DE112018001213T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung, Motoransteuereinheit und elektrische Servolenkvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100, die Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten Inerter 110, 140, die mit zumindest einer aus einer ersten und einer zweiten Spulengrippe 210, 200 verbunden werden können; eine erste Trennrelais-Schaltung 120, die mit dem ersten Inverter verbunden ist; eine zweite trennrelais-Schaltung 1350; die mit dem zweiten Inverter verbunden ist, eine dritte Trennrelais-Schaltung 130, die zwischen die erste Trennrelais-Schaltung und die erste Spulengruppe geschaltet ist; eine vierte Trennrelais-Schaltung 160, die zwischen die zweite Trennrelais-Schaltung und die zweite Spulengruppe geschaltet ist; und n Verbindungsleitungen (wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 ist), die für jede Phase n Knoten zwischen die erste und die dritte Trennrelais-Schaltung und n Knoten zwischen die zweite und die vierte Trennrelais-Schaltung zu schalten.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, eine Motoransteuereinheit und eine elektrische Servolenkvorrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • In den letzten Jahren wurde ein mechanisch und elektrisch integrierter Motor entwickelt, in dem ein Elektromotor (nachfolgend einfach als „Motor“ bezeichnet), eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit, ECU) integriert sind. Auf dem Gebiet der Bordtechnik muss insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit hohe Qualität sichergestellt werden. Aus diesem Grund wird eine redundante Konstruktion verwendet, bei der ein sicherer Betrieb auch dann fortgesetzt werden kann, wenn ein Teil einer Komponente ausfällt. Als Beispiel für eine redundante Konstruktion wird erwogen, für einen einzelnen Motor zwei Leistungsumwandlungsvorrichtungen vorzusehen. Als weiteres Beispiel wird erwogen, in einem Haupt-Mikrocontroller einen Reserve-Mikrocontroller vorzusehen.
  • Die Patentliteratur 1 offenbart eine Motoransteuervorrichtung, die ein erstes System und ein zweites System umfasst. Das erste System ist mit einem ersten Wicklungssatz eines Motors verbunden und umfasst ein erstes Inverterteil, ein Leistungsversorgung-Relais, ein Verpolungsschutz-Relais und dergleichen. Das zweite System ist mit einem zweiten Wicklungssatz des Motors verbunden und umfasst ein zweites Inverterteil, ein Leistungsversorgung-Relais, ein Verpolungsschutz-Relais und dergleichen. Wenn die Motoransteuervorrichtung nicht ausgefallen ist, ist ein Ansteuern des Motors sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten System möglich. Wenn dagegen in dem ersten System oder dem zweiten System, oder in dem ersten oder dem zweiten Wicklungssatz, ein Ausfall auftritt, unterbricht das Leistungsversorgung-Relais die Leistungsversorgung von der Leistungsversorgung zu dem ausgefallenen System oder dem System, das mit dem ausgefallenen Wicklungssatz verbunden ist. Es ist möglich, den Motor mit dem anderen System, das nicht ausgefallen ist, weiter anzusteuern.
  • Patentliteratur 2 und 3 offenbaren ebenfalls eine Motoransteuervorrichtung, die ein erstes System und ein zweites System umfasst. Auch wenn ein System oder ein Wicklungssatz ausgefallen ist, ist es möglich, einen Motor über ein System, das nicht ausgefallen ist, weiter anzusteuern.
  • [Literatur des Standes der Technik]
  • [Patentliteratur]
    • Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung, Erstveröffentlichungsnr. 2016-34204
    • Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung, Erstveröffentlichungsnr. 2016-32977
    • Patentliteratur 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung, Erstveröffentlichungsnr. 2008-132919
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technische Problemstellung]
  • Im oben beschriebenen Stand der Technik besteht Bedarf an einer weiteren Verbesserung der Motoransteuerung zu anormaler Zeit. Beispielsweise ist bei der Motoransteuervorrichtung aus der Patentliteratur 1 beim Ausfall eines Systems ein nicht ausgefallener Wicklungssatz, der mit dem ausgefallenen System verbunden ist, zusammen mit dem ausgefallenen System ebenfalls nicht an der Motoransteuerung beteiligt. Wünschenswert ist eine geeignete Motoransteuerung gemäß einem Ausfallmuster.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitgestellt, die zur geeigneten Durchführung von Motoransteuerung gemäß einem Ausfallmuster fähig ist.
  • [Lösung der Problemstellung]
  • Ein Beispiel für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung aus einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, welche einem n-Phasen-Motor zugeführt ist (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3), der eine erste Spulengruppe und eine zweite Spulengruppe umfasst, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweist: einen ersten Inverter, der mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Spulengruppe verbindbar ist; einen zweiten Inverter, der mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Spulengruppe verbindbar ist; eine erste Trennrelais-Schaltung, die mit dem ersten Inverter verbunden ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe umzuschalten; eine zweite Trennrelais-Schaltung, die mit dem zweiten Inverter verbunden ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem zweiten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe umzuschalten; eine dritte Trennrelais-Schaltung, die zwischen die erste Trennrelais-Schaltung und die erste Spulengruppe geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der ersten Spulengruppe umzuschalten; eine vierte Trennrelais-Schaltung, die zwischen die zweite Trennrelais-Schaltung und die zweite Spulengruppe geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der zweiten Spulengruppe umzuschalten; und n Verbindungsleitungen, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase n Knoten zwischen die erste und die dritte Trennrelais-Schaltung und n Knoten zwischen die zweite und die vierte Trennrelais-Schaltung zu schalten.
  • [Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die zur geeigneten Durchführung von Motoransteuerung gemäß einem Ausfallmuster durch erste bis vierte Trennrelais-Schaltungen und Verbindungsleitungen fähig ist, eine Motoransteuereinheit, die die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst, und eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt, die die Motoransteuereinheit umfasst.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockschaubild, das eine typische Blockausbildung einer Motoransteuereinheit 1000 gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 2 ist ein Schaltbild, das eine typische Schaltungsausbildung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 3A ist ein schematisches Schaubild, das eine Ausbildung eines bidirektionalen Schalters SW_2W darstellt.
    • 3B ist ein schematisches Schaubild, das eine Ausbildung eines unidirektionalen Schalters SW_1W darstellt.
    • 4 ist ein Blockschaubild, das eine typische Blockausbildung einer Steuerschaltung 300 darstellt.
    • 5 ist eine Kurve, die ein Beispiel für eine Stromwellenform (Sinuswelle) zeigt und die durch das Abbilden von Werten eines Stroms gewonnen ist, der durch U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen jeweils in der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 fließt.
    • 6 ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 1 exemplarisch darstellt.
    • 7 ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 2 exemplarisch darstellt.
    • 8 ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 3 exemplarisch darstellt.
    • 9A ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 4 exemplarisch darstellt.
    • 9B ist eine Ansicht, die eine weitere Bedingung des Ausfalls des Schaltelements in der Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 4 exemplarisch darstellt.
    • 10 ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 5 exemplarisch darstellt.
    • 11 ist eine Ansicht, die eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 6 exemplarisch darstellt.
    • 12 ist ein Schaltbild, das eine typische Schaltungsausbildung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 13 ist ein Schaltbild, das eine weitere Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 14 ist ein Schaltbild, das eine typische Schaltungsausbildung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B gemäß einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
    • 15 ist ein schematisches Schaubild, das eine typische Ausbildung einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
  • [Beschreibung von Ausführungsbeispielen]
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, eine Motoransteuereinheit und eine elektrische Servolenkvorrichtung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In einigen Fällen kann jedoch auf eine unnötig detaillierte Beschreibung verzichtet werden, um unnötige Redundanzen zu vermeiden und dem Durchschnittsfachmann das Verständnis zu erleichtern. Beispielsweise kann in einigen Fällen auf eine detaillierte Beschreibung bereits bekannter Sachverhalte oder eine redundante Beschreibung im Wesentlichen gleicher Ausbildungen verzichtet werden.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung anhand einer Leistungsumwandlungsvorrichtung beschrieben, die Leistung aus einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, die einem Dreiphasen-Motor zugeführt ist, der Dreiphasen- (U-Phase-, V-Phasen, W-Phase-) Wicklungen umfasst. Im Umfang der vorliegenden Offenbarung liegt jedoch auch eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung aus einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, welche einem n-Phasen-Motor zugeführt ist, der Wicklungen von n Phasen umfasst (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 4), etwa von vier Phasen oder fünf Phasen.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • 1 stellt schematisch eine typische Blockausbildung einer Motoransteuereinheit 1000 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Motoransteuereinheit 1000 umfasst typischerweise eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100, einen Motor 200, eine Steuerschaltung 300 und einen Winkelsensor 500. Der Winkelsensor 500 ist entsprechend einem Motorsteuerverfahren in manchen Fällen unnötig (z.B. bei sensorloser Steuerung).
  • Die Motoransteuereinheit 1000 kann modular aufgebaut sein und kann beispielsweise als Motormodul hergestellt und verkauft werden, das einen Motor, einen Sensor, einen Treiber und eine Steuereinheit umfasst. In der vorliegenden Beschreibung wird die Motoransteuereinheit 1000 am Beispiel eines Systems beschrieben, das als ein Element den Motor 200 umfasst. Jedoch kann die Motoransteuereinheit 1000 auch ein System zum Ansteuern des Motors 200 ohne den Motor 200 als Element sein.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 umfasst einen ersten Inverter 110, eine erste Trennrelais-Schaltung 120, eine dritte Trennrelais-Schaltung 130, einen zweiten Inverter 140, eine zweite Trennrelais-Schaltung 150, eine vierte Trennrelais-Schaltung 160 und einen Stromsensor 400. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 kann Leistung aus einer Leistungsversorgung 101 in Leistung umwandeln, die dem Motor 200 zugeführt ist. Beispielsweise können der erste und der zweite Inverter 110 und 140 Gleichstrom- (DC-) Leistung in Dreiphasen-Wechselstrom- (AC-) Leistung umwandeln, die eine Pseudosinuswelle der U-Phase, V-Phase und W-Phase ist.
  • Der erste Inverter 110 ist mit mindestens entweder einer ersten Spulengruppe 210 oder einer zweiten Spulengruppe 220 verbindbar, und der zweite Inverter 140 ist mit mindestens entweder der ersten Spulengruppe 210 oder der zweiten Spulengruppe 220 verbindbar. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet „Verbindung“ zwischen Komponenten (Elementen) hauptsächlich eine elektrische Verbindung.
  • Der Motor 200 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrommotor. Der Motor 200 umfasst die erste Spulengruppe 210 und die zweite Spulengruppe 220. Die erste Spulengruppe 210 und die zweite Spulengruppe 220 umfassen jeweils U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen. In jeder Spulengruppe ist die Verbindung der Spulen beispielsweise eine Sternverbindung oder eine Dreiecksverbindung.
  • Die Steuerschaltung 300 ist durch einen Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet. Die Steuerschaltung 300 steuert die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 auf Basis eines Eingangssignals aus dem Stromsensor 400 und dem Winkelsensor 500. Beispiele für das Steuerverfahren umfassen Vektorsteuerung, Pulsbreitenmodulation (pulse width modulation, PWM) und direkte Momentenregelung (direct torque control, DTC).
  • Der Winkelsensor 500 ist beispielsweise ein Drehmelder oder eine integrierte Hall-Schaltung (Hall integrated circuit, IC). Der Winkelsensor 500 kann auch durch eine Kombination aus einem Magnetowiderstands- (magnetic resistance, MR-) Sensor einschließlich eines MR-Elements und einem Sensormagneten implementiert sein. Der Winkelsensor 500 detektiert einen Drehwinkel (nachfolgend als „Drehsignal“ bezeichnet) eines Rotors des Motors 200 und gibt das Drehsignal an die Steuerschaltung 300 aus.
  • Eine spezifische Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • 2 stellt schematisch eine typische Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Leistungsversorgung 101 erzeugt eine vorbestimmte Quellenspannung. Als Leistungsversorgung 101 wird beispielsweise eine DC-Leistungsversorgung verwendet. Jedoch kann die Leistungsversorgung 101 auch ein AC-DC-Wandler, ein DC-DC-Wandler oder eine Batterie (Speicherbatterie) sein. Die Leistungsversorgung 101 kann eine einzelne Leistungsversorgung sein, die dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 gemeinsam ist, oder kann eine erste Leistungsversorgung für den ersten Inverter 110 und eine zweite Leistungsversorgung für den zweiten Inverter 140 umfassen.
  • Zwischen die Leistungsversorgung 101 und den ersten Inverter 110 ist eine erste Sicherung 102 geschaltet. Die erste Sicherung 102 kann einen starken Strom unterbrechen, der von der Leistungsversorgung 101 zu dem ersten Inverter 110 fließen kann. Eine zweite Sicherung 103 ist zwischen die Leistungsversorgung 101 und den zweiten Inverter 140 geschaltet. Die zweite Sicherung 103 kann einen starken Strom unterbrechen, der von der Leistungsversorgung 101 zu dem zweiten Inverter 140 fließen kann. Statt einer Sicherung kann auch ein Relais oder dergleichen verwendet werden.
  • Obwohl nicht dargestellt, ist zwischen der Leistungsversorgung 101 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 eine Spule vorgesehen. Die Spule ist als Rauschfilter wirksam und glättet hochfrequentes Rauschen, das in einer Wellenform der Spannung enthalten ist, die einem jeden Inverter zugeführt ist, oder hochfrequentes Rauschen, das in einem jeden Inverter erzeugt ist, so dass das hochfrequente Rauschen nicht nach außen zur Seite der Leistungsversorgung 101 gelangt. Außerdem ist mit einem Leistungsversorgunganschluss eines jeden Inverters ein Kondensator verbunden. Der Kondensator ist ein sogenannter Ableitkondensator, der Spannungswelligkeit unterdrückt. Beispielsweise ist der Kondensator ein Elektrolytkondensator, und Kapazität und Anzahl der verwendeten Kondensatoren sind gemäß Konstruktionsvorgaben und dergleichen in geeigneter Weise bestimmt.
  • Der erste Inverter 110 umfasst eine Brückenschaltung, die aus drei Zweigen gebildet ist. Jeder Zweig umfasst ein Tiefpegelseiten-Schaltelement und ein Hochpegelseiten-Schaltelement. Der U-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A1H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_A1L. Der V-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_B1H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_B1L. Der W-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_C1H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_C1L. Als Schaltelement verwendbar sind beispielsweise ein Feldeffekttransistor (typischerweise ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (metal-oxide semiconductor field-effect transistor, MOSFET)) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (insulated gate bipolar transistor, IGBT).
  • Der erste Inverter 110 umfasst in jedem Zweig einen Nebenschlusswiderstand (nicht dargestellt) wie beispielsweise den Stromsensor 400 (siehe 1) zum Detektieren von Strom, der jeweils durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen fließt. Der Stromsensor 400 umfasst eine Stromdetektionsschaltung (nicht dargestellt), die Strom detektiert, der durch einen jeden Nebenschlusswiderstand fließt. Beispielsweise kann der Nebenschlusswiderstand in jedem Zweig zwischen das Tiefpegelseiten-Schaltelement und die Masse geschaltet sein. Ein Widerstandswert des Nebenschlusswiderstands beträgt beispielsweise circa 0,5 mΩ bis 1,0 mΩ.
  • Die Anzahl der Nebenschlusswiderstände ist nicht auf drei begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, zwei Nebenschlusswiderstände für die U-Phase und die V-Phase, zwei Nebenschlusswiderstände für die V-Phase und die W-Phase sowie zwei Widerstände für die U-Phase und die W-Phase zu verwenden. Die Anzahl der verwendeten Nebenschlusswiderstände und die Anordnung der Nebenschlusswiderstände sind unter Berücksichtigung der Produktkosten, Konstruktionsvorgaben oder dergleichen in geeigneter Weise bestimmt.
  • Der zweite Inverter 140 umfasst eine Brückenschaltung, die aus drei Zweigen gebildet ist. Der U-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A2H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_A2L. Der V-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_B2H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_B2L. Der W-Phase-Zweig umfasst ein Hochpegelseiten-Schaltelement SW_C2H und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement SW_C2L. Wie der erste Inverter 140 umfasst der zweite Inverter 140 beispielsweise in jedem Zweig einen Nebenschlusswiderstand.
  • Die erste Trennrelais-Schaltung 120 kann mit dem ersten Inverter 110 verbunden sein und ist fähig, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 umzuschalten. Die erste Trennrelais-Schaltung 120 umfasst drei erste Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 umschalten. Spezifisch umfasst die erste Trennrelais-Schaltung 120 ein erstes U-Phase-Trennrelais 120A, ein erstes V-Phase-Trennrelais 120B und ein erstes W-Phase-Trennrelais 120C.
  • Das erste Trennrelais 120A ist mit dem U-Phase-Zweig (einem Knoten zwischen dem Hochpegelseiten-Schaltelement und dem Tiefpegelseiten-Schaltelement) des ersten Inverters 110 verbunden. Das erste Trennrelais 120B ist mit dem V-Phase-Zweig des ersten Inverters 110 verbunden. Das erste Trennrelais 120C ist mit dem W-Phase-Zweig des ersten Inverters 110 verbunden. Als Trennrelais kann ein Halbleiterschalter wie etwa ein MOSFET oder ein IGBT verwendet werden. Andere Halbleiterschalter wie etwa eine Analogschalter-IC oder mechanische Relais können ebenfalls verwendet werden.
  • Die zweite Trennrelais-Schaltung 150 kann mit dem zweiten Inverter 140 verbunden sein und ist fähig, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem zweiten Inverter 140 und der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 umzuschalten. Die zweite Trennrelais-Schaltung 150 umfasst drei zweite Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem zweiten Inverter 140 und der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 umschalten. Spezifisch umfasst die zweite Trennrelais-Schaltung 150 ein zweites U-Phase-Trennrelais 150A, ein zweites V-Phase-Trennrelais 150B und ein zweites W-Phase-Trennrelais 150C.
  • Das zweite Trennrelais 150A ist mit dem U-Phase-Zweig des zweiten Inverters 140 verbunden. Das zweite Trennrelais 150B ist mit dem V-Phase-Zweig des zweiten Inverters 140 verbunden. Das zweite Trennrelais 150C ist mit dem W-Phase-Zweig des zweiten Inverters 140 verbunden.
  • Die dritte Trennrelais-Schaltung 130 kann zwischen die erste Trennrelais-Schaltung 120 und die erste Spulengruppe 210 geschaltet sein und ist fähig, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 und der ersten Spulengruppe 210 umzuschalten. Die dritte Trennrelais-Schaltung 130 umfasst drei dritte Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 und der ersten Spulengruppe 210 umschalten. Spezifisch umfasst die dritte Trennrelais-Schaltung 130 ein drittes U-Phase-Trennrelais 130A, ein drittes V-Phase-Trennrelais 130B und ein drittes W-Phase-Trennrelais 130C.
  • Das dritte Trennrelais 130A ist mit dem ersten Trennrelais 120A und einer U-Phase-Wicklung 211 in der ersten Spulengruppe 210 verbunden. Das dritte Trennrelais 130B ist mit dem ersten Trennrelais 120B und einer V-Phase-Wicklung 212 in der ersten Spulengruppe 210 verbunden. Das dritte Trennrelais 130C ist mit dem ersten Trennrelais 120C und einer W-Phase-Wicklung 213 in der ersten Spulengruppe 210 verbunden.
  • Die vierte Trennrelais-Schaltung 160 kann zwischen die zweite Trennrelais-Schaltung 150 und die zweite Spulengruppe 220 geschaltet sein und ist fähig, für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 und der zweite Spulengruppe 220 umzuschalten. Die vierte Trennrelais-Schaltung 160 umfasst drei vierte Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 und der zweiten Spulengruppe 220 umschalten. Spezifisch umfasst die vierte Trennrelais-Schaltung 160 ein viertes U-Phase-Trennrelais 160A, ein viertes V-Phase-Trennrelais 160B und ein viertes W-Phase-Trennrelais 160C.
  • Das vierte Trennrelais 160A ist mit dem zweiten Trennrelais 150A und einer U-Phase-Wicklung 221 in der zweiten Spulengruppe 220 verbunden. Das vierte Trennrelais 160B ist mit dem zweiten Trennrelais 150B und einer V-Phase-Wicklung 222 in der zweiten Spulengruppe 220 verbunden. Das vierte Trennrelais 160C ist mit dem zweiten Trennrelais 150C und einer W-Phase-Wicklung 223 in der ersten Spulengruppe 220 verbunden.
  • Drei Verbindungsleitungen 170 verbinden für jede Phase drei Knoten zwischen der ersten und der dritten Trennrelais-Schaltung 120 und 130 und drei Knoten zwischen der zweiten und der vierten Trennrelais-Schaltung 150 und 160. Spezifisch sind ein Knoten zwischen dem ersten Trennrelais 120A und dem dritten Trennrelais 130A und ein Knoten zwischen dem zweiten Trennrelais 150A und dem vierten Trennrelais 160A durch die U-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden. Ein Knoten zwischen dem ersten Trennrelais 120B und dem dritten Trennrelais 130B und ein Knoten zwischen dem zweiten Trennrelais 150B und dem vierten Trennrelais 160B sind durch die V-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden. Ein Knoten zwischen dem ersten Trennrelais 120C und dem dritten Trennrelais 130C und ein Knoten zwischen dem zweiten Trennrelais 150C und dem vierten Trennrelais 160C sind durch die W-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden.
  • 3A stellt schematisch eine Ausbildung eines bidirektionalen Schalters SW 2W dar. 3B stellt schematisch eine Ausbildung eines unidirektionalen Schalters SW_1W dar.
  • Als die drei ersten Trennrelais 120A, 120B und 120C und die drei zweiten Trennrelais 150A, 150B und 150C kann beispielsweise der in 3A dargestellte bidirektionale Schalter verwendet werden. Als die drei dritten Trennrelais 130A, 130B und 130C und die drei vierten Trennrelais 160A, 160B und 160C kann beispielsweise der in 3B dargestellte unidirektionale Schalter verwendet werden. Alle Trennrelais der ersten Trennrelais-Schaltung 120, der zweiten Trennrelais-Schaltung 150, der dritten Trennrelais-Schaltung 130 und der vierten Trennrelais-Schaltung 160 können bidirektionale Schalter sein.
  • 4 stellt eine typische Blockausbildung der Steuerschaltung 300 dar.
  • Die Steuerschaltung 300 umfasst beispielsweise eine Leistungsversorgungschaltung 310, eine Eingangsschaltung 320, einen Mikrocontroller 330, eine Ansteuerschaltung 340 und einen Nur-Lese-Speicher (read only memory, ROM) 350. Die Steuerschaltung 300 ist mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 verbunden. Die Steuerschaltung 300 steuert den Motor 200 an, indem sie die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 steuert, und zwar spezifisch den ersten Inverter 110, die erste Trennrelais-Schaltung 120, die dritte Trennrelais-Schaltung 130, den zweiten Inverter 140, die zweite Trennrelais-Schaltung 150 und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 (siehe 1). Die Steuerschaltung 300 kann durch Steuern des Soll-Motordrehmoments und der Soll-Drehzahl eine Regelung im geschlossenen Kreis durchführen.
  • Die Leistungsversorgungschaltung 310 erzeugt Gleichspannungen (beispielsweise 3V, 5V), die für jeden Block in der Schaltung benötigt werden.
  • Die Eingangsschaltung 320 empfängt einen Motorstromwert (nachfolgend als „Ist-Stromwert“ bezeichnet), der durch den Stromsensor 400 detektiert ist. Die Eingangsschaltung 320 wandelt ein Niveau des Ist-Stromwerts gegebenenfalls in ein Eingangsniveau des Mikrocontrollers 330 um und gibt den Ist-Stromwert an den Mikrocontroller 330 aus. Die Eingangsschaltung 320 ist eine Analog-Digital-Wandlerschaltung.
  • Der Mikrocontroller 330 empfängt ein Drehsignal eines Rotors, das durch den Winkelsensor 500 detektiert ist. Der Mikrocontroller 330 erzeugt ein PWM-Signal durch Einstellen eines Soll-Stromwerts entsprechend dem Ist-Stromwert, dem Drehsignal des Rotors und dergleichen und gibt das erzeugte PWM-Signal an die Ansteuerschaltung 340 aus.
  • Beispielsweise erzeugt der Mikrocontroller 330 ein PWM-Signal zum Steuern eines Schaltbetriebs (Einschalten oder Ausschalten) eines jeden Schaltelements in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100. Der Mikrocontroller 330 erzeugt ein Signal, das die Ein/Aus-Zustände eines jeden Trennrelais in jeder Trennrelais-Schaltung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 bestimmt.
  • Die Ansteuerschaltung 340 ist typischerweise ein Gate-Treiber. Die Ansteuerschaltung 340 erzeugt entsprechend dem PWM-Signal ein Steuersignal (z.B. Gate-Steuersignal) zum Steuern des Schaltbetriebs eines jeden Schaltelements in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 und weist jedem Schaltelement das Steuersignal zu. Des Weiteren kann die Ansteuerschaltung 340 entsprechend dem Signal aus dem Mikrocontroller 330, der die Ein/Aus-Zustände eines jeden Trennrelais bestimmt, ein Steuersignal (Analogsignal) zum Ein- oder Ausschalten eines jeden Trennrelais erzeugen und das Steuersignal einem jeden Trennrelais zuweisen. Der Mikrocontroller 330 kann eine Funktion der Ansteuerschaltung 340 haben. In diesem Fall ist die Ansteuerschaltung 340 nicht erforderlich.
  • Das ROM 350 ist beispielsweise ein beschreibbarer Speicher (z.B. ein programmierbarer Nur-Lese-Speicher (programmable read-only Speicher, PROM)), ein wiederbeschreibbarer Speicher (z.B. ein Flash-Speicher) oder ein Nur-Lese-Speicher. Das ROM 350 speichert ein Steuerprogramm, das eine Anweisungsgruppe zum Bewirken dessen umfasst, dass der Mikrocontroller 350 die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 steuert. Beispielsweise wird das Steuerprogramm beim Booten vorübergehend in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (random access momory, RAM) zum Einsatz gebracht (nicht dargestellt).
  • Die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 umfasst Steuerung zu einer normalen Zeit und einer anormalen Zeit. Die Steuerschaltung 300 (hauptsächlich der Mikrocontroller 330) kann die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zur normalen Zeit auf die Steuerung zur anormalen Zeit umschalten. Die Ein/Aus-Zustände eines jeden Trennrelais der ersten Trennrelais-Schaltung 120, der zweiten Trennrelais-Schaltung 150, der dritten Trennrelais-Schaltung 130 und der vierten Trennrelais-Schaltung 160 sind gemäß einem Ausfallmuster bestimmt, das unten beschrieben wird.
  • Im Folgenden werden die Ein/Aus-Zustände einer jeden Trennrelais-Schaltung und die elektrischen Verbindungsverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 und der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 in den Ein/Aus-Zuständen ausführlich beschrieben.
  • Wenn das erste Trennrelais 120 eingeschaltet ist und die dritte Trennrelais-Schaltung 130 eingeschaltet ist, ist der erste Inverter 110 mit der ersten Spulengruppe 210 verbunden. Wenn das erste Trennrelais 120 eingeschaltet ist und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 eingeschaltet ist, ist der erste Inverter 110 mit der zweiten Spulengruppe 220 verbunden. Wenn das erste Trennrelais 120 ausgeschaltet ist, ist der erste Inverter 110 von der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 elektrisch getrennt. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet „die Trennrelais-Schaltung einschalten“, alle Trennrelais in der Trennrelais-Schaltung einzuschalten, und „die Trennrelais-Schaltung ausschalten“ bedeutet, alle Trennrelais in der Trennrelais-Schaltung auszuschalten.
  • Wenn die zweite Trennrelais-Schaltung 150 eingeschaltet ist und die dritte Trennrelais-Schaltung 130 eingeschaltet ist, ist der zweite Inverter 140 mit der ersten Spulengruppe 210 verbunden. Wenn die zweite Trennrelais-Schaltung 150 eingeschaltet ist und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 eingeschaltet ist, ist der zweite Inverter 140 mit der zweiten Spulengruppe 220 verbunden. Wenn die zweite Trennrelais-Schaltung 150 ausgeschaltet ist, ist der zweite Inverter 140 von der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 elektrisch getrennt.
  • Wenn die dritte Trennrelais-Schaltung 130 eingeschaltet ist und die erste Trennrelais-Schaltung 120 eingeschaltet ist, ist die erste Spulengruppe 210 mit dem ersten Inverter 110 verbunden. Wenn die dritte Trennrelais-Schaltung 130 eingeschaltet ist und die zweite Trennrelais-Schaltung 150 eingeschaltet ist, ist die erste Spulengruppe 210 mit dem zweiten Inverter 140 verbunden. Wenn die dritte Trennrelais-Schaltung 130 ausgeschaltet ist, ist die erste Spulengruppe 210 von dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 elektrisch getrennt.
  • Wenn die vierte Trennrelais-Schaltung 160 eingeschaltet ist und die erste Trennrelais-Schaltung 120 eingeschaltet ist, ist die zweite Spulengruppe 220 mit dem ersten Inverter 110 verbunden. Wenn die vierte Trennrelais-Schaltung 160 eingeschaltet ist und die zweite Trennrelais-Schaltung 150 eingeschaltet ist, ist die zweite Spulengruppe 220 mit dem zweiten Inverter 140 verbunden. Wenn die vierte Trennrelais-Schaltung 160 ausgeschaltet ist, ist die zweite Spulengruppe 220 von dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 elektrisch getrennt.
  • Durch Ein- oder Ausschalten eines jeden Trennrelais in jeder Trennrelais-Schaltung ist es möglich, für jede Phase die oben beschrieben elektrischen Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 und der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 umzuschalten.
  • (Betrieb der Motoransteuereinheit 1000)
  • Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel für einen Betrieb der Motoransteuereinheit 1000 und hauptsächlich ein spezifisches Beispiel für einen Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 beschrieben.
  • (Steuerung zur normalen Zeit)
  • Zuerst wird ein spezifisches Beispiel für ein Steuerverfahren der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zu einer normalen Zeit beschrieben.
  • In der vorliegenden Beschreibung ist als „normal“ der Zustand bezeichnet, bei dem in dem ersten Inverter 110, dem zweiten Inverter 140, der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 kein Ausfall auftritt. „Anormal“ bezeichnet einen Zustand, in dem ein Ausfall in einem Schaltelement in einer Brückenschaltung eines Inverters auftritt, und einen Zustand, in dem ein Ausfall in einer Spule eines Motors auftritt. Als Ausfall eines Schaltelements ist vor allem ein Öffnungsausfall und ein Kurzschluss-Ausfall eines Halbleiter-Schaltelements (FET) bezeichnet. „Öffnungsausfall“ bezieht sich auf einen Ausfall, bei dem ein Abschnitt zwischen einer Source und einem Drain eines FETs offen ist (mit anderen Worten, der Widerstand rds zwischen der Source und dem Drain zu hoher Impedanz wird), und „Kurzschluss-Ausfall“ bezieht sich auf einen Ausfall, bei dem zwischen der Source und dem Drain des FETs der Kurzschluss auftritt. Ein Ausfall einer Wicklung ist beispielsweise ein Bruch in der Wicklung.
  • Bei der Steuerung zur normalen Zeit schaltet die Steuerschaltung 300 (hauptsächlich der Mikrocontroller 330) die vier Trennrelais-Schaltungen, die erste Trennrelais-Schaltung 120, die zweite Trennrelais-Schaltung 150, die dritte Trennrelais-Schaltung 130 und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 ein. Durch diese Steuerung ist der erste Inverter 110 mit der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 verbunden, und der zweite Inverter 140 ist mit der ersten Spulengruppe 210 und der zweiten Spulengruppe 220 verbunden.
  • Bei der Steuerung zur normalen Zeit nimmt beispielsweise in Bezug auf die U-Phase der Potentialunterschied zwischen dem Knoten zwischen dem ersten Trennrelais 120A und dem dritten Trennrelais 130A und dem Knoten zwischen dem zweiten Trennrelais 150A und dem vierten Trennrelais 160A den Wert null an. Die Potentialunterschiede zwischen zwei Knoten in Bezug auf die anderen zwei Phasen nehmen ebenfalls den Wert null an. Aus diesem Grund fließt durch die drei Verbindungsleitungen kein Strom. Daher ist im Wesentlichen der erste Inverter 110 mit der ersten Spulengruppe 210 verbunden und der zweite Inverter 140 mit der zweiten Spulengruppe 220 verbunden. In diesem Verbindungszustand ist es möglich, die erste Spulengruppe 210 mithilfe des ersten Inverters 110 mit Energie zu versorgen und die zweite Spulengruppe 220 mithilfe des zweiten Inverters 140 mit Energie zu versorgen.
  • 5 zeigt ein Beispiel für eine Stromwellenform (Sinuswelle), die durch die Abbildung von Werten eines Stroms gewonnen ist, der durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen jeweils in der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 fließt. Die horizontale Achse zeigt den elektrischen Winkel des Motors (deg), und die vertikale Achse zeigt den Stromwert (A). In der Stromwellenform beträgt die Summe der durch die Dreiphasen-Wicklungen fließenden Ströme für jeden elektrischen Motorwinkel „0“.
  • Die Steuerschaltung 300 steuert einen Schaltbetrieb eines jeden Schaltelements des ersten Inverters 110 in der Weise, dass eine in 5 gezeigte Pseudosinuswelle gewonnen wird. Die Steuerschaltung 300 steuert auch einen Schaltbetrieb eines jeden Schaltelements des zweiten Inverters 140 in der Weise, dass die in 5 gezeigte Pseudosinuswelle gewonnen wird. Neben der in 5 als Beispiel gezeigten Sinuswelle ist es möglich, den Motor 200 beispielsweise mit einer Rechteckwelle anzusteuern.
  • (Steuerung zu anormaler Zeit)
  • Bei langer Verwendung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 kann in einem Schaltelement eines jeden Inverters oder einer Wicklung des Motors 200 ein Ausfall auftreten. Diese Ausfälle unterscheiden sich von einem Fertigungsausfall, der bei der Fertigung auftreten kann. Wenn ein solcher Ausfall auftritt, wird die oben beschriebene Steuerung zur normalen Zeit unmöglich.
  • Als Beispiel für eine Ausfalldetektion detektiert die Ansteuerschaltung 340 einen Ausfall eines Schaltelements durch Überwachen einer Spannung (Vds) zwischen einem Drain und einer Source eines Schaltelements (z.B. FET) und Vergleichen der Vds mit einer vorbestimmten Schwellenspannung. Die Schwellenspannung ist beispielsweise in der Ansteuerschaltung 340 durch Datenkommunikation mit einer externen IC (nicht dargestellt) und einer externen Komponente eingestellt. Die Ansteuerschaltung 340 ist mit einem Anschluss des Mikrocontrollers 330 verbunden und benachrichtigt den Mikrocontroller 330 über ein Ausfalldetektionssignal. Wenn beispielsweise die Ansteuerschaltung 340 einen Ausfall eines Schaltelements detektiert, aktiviert die Ansteuerschaltung 340 ein Ausfalldetektionssignal. Wenn der Mikrocontroller 330 das aktivierte Ausfalldetektionssignal empfängt, liest der Mikrocontroller 330 interne Daten der Ansteuerschaltung 340, um zu bestimmen, welches von der Vielzahl von Schaltelementen in den zwei Invertern ausgefallen ist.
  • Als weiteres Beispiel für die Ausfalldetektion kann der Mikrocontroller 330 einen Ausfall eines Schaltelements auch auf Basis einer Differenz zwischen einem Ist-Stromwert und einem Soll-Stromwert eines Motors detektieren. Des Weiteren kann der Mikrocontroller 330 auf Basis der Differenz zwischen dem Ist-Stromwert und dem Soll-Stromwert beispielsweise auch detektieren, ob eine Wicklung des Motors 200 einen Bruch aufweist. Jedoch ist die Ausfalldetektion nicht auf diese Verfahren begrenzt, und es können andere bekannte Verfahren im Zusammenhang mit der Ausfalldetektion breite Verwendung finden.
  • Wenn ein Ausfalldetektionssignal aktiviert wird, schaltet der Mikrocontroller 330 die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zur normalen Zeit auf die Steuerung zur anormalen Zeit um. Beispielsweise liegt eine Zeitsteuerung, zu der die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung zur normalen Zeit auf die Steuerung zur anormalen Zeit umgeschaltet wird, circa 10 ms bis 30 ms nach der Aktivierung des Ausfalldetektionssignals.
  • Für den Ausfall der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gibt es verschiedene Ausfallmuster. Im Folgenden werden typische Ausfallmuster aufgeführt und für jedes Ausfallmuster ein Steuerverfahren eines jeden Trennrelais in jeder Trennrelais-Schaltung beschrieben.
  • (Ausfallmuster 1)
  • 6 stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 1 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass in einem der zwei Inverter (dem ersten Inverter 110) alle Hochpegelseiten-Schaltelemente SW_A1H, SW_B1H und SW_C1H ausgefallen sind. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 die erste Trennrelais-Schaltung 120 aus und schaltet die zweite Trennrelais-Schaltung 150, die dritte Trennrelais-Schaltung 130 und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 ein. Infolgedessen ist der ausgefallene erste Inverter 110 von dem Motor 200 elektrisch getrennt. Natürlich wird bei einem Ausfall des zweiten Inverters 140 die gleiche Steuerung wie oben beschrieben eingeführt.
  • Beispielsweise wird in der Motoransteuervorrichtung aus der Patentliteratur 1 durch das Öffnen des Leistungsversorgung-Relais des ausgefallenen Inverters die Zufuhr von Strom zu dem Wicklungssatz, der mit dem ausgefallenen Inverter verbunden ist, plötzlich unterbrochen. In diesem Fall besteht das Risiko, dass gemäß einem Größenverhältnis zwischen den Spannungen der Dreiphasen-Wicklungen ein nicht beabsichtigter, hoher Strom zu dem Motor 200 fließen kann. Infolgedessen kann ein Bremsdrehmoment auftreten.
  • Gemäß dem oben beschrieben Steuerverfahren kann auch dann, wenn der erste Inverter 110 einen ausgefallenen Zweig in mindestens einer der drei Phasen umfasst, das Auftreten eines Bremsdrehmoments unterdrückt werden, da von dem zweiten Inverter 140 zu der ersten Spulengruppe 210 über die Verbindungsleitung 170 kontinuierlich Leistung zugeführt wird. Auch wenn ein Ausfall auftritt, ist ein kontinuierliches Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich.
  • Beispielsweise ist in der Motoransteuervorrichtung aus der Patentliteratur 1 beim Versuch, das Motordrehmoment, wenn beide Systeme normal sind, auch zur Zeit eines Ausfalls beizubehalten, das Fließen des doppelten Stroms in dem Wicklungssatz notwendig, der mit dem nicht ausgefallenen System verbunden ist. Hierdurch entsteht beispielsweise das Problem, dass ein Kupferverlust sich für den gesamten Motor erhöht. Dagegen können gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Abzweigen des Stroms von dem zweiten Inverter 140 über die Verbindungsleitung 170 die ersten und zweiten Spulengruppen 210 und 220 mit Energie versorgt werden. Daher wird es möglich, eine Erhöhung des Kupferverlustes für den Motor 200 zu unterdrücken.
  • (Ausfallmuster 2)
  • 7 stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 2 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass das Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A1H des U-Phase-Zweigs des ersten Inverters 110 und das Hochpegelseiten-Schaltelement SW_B2H des V-Phase-Zweigs des zweiten Inverters 140 gleichzeitig ausgefallen sind. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 von den drei ersten Trennrelais das erste Trennrelais 120A aus, das mit dem Zweig verbunden ist, der das ausgefallene Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A1H umfasst, schaltet die anderen zwei ersten Trennrelais 120B und 120C ein, schaltet von den drei zweiten Trennrelais das zweite Trennrelais 150B aus, das mit dem Zweig verbunden ist, der das ausgefallene Hochpegelseiten-Schaltelement SW_B2H umfasst, schaltet die anderen zwei zweiten Trennrelais 150A und 150C ein und schaltet die dritte und die vierte Trennrelais-Schaltung 130 und 160 ein. Durch diese Steuerung wird es möglich, der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 mithilfe der Zweige des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140, die nicht ausgefallen sind, weiter Leistung zuzuführen. Da bei der ausgefallenen U-Phase und V-Phase der Strom aus einem von den zwei Invertern, der nicht ausgefallen ist, über die Verbindungsleitung 170 zu den zwei Spulengruppen abzweigt, ist ein weiteres Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich, obwohl das Drehmoment sich verringert.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren ist auch dann, wenn in einem der zwei Inverter ein Schaltelement einer der drei Phasen ausfällt und in dem anderen Inverter ferner ein Schaltelement einer anderen Phase als der ausgefallenen Phase ausfällt, ein weiteres Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich. Im Stand der Technik muss beim Eintreten des Ausfallmusters 2 die Motoransteuervorrichtung angehalten werden, da in den Wicklungen von zwei der drei Phasen kein Strom fließt. Man kann daher sagen, dass der Stand der Technik keine Beständigkeit gegen zwei Ausfälle aufweist, die in zwei Invertern gleichzeitig auftreten. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie oben beschrieben, hat dagegen eine solche Beständigkeit.
  • (Ausfallmuster 3)
  • 8 stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 3 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass das Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A1H des U-Phase-Zweigs des ersten Inverters 110 ausgefallen ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 von den drei ersten Trennrelais das erste Trennrelais 120A aus, das mit dem Zweig verbunden ist, der das ausgefallene Hochpegelseiten-Schaltelement SW_A1H umfasst, schaltet die anderen zwei ersten Trennrelais 120B und 120C ein und schaltet die zweite Trennrelais-Schaltung 150, die dritte Trennrelais-Schaltung 130 und die vierte Trennrelais-Schaltung 160 ein. Durch diese Steuerung wird es möglich, der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 mithilfe der zwei Zweige des ersten Inverters 110, die nicht ausgefallen sind, und des zweiten Inverters 140 weiter Leistung zuzuführen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren ist auch in einem Fall, in dem eine Brückenschaltung der zwei Inverter ein ausgefallenes Schaltelement in einem Zweig einer der drei Phasen umfasst, ein weiteres Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich.
  • (Ausfallmuster 4)
  • 9A stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 4 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass in einem der zwei Inverter (dem ersten Inverter 110) alle Hochpegelseiten-Schaltelemente SW_A1H, SW_B1H und SW_C1H ausgefallen sind und die erste Spulengruppe 210, z.B. alle Dreiphasen-Wicklungen, gleichzeitig ausgefallen ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 die erste und die dritte Trennrelais-Schaltung 120 und 130 aus und schaltet die zweite und die vierte Trennrelais-Schaltung 150 und 160 ein. Durch diese Steuerung ist es möglich, den zweiten Inverter 140, der nicht ausgefallen ist, und die zweite Spulengruppe 220, die nicht ausgefallen ist, zu verbinden. Es wird möglich, der zweiten Spulengruppe 220 mithilfe des zweiten Inverters 140 weiter Leistung zuzuführen.
  • 9B stellt eine weitere Bedingung des Ausfalls des Schaltelements in der Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 4 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass in einem der zwei Inverter (dem ersten Inverter 110) alle Hochpegelseiten-Schaltelemente SW_A1H, SW_B1H und SW_C1H ausgefallen sind und die zweite Spulengruppe 220, z.B. alle Dreiphasen-Wicklungen, gleichzeitig ausgefallen ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 die erste und die vierte Trennrelais-Schaltung 120 und 160 aus und schaltet die zweite Trennrelais-Schaltung 150 und die dritte Trennrelais-Schaltung 130 ein. Durch diese Steuerung ist es möglich, den zweiten Inverter 140, der nicht ausgefallen ist, und die erste Spulengruppe 210, die nicht ausgefallen ist, zu verbinden. Es wird möglich, der ersten Spulengruppe 210 mithilfe des zweiten Inverters 140 weiter Leistung zuzuführen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren ist auch in einem Fall, in dem eine Brückenschaltung der zwei Inverter und eine der zwei Spulengruppen gleichzeitig ausgefallen sind, ein weiteres Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich. Im Stand der Technik muss beim Eintreten des Ausfallmusters 4, das in 9B dargestellt ist, die Motoransteuervorrichtung angehalten werden, da keinem der zwei Wicklungssätze Strom zugeführt wird.
  • (Ausfallmuster 5)
  • 10 stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 5 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass von den Dreiphasen-Wicklungen 211, 212 und 213 der ersten Spulengruppe 210 die U-Phase-Wicklung 211 einen Bruch aufweist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 von den drei dritten Trennrelais das dritte Trennrelais 130A aus, das mit der ausgefallenen Wicklung 211 verbunden ist, schaltet die anderen zwei dritten Trennrelais 130B und 130C ein und schaltet die erste, zweite und vierte Trennrelais-Schaltung 120, 150 und 160 ein. Aufgrund dieser Steuerung wird es möglich, der zweiten Spulengruppe 220 und den V-Phase- und W-Phase-Wicklungen 212 und 213 der ersten Spulengruppe 210, die nicht ausgefallen sind, mithilfe des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 weiter Leistung zuzuführen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren ist auch dann, wenn von den Dreiphasen-Wicklungen einer der zwei Spulengruppen eine Wicklung einer Phase ausgefallen ist, ein weiteres Ansteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich.
  • (Ausfallmuster 6)
  • 11 stellt eine Bedingung eines Ausfalls eines Schaltelements in einer Brückenschaltung gemäß Ausfallmuster 6 exemplarisch dar.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass von den Dreiphasen-Wicklungen 211, 212 und 213 der ersten Spulengruppe 210 die U-Phase-Wicklung 211 ausgefallen ist und gleichzeitig von den Dreiphasen-Wicklungen 221, 222 und 223 der zweiten Spulengruppe 220 die V-Phase-Wicklung 222 ausgefallen ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 von den drei dritten Trennrelais das dritte Trennrelais 130A aus, das mit der ausgefallenen Wicklung 211 verbunden ist, schaltet die anderen zwei dritten Trennrelais 130B und 130C ein, schaltet von den drei vierten Trennrelais das vierte Trennrelais 160B aus, das mit der ausgefallenen Wicklung 222 verbunden ist, schaltet die anderen zwei vierten Trennrelais 160A und 160C ein und schaltet die erste und die zweite Trennrelais-Schaltung 120 und 150 ein. Aufgrund dieser Steuerung wird es möglich, den V-Phase- und W-Phase-Wicklungen 212 und 213 der ersten Spulengruppe 210, die nicht ausgefallen sind, und den U-Phase- und W-Phase-Wicklungen 221 und 223 der zweiten Spulengruppe 220, die nicht ausgefallen sind, mithilfe des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 weiter Leistung zuzuführen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren ist auch dann, wenn von den Dreiphasen-Wicklungen der ersten Spulengruppe eine Wicklung einer Phase ausfällt und von den Dreiphasen-Wicklungen der zweiten Spulengruppe eine Wicklung einer von der ausgefallenen Phase verschiedenen Phase ausfällt, ein Weiteransteuern der Motoransteuereinheit 1000 möglich.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A ferner einen dritten Inverter 180 umfasst, der mit der Verbindungsleitung 170 verbunden ist. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 12 stellt schematisch eine typische Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A umfasst ferner den dritten Inverter 180. Der dritte Inverter 180 umfasst die gleiche Struktur wie der erste und der zweite Inverter 110 und 140. Der dritte Inverter 180 ist mit drei Verbindungsleitungen verbunden. Der dritte Inverter 180 ist über die drei Verbindungsleitungen 170 mit der ersten und der zweiten Spulengruppe 210 und 220 verbindbar.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auch bei einem Ausfall des ersten Inverters 110 oder des zweiten Inverters 140, indem anstelle des ausgefallenen Inverters der dritte Inverter 180 verwendet wird, ein weiteres Ansteuern des Motors möglich, ohne eine Verringerung des Drehmoments zu bewirken.
  • 13 stellt schematisch eine weitere Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A umfasst zusätzlich zu dem dritten Inverter 180 ferner eine fünfte Trennrelais-Schaltung 181.
  • Die fünfte Trennrelais-Schaltung 181 umfasst drei fünfte Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen dem dritten Inverter 180 und der Verbindungsleitung 170 umschalten. Spezifisch ist ein U-Phase-Zweig des dritten Inverters 180 über ein fünftes Trennrelais 181A mit der U-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden. Ein V-Phase-Zweig des dritten Inverters 180 ist über ein fünftes Trennrelais 181B mit der V-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden. Ein W-Phase-Zweig des dritten Inverters 180 ist über ein fünftes Trennrelais 181C mit der W-Phase-Verbindungsleitung 170 verbunden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B ferner eine sechste Trennrelais-Schaltung 190 umfasst, die auf den drei Verbindungsleitungen 170 angeordnet ist. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 14 stellt schematisch eine typische Schaltungsausbildung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100B umfasst ferner die sechste Trennrelais-Schaltung 190, die auf den drei Verbindungsleitungen 170 angeordnet ist.
  • Die sechste Trennrelais-Schaltung 190 umfasst drei sechste Trennrelais, die für jede Phase zwischen Verbindung und Trennung zwischen drei Knoten umschalten. Für jede Phase schaltet die sechste Trennrelais-Schaltung 190 zwischen Verbindung und Trennung zwischen drei Knoten zwischen der ersten und der dritten Trennrelais-Schaltung 120 und 130 und zwischen drei Knoten zwischen der zweiten und der vierten Trennrelais-Schaltung 150 und 160 um.
  • Ein sechstes Trennrelais 190A schaltet zwischen Verbindung und Trennung zwischen den U-Phase-Knoten um. Ein sechstes Trennrelais 190B schaltet zwischen Verbindung und Trennung zwischen den V-Phase-Knoten um. Ein sechstes Trennrelais 190C schaltet zwischen Verbindung und Trennung zwischen W-Phase-Knoten um. Die sechsten Trennrelais 190A, 190B und 190C sind jeweils ein bidirektionaler Schalter.
  • Gegenüber der Schaltungsausbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine geeignetere Steuerung des Stroms möglich, der durch die Verbindungsleitung 170 fließt.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 15 stellt schematisch eine typische Ausbildung einer elektrischen Servolenkvorrichtung 2000 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
  • Allgemein haben Fahrzeuge wie etwa Kraftfahrzeuge eine elektrische Servolenk-(electric power steering, EPS-) Vorrichtung. Die elektrische Servolenkvorrichtung 2000 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst ein Lenksystem 520 und einen Hilfsdrehmoment-Mechanismus 540, der ein Hilfsdrehmoment erzeugt. Die elektrische Servolenkvorrichtung 2000 erzeugt ein Hilfsdrehmoment zur Unterstützung des Lenkungsdrehmoments eines Lenksystems, das erzeugt wird, indem ein Fahrer ein Lenkrad betätigt. Das Hilfsdrehmoment reduziert die Betätigungsbelastung für den Fahrer.
  • Das Lenksystem 520 kann beispielsweise ausgebildet sein durch ein Lenkrad 521, eine Lenkwelle 522, Kardangelenke 523A und 523B, eine Drehwelle 524, einen Zahnstangenmechanismus 525, eine Zahnstange 526, linke und rechte Kugelgelenke 552A und 552B, Verbindungsstangen 527A und 527B, Achsschenkelgelenke 528A und 528B sowie links und rechts lenkbare Fahrzeugräder 529A und 529B.
  • Der Hilfsdrehmoment-Mechanismus 540 kann beispielsweise ausgebildet sein durch einen Lenkungsdrehmomentsensor 541, an elektronische Kraftfahrzeugsteuereinheit (electronic control unit, ECU) 542, einen Motor 543, einen Verzögerungsmechanismus 544 und dergleichen. Der Lenkungsdrehmomentsensor 541 detektiert das Lenkungsdrehmoment in dem Lenksystem 520. Die ECU 542 erzeugt ein Ansteuersignal auf Basis eines Detektionssignals aus dem Lenkungsdrehmomentsensor 541. Der Motor 543 erzeugt auf Basis des Ansteuersignals ein Hilfsdrehmoment entsprechend dem Lenkungsdrehmoment. Der Motor 543 überträgt das erzeugte Hilfsdrehmoment über den Verzögerungsmechanismus 544 auf das Lenksystem 520.
  • Die ECU 542 umfasst beispielsweise den Mikrocontroller 330, die Ansteuerschaltung 340 und dergleichen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In einem Kraftfahrzeug ist um die ECU ein elektronisches Steuersystem aufgebaut. In der elektrischen Servolenkvorrichtung 2000 ist eine Motoransteuereinheit beispielsweise aus dem ECU 542, den Motor 543 und einen Inverter 545 aufgebaut. Die Motoransteuereinheit 1000 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eignet sich zur Verwendung für das System.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung eignen sich auch zur Verwendung für Motorsteuersysteme einschließlich X-by-wire, wie etwa Shift-by-wire, Steering-by-wire und Brake-by-wire und Traktionsmotoren. Beispielsweise kann das Motorsteuersystem gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung an einem autonomen Fahrzeug angebracht sein, das den Niveaus 0 bis 4 (Automatisierungsstandards) entspricht, die von der Regierung Japans und der Bundesbehörde für Straßenverkehrssicherheit (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA) definiert sind.
  • [Industrielle Anwendbarkeit]
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können breite Verwendung in verschiedenen Vorrichtungen finden, die verschiedene Motoren umfassen, wie etwa einem Staubsauger, einem Trockner, einem Deckenventilator, einer Waschmaschine, einem Kühlschrank und einer elektrischen Servolenkvorrichtung.
  • Bezugszeichenliste
  • 100, 100A, 100B: Leistungsumwandlungsvorrichtung, 101: Leistungsversorgung, 102, 103: Sicherung, 110: erster Inverter, 120: erste Trennrelais-Schaltung, 120A, 120B, 120C: erstes Trennrelais, 130: dritte Trennrelais-Schaltung, 130A, 130B, 130C: drittes Trennrelais, 140: zweiter Inverter, 150: zweite Trennrelais-Schaltung, 150A, 150B, 150C: zweites Trennrelais, 160: dritte Trennrelais-Schaltung, 160A, 160B, 160C: viertes Trennrelais, 200: Motor, 300: Steuerschaltung, 310: Leistungsversorgungschaltung, 320: Eingangsschaltung, 330: Mikrocontroller, 340: Ansteuerschaltung, 350: ROM, 400: Stromsensor, 500: Winkelsensor, 1000: Motoransteuereinheit, 2000: elektrische Servolenkvorrichtung

Claims (19)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung aus einer Leistungsversorgung in Leistung umwandelt, welche einem n-Phasen-Motor zugeführt ist (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3), der eine erste Spulengruppe und eine zweite Spulengruppe umfasst, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen ersten Inverter, der mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Spulengruppe verbindbar ist; einen zweiten Inverter, der mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Spulengruppe verbindbar ist; eine erste Trennrelais-Schaltung, die mit dem ersten Inverter verbunden ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen dem ersten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten; eine zweite Trennrelais-Schaltung, die mit dem zweiten Inverter verbunden ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen dem zweiten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten; eine dritte Trennrelais-Schaltung, die zwischen die erste Trennrelais-Schaltung und die erste Spulengruppe geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der ersten Spulengruppe ein-/auszuschalten; eine vierte Trennrelais-Schaltung, die zwischen die zweite Trennrelais-Schaltung und die zweite Spulengruppe geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten; und n Verbindungsleitungen, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase n Knoten zwischen die erste und die dritte Trennrelais-Schaltung und n Knoten zwischen die zweite und die vierte Trennrelais-Schaltung zu schalten.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der: die erste Trennrelais-Schaltung n erste Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen dem ersten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten; die zweite Trennrelais-Schaltung n zweite Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen dem zweiten Inverter und der ersten und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten; die dritte Trennrelais-Schaltung n dritte Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der ersten Spulengruppe ein-/auszuschalten; und die vierte Trennrelais-Schaltung n vierte Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen dem ersten und dem zweiten Inverter und der zweiten Spulengruppe ein-/auszuschalten.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die n ersten Trennrelais und die n zweiten Trennrelais jeweils ein bidirektionaler Schalter sind und die n dritten Trennrelais und die n vierten Trennrelais jeweils ein unidirektionaler Schalter sind.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine erste Sicherung, die zwischen die Leistungsversorgung und den ersten Inverter geschaltet ist, und eine zweite Sicherung, die zwischen die Leistungsversorgung und den zweiten Inverter geschaltet ist, aufweist.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner einen dritten Inverter aufweist, der mit den n Verbindungsleitungen verbunden ist und mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Spulengruppe verbindbar ist.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, die ferner eine fünfte Trennrelais-Schaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen den n Verbindungsleitungen und dem dritten Inverter ein-/auszuschalten.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die fünfte Trennrelais-Schaltung n fünfte Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen dem dritten Inverter und den n Verbindungsleitungen ein-/auszuschalten.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine sechste Trennrelais-Schaltung aufweist, die auf den n Verbindungsleitungen angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, für jede Phase zwischen den n Knoten der ersten und der dritten Trennrelais-Schaltung und den n Knoten zwischen der zweiten und der vierten Trennrelais-Schaltung ein-/auszuschalten.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die sechste Trennrelais-Schaltung n sechste Trennrelais umfasst, die dazu ausgebildet sind, für jede Phase zwischen den n Knoten zwischen der ersten und der dritten Trennrelais-Schaltung und den n Knoten zwischen der zweiten und der vierten Trennrelais-Schaltung ein-/auszuschalten.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die n sechsten Trennrelais jeweils ein bidirektionaler Schalter sind.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der in einem Fall, in dem der erste Inverter ausfällt, die erste Trennrelais-Schaltung ausgeschaltet wird und die zweite, dritte und vierte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  12. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der jede Brückenschaltung des ersten und des zweiten Inverters n Zweige umfasst, die jeweils ein Hochpegelseiten-Schaltelement und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement aufweisen, und in einem Fall, in dem die Brückenschaltung des ersten Inverters ein ausgefallenes Schaltelement in einem Zweig von einer von n Phasen umfasst und die Brückenschaltung des zweiten Inverters ein ausgefallenes Schaltelement in einem Zweig einer anderen Phase von den n Phasen umfasst: von den n ersten Trennrelais ein erstes Trennrelais, das mit einem Zweig verbunden ist, welcher das ausgefallene Schaltelement umfasst, ausgeschaltet wird und die anderen (n-1) ersten Trennrelais eingeschaltet werden; von den n zweiten Trennrelais ein zweites Trennrelais, das mit einem Zweig verbunden ist, welcher das ausgefallene Schaltelement umfasst, ausgeschaltet wird und die anderen (n-1) zweiten Trennrelais eingeschaltet werden; und die dritte und die vierte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  13. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der jede Brückenschaltung des ersten und des zweiten Inverters n Zweige umfasst, die jeweils ein Hochpegelseiten-Schaltelement und ein Tiefpegelseiten-Schaltelement aufweisen, und in einem Fall, in dem die Brückenschaltung des ersten Inverters ein ausgefallenes Schaltelement in einem Zweig von einer von n Phasen umfasst, von den n ersten Trennrelais ein erstes Trennrelais, das mit einem Zweig verbunden ist, welcher das ausgefallene Schaltelement umfasst, ausgeschaltet wird, die anderen (n-1) ersten Trennrelais eingeschaltet werden und die zweite, dritte und vierte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  14. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der in einem Fall, in dem der erste Inverter und die erste Spulengruppe ausgefallen sind, die erste und die dritte Trennrelais-Schaltung ausgeschaltet werden und die zweite und die vierte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  15. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der in einem Fall, in dem der erste Inverter und die zweite Spulengruppe ausgefallen sind, die erste und die vierte Trennrelais-Schaltung ausgeschaltet werden und die zweite und die dritte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  16. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der in einem Fall, in dem von n-Phasen-Spulen in der ersten Spulengruppe eine Spule einer Phase ausgefallen ist, von den n dritten Trennrelais ein drittes Trennrelais, das mit der ausgefallenen Spule verbunden ist, ausgeschaltet wird, die anderen (n-1) dritten Trennrelais eingeschaltet werden und die erste, zweite und vierte Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  17. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der in einem Fall, in dem von n-Phasen-Spulen in der ersten Spulengruppe eine Spule einer Phase ausgefallen ist und von den n-Phasen-Spulen in der zweiten Spulengruppe eine Spule einer Phase, die von der einen Phase verschieden ist, ausgefallen ist: von den n dritten Trennrelais ein drittes Trennrelais, das mit der ausgefallenen Spule verbunden ist, ausgeschaltet wird und die anderen (n-1) dritten Trennrelais eingeschaltet werden; von den n vierten Trennrelais ein viertes Trennrelais, das mit der ausgefallenen Spule verbunden ist, ausgeschaltet wird und die anderen (n-1) vierten Trennrelais eingeschaltet werden; und die erste und die zweite Trennrelais-Schaltung eingeschaltet werden.
  18. Motoransteuereinheit, die folgende Merkmale aufweist: die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 und eine Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, die Leistungsumwandlungsvorrichtung zu steuern.
  19. Elektrische Servolenkvorrichtung, die die Motoransteuereinheit gemäß Anspruch 18 aufweist.
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