(57)【要約】【課題】電源電圧の変動があったとしても、ロータ位置を精度よく推定可能なブラシレスモータのロータ位置推定装置を提供する。【解決手段】最初に電源電圧を検出し（図３中のＳ１００）、電圧を一定時間だけ印加して、電流応答を検出する（Ｓ１０１〜Ｓ１０４およびＳ１０６）。そして、Ｓ１００で検出された電源電圧と基準電圧との比率を電流検出値に乗じ、電流検出値を補正する（Ｓ１０５）。具体的には、各方向においてピークの電流検出値が上方または下方へ補正されることになる。そして、電流検出値が最大となる電圧印加方向を探索しロータ位置を推定して（Ｓ１０７）、ブラシレスモータを起動する（Ｓ１０８およびＳ１０９）。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されてなるステータ、および、当該ステータに回転可能に支持されるロータを有するブラシレスモータを備え、前記ロータの停止位置を推定するブラシレスモータのロータ位置推定装置であって、
前記コイルに流れる電流である巻線電流を、直接的または間接的に検出する電流検出手段と、
前記ロータの回転方向に対して垂直な複数の方向にそれぞれ磁束を発生させるよう前記コイルに対し電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加に使用される電源の電圧を、前記予め定められた方向毎に検出する電源電圧検出手段と、
前記複数の方向のうち予め定められた方向に対し順に磁束を発生させるよう前記電圧印加手段を制御すると共に、前記電流検出手段にて検出された前記巻線電流が所定の閾値を上回ると、前記電圧印加手段による電圧の印加を終了する電圧印加制御手段と、
前記電圧印加制御手段の制御により磁束が発生する方向毎に、電圧の印加期間に相当する期間相当値を取得する印加期間取得手段と、
前記印加期間取得手段にて取得される期間相当値を、前記電源電圧検出手段にて検出された電源電圧と予め定められる基準電圧とに基づいて補正する期間値補正手段と、
前記期間値補正手段による補正後の期間相当値を比較することによって、前記電圧の印加期間が最小となる方向を特定し、当該特定される方向に基づき、前記ロータの停止位置を推定するロータ位置推定手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記電源電圧検出手段は、前記予め定められた各方向への電圧の印加に先立って、電源の電圧を検出することを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記印加期間取得手段は、前記電圧の印加期間においてカウントを行うカウント手段を用いて構成されており、当該カウント手段によるカウント数を前記期間相当値として取得することを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記期間値補正手段は、前記カウント手段によるカウント数を補正することを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記ロータ位置推定手段は、前記補正後の期間相当値が最小となる方向に基づき、前記ロータの回転方向の所定角度範囲に前記ロータの磁極があるものとして、前記ロータの停止位置を推定することを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記電圧印加制御手段は、前記電流検出手段にて検出された前記巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、前記電圧印加手段による電圧の印加を終了することを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置において、
前記所定時間は、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、前記所定の閾値に前記巻線電流が到達するように設定されることを特徴とするブラシレスモータのロータ位置推定装置。
【請求項８】
コイルが巻回されてなるステータ、および、当該ステータに回転可能に支持されるロータを有するブラシレスモータを備え、当該ブラシレスモータの起動制御を実行するブラシレスモータの起動制御システムであって、
前記コイルに流れる電流である巻線電流を、直接的または間接的に検出する電流検出手段と、
前記ロータの回転方向に対して垂直な複数の方向にそれぞれ磁束を発生させるよう前記コイルに対し電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加に使用される電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記複数の方向のうち予め定められた方向に対し順に磁束を発生させるよう前記電圧印加手段を制御すると共に、前記電流検出手段にて検出された前記巻線電流が所定の閾値を上回ると、前記電圧印加手段による電圧の印加を終了する電圧印加制御手段と、
前記電圧印加制御手段の制御により磁束が発生する方向毎に、電圧の印加期間に相当する期間相当値を取得する印加期間取得手段と、
前記印加期間取得手段にて取得される期間相当値を、前記電源電圧検出手段にて検出される電源電圧と予め定められる基準電圧とに基づいて補正する期間値補正手段と、
前記期間値補正手段による補正後の期間相当値を比較することによって、前記電圧の印加期間が最小となる方向を特定し、当該特定される方向に基づき、前記ロータの停止位置を推定するロータ位置推定手段と、
前記ロータ位置推定手段にて推定される前記ロータの停止位置に基づき、前記複数の方向の中から前記ロータを転流させるための磁束の方向を決定し、当該方向に磁束を発生させるよう前記電圧印加手段を制御して、前記ブラシレスモータを起動するモータ起動制御手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記電源電圧検出手段は、前記予め定められた各方向への電圧の印加に先立って、電源の電圧を検出することを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記印加期間取得手段は、前記電圧の印加期間においてカウントを行うカウント手段を用いて構成されており、当該カウント手段によるカウント数を前記期間相当値として取得することを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記期間値補正手段は、前記カウント手段によるカウント数を補正することを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記ロータ位置推定手段は、前記補正後の期間相当値が最小となる方向に基づき、前記ロータの回転方向の所定角度範囲に前記ロータの磁極があるものとして、前記ロータの停止位置を推定することを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか一項に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記電圧印加制御手段は、前記電流検出手段にて検出された前記巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、前記電圧印加手段による電圧の印加を終了することを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のブラシレスモータの起動制御システムにおいて、
前記所定時間は、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、前記所定の閾値に前記巻線電流が到達するように設定されることを特徴とするブラシレスモータの起動制御システム。
【請求項１５】
コイルが巻回されてなるステータ、および、当該ステータに回転可能に支持されるロータを有するブラシレスモータを備え、当該ブラシレスモータの起動制御を実行するブラシレスモータの起動制御方法であって、
前記コイルに電圧を印加するための電源の電圧を検出する手順（１）と、
前記ロータの回転方向に対して垂直な複数の方向のうち予め定められた方向に対し磁束を発生させるよう前記コイルに対し電圧を印加すると共にカウントを開始する手順（２）と、
前記コイルに流れる電流である巻線電流が所定の閾値を上回ったことを判断する手順（３）と、
前記巻線電流が所定の閾値を上回ったと判断されると、前記電圧の印加を終了すると共にカウントを終了する手順（４）と、
前記手順（１）で検出される電源電圧と予め定められる基準電圧とに基づき、前記電圧印加期間に対応するカウント数を補正する手順（５）と、
前記予め定められた方向のすべてに対し、上記手順（１）〜（５）を繰り返す手順（６）と、
前記手順（５）にて補正されたカウント数を比較することによって、前記予め定められた方向のうちカウント数が最小となる方向を特定し、当該特定される方向に基づき、ロータの停止位置を推定する手順（７）と
前記推定される前記ロータの停止位置に基づき、前記複数の方向の中から前記ロータを転流させるための磁束の方向を決定し、当該方向に磁束を発生させるよう前記電圧印加手段を制御して、前記ブラシレスモータを起動する手順（８）と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータの起動制御方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のブラシレスモータの起動制御方法において、
前記手順（７）では、前記カウント数が最小となる方向に基づき、前記ロータの回転方向の所定角度範囲に前記ロータの磁極があるものとして、前記ロータの停止位置を推定することを特徴とするブラシレスモータの起動制御方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載のブラシレスモータの起動制御方法において、
前記手順（４）では、前記巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、前記電圧の印加を終了することを特徴とするブラシレスモータの起動制御方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のブラシレスモータの起動制御方法において、
前記所定時間は、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、前記所定の閾値に前記巻線電流が到達するように設定されることを特徴とするブラシレスモータの起動制御方法。
【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起動に関し、詳しくは、ブラシレスモータのロータ位置を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータ側にコイルを配設し磁極を有するロータを回転させるようにして、ロータとの摺動子をなくしたブラシレスモータが知られている。このようなブラシレスモータでは、その起動時にロータが停止している位置（以下、「ロータ位置」という）を推定することが必要になるが、摺動子を有するモータとは異なり、ロータ位置の推定は困難である。
ブラシレスモータにおいて、ロータ位置を推定する最も単純な方法は、センサによって検知する方法である。ただし、この場合、部品点数の増加などが生じてしまう。そこで従来、ステータに配設されるコイルに電圧を印加し、当該コイルに流れる電流の変化からロータ位置を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここに開示される技術は、ロータの回転方向に対し垂直な方向の磁束を所定角度毎に発生させるように電圧を印加して、コイルに流れる電流である巻線電流の大きさを測定することにより、ロータ位置を推定するものである。具体的には、電流が増加しても磁束密度の変化が小さくなるいわゆる磁気飽和がコイルに生じると、電圧一定の下でコイルのインダクタンスが減少するため、電流が増加するという現象が起きる。このとき、ロータ位置に対応する角度では、ロータ自身の発生する磁束によって磁気飽和しやすい。したがって、従来技術では、所定角度毎に磁束の方向を変えるように電圧を複数回印加し、それぞれの場合の巻線電流を検出するようにして、当該巻線電流のピークを比べることにより、ロータ位置を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−６９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ブラシレスモータを、車載用の燃料ポンプに用いることを考える。この場合、コイルに印加される電圧は、車載用のバッテリによるものとなり、そのため、電圧が変動するおそれがある。例えば、車載電装品によって電圧降下が生じたり、あるいは、故障時などに外部に接続されるバッテリによって電圧上昇が生じたりするという具合である。
【０００６】
このとき、上記特許文献１に開示される技術では、ロータの回転方向に対し垂直な方向の磁束を所定角度毎に発生させるように電圧を印加して巻線電流の大きさを測定するのであるが、比較する方向毎に電圧が一定であることを前提としている。ところが、車載用のバッテリを用いる場合など、途中で電源電圧が変動すると、巻線電流のピークの比較が意味をなさなくなってしまい、ロータ位置の推定精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電源電圧の変動があったとしても、ロータ位置を精度よく推定可能なブラシレスモータのロータ位置推定装置、ブラシレスモータの起動制御システム、および、ブラシレスモータの起動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】
【０００８】
請求項１に記載のブラシレスモータのロータ位置推定装置では、電圧印加制御手段が、電流検出手段にて検出された巻線電流が所定の閾値を上回ると、電圧印加手段による電圧の印加を終了する。このとき、印加期間取得手段は、電圧印加制御手段の制御により磁束が発生する方向毎に、電圧の印加期間に相当する期間相当値を取得する。「印加期間に相当する期間相当値」としたのは、期間そのものの他、たとえば期間内にカウンタでカウントを行う構成の下、そのカウンタのカウント数を採用する等、時間情報だけでなく実質的に当該期間を示す他の情報を含める趣旨である。そして、期間補正手段が、期間相当値を、電源電圧検出手段にて検出された電源電圧と予め定められる基準電圧とに基づいて補正する。そして、ロータ位置推定手段によって、補正後の期間相当値が比較され、電圧の印加期間が最小となる方向が特定されて、当該特定される方向に基づき、ロータの停止位置が推定される。
【０００９】
つまり、本発明では、予め定められた方向毎に電圧を印加するのであるが、電圧の印加期間を一定にするのではなく、電流が所定の閾値を上回るまで、電圧を印加するようにした。所定の閾値は、コイルが磁気飽和する電流の範囲に設定される。このとき、ロータ位置では、ロータ自身の発生する磁束によって、コイルが磁気飽和するまでに要する時間が短くなる。したがって、本発明では、電流が所定の閾値を上回るまでの電圧の印加期間に相当する期間相当値を補正し、補正後の期間相当値を比較して、電圧の印加期間が最小となる方向を特定する。
【００１０】
このようにすれば、電源電圧が変動したとしても、比較する方向毎に電圧印加期間が補正されるため、ロータ位置を精度よく推定することができる。また、電源電圧の電圧降下があったとしても、電流閾値を上回るまで電圧を印加し続けるため、コイルを磁気飽和させることができ、ロータ位置の推定精度の低下を回避することができる。また、電源電圧の電圧上昇があったとしても、電流閾値に到達した段階で電圧の印加が終了するため、回路素子などを大電流に耐え得るものとする必要がなく、コンパクトなシステム設計が可能となる。
【００１１】
このような構成においても、電圧を印加している期間は、当該印加によって電源電圧が変動してしまい、電源電圧を適切に検出できなくなるおそれがある。この点、請求項２では、電源電圧検出手段が、予め定められた各方向への電圧の印加に先立って、電源の電圧を検出する。このようにすれば、電源電圧を適切に検出することができる。
【００１２】
請求項３では、印加期間取得手段が、電圧の印加期間においてカウントを行うカウント手段を用いて構成されており、当該カウント手段によるカウント数を期間相当値として取得する。このようにすれば、印加期間取得手段を簡単に構成することができる。
このときは、請求項４に示すように、期間値補正手段が、カウント手段によるカウント数を補正することとしてもよい。
また、ロータ位置の推定について、請求項５に示すように、ロータ位置推定手段が、補正後のカウント数が最小となる方向に基づき、ロータの回転方向の所定角度範囲にロータの磁極があるものとして、ロータの停止位置を推定することが例示される。
【００１３】
なお、電源電圧の電圧降下が大きい場合、電圧に伴って電流が小さくなるため、電流が所定の閾値を上回るまでの電圧印加期間が長くなってしまうおそれがある。
この点、請求項６では、電流検出手段にて検出された巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、電圧印加制御手段によって、電圧印加手段による電圧の印加が終了させられる。このようにすれば、電圧降下が大きな場合であっても、電圧印加期間が長くなってしまうことを回避できる。
【００１４】
ただし、予め定められた方向のすべてで巻線電流が閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、ロータ位置が推定できなくなるおそれがある。そこで、請求項７に示すように、所定時間を、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、巻線電流が所定の閾値に到達するように設定するとよい。
【００１５】
なお、このように電圧印加期間に基づきロータ位置を推定する構成を前提として、ブラシレスモータの起動制御システムの発明として実現することもできる。
すなわち、請求項８に記載のブラシレスモータの起動制御システムは、ブラシレスモータの起動制御を実行するものである。本発明のブラシレスモータの起動制御システムは、電流検出手段、電圧印加手段、電源電圧検出手段、電圧印加制御手段、印加期間取得手段、期間補正手段、および、ロータ位置推定手段、を備えている。ただし、これらの手段は、上述したロータ位置推定装置が備える各手段と同様のものであるため、説明を割愛する。
【００１６】
これらの手段に加え、本発明は、モータ起動制御手段を備えており、このモータ起動制御手段によって、ロータ位置推定手段にて推定されるロータの停止位置に基づき、ロータを転流させるための磁束の方向が決定される。磁束の方向が決定されると、モータ起動制御手段によって、決定された方向に磁束を発生させるよう電圧印加手段が制御され、ブラシレスモータが起動される。
【００１７】
本発明のブラシレスモータの起動制御システムにおいても、上述したロータ位置推定装置と同様の効果が奏される。すなわち、電源電圧が変動したとしても、比較する方向毎に巻線電流が補正されるため、ロータ位置を精度よく推定することができる。また、電源電圧の電圧降下があったとしても、電流閾値を上回るまで電圧を印加し続けるため、コイルを磁気飽和させることができ、ロータ位置の推定精度の低下を回避することができる。さらにまた、電源電圧の電圧上昇があったとしても、電流閾値に到達した段階で電圧の印加が終了するため、回路素子などを大電流に耐え得るものとする必要がなく、コンパクトなシステム設計が可能となる。加えて、本発明によれば、ブラシレスモータの適切な起動が実現される。
【００１８】
また、このようなブラシレスモータの起動制御システムにおいても、電圧を印加している期間は、当該印加によって電源電圧が変動してしまい、電源電圧を適切に検出できなくなるおそれがある。この点、請求項９では、電源電圧検出手段が、予め定められた各方向への電圧の印加に先立って、電源の電圧を検出する。このようにすれば、電源電圧を適切に検出することができる。
【００１９】
請求項１０では、印加期間取得手段が、電圧の印加期間においてカウントを行うカウント手段を用いて構成されており、当該カウント手段によるカウント数を期間相当値として取得する。このようにすれば、印加期間取得手段を簡単に構成することができる。
このときは、請求項１１に示すように、期間値補正手段が、カウント手段によるカウント数を補正することとしてもよい。
また、ロータ位置の推定について、請求項１２に示すように、補正後のカウント数が最小となる方向に基づき、ロータの回転方向の所定角度範囲にロータの磁極があるものとして、ロータの停止位置を推定することが例示される。
【００２０】
なお、このようなシステムにおいても、電源電圧の電圧降下が大きい場合、電圧に伴って電流が小さくなるため、電流が所定の閾値を上回るまでの電圧印加期間が長くなってしまうおそれがある。
この点、請求項１３では、電流検出手段にて検出された巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、電圧印加制御手段によって、電圧印加手段による電圧の印加が終了させられる。このようにすれば、電圧降下が大きな場合であっても、電圧印加期間が長くなってしまうことを回避できる。
【００２１】
ただし、予め定められた方向のすべてで巻線電流が閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、ロータ位置が推定できなくなるおそれがある。そこで、請求項１４に示すように、所定時間を、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、巻線電流が所定の閾値に到達するように設定するとよい。
【００２２】
さらに、印加期間に基づきロータ位置を推定することを前提に、次に示すようなブラシレスモータの起動制御方法の発明として実現してもよい。
【００２３】
請求項１５に記載のブラシレスモータの起動制御方法は、コイルが巻回されてなるステータ、および、当該ステータに回転可能に支持されるロータを有するブラシレスモータを備え、当該ブラシレスモータの起動制御を実行するブラシレスモータの起動制御方法であって、下記の手順（１）〜（８）で実行されることを特徴とする。
手順（１）では、コイルに電圧を印加するための電源の電圧を検出する。
手順（２）では、ロータの回転方向に対して垂直な複数の方向のうち予め定められた方向に対し磁束を発生させるようコイルに対し電圧を印加すると共にカウントを開始する。
手順（３）では、コイルに流れる電流である巻線電流が所定の閾値を上回ったことを判断する。
手順（４）では、巻線電流が所定の閾値を上回ったと判断されると、電圧の印加を終了すると共にカウントを終了する。
手順（５）では、手順（１）で検出される電源電圧と予め定められる基準電圧とに基づき、電圧印加期間に対応するカウント数を補正する。
手順（６）では、予め定められた方向のすべてに対し、上記手順（１）〜（５）を繰り返す。
手順（７）では、手順（５）にて補正されたカウント数を比較することによって、予め定められた方向のうちカウント数が最小となる方向を特定し、当該特定される方向に基づき、ロータの停止位置を推定する。
手順（８）では、推定されるロータの停止位置に基づき、複数の方向の中からロータを転流させるための磁束の方向を決定し、当該方向に磁束を発生させるよう電圧印加手段を制御して、ブラシレスモータを起動する。
【００２４】
このようなブラシレスモータの起動制御方法によれば、上述した発明と同様の効果が奏される。すなわち、電源電圧が変動したとしても、比較する方向毎に電圧印加期間に相当するカウント数が補正されるため、ロータ位置を精度よく推定することができる。また、電源電圧の電圧降下があったとしても、電流閾値を上回るまで電圧を印加し続けるため、コイルを磁気飽和させることができ、ロータ位置の推定精度の低下を回避することができる。さらにまた、電源電圧の電圧上昇があったとしても、電流閾値に到達した段階で電圧の印加が終了するため、回路素子などを大電流に耐え得るものとする必要がなく、コンパクトなシステム設計が可能となる。また、ブラシレスモータの適切な起動が実現される。
【００２５】
このとき、請求項１６に示すように、手順（７）では、カウント数が最小となる方向に基づき、ロータの回転方向の所定角度範囲にロータの磁極があるものとして、ロータの停止位置を推定するようにしてもよい。
また、請求項１７に示すように、手段（４）では、巻線電流が所定の閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、電圧印加制御手段によって、電圧の印加が終了させられることとしてもよい。このようにすれば、電圧降下が大きな場合であっても、電圧印加期間が長くなってしまうことを回避できる。
【００２６】
ただし、予め定められた方向のすべてで巻線電流が閾値を上回ることなく所定時間が経過すると、ロータ位置が推定できなくなるおそれがある。そこで、請求項１８に示すように、所定時間を、電圧が印加される予め定められた方向の中で少なくとも一方向においては、巻線電流が所定の閾値に到達するように設定するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１および第２実施形態のブラシレスモータの起動制御システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態のブラシレスモータの起動制御システムを示す回路図である。
【図３】第１実施形態の制御部にて実行される起動処理を示すフローチャートである。
【図４】第１および第２実施形態における説明図であり、（ａ）は電圧印加方向を示す説明図であり、（ｂ）は電圧印加方向に対応するＦＥＴの切り換えを示す説明図である。
【図５】第１実施形態における電圧印加方向、電源電圧、印加電圧、巻線電流の対応関係を示す説明図であり、（ａ）は電流検出値を補正しない比較例を示し、（ｂ）は電流検出値を補正する第１実施形態の場合を示す。
【図６】第１および第２実施形態における説明図であり、（ａ）は転流電圧印加方向を示す説明図であり、（ｂ）は電圧印加方向、推定ロータ位置範囲、および、転流電圧印加方向の対応関係を示す説明図であり、（ｃ）は転流電圧印加方向に対応するＦＥＴの切り換えを示す説明図である。
【図７】第２実施形態の制御部にて実行される起動処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は比較例を示す説明図であり、（ｂ）は第２実施形態の特徴的方法を示す説明図である。
【図９】第２実施形態における電圧印加方向、電源電圧、印加電圧、巻線電流、および、カウント信号の対応関係を示す説明図であり、（ａ）はカウント数を補正しない比較例を示し、（ｂ）はカウント数を補正する第２実施形態の場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のブラシレスモータの起動制御システム１の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態のブラシレスモータの起動制御システム１は、車載用の燃料ポンプの駆動に用いられるものである。
【００２９】
ブラシレスモータの起動制御システム１は、モータ１０と、電圧印加部２０と、電流検出部３０と、制御部４０と、ドライバ回路５０と、電圧検出部８０とを備えている。
モータ１０は、いわゆるブラシレスモータであり、ステータおよび、ステータに対して回転するロータ１４（図４（ａ）参照）を有する（ステータは不図示）。図４（ａ）中のロータ１４は、棒状となっているが、実際は円板状の部材であり、磁極を有するように、その表面に永久磁石が貼り付けられている。図４（ａ）では、Ｎ極およびＳ極を有するものとして模式的にロータ１４を示している。このロータ１４を内部に収容し、回転可能に支持するのが、ステータである。図４（ａ）に示したロータ１４は、点Ｏを回転中心として、時計回りに回転するものとする。
【００３０】
再び図１を参照すると、電圧印加部２０は、電源６０と、インバータ７０とを有している。電源６０は、車載用のバッテリである。この電源６０によって発生させられる電圧を、以下「電源電圧」という。インバータ７０は、モータ１０のステータに巻回されるコイルへ電圧を印加するためのスイッチング回路である。
【００３１】
電流検出部３０は、電源６０とインバータ７０との間に電気的に接続されており、コイルに流れる電流を検出する。詳細には、電流に比例する電圧を検出する。また、電圧検出部８０は、電源電圧を検出する。
制御部４０は、ドライバ回路５０を経由して、インバータ７０を制御する。また、制御部４０には、電流検出部３０および電圧検出部８０からの測定値が入力されるようになっている。
【００３２】
次に、ブラシレスモータの起動制御システム１の回路構成を、図２に基づき説明する。
モータ１０がステータおよびロータを有することは既に述べたが、このステータは径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有しており、この突出部に、三相コイル１１、１２、１３が巻回されている。具体的には、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３が巻回されている。そして、三相コイル１１、１２、１３への電圧印加の態様を切り換えるのが、上述したインバータ７０である。
【００３３】
インバータ７０は、電界効果トランジスタの一種である６つのＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor  field-effect  transistor ）７１、７２、７３、７４、７５、７６で構成されている。これらＭＯＳＦＥＴ７１〜７６は、スイッチング素子として機能し、ゲートの電位により、ドレイン−ソース間がＯＮ（導通）またはＯＦＦ（遮断）される。以下、ＭＯＳＦＥＴ７１〜７６を、単に、ＦＥＴ７１〜７６と記述する。また、６つのＦＥＴ７１〜７６を区別する必要があるときは、図２中の記号を用い、ＦＥＴ（Ｓｕ＋）７１、ＦＥＴ（Ｓｖ＋）７２、ＦＥＴ（Ｓｗ＋）７３、ＦＥＴ（Ｓｕ−）７４、ＦＥＴ（Ｓｖ−）７５、ＦＥＴ（Ｓｗ−）７６と記述する。
【００３４】
ここで、これらＦＥＴ７１〜７６の接続について説明しておく。
３つのＦＥＴ７１〜７３のドレインが、電源電圧に接続されている。また、これらのＦＥＴ７１〜７３のソースがそれぞれ、残り３つのＦＥＴ７４〜７６のドレインに接続されている。さらにまた、これらのＦＥＴ７４〜７６のソースが後述する図示しない電流検出部３０を経由して接地されている。また、６つのＦＥＴ７１〜７６のゲートは、ドライバ回路５０の６つの出力端子に接続されている。かかる構成により、制御部４０は、ドライバ回路５０を経由して、６つのＦＥＴ７１〜７６のＯＮ／ＯＦＦを個別に切り換え可能となっている。
【００３５】
そして、ＦＥＴ（Ｓｕ＋）７１およびＦＥＴ（Ｓｕ−）７４の接続点が、Ｕ相コイル１１の一端部１５に接続されている。また、ＦＥＴ（Ｓｖ＋）７２とＦＥＴ（Ｓｖ−）７５との接続点が、Ｖ相コイル１２の一端部１６に接続されている。さらにまた、ＦＥＴ（Ｓｗ＋）７３とＦＥＴ（Ｓｗ−）７６との接続点が、Ｗ相コイル１３の一端部１７に接続されている。また、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３の他端が相互に接続されて、他端部１８となっている。
【００３６】
電流検出部３０は、例えばシャント抵抗の両端の電位差を測定する回路として構成することが例示される。この例では、電流に比例する電圧を測定することになる。この測定結果は、制御部４０へ出力される。また、電圧検出部８０は、上述したように電源電圧を測定する。この測定結果も、制御部４０へ出力される。
【００３７】
次に、本実施形態のブラシレスモータの起動制御システム１の動作を説明する。
図３は、制御部４０にて実行される起動処理を示すフローチャートである。最初のステップＳ１００において（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）、電源電圧を検出する。この処理は、電圧検出部８０からの測定結果を取得するものである（図２参照）。続く、Ｓ１０１にて、電圧を印加する。この処理は、モータ１０のステータに巻回された三相コイル１１、１２、１３に電圧を印加するものである。
【００３８】
ここで、三相コイル１１、１２、１３に対する電圧の印加について、図４を参照しつつ説明する。
図４（ａ）は、三相コイル１１、１２、１３への電圧印加によって発生する磁束の方向を示す説明図である。電圧印加によって発生させられる磁束の方向は、時計回りに６０度毎に設定されている。図４（ａ）では、磁束の方向を、矢印Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６で示した。これらの磁束は、ＦＥＴ７１〜７６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせで電圧印加の態様を変えることにより、発生させられる。例えば、図４（ａ）に示した矢印Ｖ１で示す方向の磁束を発生させる場合、図４（ｂ）に示すように、ＦＥＴ（Ｓｕ＋）７１をＯＮにし、ＦＥＴ（Ｓｖ＋）７２をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｗ＋）７３をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｕ−）７４をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｖ−）７５をＯＮにし、ＦＥＴ（Ｓｗ−）７６をＯＮにする。この場合、Ｕ相コイル１１の一端部１５に電源電圧が印加されて、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の一端部１６、１７が低電位となる。したがって、Ｕ相コイル１１→他端部１８→Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３というように電流が流れる。これにより、矢印Ｖ１で示す方向の磁束が発生する。矢印Ｖ２で示す方向の磁束を発生させる場合、図４（ｂ）に示すように、ＦＥＴ７１〜７６をそれぞれ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮとする。同様に、矢印Ｖ３で示す方向の磁束は、ＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮとすることで発生させる。矢印Ｖ４で示す方向の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦとすることで発生させ、矢印Ｖ５で示す方向の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦとすることで発生させ、矢印Ｖ６で示す方向の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦとすることで発生させる。なお、以下では、電圧印加によって発生させられる磁束の方向を「電圧印加方向」という。特に矢印Ｖ１〜Ｖ６の方向を示す場合、電圧印加方向Ｖ１、電圧印加方向Ｖ２、・・・、電圧印加方向Ｖ６ということにする。
【００３９】
図３中のＳ１０１では、最初に図４（ａ）中の電圧印加方向Ｖ１の電圧が印加される。
続くＳ１０２では、電流応答検出を行う。この処理は、電流検出部３０からの測定結果を取得するものである（図２参照）。
【００４０】
次のＳ１０３では、電圧印加時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、電圧印加時間は一定となっている。ここで電圧印加時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。一方、電圧印加時間が経過していないうちは（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。
Ｓ１０４では、電流の検出を終了する。したがって、Ｓ１０３にて肯定判断される直前にＳ１０２において検出された電流検出値が、採用されることになる。このとき、電圧印加時間において電流は右上がりに増加していくため、Ｓ１０４の処理が終了した時点でＳ１０２で検出されている電流は、ピーク振幅値となる。また、Ｓ１０４では、電圧の印加を終了する。この処理は、ＦＥＴ７１〜７６のすべてをＯＦＦにするものであり、ドライバ回路５０を経由してＦＥＴ７１〜７６の各ゲートを所定の電位にすることで実現される。
【００４１】
続くＳ１０５では、電流検出値を補正する。この処理は、Ｓ１００にて検出された電源電圧に基づき行われるものであり、具体的には、電源電圧と基準電圧との比率を電流検出値に乗じるものである。
【００４２】
次のＳ１０６では、電圧印加回数が「６」であるか否かを判断する。この処理は、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６のすべての方向に対し電圧を印加したか否かを判断するものである。ここで電圧印加回数＝「６」である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。一方、電圧印加回数≠「６」である場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１００からの処理を繰り返す。Ｓ１００からの処理が繰り返されることによって、電圧印加方向毎に電源電圧が検出され、電圧印加方向Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→・・・→Ｖ６という順序で電圧が印加されることになる。
【００４３】
Ｓ１０７では、補正後の電流検出値が最大となる電圧印加方向を探索する。この処理は、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６の中から補正後の電流検出値（ピーク振幅値）が最大となるものを探索する処理である。続くＳ１０８では、強制転流させる電圧印加方向を決定する。そして、次のＳ１０９ではモータ１０を起動し、その後、本起動処理を終了する。なお、強制転流させる電圧印加方向については後述する。
【００４４】
ここで、上述した起動処理についての理解を容易にするため、図５および図６に基づき、具体的な説明を加える。ここでは、最初に図５を用いて図３中のＳ１０７までの処理を説明し、次に図６を用いてＳ１０８、Ｓ１０９の処理を説明する。
【００４５】
図５（ａ）および（ｂ）は、電圧印加方向、電源電圧、印加電圧、および、巻線電流を対応させて示す説明図である。ここでは、ロータ１４は、電圧印加方向Ｖ１にＮ極が向くようにして停止しているものとする。またここでは、電源電圧Ｖｉｎが時間とともに増加し、これに伴い印加電圧も上昇しているものとして説明する。なお、図５（ａ）は、電流検出値の補正を行わない比較例を示しており、図５（ｂ）は、電流検出値の補正を行う本実施形態の場合を示している。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、最初に時刻ｔ１で電圧を印加すると、三相コイル１１、１２、１３の電流は右上がりに増加していく。そして、一定時間の経過後、時刻ｔ２において電圧印加を終了する。このときは、まだ一方向にしか電圧を印加していないため、時刻ｔ３において、別の方向となるよう電圧を印加する。このようにして、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６（図４（ａ）参照）のすべてに電圧が印加される。巻線電流は、図５（ａ）に示す右上がりのものとなり、図中に記号ａ〜ｆで示す電流検出値（ピーク振幅値）を比較することになる。
【００４７】
ところが、電源電圧Ｖｉｎが時間とともに増加しているため、電流検出値も大きくなってしまう。したがって、図５（ａ）では、電圧印加方向Ｖ６に対応する電流検出値（図中に記号ｆで示した）が最大となっており、ロータ位置を正確に推定できない。
【００４８】
そこで、本実施形態では、同様に電圧を印加するのであるが（図３中のＳ１０１）。このとき、電圧の印加に先立って時刻Ｔ１に、電源電圧を検出する（Ｓ１００）。ここで検出される電源電圧をＶｉｎとして説明を続ける。電圧が印加されると、三相コイル１１、１２、１３の電流は右上がりに増加していく。そして、一定時間の経過後（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、時刻Ｔ７において電圧の印加を終了するとともに電流検出を終了する（Ｓ１０４）。このとき、電源電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｓとの比率（Ｖｓ／Ｖｉｎ）を電流検出値に乗じて、電流検出値を補正する（Ｓ１０５）。例えば、図５（ａ）中に記号ａで示した電流のピークが、図５（ｂ）に記号Ａで示すように、上方へ補正されるという具合である。
【００４９】
このときは、まだ一方向（電圧印加方向Ｖ１）にしか電圧を印加していないため（図３中のＳ１０６：ＮＯ）、次に、時刻Ｔ２において、電圧印加方向Ｖ２となるよう電圧が印加される（Ｓ１０１）。このようにして、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６（図４（ａ）参照）のすべてに電圧が印加されるように処理が繰り返される。
したがって、それぞれの方向におけるピークの電流検出値をＩｘ（ｘは１〜６の整数、以下同様）とし、図５中の時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６にて検出される電源電圧をＶｉｎｘとすれば、補正後の電流検出値Ｉｘ’は、
Ｉｘ’＝Ｉｘ・（Ｖｓ／Ｖｉｎｘ）
として表される。
【００５０】
電圧印加方向Ｖ６の電圧の印加が行われて電圧印加回数が「６」になると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、補正後の電流検出値が最大となる電圧印加方向が探索される（Ｓ１０７）。図５（ｂ）では、電圧印加方向Ｖ１における電流検出値が最大となっている。したがって、電圧印加方向Ｖ１に（厳密には当該方向を中心とする所定角度範囲に）ロータ１４のＮ極があるものと推定される。
【００５１】
図６（ａ）は、ロータ１４を強制転流させるための磁束の発生方向（以下「転流電圧印加方向」という）を示す説明図である。図６（ｂ）は、電流閾値到達時間が最小となる電圧印加方向、ロータ推定位置範囲、および転流電圧印加方向の対応関係を示す説明図である。さらにまた、図６（ｃ）は、転流電圧印加方向に対応するＦＥＴ７１〜７６のＯＮ／ＯＦＦを示す説明図である。
【００５２】
図６（ａ）に示すように転流電圧印加方向は、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６に対して、３０度ずつずれた位置に設定されている。具体的には、電圧印加方向Ｖ１を０度とした場合に、３０度、９０度、１５０度、２１０度、２７０度、３３０度の方向に設定されている。以下、転流電圧印加方向を、３０ｄｅｇ、９０ｄｅｇ、１５０ｄｅｇ、２１０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇ、３３０ｄｅｇで示す。
【００５３】
上述したように、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６のうちで補正後の電流検出値が最大となる方向を探索する（図３中のＳ１０７）。このとき、ロータ１４のＮ極は、当該方向を中心とするプラスマイナス１５度の範囲、すなわち３０度の範囲にあるものと推定される。この推定ロータ位置範囲は、図６（ａ）中にＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩとして示すごとくである。そして、図６（ｂ）に示すように、カウンタ数が最小となる電圧印加方向が例えばＶ１である場合、推定ロータ位置範囲はＩの範囲と推定される。同様に電圧印加方向Ｖ２であれば推定ロータ位置範囲はＩＩの範囲と推定され、Ｖ３であればＩＩＩの範囲と推定され、Ｖ４であればＩＶの範囲と推定され、Ｖ５であればＶの範囲と推定され、Ｖ６であればＶＩの範囲と推定される。
【００５４】
そして、推定ロータ位置範囲がＩである場合、図６（ｂ）に示すように、転流電圧印加方向は３０ｄｅｇとなる。すなわち、推定ロータ範囲Ｉに対し時計回り方向の最も近い位置に磁束を発生させることによって、ロータ１４を時計回り方向へ転流させる。同様に、推定ロータ位置範囲がＩＩである場合、転流電圧印加方向は９０ｄｅｇとなる。推定ロータ位置範囲がＩＩＩである場合、転流電圧印加方向は１５０ｄｅｇとなり、推定ロータ位置範囲がＩＶである場合、転流電圧印加方向は２１０ｄｅｇとなり、推定ロータ位置範囲がＶである場合、転流電圧印加方向は２７０ｄｅｇとなり、推定ロータ位置範囲がＶＩである場合、転流電圧印加方向は３３０ｄｅｇとなる。
【００５５】
このような対応関係から転流電圧印加方向が決定されて（図３中のＳ１０８）、電圧印加が行われてモータ１０が起動される（Ｓ１０９）。具体的には、図６（ｃ）に示すごとく、転流電圧印加方向へ磁束は、ＦＥＴ７１〜７６の切り換えにより、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３への電圧印加の態様を変えることによって発生させられる。
【００５６】
例えば、転流電圧印加方向が３０ｄｅｇである場合、図６（ｃ）に示すように、ＦＥＴ（Ｓｕ＋）７１をＯＮにし、ＦＥＴ（Ｓｖ＋）７２をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｗ＋）７３をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｕ−）７４をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｖ−）７５をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｓｗ−）７６をＯＮにする。この場合、Ｕ相コイル１１の一端部１５に電源電圧が印加されて、Ｗ相コイル１３の一端部１７が低電位となる（図２参照）。したがって、Ｕ相コイル１１→他端部１８→Ｗ相コイル１３というように電流が流れる。これにより、転流電圧印加方向としての３０ｄｅｇの磁束が発生する。転流電圧印加方向が９０ｄｅｇであれば、図６（ｃ）に示すように、ＦＥＴ７１〜７６をそれぞれ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮとする。同様に、転流電圧印加方向が１５０ｄｅｇである場合の磁束は、ＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦとすることで発生させる。転流電圧印加方向が２１０ｄｅｇである場合の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦとすることで発生させ、転流電圧印加方向が２７０ｄｅｇである場合の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦとすることで発生させ、転流電圧印加方向が３３０ｄｅｇである場合の磁束はＦＥＴ７１〜７６をそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦとすることで発生させる。
【００５７】
なお、本実施形態のモータ１０が「ブラシレスモータ」を構成し、電流検出部３０が「電流検出手段」を構成し、電圧印加部２０が「電流印加手段」を構成し、制御部４０が「電圧印加制御手段」、「電流補正手段」、「ロータ位置推定手段」および「モータ起動制御手段」を構成し、電圧検出部８０が「電源電圧検出手段」を構成する。そして、図３中のＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０４およびＳ１０６が「電流印加制御手段」としての処理に相当し、Ｓ１０５の処理が「電流補正手段」としての処理に相当し、Ｓ１０７が「ロータ位置推定手段」としての処理に相当し、Ｓ１０８およびＳ１０９の処理が「モータ起動制御手段」としての処理に相当する。また、図３中のＳ１００の処理が「手順（１）」に相当し、Ｓ１０１の処理が「手順（２）」に相当し、Ｓ１０２の処理が「手順（３）」に相当し、Ｓ１０３およびＳ１０４の処理が「手順（４）」に相当し、Ｓ１０５の処理が「手順（５）」に相当し、Ｓ１０６の処理が「手順（６）」に相当し、Ｓ１０７の処理が「手順（７）」に相当し、Ｓ１０８およびＳ１０９の処理が「手順（８）」に相当する。
【００５８】
次に、本実施形態のブラシレスモータの起動制御システム１の発揮する効果について説明する。
本実施形態では、最初に電源電圧を検出し（図３中のＳ１００）、電圧を一定時間だけ印加して、電流応答を検出する（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）。そして、Ｓ１００で検出された電源電圧と基準電圧との比率を電流検出値に乗じ、電流検出値を補正する（Ｓ１０５）。具体的には、図６（ｂ）に記号Ａ〜Ｆで示したように、各方向においてピークの電流検出値が上方または下方へ補正されることになる。そして、電流検出値が最大となる電圧印加方向が探索され（Ｓ１０７）、ロータ１４の停止位置が推定される。このような方法によれば、電源電圧が変動したとしても、電流検出値が基準電圧に基づいて補正されるため、ロータ位置を精度よく推定することが可能となる。その結果、モータ１０の適切な起動が実現される。
【００５９】
また、本実施形態によれば、電圧印加（図３中のＳ１０１）に先立って電源電圧を検出するため（Ｓ１００）、電圧印加による電圧降下の影響を受けることなく、電源電圧を適切に検出することができる。
さらにまた、本実施形態では、電圧印加時間が経過したと判断された際（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０２にて検出されている電流検出値、すなわちピーク振幅値が補正される（Ｓ１０５）。これにより、検出される巻線電流をそのたびに補正する構成と比較して、処理に無駄がなくなる。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態は、上記第１実施形態とは、制御部４０にて実行される起動処理が異なっている。そこで、起動処理および、その特徴部分について説明し、上記第１実施形態と同様の構成についての説明は割愛する。なお、上記第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して示す。
【００６１】
図７は、制御部４０にて実行される起動処理を示すフローチャートである。最初のステップＳ２００において（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）、電源電圧を検出する。この処理は、電圧検出部８０からの測定結果を取得するものである（図２参照）。
続くＳ２０１では、電圧を印加する。この処理は、モータ１０のステータに巻回された三相コイル１１、１２、１３に電圧を印加するものである。ここでは、最初に図４（ａ）中の電圧印加方向Ｖ１の電圧が印加される。また、電圧印加時点からカウントを開始する。このカウントは、制御部４０の動作クロックに基づいて行う。
【００６２】
続くＳ２０２では、電流応答検出を行う。この処理は、電流検出部３０からの測定結果を取得するものである（図２参照）。
次のＳ２０３では、電流閾値に到達したか否かを判断する。電流閾値は、予め定められるものであり、三相コイル１１、１２、１３が磁気飽和する範囲で設定される。ここで電流閾値に到達したと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。一方、電流閾値に到達していないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行する。
【００６３】
Ｓ２０４では、最大電圧印加時間が経過したか否かを判断する。ここで最大電圧印加時間が経過したと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。一方、最大電圧印加時間が経過していないうちは（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０２からの処理を繰り返す。
電流閾値に到達したと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）または最大電圧印加時間が経過したと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）に移行するＳ２０５では、カウントを終了するとともに電圧の印加を終了する。電圧の印加の終了は、ドライバ回路５０を経由してＦＥＴ７１〜７６の各ゲートを所定の電位にすることで実現される。
【００６４】
次のＳ２０６では、カウント数を補正する。この処理は、Ｓ２００にて検出された電源電圧に基づき行われるものであり、具体的には、電源電圧と基準電圧との比率をカウント数に乗じるものである。
続くＳ２０７では、電圧印加回数が「６」であるか否かを判断する。この処理は、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６のすべての方向に対し電圧を印加したか否かを判断するものである。ここで電圧印加回数＝「６」である場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行する。一方、電圧印加回数≠「６」である場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２００からの処理を繰り返す。Ｓ２００からの処理が繰り返されることによって、電圧印加方向毎に電源電圧が検出され、電圧印加方向Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→・・・→Ｖ６という順序で電圧が印加されることになる。
【００６５】
Ｓ２０８では、補正後のカウント数が最小となる電圧印加方向を探索する。この処理は、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６の中からカウント数が最小となるものを探索する処理である。続くＳ２０９では、強制転流させる電圧印加方向を決定する。そして、次のＳ２１０ではモータ１０を起動し、その後、本起動処理を終了する。
【００６６】
ここで、上述した起動処理についての理解を容易にするため、図８および図９に基づき、具体的な説明を加える。ここでは、最初に図８を用いて本実施形態におけるカウント数での処理について説明し、次に、図９を用いて、図７中のＳ１０７までの処理について説明する。
【００６７】
上記実施形態では、図８（ａ）に示すように、電圧印加時間が一定となっている。各方向へ一定時間だけ電圧を印加した場合、ロータ位置ではロータ１４自身の発生する磁束によって磁気飽和しやすくなる。そこで、電流のピーク振幅値を比較するのである。
これに対し、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、電流閾値Ｉｔｈまで到達するまで電圧を印加する。そして、電圧印加開始から電圧印加終了まで、クロックに基づくカウントを行うようにした。三相コイル１１、１２、１３が磁気飽和すると、コイルのインダクタンスが急激に小さくなることで、電流の増加度合いが大きくなる。例えば、図８（ｂ）では、記号Ａに示す点で電流の増加度合いが大きくなっている。したがって、クロックに基づくカウント数を最小にする電圧印加方向にロータ１４のＮ極があるものと推定できる。
【００６８】
図９（ａ）および（ｂ）は、電圧印加方向、電源電圧、印加電圧、巻線電流、および、カウント信号を対応させて示す説明図である。ここでは、ロータ１４は、電圧印加方向Ｖ１にＮ極が向くようにして停止しているものとする。またここでは、電源電圧Ｖｉｎが時間とともに増加し、これに伴い印加電圧も上昇しているものとして説明する。なお、図９（ａ）は、カウント数の補正を行わない比較例を示しており、図５（ｂ）は、カウント数の補正を行う本実施形態の場合を示している。
【００６９】
図９（ａ）に示すように、最初に時刻ｓ１で電圧を印加すると、三相コイル１１、１２、１３の電流は右上がりに増加していく。そして、時刻ｓ２において、電流閾値Ｉｔｈに到達すると、電圧印加を終了する。本実施形態では、この電圧印加期間のカウント信号（例えば、その立ち上がり）をカウントすることでカウント数を取得する。このときは、まだ一方向にしか電圧を印加していないため、時刻ｓ３において、別の方向となるよう電圧を印加する。このようにして、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６（図４（ａ）参照）のすべてに電圧が印加される。その後、各電圧印加期間に基づくカウント数を比較することになる。
【００７０】
ところが、図９（ａ）では、電源電圧Ｖｉｎが右上がりに増加しており、電源電圧Ｖｉｎにともなって印加電圧も増加している。そのため、巻線電流が大きくなることから、カウント数を比較すると、電圧印加方向Ｖ１、Ｖ５、およびＶ６ではともに、カウント数「３」となっており、ロータ位置を正確に推定できない。
【００７１】
そこで、本実施形態では、電圧を印加するとともにカウントを開始するのであるが（図７中のＳ２０１）。このとき、電圧の印加に先立って時刻Ｓ１に、電源電圧を検出する（Ｓ２００）。電圧が印加されると、三相コイル１１、１２、１３の電流は右上がりに増加していく。そして、電流が所定の閾値に到達すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、時刻Ｓ７においてカウントを終了するとともに電圧の印加を終了する（Ｓ２０５）。このとき、電源電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｓとの比率（Ｖｓ／Ｖｉｎ）をカウント数に乗じて、カウント数を補正する（Ｓ２０６）。
【００７２】
このときは、まだ一方向（電圧印加方向Ｖ１）にしか電圧を印加していないため（図７中のＳ２０７：ＮＯ）、次に、時刻Ｓ２において、電圧印加方向Ｖ２となるよう電圧が印加される（Ｓ２０１）。このようにして、電圧印加方向Ｖ１〜Ｖ６（図４（ａ）参照）のすべてに電圧が印加されるように処理が繰り返される。
したがって、それぞれの方向におけるカウント数をＴｘ（ｘは１〜６の整数、以下同様）とし、図９（ｂ）中の時刻Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６にて検出される電源電圧をＶｉｎｘとすれば、補正後のカウント数Ｔｘ’は、
Ｔｘ’＝Ｔｘ・（Ｖｓ／Ｖｉｎｘ）
として表される。
【００７３】
電圧印加方向Ｖ６の電圧の印加が行われて電圧印加回数が「６」になると（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、補正後のカウント数が最小となる電圧印加方向が探索される（Ｓ２０８）。図９（ｂ）では、最初の電圧印加方向Ｖ１におけるカウント数が「２」となり最小となっている。したがって、電圧印加方向Ｖ１に（厳密には当該方向を中心とする所定角度範囲に）ロータ１４のＮ極があるものと推定される。
【００７４】
ロータ位置が推定されると、上述したように、転流電圧印加方向が決定され（図７中のＳ２０９）、電圧印加が行われてモータ１０が起動される（Ｓ２１０）。具体的には、図６（ｃ）に示すごとく、転流電圧印加方向へ磁束は、ＦＥＴ７１〜７６の切り換えにより電圧印加の態様を変えることによって発生させられる。
【００７５】
なお、本実施形態におけるモータ１０が「ブラシレスモータ」を構成し、電流検出部３０が「電流検出手段」を構成し、電圧印加部２０が「電流印加手段」を構成し、制御部４０が「電圧印加制御手段」、「印加期間取得手段（カウント手段）」、「期間補正手段」、「ロータ位置推定手段」および「モータ起動制御手段」を構成し、電圧検出部８０が「電源電圧検出手段」を構成する。そして、図７中のＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５およびＳ２０７が「電流印加制御手段」としての処理に相当し、Ｓ２０１〜Ｓ２０５で実行されるカウント処理が「印加期間取得手段」としての処理に相当し、Ｓ２０６の処理が「期間補正手段」としての処理に相当し、Ｓ２０８が「ロータ位置推定手段」としての処理に相当し、Ｓ２０９およびＳ２１０の処理が「モータ起動制御手段」としての処理に相当する。また、図３中のＳ１００の処理が「手順（１）」に相当し、Ｓ１０１の処理が「手順（２）」に相当し、Ｓ２０３の処理が「手順（３）」に相当し、Ｓ２０４およびＳ２０５の処理が「手順（４）」に相当し、Ｓ２０６の処理が「手順（５）」に相当し、Ｓ２０７の処理が「手順（６）」に相当し、Ｓ２０８の処理が「手順（７）」に相当し、Ｓ２０９およびＳ２１０の処理が「手順（８）」に相当する。
【００７６】
次に、本実施形態のブラシレスモータの起動制御システム１の発揮する効果について説明する。
本実施形態では、最初に電源電圧を検出し（図７中のＳ２００）、電圧を印加するとともにカウントを開始し（Ｓ２０１）、電流応答を検出して（Ｓ２０２）、電流閾値に到達すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、カウントを終了するとともに電圧の印加を終了する（Ｓ２０５）。そして、Ｓ２００で検出された電源電圧と基準電圧との比率をカウント数に乗じ、カウント数を補正する（Ｓ２０６）。そして、カウント数が最小となる電圧印加方向が探索され（Ｓ２０８）、ロータ１４の停止位置が推定される。このような方法によれば、電源電圧が変動したとしても、カウント数が基準電圧に基づいて補正されるため、ロータ位置を精度よく推定することが可能となる。その結果、モータ１０の適切な起動が実現される。
【００７７】
また、本実施形態によれば、電源電圧の電圧降下があったとしても、電流閾値Ｉｔｈに到達するまで電圧を印加し続けるため、三相コイル１１、１２、１３を磁気飽和させることができ、ロータ位置の推定精度の低下を回避することができる。また、電源電圧の電圧上昇があったとしても、電流閾値Ｉｔｈに到達した段階で電圧の印加が終了するため、回路素子などを大電流に耐え得るものとする必要がなく、コンパクトなシステム設計が可能となる。
【００７８】
さらにまた、本実施形態によれば、電圧印加（図７中のＳ２０１）に先立って電源電圧が検出されるため（Ｓ２００）、電圧印加による電圧降下の影響を受けることなく、電源電圧を適切に検出することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、電圧の印加が開始されてから（図７中のＳ２０１）最大電圧印加時間が経過すると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、カウントを終了して電圧の印加を終了するようにしている（Ｓ２０５）。これによって、例えば電源電圧の電圧降下が著しいときなど、三相コイル１１、１２、１３を磁気飽和させるための電圧印加に要する時間があまりにも大きくなることを回避できる。
【００８０】
なお、上記第１および第２実施形態では、本発明を車両の燃料ポンプを駆動するブラシレスモータの起動制御システムに適当していた。これに限られず、駆動部にブラシレスモータを採用する場合には、本発明を適用することができる。
以上、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１：ブラシレスモータの起動制御システム、１０：モータ（ブラシレスモータ）、１１：Ｕ相コイル、１２：Ｖ相コイル、１３：Ｗ相コイル、１４：ロータ、１５、１６、１７：一端部、１８：他端部、２０：電圧印加部（電圧印加手段）、３０：電流検出部（電流検出手段）、４０：制御部（電圧印加制御手段、電流補正手段、印加期間取得手段、期間補正手段、ロータ位置推定手段、および、モータ起動制御手段）、５０：ドライバ回路、６０：電源、７０：インバータ、８０：電圧検出部（電源電圧検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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