(57)【要約】【課題】  センサレスブラシレスモータの駆動回転数を低減可能なセンサレスブラシレスモータの駆動装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】  本発明のセンサレスブラシレスモータの駆動装置（１）は、３相の各相のゼロクロスポイントを順次検出するゼロクロスポイント検出部（７１）と、ゼロクロスポイント検出部（７１）がゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間（期間ＴＱ１）に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、ゼロクロスポイント検出部（７１）がゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する電圧設定部（７５）と、を有する制御装置（７）と、第１所定期間（期間ＴＱ１）に通電相の電機子巻線に第１印加電圧を印加して、第１所定期間（期間ＴＱ１）におけるブラシレスモータ（２）の瞬時回転数を増加させる電力変換装置（４）と、を備える。【選択図】  図５
2015012779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータのロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいて前記ブラシレスモータを駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動装置であって、
非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧が０になる前記ロータ回転位置をゼロクロスポイントとするとき、
３相の各相の前記ゼロクロスポイントを順次検出するゼロクロスポイント検出部と、
前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する電圧設定部と、
を有する制御装置と、
前記第１所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第１印加電圧を印加して、前記第１所定期間における前記ブラシレスモータの瞬時回転数を増加させる電力変換装置と、
を備えるセンサレスブラシレスモータの駆動装置。
【請求項２】
前記電圧設定部は、前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出した後の第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記第１印加電圧と比べて小さい第２印加電圧に設定し、
前記電力変換装置は、前記第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第２印加電圧を印加して、前記ブラシレスモータの平均回転数を低下させる請求項１に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ゼロクロスポイントの検出をトリガにして前記第２所定期間の計時を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出する前に前記第２所定期間の計時を完了する計時部を備え、
前記計時部が前記第２所定期間の計時を完了したときに前記第１所定期間を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出したときに前記第１所定期間を終了する請求項２に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する進み角を設定する位相補償部を備え、
前記電力変換装置は、前記位相補償部によって設定された前記進み角分、位相を進ませた電圧を前記通電相の電機子巻線に印加する請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置。
【請求項５】
ブラシレスモータのロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいて前記ブラシレスモータを駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動方法であって、
非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧が０になる前記ロータ回転位置をゼロクロスポイントとするとき、
３相の各相の前記ゼロクロスポイントを順次検出するゼロクロスポイント検出工程と、
前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する電圧設定工程と、
前記第１所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第１印加電圧を印加して、前記第１所定期間における前記ブラシレスモータの瞬時回転数を増加させる電圧出力工程と、
を備えるセンサレスブラシレスモータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータのロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいてブラシレスモータを駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサレスブラシレスモータの駆動装置の一例として、特許文献１に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の発明では、モータの電機子巻線に誘起される誘起電圧を検出して、検出された誘起電圧に基づいてロータ回転位置を推定している。そして、推定されたロータ回転位置に基づいて、パワートランジスタ群のオン−オフ制御（転流動作）を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８２７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、誘起電圧と基準電圧とを大小比較することによりロータ回転位置を推定するので、モータの回転数が低下すると誘起電圧は小さくなり、ロータ回転位置を推定することが困難になる。そのため、モータの回転数が低下すると、モータを駆動させることが困難になる。
【０００５】
電気自動車やハイブリッド自動車に用いられる電動オイルポンプやウォータポンプでは、燃費向上のために電動ポンプの低回転数駆動の要請がある。具体的には、電動ポンプの回転数を低下させてポンプ吐出量を低下させ、消費電力の低減およびオーバークール（過冷却）の防止を図る必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、センサレスブラシレスモータの駆動回転数を低減可能なセンサレスブラシレスモータの駆動装置およびその駆動方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置は、ブラシレスモータのロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいて前記ブラシレスモータを駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動装置であって、非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧が０になる前記ロータ回転位置をゼロクロスポイントとするとき、３相の各相の前記ゼロクロスポイントを順次検出するゼロクロスポイント検出部と、前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する電圧設定部と、を有する制御装置と、前記第１所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第１印加電圧を印加して、前記第１所定期間における前記ブラシレスモータの瞬時回転数を増加させる電力変換装置と、を備える。
【０００８】
請求項１に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置によれば、ゼロクロスポイント検出部がゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第１印加電圧）を、ゼロクロスポイント検出部がゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくするので、電気角の１周期において通電相の電機子巻線に印加する印加電圧が一定の場合と比べて、ゼロクロスポイント検出部は、低回転数までゼロクロスポイントを検出することができる。よって、センサレスブラシレスモータの駆動装置は、ブラシレスモータの駆動回転数を低減させることができる。
【０００９】
請求項２に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置は、請求項１に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置において、前記電圧設定部は、前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出した後の第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記第１印加電圧と比べて小さい第２印加電圧に設定し、前記電力変換装置は、前記第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第２印加電圧を印加して、前記ブラシレスモータの平均回転数を低下させる。
【００１０】
請求項２に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置によれば、ゼロクロスポイント検出部がゼロクロスポイントを検出した後の第２所定期間に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第２印加電圧）を、第１印加電圧と比べて小さくするので、ゼロクロスポイント検出部がゼロクロスポイントを検出した後に、ブラシレスモータの回転数を低下させて、ブラシレスモータの平均回転数を低下させることができる。そのため、例えば、電動オイルポンプやウォータポンプなどの電動ポンプの駆動装置として本駆動装置を用いると、電動ポンプの回転数を低減させてポンプ吐出量を低下させることができ、消費電力の低減およびオーバークール（過冷却）の防止を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置は、請求項２に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置において、前記制御装置は、前記ゼロクロスポイントの検出をトリガにして前記第２所定期間の計時を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出する前に前記第２所定期間の計時を完了する計時部を備え、前記計時部が前記第２所定期間の計時を完了したときに前記第１所定期間を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出部が前記ゼロクロスポイントを検出したときに前記第１所定期間を終了する。
【００１２】
請求項３に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置によれば、制御装置は、第２所定期間を計時する計時部を備える。そして、第２所定期間の計時の完了に連動して第１所定期間が開始して次にゼロクロスポイントを検出したときに第１所定期間が終了する。よって、容易に第１所定期間および第２所定期間の計時を行うことができ、第１印加電圧および第２印加電圧の印加時間を適切に設定することができる。
【００１３】
請求項４に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置において、前記制御装置は、前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する進み角を設定する位相補償部を備え、前記電力変換装置は、前記位相補償部によって設定された前記進み角分、位相を進ませた電圧を前記通電相の電機子巻線に印加する。
【００１４】
請求項４に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動装置によれば、電力変換装置は、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償した電圧を通電相の電機子巻線に印加するので、位相遅れ分を考慮しない場合と比べて、ゼロクロスポイント検出部によるゼロクロスポイントの検出精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項５に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動方法は、ブラシレスモータのロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいて前記ブラシレスモータを駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動方法であって、非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧が０になる前記ロータ回転位置をゼロクロスポイントとするとき、３相の各相の前記ゼロクロスポイントを順次検出するゼロクロスポイント検出工程と、前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する電圧設定工程と、前記第１所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第１印加電圧を印加して、前記第１所定期間における前記ブラシレスモータの瞬時回転数を増加させる電圧出力工程と、を備える。
【００１６】
請求項５に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動方法によれば、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出する直前の第１所定期間に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第１印加電圧）を、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくするので、電気角の１周期において通電相の電機子巻線に印加する印加電圧が一定の場合と比べて、ゼロクロスポイント検出工程において低回転数までゼロクロスポイントを検出することができる。よって、ブラシレスモータの駆動回転数を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】センサレスブラシレスモータの駆動装置１の一例を示す構成図である。
【図２】電動ポンプ５の一例を示す断面図である。
【図３】ブラシレスモータ２の電機子巻線の通電状態および非通電状態を制御する方法を説明する説明図である。
【図４】各相の端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓ、第１タイマＴｍ１〜第３タイマＴｍ３の計時値の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】制御装置７の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図６】ＰＷＭ信号のデューティ比の経時変化の一例を示す図である。
【図７】センサレスブラシレスモータの駆動方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１９】
＜センサレスブラシレスモータの駆動装置１＞
図１は、センサレスブラシレスモータの駆動装置１の一例を示す構成図である。同図に示すように、本実施形態のセンサレスブラシレスモータの駆動装置１は、ブラシレスモータ２と直流電源３との間に設けられる電力変換装置４と、電力変換装置４のスイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬを開閉制御する制御装置７とを備えている。
【００２０】
ブラシレスモータ２は、公知のブラシレスモータであり、電機子巻線２２、２３、２４がＹ結線されたステータ２１と、ロータ２７とを備えている。電機子巻線２２、２３、２４は、この順にＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を構成している。Ｕ相の電機子巻線２２の一端側は、Ｕ相端子２５Ｕに接続され、Ｕ相の電機子巻線２２の他端側は、中性点２６Ｎに接続されている。Ｖ相およびＷ相についても同様である。
【００２１】
電機子巻線２２、２３、２４は、集中巻、分布巻などの公知の方法で巻装することができる。また、ブラシレスモータ２は、例えば、ロータ２７に永久磁石を有する永久磁石方式を用いることができる。なお、極数やロータ２７の磁極数に特段の制約はない。また、電機子巻線２２、２３、２４は、Δ結線にすることもできる。
【００２２】
直流電源３は、直流電力を供給する電源装置であり、例えば、公知の鉛蓄電池（バッテリ）、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサなどを用いることができる。なお、直流電源３には、平滑コンデンサ（図略）が並列接続されており、リプル電圧が低減されている。
【００２３】
電力変換装置４は、ブラシレスモータ２と直流電源３との間に設けられ、直流電源３から給電された直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ２に給電する。具体的には、電力変換装置４は３相ブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子４１ＵＵ、４１ＵＬ、４１ＶＵ、４１ＶＬ、４１ＷＵ、４１ＷＬがブリッジ接続されている。
【００２４】
スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬは、例えば、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いることができる。同図に示すように、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬには、還流ダイオードが設けられている。本実施形態では、還流ダイオードは、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬのボディダイオード（寄生ダイオード）を用いている。なお、ボディダイオードの代わりに、還流ダイオードを別途設けて、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬにそれぞれ並列接続することもできる。
【００２５】
同図に示すように、直流電源３の正側端子３Ｕと負側端子３Ｌの間に、Ｕ相正側スイッチング素子４１ＵＵとＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬとが直列接続されている。両スイッチング素子４１ＵＵ、４１ＵＬの間にはＵ相出力端子４２Ｕが設けられている。同様に、Ｖ相正側スイッチング素子４１ＶＵとＶ相負側スイッチング素子４１ＶＬとの間にはＶ相出力端子４２Ｖが設けられ、Ｗ相正側スイッチング素子４１ＷＵとＷ相負側スイッチング素子４１ＷＬとの間にはＷ相出力端子４２Ｗが設けられている。このように、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの符号の第１添字Ｕ、Ｖ、Ｗは相を示し、第２添字のＵは正側を、Ｌは負側を示している。
【００２６】
Ｕ相の出力端子４２Ｕは、電源ケーブル４３ＵによりＵ相の電機子巻線２２の相端子２５Ｕに接続されている。同様に、Ｖ相の出力端子４２Ｖは、電源ケーブル４３ＶによりＶ相の電機子巻線２３の相端子２５Ｖに接続されている。Ｗ相の出力端子４２Ｗは、電源ケーブル４３ＷによりＷ相の電機子巻線２４の相端子２５Ｗに接続されている。
【００２７】
スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬは、制御装置７から送信される通電制御信号ＤＵＵ〜ＤＷＬにより、それぞれ独立して導通状態または遮断状態に切り替え制御される。同図では、スイッチング素子４１ＵＵの制御信号をＤＵＵで示し、スイッチング素子４１ＵＬの制御信号をＤＵＬで示している。Ｖ相およびＷ相についても同様である。スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの導通状態または遮断状態により、ステータ２１の各相端子２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗは３つの状態をとる。３つの状態は各相で同様であるので、Ｕ相端子２５Ｕを例に説明する。
【００２８】
Ｕ相端子２５Ｕは、Ｕ相正側スイッチング素子４１ＵＵが導通状態でＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬが遮断状態のとき電源電圧ＶＢＡＴに拘束され、Ｕ相正側スイッチング素子４１ＵＵが遮断状態でＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬが導通状態のとき０電圧に拘束され、Ｕ相正側スイッチング素子４１ＵＵおよびＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬがともに遮断状態のときハイインピーダンス状態になる。
【００２９】
ハイインピーダンス状態のＵ相端子２５Ｕには、誘起電圧ＶＵｉが誘起される。Ｕ相誘起電圧ＶＵｉは、Ｕ相端子２５Ｕに接続されたＵ相の電機子巻線２２に、ロータ磁極からの磁束が鎖交することで発生する。したがって、Ｕ相誘起電圧ＶＵｉは、Ｕ相の電機子巻線２２とロータ２７との相対的な位置関係に基づいて変化し、ロータ回転位置を検出する指標となる。なお、Ｕ相正側スイッチング素子４１ＵＵおよびＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬがともに導通状態になる制御は、デッドタイムを設けることにより禁止されており、直流電源３の短絡故障が防止されている。
【００３０】
本実施形態では、ブラシレスモータ２は、電動ポンプ５に搭載されている。電動ポンプ５は、例えば、車両のエンジン６の冷却水を送出するウォータポンプとすることができる。図２は、電動ポンプ５の一例を示す断面図である。同図に示すように、電動ポンプ５は、遠心ポンプであるポンプ部５０と、ポンプ部５０を駆動するブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２を駆動制御する電力変換装置４と、電力変換装置４に直流電力を供給する直流電源３と、電力変換装置４の切り替え動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００３１】
ブラシレスモータ２は、電動ポンプ５のハウジング５１内に収容されており、ロータ２７はハウジング５１内に固定的に設けられたポンプシャフト５２に回転可能に支持されている。ポンプ部５０は、インペラ５３とインペラ５３を覆うポンプカバー５４とを有している。インペラ５３はロータ２７と一体に回転可能にポンプシャフト５２に支持されている。
【００３２】
インペラ５３はポンプシャフト５２が通る中心穴を有するボス部５５と、ボス部５５に固定された円板形状の後面シュラウド５６から前方に向けて立設された羽根部５７を有している。なお、後面シュラウド５６は、ボス部５５と一体に形成することもできる。また、ポンプカバー５４は、インペラ５３の中心部分に対向する位置に設けられた吸入管５８を構成している。
【００３３】
ハウジング５１の外壁には放熱フィン５９が設けられ、ハウジング５１内の放熱フィン５９近傍には基板７０が設けられている。基板７０には、電力変換装置４および制御装置７が実装されており、直流電源３は、直流電力を供給可能に電力変換装置４に接続されている。なお、同図では、制御装置７の一部である演算装置７Ｍが図示されている。
【００３４】
電動ポンプ５は、リザーバタンク（図略）に貯留された冷却水を、冷却菅（図略）を介してエンジン６に向けて圧送する。冷却水は、エンジン６および排熱交換器（図略）において、エンジン６からの排熱を吸熱し、吸熱した冷却水は、ラジエータ（図略）を介して放熱される。また、制御装置７の上位の制御装置（図略）によって、エンジン６の回転数の増減に応じて、冷却に必要な電動ポンプ５の出力が算出され、ブラシレスモータ２に要求される出力（電力、モータ回転数など）に応じて、制御装置７に入力されるＰＷＭ信号の基準デューティ比が増減される。
【００３５】
具体的には、エンジン６の回転数の上昇に伴って、制御装置７に入力されるＰＷＭ信号の基準デューティ比は増加し、エンジン６の回転数が減少すると、制御装置７に入力されるＰＷＭ信号の基準デューティ比は減少する。ブラシレスモータ２の出力とＰＷＭ信号の基準デューティ比との関係は、例えば、ブラシレスモータ２の回転数、モータ電流および電源電圧ＶＢＡＴなどに基づいて予め導出することができる。そして、ブラシレスモータ２の出力とＰＷＭ信号の基準デューティ比との関係は、マップ、テーブル、関係式などによって上位の制御装置内のメモリに記憶されている。
【００３６】
制御装置７は、ＣＰＵおよびメモリを有する演算装置７Ｍを備えており、メモリに記憶されている駆動プログラムを実行することによって、ブラシレスモータ２を駆動させることができる。具体的には、制御装置７は、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの各制御電極に制御電圧を印加してスイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの導通状態および遮断状態を制御する。
【００３７】
図３は、ブラシレスモータ２の電機子巻線の通電状態および非通電状態を制御する方法を説明する説明図である。同図に示すように、制御装置７は、６つの期間Ｔ１〜期間Ｔ６に分けて、各相端子２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗの状態制御を行う。同図は、該当する期間における各相端子２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗの状態を示しており、「Ｈｉ−Ｚ」はハイインピーダンス状態を示し、「Ｌ」は０電圧に拘束された状態を示し、「ＰＷＭ」はＰＷＭ制御状態を示している。
【００３８】
例えば、期間Ｔ１において、Ｕ相端子２５Ｕの欄は「Ｈｉ−Ｚ」であり、電力変換装置４のＵ相正側スイッチング素子４１ＵＵおよびＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬの両方が遮断状態にされており、Ｕ相端子２５Ｕがハイインピーダンス状態であることを示している。また、Ｖ相端子２５Ｖの欄は「Ｌ」であり、電力変換装置４のＶ相正側スイッチング素子４１ＶＵが遮断状態とされＶ相負側スイッチング素子４１ＶＬが導通状態にされて、Ｖ相端子２５Ｖが０電圧に拘束されていることを示している。
【００３９】
期間Ｔ１において、Ｗ相端子の欄は「ＰＷＭ」であり、電力変換装置４のＷ相負側スイッチング素子４１ＷＬが遮断状態にされ、Ｗ相正側スイッチング素子４１ＷＵが指令されたＰＷＭ周波数およびデューティ比で導通状態または遮断状態に切り替え制御されることを示している。これにより、Ｗ相端子２５Ｗには、電源電圧ＶＢＡＴと０電圧とが周期的に繰り返す矩形状の電圧が発生する。したがって、Ｗ相端子２５ＷとＶ相端子２５Ｖの間に接続されたＶ相の電機子巻線２３およびＷ相の電機子巻線２４がＰＷＭ制御により通電される。期間Ｔ１はＵ相の非通電時間帯であり、Ｕ相誘起電圧ＶＵｉの検知が可能になっている。
【００４０】
次に、期間Ｔ２において、Ｕ相端子２５Ｕの欄は「ＰＷＭ」であり、Ｕ相端子２５Ｕには指令されたＰＷＭ周波数およびデューティ比で、電源電圧ＶＢＡＴと０電圧とが周期的に繰り返す矩形状の電圧が発生する。また、Ｖ相端子２５Ｖの欄は「Ｌ」であり、Ｖ相端子２５Ｖの０電圧への拘束が継続することを示している。また、Ｗ相端子の欄は「Ｈｉ−Ｚ」であり、Ｗ相端子２５Ｗがハイインピーダンス状態であることを示している。これにより、Ｕ相端子２５ＵとＶ相端子２５Ｖの間に接続されたＵ相の電機子巻線２２およびＶ相の電機子巻線２３がＰＷＭ制御により通電される。期間Ｔ２はＷ相の非通電時間帯であり、Ｗ相誘起電圧ＶＷｉの検知が可能になっている。
【００４１】
以下同様にして、期間Ｔ３〜Ｔ６でそれぞれ、順に各相端子２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗの状態、通電される電機子巻線および誘起電圧の検知が可能な相端子が変更される。なお、期間Ｔ１〜Ｔ６の制御状態は繰り返される。また、期間Ｔ１〜Ｔ６はそれぞれ電気角の６０°に相当し、期間Ｔ１から始まり期間Ｔ６を経て再び期間Ｔ１の状態になるまでの期間は電気角の１周期に相当する。
【００４２】
図４は、各相の端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓ、第１タイマＴｍ１〜第３タイマＴｍ３の計時値の一例を示すタイミングチャートである。実線Ｌ１１はＵ相端子電圧ＶＵを示し、破線Ｌ１２はＵ相トルク定数を示している。実線Ｌ１３はＶ相端子電圧ＶＶを示し、破線Ｌ１４はＶ相トルク定数を示している。また、実線Ｌ１５はＷ相端子電圧ＶＷを示し、破線Ｌ１６はＷ相トルク定数を示している。なお、同図の横軸は共通の電気角を示しており、期間Ｔ１〜Ｔ６は図３に示す期間Ｔ１〜Ｔ６に対応している。
【００４３】
図３に示すようにブラシレスモータ２の通電時間帯および非通電時間帯を制御すると、各相端子２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗには、図４の実線Ｌ１１、Ｌ１３、Ｌ１５に示す電圧波形が発生する。Ｕ相端子電圧ＶＵにおいて、期間Ｔ２および期間Ｔ３は、ＰＷＭ制御による通電時間帯を示し、期間Ｔ５および期間Ｔ６は、０電圧に拘束された通電時間帯を示している。また、Ｕ相端子電圧ＶＵにおいて、期間Ｔ１に発生している増加する電圧波形および期間Ｔ４に発生している減少する電圧波形は、非通電時間帯の誘起電圧ＶＵｉを示している。
【００４４】
Ｖ相端子電圧ＶＶおよびＷ相端子電圧ＶＷについても、期間Ｔ１〜Ｔ６が異なる点を除いて同様である。また、各相端子電圧ＶＵ、ＶＶ、ＶＷには、各スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの開閉によるサージ電圧Ｚが発生しており、各期間Ｔ１〜Ｔ６の境界に重畳されている。同図においてサージ電圧Ｚは所定の時間幅をもって記載しているが、実際には瞬間的な波形である。
【００４５】
図５は、制御装置７の制御ブロックの一例を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置７は、制御ブロックとして捉えると、ゼロクロスポイント検出部７１、計時部７２、ロータ回転位置推定部７３、位相補償部７４および電圧設定部７５を備えている。以下、各制御ブロックについて詳細に説明する。
【００４６】
（ゼロクロスポイント検出部７１）
図１に示すように、ゼロクロスポイント検出部７１は、３相の合成抵抗７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗおよび比較器７１１を有しており、３相の各相のゼロクロスポイントを順次検出する。３相の合成抵抗７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗはそれぞれ抵抗値が等しく、各相の電源ケーブル４３Ｕ、４３Ｖ、４３Ｗと、合成点７１２との間に接続されている。つまり、３相の合成抵抗７１Ｕ、７１Ｖ、７１ＷはＹ結線され、合成点７１２はＹ結線の中性点になっている。合成点７１２には、各相の誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉを合成した合成電圧が発生する。
【００４７】
合成電圧は、各相の誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉが増加および減少する波形に、サージ電圧Ｚが重畳した波形となる。図４に示す波形例では、合成電圧は、期間Ｔ１のＵ相誘起電圧ＶＵｉの増加、期間Ｔ２のＷ相誘起電圧ＶＷｉの減少、期間Ｔ３のＶ相誘起電圧ＶＶｉの増加、期間Ｔ４のＵ相誘起電圧ＶＵｉの減少、期間Ｔ５のＷ相誘起電圧ＶＷｉの増加および期間Ｔ６のＶ相誘起電圧ＶＶｉの減少が連なり、各期間Ｔ１〜Ｔ６の境界にサージ電圧Ｚが重畳した波形となる。
【００４８】
図１に示すように、合成点７１２は、比較器７１１の正側入力端子（＋）に接続されており、比較器７１１の正側入力端子（＋）に合成電圧が入力される。比較器７１１の負側入力端子（−）には、直流電源３の電源電圧ＶＢＡＴを抵抗値の等しい２つの抵抗器７１Ｒ、７１Ｒで分圧した中間レベル値（＝ＶＢＡＴ／２）が基準電圧として入力されている。比較器７１１は、正側入力端子（＋）に入力された合成電圧を負側入力端子（−）の中間レベル値と大小比較して、出力端子７１３にゼロクロスポイント検出信号Ｑｓを出力する。つまり、合成電圧が中間レベル値よりも小さい場合には、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓは、ローレベル（Ｌｏ）となり、合成電圧が中間レベル値以上の場合には、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓは、ハイレベル（Ｈｉ）になる。
【００４９】
ゼロクロスポイント検出部７１は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがローレベル（Ｌｏ）からハイレベル（Ｈｉ）に変化するタイミングでゼロクロスポイントを検出し、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがハイレベル（Ｈｉ）からローレベル（Ｌｏ）に変化するタイミングで次のゼロクロスポイントを検出することができる。ここで、ゼロクロスポイントとは、非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧が０になるロータ回転位置をいう。
【００５０】
図４に示す波形例では、誘起電圧ＶＵｉ〜ＶＷｉの波形が中間レベル値と交差する点Ｐ１〜Ｐ６で、ゼロクロスポイント検出部７１は、ゼロクロスポイントを検出する。このとき、各相端子電圧ＶＵ、ＶＶ、ＶＷは、中間レベル値（＝ＶＢＡＴ／２）と一致しており、非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧は０になっている。なお、点Ｐ１〜Ｐ６は、順に、電気角の３０°、９０°、１５０°２１０°、２７０°および３３０°であり、同図に示す実線Ｌ１７は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓを示している。
【００５１】
（計時部７２）
計時部７２は、第１タイマＴｍ１、第２タイマＴｍ２および第３タイマＴｍ３を有しており、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓの検出間隔を計時するとともに、ゼロクロスポイント間における種々の計時を行う。図４において、実線Ｌ１８は第１タイマＴｍ１の計時値を示し、実線Ｌ１９は第２タイマＴｍ２の計時値を示し、実線Ｌ２０は第３タイマＴｍ３の計時値を示している。
【００５２】
第１タイマＴｍ１は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓの検出間隔を計時する。具体的には、第１タイマＴｍ１は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがローレベル（Ｌｏ）からハイレベル（Ｈｉ）に変化するタイミングで計時を開始して、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがハイレベル（Ｈｉ）からローレベル（Ｌｏ）に変化するタイミングで計時を完了する。第１タイマＴｍ１は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転する毎に当該計時を繰り返す。なお、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓは、電気角で６０°毎に反転するので、第１タイマＴｍ１の計時値は、ロータ２７が電気角で６０°回転するのに要する所要時間を示している。
【００５３】
第２タイマＴｍ２は、ロータ２７がゼロクロスポイントから電気角で３０°回転するのに要する所要時間を計時する。具体的には、第２タイマＴｍ２は、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出したときの第１タイマＴｍ１の計時値を半減した時間を計時する。例えば、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出したときの第１タイマＴｍ１の計時値が１０００であったとする。このとき、第２タイマＴｍ２は、第１タイマＴｍ１の計時値１０００を半減した計時値５００に相当する時間を計時する。
【００５４】
第２タイマＴｍ２の計時が完了すると、制御装置７は、ブラシレスモータ２の電機子巻線の通電状態および非通電状態を切り替える転流動作を行う。図３に基づいて既述したように、例えば、期間Ｔ１から期間Ｔ２に移行するときは、Ｕ相端子２５Ｕの状態を「Ｈｉ−Ｚ」から「ＰＷＭ」の状態にし、Ｗ相端子２５Ｗの状態を「ＰＷＭ」から「Ｈｉ−Ｚ」の状態にする。Ｖ相端子２５Ｖは「Ｌ」の状態を継続する。他の期間についても同様である。このように、第２タイマＴｍ２の計時値は、ゼロクロスポイントからの転流時間を示している。
【００５５】
第３タイマＴｍ３は、ロータ２７がゼロクロスポイントから電気角で４５°回転するのに要する所要時間を計時する。具体的には、第３タイマＴｍ３は、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出したときの第１タイマＴｍ１の計時値を３／４倍した時間を計時する。例えば、上述の例では、第３タイマＴｍ３は、第１タイマＴｍ１の計時値１０００を３／４倍した計時値７５０に相当する時間を計時する。
【００５６】
ここで、第３タイマＴｍ３の計時が完了したときから、次にゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出するまでの期間を期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）とする。また、第３タイマＴｍ３が計時を開始してから計時が完了するまでの期間を期間ＴＱ２（本発明の第２所定期間に相当）とする。なお、第３タイマＴｍ３の計時は、上記期間（電気角で４５°）に限定されるものではない。第３タイマＴｍ３（本発明の計時部に相当）は、ゼロクロスポイントの検出をトリガにして期間ＴＱ２の計時を開始して、次にゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出する前に期間ＴＱ２の計時を完了する。
【００５７】
また、同図では、第１タイマＴｍ１の計時値に基づいて、第２タイマＴｍ２および第３タイマＴｍ３の計時値が設定される点を、矢印を用いて模式的に示している。さらに、第２タイマＴｍ２による計時の完了によって転流動作を行う点を、矢印を用いて模式的に示している。
【００５８】
（ロータ回転位置推定部７３）
ロータ回転位置推定部７３は、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓに基づいて、ブラシレスモータ２のロータ回転位置θ１を推定する。具体的には、ロータ回転位置推定部７３は、第１タイマＴｍ１の計時値（ゼロクロスポイントの検出間隔）からブラシレスモータ２の回転数（回転速度）を推定する。そして、ロータ回転位置推定部７３は、推定されたブラシレスモータ２の回転数を積分して、ロータ２７の回転位置θ１を推定する。
【００５９】
（位相補償部７４）
位相補償部７４は、進み角θ２を設定する。進み角θ２は、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する。ブラシレスモータ２の駆動電圧をモータ駆動電圧Ｖｄｒｖとし、通電相の電機子巻線に流れる電流をモータ電流Ｉｍとし、ブラシレスモータ２の出力トルクをモータトルクＴｍとする。以下、ブラシレスモータ２のモータ回転数ｎ、トルク定数Ｋｔ、逆起電力係数Ｋｖ、モータ慣性モーメントＩｉおよびモータ負荷係数Ｋｐを用いて、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れについて説明する。なお、モータ負荷係数Ｋｐは、モータ回転数ｎに比例するものとして説明するが、モータ負荷係数Ｋｐは、負荷特性に合わせて適宜設定することができる。例えば、モータ負荷係数Ｋｐは、モータ回転数ｎの一次関数や二次関数などで表すこともできる。
【００６０】
モータ電流Ｉｍは下記数１で示され、モータ電流ＩｍおよびモータトルクＴｍの関係は、下記数２で示される。また、回転体の運動方程式は下記数３で示される。
【００６１】
【数１】
2015012779.tif 000003
【００６２】
【数２】
2015012779.tif 000004
【００６３】
【数３】
2015012779.tif 000005
【００６４】
数１および数２を数３に代入すると、数３は、下記数４で表すことができる。また、下記数４をラプラス変換すると、数４は、下記数５で表すことができる。但し、ラプラス演算子をｓで示し、ラプラス変換されたモータ駆動電圧Ｖｄｒｖをモータ駆動電圧ＶＤＲＶ（ｓ）とし、ラプラス変換されたモータ回転数ｎをモータ回転数Ｎ（ｓ）とする。また、モータ回転数ｎの初期値をＮ（０）とする。
【００６５】
【数４】
2015012779.tif 000006
【００６６】
【数５】
2015012779.tif 000007
【００６７】
数５で、モータ回転数ｎの初期値Ｎ（０）を０とすると、数５は、下記数６で表すことができる。また、モータ駆動電圧ＶＤＲＶ（ｓ）を入力とし、モータ回転数Ｎ（ｓ）を出力とする伝達関数Ｇ（ｓ）は、数６から下記数７で表すことができる。さらに、時定数Ｔｓは、数７から下記数８で表すことができる。
【００６８】
【数６】
2015012779.tif 000008
【００６９】
【数７】
2015012779.tif 000009
【００７０】
【数８】
2015012779.tif 000010
【００７１】
数７に示すように、モータ駆動電圧Ｖｄｒｖを入力とし、モータ回転数ｎを出力とする制御系は、一次遅れの制御系である。そのため、モータ駆動電圧Ｖｄｒｖの位相遅れによって、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相が遅れる。そこで、本実施形態では、位相補償部７４は、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する進み角θ２を設定する。
【００７２】
具体的には、位相補償部７４は、数８に示す時定数Ｔｓに基づいて位相遅れを算出して、位相遅れ分を進み角θ２とする。そして、位相補償部７４は、ロータ回転位置推定部７３によって推定されたロータ回転位置θ１に対して、進み角θ２分、位相を進ませる。制御装置７は、位相を進ませたロータ回転位置（θ１−θ２）に基づいて、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの各制御電極に制御電圧を印加して、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの導通状態および遮断状態を制御する。なお、二次遅れの制御系や無駄時間を含む制御系の場合も同様にして、位相補償部７４は、進み角θ２を設定することができる。
【００７３】
（電圧設定部７５）
電圧設定部７５は、通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を設定する。電圧設定部７５は、矩形波状のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）によって、通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を設定することができる。
【００７４】
図６は、ＰＷＭ信号のデューティ比の経時変化の一例を示す図である。横軸は、電気角を示しており、図４に示す横軸（電気角）に対応している。実線Ｌ３１はＵ相の電機子巻線２２の通電期間を示している。ハッチングされた領域Ｒ３１は、Ｕ相のＰＷＭ信号のデューティ比の増減を模式的に示している。縦軸（正方向）はＵ相正側スイッチング素子４１ＵＵのＰＷＭ信号のデューティ比を示しており、縦軸（負方向）はＵ相負側スイッチング素子４１ＵＬのＰＷＭ信号のデューティ比を示している。
【００７５】
実線Ｌ３２はＶ相の電機子巻線２３の通電期間を示している。ハッチングされた領域Ｒ３２は、Ｖ相のＰＷＭ信号のデューティ比の増減を模式的に示している。実線Ｌ３３はＷ相の電機子巻線２４の通電期間を示している。ハッチングされた領域Ｒ３３は、Ｗ相のＰＷＭ信号のデューティ比の増減を模式的に示している。Ｖ相およびＷ相における縦軸の正方向および負方向は、Ｕ相の場合と同様に、各スイッチング素子４１ＶＵ〜４１ＷＬのＰＷＭ信号のデューティ比を示している。
【００７６】
電圧設定部７５は、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出する直前の期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する。具体的には、第１印加電圧に相当するＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティ比ＤＦ１とし、ＰＷＭ信号の基準デューティ比を第２デューティ比ＤＦ２とすると、電圧設定部７５は、期間ＴＱ１（例えば、電気角で１５°〜３０°）のＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティ比ＤＦ１に設定する。
【００７７】
電力変換装置４は、期間ＴＱ１に通電相の電機子巻線に第１印加電圧を印加して、期間ＴＱ１におけるブラシレスモータ２の瞬時回転数を増加させる。ブラシレスモータ２の回転数が増加すると、非通電相の電機子巻線に発生する誘起電圧も増大する。よって、電気角の１周期（期間Ｔ１〜Ｔ６）において通電相の電機子巻線に印加する印加電圧が一定の場合と比べて、ゼロクロスポイント検出部７１は、低回転数までゼロクロスポイントを検出することができる。なお、本明細書において「瞬時回転数」とは、電気角の１周期と比べて短い期間における局所的な回転数をいう。
【００７８】
また、ゼロクロスポイントを検出可能な電圧は、例えば、ブラシレスモータ２の回転数、モータ電流および電源電圧ＶＢＡＴなどに基づいて予め導出することができる。第１デューティ比ＤＦ１は、導出された電圧に基づいて予め設定されており、マップ、テーブル、関係式などによって制御装置７のメモリに記憶されている。
【００７９】
本実施形態では、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出する直前の期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第１印加電圧）を、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくするので、電気角の１周期において通電相の電機子巻線に印加する印加電圧が一定の場合と比べて、ゼロクロスポイント検出部７１は、低回転数までゼロクロスポイントを検出することができる。よって、センサレスブラシレスモータの駆動装置１は、ブラシレスモータ２の駆動回転数を低減させることができる。
【００８０】
電圧設定部７５は、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出した後の期間ＴＱ２（本発明の第２所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、第１印加電圧と比べて小さい第２印加電圧に設定する。具体的には、電圧設定部７５は、期間ＴＱ２（例えば、電気角で３０°〜７５°）のＰＷＭ信号のデューティ比を第２デューティ比ＤＦ２に設定する。なお、第２印加電圧に相当するＰＷＭ信号のデューティ比は、ＰＷＭ信号の基準デューティ比と異なるデューティ比に設定することもできる。
【００８１】
電力変換装置４は、期間ＴＱ２に通電相の電機子巻線に第２印加電圧を印加して、ブラシレスモータ２の平均回転数を低下させる。本明細書において「平均回転数」とは、電気角の１周期以上の期間における大局的な回転数をいう。本実施形態では、期間ＴＱ２（電気角で４５°）は、期間ＴＱ１（電気角で１５°）と比べて長い。このように、期間ＴＱ２を期間ＴＱ１と比べて長く設定することにより、容易にブラシレスモータ２の平均回転数を低下させることができる。
【００８２】
本実施形態では、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出した後の期間ＴＱ２（本発明の第２所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第２印加電圧）を、第１印加電圧と比べて小さくするので、ゼロクロスポイント検出部７１がゼロクロスポイントを検出した後に、ブラシレスモータ２の回転数を低下させて、ブラシレスモータ２の平均回転数を低下させることができる。そのため、例えば、電動オイルポンプやウォータポンプなどの電動ポンプ５の駆動装置として本駆動装置を用いると、電動ポンプ５の回転数を低減させてポンプ吐出量を低下させることができ、消費電力の低減およびオーバークール（過冷却）の防止を図ることができる。
【００８３】
電圧設定部７５は、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティ比ＤＦ１または第２デューティ比ＤＦ２に交互に設定する。ＰＷＭ信号のデューティ比は、三角波状のキャリア波形と正弦波波形とを大小比較して生成される。電圧設定部７５は、正弦波波形の電圧振幅を増減させることにより、スイッチング素子４１ＵＵ〜４１ＷＬの導通状態の時間を増減させることができ、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティ比ＤＦ１または第２デューティ比ＤＦ２に切り替えることができる。なお、キャリア波形の周波数（キャリア周波数）を可変に制御することもできる。
【００８４】
また、本実施形態では、制御装置７は、期間ＴＱ２（本発明の第２所定期間に相当）を計時する第３タイマＴｍ３（本発明の計時部に相当）を備えている。そして、期間ＴＱ２の計時の完了に連動して期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）が開始して次にゼロクロスポイントを検出したときに期間ＴＱ１が終了する。よって、容易に期間ＴＱ１および期間ＴＱ２の計時を行うことができ、第１印加電圧および第２印加電圧の印加時間を適切に設定することができる。
【００８５】
さらに、本実施形態では、制御装置７は、通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する進み角θ２を設定する位相補償部７４を備えている。そして、電力変換装置４は、位相補償部７４によって設定された進み角分、位相を進ませた電圧を通電相の電機子巻線に印加する。よって、位相遅れ分を考慮しない場合と比べて、ゼロクロスポイント検出部７１によるゼロクロスポイントの検出精度を向上させることができる。
【００８６】
＜センサレスブラシレスモータの駆動方法＞
本発明は、センサレスブラシレスモータの駆動方法として捉えることもでき、センサレスブラシレスモータの駆動方法を、演算装置７Ｍを機能させて実行するセンサレスブラシレスモータの駆動プログラムとして捉えることもできる。これらの場合、センサレスブラシレスモータの駆動装置１で既述した「○○部」を「○○工程」に読み替えれば良い。つまり、ゼロクロスポイント検出部７１はゼロクロスポイント検出工程に、計時部７２は計時工程に、ロータ回転位置推定部７３はロータ回転位置推定工程に、位相補償部７４は位相補償工程に、電圧設定部７５は電圧設定工程に読み替えることができる。また、電力変換装置４における機能は、電圧出力工程に読み替えることができる。各工程についての説明は、既述の説明と同様であるので、重複した説明を省略する。
【００８７】
図７は、センサレスブラシレスモータの駆動方法の手順の一例を示すフローチャートである。まず、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転したか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがローレベル（Ｌｏ）からハイレベル（Ｈｉ）に変化したとき、または、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓがハイレベル（Ｈｉ）からローレベル（Ｌｏ）に変化したときに、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転したと判断する。ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０２に進み、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０５に進む。
【００８８】
ステップＳ１０２では、第３タイマＴｍ３による計時が完了しているか否かを判断する。第３タイマＴｍ３による計時が完了している場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０３に進み、第３タイマＴｍ３による計時が完了していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０５に進む。つまり、ゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転しても第３タイマＴｍ３による計時が完了していない場合は、ステップＳ１０５に進む。これにより、例えば、図４に示すサージ電圧Ｚによってゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転した場合に、誤ってステップＳ１０３、Ｓ１０４による処理が実行されることを防止できる。
【００８９】
ステップＳ１０３では、第２タイマＴｍ２および第３タイマＴｍ３の計時値を設定して、第２タイマＴｍ２および第３タイマＴｍ３による計時を開始する。第２タイマＴｍ２および第３タイマＴｍ３の計時値は、ステップＳ１０１でゼロクロスポイント検出信号Ｑｓが反転したときの第１タイマＴｍ１の計時値に基づいて設定する。そして、ステップＳ１０４に進む。
【００９０】
ステップＳ１０４では、ＰＷＭ信号のデューティ比を第２デューティ比ＤＦ２に設定して、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ロータ２７のロータ回転位置θ１を推定して、進み角θ２を設定する。そして、ステップＳ１０６に進む。なお、ロータ回転位置θ１の推定および進み角θ２の設定は、ステップＳ１０２で条件を充足する場合（Ｙｅｓの場合）のみに行うこともできる。この場合、ステップＳ１０１、Ｓ１０２で条件を充足しない場合（Ｎｏの場合）には、制御周期に相当する分、ロータ回転位置（θ１−θ２）を進ませる。制御周期とは、本ルーチンが繰り返される周期をいう。
【００９１】
ステップＳ１０６では、第２タイマＴｍ２による計時が完了したか否かを判断する。第２タイマＴｍ２による計時が完了した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０７に進み、第２タイマＴｍ２による計時が完了していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０７では、通電パターンの切り替えを行い、ステップＳ１０８に進む。通電パターンの切り替えは、ブラシレスモータ２の電機子巻線の通電状態および非通電状態を切り替える転流動作をいう。
【００９２】
ステップＳ１０８では、モータ回転数が所定回転数以下であるか否かを判断する。モータ回転数が所定回転数以下の場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０９に進み、モータ回転数が所定回転数より大きい場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１１１に進む。なお、ステップＳ１０８における判断は、始動してからモータ回転数が一度、所定回転数以上になった後に行う。また、所定回転数は、電気角の１周期に亘ってＰＷＭ信号のデューティ比を基準デューティ比（第２デューティ比ＤＦ２）に設定してブラシレスモータ２を駆動させた場合に、ゼロクロスポイントを検出可能な駆動回転数にすると良い。
【００９３】
ステップＳ１０９では、第３タイマＴｍ３による計時が完了したか否かを判断する。第３タイマＴｍ３による計時が完了した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１１０に進み、第３タイマＴｍ３による計時が完了していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１０では、ＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティ比ＤＦ１に設定して、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、設定されたＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて、通電相の電機子巻線に電圧を印加する。そして、一旦、本ルーチンを終了する。なお、本フローチャートで示す工程は、所定間隔（制御周期）で繰り返し実行される。
【００９４】
ゼロクロスポイント検出工程は、ステップＳ１０１で行われ、計時工程は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０９で行われる。ロータ回転位置推定工程および位相補償工程は、ステップＳ１０５で行われ、電圧設定工程は、ステップＳ１０４、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１０で行われる。電圧出力工程は、ステップＳ１１１で行われる。なお、各工程は、図７に示す工程以外の工程を備えることもできる。
【００９５】
本実施形態のセンサレスブラシレスモータの駆動方法は、ブラシレスモータ２のロータ回転位置を推定して、推定されたロータ回転位置に基づいてブラシレスモータ２を駆動させるセンサレスブラシレスモータの駆動方法であって、ゼロクロスポイント検出工程、電圧設定工程および電圧出力工程を備えている。ゼロクロスポイント検出工程では、３相の各相のゼロクロスポイントを順次検出する。電圧設定工程では、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出する直前の期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくした第１印加電圧に設定する。電圧出力工程では、期間ＴＱ１に通電相の電機子巻線に第１印加電圧を印加して、期間ＴＱ１におけるブラシレスモータ２の瞬時回転数を増加させる。
【００９６】
本実施形態では、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出する直前の期間ＴＱ１（本発明の第１所定期間に相当）に通電相の電機子巻線に印加する印加電圧（第１印加電圧）を、ゼロクロスポイント検出工程でゼロクロスポイントを検出可能な電圧まで大きくするので、電気角の１周期において通電相の電機子巻線に印加する印加電圧が一定の場合と比べて、ゼロクロスポイント検出工程において低回転数までゼロクロスポイントを検出することができる。よって、ブラシレスモータ２の駆動回転数を低減させることができる。
【００９７】
＜付記項＞
上記の記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）
前記電圧設定工程は、前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出した後の第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の電圧指令値を、前記第１印加電圧と比べて小さい第２印加電圧に設定し、
前記電圧出力工程は、前記第２所定期間に前記通電相の電機子巻線に前記第２印加電圧を印加して、前記ブラシレスモータの平均回転数を低下させる請求項５に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動方法。
（付記項２）
前記ゼロクロスポイントの検出をトリガにして前記第２所定期間の計時を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出する前に前記第２所定期間の計時を完了する計時工程を備え、
前記計時工程で前記第２所定期間の計時を完了したときに前記第１所定期間を開始して、次に前記ゼロクロスポイント検出工程で前記ゼロクロスポイントを検出したときに前記第１所定期間を終了する付記項１に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動方法。
（付記項３）
前記通電相の電機子巻線に印加する電圧の位相遅れ分を補償する進み角を設定する位相補償工程を備え、
前記電圧出力工程は、前記位相補償工程によって設定された前記進み角分、位相を進ませた電圧を前記通電相の電機子巻線に印加する請求項５または付記項１若しくは付記項２に記載のセンサレスブラシレスモータの駆動方法。
【００９８】
＜その他＞
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比は、矩形波状に変化させる場合に限定されるものではない。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比は、三角波状、のこぎり波状、正弦波状に変化させることもできる。また、ロータ回転位置推定部７３によって推定されたブラシレスモータ２の回転数（回転速度）をフィードバックさせて、速度制御を行うこともでき、トルク制御を行うこともできる。
【符号の説明】
【００９９】
１：センサレスブラシレスモータの駆動装置、
２：ブラシレスモータ、
４：電力変換装置、
７：制御装置、
７１：ゼロクロスポイント検出部、７２：計時部、７４：位相補償部、７５：電圧設定部、
ＴＱ１：第１所定期間、ＴＱ２：第２所定期間
【図１】
2015012779.tif 000011
【図２】
2015012779.tif 000012
【図３】
2015012779.tif 000013
【図４】
2015012779.tif 000014
【図５】
2015012779.tif 000015
【図６】
2015012779.tif 000016
【図７】
2015012779.tif 000017