(57)【要約】【課題】小型かつ低コストで低回転においても、１２０度通電と同様の磁極位置の検出精度を得ることができるブラシレスモータの駆動装置、駆動方法を提供する。【解決手段】センサマグネットの磁束の変化を検出する位置検出センサから、第１パルス信号と第２パルス信号とが入力されると前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのエッジでカウントし、リセット信号が入力されるとカウントをリセットする第１のカウンタと、複数相の前記コイルに流す電流の通電パターンの通電時間から前記ロータの磁極位置を推定するロータ停止磁極位置推定部と、前記ロータ停止磁極位置推定部によって推定された前記ロータの磁極位置を前記リセット信号の暫定位置に設定し、前記第１のカウンタのカウントをリセットするロータ通電パターン切替部と、を有する。【選択図】図１
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【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、回転方向に複数極を有するセンサマグネットが固定されるロータと、を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、
前記センサマグネットの磁束の変化を検出する位置検出センサから、第１パルス信号と第２パルス信号とが入力されると前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのエッジでカウントし、リセット信号が入力されるとカウントをリセットする第１のカウンタと、
複数相の前記コイルに流す電流の通電パターンの通電時間から前記ロータの磁極位置を推定するロータ停止磁極位置推定部と、
前記ロータ停止磁極位置推定部によって推定された前記ロータの磁極位置を前記リセット信号の暫定位置に設定し、前記第１のカウンタのカウントをリセットするロータ通電パターン切替部と、
を有するブラシレスモータの駆動装置。
【請求項２】
前記第１のカウンタのカウントが前記第１のカウンタの分解能を前記ブラシレスモータの磁極数で割った値の整数倍になる毎に、通電パターンを切換える請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項３】
前記ロータ停止磁極位置推定部は、
前記コイルに流す電流の通電パターンを指令する信号を発生させる位置信号発生部と、
前記位置信号発生部からの信号によって前記コイルに電流を供給するインバータ回路と、
前記コイルに流れる電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部を用いて測定された電流値が予め設定された閾値以上の場合に検出信号を出力する電流比較部と、
前記通電パターンを指令する信号が出力されてから前記検出信号を検出するまでの時間を通電パターンごと計数する第２のカウンタと、
前記通電パターンごとに計数されたカウント値の大小からロータ停止位置を決定する位置推定部と、
を有する請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項４】
前記電流比較部は、前記インバータ回路に流れる過電流を検出する過電流検出回路である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。
【請求項５】
前記ステータは３相のコイルからなり、前記ロータ停止磁極位置推定部の結果に基づき、電気角１２０度先の通電パターンを出力する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブラシレスモータの駆動装置。
【請求項６】
複数相のコイルを有するステータと、回転方向に複数極となるセンサマグネットが固定されるロータと、を備えるブラシレスモータの駆動方法であって、
第１のカウンタが前記センサマグネットの磁束の変化を検出する位置検出センサから出力される第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号とを検出し、前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのエッジでカウントし、前記リセット信号を検出することで前記カウントをリセットする過程と、
ロータ停止磁極位置推定部が複数相の前記コイルに流す電流の通電パターンの通電時間から前記ロータの磁極位置を推定する過程と、
ロータ通電パターン切替部が前記ロータ停止磁極位置推定部によって推定された前記ロータの磁極位置を前記リセット信号の暫定位置に設定し、前記第１のカウンタのカウントをリセットする過程と、
を含むブラシレスモータの駆動方法。
【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駆動装置、駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータの駆動制御として、ブラシレスモータの回転による誘起電圧を検出することによって、ブラシレスモータの磁極位置を推定するセンサレス駆動方法がある（特許文献１）。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ブラシレスモータが低回転時には、発生する誘起電圧が小さくなることで、所定回転数以下ではブラシレスモータの磁極位置検出の精度が落ちてしまうという課題があった。
【０００３】
上述した問題を解決するために、センサマグネットに対して１２０度毎に３つのホール素子を設け、ホール素子により検出されたブラシレスモータの磁極位置に基づいて、コイルへの通電を行うことでブラシレスモータを駆動する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７１９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した方法では、ホール素子を３つ使用するため、コスト高になり、且つ設置面積が増大し、小型化の阻害要因となる問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型かつ低コストで低回転においても、ホール素子を使用した場合と同様の磁極位置の検出精度を得ることができるブラシレスモータの駆動装置、駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、複数相のコイルを有するステータと、回転方向に複数極を有するセンサマグネットが固定されるロータと、を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、前記センサマグネットの磁束の変化を検出する位置検出センサから、第１パルス信号と第２パルス信号とが入力されると前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのエッジでカウントし、リセット信号が入力されるとカウントをリセットする第１のカウンタと、複数相の前記コイルに流す電流の通電パターンの通電時間から前記ロータの磁極位置を推定するロータ停止磁極位置推定部と、前記ロータ停止磁極位置推定部によって推定された前記ロータの磁極位置を前記リセット信号の暫定位置に設定し、前記第１のカウンタのカウントをリセットするロータ通電パターン切替部と、を有するブラシレスモータの駆動装置。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述したブラシレスモータの駆動装置であって、前記第１のカウンタのカウントが前記第１のカウンタの分解能を前記ブラシレスモータの磁極数で割った値の整数倍になる毎に、通電パターンを切換える。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述したブラシレスモータの駆動装置であって、前記ロータ停止磁極位置推定部は、前記コイルに流す電流の通電パターンを指令する信号を発生させる位置信号発生部と、前記位置信号発生部からの信号によって前記コイルに電流を供給するインバータ回路と、前記コイルに流れる電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部を用いて測定された電流値が予め設定された閾値以上の場合に検出信号を出力する電流比較部と、前記通電パターンを指令する信号が出力されてから前記検出信号を検出するまでの時間を通電パターンごと計数する第２のカウンタと、前記通電パターンごとに計数されたカウント値の大小からロータ停止位置を決定する位置推定部と、を有する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述したブラシレスモータの駆動装置であって、前記電流比較部は、前記インバータ回路に流れる過電流を検出する過電流検出回路であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述したブラシレスモータの駆動装置であって、前記ステータは３相のコイルからなり、前記ロータ停止磁極位置推定部の結果に基づき、電気角１２０度先の通電パターンを出力する。
【００１２】
また、本発明の一態様は、複数相のコイルを有するステータと、回転方向に複数極となるセンサマグネットが固定されるロータと、を備えるブラシレスモータの駆動方法であって、第１のカウンタが前記センサマグネットの磁束の変化を検出する位置検出センサから出力される第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号とを検出し、前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのエッジでカウントし、前記リセット信号を検出することで前記カウントをリセットする過程と、ロータ停止磁極位置推定部が複数相の前記コイルに流す電流の通電パターンの通電時間から前記ロータの磁極位置を推定する過程と、ロータ通電パターン切替部が前記ロータ停止磁極位置推定部によって推定された前記ロータの磁極位置を前記リセット信号の暫定位置に設定し、前記第１のカウンタのカウントをリセットする過程と、を含むブラシレスモータの駆動方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型かつ低コストで低回転においても、ホール素子を使用した場合と同様の磁極位置の検出精度を得ることができるブラシレスモータの駆動装置、駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるモータシステムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】インバータ回路と、電流測定部の構成をさらに詳細に示す図である。
【図３】通電パターンによって発生する磁束及びトルクを説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】リセット信号と停止位置信号とが予め設定された時間内に入力された場合の処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】リセット信号と停止位置信号とが異なるタイミングで入力された場合の処理を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本実施形態におけるモータシステムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すようにモータシステムは、ブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２の回転駆動を制御する駆動装置１とを備えている。
ブラシレスモータ２は、油圧供給用のポンプやラジエータ冷却用のファンに使用されるモータである。ブラシレスモータ２は、外周側に複数極の磁極を構成する永久磁石を有するロータと、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対応するコイルＵ、Ｖ、Ｗがロータの回転方向に順に巻装されているステータとを備えた、所謂インナーロータである。各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれは、一端がモータ端子を介して駆動装置１に接続され、他端が互いに接続されている。
また、ロータには、センサマグネットが固定されており、シャフトと同芯上となる位置に配置されている。センサマグネットは、ロータの回転方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００１６】
位置検出センサ１０は、駆動装置１に接続されている。位置検出センサ１０は、センサマグネットの磁束の変化をＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサで検出する。また、位置検出センサ１０は、検出したセンサマグネットの磁束の変化に応じて位置信号検出部１６にＡ相、Ｂ相、Ｚ相の各々のパルスを出力する、例えば磁気式のエンコーダである。
【００１７】
Ａ相のパルス（以下、「第１パルス信号」という。）は、ブラシレスモータ２が電気的に一定角度回転する毎に所定パルス幅のパルスが発生するような矩形波信号である。
Ｂ相のパルス（以下、「第２パルス信号」という。）は、第１パルス信号と同じく、ブラシレスモータ２が電気的に一定角度回転する毎に所定パルス幅のパルスが発生するような矩形波信号である。
また、第１パルス信号と第２パルス信号は、位相差が電気角９０ｄｅｇ、つまり位相が１／４だけ異なる。なお、Ａ相のパルスとＢ相のパルスは、ブラシレスモータ２の回転方向によって位相が逆になる。本実施形態において、位置検出センサ１０は、ブラシレスモータ２が正転方向に回転する場合、第１パルス信号を第２パルス信号よりも先に出力する。一方、位置検出センサ１０は、ブラシレスモータ２が逆転方向に回転する場合、第２パルス信号を第１パルス信号よりも先に出力する。
【００１８】
Ｚ相のパルス（以下、「リセット信号」という。）は、電気角３６０ｄｅｇ、つまりブラシレスモータ２が一回転する度に、センサマグネットのＮ極とＳ極との境界点で１パルス発生する。
位置検出センサ１０は、Ｚ相のリセット信号を、センサマグネットのＮ極とＳ極との境界点を検出して出力することができるため、絶対位置検出を行うことができる。
【００１９】
駆動装置１は、インバータ回路１２と、シャント抵抗１３と、ゲートドライバ回路１４と、励磁信号出力部１５と、制御装置１１とを有する。
【００２０】
図２は、インバータ回路１２の構成をさらに詳細に示す図である。
インバータ回路１２は、電源装置３から供給される直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ２に印加する。インバータ回路１２は、図２に示すように、６つのスイッチング素子１２ＵＨ、１２ＵＬ、１２ＶＨ、１２ＨＬ、１２ＷＨ、１２ＷＬを有している。インバータ回路１２は、スイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電力を交流電力に変換する。
【００２１】
直列に接続されたスイッチング素子１２ＵＨ、１２ＵＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２ＶＨ、１２ＨＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２ＷＨ、１２ＷＬとは、シャント抵抗１３を介して接続された電源装置３の高電位側と接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子１２ＵＨ、１２ＵＬの接続点は、コイルＵの一端に接続されている。スイッチング素子１２ＶＨ、１２ＶＬの接続点、及びスイッチング素子１２ＷＨ、１２ＷＬの接続点は、それぞれがコイルＶの一端、コイルＷの一端に接続されている。
【００２２】
各スイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬは、例えば、ＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などと、還流ダイオードとが並列に接続された構成を有している。また、各スイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬは、ゲートドライバ回路１４を介して、励磁信号出力部１５から入力される駆動信号に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。
【００２３】
インバータ回路１２とグラウンドレベルの間には、電流測定部であるシャント抵抗１３が設けられている。シャント抵抗１３を用いることで、インバータ回路１２に流れる電流、つまりブラシレスモータ２に入力される電流がロータ停止磁極位置推定部１８の電流比較部１８３（後述）を用いて検出できる。
【００２４】
励磁信号出力部１５は、インバータ回路１２における通電パターン、及びパルス幅変調信号におけるデューティ比を示す信号がロータ停止磁極位置推定部１８から入力される。励磁信号出力部１５は、ロータ停止磁極位置推定部１８から入力された信号に基づいて、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号（駆動信号）を、ゲートドライバ回路１４を介してインバータ回路１２に出力する。
【００２５】
制御装置１１は、ロータ停止磁極位置推定部１８、位置信号検出部１６と、ロータ通電と、ロータ通電パターン切替部１７と、を有している。
制御装置１１は、外部から入力される作動指令に基づいて、ブラシレスモータ２の始動を制御する。具体的には、制御装置１１は、作動指令に基づいて停止磁極位置検出制御、停止磁極位置固定制御、駆動制御の順にブラシレスモータ２の制御を行う。停止磁極位置検出制御は、ブラシレスモータ２のロータの停止位置（磁極位置）を検出する制御である。停止磁極位置固定制御は、停止磁極位置検出制御で検出したロータの位置を固定する制御である。駆動制御は、停止磁極位置固定制御で固定したロータの停止位置からブラシレスモータ２を駆動する制御である。なお、上述したブラシレスモータ２の始動制御の詳細については、後述する。なお、制御装置１１は、ＣＰＵや、メモリ等を用いて構成し、メモリに記憶されているプログラムをＣＰＵに実行させて各機能部として動作させるようにしてもよい。
【００２６】
制御装置１１は、ロータ停止磁極位置推定部１８において、上述した停止磁極位置検出制御と停止磁極位置固定制御とを行う。また、制御装置１１は、ロータ停止磁極位置推定部１８と、ロータ通電パターン切替部１７と、位置信号検出部１６とにより、停止磁極位置固定制御で固定したロータの停止位置からブラシレスモータ２を駆動する制御を行う。以下に、停止磁極位置検出制御と、停止磁極位置固定制御と、駆動制御とについて、順に説明する。
【００２７】
＜停止磁極位置検出制御＞
ロータ停止磁極位置推定部１８は、外部から作動指令を受信すると、停止磁極位置検出制御を行う。以下に停止磁極位置検出制御について説明する。
ロータ停止磁極位置推定部１８は、位置信号発生部１８１、電流測定部１８２、電流比較部１８３、電流印加時間計測部１８４、位置推定部１８５と有する。
【００２８】
位置信号発生部１８１は、外部から作動指令が入力されると、予め定められた６つの停止位置判定用の通電パターンをロータが回転しない程度の時間だけ継続されるように励磁信号出力部１５に指令を出す。なお、ロータが回転しない程度の時間は、ブラシレスモータ２のイナーシャなどによって異なるが、例えば、数μ秒から数ｍ秒の間である。これより、励磁信号出力部１５は、通電パターンに応じた駆動信号であるパルス幅変調信号をインバータ回路１２に出力し、パルス幅変調信号に対応してスイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬがＯＮ、ＯＦＦされて３相のいずれか２相に通電される。
また、位置信号発生部１８１は、電流印加時間計測部１８４から信号を受信すると、次の通電パターン指示する信号を励磁信号出力部１５に出力する。
【００２９】
図３は、位置信号発生部１８１が指令を出す停止位置判定用の通電パターンを示す図である。この図３において、通電パターン＃１〜＃６は、ブラシレスモータ２を駆動可能なパターンになっている。
通電パターン＃１は、Ｕ相のコイルＵからＶ相のコイルＶに電流を流す。Ｕ相がＮ極磁
化され、Ｖ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃２は、Ｕ相からＷ相のコイルＷに電流を流す。Ｕ相がＮ極磁化され、Ｗ
相がＳ極磁化される。
通電パターン＃３は、Ｖ相からＷ相に電流を流す。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｗ相がＳ極磁
化される。
通電パターン＃４は、Ｖ相からＵ相に電流を流す。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁
化される。
通電パターン＃５は、Ｗ相からＵ相に電流を流す。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁
化される。
通電パターン＃６は、Ｗ相からＶ相に電流を流す。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁
化される。
【００３０】
図２に戻り、電流比較部１８３は、コンパレータを有し、このコンパレータのプラス側の入力端子には基準電圧が入力され、マイナス側の端子にはシャント抵抗１３の電圧が入力されるようになっている。すなわち、シャント抵抗１３を電流が流れることで発生する電圧が基準電位に達すると、電流比較部１８３は、過電流検出信号を電流印加時間計測部１８４に出力する。また、電流比較部１８３が過電流検出信号を電流印加時間計測部１８４に出力した場合、ロータ停止磁極位置推定部１８は、励磁信号出力部１５に通電パターンを示す信号を出力することを停止する。よって、電流比較部１８３は、インバータ回路１２に流れる過電流を検出する過電流検出回路である。
【００３１】
図１に戻り、電流印加時間計測部１８４は、第２のカウンタ１８４Ａと記憶部１８４Ｂとを有する。
第２のカウンタ１８４Ａは、位置信号発生部１８１が通電パターンを指令する信号を出力すると、計時を開始する。また、第２のカウンタ１８４Ａは、電流比較部１８３から供給された過電流検出信号を検出すると計時を停止する。即ち、第２のカウンタ１８４Ａは、通電パターンを指令する信号が出力されてから過電流検出信号を検出するまでの時間を計時する。
【００３２】
記憶部１８４Ｂは、電流印加時間計測部１８４に過電流検出信号が入力された場合、第２のカウンタ１８４Ａのカウント値（計時した値）を記憶する。第２のカウンタ１８４Ａは、所定の時間経過した後に計時したカウント値がリセットされ、それと同時に位置信号発生部１８１に信号を出力する。
【００３３】
位置推定部１８５は、上述した通電パターン毎に記憶部１８４Ｂに記憶されたカウント値を取得する。位置推定部１８５は、各通電パターンに対応する計測時間（カウント値）のうち、最小の通電時間に対応する通電パターンのロータ位置をロータが停止している位置を推定する。位置推定部１８５は、ロータの停止位置を推定すると、ロータ通電パターン切替部１７に制御信号を出力する。
【００３４】
次に、停止磁極位置固定制御について説明する。
＜停止磁極位置固定制御＞
ロータ停止磁極位置推定部１８は、位置推定部１８５が推定したロータの停止位置に対応する通電パターンを示す信号を励磁信号出力部１５に一定時間出力する。これにより、駆動装置１は、位置推定部１８５で推定した通電パターンに対応するロータの位置にロータを引き込み、ロータの位置決めを行うことができる。
【００３５】
次に、駆動制御について説明する。
＜駆動制御＞
ロータ停止磁極位置推定部１８は、位置推定部１８５が推定した通電パターンからブラシレスモータ２の回転方向に１２０°位相を進ませた通電パターンを始動時の通電パターンとして選択する。これは、ロータの停止位置の位相から回転方向に１２０°位相を進め通電パターンを実施すると、最大トルクで正転方向に回転させることができるためである。
【００３６】
位置信号検出部１６は、第１のカウンタ１６１、回転方向判定部１６２、回転速度判定部１６３を有している。
第１のカウンタ１６１は、位置検出センサ１０から供給された第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号とを受信する。第１のカウンタ１６１は、第１パルス信号と第２パルス信号との各々のエッジにてカウントする。例えば、第１のカウンタ１６１は、第１パルス信号と第２パルス信号との各々のエッジにて、カウント値をインクリメントする。第１のカウンタ１６１は、リセット信号が入力されると、第１パルス信号と第２パルス信号との各々のカウント値をゼロにリセットする。
【００３７】
また、第１のカウンタ１６１は、ロータ通電パターン切替部１７からロータの停止位置を示す信号（以下、「停止位置信号」という。）が供給されると、リセット信号が入力されたときと同様、第１パルス信号と第２パルス信号との各々のカウント値をゼロにリセットする。つまり、第１のカウンタ１６１は、停止位置信号を擬似的なリセット信号（以下、「擬似リセット信号」という。）として、カウント値をゼロにリセットする。
【００３８】
回転方向判定部１６２は、第１のカウンタ１６１に第１パルス信号と第２パルス信号とのどちらの信号のエッジが先に入力されたかで、ブラシレスモータ２の回転方向を判定する。
回転速度判定部１６３は、第１のカウンタ１６１のカウンタ値の変化の傾きから回転速度を算出する。また、回転速度判定部１６３は、算出した回転速度が所定の閾値未満か否かを判定する。
【００３９】
ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１とロータ停止磁極位置推定部１８との接続されている。ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１のカウントが、第１のカウンタ１６１の分解能をブラシレスモータ２の磁極数で割った値（以下、「通電パターン切替値という。」）の整数倍になる毎に、通電パターンを切り替える信号（以下、「通電切替信号」という。）をロータ停止磁極位置推定部１８に出力する。例えば、第１のカウンタ１６１がｎｂｉｔ（ｎ２カウント）であり、ブラシレスモータ２の磁極数が６である場合、通電パターン切替間隔は、ｎ２／６カウントとなる。よって、ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１がｎ２／６の整数倍をカウントする毎に通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力する。ただし、整数倍の整数は、上述した磁極数が最大値となる。なお、ｎ２／６が割り切れない場合は、小数点以下を繰り上げてもよい。
【００４０】
また、ロータ通電パターン切替部１７は、位置推定部１８５から供給される制御信号を受信すると、第１のカウンタ１６１にロータの停止位置を示す停止位置信号を送信する。
【００４１】
次に、本実施形態における駆動装置１の動作について説明する。図４は、本実施形態にける駆動装置の動作を示すフローチャートである。
ブラシレスモータ２の始動時は、停止中のブラシレスモータ２を始動する場合と、外力によってブラシレスモータ２が回転させられている状態から始動する場合とがある。例えば、ブラシレスモータ２をラジエータファンの回転機構に使用した場合、ラジエータからエジンルームに向かう方向に空気が動いている場合（例えば車両前進中）には、通電しなくてもラジエータファンが正回転させられることでブラシレスモータ２も正回転させられる。これに対して、エンジン側からラジエータの方向に空気が動いているとき（例えば車両後退中）には、ブラシレスモータ２が逆回転することがある。本実施形態における駆動装置１の動作は、ブラシレスモータ２が停止している場合と回転している場合とで始動方法が異なる。よって、本実施形態における駆動装置１は、ステップＳ１０１において、ブラシレスモータ２が停止しているか否かの判定を行う。
【００４２】
ステップＳ１０１において、制御装置１１は、外部から作動指令を受信すると、ブラシレスモータ２が停止しているか否かの判定を行う。制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号との少なくともいずれかの信号を検出した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ブラシレスモータ２が回転していると判定し、ステップＳ１０３に進む。一方、制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号とのいずれの信号も検出しない場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ブラシレスモータ２が停止していると判定し、ステップＳ１０７に進む。
【００４３】
ステップＳ１０３において、回転方向判定部１６２は、第１のカウンタ１６１で第１パルス信号を第２パルス信号よりも先に検出した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ブラシレスモータ２が正転方向に回転していると判定し、ステップＳ１０５に進む。一方、回転方向判定部１６２は、第１のカウンタ１６１で第２パルス信号を第１パルス信号よりも先に検出した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ブラシレスモータ２が逆転方向に回転していると判定し、ステップＳ１０４に進む。
【００４４】
ステップＳ１０４において、制御装置１１は、ブラシレスモータ２を停止させて、自身を再起動する。
ステップＳ１０５において、回転速度判定部１６３は、第１のカウンタ１６１のカウンタ値の変化の傾きから回転速度を算出する。また、回転速度判定部１６３は、算出した回転速度が閾値を超える場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。一方、回転速度判定部１６３は、算出した回転速度が閾値未満の場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０４に進む。ここで、閾値とは、ある時間内にブラシレスモータ２が一回転するのに十分な回転速度の値である。ある時間内とは、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６の処理からステップＳ１０４の処理に移行するためのタイムアウトとなる時間である。
【００４５】
ステップ１０６において、制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、リセット信号を検出した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。一方、制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、リセット信号を検出しない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０３に進む。
【００４６】
ステップＳ１０７において、制御装置１１は、停止磁極位置検出制御を行い、ステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８において、制御装置１１は、停止磁極位置固定制御を行い、ステップＳ１０９に進む。
【００４７】
ステップＳ１０９において、ロータ通電パターン切替部１７は、位置推定部１８５から
供給される制御信号を受信すると、第１のカウンタ１６１に停止位置信号を出力する。第１のカウンタ１６１は、ロータ通電パターン切替部１７から供給される停止位置信号を受信する。第１のカウンタ１６１は、停止位置信号を擬似リセット信号として設定し、カウンタ値をゼロにリセットする。
【００４８】
ステップＳ１１０において、ロータ停止磁極位置推定部１８は、位置推定部１８５が推定した通電パターンからブラシレスモータ２の回転方向に１２０°位相を進ませた通電パターンを始動時の通電パターンとして選択する。また、ロータ停止磁極位置推定部１８は、選択した通電パターンを示す信号と予め定められたデューティ比とを示す信号とを励磁信号出力部１５に出力する。励磁信号出力部１５は、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２ＵＨ〜１２ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１４を介してインバータ回路１２に出力し、ブラシレスモータ２を駆動する。
【００４９】
ステップＳ１１１において、制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、リセット信号を検出したか否かの判定を行う。制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、リセット信号を検出した場合、つまりリセット信号と停止位置信号とをほぼ同じタイミングで検出した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。一方、制御装置１１は、第１のカウンタ１６１において、リセット信号を検出しない、つまりリセット信号を停止位置信号と同じタイミングで検出しない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１１２に進む。
【００５０】
ステップＳ１１４において、第１のカウンタ１６１は、リセット信号を基準に第１パルス信号及び第２パルス信号のカウントを行う。図５は、リセット信号と停止位置信号とが予め設定された時間内に第１のカウンタ１６１に入力された場合の処理を説明するためのタイミングチャートである。図５（ａ）は、シャント抵抗に流れる電流波形を示し、縦軸がシャント抵抗に流れる電流、横軸が時間を示す。図５（ｂ）は、第１のカウンタ１６１のカウント値を示し、縦軸がカウント値、横軸が時間を示す。図５（ｃ）は、第１のカウンタ１６１が検出するリセット信号のタイミングを示し、縦軸が電圧、横軸が時間を示す。また、矢印Ａは、停止位置信号によるカウンタ値のリセットを示す。
【００５１】
ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１のカウントが、通電パターン切替値（ｎ２／６）の整数倍になる毎に、通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力する（図５（ｂ））。ロータ停止磁極位置推定部１８は、ロータ通電パターン切替部１７から供給される通電切替信号を受信すると、次の通電パターンを示す信号を励磁信号出力部１５に送信し、通電パターンを切り替える。例えば、第１のカウンタ１６１が１０ｂｉｔ（１０２４カウント）であり、ブラシレスモータ２の磁極数が６である場合、通電パターン切替間隔は、１７０カウントとなる。ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１が１７０カウントする毎に通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力する（図５（ａ））。また、通電パターンを６回切り替えると、ロータが一回転するため、第１のカウンタ１６１は、リセット信号を検出する（図５（ｃ））。よって、第１のカウンタ１６１は、リセット信号を検出すると、カウンタ値をゼロにリセットする。そして、第１のカウンタ１６１は、再びリセット信号を基準に第１パルス信号及び第２パルス信号のカウントを行う。
【００５２】
ステップＳ１１２において、第１のカウンタ１６１は、リセット信号を基準に第１パルス信号及び第２パルス信号のカウントを行う。図６は、リセット信号と停止位置信号とが異なるタイミングに第１のカウンタ１６１に入力された場合の処理を説明するためのタイミングチャートである。図６（ａ）は、シャント抵抗に流れる電流波形であり、縦軸がシャント抵抗に流れる電流を示し、横軸が時間を示す。図６（ｂ）は、第１のカウンタ１６１のカウント値であり、縦軸がカウント値、横軸が時間を示す。図６（ｃ）は、第１のカウンタ１６１に入力されるリセット信号のタイミングを示し、縦軸が電圧、横軸が時間を示す。また、矢印Ｂは、停止位置信号によるカウンタ値のリセットを示す。
【００５３】
ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ値が（ｎ２／６）×ｍを経過したか否かを判定する。つまり、ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ１６１のカウントが、通電パターン切替値の整数倍を経過したか否かを判定する。ここで、ｍの最大値は、磁極数を示す。
【００５４】
ロータ通電パターン切替部１７は、カウンタ値が（ｎ２／６）×ｍを経過した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１１３に進む。
また、ロータ通電パターン切替部１７は、第１のカウンタ値が（ｎ２／６）×ｍを経過していない場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１１１に進む。
【００５５】
ステップＳ１１３において、ロータ通電パターン切替部１７は、通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力する。ロータ停止磁極位置推定部１８は、ロータ通電パターン切替部１７から供給される通電切替信号を受信すると、次の通電パターンを示す信号を励磁信号出力部１５に送信し、通電パターンを切り替える（図６（ｂ））。通電パターンを切り替えると、制御装置１１は、ステップＳ１１１に進む。つまり、第１のカウンタ１６１は、リセット信号を受信しない場合、停止位置信号を基準に第１パルス信号及び第２パルス信号のカウントし、そのカウント値に応じで通電パターンの切り替えを行う。
【００５６】
ステップＳ１１１において、図６（ｂ）の矢印Ｃに示すように、第１のカウンタ１６１は、例えば、電気角が１５０ｄｅｇ進んだ位置で、リセット信号を受信した場合（図６（ｃ））、カウント値をゼロにリセットする。また、ロータ通電パターン切替部１７は、通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力し、通電パターンを変更する（図６（ａ））。これより、上述したようにステップＳ１１１において、第１のカウンタ１６１は、カウンタ値をゼロにリセットする信号を停止位置信号からリセット信号に変更し、リセット信号を基準に第１パルス信号及び第２パルス信号をカウントする。そして、ロータ通電パターン切替部１７は、通電パターン切替値（ｎ２／６）の整数倍になる毎に、通電切替信号をロータ停止磁極位置推定部１８に出力し、通電パターンを切り替える
【００５７】
上述したように、本実施形態によれば、位置検出センサ１０を用いて磁極位置を検出する場合において、駆動装置１は、ブラシレスモータ２を始動する際に、電気角６０ｄｅｇ毎の６通りの通電パターンの通電を行い、シャント抵抗１３を用いてモータ相電流を電圧として検出する。また、ロータ停止磁極位置推定部１８は、各通電パターンにおいて、通電を開始した時点から検出した電圧がある閾値と一致した時点までの通電時間を測定する。また、ロータ停止磁極位置推定部１８は、検出した電圧がある閾値と一致した時点で、ブラシレスモータ２の通電をオフし、次の通電パターンの通電を開始する。
【００５８】
ロータ停止磁極位置推定部１８は、上記６通りの通電パターンの通電時間を取得し、ぞれぞれの通電時間のうち、最も短い時間となった通電パターンをロータが停止している位置とする。また、ロータ通電パターン切替部１７は、ロータ停止磁極位置推定部１８でロータが停止している位置を推定すると、第１のカウンタ１６１に停止位置信号を送信する。第１のカウンタ１６１は、停止位置信号を受信すると、停止位置信号を擬似リセット信号として、カウンタ値をゼロにリセットする。即ち、リセット信号が第１のカウンタ１６１に入力されず、ロータの絶対値が不明確である場合、駆動装置１は、リセット信号を受信するまでの間、暫定的にロータの停止位置をリセット信号の暫定位置に設定する。これにより、駆動装置１は、リセット信号がなくても擬似リセット信号により磁極位置を検出することができる。よって、ホール素子よりも小型で低コストであるエンコーダを磁極位置センサとして使用することができるため、小型且つ低コストで磁極位置の検出性能に優れた制御が可能となる。
【００５９】
また、上述したように、本実施形態によれば、駆動装置１は、第１のカウンタ１６１のカウントが、第１のカウンタ１６１の分解能をブラシレスモータ２の磁極数で割った値（通電パターン切替値）の整数倍になる毎に通電パターンを切り替える。これにより、第１のカウンタの分解能に基づいてブラシレスモータ２の通電を切り替えることができる。
【００６０】
また、上述したように、本実施形態によれば、コイルに流す電流が所定の閾値以上になるまでの時間を通電パターン毎に比較して、ロータ停止位置を検出するようにしたので、ロータ停止位置を精度良く測定することができる。また、複雑な回路が不要になって装置構成を簡略化できる。
【００６１】
また、上述したように、本実施形態によれば、駆動装置１は、電流比較部１８３においてインバータ回路１２に流れる過電流を検出し、検出結果に応じでインバータに流れる電流を制御する。これにより、ブラシレスモータ２に過電流を流すことなく、ブラシレスモータ２を制御することができる。
【００６２】
また、上述したように、本実施形態によれば、電源ＯＦＦ時は必ずブラシレスモータ２が停止し、位置検出センサ１０への電源供給がＯＦＦとなるシステムにおいて、駆動装置１１は、再度、電源を供給される。この際に、駆動装置１１は、停止磁極位置検出制御を行い、磁極停止位置を基準とした磁極位置検出を行うことができるため、駆動装置１１のバッテリのバックアップ機能を不要にすることができる。
【００６３】
また、上述したように、本実施形態によれば、電源ＯＦＦ時はブラシレスモータ２が外力により回されてしまうシステムにおいて、位置検出センサ１０は、電源供給が停止され、再度、電源を供給される。その際に、駆動装置１は、第１のカウンタ１６１が一定方向にカウントアップ又はダウンしている場合、ブラシレスモータ２の回転速度と回転方向を検出する。駆動装置１１は、ブラシレスモータ２が回転していると判定し、一定時間リセット信号を待機する期間を設け、リセット信号を検出した時点でブラシレスモータ２を駆動できため、駆動装置１１のバッテリのバックアップ機能が不要にすることができる。
【００６４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
上述した実施形態では、駆動装置１１は、作動指令に基づいて停止磁極位置検出制御、停止磁極位置固定制御、駆動制御の順にブラシレスモータ２の制御を行ったが、これに限定されない。例えば、駆動装置１１は、停止磁極位置固定制御を省略することができる。
【００６５】
また、上述した実施形態では、駆動装置１１は、停止磁極位置検出制御により磁極位置を推定し、停止磁極位置固定制御により推定した磁極位置にロータを引き込み、ロータの位置決めを行ったがこれに限定されない。例えば、駆動装置１１は、停止磁極位置検出制御を省略し、任意の通電パターンを選択し、選択した通電パターンで２相ロック通電を行い磁極位置を固定させてよい。また、この磁極位置を上述したリセット信号の暫定位置に設定してもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、位置検出センサ１０は、第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号とを矩形波として制御装置１１に出力したが、これに限定されない。例えば、位置検出センサ１０は、第１パルス信号と第２パルス信号とリセット信号との各々のエッジでカウントし、そのカウント値をデジタル-アナログ変換し、制御装置１１に出力してもよい。また、位置検出センサ１０は、シリアル通信にて、一定時間毎にカウンタ値を制御装置１１に出力してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  駆動装置
２  ブラシレスモータ
１０  位置検出センサ
１１  制御装置
１２  インバータ回路
１３  シャント抵抗
１４  ゲートドライバ回路
１５  励磁信号出力部
１６  位置信号検出部
１７  ロータ通電パターン切替部
１８  ロータ停止磁極位置推定部
１６１  第１のカウンタ
１６２  回転方向判定部
１６３  回転速度判定部
１８１  位置信号発生部
１８３  電流比較部
１８４  電流印加時間計測部
１８４Ａ  第２のカウンタ
１８４Ｂ  記憶部
１８５  位置推定部
１２ＵＨ、１２ＵＬ、１２ＶＨ、１２ＶＬ、１２ＷＨ、１２ＷＬ  スイッチング素子
【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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