[发明专利]电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置

说明书

电力转换装置(100)具有：第1逆变器(120)，其与马达的各相的绕组(M1、M2和M3)的一端连接；第2逆变器(130)，其与各相的绕组的另一端连接；以及切换电路(110)，其具有第1开关元件(111)和第2开关元件(112)中的至少一方，该第1开关元件(111)与第1保护电路(PC1)并联连接，对第1逆变器与地之间的连接/非连接进行切换，该第2开关元件(112)与第2保护电路(PC2)并联连接，对第2逆变器与地之间的连接/非连接进行切换。

技术领域

本公开涉及将来自电源的电力转换为对电动马达提供的电力的电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置。

背景技术

无刷DC马达和交流同步马达等电动马达(以下，简单表记为“马达”。)一般由三相电流驱动。使用矢量控制等复杂控制技术，以准确地控制三相电流的波形。在这种控制技术中，需要高度的数学运算，使用微控制器(微型计算机)等数字运算电路。矢量控制技术被活用于马达的负载变动较大的用途，例如洗衣机、电动助力自行车、电动滑板车、电动助力转向装置、电动汽车、工业设备等领域。另一方面，在输出相对较小的马达中采用脉冲宽度调制(PWM)方式等其他马达控制方式。

在车载领域中，在车辆中使用汽车用电子控制单元(ECU：Electrical ContorlUnit)。ECU具有微控制器、电源、输入输出电路、AD转换器、负载驱动电路和ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等。以ECU为核心来构建电子控制系统。例如，ECU处理来自传感器的信号，控制马达等致动器。具体地进行说明，ECU一边监视马达的旋转速度、扭矩，一边控制电力转换装置中的逆变器。在ECU的控制下，电力转换装置转换对马达提供的驱动电力。

近年来，开发了将马达、电力转换装置和ECU一体化而得到的机电一体式马达。特别是在车载领域中，根据安全性的观点，要求保证高质量。因此，采用了即使在部件的一部分发生故障时也能够继续安全工作的冗余设计。作为冗余设计的一例，正在研究对1个马达设置2个电力转换装置。作为另一例，正在研究对主微控制器设置备用微控制器。

例如专利文献1公开了如下电力转换装置，该电力转换装置具有控制部和2个逆变器，转换对三相马达提供的电力。2个逆变器分别与电源和地(以下，记载为“GND”。)连接。一个逆变器与马达的三相的绕组的一端连接，另一个逆变器与三相的绕组的另一端连接。各逆变器具有由3个管脚构成的桥电路，该3个管脚分别包含高端开关元件和低端开关元件。控制部在检测到2个逆变器中的开关元件的故障的情况下，将马达控制从正常时的控制切换为异常时的控制。在本申请说明书中，“异常”主要意味着开关元件的故障。此外，“正常时的控制”意味着全部开关元件正常的状态下的控制，“异常时的控制”意味着某个开关元件产生了故障的状态下的控制。

在正常时的控制中存在：在2个逆变器的一方构成了中性点的状态下使用另一方的逆变器进行马达驱动的控制模式；以及通过对2个逆变器的开关元件进行开关从而进行马达驱动的控制模式。专利文献1的电力转换装置能够根据马达的转速和输出扭矩等对这些控制模式进行切换。

在异常时的控制中，在2个逆变器中的包含发生故障的开关元件的逆变器(以下，记载为“故障逆变器”。)中，按照规定的规则使开关元件导通/截止，从而构成绕组的中性点。根据该规则，例如，在发生了高端开关元件始终截止的断路故障的情况下，在逆变器的桥电路中，3个高端开关元件中的发生故障的开关元件以外的开关元件截止，并且3个低端开关元件导通。该情况下，中性点构成在低端侧。或者，在发生了高端开关元件始终导通的短路故障的情况下，在逆变器的桥电路中，在3个高端开关元件中的发生故障的开关元件以外的开关元件导通，并且3个低端开关元件截止。该情况下，中性点构成在高端侧。根据专利文献1的电力转换装置，在异常时，三相的绕组的中性点构成在故障逆变器中。即使开关元件中产生故障，也能够使用正常的逆变器来继续马达驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-192950号公报

发明内容