电力转换装置、马达驱动单元、电动助力转向装置和继电器模块制造方法及图纸

电力转换装置(100)是将来自电源(101)的电力转换为对具有n相(n为3以上的整数)的绕组的电动马达(200)提供的电力的电力转换装置。电力转换装置(100)具有：第1逆变器(110)，其与电动马达的各相的绕组的一端连接；第2逆变器(140)，其与各相的绕组的另一端连接；第1相分离继电器电路(120)，其对各相的绕组的一端与第1逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第1中性点继电器电路(130)，其与各相的绕组的一端连接，并且，对各相的绕组的一端彼此的连接和非连接进行切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置、马达驱动单元、电动助力转向装置和继电器模块
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、电动助力转向装置和继电器模块。
技术介绍
无刷DC马达和交流同步马达等电动马达(以下，简单记载为“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：ElectricalContorlUnit)。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(ReadOnlyMemory：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接地(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或截止，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了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了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
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述的现有技术中，要求进一步提高正常时和异常时的电流控制。本公开的实施方式提供在正常时和异常时均能够进行适当的电流控制的电力转换装置。用于解决问题的手段本公开的例示的电力转换装置将来自电源的电力转换为对具有n相(n为3以上的整数)的绕组的电动马达提供的电力，该电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述电动马达的各相的绕组的一端连接；第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接；第1相分离继电器电路，其对所述各相的绕组的一端与所述第1逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第1中性点继电器电路，其与所述各相的绕组的一端连接，并且，对所述各相的绕组的一端彼此的连接和非连接进行切换。此外，本公开的例示的电力转换装置将来自电源的电力转换为对具有n相(n为3以上的整数)的绕组的马达提供的电力，该电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述马达的各相的绕组的一端连接；第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接；至少n个继电器，其对所述n相的绕组的一端与所述第1逆变器之间的连接和非连接进行切换。专利技术的效果根据本公开的实施方式，提供如下的电力转换装置：通过第1相分离继电器电路和第1中性点继电器电路，在正常时和异常时均能够进行适当的电流控制。此外，根据本公开的实施方式，提供如下的电力转换装置：通过对n相的绕组的一端与第1逆变器之间的连接和非连接进行切换的至少n个继电器，在正常时和异常时均能够进行适当的电流控制。附图说明图1是示出例示的实施方式1的电力转换装置100的电路结构的电路图。图2是示出例示的实施方式1的电力转换装置100的其他电路结构的电路图。图3是示出例示的实施方式1的电力转换装置100的又一其他电路结构的电路图。图4是示出例示的实施方式1的具有电力转换装置100的马达驱动单元400的典型的块结构的框图。图5是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形(正弦波)的图，该电流值是根据正常时的三相通电控制对电力转换装置100进行控制时在马达200的U相、V相和W相的各绕组中流过的电流值。图6是示出例如与马达电角270°的异常时的控制对应的电力转换装置100内的电流的流动的示意图。图7是示出对根据异常时的控制而在马达200的U相、V相和W相的各绕组流过的电流值进行标绘得到的电流波形的图。图8是示出具有一组继电器电路的电力转换装置100A的电路结构的电路图。图9是示出例示的实施方式的电力转换装置100B的电路结构的电路图。图10是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B所具有的H桥181的图。图11是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B所具有的H桥182的图。图12是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B所具有的H桥183的图。图13是示出例示的实施方式2的异常时的电力转换装置100B的示意图。图14是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B的动作的流程图。图15是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形的图，该电流值是根据例示的实施方式2的异常时的控制而在马达200的U相、V相和W相的各绕组流过的电流值。图16是示出例示的实施方式2的异常时的电力转换装置100B的示意图。图17是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形的图，该电流值是根据例示的实施方式2的异常时的控制而在马达200的U相、V相和W相的各绕组中流过的电流值。图18是示出例示的实施方式2的异常时的电力转换装置100B的示意图。图19是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形的图，该电流值是根据例示的实施方式2的异常时的控制而在马达200的U相、V相和W相的各绕组中流过的电流值。图20是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B的其他电路结构的电路图。图21是示出例示的实施方式3的电动助力转向装置500的典型结构的示意图。图22是示出例示的实施方式4的继电器模块600的电路结构的电路图。图23是示出具有一组继电器电路的继电器模块600A的电路结构的电路图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换装置，其将来自电源的电力转换为对具有n相的绕组的电动马达提供的电力，其中，n为3以上的整数，该电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述电动马达的各相的绕组的一端连接；第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接；第1相分离继电器电路，其对所述各相的绕组的一端与所述第1逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第1中性点继电器电路，其与所述各相的绕组的一端连接，并且对所述各相的绕组的一端彼此的连接和非连接进行切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 JP 2016-042743;2016.09.30 JP 2016-194671.一种电力转换装置，其将来自电源的电力转换为对具有n相的绕组的电动马达提供的电力，其中，n为3以上的整数，该电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述电动马达的各相的绕组的一端连接；第2逆变器，其与所述各相的绕组的另一端连接；第1相分离继电器电路，其对所述各相的绕组的一端与所述第1逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第1中性点继电器电路，其与所述各相的绕组的一端连接，并且对所述各相的绕组的一端彼此的连接和非连接进行切换。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，当所述第1相分离继电器电路导通时，所述第1中性点继电器电路截止，并且当所述第1相分离继电器电路截止时，所述第1中性点继电器电路导通。3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，当所述第1相分离继电器电路截止而所述第1中性点继电器电路导通时，通过所述各相的绕组的一端彼此的连接而构成所述各相的绕组的中性点。4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，当所述第1逆变器发生异常时，所述第1相分离继电器电路截止而所述第1中性点继电器电路导通。5.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有：第2相分离继电器电路，其对所述各相的绕组的另一端与所述第2逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第2中性点继电器电路，其与所述各相的绕组的另一端连接，并且对所述各相的绕组的另一端彼此的连接和非连接进行切换。6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其中，当所述第2相分离继电器电路导通时，所述第2中性点继电器电路截止，并且当所述第2相分离继电器电路截止时，所述第2中性点继电器电路导通。7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其中，当所述第1逆变器发生异常时，所述第1相分离继电器电路截止而所述第1中性点继电器电路导通，并且所述第2相分离继电器电路导通而所述第2中性点继电器电路截止。8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的电力转换装置，其中，所述第1相分离继电器电路包含与所述各相的绕组的一端和所述第1逆变器连接的n个第1相分离继电器，所述第2相分离继电器电路包含与所述各相的绕组的另一端和所述第2逆变器连接的n个第2相分离继电器，所述第1中性点继电器电路包含n个第1中性点继电器，该n个第1中性点继电器各自的一端与共同的第1节点连接，另一端与所述各相的绕组的一端连接，所述第2中性点继电器电路包含n个第2中性点继电器，所述n个第2中性点继电器各自的一端与共同的第2节点连接，另一端与所述各相的绕组的另一端连接。9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其中，当所述第1逆变器的桥电路包含发生了故障的开关元件时，所述第1相分离继电器电路中的n个第1相分离继电器全部截止，所述第1中性点继电器电路中的n个第1中性点继电器全部导通，并且所述第2相分离继电器电路中的n个第2相分离继电器全部导通，所述第2中性点继电器电路中的n个第2中性点继电器全部截止。10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有2n个以下的分流电阻。11.根据权利要求10所述的电力转换装置，其中，所述第1逆变器的桥电路和所述第2逆变器的桥电路分别具备具有低端开关元件和高端开关元件的n个管脚，所述2n个以下的分流电阻被连接在所述第1逆变器和所述第2逆变器所具有的2n个管脚中的2n个以下的低端开关元件与接地之间。12.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有2n个分流电阻，所述第1逆变器的桥电路和所述第2逆变器的桥电路分别具备具有低端开关元件和高端开关元件的n个管脚，所述2n个分流电阻被连接在所述第1逆变器和所述第2逆变器所具有的2n个管脚的2n个低端开关元件与接地之间。13.一种马达驱动单元，该马达驱动单元具有：电动马达；权利要求1至12中的任意一项所述的电力转换装置；以及对所述电力转换装置进行控制的控制电路。14.一种电动助力转向装置，其中，该电动助力转向装置具有权利要求13所述的马达驱动单元。15.一种继电器模块，其能够与电力转换装置连接，该电力转换装置对具有n相的绕组的电动马达进行驱动，具有与各相的绕组的一端连接的第1逆变器和与所述各相的绕组的另一端连接的第2逆变器，其中，n为3以上的整数，该继电器模块具有：第1相分离继电器电路，其对所述各相的绕组的一端与所述第1逆变器之间的连接和非连接进行切换；以及第1中性点继电器电路，其与所述各相的绕组的一端连接，并且对所述各相的绕组的一端彼此的连接和非连接进行切换。16.根据权利要求15所述的继电器模块，其中，当所述第1相分离继电器电路导通时，所述第1中性点继电器电路截止，并且当所述第1相分离继电器电路截止时，所述第1中性点继电器电路导通。17.根据权利要求16所述的继电器模块，其中，当所述第1相分离继电器电路截止而所述第1中性点继电器电路导通时，通过所述各相的绕组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田英司，锅师香织，
申请(专利权)人：日本电产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP