[go: up one dir, main page]

WO2019021647A1 - 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019021647A1
WO2019021647A1 PCT/JP2018/021940 JP2018021940W WO2019021647A1 WO 2019021647 A1 WO2019021647 A1 WO 2019021647A1 JP 2018021940 W JP2018021940 W JP 2018021940W WO 2019021647 A1 WO2019021647 A1 WO 2019021647A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch element
side switch
drive unit
inverter
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/021940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
香織 鍋師
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Corp filed Critical Nidec Corp
Priority to US16/629,050 priority Critical patent/US20200198697A1/en
Priority to JP2019532421A priority patent/JPWO2019021647A1/ja
Priority to CN201880045467.4A priority patent/CN110870189A/zh
Publication of WO2019021647A1 publication Critical patent/WO2019021647A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/09—Boost converter, i.e. DC-DC step up converter increasing the voltage between the supply and the inverter driving the motor

Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion device, a motor module, and an electric power steering device that convert power from a power supply into power to be supplied to an electric motor.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a power conversion device in which a first inverter circuit and a second inverter circuit are connected to one motor.
  • a first predriver for driving a first inverter circuit and a second predriver for driving a second inverter circuit are provided.
  • the two predrivers are controlled by a common microcontroller.
  • a first predriver for driving a first inverter circuit and a second predriver for driving a second inverter circuit are provided.
  • the first predriver is controlled by a first microcontroller and the second predriver is controlled by a second microcontroller. According to such a configuration, even if one predriver fails, motor drive can be continued using the other predriver and the inverter connected thereto.
  • Embodiments of the present disclosure continue motor drive with H-bridges connected to drive units other than the failed drive unit by connecting each H-bridge to any of at least two drive units.
  • Power conversion device a motor module including the power conversion device, and an electric power steering device including the motor module.
  • An exemplary power converter of the present disclosure is a power converter that converts power from a power source to power supplied to a motor having n-phase (n is an integer of 3 or more) windings, A first inverter connected to one end of each phase winding and having n legs, a second inverter connected to the other end of each phase winding and having n legs, and n phases A winding, at least two drive units for driving n H bridges having the n legs of the first inverter and the n legs of the second inverter, the n H Each of the bridges is connected to any of the at least two drive units.
  • a motor module including the power conversion device and the motor module that provides a power conversion device including a plurality of drive units capable of continuing motor drive at abnormal times An electric power steering apparatus is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a block configuration of a motor module 2000 according to an exemplary embodiment 1, mainly showing a block configuration of a power conversion device 1000.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the inverter unit 100 of the power conversion device 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing another circuit configuration example of the inverter unit 100 of the power conversion device 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the connection of the driver 350 and the inverter unit 100 and a block configuration of the driver 350 according to an exemplary embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a circuit configuration of the U-phase H bridge HB1.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the connection between the drive unit 351 having the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 and the H bridge HB1.
  • FIG. 7A is a schematic view showing a configuration example of hardware of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2.
  • FIG. 7B is a schematic view showing a configuration example of hardware of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2.
  • FIG. 7C is a schematic view showing a configuration example of hardware of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2.
  • FIG. 8 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting current values flowing in U-phase, V-phase, and W-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to three-phase energization control. Is a graph.
  • FIG. 9A is a schematic view showing the drive unit 351 in the driver 350 having a failure.
  • FIG. 9B is a schematic view showing a state in which the drive unit 352 has failed in the driver 350 for driving the four-phase motor.
  • FIG. 10A is a graph illustrating current waveforms obtained by plotting current values flowing in the V-phase and W-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to the two-phase energization control.
  • FIG. 9A is a schematic view showing the drive unit 351 in the driver 350 having a failure.
  • FIG. 9B is a schematic view showing a state in which the drive unit 352 has failed in the driver 350 for driving the four-phase motor.
  • FIG. 10B shows the current values flowing in the U-phase and W-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to two-phase energization control using U-phase winding M1 and W-phase winding M3. It is a graph which illustrates the current waveform obtained by plotting.
  • FIG. 10C shows the current values flowing in the U-phase and V-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to the two-phase energization control using U-phase winding M1 and V-phase winding M2. It is a graph which illustrates the current waveform obtained by plotting.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the connection of the driver 350 and the inverter unit 100 and the block configuration of the driver 350 according to an exemplary embodiment 2.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a block configuration of each drive unit of the driver 350.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a block configuration in the case where a predriver PD is used as the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 of each drive unit.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a state in which the predriver PD connected to the U-phase leg of the first inverter 120 of the H bridge HB1 among the six predrivers PD has failed.
  • FIG. 15 is a schematic view showing a typical configuration of the electric power steering apparatus 3000 according to the present embodiment.
  • the implementation of the present disclosure will be exemplified taking a power conversion apparatus that converts power from a power supply into power supplied to a three-phase motor having three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings.
  • the form will be described.
  • a power conversion device that converts power from a power supply to power supplied to an n-phase motor having n-phase (n is an integer of 4 or more) windings such as four-phase or five-phase is also within the scope of the present disclosure. .
  • FIG. 1 schematically shows a block configuration of a motor module 2000 according to the present embodiment, and mainly shows a block configuration of a power conversion device 1000.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the circuit configuration of the inverter unit 100 of the power conversion device 1000.
  • Motor module 2000 includes motor 200 and power converter 1000.
  • the motor module 2000 can be modularized and manufactured and sold as an electromechanical integrated motor including, for example, a motor, a sensor, a predriver (also referred to as a "gate driver"), and a controller.
  • the motor 200 is, for example, a three-phase alternating current motor.
  • the motor 200 includes a U-phase winding M1, a V-phase winding M2, and a W-phase winding M3 and is connected to the first inverter 120 and the second inverter 130 of the inverter unit 100.
  • Power converter 1000 includes inverter unit 100 and control circuit 300. Power converter 1000 is connected to motor 200 and connected to power source 101 via coil 102. The power converter 1000 can convert the power from the power supply 101 into the power to be supplied to the motor 200. For example, power converter 1000 can convert DC power into three-phase AC power which is a pseudo-sine wave of U-phase, V-phase and W-phase.
  • the inverter unit 100 includes, for example, a switching circuit 110, a first inverter 120, a second inverter 130, and a current sensor 150.
  • the first inverter 120 has terminals U_L, V_L and W_L corresponding to the respective phases.
  • the second inverter 130 has terminals U_R, V_R and W_R corresponding to each phase.
  • the terminal U_L of the first inverter 120 is connected to one end of the U-phase winding M1, the terminal V_L is connected to one end of the V-phase winding M2, and the terminal W_L is connected to one end of the W-phase winding M3.
  • the terminal U_R of the second inverter 130 is connected to the other end of the U-phase winding M1
  • the terminal V_R is connected to the other end of the V-phase winding M2
  • the terminal W_R is , W phase is connected to the other end of the winding M3.
  • Such motor connections are different from so-called star connections and delta connections.
  • the first inverter 120 (sometimes referred to as “bridge circuit L”) includes three legs each having a low side switch element and a high side switch element.
  • the U-phase leg has a low side switch element 121L and a high side switch element 121H.
  • the V-phase leg has a low side switch element 122L and a high side switch element 122H.
  • the W phase leg has a low side switch element 123L and a high side switch element 123H.
  • a switch element for example, a field effect transistor (typically, a MOSFET) in which a parasitic diode is formed, or a combination of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a free wheeling diode connected in parallel thereto can be used.
  • a field effect transistor typically, a MOSFET
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • SW free wheeling diode connected in parallel thereto
  • the switch element may be described as SW.
  • the low side switch elements 121L, 122L and 123L are denoted as SW 121L, 122L and 123L, respectively.
  • the first inverter 120 includes three shunt resistors 121R, 122R and 123R as a current sensor 150 for detecting the current flowing in the windings of the U-phase, V-phase and W-phase.
  • Current sensor 150 includes a current detection circuit (not shown) that detects the current flowing in each shunt resistor. As shown in FIG. 2, for example, three shunt resistors 121R, 122R and 123R are respectively connected between the three low side switch elements 121L, 122L, 123L and GND included in the three legs of the first inverter 120. It can be connected.
  • the second inverter 130 (sometimes referred to as "bridge circuit R") includes three legs each having a low side switch element and a high side switch element.
  • the U-phase leg has a low side switch element 131L and a high side switch element 131H.
  • the V-phase leg has a low side switch element 132L and a high side switch element 132H.
  • the W phase leg has a low side switch element 133L and a high side switch element 133H.
  • the second inverter 130 includes three shunt resistors 131R, 132R and 133R. The shunt resistors may be connected between the three low side switch elements 131L, 132L, 133L and GND included in the three legs.
  • the number of shunt resistors is not limited to three for each inverter. For example, it is possible to use two shunt resistors for U phase and V phase, two shunt resistors for V phase and W phase, and two shunt resistors for U phase and W phase.
  • the number of shunt resistors to be used and the arrangement of the shunt resistors are appropriately determined in consideration of product cost, design specifications and the like.
  • the switching circuit 110 includes first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114.
  • the first and second inverters 120 and 130 can be electrically connected to the power supply 101 and GND by the switching circuit 110, respectively.
  • the first switch element 111 switches connection / non-connection between the first inverter 120 and GND.
  • the second switch element 112 switches connection / non-connection between the power supply 101 and the first inverter 120.
  • the third switch element 113 switches connection / disconnection between the second inverter 130 and GND.
  • the fourth switch element 114 switches connection / disconnection between the power supply 101 and the second inverter 130.
  • the on / off of the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 may be controlled by, for example, a microcontroller or a dedicated driver.
  • the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 can block bidirectional current.
  • semiconductor switches such as thyristors, analog switch ICs, or MOSFETs in which parasitic diodes are formed, mechanical relays, and the like can be used.
  • a combination of a diode and an IGBT may be used.
  • MOSFETs are used as the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114.
  • the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 will be denoted as SW 111, 112, 113 and 114, respectively.
  • the SW 111 is arranged such that a forward current flows toward the first inverter 120 in an internal parasitic diode.
  • the SW 112 is arranged such that forward current flows in the parasitic diode toward the power supply 101.
  • the SW 113 is disposed such that a forward current flows to the second inverter 130 in the parasitic diode.
  • the SW 114 is arranged such that forward current flows in the parasitic diode toward the power supply 101.
  • the number of switch elements to be used is not limited to the illustrated example, and is appropriately determined in consideration of design specifications and the like. Particularly in the on-vehicle field, high quality assurance is required from the viewpoint of safety, so it is preferable to provide a plurality of switch elements for each inverter.
  • FIG. 3 schematically shows another circuit configuration of the inverter unit 100 in the power conversion device 1000 according to the present embodiment.
  • the switching circuit 110 may further include fifth and sixth switch elements 115 and 116 for reverse connection protection.
  • the fifth and sixth switch elements 115, 116 are typically semiconductor switches of a MOSFET having parasitic diodes.
  • the fifth switch element 115 is connected in series to the SW 112, and is disposed such that a forward current flows toward the first inverter 120 in the parasitic diode.
  • the sixth switch element 116 is connected in series to the SW 114, and is disposed such that a forward current flows toward the second inverter 130 in the parasitic diode. Even when the power supply 101 is connected in the reverse direction, the reverse current can be cut off by the two switch elements for reverse connection protection.
  • the power supply 101 generates a predetermined power supply voltage (for example, 12 V).
  • a DC power supply is used as the power supply 101.
  • the power source 101 may be an AC-DC converter and a DC-DC converter, or may be a battery (storage battery).
  • the power supply 101 may be a single power supply common to the first and second inverters 120, 130, or, as shown in FIG. 3, the first power supply 101A for the first inverter 120 and the second power supply for the second inverter 130.
  • the second power source 101B may be provided.
  • a coil 102 is provided between the power supply 101 and the switching circuit 110.
  • the coil 102 functions as a noise filter, and smoothes high frequency noise included in the voltage waveform supplied to each inverter or high frequency noise generated in each inverter so as not to flow out to the power supply 101 side.
  • a capacitor 103 is connected to the power supply line.
  • the capacitor 103 is a so-called bypass capacitor, which suppresses voltage ripple.
  • the capacitor 103 is, for example, an electrolytic capacitor, and the capacity and the number to be used are appropriately determined depending on design specifications and the like.
  • the control circuit 300 includes, for example, a power supply circuit 310, an angle sensor 320, an input circuit 330, a controller 340, a driver 350, and a ROM 360.
  • Control circuit 300 is connected to inverter unit 100, and drives inverter unit 100 to energize windings M1, M2 and M3 of motor 200.
  • each component of the control circuit 300 is mounted on, for example, a single circuit board (typically, a printed circuit board).
  • the control circuit 300 can realize closed loop control by controlling the target position, rotational speed, current and the like of the rotor of the motor 200.
  • Control circuit 300 may include a torque sensor instead of angle sensor 320. In that case, the control circuit 300 can control the target motor torque.
  • the power supply circuit 310 generates power supply voltages (for example, 3 V, 5 V) necessary for each block in the circuit based on, for example, a voltage of 12 V of the power supply 101.
  • the angle sensor 320 is, for example, a resolver or a Hall IC. Alternatively, the angle sensor 320 is also realized by a combination of an MR sensor having a magnetoresistive (MR) element and a sensor magnet. The angle sensor 320 detects the rotation angle of the rotor of the motor 200 (hereinafter referred to as “rotation signal”), and outputs a rotation signal to the controller 340.
  • rotation signal the rotation angle of the rotor of the motor 200
  • Input circuit 330 receives a motor current value (hereinafter referred to as “actual current value”) detected by current sensor 150, and converts the level of the actual current value to the input level of controller 340 as necessary. , And outputs the actual current value to the controller 340.
  • the input circuit 330 is, for example, an analog-to-digital converter.
  • the controller 340 is an integrated circuit that controls the entire power conversion apparatus 1000, and is, for example, a microcontroller or a field programmable gate array (FPGA).
  • the controller 340 controls the switching operation (turn on or turn off) of each SW in the first inverter 120 and the second inverter 130 of the inverter unit 100.
  • the controller 340 sets a target current value in accordance with the actual current value and the rotation signal of the rotor, generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal, and outputs it to the driver 350.
  • the controller 340 can also control on / off of each SW in the switching circuit 110 of the inverter unit 100.
  • FIG. 4 schematically shows a connection between the driver 350 and the inverter unit 100 and a block configuration of the driver 350.
  • FIG. 5 schematically shows the circuit configuration of the U-phase H bridge HB1.
  • the driver 350 can have at least two drive units.
  • the driver 350 has two drive units 351 and 352.
  • Each of the drive units 351 and 352 is, for example, a pre-driver.
  • the predriver may be a charge pump system or a bootstrap system.
  • the predriver has a plurality of channels for outputting gate control signals to a plurality of H bridges. This makes it possible to connect more H-bridges to one pre-driver.
  • the driver 350 generates gate control signals for controlling the switching operation of each SW in the first inverter 120 and the second inverter 130 in accordance with the PWM signal from the controller 340, and applies the gate control signal to the gate of each SW.
  • the two drive units 351, 352 have a U-phase H bridge HB1, having three-phase windings M1, M2, M3, three legs of the first inverter 120 and three legs of the second inverter 130, It drives three H-bridges of V-phase H bridge HB2 and W-phase H bridge HB3.
  • Each of the three H-bridges can be connected to either of the two drive units 351, 352.
  • the H bridge HB1 is connected to the drive unit 351, and the H bridges HB2 and HB3 are connected to the drive unit 352.
  • the H bridge HB1 includes SW121H and 121L of U-phase leg of the first inverter 120, SW131H and 131L of U-phase leg of the second inverter 130, and U-phase winding M1.
  • the H bridge HB2 (not shown) includes SW122H and 122L of V-phase leg of the first inverter 120, SW132H and 132L of V-phase leg of the second inverter 130, and a winding M2 of V-phase.
  • the H bridge HB3 (not shown) includes SW123H and 123L of the W phase leg of the first inverter 120, SW133H and 133L of the W phase leg of the second inverter 130, and a W phase winding M3.
  • the drive unit 351 is connected to the switches 121H, 121L, 131H and 131L, and applies gate control signals to the gates of those switch elements.
  • the drive unit 352 is connected to the SW 122H, 122L, 132H, 132L in the H bridge HB2, the SW123H, 123L, 133H and 133L in the H bridge HB3 with respect to the H bridge HB2, HB3, and the gates of their switch elements Give a gate control signal to
  • FIG. 6 schematically shows the connection between the drive unit 351 having the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 and the H bridge HB1.
  • At least one drive unit of the at least two drive units may have a first drive unit DU1 and a second drive unit DU2.
  • the drive unit 351 includes a first drive unit DU1 and a second drive unit DU2.
  • all drive units may have the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2.
  • the drive unit 352 may include a first drive unit DU1 and a second drive unit DU2.
  • the first drive unit DU1 is connected to SW121L and SW121H in the U-phase leg of the first inverter 120 of the H bridge HB1.
  • the first drive unit DU1 supplies gate control signals for controlling the switching operation of the switches SW121L and SW121H to their switch elements.
  • the second drive unit DU2 is connected to SW131L and SW131H in the U-phase leg of the second inverter 130 of the H bridge HB1.
  • the second drive unit DU2 supplies gate control signals for controlling the switching operation of the SW 131 L and SW 131 H to their switch elements.
  • FIGS. 7A to 7C schematically show hardware configuration examples of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2.
  • the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 can be provided to the drive unit 351 as separate hardware, as exemplified below.
  • the hardware configuration described below can also be adopted for the drive unit 352.
  • each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 may be a predriver PD.
  • the predriver PD general-purpose products generally used for driving an inverter can be widely used.
  • the predriver PD may be a charge pump system or a bootstrap system.
  • each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 can include a boost drive circuit 600 and a drive circuit 610.
  • SWs 121 H, 121 L, 131 H and 131 L are all N-channel transistors.
  • the step-up drive circuit 600 of the first drive unit DU1 applies to it a gate control signal that controls the switching operation of the SW 121H in the leg of the first inverter 120 of the H bridge HB1.
  • a power supply voltage (for example, 12 V) is supplied to the step-up drive circuit 600 from the power supply 101.
  • the voltage level of the gate control signal output from the boosting drive circuit 600 is higher than the voltage level of the power supply 101, and is 18 V, for example. The reason is that the reference potential of the source of the high side switch element is high to be the drive voltage supplied to the winding.
  • the boost drive circuit 600 of the second drive unit DU2 has substantially the same structure and function as the boost drive circuit 600 of the first drive unit DU1.
  • the drive circuit 610 and the boost circuit 620 will be described by taking the boost drive circuit 600 of the first drive unit DU1 as an example.
  • the boost drive circuit 600 can be realized using the drive circuit 610 and the boost circuit 620 as separate hardware.
  • the drive circuit 610 has a push-pull circuit including, for example, a bipolar transistor.
  • a general purpose product can be widely used as the drive circuit 610.
  • the booster circuit 620 is, for example, a charge pump type booster circuit.
  • the booster circuit 620 boosts the voltage of 12 V of the power supply 101 to a voltage of 18 V, and supplies the boosted voltage to the drive circuit 610.
  • Drive circuit 610 supplies a gate control signal at a voltage level corresponding to the boosted voltage from booster circuit 620 to SW 121 H in accordance with the PWM signal from controller 340.
  • As the boosting drive circuit 600 a single dedicated circuit in which all the above-described functions are mounted can be used.
  • the first drive unit DU 1 comprises a further drive circuit 610 different from the drive circuit 610 of the boost drive circuit 600.
  • the drive circuit 610 applies a gate control signal to it to control the switching operation of the SW 121 L in the U-phase leg of the first inverter 120 in accordance with the PWM signal from the controller 340.
  • each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 can include two drive circuits 610.
  • One of the two drive circuits 610 is connected to the SW 121H in the U-phase leg of the first inverter 120, and applies a gate control signal to control the switching operation of the SW 121H.
  • the other is connected to the SW 121 L in the U-phase leg of the first inverter 120, and applies to it a gate control signal that controls the switching operation of the SW 121 L.
  • SW121H and SW131H are P-channel transistors.
  • SW121L and SW131L are N channel transistors.
  • the P-channel transistor as the high side switch element, it is possible to lower the potential to be applied to the gate with respect to the reference potential of the source. For this reason, each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 does not particularly need the booster circuit 620.
  • the ROM 360 is, for example, a writable memory (for example, a PROM), a rewritable memory (for example, a flash memory), or a read only memory.
  • the ROM 360 stores a control program including instructions for causing the controller 340 to control the power conversion apparatus 1000.
  • the control program is temporarily expanded in a RAM (not shown) at boot time.
  • the power conversion device 1000 has control at normal and abnormal times.
  • the control circuit 300 (mainly the controller 340) can switch control of the power conversion device 1000 from normal control to abnormal control.
  • abnormality mainly means failure of at least one drive unit.
  • failure of the drive unit means failure of the above-described pre-driver, boost drive circuit 600, or drive circuit 610.
  • the controller 340 outputs a control signal to turn on the SWs 111, 112, 113 and 114 of the switching circuit 110. As a result, all the switches 111, 112, 113 and 114 are turned on.
  • the power supply 101 and the first inverter 120 are electrically connected, and the power supply 101 and the second inverter 130 are electrically connected.
  • the first inverter 120 and GND are electrically connected, and the second inverter 130 and GND are electrically connected.
  • the controller 340 outputs PWM signals for controlling switching operations of both switch elements of the first inverter 120 and the second inverter 130 to the drive units 351 and 352 (see FIG. 4).
  • PWM signals for controlling switching operations of both switch elements of the first inverter 120 and the second inverter 130 to the drive units 351 and 352 (see FIG. 4).
  • By turning on and off all the switch elements of the H bridges HB1, HB2 and HB3 it becomes possible to energize the three-phase windings M1, M2 and M3 to drive the motor 200.
  • energization of a three-phase winding is referred to as "three-phase energization control”.
  • FIG. 8 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting current values flowing in U-phase, V-phase, and W-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to three-phase energization control. doing.
  • the horizontal axis indicates the motor electrical angle (deg), and the vertical axis indicates the current value (A).
  • current values are plotted every 30 ° of electrical angle.
  • I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.
  • Table 1 shows the current value flowing to the terminal of each inverter for each electrical angle in the sine wave of FIG. Specifically, Table 1 shows current values at every electrical angle of 30 ° that flow to terminals U_L, V_L and W_L of first inverter 120 (bridge circuit L), and terminals of second inverter 130 (bridge circuit R) It shows the current value flowing in U_R, V_R and W_R and at an electrical angle of 30 °.
  • the direction of current flowing from the terminal of the bridge circuit L to the terminal of the bridge circuit R is defined as a positive direction.
  • the direction of the current shown in FIG. 8 follows this definition.
  • the direction of current flowing from the terminal of the bridge circuit R to the terminal of the bridge circuit L is defined as a positive direction. Therefore, the phase difference between the current of the bridge circuit L and the current of the bridge circuit R is 180 °.
  • the magnitude of the current value I 1 is [(3) 1/2 / 2] * is I pk
  • the magnitude of the current value I 2 is I pk / 2.
  • the controller 340 outputs a PWM signal for obtaining the current waveform shown in FIG. 8 to the drive units 351 and 352.
  • FIG. 9A schematically illustrates the failure of the drive unit 351 in the driver 350.
  • the controller 340 can detect at least one failure of the at least two drive units.
  • the controller 340 can detect a failure of the drive unit 351 or 352.
  • the drive unit 351 transmits a status signal indicating the failure to the controller 340.
  • the controller 340 detects the failure of the drive unit 351 by receiving the status signal, and switches the control of the power conversion device 1000 from the normal control to the abnormal control.
  • the drive unit 351 can not drive the H bridge HB1 connected to it.
  • the controller 340 can continue driving of the motor by energizing the non-faulty drive unit 352 and the windings M2 and M3 of the H bridges HB2 and HB3 connected thereto.
  • an H-bridge connected to a failed drive unit out of at least two drive units from n-phase energization control for energizing the n-phase winding The control mode can be switched to the m-phase energization control in which the m-phase (m is an integer of 2 or more and less than n) windings other than the windings included in is energized. For example, consider the case of driving a four-phase motor.
  • the controller 340 can switch the control mode from the four-phase energization control to the three-phase energization control when it detects a failure of one drive unit.
  • the controller 340 when detecting a failure of the drive unit 351, switches the control mode from the three-phase energization control to the two-phase energization control.
  • the controller 340 energizes the two-phase windings M2 and M3 other than the winding M1 included in the H bridge HB1 connected to the failed drive unit 351. Energizing the two-phase winding is referred to as "two-phase conduction control".
  • the controller 340 outputs a PWM signal to the drive unit 352, and controls the switching operation of the switch elements in the two H bridges HB2 and HB3 to perform two-phase conduction control.
  • FIG. 9B schematically illustrates the failure of the drive unit 352 in the driver 350 for driving the four-phase motor.
  • the power converter of the present disclosure can drive, for example, a four-phase motor.
  • Inverter unit 100 is an A-phase H bridge B. 1 has a B-phase H bridge HB2, a C-phase H bridge HB3, and a D-phase H bridge HB4.
  • the H bridge HB1, HB4 may be connected to the drive unit 351
  • the H bridge HB2, HB3 may be connected to the drive unit 352.
  • the drive unit 352 has failed.
  • the drive unit 351 drives the H bridge HB1 and the H bridge HB4 to enable two-phase conduction control for energizing the A-phase and D-phase windings.
  • motor driving can be continued by two-phase energization control.
  • FIG. 10A exemplifies a current waveform obtained by plotting current values flowing in the V-phase and W-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to the two-phase energization control.
  • the horizontal axis indicates the motor electrical angle (deg), and the vertical axis indicates the current value (A).
  • current values are plotted every 30 ° of electrical angle.
  • I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.
  • the direction of current shown in FIG. 10A follows the definition described above.
  • Table 2 shows the current value flowing to the terminal of each inverter for each electrical angle in the current waveform of FIG. 10A.
  • the current value for each electrical angle flowing through the V-phase and W-phase windings M2 and M3 shown in Table 2 is the same as the current value for each electrical angle in the three-phase energization control shown in Table 1. Since the U-phase winding M1 is not energized, the current value for each electrical angle flowing through the winding M1 shown in Table 2 is zero.
  • FIG. 10B shows the current values flowing in the U-phase and W-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to two-phase energization control using U-phase winding M1 and W-phase winding M3.
  • the current waveform obtained by plotting is illustrated.
  • FIG. 10C shows the current values flowing in the U-phase and V-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to the two-phase energization control using U-phase winding M1 and V-phase winding M2.
  • the current waveform obtained by plotting is illustrated.
  • a single failure of a drive unit does not affect other drive units.
  • two inverters are connected to one end and the other end of the winding respectively, it is possible to continue motor driving by m-phase energization control using an H bridge other than the H bridge connected to the failed drive unit Become.
  • the drive unit 351 of the drive units 351 and 352 breaks down, it becomes possible to continue the motor drive by switching the control mode from the three phase energization control to the two phase energization control.
  • a power conversion device 1000A according to the present embodiment differs from the power conversion device 1000 according to the first embodiment in that a drive unit is provided for each H bridge.
  • a drive unit is provided for each H bridge.
  • FIG. 11 schematically shows the connection between the driver 350 and the inverter unit 100 and the block configuration of the driver 350.
  • FIG. 12 schematically shows a block configuration of each drive unit of the driver 350. As shown in FIG.
  • the driver 350 comprises three drive units 351, 352 and 353.
  • the drive unit 351 is connected to the H bridge HB1 and drives the H bridge HB1.
  • the drive unit 352 is connected to the H bridge HB2 and drives the H bridge HB2.
  • the drive unit 353 is connected to the H bridge HB3 and drives the H bridge HB3.
  • Each of drive units 351, 352 and 353 may be, for example, a predriver.
  • each of the drive units 351, 352, and 353 may have the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 described in the first embodiment.
  • the first drive unit DU1 may be provided for each leg of the first inverter 120 of the H bridge
  • the second drive unit DU2 may be provided for each leg of the second inverter 130 for the H bridge.
  • FIG. 13 schematically shows a block configuration in the case where the predriver PD is used as the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 of each drive unit.
  • each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 in at least one drive unit of the three drive units 351, 352, and 353 may be a predriver PD.
  • all the first drive units DU1 and the second drive units DU2 can be typically pre-drivers PD.
  • the predriver PD can be provided for each leg of the first inverter 120 and the second inverter 130 in the H bridge.
  • driver 350 may be implemented by combining various circuits for each drive unit, as described below.
  • each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 of the drive unit 351 may be a predriver PD.
  • Each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 of the drive unit 352 may have the step-up drive circuit 600 and the drive circuit 610 shown in FIG. 7B. In that case, all switch elements of the H bridge HB2 are N channel transistors.
  • Each of the first drive unit DU1 and the second drive unit DU2 of the drive unit 353 may have two drive circuits 610 shown in FIG. 7C. In that case, SW123H and 133H of H bridge HB3 are P channel transistors, and SW123L and 133L are N channel transistors.
  • all the first drive units DU1 and the second drive units DU2 in the driver 350 may have the boost drive circuit 600 and the drive circuit 610 shown in FIG. 7B.
  • all the first drive units DU1 and the second drive units DU2 in the driver 350 may have two drive circuits 610 shown in FIG. 7C.
  • FIG. 14 schematically shows a state in which the predriver PD connected to the U-phase leg of the first inverter 120 of the H bridge HB1 among the six predrivers PD has failed.
  • the controller 340 When the controller 340 detects a failure of one of the three drive units 351, 352, and 353, for example, a failure of the drive unit 351, the controller 340 switches the control mode from the three-phase conduction control to the two-phase conduction control. The controller 340 continues the motor drive by energizing the two-phase windings M2 and M3 other than the winding M1 included in the H bridge HB1 connected to the failed drive unit 351.
  • a single failure of a predriver does not affect other predrivers.
  • motor drive is performed by m-phase conduction control using an H bridge other than the H bridge connected to the failed drive unit, for example, two-phase conduction control. It is possible to continue.
  • FIG. 15 schematically shows a typical configuration of an electric power steering apparatus 3000 according to this embodiment.
  • Vehicles such as automobiles generally have an electric power steering (EPS) device.
  • the electric power steering apparatus 3000 according to the present embodiment has a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 that generates an auxiliary torque.
  • Electric power steering apparatus 3000 generates an assist torque that assists the steering torque of the steering system generated by the driver operating the steering wheel. The assist torque reduces the burden on the driver's operation.
  • the steering system 520 includes, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522, free shaft joints 523A and 523B, a rotating shaft 524, a rack and pinion mechanism 525, rack shafts 526, left and right ball joints 552A and 552B, tie rods 527A and 527B, knuckles 528A, 528B, and left and right steering wheels 529A, 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an electronic control unit (ECU) 542 for a car, a motor 543, and a reduction mechanism 544.
  • the steering torque sensor 541 detects a steering torque in the steering system 520.
  • the ECU 542 generates a drive signal based on a detection signal of the steering torque sensor 541.
  • the motor 543 generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal.
  • the motor 543 transmits the generated assist torque to the steering system 520 via the reduction mechanism 544.
  • the ECU 542 includes, for example, the controller 340 and the driver 350 according to the first embodiment.
  • an electronic control system is built around an ECU.
  • a motor drive unit is constructed by the ECU 542, the motor 543 and the inverter 545.
  • the motor module 2000 by Embodiment 1 or 2 can be used suitably for the unit.
  • Embodiments of the present disclosure can be widely used in a variety of devices equipped with various motors, such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators, and electric power steering devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

異常時においてモータ駆動を継続することが可能な、複数の駆動ユニットを備える電力変換装置を提供する。電力変換装置１０００は、ｎ相（ｎは３以上の整数）のモータ２００の各相の巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の一端に接続される第１インバータ１２０と、各相の巻線の他端に接続される第２インバータ１３０と、ｎ相の巻線、第１インバータのｎ個のレグおよび第２インバータのｎ個のレグを有するｎ個のＨブリッジを駆動する少なくとも２個の駆動ユニット３５１、３５２と、を備え、ｎ個のＨブリッジの各々は、少なくとも２個の駆動ユニットのいずれかに接続されている。

Description

電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
本開示は、電源からの電力を電動モータに供給する電力に変換する電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置に関する。
近年、電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する。）および電子制御ユニット（ＥＣＵ）が一体化された機電一体型モータが開発されている。特に車載分野において、安全性の観点から高い品質保証が要求される。そのため、部品の一部が故障した場合でも安全動作を継続できる冗長設計が取り入れられている。冗長設計の一例として、１つのモータに対して２つの電力変換装置を設けることが検討されている。他の一例として、メインのマイクロコントローラにバックアップ用マイクロコントローラを設けることが検討されている。　
特許文献１および２は、１つのモータに第１インバータ回路および第２インバータ回路を接続する電力変換装置を開示している。特許文献１では、第１インバータ回路を駆動する第１プリドライバおよび第２インバータ回路を駆動する第２プリドラバが設けられている。それら２つのプリドライバは共通のマイクロコントローラによって制御される。特許文献２では、第１インバータ回路を駆動する第１プリドライバおよび第２インバータ回路を駆動する第２プリドラバが設けられている。第１プリドライバは第１マイクロコントローラによって制御され、第２プリドライバは第２マイクロコントローラによって制御される。このような構成によれば、一方のプリドライバが故障しても、他方のプリドライバおよびそれに接続されたインバータを用いてモータ駆動を継続することができる。
特許第５１７０７１１号 特開２０１６－１６５１７４号公報
上述した従来の技術では、インバータを駆動するために必要なプリドライバなどが故障した場合の制御のさらなる向上が求められていた。電力変換装置の故障として、巻線の断線またはインバータのスイッチ素子の故障以外に、プリドライバなどの故障も想定される。特許文献１または２に開示された電力変換装置において、２つのプリドライバのうちの一方が故障した場合、両方のインバータを用いてモータの巻線を通電することは困難となる。　
本開示の実施形態は、それぞれのＨブリッジを少なくとも２個の駆動ユニットのいずれかに接続することにより、故障した駆動ユニット以外の駆動ユニットに接続されたＨブリッジを用いてモータ駆動を継続することが可能な電力変換装置、当該電力変換装置を備えるモータモジュールおよび当該モータモジュールを備える電動パワーステアリング装置を提供する。
本開示の例示的な電力変換装置は、電源からの電力を、ｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、前記モータの各相の巻線の一端に接続され、ｎ個のレグを有する第１インバータと、前記各相の巻線の他端に接続され、ｎ個のレグを有する第２インバータと、前記ｎ相の巻線、前記第１インバータの前記ｎ個のレグおよび前記第２インバータの前記ｎ個のレグを有するｎ個のＨブリッジを駆動する少なくとも２個の駆動ユニットと、を備え、前記ｎ個のＨブリッジの各々は、前記少なくとも２個の駆動ユニットのいずれかに接続されている。
本開示の例示的な実施形態によると、異常時においてモータ駆動を継続することが可能な、複数の駆動ユニットを備える電力変換装置を提供する、当該電力変換装置を備えるモータモジュールおよび当該モータモジュールを備える電動パワーステアリング装置が提供される。
図１は、例示的な実施形態１によるモータモジュール２０００のブロック構成を示し、主に、電力変換装置１０００のブロック構成を示すブロック図である。 図２は、例示的な実施形態１による電力変換装置１０００のインバータユニット１００の回路構成例を示す回路図である。 図３は、例示的な実施形態１による電力変換装置１０００のインバータユニット１００の他の回路構成例を示す回路図である。 図４は、例示的な実施形態１による、ドライバ３５０とインバータユニット１００の接続およびドライバ３５０のブロック構成を示すブロック図である。 図５は、Ｕ相のＨブリッジＨＢ１の回路構成を示す模式図である。 図６は、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有する駆動ユニット３５１とＨブリッジＨＢ１の接続を示す模式図である。 図７Ａは、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のハードウェアの構成例を示す模式図である。 図７Ｂは、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のハードウェアの構成例を示す模式図である。 図７Ｃは、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のハードウェアの構成例を示す模式図である。 図８は、三相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）を例示するグラフである。 図９Ａは、ドライバ３５０において駆動ユニット３５１が故障した様子を示す模式図である。 図９Ｂは、四相モータを駆動するドライバ３５０において駆動ユニット３５２が故障した様子を示す模式図である。 図１０Ａは、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＶ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。 図１０Ｂは、Ｕ相の巻線Ｍ１およびＷ相の巻線Ｍ３を用いた二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。 図１０Ｃは、Ｕ相の巻線Ｍ１およびＶ相の巻線Ｍ２を用いた二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｖ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。 図１１は、例示的な実施形態２による、ドライバ３５０とインバータユニット１００の接続およびドライバ３５０のブロック構成を示すブロック図である。 図１２は、ドライバ３５０の各駆動ユニットのブロック構成を示すブロック図である。 図１３は、各駆動ユニットの第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２としてプリドライバＰＤを用いる場合のブロック構成を示すブロック図である。 図１４は、６個のプリドライバＰＤの中でＨブリッジＨＢ１の第１インバータ１２０のＵ相用レグに接続されたプリドライバＰＤが故障した様子を示す模式図である。 図１５は、本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００の典型的な構成を示す模式図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。　
本明細書において、電源からの電力を、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を有する三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、電源からの電力を、四相または五相などのｎ相（ｎは４以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力に変換する電力変換装置も本開示の範疇である。　
（実施形態１）　〔１－１．電力変換装置１０００およびモータモジュール２０００の構造〕　図１は、本実施形態によるモータモジュール２０００のブロック構成を模式的に示し、主に、電力変換装置１０００のブロック構成を模式的に示している。図２は、電力変換装置１０００のインバータユニット１００の回路構成例を模式的に示している。　
モータモジュール２０００は、モータ２００および電力変換装置１０００を備える。モータモジュール２０００は、モジュール化されて、例えば、モータ、センサ、プリドライバ（「ゲートドライバ」とも称され得る。）およびコントローラを備える機電一体型モータとして製造および販売され得る。　
モータ２００は、例えば、三相交流モータである。モータ２００は、Ｕ相の巻線Ｍ１、Ｖ相の巻線Ｍ２およびＷ相の巻線Ｍ３を備え、インバータユニット１００の第１インバータ１２０と第２インバータ１３０とに接続される。　
電力変換装置１０００は、インバータユニット１００および制御回路３００を備える。電力変換装置１０００は、モータ２００に接続され、かつ、コイル１０２を介して電源１０１に接続される。電力変換装置１０００は、電源１０１からの電力を、モータ２００に供給する電力に変換することができる。例えば、電力変換装置１０００は、直流電力を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換することが可能である。　
インバータユニット１００は、例えば、切替回路１１０、第１インバータ１２０、第２インバータ１３０および電流センサ１５０を備える。　
第１インバータ１２０は、各相に対応した端子Ｕ＿Ｌ、Ｖ＿ＬおよびＷ＿Ｌを有する。第２インバータ１３０は、各相に対応した端子Ｕ＿Ｒ、Ｖ＿ＲおよびＷ＿Ｒを有する。第１インバータ１２０の端子Ｕ＿Ｌは、Ｕ相の巻線Ｍ１の一端に接続され、端子Ｖ＿Ｌは、Ｖ相の巻線Ｍ２の一端に接続され、端子Ｗ＿Ｌは、Ｗ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。第１インバータ１２０と同様に、第２インバータ１３０の端子Ｕ＿Ｒは、Ｕ相の巻線Ｍ１の他端に接続され、端子Ｖ＿Ｒは、Ｖ相の巻線Ｍ２の他端に接続され、端子Ｗ＿Ｒは、Ｗ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。このようなモータ結線は、いわゆるスター結線およびデルタ結線とは異なる。　
第１インバータ１２０（「ブリッジ回路Ｌ」と表記する場合がある。）は、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有する３個のレグを備える。Ｕ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１２１Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２１Ｈを有する。Ｖ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１２２Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２２Ｈを有する。Ｗ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１２３Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２３Ｈを有する。　
スイッチ素子として、例えば、寄生ダイオードが内部に形成された電界効果トランジスタ（典型的にはＭＯＳＦＥＴ）、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とそれに並列接続された還流ダイオードとの組み合わせを用いることができる。本実施形態では、スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる例を説明し、スイッチ素子をＳＷと表記する場合がある。例えば、ローサイドスイッチ素子１２１Ｌ、１２２Ｌおよび１２３Ｌは、ＳＷ１２１Ｌ、１２２Ｌおよび１２３Ｌとそれぞれ表記される。　
第１インバータ１２０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ１５０として、３個のシャント抵抗１２１Ｒ、１２２Ｒおよび１２３Ｒを備える。電流センサ１５０は、各シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路（不図示）を含む。図２に示すように、例えば、３個のシャント抵抗１２１Ｒ、１２２Ｒおよび１２３Ｒは、第１インバータ１２０の３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチ素子１２１Ｌ、１２２Ｌ、１２３ＬとＧＮＤの間にそ
れぞれ接続され得る。　
第２インバータ１３０（「ブリッジ回路Ｒ」と表記する場合がある。）は、第１インバータ１２０と同様に、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有する３個のレグを備える。Ｕ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１３１Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３１Ｈを有する。Ｖ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１３２Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３２Ｈを有する。Ｗ相用レグは、ローサイドスイッチ素子１３３Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３３Ｈを有する。また、第２インバータ１３０は、３個のシャント抵抗１３１Ｒ、１３２Ｒおよび１３３Ｒを備える。それらのシャント抵抗は、３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチ素子１３１Ｌ、１３２Ｌ、１３３ＬとＧＮＤの間に接続され得る。　
各インバータに対し、シャント抵抗の数は３つに限られない。例えば、Ｕ相、Ｖ相用の２つのシャント抵抗、Ｖ相、Ｗ相用の２つのシャント抵抗、および、Ｕ相、Ｗ相用の２つのシャント抵抗を用いることが可能である。使用するシャント抵抗の数およびシャント抵抗の配置は、製品コストおよび設計仕様などを考慮して適宜決定される。　
切替回路１１０は、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４を有する。インバータユニット１００において、第１および第２インバータ１２０、１３０は、切替回路１１０によって電源１０１とＧＮＤとに電気的にそれぞれ接続可能である。具体的に説明すると、第１スイッチ素子１１１は、第１インバータ１２０とＧＮＤとの接続・非接続を切替える。第２スイッチ素子１１２は、電源１０１と第１インバータ１２０との接続・非接続を切替える。第３スイッチ素子１１３は、第２インバータ１３０とＧＮＤとの接続・非接続を切替える。第４スイッチ素子１１４は、電源１０１と第２インバータ１３０との接続・非接続を切替える。　
第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４のオン・オフは、例えばマイクロコントローラまたは専用ドライバによって制御され得る。第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４は、双方向の電流を遮断することが可能である。第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４として、例えば、サイリスタ、アナログスイッチＩＣ、または寄生ダイオードが内部に形成されたＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ、および、メカニカルリレーなどを用いることができる。ダイオードおよびＩＧＢＴなどの組み合わせを用いても構わない。本実施形態では、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４として、ＭＯＳＦＥＴを用いる。以降、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４を、ＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４とそれぞれ表記する。　
ＳＷ１１１は、内部の寄生ダイオードに順方向電流が第１インバータ１２０に向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１２は、寄生ダイオードに順方向電流が電源１０１に向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１３は、寄生ダイオードに順方向電流が第２インバータ１３０に向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１４は、寄生ダイオードに順方向電流が電源１０１に向けて流れるよう配置される。　
図示する例に限られず、使用するスイッチ素子の個数は、設計仕様などを考慮して適宜決定される。特に車載分野においては、安全性の観点から高い品質保証が要求されるので、各インバータ用として複数のスイッチ素子を設けておくことが好ましい。　
図３は、本実施形態による電力変換装置１０００におけるインバータユニット１００の他の回路構成を模式的に示している。　
切替回路１１０は、逆接続保護用の第５および第６スイッチ素子１１５、１１６をさらに有していてもよい。第５および第６スイッチ素子１１５、１１６は、典型的に、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴの半導体スイッチである。第５スイッチ素子１１５は、ＳＷ１１２に直列に接続され、寄生ダイオードにおいて第１インバータ１２０に向けて順方向電流が流れるよう配置される。第６スイッチ素子１１６は、ＳＷ１１４に直列に接続され、寄生ダイオードにおいて第２インバータ１３０に向けて順方向電流が流れるよう配置される。電源１０１が逆向きに接続された場合でも、逆接続保護用の２つのスイッチ素子によって逆電流を遮断することができる。　
電源１０１は所定の電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成する。電源１０１として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源１０１は、ＡＣ－ＤＣコンバータおよびＤＣ－ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であっても良い。　
電源１０１は、第１および第２インバータ１２０、１３０に共通の単一電源であってもよいし、図３に示すように、第１インバータ１２０用の第１電源１０１Ａおよび第２インバータ１３０用の第２電源１０１Ｂを備えていてもよい。　
電源１０１と切替回路１１０の間にコイル１０２が設けられている。コイル１０２は、ノイズフィルタとして機能し、各インバータに供給する電圧波形に含まれる高周波ノイズ、または各インバータで発生する高周波ノイズを電源１０１側に流出させないように平滑化する。また、電源供給線には、コンデンサ１０３が接続される。コンデンサ１０３は、いわゆるバイパスコンデンサであり、電圧リプルを抑制する。コンデンサ１０３は、例えば電解コンデンサであり、容量および使用する個数は設計仕様などによって適宜決定される。　
再び図１を参照する。　
制御回路３００は、例えば、電源回路３１０と、角度センサ３２０と、入力回路３３０と、コントローラ３４０と、ドライバ３５０と、ＲＯＭ３６０とを備える。制御回路３００は、インバータユニット１００に接続され、インバータユニット１００を駆動することによりモータ２００の巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３を通電する。モータモジュール２０００において、制御回路３００の各部品は、例えば１枚の回路基板（典型的にはプリント基板）に実装される。　
制御回路３００は、目的とするモータ２００のロータの位置、回転速度、および電流などを制御してクローズドループ制御を実現することができる。なお、制御回路３００は、角度センサ３２０に代えてトルクセンサを備えてもよい。その場合、制御回路３００は、目的とするモータトルクを制御することができる。　
電源回路３１０は、電源１０１の例えば１２Ｖの電圧に基づいて回路内の各ブロックに必要な電源電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。角度センサ３２０は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。または、角度センサ３２０は、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲセンサとセンサマグネットとの組み合わせによっても実現される。角度センサ３２０は、モータ２００のロータの回転角（以下、「回転信号」と表記する。）を検出し、回転信号をコントローラ３４０に出力する。　
入力回路３３０は、電流センサ１５０によって検出されたモータ電流値（以下、「実電流値」と表記する。）を受け取って、実電流値のレベルをコントローラ３４０の入力レベルに必要に応じて変換し、実電流値をコントローラ３４０に出力する。入力回路３３０は、例えばアナログデジタル変換回路である。　
コントローラ３４０は、電力変換装置１０００の全体を制御する集積回路であり、例えば、マイクロコントローラまたはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）である。コントローラ３４０は、インバータユニット１００の第１インバータ１２０および第２インバータ１３０における各ＳＷのスイッチング動作（ターンオンまたはターンオフ）を制御する。　
コントローラ３４０は、実電流値およびロータの回転信号などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成し、それをドライバ３５０に出力する。また、コントローラ３４０は、インバータユニット１００の切替回路１１０における各ＳＷのオン・オフを制御することができる。　
図４は、ドライバ３５０とインバータユニット１００の接続およびドライバ３５０のブロック構成を模式的に示している。図５は、Ｕ相のＨブリッジＨＢ１の回路構成を模式的に示している。　
ドライバ３５０は、少なくとも２個の駆動ユニットを有することができる。本実施形態では、ドライバ３５０は、２個の駆動ユニット３５１、３５２を有する。駆動ユニット３５１、３５２の各々は、例えばプリドライバである。プリドライバは、チャージポンプ方式であってもよいし、ブートストラップ方式であってもよい。プリドライバは、複数のＨブリッジにゲート制御信号を出力するための複数のチャネルを有していることが好ましい。これにより、より多くのＨブリッジを１個のプリドライバに接続することが可能となる。　
ドライバ３５０は、第１インバータ１２０および第２インバータ１３０における各ＳＷのスイッチング動作を制御するゲート制御信号を、コントローラ３４０からのＰＷＭ信号に従って生成し、各ＳＷのゲートにゲート制御信号を与える。　
２個の駆動ユニット３５１、３５２は、三相の巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、第１インバータ１２０の３個のレグおよび第２インバータ１３０の３個のレグを有する、Ｕ相のＨブリッジＨＢ１、Ｖ相のＨブリッジＨＢ２およびＷ相のＨブリッジＨＢ３の３個のＨブリッジを駆動する。３個のＨブリッジの各々は、２個の駆動ユニット３５１、３５２のいずれかに接続され得る。本実施形態では、ＨブリッジＨＢ１は、駆動ユニット３５１に接続され、ＨブリッジＨＢ２、ＨＢ３は、駆動ユニット３５２に接続されている。　
図５に例示すように、ＨブリッジＨＢ１は、第１インバータ１２０のＵ相用レグのＳＷ１２１Ｈ、１２１Ｌ、第２インバータ１３０のＵ相用レグのＳＷ１３１Ｈ、１３１Ｌ、および、Ｕ相の巻線Ｍ１を備える。ＨブリッジＨＢ２（不図示）は、第１インバータ１２０のＶ相用レグのＳＷ１２２Ｈ、１２２Ｌ、第２インバータ１３０のＶ相用レグのＳＷ１３２Ｈ、１３２Ｌ、および、Ｖ相の巻線Ｍ２を備える。ＨブリッジＨＢ３（不図示）は、第１インバータ１２０のＷ相用レグのＳＷ１２３Ｈ、１２３Ｌ、第２インバータ１３０のＷ相用レグのＳＷ１３３Ｈ、１３３Ｌ、および、Ｗ相の巻線Ｍ３を備える。　
例えば、ＨブリッジＨＢ１に対し、駆動ユニット３５１は、ＳＷ１２１Ｈ、１２１Ｌ、１３１Ｈおよび１３１Ｌに接続され、それらのスイッチ素子のゲートにゲート制御信号を与える。ＨブリッジＨＢ２、ＨＢ３に対し、駆動ユニット３５２は、ＨブリッジＨＢ２の中のＳＷ１２２Ｈ、１２２Ｌ、１３２Ｈ、１３２Ｌ、ＨブリッジＨＢ３の中のＳＷ１２３Ｈ、１２３Ｌ、１３３Ｈおよび１３３Ｌに接続され、それらのスイッチ素子のゲートにゲート制御信号を与える。　
図６は、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有する駆動ユニット３５１とＨブリッジＨＢ１の接続を模式的に示している。　
本開示において、少なくとも２個の駆動ユニットのうちの少なくとも１個の駆動ユニットは、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有し得る。本実施形態では、駆動ユニット３５１は、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有する。当然に、全ての駆動ユニットが、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有していても構わない。例えば、駆動ユニット３５２は、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有し得る。　
第１駆動ユニットＤＵ１は、ＨブリッジＨＢ１の第１インバータ１２０のＵ相用レグにおけるＳＷ１２１ＬおよびＳＷ１２１Ｈに接続されている。第１駆動ユニットＤＵ１は、ＳＷ１２１ＬおよびＳＷ１２１Ｈのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれらのスイッチ素子に与える。　
第２駆動ユニットＤＵ２は、Ｈブ
リッジＨＢ１の第２インバータ１３０のＵ相用レグにおけるＳＷ１３１ＬおよびＳＷ１３１Ｈに接続されている。第２駆動ユニットＤＵ２は、ＳＷ１３１ＬおよびＳＷ１３１Ｈのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれらのスイッチ素子に与える。　
図７Ａから図７Ｃは、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のハードウェアの構成例を模式的に示している。第１駆動ユニットＤＵ１と第２駆動ユニットＤＵ２とを、以下で例示するように、別個のハードウェアとして駆動ユニット３５１に設けることが可能である。駆動ユニット３５２に対しても、以下で説明するハードウェア構成を採用することは可能である。　
図７Ａに示すように、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、プリドライバＰＤであり得る。プリドライバＰＤとして、インバータの駆動に一般に用いられる汎用品を広く用いることができる。プリドライバＰＤはチャージポンプ方式であってもよいし、ブートストラップ方式であってもよい。　
図７Ｂに示すように、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、昇圧駆動回路６００および駆動回路６１０を備えることができる。この構成において、ＳＷ１２１Ｈ、１２１Ｌ、１３１Ｈおよび１３１Ｌは全てＮチャネルトランジスタである。　
第１駆動ユニットＤＵ１の昇圧駆動回路６００は、ＨブリッジＨＢ１の第１インバータ１２０のレグにおけるＳＷ１２１Ｈのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれに与える。昇圧駆動回路６００には電源１０１から電源電圧（例えば１２Ｖ）が供給される。昇圧駆動回路６００から出力されるゲート制御信号の電圧レベルは、電源１０１の電圧レベルよりも高く、例えば１８Ｖである。その理由は、ハイサイドスイッチ素子のソースの基準電位は、巻線に供給される駆動電圧となるために高くなるからである。昇圧駆動回路６００によってＳＷ１２１Ｈのゲートに高い電圧を与えることにより、ＳＷ１２１Ｈを適切にオンにするゲート－ソース間電圧を確保することが可能となる。　
第２駆動ユニットＤＵ２の昇圧駆動回路６００は、第１駆動ユニットＤＵ１の昇圧駆動回路６００と実質的に同じ構造および機能を有する。以下、第１駆動ユニットＤＵ１の昇圧駆動回路６００を例に、駆動回路６１０および昇圧回路６２０を説明する。　
例えば、昇圧駆動回路６００は、別個のハードウェアとして、駆動回路６１０と昇圧回路６２０とを用いて実現し得る。駆動回路６１０は、例えばバイポーラトランジスタを含むプッシュプル回路を有する。駆動回路６１０として汎用品を広く用いることができる。昇圧回路６２０は、例えばチャージポンプ方式の昇圧回路である。例えば、昇圧回路６２０は、電源１０１の１２Ｖの電圧を１８Ｖの電圧に昇圧し、昇圧電圧を駆動回路６１０に供給する。駆動回路６１０は、コントローラ３４０からのＰＷＭ信号に従って、昇圧回路６２０からの昇圧電圧に相当する電圧レベルのゲート制御信号をＳＷ１２１Ｈに与える。昇圧駆動回路６００として、上述した機能が全て実装された単体の専用回路を用いることもできる。　
第１駆動ユニットＤＵ１は、昇圧駆動回路６００の駆動回路６１０とは異なるさらなる駆動回路６１０を備える。その駆動回路６１０は、コントローラ３４０からのＰＷＭ信号に従って、第１インバータ１２０のＵ相用レグにおけるＳＷ１２１Ｌのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれに与える。　
図７Ｃに示すように、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、２個の駆動回路６１０を備えることができる。　
２個の駆動回路６１０のうちの一方は、第１インバータ１２０のＵ相用レグにおけるＳＷ１２１Ｈに接続され、ＳＷ１２１Ｈのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれに与える。他方は、第１インバータ１２０のＵ相用レグにおけるＳＷ１２１Ｌに接続され、ＳＷ１２１Ｌのスイッチング動作を制御するゲート制御信号をそれに与える。　
このハードウェア構成において、ＳＷ１２１ＨおよびＳＷ１３１ＨはＰチャネルトランジスタである。ＳＷ１２１ＬおよびＳＷ１３１ＬはＮチャネルトランジスタである。このように、ハイサイドスイッチ素子としてＰチャネルトランジスタを用いることにより、ソースの基準電位に対しゲートに与える電位を低くすることが可能となる。この理由から、第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、特に、昇圧回路６２０を必要としない。　
図７Ａから図７Ｃに示す駆動ユニットの回路構成によれば、例えば少なくとも２個の駆動ユニットのうちの１個における第１駆動ユニットＤＵ１または第２駆動ユニットＤＵ２が故障したとしても、その故障が他の駆動ユニットに波及することを適切に抑制できる。そのため、故障した駆動ユニット以外の他の駆動ユニットを継続して使用することが可能となる。　
再び図１を参照する。　
ＲＯＭ３６０は、例えば書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３６０は、コントローラ３４０に電力変換装置１０００を制御させるための命令群を含む制御プログラムを格納している。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。　
〔１－２．電力変換装置１０００の動作〕　電力変換装置１０００には正常時および異常時の制御がある。制御回路３００（主としてコントローラ３４０）は、電力変換装置１０００の制御を正常時の制御から異常時の制御に切替えることができる。本明細書では、異常は、主として、少なくとも１個の駆動ユニットの故障を意味する。例えば、駆動ユニットの故障は、上述したプリドライバ、昇圧駆動回路６００または駆動回路６１０が故障することを意味する。　
先ず、電力変換装置１０００の正常時の制御方法の具体例を説明する。正常時において、電力変換装置１０００、モータ２００の三相の巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３のいずれも故障していない。　
コントローラ３４０は、切替回路１１０のＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４をオンにする制御信号を出力する。これにより、ＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４は全てオン状態となる。電源１０１と第１インバータ１２０とが電気的に接続され、かつ、電源１０１と第２インバータ１３０とが電気的に接続される。また、第１インバータ１２０とＧＮＤとが電気的に接続され、かつ、第２インバータ１３０とＧＮＤとが電気的に接続される。　
コントローラ３４０は、第１インバータ１２０および第２インバータ１３０の両方のスイッチ素子のスイッチング動作を制御するＰＷＭ信号を駆動ユニット３５１、３５２に出力する（図４を参照）。ＨブリッジＨＢ１、ＨＢ２およびＨＢ３の全てのスイッチ素子をオン・オフすることにより、三相の巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３を通電してモータ２００を駆動することが可能となる。本明細書において、三相の巻線を通電することを「三相通電制御」と呼ぶこととする。　
図８は、三相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）を例示している。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。図８の電流波形において、電気角３０°毎に電流値をプロットしている。Ｉｐｋは各相の最大電流値（ピーク電流値）を表す。　
表１は、図８の正弦波において電気角毎に、各インバータの端子に流れる電流値を示す。具体的には、表１は、第１インバータ１２０（ブリッジ回路Ｌ）の端子Ｕ＿Ｌ、Ｖ＿ＬおよびＷ＿Ｌに流れる、電気角３０°毎の電流値、および、第２インバータ１３０（ブリッジ回路Ｒ）の端子Ｕ＿Ｒ、Ｖ＿ＲおよびＷ＿Ｒに流れる、電気角３０°毎の電流値を示している。ここで、ブリッジ回路Ｌに対しては、ブリッジ回路Ｌの端子からブリッジ回路Ｒの端子に流れる電流方向を正の方向と定義する。図８に示す電流の向きはこの定義に従う。また、ブリッジ回路Ｒに対しては、ブリッジ回路Ｒの端子からブリッジ回路Ｌの端子に流れる電流方向を正の方向と定義する。従って、ブリッジ回路Ｌの電流とブリッジ回路Ｒの電流との位相差は１８０°となる。表１において、電流値Ｉ１の大きさは〔（３）１／２／２〕＊Ｉｐｋであり、電流値Ｉ２の大きさはＩｐｋ／２である。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
図８に示す電流波形において、電流の向きを考慮した三相の巻線に流れる電流の総和は電気角毎に「０」となる。ただし、電力変換装置１０００の回路構成によれば、三相の巻線に流れる電流を独立に制御することができるため、電流の総和が「０」とはならない制御を行うことも可能である。例えば、コントローラ３４０は、図８に示す電流波形を得るためのＰＷＭ信号を駆動ユニット３５１、３５２に出力する。　
次に、駆動ユニット３５１が故障した場合を例に、電力変換装置１０００の異常時の制御方法の具体例を説明する。　
図９Ａは、ドライバ３５０において駆動ユニット３５１が故障した様子を模式的に示している。コントローラ３４０は、少なくとも２個の駆動ユニットのうちの少なくとも１個の故障を検知することができる。本実施形態では、コントローラ３４０は、駆動ユニット３５１または３５２の故障を検知することができる。例えば、駆動ユニット３５１は故障すると、故障を示すステータス信号をコントローラ３４０に送信する。コントローラ３４０は、そのステータス信号を受け取ることにより駆動ユニット３５１の故障を検知し、電力変換装置１０００の制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。　
図示するように駆動ユニット３５１が故障した場合、駆動ユニット３５１は、それに接続されたＨブリッジＨＢ１を駆動できない。コントローラ３４０は、故障していない駆動ユニット３５２およびそれに接続されたＨブリッジＨＢ２、ＨＢ３の巻線Ｍ２、Ｍ３を通電することにより、モータの駆動を継続することが可能である。　
コントローラ３４０は、少なくとも１個の駆動ユニットの故障を検出したとき、ｎ相の巻線を通電するｎ相通電制御から、少なくとも２個の駆動ユニットのうちの故障した駆動ユニットに接続されたＨブリッジに含まれる巻線以外のｍ相（ｍは２以上ｎ未満の整数）の巻線を通電するｍ相通電制御に制御モードを切替えることができる。例えば、四相モータを駆動する場合を考える。コントローラ３４０は、１個の駆動ユニットの故障を検出すると、制御モードを四相通電制御から三相通電制御に切替えることが可能である。　
本実施形態では、コントローラ３４０は、駆動ユニット３５１の故障を検知すると、三相通電制御から二相通電制御に制御モードを切替える。コントローラ３４０は、故障した駆動ユニット３５１に接続されたＨブリッジＨＢ１に含まれる巻線Ｍ１以外の二相の巻線Ｍ２、Ｍ３を通電する。二相の巻線を通電することを「二相通電制御」と呼ぶこととする。具体的に、コントローラ３４０は、ＰＷＭ信号を駆動ユニット３５２に出力し、２個のＨブリッジＨＢ２、ＨＢ３におけるスイッチ素子のスイッチング動作を制御することにより、二相通電制御を行う。　
図９Ｂは、四相モータを駆動するドライバ３５０において駆動ユニット３５２が故障した様子を模式的に示している。本開示の電力変換装置は、例えば四相モータを駆動することが可能である。インバータユニット１００は、Ａ相のＨブリッジＢ
１、Ｂ相のＨブリッジＨＢ２、Ｃ相のＨブリッジＨＢ３およびＤ相のＨブリッジＨＢ４を有する。例えば、ＨブリッジＨＢ１、ＨＢ４は、駆動ユニット３５１に接続され、ＨブリッジＨＢ２、ＨＢ３は、駆動ユニット３５２に接続され得る。例えば駆動ユニット３５２が故障した場合を考える。その場合、駆動ユニット３５１はＨブリッジＨＢ１およびＨブリッジＨＢ４を駆動することにより、Ａ相およびＤ相の巻線を通電する二相通電制御が可能となる。このように、少なくとも２個の駆動ユニットがあれば、二相通電制御によってモータ駆動を継続することができる。　
図１０Ａは、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＶ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。図１０Ａの電流波形において、電気角３０°毎に電流値をプロットしている。Ｉｐｋは各相の最大電流値（ピーク電流値）を表す。図１０Ａに示す電流の向きは上述した定義に従う。　
表２は、図１０Ａの電流波形において電気角毎に、各インバータの端子に流れる電流値を示している。表２に示すＶ相、Ｗ相の巻線Ｍ２、Ｍ３に流れる電気角毎の電流値は、表１に示す三相通電制御における電気角毎の電流値と同じである。Ｕ相の巻線Ｍ１は通電されないので、表２に示す巻線Ｍ１流れる電気角毎の電流値は、ゼロである。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
参考として、Ｖ相の巻線Ｍ２またはＷ相の巻線Ｍ３を利用しない場合の二相通電制御で得られる電流波形を例示する。図１０Ｂは、Ｕ相の巻線Ｍ１およびＷ相の巻線Ｍ３を用いた二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。図１０Ｃは、Ｕ相の巻線Ｍ１およびＶ相の巻線Ｍ２を用いた二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＵ相、Ｖ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。　
本実施形態によれば、駆動ユニットの単独故障が他の駆動ユニットに影響を与えることはない。また、２つのインバータを巻線の一端および他端にそれぞれ接続するため、故障した駆動ユニットに接続されたＨブリッジ以外のＨブリッジを用いたｍ相通電制御によってモータ駆動を継続することが可能となる。例えば、駆動ユニット３５１、３５２のうちの駆動ユニット３５１が故障した場合、制御モードを三相通電制御から二相通電制御に切替えることにより、モータ駆動を継続することが可能となる。　
（実施形態２）　本実施形態による電力変換装置１０００Ａは、Ｈブリッジ毎に駆動ユニットを設ける点で、第１実施形態による電力変換装置１０００とは異なる。以下、電力変換装置１０００との差異点を主に説明する。　
図１１は、ドライバ３５０とインバータユニット１００の接続およびドライバ３５０のブロック構成を模式的に示している。図１２は、ドライバ３５０の各駆動ユニットのブロック構成を模式的に示している。　
ドライバ３５０は、３個の駆動ユニット３５１、３５２および３５３を備える。駆動ユニット３５１はＨブリッジＨＢ１に接続され、ＨブリッジＨＢ１を駆動する。駆動ユニット３５２はＨブリッジＨＢ２に接続され、ＨブリッジＨＢ２を駆動する。駆動ユニット３５３はＨブリッジＨＢ３に接続され、ＨブリッジＨＢ３を駆動する。　
駆動ユニット３５１、３５２および３５３の各々は、例えばプリドライバであり得る。または、図１２に示すように、駆動ユニット３５１、３５２および３５３の各々は、実施形態１で説明した第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２を有していてもよい。第１駆動ユニットＤＵ１は、Ｈブリッジの第１インバータ１２０のレグ毎に設けられ、第２駆動ユニットＤＵ２は、Ｈブリッジの第２インバータ１３０のレグ毎に設けられ得る。　
図１３は、各駆動ユニットの第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２としてプリドライバＰＤを用いる場合のブロック構成を模式的に示している。本開示において、３個の駆動ユニット３５１、３５２および３５３の少なくとも１個の駆動ユニットにおける第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、プリドライバＰＤであり得る。図示するように、全ての第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２は、典型的にはプリドライバＰＤであり得る。プリドライバＰＤは、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０と第２インバータ１３０のレグ毎に設けることができる。または、ドライバ３５０は、以下で説明するように、駆動ユニット毎の様々な回路を組み合わせることによって実現し得る。　
例えば、駆動ユニット３５１の第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２のそれぞれは、プリドライバＰＤであり得る。駆動ユニット３５２の第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２の各々は、図７Ｂに示す昇圧駆動回路６００および駆動回路６１０を有し得る。その場合、ＨブリッジＨＢ２の全てのスイッチ素子はＮチャネルトランジスタである。駆動ユニット３５３の第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２の各々は、図７Ｃに示す２個の駆動回路６１０を有し得る。その場合、ＨブリッジＨＢ３のＳＷ１２３Ｈおよび１３３Ｈは、Ｐチャネルトランジスタであり、ＳＷ１２３Ｌおよび１３３Ｌは、Ｎチャネルトランジスタである。　
他の例として、ドライバ３５０における全ての第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２は、図７Ｂに示す昇圧駆動回路６００および駆動回路６１０を有し得る。または、ドライバ３５０における全ての第１駆動ユニットＤＵ１および第２駆動ユニットＤＵ２は、図７Ｃに示す２個の駆動回路６１０を有し得る。　
図１４は、６個のプリドライバＰＤの中でＨブリッジＨＢ１の第１インバータ１２０のＵ相用レグに接続されたプリドライバＰＤが故障した様子を模式的に示している。　
コントローラ３４０は、３個の駆動ユニット３５１、３５２および３５３のうちの１個の故障、例えば駆動ユニット３５１の故障を検知すると、三相通電制御から二相通電制御に制御モードを切替える。コントローラ３４０は、故障した駆動ユニット３５１に接続されたＨブリッジＨＢ１に含まれる巻線Ｍ１以外の二相の巻線Ｍ２、Ｍ３を通電することにより、モータ駆動を継続する。　
本実施形態によれば、実施形態１と同様に、例えばプリドライバの単独故障が他のプリドライバに影響を与えることはない。また、２つのインバータを巻線の一端および他端にそれぞれ接続するため、故障した駆動ユニットに接続されたＨブリッジ以外のＨブリッジを用いたｍ相通電制御、例えば二相通電制御によってモータ駆動を継続することが可能となる。　
（実施形態３）　図１５は、本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００の典型的な構成を模式的に示す。　
自動車等の車両は一般に、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置を有する。本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００は、ステアリングシステム５２０、および補助トルクを生成する補助トルク機構５４０を有する。電動パワーステアリング装置３０００は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリングシステムの操舵トルクを補助する補助トルクを生成する。補助トルクにより、運転者の操作の負担は軽減される。　
ステアリングシステム５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを備える。　
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、自動車用電子制御ユニット（ＥＣＵ）５４２、モータ５４３および減速機構５４４を備える。操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングシステム５２０における操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１の検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータ５４３は、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成する。モータ５４３は、減速機構５４４を介してステアリングシステム５２０に、生成した補助トルクを伝達する。　
ＥＣＵ５４２は、例えば、実施形態１によるコントローラ３４０およびドライバ３５０などを有する。自動車ではＥＣＵを核とした電子制御システムが構築される。電動パワーステアリング装置３０００では、例えば、ＥＣＵ５４２、モータ５４３およびインバータ５４５によって、モータ駆動ユニットが構築される。そのユニットに、実施形態１または２によるモータモジュール２０００を好適に用いることができる。
本開示の実施形態は、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫および電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。
１００・・インバータユニット、１０１・・電源、１０２・・コイル、１０３・・コンデンサ、１１０・・切替回路、１１１・・第１スイッチ素子、１１２・・第２スイッチ素子、１１３・・第３スイッチ素子、１１４・・第４スイッチ素子、１１５・・第５スイッチ素子、１１６・・第６スイッチ素子、１２０・・第１インバータ、１３０・・第２インバータ、１５０・・電流センサ、２００・・モータ、３００・・制御回路、３１０・・電源回路、３２０・・角度センサ、３３０・・入力回路、３４０・・コントローラ、３５０・・ドライバ、３６０・・ＲＯＭ、１０００、１０００Ａ・・電力変換装置、２０００・・モータモジュール、３０００・・電動パワーステアリング装置

Claims (18)

  1. 電源からの電力を、ｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、



    　前記モータの各相の巻線の一端に接続され、ｎ個のレグを有する第１インバータと、



    　前記各相の巻線の他端に接続され、ｎ個のレグを有する第２インバータと、



    　前記ｎ相の巻線、前記第１インバータの前記ｎ個のレグおよび前記第２インバータの前記ｎ個のレグを有するｎ個のＨブリッジを駆動する少なくとも２個の駆動ユニットと、



    を備え、



    　前記ｎ個のＨブリッジの各々は、前記少なくとも２個の駆動ユニットのいずれかに接続されている、電力変換装置。
  2. 前記少なくとも２個の駆動ユニットのうちの少なくとも１個の駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第１駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動ユニットと、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第２駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２駆動ユニットと、



    を備える、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記少なくとも２個の駆動ユニットの各々は、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第１駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動ユニットと、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第２駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２駆動ユニットと、



    を備える、請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットのそれぞれは、プリドライバである、請求項２または３に記載の電力変換装置。
  5. 前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第１昇圧駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、



    を有し、



    　前記第２駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第２昇圧駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタであり、前記第１駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項２または３に記載の電力変換装置。
  6. 前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記第２駆動ユニットは、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第３駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第４駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第３駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｐチャネルトランジスタであり、前記第２駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第４駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項２または３に記載の電力変換装置。
  7. 前記少なくとも２個の駆動ユニットは、前記ｎ個のＨブリッジに接続されたｎ個の駆動ユニットであって、前記ｎ個の駆動ユニットは、前記ｎ個のＨブリッジをそれぞれ駆動する、請求項１に記載の電力変換装置。
  8. 前記ｎ個の駆動ユニットの各々は、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第１駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動ユニットと、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子に接続された第２駆動ユニットであって、前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子および前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２駆動ユニットと、



    を備える、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 前記ｎ個の駆動ユニットの少なくとも１個の駆動ユニットにおける前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットのそれぞれは、プリドライバである、請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 前記ｎ個の駆動ユニットの各々における前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットのそれぞれは、プリドライバである、請求項８に記載の電力変換装置。
  11. 前記ｎ個の駆動ユニットの少なくとも１個の駆動ユニットにおける前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第１昇圧駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、を有し、



    　前記少なくとも１個の駆動ユニットにおける前記第２駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第２昇圧駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタであり、前記第１駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項８に記載の電力変換装置。
  12. 前記ｎ個の駆動ユニットの各々における前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第１昇圧駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、



    を有し、



    　前記ｎ個の駆動ユニットの各々における前記第２駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第２昇圧駆動回路であって、前記制御信号の電圧レベルは、前記電源の電圧レベルよりも高い、第２昇圧駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタであり、前記第１駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第２駆動ユニットに接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項８に記載の電力変換装置。
  13. 前記ｎ個の駆動ユニットの少なくとも１個の駆動ユニットにおける前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記少なくとも１個の駆動ユニットにおける前記第２駆動ユニットは、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第３駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第４駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第３駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｐチャネルトランジスタであり、前記第２駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第４駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項８に記載の電力変換装置。
  14. 前記ｎ個の駆動ユニットの各々における前記第１駆動ユニットは、



    　　Ｈブリッジの前記第１インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第１駆動回路と、



    　　前記第１インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第２駆動回路と、



    を有し、



    　前記ｎ個の駆動ユニットの各々における前記第２駆動ユニットは、



    　　前記Ｈブリッジの前記第２インバータのレグにおけるハイサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ハイサイドスイッチ素子に与える第３駆動回路と、



    　　前記第２インバータの前記レグにおけるローサイドスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号を前記ローサイドスイッチ素子に与える第４駆動回路と、



    を有し、



    　前記第１駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子および前記第３駆動回路に接続された前記ハイサイドスイッチ素子は、Ｐチャネルトランジスタであり、前記第２駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子および前記第４駆動回路に接続された前記ローサイドスイッチ素子は、Ｎチャネルトランジスタである、請求項８に記載の電力変換装置。
  15. 前記少なくとも２個の駆動ユニットを制御し、かつ、前記少なくとも２個の駆動ユニットのうちの少なくとも１個の故障を検知する制御回路をさらに備え、



    　前記制御回路は、前記少なくとも１個の故障を検出したとき、前記ｎ相の巻線を通電するｎ相通電制御から、前記少なくとも２個の駆動ユニットのうちの故障した駆動ユニットに接続されたＨブリッジに含まれる巻線以外のｍ相（ｍは２以上ｎ未満の整数）の巻線を通電するｍ相通電制御に制御モードを切替える、請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置。
  16. 前記ｎ個の駆動ユニットを制御し、前記ｎ個の駆動ユニットのうちの少なくとも１個の故障を検知する制御回路をさらに備え、



    　前記制御回路は、前記少なくとも１個の故障を検出したとき、前記ｎ相の巻線を通電するｎ相通電制御から、前記ｎ個の駆動ユニットのうちの故障した駆動ユニットに接続されたＨブリッジに含まれる巻線以外のｍ相（ｍは２以上ｎ未満の整数）の巻線を通電するｍ相通電制御に制御モードを切替える、請求項７から１４のいずれかに記載の電力変換装置。
  17. 前記モータと、



    　請求項１から１６のいずれかに記載の電力変換装置と、



    を備えるモータモジュール。


  18. 請求項１７に記載のモータモジュールを備える電動パワーステアリング装置。
PCT/JP2018/021940 2017-07-26 2018-06-07 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置 Ceased WO2019021647A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/629,050 US20200198697A1 (en) 2017-07-26 2018-06-07 Power conversion device, motor module, electric power steering device
JP2019532421A JPWO2019021647A1 (ja) 2017-07-26 2018-06-07 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
CN201880045467.4A CN110870189A (zh) 2017-07-26 2018-06-07 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017144281 2017-07-26
JP2017-144281 2017-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019021647A1 true WO2019021647A1 (ja) 2019-01-31

Family

ID=65040506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/021940 Ceased WO2019021647A1 (ja) 2017-07-26 2018-06-07 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200198697A1 (ja)
JP (1) JPWO2019021647A1 (ja)
CN (1) CN110870189A (ja)
WO (1) WO2019021647A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021251273A1 (ja) * 2020-06-11 2021-12-16 株式会社デンソー 回転機制御装置
CN114368373A (zh) * 2020-10-15 2022-04-19 罗伯特·博世有限公司 电机的控制电路、电机系统和车辆驻车制动系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020137408A (ja) * 2019-02-19 2020-08-31 株式会社デンソー 電動機駆動装置
JP7541477B2 (ja) * 2020-12-18 2024-08-28 株式会社Soken 回転電機の制御装置、プログラム、回転電機の制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245426A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Toyota Motor Corp モータの制御装置及びモータの制御方法
JP2012006463A (ja) * 2010-06-24 2012-01-12 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2012147675A (ja) * 2012-05-11 2012-08-02 Seiko Epson Corp 電気機械装置
JP5797751B2 (ja) * 2010-06-14 2015-10-21 イスパノ・シユイザ 電圧インバータおよびそのようなインバータの制御方法
JP2016511626A (ja) * 2013-02-21 2016-04-14 ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール Ｄｃ電圧をａｃ電圧に変換し、ａｃ電圧をｄｃ電圧に変換するための電気的アーキテクチャ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149146A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Nsk Ltd 無結線式モータの駆動制御装置及び無結線式モータの駆動制御装置を使用した電動パワーステアリング装置
JP5077389B2 (ja) * 2010-05-26 2012-11-21 セイコーエプソン株式会社 電気機械装置
FR2961975B1 (fr) * 2010-06-25 2012-07-20 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif electrique comportant un moteur electrique a courant alternatif et un onduleur de commande ainsi qu'un procede de mesure de la force electromotrice de ce dispositif
CN105934879B (zh) * 2014-03-11 2018-09-14 日本精工株式会社 马达控制装置、使用该马达控制装置的电动助力转向装置以及车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245426A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Toyota Motor Corp モータの制御装置及びモータの制御方法
JP5797751B2 (ja) * 2010-06-14 2015-10-21 イスパノ・シユイザ 電圧インバータおよびそのようなインバータの制御方法
JP2012006463A (ja) * 2010-06-24 2012-01-12 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2012147675A (ja) * 2012-05-11 2012-08-02 Seiko Epson Corp 電気機械装置
JP2016511626A (ja) * 2013-02-21 2016-04-14 ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール Ｄｃ電圧をａｃ電圧に変換し、ａｃ電圧をｄｃ電圧に変換するための電気的アーキテクチャ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021251273A1 (ja) * 2020-06-11 2021-12-16 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP2021197789A (ja) * 2020-06-11 2021-12-27 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP7347341B2 (ja) 2020-06-11 2023-09-20 株式会社デンソー 回転機制御装置
CN114368373A (zh) * 2020-10-15 2022-04-19 罗伯特·博世有限公司 电机的控制电路、电机系统和车辆驻车制动系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20200198697A1 (en) 2020-06-25
CN110870189A (zh) 2020-03-06
JPWO2019021647A1 (ja) 2020-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6933205B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JP7238777B2 (ja) 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
CN111034006B (zh) 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置
JP7014183B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JPWO2018173424A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN109874400B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
JP7063322B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
US11095233B2 (en) Electric power conversion apparatus, motor drive unit and electric motion power steering apparatus
JP7136110B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN110392977B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
WO2019021647A1 (ja) 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
JP7010282B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JP7052801B2 (ja) 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
WO2019049449A1 (ja) 電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
CN216146261U (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
WO2019044105A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18837412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019532421

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18837412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1