提供一种负载驱动装置。在逆变器电路的开关元件发生了故障的情况下，通过对应于故障的方式的适当的控制，使得能够将负载继续驱动。电动机驱动装置包括检测逆变器电路的开关元件(Q1～Q6)以及二极管(D1～D6)的故障的故障检测部。在故障检测部检测出C相上级的开关元件(Q5)不导通的故障且没有检测出二极管(D5)不导通的故障的情况下，使用与发生了故障的开关元件成对的开关元件(Q6)和其他的相的开关元件(Q1～Q4)而驱动电动机。另一方面，在故障检测部一同检测出C相上级的开关元件不导通的故障和二极管不导通的故障的情况下，将与发生了故障的开关元件成对的开关元件维持截止状态，使用其他的相的开关元件而驱动电动机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及驱动电动机等的负载的装置，尤其，涉及包括通过开关元件的导通/截止动作而对负载供应电流的逆变器电路的负载驱动装置。
技术介绍
例如，在车辆中搭载的电动助力转向装置中，为了将与方向盘的操舵转矩对应的操舵辅助力提供给转向机构，设置了 3相无刷电动机等的电动式电动机。作为驱动该电动机的装置，已知基于PWM(脉宽调制(Pulse Width Modulat1n))控制方式的电动机驱动装置。一般，PWM控制方式的电动机驱动装置包括通过具有预定的占空比的PWM信号而被驱动的逆变器电路。逆变器电路由在上臂和下臂中分别具有开关元件的上下一对的臂设置了相数个的、桥电路构成。并且，通过基于PWM信号的各开关元件的导通/截止动作，从电源通过逆变器电路对电动机供应电流，电动机被驱动。在这样的电动机驱动装置中，因开关元件的故障，在逆变器电路中的任一个相中发生了异常的情况下，使电动机的驱动停止是一般的控制方法。但是，在电动助力转向装置的情况下，若在发生异常时使电动机立即停止，则突然得不到操舵辅助力，在驾驶中产生障碍。因此，提出了如下的电动机驱动装置:无论是哪一个相的开关元件发生了故障，都能够使得电动机的驱动继续(例如，专利文献I?4)。在专利文献I中，在发生通电不良时，确定发生了故障的开关元件，确定能够经由与该元件成对的开关元件对通电不良相进行通电的、旋转角范围。然后，通过在该旋转角范围中对各相通上正弦波电流，从而继续电动机的驱动。在专利文献2中，在开关元件发生了开路故障(一直处于断开的故障)的情况下，即使是在使用发生了故障的开关元件的区域中，通过执行固定了合成电压矢量的矢量控制，也继续电动机的驱动。在专利文献3中，在检测出开关元件的故障的情况下，以2相的输出电流的波形分别接近正弦波的方式，使没有发生故障的剩余的开关元件动作，从而继续电动机的驱动。在专利文献4中，在I相中发生了断线等的异常的情况下，计算正常的2相的目标电流值，将基于这些目标电流值而生成的电压指令值提供给逆变器驱动电路，从而继续电动机的驱动。例如，在具有6个开关元件的3相的逆变器电路中，I相的上下的任一个开关元件发生了故障的情况下，有只使用剩余的2相的4个开关元件而继续电动机的驱动的方式(以下，称为“2相方式”)和除了上述4个开关元件之外还使用发生了故障的相的正常的I个开关元件而继续电动机的驱动的方式(以下，称为“准3相方式”)。专利文献I?3是准3相方式的例，专利文献4是2相方式的例。在2相方式的情况下，切断发生了故障的相整体，但在准3相方式的情况下，只切断发生了故障的开关元件。由于与2相方式相比，准3相方式的电动机电流的纹波(ripple)分量少，所以具有操舵性能提高的优点。图10表示在电动助力转向装置中使用的、现有的电动机驱动装置的一例。电动机驱动装置200包括逆变器电路10、驱动电路20以及控制部30。电动机M是用于提供操舵辅助力的辅助电动机。电源Vd是从在车辆中搭载的电池供应的直流电源。逆变器电路10由具有6个开关元件Ql?Q6的3相桥电路构成。开关元件Ql?Q6由FET (场效应晶体管)构成，分别具有二极管Dl?D6。这些二极管Dl?D6是FET的漏极-源极间的寄生二极管，以相对于电源Vd (正极)成为反向的方式，与开关元件Ql?Q6并联连接。上级的开关元件Q1、Q3、Q5和下级的开关元件Q2、Q4、Q6的各连接点经由电路连接到电动机M。在开关元件Q2、Q4、Q6和地G之间，设置有用于检测流过电动机M的电流的电流检测电阻Rs。控制部30基于在电流检测电阻Rs中检测出的电动机电流的值、和根据在未图示的转矩传感器中检测出的操舵转矩值而计算出的目标电流值之间的偏差，运算用于驱动开关元件Ql?Q6的PWM信号的占空比。驱动电路20基于从控制部30提供的占空比的值，生成6种PWM信号，并将各PWM信号施加到开关元件Ql?Q6的各栅极。通过根据该PWM信号而开关元件Ql?Q6进行导通/截止，从而逆变器电路10进行动作，从电源Vd经由逆变器电路10对电动机M供应电流。图11是表示了逆变器电路10的动作的定时图。(a)、(b)表示对A相上级的开关元件Ql提供的PWM信号和元件Ql的动作，(c)、(d)表示对A相下级的开关元件Q2提供的PWM信号和元件Q2的动作，(e)、(f)表示对C相上级的开关元件Q5提供的PWM信号和元件Q5的动作，(g)、(h)表示对C相下级的开关元件Q6提供的PWM信号和元件Q6的动作，(i)表示A相的电动机端子电压，(j)表示C相的电动机端子电压。PWM信号的“H”表示高电平，“L”表示低电平。另外，为了简化说明，关于B相，省略了图示。在图11中，时刻tl?t2的区间Tl是电力运行(*9吞二 3 )区间。在该区间Tl中，通过如(b)、(h)所示，开关元件Q1、Q6成为导通状态，如(d)、(f)所示，开关元件Q2、Q5成为截止状态，从而按照图12A的虚线所示的路径，从电源Vd对电动机M流过电流。时刻t2?t3的区间T2是下级再生区间。在该区间T2中，通过如(d)、(h)所示，开关元件Q2、Q6成为导通状态，如(b)、(f)所示，开关元件Q1、Q5成为截止状态，从而按照图12B的虚线所示的路径，流过基于在电动机M的电感中蓄积的能量的释放的再生电流。时刻t3?t4的区间T3再次成为电力运行区间，通过如(b)、(h)所示，开关元件Ql、Q6成为导通状态，如(d)、(f)所示，开关元件Q2、Q5成为截止状态，从而按照图12C (与图12A相同)的虚线所示的路径，从电源Vd对电动机M流过电流。时刻t4?t5的区间T4是上级再生区间。在该区间T4中，通过如(b)、(f)所示，开关元件Q1、Q5成为导通状态，如(d)、(h)所示，开关元件Q2、Q6成为截止状态，从而按照图12D的虚线所示的路径，流过基于在电动机M的电感中蓄积的能量的释放的再生电流。时刻t5?t6的区间T5再次成为电力运行区间，以后，重复与区间Tl?T4相同的模式。在如上述的逆变器电路10中，有时发生开关元件Ql?Q6中的任一个被固定为截止(非导通)状态、不导通(ON)的故障。在本说明书中，将该故障称为“截止故障”(专利文献2的“开路故障”也是同样的含义)。如图10所示，在使用了二极管Dl?D6并联连接的开关元件Ql?Q6的情况下，在截止故障中有2种类型。一种是，开关元件和二极管中的任一个都不导通的故障(以下，称为“完全截止故障”)。这是例如在FET的漏极侧或源极侧发生断线，开关元件和二极管的双方成为切断状态时的故障。另一种是，二极管正常且只有开关元件不导通的故障(以下，称为“不完全截止故障”)。这是例如在FET的栅极接地或者FET主体破损时的故障。图13表示在逆变器电路10的C相上级中发生了“完全截止故障”的情况下的、上级再生时的状态。此时，由于开关元件Q5处于异常(非导通)状态，所以再生电流不能通过开关元件Q5流过逆变器电路10。此外，由于二极管D5也处于异常(非导通)状态，所以再生电流不能通过二极管D5流过逆变器电路10。图14表示在逆变器电路10的C相上级中发生了“不完全截止故障”的情况下的、上级再生时的状态。此时，由于开关元件Q5处于异常(非导通)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载驱动装置，包括：逆变器电路，具有对3相以上的多个相的各相设置的上下一对的臂，对各相的上臂和下臂的每一个设置了开关元件；以及控制部，控制各所述开关元件的导通/截止，对各所述开关元件，以相对于电源成为反向的方式并联连接了二极管，所述负载驱动装置基于各所述开关元件的导通/截止，从电源经由所述逆变器电路对负载供应电流，其特征在于，还包括故障检测部件，该故障检测部件检测所述开关元件的故障、以及与该开关元件并联连接的所述二极管的故障，所述控制部在所述故障检测部件检测出在某一相的上下的任一个臂中设置的开关元件不导通的故障且没有检测出与该开关元件并联连接的所述二极管不导通的故障的情况下，将与所述故障的开关元件成对的该相的开关元件以及其他的相的各开关元件分别进行导通/截止控制，在所述故障检测部件检测出在某一相的上下的任一个臂中设置的开关元件不导通的故障且检测出与该开关元件并联连接的所述二极管不导通的故障的情况下，将与所述故障的开关元件成对的该相的开关元件维持截止状态且将其他的相的各开关元件进行导通/截止控制。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：村田广美，
申请(专利权)人：欧姆龙汽车电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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