專利名稱：電機控制裝置和具有該電機控制裝置的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機控制裝置和具有電機控制裝置的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今為止，已知具有通過諸如場效應(yīng)晶體管(FET)的半導(dǎo)體開關(guān)元件形成的功率繼電器的電機控制單元，其中斷或者允許將電力從電源饋送到電機。在專利文獻1(即， JP-A-2010-74915)中描述的電機控制單元中，通過使兩個開關(guān)元件彼此串聯(lián)連接來形成功率繼電器，使得其寄生二極管的極性互相相反地取向。電機控制單元包括置于功率繼電器和電機之間并且將驅(qū)動電力饋送給電機的驅(qū)動電路，以及兩個電壓傳感器，即第一電壓傳感器和第二電壓傳感器。第一電壓傳感器檢測第一 FET的輸出側(cè)的電壓，該第一 FET是構(gòu)成功率繼電器的兩個開關(guān)元件中的電源側(cè)的開關(guān)元件。第二電壓傳感器檢測第二 FET的輸出側(cè)的電壓，該第二 FET是第一 FET的驅(qū)動電路側(cè)的開關(guān)元件。在電機的驅(qū)動控制開始之前執(zhí)行的初始檢查中，控制第一 FET和第二 FET接通或者斷開。基于此時第一電壓傳感器和第二電壓傳感器分別檢測到的電壓，檢測第一 FET和第二 FET的每個中的短路故障或斷線故障。在專利文獻1中描述的電機控制單元中，如上所述，需要兩個電壓傳感器作為物理部件以便檢測在第一 FET和第二 FET的每個中的短路故障或斷線故障。作為處理部件， 必須執(zhí)行最多四個步驟。因此，存在配置可能變得更加復(fù)雜并且檢測故障所需的時間可能增加的擔(dān)憂。此外，在專利文獻1中的電機控制單元的配置中，為了檢測第二 FET的短路故障或斷線故障，有必要預(yù)先對置于第二 FET和驅(qū)動電路之間的電容器進行充電。因此，除非完成了通過控制第一FET以使其接通來對電容器充電的步驟(第二步驟)，否則不能執(zhí)行檢測第二 FET的短路故障或斷線故障的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電機控制裝置，其可以快速地并且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。本公開的另一目的在于提供具有電機控制裝置的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備。根據(jù)本公開的第一方面，一種用于檢測功率繼電器的短路故障和斷線故障的電機控制裝置，包括驅(qū)動電路，根據(jù)來自電源的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機；功率繼電器，設(shè)置在耦接電源和驅(qū)動電路的電力線上，其中功率繼電器包括設(shè)置在電力線上使得其寄生二極管的極性朝著所述電源取向的第一開關(guān)元件，以及設(shè)置在第一元件的驅(qū)動電路側(cè)的電力線上使得其寄生二極管的極性朝著驅(qū)動電路取向的第二開關(guān)元件，并且其中功率繼電器根據(jù)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的操作來中斷和允許沿電力線流動的電流；電容器，其一個端子連接到位于第二開關(guān)元件和驅(qū)動電路之間的電力線；電壓檢測器，設(shè)置在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的電力線上，并且檢測第一開關(guān)元件的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器，通過對電容器施加充電電壓來對電容器充電；以及控制部分，控制驅(qū)動電路以控制電機的驅(qū)動，控制功率繼電器的操作以中斷和允許沿電力線流動的電流，并且控制充電器的操作以對電容器充電。在控制部分控制充電器以對電容器充電之后，控制部分控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件中的一個的短路故障。當(dāng)控制部分在第一步驟中未檢測到第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者的短路故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以斷開并且控制第二開關(guān)元件以接通的情況下，控制部分執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第二開關(guān)元件的斷線故障。當(dāng)控制部分在第二步驟中未檢測到第二開關(guān)元件的斷線故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以接通并且控制第二開關(guān)元件以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件的斷線故障。在電機控制裝置中，可以通過執(zhí)行最多三個步驟來檢測在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)的每個中的短路故障和斷線故障。此外，在每個步驟中，可以通過判定電壓檢測器檢測到的電壓是否是0來檢測每個開關(guān)元件的短路故障或斷線故障。作為物理部件，需要充電器。 然而，僅需要一個電壓檢測器以便檢測功率繼電器的短路故障或斷線故障。因此，盡管配置相對簡單，但是電機控制裝置仍可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。根據(jù)本公開的第二方面，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備包括根據(jù)第一方面的電機控制裝置；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的電機。根據(jù)第一方面的電機控制裝置可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。因此，電機控制裝置優(yōu)選地尤其適用于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中如果在電機控制單元的功率繼電器中發(fā)生了故障，則必須中止電機的驅(qū)動控制。根據(jù)本公開的第三方面，一種用于檢測功率繼電器的短路故障和斷線故障的電機控制裝置包括驅(qū)動電路，根據(jù)來自電源的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機；功率繼電器， 設(shè)置在耦接電源和驅(qū)動電路的電力線上，其中功率繼電器包括設(shè)置在電力線上使得其寄生二極管的極性朝著電源取向的第一開關(guān)元件，以及設(shè)置在第一元件的驅(qū)動電路側(cè)的電力線上使得其寄生二極管的極性朝著驅(qū)動電路取向的第二開關(guān)元件，并且其中功率繼電器根據(jù)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的操作來中斷并且允許沿電力線流動的電流；電容器，其一個端子連接到位于第二開關(guān)元件和驅(qū)動電路之間的電力線；電壓檢測器，設(shè)置在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的電力線上，并且檢測第一開關(guān)元件的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器，通過對電容器施加充電電壓來對電容器充電；以及控制部分，控制驅(qū)動電路以控制電機的驅(qū)動，控制功率繼電器的操作以中斷和允許沿電力線流動的電流，并且控制充電器的操作以對電容器充電。在控制部分控制充電器以對電容器充電之后，控制部分控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件中的一個的短路故障。當(dāng)控制部分在第一步驟中未檢測到第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者的短路故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以接通并且控制第二開關(guān)元件以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件的斷線故障。當(dāng)控制部分在第二步驟中未檢測到第一開關(guān)元件的斷線故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以斷開并且控制第二開關(guān)元件以接通的情況下，控制部分執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第二開關(guān)元件的斷線故障。
在上述電機控制裝置中，可以通過執(zhí)行最多三個步驟來檢測第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的每個中的短路故障和斷線故障。此外，在每個步驟中，可以通過判定電壓檢測器檢測到的電壓是否是0來檢測每個開關(guān)元件的短路故障或斷線故障。需要作為物理部件的充電器。然而，檢測功率繼電器的短路故障或斷線故障所需的電壓檢測器的數(shù)目是一個。因此，盡管配置相對簡單，但是仍可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。根據(jù)本公開的第四方面，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備包括根據(jù)第三方面的電機控制裝置；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的電機。根據(jù)第三方面的電機控制裝置可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。因此，電機控制裝置優(yōu)選地尤其適用于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中如果在電機控制單元的功率繼電器中發(fā)生了故障，則需要中止電機的驅(qū)動控制。


根據(jù)參照附圖進行的下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得明顯。在附圖中圖1是示出根據(jù)第一實施例的電機控制裝置的示意圖；圖2是示出根據(jù)第一實施例的電機控制裝置適用的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的說明圖；圖3是用于解釋根據(jù)第一實施例的電機控制裝置執(zhí)行的故障檢測處理的示圖；以及圖4是用于解釋根據(jù)第二實施例的電機控制單元執(zhí)行的故障檢測處理的示圖。
具體實施例方式參照附圖，下文將描述根據(jù)本發(fā)明的電機控制單元。(第一實施例)圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電機控制單元。電機控制單元1控制電機10 的驅(qū)動。電機控制單元1適于協(xié)助例如車輛的轉(zhuǎn)向操控的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備。圖2示出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90的整體配置，其包括為其采用電機控制單元1的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2。主動齒輪96附接到轉(zhuǎn)向軸92的末端。主動齒輪96與齒條軸97嚙合。一對車輪98 經(jīng)由連桿等連結(jié)到齒條軸97的端部。因此，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤91時，耦接到方向盤91 的轉(zhuǎn)向軸92旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運動通過主動齒輪96被轉(zhuǎn)換成齒條軸的線性運動，由此車輪對98由于齒條軸97的線性運動被轉(zhuǎn)向到與齒條軸97的位移成正比的角度。電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2包括輸出用于轉(zhuǎn)向的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的電機10，使電機10的旋轉(zhuǎn)減速并且將能量輸送給轉(zhuǎn)向軸92的減速輪系89，以及電機控制單元1。在此，電機10是三相無刷電機并且包括未示出的轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子是盤狀構(gòu)件， 具有接合到其表面的永磁體，并且具有磁極。定子在內(nèi)部容納轉(zhuǎn)子并且支承轉(zhuǎn)子，使得轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)。定子具有按預(yù)定角度的間隔在徑向向內(nèi)的方向上突出的凸出部。圖1中示出的 U線圈11、V線圈12和W線圈13繞這些凸出部纏繞。U線圈11、V線圈12和W線圈13是分別與U相位、V相位和W相位相關(guān)連的繞組，并且構(gòu)成繞組組件18。在電機10上，設(shè)置檢測旋轉(zhuǎn)位置的位置傳感器79。在耦接到方向盤91的轉(zhuǎn)向軸92上，設(shè)置檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器94。
位置傳感器79、轉(zhuǎn)矩傳感器94以及檢測車輛速度的車輛速度傳感器95連接到電機控制單元1。電機控制單元1基于位置傳感器79檢測到的電機10的旋轉(zhuǎn)位置、轉(zhuǎn)矩傳感器94檢測到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩以及車輛速度傳感器95檢測到的車輛速度來控制電機10的旋轉(zhuǎn)。 電機10使減速輪系89正向和反向旋轉(zhuǎn)。歸因于該配置，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2使用電機10生成協(xié)助轉(zhuǎn)矩，借助該協(xié)助轉(zhuǎn)矩協(xié)助方向盤91的轉(zhuǎn)向，并且將轉(zhuǎn)矩傳輸給轉(zhuǎn)向軸92。電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2是所謂的柱型電動轉(zhuǎn)向設(shè)備。接下來，下文將描述電機控制單元1的配置。如圖1中所示，電機控制單元1包括用作驅(qū)動電路的逆變器20，功率繼電器30，電容器40，用作電壓檢測器的電壓傳感器50，用作充電器的充電電路60以及用作控制部分的微計算機70。逆變器20是三相逆變器，并且具有橋接的六個開關(guān)元件21至沈，橋接的目的在于將傳導(dǎo)分別切換到繞組組件18中包括的U線圈11、V線圈12和W線圈13。在該實施例中，開關(guān)元件21至沈是屬于一種類型的場效應(yīng)晶體管的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)。下面，開關(guān)元件21至沈?qū)⒈环Q作FET 21至沈。三個FET 21至23具有連接到電力線3上的漏極，該電力線3耦接到用作電源的電池80的正電極。FET 21至23的源極連接到FET 24至沈的漏極。將FET 24至沈的源極接地。如圖1中所示，成對的FET 21和M之間的節(jié)點連接到U線圈11的一個端部。成對的FET 22和25之間的節(jié)點連接到V線圈12的一個端部。此外，成對的FET 23和沈之間的節(jié)點連接到W線圈13的一個端部。如上所述，在該實施例中，電機控制單元1包括一個系統(tǒng)的逆變器(逆變器20)。 逆變器20的激活由后面描述的微計算機70控制，并且逆變器20將從電池80饋送到電機 10的電力轉(zhuǎn)換成允許電機旋轉(zhuǎn)的形式。在該實施例中，電池80的電壓，即電源電壓Vb被設(shè)定為約12V。將功率繼電器30設(shè)置在使電源80與逆變器20鏈接的電力線3上。功率繼電器 30包括用作第一開關(guān)元件的第一 FET 31和用作第二開關(guān)元件的第二 FET 32。與FET 21 至 26 相似，第一 FET 31 和第二 FET 32 是 M0SFET。第一 FET 31設(shè)置在電源線3上，使得其寄生二極管的極性(正向方向)朝著電池 80取向。因此，當(dāng)?shù)谝?FET 31斷開時，沒有電流從電池80流到逆變器20中。將第二 FET 32設(shè)置在第一 FET 31的逆變器20側(cè)，使得其寄生二極管的極性(正向方向)朝著逆變器 20取向。因此，當(dāng)?shù)诙?FET 32斷開時，沒有電流從逆變器20流到電池80中。也就是，第一 FET 31和第二 FET 32彼此串聯(lián)連接使得它們的寄生二極管的極性互相相反地取向。功率繼電器30由后面描述的微計算機70來控制接通或斷開，并且因此中斷或者允許在電池80、逆變器20和電機10之間的電流的流動。在該實施例中，功率繼電器30是所謂的常開式功率繼電器。當(dāng)未發(fā)現(xiàn)從微計算機70發(fā)送的接通命令時，使第一 FET 31和第二 FET 32關(guān)斷(斷開)。因此，功率繼電器30中斷電流流動。當(dāng)發(fā)現(xiàn)從微計算機70發(fā)送的接通命令時，第一 FET 31和第二 FET 32閉合(接通)。因此，功率繼電器30允許電流流動。電容器40的一個端子連接到位于第二 FET 32 (功率繼電器30)和逆變器20 (FET 21)之間的電力線3上，并且其另一端子接地。電容器40儲存電荷。因此，當(dāng)驅(qū)動電機10 時，電容器40協(xié)助對FET 21至沈饋送電力，或者抑制當(dāng)從電池80向電機10饋送電力時生成的紋波電流。電壓傳感器50設(shè)置在第一 FET 31和第二 FET 32之間的電力線3上，并且檢測第一 FET 31的第二 FET 32側(cè)的電壓。更具體地，電壓傳感器50檢測在第一 FET 31和第二 FET 32之間的電力線3上的節(jié)點Pl(參見圖1)處的電壓。在該實施例中，下拉電阻器51 連接到在第一 FET31和電壓傳感器50之間的電力線3上。充電電路60設(shè)置在引線4上，引線4使電池80與在第二 FET 32和逆變器20之間的電力線3上的節(jié)點鏈接。通過后面描述的微計算機70來控制充電電路60的激活，并且充電電路60可以將電池80的電力饋送到位于第二 Τ 32和逆變器20之間的節(jié)點。因此，充電電路60可以通過將電壓施加到電容器40來對電容器40進行充電。在當(dāng)前的實施例中，電池80的電源電壓Vb約為12V。充電電路60將電池80的電壓逐步下降到約5V，并且將其施加給電容器40。因此，當(dāng)充電電路60對電容器40充電時，跨電容器40的電壓，即充電電壓Vc變?yōu)榧s5V。微計算機70是包括集成電路等的緊湊的計算機，并且連接到檢測器和電機控制單元1的各種部件。程序存儲在微計算機70的存儲器中。根據(jù)這些程序，微計算機70執(zhí)行各種處理并且控制作為連接目標(biāo)的部件的激活。微計算機70連接到功率繼電器30 (第一 FET 31和第二 FET 32)以及FET 21至沈中的每個。在圖1中，為了簡略，未示出使微計算機70與FET 21至沈鏈接的連接線。 此外，未示出的點火電源連接到微計算機70。當(dāng)車輛駕駛員接通點火開關(guān)時，將電力從點火電源饋送到微計算機70。因此開始微計算機70執(zhí)行的各種處理。在該實施例中，當(dāng)微計算機70未向功率繼電器30發(fā)送接通命令時，使功率繼電器 30關(guān)斷(保持?jǐn)嚅_)。因此，中斷從電池80穿過逆變器20到電機10的電流流動。相反地， 當(dāng)微計算機70向功率繼電器30發(fā)送接通命令時，控制功率繼電器30以閉合(接通)。因此，允許電流流動。微計算機70因此控制功率繼電器30的激活以便中斷或者允許電流流動。此外，當(dāng)功率繼電器30允許電流流動時，微計算機70切換FET 21至沈的接通和斷開狀態(tài)以便將來自電池80的直流電流轉(zhuǎn)換成相位根據(jù)線圈相位變化的正弦波電流，并且使得該正弦波電流到每個不同相位的線圈(U線圈11，V線圈12或W線圈13)中。因此， 電機10旋轉(zhuǎn)。微計算機70通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制來調(diào)整電機10的轉(zhuǎn)矩及其旋轉(zhuǎn)次數(shù)。因此，微計算機70通過切換FET 21至沈的接通和斷開狀態(tài)來控制電機10的旋轉(zhuǎn)。此外，將微計算機70連接到充電電路60。通過控制充電電路60的激活，微計算機 70可以在任意定時對電容器40以任意時間段來充電。此外，將微計算機70連接到電壓傳感器50。因此，關(guān)于電壓傳感器50檢測到的電壓的信號被輸入到微計算機70。因此，微計算機70可以檢測在第一 FET 31和第二 FET 32 之間的電力線3上的節(jié)點Pl處的電壓(參見圖1)。接下來，將結(jié)合圖1和圖3描述根據(jù)該實施例的電機控制單元1的微計算機70執(zhí)行的功率繼電器30的故障檢測處理。當(dāng)駕駛員接通點火開關(guān)30時，從點火電源饋送電力，并且微計算機70開始功率繼電器30的故障檢測處理。也就是，在電機10的驅(qū)動控制開始之前執(zhí)行的初始檢查中包括功率繼電器30的故障檢測處理。
在開始功率繼電器30的故障檢測處理之后，微計算機70控制充電電路60的激活以對電容器40進行充電。因此，跨電容器40的電壓Vc變?yōu)榧s5V。(步驟1)在對電容器40充電之后，微計算機70執(zhí)行作為第一步驟的步驟1。在步驟1中， 微計算機70控制第一 FET 31和第二 FET 32以將它們斷開。基于此時電壓傳感器50檢測到的電壓，微計算機70判定在第一 FET 31和第二 FET 32的至少一個中是否發(fā)生短路故障。如果控制第一 FET 31和第二 FET 32兩者以斷開，則只要在第一 FET 31或第二 FET 32中沒有發(fā)生短路故障，電流就不會從電池80經(jīng)由第一 FET 31流到下拉電阻器51 中。此外，電容器40中累積的電荷不會經(jīng)由第二 FET 32流到下拉電阻器51中。因此，除非在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中發(fā)生短路故障，否則在步驟1中電壓傳感器50 檢測到的節(jié)點Pl (在第一 FET 31和第二 FET 32之間)處的電壓應(yīng)為0。因此，如結(jié)合步驟1在圖3中指出的，當(dāng)電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓為0時，微計算機70判定在構(gòu)成功率繼電器30的第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中未發(fā)生短路故障(正常)，就是說，在功率繼電器30中沒有發(fā)生短路故障。相反，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不為0，而是等于電源電壓 Vb (約12V)，則微計算機70判定在第一 FET 31中發(fā)生了短路故障。如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不為0，而是等于充電電壓Vc (約5V)，則微計算機70判定在第二 FET 32中發(fā)生了短路故障。因此，通過執(zhí)行步驟1，微計算機70可以檢測功率繼電器30中的短路故障。此外，基于電壓傳感器50檢測到的電壓值，微計算機70可以判定在第一 FET 31和第二 FET 32的哪個中發(fā)生了短路故障。如果微計算機70在步驟1檢測到功率繼電器 30的短路故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1將執(zhí)行的電機 10的后續(xù)的驅(qū)動控制。(步驟2)如果通過步驟1的執(zhí)行，在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中均未檢測到短路故障，則微計算機70執(zhí)行作為第二步驟的步驟2。在步驟2中，微計算機70控制第一 FET 31以將其斷開，并且控制第二 FET32以將其接通?；诖藭r電壓傳感器50檢測到的電壓， 微計算機70判定在第二 FET 32中是否發(fā)生了斷線故障。如果控制第二 FET 32以接通，則只要在第二 FET 32中沒有發(fā)生斷線故障，第二 FET 32保持接通。電容器40中累積的電荷經(jīng)由第二 FET32流到下拉電阻器51中。因此， 除非在第二 FET 32中發(fā)生了斷線故障，否則在步驟2中電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓應(yīng)等于充電電壓Vc (約5V)。因此，如結(jié)合步驟2在圖3中指出的，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓等于充電電壓Vc，則微計算機70判定在第二 FET 32中沒有發(fā)生斷線故障(正常)。相反地，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不等于充電電壓Vc而是為0，則微計算機70判定在第二 FET32中發(fā)生了斷線故障。如果在步驟2中微計算機70檢測到功率繼電器30 (第二 FET 32)的斷線故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1將執(zhí)行的電機10的后續(xù)的驅(qū)動控制。(步驟3)
如果通過步驟2的執(zhí)行未檢測到第二 FET 32的斷線故障，則微計算機70執(zhí)行作為第三步驟的步驟3。在步驟3中，微計算機70控制第一 FET 31以將其接通，并且控制第二 FET 32以將其斷開?；诖藭r電壓傳感器50檢測到的電壓，微計算機70判定在第一 FET 31中是否發(fā)生了斷線故障。當(dāng)控制第一FET 31以接通時，只要在第一FET 31中未發(fā)生斷線故障，第一FET 31 保持接通，并且電流從電池80經(jīng)由第一 FET 31流到下拉電阻器51中。因此，除非在第一 FET 31中發(fā)生斷線故障，否則在步驟3中電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓應(yīng)等于電源電壓Vb (約12V)。因此，如結(jié)合步驟3在圖3中指出的，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓等于電源電壓Vb，則微計算機70判定在第一 FET 31中未發(fā)生斷線故障(正常)。相反地，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不等于電源電壓Vb而是為0，則微計算機 70判定在第一 FET31中發(fā)生了斷線故障。如果微計算機70在步驟3中檢測到功率繼電器 30 (第一 FET 31)的斷線故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1 將執(zhí)行的電機10的后續(xù)的驅(qū)動控制。如上所述，微計算機70可以通過在步驟1之后執(zhí)行步驟2和步驟3來檢測功率繼電器30的斷線故障。至此已描述了微計算機70將執(zhí)行的功率繼電器30的故障檢測處理。如果通過故障檢測處理(步驟1至3)未檢測到功率繼電器30的斷線故障或者短路故障，則微計算機 70判定功率繼電器30是正常的。然后，微計算機70開始電機控制單元1將執(zhí)行的電機10 的驅(qū)動控制。最后，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2開始協(xié)助轉(zhuǎn)向。在該實施例中，如果微計算機70在步驟1中檢測到第一 FET 31或第二 FET 32的短路故障，在步驟2中檢測到第二 FET 32的斷線故障，或者在步驟3中檢測到第一 FET 31 的斷線故障，則微計算機70將關(guān)于第一 FET 31或第二 FET 32的故障的信息存儲為診斷信息，并且通知駕駛員在電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2的功率繼電器30中發(fā)生了故障的事實。在圖3中，供參考，針對每個步驟指出了在第二 FET 32和電容器40之間的電力線 3上的節(jié)點P2(參見見圖1)處的電壓。在步驟1中，如果在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中未發(fā)生短路故障(正常)，或者如果僅在第二 FET 32中發(fā)生了短路故障，則節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于充電電壓 Vc(約5V)。相反地，如果僅在第一 FET 31中發(fā)生了短路故障，則電流從電池80經(jīng)由第一 FET 31和第二 FET32的寄生二極管流到節(jié)點P2中。此時，節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于稍微低于電源電壓Vb的電壓Vb'。在步驟2中，即使在第二 FET 32中沒有發(fā)生斷線故障(正常)或在第二 FET 32 中發(fā)生了斷線故障，節(jié)點P2處的電壓仍應(yīng)等于充電電壓Vc。在步驟3中，如果在第一 FET 31中沒有發(fā)生斷線故障(正常)，則電流從電池80 分別經(jīng)由第一 FET 31和第二 FET 32的寄生二極管流到節(jié)點P2中。因此，此時，節(jié)點P2處的電壓應(yīng)該等于稍微低于電源電壓Vb的電壓Vb'。相反，如果在第一 FET 31中發(fā)生了斷線故障，則節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于充電電壓Vc (約5V)。如上所述，節(jié)點P2處的電壓根據(jù)在每個步驟中的第一 FET 31和第二 FET 32的故障狀態(tài)而變化。然而，在該實施例中，僅通過檢測節(jié)點Pi處的電壓，即能夠做出關(guān)于第一FET 31和第二 FET 32的故障狀態(tài)的判定(參見圖3)。因此，由于僅應(yīng)檢測節(jié)點Pl處的電壓，因此僅需要一個電壓傳感器(電壓傳感器50)。如上所述，在該實施例中，在微計算機70通過控制充電電路60的激活來對電容器 40進行充電之后，微計算機70執(zhí)行步驟1，即控制第一 FET 31和第二 FET 32以將其斷開， 并且基于此時電壓傳感器50檢測到的電壓來檢測第一 FET 31和第二 FET 32的至少一個中的短路故障。例如，如果在步驟1中電壓傳感器50檢測到的電壓是0，則微計算機70判定在構(gòu)成功率繼電器30的第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中未發(fā)生短路故障，就是說，在功率繼電器30中未發(fā)生短路故障。相反，如果在步驟1中電壓傳感器50檢測到的電壓不為 0，則微計算機70判定在構(gòu)成功率繼電器30的第一 FET 31和第二 FET 32的至少一個中發(fā)生了短路故障，就是說，在功率繼電器30中發(fā)生了短路故障。因此，微計算機70可以通過執(zhí)行步驟1來檢測功率繼電器30的短路故障。此外，如果通過步驟1的執(zhí)行在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中沒有檢測到短路故障，則微計算機70執(zhí)行步驟2，即控制第一 FET31以將其斷開，控制FET 32以將其接通，并且基于此時電壓傳感器50檢測到的電壓來檢測第二 FET 32的斷線故障。例如，如果在步驟2中電壓傳感器50檢測到的電壓不為0，則微計算機70判定在第二 FET 32中未發(fā)生斷線故障。相反，如果在步驟2中電壓傳感器50檢測到的電壓為0， 則微計算機70判定在第二 FET 32中發(fā)生了斷線故障。此外，如果通過步驟2的執(zhí)行未檢測到第二 FET 32的斷線故障，則微計算機執(zhí)行步驟3，即控制第一 FET 31以將其接通，控制第二 FET32以將其斷開，并且基于此時電壓傳感器50檢測到的電壓來檢測第一 FET 31的斷線故障。例如，如果在步驟3中電壓傳感器50檢測到的電壓不為0，則微計算機70判定在第一 FET 31中未發(fā)生斷線故障。相反，如果在步驟3中電壓傳感器50檢測到的電壓為0， 則微計算機70判定在第一 FET 31中發(fā)生了斷線故障。因此，微計算機70可以通過在步驟 1之后執(zhí)行步驟2和步驟3來檢測功率繼電器30的斷線故障。如上所述，在該實施例中，通過執(zhí)行最多三個步驟，可以檢測第一 FET 31和第二 FET 32中的每個的短路故障或斷線故障。在每個步驟中，通過判定電壓傳感器50檢測到的電壓是否為0，可以檢測每個開關(guān)元件(第一 FET 31和第二 FET 32)的短路故障或斷線故障。需要作為物理部件的充電電路60。然而，檢測功率繼電器30 (第一 FET 31和第二 FET32)的短路故障或斷線故障所需的電壓傳感器50的數(shù)目為1。因此，盡管配置相對簡單， 但是該實施例可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器30中發(fā)生的故障。此外，在該實施例中，充電電路60可以向電容器40施加與電池80的電源電壓 (Vb 約12V)不同的電壓(Vc 約5V)來對電容器40進行充電。因此，基于在步驟1中電壓傳感器50檢測到的電壓，微計算機70可以判定在第一 FET 31和第二 FET 32的哪個中發(fā)生了短路故障。例如，如果在步驟1中電壓傳感器50檢測到的電壓是等于電源電壓Vb的電壓(約 12V)，則可以做出在第一 FET 31中發(fā)生了短路故障的判定。相反，如果在步驟1中電壓傳感器50檢測到的電壓是等于電容器40的充電電壓Vc的電壓(約5V)，則可以做出在第二 FET 32中發(fā)生了短路故障的判定。
至此已描述了根據(jù)該實施例的電機控制單元1適于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2的情況。電機控制單元1可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器30中發(fā)生的故障。因此，該實施例優(yōu)選應(yīng)用于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2，其中在電機控制單元1的功率繼電器30中發(fā)生故障的情況下，必須中止電機10的驅(qū)動控制。(第二實施例)根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電機控制單元具有與第一實施例的電機控制單元相同的物理配置。然而，微計算機70的用于功率繼電器30的故障檢測處理的方法與第一實施例中的方法不同。下文將結(jié)合圖1和圖4描述第二實施例中的微計算機70將執(zhí)行的功率繼電器30 的故障檢測處理。與第一實施例相似，當(dāng)駕駛員接通點火開關(guān)時，從點火電源饋送電力。因此，微計算機70開始功率繼電器30的故障檢測處理。在開始功率繼電器30的故障檢測處理之后，微計算機70首先通過控制充電電路 60的激活來對電容器40進行充電。因此，跨電容器40的電壓Vc變?yōu)榧s5V。(步驟1)在對電容器40充電之后，微計算機70執(zhí)行作為第一步驟的步驟1。在步驟1中， 微計算機70控制第一 FET 31和第二 FET 32以將其斷開?；诖藭r電壓傳感器50檢測到的電壓，微計算機70判定是否在第一 FET31和第二 FET 32的至少一個中發(fā)生了短路故障。如果控制第一 FET 31和第二 FET 32兩者以斷開，則只要在第一 FET 31或第二 FET 32中沒有發(fā)生短路故障，電流就不會從電池80經(jīng)由第一 FET 31流到下拉電阻器51 中。此外，電容器40中累積的電荷不會經(jīng)由第二 FET 32流到下拉電阻器51中。因此，除非在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中發(fā)生短路故障，否則在步驟1中電壓傳感器50 檢測到的節(jié)點Pl (在第一 FET 31和第二 FET 32之間)處的電壓應(yīng)為0。如結(jié)合步驟1在圖4中指出的，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓為 0，則微計算機70判定在構(gòu)成功率繼電器30的第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中未發(fā)生短路故障(正常)，就是說，在功率繼電器30中未發(fā)生短路故障。相反，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不為0而是等于電源電壓 Vb (約12V)，則微計算機70判定在第一 FET 31中發(fā)生了短路故障。如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不為0而是等于充電電壓Vc (約5V)，則微計算機70判定在第二 FET 32中發(fā)生了短路故障。因此，通過執(zhí)行步驟1，微計算機70可以檢測功率繼電器30的短路故障。基于電壓傳感器50檢測到的電壓值，微計算機70可以判定在第一 FET 31和第二 FET 32的哪個中發(fā)生了短路故障。如果微計算機70在步驟1中檢測到功率繼電器30 的短路故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1將執(zhí)行的電機10 的后續(xù)的驅(qū)動控制。(步驟2)如果通過步驟1的執(zhí)行，在第一 FET 31和第二 FET 32的任一個中未檢測到短路故障，則微計算機70執(zhí)行作為第二步驟的步驟2。在步驟2中，微計算機70控制第一 FET 31以將其接通，并且控制第二 FET 32以將其斷開。基于此時電壓傳感器50檢測到的電壓， 微計算機70判定在第一 FET 31中是否發(fā)生了斷線故障。
當(dāng)控制第一 FET 31以接通時，只要在第一 FET 31中未發(fā)生斷線故障，則第一 FET 31保持接通。電流從電池80經(jīng)由第一 FET 31流到下拉電阻器51中。因此，除非在第一 FET 31中發(fā)生了斷線故障，否則在步驟3中電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓應(yīng)等于電源電壓Vc (約12V)。如結(jié)合步驟2在圖4中指出的，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓等于電源電壓Vb，則微計算機70判定在第一 FET 31中未發(fā)生斷線故障(正常)。相反，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不等于充電電壓Vc而是為0，則微計算機70判定在第一 FET 31中發(fā)生了斷線故障。如果在步驟2中微計算機70檢測到功率繼電器30 (第
一FET 31)的斷線故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1將執(zhí)行的電機10的后續(xù)的驅(qū)動控制。如果在步驟2中控制第一 FET 31以接通，則即使控制第二 FET 32以斷開，電流仍從電池80經(jīng)由第一 FET 31和第二 FET 32的寄生二極管流動。因此電容器40被充電。最后，在步驟2中及其之后，跨電容器40的電壓變?yōu)樯晕⒌陀陔娫措妷篤b的電壓Vb ‘。(步驟3)如果通過步驟2的執(zhí)行未檢測到第一 FET 31的斷線故障，則微計算機70執(zhí)行作為第三步驟的步驟3。在步驟3中，微計算機70控制第一 FET 31以將其斷開，并且控制第
二FET 32以將其接通?；诖藭r電壓傳感器50檢測到的電壓，微計算機70判定在第二 FET 32中是否發(fā)生了斷線故障。如果控制第二 FET 32以接通，則只要在第二 FET 32中沒有發(fā)生斷線故障，第二 FET 32保持接通。電容器40中累積的電荷經(jīng)由第二 FET32流到下拉電阻器51中。如上所述，在該實施例中，在步驟2中及其之后，跨電容器40的電壓等于電壓Vb'。因此，除非在第二 FET 32中發(fā)生了斷線故障，否則在步驟2中電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓應(yīng)等于電壓Vb'。因此，如結(jié)合步驟3在圖4中指出的，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓等于電壓Vb'，則微計算機70判定在第二 FET 32中未發(fā)生斷線故障(正常)。相反，如果電壓傳感器50檢測到的節(jié)點Pl處的電壓不等于電壓Vb'而是為0，則微計算機70判定在第二 FET 32中發(fā)生了斷線故障。如果微計算機70在步驟3中檢測到功率繼電器30 (第二 FET 32)的斷線故障，則微計算機70退出故障檢測處理，并且中止電機控制單元1將執(zhí)行的電機10的后續(xù)的驅(qū)動控制。如上所述，通過在步驟1之后執(zhí)行步驟2和步驟3，微計算機70可以檢測功率繼電器30的斷線故障。至此已描述了第二實施例中的微計算機70將執(zhí)行的功率繼電器30的故障檢測處理。如果通過故障檢測處理(步驟1至3)未檢測到功率繼電器30的短路故障或斷線故障， 則微計算機70判定功率繼電器30是正常的。之后，微計算機70開始電機控制單元1將執(zhí)行的電機10的驅(qū)動控制。最后，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2開始協(xié)助轉(zhuǎn)向。在該實施例中，如果微計算機70在步驟1中檢測到第一 FET 31或第二 FET 32的短路故障，在步驟2中檢測到第一 FET 31的斷線故障，或者在步驟3中檢測到第二 FET 32 的斷線故障，則微計算機70將關(guān)于第一 FET 31或第二 FET 32的信息存儲為診斷信息，并且通知駕駛員電動轉(zhuǎn)向設(shè)備2的功率繼電器30已故障的事實。
在圖4中，供參考，針對每個步驟指出了在第二 FET 32和電容器40之間的電力線 3上的節(jié)點P2(參見圖1)處的電壓。在步驟1中，如果在第一 FET 31和第二 FET 32中的任一個中沒有發(fā)生短路故障 (正常)，或者如果僅在第二 FET 32中發(fā)生了短路故障，則節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于充電電壓Vc (約5V)。相反，如果僅在第一 FET 31中發(fā)生了短路故障，則電流從電池80分別經(jīng)由第一 FET 31和第二 FET 32寄生二極管流到節(jié)點P2中。因此，此時，節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于稍微低于電源電壓Vb的電壓Vb'。在步驟2中，如果在第一 FET 31中沒有發(fā)生斷線故障(正常)，則電流從電池80 分別經(jīng)由第一 FET 31和第二 FET 32的寄生二極管流到節(jié)點P2中。因此，此時，節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于稍微低于電源電壓Vb的電壓Vb'。相反地，如果在第一 FET 31中發(fā)生了斷線故障，則節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于充電電壓Vc (約5V)。在步驟3中，如果在第二 FET 32中沒有發(fā)生斷線故障(正常)，則在步驟2中及其之后，跨電容器的電壓等于電壓Vb'。因此，節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于電壓Vb'。相反，如果在第二 FET 32中發(fā)生了斷線故障，則節(jié)點P2處的電壓應(yīng)等于充電電壓Vc (約5V)。如上所述，在節(jié)點P2處的電壓根據(jù)在每個步驟中的第一 FET 31和第二 FET 32的故障狀態(tài)而變化。然而，在該實施例中，僅通過檢測節(jié)點Pi處的電壓，即可以相互區(qū)分在每個步驟中的第一 FET 31和第二 FET32的故障狀態(tài)(參見圖4)。因此，與第一實施例相似， 由于僅應(yīng)檢測節(jié)點Pl處的電壓，因此僅需要一個電壓傳感器(電壓傳感器50)。如至此描述的，第二實施例與第一實施例的不同之處在于用于故障檢測處理的方法。然而，與第一實施例相似，通過執(zhí)行最多三個步驟，可以檢測在第一 FET 31和第二 FET 32的每個中的短路故障或斷線故障。因此，與第一實施例相似，盡管配置相對簡單，但是該實施例可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器30中發(fā)生的故障。(其他實施例)在前述實施例中，充電電路60向電容器40施加與電池80的電源電壓Vb (約12V) 不同的電壓(約5V)，并且因此對電容器40進行充電。相反，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，充電電路60可以向電容器40施加與電池80的電源電壓Vb (約12V)相同的電壓(約12V)， 并且因此對電容器40進行充電。在這種情況下，在步驟1中，其中不能區(qū)分在第一 FET 31 和在第二 FET 32的哪個中發(fā)生了短路故障，但是可以檢測到在第一 FET 31和第二 FET 32 的至少一個中發(fā)生了短路故障(在功率繼電器30中發(fā)生了短路故障)這一事實。前述實施例涉及使用電機控制單元來控制三相無刷電機的情況。相反地，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以使用電機控制單元來控制除了三相無刷電機之外的無刷電機。此夕卜，可以使用電機控制單元不僅控制無刷電機，而且還控制除了無刷電機之外的電機。前述實施例涉及電機控制單元包括一個系統(tǒng)的驅(qū)動電路(逆變器)的情況。相反， 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，電機控制單元可以包括多個系統(tǒng)的驅(qū)動電路。前述實施例涉及使用MOSFET作為構(gòu)成功率繼電器的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的情況。相反，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以使用MOSFET以外的半導(dǎo)體開關(guān)元件作為第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件，只要這些開關(guān)元件包括各自的寄生二極管。此外，前述實施例涉及微計算機70執(zhí)行功率繼電器的故障檢測處理的情況。相反，根據(jù)另一實施例，可以使用微計算機之外的例如計算機的算術(shù)處理器來執(zhí)行故障檢測處理。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，電機控制單元可以適于齒條式電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其向車輛的齒條軸提供協(xié)助轉(zhuǎn)矩。此外，本發(fā)明可以應(yīng)用于控制除了電動轉(zhuǎn)向設(shè)備中包括的電機之外的電機的電機控制單元。如至此描述的，本發(fā)明不限制于前述實施例，而是可以在不偏離于其主旨的情況下應(yīng)用于各種形式。上述公開具有下述方面。根據(jù)本公開的第一方面，一種用于檢測功率繼電器的短路故障和斷線故障的電機控制裝置，包括驅(qū)動電路，根據(jù)來自電源的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機；功率繼電器，設(shè)置在耦接電源和驅(qū)動電路的電力線上，其中功率繼電器包括設(shè)置在電力線上使得其寄生二極管的極性朝著所述電源取向的第一開關(guān)元件，以及設(shè)置在第一元件的驅(qū)動電路側(cè)的電力線上使得其寄生二極管的極性朝著驅(qū)動電路取向的第二開關(guān)元件，并且其中功率繼電器根據(jù)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的操作來中斷和允許沿電力線流動的電流；電容器，其一個端子連接到位于第二開關(guān)元件和驅(qū)動電路之間的電力線；電壓檢測器，設(shè)置在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的電力線上，并且檢測第一開關(guān)元件的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器，通過對電容器施加充電電壓來對電容器充電；以及控制部分，控制驅(qū)動電路以控制電機的驅(qū)動，控制功率繼電器的操作以中斷和允許沿電力線流動的電流，并且控制充電器的操作以對電容器充電。在控制部分控制充電器以對電容器充電之后，控制部分控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件中的一個的短路故障。當(dāng)控制部分在第一步驟中未檢測到第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者的短路故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以斷開并且控制第二開關(guān)元件以接通的情況下，控制部分執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第二開關(guān)元件的斷線故障。當(dāng)控制部分在第二步驟中未檢測到第二開關(guān)元件的斷線故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以接通并且控制第二開關(guān)元件以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件的斷線故障。在電機控制裝置中，例如，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0，則控制部分判定在構(gòu)成功率繼電器的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的任一個中沒有發(fā)生短路故障，就是說，在功率繼電器中未發(fā)生短路故障。相反，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在構(gòu)成功率繼電器的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的至少一個中發(fā)生了短路故障，就是說，在功率繼電器中發(fā)生了短路故障。因此，控制部分通過執(zhí)行第一步驟可以檢測功率繼電器的短路故障。例如，如果在第二步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在第二開關(guān)元件中沒有發(fā)生斷線故障。相反，如果在第二步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0，控制部分判定在第二開關(guān)元件中發(fā)生了斷線故障。例如，如果在第三步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在第一開關(guān)元件中沒有發(fā)生斷線故障。相反地，如果在第三步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0， 則控制部分判定在第一開關(guān)元件中發(fā)生了斷線故障。因此，控制部分可以通過在第一步驟之后執(zhí)行第二步驟和第三步驟來檢測功率繼電器的斷線故障。如上所述可以通過執(zhí)行最多三個步驟來檢測在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的每個中的短路故障和斷線故障。此外，在每個步驟中，可以通過判定電壓檢測器檢測到的電壓是否為0來檢測每個開關(guān)元件的短路故障或斷線故障。需要作為物理部件的充電器。然而，僅需要一個電壓檢測器以便檢測功率繼電器的短路故障或斷線故障。因此，盡管配置相對簡單，該電機控制裝置仍可以快速地并且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。替選地，充電電壓可以不同于電源電壓，使得控制部分基于在第一步驟中檢測到的電壓來確定在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的哪個中發(fā)生了短路故障。例如，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓是與電源電壓相同的電壓，則做出在第一開關(guān)元件中發(fā)生了短路故障的判定。相反，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓是與施加到電容器的充電電壓相同的電壓，則做出在第二開關(guān)元件中發(fā)生了短路故障的判定。根據(jù)本公開的第二方面，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備包括根據(jù)第一方面的電機控制裝置；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的電機。根據(jù)第一方面的電機控制裝置可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。因此，電機控制裝置優(yōu)選地尤其適用于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中如果在電機控制單元的功率繼電器中發(fā)生了故障，則必須中止電機的驅(qū)動控制。根據(jù)本公開的第三方面，一種用于檢測功率繼電器的短路故障和斷線故障的電機控制裝置包括驅(qū)動電路，根據(jù)來自電源的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機；功率繼電器， 設(shè)置在耦接電源和驅(qū)動電路的電力線上，其中功率繼電器包括設(shè)置在電力線上使得其寄生二極管的極性朝著電源取向的第一開關(guān)元件，以及設(shè)置在第一元件的驅(qū)動電路側(cè)的電力線上使得其寄生二極管的極性朝著驅(qū)動電路取向的第二開關(guān)元件，并且其中功率繼電器根據(jù)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的操作來中斷并且允許沿電力線流動的電流；電容器，其一個端子連接到位于第二開關(guān)元件和驅(qū)動電路之間的電力線；電壓檢測器，設(shè)置在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的電力線上，并且檢測第一開關(guān)元件的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器，通過對電容器施加充電電壓來對電容器充電；以及控制部分，控制驅(qū)動電路以控制電機的驅(qū)動，控制功率繼電器的操作以中斷和允許沿電力線流動的電流，并且控制充電器的操作以對電容器充電。在控制部分控制充電器以對電容器充電之后，控制部分控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件中的一個的短路故障。當(dāng)控制部分在第一步驟中未檢測到第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件兩者的短路故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以接通并且控制第二開關(guān)元件以斷開的情況下，控制部分執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第一開關(guān)元件的斷線故障。當(dāng)控制部分在第二步驟中未檢測到第一開關(guān)元件的斷線故障時，在控制部分控制第一開關(guān)元件以斷開并且控制第二開關(guān)元件以接通的情況下，控制部分執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)電壓檢測器檢測到的電壓來檢測第二開關(guān)元件的斷線故障。在上述電機控制裝置中，例如，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0， 則控制部分判定在構(gòu)成功率繼電器的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的任一個中沒有發(fā)生短路故障，就是說，在功率繼電器中沒有發(fā)生短路故障。相反，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在構(gòu)成功率繼電器的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的至少一個中發(fā)生了短路故障，就是說，在功率繼電器中發(fā)生了短路故障。因此，控制部分通過執(zhí)行第一步驟可以檢測功率繼電器的短路故障。例如，如果在第二步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在第一開關(guān)元件中沒有發(fā)生斷線故障。相反，如果在第二步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0，則控制部分判定在第一開關(guān)元件中發(fā)生了斷線故障。例如，如果在第三步驟中電壓檢測器檢測到的電壓不為0，則控制部分判定在第二開關(guān)元件中沒有發(fā)生斷線故障。相反地，如果在第二步驟中電壓檢測器檢測到的電壓為0， 則控制部分判定在第二開關(guān)元件中發(fā)生了斷線故障。因此，控制部分可以通過在第一步驟之后執(zhí)行第二步驟和第三步驟來檢測功率繼電器的斷線故障。如上所述，可以通過執(zhí)行最多三個步驟來檢測在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)的每個中的短路故障和斷線故障。此外，在每個步驟中，可以通過判定電壓檢測器檢測到的電壓是否是0來檢測每個開關(guān)元件的短路故障或斷線故障。作為物理部件，需要充電器。然而，檢測功率繼電器的短路故障或斷線故障所需的電壓檢測器的數(shù)目是一個。因此，盡管配置相對簡單，但是電機控制裝置仍可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。替選地，充電電壓可以不同于電源電壓，使得控制部分基于在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓來確定在第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的哪個中發(fā)生了短路故障。例如，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓是與電源電壓相同的電壓，則做出在第一開關(guān)元件中發(fā)生了短路故障的判定。相反，如果在第一步驟中電壓檢測器檢測到的電壓是與施加到電容器的充電電壓相同的電壓，則做出在第二開關(guān)元件中發(fā)生了短路故障的判定。根據(jù)本公開的第四方面，電動轉(zhuǎn)向設(shè)備包括根據(jù)第三方面的電機控制裝置；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的電機。根據(jù)第三方面的電機控制裝置可以快速地且可靠地檢測在功率繼電器中發(fā)生的故障。因此，電機控制裝置優(yōu)選地尤其適用于電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中如果在電機控制單元的功率繼電器中發(fā)生了故障，則需要中止電機的驅(qū)動控制。盡管參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是將理解，本發(fā)明不限制于這些優(yōu)選實施例及構(gòu)造。本發(fā)明旨在覆蓋各種修改和等同布置。此外，盡管各種組合和配置是優(yōu)選的，但是包括更多、更少或僅單個元件的其他組合和配置也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測功率繼電器(30)的短路故障和斷線故障的電機控制裝置，所述電機控制裝置包括驅(qū)動電路(20)，根據(jù)來自電源(80)的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機(10)； 所述功率繼電器(30)設(shè)置在耦接所述電源(80)和所述驅(qū)動電路00)的電力線(3) 上，其中所述功率繼電器(30)包括第一開關(guān)元件(31)，其設(shè)置在所述電力線(3)上，使得其寄生二極管的極性朝著所述電源(80)取向，以及第二開關(guān)元件(32)，其設(shè)置在所述第一開關(guān)元件(31)的驅(qū)動電路側(cè)的所述電力線C3)上，使得其寄生二極管的極性朝著所述驅(qū)動電路00)取向，并且其中所述功率繼電器(30)根據(jù)所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(32)的操作來中斷和允許沿所述電力線(3)流動的電流；電容器(40)，其一個端子連接到位于所述第二開關(guān)元件(3 和驅(qū)動電路00)之間的所述電力線(3)；電壓檢測器(50)，設(shè)置在所述第一開關(guān)元件(31)和所述第二開關(guān)元件(3 之間的所述電力線(3)上，并且檢測所述第一開關(guān)元件(31)的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器(60)，通過向所述電容器00)施加充電電壓來對所述電容器GO)充電；以及控制部分(70)，控制所述驅(qū)動電路00)以控制所述電機(10)的驅(qū)動，控制所述功率繼電器(30)的操作以中斷和允許沿所述電力線(3)流動的電流，并且控制所述充電器(60) 的操作以對所述電容器GO)充電，其中在所述控制部分(70)控制所述充電器(60)以對所述電容器GO)充電之后，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(32)兩者以斷開的情況下， 所述控制部分(70)執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓來檢測所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(3 中的一個的短路故障，其中當(dāng)所述控制部分(70)在所述第一步驟中未檢測到所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(32)兩者的短路故障時，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(31)以斷開并且控制所述第二開關(guān)元件(3 以接通的情況下，所述控制部分(70)執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓來檢測所述第二開關(guān)元件(32)的斷線故障，以及其中當(dāng)所述控制部分(70)在所述第二步驟中未檢測到所述第二開關(guān)元件(3 的斷線故障時，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(70)以接通并且控制所述第二開關(guān)元件(3 以斷開的情況下，所述控制部分(70)執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器 (50)檢測到的電壓來檢測所述第一開關(guān)元件(31)的斷線故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機控制裝置，其中所述充電電壓不同于所述電源電壓，使得所述控制部分(70)基于在所述第一步驟中所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓，確定在所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件 (32)的哪個中發(fā)生所述短路故障。
3.一種電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機控制裝置(1)；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的所述電機(10)。
4.一種用于檢測功率繼電器(30)的短路故障和斷線故障的電機控制裝置，所述電機控制裝置包括驅(qū)動電路(20)，根據(jù)來自電源(80)的電源電壓將驅(qū)動電力提供給電機(10)； 所述功率繼電器(30)設(shè)置在耦接所述電源(80)和所述驅(qū)動電路00)的電力線(3) 上，其中所述功率繼電器(30)包括第一開關(guān)元件(31)，其設(shè)置在所述電力線(3)上，使得其寄生二極管的極性朝著所述電源(80)取向，以及第二開關(guān)元件(32)，其設(shè)置在所述第一開關(guān)元件(31)的驅(qū)動電路側(cè)的所述電力線C3)上，使得其寄生二極管的極性朝著所述驅(qū)動電路00)取向，并且其中所述功率繼電器(30)根據(jù)所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(32)的操作來中斷和允許沿所述電力線(3)流動的電流；電容器(40)，其一個端子連接到位于所述第二開關(guān)元件(3 和驅(qū)動電路00)之間的所述電力線(3)；電壓檢測器(50)，設(shè)置在所述第一開關(guān)元件(31)和所述第二開關(guān)元件(3 之間的所述電力線(3)上，并且檢測所述第一開關(guān)元件(31)的在第二開關(guān)元件側(cè)的電壓；充電器(60)，通過向所述電容器00)施加充電電壓來對所述電容器GO)充電；以及控制部分(70)，控制所述驅(qū)動電路00)以控制所述電機(10)的驅(qū)動，控制所述功率繼電器(30)的操作以中斷和允許沿所述電力線(3)流動的電流，并且控制所述充電器(60) 的操作以對所述電容器GO)充電，其中在所述控制部分(70)控制所述充電器(60)以對所述電容器GO)充電之后，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(32)兩者以斷開的情況下， 所述控制部分(70)執(zhí)行第一步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓來檢測所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(3 中的一個的短路故障，其中當(dāng)所述控制部分(70)在所述第一步驟中未檢測到所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件(3 兩者的短路故障時，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(31)以接通并且控制所述第二開關(guān)元件(32)以斷開的情況下，所述控制部分(70)執(zhí)行第二步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓來檢測所述第一開關(guān)元件(32)的斷線故障，以及其中當(dāng)所述控制部分(70)在所述第二步驟中未檢測到所述第一開關(guān)元件(3 的斷線故障時，在所述控制部分(70)控制所述第一開關(guān)元件(70)以斷開并且控制所述第二開關(guān)元件(3 以接通的情況下，所述控制部分(70)執(zhí)行第三步驟，用于根據(jù)所述電壓檢測器 (50)檢測到的電壓來檢測所述第二開關(guān)元件(31)的斷線故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機控制裝置，其中所述充電電壓不同于所述電源電壓，使得所述控制部分(70)基于在所述第一步驟中所述電壓檢測器(50)檢測到的電壓來確定在所述第一開關(guān)元件(31)和第二開關(guān)元件 (32)的哪個中發(fā)生短路故障。
6.一種電動轉(zhuǎn)向設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電機控制裝置(1)；以及輸出用于方向盤的協(xié)助轉(zhuǎn)矩的所述電機(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機控制裝置和具有該電機控制裝置的電動轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中檢測功率繼電器(30)的短路和斷線故障的電機控制裝置包括電機(10)的驅(qū)動電路(20)；具有第一和第二開關(guān)元件(31，32)的功率繼電器；電容器(40)；檢測第一開關(guān)元件的電壓的電壓檢測器(50)；對電容器充電的充電器(60)；以及控制器(70)，該控制器根據(jù)當(dāng)在充電器對電容器充電之后斷開第一和第二開關(guān)元件時的檢測電壓來檢測第一和第一開關(guān)元件的短路故障，根據(jù)當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件斷開并且第二開關(guān)元件接通時的檢測電壓來檢測第二開關(guān)元件的斷線故障，并且根據(jù)當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件接通并且第二開關(guān)元件斷開時的檢測電壓來檢測第一開關(guān)元件的斷線故障。
文檔編號H02P6/08GK102545739SQ201110441330
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者黑田喜英 申請人:株式會社電裝