JPWO2019008676A1 - インバータ装置、及び、電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す全体構成図である。インバータ装置は、インバータ4Aと、三相電圧指令演算器5Aと、オフセット電圧演算部6Aと、減算部7と、インバータオンオフ信号生成部8Aとから構成される。
Dv = Vv / Vdc + 0.5・・・(2)
Dw = Vw / Vdc + 0.5・・・(3)
実施の形態2において、実施の形態1と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態2が、実施の形態1と異なるのは、インバータオンオフ信号生成部8Bである。すなわち、実施の形態2に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成は、図1の構成において、インバータオンオフ信号生成部8Aの代わりに、インバータオンオフ信号生成部8Bを設けたものである。そのため、ここでは、図1を参照することとし、図示は省略する。
図6は、この発明の実施の形態3に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態3において、実施の形態1,2と重複する箇所については説明を省略する。
図7は、この発明の実施の形態1に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態4において、実施の形態1〜3と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態4と実施の形態3との相違点は、図7においては、図6のオフセット電圧演算部6Aおよび三相電圧指令演算器5Aの代わりに、オフセット電圧演算部6Bおよび三相電圧指令演算器5Bが設けられている点である。
実施の形態5において、実施の形態1〜4と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態5が実施の形態4と異なるのは、インバータオンオフ信号生成部8Cである。すなわち、実施の形態5に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成は、図7の構成において、インバータオンオフ信号生成部8Aの代わりに、インバータオンオフ信号生成部8Cを設けたものである。そのため、ここでは、図7を参照することとし、図示は省略する。
図14は、この発明の実施の形態6に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態6において、実施の形態1〜5と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態5が実施の形態4と異なるのは、三相電圧指令演算器5C、および、インバータオンオフ信号生成部8Dであり、相電流検出センサ83が故障している点も異なる。なお、三相電圧指令演算器5Cは、相電流検出センサ83からの相電流Iw_sが入力されない、または、相電流Iw_sの値が予め設定された正常範囲から外れている場合に、相電流検出センサ83が故障であると判定する。
図16は、この発明の実施の形態1に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態7において、実施の形態1〜3と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態7が、図6の実施の形態3と異なるのは、三相電圧指令演算器5Dであり、電源電流検出センサ81が故障している点が異なる。なお、三相電圧指令演算器5Dは、電源電流検出センサ81からの電源電流Idc_sが入力されない、または、電源電流Idc_sの値が予め設定された正常範囲から外れている場合に、電源電流検出センサ81が故障であると判定する。
iq_target = (√3/√2)×Iamp ・・・式(11)
Iv_s = Iamp’×cos(θ+π/2−2π/3)・・・式(15)
図17は、この発明の実施の形態1に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態8において、実施の形態1〜3と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態8が、図3の実施の形態3と異なるのは、三相電圧指令演算器5E、および、センサ故障検出器800である。
Vq = R×iq_target+ω×(Ld×id_target+φ)
・・・(18)
図18は、この発明の実施の形態9に係るインバータ装置および電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図である。実施の形態9において、実施の形態1〜8と重複する箇所については説明を省略する。実施の形態9が、実施の形態8と異なるのは、ハンドル901、前輪902、トルク検出器903、および、ギア904が設けられている点と、三相電圧指令演算器5Eの代わりに、三相電圧指令演算器5Fが設けられている点である。
Claims (17)
- 直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換して、当該交流電圧を交流モータへ出力する3相インバータと、
前記直流電源と前記3相インバータとの間を流れる電源電流を検出する電源電流検出センサと、
前記3相インバータの3相のうちの1相に対して設けられ、当該1相に流れる相電流を検出する相電流検出センサと、
前記電源電流および前記相電流の少なくとも一方を用いて、前記3相インバータが出力する前記交流電圧に対する指令値に相当する相電圧指令を演算し、前記相電圧指令に基づいて、前記3相インバータへ出力するオンオフ信号を生成する制御部と
を備え、
前記3相インバータは、各相ごとに、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子とが設けられ、
前記3相インバータの3相のうち、前記相電流検出センサが設けられていない1相に対応する前記上アームスイッチング素子がオンで、且つ、他の2相に対応する前記下アームスイッチング素子がオンとなる期間の中央の時刻を、中央時刻としたとき、
前記制御部は、前記電源電流および前記相電流として、前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサが前記中央時刻において検出した電源電流および相電流を用いる、
インバータ装置。 - 前記制御部は、
前記相電圧指令とキャリア三角波とを比較することにより、前記3相インバータへ出力する前記オンオフ信号を生成するものであって、
前記電源電流および前記相電流として、前記キャリア三角波がピークとなる時刻において前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサが検出した電源電流および相電流を用いて前記相電圧指令を演算し、
前記3相インバータの3相のうち、前記相電流検出センサが設けられた前記1相を第1の相とし、前記相電流検出センサが設けられていない2相のうち、一方を第2の相とし、他方を第3の相としたとき、
前記第1の相と前記第2の相とに対して用いる前記キャリア三角波を、第1のキャリア三角波とし、
前記第3の相に対して用いる前記キャリア三角波を、第2のキャリア三角波としたとき、
前記第2のキャリア三角波は、前記第1のキャリア三角波に対して、180度位相がずれている、
請求項1に記載のインバータ装置。 - 前記第1の相および前記第2の相に対応する前記下アームスイッチング素子の各通電時間が電流検出時間Tc以上の場合に、
前記制御部は、前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサが前記第1のキャリア三角波が最大値となる時刻である最大値時刻にて検出した電源電流および相電流を取得し、取得したそれらの電流を前記電源電流および前記相電流として用いて前記相電圧指令を演算する、
請求項2に記載のインバータ装置。 - 前記第2の相に対応する前記下アームスイッチング素子の通電時間が電流検出時間Tc未満の場合、または、前記第3の相に対応する前記上アームスイッチング素子の通電時間が電流検出時間Tc未満の場合に、
前記制御部は、前記電源電流検出センサが前記電源電流を前記第1のキャリア三角波または前記第2のキャリア三角波の周期中において少なくとも2度検出することにより、前記3相インバータの3相のうち、少なくとも2相を流れる電流を検出し、検出したそれらの電流を用いて前記相電圧指令を演算する、
請求項2または3に記載のインバータ装置。 - 前記第1の相、前記第2の相、および、前記第3の相を、前記相電圧指令の大きい順に、それぞれ、最大相、中間相、最小相とした場合、
前記制御部は、前記電源電流検出センサが前記中間相に対応する前記上アームスイッチング素子のスイッチングタイミングの前後において前記電源電流を2度検出することにより、前記最大相および前記最小相を流れる電流を検出し、検出したそれらの電流を用いて前記相電圧指令を演算する、
請求項4に記載のインバータ装置。 - 前記第1の相および前記第2の相のうちのいずれか1相に対応する前記下アームスイッチング素子の通電時間が電流検出時間Tc未満の場合、または、前記第3の相に対応する前記上アームスイッチング素子の通電時間が電流検出時間Tc未満の場合に、
前記相電流検出センサが前記第1の相を流れる電流を電流検出時間Tc以上を確保できるタイミングで検出し、
前記電源電流検出センサが前記電源電流を前記第1のキャリア三角波または前記第2のキャリア三角波の周期中において少なくとも1度検出することにより、前記第2の相および前記第3の相のうちの少なくとも1相を流れる電流を検出し、
前記制御部は、前記相電流検出センサおよび前記電源電流検出センサで検出されたそれらの電流に基づいて前記相電圧指令を演算する、
請求項2から5までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、
前記第1の相において電流検出時間Tc以上を確保できるタイミングで前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサが前記電源電流および前記相電流を検出することにより、前記3相インバータの3相のうち、少なくとも2相を流れる電流を検出し、検出したそれらの電流を用いて前記相電圧指令を演算する、
請求項6に記載のインバータ装置。 - 前記3相インバータの3相のうち、前記第2の相および前記第3の相において、前記相電圧指令が前記3相インバータの出力上限値または出力下限値に一致し、かつ、前記第1の相に対応する前記下アームスイッチング素子の通電時間がTc以上となる場合、
前記制御部は、前記第1のキャリア三角波が最大値となる時刻である最大値時刻にて前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサが検出した前記電源電流および前記相電流を用いて前記相電圧指令を演算する、
請求項2から7までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、前記相電圧指令の振幅が予め設定された上限値を超える場合に、前記第1のキャリア三角波の位相と前記第2のキャリア三角波の位相とを同相に設定する、
請求項2に記載のインバータ装置。 - 前記3相インバータの3相を、前記相電圧指令の大きい順に、それぞれ、最大相、中間相、最小相とした場合、
前記制御部は、
前記最大相の前記相電圧指令が前記3相インバータの出力上限値を超える場合、前記最大相の前記相電圧指令から前記出力上限値を減算した減算値を演算し、前記最大相、前記中間相、前記最小相の前記相電圧指令から前記減算値を減算した値をそれぞれ前記最大相、前記中間相、前記最小相の相電圧指令として設定し、
前記最小相が前記3相インバータの出力下限値を下回る場合、前記最小相の前記相電圧指令から前記出力下限値を減算した減算値を演算し、前記最大相、前記中間相、前記最小相から前記減算値を減算した値をそれぞれ前記最大相、前記中間相、前記最小相の相電圧指令として設定する、
請求項1から9までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、前記相電流検出センサの故障を検知した場合、
前記3相インバータから少なくとも2種類の有効ベクトルが出力されるように、前記オンオフ信号を生成すると共に、前記3相インバータが前記有効ベクトルを出力する時刻で前記電源電流検出センサが検出した前記電源電流に基づいて、前記3相インバータの出力端子を流れる電流のうち、少なくとも2相を流れる電流を検出し、該少なくとも2相を流れる電流に基づいて、前記相電圧指令を演算する、
請求項1から10までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記交流モータには、前記交流モータの回転子磁極位置を検出する回転位置検出器が設けられており、
前記制御部は、前記電源電流検出センサの故障を検知した場合、前記相電流検出センサで検出された前記相電流および前記回転位置検出器で検出された前記回転子磁極位置に基づいて、前記3相インバータの3相のうち、少なくとも2相を流れる電流を推測し、推測した電流、および、前記相電流検出センサで検出された前記相電流に基づいて前記相電圧指令を演算する、
請求項1から11までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、
前記電源電流と前記相電流とが等しい値になる有効ベクトルが前記3相インバータから出力されるように前記オンオフ信号を生成し、
前記3相インバータが該有効ベクトルを出力する時刻で検出された前記電源電流と前記相電流との差が予め設定された上限値を超えた場合に、前記電源電流検出センサおよび前記相電流検出センサの少なくともいずれか一方が故障であると判定する、
請求項2から12までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記制御部は、前記電源電流検出センサまたは前記相電流検出センサの故障を検知した場合、前記交流モータを流れる電流に対応する電流指令および前記交流モータの電気的定数に基づいて前記相電圧指令を演算する、
請求項1から13までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記相電流検出センサは、前記3相インバータの3相のうち、前記相電流検出センサを設けた前記1相に対する前記下アームスイッチング素子と前記直流電源の負極端子との間に設けられている、
請求項1から14までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 前記インバータ装置において、前記電源電流検出センサは前記直流電源の正極側に配置される、
請求項1から15までのいずれか1項に記載のインバータ装置。 - 請求項1から16までのいずれか1項に記載のインバータ装置と、
運転者の操舵を補助するためのアシストトルクを発生する前記交流モータと
を備えた電動パワーステアリング装置。
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