(57)【要約】【課題】適切に三相モータを駆動制御できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１は、三相のコイルＣのうちの通電されていない相の相電圧の電圧値と三相モータＭの３つの端子の夫々と抵抗器Ｒ１を介して接続された接続点の電圧値とに基づいて、第１ゼロクロスと第２ゼロクロスとを検出するゼロクロス検出部４２と、連続する第１ゼロクロスと第２ゼロクロスとの間の時間である第１時間を計数する第１計数部５１と、ゼロクロス検出部４２により検出された第２ゼロクロスが当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された第１ゼロクロスに基づいて適切であるか否かを判定する判定部６２と、判定部６２により第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、第１時間の代わりに使用する予備第１時間を計数する予備計数部７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータが有するコイルの通電状態を切り替えて前記三相モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
三相の前記コイルのうちの二相の前記コイルに通電されている状態において、前記二相とは異なる他の一相の相電圧の電圧値が前記三相モータの３つの端子の夫々と抵抗器を介して接続された接続点の電圧の電圧値である接続点電圧値を上回るタイミング及び前記相電圧の電圧値が前記接続点電圧値を下回るタイミングを第１ゼロクロスとして検出すると共に、前記第１ゼロクロスが前記相電圧が前記接続点電圧値を上回るタイミングである場合には、所定時間経過後、初めて前記接続点電圧値よりも低い電圧値の前記相電圧を検出したタイミングを第２ゼロクロスとして検出し、前記第１ゼロクロスが前記相電圧が前記接続点電圧値を下回るタイミングである場合には、前記所定時間経過後、初めて前記接続点電圧値よりも高い電圧値の前記相電圧を検出したタイミングを第２ゼロクロスとして検出するゼロクロス検出部と、
連続する前記第１ゼロクロスから前記第２ゼロクロスまでの時間である第１時間を計数する第１計数部と、
前記第１計数部による前記第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定された第２時間が経過するまでの間を計数する第２計数部と、
前記第１計数部による前記第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定され、前記所定時間として用いられる第３時間が経過するまでの間を計数する第３計数部と、
前記第３計数部が前記第３時間を計数している期間を、マスク期間として設定するマスク期間設定部と、
前記マスク期間の終了後、次の前記第１ゼロクロスが検出されるまでの間に、前記コイルを流れる電流に基づいて前記三相モータが有するロータの位置を検出する検出部と、
検出された前記ロータの位置と前記第２計数部の計数結果とに基づいて前記コイルの通電状態を切り替える制御部と、
前記ゼロクロス検出部により検出された前記第２ゼロクロスが当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された前記第１ゼロクロスに基づいて適切であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、前記第２計数部及び前記第３計数部が前記第１時間として使用する時間であって、当該適切でないと判定された前記第２ゼロクロスまでの前記第１時間の基となる前記第１ゼロクロスが検出されてから、直前の前記第１時間の計数後に計数を開始した前記第３時間の計数後における２つめの前記相電圧の電圧値と前記接続点電圧値との大小関係の切り替わりまでの間の時間を予備第１時間として計数する予備計数部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記第２計数部の計数結果が前記第２時間と等しくなるまでに或いは前記第３計数部の計数結果が前記第３時間と等しくなるまでに前記新たな前記第１ゼロクロスが検出された場合には、直前の前記第２ゼロクロスが適切でないと判定する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第２ゼロクロスが検出されたタイミングにおいて、前記第１ゼロクロスが検出されない場合に当該第２ゼロクロスが適切でないと判定する請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記予備計数部は、前記接続点電圧値よりも低い電圧値の前記相電圧が前記接続点電圧値を上回った時に計数を開始する第１予備計数部と、前記接続点電圧値よりも高い電圧値の前記相電圧が前記接続点電圧値を下回った時に計数を開始する第２予備計数部とを有する請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記モータ制御装置が駆動制御する前記三相モータにより駆動される電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相モータが有するコイルの通電状態を切り替えて当該三相モータの駆動制御を行うモータ制御装置、及びこのようなモータ制御装置が駆動制御する三相モータにより制御される電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相ブラシレスモータ（以下「三相モータ」）の駆動中に、回転センサを用いることなく、三相モータが有するロータの回転を検出し、三相モータが有するコイルに通電を行う技術が利用されてきた（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、センサレスモータの制御回路（以下「制御回路」）が記載されている。この制御回路は、三相モータの３つのコイルのうちの１つのコイル通電する際に、他の１つのコイルの通電を所定時間に亘って禁止するように構成される。また、このような通電を禁止する時間（所定時間）は、三相モータの定常運転時と始動時とによって切り替えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２７６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、三相モータのコイルのうちの通電されていない相（非通電相）のコイルの端子電圧には、通電状態から非通電状態への切り替え時に、スパイク状のノイズ（以下「スパイクノイズ」）が生じることが知られている。このスパイクノイズは、上述した回転センサを用いずにロータの回転を検出する場合に、誤検出の原因となることも知られている。このような誤検出は三相モータのロックや、脱調に至る原因となる。特許文献１に記載の技術は、このような誤検出を防止する技術まで検討されておらず、改良の余地がある。
【０００６】
そこで、適切に三相モータを駆動制御できるモータ制御装置、及びこのようなモータ制御装置が駆動制御する三相モータにより駆動される電動ポンプが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るモータ制御装置の特徴構成は、三相モータが有するコイルの通電状態を切り替えて前記三相モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、三相の前記コイルのうちの二相の前記コイルに通電されている状態において、前記二相とは異なる他の一相の相電圧の電圧値が前記三相モータの３つの端子の夫々と抵抗器を介して接続された接続点の電圧の電圧値である接続点電圧値を上回るタイミング及び前記相電圧の電圧値が前記接続点電圧値を下回るタイミングを第１ゼロクロスとして検出すると共に、前記第１ゼロクロスが前記相電圧が前記接続点電圧値を上回るタイミングである場合には、所定時間経過後、初めて前記接続点電圧値よりも低い電圧値の前記相電圧を検出したタイミングを第２ゼロクロスとして検出し、前記第１ゼロクロスが前記相電圧が前記接続点電圧値を下回るタイミングである場合には、前記所定時間経過後、初めて前記接続点電圧値よりも高い電圧値の前記相電圧を検出したタイミングを第２ゼロクロスとして検出するゼロクロス検出部と、連続する前記第１ゼロクロスから前記第２ゼロクロスまでの時間である第１時間を計数する第１計数部と、前記第１計数部による前記第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定された第２時間が経過するまでの間を計数する第２計数部と、前記第１計数部による前記第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定され、前記所定時間として用いられる第３時間が経過するまでの間を計数する第３計数部と、前記第３計数部が前記第３時間を計数している期間を、マスク期間として設定するマスク期間設定部と、前記マスク期間の終了後、次の前記第１ゼロクロスが検出されるまでの間に、前記コイルを流れる電流に基づいて前記三相モータが有するロータの位置を検出する検出部と、検出された前記ロータの位置と前記第２計数部の計数結果とに基づいて前記コイルの通電状態を切り替える制御部と、前記ゼロクロス検出部により検出された前記第２ゼロクロスが当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された前記第１ゼロクロスに基づいて適切であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、前記第２計数部及び前記第３計数部が前記第１時間として使用する時間であって、当該適切でないと判定された前記第２ゼロクロスまでの前記第１時間の基となる前記第１ゼロクロスが検出されてから、直前の前記第１時間の計数後に計数を開始した前記第３時間の計数後における２つめの前記相電圧の電圧値と前記接続点電圧値との大小関係の切り替わりまでの間の時間を予備第１時間として計数する予備計数部と、を備えている点にある。
【０００８】
センサレスモータ制御において、２つのゼロクロスの間の時間の算定を正確に行うことができない場合には、モータの駆動を適切に制御することができない。そこで、上記特徴構成とすれば、ゼロクロス検出部により検出された第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合には、第１計数部による第１時間の計数結果が適切でないことから、第１計数部による第１時間に代えて予備計数部による予備第１時間を用いて第２時間及び第３時間を設定し、これらの第２時間及び第３時間に基づいて三相モータの駆動を制御することができる。したがって、三相モータの脱調を防止でき、各種の駆動条件で適切に三相モータを駆動制御することが可能となる。
【０００９】
また、前記判定部は、前記第２計数部の計数結果が前記第２時間と等しくなるまでに或いは前記第３計数部の計数結果が前記第３時間と等しくなるまでに前記新たな前記第１ゼロクロスが検出された場合には、直前の前記第２ゼロクロスが適切でないと判定すると好適である。
【００１０】
このような構成とすれば、第２ゼロクロスが適切でないか否かを容易に判定することができる。このため、第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、迅速に予備計数部による予備第１時間を第１時間として利用することができる。したがって、適切に三相モータの駆動制御を行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記判定部は、前記第２ゼロクロスが検出されたタイミングにおいて、前記第１ゼロクロスが検出されない場合に当該第２ゼロクロスが適切でないと判定すると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、第２ゼロクロスが検出された時点で、第２ゼロクロスが適切でないか否かを容易に判定できる。このため、第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、より迅速に予備計数部による予備第１時間を第１時間として利用することができる。したがって、適切に三相モータの駆動制御を行うことが可能となる。
【００１３】
また、前記予備計数部は、前記接続点電圧値よりも低い電圧値の前記相電圧が前記接続点電圧値を上回った時に計数を開始する第１予備計数部と、前記接続点電圧値よりも高い電圧値の前記相電圧が前記接続点電圧値を下回った時に計数を開始する第２予備計数部とを有すると好適である。
【００１４】
このような構成とすれば、第１予備計数部と第２予備計数部とが、第１ゼロクロスが検出された毎に、交互に予備第１時間の計数を開始するので、予備第１時間が必要となった場合はいつでも利用することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る電動ポンプの特徴構成は、前記モータ制御装置が駆動制御する前記三相モータにより駆動される点にある。
【００１６】
このような特徴構成とすれば、例えば電動ポンプがウォータポンプである時は、流体内に存在する気体の量が急激に減少して負荷が急に増大する場合においても、モータ制御装置が適切に三相モータを駆動制御することが可能となる。また、例えば電動ポンプがオイルポンプである時は、流体の粘性が急激に大きくなって負荷が急に増大する場合においても、モータ制御装置が適切に三相モータを駆動制御することが可能となる。このような電動ポンプは、例えば過酷な条件で運転する電動車両にも搭載でき、有用性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】モータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】各種の計数結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るモータ制御装置は、所謂センサレスで三相モータのロータの位置を検出しながら当該三相モータを駆動するが、このような駆動中において、三相モータが有するコイルの通電状態を切り替えた際に生じるサージに拘らず、適切に三相モータを駆動できるように構成される。以下、本実施形態のモータ制御装置１について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態のモータ制御装置１を模式的に示した図である。モータ制御装置１は、三相モータＭが有するコイルＣの通電状態を切り替えて当該三相モータＭの駆動制御を行う。三相モータＭが有するコイルＣとは、所謂スター結線或いはデルタ結線により接続されたステータコイルである。図１の例では、三相モータＭはデルタ結線で接続された３つのコイルＣを有する。三相モータＭの駆動制御とは、三相モータＭのロータ（図示せず）を回転させて回転力を出力するように制御することをいう。モータ制御装置１は、このような三相モータＭの駆動制御を行う。なお、本実施形態では、上述したように、三相モータＭのコイルＣはデルタ結線により構成されたものを例に挙げて説明するが、スター結線により構成されたものであっても良い。
【００２０】
本実施形態のモータ制御装置１は、図１に示されるように、制御部１０、ドライバ２０、インバータ３０、比較部４０、ゼロクロス検出部４２、第１計数部５１、第２計数部５２、第３計数部５３、マスク期間設定部６０、検出部６１、判定部６２、予備計数部７０の各機能部を備えて構成され、これらの機能部は上述した三相モータＭの駆動制御に係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００２１】
制御部１０は、後述する検出部６１により検出されたロータの位置と後述する第２計数部５２の計数結果とに基づいてコイルＣの通電状態を切り替える。ロータの位置とは、三相モータＭのコイルＣに対する通電に応じて回転するロータ（図示せず）の位置（回転角）である。第２計数部５２の計数結果とは、コイルＣの通電状態を切り替えるタイミングを計数する第２計数部５２の計数結果である。コイルＣの通電状態を切り替えるとは、Ｕ相のコイルＣからＶ相のコイルＣに電流が流れる状態、Ｕ相のコイルＣからＷ相のコイルＣに電流が流れる状態、Ｖ相のコイルＣからＷ相のコイルＣに電流が流れる状態、Ｖ相のコイルＣからＵ相のコイルＣに電流が流れる状態、Ｗ相のコイルＣからＵ相のコイルＣに電流が流れる状態、Ｗ相のコイルＣからＶ相のコイルＣに電流が流れる状態に、順次切り替えを行うことを言う。制御部１０はＰＷＭ信号を生成し、後述するインバータ３０をＰＷＭ制御する。これにより、三相モータＭのコイルＣに対する通電を制御することが可能となる。このようなＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御は、公知であるので説明は省略する。ここで、本実施形態ではモータ制御装置１が所謂１２０度通電制御を行った場合の例を挙げて説明するが、１２０度通電制御とは異なる他の通電制御（例えば１５０度通電制御）であっても良い。
【００２２】
ドライバ２０は、制御部１０とインバータ３０との間に設けられ、制御部１０により生成されたＰＷＭ信号が入力される。ドライバ２０は、入力されたＰＷＭ信号のドライブ能力を向上し、インバータ３０に出力する。
【００２３】
インバータ３０は、三相モータＭのコイルＣに流れる電流を制御して、三相モータＭを駆動する。また、インバータ３０は、第１の電源ライン２と当該第１の電源ライン２の電位よりも低い電位に接続される第２の電源ライン３との間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子ＱＨとローサイドスイッチング素子ＱＬとを有するアーム部Ａを３組備えている。第１の電源ライン２とは、電源Ｖに接続されるケーブルである。第１の電源ライン２の電位よりも低い電位に接続される第２の電源ライン３とは、電源Ｖの出力電圧よりも低い電位が印加されたケーブルであり、本実施形態では接地されたケーブルが相当する。
【００２４】
本実施形態では、ハイサイドスイッチング素子ＱＨはＰ−ＭＯＳＦＥＴを用いて構成され、ローサイドスイッチング素子ＱＬはＮ−ＭＯＳＦＥＴを用いて構成される。ハイサイドスイッチング素子ＱＨは、ソース端子が第１の電源ライン２に接続され、ドレーン端子がローサイドスイッチング素子ＱＬのドレーン端子に接続される。ローサイドスイッチング素子ＱＬのソース端子は第２の電源ライン３に接続される。このように接続されたハイサイドスイッチング素子ＱＨ及びローサイドスイッチング素子ＱＬでアーム部Ａを構成し、インバータ３０はこのアーム部Ａを３組備える。
【００２５】
ハイサイドスイッチング素子ＱＨ及びローサイドスイッチング素子ＱＬの夫々のゲート端子はドライバ２０と接続され、上述したドライブ能力が向上されたＰＷＭ信号が入力される。また、各アーム部Ａのハイサイドスイッチング素子ＱＨのドレーン端子は、三相モータＭが有する３つの端子（Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子）に夫々接続される。
【００２６】
ゼロクロス検出部４２は、三相のコイルＣのうちの二相のコイルＣに通電されている状態において、当該二相とは異なる他の一相の相電圧の電圧値が三相モータＭの３つの端子の夫々と抵抗器Ｒ１を介して接続された接続点の電圧の電圧値である接続点電圧値を上回るタイミング及び相電圧の電圧値が接続点電圧値を下回るタイミングを第１ゼロクロスとして検出する。
【００２７】
三相のコイルＣのうちの二相のコイルＣに通電されている状態とは、上述したように制御部１０がＵ相のコイルＣ、Ｖ相のコイルＣ、及びＷ相のコイルＣのうちの２つのコイルＣにＰＷＭ制御で通電している状態である。このため、「当該二相とは異なる他の一相」とは、制御部１０がＵ相のコイルＣ、Ｖ相のコイルＣ、及びＷ相のコイルＣのうち、ＰＷＭ制御で通電されていないコイルＣを有する相が相当し、具体的には、例えばＵ相のコイルＣからＶ相のコイルＣに電流が流れる状態の場合には、Ｗ相が相当する。
【００２８】
三相モータＭの３つの端子とは、Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子である。このため、Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子の夫々に３つの抵抗器Ｒ１の夫々の一方の端子が接続され、３つの抵抗器Ｒ１の夫々の他方の端子同士が接続され、接続点を構成する。
【００２９】
また、Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子の夫々に３つの抵抗器Ｒ２の夫々の一方の端子が接続され、３つの抵抗器Ｒ２の夫々の他方の端子は、比較部４０を構成する３つの比較器の夫々の非反転端子に接続される。更に、当該３つの比較器の反転端子には抵抗器Ｒ３を介して接続点が接続される。比較部４０を構成する３つの比較器の出力は、ゼロクロス検出部４２に伝達される。これにより、ゼロクロス検出部４２は、通電されていない相の相電圧（以下「相電圧」とする）の電圧値が接続点の電圧の電圧値である接続点電圧値を上回るタイミング及び相電圧の電圧値が上記接続点電圧値を下回るタイミングを特定することでき、このようなタイミングを第１ゼロクロスとして検出する。
【００３０】
ここで、図２には、通電されていないコイルＣを有する相の相電圧が示される。図２では、Ｗ相のコイルＣからＵ相のコイルＣに電流が流れる状態（通電形態）を「Ｗ相⇒Ｕ相」として示し、この状態にあってはＶ相の相電圧が示される。同様に、Ｗ相のコイルＣからＶ相のコイルＣに電流が流れる状態を「Ｗ相⇒Ｖ相」として示し、この状態にあってはＵ相の相電圧が示され、Ｕ相のコイルＣからＶ相のコイルＣに電流が流れる状態を「Ｕ相⇒Ｖ相」として示し、この状態にあってはＷ相の相電圧が示され、Ｕ相のコイルＣからＷ相のコイルＣに電流が流れる状態を「Ｕ相⇒Ｗ相」として示し、この状態にあってはＶ相の相電圧が示され、Ｖ相のコイルＣからＷ相のコイルＣに電流が流れる状態を「Ｖ相⇒Ｗ相」として示し、この状態にあってはＵ相の相電圧が示され、Ｖ相のコイルＣからＵ相のコイルＣに電流が流れる状態を「Ｖ相⇒Ｕ相」として示し、この状態にあってはＷ相の相電圧が示される。
【００３１】
ゼロクロス検出部４２は、図２に示されるように、例えば通電形態が「Ｖ相⇒Ｕ相」である場合にはＷ相の相電圧の電圧値が、接続点電圧値を上回る時点である（ｔ１の時点）を第１ゼロクロスとして検出し、また、通電形態が「Ｗ相⇒Ｕ相」である場合にはＶ相の相電圧の電圧値が、接続点電圧値を下回る時点（ｔ２の時点）を第１ゼロクロスとして検出する。ゼロクロス検出部４２は、以下、同様に第１ゼロクロスを検出する。なお、図２では第１ゼロクロスが検出された時点を、白丸で示している。
【００３２】
また、ゼロクロス検出部４２は、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングである場合には、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧を検出したタイミング」を第２ゼロクロスとして検出し、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングである場合には、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧を検出したタイミング」を第２ゼロクロスとして検出する。
【００３３】
第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングである場合とは、図２におけるｔ１の時点や、ｔ５の時点である。所定時間とは、詳細は後述するが第３計数部５３により計数される第３時間である。したがって、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングである場合における、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧を検出したタイミング」とは、ｔ２の時点や、ｔ９の時点が相当する。したがって、ゼロクロス検出部４２は、ｔ２の時点や、ｔ９の時点を第２ゼロクロスとして検出する。
【００３４】
一方、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングである場合とは、図２におけるｔ２の時点や、ｔ９の時点である。したがって、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングである場合における、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧を検出したタイミング」とは、ｔ５の時点や、ｔ１２の時点が相当する。したがって、ゼロクロス検出部４２は、ｔ５の時点や、ｔ１２の時点を第２ゼロクロスとして検出する。
【００３５】
ゼロクロス検出部４２は、以下、同様に第２ゼロクロスを検出する。ゼロクロス検出部４２による検出結果は、順次、後述する第１計数部５１、第２計数部５２、第３計数部５３、判定部６２、及び予備計数部７０に伝達される。なお、図２では第２ゼロクロスが検出された時点を、白丸で示している。
【００３６】
図１に戻り、第１計数部５１は、連続する第１ゼロクロスから第２ゼロクロスまでの時間である第１時間を計数する。連続する第１ゼロクロスから第２ゼロクロスまでとは、ゼロクロス検出部４２により時系列に沿って検出された第１ゼロクロスと第２ゼロクロスである。すなわち、第１計数部５１は、第１ゼロクロスから次に検出された第２ゼロクロスまでの時間を第１時間として計数する。具体的には、第１計数部５１は、図２に示されるように、第１ゼロクロスが検出されたｔ１の時点から計数を開始し、第２ゼロクロスが検出されるｔ２の時点まで計数する。第１計数部５１は、第２ゼロクロスが検出されると（ｔ２の時点）計数結果をリセットする。この時の第１計数部５１による計数結果が第１時間にあたる。同様に、第１計数部５１は、第１ゼロクロスが検出されたｔ２の時点から第２ゼロクロスが検出されるｔ５の時点までの間の時間を第１時間として計数する。第１計数部５１は、以下、同様に第１時間を計数する。第１計数部５１による計数結果は、算定される毎に順次、後述する第２計数部５２及び第３計数部５３に伝達される。
【００３７】
図１に戻り、第２計数部５２は、第１計数部５１による第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定された第２時間が経過するまでの間を計数する。第１計数部５１による第１時間の計数後とは、第２計数部５２が計数を開始する時点において、第１計数部５１により計数された第１時間のうち、直近の第１時間が計数された後をいう。したがって、直近の第１時間の計数の終了時点が、第２計数部５２による計数の始期にあたる。
【００３８】
第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定されるとは、直近の第１時間を基準として、当該直近の第１時間よりも短い時間で設定されることをいう。したがって、直近の第１時間の計数が終了してから、設定された第２時間が経過した時点が、第２計数部５２による計数の終期にあたる。具体的には、直近の第１時間を基準として設定された第２時間を算定するにあたり、例えば直近の第１時間の４０％や、５０％や、６０％等のように予め割合を設定しておくと良い。また、この割合は三相モータＭの負荷や回転速度に応じて変更することも可能である。この割合に基づき、第２計数部５２が第２時間を設定する。
【００３９】
第２計数部５２は、図２に示されるように、直近の第１時間がｔ１の時点からｔ２の時点までの時間である場合には、この第１時間を基準として第２時間を設定し、直近の第１時間の計数が終了したｔ２の時点から第２時間が経過するまで計数する。同様に、第２計数部５２は、直近の第１時間がｔ２の時点からｔ５の時点までの時間である場合には、この第１時間を基準として第２時間を設定し、直近の第１時間の計数が終了したｔ５の時点から第２時間が経過するまで計数する。第２計数部５２による計数結果は、順次、制御部１０、後述する判定部６２、及び後述する予備計数部７０に伝達される。
【００４０】
図１に戻り、第３計数部５３は、第１計数部５１による第１時間の計数後、当該第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定された第３時間が経過するまでの間を計数する。第１計数部５１による第１時間の計数後とは、第３計数部５３が計数を開始する時点において、第１計数部５１により計数された第１時間のうち、直近の第１時間が計数された後をいう。したがって、直近の第１時間の計数の終了時点が、第３計数部５３による計数の始期にあたる。この第３計数部５３による計数の始期は、上述した第２計数部５２による計数の始期と同じタイミングとなる。
【００４１】
第１時間に基づいて当該第１時間よりも短い時間として設定されるとは、直近の第１時間を基準として、当該直近の第１時間よりも短い時間で設定されることをいう。したがって、直近の第１時間の計数が終了してから、設定された第３時間が経過した時点が、第３計数部５３による計数の終期にあたる。具体的には、直近の第１時間を基準として設定された第３時間を算定するにあたり、例えば直近の第１時間の６０％や、７０％や、８０％等のように予め割合を設定しておくと良い。また、この割合は三相モータＭの負荷や回転速度に応じて変更することも可能である。この割合に基づき、第３計数部５３が第３時間を設定する。なお、詳細は後述するが、第２時間は制御部１０による相切替に利用され、第３時間は相切替に応じて生じるサージによる誤検知を防止するためのマスク期間として利用される。このため、第３時間は第２時間よりも長い時間で設定されると好適である。
【００４２】
第３計数部５３は、図２に示されるように、直近の第１時間がｔ１の時点からｔ２の時点までの時間とすると、この第１時間を基準として第３時間を設定し、直近の第１時間の計数が終了したｔ２の時点から第３時間が経過するまで計数する。同様に、第３計数部５３は、直近の第１時間がｔ２の時点からｔ５の時点までの時間である場合には、この第１時間を基準として第３時間を設定し、直近の第１時間の計数が終了したｔ５の時点から第３時間が経過するまで計数する。第３計数部５３による計数結果は、順次、後述するマスク期間設定部６０、判定部６２、及び予備計数部７０に伝達される。
【００４３】
ここで、上述したように、ゼロクロス検出部４２は、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングである場合には、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧を検出したタイミング」を第２ゼロクロスとして検出し、第１ゼロクロスが相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングである場合には、「所定時間経過後、初めて接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧を検出したタイミング」を第２ゼロクロスとして検出するが、第３計数部５３により計数される第３時間は、上述したゼロクロス検出部４２が第２ゼロクロスを検出する際の「所定時間」として利用される。
【００４４】
図１に戻り、マスク期間設定部６０は、第３計数部５３が第３時間を計数している期間を、マスク期間として設定する。マスク期間設定部６０に対して、第３計数部５３が計数を開始するタイミングと、計数を終了するタイミングとを示す情報が伝達されるように構成すると良い。これにより、マスク期間設定部６０が、第３計数部５３が第３時間を計数している期間を特定することが可能となる。マスク期間は、後述する検出部６１がロータの位置を精度良く検出するために、検出するのを避ける期間である。すなわち、コイルＣの通電状態の切り替えを行うと、この切り替えに伴うサージ（相切替サージ）が生じやすい。そこで、このようなサージを発生し易い期間をマスク期間として設定し、ロータの位置を検出することを避けると良い。直近の第１時間の計数の終了時点が、マスク期間の始期にあたる。マスク期間は、第３計数部５３が計数している期間と一致するように設定すると良い。マスク期間設定部６０により設定されたマスク期間を示す情報は、順次、後述する検出部６１に伝達される。
【００４５】
具体的には、図２に示されるように、例えばｔ２のタイミングから計数された第３計数部５３による計数結果が第３時間に達するまで（ｔ４とする）の期間を、マスク期間設定部６０はマスク期間に設定する。
【００４６】
検出部６１は、マスク期間の終了後、次の第１ゼロクロスが検出されるまでの間に、コイルＣを流れる電流に基づいて三相モータＭが有するロータの位置を検出する。マスク期間とは、第３計数部５３が第３時間を計数している期間である。また、第３計数部５３は、第１計数部５１による第１時間の計数が終了すると、新たに第３時間の計数を開始する。すなわち、次のマスク期間がマスク期間設定部６０により設定される。したがって、検出部６１は、マスク期間が終了してから、次のマスク期間が始まるまでの間にロータの位置を検出する。
【００４７】
具体的には、図２に示されるように、例えば第３計数部５３による計数結果が第３時間に達する時点（ｔ４）から、次の第１ゼロクロスが検出される時点（ｔ５）までの期間に位置検出を行う。検出部６１は、マスク期間の終了後に三相モータＭのロータの位置を検出することで、サージの影響を受けることなく検出することが可能となる。
【００４８】
検出部６１は、三相モータＭに流れるモータ電流に基づいて、三相モータＭのロータの位置を検出する。本実施形態では、検出部６１は、モータ電流（各コイルＣを流れる電流）を検出し、ロータの位置を検出（算定）する。この検出については、公知であるので説明は省略する。検出部６１は、ロータの位置に基づき、三相モータＭの回転数を検出するように構成することも可能である。検出部６１の検出結果は、制御部１０に伝達され、制御部１０はＰＷＭ制御に利用する。
【００４９】
制御部１０は、検出部６１から検出結果が伝達される。また、制御部１０は、第２計数部５２から計数結果が伝達される。制御部１０は、図２に示されるように、例えばｔ２のタイミングから計数された第２計数部５２による計数結果が第２時間に達すると（ｔ３とする）、相切替を行う。具体的には、ｔ３のタイミングで、通電形態を「Ｗ相⇒Ｕ相」から「Ｗ相⇒Ｖ相」に切り替える。これにより、相切替を行ってからしばらくの間、上述したサージが生じている。
【００５０】
判定部６２は、ゼロクロス検出部４２により検出された第２ゼロクロスが当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された第１ゼロクロスに基づいて適切であるか否かを判定する。ゼロクロス検出部４２から判定部６２に対して、ゼロクロス検出部４２により第２ゼロクロスが検出されたタイミングを示す情報が伝達される。当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された第１ゼロクロスとは、ゼロクロス検出部４２により第２ゼロクロスが検出されたタイミングを含み、当該タイミング以降にゼロクロス検出部４２により新たに検出された第１ゼロクロスである。ゼロクロス検出部４２から判定部６２に対して、ゼロクロス検出部４２により第１ゼロクロスが検出されたタイミングを示す情報を伝達するように構成することで、判定部６２は上述した当該第２ゼロクロスが検出された以降に新たに検出された第１ゼロクロスを特定可能である。
【００５１】
本実施形態では、判定部６２は、第２計数部５２の計数結果が第２時間と等しくなるまでに或いは第３計数部５３の計数結果が第３時間と等しくなるまでに新たな第１ゼロクロスが検出された場合には、直前の第２ゼロクロスが適切でないと判定する。第２計数部５２の計数結果が第２時間と等しくなるまでとは、例えば図２においてｔ２の時点からｔ３の時点までをいい、換言すれば第２計数部５２の計数中にあたる。同様に、第３計数部５３の計数結果が第３時間と等しくなるまでとは、例えば図２においてｔ２の時点からｔ４の時点までをいい、換言すれば第３計数部５３の計数中にあたる。図２の例では、新たな第１ゼロクロスはｔ５の時点で検出されているので、第２計数部５２の計数中も、第３計数部５３の計数中も新たな第１ゼロクロスは検出されていない。したがって、判定部６２は、直前の第２ゼロクロス（ｔ２の時点において検出された第２ゼロクロス）が適切であると判定する。
【００５２】
同様に、ｔ５の時点からｔ６の時点までの第２計数部５２の計数中やｔ５の時点からｔ８の時点までの第３計数部５３の計数中、ｔ９の時点からｔ１０の時点までの第２計数部５２の計数中やｔ９の時点からｔ１１の時点までの第３計数部５３の計数中、ｔ１２の時点からｔ１３の時点までの第２計数部５２の計数中やｔ１２の時点からｔ１４の時点までの第３計数部５３の計数中にも、新たな第１ゼロクロスは検出されていないので、判定部６２は、夫々直前の第２ゼロクロスが適切であると判定する。
【００５３】
一方、ｔ１４の時点からの第２計数部５２の計数中、或いはｔ１４の時点からの第３計数部５３の計数中であるｔ１５の時点において新たな第１ゼロクロスが検出されたので、判定部６２は直前の第２ゼロクロスであるｔ１４の時点の第２ゼロクロスが適切でないと判定する。この判定部６２による判定結果は、後述する予備計数部７０に伝達される。
【００５４】
判定部６２は、第２ゼロクロスが検出されたタイミングにおいて、新たな第１ゼロクロスが検出されない場合に当該第２ゼロクロスが適切でないと判定するように構成しても良い。第２ゼロクロスが検出されたタイミングにおいて、新たな第１ゼロクロスが検出されない場合とは、第２ゼロクロスと第１ゼロクロスとが同じタイミングで検出された場合をいう。具体的には、図２においてｔ１、ｔ２、ｔ５、ｔ９、ｔ１２では第２ゼロクロスと第１ゼロクロスとが同じタイミングで検出されているので、判定部６２は夫々のタイミングで検出された第２ゼロクロスが適切であると判定する。一方、ｔ１４では第１ゼロクロスが検出されていないので、判定部６２はｔ１４における第２ゼロクロスが適切でないと判定する。このような判定部６２の判定結果は後述する予備計数部７０に伝達される。
【００５５】
予備計数部７０は、判定部６２により第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に、第２計数部５２及び第３計数部５３が第１時間として使用する時間であって、当該適切でないと判定された第２ゼロクロスまでの第１時間の基となる第１ゼロクロスが検出されてから、直前の第１時間の計数後に計数を開始した第３時間の計数後における２つめの相電圧の電圧値と接続点電圧値との大小関係の切り替わりまでの間の時間を予備第１時間として計数する。判定部６２により第２ゼロクロスが適切でないと判定されたことは、判定部６２から伝達される判定結果により特定可能である。また、判定部６２により第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合には、第２ゼロクロスを計数の終期とする第１時間が適切なものではない。一方、上述したように第２計数部５２は直前の第１時間に基づいて第２時間を設定し、第３計数部５３は直前の第１時間に基づいて第３時間を設定する。したがって、適切でない第１時間を用いて第２計数部５２及び第３計数部５３が夫々第２時間及び第３時間を計数すると、第２時間に基づいて行われる相切替や、第３時間に基づいて設定されるマスク期間も適切なものではなくなり、制御部１０が適切にコイルＣの通電状態を切り替えることができなくなり、安定した三相モータＭの駆動ができなくなる。
【００５６】
そこで、判定部６２により第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合には、第２計数部５２及び第３計数部５３は、第１計数部５１が計数した第１時間に代えて、予備計数部７０が計数する予備第１時間を用いて、第２時間及び第３時間を設定する。
【００５７】
予備計数部７０は、ゼロクロス検出部４２により第１ゼロクロスが検出された時点を予備第１時間の始期として計数を開始する。したがって、予備第１時間の始期と、第１計数部５１のより係数の始期とは一致する。予備計数部７０は、予備第１時間の計数の開始後、同じタイミングで計数を開始した第３時間の計数が終了してから、１つめの相電圧の電圧値と接続点電圧値との大小関係の切り替わりを無視し、当該無視した大小関係の切り替わりの次の大小関係の切り替わりが検出されると、計数を終了し、計数結果をリセットする。したがって、予備計数部７０は、同じタイミングで計数を開始した第１計数部５１が計数結果をリセットした後も継続して計数を行う。予備計数部７０は、上記無視した大小関係の切り替わりの次の大小関係の切り替わりが検出された時点を終期として計数結果をリセットする。
【００５８】
ここで、予備計数部７０が計数を行う時間は、図２に示されるように、同じタイミングで計数を開始した第１計数部５１が計数を行う時間よりも長い。このため、予備第１時間は、通電されていないコイルＣを有する相の相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングからのみ計数を開始すると、通電されていないコイルＣを有する相の相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングからの計数を開始することができず、通電されていないコイルＣを有する相の相電圧が接続点電圧値を下回るタイミングからのみ計数を開始すると、通電されていないコイルＣを有する相の相電圧が接続点電圧値を上回るタイミングからの計数を開始することができない。
【００５９】
そこで、予備計数部７０は、第１予備計数部７１と第２予備計数部７２とを有すると好適である。第１予備計数部７１は、接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧が接続点電圧値を上回った時に計数を開始し、第２予備計数部７２は、接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧が接続点電圧値を下回った時に計数を開始すると良い。
【００６０】
すなわち、図２に示されるように、第１予備計数部７１は、接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧が接続点電圧値を上回った時である、ｔ１の時点、ｔ５の時点、ｔ１２の時点で計数を開始し、第２予備計数部７２は、接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧が接続点電圧値を下回った時である、ｔ２の時点、ｔ９の時点、ｔ１５の時点で計数を開始する。
【００６１】
これにより、第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２の一方が計数中であっても、他方が計数を開始することができる。したがって、常に第１計数部５１による第１時間の予備として予備第１時間を準備することができ、判定部６２により第２ゼロクロスが適切でなく、すなわち第１時間が適切でない場合には、その時点の第１予備時間を用いて第２時間や第３時間を設定することができるので、検出部６１がロータの位置を適切に検出することができると共に、制御部１０が適切にコイルＣの通電状態を切り替えることが可能となる。
【００６２】
具体的には、図２のｔ１５の時点において、直前（ｔ１４の時点）の第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合には、ｔ１５の時点から計数を開始する第２時間及び第３時間の設定に対して、ｔ１２の時点からｔ１５の時点に係る予備第１時間を用いる。これにより、適切にｔ１５の時点からｔ１６の時点までの第２時間、及びｔ１５の時点からｔ１７の時点までの第３時間を計数することが可能となる。
【００６３】
上記第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２の構成は、以下のように言える。第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２は、同じタイミングで計数を開始した第３時間が経過した後、相電圧の電圧値と接続点電圧値との一つ目の大小の切り替わりがあっても計数を継続し、第１ゼロクロスが検出された後、相切替が行われた時点で計数結果をリセットする。
【００６４】
すなわち、図２において、第１予備計数部７１は、同じタイミングであるｔ５の時点で計数を開始した第３時間が経過した後（ｔ８の時点の後）、相電圧の電圧値と接続点電圧値との一つ目の大小の切り替わり（ｔ９の時点における切り替わり）があっても計数を継続し、第１ゼロクロスが検出された後（ｔ９の時点）、相切替が行われた時点（ｔ１０の時点）で計数結果をリセットする。
【００６５】
同様に、第２予備計数部７２は、同じタイミングであるｔ９の時点で計数を開始した第３時間が経過した後（ｔ１１の時点の後）、相電圧の電圧値と接続点電圧値との一つ目の大小の切り替わり（ｔ１２の時点における切り替わり）があっても計数を継続し、第１ゼロクロスが検出された後（ｔ１２の時点）、相切替が行われた時点（ｔ１３の時点）で計数結果をリセットする。
【００６６】
これにより、ロータが適切に回転している時に、第１予備計数部７１や第２予備計数部７２の計数結果をリセットして、第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に備えることができる。
【００６７】
また、第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２の構成は、以下のようにも言える。第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２は、同じタイミングで計数を開始した第３時間が経過した後、第２ゼロクロスから相切替が行われるまでの間に、相電圧の電圧値と接続点電圧値との大小の切り替わりがあった場合には、次の第１ゼロクロスが検出された時点で計数結果をリセットする。
【００６８】
すなわち、図２において、第１予備計数部７１は、同じタイミングであるｔ１２の時点で計数を開始した第３時間が経過した後（ｔ１４の時点の後）、ｔ１４の時点の第２ゼロクロスから相切替が行われるまでの間に（ｔ１６の時点までの間に）、相電圧の電圧値と接続点電圧値との大小の切り替わり（ｔ１４の時点とｔ１５の時点との間における大小の切り替わり）があった場合には、次の第１ゼロクロスが検出された時点（ｔ１５の時点）で計数結果をリセットする。
【００６９】
これにより、第２ゼロクロスが適切でないと判定された場合に第１予備計数部７１や第２予備計数部７２の計数結果を使用して、第２時間や第３時間を設定することが可能となる。
【００７０】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、第３時間は第２時間よりも長い時間で設定されるとして説明したが、第３時間は第２時間と同じ時間で設定しても良い。
【００７１】
上記実施形態では、判定部６２は、第２計数部５２の計数結果が第２時間と等しくなるまでに、或いは第３計数部５３の計数結果が第３時間と等しくなるまでに、新たな第１ゼロクロスが検出された場合に直前の第２ゼロクロスが適切でないと判定するとして説明した。また、判定部６２は、第２ゼロクロスが検出されたタイミングにおいて、第１ゼロクロスが検出されない場合に当該第２ゼロクロスが適切でないと判定するとして説明した。判定部６２は、上記の判定処理のうち、いずれか一方の処理を用いて第２ゼロクロスが適切でないか否かを判定するように構成することも可能である。更には、判定部６２は、上記の判定処理とは異なる判定処理を用いて第２ゼロクロスが適切でないか否かを判定するように構成することも可能である。
【００７２】
上記実施形態では、予備計数部７０は、第１予備計数部７１と第２予備計数部７２とを有するとして説明したが、予備計数部７０は、第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２の何れか一方のみを有するように構成しても良いし、第１予備計数部７１及び第２予備計数部７２以外にも予備計数部を備えるように構成しても良い。更には、予備計数部７０は、接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧が接続点電圧値を上回った時に計数を開始し、当該計数が終了した後、接続点電圧値よりも高い電圧値の相電圧が接続点電圧値を下回った時に計数を開始し、当該計数が終了した後、接続点電圧値よりも低い電圧値の相電圧が接続点電圧値を上回った時に計数を開始するように構成しても良い。
【００７３】
上記実施形態では、モータ制御装置１について説明したが、本モータ制御装置１が駆動制御する三相モータＭにより電動ポンプを駆動するように構成することも可能である。係る構成において、電動ポンプがウォータポンプである時は、例えば流体内に存在する気体の量が急激に減少したような負荷が急に増大する場合においても、モータ制御装置１が適切に三相モータＭを駆動制御することが可能である。また、電動ポンプがオイルポンプである時は、例えば流体の粘性が急激に低いような負荷が急に増大する場合においても、モータ制御装置１が適切に三相モータＭを駆動制御することが可能である。
【００７４】
上記実施形態においては、ハイサイドスイッチング素子ＱＨは、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴを用い、ローサイドスイッチング素子ＱＬは、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴを用いて構成されているとして説明したが、特にこの構成に限定されるものではなく、例えばハイサイドスイッチング素子ＱＨ、及びローサイドスイッチング素子ＱＬの両方が、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴを用いて構成されても良い。この場合には、チャージポンプなどの昇圧回路を備えると良い。
【００７５】
本発明は、三相モータが有するコイルの通電状態を切り替えて当該三相モータの駆動制御を行うモータ制御装置、及びこのようなモータ制御装置が駆動制御する三相モータにより制御される電動ポンプに用いることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１：モータ制御装置
１０：制御部
４２：ゼロクロス検出部
５１：第１計数部
５２：第２計数部
５３：第３計数部
６０：マスク期間設定部
６１：検出部
６２：判定部
７０：予備計数部
７１：第１予備計数部
７２：第２予備計数部
Ｃ：コイル
Ｍ：三相モータ
Ｒ１：抵抗器
【図１】
2020188579.tif 000003
【図２】
2020188579.tif 000004