JP5968738B2

JP5968738B2 - ブラシレスモータの制御装置

Info

Publication number: JP5968738B2
Application number: JP2012206166A
Authority: JP
Inventors: 岳梅津; 誠己羽野
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060906A

Description

本発明は、ブラシレスモータの制御装置に関する。

ブラシレスモータの制御装置として、ブラシレスモータの起動時、ロータ位置を検出せずに、強制的に通電相の切り替えを行い、ロータ位置が検出できるようになったときに、検出されたロータ位置に基づいて、通電相の切り替えを行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４０９９号公報

しかしながら、ロータの初期状態によっては、例えば、ロータが意図しない方向へ回転するなど、異常回転が発生してしまうことがあるため、通電相の切り替えに対して、ロータが追従して回転するまでに遅れが生じてしまう可能性があった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ブラシレスモータの起動時において、通電相の切り替えに対してロータが追従して回転するまでの時間を短縮することにより、ブラシレスモータの起動応答性を向上できるブラシレスモータの制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、３相のブラシレスモータの起動指令を受けたときに、ブラシレスモータの３相のうち、所定の２相に対するパルス電圧の印加を保持し、かつ、他の１相をパルス電圧が印加されない非通電相とすることで、ロータの位置決め制御を行い、ロータの位置決め制御を行った後、ロータの位置に応じて通電相を順次切り替えることでロータの回転制御を行う。そして、ロータの位置決め制御において所定の２相へパルス電圧を印加することによるロータの動作中に、磁気回路の飽和状態が変化することに起因して、ロータの位置に応じて非通電相に発生する誘起電圧の変化状態に基づいて、位置決め制御から回転制御へ移行する。

本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、ブラシレスモータの起動時において、通電相の切り替えに対してロータが追従して回転するようになるまでの時間を短縮することにより、ブラシレスモータの起動応答性を向上できる。

ブラシレスモータ及びその制御装置の構成を示す回路図である。ブラシレスモータの通電モードを示すタイムチャートである。位置決め制御の内容を示すフローチャートである。位置決め制御中の相通電によるロータの動作を示し、（ａ）はロータの位相が初期位相と同じである状態を示す説明図、（ｂ）はロータの位相が目標位相を通過した直後の状態を示す説明図、（ｃ）はロータが復帰動作に転じた状態を示す説明図。非通電相に誘起されるパルス誘起電圧の変化を示し、（ａ）は第１動作における変化を示す説明図、（ｂ）は第２動作における変化を示す説明図、（ｃ）は第３動作における変化を示す説明図、（ｄ）は第４動作における変化を示す説明図、（ｅ）はパルス誘起電圧の時間変化を示す説明図である。所定値Ｄ₀の検出方法を説明する説明図である。低速センサレス制御移行時における回転方向分布図である。低速センサレス制御移行時の通電モード切り替えを説明する説明図である。図７に対して特性の異なるブラシレスモータの回転方向分布図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、ブラシレスモータ、及びこれを駆動制御するモータ制御装置の一例を示す。
ブラシレスモータ２は、３相ＤＣ（Direct Current）ブラシレスモータ（３相同期電動機）であり、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ステータ（固定子）に備え、該ステータの中央部に形成した空間にロータ（永久磁石回転子）２１６を回転可能に備える。なお、ブラシレスモータ２は、例えば、エンジン・変速機などへ潤滑冷却機能・油圧を提供するオイルポンプの動力源や、車両の様々な機構部品を作動させるための電動アクチュエータとして用いられるが、これらの用途に限定するものではない。

モータ制御装置３は、モータ駆動回路２１２と、マイクロコンピュータを備えた制御器２１３とを備え、制御器２１３は、例えば、エンジンの制御装置など、モータ制御装置３の上位に位置する制御装置（図示省略）との間で通信可能に構成される。

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とを有しており、スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）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、制御器２１３に接続され、スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆのオン／オフは、後述のように、制御器２１３によるＰＷＭ動作で制御される。

制御器２１３は、上位の制御装置からブラシレスモータ２の起動指令を受けて、ブラシレスモータ２の操作量である印加電圧を演算し、該印加電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成する回路を有する。また、制御器２１３は、３相のうちでパルス状の電圧（以下、「パルス電圧」という）を印加する２相の選択パターン（以下、「通電モード」という）を所定の切り替えタイミングに従って順次切り替えていく回路を有する。そして、制御器２１３の一部は、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、ＰＷＭ信号及び通電モードに基づいて決定し、該決定に従い、６つのゲート信号をモータ駆動回路２１２に出力することにより、ロータ２１６の回転を制御する回転制御手段をなす。

制御器２１３は、前記所定の切り替えタイミングを以下のようにして検出する。
すなわち、２相に対してパルス電圧を印加することにより、ブラシレスモータ２の３相のうち非通電相（開放相）に誘起される誘起電圧（以下、「パルス誘起電圧」という）の検出値と、通電モードにより異なる所定の閾値と、を比較することで、通電モードの切り替えタイミングを検出する。このような検出は、ロータ２１６の位置により磁気回路の飽和状態が変化することに起因して、パルス誘起電圧がロータ２１６の位置に応じた誘起電圧として発生することから可能である。

なお、パルス誘起電圧は非通電相の端子電圧として検出される。この端子電圧は、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、中性点の電圧を別途検出し、この中性点の電圧とＧＮＤ−端子間電圧との差を求めて、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとしている。

図２は、各通電モードにおける各相への電圧印加状態を示す。
通電モードは、電気角６０degごとに順次切り替わる６通りの通電モード（１）〜（６）からなり、各通電モード（１）〜（６）において、３相から選択された２相に対してパルス電圧を印加する。

本実施形態では、Ｕ相のコイルの角度位置を、ロータ（磁極）２１６の基準位置（角度０deg）とし、通電モード（３）から通電モード（４）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置（磁極位置）を３０degに、通電モード（４）から通電モード（５）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置を９０degに、通電モード（５）から通電モード（６）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置を１５０degに、通電モード（６）から通電モード（１）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置を２１０degに、通電モード（１）から通電モード（２）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置を２７０degに、通電モード（２）から通電モード（３）への切り替えを行うロータ２１６の角度位置を３３０degに設定している。

通電モード（１）は、スイッチング素子２１７ａ及びスイッチング素子２１７ｄをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｕ相に電圧Ｖを印加し、Ｖ相に電圧−Ｖを印加し、Ｕ相からＶ相に向けて電流を流す。

通電モード（２）は、スイッチング素子２１７ａ及びスイッチング素子２１７ｆをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｕ相に電圧Ｖを印加し、Ｗ相に電圧−Ｖを印加し、Ｕ相からＷ相に向けて電流を流す。

通電モード（３）は、スイッチング素子２１７ｃ及びスイッチング素子２１７ｆをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｖ相に電圧Ｖを印加し、Ｗ相に電圧−Ｖを印加し、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す。

通電モード（４）は、スイッチング素子２１７ｂ及びスイッチング素子２１７ｃをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｖ相に電圧Ｖを印加し、Ｕ相に電圧−Ｖを印加し、Ｖ相からＵ相に向けて電流を流す。

通電モード（５）は、スイッチング素子２１７ｂ及びスイッチング素子２１７ｅをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｗ相に電圧Ｖを印加し、Ｕ相に電圧−Ｖを印加し、Ｗ相からＵ相に向けて電流を流す。

通電モード（６）は、スイッチング素子２１７ｅ及びスイッチング素子２１７ｄをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｗ相に電圧Ｖを印加し、Ｖ相に電圧−Ｖを印加し、Ｗ相からＶ相に向けて電流を流す。

上記のように、６つの通電モード（１）〜（６）を、スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆのオン／オフにより電気角６０deg毎に順次切り替えることで、１８０deg毎に１２０deg間通電することから、図３に示すような通電方式は１２０度通電方式と呼ばれる。

前記通電モードの切り替え制御は、非通電相の誘起電圧に基づいて行っているため、いわゆる位置センサレスによる通電制御であるが、その中でも、非通電相に誘起されるパルス誘起電圧に基づいて行われることを特徴とする「低速センサレス制御」である。低速センサレス制御は、モータ回転速度を低速域と高速域に２分した場合に、低速域において用いる通電制御である。

高速域で用いる高速センサレス制御は、ロータ２１６が回転することによって発生する誘起電圧（以下、「速度起電圧」という）を検出し、この速度起電圧に基づき通電モードを切り替える制御であり、速度起電圧のゼロクロス点を基準に通電モードの切り替えポイントを設定する。ところが、高速センサレス制御で用いる速度起電圧は、モータ回転速度が低くなるとノイズなどにより速度起電圧の感度が低下する。このため、高速センサレス制御は、速度起電圧に基づいて精度良く通電モードの切り替えポイントを検出できる所定のモータ回転速度以上の回転速度域、すなわち高速域で実施される。一方、低速センサレス制御は、ロータ２１６の回転速度に依存せずに、ロータ２１６の位置に応じたパルス誘起電圧を検出できるので、高速センサレス制御による通電制御が困難な前記所定のモータ回転速度未満の回転速度域、すなわち低速域で実施される。

ここで、制御器２１３の他の一部は、ブラシレスモータ２の起動後、低速センサレス制御を行うまでにロータ２１６の位置決め制御を行う位置決め制御手段をなす。なお、本明細書において、「起動」とは、ブラシレスモータ２に対して通電を開始することをいうものとする。

図３は、制御器２１３の他の一部による位置決め制御の処理内容を示す。
ステップ１０１（図では「Ｓ１０１」と略記する。以下同様。）では、３相のうち所定の２相へパルス電圧を印加して、この印加状態を位置決め制御中、保持する。すなわち、パルス電圧を印加する所定の２相は、通常、位置決め制御中において切り替えられずに固定である。

例えば、図４（ａ）に示すように、通電モード（３）に対応する相通電を行う。すなわち、Ｖ相及びＷ相の端子電圧が、実効値又は平均値などで、Ｖｖ＝Ｖin、Ｖｗ＝−ＶinとなるようにＶ相及びＷ相にパルス電圧を印加し、Ｕ相はパルス電圧を印加しない非通電相とする（Ｖｕ＝０）。

このように相通電を行うことで、ロータ２１６の磁極が、Ｖ相の励磁電流により生じる磁束φvと、Ｗ相の励磁電流により生じる磁束φwとの合成磁束φv＋φwの作用を受ける。このため、ロータ２１６は、その位相θが、位置決め制御開始時におけるロータ２１６の位相（以下、「初期位相」という）θ₀から合成磁束φv＋φwの位相である合成磁束位相（例えば、９０deg）へ近づいていく動作（図中の矢印Ａ）を開始する。この合成磁束位相が、ロータ２１６の位置決めのための目標位相θ_tとなる。なお、本明細書において、ロータ２１６の位相θは、便宜上、ロータ磁極のうちＮ極の位相をいうものとする。

ロータ２１６は、前述のように、その位相θが初期位相θ₀から目標位相θ_tに近づいていく動作をするが、図４（ｂ）に示すように、ロータ２１６の回転慣性により、ロータ２１６の位相θが目標位相θ_tになったとき直ちに停止せずに通過してしまう。しかし、図４（ｃ）に示すように、合成磁束φv＋φwの作用により、ロータ２１６は、その位相θが再び目標位相θ_tを経て初期位相θ₀に向かう矢印Ｂの方向に動作する復帰動作に転じる。このような動作を繰り返して、ロータ２１６は、その位相θが目標位相θ_tの前後を往復する往復運動をするが、この往復運動は、ロータ２１６とステータとの間の摩擦力などにより減衰して、最終的には、ロータ２１６は、その位相θと目標位相θ_tとが略同じになって静止する。

前述のステップ１０１における所定の２相への相通電は、通電モード（３）に対応する相通電に限定するものではなく、他の通電モード（１）、（２）、及び（４）〜（６）のいずれかに対応する相通電を行ってもよい。また、通電モード（１）〜（６）のいずれにも該当しない相通電を行わせてもよい。

要するに、ステップ１０１におけるブラシレスモータ２への相通電は、ブラシレスモータ２の作動対象の動作（例えば、オイルポンプによるエンジン・変速機に対するオイルの供給など）に遅れを生じさせない範囲内で、相通電によるロータ２１６の往復運動を一定のレベルまで減衰可能にするものであればよい。なお、一定のレベルについての詳細はステップ１０４において説明する。

ステップ１０２では、ステップ１０１における２相への相通電により生じるロータ２１６の往復運動中に非通電相に誘起されるパルス誘起電圧Ｖpの時間変化から、パルス誘起電圧Ｖpの最大変位量Ｖmaxを取得し、これを絶対値化することにより振幅Ａ（≧０）を検出する。ここで、非通電相（例えば、Ｕ相）に誘起されるパルス誘起電圧Ｖpの時間変化について、図５（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。

図５（ａ）は、ロータ２１６が、その位相θが初期位相θ₀である状態から、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順で動作をする、復帰動作に転じる直前までの第１動作モードにおける、ロータ２１６の位相変化に応じたＵ相のパルス誘起電圧変化を示す（図中の白抜き丸印から黒色丸印までの網掛け矢印、以下同様）。なお、図５（ａ）〜（ｅ）では、初期位相θ₀を３０deg、かつ目標位相θ_tを９０degとしている。図５（ａ）によれば、第１動作モードにおけるパルス誘起電圧Ｖpは、ロータ２１６の位相θに対するＵ相の電気角１周期（３６０deg）分のパルス誘起電圧位相特性に従って、初期位相３０degにおける電圧値から一旦減少した後増大し、目標位相９０degで略０ボルトとなった後、ロータ２１６が復帰動作に転じるまで増大する。

図５（ｂ）は、ロータ２１６が、第１動作モードを終了してから、図４（ｃ）、図４（ｂ）、図４（ａ）の順で復帰動作をし、ロータ２１６の位相θが再び目標位相θ_tに向かう動作を開始する直前までの第２動作モードにおける、ロータ２１６の位相変化に応じたＵ相のパルス誘起電圧変化を示す。図５（ｂ）によれば、第２動作モード中のパルス誘起電圧Ｖpは、前記パルス誘起電圧位相特性に従って、第１動作モード中のパルス誘起電圧変化と反対の方向に変化する。ただし、ロータ２１６は、ロータ２１６とステータとの間の摩擦力などのために、ロータ２１６の位相θが初期位相３０degとなるまで復帰せず、このため、第２動作モードの終了時におけるパルス誘起電圧Ｖpは、第１動作モードの開始時における初期位相３０degに応じたパルス誘起電圧Ｖpとは異なる値をとり得る。

図５（ｃ）は、ロータ２１６が、第２動作モードを終了してから、再び図５（ａ）と同じ方向に動作をした後、ロータ２１６が再び復帰動作に転じる直前までの第３動作モードにおける、Ｕ相のパルス誘起電圧変化を示す。図５（ｃ）によれば、ロータ２１６は、前述の摩擦力などのために、ロータ２１６の位相θが第２動作モードの開始時における位相となるまで復帰せず、このため、第３動作モードの終了時におけるパルス誘起電圧Ｖpは、第２動作の開始時におけるパルス誘起電圧Ｖpよりも０ボルトに近づく。

図５（ｄ）は、ロータ２１６が、第３動作モードを終了してから、図５（ｂ）と同様に再び復帰動作をし、ロータ２１６の位相θが再び目標位相θ_tに向かう動作を開始する直前までの第４動作モードにおける、パルス誘起電圧変化を示す。図５（ｄ）によれば、ロータ２１６は、前述の摩擦力などのために、ロータ２１６の位相θが第３動作モードの開始時における位相となるまで復帰せず、このため、第４動作モードの終了時におけるパルス誘起電圧Ｖpは、第３動作の開始時におけるパルス誘起電圧Ｖpよりも０ボルトに近づく。

そして、第１動作モードから第４動作モードにおける位相変化に対するパルス誘起電圧変化から、パルス誘起電圧の時間変化を表すと、図５（ｅ）のように、徐々に減衰する減衰振動波形となる。ステップ１０２では、この減衰振動波形に現れるピーク点において、パルス誘起電圧Ｖpの最大変位量Ｖmaxを取得する。ピーク点であるか否かは、パルス誘起電圧Ｖpの変化率が０に達したか否か、あるいは、パルス誘起電圧Ｖpの変化率が０を含む所定範囲内に達したか否かにより判定する。そして、得られた最大変位量Ｖmaxを絶対値化することにより振幅Ａ（≧０）を検出する。

ステップ１０３では、非通電相に誘起されるパルス誘起電圧Ｖpの減衰振動波形から、半周期ごとに、パルス誘起電圧Ｖpの変化率の絶対値のうち最大であると推定される最大変化率を検出する。

最大変化率を検出する第１の方法としては、図６中の点ａに示されるように、パルス誘起電圧Ｖpが０ボルトとなるとき（すなわち、ロータ２１６の位相θが目標位相θ_tとなるとき）を含む微小時間Δｔについてのパルス誘起電圧Ｖpの変化率ΔＶp／Δｔを演算して、これを絶対値化することにより最大変化率｜ΔＶp／Δｔ｜を検出する。

第１の方法において、パルス誘起電圧Ｖpが０ボルトとなるときを含む微小時間Δｔについて演算するのは、位置決め制御中において、ロータ２１６の位相θが目標位相θ_t（例えば、９０deg）となるとき、ロータ２１６の位相θの変化に対してパルス誘起電圧Ｖpの変化が最大となる（図５（ａ）〜（ｄ）参照）ことに加え、合成磁束φv＋φwの作用による位置エネルギーが略全て運動エネルギーに変化して動作速度が最大になると考えられるため、パルス誘起電圧Ｖpの時間変化も最大になると推定されるからである。

また、最大変化率を検出する第２の方法は、第１の方法に対し、非通電相に誘起されるパルス誘起電圧Ｖpに、何らかの要因によりオフセットが生じている場合を考慮して行うものである。すなわち、パルス誘起電圧Ｖpが０ボルトとなるとき（例えば、図６中の点ｂ）、及びパルス誘起電圧Ｖpが０ボルト近傍となるとき（例えば、図６中の点ｃ及び点ｄ）、を夫々含む複数の微小時間Δｔについてのパルス誘起電圧Ｖpの変化率ΔＶp／Δｔを演算し、これを絶対値化した複数の仮最大変化率のうち、最大のものを真の最大変化率として検出する。なお、パルス誘起電圧Ｖpにノイズが重畳している場合を考慮して、仮最大変化率のうち最大値と最小値を除いたものの加算平均値を真の最大変化率として検出してもよい。

さらに、最大変化率を検出する第３の方法も、第２の方法と同様、パルス誘起電圧Ｖpにオフセットが生じている場合を考慮して行うものである。即ち、パルス誘起電圧Ｖpの減衰振動波形が、ほぼ一定の周期を有することを条件として、ピーク点から４分の１周期後における微小時間Δｔについてのパルス誘起電圧Ｖpの変化率ΔＶp／Δｔを演算して、これを絶対値化する。

ステップ１０４では、ステップ１０２で検出された振幅Ａと所定値Ａ₀との大小関係を判定する。所定値Ａ₀は、ロータ２１６の往復運動による位相変位量の観点から、ステップ１０１の相通電によるロータ２１６の往復運動が一定のレベルまで減衰しているか否かを画する閾値の１つであり、特性の異なるブラシレスモータ２毎に予め設定されている定数である。「往復運動が一定のレベルまで減衰している」とは、位置決め制御から低速センサレス制御へ移行したときに、ロータ２１６が意図する方向へ回転（以下、「正常回転」という）できる、すなわち、通電モードの切り替えに対してロータ２１６が追従して回転できるレベルまで往復運動が減衰していることをいう。

ここで、所定値Ａ₀の設定方法について説明する。
図７は、位置決め制御から低速センサレス制御への移行時における、ロータ２１６の位相［deg］、及びロータ２１６の動作速度［deg/s］の組み合わせのうち、ロータ２１６が意図しない方向への回転（以下、「異常回転」という）を起こすと推定される領域である推定異常回転領域αを斜線部分で示した回転方向分布図であり、実験や数値解析などにより取得される。この回転方向分布図は、ブラシレスモータ２の特性により異なり、例えば、ロータ２１６の慣性質量の大小などに応じて推定異常回転領域αが変化する。

図７によれば、位置決め制御から低速センサレス制御への移行時にロータ２１６が正常回転可能なレベルまでロータ２１６の往復運動が減衰していると推定される推定減衰領域βは、ロータ２１６の位相θが目標位相θ_tであり、かつ、ロータ２１６の動作速度が０であるロータ２１６の静止点Ｏを中心とした領域であり、２つの推定異常回転領域αに挟まれて存在する。推定減衰領域βは、限定するものではないが、例えば、矩形状に規定してもよく、このように規定した場合、低速センサレス制御への移行時におけるロータ２１６の位相でθminからθmaxの範囲、かつ、低速センサレス制御への移行時におけるロータ２１６の動作速度でＮminからＮmaxの範囲により画されるものとする。

そして、前述のパルス誘起電圧位相特性（図５（ａ）等参照）に基づいて、位相θmin及び位相θmaxに夫々対応するパルス誘起電圧Ｖpを導出し、これを絶対値化したもののうち、大きい方あるいは小さい方を所定値Ａ₀として設定する。

ステップ１０４において、振幅Ａが所定値Ａ₀以下であると判定された場合には、ロータ２１６の位相の観点から、低速センサレス制御移行時に正常回転可能なレベルまで往復運動が減衰していると推定されるので、ステップ１０５へ進む（YES）。一方、振幅Ａが所定値Ａ₀よりも大きいと判定された場合には、正常回転可能なレベルまで往復運動が減衰していないと推定されるので、ステップ１０２へと戻る（NO）。

ステップ１０５では、ステップ１０３で検出された最大変化率｜ΔＶp／Δｔ｜と所定値Ｄ₀の大小関係を判定する。所定値Ｄ₀は、位置決め制御から低速センサレス制御へ移行したときに、ロータ２１６の動作速度の観点から、ロータ２１６が正常回転できるレベルまでロータ２１６の往復運動が減衰しているか否かを画する閾値であり、前述の推定減衰領域βにおけるロータ２１６の動作速度範囲の下限Ｎmin又は上限Ｎmaxに応じた定数である。

ここで、所定値Ｄ₀の設定方法について説明する。
図７において、前述の推定減衰領域βを規定する、低速センサレス制御への移行時におけるロータ２１６の動作速度は、ＮminからＮmaxの範囲である。従って、動作速度Ｎmin及びＮmaxでロータ２１６を動作させた場合、ロータ２１６の位相θが目標位相θ_tになるときのそれぞれのパルス誘起電圧の変化率を絶対値化したもののうち高い方を所定値Ｄ₀として設定する。

ステップ１０５において、最大変化率｜ΔＶp／Δｔ｜が所定値Ｄ₀以下であると判定された場合には、位置決め制御処理を終了し（YES）、最大変化率｜ΔＶp／Δｔ｜が所定値Ｄ₀よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０２へと戻る（NO）。

なお、前述の位置決め制御において、振幅Ａが、位置決め制御開始時から所定値Ａ₀よりも小さい０近傍の所定値Ａ₁未満であると検出された場合、ロータ２１６の初期位相θ₀が目標位相θ_tと略等しいと予測されるため、ロータ２１６が略静止状態にあると考えられる一方、目標位相θ_tに対して初期位相θ₀が略１８０deg異なる場合などもあり得る。そこで、ステップ１０２以降の各ステップ終了後のいずれか（例えば、ステップ１０２とステップ１０３との間）において、振幅Ａが所定値Ａ₁未満であるか否かを判定し、Ａ＜Ａ₁である場合には、ステップ１０１とは異なる相通電により目標位相θ_tを変更してロータ２１６の動作を促した後、ステップ１０２へ戻るようにしてもよい。一方、Ａ≧Ａ₁以上である場合には、次のステップ（例えば、ステップ１０３）に進む。

次に、位置決め制御終了時のロータ２１６の位相から低速センサレス制御によってロータ２１６を回転させ始める場合には、ロータ２１６が応答しない範囲内の時間で、通電モードの切り替えを２回行って、前記切り替え後の通電モードで発生する合成磁束にロータ２１６が引かれることでトルクが発生し、ロータ２１６が回転を開始する。

例えば、位置決め制御終了時のロータ２１６の位相θが、通電モード（３）での相通電による目標位相θ_t（例えば、９０deg）である場合、図８に示すように、通電モード（３）に対応する相通電を維持していた状態から、電流は応答変化するがロータ２１６は回動しない時間Ｔ（例えば、５００μsec）で、通電モード（４）を経て通電モード（５）に切り替え、通電モード（５）での合成磁束に引かれて、位置決め制御終了時の９０degから２１０degへ向けてロータ２１６が回転し始めるようにする。

そして、通電モード（５）における非通電相であるＶ相の端子電圧に基づき、通電モード（６）への切り替えタイミングを判断し、通電モード（６）への切り替えを行い、その後、順次通電モードを切り替えてロータ２１６を回転させる。

このようなブラシレスモータ２のモータ制御装置３によれば、位置決め制御から低速センサレス制御への移行時にロータ２１６が正常回転できる、すなわち、通電モードの切り替え制御に対してロータ２１６が追従して回転できるレベルまで、位置決め制御中の相通電によるロータ２１６の往復運動が減衰しているか否かを監視している。このため、低速センサレス制御への移行時に、ロータ２１６が意図しない方向に回転する異常回転が発生し難く、位置決め制御を再度実施する必要がない。また、位置決め制御においてロータ２１６が略完全に停止するまでの時間を省略することができる。したがって、ブラシレスモータ２の起動時に、位置決め制御から低速センサレス制御へ速やかに移行して、通電モードの切り替えに対してロータ２１６が追従して回転するようになるまでの時間を短縮することにより、ブラシレスモータ２の起動応答性が向上する。これにより、ブラシレスモータ２の作動対象の動作、例えば、オイルポンプによるエンジン・変速機に対するオイルの供給などの遅れを低減することができる。

なお、前述の位置決め制御において、低速センサレス制御に移行したときにロータ２１６が正常回転するか否かの閾値として、所定値Ａ₀と所定値Ｄ₀の両方を用いたが、ブラシレスモータ２の特性によっては、所定値Ａ₀と所定値Ｄ₀のいずれか一方のみを用いてもよい。

例えば、図９の回転方向分布図に示すように、推定異常回転領域αが、異なるブラシレスモータ２の特性により、図８のものに比べ狭くなっている場合、推定減衰領域βを、移行時におけるロータ２１６の位相範囲（θminからθmax）と、移行時におけるロータ２１６の動作速度範囲（ＮminからＮmax）と、のいずれか一方で規定できることもある。この場合には、位相範囲の下限θmin又は上限θmaxに応じた所定値Ａ₀と、動作速度範囲の下限Ｎmin又は上限Ｎmaxに応じた所定値Ｄ₀と、のいずれか一方のみを、前述の位置決め制御における閾値として用いてもよい。

これに対し、推定減衰領域βを、移行時におけるロータ２１６の位相範囲（θminからθmax）と、移行時におけるロータ２１６の動作速度範囲（ＮminからＮmax）と、のいずれか一方で規定できる場合であっても、図９の回転方向分布図が推定又は誤差を含んでいることを考慮して、所定値Ａ₀と所定値Ｄ₀との両方を、前述の位置決め制御における閾値として用いてもよい。これにより、位置決め制御から低速センサレス制御へ移行したときにロータ２１６が正常回転するか否かの判断の精度が向上する。

以上、本発明者にとってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでもない。
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）前記誘起電圧の変化状態が前記誘起電圧の振幅を含む場合、前記振幅の絶対値が第１の所定値以下になることを、前記位置決め制御から前記回転制御へ移行するための条件とすることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、ロータの振れ角の観点から、位置決め制御中におけるロータの動作が一定のレベルまで減衰したか否かを判定することができる。

（ロ）前記第１の所定値は、前記尾位置決め制御から前記回転制御へ移行した場合、前記回転制御における前記通電相の切り替えに応じて前記ロータが追従して回転できるか否かを画する閾値であることを特徴とする（イ）に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、位置決め制御中におけるロータの動作が、回転制御における通電相の切り替えに応じてロータが追従して回転できるレベルまで減衰したか否かを判定できる。

（ハ）前記誘起電圧の変化率は、前記誘起電圧が略０ボルトとなるときの変化率の絶対値であることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、非通電相に誘起される誘起電圧の位相特性などから、誘起電圧が略０となるときの変化率の絶対値が最大になることを利用することにより、誘起電圧の変化率の絶対値が最大であるか否かを該絶対値の取得ごとに判定する処理を省略でき、ブラシレスモータの制御装置による処理負担が軽減される。

（ニ）前記誘起電圧の変化率は、前記誘起電圧が略０ボルトとなるときの変化率の絶対値、及び前記誘起電圧が０ボルト近傍となる複数の場合の変化率の絶対値のうち、最大のものであることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、非通電相に誘起される誘起電圧にオフセットが生じている場合であっても、変化率の絶対値が真に最大となるときの変化率の絶対値である最大変化率を検出しやすくなる。

（ホ）前記誘起電圧の変化率は、前記誘起電圧のピーク間を１周期とした場合において、前記ピークから４分の１周期後における変化率の絶対値であることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、非通電相に誘起される誘起電圧にオフセットが生じている場合であっても、変化率の絶対値が真に最大となるときの変化率の絶対値である最大変化率を検出しやすくなる。

（ヘ）前記誘起電圧の変化状態が前記誘起電圧の変化率を含む場合、前記変化率が第２の所定値以下になることを、前記位置決め制御から前記回転制御へ移行するための条件とすることを特徴とする(ハ)〜（ホ）のいずれか１つに記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、ロータの動作速度の観点から、位置決め制御中におけるロータの動作が一定のレベルまで減衰したか否かを判定することができる。

（ト）前記第２の所定値は、前記回転制御における前記通電相の切り替えに応じて前記ロータが追従して回転できるか否かを画する閾値であることを特徴とする（へ）に記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、位置決め制御中におけるロータの動作が、回転制御における通電相の切り替えに応じてロータが追従して回転できるレベルまで減衰したか否かを判定できる。

（チ）前記誘起電圧の変化状態に前記誘起電圧の振幅を含むい場合、前記ブラシレスモータの起動時に、前記振幅の絶対値が、前記第１の所定値未満の第３の所定値よりも小さい場合には、前記所定相を変更することを特徴とする請求項２、（イ）及び（ロ）のいずれか１つに記載のブラシレスモータの制御装置。
このようにすれば、ロータの位置決め目標位置を変更して、新たな目標位置に対するロータの位置決め制御を実施することができる。

２…ブラシレスモータ、３…モータ制御装置、２１２…モータ駆動回路、２１３…制御器、２１５ｕ…Ｕ相、２１５ｖ…Ｖ相、２１５ｗ…Ｗ相、２１６…ロータ

Claims

３相のブラシレスモータの起動指令を受けたときに、前記ブラシレスモータの３相のうち、所定の２相に対するパルス電圧の印加を保持し、かつ、他の１相を前記パルス電圧が印加されない非通電相とすることにより、ロータの位置決め制御を行う位置決め制御手段と、
前記ロータの位置決め制御を行った後、前記ロータの位置に応じて通電相を順次切り替えることにより前記ロータの回転制御を行う回転制御手段と、
を含んで構成され、
前記位置決め制御手段が前記所定の２相へ前記パルス電圧を印加することによる前記ロータの動作中に、磁気回路の飽和状態が変化することに起因して、前記ロータの位置に応じて前記非通電相に発生する誘起電圧の変化状態に基づいて、前記位置決め制御から前記回転制御へ移行することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
前記誘起電圧の変化状態は、前記誘起電圧の変化率であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置。
前記誘起電圧の変化率は、前記誘起電圧のピーク間を１周期とした場合の４分の１周期における微小時間の変化率に基づく値であることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。