電力轉換設備以及使用電力轉換設備的電動轉向設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開內容涉及電力轉換設備以及使用電力轉換設備的電動轉向設備。
【背景技術】
[0002]到目前為止，已知下述技術:在該技術中基于分流電壓來檢測每個相電流，分流電壓是布置在逆變器的母線上的分流電阻器兩端之間的電壓。例如，在JP-A-2013-17363中，將在電機電流被假定為零的狀態下所檢測的漂移電流的電流檢測值設置為電流偏移值，并且根據該偏移值對電機電流的電流檢測值進行補償。
[0003]即使在正常狀態下，布置在逆變器的母線上的分流電阻器的分流電壓也可能為零。出于上述原因，例如，在與US2013/0009587相對應的JP-A-2013-17363中，即使發生由于分流電阻器的短路而造成分流電壓固定為零的異常，也不能區分分流電壓是否固定為零。
【發明內容】
[0004]本公開內容的目的在于:提供一種能夠檢測電流檢測值的異常的電力轉換設備以及使用該電力轉換設備的電動轉向設備。
[0005]根據本公開內容的第一方面，電力轉換設備包括:逆變器，所述逆變器包括連接至高電勢側的多個高電勢側開關元件和連接至低電勢側的多個低電勢側開關元件，并且所述逆變器對要提供至旋轉電機的電流進行轉換；電流檢測器，所述電流檢測器包括布置在正母線或負母線中的至少一個上的傳感器，所述正母線用于連接所述高電勢側開關元件和DC電源的正極側，所述負母線用于連接所述低電勢側開關元件和所述DC電源的負極側；激發(energizat1n)設備，所述激發設備在不通過所述逆變器的情況下激發所述傳感器；以及控制器，所述控制器從所述電流檢測器獲取電流檢測值，并且控制所述逆變器和所述激發設備。當所有高電勢側開關元件處于關斷狀態時，或者當所有低電勢側開關元件處于關斷狀態時，所述激發設備激發所述傳感器。
[0006]當電流檢測單元被布置在正母線或負母線上時，由于在通過逆變器單元對傳感器單元進行激發時的電流檢測值甚至在正常狀態下也可能變成零，因此無法區分是否發生其中由于傳感器單元的短路而使電流檢測值固定為為零的異常(下文中稱作“零固定異常”)。
[0007]在上述情形下，根據本公開內容的電力轉換設備包括激發單元，其能夠在所有高電勢側開關元件均關斷時或者在所有低電勢側開關元件均關斷時、在不通過逆變器單元的情況下激發傳感器單元。在所有高電勢側開關元件均關斷的情況下，或者在所有低電勢側開關元件均關斷的情況下，當通過激發單元對傳感器單元進行激發時，如果未發生零固定異常，則電流檢測值變成給定值，而如果發生零固定異常，則電流檢測值變成零。
[0008]因而，當在所有高電勢側開關元件均關斷或者所有低電勢側開關元件均關斷的情況下、通過激發單元對傳感器單元進行激發時，能夠基于電流檢測值來檢測電流檢測單元的零固定異常。因此，能夠適當地檢測電流檢測值的異常。
[0009]根據本公開內容的第二方面，電動轉向設備包括:根據本公開內容的第一方面的電力轉換設備；以及旋轉電機，所述旋轉電機輸出用于輔助車輛駕駛員的轉向操作的輔助轉矩。
[0010]由于電力轉換設備能夠適當地檢測電流檢測值的異常，因此電力轉換設備能夠避免在發生異常的情況下基于電流檢測值而被控制的旋轉電機的意外行為，并且能夠防止輸出使駕駛員具有不舒適感覺的輔助轉矩。
【附圖說明】
[0011]根據參照附圖所做的以下詳細描述，本公開內容的以上和其他目的、特征和優點將變得更加顯而易見。在附圖中:
[0012]圖1是示出根據本公開內容的第一實施方式的電動轉向設備的示意圖；
[0013]圖2是示出根據本公開內容的第一實施方式的電力轉換設備的配置的電路圖；
[0014]圖3是示出根據本公開內容的第一實施方式的微型計算機的配置的框圖；
[0015]圖4是示出根據本公開內容的第一實施方式的電壓矢量圖案的說明圖；
[0016]圖5是示出根據本公開內容的第一實施方式的電流檢測時序的說明圖；
[0017]圖6A和圖6B是示出根據本公開內容的第一實施方式的、當開關元件正常時的激發路徑的說明圖；
[0018]圖7A和圖7B是示出根據本公開內容的第一實施方式的、當在開關元件中發生斷路故障時的激發路徑的說明圖；
[0019]圖8是示出根據本公開內容的第一實施方式的異常檢測處理的流程圖；
[0020]圖9是示出根據本公開內容的第二實施方式的電流檢測時序的說明圖；
[0021]圖10是示出根據本公開內容的第二實施方式的異常檢測處理的流程圖；
[0022]圖11是示出根據本公開內容的第三實施方式的微型計算機和驅動電路單元的電路圖；
[0023]圖12是示出根據本公開內容的第四實施方式的微型計算機和驅動電路單元的電路圖；
[0024]圖13是示出根據本公開內容的第五實施方式的微型計算機和驅動電路單元的電路圖；
[0025]圖14是示出根據本公開內容的第六實施方式的微型計算機和驅動電路單元的電路圖；
[0026]圖15是示出根據本公開內容的第六實施方式的微型計算機的配置的框圖；
[0027]圖16是示出根據本公開內容的第六實施方式的占空比命令值的說明圖；
[0028]圖17是示出根據本公開內容的第六實施方式的占空比命令值的說明圖；
[0029]圖18是示出根據本公開內容的第七實施方式的電力轉換設備的電路圖；
[0030]圖19是示出根據本公開內容的第八實施方式的電力轉換設備的電路圖；以及
[0031]圖20是示出根據本公開內容的第九實施方式的電力轉換設備的電路圖。
【具體實施方式】
[0032]在下文中，將參照附圖來描述根據本公開內容的電力轉換設備。
[0033](第一實施方式)
[0034]在圖1至圖8中示出了根據本公開內容的第一實施方式的電力轉換設備和電動轉向設備。在下文中，在多個實施方式中，用相同的附圖標記來表示基本上相同的配置，并且將省略重復的描述。
[0035]如圖1所示，將電力轉換設備I與作為旋轉電機的電機10 —起應用于用于輔助駕駛員轉向操作的電動轉向設備100。
[0036]圖1示出了具有電動轉向設備100的轉向系統90的總體配置。轉向系統90包括手柄(方向盤)91、轉向軸92、小齒輪96、齒條軸97、車輪98和電動轉向設備100。
[0037]手柄91連接至轉向軸92。轉向軸92配備有用于檢測通過由駕駛員操作手柄91所輸入的轉向轉矩的轉矩傳感器94。在轉向軸92的前端配備有小齒輪96，并且小齒輪96與齒條軸97嚙合。在齒條軸97的兩端，經由橫拉桿等耦接一對車輪98。
[0038]因此，當駕駛員旋轉手柄91時，連接至手柄91的轉向軸92旋轉。轉向軸92的旋轉運動通過小齒輪96轉換為齒條軸97的線性運動，從而使車輪對98轉向至與齒條軸97的位移量相對應的角度。
[0039]電動轉向設備100包括:電機10，其輸出用于輔助由駕駛員對手柄91的轉向的輔助轉矩；電力轉換設備I，其用于驅動控制電機10 ;以及減速齒輪89，其減少電機10的旋轉并且將該旋轉傳送至轉向軸92或齒條軸97。
[0040]在從作為DC電源的電池80 (參照圖2)提供電力的情況下對電機10進行驅動，從而使減速齒輪89前向或反向旋轉。
[0041]電機10是三相無刷電機，并且電機10與“三相旋轉電機”兼容。電機10具有未示出的轉子和定子。轉子由圓柱形構件形成，并且具有施加至轉子表面的永久磁體的磁極。定子內部容置轉子以便可以相對旋轉。定子具有突起，該突起以沿徑向向內方向的每個給定角度而突起，并且圖2中所示的U相線圈11、V相線圈12以及W相線圈13纏繞相應的突起。U相線圈11、V相線圈12以及W相線圈13配置成繞組15。在該實施方式中，假定提供至U相線圈11的電流為U相電流Iu，提供至V相線圈12的電流為V相電流Iv，并且提供至W相線圈13的電流為W相電流Iw。而且，U相電流Iu、V相電流Iv和W相電流Iw適當地稱為“相應相電流Iu、Iv和Iw”。而且，從逆變器單元20側流向線圈11至線圈13側的電流為正，并且從線圈11至線圈13側流向逆變器單元20側的電流為負。
[0042]而且，電機10配備有未示出的位置傳感器，其檢測作為轉子的旋轉位置的電角度Θ O
[0043]如圖2所示，電力轉換設備I通過脈沖寬度調制(在下文中稱為“PWM”)來控制對電機10的驅動。電力轉換設備I包括逆變器單元20、電流檢測單元40、作為激發單元的異常檢查激發電路單元50、偽中性點電壓檢測單元55、微型計算機60以及驅動電路單元70。在該實施方式中，連接至電池80的正極側的線稱為正母線81，并且連接至電池80的負極側的線稱為負母線82。將正母線81的電壓設置為供電電壓PIG，并且將負母線82的電壓設置為地電壓GND。將地電壓GND設置為零。
[0044]在該實施方式中，微型計算機60和驅動電路單元70配置成“控制器”。
[0045]逆變器單元20為三相逆變器，并且具有六個開關元件21-26，這六個開關元件經受橋式連接以便于對U相線圈11、V相線圈12和W相線圈13的相應激發進行切換。根據該實施方式的開關元件21至26均通過作為一種場效應晶體管的MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)來被配置，但是可以通過另外的晶體管被配置。在下文中，開關元件21至26稱為“SW 21至26”。
[0046]三個SW 21至23具有連接至正母線81的漏極。而且，Sff 21至23的源極連接至相應SW 24至26的漏極。SW 24至26的源極連接至負母線82。
[0047]成對的SW 21與SW 24之間的連接點27連接至U相線圈11的一端。成對的SW22與SW 25之間的連接點28連接至V相線圈12的一端。成對的SW 23與SW 26之間的連接點29連接至W相線圈13的一端。
[0048]在下文中，布置在高電勢側上的SW 21至23稱為“上SW 21至23”，并且布置在低電勢側上的SW 24至26稱為“下SW 24至26”。在該實施方式中，上SW 21至23與“高電勢側開關元件”相對應，并且下SW 24至26與“低電勢側開關元件”相對應。
[0049]電容器30和扼流圈31布置在電池80和逆變器單元20之間，并且配置成電源濾波器。因此，電容器30和扼流圈31減小了從共享電池80的另一設備所傳送的噪聲。同樣，電容器30和扼流圈31減小了從逆變器單元20傳送至共享電池80的另一設備的噪聲。
[0050]電容器30具有連接至正母線81的正極，以及連接至負母線82的負極。電容器30存儲電荷以輔助對SW 21至26的供電，并且抑制噪聲分量例如沖擊電流。通過微型計算機60來獲取跨電容器30的電壓。
[0051]扼流圈31布置在電池80與電容器30之間，并且布置在正母線81上。
[0052]電流檢測單元40具有作為傳感器的分流電阻器41以及作為兩個放大器電路單元的運算放大器43和44。
[0053]分流電阻器41布置在逆變器單元20與電容器30之間，并且布置在負母線82上。分流電阻器41兩端之間的電壓作為檢測值而被輸出至運算放大器43和44。
[0054]運算放大器43和44中的每一個為反相放大器。
[0055]運算放大器43的非逆變輸入端子連接至分流電阻器41的電池80側，并且運算放大器43的逆變輸入端子連接至分流電阻器41的逆變器單元20側。電流檢測值IA從運算放大器43被輸出至微型計算機60。
[0056]運算放大器44的非逆變輸入端子連接至分流電阻器41的逆變器單元20側，并且運算放大器44的逆變輸入端子連接至分流電阻器41的電池80側。也就是說，運算放大器44在正和負上相反地被連接至運算放大器43。電流檢測值IB從運算放大器44而被輸出至微型計算機60。
[0057]異常檢查激發電路單元50具有開關單元51和電阻器52，并且布置在電容器30與逆變器單元20之間。
[0058]如SW 21至26，開關單元51由MOSFET形成，但是還可以