电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置制造方法及图纸

电力转换装置具有：第1逆变器，其与第1线圈组的一端连接；第2逆变器，其与第2线圈组的一端连接；分离继电器电路，其与第1线圈组的另一端和第2线圈组的另一端连接，并且切换第1和第2线圈组的连接和非连接；第1中性点继电器电路，其与第1线圈组的另一端连接，并且切换第1线圈组的另一端彼此的连接和非连接；以及第2中性点继电器电路，其与第2线圈组的另一端连接，并且切换第2线圈组的另一端彼此的连接和非连接。

Electric power conversion device, motor drive unit and electric power steering device

The power conversion device has: the first inverter, which is connected with one end of the first coil group; the second inverter, which is connected with one end of the second coil group; the separation relay circuit, which is connected with the other end of the first coil group and the other end of the second coil group, and switches the connection and non connection of the first and second coil groups; the first neutral relay circuit, which is connected with the other end of the first coil group And the other end of the first coil group is connected and unconnected with each other; and the second neutral relay circuit is connected with the other end of the second coil group, and the other end of the second coil group is connected and unconnected with each other.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
本专利技术涉及电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置。
技术介绍
近年来，开发出了将电动马达(以下，表述为“马达”)、电力转换装置以及ECU一体化的机电一体型马达。特别是在车载领域，从安全性的观点出发，要求高品质的保证。因此，引入了即使在部件的一部分发生了故障的情况下也能够使安全动作持续进行的冗余设计。作为冗余设计的一例，研究了对1个马达设置2个电力转换装置的结构。作为另一例，研究了在主微控制器中设置备用微控制器的结构。专利文献1公开了一种电力转换装置，其具有控制部和2个逆变器，对向三相马达提供的电力进行转换。2个逆变器分别与电源和接地(以下，表述为“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。各逆变器分别具有桥电路，该桥电路由包含高侧开关元件和低侧开关元件的3个桥臂构成。控制部在检测到2个逆变器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。在正常时的控制中，例如，通过切换2个逆变器的开关元件来驱动马达。在异常时的控制中，例如，使用构成于发生了故障的逆变器中的绕组的中性点，由没有发生故障的逆变器来驱动马达。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
专利技术要解决的课题在上述的现有技术中，要求进一步提高马达输出。本专利技术的实施方式提供能够在从低速驱动至高速驱动的大范围内得到高马达输出的电力转换装置。用于解决课题的手段本专利技术的例示的电力转换装置将来自电源的电力转换为向具有第1线圈组和第2线圈组的n相的马达提供的电力，n为3以上的整数，其中，该电力转换装置具有：第1逆变器，其与所述第1线圈组的一端连接；第2逆变器，其与所述第2线圈组的一端连接；分离继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端和所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组与所述第2线圈组的连接和非连接；第1中性点继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组的另一端彼此的连接和非连接；以及第2中性点继电器电路，其与所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第2线圈组的另一端彼此的连接和非连接。专利技术效果根据本专利技术的例示的实施方式，提供了以下电力转换装置、具有该电力转换装置的马达驱动单元以及具有马达驱动单元的电动助力转向装置，该电力转换装置能够利用分离继电器电路、第1和第2中性点继电器电路而在从低速驱动至高速驱动的大范围内得到高马达输出。附图说明图1是示出例示的实施方式1的马达驱动单元1000的典型的块结构的框图。图2是示出例示的实施方式1的电力转换装置100的典型的电路结构的电路图。图3是例示了标绘在进行三相通电控制时在马达200的U相、V相以及W相的各线圈中流动的电流值而得到的电流波形(正弦波)的曲线。图4是例示了标绘在第2逆变器120进行三相通电控制时在马达200的第2线圈组220中流动的电流值而得到的电流波形(正弦波)的曲线。图5是例示了标绘在进行二相通电控制时在马达200的第1和第2线圈组210、220中流动的电流值而得到的电流波形(正弦波)的曲线。图6是示出马达的每个单位时间的转速N(rps)与扭矩T(N·m)的关系的图。图7是示出例示的实施方式1的变形例的电力转换装置100A的电路结构的电路图。图8A是示出例示的实施方式1的变形例的电力转换装置100A的其他电路结构的电路图。图8B是示出例示的实施方式1的变形例的电力转换装置100A的其他电路结构的电路图。图9是示出例示的实施方式2的电力转换装置100B的典型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的其他电路结构的电路图。图11是示出例示的实施方式3的电动助力转向装置2000的典型的的结构的示意图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置的实施方式进行详细说明。但是，为了避免以下的说明过于繁琐，便于本领域技术人员的理解，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略对已经公知的事项的详细说明和实质上相同的结构的重复说明。在本说明书中，以如下的电力转换装置为例对本专利技术的实施方式进行说明：将来自电源的电力转换为向具有三相(U相、V相、W相)的绕组(有时表述为“线圈”)的三相马达提供的电力。但是，将来自电源的电力转换为向具有四相或五相等n相(n为4以上的整数)的绕组的n相马达提供的电力的电力转换装置也属于本专利技术的范畴。(实施方式1)[马达驱动单元1000和电力转换装置100的构造]图1示意性地示出本实施方式的马达驱动单元1000的典型的块结构。典型地，马达驱动单元1000具有电力转换装置100、马达200以及控制电路300。马达驱动单元1000被模块化，例如能够作为具有马达、传感器、驱动器以及控制器的马达模块而进行制造和贩卖。在本说明书中，以具有马达200作为构成要素的系统为例，对马达驱动单元1000进行说明。但是，马达驱动单元1000也可以是不具备马达200作为构成要素的用于驱动马达200的系统。电力转换装置100具有第1逆变器110、第2逆变器120、分离继电器电路130、第1中性点继电器电路140、第2中性点继电器电路150以及电流传感器400。电力转换装置100能够将来自电源101(参照图2)的电力转换为向马达200提供的电力。例如，第1和第2逆变器110、120能够将直流电力转换为作为U相、V相以及W相的伪正弦波的三相交流电力。第1逆变器110与马达200的第1线圈组210连接，第2逆变器120与第2线圈组220连接。在本说明书中，部件(构成要素)彼此之间的“连接”主要是指电连接。马达200例如是三相交流马达。马达200具有第1和第2线圈组210、220。第1和第2线圈组210、220分别具有U相、V相以及W相的绕组。第1和第2线圈组210、220能够通过后述的分离继电器电路130而串联连接。绕组的绕线方法可以是集中绕线或分布绕线。控制电路300具有微控制器等。控制电路300根据来自电流传感器400和角度传感器320的输入信号而对电力转换装置100进行控制。作为该控制方法，例如具有矢量控制、脉宽调制(PWM)以及直接扭矩控制(DTC)。参照图2对电力转换装置100的具体的电路结构进行说明。图2示意性地示出本实施方式的电力转换装置100的典型的电路结构。典型地，电力转换装置100具有电源101、线圈102、电容器103、第1逆变器110、第2逆变器120、分离继电器电路130、第1中性点继电器电路140以及第2中性点继电器电路150。电源101生成规定的电源电压(例如12V)。作为电源101，例如使用直流电源。但是，电源101也可以是AC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向具有第1线圈组和第2线圈组的n相的马达提供的电力，n为3以上的整数，其中，/n该电力转换装置具有：/n第1逆变器，其与所述第1线圈组的一端连接；/n第2逆变器，其与所述第2线圈组的一端连接；/n分离继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端和所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组与所述第2线圈组的连接和非连接；/n第1中性点继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组的另一端彼此的连接和非连接；以及/n第2中性点继电器电路，其与所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第2线圈组的另一端彼此的连接和非连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 JP 2017-0587341.一种电力转换装置，其将来自电源的电力转换为向具有第1线圈组和第2线圈组的n相的马达提供的电力，n为3以上的整数，其中，
该电力转换装置具有：
第1逆变器，其与所述第1线圈组的一端连接；
第2逆变器，其与所述第2线圈组的一端连接；
分离继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端和所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组与所述第2线圈组的连接和非连接；
第1中性点继电器电路，其与所述第1线圈组的另一端连接，并且切换所述第1线圈组的另一端彼此的连接和非连接；以及
第2中性点继电器电路，其与所述第2线圈组的另一端连接，并且切换所述第2线圈组的另一端彼此的连接和非连接。


2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1线圈组具有n个线圈，所述第2线圈组具有n个线圈，
所述分离继电器电路具有切换所述第1线圈组的n个线圈与所述第2线圈组的n个线圈的连接和非连接的n个分离继电器，
所述第1中性点继电器电路具有一端共同连接于第1节点并且另一端与所述第1线圈组的所述n个线圈连接的n个第1中性点继电器，
所述第2中性点继电器电路具有一端共同连接于第2节点并且另一端与所述第2线圈组的所述n个线圈连接的n个第2中性点继电器。


3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1线圈组具有n个线圈组，该n个线圈组各自具有并联连接的至少2个线圈，
所述第2线圈组具有n个线圈组，该n个线圈组各自具有并联连接的至少2个线圈，
所述分离继电器电路具有切换所述第1线圈组的所述n个线圈组与所述第2线圈组的所述n个线圈组的连接和非连接的n个分离继电器，
所述第1中性点继电器电路具有一端共同连接于第1节点并且另一端与所述第1线圈组的所述n个线圈组连接的n个第1中性点继电器，
所述第2中性点继电器电路具有一端共同连接于第2节点并且另一端与所述第2线圈组的所述n个线圈组连接的n个第2中性点继电器。


4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1线圈组具有n个线圈组，该n个线圈组各自具有并联连接的2个线圈，
所述第2线圈组具有n个线圈组，该n个线圈组各自具有并联连接的2个线圈，
所述分离继电器电路具有切换所述第1线圈组的所述n个线圈组与所述第2线圈组的所述n个线圈组的连接和非连接的n个分离继电器，
所述第1中性点继电器电路具...

【专利技术属性】
技术研发人员：大桥弘光，
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