CN106464171A - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动机控制装置，在电动机(4)为规定旋转速度以下时，根据驱动方法的设定和元件损耗算出单元(16)的运算，利用两相调制驱动来驱动功率转换装置(30)，在开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，切换开关信号生成单元(14)输出的开关信号，来切换开关元件的开关动作。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种电动机控制装置，特别涉及一种根据电动机的动作状态来改变功率转换装置的驱动方法的电动机控制装置。
背景技术
近年来，以减少二氧化碳排放量和降低油耗为目的，搭载电动机和内燃机的车辆即混合动力汽车、以及仅搭载电动机利用电动机的驱动力来行驶的电动汽车得到普及。搭载这些电动机的车辆中，除电动机以外，还搭载有输出直流电的蓄电装置、以及将蓄电装置输出的直流电转换成交流电而向电动机供电的功率转换装置(逆变器)等。
向电动机供电的功率转换装置通过例如采用IGBT等开关元件的PWM控制所产生的开关动作将直流电转换成交流电。
此处，对用于这种电动机控制装置的功率转换装置的三相调制驱动和两相调制驱动进行说明。
图13是表示三相调制驱动和两相调制驱动时的相电压指令与开关信号的关系的图。
生成如图13所示的线间电压(A)、马达电流(B)时，采用三相调制的驱动方法中，相电压如(C)所示，上侧开关信号如(D)所示，采用两相调制的驱动方法中，相电压如(E)所示，上侧开关信号如(F)所示。
另外，三角波的周期(载波频率)设为相同周期。
由图13可知，相对于三相调制驱动中始终进行开关动作，两相调制驱动中存在变成常开(或常闭)的开关信号且开关动作较少。
开关元件在开关动作中，存在启动时损耗、接通损耗和启动停止时损耗，因此开关动作较少意味着由直流电到交流电的功率转换所产生的损耗较少。
但是，这种由直流电到交流电的功率转换是高频且大功率的开关动作，因此由开关动作产生的损耗(开关损耗)导致开关元件发热，开关元件的温度上升。然后，若达到开关元件的上限温度，则为了避免开关元件的损坏而降低对电动机的供电功率，即减少开关次数，从而难以将用于产生与驾驶员的动作相应的驱动力的所期望功率供应给电动机。
防止这种因开关元件的温度上升而导致的供电功率降低的方法，即防止电动机输出降低的方法有专利文献1所记载的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-109803号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
该专利文献1所示内容已公示一种技术，其检测逆变器温度，根据该检测温度将作为逆变器驱动方法的PWM控制由三相调制切换成两相调制，进而改变载波信号的频率。然而，专利文献1所示现有装置中，需要用于检测逆变器温度的温度传感器，导致成本上升。此外，存在改变载波信号，从而开关动作产生的电磁声音变大，可能变成噪音等问题。
本发明为解决上述问题开发而成，其目的在于提供一种电动机控制装置，其抑制成本上升和噪音的产生，并且在电动机处于规定转速以下的状态时，仍然能够降低因开关元件的开关动作而产生的损耗，并抑制开关元件的温度上升，产生与驾驶员操作相应的驱动力。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所述的电动机控制装置具备：直流电源，该直流电源供应直流电；功率转换装置，该功率转换装置开关元件构成，通过PWM控制所产生的开关元件的开关动作，将所述直流电源输出的直流电转换成交流电并向电动机供电；以及控制单元，该控制单元对所述功率转换装置的驱动进行控制，其中，所述控制单元具备：旋转角度处理单元，该旋转角度处理单元运算并输出电动机的电角度θ和旋转速度Nm；驱动方法设定及元件损耗算出单元，该驱动方法设定及元件损耗算出单元使用所述旋转角度处理单元输出的电角度θ和旋转速度Nm来设定所述功率转换装置的驱动方法，并且运算所述功率转换装置的各开关元件的损耗和开关损耗累计值；载波频率选择单元，该载波频率选择单元选择根据由所述驱动方法设定及元件损耗算出单元运算得到的驱动方法和元件损耗而设定的载波信号的载波频率；以及开关信号生成单元，该开关信号生成单元根据所述驱动方法设定及元件损耗算出单元、所述载波频率选择单元、所述旋转角度处理单元、以及指令电压提供的信息，生成使所述开关元件动作的开关信号，向所述功率转换装置输出所述开关信号，所述电动机为规定旋转速度以下时，根据所述控制单元的运算结果，利用两相调制驱动来驱动所述功率转换装置，并且算出开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗，所述第一开关元件或所述第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，依据事先设定的映射切换所述开关信号生成单元输出的开关信号，来切换所述开关元件的所述开关动作。
发明效果
根据本发明的电动机控制装置，能够获得一种电动机控制装置，其抑制成本上升和噪音的产生，并且在电动机为规定转速以下(例如不可旋转或极低速旋转状态)时，仍然能够降低因开关元件的开关动作引起的功率损耗并抑制开关元件的温度上升，产生与驾驶员的操作相应的驱动力。
上述或其他的本发明的目的、特征和效果通过以下实施方式的详细说明和附图记载将变得更加明确。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的包含功率转换装置的电动机控制装置的整体结构的图。
图2是用于对本发明实施方式1的控制单元的结构和功能进行说明的功能框图。
图3是表示本发明实施方式1的整个装置的控制和运算流程的流程图。
图4是表示本发明实施方式1的旋转角度处理单元15所执行处理的运算流程的流程图。
图5是表示本发明实施方式1的驱动方法设定及元件损耗算出单元所执行处理的运算流程的流程图。
图6是表示开关元件的损耗与电动机的马达相电流的关系的图。
图7是表示图5的步骤S205的损耗算出元件检索所执行处理的运算流程的流程图。
图8是表示本发明实施方式1的载波频率选择单元所执行处理的运算流程的流程图。
图9是表示本发明实施方式1的元件损耗与载波频率的关系的一例的图。
图10是表示本发明实施方式1的开关信号生成单元所执行处理的运算流程的流程图。
图11是表示本发明实施方式1的电角度θ与两相调制驱动时的开关信号切换的关系的映射。
图12是表示本发明实施方式1的电动机控制装置的各部的动作波形的时序图。
图13是表示普通三相调制驱动和两相调制驱动的相电压指令与开关信号的关系的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的电动机控制装置的实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示本发明实施方式1的包含功率转换装置的电动机控制装置的整体结构的图。图1中，1是对本发明所述的功率转换装置的驱动方法等进行控制的控制单元即马达控制单元(以下称为MCU)，2是供应直流电的电池，30是与电池2并联设置且将电池2输出的直流电转换成交流电的功率转换装置(以下称为逆变器)，4是利用逆变器30输出的交流电产生驱动力且进行旋转驱动的电动机，电动机4经由未图示的动力传递机构与未图示的车辆的车轮连接。
此外，5是根据电动机的旋转输出信号的旋转角度传感器。
逆变器30具备：平滑电容器31，所述平滑电容器31使电池2输出的直流电压平滑化；以及电压传感器32，所述电压传感器32检测输入到逆变器30的电压。此外，作为根据MCU1输出的开关信号而动作且将电池2输出的直流电转换成供应给电动机4的交流电的开关元件，设有U相上侧开关元件3Q1、U相下侧开关元件3Q2、V相上侧开关元件3Q3、V相下侧开关元件3Q4、W相上侧开关元件3Q5、以及W相下侧开关元件3Q6。
各开关元件3Q1～3Q6反并联有U相上侧二极管元件3D1、U相下侧二极管元件3D2、V相上侧二极管元件3D3、V相下侧二极管元件3D4、W相上侧二极管元件3D5、以及W相下侧二极管元件3D6。此外，电动机4的U相、V相、W相的3个线圈的一端与中性点连接，另一端与各相的开关元件的中间点连接。
接着参照图2的功能框图对MCU1的具体结构和功能的详情进行说明。
图2中，首先，表示驾驶员动作的油门开度信号Ac1和制动器踩踏信号Br1被输入到车辆控制单元(以下称为VEH-CU)100，且有指令转矩Trrq输出。
指令电流运算单元11有由VEH-CU100运算得到的指令转矩Trrq、以及由后述旋转角度处理单元15输出的电角度θ输入，进行d轴、q轴转换，输出d轴指令电流I_d和q轴指令电流I_q。
指令电压运算单元12使用d轴指令电流I_d和q轴指令电流I_q、以及利用后述三相转两相转换单元18将检测流向电动机4的U相、V相、W相的电流的电流传感器33、34、35(参照图1)的输出转换成两相而得到的电流，运算指令电压。
两相转三相转换单元13有由指令电压运算单元12运算得到的指令电
压、以及由后述驱动方法设定及元件损耗算出单元16运算的驱动方法的信息输入，运算U相、V相、W相的相电压。
开关信号生成单元14根据由两相转三相转换单元13运算得到的各相的相电压、以及由后述载波频率选择单元17运算得到的载波频率的信息，生成逆变器30的各开关元件3Q1～3Q6的开关信号。所生成的开关信号被送至逆变器30，向电动机4供应交流电。
旋转角度处理单元15根据设置在电动机4的旋转角度传感器5的输出信号，运算电动机4的电角度θ和旋转速度Nm。
驱动方法设定及元件损耗算出单元16根据旋转角度处理单元15输出的电角度θ和旋转速度Nm决定逆变器30的驱动方法，并且使用检测流向电动机的各相的电流的电流传感器33、34、35(参照图1)输出的电流信息，运算逆变器30的各开关元件3Q1至3Q6的该元件的开关损耗、以及开关损耗累计值和常开元件变更标记F1。在后述图5的说明中对该常开元件变更标记F1进行详细说明。
载波频率选择单元17根据由驱动方法设定及元件损耗算出单元16设定的驱动方法，运算载波频率。
三相转两相转换单元18用于将检测流向电动机4的各相的电流的电流传感器33、34、35的输出转换运算成两相的电流，并输入到指令电压运算单元12。
图3是表示本发明实施方式1的整个装置的控制和运算流程的流程图。图3中，首先，步骤S11中对电动机4的驱动进行判定。该判定是对电动机4有无驱动指示的判定，例如根据因制动器踩踏及油门踏板踩踏量等起步动作而产生的信息进行判定。
步骤S11为否(No)判定时，不进行运算而返回。步骤S11为是(Yes)判定时，进入步骤S12，执行旋转角度处理单元15。该旋转角度处理单元15的详情利用后述图4进行说明。
接着，进入步骤S13后，执行驱动方法设定及元件损耗算出单元16。利用后述图5对该驱动方法设定及元件损耗算出单元16的详情进行说明。接着，进入步骤S14后，执行载波频率设定单元17，对此利用图8进行详细说明。然后，步骤S15中执行开关信号生成单元14。利用图10对该开关信号生成单元14进行详细说明。
接着使用图4至图11对前述旋转角度处理单元15、驱动方法设定及元件损耗算出单元16、载波频率选择单元17、以及开关信号生成单元14进行说明。
图4是表示图3的步骤S12所执行的旋转角度处理单元15的运算流程的流程图。图4中，首先，步骤S101中判定有无来自旋转角度传感器5的输入。有来自旋转角度传感器5的输入时，步骤S101为是(Yes)判定，进入步骤S102，没有输入时，进入S109。进入步骤S102后，接着对电动机4的旋转方向进行判定。该判定例如根据未图示的车辆的挡位及加速度传感器的信息等进行判定。步骤S102中结束电动机4的旋转方向判定后，进入步骤S103，根据步骤S102的旋转方向判定结果算出电角度θ。该电角度θ在步骤S102的判定为正转时对旋转角度传感器5的各输入加上规定值(例如0.5度)而算出，此外在步骤S102的判定为反转时对旋转角度传感器5的各输入减去规定值而算出。
然后，进入步骤S104后，对所算出的电角度θ进行判定。首先，步骤S104对电角度θ是否处于旋转角度范围进行判定。旋转角度为1个周期360度，如果步骤S103算出的电角度θ处于0(零)至360度的范围内，则步骤S104为是(Yes)判定，进入步骤S105，如果电角度θ为0(零)或360，则进入步骤S107。进入步骤S107后，电角度θ为0(零)时将其设为360，为360时将其设为0(零)，而进入步骤S105。
进入步骤S105后，接着对电动机4的旋转速度Nm进行判定。首先，步骤S105中对旋转速度Nm的前次值进行判定。步骤S105的判定为是(Yes)判定时，进入步骤S106，算出旋转速度Nm而返回。另一方面，步骤S105为否(No)判定时，进入步骤S108，将旋转速度Nm设为规定的固定值而返回。该规定的固定值根据步骤S102中判定的旋转方向设定为非0(零)的微小值(例如±0.1rpm)。
接着，步骤S101为否(No)判定，进入步骤S109时，没有旋转角度传感器5的输入，因此将电角度θ保持前次值，进入步骤S110。进入步骤S110后，接着对测量计时器t_c进行判定。该测量计时器为测量旋转角度传感器5的输入间隔的计时器，若有旋转角度传感器5的输入，则使用上次的旋转角度传感器5的输入时间测量旋转角度传感器5的输入间隔。此外，用于步骤S110的判定的规定时间设定为能够判定电动机4的旋转停止的时间(例如200msec)。步骤S110为是(Yes)判定时，没有旋转角度传感器5的输入，但无法将电动机4判定为旋转停止，因此进入步骤S111，将旋转速度Nm保持为前次值而返回。
另一方面，步骤S110为否(No)判定时，没有旋转角度传感器5的输入，且电动机4停止旋转，因此进入步骤S112，将旋转速度Nm设为0(零)并将测量计时器t_c设为0(零)而返回。
图5是表示图3的步骤S13所执行的驱动方法设定及元件损耗算出单元16的流程的流程图。
图5中，在驱动方法设定及元件损耗算出单元16中，首先，步骤S201中读取旋转速度Nm，进入步骤S202，与规定值α进行比较。该规定值α设定为无需进行两相调制驱动的旋转速度，例如50rpm。
步骤S202为否(No)判定时，进入步骤S216，将后述累计功率损耗(∑E_Loss1、∑E_Loss2)、常开元件变更标记F1、以及切换实施标记F3清零，进入步骤S217，将驱动方法设定为三相调制而返回。
另一方面，步骤S202为是(Yes)判定时，进入步骤S203，对旋转速度Nm是否为零进行判定。步骤S203为是(Yes)判定时，进入步骤S204，接着对元件损耗的累计值进行判定。
步骤S204为是(Yes)判定时，为初次损耗计算，因此进入步骤S205，进行损耗算出元件检索。利用后述图7对步骤S205进行的损耗算出元件检索详细地进行说明，此处省略。进入步骤S206后，读取由电流传感器33、34、35检测的在电动机4的各相中流通的电流值(以下称为马达相电流)，进入步骤S207。
进入步骤S207后，根据步骤S205检索的元件、以及步骤S206读取的相电流值，算出各元件的损耗。用于逆变器30的开关元件的损耗能够根据马达相电流求出，例如有图6所示关系。因此，如果能够找出流通大电流的开关元件，则能够计算开关损耗。
步骤S207算出第一开关损耗E_Loss1即常开的损耗较大的开关元件的损耗、以及第二开关损耗E_Loss2即进行开关动作的元件中损耗最多的元件的损耗，进入步骤S208，将驱动方法设定为两相调制而返回。
接着，步骤S203为否(No)判定时，电动机4处于极低速旋转状态，因此进入步骤S213，进行损耗算出元件检索。该损耗算出元件检索如后述。进入步骤S214后，与S206同样地读取马达相电流，步骤S215中使用图6的关系，算出第一开关损耗E_Loss1和第二开关损耗E_Loss2，进入步骤S209。
步骤S204为否(No)判定即初次元件损耗计算完成时，或者步骤S215的运算结束后，进入步骤S209，读取所设定的载波频率fc。载波频率fc的设定利用图8进行说明，此处省略。
步骤S209中读取载波频率fc后，进入步骤S210，运算第一开关损耗
E_Loss1和第二开关损耗E_Loss2的累计值。
第一开关损耗的累计值∑E_Loss1为常开元件的损耗，因此利用由步骤S207算出的第一开关损耗E_Loss1的通电时间求出，通电时间使用图5的流程图的控制周期(例如10μsec)算出累计值∑E_Loss1。其计算式如下述所示。
∑E_Loss1(n)＝∑E_Loss1(n－1)+(E_Loss1×控制周期)……(式1)
第二开关损耗的累计值∑E_Loss2由于进行开关动作，因此需要求出控制周期间的开关次数，该开关次数能够根据控制周期和载波频率fc求出，因此第二开关损耗的累计值∑E_Loss2能够根据下述式求出。
∑E_Loss2(n)＝∑E_Loss2(n－1)+(E_Loss2×(控制周期/载波频率fc)……(式2)
此外，后述元件切换判定F2未成立期间，第一、第二开关损耗的累计值的计算如下述所示。
∑E_Loss1(n)＝∑E_Loss1(n－1)－(E_Loss1×控制周期－(E_Loss1×(控制周期/载波频率fc))……(式3)
∑E_Loss2(n)＝∑E_Loss2(n－1)+(E_Loss2×控制周期)……(式4)
此外，元件切换判定F2成立期间，由下述式计算第一、第二开关损耗的累计值。
∑E_Loss1(n)＝∑E_Loss1(n－1)+(E_Loss1×控制周期)……(式5)
∑E_Loss2(n)＝∑E_Loss2(n－1)－(E_Loss2×控制周期－(E_Loss2×(控制周期/载波频率fc))……(式6)
步骤S210中算出第一开关元件的损耗累计值∑E_Loss1和第二开关元件的损耗累计值∑E_Loss2后，进入步骤S211，对所算出的损耗累计值的某个是否大于规定值β进行判定。该规定值β根据以电动机4的最大转矩流通的电流进行设定。
步骤S211为是(Yes)判定时，进入步骤S212，将常开元件变更标记F1设为1而返回，为否(No)判定时，损耗累计值尚未达到规定值β，因此返回。
图7是表示图5的S205的损耗算出元件检索所执行处理的运算流程的流程图。
图7中，首先，步骤S301读取电角度θ，进入步骤S302，如果步骤S302中电角度θ处于θ1至θ2的范围，则为是(Yes)判定，进入步骤S303，为否(No)判定时，进入步骤S306。
进入步骤S303后，接着对电角度θ是否为θ2/2以下进行判定，如果步骤S303为是(Yes)判定，则进入步骤S304，开关元件3Q4和3Q5成为损耗算出元件，将算出元件信息I_m设为1。步骤S303为否(No)判定时，进入步骤S305，开关元件3Q4和3Q1成为损耗算出元件，将算出元件信息I_m设为2而返回。
此处，用于电角度范围的判定的θ1至θ7根据电角度1个周期(360度)进行设定，从θ1＝0度开始每次增加60度设定到θ6为止，并设定为θ7＝359度。
步骤S302为否(No)判定时，进入步骤S306，接着对电角度θ是否处于θ2至θ3的范围内进行判定，为否(No)判定时，进入步骤S310，为是(Yes)判定时，进入步骤S307，进入步骤S307后，对电角度θ是否为θ3/2以下进行判定。
步骤S307为是(Yes)判定时，进入步骤S308，算出元件信息I_m变为3，并且将算出元件决定为3Q1和3Q4，步骤S307为否(No)判定而进入步骤S309后，算出元件信息I_m变为4，并且将算出元件决定为3Q1和3Q6，然后返回。
以下，根据电角度θ，依次更新算出元件信息I_m，并且决定算出元件。
图8是表示图3的S14所执行的载波频率选择单元17的运算流程的流程图。
图8中，载波频率选择单元17中，首先，步骤S401中对驱动方法进行判定(参照图5)。如果步骤S401中设定为两相调制，则为是(Yes)判定而进入步骤S402，为否(No)判定即设定为三相调制时，进入步骤S404，将载波频率fc设定为规定值γ而返回。
此处，规定值γ为通常的三相调制驱动时的载波频率fc，事先通过实验等求出，例如设定为7kHz。
进入步骤S402时，读取元件损耗E_Loss1，进入步骤S403。进入步骤S403后，根据元件损耗与载波频率fc的关系设定载波频率fc。元件损耗与载波频率fc的关系为图9所示的关系，设定与元件损耗E_Loss1相应的载波频率fc，然后返回。
图10是表示图3的S15所执行的开关信号生成单元14的运算流程的流程图。
图10中，开关信号生成单元14中，首先，步骤S501读取电角度θ、常开元件变更标记F1、算出元件信息I_m、以及载波频率fc，进入步骤S502。进入步骤S502后，对常开元件变更标记F1进行判定。步骤S502中常开元件变更标记F1为零时，为是(Yes)判定而进入步骤S503，常开元件变更标记F1为1时，为否(No)判定而进入步骤S505。
步骤S502中，无论驱动方法是三相调制还是两相调制，常开元件变更标记F1均未成立(F1＝0)时，进入步骤S503，接着对元件切换判定F2进行判定。
该元件切换判定F2是后述步骤S508或S511中设定的判定，常开元件变更标记F1未成立(F1＝0)时不成立。
步骤S503为是(Yes)判定时，进入步骤S504，生成与所选择的驱动方法相应的开关信号而返回。
另一方面，步骤S503为否(No)判定时，已切换后述生成开关信号，不改变该生成开关信号，因此返回。
步骤S502为否(No)判定，进入步骤S505时，根据算出元件信息I_m读取映射数据map(θ)。该映射数据用于后述步骤S507中设定的开关信号变更，根据电角度θ使图11所示的关系映射化并进行设定。
接着，进入步骤S506后，对元件切换判定F2进行判定。步骤S506为是(Yes)判定时，进入步骤S507，参照步骤S505读取的映射map(θ)，切换生成开关信号，进入步骤S508，将元件切换判定F2设定为1而进入步骤S509。
另一方面，步骤S506为否(No)判定时，常开元件变更标记F1已成立(F1＝0)且生成开关信号已切换完成，因此进入步骤S510，切换成通常的开关信号并进入步骤S511，步骤S511中将元件切换判定F2设定为零而进入步骤S509。
进入步骤S509后，步骤S507、步骤S510中已改变开关信号，因此将常开元件变更标记F1设为零而返回。
图11表示使电角度θ与两相调制驱动时的开关信号切换的关系映射化的一例，表示两相调制驱动时元件损耗累计值(∑E_Loss1、∑E_Loss2)超过规定值β时的开关信号切换的一例。
图12是表示如以上那样构成的本发明实施方式1的电动机控制装置的各部的动作波形的时序图。
图12中，在时刻T1制动器信息(B)清零，即若驾驶员松开制动器，则判定为起步动作开始，指令转矩(C)变为规定的蠕变转矩值，接着根据电角度θ(D)，更新算出元件信息I_m(E)。若更新电角度θ(D)未达到2次以上，则马达旋转速度(F)无法算出，因此输出指令转矩(C)后，立即选择采用两相调制的驱动方法，并且根据电角度θ(D)输出U相、V相、W相的各相电压指令(G)。此外，由于选择采用两相调制的驱动方法，因此载波频率fc设定为高频，通过与各相的相电压指令(G)进行比较，从而各自生成开关信号(H)，各开关元件3Q1～3Q6开始开关动作，对电动机4产生驱动力。
然后，电动机4的马达旋转速度(F)低于规定值α且元件损耗累计值(I)为零，因此根据算出元件信息运算该元件的开关损耗(E_Loss1、E_Loss2)，开始元件损耗累计值(I)的运算。在该时刻T1，常开元件变更标记F1和元件切换判定F2均处于不成立状态(F1＝0、F2＝0)。
接着，在时刻T2之前，电动机4以低于规定值α的马达旋转速度(F)进行驱动，因此根据电角度θ(D)依次运算元件损耗，元件损耗累计值(I)(∑E_Loss1、∑E_Loss2)逐渐增加。
到达时刻T2后，电角度θ(D)停止更新，即电动机4变为不可旋转状态，因此算出元件信息I_m(E)变为固定值，且马达旋转速度(F)变为零，但是元件损耗累计值(I)继续运算。
然后，到达时刻T3后，元件损耗累计值(I)的第一元件损耗累计值∑E_Loss1超过规定值β，因此常开元件变更标记F1(J)被设置为1，使用电角度θ(D)与图11的关系切换对各开关元件3Q1～3Q6的开关信号(H)。
然后，若切换开关信号(H)，则元件切换判定F2被设置为1，并且切换实施标记F3被设置为1，进行元件切换，因此将常开元件变更标记F1重置为零。若对开关信号(H)进行切换，则元件损耗累计值(∑E_Loss1)逐渐降低，相反地元件损耗累计值(∑E_Loss2)逐渐增加。
然后，到达时刻T4后，接着元件损耗累计值(∑E_Loss2)超过规定值β，因此常开元件变更标记F1再次被设置为1，此次将各开关元件3Q1～3Q6的开关信号(H)切换成通常时的两相调制驱动的开关信号(H)。开关元件3Q1～3Q6的开关动作的切换结束后，元件切换判定F2被重置为零，并且将常开元件变更标记F1重置为零。
如以上所示，根据本发明实施方式1的电动机控制装置，其具备功率转换装置及其控制单元，所述功率转换装置以如下方式被驱动，即根据电动机的动作(旋转)状态而将电动机的驱动方法选择为两相调制驱动和三相调制驱动的其中一种，其中，控制单元以如下方式构成：电动机为规定旋转速度以下时，根据驱动方法的设定和元件损耗算出单元的运算结果，利用两相调制驱动来驱动功率转换装置，并且算出功率转换装置的开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗，第一开关元件或第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，依据事先设定的映射切换开关信号生成单元输出的开关信号，来切换开关元件的开关动作，因此能够获得以下所示的良好效果。
(1)无需用于检测功率转换装置的温度的温度传感器，能够抑制成本上升。
(2)在电动机处于不可旋转或极低速旋转状态的两相调制驱动时，若开关元件的损耗累计值超过规定值，则通过切换开关元件的开关动作，能够抑制开关元件的温度上升，因此能够抑制随着开关元件的温度上升而导致的对电动机的供电功率降低，能够获得可产生与驾驶员的操作相应的驱动力的电动机控制装置。
工业实用性
本发明作为搭载到混合动力汽车或电动汽车等电动车辆上的电动机控制装置而有用。
符号说明
1 MCU(马达控制单元)、2电池、
4 电动机、5旋转角度传感器、11指令电流运算单元、
12 指令电压运算单元、13两相转三相转换单元、
14 开关信号生成单元、15旋转角度处理单元、
16 驱动方法设定及元件损耗算出单元、
17 载波频率选择单元、18三相转两相转换单元、
30 功率转换装置、31平滑电容器、32电压传感器、
33、34、35 电流传感器、3Q1～3Q6开关元件、
100 车辆控制单元。

Claims (3)

1.一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备：直流电源，该直流电源供应直流电；功率转换装置，该功率转换装置由开关元件构成，通过PWM控制所产生的开关元件的开关动作，将所述直流电源输出的直流电转换成交流电并向电动机供电；以及控制单元，该控制单元对所述功率转换装置的驱动进行控制，其特征在于，
所述控制单元具备：
旋转角度处理单元，该旋转角度处理单元运算并输出电动机的电角度θ和旋转速度Nm；
驱动方法设定及元件损耗算出单元，该驱动方法设定及元件损耗算出单元使用所述旋转角度处理单元输出的电角度θ和旋转速度Nm来设定所述功率转换装置的驱动方法，并且运算所述功率转换装置的各开关元件的损耗和开关损耗累计值；
载波频率选择单元，该载波频率选择单元选择根据由所述驱动方法设定及元件损耗算出单元运算得到的驱动方法和元件损耗而设定的载波信号的载波频率；以及
开关信号生成单元，该开关信号生成单元根据所述驱动方法设定及元件损耗算出单元、所述载波频率选择单元、所述旋转角度处理单元、以及指令电压提供的信息，生成使所述开关元件动作的开关信号，向所述功率转换装置输出所述开关信号，
所述电动机为规定旋转速度以下时，根据所述控制单元的运算结果，利用两相调制驱动来驱动所述功率转换装置，并且算出开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗，所述第一开关元件或所述第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，依据事先设定的映射切换所述开关信号生成单元输出的开关信号，来切换所述开关元件的所述开关动作。
2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述损耗累计值的规定值根据最大转矩时流通的电流进行设定。
3.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，两相调制驱动时的载波频率根据所述第一开关元件的损耗而设定。
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