JP7637867B2 - モータ制御装置及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置及び車両に関する。

近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化し、車両においてもＣＯ_２排出量の削減やエネルギー効率の改善のために、電動化技術に関する研究開発が行われている。この電動化技術の１つとして、所定の電圧波形を有する駆動電圧を印加して車両に設けられたモータを駆動する技術が知られている。

特許文献１は、ＤＣモータの回転速度がしきい値未満の場合に矩形波通電駆動を行い、ＤＣモータの回転速度がしきい値以上の場合に正弦波通電駆動を行う技術が開示する。特許文献１に開示された技術により、モータ起動時における相切り換え時のブレーキ動作を回避し、起動トルクの低減を抑制することができる。

特許文献２は、ブラシレスモータに設けられた各ホールセンサで検出されるパルス状位置センサ信号の立ち上りあるいは立ち下りエッジ間の間隔である半周期または１周期の時間間隔に基づいて、ブラシレスモータに設けられた永久磁石回転子の回転数を計算する技術を開示する。特許文献２に開示された技術により、各ホールセンサの取付け位置のばらつきにより発生する回転数の計算誤差を小さくすることができ、滑らかな回転で騒音の低いブラシレスモータが実現できる。

特開２００４－２４２４３２号公報 特開２００３－２６４９９０号公報

ところで、電動化技術に関する技術の１つとしてモータの駆動技術では、モータの低回転時はモータに設けられたロータの磁極位置検出の分解能が低下するため、低回転時のモータ出力が安定しない、という課題がある。

本願は上記課題解決のため、低回転時のモータ出力の安定化の達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。

上記目的を達成するための一態様は、モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す複数のホールセンサから出力されるホール検出信号レベルの組合せに基づく第一位置検出と、前記複数のホールセンサのうちのいずれか１つからのホール検出信号レベルの変化に基づく第二位置検出とによって前記回転位置を選択的に検出可能な検出部と、前記モータの回転速度に基づいて、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせ、かつ前記検出部に対して前記回転位置の検出を前記第一位置検出又は前記第二位置検出に切り替えさせる切替部と、を備え、前記切替部は、低回転速度閾値以下の前記回転速度で、前記矩形波電圧駆動及び前記第一位置検出で運転される第一運転領域に切り替え、前記低回転速度閾値より上の高回転速度閾値以上の前記回転速度で、前記ベクトル制御駆動及び前記第二位置検出で運転される第三運転領域に切り替え、前記低回転速度閾値と前記高回転速度閾値との間の前記回転速度で、前記ベクトル制御駆動及び前記第一位置検出で運転される第二運転領域に切り替えるモータ制御装置である。

また、上記目的を達成するための他の態様は、上記一態様のモータ制御装置と、前記モータと、前記モータに設けられ前記複数のホールセンサと、を備える車両である。

上記態様によれば、低回転時のモータ出力の安定化を達成できる。

本開示の一実施形態によるモータ制御装置及び車両の概略構成の一例を示すブロック図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置に設けられたインバータ部の回路構成の一例を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における運転領域を説明する図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における矩形波電圧駆動での電圧波形及びホール検出信号の信号波形の一例を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における第一位置検出を説明する図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置におけるベクトル制御駆動での電圧波形及びホール検出信号の信号波形の一例を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における第二位置検出を説明する図である。 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における駆動部及び検出部の切替動作の一例を示すフローチャートである。

［１．モータ制御装置及び車両の構成］
図１は、本開示の一実施形態によるモータ制御装置１０及び車両１の概略構成の一例を示すブロック図である。車両１は、モータ制御装置１０と、モータ制御装置１０によって制御されるモータ２０と、モータ２０に設けられ複数のホール検出信号（位置信号の一例）Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを出力する複数のホールセンサ（位置検出部の一例）２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと、を備えている。車両１として、自動車や原動機付自転車が挙げられる。

モータ２０は、例えばブラシレスモータで構成されている。モータ２０は、永久磁石（不図示）が設けられたロータ２３と、Ｕ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗ（いずれも固定子巻線の一例）が設けられたステータ（不図示）とを備えている。Ｕ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗは、１２０°間隔で配置されている。ホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、Ｕ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗとは６０°ずれた状態で１２０°間隔で配置されている。本実施形態では、ホールセンサ２２ｕはＵ相巻線２１ｕとＷ相巻線２１ｗとの間に配置され、ホールセンサ２２ｖはＵ相巻線２１ｕとＶ相巻線２１ｖとの間に配置され、ホールセンサ２２ｗはＶ相巻線２１ｖとＷ相巻線２１ｗとの間に配置されている。

次に、モータ制御装置１０の構成について図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すように、モータ制御装置１０は、モータ２０に設けられたＵ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗに接続された駆動部１１を備えている。モータ制御装置１０は、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに接続された検出部１２と、ホールセンサ２２ｕに接続された回転速度算出部１３とを備えている。モータ制御装置１０は、駆動部１１、検出部１２及び回転速度算出部１３に接続された切替部１４と、切替部１４に接続された指令部１５とを備えている。

駆動部１１は、モータ２０に設けられたＵ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗに矩形波電圧を印加してモータ２０を駆動する矩形波電圧駆動と、Ｕ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗに正弦波電圧を印加してモータ２０を駆動するベクトル制御駆動とによってモータ２０を選択的に駆動可能に構成されている。駆動部１１は、矩形波電圧駆動部１１１、ベクトル制御駆動部１１２及びインバータ部１１３を有している。矩形波電圧駆動部１１１は、切替部１４から入力される駆動切替信号Ｓｃｄ１によって、出力がインバータ部１１３に電気的に接続される状態とインバータ部１１３から電気的に切断される状態とに切り替えられる。ベクトル制御駆動部１１２は、切替部１４から入力される駆動切替信号Ｓｃｄ２によって、出力がインバータ部１１３に電気的に接続される状態とインバータ部１１３から電気的に切断される状態とに切り替えられる。矩形波電圧駆動部１１１及びベクトル制御駆動部１１２は、出力を例えばハイインピーダンス状態とすることにより、インバータ部１１３の入力から電気的に切断される。

駆動部１１は、切替部１４によって矩形波電圧駆動部１１１での動作に切り替えられた場合には、矩形波電圧駆動部１１１及びインバータ部１１３によって矩形波電圧駆動でモータ２０を駆動する。一方、駆動部１１は、切替部１４によってベクトル制御駆動部１１２での動作に切り替えられた場合には、ベクトル制御駆動部１１２及びインバータ部１１３によってベクトル制御駆動でモータ２０を駆動する。

矩形波電圧駆動部１１１は、指令部１５から入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊、インバータ部１１３から入力されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗ並びに検出部１２から入力されるモータ２０の回転角信号Ｓθを用いて、インバータ部１１３を駆動するためのパルス信号Ｐａｕ，Ｐａｖ，Ｐａｗ，Ｐａｘ，Ｐａｙ，Ｐａｚを生成する。以下、「パルス信号Ｐａｕ，Ｐａｖ，Ｐａｗ，Ｐａｘ，Ｐａｙ，Ｐａｚ」を「パルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚ」と略記する場合がある。

ベクトル制御駆動部１１２は、指令部１５から入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊、インバータ部１１３から入力されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗ並びに検出部１２から入力される回転角信号Ｓθを用いて、インバータ部１１３を駆動するためのパルス信号Ｐｂｕ，Ｐｂｖ，Ｐｂｗ，Ｐｂｘ，Ｐｂｙ，Ｐｂｚを生成する。以下、「パルス信号Ｐｂｕ，Ｐｂｖ，Ｐｂｗ，Ｐｂｘ，Ｐｂｙ，Ｐｂｚ」を「パルス信号Ｐｂｕ～Ｐｂｚ」と略記する場合がある。

駆動部１１は、切替部１４によってモータ２０の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えられた場合には、パルス信号Ｐａｕ，Ｐａｖ，Ｐａｗ，Ｐａｘ，Ｐａｙ，Ｐａｚをパルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚとしてインバータ部１１３に入力させる。また、駆動部１１は、切替部１４によってモータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替えられた場合には、パルス信号Ｐｂｕ，Ｐｂｖ，Ｐｂｗ，Ｐｂｘ，Ｐｂｙ，Ｐｂｚをパルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚとしてインバータ部１１３に入力させる。以下、「パルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ」を「パルス信号Ｐｕ～Ｐｚ」と略記する場合がある。

図２は、インバータ部１１３の回路構成の一例を示している。
図２に示すように、インバータ部１１３は、正極側の直流電圧が印加される正極側ラインＬｐと負極側の直流電圧が印加される負極側ラインＬｎとの間で、６個の半導体素子Ｑｕ，Ｑｖ，Ｑｗ，Ｑｘ，Ｑｙ，Ｑｚをフルブリッジ接続して構成されている。以下、「半導体素子Ｑｕ，Ｑｖ，Ｑｗ，Ｑｘ，Ｑｙ，Ｑｚ」を「半導体素子Ｑｕ～Ｑｚ」と略記する場合がある。半導体素子Ｑｕ，Ｑｘは、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎの間で直列に接続され、Ｕ相アーム１１３ｕを構成する。半導体素子Ｑｖ，Ｑｙは、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎの間で直列に接続され、Ｖ相アーム１１３ｖを構成する。半導体素子Ｑｗ，Ｑｚは、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎの間で直列に接続され、Ｗ相アーム１１３ｗを構成する。半導体素子Ｑｕ～Ｑｚは、パワー半導体素子と、当該パワー半導体素子に逆並列接続された還流ダイオードとを有している。

半導体素子Ｑｕに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｕが入力され、半導体素子Ｑｘに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｘが入力される。半導体素子Ｑｖに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｖが入力され、半導体素子Ｑｙに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｙが入力される。半導体素子Ｑｗに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｗが入力され、半導体素子Ｑｚに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Ｐｚが入力される。半導体素子Ｑｕ～Ｑｚは、パルス信号Ｐｕ～Ｐｚによって所定のタイミング且つ所定の順序でオン／オフ制御される。これにより、Ｕ相アーム１１３ｕは、モータ２０（図１参照）に設けられたＵ相巻線２１ｕに半導体素子Ｑｕ，Ｑｘの接続部からＵ相交流電圧Ｖｕを出力する。Ｖ相アーム１１３ｖは、モータ２０に設けられたＶ相巻線２１ｖに半導体素子Ｑｖ，Ｑｙの接続部からＶ相交流電圧Ｖｖを出力する。Ｗ相アーム１１３ｗは、モータ２０に設けられたＷ相巻線２１ｗに半導体素子Ｑｗ，Ｑｚの接続部からＷ相交流電圧Ｖｗを出力する。

インバータ部１１３が動作することによって、インバータ部１１３及びモータ２０の間に流れる交流のＵ相電流ＩｕがＵ相アーム１１３ｕから駆動部１１に出力され、インバータ部１１３及びモータ２０の間に流れる交流のＶ相電流ＩｖがＶ相アーム１１３ｖから駆動部１１に出力され、インバータ部１１３及びモータ２０の間に流れる交流のＷ相電流ＩｗがＷ相アーム１１３ｗから駆動部１１に出力される。

検出部１２は、モータ２０に設けられたロータ２３の回転位置を示す複数のホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの信号レベルの組合せに基づく第一位置検出と、複数のホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうちのいずれか１つの信号レベルの変化に基づく第二位置検出とによって当該回転位置を選択的に検出可能に構成されている。図１に示すように、検出部１２は、第一位置検出を実行する第一位置検出部１２１と、第二位置検出を実行する第二位置検出部１２２とを有している。

第一位置検出部１２１には、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕから出力されるホール検出信号Ｈｕと、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｖから出力されるホール検出信号Ｈｖと、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｗから出力されるホール検出信号Ｈｗとが入力される。詳細は後述するが、第一位置検出部１２１は、モータ２０から入力されるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧レベルの組合せに基づいて、モータ２０での回転磁界の角度（電気角）を決定する。第二位置検出部１２２には、例えばホール検出信号Ｈｕが入力される。詳細は後述するが、第二位置検出部１２２は、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ（すなわち、信号レベルが変化するタイミング）に基づいて電気角を決定する。

第一位置検出部１２１及び第二位置検出部１２２は、決定した電気角に基づいて、モータ２０に設けられたロータ２３の回転位置（すなわち回転角）を検出する。ロータ２３に設けられた永久磁石の磁極数をｐとすると、第一位置検出部１２１及び第二位置検出部１２２は、ロータ２３の回転角を以下の式（１）によって検出する。
回転角＝電気角×２／ｐ ・・・（１）

第一位置検出部１２１は、式（１）に基づいて、ロータ２３の回転角θ１を検出し、回転角θ１の情報を含む回転角信号Ｓθ１を駆動部１１に出力する。第二位置検出部１２２は、式（１）に基づいて、ロータ２３の回転角θ２を検出し、回転角θ２の情報を含む回転角信号Ｓθ２を駆動部１１に出力する。本実施形態では、第二位置検出部１２２は、ホール検出信号Ｈｕを用いて回転角θ２を検出するようになっているが、ホール検出信号Ｈｖ又はホール検出信号Ｈｗを用いて回転角θ２を検出するようになっていてもよい。

第一位置検出部１２１は、切替部１４から入力される検出切替信号Ｓｃｐ１によって、出力が駆動部１１に電気的に接続された状態と駆動部１１から電気的に切断された状態とに切り替えられる。第二位置検出部１２２は、切替部１４から入力される検出切替信号Ｓｃｐ２によって、出力が駆動部１１に電気的に接続された状態と駆動部１１から電気的に切断された状態とに切り替えられる。第一位置検出部１２１及び第二位置検出部１２２は、例えば出力をハイインピーダンス状態とすることにより、駆動部１１の入力から電気的に切断されるようになっている。

切替部１４は、モータ２０の回転速度に基づいて、駆動部１１に対してモータ２０の駆動を矩形波電圧駆動又はベクトル制御駆動に切り替えさせ、かつ検出部１２に対してロータ２３の回転位置の検出を第一位置検出又は第二位置検出に切り替えさせるように構成されている。

切替部１４は、モータ２０を矩形波電圧駆動で駆動する場合には、矩形波電圧駆動部１１１の出力をインバータ部１１３に電気的に接続させ、かつベクトル制御駆動部１１２の出力をインバータ部１１３から電気的に切断させる。一方、切替部１４は、モータ２０をベクトル制御駆動で駆動する場合には、矩形波電圧駆動部１１１の出力をインバータ部１１３から電気的に切断させ、かつベクトル制御駆動部１１２の出力をインバータ部１１３に電気的に接続させる。このため、駆動部１１は、矩形波電圧駆動部１１１の出力とベクトル制御駆動部１１２の出力とが接続されてインバータ部１１３の入力に接続される構成を有していても、パルス信号Ｐａｕ～Ｐａｗとパルス信号Ｐｂｕ～Ｐｂｗとを混信せずにいずれか一方のパルス信号のみをパルス信号Ｐｕ～Ｐｗとしてインバータ部１１３に入力することができる。

切替部１４は、第一位置検出部１２１の出力を駆動部１１に電気的に接続させる場合には第二位置検出部１２２の出力を駆動部１１から電気的に切断させる。一方、切替部１４は、第二位置検出部１２２の出力を駆動部１１に電気的に接続させる場合には第一位置検出部１２１の出力を駆動部１１から電気的に切断させる。このため、検出部１２は、第一位置検出部１２１の出力と第二位置検出部１２２の出力とが接続されて駆動部１１の入力に接続される構成を有していても、回転角信号Ｓθ１と回転角信号Ｓθ２とを混信せずにいずれか一方の回転角信号のみを回転角信号Ｓθとして駆動部１１に入力することができる。

回転速度算出部（算出部の一例）１３は、複数のホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうちのいずれか１つに基づいてモータ２０の回転速度ωを算出する。本実施形態では、回転速度算出部１３は、例えばホール検出信号Ｈｕを用いてモータ２０の回転速度ω（より具体的にはロータ２３の回転角速度）を算出する。しかしながら、回転速度算出部１３は、ホール検出信号Ｈｖ又はホール検出信号Ｈｗを用いてモータ２０の回転速度ωを算出してもよい。ロータ２３に設けられた永久磁石の磁極数をｐとし、ホール検出信号Ｈｕの周波数をｆとすると、回転速度算出部１３は、モータ２０の回転速度ωを以下の式（２）によって算出する。
ω＝２×π×ｆ／（ｐ／２）
＝２×π×２×ｆ／ｐ ・・・（２）

回転速度算出部１３は、算出した回転速度ωの情報を含む回転速度信号Ｓωを切替部１４に出力する。切替部１４には、回転速度算出部１３から入力される回転速度信号Ｓωに含まれる回転速度ωと比較する低回転速度閾値及び高回転速度閾値（詳細は後述する）が設定されている。切替部１４は、駆動部１１に対してモータ２０の駆動を、モータ２０の回転速度ωが低回転速度閾値よりも低い場合に矩形波電圧駆動に切り替えさせ、回転速度ωが低回転速度閾値以上の場合にベクトル制御駆動に切り替えさせる。さらに、切替部１４は、検出部１２に対してロータ２３の回転位置の検出を、低回転速度閾値より高い値に設定された高回転速度閾値よりも回転速度ωが低い場合に第一位置検出に切り替えさせ、回転速度ωが高回転速度閾値以上の場合に第二位置検出に切り替えさせる。詳細は後述するが、モータ制御装置１０は、モータ２０の回転速度ωに応じて、モータ２０の駆動方法及びロータ２３の回転位置の検出方法を切り替えることにより、モータ２０が発生する音や振動が増大することを防止して、モータ２０の出力を安定化することができる。

指令部１５は、外部から入力される例えばアクセル開度などに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を生成する。指令部１５は、生成したｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を矩形波電圧駆動部１１１に出力する。指令部１５は、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊をベクトル制御駆動部１１２に出力する。

［２．モータ制御装置におけるモータの運転領域］
本実施形態によるモータ制御装置１０におけるモータの運転領域について図１及び図２を参照しつつ図３から図７を用いて説明する。図３は、モータ制御装置１０におけるモータ２０の運転領域を説明する図である。図３では、左から右に向かってモータの回転速度が上昇することが表されている。

図３に示すように、モータ制御装置１０におけるモータの運転領域は、低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２及び高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２に対応付けて、矩形波電圧駆動及び第一位置検出で運転される第一運転領域と、ベクトル制御駆動及び第一位置検出で運転される第二運転領域と、ベクトル制御駆動及び第二位置検出で運転される第三運転領域とに区分されている。切替部１４（図１参照）は、モータ２０の運転領域を回転速度ωに応じて、第一運転領域、第二運転領域及び第三運転領域に切り替える。

低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２及び高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２のそれぞれは、回転速度ωが上昇する場合と回転速度ωが下降する場合とで異なる値に設定されている。本実施形態では、低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２及び高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２のそれぞれは、回転速度ωが上昇する場合よりも回転速度ωが下降する場合の方が低い値に設定されている。

具体的には、モータ２０の回転速度が上昇する際に回転速度ωと比較される低回転速度閾値Ｌｔｈ１は、モータ２０の回転速度が下降する際に回転速度ωと比較される低回転速度閾値Ｌｔｈ２よりも大きい値に設定されている。モータ２０の回転速度が上昇する際に回転速度ωと比較される高回転速度閾値Ｈｔｈ１は、モータ２０の回転速度が下降する際に回転速度ωと比較される高回転速度閾値Ｈｔｈ２よりも大きい値に設定されている。低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２及び高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２のそれぞれは、極低回転領域の回転速度に設定される。例えば、低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２は、１から１０［ｒａｄ／ｍｉｎ］の間の値に設定され、高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２は、１００から１０００［ｒａｄ／ｍｉｎ］の間の値に設定される。

ところで、低回転速度閾値Ｌｔｈ１及び低回転速度閾値Ｌｔｈ２を同じ値に設定した場合に、モータ２０の回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２を跨ぎながら短時間で増減すると、モータ２０のＵ相巻線２１ｕに印加されるＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相巻線２１ｖに印加されるＶ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相巻線２１ｗに印加されるＷ相交流電圧Ｖｗの電圧波形が正弦波と矩形波とで繰り返し切り替えられる。これにより、モータ２０に印加されるＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗが乱れ、モータ２０のＵ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗに流れる相電流も乱れる。その結果、モータ２０が発生する音や振動が増加してしまう。

また、高回転速度閾値Ｈｔｈ１及び高回転速度閾値Ｈｔｈ２を同じ値に設定した場合に、モータ２０の回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２を跨ぎながら短時間で増減すると、低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２と同様の理由により、モータ２０が発生する音や振動が増加してしまう。

モータ制御装置１０では、モータ２０の回転速度ωが短時間で増減しても、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２を跨がないように、低回転速度閾値Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２が異なる値に設定されている。同様に、モータ制御装置１０では、モータ２０の回転速度ωが短時間で増減しても、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２を跨がないように、高回転速度閾値Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２が異なる値に設定されている。これにより、モータ制御装置１０は、モータ２０が発生する音や振動の増加を防止することができる。

矩形波電圧駆動は、ホール検出信号の変化に基づいて、通電パターンを切り替える制御であるため、極低回転でのパルス間時間に基づいた回転数算出ができない領域でも、通電制御が可能であるという利点を有している。一方、矩形波電圧駆動は、高効率化を図ることが困難であるという欠点を有している。

ベクトル制御駆動は、モータのトルクの脈動が理論上なくなり、音、振動、効率、トルク精度及び過渡特性の面で矩形波電圧駆動よりも優れているという利点を有している。一方、ベクトル制御駆動は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によってひずみの少ない正弦波のＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流を生成するため、高い演算能力をもつコントローラが必要になるという欠点を有している。また、ベクトル制御駆動は、モータに設けられたロータの磁極位置をより正確に検出する必要があるという欠点を有している。

６ステップ角度算出を用いる第一位置検出は、モータに設けられたロータの位置を細かく観測できるため、モータの低回転時でも精度よくロータ位置の検出を行うことができるという利点を有している。一方、第一位置検出は、３つのホールセンサの取付位置の誤差によって、ホール検出信号のエッジの間隔がばらついて、ロータの検出位置に誤差が生じるという欠点を有している。当該誤差は、特にモータの高回転時において大きくなる。

１つのホール検出信号の信号レベルの変化を用いる第二位置検出は、モータの高回転時に観測周波数を抑えることができるため、モータの位置検出の処理負荷を低減できるという利点を有している。一方、第二位置検出は、ロータ位置を算出するための分解能が低いため、モータの低回転時での位置検出の精度が特に低下するという欠点を有している。

このように、矩形波電圧駆動、ベクトル制御駆動、第一位置検出及び第二位置検出のそれぞれは、利点及び欠点を有している。そこで、モータ制御装置１０は、モータ２０の回転速度に応じてモータ２０の運転領域を区分して、矩形波電圧駆動、ベクトル制御駆動、第一位置検出及び第二位置検出のそれぞれの利点を利用してモータ２０を制御するようになっている。

図３に示すように、第一運転領域では、矩形波電圧駆動によってモータ２０が駆動され、第一位置検出によってロータ２３の回転位置（すなわち回転角）が検出される。第二運転領域では、ベクトル制御駆動によってモータ２０が駆動され、第一位置検出によってロータ２３の回転位置が検出される。第三運転領域では、ベクトル制御駆動によってモータ２０が駆動され、第二位置検出によってロータ２３の回転位置が検出される。

これにより、モータ制御装置１０は、モータ２０の回転速度が低回転時の第一運転領域では、低回転でも高出力が得られる矩形波電圧駆動によってモータ２０を駆動するとともに、モータの低回転時でもロータ２３の回転位置を高精度に検出できる第一位置検出によってロータ２３の回転位置（回転角）を検出できる。また、モータ制御装置１０は、第一運転領域よりもモータ２０の回転速度が速い第二運転領域では、音、振動、効率、トルク精度及び過渡特性の面で矩形波電圧駆動よりも優れているベクトル制御駆動によってモータ２０を駆動するとともに、第一位置検出によってロータ２３の回転位置（回転角）を検出できる。さらに、モータ制御装置１０は、モータ２０の回転速度が高回転時の第三運転領域では、ベクトル制御駆動によってモータ２０を駆動するとともに、第一位置検出部よりも処理負荷の低い第二位置検出によってロータ２３の回転位置（回転角）を検出できる。

次に、第一運転領域において実行される矩形波電圧駆動及び第一位置検出について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、切替部１４によってモータ２０の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えられた駆動部１１（図１参照）が、モータ２０に出力するＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗの電圧波形の一例と、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ（図１参照）から出力されるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧波形の一例とを模式的に示す図である。図５は、図４に示すホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧波形と、６ステップ角度算出を用いる第一位置検出でのホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの組合せとモータ２０の回転角θ１との関係の一例とを模式的に示す図である。

矩形波電圧駆動を実行する矩形波電圧駆動部１１１（図１参照）は、パルス信号Ｐｕ～Ｐｚ（図１参照）としてインバータ部１１３に入力されるパルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚ（図１参照）を生成する。パルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚは、モータ２０の回転角θに対応するＵ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗの励磁パターンに従うＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗをインバータ部１１３（図２参照）からモータ２０に出力させるための信号である。矩形波電圧駆動では、矩形波電圧駆動部１１１から入力されるパルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚによって、インバータ部１１３に設けられた６個の半導体素子Ｑｕ～Ｑｚ（図２参照）のうち、一相はハイサイド側をオン状態、他の一相はローサイド側をオン状態、残りの相は両サイドともオフ状態という制御パターンでスイッチングが制御される。これにより、図４に示すように、Ｕ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗは、電気角が３６０°回転する期間（すなわち、電気角の１周期）において、１２０°の期間では正のパルス信号となり、次の６０°の期間では０Ｖ一定の信号となり、次の１２０°の期間では負のパルス信号となり、最後の６０°の期間では０Ｖ一定の信号となる。Ｕ相交流電圧Ｖｕは、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗは、電気角が互いに１２０°ずれた信号となる。

矩形波電圧駆動部１１１によって生成されるパルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚは、インバータ部１１３から入力されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを、指令部１５から入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に追従させるための信号でもある。このようなパルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚによってインバータ部１１３が繰り返し動作することにより、矩形パルス状のＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗのデューティ比が変化する。その結果、モータ２０の回転速度は所望の値に近づいていく。

モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、Ｕ相巻線２１ｕ、Ｖ相巻線２１ｖ及びＷ相巻線２１ｗとは６０°ずれた状態で１２０°間隔で配置されている（図１参照）。このため、図４及び図５に示すように、ホールセンサ２２ｕから出力されるホール検出信号Ｈｕ、ホールセンサ２２ｖから出力されるホール検出信号Ｈｖ及びホールセンサ２２ｗから出力されるホール検出信号Ｈｗは、位相が互いに１２０°ずれた信号波形を有する。また、ホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの１周期は、モータ２０の電気角の１周期と一致する。

図５に示すように、第一位置検出部１２１（図１参照）は、ホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧レベルの組合せに応じて電気角を例えば階段状に決定する。第一位置検出部１２１は例えば、ホール検出信号Ｈｕの電圧レベルがハイレベル、ホール検出信号Ｈｖの電圧レベルがローレベル、かつホール検出信号Ｈｗの電圧レベルがハイレベルの場合、電気角を０°（３６０°）と決定する。また、第一位置検出部１２１は例えば、ホール検出信号Ｈｕの電圧レベルがハイレベル、ホール検出信号Ｈｖの電圧レベルがローレベル、かつホール検出信号Ｈｗの電圧レベルがローレベルの場合、電気角を６０°と決定する。

第一位置検出部１２１は、このようにして決定した電気角に基づいてロータ２３の回転角θ１を０°から３６０°（０°）まで階段状に検出する。第一位置検出部１２１は、上述の式（１）を用いて、モータ２０における回転角θ１を検出する。

第一運転領域では、切替部１４は、モータ２０の駆動を矩形波電圧駆動に切り替え、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。このため、第一位置検出部１２１の出力が駆動部１１の入力に電気的に接続されるため、第一位置検出部１２１で検出された回転角θ１の情報を含む回転角信号Ｓθ１が回転角信号Ｓθとして駆動部１１に入力される。これにより、矩形波電圧駆動部１１１は、第一位置検出部１２１で検出されたモータ２０の回転角θ１に対応する励磁パターンにＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗを従わせるためのパルス信号Ｐａｕ～Ｐａｚを生成する。

次に、第二運転領域において実行されるベクトル制御駆動及び第一位置検出について、図６を参照して説明する。図６は、切替部１４によってモータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替えられた駆動部１１が、モータ２０に出力するＵ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗの電圧波形の一例と、モータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗから出力されるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧波形の一例とを模式的に示す図である。

ベクトル制御駆動を実行するベクトル制御駆動部１１２（図１参照）は、インバータ部１１３から入力されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが指令部１５から入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に追従させるためのパルス信号Ｐｂｕ～Ｐｂｚを生成してインバータ部１１３に出力する。ベクトル制御駆動では、インバータ部１１３に設けられた６個の半導体素子Ｑｕ～Ｑｚは、パルス信号Ｐｕ～Ｐｚとしてベクトル制御駆動部１１２から入力されるパルス信号Ｐｂｕ～Ｐｂｚによって矩形波電圧駆動と同様にスイッチングが制御される。これにより、図６に示すように、Ｕ相交流電圧Ｖｕ、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗは、電気角が３６０°回転する期間と１周期が一致する正弦波信号となる。Ｕ相交流電圧Ｖｕは、Ｖ相交流電圧Ｖｖ及びＷ相交流電圧Ｖｗは、電気角が互いに１２０°ずれた信号となる。

インバータ部１１３から入力されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが切替部１４から入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に追従するように、駆動部１１がベクトル制御駆動を繰り返し実行することにより、モータ２０の回転速度は所望の値に近づいていく。

図６に示すように、ホールセンサ２２ｕから出力されるホール検出信号Ｈｕは、Ｕ相交流電圧Ｖｕの周期と一致する周期を有し、Ｕ相交流電圧Ｖｕが正の場合に正の電圧となり、Ｕ相交流電圧Ｖｕが負の場合に０Ｖとなる矩形波の信号となる。ホールセンサ２２ｖから出力されるホール検出信号Ｈｖは、Ｖ相交流電圧Ｖｖの周期と一致する周期を有し、Ｖ相交流電圧Ｖｖが正の場合に正の電圧となり、Ｖ相交流電圧Ｖｖが負の場合に０Ｖとなる矩形波の信号となる。ホールセンサ２２ｗから出力されるホール検出信号Ｈｗは、Ｗ相交流電圧Ｖｗの周期と一致する周期を有し、Ｗ相交流電圧Ｖｗが正の場合に正の電圧となり、Ｗ相交流電圧Ｖｗが負の場合に０Ｖとなる矩形波の信号となる。ホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、位相が互いに１２０°ずれた信号波形を有し、ホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの１周期は、モータ２０の電気角の１周期と一致する。

図４及び図６に示すように、ベクトル制御駆動におけるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、矩形波電圧駆動におけるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗと同じ信号波形を有している。このため、第一位置検出部１２１は、モータ２０の駆動がベクトル制御駆動である第二運転領域においても、モータ２０の駆動が矩形波電圧駆動である第一運転領域と同様の方法によって、ロータ２３の回転位置（すなわち回転角）を検出することができる。

第二運転領域では、切替部１４は、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。このため、第一位置検出部１２１の出力が駆動部１１の入力に電気的に接続されるため、第一位置検出部１２１で検出された回転角θ１の情報を含む回転角信号Ｓθ１が回転角信号Ｓθとして駆動部１１に入力される。これにより、ベクトル制御駆動部１１２は、ベクトル制御駆動を実行するためのモータ２０の回転角として、第一位置検出部１２１で検出されたモータ２０の回転角θ１を用いる。

次に、第三運転領域において実行されるベクトル制御駆動及び第二位置検出について、図７を用いて説明する。図７は、第三運転領域におけるモータ２０に設けられたホールセンサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗから出力されるホール検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電圧波形の一例と、第二位置検出でのホール検出信号Ｈｕとモータ２０の回転角θ２との関係の一例を模式的に示す図である。

駆動部１１は、第三運転領域において、第二運転領域と同様の動作によってベクトル制御駆動を実行する。このため、第三運転領域におけるベクトル制御駆動の説明は省略する。

図７に示すように、第三運転領域においてホールセンサ２２ｕから出力されるホール検出信号Ｈｕは、第二運転領域においてホールセンサ２２ｕから出力されるホール検出信号Ｈｕと同じ信号波形（図６参照）を有している。第二位置検出部１２２（図１参照）は、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ（すなわち、信号レベルが変化するタイミング）に基づいて電気角を例えば線形状に決定する。第二位置検出部１２２は例えば、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジを電気角０°（３６０°）と決定し、ホール検出信号Ｈｕの立ち下がりエッジを電気角１８０°と決定する。さらに、第二位置検出部１２２は例えば、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの間で電気角が線形状に単調増加すると仮定して、０°と１８０°の間及び１８０°と０°（３６０°）との間の電気角を決定する。

第二位置検出部１２２は、このようにして決定した電気角に基づいて、ロータ２３の回転角を０°から３６０°（０°）まで線形状に検出する。第二位置検出部１２２は、上述の式（１）を用いて、ロータ２３の回転角θ２を検出する。本実施形態では、第二位置検出部１２２は、ホール検出信号Ｈｕを用いて回転角θ２を検出するようになっているが、ホール検出信号Ｈｖ又はホール検出信号Ｈｗを用いて回転角θ２を検出するようになっていてもよい。

第三運転領域では、切替部１４は、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ロータ２３の位置検出を第二位置検出に切り替える。このため、第二位置検出部１２２の出力が駆動部１１の入力に電気的に接続されるため、第二位置検出部１２２で検出された回転角θ２の情報を含む回転角信号Ｓθ２が回転角信号Ｓθとして駆動部１１に入力される。これにより、ベクトル制御駆動部１１２は、ベクトル制御駆動を実行するためのモータ２０の回転角として、第二位置検出部１２２で検出されたモータ２０の回転角θ２を用いる。

［３．モータ制御装置の動作］
本実施形態によるモータ制御装置１０の動作について図１及び図３を参照しつつ図８を用いて説明する。図８は、モータ制御装置１０の動作の流れの一例を示すフローチャートである。図８に示す処理は、例えばモータ制御装置１０に電源が投入される（すなわち電源がオン状態にされる）ことによって開始される。

モータ制御装置１０（図１参照）がモータ２０（図１参照）の制御を開始すると、ステップＳ１１において、切替部１４（図１参照）は、モータ２０の回転速度が上昇しているか否かを判定する。切替部１４は、回転速度算出部１３（図１参照）から入力される回転速度信号Ｓωを時間微分し、時間微分した結果が正の場合は、モータ２０の回転速度が上昇していると判定し（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２の処理に移行する。一方、切替部１４は、当該結果が負又はゼロの場合は、モータ２０の回転速度が上昇していないと判定し（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ２３の処理に移行する。

ステップＳ１２において、切替部１４は、回転速度算出部１３から入力される回転速度信号Ｓωに含まれる回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１よりも低いか否かを判定する。切替部１４は、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１よりも低いと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３の処理に移行する。一方、切替部１４は、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１以上であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１６の処理に移行する。

ステップＳ１３において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第一運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ１３の次のステップＳ１４において、モータ２０の駆動を矩形波電圧駆動に切り替え、ステップＳ１４の次のステップＳ１５において、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ１５の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。

ステップＳ１６において、切替部１４は、回転速度算出部１３から入力される回転速度信号Ｓωに含まれる回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１以上かつ高回転速度閾値Ｈｔｈ１よりも低い範囲に含まれるか否かを判定する。切替部１４は、回転速度ωが当該範囲に含まれると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７の処理に移行する。一方、切替部１４は、回転速度ωが当該範囲に含まれていないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ２０の処理に移行する。

ステップＳ１７において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第二運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ１７の次のステップＳ１８において、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ステップＳ１８の次のステップＳ１９において、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ１９の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。なお、切替部１４は、ロータ２３の位置検出がすでに第一位置検出に切り替えられている場合には、ステップＳ１９において特別な処理を実行せずに、ステップＳ３６の処理に移行してもよい。

ステップＳ２０において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第三運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ２０の次のステップＳ２１において、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ステップＳ２１の次のステップＳ２２において、ロータ２３の位置検出を第二位置検出に切り替える。なお、切替部１４は、モータ２０の駆動がすでにベクトル制御駆動に切り替えられている場合には、ステップＳ２１において特別な処理を実行せずに、ステップＳ２２の処理に移行してもよい。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ２２の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。

ステップＳ２３において、切替部１４は、モータ２０の回転速度が下降しているか否かを判定する。切替部１４は、ステップＳ１１において取得した回転速度信号Ｓωの時間微分の結果が負の場合は、モータ２０の回転速度が下降していると判定し（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２４の処理に移行する。一方、切替部１４は、当該結果がゼロの場合は、モータ２０の回転速度が下降していないと判定し（ステップＳ２３：ＮＯ）、ステップＳ３５の処理に移行する。

ステップＳ２４において、切替部１４は、回転速度算出部１３から入力される回転速度信号Ｓωに含まれる回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ２以上であるか否かを判定する。切替部１４は、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ２以上であると判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２５の処理に移行する。一方、切替部１４は、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ２以上でないと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２８の処理に移行する。

ステップＳ２５において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第三運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ２５の次のステップＳ２６において、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ステップＳ２６の次のステップＳ２７において、ロータ２３の位置検出を第二位置検出に切り替える。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ２７の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。

ステップＳ２８において、切替部１４は、回転速度算出部１３から入力される回転速度信号Ｓωに含まれる回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ２以上かつ高回転速度閾値Ｈｔｈ２よりも低い範囲に含まれるか否かを判定する。切替部１４は、回転速度ωが当該範囲に含まれると判定した場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、ステップＳ２９の処理に移行する。一方、切替部１４は、回転速度ωが当該範囲に含まれていないと判定した場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、ステップＳ３２の処理に移行する。

ステップＳ２９において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第二運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ２９の次のステップＳ３０において、モータ２０の駆動をベクトル制御駆動に切り替え、ステップＳ３０の次のステップＳ３１において、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。なお、切替部１４は、モータ２０の駆動がすでにベクトル制御駆動に切り替えられている場合には、ステップＳ３０において特別な処理を実行せずに、ステップＳ３１の処理に移行してもよい。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ３１の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。

ステップＳ３２において、切替部１４は、モータ２０の運転領域を第一運転領域（図３参照）に切り替え、ステップＳ３２の次のステップＳ３３において、モータ２０の駆動を矩形波電圧駆動に切り替え、ステップＳ３３の次のステップＳ３４において、ロータ２３の位置検出を第一位置検出に切り替える。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ３４の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。なお、切替部１４は、ロータ２３の位置検出がすでに第一位置検出に切り替えられている場合には、ステップＳ３４において特別な処理を実行せずに、ステップＳ３６の処理に移行してもよい。

ステップＳ３５において、切替部１４は、モータ２０の駆動及びロータ２３の位置検出の制御を現在の状態で維持する。モータ制御装置１０は、切替部１４におけるステップＳ３５の処理が終了したらステップＳ３６の処理に移行する。ステップＳ３５の処理は、ステップＳ１１においてモータ２０の回転速度が上昇していないと判定され、かつステップＳ２３においてモータ２０の回転速度が下降していないと判定された場合、すなわちモータ２０の回転速度が一定であると判定された場合に実行される。このため、ステップＳ３５においてモータ２０の運転領域を変更する必要がないため、切替部１４は、現在の制御状態を維持する。

ステップＳ３６において、モータ制御装置１０を動作させるための電源がオフ状態であるか否かを判定する。モータ制御装置１０に入力される電源の電圧値が所定値よりも低い場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）には、モータ制御装置１０は、電源がオフ状態であると判定して動作を終了する。一方、モータ制御装置１０に入力される電源の電圧値が所定値以上の場合（ステップＳ３６：ＮＯ）には、モータ制御装置１０は、電源がオフ状態でないと判定し、ステップＳ１１の処理に戻る。

［４．他の実施形態］
駆動部１１は、矩形波電圧駆動部１１１及びベクトル制御駆動部１１２のうちの非選択の方の動作を停止し、検出部１２は、第一位置検出部１２１及び第二位置検出部１２２のうちの非選択の方の動作を停止するように構成されていてもよい。これにより、モータ制御装置１０は、処理負荷の低減を図ることができる。

上記実施形態によるモータ制御装置１０の動作では、ステップＳ１６の処理において、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ１以上かつ高回転速度閾値Ｈｔｈ１よりも低い範囲に含まれないと判定された場合には、次のステップＳ２０の処理で運転領域を第三運転領域に切り替えるように処理されるが、これに限られない。例えば、ステップＳ１６の処理とステップＳ２０の処理の間に、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ１以上であるか否かを判定する処理が実行されてもよい。当該処理において、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ１以上であると判定された場合には、ステップＳ２０の処理に移行され、回転速度ωが高回転速度閾値Ｈｔｈ１以上でないと判定された場合には、ステップＳ３６の処理に移行されてもよい。これにより、ステップＳ１２及びステップＳ１６の処理において判定エラーが生じていたとしても、モータ２０が本来動作すべき運転領域とは異なる運転領域で動作してしまうことを防止できる。

上記実施形態によるモータ制御装置１０の動作では、ステップＳ２８の処理において、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ２以上かつ高回転速度閾値Ｈｔｈ２よりも低い範囲に含まれないと判定された場合には、次のステップＳ３２の処理で運転領域を第一運転領域に切り替えるように処理されるが、これに限られない。例えば、ステップＳ２８の処理とステップＳ３２の処理の間に、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ２よりも低いか否かを判定する処理が実行されてもよい。当該処理において、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ２よりも低いと判定された場合には、ステップＳ３２の処理に移行され、回転速度ωが低回転速度閾値Ｌｔｈ２よりも低くないと判定された場合には、ステップＳ３６の処理に移行されてもよい。これにより、ステップＳ２４及びステップＳ２８の処理において判定エラーが生じていたとしても、モータ２０が本来動作すべき運転領域とは異なる運転領域で動作してしまうことを防止できる。

上記実施形態では、第二位置検出部１２２は、ホール検出信号Ｈｕの立ち上りエッジ及び立ち下りのエッジに基づいて電気角を決定しているが、これに限られない。第二位置検出部１２２は、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジのみに基づいて電気角を例えば線形状に決定してもよい。この場合、第二位置検出部１２２は例えば、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジを電気角０°と決定し、ホール検出信号Ｈｕの次の立ち上がりエッジを電気角３６０°（０°）と決定する。さらに、第二位置検出部１２２は例えば、ホール検出信号Ｈｕの立ち上がりエッジ及び次の立ち上がりエッジの間で電気角が線形状に単調増加すると仮定して、０°と３６０°（０°）との間の電気角を決定する。

［５．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成の具体例である。

（構成１）モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す複数の位置信号の信号レベルの組合せに基づく第一位置検出と、前記複数の位置信号のうちのいずれか１つの信号レベルの変化に基づく第二位置検出とによって前記回転位置を選択的に検出可能な検出部と、前記モータの回転速度に基づいて、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせ、かつ前記検出部に対して前記回転位置の検出を前記第一位置検出又は前記第二位置検出に切り替えさせる切替部と、を備え、前記切替部は、前記モータの回転速度が低回転速度閾値よりも低い場合に前記矩形波電圧駆動に切り替えさせ、前記回転速度が前記低回転速度閾値以上の場合に前記ベクトル制御駆動に切り替えさせ、前記低回転速度閾値より高い値に設定された高回転速度閾値よりも前記回転速度が低い場合に前記第一位置検出に切り替えさせ、前記回転速度が前記高回転速度閾値以上の場合に前記第二位置検出に切り替えさせるモータ制御装置。
構成１のモータ制御装置によれば、モータの回転速度が低い場合は、第一位置検出によってモータの回転角を高分解能で算出でき、かつ矩形波電圧駆動によって高出力な駆動が可能となる。また、構成１のモータ制御装置によれば、モータの回転速度が高い場合は、第二位置検出によってモータの回転角が算出されるため、高回転時のモータの回転角の分解能を下げることで処理負荷が低減されるとともに、ベクトル制御駆動よってモータの振動が少ない駆動が可能となる。したがって、全ての回転速度領域において効率がよくかつ振動の少ない駆動を行うことができる。その結果、構成１のモータ制御装置によれば、低回転時のモータ出力の安定化を達成でき、延いてはエネルギー効率の改善に寄与することができる。

（構成２）前記モータの運転領域は、前記低回転速度閾値及び前記高回転速度閾値に対応付けて、前記矩形波電圧駆動及び前記第一位置検出で運転される第一運転領域と、前記ベクトル制御駆動及び前記第一位置検出で運転される第二運転領域と、前記ベクトル制御駆動及び前記第二位置検出で運転される第三運転領域とに区分されており、前記切替部は、前記運転領域を前記回転速度に応じて、前記第一運転領域、前記第二運転領域及び前記第三運転領域に切り替える構成１に記載のモータ制御装置。
構成２のモータ制御装置によれば、モータの回転速度に応じて、より効率のよいモータの駆動を行うことができる。

（構成３）前記低回転速度閾値及び前記高回転速度閾値のそれぞれは、前記回転速度が上昇する場合と前記回転速度が下降する場合とで異なる値に設定されている構成１又は２に記載のモータ制御装置。
構成３のモータ制御装置によれば、モータの駆動方法及びロータの回転位置の算出方法を切り替えるための回転速度閾値を跨ぐようにモータの回転速度が短時間で増減した場合に、モータに印加される電圧やモータに流れる電流が頻繁に変化することを防止できる。その結果、モータの騒音や振動を低減することができる。

（構成４）前記低回転速度閾値及び前記高回転速度閾値のそれぞれは、前記回転速度が上昇する場合よりも前記回転速度が下降する場合の方が低い値に設定されている構成３に記載のモータ制御装置。
構成４のモータ制御装置によれば、モータの騒音や振動を低減することができる。

（構成５）前記複数の位置信号のうちのいずれか１つに基づいて前記回転速度を算出する算出部を備える構成１から４までのいずれか一項に記載のモータ制御装置。
構成５のモータ制御装置によれば、同じ信号を用いてロータの回転位置の検出及び回転速度の算出を実行できる。

（構成６）構成１から５までのいずれか一項に記載のモータ制御装置と、前記モータと、前記モータに設けられ前記複数の位置信号を出力する複数の位置検出部と、を備える車両。
構成６の車両によれば、構成１から５までのモータ制御装置と同様の効果が得られる。

１…車両、１０…モータ制御装置、１１…駆動部、１２…検出部、１３…回転速度算出部、１４…切替部、１５…指令部、２０…モータ、２１ｕ…Ｕ相巻線、２１ｖ…Ｖ相巻線、２１ｗ…Ｗ相巻線、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ…ホールセンサ、２３…ロータ、１１１…矩形波電圧駆動部、１１２…ベクトル制御駆動部、１１３…インバータ部、１１３ｕ…Ｕ相アーム、１１３ｖ…Ｖ相アーム、１１３ｗ…Ｗ相アーム、１２１…第一位置検出部、１２２…第二位置検出部、Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２…高回転速度閾値、Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ…ホール検出信号、Ｉｄ^＊…ｄ軸電流指令値、Ｉｑ^＊…ｑ軸電流指令値、Ｉｕ…Ｕ相電流、Ｉｖ…Ｖ相電流、Ｉｗ…Ｗ相電流、Ｌｎ…正極側ライン、Ｌｐ…負極側ライン、Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２…回転速度閾値、Ｐａｕ～Ｐａｚ，Ｐｂｕ～Ｐｂｚ，Ｐｕ～Ｐｚ…パルス信号、Ｑｕ～Ｑｚ…半導体素子、Ｓｃｄ１，Ｓｃｄ２…駆動切替信号、Ｓｃｐ１，Ｓｃｐ２…検出切替信号、Ｓθ，Ｓθ１，Ｓθ２…回転角信号、Ｓω…回転速度信号、Ｖｕ…Ｕ相交流電圧、Ｖｖ…Ｖ相交流電圧、Ｖｗ…Ｗ相交流電圧、θ，θ１，θ２…回転角、ω…回転速度

Claims (6)

1. モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、
   前記モータに設けられたロータの回転位置を示す複数のホールセンサから出力されるホール検出信号レベルの組合せに基づく第一位置検出と、前記複数のホールセンサのうちのいずれか１つからのホール検出信号レベルの変化に基づく第二位置検出とによって前記回転位置を選択的に検出可能な検出部と、
   前記モータの回転速度に基づいて、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせ、かつ前記検出部に対して前記回転位置の検出を前記第一位置検出又は前記第二位置検出に切り替えさせる切替部と、
   を備え、
   前記切替部は、
   低回転速度閾値以下の前記回転速度で、前記矩形波電圧駆動及び前記第一位置検出で運転される第一運転領域に切り替え、
   前記低回転速度閾値より上の高回転速度閾値以上の前記回転速度で、前記ベクトル制御駆動及び前記第二位置検出で運転される第三運転領域に切り替え、
   前記低回転速度閾値と前記高回転速度閾値との間の前記回転速度で、前記ベクトル制御駆動及び前記第一位置検出で運転される第二運転領域に切り替える、
   モータ制御装置。
2. 前記第二運転領域の前記回転速度の幅は、前記第一運転領域の前記回転速度の幅よりも大きい、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記低回転速度閾値及び前記高回転速度閾値のそれぞれは、前記回転速度が上昇する場合と前記回転速度が下降する場合とで異なる値に設定されている
   請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記低回転速度閾値及び前記高回転速度閾値のそれぞれは、前記回転速度が上昇する場合よりも前記回転速度が下降する場合の方が低い値に設定されている
   請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記複数のホールセンサから出力されるホール検出信号のうちのいずれか１つに基づいて前記回転速度を算出する算出部を備える
   請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
   前記モータと、
   前記モータに設けられた前記複数のホールセンサと、
   を備える車両。

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