CN113556079B - 电动机驱动装置、电动机驱动方法及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置，包括：对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制的电动机控制部；判定多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下的电流判定部；以及在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地进行切换的短路动作时，以电动机电流在阈值以下为条件而在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换的短路控制部。

Description

电动机驱动装置、电动机驱动方法及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及电动机驱动装置、电动机驱动方法及记录有电动机驱动程序的计算机可读介质。

背景技术

专利文献1(第[0006]段)中记载了“当电动机的转速大于规定转速时，交替地进行第1开关控制和第2开关控制，其中，第1开关控制使多对开关元件中的连接至直流电源的正极侧的所有开关元件导通，使连接至直流电源的负极侧的所有开关元件截止，第2开关控制使多对开关元件中的连接至直流电源的负极侧的所有开关元件导通，使连接至直流电源的正极侧的所有开关元件截止”。

专利文献2(第[0006]段)中记载了“在永磁体同步电动机的驱动装置中，具备：将直流电源的直流电压作为输入并向永磁体同步电动机输出电压的逆变器；检测输入到逆变器的直流电压的直流电压检测单元；以及控制逆变器输出的电压的逆变器控制单元，逆变器控制单元基于直流电压检测单元检测出的再生电压的输出来控制逆变器，以使逆变器与永磁体同步电动机的线间进行开路和短路中的至少一种”。

专利文献3(第[0008]段)中记载了“驱动装置在使逆变器从栅极截止状态移至三相导通状态之际，在对于各相利用相电流判定为上桥臂的二极管中有电流流过时，将上桥臂的开关元件导通，从而移至上桥臂三相导通状态，在对于各相利用相电流判定为下桥臂的二极管中有电流流过时，将下桥臂的开关元件导通，从而移至下桥臂三相导通状态”。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利特开2012－65425号公报

[专利文献2]日本专利特开2009－284747号公报

[专利文献3]日本专利特开2018－152986号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在电动机处于高负荷的状态下，上桥臂侧开关元件或下桥臂侧开关元件通过全相短路而使电动机绕组短路时，开关元件中有时会过渡性地流过超出通常电动机驱动时流过的电流的电流。若在这种状态下切换到上桥臂全相短路和下桥臂全相短路，则有可能产生很大的浪涌电压。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的第一方式中提供一种电动机驱动装置。电动机驱动装置可以具备电动机控制部，该电动机控制部对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制。电动机驱动装置可以具备电流判定部，该电流判定部判定多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电动机驱动装置可以具备短路控制部，该短路控制部在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以电动机电流在阈值以下为条件，在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。

短路控制部可以在短路动作时，以电动机电流超过阈值为条件不进行切换。

电流判定部可以判定多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的所有开关元件中流过的电动机电流是否都在阈值以下。

短路控制部可以在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度在基准温度以下为条件不进行切换。

短路控制部可以在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中处于导通状态的开关元件的最低温度在基准温度以下为条件不进行切换。

电流判定部可以在多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度更高时，提高阈值。

电流判定部可以在多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中处于导通状态的开关元件的最低温度更高时，提高阈值。

电流判定部可以判定逆变器与电动机之间的布线中流过的电动机电流是否在阈值以下。

本发明的第二方式中提供一种电动机驱动方法。电动机驱动方法中，可以包括对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制。电动机驱动方法中，可以包括判定多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电动机驱动方法中，可以包括在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以电动机电流在阈值以下为条件，在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。

本发明的第三方式提供由计算机执行的电动机驱动程序。电动机驱动程序可以作为电动机控制部发挥作用，该电动机控制部对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制。电动机驱动程序可以作为电流判定部发挥作用，该电流判定部判定多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电动机驱动程序可以作为短路控制部发挥作用，该短路控制部在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以电动机电流在阈值以下为条件，在多个上桥臂侧开关元件全部导通和多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。

另外，上述发明的概要并不是对本发明的所有必要特征进行列举。此外，这些特征群的子组合也可以构成发明。

附图说明

图1示出了本实施方式涉及的电机系统的结构。

图2示出了本实施方式涉及的电流判定部的结构的一例。

图3示出了本实施方式涉及的下桥臂控制信号生成部的一例。

图4是表示本实施方式涉及的电机系统的动作例的时序图。

图5示出了本实施方式的变形例涉及的电机系统的结构。

图6示出了本实施方式的变形例涉及的电流判定部的结构的一例。

图7是表示本实施方式的变形例涉及的电机系统的动作例的时序图。

图8示出了本实施方式的第二变形例涉及的电流判定部的结构的一例。

图9是表示本实施方式的第二变形例涉及的电机系统的动作例的时序图。

图10示出了本实施方式涉及的计算机的结构的一例。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但是以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的发明。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。

图1示出了本实施方式涉及的电机系统100的结构。电机系统100在多个上桥臂侧开关元件SWu～SWw全相短路(全部导通)和多个下桥臂侧开关元件SWx～SWz全相短路(全部导通)交替地切换的短路动作时，可以以开关元件中流过的电动机电流在阈值以下为条件，来切换上下桥臂之间的全相短路。从而，电机系统100通过在开关元件中流过大电流的状态下将开关元件从导通切换为截止，能够防止超过开关元件耐压的浪涌电压产生。

电机系统100具备电动机M1、逆变器105、磁极位置检测器112、电流检测器114和电动机驱动装置130。电动机M1例如是三相永磁体(PM：Permanent Magnet)电动机。作为代替，电动机PM也可以具有不同的相数，也可以是接受供电进行旋转的其它种类的电动机。

逆变器105与电动机M1相连接，对电动机M1进行驱动。逆变器105具有电源V2、继电器Ryp、继电器状态检测器110、平滑电容器C1、上桥臂侧开关元件SWu～w、下桥臂侧开关元件SWx～z。电源V2连接在逆变器105的直流母线的正侧与负侧之间，生成提供给电动机M1的电力。

继电器Ryp设置在电源V2与由平滑电容器C1及开关元件SWu～z构成的逆变器主体之间。继电器Ryp根据从外部输入的继电器接通信号Ry_ON，切换是否将电源V2连接至平滑电容器C1及逆变器主体。

继电器状态检测器110连接至继电器Ryp两侧的端子，检测继电器Ryp是否在正常地进行动作。本实施方式涉及的继电器状态检测器110在被输入继电器接通信号Ry_ON且继电器接通信号Ry_ON指示继电器Ryp接通的期间内继电器Ryp处于断开状态的情况下，输出表示继电器Ryp异常的继电器状态信号Fp(例如逻辑H)。继电器状态检测器110可以通过检测继电器Ryp的两个端子之间是否有微弱电流流过，来检测继电器Ryp是否处于接通状态，也可以通过检测继电器Ryp的两个端子之间的电位差是否在误差范围内，来检测继电器Ryp是否处于接通状态。这样的继电器状态检测器110不仅可以检测出继电器Ryp没有接通，还可以检测出继电器Ryp自身脱落的情况。

平滑电容器C1在继电器Ryp的逆变器主体侧连接在正侧和负侧的直流母线之间。平滑电容器C1使直流母线电压变稳定，并且吸收提供给逆变器主体侧的电流的变动。

上桥臂侧开关元件SWu和下桥臂侧开关元件SWx可以分别是IGBT或MOSFET等开关元件。上桥臂侧开关元件SWu和下桥臂侧开关元件SWx的主端子按照该顺序与平滑电容器C1并联地连接在正侧的直流母线与负侧的直流母线之间，且上桥臂侧开关元件SWu和下桥臂侧开关元件SWx之间连接有电动机M1的第一相端子(U相端子)。上桥臂侧开关元件SWv和下桥臂侧开关元件SWy、上桥臂侧开关元件SWw和下桥臂侧开关元件SWz与上桥臂侧开关元件SWu和下桥臂侧开关元件SWx相同，其主端子连接在直流母线之间，上桥臂侧开关元件SWv和下桥臂侧开关元件SWy之间连接有电动机M1的第二相端子(V相端子)，上桥臂侧开关元件SWw和下桥臂侧开关元件SWz之间连接有电动机M1的第三相端子(W相端子)。

各上桥臂侧开关元件SWu～w和各下桥臂侧开关元件SWx～z可以具有与开关元件主体反向连接的续流二极管。这里，各上桥臂侧开关元件SWu～w和各下桥臂侧开关元件SWx～z为MOSFET的情况下，续流二极管可以是寄生二极管。

磁极位置检测器112检测电动机M1的磁极位置。磁极位置检测器112例如可以是检测旋转角的旋转速度传感器或旋转角传感器等，通过检测设置在电动机M1的转子中的永磁体产生的磁场，来检测电动机M1当前的旋转角θM。

一个或多个电流传感器114设置在与电动机M1相连接的一根或多根布线的一部分或全部中，检测逆变器105内各相的开关元件与电动机M1之间的布线中流过的电动机电流。电流传感器114可以是CT(Current Transformer：电流变压器)方式等的不与测定对象的布线相接触地测定电流的电流传感器。

这里，各相的电流传感器114能够测定对应的相的上桥臂侧开关元件和下桥臂侧开关元件中处于导通状态的开关元件中流过的电动机电流。例如，u相的上桥臂侧开关元件SWu导通而下桥臂侧开关元件SWx截止的情况下，u相的电流传感器114可以测量出用上桥臂侧开关元件SWu与电动机M1之间流过的电流所对应的电压来表征的电流测定值iu。另外，u相的上桥臂侧开关元件Swu截止而下桥臂侧开关元件SWx导通的情况下，u相的电流传感器114可以测量出用下桥臂侧开关元件SWx与电动机M1之间流过的电流所对应的电压来表征的电流测定值iu。

电机系统100也可以用其它手段来检测上桥臂侧开关元件SWu～w和下桥臂侧开关元件SWx～z中流过的电动机电流。例如，在上桥臂侧开关元件SWu～w和下桥臂侧开关元件SWx～z具有感测发射极端子的情况下，电机系统100可以基于感测发射极端子中流过的电流的大小，来检测对应开关元件中流过的电动机电流的大小。

电动机驱动装置130与逆变器105相连接，对逆变器105进行控制。电动机驱动装置130具有电动机控制部140、电流判定部145、短路条件判定部150、短路控制部155、桥臂控制信号生成部160a～b、桥臂驱动部170a～b。

电动机控制部140连接至磁极位置检测器112和一个或多个电流检测器114，对逆变器105具有的多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z进行控制。电动机控制部140可以由电动机控制用的微机或者处理器等CPU、或者包含CPU的计算机等来实现。作为替代，电动机控制部140也可以由硬件回路来实现。电动机控制部140接收到指定用于驱动电动机M1的转矩的电动机控制指令，基于一个或多个电流检测器114检测出的各相的电动机电流的测定值，生成并输出用于驱动电动机M1的栅极驱动指令Gu_L1、Gv_L1、Gw_L1、Gx_L1、Gy_L1、Gz_L1，以产生与电动机控制指令相应的转矩。Gu_L1、Gv_L1、Gw_L1、Gx_L1、Gy_L1、Gz_L1依次是上桥臂侧开关元件SWu、上桥臂侧开关元件SWv、上桥臂侧开关元件SWw、下桥臂侧开关元件SWx、下桥臂侧开关元件SWy、下桥臂侧开关元件SWz所对应的栅极驱动指令。本实施方式中，电动机控制部140输出指示逆变器105产生三相交流电流的栅极驱动指令，以使电动机M1以电动机控制指令所指定的转矩进行旋转。

本实施方式中，电动机控制部140与短路控制部155相连接，接收表示发生异常而正在进行短路动作的异常信号F_Fail(逻辑H表示有异常)。接收到该信号的电动机控制部140在短路动作过程中不受上述影响地将栅极驱动指令Gu～z_L1设为逻辑L以停止正常动作的三相交流驱动，并将所有开关元件SWu～z的控制托付给短路控制部155。

电流判定部145与一个或多个电流检测器114相连接，判定多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电流判定部145的判定结果可以用作为在短路动作时判断是否能够对多个上桥臂侧开关元件SWu～w全部导通和多个下桥臂侧开关元件SWx～z全部导通进行切换的至少一个条件。

本实施方式中，电流判定部156判定多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的所有开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。这里，开关元件中流过的电动机电流越大，开关元件从导通切换为截止时产生的浪涌电压越高，因此，在所有开关元件具有基本相同的特性的情况下，若所有开关元件中流过的电动机电流在阈值以下，则从导通切换到截止时产生的浪涌电压可以被抑制在耐压以下。

短路条件判定部150被输入继电器接通信号Ry_ON和继电器状态信号Fp，判定应当使逆变器105进行短路动作的短路条件是否满足。然后，在短路条件满足的情况下，短路条件判定部150指示短路控制部155进行短路动作。本实施方式中，短路条件判定部150以继电器Ryp没有正常地进行动作、即尽管继电器接通信号Ry_ON指示的是导通状态但继电器状态信号Fp为断开状态作为条件(充分条件)，来判定短路条件被满足。

这里，当电动机M1旋转过程中因继电器Ryp故障或脱落等导致电源V2与平滑电容器C1之间被切断时，来自电动机M1的回流使得平滑电容器C1被过度充电，有可能导致直流母线之间的电压异常上升。为了防止这一情况发生，短路条件判定部150以继电器Ryp没有在正常动作为条件，来判定短路条件被满足。作为替代，或是在此基础上，短路条件判定部150也可以在其它条件满足的情况下判定为短路条件被满足。例如，短路条件判定部150可以以直流母线之间的电压超过最大允许电压为条件，来判定为短路条件被满足。

短路控制部155与电流判定部145和短路条件判定部150相连接。短路控制部155根据从短路条件判定部150发来的进行短路动作的指示，控制逆变器105使其进行短路动作。本实施方式中，短路控制部155输出指示所有上桥臂侧开关元件SWu～w是否全部导通的上桥臂全相导通指令uvw_ON(用逻辑H来表示全部导通)、指示所有下桥臂侧开关元件SWx～z是否全部导通的下桥臂全相导通指令xyz_ON(用逻辑H来表示全部导通)、表示产生异常正在进行短路动作的异常信号F_Fail(用逻辑H来表示异常)。

在不进行短路动作的情况下，短路控制部155将上桥臂全相导通指令uvw_ON和下桥臂全相导通指令xyz_ON设为逻辑L，指示上桥臂侧开关元件SWu～w和下桥臂侧开关元件SWx～z均不进行全部导通。在进行短路动作的情况下，短路控制部155使上桥臂全相导通指令uvw_ON和下桥臂全相导通指令xyz_ON交替地变为逻辑H，进行使多个上桥臂侧开关元件SWu～w全部导通和多个下桥臂侧开关元件SWx～z全部导通交替地切换的控制。

这里，短路控制部155在短路动作时，以电动机电流为阈值以下为条件，在多个上桥臂侧开关元件SWu～w全部导通和多个下桥臂侧开关元件SWx～z全部导通之间进行切换。另外，短路控制部155在短路动作时，以电动机电流超过阈值为条件不进行切换。

上桥臂控制信号生成部160a和下桥臂控制信号生成部160b(也用“桥臂控制信号生成部160”来表示)连接至电动机控制部140和短路控制部155。上桥臂控制信号生成部160a从电动机控制部140接收上桥臂侧的栅极驱动指令Gu～w_L1，从短路控制部155接收上桥臂全相导通指令uvw_ON，在正常动作中(uvw_ON＝L)的情况下，输出栅极驱动指令Gu～w_L1作为栅极驱动指令Gu～w_L2，在短路动作过程中(Gu～w_L1＝L)的情况下，输出上桥臂全相导通指令uvw_ON作为栅极驱动指令Gu～w_L2。

同样，下桥臂控制信号生成部160b从电动机控制部140接收下桥臂侧的栅极驱动指令Gx～z_L1，从短路控制部155接收下桥臂全相导通指令xyz_ON，在正常动作中(xyz_ON＝L)的情况下，输出栅极驱动指令Gx～z_L1作为栅极驱动指令Gx～z_L2，在短路动作过程中(Gx～z_L1＝L)的情况下，输出下桥臂全相导通指令xyz_ON作为栅极驱动指令Gx～z_L2。

上桥臂驱动部170a和下桥臂驱动部170b(也用“桥臂驱动部170”来表示)连接至上桥臂控制信号生成部160a和下桥臂控制信号生成部160b。上桥臂驱动部170a以上桥臂侧开关元件SWu～w的基准电位(即图中u～w点的电位)为基准电位的方式将从上桥臂控制信号生成部160a接收到的栅极驱动指令Gu～w_L2分别绝缘并放大，并提供给上桥臂侧开关元件SWu～w的栅极Gu～w。下桥臂驱动部170b对从下桥臂控制信号生成部160b接收到的栅极驱动指令Gx～z_L2进行放大，并提供给下桥臂侧开关元件SWx～z的栅极Gx～z。这里，在栅极驱动指令Gx～z_L2以负侧的直流母线为基准电位的情况下，无需对这些栅极驱动指令进行绝缘。

图2示出了本实施方式涉及的电流判定部145的结构的一例。电流判定部145具有阈值产生部205、多个比较器210u～wH和多个比较器210u～wL、或门电路220。阈值产生部205产生正的阈值电压Vref和负的阈值电压－Vref。这些阈值电压相当于当有与电流阈值相应大小的电动机电流流过时由电流传感器114输出的电流测定值的电压。

比较器210uL的正侧端子被输入负的阈值电压－Vref，负侧端子被输入与流过u相电流检测器114的电动机电流相应的电流测定值iu，在电流测定值iu＜-Vref的情况下向或门电路220输出逻辑H，在电流测定值iu≥-Vref的情况下向或门电路220输出逻辑L。比较器210uH的正侧端子被输入与流过u相电流检测器114的电动机电流相应的电流测定值iu，负侧端子被输入正的阈值电压Vref，在电流测定值iu＞Vref的情况下向或门电路220输出逻辑H，在电流测定值iu≤Vref的情况下向或门电路220输出逻辑L。v相的比较器210vH和比较器210vL、w相的比较器210wH和比较器210wL对于v相和w相进行相同的比较，并向或门电路220输出比较结果。

或门电路220求出来自比较器210u～wH和比较器210u～wL的比较结果的逻辑或，并作为电动机电流的判定结果输出。这里，或门电路220在比较器210u～wH和比较器210u～wL输出的都是逻辑L的情况下，即-Vref≤电流测定值iu≤Vref、-Vref≤电流测定值iv≤Vref、且-Vref≤电流测定值iw≤Vref的情况下输出逻辑L，在电流测定值iu、iv、iw中的任一个不在-Vref～Vref的范围内的情况下输出逻辑H。因此，或门电路220能够在u相、v相、w相的电动机电流的大小(绝对值)均在阈值以下的情况下，将表示这一情况的逻辑L的判定结果输出到短路控制部155。

短路动作过程中，当开关元件处于截止状态时，实质上并不会流过电动机电流，从而电流判定部145可以仅针对开关元件SWu～z中处于导通状态的开关元件，判定开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电流判定部145可以对各开关元件设定固有的阈值。从而，对于耐压较高的开关元件，可以将电动机电流的阈值设定得较大。

在上述情况下，电流阈值可以如下地来决定：短路动作过程中在上桥臂侧开关元件SWu～w全部导通和下桥臂侧开关元件SWx～z全部导通之间进行切换时，使得施加在开关元件SWu～z上的电压在开关元件SWu～z的最大额定电压以下。这里，电流判定部145可以具有设定寄存器等阈值设定电路，用于设定正的阈值电压Vref和负的阈值电压-Vref，也可以根据所使用的开关元件SWu～z的类型和特性等，来接受正的阈值电压Vref和负的阈值电压-Vref的适当值的设定。

图3示出了本实施方式涉及的下桥臂控制信号生成部160b的一例。下桥臂控制信号生成部160b将栅极驱动指令Gx_L1与下桥臂全相导通指令xyz_ON的逻辑或作为栅极驱动指令Gx_L2输出到下桥臂驱动部170b，将栅极驱动指令Gy_L1与下桥臂全相导通指令xyz_ON的逻辑或作为栅极驱动指令Gy_L2输出到下桥臂驱动部170b，将栅极驱动指令Gz_L1与下桥臂全相导通指令xyz_ON的逻辑或作为栅极驱动指令Gz_L2输出到下桥臂驱动部170b。从而，下桥臂控制信号生成部160b输出将正常动作过程中由电动机控制部140输出的栅极驱动指令Gx～z_L1与短路动作过程中由短路控制部155输出的下桥臂全相导通指令xyz_ON合成后的栅极驱动指令Gx～z_L2。上桥臂控制信号生成部160a采用与下桥臂控制信号生成部160b相同的结构，因此省略其说明。

图4是表示本实施方式涉及的电机系统的动作例的时序图。在该时序图中，横轴表示时间的经过，纵向上示出故障信号F_Fail、逆变器105的各相电流iu、iv、iw、电流判定部145输出的电动机电流的判定结果(图中“允许切换短路桥臂”)、上桥臂侧开关元件SWu～w的栅极电压Gu～Gw、以及下桥臂侧开关元件SWx～z的栅极电压Gx～Gz的时间变化波形。

在继电器Ryp健全从而正常地接通继电器的期间，短路控制部155将故障信号F_Fail设为逻辑L。该情况下，电动机控制部140进行正常动作，经由桥臂控制信号生成部160a～b和桥臂驱动部170a～b对上桥臂侧开关元件SWu～w的栅极Gu～Gw和下桥臂侧开关元件SWx～z的栅极Gx～z进行PWM(脉宽调制)控制，从而驱动电动机M1。在此期间，所有开关元件SWu～z中流过大小在阈值以下的电动机电流，电流判定部145输出表示允许切换短路桥臂的逻辑L的判定结果。

在继电器Ryp发生故障或脱落等时，继电器接通信号Ry_ON变为逻辑H且继电器状态信号Fp变为逻辑H，则短路条件判定部150判定为短路条件成立，指示短路控制部155进行短路动作。短路控制部155据此将故障信号F_Fail设为逻辑H，开始短路动作。短路动作过程中，短路控制部155将上桥臂全相导通指令uvw_ON和下桥臂全相导通指令xyz_ON交替地设为逻辑H，将没有设为逻辑H一侧的桥臂全相导通指令设为逻辑L。从而，上桥臂侧开关元件SWu～w的栅极Gu～w和下桥臂侧开关元件SWx～z的栅极Gx～z交替地变为逻辑H，上桥臂侧开关元件SWu～w和下桥臂侧开关元件SWx～z交替地全部导通。

短路控制部155也可以按照电动机电流的基本周期来进行全相短路桥臂的切换。作为替代，短路控制部155也可以按照磁极位置检测器112检测出的电动机M1的旋转周期或者旋转周期的相数倍等基于电动机M1的旋转周期的周期，也进行全相短路桥臂的切换。短路控制部155还可以按照预先设定的固定周期来进行全相短路桥臂的切换，也可以根据开关元件SWu～SWz中处于导通状态的开关元件的温度达到基准温度以上来适当地进行全相短路桥臂的切换。

这里，开关元件SWu～z中的至少一个开关元件中流过的电动机电流的大小超过电流阈值时，电流判定部145输出表示禁止切换全相短路桥臂的逻辑H的判定结果。短路控制部155在禁止切换的期间，即使全相短路桥臂的切换定时到来，也不切换全相短路桥臂。

根据以上所示的电机系统100，在短路动作时，以开关元件中流过的电动机电流在阈值以下为条件来允许切换全相短路桥臂，并以电动机电流超过阈值为条件来禁止切换全相短路桥臂。从而，电机系统100在开关元件中流过的电流较大，当开关元件从导通切换为截止时有可能产生超过该开关元件耐压的浪涌电压的情况下，能够禁止切换全相短路桥臂，以保护开关元件。

图5示出了本实施方式的变形例涉及的电机系统500的结构。电机系统500是图1所示的电机系统100的变形例，因此以下除不同点之外省略说明。

一般而言，开关元件的温度越低则耐压越低。另外，开关元件中，存在IGBT等那样温度越低则截止时间越短的元件。开关元件在导通状态下流过的电流I在截止时间的期间内将被切断而为零，因此，截止时间越短，则过渡状态的电流变化量dI/dt越大。这里，若将与开关元件相连接的电路的电感设为L，则开关元件截止时会在该电路中产生V＝L·dI/dt的电动势，导致产生浪涌电压，因此，温度越低，开关元件上施加的浪涌电压越大。

因此，本变形例涉及的电机系统500在开关元件的温度较低的情况下，即使开关元件中流过的电流更小，也能够禁止切换全相短路桥臂。为了实现上述目的，电机系统500测定开关元件的温度，并根据开关元件的温度调整与图1的电流判定部145相对应的电流判定部545所用的阈值Vref。

电机系统500具备电动机M1、逆变器505、磁极位置检测器512、电流检测器514和电动机驱动装置530。电动机M1、磁极位置检测器512、电流检测器514分别与图1的电动机M1、磁极位置检测器112、电流检测器114相同，因此省略其说明。

逆变器505具有电源V2、继电器Ryp、继电器状态检测器510、平滑电容器C1、上桥臂侧开关元件SWu～w、下桥臂侧开关元件SWx～z。这些构件分别与图1的电源V2、继电器Ryp、继电器状态检测器110、平滑电容器C1、上桥臂侧开关元件SWu～w、下桥臂侧开关元件SWx～z相同，因此省略其说明。本变形例涉及的逆变器505还具有分别附加在开关元件SWu～z上的多个温度传感器511。附加在开关元件SWu上的温度传感器511输出与开关元件SWu的温度相应的温度检测信号temp_u。其它开关元件SWv～z也一样。由此，多个温度传感器511输出与开关元件SWu～z的温度相应的温度检测信号temp_u～z。

电动机驱动装置530具有电动机控制部540、电流判定部545、短路条件判定部550、温度确定部552、短路控制部555、桥臂控制信号生成部560a～b、桥臂驱动部570a～b。电动机控制部540、短路条件判定部550、短路控制部555、桥臂控制信号生成部560a～b、桥臂驱动部570a～b分别与图1的电动机控制部140、短路条件判定部150、短路控制部155、桥臂控制信号生成部160a～b、桥臂驱动部170a～b相同，因此省略其说明。

温度确定部552与多个温度传感器511相连接，将多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的至少一个开关元件的温度所对应的温度检测信号输出到电流判定部545。本变形例中，温度确定部552将多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中处于导通状态的开关元件的最低温度所对应的温度检测信号输出到电流判定部545。例如，温度确定部552被输入栅极驱动指令Gu～z_L2，将这些指令指示导通的开关元件的温度检测信号中最小的温度检测信号输出到电流判定部545。在温度确定部552的输出仅用于短路动作时的情况下，温度确定部552可以被输入上桥臂全相导通指令uvw_ON和下桥臂全相导通指令xyz_ON，并将这些指令指示导通的开关元件的温度检测信号中最小的温度检测信号输出到电流判定部545。

另外，在各相的上桥臂侧开关元件和下桥臂侧开关元件安装在同一散热板等上而温度几乎相同的情况下，电机系统500可以使用公共的温度传感器511来测定各相的上桥臂侧开关元件和下桥臂侧开关元件的温度，并将来自各相的温度传感器511的温度检测信号中的最小值从温度确定部552输出到电流判定部545。另外，在所有开关元件都安装在同一散热板等上而温度几乎相同的情况下，电机系统500可以用公共的温度传感器511来测定所有开关元件的温度，并将来自温度传感器511的温度检测信号提供给电流判定部545。

电流判定部545与一个或多个电流检测器514相连接，判定多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。电流判定部545的功能与图1的电流判定部145几乎相同，但本变形例的电流判定部545还具有根据从温度确定部552输入的温度检测信号，来调整允许切换全相短路桥臂的电动机电流阈值的功能。

图6示出了本实施方式的变形例涉及的电流判定部545的结构的一例。电流判定部545具有阈值产生部605、多个比较器610u～wH和多个比较器610u～wL、或门电路620。多个比较器610u～wH和多个比较器610u～wL、或门电路620分别与图2所示的多个比较器210u～wH和多个比较器210u～wL、或门电路220相同，因此省略其说明。

阈值产生部605基于从温度确定部552输入的温度检测信号temp_min和参考电压Vref’，产生正的阈值电压Vref和负的阈值电压-Vref。例如，阈值产生部605进行如下运算：将正的阈值电压设为Vref＝Vref’+α·temp_min，将负的阈值电压设为正的阈值电压Vref的反转值。这里，α是正的系数，是用于确定随着温度上升，电流阈值增加多少的参数。从而，阈值产生部605能够根据从导通切换到截止的开关元件的温度，来校正可以切换全相短路桥臂的电动机电流的上限阈值。更具体而言，阈值产生部605在来自温度确定部552的温度检测信号表示的温度更高的情况下，可以增大电流阈值。

图7是表示本实施方式的变形例涉及的电机系统500的动作例的时序图。图7的时序图中，使用由温度确定部552和阈值产生部605得到的“校正后的电流阈值(正侧)”和“校正后的电流阈值(负侧)”来代替图4的时序图中的“电流阈值(正侧)”和“电流阈值(负侧)”。

图7的时序图中，短路动作过程中处于导通状态的开关元件的温度较低，正侧和负侧的电流阈值的大小(绝对值)小于图4的时序图中的正侧和负侧的电流阈值的大小。因此，图7的时序图与图4的时序图相比，禁止切换全相短路桥臂的期间的比例更大。

根据以上所示的电机系统500，在从导通切换到截止的开关元件的温度较高的情况下，相比于开关元件的温度较低的情况，能够增大可以切换全相短路桥臂的电动机电流的上限阈值。从而，低温时能够保护开关元件免受开关元件的耐压下降和浪涌电压增加的影响，在开关元件的温度变高后能够增加可以切换全相短路桥臂的期间。

图8示出了本实施方式的第二变形例涉及的电流判定部845的结构的一例。本变形例中，电机系统500采用具备电流判定部845来代替电流判定部545的结构。这样变更后的电机系统500中除电流判定部845以外的构件具有与图5的电机系统500相同的功能和结构，因此以下除不同点以外省略说明。

电流判定部845与一个或多个电流检测器514相连接，判定多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下。这里，电流判定部845在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度在基准温度以下为条件，输出表示禁止切换全相短路桥臂的逻辑H的判定结果。由此，短路控制部555可以在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度在基准温度以下为条件不进行切换。

电流判定部845具有阈值产生部805、多个比较器810u～wH和多个比较器810u～wL、或门电路820、非门电路830、比较器840以及与非门电路850。阈值产生部805、多个比较器810u～wH和多个比较器810u～wL、或门电路820分别与图2所示的阈值产生部205、多个比较器210u～wH和多个比较器210u～wL、或门电路220相同，因此省略其说明。

如图2中相关所示，与图2的或门电路220相对应的或门电路820在u相、v相、w相的电动机电流的大小(绝对值)均在阈值以下的情况下，输出表示这一情况的逻辑L的判定结果。非门电路830将或门电路820的输出反相，在u相、vv相、w相的电动机电流的大小(绝对值)均在阈值以下的情况下，输出逻辑H。

比较器840将来自温度确定部552的温度检测信号temp_min输入到正侧端子，将与基准温度相对应的阈值电压Vref_temp输入到负侧端子。从而，比较器840在温度确定部552所确定的温度超过基准温度的情况下(即temp_min＞Vref_temp)输出逻辑H，在基准温度以下的情况下(即temp_min≤Vref_temp)输出逻辑L。

与非门电路850将非门电路830的输出和比较器840的输出的与非逻辑作为电流判定部845的判定结果而输出。与非门电路850在非门电路830的输出和比较器840的输出均为逻辑H的情况下，即u相、v相、w相的电动机电流的大小(绝对值)均在阈值以下，且温度确定部552所确定的温度超过基准温度的情况下输出逻辑L，表示允许切换全相短路桥臂。在非门电路830的输出或比较器840的输出中的至少一个为逻辑L的情况下，输出逻辑H，表示禁止切换全相短路桥臂。

接收到电流判定部845的判定结果的短路控制部555在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中的至少一个开关元件的温度在基准温度以下为条件，不进行全相短路桥臂的切换。本变形例中，如图9所示，短路控制部55可以在短路动作时，以多个上桥臂侧开关元件SWu～w和多个下桥臂侧开关元件SWx～z中处于导通状态的开关元件的最低温度在基准温度以下为条件不进行切换。

通过使用如上所示的电流判定部845，电机系统500在处于导通状态的开关元件的温度为基准温度以下且开关元件的耐压较低而有可能产生大浪涌电压的状况下，不切换全相短路桥臂，从而能够保护开关元件。

电流判定部845也可以采用具有阈值产生部605来代替阈值产生部805的结构。这样变更后的电流判定部845可以在处于导通状态的开关元件的温度为基准温度以下的情况下，不切换全相短路桥臂，且在处于导通状态的开关元件的温度超过基准温度时，随着开关元件的温度上升而逐渐增大能够切换全相短路桥臂的电动机电流的上限阈值。

本发明的各种实施方式可以参照流程图以及框图来记载，这里，方框可以表示(1)执行操作的处理阶段或者(2)具有执行操作的功能的装置的部分。特定的阶段以及部分可以利用专用电路、与储存在计算机可读取介质上的计算机可读取命令一起提供的可编程电路、以及/或者与储存在计算机可读取介质上的计算机可读取命令一起提供的处理器来安装。专用电路可以包含数字以及/或者模拟硬件电路，也可以包含集成电路(IC)以及/或者分立电路。可编程电路可以包含可重构的硬件电路，该可重构的硬件电路包含逻辑与、逻辑或、逻辑异或、逻辑与非、逻辑或非以及其它逻辑操作、触发器、寄存器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)等那样的存储器要素等。

计算机可读取介质可以包含能储存由合适的器件执行的命令的任意有形的器件，其结果，具有储存在其中的命令的计算机可读取介质包括如下产品，该产品包含为了生成用于执行由流程图或框图指定的操作的单元而可以执行的命令。作为计算机可读取介质的例子，可以包含电子存储介质、磁存储介质、光存储介质、电磁存储介质、半导体存储介质等。计算机可读介质的更加具体的例子可以包含软盘(注册商标)、磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM或闪存)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读光盘(CD-ROM)、数字化多用途光盘(DVD)、蓝光盘(注册商标)、记忆棒、集成电路卡等。

计算机可读取命令可以包含汇编命令、指令集架构(ISA)命令、机器命令、机器依赖命令、微码、固件命令、状态设定数据、或者利用Smalltalk、JAVA(注册商标)、C++等那样的面向对象的程序语言、以及包含“C”程序语言或者同样的程序语言那样现有的过程型程序语言的、一个或多个程序语言的任意组合描述的源代码或者对象代码中的任一种。

计算机可读取命令经由本地或本地区域网络(LAN)、互联网等那样的广域网(WAN)被提供给通用计算机、特殊目的的计算机、或者其它的计算机等可编程的数据处理装置的处理器或可编程电路，为了产生用于执行由流程图或框图指定的操作的单元，执行计算机可读取命令。作为处理器的例子，包含计算机处理器、处理单元、微处理器、数字信号处理器、控制器、微控制器等。

图10是表示本发明的多个方式整体或局部可以被具象化的计算机2200的例子。安装于计算机2200中的程序能在计算机2200中，作为本发明的实施方式涉及的装置所关联的操作或该装置的一个或多个部分发挥作用，或能执行该操作或该一个或多个部分，和/或能在计算机2200中执行本发明的实施方式涉及的程序或执行该程序的阶段。像这样的程序可以在计算机2200中通过执行本说明书中记载的流程图和框图的方框中的部分或全部对应相关的特定的操作，并通过CPU2212来执行。

本实施方式的计算机2200包含CPU2212、RAM2214、图形控制器2216和显示装置2218，其通过主控制器2210相互连接。计算机2200还包含通信接口2222、硬盘驱动器2224、DVD-ROM驱动器2226以及IC卡驱动器这样的输入/输出单元，其经由输入/输出控制器2220与主控制器2210相连。计算机还包含ROM2230和键盘2242这样的老式输入/输出单元，其经由输入/输出芯片2240与输入/输出控制器2220相连。

CPU2212依照ROM2230和RAM2214内所存储的程序进行动作，由此控制各单元。图形控制器2216在RAM2214内所提供的帧缓存器等或其自身中获取通过CPU2212所生成的图像数据，将图像数据显示于显示装置2218上。

通信接口2222经由网络与其它电子设备进行通信。硬盘驱动器2224储存由计算机2200内的CPU2212所使用的程序和数据。DVD-ROM驱动器2226从DVD-ROM2201读取程序或数据，经由RAM2214向硬盘驱动器2224提供程序或数据。IC卡驱动器从IC卡读取程序和数据，和/或将程序和数据写入IC卡。

在这过程中，ROM2230存储激活时由计算机2200执行的引导程序等，和/或依存于计算机2200的硬件的程序。输入/输出芯片2240还可以经由并行端口、串行端口、键盘端口、鼠标端口等使各种输入/输出单元与输入/输出控制器2220相连。

程序由DVD-ROM2201或IC卡这样的计算机可读介质来提供。程序从计算机可读介质中被读取出，并被安装于同时作为计算机可读介质的例子的硬盘驱动器2224、RAM2214或ROM2230，由CPU2212来执行。在这些程序内记载的信息处理被读取至计算机2200，使程序和上述各种类型的硬件资源之间联动。装置或方法也可以构成为依照计算机2200的使用来实现信息的操作或处理。

例如，在计算机2200和外部设备之间执行通信的情况下，CPU2212可以执行被载入RAM2214中的通信程序，基于通信程序中所记载的处理，命令通信接口2222进行通信处理。通信接口2222在CPU2212的控制下，读取RAM2214、硬盘驱动器2224、DVD-ROM201或IC卡这样的存储介质内所提供的发送缓存处理区域中存储的发送数据，将读取出的发送数据发送至网络，或将由网络所接收的接收数据写入存储介质上所提供的接收缓存处理区域等。

CPU2212也可以使硬盘驱动器2224、DVD-ROM驱动器2226(DVD-ROM2201)、IC卡等这样的外部存储介质中存储的文件或数据库的全部或所需的部分被读取至RAM2214，对RAM2214上的数据执行各种类型的处理。接着，CPU2212将处理后的数据写回外部存储介质。

各种类型的程序、数据、表格以及数据库这样各种类型的信息可以被存储至存储介质，接受信息处理。CPU2212针对从RAM2214读取出的数据可以执行如下各种类型的处理：即，如本公开所记载的、通过程序的命令序列所指定的各种类型的操作、信息处理、条件判定、条件分支、无条件分支、信息的检索/替换等，并将结果写回RAM2214。CPU2212可以检索存储介质内的文件、数据库等的信息。例如，在存储介质内存储有多个条目且各个条目具有与第二属性的属性值相关联的第一属性的属性值的情况下，CPU2212从该多个条目中检索与指定第一属性的属性值的条件一致的条目，读取存储在该条目内的第二属性的属性值，由此获取满足预先设定的条件的与第一属性相关联的第二属性的属性值。

上文所说明的程序或软件模块可以存储在计算机2200上或计算机2200附近的计算机可读介质中。此外，与专用通信网络或互联网相连的服务器系统内所提供的硬盘或RAM这样的存储介质可以作为计算机可读介质来使用，从而将程序经由网络提供至计算机2200。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。根据权利要求书的记载可知，施加了这样的变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围内。

请注意，对于权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序、以及方法中的动作、工序、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，只要没有特意明示为“之前”、“在先之前”等，或者在后续的处理中使用之前处理的输出，则能以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书、以及附图中的动作流程，为便于说明而使用了“首先”、“接着”等，但并不意味着必须以该顺序来实施。

标号说明

100电机系统；105逆变器；110继电器状态检测器；112磁极位置检测器；114电流检测器；130电动机驱动装置；140电动机控制部；145电流判定部；150短路条件判定部；155短路控制部；160a上桥臂控制信号生成部；160b下桥臂控制信号生成部；170a上桥臂驱动部；170b下桥臂驱动部；205阈值产生部；210比较器；220或门电路；500电机系统；505逆变器；510继电器状态检测器；511温度传感器；512磁极位置检测器；514电流检测器；530电动机驱动装置；540电动机控制部；545电流判定部；550短路条件判定部；552温度确定部；555短路控制部；560a上桥臂控制信号生成部；560b下桥臂控制信号生成部；570a上桥臂驱动部；570b下桥臂驱动部；605阈值产生部；610比较器；620或门电路；805阈值产生部；810比较器；820或门电路；830非门电路；840比较器；845电流判定部；850与非门电路；2200计算机；2201DVD-ROM；2210主控制器；2212CPU；2214RAM；2216图形控制器；2218显示装置；2220输入/输出控制器；2222通信接口；2224硬盘驱动器；2226DVD-ROM驱动器；2230ROM；2240输入/输出芯片；2242键盘。

Claims (10)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于，包括：

电动机控制部，该电动机控制部对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制；

电流判定部，该电流判定部判定所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下；以及

短路控制部，该短路控制部在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以所述电动机电流在所述阈值以下为条件，在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。

2.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述短路控制部在所述短路动作时，以所述电动机电流超过所述阈值为条件，不进行所述切换。

3.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电流判定部判定所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的所有开关元件中流过的所述电动机电流是否在所述阈值以下。

4.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述短路控制部在所述短路动作时，以所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度在基准温度以下为条件，不进行所述切换。

5.如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述短路控制部在所述短路动作时，以所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中处于导通状态的开关元件的最低温度在所述基准温度以下为条件，不进行所述切换。

6.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电流判定部在所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件的温度比基准温度更高的情况下，增大所述阈值。

7.如权利要求6所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电流判定部在所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中处于导通状态的开关元件的最低温度比所述基准温度更高时，增大所述阈值。

8.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电流判定部判定所述逆变器与所述电动机之间的布线中流过的所述电动机电流是否在所述阈值以下。

9.一种电动机驱动方法，其特征在于，

对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制，

判定所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下，

在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以所述电动机电流在所述阈值以下为条件，在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。

10.一种记录有电动机驱动程序的计算机可读介质，其特征在于，

所述电动机驱动程序通过计算机执行，并使所述计算机作为如下部件发挥作用：

电动机控制部，该电动机控制部对用于驱动电动机的逆变器所具有的多个上桥臂侧开关元件和多个下桥臂侧开关元件进行控制；

电流判定部，该电流判定部判定所述多个上桥臂侧开关元件和所述多个下桥臂侧开关元件中的至少一个开关元件中流过的电动机电流是否在阈值以下；以及

短路控制部，该短路控制部在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通交替地切换的短路动作时，以所述电动机电流在所述阈值以下为条件，在所述多个上桥臂侧开关元件全部导通和所述多个下桥臂侧开关元件全部导通之间进行切换。