(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの起動に際し、誘起駆動前に初期セットを行う駆動装置につき、ブラシレスモータの起動時間の短縮を図ること。【解決手段】駆動装置は、ブラシレスモータ11の各相コイル14A〜14Cへの通電を順次切り換えてマグネットロータ15を回転させると共に、各相コイル14A〜14Cに生じる誘起電圧に基づきマグネットロータ15の位置を検出し、その検出位置に基づき各相コイル14A〜14Cへの通電を制御する誘起駆動を行うと共に、誘起駆動の前に、マグネットロータ15を初期位置にセットするために各相コイル14A〜14Cへの通電を制御する初期セットを行う。ここで、駆動装置は、各相コイル14A〜14Cへの通電を昇圧させるための昇圧回路16を備え、初期セット中に昇圧回路16に電気を蓄圧しておき、初期セット完了後に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路16から放出して各相コイル14A〜14Cへの通電を昇圧させる。【選択図】        図１
2010154606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイルを有するステータと、前記ステータに設けられるマグネットロータとを備えたブラシレスモータについて、前記各相のコイルに対する通電を順次切り換えることにより前記マグネットロータを回転させると共に、前記各相のコイルに生じる誘起電圧に基づいて前記マグネットロータの位置を検出し、その検出位置に基づいて前記各相のコイルに対する通電を制御する誘起駆動を行うと共に、前記誘起駆動を行う前に、前記マグネットロータを所定の初期位置にセットするために前記各相のコイルに対する通電を制御する初期セットを行うブラシレスモータの駆動装置において、
前記各相のコイルに対する通電を昇圧させるための昇圧回路を備え、前記初期セット中に前記昇圧回路に電気を蓄圧しておき、前記初期セット完了後に前記蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出して前記各相のコイルに対する通電を昇圧させることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
【請求項２】
前記ブラシレスモータは、エンジン用の燃料ポンプに使用され、前記ブラシレスモータの起動後は、前記エンジンの運転中に前記昇圧回路に電気を蓄圧しておき、前記エンジンの加速運転中に前記蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出して前記各相のコイルに対する通電を昇圧させることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項３】
前記誘起駆動により前記ブラシレスモータが正常に起動していると判断したときに、前記昇圧回路に蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出することを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項４】
前記初期セット完了後に、前記昇圧回路に蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出することを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項５】
前記昇圧回路に蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出し、その放出開始から所定の規定時間が経過したときに前記放出を止めることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項６】
前記昇圧回路に蓄圧した電気を前記誘起駆動のために前記昇圧回路から放出し、その放出開始から前記蓄圧された電気が所定の規定電圧以下となったときに前記放出を止めることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項７】
ブラシレスモータが正常に起動していることの判断は、前記通電のための規定電流値、前記ブラシレスモータの規定回転数及び前記通電開始からの規定時間に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサレス駆動方式によりブラシレスモータを誘起駆動させるブラシレスモータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータとして、マグネットロータの磁極位置を検出するセンサを使わない代わりに、マグネットロータが回転するときにステータのコイルに誘起する電圧信号（誘起電圧）を検出し、その検出信号に基づいてモータ通電信号を生成する、すなわち「誘起駆動」を行う、センサレス駆動方式のブラシレスモータが知られている。ところが、コイルに誘起電圧が発生するのは、マグネットロータが回転しているときだけであり、モータ停止時には、マグネットロータが回転していないことから、コイルに誘起電圧が発生せず、マグネットロータの位置情報が得られない。このため、モータ起動時には、ステータのコイルに強制的に通電してマグネットロータを強制的に回転させる、すなわち「強制駆動」を行う必要があった。一例として、下記の特許文献１には、モータ起動時に強制駆動を行うセンサレス駆動方式のブラシレスモータの駆動装置が記載されている。
【０００３】
しかし、モータ起動時に強制駆動を行うようにしても、強制駆動時に通電対象となるコイルの相が不適切であれば、マグネットロータを強制的に回転させることができず、誘起電圧を発生させることができず、ブラシレスモータを起動させることができない。特許文献１に記載の駆動装置では、最初に特定相のコイルに通電を行い、マグネットロータの位置を確定させてから適切な相のコイルに通電を行うようになっている。ところが、初期のマグネットロータの位置による不起動の対策が不十分であり、場合によってはモータが誤動作するおそれがあった。例えば、マグネットロータが目標位置まで動く際、勢い余って目標位置を通り過ぎてしまったり、反対に動きが遅すぎて目標位置に達しないうちに強制駆動が始まってしまったりすることがあり、ブラシレスモータを確実に起動させることができないことがあった。また、強制駆動時にも通電時間や通電タイミングが不適切であれば、ブラシレスモータを起動させることができない。
【０００４】
そこで、特許文献２には、マグネットロータが何れの位置に停止していても、ブラシレスモータを起動可能な状態とすることができるブラシレスモータの駆動装置が提案された。この駆動装置は、各相のコイルに対する通電をデューティ制御によるものとして、誘起駆動の前の強制駆動を行う前に、マグネットロータを所定の初期位置にセットするようになっている。そのために、各相のコイルに対する通電デューティをスイープさせる初期セットを行うようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４８３８７号公報
【特許文献２】特開２００８−３０１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献２に記載の駆動装置では、初期セットのために多少の時間がかかることから、その分だけブラシレスモータの起動時間が通常のＤＣモータに比べて長くなる傾向があった。このことは、例えば、ブラシレスモータをエンジン用の燃料ポンプに使用した場合に、エンジンの始動時に燃料ポンプの起動に時間がかかることとなり、燃料圧力の上昇が遅れてエンジンへ速やかに燃料を供給することができず、エンジンの始動性能を低下させる懸念があった。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ブラシレスモータの起動に際して誘起駆動の前に初期セットを行う駆動装置につき、ブラシレスモータの起動時間の短縮を図ることを可能としたブラシレスモータの駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数相のコイルを有するステータと、ステータに設けられるマグネットロータとを備えたブラシレスモータについて、各相のコイルに対する通電を順次切り換えることによりマグネットロータを回転させると共に、各相のコイルに生じる誘起電圧に基づいてマグネットロータの位置を検出し、その検出位置に基づいて各相のコイルに対する通電を制御する誘起駆動を行うと共に、誘起駆動を行う前に、マグネットロータを所定の初期位置にセットするために各相のコイルに対する通電を制御する初期セットを行うブラシレスモータの駆動装置において、各相のコイルに対する通電を昇圧させるための昇圧回路を備え、初期セット中に昇圧回路に電気を蓄圧しておき、初期セット完了後に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出して各相のコイルに対する通電を昇圧させることを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、初期セット中に昇圧回路に蓄圧された電気が、初期セット完了後に誘起駆動のために昇圧回路から放出され、各相のコイルに対する通電が昇圧される。従って、誘起駆動の初めに各相のコイルの電流が増大し、マグネットロータの回転が加速され、ブラシレスモータが速やかに起動し始める。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ブラシレスモータは、エンジン用の燃料ポンプに使用され、ブラシレスモータの起動後は、エンジンの運転中に昇圧回路に電気を蓄圧しておき、エンジンの加速運転中に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出して各相のコイルに対する通電を昇圧させることを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、ブラシレスモータの起動後は、エンジンの運転中に昇圧回路に蓄圧された電気が、エンジンの加速運転中に誘起駆動のために昇圧回路から放出され、各相のコイルに対する通電が昇圧される。従って、エンジンの加速運転中には、マグネットロータの回転が加速され、ブラシレスモータの回転が速やかに加速され、燃料ポンプの吐出圧が速やかに上昇する。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、誘起駆動によりブラシレスモータが正常に起動していると判断したときに、昇圧回路に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出することを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、誘起駆動によりブラシレスモータが正常に起動してから、昇圧回路に蓄圧した電気が誘起駆動のために昇圧回路から放出される。従って、ブラシレスモータが正常に起動してからその回転が加速される。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、初期セット完了後に、昇圧回路に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出することを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、初期セット完了後に、昇圧回路に蓄圧した電気が、誘起駆動のために昇圧回路から放出される。従って、マグネットロータが初期位置に配置されてから、その回転が加速され、ブラシレスモータの回転が加速される。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、昇圧回路に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出し、その放出開始から所定の規定時間が経過したときに放出を止めることを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、昇圧回路からの電気の放出開始から所定の規定時間が経過したときにその放出が止められるので、各相のコイルに対する通電の昇圧時間のバラツキが少なくなる。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、昇圧回路に蓄圧した電気を誘起駆動のために昇圧回路から放出し、その放出開始から蓄圧された電気が所定の規定電圧以下となったときに放出を止めることを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、昇圧回路からの電気の放出開始から、昇圧回路に蓄圧された電気が所定の規定電圧以下となったときにその放出が止められるので、各相のコイルに対する通電の昇圧レベルのバラツキが少なくなる。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、ブラシレスモータが正常に起動していることの判断は、通電のための規定電流値、ブラシレスモータの規定回転数及び通電開始からの規定時間に基づいて行うことを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、ブラシレスモータの正常な起動が、通電のための規定電流値、ブラシレスモータの規定回転数及び通電開始からの規定時間に基づいて判断されるので、正確な判断が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、ブラシレスモータの起動に際して誘起駆動の前に初期セットを行う駆動装置につき、ブラシレスモータの起動時間の短縮を図ることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータをエンジン用の燃料ポンプに使用した場合に、エンジンの加速運転中には、エンジンへの供給燃料を速やかに増大させてエンジンの加速性を向上させることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの脱調の防止を図ることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明に対し、ブラシレスモータの起動時間を更に短くすることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動短縮時間のバラツキを少なくすることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動短縮時間のバラツキを少なくすることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、脱調の防止の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［第１実施形態］
以下、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
この実施形態では、本発明を、自動車用エンジンの燃料ポンプに使用されるセンサレスタイプのブラシレスモータの駆動装置に具体化して説明する。図１に、エンジンシステムを概略構成図により示す。エンジンシステムを構成するエンジン４１は、燃焼室４２に外気を導入する吸気通路４３と、燃焼室４２から排気ガスを外部へ導出する排気通路４４とを備える。吸気通路４３には、燃料を噴射するインジェクタ４５が設けられる。エンジン４１には、点火プラグ４６が設けられる。点火プラグ４６は、イグナイタ４７からの高電圧を受けて点火動作する。
【００３１】
エンジンシステムは、燃焼室４２へ燃料を供給する燃料供給装置４８を含む。燃料供給装置４８は、インジェクタ４５の他に、燃料を貯留する燃料タンク４９と、燃料タンク４９に収容された燃料ポンプユニット５０と、燃料ポンプユニット５０からインジェクタ４５へ燃料を送る燃料ライン５１とを備える。燃料ポンプユニット５０は、燃料ポンプ５２及び高圧フィルタ５３等を備える。燃料ポンプ５２が動作することで、燃料タンク４９の燃料が燃料ライン５１を通じてインジェクタ４５へ圧送される。インジェクタ４５へ圧送された燃料は、インジェクタ４５が動作することで吸気通路４３へ噴射される。噴射された燃料は、吸気通路４３に吸入された空気と混合気を形成して燃焼室４２に導入される。この混合気は、燃焼室４２にて点火プラグ４６が動作することで爆発燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気通路４４を通じて外部へ排出される。このような一連の行程でピストン５４が上下動してクランクシャフト（図示略）が回転することで、エンジン４１に動力が得られる。
【００３２】
吸気通路４３には、吸気量を調節する電子スロット装置５５が設けられる。吸気通路４３には、吸気温センサ６１及び吸気圧センサ６２が設けられる。エンジン４１には、水温センサ６３及び回転速度センサ６４が設けられる。運転席には、アクセルペダル５６に対応してアクセルセンサ６５が設けられる。運転席には、エンジン４１の始動を操作するためのイグニションスイッチ（ＩＧスイッチ）６６が設けられる。このエンジンシステムは、エンジン４１の運転を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）７０を更に備える。ＥＣＵ７０は、各種センサ等６１〜６６からの検出信号に基づいてエンジン４１の運転状態に応じた燃料供給制御及び点火時期制御等を実行するために、インジェクタ４５、イグナイタ４７、燃料ポンプ５２及び電子スロット装置５５をそれぞれ制御するようになっている。
【００３３】
燃料タンク４９の中には、燃料ポンプユニット１０が設けられ、燃料が貯留される。燃料タンク４９の上部外側には、燃料ポンプ５２のためのコントローラ１０が設けられる。燃料ポンプ５２は、ブラシレスモータ１１と、同モータ１１により回転駆動されるインペラ等を内蔵する。コントローラ１０は、このブラシレスモータ１１を制御することで、燃料ポンプ５２を制御するようになっている。ＥＣＵ７０は、エンジン４１の運転に応じて燃料ポンプ５２を制御するために、コントローラ１０との間で信号のやりとりを行うようになっている。
【００３４】
次に、上記した燃料ポンプ５２に係り、ブラシレスモータ１１と、その駆動装置について詳しく説明する。図２に、ブラシレスモータ１１と、そのコントローラ１０の構成を電気回路図により示す。コントローラ１０は、制御回路１２、駆動回路１３、昇圧回路１６及びノイズフィルタ１７を含む。この実施形態で、ブラシレスモータ１１は、３相４極のセンサレスタイプのものであり、駆動回路１３には３相全波駆動方式の回路が採用される。ブラシレスモータ１１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含むステータ１４と、ステータ１４に対応して設けられる４極のマグネットロータ１５とを備える。ブラシレスモータ１１は、センサレスタイプであることから、ステータ１４に対するマグネットロータ１５の磁極位置（ロータ位置）を検出するために、ホール素子を使わずに、ステータ１４の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで生じる誘起電圧を利用するようになっている。そして、マグネットロータ１５が回転するときに、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで発生する誘起電圧に基づいてロータ位置を検出し、その検出されるロータ位置に基づいて通電対象となる各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃを決定する、すなわち「誘起駆動」を行うようになっている。
【００３５】
図２に示すように、駆動回路１３は、スイッチング素子としてのＰＮＰ形の第１、第３及び第５のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５、並びに、ＮＰＮ形の第２、第４及び第６のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６をそれぞれ３相ブリッジ接続して構成される。第１、第３及び第５のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のエミッタはそれぞれ車載の電源（＋Ｂ）に接続され、第２、第４及び第６のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のエミッタはそれぞれ接地される。ブラシレスモータ１１の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃの一端子は互いに共通接続点に接続され、各他端子は第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の共通接続点、第３及び第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の共通接続点、並びに第５及び第６のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の共通接続点にそれぞれ接続される。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースは制御回路１２に接続される。制御回路１２のプラス側端子は、昇圧回路１６及びノイズフィルタ１７を介して電源（＋Ｂ）に接続され、マイナス側端子は接地される。この実施形態で、制御回路１２はカスタムＩＣにより構成される。
【００３６】
図２に示すように、昇圧回路１６は、３つのパワー素子２１，２２，２３と、大容量の電解コンデンサ２４と、ダイオード２５と、コイル２６とを備える。第１のパワー素子２１、ダイオード２５及びコイル２６は、制御回路１２のプラス側端子に直列に接続される。電解コンデンサ２４は、第１のパワー素子２１とダイオード２５との間に並列に接続され、第２のパワー素子２２は、ダイオード２５とコイル２６との間に並列に接続される。第３のパワー素子２３は、直列に接続された第１のパワー素子２１、ダイオード２５及びコイル２６に対して並列に接続される。第１〜第３のパワー素子２１〜２３のベースは、それぞれ制御回路１２に接続される。ノイズフィルタ１７は、互いに並列に接続されたコイル２７とコンデンサ２８を含む。
【００３７】
この実施形態のブラシレスモータ１１は、センサレスタイプであり、停止時には各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで誘起電圧が発生しない。そこで、ブラシレスモータ１１の起動に際して、３相のコイル１４Ａ〜１４Ｃのうち２相のコイルに対して所定の通電順序により強制的に通電を行うことでマグネットロータ１５を回転させる、すなわち「強制駆動」を行うようになっている。しかし、起動時にロータ位置を無視して各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに所定の通電順序で強制的に通電を行っても、マグネットロータ１５が回転したり回転しなかったりすることがある。この結果、ブラシレスモータ１１が起動できたり、起動できなかったり、あるいは、起動完了までに必要以上に時間がかかったりすることがある。そこで、この実施形態では、ブラシレスモータ１１の起動に際して、所定の「起動制御」を実行することで、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を行い、ブラシレスモータ１１を起動させるようになっている。この「起動制御」によって所期の誘起電圧が発生した後は、上記した「誘起駆動」に切り替えるようになっている。
【００３８】
ここで、「誘起駆動」について詳しく説明する。図３に、誘起駆動時における各相通電タイミングと各相コイル端子電圧変化をタイムチャートにより示す。制御回路１２は、駆動回路１３の各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース（ゲート）に対する通電を制御することにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。図３において、「ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ」はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相をハイレベルとするＨｉ側ゲートを示し、「ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ」はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相をロウレベルとするＬｏｗ側ゲートを示す。図３に示すように、Ｈｉ側ゲート及びＬｏｗ側ゲートの通電を制御することにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル１４Ａ〜１４Ｃが通電され、各相にコイル端子電圧が生じることが分かる。
【００３９】
図４に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃの端子電圧の変化をタイムチャートにより示す。このチャートから分かるように、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃは、「１２０°通電」と「６０°非通電」を交互に受ける。図４において、時刻ｔ１で、非通電に切り替えられると、最初にパルス状電圧として正の逆起電力が生じ、その後に誘起電圧が増加する。次に、時刻ｔ２で、通電に切り替えられてから、時刻ｔ３で非通電に切り替えられるまでの間で、正の定電圧により推移する。そして、時刻ｔ３で、非通電に切り替えられると、パルス状電圧として負の逆起電力が生じ、その後に誘起電圧が減少する。そして、時刻ｔ４で、通電に切り替えられると、負の定電圧により推移する。制御回路１２は、逆起電圧の後に生じる誘起電圧を利用してロータ位置を検出するようになっている。制御回路１２は、上記のように検出されるロータ位置に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。つまり、制御回路１２は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を順次切り替えることにより、マグネットロータ１５を回転させると共に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を検出する。そして、制御回路１２は、検出されたロータ位置に基づいて各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。このようにして「誘起駆動」が行われるようになっている。
【００４０】
ここで、図５（Ａ）〜（Ｆ）に、モータ停止状態におけるステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係について考えられる全ての関係を概念図により示す。起動前のステータ１４に対するマグネットロータ１５の停止位置（初期位置）が、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な場合は、例えば、「Ｕ→Ｖ」、「Ｕ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、「Ｖ→Ｕ」、「Ｗ→Ｕ」及び「Ｗ→Ｖ」という所定の通電順序で通電相を切り替えることにより、ブラシレスモータ１１を起動させることができる。図５（Ａ）〜（Ｄ）の位置関係がこの好都合な場合に相当する。これに対し、起動前のステータ１４に対するマグネットロータ１５の停止位置（初期位置）がブラシレスモータ１１の起動に不都合な場合は、上記した所定の通電順序で通電相を切り替えても、ブラシレスモータ１１を起動させることができない。図５（Ｅ），（Ｆ）の位置関係がこの不都合な場合に相当する。このように、マグネットロータ１５の初期位置によっては、ブラシレスモータ１１が起動できたり、できなかったりすることになり、従来は、ブラシレスモータを確実に起動させることができなかった。
【００４１】
そこで、この実施形態の「起動制御」では、マグネットロータ１５の停止位置がブラシレスモータ１１の起動に不都合な場合に対処するために、ブラシレスモータ１１の起動に際して、「初期セット」と「強制駆動」を行い、マグネットロータ１５を回転させるようになっている。「強制駆動」により誘起電圧が発生した後は、誘起電圧を検出して行う「誘起駆動」に切り替えるようになっている。
【００４２】
また、この実施形態では、「誘起駆動」に際して、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへの通電を一時的に昇圧させるようになっている。コントローラ１０の昇圧回路１６は、そのために機能するようになっている。以下に、昇圧回路１６の機能について説明する。
【００４３】
制御回路１２が、第１及び第２のパワー素子２１，２２をオフし、第３のパワー素子２３をオンすることにより、昇圧回路１６は、電源（＋Ｂ）の電圧（１２Ｖ）を、制御回路１２及び駆動回路１３を介してステータ１４の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへ通電することができる。また、制御回路１２が、第１のパワー素子２１をオフし、第３のパワー素子２３をオンした状態で、第２のパワー素子２２を連続的にオン・オフする、すなわちチョッピングすることにより、コイル２６で発生する誘起電圧を電解コンデンサ２４に蓄える、すなわち蓄圧することができる。この電解コンデンサ２４には、電源（＋Ｂ）の電圧の約２倍の電圧（約２４Ｖ）を蓄えることができる。また、制御回路１２が、第１のパワー素子２１をオンし、第２及び第３のパワー素子２２，２３をオフすることにより、電解コンデンサ２４に蓄圧した電気を放出して、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を昇圧することができる。
【００４４】
図６に、制御回路１２が実行する制御ロジックをフローチャートにより示す。図７に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この制御ロジックでは、最初に、ステップ１００で、エンジンのＩＧスイッチ６６がオン操作されて電源が投入されると、ステップ１１０で、制御回路１２は、電源投入による入力信号が有るか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ステップ３００で、制御回路１２は、ブラシレスモータ１１への通電を停止するか、停止状態のまま待機する。続いて、ステップ３１０で、制御回路１２は、昇圧回路１６の電解コンデンサ２４を放電した後、処理をステップ１１０へ戻る。一方、ステップ１１０の判断結果が肯定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１２０へ移行する。
【００４５】
ステップ１２０で、制御回路１２は、燃料ポンプ５２のブラシレスモータ１１への通電が過電流であるか、又は、ブラシレスモータ１１が過熱状態であることを示す過熱フラグが有るか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御回路１２は、上記したステップ３００及びステップ３１０の処理を実行し、処理をステップ１１０へ戻る。一方、ステップ１２０の判断結果が否定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１３０及びステップ２００へ移行する。
【００４６】
ステップ１３０では、制御回路１２は「初期セット」を実行する。この実施形態で、制御回路１２は、連続して２回の初期セットを行うようになっている。ここで、制御回路１２は、初期セット１回目として、デューティスイープ制御を実行する。すなわち、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを徐々に変化させる。この実施形態では、図７に時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹの値を、短い時間（小さい通電割合）から長い時間（大きい通電割合）へ徐々に増加させる。続いて、制御回路１２は、初期セット２回目として、同じくデューティスイープ制御を実行する。すなわち、１回目と同様に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを再び徐々に変化させる。この実施形態では、図７に時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、通電デューティ値ＤＹの値を、再び短い時間（小さい通電割合）から長い時間（大きい通電割合）へ徐々に増加させる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を所定の初期位置にセットする。
【００４７】
その後、ステップ１４０で、制御回路１２は、「強制駆動」を実行する。すなわち、図７に時刻ｔ２以降で示すように、通電デューティ値ＤＹを一定値（この実施形態では「５０％」）として、マグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされた状態で、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃのうち特定相に対して通電を行う。
【００４８】
その後、ステップ１５０で、制御回路１２は、「誘起駆動」を実行する。すなわち、制御回路１２は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに生じる誘起電圧に基づいてマグネットロータ１５の位置を検出し、その検出位置に基づいて各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。
【００４９】
ここで、制御回路１２は、ステップ１２０からステップ１３０へ移行してステップ１３０〜１５０の処理を実行するのと並行して、ステップ１２０からステップ２００へ移行してステップ２００〜２２０の処理を実行する。すなわち、ステップ２００で、制御回路１２は、昇圧回路１６に蓄圧する。ここで、制御回路１２は、上記したように昇圧回路１６の電解コンデンサ２４に電気を蓄えることで蓄圧する。
【００５０】
続いて、ステップ２１０で、制御回路１２は、電解コンデンサ２４の電圧が所定の規定電圧（例えば「２４Ｖ」）以上か否かを判断する。この判断結果が否定である場合、制御回路１２は処理をステップ２００へ戻る。この判断結果が肯定である場合、制御回路１２は、ステップ２２０で、昇圧回路１６の電解コンデンサ２４への蓄圧を停止し、その蓄圧状態を保持する。
【００５１】
その後、ステップ１５０及びステップ２２０から移行してステップ１６０では、制御回路１２は、所定のモニタ時間Ｔ１以上の間、ブラシレスモータ１１のマグネットロータ１５が「正常起動回転」したか否かを判断する。ここで、「正常起動回転」とは、第１に、ブラシレスモータ１１への通電が過電流でなく所定の規定電流値（例えば「２Ａ」）であること、又は、ブラシレスモータ１１が過熱状態でないことと、第２に所定の規定回転数（例えば「５００ｒｐｍ」）以上の回転数でマグネットロータ１５が回転していることとの条件を満たした回転を意味する。この判断結果が否定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１４０へ戻る。一方、ステップ１６０の判断結果が肯定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１７０へ移行する。
【００５２】
ステップ１７０では、制御回路１２は、誘起駆動によるブラシレスモータ１１への通電に際して、電圧の昇圧印加を実行する。すなわち、制御回路１２は、昇圧回路１６の電解コンデンサ２４に蓄えられた電気を一気にブラシレスモータ１１へ放出することで、同モータ１１への通電を昇圧させる。この実施形態では、電解コンデンサ２４に、通常の電源（＋Ｂ）の電圧である「１２Ｖ」に対し、その２倍の「２４Ｖ」程度の電気を蓄えることができる。従って、この昇圧に際してブラシレスモータ１１には、「２４Ｖ」の高電圧が印加されることとなる。
【００５３】
その後、ステップ１８０で、制御回路２４は、昇圧開始から所定の規定時間（例えば「１秒」）が経過したか、又は、電解コンデンサ２４の電圧が低下したか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１７０へ戻る。この判断結果が肯定である場合、制御回路１２は、処理をステップ１９０へ移行する。
【００５４】
ステップ１９０では、制御回路１２は、昇圧のない通常の「誘起駆動」に戻った後、処理をステップ２００へ移行し、上記したステップ２００〜２２０の処理を実行する。
【００５５】
上記の処理において、ステップ１５０の誘起駆動の最中に、ステップ４００では、エンジン制御用のＥＣＵ７０から、エンジン４１の加速運転中に合わせて、ブラシレスモータ１１の回転数を上昇させ加速指令が入ることがある。この場合は、制御回路１２は、「誘起駆動」の通電デューティ値ＤＹを増大させるようになっている。また、ステップ１６０の判断結果が肯定である場合、ステップ４１０で、制御回路１２は、ブラシレスモータ１１が正常に回転していることを示す正常回転パルスをエンジン制御用のＥＣＵ７０へ出力するようになっている。
【００５６】
つまり、この実施形態では、誘起駆動を行う前に、マグネットロータ１５を所定の初期位置にセットするために各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する初期セットを連続して２回行うようになっている。また、その初期セット中に、昇圧回路１６の電解コンデンサ２４に電気を蓄圧しておき、初期セット完了後に蓄圧した電気を誘起駆動のために放出して、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を昇圧させるようになっている。
【００５７】
図８に、図６に示す制御ロジックに対応した通電相の変化をフローチャートにより示す。この実施形態では、１回目の初期セット（デューティスイープ制御）では、Ｗ相からＵ相へ、すなわちコイル１４Ｃからコイル１４Ａへ通電を行う。２回目の初期セット（デューティスイープ制御）では、Ｗ相からＶ相へ、すなわちコイル１４Ｃからコイル１４Ｂへ通電を行う。また、強制駆動では、Ｕ相からＶ相へ、すなわちコイル１４Ａからコイル１４Ｂへ通電を行い、その後の強制駆動又は誘起駆動では、「Ｕ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、・・・「Ｕ→Ｖ」の方向と順序で各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへ通電を行う。
【００５８】
ここで、初期セット１回目（デューティスイープ制御）から強制駆動又は誘起駆動を実行するまでの各相Ｕ，Ｖ，Ｗを含むステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係について説明する。図９に、上記した制御ロジックの流れに伴う通電相の変化と、ステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係の変化を概念図により示す。図５（Ａ）〜（Ｆ）に示すモータ停止状態から、初期セット１回目（デューティスイープ制御）が行われることにより、マグネットロータ１５がゆっくりと回り始めて図９（Ａ）に示す状態となる。その後、初期セット２回目（デューティスイープ制御）が行われることにより、マグネットロータ１５が更に３０°ゆっくりと回転して図９（Ｂ）に示す状態となる。その後、強制駆動が行われることにより、マグネットロータ１５が更に３０°回転して図９（Ｃ）に示す状態となる。続いて、強制駆動又は誘起駆動が行われることにより、マグネットロータ１５が更に順次３０°ずつ順次回転して図９（Ｄ）,（Ｅ）に示す状態となる。
【００５９】
以上説明したこの実施形態のブラシレスモータの駆動装置によれば、誘起駆動を行う前に、２回の初期セットを行うことにより、ステータ１４の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティを連続して２回のデューティスイープを行う。このため、マグネットロータ１５がゆっくりと回って所定の初期位置にセットされ、ステータ１４との間で強制駆動が可能な状態となる。また、初期セットが連続して２回行われるので、２回目のデューティスイープによりマグネットロータ１５が「デッドポイント」に止まることがない。「デッドポイント」は、後に強制駆動が行われてもマグネットロータ１５が回転しない位置である。つまり、マグネットロータ１５が何れの位置に停止していても、ブラシレスモータ１１を起動可能な状態とすることができる。
【００６０】
この実施形態では、初期セット１回目及び初期セット２回目のデューティスイープは、通電デューティを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるものであることから、マグネットロータ１５が停止状態から確実に回り始める。このため、ブラシレスモータ１１を確実に強制駆動可能な状態に設定することができる。
【００６１】
この実施形態では、初期セット２回目の後、すなわちマグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされてから、誘起駆動を行う前に、特定相（Ｕ→Ｖ）のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対して強制的に通電する強制駆動を行うようになっている。従って、マグネットロータ１５を、誘起駆動を行う前に、強制駆動によって確実に起動させることができる。
【００６２】
また、この実施形態の駆動装置によれば、エンジン４１の始動に際して、初期セット中に昇圧回路１６の電解コンデンサ２４に蓄圧された電気が、初期セット完了後に誘起駆動のために昇圧回路１６から放出され、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電が昇圧される。従って、誘起駆動の初めに各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃの電流が増大し、マグネットロータ１５の回転が加速され、ブラシレスモータ１１が速やかに起動し始める。このため、ブラシレスモータ１１の起動に際して誘起駆動の前に初期セットを行う駆動装置について、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮を図ることができる。また、このようにエンジン４１の始動に際して、ブラシレスモータ１１が速やかに起動し始めるので、燃料ポンプ５２の吐出圧が速やかに上昇する。この結果、エンジン４１の始動時には、エンジン４１への燃料供給量を速やかに増大させて、エンジン４１の始動性を向上させることができる。このことは、エンジン４１の始動時の排気エミッションの改善にも寄与する。
【００６３】
この実施形態では、ブラシレスモータ１１が起動した後は、エンジン４１の運転中に昇圧回路１６に蓄圧された電気が、エンジン４１の加速運転中に誘起駆動のために昇圧回路１６から放出され、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電が昇圧される。従って、エンジン４１の加速運転中には、マグネットロータ１５の回転が加速され、ブラシレスモータ１１の回転が速やかに加速され、燃料ポンプ５２の吐出圧が速やかに上昇する。この結果、エンジン４１の加速運転中には、エンジン４１への燃料供給量を速やかに増大させて、エンジン４１の加速性を向上させることができる。
【００６４】
図１０には、上記制御の結果として得られた各種パラメータ、すなわち（Ａ）ブラシレスモータ１１に供給される電流（モータ電流）、（Ｂ）昇圧回路１６における電解コンデンサ２４の電圧（昇圧回路電圧）、（Ｃ）ブラシレスモータ１１に供給される電圧（モータ電圧）及び燃料ポンプ５２の吐出圧（ポンプ吐出圧）の挙動をタイムチャートにより示す。図１０に示すように、エンジン４１の始動時に、時刻ｔ１で初期セットが開始されると、モータ電圧は電源（＋ｂ）の電圧となり、昇圧回路１６では電解コンデンサ２４にて電気の蓄圧が開始されることで昇圧回路電圧が電源（＋Ｂ）の電圧を上回る電圧となり始める。その後、時刻ｔ２で、初期セットが終了すると、時刻ｔ２〜ｔ３の間で強制駆動が行われ、時刻ｔ３で強制駆動が終了すると、誘起駆動が始まる。そして、誘起駆動の途中、時刻ｔ４で、マグネットロータ１５の正常起動回転が判断されると、昇圧回路１６が蓄圧を停止し、同時に蓄えられた電気の放出を開始する。昇圧回路１６による電気の放出は、時刻ｔ４から時刻ｔ６まで続けられる。この時刻ｔ４〜ｔ６の間で、ブラシレスモータ１１への通電が昇圧され、モータ電圧は電源（＋Ｂ）の電圧の約２倍の電圧となる。この昇圧に伴い、時刻ｔ３から一旦低下し始めたモータ電流が、時刻ｔ４で再び上昇してから低下し始める。従って、このモータ電圧の昇圧に伴い、マグネットロータ１５の回転が加速され、ブラシレスモータ１１が速やかに起動し始め、燃料ポンプ５２の吐出圧が速やかに上昇する。この結果、図１０（Ｄ）に示すように、ポンプ吐出圧は、実線で示すように、時刻ｔ３から速やかに上昇し、時刻ｔ５で所要の規定圧力Ｐ１に達することができる。これに対し、モータ電圧を昇圧させない比較例では、図１０（Ｄ）に破線で示すように、ポンプ吐出圧の上昇が、時刻ｔ５よりも遅れた時刻ｔ７で規定圧力Ｐ１に達することとなった。
【００６５】
この実施形態によれば、誘起駆動によりブラシレスモータ１１が正常に起動してから、昇圧回路１６に蓄圧した電気が誘起駆動のために昇圧回路１６から放出される。従って、ブラシレスモータ１１が正常に起動してからその回転が加速される。このため、ブラシレスモータ１１の脱調の防止を図ることができる。
【００６６】
この実施形態によれば、昇圧回路１６からの電気の放出開始（昇圧開始）から所定の規定時間以上が経過したときに、その放出が止められるので、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電の昇圧時間のバラツキが少なくなる。この結果、ブラシレスモータ１１の起動短縮時間のバラツキを少なくすることができる。
【００６７】
この実施形態によれば、昇圧回路１６からの電気の放出開始（昇圧開始）から、蓄圧された電気が所定の規定電圧Ｖ１以下となったときにその放出が止められるので、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電の昇圧レベルのバラツキが少なくなる。この結果、ブラシレスモータ１１の起動短縮時間のバラツキを少なくすることができる。
【００６８】
この実施形態によれば、ブラシレスモータ１１の正常な起動が、通電のための規定電流値、ブラシレスモータ１１の規定回転数及び通電開始からの規定時間に基づいて判断されるので、正確な判断が可能となる。この結果、ブラシレスモータ１１の脱調の防止の精度を高めることができる。
【００６９】
［第２実施形態］
次に、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００７０】
なお、以下の説明では、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００７１】
この実施形態では、ブラシレスモータ１１への通電につき、昇圧回路１６による昇圧のタイミングの点で第１実施形態と異なる。図１１に、図１０に準ずる各種パラメータの挙動をタイムチャートにより示す。この実施形態では、図１１に示すように、時刻ｔ２で初期セットが終了し、時刻ｔ２〜ｔ３の間で強制駆動が行われ、時刻ｔ３で強制駆動が終了して誘起駆動が開始されると同時に、昇圧回路１６による電気の放出が開始される、すなわち、昇圧が開始される。通電の昇圧は、時刻ｔ３〜ｔ５の間で続けられる。従って、図１１に示すように、モータ電流は、時刻ｔ３から急増し、モータ電圧が低下し始める、すなわち昇圧が終了する時刻ｔ５から低下し始める。この結果、本実施形態では、図１１（Ｄ）に示すように、ポンプ吐出圧は、実線で示すように、時刻ｔ３から速やかに上昇し、時刻ｔ４で所要の規定圧力Ｐ１に達することができる。この時刻ｔ４のタイミングは、第１実施形態に係るポンプ吐出圧が規定圧力Ｐ１に達する時刻ｔ６よりも早いことが分かる。これに対し、モータ電圧を昇圧させない比較例では、図１１（Ｄ）に破線で示すように、ポンプ吐出圧の上昇が時刻ｔ４，ｔ６よりも遅れ、時刻ｔ７で規定圧力Ｐ１に達することとなった。
【００７２】
従って、この実施形態では、基本的に第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。ただし、この実施形態では、初期セット完了後に、昇圧回路１６に蓄圧した電気が、誘起駆動のために昇圧回路１６から放出される。従って、マグネットロータ１５が初期位置に配置されてから、その回転が加速され、ブラシレスも１の回転が加速される。このため、マグネットロータ１５が正常に回転し初めてから昇圧を開始する第１実施形態に比べて、ブラシレスモータ１１の起動時間を更に短くすることができ、燃料ポンプ５２の吐出圧をより早期に上昇させることができる。
【００７３】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して以下のように実施することもできる。
【００７４】
（１）前記各実施形態では、強制駆動の前に、１回目と２回目の２回の初期セットをデューティスイープ制御により行うように構成したが、この初期セットを１回だけ行うようにしてもよい。また、初期セットを、デューティスイープ制御以外の通電制御により行うようにしてもよい。
【００７５】
（２）前記各実施形態では、本発明の駆動装置を３相のブラシレスモータ１１に具体化したが、３相以外の相数のブラスレスモータにも適宜具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同じく、ブラシレスモータと、そのコントローラの構成を示す電気回路図。
【図３】同じく、誘起駆動時における各相通電タイミングと各相コイル端子電圧変化を示すタイムチャート。
【図４】同じく、各相のコイルの端子電圧の変化を示すタイムチャート。
【図５】同じく、（Ａ）〜（Ｆ）は、モータ停止状態におけるステータとマグネットロータとの位置関係について考えられる全ての関係を示す概念図。
【図６】同じく、制御回路が実行する制御ロジックを示すフローチャート。
【図７】同じく、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。
【図８】同じく、図６に示す制御ロジックに対応した通電相の変化を示すフローチャート。
【図９】同じく、制御ロジックの流れに伴う通電相の変化と、ステータとマグネットロータとの位置関係の変化を示す概念図。
【図１０】同じく、制御の結果として得られた各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【図１１】第２実施形態に係り、制御の結果として得られた各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００７７】
１０  コントローラ
１１  ブラシレスモータ
１２  制御回路
１３  駆動回路
１４  ステータ
１４Ａ  コイル（Ｕ相）
１４Ｂ  コイル（Ｖ相）
１４Ｃ  コイル（Ｗ相）
１５  マグネットロータ
１６  昇圧回路
２４  電界コンデンサ
４１  エンジン
５２  燃料ポンプ
【図１】
2010154606.tif 000003
【図２】
2010154606.tif 000004
【図３】
2010154606.tif 000005
【図４】
2010154606.tif 000006
【図５】
2010154606.tif 000007
【図６】
2010154606.tif 000008
【図７】
2010154606.tif 000009
【図８】
2010154606.tif 000010
【図９】
2010154606.tif 000011
【図１０】
2010154606.tif 000012
【図１１】
2010154606.tif 000013