JP7306286B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、複数相の巻線を有するモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

特許文献１には、複数相の巻線を有するモータを回転駆動させる、モータ制御装置が記載されている。このモータ制御装置は、スイッチによって形成される上下アーム回路を複数備え、通電相を順次切り替えるよう、複数のスイッチのオンオフ状態を切替制御する。

以下の説明では、複数のスイッチのうち、通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、それ以外のスイッチを非通電相スイッチとする。

特開２０１８－７４７１０号公報

ここで、通電相を切り替えた直後には、複数の非通電相スイッチのうちの１つに、還流電流が一時的に流れる。この還流電流は、スイッチに寄生するボデーダイオードに流れる。ボデーダイオードの電気抵抗は比較的大きいため、上述の如く還流電流が流れると、スイッチでの発熱量が大きい。このような発熱は、電力損失の増大やスイッチの劣化を招く。

開示される１つの目的は、スイッチでの発熱低減を図ったモータ制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、開示された１つの手段は、
複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数のスイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、
通電相に流れる電流の大きさを検出する電流センサ（６０）と、を備え、
複数のスイッチのうち、通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
複数の非通電相スイッチのうち、通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
制御部は、通電相スイッチに加えて還流スイッチをオン状態に制御し、電流センサによって検出された電流値が大きいほど、還流スイッチをオン状態にするオン時間（Ｔｏｎ）を長くする、モータ制御装置とされる。

ここに開示されたモータ制御装置によると、通電相スイッチに加えて還流スイッチをオン状態にする。そのため、オン状態の還流スイッチを還流電流が流れるため、ボデーダイオードに比べて小さい電気抵抗で還流電流が流れるようになる。よって、スイッチでの発熱を低減できる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

第１実施形態に係るモータ制御装置と、制御対象となるモータとを模式的に示す回路図である。 第１実施形態における、各相の電圧変位とマスク期間との関係を示すタイミング図である。 第１実施形態に係る還流オン制御による効果を説明する図である。 第１実施形態に係る還流オン時間の長さを異ならせた場合における、マスク期間と還流時間と還流オン時間との関係を示すタイミング図である。 第１実施形態に係る還流オン制御の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態において、通電相スイッチと還流スイッチとの関係を示す図である。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示すモータ５およびモータ制御装置６は、車両に搭載されたものである。例えば、内燃機関を走行駆動源とした車両において、燃焼に用いる燃料を高圧ポンプへ供給するフィードポンプの電動モータに、上記モータ５は用いられている。モータ制御装置６は、モータ５の作動を制御することで、フィードポンプによる燃料の吐出量を制御する。

モータ５は、複数相の巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を含むステータと、複数の磁極対を有するロータ（図示せず）とを有する。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相による３相のモータ５が用いられている。モータ５は、ブラシが設けられていないブラシレスモータであり、かつ、ロータ回転位置を検出するための素子が設けられていないセンサレスモータである。

３つの巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、デルタ結線により互いに接続されている。巻線Ｌ１は、Ｕ相端子５ｕおよびＶ相端子５ｖに接続されたＵＶ間巻線である。巻線Ｌ２は、Ｖ相端子５ｖおよびＷ相端子５ｗに接続されたＶＷ間巻線である。巻線Ｌ３は、Ｗ相端子５ｗおよびＵ相端子５ｕに接続されたＷＵ間巻線である。なお、以下の記載では、Ｕ相端子５ｕ、Ｖ相端子５ｖおよびＷ相端子５ｗを特に区別しない場合には、「動力端子」として記載する。

各々の巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に、順次、通電相の切り替えが行われながら電力供給されることにより、モータ５のロータは回転駆動する。なお、本明細書では、「通電相の切り替え」とは、Ｕ相端子５ｕ、Ｖ相端子５ｖおよびＷ相端子５ｗに通電する状態を切り替えることにより、巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に流れる電流の相を切り替えることを意味するものとして記載している。通電相が切り替えられると、Ｕ相端子５ｕ、Ｖ相端子５ｖおよびＷ相端子５ｗの各々は、後述する電圧Ｅ固定状態、ハイインピーダンス状態およびゼロ電圧拘束状態のいずれかに切り替えられる。

モータ制御装置６は、モータ端子１１、バッテリ端子１２およびグランド端子１３を備える。モータ端子１１は、３つの巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各々に電気接続される。バッテリ端子１２は、車両に搭載されたバッテリの高電位側端子と電気接続される。グランド端子１３はグランドに電気接続される。

さらにモータ制御装置６は、上下アーム回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ、制御部３０、昇圧コイル４０、比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗおよび電流センサ６０を備える。

昇圧コイル４０は、バッテリ端子１２から供給されるバッテリ電圧を、所定の直流電圧（電源電圧Ｅ）に昇圧させて、３相ブリッジ回路により形成されるインバータ回路へ印加する。インバータ回路は、電源電圧Ｅを印加する動力端子を順次切り替えることで通電相を切り替えながら、モータ５へ電力供給する。これにより、モータ制御装置６は、モータ５を台形波駆動する。

インバータ回路は、３つの上下アーム回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗを有する。各々の上下アーム回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗは、上アームを形成するスイッチ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗと、下アームを形成するスイッチ２２ｕ、２２ｖ、２２ｗを有する。各々の上アームおよび下アームはスイッチング素子によって構成されている。これらのスイッチング素子には、電界効果トランジスタ（ＭＯＳ－ＦＥＴ）が用いられている。以下の説明では、上記スイッチング素子のことを単に「スイッチ」と記載する。

上アームと下アームは直列接続されており、上アームの一端は昇圧コイル４０と直列に電気接続され、下アームの一端はグランド端子１３に電気接続される。上アームの他端と下アームの他端との接続点（中点）は、モータ端子１１を介して巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に電気接続される。具体的には、上下アーム回路２０ｕのスイッチ２１ｕ、２２ｕの中点は、Ｕ相端子５ｕに電気接続される。上下アーム回路２０ｖのスイッチ２１ｖ、２２ｖの中点は、Ｖ相端子５ｖに電気接続される。上下アーム回路２０ｗのスイッチ２１ｗ、２２ｗの中点は、Ｗ相端子５ｗに電気接続される。

上アームを形成するスイッチ２１ｕ～２１ｗに寄生するボデーダイオードは、バッテリ端子１２からモータ端子１１への電流の流れを阻止する向きに設けられている。下アームを形成するスイッチ２２ｕ～２２ｗに寄生するボデーダイオードは、モータ端子１１からバッテリ端子１２への電流の流れを阻止する向きに設けられている。

これら６つのスイッチ２１ｕ～２２ｗの作動は、制御部３０によって独立して制御される。これにより、モータ５の動力端子は、電圧Ｅ固定状態、ハイインピーダンス状態およびゼロ電圧拘束状態のいずれかに、順次切り替わる。これら３つの状態は、３相各相で同様であるため、以下、Ｕ相端子５ｕについて説明する。

図２の横軸は経過時間を示す。図２の縦軸は、Ｕ相端子５ｕの電圧（Ｕ相電圧Ｖｕ）、Ｖ相端子５ｖの電圧（Ｖ相電圧Ｖｖ）およびＷ相端子５ｗの電圧（Ｗ相電圧Ｖｗ）の大きさを示す。また、図２の最下段に示す縦軸は、後述するマスク期間Ｔｍの設定に用いるカウント値を示す。

図２に示すように、Ｕ相端子５ｕは、スイッチ２１ｕを導通かつスイッチ２２ｕを遮断させた期間Ｔｕ１に、電源電圧Ｅに固定された「電圧Ｅ固定状態」になる。Ｕ相端子５ｕは、スイッチ２１ｕを遮断かつスイッチ２２ｕを導通させた期間Ｔｕ３に、ゼロ電圧（略接地電位）に固定された「ゼロ電圧拘束状態」になる。Ｕ相端子５ｕは、スイッチ２１ｕ、２２ｕをともに遮断させた期間Ｔｕ２、Ｔｕ４に、「ハイインピーダンス状態」になる。

なお、本実施形態では、各々のスイッチ２１ｕ～２２ｗをデューティ制御しているため、デューティ１００％であれば、電圧Ｅ固定状態における動力端子の電圧は、図２の期間Ｔｕ１に示すように、電圧Ｅに張り付いた状態になる。一方、デューティ１００％未満であれば、デューティオフの期間は、電圧Ｅ固定状態であっても電圧がゼロとなる。

また、図２に示すように、ハイインピーダンス状態のＵ相端子５ｕには、Ｕ相誘起電圧Ｖｉｕが誘起される。Ｕ相誘起電圧Ｖｉｕは、Ｕ相端子５ｕに接続された巻線Ｌ１、Ｌ３にロータの磁極対からの磁束が鎖交することにより発生する。したがって、Ｕ相誘起電圧Ｖｉｕは、巻線Ｌ１、Ｌ３とロータとの相対回転位置関係に対応して変化する。また、以下の記載では、Ｕ相誘起電圧Ｖｉｕ、Ｖ相誘起電圧ＶｉｖおよびＷ相誘起電圧Ｖｉｗを特に区別しない場合には、誘起電圧Ｖｉと記載する。

比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗは、複数相の巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちの通電相とは異なる巻線に誘起される誘起電圧Ｖｉを検出する。さらに比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗは、検出した誘起電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｃとを大小比較し、その比較結果を制御部３０へ出力する。基準電圧Ｖｃは、電源電圧Ｅより小さい値、例えば電源電圧Ｅの半分に設定されている。

例えば比較回路５０ｕは、Ｕ相電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｃより大きい場合にハイレベルの信号を出力し、Ｕ相電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｃより小さい場合にローレベルの信号を出力する。比較回路５０ｕから出力される信号がハイレベルからローレベルに切り替わったタイミング、および、ローレベルからハイレベルに切り替わったタイミングは、「通過タイミング」に相当する。そして、このように通過タイミングを検出する比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗは、「通過タイミング検出部」に相当する。

制御部３０は、比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗからの比較結果信号を取得することにより、誘起電圧Ｖｉが基準電圧Ｖｃを通過した通過タイミングを取得する。通過タイミングは、いわゆるゼロクロスの時点であり、図２中の位置検出タイミングｔ１に相当する。位置検出タイミングｔ１は、ロータ回転位置と相関がある。そこで制御部３０は、取得した位置検出タイミングｔ１に基づき、動力端子の通電相を切り替える切替タイミングｔ２を設定する。

図２に示すように、検出される位置検出タイミングｔ１は、電気角の３６０度内つまり期間Ｔｕ１～Ｔｕ４に、各相２個ずつの合計６個ある。すなわち、電気角の６０度間隔で位置検出タイミングｔ１が制御部３０により取得される。なお、制御部３０は、ＰＷＭ制御に起因したゼロクロスを、位置検出タイミングｔ１として切替タイミングｔ２に反映させないように制御する。

具体的には、制御部３０は、直前の２回の通過タイミングの時間間隔を、電気角の６０度に対応する周期期間として設定する。例えば、図２中の符号ｔ１１、ｔ１２に示す位置検出タイミングｔ１の時間間隔が、周期期間に相当する。制御部３０は、周期期間の２分の１の長さを切替期間として設定し、位置検出タイミングｔ１から切替期間が経過した時点を、切替タイミングｔ２として設定する。なお、制御部３０は、進角が設定されている場合には、進角に対応した電気角分、切替期間を短い時間に設定する。

制御部３０は、切替タイミングｔ２毎に通電相を切り替えるよう、上下アーム回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの作動を制御する。これにより、各相の動力端子では、電気角１２０度の電圧Ｅ固定状態（期間Ｔｕ１）、６０度のハイインピーダンス状態（期間Ｔｕ２）、１２０度のゼロ電圧固定状態（期間Ｔｕ３）、および、６０度のハイインピーダンス状態（期間Ｔｕ４）が繰り返される。換言すれば、モータ５は、モータ制御装置６によって台形波駆動される。また、動力端子は、各相同士において、電気角の１２０度分ずれるように制御される。

図２に示すように、動力端子の電圧波形のうち、切替タイミングｔ２の直後の部分には、逆起電圧Ｚの波形が重畳する。この逆起電圧Ｚは、通電相が切り替えられる際に、巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の自己誘導作用により生じる電圧である。制御部３は、逆起電圧Ｚにより位置検出タイミングｔ１を誤検出するのを抑制するために、マスク期間Ｔｍを設定する。マスク期間Ｔｍでは、検出された位置検出タイミングｔ１の切替制御への反映を制御部３０は禁止する。或いは、マスク期間Ｔｍでは、比較回路５０ｕ、５０ｖ、５０ｗは検出信号の出力を禁止する。

制御部３は、直前の２回の通過タイミングの時間間隔に基づき、マスク期間Ｔｍを設定する。例えば、先述した周期期間の２分の１またはそれ以下の長さを、マスク期間Ｔｍとして設定する。また、マスク期間Ｔｍの開始時期は、切替タイミングｔ２に設定されている。制御部３は、電流センサ６０により検出された電流値に基づいて、マスク期間Ｔｍの長さを補正する。具体的には、検出された電流値が大きいほど、逆起電圧期間Ｔｚが長くなるので、マスク期間Ｔｍは長い時間に補正される。また、制御部３は、マスク期間Ｔｍの設定を、通電相を切り替え制御する毎に、繰り返し行う。すなわち、制御部３は、マスク期間Ｔｍを周期期間毎に繰り返し更新する。

電流センサ６０は、モータ５を流れる電流の大きさを検出する。具体的には、グランド端子１３へ流れ込む電流の大きさ、つまり、動力端子を流れる電流の大きさが検出される。なお、動力端子には、通電相に対応する１つの巻線を流れる電流と、非通電相に対応する直列した２つの巻線を流れる電流とが流れ込む。これらの電流を合算した値が電流センサ６０によって検出される。

制御部３０は、演算処理装置としてのプロセッサ（ＣＰＵ３１）と、記憶装置としてのメモリ３２とを有する。これらのＣＰＵ３１およびメモリ３２はマイクロコンピュータとも呼ばれる。メモリ３２は、ＣＰＵ３１によって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。制御部３０は、専用ハードウエア論理回路により実現されてもよいし、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとハードウエア論理回路との組合せにより実現されてもよい。

さて、通電相を切り替えた直後には、先述した通り逆起電圧Ｚが生じる。以下、この逆起電圧Ｚによって生じる還流電流について説明する。

例えば、上アームについてはＵ相に係るスイッチ２１ｕを、下アームについてはＶ相に係るスイッチ２２ｖをオンさせると、図３（１）中の矢印に示すように電流が流れる。つまり、Ｕ相端子５ｕからＶ相端子５ｖへ電流が流れる。以下の説明では、このようなスイッチオンの組み合わせをＵＨ－ＶＬと記載する。

その後、図３（２）に示すようにＵＨ－ＷＬに切り替えると、直前までスイッチ２２ｖを流れていた電流が、スイッチ２１ｖの寄生ダイオードを流れるようになる（図中の点線矢印参照）。このように流れる電流が還流電流である。換言すると、通電相を切り替えた直後に生じた逆起電圧Ｚによって、Ｖ相端子５ｖの電圧（Ｖ相電圧Ｖｖ）が電源電圧Ｅより大きくなると、スイッチ２１ｖの寄生ダイオードを還流電流が流れる。図３の例では、符号Ｖｆに示す分だけ、Ｖ相電圧Ｖｖが電源電圧Ｅより大きくなっている。

図３（２）の下段は、Ｖ相端子５ｖを流れる電流（Ｖ相電流Ｉｖ）とＶ相電圧Ｖｖの時間変化を示す。また、図中の斜線に示す面積は、Ｖ相電流ＩｖとＶ相電圧Ｖｖによってスイッチ２１ｖで消費された電力の大きさ（消費電力Ｊ）を示す。図示されるように、Ｖ相電圧Ｖｖ波形のうち逆起電圧Ｚが生じている期間が、還流電流が流れる期間（還流期間Ｔｒ）に相当する。還流期間ＴｒにおけるＶ相電流Ｉｖ波形に示すように、還流電流は時間経過とともに減少する。

図３（２）に示すように、オフ状態のスイッチ２１ｖに還流電流が流れる場合、オン状態の場合に比べてスイッチ２１ｖでの電気抵抗が大きい。そのため、発熱によるスイッチ２１ｖの劣化が懸念されるとともに、消費電力Ｊの増大を招く。

この点を鑑み、制御部３０は、図３（３）に示すようにスイッチ２１ｖをオン状態にすることで、オン状態のスイッチ２１ｖに還流電流が流れるようにしている。このように還流電流を流すためのスイッチのオン時間を還流オン期間Ｔｏｎと呼ぶ。図３（３）の下段に示す例では、還流オン期間Ｔｏｎは還流期間Ｔｒより短く設定されている。また、還流オン期間Ｔｏｎの開始時期は還流期間Ｔｒの開始時期と同じに設定されている。

還流オン期間Ｔｏｎでは、スイッチ２１ｖの電気抵抗が小さくなることに起因して、Ｖ相電圧Ｖｖが電源電圧Ｅと殆ど同じ大きさにまで低下している。還流オン期間Ｔｏｎ後の還流期間Ｔｒでは、スイッチ２１ｖの電気抵抗が大きくなることに起因して、Ｖ相電圧Ｖｖが一時的に上昇しており、消費電力Ｊが増大している。

還流オン期間Ｔｏｎ後の還流期間Ｔｒで生じる消費電力Ｊの増大を抑制するには、還流オン期間Ｔｏｎの長さを還流期間Ｔｒ以上に設定すればよい。但し、還流オン期間Ｔｏｎをマスク期間Ｔｍより長く設定すると、マスク期間Ｔｍが終了したタイミングで、還流オンに伴いゼロクロスが生じる。その結果、位置検出タイミングｔ１を早いタイミングに誤検出してしまい、切替タイミングｔ２を早いタイミングに設定する懸念が生じる。

この懸念について、図４を用いて具体的に説明する。

図４の例では、連続する２回の切替タイミングｔ２で、ＷＨ－ＵＬ、ＷＨ－ＶＬ、ＵＨ－ＶＬへと通電相を順次切り替えた場合における、Ｕ相電圧Ｖｕの変化を示す。図４（１）では、上述したように還流電流を流すためのスイッチオン制御（還流オン制御）を実行していない。図４（２）では、還流オン期間Ｔｏｎが還流期間Ｔｒより短く設定されている。図４（３）では、還流オン期間Ｔｏｎが、還流期間Ｔｒより長く、かつ、マスク期間Ｔｍより短く設定されている。なお、マスク期間Ｔｍが還流期間Ｔｒより長く設定されていることは、先述した通りである。図４（４）では、還流オン期間Ｔｏｎがマスク期間Ｔｍより長く設定されている。

図４（１）（２）（３）の場合には、位置検出タイミングｔ１が正しく検出され、それに伴い切替タイミングｔ２も正しく設定されている。これに対し図４（４）の場合には、マスク期間Ｔｍが終了したタイミングｔ１ａで、還流オンに伴いゼロクロスが生じる。その結果、本来の位置検出タイミングｔ１より早いタイミングｔ１ａが誤検出される。その結果、その誤検出したタイミングｔ１ａに基づき、本来の切替タイミングｔ２より早いタイミングｔ２ａで通電相が切り替えられる。

図３（２）（３）の場合には、上記誤検出を招くことなく還流オン制御を実行でき、図３（１）の場合に比べて消費電力Ｊ低減と発熱低減を図ることができる。また、図３（３）の場合には、還流オンさせずに還流電流が流れる期間がなくなるので、図３（２）の場合に比べて消費電力Ｊ低減と発熱低減を促進できる。

次に、制御部３０が還流オン制御を実行する処理の手順について、図５を用いて説明する。図５の処理は、ゼロクロスが検出されたことをトリガとして実行される。

先ず、ステップＳ１０において、電流センサ６０によって検出された電流値を取得する。続くステップＳ２０では、ゼロクロス検出時での通電パターンとモータ５回転方向を確認する。これらの確認結果に基づき、還流オンの対象となるスイッチを特定する。例えば図６に示すように、ゼロクロス検出時での通電パターンと回転方向から、次回の切替タイミングｔ２で実行される還流オン制御の対象となるスイッチが特定される。なお、図６中の符号ＣＷは正転を意味し、符号ＣＣＷは逆転を意味する。図２～図４は、正転している場合における各種変化を示す。

続くステップＳ３０では、ステップＳ１０で取得した電流値に基づき、マスク期間Ｔｍの長さを設定する。換言すると、電流値に応じて還流期間Ｔｒの長さが変化するので、そのように変化する還流期間Ｔｒを含む長さとなるよう、電流値に応じてマスク期間Ｔｍを可変設定する。例えば、電流値に応じて推定される還流期間Ｔｒに所定時間Ｔａを加算した長さを、マスク期間Ｔｍとして設定する。概ね、電流値が大きいほどマスク期間Ｔｍは長い時間に設定される。

続くステップＳ４０では、設定されたマスク期間Ｔｍに基づき、還流オン期間Ｔｏｎの長さを設定する。例えば、上述の如く設定されたマスク期間Ｔｍから所定時間Ｔｂを減算した長さを、還流オン期間Ｔｏｎとして設定する。換言すれば、電流値が大きいほど還流オン期間Ｔｏｎは長い時間に設定される。なお、所定時間Ｔｂは、所定時間Ｔａと同一であってもよいし、所定時間Ｔａより長くてもよいし、短くてもよい。

還流オン期間Ｔｏｎの長さを設定するにあたり、マスク期間Ｔｍまたは電流値と、還流オン期間Ｔｏｎとの関係を、予めマップや計算式としてメモリ３２に記憶させておく。この関係は、モータ５の相毎の電気抵抗やインダクタンスの値に応じて、個別に設定されている。換言すれば、図６に示す通電パターンつまり還流オン対象スイッチに応じて、上記関係は個別に設定されている。

続くステップＳ５０では、還流オン制御を実施するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４０で設定された還流オン期間Ｔｏｎ長さが所定時間Ｔｃ以上である場合に、還流オン制御を実施すると判定する。所定時間Ｔｃは、スイッチ２１ｕ～２２ｗのオンオフ切り替えに要する時間に設定されている。例えば、所定時間Ｔｃは、所定時間Ｔａ、Ｔｂと同一であってもよいし、長くても、短くてもよい。

還流オン制御実施と判定された場合には、続くステップＳ６０において、次回の切替タイミングｔ２で通電するスイッチの通電時間に、ステップＳ４０で設定した還流オン期間Ｔｏｎを組み込む。例えば、ＷＨ－ＵＬで通電している最中の位置検出タイミングｔ１でゼロクロスが検出されると、次回の切替タイミングｔ２でＷＨ－ＶＬに切り替えるにあたり、スイッチ２１ｕを還流オン制御の対象とする。そして、このスイッチ２１ｕの通電時間を、還流オン期間Ｔｏｎを組み込んだ時間に設定する。但し、還流オン期間Ｔｏｎが所定時間Ｔｃ未満であれば、還流オン期間Ｔｏｎを組み込まずにスイッチ２１ｕの通電時間を設定する。

以下、上述した構成を備えることによるモータ制御装置６の効果について説明する。

なお、以下の説明では、複数のスイッチ２１ｕ～２１ｗ、２２ｕ～２２ｗのうち、通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチと呼ぶ。また、通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチと呼ぶ。例えば図３（３）に示すＵＨ－ＷＬの状態では、スイッチ２１ｕ、２２ｗが通電相スイッチに相当し、スイッチ２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖが非通電相スイッチに相当する。また、複数の非通電相スイッチのうち、通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチと呼ぶ。例えば図３（３）に示すＵＨ－ＷＬの状態では、非通電相スイッチ２１ｖが還流スイッチに相当する。

本実施形態では、制御部３０は、通電相スイッチに加えて還流スイッチをオン状態に制御する。例えば図３（３）の場合には、通電相スイッチ２１ｕ、２２ｗに加えて、還流スイッチである非通電相スイッチ２１ｖがオン状態に制御される。これによれば、オン状態の還流スイッチを還流電流が流れるため、ボデーダイオードに比べて小さい電気抵抗で還流電流が流れるようになる。よって、還流スイッチでの発熱を低減できるので、発熱による還流スイッチの劣化を抑制できる。加えて、還流スイッチで還流電流が流れることによる消費電力Ｊを、低減できる。

さらに本実施形態では、通電相に流れる電流の大きさを検出する電流センサ６０を備える。そして、その検出値が大きいほど、制御部３０は、還流スイッチをオン状態にするオン時間（還流オン期間Ｔｏｎ）を長くする。そのため、電流が大きいことに伴い還流期間Ｔｒが長くなっている場合に、それに合わせて還流オン期間Ｔｏｎが長く設定されるので、還流オン制御による発熱低減の効果を向上できる。

ここで、還流オン期間Ｔｏｎが十分に短い場合には、還流オン期間Ｔｏｎがマスク期間Ｔｍを超えるリスクが高くなり、ひいては、ゼロクロスの誤検出が懸念されるようになる。この点を鑑み、本実施形態では、電流値に応じて設定された還流オン期間Ｔｏｎが所定時間Ｔｃ以上であることを条件として、制御部３０は、還流スイッチをオン状態に制御する。そのため、上記懸念を軽減できる。また、還流オン期間Ｔｏｎが所定時間Ｔｃ未満である場合には、還流オン制御を禁止して、オフ状態の還流スイッチに還流電流を流しても、発熱は短時間であるため許容できる。

ここで、モータ５の相毎の電気抵抗やインダクタンスの値に応じて、還流期間Ｔｒは異なってくる。そのため、相毎に最適な還流オン期間Ｔｏｎ時間は異なってくる。この点を鑑み、本実施形態では、還流スイッチをオン状態にするオン時間、つまり還流オン期間Ｔｏｎの長さは、複数相の各々で個別に設定されている。そのため、還流オン期間Ｔｏｎを最適な長さにすることを、高精度で実現できる。なお、還流オン期間Ｔｏｎの最適な長さとは、図４を用いて先述した通り、マスク期間Ｔｍを超えないできるだけ長い時間のことである。

さらに本実施形態では、還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、マスク期間Ｔｍの終了前に設定されている。例えば図４（３）の例では、マスク期間Ｔｍと還流オン期間Ｔｏｎとが同時に開始され、還流オン期間Ｔｏｎがマスク期間Ｔｍより短く設定されている。その結果、還流オン期間Ｔｏｎの終了タイミングは、マスク期間Ｔｍの終了前に設定されている。これによれば、図４（４）を用いて先述した通り、位置検出タイミングｔ１の誤検出を抑制できる。よって、切替タイミングｔ２が適正タイミングから大きくずれて脱調する懸念を軽減できる。

さらに本実施形態では、還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、還流電流が流れる期間の後に設定されている。例えば図４（３）の例では、還流期間Ｔｒと還流オン期間Ｔｏｎとが同時に開始され、還流オン期間Ｔｏｎが還流期間Ｔｒより長く設定されている。その結果、還流オン期間Ｔｏｎの終了タイミングは、還流期間Ｔｒの後に設定されている。これによれば、図４（２）の場合と比較して、還流スイッチのオン状態で還流電流が流れる時間を長くできる。よって、還流スイッチでの発熱低減の効果を促進できる。

ここで、還流期間Ｔｒの開始時に還流電流が最大になる。つまり、通電相の切替タイミングｔ２にて還流電流が最大になる。この点を鑑み、本実施形態では、還流スイッチのオン開始タイミングは、通電相の切り替えと同時に設定されている。そのため、還流電流が最大の時に還流オン制御による効果が発揮されるので、還流スイッチでの発熱低減の効果を促進できる。

（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

上記第１実施形態では、電流値に応じて還流オン期間Ｔｏｎを設定するにあたり、還流オン期間Ｔｏｎが所定時間Ｔｃ以上であることを条件として、還流オン制御が実行される。これに対し、上記条件を廃止して還流オン制御が実行されるようにしてもよい。

上記第１実施形態では、電流値に応じて還流オン期間Ｔｏｎは異なる値に設定されている。これに対し、還流オン期間Ｔｏｎは、電流値に拘わらず固定した値に設定されていてもよい。

上記第１実施形態では、還流オン期間Ｔｏｎの長さは、複数相の各々で個別に設定されている。つまり、電流値が同じ状況であっても、通電相がいずれであるかに応じて、還流オン期間Ｔｏｎは異なる長さに設定されている。これに対し、通電相がいずれであるかに拘わらず、電流値が同じ状況である場合に還流オン期間Ｔｏｎが同じ長さに設定されてもよい。

上記第１実施形態では、還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、還流電流が流れる期間の後に設定されている。これに対し、還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、還流電流が流れる期間の前に設定されていてもよい。

上記第１実施形態では、還流スイッチのオン開始タイミングは、通電相の切り替えと同時に設定されている。これに対し、還流スイッチのオン開始タイミングは、通電相の切り替えの直後であってもよい。

上記第１実施形態では、通電相スイッチをＰＷＭ制御しているが、デューティ１００％の状態でＰＷＭ制御せずに、通電相スイッチをオン状態に制御してもよい。また、第１上記実施形態では、モータ５を台形波駆動させているが、矩形波駆動であってもよい。

上記第１実施形態では、３つの巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はデルタ結線で接続されているが、Ｙ結線で接続されていてもよい。

６ モータ制御装置、 ２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ 上下アーム回路、 ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ スイッチ、 ３０ 制御部、 ５ モータ、 ５０ｕ、５０ｖ、５０ｗ 通過タイミング検出部、 ６０ 電流センサ、 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 巻線、 Ｔｍ マスク期間、 Ｔｏｎ オン時間、 ｔ１ 通過タイミング、 ｔ２ 切替タイミング。

Claims (10)

1. 複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
   複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
   前記複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数の前記スイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、
   前記通電相に流れる電流の大きさを検出する電流センサ（６０）と、を備え、
   複数の前記スイッチのうち、前記通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、前記通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
   複数の前記非通電相スイッチのうち、前記通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
   前記制御部は、前記通電相スイッチに加えて前記還流スイッチをオン状態に制御し、前記電流センサによって検出された電流値が大きいほど、前記還流スイッチをオン状態にするオン時間（Ｔｏｎ）を長くする、モータ制御装置。
2. 前記制御部は、前記電流値に応じて設定される前記オン時間が所定時間（Ｔｃ）以上であることを条件として、前記還流スイッチをオン状態に制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記還流スイッチをオン状態にするオン時間（Ｔｏｎ）は、前記複数相の各々で個別に設定されている、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
   複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
   前記複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数の前記スイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、を備え、
   複数の前記スイッチのうち、前記通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、前記通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
   複数の前記非通電相スイッチのうち、前記通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
   前記制御部は、前記通電相スイッチに加えて前記還流スイッチをオン状態に制御し、
   前記還流スイッチをオン状態にするオン時間（Ｔｏｎ）は、前記複数相の各々で個別に設定されている、モータ制御装置。
5. 前記複数相の巻線のうちの前記通電相とは異なる前記巻線に誘起される誘起電圧が、上昇または下降して基準電圧を通過した通過タイミング（ｔ１）を検出する通過タイミング検出部（５０ｕ、５０ｖ、５０ｗ）を備え、
   前記制御部は、前記通過タイミング検出部により検出された前記通過タイミングに基づき、前記通電相を切り替える切替タイミング（ｔ２）を制御しており、
   前記還流電流が生じる期間を含むように設定されたマスク期間（Ｔｍ）では、前記通過タイミングの前記切替制御への反映が禁止され、
   前記還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、前記マスク期間の終了前である、請求項１～４のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
6. 複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
   複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
   前記複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数の前記スイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、
   前記複数相の巻線のうちの前記通電相とは異なる前記巻線に誘起される誘起電圧が、上昇または下降して基準電圧を通過した通過タイミング（ｔ１）を検出する通過タイミング検出部（５０ｕ、５０ｖ、５０ｗ）と、を備え、
   複数の前記スイッチのうち、前記通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、前記通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
   複数の前記非通電相スイッチのうち、前記通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
   前記制御部は、前記通電相スイッチに加えて前記還流スイッチをオン状態に制御し、前記通過タイミング検出部により検出された前記通過タイミングに基づき、前記通電相を切り替える切替タイミング（ｔ２）を制御しており、
   前記還流電流が生じる期間を含むように設定されたマスク期間（Ｔｍ）では、前記通過タイミングの前記切替制御への反映が禁止され、
   前記還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、前記マスク期間の終了前である、モータ制御装置。
7. 前記還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、前記還流電流が流れる期間の後に設定されている、請求項１～６のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
8. 複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
   複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
   前記複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数の前記スイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、を備え、
   複数の前記スイッチのうち、前記通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、前記通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
   複数の前記非通電相スイッチのうち、前記通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
   前記制御部は、前記通電相スイッチに加えて前記還流スイッチをオン状態に制御し、
   前記還流スイッチのオン状態を終了させるタイミングは、前記還流電流が流れる期間の後に設定されている、モータ制御装置。
9. 前記還流スイッチのオン開始タイミングは、前記通電相の切り替えと同時に設定されている、請求項１～８のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
10. 複数相の巻線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するモータ（５）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
    複数のスイッチ（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）によって形成される複数の上下アーム回路（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と、
    前記複数相のうちの通電相を順次切り替えるよう、複数の前記スイッチのオンオフ状態を切替制御する制御部（３０）と、を備え、
    複数の前記スイッチのうち、前記通電相への通電経路を形成するスイッチを通電相スイッチとし、前記通電相スイッチ以外のスイッチを非通電相スイッチとし、
    複数の前記非通電相スイッチのうち、前記通電相の切り替えに伴い生じる還流電流の経路を形成するスイッチを還流スイッチとし、
    前記制御部は、前記通電相スイッチに加えて前記還流スイッチをオン状態に制御し、
    前記還流スイッチのオン開始タイミングは、前記通電相の切り替えと同時に設定されている、モータ制御装置。

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