无传感器控制装置、电动油泵装置以及无传感器控制方法

摘要

本发明提供无传感器控制装置、电动油泵装置以及无传感器控制方法。无传感器控制装置具有：马达驱动电路，其由多个相的开关元件构成；相位检测部，其根据马达的反电动势来输出相位检测信号；存储部，其存储有电压控制图案和速度控制图案；电压控制部，其根据电压控制图案来输出控制电压；以及通电控制部，其根据控制电压和速度控制图案来控制驱动电压和通电切换速度。在起动马达时，在无法根据相位检测信号来识别相位的情况下，电压控制部根据电压控制图案而使控制电压随时间变化，通电控制部根据控制电压和速度控制图案来控制开关元件，由此一边与控制电压同步地使驱动电压随时间变化，一边以保持为恒定值的通电切换速度切换通电相。

说明书

技术领域

本发明涉及无传感器控制装置、电动油泵装置以及无传感器控制方法。

背景技术

混合动力车辆具有由发动机的驱动力进行驱动的机械式油泵和由马达进行驱动的电动式油泵作为向变速器提供液压的液压供给装置。在这样的混合动力车辆中，在机械式油泵不能动作的发动机停止时对马达进行控制，由此能够通过电动式油泵来提供变速器所需的液压。

作为马达的控制方式，公知有如下的无传感器控制：不使用霍尔传感器等位置传感器，利用马达的反电动势来检测马达的相位，根据该相位的检测结果来进行马达的通电控制。在无传感器控制中，为了检测马达的相位，需要检测马达的中性点电压与反电动势交差的点即过零点，但如果马达的转速不在规定的速度以上，则不产生能够检测过零点的反电动势。因此，在通过无传感器控制来起动马达的情况下，一般在马达的转速达到可检测过零点的速度之前，按照预先决定的起动顺序进行马达的通电控制。

作为起动顺序的一例，公知有如下的起动顺序：在通过进行规定的时间的直流励磁而将马达的相位固定在特定的相位之后，进行强制换流控制，在该强制换流控制中，一边对通电相施加恒定的驱动电压，一边以恒定的通电切换速度强制地切换通电相。在通过该起动顺序马达的转速达到可检测过零点的速度时，强制换流控制结束，之后根据通过过零点的检测得到的马达的相位检测结果来进行马达的无传感器控制。

在专利文献1中，记载了一种无传感器马达的起动方法，当在强制换流控制时捕捉到的过零点的检测图案与预先存储的规则的变化图案一致的情况下，从强制换流控制转移到无传感器控制。在该起动方法中，当强制换流控制时的图案切换定时时间比规定的时间短时，进行滞后角控制而转移到无传感器控制。

专利文献1：日本特开2008-271727号公报

但是，为了使马达适当地旋转，需要依照依赖于马达的规格的F-V特性，将对马达施加的驱动电压V控制为与转速F相应的适当的值。由于转速F和驱动电压V成正比，因此F-V特性能够用具有正斜率的一次函数来表示。转速F和驱动电压V的组合越偏离F-V特性，马达的旋转越不稳定，越难以适当地控制马达。

另外，当马达与油泵等负载连接时，使马达旋转所需的能量增加，因此，使与负载连接的马达以与无负载的情况相同的转速旋转所需的驱动电压变大。即，即使是同一马达，马达的F-V特性也依赖于负载大小而变化。

在像上述那样通过无传感器控制来起动马达的情况下，虽然按照预先决定的驱动电压和通电切换速度的组合进行强制换流控制，但马达的实际转速不一定与通电切换速度一致，依赖于驱动电压的大小和负载的大小。因此，优选为，通过实验来预先取得各种负载条件下的F-V特性，当通过无传感器控制来起动马达时，按照适合与实际的负载大小相应的F-V特性的驱动电压和通电切换速度的组合来进行强制换流控制，但实际上很难实施该方法。

因此，作为现实的方法，多采用以下方法：一边根据在一个特定的负载条件下取得的F-V特性来调整驱动电压和通电切换速度，一边进行强制换流控制，由此预先通过实验来决定能够使马达旋转到可检测过零点的速度的驱动电压和通电切换速度的组合。在该情况下，在起动马达时，按照通过上述方法所决定的驱动电压和通电切换速度的组合进行强制换流控制，但在实际负载条件大幅偏离实验中使用的负载条件的情况下，就会按照不适合实际负载条件的驱动电压和通电切换速度的组合进行强制换流控制。其结果为，有可能无法在起动马达时使马达旋转到可检测过零点的速度，导致起动马达失败。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的之一在于，提供在通过无传感器控制来起动马达时能够无关负载大小地成功起动马达的无传感器控制装置、电动油泵装置以及无传感器控制方法。

本发明的一个方式的无传感器控制装置在没有位置传感器的情况下对马达进行控制，其中，该无传感器控制装置具有：马达驱动电路，其由多个相的开关元件构成，向所述马达的各相提供电力；以及相位检测部，其根据所述马达的反电动势来检测所述马达的相位，输出表示所述相位的检测结果的相位检测信号。并且，本发明的一个方式的无传感器控制装置具有存储部，该存储部存储有电压控制图案和速度控制图案，该电压控制图案表示对所述马达的通电相施加的驱动电压的控制图案，该速度控制图案表示通电切换速度的控制图案，该通电切换速度是切换所述通电相的速度。并且，本发明的一个方式的无传感器控制装置具有电压控制部，该电压控制部根据从上位控制装置输入的控制指令信号、所述相位检测信号以及所述电压控制图案来输出控制电压。本发明的一个方式的无传感器控制装置还具有通电控制部，该通电控制部根据所述控制电压、所述相位检测信号以及所述速度控制图案来控制所述马达驱动电路的所述开关元件，由此控制所述驱动电压和所述通电切换速度。在本发明的一个方式的无传感器控制装置中，在起动所述马达时，在无法根据所述相位检测信号来识别所述相位的情况下，所述电压控制部根据所述电压控制图案而使所述控制电压随着时间变化，所述通电控制部根据所述控制电压和所述速度控制图案来控制所述开关元件，由此一边与所述控制电压同步地使所述驱动电压随着时间变化，一边以保持为恒定值的通电切换速度来切换所述通电相。

本发明的一个方式的电动油泵装置具有：马达，其具有轴；泵，其位于所述轴的轴向一侧，被所述马达经由所述轴驱动而喷出油；以及上述方式的无传感器控制装置，其在没有位置传感器的情况下对所述马达进行控制。

本发明的一个方式的无传感器控制方法在没有位置传感器的情况下对马达进行控制，其中，在起动所述马达时，在无法识别所述马达的相位的情况下，一边根据预先决定的电压控制图案而使对所述马达的通电相施加的驱动电压随着时间变化，一边根据预先决定的速度控制图案而以保持为恒定值的通电切换速度来切换所述通电相。

根据本发明的上述方式，能够提供在通过无传感器控制来起动马达时能够无关负载大小地成功起动马达的无传感器控制装置、电动油泵装置以及无传感器控制方法。

附图说明

图1是示意地示出具有本实施方式的无传感器控制装置的电动油泵装置的框图。

图2是示出在本实施方式的无传感器120°通电方式中使用的通电图案和相位图案的一例的图。

图3是示出本实施方式的无传感器120°通电方式的基本原理的时序图。

图4是示出本实施方式的马达的F-V特性与负载的关系的图。

图5是示出在本实施方式中存储于存储部的速度控制图案的一例的图。

图6是示出在本实施方式中存储于存储部的电压控制图案的一例的图。

图7是示出在本实施方式中存储于存储部的电压控制图案的其他例子的图。

图8是示出在本实施方式中存储于存储部的电压控制图案的其他例子的图。

图9是表示在本实施方式中存储于存储部的电压控制图案的其他例子的图。

图10是示出本实施方式的无传感器控制装置的动作的时序图。

标号说明

10：无传感器控制装置；11：马达驱动电路；12：相位检测部；12a：过零点检测电路；12b：信号延迟电路；13：存储部；14：电压控制部；15：通电控制部；20：马达；30：泵；40：电动油泵；100：电动油泵装置；200：油；300：车载电池；400：上位控制装置。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式的结构进行详细说明。

图1是示意地示出具有本实施方式的无传感器控制装置10的电动油泵装置100的电路框图。如图1所示，电动油泵装置100具有无传感器控制装置10和电动油泵40。电动油泵40具有马达20和泵30。电动油泵装置100例如是向搭载于混合动力车辆的变速器提供油的装置。

无传感器控制装置10是在不具备霍尔传感器等位置传感器的情况下控制电动油泵40的马达20的装置。即，无传感器控制装置10利用马达20的反电动势来检测马达20的相位，根据该相位的检测结果来进行马达20的通电控制。后文叙述车辆控制装置200的详细内容。

马达20例如是内转子型的三相无刷DC马达，并且是不具备霍尔传感器等位置传感器的无传感器马达。马达20具有轴21、U相端子22u、V相端子22v、W相端子22w、U相线圈23u、V相线圈23v以及W相线圈23w。

另外，虽然在图1中省略了图示，但马达20具有马达壳体以及收纳于马达壳体内的转子和定子。转子是在马达外壳的内部由轴承部件支承为能够旋转的旋转体。定子在马达外壳的内部以包围转子的外周面的状态被固定，产生使转子旋转所需的电磁力。

轴21是以沿轴向贯通于转子的径向内侧的状态与转子同轴接合的轴状体。U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w分别是从马达壳体的表面露出的金属端子。U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w分别与无传感器控制装置10的马达驱动电路11电连接，详细内容在后文叙述。U相线圈23u、V相线圈23v以及W相线圈23w分别是设置于定子的励磁线圈。U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w在马达20的内部被星形接线。

U相线圈23u电连接在U相端子22u与中性点N之间。V相线圈23v电连接在V相端子22v与中性点N之间。W相线圈23w电连接在W相端子22w与中性点N之间。通过由无传感器控制装置10控制U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w的通电状态，产生使转子旋转所需的电磁力。通过转子旋转，轴21也与转子同步旋转。

泵30位于马达20的轴21的轴向一侧，该泵30被马达20经由轴21驱动而喷出油200。泵30具有油吸入口31和油喷出口32。油200从油吸入口31被吸入到泵30的内部之后，从油喷出口32向未图示的变压器喷出。这样，泵30和马达20在轴21的轴向上相邻并连接，由此构成了电动油泵40。

无传感器控制装置10具有马达驱动电路11、相位检测部12、存储部13、电压控制部14以及通电控制部15。无传感器控制装置10与马达20、车载电池300以及上位控制装置400分别电连接。另外，车载电池300和上位控制装置400不是无传感器控制装置10和电动油泵装置100的构成要素。

车载电池300是搭载于混合动力车辆的多个电池之一，例如向12V系统的车载系统提供12V的电源电压V

马达驱动电路11由多相的开关元件构成，是向马达20的各相提供电力的电路。具体而言，马达驱动电路11具有U相上侧臂开关Q

U相上侧臂开关Q

U相上侧臂开关Q

U相上侧臂开关Q

如上所述，马达驱动电路11是由具有3个上侧臂开关和3个下侧臂开关的3相全桥电路构成的逆变器。这样构成的马达驱动电路11通过由通电控制部15对各臂开关进行开关控制，将从车载电池300提供的直流电力转换为三相电力而输出给马达20。

在本实施方式中，例示了使用无传感器120°通电方式作为马达20的通电方式的情况。以下，为了便于说明，在对无传感器120°通电方式的基本原理进行说明之后，对相位检测部12、存储部13、电压控制部14以及通电控制部15的结构进行说明。另外，以下说明的无传感器120°通电方式的基本原理仅是一例，本发明不限于此。

在使用无传感器120°通电方式的情况下，根据图2所示的通电图案对各臂开关进行开关控制。如图2所示，120°通电方式的通电图案包括6个通电图案PA1、PA2、PA3、PA4、PA5以及PA6。在图2中，在从“Q

在图3中，从时刻t10至时刻t11的通电期间P1表示根据通电图案PA1对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P1内，U相上侧臂开关Q

在图3中，从时刻t11至时刻t12的通电期间P2表示根据通电图案PA2对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P2内，U相上侧臂开关Q

在图3中，从时刻t12至时刻t13的通电期间P3表示根据通电图案PA3对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P3内，W相上侧臂开关Q

在图3中，从时刻t13至时刻t14的通电期间P4表示根据通电图案PA4对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P4内，W相上侧臂开关Q

在图3中，从时刻t14至时刻t15的通电期间P5表示根据通电图案PA5对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P5内，V相上侧臂开关Q

在图3中，从时刻t15至时刻t16的通电期间P6表示根据通电图案PA6对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P6内，V相上侧臂开关Q

通过依照以上的6个通电图案对各臂开关进行开关控制，产生使马达20的轴21向一定方向旋转360°的旋转磁场。其结果为，在从时刻t10至时刻t16的期间内，马达20的轴21向一定方向旋转360°。换言之，在从通电期间P1到通电期间P6的各个期间内，马达20的轴21向一定方向旋转60°。

通电图案切换的速度即通电相切换的速度是通电切换速度F。通电切换速度F的单位是[Hz]。将依照一个通电图案进行开关控制的期间设为P(秒)时，通电切换速度Fs用[Fs＝1/P]来表示。通电切换速度F有时也被称为换流频率。

在图3中示出了在马达20的U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w中分别出现的电压的波形。在图3中，“Vu”是在U相端子22u中出现的U相端子电压。“Vv”是在V相端子22v中出现的V相端子电压。“Vw”是在W相端子22w中出现的W相端子电压。另外，实际的U相端子电压Vu、V相端子电压Vv以及W相端子电压Vw的波形为具有与开关占空比相同的占空比的波形，但在图3中，为了方便仅示出了电压波形的包络线。

U相端子电压Vu在通电期间P1和P2内为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P4和P5内为接地端电平的值即0V。V相端子电压Vv在通电期间P5和P6内为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P2和P3内为0V。W相端子电压Vw在通电期间P3和P4内为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P1和P6内为0V。这样，在无传感器120°通电方式中，被施加驱动马达20所需的驱动电压的相每120°切换。

在通电期间P3内，虽然在U相线圈23u中不流动驱动电流，但由于蓄积于U相线圈23u中的能量，会经由U相下侧臂开关Q

同样地，在通电期间P6内，虽然在U相线圈23u中不流动驱动电流，但由于蓄积于U相线圈23u中的能量，会经由U相上侧臂开关Q

如上所述，在马达20旋转360°的期间，仅在通电期间P3和P6内，在U相端子22u中暴露反电动势。基于同样的原理，在马达20旋转360°期间，仅在通电期间P1和P4内，在V相端子22v中暴露反电动势，仅在通电期间P2和P5内，在W相端子22w中暴露反电动势。在无传感器120°通电方式中，为了检测马达20的相位，需要检测中性点电压V

在图3中，“Zu”是在暴露于U相端子22u的反电动势成为中性点电压V

另外，仅通过例如向比较器输入U相端子电压Vu和中性点电压V

在图3中，“Hu”是相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号。“Hv”是相对于V相过零点检测信号Zv具有30°的相位延迟的V相相位检测信号。“Hw”是相对于W相过零点检测信号Zw具有30°的相位延迟的W相相位检测信号。

另外，在时间轴上相邻的2个过零点之间的时间内，马达20旋转60°。因此，通过测量时间轴上相邻的2个过零点之间的时间，并使U相过零点检测信号Zu延迟该测量结果一半的时间，由此能够生成相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号Hu。关于V相相位检测信号Hv和W相相位检测信号Hw，也通过同样的方法生成。

如图3所示，可知：U相相位检测信号Hu、V相相位检测信号Hv以及W相相位检测信号Hw的电压电平依赖于6个通电图案而规则地变化。以下，将U相相位检测信号Hu、V相相位检测信号Hv以及W相相位检测信号Hw的电压电平依赖于通电图案而变化的图案称为相位图案。如图2所示，无传感器120°通电方式的相位图案包括6个相位图案PB1、PB2、PB3、PB4、PB5以及PB6。在图2中，在“H

在无传感器120°通电方式中，根据3个相位检测信号Hu、Hv以及Hw按照每个通电期间来识别相位图案，根据相位图案的识别结果来决定在下一通电期间使用的通电图案。并且，在相位图案变化的时机，通电图案被切换为下一个通电图案。

如图3所示，例如在通电期间P1内，根据相位检测信号Hu、Hv以及Hw识别出通电期间P1的相位图案是相位图案PB1。由于通电期间P1的相位图案是相位图案PB1，因此将通电图案PA2决定为在下一个通电期间P2使用的通电图案。然后，在相位图案PB1发生变化的时机、即在V相相位检测信号Hv中产生下降沿的时机，通电图案从通电图案PA1被切换为通电图案PA2。

在无传感器120°通电方式中，与利用在马达20中产生的反电动势而生成的相位检测信号Hu、、Hv以及Hw同步进行上述那样的相位图案的识别、通电图案的决定以及通电图案的切换，由此不使用霍尔传感器等位置传感器就能够进行马达20的通电控制。以下，将与利用在马达20中产生的反电动势而生成的相位检测信号Hu、Hv以及Hw同步进行马达20的通电控制的情况称作“无传感器同步控制”。

以上是无传感器120°通电方式的基本原理。在无传感器120°通电方式中，为了生成相位检测信号Hu、Hv以及Hw，需要检测马达20的中性点电压V

作为起动顺序的一例，公知有以下起动顺序：在通过进行规定时间的直流励磁而将马达的相位固定在特定的相位之后，进行一边对通电相施加恒定的驱动电压一边以恒定的通电切换速度来强制切换通电相的强制换流控制。

如图4所示，为了使马达20适当地旋转，需要根据依赖于马达20的规格的F-V特性，将对马达20施加的驱动电压V控制为与转速F相应的适当的值。由于转速F和驱动电压V成正比，因此F-V特性能够用具有正斜率的一次函数来表示。转速F和驱动电压V的组合越偏离F-V特性，马达20的旋转越不稳定，越难以适当地控制马达20。

另外，当马达20与泵30等负载连接时，使马达20旋转所需的能量增加，因此使与负载连接的马达20以与无负载的情况相同的转速旋转所需的驱动电压变大。即，马达20的F-V特性依赖于负载大小而变化。

在像上述那样通过强制换流控制来起动马达20的情况下，按照预先决定的驱动电压和通电切换速度的组合进行强制换流控制，但马达20的实际转速不一定与通电切换速度一致，依赖于驱动电压的大小和负载的大小。因此，如图4所示，优选为，通过实验预先取得各种负载条件下的F-V特性，在通过无传感器控制来起动马达20时，按照符合与实际负载大小相应的F-V特性的驱动电压和通电切换速度的组合来进行强制换流控制，但在现实中很难实施该方法。

因此，作为现实的方法，多采用以下方法：一边根据在一个特定的负载条件下取得的F-V特性来调整驱动电压和通电切换速度一边进行强制换流控制，由此预先通过实验来决定能够使马达旋转到可检测过零点的速度的驱动电压和通电切换速度的组合。在该情况下，在起动马达时，按照通过上述方法所决定的驱动电压和通电切换速度的组合来进行强制换流控制，但在实际负载条件大幅偏离实验中使用的负载条件的情况下，就会成为按照不适合实际负载条件的驱动电压和通电切换速度的组合进行强制换流控制。其结果为，有可能无法在起动马达时使马达旋转到可检测过零点的速度，导致起动马达失败。

例如，在图4中，假定为根据负载T0的F-V特性决定了在强制换流控制中使用的驱动电压V0和通电切换速度F0。当比负载T0大的负载T4与马达20连接时，根据负载T0的F-V特性所决定的驱动电压V0向低压侧大幅偏离负载T4的F-V特性。其结果为，对马达20施加了比适合负载T4的F-V特性的驱动电压V4低很多的驱动电压V0，马达20有可能受负载限制而不旋转。另一方面，当比负载T0小的负载T1与马达20连接时，根据负载T0的F-V特性所决定的驱动电压V0向高压侧大幅偏离负载T1的F-V特性。其结果为，对马达20施加了比适合负载T1的F-V特性的驱动电压V1高很多的驱动电压V0，马达20有可能产生较大振动而无法被控制。

为了解决这样的问题，在本实施方式中，在起动马达20时，在无法识别马达20的相位的情况下，进行如下的强制换流控制：一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间变化，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相(通电图案)。具体而言，在本实施方式的强制换流控制中，例如，一边使驱动电压V在从适合负载T1的F-V特性的驱动电压V1至适合负载T4的F-V特性的驱动电压V4的范围内随着时间变化，一边以保持为适合负载T0的F-V特性的恒定值F0的通电切换速度F来切换通电图案。

通过在起动马达20时进行上述那样的强制换流控制，适合驱动电压V和通电切换速度F的组合的F-V特性在从负载T1的F-V特性至负载T4的F-V特性的范围内随着时间变化。即，能够扩大可稳定控制马达20的F-V特性的范围，其结果为，能够在起动马达20时与负载大小无关地使马达20稳定地旋转到产生可检测过零点的反电动势的转速，能够成功起动马达20。

以下，基于上述的无传感器120°通电方式的基本原理的说明和本实施方式中起动马达20时实施的强制换流控制的说明，对本实施方式的无传感器控制装置10所具备的相位检测部12、存储部13、电压控制部14以及通电控制部15进行说明。

相位检测部12根据马达20的反电动势来检测马达20的相位，并将表示相位的检测结果的相位检测信号Hu、Hv以及Hw输出给电压控制部14和通电控制部15。相位检测部12与马达20的U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w分别电连接。另外，相位检测部12与W相上侧臂开关Q

相位检测部12具有过零点检测电路12a和信号延迟电路12b。过零点检测电路12a根据电源电压V

如上所述，仅通过例如向比较器输入U相端子电压Vu和中性点电压V

另外，过零点检测电路12a根据V相端子电压Vv和中性点电压V

而且，过零点检测电路12a根据W相端子电压Vw和中性点电压V

信号延迟电路12b生成相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号Hu，并输出给电压控制部14和通电控制部15。另外，信号延迟电路12b生成相对于V相过零点检测信号Zv具有30°的相位延迟的V相相位检测信号Hv，并输出给电压控制部14和通电控制部15。并且，信号延迟电路12b生成相对于W相过零点检测信号Zw具有30°的相位延迟的W相相位检测信号Hw，并输出给电压控制部14和通电控制部15。这样，信号延迟电路12b将3个相位检测信号Hu、Hv以及Hw输出给电压控制部14和通电控制部15。

如上所述，在时间轴上相邻的两个过零点之间的时间内，马达20旋转60°。信号延迟电路12b测量时间轴上相邻的两个过零点之间的时间，并使U相过零点检测信号Zu延迟该测量结果一半的时间，由此生成相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号Hu。信号延迟电路12b通过同样的方法来生成V相相位检测信号Hv和W相相位检测信号Hw。

存储部13存储有通过无传感器120°通电方式控制马达20所需的各种数据。存储部13包含有EEPROM等非易失性存储器和RAM等易失性存储器。存储部13预先存储有图2所示的通电图案和相位图案。另外，存储部13预先存储有马达20的相位被固定在特定的相位的直流励磁条件。并且，存储部13预先存储有表示驱动电压V的控制图案的电压控制图案和表示通电切换速度F的控制图案的速度控制图案。

如图5所示，速度控制图案是通电切换速度F相对于时间t被保持为恒定值F0的图案。F0的值例如是适合图4所示的负载T0的F-V特性的通电切换速度F的值。如图6所示，电压控制图案是驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率从驱动电压V1增加至驱动电压V4的图案。驱动电压V1例如是适合图4所示的负载T1的F-V特性的驱动电压V的值，驱动电压V4例如是适合图4所示的负载T4的F-V特性的驱动电压V的值。驱动电压V1低于驱动电压V4。

另外，如图7所示，作为电压控制图案的其他例子，也可以使存储部13存储有驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率从驱动电压V4减小至驱动电压V1的电压控制图案。另外，如图8所示，作为电压控制图案的其他例子，也可以使存储部13存储有驱动电压V随着时间t从驱动电压V1阶段性地增加至驱动电压V4的电压控制图案。此外，如图9所示，作为电压控制图案的其他例子，也可以使存储部13存储有驱动电压V随着时间t从驱动电压V4阶段性地减小至驱动电压V1的电压控制图案。

电压控制部14根据包括从上位控制装置400输入的控制指令信号CS、从相位检测部12输入的相位检测信号Hu、Hv、Hw以及存储于存储部13中的电压控制图案的各种数据，将控制电压VC输出给通电控制部15。通过控制电压VC决定了开关占空比，通过开关占空比决定了对通电相施加的驱动电压V的值即有效电压值。例如，当控制电压VC随着时间按照恒定的斜率变化时，驱动电压V也与控制电压VC同步地按照恒定的斜率变化。此外，例如，当控制电压VC随着时间阶段性地变化时，驱动电压V也与控制电压VC同步地阶段性地变化。

通电控制部15根据包括从电压控制部14输入的控制电压VC、从相位检测部12输入的相位检测信号Hu、Hv、Hw以及存储于存储部13中的速度控制图案的各种数据来控制马达驱动电路11的各臂开关，由此控制驱动电压V和通电切换速度F。

在起动马达20时，在无法根据相位检测信号Hu、Hv、Hw来识别马达20的相位即相位图案的情况下，电压控制部14和通电控制部15成为进行强制换流控制的强制换流模式。在强制换流模式下，电压控制部14根据存储于存储部13中的电压控制图案而使控制电压VC随着时间变化，通电控制部15根据从电压控制部14输入的控制电压VC和存储于存储部13中的速度控制图案而对各臂开关进行控制，由此一边与控制电压VC同步地使驱动电压V随着时间变化，一边以保持为恒定值F0的通电切换速度F来切换通电相。

在起动马达20时，在无法根据相位检测信号Hu、Hv、Hw来识别相位图案的情况下，电压控制部14和通电控制部15在成为强制换流模式之前成为进行直流励磁控制的直流励磁模式。在直流励磁模式中，电压控制部14在根据电压控制图案来输出控制电压VC之前，根据存储于存储部13中的直流励磁条件来输出控制电压VC，通电控制部15根据从电压控制部14输入的控制电压VC和直流励磁条件而对各臂开关进行控制，由此对特定的通电相施加一定时间的直流驱动电压。

在强制换流模式下的动作中，在根据相位检测信号Hu、Hv以及Hw成功识别了相位图案的情况下，电压控制部14和通电控制部15成为进行无传感器同步控制的无传感器同步控制模式。在同步控制模式中，电压控制部14根据从上位控制装置400输入的控制指令信号CS和相位检测信号Hu、Hv、Hw而输出控制电压VC，通电控制部15根据从电压控制部14输入的控制电压VC和相位检测信号Hu、Hv、Hw而对各臂开关进行控制，由此一边对通电相施加与控制指令信号CS相应的驱动电压V，一边以由相位检测信号Hu、Hv、Hw决定的通电切换速度F来切换通电相。

以下，参照图10所示的时序图对上述那样构成的无传感器控制装置10的动作进行说明。

在图10中，在时刻t1从上位控制装置400对电压控制部14输入控制指令信号CS。例如，控制指令信号CS是具有表示目标转速的电压值的模拟电压信号。当在时刻t1被输入控制指令信号CS时，电压控制部14判定在存储于存储部13中的6个相位图案中是否存在与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案。

在时刻t1马达20处于停止状态，因此不产生反电动势。在该情况下，过零点检测电路12a无法检测到过零点，因此如图10所示，从过零点检测电路12a输出的过零点检测信号Zu、Zv、Zw全部为低电平。其结果为，从信号延迟电路12b输出的相位检测信号Hu、Hv、Hw也全部为低电平。在该情况下，无法根据相位检测信号Hu、Hv、Hw来识别马达20的相位图案。因此，在时刻t1，电压控制部14判断为没有与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案而转移到直流励磁模式。

当在时刻t1转移到直流励磁模式后，电压控制部14根据存储于存储部13中的直流励磁条件，向通电控制部15输出具有表示例如15％～25％的开关占空比的电压值的控制电压VC。另外，电压控制部14从转移到直流励磁模式的时刻t1开始计时动作。

通电控制部15在时刻t1被输入具有表示例如15％～25％的开关占空比的电压值的控制电压VC时，判定在存储于存储部13中的6个相位图案中是否存在与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案。如上所述，在时刻t1，相位检测信号Hu、Hv、Hw全部为低电平。因此，在时刻t1，通电控制部15判断为没有与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案。通电控制部15在被输入了具有表示例如15％～25％的开关占空比的电压值的控制电压VC时，在没有与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案的情况下，转移到直流励磁模式。

当在时刻t1转移到直流励磁模式后，通电控制部15根据从电压控制部14输入的控制电压VC和存储于存储部13中的直流励磁条件，开始各臂开关的开关控制。具体而言，例如，如图10所示，通电控制部15将U相上侧臂开关Q

通过以上那样的直流励磁模式中的电压控制部14和通电控制部15的动作，如图10所示，在时刻t1以后，U相端子电压Vu和W相端子电压Vw成为与例如15％～25％的开关占空比对应的电压值，V相端子电压Vv成为0V。其结果为，在直流励磁模式中，对特定的通电相施加直流驱动电压。通过这样的直流励磁控制，马达20的轴21旋转至特定的相位而停止。即，通过直流励磁控制，马达20的相位被固定在特定的相位。电压控制部14在通过从时刻t1开始的计时动作而例如在时刻t2检测到经过了将马达20的轴21固定在特定的相位所需的时间时，转移到强制换流模式。

另外，实际的U相端子电压Vu、V相端子电压Vv以及W相端子电压Vw的波形为具有与开关占空比相同的占空比的波形，但在图10中为了方便仅示出了电压波形的包络线。

当在时刻t2转移到强制换流模式后，电压控制部14依照存储于存储部13中的电压控制图案而向通电控制部15输出控制电压VC。例如，如图6所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率增加的电压控制图案的情况下，电压控制部14从时刻t2起输出随着时间t按照恒定的斜率增加的控制电压VC。

作为其他例子，如图7所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率减小的电压控制图案的情况下，电压控制部14从时刻t2起输出随着时间t按照恒定的斜率减小的控制电压VC。作为其他例子，如图8所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t阶段性地增加的电压控制图案的情况下，电压控制部14从时刻t2起输出随着时间t阶段性地增加的控制电压VC。作为其他例子，如图9所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t阶段性地减小的电压控制图案的情况下，电压控制部14从时刻t2起输出随着时间t阶段性地减小的控制电压VC。

通电控制部15在时刻t2被输入了依照电压控制图案的控制电压VC时，在没有与相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态一致的相位图案的情况下，转移到强制换流模式。当在时刻t2转移到强制换流模式后，通电控制部15根据从电压控制部14输入的控制电压VC和存储于存储部13中的速度控制图案和通电图案而开始各臂开关的开关控制。

具体而言，如图10所示，通电控制部15在时刻t2以后，生成具有与依照速度控制图案决定的通电切换速度相同的频率的脉冲信号即通电切换时机信号ST。存储于存储部13中的速度控制图案是图5所示那样的通电切换速度F相对于时间t被保持为恒定值F0的图案。因此，通电切换时机信号ST的频率相对于时间t被保持为恒定值F0。

通电控制部15与通电切换时机信号ST的上升沿同步地切换通电图案。例如，如图10所示，当在时刻t2通电切换时机信号ST中产生上升沿时，通电控制部15首先依照产生对于通过直流励磁控制被固定的马达20的相位而言适当的旋转磁场的通电图案PA4而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t2至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t3为止的通电期间内，W相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t3通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿时，通电控制部15将通电图案PA4切换为通电图案PA5，依照通电图案PA5而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t3至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t4为止的通电期间内，V相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t4通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿时，通电控制部15将通电图案PA5切换为通电图案PA6，依照通电图案PA6而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t4至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t5为止的通电期间内，V相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t5通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿时，通电控制部15将通电图案PA6切换为通电图案PA1，依照通电图案PA1而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t5至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t6为止的通电期间内，U相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t6通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿时，通电控制部15将通电图案PA1切换为通电图案PA2，依照通电图案PA2而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t6至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t7为止的通电期间内，U相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t7通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿时，通电控制部15将通电图案PA2切换为通电图案PA3，依照通电图案PA3而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t7至通电切换时机信号ST中产生下一个上升沿的时刻t8为止的通电期间内，W相上侧臂开关Q

如上所述，无传感器控制装置10在以强制换流模式进行动作的情况下，进行如下的强制换流控制：一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间变化，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值F0的通电切换速度F来切换6个通电图案。

例如，如图6所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率增加的电压控制图案的情况下，从强制换流控制开始的时刻t2起，对马达20的通电相施加的驱动电压V依照电压控制图案而随着时间t按照恒定的斜率增加。作为其他例子，如图7所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t按照恒定的斜率减小的电压控制图案的情况下，从强制换流控制开始的时刻t2起，对马达20的通电相施加的驱动电压V依照电压控制图案而随着时间t按照恒定的斜率减小。

作为其他例子，如图8所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t阶段性地增加的电压控制图案的情况下，从强制换流控制开始的时刻t2起，对马达20的通电相施加的驱动电压V依照电压控制图案而随着时间t阶段性地增加。作为其他例子，如图9所示，当在存储部13中存储有驱动电压V随着时间t阶段性地减小的电压控制图案的情况下，从强制换流控制开始的时刻t2起，对马达20的通电相施加的驱动电压V依照电压控制图案而随着时间t阶段性地减小。

通过在起动马达20时进行上述的强制换流控制，适合驱动电压V和通电切换速度F的组合的F-V特性在从负载T1的F-V特性至负载T4的F-V特性的范围内随着时间变化。即，能够扩大可稳定控制马达20的F-V特性的范围，其结果为，能够在起动马达20时与负载大小无关地使马达20稳定地旋转到产生可检测过零点的反电动势的转速。

如图10所示，在马达20的转速达到产生可检测过零点的反电动势的速度之前，过零点检测信号Zu、Zv、Zw全部为低电平，相位检测信号Hu、Hv、Hw也全部为低电平。这里，假定为在时刻t12，马达20的转速达到产生可检测过零点的反电动势的速度。

当在时刻t12，马达20的转速达到产生可检测过零点的反电动势的速度时，在时刻t12以后，过零点检测信号Zu、Zv、Zw与在各端子电压Vu、Vv、Vw中产生过零点的时机同步地产生上升沿或下降沿。其结果为，在时刻t12以后，相位检测信号Hu、Hv、Hw相对于过零点检测信号Zu、Zv、Zw具有30°的相位延迟地产生上升沿或下降沿。

如图10所示，在从时刻t14至时刻t20的期间内，根据相位检测信号Hu、Hv、Hw识别出的相位图案按照PB4、PB5、PB6、PB1、PB2、PB3的顺序变化。电压控制部14和通电控制部15在强制换流模式中监视相位检测信号Hu、Hv、Hw的状态，当检测到像上述那样根据相位检测信号Hu、Hv、Hw识别出的相位图案按照与存储于存储部13中的6个相位图案相同的规则的顺序出现时，判断为根据相位检测信号Hu、Hv、Hw成功识别了相位，转移到无传感器同步控制模式。电压控制部14和通电控制部15在时刻t20与相位检测信号Hu中产生的下降沿同步地转移到无传感器同步控制模式。

当在时刻t20转移到无传感器同步控制模式后，电压控制部14根据相位检测信号Hu、Hv、Hw来计算马达20的转速。例如，电压控制部14测量在时刻t20相位检测信号Hu中产生的下降沿与在时刻t19相位检测信号Hw中产生的上升沿之间的时间即马达20旋转60°的时间，由此计算马达20的转速。电压控制部14通过PI运算来决定使转速的计算结果与由控制指令信号CS表示的目标转速之间的偏差成为零的控制电压VC，并将所决定的控制电压VC输出给通电控制部15。

当在时刻t20转移到无传感器同步控制模式后，通电控制部15停止生成通电切换时机信号ST，与在相位检测信号Hu、Hv、Hw中产生的边沿同步地切换通电图案。例如，通电控制部15与在时刻t20相位检测信号Hu中产生的下降沿同步地将通电图案切换为通电图案PA4，依照通电图案PA4而开始各臂开关的开关控制。

即，在从时刻t20至相位检测信号Hv中产生上升沿的时刻t21为止的通电期间内，W相上侧臂开关Q

如图10所示，当在时刻t21相位检测信号Hv中产生上升沿时，电压控制部14测量该上升沿与在时刻t20相位检测信号Hu中产生的下降沿之间的时间，由此计算马达20的转速。电压控制部14通过PI运算来决定使转速的计算结果与由控制指令信号CS表示的目标转速之间的偏差成为零的控制电压VC，并将所决定的控制电压VC输出给通电控制部15。

当在时刻t21相位检测信号Hv中产生上升沿时，通电控制部15与该上升沿同步地将通电图案切换为通电图案PA5，依照通电图案PA5而开始各臂开关的开关控制。即，在从时刻t21至相位检测信号Hw中产生下降沿的时刻t22为止的通电期间内，V相上侧臂开关Q

如上所述，无传感器控制装置10在以无传感器同步控制模式进行动作的情况下，与利用在马达20中产生的反电动势生成的相位检测信号Hu、Hv、Hw同步地进行相位图案的识别、通电图案的决定以及通电图案的切换，由此不使用霍尔传感器等位置传感器地进行马达20的通电控制。通过进行这样的无传感器同步控制，马达20的转速被维持在由控制指令信号CS指示的目标转速。另外，无传感器同步控制中的通电切换速度F是根据在相位检测信号Hu、Hv、Hw中产生边沿的时机而自动控制的。

如上所述，在本实施方式中，在起动马达20时，在无法识别马达20的相位的情况下，进行强制换流控制，在该强制换流控制中，一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间变化，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相。

通过在起动马达20时进行上述的强制换流控制，能够扩大可稳定控制马达20的F-V特性的范围，其结果为，能够在起动马达20时与负载大小无关地使马达20稳定地旋转到产生可检测过零点的反电动势的转速。因此，根据本实施方式，能够通过无传感器控制而在起动马达20时与负载大小无关地成功起动马达20。

在本实施方式中，作为上述的强制换流控制的一例，一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间按照恒定的斜率增加，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相。

另外，在本实施方式中，作为上述的强制换流控制的其他例子，一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间按照恒定的斜率减小，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相。

通过依照这两个例子进行强制换流控制，可稳定控制马达20的F-V特性的范围呈线性变化。其结果为，按照实际适合与马达20连接的负载的F-V特性的驱动电压V和通电切换速度F的组合来驱动马达20的可能性提高，能够在起动马达20时使马达20更稳定地旋转到产生可检测过零点的反电动势的转速。

在本实施方式中，作为上述的强制换流控制的其他例子，一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间阶段性地增加，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相。

另外，在本实施方式中，作为上述的强制换流控制的其他例子，一边根据预先决定的电压控制图案，使对马达20的通电相施加的驱动电压V随着时间阶段性地减小，一边根据预先决定的速度控制图案，以保持为恒定值的通电切换速度F来切换通电相。

通过依照这两个例子进行强制换流控制，可稳定控制马达20的F-V特性的范围阶段性地变化。其结果为，与F-V特性的范围呈线性变化的上述两个例子相比，虽然按照实际适合与马达20连接的负载的F-V特性的驱动电压V和通电切换速度F的组合来驱动马达20的可能性变低，但能够减轻通电控制的处理负载。

另外，在本实施方式中，在起动马达20时，在进行强制换流控制之前进行直流励磁控制。由此，在进行强制换流控制之前，马达20的相位被固定在特定的相位，因此能够在开始强制换流控制时使马达20顺畅地开始旋转。

此外，在本实施方式中，当在强制换流控制中马达20的转速达到了产生可检测过零点的反电动势的速度之后，进行无传感器同步控制。由此，不使用霍尔传感器等位置传感器，就能够将马达20的转速控制为由从上位控制装置400输入的控制指令信号CS指示的目标转速。

[变形例]

本发明不限于上述实施方式，本说明书中所说明的各结构能够在相互不矛盾的范围内适当组合。

例如，在上述实施方式中，作为电压控制图案的例子，示出了对通电相施加的驱动电压随着时间按照恒定的斜率增加的图案、对通电相施加的驱动电压随着时间按照恒定的斜率减小的图案、对通电相施加的驱动电压随着时间阶段性地增加的图案以及对通电相施加的驱动电压随着时间阶段性减小的图案。本发明的电压控制图案不限于这四种图案，只要是驱动电压随着时间变化的图案即可，可以使用其他图案。

另外，在上述实施方式中，作为无传感器控制的方式，例示了使用无传感器120°通电方式的情况，但本发明中的无传感器控制的方式不限于无传感器120°通电方式。只要是不使用位置传感器的控制方式即可，也可以使用180°通电方式等其他方式。

另外，在上述实施方式中，例示了在起动马达20时，在进行强制换流控制之前进行直流励磁控制的情况，但不是必须进行直流励磁控制。