(57)【要約】【課題】励磁コイルに生じる逆起電圧にマスクをかけなくても励磁コイルに生じる誘導起電圧に基づいて精度良くロータの位置を検出する。【解決手段】ブラシレス直流モータたるモータ１００のステータに設けられたＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧について、０Ｖからこれらのコイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定し、これらのコイルのそれぞれについて、両端電圧が第二基準電圧を上回りかつ第一基準電圧を上回った場合には対応するコイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、これらのコイルの両端電圧が第二基準電圧を下回りかつ第三基準電圧を下回った場合には対応するコイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定することにより、モータ１００のロータの位置を推定する。【選択図】図２
2008086055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレス直流モータのステータに設けられた励磁コイルの両端電圧について、０Ｖから前記励磁コイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定する基準電圧設定手段と、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定する誘導起電圧判定手段と、
前記誘導起電圧判定手段により判定された誘導起電圧の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングのいずれか一方または両方に基づいて前記ブラシレス直流モータのロータの位置を推定するロータ位置推定手段と、
を具備することを特徴とするブラシレス直流モータの制御装置。
【請求項２】
前記第二基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧の二分の一とすることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータの制御装置。
【請求項３】
前記第一基準電圧の設定値を、前記励磁コイルへの入力電圧と同じ値、または、前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第一基準電圧変更手段と、
前記第三基準電圧の設定値を、０Ｖ、または、０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第三基準電圧変更手段と、
を具備し、
前記第一基準電圧変更手段は、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧に変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第一基準電圧を下回った時点で前記第一基準電圧の設定値を前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値に変更し、
前記第三基準電圧変更手段は、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第三基準電圧を上回った時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値に変更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直流モータの制御装置。
【請求項４】
前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧とし、
前記第三基準電圧の設定値を０Ｖと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直流モータの制御装置。
【請求項５】
ブラシレス直流モータのステータに設けられた励磁コイルの両端電圧について、０Ｖから前記励磁コイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定することにより、前記ブラシレス直流モータのロータの位置を推定することを特徴とするブラシレス直流モータの制御方法。
【請求項６】
前記第二基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧の二分の一とすることを特徴とする請求項５に記載のブラシレス直流モータの制御方法。
【請求項７】
前記第一基準電圧の設定値を、前記励磁コイルへの入力電圧と同じ値、または、前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値、のいずれかに変更可能とし、
前記第三基準電圧の設定値を、０Ｖ、または、０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値、のいずれかに変更可能とし、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧に変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第一基準電圧を下回った時点で前記第一基準電圧の設定値を前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値に変更し、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第三基準電圧を上回った時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値に変更することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のブラシレス直流モータの制御方法。
【請求項８】
前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧とし、
前記第三基準電圧の設定値を０Ｖとすることを特徴とする請求項５または請求６に記載のブラシレス直流モータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス直流モータの制御装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータとしては、ブラシによりステータに巻回される励磁コイルを流れる電流の向きを切り替えるものが知られている。
しかし、ブラシは一種の機械的スイッチであり、放電が起こりやすいこと、定期的なメンテナンスが必要であること、といった問題がある。
【０００３】
ブラシレス直流モータはこのような問題を解消するものであり、半導体からなるスイッチング素子により励磁コイルを流れる電流の向きを切り替えるものである。
【０００４】
従来のブラシを用いる直流モータは、ロータが回転して所定の位置に到達する（ロータがステータに対して所定の回転角度となる）と励磁コイルを流れる電流の向きが切り替わることから、ブラシがロータの位置検出手段を兼ねている。
しかし、ブラシレス直流モータはブラシを持たないため、別途ロータの位置を検出する手段を必要とする。
【０００５】
ブラシレス直流モータにおいてロータの位置を検出する最も簡便な方法としては、例えば磁電変換素子たるホール素子をモータのステータの周方向に等間隔に複数個配置する方法が知られている。
しかし、ホール素子はモータ以外の外乱磁場の変化も検出し得るため使用環境が制限されること、ホール素子の配線が多くモータの構成が複雑化すること、また、これに伴ってモータの製造コストが増大すること、といった問題がある。
【０００６】
このような問題を解消する方法として、励磁コイルの両端電圧をモニタリングすることにより励磁コイルに生じる誘導起電圧を検出し、これに基づいてロータの位置を推定する方法が知られている。例えば、特許文献１乃至特許文献６に記載の如くである。
【０００７】
しかし、従来のブラシレス直流モータの制御方法は、以下の問題を有する。
【０００８】
すなわち、特許文献１乃至特許文献６に記載のブラシレス直流モータの制御方法の多くは、励磁コイルの両端電圧の検出値と所定の基準電圧（通常は励磁コイルへの入力電圧の二分の一）とをコンパレータを用いて比較することによりロータの位置を推定する構成であるため、（Ａ）励磁コイルの誘導起電圧の変化と、（Ｂ）励磁コイルの誘導起電圧の立ち上がり開始点および立ち下がり開始点において発生する逆起電圧と、を区別することができないという問題があり、これを解消するために逆起電圧が発生するタイミングに合わせてコンパレータ等からの出力信号にマスクをかけている。
しかし、逆起電圧が発生するタイミングに合わせてコンパレータ等からの出力信号にマスクをかけると、その分だけマスクを終了した時点におけるロータの位置から実際に励磁コイルの励磁を開始すべきロータの位置までの回転角が小さくなり、励磁コイルに発生する誘導起電圧を利用したロータ位置の推定に用いることができる時間（誘導起電圧のモニタリング期間）が短くなる。
その結果、特にブラシレス直流モータの回転数が大きい場合には実際のロータ位置と励磁コイルの通電タイミングとの整合性をとることが困難となり、モータの脱調が起こりやすくなる（励磁コイルの励磁タイミングの制御に対するロータの追従性が低下する）。
【０００９】
また、モータにかかる負荷が過大であるとマスクをかけるタイミング（電気角）を超えて逆起電圧が発生する場合があり、このような場合にはマスクが終了した時点で（Ｂ）を（Ａ）であると誤検出することとなり、上記（Ａ）と（Ｂ）とを区別することができないという問題がある。
【００１０】
上記問題を解消する方法として、励磁コイルに入力される直流電流、より厳密には励磁コイルに入力される直流電流の向きを切り替えるインバータのスイッチング素子のスイッチング動作をＰＷＭ制御し、励磁コイルの両端電圧の立ち上がりエッジを複数回検出した場合には（Ａ）励磁コイルの誘導起電圧の変化であるとみなすことにより、（Ａ）と（Ｂ）とを区別する方法も考えられるが、励磁コイルへの入力電圧をＰＷＭ制御しない場合には適用することができないという問題がある。
【特許文献１】特許第２６４２３５７号公報
【特許文献２】特許第２８９７２１０号公報
【特許文献３】特許第３３０８６８０号公報
【特許文献４】特許第３６９８５８３号公報
【特許文献５】特開２００３−１１１４８２号公報
【特許文献６】特開２００４−３４３９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の如き状況に鑑み、励磁コイルに生じる逆起電圧にマスクをかけなくても励磁コイルに生じる誘導起電圧に基づいて精度良くロータの位置を検出することが可能であり、ひいては脱調を防止可能なブラシレス直流モータの制御装置およびブラシレス直流モータの制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
即ち、請求項１においては、
ブラシレス直流モータのステータに設けられた励磁コイルの両端電圧について、０Ｖから前記励磁コイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定する基準電圧設定手段と、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定する誘導起電圧判定手段と、
前記誘導起電圧判定手段により判定された誘導起電圧の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングのいずれか一方または両方に基づいて前記ブラシレス直流モータのロータの位置を推定するロータ位置推定手段と、
を具備するものである。
【００１４】
請求項２においては、
前記第二基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧の二分の一とするものである。
【００１５】
請求項３においては、
前記第一基準電圧の設定値を、前記励磁コイルへの入力電圧と同じ値、または、前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第一基準電圧変更手段と、
前記第三基準電圧の設定値を、０Ｖ、または、０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第三基準電圧変更手段と、
を具備し、
前記第一基準電圧変更手段は、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧に変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第一基準電圧を下回った時点で前記第一基準電圧の設定値を前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値に変更し、
前記第三基準電圧変更手段は、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第三基準電圧を上回った時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値に変更するものである。
【００１６】
請求項４においては、
前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧とし、
前記第三基準電圧の設定値を０Ｖとするものである。
【００１７】
請求項５においては、
ブラシレス直流モータのステータに設けられた励磁コイルの両端電圧について、０Ｖから前記励磁コイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には前記励磁コイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定することにより、前記ブラシレス直流モータのロータの位置を推定するものである。
【００１８】
請求項６においては、
前記第二基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧の二分の一とするものである。
【００１９】
請求項７においては、
前記第一基準電圧の設定値を、前記励磁コイルへの入力電圧と同じ値、または、前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値、のいずれかに変更可能とし、
前記第三基準電圧の設定値を、０Ｖ、または、０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値、のいずれかに変更可能とし、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧に変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を上回りかつ前記第一基準電圧を上回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第一基準電圧を下回った時点で前記第一基準電圧の設定値を前記第二基準電圧よりも大きく前記励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値に変更し、
前記推定されたロータの位置が前記励磁コイルの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更し、
前記励磁コイルの両端電圧が前記第二基準電圧を下回りかつ前記第三基準電圧を下回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、前記励磁コイルの両端電圧が前記第三基準電圧を上回った時点で前記第三基準電圧の設定値を０Ｖよりも大きく前記第二基準電圧よりも小さい値に変更するものである。
【００２０】
請求項８においては、
前記第一基準電圧の設定値を前記励磁コイルへの入力電圧とし、
前記第三基準電圧の設定値を０Ｖとするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の効果としては、励磁コイルに生じる逆起電圧にマスクをかけなくても励磁コイルに生じる誘導起電圧に基づいて精度良くロータの位置を検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、図１乃至図５を用いて、本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態であるモータ制御装置１について説明する。
図１に示す如く、モータ制御装置１はブラシレス直流モータたるモータ１００の回転駆動を制御するものである。なお、モータ制御装置１によるモータ１００の制御方法は、本発明に係るブラシレス直流モータの制御方法の実施の一形態である。
【００２３】
モータ１００はＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相を有する。モータ１００は永久磁石が設けられたロータ（図示せず）、および励磁コイルたるＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗがそれぞれ設けられたステータ（図示せず）を具備する。
Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗはロータの軸線方向から見てそれぞれロータの回転角の１２０度を占める領域に配置される。Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの一端は共通に接続され、他端は後述するインバータ回路２に接続される。
なお、モータ１００は、例えばハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＨＶ）の駆動に用いられるモータであるが、本発明に係るブラシレス直流モータの用途はハイブリッド車の駆動用に限定されるものではなく、本発明に係るブラシレス直流モータを既知の種々の用途に用いることが可能である。
【００２４】
モータ制御装置１はインバータ回路２、メイン制御回路３等を具備する。
【００２５】
インバータ回路２はモータ１００のＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗを流れる直流電流のオン・オフおよび当該直流電流の流れる向きを切り替えるものであり、スイッチング素子４・５・６・７・８・９を具備する。
【００２６】
スイッチング素子４・５・６はＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなり、インバータ回路２のハイサイドのスイッチを成す。スイッチング素子７・８・９はＮチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、インバータ回路２のローサイドのスイッチを成す。
スイッチング素子４のドレインはスイッチング素子７のドレインおよびＵ相ステータコイル１０１Ｕの他端に接続される。スイッチング素子５のドレインはスイッチング素子８のドレインおよびＶ相ステータコイル１０１Ｖの他端に接続される。スイッチング素子６のドレインはスイッチング素子９のドレインおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの他端に接続される。
スイッチング素子４・５・６のソースは母線１０の一端に接続され、スイッチング素子７・８・９のソースは母線１１の一端に接続される。母線１０の他端はキャパシタ１０２ａ・１０２ｂおよびコイル１０２ｃからなるフィルタ１０２を介して直流電源１０３の正極（＋）に接続される。
直流電源１０３の負極（−）はグラウンドに接続される。本実施例における直流電源１０３の出力電圧は「＋Ｂ」である。母線１１の中途部には抵抗１２が設けられ、母線１１の他端はグラウンドに接続される。
【００２７】
メイン制御回路３はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ；電子制御装置）１０４に接続され、ＥＣＵ１０４から取得した制御信号に基づいて、インバータ回路２を構成するスイッチング素子４・５・６・７・８・９のスイッチング動作を制御するものである。
メイン制御回路３は主として内部電源回路１３、電圧モニタ１４、発振回路１５、電流モニタ１６、異常検出回路１７、異常判定フィルタ回路１８、ダイアグノーシス出力回路１９、周波数デューティ検出回路２０、周波数変換回路２１、デューティ補正回路２２、コイル電圧検出回路２３、脱調検出・再起動回路２４、コイル励磁回路２５等を具備する。
【００２８】
内部電源回路１３はメイン制御回路３を構成する他の回路の動作に要する電力を供給する回路である。内部電源回路１３は母線１０に接続され、直流電源１０３の電力の一部を降圧し、メイン制御回路３を構成する他の回路に供給する。
【００２９】
電圧モニタ１４は直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電圧を検出する回路である。電圧モニタ１４は母線１０に接続される。
【００３０】
発振回路１５はメイン制御回路３を構成する他の回路に所定のクロック周波数のパルス信号を発振する回路である。当該パルス信号はメイン制御回路３を構成する他の回路に供給され、種々のデジタル処理に用いられる。
【００３１】
電流モニタ１６は直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電流値を検出する回路である。電流モニタ１６は母線１１に接続される。
【００３２】
異常検出回路１７はモータ制御装置１およびモータ１００に発生した異常を検出する回路である。異常検出回路１７は電流モニタ１６に接続され、直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電流値の異常（過電流）を検出することが可能である。また、異常検出回路１７はモータ制御装置１およびモータ１００の過熱や負荷オープン（励磁コイルオープン）といった異常についても検出することが可能である。
【００３３】
異常判定フィルタ回路１８は異常検出回路１７に接続され、異常検出回路１７から取得した異常検出信号に基づいて、モータ制御装置１およびモータ１００について実際に異常が発生しているか否か（取得した異常検出信号が実際の異常を表すものか外乱によるノイズか）を判定する回路である。
【００３４】
ダイアグノーシス出力回路１９は異常判定フィルタ回路１８に接続され、異常判定フィルタ回路１８から取得した判定信号に基づいて、モータ制御装置１およびモータ１００における異常の箇所および内容を表す信号（ダイアグノーシス信号）を出力する回路である。
ダイアグノーシス出力回路１９はＥＣＵ１０４に接続され、ＥＣＵ１０４はダイアグノーシス信号を取得することが可能である。
【００３５】
周波数デューティ検出回路２０はＥＣＵ１０４に接続され、ＥＣＵ１０４から取得した制御信号の周波数およびデューティ比を検出する回路である。なお、ＥＣＵ１０４が出力する制御信号は、モータ１００を所望の回転数で回転駆動することをモータ制御装置１に指示するための信号である。
【００３６】
周波数変換回路２１は周波数デューティ検出回路２０に接続され、周波数デューティ検出回路２０が検出した制御信号の周波数をインバータ回路２のスイッチング周期（例えば１ｋＨｚ程度）に対応する周波数の信号（スイッチング信号）に変換して出力する回路である。
【００３７】
デューティ補正回路２２は電圧モニタ１４および周波数変換回路２１に接続され、電圧モニタ１４から取得した直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電圧に係る情報（信号）に基づいて、周波数変換回路２１から取得したスイッチング信号のデューティ比を補正して出力する回路である。
より具体的には、直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電圧が所望の電圧値よりも大きい場合にはその分だけ周波数変換回路２１から取得したスイッチング信号のデューティ比を小さくして出力し、直流電源１０３からインバータ回路２を経てモータ１００に供給される直流電流の電圧が所望の電圧値よりも小さい場合にはその分だけ周波数変換回路２１から取得したスイッチング信号のデューティ比を大きくして出力する。
【００３８】
コイル電圧検出回路２３はモータ１００のＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて両端電圧を検出する回路である。
【００３９】
図２に示す如く、コイル電圧検出回路２３はＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３Ｖ、Ｗ相コイル電圧検出回路２３Ｗを具備する。
なお、本実施例におけるＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３ＷはそれぞれＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧を検出する回路であり、その基本的な構成は略同じであることから、以下ではＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕの構成についてのみ説明し、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗについての説明は省略する。
【００４０】
Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕは主としてＬＰＦ３０、第一基準電圧検出回路３１、第二基準電圧３２、第三基準電圧検出回路３３、電圧フィルタ回路３４、基準電圧レベル変更回路３５、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６、脱調検出回路３７、三相合成回路３８等を具備する。
Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕの入力端子２６Ｕはスイッチング素子４のドレインとスイッチング素子７のドレインとの接続部とＵ相ステータコイル１０１Ｕの他端とを接続する配線の中途部に接続される。
【００４１】
ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）３０は抵抗３０ａおよびキャパシタ３０ｂからなり、Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕに入力されるＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧に含まれる高周波成分（ノイズ）を除去するものである。ＬＰＦ３０の一端はＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕの入力端子２６Ｕに接続される。
【００４２】
第一基準電圧検出回路３１は、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が「第一基準電圧」に達しているか否かを検出する回路である。
【００４３】
ここで、「第一基準電圧」、「第二基準電圧」および「第三基準電圧」は、ブラシレス直流モータの励磁コイルたるＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧について設定されるそれぞれ大きさの異なる電圧であり、電圧が大きい（電位が高い）順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧とする。
また、第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定することが可能な範囲は、「０Ｖ」から「励磁コイルへの入力電圧（本実施例の場合、直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ））」までである。
【００４４】
第一基準電圧検出回路３１は主としてコンパレータ３１ａ、抵抗３１ｂ、抵抗３１ｃ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄ等を具備する。
【００４５】
コンパレータ３１ａはＰＮＰ受けの差動対からなり、非反転入力端子、反転入力端子および出力端子を有する。コンパレータ３１ａは非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より高いときには出力端子からＨｉ信号を出力し、非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より低いときには出力端子からＬｏ信号を出力する。コンパレータ３１ａの非反転入力端子はＬＰＦ３０の他端に接続される。
【００４６】
抵抗３１ｂの一端は直流電源１０３の正極（＋）に接続され、抵抗３１ｂの他端は抵抗３１ｃの一端に接続される。抵抗３１ｂの他端と抵抗３１ｃの一端との接続部はコンパレータ３１ａの反転入力端子に接続される。
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのドレインは抵抗３１ｃの他端に接続され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのソースはグラウンドに接続される。
【００４７】
図３の（ａ）および（ｄ）に示す如く、第一基準電圧検出回路３１はＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が第一基準電圧を上回った場合にはＨｉ信号を出力し、第一基準電圧を下回った場合にはＬｏ信号を出力する。本実施例では、第一基準電圧検出回路３１が出力するＨｉ信号を「第一基準電圧検出信号」とする。
【００４８】
また、本実施例では、抵抗３１ｂの抵抗値を１０ｋΩとし、抵抗３１ｃの抵抗値を２０ｋΩとしている。
従って、コンパレータ３１ａの反転入力端子の電位は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄがオンのときには直流電源１０３の出力電圧の三分の二（＋（２／３）×Ｂ）に保持され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄがオフのときには直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）に保持される。
このように、第一基準電圧検出回路３１は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのオン・オフを切り替えることにより、（１）直流電源１０３の出力電圧の三分の二（＋（２／３）×Ｂ）、または（２）直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）、のいずれかを第一基準電圧として設定する（第一基準電圧を予め設定された二つの値の間で変更する）ことが可能である。
【００４９】
第二基準電圧検出回路３２は主としてコンパレータ３２ａ、抵抗３２ｂ、抵抗３２ｃ等を具備する。
【００５０】
コンパレータ３２ａはＰＮＰ受けの差動対からなり、非反転入力端子、反転入力端子および出力端子を有する。コンパレータ３２ａは非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より高いときには出力端子からＨｉ信号を出力し、非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より低いときには出力端子からＬｏ信号を出力する。コンパレータ３２ａの非反転入力端子はＬＰＦ３０の他端に接続される。
【００５１】
抵抗３２ｂの一端は直流電源１０３の正極（＋）に接続され、抵抗３２ｂの他端は抵抗３２ｃの一端に接続される。抵抗３２ｂの他端と抵抗３２ｃの一端との接続部はコンパレータ３２ａの反転入力端子に接続される。
【００５２】
図３の（ａ）および（ｅ）に示す如く、第二基準電圧検出回路３２はＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が第二基準電圧を上回った場合にはＨｉ信号を出力し、第二基準電圧を下回った場合にはＬｏ信号を出力する。本実施例では、第二基準電圧検出回路３２が出力するＨｉ信号を「第二基準電圧検出信号」とする。
【００５３】
また、本実施例では、抵抗３２ｂの抵抗値を２０ｋΩとし、抵抗３２ｃの抵抗値を２０ｋΩとしている。
従って、コンパレータ３２ａの反転入力端子の電位は直流電源１０３の出力電圧の半分（＋（１／２）×Ｂ）に保持される。
このように、第二基準電圧検出回路３２は、直流電源１０３の出力電圧の半分（＋（１／２）×Ｂ）を第二基準電圧として設定する。
【００５４】
第三基準電圧検出回路３３は主としてコンパレータ３３ａ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂ、抵抗３３ｃ、抵抗３３ｄ等を具備する。
【００５５】
コンパレータ３３ａはＮＰＮ受けの差動対からなり、非反転入力端子、反転入力端子および出力端子を有する。コンパレータ３３ａは非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より高いときには出力端子からＨｉ信号を出力し、非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位より低いときには出力端子からＬｏ信号を出力する。コンパレータ３３ａの非反転入力端子はＬＰＦ３０の他端に接続される。
【００５６】
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのソースは直流電源１０３の正極（＋）に接続され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのドレインは抵抗３３ｃの一端に接続される。
抵抗３３ｃの他端は抵抗３３ｄの一端に接続され、抵抗３３ｄの他端はグラウンドに接続される。抵抗３３ｃの他端と抵抗３３ｄの一端との接続部はコンパレータ３３ａの反転入力端子に接続される。
【００５７】
図３の（ａ）および（ｆ）に示す如く、第三基準電圧検出回路３３はＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が第三基準電圧を上回った場合にはＨｉ信号を出力し、第三基準電圧を下回った場合にはＬｏ信号を出力する。本実施例では、第三基準電圧検出回路３３が出力するＨｉ信号を「第三基準電圧検出信号」とする。
【００５８】
また、本実施例では、抵抗３３ｃの抵抗値を２０ｋΩとし、抵抗３３ｄの抵抗値を１０ｋΩとしている。
従って、コンパレータ３３ａの反転入力端子の電位は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂがオンのときには直流電源１０３の出力電圧の三分の一（＋（１／３）×Ｂ）に保持され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂがオフのときには０Ｖに保持される。
このように、第三基準電圧検出回路３３は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのオン・オフを切り替えることにより、（１）直流電源１０３の出力電圧の三分の一（＋（１／３）×Ｂ）、または（２）０Ｖ、のいずれかを第三基準電圧として設定する（第三基準電圧を予め設定された二つの値の間で変更する）ことが可能である。
【００５９】
なお、第一基準電圧検出回路３１、第二基準電圧検出回路３２および第三基準電圧検出回路３３をレールｔｏレール入力型のコンパレータを用いて達成することも可能である。
【００６０】
電圧フィルタ回路３４は第一基準電圧検出回路３１のコンパレータ３１ａの出力端子、第二基準電圧検出回路３２のコンパレータ３２ａの出力端子、および第三基準電圧検出回路３３のコンパレータ３３ａの出力端子に接続され、これらの出力端子からそれぞれ出力される第一基準電圧検出信号、第二基準電圧検出信号および第三基準電圧検出信号に含まれる高周波成分（ノイズ）を除去する回路である。
【００６１】
基準電圧レベル変更回路３５は、後述するロータ位置推定回路４１により推定されたモータ１００のロータ位置に係る情報、および電圧フィルタ回路３４により高周波成分（ノイズ）が除去された第一基準電圧検出信号および第三基準電圧検出信号に基づいて、第一基準電圧の設定値および第三基準電圧の設定値を変更する回路である。
【００６２】
基準電圧レベル変更回路３５は後述するロータ位置推定回路４１に接続され、ロータ位置推定回路４１により推定されたモータ１００のロータ位置に係る情報を取得することが可能である。
基準電圧レベル変更回路３５は電圧フィルタ回路３４に接続され、高周波成分（ノイズ）が除去された第一基準電圧検出信号および第三基準電圧検出信号を取得することが可能である。
基準電圧レベル変更回路３５は第一基準電圧検出回路３１のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのゲートおよび第三基準電圧検出回路３３のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのゲートに接続され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄおよびＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂにゲート信号を送信することによりこれらのオン・オフの切り替えを行うことが可能である。
【００６３】
図３の（ａ）において二点鎖線で示す如く、基準電圧レベル変更回路３５は、推定されたモータ１００のロータ位置がＵ相ステータコイル１０１Ｕの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角θ（例えば、０≦θ≦１０°）だけ手前の時点で、第一基準電圧検出回路３１のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのゲートにＬｏ信号を送信してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄをオンからオフに切り替え、第一基準電圧の設定値を直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）に変更する。
また、基準電圧レベル変更回路３５は、第一基準電圧の設定値を直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）に変更した後、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が前記第一基準電圧を下回った時点で第一基準電圧検出回路３１のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄのゲートにＨｉ信号を送信してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄをオフからオンに切り替え、第一基準電圧の設定値を直流電源１０３の三分の二（＋（２／３）×Ｂ）に変更する。
【００６４】
図３の（ａ）において二点鎖線で示す如く、基準電圧レベル変更回路３５は、推定されたモータ１００のロータ位置がＵ相ステータコイル１０１Ｕの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角（例えば数度）だけ手前の時点で、第三基準電圧検出回路３３のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのゲートにＬｏ信号を送信してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂをオンからオフに切り替え、第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更する。
また、基準電圧レベル変更回路３５は、第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更した後、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が前記第三基準電圧を上回った時点で第三基準電圧検出回路３３のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂのゲートにＨｉ信号を送信してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂをオフからオンに切り替え、第三基準電圧の設定値を直流電源１０３の三分の一（＋（１／３）×Ｂ）に変更する。
【００６５】
逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は第一基準電圧検出回路３１から出力された第一基準電圧検出信号、第二基準電圧検出回路３２から出力された第二基準電圧検出信号および第三基準電圧検出回路３３から出力された第三基準電圧検出信号に基づいて、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇または下降が逆起電圧によるものか誘導起電圧によるものかを判定する回路である。
逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は電圧フィルタ回路３４に接続され、高周波成分（ノイズ）が除去された第一基準電圧検出信号、第二基準電圧検出信号および第三基準電圧検出信号を取得することが可能である。
【００６６】
図４中の黒い三角で示す如く、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第一基準電圧の設定値が直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）となっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出され、かつ第一基準電圧検出信号が検出されたときは、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇は逆起電圧によるものと判定する。
逆起電圧は通常、直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）よりもスイッチング素子４・５・６・７・８・９に設けられた還流ダイオードの両端電圧（本実施例の場合、約０．７Ｖ）の分だけ大きくなる（＋Ｂ＋０．７Ｖ）。
逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第一基準電圧の設定値が直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）となっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出されてから所定時間（例えば、５０μｓ）経過するまでに第二基準電圧検出信号が検出されなくなった場合には、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇はピーク電圧が直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）よりも小さい逆起電圧によるものであると判定し、当該第二基準電圧検出信号の検出をキャンセルする。これは、ピーク電圧が直流電源１０３の出力電圧（＋Ｂ）よりも小さい逆起電圧である場合には通常、逆起電圧が発生する時間が上記所定時間よりも短いことを利用しているものである。
図４中の黒い四角で示す如く、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第一基準電圧の設定値が直流電源１０３の三分の二（＋（２／３）×Ｂ）となっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出され、かつ第一基準電圧検出信号が検出されたとき、すなわち、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が第二基準電圧を上回りかつ第一基準電圧を上回った場合には、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇は誘導起電圧によるものであると判定する。なお、図４の（ａ）に示す如く、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕが励磁される位相に対してロータの位相が同期している（位相の進みや遅れが生じていない）ときには、第二基準電圧検出信号が検出された時点におけるモータ１００のロータ位置は、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕに通電を開始すべきロータ位置の３０度手前となる。
このように構成することにより、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇が逆起電圧によるものか誘導起電圧によるものかを判定することが可能である。
【００６７】
また、図５の（ｂ）に示す如く、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御する場合、第二基準電圧検出信号が一回検出された後所定時間（例えば、１００μｓ）内にもう一回検出されたときはＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が誘導起電圧により上昇して第二基準電圧に達したと判定し、第二基準電圧検出信号が一回検出された後所定時間（例えば、１００μｓ）内にもう一回検出されなかったときはＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が逆起電圧により上昇して第二基準電圧に達したと判定してこれをキャンセルする。
このように構成することにより、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、図５の（ｂ）に示すＵ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御する場合であっても、図５の（ａ）に示すＵ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御しない場合と同様のロジックでＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の上昇が逆起電圧によるものか誘導起電圧によるものかを判定することが可能である。
【００６８】
図４中の黒い三角で示す如く、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第三基準電圧の設定値が０Ｖとなっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出されなくなり、かつ第一基準電圧検出信号が検出されなくなったときは、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の下降は逆起電圧によるものと判定する。
逆起電圧は通常、０Ｖよりもスイッチング素子４・５・６・７・８・９に設けられた還流ダイオードの両端電圧（本実施例の場合、約０．７Ｖ）の分だけ小さくなる（−０．７Ｖ）。
逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第三基準電圧の設定値が０Ｖとなっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出されなくなってから所定時間（例えば、５０μｓ）経過するまでに第二基準電圧検出信号が検出された場合には、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の下降はボトム電圧が０Ｖよりも大きい逆起電圧によるものと判定し、当該第二基準電圧検出信号の検出をキャンセルする。
図４中の黒い四角で示す如く、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、第三基準電圧の設定値が直流電源１０３の三分の一（＋（１／３）×Ｂ）となっている場合において、第二基準電圧検出信号が検出されなくなり、かつ第三基準電圧検出信号が検出されなくなったとき（すなわち、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が第二基準電圧を下回りかつ第三基準電圧下回った場合）には、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の下降は誘導起電圧によるものであると判定する。なお、図４の（ａ）に示す如く、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕが励磁される位相に対してロータの位相が同期している（位相の進みや遅れが生じていない）ときには、第二基準電圧検出信号が検出された時点におけるモータ１００のロータ位置は、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕへの通電を終了すべきロータ位置の３０度後方となる。
このように構成することにより、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の下降が逆起電圧によるものか誘導起電圧によるものかを判定することが可能である。
【００６９】
また、図５の（ｂ）に示す如く、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御する場合、第二基準電圧検出信号が一回検出されなくなった後所定時間（例えば、１００μｓ）内にもう一回検出されなくなったときはＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が誘導起電圧により下降して第二基準電圧に達したと判定し、第二基準電圧検出信号が一回検出されなくなった後所定時間（例えば、１００μｓ）内にもう一回検出されなくなることがなかったとき（第二基準電圧検出信号が一回検出されなくなった後再び検出され、その後は検出され続けていたとき）はＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧が逆起電圧により下降して第二基準電圧に達したと判定してこれをキャンセルする。
このように構成することにより、逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６は、図５の（ｂ）に示すＵ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御する場合であっても、図５の（ａ）に示すＵ相ステータコイル１０１Ｕを流れる電流をＰＷＭ制御しない場合と同様のロジックでＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の下降が逆起電圧によるものか誘導起電圧によるものかを判定することが可能である。
【００７０】
脱調検出回路３７は第一基準電圧検出回路３１から出力された第一基準電圧検出信号、第二基準電圧検出回路３２から出力された第二基準電圧検出信号および第三基準電圧検出回路３３から出力された第三基準電圧検出信号に基づいて、モータ１００の脱調を検出する回路である。
【００７１】
図４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す如く、モータ１００の励磁コイルたるＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗの（励磁）位相に対してロータの位相が進む程、各励磁コイルへの通電前の誘導起電圧のモニタリング期間において逆起電力の発生が終了した直後の励磁コイルの両端電圧（すなわち誘導起電圧によるもの）は高くなり、各励磁コイルへの通電後の誘導起電圧のモニタリング期間において逆起電力の発生が終了した直後の励磁コイルの両端電圧（すなわち誘導起電圧によるもの）は低くなる傾向がある。
また、図４の（ａ）および（ｄ）に示す如く、Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗの（励磁）位相に対してロータの位相が遅れる程、各励磁コイルへの通電前の誘導起電圧のモニタリング期間において逆起電力の発生が終了した直後の励磁コイルの両端電圧は低くなり、各励磁コイルへの通電後の誘導起電圧のモニタリング期間において逆起電力の発生が終了した直後の励磁コイルの両端電圧は高くなる傾向がある。
【００７２】
脱調検出回路３７はこのような性質を利用し、第一基準電圧が＋Ｂから＋（２／３）×Ｂに変更された直後に第一基準電圧検出信号が検出される状態が所定時間続いた場合、あるいは第一基準電圧が＋Ｂから＋（２／３）×Ｂに変更された後のＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の傾きが小さい（第二基準電圧検出信号が検出されてから第一基準電圧検出信号が検出されるまでの時間が長い）場合には、励磁コイルの位相に対してロータの位相が進む方向に脱調していると判定し、脱調検出信号を出力する。
また、脱調検出回路３７は第一基準電圧が＋Ｂから＋（２／３）×Ｂに変更された直後に第三基準電圧検出信号が検出されない状態が所定時間続いた場合、あるいは第一基準電圧が＋Ｂから＋（２／３）×Ｂに変更された後のＵ相ステータコイル１０１Ｕの両端電圧の傾きが大きい（第二基準電圧検出信号が検出されてから第一基準電圧検出信号が検出されるまでの時間が短い）場合には、励磁コイルの位相に対してロータの位相が遅れる方向に脱調していると判定し、脱調検出信号を出力する。
【００７３】
このように構成することは、従来のブラシレス直流モータの制御装置（誘導起電圧のモニタリング期間（電気角で６０度）のうち、逆起電圧が発生する始めの１５度分について仮想中点電圧の検出信号にマスクをかけるもの）と比較して、以下の利点を有する。
図４において、黒い四角は本実施例（モータ制御装置１）において誘導起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降が検出されるタイミング、黒い三角は本実施例（モータ制御装置１）において逆起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降が検出されるタイミング、白い四角は従来のブラシレス直流モータの制御装置において励磁コイルの両端電圧の上昇または下降が検出されるタイミングを示す。
【００７４】
図４の（ｂ）および（ｃ）に示す如く、本実施例は従来例よりも早期に励磁コイルの位相に対してロータの位相が進んでいることを検出することが可能である。
また、図４の（ｅ）に示す如く、モータの負荷が大きいときには、従来例は逆起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降を誘導起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降と誤って検出し、脱調の原因となるが、本実施例は逆起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降と誘導起電圧による励磁コイルの両端電圧の上昇または下降とを精度良く判別して検出することが可能であるため、脱調を起こすことを防止することが可能である。
【００７５】
なお、本実施例では第一基準電圧が＋Ｂから＋（２／３）×Ｂに変更された直後の励磁コイルの両端電圧あるいは励磁コイルの両端電圧の時間微分（傾き）に基づいてモータ１００の脱調の有無を判定する構成としたが、第三基準電圧が０Ｖから＋（１／３）×Ｂに変更された直後の励磁コイルの両端電圧あるいは励磁コイルの両端電圧の時間微分（傾き）に基づいてモータ１００の脱調の有無を判定する構成としても良い。
【００７６】
三相合成回路３８はＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗのそれぞれにおける逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６および脱調検出回路３７に接続され、Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３Ｖ、Ｗ相コイル電圧検出回路２３Ｗによりそれぞれ検出されたＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧、より厳密にはＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧のそれぞれに基づいて求められたモータ１００のロータ位置に係る情報および脱調の有無に係る情報（脱調検出信号）を取得し、合成する回路である。
【００７７】
脱調検出・再起動回路２４は三相合成回路３８に接続され、三相合成回路３８から出力されたＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧のそれぞれに基づいて求められたロータ位置に係る情報および脱調の有無に係る情報に基づき、モータ１００が脱調を起こしていると判定した場合にはモータ１００が脱調を起こしていることを示す信号（脱調信号）を出力する回路である。
【００７８】
コイル励磁回路２５は、（ａ）ＥＣＵ１０４から出力された制御信号、より詳細にはデューティ補正回路２２から出力された所定のスイッチング周期およびデューティ比を有する信号、および（ｂ）コイル電圧検出回路２３から出力されたＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧のそれぞれに基づいて求められたロータ位置に係る情報、に基づいて、インバータ回路２を構成するスイッチング素子４・５・６・７・８・９のスイッチング動作を行う回路である。
【００７９】
コイル励磁回路２５は主としてロータ位置推定回路４１、励磁タイミング生成回路４２、ゲートドライバ４３、強制励磁回路４４、パワーオン・リセット回路４５等を具備する。
【００８０】
ロータ位置推定回路４１は三相合成回路３８に接続され、三相合成回路３８から出力されたモータ１００のロータ位置に係る情報に基づいてモータ１００のロータ位置を推定する回路である。
より詳細には、ロータ位置推定回路４１は三相合成回路３８から取得したモータ１００のロータ位置に係る情報、すなわち過去にＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて通電すべき位置の手前３０度および後方３０度の位置にロータが到達したときの時刻からロータの回転数（角速度）の平均値を算出し、当該算出された回転数でロータが回転を継続した場合にＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて通電を開始すべき位置にロータが到達する時刻（または所定時間経過後のロータの位置）を求める。
【００８１】
励磁タイミング生成回路４２はモータ１００のＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて、励磁タイミングを生成（より詳細には、これらのコイルへの通電を開始する時刻および通電を継続する時間を決定）する回路である。
【００８２】
励磁タイミング生成回路４２はロータ位置推定回路４１に接続され、モータ１００のロータ位置および回転数（角速度）の推定結果を取得することが可能である。
励磁タイミング生成回路４２は、ロータ位置推定回路４１から取得したモータ１００のロータ位置および回転数（角速度）の推定結果に基づいて、推定されたロータの回転数と所望のロータの回転数（ＥＣＵ１０４からの制御信号により指示された回転数）とを比較し、ロータを所望の回転数とするためにＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて通電を開始する時刻および通電を継続する時間を求める。
【００８３】
ゲートドライバ４３は励磁タイミング生成回路４２により生成されたモータ１００のＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについての励磁タイミングに基づいて、インバータ回路２を構成するスイッチング素子４・５・６・７・８・９のスイッチング動作を行うものである。
【００８４】
ゲートドライバ４３は励磁タイミング生成回路４２に接続され、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて通電を開始する時刻および通電を継続する時間に係る情報を取得することが可能である。
また、ゲートドライバ４３はスイッチング素子４・５・６・７・８・９のゲートに接続され、スイッチング素子４・５・６・７・８・９のそれぞれについてゲート信号を送信することが可能である。
ゲートドライバ４３は励磁タイミング生成回路４２から取得したＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれについて通電を開始する時刻および通電を継続する時間に係る情報に基づいてスイッチング素子４・５・６・７・８・９のそれぞれにゲート信号を送信することにより、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれに所望のタイミングで通電し、励磁する。
【００８５】
強制励磁回路４４はロータの推定位置に関わらず励磁コイルたるＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれを所定のタイミングで強制的に励磁する回路である。
強制励磁回路４４は脱調検出・再起動回路２４に接続されるとともに励磁タイミング生成回路４２に接続され、脱調検出・再起動回路２４から脱調信号を取得した場合には励磁タイミング生成回路４２に向けて強制励磁信号を出力する。
励磁タイミング生成回路４２は、強制励磁信号を取得した場合にはこれを優先し、強制励磁信号に基づいてＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０１Ｗのそれぞれを所定のタイミングで強制的に励磁するための信号をゲートドライバ４３に向けて出力する。
【００８６】
パワーオン・リセット回路４５はＥＣＵ１０４に接続され、モータ１００の駆動を開始またはリセットすることを示す信号（パワーオン信号またはリセット信号）を取得した場合には、そのことを示す信号（パワーオン・リセット信号）を強制励磁回路４４に向けて出力する回路である。
強制励磁回路４４はパワーオン・リセット回路４５からパワーオン・リセット信号を取得した場合には、脱調検出・再起動回路２４から脱調信号を取得した場合と同様に励磁タイミング生成回路４２に向けて強制励磁信号を出力する。
【００８７】
以上の如く、モータ制御装置１は、
ブラシレス直流モータたるモータ１００のステータに設けられたＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの両端電圧について、０Ｖからこれらのコイルへの入力電圧までの範囲で、大きい順に第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧を設定する基準電圧設定手段（Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗのそれぞれについての第一基準電圧検出回路３１、第二基準電圧３２および第三基準電圧検出回路３３がこれに相当する）と、
これらのコイルのそれぞれについて、両端電圧が第二基準電圧を上回りかつ第一基準電圧を上回った場合には対応するコイルの誘導起電圧が立ち上がったと判定し、これらのコイルの両端電圧が第二基準電圧を下回りかつ第三基準電圧を下回った場合には対応するコイルの誘導起電圧が立ち下がったと判定する誘導起電圧判定手段（Ｕ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３Ｗのそれぞれについての逆起電圧・誘導起電圧判定回路３６がこれに相当する）と、
前記誘導起電圧判定手段により判定された誘導起電圧の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングのいずれか一方または両方に基づいてモータ１００のロータの位置を推定するロータ位置推定手段（ロータ位置推定回路４１がこれに相当する）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗに生じる逆起電圧にマスクをかけなくてもＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗに生じる逆起電圧と誘導起電圧とを判別することが可能であり、誘導起電圧のモニタリング期間をその分大きくとることが可能である（本実施例の場合電気角で６０度）。
従って、誘導起電圧に基づいてロータの位置を精度良く検出することが可能であり、特にモータ１００の高速回転時における脱調を防止することが可能である。
【００８８】
また、モータ制御装置１は、
第二基準電圧の設定値をＵ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗへの入力電圧の二分の一とするものである。
このように構成することにより、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗの励磁を開始すべきロータ位置から電気角が３０度手前となる位置（仮想中点電位となる位置）にロータが到達したことを精度良く検出することが可能である。
【００８９】
また、モータ制御装置１は、
第一基準電圧の設定値を、Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗへの入力電圧と同じ値、または、第二基準電圧よりも大きくこれらの励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第一基準電圧変更手段（基準電圧レベル変更回路３５およびＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３ＷのそれぞれについてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｄがこれに相当する）と、
第三基準電圧の設定値を、０Ｖ、または、０Ｖよりも大きく第二基準電圧よりも小さい値、のいずれかに変更する第三基準電圧変更手段（基準電圧レベル変更回路３５およびＵ相コイル電圧検出回路２３Ｕ、Ｖ相コイル電圧検出回路２３ＶおよびＷ相コイル電圧検出回路２３ＷのそれぞれについてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３３ｂがこれに相当する）と、
を具備し、
前記第一基準電圧変更手段は、
推定されたロータの位置がこれらの励磁コイルのいずれかの誘導起電圧の立ち上がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で、対応する第一基準電圧の設定値をこれらの励磁コイルへの入力電圧に変更し、
対応する励磁コイルの両端電圧が第二基準電圧を上回りかつ第一基準電圧を上回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、対応する励磁コイルの両端電圧が第一基準電圧を下回った時点で第一基準電圧の設定値を第二基準電圧よりも大きくこれらの励磁コイルへの入力電圧よりも小さい値に変更し、
前記第三基準電圧変更手段は、
推定されたロータの位置がこれらの励磁コイルのいずれかの誘導起電圧の立ち下がり開始点から所定の回転角だけ手前の時点で対応する第三基準電圧の設定値を０Ｖに変更し、
対応する励磁コイルの両端電圧が第二基準電圧を下回りかつ第三基準電圧を下回った場合には逆起電圧が発生したと判定し、
当該逆起電圧が発生したと判定した後、対応する励磁コイルの両端電圧が第三基準電圧を上回った時点で第三基準電圧の設定値を０Ｖよりも大きく第二基準電圧よりも小さい値に変更するものである。
このように構成することにより、誘導起電圧の検出だけでなく、逆起電圧（の発生の終了）をより確実に検出することが可能であり、脱調の防止が可能である（ロバスト性が向上する）。
また、本実施例の場合、三つのコンパレータ（コンパレータ３１ａ、コンパレータ３２ａ、コンパレータ３３ａ）で実質的に五つの基準電圧（異なる二つのレベルの第一基準電圧、第二基準電圧、および異なる二つのレベルの第三基準電圧）を検出することが可能であり、基準電圧を検出するために要するコンパレータの数を最小限とすることが可能である。
【００９０】
また、モータ制御装置１は、
第一基準電圧の設定値を（切り替えずに）Ｕ相ステータコイル１０１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０１ＶおよびＷ相ステータコイル１０１Ｗへの入力電圧とし、
第三基準電圧の設定値を（切り替えずに）０Ｖとすることも可能である。
このように構成することにより、逆起電圧（の発生の終了）をより確実に検出することが可能であり、脱調の防止が可能である（ロバスト性が向上する）。
【００９１】
なお、本実施例では、誘導起電圧を検出するための第一基準電圧、第二基準電圧および第三基準電圧の設定値としてそれぞれ＋（２／３）×Ｂ、＋（１／２）×Ｂ、＋（１／３）×Ｂを用いたが、本発明はこれに限定されず、制御対象となるモータの出力等の諸条件に応じて適宜他の設定値を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態の要部を示す図。
【図３】本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態におけるタイミングチャートを示す図。
【図４】本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態における励磁コイルの両端電圧の変化を示す図。
【図５】本発明に係るブラシレス直流モータの制御装置の実施の一形態において励磁コイルの両端電圧をＰＷＭ制御する場合およびＰＷＭ制御しない場合の励磁コイルの両端電圧の変化を示す図。
【符号の説明】
【００９３】
１        モータ制御回路（ブラシレス直流モータの制御回路）
１００    モータ（ブラシレス直流モータ）
１０１Ｕ  Ｕ相ステータコイル（励磁コイル）
１０１Ｖ  Ｖ相ステータコイル（励磁コイル）
１０１Ｗ  Ｗ相ステータコイル（励磁コイル）
【図１】
2008086055.tif 000003
【図２】
2008086055.tif 000004
【図３】
2008086055.tif 000005
【図４】
2008086055.tif 000006
【図５】
2008086055.tif 000007