中，断线检测部17判定是否跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)的本次值为1、且上次值为2。步骤S404中，在“是”判定的情况下，前进至步骤S405。在前进至步骤S405的情况下，电流差分累计存储值Icad_x2(x：U、V、W)为上次值，因此，断线检测部17使用下式来运算电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)，并前进至步骤S406。

ΔIcad_x＝|Icad_x1|/|Icad_x2|(x：U、V、W)

若前进至步骤S406，则断线检测部17判定之前的步骤S403或步骤S405中运算出的电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)是否大于判定值α。

在连接功率转换装置30与电动机4的AC电缆未产生断线的情况下，在各相的指令电流Itar_x(x：U、V、W)与检测电流Iact_x(x：U、V、W)之间并不产生较大的差异。然而，在AC电缆产生了断线的情况下，无法进行电流检测，检测电流成为0A，因此，在指令电流与检测电流之间产生差异。

其中，指令电流Itar_x(x：U、V、W)是理想值，检测电流Iact_x(x：U、V、W)是根据PWM控制等而流过的实际的电流。因此，即使在AC电缆未产生断线的情况下，在指令电流与检测电流之间也产生某种程度的差异。因此，为了避免AC电缆断线的误判定，设有步骤S406的判定。

在该步骤S406中使用的电流差分累计比率的判定值α被设定为即使电动机4发生最大电流变化、也不会使得断线检测部17产生误判定那样的值。例如，该判定值α设定为1.1，以使得不判定为断线检测，直到步骤S403、步骤S404中运算的电流差分累计比率的1.1倍为止。

在步骤S406中为“是”判定、即各相的电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)大于判定值α的情况下，前进至步骤S407，断线检测部17使累计比率异常计数器Ccad(n)向上计数1。

另外，该累计比率异常计数器Ccad(n)是步骤S406中的各相的电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)的判定的总计值。若步骤S407中的累计比率异常计数器Ccad(n)的运算结束，则前进至步骤S409。

若前进至步骤S409，则断线检测部17判定累计比率异常计数器Ccad(n)是否在判定值β以上。如上述那样，累计比率异常计数器Ccad(n)是对各相的异常进行合计后得到的值。因此，在步骤S409中，在与各相总计的异常状态相当的累计比率异常计数器Ccad(n)成为预先设定的次数即判定值β以上的情况下，断线检测部17判定为AC电缆断线。判定值β例如设定为相当于各相2周期的6。

步骤S409中，在累计比率异常计数器Ccad(n)为判定值β以上的情况下，成为“是”判定，前进至步骤S410。然后，在步骤S410中，断线检测部17将断线检测信息F_discon设定为1，并结束图6的一系列处理。另一方面，步骤S409中，在累计比率异常计数器Ccad(n)小于判定值β的情况下，成为“否”判定，前进至步骤S411。

此外，在之前的步骤S406中为“否”判定、即各相的电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)为判定值α以下的情况下，前进至步骤S408。然后，在步骤S408中，断线检测部17不对累计比率异常计数器Ccad(n)更新，前进至步骤S411。

然后，在前进至步骤S408或步骤S409至步骤S411的情况下，断线检测部17将断线检测信息F_discon设定为0，并结束图6的一系列处理。

此外，在之前的步骤S404中为“否”判定的情况下，结束图6的一系列处理，而不实施断线判定运算。

接着，使用时序图，对本实施方式1中的电动机的控制装置中的断线检测处理进行说明。图7是示出本发明实施方式1中的AC电缆断线检测的动作的时序图。在图7中，横轴表示时间，纵轴按照从上往下的顺序表示以下的值。另外，x表示U、V、W。

(A)指令转矩Ttar的绝对值

(B)转速Nm的绝对值

(C)电气角θ

(D)指令电流Itar_x

(E)检测电流Iact_x

(F)电流差分值Idiff_x

(G)电流差分累计值Icad_x

(H)三相跨0计数器F_stc

(I)跨0信息F_sta_x

(J)电流差分累计存储值Icad_x1

(K)电流差分累计存储值Icad_x2

(L)电流差分累计比率ΔIcad_x

(M)累计比率异常计数器Ccad

(N)断线判定许可标志det_jdg

(O)断线检测信息F_discon

首先，在时刻T1，指令转矩Ttar的绝对值(A)变化，变得比指令转矩判定值Ttar_ts要大，之后，转速Nm的绝对值(B)变得比转速判定值Nm_ts要大。由此，使用图5进行说明的检测电流运算程序开始。

接着，在时刻T2，V相指令电流Itar_v(D)跨过0A，由此，三相跨0计数器F_stc(H)向上计数1，并且V相的跨0信息F_sta_v(I)也向上计数1，V相电流差分值Idiff_v(F)的运算开始。

该V相电流差分值Idiff_v(F)的运算是从V相检测电流Iact_v(E)中减去V相指令电流Itar_v(D)后得到的差分值，在AC电缆未断线时，该差分值变得极小。若运算V相电流差分值Idiff_v(F)，则接着运算V相电流差分累计值Icad_v(G)。

之后，若W相指令电流Itar_w跨过0A，则三相跨0计数器F_stc(H)向上计数1(F_stc(H)＝2)，若U相指令电流Itar_u也跨过0A，则三相跨0计数器F_stc(H)向上计数1(F_stc(H)＝3)。其结果是，关于W相，也开始与V相同等的电流运算。

每当图5的步骤S301中各相的跨0判定成立时，该三相跨0计数器F_stc(H)发生变化。三相跨0计数器F_stc(H)变化为电动机4的相数，并在成为相数后返回为1。此外，在图4的步骤S201中的转速判定为“否”判定的情况下，或图4的步骤S202中的指令转矩判定为“否”判定的情况下，三相跨0计数器F_stc(H)被初始化并成为0。

此外，若各相的指令电流Itar_x(D)跨过0A，则跨0信息F_sta_x(I)也变化。其中，该跨0信息F_sta_x(I)通过x相指令电流Itar_x跨过0A来取1或2的值。此外，在图4的步骤S201中的转速判定为“否”判定的情况下，或图4的步骤S202中的指令转矩判定为“否”判定的情况下，跨0信息F_sta_x(I)被初始化并成为0。

若成为时刻T3，则V相指令电流Itar_v(D)再次跨过0A，在图5的步骤S301中，指令电流跨0判定成立。在时刻T3的时刻，其它相(W相、U相)也跨过0A一次，在图5的步骤S301中指令电流跨0判定成立。因此，三相跨0计数器F_stc(H)为3，因而在时刻T3，三相跨0计数器从3变化为1。

此外，在时刻T3，V相的跨0信息F_sta_v(I)从1变化为2。然后，从时刻T2起运算的V相电流差分累计值Icad_v(G)作为电流差分累计存储值Icad_v2(K)被存储，之后被初始化为0。

接着，在时刻T4之前，在V相指令电流Itar_v(D)再次跨过0A、图5的步骤S301中指令电流跨0判定成立了的情况下，三相跨0计数器F_stc(H)与时刻T3时同样地从3变化为1。

其中，在V相的跨0信息F_sta_v(I)从2变化为1的同时，电流差分累计值Icad_v(G)的值作为电流差分累计存储值Icad_v1(K)被存储，之后被初始化为0。此外，其它相即W相、U相也执行与V相同样的运算。

在时刻T4，若U相的AC电缆断线，则三相检测电流Iact_u(E)为0A，但指令电流Itar_u(D)不变成0A。因此，电流差分值Idiff_u(F)急剧变化，电流差分累计值Icad_u(G)的增加量也变大。此外，受U相的影响，其它相即V相、W相的检测电流Iact_v、Iact_w(E)的变化量也变多，电流差分累计值Icad_v、Icad_w(G)的增加量变大。

若成为U相电流的第2次累计运算完成的时刻T5，则所有相(U、V、W)的累计运算可以进行2次以上的运算。因此，若成为时刻T5，则断线判定许可标志det_jdg(N)成立，使用图6进行了说明的断线判定运算程序开始，并基于跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)来运算电流差分累计比率ΔIcad_x(L)。

图7中，在断线判定许可标志det_jdg(N)成立了的时刻T5的时刻，相当于U相的跨0信息F_sta_u(I)发生变化的定时。因此，在电流差分累计比率ΔIcad_x(L)的运算中使用U相的运算信息。

在时刻T5，U相的跨0信息F_sta_u(I)从2向1变化。因此，使用步骤S405中进行了说明的数学式来运算电流差分累计比率ΔIcad_u(L)。而且，运算得到的该电流差分累计比率ΔIcad_u(L)的值在判定值α以上，因此，累计比率异常计数器Ccad(M)向上计数1。

然后，在时刻T6，若V相指令电流Itar_v(D)跨过0A，则V相的跨0信息F_sta_v(I)从1变化为2。因此，使用步骤S403中进行了说明的数学式来运算电流差分累计比率ΔIcad_v(L)，并与判定值α进行比较。V相的电流差分累计比率ΔIcad_v(L)也比判定值α要大，因此，累计比率异常计数器Ccad(M)向上计数1。

接着，W相指令电流Itar_w(D)跨过0A，W相的跨0信息F_sta_w(I)从1向2变化。因此，与上述的V相运算同样地，使用步骤S403中进行了说明的数学式来运算电流差分累计比率ΔIcad_w(L)，并与判定值α进行比较。W相的电流差分累计比率ΔIcad_w(L)也比判定值α要大，因此，累计比率异常计数器Ccad(M)向上计数1。

由此，在断线判定许可标志det_jdg(N)成立之后，每当各相的指令电流Itar_x(x：U、V、W)(D)跨过0A，各相的跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)(I)变化。然后，基于各相的跨0信息F_sta_x(x：U、V、W)(I)的变化，使用步骤S403中进行了说明的数学式或步骤S405中进行了说明的数学式，依次运算电流差分累计比率ΔIcad_x(x：U、V、W)(L)，并与判定值α进行比较，累计比率异常计数器Ccad(M)向上计数。

然后，在时刻T7，W相指令电流Itar_w(D)跨过0A，并计算电流差分累计比率ΔIcad_w(L)。计算得到的电流差分累计比率ΔIcad_w(L)比判定值α要大，累计比率异常计数器Ccad(M)向上计数。此外，累计比率异常计数器Ccad(M)在判定值β以上，从而断线检测信息F_discon(O)成立，并被设定为1。

如上所述，根据实施方式1，具有如下结构：基于电动机的电流指令值与电流检测值的差分值的转变结果来进行AC电缆的断线检测。通过具有上述结构，即使在连接逆变器与电动机的AC电缆产生了断线的情况下，也能迅速地对断线进行检测。

并且，在检测出断线时，能立刻使构成逆变器的开关元件停止驱动，能防止电动机的异常动作持续的状态。此外，通过使搭载于车辆的电动机不继续进行异常的动作，从而能抑制车辆震动的产生，不会担忧给驾驶员和乘客带来不快。

此外，本发明所涉及的断线检测部具有如下功能：在每个运算周期中计算相电流检测值与相电流指令值的差分值，并基于跨过多个运算周期而计算出的差分值的累计值来检测有无AC电缆的断线。

此外，本发明所涉及的断线检测部具有如下功能：以相电流指令值分别跨过0A的时期为各相的运算开始点，以电气角1周期后或1/2周期后开始运算的相的相电流指令值跨过0A的时期为运算结束点，来计算累计值。

此外，本发明所涉及的断线检测部具有如下功能：在转速为预先设定的转速判定值以下的情况下、或转矩指令在预先设定的转矩指令判定值以下的情况下，不执行断线检测处理。

通过具备上述功能，从而无需设定用于检测断线的相电流的判定值，能基于1周期或1/2周期间的累计值的运算结果，迅速地执行断线检测处理。此外，能避免电动机的旋转停止时等导致断线检测的误判定的状态下的断线检测处理，并能可靠地进行AC电缆的断线检测。

另外，本实施方式中，对如下情况进行了说明：在电气角1周期中进行电动机的各相中所流过的电流的断线检测。然而，本发明并不局限于上述那样的断线检测。如图7所示，在各相中流过的电流可以每隔电气角的1/2周期跨过0A。因此，也能在1/2周期中进行AC电缆的断线检测。

此外，本实施方式1中，对如下情况进行了说明：基于在电动机的各相中流过的相电流，将用于进行AC电缆的断线检测的判定值设为固定值。然而，本发明并不限于使用固定的判定值的情况。也能根据电动机的转速，可变地设定判定值。

此外，本实施方式1中，对如下情况进行了说明：对于AC电缆的断线判定，使用每个相的电流差分累计值。然而，本发明也可以使用U相电流+V相电流+W相电流＝0的三相电流和的定理，来进行断线判定。

标号说明

1 MCU(电动机控制单元)，

2 电池，

4 电动机，

5 旋转角度传感器，

11 指令电流运算部，

12 旋转角度处理部，

13 检测电流三相/二相转换部，

14 指令电压运算部，

15 指令电压二相/三相转换部，

16 开关信号生成部，

17 断线检测部，

30 逆变器(功率转换装置)，

33 U相电流传感器，

34 V相电流传感器，

35 W相电流传感器。

Claims (8)

1.一种电动机的控制装置，包括：

控制器，该控制器根据从外部提供的转矩指令，对设置于将从直流电源提供的直流电转换成交流电的逆变器的开关元件进行开关控制，由此来控制提供给电动机的所述交流电；以及

电流传感器，该电流传感器检测流过将所述电动机与所述逆变器相连接的AC电缆的相电流，所述电动机的控制装置的特征在于，

所述控制器具有执行断线检测处理的断线检测部，

该断线检测处理中，将所述电流传感器所检测出的所述相电流作为相电流检测值来获取，基于所述转矩指令将给所述电动机的指令电流作为相电流指令值来计算，并根据各个相中的所述相电流指令值与所述相电流检测值之间的差分值的转变结果，按每个相判定所述AC电缆有无断线。

2.如权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述断线检测部在每个运算周期中计算所述相电流检测值与所述相电流指令值的差分值，并基于跨过多个运算周期而计算出的差分值的累计值，来检测所述AC电缆有无断线。

3.如权利要求2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

还具备旋转角度传感器，该旋转角度传感器检测所述电动机的旋转角度，

所述控制器还具有旋转角度处理部，该旋转角度处理部根据所述电动机的旋转角度来计算所述电动机的电气角和转速，

所述断线检测部以所述相电流指令值分别跨过0A的时期为各相的运算开始点，以所述电气角1周期后或1/2周期后开始运算的相的相电流指令值跨过0A的时期为运算结束点，在从所述运算开始点到所述运算结束点为止的期间中所包含的多个运算周期中计算所述累计值。

4.如权利要求3所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述断线检测部在所述旋转角度处理部所计算出的所述转速的绝对值为预先设定的转速判定值以下的情况下，不执行所述断线检测处理，而对所述断线检测处理所计算出的运算结果进行初始化。

5.如权利要求3或4所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述断线检测部在从所述运算开始点到所述运算结束点为止的期间中所包含的多个所述运算周期中重复执行所述累计值的计算，并计算所述累计值的上次值与本次值的比率，通过所述比率比预先设定的判定阈值要高的状态持续相当于预先确定的断线判定次数，来判定为所述AC电缆产生了断线。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述断线检测部在所述转矩指令的绝对值为预先设定的转矩指令判定值以下的情况下，不执行所述断线检测处理，而对所述断线检测处理所计算出的运算结果进行初始化。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述控制器在所述断线检测部检测到所述AC电缆的断线的情况下，进行开关控制，使所述开关元件停止驱动。

8.一种电缆断线检测方法，该电缆断线检测方法在包括控制器和电流传感器的电动机的控制装置中，由所述控制器来执行，其中，

所述控制器根据从外部提供的转矩指令，对设置于将从直流电源提供的直流电转换成交流电的逆变器的开关元件进行开关控制，由此来控制提供给电动机的所述交流电，

所述电流传感器检测流过将所述电动机与所述逆变器相连接的AC电缆的相电流，所述电缆断线检测方法的特征在于，

所述控制器中具有如下步骤：

存储步骤，该存储步骤中，使存储部预先存储为了判定所述AC电缆有无断线而使用的判定阈值和断线判定次数；

检测值获取步骤，该检测值获取步骤中，获取所述电流传感器所检测出的所述相电流，以作为相电流检测值；

指令值计算步骤，该指令值计算步骤中，基于所述转矩指令计算给所述电动机的指令电流，以作为相电流指令值；

累计步骤，该累计步骤中，在各个相中按每个运算周期计算所述相电流检测值与所述相电流指令值的差分值，对于所述差分值，对从运算开始点到运算结束点为止的期间中所包含的多个运算周期中计算出的各个差分值进行累计，由此来重复计算与所述期间相对应的累计值；以及

断线判定步骤，该断线判定步骤中，计算所述累计值的上次值与本次值的比率，通过所述比率比存储于所述存储部的所述判定阈值要高的状态持续相当于所述存储部中所存储的所述断线判定次数，来判定为所述AC电缆产生了断线。

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