DE112018005104T5 - Stromumwandlungsvorrichtung, motormodul und elektrische servolenkungsvorrichtung - Google Patents

Stromumwandlungsvorrichtung, motormodul und elektrische servolenkungsvorrichtung Download PDF

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Takashi KOIKEGAMI
Yuhi NAKADA
Takahiro Kikuichi
Jun Katsumata
Hironori Takano
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Abstract

Es wird eine Stromumwandlungsvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, eine Defektdiagnose eines Erregungspfads basierend auf einem Spannungsmessergebnis durchzuführen. Die Stromumwandlungsvorrichtung weist einen ersten Wechselrichter 120 und einen Steuerschaltkreis 300 auf, der einen Ein-/Ausschaltvorgang von Schaltelementen im ersten Wechselrichter steuert und Trennungsdefekte von n-Phasen-Wicklungen diagnostiziert (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr). Die Steuerschaltung erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten eines niederseitigen Schaltelements einer ersten spezifischen Phase von n niederseitigen Schaltelementen in dem ersten Wechselrichter, Ausschalten der restlichen n-1 niederseitigen Schaltelemente und Einschalten aller n hochseitigen Schaltelemente, liefert das Steuersignal an die n niederseitigen Schaltelemente und die n hochseitigen Schaltelemente in einem Zustand, in dem ein Sternpunkt eines Motors eingestellt ist, und misst n-Phasen-Spannungen, die sich in Abhängigkeit von Mustern der Trennungsdefekte der n Phasenwicklungen ändern und diagnostiziert einen Trennungsdefekt basierend auf den gemessenen n-Phasen-Spannungen, indem sie auf eine Tabelle Bezug nimmt, die die Muster der Trennungsdefekte mit n-Phasen-Spannungspegeln verknüpft.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Stromumwandlungsvorrichtung, ein Motormodul und eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die Strom von einer Stromversorgung in Strom umwandelt, der einem Elektromotor zugeführt wird.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • In den letzten Jahren wurde ein elektromechanisch integrierter Motor entwickelt, in dem ein Elektromotor (im Folgenden einfach „Motor“ genannt) und eine elektrische Steuereinheit (ECU) integriert sind. Insbesondere im Fahrzeugbereich ist unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit eine hohe Qualitätssicherung erforderlich. Daher wurde ein redundantes Design gewählt, bei dem ein sicherer Betrieb auch dann fortgesetzt werden kann, wenn einige Teile ausfallen. Als Beispiel für das redundante Design wurde die Bereitstellung von zwei Wechselrichtern für einen Motor untersucht. Als weiteres Beispiel wurde die Bereitstellung eines Backup-Mikrocontrollers in einem Hauptmikrocontroller untersucht.
  • ZITATLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • Patentliteratur 1: JP 2017-063571 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHE PROBLEME
  • In einem Gerät, das einen Motor mit zwei Wechselrichtern antreibt, muss, wenn ein Defekt in dem Wechselrichter auftritt, innerhalb möglichst kurzer Zeit eine Defektstelle identifiziert werden.
  • Patentliteratur 1 offenbart eine Vorrichtung, die einen Motor mit Y-gekoppelten Wicklungen mit einem einzigen Wechselrichter antreibt (im Folgenden als „Einzelwechselrichtervorrichtung“ bezeichnet). Patentliteratur 1 offenbart eine Technik, bei der ein in einem vorgegebenen Erregungsmuster erfasstes Signal mit einer vorgegebenen Anomalietypkorrespondenztabelle verglichen wird, um eine Unterbrechung und einen Kurzschluss der Verdrahtung zu erkennen.
  • In der Technik der Patentliteratur 1 ist es jedoch schwierig zu erkennen, welches Schaltelement mehrerer Schaltelementen ausgefallen ist, wenn ein Defekt in einem im Wechselrichter enthaltenen Schaltelement auftritt. Zusätzlich wird die Defekterkennung wie z.B. die Unterbrechung der Verdrahtung anhand von einem gemessenen Strom- und Spannungswert durchgeführt, so dass mehr Zeit für die Defekterkennung und die Identifizierung der Defektstelle benötigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden eine Stromumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Defektdiagnose eines Erregungspfads basierend auf einem Messergebnis einer Phasenspannung durchzuführen, , ein Motormodul einschließlich der Stromumwandlungsvorrichtung und eine elektrische Servolenkungsvorrichtung einschließlich des Motormoduls bereitgestellt.
  • LÖSUNGEN FÜR PROBLEME
  • Eine beispielhafte Stromumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Stromumwandlungsvorrichtung, die Strom von einer Stromversorgung in Strom umwandelt, die einem Motor mit n-Phasen-Wicklungen (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) zugeführt wird, wobei die Stromumwandlungsvorrichtung aufweist: einen ersten Wechselrichter, der mit einem Ende der jeweiligen Phasen-Wicklungen des Motors verbunden ist, wobei der erste Wechselrichter n Schenkel hat, von denen jeder ein niederseitiges Schaltelement und ein hochseitiges Schaltelement hat; und eine Steuerschaltung, die einen Ein/Aus-Betrieb der n niederseitigen Schaltelemente und der n hochseitigen Schaltelemente in dem ersten Wechselrichter steuert und Trennungsdefekte der n Phasenwicklungen diagnostiziert. Die Steuerschaltung erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten eines niederseitigen Schaltelements einer ersten spezifischen Phase von den n niederseitigen Schaltelementen in dem ersten Wechselrichter und Ausschalten der restlichen n-1 Schaltelemente und Ausschalten aller n hochseitigen Schaltelemente; liefert das Steuersignal an die n niederseitigen Schaltelemente und die n hochseitigen Schaltelemente in einem Zustand, in dem ein Sternpunkt des Motors gebildet ist und misst n-Phasen-Spannungen, die sich in Abhängigkeit von einem Muster eines Trennungs-Defekts der n-Phasen-Wicklungen ändern; und führt eine erste Defektdiagnose aus, um den Trennungsdefekt basierend auf den gemessenen n-Phasen-Spannungen zu diagnostizieren, indem sie auf eine Tabelle Bezug nimmt, die das Muster des Trennungsdefekts mit n-Phasen-Spannungspegeln verknüpft.
  • VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden die Stromumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Defektdiagnose des Erregungspfads basierend auf dem Messergebnis der Phasenspannung durchzuführen, das Motormodul einschließlich der Stromumwandlungsvorrichtung und die elektrische Servolenkungsvorrichtung einschließlich des Motormoduls bereitgestellt.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Wechselrichtereinheit 100 Gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
    • 2 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das eine Blockkonfiguration eines Motormoduls 2000 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, die hauptsächlich eine Blockkonfiguration einer Stromumwandlungsvorrichtung 1000 veranschaulicht.
    • 3 ist ein Graph, der eine Stromwellenform (Sinuswelle) veranschaulicht, die durch Aufzeichnen von Stromwerten erhalten wird, die durch die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklung eines Motors 200 fließen, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 entsprechend der dreiphasigen Erregungssteuerung gesteuert wird.
    • 4 ist eine Tabelle, die den Inhalt einer Nachschlagetabelle illustriert, die verschiedene Defektmuster mit Dreiphasen-Spannungspegeln gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform verknüpft.
    • 5 ist ein Graph, der eine Stromkurve veranschaulicht, die durch Aufzeichnen von Stromwerten erhalten wird, die durch die V-Phasen- und die W-Phasen-Wicklung des Motors 200 fließen, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der Zweiphasen-Stromversorgungssteuerung in einem Fall gesteuert wird, in dem eine Wicklung M1 getrennt ist.
    • 6 ist ein Graph, der eine Stromkurve veranschaulicht, die durch Aufzeichnen von Stromwerten erhalten wird, die durch die U-Phasen- und die W-Phasen-Wicklung des Motors 200 fließen, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der Zweiphasen-Stromversorgungssteuerung in einem Fall gesteuert wird, in dem eine Wicklung M2 getrennt ist.
    • 7 ist ein Graph, der eine Stromkurve veranschaulicht, die durch Aufzeichnen von Stromwerten erhalten wird, die durch die U-Phasen- und V-Phasen-Wicklung des Motors 200 fließen, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der Zweiphasen-Erregungssteuerung in einem Fall gesteuert wird, in dem eine Wicklung M3 getrennt ist.
    • 8 ist ein Schaltungsdiagramm, der eine Schaltungskonfiguration einer Wechselrichtereinheit 100A gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
    • 9 ist eine Tabelle, die den Inhalt einer Nachschlagetabelle veranschaulicht, die verschiedene Defektmuster mit Dreiphasen-Spannungspegeln gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform verknüpft.
    • 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine typische Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 3000 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen einer Stromumwandlungsvorrichtung, eines Motormoduls und einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es tritt jedoch der Fall auf, dass eine detaillierte Beschreibung mehr als notwendig weggelassen wird, um die folgende Beschreibung nicht unnötig redundant zu machen und das Verständnis für den Fachmann zu erleichtern. Beispielsweise werden in einigen Fällen detaillierte Beschreibungen bereits bekannter Sachverhalte und wiederholte Beschreibungen für im Wesentlichen die gleiche Konfiguration weggelassen.
  • In der vorliegenden Spezifikation werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, indem als Beispiel eine Stromumwandlungsvorrichtung genommen wird, die Strom von einer Stromversorgung in Strom umwandelt, der einem Drehstrommotor mit Dreiphasen-(U-, V-, W-)Wicklungen zugeführt wird. Eine Stromumwandlungsvorrichtung, die Strom von einer Stromversorgung in Strom umwandelt, der einem n-phasigen Motor mit n-Phasen-Wicklung (n ist eine ganze Zahl von vier oder mehr) zugeführt werden soll, wie z.B. vierphasige Wicklungen und fünfphasige Wicklungen, fällt jedoch ebenfalls in den Bereich dieser Offenbarung.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt schematisch eine Schaltungskonfiguration einer Wechselrichtereinheit 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Die Wechselrichtereinheit 100 weist einen Stromausschaltschaltkreis 110, einen ersten Wechselrichter 120 und einen zweiten Wechselrichter 130 auf. Die Wechselrichtereinheit 100 kann den Strom von den Stromversorgungen 101A und 101B in Strom zum Zuführen zu dem Motors 200 umwandeln. Zum Beispiel können der erste und zweite Wechselrichter 120 und 130 Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom umwandeln, der eine Pseudosinuswelle einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase ist.
  • Der Motor 200 ist zum Beispiel ein Drehstrommotor. Der Motor 200 enthält eine U-Phasen-Wicklung M1, eine V-Phasen-Wicklung M2 und eine W-Phasen-Wicklung M3 und ist an den ersten Wechselrichter 120 und den zweiten Wechselrichter 130 angeschlossen. Insbesondere ist der erste Wechselrichter 120 an ein Ende der Wicklung jeder Phase des Motors 200 angeschlossen, und der zweite Wechselrichter 130 ist an das andere Ende der Wicklung jeder Phase angeschlossen. In der vorliegenden Spezifikation bedeutet „Verbindung“ zwischen Teilen (Komponenten) hauptsächlich eine elektrische Verbindung.
  • Der erste Wechselrichter 120 hat Anschlüsse U_L, V_L und W_L, die den jeweiligen Phasen entsprechen. Der zweite Wechselrichter 130 hat Anschlüsse U_R, V_R und W_R, die den jeweiligen Phasen entsprechen. Der Anschluss U_L des ersten Wechselrichters 120 ist an ein Ende der U-Phasen-Wicklung M1, der Anschluss V_L an ein Ende der V-Phasen-Wicklung M2 und der Anschluss W_L an ein Ende der W-Phasen-Wicklung M3 angeschlossen. Ähnlich wie beim ersten Wechselrichter 120 wird der Anschluss U_R des zweiten Wechselrichters 130 an das andere Ende der U-Phasen-Wicklung M1, der Anschluss V_R an das andere Ende der V-Phasen-Wicklung M2 und der Anschluss W_R an das andere Ende der W-Phasen-Wicklung M3 angeschlossen. Eine solche Motorschaltung unterscheidet sich von der so genannten Stern- und Dreieckschaltung.
  • Der Stromausschaltschaltkreis 110 weist ein erstes bis ein viertes Schaltelement 111, 112, 113 und 114 auf. In der Wechselrichtereinheit 100 kann der erste Wechselrichter 120 über den Stromausschaltschaltkreis 110 elektrisch mit der Stromversorgung 101A und der GND verbunden werden. Der zweite Wechselrichter 130 kann über den Stromausschaltschaltkreis 110 elektrisch mit der Stromversorgung 101B und der GND verbunden werden. Konkret schaltet das erste Schaltelement 111 die Verbindung/Trennung zwischen dem ersten Wechselrichter 120 und der GND. Das zweite Schaltelement 112 schaltet die Verbindung/Trennung zwischen der Stromversorgung 101 und dem ersten Wechselrichter 120. Das dritte Schaltelement 113 schaltet die Verbindung/Trennung zwischen dem zweiten Wechselrichter 130 und der GND. Das vierte Schaltelement 114 schaltet die Verbindung/Trennung zwischen der Stromversorgung 101 und dem zweiten Wechselrichter 130.
  • Das Ein-/Ausschalten der ersten bis vierten Schaltelemente 111, 112, 113 und 114 kann z.B. durch einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Treiber gesteuert werden. Die ersten bis vierten Schaltelemente 111, 112, 113 und 114 können einen bidirektionalen Strom ausschalten. Als erste bis vierte Schaltelemente 111, 112, 113 und 114 können beispielsweise ein Halbleiterschalter wie ein Thyristor, ein Analoger-Schalter-IC und ein Feldeffekttransistor (typischerweise ein MOSFET) mit einer darin ausgebildeten parasitären Diode, ein mechanisches Relais und ähnliches verwendet werden. Es kann eine Kombination aus einer Diode und einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet werden. Die Zeichnungen in der vorliegenden Spezifikation veranschaulichen ein Beispiel, in dem der MOSFET als erstes bis viertes Schaltelement 111, 112, 113 und 114 verwendet wird. Nachfolgend werden das erste bis vierte Schaltelement 111, 112, 113 und 114 in einigen Fällen als SW 111, 112, 113 bzw. 114 bezeichnet.
  • Der SW 111 ist so angeordnet, dass ein Vorwärtsstrom in einer internen parasitären Diode zum ersten Wechselrichter 120 fließt. Der SW 112 ist so angeordnet, dass ein Vorwärtsstrom in einer parasitären Diode in Richtung der Stromversorgung 101A fließt. Der SW 113 ist so angeordnet, dass ein Vorwärtsstrom in einer parasitären Diode zum zweiten Wechselrichter 130 fließt. Der SW 114 ist so angeordnet, dass in einer parasitären Diode ein Vorwärtsstrom in Richtung der Stromversorgung 101B fließt.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, ist es bevorzugt, dass der Stromausschaltschaltkreis 110 weiterhin ein fünftes und sechstes Schaltelement 115 und 116 zum Schutz vor Verpolung enthält. Das fünfte und sechste Schaltelement 115 und 116 sind typischerweise MOSFET-Halbleiterschalter mit parasitären Dioden. Das fünfte Schaltelement 115 ist in Reihe mit dem SW 112 geschaltet und so angeordnet, dass ein Vorwärtsstrom in der parasitären Diode zum ersten Wechselrichter 120 fließt. Das sechste Schaltelement 116 ist in Reihe mit dem SW 114 geschaltet und so angeordnet, dass ein Vorwärtsstrom in der parasitären Diode zum zweiten Wechselrichter 130 fließt. Selbst wenn die Stromversorgungen 101A und 101B verkehrt herum angeschlossen werden, kann ein Rückstrom durch die beiden Schaltelemente zum Schutz gegen Verpolung unterbrochen werden.
  • Die Anzahl der zu verwendenden Schaltelemente ist nicht auf das abgebildete Beispiel beschränkt und wird unter Berücksichtigung von Designvorgaben und ähnlichem entsprechend festgelegt. Insbesondere im Fahrzeugbereich ist unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit eine hohe Qualitätssicherung erforderlich, weshalb es bevorzugt ist, für jeden Wechselrichter mehrere Schaltelemente vorzusehen.
  • Die Stromversorgung kann die Stromversorgung 101A für den ersten Wechselrichter 120 und die Stromversorgung 101B für den zweiten Wechselrichter 130 aufweisen. Die Stromversorgungen 101A und 101B erzeugen eine vorgegebene Versorgungsspannung (z.B. 12 V). Als Stromversorgung wird z.B. eine Gleichstrom-Stromversorgung verwendet. Die Stromversorgung kann jedoch ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler und ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler sein und kann eine Batterie (Akkumulator) sein. Darüber hinaus kann die Stromversorgung 101 eine einzige Stromversorgung sein, die dem ersten und zweiten Wechselrichter 120 und 130 gemeinsam ist.
  • Eine Spule 102 ist zwischen den Stromversorgungen 101A und 101B und dem Stromausschaltschaltkreis 110 vorgesehen. Die Spule 102 arbeitet als Rauschfilter und glättet hochfrequente Störungen, die in einer jedem Wechselrichter zugeführten Spannungswellenform enthalten sind, oder hochfrequente Störungen, die von jedem Wechselrichter erzeugt werden, so dass sie nicht auf die Versorgungsseite fließen.
  • Ein Kondensator 103 ist an einen Stromversorgungsanschluss jedes Wechselrichters angeschlossen. Der Kondensator 103 ist ein sogenannter Bypass-Kondensator und unterdrückt eine Spannungswelligkeit. Der Kondensator 103 ist z.B. ein Elektrolytkondensator, und die Kapazität und die zu verwendende Anzahl werden entsprechend den Designvorgaben und Ähnlichem festgelegt.
  • Der erste Wechselrichter 120 enthält eine dreischenklige Brückenschaltung. Jeder Schenkel hat ein niederseitiges Schaltelement und ein hochseitiges Schaltelement. Ein U-Phasen-Schenkel hat ein niederseitiges Schaltelement 121L und ein hochseitiges Schaltelement 121H. Ein V-Phasen-Schenkel hat ein niederseitiges Schaltelement 122L und ein hochseitiges Schaltelement 122H. Ein W-Phasen-Schenkel weist ein niederseitiges Schaltelement 123L und ein hochseitiges Schaltelement 123H auf. Als das Schaltelement kann z.B. ein FET oder ein IGBT verwendet werden. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem ein MOSFET als Schaltelement verwendet wird, wobei das Schaltelement in einigen Fällen als SW bezeichnet wird. So werden beispielsweise die Schaltelemente 121L, 122L und 123L als SW 121L, 122L und 123L bezeichnet.
  • Der erste Wechselrichter 120 enthält drei Shunt-Widerstände 121R, 122R und 123R als Stromsensor 150 (siehe 3), die so konfiguriert sind, dass sie einen in jeder Phasen-Wicklung der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase fließenden Strom erkennt. Der Stromsensor 150 enthält eine Stromerkennungsschaltung (nicht abgebildet), die einen in jedem Shunt-Widerstand fließenden Strom erkennt. Zum Beispiel ist jeder der Shunt-Widerstände 121R, 122R und 123R zwischen jedem der drei niederseitigen Schaltelemente, die in den drei Schenkeln des ersten Wechselrichters 120 enthalten sind, und der GND geschaltet. Insbesondere ist der Shunt-Widerstand 121R elektrisch zwischen den SW 121L und den SW 111 und der Shunt-Widerstand 122R elektrisch zwischen den SW 122L und den SW 111 und der Shunt-Widerstand 123R elektrisch zwischen den SW 123L und den SW 111 geschaltet. Ein Widerstandswert des Shunt-Widerstandes beträgt z.B. etwa 0,5 mΩ bis 1,0 mΩ.
  • Der zweite Wechselrichter 130 enthält eine dreischenklige Brückenschaltung, die dem ersten Wechselrichter 120 ähnlich ist. Ein U-Phasen-Schenkel hat ein niederseitiges Schaltelement 131L und ein hochseitiges Schaltelement 131H. Ein V-Phasen-Schenkel hat ein niederseitiges Schaltelement 132L und ein hochseitiges Schaltelement 132H. Ein W-Phasen-Schenkel weist ein niederseitiges Schaltelement 133L und ein hochseitiges Schaltelement 133H auf. Der zweite Wechselrichter 130 enthält drei Shunt-Widerstände 131R, 132R und 133R. Jeder dieser Shunt-Widerstände ist zwischen jedem der drei in den drei Schenkeln enthaltenen niederseitigen Schaltelemente und der GND angeschlossen.
  • Die Anzahl der Shunt-Widerstände ist nicht auf drei pro Wechselrichter begrenzt. So ist es beispielsweise möglich, zwei Shunt-Widerstände für die U-Phase und die V-Phase, zwei Shunt-Widerstände für die V-Phase und die W-Phase und zwei Shunt-Widerstände für die U-Phase und die W-Phase zu verwenden. Die Anzahl der zu verwendenden Shunt-Widerstände und die Anordnung der Shunt-Widerstände werden unter Berücksichtigung der Produktkosten und der Designspezifikationen angemessen festgelegt.
  • Wie oben beschrieben, hat der zweite Wechselrichter 130 im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der erste Wechselrichter 120. In 1 wird der linke Wechselrichter auf der Papieroberfläche als erster Wechselrichter 120 und der rechte Wechselrichter als zweiter Wechselrichter 130 bezeichnet, um die Beschreibung zu erleichtern. Eine solche Notation sollte jedoch nicht mit der Absicht ausgelegt werden, die vorliegende Offenbarung einzuschränken. Der erste und der zweite Wechselrichter 120 und 130 können ohne Unterschied als Komponenten der Wechselrichtereinheit 100 verwendet werden.
  • 2 zeigt schematisch eine Blockkonfiguration eines Motormoduls 2000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die hauptsächlich eine Blockkonfiguration einer Stromumwandlungsvorrichtung 1000 schematisch darstellt.
  • Das Motormodul 2000 weist die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 mit der Wechselrichtereinheit 100 und einem Steuerschaltkreis 300 sowie den Motor 200 auf.
  • Das Motormodul 2000 ist modularisiert und kann z.B. als elektromechanisch integrierter Motor mit einem Motor, einem Sensor, einem Treiber und einer Steuervorrichtung hergestellt und verkauft werden. Darüber hinaus kann die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 mit Ausnahme des Motors 200 modularisiert und hergestellt und verkauft werden.
  • Der Steuerschaltkreis 300 weist beispielsweise eine Stromversorgungsschaltung 310, einen Winkelsensor 320, eine Eingangsschaltung 330, eine Steuervorrichtung 340, eine Treiberschaltung 350 und ein ROM 360 auf. Der Steuerschaltkreis 300 ist an die Wechselrichtereinheit 100 angeschlossen und treibt den Motor 200 durch Steuern der Wechselrichtereinheit 100 an.
  • Insbesondere kann der Steuerschaltkreis 300 eine Regelung durch Steuern einer Position, einer Drehzahl, eines Stroms und dergleichen eines Rotors des Zielmotors 200 realisieren. Beachten Sie, dass der Steuerschaltkreis 300 einen Drehmomentsensor anstelle des Winkelsensors 320 enthalten kann. In diesem Fall kann der Steuerschaltkreis 300 ein Zielmotormoment des Motors steuern.
  • Die Stromversorgungsschaltung 310 erzeugt eine Gleichspannung (z.B. 3 V oder 5 V), die für jeden Block in der Schaltung erforderlich ist. Der Winkelsensor 320 ist z.B. ein Drehmelder oder ein Hall-IC. Alternativ wird der Winkelsensor 320 auch durch eine Kombination aus einem MR-Sensor mit einem magnetoresistiven (MR) Element und einem Sensormagneten realisiert. Der Winkelsensor 320 erfasst einen Drehwinkel des Rotors (im Folgenden als „Rotationssignal“ bezeichnet) und gibt das Rotationssignal an die Steuervorrichtung 340 aus.
  • Der Eingangskreis 330 empfängt einen vom Stromsensor 150 erfassten Motorstromwert (im Folgenden als „Stromistwert“ bezeichnet), wandelt einen Pegel des Stromistwertes wie erforderlich in einen Eingangspegel der Steuervorrichtung 340 um und gibt den Stromistwert an die Steuervorrichtung 340 aus. Die Eingangsschaltung 330 ist z.B. eine Analog/Digital-Wandlerschaltung.
  • Die Steuervorrichtung 340 ist eine integrierte Schaltung, die die gesamte Stromumwandlungsvorrichtung 1000 steuert, und ist beispielsweise ein Mikrocontroller oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA).
  • Die Steuervorrichtung 340 steuert einen Schaltvorgang (Ein- oder Ausschalten) jedes SW im ersten und zweiten Wechselrichter 120 und 130 der Wechselrichtereinheit 100. Die Steuervorrichtung 340 stellt einen Stromsollwert entsprechend dem StromIstwert und dem Rotationssignal des Rotors ein, erzeugt ein PWM-Signal und gibt das PWM-Signal an die Treiberschaltung 350 aus. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 340 jeden SW im Stromausschaltschaltkreis 110 der Wechselrichtereinheit 100 ein- und ausschalten.
  • Die Treiberschaltung 350 ist typischerweise ein Gate-Treiber (oder Vor-Treiber). Die Treiberschaltung 350 erzeugt ein Steuersignal (Gate-Steuersignal) zur Steuerung des Schaltvorgangs des MOSFETs jedes SW im ersten und zweiten Wechselrichter 120 und 130 entsprechend dem PWM-Signal und liefert das Steuersignal an ein Gate jedes SW. Darüber hinaus kann die Treiberschaltung 350 ein Steuersignal erzeugen, um das Ein- und Ausschalten jedes SW im Stromausschaltschaltkreis 110 gemäß einer Anweisung der Steuervorrichtung 340 zu steuern. Es gibt den Fall, in dem ein Gate-Treiber nicht unbedingt erforderlich ist, wenn ein Antriebsziel ein Motor ist, der mit einer niedrigen Spannung betrieben werden kann. In einem solchen Fall kann eine Funktion des Gate-Treibers in der Steuervorrichtung 340 implementiert werden.
  • Das ROM 360 ist beispielsweise ein beschreibbarer Speicher (z.B. ein PROM), ein wiederbeschreibbarer Speicher (z.B. ein Flash-Speicher) oder ein Nur-LeseSpeicher. Das ROM 360 speichert ein Steuerprogramm mit einer Befehlsgruppe, die so konfiguriert ist, dass die Steuervorrichtung 340 die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 steuert, und einer Befehlsgruppe, die für die Ausführung verschiedener Defektdiagnosen eingerichtet ist, die später beschrieben werden. Beispielsweise wird das Steuerprogramm zum Zeitpunkt des Hochfahrens vorübergehend in einem RAM (nicht abgebildet) erweitert.
  • Es wird ein spezifisches Beispiel für ein Steuerungsverfahren beschrieben, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 normal ist. Normalität bedeutet einen Zustand, in dem jedes SW des ersten Wechselrichters 120, des zweiten Wechselrichters 130 und des Stromausschaltschaltkreises 110 nicht ausgefallen ist und keine der Dreiphasen-Wicklungen M1, M2 und M3 des Motors 200 ausgefallen ist. In der vorliegenden Spezifikation wird davon ausgegangen, dass die SWs 115 und 116 für den Verpolungsschutz des Stromausschaltschaltkreises 110 immer eingeschaltet sind.
  • Im Normalfall schaltet der Steuerschaltkreis 300 alle SWs 111, 112, 113 und 114 des Stromausschaltschaltkreises 110 ein. Als Ergebnis sind die Stromversorgung 101A und der erste Wechselrichter 120 elektrisch verbunden, und die Stromversorgung 101B und der zweite Wechselrichter 130 sind elektrisch verbunden. Außerdem sind der erste Wechselrichter 120 und die GND elektrisch verbunden, und der zweite Wechselrichter 130 und die GND sind elektrisch verbunden. In einem solchen Verbindungszustand treibt der Steuerschaltkreis 300 den Motor 200 an, indem er die Wicklungen M1, M2 und M3 unter Verwendung des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 erregt. In der vorliegenden Spezifikation wird die Erregung der Dreiphasen-Wicklung als „Dreiphasen-Erregungssteuerung“ und die Erregung der zweiphasigen Wicklung als „zweiphasige Erregungssteuerung“ bezeichnet.
  • 3 veranschaulicht eine Stromkurve (Sinuswelle), die durch Aufzeichnen der durch die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklung des Motors 200 fließenden Stromwerte erhalten wird, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 entsprechend der dreiphasigen Erregungssteuerung gesteuert wird. Die horizontale Achse gibt einen elektrischen Winkel (Grad) des Motors an, und die vertikale Achse einen Stromwert (A). In der aktuellen Wellenform von 3 ist der Stromwert für jeden elektrischen Winkel von 30° aufgetragen. lpk stellt den maximalen Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar.
  • In der in 3 dargestellten Stromwellenform ist die Summe der durch die Dreiphasen-Wicklungen fließenden Ströme unter Berücksichtigung der Stromrichtung für jeden elektrischen Winkel „0“. Die durch die Dreiphasen-Wicklung fließenden Ströme können jedoch unabhängig voneinander entsprechend einer Schaltungskonfiguration der Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gesteuert werden, und somit ist es auch möglich, eine Steuerung durchzuführen, bei der die Gesamtsumme der Ströme nicht „0“ wird. Der Steuerschaltkreis 300 steuert z.B. den Schaltvorgang jedes Schaltelements des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 durch eine PWM-Steuerung, mit der die in 3 dargestellte Stromkurve erreicht werden kann.
  • Anomalie bedeutet hauptsächlich (1) einen Defekt des Schaltelements jedes Wechselrichters und (2) einen Defekt der Wicklung des Motors 200. (1) Der Defekt des Schaltelements jedes Wechselrichters lässt sich grob in „Aus-Defekt (offener Defekt)“ und „Ein-Defekt (Kurzschluss-Defekt)“ einteilen. „Aus-Defekt“ bezeichnet einen Defekt, bei dem ein Teil zwischen einer Source und einem Drain eines FETs offen ist (mit anderen Worten, ein Widerstand rds zwischen Source und Drain wird hochohmig), und „Ein-Defekt“ bezieht sich auf einen Defekt, bei dem Source und Drain des FETs kurzgeschlossen sind. (2) Der Defekt der Wicklung des Motors 200 deutet hauptsächlich auf die Trennung der Wicklung hin.
  • Wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 über einen längeren Zeitraum verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass mindestens einer der mehreren SWs und die Dreiphasen-Wicklungen der beiden Wechselrichter ausfallen. Solche Defekte unterscheiden sich von einem Fertigungsdefekt, der während der Herstellung auftreten kann. Fällt eines der Schaltelemente aus, wird die Dreiphasen-Erregungssteuerung im Normalzustand unmöglich. Wenn eine der Wicklungen M1, M2 und M3 getrennt wird, wird außerdem die Dreiphasen-Erregungssteuerung im Normalzustand unmöglich.
  • Der Steuerschaltkreis 300 (hauptsächlich die Steuervorrichtung 340) kann einen Wicklungstrennungsdefekt und den Ein- oder Aus-Defekt des SW im Wechselrichter diagnostizieren, unter der Annahme, dass die Treiberschaltung (Gate-Treiber) 350 nicht ausgefallen ist. Typischerweise führt die Steuervorrichtung 340 vorzugsweise eine anfängliche Diagnose des SW-Defekts und des Wicklungsdefekts durch, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 eingeschaltet und der Steuerschaltkreis 300 aktiviert wird. Die Steuervorrichtung 340 kann jedoch im Normalzustand periodisch den SW-Defekt und den Wicklungsdefekt in der Steuerung diagnostizieren. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, die Diagnosezeit so kurz wie möglich zu halten, um die Motorsteuerung nicht zu beeinträchtigen. Beispielsweise wird die Diagnosezeit vorzugsweise auf 30 ms oder weniger gedrückt.
  • Die Steuervorrichtung 340 diagnostiziert den SW-Defekt des Wechselrichters. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 340 den SW mit dem Ein- oder Aus-Defekt aus den zwölf SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 identifizieren. Die SW-Defektdiagnose hat eine erste Defektdiagnose, um den Ein-Defekt des SW zu diagnostizieren, und eine zweite Defektdiagnose, um den Aus-Defekt des SW zu diagnostizieren.
  • Beispielsweise führt die Steuervorrichtung 340 die erste Defektdiagnose am ersten Wechselrichter 120 und dann die erste Defektdiagnose am zweiten Wechselrichter 130 aus. Wenn die erste Defektdiagnose abgeschlossen ist, führt die Steuervorrichtung 340 die zweite Defektdiagnose am ersten Wechselrichter 120 aus und führt dann die zweite Defektdiagnose am zweiten Wechselrichter 130 aus.
  • Die erste Defektdiagnose weist die folgenden Schritte auf. (1) Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten aller drei niederseitigen Schaltelemente und drei hochseitigen Schalter in einem (zu diagnostizierenden Wechselrichter) von dem ersten und dem zweiten Wechselrichter 120 und 130 und drei niederseitigen Schaltelemente und drei hochseitigen Schalter im anderen (nicht zu diagnostizierenden Wechselrichter).
  • (2) Die Treiberschaltung 350 liefert das Steuersignal an alle SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 340. Die Steuervorrichtung 340 misst die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw, die an einem Ende jeder der Wicklungen M1, M2 und M3 auftreten. So kann die Steuervorrichtung 340 beispielsweise die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw durch Messung der Anschlussspannungen der Anschlüsse (z.B. der Anschlüsse U_L, V_L und W_L) des zu diagnostizierenden Wechselrichters erfassen. Bei der ersten Defektdiagnose ändern sich die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw in Abhängigkeit von den Mustern der Ein-Defekte der SWs.
  • (3) Die Steuervorrichtung 340 nimmt Bezug auf eine Nachschlagetabelle (im Folgenden als „LUT“ bezeichnet), die die Muster von Ein-Defekten der SWs mit den Dreiphasenspannungspegeln verknüpft und diagnostiziert Ein-Defekte der drei niederseitigen Schaltelemente und der drei hochseitigen Schalter im Wechselrichter basierend auf den gemessenen Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw.
  • Im Folgenden wird die erste Defektdiagnose ausführlich beschrieben, indem der Fall als Beispiel genommen wird, dass der erste Wechselrichter 120 diagnostiziert werden soll. 4 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel einer LUT, die verschiedene Defektmuster mit Dreiphasen-Spannungspegeln verknüpft.
  • Die LUT verfügt über Defektdiagnoseinformationen, die z.B. in 4 dargestellt sind und die die Muster von Ein-Defekten der SWs mit den Dreiphasen-Spannungspegeln Vu, Vv und Vw verknüpfen. Es gibt hauptsächlich drei Muster von Ein-Defekten der SWs: den Ein-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des U-Phasen-Schenkels des Wechselrichters, den Ein-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des V-Phasen-Schenkels und den Ein-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des W-Phasen-Schenkels.
  • Jeder Pegel der Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw kann ein beliebigen Pegel von einem ersten Pegel (niedriger Pegel: L-Pegel), einem zweiten Pegel (Zwischenpegel: M- Pegel) und einem dritten Pegel (hoher Pegel: H- Pegel) sein. Wenn die Versorgungsspannung 12,0 V beträgt, ist der erste Pegel höher als ein GND-Pegel, zum Beispiel etwa 1,0 V. Der zweite Pegel ist höher als der erste Pegel, zum Beispiel etwa 9,0 V. Der dritte Pegel ist höher als der zweite Pegel und niedriger als ein Spannungspegel der Stromversorgung. Der dritte Pegel liegt beispielsweise bei etwa 12,0 V.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten der SWs 111 und 112 des Stromausschaltschaltkreises 110 bei der ersten Defektdiagnose. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 111 und 112 gegeben, und die SWs 111 und 112 werden eingeschaltet. Hier wird das Einschalten der SWs 111 und 112 in der ersten Defektdiagnose in einigen Fällen als „Einschalten des Stromausschaltschaltkreises 110“ bezeichnet. Andererseits erzeugt die Steuervorrichtung 340 ein Steuersignal zum Ausschalten der SWs 113 und 114 des Stromausschaltschaltkreises 110. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 113 und 114 gegeben, und die SWs 113 und 114 werden ausgeschaltet. Als Ergebnis wird der erste Wechselrichter 120 an die Stromversorgung 101A und die GND angeschlossen und der zweite Wechselrichter 130 von der Stromversorgung 101B und der GND getrennt. Im Übrigen hat die erste Defektdiagnose die Voraussetzung, dass die SWs 111, 112, 113 und 114 nicht versagt haben.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten aller SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130. Ein Gate-Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 121L, 122L, 123L, 121H, 122H, 123H, 131L, 132L, 133L, 131H, 132H und 133H gegeben, um sie auszuschalten.
  • Wenn jede der gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw den Zwischenpegel anzeigt, kann die Steuervorrichtung 340 feststellen, dass alle SWs 121L, 122L, 123L, 121H, 122H und 123H des ersten Wechselrichters 120 keinen Ein-Defekt aufweisen.
  • Obwohl nicht abgebildet, sind in den Anschlüssen U_L, V_L und W_L des ersten Wechselrichters 120 und in den Anschlüssen U_R, V_R und W_R des zweiten Wechselrichters 130 Spannungsteilerwiderstände vorgesehen. Der Spannungsteilerwiderstand hat einen Widerstandswert, bei dem eine Anschlussspannung in der Nähe einer Zwischenspannung (z.B. 6 V) der Versorgungsspannung liegt, wenn alle hochseitigen Schaltelemente und die niederseitigen Schaltelemente der Schenkel der jeweiligen Phasen im Aus-Zustand sind. Wenn alle SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 im Aus-Zustand sind, d.h. wenn sie keinen Ein-Defekt haben, zeigen die Anschlussspannungen der Anschlüsse U_L, V_L und W_L des ersten Wechselrichters 120 deshalb den Zwischenpegel an.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase von den drei Phasen den niedrigen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der restlichen zwei Phasen den Zwischenpegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 den Defekt des niederseitigen Schaltelements der Phase, deren Phasenspannung den niedrigen Pegel anzeigt, erkennen. Dies liegt daran, dass die Niedriger-Pegel-Spannung am Anschluss des Wechselrichters in der Phase mit dem Ein-Defekt über den SW erscheint, wenn das niederseitige Schaltelement den Ein-Defekt hat.
  • Wenn eine Phasenspannung der U-Phase den niedrigen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der V- und W-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 121L des U-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Ähnlich wie bei der U-Phase, wenn eine Phasenspannung der V-Phase den niedrigen Pegel und die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 122L des V-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Wenn eine Phasenspannung der W-Phase den niedrigen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der U- und V-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 123L des W-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase von den drei Phasen den hohen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der restlichen zwei Phasen den Zwischenpegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 den Ein-Defekt des hochseitigen Schaltelements der Phase erkennen, deren Phasenspannung den hohen Pegel anzeigt. Dies liegt daran, dass die Hoher-Pegel-Spannung am Anschluss des Wechselrichters in der Phase mit dem Ein-Defekt über den SW erscheint, wenn das hochseitige Schaltelement den Ein-Defekt hat.
  • Wenn eine Phasenspannung der U-Phase den hohen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der V- und W-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 121H des U-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Ähnlich wie bei der U-Phase, wenn eine Phasenspannung der V-Phase den hohen Pegel und die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 122H des V-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Wenn eine Phasenspannung der W-Phase den hohen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der U- und V-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Ein-Defekt des SW 123H des W-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters.
  • Die zweite Defektdiagnose weist die folgenden Schritte auf, die so eingerichtet sind, dass ein Aus-Defekt eines niederseitigen Schaltelements diagnostiziert wird. (1) Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten von drei niederseitigen Schaltelementen und zum Ausschalten von drei hochseitigen Schaltern in einem (dem zu diagnostizierenden Wechselrichter) von dem ersten und dem zweiten Wechselrichter 120 und 130 und erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten aller drei niederseitigen Schaltelemente und drei hochseitigen Schalter im anderen (nicht zu diagnostizierenden Wechselrichter).
  • (2) Die Treiberschaltung 350 liefert das Steuersignal an alle SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 340. Die Steuervorrichtung 340 misst die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw, die an einem Ende jeder der Wicklungen M1, M2 und M3 auftreten. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 340 die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw durch Messung der Anschlussspannungen der Anschlüsse (z.B. der Anschlüsse U_L, V_L und W_L) des zu diagnostizierenden Wechselrichters erfassen.
  • (3) Die Steuervorrichtung 340 nimmt Bezug auf die LUT, die Muster von Aus-Defekten der niederseitigen SWs mit den Dreiphasen-Spannungspegeln verknüpft, und diagnostiziert Aus-Defekte der drei niederseitigen Schaltelemente im Wechselrichter basierend auf den gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw.
  • Die zweite Defektdiagnose weist ferner die folgenden Schritte auf, die zur Diagnose eines Aus-Defekts eines hochseitigen Schaltelements eingerichtet sind. (4) Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten von drei hochseitigen Schaltelementen und zum Ausschalten von drei niederseitigen Schaltern in einem (zu diagnostizierenden Wechselrichter) von dem ersten und dem zweiten Wechselrichter 120 und 130 und erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten aller drei niederseitigen Schaltelemente und drei hochseitigen Schalter im anderen (nicht zu diagnostizierenden Wechselrichter).
  • (5) Die Treiberschaltung 350 liefert das Steuersignal an alle SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 340. Die Steuervorrichtung 340 misst die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw, die an einem Ende jeder der Wicklungen M1, M2 und M3 auftreten.
  • (6) Die Steuervorrichtung 340 nimmt Bezug auf die LUT, die ferner Muster von Aus-Defekten der hochseitigen SWs mit den Dreiphasen-Spannungspegeln verknüpft und diagnostiziert Aus-Defekte der drei hochseitigen Schaltelemente im Wechselrichter basierend auf den gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw. Bei der zweiten Defektdiagnose ändern sich die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw in Abhängigkeit von den Aus-Defektmustern der SWs.
  • Im Folgenden wird die zweite Defektdiagnose ausführlich beschrieben, indem der Fall, dass als Beispiel genommen wird, dass der erste Wechselrichter 120 diagnostiziert werden soll. Die LUT verfügt über Defektdiagnoseinformationen, die z.B. in 4 dargestellt sind und die Muster der Defekte der SWs mit den Dreiphasen-Spannungspegeln Vu, Vv und Vw verknüpfen. Es gibt im Wesentlichen drei Muster von Defekten der SWs: der Aus-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des U-Phasen-Schenkels des Wechselrichters, der Aus-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des V-Phasen-Schenkels und der Aus-Defekt des hochseitigen Schaltelements oder des niederseitigen Schaltelements des W-Phasen-Schenkels.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten der SWs 111 und 112 des Stromausschaltschaltkreises 110 bei der zweiten Defektdiagnose. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 111 und 112 gegeben, und die SWs 111 und 112 werden eingeschaltet. Andererseits erzeugt die Steuervorrichtung 340 ein Steuersignal zum Ausschalten der SWs 113 und 114 des Stromausschaltschaltkreises 110. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 113 und 114 gegeben, und die SWs 113 und 114 werden ausgeschaltet. Im Übrigen hat die zweite Defektdiagnose auch die Voraussetzung, dass die SWs 111, 112, 113 und 114 nicht versagt haben.
  • Zunächst erzeugt die Steuervorrichtung 340 ein Steuersignal, um nur die SWs 121L, 122L und 123L des ersten Wechselrichters 120 von den SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 einzuschalten und die restlichen SWs auszuschalten. Ein Gate-Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 121L, 122L und 123L gegeben, um sie einzuschalten. Den SWs 121H, 122H, 123H, 131L, 132L, 133L, 131H, 132H und 133H wird ein Gate-Steuersignal zugeführt, das der Treiberschaltung 350 zugeführt wird, um sie auszuschalten.
  • Wenn jede der gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw den niedrigen Pegel anzeigt, kann die Steuervorrichtung 340 feststellen, dass die SWs 121L, 122L und 123L des ersten Wechselrichters 120 keinen Aus-Defekt haben. Dies liegt daran, dass die Niedriger-Pegel-Spannung an den Dreiphasen-Anschlüssen U_L, V_L und W_L des ersten Wechselrichters 120 über diese SWs erscheint, wenn alle niederseitigen Schaltelemente eingeschaltet sind.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase der drei Phasen den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der beiden übrigen Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 den Aus-Defekt des niederseitigen Schaltelements der Phase erkennen, deren Phasenspannung den Zwischenpegel anzeigt. Dies liegt daran, dass nicht die Niedriger-Pegel-Spannung, sondern die Spannung des oben beschriebenen Spannungsteilerwiderstandes am Anschluss der Phase mit dem Aus-Defekt des ersten Wechselrichters 120 erscheint, wenn das niederseitige Schaltelement den Aus-Defekt hat.
  • Wenn eine Phasenspannung der U-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der V- und W-Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 121L des U-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Ähnlich wie bei der U-Phase, wenn eine Phasenspannung der V-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 122L des V-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Wenn eine Phasenspannung der W-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und V-Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 123L des W-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters.
  • Anschließend erzeugt die Steuervorrichtung 340 ein Steuersignal, um nur die SWs 121H, 122H und 123H des ersten Wechselrichters 120 von den SWs des ersten und zweiten Wechselrichters 120 und 130 einzuschalten und die restlichen SWs auszuschalten. Ein Gate-Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 121H, 122H und 123H gegeben, um sie einzuschalten. Ein Gate-Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 121L, 122L, 123L, 131L, 132L, 133L, 131H, 132H und 133H gegeben, um sie auszuschalten.
  • Wenn jede der gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw den hohen Pegel anzeigt, kann die Steuervorrichtung 340 feststellen, dass die SWs 121H, 122H und 123H des ersten Wechselrichters 120 keinen Aus-Defekt haben. Dies liegt daran, dass die Hoher-Pegel-Spannung an den Dreiphasen-Anschlüssen U_L, V_L und W_L des ersten Wechselrichters 120 über diese SWs erscheint, wenn alle hochseitigen Schaltelemente eingeschaltet sind.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase der drei Phasen den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der restlichen zwei Phasen den hohen Pegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 den Aus-Defekt des hochseitigen Schaltelements der Phase erkennen, deren Phasenspannung den Zwischenpegel anzeigt. Dies liegt daran, dass nicht die Hoher-Pegel-Spannung, sondern die Spannung des oben beschriebenen Spannungsteilerwiderstandes am Anschluss der Phase mit dem Aus-Defekt des ersten Wechselrichters 120 erscheint, wenn das hochseitige Schaltelement den Aus-Defekt hat.
  • Wenn eine Phasenspannung der U-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der V- und W-Phasen den hohen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 121H des U-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Ähnlich wie bei der U-Phase, wenn eine Phasenspannung der V-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den hohen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 122H des V-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters. Wenn eine Phasenspannung der W-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und V-Phasen den hohen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt des SW 123H des W-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters.
  • Es ist bevorzugt, den Aus-Defekt erst nach der Diagnose des Ein-Defekts zu diagnostizieren. Es wird beispielsweise angenommen, dass des SW 121H des U-Phasen-Schenkels des ersten Wechselrichters 120 den Ein-Defekt hat. In einem solchen Fall werden beim Einschalten des SW 121L in der Aus-Defektdiagnose sowohl das hochseitige Schaltelement als auch das niederseitige Schaltelement des U-Phasen-Schenkels eingeschaltet, und es ist wahrscheinlich, dass ein Erregungspfad kurzgeschlossen wird. Dies kann durch die oben beschriebene Reihenfolge der Diagnosen vermieden werden.
  • Die Aus-Defekt-Diagnose wird unter der Prämisse durchgeführt, dass es nicht mehr als zwei Ein-Defekte von SWs in der Ein-Defekt-Diagnose gibt. Aber selbst wenn ein nicht zu diagnostizierendes Ausschalt-Schaltelement in einem Wechselrichter einen Ein-Defekt hat, kann die Ein-Defekt-Diagnose durchgeführt werden, wenn alle hochseitigen Schaltelemente und die niederseitigen Schaltelemente abgeschaltet werden können.
  • Wenn die Steuervorrichtung 340 die Diagnose der Ein- oder Aus-Defekte der SWs abgeschlossen hat, verwendet die Steuervorrichtung 340 einen Sternpunkt des Motors 200, um den Trennungsdefekt der Wicklung zu diagnostizieren. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 340 eine getrennte Wicklung von den Wicklungen M1, M2 und M3 erkennen. Der Abschluss der Diagnose des Ein/Aus-Defekts des SW ist eine Voraussetzung für die Diagnose des Wicklungstrennungsdefekts.
  • Die Diagnose des Wicklungstrennungsdefekts weist eine dritte Defektdiagnose auf. Die Steuervorrichtung 340 führt die dritte Defektdiagnose aus, indem sie Knoten in einem von dem ersten und dem zweiten Wechselrichter 120 und 130 (z.B. dem zweiten Wechselrichter 130) als Sternpunkte des Motors 200 arbeiten lässt und die Schaltelemente des anderen (z.B. des ersten Wechselrichters 120) in einem vorgegebenen Muster ein- oder ausschaltet.
  • Die dritte Defektdiagnose weist die folgenden Schritte auf. (1) Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal, um ein niederseitiges Schaltelement einer ersten bestimmten Phase von den drei niederseitigen Schaltelementen im anderen Wechselrichter einzuschalten und die beiden restlichen niederseitigen Schaltelemente auszuschalten und alle drei hochseitigen Schaltelemente auszuschalten. Die erste spezifische Phase kann eine beliebige Phase der U-, V- und W-Phase sein.
  • (2) Unter der Steuerung der Steuervorrichtung 340 liefert die Treiberschaltung 350 das Steuersignal an die drei niederseitigen Schaltelemente und die drei hochseitigen Schaltelemente des anderen Wechselrichters in einem Zustand, in dem die Sternpunkte des Motors 200 in dem einen Wechselrichter eingestellt sind. Die Steuervorrichtung 340 misst die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw, die an einem Ende jeder der Wicklungen M1, M2 und M3 auftreten. Bei der dritten Defektdiagnose ändern sich die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw abhängig vom Defektmuster der Wicklungstrennung.
  • Die Steuervorrichtung 340 schaltet die Schaltelemente des einen Wechselrichters in einem vorgegebenen Muster ein oder aus, damit die Knoten im Wechselrichter als Sternpunkte des Motors 200 arbeiten. Nach dem vorgegebenen Muster werden die Potentiale von drei Knoten (z.B. Knoten n1, n2 und n3 im zweiten Wechselrichter 130 in 1) zwischen den hochseitigen Schaltelementen und den niederseitigen Schaltelementen in den drei Schenkeln des einen Wechselrichters gleich groß.
  • (3) Die Steuervorrichtung 340 nimmt Bezug auf die LUT, die das Wicklungstrennungsdefektmuster mit den Pegeln der Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw verknüpft und diagnostiziert den Trennungsdefekt basierend auf den gemessenen Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw.
  • Es wird noch einmal auf 4 Bezug genommen. Die LUT enthält außerdem Defektdiagnose-Informationen, die die Muster der Trennungsdefekte der Wicklungen mit den Pegeln der Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw verknüpfen. Es gibt hauptsächlich drei Muster von Aus-Defekten der Wicklungen: Trennung der U-Phasen-Wicklung M1, Trennung der V-Phasen-Wicklung M2 und Trennung der W-Phasen-Wicklung M3.
  • Im Folgenden werden spezifische Diagnoseschritte zur Durchführung der dritten Defektdiagnose beschrieben, indem die Knoten im zweiten Wechselrichter 130 dazu gebracht werden, als Sternpunkte des Motors 200 arbeiten. Es ist auch möglich, die dritte Defektdiagnose durchzuführen, indem die Knoten im ersten Wechselrichter 120 dazu gebracht werden, als Sternpunkte des Motors 200 arbeiten.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten der SWs 111 und 112 des Stromausschaltschaltkreises 110 und zum Ausschalten der SWs 113 und 114. Hier wird das Einschalten der SWs 111 und 112 beim Ausführen der dritten Defektdiagnose in einigen Fällen als „Einschalten des Stromausschaltschaltkreises 110“ bezeichnet. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SWs 111, 112, 113 und 114 gegeben, die SWs 111 und 112 werden eingeschaltet und die SWs 113 und 114 werden ausgeschaltet. Als Ergebnis wird der erste Wechselrichter 120 an die Stromversorgung 101A und die GND angeschlossen und der zweite Wechselrichter 130 von der Stromversorgung 101B und der GND getrennt. Im Übrigen hat die dritte Defektdiagnose auch die Voraussetzung, dass die SWs 111, 112, 113 und 114 nicht versagt haben.
  • Die Steuervorrichtung 340 bringt die Knoten des Wechselrichters dazu, als Sternpunkte des Motors 200 zu arbeiten, indem sie die Schaltelemente des zweiten Wechselrichters 130 in einem vorgegebenen Muster ein- oder ausschaltet. Beispiele für das vorgegebene Muster können ein Muster A zum Einschalten der hochseitigen SWs 131H, 132H und 133H und zum Ausschalten der niederseitigen SWs 131L, 132L und 133L des zweiten Wechselrichters 130, ein Muster B zum Ausschalten der hochseitigen SWs 131H, 132H und 133H und zum Einschalten der niederseitigen SWs 131L, 132L und 133L und ein Muster C zum Einschalten aller SWs des zweiten Wechselrichters 130 sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bringt die Steuervorrichtung 340 unter Verwendung des Musters A die Knoten im zweiten Wechselrichter 130 dazu, als Sternpunkte zu arbeiten. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 340 macht die Potentiale der Knoten n1, n2 und n3 des zweiten Wechselrichters 130 unter Verwendung des Musters A gleich. Ein Gate-Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SW des zweiten Wechselrichters gegeben.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten der hochseitigen SWs 121H, 122H und 123H des ersten Wechselrichters 120. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste spezifische Phase die U-Phase. Wie oben beschrieben, kann die erste charakteristische Phase die V- oder W-Phase sein. Die Steuervorrichtung 340 schaltet ferner den niederseitigen SW 121L der U-Phase des ersten Wechselrichters 120 ein und schaltet die SWs 122L und 123L der beiden übrigen Phasen aus. Zum Einschalten des SW 121L wird ein Gate-Steuersignal von der Treiberschaltung 350 an den SW 121L gegeben, und ein Gate-Steuersignal wird an die SWs 122L, 123L, 121H, 122H und 123H gegeben, um sie auszuschalten.
  • Wenn jede der gemessenen Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw den niedrigen Pegel anzeigt, stellt die Steuervorrichtung 340 fest, dass die Wicklungen M1, M2 und M3 nicht getrennt sind. Mit anderen Worten, es ist möglich, festzustellen, dass die Dreiphasen-Erregungspfade normal sind. Wenn die SW 121L der U-Phase, die die erste spezifische Phase ist, in dem Zustand eingeschaltet wird, in dem die Knoten im zweiten Wechselrichter 130 als Sternpunkte arbeiten, erscheint die Niedriger-Pegel-Spannung an den Anschlüssen L_V und L_W des ersten Wechselrichters 120 über die Wicklungen M2 und M3.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase unter den drei Phasen den niedrigen Pegel und die Phasenspannungen der restlichen zwei Phasen den Zwischenpegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Trennungsdefekt einer Wicklung der ersten spezifischen Phase. Insbesondere wenn eine Phasenspannung der U-Phase, die die erste spezifische Phase ist, den niedrigen Pegel anzeigt und die Phasenspannungen der V- und W-Phasen den Zwischenpegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 einen Trennungsdefekt der Wicklung M1 der U-Phase erkennen. Dies liegt daran, dass beim Ausschalten der U-Phasen-Wicklung M1 die Niedriger-Pegel-Spannung an den Anschlüssen L_V und L_W des ersten Wechselrichters 120 über die Wicklungen M1, M2 und M3 nicht erscheint, auch wenn die U-Phase SW 121L eingeschaltet ist. Stattdessen erscheint die Spannung des oben beschriebenen Spannungsteilerwiderstandes an den Anschlüssen L_V und L_W.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase zwischen anderen Phasen als der ersten spezifischen Phase den Zwischenpegel anzeigt und die Phasenspannungen der beiden übrigen Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 die Trennung einer Wicklung der Phase, die den Zwischenpegel anzeigt. Insbesondere wenn eine Phasenspannung der V-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 einen Defekt der V-Phasen-Wicklung M2 erkennen. Wenn eine Phasenspannung der W-Phase den Zwischenpegel und die Phasenspannungen der U- und V-Phasen den niedrigen Pegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 einen Defekt der W-Phasen-Wicklung M3 erkennen. Dies liegt daran, dass die Niedriger-Pegel-Spannung an dem Anschluss L_W des ersten Wechselrichters 120 über die Wicklungen M1 und M3, aber nicht an dem Anschluss L_V über die Wicklungen M1 und M2 erscheint, z.B. wenn die V-Phasen-Wicklung M2 getrennt und die U-Phase des SW 121L eingeschaltet wird.
  • Wenn z.B. bei der Diagnose der Ein- oder Aus-Defekte der SWs festgestellt wird, dass der hochseitigen SW 131H des zweiten Wechselrichters den Aus-Defekt oder der niederseitigen SW 131L den Ein-Defekt hat, kann die Steuervorrichtung 340 durch Einschalten der niederseitigen SWs 131L, 132L und 133L bewirken, dass die Knoten im zweiten Wechselrichter als Sternpunkte arbeiten. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 340 anhand der Muster der Ein- oder Aus-Defekte der SWs auswählen, welches der drei oben beschriebenen Muster verwendet werden soll.
  • Es wird z.B. angenommen, dass eines der SWs 121L, 122L, 123L, 121L, 122L und 123L den Ein- oder Aus-Defekt hat, oder dass mindestens eines der dritten und vierten Schaltelemente 113 und 114 den Ein-Defekt im ersten Wechselrichter 120 hat. In einem solchen Fall kann die Steuervorrichtung 340 die Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw messen, die an den anderen Enden der Wicklungen M1, M2 und M3 in dem Zustand auftreten, in dem die Knoten im ersten Wechselrichter 120 dazu gebracht werden, als Sternpunkte des Motors 200 zu arbeiten, indem die dritte Defektdiagnose auf den zweiten Wechselrichter 130 angewendet wird.
  • Wenn bei der ersten bis dritten Defektdiagnose mindestens ein Ein- oder Aus-Defekt des SW und ein Trennungsdefekt der Wicklung erkannt wird, kann die Steuervorrichtung 340 die Motorerregungssteuerung von der Dreiphasen Erregungssteuerung auf die Zweiphasen-Erregungssteuerung umschalten.
  • 5 veranschaulicht eine Stromkurve, die durch Aufzeichnen der Stromwerte, die durch die V- und W-Phasen-Wicklungen des Motors 200 fließen, erhalten wird, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 entsprechend der Zweiphasen-Erregungssteuerung gesteuert wird, wenn die Wicklung M1 getrennt ist. 6 veranschaulicht eine Stromkurve, die durch Aufzeichnen der Stromwerte, die durch die U- und W-Phasen-Wicklungen des Motors 200 fließen, erhalten wird, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 entsprechend der Zweiphasen-Erregungssteuerung bei getrennter Wicklung M2 gesteuert wird. 7 veranschaulicht eine Stromkurve, die durch Aufzeichnen der Stromwerte, die durch die U- und V-Phasen-Wicklungen des Motors 200 fließen, erhalten wird, wenn die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 entsprechend der Zweiphasen-Erregungssteuerung gesteuert wird, wenn die Wicklung M3 getrennt ist. Die horizontale Achse gibt einen elektrischen Winkel (Grad) des Motors an, und die vertikale Achse einen Stromwert (A). In den Stromkurven von 5 bis 7 ist der Stromwert für jeden elektrischen Winkel von 30° aufgetragen. lpk stellt den maximalen Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar.
  • Wenn die Steuervorrichtung 340 beispielsweise den Ein-Defekt des SW 121L des ersten Wechselrichters 120 oder den Trennungsdefekt der Wicklung M1 erkennt, ist es schwierig, eine U-Phasen-H-Brücke zu verwenden. Daher kann die Steuervorrichtung 340 die zweiphasige Erregungssteuerung mit anderen V- und W-Phasen-H-Brücken als der U-Phasen-H-Brücke durchführen.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 mit den U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-H-Brücken verfügt über mehrere Erregungspfade, und es gibt einen Freiheitsgrad bei der Auswahl. Wenn es also möglich ist, eine SW mit einem Ein- oder Aus-Defekt oder einer getrennten Wicklung zu identifizieren, kann ein verfügbarer Erregungspfad ausgewählt und der Motor weiter betrieben werden. Nach der Defektdiagnosetechnik der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die SW mit dem Ein- oder Aus-Defekt oder der getrennten Wicklung zu identifizieren. Die Steuervorrichtung 340 kann basierend auf dem Diagnoseergebnis einen geeigneten Erregungspfad auswählen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfordern verschiedene Arten der Defektdiagnose die Phasenspannung und nicht den Stromwert. Daher ist es möglich, die Defektdiagnose (insbesondere die Defekterkennung und die Identifikation der Defektpunkte) in kürzerer Zeit durchzuführen als die herkömmliche Defektdiagnose, die auf dem Strom- und dem Spannungswert basiert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Einzelwechselrichtervorrichtung mit einer Wechselrichtereinheit 100A, die den ersten Wechselrichter 120 und nicht den zweiten Wechselrichter 130 enthält. Im Folgenden werden hauptsächlich die Unterschiede zur Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • 8 zeigt schematisch eine Schaltungskonfiguration der Wechselrichtereinheit 100A gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Andere Enden der Wicklungen M1, M2 und M3 des Motors 200 sind Y-verbunden. Ein Knoten NP, der die anderen Enden der Wicklungen M1, M2 und M3 verbindet, arbeitet als Sternpunkt des Motors.
  • Die Wechselrichtereinheit 100A weist einen Stromausschaltschaltkreis 110A, den ersten Wechselrichter 120 und die drei Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW auf. Der Stromausschaltschaltkreis 110A hat das zweite und fünfte Schaltelement 112 und 115.
  • Das Phasenseparationsrelais 121_ISW wird zwischen einem Ende der Wicklung M1 und dem U-Phasen-Schenkel des ersten Wechselrichters 120 angeschlossen und schaltet die Verbindung/Trennung zwischen dem einen Ende der Wicklung M1 und dem U-Phasen-Schenkel. Das Phasenseparationsrelais 122_ISW ist zwischen ein Ende der Wicklung M2 und dem V-Phasen-Schenkel des ersten Wechselrichters 120 geschaltet und schaltet die Verbindung/Trennung zwischen dem einen Ende der Wicklung M2 und dem V-Phasen-Schenkel. Das Phasenseparationsrelais 123_ISW ist zwischen ein Ende der Wicklung M3 und dem W-Phasen-Schenkel des ersten Wechselrichters 120 geschaltet und schaltet die Verbindung/Trennung zwischen dem einen Ende der Wicklung M3 und dem W-Phasen-Schenkel.
  • Zum Beispiel kann ein Halbleiterschalter wie ein MOSFET als Phasenseparationsrelais verwendet werden. Es können auch andere Halbleiterschalter wie ein Thyristor und ein Analog-Schalter-IC oder ein mechanisches Relais verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Kombination aus einem IGBT und einer Diode verwendet werden. Ein Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des Phasenseparationsrelais kann z.B. durch die Treiberschaltung 350 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 340 erzeugt werden.
  • Da das Phasenseparationsrelais vorgesehen ist, ist es möglich, den Einfluss einer elektromotorischen Gegenkraft des Motors zu unterdrücken, die durch einen Komponentendefekt verursacht werden kann, z.B. wenn eine Defektdiagnose während der Drehung des Motors durchgeführt wird. Außerdem besteht, angenommen, dass die Stromumwandlungsvorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf einer später zu beschreibenden elektrischen Servolenkungsvorrichtung montiert ist, die Möglichkeit, dass der Motor als elektrische Bremse funktioniert und die Lenkung blockiert wird, wenn ein Kurzschlussdefekt zwischen den Wicklungsphasen auftritt. Eine solche Verriegelung kann durch die Bereitstellung des Phasenseparationsrelais verhindert werden.
  • Der Steuerschaltkreis 300 kann eine Dreiphasen-Erregungssteuerung durchführen, indem sie eine PWM-Steuerung an einem Schaltelement des ersten Wechselrichters 120 durchführt, z.B. in einem Zustand, in dem des SW 112 eingeschaltet ist und die drei Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW in der normalen Steuerung eingeschaltet sind.
  • Wenn die Steuervorrichtung 340 z.B. einen Ein- oder Aus-Defekt einer SW oder einen Trennungsdefekt einer Wicklung erkennt, wird die Motorsteuerung abgeschaltet. Dies liegt daran, dass es schwierig ist, den Motor durch die zweiphasige Erregungssteuerung weiter anzutreiben, wenn ein Schenkel einer Phase der drei Phasen ausfällt oder eine Wicklung getrennt wird, was sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
  • Die Steuervorrichtung 340 kann die SW mit dem Ein- oder Aus-Defekt aus den sechs SWs des ersten Wechselrichters 120 identifizieren. Die SW-Defektdiagnose verfügt über eine erste Defektdiagnose, um den Ein-Defekt des SW zu diagnostizieren, und eine zweite Defektdiagnose, um den Aus-Defekt des SW zu diagnostizieren, was der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Die Steuervorrichtung 340 führt die erste und zweite Defektdiagnose gemäß dem oben beschriebenen Diagnoseverfahren durch.
  • Die Steuervorrichtung 340 liefert ein Steuersignal zum Ausschalten der Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW bei der ersten Defektdiagnose. Die Steuervorrichtung 340 führt die erste Defektdiagnose in dem Zustand aus, in dem die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW ausgeschaltet sind. Im oben beschriebenen Schritt (2) der ersten Defektdiagnose misst die Steuervorrichtung 340 beispielsweise ein Knotenpotential zwischen dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement in jedem Phasen-Schenkel (oder ein Knotenpotential zwischen dem Schenkel und dem Phasenseparationsrelais), um die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw zu erfassen.
  • 9 illustriert ein spezifisches Beispiel einer LUT, die verschiedene Defektmuster mit Dreiphasen-Spannungspegeln verknüpft. Die LUT verfügt über Defektdiagnoseinformationen, die z.B. in 9 dargestellt sind und die die Muster von Ein-Defekten der SWs mit den Dreiphasen-Spannungspegeln Vu, Vv und Vw verknüpfen. Die Muster der Ein-Defekte der SWs sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen.
  • Die Steuervorrichtung 340 führt die erste Defektdiagnose aus und führt dann die zweite Defektdiagnose aus, was der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Die Steuervorrichtung 340 liefert ein Steuersignal zum Ausschalten der Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW bei der zweiten Defektdiagnose. Die Steuervorrichtung 340 führt die zweite Defektdiagnose in dem Zustand aus, in dem die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW ausgeschaltet sind. Die Muster der Aus-Defekte der SWs sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen.
  • Wenn die Diagnose des Ein- oder Aus-Defekts des SW abgeschlossen ist, diagnostiziert die Steuervorrichtung 340 den Wicklungstrennungsdefekt. Der Abschluss der Diagnose des Ein/Aus-Defekts des SW ist eine Voraussetzung für die Diagnose des Wicklungstrennungsdefekts.
  • In der vorliegenden Ausführungsform arbeitet der Knoten NP der Wicklung wie oben beschrieben als Sternpunkt des Motors 200. Die Steuervorrichtung 340 verwendet den Knoten NP der Wicklung, d.h. den Sternpunkt des Motors 200, um die dritte Defektdiagnose gemäß dem oben beschriebenen Diagnoseverfahren durchzuführen. Die Steuervorrichtung 340 führt die dritte Defektdiagnose in dem Zustand aus, in dem die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW eingeschaltet sind.
  • Es gibt einen Fall, in dem es schwierig ist, den Aus-Defekt des Phasenseparationsrelais nur durch eine Sequenz der Wicklungstrennungsdefektdiagnose in der Einzelwechselrichtervorrichtung zu erkennen. Daher ist es bevorzugt, zusätzlich eine Sequenz der Diagnose des Defekts des Phasenseparationsrelais durchzuführen, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Bei Abschluss der Diagnose des Wicklungstrennungsdefekts kann die Steuervorrichtung 340 eine weitere Diagnose des Defekts des Phasenseparationsrelais erstellen. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 340 das Phasenseparationsrelais mit dem Aus-Defekt aus den Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW identifizieren. Der Abschluss der Diagnose des Wicklungstrennungsdefekts ist eine Voraussetzung für die Diagnose des Aus-Defekts des Phasenseparationsrelais.
  • Die Diagnose des Aus-Defekts des Phasenseparationsrelais weist eine vierte Defektdiagnose auf. Die Steuervorrichtung 340 führt die vierte Defektdiagnose durch, indem sie die Schaltelemente des ersten Wechselrichters 120 in einem vorgegebenen Muster unter Verwendung des Sternpunkts des Motors 200 ein- oder ausschaltet.
  • Die vierte Defektdiagnose weist die folgenden Schritte auf. (1) Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal, um ein hochseitiges Schaltelement einer zweiten spezifischen Phase von den hochseitigen Schaltelementen 121H, 122H und 123H im ersten Wechselrichter 120 einzuschalten, die beiden restlichen hochseitigen Schaltelemente auszuschalten, alle niederseitigen Schaltelemente 121L, 122L und 123L auszuschalten und den Stromausschaltschaltkreis 110A einzuschalten. Die Steuervorrichtung 340 erzeugt außerdem ein Steuersignal zum Einschalten der Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW. Die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW sind an eine gemeinsame Steuersignalleitung angeschlossen und können durch ein gemeinsames Steuersignal gesteuert werden. Die zweite spezifische Phase kann eine beliebige der U-, V- und W-Phase sein, ähnlich wie die erste spezifische Phase. Die zweite spezifische Phase ist jedoch die gleiche Phase wie die erste spezifische Phase.
  • (2) Die Treiberschaltung 350 liefert das Steuersignal an die niederseitigen Schaltelemente 121L, 122L und 123L, die hochseitigen Schaltelemente 121H, 122H und 123H, die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW und die SW 112 des Stromausschaltschaltkreises 110A in einem Zustand, in dem der Sternpunkt des Motors 200 eingestellt ist. Die Steuervorrichtung 340 misst die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw. Zum Beispiel misst die Steuervorrichtung 340 die Knotenpotentiale zwischen den hochseitigen Schaltelementen und den niederseitigen Schaltelementen in den jeweiligen Phasen-Schenkeln, um die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw zu erfassen. Bei der vierten Defektdiagnose ändern sich die Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw in Abhängigkeit von den Aus-Defektmustern der Phasenseparationsrelais.
  • (3) Die Steuervorrichtung 340 nimmt Bezug auf die LUT, die ferner die Aus-Defektmuster der Phasenseparationsrelais mit den n-Phasen-Spannungspegeln verknüpft und diagnostiziert die Aus-Defekte von zwei anderen Phasenseparationsrelais als der zweiten spezifischen Phase von den Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW basierend auf den gemessenen Dreiphasenspannungen.
  • Es wird erneut auf 9 Bezug genommen. Die LUT enthält außerdem Defektdiagnoseinformationen, die die Muster der Aus-Defekte der Phasenseparationsrelais mit den Pegeln der Dreiphasenspannungen Vu, Vv und Vw verknüpfen. Es gibt hauptsächlich drei Muster als Aus-Defektmuster der Phasenseparationsrelais: einen Aus-Defekt des U-Phasenseparationsrelais 121_ISW, einen Aus-Defekt des V-Phasenseparationsrelais 122_ISW und einen Aus-Defekt des W-Phasenseparationsrelais 123_ISW.
  • Die Steuervorrichtung 340 verwendet den Wicklungsknoten NP zur Ausführung der vierten Defektdiagnose. Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Einschalten des SW 112 des Stromausschaltschaltkreises 110 und zum Einschalten der Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW. Das Steuersignal wird von der Treiberschaltung 350 an die SW 112 und die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW gegeben, so dass diese SWs alle eingeschaltet werden.
  • Die Steuervorrichtung 340 erzeugt ein Steuersignal zum Ausschalten der niederseitigen SW 121L, 122L und 123L des ersten Wechselrichters 120. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste und zweite spezifische Phase die U-Phase. Die zweite spezifische Phase kann sich jedoch von der ersten spezifischen Phase unterscheiden. Die Steuervorrichtung 340 schaltet ferner den hochseitigen SW 121H der U-Phase des ersten Wechselrichters 120 ein und schaltet die SWs 122H und 123H der beiden übrigen Phasen aus. Zum Einschalten des SW 121H wird ein Gate-Steuersignal von der Treiberschaltung 350 an den SW 121H gegeben, und es wird ein Gate-Steuersignal an die SWs 122H, 123H, 121L, 122L und 123L gegeben, um sie auszuschalten.
  • Wenn jede der gemessenen Dreiphasen-Spannungen Vu, Vv und Vw einen hohen Pegel anzeigt, stellt die Steuervorrichtung 340 fest, dass die Phasenseparationsrelais 121_ISW, 122_ISW und 123_ISW keinen Aus-Defekt haben. Wenn des SW 121H der U-Phase, die die zweite spezifische Phase ist, eingeschaltet wird, entsteht an einem Knotenpunkt zwischen dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement im V-Phasen-Schenkel über die Wicklung M2 und das Phasenseparationsrelais 122_ISW eine Hoher-Pegel-Spannung. Außerdem erscheint die Hoher-Pegel-Spannung an einem Knotenpunkt zwischen dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement im W-Phasen-Schenkel über die Wicklung M3 und das Phasenseparationsrelais 123_ISW.
  • Wenn eine Phasenspannung einer Phase von anderen Phasen als der zweiten spezifischen Phase den Zwischenpegel anzeigt und die Phasenspannungen der restlichen zwei Phasen den hohen Pegel anzeigen, erkennt die Steuervorrichtung 340 einen Aus-Defekt eines Phasenseparationsrelais, das einer Phase entspricht, deren Phasenspannung den Zwischenpegel anzeigt. Insbesondere, wenn die Phasenspannungen der U- und W-Phasen den hohen Pegel und eine Phasenspannung der V-Phase den Zwischenpegel anzeigen, kann die Steuervorrichtung 340 den Aus-Defekt des V-Phasenseparationsrelais 122_ISW erkennen. Der Grund dafür ist, dass die Hoher-Pegel-Spannung am Knotenpunkt zwischen dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement im V-Phasen-Schenkel über die Wicklung M2 und das Phasenseparationsrelais 122_ISW nicht auftritt, auch wenn des SW 121H eingeschaltet ist, wenn das Phasenseparationsrelais 122_ISW den Aus-Defekt hat.
  • Der Aus-Defekt des Phasenseparationsrelais der zweiten spezifischen Phase kann in der oben beschriebenen Wicklungstrennungsdefektdiagnose, d.h. der dritten Defektdiagnose, erkannt werden. Wenn die spezifische Phase in der dritten Defektdiagnose z.B. die U-Phase ist, wird der Zwischenpegel bestätigt, da die Phasenspannungen Vv und Vw der V- und W-Phasen auf die Möglichkeit des Trennungsdefekts der U-Phasen-Wicklung M1 oder des Defekts des U-Phasenseparationsrelais 121_ISW hinweisen. Der Grund dafür ist, dass es schwierig ist, zwischen dem Wicklungsdefekt in der spezifischen Phase und dem Defekt des Phasenseparationsrelais zu unterscheiden. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 340 bei der dritten Defektdiagnose die Möglichkeit des Defekts des Phasenseparationsrelais der spezifischen Phase erkennen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, mindestens einen der SW mit dem Ein- oder Aus-Defekt, die getrennte Wicklung und das Phasenseparationsrelais mit dem Aus-Defekt in der Einzelwechselrichtervorrichtung zu identifizieren. Die Steuervorrichtung 340 kann die Motorsteuerung ausschalten, wenn einer der oben genannten Defekte erkannt wird. Alternativ kann die Dreiphasen-Erregungssteuerung mit anderen Dreiphasen-Schenkeln als einer ausgefallenen Phase durchgeführt werden, wenn es möglich ist, die ausgefallene Phase in einem einzelnen Wechselrichtergerät mit vierphasigen Schenkeln zu identifizieren, das z.B. einen vierphasigen Motor mit Strom versorgt.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 10 zeigt schematisch eine typische Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 3000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Ein Fahrzeug, wie z.B. ein Automobil, verfügt im Allgemeinen über eine elektrische Servolenkungs(EPS)-Vorrichtung. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 3000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ein Lenksystem 520 und einen Hilfsdrehmomentmechanismus 540 auf, der ein Hilfsdrehmoment erzeugt. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 3000 erzeugt das Hilfsdrehmoment, das ein Lenkdrehmoment des Lenksystems unterstützt, das bei der Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer entsteht. Die Last des Fahrers für den Betrieb wird durch das Hilfsdrehmoment reduziert.
  • Das Lenksystem 520 weist z.B. eine Lenkstange 521, eine Lenkwelle 522, Kardangelenke 523A und 523B, eine Drehwelle 524, einen Zahnstangenmechanismus 525, eine Zahnstange 526, linke und rechte Kugelgelenke 552A und 552B, Spurstangen 527A und 527B, Achsschenkel 528A und 528B sowie linke und rechte Lenkräder 529A und 529B auf.
  • Der Hilfsdrehmomentmechanismus 540 weist zum Beispiel einen Lenkdrehmomentsensor 541, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 542, einen Motor 543 und einen Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus 544 auf. Der Lenkdrehmomentsensor 541 erfasst das Lenkdrehmoment im Lenksystem 520. Die ECU 542 erzeugt ein Antriebssignal basierend auf einem Erkennungssignal des Lenkdrehmomentsensors 541. Der Motor 543 erzeugt das dem Lenkdrehmoment entsprechende Hilfsdrehmoment basierend auf dem Antriebssignal. Der Motor 543 überträgt das erzeugte Hilfsdrehmoment über den Drehzahlreduzierungsmechanismus 544 auf das Lenksystem 520.
  • Die ECU 542 weist z.B. die Steuervorrichtung 340 und die Treiberschaltung 350 gemäß der ersten Ausführungsform auf. In einem Automobil wird ein elektronisches Steuersystem, das die ECU als Kern verwendet, konstruiert. Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 3000 wird beispielsweise eine Motorantriebseinheit aus der ECU 542, dem Motor 543 und dem Wechselrichter 545 aufgebaut. Das Motormodul 2000 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform kann für das Gerät geeignet verwendet werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in verschiedenen Geräten mit verschiedenen Motoren wie einem Staubsauger, einem Trockner, einem Deckenventilator, einer Waschmaschine, einem Kühlschrank und einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, breit eingesetzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017063571 A [0003]

Claims (15)

  1. Eine Stromumwandlungsvorrichtung, die Strom von einer Stromversorgung in Strom umwandelt, der einem Motor mit n-Phasen-Wicklungen (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) zugeführt wird, wobei die Stromumwandlungsvorrichtung aufweist: einen ersten Wechselrichter, der mit einem Ende der jeweiligen Phasen-Wicklungen des Motors verbunden ist, wobei der erste Wechselrichter n Schenkel hat, von denen jeder ein niederseitiges Schaltelement und ein hochseitiges Schaltelement hat; und eine Steuerschaltung, die einen Ein/Aus-Betrieb der n niederseitigen Schaltelemente und der n hochseitigen Schaltelemente im ersten Wechselrichter steuert und Trennungsdefekte der n Phasenwicklungen diagnostiziert, wobei die Steuerschaltung ein Steuersignal zum Einschalten eines niederseitigen Schaltelements einer ersten spezifischen Phase von den n niederseitigen Schaltelementen in dem ersten Wechselrichter und Ausschalten der restlichen n-1 Schaltelemente und Ausschalten aller n hochseitigen Schaltelemente erzeugt, das Steuersignal an die n niederseitigen Schaltelemente und die n hochseitigen Schaltelemente in einem Zustand liefert, in dem ein Sternpunkt des Motors gebildet ist und n-Phasen-Spannungen, die sich abhängig vom Muster der Trennungsdefekte der Phasenwicklungen ändern, misst und eine erste Defektdiagnose durchführt, um den Trennungsdefekt basierend auf den gemessenen n-Phasen-Spannungen zu diagnostizieren, indem sie auf eine Tabelle Bezug nimmt, die die Muster der Trennungsdefekte mit n-Phasen-Spannungspegeln verknüpft.
  2. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste spezifische Phase eine beliebige Phase von den n Phasen ist.
  3. Die Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei basierend auf der Tabelle die Steuerschaltung bestimmt, dass die n Phasenwicklungen nicht getrennt sind, wenn jede der n-Phasen-Spannungen einen ersten Pegel anzeigt, eine Trennung der Wicklung der ersten spezifischen Phase erkennt, wenn eine Phasenspannung einer Phase von den n Phasen den ersten Pegel anzeigt und Phasenspannungen der restlichen n-1 Phasen einen zweiten Pegel anzeigen, und eine Trennung einer Phasenwicklung, deren Phasenspannung den zweiten Pegel anzeigt, erkennt, wenn eine Phasenspannung einer Phase von anderen Phasen als die erste spezifische Phase den zweiten Pegel anzeigt und Phasenspannungen der restlichen n-1 Phasen den ersten Pegel anzeigen, wobei der erste Pegel höher ist als ein Massepegel, der zweite Pegel höher ist als der erste Pegel und ein dritter Pegel höher ist als der zweite Pegel und niedriger ist als ein Spannungspegel der Stromversorgung.
  4. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen Stromausschaltschaltkreis aufweist, der die Verbindung/Trennung zwischen der Stromversorgung und dem ersten Wechselrichter schaltet, wobei die Steuerschaltung den Stromausschaltschaltkreis einschaltet, wenn die erste Defektdiagnose ausgeführt wird.
  5. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner n-Phasenseparationsrelais aufweist, die die Verbindung/Trennung zwischen den n Schenkeln des ersten Wechselrichters und den einen Enden der Wicklungen schalten, wobei andere Enden der jeweiligen Phasen-Wicklungen des Motors Y-verbunden sind, und ein Knoten, der die anderen Enden der Wicklungen verbindet, als Sternpunkt des Motors arbeitet, und der Steuerschaltkreis ferner einen Aus-Defekt der n Phasenseparationsrelais diagnostiziert.
  6. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei , wenn bei der Diagnose des Trennungsdefekts eine Phasenspannung der ersten spezifischen Phase den ersten Pegel anzeigt und Phasenspannungen der restlichen n-1 Phasen den zweiten Pegel anzeigen, die Steuerschaltung die Trennung einer Wicklung der ersten spezifischen Phase oder einen Aus-Defekt eines Phasenseparationsrelais der ersten spezifischen Phase erkennt.
  7. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei nach Ausführung der ersten Defektdiagnose zur Diagnose des Trennungsdefekts die Steuerschaltung ein Steuersignal erzeugt, um ein hochseitiges Schaltelement einer zweiten spezifischen Phase, die mit der ersten spezifischen Phase von den n hochseitigen Schaltelementen im ersten Wechselrichter identisch ist, einzuschalten, und die restlichen n-1 hochseitigen Schaltelemente auszuschalten, alle n niederseitigen Schaltelemente auszuschalten, die n Phasenseparationsrelais einzuschalten und den Stromausschaltkreis einzuschalten, das Signal an die n niederseitigen Schaltelemente, die n hochseitigen Schaltelemente, die n Phasenseparationsrelais und den Stromausschaltkreis in dem Zustand gibt, in dem der Sternpunkt des Motors gebildet wird, und n-Phasen-Spannungen, die sich abhängig von Aus-Defektmustern der n-Phasenseparationsrelais ändern, misst und eine zweite Defektdiagnose ausführt, um den Aus-Defekt von n-1 anderen Phasenseparationsrelais als das Phasenseparationsrelais der zweiten spezifischen Phase von den n Phasenseparationsrelais, basierend auf den gemessenen n-Phasen-Spannungen zu diagnostizieren, indem sie sich auf eine Tabelle bezieht, die das Muster des Aus-Defekts mit n-Phasen-Spannungspegeln verknüpft.
  8. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei basierend auf der Tabelle die Steuerschaltung bestimmt, dass die n-1-Phasenseparationsrelais keinen Aus-Defekt haben, wenn jede der n-Phasenspannungen den dritten Pegel anzeigt, und einen Aus-Defekt eines Phasenseparationsrelais einer Phase erkennt, deren Phasenspannung den zweiten Pegel anzeigt, wenn eine Phasenspannung einer Phase von anderen Phasen als der zweiten spezifischen Phase den zweiten Pegel anzeigt und Phasenspannungen der restlichen n-1 Phasen den dritten Pegel anzeigen.
  9. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend einen zweiten Wechselrichter, der mit den anderen Enden der jeweiligen Phasen-Wicklungen des Motors verbunden ist, wobei der zweite Wechselrichter n Schenkel hat, von denen jeder ein niederseitiges Schaltelement und ein hochseitiges Schaltelement aufweist, wobei Potentiale von n Knoten zwischen den hochseitigen Schaltelementen und den niederseitigen Schaltelementen in den n Schenkeln des zweiten Wechselrichters gleich gemacht werden, um die Knoten im zweiten Wechselrichter dazu zu bringen, als Sternpunkt des Motors zu arbeiten.
  10. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Stromausschaltschaltkreis Folgendes aufweist: ein erstes Schaltelement, das die Verbindung/Trennung zwischen dem ersten Wechselrichter und der Masse schaltet; ein zweites Schaltelement, das die Verbindung/Trennung zwischen dem ersten Wechselrichter und der Stromversorgung schaltet; ein drittes Schaltelement, das die Verbindung/Trennung zwischen dem zweiten Wechselrichter und der Masse schaltet; und ein viertes Schaltelement, das die Verbindung/Trennung zwischen dem zweiten Wechselrichter und der Stromversorgung schaltet.
  11. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei bei der Diagnose des Trennungsdefekts die Steuerschaltung ferner ein Steuersignal erzeugt, um das erste und zweite Schaltelement einzuschalten und das dritte und vierte Schaltelement auszuschalten und die erste Defektdiagnose ausführt, indem sie das Steuersignal an die n niederseitigen Schaltelemente und die n hochseitigen Schaltelemente im ersten Wechselrichter und den Stromausschaltschaltkreis in einem Zustand gibt, in dem die Knoten im zweiten Wechselrichter dazu gebracht werden, als Sternpunkt des Motors zu arbeiten.
  12. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei, wenn eines der n niederseitigen Schaltelemente und der n hochseitigen Schaltelemente einen Ein-Defekt oder einen Aus-Defekt im ersten Wechselrichter aufweist oder wenn mindestens eines von dem dritten und vierten Schaltelement einen Ein-Defekt aufweist, die Steuerschaltung die erste Defektdiagnose auf den zweiten Wechselrichter anwendet und die erste Defektdiagnose ausführt, indem sie das Steuersignal an die n niederseitigen Schaltelemente und die n hochseitigen Schaltelemente im zweiten Wechselrichter und den Stromausschaltschaltkreis in einem Zustand gibt, in dem ein Knoten im ersten Wechselrichter dazu gebracht wird, als Sternpunkt des Motors zu arbeiten.
  13. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die Knoten im zweiten Wechselrichter durch Einschalten aller n niederseitigen Schaltelemente und aller hochseitigen Schaltelemente, Einschalten aller n niederseitigen Schaltelemente oder Einschalten aller n hochseitigen Schaltelemente im zweiten Wechselrichter dazu gebracht werden, als Sternpunkt des Motors zu arbeiten.
  14. Ein Motormodul aufweisend: einen Motor; und die Stromumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
  15. Elektrische Servolenkungsvorrichtung, die das Motormodul nach Anspruch 15 aufweist.
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