专利名称：用于旋转电机的控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于旋转电机的控制设备，具体涉及装配有下述直流交流转换器的控制设备，该直流交流转换器具有对从直流电源到旋转电机的功率进行控制的开关元件。
背景技术：
作为这种类型的控制设备，例如JP-A-2008-11683中所示的，下述控制设备被提出，其中，当由于开关元件中发生了短路异常而引起过量的电流流过转换器的开关元件时， 对连接到三相电动机的逆变器进行配置的所有开关元件被断开。在该控制设备中，基于当所有开关元件被断开时流过三相电动机的每个相的电流距零点的偏差量来识别发生短路异常的开关元件。三相电动机的相是互连的。因此，通过使用基尔霍夫定律，流过三相电动机的一相的电流是可以根据流过另外两相的电流来检测的。因此，作为用于检测三相电动机的相电流的装置，提出了仅包括有对两相各自的电流进行检测的电流传感器的配置。另一方面，当所有的开关元件如上所述由于短路异常而被断开时，流过三相电动机的电流幅度随着三相电动机的转速的增加而增加。因此，本发明的发明人发现在高转速范围内，流过三相电动机的电流超过了电流传感器的可检测范围。当流过三相电动机的电流如上所述达到上限或下限时，通过使用检测到流过两相的各个电流的电流传感器的检测值来对发生短路异常的开关元件进行识别是极其困难的。 这是因为当短路异常发生在一相的上臂时，该相的电流自零点向上偏离，而剩余两相的电流自零点向下偏离。然而，当电流传感器检测上限侧的电流和下限侧的电流时，剩余那一相的电流被计算为零。
发明内容
本发明是根据上述问题而实现的。本发明的目的是提供一种新颖的能够顺利地识别交流直流转换电路中的开关元件的短路异常的设备，其中，交流直流转换电路包括有串联连接的电路，该串联连接的电路包括高电位侧的开关元件和低电位侧的开关元件，这些开关元件选择性地将旋转电机的端子连接到直流电源的正端子和负端子的每一个。本发明根据第一方面提供了一种用于旋转电机的控制设备，所述旋转电机具有接收来自直流电源的功率的端子，该直流电源具有正端子和负端子。该控制设备包括直流交流转换电路，该直流交流转换电路设置有串联连接的电路，每个串联连接的电路具有高电位侧开关元件和低电位侧开关元件，所述高电位侧开关元件和低电位侧开关元件选择性地将旋转电机的端子连接到电源的正输出端子和负输出端子，以用于控制旋转电机的受控变量；连接/断开电路，该连接/断开电路布置成在直流交流转换电路和电源之间电开路和电闭合，以将连接直流交流转换电路和电源两者的电路径电连接或电断开；电流检测装置，该电流检测装置对在旋转电机中通过的电流进行检测；确定装置，该确定装置确定高电位侧开关元件和低电位侧开关元件是否具有短路故障；以及故障安全执行装置，该故障安全执行装置在该确定装置确定高电位侧开关元件和低电位侧开关元件具有故障时断开直流交流转换电路中的所有开关元件；开路/闭合控制装置，该开路/闭合控制装置在该确定装置确定高电位侧开关元件和低电位侧开关元件具有故障时使得连接/断开电路开路；接通装置，该接通装置在确定装置确定高电位侧开关元件和低电位侧开关元件具有故障时，在避免旋转电机的所有端子处的电位变成同一电位的状态的情况下，将属于高电位侧开关元件和低电位侧开关元件的一部分的开关元件接通；以及识别装置，该识别装置基于由电流检测装置检测到的、对由接通装置将开关元件接通进行响应的电流的变化来识别发生短路的位置，电流的变化是下述变化中的至少一个电流距零点的偏差的减小变化，以及电流的绝对值的减小。当发生短路(异常)时，在对直流交流转换电流进行配置的所有开关元件都被断开的情况下，流过旋转电机的各个端子的电流自零点偏离。流过各个端子的电流趋于不对称。相反地，在旋转电机的全部端子的电位都是相同的连接状态被实现的情况下，流过旋转电机的各个端子的电流趋于相对于零点对称，而电流的绝对值趋于减小。鉴于上述情况，在上述发明中，执行了接通操作使得并非所有端子的电位通过对开关元件的电子控制来执行的接通操作而变成同一电位。当不管所述接通操作、所有端子的电位变成同一电位的时候，短路被识别出是发生在未由识别装置所接通的开关元件中， 尽管要求该开关元件被接通以使得所有端子的电位都是同一电位。本发明的其它有益效果将在下述结合附图的描述中变得清楚。
在附图中图1是根据第一实施例的系统配置的示意图；图2是根据第一实施例的电动发电机的控制系统的总体配置的示意图；图3A和图IBB是在短路异常期间出现的问题的示意图；图4A和图4B是用于解释根据第一实施例的异常诊断的原理的示意图；图5是根据第一实施例的异常诊断处理的过程的流程图；图6A和图6B是用于解释根据第二实施例的异常诊断的原理的示意图；图7是根据第二实施例的异常诊断处理的过程的流程图；图8是根据第三实施例的异常诊断处理的过程的流程图；图9是根据第四实施例的系统配置的示意图；图10是根据第四实施例的异常诊断处理的过程的流程图；图11是用于解释根据第四实施例的变体示例中执行异常诊断的方法的示意图。
具体实施例方式现在，将参照附图来描述本发明的各个实施例。<第一实施例>以下，将参照图1至图5来对本发明的第一实施例进行描述，在该实施例中，旋转电机的控制设备应用于并联式混合动力车。图1是示出了第一实施例中的电动发电机10的控制系统的总体配置的示意图。根据本发明，电动发电机10用作旋转电机。如图1所示，电动发电机10是三相永磁同步旋转电机。电动发电机10还是具有凸极性的旋转电机(凸极式电机)。具体地，电动发电机10 是内置式永磁同步电机(IPMSM)。电动发电机10的输出轴直接共轴地连接到内燃机12的输出轴(曲轴)。因此，电动发电机10的输出轴和内燃机12的曲轴在不彼此相对旋转的情况下以共轴的方式整体地旋转。电动发电机10的输出轴还与传动装置14的驱动轮16相華禹接。电动发电机10还连接到直流交流转换电路(逆变器IV)。另一方面，控制设备40控制电动发电机10并操纵逆变器IV。例如，控制设备40 接收来自对电动发电机10的各种状态量进行检测的传感器(未示出)的输出，并基于所接收的输出来操作逆变器IV。因此，控制设备40对电动发电机10的受控变量进行控制。图2示出了设置在逆变器IV和控制设备40之间的电子部件的细节。逆变器IV通过其与高电压电池20之间的并联电路来连接到高电压电池20。并联电路由继电器表面贴装电阻器SMRl与包括电阻器21和继电器表面贴装电阻器(SMR) 2在内的串联电路构成。逆变器IV是用并联连接的三个串联连接体配置的。每个串联电路由用作功率元件的高电位侧开关元件Swp和低电位侧开关元件Swn构成。每个高电位侧开关元件Swp和低电位侧开关元件Swn之间的触点都连接到电动发电机10的相。高电位侧的续流二极管FDp的阴极和阳极连接在高电位侧的开关元件Swp的输入端子和输出端子之间(集电极和发射极之间)。低电位侧的续流二极管FDn的阴极和阳极连接在低电位侧的开关元件Swn的输入端子和输出端子之间(集电极和发射极之间)。每个开关元件Swp和Swn都是通过绝缘栅双极晶体管(IGBT)配置的。每个开关元件Swp和 Swn包括有下述感测端子M，该感测端子M输出与在开关元件Swp和Swn的输入端子和输出端子之间流动的电流相关联的微小电流。从感测端子^输出的微小电流流过分流电阻器43。由此所导致的电压降的量被加载到用于驱动开关元件Sw#(# = p或η)的驱动单元DU中。驱动单元DU基于分流电阻器43中的电压降的量提供了下述的功能，该功能，用于当在开关元件Sw#的输入端子和输出端子之间流经的电流被判断为过电流判断阈值或更大的时候，强制地断开开关元件Sw#。 当开关元件Sw#被强制断开时，驱动单元DU输出故障信号FL。另一方面，控制设备40接收来自电压传感器24、电流传感器沈和观、旋转角传感器30等的检测值。电压传感器M检测逆变器IV的输出端子处的电压(电容器22的电压)。电流传感器沈和观分别检测电动发电机10的V相和W相的电流。旋转角传感器 30检测电动发电机10的电角(electrical angle)。基于来自各个传感器的检测值，控制设备40为逆变器IV的各个相——U相、V相以及W相——生成用于操作开关元件Swp的操作信号gup、gvp和gwp以及用于操作开关元件Swn的操作信号gun、gvn和gwn。因此，开关元件Swp和Swn是由控制设备40经由驱动单元DU来操作的，所述驱动单元DU连接到各个开关元件Swp和Swn的传导控制端子(栅极)。控制设备40将低电压电池42用作电源。与高电压电池20的端子电压(诸如100V 或更大)相比，低电压电池42具有更低的电压。包括有控制设备40的低电压系统将车身用作地电位并且与具有不同的地电位的高电压系统绝缘。高电压系统包括逆变器IV并具有与低电压系统的地电位不相同的地电位。低电压系统和高电压系统是通过包括有绝缘装置(诸如光耦合器(未示出))的接口 32而绝缘的。操作信号g*#(* = u、v或w;# = p或n)经由接口 32被输出到高电压系统。接口 32将低电压系统与高电压系统基本绝缘。在接口 32的初级侧，还包括有在从驱动单元DU输出故障信号FL时断开逆变器IV的故障安全处理器32a。此处，可以按照在JP-A-2009-60358等中所描述的来配置故障安全处理器32a。此处，流过开关元件Sw#的电流超过了过电流判断阈值的情况主要发生在开关元件Sw#中发生短路异常的时候。当发生短路异常时，无论任何电气操作，开关元件Sw#被恒定地保持在导电状态。这是因为，由于发生了短路异常的开关元件以及与其串联的开关元件被接通，因此流过该发生了短路异常的开关元件的电流通过了这对开关电源Swp和Swn。以下将描述短路异常发生时进行的对短路异常位置的识别。图3A是下述情况下的等效电路的示意图，在该情况下，由于在W相的上臂中的开关元件Swp中发生短路异常，所有其它的开关元件Swp和Swn被断开。图:3B是示出了三相的电流情况的示意图。如图3B所示，在该情况下，发生了三相的每一个的电流的幅度中心从零偏离的情况，并且电流的绝对值的最大值增大了。具体地，此时，W相的电流的幅度中心自零向上偏离，而U相和V相的电流的幅度中心自零向下偏离。当短路异常发生在W相的下臂时，W相的电流的幅度中心自零向下偏离，而U相和V相的电流的幅度中心自零向上偏离。在两种情况下，在U相的电流iu、V相的电流iv以及W相的电流iw之间建立有如下关系|iw| = iu| + |iv|0因此，由于针对电流传感器洸和沘的检测值进行滤波处理等， 从而计算出检测值的平均值，能够识别出其中发生异常的相和臂。电流的绝对值随着电动发电机10的转速的增加而趋于增加。因此，会发生下述情况电流的平均值超过了电流传感器26和观的可检测范围。在该情况中，问题具体地发生在当短路异常发生在受到电流传感器沈和观的电流检测的V相或W相中的时候。换句话说，在该情况下，通过对来自电流传感器26和观的输出进行滤波处理所计算出的V相电流的平均值的正负号和W相电流的平均值的正负号会被反相，而绝对值会是相同的。这是因为，超过了电流传感器26和观的可检测范围的检测值变成了可检测范围的上限值或下限值。在该情况中，因为使用基尔霍夫定律所计算出的U相电流的平均值变成零，所以不满足上述关系|iw| = iu| + |iv且不能识别出短路异常的位置。因此，根据第一实施例，如图4A和图4B所示，通过将重点放在由短路的上臂和下臂所引起的电流变化上来识别短路异常的位置。图4A是下述情况的示意图，在该情况下， 在发生短路异常的W相中，下臂(即没有发生异常的那一侧的臂)是被接通的。在该示例中，如图4B所示，每个相的电流的幅度中心与零之间的偏差减小了。因此，开关元件Sw#被一次一个地接通。当对电流的检测值落入在可检测的范围内时，认为短路异常已经下述开关元件中发生了，该开关元件是串联连接到在该时刻已经被接通的开关元件的开关元件。图5是根据第一实施例的对异常位置进行识别的处理的过程的流程图。该处理由控制设备40例如以预定的时间间隔重复地执行。在一系列处理中，首先，在步骤S10，控制设备40判断是否输入了故障信号FL。如果在步骤SlO处判断为是，则在步骤S12处控制设备40断开继电器SMRl和SMR2。通常，在电动发电机10正在运行的任何时候，继电器SMRl都是接通的，而继电器SMR2都是断开的。 因此，实际上仅需要断开继电器SMRl。接下来，在步骤S14处，控制设备40判断是否已经解决了异常。例如，可以通过在流过电动发电机10的电流的幅度中心不显著地偏离零时做出异常已经被解决了的判断来进行该处理。如果在步骤S14处判断为否，则认为正在发生短路异常。因此，在步骤S16处，控制设备40判断来自电流传感器沈和28的对电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值(滤波处理后的值)是否是阈值电流Ith或更大。此处，阈值电流Ith是根据电流传感器沈和 28的可检测的电流范围的上限和下限而设定的。执行该处理以对检测值iv和iw的平均值的可靠性进行评估。换句话说，当检测值iv和iw超出可检测范围时，检测值iv和iw的平均值变得接近可检测范围的上限和下限。在该情况下，平均值偏离了实际的平均值。如果在步骤S16处判断为否，则在步骤S18处，控制设备40基于检测值iv和iw 的平均值来识别异常位置，并基于所识别出的异常位置进行故障安全处理。此处，故障安全处理可以是用于将与发生了短路异常的开关元件Sw#串联连接的开关元件接通并将其它开关元件断开的处理。另一方面，如果在步骤16处判断为是，则在步骤S20处，控制设备40将对要被接通的开关元件进行指示的变量i设定为“1”。在随后的步骤S22处，控制设备40将由变量 i所指示的开关元件接通。换句话说，如果变量i被设定为“1”，那么操作信号gup用作导通命令。如果变量i被设定为“2”，那么操作信号gun用作导通命令。如果变量i被设定为“3”，那么操作信号gvp用作导通命令。如果变量i被设定为“4”，那么操作信号gvn用作导通命令。如果变量i被设定为“5”，那么操作信号gwp用作导通命令。如果变量i被设定为“6”，那么操作信号gwn用作导通命令。在随后的步骤SM处，控制设备40判断检测值iv和iw的平均值的绝对值是否小于阈值电流Ith。执行该处理以判断短路异常是否发生在与当前接通的开关元件串联连接的开关元件中。如果在步骤SM处判断为否，则控制设备40在步骤S^处给变量i加一并返回到步骤S22。另一方面，如果在步骤SM处判断为是，则控制设备40固定当前的开关状态以在步骤S^处执行故障安全处理。因此，只有与发生短路异常的开关元件串联连接的开关元件被接通。如果完成了步骤S18或步骤S28处的处理、如果在步骤SlO处判断为否、或者如果在步骤S14处判断为是，则目前完成了一系列的处理。根据以上详细描述的第一实施例，可以实现以下效果。(1)如果检测到发生了短路异常并且检测值iv和iw的平均值的绝对值是大的，那么逆变器IV的开关元件Sw#每次一个地连续地被接通。通过绝对值变小来识别短路异常位置。因此，可以识别出短路异常位置。(2)如果识别出了短路异常位置，那么在该时刻接通的开关元件被固定在导通状态。因此，可以及时进行故障安全处理，以防止电流的绝对值增加。(3)如果短路异常发生时的检测值iv和iw的绝对值是小的，那么基于相电流值之间的关系来识别短路异常位置。因此，即使在由于开关而导致的电流变化变得小的情形下， 仍然可以高准确度地识别出短路异常。(4)基于来自对V相电流进行检测的电流传感器沈的检测值以及来自对W相电流进行检测的电流传感器观的检测值来执行计算，而无需包括有用于对电动发电机10的U 相电流进行直接检测的装置。在该情况下，因为基于自电流零点的偏差而对短路异常位置的识别变得特别困难，所以使用伴随着开关元件接通而发生的电流变化的优点是特别有意义的。<第二实施例>以下将参照图6A、图6B和图7对第二实施例进行描述，重点放在其与上述第一实施例的差别上。在本实施例和随后的实施例中，为了简化描述，将对与已经在第一实施例中描述的部件在功能上相似或等效的部件规定相同的附图标记。图6A和图6B是根据第二实施例对短路异常位置进行识别的原理的示意图。图6A 示出了下述情况下的示例，在该情况中，当短路异常发生在W相的上臂的开关元件Swp中时，其他两相的、在上臂中的开关元件Swp被接通。图6B示出了此时流过电动发电机10的电流。图7是根据第二实施例的用于识别异常位置的处理的过程的流程图。该处理由控制设备40例如以预定的时间间隔重复执行。在图7中，为了方便，将与图5所示的上述处理相对应的处理规定相同的步骤数。在一系列的处理中，代替上述在步骤S22处的处理，作为在步骤处的处理，控制设备40将同一臂中的两相的开关元件Sw#连续地接通。具体地，如果参数i是“ 1 ”，那么操作信号gup和gvp用作导通命令。如果参数i是“2”，那么操作信号gup和gwp用作导通命令。如果参数i是“3”，那么操作信号gvp和gwp用作导通命令。如果参数i是“4”，那么操作信号gun和gvn用作导通命令。如果参数i是“5”，那么操作信号gun和gwn用作导通命令。如果参数i是“6”，那么操作信号gvn和gwn用作导通命令。然后，如果在步骤SM处判断为是，则在步骤S^处，控制设备40固定当前的开关状态。在上述识别处理中，实际上，虽然短路异常的位置被缩小了，但是并未进行明确的识别。换句话说，例如，如果在变量i是“1”的情况下在步骤M处判断为是，那么仅进行了下述识别，即识别出短路异常发生在W相的上臂的开关元件Swp、U相的下臂的开关元件Swn 以及V相的下臂的开关元件Swn中的一个中。<第三实施例>以下将参照图8对第三实施例进行描述，重点放在其与上述第一实施例的差别上。根据第三实施例，使用了比根据第一实施例的处理更少的处理来识别短路异常位置。图8是根据第三实施例的识别处理的过程的流程图。该处理替代了图5中的上述步骤S20至步骤S22处的处理。该处理是通过由短路异常已经发生的判断所触发而进行的。在这一系列的处理中，首先，在步骤S30处，控制设备40使用操作信号gup和gvp 作为导通命令。执行该处理以识别短路异常位置是U相的或V相的下臂中的开关元件Swn、 还是W相的上臂中的开关元件Swp、还是其他地方。在随后的步骤S32处，控制设备40判断电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值是否减小成小于阈值电流Ith。如果在步骤S32 处判断为是，那么在步骤S34处，控制设备40使用操作信号gup作为导通命令。此处，如果在步骤S32处判断为是，那么可以将短路异常位置识别为U相的或V相的下臂中的开关元件Swn或者为W相的上臂中的开关元件Swp。因此，在步骤S34处，控制设备40将操作信号gup用作导通命令，以判断短路异常是否发生在U相的下臂中的开关元件Swn中，这是可能性中的一种。然后，如果在步骤S36处判断出电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值已经减小成小于阈值电流Ith，那么在步骤S38处，控制设备40判断出短路异常发生在了 U相的下臂中。另一方面，如果在步骤S36处判断出电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值并未减小成小于阈值电流Ith，那么控制设备40将操作信号gvp用作导通命令，以将V相的下臂中的开关元件Swn或者W相的上臂中的开关元件Swp识别为短路异常位置。然后，如果在步骤S42处判断出电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值已经减小成小于阈值电流 Ith，那么在步骤S44处，控制设备40判断出短路异常发生在了 V相的下臂中。另一方面， 如果在步骤S42处判断出电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值并未减小成小于阈值电流Ith，那么控制设备40判断出短路异常发生在了 W相的上臂中。另一方面，如果在步骤S32处判断为否，那么在步骤S48处，控制设备40将操作信号gwp用作导通命令。然后，如果在步骤S50处判断出电流的检测值iv和iw的平均值的绝对值已经减小成小于阈值电流Ith，那么在步骤S52处，控制设备40判断出短路异常发生在了 W相的下臂中。另一方面，如果在步骤S50处判断为否，那么在步骤SM处，控制设备 40将操作信号gun用作导通命令。然后，如果在步骤S56处判断出电流的检测值iv和iw 的平均值的绝对值已经减小成小于阈值电流Ith，那么在步骤S58处，控制设备40判断出短路异常发生在了 U相的上臂中。另一方面，如果在步骤S56处判断为否，那么在步骤S60 处，控制设备40判断出短路异常发生在了 V相的上臂中。〈第四实施例〉以下将参照图9描述第四实施例，重点放在其与上述第一实施例的差别上。图9是根据第四实施例的系统配置的示意图。在图9中，为了简便，对与图1中的部件对应的部件规定相同的附图标记。如图9所示，DC/DC转换器50的输入端连接在继电器SMRl和继电器SMR2与逆变器IV之间。DC/DC转换器50是使输入电压降低并将降低了的电压输出的降压转换器。DC/ DC转换器50的输出电压施加到了低电压电池42。因此，来自高电压电池20的功率可以经由DC/DC转换器50提供到低电压系统之内的设备和低电压电池M。 当如上所述地配置系统时，DC/DC转换器50是低电压电池42的唯一充电装置。因此，在如根据第一实施例那样的将继电器SMRl和SMR2断开作为故障安全处理的情况下，可移动距离会受到跛行模式处理下的低电压电池42的电量的限制。因此，根据第四实施例， 对根据第一实施例的故障安全处理进行改进。图10是用于根据第四实施例对异常位置进行识别的处理的过程的流程图。该处理由控制设备40例如以预定的时间间隔重复执行。在一系列处理中，如果在步骤S16处判断为是，那么控制设备40等待直到由电压传感器M检测到的电容器22的电压V变成阈值电压Vth或小于阈值电压Vth (步骤S70)。 如果开关元件S*#被步骤S22处的处理连续地接通且与发生短路异常的开关元件串联连接的开关元件被接通，由此引起了直通电流流过开关元件，那么执行该处理以防止直通电流的量变得过大。将阈值电压Vth设定成上限值或者小于上限值，其中，上限值是不期望直通电流的量变得过大的值。
如果完成了步骤SM处的处理，或者如果完成了在步骤SlSa处用于基于检测值iv 和iw的平均值来识别异常位置的处理，那么在步骤S72处，控制设备40将在属于发生短路异常的开关元件的臂中的所有开关元件接通。执行该处理以防止流过电动发电机10的电流的绝对值变得过大。在随后的步骤S74处，控制设备40进行对电容器22的预充电处理。 换句话说，在SMRl被断开的情况下，控制设备40接通SMR2。电容器22通过来自高电压电池20的功率进行充电，同时电阻器21对充电电流进行限制。然后，如果完成了预充电处理， 那么在步骤S76处，控制设备40接通继电器SMR1。因此，在进行故障安全处理以防止电流的绝对值变大期间，可以由DC/DC转换器50通过来自高电压电池20的功率对低电压电池 42进行充电。因此，可以顺利地防止下述情况在该情况下，尽管高电压电池20具有可用的功率，但是低电压电池42功率耗尽而行进变成不可能的。在上述第二至第四实施例中，除能够提供第二至第四实施例所固有的优点之外， 还能够提供与第一实施例中提供的操作和优点相同或类似的操作和优点。< 修改 >可以如下所述对上述实施例进行修改。根据第一实施例，以与根据第二实施例的方式相类似的方式，可以通过将两相的同一臂中的开关元件接通的方法来识别短路异常位置。在这种情况下，也可以将根据第二实施例的方法用作对短路异常位置进行识别之后的故障安全处理。就降低能量消耗而言， 优选根据第一实施例的方法用作故障安全处理。识别装置并不限于对所有的开关模式进行尝试的识别装置，所述开关模式中并不是电动发电机的所有端子的电位变得相同。例如，可以排除根据第一实施例的六种模式中的一种模式。换句话说，在这种情况下，如果检测值iv和iw没有落入到五个已尝试的模式中的可检测范围内，那么可以识别出短路异常发生在与未尝试过的模式相对应的开关元件中。识别装置并不限于基于检测值iv和iw是否落入在可检测范围内的识别装置。例如，识别装置可以基于检测值iv和iw的平均值与零点之间的差是否变为规定值或比规定值小。当由于开关元件S*#被接通而导致电流通过开关元件S*#以及与之串联连接的开关元件时，可以识别出短路异常发生在了与开关元件s*#串联连接的开关元件中，而不是将等待装置(即延迟装置)包括进来。如果电容器22的充电电压是高的，那么由于开关元件S*#被接通，直通电流被认为流过了开关元件S*#和与之串联连接的开关元件。直通电流被认为超过了过电流判断阈值。因此，可以判断出由于故障信号FL再次被输出而有直通电流流过。根据第一实施例和第二实施例的故障安全执行装置并不限于当检测到过电流并且识别出短路异常位置时在逆变器IV是停止运转的情况下保持当前开关状态的故障安全执行装置。例如，根据第一实施例，可以不论是否识别出了短路异常位置都尝试所有的开关操作(1)至(6)。在这种情况下，检测值iv和iw落入在可检测范围内的开关状态可以不止一次地发生。这发生在当短路异常发生在两个位置中的时候(如图11中的示例所示)。 在该示例中，在V相的上臂和W相的下臂发生了短路异常。在这种情况下，认为发生下述现象当在V相的下臂中执行接通操作时和在W相的上臂中执行接通操作时检测值iv和iw落入在可检测范围内。根据第四实施例，通常，只有当根据第一实施例的处理被执行并且低电压电池42 的功率变得不足时，该处理才可以切换到步骤S72至步骤S76处的处理。当短路异常发生在上臂和下臂两者中时，如图11所示，优选不执行步骤S72至步骤S76处的处理。确定装置不限于通过安装在驱动单元DU中的过电流保护装置来实现的装置。例如，确定装置可以被控制设备40配置成对来自电流传感器沈和观的输出信号进行接收。用于检测电流的装置并不限于包括用于对除了多相旋转电机的一个端子之外的每个剩余端子的电流进行检测的装置在内的装置。例如，用于检测电流的装置可以包括用于对流过多相旋转电机的端子的每一个的电流进行检测的装置。在这种情况下，基于下述情况对短路异常位置的识别也同样是有效的，其中，这些情况包括在可检测范围外侧的电流由于特定的开关元件被接通而落入在了可检测范围之内，或者终端电流的平均值距零点的偏差减小了。旋转电机并不限于IPMSM。将与本申请中的原理相类似的解决异常的原理认为是可以应用于任何包括至少一个永磁体的机器，诸如表面式永磁同步电机(SPM)。配置并不限于高电压系统和低电压系统被绝缘(地电位不同)的配置。混合动力车不限于并联式混合动力车。例如，混合动力车可以是串联式混合动力车。此外，混合动力车可以是串并联式混合动力车。然而，当多个逆变器的上臂是互连的且所述逆变器的下臂是互连的时候，由识别装置所执行的处理优选地在用于执行逆变器和直流电源之间的切换的装置处于断开的状态下来执行。此外，车辆可以是下述电动车，该电动车的能量模式是仅被存储用于车内驱动源的电能(包括生成电能的元件，诸如燃料电池)。车辆可以包括有在逆变器IV和电动发动机10之间的开关。在这种情况下，就对短路异常位置进行识别而言，包括有识别装置也是有效的。在识别装置接通开关元件的情况下，开关处于闭合状态。
权利要求
1.一种用于旋转电机的控制设备，所述旋转电机具有接收来自直流电源的功率的端子，所述直流电源具有正端子和负端子，所述控制设备包括直流交流转换电路，所述直流交流转换电路设置有串联连接的电路，每个所述串联连接的电路具有高电位侧开关元件和低电位侧开关元件，所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件选择性地将所述旋转电机的端子连接到所述电源的正输出端子和负输出端子，以控制所述旋转电机的受控变量；连接/断开电路，所述连接/断开电路布置成在所述直流交流转换电路和所述电源之间电开路和电闭合，以将连接所述直流交流转换电路和所述电源两者的电路径电连接或电断开；电流检测装置，所述电流检测装置对在所述旋转电机中通过的电流进行检测；确定装置，所述确定装置确定所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件是否具有短路故障；以及故障安全执行装置，所述故障安全执行装置在所述确定装置确定了所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件具有所述故障时断开所述直流交流转换电路中的所有所述开关元件；开路/闭合控制装置，所述开路/闭合控制装置在所述确定装置确定了所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件具有所述故障时将所述连接/断开电路开路；接通装置，所述接通装置在所述确定装置确定了所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件具有所述故障时，在避免所述旋转电机的所有端子处的电位变成同一电位的状态的情况下，将属于所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件的一部分的开关元件接通；以及识别装置，所述识别装置基于由所述电流检测装置检测到的、对由所述接通装置将所述开关元件接通进行响应的电流的变化来识别发生短路的位置，所述电流的变化是下述变化中的至少一个所述电流距零点的偏差的减�。约八龅缌鞯木灾档募跣”浠�。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述接通装置被配置成在所检测到的电流是在规定给所述电流检测装置的电流可检测范围之外时接通所述开关元件，以及所述识别装置被配置成基于下述信息来识别所述位置，所述信息示出了响应于接通所述开关元件而检测到的所述电流保持在所述电流可检测范围之内。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，属于所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件的所述一部分的所述开关元件包括在所述旋转电机的所述端子中的一个端子与所述直流电源的所述端子中的一个端子之间电连接的多个开关元件，以及所述接通装置被配置成将在所述旋转电机的所述端子中的所述一个端子和所述直流电源的所述端子中的所述一个端子之间电连接的所述开关元件顺序地接通。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其中，所述识别装置被配置成响应于通过接通所述开关元件而发生的所述电流的预定变化来将与所接通的开关元件串联连接的开关元件识别为发生短路的位置，以及所述故障安全执行装置被配置成在所述确定装置确定了所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件具有所述故障时将所接通的开关元件固定在其接通状态。
5.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，属于所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件的所述一部分的所述开关元件包括被电连接到所述旋转电机的所述端子中的一个端子以及所述直流电源的其他端子的多个开关元件，其中，所述直流电源的其他端子不同于所述直流电源的所述端子中的、与所述旋转电机的所述一个端子相对应的端子，以及所述接通装置被配置成将在所述旋转电机的所述端子中的所述一个端子和所述直流电源的所述其他端子之间电连接的所述开关元件顺序地接通。
6.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，属于所述高电位侧开关元件和所述低电位侧开关元件的所述一部分的所述开关元件包括下述的组合i)下述多个开关元件中的一个或更多个第一开关元件，其中，所述多个开关元件被电连接到所述旋转电机的所述端子中的一个端子以及所述直流电源的其他端子，其中，所述直流电源的其他端子不同于所述直流电源的所述端子中的、与所述旋转电机的所述一个端子相对应的一个端子，以及ii)被电连接在所述旋转电机的所述端子中的一个端子与所述直流电源的所述端子中的所述一个端子之间的一个或更多个第二开关元件； 以及所述接通装置被配置成将所述第一开关元件和所述第二开关元件顺序地接通。
7.根据权利要求1至3、5和6中任一项所述的控制设备，其中，所述直流电源是输出第一电压的高电压电源，降压转换器将来自所述高电压电源的所述第一电压降低到可用在所述控制设备中的第二电压，所述降压转换器经由所述连接/断开电路电连接到所述高电压电源，以及所述故障安全执行装置被配置成将连接在发生短路的臂中的所有开关元件都接通，所述开路/闭合控制装置被配置成在所述识别装置识别出所述发生短路的位置时将所述连接/断开电路闭合。
8.根据权利要求1至8中任一项所述的控制设备，所述控制设备包括经由所述连接/ 断开电路电连接到所述直流电源的电容器，其中，所述接通装置包括延迟装置，所述延迟装置用于延迟接通所述开关元件直到所述电容器的电压下降到预定值之时。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制设备，其中，所述识别装置包括用于确定所检测的电流是否在之前规定给所述电流检测装置的电流可检测范围之内的装置，以及用于基于分别通过所述旋转电机的所述端子的所述电流的幅度之间进行的相对比较来识别发生短路的位置的装置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制设备，其中，所述电流检测装置被配置成在所述旋转电机的所述端子中的、不同于一个指定端子的各个端子处对所述电流进行检测，以及所述电流检测装置包括用于计算通过所述一个指定端子的电流的装置，其中所述计算基于分别通过所有其他端子的电流。
全文摘要
本发明公开了一种用于旋转电机的控制设备，所述旋转电机接收来自直流电源的功率，直流交流转换电路设置有串联连接的电路，每个所述串联连接的电路都具有高电位侧开关元件和低电位侧开关元件。当在开关元件处发生短路时，所有的开关元件都被断开以用于故障安全，并且连接了机器和电池的路径被断开。在这样的情况下，在旋转电机的所有端子处的电位均相等的情况下，接通属于多个开关元件一部分的开关元件。基于响应于开关元件的接通而被检测到的、通过机器的电流的变化来识别发生短路的位置。所述变化是下述变化中的至少一个电流距零点的偏差的减小变化以及电流绝对值的减小变化。
文档编号G01R31/02GK102412561SQ20111028857
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月19日 优先权日2010年9月17日
发明者辻浩也 申请人:株式会社电装
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
