本发明专利技术提供一种电动机控制装置及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置能够非常可靠地保护由半导体开关元件构成的小型电动机开放开关。一种电动机控制装置，其通过逆变器来对电动机进行驱动控制，并且将电动机开放开关连接在逆变器和电动机之间，其具备控制部、电动机旋转次数检测单元、能量运算单元和判定单元，控制部检测出驱动控制系统的辅助状态，并基于检测结果来开启或关闭逆变器的控制；电动机旋转次数检测单元检测出电动机的旋转次数；能量运算单元基于旋转次数运算出电动机反向电压和再生电流的能量；判定单元将能量与电动机开放开关的安全工作区进行比较，当变为安全工作区的区域内的时候，断开电动机开放开关。必要时基于温度运算出安全工作区。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电动机控制装置及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置用于基于当电动机因外力而旋转时，随着电动机旋转而发生的再生电力(即，根据反向电压和再生电流求出的能量(电力))(和温度)来保护由半导体开关元件(例如，FET)构成的并且与电力供给部(逆变器)连接的电动机开放开关。电动助力转向装置用于通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来向车辆的转向系统施加由电动机产生的辅助力，通过由半导体开关元件的电桥电路构成的逆变器来对其进行驱动控制。
技术介绍
作为搭载了电动机控制装置的装置，例如有电动助力转向装置(EPS)。电动助力转向装置利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)，其将由从电力供给部(逆变器)供给的电力控制的电动机的驱动力经由诸如齿轮之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小。电动机外加电压的调整一般通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(Duty)来进行。参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)100进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，根据通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref，来控制供给EPS用电动机20的电流。此外，转向角传感器14不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。还有，也可以从与电动机20连接的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角。另外，收发车辆的各种信息的CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)50被连接到控制单元100，车速Vel也能够从CAN50处获得。此外，收发CAN50以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN51也可以被连接到控制单元100。控制单元100主要由CPU(也包含MPU、MCU和类似装置)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。参照图2对控制单元100进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的(或来自CAN50的)车速Vel被输入到用于运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元101中。电流指令值运算单元101基于被输入进来的转向扭矩Th和车速Vel并使用辅助图(アシストマップ)等，运算出作为供给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元102A被输入到电流限制单元103中；被限制了最大电流的电流指令值Irefm被反馈输入到减法单元102B中；减法单元102B运算出电流指令值Irefm与电动机电流值Im之间的偏差I(Irefm-Im)；该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI控制单元104中。在PI控制单元104中经过了特性改善后的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元105，然后再经由逆变器106来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器107检测出电动机20的电流值Im；由电动机电流检测器107检测出的电流值Im被反馈到减法单元102B。逆变器106由作为驱动元件的FET(场效应晶体管)的电桥电路构成。诸如分解器之类的旋转传感器21与电动机20连接；旋转传感器21输出电动机的旋转角度θ；然后，电动机速度运算单元22运算出电动机速度ω。另外，在加法单元102A对来自补偿信号生成单元110的补偿信号CM进行加法运算，通过补偿信号CM的加法运算来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元110先在加法单元114将自对准扭矩(SAT)113与惯性112相加，然后，在加法单元115再将在加法单元114得到的加法结果与收敛性111相加，最后，将在加法单元115得到的加法结果作为补偿信号CM。在电动机20为三相无刷电动机的情况下，PWM控制单元105和逆变器106的详细结构例如为如图3所示的结构。如图3所示，PWM控制单元105由占空比运算单元105A和栅极驱动单元105B构成，其中，占空比运算单元105A通过使电压控制指令值Vref按照规定公式来运算出三个相的PWM占空比值D1～D6；栅极驱动单元105B通过PWM占空比值D1～D6来驱动作为驱动元件的FET的栅极，同时，进行无感时间(deadtime)的补偿并导通或断开(ON/OFF)FET。逆变器106由作为半导体开关元件的FET的三相电桥(FET1～FET6)构成，通过用PWM占空比值D1～D6控制FET的导通或断开以便驱动电动机20。另外，用于进行(ON)电力供给或切断(OFF)电力供给的电动机继电器23被连接到逆变器106与电动机20之间的电力供给线。在这样的电动助力转向装置中，有时会遇到诸如检测出系统异常(例如，扭矩传感器的断线、逆变器的FET的短路事故等)等意想不到的情况。作为遇到这种情况时的对应，最优先地进行这样的动作，即，立即中止电动助力转向装置的辅助控制，并切断驱动控制系统与电动机之间的连接。一般而言，如图3所示，在电动机20与用于控制流经电动机20的电流的逆变器106之间插入用于供给电动机电流或切断电动机电流的电动机继电器23。价格低廉的有接点继电器被用作电动机继电器23，通过以電磁方式打开接点以便以硬件方式切断流经电动机20的电流(例如，日本特开2005-199746号公报(专利文献1))。然而，近年来，为了实现小型化、提高可靠性和降低成本，使用无接点的半导体开关元件(模拟开关)，例如，使用由FET构成的电动机开放开关，来代替有接点的電磁式电动机继电器。但是，当由于系统异常而不能继续进行辅助控制的时候，在即使停止了逆变器但电动机仍然在旋转的情况下，如果在电动机旋转时断开电动机开放开关的话，则电动机的再生电流就会脱离安全工作区，从而造成电动机开放开关有可能会损坏或被破坏。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-199746号公报专利文献2：日本特开2013-183462号公报专利文献3：日本专利第5120041号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题作为将半导体开关元件用作电动机继电器的装置，例如有日本特开2013-183462号公报(专利文献2)所公开的装置。在专利文献2所公开的装置中，当检测出电力变换器(逆变器)的故障的时候，停止逆变器的驱动，断开第一电源继电器，并导通第二电源继电器。然后，在停止了逆变器的驱动的状态，当电动机因外力而旋转，从而导致产生再生电压的时候，再生电压会从逆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动机控制装置，其基于电流指令值并通过逆变器来对电动机进行驱动控制，并且将由半导体开关元件构成的电动机开放开关连接在所述逆变器和所述电动机之间，其特征在于：具备控制部、电动机旋转次数检测单元、能量运算单元和判定单元，所述控制部检测出驱动控制系统的辅助状态，并基于检测结果来开启或关闭所述逆变器的控制；所述电动机旋转次数检测单元检测出所述电动机的旋转次数；所述能量运算单元基于所述旋转次数运算出电动机反向电压和再生电流的能量；所述判定单元将所述能量与所述电动机开放开关的安全工作区进行比较，当所述能量变为所述安全工作区的区域内的时候，断开所述电动机开放开关。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.13 JP 2014-122283;2015.03.04 JP 2015-042711.一种电动机控制装置，其基于电流指令值并通过逆变器来对电动机进行驱动控制，并且将由半导体开关元件构成的电动机开放开关连接在所述逆变器和所述电动机之间，其特征在于：具备控制部、电动机旋转次数检测单元、能量运算单元和判定单元，所述控制部检测出驱动控制系统的辅助状态，并基于检测结果来开启或关闭所述逆变器的控制；所述电动机旋转次数检测单元检测出所述电动机的旋转次数；所述能量运算单元基于所述旋转次数运算出电动机反向电压和再生电流的能量；所述判定单元将所述能量与所述电动机开放开关的安全工作区进行比较，当所述能量变为所述安全工作区的区域内的时候，断开所述电动机开放开关。2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：在所述控制部没有检测出异常的情况下，开启所述逆变器的控制；在所述控制部检测出异常的情况下，关闭所述逆变器的控制。3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于：所述电动机开放开关为FET。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电动机控制装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：新川尚登，吹拔茂，熊谷绅，嶋川茂，小暮光义，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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