CN108604876B - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

电动机控制装置的控制单元(2)包括：向电动机(1)进行供电的逆变器电路(6)；输出电压指令值作为逆变器电路(6)的驱动指令的电流控制部(5)；检测流过电动机(1)的各相的电流的电流检测部(7)；以及确定电流检测部(7)的故障部位的故障相确定部(14)。故障相确定部(14)判定将具有比电动机(1)的旋转频率要高的频率的测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路(6)时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的大小或相位是否在规定的范围内，将不在所述规定的范围内的相判定为发生了故障。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及电动机控制装置，尤其涉及能检测电流检测系统的故障的电动机控制装置。

背景技术

在具备多个电流检测单元的电动机控制装置中，具有即使在一部分的电流检测单元发生了故障的情况下也要继续电动机的驱动的要求，为了实现该要求，需要确定发生了故障的电流检测单元的技术。此外，若了解了故障部位，则更换、修理等维护变得容易。

作为这种电动机控制装置，以往例如如日本专利特开2007-082313号公报(专利文献1)所公开的那样，具有如下装置：向电动机控制装置的电流控制器输入故障诊断用的电流指令值，根据电流控制器中生成的电压指令值来判定电流检测单元是否发生了故障。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-082313号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所公开的电动机控制装置那样的示例中，将故障诊断用的电流指令值输入至电流控制器，利用从电流控制器输出的电压指令值是否大于正常时所设想的电压指令值来判别故障。因此，需要待机比由电流控制的时间常数所决定的响应时间要长的时间，需要等待针对电流指令值的电压指令值的反应。此外，在专利文献1所公开的技术中，由于通过电压指令值的大小来判别故障，因此具有无法判别电流检测单元发生了故障的相的问题。

一般而言，在三相各相具有电流检测单元的系统中，在一相的电流检测单元发生了故障的情况下，能根据来自剩余两相的正常的电流检测单元的信息来推定发生了故障的相的电流，从而继续进行控制。然而，在专利文献1所公开的技术中，由于无法判别发生了故障的电流检测单元的相，因此在检测到电流检测单元的故障后，停止电动机的驱动。

本发明是鉴于上述那样的现有装置的问题点而完成的，其目的在于，提供一种在系统中发生了电流检测部的故障的情况下，能尽早、且准确地确定电流检测部的故障部位的电动机控制装置。

解决技术问题的技术方案

本发明的电动机控制装置包括对多相绕组的电动机进行控制的控制单元，其特征在于，所述控制单元包括：向所述电动机进行供电的逆变器电路；输出电压指令值作为所述逆变器电路的驱动指令的电流控制部；检测流过所述电动机的各相的电流的电流检测部；以及确定所述电流检测部的故障部位的故障相确定部，

所述故障相确定部具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部，并判定将所述测试电压指令作为驱动指令来驱动所述逆变器电路时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的大小或相位是否在规定的范围内，将不在所述规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比所述电动机的旋转频率要高的频率。

发明效果

根据本发明所涉及的电动机控制装置，将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路，将各相的电流检测值所包含的测试电压的频率分量的信号与阈值进行比较，从而能高精度地确定三相中发生了故障的电流检测部，其结果是，能使用发生了故障的相以外的正常相中流过的电流检测值来继续进行电动机的驱动。在此基础上，由于生成故障诊断用的信号作为电压指令值，因此能不受电流控制部的响应速度的限制来决定测试电压指令的频率，无需等待电流控制的响应，能直接测量电流针对故障诊断用的电压指令的响应并诊断故障，因此能快速地确定电流检测部的故障部位。

关于本发明上述以外的目的、特征、观点及效果，通过参照附图的以下本发明的详细说明可以进一步明确。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的整体结构的电路图。

图2是说明本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的故障相确定的动作的流程图。

图3是表示将本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的测试电压指令设为矩形波时的图。

图4是表示将本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的测试电压指令设为正弦波时的图。

图5是本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的故障相确定处理的流程图。

图6是本发明实施方式4所涉及的电动机控制装置的故障相确定处理的流程图。

图7是表示本发明实施方式5所涉及的电动机控制装置发生故障时的电流波形的示例的图。

图8是表示本发明实施方式5所涉及的电动机控制装置发生故障时的电流波形的示例的图。

图9是本发明实施方式5所涉及的电动机控制装置的故障相确定处理的流程图。

图10是本发明实施方式5所涉及的电动机控制装置的故障相确定处理的流程图。

图11是表示本发明实施方式6所涉及的电动机控制装置的整体结构的电路图。

图12是本发明实施方式7所涉及的电动机控制装置的故障相确定处理的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明所涉及的电动机控制装置的优选实施方式进行详细说明。

实施方式1.

图1是表示本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的整体结构的电路图。图1中，装置主要由电动机1和例如包含由微机或存储器等构成的部分的控制单元2构成，该控制单元2的外部配置有电池3。此处，电动机1设为三相(U、V、W)无刷电动机来进行说明，但也可以是三相以上的多相绕组电动机。另外，在电动机1的输出轴附近配置有检测电动机1的旋转角度的旋转传感器4。控制单元2搭载有生成用于驱动电动机1的电压指令值的电流控制部5、向电动机1进行供电的所谓的逆变器电路6、检测提供给电动机1的电流的电流检测部7、检测旋转角度传感器4的信息的旋转角度检测电路8。

电流控制部5根据旋转角度检测电路8的旋转位置、用于实现所希望的转矩的电流指令值、及电流检测部7所得到的实际电流值进行反馈控制，作为电压指令值运算驱动指令。此外，反馈控制中，根据旋转角度检测电路8的旋转位置判定对三相绕组提供电流的电流提供定时、即逆变器电路6的控制定时。

逆变器电路6中，如图1所示，对于三相绕组U、V、W的各相，开关元件T1、T2、T3、T4、T5、T6(在以后的说明中，记载为开关元件T1～T6)合计6个开关元件以分别串联两个的方式配置于上下臂9a、9b，并且为了检测流过电动机1的电流而将分流电阻Ru、Rv、Rw配置于与下臂9b的各相分别串联的位置。分流电阻Ru、Rv、Rw的上游侧端子分别独立地与电流检测部7相连接，检测各相的电流Iu、Iv、Iw。另外，电流检测部7可以内置于逆变器电路6。此外，逆变器电路6的开关元件T1～T6通过由PWM调制部10对驱动指令进行调制而生成的开关信号，来重复导通、截止驱动。

并且，控制单元2中搭载有例如由微机或存储器等构成的异常检测部11、测试电压指令生成部12、切换部13、故障相确定部14。对于该异常检测部11、测试电压指令生成部12、切换部13、故障相确定部14的动作，在后文进行阐述。

在具有以上那样的结构的装置中，通过图2对检测电流检测部系统的故障的方法进行说明。此处，电流检测部系统的故障是指基于电流检测部7输出的电流检测值Iu、Iv、Iw的故障，是还包含分流电阻Ru、Rv、Rw、电流检测部7的故障、例如断线、无法输出在内的故障。

图2是说明实施方式1所涉及的电动机控制装置的故障相确定14的动作的流程图。

图2中，首先在步骤S1中，通过异常检测部11检测各相的电流检测值的异常、或者检测电流检测部7基于上下臂9a、9b的开关元件T1～T6的电压而输出的电流检测值Iu、Iv、Iw的异常。

异常检测部11例如在全相上臂9a的开关元件T1、T2、T3成为截止、全相下臂9b的开关元件T4、T5、T6成为截止的时刻的电流检测部7的输出比判定为过大的阈值要大的情况下，或在全相上臂9a的开关元件T1、T2、T3成为导通、全相下臂9b的开关元件T4、T5、T6成为截止的时刻的电流检测部7的输出比阈值要大的情况下，判定为上下臂9a、9b的开关元件T1～T6或电流检测部7中发生了异常。该现象是发生了电流检测部7的输出固定于上限值或下限值的故障时、或者发生了上下臂9a、9b的开关元件T1～T6的任一个始终处于导通状态而与驱动指令无关的短路故障时的现象。

此外，仅通过利用了电流检测值的异常检测无法区别开关元件T1～T6的短路故障与电流检测部7的故障，可能会错误地判定电流检测部7的故障。因此，异常检测部11中，检测上下臂9a、9b的各开关元件T1～T6的高电位侧与低电位侧的电位差，在逆变器电路6的驱动指令为导通的状态下所述电位差比开关元件T1～T6的导通电压要大时，判定为开关元件T1～T6发生了故障。该现象产生的原因在于因在开关元件T1～T6发生短路故障、上下臂9a、9b的开关元件T1～T6同时导通的时刻流动的短路电流而在开关元件T1～T6中产生的电压降。

如上所述，仅在利用电流检测值的判定中判定为异常，且在利用开关元件T1～T6的电压的判定中判定为没有异常的情况下，由异常检测部11判定为是电流检测部7的异常，并转移至步骤S3。

另外，在异常检测部11没有检测到异常的状态下，判断为电流检测部7处于全相正常的状态，转移至将电流控制部5输出的电压指令值作为电动机1的驱动指令来驱动逆变器电路6的步骤S2。

步骤S3中，将逆变器电路6的所有开关元件T1～T6在规定的待机时间内控制为截止状态。这是为了在异常检测部11检测到异常的时间点使流过电动机1的电流衰减，准确地检测出针对后述的测试电压指令值流过的电流。在流过电流检测部7能输出的上限值或下限值的电流的状态下，由于针对测试电压指令无法准确地检测电流，因此有可能无法确定发生了故障的电流检测部7。在使所有开关元件T1～T6截止的期间，使流过电动机1的电流与针对测试电压指令值流过的电流的合计小于电流检测部7的上限值或大于下限值即可，例如，将待机时间设定为电动机1的电气时间常数的50％。

接着，转移至由测试电压指令生成部12生成测试电压指令的步骤S4，利用切换部13将逆变器电路6的驱动指令从电流控制部5输出的电压指令值切换为测试电压指令。

针对测试电压指令而流过电动机1的电流能根据测试电压指令、电动机绕组的阻抗、测试电压指令的频率并利用下式(1)计算得到。另外，式(1)中的Ra是电动机1的绕组电阻值、La是电动机1的电感、ω是测试电压指令的角频率、VH是测试电压指令的振幅。另外，式(1)是对流过U相的电流IUH进行计算的公式，但V相、W相也能同样地进行计算。测试电压指令的振幅判别是否能由电流检测部7正常地检测出电流，因此例如选择流过电动机1的电流成为逆变器额定电流的10％的测试电压的振幅。

[数学式1]

此外，测试电压指令的频率越高，确定故障相的时间越缩短，但测试电压指令的最高频率被控制单元2的运算周期所限制。例如，在运算周期是100μs的情况下，若将测试电压指令设为具有图3所示的各相120度的相位差的三相的矩形波，则能实现的最高频率为1666.67Hz。此外，测试电压指令的频率需要比电动机1的旋转频率要高，因此，需要将测试电压指令的最低频率设为比电动机1的最高旋转频率要高的值。例如，在最高旋转频率为200Hz的电动机中，将测试电压指令设定为比200Hz要高的频率。

此外，不仅在测试电压指令波形为矩形波的情况下，在是图4所示那样的正弦波的波形的情况下，也能以同样的步骤确定故障相。另外，图4是以运算周期25μs生成的正弦波的示例。

回到图2，步骤S4中，在利用切换部13将逆变器电路6的驱动指令切换为测试电压指令后，转移至判定感应电压是否满足判定条件的步骤S5。在将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6的情况下，若除去测试电压指令的频率分量，则逆变器电路6的三相端子电压为相同值，因此，因电动机1的感应电压而产生的电流流过电流检测部7。

该电流与感应电压的振幅成比例地增加，因此根据感应电压的状态，电流检测部7的输出可能成为比上限值要大的值、或小于下限值，从而饱和。在电流检测部7的输出饱和的状态下，无法检测出针对测试电压指令而流过的电流，因此在步骤S5的判定中，判定感应电压的状态是否满足下述判定条件，即：因感应电压而流过的电流与针对测试电压指令流过的电流之和在电流检测部7的输出的上限值以下、或下限值以上。该步骤S5相当于感应电流判定单元。

另外，作为判定感应电压的状态是否满足判定条件的方法，例如具有判定电动机1的转速是否在阈值以下的方法。若电流检测部7的输出饱和，则电流检测值不再处于三相平衡状态，因此也可以通过各相的电流检测值的总和是否在相当于零的阈值以下来判定感应电压的状态。

在步骤S5中判定为感应电压在判定阈值以下后，在经过规定的待机时间后转移至步骤S6的电流检测处理。需要该待机时间来用于去除因电动机绕组的电气时间常数而导致的电流相对于施加于电动机1的电压的响应延迟的影响，在步骤S4中切换了驱动指令后，在待机电动机1的电气时间常数的期间后开始步骤S6的电流检测，从而能准确地检测流过电动机1的电流。

此外，如图1所示，与下臂9b的开关元件T4、T5、T6串联地配置分流电阻Ru、Rv、Rw，利用连接到分流电阻Ru、Rv、Rw的上游侧的电流检测部7来检测流过逆变器电路6的各相的电流，在上述结构中，获取上臂9a的开关元件T1、T2、T3截止、下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通的时刻的电流检测部7的输出作为下导通电流，获取上臂9a的开关元件T1、T2、T3导通、下臂9b的开关元件T4、T5、T6截止的时刻的电流检测部7的输出作为下截止电流，并利用于异常检测处理及故障相确定处理。

接着，在步骤S7中，运算电流检测值所包含的测试电压指令的频率分量即高频电流。

故障相确定部14中，利用将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6时的高频电流，因此需要进行从电流检测值中提取出测试电压指令的频率分量的操作。作为从电流检测值中提取出测试电压的频率分量的方法，具有利用陷波滤波器(notch filter)的方法。该方法中，通过从原来的电流检测值减去使电流检测值通过在测试电压指令的频率下具有反谐振点的陷波滤波器而获得的信号，从而提取出测试电压指令的频率分量的信号。该方法中获得的信号为交流量，因此如下式(2)所示那样进行有效值运算，并与阈值进行比较。式(2)中，将U相的高频电流设为IUH，T设为测试电压指令的周期。另外，式(2)是关于U相的计算式，但V相、W相也能同样地进行计算。

[数学式2]

高频电流的有效值也可通过电流检测值的傅里叶分析作为测试电压指令的频率分量来求得。

接着，对步骤S8所示的利用了各相的高频电流的有效值的故障相确定处理进行说明。

故障相确定处理中，判定从各相的检测电流提取出的测试电压的频率分量的高频电流的有效值是否在规定的范围内，从而确定故障相。规定的范围是指由上述式(1)、式(2)计算出的针对测试电压指令而流过电动机绕组的高频电流的最大值与最小值的范围，将电动机1的绕组阻抗的温度特性与制造上的偏差、电流检测部7的测量误差考虑在内进行设定。例如，在发生了三相中一相的电流检测部7的输出固定于上限值的故障时，发生了故障的相的高频电流的有效值成为零，处于规定的范围外，因此判定为异常，正常的剩余两相的高频电流的有效值处于规定的范围内，因此能判定为被判定为异常的该相的电流检测部7发生了故障。

此外，故障判定处理中，判定高频电流的有效值是否在规定的范围内，因此不仅能准确地判别电流检测部7的输出固定于上限值或下限值的故障，也能准确地判别电流检测部7的输出固定于中立值的故障、或相对于电流检测部7的输入信号的输出的放大率处于异常的故障。

在由故障相确定部14判定为三相中一相的电流检测部7发生了故障的情况下，能根据剩余两相的正常的电流检测部7的信息推定发生了故障的相的电流并继续进行控制。

图5示出故障相确定处理的流程图。首先，步骤S9中，判定U相的高频电流的有效值是否处于规定的范围内。在步骤S9的条件判定成立的情况下，判定步骤S10的V相的高频电流的有效值是否处于规定的范围内。在步骤S10的条件判定也成立的情况下，转移至步骤S11，判定W相的高频电流的有效值是否处于规定的范围内。在步骤S11的判定不成立的情况下，判定为三相中仅W相处于异常，因此判定为W相的电流检测部7发生了故障，结束故障相确定处理。

在步骤S10的条件判定不成立的情况下，转移至步骤S12，判定W相的高频电流的有效值是否处于规定的范围内，在条件判定成立的情况下，判定为三相中仅V相处于异常，因此判定为是V相的电流检测部7的故障，结束故障相确定处理。

在步骤S9的条件判定不成立的情况下，判定步骤S13的V相的高频电流有效值是否处于规定的范围内，在条件判定成立的情况下，转移至步骤S14。步骤S14中，判定W相的高频电流的有效值是否处于规定的范围内，在条件判定成立的情况下，判定为三相中仅U相处于异常，因此判定为U相的电流检测部7发生了故障，结束故障相确定处理。

另外，在步骤S11的条件判定成立的情况下，判定为三相全部正常，因此判定为故障相不定。此外，在步骤S12、步骤S13、步骤S14的任意条件判定不成立的情况下，由于两相以上的电流检测部7发生了故障，因此判定为故障相不定。

如上所述，实施方式1所涉及的电动机控制装置是包括多相绕组的电动机1及用于控制该电动机1的控制单元2的电动机控制装置，控制单元2包括：向电动机1进行供电的逆变器电路6；输出电压指令值作为逆变器电路6的驱动指令的电流控制部5；检测流过电动机1的各相的电流的电流检测部7；以及确定电流检测部7的故障部位的故障相确定部14，故障相确定部14具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部12，并判定将所述测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的大小或相位是否在规定的范围内，将不在所述规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比电动机1的旋转频率要高的频率，因此可获得能准确地确定电流检测部7的故障部位这一以往所没有的效果。

此外，控制单元2构成为包括检测电动机1、逆变器电路6或电流检测部7发生了异常的情况的异常检测部11，在异常检测部11没有检测到异常的情况下，将从电流控制部5输出的电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，在异常检测部11检测到了异常的情况下，将测试电压指令生成部12生成的测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，故障相确定部14在异常检测部11检测到了异常的情况下开始故障相的判定，因此成为电流控制的反馈循环被切断的状态，能直接测量从测试电压指令到电流检测值的响应并诊断故障，因此可获得能在不受电流控制部5的反馈控制的响应时间的限制的情况下，利用高频率的测试电压指令高速地确定故障相这一以往所没有的效果。

并且，由于仅在电流检测部5发生了故障的情况下将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，因此在电流检测部7正常的状态下，故障相确定部14不会对电动机1的驱动带来影响，在电流检测部7正常的状态下，能顺畅地控制电动机1。

故障相确定部14包括判定因电动机1的感应电压而流过的电流是否在阈值以下的感应电流判定单元，在判定为因感应电压而流过的电流在阈值以下的情况下，判定为发生了电流检测部7的故障，因此能避免电流检测部7的输出因感应电流而饱和从而无法准确地检测出针对测试电压的电流的状态，能准确地确定电流检测部7的故障相。

所述感应电流判定单元构成为基于电动机1的转速来判定因电动机1的感应电压而流过的电流是否在阈值以下，因此能利用转速来判别感应电压变大，从而存在对逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障进行误判定的可能性的状态，因此能简化系统的结构。

逆变器电路6构成为在与电动机1的各相对应的上下臂9a、9b上具备开关元件T1～T6，并且具备与各相的下臂9b的开关元件T4、T5、T6串联的电流检测部7，故障相确定部14基于所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通时检测出的各相的电流，运算所述测试电压指令的频率分量的大小或相位，因此具有不仅能判别电流检测部7的输出固定于上限值或下限值的故障，也能判别电流检测部7的输出固定于中立值的故障、或相对于电流检测部7的输入信号的输出的放大率处于异常的故障这一以往所没有的效果。

根据所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通时检测出的各相的电流能够检测出上臂9a的开关元件T1、T2、T3发生了短路故障时流过逆变器电路6的短路电流，因此能根据电流检测值检测逆变器电路6的故障。

并且，构成为基于所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6截止时检测出的各相的电流来判定开关元件T1～T6的故障与电流检测部7的故障，因此能准确地判别仅利用所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通时检测出的各相的电流难以判别的电流检测部7的输出固定于中立值的故障和开关元件T1～T6的故障。

实施方式2.

接着，对本发明的实施方式2所涉及的电动机控制装置进行说明。本实施方式2对实施方式1中说明的图2的步骤S4所示的异常检测部11检测到异常时的驱动指令的切换处理进行了变更。

实施方式1中，对异常检测部11检测到了电流检测部7的异常时利用切换部13将逆变器电路6的驱动指令切换为测试电压指令的方法进行了说明。实施方式2中，在异常检测部11检测到了异常时，通过对电流控制部5输出的电压指令值加上测试电压指令值，来生成逆变器电路6的驱动指令。在实施方式2那样对电流控制部5输出的电压指令值加上测试电压指令值的情况下，可能会流过比电流检测部7的输出的上限值或下限值大的电流，从而有可能无法准确地检测出高频电流。因此，在异常检测部11检测到了异常的时间点，对电流控制部5输出的电压指令值设定上限值与下限值的限制，利用在加上了测试电压指令值时流过电动机的电流未达到电流检测部7的输出的上限值或下限值的驱动指令来驱动逆变器电路6。

如上所述，控制单元2构成为包括检测电动机1、逆变器电路6或电流检测部7发生了异常的情况的异常检测部11，在异常检测部11未检测到异常的情况下，将从电流控制部5输出的电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，在异常检测部11检测到异常的情况下，将从电流控制部5输出的电压指令与所述测试电压指令相加后的值作为驱动指令来驱动逆变器电路6，因此在异常检测部11检测到异常后转移至故障相确定处理时的驱动指令的变动与实施方式1相比变小，可获得能抑制因故障相确定处理而发生的电动机1的输出变动这一以往所没有的效果。

故障相确定部14构成为具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部12，与实施方式1同样地判定驱动逆变器电路6时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的大小或相位是否处于规定的范围内，将不在该规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比电动机1的旋转频率要高的频率，因此能准确地确定发生了故障的电流检测部7。

实施方式3.

接着，对本发明的实施方式3所涉及的电动机控制装置进行说明。实施方式3对实施方式1中说明的图2的步骤S7所示的从各相的检测电流值中提取出测试电压的频率分量的处理进行了变更。实施方式1中，通过将从各相的电流检测值提取出的测试电压的频率分量的大小与阈值进行比较，从而确定了故障相，但也能如实施方式3那样利用高频电流的相位信息来确定故障相。

作为高频电流的相位信息的提取方法，例如具有如下方法：将高频电流与根据测试电压指令的相位生成的正弦波及余弦波分别相乘，分别累积一周期的与正弦波相乘而得的信号和与余弦波相乘而得的信号，基于该累积值的比来获得相位信息。在电流检测部7发生故障的情况下，针对测试电压而流过的高频电流不会呈现在电流检测部7的输出中，因此测试电压与高频电流的相位差与电流检测部7正常的情况相比有所增加。因此，通过判别根据高频电流运算得到的相位差信息是否与电流检测部7正常时的相位差一致，从而能够确定与正常时的相位差不一致的相的电流检测部7发生了故障。

如上所述，故障相确定部14具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部12，判定将所述测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的相位是否处于规定的范围内，将不在该规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比电动机1的旋转频率要高的频率，因此可获得能准确地确定发生了故障的电流检测部7这一以往所没有的效果。此外，即使是实施方式3那样的结构，与实施方式1的不同之处仅在于图2的步骤S7的高频电流的信号处理与步骤S8的电流检测部7的故障相确定处理的阈值设定，其他的步骤S1至S6、S8的故障相确定的处理能利用完全相同的处理。因此，可获得与实施方式1相同的效果。

实施方式4.

接着，对本发明的实施方式4所涉及的电动机控制装置进行说明。实施方式1中，异常检测部11检测到异常，转移到故障相确定处理后不进行异常检测部11的检测，但实施方式4中，在由测试电压指令驱动逆变器电路6的期间也继续进行异常检测部11的异常检测。

实施方式1中，在由测试电压指令驱动逆变器电路6的期间发生了逆变器电路6的故障的情况下，由于异常检测部11不会检测异常，因此例如在发生了开关元件T1～T6的短路故障的情况下，由于上下臂6a、6b的开关元件T1～T6同时导通，从而逆变器电路6中流过额定电流以上的电流，逆变器电路6可能被破坏。因此，如图6的步骤S1b所示，在由测试电压指令驱动逆变器电路6的期间仍利用异常检测部11进行异常的检测，在异常检测部11检测到异常的时间点停止逆变器电路6的驱动，防止逆变器电路6与电动机1的损坏。

另外，步骤S1b中应用如下异常检测方法：实施方式1所说明的异常检测部11中，检测上下臂6a、6b的各开关元件T1～T6的高电位侧与低电位侧的电位差，在逆变器电路6的驱动指令为导通的状态下所述电位差比开关元件T1～T6的导通电压要大时，判定为开关元件T1～T6发生了故障。

如上所述，控制单元2构成为包括检测电动机1、逆变器电路6或电流检测部7发生了异常的情况的异常检测部11，在异常检测部11未检测到异常的情况下，将从电流控制部5输出的电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，在异常检测部11检测到异常的情况下，将测试电压指令生成部12生成的测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6，故障相确定部14在异常检测部11检测到了异常的情况下开始故障相的判定，因此不会对逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障进行误判定，能转移至电流检测部7的故障相确定处理。

并且，如实施方式4那样，在故障相确定处理中也进行异常检测，从而能检测将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6的期间中发生的逆变器电路6的故障，因此在故障相确定处理中发生了逆变器电路6的故障的情况下，可获得能停止逆变器电路6的驱动而不会损坏电动机控制装置这一以往所没有的效果。

实施方式5.

接着，对本发明的实施方式5所涉及的电动机控制装置进行说明。实施方式5对实施方式4所说明的通过测试电压指令来驱动逆变器电路6的期间的异常检测处理进行了变更。实施方式5中，获取利用测试电压指令驱动逆变器电路6时的各相的电流检测值的总和，来判别逆变器电路6的故障。

基于图7、图8对实施方式5的详细情况进行说明。在利用测试电压指令驱动逆变器电路6的状态下上臂9a的开关元件T1、T2、T3发生了短路故障时，该相的逆变器电路6的输出端子始终与电池3的高电位侧相连接，因此与正常的剩余两相相比，开关元件T1、T2、T3发生了故障的相的逆变器电路6的输出电压变大。因此，在开关元件T1、T2、T3发生了短路故障的情况下，故障的相的下导通电流固定于电流检测部7的输出下限值，正常的两相的下导通电流偏向负侧。

另一方面，在电流检测部7的输出固定于上限值、下限值、中立值的故障中，各相的逆变器电路6的输出电压之差较小，因此正常的两相的下导通电流不会出现偏移。因此，发生了电流检测部7的输出固定于上限值的故障时的各相的下导通电流的总和16及发生了电流检测部7的输出固定于下限值的故障时的各相的下导通电流的总和17与三相中一相的上臂9a的开关元件T1、T2、T3发生了短路故障时的各相的下导通电流的总和18相比较大。因此，在各相的下导通电流的总和在判定为上臂9a的开关元件T1、T2、T3发生了短路故障的阈值以下的情况下，能判定为开关元件T1、T2、T3发生了短路故障。

此外，在下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障的情况下，呈现于故障的相与正常的剩余两相的逆变器电路6的输出电压的差较小，因此各相的下导通电流的总和19的绝对值与将发生了电流检测部7的输出固定于上限值或下限值的故障时的各相的下导通电流求总和后的值的绝对值相比较小。因此，当将各相的下导通电流求总和后的值的绝对值在判定为下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障的阈值以下时，判定为开关元件T4、T5、T6发生了短路故障。

另一方面，在电流检测部7的输出固定于中立值的故障中，各相的下导通电流的总和与下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障时大致一致，因此利用各相的下导通电流的总和无法判别下臂9b的开关元件T4、T5、T6的短路故障与电流检测部7的输出固定于中立值的故障。因此，利用各相的下截止电流的总和来区别下臂9b的开关元件T4、T5、T6的短路故障与电流检测部7的输出固定于中立值的故障。

在电流检测部7的输出固定于中立值的故障中，在检测下截止电流的时刻电流不会流过分流电阻Ru、Rv、Rw，因此各相的下截止电流的总和20成为相当于电流检测部7的输出的中立值的0A。另一方面，在下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障时，在检测下截止电流的时刻上下臂9a、9b的开关元件T1～T6成为导通，从而流过贯通电流，因此各相的下截止电流的总和21变得比0A要大。因此，获取各相的下截止电流的总和，在判定为下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障的阈值以上时，判定为开关元件T4、T5、T6发生了短路故障。

在图9及图10的步骤S1c以后，示出实施方式5所示的异常检测处理的流程图。首先，步骤S6b中检测各相的下导通电流与下截止电流，步骤S6c中运算各相的下导通电流与下截止电流的总和。

接着，步骤S1c中，下导通电流的总和在判定为上臂9a的开关元件T1、T2、T3发生了短路故障的阈值以下时，判定为开关元件T1、T2、T3的短路故障，停止逆变器电路6的驱动。在步骤S1c的判定条件不成立的情况下，转移至步骤S1d。

步骤S1d中，当下导通电流的总和的绝对值在判定为下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障的阈值以下时，判定为开关元件T4、T5、T6的短路故障，停止逆变器电路6的驱动。在步骤S1d的判定条件不成立的情况下，转移至步骤S1e。

步骤S1e中，当下截止电流的总和在判定为下臂9b的开关元件T4、T5、T6发生了短路故障的阈值以上时，判定为开关元件T4、T5、T6的短路故障，停止逆变器电路6的驱动。在步骤S1e的判定条件不成立的情况下，判定为上下臂6a、6b的开关元件T1～T6未发生故障，并转移至步骤S7，开始电流检测部7的故障相确定处理。

若因电动机1的感应电压而流过的电流增大，则利用了实施方式5所示的电流检测值的总和的异常检测可能会对开关元件T1～T6的故障与电流检测部7的故障进行误判定。因此，实施方式5中，判定因电动机1的感应电压而流过的电流是否在阈值以下，仅在该电流在阈值以下的情况下，转移至步骤S1c以后的处理。

如上所述，故障相确定部14构成为运算各相的电流检测值的总和，判定是否小于阈值，在三相的电流检测值的和的绝对值小于阈值的情况下，判定为电流检测部7发生了故障，因此可获得能判别逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障这一以往所没有的效果。

故障相确定部14构成为包括判定因电动机1的感应电压而流过的电流是否在阈值以下的感应电流判定单元，在判定为因感应电压而流过的电流在阈值以下的情况下，判定为发生了电流检测部7的故障，因此能避免因感应电流而对逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障进行误判定的状态，可获得能准确地判别电流检测部7的故障这一以往所没有的效果。

并且，如实施方式5那样，在故障相确定处理中也进行异常检测，从而能检测将测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6的期间中发生的逆变器电路6的故障，因此在故障相确定处理中发生了逆变器电路6的故障的情况下，能停止而不会损坏电动机控制装置。

所述感应电流判定单元构成为基于电动机1的转速来判定因电动机1的感应电压而流过的电流是否在阈值以下，因此能利用转速来判别感应电压变大，从而存在对逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障进行误判定的可能性的状态，因此能简化系统的结构。

逆变器电路6构成为在与电动机1的各相对应的上下臂6a、6b上具备开关元件T1～T6，并且具备与各相的下臂9b的开关元件T4、T5、T6串联的电流检测部7，故障相确定部14运算所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通时检测出的各相的电流的总和，因此可获得能判别仅利用各相的电流检测值难以判别的逆变器电路6的故障与电流检测部7的故障这一以往所没有的效果。

逆变器电路6构成为在与电动机1的各相对应的上下臂6a、6b上具备开关元件T1～T6，并且具备与各相的下臂9b的开关元件T4、T5、T6串联的电流检测部7，故障相确定部14运算所有的下臂9b的开关元件T4、T5、T6截止时检测出的各相的电流的总和，因此可获得能判别下臂9b的开关元件T4、T5、T6的短路故障与电流检测部7固定于中立的故障这一以往所没有的效果。

实施方式6.

接着，对本发明的实施方式6所涉及的电动机控制装置进行说明。实施方式1中，以使用了与下臂9b的开关元件T4、T5、T6串联配置的分流电阻Ru、Rv、Rw的电流检测部7为例进行了说明，但实施方式6中，如图11所示，电流检测部7b(CT1、CT2、CT3)配置于连接逆变器电路6与电动机1的各相的电力线上。另外，其他的结构与实施方式1相同。

实施方式1中，获取了上臂9a的开关元件T1、T2、T3截止、下臂9b的开关元件T4、T5、T6导通的时刻的电流检测部7的输出，但实施方式6中，与上下臂9a、9b的开关元件T1～T6的状态无关，电流检测部7b始终能检测流过电动机1的电流。

如上所述，故障相确定部14构成为具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部12，判定将所述测试电压指令作为驱动指令来驱动逆变器电路6时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的频率分量的大小或相位是否处于规定的范围内，将不在该规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比电动机1的旋转频率要高的频率，因此能准确地确定发生了故障的电流检测部7。

并且，实施方式6中，获取电流检测部7的输出的时刻不依赖于上下臂9a、9b的开关元件T1～T6的导通、截止状态，因此图2的步骤S6所示的各相的电流检测处理与实施方式1相比能有所简化。此外，与实施方式1的不同之处仅在于电流检测的时刻，与故障相确定部14相关的部分能利用完全相同的处理。因此，可获得与实施方式1相同的效果。

实施方式7.

接着，对本发明的实施方式7所涉及的电动机控制装置进行说明。本实施方式对实施方式1所说明的图2的步骤S1所示的电流检测部7的故障相确定处理的开始条件进行了变更。

实施方式1中，在将电流控制部5输出的电压指令值作为电动机1的驱动指令来驱动逆变器电路6的状态下，当异常检测部11检测到了电流检测部7的异常时，开始了步骤S3的故障相确定处理，但也可在电动机控制装置起动的时间点开始故障相确定处理。

实施方式7中，如图12的步骤S10所示那样在电动机控制装置起动的时间点，转移至将测试电压指令设定为逆变器电路6的驱动指令的步骤S11。

接着，步骤S12中获取各相的电流检测部7的电流检测值，在步骤S13中异常检测部11检测到了电流检测部7的异常的情况下，转移至步骤S14的电流检测部7的故障相确定处理。此外，在步骤S13中判定为电流控制部7并不异常的情况下结束判定处理，将逆变器电路6的驱动指令切换为电流控制部5输出的电压指令值。

如实施方式7所示，在利用电流控制部5输出的电压指令值来驱动逆变器电路6之前实施故障相确定处理，从而能利用发生了故障的相以外的正常相中流过的电流检测值来驱动电动机1，而不会因发生了故障的电流检测部7的电流检测值而导致电动机1进行异常的举动。

以上，对本实施方式1至7所涉及的电动机控制装置进行了说明，但本发明在其发明的范围内可以对各实施方式进行自由组合，也能对各实施方式适当地进行变形、省略。

Claims (8)

1.一种电动机控制装置，

该电动机控制装置包括对多相绕组的电动机进行控制的控制单元，其特征在于，所述控制单元包括：向所述电动机进行供电的逆变器电路；输出电压指令值作为所述逆变器电路的驱动指令的电流控制部；检测流过所述电动机的各相的电流的电流检测部；以及确定所述电流检测部的故障部位的故障相确定部，

所述故障相确定部具有生成测试电压指令的测试电压指令生成部，并判定将所述测试电压指令作为驱动指令来驱动所述逆变器电路时的电流检测值所包含的所述测试电压指令的高频分量的大小或相位是否在规定的范围内，将不在所述规定的范围内的相判定为发生了故障，其中，所述测试电压指令具有比所述电动机的旋转频率要高的频率。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述控制单元包括检测所述电动机、所述逆变器电路或所述电流检测部发生了异常的情况的异常检测部，

在所述异常检测部没有检测到异常的情况下，将从所述电流控制部输出的电压指令作为驱动指令来驱动所述逆变器电路，在所述异常检测部检测到了异常的情况下，将所述测试电压指令生成部生成的测试电压指令作为驱动指令来驱动所述逆变器电路，

所述故障相确定部在所述异常检测部检测到了所述逆变器电路或所述电流检测部的异常的情况下开始故障相的判定。

3.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障相确定部运算各相的电流检测值的总和，并判定是否小于阈值，在三相的电流检测值的和小于阈值的情况下，判定为所述电流检测部发生了故障。

4.如权利要求1至3的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障相确定部包括判定因电动机的感应电压而流过的电流是否在阈值以下的感应电流判定单元，在判定为因所述感应电压而流过的电流在阈值以下后，开始确定所述电流检测部的故障相。

5.如权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述感应电流判定单元基于所述电动机的转速来判定因所述电动机的感应电压而流过的电流是否在阈值以下。

6.如权利要求1至5的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述逆变器电路在与所述电动机的各相对应的上下臂上具备开关元件，并且具备与各相的下臂的开关元件串联连接的所述电流检测部，所述故障相确定部基于所述下臂的所有的开关元件导通时检测出的各相的电流，运算所述测试电压指令的频率分量的大小或相位。

7.如权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述故障相确定部基于所述下臂的所有的开关元件截止时检测出的各相的电流，对所述上下臂所具备的开关元件的故障与电流检测部的故障进行判别。

8.如权利要求1至5的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述逆变器电路在与所述电动机的各相对应的上下臂上具备开关元件，并且具备与各相的下臂的开关元件串联连接的所述电流检测部，所述故障相确定部基于所述下臂的所有的开关元件截止时检测出的各相的电流，对所述上下臂所具备的开关元件的故障与电流检测部的故障进行判别。

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