JPWO2019159664A1 - Power converter, motor module and electric power steering device - Google Patents

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Abstract

実施形態に係る電力変換装置１００は、電源１０１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１００は、モータの各相の巻線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、各相の巻線の一端と電源１０１およびＧＮＤの一方との間に接続される第１リレー回路１８０と、各相の巻線の他端と電源１０１およびＧＮＤの一方との間に接続される第２リレー回路１９０とを備える。The power conversion device 100 according to the embodiment converts the power from the power supply 101 into the power supplied to the motor having n-phase (n is an integer of 3 or more) windings. The power conversion device 100 includes a first inverter 120 connected to one end of the winding of each phase of the motor, a second inverter 130 connected to the other end of the winding of each phase, and one end of the winding of each phase. A first relay circuit 180 connected between the power supply 101 and one of the GND, and a second relay circuit 190 connected between the other end of the winding of each phase and one of the power supply 101 and the GND. Be prepared.

Description

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。 The present disclosure relates to a power converter, a motor module, and an electric power steering device that convert electric power from a power source into electric power supplied to an electric motor.

近年、電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する。）、電力変換装置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。 In recent years, an electric motor integrated with an electric motor (hereinafter, simply referred to as "motor"), a power conversion device, and an electronic control unit (ECU) has been developed. Especially in the in-vehicle field, high quality assurance is required from the viewpoint of safety. Therefore, a redundant design is adopted that can continue safe operation even if a part of the parts breaks down. As an example of the redundant design, it is considered to provide two power conversion devices for one motor. As another example, it is considered to provide a backup microcontroller as the main microcontroller.

特許文献１は、制御部と、２つのインバータとを備え、三相モータに供給する電力を変換する電力変換装置を開示している。２つのインバータの各々は電源およびグランド（以下、「ＧＮＤ」と表記する。）に接続される。一方のインバータは、モータの三相の巻線の一端に接続され、他方のインバータは、三相の巻線の他端に接続される。各インバータは、各々がハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子を含む３つのレグから構成されるブリッジ回路を備える。制御部は、２つのインバータにおけるスイッチ素子の故障を検出した場合、モータ制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。本明細書において、「異常」とは、主としてスイッチ素子の故障を意味する。また、「正常時の制御」は、全てのスイッチ素子が正常な状態における制御を意味し、「異常時の制御」は、あるスイッチ素子に故障が生じた状態における制御を意味する。 Patent Document 1 discloses a power conversion device including a control unit and two inverters, which converts electric power supplied to a three-phase motor. Each of the two inverters is connected to a power supply and ground (hereinafter referred to as "GND"). One inverter is connected to one end of the three-phase winding of the motor and the other inverter is connected to the other end of the three-phase winding. Each inverter comprises a bridge circuit composed of three legs, each including a high-side switch element and a low-side switch element. When the control unit detects a failure of the switch elements in the two inverters, the control unit switches the motor control from the normal control to the abnormal control. As used herein, the term "abnormal" mainly means a failure of the switch element. Further, "control in the normal state" means control in a state in which all switch elements are in a normal state, and "control in an abnormal state" means control in a state in which a certain switch element has a failure.

特許文献２は、４つの電気的分離手段、および、２つのインバータを備え、三相モータに供給する電力を変換するモータ駆動装置を開示している。１つのインバータに対し、電源とインバータの間に１つの電気的分離手段が設けられ、インバータとＧＮＤの間に１つの電気的分離手段が設けられている。故障したインバータにおける巻線の中性点を用いて、故障していないインバータによってモータを駆動することが可能である。そのとき、故障したインバータに接続された２つの電気的分離手段を遮断状態にすることによって、故障したインバータは電源およびＧＮＤから分離される。 Patent Document 2 discloses a motor drive device including four electrical separation means and two inverters, which converts electric power supplied to a three-phase motor. For one inverter, one electrical separation means is provided between the power supply and the inverter, and one electrical separation means is provided between the inverter and the GND. It is possible to drive the motor by a non-failed inverter using the neutral point of the winding in the failed inverter. At that time, the failed inverter is separated from the power supply and the GND by shutting off the two electrical separation means connected to the failed inverter.

特開２０１４−１９２９５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-192950 特許第５７９７７５１号公報Japanese Patent No. 5797751

上述した従来の技術では、回路内の素子破損を抑制することが求められていた。 In the above-mentioned conventional technique, it has been required to suppress element damage in the circuit.

本開示の実施形態は、回路内の素子破損を適切に抑制することが可能な電力変換装置を提供する。 The embodiments of the present disclosure provide a power conversion device capable of appropriately suppressing element damage in a circuit.

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る第１インバータと、前記各相の巻線の他端に接続される第２インバータと、前記各相の巻線の一端と、前記電源およびグランドの一方との間に接続される第１リレー回路と、前記各相の巻線の他端と、前記電源および前記グランドの一方との間に接続される第２リレー回路とを備える。 The exemplary power conversion device of the present disclosure is a power conversion device that converts power from a power source into power to be supplied to a motor having n-phase (n is an integer of 3 or more) windings of the motor. A first inverter connected to one end of the winding of each phase, a second inverter connected to the other end of the winding of each phase, one end of the winding of each phase, and one of the power supply and ground. It includes a first relay circuit connected between the two, and a second relay circuit connected between the other end of the winding of each phase and one of the power supply and the ground.

本開示の例示的な実施形態によると、零相電流を逃がす経路を確保することによって回路内に発生し得る過電圧を抑制する。これにより、回路内の素子破損を抑制することが可能となる電力変換装置、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が提供される。 According to an exemplary embodiment of the present disclosure, overvoltages that may occur in the circuit are suppressed by ensuring a path for the zero-phase current to escape. As a result, a power conversion device capable of suppressing element damage in the circuit, a motor module including the power conversion device, and an electric power steering device including the motor module are provided.

図１は、例示的な実施形態１による電力変換装置１００の回路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the power conversion device 100 according to the exemplary embodiment 1. 図２は、例示的な実施形態１による電力変換装置１００の回路構成のバリエーションを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing variations in the circuit configuration of the power conversion device 100 according to the exemplary embodiment 1. 図３は、例示的な実施形態１による電力変換装置１００の回路構成のバリエーションを示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing variations in the circuit configuration of the power conversion device 100 according to the exemplary embodiment 1. 図４は、例示的な実施形態１によるモータモジュール１０００のブロック構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a block configuration of the motor module 1000 according to the exemplary embodiment 1. 図５は、三相通電制御に従って電力変換装置１００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相およびＣ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。FIG. 5 illustrates a current waveform (sine wave) obtained by plotting the current values flowing in the A-phase, B-phase, and C-phase windings of the motor 200 when the power converter 100 is controlled according to the three-phase energization control. It is a graph to do. 図６は、第１インバータ１２０のＡ相レグの２つのスイッチ素子が連鎖的に故障した場合の回路内のスイッチ素子および中性点リレー回路のオン・オフ状態を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an on / off state of the switch element and the neutral point relay circuit in the circuit when the two switch elements of the A-phase leg of the first inverter 120 fail in a chain. 図７は、第１インバータ１２０のＡ相レグの２つのスイッチ素子が連鎖的に故障した場合の回路内のスイッチ素子および中性点リレー回路のオン・オフ状態を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an on / off state of the switch element and the neutral point relay circuit in the circuit when the two switch elements of the A-phase leg of the first inverter 120 fail in a chain. 図８は、例示的な実施形態２による電動パワーステアリング装置２０００の典型的な構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing a typical configuration of the electric power steering device 2000 according to the second embodiment.

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。 Hereinafter, embodiments of the power conversion device, the motor module, and the electric power steering device of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in order to avoid unnecessarily redundant explanations below and facilitate understanding by those skilled in the art, unnecessarily detailed explanations may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted.

本明細書において、電源からの電力を、三相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ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。 In the present specification, the present disclosure is carried out by exemplifying a power conversion device that converts electric power from a power source into electric power supplied to a three-phase motor having three-phase (A-phase, B-phase, C-phase) windings. The form will be described. However, a power conversion device that converts power from a power source into 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. ..

（実施形態１）

〔１−１．電力変換装置１００の構造〕

図１は、本実施形態による電力変換装置１００の回路構成を模式的に示している。 (Embodiment 1)

[1-1. Structure of power converter 100]

FIG. 1 schematically shows the circuit configuration of the power conversion device 100 according to the present embodiment.

電力変換装置１００は、第１インバータ１２０、第２インバータ１３０、第１リレー回路１８０、第２リレー回路１９０、電源遮断回路１１０を備える。電力変換装置１００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、第１および第２インバータ１２０、１３０は、直流電力を、Ａ相、Ｂ相およびＣ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。 The power conversion device 100 includes a first inverter 120, a second inverter 130, a first relay circuit 180, a second relay circuit 190, and a power cutoff circuit 110. The power conversion device 100 can convert the power from the power supply 101 into the power to be supplied to the motor 200. For example, the first and second inverters 120 and 130 can convert DC power into three-phase AC power which is a pseudo sine wave of A phase, B phase and C phase.

モータ２００は、例えば、三相交流モータである。モータ２００は、Ａ相の巻線Ｍ１、Ｂ相の巻線Ｍ２およびＣ相の巻線Ｍ３を備え、第１インバータ１２０と第２インバータ１３０とに接続される。具体的に説明すると、第１インバータ１２０はモータ２００の各相の巻線の一端に接続され、第２インバータ１３０は各相の巻線の他端に接続される。本明細書において、部品（構成要素）同士の間の「接続」は、主に電気的な接続を意味し、さらに、他の部品または素子を介在した部品同士の接続を含む。 The motor 200 is, for example, a three-phase AC motor. The motor 200 includes an A-phase winding M1, a B-phase winding M2, and a C-phase winding M3, and is connected to the first inverter 120 and the second inverter 130. Specifically, the first inverter 120 is connected to one end of the winding of each phase of the motor 200, and the second inverter 130 is connected to the other end of the winding of each phase. In the present specification, "connection" between parts (components) mainly means electrical connection, and further includes connection between parts via other parts or elements.

第１インバータ１２０は、各相に対応した端子Ａ＿Ｌ、Ｂ＿ＬおよびＣ＿Ｌを有する。第２インバータ１３０は、各相に対応した端子Ａ＿Ｒ、Ｂ＿ＲおよびＣ＿Ｒを有する。第１インバータ１２０の端子Ａ＿Ｌは、Ａ相の巻線Ｍ１の一端に接続され、端子Ｂ＿Ｌは、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端に接続され、端子Ｃ＿Ｌは、Ｃ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Ａ＿Ｒは、Ａ相の巻線Ｍ１の他端に接続され、端子Ｂ＿Ｒは、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端に接続され、端子Ｃ＿Ｒは、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。このような結線は、いわゆるスター結線およびデルタ結線とは異なり、独立結線と呼ばれる場合がある。 The first inverter 120 has terminals A_L, B_L and C_L corresponding to each phase. The second inverter 130 has terminals A_R, B_R and C_R corresponding to each phase. The terminal A_L of the first inverter 120 is connected to one end of the A-phase winding M1, the terminal B_L is connected to one end of the B-phase winding M2, and the terminal C_L is connected to one end of the C-phase winding M3. Be connected. Similar to the first inverter 120, the terminal A_R of the second inverter 130 is connected to the other end of the A-phase winding M1, the terminal B_R is connected to the other end of the B-phase winding M2, and the terminal C_R is. , Connected to the other end of the C-phase winding M3. Such connections are sometimes referred to as independent connections, unlike so-called star and delta connections.

電源遮断回路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。電力変換装置１００において、第１インバータ１２０は、電源遮断回路１１０を介して電源１０１とＧＮＤとに電気的に接続可能である。第２インバータ１３０は、電源遮断回路１１０を介して電源１０１とＧＮＤとに電気的に接続可能である。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。 The power cutoff circuit 110 includes first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114. In the power conversion device 100, the first inverter 120 can be electrically connected to the power supply 101 and the GND via the power supply cutoff circuit 110. The second inverter 130 can be electrically connected to the power supply 101 and the GND via the power supply cutoff circuit 110. Specifically, the first switch element 111 switches between connection and non-connection between the first inverter 120 and GND. The second switch element 112 switches between connection and non-connection between the power supply 101 and the first inverter 120. The third switch element 113 switches between connection and non-connection between the second inverter 130 and the GND. The fourth switch element 114 switches between connection and non-connection between the power supply 101 and the second inverter 130.

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、若しくは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）などの半導体スイッチ、または、メカニカルリレーなどを用いることができる。ダイオードおよび絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの組み合わせを用いても構わない。本明細書の図面には、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４として、ＭＯＳＦＥＴを例示している。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場合がある。 The on / off of the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 can be controlled by, for example, a microcontroller or a dedicated driver. The first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 can cut off bidirectional current. As the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114, for example, a semiconductor switch such as a thyristor, an analog switch IC, or a field effect transistor (typically MOSFET) in which a parasitic diode is formed, or a semiconductor switch, or A mechanical relay or the like can be used. A combination of a diode and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used. In the drawings of the present specification, MOSFETs are exemplified as the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114. Hereinafter, the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 may be referred to as SW111, 112, 113 and 114, respectively.

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。 The SW111 is arranged in an internal parasitic diode so that a forward current flows toward the first inverter 120. The SW 112 is arranged in the parasitic diode so that a forward current flows toward the power supply 101. The SW 113 is arranged in the parasitic diode so that a forward current flows toward the second inverter 130. The SW 114 is arranged in the parasitic diode so that a forward current flows toward the power supply 101.

電源遮断回路１１０は、図示するように、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。仮に電源１０１が逆向きに接続された場合においても、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。 The power cutoff circuit 110 may further include fifth and sixth switch elements 115 and 116 for reverse connection protection, as shown. Fifth and sixth switch elements 115, 116 are typically MOSFET semiconductor switches with parasitic diodes. The fifth switch element 115 is connected in series with the SW 112, and is arranged so that a forward current flows toward the first inverter 120 in the parasitic diode. The sixth switch element 116 is connected in series with the SW 114, and is arranged so that a forward current flows toward the second inverter 130 in the parasitic diode. Even if the power supply 101 is connected in the opposite direction, the reverse current can be cut off by the two switch elements for protecting the reverse connection.

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、各インバータに用いる複数のスイッチ素子を設けておくことが好ましい。 Not limited to the illustrated example, the number of switch elements to be used is appropriately determined in consideration of design specifications and the like. Especially in the field of automobiles, high quality assurance is required from the viewpoint of safety, so it is preferable to provide a plurality of switch elements used for each inverter.

電源１０１は、例えば、第１および第２インバータ１２０、１３０に共通の単一電源である。電源１０１は所定の電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成する。電源として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ−ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。また、電源１０１は、第１インバータ１２０用の電源および第２インバータ１３０用の電源を個別に備えていてもよい。 The power supply 101 is, for example, a single power supply common to the first and second inverters 120 and 130. The power supply 101 generates a predetermined power supply voltage (for example, 12V). As the power source, for example, a DC power source is used. However, the power source may be an AC-DC converter or a DC-DC converter, or may be a battery (storage battery). Further, the power supply 101 may separately include a power supply for the first inverter 120 and a power supply for the second inverter 130.

電源１０１と電源遮断回路１１０との間にコイル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側に流出させないように平滑化する。 A coil 102 is provided between the power supply 101 and the power supply cutoff 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 side.

各インバータの電源ラインには、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。
A capacitor 103 is connected to the power supply line of each inverter. The capacitor 103 is a so-called bypass capacitor and suppresses voltage ripple. The capacitor 103 is, for example, an electrolytic capacitor, and the capacitance and the number of capacitors to be used are appropriately determined according to design specifications and the like.

第１インバータ１２０は、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。各レグは、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。Ａ相レグは、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。Ｂ相レグは、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。Ｃ相レグは、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ＦＥＴまたはＩＧＢＴを用いることができる。以下、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と表記される。 The first inverter 120 includes a bridge circuit having three legs. Each leg has a low side switch element and a high side switch element. The A-phase leg has a low-side switch element 121L and a high-side switch element 121H. The B-phase leg has a low-side switch element 122L and a high-side switch element 122H. The C-phase leg has a low-side switch element 123L and a high-side switch element 123H. As the switch element, for example, FET or IGBT can be used. Hereinafter, an example in which a MOSFET is used as the switch element will be described, and the switch element may be referred to as SW. For example, the low side switch elements 121L, 122L and 123L are referred to as SW121L, 122L and 123L.

第１インバータ１２０は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の各相の巻線に流れる電流を検出する電流センサ１５０（図４を参照）に含まれる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。例えば、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とＧＮＤとの間にそれぞれ接続される。具体的には、シャント抵抗１２１ＲはＳＷ１２１ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続され、シャント抵抗１２２ＲはＳＷ１２２ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続され、シャント抵抗１２３ＲはＳＷ１２３ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続される。シャント抵抗の抵抗値は、例えば０．５ｍΩ〜１．０ｍΩ程度である。 The first inverter 120 includes three shunt resistors 121R, 122R and 123R included in a current sensor 150 (see FIG. 4) that detects current flowing through the windings of each of the A, B and C phases. .. The current sensor 150 includes a current detection circuit (not shown) that detects the current flowing through each shunt resistor. For example, the shunt resistors 121R, 122R and 123R are connected between the three low-side switch elements included in the three legs of the first inverter 120 and the GND, respectively. Specifically, the shunt resistor 121R is electrically connected between SW121L and SW111, the shunt resistor 122R is electrically connected between SW122L and SW111, and the shunt resistor 123R is between SW123L and SW111. It is electrically connected. The resistance value of the shunt resistor is, for example, about 0.5 mΩ to 1.0 mΩ.

第１インバータ１２０と同様に、第２インバータ１３０は、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。Ａ相レグは、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。Ｂ相レグは、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。Ｃ相レグは、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とＧＮＤとの間に接続される。 Like the first inverter 120, the second inverter 130 includes a bridge circuit having three legs. The A-phase leg has a low-side switch element 131L and a high-side switch element 131H. The B-phase leg has a low-side switch element 132L and a high-side switch element 132H. The C-phase leg has a low-side switch element 133L and a high-side switch element 133H. Further, the second inverter 130 includes three shunt resistors 131R, 132R and 133R. These shunt resistors are connected between the three low-side switch elements contained in the three legs and the GND.

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、Ａ相、Ｂ相用の２つのシャント抵抗、Ｂ相、Ｃ相用の２つのシャント抵抗、および、Ａ相、Ｃ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。 The number of shunt resistors for each inverter is not limited to three. For example, it is possible to use two shunt resistors for A phase and B phase, two shunt resistors for B phase and C phase, and two shunt resistors for A phase and C phase. The number of shunt resistors to be used and the arrangement of shunt resistors are appropriately determined in consideration of product cost, design specifications, and the like.

図１に示す例では、第１リレー回路１８０は、モータ２００の各相の巻線の一端とＧＮＤとの間に接続される。第２リレー回路１９０は、モータ２００の各相の巻線の他端とＧＮＤとの間に接続される。 In the example shown in FIG. 1, the first relay circuit 180 is connected between one end of the winding of each phase of the motor 200 and the GND. The second relay circuit 190 is connected between the other end of the winding of each phase of the motor 200 and the GND.

第１リレー回路１８０は、Ａ相の第１リレー１８１、Ｂ相の第２リレー１８２およびＣ相の第３リレー１８３を備える。第１リレー１８１は、Ａ相の巻線Ｍ１の一端とＧＮＤとの間に接続される。第２リレー１８２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端とＧＮＤとの間に接続される。第３リレー１８３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端とＧＮＤとの間に接続される。図１に示す例では、電力変換装置１００は電源遮断回路１１０を備える。このため、図１に示す例では、第１リレー１８１は、Ａ相の巻線Ｍ１の一端とＳＷ１１１との間に接続される。第２リレー１８２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端とＳＷ１１１との間に接続される。第３リレー１８３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端とＳＷ１１１との間に接続される。 The first relay circuit 180 includes an A-phase first relay 181 and a B-phase second relay 182 and a C-phase third relay 183. The first relay 181 is connected between one end of the A-phase winding M1 and the GND. The second relay 182 is connected between one end of the B-phase winding M2 and the GND. The third relay 183 is connected between one end of the C-phase winding M3 and the GND. In the example shown in FIG. 1, the power conversion device 100 includes a power cutoff circuit 110. Therefore, in the example shown in FIG. 1, the first relay 181 is connected between one end of the A-phase winding M1 and SW111. The second relay 182 is connected between one end of the B-phase winding M2 and SW111. The third relay 183 is connected between one end of the C-phase winding M3 and SW111.

第１インバータ１２０のＳＷ１２１ＬおよびＳＷ１２１Ｈは、Ａ相の巻線Ｍ１の一端に接続される。ＳＷ１２２ＬおよびＳＷ１２２Ｈは、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端に接続される。ＳＷ１２３ＬおよびＳＷ１２３Ｈは、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。第１リレー１８１は、ＳＷ１２１Ｌと並列に、Ａ相の巻線Ｍ１の一端に接続される。第２リレー１８２は、ＳＷ１２２Ｌと並列に、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端に接続される。第３リレー１８３は、ＳＷ１２３Ｌと並列に、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。 The SW121L and SW121H of the first inverter 120 are connected to one end of the A-phase winding M1. SW122L and SW122H are connected to one end of the B-phase winding M2. SW123L and SW123H are connected to one end of the C-phase winding M3. The first relay 181 is connected to one end of the A-phase winding M1 in parallel with the SW121L. The second relay 182 is connected to one end of the B-phase winding M2 in parallel with the SW122L. The third relay 183 is connected to one end of the C-phase winding M3 in parallel with the SW123L.

第２リレー回路１９０は、Ａ相の第４リレー１９１、Ｂ相の第５リレー１９２およびＣ相の第６リレー１９３を備える。第４リレー１９１は、Ａ相の巻線Ｍ１の他端とＧＮＤとの間に接続される。第５リレー１９２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端とＧＮＤとの間に接続される。第６リレー１９３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端とＧＮＤとの間に接続される。図１に示す例では、電力変換装置１００は電源遮断回路１１０を備える。このため、図１に示す例では、第４リレー１９１は、Ａ相の巻線Ｍ１の他端とＳＷ１１３との間に接続される。第５リレー１９２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端とＳＷ１１３との間に接続される。第６リレー１９３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端とＳＷ１１３との間に接続される。 The second relay circuit 190 includes a phase A fourth relay 191 and a phase B fifth relay 192 and a phase C sixth relay 193. The fourth relay 191 is connected between the other end of the A-phase winding M1 and the GND. The fifth relay 192 is connected between the other end of the B-phase winding M2 and the GND. The sixth relay 193 is connected between the other end of the C-phase winding M3 and the GND. In the example shown in FIG. 1, the power conversion device 100 includes a power cutoff circuit 110. Therefore, in the example shown in FIG. 1, the fourth relay 191 is connected between the other end of the A-phase winding M1 and SW113. The fifth relay 192 is connected between the other end of the B-phase winding M2 and SW113. The sixth relay 193 is connected between the other end of the C-phase winding M3 and SW113.

第２インバータ１３０のＳＷ１３１ＬおよびＳＷ１３１Ｈは、Ａ相の巻線Ｍ１の他端に接続される。ＳＷ１３２ＬおよびＳＷ１３２Ｈは、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端に接続される。ＳＷ１３３ＬおよびＳＷ１３３Ｈは、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。第４リレー１９１は、ＳＷ１３１Ｌと並列に、Ａ相の巻線Ｍ１の他端に接続される。第５リレー１９２は、ＳＷ１３２Ｌと並列に、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端に接続される。第６リレー１９３は、ＳＷ１３３Ｌと並列に、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。 The SW131L and SW131H of the second inverter 130 are connected to the other end of the A-phase winding M1. SW132L and SW132H are connected to the other end of the B-phase winding M2. SW133L and SW133H are connected to the other end of the C-phase winding M3. The fourth relay 191 is connected to the other end of the A-phase winding M1 in parallel with the SW131L. The fifth relay 192 is connected to the other end of the B-phase winding M2 in parallel with the SW132L. The sixth relay 193 is connected to the other end of the C-phase winding M3 in parallel with the SW133L.

リレー回路の中の各リレーは、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。リレーとして、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることができる。サイリスタ、アナログスイッチＩＣなどの他の半導体スイッチまたはメカニカルリレーを用いても構わない。また、ＩＧＢＴおよびダイオードの組み合わせを用いることができる。 Each relay in the relay circuit can be controlled, for example, by a microcontroller or a dedicated driver. As the relay, for example, a semiconductor switch such as a MOSFET can be used. Other semiconductor switches such as thyristors and analog switch ICs or mechanical relays may be used. Moreover, the combination of the IGBT and the diode can be used.

図１に示す例では、第１リレー回路１８０および第２リレー回路１９０のそれぞれは、モータ２００の巻線とＧＮＤとの間に接続されていた。第１リレー回路１８０および第２リレー回路１９０のそれぞれは、モータ２００の巻線と電源１０１との間に接続されてもよい。 In the example shown in FIG. 1, each of the first relay circuit 180 and the second relay circuit 190 was connected between the winding of the motor 200 and the GND. Each of the first relay circuit 180 and the second relay circuit 190 may be connected between the winding of the motor 200 and the power supply 101.

図２は、第１リレー回路１８０および第２リレー回路１９０のそれぞれが、モータ２００の巻線と電源１０１との間に接続されている電力変換装置１００を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a power conversion device 100 in which each of the first relay circuit 180 and the second relay circuit 190 is connected between the winding of the motor 200 and the power supply 101.

図２に示す例では、第１リレー１８１は、Ａ相の巻線Ｍ１の一端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。第２リレー１８２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。第３リレー１８３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。図２に示す例では、電力変換装置１００は電源遮断回路１１０を備える。このため、図２に示す例では、第１リレー１８１は、Ａ相の巻線Ｍ１の一端とＳＷ１１５との間に接続される。第２リレー１８２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端とＳＷ１１５との間に接続される。第３リレー１８３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端とＳＷ１１５との間に接続される。 In the example shown in FIG. 2, the first relay 181 is connected between one end of the A-phase winding M1 and the power supply line of the power supply 101. The second relay 182 is connected between one end of the B-phase winding M2 and the power supply line of the power supply 101. The third relay 183 is connected between one end of the C-phase winding M3 and the power supply line of the power supply 101. In the example shown in FIG. 2, the power conversion device 100 includes a power cutoff circuit 110. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the first relay 181 is connected between one end of the A-phase winding M1 and SW115. The second relay 182 is connected between one end of the B-phase winding M2 and SW115. The third relay 183 is connected between one end of the C-phase winding M3 and SW115.

第１リレー１８１は、ＳＷ１２１Ｈと並列に、Ａ相の巻線Ｍ１の一端に接続される。第２リレー１８２は、ＳＷ１２２Ｈと並列に、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端に接続される。第３リレー１８３は、ＳＷ１２３Ｈと並列に、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。 The first relay 181 is connected to one end of the A-phase winding M1 in parallel with the SW121H. The second relay 182 is connected to one end of the B-phase winding M2 in parallel with the SW122H. The third relay 183 is connected to one end of the C-phase winding M3 in parallel with the SW123H.

第２リレー回路１９０の第４リレー１９１は、Ａ相の巻線Ｍ１の他端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。第５リレー１９２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。第６リレー１９３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端と電源１０１の電源ラインとの間に接続される。図２に示す例では、電力変換装置１００は電源遮断回路１１０を備える。このため、図２に示す例では、第４リレー１９１は、Ａ相の巻線Ｍ１の他端とＳＷ１１６との間に接続される。第５リレー１９２は、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端とＳＷ１１６との間に接続される。第６リレー１９３は、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端とＳＷ１１６との間に接続される。 The fourth relay 191 of the second relay circuit 190 is connected between the other end of the A-phase winding M1 and the power supply line of the power supply 101. The fifth relay 192 is connected between the other end of the B-phase winding M2 and the power supply line of the power supply 101. The sixth relay 193 is connected between the other end of the C-phase winding M3 and the power supply line of the power supply 101. In the example shown in FIG. 2, the power conversion device 100 includes a power cutoff circuit 110. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the fourth relay 191 is connected between the other end of the A-phase winding M1 and the SW116. The fifth relay 192 is connected between the other end of the B-phase winding M2 and SW116. The sixth relay 193 is connected between the other end of the C-phase winding M3 and SW116.

第４リレー１９１は、ＳＷ１３１Ｈと並列に、Ａ相の巻線Ｍ１の他端に接続される。第５リレー１９２は、ＳＷ１３２Ｈと並列に、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端に接続される。第６リレー１９３は、ＳＷ１３３Ｈと並列に、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。 The fourth relay 191 is connected to the other end of the A-phase winding M1 in parallel with the SW131H. The fifth relay 192 is connected to the other end of the B-phase winding M2 in parallel with the SW132H. The sixth relay 193 is connected to the other end of the C-phase winding M3 in parallel with the SW133H.

電力変換装置１００は、ＧＮＤに接続されるリレー回路と、電源に接続されるリレー回路との両方を備えてもよい。 The power converter 100 may include both a relay circuit connected to the GND and a relay circuit connected to the power supply.

図３は、ＧＮＤに接続されるリレー回路と、電源に接続されるリレー回路との両方を備える電力変換装置１００を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a power conversion device 100 including both a relay circuit connected to the GND and a relay circuit connected to the power supply.

図３に示す電力変換装置１００は、第１ハイサイドリレー回路１８０Ｈと、第１ローサイドリレー回路１８０Ｌと、第２ハイサイドリレー回路１９０Ｈと、第２ローサイドリレー回路１９０Ｌとを備える。 The power conversion device 100 shown in FIG. 3 includes a first high-side relay circuit 180H, a first low-side relay circuit 180L, a second high-side relay circuit 190H, and a second low-side relay circuit 190L.

第１ローサイドリレー回路１８０Ｌが備えるリレー１８１Ｌ、１８２Ｌ、１８３Ｌは、図１に示す第１リレー回路１８０が備えるリレー１８１、１８２、１８３と同様の構成を有する。第２ローサイドリレー回路１９０Ｌが備えるリレー１９１Ｌ、１９２Ｌ、１９３Ｌは、図１に示す第２リレー回路１９０が備えるリレー１９１、１９２、１９３と同様の構成を有する。 The relays 181L, 182L, and 183L included in the first low-side relay circuit 180L have the same configurations as the relays 181, 182, and 183 included in the first relay circuit 180 shown in FIG. The relays 191L, 192L, and 193L included in the second low-side relay circuit 190L have the same configurations as the relays 191, 192, and 193 included in the second relay circuit 190 shown in FIG.

第１ハイサイドリレー回路１８０Ｈが備えるリレー１８１Ｈ、１８２Ｈ、１８３Ｈは、図２に示す第１リレー回路１８０が備えるリレー１８１、１８２、１８３と同様の構成を有する。第２ハイサイドリレー回路１９０Ｈが備えるリレー１９１Ｈ、１９２Ｈ、１９３Ｈは、図２に示す第２リレー回路１９０が備えるリレー１９１、１９２、１９３と同様の構成を有する。 The relays 181H, 182H, and 183H included in the first high-side relay circuit 180H have the same configuration as the relays 181, 182, and 183 included in the first relay circuit 180 shown in FIG. The relays 191H, 192H, and 193H included in the second high-side relay circuit 190H have the same configurations as the relays 191, 192, and 193 included in the second relay circuit 190 shown in FIG.

このように、電力変換装置１００は、ＧＮＤに接続されるリレー回路と、電源に接続されるリレー回路との両方を備えてもよい。 As described above, the power conversion device 100 may include both a relay circuit connected to the GND and a relay circuit connected to the power supply.

上述したとおり、第２インバータ１３０は、第１インバータ１２０の構造と実質的に同じ構造を備え、さらに、第２リレー回路１９０は、第１リレー回路１８０の構造と実質的に同じ構造を備える。実施形態の説明においては、説明の便宜上、例えば、紙面の左側のインバータを第１インバータ１２０と表記し、右側のインバータを第２インバータ１３０と表記している。ただし、このような表記は、本開示を限定する意図で解釈されてはならない。例えば、第１および第２インバータ１２０、１３０は、電力変換装置１００の構成要素として区別なく用いられ得る。 As described above, the second inverter 130 has substantially the same structure as the structure of the first inverter 120, and the second relay circuit 190 has substantially the same structure as the structure of the first relay circuit 180. In the description of the embodiment, for convenience of explanation, for example, the inverter on the left side of the paper is referred to as the first inverter 120, and the inverter on the right side is referred to as the second inverter 130. However, such notation shall not be construed with the intent of limiting this disclosure. For example, the first and second inverters 120 and 130 can be used without distinction as components of the power converter 100.

〔１−２．モータモジュール１０００の構造〕 図４は、本実施形態によるモータモジュール１０００のブロック構成を模式的に示している。 [1-2. Structure of Motor Module 1000] FIG. 4 schematically shows a block configuration of the motor module 1000 according to the present embodiment.

モータモジュール１０００は、電力変換装置１００と、モータ２００と、モータ制御装置３００とを備える。 The motor module 1000 includes a power conversion device 100, a motor 200, and a motor control device 300.

モータモジュール１０００は、モジュール化され、例えば、モータ、センサ、ドライバおよびコントローラを有する機電一体型モータとして製造および販売され得る。また、電力変換装置１００およびモータ制御装置３００から構成される、モータ２００以外のユニットをモジュール化して製造および販売し得る。 The motor module 1000 can be modularized and manufactured and sold, for example, as an electromechanical integrated motor having a motor, sensors, drivers and controllers. Further, a unit other than the motor 200, which is composed of the power conversion device 100 and the motor control device 300, can be manufactured and sold by modularizing.

モータ制御装置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、駆動回路３５０と、ＲＯＭ３６０とを備える。モータ制御装置３００は、電力変換装置１００に接続され、電力変換装置１００を制御することによりモータ２００を駆動する制御回路である。 The motor control device 300 includes, for example, a power supply circuit 310, an angle sensor 320, an input circuit 330, a controller 340, a drive circuit 350, and a ROM 360. The motor control device 300 is a control circuit that is connected to the power conversion device 100 and drives the motor 200 by controlling the power conversion device 100.

モータ制御装置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、モータ制御装置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。この場合、モータ制御装置３００は、目的とするモータトルクを制御することができる。
The motor control device 300 can realize closed loop control by controlling the position, rotation speed, current, and the like of the rotor of the target motor 200. The motor control device 300 may include a torque sensor instead of the angle sensor 320. In this case, the motor control device 300 can control the target motor torque.

電源回路３１０は、回路内の各ブロックに必要なＤＣ電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。 The power supply circuit 310 generates a DC voltage (for example, 3V, 5V) required for each block in the circuit.

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、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。 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 (hereinafter, referred to as “rotation signal”) and outputs the rotation signal to the controller 340.

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。 The input circuit 330 receives the motor current value (hereinafter, referred to as “actual current value”) detected by the current sensor 150, and converts the level of the actual current value into the input level of the controller 340 as necessary. , The actual current value is output to the controller 340. The input circuit 330 is, for example, an analog-to-digital conversion circuit.

コントローラ３４０は、駆動回路３５０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。 The controller 340 is an integrated circuit that controls the drive circuit 350, and is, for example, a microcontroller or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

コントローラ３４０は、電力変換装置１００の第１および第２インバータ１２０、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信号を生成し、それを駆動回路３５０に出力する。コントローラ３４０は、電力変換装置１００の電源遮断回路１１０における各ＳＷのオン・オフを制御してもよい。さらに、コントローラ３４０は、第１リレー回路１８０および第２リレー回路１９０のオン・オフ状態を切替えることが可能である。または、駆動回路３５０がコントローラ３４０の制御の下で、各リレー回路のオン・オフ状態の切替えを実行してもよい。ここで、リレー回路をオンするとは、例えば、そのリレー回路内の全てのリレーをオンすることである。リレー回路をオフするとは、例えば、そのリレー回路内の全てのリレーをオフすることである。例えば、第１リレー回路１８０のオフ状態は、リレー１８１、１８２および１８３の全てがオフ状態であることを指し、オン状態はそれらのリレーが全てオン状態であることを指す。 The controller 340 controls the switching operation (turn-on or turn-off) of each SW in the first and second inverters 120 and 130 of the power conversion device 100. The controller 340 sets a target current value according to the actual current value, the rotation signal of the rotor, and the like, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the drive circuit 350. The controller 340 may control the on / off of each SW in the power cutoff circuit 110 of the power conversion device 100. Further, the controller 340 can switch the on / off state of the first relay circuit 180 and the second relay circuit 190. Alternatively, the drive circuit 350 may switch the on / off state of each relay circuit under the control of the controller 340. Here, turning on the relay circuit means, for example, turning on all the relays in the relay circuit. To turn off a relay circuit is, for example, to turn off all relays in the relay circuit. For example, the off state of the first relay circuit 180 means that all of the relays 181, 182 and 183 are in the off state, and the on state means that all the relays are in the on state.

駆動回路３５０は、典型的にはゲートドライバ（またはプリドライバ）である。駆動回路３５０は、第１および第２インバータ１２０、１３０における各ＳＷのＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御する制御信号（ゲート制御信号）をＰＷＭ信号に従って生成し、各ＳＷのゲートに制御信号を与える。また、駆動回路３５０は、電源遮断回路１１０における各ＳＷのオン・オフを制御する制御信号を、コントローラ３４０からの指示に従って生成してもよい。駆動対象が低電圧で駆動可能なモータであるとき、ゲートドライバは必ずしも必要とされない場合がある。その場合、ゲートドライバの機能は、コントローラ３４０に実装され得る。 The drive circuit 350 is typically a gate driver (or pre-driver). The drive circuit 350 generates a control signal (gate control signal) for controlling the switching operation of the MOSFET of each SW in the first and second inverters 120 and 130 according to the PWM signal, and gives the control signal to the gate of each SW. Further, the drive circuit 350 may generate a control signal for controlling the on / off of each SW in the power cutoff circuit 110 according to an instruction from the controller 340. A gate driver may not always be required when the drive target is a motor that can be driven at low voltage. In that case, the function of the gate driver may be implemented in the controller 340.

ＲＯＭ３６０は、コントローラ３４０に電気的に接続される。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にモータ制御装置３００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。 The ROM 360 is electrically connected to the controller 340. The ROM 360 is, for example, a writable memory (eg, PROM), a rewritable memory (eg, a flash memory), or a read-only memory. The ROM 360 stores a control program including a group of instructions for causing the controller 340 to control the motor control device 300. For example, the control program is temporarily expanded to RAM (not shown) at boot time.

なお、図示する例では、１個のモータ制御装置３００が第１および第２インバータ１２０、１３０の両方を制御していたが、モータモジュール１０００は複数のモータ制御装置３００を備えてもよい。例えば、モータモジュール１０００が２個のモータ制御装置３００を備え、一方のモータ制御装置３００が第１インバータ１２０を制御し、他方のモータ制御装置３００が第２インバータ１３０を制御してもよい。 In the illustrated example, one motor control device 300 controls both the first and second inverters 120 and 130, but the motor module 1000 may include a plurality of motor control devices 300. For example, the motor module 1000 may include two motor control devices 300, one motor control device 300 may control the first inverter 120, and the other motor control device 300 may control the second inverter 130.

〔１−３．電力変換装置１００の動作〕

＜正常時の制御＞

モータ制御装置３００は、電源遮断回路１１０のＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４を全てオンする。電源遮断回路１１０の逆接続保護用のＳＷ１１５、１１６は常時オン状態であるとする。これにより、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。また、モータ制御装置３００は、第１リレー回路１８０および第２リレー回路１９０をオフする。これにより、第１リレー回路１８０を介した第１インバータ１２０とＧＮＤおよび電源１０１との接続は遮断され、第２リレー回路１９０を介した第２インバータ１３０とＧＮＤおよび電源１０１との接続は遮断される。この接続状態において、モータ制御装置３００は、第１および第２インバータ１２０、１３０の両方を用いて巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３を通電することによりモータ２００を駆動する。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。 [1-3. Operation of power converter 100]

<Control during normal operation>

The motor control device 300 turns on all SW111, 112, 113 and 114 of the power cutoff circuit 110. It is assumed that the SW115 and 116 for reverse connection protection of the power cutoff circuit 110 are always on. As a result, 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. Further, the first inverter 120 and the GND are electrically connected, and the second inverter 130 and the GND are electrically connected. Further, the motor control device 300 turns off the first relay circuit 180 and the second relay circuit 190. As a result, the connection between the first inverter 120 and the GND and the power supply 101 via the first relay circuit 180 is cut off, and the connection between the second inverter 130 and the GND and the power supply 101 via the second relay circuit 190 is cut off. To. In this connected state, the motor control device 300 drives the motor 200 by energizing the windings M1, M2 and M3 using both the first and second inverters 120 and 130. In the present specification, energizing the three-phase windings is referred to as "three-phase energization control".

図５は、三相通電制御に従って電力変換装置１００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相およびＣ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５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。 FIG. 5 illustrates a current waveform (sine wave) obtained by plotting the current values flowing in the A-phase, B-phase, and C-phase windings of the motor 200 when the power converter 100 is controlled according to the three-phase energization control. doing. The horizontal axis represents the motor electric angle (deg), and the vertical axis represents the current value (A). In the current waveform of FIG. 5, the current value is plotted every 30 ° of the electric angle. I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.

図５に示される電流波形において、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１００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に、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。その場合、インバータの回路内に零相電流が流れ得る。その結果、零相電流の影響を受けて制御誤差が発生し得る。厳密には、三相の巻線に流れる電流の総和は電気角毎に「０」にはならない点に留意されたい。例えば、モータ制御装置３００は、図５に示される電流波形が得られるＰＷＭ制御によって第１および第２インバータ１２０、１３０の各ＳＷのスイッチング動作を制御することが可能である。 In the current waveform shown in FIG. 5, the total sum of the currents flowing through the three-phase windings in consideration of the direction of the current is "0" for each electric angle. However, according to the circuit configuration of the power converter 100, since the current flowing through the three-phase windings can be controlled independently, it is possible to perform control in which the total current does not become "0". .. In that case, a zero-phase current can flow in the circuit of the inverter. As a result, a control error may occur under the influence of the zero-phase current. Strictly speaking, it should be noted that the sum of the currents flowing through the three-phase windings does not become "0" for each electrical angle. For example, the motor control device 300 can control the switching operation of each of the SWs of the first and second inverters 120 and 130 by PWM control that obtains the current waveform shown in FIG.

＜異常時の制御＞

上述したように、異常とは主としてスイッチ素子（ＦＥＴ）に故障が発生したことを意味する。ＦＥＴの故障には、大きく分けて「オープン故障」と「ショート故障」とがある。「オープン故障」は、ＦＥＴのソース−ドレイン間が開放する故障（換言すると、ソース−ドレイン間の抵抗ｒｄｓがハイインピーダンスになること）を指し、「ショート故障」は、ＦＥＴのソース−ドレイン間が短絡する故障を指す。スイッチ素子ＳＷのオープン故障とは、ＳＷが常にオフ状態（遮断状態）となり、オン状態（導通状態）にならない故障を指す。スイッチ素子ＳＷのショート故障とは、ＳＷが常にオン状態となり、オフ状態にならない故障を指す。 <Control in case of abnormality>

As described above, the abnormality mainly means that a failure has occurred in the switch element (FET). FET failures are roughly classified into "open failures" and "short failures". "Open failure" refers to a failure in which the source and drain of the FET are opened (in other words, the resistance rds between the source and drain becomes high impedance), and "short failure" is a failure in which the source and drain of the FET are open. Refers to a short-circuit failure. The open failure of the switch element SW refers to a failure in which the SW is always in the off state (blocking state) and not in the on state (conduction state). A short-circuit failure of the switch element SW refers to a failure in which the SW is always on and not turned off.

再び図１を参照する。電力変換装置１００の動作時において故障が発生する場合、通常は、第１および第２インバータ１２０および１３０の１２個のスイッチ素子のうちの１つのスイッチ素子がランダムに故障するランダム故障が発生すると考えられる。ただし、複数のスイッチ素子が連鎖的に故障することも発生することが想定される。連鎖的な故障とは、例えば１つのレグのハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子に故障が同時に発生することを意味する。本開示は、これらの故障を範疇とする。 See FIG. 1 again. When a failure occurs during the operation of the power converter 100, it is usually considered that a random failure occurs in which one of the 12 switch elements of the first and second inverters 120 and 130 randomly fails. Be done. However, it is assumed that a plurality of switch elements may fail in a chain. A chain failure means that, for example, a failure occurs simultaneously in a high-side switch element and a low-side switch element of one leg. The present disclosure categorizes these failures.

電力変換装置１００を長期間使用すると、ランダム故障が起こる可能性がある。なお、ランダム故障は、製造時に発生し得る製造故障とは異なる。２つのインバータの複数のスイッチ素子のうちの１つでも故障すると、上記の正常時の三相通電制御はもはや不可能となる。 If the power converter 100 is used for a long period of time, a random failure may occur. Random failures are different from manufacturing failures that can occur during manufacturing. If even one of the plurality of switch elements of the two inverters fails, the above-mentioned normal three-phase energization control is no longer possible.

故障検知の一例として、駆動回路３５０は、スイッチ素子のドレイン−ソース間の電圧Ｖｄｓを監視し、所定の閾値電圧とＶｄｓとを比較することによって、スイッチ素子の故障を検知する。閾値電圧は、例えば外部ＩＣ（不図示）とのデータ通信および外付け部品によって駆動回路３５０に設定される。駆動回路３５０は、コントローラ３４０のポートと接続され、故障検知信号をコントローラ３４０に通知する。例えば、駆動回路３５０は、スイッチ素子の故障を検知すると、故障検知信号をアサートする。コントローラ３４０は、アサートされた故障検知信号を受信すると、駆動回路３５０の内部データを読み出して、複数のスイッチ素子のうちのどのスイッチ素子が故障しているのかを判別する。 As an example of failure detection, the drive circuit 350 monitors the voltage Vds between the drain and the source of the switch element, and detects the failure of the switch element by comparing the predetermined threshold voltage with Vds. The threshold voltage is set in the drive circuit 350 by, for example, data communication with an external IC (not shown) and an external component. The drive circuit 350 is connected to the port of the controller 340 and notifies the controller 340 of the failure detection signal. For example, when the drive circuit 350 detects a failure of the switch element, it asserts a failure detection signal. When the controller 340 receives the asserted failure detection signal, it reads out the internal data of the drive circuit 350 and determines which switch element among the plurality of switch elements is failed.

故障検知の他の一例としては、コントローラ３４０は、モータの実電流値と目標電流値との差に基づいてスイッチ素子の故障を検知することも可能である。ただし、故障検知は、これらの手法に限られず、故障検知に関する公知の手法を広く用いることができる。 As another example of failure detection, the controller 340 can also detect a failure of the switch element based on the difference between the actual current value of the motor and the target current value. However, the failure detection is not limited to these methods, and a known method for failure detection can be widely used.

コントローラ３４０は、故障検知信号がアサートされると、電力変換装置１００の制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。例えば、正常時から異常時に制御を切替えるタイミングは、故障検知信号がアサートされてから１０ｍｓｅｃ〜３０ｍｓｅｃ程度である。 When the failure detection signal is asserted, the controller 340 switches the control of the power conversion device 100 from the normal control to the abnormal control. For example, the timing for switching the control from the normal time to the abnormal time is about 10 msec to 30 msec after the failure detection signal is asserted.

図６および図７は、第１インバータ１２０のＡ相レグの２つのスイッチ素子が連鎖的に故障した場合の回路内のスイッチ素子およびリレー回路のオン・オフ状態を示している。 6 and 7 show an on / off state of the switch element and the relay circuit in the circuit when the two switch elements of the A-phase leg of the first inverter 120 fail in a chain.

例えば、第１インバータ１２０におけるＡ相レグのＳＷ１２１Ｈ、１２１Ｌが連鎖的にオープン故障したとする。上述したように、正常時の三相通電制御において、インバータの回路内に零相電流が流れ得る。 For example, it is assumed that the SW121H and 121L of the A-phase leg in the first inverter 120 are chain-open failure. As described above, in the normal three-phase energization control, a zero-phase current can flow in the circuit of the inverter.

ここで、仮に第１リレー回路１８０が電源１０１およびＧＮＤの両方に接続されていない構成を考える。モータ制御装置３００は、モータ制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える場合、第１リレー回路１８０をオンし、かつ、電源遮断回路１１０のＳＷ１１１、１１２をオフする。第２リレー回路１９０はオフしたままである。これにより、電源１０１およびＧＮＤから第１インバータ１２０を電気的に分離し、第１リレー回路１８０のノードＮ１８をモータ２００の中性点として機能させることができる。換言すると、モータ２００の結線をＹ結線に切替えることができる。 Here, consider a configuration in which the first relay circuit 180 is not connected to both the power supply 101 and the GND. When switching the motor control from the normal control to the abnormal control, the motor control device 300 turns on the first relay circuit 180 and turns off the SW111 and 112 of the power cutoff circuit 110. The second relay circuit 190 remains off. As a result, the first inverter 120 can be electrically separated from the power supply 101 and the GND, and the node N18 of the first relay circuit 180 can function as the neutral point of the motor 200. In other words, the connection of the motor 200 can be switched to the Y connection.

但し、このような制御に従いＳＷ１１１、１１２がオフされると、ノードＮ１８、すなわち、中性点は、電源１０１およびＧＮＤから絶縁されてしまう。従って、それまで回路内に存在していた零相電流の電流経路が突然断たれることとなる。過電圧が発生し、そのことが回路内の電子部品、例えばＳＷの破損を誘発することが起こり得る。 However, when the SW111 and 112 are turned off according to such control, the node N18, that is, the neutral point is isolated from the power supply 101 and the GND. Therefore, the current path of the zero-phase current that had existed in the circuit until then is suddenly cut off. Overvoltages can occur, which can lead to damage to electronic components in the circuit, such as SW.

図６に示す本実施形態による電力変換装置１００では、第１リレー回路１８０は、ＳＷ１１１を介してＧＮＤに接続されている。第１リレー回路１８０をオンにしてノードＮ１８に中性点を構成したタイミングでは、ＳＷ１１１をオンにしておく。ノードＮ１８はＧＮＤから絶縁されないので、ノードＮ１８とＧＮＤとの間で零相電流Ｉｚの経路が確保される。 In the power conversion device 100 according to the present embodiment shown in FIG. 6, the first relay circuit 180 is connected to the GND via SW111. At the timing when the first relay circuit 180 is turned on and the neutral point is configured in the node N18, SW111 is turned on. Since the node N18 is not isolated from the GND, a path of the zero-phase current Iz is secured between the node N18 and the GND.

図７に示す本実施形態による電力変換装置１００では、第１リレー回路１８０は、ＳＷ１１２、１１５を介して電源１０１に接続されている。第１リレー回路１８０をオンにしてノードＮ１８に中性点を構成したタイミングでは、ＳＷ１１２、１１５をオンにしておく。ノードＮ１８は電源１０１から絶縁されないので、ノードＮ１８と電源１０１との間で零相電流Ｉｚの経路が確保される。 In the power conversion device 100 according to the present embodiment shown in FIG. 7, the first relay circuit 180 is connected to the power supply 101 via SW 112 and 115. At the timing when the first relay circuit 180 is turned on and the neutral point is configured in the node N18, SW112 and 115 are turned on. Since the node N18 is not isolated from the power supply 101, a path of the zero-phase current Iz is secured between the node N18 and the power supply 101.

本実施形態の電力変換装置１００では、第１リレー回路１８０をオンにして中性点を構成するとき、回路内に残存していた零相電流を外部に逃がすことができる。その結果、回路内の電子部品の破損を効果的に抑制することが可能となる。 In the power conversion device 100 of the present embodiment, when the first relay circuit 180 is turned on to form the neutral point, the zero-phase current remaining in the circuit can be released to the outside. As a result, it is possible to effectively suppress damage to electronic components in the circuit.

また、第１リレー回路１８０をオンにして中性点を構成するタイミングでは、第１インバータ１２０の故障していないスイッチ素子はオンにしてもよい。これにより、零相電流をより効率良く外部に逃がすことができる。 Further, at the timing when the first relay circuit 180 is turned on to form the neutral point, the switch element of the first inverter 120 which has not failed may be turned on. As a result, the zero-phase current can be released to the outside more efficiently.

モータ制御装置３００は、第１リレー回路１８０をオンした後、零相電流が外部に逃げて小さくなった時点で、電源遮断回路１１０のＳＷ１１１、１１２をオフする。例えば、モータ制御装置３００は、先ず、第１リレー回路１８０をオンする。モータ制御装置３００は、零相電流を監視し、それが所定値未満になることを確認してから、ＳＷ１１１、１１２をオフする。この制御により、ＳＷ１１１、１１２、およびインバータ内のスイッチ素子の破損をより確実に防止することが可能となる。 After turning on the first relay circuit 180, the motor control device 300 turns off the SW111 and 112 of the power cutoff circuit 110 when the zero-phase current escapes to the outside and becomes small. For example, the motor control device 300 first turns on the first relay circuit 180. The motor control device 300 monitors the zero-phase current, confirms that it is less than a predetermined value, and then turns off the SW111 and 112. This control makes it possible to more reliably prevent damage to the SW111, 112, and the switch element in the inverter.

零相電流が所定値未満になった後、モータ制御装置３００は、電源遮断回路１１０のＳＷ１１１、１１２をオフする。モータ制御装置３００は、第１インバータ１２０における故障していないＳＷ１２２Ｈ、１２２Ｌ、１２３Ｈおよび１２３Ｌを全てオフする。この状態で、モータ制御装置３００は、例えば図５に示される電流波形が得られるＰＷＭ制御によって第２インバータ１３０の各スイッチ素子のスイッチング動作を制御する。このように、モータ制御装置３００は、スイッチ素子の故障後にＹ結線モータの駆動モードに速やかに切替えることができ、モータ２００の駆動を継続させることができる。 After the zero-phase current becomes less than a predetermined value, the motor control device 300 turns off the SW111 and 112 of the power cutoff circuit 110. The motor control device 300 turns off all the non-failed SW122H, 122L, 123H and 123L in the first inverter 120. In this state, the motor control device 300 controls the switching operation of each switch element of the second inverter 130 by PWM control for obtaining the current waveform shown in FIG. 5, for example. In this way, the motor control device 300 can quickly switch to the drive mode of the Y-connection motor after the failure of the switch element, and can continue the drive of the motor 200.

図３に例示したように、電力変換装置１００が、ＧＮＤに接続されるリレー回路と、電源に接続されるリレー回路との両方を備える場合は、それらリレー回路の少なくとも一方を用いて中性点を構成することができる。この場合も、電源遮断回路１１０のスイッチ素子のオン・オフを制御することで、零相電流を外部に逃がすことができる。 As illustrated in FIG. 3, when the power converter 100 includes both a relay circuit connected to the GND and a relay circuit connected to the power supply, at least one of the relay circuits is used as a neutral point. Can be configured. In this case as well, the zero-phase current can be released to the outside by controlling the on / off of the switch element of the power cutoff circuit 110.

（実施形態２）

図８は、本実施形態による電動パワーステアリング装置２０００の典型的な構成を模式的に示している。 (Embodiment 2)

FIG. 8 schematically shows a typical configuration of the electric power steering device 2000 according to the present embodiment.

自動車等の車両は一般に、電動パワーステアリング装置を有する。本実施形態による電動パワーステアリング装置２０００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２０００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。 Vehicles such as automobiles generally have an electric power steering device. The electric power steering device 2000 according to the present embodiment includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 that generates an auxiliary torque. The electric power steering device 2000 generates an auxiliary torque that assists the steering torque of the steering system generated by the driver operating the steering handle. The auxiliary torque reduces the burden on the driver's operation.

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。 The steering system 520 includes, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522, a universal shaft joint 523A, 523B, a rotating shaft 524, a rack and pinion mechanism 525, a rack shaft 526, left and right ball joints 552A, 552B, tie rods 527A, 527B, and a knuckle. It is equipped with 528A, 528B, and left and right steering wheels 529A and 529B.

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。 The auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an electronic control unit (ECU) 542 for an automobile, a motor 543, and a speed reduction mechanism 544. The steering torque sensor 541 detects the steering torque in the steering system 520. The ECU 542 generates a drive signal based on the detection signal of the steering torque sensor 541. The motor 543 generates an auxiliary torque according to the steering torque based on the drive signal. The motor 543 transmits the generated auxiliary torque to the steering system 520 via the reduction mechanism 544.

ＥＣＵ５４２は、例えば、実施形態１によるコントローラ３４０および駆動回路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２０００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によるモータモジュール１０００を好適に用いることができる。 The ECU 542 includes, for example, the controller 340 and the drive circuit 350 according to the first embodiment. In automobiles, an electronic control system centered on an ECU is constructed. In the electric power steering device 2000, for example, the motor drive unit is constructed by the ECU 542, the motor 543, and the inverter 545. The motor module 1000 according to the first embodiment can be preferably used for the unit.

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。 The embodiments of the present disclosure can be widely used in various devices including various motors, such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators and electric power steering devices.

１００ ：電力変換装置１０１ ：電源１０２ ：コイル１０３ ：コンデンサ１１０ ：電源切替回路１１１ ：第１スイッチ素子（ＳＷ）１１２ ：第２スイッチ素子（ＳＷ）１１３ ：第３スイッチ素子（ＳＷ）１１４ ：第４スイッチ素子（ＳＷ）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１８０ ：第１リレー回路１９０ ：第２リレー回路２００ ：電動モータ３００ ：モータ制御装置３１０ ：電源回路３２０ ：角度センサ３３０ ：入力回路３４０ ：マイクロコントローラ３５０ ：駆動回路３６０ ：ＲＯＭ１０００ ：モータモジュール２０００ ：電動パワーステアリング装置 100: Power converter 101: Power supply 102: Coil 103: Condenser 110: Power supply switching circuit 111: First switch element (SW) 112: Second switch element (SW) 113: Third switch element (SW) 114: Fourth Switch element (SW) 115: 5th switch element 116: 6th switch element 120: 1st inverter 130: 2nd inverter 150: Current sensor 180: 1st relay circuit 190: 2nd relay circuit 200: Electric motor 300: Motor Control device 310: Power supply circuit 320: Angle sensor 330: Input circuit 340: Microcontroller 350: Drive circuit 360: ROM1000: Motor module 2000: Electric power steering device

Claims (11)

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る第１インバータと、



前記各相の巻線の他端に接続される第２インバータと、



前記各相の巻線の一端と、前記電源およびグランドの一方との間に接続される第１リレー回路と、



前記各相の巻線の他端と、前記電源および前記グランドの一方との間に接続される第２リレー回路と、



を備える、電力変換装置。A power conversion device that converts power from a power source into 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 the winding of each phase of the motor,



A second inverter connected to the other end of the winding of each phase,



A first relay circuit connected between one end of the winding of each phase and one of the power supply and the ground.



A second relay circuit connected between the other end of the winding of each phase and one of the power supply and the ground.



A power conversion device. 前記ｎ相の巻線は、第１相の巻線、第２相の巻線および第３相の巻線を含み、



前記第１リレー回路は、



前記第１相の巻線の一端と前記電源およびグランドの一方との間に接続される第１リレーと、



前記第２相の巻線の一端と前記電源およびグランドの一方との間に接続される第２リレーと、



前記第３相の巻線の一端と前記電源およびグランドの一方との間に接続される第３リレーと、



を備える、請求項１に記載の電力変換装置。The n-phase windings include a first phase winding, a second phase winding and a third phase winding.



The first relay circuit



A first relay connected between one end of the first phase winding and one of the power supply and ground,



A second relay connected between one end of the second phase winding and one of the power supply and ground,



A third relay connected between one end of the third phase winding and one of the power supply and ground,



The power conversion device according to claim 1. 前記第１インバータは、複数のローサイドスイッチ素子および複数のハイサイドスイッチ素子を備え、



前記第１インバータの第１ローサイドスイッチ素子および第１ハイサイドスイッチ素子は、前記第１相の巻線の一端に接続され、



前記第１インバータの第２ローサイドスイッチ素子および第２ハイサイドスイッチ素子は、前記第２相の巻線の一端に接続され、



前記第１インバータの第３ローサイドスイッチ素子および第３ハイサイドスイッチ素子は、前記第３相の巻線の一端に接続される、請求項２に記載の電力変換装置。The first inverter includes a plurality of low-side switch elements and a plurality of high-side switch elements.



The first low-side switch element and the first high-side switch element of the first inverter are connected to one end of the winding of the first phase.



The second low-side switch element and the second high-side switch element of the first inverter are connected to one end of the winding of the second phase.



The power conversion device according to claim 2, wherein the third low-side switch element and the third high-side switch element of the first inverter are connected to one end of the winding of the third phase. 前記第１リレーは、前記第１ローサイドスイッチ素子または前記第１ハイサイドスイッチ素子と並列に、前記第１相の巻線の一端に接続され、



前記第２リレーは、前記第２ローサイドスイッチ素子または前記第２ハイサイドスイッチ素子と並列に、前記第２相の巻線の一端に接続され、



前記第３リレーは、前記第３ローサイドスイッチ素子または前記第３ハイサイドスイッチ素子と並列に、前記第３相の巻線の一端に接続される、請求項３に記載の電力変換装置。The first relay is connected to one end of the winding of the first phase in parallel with the first low-side switch element or the first high-side switch element.



The second relay is connected to one end of the second phase winding in parallel with the second low side switch element or the second high side switch element.



The power conversion device according to claim 3, wherein the third relay is connected to one end of the winding of the third phase in parallel with the third low-side switch element or the third high-side switch element. 前記第１インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第１スイッチ素子をさらに備え、



前記第１リレーは、前記第１相の巻線の一端と前記第１スイッチ素子との間に接続され、 前記第２リレーは、前記第２相の巻線の一端と前記第１スイッチ素子との間に接続され、



前記第３リレーは、前記第３相の巻線の一端と前記第１スイッチ素子との間に接続される、請求項２から４のいずれかに記載の電力変換装置。Further, a first switch element for switching connection / non-connection between the first inverter and the ground is provided.



The first relay is connected between one end of the winding of the first phase and the first switch element, and the second relay is connected to one end of the winding of the second phase and the first switch element. Connected between



The power conversion device according to any one of claims 2 to 4, wherein the third relay is connected between one end of the winding of the third phase and the first switch element. 前記第１インバータに中性点を構成するタイミングにおいて前記第１スイッチ素子はオン状態であり、その後にオフ状態になる、請求項５に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 5, wherein the first switch element is turned on and then turned off at the timing of forming a neutral point in the first inverter. 前記第１インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第２スイッチ素子をさらに備え、



前記第１リレーは、前記第１相の巻線の一端と前記第２スイッチ素子との間に接続され、



前記第２リレーは、前記第２相の巻線の一端と前記第２スイッチ素子との間に接続され、



前記第３リレーは、前記第３相の巻線の一端と前記第２スイッチ素子との間に接続される、請求項２から４のいずれかに記載の電力変換装置。Further provided with a second switch element for switching connection / disconnection between the first inverter and the power supply.



The first relay is connected between one end of the winding of the first phase and the second switch element.



The second relay is connected between one end of the winding of the second phase and the second switch element.



The power conversion device according to any one of claims 2 to 4, wherein the third relay is connected between one end of the winding of the third phase and the second switch element. 前記第１インバータに中性点を構成するタイミングにおいて前記第２スイッチ素子はオン状態であり、その後にオフ状態になる、請求項７に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 7, wherein the second switch element is turned on and then turned off at the timing of forming a neutral point in the first inverter. 前記第１リレー回路は、前記各相の巻線の一端と前記電源との間に接続され、



前記第２リレー回路は、前記各相の巻線の他端と前記電源との間に接続され、



前記電力変換装置は、



前記各相の巻線の一端と、前記グランドとの間に接続される第３リレー回路と、



前記各相の巻線の他端と、前記グランドとの間に接続される第４リレー回路と、



をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の電力変換装置。The first relay circuit is connected between one end of the winding of each phase and the power supply.



The second relay circuit is connected between the other end of the winding of each phase and the power supply.



The power converter



A third relay circuit connected between one end of the winding of each phase and the ground.



A fourth relay circuit connected between the other end of the winding of each phase and the ground.



The power conversion device according to any one of claims 1 to 8, further comprising. モータと、



請求項１から９のいずれかに記載の電力変換装置と、



前記電力変換装置を制御する制御回路と、



を備える、モータモジュール。With the motor



The power conversion device according to any one of claims 1 to 9,



A control circuit that controls the power converter and



The motor module. 請求項１０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。 An electric power steering device including the motor module according to claim 10.
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