JP5952502B2 - ３相ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、３相ブラシレスモータの駆動装置に関し、詳しくは、３相ブラシレスモータの初期位置を検出する技術に関する。

特許文献１には、３相ブラシレスモータの３相のうち通電する２つの相を選択する６通りの通電モードを切り替えることで３相ブラシレスモータを駆動する駆動装置において、非通電相の端子電圧と基準電圧との比較結果に応じて前記通電モードを順次切り替えるようにしたセンサレス制御が開示されている。

特開２００９−１８９１７６号公報

ところで、センサレス制御でブラシレスモータを駆動する場合、駆動を開始するときに磁極位置（モータの初期位置）を把握して通電モードを決定する必要があり、例えば、駆動を開始する前に任意の相に通電を行って磁極位置を所定位置に固定する位置決め処理を行う場合があった。
しかし、位置決め処理では、所定の初期位置までモータを回転させて停止させるため、モータのイナーシャが大きいと位置決め処理が終了するまで（モータが停止するまで）の時間が長くなり、モータ駆動要求に対する実際の駆動開始が遅れるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ブラシレスモータの初期位置の検出（推定）を行え、位置決め処理を行うことなくモータ駆動を開始させることができる、３相ブラシレスモータの駆動装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、ブラシレスモータの３相のうちの任意の１相と他の２相との間で、前記１相の電流が正及び負となるよう通電し、前記１相の電流が正となるときの開放相の起電圧と前記１相の電流が負となるときの開放相の起電圧との差に基づいて前記ブラシレスモータの初期位置を検出するようにした。

上記発明によると、前記起電圧差のレベルは磁極位置に応じて変化するため、前記起電圧差に基づきブラシレスモータが停止している位置（初期位置）を推定することが可能であり、位置決め処理を行うことなくモータ駆動を応答良く開始させることが可能になる。

本発明の第１実施形態における油圧ポンプシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるモータ制御装置及びブラシレスモータの構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態における制御ユニットの機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態における各通電モードの切り替え角度及び各通電モードにおける通電相、通電方向を示すタイムチャートである。 本発明の第１実施形態における電動オイルポンプ（ブラシレスモータ）の駆動制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態におけるパルス誘起電圧の差を求める通電モードの組み合わせパターンを示す図である。 本発明の第１実施形態における初期位置の検出処理の特性を説明するための図である。 本発明の第１実施形態における初期位置と駆動開始時の通電モードでの励磁角度との相関を例示する図である。 本発明の第１実施形態における初期位置と駆動開始時の通電モードでの励磁角度との相関を例示する図である。 本発明の第１実施形態における初期位置と駆動開始時の通電モードの切り替え処理を例示する図である。 本発明の第１実施形態における起電圧検出のための最低デューティ比での通電を実施するためのパルスシフト制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第１実施形態におけるパルスシフト制御で平均デューティを下げたときの起電圧差の特性を説明するための図である。 本発明の第１実施形態におけるモータ回転による磁束の変化と通電による磁束の飽和方向とを示す図である。 本発明の第１実施形態におけるモータ角度毎の磁気飽和電圧を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるパルスシフト制御で平均デューティを上げたときの起電圧差の特性を説明するための図である。 本発明の第２実施形態におけるブラシレスモータの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における初期位置の検出処理の特性を説明するための図である。 本発明の第２実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における初期位置の検出処理の特性を説明するための図である。 本発明の第３実施形態における初期位置の推定処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態における起電圧差の特性を説明するための図である。 本発明の第４実施形態における初期位置の検出処理の特性を説明するための図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るブラシレスモータの駆動装置の一例として、自動車用の自動変速機の油圧ポンプシステムを構成するブラシレスモータに適用した例を示す。
図１に示す油圧ポンプシステムは、変速機構（ＴＭ）７やアクチュエータ８にオイルを供給するオイルポンプとして、図外のエンジン（内燃機関）の出力により駆動される機械式オイルポンプ６と、ブラシレスモータ２で駆動される電動オイルポンプ１とを備えている。

そして、電動オイルポンプ１は、例えば、エンジンがアイドルストップによって停止したとき（つまり、機械式オイルポンプ６が停止するとき）に作動されて変速機構７やアクチュエータ８に対するオイルの供給を行い、アイドルストップ中における油圧の低下を抑制する。
電動オイルポンプ１を駆動するブラシレスモータ（３相同期電動機）２は、駆動装置としてのモータ制御装置（ＭＣＵ）３によって制御される。
モータ制御装置３は、ＡＴ制御装置（ＡＴＣＵ）４からの指令に基づいてブラシレスモータ２を駆動制御する。

電動オイルポンプ１は、オイルパン１０のオイルを変速機構７やアクチュエータ８にオイル配管５を介して供給する。
エンジン運転中は、エンジンで駆動される機械式オイルポンプ６が作動し、機械式オイルポンプ６から変速機構７やアクチェータ８にオイルが供給され、このとき、ブラシレスモータ２はオフ状態（停止状態）であって、逆止弁１１によって電動オイルポンプ１に向かうオイルの流れは遮断される。

一方、エンジンがアイドルストップによって一時的に停止すると、機械式オイルポンプ６が停止しオイル配管９内の油圧が低下するので、ＡＴ制御装置４は、エンジンがアイドルストップによって停止するときに、モータ起動の指令をモータ制御装置３に送信する。
モータ起動指令を受けたモータ制御装置３は、ブラシレスモータ２を起動させて電動オイルポンプ１を回転させ、電動オイルポンプ１によるオイルの圧送を開始させる。
そして、機械式オイルポンプ６の吐出圧が低下する一方で電動オイルポンプ１の吐出圧が設定圧を越えると逆止弁１１が開弁し、オイル配管５、電動オイルポンプ１、逆止弁１１、変速機構７、アクチェータ８、オイルパン１０の経路を通ってオイルが循環するようになる。

なお、上記の自動車用自動変速機の油圧ポンプシステムは、ブラシレスモータを適用するシステムの一例であり、ブラシレスモータをアクチュエータとして用いる種々のシステムに本願発明に係る駆動装置を適用することができる。
例えば、ブラシレスモータは、ハイブリッド車両などにおいてエンジンの冷却水の循環に用いる電動ウォータポンプを駆動するブラシレスモータとすることができ、ブラシレスモータが駆動する機器をオイルポンプに限定するものではなく、また、ブラシレスモータを自動車に搭載されるモータに限定するものではない。

図２は、ブラシレスモータ２及びモータ制御装置３の一例を示す回路図である。
ブラシレスモータ２を駆動する駆動装置であるモータ制御装置３は、モータ駆動回路２１２と、制御ユニット２１３とを備え、制御ユニット２１３はＡＴ制御装置４との間で通信を行う。制御ユニット２１３は、Ａ／Ｄ変換器２１３ａ、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ，ＭＰＵなど）を備えたマイクロコンピュータ（マイコン）２１３ｂなどを含んで構成される。
ブラシレスモータ２は、３相ＤＣブラシレスモータであり、スター結線されるＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相巻線２１５ｕ、２１５ｖ、２１５ｗを、図示省略した円筒状の固定子に備え、該固定子の中央部に形成した空間に永久磁石回転子（ロータ）２１６を回転可能に備える。

モータ駆動回路２１２は、逆並列のダイオード２１８ａ〜２１８ｆを含んでなるスイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆを３相ブリッジ接続した回路と、電源回路２１９とを有する。スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆは例えばＦＥＴで構成される。
スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆの制御端子（ゲート端子）は、制御ユニット２１３に接続され、制御ユニット２１３は、スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆのオン、オフをパルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）によって制御することで、ブラシレスモータ２に印加する電圧を制御する。
ＰＷＭ制御においては、三角波に設定されるＰＷＭタイマの値と、指令デューティ比（指令パルス幅）に応じて設定されるＰＷＭタイマ設定値とを比較することで、各スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆをオン、オフさせるタイミングを検出する。

制御ユニット２１３によるブラシレスモータ２の駆動制御は、回転子の位置情報を検出するセンサを用いないセンサレスで行われ、更に、制御ユニット２１３は、センサレス駆動方式をモータ回転速度に応じて正弦波駆動方式と矩形波駆動方式とに切り替える。
正弦波駆動方式は、各相に正弦波電圧を加えてブラシレスモータ２を駆動する方式である。この正弦波駆動方式では、回転子が回転することによって発生する誘起電圧（速度起電圧）から回転子の位置情報を得る一方、速度起電圧による回転子位置の検出周期の間で、モータ回転速度に基づき回転子位置を推定し、推定した回転子位置とPWMデューティとから３相出力設定値を算出し、相間電圧の差で電流の向きと強さとを制御して３相交流電流を各相に流す。

また、矩形波駆動方式は、３相のうちでパルス電圧を印加する２相の選択パターン（通電モード）を所定の回転子位置毎に順次切り替えることでブラシレスモータ２を駆動する方式である。
この矩形波駆動方式では、通電相に対するパルス状の電圧印加によって非通電相に誘起される電圧（変圧器起電圧、パルス誘起電圧）から回転子の位置情報を得て、通電モードの切り替えタイミングである角度位置を検出する。

ここで、正弦波駆動方式において位置検出のために検出する速度起電圧は、モータ回転速度の低下に伴って出力レベルが低下するため、低回転域では位置検出の精度が低下する。一方、矩形波駆動方式において位置検出のために検出するパルス誘起電圧は、モータ停止状態を含む低回転域においても検出可能であり、低回転域でも位置検出の精度を維持できる。
そこで、制御ユニット２１３は、正弦波駆動方式で位置情報を十分な精度で検出できる高回転領域、つまり、設定値よりもモータ回転速度が高い領域では、正弦波駆動方式でブラシレスモータ２を制御する。

また、制御ユニット２１３は、正弦波駆動方式では十分な精度で位置情報を検出できない低回転領域では、矩形波駆動方式でブラシレスモータ２を制御する。なお、正弦波駆動方式では十分な精度で位置情報を検出できない低回転領域には、設定値よりもモータ回転速度が低い領域、及び、モータ起動時が含まれる。
更に、制御ユニット２１３は、ブラシレスモータ２のＰＷＭ制御において、例えば、モータ回転速度の検出値と目標モータ回転速度との偏差に応じてＰＷＭ制御のデューティ比を決定して、実際のモータ回転速度を目標モータ回転速度に近づける。

以下では、制御ユニット２１３が実施する、矩形波駆動方式でのブラシレスモータ２の駆動制御を詳述する。
図３は、制御ユニット２１３の機能ブロック図である。
制御ユニット２１３は、ＰＷＭ発生部２５１、ゲート信号切替部２５２、通電モード決定部２５３、比較部２５４、電圧閾値切替部２５５、電圧閾値学習部２５６、非通電相電圧選択部２５７を備えている。

ＰＷＭ発生部２５１は、印加電圧指令（指令電圧）に基づき、パルス幅変調されたＰＷＭ波を生成する。
通電モード決定部２５３は、モータ駆動回路２１２の通電モードを決定するモード指令信号を出力するデバイスであり、比較部２５４が出力するモード切替トリガ信号をトリガとして通電モードを６通りに切り替える。

通電モードとは、ブラシレスモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のうちでパルス電圧を印加する２相の選択パターンを示し、Ｕ相からＶ相に向けて電流を流す第１通電モードＭ１、Ｕ相からＷ相に向けて電流を流す第２通電モードＭ２、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す第３通電モードＭ３、Ｖ相からＵ相に向けて電流を流す第４通電モードＭ４、Ｗ相からＵ相に向けて電流を流す第５通電モードＭ５、Ｗ相からＶ相に向けて電流を流す第６通電モードＭ６の６種類の通電モードからなる。
そして、通電モード決定部２５３は、比較部２５４が出力するモード切替トリガ信号に応じて、第１通電モードＭ１〜第６通電モードＭ６のいずれか１つを指令するモード指令信号を出力する。

ゲート信号切替部２５２は、モータ駆動回路２１２の各スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆがどのような動作でスイッチングするかを、通電モード決定部２５３の出力であるモード指令信号に基づいて決定し、該決定に従い６つのゲートパルス信号をモータ駆動回路２１２に出力する。
電圧閾値切替部２５５は、通電モードの切り替えタイミングの検出に用いる電圧閾値を、通電モードに応じて順次切り替えて出力し、閾値の切り替えタイミングは、通電モード決定部２５３の出力であるモード指令信号に基づき決定される。

非通電相電圧選択部２５７は、モード指令信号に従い、ブラシレスモータ２の３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの中から非通電相の電圧の検出値を選択し、比較部２５４及び電圧閾値学習部２５６に出力する。
尚、非通電相の端子電圧は、厳密にはグランドＧＮＤ−端子間の電圧であるが、本実施形態では、中性点の電圧を検出し、この中性点の電圧とグランドＧＮＤ−端子間電圧との差を求めて端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとする。
尚、中性点の電圧は、グランドＧＮＤ−電源電圧間を１／２倍したものでもよい。

比較部２５４は、電圧閾値切替部２５５が出力する閾値と、非通電相電圧選択部２５７が出力する非通電相の電圧検出値（パルス誘起電圧の検出値）とを比較することで、通電モードの切り替えタイミング、換言すれば、通電モードを切り替える回転子位置（磁極位置）になったか否かを検出し、切り替えタイミングを検出したときに通電モード決定部２５３に向けてモード切替トリガを出力する。
また、電圧閾値学習部２５６は、通電モードの切り替えタイミングの判定に用いる閾値を更新して記憶するデバイスである。

非通電相（開放相）のパルス誘起電圧は、ブラシレスモータ２の製造ばらつき、電圧検出回路の検出ばらつきなどによって変動するため、閾値として固定値を用いると通電モードの切り替えタイミングを誤って判定する可能性がある。
そこで、電圧閾値学習部２５６は、通電モードの切り替えを行う所定磁極位置でのパルス誘起電圧を検出し、当該検出結果に基づいて電圧閾値切替部２５５が記憶する閾値を修正する閾値の学習処理を実施する。

通電モードは、前述のように６通りの通電モードＭ１〜Ｍ６からなり、矩形波駆動方式では、これらの通電モードＭ１〜Ｍ６を電気角６０deg間隔で設定される切り替え角度位置で順次切り替え、３相のうちパルス電圧（パルス状の電圧）を印加する２相を順次切り替えることでブラシレスモータ２を駆動する。
制御ユニット２１３は、図４に示すように、Ｕ相のコイルの角度位置を回転子（磁極）の基準位置（角度＝０deg）としたときに、回転子の角度位置（磁極位置）が３０degであるときに第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４への切り替えを行い、回転子角度位置が９０degであるときに第４通電モードＭ４から第５通電モードＭ５への切り替えを行い、回転子角度位置が１５０degであるときに第５通電モードＭ５から第６通電モードＭ６への切り替えを行い、回転子角度位置が２１０degであるときに第６通電モードＭ６から第１通電モードＭ１への切り替えを行い、回転子角度位置が２７０degであるときに第１通電モードＭ１から第２通電モードＭ２への切り替えを行い、回転子角度位置が３３０degであるときに第２通電モードＭ２から第３通電モードＭ３への切り替えを行う。

制御ユニット２１３の電圧閾値切替部２５５は、通電モードの切り替えを行う回転子の角度位置での非通電相の電圧（パルス誘起電圧）を閾値として更新可能に記憶していて、そのときの通電モードに応じた閾値を出力する。
比較部２５４は、非通電相の電圧が閾値に達したときに次の通電モードへの切り替えを実施する角度を検出したことを示す信号を出力し、係る信号に基づき通電モード決定部２５３は通電モードの切り替えを実行する。

図５のフローチャートは、制御ユニット２１３によるブラシレスモータ２（電動オイルポンプ１）の制御のメインルーチンを示す。制御ユニット２１３は、図５のフローチャートに示すメインルーチンを所定時間毎の割り込みで実行する。

ステップＳ５０１で、制御ユニット２１３は、ブラシレスモータ２（電動オイルポンプ１）の駆動条件が成立しているか否かを判断する。
例えば、ブラシレスモータ２の電源電圧が所定電圧を超えている、各種の診断処理でブラシレスモータ２やモータ駆動回路２１２について異常が検出されていない、ブラシレスモータ２の電源リレーがオンになっている、電動オイルポンプ１の駆動要求がある、などを、ブラシレスモータ２の駆動条件に含めることができる。

なお、図１に示した油圧ポンプシステムの場合、電動オイルポンプ１の駆動条件の成立／非成立は、ＡＴ制御装置（ＡＴＣＵ）４が判断する構成とすることができ、また、ＡＴ制御装置（ＡＴＣＵ）４から各種の情報を取得したモータ制御装置３（制御ユニット２１３）が判断することもできる。
また、ブラシレスモータ２が、エンジンの冷却水の循環に用いる電動ウォータポンプを駆動するモータである場合、例えば、エンジン油温が設定温度を超えた場合やエンジンが始動された場合などに、モータ制御装置３（制御ユニット２１３）が電動ウォータポンプの駆動要求の成立を判断することができる。

制御ユニット２１３は、ステップＳ５０１で駆動条件の成立を判断すると、ステップＳ５０２へ進み、ブラシレスモータ２の初期位置（駆動開始時点での磁極位置）の推定処理を実施する条件が成立しているか否かを判断する。
例えば、ブラシレスモータ２が慣性回転している途中で駆動指令が生じた場合、推定処理の開始から完了までの間に初期位置の推定に影響を与えるほどにブラシレスモータ２が回転してしまうことがないように、推定処理は、ブラシレスモータ２の回転速度が所定速度（以下であること、換言すれば、回転子が回転することによって発生する誘起電圧（速度起電圧）が所定電圧以下であることを条件とする。

つまり、上記の所定速度は、初期位置の推定誤差を許容範囲内とすることができるモータ回転速度の上限値であり、前記所定電圧は、上限回転速度のときに発生する誘起電圧（速度起電圧）である。
ここで、所定速度は、所定速度≧０rpmとすることができ、モータ停止状態若しくは推定処理に要する時間での磁極位置の変化が十分に小さい低速回転状態で、初期位置の推定処理を実施する。

制御ユニット２１３は、ステップＳ５０２において初期位置の推定処理を実施する条件が成立していないと判断した場合、つまり、モータ回転速度が所定速度を超えている場合にはステップＳ５０２の処理を繰り返し、実施条件の成立を判断すると（モータ回転速度≦所定速度が成立すると）ステップＳ５０３へ進む。
なお、制御ユニット２１３は、ステップＳ５０２において初期位置の推定処理を実施する条件が成立していないと判断した場合、初期位置の推定が不能であると判断し、ブラシレスモータ２を所定位置まで回転させて固定する位置決め処理を実施することができる。

ステップＳ５０３で、制御ユニット２１３は、ブラシレスモータ２の初期位置を推定する処理を実施し、当該推定処理で推定した初期位置に応じて駆動を開始するときの通電モードを決定し、当該決定に基づいてブラシレスモータ２の駆動を開始する。
そして、ブラシレスモータ２が回転し始めると、制御ユニット２１３は、ステップＳ５０４へ進み、前述したセンサレス制御、つまり、低速域では矩形波駆動方式、高速域では正弦波駆動方式でブラシレスモータ２を駆動する。

図６〜図８のフローチャートに示したルーチンは、図５のフローチャートのステップＳ５０３における初期位置推定及び駆動開始処理の詳細を示す。
初期位置推定処理の概略を説明すると、ブラシレスモータ２を回転させないようにして各通電モードでの通電を順次行い、各通電モードで非通電相（開放相）に誘起される電圧（パルス誘起電圧）を取得する。
そして、所定の組み合わせで通電モード間でのパルス誘起電圧の差を求め、当該差のレベルを相互に比較することで、ブラシレスモータ２の初期位置を検出する。

まず、制御ユニット２１３は、ステップＳ６０１で、ＰＷＭデューティを初期位置推定用のデューティに設定して第１通電モードＭ１での通電を開始させ、次のステップＳ６０２で通電開始からの時間が所定時間に達したか否かを判断する。
前記所定時間は、通電モード切り替え後の還流する電流（以下、単に還流という）の影響を考慮した時間であり、還流の影響が十分に小さくなってからステップＳ６０３の電圧取得処理が実施されるようにする。

また、初期位置推定用のデューティは、モータの回転トルク、後述するパルス誘起電圧差（起電圧差）、電圧のＡ／Ｄ変換時間などを考慮した値であり、初期位置推定のための通電でブラシレスモータ２の角度が変化することを抑制しつつ、初期位置の推定感度を確保でき、更に、非通電相のパルス誘起電圧の検出を行えるデューティとして設定される。
制御ユニット２１３は、ステップＳ６０２で通電開始からの時間が所定時間に達したと判断すると、ステップＳ６０３へ進み、第１通電モードＭ１における非通電相（開放相）であるＷ相に誘起される起電圧（パルス誘起電圧）のデータＶph１を取得する。

制御ユニット２１３は、上記のステップＳ６０１〜ステップＳ６０３と同様な処理を、他の通電モードについても実施し、それぞれの通電モードにおいて非通電相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶphを取得する。つまり、制御ユニット２１３は、所定時間毎に通電モードを切り替え、通電モード毎に非通電相のパルス誘起電圧のデータＶphを取得する。
制御ユニット２１３は、ステップＳ６０４〜ステップＳ６０６で第２通電モードＭ２にて通電を行って非通電相であるＶ相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph２を取得し、ステップＳ６０７〜ステップＳ６０９で第３通電モードＭ３にて通電を行って非通電相であるＵ相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph３を取得し、ステップＳ６１０〜ステップＳ６１２で、第４通電モードＭ４にて通電を行って非通電相であるＷ相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph４を取得し、ステップＳ６１３〜ステップＳ６１５で、第５通電モードＭ５にて通電を行って非通電相であるＶ相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph５を取得し、ステップＳ６１６〜ステップＳ６１８で、第６通電モードＭ６にて通電を行って非通電相であるＵ相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph６を取得する。

なお、図６のフローチャートに示した通電モードの切り替え処理では、モータ起動後のセンサレス制御における切り替え順と同じ順で、初期位置推定のための通電モードの切り替えを行わせるが、通電モードの切り替え順として初期位置推定専用の切り替え順を設定することができる。即ち、初期位置推定では、ブラシレスモータ２の回転させないようにすることが要求されるため、係る要求に応じて回転トルクが発生し難い順で通電モードを切り替える設定とすることができる。

第３通電モードＭ３ではＶ相からＷ相に向けて電流を流し、第６通電モードＭ６ではＷ相からＶ相に向けて電流を流すため、コイル励磁磁束の角度は相互に逆向きの関係となる。同様に、第４通電モードＭ４と第１通電モードＭ１とでコイル励磁磁束の角度が相互に逆向きとなり、第５通電モードＭ５と第２通電モードＭ２とでコイル励磁磁束の角度が相互に逆向きとなる。
更に、第６通電モードＭ６でのコイル励磁磁束の角度と、第４通電モードＭ４でのコイル励磁磁束の角度とは１２０deg異なり、同様に、第１通電モードＭ１でのコイル励磁磁束の角度と、第５通電モードＭ５でのコイル励磁磁束の角度とは１２０deg異なり、第６通電モードＭ６と第４通電モードＭ４との間、第１通電モードＭ１と第５通電モードＭ５との間で通電モードを切り替えた場合の発生トルクは小さくなる。
そこで、初期位置の推定処理において、例えば、第３通電モードＭ３→第６通電モードＭ６→第４通電モードＭ４→第１通電モードＭ１→第５通電モードＭ５→第２通電モードＭ２の順で通電モードの切り替えを行わせることができる。

制御ユニット２１３は、上記のようにして各通電モードにおいて非通電相に誘起されるパルス誘起電圧のデータＶph１〜Ｖph６を取得すると、次にステップＳ６１９へ進み、通電モード間におけるパルス誘起電圧の差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を、以下のようにして演算する。
Sa30＝Ｖph１−Ｖph３
Sa90＝Ｖph４−Ｖph２
Sa150＝Ｖph３−Ｖph５
Sa210＝Ｖph６−Ｖph４
Sa270＝Ｖph５−Ｖph１
Sa330＝Ｖph２−Ｖph６

上記のように、差Sa30は、第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１と第３通電モードＭ３でのパルス誘起電圧Ｖph３との差であり、図９（Ａ）に示すように、第１通電モードＭ１ではＵ相からＶ相に向けて電流を流し、第３通電モードＭ３では、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す。
つまり、ブラシレスモータ２の３相のうちのＶ相と他のＵ相、Ｗ相との間でＶ相の電流が正及び負となるよう通電し、Ｖ相の電流が正となるときの非通電相のパルス誘起電圧とＶ相の電流が負となるときの非通電相のパルス誘起電圧との差を求めている。

例えば、中性点に向かう方向を正方向とし、中性点から流れ出る方向を負方向とすれば、Ｖ相の電流が正となるときの非通電相のパルス誘起電圧は、第１通電モードＭ１での非通電相であるＷ相に誘起される電圧Ｖph１であり、Ｖ相の電流が負となるときの非通電相のパルス誘起電圧は、第３通電モードＭ３での非通電相であるＵ相に誘起される電圧Ｖph３となる。
同様に、第４通電モードＭ４と第２通電モードＭ２との組み合わせでは、図９（Ｂ）に示すようにＵ相と他のＶ相、Ｗ相との間でＵ相の電流が正及び負となるよう通電されることになり、第３通電モードＭ３と第５通電モードＭ５との組み合わせでは、図９（Ｃ）に示すようにＷ相と他のＶ相、Ｕ相との間でＷ相の電流が正及び負となるよう通電されることになる。

また、第６通電モードＭ６と第４通電モードＭ４との組み合わせでは、図９（Ｄ）に示すようにＶ相と他のＵ相、Ｗ相との間でＶ相の電流が正及び負となるよう通電されることになり、第５通電モードＭ５と第１通電モードＭ１との組み合わせでは、図９（Ｅ）に示すようにＵ相と他のＶ相、Ｗ相との間でＵ相の電流が正及び負となるよう通電されることになり、第２通電モードＭ２と第６通電モードＭ６との組み合わせでは、図９（Ｆ）に示すようにＷ相と他のＶ相、Ｕ相との間でＷ相の電流が正及び負となるよう通電されることになる。
そして、ステップＳ６１９で、制御ユニット２１３は、上記のような通電モードの組み合わせ毎にパルス誘起電圧の差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を求める。

図１０（Ａ）は、初期位置（モータ停止位置）によるパルス誘起電圧の変化を通電モード毎に示す図である。
この図１０（Ａ）に示す例において、例えばモータ角度３０degでは、通電モード毎のパルス誘起電圧Ｖphのうち、第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１が最大となり、第３通電モードでのパルス誘起電圧Ｖph３が最小となり、他の通電モードでのパルス誘起電圧Ｖphは、第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１と第３通電モードでのパルス誘起電圧Ｖph１との中間値となる。

このため、図１０（Ｂ）に示すように、モータ角度３０degの場合は、第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１から第３通電モードＭ３でのパルス誘起電圧Ｖph３を減算した結果である差Sa30が、他の組み合わせで求められるパルス誘起電圧Ｖphの差よりも大きくなり、モータ角度３０degでは、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちで差Sa30が最大値となる。

同様に、モータ角度９０degでは、第４通電モードＭ４でのパルス誘起電圧Ｖph４から第２通電モードＭ２でのパルス誘起電圧Ｖph２を減算した結果である差Sa90が最大値となり、モータ角度１５０degでは、第３通電モードＭ３でのパルス誘起電圧Ｖph３から第５通電モードＭ５でのパルス誘起電圧Ｖph５を減算した結果である差Sa150が最大値となり、モータ角度２１０degでは、第６通電モードＭ６でのパルス誘起電圧Ｖph６から第４通電モードＭ４でのパルス誘起電圧Ｖph４を減算した結果である差Sa210が最大値となり、モータ角度２７０degでは、第５通電モードＭ５でのパルス誘起電圧Ｖph５から第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１を減算した結果である差Sa270が最大値となり、モータ角度３３０degでは、第２通電モードＭ２でのパルス誘起電圧Ｖph２から第６通電モードＭ６でのパルス誘起電圧Ｖph６を減算した結果である差Sa330が最大値となる。

つまり、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちでの最大値がモータ角度６０deg毎に入れ替わり、例えば、差Sa30は、モータ角度３０degを中心とする略６０degの角度範囲（モータ角度０degから６０degの範囲）で最大値となる。
従って、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちのいずれが最大値であるかによって、ブラシレスモータ２の初期位置が６０deg毎の６領域のいずれに該当しているかを検出することができる。また、６０deg毎の６領域における各中心モータ角度である３０deg、９０deg、１５０deg、２１０deg、２７０deg、３３０degは、コギングトルクによってモータが停止されようとする位置とも一致しており、この点からも、これらの各モータ角度を中心とする角度領域を初期位置として推定することが好ましい。

尚、例えば、モータ角度３０degでは、前述のように、通電モード毎のパルス誘起電圧Ｖphのうち、第１通電モードＭ１でのパルス誘起電圧Ｖph１が最大となり、第３通電モードでのパルス誘起電圧Ｖph３が最小となるから、パルス誘起電圧Ｖph１〜Ｖph６のうちパルス誘起電圧Ｖph１が最大値となった場合、又は、パルス誘起電圧Ｖph３が最小値となった場合に、モータ角度３０degを中心とする略６０degの角度範囲内にブラシレスモータ２が位置していると推定することが可能である。

しかし、係る構成とした場合、パルス誘起電圧Ｖph１〜Ｖph６が相互に近い値となることで、最大誘起電圧又は最小誘起電圧の検出誤りを生じ、以って、初期位置の誤検出する可能性がある。
そこで、各角度領域において最大値になることが見込まれる通電モードでのパルス誘起電圧Ｖphと最小値となることが見込まれる通電モードでのパルス誘起電圧Ｖphとの組み合わせを設定し、これらの差分を求めることで、パルス誘起電圧Ｖphに基づく初期位置推定の分解能を上げるようにしている。

制御ユニット２１３は、ステップＳ６１９で差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を演算すると、ステップＳ６２０へ進み、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちでの最大値を求める。
そして、制御ユニット２１３は、次のステップＳ６２１で、差Sa30が最大値として検出されたか否かを判断し、差Sa30が最大値であった場合にはステップＳ６２２へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第３通電モードＭ３を選択する。

一方、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２１で差Sa30が最大値ではないと判断すると、ステップＳ６２３へ進み、差Sa90が最大値として検出されたか否かを判断し、差Sa90が最大値であった場合にはステップＳ６２４へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が６０deg〜１２０degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第４通電モードＭ４を選択する。

また、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２３で差Sa90が最大値ではないと判断すると、ステップＳ６２５へ進み、差Sa150が最大値として検出されたか否かを判断し、差Sa150が最大値であった場合にはステップＳ６２６へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が１２０deg〜１８０degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第５通電モードＭ５を選択する。

また、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２５で差Sa150が最大値ではないと判断すると、ステップＳ６２７へ進み、差Sa210が最大値として検出されたか否かを判断し、差Sa210が最大値であった場合にはステップＳ６２８へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が１８０deg〜２４０degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第６通電モードＭ６を選択する。

更に、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２７で差Sa210が最大値ではないと判断すると、ステップＳ６２９へ進み、差Sa270が最大値として検出されたか否かを判断し、差Sa270が最大値であった場合にはステップＳ６３０へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が２４０deg〜３００degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第１通電モードＭ１を選択する。

一方、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２９で差Sa270が最大値ではないと判断すると、ステップＳ６３１へ進んで、ブラシレスモータ２の初期位置が３００deg〜３６０degの範囲内であると判断し、更に、係る初期位置の判定結果に基づきブラシレスモータ２の駆動を開始するときの通電モードとして第２通電モードＭ２を選択する。
なお、制御ユニット２１３は、ステップＳ６２０で差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちの複数が最大値を示すことを検出した場合に、初期位置の推定が不能であると判断し、初期位置推定に基づきモータ駆動を開始する処理から、ブラシレスモータ２の位置決め処理を行ってからモータ駆動を開始する処理に移行することができる。

以上のように、制御ユニット２１３は、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちでの最大値がどの通電モードの組み合わせで算出されたものであるかに基づき、ブラシレスモータ２の初期位置が、０deg〜６０deg、６０deg〜１２０deg、１２０deg〜１８０deg、１８０deg〜２４０deg、２４０deg〜３００deg、３００deg〜３６０degの６つ角度区画のいずれに該当しているかを検出する。
そして、ブラシレスモータ２の初期位置（停止位置）が検出されれば、その初期位置から駆動を開始するのに最適な通電モードが決まることになる。

ここで、ブラシレスモータ２を既知の角度にまで回転させて固定する位置決め処理を行う場合、モータイナーシャが大きいとブラシレスモータ２が所定位置に固定される（収束する）までに時間を要し、ブラシレスモータ２の駆動開始が遅れることになる。これに対し、上記の初期位置の検出（推定）処理では、ブラシレスモータ２を停止位置から回転させないようにして各通電モードでの通電を行わせ、係る通電で検出された非通電相のパルス誘起電圧に基づき初期位置（停止位置）を推定するので、モータイナーシャの影響を受けることなくブラシレスモータ２の駆動を応答良く開始させることができる。

そして、ブラシレスモータ２の駆動を応答良く開始させることができれば、オイルポンプを駆動するブラシレスモータ２の場合、例えば動力伝達系を構成するクラッチなどの摩擦係合要素に供給する油圧を応答良く立ち上げて発進性能などを改善でき、また、摩擦係合要素やギヤなどに潤滑や冷却用の油を応答良く供給して潤滑，冷却性能を改善できる。

制御ユニット２１３は、ステップＳ６０１〜ステップＳ６３１で、初期位置の検出し、初期位置に応じて駆動開始時の通電モードを決定すると、ステップＳ６３２へ進み、決定した駆動開始時の通電モードに応じてブラシレスモータ２への電圧印加を開始する。
そして、次のステップＳ６３３で、制御ユニット２１３は、電圧印加を開始してからの経過時間が所定時間に達したか否かを判断する。

ステップＳ６３３の所定時間は、電圧印加の開始からブラシレスモータ２が回転し始めるまでの遅れ時間に基づき設定される。つまり、電圧印加を開始してからの経過時間が所定時間に達している場合には、ブラシレスモータ２が回転し始めているものと推定できるように、前記所定時間を設定する。
制御ユニット２１３は、電圧印加を開始してからの経過時間が所定時間に達したことを検出すると、ステップＳ６３４へ進み、通電モードを、駆動を開始したときの通電モードからセンサレス制御における順番に従って次の通電モードに切り替える。

センサレス制御における通電モードの切り替え順は、第１通電モードＭ１→第２通電モードＭ２→第３通電モードＭ３→第４通電モードＭ４→第５通電モードＭ５→第６通電モードＭ６に設定されるから、制御ユニット２１３は、例えば、初期位置が０deg〜６０degであって第３通電モードＭ３で駆動を開始した場合、ステップＳ６３４へ進んだときに第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４に切り替える。

ステップＳ６３４で通電モードを切り替えた後は、非通電相の電圧と閾値との比較に基づき通電モードの切り替えタイミングを検出し通電モードを順次切り替えていく矩形波駆動方式によってブラシレスモータ２を駆動し、モータ回転速度が高くなれば正弦波駆動方式に切り替える。
制御ユニット２１３は、ステップＳ６３２〜ステップＳ６３４で、初期位置に応じた通電モードに従って電圧印加を開始してから所定時間が経過してから通電モードの切り替えを行うことで、分解能６０degで検出される初期位置に基づき、ブラシレスモータ２の駆動を開始させることができる。

例えば、図１１に示したように、差Sa30が最大値であってブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であることが検出され、駆動開始時の通電モードを第３通電モードＭ３（励磁角度９０deg）に設定したときに、実際の初期位置が６０degであった場合を仮定する。
このとき、駆動開始時の通電モードから次の通電モードへの切り替えを非通電相の電圧（パルス誘起電圧）と閾値との比較に基づき行わせるようにした場合、第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４への切り替えを行う角度は３０degであるのに、実際のモータ角度はこの３０degを過ぎた６０degであるから、通電モードの切り替え条件が成立せず、第３通電モードＭ３から次の第４通電モードＭ４への切り替えが行われなくなってしまう。

一方、図１２に示したように、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であることが検出されたときに、駆動開始時の通電モードを第４通電モードＭ４（励磁角度１５０deg）に設定すれば、実際の初期位置が６０degであったとしても、第４通電モードＭ４から第５通電モードＭ５への切り替え角度は９０degであるから、６０degの初期位置から９０degまでブラシレスモータ２が回転すれば、非通電相の電圧（パルス誘起電圧）と閾値との比較に基づく切り替え条件が成立し、第４通電モードＭ４から第５通電モードＭ５への切り替えが行われる。
しかし、実際の初期位置が０degであったとすると、励磁角度が１５０degである第４通電モードＭ４で駆動を開始すると、発生する回転トルクが小さいため、負荷が大きい場合にはブラシレスモータ２が回転しない可能性がある。

これに対し、図１３に示すように、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であることが検出されたときに、駆動開始時の通電モードを第３通電モードＭ３（励磁角度９０deg）に設定し、係る第３通電モードＭ３での電圧印加を所定時間だけ行ってブラシレスモータ２が回転し始めてから第４通電モードＭ４に切り替えるようにすれば、実際の初期位置や負荷に因らずにブラシレスモータ２の駆動を開始させることができる。

即ち、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であると検出されたときに実際の初期位置が６０degであったとしても、第３通電モードＭ３から次の第４通電モードＭ４への切り替えを電圧印加開始からの時間で制御するので、第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４への切り替えを実施することができる。
また、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であると検出されたときに実際の初期位置が０degであったとしても、第３通電モードＭ３（励磁角度９０deg）で電圧印加を開始すれば、十分な回転トルクを発生させることができる。

また、第４通電モードＭ４から第５通電モードＭ５への切り替えは９０degの角度位置で行われるが、実際の初期位置が６０degであったとしても係る初期位置から回転し始めて第４通電モードＭ４に切り替えてから９０degの角度位置に到達することになるので、第４通電モードＭ４から第５通電モードＭ５への切り替えを、非通電相のパルス誘起電圧と閾値との比較に基づいて行わせることができる。
初期位置が０deg〜６０deg以外であった場合も、上記の０deg〜６０degである場合と同様にして、ブラシレスモータ２の駆動を開始させることができることは明らかである。

ここで、上記のセンサレス制御における通電モードの切り替えは、基本的には非通電相（開放相）の起電圧の切り替え前の通電モードに対応したレベルから切り替え後の通電モードに対応したレベルへの変化を検出して行う。具体的には、開放相の起電圧と閾値電圧を入力する比較部２５４の出力がＬ（Ｈ）レベルからＨ（Ｌ）レベルに反転したことを検出して行う（出力パルスのエッジの検出）。これは、起電圧が切り替え後の通電モードに対応したレベルであることを検出したときに通電モードを切り替える方式（出力パルスのレベル検出）では、通電モードの切り替え直後に生じる還流により、起電圧が次の切り替え後の通電モードに対応したレベルの条件を満たしてしまい、還流中に通電モードが切り替わることを回避するためである。

しかし、初期位置が推定されたときの、実際の初期位置における起電圧が既に切り替え後の通電モードに対応するレベルであった場合は、切り替えに応じたレベルの変化がないため（比較部２５４の出力パルスのレベルが一定）通電モードが切り替わらない。
例えば、初期位置推定後、ブラシレスモータ２の初期位置が０deg〜６０degの範囲内であると検出されたときに、実際の初期位置が３０degを超えていた場合、第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４への切り替えが行われないこととなる。

そこで、初期位置推定後の１回目の通電モードの切り替えに限り、起電圧のレベルが切り替え後の通電モードに対応したレベルであることを検出して通電モードを切り替えるレベル検出による切り替えを行い、２回目以降の通電モードの切り替えは、起電圧の切り替え前の通電モードに対応したレベルから切り替え後の通電モードに対応したレベルへの変化を検出するエッジ検出方式により行う。

ところで、上記の初期位置の推定処理では、ブラシレスモータ２の回転トルクを発生させない範囲のデューティ比で電圧印加を行わせるが、非通電相に誘起される起電圧の検出においては、リンギング期間を避け、また、Ａ／Ｄ変換時間を確保するために、最低のデューティ比（最低パルス幅）以上での電圧印加が要求される。
このため、初期位置の推定処理における設定デューティ比（つまり、回転トルクを発生させないデューティ比）が、起電圧検出のために要求される最低デューティ比を下回ると、初期位置の推定に用いる非通電相（開放相）の起電圧の検出精度が低下したり、検出不能になったりする。

一方、起電圧検出のために要求される最低デューティ比が、回転トルクを発生させないデューティ比の上限を上回っていると、最低デューティ比でブラシレスモータ２を駆動すると、初期位置の推定に用いる非通電相（開放相）の起電圧を十分な精度で検出できるものの、初期位置の推定処理中にブラシレスモータ２が回転してしまって初期位置の推定に誤りを生じることになる。

そこで、パルス誘起電圧の検出における最低デューティ比が回転トルクを発生させないデューティ比の上限を上回る場合には、ＰＷＭ周期の１周期で、最低デューティ比相当のパルス幅でそのときの通電モードに対応する相及び方向に電流を流す処理と、回転トルクを発生させないデューティ比の上限を最低デューティ比が上回る分のパルス幅以上でそのときの通電モードに対応する相に逆方向に電流を流す処理とを実施し、ＰＷＭ１周期の平均としては、回転トルクを発生させないデューティ比の上限以下のデューティ比で電圧印加を行わせるようにすることができる。
これにより、初期位置の推定処理における電圧印加でブラシレスモータ２が回転してしまうことを抑制しつつ、初期位置の推定処理に用いる非通電相の起電圧の検出を十分な精度で行わせることができる。

図１４（Ａ）のタイムチャートは、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す第３通電モードＭ３において最低デューティ比で電圧印加を行う場合のＰＷＭ制御の一例を示す。
図１４（Ａ）において、ＰＷＭタイマ（ＰＷＭ生成三角波キャリア）とＶ相用のタイマ設定値Ｖｖとを比較することで、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃを駆動するためのパルス信号が生成され、Ｖｖ≧ＰＷＭタイマであるときにＶ相上段のスイッチング素子２１７ｃがオンされる。
なお、Ｖ相下段のスイッチング素子２１７ｄを、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃのＰＷＭ波と逆位相のＰＷＭ波で駆動する相補駆動方式が採用され、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃがオンであるときにはＶ相下段のスイッチング素子２１７ｄはオフになる。

また、ＰＷＭタイマ（ＰＷＭ生成三角波キャリア）とＷ相用のタイマ設定値Ｖｗとを比較することで、Ｗ相下段のスイッチング素子２１７ｆを駆動するためのパルス信号が生成され、Ｖｗ＜ＰＷＭタイマであるときにＷ相下段のスイッチング素子２１７ｆがオンされる。
なお、Ｗ相上段のスイッチング素子２１７ｅを、Ｗ相下段のスイッチング素子２１７ｆのＰＷＭ波と逆位相のＰＷＭ波で駆動する相補駆動方式が採用され、Ｗ相下段のスイッチング素子２１７ｆがオンであるときにはＷ相上段のスイッチング素子２１７ｅはオフになる。

上記ＰＷＭ制御においては、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃがオンで、かつ、Ｗ相下段のスイッチング素子２１７ｆがオンであるときに、第３通電モードＭ３に対応してＶ相からＷ相に向けて電流が流れるので、最低デューティ比で電圧印加を行う場合には、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃがオンでかつＷ相下段のスイッチング素子２１７ｆがオンとなる時間が最低デューティ比相当の時間となるように、タイマ設定値Ｖｖ、Ｖｗを設定する。
そして、制御ユニット２１３は、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流し始めた当初の電圧リンギング期間が経過してから、非通電相であるＵ相の電圧をＡ／Ｄ変換して取得する。

図１４（Ａ）に示した例では、第３通電モードＭ３でＶ相からＷ相に向けて電流を流すので、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃがオフでかつＷ相下段のスイッチング素子２１７ｆがオフとなる期間はないが、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｃをオフしかつＷ相下段のスイッチング素子２１７ｆをオフすれば、相補駆動制御によりＶ相下段のスイッチング素子２１７ｄがオンしかつＷ相上段のスイッチング素子２１７ｅがオンし、第３通電モードＭ３での電流方向と逆にＷ相からＶ相に向けて電流が流れることになる。

上記の特性を利用し、図１４（Ｂ）に示す例では、非通電相の起電圧の検出に要求される最低デューティ比でＶ相からＷ相に向けて電流を流す処理と、回転トルクを発生させないデューティ比の上限よりも最低デューティ比が高い分のデューティ比でＷ相からＶ相に向けて電流を流す処理とをＰＷＭ１周期内で実施し、最低デューティ比で制御するときに非通電相の起電圧を検出させる。

図１４（Ｂ）に示すＰＷＭ制御では、タイマ設定値Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭタイマの谷タイミングにおいて最低デューティ比での駆動に対応する値に設定する一方、ＰＷＭタイマの山タイミングでは、回転トルクを発生させないデューティ比の上限よりも最低デューティ比が高い分のデューティ比でＷ相からＶ相に向けて電流を流すためのタイマ設定値Ｖｖ、Ｖｗの変更を行う。
つまり、ＰＷＭ周期の１周期での出力を２回に分け、１回目で非通電相の起電圧検出に必要なデューティ（正方向トルク比）を出力し、２回目で所望のトルクとなるように補正するデューティ（負方向トルク）を出力し、２回の平均が所望トルク（所望のオンデューティ比）となるようにする。
なお、本実施形態では、図１４（Ｂ）に示したＰＷＭ制御をパルスシフト制御と称するものとする。

上記のパルスシフト制御では、ＰＷＭ１周期で最低デューティ比以上のデューティ比での制御と同じデューティ比で逆方向に電流を流す制御とを行うことで、平均デューティ比として０％を実現することが可能である。
しかし、図１０に示す特性とは異なるブラシレスモータ２では、平均デューティ比を小さくすると、例えば、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、モータ角度３０degで差Sa30と差Sa210とが相互に近い値になり、モータ角度１５０degで差Sa150と差Sa330とが相互に近い値になり、モータ角度２７０degで差Sa90と差Sa270とが相互に近い値になって、最大値の判定に基づく初期位置の推定が誤ってなされてしまう可能性がある。

従って、パルスシフト制御を実施する場合には、６つの角度領域毎に差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちの１つだけが他に比べて所定以上に大きくなるような平均デューティ比を下限値としてパルスシフト制御を実施する。
ここで、平均デューティ比を上げると、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の間での偏差が拡大する理由を以下に概説する。

Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す場合を例とすると、通電していない状態でモータを回転させると、Ｎ極磁束がＶ相及びＷ相に与える磁束は、図１６に示すように角度位置に応じて変化する。
そして、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流すと、通電による磁束の変化が追加されることになるが、磁気飽和が発生するため、通電による磁束の変化分はＶ相とＷ相とで角度による差が図１７に示すように生じ、この差が非通電相の磁束変化（磁気飽和電圧）として現れる。

この磁気飽和電圧のピーク値Ａは、モータに流れる電流の大きさで決まるから、平均デューティ比を小さくして平均として正方向に流れる電流が小さくなると、ピーク値が小さくなり、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の間での偏差が小さくなり、平均デューティを高くすることで、図１８に示すように、６つの角度領域毎に差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちの１つが最大値を示すような特性を得ることができる。

上記のように、平均デューティ比が低いと、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の間での偏差が小さくなり、最大値の抽出に基づく初期位置の検出が不能になるので、制御ユニット２１３は、図７のフローチャートのステップＳ６２０で差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の中の最大値を検出するときに、１つだけが明確に大きいか否かを判断して、１つだけが明確に大きい状態でない場合、つまり、初期位置の推定精度が十分でないと判断される場合には、平均デューティ比を上げて再度各通電モードでの通電（初期位置推定処理）をやり直したり、初期位置の推定が不能であるとしてブラシレスモータ２を既知の位置まで回転させる位置決め処理を実施させたりすることができる。

なお、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の中の１つだけ明確に大きいか否かは、最大値を示す差のデータが複数存在しないこと、最大値と２番目に大きな値との差が所定以上であることなどから判断することができる。
また、最大値として採用する差Saの値の範囲（最大値の下限値）を設定し、係る範囲含まれる最大値を検出できなかった場合（最大値として検出された値が下限値を下回る場合）には、平均デューティ比を上げて再度各通電モードでの通電（初期位置推定処理）をやり直したり、初期位置の推定が不能であるとしてブラシレスモータ２を既知の位置まで回転させる位置決め処理を実施させたりすることができる。
ブラシレスモータ２の温度によって同じ角度位置での差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の大きさが変化するので、ブラシレスモータ２の温度の検出値又は推定値に基づいて、最大値として採用する差Saの値の範囲（最大値の下限値）を変更することができる。

以上の第１実施形態では、ブラシレスモータ２を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相巻線２１５ｕ、２１５ｖ、２１５ｗがスター結線される３相ＤＣブラシレスモータとしたものにおいて説明したが、以下に説明する第２実施形態では、これに代えて、図１９に示すＵ’相、Ｖ’相及びＷ’相がΔ結線される３相ＤＣブラシレスモータ２０としたものについて説明する。
このブラシレスモータ２０においても、コギングトルクによりモータが停止されようとする位置（以下、基準停止位置という）は、第１実施形態と同様にＵ相を基準（０deg）として３０deg、９０deg、１５０deg、２１０deg、２７０deg、３３０degであるので、通電モード間におけるパルス誘起電圧の差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を求める。

しかし、本第２実施形態においては、例えば、図２０に示すように、各停止位置において差Sa30〜Sa330のうちいずれが最大値であるかを見ると、複数の差Saが相互に近い値となって、どちらの差Saが最大値であるか判別しにくい。このように、最大値による判定では感度が低く初期位置の推定が困難となり、初期位置の推定が誤ってなされてしまう可能性がある。

すなわち、各初期位置（基準停止位置）で差Sa30〜Sa330の最大値が感度の高い第１実施形態とは異なり、各基準停止位置における差Sa30〜Sa330の最大値が明確でなく、初期位置の推定のためには最大値は判定感度が低すぎて使用できない。

一方、各基準停止位置における差Sa30〜Sa330の最小値は判定感度が高く明確に求められる。従って、本第２実施形態では、最小値を用いて初期位置を推定する。

つまり、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちでの最小値がモータ角度６０deg毎に入れ替わり、例えば、差Sa150は、モータ角度９０degを中心とする略６０degの角度範囲（モータ角度６０degから１２０degの範囲）で最小値となる。
このように、本第２実施形態においては、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちのいずれかが最小値であるかによって、ブラシレスモータ２０の初期位置が６０deg毎の６領域のいずれに該当しているかを検出する。

制御ユニット２１３は、図６のフローチャートのステップＳ６１９で差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を演算すると、図２１のフローチャートに示すステップＳ７２０へ進み、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちで最小値を求める。
その後の制御ユニット２１３の処理（図２１及び図２２のフローチャートのステップＳ７２１〜ステップＳ７３４）は、最小値に基づく判定により初期位置を検出すること以外は、上記の第１実施形態のステップＳ６２１〜ステップＳ６３４と同様であり、ここでの説明は省略する。

このように、ブラシレスモータ２０に適用した第２実施形態においては、ブラシレスモータ２０の初期位置（モータ停止位置）に対し、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちで最大値が明確でなく、初期位置推定のための最大値の感度が低い場合に、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうちでいずれが最小値に該当するか否かによってブラシレスモータ２０の初期位置（モータ停止位置）を検出することができる。

以上示した第１及び第２実施形態においては、ブラシレスモータの初期位置が６０deg毎の６領域のいずれかに該当しているか、すなわち、分解能６０degで検出される初期位置に基づき、ブラシレスモータの駆動を開始させる構成とした。

しかし、いずれの実施形態のステップＳ６３２〜Ｓ６３４及びステップＳ７３２〜Ｓ７３４においても、例えば、初期位置が０deg〜６０degの範囲内にあることが検出された場合に、第３通電モードＭ３から第４通電モードＭ４に切り替えるために、第３通電モードＭ３での電圧印加を開始してから該第３通電モードで回転を開始させた後、所定時間を経過させてセンサレス制御に移行させていた。

これは、上述したように、分解能６０degで初期位置が０deg〜６０degの範囲内にあることが検出されても、実際のモータ角度が０deg又は６０degであった場合に、十分な回転トルクが発生しなかったり、通電モードの切り替え条件が成立しなかったりすることを回避するためである。

そこで、第３実施形態では、ブラシレスモータ２０の初期位置の検出精度をさらに向上させるために、ステップＳ７１９で演算した６個の差（起電圧差）Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうち、３０deg毎に領域を分けた１２個の各モータ角度範囲における各差Saの中の最大値と最小値との差（起電圧差の差分）を以下のように演算する。
Sa30-60＝Sa30−Sa90
Sa60-90＝Sa30−Sa150
Sa90-120＝Sa90−Sa150
Sa120-150＝Sa90−Sa210
Sa150-180＝Sa150−Sa210
Sa180-210＝Sa150−Sa270
Sa210-240＝Sa210−Sa270
Sa240-270＝Sa210−Sa330
Sa270-300＝Sa270−Sa330
Sa300-330＝Sa270−Sa30
Sa330-360＝Sa330−Sa30
Sa0-30＝Sa330−Sa90

Sa30-60は、図２３（Ａ）におけるモータ角度３０deg〜６０degの範囲内で、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330のうち最大値を示す差Sa30と最小値を示す差Sa90との差である。同様に、Sa60-90は、モータ角度６０deg〜９０degの範囲内で最大値を示す差Sa30と最小値を示す差Sa150との差であり、Sa90-120は、モータ角度９０deg〜１２０degの範囲内で最大値を示す差Sa90と最小値を示す差Sa150との差であり、Sa120-150は、モータ角度１２０deg〜１５０degの範囲内で最大値を示す差Sa90と最小値を示す差Sa210との差であり、Sa150-180は、モータ角度１５０deg〜１８０degの範囲内で最大値を示す差Sa150と最小値を示す差Sa210との差であり、Sa180-210は、モータ角度１８０deg〜２１０degの範囲内で最大値を示す差Sa150と最小値を示す差Sa270との差であり、Sa210-240は、モータ角度２１０deg〜２４０degの範囲内で最大値を示す差Sa210と最小値を示す差Sa270との差であり、Sa240-270は、モータ角度２４０deg〜２７０degの範囲内で最大値を示す差Sa210と最小値を示す差Sa330との差であり、Sa270-300は、モータ角度２７０deg〜３００degの範囲内で最大値を示す差Sa270と最小値を示す差Sa330との差であり、Sa300-330は、モータ角度３００deg〜３３０degの範囲内で最大値を示す差Sa270と最小値を示す差Sa30との差であり、Sa330-360は、モータ角度３３０deg〜３６０degの範囲内で最大値を示す差Sa330と最小値を示す差Sa30との差であり、Sa0-30は、モータ角度０deg〜３０degの範囲内で最大値を示す差Sa330と最小値を示す差Sa90との差である。

すなわち、差Sa30-60、Sa60-90、Sa90-120、Sa120-150、Sa150-180、Sa180-210、Sa210-240、Sa240-270、Sa270-300、Sa300-330、Sa330-360、Sa0-30は、図２３（Ａ）に示すモータ角度３０deg毎の１２個の範囲において、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330の最大値と最小値の電圧差を演算したものである。

そして、図２３（Ｂ）に示すように、差Sa30-60、Sa60-90、Sa90-120、Sa120-150、Sa150-180、Sa180-210、Sa210-240、Sa240-270、Sa270-300、Sa300-330、Sa330-360、Sa0-30は、それぞれモータ角度３０deg〜６０deg、６０deg〜９０deg、９０deg〜１２０deg、１２０deg〜１５０deg、１５０deg〜１８０deg、１８０deg〜２１０deg、２１０deg〜２４０deg、２４０deg〜２７０deg、２７０deg〜３００deg、３００deg〜３３０deg、３３０deg〜３６０deg、０deg〜３０deg（３６０deg〜３９０deg）の範囲で最大値を有する。

制御ユニット２１３は、図２４のフローチャートのステップＳ８０１でパルス誘起電圧の差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330から更に上記の差分Sa30-60、Sa60-90、Sa90-120、Sa120-150、Sa150-180、Sa180-210、Sa210-240、Sa240-270、Sa270-300、Sa300-330、Sa330-360、Sa0-30を求める。
次いで、図７のステップＳ６２０〜６３１と同様に、ステップＳ８０２で差Sa30-60、Sa60-90、Sa90-120、Sa120-150、Sa150-180、Sa180-210、Sa210-240、Sa240-270、Sa270-300、Sa300-330、Sa330-360、Sa0-30の最大値を確認し、ステップＳ８０３で上記の１２個の差のうちでいずれが最大値として検出されるか否かによって初期位置を検出する。

従って、本第３実施形態では、モータ角度３０deg毎に初期位置検出のための電圧差の感度を高めることにより初期位置を検出することができるので、ブラシレスモータ２０の初期位置の検出精度が向上する。例えば、Sa0-30＝Sa330−Sa90が最大値として検出されたときは、初期位置は０〜３０degの範囲にあると検出して第３通電モードＭ３で起動し、Sa30-60＝Sa30−Sa90が最大値として検出されたときは、初期位置は３０〜６０degの範囲にあると検出して、第４通電モードＭ４で起動することができる。
すなわち、分解能３０degで初期位置を検出した後、該初期位置に基づく通電モードで直ちにブラシレスモータを起動させてセンサレス制御に移行させることができ、応答性がより向上する。

なお、上記では、第２実施形態に適用したブラシレスモータ２０における通電モード毎の差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330を更に組み合わせて求めた差分Sa30-60、Sa60-90、Sa90-120、Sa120-150、Sa150-180、Sa180-210、Sa210-240、Sa240-270、Sa270-300、Sa300-330、Sa330-360、Sa0-30に基づいて、分解能３０degで初期位置を検出したが、第１実施形態に適用したブラシレスモータ２においても同様に分解能３０degで初期位置を検出することができ、応答性がより向上する。

一方、特に磁気飽和の度合いが大きいブラシレスモータ２０（Δ結線）では、図２５に示すように、各基準停止位置で最小値近傍に２つの差Sa同士が接近し、どちらの差Saが最小値であるか判別しにくい。このように、最小値による判定では感度が低く初期位置の推定が困難となる。

図２６（Ａ）は、初期位置（モータ停止位置）によるパルス誘起電圧の変化を通電モード毎に示す図である。
この図２６（Ａ）に示す例において、例えば、第６通電モードＭ６では、モータ角度９０degと、モータ角度２４０degとにおけるパルス誘起電圧の最大値に差がでる。他の通電モードにおいても同様にピークに差がでるが、これは、平均デューティを高くすることで発生する磁気飽和の度合いが大きいためである。

そこで、第４実施形態では、通電モード毎の起電圧差（差Sa）を、隣り合う通電モードを組み合わせることにより以下のように演算し、各差Saに基づいて初期位置を検出する。
Sa30’＝Ｖph２−Ｖph３
Sa90’＝Ｖph１−Ｖph２
Sa150’＝Ｖph４−Ｖph５
Sa210’＝Ｖph３−Ｖph４
Sa270’＝Ｖph６−Ｖph１
Sa330’＝Ｖph５−Ｖph６

図２６（Ｂ）に示すように、６つの角度領域毎に差Sa30’、差Sa90’、差Sa150’、差Sa210’、差Sa270’、差Sa330’のうち２つが最大値又は最小値を明確に示すような特性を得ることができる。例えば、差Sa30’が最大値（最小値）と判定されたときは、初期位置を０〜６０degの角度領域にあると検出できる。
このように、磁気飽和の度合いが大きいブラシレスモータ２０（Δ結線）では、隣り合う通電モードの起電圧差を用いて判定感度の高い最大値又は最小値に基づき、ブラシレスモータ２０の初期位置を精度よく検出することができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、差Sa30、Sa90、Sa150、Sa210、Sa270、Sa330との相互比較を省略し、各通電モードでそれぞれに取得した非通電相のパルス誘起電圧の最大値と最小値の差が所定以上であるときに、パルス誘起電圧が最大値となった通電モードと、最小値となった通電モードとの組み合わせに基づいて初期位置を推定させることができる。
また、例えば、初期位置の推定のために通電モードを所定時間毎に切り替えるときに、取得したパルス誘起電圧が所定以上にあることを検出したときに、以降の通電モードの切り替えをキャンセルし、所定以上のパルス誘起電圧を取得したときの通電モードに基づき初期位置を推定させることができる。

１…電動オイルポンプ、２…ブラシレスモータ（スター結線）、３…モータ制御装置、２０…ブラシレスモータ（Δ結線）、２１２…モータ駆動回路、２１３…制御ユニット、２１３ａ…Ａ／Ｄ変換器、２１３ｂ…マイコン、２１５ｕ，２１５ｖ，２１５ｗ…巻線、２１６…永久磁石回転子、２１７ａ〜２１７ｆ…スイッチング素子

Claims (15)

1. ブラシレスモータの３相のうちの任意の１相と他の２相との間で、前記１相の電流が正及び負となるよう通電し、前記１相の電流が正となるときの開放相の起電圧と前記１相の電流が負となるときの開放相の起電圧との差に基づいて前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、３相ブラシレスモータの駆動装置。
2. 前記起電圧差を求めた複数の組み合わせの間における前記起電圧差の偏差に基づいて前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、請求項１記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
3. 前記３相のうち通電する２つの相を選択する６通りの通電モードを順次切り替えることで前記ブラシレスモータを駆動する構成であって、
   前記６通りの通電モードでの通電を順次行って開放相の起電圧をそれぞれで検出し、前記起電圧差を前記通電モードの６種類の組み合わせ毎に求め、６つの前記起電圧差に基づいて前記ブラシレスモータの初期位置が６つに区分された領域のいずれに該当するかを検出する、請求項２記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
4. 前記６つの起電圧差の１２種類の組み合わせ毎に起電圧差相互の１２個の差分を求め、前記１２個の差分を比較して前記ブラシレスモータの初期位置が１２個に区分された領域のいずれに該当するかを検出する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
5. 前記ブラシレスモータの回転トルクが発生しない時間内で前記開放相の起電圧を取得する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
6. 前記３相のうち通電する２つの相を選択する６通りの通電モードを順次切り替えることで前記ブラシレスモータを駆動する構成であって、
   前記ブラシレスモータの初期位置に応じて前記ブラシレスモータの駆動を開始するときの通電モードを選択し、当該通電モードで所定時間だけ通電した後に次の通電モードに切り替えて前記ブラシレスモータを起動する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
7. 前記６種類の組み合わせ毎に求めた起電圧差の最大値に基づき、前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
8. 前記６種類の組み合わせ毎に求めた起電圧差の最小値に基づき、前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
9. 前記起電圧差を求める複数の組み合わせの間における前記起電圧差の偏差が所定値を超えるように、前記初期位置の検出のための通電におけるデューティ比を設定する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
10. 前記ブラシレスモータの初期位置に応じた通電モードでモータ起動後、１回目の通電モードの切り替えは、前記開放相の起電圧のレベルが切り替え後の通電モードに対応するレベルであると判定されたときに実行し、２回目以降の通電モードの切り替えは、前記開放相の起電圧のレベルが切り替え前の通電モードに対応するレベルから切り替え後の通電モードに対応するレベルへ変化したことを判定したときに実行する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
11. 前記起電圧差に基づく初期位置の検出を、前記ブラシレスモータの回転速度が停止状態を含む所定低速度域であることを条件に実施する、請求項１記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
12. 前記３相ブラシレスモータの駆動を開始する前に、前記３相ブラシレスモータを回転させることなく各通電モードにて所定時間だけ電圧を印加して非通電相の起電圧を取得し、所得した起電圧に基づいて前記３相ブラシレスモータの初期位置を検出する、請求項３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
13. 所定範囲内である前記起電圧差に基づき前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、請求項１記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
14. 前記所定範囲を前記ブラシレスモータの温度に応じて変更する、請求項１３記載の３相ブラシレスモータの駆動装置。
15. ブラシレスモータの３相のうちの任意の１相と他の２相との間で、前記１相の電流が正及び負となるよう通電し、前記１相の電流が正となるときの開放相の起電圧と前記１相の電流が負となるときの開放相の起電圧との差に基づいて前記ブラシレスモータの初期位置を検出する、３相ブラシレスモータの初期位置検出方法。
    
    

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