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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024005831
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】モータ制御装置および電動ポンプ装置
(51)【国際特許分類】
H02P 6/182 20160101AFI20240110BHJP
【ＦＩ】
H02P6/182 ZHV
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022106233
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000220505
【氏名又は名称】ニデックパワートレインシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100188673
【弁理士】
【氏名又は名称】成田 友紀
(74)【代理人】
【識別番号】100179833
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 将尚
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(72)【発明者】
【氏名】白井 康弘
【テーマコード（参考）】
5H560
【Ｆターム（参考）】
5H560AA02
5H560AA08
5H560BB04
5H560BB07
5H560BB12
5H560DA13
5H560DC13
5H560EB01
5H560EC02
5H560RR01
5H560SS02
5H560TT15
5H560UA05
5H560XA12
5H560XB05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】低温環境下で限界最低回転数に近い回転数でもモータのセンサレス制御を安定的に行う。
【解決手段】本発明のモータ制御装置における一つの態様は、三相モータを制御するモータ制御装置であって、直流電源電圧を三相交流電圧に変換して前記三相モータに供給する駆動回路と、前記三相モータの三相の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、前記ゼロクロス点の検出結果に基づいて前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記三相のうち少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のモータ制御装置における一つの態様は、三相モータを制御するモータ制御装置であって、直流電源電圧を三相交流電圧に変換して前記三相モータに供給する駆動回路と、前記三相モータの三相の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、前記ゼロクロス点の検出結果に基づいて前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記三相のうち少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
三相モータを制御するモータ制御装置であって、
直流電源電圧を三相交流電圧に変換して前記三相モータに供給する駆動回路と、
前記三相モータの三相の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、前記ゼロクロス点の検出結果に基づいて前記駆動回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記三相のうち少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する、
モータ制御装置。
直流電源電圧を三相交流電圧に変換して前記三相モータに供給する駆動回路と、
前記三相モータの三相の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、前記ゼロクロス点の検出結果に基づいて前記駆動回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記三相のうち少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する、
モータ制御装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時とで前記ゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記三相の各相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時とで前記ゼロクロス判定レベルを異なる値に変更するとともに、前記各相ごとに前記ゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項4】
前記誘起電圧の下降と前記三相の第１相との組み合わせに対応する第１候補値と、前記誘起電圧の下降と前記三相の第２相との組み合わせに対応する第２候補値と、前記誘起電圧の下降と前記三相の第３相との組み合わせに対応する第３候補値と、前記誘起電圧の上昇と前記第１相との組み合わせに対応する第４候補値と、前記誘起電圧の上昇と前記第２相との組み合わせに対応する第５候補値と、前記誘起電圧の上昇と前記第３相との組み合わせに対応する第６候補値と、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１候補値から前記第６候補値のうち、６つの前記組み合わせの１つに対応する候補値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記候補値に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する、
請求項３に記載のモータ制御装置。
前記制御部は、前記第１候補値から前記第６候補値のうち、６つの前記組み合わせの１つに対応する候補値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記候補値に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する、
請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項5】
シャフトを有する三相モータと、
前記シャフトの軸方向一方側に位置し、前記三相モータによって前記シャフトを介して駆動されるポンプと、
前記三相モータを制御する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を備える、電動ポンプ装置。
前記シャフトの軸方向一方側に位置し、前記三相モータによって前記シャフトを介して駆動されるポンプと、
前記三相モータを制御する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を備える、電動ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ制御装置および電動ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
センサレスモータの制御方式として、モータの三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が中性点電位と交差する点をゼロクロス点として検出し、ゼロクロス点の検出結果に基づいてモータの通電制御を行うセンサレス制御が知られている。下記特許文献１には、センサレスモータを低回転域で安定的に駆動する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－２７３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
低温環境下において、ゼロクロス点を検出可能な誘起電圧を発生させるために最低限必要な限界最低回転数に近い回転数でセンサレスモータを制御する場合、誘起電圧の波形が歪むことに起因して、ゼロクロス点の検出タイミングが理想のタイミングから外れてしまい、その結果、モータのセンサレス制御を安定的に行うことが困難となる可能性があった。上記特許文献１の技術では、このような技術課題を解決することはできない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のモータ制御装置における一つの態様は、三相モータを制御するモータ制御装置であって、直流電源電圧を三相交流電圧に変換して前記三相モータに供給する駆動回路と、前記三相モータの三相の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、前記ゼロクロス点の検出結果に基づいて前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記三相のうち少なくとも一相の前記誘起電圧が上昇する時と下降する時に前記ゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0006】
本発明の電動ポンプ装置における一つの態様は、シャフトを有する三相モータと、前記シャフトの軸方向一方側に位置し、前記三相モータによって前記シャフトを介して駆動されるポンプと、前記三相モータを制御する上記態様のモータ制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明の上記態様によれば、低温環境下で限界最低回転数に近い回転数でモータを回転させる場合であっても、モータのセンサレス制御を安定的に行うことが可能なモータ制御装置及び電動ポンプ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図4】図４は、通電期間Ｐ３においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ１においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ５においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形とを模式的に示す第１図である。
【図5】図５は、通電期間Ｐ６においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ４においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ２においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形とを模式的に示す第１図である。
【図6】図６は、通電期間Ｐ３においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ１においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ５においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形とを模式的に示す第２図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるモータ制御装置１０を備える電動ポンプ装置１００を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、電動ポンプ装置１００は、モータ制御装置１０と、電動ポンプ４０と、を備える。電動ポンプ４０は、三相モータ２０と、ポンプ３０と、を備える。電動ポンプ装置１００は、例えばハイブリッド車両に搭載される駆動用モータに冷却オイルＦを供給する装置である。
図１は、本実施形態におけるモータ制御装置１０を備える電動ポンプ装置１００を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、電動ポンプ装置１００は、モータ制御装置１０と、電動ポンプ４０と、を備える。電動ポンプ４０は、三相モータ２０と、ポンプ３０と、を備える。電動ポンプ装置１００は、例えばハイブリッド車両に搭載される駆動用モータに冷却オイルＦを供給する装置である。
【0010】
モータ制御装置１０は、電動オイルポンプ４０の三相モータ２０をホールセンサ等の位置センサ無しで制御する装置である。具体的には、モータ制御装置１０は、三相モータ２０の三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、ゼロクロス点の検出結果に基づいて三相モータ２０の通電制御を行う。モータ制御装置１０の詳細については後述する。
【0011】
三相モータ２０は、例えばインナーロータ型の三相ブラシレスＤＣモータであって、且つホールセンサ等の位置センサを有しないセンサレスモータである。三相モータ２０は、シャフト２１と、Ｕ相端子２２ｕと、Ｖ相端子２２ｖと、Ｗ相端子２２ｗと、Ｕ相コイル２３ｕと、Ｖ相コイル２３ｖと、Ｗ相コイル２３ｗと、を有する。
【0012】
また、図１では図示を省略するが、三相モータ２０は、モータハウジングと、モータハウジングに収容されたロータ及びステータとを有する。ロータは、モータハウジングの内部において、軸受け部品によって回転可能に支持される回転体である。ステータは、モータハウジングの内部において、ロータの外周面を囲った状態で固定され、ロータを回転させるのに必要な電磁力を発生させる。
【0013】
シャフト２１は、ロータの径方向内側を軸方向に貫通した状態でロータと同軸接合される軸状体である。Ｕ相端子２２ｕ、Ｖ相端子２２ｖ及びＷ相端子２２ｗは、それぞれモータハウジングの表面から露出する金属端子である。詳細は後述するが、Ｕ相端子２２ｕ、Ｖ相端子２２ｖ及びＷ相端子２２ｗは、それぞれ、モータ制御装置１０の駆動回路１１と電気的に接続される。Ｕ相コイル２３ｕ、Ｖ相コイル２３ｖ及びＷ相コイル２３ｗは、それぞれステータに設けられた励磁コイルである。例えば、Ｕ相コイル２３ｕ、Ｖ相コイル２３ｖ及びＷ相コイル２３ｗは、三相モータ２０の内部でスター結線される。
【0014】
Ｕ相コイル２３ｕは、Ｕ相端子２２ｕと中性点Ｎとの間に電気的に接続される。Ｖ相コイル２３ｖは、Ｖ相端子２２ｖと中性点Ｎとの間に電気的に接続される。Ｗ相コイル２３ｗは、Ｗ相端子２２ｗと中性点Ｎとの間に電気的に接続される。Ｕ相コイル２３ｕ、Ｖ相コイル２３ｖ及びＷ相コイル２３ｗの通電状態がモータ制御装置１０によって制御されることにより、ロータを回転させるのに必要な電磁力が発生する。ロータが回転することにより、シャフト２１もロータに同期して回転する。
【0015】
ポンプ３０は、三相モータ２０のシャフト２１の軸方向一方側に位置し、三相モータ２０によってシャフト２１を介して駆動される。ポンプ３０が三相モータ２０によって駆動されることにより、ポンプ３０は冷却オイルＦを吐出する。ポンプ３０は、オイル吸入口３１及びオイル吐出口３２を有する。冷却オイルＦは、オイル吸入口３１からポンプ３０の内部に吸入された後、オイル吐出口３２からポンプ３０の外部に吐出される。このように、ポンプ３０と三相モータ２０とがシャフト２１の軸方向に隣り合って接続されることにより、電動ポンプ４０が構成される。
【0016】
モータ制御装置１０は、不図示の上位制御装置から出力される回転数指令信号ＣＳに基づいて、位置センサ無しで三相モータ２０を制御する装置である。一例として、上位制御装置は、ハイブリッド車両に搭載される車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。モータ制御装置１０は、駆動回路１１と、電圧検出回路１２（電圧検出部）と、制御部１３と、記憶部１４と、を備える。
【0017】
駆動回路１１は、直流電源電圧ＶＭを三相交流電圧に変換して三相モータ２０に供給する回路である。駆動回路１１は、直流電源２００から供給される直流電源電圧ＶＭを三相交流電圧に変換して三相モータ２０に出力する。一例として、直流電源２００は、ハイブリッド車両に搭載される複数のバッテリの一つであり、例えば１２Ｖ系の車載システムに対して１２Ｖの直流電源電圧ＶＭを供給する。
【0018】
駆動回路１１は、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨと、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨと、Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨと、Ｕ相下側アームスイッチＱＵＬと、Ｖ相下側アームスイッチＱＶＬと、Ｗ相下側アームスイッチＱＷＬと、を有する。本実施形態において各アームスイッチは、例えばＮチャネル型ＭＯＳ－ＦＥＴである。
【0019】
Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのドレイン端子、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨのドレイン端子、及びＷ相上側アームスイッチＱＷＨのドレイン端子は、それぞれ直流電源２００の正極端子と電気的に接続される。Ｕ相下側アームスイッチＱＵＬのソース端子、Ｖ相下側アームスイッチＱＶＬのソース端子、及びＷ相下側アームスイッチＱＷＬのソース端子は、それぞれ、シャント抵抗器１２を介して直流電源２００の負極端子と電気的に接続される。なお、直流電源２００の負極端子は車内グランドと電気的に接続される。
【0020】
Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのソース端子は、三相モータ２０のＵ相端子２２ｕと、Ｕ相下側アームスイッチＱＵＬのドレイン端子とのそれぞれに電気的に接続される。Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨのソース端子は、三相モータ２０のＶ相端子２２ｖと、Ｖ相下側アームスイッチＱＶＬのドレイン端子とのそれぞれに電気的に接続される。Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨのソース端子は、三相モータ２０のＷ相端子２２ｗと、Ｗ相下側アームスイッチＱＷＬのドレイン端子とのそれぞれに電気的に接続される。
【0021】
Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのゲート端子、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨのゲート端子、及びＷ相上側アームスイッチＱＷＨのゲート端子は、それぞれ制御部１４と電気的に接続される。また、Ｕ相下側アームスイッチＱＵＬのゲート端子、Ｖ相下側アームスイッチＱＶＬのゲート端子、及びＷ相下側アームスイッチＱＷＬのゲート端子も、それぞれ制御部１４と電気的に接続される。
【0022】
上記のように、駆動回路１１は、３つの上側アームスイッチと３つの下側アームスイッチとを有する３相フルブリッジ回路によって構成される。このように構成された駆動回路１１は、制御部１４によって各アームスイッチがスイッチング制御されることにより、直流電源２００から供給される直流電源電圧ＶＭを三相交流電圧に変換して三相モータ２０に出力する。
【0023】
本実施形態では、三相モータ２０の通電方式としてセンサレス１２０°通電方式を用いる場合を例示する。以下では、説明の便宜上、センサレス１２０°通電方式の基本原理を説明した後に、電圧検出回路１２、制御部１３、および記憶部１４について説明する。なお、以下で説明するセンサレス１２０°通電方式の基本原理は、あくまで一例であり、本発明はこれに限定されない。
【0024】
センサレス１２０°通電方式を用いる場合、各アームスイッチは、図２に示す通電パターンに基づいてスイッチング制御される。図２に示すように、１２０°通電方式の通電パターンは、６つの通電パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４、ＰＡ５及びＰＡ６を含む。図２において、「ＱＵＨ」から「ＱＷＬ」までの列に並ぶ「１」及び「０」のうち、「１」は該当するアームスイッチがオンに制御されることを意味し、「０」は該当するアームスイッチがオフに制御されることを意味する。
【0025】
図３において、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの通電期間Ｐ１は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ１に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ１では、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨとＷ相下側アームスイッチＱＷＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ１では、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ１では、Ｕ相端子２２ｕからＷ相端子２２ｗに向かってＵ相コイル２３ｕ及びＷ相コイル２３ｗに駆動電流（電源電流）が流れる。すなわち、通電期間Ｐ１における通電相は、Ｕ相及びＷ相である。
【0026】
図３において、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの通電期間Ｐ２は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ２に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ２では、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨとＶ相下側アームスイッチＱＶＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ２でも、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ２では、Ｕ相端子２２ｕからＶ相端子２２ｖに向かってＵ相コイル２３ｕ及びＶ相コイル２３ｖに駆動電流が流れる。すなわち、通電期間Ｐ２における通電相は、Ｕ相及びＶ相である。
【0027】
図３において、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの通電期間Ｐ３は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ３に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ３では、Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨとＶ相下側アームスイッチＱＶＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ３では、Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ３では、Ｗ相端子２２ｗからＶ相端子２２ｖに向かってＷ相コイル２３ｗ及びＶ相コイル２３ｖに駆動電流が流れる。すなわち、通電期間Ｐ３における通電相は、Ｗ相及びＶ相である。
【0028】
図３において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの通電期間Ｐ４は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ４に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ４では、Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨとＵ相下側アームスイッチＱＵＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ４でも、Ｗ相上側アームスイッチＱＷＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ４では、Ｗ相端子２２ｗからＵ相端子２２ｕに向かってＷ相コイル２３ｗ及びＵ相コイル２３ｕに駆動電流が流れる。すなわち、通電期間Ｐ４における通電相は、Ｗ相及びＵ相である。
【0029】
図３において、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの通電期間Ｐ５は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ５に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ５では、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨとＵ相下側アームスイッチＱＵＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ５では、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ５では、Ｖ相端子２２ｖからＵ相端子２２ｕに向かってＶ相コイル２３ｖ及びＵ相コイル２３ｕに電源電流が流れる。すなわち、通電期間Ｐ５における通電相は、Ｖ相及びＵ相である。
【0030】
図３において、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの通電期間Ｐ６は、各アームスイッチが通電パターンＰＡ６に基づいてスイッチング制御される期間を示す。この通電期間Ｐ６では、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨとＷ相下側アームスイッチＱＷＬとがオンとなり、且つ残りのアームスイッチがオフとなる。通電期間Ｐ６でも、Ｖ相上側アームスイッチＱＶＨのみ所定のスイッチングデューティ比でスイッチング制御される。通電期間Ｐ６では、Ｖ相端子２２ｖからＷ相端子２２ｗに向かってＶ相コイル２３ｖ及びＷ相コイル２３ｗに電源電流が流れる。すなわち、通電期間Ｐ６における通電相は、Ｖ相及びＷ相である。
【0031】
以上のような６つの通電パターンに従って各アームスイッチがスイッチング制御されることにより、三相モータ２０のシャフト２１を一定方向に３６０°回転させる回転磁界が発生する。その結果、時刻ｔ１０から時刻ｔ１６までの期間において、三相モータ２０のシャフト２１は一定方向に３６０°回転する。言い換えれば、通電期間Ｐ１から通電期間Ｐ６のそれぞれの期間において、三相モータ２０のシャフト２１は一定方向に６０°回転する。
【0032】
通電パターンが切り替わる速度、すなわち、通電相が切り替わる速度は転流周波数Ｆｓと呼ばれる。転流周波数Ｆｓの単位は「Ｈｚ」である。１つの通電パターンでスイッチング制御が行われる期間をＰ（秒）としたとき、転流周波数Ｆｓは、「Ｆｓ＝１／Ｐ」で表される。
【0033】
図３に、三相モータ２０のＵ相端子２２ｕ、Ｖ相端子２２ｖ及びＷ相端子２２ｗのそれぞれに現れる電圧の波形を示す。図３において、「Ｖｕ」は、Ｕ相端子２２ｕに現れるＵ相端子電圧である。「Ｖｖ」は、Ｖ相端子２２ｖに現れるＶ相端子電圧である。「Ｖｗ」は、Ｗ相端子２２ｗに現れるＷ相端子電圧である。なお、実際のＵ相端子電圧Ｖｕ、Ｖ相端子電圧Ｖｖ、及びＷ相端子電圧Ｖｗの波形は、スイッチングデューティ比と同じデューティ比を有する波形となるが、図３では便宜上、電圧波形の包絡線のみを示す。
【0034】
Ｕ相端子電圧Ｖｕは、通電期間Ｐ１及びＰ２においてスイッチングデューティ比で決定される実効電圧値となり、通電期間Ｐ４及びＰ５においてグランドレベルの値、つまり０Ｖとなる。Ｖ相端子電圧Ｖｖは、通電期間Ｐ５及びＰ６においてスイッチングデューティ比で決定される実効電圧値となり、通電期間Ｐ２及びＰ３において０Ｖとなる。Ｗ相端子電圧Ｖｗは、通電期間Ｐ３及びＰ４においてスイッチングデューティ比で決定される実効電圧値となり、通電期間Ｐ１及びＰ６において０Ｖとなる。このように、センサレス１２０°通電方式では、三相モータ２０の駆動に必要な駆動電圧が印加される相が１２０°ごとに切り替わる。
【0035】
通電期間Ｐ３においてＵ相コイル２３ｕに駆動電流は流れないが、Ｕ相コイル２３ｕに蓄積されたエネルギーによってＵ相下側アームスイッチＱＵＬのボディダイオードを介してＵ相コイル２３ｕに一定時間だけ還流電流が流れる。その結果、期間Ｐ３の開始時点から一定時間だけＵ相端子電圧Ｖｕが０Ｖになるリンギング現象が発生する。その後、Ｕ相端子電圧Ｖｕは、Ｕ相コイル２３ｕに発生する誘起電圧と一致する。通電期間Ｐ３において誘起電圧は、通電期間Ｐ３の中央、つまり通電期間Ｐ３の開始時点から三相モータ２０が３０°回転したタイミングで、中性点Ｎの電圧である中性点電圧ＶＮに対して高圧側から低圧側へ向かって交差する。
【0036】
同様に、通電期間Ｐ６においてＵ相コイル２３ｕに駆動電流は流れないが、Ｕ相コイル２３ｕに蓄積されたエネルギーによってＵ相上側アームスイッチＱＵＨのボディダイオードを介してＵ相コイル２３ｕに一定時間だけ還流電流が流れる。その結果、通電期間Ｐ６の開始時点から一定時間だけＵ相端子電圧Ｖｕが直流電源電圧ＶＭになるリンギング現象が発生する。その後、Ｕ相端子電圧Ｖｕは、Ｕ相コイル２３ｕに発生する誘起電圧と一致する。通電期間Ｐ６において誘起電圧は、通電期間Ｐ６の中央、つまり通電期間Ｐ６の開始時点から三相モータ２０が３０°回転したタイミングで中性点電圧ＶＮに対して低圧側から高圧側へ向かって交差する。
【0037】
上記のように、三相モータ２０が３６０°回転する間に、通電期間Ｐ３及びＰ６にのみＵ相端子２２ｕに誘起電圧が露出する。同様の原理により、三相モータ２０が３６０°回転する間に、通電期間Ｐ１及びＰ４にのみＶ相端子２２ｖに誘起電圧が露出し、通電期間Ｐ２及びＰ５にのみＷ相端子２２ｗに誘起電圧が露出する。センサレス１２０°通電方式では、三相モータ２０の位相を検出するために、中性点電圧ＶＮと誘起電圧とが交差する点であるゼロクロス点を検出する必要がある。
【0038】
図３において、「Ｚｕ」は、Ｕ相端子２２ｕに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮ以下になるタイミングでローレベルとなり、Ｕ相端子２２ｕに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮより高くなるタイミングでハイレベルとなるＵ相ゼロクロス点検出信号である。「Ｚｖ」は、Ｖ相端子２２ｖに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮ以下になるタイミングでローレベルとなり、Ｖ相端子２２ｖに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮより高くなるタイミングでハイレベルとなるＶ相ゼロクロス点検出信号である。「Ｚｗ」は、Ｗ相端子２２ｗに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮ以下になるタイミングでローレベルとなり、Ｗ相端子２２ｗに露出する誘起電圧が中性点電圧ＶＮより高くなるタイミングでハイレベルとなるＷ相ゼロクロス点検出信号である。
【0039】
図３において、「Ｈｕ」は、Ｕ相ゼロクロス点検出信号Ｚｕに対して３０°の位相遅れを有するＵ相位相検出信号である。「Ｈｖ」は、Ｖ相ゼロクロス点検出信号Ｚｖに対して３０°の位相遅れを有するＶ相位相検出信号である。「Ｈｗ」は、Ｗ相ゼロクロス点検出信号Ｚｗに対して３０°の位相遅れを有するＷ相位相検出信号である。
【0040】
なお、時間軸上で隣り合う２つのゼロクロス点の間の時間に、三相モータ２０は６０°回転する。そのため、時間軸上で隣り合う２つのゼロクロス点の間の時間を計測し、その計測結果の半分の時間だけＵ相ゼロクロス点検出信号Ｚｕを遅らせることにより、Ｕ相ゼロクロス点検出信号Ｚｕに対して３０°の位相遅れを有するＵ相位相検出信号Ｈｕを生成することができる。Ｖ相位相検出信号Ｈｖ及びＷ相位相検出信号Ｈｗについても同様の方法で生成できる。
【0041】
図３に示すように、Ｕ相位相検出信号Ｈｕ、Ｖ相位相検出信号Ｈｖ及びＷ相位相検出信号Ｈｗのレベルは、６つの通電パターンに依存して規則的に変化することがわかる。以下では、Ｕ相位相検出信号Ｈｕ、Ｖ相位相検出信号Ｈｖ及びＷ相位相検出信号Ｈｗのレベルが通電パターンに依存して変化するパターンを位相パターンと呼称する。図２に示すように、センサレス１２０°通電方式の位相パターンは、６つの位相パターンＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ５及びＰＢ６を含む。図２において、「ＨＵ」、「ＨＶ」及び「ＨＷ」の列に並ぶ「１」及び「０」のうち、「１」は該当する位相検出信号がハイレベルであることを意味し、「０」は該当する位相検出信号がローレベルであることを意味する。
【0042】
センサレス１２０°通電方式では、３つの位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに基づいて通電期間ごとに位相パターンが認識され、位相パターンの認識結果に基づいて次の通電期間で使用される通電パターンが決定される。そして、位相パターンが変化するタイミングで通電パターンが次の通電パターンに切り替えられる。
【0043】
図３に示すように、例えば通電期間Ｐ１において、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗから通電期間Ｐ１の位相パターンは位相パターンＰＢ１であることが認識される。通電期間Ｐ１の位相パターンが位相パターンＰＢ１であるので、通電パターンＰＡ２が次の通電期間Ｐ２で使用される通電パターンとして決定される。そして、位相パターンＰＢ１が変化するタイミング、すなわちＶ相位相検出信号Ｈｖに立下りエッジが発生するタイミングで、通電パターンが通電パターンＰＡ１から通電パターンＰＡ２に切り替えられる。
【0044】
センサレス１２０°通電方式では、上記のような通電パターンの切り替えが、三相モータ２０に発生する誘起電圧を利用して生成された位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに同期して６０°間隔で行われることにより、ホールセンサ等の位置センサ無しで三相モータ２０の回転制御を行うことができる。以下では、三相モータ２０に発生する誘起電圧を利用して生成された位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに同期して三相モータ２０の通電制御を行うことを、「センサレス同期制御」と呼称する。
【0045】
以上がセンサレス１２０°通電方式の基本原理である。センサレス１２０°通電方式において位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを生成するためには、三相モータ２０の中性点電圧ＶＮと誘起電圧とが交差する点であるゼロクロス点を検出する必要があるが、三相モータ２０の回転数が所定の回転数以上でなければ、ゼロクロス点を検出可能な誘起電圧は発生しない。以下の説明において、ゼロクロス点を検出可能な誘起電圧を発生させるために最低限必要な回転数を限界最低回転数と呼称する。
【0046】
例えば、電動ポンプ装置１００が低温環境下で使用される場合、冷却オイルＦの粘性が高くなることに起因して三相モータ２０の負荷が大きくなるため、三相モータ２０を比較的低い回転数で回転させる必要がある。このような低温環境下では、限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる場合がある。この場合、中性点電圧ＶＮ（＝ＶＭ／２）をゼロクロス判定レベルとして設定し、そのゼロクロス判定レベルと誘起電圧とが交差する点をゼロクロス点として検出すると、以下で説明する理由により、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことが困難となる可能性があることが、本願発明者の研究により判明した。
【0047】
本願発明者の研究の結果、低温環境下で限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる極低速回転制御が行われる場合、駆動回路１１に流れる電源電流（三相モータ２０に流れる駆動電流）が大きくなることに起因して、各誘起電圧の波形が歪むことが判明した。
【0048】
図４は、通電期間Ｐ３においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ１においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ５においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形とを模式的に示す図である。
【0049】
図４において、波形Ｗ１は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ３においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ１を第１のＵ相誘起電圧波形と呼称する。
【0050】
図４において、波形Ｗ２は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ１においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ２を第１のＶ相誘起電圧波形と呼称する。
【0051】
図４において、波形Ｗ３は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ５においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ３を第１のＷ相誘起電圧波形と呼称する。
【0052】
図４において、波形Ｗ０は、ゼロクロス点を検出するのに十分な誘起電圧が発生する回転数で三相モータ２０を回転させた場合に、通電期間Ｐ３においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ０を第１の理想誘起電圧波形と呼称する。
【0053】
図４に示すように、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合、誘起電圧が下降する通電期間において各相の端子電圧に現れる誘起電圧の波形は、第１の理想誘起電圧波形Ｗ０と比較して大きく歪むことがわかる。例えば、誘起電圧が下降する通電期間において、第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２は、第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１よりも大きく歪み、第１のＷ相誘起電圧波形Ｗ３は、第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２よりも大きく歪む。なお、図４に示される各誘起電圧の波形は、あくまで一例である。誘起電圧が下降する通電期間において、各誘起電圧の波形に生じる歪みの大きさは、図４の例と異なる場合があり得る。
【0054】
図４において、ＬＶ０は、中性点電圧ＶＮ（＝ＶＭ／２）に設定されたゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ０を理想ゼロクロス判定レベルと呼称する。
図４において、Ｐｚ０は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第１の理想誘起電圧波形Ｗ０とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ０を第１の理想ゼロクロス点と呼称する。
図４において、ｔｚ０は、第１の理想ゼロクロス点Ｐｚ０が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ０を第１の理想ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４において、Ｐｚ０は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第１の理想誘起電圧波形Ｗ０とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ０を第１の理想ゼロクロス点と呼称する。
図４において、ｔｚ０は、第１の理想ゼロクロス点Ｐｚ０が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ０を第１の理想ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
【0055】
図４において、Ｐｚ１は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ１を第１のＵ相ゼロクロス点と呼称する。
図４において、ｔｚ１は、第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ１を第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１の理想誘起電圧波形Ｗ０と比較して第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１が歪むことに起因して、第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１が第１の理想ゼロクロス点Ｐｚ０の左側にシフトすることにより、第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１が第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０の左側にシフトする。
図４において、ｔｚ１は、第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ１を第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１の理想誘起電圧波形Ｗ０と比較して第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１が歪むことに起因して、第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１が第１の理想ゼロクロス点Ｐｚ０の左側にシフトすることにより、第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１が第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０の左側にシフトする。
【0056】
図４において、Ｐｚ２は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ２を第１のＶ相ゼロクロス点と呼称する。
図４において、ｔｚ２は、第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ２を第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２が第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１よりも大きく歪むことに起因して、第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２が第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１の左側にシフトすることにより、第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２が第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１の左側にシフトする。
図４において、ｔｚ２は、第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ２を第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２が第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１よりも大きく歪むことに起因して、第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２が第１のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１の左側にシフトすることにより、第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２が第１のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１の左側にシフトする。
【0057】
図４において、Ｐｚ３は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第１のＷ相誘起電圧波形Ｗ３とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ３を第１のＷ相ゼロクロス点と呼称する。
図４において、ｔｚ３は、第１のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ３を第１のＷ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１のＷ相誘起電圧波形Ｗ３が第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２よりも大きく歪むことに起因して、第１のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３が第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２の左側にシフトすることにより、第１のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３が第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２の左側にシフトする。
図４において、ｔｚ３は、第１のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ３を第１のＷ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図４に示すように、第１のＷ相誘起電圧波形Ｗ３が第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２よりも大きく歪むことに起因して、第１のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３が第１のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２の左側にシフトすることにより、第１のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３が第１のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２の左側にシフトする。
【0058】
図５は、通電期間Ｐ６においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ４においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形と、通電期間Ｐ２においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形とを模式的に示す図である。
【0059】
図５において、波形Ｗ１’は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ６においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ１’を第２のＵ相誘起電圧波形と呼称する。
【0060】
図５において、波形Ｗ２’は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ４においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ２’を第２のＶ相誘起電圧波形と呼称する。
【0061】
図５において、波形Ｗ３’は、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合に、通電期間Ｐ２においてＷ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ３’を第２のＷ相誘起電圧波形と呼称する。
【0062】
図５において、波形Ｗ０’は、ゼロクロス点を検出するのに十分な誘起電圧が発生する回転数で三相モータ２０を回転させた場合に、通電期間Ｐ６においてＵ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧の波形である。以下では、波形Ｗ０’を第２の理想誘起電圧波形と呼称する。
【0063】
図５に示すように、三相モータ２０の極低速回転制御が行われた場合、誘起電圧が上昇する通電期間において各相の端子電圧に現れる誘起電圧の波形は、第２の理想誘起電圧波形Ｗ０’と比較して大きく歪むことがわかる。例えば、誘起電圧が上昇する通電期間において、第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’は、第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’よりも大きく歪み、第２のＵ相誘起電圧波形Ｗ１’は、第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’よりも大きく歪む。なお、図５に示される各誘起電圧の波形は、あくまで一例である。誘起電圧が上昇する通電期間において、各誘起電圧の波形に生じる歪みの大きさは、図５に示される例と異なる場合があり得る。
【0064】
図５において、Ｐｚ０’は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第２の理想誘起電圧波形Ｗ０’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ０’を第２の理想ゼロクロス点と呼称する。
図５において、ｔｚ０’は、第２の理想ゼロクロス点Ｐｚ０’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ０’を第２の理想ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５において、ｔｚ０’は、第２の理想ゼロクロス点Ｐｚ０’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ０’を第２の理想ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
【0065】
図５において、Ｐｚ３’は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ３’を第２のＷ相ゼロクロス点と呼称する。
図５において、ｔｚ３’は、第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ３’を第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２の理想誘起電圧波形Ｗ０’と比較して第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’が歪むことに起因して、第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’が第２の理想ゼロクロス点Ｐｚ０’の右側にシフトすることにより、第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３’が第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’の右側にシフトする。
図５において、ｔｚ３’は、第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ３’を第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２の理想誘起電圧波形Ｗ０’と比較して第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’が歪むことに起因して、第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’が第２の理想ゼロクロス点Ｐｚ０’の右側にシフトすることにより、第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３’が第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’の右側にシフトする。
【0066】
図５において、Ｐｚ２’は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ２’を第２のＶ相ゼロクロス点と呼称する。
図５において、ｔｚ２’は、第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ２’を第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’が第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’よりも大きく歪むことに起因して、第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’が第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’の右側にシフトすることにより、第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２’が第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３’の右側にシフトする。
図５において、ｔｚ２’は、第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ２’を第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’が第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’よりも大きく歪むことに起因して、第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’が第２のＷ相ゼロクロス点Ｐｚ３’の右側にシフトすることにより、第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２’が第２のＷ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ３’の右側にシフトする。
【0067】
図５において、Ｐｚ１’は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０と第２のＵ相誘起電圧波形Ｗ１’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ１’を第２のＵ相ゼロクロス点と呼称する。
図５において、ｔｚ１’は、第２のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ１’を第２のＵ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２のＵ相誘起電圧波形Ｗ１’が第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’よりも大きく歪むことに起因して、第２のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１’が第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’の右側にシフトすることにより、第２のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１’が第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２’の右側にシフトする。
図５において、ｔｚ１’は、第２のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１’が検出されたタイミングである。以下では、ｔｚ１’を第２のＵ相ゼロクロス検出タイミングと呼称する。
図５に示すように、第２のＵ相誘起電圧波形Ｗ１’が第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’よりも大きく歪むことに起因して、第２のＵ相ゼロクロス点Ｐｚ１’が第２のＶ相ゼロクロス点Ｐｚ２’の右側にシフトすることにより、第２のＵ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ１’が第２のＶ相ゼロクロス検出タイミングｔｚ２’の右側にシフトする。
【0068】
上記のように、極低速回転制御が行われた場合、各相の端子電圧に現れる誘起電圧の波形が大きく歪むことに起因して、誘起電圧が下降する通電期間では、各相のゼロクロス検出タイミングが第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０の左側にシフトする。また、誘起電圧が上昇する通電期間では、各相のゼロクロス検出タイミングが第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’の右側にシフトする。
【0069】
その結果、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗの立ち上がりエッジ及び立下りエッジの発生タイミングが理想のタイミングから外れてしまい、正確に６０°間隔で通電パターンの切替えを行えなくなる。これが、三相モータ２０の極低速回転制御を行う場合に、中性点電圧ＶＮ（＝ＶＭ／２）に設定されたゼロクロス判定レベルと誘起電圧とが交差する点をゼロクロス点として検出すると、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことが困難となる理由である。
【0070】
上記の技術課題を解決するために、本実施形態では、三相のうち少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更する。以下、図６及び図７を参照しながら、誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更することにより、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことが可能となる理由について説明する。
【0071】
図６において、ＬＶ１は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ１を第１のＵ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図６において、Ｐｚ１０は、第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１と第１のＵ相誘起電圧波形Ｗ１とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ１０を第１のＵ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図６に示すように、第１のＵ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ１０が検出されるタイミングは、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致する。
【0072】
図６において、ＬＶ２は、第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ２を第１のＶ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図６において、Ｐｚ２０は、第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２と第１のＶ相誘起電圧波形Ｗ２とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ２０を第１のＶ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図６に示すように、第１のＶ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ２０が検出されるタイミングは、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致する。
【0073】
図６において、ＬＶ３は、第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ３を第１のＷ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図６において、Ｐｚ３０は、第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３と第１のＷ相誘起電圧波形Ｗ３とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ３０を第１のＷ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図６に示すように、第１のＷ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ３０が検出されるタイミングは、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致する。
【0074】
図６に示すように、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１に変更することにより、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致させることができる。
【0075】
また、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２に変更することにより、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致させることができる。
【0076】
さらに、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３に変更することにより、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０と一致させることができる。
【0077】
図７において、ＬＶ３’は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ３’を第２のＷ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図７において、Ｐｚ３０’は、第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’と第２のＷ相誘起電圧波形Ｗ３’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ３０’を第２のＷ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図７に示すように、第２のＷ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ３０’が検出されるタイミングは、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致する。
【0078】
図７において、ＬＶ２’は、第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ２’を第２のＶ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図７において、Ｐｚ２０’は、第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’と第２のＶ相誘起電圧波形Ｗ２’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ２０’を第２のＶ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図７に示すように、第２のＶ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ２０’が検出されるタイミングは、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致する。
【0079】
図７において、ＬＶ１’は、第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’よりも低い値を有するゼロクロス判定レベルである。以下では、ＬＶ１’を第２のＵ相ゼロクロス判定レベルと呼称する。図７において、Ｐｚ１０’は、第２のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１’と第２のＵ相誘起電圧波形Ｗ１’とが交差するゼロクロス点である。以下では、Ｐｚ１０’を第２のＵ相オフセットゼロクロス点と呼称する。図７に示すように、第２のＵ相オフセットゼロクロス点Ｐｚ１０’が検出されるタイミングは、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致する。
【0080】
図７に示すように、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１’に変更することにより、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致させることができる。
【0081】
また、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’に変更することにより、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致させることができる。
【0082】
さらに、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’に変更することにより、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点の検出タイミングを、第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’と一致させることができる。
【0083】
以上のように、誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更することにより、三相モータ２０の極低速回転制御を行う際に、三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧の波形が歪んだとしても、ゼロクロス検出タイミングを、第１の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０または第２の理想ゼロクロス検出タイミングｔｚ０’とほぼ一致させることができる。その結果、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗの立ち上がりエッジ及び立下りエッジの発生タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。これにより、三相モータ２０の極低速回転制御を行う際に、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことができる。
【0084】
以下、上記のセンサレス１２０°通電方式の基本原理の説明と、誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更することにより得られる技術的効果の説明とに基づいて、本実施形態のモータ制御装置１０が備える電圧検出回路１２、制御部１３、及び記憶部１４について説明する。
【0085】
電圧検出回路１２は、三相モータ２０の三相の端子電圧を検出する回路である。電圧検出回路１２は、三相モータ２０のＵ相端子２２ｕ、Ｖ相端子２２ｖ及びＷ相端子２２ｗのそれぞれと電気的に接続される。電圧検出回路１２は、Ｕ相端子２２ｕの電圧であるＵ相端子電圧Ｖｕを検出し、その検出値を制御部１３に供給する。電圧検出回路１２は、Ｖ相端子２２ｖの電圧であるＶ相端子電圧Ｖｖを検出し、その検出値を制御部１３に供給する。電圧検出回路１２は、Ｗ相端子２２ｗの電圧であるＷ相端子電圧Ｖｗを検出し、その検出値を制御部１３に供給する。一例として、電圧検出回路１２は、抵抗分圧回路によって構成される。
【0086】
制御部１３は、例えばＭＣＵ(Microcontroller Unit)などのマイクロプロセッサである。制御部１３には、不図示の上位制御装置から出力される回転数指令信号ＣＳが入力される。回転数指令信号ＣＳは、三相モータ２０の目標回転数を指示する信号である。制御部１３は、不図示の通信バスを介して記憶部１４と通信可能に接続される。詳細は後述するが、制御部１３は、記憶部１４に予め記憶されるプログラムに従って、回転数指令信号ＣＳによって指示される目標回転数で三相モータ２０を回転させる処理を実行する。
【0087】
制御部１３は、電圧検出回路１２の出力電圧をＡ／Ｄ変換することにより、Ｕ相端子電圧Ｖｕ、Ｖ相端子電圧Ｖｖ、およびＷ相端子電圧Ｖｗをデジタルデータとして取得する。制御部１３は、三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、ゼロクロス点の検出結果に基づいて駆動回路１１を制御する。
【0088】
具体的には、制御部１３は、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差するゼロクロス点の検出結果に基づいて、Ｕ相ゼロクロス点検出信号Ｚｕを生成し、Ｕ相ゼロクロス点検出信号Ｚｕに対して３０°の位相遅れを有するＵ相位相検出信号Ｈｕを生成する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差するゼロクロス点の検出結果に基づいて、Ｖ相ゼロクロス点検出信号Ｚｖを生成し、Ｖ相ゼロクロス点検出信号Ｚｖに対して３０°の位相遅れを有するＶ相位相検出信号Ｈｖを生成する。
また、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差するゼロクロス点の検出結果に基づいて、Ｗ相ゼロクロス点検出信号Ｚｗを生成し、Ｗ相ゼロクロス点検出信号Ｚｗに対して３０°の位相遅れを有するＷ相位相検出信号Ｈｗを生成する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差するゼロクロス点の検出結果に基づいて、Ｖ相ゼロクロス点検出信号Ｚｖを生成し、Ｖ相ゼロクロス点検出信号Ｚｖに対して３０°の位相遅れを有するＶ相位相検出信号Ｈｖを生成する。
また、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差するゼロクロス点の検出結果に基づいて、Ｗ相ゼロクロス点検出信号Ｚｗを生成し、Ｗ相ゼロクロス点検出信号Ｚｗに対して３０°の位相遅れを有するＷ相位相検出信号Ｈｗを生成する。
【0089】
制御部１３は、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに基づいて通電パターンの切替えを行うとともに、三相モータ２０の実回転数を目標回転数に一致させるために必要なスイッチングデューティ比を決定し、決定したスイッチングデューティ比で各アームスイッチのスイッチング制御を行う。その結果、モータ２０の実回転数を目標回転数に一致させる三相交流電圧が駆動回路１１から三相モータ２０に供給される。
【0090】
制御部１３は、三相のうち少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更する。例えば、制御部１３は、少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する。より具体的には、制御部１３は、三相の各相の誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更するとともに、各相ごとにゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する。
【0091】
図６を参照すると、制御部１３は、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１に変更する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２に変更する。
さらに、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３に変更する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２に変更する。
さらに、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が下降する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３に変更する。
【0092】
図７を参照すると、制御部１３は、Ｕ相端子電圧Ｖｕに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１’に変更する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’に変更する。
さらに、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’に変更する。
また、制御部１３は、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’に変更する。
さらに、制御部１３は、Ｗ相端子電圧Ｖｗに現れる誘起電圧が上昇する通電期間において、ゼロクロス判定レベルの値を、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０から第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’に変更する。
【0093】
記憶部１４は、制御部１３に各種処理を実行させるのに必要なプログラムおよび各種設定データなどを記憶する不揮発性メモリと、制御部１３が各種処理を実行する際にデータの一時保存先として使用される揮発性メモリとを含む。不揮発性メモリは、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）又はフラッシュメモリなどである。揮発性メモリは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などである。
【0094】
記憶部１４は、センサレス１２０°通電方式によって三相モータ２０を制御するのに必要な各種データを記憶する。例えば、記憶部１４は、図２に示す通電パターン及び位相パターンを予め記憶する。また、記憶部１４は、理想ゼロクロス判定レベルＬＶ０の値を予め記憶する。
【0095】
記憶部１４は、誘起電圧の下降と三相の第１相との組み合わせに対応する第１候補値を記憶する。例えば、第１候補値は、誘起電圧の下降とＵ相との組み合わせに対応する第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１の値である。
【0096】
記憶部１４は、誘起電圧の下降と三相の第２相との組み合わせに対応する第２候補値を記憶する。例えば、第２候補値は、誘起電圧の下降とＶ相との組み合わせに対応する第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２の値である。
【0097】
記憶部１４は、誘起電圧の下降と三相の第３相との組み合わせに対応する第３候補値を記憶する。例えば、第３候補値は、誘起電圧の下降とＷ相との組み合わせに対応する第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３の値である。
【0098】
記憶部１４は、誘起電圧の上昇と三相の第１相との組み合わせに対応する第４候補値を記憶する。例えば、第４候補値は、誘起電圧の上昇とＵ相との組み合わせに対応する第２のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１’の値である。
【0099】
記憶部１４は、誘起電圧の上昇と三相の第２相との組み合わせに対応する第５候補値を記憶する。例えば、第５候補値は、誘起電圧の上昇とＶ相との組み合わせに対応する第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’の値である。
【0100】
記憶部１４は、誘起電圧の上昇と三相の第３相との組み合わせに対応する第６候補値を記憶する。例えば、第６候補値は、誘起電圧の上昇とＷ相との組み合わせに対応する第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’の値である。
【0101】
制御部１３は、記憶部１４に記憶された第１候補値から第６候補値のうち、上記の６つの組み合わせの１つに対応する候補値を記憶部１４から読み出し、読み出した候補値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0102】
次に、図８を参照しながら、低温環境下で制御部１３によって実行される三相モータ２０の極低速回転制御について詳細に説明する。図８は、極低速回転制御に含まれる各処理を示すフローチャートである。制御部１３は、回転数指令信号ＣＳによって指示される目標回転数が限界最低回転数に近い回転数である場合に、三相モータ２０の極低速回転制御を開始する。一例として、限界最低回転数に近い回転数は、３００ｒｐｍから６００ｒｐｍである。なお、極低速回転制御の開始時に三相モータ２０は停止状態にある。
【0103】
図８に示すように、制御部１３は、極低速回転制御を開始すると、まず、三相モータ２０のロータのアライメントを行い（ステップＳ１）、ロータのアライメントの終了後に三相モータ２０の強制転流制御を開始する（ステップＳ２）。
【0104】
センサレス１２０°通電方式で三相モータ２０を起動する場合、三相モータ２０の回転数が、ゼロクロス点を検出可能な誘起電圧が発生する限界最低回転数に達するまで、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを生成できないため、三相モータ２０のセンサレス同期制御を行うことができない。そのため、センサレス１２０°通電方式で三相モータ２０を起動する場合、三相モータ２０の回転数が限界最低回転数に達するまで、予め決められた起動シーケンスに従って三相モータ２０の通電制御を行う必要がある。
【0105】
起動シーケンスの一例として、三相モータ２０に対して直流励磁を所定時間行うことによりロータの位置を特定の位置（モータ制御状態の一つに対応する位置）にアライメントした後、通電相に所定の駆動電圧を印加しながら所定の強制転流周波数で強制的に通電相（通電パターン）を切り替える強制転流制御を行う起動シーケンスが一般的に知られている。ステップＳ１及びＳ２の処理は、上記のように公知の起動シーケンスに含まれる処理であるので、詳細な説明は省略する。
【0106】
強制転流制御が開始されると、三相モータ２０の回転数は強制転流周波数に対応する回転数へ向かって徐々に上昇する。制御部１３は、強制転流制御を開始すると、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相を判定するとともに、現在の通電期間が、誘起電圧が上昇する期間なのか下降する期間なのかを判定する（ステップＳ３）。そして、制御部１３は、ステップＳ３の実行によって得られる判定結果に基づいて、ゼロクロス判定レベルの値を変更する（ステップＳ４）。
【0107】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＵ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が下降する期間である場合、記憶部１４から第１候補値を読み出し、読み出した第１候補値、すなわち第１のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0108】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＶ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が下降する期間である場合、記憶部１４から第２候補値を読み出し、読み出した第２候補値、すなわち第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0109】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＷ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が下降する期間である場合、記憶部１４から第３候補値を読み出し、読み出した第３候補値、すなわち第１のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0110】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＵ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が上昇する期間である場合、記憶部１４から第４候補値を読み出し、読み出した第４候補値、すなわち第２のＵ相ゼロクロス判定レベルＬＶ１’の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0111】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＶ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が上昇する期間である場合、記憶部１４から第５候補値を読み出し、読み出した第５候補値、すなわち第２のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２’の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0112】
例えば、制御部１３は、現在の通電期間において誘起電圧が発生する相がＷ相であり、且つ現在の通電期間が、誘起電圧が上昇する期間である場合、記憶部１４から第６候補値を読み出し、読み出した第６候補値、すなわち第２のＷ相ゼロクロス判定レベルＬＶ３’の値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
【0113】
制御部１３は、上記のようにゼロクロス判定レベルの値を変更した後、各相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに現れる誘起電圧がゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出する処理を開始し、ゼロクロス点がｎ回連続して検出されたか否かを判定する（ステップＳ５）。ｎは、２以上の整数である。
なお、制御部１３は、各相のゼロクロス点の検出結果に基づいて各相のゼロクロス点検出信号Ｚｕ、Ｚｖ及びＺｗを生成する処理と、各相のゼロクロス点検出信号Ｚｕ、Ｚｖ及びＺｗに基づいて各相の位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを生成する処理とを開始する。
なお、制御部１３は、各相のゼロクロス点の検出結果に基づいて各相のゼロクロス点検出信号Ｚｕ、Ｚｖ及びＺｗを生成する処理と、各相のゼロクロス点検出信号Ｚｕ、Ｚｖ及びＺｗに基づいて各相の位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを生成する処理とを開始する。
【0114】
強制転流制御の開始後に、三相モータ２０の回転数が限界最低回転数に到達すると、各相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに比較的大きな誘起電圧が現れ始めることにより、ゼロクロス点が検出され始める。ステップＳ５においてゼロクロス点がｎ回連続して検出されたと判定された場合、三相モータ２０が限界最低回転数以上の回転数で安定的に回転し始めたと推定される。
【0115】
上記ステップＳ５において「Ｎｏ」の場合、すなわちゼロクロス点の連続検出回数がｎ回未満である場合、三相モータ２０は、まだ、限界最低回転数以上の回転数で安定的に回転し始めていないと推定される。この場合、制御部１３は、ステップＳ３の処理に戻る。
【0116】
一方、上記ステップＳ５において「Ｙｅｓ」の場合、すなわちゼロクロス点の連続検出回数がｎ回に到達した場合、三相モータ２０は、限界最低回転数以上の回転数で安定的に回転し始めたと推定される。この場合、制御部１３は、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに基づいて現在の通電期間の位相パターンを認識し、位相パターンの認識結果に基づいて次の通電期間で使用すべき通電パターンを決定する（ステップＳ６）。
【0117】
例えば、図３に示すように、通電期間Ｐ１においてＶ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧とゼロクロス判定レベルとが交差するゼロクロス点が検出されたときに、ゼロクロス点の連続検出回数がｎ回に到達したと仮定する。なお、図３では、ゼロクロス判定レベルは中性点電位ＶＮ（＝ＶＭ／２）に設定されているが、ステップＳ３及びＳ４の処理により、通電期間Ｐ１におけるゼロクロス判定レベルの値は、第１のＶ相ゼロクロス判定レベルＬＶ２の値に変更される。
【0118】
このように通電期間Ｐ１においてゼロクロス点の連続検出回数がｎ回に到達した場合、制御部１３は、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに基づいて現在の通電期間Ｐ１の位相パターンを認識する。通電期間Ｐ１において、位相検出信号Ｈｕ及びＨｖはそれぞれハイレベル（「１」）であり、位相検出信号Ｈｗはローレベル（「０」）である。この場合、制御部１３は、記憶部１４に記憶された位相パターン（図２参照）を参照することにより、現在の通電期間Ｐ１の位相パターンがＰＢ１であると認識する。
【0119】
そして、制御部１３は、位相パターンの認識結果に基づいて次の通電期間で使用すべき通電パターンを決定する。例えば、上記のように、制御部１３は現在の通電期間Ｐ１の位相パターンがＰＢ１であると認識した場合、記憶部１４に記憶された通電パターン（図２参照）を参照することにより、通電パターンＰＡ２を次の通電期間で使用すべき通電パターンとして決定する。
【0120】
制御部１３は、次の通電期間で使用すべき通電パターンを決定した後、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗのいずれかのレベルが変化したタイミングで、通電パターンをステップＳ６で決定された通電パターンに切り替える（ステップＳ７）。例えば、上記のように通電期間Ｐ１においてゼロクロス点の連続検出回数がｎ回に到達した場合、Ｖ相端子電圧Ｖｖに現れる誘起電圧に基づくゼロクロス検出タイミングから三相モータ２０が３０°回転したときに、位相検出信号Ｈｖのレベルがハイレベルからローレベルに変化する（図３の時刻ｔ１１参照）。従って、この場合、制御部１３は、位相検出信号Ｈｖに立ち下がりエッジが発生するタイミング（時刻ｔ１１）で、通電パターンをステップＳ６で決定された通電パターンＰＡ２に切り替える。
【0121】
なお、制御部１３は、通電パターンの切替えとともに、三相モータ２０の実回転数を目標回転数に一致させるために必要なスイッチングデューティ比を決定し、決定したスイッチングデューティ比で各アームスイッチのスイッチング制御を行う。例えば、上記のように通電パターンが通電パターンＰＡ２に切り替えられた場合、制御部１３は、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨ及びＶ相下側アームスイッチＱＶＬをオンに制御するとともに、残りのアームスイッチをオフに制御する（図２参照）。通電パターンＰＡ２の場合、制御部１３は、Ｕ相上側アームスイッチＱＵＨのみ、決定されたスイッチングデューティ比でスイッチング制御する（図３参照）。その結果、三相モータ２０の実回転数を目標回転数に一致させる三相交流電圧が駆動回路１１から三相モータ２０に供給される。
【0122】
以降、制御部１３は、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに同期して６０°間隔で通電パターンの切り替え及び各アームスイッチのスイッチング制御を行うことにより、三相モータ２０を目標回転数で回転させる。このように、ステップＳ６以降、制御部１３は、位相検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに同期して三相モータ２０を制御するセンサレス同期制御を開始する。
【0123】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１０は、三相の端子電圧の夫々に現れる誘起電圧が所定のゼロクロス判定レベルと交差する点をゼロクロス点として検出し、ゼロクロス点の検出結果に基づいて駆動回路１１を制御する制御部１３を備え、制御部１３は、三相のうち少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
低温環境下で限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる場合、誘起電圧が上昇する時と下降する時とで、ゼロクロス判定レベルが理想値（直流電源電圧ＶＭの１／２）からずれる。そのため、本実施形態のように、三相のうち少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更することにより、ゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。従って、本実施形態によれば、低温環境下で限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる場合でも、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことができる。
低温環境下で限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる場合、誘起電圧が上昇する時と下降する時とで、ゼロクロス判定レベルが理想値（直流電源電圧ＶＭの１／２）からずれる。そのため、本実施形態のように、三相のうち少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時にゼロクロス判定レベルの値を変更することにより、ゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。従って、本実施形態によれば、低温環境下で限界最低回転数に近い回転数で三相モータ２０を回転させる場合でも、三相モータ２０のセンサレス同期制御を安定的に行うことができる。
【0124】
また、本実施形態において、制御部１３は、少なくとも一相の誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する。
誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルが理想値からずれる量が異なる。そのため、本実施形態のように、誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更することにより、誘起電圧が上昇する時と下降する時とのそれぞれで、ゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、より精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。
誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルが理想値からずれる量が異なる。そのため、本実施形態のように、誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更することにより、誘起電圧が上昇する時と下降する時とのそれぞれで、ゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、より精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。
【0125】
また、本実施形態において、制御部１３は、三相の各相の誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更するとともに、各相ごとにゼロクロス判定レベルを異なる値に変更する。
誘起電圧が上昇する時と下降する時とで各相ごとにゼロクロス判定レベルが理想値からずれる量が異なる。そのため、本実施形態のように、誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更するだけでなく、各相ごとにゼロクロス判定レベルを異なる値に変更することにより、各相ごとにゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、より精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。
誘起電圧が上昇する時と下降する時とで各相ごとにゼロクロス判定レベルが理想値からずれる量が異なる。そのため、本実施形態のように、誘起電圧が上昇する時と下降する時とでゼロクロス判定レベルを異なる値に変更するだけでなく、各相ごとにゼロクロス判定レベルを異なる値に変更することにより、各相ごとにゼロクロス検出タイミングを理想のタイミングとほぼ一致させることができ、より精度良く６０°間隔で通電パターンの切替えを行えるようになる。
【0126】
また、本実施形態のモータ制御装置１０は、誘起電圧の上昇と三相の第１相との組み合わせに対応する第１候補値と、誘起電圧の上昇と三相の第２相との組み合わせに対応する第２候補値と、誘起電圧の上昇と三相の第３相との組み合わせに対応する第３候補値と、誘起電圧の下降と第１相との組み合わせに対応する第４候補値と、誘起電圧の下降と第２相との組み合わせに対応する第５候補値と、誘起電圧の下降と第３相との組み合わせに対応する第６候補値と、を記憶する記憶部１４を備える。制御部１３は、第１候補値から第６候補値のうち、６つの組み合わせの１つに対応する候補値を記憶部１４から読み出し、読み出した候補値にゼロクロス判定レベルの値を変更する。
このような本実施形態によれば、簡単な処理によってゼロクロス判定レベルの値を変更することができる。簡単な処理によってゼロクロス判定レベルの値を変更することができるため、制御部１３の処理負荷を軽減できる。
このような本実施形態によれば、簡単な処理によってゼロクロス判定レベルの値を変更することができる。簡単な処理によってゼロクロス判定レベルの値を変更することができるため、制御部１３の処理負荷を軽減できる。
【0127】
〔変形例〕
本発明は上記実施形態に限定されず、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、本発明の電動ポンプ装置として、ハイブリッド車両に搭載される駆動用モータに冷却オイルＦを供給する電動ポンプ装置１００を例示したが、本発明の電動ポンプ装置はこれに限定されず、例えばトランスミッションにオイルを供給する電動ポンプ装置などにも本発明を適用するこができる。また、電動ポンプから吐出される流体は冷却オイル等のオイルに限定されない。また、本発明のモータ制御装置は、電動ポンプ装置以外の装置に搭載された三相モータを制御する制御装置として使用してもよい。
本発明は上記実施形態に限定されず、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、本発明の電動ポンプ装置として、ハイブリッド車両に搭載される駆動用モータに冷却オイルＦを供給する電動ポンプ装置１００を例示したが、本発明の電動ポンプ装置はこれに限定されず、例えばトランスミッションにオイルを供給する電動ポンプ装置などにも本発明を適用するこができる。また、電動ポンプから吐出される流体は冷却オイル等のオイルに限定されない。また、本発明のモータ制御装置は、電動ポンプ装置以外の装置に搭載された三相モータを制御する制御装置として使用してもよい。
【符号の説明】
【0128】
１０…モータ制御装置、１１…駆動回路、１２…電圧検出回路（電圧検出部）、１３…制御部、１４…記憶部、２０…三相モータ、３０…ポンプ、４０…電動ポンプ、１００…電動ポンプ装置、２００…直流電源、Ｆ…冷却オイル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】