JP6173107B2 - ブラシレスモータの駆動装置、及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータの駆動装置、及び駆動方法に関する。

電動オイルポンプに使用される電動モータとして、小型、軽量、低価格という観点からセンサレス方式のブラシレスモータを使用することが有効である。センサレス方式のブラシレスモータの制御装置は、ロータの磁極位置を検出するための位置センサを設けずに位置センサレスで駆動制御を行うものである。この場合、開放区間（非通電相）のモータ端子に現れる誘起電圧と等価中性点電位をコンパレータに入力して得られるパルス信号のエッジのタイミングと間隔からロータの位置を検出している。よって、センサレス方式のブラシレスモータの制御装置は、ロータの位置を検出することで駆動制御（以下、「フィードバック制御」という。）を行っている。

このような電動オイルポンプを極低温（例えば−４０℃以下）時で使用する場合、オイルの温度（以下、「油温」という。）も低くなり、油温の低下に伴いオイルの粘性が大きくなる。オイルの粘性が大きくなる結果、電動オイルポンプを駆動するセンサレスブラシレスモータのロータを回転させる際の抵抗が大きくなる。

図１０は、極低温時における電動オイルポンプのモータの回転数とモータトルクの関係を表した概略図である。回転数とは、単位時間あたりの回転数である。この図１０において、第１回転数閾値（以下、「Ｎｆ」という。）は、制御装置がロータ磁極位置を検出可能な誘起電圧が発生する最低回転数である。Ｒｍａｘは、油温−４０℃の環境下において、モータが発生することができる最大トルクである。Ｎｍｉｎは、モータの最大トルクとポンプ負荷との交点であり、脱調が発生しない回転数の閾値（以下、「下限回転数」という。）である。回転数がＮｍｉｎ以上である場合、モータは脱調し、回転数がＮｍｉｎより小さい場合、モータは脱調しない。

つまり、回転数がＮｆのとき、油温−４０℃のポンプの負荷は、Ｒｍａｘより高い。この場合、Ｒｍａｘ＜ポンプ負荷となるため、モータは脱調してしまい、正常に回転させることができない。よって、Ｎｆ未満の回転数においてしかモータを動かすことができない。しかし、Ｎｆ未満の回転数でモータを動かす場合、必要なレベルの誘起電圧が発生しないため、ロータの位置検出が困難となる。よって、制御装置は、フィードバック制御をすることができない。

この問題を解決するために、特許文献１に記載されている方法が提案されている。特許文献１に記載されている方法は、回転数がＮｍｉｎ未満になる温度より油温が低い場合に、強制転流を行っている。この強制転流制御においては、モータに与える転流回転数を低く設定し、センサレスブラシレスモータの始動制御を行う。そして、強制転流により徐々に回転数を上げていき、回転数がＮｆに到達した時点で、フィードバック制御に移行する方法である。

特開２００５−１１０３４５号公報

しかし、図１０に示す通り、例えば−４０℃の極低温時において、Ｎｆ未満の回転数で強制転流によるセンサレスブラシレスモータの始動制御を行う際、モータ指令回転数は、モータ最大トルクよりポンプ負荷が大きくなる領域Ａがある。よって、モータの最大トルクがポンプ負荷より小さいためモータは脱調してしまう。このため、従来例において、モータが脱調するため強制転流からフィードバック制御に移行することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、極低温の環境で、オイルの粘性が高いため、フィードバック制御に用いるために必要なレベルの誘起電圧が発生しない回転数でしかモータを駆動できない場合においても、脱調せずに強制転流からフィードバック制御に移行することができるオイルポンプの駆動装置、及び駆動方法を提供することである。

本発明の一態様は、電動オイルポンプに使用されるブラシレスモータの駆動装置において、測定油温毎の脱調が発生しない回転数である下限回転数を前記ブラシレスモータの回転数として、該回転数を含む転数指令を受信する受信部と、前記回転数が前記ブラシレスモータの回転磁極位置を検出するために必要なレベルの誘起電圧が発生する回転数である回転数閾値以上か否かを判定する判断部と、前記回転数が前記回転数閾値未満の場合、所定の温度において前記ブラシレスモータが回転可能な転流回転数であって、下限回転数域の転流回転数による強制転流制御を行い、一方、前記回転数が前記回転数閾値以上の場合、前記誘起電圧によるフィードバック制御を行う通電制御部と、を有することを特徴とするブラシレスモータの駆動装置である。

また、本発明の一態様は、上述した駆動装置であって、前記ブラシレスモータの始動時において、前記回転数が第１回転数閾値未満であり前記強制転流制御を行い、前記回転数が前記回転数閾値以上となった後に、前記誘起電圧によるフィードバック制御により前記ブラシレスモータの制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、電動オイルポンプに使用されるブラシレスモータの駆動方法において、測定油温毎の脱調が発生しない回転数である下限回転数を前記ブラシレスモータの回転数として、該回転数を含む回転数指令を受信する受信ステップと、前記回転数が前記ブラシレスモータの回転磁極位置を検出するために必要なレベルの誘起電圧が発生する回転数である回転数閾値以上か否かを判定する判断ステップと、前記回転数が前記回転数閾値未満の場合、所定の温度において前記ブラシレスモータが回転可能な転流回転数であって、下限回転数域の転流回転数による強制転流制御を行い、一方、前記回転数が前記回転数閾値以上の場合、前記誘起電圧によるフィードバック制御を行う通電制御ステップと、を有することを特徴とするブラシレスモータの駆動方法である。

極低温の環境で、オイルの粘性が高いため、フィードバック制御に用いるために必要なレベルの誘起電圧が発生しない回転数でしかモータを駆動できない場合に、電動オイルポンプの動作保障における脱調を発生しない温度範囲の下限値の回転数である転流回転数で強制転流制御を行うことで、脱調を発生することを防ぐことができる。よって、脱調せずに強制転流からフィードバック制御に移行することができる。

本発明の実施形態における電動オイルポンプの構成例である。 本発明の実施形態における油温毎の下限回転数の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態における駆動装置の概略ブロック図である。 本発明の実施形態における誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態における通電パターン＃１〜＃６を示す概略図である。 本発明の実施形態における駆動装置が行うモータ始動処理を示すフローチャートである。 図６のステップＳ１１０におけるレベルＦ／Ｂ制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における誘起電圧と等価中性点電位について説明する概略図である。 本発明の実施形態におけるパルス信号及び通電パターン信号の一例を示す波形図である。 極低温時における電動オイルポンプのモータの回転数とモータトルクの関係を表した概略図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態における電動オイルポンプの構成例である。

電動オイルポンプ１は、例えば、車両に搭載される無段変速機等の油圧機器などのオイル供給先８にオイルを供給する油圧供給源として用いられるものである。
電動オイルポンプ１は、上位ＥＣＵ２に接続されている。
電動オイルポンプ１は、オイルパン３内に貯留されたオイルを汲み上げ、油圧機器に油圧を付与して供給する。

上位ＥＣＵ２は、電動オイルポンプ１と温度センサ４に接続されている。
上位ＥＣＵ２は、温度センサ４が測定した油温（以下、「測定油温」という。）を取得する。上位ＥＣＵ２は、測定油温を取得した後、上位ＥＣＵ２内にある不図示の記憶部に予め記憶してある油温テーブルを参照し、測定油温に対応するモータの回転数を取得する。油温テーブルは、油温と、油温毎の下限回転数を対応させたテーブルである。
以下に、図を用いて、油温テーブルの詳細を説明する。図２は、油温毎の下限回転数を、縦軸に下限回転数、横軸に油温としてプロットしたグラフである。図２に示す通り、下限回転数のグラフは、右肩上がりのグラフになる。油温Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃという関係がある。Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃは、Ｎａ＜Ｎｂ＜Ｎｃという関係がある。図２のデータは、予め実験で求められ、油温テーブルとして不図示の記憶部に記憶されている。
上位ＥＣＵ２は、油温テーブルより取得したモータの回転数（以下、「テーブル回転数」という。）を、電動ポンプに対する回転数指令に付加して出力する。

図１に戻り、電動オイルポンプ１について説明する。
電動オイルポンプ１は、オイルポンプ５、センサレス方式のブラシレスモータ６、駆動装置７を備える。
オイルポンプ５は、ブラシレスモータ６とオイル供給先８に接続されている。オイルポンプ５は、ブラシレスモータ６によって駆動されるポンプである。オイルポンプ５は、ブラシレスモータ６に駆動されることによりオイルパン３内のオイルをオイル供給先８に圧送する。
ブラシレスモータ６は、ロータの磁極位置を検出するためのセンサを有しないセンサレスタイプのモータである。ブラシレスモータ６は、永久磁石を有するロータと、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対応するコイルＵ、Ｖ、Ｗがロータの回転方向に順に巻装されているステータとを備えている。各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれは、一端がモータ端子を介して駆動装置７に接続され、他端が互いに接続されている。
駆動装置７は、上位ＥＣＵ２とブラシレスモータ６に接続されている。駆動装置７は、上位ＥＣＵ２から入力される回転数指令に基づいて、ブラシレスモータ６の駆動を制御する。

次に、駆動装置７について、詳しく説明する。
図３は、本実施形態における駆動装置７の概略ブロック図である。
駆動装置７は、制御装置１１と、インバータ回路１２と、シャント抵抗１３と、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４と、基準電圧比較回路１５と、ゲートドライバ回路１６と、平滑コンデンサ１７とを備えている。
インバータ回路１２は、シャント抵抗１３を介して電源装置９から供給される直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ６に印加する。インバータ回路１２は、図３に示すように、６つのスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬ、１２１ＶＨ、１２１ＶＬ、１２１ＷＨ、１２１ＷＬを有している。インバータ回路１２は、スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電力を交流電力に変換する。
直列に接続されたスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、直列に接続されたスイ
ッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬとは、シャント抵抗１３を介して接続された電源装置９の高電位側と接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬの接続点は、コイルＵの一端に接続されている。スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬの接続点、及びスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬの接続点は、それぞれがコイルＶの一端、コイルＷの一端に接続されている。
各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、例えば、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、還流ダイオードと並列に接続された構成を有している。また、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、ゲートドライバ回路１６を介して、制御装置１１から入力されるパルス幅変調信号（駆動信号）に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。

図４は、本実施形態における誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４の構成例を示す回路図である。同図に示すように、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４は、各相に対応するモータ端子の電圧を示す誘起電圧信号が入力される。誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４は、入力された誘起電圧信号を分圧する分圧回路(抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２)、及びパルス幅変調信号のノイズを除去する１次のＣＲフィルタ(抵抗Ｒ１１及びキャパシタＣ１１)からなるローパスフィルタ回路１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと、等価中性点電位を検出する回路１４２と、等価中性点電位と無通電相（開放区間）に現れる各相の誘起電圧を示す信号とからパルス信号を生成するコンパレータ１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃと、各コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃの出力からチャタリング成分をカットするローパスフィルタ回路（１次のＣＲフィルタ）１４４
号を用いてＡ、１４４Ｂ、１４４Ｃとを有している。

ここで、等価中性点電位を検出する回路１４２は、例えば、Ｕ相については、Ｖ相とＷ相とのモータ端子電圧から等価中性点電位を検出する２相比較方式を用いている。このようにすると、等価中性点電位として略フラットな電位が得られる。なお、各相Ｕ、Ｖ、Ｗすべての信号を用いて、等価中性点電位を求める３相比較方式を用いるようにしてもよい。この場合は、等価中性点電位は、電源電圧の１／２を中心にした略三角波になる。
コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃは、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位より高いときにローレベルの信号を出力し、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位以下のときにハイレベルの信号を出力する。これにより、各コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃは、電気角１２０度の分解能のパルス信号を生成することになる。コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃが出力する信号それぞれは、ローパスフィルタ回路１４４Ａ〜１４４Ｃを経て制御装置１１に入力される。

図３に戻って、駆動装置７の説明を続ける。
基準電圧比較回路１５は、電圧降下によりシャント抵抗１３の両端に生じる電圧差と目標電圧とを比較し、当該電圧差が目標電圧に達しているか否か判定し、判定結果を示す信号を制御装置１１に出力する。ここで、目標電圧は、電源装置９が供給する直流電力の電圧と、目標電流値とに基づいて、予め定められる電圧であり、シャント抵抗１３に流れる電流値が目標電流値であるときにおけるシャント抵抗１３の両端の電圧である。目標電流値は、ブラシレスモータ６の各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗのいずれか２つのコイルを選択して通電した場合において、選択したコイルが磁気飽和したときに流れる電流の電流値である。
平滑コンデンサ１７は、電源装置９の高電位側と接地電位との間に、インバータ回路１２と並列に接続され、ブラシレスモータ６の駆動に伴い生じる電圧の変化を抑制する。

制御装置１１は、上位ＥＣＵ２から回転数指令が入力される。また、制御装置１１は、各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれに対応するパルス信号が誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４から入力される。また、制御装置１１は、シャント抵抗１３の電位差をアンプＡＭで増幅した信号が電流検出信号として出力される。制御装置１１は、入力される回転数指令と、パルス信号と、電流検出信号とに基づいて、ブラシレスモータ６を駆動させる励磁信号を出力する。
制御装置１１は、図３に示すように、通電制御部１１１と、モータ相電流推定部１１２と、回転磁極位置検出部１１３と、励磁信号出力部１１４、判定部１１５とを有している。なお、制御装置１１は、ＣＰＵや、メモリ等を用いて構成し、メモリに記憶されているプログラムをＣＰＵに実行させて各機能部として動作させるようにしてもよい。

モータ相電流推定部１１２には、シャント抵抗１３による電流検出信号が入力される。モータ相電流推定部１１２は、シャント抵抗１３による電流検出信号から、ブラシレスモータ６のコイルに流れるモータ相電流値を推定し、推定したモータ相電流値を通電制御部１１１に出力する。
回転磁極位置検出部１１３は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４から入力される各相に対応するパルス信号に基づいて、ブラシレスモータ６のロータの位置（電気角）を算出し、算出したロータ位置を示す信号を通電制御部１１１及び励磁信号出力部１１４に出力する。また、回転磁極位置検出部１１３は、算出したロータ位置の変化量からロータの回転速度を算出し、算出した回転速度を示す信号を通電制御部１１１に出力する。
励磁信号出力部１１４には、インバータ回路１２における通電パターン、及びパルス幅変調信号におけるデューティ比を示す信号が制御装置１１から入力される。励磁信号出力部１１４は、制御装置１１から入力された信号に基づいて、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１６を介してインバータ回路１２に出力する。

通電制御部１１１には、作動指令が判定部１１５から入力される。通電制御部１１１は、作動指令に基づいて、強制転流制御又はフィードバック制御のいずれかを行う。強制転流制御は、誘起電圧に基づいたフィードバックを行わず、モータを回転させる制御である。フィードバック制御は、誘起電圧に基づいてロータの位置の検出することによりフィードバックを行い、モータを回転させる制御である。
通電制御部１１１は、第１作動指令を受信することで、強制転流制御を行う。第１作動指令には、強制転流制御におけるロータの回転数である転流回転数が含まれている。通電制御部１１１は、転流回転数に応じて、予め決められた転流周波数を励磁信号出力部１１４に出力する。通電制御部１１１は、第２作動指令を受信することで、フィードバック制御を行う。第２作動指令には、テーブル回転数が含まれている。通電制御部１１１は、基準電圧比較回路１５から判定結果を示す信号が入力される。また、通電制御部１１１は、モータ相電流推定部１１２からモータ相電流値を示す信号が入力される。モータ相電流値を示す信号は、デューティ比決定部１１７においてパルス幅変調信号のデューティ比を算出する場合に使用される。通電制御部１１１は、予め定められた複数の通電パターンのうちいずれかを選択する。通電制御部１１１は、選択した通電パターンにおけるパルス幅変調信号のデューティ比を算出し、選択した通電パターン及び算出したデューティ比を示す信号を励磁信号出力部１１４に出力する。

停止磁極位置検出部１１６は、ロータが停止している位置を検出するために、複数の通電パターンそれぞれを順に選択する。停止磁極位置検出部１１６は、選択した通電パターンと、予め定められたデューティ比とを示す信号を励磁信号出力部１１４に出力する。そして、停止磁極位置検出部１１６は、通電パターンごとに、ブラシレスモータ６に流れる電流が目標電流値に達するまでの時間である通電時間を測定する。停止磁極位置検出部１１６は、測定した通電時間に基づいて、磁極が停止している位置を検出する。このとき、停止磁極位置検出部１１６は、各通電パターンに対応する通電時間のうち、最小の通電時間に対応する通電パターンの磁極位置を磁極が停止している位置とする。停止磁極位置検出部１１６による通電において、デューティ比は、例えば、電源装置９が供給する直流電力の定格電流値に基づいて定められる。

デューティ比決定部１１７は、レベルフィードバック制御（以下、「レベルＦ／Ｂ制御」という。）をする場合において、モータ相電流推定部１１２が推定したモータ相電流値と、作動指令に含まれる電流指令とに基づいて、通電パターンによる通電を指示するパルス幅変調信号のデューティ比を算出する。また、デューティ比決定部１１７は、フィードバック制御をする場合において、モータ相電流推定部１１２が推定したモータ相電流値と、作動指令に含まれる電流指令に基づいて、通電パターンによる通電を指示するパルス幅変調信号のデューティ比を算出する。
図５は、本実施形態における通電パターン＃１〜＃６を示す概略図である。同図に示す
ように、通電パターン＃１〜＃６は、ブラシレスモータ６のロータを駆動できるパターンになっている。
通電パターン＃１は、Ｕ相のコイルＵからＶ相のコイルＶに電流を流すＵＶ通電を行う。Ｕ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃２は、Ｕ相のコイルＵからＷ相のコイルＷに電流を流すＵＷ通電を行う。Ｕ相がＮ極磁化され、Ｗ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃３は、Ｖ相のコイルＶからＷ相のコイルＷに電流を流すＶＷ通電を行う。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｗ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃４は、Ｖ相のコイルＶからＵ相のコイルＵに電流を流すＶＵ通電を行う。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃５は、Ｗ相のコイルＷからＵ相のコイルＵに電流を流すＷＵ通電を行う。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃６は、Ｗ相のコイルＷからＶ相のコイルＶに電流を流すＷＶ通電を行う。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁化される。

判定部１１５は、上位ＥＣＵ２と通電制御部１１１に接続されている。判定部１１５は、受信部１１５＿１と判断部１１５＿２を有している。
受信部１１５＿１は、上位ＥＣＵ２から回転数指令を受信する。受信部１１５＿１は、回転数指令に含まれるテーブル回転数を抽出する。受信部１１５＿１は、抽出したテーブル回転数を判断部１１５＿２に出力する。
判断部１１５＿２は、受信部１１５＿１からテーブル回転数を受信する。判断部１１５＿２は、テーブル回転数により強制転流を行うか否かを判断する。判断部１１５＿２は、テーブル回転数がＮｆ以上か否かを判定することによって行う。
判断部１１５＿２は、強制転流制御を行うと判断した場合、通電制御部１１１に強制転流制御を行う第１作動指令を送信する。第１作動指令には、強制転流制御を行う転流回転数が含まれている。転流回転数とは、電動オイルポンプの動作保障における脱調を発生しない温度範囲の下限値の回転数である。電動オイルポンプの動作保障温度とは、例えば−４０℃〜６０℃に設定されている。その場合、転流回転数は、動作保障温度の下限値である−４０℃における下限回転数以下の所定の回転数となる。また、転流回転数は、動作保障温度の下限値の下限回転数以下の回転数であれば特に限定されない。ただし、転流回転数は、下限回転数の近傍であることが好ましい。

判断部１１５＿２は、強制転流制御を行わないと判断した場合、通電制御部１１１にフィードバック制御を行う第２作動指令を送信する。第２作動指令には、フィードバック制御において、パルス幅変調信号のデューティ比を算出するための電流指令が含まれている。

図６は、本実施形態における駆動装置７が行うモータ始動処理を示すフローチャートである。モータ始動処理は、所定の時間間隔で行われる割り込み処理として実行される。
駆動装置７において、ブラシレスモータ６が停止しているときに、作動指令が入力されると、制御装置１１はブラシレスモータ６のモータ始動処理を開始する。

受信部１１５＿１は、上位ＥＣＵ２から回転数指令を受信する（ステップＳ１０１）。受信部１１５＿１は、回転数指令からテーブル回転数を取得する。受信部１１５＿１がテーブル回転数を取得すると、通電制御部１１１は、停止位置の検出を完了したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

停止位置の検出を完了していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、駆動装置７は、停止位置検出モードに移行する。停止位置検出モードとは、停止磁極位置検出部１１６に通電パターン＃１〜＃６それぞれの通電時間を測定させて、ロータの磁極が停止している位置を検出するモードである（ステップＳ１０３）。
一方、停止位置の検出を完了している場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、駆動装置７は、位置決め通電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

通電制御部１１１は、位置決め通電時間が経過していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、位置決め通電モードに移行する。位置決め通電モードとは、停止磁極位置検出部１１６が検出したロータの停止位置に対応する通電パターンを示す信号を励磁信号出力部１１４に出力するとともに、デューティ比決定部１１７が算出するデューティ比を励磁信号出力部１１４に出力して位置決め通電を行う（ステップＳ１０５）。
一方、位置決め通電時間が経過している場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、判定部１１５＿２は、受信部１１５＿１からテーブル回転数を取得する。判定部１１５＿２は、テーブル回転数がＮｆ以上か否か判定する（ステップＳ１０６）。判定部１１５＿２は、テーブル回転数がＮｆ未満の場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、通電制御部１１１に第１作動指令を送信し、ステップＳ１０７に進む。判定部１１５＿２は、テーブル回転数がＮｆ以上の場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、通電制御部１１１に第２作動指令を送信し、ステップＳ１０８に進む。

通電制御部１１１は、判定部１１５＿２から第１作動指令を受信した場合、強制転流制御を実施する（ステップＳ１０７）。デューティ比決定部１１７は、モータ相電流推定部１１２からのモータ相電流値を示す信号が入力され、パルス幅変調信号のデューティ比を算出する。
通電制御部１１１は、デューティ比決定部１１７で算出したディーティ比と、予め決定されたインバータ回路１２における通電パターンを有する強制転流信号を励磁信号出力部１１４に出力する。励磁信号出力部１１４は、通電制御部１１１から入力された強制転流信号に基づいて、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する制御信号を、ゲートドライバ回路１６を介してインバータ回路１２に出力する。インバータ回路１２は、入力される制御信号によりスイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ回路１２は、ブラシレスモータ６を交流電力の信号により駆動する。

ブラシレスモータ６が転流回転数で駆動することにより、オイルポンプ５は、ブラシレスモータ６に駆動され、オイルをオイル供給先８に圧送する。そのとき、オイル自身やロータとの間で発生する摩擦熱、またエンジンその他の発熱等により油温が徐々に上昇する。また、油温の上昇に伴い、ポンプ負荷は徐々に低くなる。温度センサ４は、一定間隔で油温を上位ＥＣＵ２に出力している。油温が上昇すると、オイルの粘性が低下するので、ポンプ負荷が下がる。ポンプ負荷が下がると、下限回転数が下がり、下限回転数は、徐々にＮｆに近づいていく。下限回転数がＮｆ以上になると、ロータ位置を検出できるレベルの誘起電圧を発生できる回転数で駆動できるため、フィードバック制御に移行することができる。

通電制御部１１１は、テーブル回転数が第２回転数閾値（以下、「Ｎｔ」という。」以上か否かを判定する(ステップＳ１０８)。通電制御部１１１は、テーブル回転数がＮｔ以上の場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０のエッジフィードバック制御（以下、「エッジＦ／Ｂ制御」という。）を行う。一方、通電制御部１１１は、テーブル回転数がＮｔ未満の場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０９のレベルＦ／Ｂ制御を行う。Ｎｔは、エッジＦ／Ｂ制御を行うために必要な誘起電圧を発生させるための最低回転数である。レベルＦ／Ｂ制御に必要な誘起電圧を発生させる回転数は、エッジＦ／Ｂ制御に必要な誘起電圧を発生させる回転数よりも低い。そのため、テーブル回転数が、エッジＦ／Ｂ制御を行うために必要な誘起電圧を発生させるための最低回転数以上の場合は、レベルＦ／Ｂ制御を行う必要はない。

ここで、通電制御部１１１が行う、エッジＦ／Ｂ制御では、公知の技術（例えば、特開２００８−０９２７８４号公報、出願人：株式会社ミツバ）を用いて、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４から出力される各相のパルス信号のエッジを用いてブラシレスモータ６のコイルＵ、Ｖ、Ｗに通電する際に用いる通電パターンの選択を行う。また、通電制御部１１１は、エッジＦ／Ｂ制御において、デューティ比決定部１１７が算出するデューティ比と、選択した通電パターンとを示す信号を励磁信号出力部１１４に出力する。すなわち、エッジＦ／Ｂ制御では、デューティ比決定部１１７が算出するデューティ比のパルス幅変調信号（駆動信号）を用いてインバータ回路１２を制御して、ブラシレスモータ６を駆動させる。

図７は、図６のステップＳ１１０におけるレベルＦ／Ｂ制御処理の動作を示すフローチャートである。
通電制御部１１１は、レベルＦ／Ｂ制御における通電が初回であるか否を判定し（ステップＳ２０１）、停止磁極位置検出部１１６が検出したロータの位置に対して、ロータの回転方向に１２０度位相を進ませた位置に対応する通電パターンを、初回の通電における通電パターンに選択し、選択した通電パターンと、デューティ比決定部１１７が算出したデューティ比とを示す信号を励磁信号出力部１１４に出力して、ブラシレスモータ６への通電をインバータ回路１２に行わせる（ステップＳ２１１）。
このとき、通電制御部１１１は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４が出力するパルス信号において、通電パターンを変更した際に生じるスパイクパルスをマスクする期間であるパルスマスク期間のカウントを開始する（ステップＳ２１２）。また、通電制御部１１１は、ロータが回転することにより得られる各相のパルス信号のレベルの組合せを算出し、算出したレベルの組合せを期待値とする（ステップＳ２１３）。また、通電制御部１１１が算出するパルス信号のレベルの組合せは、現在のロータの位置から回転方向に６０度進んだ位置に対応するパルス信号のレベルの組合せである。そして、通電制御部１１１は、レベルＦ／Ｂ制御を終了させる。

ステップＳ２０１において、レベルＦ／Ｂ制御における通電が初回でない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、通電制御部１１１は、回転磁極位置検出部１１３が算出した回転速度が速度閾値未満であるか否かを判定し（ステップＳ２０２）、回転速度が速度閾値以上である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ロータの回転により生じる誘起電圧が、エッジＦ／Ｂ制御を行うために十分な電圧レベルに達したとして、レベルＦ／Ｂ制御を完了させ（ステップＳ２０３）、レベルＦ／Ｂ制御を終了させる。
一方、通電制御部１１１は、回転速度が速度閾値未満である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、カウント値を用いて、スパイクパルスのマスク期間であるか否かを判定する（ステップＳ２２１）。

スパイクパルスのマスク期間である場合（ステップＳ２２１：ＹＥＳ）、通電制御部１１１は、パルスマスク期間のカウントを継続させ（ステップＳ２３１）、レベルＦ／Ｂ制御を終了させる。
一方、スパイクパルスのマスク期間でない場合（ステップＳ２２１：ＮＯ）、通電制御部１１１は、回転磁極位置検出部１１３がパルス信号に基づいて検出したロータの位置を取得し（ステップＳ２２２）、現在の通電が、パルス信号に基づいて検出したロータ位置に対応する初回の通電であるか否かを判定する（ステップＳ２２３）。

パルス信号に基づいて検出したロータ位置に対応する初回の通電である場合（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、通電制御部１１１は、回転磁極位置検出部１１３が検出したロータの位置に対して回転方向に１２０度進んだ位置に対応する通電パターンを示す信号を励磁信号出力部１１４に出力するとともに、デューティ比決定部１１７が算出したデューティ比を示す信号を励磁信号出力部１１４に出力し、検出した位置に基づいた通電を行わせる（ステップＳ２４１）。
このとき、通電制御部１１１は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４が出力するパルス信号において、通電パターンを変更した際に生じるスパイクパルスをマスクする期間であるパルスマスク期間のカウントを開始する（ステップＳ２４２）。また、通電制御部１１１は、ステップＳ２１３と同様に、ロータが回転することにより得られる各相のパルス信号のレベルの組合せを算出し、算出したレベルの組合せを期待値とし（ステップＳ２４３）、レベルＦ／Ｂを終了させる。

ステップＳ２２３において、パルス信号に基づいて検出したロータ位置に対応する初回の通電でない場合（ステップＳ２２３：ＮＯ）、通電制御部１１１は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４が出力するパルス信号に変化があり、かつ変化後のパルス信号のレベルの組合せが期待値と一致するか否かを判定する（ステップＳ２２４）。
誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４が出力するパルス信号に変化があり、かつ変化後のパルス信号のレベルの組合せが期待値と一致する場合（ステップＳ２２４：ＹＥＳ）、通電制御部１１１は、ステップＳ２５１〜ステップＳ２５３の各処理を行い、レベルＦ／Ｂ制御を終了させる。ステップＳ２５１〜ステップＳ２５３の各処理は、ステップＳ２４１〜ステップＳ２４３の各処理と同じであるので、その説明を省略する。
一方、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４が出力するパルス信号に変化がないか、あるいは、変化後のパルス信号のレベルの組合せが期待値と一致しない場合（ステップＳ２２４：ＮＯ）、通電制御部１１１は、レベルＦ／Ｂ制御を終了させる。

ここで、ステップＳ２０２において用いる速度閾値について説明する。
図８は、本実施形態における速度閾値について説明する概略図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸はコイルに発生する電圧値を示している。また、インバータ回路１２におけるスイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬをオンにするオン期間と、高電位側及び低電位側をともにオフにする開放区間とを示している。ここでは、１つの相のコイルに発生する誘起電圧の波形図が示されている。
速度閾値は、等価中性点電位を基準とした場合における開放区間（電気角で６０度）の電圧の電圧変化量に基づいて定められる。ロータの回転速度が速くなり各コイルに生じる誘起電圧が、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４がパルス信号を生成する際の誤差やばらつきより大きくなる速度を、速度閾値とする。この速度閾値は、シミュレーションや、実機を用いた測定結果に基づいて予め定められる。誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４がパルス信号を生成する際の誤差やばらつきは、例えば、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４を構成する各素子の誤差や、駆動装置７を用いる環境（温度や湿度など）に応じて各素子の特性変化により生じえるものである。すなわち、各コイルに生じる誘起電圧が、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４を構成する各素子の誤差等による等価中性点電位のばらつき（電位差）より大きくなる速度を速度閾値としている。
本実施形態における駆動装置７では、上述のように速度閾値を予め定めておくことにより、レベルＦ／Ｂ制御によりロータを回転させ、エッジＦ／Ｂ制御を行うために十分な誘起電圧が各コイルに生じる回転速度に達した後に、エッジＦ／Ｂ制御に切り替えている。これにより、エッジＦ／Ｂ制御において脱調等が生じることを抑制することができる。

図９は、本実施形態のモータ始動処理におけるパルス信号及び通電パターン信号の一例を示す波形図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は各相のパルス信号、及びインバータ回路１２の各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとを示す通電パターン信号のレベルを示している。通電パターン信号がハイレベル（Ｈ）のときは、対応する相の高電位側のスイッチング素子（１２１ＵＨ、１２１ＶＨ、１２１ＷＨ）をオンにすることを示している。通電パターン信号がローレベル（Ｌ）のときは、対応する相の低電位側のスイッチング素子（１２１ＵＬ、１２１ＶＬ、１２１ＷＬ）をオンにすることを示している。また、同図において、レベルＦ／Ｂ制御、エッジＦ／Ｂ制御を示す期間には、各相のコイルに発生する誘起電圧が、通電パターン信号と重ねて破線で示されている。レベルＦ／Ｂ制御において、パルス信号の波形に黒丸印（●）が記されているレベルは、図７におけるステップＳ２２２による磁極位置検出に用いられる箇所を示している。一方、白抜きの丸印（○）が記されているレベルは、ハッチングにより示されているパルスマスク期間で、磁極位置検出に用いられていない箇所を示している。

同図に示すように、制御装置１１は、モータ始動処理を開始すると、通電パターン＃１〜＃６それぞれにおける通電時間を測定し、ロータが停止している磁極位置を検出する（停止磁極位置検出：図６におけるステップＳ１０３）。
次に、制御装置１１は、停止磁極位置検出において検出したロータが停止している磁極位置に応じた通電パターン＃５（ＷＵ通電）を行い、検出した磁極位置にロータを引き込む（位置決め：図６におけるステップＳ１０５）。

続いて、制御装置１１は、検出したロータの停止磁極位置から電気角を回転方向に１２０度進めた位置に対応する通電パターン＃１（ＵＶ通電）を行い、ロータにトルクを加える。制御装置１１は、ロータの回転に応じて変化する各相のパルス信号のレベルを所定の間隔で検出する。制御装置１１は、検出したレベルの組合せに基づいて、通電パターンを、通電パターン＃２（ＵＷ通電）、通電パターン＃３（ＶＷ通電）、通電パターン＃４（ＶＵ通電）、通電パターン＃５（ＷＵ通電）の順に変化させて、ロータにトルクを加え続ける（レベルＦ／Ｂ制御：図６におけるステップＳ１０９、及び図７）。
このとき、制御装置１１は、通電パターンを切り替えてから所定の期間であるパルスマスク期間において、パルス信号をマスクしている。すなわち、パルスマスク期間において、制御装置１１は、パルス信号のレベルの組合せを検出しない。これにより、通電パターンを切り替えた直後にパルス信号に生じたスパイクパルスで、通電パターンを切り替えないようにする。
そして、制御装置１１は、ロータの回転速度が速度閾値以上になるとレベルＦ／Ｂ制御を完了させて、パルス信号のエッジ（変化）に基づく制御、すなわちエッジＦ／Ｂ制御に移行する（図６におけるステップＳ１１０）。

これにより、上述した本実施形態において、極低温の環境で、オイルの粘性が高いため、フィードバック制御に用いるために必要なレベルの誘起電圧が発生しない回転数でしかモータを駆動できない場合に、電動オイルポンプの動作保障における脱調を発生しない温度範囲の下限値の回転数である転流回転数で強制転流制御を行う。また、強制転流制御を行うことで、油温が上昇するため、ポンプ負荷は徐々に低くなる。これより、モータトルク＜ポンプ負荷となることを防ぎ、オイルの温度の上昇に伴い、下限回転数を高くする。よって、ロータの回転数がＮｆを越えるため、脱調せずに強制転流からフィードバック制御に移行することができる。
また、上述した実施形態において、ブラシレスモータ６は、モータ端子に現れる誘起電圧によりしか回転数を検知できない構成について説明したが、これに限ることなく、ブラシレスモータ６にロータの回転数を検知するためのセンサが設置されていても良い。これにより、強制転流制御時において、モータが転流回転数で駆動しているか否か検知できるため、より安全な強制転流制御を行うことができる。

１ 電動オイルポンプ
２ 上位ＥＣＵ
３ オイルパン
４ 温度センサ
５ オイルポンプ
６ ブラシレスモータ
７ 駆動装置
８ オイル供給先
９ 電源装置
１１ 制御装置
１２ インバータ回路
１３ シャント抵抗
１４ 誘起電圧Ｉ／Ｆ回路
１５ 基準電圧比較回路
１６ ゲートドライバ回路
１７ 平滑コンデンサ
１１１ 通電制御部
１１２ モータ相電流推定部
１１３ 回転磁極位置検出部
１１４ 励磁信号出力部
１１５ 判定部
１１５＿１ 受信部
１１５＿２ 判断部
１１６ 停止磁極位置検出部
１１７ デューティ比決定部
１２１ＵＨ、１２１ＵＬ、１２１ＶＨ、１２１ＶＬ、１２１ＷＨ、１２１ＷＬ スイッチング素子
１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃ、１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ １次のＣＲフィルタ
１４２ 等価中性点電位を検出する回路
１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ コンパレータ

Claims (3)

1. 電動オイルポンプに使用されるブラシレスモータの駆動装置において、
   測定油温毎の脱調が発生しない回転数である下限回転数を前記ブラシレスモータの回転数として、該回転数を含む回転数指令を受信する受信部と、
   前記回転数が前記ブラシレスモータの回転磁極位置を検出するために必要なレベルの誘起電圧が発生する回転数である回転数閾値以上か否かを判定する判断部と、
   前記回転数が前記回転数閾値未満の場合、所定の温度において前記ブラシレスモータが回転可能な転流回転数であって、下限回転数域の転流回転数による強制転流制御を行い、一方、前記回転数が前記回転数閾値以上の場合、前記誘起電圧によるフィードバック制御を行う通電制御部と、
   を有することを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
2. 前記ブラシレスモータの始動時において、前記回転数が第１回転数閾値未満であり前記強制転流制御を行い、前記回転数が前記回転数閾値以上となった後に、前記誘起電圧によるフィードバック制御により前記ブラシレスモータの制御を行う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駆動装置。
3. 電動オイルポンプに使用されるブラシレスモータの駆動方法において、
   測定油温毎の脱調が発生しない回転数である下限回転数を前記ブラシレスモータの回転数として、該回転数を含む回転数指令を受信する受信ステップと、
   前記回転数が前記ブラシレスモータの回転磁極位置を検出するために必要なレベルの誘起電圧が発生する回転数である回転数閾値以上か否かを判定する判断ステップと、
   前記回転数が前記回転数閾値未満の場合、所定の温度において前記ブラシレスモータが回転可能な転流回転数であって、下限回転数域の転流回転数による強制転流制御を行い、一方、前記回転数が前記回転数閾値以上の場合、前記誘起電圧によるフィードバック制御を行う通電制御ステップと、
   を有することを特徴とするブラシレスモータの駆動方法。

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