(57)【要約】  ブラシレスモータ制御装置（１０）は、３相ブラシレスモータ（１）の始動前に、ロータ（３）を予め設定した回転位置（停止位置）に移動させた後にモータ（１）を始動する。例えば、数１０ｍｓｅｃの初期化時間の間、同一の２相間（Ｕ、Ｗ相間）に直流電流Ｉｕｗを通電し続けることにより、ロータ（３）を予め設定した回転位置に移動させる。この初期化時間が経過した時点においては、ロータ（３）は予め設定した回転位置に移動しているため、ブラシレスモータ制御装置（１０）では、モータ１を正転／逆転するためにはどの相から通電を開始すればよいかが判明している。これにより、ブラシレスモータ制御装置（１０）は、ロータの正転／逆転始動を行う際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
2012147197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、
前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に直流電流を流すことにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる制御部を備える
ブラシレスモータ制御装置。
【請求項２】
上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子からなる直列回路を３相分有し、前記各直列回路の両端が直流電源に接続され、前記上アーム側および下アーム側のスイッチング素子の各接続点がそれぞれ前記ブラシレスモータの３相コイルの各相に接続されたスイッチング回路を備え、
前記制御部は、
前記上アーム側のスイッチング素子の内の所定の第１相のスイッチング素子をオンにし、前記下アーム側のスイッチング素子の内の前記第１相とは異なる所定の第２相のスイッチング素子をオンにするロータ停止位置決め部を有する
請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項３】
前記ロータ停止位置決め部は、前記上アーム側の前記第１相のスイッチング素子および前記下アーム側の前記第２相のスイッチング素子の少なくとも一方のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御する
請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項４】
前記３相ブラシレスモータが、内燃機関の始動用のスタータモータである請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項５】
３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、
前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に直流電流を流すことにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる
ブラシレスモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）のスタータモータとして使用される３相ブラシレスモータを駆動するブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関（エンジン）のスタータに使用される３相ブラシレスモータ（以下、単に「モータ」とも呼ぶ）の駆動制御方式として、３相ブラシレスモータ内のロータ（永久磁石側）の位置を検出するための複数個のホール素子をロータの周辺に実装したセンサ型駆動制御回路が知られている（非特許文献１を参照）。しかし、このセンサ型駆動制御回路では、モータ内に複数個のホール素子を設ける必要があり、また、必要に応じてロータとは別にロータ位置検出用の磁石等を実装しなければならないため、モータの小型化や低コスト化の障害となっている。また、ホール素子の取り付け具合によるロータ位置の検出精度にばらつきが発生する。このため、ホール素子等のセンサを用いずにロータ位置を検出するセンサレス型駆動制御回路の実現が強く望まれている。【０００３】
このようなセンサレス型駆動制御回路として、例えば、非通電相の相電圧のゼロクロス点を検出することによりロータ位置を検出する１２０°通電（全相期間１８０°のうちの１２０°の期間だけ通電する方式）による駆動制御方式が知られている。また、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出するサブコイルＳｕ（例えば、図１の３相ブラシレスモータ１内のサブコイルＳｕを参照）を設け、このサブコイルＳｕにより検出された１相の相電圧を検出して通電制御を行うブラシレスモータ制御装置がある（特許文献１を参照）。しかしながら、この相電圧を検出する方法においては、モータ停止時には相電圧が発生していないため位相を検出することができず、いずれの位置にロータが停止しているかを検出することができない。このため、モータを正転または逆転で回転させようとする際、どの相から通電してロータを回転させ始めれば良いかが分からず、停止状態からのロータの正転／逆転の回転駆動制御を行うことが困難になる。【０００４】
この問題を解決するために、上記の特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置では、モータが停止している状態において、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相コイルの内から、いずれかの２相のコイルを順次に選択し、この選択した２相のコイル間に、モータが動作しないような短時間だけ直流電圧を印加して通電を行い、この選択した２相のコイルに流れる電流のパターン（２相のコイルの組み合わせと直流電圧の印加方向とによる合計６種類の電流パターン）を比較することによりロータの回転停止位置を検出している。【０００５】
また、例えば、関連するブラシレスモータの駆動制御装置がある（特許文献２を参照）。この特許文献２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置では、始動時の励磁信号の周波数よりも高周波の診断信号ＴがモータコイルＵ、Ｖ間に印加されると、ロータは動かないが、コイルＷには相互誘導による誘導電圧信号Ｓが観測されることを利用する。この誘導信号Ｓは、ロータの回転停止位置に応じ、コイルＷが対面するロータの磁極の面積（磁極数）や極性で決まるヨークの磁気抵抗値（相互インダクタンスＭ）を反映しており、位相とレベル（電圧値）が周期的に変化する。この誘導信号Ｓを検出してその位相や電圧値等によりロータの回転停止位置（励磁相）を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００８／１２０７３４号公報
【特許文献２】特開平７−２７４５８５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】近藤 俊一「ブラシレスＤＣモータ制御回路の設計」、トランジスタ技術、ＣＱ出版株式会社、２０００年２月号、ｐ．２１２〜２２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置において用いられるロータ停止位置検出方法では、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相コイル（巻線）の内から、いずれかの２相のコイルを順次に選択して直流電圧を印加する必要があり、また、選択された２相のコイルに流れる電流を計測し、この電流パターンの比較を行う必要がある。このため、回路構成と制御が複雑となり、また検出精度の問題も発生する。【０００９】
また、上述した特許文献２のブラシレスモータの駆動制御装置では、高周波の診断信号ＴをモータコイルＵ、Ｖ間に印加してＷ相に誘導される信号を計測して、位相を判定する必要がある。このため、回路構成と制御が複雑となり、また検出精度の問題も発生する。【００１０】
本発明の目的は、３相ブラシレスモータのロータの回転位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる、ブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に直流電流を流すことにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる制御部を備える。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータの始動前に、制御部は、ロータを予め設定した回転位置（停止位置）に移動させた後にモータ始動を開始する。例えば、所定の初期化時間（例えば、数１０ｍｓｅｃ）の間、同一の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に所定の直流電流を通電し続けることにより、ロータを予め設定した回転位置に移動させる。この初期化時間が経過した時点においては、ロータが予め設定した回転位置に移動しているため、ブラシレスモータ制御装置では、モータを正転／逆転するためにはどの相から通電を開始すればよいかが判明している。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータのロータの回転を開始する位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。【００１２】
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子からなる直列回路を３相分有し、前記各直列回路の両端が直流電源に接続され、前記上アーム側および下アーム側のスイッチング素子の各接続点がそれぞれ前記ブラシレスモータの３相コイルの各相に接続されたスイッチング回路を備え、前記制御部は、前記上アーム側のスイッチング素子の内の所定の第１相のスイッチング素子をオンにし、前記下アーム側のスイッチング素子の内の前記第１相とは異なる所定の第２相のスイッチング素子をオンにするロータ停止位置決め部を有する。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、ロータを予め設定された回転位置（停止位置）に移動させるための、ロータ停止位置決め部を備える。この、ロータ停止位置決め部は、３相ブリッジ回路の上アーム側のスイッチング素子の内の所定の第１相（例えば、Ｕ相）のスイッチング素子をオンにし、また、下アーム側のスイッチング素子の内の上記第１相とは異なる所定の第２相（例えば、Ｗ相）のスイッチング素子をオンにする。これにより、ロータ停止位置決め部は、３相ブラシレスモータの所定の２相間に、所定の直流電流を所定の時間流す。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータの始動の前に、所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ間）に直流電流を流すことにより、ロータを所定の回転を開始する位置（停止位置）に予め移動させることができる。このため、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータのロータの回転位置を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。【００１３】
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記ロータ停止位置決め部は、前記上アーム側の前記第１相のスイッチング素子および前記下アーム側の前記第２相のスイッチング素子の少なくとも一方のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御する。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、上アーム側の第１相のスイッチング素子（例えば、Ｕ相）および下アーム側の第２相のスイッチング素子（例えば、Ｗ相）の少なくとも一方のスイッチング素子のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御することにより、３相ブラシレスモータの所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に流す直流電流の大きさを制御する。
これにより、ロータ停止位置決め部は、３相ブラシレスモータの所定の２相間に流す直流電流の大きさを制御し、ロータを所望の速度で、かつ円滑に所定の回転を開始する位置（停止位置）に移動させることができる。【００１４】
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記３相ブラシレスモータが、内燃機関の始動用のスタータモータである。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、内燃機関の始動用のスタータモータとして動作する３相ブラシレスモータの始動前に、ロータを予め設定した回転位置（回転停止位置）に移動させる。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、内燃機関のスタータモータを始動する際に、スタータモータのロータの回転を開始する位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。【００１５】
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御方法は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に直流電流を流すことにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる。
このようなブラシレスモータ制御方法では、３相ブラシレスモータの始動前に、ロータを予め設定した回転を開始する位置（停止位置）に移動させた後にモータ始動を開始する。例えば、所定の初期化時間（例えば、数１０ｍｓｅｃ）の間、同一の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に所定の直流電流を通電し続けることにより、ロータを予め設定した回転位置に移動させる。この初期化時間が経過した時点においては、ロータが予め設定した回転位置に移動しているため、ブラシレスモータ制御装置では、モータを正転／逆転するためにはどの相から通電を開始すればよいかが判明している。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータのロータの回転を開始する位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータの始動前に、該モータの所定の２相間に所定の直流電流を所定の時間流すことにより、ロータを所定の回転位置に予め移動させる。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータのロータの回転を開始する位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係わるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】ロータ停止位置決め部２６の動作について説明するための図である。
【図２Ｂ】ロータ停止位置決め部２６の動作について説明するための図である。
【図３】ロータ初期移動時の動作波形を示す図である。
【図４Ａ】ロータ初期移動時のデューティ制御について説明するための図である。
【図４Ｂ】ロータ初期移動時のデューティ制御について説明するための図である。
【図５】１２０°通電について説明するための図である。
【図６】１２０°通電におけるデューティ比の制御の例を示す図である。
【図７Ａ】ゼロクロス点推定部２２の動作を説明するための図である。
【図７Ｂ】ゼロクロス点推定部２２の動作を説明するための図である。
【図８】ゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータの制御動作を説明するための図である。
【図９】サブコイルの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（概要）
本発明のブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータの始動前に、ロータを予め設定した回転位置（停止位置）に移動させた後にモータの始動を開始する。例えば、数１０ｍｓｅｃの初期化時間の間、同一の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に直流電流を流し続けることにより、予め設定した回転位置にロータを移動させる。この初期化時間が経過した時点においては、ロータが予め設定した回転位置に移動しているため、ブラシレスモータ制御装置では、モータを正転／逆転するためにはどの相から通電を開始すればよいかが判明している。これにより、ブラシレスモータ制御装置は、ロータの正転／逆転始動を行う際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
（ブラシレスモータ制御装置の全体構成についての説明）
図１は、本発明の実施の形態に係わるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。図１に示すブラシレスモータ制御装置１０は、バッテリ４を直流電源とし、このバッテリ４の直流電圧を交流電圧に変換して３相ブラシレスモータ１を駆動する制御装置である。
【００２１】
図１において、３相のブラシレスモータ（単に「モータ」とも呼ぶ）１は、エンジン５のスタータモータとなるモータである。この３相ブラシレスモータ１は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相コイル（鉄心に巻かれているコイル）および該コイルの中性線Ｎを有するステータ２と、２極の永久磁石（１対のＮ、Ｓ極）からなるロータ３とで構成されている。ステータ２には３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のコイルが周方向に順番に巻装されている。なお、ロータ３については、２極の永久磁石（１対のＮ、Ｓ極）からなる例を示しているが、このロータ３は多極で構成される場合がある。例えば、ロータ３が、４極の永久磁石（２対のＮ、Ｓ極）から構成される場合がある。
【００２２】
また、ステータ２のＵ相コイルには、Ｕ相電圧検出用の補助巻線であるサブコイル（Ｓｕ）２ａが並列に設けられ、このサブコイルＳｕにより、Ｕ相に誘起される電圧（より正確にはロータ３の永久磁石によりサブコイルＳｕに誘起される正弦波交流電圧）Ｖｓｕを検出する。なお、サブコイルＳｕは、他の相（Ｖ相またはＷ相）に設けるようにしても構わない。
【００２３】
ブラシレスモータ制御装置１０内には、Ｎｃｈ型のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で構成される３相ブリッジ回路が設けられている。この３相ブリッジ回路において、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のそれぞれのドレイン端子は、直流電源となるバッテリ４の＋側端子に共通に接続されている。また、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のそれぞれのソース端子は、直流電源となるバッテリ４の−側端子に共通に接続されている。
【００２４】
そして、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ１とＱ４の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＵ相コイル端子に接続されている。また、上アーム側のスイッチング素子Ｑ２のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ５のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ２とＱ５の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＶ相コイル端子に接続されている。
【００２５】
また、上アーム側のスイッチング素子Ｑ３のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ６のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＷ相コイル端子に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれには、フライホイールダイオードＤｘが、図に示すようにカソードがバッテリ４の＋側端子方向に、アノードがバッテリ４の−側端子方向となるように並列に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、または、バイポーラトランジスタであってもよい。
【００２６】
また、ブラシレスモータ制御装置１０は、上アーム側のスイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３をオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）駆動するＨｉ（ハイ）側プリドライバ回路１１と、下アーム側のスイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオン／オフ駆動するＬｏ（ロー）側プリドライバ回路１２と、ゼロクロス点検出回路１３と、制御部２１と、を有している。上記のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、Ｈｉ側プリドライバ回路１１及びＬｏ側プリドライバ回路１２から出力されるゲート駆動信号により駆動される。このゲート駆動信号は、プリドライバ回路１１及び１２において、制御部（ＣＰＵ等で構成される制御部）２０から出力されるＦＥＴ駆動信号を基にして生成される。
【００２７】
ゼロクロス点検出回路１３は、３相ブラシレスモータ１が低速回転している場合に（後述する１２０°通電を行う場合に）、ステータ２の各相コイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）に誘起される電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのゼロクロス点を検出する。また、ゼロクロス点検出回路は、３相ブラシレスモータ１が高速回転している場合に（後述する１８０°通電を行う場合に）、３相ブラシレスモータ１のＵ相コイルに付設されたサブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕからゼロクロス点を検出する。このゼロクロス点検出回路１３により検出されたゼロクロス点の情報はゼロクロス信号として制御部２１に出力される。なお、１２０°通電時における各相コイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）に誘起される交流電圧に発生するゼロクロス点と、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕにおいて発生するゼロクロス点とは、当該コイルの位置に、ロータ３の磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）が一致したときに発生するものである。
【００２８】
制御部２１は、ゼロクロス点推定部２２と、通電制御部２３と、デューティ制御部２７と、を有して構成される。また、通電制御部２３は、１２０°通電制御部２４と、１８０°通電制御部２５と、ロータ停止位置決め部２６と、を有している。
【００２９】
制御部２１内のゼロクロス点推定部２２は、３相ブラシレスモータ１に対して１８０°通電を行う場合に、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の情報をゼロクロス点検出回路１３から入力する。そして、ゼロクロス点推定部２２は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点（隣接するゼロクロス点）の間隔時間Ｔを計測する。例えば、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点が発生した時間から、次に出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点が発生するまでの時間を、タイマ等によりカウントすることにより、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測する。
【００３０】
また、ゼロクロス点推定部２２は、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、「Ｔ／３」と「２Ｔ／３」の時間を算出し、他の２相（Ｖ相、Ｗ相）のゼロクロス点（位相）を推定する。そして、ゼロクロス点推定部２２は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点（Ｕ相のゼロクロス点）の情報と、推定した他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点の情報とを、通電制御部２３に出力する。このゼロクロス点推定部２２における他の２相（Ｖ相、Ｗ相）のゼロクロス点の推定動作の詳細については、後述する。また、サブコイルＳuは、U相ではなくV相あるいはW相のいずれかに設ける構成としても良い。この場合、ゼロクロス点推定部２２は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕにより、サブコイルＳｕが設けられていない他の２相のゼロクロス点を推定する。
【００３１】
通電制御部２３内の１２０°通電制御部２４は、３相ブラシレスモータ１が低速で回転する場合において、１８０度の全通電期間中、１２０度の期間だけコイルに通電するようにして３相ブラシレスモータ１を駆動制御する。１８０°通電制御部２５は、３相ブラシレスモータ１の高速回転時において、１８０°通電により、３相ブラシレスモータ１を駆動制御する。
【００３２】
また、ロータ停止位置決め部２６は、３相ブラシレスモータ１の始動の前に、ロータ３を所定の回転位置（停止位置）に移動させるように、３相ブラシレスモータ１を駆動制御する。デューティ制御部２７は、通電制御部２３により決定されたデューティ比で上アーム側のスイッチング素子及び下アーム側のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン期間中におけるオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）のデューティ比を制御する。
【００３３】
なお、ブラシレスモータ制御装置１０内にはマイクロコンピュータ（又はマイクロコントローラ）が搭載されており、ブラシレスモータ制御装置１０内の制御部２１や、制御部２１内のゼロクロス点推定部２２や、通電制御部２３や、デューティ制御部２７や、その他の回路について、ソフトウェアプログラムを実行することにより、その処理機能を実現することができるものについては、ソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。勿論、ハードウェアにより構成するようにしてもよい。
【００３４】
また、３相ブラシレスモータ１に設けるサブコイルＳｕは、図１に示すように、ステータのＵ相コイルに対し、サブコイルＳｕを並列に設ける。このサブコイルＳｕによりＵ相の誘起電圧（ロータ回転によりサブコイルＳｕに誘起される正弦波電圧）Ｖｓｕを検出する。また、以下に説明する図９に示すように、サブコイルＳｕを構成することもできる。
【００３５】
図９に示す例では、ステータ側に複数の極（図の例では６極）を有する３相ブラシレスモータを用い、そのいずれかの相（図の例ではＵ相）における複数の極のうち、いずれか１極のコイル６を他から切り離し、フロ−ティングさせることにより、サブコイルＳｕを構成しても良い。すなわち、Ｕ相の全６極の内の１極のコイル６を他の極から切り離し（フロ−ティング状態にし）、この切り離したコイル６の両端の各々から端子ＳＵＢ１及びＳＵＢ２を引き出し、この端子ＳＵＢ１とＳＵＢ２との端子間電圧によりＵ相電圧Ｖｓｕを得る。
【００３６】
（ロータ停止位置決め部２６の動作についての説明）
上記構成のブラシレスモータ制御装置１０において、ロータ停止位置決め部２６により行われるロータ停止位置決め動作、すなわち、ロータ３を予め設定された回転位置（停止位置）に移動させる、ロータ初期移動時のロータ３の回転制御の動作について説明する。
【００３７】
図２Ａおよび図２Ｂは、ロータ初期移動時の動作（ロータ停止位置決め動作）について説明するための図である。ロータ停止位置決め部２６は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルの内の所定の２相間に所定の直流電流を所定の時間流すことによりロータ３を所定の回転位置に移動させる。
【００３８】
例えば、３相ブラシレスモータ１を始動前に、ロータ停止位置が、図２Ａに示すように、Ｕ相コイル及びＷ相コイルが永久磁石のＳ極に対向し、Ｖ相コイルが永久磁石のＮ極に対向する位置（初期状態）にあるものとする。この初期状態において、ロータ停止位置決め部２６は、所定の時間（初期移動時間）の間、Ｕ相コイルに繋がるスイッチング素子Ｑ１と、Ｗ相コイルに繋がるスイッチング素子Ｑ６とをオン（ＯＮ）にし、それ以外のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５をオフ（ＯＦＦ）にする。
【００３９】
これにより、バッテリ４の直流電圧（＋側）が、スイッチング素子Ｑ１を介してＵ相コイル端子に印加され、バッテリ４の直流電圧（−側）が、スイッチング素子Ｑ６を介してＷ相コイル端子に印加され、Ｕ、Ｗ相間に直流電流Ｉｕｗが流れる。このＵ、Ｗ相コイルに電流Ｉｕが流れることにより磁界が発生し、このＵ、Ｗ相コイルにより発生する磁界と、ロータ３の磁極により発生する磁界との相互作用により、ロータ３が回転し始める。そして、ロータ３は、最終的には、図２Ｂの３相ブラシレスモータ１に示すように、通電後のロータ位置として、U相コイルが永久磁石のS極に対向し、W相コイルが永久磁石のN極に対向し、V相コイルが永久磁石のS極及びN極の境界部に対向する位置において安定（停止）する。このように、ロータ停止位置決め部２６は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルの内の所定の２相間に所定の直流電流を所定の時間流すことにより、ロータ３を所定の回転を開始する位置（停止位置）に移動させることができる。
【００４０】
また、図３は、ロータ初期移動時（モータ始動前のロータの回転位置決め動作時）の動作波形の例を示す図である。この図３においては、横方向に時間ｔの経過をとり、実際の磁極変化の波形と、モータ通電波形（電圧波形）と、モータ電流波形（より正確には、バッテリ４から３相ブラシレスモータ１に流れる電流波形）と、を順に縦方向に並べて示したものである。
【００４１】
この図３の波形に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１のロータ初期移動期間において、ロータ停止位置決め部２６により、３相ブラシレスモータ１の所定の２相間（図の例では、Ｕ、Ｗ間）に直流電流Ｉｕｗを流し、ロータ３の停止位置を予め設定された回転位置に移動させる。そして、ロータ３が所定の回転位置に移動した後に、通電制御部２３は、時刻ｔ１においてモータ１を始動し、時刻ｔ１以降、モータ１の回転速度を次第に上昇させるように駆動する。
【００４２】
この時刻ｔ０〜ｔ１におけるロータ初期移動期間において、時刻ｔ０の時点では、ロータ３の回転位置は、図３における磁極変化の波形に示すように、Ｕ相コイルがロータ３の永久磁石のＳ極に対向し、Ｖ相コイルがロータ３の永久磁石のＮ極に対向し、Ｗ相コイルがロータ３の永久磁石のＳ極に対向しているものとする。そして、時刻ｔ０〜ｔ１のロータ初期移動期間において、図３におけるモータ通電波形に示すように、スイッチング素子Ｑ１をオンにしモータ１のＵ相コイル端子にバッテリ４の＋電圧を印加するとともに、スイッチング素子Ｑ６をオンにしＷ相コイル端子にバッテリ４の−電圧を印加する。
【００４３】
なお、この時刻ｔ０〜ｔ１におけるロータ初期移動期間においては、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１は常時オンとして、Ｗ相のスイッチング素子Ｑ６をオン／オフ制御（デューティ制御）することにより、Ｕ、Ｗ相の２相のコイル間に印加される電圧を等価的に調整する。これにより、図３におけるモータ電流波形に示すように、デューティ制御部２７は、Ｕ、Ｗ相の２相のコイル間に流れる電流Ｉｕｗを所望の電流値になるように制御する。
【００４４】
そして、時刻ｔ０〜ｔ１におけるロータ初期移動期間において、ロータ３を所定の回転位置（停止位置）に移動させるロータ停止位置決め動作が終了すると、時刻ｔ１の時点において、Ｕ相コイルがロータ３の永久磁石のＳ極に対向し、Ｖ相コイルがロータ３の永久磁石のＮ極とＳ極の切り替わり点に対向し、Ｗ相コイルがロータ３の永久磁石のＮ極に対向する状態となる。例えば、ロータ３の回転位置（停止位置）は、図２Ｂに示す回転を開始する位置となる。
【００４５】
また、図４Ａおよび図４Ｂは、ロータ停止位置決め部２６により行われるロータ初期移動時のデューティ制御について説明するための図である。図４Ａは、デューティ比が一定の場合の例を示し、図４Ｂは、デューティ比を時間の経過に従い可変に制御する場合の例を示している。この図４Ａ及び図４Ｂにおいては、横方向に時間ｔの経過をとり、縦方向に、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフ波形と、スイッチング素子Ｑ６のオン／オフ波形と、Ｕ、Ｗ相間に流れる電流Ｉｕｗの波形と、を並べて示している。
【００４６】
この図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ロータ初期移動時（時刻ｔ０〜ｔ１）において、ロータ停止位置決め部２６は、スイッチング素子Ｑ１を常にオン（ＯＮ）のままとし、スイッチング素子Ｑ６をオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）させることにより、オン／オフのデューティ制御を行う。すなわち、スイッチング素子Ｑ６においては、オンする期間（Ｔｏｎ）と、オフする期間（Ｔｏｆｆ）とが、交互に繰り返されるように制御する。
【００４７】
そして、図４Ａに示す例は、時間ｔの経過に対してデューティ比「Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）」が一定の値に維持される例であり、Ｕ、Ｗ相に流れる電流Ｉｕｗは、デューティ比に応じた一定の電流値となる。
【００４８】
また、図４Ｂに示す例は、時刻ｔ１から開始されるロータ初期移動期間において、スイッチング素子Ｑ６のオン期間Ｔｏｎの幅は一定とし、時間ｔの経過とともにオフ期間の幅Ｔｏｆｆを次第に長くすることにより、デューティ比「Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）」を次第に低下させる例である。
【００４９】
この図４Ｂに示すように、ロータ停止位置決め部２６は、ロータ初期移動期間において、最初は３相ブラシレスモータ１のＵ、Ｗ相間に所望の値の電流Ｉｕｗを流し、時間ｔの経過に従い、電流Ｉｕｗを次第に低下させて行くことができる。すなわち、ロータ停止位置決め部２６は、３相ブラシレスモータ１の所定の２相間（Ｕ、Ｗ相間）に流す直流電流Ｉｕｗの大きさを可変に制御する。これにより、ブラシレスモータ制御装置１０では、ロータ３を予め設定された回転位置に移動させる際に、ロータ３を所望の速度で、かつ円滑に所定の回転位置（停止位置）に移動させることができる。
【００５０】
このように、ブラシレスモータ制御装置１０では、モータ始動の前に、ロータ３を所定の回転位置（固定位置）に移動させることにより、モータコイルへの通電位相を正確に設定し、３相ブラシレスモータ１を確実に始動することができる。そして、３相ブラシレスモータ１の始動後、すなわち、時刻ｔ１以降は、通電制御部２３により、３相ブラシレスモータ１を１２０°通電、あるいは、１８０°通電制により駆動することができる。
【００５１】
なお、３相ブラシレスモータ１の１２０°通電による制御方法、及び１８０°通電による制御方法については、本発明に直接関係せず、また、一般的によく知られた方法であるため、この１２０°通電及び１８０°通電については、以下において、簡単に説明する。
【００５２】
（１２０°通電による制御方法についての説明）
モータ始動後、３相ブラシレスモータ１が低回転数で回っている場合においては、１２０°通電制御部２４が、１２０度通電法方式によりモータを駆動制御する。
図５は、１２０°通電について説明するための図であり、横方向に時間ｔの経過をとり、縦方向に、Ｕコイル端子の電圧波形と、Ｖ相コイル端子の電圧波形と、Ｗ相コイル端子の電圧波形と、を並べて示したものである。
【００５３】
この１２０°通電は、通電制御部２３内の１２０°通電制御部２４により行われる。この１２０度通電制御においては、図５のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧波形に示すように、１８０度の全期間中、１２０度の期間だけコイルに通電が行われる。従って、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相には非通電相が生じ、この非通電相のゼロクロス点ａ、ｂ、ｃを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。
【００５４】
例えば、Ｕ相コイルは、時刻ｔ０〜ｔ１（位相６０°の間）において非通電相となり、時刻ｔ１〜ｔ２（位相１２０°の間）において通電相となる。この時刻ｔ０〜ｔ１（位相６０°の間）の非通電相となる区間において、Ｕ相コイルにはロータ磁極による誘起電圧が発生し、そのゼロクロス点ａを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。同様にして、Ｖ相についても、非通電相となる区間において、そのゼロクロス点ｂを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。同様にして、Ｗ相についても、非通電相となる区間において、そのゼロクロス点ｃを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。これにより、６０°ごとにロータ位置（ロータ磁極の切り替わり点）を検出できるとともに、このロータ位置に応じて、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルに対する通電相と通電タイミングとを決定して、３相ブラシレスモータ１を駆動することができる。
【００５５】
なお、モータ低速回転時においては、上記の１２０度通電に替えて、上述したサブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕを基に、後述する１８０°通電により３相ブラシレスモータ１を駆動制御することもできる。
【００５６】
また、１２０°通電制御部２４により１２０°通電を行う場合において、３相ブラシレスモータ１に印加する電圧を調整するために、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれのオン（ＯＮ）期間中において、オン／オフのデューティ比をデューティ制御部２７に制御することができる。例えば、図６の１２０°通電のＵ相コイルの電圧波形に示すように、オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）のデューティ比を変化させることができる。このデューティ比の制御は、Ｖ相、Ｗ相においても同様に行われる。これにより、３相ブラシレスモータ１の回転数に応じて、モータコイルに印加する電圧を変化させることができる。なお、このデューティ比の制御については、後述する１８０°通電時においても、同様にして行うことができる。
【００５７】
（モータが高回転数で回っている場合のロータ位置の検出方法の説明）
一方、モータが高回転数で回っている場合においては、モータパワーを十分に引き出すために、１８０°通電制御部２５により３相ブラシレスモータ１に１８０度通電が行われる。この１８０°通電の場合は、上述した１２０度通電の場合のように非通電相のゼロクロス点を検出することができなくなる。このため、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相に、サブコイルが付設される。例えば、図１に示すように、３相ブラシレスモータ１において、Ｕ相コイルと並列にサブコイルＳｕを設ける。或いは、図９に示すように、ステータ側に複数の極（図の例では６極）を有する３相ブラシレスモータを用い、そのいずれかの相（図の例ではＵ相）における複数の極のうち、いずれか１極のコイル６を他から切り離し、フロ−ティングさせることにより、サブコイルＳｕを構成する。
【００５８】
サブコイルＳｕをＵ相コイルに付設した場合は、Ｕ相の誘起電圧（ロータ回転により誘起される正弦波電圧）ＶｓｕがサブコイルＳｕに発生する。ゼロクロス点検出回路１３は、このサブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出することにより、ステータ２の磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）にサブコイルＳｕの位置が一致したことを判定する。そして、ゼロクロス点推定部２２は、上記ゼロクロス点検出回路１３により検出されたサブコイルＳｕに誘起される相電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出するとともに、このゼロクロス点の情報を基にして、他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点（ロータ位置）を推定する。
【００５９】
（ゼロクロス点推定部２２の動作と１８０°通電についての説明）
図７Ａ及び図７Ｂは、ゼロクロス点推定部２２の動作を説明するための図である。図７Ａは、Ｕ相コイルの１極のコイル６を他の巻線から切り離してフロ−ティング状態にし、このフロ−ティング状態にしたコイル６をサブコイルＳｕとした例を示しており、図９に示した図と同じ図である。
【００６０】
また、図７Ｂは、横方向に時間ｔの経過、縦方向に電圧値をとり、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕと、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、推定されたＶ、Ｗ相電圧のゼロクロス点と、この推定されたゼロクロス点を有するＶ、Ｗ相波形（実際には検出されない破線で示す仮想のＶ、Ｗ相の誘起電圧波形）と、を示した図である。
【００６１】
ゼロクロス点推定部２２は、ゼロクロス点検出回路１３により検出されたサブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の検出信号を基に、このＵ相における相電圧の位相（サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの位相）を検出するとともに、隣接するゼロクロス点間の間隔時間Ｔを算出する。より具体的には、図７Ｂに示すように、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの時刻ｔ０におけるゼロクロス点ａ１と、時刻ｔ１におけるゼロクロス点ａ２とを基に、ゼロクロス点間の間隔時間Ｔ（＝ｔ１−ｔ０）を算出する。
【００６２】
そして、ゼロクロス点推定部２２は、隣接するゼロクロス点ａ１とａ２との間隔時間Ｔ（位相１８０°の期間）を基に、この間隔時間Ｔを３分割（位相６０°で分割）したときの、１／３Ｔ、２／３Ｔの時間を算出する。このゼロクロス点推定部２２により算出された「１／３Ｔ」の時間は、図７Ｂに示すように、Ｕ相のゼロクロス点ａ２が発生した時刻ｔ１から、Ｗ相電圧のゼロクロス点ｂ１が発生する時刻ｔ２までの時間に相当する。同じく、このゼロクロス点推定部２２により算出された「２／３Ｔ」の時間は、Ｕ相のゼロクロス点ａ２が発生した時刻ｔ１から、Ｖ相電圧のゼロクロス点ｃ１が発生する時刻ｔ３までの時間に相当する。
【００６３】
すなわち、一般的には３相ブラシレスモータ１の回転速度は急激には変化しないので、サブコイルＳｕの出力電圧（交流電圧）Ｖｓｕは、１サイクル前の波形と現在のサイクルの波形は類似すると考えることができる。このため、ゼロクロス点推定部２２では、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕの隣接するゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、次に発生するＷ相及びＶ相のゼロクロス点を推定することができる。このゼロクロス点は、ロータの磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）に各相コイルの位置が一致した時に発生するものであり、このゼロクロス点を推定することにより、交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相（ロータ位置）を推定できることになる。
【００６４】
その後、時刻ｔ４に至り、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにおいて再度、ゼロクロス点ａ３が発生すると、ゼロクロス点推定部２２は、隣接するゼロクロス点ａ２とａ３との間の間隔時間Ｔ’を計測し、この間隔時間Ｔ’を基に、再度、「１／３Ｔ’」、「２／３Ｔ’」の時間を算出する。このゼロクロス点推定部２２により算出された「１／３Ｔ’」の時間は、図７Ｂに示すように、Ｕ相のゼロクロス点ａ３が発生した時刻ｔ４から、Ｗ相電圧のゼロクロス点ｂ２が発生する時刻ｔ５までの時間に相当する。同じく、このゼロクロス点推定部２２により算出された「２／３Ｔ’」の時間は、Ｕ相のゼロクロス点ａ３が発生した時刻ｔ４から、Ｖ相電圧のゼロクロス点ｃ２が発生する時刻ｔ６までの時間に相当する。以後、ゼロクロス点推定部２２では、サブコイルＳｕの出力電圧のゼロクロス点の間隔時間Ｔの計測と、１／３Ｔ、２／３Ｔの時間の算出によるＷ、Ｖ相のゼロクロス点の推定処理を繰り返す。
【００６５】
図８は、ゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータの制御動作を説明するための図である。この図８は、横方向に時間ｔの経過をとり、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕと、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、推定されたＶ、Ｗ相のゼロクロス点と、この推定されたゼロクロス点を有するＶ、Ｗ相波形（実際には検出されない破線で示す仮想のＶ、Ｗ相の誘起電圧波形）とを示した図である。また、図８は、ゼロクロス点を基に生成されるＵ相に同期した矩形波Ｒｕと、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗと、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖと、を順に縦方向に並べて示した波形（ロータ位置検出波形）である。なお、この図８に示すＵ、Ｖ、Ｗ相の矩形波は、電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、推定されたＶ、Ｗ相のゼロクロス点とを基に、通電制御部２３（或るはゼロクロス点推定部２２）において生成されるものである。
【００６６】
この図８に示すように、Ｕ相の矩形波Ｒｕは、Ｕ相電圧波形（より正確にはサブコイルＳｕの出力電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ａ２、ａ３、ａ４）ごとにレベルが反転する波形である。このＵ相の矩形波Ｒｕは、ゼロクロス点ａ２において、Ｈレベル（ハイレベル）からＬレベル（ローレベル）に変化し、ゼロクロス点ａ３において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ａ４において、ＨレベルからＬレベルに変化する。
【００６７】
また、Ｗ相の矩形波Ｒｗは、Ｗ相電圧波形（実際には検出されない仮想の電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ｂ１、ｂ２、ｂ３）ごとにレベルが反転する波形である。このＷ相の矩形波Ｒｗは、ゼロクロス点ｂ１において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ｂ２において、ＨレベルからＬレベルに変化し、ゼロクロス点ｂ３において、ＬレベルからＨレベルに変化する。また、Ｖ相の矩形波Ｒｖは、Ｖ相電圧波形（実際には検出されない仮想の電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ｃ１、ｃ２、ｃ３）ごとにレベルが反転する波形である。このＶ相の矩形波Ｒｖは、ゼロクロス点ｃ１において、ＨレベルからＬレベルに変化し、ゼロクロス点ｃ２において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ｃ３において、ＨレベルからＬレベルに変化する。
【００６８】
従って、各相におけるゼロクロス点は、ロータ磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）が通過する点であることから、図８に示す、Ｗ、Ｕ、Ｖ相に同期する各矩形波形Ｒｕ、Ｒｖ、ＲｗのＨレベル及びＬレベルの状態により、ゼロクロス点検知によるロータ位置情報を検出することができる。例えば、図８に示すように、６０度ごとの０〜５までの６区分を検出することができる。例えば、時刻ｔ１〜時刻ｔ７の１回転周期（Ｕ相の３６０°期間）において、時刻ｔ１〜ｔ２の第０ステージＳＴ０と、時刻ｔ２〜ｔ３の第１ステージＳＴ１と、時刻ｔ３〜ｔ４の第２ステージＳＴ２と、時刻ｔ４〜ｔ５の第３ステージＳＴ３と、時刻ｔ５〜ｔ６の第４ステージＳＴ４と、時刻ｔ６〜ｔ７の第５ステージＳＴ５と、の６区分により、６０°ごとのロータ位置を検出し、ステージ（Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルに印加する６０度ごとの相電圧のステージ）の切り替わり点とすることができる。
【００６９】
このように、ブラシレスモータ制御装置１０は、１つのサブコイルＳｕのみに誘起する電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出し、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を基に他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を推定（ロータ位置を推定）する。そして、１８０°通電制御部２５が、推定されたロータ位置を基に、３相ブラシレスモータ１のＵ、Ｖ、Ｗ相コイルに対する通電相の切り替えと通電タイミングを制御する。すなわち、ブラシレスモータ制御装置１０においては、ゼロクロス点推定部２２によりゼロクロス点を推定することによりロータ位置を推定し、１８０°通電制御部２５が、このロータ位置に応じた通電パターンと通電タイミングとを選択して、モータコイルへの１８０°通電を行う。
【００７０】
なお、１８０°通電方式の詳細およびその通電波形等は、一般的によく知られたものであるので、その説明は省略する。また、上述した１２０°通電を行う場合においても、１８０°通電の場合と同様に、サブコイルＳｕに誘起されるゼロクロス点と、ゼロクロス点推定部２２により推定したゼロクロス点とを基にロータ位置を推定し、ロータ位置に応じた通電パターンと通電タイミングとを選択して、モータコイルへ１２０°通電を行うことができる。
【００７１】
以上説明したように、本発明のブラシレスモータ制御装置１０では、３相ブラシレスモータ１を始動する前に、ロータ停止位置決め部２６により、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相コイルの内の所定の２相のコイル間に正および負の直流電圧を印加し、ロータ３を所定の回転位置（停止位置）に移動させる。そして、通電制御部２３では、ロータ３の停止位置において最大トルクを発生可能なモータコイルの通電相を選択することにより、モータを始動する。
【００７２】
そして、モータ始動後の３相ブラシレスモータ１の低速回転時においては、１２０°通電制御部２４が、１２０°通電により３相ブラシレスモータ１を駆動制御する。また、３相ブラシレスモータ１の高速回転時においては、１８０°通電制御部２５が、１８０°通電により、３相ブラシレスモータ１を駆動制御する。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明の一態様と上記実施形態との対応関係について補足して説明する。
【００７４】
上記実施形態において、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、図１に示すブラシレスモータ制御装置１０が対応する。また、本発明の一態様における３相ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータ１が対応し、本発明の一態様におけるロータは、ロータ３が対応する。また、本発明の一態様における制御部は、制御部２１が対応する。また、本発明の一態様における上アーム側のスイッチング素子は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が対応し、また、本発明の一態様における下アーム側のスイッチング素子は、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６が対応し、本発明の一態様におけるスイッチング回路は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で構成される３相ブリッジ回路が対応する。また、本発明の一態様における直流電源は、バッテリ４が対応し、本発明の一態様における、ロータ停止位置決め部は、制御部２１内のロータ停止位置決め部２６が対応する。
【００７５】
そして、上記実施形態において、ブラシレスモータ制御装置１０は、３相ブラシレスモータ１を駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、３相ブラシレスモータ１の始動前に、該モータ１の所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ間）に所定の直流電流Ｉｕｗを所定の時間流すことにより、ロータ３を所定の回転位置に予め移動させる制御部２１を備えて構成される。
このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、３相ブラシレスモータ１の始動前に、ロータ３を予め設定した回転位置（停止位置）に移動させた後にモータ始動を開始する。例えば、所定の初期化時間（例えば、数１０ｍｓｅｃ）の間、同一の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に所定の直流電流を通電し続けることにより、ロータ３を予め設定した回転位置に移動させる。この初期化時間が経過した時点においては、ロータ３が予め設定した回転位置に移動しているため、ブラシレスモータ制御装置１０では、モータ１を正転／逆転するためにはどの相から通電を開始すればよいかが判明している。
これにより、ブラシレスモータ制御装置１０は、３相ブラシレスモータ１のロータ３の回転位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【００７６】
また、上記実施形態において、ブラシレスモータ制御装置１０は、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６からなる直列回路を３相分有し、上記各直列回路の両端がバッテリ４に接続され、上記上アーム側および下アーム側のスイッチング素子の各接続点のそれぞれがブラシレスモータ１の３相コイルの各相に接続された３相ブリッジ回路と、上アーム側のスイッチング素子の内の所定の第１相（例えば、Ｕ相）のスイッチング素子（例えば、Ｑ１）をオンにし、下アーム側のスイッチング素子の内の第１相とは異なる所定の第２相（例えば、Ｗ相）のスイッチング素子（例えば、Ｑ６）をオンにするロータ停止位置決め部２６と、を備えて構成される。
このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、３相ブラシレスモータ１の始動前に、ロータ３を予め設定された回転位置（停止位置）に移動させるための、ロータ停止位置決め部２６を備える。この、ロータ停止位置決め部２６は、３相ブリッジ回路の上アーム側の所定の第１相のスイッチング素子（例えば、Ｑ１）をオンにし、また、下アーム側の所定の第２相のスイッチング素子（例えば、Ｑ６）をオンにする。これにより、ロータ停止位置決め部２６は、３相ブラシレスモータ１の所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ間）に、所定の直流電流（例えば、電流Ｉｕｗ）を所定の時間流す。
これにより、ブラシレスモータ制御装置１０は、３相ブラシレスモータ１の始動の前に、所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ間）に直流電流（例えば、電流Ｉｕｗ）を流すことにより、ロータ３を所定の回転位置（停止位置）に予め移動させることができる。このため、ブラシレスモータ制御装置１０は、３相ブラシレスモータ１のロータ３の回転位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のブラシレスモータ制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、内燃機関（エンジン）のスタータモータに使用される３相ブラシレスモータの駆動装置に利用することができる。本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置においては、３相ブラシレスモータの始動前に、簡易な制御方法によりロータを所定の回転位置（停止位置）に予め移動させる。これにより、３相ブラシレスモータのロータの回転位置を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…３相ブラシレスモータ
２…ステータ
３…ロータ
４…バッテリ
５…エンジン
１０…ブラシレスモータ制御装置
１１…Ｈｉ側プリドライバ回路
１２…Ｌｏ側プリドライバ回路
１３…ゼロクロス点検出回路
２１…制御部
２２…ゼロクロス点推定部
２３…通電制御部
２４…１２０°通電制御部
２５…１８０°通電制御部
２６…ロータ停止位置決め部
２７…デューティ制御部
Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ…矩形波
【図１】
2012147197.tif 000003
【図２Ａ】
2012147197.tif 000004
【図２Ｂ】
2012147197.tif 000005
【図３】
2012147197.tif 000006
【図４Ａ】
2012147197.tif 000007
【図４Ｂ】
2012147197.tif 000008
【図５】
2012147197.tif 000009
【図６】
2012147197.tif 000010
【図７Ａ】
2012147197.tif 000011
【図７Ｂ】
2012147197.tif 000012
【図８】
2012147197.tif 000013
【図９】
2012147197.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月17日(2012.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、
前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に対し、時間の経過とともに電流を流す期間のデューティ比を低下させ、次第に前記２相間に流れる直流電流を低下させることにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる制御部を備える
ブラシレスモータ制御装置
【請求項２】
上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子からなる直列回路を３相分有し、前記各直列回路の両端が直流電源に接続され、前記上アーム側および下アーム側のスイッチング素子の各接続点がそれぞれ前記ブラシレスモータの３相コイルの各相に接続されたスイッチング回路を備え、
前記制御部は、
前記上アーム側のスイッチング素子の内の所定の第１相のスイッチング素子をオンにし、前記下アーム側のスイッチング素子の内の前記第１相とは異なる所定の第２相のスイッチング素子をオンにするロータ停止位置決め部を有する
請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項３】
前記ロータ停止位置決め部は、前記上アーム側の前記第１相のスイッチング素子および前記下アーム側の前記第２相のスイッチング素子の少なくとも一方のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御する
請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項４】
前記３相ブラシレスモータが、内燃機関の始動用のスタータモータである請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項５】
３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、
前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に対し、時間の経過とともに電流を流す期間のデューティ比を低下させ、次第に前記２相間に流れる直流電流を低下させることにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる
ブラシレスモータ制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００８］
しかしながら、上記の特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置において用いられるロータ停止位置検出方法では、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相コイル（巻線）の内から、いずれかの２相のコイルを順次に選択して直流電圧を印加する必要があり、また、選択された２相のコイルに流れる電流を計測し、この電流パターンの比較を行う必要がある。このため、回路構成と制御が複雑となり、また検出精度の問題も発生する。
［０００９］
また、上述した特許文献２のブラシレスモータの駆動制御装置では、高周波の診断信号ＴをモータコイルＵ、Ｖ間に印加してＷ相に誘導される信号を計測して、位相を判定する必要がある。このため、回路構成と制御が複雑となり、また検出精度の問題も発生する。
［００１０］
本発明の目的は、３相ブラシレスモータのロータの回転位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる、ブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
［００１１］
本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に対し、時間の経過とともに電流を流す期間のデューティ比を低下させ、次第に前記２相間に流れる直流電流を低下させることにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる制御部を備える。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータの始動前に、制御部は、ロータを予め設定した回転位置（停止位置）に移動させた後にモータ始動を開始する。例えば、所定の初期化時間（例えば、数１０ｍｓｅｃ）の間、同一の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に所定の直流電流を通電し続けることにより、ロータを予め設定した回転位置に移動させる。
この初期化時間が経過した時点においては、ロータが予め設定した回転位
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００１３］
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記ロータ停止位置決め部は、前記上アーム側の前記第１相のスイッチング素子および前記下アーム側の前記第２相のスイッチング素子の少なくとも一方のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御する。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、上アーム側の第１相のスイッチング素子（例えば、Ｕ相）および下アーム側の第２相のスイッチング素子（例えば、Ｗ相）の少なくとも一方のスイッチング素子のオン／オフ時間のデューティ比を可変に制御することにより、３相ブラシレスモータの所定の２相間（例えば、Ｕ、Ｗ相間）に流す直流電流の大きさを制御する。
これにより、ロータ停止位置決め部は、３相ブラシレスモータの所定の２相間に流す直流電流の大きさを制御し、ロータを所望の速度で、かつ円滑に所定の回転を開始する位置（停止位置）に移動させることができる。
［００１４］
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記３相ブラシレスモータが、内燃機関の始動用のスタータモータである。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、内燃機関の始動用のスタータモータとして動作する３相ブラシレスモータの始動前に、ロータを予め設定した回転位置（回転停止位置）に移動させる。
これにより、ブラシレスモータ制御装置は、内燃機関のスタータモータを始動する際に、スタータモータのロータの回転を開始する位置（停止位置）を検出することなく、モータ始動の際に、モータコイルへの通電位相を正確に設定することができる。
［００１５］
また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御方法は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、前記３相ブラシレスモータの始動前に、該３相ブラシレスモータの選択された２相間に対し、時間の経過とともに電流を流す期間のデューティ比を低下させ、次第に前記２相間に流れる直流電流を低下させることにより、前記３相ブラシレスモータのロータを前記２相によって定まる停止位置に予め移動させる。
このようなブラシレスモータ制御方法では、３相ブラシレスモータの始動前に、ロータを予め設定した回転を開始する位置（停止位置）に移動させた
【国際調査報告】
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