JP6947184B2 - 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
(実施形態1)
図1は、本実施形態による電力変換装置100の典型的な回路構成を模式的に示す。
駆動回路350は、典型的にはゲートドライバである。駆動回路350は、第1および第2インバータ120、130における各FETのスイッチング動作を制御する制御信号(ゲート制御信号)をPWM信号に従って生成し、各FETのゲートに制御信号を与える。さらに、駆動回路350は、切替回路110A、110Bにおける各FETのオンまたはオフを制御する制御信号(ゲート制御信号)をマイクロコントローラ340からの指示に従って生成し、各FETのゲートに制御信号を与えることができる。ただし、マイクロコントローラ340は駆動回路350の機能を有していてもよい。その場合、制御回路300には駆動回路350はなくてもよい。
(1.正常時動作モード)
先ず、電力変換装置100の正常時の動作(制御方法)の具体例を説明する。上述したとおり、正常とは、第1および第2インバータ120、130の各FETは故障していない状態を指す。正常時において、制御回路300は、第2インバータ130に構成された各相の巻線の中性点および第1インバータ120を用いて電力変換を行うことができる。
(2.異常時動作モード)
上述したように、異常とは主としてFETに故障が発生したことを意味する。FETの故障には、大きく分けて「オープン故障」と「ショート故障」とがある。「オープン故障」は、FETのソース−ドレイン間が開放する故障(換言すると、ソース−ドレイン間の抵抗rdsがハイインピーダンスになること)を指し、「ショート故障」は、FETのソース−ドレイン間が短絡する故障を指す。
〔2−1.ハイサイドスイッチング素子_オープン故障〕
第1インバータ120のブリッジ回路Lにおいて、3個のハイサイドスイッチング素子がオープン故障したスイッチング素子を含む場合の異常時の制御を説明する。
〔2−2.ハイサイドスイッチング素子_ショート故障〕
第1インバータ120のブリッジ回路Lにおいて、3個のハイサイドスイッチング素子がショート故障したスイッチング素子を含む場合の異常時の制御を説明する。
〔2−3.ローサイドスイッチング素子_オープン故障〕
第1インバータ120のブリッジ回路Lにおいて、3個のローサイドスイッチング素子がオープン故障したスイッチング素子を含む場合の異常時の制御を説明する。
〔2−4.ローサイドスイッチング素子_ショート故障〕
第1インバータ120のブリッジ回路Rにおいて、3個のローサイドスイッチング素子がショート故障したスイッチング素子を含む場合の異常時の制御を説明する。
(実施形態2)
自動車等の車両は一般的に、電動パワーステアリング装置を有する。電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリング系の操舵トルクを補助するための補助トルクを生成する。補助トルクは、補助トルク機構によって生成され、運転者の操作の負担を軽減することができる。例えば、補助トルク機構は、操舵トルクセンサ、ECU、モータおよび減速機構などから構成される。操舵トルクセンサは、ステアリング系における操舵トルクを検出する。ECUは、操舵トルクセンサの検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータは、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成し、減速機構を介してステアリング系に補助トルクを伝達する。
Claims (11)
- 電源からの電力を、n相(nは3以上の整数)の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、
前記モータの各相の巻線の一端に接続される第1インバータと、
前記各相の巻線の他端に接続される第2インバータと、
前記第1インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第1スイッチ素子、および、前記第1インバータとグランドとの接続・非接続を切替える第2スイッチ素子を有する第1切替回路と、
前記第2インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第3スイッチ素子、または、前記第2インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第4スイッチ素子を有する第2切替回路と、
を有し、
前記第2インバータに構成された前記各相の巻線の第1中性点および前記第1インバータを用いて電力変換を行う正常時動作モードと、前記第1インバータに構成された前記各相の巻線の第2中性点および前記第2インバータを用いて電力変換を行う異常時動作モードと、を有し、
前記第1インバータに含まれる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも1つが故障したとき、電力変換の動作モードを前記正常時動作モードから前記異常時動作モードに切替える、電力変換装置であって、
前記第1および第2インバータの各ブリッジ回路は、各々がローサイドスイッチング素子およびハイサイドスイッチング素子を有するn個のレグから構成され、
前記第1インバータのブリッジ回路におけるn個のハイサイドスイッチング素子がオープン故障したスイッチング素子を含む場合の前記異常時動作モードにおいて、前記第2スイッチ素子はオフして、前記第2切替回路がオンし、かつ、前記第1インバータのブリッジ回路において、前記n個のハイサイドスイッチング素子のうち、故障したスイッチング素子以外の他のスイッチング素子は全てオフして、前記n個のローサイドスイッチング素子が全てオンする、電力変換装置。 - 電源からの電力を、n相(nは3以上の整数)の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、
前記モータの各相の巻線の一端に接続される第1インバータと、
前記各相の巻線の他端に接続される第2インバータと、
前記第1インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第1スイッチ素子、および、前記第1インバータとグランドとの接続・非接続を切替える第2スイッチ素子を有する第1切替回路と、
前記第2インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第3スイッチ素子、または、前記第2インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第4スイッチ素子を有する第2切替回路と、
を有し、
前記第2インバータに構成された前記各相の巻線の第1中性点および前記第1インバータを用いて電力変換を行う正常時動作モードと、前記第1インバータに構成された前記各相の巻線の第2中性点および前記第2インバータを用いて電力変換を行う異常時動作モードと、を有し、
前記第1インバータに含まれる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも1つが故障したとき、電力変換の動作モードを前記正常時動作モードから前記異常時動作モードに切替える、電力変換装置であって、
前記第1および第2インバータの各ブリッジ回路は、各々がローサイドスイッチング素子およびハイサイドスイッチング素子を有するn個のレグから構成され、
前記第1インバータのブリッジ回路におけるn個のハイサイドスイッチング素子がショート故障したスイッチング素子を含む場合の前記異常時動作モードにおいて、前記第1および第2スイッチ素子はオフして、前記第2切替回路がオンし、かつ、前記第1インバータのブリッジ回路において、前記n個のハイサイドスイッチング素子のうち、故障したスイッチング素子以外の他のスイッチング素子は全てオフして、前記n個のローサイドスイッチング素子が全てオンする、電力変換装置。 - 電源からの電力を、n相(nは3以上の整数)の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、
前記モータの各相の巻線の一端に接続される第1インバータと、
前記各相の巻線の他端に接続される第2インバータと、
前記第1インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第1スイッチ素子、および、前記第1インバータとグランドとの接続・非接続を切替える第2スイッチ素子を有する第1切替回路と、
前記第2インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第3スイッチ素子、または、前記第2インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第4スイッチ素子を有する第2切替回路と、
を有し、
前記第2インバータに構成された前記各相の巻線の第1中性点および前記第1インバータを用いて電力変換を行う正常時動作モードと、前記第1インバータに構成された前記各相の巻線の第2中性点および前記第2インバータを用いて電力変換を行う異常時動作モードと、を有し、
前記第1インバータに含まれる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも1つが故障したとき、電力変換の動作モードを前記正常時動作モードから前記異常時動作モードに切替える、電力変換装置であって、
前記第1および第2インバータの各ブリッジ回路は、各々がローサイドスイッチング素子およびハイサイドスイッチング素子を有するn個のレグから構成され、
前記第1インバータのブリッジ回路におけるn個のローサイドスイッチング素子がオープン故障したスイッチング素子を含む場合の前記異常時動作モードにおいて、前記第1スイッチ素子はオフして、前記第2切替回路がオンし、かつ、前記第1インバータのブリッジ回路において、前記n個のローサイドスイッチング素子のうち、故障したスイッチング素子以外の他のスイッチング素子は全てオフして、前記n個のハイサイドスイッチング素子が全てオンする、電力変換装置。 - 電源からの電力を、n相(nは3以上の整数)の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、
前記モータの各相の巻線の一端に接続される第1インバータと、
前記各相の巻線の他端に接続される第2インバータと、
前記第1インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第1スイッチ素子、および、前記第1インバータとグランドとの接続・非接続を切替える第2スイッチ素子を有する第1切替回路と、
前記第2インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第3スイッチ素子、または、前記第2インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第4スイッチ素子を有する第2切替回路と、
を有し、
前記第2インバータに構成された前記各相の巻線の第1中性点および前記第1インバータを用いて電力変換を行う正常時動作モードと、前記第1インバータに構成された前記各相の巻線の第2中性点および前記第2インバータを用いて電力変換を行う異常時動作モードと、を有し、
前記第1インバータに含まれる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも1つが故障したとき、電力変換の動作モードを前記正常時動作モードから前記異常時動作モードに切替える、電力変換装置であって、
前記第1および第2インバータの各ブリッジ回路は、各々がローサイドスイッチング素子およびハイサイドスイッチング素子を有するn個のレグから構成され、
前記第1インバータのブリッジ回路におけるn個のローサイドスイッチング素子がショート故障したスイッチング素子を含む場合の前記異常時動作モードにおいて、前記第1および第2スイッチ素子はオフして、前記第2切替回路がオンし、かつ、前記第1インバータのブリッジ回路において、前記n個のローサイドスイッチング素子のうち、故障したスイッチング素子以外の他のスイッチング素子は全てオフして、前記n個のハイサイドスイッチング素子が全てオンする、電力変換装置。 - 前記第2切替回路は、前記第3スイッチ素子を有し、
前記正常時動作モード時、前記第1中性点は、前記第2インバータのハイサイド側に構成される、請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記正常時動作モード時、前記第1および第2スイッチ素子がオンして、前記第3スイッチ素子はオフする、請求項5に記載の電力変換装置。
- 前記第2切替回路は、前記第4スイッチ素子を有し、
前記正常時動作モード時、前記第1中性点は、前記第2インバータのローサイド側に構成される、請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記正常時動作モード時、前記第1および第2スイッチ素子がオンして、前記第4スイッチ素子はオフする、請求項7に記載の電力変換装置。
- 前記電源は単一の電源である、請求項1から8のいずれかに記載の電力変換装置。
- 前記モータと、
請求項1から9のいずれかに記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置を制御する制御回路と、
を有するモータ駆動ユニット。 - 請求項10に記載のモータ駆動ユニットを有する電動パワーステアリング装置。
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