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TECHNISCHER BEREICH
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Motorsteuervorrichtung, insbesondere eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Motors unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Im Stand der Technik ist eine Technologie bekannt, die eine Gegenmaßnahme betrifft, wenn ein eine Wechselrichterschaltung konfigurierendes Schaltelement in einer Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Motors unter Verwendung der Wechselrichterschaltung versagt. Beispielsweise offenbart
JP-A-2011-155708 eine Motorsteuervorrichtung, die zum Ziel hat, eine Verbindung eines geschlossenen Kreises, der durch einen Kurzschlussfehler eines Schaltelements erzeugt wird, in geeigneter Weise zu unterbrechen. Die Motorsteuervorrichtung umfasst einen Motor, einen den Motor treibenden Wechselrichter und einen Stromunterbrechungsmechanismus, der eine Verbindung zwischen dem Motor und dem Wechselrichter unterbricht. Außerdem führt die Motorsteuervorrichtung in einem Fall, in dem ein Stromsensor einen Kurzschlussfehler eines hochseitigen Schaltelements des Wechselrichters erfasst, eine Steuerung des Motors aus, die alle Schaltelemente einschaltet, bevor das Unterbrechen des Stromunterbrechungsmechanismus ausgeführt wird.
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Außerdem offenbart
JP-A-2009-274686 eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die zum Ziel hat, in einem Fall, in dem ein Wechselrichter anormal arbeitet und die Unterstützung stoppt, in kurzer Zeit zu vermeiden, dass ein geschlossener Kreis gebildet wird und eine Lenkhilfskraft oder eine elektromagnetische Bremsung, die der Fahrer nicht beabsichtigt, erzeugt werden. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung umfasst einen Wechselrichter, der einen Stromeinstellwert auf der Basis von zumindest dem Lenkungsmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und einen Motorphasenstrom an die einzelnen Phasen des Motors liefert, der die Lenkunterstützungskraft auf der Basis des Stromeinstellwerts an den Lenkungsmechanismus liefert. Außerdem ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung mit einer ersten FET-Gruppe auf jedem Phasenversorgungspfad versehen, durch den der Motorphasenstrom an den Motor geliefert wird, und sie schaltet eine zweite FET-Gruppe und die erste FET-Gruppe, welche den Wechselrichter konfigurieren, aus, wenn eine Anomalie des Wechselrichters erfasst wird. Außerdem offenbart
JP-A-2011-239489 eine Motortreibervorrichtung, die zum Ziel hat, durch Verwendung einer einfachen Schaltungskonfiguration und Betriebssteuerung ein Halbleiterschaltelement für die Ausfallsicherheit davor zu bewahren, durch eine Spannungsspitze bzw. Spike-Spannung zerstört zu werden. In einem Fall, in dem eine Anomalie erfasst wird, schaltet die Motortreibervorrichtung alle jeweiligen Halbleiterschaltelemente einer Wechselrichterschaltung aus und schaltet danach zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, alle jeweiligen Halbleiterschaltelemente einer Ausfallsicherheitsschaltung aus.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement einer Wechselrichterschaltung einen Kurzschlussfehler aufweist, weist eine Motorsteuerschaltung zum Treiben und Steuern eines Motors unter Verwendung der Wechselrichterschaltung einen geschlossenen Kreis mit Strom auf, der zwischen der Wechselrichterschaltung und dem Motor gebildet ist. In diesem Fall kann in einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen ausgeschaltet wird, eine Stoßspannung erzeugt werden, und dadurch kann das Halbleiterschaltelement abhängig von einem fließenden Strom zerstört werden.
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schaffen eine Motorsteuervorrichtung, die einen Motor unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung treibt und steuert und die anderen Halbleiterschaltelemente ausschaltet, damit sie in einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement der Wechselrichterschaltung versagt bzw. beschädigt wird, nicht zerstört werden.
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Dieses Problem wird gelöst mit einer Motorsteuervorrichtung, die umfasst: eine Wechselrichterschaltung, die ein Halbleiterschaltelement zum Treiben umfasst, das einen Motor treibt; eine Unterbrechungsschaltung, die ein Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen umfasst, das eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor und der Wechselrichterschaltung unterbricht; eine Fehlererfassungseinheit, die einen Fehler des Halbleiterschaltelements zum Treiben erfasst; eine Drehzahlerfassungseinheit, die eine Drehzahl des Motors erfasst; und eine Steuereinheit, die die Wechselrichterschaltung und die Unterbrechungsschaltung steuert. In einem Fall, in dem die Fehlererfassungseinheit einen Fehler des Halbleiterschaltelements zum Treiben erfasst, schaltet die Steuereinheit das Halbleiterschaltelement zum Treiben aus, und in einem Fall, in dem die von der Drehzahlerfassungseinheit erfasste Drehzahl des Motors kleiner als ein erster Schwellenwert ist, schaltet die Steuereinheit des Weiteren das Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen aus.
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Demgemäß ist es möglich, eine Motorsteuervorrichtung zu schaffen, die die anderen Halbleiterschaltelemente ausschaltet, damit sie in einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement einer Wechselrichterschaltung versagt bzw. beschädigt wird, nicht zerstört werden.
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Außerdem kann in einem Fall, in dem die Fehlererfassungseinheit einen Kurzschlussfehler des Halbleiterschaltelements zum Treiben erfasst, eine Steuereinheit das Halbleiterschaltelement zum Treiben ausschalten. Demgemäß können in einem Fall, in dem ein Kurzschlussfehler in dem Halbleiterschaltelement der Wechselrichterschaltung auftritt, die anderen Halbleiterschaltelemente ausgeschaltet werden, damit sie nicht zerstört werden.
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Außerdem kann in einem Fall, in dem das Treiben des Motors in einem Zustand endet, in dem die Fehlererfassungseinheit keinen Fehler des Halbleiterschaltelements zum Treiben erfasst, die Steuereinheit das Halbleiterschaltelement zum Treiben ausschalten und danach das Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen in einem Fall ausschalten, in dem die durch die Drehzahlerfassungseinheit erfasste Drehzahl des Motors kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der ein Wert ist, der größer als der erste Schwellenwert ist.
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Demgemäß kann selbst in einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement einer Wechselrichterschaltung nicht ausfällt, durch Verwendung eines geeigneten Schwellenwerts ein Halbleiterschaltelement schnell ausgeschaltet werden, damit es nicht zerstört wird.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, eine Motorsteuervorrichtung zu schaffen, die in einem Fall, in dem ein Halbleiterschaltelement einer Wechselrichterschaltung ausfällt, die anderen Halbleiterschaltelemente ausschaltet, damit sie nicht zerstört werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockschaltbild, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 ist ein erläuterndes Schaltbild, das den Fluss eines Stroms in einem Fall darstellt, in dem die Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen normalen Betrieb ausführt;
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3 ist ein erläuterndes Schaltbild, das einen Fall darstellt, in dem ein Kurzschlussfehler in einem Fall auftritt, in dem die Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen normalen Betrieb ausführt;
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4 ist ein erläuterndes Schaltbild, das den Fluss eines Stroms in einem Fall darstellt, in dem ein Halbleiterschaltelement zum Treiben einer Wechselrichterschaltung in einem Fall ausgeschaltet wird, wenn der Kurzschlussfehler in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt;
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5 ist ein erläuterndes Schaltbild, das einen Fall darstellt, in dem ein Motor in einem Fall manuell gedreht wird, in dem das Halbleiterschaltelement zum Treiben der Wechselrichterschaltung ausgeschaltet wird, und in einem Fall, in dem der Kurzschlussfehler in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt;
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6 ist ein erläuterndes Schaltbild, das einen Fall darstellt, in dem ein Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen der Wechselrichterschaltung in einem Fall ausgeschaltet wird, in dem der Kurzschlussfehler in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt;
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In Ausführungsformen der Erfindung sind spezifische Details angegeben, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Fachleuten ist jedoch klar, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details realisiert werden kann. In anderen Fällen wurden wohlbekannte Merkmale nicht ausführlich beschrieben, um eine Verschleierung der Erfindung zu vermeiden.
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine Motorsteuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezug auf 1 beschrieben. Die Motorsteuervorrichtung 100 umfasst eine Wechselrichterschaltung 10, die einen Motor M treibt bzw. ansteuert, eine Unterbrechungsschaltung 20, die eine Verbindung zwischen dem Motor M und der Wechselrichterschaltung 10 unterbricht, eine Fehlererfassungseinheit 30, die einen Fehler der Wechselrichterschaltung 10 erfasst, eine Drehzahlerfassungseinheit 40, die die Drehzahl des Motors M erfasst, und eine Steuereinheit 50, die Wechselrichterschaltung 10 und die Unterbrechungsschaltung 20 steuert. Die Motorsteuervorrichtung 100 ist für einen dreiphasigen bürstenlosen Motor, der für eine Servolenkungsvorrichtung, eine motorisch betriebene Schiebetür (nicht dargestellt) und dergleichen eines Fahrzeugs verwendet wird, und treibt und steuert den dreiphasigen Motor M, der eine Unterstützungskraft für einen Lenkungsvorgang oder dergleichen liefert.
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Die Wechselrichterschaltung 10 umfasst eine Brückenschaltung 12, die durch Parallelschaltung von jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw konfiguriert ist, die jeweiligen Phasen U/V/W des Motors M entsprechen, und eine Wechselrichter-Treibereinheit 11, die Pulsweitenmodulationssignale (PWM-Signale) für jede Phase der Brückenschaltung 12 ausgibt. Die Wechselrichter-Treibereinheit 11 wird durch die Steuereinheit 50 gesteuert und steuert EIN/AUS der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben bzw. Ansteuern, die den Motor M treiben bzw. ansteuern, die hochseitige (hochspannungsseitige) Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh und niedrigseitige (niedrigspannungsseitige) Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl sind. Die Wechselrichter-Treibereinheit 11 berechnet eine geeignete relative Einschaltdauer auf der Basis eines Lenkungsdrehmomentwerts des Lenkens, eines Drehwinkels des Motors M und dergleichen, die von der Steuereinheit 50 eingegeben und von anderen Sensoren oder einer elektrischen Steuereinheit (electric control unit bzw. ECU, nicht dargestellt) erhalten werden, und gibt die PWM-Signale aus. Die PWM-Signale werden an jeweiligen Gates der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben eingegeben, und die Brückenschaltung 12 wandelt Strom von einer als Gleichstromquelle dienenden Batterie B unter Verwendung einer PWM-Steuerung um und liefert den Strom an den Motor M.
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Die Brückenschaltung 12 ist über eine Stromversorgungsleitung Lh mit einer Seite der positiven Elektrode der Batterie B verbunden, und ist über eine Erdungsleitung Ll mit einer Seite der negativen Elektrode der Batterie B verbunden (geerdet). Die jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw der Brückenschaltung 12 weisen die auf der Seite der Stromversorgungsleitung Lh vorgesehenen hochseitigen Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh und die auf der Seite der Erdungsleitung Ll vorgesehenen niedrigseitigen Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl in Reihe auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform verwenden die hochseitigen Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh und die niedrigseitigen Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl MOSFETs, d. h. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren. Ein Stromdetektor R ist auf einer Erdungsseite der Brückenschaltung 12 vorgesehen.
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Die Drains der hochseitigen Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh sind mit der Stromversorgungsleitung Lh verbunden. Außerdem sind die Sources der hochseitigen Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh mit den Drains der niedrigseitigen Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl verbunden. Die Sources der niedrigseitigen Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl sind mit der Erdungsleitung Ll verbunden. Die hochseitigen Halbleiterschaltelemente Quh/Qvh/Qwh und die niedrigseitigen Halbleiterschaltelemente Qul/Qvl/Qwl weisen Gates auf, an denen die von der Wechselrichter-Treibereinheit 11 erzeugten PWM-Signale eingegeben werden, und ihre Drains und Sources werden miteinander verbunden oder voneinander getrennt.
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Verbindungspunkte zwischen den hochseitigen Halbleiterschaltelementen Quh/Qvh/Qwh und den niedrigseitigen Halbleiterschaltelementen Qul/Qvl/Qwl sind bzw. werden durch die Unterbrechungsschaltung 20 jeweils mit den Phasen U/V/W des Motors M verbunden. Die Unterbrechungsschaltung 20 umfasst Halbleiterschaltelemente Zu/Zv/Zw zum Unterbrechen und eine Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21, die in Antwort auf Steuersignale von der Steuereinheit 50 EIN/AUS der Halbleiterschaltelemente Zu/Zv/Zw zum Unterbrechen steuert. Die Halbleiterschaltelemente Zu/Zv/Zw zum Unterbrechen weisen Sources auf, die mit den Verbindungspunkten zwischen den hochseitigen Halbleiterschaltelementen Quh/Qvh/Qwh und den niedrigseitigen Halbleiterschaltelementen Qul/Qvl/Qwl der jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw verbunden sind, und sie weisen Drains auf, die mit den jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw des Motors M verbunden sind. Somit verbindet die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21 jede Phase der Wechselrichterschaltung 10 mit der jeweiligen Phase des Motors M oder trennt jede Phase der Wechselrichterschaltung 10 von der jeweiligen Phase des Motors M nach Maßgabe der Steuerung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind drei Halbleiterschaltelemente zum Unterbrechen enthalten, aber der Motor M kann durch Einschalten von zumindest zwei Halbleiterschaltelementen zum Unterbrechen zu einem jeweiligen Zeitpunkt verbunden werden, und daher kann es ausreichen, wenn mindestens zwei Halbleiterschaltelemente zum Unterbrechen enthalten sind.
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Die Fehlererfassungseinheit 30 erfasst Spannungen der jeweiligen Punkte in den jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw, wodurch Fehler der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben erfasst werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Fehlererfassungseinheit 30 in der Wechselrichter-Treibereinheit 11 vorgesehen. Die Wechselrichter-Treibereinheit 11 enthält einen Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh, über den die Wechselrichter-Treibereinheit 11 eine Spannung der Stromversorgungsleitung Lh erfasst, einen Erdungsleitung-Erfassungsanschluss Vl, über den die Wechselrichter-Treibereinheit 11 eine Spannung der Erdungsleitung Ll erfasst, und Zwischenspannung-Erfassungsanschlüsse Vum/Vvm/Vwm, über die die Wechselrichter-Treibereinheit 11 Zwischenspannungen der einzelnen Phasen der Verbindungspunkte zwischen den hochseitigen Halbleiterschaltelementen Quh/Qvh/Qwh und den niedrigseitigen Halbleiterschaltelementen Qul/Qvl/Qwl für die Fehlererfassungseinheit 30 erfasst.
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Durch das Erfassen von Spannungen an den einzelnen Punkten der einzelnen Anschlüsse kann eine Differenz zwischen Spannungen der jeweiligen Phasenschaltungen Cu/Cv/Cw erfasst werden, und dadurch ist es möglich, Fehler der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben zu erfassen, die zwischen den jeweiligen Punkten auftreten.
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Wenn beispielsweise eine an dem Zwischenspannung-Erfassungsanschluss Vum der Phasenschaltung Cu erfasste Spannung ungefähr gleich ist wie eine an dem Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh erfasste Spannung, obwohl die Wechselrichter-Treibereinheit 11 das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben ausschaltet, kann die Fehlererfassungseinheit 30 ermitteln, dass das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben kurzgeschlossen ist. Wenn sich außerdem in gleicher Weise die am Zwischenspannung-Erfassungsanschluss Vum der Phasenschaltung Cu erfasste Spannung signifikant von der am Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh erfassten Spannung unterscheidet, obwohl die Wechselrichter-Treibereinheit 11 das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben einschaltet, kann die Fehlererfassungseinheit 30 ermitteln, dass das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben nicht verbunden bzw. unterbrochen ist.
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Die Drehzahlerfassungseinheit 40 kann die Drehzahl des Motors M unter Verwendung eines bekannten Verfahrens erfassen. Die Drehzahlerfassungseinheit 40 überträgt die erfasste Drehzahl an die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21. Wie vorstehend beschrieben, steuert die Steuereinheit 50 die Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben durch die Wechselrichter-Treibereinheit 11 auf der Basis von Informationen, die von anderen Sensoren oder einer ECU gewonnen werden. Zusammen hiermit steuert die Steuereinheit 50 außerdem die Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben durch die Wechselrichter-Treibereinheit 11 auf der Basis von Fehlerinformationen, welche die Fehlererfassungseinheit 30 erfasst, und steuert die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen durch die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21, wie nachstehend beschrieben wird. Die Steuereinheit 50 ist mit einem Mikrocontroller konfiguriert, der eine CPU und einen Speicher enthält.
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Ein Steuerverfahren der jeweiligen Halbleiterschaltelemente in der Motorsteuervorrichtung 100 wird unter Bezug auf die 2 bis 6 beschrieben. 2 stellt einen Fluss (gestrichelte Linie) eines Stroms in einem Fall dar, in dem das Halbleiterschaltelement Qvh zum Treiben und das Halbleiterschaltelement Qwl zum Treiben eingeschaltet sind und die anderen Halbleiterschaltelemente zum Treiben ausgeschaltet sind, in einem Fall, in dem die Motorsteuervorrichtung 100 einen normalen Betrieb ausführt. Da es ein Fall ist, in dem ein normaler Betrieb ausgeführt wird, sind die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen alle eingeschaltet.
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Wenn ein Relais RY eingeschaltet wird, beginnt ein Strom von der Batterie B durch die Stromversorgungsleitung Lh durch die Brückenschaltung 12 zu fließen. Da von den hochseitigen Halbleiterschaltelementen Quh/Qvh/Qwh das Halbleiterschaltelement Qvh zum Treiben eingeschaltet ist, fließt ein Strom durch die Phasenschaltung Cv. Da außerdem von den niedrigseitigen Halbleiterschaltelementen Qul/Qvl/Qwl das Halbleiterschaltelement Qwl eingeschaltet ist, fließt ein Strom von einer Phase V zu einer Phase W des Motors M und fließt durch das Halbleiterschaltelement Qwl zum Treiben und die Erdungsleitung Ll zur Erde. Obwohl in diesem Fall die Höhe abgefallener Spannungen des Halbleiterschaltelements Qvh zum Treiben zu addieren ist, ist eine am Zwischenspannung-Erfassungsanschluss Vvm erfasste Spannung ungefähr gleich wie eine Spannung, die an dem Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh erfasst wird. Da außerdem beispielsweise das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben ausgeschaltet ist, ist eine am Zwischenspannung-Erfassungsanschluss Vum erfasste Spannung niedriger als die Spannung, die an dem Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh erfasst wird.
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In diesem Zustand ist in 3 ein Fall dargestellt, in dem das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben kurzgeschlossen ist. Wenn ein in dieser Figur dargestellter Kurzschlussfehler auftritt, fließt ein Strom durch das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben, und die am Zwischenspannung-Erfassungsanschluss Vum erfasste Spannung wird zu einer Spannung, die ungefähr gleich ist wie die Spannung, die an dem Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschluss Vh erfasst wird. Die Steuereinheit 50 schaltet jedoch das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben aus, und daher erfasst die Fehlererfassungseinheit 30, dass ein Kurzschlussfehler in dem Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben auftritt, da die Spannung des Zwischenspannung-Erfassungsanschlusses Vum ungefähr gleich ist wie die Spannung des Stromversorgungsleitung-Erfassungsanschlusses Vh.
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Wenn die Fehlererfassungseinheit 30 einen Fehler eines beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben erfasst, schaltet die Steuereinheit 50 alle Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben aus, um aus Sicherheitsgründen den Betrieb des Motors M zu stoppen. Da außerdem auch das Relais RY offen ist, ist die Motorsteuervorrichtung 100 elektrisch von der Batterie B getrennt. 4 stellt diesen Zustand dar. In diesem Zustand ist ein geschlossener Kreis zwischen der Brückenschaltung 12 und dem Motor M gebildet. Die vorliegende Figur stellt einen Zustand dar, in dem ein geschlossener Kreis zwischen der Phase U und der Phase W des Motors M und der Brückenschaltung 12 gebildet ist.
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In diesem Fall ist der geschlossene Kreis gebildet durch das kurzgeschlossene Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben in der Phasenschaltung Cu, das Halbleiterschaltelement Zu zum Unterbrechen, die Phase U und die Phase W des Motors M, das Halbleiterschaltelement Zw zum Unterbrechen, eine parasitäre Diode in dem Halbleiterschaltelement Qwh zum Treiben in der Phasenschaltung Cw, die Stromversorgungsleitung Lh und das Halbleiterschaltelement Quh zum Treiben. In dem geschlossenen Kreis wird, wenn ein Strom in einem Fall unterbrochen wird, in dem die Drehzahl des Motors M steigt, ein Stoßstrom erzeugt, und dadurch gibt es einen Fall, dass das Halbleiterschaltelement abhängig von einem fließenden Strom zerstört wird. Außerdem gibt es, wie in 5 dargestellt, in einem Fall, in dem ein Griff, eine Schiebetür oder dergleichen, welche der Motor M antreibt, durch eine Person betätigt wird und dadurch eine externe Kraft F auf den Motor M ausgeübt wird, den Fall, dass ein durch den geschlossenen Kreis fließender Strom weiter zunimmt. In diesem Fall besteht, wenn der Strom unterbrochen wird, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Halbleiterschaltelement weiter zerstört wird.
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Wenn jedoch die Drehzahl des Motors M abnimmt, nimmt auch der durch den geschlossenen Kreis fließende Strom ab, und daher wird das Halbleiterschaltelement nicht zerstört. Demzufolge schaltet, nachdem die Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben ausgeschaltet sind und dadurch der geschlossene Kreis gebildet ist, in einem Fall, in dem die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erfasste Drehzahl des Motors M kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert (erster Schwellenwert) ist, die Steuereinheit 50 die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen aus, wie in 6 dargestellt ist. Der vorbestimmte Schwellenwert (erste Schwellenwert) ist ein Wert, durch den das Halbleiterschaltelement nicht zerstört wird, wenn die Drehzahl kleiner als der Wert ist, und der vorab ermittelt wird, um eingestellt zu werden. Indem so verfahren wird, fließt ein Strom nach Maßgabe einer gegenelektromotorischen Kraft oder dergleichen des Motors M (gestrichelte Linie), aber obwohl der gebildete geschlossene Kreis durch die Halbleiterschaltelemente Zu/Zw zum Unterbrechen unterbrochen wird, nimmt eine durch die gegenelektromotorischen Kraft erzeugte Spannung auch nicht zu, wenn die Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, und somit wird, selbst wenn die Stoßspannung erzeugt wird, das Halbleiterschaltelement nicht zerstört.
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Demzufolge werden in einem Fall, in dem ein beliebiges der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben der Wechselrichterschaltung 10 ausfällt, die Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben ausgeschaltet, und danach wird, wenn die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen in einem Fall ausgeschaltet werden, in dem die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erfasste Drehzahl des Motors M kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, das Halbleiterschaltelement nicht zerstört.
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Ein Beispiel, in dem der Kurzschlussfehler auftritt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, aber selbst in einem Fall, in dem ein Offen-Fehler auftritt, führt die Steuereinheit 50 die Steuerung in der gleichen Weise aus. Da in einem Fall, in dem die Drehzahl des Motors M hoch ist, aufgrund dessen auch die gegenelektromotorische Kraft zunimmt, nimmt ein durch die Brückenschaltung 12 fließender Strom zu, und daher kann ein Fall eintreten, in dem ein Halbleiterschaltelement zerstört wird. Ein Fall, bei dem die Phase U und die Phase W zu einem Strompfad werden, ist oben beschrieben, aber darüber hinaus ist ein Fall, bei dem die Phase W und die Phase V sowie die Phase U und die Phase V Strompfade werden, der gleiche wie oben.
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Ein Steuerverfahren der Motorsteuervorrichtung 100 wird unter Bezug auf 7 beschrieben. In dem Flussdiagramm bezieht sich S auf einen Schritt. In S100 schaltet die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21 die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen als Antwort auf Steuersignale von der Steuereinheit 50 ein und bereitet das Treiben bzw. Ansteuern des Motors M vor. Außerdem treibt in S102 die Wechselrichter-Treibereinheit 11 die jeweiligen Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben bzw. Ansteuern der Brückenschaltung 12 in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50, und dadurch dreht sich der Motor M.
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In S104 erfasst, wenn die Wechselrichter-Treibereinheit 11 die Brückenschaltung 12 zu treiben beginnt, die Fehlererfassungseinheit 30 Spannungen an den Zwischenspannung-Erfassungsanschlüssen Vum/Vvm/Vwm und dergleichen und überprüft, ob ein Kurzschlussfehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt oder nicht. Wenn kein Fehler vorhanden ist, wiederholt die Motorsteuervorrichtung 100 S102 und S104 als einen sogenannten Normalvorgang.
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In S106 schaltet in einem Fall, in dem ein Kurzschlussfehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt, die Wechselrichter-Treibereinheit 11 alle jeweiligen Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben der Brückenschaltung 12 in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 aus. Danach erfasst in S108 die Drehzahlerfassungseinheit 40 die Drehzahl des Motors M, überprüft, ob die Drehzahl kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert (erster Schwellenwert) ist, und wenn die Drehzahl größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, wartet sie, bis die Drehzahl kleiner als der Schwellenwert ist.
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In S110 schaltet in einem Fall, in dem die von der Drehzahlerfassungseinheit 40 erfasste Drehzahl des Motors M kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, d. h. in einem Fall, in dem hier eine Spannung verwendet wird, durch welche das Halbleiterschaltelement nicht zerstört wird, obwohl das Halbleiterschaltelement zum Unterbrechen ausgeschaltet wird, die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21 die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 aus, und dadurch wird das Treiben des Motors M vollständig gestoppt. Dadurch ist es möglich, die Motorsteuervorrichtung 100 bereitzustellen, welche die anderen Halbleiterschaltelemente ausschaltet, damit sie in einem Fall nicht zerstört zu werden, in dem ein beliebiges der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben der Wechselrichterschaltung 10 zerstört wird.
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Außerdem kann selbst in einem Fall, in dem das Treiben des Motors M zu einem normalen Zeitpunkt endet, wenn kein Fehler auftritt, die Motorsteuervorrichtung 100 die Steuerung in gleicher Weise ausführen, wie in 8 dargestellt. In S200 schaltet die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21 die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 ein und bereitet das Treiben des Motors M vor. Außerdem beginnt in S202 die Wechselrichter-Treibereinheit 11, die jeweiligen Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben der Brückenschaltung 12 in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 zu treiben, und dadurch beginnt sich der Motor M zu drehen.
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Wenn die Wechselrichter-Treibereinheit 11 die Brückenschaltung 12 zu treiben beginnt, führt in S204 die Fehlererfassungseinheit 30 eine Anomalie-Erfassungsverarbeitung des Erfassens von Spannungen der Zwischenspannung-Erfassungsanschlüsse Vum/Vvm/Vwm und dergleichen aus, um zu überprüfen, ob ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt oder nicht. In S206 überprüft die Steuereinheit 50, ob das Treiben der Wechselrichter-Treibereinheit 11 zum Stoppen beendet werden kann oder nicht. Hier kann ein Fall, in dem das Treiben der Wechselrichter-Treibereinheit 11 beendet werden kann, ein Fall sein, in dem die Fehlererfassungseinheit 30 in S204 erfasst, dass ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt, oder ein Fall, in dem die Steuereinheit 50 das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand beendet, wie beispielsweise beim Ausschalten der Zündung oder dergleichen.
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In Schritt S206 wiederholt in einem Fall, in dem die Steuereinheit 50 das Treiben der Wechselrichter-Treibereinheit 11 nicht beenden kann, die Motorsteuervorrichtung 100 S204 bis S206 als einen sogenannten Normalvorgang. In S208 schaltet in einem Fall, in dem ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt, oder in einem Fall, in dem das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand endet, die Wechselrichter-Treibereinheit 11 alle jeweiligen Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben der Brückenschaltung 12 in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 aus, und dadurch stoppt das Treiben.
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In S210 überprüft die Steuereinheit 50 den Grund, weshalb das Treiben der Wechselrichter-Treibereinheit 11 beendet ist, wie beispielsweise einen Fall, in dem ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt, oder einen Fall, in dem das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand endet. Falls der Grund der Fall ist, in dem ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt, erfasst die Drehzahlerfassungseinheit 40 die Drehzahl des Motors M, überprüft in S212, ob die Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert (erster Schwellenwert) ist oder nicht, und wartet in einem Fall, in dem die Drehzahl größer oder gleich dem Schwellenwert ist, bis die Drehzahl kleiner als der Schwellenwert ist.
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Außerdem erfasst in S216 die Drehzahlerfassungseinheit 40 in einem Fall, in dem der Grund ist, dass das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand endet, die Drehzahl des Motors M und überprüft, ob die Drehzahl kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert (zweiter Schwellenwert) ist oder nicht. Außerdem erfasst in S218 die Drehzahlerfassungseinheit 40 in einem Fall, in dem die Drehzahl größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, die Spannungen der Zwischenspannung-Erfassungsanschlüsse Vum/Vvm/Vwm und dergleichen, um zu überprüfen, ob ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt oder nicht, geht zu S210 zurück und überprüft wieder die Gründe, warum das Treiben der Wechselrichter-Treibereinheit 11 beendet ist. Dadurch kann das Treiben des Motors M in einem Fall in einem frühen Stadium gestoppt werden, in dem ein Fehler auftritt, obwohl sich der Motor M mit hoher Drehzahl dreht.
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Der vorbestimmte Schwellenwert (zweiter Schwellenwert) in einem Fall, in dem das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand endet, ist größer als der vorbestimmte Schwellenwert (erster Schwellenwert) in einem Fall, in dem ein Fehler in einem beliebigen der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben auftritt. Dies ist so, weil das Halbleiterschaltelement nicht zerstört wird, obwohl die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen zu dem Zeitpunkt relativ hoher Drehzahlen ausgeschaltet werden, da die gegenelektromotorische Kraft durch die Brückenschaltung 12 in einem Fall mit hoher Rate absorbiert werden kann, in dem die Brückenschaltung 12 das Treiben des Motors M in einem normalen Zustand beendet.
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Außerdem schaltet in S214 in einem Fall, in dem die Drehzahl kleiner als ein Schwellenwert ist, basierend auf dem Schwellenwert der Drehzahl des Motors M, der für einen beliebigen der Fälle geeignet ist, in dem ein Fehler auftritt, oder einem Fall, in dem das Treiben in einem normalen Zustand endet, die Unterbrechungsschaltung-Treibereinheit 21 die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen in Antwort auf die Steuersignale der Steuereinheit 50 aus, und dadurch wird das Treiben des Motors M vollständig gestoppt. Das bedeutet, in einem Fall, in dem das Treiben des Motors M selbst in einem Fall endet, in dem die Fehlererfassungseinheit 30 den Fehler der Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben nicht erfasst, schaltet die Steuereinheit 50 die Halbleiterschaltelemente Quh bis Qwl zum Treiben aus und schaltet danach die Halbleiterschaltelemente Zu bis Zw zum Unterbrechen in einem Fall aus, in dem die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erfasste Drehzahl des Motors M kleiner als der zweite Schwellenwert ist, der größer als der erste Schwellenwert ist. Dementsprechend ist es selbst in einem Fall, in dem kein Fehler in den Halbleiterschaltelementen Quh bis Qwl zum Treiben der Wechselrichterschaltung 10 auftritt, möglich, die Halbleiterschaltelemente schneller so auszuschalten, dass die Halbleiterschaltelemente nicht zerstört werden, indem ein geeigneter Schwellenwert verwendet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die ausführlich dargestellten Ausführungsformen beschränkt und kann durch eine Konfiguration in einem Bereich realisiert werden, ohne von dem Inhalt der Ansprüche abzuweichen. Das bedeutet, die Erfindung ist unter Bezug auf hauptsächlich spezifische Ausführungsformen ausführlich dargestellt und beschrieben, aber Fachleute können in verschiedener Weise Größen und andere detaillierte Konfigurationen bei den vorgenannten Ausführungsformen variieren, ohne den Bereich des Grundgedankens und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Während die Erfindung unter Bezug auf eine begrenzte Anzahl an Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist Fachleuten in Kenntnis dieser Offenbarung klar, dass weitere Ausführungsformen realisierbar sind, die den Schutzbereich der Erfindung nicht verlassen. Demzufolge sollte der Schutzbereich der Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-155708 A [0002]
- JP 2009-274686 A [0003]
- JP 2011-239489 A [0003]
