JP6027889B2 - ブラシレスｄｃモータのセンサレス駆動装置および制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明はブラシレスDCモータのセンサレス駆動装置および制御方法、並びにプログラムに関する。

ブラシレスＤＣ（Direct Current）モータをセンサレスで駆動するセンサレス制御では、逆起電力の中性点とのゼロクロス信号を検出することで回転同期制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。

センサレス制御での起動時において、一定回転で相切り替えが行われ、ゼロクロス信号が検出され、ブラシレスＤＣモータを追従させてブラシレスＤＣモータは起動させられる。

オイルポンプ用モータでは油温が低いとき、油の粘度が高いので、キャビテーションなどの要因もあり回転数が制限されてしまう。回転数が低いと逆起電力が小さいのでゼロクロス信号の検出がしにくい。

油温によって、低温では一定回転で回転制御し、高温になった、もしくは一定時間経過後、同期させる発明が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１１１４８２号公報 特開２００５−２１４２１６号公報

しかしながら、一定回転でモータを回した（相切り替えを行った）場合、油の粘度による制動トルクより、駆動電流による駆動トルクの方が大きいと、相切り替えの初期にモータが回転しきった後、次の相切り替えまで停止してしまうので、回転変動による騒音が発生する事になる。

また、一定回転でモータを回した場合、油の粘度による制動トルクより、駆動電流による駆動トルクの方が小さいと、相切り替えより遅れて滑りながらモータが回るので、回転変動による騒音が発生する事になる。

一定回転でモータを回した場合、油の粘度による制動トルクと、駆動電流による駆動トルクが同じであれば、あたかも同期している様に回転するので、回転変動による騒音は発生しないが、回転数が低いので同期判定がしにくい。

そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、回転変動による振動を抑制することで騒音を小さくし、モータを回す電流を同期している時の状態に近づけて、回転を維持するのに必要な電流しか消費しないようにすることのできる駆動装置および制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の駆動装置の一側面は、センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによってセンサレスブラシレスＤＣモータを駆動する駆動手段と、ロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出する検出手段と、検出されたゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出手段と、算出された同期判定率が目標とする範囲に入るように駆動手段におけるPWM（Pulse Width Modulation）駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM駆動Duty制御手段とを有するものとされている。

また、本発明の駆動装置の一側面は、上述の構成に加えて、PWM駆動Duty制御手段が、第１の閾値と同期判定率との比較または第１の閾値より小さい第２の閾値と同期判定率との比較の結果により、PWM駆動Dutyのパルス幅を狭くするか、PWM駆動Dutyのパルス幅を広くするか、またはPWM駆動Dutyのパルス幅を維持するものとされている。

さらに、本発明の駆動装置の一側面は、上述の構成に加えて、PWM駆動Duty制御手段が、前回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第１の閾値より小さいかまたは第２の閾値以下である場合、今回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第１の閾値より小さいとき、PWM駆動Dutyのパルス幅を狭くし、今回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第１の閾値以上であるとき、PWM駆動Dutyのパルス幅を維持し、前回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第１の閾値以上であるかまたは第２の閾値より大きい場合、今回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第２の閾値より大きいとき、PWM駆動Dutyのパルス幅を広くし、今回のPWM駆動Dutyのパルス幅の制御において同期判定率が第２の閾値以下であるとき、PWM駆動Dutyのパルス幅を維持するものとされている。

さらにまた、本発明の駆動装置の一側面は、上述の構成に加えて、PWM駆動Duty制御手段が、予め定められた開始幅であるPWM駆動Dutyのパルス幅からPWM駆動Dutyのパルス幅の制御を開始するものとされている。

本発明の駆動装置の一側面は、上述の構成に加えて、前記PWM駆動Dutyのパルス幅制御手段が、油温に応じて定められた開始幅である前記PWM駆動Dutyのパルス幅から前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御を開始するものとされている。

また、本発明の制御方法の一側面は、センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによって駆動されるセンサレスブラシレスＤＣモータの制御方法であって、センサレスブラシレスＤＣモータのロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出する検出ステップと、検出されたゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出ステップと、算出された同期判定率が目標とする範囲に入るようにPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM駆動Dutyパルス幅制御ステップとを含むものとされている。

さらに、本発明のプログラムの一側面は、センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによって駆動されるセンサレスブラシレスＤＣモータを制御するコンピュータに、センサレスブラシレスＤＣモータのロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出ステップと、算出された同期判定率が目標とする範囲に入るようにPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM駆動Dutyパルス幅制御ステップとを含む処理を行わせるものとされている。

本発明の一側面によれば、回転変動による振動を抑制することで騒音を小さくし、モータを回す電流を同期している時の状態に近づけて、回転を維持するのに必要な電流しか消費しないようにすることのできる駆動装置および制御方法、並びにプログラムを提供することができる。

冷却システムの構成の例を示すブロック図である。 ブラシレスDCモータの駆動方法およびモータの逆起電力を説明する図である。 マイクロコンピュータ２１が制御プログラムを実行することにより実現される機能の構成を示すブロック図である。 同期判定率と駆動Dutyとの関係の例を示す図である。 摂氏−３０度の油温における同期判定率特性と油の流量との関係の例を示す図である。 同期判定率に対する駆動Dutyの制御の概念を示す図である。 同期判定率に対する駆動Dutyの制御のステップ値の例を示す図である。 パラメータとその値の例とを示す図である。 ステップ最適値制御処理を説明するフローチャートである。 前回Duty+モードの処理を説明するフローチャートである。 前回Duty-モードの処理を説明するフローチャートである。 Duty最小／最大変化中モードの処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態の冷却システムについて、図１〜図１２を参照しながら説明する。

図１は、冷却システムの構成の例を示すブロック図である。冷却システム１は、冷却用の油を循環させることにより、電動モータや発電機などの被冷却機器を冷却する。冷却システム１は、電動オイルポンプコントローラ１１、モータ１２、ポンプ１３、オイルパン１４、オイルクーラー１５、被冷却機器１６、油温センサ１７、および上位コントローラ１８からなる。

電動オイルポンプコントローラ１１は、上位コントローラ１８からの指令に応じて、モータ１２を駆動し、制御する。モータ１２は、センサレスブラシレスＤＣモータであり、ポンプ１３を駆動する。ポンプ１３は、例えば回転式容積変化ポンプであり、オイルパン１４の油だまりに溜められている冷却用の油を吸い上げ、オイルクーラー１５を介して被冷却機器１６に冷却用の油を圧送する。オイルクーラー１５は、通過する油の熱を放散する。被冷却機器１６は、電動モータや発電機などであり、ポンプ１３から圧送されてきた油により冷却される。被冷却機器１６を冷却した油は、オイルパン１４に戻される。

油温センサ１７は、オイルパン１４に設けられ、オイルパン１４の油だまりに溜められている冷却用の油の温度（以下、油温と称する。）を検出して、検出した温度を示す油温信号を上位コントローラ１８に供給する。

電動オイルポンプコントローラ１１は、マイクロコンピュータ２１、駆動回路２２、検出回路２３、および通信回路２４からなる。マイクロコンピュータ２１は、汎用のマイクロコンピュータまたはモータ制御専用のマイクロコンピュータなどからなり、制御プログラムを実行し、各種の処理を行う。マイクロコンピュータ２１は、検出回路２３からの信号または通信回路２４で受信した上位コントローラ１８からの指令などに応じて、駆動回路２２を制御する。

駆動回路２２は、駆動手段の一例であり、マイクロコンピュータ２１の制御の基に、センサレスブラシレスＤＣモータであるモータ１２のロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによってモータ１２を駆動する。

マイクロコンピュータ２１は、図２の通電パターンに従い、駆動回路２２のU、V、W及び、u、v、wの通電パターンを順次切り替えることでモータの回転数を制御する。

更に、マイクロコンピュータ２１の制御の基に、駆動回路２２のu、v、wのPWM駆動Dutyのパルス幅を制御することで、モータの駆動電流を制御して、モータの駆動トルクを制御する。

検出回路２３は、検出手段の一例であり、フィルタや比較回路、論理回路、A/D変換器などからなり、図２にしめすモータ１２の逆起電力を検出し、モータ１２の状態を示す信号を生成してマイクロコンピュータ２１に供給する。検出回路２３は、センサレスブラシレスＤＣモータであるモータ１２のロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出する。通信回路２４は、上位コントローラ１８と通信し、上位コントローラ１８からの指令を取得したり、電動オイルポンプコントローラ１１またはモータ１２の状態を示す信号を上位コントローラ１８に供給したりする。

上位コントローラ１８は、マイクロコンピュータ３１および通信回路３２からなる。マイクロコンピュータ３１は、汎用のマイクロコンピュータからなり、上位制御プログラムを実行し、油温センサ１７から油温信号を取得して、電動オイルポンプコントローラ１１に指示するなど各種の処理を行う。通信回路３２は、電動オイルポンプコントローラ１１と通信し、電動オイルポンプコントローラ１１に指令を送信したり、電動オイルポンプコントローラ１１またはモータ１２の状態を示す信号を電動オイルポンプコントローラ１１から取得したりする。

上位コントローラ１８は、被冷却機器１６の状態や、油温センサ１７からの油温信号に基づいて、ポンプ１３を回すモータ１２を停止させるか、同期動作させるか、当該制御（ステップ最適値制御）で動作させるか判断して、通信回路３２を経由して、電動オイルポンプコントローラ１１に指示する。更に、場合によっては油温信号を通信回路３２を経由して電動オイルポンプコントローラ１１に供給する。

図３は、マイクロコンピュータ２１が制御プログラムを実行することにより実現される機能の構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータ２１が制御プログラムを実行すると、モータDuty設定制御処理部５１が実現される。

同期動作の場合、モータDuty設定制御処理部５１は、検出回路２３からのゼロクロス信号を基に、モータ１２を駆動する通電パターンをゼロクロス信号に同期させて切り替え、通信で上位コントローラ１８から指示されたPWM駆動Dutyのパルス幅を設定し、そのPWM駆動Dutyのパルス幅を駆動回路２２に指示することにより、モータ１２の駆動を制御する。

当該制御（ステップ最適値制御）で動作の場合、モータDuty設定制御処理部５１は、通電パターンを一定周期で切り替え、検出回路２３からのゼロクロス信号を基に、モータ１２を駆動するPWM駆動Dutyのパルス幅を設定し、そのPWM駆動Dutyのパルス幅を駆動回路２２に指示することにより、モータ１２の駆動を制御する。

以下は当該制御での動作の場合の説明となる。

モータDuty設定制御処理部５１は、同期判定率計算部７１、モード設定処理部７２、判定部７３、およびDuty増減処理部７４を含む。同期判定率計算部７１は、算出手段の一例であり、検出回路２３において検出されたゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する。例えば、同期判定率計算部７１は、センサレスブラシレスＤＣモータであるモータ１２から理論的に電気角６０度毎に１つのゼロクロス信号が出力される場合、最大９０のゼロクロス信号が取得できるサンプリングにおいて取得した検出回路２３からのゼロクロス信号の数をサンプルの最大数（この場合、９０）で割り算して百分率としたものを同期判定率として算出する。

モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１における制御の状態に応じて、前回Duty+モード、前回Duty-モード、またはDuty最小／最大変化中モードのいずれかに、モータDuty設定制御処理部５１のモードを設定する。判定部７３は、判定値H、判定値L、または判定値LLと同期判定率とを比較して、同期判定率が目標とする範囲に入っているか否かを判定する。判定値H、判定値L、および判定値LLは、予め設定されている。判定値Hの値は、判定値Lの値より大きく、判定値Lの値は、判定値LLの値より大きい。Duty増減処理部７４は、PWM駆動Dutyパルス幅制御手段の一例であり、算出された同期判定率が目標とする範囲に入るように駆動回路２２におけるPWM駆動Dutyのパルス幅を制御する。例えば、Duty増減処理部７４は、モータDuty設定制御処理部５１のモードおよび判定部７３の判定の結果により、PWM駆動Dutyのパルス幅を増減させる。

ここで、油温が低い場合の同期判定率とPWM駆動Dutyのパルス幅（以下、駆動Dutyとも称する。）との関係を説明する。図４は、同期判定率と駆動Dutyとの関係（以下、同期判定率特性と称する。）の例を示す図である。図４において、縦軸は、同期判定率を示し、横軸は、駆動Dutyを示す。図４において、太線、実線、点線、一点鎖線、および二点鎖線は、それぞれ、油温が摂氏−３５度、摂氏−３０度、摂氏−２５度、摂氏−２０度、摂氏−１５度である場合の同期判定率特性を示す。

いずれの油温においても、同期判定率特性は、逆Ｖ字状になる。すなわち、同期判定率の所定の最大値に対して、駆動Dutyが大きくなると、同期判定率の値は、小さくなり、また、駆動Dutyが小さくなると、同期判定率の値は、小さくなる。また、同期判定率特性の頂点は、油温が低くなると、駆動Dutyが大きい側になる。

なお油温が高くなれば、駆動Dutyが小さくても駆動できるので、ピークの駆動Dutyも小さくなる（図中、左側にずれる）。また油温が高くなり油の粘度が低くなると、回転がばらつくため、ピークの同期判定率が低くなる。

図５は、摂氏−３０度の油温における同期判定率特性と油の流量との関係の例を示す図である。図５において、四角のマーカーは、同期判定率特性を示し、丸のマーカーは、油の流量を示す。図５に示されるように、駆動Dutyが大きくなるにつれて、油の流量が増加し、油の流量は、約０．２４Ｌ／ｍｉｎで頭打ちになる。油の流量と同期判定率特性との関係を見ると、逆Ｖ字状の同期判定率特性の右側の勾配、すなわち、２０％程度の駆動Dutyにおいて、油の流量が最高になり頭打ちになる。この同期判定率特性の右側の勾配の範囲において、モータ１２は、油の圧送に必要十分な（過不足ない）駆動トルクを発生させている。すなわち、この範囲において、モータ１２の駆動トルクが不足せず、また、余らない。従って、回転変動による振動が抑制されて、騒音が小さくなり、モータ１２を回す電流が同期している時の状態に近づき、回転を維持するのに必要な電流しか消費されない。ここから、更に、駆動Dutyを大きくしても油の流量は増加せず、無駄な電流を消費することになり、騒音が大きくなる。

そこで、電動オイルポンプコントローラ１１は、油温が低い場合、逆Ｖ字状の同期判定率特性の右側の勾配に同期判定率が維持されるように、駆動Dutyを制御する。図６は、電動オイルポンプコントローラ１１における、同期判定率に対する駆動Dutyの制御の概念を示す図である。図６において、イメージ１およびイメージ２は、所定の油温における逆Ｖ字状の同期判定率特性を示し、油温がより低くなると、同期判定率特性は、イメージ２からイメージ１への方向に移動する。電動オイルポンプコントローラ１１は、原則として、同期判定率が判定値Hより小さい場合、駆動Dutyを１だけ小さくし、同期判定率が判定値Lより大きい場合、駆動Dutyを１だけ大きくする。このようにすることで、同期判定率が目標とする範囲に入るようにPWM駆動Dutyのパルス幅が制御される。

また、電動オイルポンプコントローラ１１は、できるだけ早く制御域に移動させるため、原則として、同期判定率が判定値LLより小さい場合、駆動Dutyを２だけ小さくする。

なお、PWM駆動Dutyのパルス幅が、２５６分の１を単位として制御される場合、駆動Dutyを１だけ大きくするとは、PWM駆動Dutyのパルス幅の最大値に対して０．３９％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を広くすることをいい、駆動Dutyを１だけ小さくするとは、PWM駆動Dutyのパルス幅の最大値に対して０．３９％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を狭くすることをいい、駆動Dutyを２だけ小さくするとは、PWM駆動Dutyのパルス幅の最大値に対して０．７８％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を狭くすることをいう。

なお、２０％である制御開始DutyからPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始される。すなわち、予め定められた開始幅であるPWM駆動Dutyのパルス幅からPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始される。

更に、上位コントローラから通信回路を経由して油温情報が供給された場合、油温に応じて制御開始Dutyを設定し、例えば油温が摂氏−３０度の場合、制御開始Dutyを２０％とし、油温が摂氏−１５度の場合、制御開始Dutyを１０％として設定されたPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始される。すなわち、油温に応じて定められた開始幅であるPWM駆動Dutyのパルス幅からPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始される。

図７は、電動オイルポンプコントローラ１１における、同期判定率に対する駆動Dutyの制御のステップ値の例を示す図である。上述のように、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１における制御の状態に応じて、前回Duty+モード、前回Duty-モード、またはDuty最小／最大変化中モードのいずれかに、モータDuty設定制御処理部５１のモードを設定する。

モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードである場合、同期判定率が判定値Hより小さいとき、駆動Dutyは、１だけ小さくされ、モータDuty設定制御処理部５１の次回モードは、前回Duty-モードとされる。モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードである場合、同期判定率が判定値LLより小さいとき、駆動Dutyは、２だけ小さくされ、モータDuty設定制御処理部５１の次回モードは、前回Duty-モードとされる。モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードである場合、同期判定率が判定値H以上であるとき、駆動Dutyは、維持され、モータDuty設定制御処理部５１の次回モードは、前回Duty+モードとされる。ここで、駆動Dutyが維持されるとは、駆動Dutyの値が維持され、変更されないことを意味する。

モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty+モードである場合、同期判定率が判定値Lより大きいとき、駆動Dutyは、１だけ大きくされ、モータDuty設定制御処理部５１の次回モードは、前回Duty+モードとされる。モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty+モードである場合、同期判定率が判定値L以下であるとき、駆動Dutyは、維持され、モータDuty設定制御処理部５１の次回モードは、前回Duty-モードとされる。

図８は、電動オイルポンプコントローラ１１における、パラメータとその値の例とを示す図である。例えば、電動オイルポンプコントローラ１１において、２０％である判定値H、１０％である判定値L、５％である判定値LL、２０％である制御開始Duty、５．９％である制御Duty最小値、３５％である制御Duty最大値、９０である同期判定率サンプル数、および１０である同期判定率休止数が用いられる。

この場合、以下で説明するステップ最適値制御処理は、規定のサンプリング回数である、最大９０のゼロクロス信号が取得できるサンプリングが終了した時点で、実行され、その後、最大１０のゼロクロス信号が取得できるサンプリングの期間だけサンプリングが休止される。すなわち、同期判定率サンプル数に応じた期間だけゼロクロス信号が取得され、同期判定率休止数に応じた期間だけサンプリングが休止され、これが繰り返される。

また、駆動Dutyが、５．９％である制御Duty最小値に達した場合、同期判定率特性の左側の勾配の低い位置から始まったものと判断し、駆動Dutyは、３５％である制御Duty最大値とされる。

次に、ステップ最適値制御処理について説明する。

図９は、ステップ最適値制御処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１１において、モータDuty設定制御処理部５１のモード設定処理部７２は、休止モードであるか否かを判定する。なお、２０％である制御開始DutyからPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始される。ステップＳ１１において、休止モードでないと判定された場合、ステップＳ１２において、モード設定処理部７２は、同期判定率が未受信であるか否かを判定する。ステップＳ１２において、同期判定率が未受信であると判定された場合、ステップＳ１３において、モード設定処理部７２は、同期判定率計算部７１から同期判定率を受信する。

ステップＳ１４において、モード設定処理部７２は、同期判定率計算部７１へ受信済みであることを通知する。

ステップＳ１５において、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty+モードであるか否かを判定する。ステップＳ１５において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty+モードであると判定された場合、手続はステップＳ１６に進み、前回Duty+モードの処理が実行される。

前回Duty+モードの処理の後、モータDuty設定制御処理部５１は、PWM駆動Dutyのパルス幅を駆動回路２２に指示して、ステップ最適値制御処理は終了する。

ステップＳ１５において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty+モードでないと判定された場合、手続はステップＳ１７に進み、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードであるか否かを判定する。ステップＳ１７において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードであると判定された場合、手続はステップＳ１８に進み、前回Duty-モードの処理が実行され、その後、モータDuty設定制御処理部５１は、PWM駆動Dutyのパルス幅を駆動回路２２に指示して、ステップ最適値制御処理は終了する。

ステップＳ１７において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードが前回Duty-モードでないと判定された場合、手続はステップＳ１９に進み、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードがDuty最小／最大変化中モードであるか否かを判定する。ステップＳ１９において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードがDuty最小／最大変化中モードであると判定された場合、手続はステップＳ２０に進み、Duty最小／最大変化中モードの処理が実行され、その後、ステップ最適値制御処理は終了する。

ステップＳ１９において、モータDuty設定制御処理部５１の現在のモードがDuty最小／最大変化中モードでないと判定された場合、ステップ最適値制御処理は終了する。ステップＳ１１において、休止モードであると判定された場合、ステップ最適値制御処理は終了する。

図１０は、前回Duty+モードの処理を説明するフローチャートである。ステップＳ４１において、判定部７３は、１０％である判定値Lと同期判定率とを比較して、同期判定率が判定値Lより大きいか否かを判定する。ステップＳ４１において、同期判定率が判定値Lより大きいと判定された場合、手続は、ステップＳ４２に進み、Duty増減処理部７４は、駆動Dutyを１だけ大きくする。すなわち、この場合、Duty増減処理部７４は、現在のPWM駆動Dutyのパルス幅に対して０．３９％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を広くする。

ステップＳ４３において、判定部７３は、駆動Dutyと３５％である制御Duty最大値とを比較し、駆動Dutyが制御Duty最大値以上であるか否かを判定する。ステップＳ４３において、駆動Dutyが制御Duty最大値以上であると判定された場合、手続はステップＳ４４に進み、Duty増減処理部７４は、駆動Dutyを制御Duty最大値に設定し、前回Duty+モードの処理は終了する。

ステップＳ４３において、駆動Dutyが制御Duty最大値以上でないと判定された場合、そのまま、前回Duty+モードの処理は終了する。

ステップＳ４１において、同期判定率が判定値Lより大きくないと判定された場合、手続は、ステップＳ４５に進み、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１のモードを前回Duty-モードに設定して、前回Duty+モードの処理は終了する。

図１１は、前回Duty-モードの処理を説明するフローチャートである。ステップＳ６１において、判定部７３は、２０％である判定値Hと同期判定率とを比較して、同期判定率が判定値Hより小さいか否かを判定する。ステップＳ６１において、同期判定率が判定値Hより小さいと判定された場合、手続はステップＳ６２に進み、判定部７３は、５％である判定値LLと同期判定率とを比較して、同期判定率が判定値LL以下であるか否かを判定する。

ステップＳ６２において、同期判定率が判定値LL以下であると判定された場合、手続はステップＳ６３に進み、Duty増減処理部７４は、駆動Dutyを２だけ小さくする。すなわち、この場合、Duty増減処理部７４は、現在のPWM駆動Dutyのパルス幅に対して０．７８％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を狭くする。

ステップＳ６４において、判定部７３は、５．９％である制御Duty最小値と駆動Dutyとを比較して、駆動Dutyが制御Duty最小値以下であるか否かを判定する。ステップＳ６４において、駆動Dutyが制御Duty最小値以下であると判定された場合、手続はステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５において、Duty増減処理部７４は、駆動Dutyを制御Duty最大値に設定する。ステップＳ６６において、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１のモードをDuty最小／最大変化中モードに設定して、前回Duty-モードの処理は終了する。

ステップＳ６４において、同期判定率が制御Duty最小値以下でないと判定された場合、前回Duty-モードの処理は終了する。

ステップＳ６２において、同期判定率が判定値LL以下でないと判定された場合、手続はステップＳ６７に進み、Duty増減処理部７４は、駆動Dutyを１だけ小さくする。すなわち、この場合、Duty増減処理部７４は、パルスの幅の最大値に対して０．３９％だけPWM駆動Dutyのパルス幅を狭くする。その後、手続はステップＳ６４に進む。

ステップＳ６１において、同期判定率が判定値Hより小さくないと判定された場合、手続はステップＳ６８に進み、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１のモードを前回Duty+モードに設定して、前回Duty-モードの処理は終了する。

図１２は、Duty最小／最大変化中モードの処理を説明するフローチャートである。ステップＳ９１において、判定部７３は、駆動Dutyが３５％である制御Duty最大値以上であるか否かを判定する。ステップＳ９１において、駆動Dutyが３５％である制御Duty最大値以上であると判定された場合、手続はステップＳ９２に進み、モード設定処理部７２は、モータDuty設定制御処理部５１のモードを前回Duty-モードに設定して、Duty最小／最大変化中モードの処理は終了する。

ステップＳ９１において、駆動Dutyが３５％である制御Duty最大値以上でないと判定された場合、そのままDuty最小／最大変化中モードの処理は終了する。

このように、駆動回路２２が、センサレスブラシレスＤＣモータであるモータ１２のロータの回転位置を決めるための通電相を切り替えるパターンによってモータ１２を駆動し、検出回路２３が、ロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出し、同期判定率計算部７１が、検出されたゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出し、Duty増減処理部７４が、算出された同期判定率が目標とする範囲に入るように駆動回路２２におけるPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するので、モータ１２の駆動トルクの過不足がなくなり、回転変動による振動を抑制することで騒音を小さくし、モータ１２を回す電流を同期している時の状態に近づけて、回転を維持するのに必要な電流しか消費しないようにすることができる。

具体的には、例えば油温が摂氏−３０度の場合（図４、図５）、２０％である開始DutyからPWM駆動Dutyのパルス幅の制御が開始されるため、同期判定率が１０％以下となるまで（図１０のステップＳ４１）、前回Duty+モードが維持され（ステップＳ１１からステップＳ１６の処理が繰り返され）、駆動Dutyが増加する。駆動Dutyの増加に伴い同期判定率が低下し、同期判定率が１０％以下になると（駆動Dutyが約２４％になると）、前回Duty-モードとなる。今度は、同期判定率が２０％以上となるまで（図１１のステップＳ６１）、前回Duty-モードが維持され（ステップＳ１１からステップＳ１４、ステップＳ１７，Ｓ１８の処理が繰り返され）、駆動Dutyが減少する。駆動Dutyの減少に伴い同期判定率が上昇し、同期判定率が２０％以上になると（駆動Dutyが約２２％になると）、前回Duty+モードとなる。このような処理が繰り返される。すなわちモータ１２の駆動トルクの過不足がなくなり制御でき、油の流量が最高となる状態（同期判定率特性の右側の勾配上の位置）を維持することができる（図５）。

またこの処理に伴って油温が上昇し、例えば摂氏−２５度になると（図４）、前回Duty-モードにより駆動Dutyがさらに減少し、約１７〜１８％の間で駆動Dutyが制御される。すなわち−２５度においてモータ１２の駆動トルクの過不足がなくなり制御でき、油の流量が最高となる状態を維持することができる。

なお以上においては、駆動Dutyを制御する場合を例として説明したが、モータに流す電流の大きさを制御することもできる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１…冷却システム、１１…電動オイルポンプコントローラ、１２…モータ、１３…ポンプ、１４…オイルパン、１５…オイルクーラー、１６…被冷却機器、１７…油温センサ、１８…上位コントローラ、２１…マイクロコンピュータ、２２…駆動回路、２３…検出回路、２４…通信回路、３１…マイクロコンピュータ、３２…通信回路、５１…モータDuty設定制御処理部、７１…同期判定率計算部、７２…モード設定処理部、７３…判定部、７４…Duty増減処理部

Claims (7)

1. センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによって上記センサレスブラシレスＤＣモータを駆動する駆動手段と、
   上記ロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出する検出手段と、
   検出された上記ゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出手段と、
   算出された上記同期判定率が目標とする範囲に入るように上記駆動手段におけるPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM（Pulse Width Modulation）駆動Dutyのパルス幅制御手段と
   を有することを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記PWM駆動Dutyのパルス幅制御手段は、第１の閾値と前記同期判定率との比較または前記第１の閾値より小さい第２の閾値と前記同期判定率との比較の結果により、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を狭くするか、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を広くするか、または前記PWM駆動Dutyのパルス幅を維持する
   ことを特徴とする駆動装置。
3. 請求項２に記載の駆動装置において、
   前記PWM駆動Dutyのパルス幅制御手段は、
   前回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第１の閾値より小さいかまたは前記第２の閾値以下である場合、今回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第１の閾値より小さいとき、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を狭くし、今回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第１の閾値以上であるとき、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を維持し、
   前回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第１の閾値以上であるかまたは前記第２の閾値より大きい場合、今回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第２の閾値より大きいとき、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を広くし、今回の前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御において前記同期判定率が前記第２の閾値以下であるとき、前記PWM駆動Dutyのパルス幅を維持する
   ことを特徴とする駆動装置。
4. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記PWM駆動Dutyのパルス幅制御手段は、予め定められた開始幅である前記PWM駆動Dutyのパルス幅から前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御を開始する
   ことを特徴とする駆動装置。
5. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記PWM駆動Dutyのパルス幅制御手段は、油温に応じて定められた開始幅である前記PWM駆動Dutyのパルス幅から前記PWM駆動Dutyのパルス幅の制御を開始する
   ことを特徴とする駆動装置。
6. センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによって駆動される上記センサレスブラシレスＤＣモータの制御方法において、
   上記センサレスブラシレスＤＣモータのロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号を検出する検出ステップと、
   検出された上記ゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出ステップと、
   算出された上記同期判定率が目標とする範囲に入るようにPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM駆動Dutyのパルス幅制御ステップと
   を含むことを特徴とする制御方法。
7. センサレスブラシレスＤＣモータのロータの回転位置を決めるための通電パターンを一定周期で切り替えることによって駆動される上記センサレスブラシレスＤＣモータを制御するコンピュータに、
   上記センサレスブラシレスＤＣモータのロータの相の切り替わりを示すゼロクロス信号の数の割合を示す同期判定率を算出する算出ステップと、
   算出された上記同期判定率が目標とする範囲に入るようにPWM駆動Dutyのパルス幅を制御するPWM駆動Dutyのパルス幅制御ステップと
   を含む処理を行わせるプログラム。
   
   

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