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CN110022116B - 电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法 - Google Patents

电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法 Download PDF

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CN110022116B
CN110022116B CN201811600808.8A CN201811600808A CN110022116B CN 110022116 B CN110022116 B CN 110022116B CN 201811600808 A CN201811600808 A CN 201811600808A CN 110022116 B CN110022116 B CN 110022116B
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Abstract

本发明提供电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法。有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。控制部(30)针对直流电源(2)、电动机(3)、逆变器(11)以及传感器(20)中的至少一个进行异常判定。另外，控制部(30)在通过异常判定而判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于电动机(3)的转矩，来进行使高侧开关元件组(S1、S2、S3)和低侧开关元件组(S4、S5、S6)中的一方成为接通状态并且使另一方成为断开状态的三相短路控制以及使高侧开关元件组(S1、S2、S3)和低侧开关元件组(S4、S5、S6)全部成为断开状态的全开路控制中的任一方。

Description

电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法
技术领域
本公开涉及一种电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法。
背景技术
以往，已知一种利用直流电源的电力来控制电动机的电动机控制装置。作为这种电动机控制装置的一例，在专利文献1中公开了如下一种电动汽车的电气系统：将电池作为电源来通过电压型逆变器对车辆驱动用的永磁体型同步电动机进行驱动。在该电动汽车的电气系统中，在车辆行驶过程中发生从电池起直到逆变器为止的直流电路开路那样的异常时，使逆变器的上侧臂或下侧臂的开关元件一并接通，由此使同步电动机的输入端子短路，来使来自逆变器的电力供给停止。
专利文献1：日本特开平9-47055号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1的电气系统作为电动机控制装置而言存在改善的余地。
例如，在专利文献1的电气系统中，如果正在进行由于发生异常而使逆变器的上侧臂或下侧臂的开关元件一并接通的控制时同步电动机的转速降低，则有可能由于作用于同步电动机的再生转矩而导致同步电动机的转速急剧降低。此外，可以考虑在发生了异常的情况下进行使逆变器的所有开关元件断开的控制。然而，如果正在进行由于发生异常而使逆变器的所有开关元件断开的控制时同步电动机的转速上升，则有可能由于从同步电动机经由逆变器向电池侧再生的电力而将电源与逆变器进行连接的电力线成为过电压(例如超过法规电压的电压)。像这样，在专利文献1的电气系统中，难以抑制同步电动机的急剧减速以及将电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
因此，在本公开中，提供一种能够实现进一步的改善的电动机控制装置。
用于解决问题的方案
本公开涉及一种利用直流电源的电力来控制三相交流式的电动机的电动机控制装置，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与所述电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与所述直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息；以及控制部。所述控制部针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定，所述控制部进行基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作的通常控制，直到通过所述异常判定而判定为存在异常为止，所述控制部在通过所述异常判定而判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组及包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制。
另外，本公开涉及一种电动机控制装置的控制方法，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与三相交流式的电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；以及传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息，其中，该电动机控制装置的控制方法包括以下步骤：异常判定步骤，针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定；通常控制步骤，基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到通过所述异常判定步骤判定为存在异常为止；以及异常持续对应步骤，在通过所述异常判定步骤判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组及包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制。
发明的效果
本公开的一个方式所涉及的电动机控制装置和电动机控制装置的控制方法能够实现进一步的改善。例如，能够有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
附图说明
图1是例示基于实施方式1的电动机控制装置的结构的框图。
图2是例示开关控制部的结构的框图。
图3是例示三相短路控制中的转矩与转速的关系的曲线图。
图4是例示全开路控制中的转矩与转速的关系的曲线图。
图5是例示弱磁控制的切换动作的流程图。
图6是例示异常发生对应动作的流程图。
图7是例示异常持续对应动作的流程图。
图8是例示基于实施方式2的电动机控制装置的结构的框图。
图9是例示基于实施方式3的电动机控制装置的结构的框图。
图10是例示三相短路控制的详细内容的流程图。
图11是例示基于实施方式4的电动机控制装置的结构的框图。
图12是例示由实施方式4的异常控制选择部进行的动作的流程图。
图13是例示由实施方式4的异常控制执行部进行的动作的流程图。
图14是例示基于实施方式5的电动机控制装置的结构的框图。
附图标记说明
10、40：电动机控制装置；2：直流电源；3：电动机；11：逆变器；12：平滑电容器；20：传感器；21u～21w：电流传感器；22：磁极位置传感器；30、50：控制部；31、51：异常判定部；32：开关控制部；33：动作控制部；52：通常控制部；53：异常控制部；531：异常控制选择部；532：异常控制执行部；55：控制处理部；LP：电源线；LG：接地线；LOu～LOw：输出线。
具体实施方式
本公开的一个方式所涉及的电动机控制装置利用直流电源的电力来控制三相交流式的电动机，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与所述电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与所述直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；传感器，其用于探测在所述逆变器的开关动作的控制中使用的信息；以及控制部。所述控制部针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定，所述控制部进行基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作的通常控制，直到通过所述异常判定而判定为存在异常为止，所述控制部在通过所述异常判定而判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组和包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制。
由此，通过在异常持续期间内根据作用于电动机的转矩来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，由此能够有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
另外，也可以是，所述控制部具有：异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个进行异常判定；开关控制部，其进行所述通常控制、所述三相短路控制及所述全开路控制；以及动作控制部，其使所述开关控制部进行所述通常控制直到由所述异常判定部判定为存在异常为止，在所述异常持续期间内根据作用于所述电动机的转矩，来使该开关控制部进行该三相短路控制和该全开路控制中的任一方。
由此，通过控制部中的异常判定部、开关控制部以及动作控制部的具体的连动，能够有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
另外，也可以是，所述异常判定部通过与所述开关控制部和所述动作控制部相独立的硬件构成，当判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个存在异常时，将异常探测信号输出到该动作控制部。
由此，通过由硬件构成异常判定部，相比于由软件构成异常判定部的情况，能够更迅速地进行异常判定部中的异常判定。
另外，也可以是，所述动作控制部通过与所述开关控制部相独立的硬件构成，将用于使该开关控制部进行所述通常控制、所述三相短路控制以及所述全开路控制中的任一个控制的控制信号输出到该开关控制部。
由此，通过由硬件构成动作控制部，相比于由软件构成动作控制部的情况，能够更迅速地进行动作控制部对开关控制部的控制。
另外，也可以是，在所述异常持续期间内，当正在进行所述三相短路控制的情况下作用于所述电动机的转矩低于预先决定的第一转矩阈值时，所述控制部结束该三相短路控制并开始所述全开路控制，当正在进行该全开路控制的情况下作用于该电动机的转矩超过预先决定的第二转矩阈值时，所述控制部结束该全开路控制并开始该三相短路控制。
由此，通过在异常持续期间内根据作用于电动机的转矩来相互切换地进行三相短路控制和全开路控制，能够有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
另外，也可以是，所述传感器包括：电流传感器，其对流过所述电动机的相电流进行探测；以及磁极位置传感器，其对该电动机的磁极位置进行探测，所述控制部基于由所述电流传感器探测出的所述相电流和由所述磁极位置传感器探测出的所述磁极位置，来获取作用于所述电动机的转矩。
由此，不需要另外设置用于探测作用于电动机的转矩的转矩传感器。
另外，也可以是，所述控制部在所述通常控制中，根据所述电动机的转速来对该电动机实施弱磁控制，当通过所述异常判定而判定为存在异常时，根据有无实施对所述电动机的弱磁控制以及该电动机的转速中的至少一方来进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方。
由此，能够适当地进行三相短路控制和全开路控制中的与有无实施对电动机的弱磁控制以及电动机的转速中的至少一方相应的控制。
另外，也可以是，所述控制部具有：异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器进行异常判定；通常控制部，其基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常为止；以及异常控制部，所述异常控制部具有：异常控制选择部，其在由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及异常控制执行部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的由所述异常控制选择部选择出的控制。
由此，除了在异常持续期间内有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方的效果以外，还能够在由异常判定部判定为存在异常之前，事先根据电动机的动作状态选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，因此能够在由异常判定部判定为存在异常的情况下，迅速地进行三相短路控制或全开路控制。
另外，也可以是，所述异常判定部通过与所述通常控制部和所述异常控制部相独立的硬件构成，当判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常时，输出异常探测信号，所述通常控制部基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部输出所述异常探测信号为止，当由所述异常判定部输出所述异常探测信号时，所述异常控制部根据所述电动机的动作状态选择进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方。
由此，在通过异常判定而判定为存在异常的情况下，能够适当地进行三相短路控制和全开路控制中的与电动机的动作状态(具体地说，有无实施对电动机的弱磁控制以及电动机的转速中的至少一方)相应的控制。
另外，也可以是，所述异常判定部针对所述三个高侧开关元件以及所述三个低侧开关元件中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于接通状态的短路异常，所述异常控制部构成为在所述三相短路控制中使所述高侧开关元件组和所述低侧开关元件组中的包括由所述异常判定部判定为所述短路异常的开关元件的开关元件组成为接通状态。
由此，即使是六个开关元件(三个高侧开关元件以及三个低侧开关元件)发生了短路异常的情况，也能够正常地进行三相短路控制。
另外，也可以是，所述异常判定部构成为针对所述三个高侧开关元件以及所述三个低侧开关元件中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于断开状态的开路异常，所述异常控制部构成为在所述三相短路控制中使所述高侧开关元件组和所述低侧开关元件组中的包括由所述异常判定部判定为所述开路异常的开关元件的开关元件组成为断开状态。
由此，即使是六个开关元件(三个高侧开关元件以及三个低侧开关元件)发生了开路异常的情况，也能够正常地进行三相短路控制。
本公开的一个方式所涉及的电动机控制装置利用直流电源的电力来控制三相交流式的电动机，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与所述电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与所述直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；传感器，其用于探测在所述逆变器的开关动作的控制中使用的信息；异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器进行异常判定；通常控制部，其基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常为止；以及异常控制部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常时，根据该电动机的动作状态，来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组和包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制。所述异常控制部具有：异常控制选择部，其在由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及异常控制执行部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的由所述异常控制选择部选择出的控制。
由此，能够在由异常判定部判定为存在异常之前，事先根据电动机的动作状态来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，因此能够在由异常判定部判定为存在异常的情况下，迅速地进行三相短路控制或全开路控制。
本公开的一个方式涉及电动机控制装置的控制方法，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与三相交流式的电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；以及传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息，其中，该电动机控制装置的控制方法包括以下步骤：异常判定步骤，针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定；通常控制步骤，基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到通过所述异常判定步骤判定为存在异常为止；以及异常持续对应步骤，在通过所述异常判定步骤判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组及包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制。
由此，通过在异常持续期间内根据作用于电动机的转矩来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，能够有效地抑制电动机的急剧减速以及将直流电源与逆变器进行连接的电力线的过电压这两方。
另外，也可以是，所述电动机控制装置的控制方法还包括异常控制步骤，所述异常控制步骤包括以下步骤：异常控制选择步骤，在通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及异常控制执行步骤，当通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的通过所述异常控制选择步骤选择出的控制。
由此，除了进行三相短路控制和全开路控制中的与作用于电动机的转矩相应的控制以外，还能够在通过异常判定步骤判定为存在异常之前，事先根据电动机的动作状态来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，因此能够在通过异常判定步骤判定为存在异常的情况下，迅速地进行三相短路控制或全开路控制。
本公开的一个方式涉及电动机控制装置的控制方法，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与三相交流式的电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；以及传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息，其中，该电动机控制装置的控制方法包括以下步骤：异常判定步骤，针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器进行异常判定；以及异常控制步骤，在所述异常判定步骤中判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常的情况下，根据所述电动机的动作状态，来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组和包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制，其中，所述异常控制步骤包括以下步骤：异常控制选择步骤，在通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及异常控制执行步骤，当通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的通过所述异常控制选择步骤选择出的控制。
由此，由于能够在通过异常判定步骤判定为存在异常之前，事先根据电动机的动作状态来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，因此能够在通过异常判定步骤判定为存在异常的情况下，迅速地进行三相短路控制或全开路控制。
下面，参照附图具体地说明实施方式。
此外，下面说明的实施方式均表示包括性的或具体的例子。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置和连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，并非旨在对本发明进行限定。另外，关于以下实施方式的结构要素中的表示的最上位概念的独立权利要求中所没有记载的结构要素，作为任意的结构要素进行说明。另外，各图是示意图，并非严格地进行图示。另外，在各图中，对相同的结构构件标注相同的附图标记。
(实施方式1)
图1例示了基于实施方式1的电动机控制装置10的结构。该电动机控制装置10构成为利用直流电源2的电力来控制三相交流式的电动机3。在本例中，电动机3构成为对电动车辆的驱动轮(省略图示)进行驱动。在该电动车辆中，在电动机3与驱动轮之间设置有用于传递动力的动力传递机构(省略图示)。动力传递机构例如由差动齿轮、驱动轴构成。电动机3的旋转力经由动力传递机构被传递到驱动轮。与此同样地，驱动轮的旋转力经由动力传递机构被传递到电动机3。此外，也可以不经由动力传递机构而是将电动机3与电动车辆的驱动轮直接连结。
另外，在本例中，电动机3由永磁电动机构成。例如，电动机3通过嵌入磁体式同步电动机(IPMSM)、表面磁体式同步电动机(SPMSM)等构成。此外，电动机3也可以由无刷电动机构成。直流电源2例如也可以由锂离子电池构成。
在本例中，电动机控制装置10具备逆变器11、平滑电容器12、传感器20以及控制部30。
[逆变器]
逆变器11构成为通过开关动作将从直流电源2供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机3。具体地说，逆变器11具有三个高侧开关元件(第一、第二、第三高侧开关元件S1、S2、S3)以及三个低侧开关元件(第一、第二、第三低侧开关元件S4、S5、S6)。
三个高侧开关元件S1～S3分别连接于同电动机3的三个输入端子分别连接的三个输出线(第一、第二、第三输出线LOu、LOv、LOw)与同直流电源2的正极连接的电源线LP之间。例如，高侧开关元件S1～S3由场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，高侧开关元件S1～S3也可以使用宽带隙半导体构成。
三个低侧开关元件S4～S6分别连接于三个输出线LOu～LOw与同直流电源2的负极连接的接地线LG之间。例如，低侧开关元件S4～S6由场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，低侧开关元件S4～S6也可以使用宽带隙半导体构成。
此外，在本例中，在六个开关元件S1～S6上各自并联连接有续流二极管。这些续流二极管可以是寄生于开关元件S1～S6的寄生二极管，也可以是与开关元件S1～S6独立地构成的二极管元件。
[平滑电容器]
平滑电容器12连接于电源线LP与接地线LG之间，构成为使施加于电源线LP的电源电压VP平滑化。具体地说，平滑电容器12构成为降低电源电压VP的波动、吸收浪涌电压等。例如，平滑电容器12由电解电容器、薄膜电容器构成。
[传感器]
传感器20构成为探测在逆变器11的开关动作的控制中使用的信息。在本例中，在电动机控制装置10中设置有与三个输出线LOu～LOw分别对应的三个电流传感器(第一、第二、第三电流传感器21u、21v、21w)、磁极位置传感器22等各种传感器。
三个电流传感器21u～21w构成为分别探测流过电动机3的三个相电流(U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw)。例如，电流传感器21u～21w由分流电阻构成。
磁极位置传感器22构成为探测电动机3的磁极位置θe。
[控制部]
控制部30构成为基于由传感器20探测出的信息、从外部输入的控制指令等来控制逆变器11的开关动作。例如，控制部30由CPU等运算处理部、存储用于使运算处理部进行动作的程序、信息等的存储器等存储部以及向开关元件S1～S6供给栅极信号来控制开关元件S1～S6的接通和断开的栅极驱动IC等驱动电路构成。
在本例中，对控制部30输入由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw、由磁极位置传感器22探测出的电动机3的磁极位置θe、电源电压VP以及表示电动机3的目标转矩(例如与电动车辆的加速踏板的操作量相应的转矩)的转矩指令Te。
另外，控制部30针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个进行异常判定。在本例中，控制部30针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20全部进行异常判定。此外，在后面详细地说明异常判定。
另外，控制部30进行通常控制，直到通过异常判定而判定为存在异常为止。在通常控制中，控制部30基于由传感器20探测出的信息来控制逆变器11的开关动作。具体地说，控制部30基于来自电流传感器21u～21w、磁极位置传感器22等各种传感器的探测信号(具体地说，分别流过三个输出线LOu～LOw的相电流iu～iw以及电动机3的磁极位置θe)来控制逆变器11的开关动作，使得电动机3的转矩成为转矩指令Te所表示的目标转矩。
在本例中，控制部30构成为在通常控制中根据电动机3的转速来对电动机3实施弱磁控制。具体地说，控制部30构成为：在通常控制中，在电动机3的转速超过预先决定的高旋转阈值的情况下，对电动机3实施弱磁控制，在电动机3的转速不超过高旋转阈值的情况下，不对电动机3实施弱磁控制。此外，高旋转阈值被设定为比通过电动机3的旋转而产生的反电动势与直流电源2的电源电压同等时的电动机3的转速低的转速。
此外，在本例中，控制部30构成为基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速。具体地说，控制部30通过对由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe进行微分来计算电动机3的转速。
另外，控制部30当通过异常判定而判定为存在异常时，根据电动机3的动作状态来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。在三相短路控制中，控制部30使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态，并且使另一方的开关元件组成为断开状态。在全开路控制中，控制部30使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组全部成为断开状态。
在本例中，控制部30构成为当通过异常判定而判定为存在异常时，根据有无实施对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，控制部30构成为在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下或者电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下，进行三相短路控制，在没有实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，进行全开路控制。此外，转速阈值可以是与高旋转阈值(成为是否需要实施弱磁控制的判定基准的转速)相同的转速，也可以是与高旋转阈值不同的转速。
另外，控制部30在通过异常判定而判定为存在异常之后的期间(异常持续期间)内，根据作用于电动机3的转矩Tet来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，在异常持续期间内，当正在进行三相短路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet低于预先决定的第一转矩阈值Tth1时，控制部30结束三相短路控制并开始全开路控制。另外，在异常持续期间内，当正在进行全开路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet超过预先决定的第二转矩阈值Tth2时，控制部30结束全开路控制并开始三相短路控制。此外，关于第一转矩阈值Tth1和第二转矩阈值Tth2，在后面详细地说明。
此外，在本例中，控制部30构成为基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取(估计)作用于电动机3的转矩Tet。具体地说，控制部30基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来导出d轴电流id和q轴电流iq，通过将该d轴电流id和q轴电流iq代入下述式中，导出作用于电动机3的转矩Tet。
[式1]
Figure BDA0001922438520000151
在上述式中，“npole”表示电动机3的极对数，
Figure BDA0001922438520000152
表示电枢交链磁通，“Ld”表示d轴电感，“Lq”表示q轴电感。
[控制部的结构]
如图1所示，在本例中，控制部30具有异常判定部31、开关控制部32以及动作控制部33。即，异常判定部31、开关控制部32以及动作控制部33通过软件来实现，构成控制部30的功能的一部分。
[异常判定部]
异常判定部31构成为针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个进行异常判定。在本例中，异常判定部31针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20全部进行异常判定。此外，异常判定部31(控制部30)可以如下面那样判定直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20的异常。
<直流电源的异常判定>
例如，异常判定部31被输入电源电压VP，基于电源电压VP来判定直流电源2的异常。具体地说，在电源电压VP超过预先决定的电源电压阈值的情况下，异常判定部31判定为直流电源2存在异常。
<电动机和逆变器的异常判定>
另外，异常判定部31被输入由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw，基于相电流iu～iw来判定电动机3和逆变器11的异常。具体地说，在三个相电流iu～iw的相位差偏离正常范围(例如120°±α的范围，α小于120°)的情况下，异常判定部31判定为电动机3和逆变器11存在异常。
<传感器的异常判定>
另外，异常判定部31被输入传感器20(在本例中，为电流传感器21u～21w和磁极位置传感器22)的输出，基于传感器20的输出来判定传感器20的异常。具体地说，在传感器20的输出固定于最大水平(或最小水平)的期间的长度比预先决定的正常期间长度长的情况下，异常判定部31判定为传感器20存在异常。此外，一般地，在传感器20发生了断线等异常的情况下，该传感器20的输出固定于最大水平(或最小水平)。
<开关元件的短路异常的判定>
另外，在本例中，异常判定部31构成为针对三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于接通状态的短路异常。此外，异常判定部31可以如下面那样判定开关元件S1～S6的短路异常。
例如，异常判定部31被输入对三个输出线LOu～LOw分别施加的三个相电压(U相电压Vu、V相电压Vv以及W相电压Vw)、电源电压VP以及接地电压VG，基于这些三个相电压Vu～Vw、电源电压VP以及接地电压VG来判定开关元件S1～S6的短路异常。
具体地说，异常判定部31在应该使第一高侧开关元件S1成为断开状态的期间内电源电压VP与同第一高侧开关元件S1对应的U相电压Vu之差为异常值(例如比正常值小的值，该正常值相当于第一高侧开关元件S1为断开状态时的电源电压VP与U相电压Vu之差)的情况下，判定为第一高侧开关元件S1是短路异常，在应该使第一高侧开关元件S1成为断开状态的期间内电源电压VP与同第一高侧开关元件S1对应的U相电压Vu之差为正常值的情况下，判定为第一高侧开关元件S1不是短路异常。此外，关于第二和第三高侧开关元件S2、S3也是同样的。
另外，异常判定部31在应该使第一低侧开关元件S4成为断开状态的期间内同第一低侧开关元件S4对应的U相电压Vu与接地电压VG之差为异常值(例如比正常值小的值，该正常值相当于第一低侧开关元件S4为断开状态时的U相电压Vu与接地电压VG之差)的情况下，判定为第一低侧开关元件S4是短路异常，在应该使第一低侧开关元件S4成为断开状态的期间内同第一低侧开关元件S4对应的U相电压Vu与接地电压VG之差为正常值的情况下，判定为第一低侧开关元件S4不是短路异常。此外，关于第二和第三低侧开关元件S5、S6也是同样的。
另外，异常判定部31基于针对六个开关元件S1～S6的短路异常的判定结果来判定逆变器11的异常。具体地说，异常判定部31在六个开关元件S1～S6中存在被判定为短路异常的开关元件的情况下，判定为逆变器11存在异常。
<开关元件的开路异常的判定>
另外，在本例中，异常判定部31构成为针对三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于断开状态的开路异常。此外，异常判定部31可以如下面那样判定开关元件S1～S6的开路异常。
例如，异常判定部31被输入对三个输出线LOu～LOw分别施加的三个相电压(U相电压Vu、V相电压Vv以及W相电压Vw)、电源电压VP以及接地电压VG，基于这些三个相电压Vu～Vw、电源电压VP以及接地电压VG来判定开关元件S1～S6的开路异常。
具体地说，异常判定部31在应该使第一高侧开关元件S1成为接通状态的期间内电源电压VP与同第一高侧开关元件S1对应的U相电压Vu之差为异常值(例如比正常值大的值，该正常值相当于第一高侧开关元件S1为接通状态时的电源电压VP与U相电压Vu之差)的情况下，判定为第一高侧开关元件S1是开路异常，在应该使第一高侧开关元件S1成为接通状态的期间内电源电压VP与同第一高侧开关元件S1对应的U相电压Vu之差为正常值的情况下，判定为第一高侧开关元件S1不是开路异常。此外，关于第二和第三高侧开关元件S2、S3也是同样的。
另外，异常判定部31在应该使第一低侧开关元件S4成为接通状态的期间内同第一低侧开关元件S4对应的U相电压Vu与接地电压VG之差为异常值(例如比正常值大的值，该正常值相当于第一低侧开关元件S4为接通状态时的U相电压Vu与接地电压VG之差)的情况下，判定为第一低侧开关元件S4是开路异常，在应该使第一低侧开关元件S4成为断开状态的期间内同第一低侧开关元件S4对应的U相电压Vu与接地电压VG之差为正常值的情况下，判定为第一低侧开关元件S4不是开路异常。此外，关于第二和第三低侧开关元件S5、S6也是同样的。
另外，异常判定部31针对六个开关元件S1～S6的开路异常的判定结果来判定逆变器11的异常。具体地说，异常判定部31在六个开关元件S1～S6中存在被判定为开路异常的开关元件的情况下，判定为逆变器11存在异常。
[开关控制部]
开关控制部32构成为进行通常控制、三相短路控制以及全开路控制。另外，开关控制部32构成为在通常控制中根据电动机3的转速来对电动机3实施弱磁控制。具体地说，开关控制部32构成为：在通常控制中，在电动机3的转速超过高旋转阈值的情况下，对电动机3实施弱磁控制，在电动机3的转速不超过高旋转阈值的情况下，不对电动机3实施弱磁控制。
<开关控制部的结构例>
图2例示了开关控制部32的结构。开关控制部32具有坐标变换部301、电流指令生成部302、电流控制部303、坐标逆变换部304、PWM信号生成部305以及弱磁控制部306。
坐标变换部301基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe，导出电动机3的d轴电流id和q轴电流iq。
电流指令生成部302基于转矩指令Te，导出d轴电流指令值id*和q轴电流指令值iq*。具体地说，电流指令生成部302将转矩指令Te乘以正弦值(sinθ)来导出d轴电流指令值id*，将转矩指令Te乘以余弦值(cosθ)来导出q轴电流指令值iq*。
电流控制部303基于由坐标变换部301导出的d轴电流id和q轴电流iq以及由电流指令生成部302导出的d轴电流指令值id*和q轴电流指令值iq*，导出d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。具体地说，电流控制部303以使d轴电流id与d轴电流指令值id*之差和q轴电流iq与q轴电流指令值iq*之差各自变小的方式导出d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。
坐标逆变换部304基于由电流控制部303导出的d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*以及由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe，导出U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*以及W相电压指令值Vw*。
PWM信号生成部305基于由坐标逆变换部304导出的U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*以及W相电压指令值Vw*，生成对六个开关元件S1～S6分别供给的六个栅极信号。具体地说，PWM信号生成部305基于U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*以及W相电压指令值Vw*来对六个栅极信号进行PWM控制。
弱磁控制部306基于电动机3的转速来判定是否需要实施弱磁控制。具体地说，在电动机3的转速超过高旋转阈值的情况下，弱磁控制部306判定为需要实施弱磁控制，在电动机3的转速不超过高旋转阈值的情况下，判定为不需要实施弱磁控制。然后，在实施弱磁控制的情况下，弱磁控制部306控制电流指令生成部302的动作，使得d轴电流指令值id*为负。另一方面，在不实施弱磁控制的情况下，弱磁控制部306解除电流指令生成部302的控制。
此外，在本例中，开关控制部32(具体地说，弱磁控制部306)构成为基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速。
[动作控制部]
动作控制部33构成为根据由异常判定部31进行异常判定的结果来控制开关控制部32的动作。此外，动作控制部33的动作大致区分为直到通过异常判定而判定为存在异常为止进行的动作(通常动作)、在通过异常判定而判定为存在异常的情况下进行的动作(异常发生对应动作)以及在通过异常判定而判定为存在异常之后的期间(异常持续期间)内进行的动作(异常持续对应动作)。
<通常动作>
动作控制部33构成为使开关控制部32进行通常控制直到由异常判定部31判定为存在异常为止。
<异常发生对应动作>
另外，动作控制部33构成为当由异常判定部31判定为存在异常时，根据电动机3的动作状态来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。在本例中，动作控制部33构成为当由异常判定部31判定为存在异常时，根据有无实施对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，动作控制部33构成为在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下或者电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下，使开关控制部32进行三相短路控制，在没有实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，使开关控制部32进行全开路控制。
<异常持续对应动作>
另外，动作控制部33构成为在由异常判定部31判定为存在异常之后的期间(异常持续期间)内，根据作用于电动机3的转矩Tet来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，在异常持续期间内，当正在进行三相短路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet低于第一转矩阈值Tth1时，动作控制部33控制开关控制部32的动作，使得开关控制部32结束三相短路控制并开始全开路控制。另外，在异常持续期间内，当正在进行全开路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet超过第二转矩阈值Tth2时，动作控制部33控制开关控制部32的动作，使得开关控制部32结束全开路控制并开始三相短路控制。
此外，在本例中，动作控制部33构成为基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速。另外，动作控制部33构成为基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取(估计)作用于电动机3的转矩Tet。例如，动作控制部33基于由开关控制部32的坐标变换部301(参照图2)导出的d轴电流id和q轴电流iq来获取作用于电动机3的转矩Tet。
[三相短路控制中的行为]
接着，参照图3说明三相短路控制中的行为。图3例示了正在进行三相短路控制的情况中作用于电动机3的转矩Tet与电动机3的转速之间的关系。在正在进行三相短路控制的情况下，再生转矩作用于电动机3。该再生转矩为具有负值的转矩(即，向与电动机3的旋转方向相反的方向产生作用的转矩)，如图3所示，随着电动机3的转速变低而作用于电动机3的转矩Tet(具有负值的再生转矩)的绝对值具有逐渐变大的倾向。因此，当正在进行三相短路控制的情况下电动机3的转速降低(例如电动车辆的车速降低)时，有可能由于作用于电动机3的再生转矩(具有负值的转矩Tet)而导致电动机3的转速急剧地降低。
在图3的例子中，当电动机3的转速低于第一转速R1时，作用于电动机3的转矩Tet(具有负值的再生转矩)的绝对值的增加相对于电动机3的转速的降低的比例(再生转矩的增加率)变高。而且，在本例中，成为从三相短路控制向全开路控制切换的判定基准的第一转矩阈值Tth1被设定为在电动机3的转速为第一转速R1时(即，视为作用于电动机3的再生转矩的增加率变高时)作用于电动机3的转矩的值。
[全开路控制中的行为]
接着，参照图4说明全开路控制中的行为。图4例示了正在进行全开路控制的情况中作用于电动机3的转矩Tet与电动机3的转速之间的关系。在正在进行全开路控制的情况下，具有随着电动机3的转速变高而电动机3的感应电压变高的倾向。因此，当正在进行全开路控制的情况下电动机3的转速上升(例如由于下坡等而电动车辆的车速上升)时，有可能由于从电动机3经由逆变器11向直流电源2侧再生的电力而将直流电源2与逆变器11进行连接的电力线(电源线LP和接地线LG)成为过电压(例如超过法规电压的电压)。
此外，当伴随着电动机3的转速上升而电动机3的感应电压变高且电动机3的感应电压超过直流电源2的电压时，如图4所示，作用于电动机3的转矩Tet变大。在图4的例子中，当电动机3的转速超过第二转速R2时，作用于电动机3的转矩Tet变大。而且，在本例中，成为从全开路控制向三相短路控制切换的判定基准的第二转矩阈值Tth2被设定为在电动机3的转速为第二转速时(即，在视为电动机3的感应电压超过直流电源2的电压时)作用于电动机3的转矩的值。
另外，从图4可知，当电动机3的转速超过第二转速R2时，作用于电动机3的转矩Tet大幅变动。其结果，如果在保持进行全开路控制的状态下由于下坡等而电动车辆的车速上升且电动机3的转速上升，则电动车辆发生由于转矩Tet的变动而引起的振动。因而，为了避免振动，设定使得对于乘员而言几乎感觉不到振动的第二转矩阈值Tth2，如果产生超过该第二转矩阈值Tth2的转矩Tet，则动作控制部33从全开路控制向三相短路控制切换。由此，电动机3的转矩Tet与转速的关系如图3那样，即使继续下坡而电动机3的转速进一步上升，也几乎不发生转矩Tet的变动，从而能够抑制振动。
此外，在图4中，如果将电动机3的第二转速R2作为阈值、动作控制部33基于转速从全开路控制向三相短路控制切换，则存在由于转速的检测误差而在超过第二转矩阈值Tth2后进行切换的情况。因而，为了将电动车辆的振动抑制为乘员几乎感觉不到，根据作用于电动机3的转矩Tet进行全开路控制和三相短路控制中的任一方即可。
[弱磁控制的切换动作]
接着，参照图5说明开关控制部32的通常控制中的弱磁控制的切换动作。重复进行该切换动作直到由异常判定部31判定为存在异常为止。
<步骤S11>
首先，开关控制部32(具体地说，弱磁控制部306)获取电动机3的转速。在本例中，开关控制部32基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来计算电动机3的转速。然后，开关控制部32判定电动机3的转速是否超过高旋转阈值。在电动机3的转速超过高旋转阈值的情况下，进入步骤S12，在不超过高旋转阈值的情况下，进入步骤S13。
<步骤S12>
在电动机3的转速超过高旋转阈值的情况下，开关控制部32对电动机3实施弱磁控制。例如，开关控制部32基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe，对向六个开关元件S1～S6分别供给的六个栅极信号进行PWM控制来控制逆变器11的开关动作，使得电动机3的d轴电流为负。通过像这样流通负的d轴电流，能够利用电枢反应所产生的减磁效果来使d轴方向的磁通减少。由此，能够使通过电动机3的旋转而产生的反电动势降低，因此能够使电动机3的转速升高。
<步骤S13>
另一方面，在电动机3的转速不超过高旋转阈值的情况下，开关控制部32解除对电动机3的弱磁控制。例如，开关控制部32以对电动机3实施最大转矩电流控制等其它的同步控制的方式对向六个开关元件S1～S6分别供给的六个栅极信号进行PWM控制来控制逆变器11的开关动作。
[异常发生对应动作]
接着，参照图6说明动作控制部33的异常发生对应动作。在由异常判定部31判定为存在异常时进行该异常发生对应动作。
<步骤S21>
首先，动作控制部33判定是否正在实施对电动机3的弱磁控制。例如，开关控制部32(具体地说，弱磁控制部306)在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下，设为立起表示正在实施弱磁控制的标志(以下记载为“弱磁标志”)的状态，当解除对电动机3的弱磁控制时，设为放倒弱磁标志的状态。然后，动作控制部33基于弱磁标志来判定有无实施对电动机3的弱磁控制。在没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下(例如，在弱磁标志被放倒的情况下)，进入步骤S23，在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下，进入步骤S22。
<步骤S22>
接着，动作控制部33获取电动机3的转速。在本例中，动作控制部33基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来计算电动机3的转速。然后，动作控制部33判定电动机3的转速是否超过转速阈值。在电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，进入步骤S23，在超过转速阈值的情况下，进入步骤S24。此外，转速阈值例如基于图3可以是作用于电动机3的转矩Tet的绝对值的增加比例不变高的转速、即第一转速R1。
<步骤S23>
在没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下、或者在正在实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，动作控制部33以使得进行三相短路控制和全开路控制中的全开路控制的方式控制开关控制部32。由此，三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6全部成为断开状态，逆变器11的开关动作停止。
<步骤S24>
另一方面，在正在实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速超过转速阈值的情况下，动作控制部33以进行三相短路控制和全开路控制中的三相短路控制的方式控制开关控制部32。由此，包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态，并且另一方的开关元件组成为断开状态，逆变器11的开关动作停止。
[三相短路控制和全开路控制的特征]
当在由异常判定部31判定为存在异常的情况下(例如，在电动车辆行驶过程中发生了直流电源2失效这样的异常的情况下)进行全开路控制时，电动机3的定子线圈中蓄积的电力经由与开关元件S1～S6反并联连接的续流二极管供给到平滑电容器12来对平滑电容器12进行充电，其结果，平滑电容器12的端子间电压上升。该平滑电容器12的端子间电压的上升具有电动机3的转速越高则上升越大的倾向。即，在由异常判定部31判定为存在异常且正在进行全开路控制的情况下，电动机3的转速越高则对将直流电源2与逆变器11进行连接的电力线(电源线LP和接地线LG)施加的电压越高，从而将直流电源2与逆变器11进行连接的电力线成为过电压的可能性变高。
另一方面，当在由异常判定部31判定为存在异常的情况下(例如，在电动车辆行驶过程中发生了直流电源2失效这样的异常的情况下)进行三相短路控制时，成为三个输出线LOu～LOw彼此经由较小的电阻(开关元件S1～S6的导通电阻)进行了连接的状态，其结果，分别流过三个输出线LOu～LOw的三个相电流iu～iw瞬时增加。该相电流iu～iw的瞬时增加具有电动机3的转速越低则瞬时增加越大的倾向。
因而，通过在被异常判定部31判定为存在异常时的电动机3的转速比较高的情况下，进行三相短路控制，另一方面，在被异常判定部31判定为存在异常时的电动机3的转速比较低的情况下，进行全开路控制，由此能够有效地抑制将直流电源2与逆变器11进行连接的电力线(电源线LP和接地线LG)的过电压以及相电流iu～iw的瞬时增加这两方。
[异常持续对应动作]
接着，参照图7说明动作控制部33的异常持续对应动作。在由异常判定部31判定为存在异常之后的期间(异常持续期间)内重复进行该异常持续对应动作。
<步骤S25>
首先，动作控制部33判定开关控制部32是否正在进行三相短路控制。在开关控制部32正在进行三相短路控制的情况下，进入步骤S26，在没有进行三相短路控制的情况下，进入步骤S28。
<步骤S26>
在正在进行三相短路控制的情况下，动作控制部33判定作用于电动机3的转矩Tet是否低于第一转矩阈值Tth1。在作用于电动机3的转矩Tet低于第一转矩阈值Tth1的情况下，进入步骤S27。
<步骤S27>
当正在进行三相短路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet低于第一转矩阈值Tth1时，动作控制部33控制开关控制部32使得开关控制部32结束三相短路控制并开始全开路控制。
<步骤S28>
另一方面，在开关控制部32没有进行三相短路控制的情况下(即，在开关控制部32正在进行全开路控制的情况下)，动作控制部33判定作用于电动机3的转矩Tet是否超过第二转矩阈值Tth2。在作用于电动机3的转矩Tet超过第二转矩阈值Tth2的情况下，进入步骤S29。
<步骤S29>
当正在进行全开路控制的情况下作用于电动机3的转矩Tet超过第二转矩阈值Tth2时，动作控制部33控制开关控制部32使得开关控制部32结束全开路控制并开始三相短路控制。
[基于实施方式1的效果]
如以上那样，通过在通过异常判定而判定为存在异常之后的异常持续期间内根据作用于电动机3的转矩Tet进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，由此能够有效地抑制电动机3的急剧减速以及将直流电源2与逆变器11进行连接的电力线的过电压这两方。
另外，基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取(估计)作用于电动机3的转矩Tet，由此不需要另外设置探测作用于电动机3的转矩的转矩传感器(省略图示)。
另外，在通过异常判定而判定为存在异常的情况下，根据电动机3的动作状态(具体地说，有无实施对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方)进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，由此能够适当地进行三相短路控制和全开路控制中的与电动机3的动作状态相应的控制。
另外，通过基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取(计算)电动机3的转速，能够省略用于探测电动机3的转速的转速传感器(省略图示)。
另外，针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20全部进行异常判定，由此不只是在直流电源2发生了异常的情况下，在直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个发生了异常的情况下，也能够根据电动机3的动作状态选择性地进行三相短路控制和全开路控制。由此，不仅能够抑制由于直流电源2的异常所引起的电力线(电源线LP和接地线LG)的过电压，还能够抑制由于直流电源2、电动机3、逆变器11、传感器20的异常所引起的电力线的过电压。
(实施方式1的变形例)
此外，在图6所示的动作控制部33的异常发生对应动作中也可以省略步骤S22。即，动作控制部33也可以构成为：在由异常判定部31判定为存在异常的情况下，根据有无实施对电动机3的弱磁控制来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，动作控制部33也可以构成为：在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下，使开关控制部32进行三相短路控制，在没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下，使开关控制部32进行全开路控制。
另外，在图6所示的动作控制部33的异常发生对应动作中也可以省略步骤S21。即，动作控制部33也可以构成为：在由异常判定部31判定为存在异常的情况下，根据电动机3的转速来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，动作控制部33也可以构成为：在电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下，使开关控制部32进行三相短路控制，在电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，使开关控制部32进行全开路控制。
(实施方式2)
图8例示了基于实施方式2的电动机控制装置10的结构。基于实施方式2的电动机控制装置10与基于实施方式1的电动机控制装置10相比，控制部30的结构不同。基于实施方式2的电动机控制装置10的其它结构与基于实施方式1的电动机控制装置10的结构相同。
如图8所示，在实施方式2中，异常判定部31由与开关控制部32和动作控制部33相独立的硬件构成。而且，异常判定部31针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个进行异常判定，当在异常判定中判定为存在异常时，将异常探测信号S31输出到动作控制部33。动作控制部33使开关控制部32进行通常控制直到由异常判定部31输出异常探测信号S31为止。另外，当由异常判定部31输出异常探测信号S31时，动作控制部33根据电动机3的动作状态来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。然后，动作控制部33在由异常判定部31输出异常探测信号S31之后的期间(异常持续期间)内，根据作用于电动机3的转矩Tet来使开关控制部32进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。
此外，实施方式2中的动作控制部33的通常动作(直到异常探测信号S31被输出为止进行的动作)、异常发生对应动作(在异常探测信号S31被输出时进行的动作)以及异常持续对应动作(在异常探测信号S31被输出之后的期间内进行的动作)分别与实施方式1中的动作控制部33的通常动作、异常发生对应动作以及异常持续对应动作相同。
另外，如图8所示，在实施方式2中，动作控制部33通过与开关控制部32相独立的硬件构成，将用于使开关控制部32进行通常控制、三相短路控制以及全开路控制中的任一个控制的控制信号S33输出到开关控制部32。开关控制部32响应于由动作控制部33输出的控制信号S33而进行通常控制、三相短路控制以及全开路控制中的任一个控制。
此外，在实施方式2中，开关控制部32例如由CPU等运算处理部、存储用于使运算处理部进行动作的程序、信息等的存储器等存储部以及向开关元件S1～S6供给栅极信号来控制开关元件S1～S6的接通和断开的栅极驱动IC等驱动电路构成。而且，实施方式2中的开关控制部32的动作与实施方式1中的开关控制部32的动作相同。
[基于实施方式2的效果]
如以上那样，通过由硬件构成异常判定部31，相比于由软件构成异常判定部31的情况，能够更迅速地进行异常判定部31中的异常判定。
另外，通过由硬件构成动作控制部33，相比于由软件构成动作控制部33的情况，能够更迅速地进行动作控制部33对开关控制部32的控制。
此外，在实施方式2中，异常判定部31与动作控制部33也可以形成为一体。即，异常判定部31和动作控制部33也可以由一个硬件构成。
以上，在实施方式1、2的说明中，列举了控制部30(开关控制部32和动作控制部33)基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速的情况的例子，但是也可以将探测电动机3的转速的转速传感器(省略图示)设置于电动机控制装置10。而且，控制部30(开关控制部32和动作控制部33)也可以构成为通过输入由转速传感器探测出的转速来获取电动机3的转速。
另外，在实施方式1、2的说明中，列举了控制部30(动作控制部33)基于由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw和由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取作用于电动机3的转矩Tet的情况的例子，但是也可以将探测作用于电动机3的转矩的转矩传感器(省略图示)设置于电动机控制装置10。而且，控制部30(动作控制部33)也可以构成为通过输入由转矩传感器探测出的转矩来获取作用于电动机3的转矩Tet。
另外，也可以将实施方式1、2和变形例适当地组合来实施。以上的实施方式和变形例是本质上优选的例示，不是意图对本发明、其应用物或者其用途的范围进行限制。
(实施方式3)
图9例示了基于实施方式3的电动机控制装置40的结构。基于实施方式3的电动机控制装置40是将基于实施方式1的电动机控制装置10的控制部30替换为控制部50来构成的。基于实施方式3的电动机控制装置40的其它结构与基于实施方式1的电动机控制装置10的结构相同。
[控制部]
控制部50构成为基于由传感器20探测出的信息、从外部输入的控制指令等来控制逆变器11的开关动作。例如，控制部50由CPU等运算处理部、存储用于使运算处理部进行动作的程序、信息等的存储器等存储部以及向开关元件S1～S6供给栅极信号来控制开关元件S1～S6的接通和断开的栅极驱动IC等驱动电路构成。
在本例中，对控制部50输入由电流传感器21u～21w探测出的相电流iu～iw、由磁极位置传感器22探测出的电动机3的磁极位置θe、电源电压VP以及表示电动机3的目标转矩(例如与电动车辆的加速踏板的操作量相应的转矩)的转矩指令Te。
另外，在本例中，控制部50具有异常判定部51、通常控制部52以及异常控制部53。即，异常判定部51、通常控制部52以及异常控制部53通过软件来实现，构成控制部50的功能的一部分。
[异常判定部]
异常判定部51构成为针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个进行异常判定。在本例中，异常判定部51针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20全部进行异常判定。此外，异常判定部51也可以与基于实施方式1的电动机控制装置10的异常判定部31同样地判定直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20的异常。
[通常控制部]
通常控制部52基于由传感器20探测出的信息来控制逆变器11的开关动作，直到由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常为止。具体地说，通常控制部52基于来自电流传感器21u～21w、磁极位置传感器22等各种传感器的探测信号(具体地说，分别流过三个输出线LOu～LOw的相电流iu～iw以及电动机3的磁极位置θe)来控制逆变器11的开关动作，使得电动机3的转矩成为转矩指令Te所表示的目标转矩。
在本例中，通常控制部52构成为与图5中所说明的基于实施方式1的控制部30所进行的弱磁控制动作同样地根据电动机3的转速来对电动机3实施弱磁控制。
[异常控制部]
当由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常时，异常控制部53根据电动机3的动作状态来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。在三相短路控制中，异常控制部53使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态，并且使另一方的开关元件组成为断开状态。在全开路控制中，异常控制部53使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组全部成为断开状态。
在本例中，异常控制部53构成为与图6中所说明的实施方式1的控制部30进行的异常发生对应动作同样地，根据有无实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。
关于三相短路控制和全开路控制的特征，如实施方式1中所说明的那样。通过在由异常判定部51判定为存在异常时的电动机3的转速比较高的情况下，进行三相短路控制，另一方面，在由异常判定部51判定为存在异常时的电动机3的转速比较低的情况下，进行全开路控制，由此能够有效地抑制平滑电容器12的端子间电压的上升以及相电流iu～iw的瞬时增加这两方。
[三相短路控制的详细内容]
接着，参照图10说明由异常控制部53进行的三相短路控制的详细内容。
<步骤S31>
首先，异常控制部53基于异常判定部51进行异常判定的结果，来判定在六个开关元件(三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6)中是否存在被异常判定部31判定为短路异常的开关元件。在六个开关元件S1～S6中存在被判定为短路异常的开关元件的情况下，进入步骤S32，在不存在的情况下，进入步骤S33。
<步骤S32>
在六个开关元件S1～S6中存在被判定为短路异常的开关元件的情况下，异常控制部53使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为短路异常的开关元件的开关元件组成为接通状态。例如在由异常判定部51判定为第一高侧开关元件S1发生短路异常的情况下，异常控制部53控制向六个开关元件S1～S6供给的栅极信号，使得三个高侧开关元件S1～S3成为接通状态并且三个低侧开关元件S4～S6成为断开状态。
<步骤S33>
另一方面，在六个开关元件S1～S6中不存在被判定为短路异常的开关元件的情况下，异常控制部53基于由异常判定部51进行异常判定的结果，来判定在六个开关元件(三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6)中是否存在被异常判定部51判定为开路异常的开关元件。在六个开关元件S1～S6中存在被判定为开路异常的开关元件的情况下，进入步骤S34，在不存在的情况下，进入步骤S35。
<步骤S34>
在六个开关元件S1～S6中存在被判定为开路异常的开关元件的情况下，异常控制部53使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为开路异常的开关元件的开关元件组成为断开状态。例如在由异常判定部51判定为第一高侧开关元件S1发生开路异常的情况下，异常控制部53控制向六个开关元件S1～S6供给的栅极信号，使得三个高侧开关元件S1～S3成为断开状态并且三个低侧开关元件S4～S6成为接通状态。
<步骤S35>
在六个开关元件S1～S6中不存在被判定为短路异常的开关元件且也不存在被判定为开路异常的开关元件的情况下，异常控制部53使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的预先决定的开关元件组成为接通状态。例如在六个开关元件S1～S6中不存在被判定为短路异常的开关元件且也不存在被判定为开路异常的开关元件时将低侧开关元件组预先决定为在三相短路控制中应成为接通状态的开关元件组的情况下，异常控制部53控制向六个开关元件S1～S6供给的栅极信号，使得三个高侧开关元件S1～S3成为断开状态并且三个低侧开关元件S4～S6成为接通状态。
[基于实施方式3的效果]
如以上那样，不只是对直流电源2进行异常判定，而是针对直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20进行异常判定，由此不只是在直流电源2发生了异常的情况下，而是在直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个发生了异常的情况下，能够根据电动机3的动作状态选择进行三相短路控制和全开路控制。由此，不仅能够抑制由于直流电源2的异常所引起的电力线(电源线LP和接地线LG)的过电压，还能够抑制由于直流电源2、电动机3、逆变器11、传感器20的异常所引起的电力线的过电压。
另外，通过在三相短路控制中使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为短路异常的开关元件的开关元件组成为接通状态，由此即使是在六个开关元件(三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6)中发生了短路异常的情况，也能够正常地进行三相短路控制。
另外，通过在三相短路控制中使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为开路异常的开关元件的开关元件组成为断开状态，由此即使是在六个开关元件(三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6)中发生了开路异常的情况，也能够正常地进行三相短路控制。
另外，根据有无实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，由此能够在直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个发生了异常的情况下，适当地进行三相短路控制和全开路控制中的与电动机3的动作状态相应的控制。
另外，通过基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取(计算)电动机3的转速，能够省略用于探测电动机3的转速的转速传感器(省略图示)。
(实施方式3的变形例)
此外，在图6所示的异常控制部53的动作中也可以省略步骤S22。即，异常控制部53也可以构成为根据有无实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，异常控制部53也可以构成为：在由通常控制部52正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下选择三相短路控制，在通常控制部52没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下选择全开路控制。
另外，在图6所示的异常控制部53的动作中也可以省略步骤S21。即，异常控制部53也可以构成为根据电动机3的转速来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，异常控制部53也可以构成为：在电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下选择三相短路控制，在电动机3的转速不超过转速阈值的情况下选择全开路控制。
(实施方式4)
图11例示了基于实施方式4的电动机控制装置40的结构。基于实施方式4的电动机控制装置40与基于实施方式3的电动机控制装置40相比，控制部50的结构不同。基于实施方式4的电动机控制装置40的其它结构与基于实施方式3的电动机控制装置40的结构相同。
如图11所示，实施方式4的控制部50与实施方式3的控制部50相比，异常控制部53的结构不同。实施方式4的控制部50的其它结构与实施方式3的控制部50的结构相同。
[异常控制部]
实施方式4的异常控制部53具有异常控制选择部531和异常控制执行部532。
<异常控制选择部>
在由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常之前，异常控制选择部531根据电动机3的动作状态来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。
在本例中，异常控制选择部531构成为根据有无实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制以及电动机3的转速中的至少一方来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，异常控制选择部531构成为在由通常控制部52正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下或者电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下，选择三相短路控制，在通常控制部52没有实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，选择全开路控制。
此外，在本例中，异常控制选择部531与通常控制部52同样地构成为基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速。具体地说，异常控制选择部531通过对由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe进行微分来计算电动机3的转速。
<异常控制执行部>
当由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常时，异常控制执行部532进行三相短路控制和全开路控制中的由异常控制选择部531选择出的控制。
另外，在本例中，异常控制执行部532构成为在三相短路控制中使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为短路异常的开关元件的开关元件组成为接通状态。
另外，在本例中，异常控制执行部532构成为在三相短路控制中使包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的包括被异常判定部51判定为开路异常的开关元件的开关元件组成为断开状态。
[异常控制选择部的动作]
接着，参照图12说明异常控制部531的动作。重复进行该异常控制选择部531的动作直到由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常为止。
<步骤S41>
首先，与图6所示的步骤S21同样地，异常控制选择部531判定是否正在实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制。在没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下，进入步骤S43，在正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下，进入步骤S42。
<步骤S42>
接着，与图6所示的步骤S22同样地，异常控制选择部531获取电动机3的转速，并判定电动机3的转速是否超过转速阈值。在电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，进入步骤S43，在超过转速阈值的情况下，进入步骤S44。此外，转速阈值也可以与图6同样地是第一转速R1。
<步骤S43>
在通常控制部52没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下或者在正在实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速不超过转速阈值的情况下，异常控制选择部531选择三相短路控制和全开路控制中的全开路控制。例如，异常控制选择部531设为放倒用于识别三相短路控制和全开路控制中的哪个控制被选择的标志(以下记载为“处理标志”)的状态。即，在处理标志立起的情况下，为选择了三相短路控制和全开路控制中的三相短路控制的情况，在处理标志放倒的情况下，为选择了三相短路控制和全开路控制中的全开路控制的情况。
<步骤S44>
另一方面，在通常控制部52正在实施对电动机3的弱磁控制且电动机3的转速超过转速阈值的情况下，异常控制选择部531选择三相短路控制和全开路控制中的三相短路控制。例如，异常控制选择部531设为立起处理标志的状态。
[异常控制执行部的动作]
接着，参照图13说明异常控制执行部532的动作。在由异常判定部51判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常时进行该异常控制执行部532的动作。
<步骤S51>
首先，异常控制执行部532判定是否由异常控制选择部531选择了三相短路控制和全开路控制中的三相短路控制(例如处理标志是否立起)。在由异常控制选择部531选择了三相短路控制的情况下(在处理标志立起的情况下)，进入步骤S52，在没有选择三相短路控制的情况下，进入步骤S53。
<步骤S52>
在由异常控制选择部531选择了三相短路控制的情况下，异常控制执行部532进行三相短路控制和全开路控制中的三相短路控制。由此，包括三个高侧开关元件S1～S3的高侧开关元件组和包括三个低侧开关元件S4～S6的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态，并且另一方的开关元件组成为断开状态，逆变器11的开关动作停止。此外，异常控制执行部532进行的三相短路控制的详细内容也可以与图10所示的异常控制部53进行的三相短路控制的详细内容相同。
<步骤S53>
另一方面，在异常控制选择部531没有选择三相短路控制的情况下(即，在选择了全开路控制的情况下)，异常控制执行部532进行三相短路控制和全开路控制中的全开路控制。由此，三个高侧开关元件S1～S3以及三个低侧开关元件S4～S6全部成为断开状态，逆变器11的开关动作停止。
[基于实施方式4的效果]
如以上那样，能够在由异常判定部51判定为存在异常之前，事先根据电动机3的动作状态来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，因此能够在由异常判定部51判定为存在异常的情况下，迅速地进行三相短路控制或全开路控制。
(实施方式4的变形例)
另外，在图12所示的异常控制选择部531的动作中也可以省略步骤S42。即，异常控制选择部531也可以构成为根据有无实施通常控制部52对电动机3的弱磁控制来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，异常控制选择部531也可以构成为：在通常控制部52正在实施对电动机3的弱磁控制的情况下选择三相短路控制，在通常控制部52没有实施对电动机3的弱磁控制的情况下选择全开路控制。
另外，在图12所示的异常控制选择部531的动作中也可以省略步骤S41。即，异常控制选择部531也可以构成为根据电动机3的转速来选择三相短路控制和全开路控制中的任一方。具体地说，异常控制选择部531也可以构成为：在电动机3的转速超过预先决定的转速阈值的情况下选择三相短路控制，在电动机3的转速不超过转速阈值的情况下选择全开路控制。
(实施方式5)
图14例示了基于实施方式5的电动机控制装置40的结构。基于实施方式5的电动机控制装置40与基于实施方式3的电动机控制装置40相比，控制部50的结构不同。基于实施方式5的电动机控制装置40的其它结构与基于实施方式3的电动机控制装置40的结构相同。
如图14所示，在实施方式5中，异常判定部51由与通常控制部52和异常控制部53相独立的硬件构成。在本例中，通常控制部52和异常控制部53包含在控制处理部55中。控制处理部55例如由CPU等运算处理部、存储用于使运算处理部进行动作的程序、信息等的存储器等存储部以及向开关元件S1～S6供给栅极信号来控制开关元件S1～S6的接通和断开的栅极驱动IC等驱动电路构成。即，在本例中，通常控制部52和异常控制部53通过软件来实现，构成控制处理部55的功能的一部分。
在实施方式5中，异常判定部51构成为当判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常时输出异常探测信号S51。
另外，在实施方式5中，通常控制部52构成为基于由传感器20探测出的信息来控制逆变器11的开关动作，直到由异常判定部51输出异常探测信号S51为止。实施方式5的通常控制部52的动作(直到由异常判定部51输出异常探测信号S51为止进行的动作)与实施方式3的通常控制部52的动作(直到由异常判定部51判定为存在异常为止进行的动作)相同。
然后，在实施方式5中，异常控制部53构成为当由异常判定部51输出异常探测信号S51时，根据电动机的动作状态来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。实施方式5的异常控制部53的动作(在由异常判定部51输出异常探测信号S51之后进行的动作)与实施方式1的异常控制部53的动作(在由异常判定部51判定为存在异常之后进行的动作)相同。
此外，实施方式5的控制部50的其它结构与实施方式3的控制部50的结构相同。
[基于实施方式5的效果]
如以上那样，通过由硬件构成异常判定部51，相比于由软件构成异常判定部51的情况，能够更迅速地进行异常判定部51中的异常判定。
此外，也可以将实施方式5的结构应用到实施方式4中。即，在实施方式4中，异常判定部51也可以由与通常控制部52及异常控制部53相独立的硬件构成，并构成为当判定为直流电源2、电动机3、逆变器11以及传感器20中的至少一个为异常时输出异常探测信号S51。
通常控制部52也可以构成为基于由传感器20探测出的信息来控制逆变器11的开关动作，直到由异常判定部51输出异常探测信号S51为止。而且，异常控制部53也可以构成为当由异常判定部51输出异常探测信号S51时，根据电动机的动作状态来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。
具体地说，异常控制选择部531也可以构成为在由异常判定部51输出异常探测信号S51之前，根据电动机3的动作状态选择三相短路控制和全开路控制中的任一方，异常控制执行部532也可以构成为当由异常判定部51输出异常探测信号S51时进行三相短路控制和全开路控制中的由异常控制选择部531选择出的控制。
以上，在实施方式3、4、5的说明中，列举了控制部50(通常控制部52和异常控制部53)基于由磁极位置传感器22探测出的磁极位置θe来获取电动机3的转速的情况的例子，但是也可以将探测电动机3的转速的转速传感器(省略图示)设置于电动机控制装置40。而且，控制部50(通常控制部52和异常控制部53)也可以构成为通过输入由转速传感器探测出的转速来获取电动机3的转速。
另外，也可以将实施方式3、4、5以及变形例适当地组合来实施，并且，也可以将实施方式1、2以及变形例适当地组合来实施。
例如，在由异常判定部31判定为存在异常的情况下，基于实施方式3、4、5的电动机控制装置40根据电动机3的动作状态进行了预先选择的三相短路控制或全开路控制之后，作为实施方式1、2中所说明的异常持续对应动作，再根据作用于电动机3的转矩来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方。
以上的实施方式是本质上优选的例示，不是意图对本发明、其应用物、或者其用途的范围进行限制。
产业上的可利用性
如以上说明的那样，本公开作为电动机控制装置是有用的。

Claims (13)

1.一种电动机控制装置，利用直流电源的电力来控制三相交流式的电动机，该电动机控制装置具备：
逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与所述电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与所述直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；
传感器，其用于探测在所述逆变器的开关动作的控制中使用的信息；以及
控制部，
其中，所述控制部针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定，
所述控制部进行通常控制直到通过所述异常判定而判定为存在异常为止，该通常控制是基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作的控制，
所述控制部在通过所述异常判定而判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组以及包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制，
所述控制部具有：
异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器进行异常判定；
通常控制部，其基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常为止；以及
异常控制部，
其中，所述异常控制部具有：
异常控制选择部，其在由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前的通常控制时，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及
异常控制执行部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的由所述异常控制选择部事先选择出的控制。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述控制部具有：
异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个进行异常判定；
开关控制部，其进行所述通常控制、所述三相短路控制及所述全开路控制；以及
动作控制部，其使所述开关控制部进行所述通常控制直到由所述异常判定部判定为存在异常为止，在所述异常持续期间内根据作用于所述电动机的转矩，来使该开关控制部进行该三相短路控制和该全开路控制中的任一方。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述异常判定部通过与所述开关控制部及所述动作控制部相独立的硬件构成，当判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个存在异常时，将异常探测信号输出到该动作控制部。
4.根据权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述动作控制部通过与所述开关控制部相独立的硬件构成，将用于使该开关控制部进行所述通常控制、所述三相短路控制以及所述全开路控制中的任一个控制的控制信号输出到该开关控制部。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述异常持续期间内，当正在进行所述三相短路控制的情况下作用于所述电动机的转矩低于预先决定的第一转矩阈值时，所述控制部结束该三相短路控制并开始所述全开路控制，当正在进行该全开路控制的情况下作用于该电动机的转矩超过预先决定的第二转矩阈值时，所述控制部结束该全开路控制并开始该三相短路控制。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述传感器包括：电流传感器，其对流过所述电动机的相电流进行探测；以及磁极位置传感器，其对该电动机的磁极位置进行探测，
所述控制部基于由所述电流传感器探测出的所述相电流和由所述磁极位置传感器探测出的所述磁极位置，来获取作用于所述电动机的转矩。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述通常控制中，所述控制部根据所述电动机的转速来对该电动机实施弱磁控制，
当通过所述异常判定而判定为存在异常时，所述控制部根据有无实施对所述电动机的弱磁控制以及该电动机的转速中的至少一方来进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方。
8.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述异常判定部通过与所述通常控制部和所述异常控制部相独立的硬件构成，当判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常时，输出异常探测信号，
所述通常控制部基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部输出所述异常探测信号为止，
当由所述异常判定部输出所述异常探测信号时，所述异常控制部根据所述电动机的动作状态选择进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方。
9.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述异常判定部针对所述三个高侧开关元件以及所述三个低侧开关元件中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于接通状态的短路异常，
所述异常控制部构成为在所述三相短路控制中使所述高侧开关元件组和所述低侧开关元件组中的包括由所述异常判定部判定为所述短路异常的开关元件的开关元件组成为接通状态。
10.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述异常判定部构成为针对所述三个高侧开关元件以及所述三个低侧开关元件中的各个开关元件判定该开关元件是否为始终处于断开状态的开路异常，
所述异常控制部构成为在所述三相短路控制中使所述高侧开关元件组和所述低侧开关元件组中的包括由所述异常判定部判定为所述开路异常的开关元件的开关元件组成为断开状态。
11.一种电动机控制装置，利用直流电源的电力来控制三相交流式的电动机，该电动机控制装置具备：
逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与所述电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与所述直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；
传感器，其用于探测在所述逆变器的开关动作的控制中使用的信息；
异常判定部，其针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器进行异常判定；
通常控制部，其基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常为止；以及
异常控制部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个为异常时，根据该电动机的动作状态，来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组和包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制，
其中，所述异常控制部具有：
异常控制选择部，其在由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前的通常控制时，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及
异常控制执行部，其当由所述异常判定部判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的由所述异常控制选择部事先选择出的控制。
12.一种电动机控制装置的控制方法，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与三相交流式的电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；以及传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息，其中，该电动机控制装置的控制方法包括以下步骤：
异常判定步骤，针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器以及所述传感器中的至少一个进行异常判定；
通常控制步骤，基于由所述传感器探测出的信息来控制所述逆变器的开关动作，直到通过所述异常判定步骤判定为存在异常为止；以及
异常持续对应步骤，在通过所述异常判定步骤判定为存在异常之后的异常持续期间内，根据作用于所述电动机的转矩，来进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，其中，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组及包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制，
还包括异常控制步骤，
所述异常控制步骤包括以下步骤：
异常控制选择步骤，在通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前的通常控制时，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及
异常控制执行步骤，当通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的通过所述异常控制选择步骤事先选择出的控制。
13.一种电动机控制装置的控制方法，该电动机控制装置具备：逆变器，其具有三个高侧开关元件及三个低侧开关元件，该三个高侧开关元件分别连接于三个输出线与电源线之间，所述三个输出线与三相交流式的电动机的三个输入端子分别连接，所述电源线与直流电源的正极连接，该三个低侧开关元件分别连接于该三个输出线与接地线之间，所述接地线与该直流电源的负极连接；以及传感器，其用于探测在该逆变器的开关动作的控制中使用的信息，其中，该电动机控制装置的控制方法包括以下步骤：
异常判定步骤，针对所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器进行异常判定；以及
异常控制步骤，在所述异常判定步骤中判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常的情况下，根据所述电动机的动作状态，来选择进行三相短路控制和全开路控制中的任一方，该三相短路控制是使包括所述三个高侧开关元件的高侧开关元件组和包括所述三个低侧开关元件的低侧开关元件组中的一方的开关元件组成为接通状态并且使另一方的开关元件组成为断开状态的控制，该全开路控制是使该高侧开关元件组和该低侧开关元件组全部成为断开状态的控制，
其中，所述异常控制步骤包括以下步骤：
异常控制选择步骤，在通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常之前的通常控制时，根据所述电动机的动作状态选择所述三相短路控制和所述全开路控制中的任一方；以及
异常控制执行步骤，当通过所述异常判定步骤判定为所述直流电源、所述电动机、所述逆变器及所述传感器中的至少一个为异常时，进行所述三相短路控制和所述全开路控制中的通过所述异常控制选择步骤事先选择出的控制。
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