(57)【要約】【課題】モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動方法及び当該モータの駆動制御装置を提供する。【解決手段】ブラシレス三相直流モータの駆動方法において、位置検出ステップでは、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線（Ｗ相巻線１３）が位置する基準位置から回転方向Ｘにπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を回転子１５の磁極位置として検出する。さらに位置決定ステップでは、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲（０〜６０度及び３３０〜３６０度の範囲）内に、回転子１５の位置決め角度を決定する。【選択図】図５
2011036083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動方法であって、
前記ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、前記三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて前記回転子の磁極位置を検出する位置検出ステップと、
当該検出された前記回転子の磁極位置に基づいて前記回転子の位置決め角度を決定する位置決定ステップと、
当該決定された位置決め角度に前記回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理ステップと、
を有し、
前記位置検出ステップでは、前記誘起電圧と前記基準電圧の前記比較結果に応じて、前記非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について前記第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を前記回転子の磁極位置として検出し、
前記位置決定ステップでは、前記検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、前記回転子の位置決め角度を決定することを特徴とするブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項２】
前記位置決定ステップでは、前記位置決め角度を、前記二相通電したときに前記電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする請求項１に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項３】
前記位置検出ステップの前に行われる前記二相通電に先立って、前記三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を前記位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項４】
前記位置決め処理ステップの前に、前記三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を前記位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項５】
前記位置検出ステップでは、前記二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合に、前記パルス幅変調制御がオンしてから所定時間が経過した後、前記誘起電圧を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項６】
前記位置検出ステップでは、前記二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合に、前記パルス幅変調制御に基づくゲート信号がオンからオフになった直後に、前記誘起電圧を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項７】
前記基準電圧は、仮想中性点電圧又は電源電圧の半分に相当する電圧であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項８】
前記ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。
【請求項９】
三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置であって、
前記ブラシレス三相直流モータの起動に先立ち、前記三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて前記回転子の磁極位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された前記回転子の磁極位置に基づいて前記回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段と、
前記位置決定手段によって決定された前記位置決め角度に前記回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理手段と、
を備え、
前記位置検出手段は、前記誘起電圧と前記基準電圧の前記比較結果に応じて、前記非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について前記第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、前記回転子の磁極位置として検出し、
前記位置決定手段は、前記検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、前記回転子の位置決め角度を決定することを特徴とするブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。
【請求項１０】
前記位置決定手段は、前記位置決め角度を、前記二相通電したときに前記電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする請求項９に記載のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。
【請求項１１】
前記ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス三相直流モータの駆動方法及び当該モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレス三相直流モータでは、インバータ回路によって転流タイミングを決めて電機子への通電位相を制御する同期運転を行い、回転子の位置検出が可能な回転数に達すると回転子位置を検出して通電位相を制御するモータ駆動制御を行う。そして、当該モータ駆動制御において、同期運転前等のモータ停止状態における回転子の位置決め処理は重要な制御工程である。従来のブラシレス三相直流モータでは、回転子の磁極位置を検出するために、ホール素子を備えないセンサレス方式を採用するものが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１では、センサレス方式のブラシレス三相直流モータにおいて、始動時に第１位置決めとしてある固定された相を通電して一旦回転子をある位置まで回転させ、その後第２位置決めとして残りの相を通電し、第１位置決めによって決められる停止位置とは異なった位置に回転子を固定して運転を起動する技術が開示されている。
【０００４】
次に特許文献２では、回転子の停止状態において電機子に選択された起動パターンに従った起動電流を通電し、この起動電流に応答して回転子が動くことにより発生する誘起電圧に基づいて回転子の回転方向の正逆判定を行う。そして、回転子の回転方向が正転であると判定したときは当該誘起電圧に基づいて回転子の位置を検出し、その検出された位置に応じて回転子に回転トルクが加わるように電機子のＵ相、Ｖ相及びＷ相に流す電流を定めながら回転子を駆動するデューティー１００％の閉ループ駆動を行う。そして、デューティー１００％の閉ループ駆動によって回転子が所定回転数に達した後は、デューティーを制御することにより、回転子の回転数を制御して起動制御を完了する。
【０００５】
一方、回転子が逆転であると判定したときは回転子の回転を停止する。次に電機子に再度選択された起動パターンに従った起動電流を印加し、再度、前述のように誘起電圧に基づいて回転子の回転方向の正逆判定を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３１２３９０号公報
【特許文献２】特開２００２−７８３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の技術では、回転子の位置決め処理が実質的に２回行われるため、モータの起動前に行う回転子の位置決め完了までの時間を要してしまうという問題がある。また、特許文献１に記載の位置決め処理は、回転子の初期位置によっては回転子の回転移動範囲が大きくなることがある。
【０００８】
また、上記特許文献２の技術では、前述の回転子の正逆回転判定において逆転であると判定された場合は、再度選択された起動パターンに従った通電がなされるため、このような通電の繰り返しが行われることにより、モータの起動完了までの時間を要してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動方法及びブラシレス三相直流モータの駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動方法に係る発明であって、
ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置を検出する位置検出ステップと、
位置検出ステップで検出された回転子の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定ステップと、
位置決定ステップで決定された位置決め角度に回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理ステップと、を有し、
位置検出ステップでは、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について前記第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、
位置決定ステップでは、位置検出ステップで検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子の位置決め角度を決定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、位置検出ステップで、非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、さらに位置決定ステップで当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子の位置決め角度を決定するため、起動前に回転子を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が小さいこともあり、回転子の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動方法を提供できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、位置決定ステップでは、位置決め角度を、二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、位置決定ステップにおける回転子の位置決め角度は、二相通電したときの電機子の磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定する。これにより、回転子の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の収束性が向上し、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。したがって、さらにモータの起動までに要する時間の短縮化の向上が図れる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、位置検出ステップの前に行われる二相通電に先立って、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、当該二相通電の前に予備通電を実施して回転子を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合であっても、予備通電により回転子が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、二相通電時に非通電相の誘起電圧の検知を確実に行うことができる。したがって、回転子の磁極位置の検出確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に寄与することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、位置決め処理ステップの前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、当該位置決め処理の前に予備通電を実施して回転子を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合であっても、予備通電により回転子が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、位置決め処理時に回転子の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。したがって、回転子の位置決め処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に寄与することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によると、位置検出ステップでは、二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合には、パルス幅変調制御がオンしてから所定時間が経過した後、誘起電圧を検出することを特徴とする。この発明によれば、ＰＷＭ制御がＯＮした直後に発生しやすい振動波形を回避した誘起電圧の検出ができるため、円滑かつ迅速な回転子の位置検出を実施できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によると、位置検出ステップでは、二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合には、パルス幅変調制御に基づくゲート信号がオンからオフになった直後に、誘起電圧を検出することを特徴とする。この発明によれば、ゲート信号に対して実際の端子電圧波形の応答遅れを回避した誘起電圧の検出ができるため、円滑かつ迅速な回転子の位置検出を実施できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によると、基準電圧は仮想中性点電圧又は電源電圧の半分に相当する電圧であることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置に係る発明であって、
ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段によって検出された回転子の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段と、位置決定手段によって決定された位置決め角度に回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理手段と、を備え、
位置検出手段は、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、回転子の磁極位置として検出し、
位置決定手段は、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子の位置決め角度を決定することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、位置検出手段は非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、さらに位置決定手段は当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が小さいこともあり、回転子の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置を提供できる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明によると、位置決定手段は、位置決め角度を、二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、位置決定手段による回転子の位置決め角度は、二相通電したときの電機子の磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の収束性が向上し、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。したがって、さらにモータの起動までに要する時間の短縮化の向上が図れる。
【００２５】
請求項８又は請求項１１に記載の発明によると、ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示したブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の他の例を示す回路図である。
【図３】第１実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動制御処理を説明するフローチャートである。
【図４】回転子の磁極位置検出（推定範囲が６０度〜１５０度の場合）及び位置決め処理（位置決め角度の範囲が３３０度〜３６０度及び０度〜６０度の場合）の一例を説明する図であり、（ａ）はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、（ｂ）は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、（ｃ）は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。
【図５】回転子の磁極位置検出（推定範囲が２４０度〜３３０度の場合）及び位置決め処理（位置決め角度の範囲が３３０度〜３６０度及び０度〜６０度の場合）の一例を説明する図であり、（ａ）はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、（ｂ）は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、（ｃ）は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。
【図６】回転子の磁極位置検出（推定範囲が３３０度〜３６０度及び０度〜６０度の場合）及び位置決め処理（位置決め角度の範囲が２４０度〜３３０度の場合）の一例を説明する図であり、（ａ）はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、（ｂ）は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、（ｃ）は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。
【図７】回転子の磁極位置検出（推定範囲が１５０度〜２４０度の場合）及び位置決め処理（位置決め角度の範囲が２４０度〜３３０度の場合）の一例を説明する図であり、（ａ）はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、（ｂ）は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、（ｃ）は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。
【図８】各種二相通電と、回転子の推定範囲及び位置決め処理の範囲との対応関係を説明する図表である。
【図９】ＰＷＭ制御を実施しない場合の開放相の端子電圧ＶＷ、仮想中性点電圧ＶＮ及び直流電圧ＶＤＣの１／２電圧の関係を示す電圧波形である。
【図１０】（ａ）はＰＷＭ制御を実施する場合の開放相の端子電圧波形を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大したものである。
【図１１】第２実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
【図１２】第３実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の概略構成を示す回路図である。本実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置は、各種アクチュエータに用いることができるが、ここでは車載用フューエルポンプのアクチュエータに用いるものとする。
【００２９】
図１に示すように、ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置１（以下、単に「ブラシレスモータの駆動制御装置１」ともいう）は、モータ１０に電圧を印加する電圧印加部２０、インバータ回路７０のスイッチング素子を駆動する駆動回路３０、駆動回路３０を介してインバータ回路７０を制御する制御回路５０、及び回転子１５の磁極位置を検知するための位置検知手段４０を備えている。
【００３０】
電圧印加部２０は、電源６０及びインバータ回路７０を備えており、モータ１０への電圧印加を行うとともに、例えば、モータ１０の起動前に通電すべき相巻線に対して通電を行って回転子１５を位置決めする位置決め処理手段でもある。電源６０は車載用のバッテリである。
【００３１】
モータ１０は、三相のブラシレス直流モータであり、電機子１４と、電機子１４に対して回転する回転子１５を備えるとともに、回転子１５の位置検出のためのホール素子等を備えないセンサレス方式のモータである。回転子１５は磁極を有する円盤状部材であり、例えば表面に永久磁石が貼付されている。電機子１４に形成されたブラシレス直流モータの三相（Ｕ相巻線１１、Ｖ相巻線１２、Ｗ相巻線１３）には、インバータ回路７０が接続されている。
【００３２】
インバータ回路７０は、三相インバータ回路であり、電源６０側の電圧をモータ１０の三相のそれぞれへの印加を切り換えるものである。インバータ回路７０は、電界効果トランジスタの一種である６個のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）７１，７２，７３，７４，７５，７６（以下、単に「ＦＥＴ７１，７２，７３，７４，７５，７６」とする）を備えている。これらＦＥＴ７１〜７６は、スイッチング素子として機能し、ゲートの電位により、ドレン−ソース間がＯＮまたはＯＦＦされて導通または遮断される。以下、ＦＥＴ７１，７２，７３，７４，７５，７６は、それぞれＳＵ＋，ＳＶ＋，ＳＷ＋，ＳＵ−，ＳＶ−，ＳＷ−と表現することもある。ＦＥＴ７１〜７６の各ゲートは、駆動回路３０の出力端子に接続されている。これらの構成により、制御回路５０は、駆動回路３０を経由してＦＥＴ７１〜７６のそれぞれのＯＮ，ＯＦＦを切り換え可能である。
【００３３】
位置検知手段４０は、３つのコンパレータ４１，４２，４３及び抵抗４４，４５，４６，４７，４８，４９から構成されて、回転子１５の磁極位置を検知するための信号を制御回路５０に出力する。モータ１０の各相巻線１１，１２，１３の一端は、抵抗４４，４５，４６にそれぞれ接続されており、抵抗４４がコンパレータ４１の入力端子（＋側端子）に、抵抗４５がコンパレータ４２の入力端子（＋側端子）に、抵抗４６がコンパレータ４３の入力端子（＋側端子）に、それぞれ接続されている。さらに、モータ１０の各相巻線１１，１２，１３の一端は、それぞれ抵抗４７，４８，４９を介して共通の１点に接続されており、この共通接続点が仮想中性点となっている。コンパレータ４１，４２，４３の各反転入力端子は、この仮想中性点に接続されている。そして、各コンパレータ４１，４２，４３は、入力端子に入力される各相の誘起電圧と、基準電圧に採用する上記仮想中性点の電圧とを比較して、比較結果（誘起電圧と基準電圧との差）を回転子１５の位置検知信号として出力するように構成されている。この構成により、いわゆる二相通電が実行された場合には、通電が行われていない開放相に対応するコンパレータは、当該開放相に発生する誘起電圧から基準電圧を差し引いた結果得られる正負いずれかの極性（誘起電圧極性）を位置検知信号として制御回路５０に出力するものである。
【００３４】
制御回路５０は、駆動回路３０を介してインバータ回路７０のＦＥＴ７１〜７６のスイッチングを制御することでモータ１０の出力を制御する。制御回路５０は、モータ１０の停止状態からの起動前に、位置検出手段４０のコンパレータ４１，４２，４３から入力される回転子１５の位置検知信号に基づいて回転子１５の磁極位置の推定範囲を検出する。さらに制御回路５０は、当該推定範囲に応じて予め対応づけされている位置決め角度に、当該モータ起動前の回転子１５の位置を決定する。このように制御回路５０は、回転子１５の磁極位置の推定範囲を検出する位置検出手段として機能し、モータ起動前の回転子１５の位置決め角度を決定する位置決定手段としても機能する。また、制御回路５０には、インバータ回路７０（すなわちモータ１０）に流れる電流を示す検出信号が入力されるようになっている。
【００３５】
また上記構成において、回転子１５が停止しているときは電機子１４の巻線１１〜１３から誘起電圧が発生していないから回転子１５の位置が検知できない。このため、制御回路５０は、ある一定周期で強制転流を行う。そして、回転子１５が回り始めると、電機子１４の各相巻線１１〜１３から発生する誘起電圧に基づいてコンパレータ４１〜４３から位置検知信号が出力されるようになり、制御回路５０は、この位置検知信号をもとに次回の転流タイミング、すなわち通電相の切換タイミングを決定し、この当該タイミングで転流を実行し、いわゆるセンサレス駆動制御が行われる。さらに制御回路５０は、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）のデューティーを増加させてモータ１０の回転速度を上げるようになっている。また制御回路５０は、ＰＷＭ制御のデューティーを制御することにより、当該回転速度を制御することができる。そして、制御回路５０は、上記の位置検知信号に基づいて回転速度を検出し、モータ１０が設定された回転速度になるようにＰＷＭ制御のデューティーをフィードバック制御するものである。
【００３６】
また、上記のブラシレスモータの駆動制御装置１の他の例として、図２に示すようなブラシレス三相直流モータの駆動制御装置１Ａ（以下、単に「ブラシレスモータの駆動制御装置１Ａ」ともいう）を採用してもよい。この場合にはブラシレスモータの駆動制御装置１Ａは、ブラシレスモータの駆動制御装置１と異なり、基準電圧として電源電圧ＶＤＣの半分の電圧値である１／２ＶＤＣを採用し、これに伴い図２に示す位置検知手段４０Ａを備える構成となっている。
【００３７】
位置検知手段４０Ａは、３つのコンパレータ４１，４２，４３と、抵抗４４，４５，４６と、同じ抵抗値である２個の抵抗８１，８２から構成された分圧回路とから構成されている。抵抗８１は正側の直流電源母線に接続され、抵抗８２は負側の直流電源母線に接続されて、両抵抗の間の分圧点が共通の１点（共通接続点）に接続されている。この共通接続点はコンパレータ４１，４２，４３の各反転入力端子に接続されており、電源６０により印加される直流電圧ＶＤＣの半分の電圧値（１／２ＶＤＣ）が基準電圧として各コンパレータ４１〜４３の反転入力端子に出力されるようになっている。そして、各コンパレータ４１，４２，４３は、入力端子に入力される各相の誘起電圧と、基準電圧に採用する上記の１／２ＶＤＣとを比較して、比較結果（誘起電圧と基準電圧との差）を回転子１５の位置検知信号として出力するものである。なお、ブラシレスモータの駆動制御装置１Ａは、その他の各構成部品、これらの作動、及び後述する起動処理については、ブラシレスモータの駆動制御装置１と同様である。
【００３８】
次に、本実施形態のブラシレスモータの駆動制御装置１，１Ａにおいてモータ１０の起動前に先立ち行われる起動制御を図３にしたがって説明する。図３は、ブラシレス三相直流モータの起動制御処理を説明するフローチャートである。制御回路５０を主体として実行される本起動制御は、イグニッションスイッチがＯＮ操作されるとスタートし、まず所定の二相巻線に対して二相通電を実行する（ステップ１０）。ステップ１０で実行される二相通電は、制御回路５０等に記憶された予め定められた相巻線に対して通電するものである。以下に説明する二相通電は、Ｕ相巻線１１からＶ相巻線１２へ電流を流す二相通電（以下、「Ｕ→Ｖの二相通電」ともいう）を例に挙げている。Ｕ→Ｖの二相通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７１（ＳＵ＋）をＯＮしＦＥＴ７５（ＳＶ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。これにより、例えば図４（ａ）に示すように、電機子１４にはＵ相を基準としてＵ相からＶ相、Ｗ相を順に角変位する回転方向Ｘに３３０度（１１π／６ラジアン）角変位した位置にＳ極が形成されるようになる。この通電が形成する磁界により、回転子１５は回転して非通電の開放相であるＷ相に誘起電圧が発生する。
【００３９】
次にステップ２０で、制御回路５０は開放相に生じる誘起電圧と基準電圧（仮想中性点の電圧または１／２ＶＤＣ）との差によって求められる誘起電圧極性を位置検知信号として取得する。具体的には、コンパレータ４３はＷ相に生じる誘起電圧と当該基準電圧との差による誘起電圧極性を位置検知信号として制御回路５０に出力する。
【００４０】
そして、制御回路５０は回転子１５の磁極位置を検出する（ステップ２５）。この磁極位置の検出は、磁極位置が誘起電圧極性に応じて予め定められる推定範囲に存在するものとして求められる。例えば上記の誘起電圧極性が負である場合には、磁極位置は、開放相（Ｗ相）が位置する基準位置から回転方向Ｘに９０度（π／２ラジアン）角変位する位置までの第一の角度範囲（図５（ａ）の斜線部分、すなわちθが２４０度〜３３０度の範囲）と、回転中心についてこの第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲（図４（ａ）の斜線部分、すなわちθが６０度〜１５０度の範囲）とからなる推定範囲に存在するものとして検出される。また、上記の誘起電圧極性が正である場合には、磁極位置は、開放相（Ｗ相）が位置する基準位置から逆回転方向Ｙに９０度（π／２ラジアン）角変位する位置までの第一の角度範囲（図７（ａ）の斜線部分、すなわちθが１５０度〜２４０度の範囲）と、回転中心についてこの第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲（図６（ａ）の斜線部分、すなわちθが０度〜６０度の範囲及び３３０度〜３６０度の範囲）とからなる推定範囲に存在するものとして検出される。
【００４１】
次に、ステップ３０で回転子１５の磁極位置範囲の判定（誘起電圧極性の正負判定）とともに、当該判定に対応する位置決め角度を決定する。次に、制御回路５０は、決定された位置決め角度に回転子１５を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理を実行する（位置決め処理ステップに対応するステップ４０，５０）。
【００４２】
ステップ３０で誘起電圧極性が負であると判定すると、制御回路５０は、駆動回路３０を介してＦＥＴ７１〜７６のスイッチングを制御して各相巻線の通電状態を制御することにより、３３０度〜３６０度の範囲及び０〜６０度の範囲の位置決め角度に含まれる任意の角度にＳ極を形成するようにする。この位置決め角度は、誘起電圧極性が負であるときに求められる推定範囲に含まれない角度範囲であって、９０度（π／２ラジアン）以内の角度からなる範囲に設定される。この決定された位置決め角度を満たす通電処理の一例として、制御回路５０は、ステップ４０で電流がＵ相巻線１１からＶ相巻線１２及びＷ相巻線１３に流れるように通電（以下、「Ｕ→Ｖ，Ｗの通電」ともいう）することにより、０度（Ｕ相巻線１１に対応する位置）にＳ極を形成することが回転子１５の磁極位置の早期収束性の点から好ましい。なお、Ｕ→Ｖ，Ｗの通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７１（ＳＵ＋）、ＦＥＴ７５（ＳＶ−）及びＦＥＴ７６（ＳＷ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。
【００４３】
一方、ステップ３０で誘起電圧極性が正であると判定すると、制御回路５０は、駆動回路３０を介してＦＥＴ７１〜７６のスイッチングを制御して各相巻線の通電状態を制御することにより、２４０度〜３３０度の範囲の位置決め角度に含まれる任意の角度にＳ極を形成するようにする。この位置決め角度は、誘起電圧極性が正であるときに求められる推定範囲に含まれない角度範囲であって、９０度（π／２ラジアン）以内の角度からなる範囲に設定される。この決定された位置決め角度を満たす通電処理の一例として、制御回路５０は、ステップ５０で電流がＵ相巻線１１及びＷ相巻線１３からＶ相巻線１２に流れるように通電（以下、「Ｕ，Ｗ→Ｖの通電」ともいう）することにより、Ｕ相の位置から回転方向Ｘに３００度（５π／３ラジアン）角変位した位置にＳ極を形成することが回転子１５の磁極位置の早期収束性の点から好ましい。なお、Ｕ，Ｗ→Ｖの通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７１（ＳＵ＋）、ＦＥＴ７３（ＳＷ＋）及びＦＥＴ７５（ＳＶ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。
【００４４】
ステップ４０及びステップ５０の各処理は、慣性により回転し続けようとする回転子１５が決定された位置決め角度にロックされるまでの時間を考慮して、所定時間実施するものである。なお、図３の制御処理のようにＵ→Ｖの二相通電処理を実行した場合に求められる推定範囲及び位置決め角度は、図８に示す図表の上段に記載する通りである。本起動制御においては、このような推定範囲及び位置決め角度の決定により、回転子１５の無駄な挙動を抑制してモータ１０の起動までの時間の短縮化を実現する。
【００４５】
ステップ４０又は５０のように回転子１５の位置決め処理を行った後は、ステップ６０でインバータ回路７０によって転流タイミングを決めて電機子１４への通電位相を制御する同期運転を開始する。さらに引き続き、回転子１５の位置検出が可能な回転数に達すると、回転子１５の位置検出を行うとともに（ステップ７０）、通電位相を制御する。回転子１５の回転数が所定値に到達後は、デューティー制御により回転数制御を実行してセンサレス駆動制御を起動し（ステップ８０）、モータ１０の起動制御を終了する。
【００４６】
次に、回転子１５の磁極位置検出及び位置決め処理時の回転子１５の挙動について図４〜図７を参照して説明する。なお、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すシミュレーション条件は、電源電圧１２Ｖ、通電時間５ｍｓｅｃ、基準電圧を直流電圧ＶＤＣの１／２電圧としたものである。
【００４７】
Ｕ→Ｖの二相通電を実施した場合に、図４（ａ），（ｃ）は誘起電圧極性が負であるときであって推定範囲が６０度〜１５０度（π／３〜５π／６ラジアン）のときの回転子１５の挙動を示し、図５（ａ），（ｃ）は誘起電圧極性が負であるときであって推定範囲が２４０度〜３３０度（４π／３〜１１π／６ラジアン）のときの回転子１５の挙動を示している。またＵ→Ｖの二相通電時には、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように回転子１５の外側に位置する電機子１４にはＮ極が１５０度に、Ｓ極が３３０度に形成される。そして、Ｕ→Ｖの二相通電により、図４（ａ）の回転子１５のＮ極は６０度〜１５０度に含まれる位置から逆回転方向ＹにＷ相から遠ざかるように回転し、図５（ａ）の回転子１５のＮ極は、２４０度〜３３０度に含まれる位置から回転方向ＸにＷ相から遠ざかるように回転して、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように基準電圧が開放相（Ｗ相）の誘起電圧よりも大きい負の誘起電圧極性が検出される。
【００４８】
次に、回転子１５の位置決め角度は０度〜６０度及び３３０度〜３６０度の範囲に決定するため、この位置決め角度に電機子１４のＳ極が形成されることにより、図４（ｃ）の回転子１５は引き続き逆回転方向Ｙに回転し、図５（ｃ）の回転子１５は引き続き回転方向Ｘに回転する。特に、図４（ｃ）及び図５（ｃ）ではＵ→Ｖ，Ｗに通電して、位置決め角度を０度の位置に設定するため、図４（ｃ）の回転子１５は位置決め処理時に逆回転方向Ｙの破線矢印分回転移動し、図５（ｃ）の回転子１５は位置決め処理時に回転方向Ｘの破線矢印分回転移動することになる。したがって、黒丸で示す回転子１５の磁極（Ｎ極）は、図４（ａ）の場合に最大でも１５０度分の回転移動により位置決めされ、図５（ａ）の場合に最大でも１２０度分の回転移動により位置決めされることになる。
【００４９】
次に、Ｕ→Ｖの二相通電を実施した場合に、図６（ａ），（ｃ）は誘起電圧極性が正であるときであって推定範囲が３３０度〜３６０度及び０度〜６０度の場合（１１π／６〜２πラジアン及び０〜π／３ラジアン）のときの回転子１５の挙動を示し、図７（ａ），（ｃ）は誘起電圧極性が正であるときであって推定範囲が１５０度〜２４０度（５π／６〜４π／３ラジアン）のときの回転子１５の挙動を示している。またＵ→Ｖの二相通電時には、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように回転子１５の外側に位置する電機子１４にはＮ極が１５０度に、Ｓ極が３３０度に形成される。そして、Ｕ→Ｖの二相通電により、図６（ａ）の回転子１５のＮ極は上記推定範囲の位置から逆回転方向ＹにＷ相に近づくように回転し、図７（ａ）の回転子１５のＮ極は、上記推定範囲の位置から回転方向ＸにＷ相に近づくように回転して、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように基準電圧が開放相（Ｗ相）の誘起電圧よりも小さい正の誘起電圧極性が検出される。
【００５０】
次に、回転子１５の位置決め角度は２４０度〜３３０度の範囲に決定するため、この位置決め角度に電機子１４のＳ極が形成されることにより、図６（ｃ）の回転子１５は引き続き逆回転方向Ｙに回転し、図７（ｃ）の回転子１５は引き続き回転方向Ｘに回転する。特に、図６（ｃ）及び図７（ｃ）ではＵ，Ｗ→Ｖに通電して、位置決め角度を３００度の位置に設定するため、図６（ｃ）の回転子１５は位置決め処理時に逆回転方向Ｙの破線矢印分回転移動し、図７（ｃ）の回転子１５は位置決め処理時に回転方向Ｘの破線矢印分回転移動することになる。したがって、黒丸で示す回転子１５の磁極（Ｎ極）は、図６（ａ）の場合に最大でも１２０度分の回転移動により位置決めされ、図７（ａ）の場合に最大でも１５０度分の回転移動により位置決めされることになる。
【００５１】
なお、Ｕ→Ｖの二相通電を行った際に、回転子１５のＮ極が１５０度付近の位置にある場合には、誘起電圧極性は正負のいずれかに判定される。ステップ３０で誘起電圧極性が正と判定されたときはステップ５０の位置決め処理がなされ、誘起電圧極性が負と判定されたときはステップ４０の位置決め処理がなされるので、いずれにしても、位置決め処理が確実に行われる。上記の特許文献１に記載の位置決め処理は回転子の初期位置によっては回転子の回転移動範囲が大きくなることがあり、これに対して本実施形態では回転子１５は最大でも１５０度（５π／６ラジアン）の回転移動であるため、回転子１５の回転移動範囲を抑制した効率的な位置決め処理が行われる。
【００５２】
ここまで、二相通電の例として、Ｕ相巻線１１からＶ相巻線１２に通電し開放相がＷ相である場合の推定範囲及び位置決め角度について説明してきたが、本発明に係るブラシレス三相直流モータの駆動方法は、他の二相通電の形態によっても実施可能な方法であることはいうまでもない。図８に示す図表は、実施可能な各種二相通電と回転子１５の推定範囲及び位置決め処理の範囲との対応関係したものである。
【００５３】
図８に示すように、Ｕ→Ｗの二相通電の場合、電機子１４に形成されるＳ極は３０度の位置で、開放相はＶ相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は３００度〜３６０度、０度〜３０度及び１２０〜２１０度で、位置決め角度は３０度〜１２０度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は３０度〜１２０度及び２１０度〜３００度で、位置決め角度は３００度〜３６０度及び０度〜３０度の範囲に設定される。
【００５４】
また、Ｖ→Ｗの二相通電の場合、電機子１４に形成されるＳ極は９０度の位置で、開放相はＵ相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は９０度〜１８０度及び２７０度〜３６０度で、位置決め角度は０度〜９０度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は０度〜９０度及び１８０度〜２７０度で、位置決め角度は９０度〜１８０度の範囲に設定される。
【００５５】
また、Ｖ→Ｕの二相通電の場合、電機子１４に形成されるＳ極は１５０度の位置で、開放相はＷ相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は６０度〜１５０度及び２４０度〜３３０度で、位置決め角度は１５０度〜２４０度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は３３０度〜３６０度、０度〜６０度及び１５０度〜２４０度で、位置決め角度は６０度〜１５０度の範囲に設定される。
【００５６】
また、Ｗ→Ｕの二相通電の場合、電機子１４に形成されるＳ極は２１０度の位置で、開放相はＶ相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は３０度〜１２０度及び２１０度〜３００度で、位置決め角度は１２０度〜２１０度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は３００度〜３６０度、０度〜３０度及び１２０度〜２１０度で、位置決め角度は２１０度〜３００度の範囲に設定される。
【００５７】
また、Ｗ→Ｖの二相通電の場合、電機子１４に形成されるＳ極は２７０度の位置で、開放相はＵ相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は０度〜９０度及び１８０度〜２７０度で、位置決め角度は２７０度〜３６０度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は９０度〜１８０度及び２７０度〜３６０度で、位置決め角度は１８０度〜２７０度の範囲に設定される。
【００５８】
このように、ブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置は、上記６通りの二相通電処理を実施することが可能である。そして、上記の図３を参照して説明する起動制御は、上記６通りの二相通電処理のいずれについても、図８に示す推定範囲及び位置決め角度にしたがうことを条件に適用可能である。
【００５９】
図９は、ＰＷＭ制御を実施しない場合の開放相の端子電圧ＶＷ、仮想中性点電圧ＶＮ及び直流電圧ＶＤＣの１／２電圧の関係を示す電圧波形である。本実施形態においては、各種の二相通電はＰＷＭ制御によって実施するものであるが、例えばＰＷＭ制御を実施しないときには、図９に示す各電圧波形から、上記のステップ２０における誘起電圧、基準電圧の検知は任意のタイミングで行ってもなんら問題はない。
【００６０】
一方、二相通電においてＰＷＭ制御を実施する場合には、基準電圧が仮想中性点の電圧であれば誘起電圧、基準電圧は、原則、任意のタイミングで検知可能である。ただし、ＰＷＭ制御がＯＮした直後にはリンギング（振動波形）が発生するため、ステップ２０においてＰＷＭ制御がＯＮしてから所定時間が経過した後、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路５０に位置検知信号を出力するように処理を実行する。所定時間は、ＰＷＭ制御がＯＮした後、端子電圧の振動が収束する時からＰＷＭ制御がＯＦＦに変化する時までの範囲内で設定する。これによれば、ＰＷＭ制御がＯＮした直後に発生しやすい振動波形を回避した誘起電圧の検出ができるため、回転子１５の位置検出を円滑かつ迅速に実施できる。
【００６１】
ＰＷＭ制御の場合には、インバータ回路７０によりＰＷＭ制御されたゲート信号がＯＮした直後にはリンギングが発生する。このため、図１０（ｂ）のようにステップ２０においてゲート信号がＯＮからＯＦＦになった直後（ＯＮからＯＦＦに切り替わって即時）に、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路に位置検知信号を出力するように処理を実行するのが好ましい。これは、端子電圧の検知可能なタイミングがゲート信号のＯＮに対して遅れるため、ゲート信号の当該ＯＦＦ直後は端子電圧の検知が可能となるからである。したがって、ゲート信号に対して実際の端子電圧波形の応答遅れを回避した誘起電圧の検出ができるため、回転子１５の位置検出を円滑かつ迅速に実施できる。
【００６２】
二相通電においてＰＷＭ制御を実施する場合で基準電圧として直流電圧ＶＤＣの１／２電圧を採用するときには、誘起電圧、基準電圧は各相の端子電圧がＯＮのときのみ検知可能である。ただし、上記と同様に、ＰＷＭ制御を行う場合にはＰＷＭ制御がＯＮした直後にはリンギング（振動波形）が発生するため、ステップ２０においてＰＷＭ制御がＯＮしてから上記の所定時間の経過後、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路５０に位置検知信号を出力するように処理を実行する。所定時間は、ＰＷＭ制御がＯＮした後、端子電圧の振動が収束する時からＰＷＭ制御がＯＦＦに変化する時までの範囲内で設定する。さらに、基準電圧として直流電圧ＶＤＣの１／２電圧を採用するときにも、上記と同様に、ステップ２０においてゲート信号がＯＮからＯＦＦになった直後（ＯＮからＯＦＦに切り替わって即時）に、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路５０に位置検知信号を出力するように処理を実行するのが好ましい。
【００６３】
以上の第１実施形態がもたらす効果を以下に述べる。ブラシレス三相直流モータの駆動方法において、ステップ２０，２５に対応する位置検出ステップでは、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線（Ｗ相巻線１３）が位置する基準位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を回転子１５の磁極位置として検出する。さらにステップ３０に対応する位置決定ステップでは、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子１５の位置決め角度を決定する。
【００６４】
これによれば、位置検出ステップで、非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子１５の磁極位置として検出し、さらに位置決定ステップで当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子１５の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子１５を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子１５の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度（例えば、最大で１５０度）に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子１５の角変位量を抑制することができる。このように回転子１５の角変位量が小さいことで、回転子１５の位置決め動作が迅速に収束するようになる。したがって、モータ１０の起動までに要する時間の短縮化が図れる駆動方法が得られる。
【００６５】
また、上記特許文献１に記載の従来技術によれば、２回の位置決め処理が確実に行われるため、位置決め処理における回転子の回転角度量は大きくなる場合がある。そこで、本実施形態によれば、推定範囲に基づく適切な位置決め角度を決定するため、前述のように位置決め処理における回転子の回転角度量は小さく、最大でも１５０度程度に抑えられる。したがって、モータの起動前の処理時間を格段に短時間化できる。
【００６６】
また、停止状態における回転子１５の初期位置が位置決めする位置に対して１８０度ずれている場合（デッドポイントの場合）等、回転子１５に一定以上の回転負荷が生じ回転し難い条件であっても、回転子１５の位置決め処理は、当該初期位置から半回転に満たない回転角度（本実施形態では、最大で１５０度）の回転変位量によって実施可能である。
【００６７】
また、上記の位置決定ステップでは、位置決め角度を二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定するものである。なお、当該電機子１４に形成される磁極は、前述の実施形態ではＳ極であるが、Ｎ極であってもよい。
【００６８】
これによれば、位置決定ステップにおける回転子１５の位置決め角度は、二相通電したときの電機子１４の磁極（Ｓ極又はＮ極）に対応する位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子１５の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の迅速な収束が図れ、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。
【００６９】
ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置１，１Ａは、ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子１５の磁極位置を検出する位置検出手段（制御回路５０）と、位置検出手段によって検出された回転子１５の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段（制御回路５０）と、位置決定手段によって決定された位置決め角度に回転子１５を位置決めするために通電すべき相巻線１１，１２，１３に対して通電を行う位置決め処理手段（電圧印加部２０）と、を備える。
【００７０】
さらに位置検出手段（制御回路５０）は、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／２ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、回転子１５の磁極位置として検出する。さらに位置決定手段（制御回路５０）は、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子１５の位置決め角度を決定する。
【００７１】
これによれば、位置検出手段は非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子１５の磁極位置として検出し、さらに位置決定手段は当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ／２ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子１５の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子１５を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子１５の磁極位置に対して最大でも１５０度の半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、上記の特許文献１の技術による半回転を超えるときの回転子の回転変位量に対して、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子１５の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が従来技術に対して小さいこともあり、回転子１５の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置１，１Ａによればモータの起動までに要する時間の短縮化が図れる。
【００７２】
また、当該位置決定手段（制御回路５０）は、位置決め角度を、二相通電したときに電機子１４に形成される磁極に対応する位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定する。なお、当該電機子１４に形成される磁極は、前述の実施形態ではＳ極であるが、Ｎ極であってもよい。
【００７３】
これによれば、位置決定手段による回転子１５の位置決め角度は、二相通電したときの電機子１４の磁極（Ｓ極又はＮ極）に対応する位置から回転方向Ｘ又は逆回転方向Ｙのいずれか一方にπ／６ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子１５の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の迅速な収束が図れ、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。
【００７４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、図３にしたがって第１実施形態において説明したブラシレス三相直流モータの起動制御処理に対する変形例を図１１を参照して説明する。図１１は第２実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
【００７５】
本実施形態の起動制御のフローは、第１実施形態で図３にしたがって説明したフローに対して、ステップ１０の二相通電処理の前に予備通電処理であるステップ５を実行する点が異なっている。図１１において図３と同じ番号を付したステップは同じ処理を実行するものである。
【００７６】
図１１に示すように、ステップ５は二相通電処理（ステップ１０）の前に行われる予備通電処理である。この予備通電処理では、電機子１４にＵ相から回転方向Ｘに６０度（π／３ラジアン）角変位した位置にＳ極が形成されるように、Ｕ相巻線１１及びＶ相巻線１２からＷ相巻線１３へ電流を流す通電（Ｕ，Ｖ→Ｗの通電）を実行する。Ｕ，Ｖ→Ｗの通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７１（ＳＵ＋）、ＦＥＴ７２（ＳＶ＋）及びＦＥＴ７６（ＳＷ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子１５の磁極（Ｎ極）は停止状態の初期位置から６０度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ５における通電時間は、ステップ４０及びステップ５０の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ５は後の二相通電で形成されるＳ極の所定位置に向けて回転子１５が回転し易くなるために行う前処理だからである。したがって、ステップ５の予備通電は、回転子１５がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。
【００７７】
なお、ステップ５の予備通電におけるスイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦ制御は、後の二相通電で設定されるＳ極の位置に対応して、回転子１５が当該Ｓ極の位置に向かうように設定されるものである。また、二相通電前のステップ５のような予備通電は、複数回行い、かつ１回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。
【００７８】
第２実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法によれば、二相通電処理（ステップ１０）の前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップ（ステップ４０及びステップ５０）で実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップ（ステップ５）を有する。
【００７９】
これによれば、当該二相通電処理の前に予備通電を実施して回転子１５を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子１５の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合（例えば、磁極位置が磁界の働き難いデットポイントにある場合）であっても、予備通電処理により回転子１５が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、二相通電処理時に回転子１５の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。よって、回転子１５の位置検出処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に貢献できる。
【００８０】
（第３実施形態）
第３実施形態では、図３にしたがって第１実施形態において説明したブラシレス三相直流モータの起動制御処理に対する変形例を図１２を参照して説明する。図１２は第３実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
【００８１】
本実施形態の起動制御のフローは、第１実施形態で図３にしたがって説明したフローに対して、ステップ４０の位置決め処理の前に予備通電処理であるステップ３１を実行するとともに、ステップ５０の位置決め処理の前に予備通電処理であるステップ３２を実行する点が異なっている。図１２において図３と同じ番号を付したステップは同じ処理を実行するものである。
【００８２】
図１２に示すように、ステップ３１は位置決め処理（ステップ４０）の前に行われる予備通電処理である。ステップ３１の予備通電処理では、電機子１４にＵ相から回転方向Ｘに６０度（π／３ラジアン）角変位した位置にＳ極が形成されるように、Ｕ相巻線１１及びＶ相巻線１２からＷ相巻線１３へ電流を流す通電（Ｕ，Ｖ→Ｗの通電）を実行する。Ｕ，Ｖ→Ｗの通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７１（ＳＵ＋）、ＦＥＴ７２（ＳＶ＋）及びＦＥＴ７６（ＳＷ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子１５の磁極（Ｎ極）は停止状態の初期位置から６０度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ３１における通電時間は、ステップ４０の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ３１は後の位置決め処理で形成されるＳ極の所定位置に向けて回転子１５を回し始めるために行う前処理だからである。したがって、ステップ３１の予備通電は、回転子１５がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。なお、位置決め処理前のステップ３１のような予備通電は、複数回行い、かつ１回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。
【００８３】
同様に、ステップ３２は位置決め処理（ステップ５０）の前に行われる予備通電処理である。ステップ３２の予備通電処理では、電機子１４にＵ相から回転方向Ｘに２４０度（４π／３ラジアン）角変位した位置にＳ極が形成されるように、Ｗ相巻線１３からＵ相巻線１１及びＶ相巻線１２へ電流を流す通電（Ｗ→Ｕ，Ｖの通電）を実行する。Ｗ→Ｕ，Ｖの通電処理では、制御回路５０は駆動回路３０を介してＦＥＴ７３（ＳＷ＋）、ＦＥＴ７４（ＳＵ＋）及びＦＥＴ７５（ＳＶ−）をＯＮするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子１５の磁極（Ｎ極）は停止状態の初期位置から３００度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ３２における通電時間は、ステップ５０の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ３２は後の位置決め処理で形成されるＳ極の所定位置に向けて回転子１５を回し始めるために行う前処理だからである。したがって、ステップ３２の予備通電は、回転子１５がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。なお、位置決め処理前のステップ３２のような予備通電は、複数回行い、かつ１回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。
【００８４】
第３実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法によれば、位置決め処理ステップ（ステップ４０及び５０）の前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップ（ステップ３１及び３２）を有する。
【００８５】
これによれば、当該位置決め処理の前に予備通電を実施して回転子１５を停止状態から少しでも回転させることにより、位置決め処理の開始時に回転子１５の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合（例えば、磁極位置が磁界の働き難いデットポイントにある場合）であっても、予備通電により回転子１５が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、位置決め処理時に回転子１５の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。よって、回転子１５の位置決め処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に貢献できる。
【００８６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００８７】
上記実施形態で説明するブラシレス三相直流モータは、フューエルポンプの他、各種の電動ファン、空調装置の送風機、ハードディスクドライブ、ＣＤ（compact disc）ドライブ、ＤＶＤ（digital versatile disc）ドライブ等に適用することができる。
【００８８】
フューエルポンプにおいては、イグニッションスイッチＯＮからの起動、アイドリングストップからの再起動に、クランクシャフトが９０度回転する前に燃料圧力を上昇させる必要がある。センサレス駆動制御を行うブラシレス三相直流モータでは、起動前の位置決めに失敗すると、エンジンを始動するのに時間を要してしまう。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、適切なフューエルポンプの起動及びアイドリングストップからの再起動を実現できる。
【００８９】
各種の電動ファン、空調装置の送風機においては、低騒音及び安定した始動が要求されている。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、低騒音及び安定的始動の要求を満たすことができる。
【００９０】
ハードディスクドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブにおいては、応答性の高い駆動が要求されている。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、高い応答性及び高速処理性能を図ることができる。
【００９１】
なお、上記実施形態に係るブラシレスモータの駆動方法等は、三相直流のモータについて言及したものであるが、四相以上のモータにも同様の技術思想を適用することができるものである。このように、四相以上のモータに適用する場合には、位置検出ステップでは、四相以上の巻線のうち、二相以上の相巻線に対して通電して残りの一相以上の通電しない相巻線を形成し、非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置の推定範囲を検出することができる。さらに、位置決定ステップでは、推定範囲に基づいて、所定範囲の角度に回転子の位置決め角度を決定することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…モータ（ブラシレス三相直流モータ）
１１…Ｕ相巻線（三相巻線）
１２…Ｖ相巻線（三相巻線）
１３…Ｗ相巻線（三相巻線）
１４…電機子
１５…回転子
２０…電圧印加部（位置決め処理手段）
４０…位置検知手段
５０…制御回路（位置検出手段、位置決定手段）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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