(57)【要約】【課題】ブラシレスモータ１０の停止時において、仮想中性点電圧によって定められる基準電圧ｖｒｅｆと端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとが頻繁に交差することで、ゼロクロスタイミングを誤検出するおそれがあること。【解決手段】ブラシレスモータ１０の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとは、比較器２４，２６，２８にそれぞれ入力される。基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に印加するための信号線は、抵抗体３０を介してバッテリ１４の正極側と接続されている。【選択図】      図１
2008193812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかである基準電圧と前記回転機の誘起電圧とが一致するゼロクロスタイミングを検出すべく、前記回転機の端子電圧と前記基準電圧との大小関係を比較する比較手段を備え、前記ゼロクロスタイミングに基づき電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を制御する回転機の制御装置において、
前記回転機の回転速度が略ゼロであるときの前記比較手段による比較対象となる前記端子電圧の値及び前記基準電圧の値を互いに離間させるべく、これらのうちの少なくとも一方をオフセット補正する補正手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記回転機は、多相回転機であり、
前記補正手段は、前記多相回転機の回転速度が略ゼロであるときの前記端子電圧及び前記基準電圧のいずれが大きいかについて前記比較手段による比較結果が、全相同一となるように前記オフセット補正を行うことを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記補正対象を前記比較手段に入力するための信号線を所定電位に接続する抵抗体を備えて構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記補正対象は、前記基準電圧であることを特徴とする請求項３記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記回転機は、多相回転機であり、
前記基準電圧は、前記多相回転機の各相の端子電圧を抵抗体により分圧した仮想中性点電圧であることを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記比較手段は、差動増幅回路及び出力回路を備えて構成され、
前記補正手段は、前記比較手段の一対の入力端子のそれぞれと対応する前記差動増幅回路内の一対の素子の非対称な構造であることを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。
【請求項７】
前記回転機は、多相回転機であり、
前記比較器は、各相毎に備えられて且つ、これら各相間で同一構造とされてなることを特徴とする請求項６記載の回転機の制御装置。
【請求項８】
前記回転機が電動機であり、
前記電動機を停止状態から起動するための前記スイッチング素子の操作を開始を、前記ゼロクロスタイミングの検出値に基づき行う手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかである基準電圧と前記回転機の誘起電圧とが一致するゼロクロスタイミングを検出すべく、前記回転機の端子電圧と前記基準電圧との大小関係を比較する比較手段を備え、前記ゼロクロスタイミングに基づき電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を制御する回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多相回転機としての３相モータを制御すべく、インバータの各相のスイッチング素子を操作するに際し、３相モータの各相の端子電圧と基準電圧との比較に基づき、３相モータの回転角度を検出する手法は周知である。すなわち、例えば３相モータの各相における電流の流れない期間にあっては、端子電圧が誘起電圧と等しくなる。そして、誘起電圧が３相モータの中性点電圧（基準電圧）と等しくなる（ゼロクロスする）ときの電気角は、明確に定まる。したがって、端子電圧を検出する手段によって誘起電圧を検出することで電気角を把握することができる（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３３３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、３相モータの起動に際しては、インバータの全てのスイッチング素子がオフ状態となっているために、３相モータの各相は、ハイインピーダンス状態となっている。このため、上記中性点電圧が３相モータの各相の電位と等しくなる状況が生じ得る。この状態で誘起電圧の検出に際してノイズが混入すると、中性点電圧と各相の電圧とが頻繁に交差する現象が生じ、ひいてはゼロクロスタイミングが頻繁に誤検出されるおそれがある。このため、例えば３相モータの起動直後からゼロクロスタイミングの検出信号に基づきインバータを操作する要求があるシステムにおいては、この要求に適切に対処することができない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかである基準電圧と前記回転機の誘起電圧とが一致するゼロクロスタイミングの誤検出を好適に回避することのできる回転機の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】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００６】
請求項１記載の発明は、前記回転機の回転速度が略ゼロであるときの前記比較手段による比較対象となる前記端子電圧の値及び前記基準電圧の値を互いに離間させるべく、これらのうちの少なくとも一方をオフセット補正する補正手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記発明では、比較手段による比較対象となる端子電圧の値及び基準電圧の値の少なくとも一方がオフセット補正されるために、回転機の停止状態にあっても、基準電圧は各相の端子電圧と補正量程度離間している。このため、ノイズが混入することで端子電圧が変動する場合であっても、端子電圧が基準電圧と頻繁に交差する現象が生じることを回避することができる。このため、ゼロクロスタイミングの誤検出を好適に回避することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回転機は、多相回転機であり、前記補正手段は、前記多相回転機の回転速度が略ゼロであるときの前記端子電圧及び前記基準電圧のいずれが大きいかについて前記比較手段による比較結果が、全相同一となるように前記オフセット補正を行うことを特徴とする。
【０００９】
多相回転機が正常に稼動しているときにおいて、ゼロクロスタイミングは、実際のゼロクロスタイミングからオフセット量に応じたずれを生じる。ここで、上記比較結果が各相で異なると、ゼロクロスタイミングのずれ量が相によって進角側に生じたり遅角側に生じたりする。このため、ゼロクロスタイミング間の間隔を同一角度間隔とすることが困難となる。この点、上記発明では、上記態様にてオフセット補正を行うことで、ゼロクロスタイミング間の電気角度間隔を互いに高精度で等しくすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記補正手段は、前記補正対象を前記比較手段に入力するための信号線を所定電位に接続する抵抗体を備えて構成されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記発明によれば、抵抗体の接続される信号線に入力される信号を所定電位側に補正することができる。しかも、抵抗体の抵抗値によってその補正量を調節することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記補正対象は、前記基準電圧であることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、基準電圧を補正するために、上記回転機が多相回転機であっても、補正対象を１つとすることができる。また、回転機が電動機である場合、電力変換回路によって回転機に印加される電圧の変動量を全て電動機の出力制御のために用いることができる。これに対し、補正対象を端子電圧とする場合、電動機を稼動する際の電圧の変動量は、電力変換回路によって印加可能な電圧の変動量から端子電圧の補正量を減算した量となり、効率が低下する。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記回転機は、多相回転機であり、前記基準電圧は、前記多相回転機の各相の端子電圧を抵抗体により分圧した仮想中性点電圧であることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、基準電圧として仮想中性点電圧を用いるために、中性点と接続される配線を有しない多相回転機においても基準電圧を適切に定めることができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記比較手段は、差動増幅回路及び出力回路を備えて構成され、前記補正手段は、前記比較手段の一対の入力端子のそれぞれと対応する前記差動増幅回路内の一対の素子の非対称な構造であることを特徴とする。
【００１７】
差動増幅回路は、一対の入力端子に印加される電圧の大小関係に応じた信号を出力する。そして、一対の入力端子に印加される電圧の大小関係の比較精度は、一対の入力端子に対応する素子の対称性が高いほど向上する。このことは逆に、差動増幅回路の一対の入力端子に対応する素子を非対称化することで、回転速度が略ゼロであるときの一対の入力端子に印加される電圧が互いに離間しているのと等価とすることができることを意味する。上記発明ではこの点に着目し、差動増幅回路内の素子の非対称化によって補正手段を構成した。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記回転機は、多相回転機であり、前記比較器は、各相毎に備えられて且つ、これら各相間で同一構造とされてなることを特徴とする。
【００１９】
多相回転機の場合、各相に印加される電圧の最小値及び最大値と基準電圧との相対的な大小関係は、互いに等しく設定されることが望ましい。この点、上記発明では、比較器を各相間で同一構造とすることで、この要求を満たすことができる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記回転機が電動機であり、前記電動機を停止状態から起動するための前記スイッチング素子の操作を開始を、前記ゼロクロスタイミングの検出値に基づき行う手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
電動機を停止状態から起動すべくスイッチング素子の操作を開始する際には、中性点電圧及びその相当値のいずれかである基準電圧と各相の端子電圧とが一致する事態が生じやすい。そしてこの場合、端子電圧等にノイズが混入すると、端子電圧と基準電圧とが頻繁に交差する現象が生じ得、ゼロクロスタイミングの誤検出が生じやすい。この点、上記発明では、補正手段を備えることで、端子電圧と基準電圧とが頻繁に交差する現象の発生を好適に回避することができ、ひいてはゼロクロスタイミングの誤検出を好適に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置を車載ブラシレスモータの制御装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に、本実施形態にかかるブラシレスモータの制御装置の全体構成を示す。
【００２４】
図示されるブラシレスモータ１０は、３相モータであり、自動２輪車に搭載される内燃機関のフューエルポンプのアクチュエータである。ブラシレスモータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）には、インバータ１２が接続されている。このインバータ１２は、３相インバータであり、バッテリ１４側の電圧をブラシレスモータ１０の３つの相に適宜印加する。詳しくは、インバータ１２は、３つの相のそれぞれとバッテリ１４の正極側又は負極側とを導通させるべく、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２（Ｕ相アーム）とスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４（Ｖ相アーム）とスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６（Ｗ相アーム）との並列接続体を備えて構成されている。そして、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２を直列接続する接続点がブラシレスモータ１０のＵ相と接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４を直列接続する接続点がブラシレスモータ１０のＶ相と接続されている。更に、スイッチング素子ＳＷ５及びスイッチング素子ＳＷ６を直列接続する接続点がブラシレスモータ１０のＷ相と接続されている。そして、これらスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６にはそれぞれ、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６が並列接続されている。
【００２５】
なお、本実施形態では、各アームの上側のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタにて構成され、各アームの下側のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタにて構成されている。そして、上記フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６は、上記ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードとして構成されている。
【００２６】
制御部２０は、ドライバ２２を介してインバータ１２を操作することで、ブラシレスモータ１０の出力を制御する。詳しくは、制御部２０は、比較器２４，２６，２８の比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷを取り込み、これに基づきスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作する。
【００２７】
上記比較器２４，２６，２８は、各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとをそれぞれ比較するものである。すなわち、比較器２４は、ブラシレスモータ１０のＵ相の端子電圧ｖｕと基準電圧ｖｒｅｆとの大小関係を比較し、比較結果を比較信号ＰＵとして出力する。比較器２６は、ブラシレスモータ１０のＶ相の端子電圧ｖｖと基準電圧ｖｒｅｆとの大小関係を比較し、比較結果を比較信号ＰＶとして出力する。比較器２８は、ブラシレスモータ１０のＷ相の端子電圧ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとの大小関係を比較し、比較結果を比較信号ＰＷとして出力する。
【００２８】
本実施形態では、上記基準電圧ｖｒｅｆとして、各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを抵抗体ＲＵ，ＲＶ，ＲＷによって分圧した仮想中性点電圧を用いている。これは、車載バッテリ１４にあっては、その電圧値が急激に変動する状況が生じやすい反面、ブラシレスモータ１０内の誘起電圧の変化速度はバッテリ１４の電圧の変化速度よりも遅くなる傾向にあることによる。このため、バッテリ１４の電圧が急激に上昇する際には、誘起電圧の振幅の「１／２」がバッテリ１４の電圧の「１／２」とならない等の不都合が生じる。このため、バッテリ１４の電圧の「１／２」を基準電圧とする場合には、バッテリ１４の電圧が変動する際、比較器２４，２６，２８による比較を適切に行うことができない。
【００２９】
制御部２０は、ドライバ２２を介してスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ操作する。ここでは、基本的には、１２０°通電方式にてスイッチング制御を行う。詳しくは、上記比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷを用いて、ブラシレスモータ１０の各相の誘起電圧がブラシレスモータ１０の基準電圧ｖｒｅｆとなるタイミング（ゼロクロスタイミング）を検出する。そして、ゼロクロスタイミングから所定の電気角度（例えば「３０°」）遅角したタイミング（規定タイミング）においてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作を切り替える。
【００３０】
なお、制御部２０は、論理回路にて構成してもよく、また中央処理装置及びプログラムを記憶する記憶装置によって構成してもよい。
【００３１】
図２に、１２０°通電制御時におけるスイッチング制御態様を示す。詳しくは、図２（ａ）に、実線にて端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの推移を示し、１点鎖線にて基準電圧ｖｒｅｆを示す（本実施形態では、基準電圧ｖｒｅｆとして仮想中性点電圧を用いるため、基準電圧ｖｒｅｆは実際には変動するが、ここでは便宜上、一定値としている）。図２（ｂ）に、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとのそれぞれの大小関係の比較結果（比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷ）の推移を示し、図２（ｃ）に、比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷの論理合成信号ＰＳの推移を示す。図２（ｄ）に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷの論理合成信号（期待信号）の推移を示す。図２（ｅ）に、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジがゼロクロスタイミングに同期した信号であるゼロクロスタイミングの検出信号Ｑｓの推移を示す。図２（ｆ）に、各種カウンタの推移を示し、図２（ｇ）に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号の推移を示す。なお、図２（ｇ）に示す操作信号は、各相アームの上側のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５の操作信号Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋と、下側のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の操作信号Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−とを示している。そして、各相アームの上側のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５は、Ｐチャネルトランジスタであるため、これらの操作信号Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋が論理「Ｌ」となる期間がオン状態となる期間となる。
【００３２】
上記合成信号ＰＳは、３ビットの信号であり、比較信号ＰＵ、ＰＶ，ＰＷのそれぞれの論理値がそれぞれ最上位ビット、中間ビット、及び最下位ビットの論理値と一致している。すなわち、比較信号ＰＵが論理「Ｈ」であるときには最上位ビットが「１」となり、比較信号ＰＵが論理「Ｌ」であるときには最上位ビットが「０」となる。このため、例えば比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷがそれぞれ「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」であるときには、合成信号ＰＳは、２進数表記で「１０１」、１０進数表記で「５」となる。ちなみに、図２では、合成信号ＰＳ及び期待信号ともに、１０進数表記にて記している。
【００３３】
図２（ｆ）に実線にて示されるのは、互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔を計時する計測カウンタの値を示している。図示されるように、計測カウンタは、ゼロクロスタイミングとなる度に初期化され、新たに計時動作を再開する。ここで、互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔は、回転速度と相関を有する。このため、初期化される直前の計測カウンタの値（計測カウンタの最大値）は、回転速度と相関を有するパラメータとなる。
【００３４】
一方、図２（ｆ）に１点鎖線にて示されるのは、ゼロクロスタイミングから規定タイミングとなるまでの所要時間をカウントすることで規定タイミングを設定する規定タイミング設定カウンタの値を示している。規定タイミング設定カウンタは、ゼロクロスタイミングにおいて、計測カウンタの初期化前の値を初期値として、これをデクリメントしていくことでゼロとなるタイミングを規定タイミングとして設定するものである。この際、例えばゼロクロスタイミング及び規定タイミング間の間隔が「３０°」である場合には、デクリメントのスピードを、計測カウンタのインクリメントのスピードの２倍とする。互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔が「６０°」であることに鑑みれば、こうした設定により、規定タイミング設定カウンタが「０」となるタイミングを、ゼロクロスタイミングから「３０°」遅角したタイミングとすることができると考えられる。
【００３５】
また、図２（ｆ）に２点鎖線にて示されるのは、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとの大小比較に基づくゼロクロスタイミングの検出を禁止（無効化）する期間（マスキング期間）を定めるマスキング期間カウンタの値を示す。このカウンタは、ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間において端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗが基準電圧ｖｒｅｆと一致することでゼロクロスタイミングであると誤判断することを回避するためのものである。このカウンタも、ゼロクロスタイミングにおいて、計測カウンタの初期化前の値を初期値として、これをデクリメントしていき、ゼロとなる前の期間をマスキング期間として設定する。ここで例えば、マスキング期間をゼロクロスタイミングから「４５°」の期間とするなら、デクリメントのスピードを、計測カウンタのインクリメントのスピードの「３／２」倍とすればよい。
【００３６】
上記マスキング期間カウンタがゼロとなることで比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷや合成信号ＰＳが有効とされ、この期間において合成信号ＰＳが期待信号と一致することで検出信号Ｑｓが反転する。そして、検出信号Ｑｓの反転するゼロクロスタイミングから規定タイミング設定カウンタのデクリメントが開始され、その値がゼロとなることでスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作が切り替えられる。
【００３７】
図示されるように、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン状態に切り替える規定タイミングとゼロクロスタイミングとは１対１に対応している。このため、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作状態に応じて、各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの挙動は一義的に定まっている。このため、上記期待信号を一義的に定めることができる。
【００３８】
ところで、バッテリ１４及びインバータ１２の接続状態が不十分であるとき等においては、車両の振動がバッテリ１４に伝わることなどにより、バッテリ１４とインバータ１２とが瞬間的に導通状態から遮断状態となり再度導通状態に復帰する現象が生じるおそれがある。この際、ブラシレスモータ１０への電力供給が一時的に中断されると、ブラシレスモータ１０の回転速度が低下する。この際、フューエルポンプにより燃料タンク側から上流側へと吐出された燃料が逆流することで、ブラシレスモータ１０に逆回転側の力が及ぼされ、ひいては逆回転が生じることがある。こうした状況下にあっては、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を通常時と同様に操作したのでは、ブラシレスモータ１０が正回転及び逆回転を繰り返す発振現象が生じる等、ブラシレスモータ１０を適切な回転状態に制御することが困難となる。
【００３９】
ここで、ブラシレスモータ１０が逆回転していることは、３ビットからなる上記合成信号ＰＳに基づき適切に判断することができる。すなわち、図３に示すように、ブラシレスモータ１０が正回転している場合には、合成信号ＰＳの時系列データは、期待信号の時系列データと一致するはずである。これに対し、ブラシレスモータ１０が逆回転している場合には、合成信号ＰＳの時系列データは、期待信号の時系列データを時間反転させたデータと一致するはずである。このため、合成信号ＰＳに基づき、ブラシレスモータ１０の逆回転を判断することができる。
【００４０】
ここで、ブラシレスモータ１０の回転状態が異常となることでスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の全てをオフし、ブラシレスモータ１０が停止するまで待機し、停止後に再起動する技術がある。ただし、この場合には、ブラシレスモータ１０を正常な状態に復帰させるまでに長時間を要することとなる。
【００４１】
そこで本実施形態では、ブラシレスモータ１０が逆回転していることを検出すると、ブラシレスモータ１０の回転を強制的に停止させる処理を行い、その後、再起動処理を行う。以下、これについて詳述する。図４に、本実施形態にかかるブラシレスモータ１０の再起動にかかる処理の手順を示す。この処理は、制御部２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４２】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、マスキング期間カウンタがゼロであるか否かを判断する。そして、マスキング期間カウンタがゼロであると判断されるときには、ステップＳ１２において、比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷの合成信号ＰＳが変化したか否かを判断する。この処理は、ゼロクロスタイミングであるか否かを判断するものである。そして、合成信号ＰＳが変化したと判断されると、ステップＳ１４において、今回の合成信号が前々回の期待信号と一致するか否かを判断する。この処理は、ブラシレスモータ１０が逆回転している状態にあるか否かを判断するものである。すなわち、先の図３に示したように、ブラシレスモータ１０が逆回転している場合には、合成信号ＰＳの時系列データが反転するために、今回の合成信号ＰＳは、前々回の期待信号と一致すると考えられる。そして、今回の合成信号ＰＳが前々回の期待信号と一致する場合には、ステップＳ１６において、ブラシレスモータ１０が逆回転していると判断する。
【００４３】
続くステップＳ１８においては、ブラシレスモータ１０の回転を強制的に停止させる処理を行う。具体的には、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を全てオン状態とすることで、ブラシレスモータ１０の全相を短絡させる。これにより、ブラシレスモータ１０の回転に伴い生じる誘起電圧のみによってブラシレスモータ１０に電流が流れることなり、この電流は、電流の流通経路の抵抗等によって速やかに減衰する。これにより、ブラシレスモータ１０の回転エネルギは、電気エネルギに変換された後、減衰されることとなる。このため、ブラシレスモータ１０を迅速に停止させることができる。
【００４４】
そして、ステップＳ２０においては、ブラシレスモータ１０の回転速度が略ゼロであるか否かを判断する。ここで、回転速度は、隣接するゼロクロスタイミング間の間隔に基づき算出すればよい。これは、計測カウンタの最大値を用いて行うことができる。そして回転速度が略ゼロとなると判断されるときには、ステップＳ２２において、ゼロクロスタイミングに基づきスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作することで再起動処理を行う。
【００４５】
なお、ステップＳ１０〜Ｓ１４において否定判断されるときや、ステップＳ２２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００４６】
上述したように、停止処理に伴い回転速度が略ゼロとなるか否かの判断には、ゼロクロスタイミングが用いられている。ただし、本実施形態では、仮想中性点を用いて基準電圧ｖｒｅｆを設定するために、ブラシレスモータ１０の回転速度が略ゼロとなった状態では、ブラシレスモータ１０の全相の端子電圧ｖｖ，ｖｕ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとが一致することがある。また、再起動に際して、一旦スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の全てをオフ状態に切り替えたときにも、全相がハイインピーダンス状態となるために、ブラシレスモータ１０の全相の端子電圧ｖｖ，ｖｕ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとが一致することがある。
【００４７】
こうした状況下、端子電圧ｖｖ，ｖｕ，ｖｗにノイズが重畳すると、図５（ａ）に実線で示す端子電圧ｖｖ，ｖｕ，ｖｗが１点鎖線で示す基準電圧ｖｒｅｆと頻繁に交差する現象が生じる（なお、実際には基準電圧ｖｒｅｆも端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗに応じて変動するものであるが、ここでは便宜上一定としている）。そしてこの場合には、ゼロクロスタイミングの誤検出が頻繁になされるおそれがある。そこで本実施形態では、先の図１に示されるように、比較器２４，２６，２８に入力される基準電圧ｖｒｅｆの値と端子電圧ｖｖ，ｖｕ，ｖｗの値とを、回転速度が略ゼロであるときにおいて離間させるべく、基準電圧ｖｒｅｆをオフセット補正する。すなわち、基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に入力する信号線を抵抗体３０を介してバッテリ１４の正極側と接続する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、回転速度が略ゼロであるときの基準電圧ｖｒｅｆを、端子電圧ｖｕ（ここでは、Ｕ相を例示）に対してバッテリ１４の正極側にオフセット量Δだけ補正することができる。
【００４８】
ここで、オフセット量Δは、ブラシレスモータ１０の制御に影響を与えない程度の微小量であって、且つ図５（ｂ）に示されるように、回転速度が略ゼロであるときにおいてノイズの混入にかかわらず端子電圧ｖｕと基準電圧ｖｒｅｆとを交差させないために必要と想定される量に設定される。こうした設定によれば、図５（ｃ）に示されるように、回転速度の上昇に伴い、基準電圧ｖｒｅｆが増大し、また、端子電圧ｖｕが、基準電圧ｖｒｅｆ以上に上昇することで端子電圧ｖｕと基準電圧ｖｒｅｆとが交差するゼロクロスタイミングが生じる。これにより、図５（ｄ）にＵ相について示すように、先の図２に示した通常時の制御が可能となる。
【００４９】
特に、本実施形態においては、基準電圧ｖｒｅｆを補正することで、ブラシレスモータ１０の効率の低下を回避している。これに対し、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを補正する場合には、図５（ｅ）に示すように、ブラシレスモータ１０に印加可能な電圧の変動量がバッテリ１４の正極及び負極間の電圧ＶＢよりも小さくなり、効率が低下する。すなわち、図５（ｅ）にハッチングにて記した領域だけロスが生じることとなる。
【００５０】
なお、上記オフセット量Δは、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる際の電圧降下量ＶＦよりも１桁程度小さいオーダーの量とすることが望ましい。これにより、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替えに際してのリンギングノイズによって比較信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷの値に異常が生じることを抑制することができる。このため、例えば規定タイミングから１２０°の間隔をオン操作許可期間として、この期間内でスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ操作するＰＷＭ制御を行う場合であっても、先の図２に示した態様にてゼロクロスタイミングを高精度に検出することが可能となる。
【００５１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５２】
（１）ブラシレスモータ１０の回転速度が略ゼロとなることで端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗが互い等しいときの比較器２４，２６，２８による比較対象となる端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの値及び基準電圧ｖｒｅｆの値を互いに離間させるべく、これらのうちの少なくとも一方をオフセット補正した。これにより、ノイズが混入することで端子電圧等が変動する場合であっても、端子電圧が基準電圧と頻繁に交差する現象が生じることを回避することができる。このため、ゼロクロスタイミングの誤検出を好適に回避することができる。
【００５３】
（２）基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に入力するための信号線をバッテリ１４の正極電位に接続する抵抗体３０によって、上記補正を行った。これにより、基準電圧ｖｒｅｆをバッテリ１４の正極側の電位に補正するとともに、抵抗体３０の抵抗値によってその補正量を調節することができる。
【００５４】
（４）基準電圧ｖｒｅｆを補正対象とすることで、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを補正対象とする場合と比較して、ブラシレスモータ１０の制御に際しての効率の低下を抑制することができるとともに、補正対象数を低減することができる。
【００５５】
（５）基準電圧ｖｒｅｆを仮想中性点電圧とすることで、ブラシレスモータ１０が中性点と接続される配線を有しない場合であっても、基準電圧ｖｒｅｆを適切に定めることができる。
【００５６】
（６）ブラシレスモータ１０を停止状態から起動するためのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の開始を、ゼロクロスタイミングの検出値に基づき行った。この場合、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ等にノイズが混入すると、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとが頻繁に交差する現象が生じ得、ゼロクロスタイミングの誤検出が生じやすい。このため、本実施形態では、上記作用効果を特に好適に奏することができる構成となっている。
【００５７】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
比較器２４，２６，２８の設定によって、比較対象となる端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの値及び基準電圧ｖｒｅｆの値を互いに離間させる。図６に、本実施形態にかかる比較器２４，２６，２８の内部構成を示す。
【００５９】
図示されるように、比較器２４，２６，２８は、いずれも差動増幅回路４０及び出力回路５０を備えて構成されている。ここで、差動増幅回路４０においては、バッテリ１４の正極側に接続される定電流源４１に、一対のトランジスタ４２，４３のエミッタが接続されている。一対のトランジスタ４２，４３のベースには、比較器２４，２６，２８の非反転入力端子及び反転入力端子がそれぞれ接続される。そして、トランジスタ４２，４３のコレクタは、それぞれトランジスタ４４，４５のコレクタと接続されている。これらトランジスタ４４，４５のベースは互いに短絡されており、また、これらトランジスタ４４，４５のエミッタは、抵抗体４６，４７を介して接地されている。なお、上記トランジスタ４４，４５のベースは、トランジスタ４２及びトランジスタ４４の接続点に接続されている。
【００６０】
一方、上記出力回路５０は、トランジスタ５２及びトランジスタ５４を備えており、トランジスタ５２のベースは、上記トランジスタ４３及びトランジスタ４５の接続点に接続されている。また、トランジスタ５２のエミッタは接地されており、また、コレクタは上記定電流源４１に接続されている。一方、トランジスタ５４のベースは、トランジスタ５２のコレクタと接続されており、トランジスタ５４のエミッタは接地されている。そして、トランジスタ５４のコレクタは、抵抗体５６を介してバッテリ１４の正極側を所定の電圧に降圧した電源と接続されるとともに比較器２４，２６，２８の出力端子となっている。
【００６１】
こうした構成によれば、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも高い場合には、トランジスタ４３がオン状態となりトランジスタ４２がオフ状態となるために、定電流源４１の電流がトランジスタ４３を介してトランジスタ５２のベースへと流れる。これにより、トランジスタ５２がオン状態となり、トランジスタ５４はオフ状態となる。したがって、比較器２４，２６，２８の出力は、バッテリ１４の正極側の電位となる。換言すれば、論理「Ｈ」信号を出力する。
【００６２】
一方、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低い場合には、トランジスタ４２がオン状態となりトランジスタ４３がオフ状態となるために、定電流源４１の電流がトランジスタ４２を介してトランジスタ４４，４５のベースに流れ込む。このため、トランジスタ４４，４５がオン状態となり、トランジスタ５２のベースには、電流が流れない。このため、トランジスタ５２がオフ状態となり、トランジスタ５４がオン状態となる。このため、比較器２４，２６，２８の出力は、接地電位となる。換言すれば、論理「Ｌ」の信号を出力する。
【００６３】
上記差動増幅回路４０による一対の入力信号の大小の比較精度は、差動増幅回路４０内の素子のうち各入力端子と対応する一対の素子（トランジスタ４２及びトランジスタ４３、トランジスタ４４及びトランジスタ４５、抵抗体４６及び抵抗体４７）の対称性に依存する。すなわち、これらの対称性が高いほど比較精度が向上する。
【００６４】
ここで本実施形態では、これら各入力端子と対応する一対の素子を非対称化する。これにより、非反転入力端子及び入力端子に印加される電圧値が同一であるときに、比較器２４，２６，２８の出力信号はかならず一定の論理値となる。これは、差動増幅回路４０では、非反転入力端子及び反転入力端子に同一の電圧が印加されたとしても、トランジスタ４２，４３のうちのいずれか一方がオンしやすくなるためである。
【００６５】
例えばトランジスタ４２，４３を非対称な構造とすることでトランジスタ４２がオンすることによるエミッタ及びコレクタ間の電圧降下量ＵＶＦ＋がトランジスタ４３がオンすることによるエミッタ及びコレクタ間の電圧降下量ＵＶＦ−よりも大きくなる場合、トランジスタ４３の方がオンしやすくなる。また、トランジスタ４４，４５を非対称な構造とすることでトランジスタ４４がオンすることによるエミッタ及びコレクタ間の電圧降下量ＵＶｆ＋がトランジスタ４５がオンすることによるエミッタ及びコレクタ間の電圧降下量ＵＶｆ−よりも大きくなる場合、トランジスタ４３の方がオンしやすくなる。また、抵抗体４６の抵抗値が抵抗体４７の抵抗値よりも大きい場合、トランジスタ４３の方がオンしやすくなる。
【００６６】
こうした設定にすれば、基準電圧ｖｒｅｆと端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとが一致する状況下において、比較器２４，２６，２８ではかならずいずれか一方の方が高いと判断するようにすることができる。このため、先の図５（ａ）に示した状況下にあっても、比較器２４，２６，２８の出力値が頻繁に反転することを回避することができる。この際、ゼロクロスタイミング間の間隔を高精度に「６０°」の間隔と対応させるためには、基準電圧ｖｒｅｆと端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとの真の値が一致する状況下において、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと端子電圧とのいずれが大きいかについての比較器２４，２６，２８の比較結果を同一とすることが望ましい。更に、比較器２４，２６，２８の出力が反転する際の基準電圧ｖｒｅｆと端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとの差を全相で同一とすることが望ましい。このため、本実施形態では、比較器２４，２６，２８を互いに同一構造とする。
【００６７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６８】
（７）比較器２４，２６，２８の一対の入力端子のそれぞれと対応する差動増幅回路４０内の一対の素子を非対称な構造とした。これにより、比較対象となる一対の入力信号間の相対的な大小関係をずらすことができる。このため、ブラシレスモータ１０の回転速度が略ゼロとなることで基準電圧ｖｒｅｆと端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとが互いに等しくなる状況下、比較対象となるこれらの相対的な値の差を拡大することができる。
【００６９】
（８）比較器２４，２６，２８を、各相間で同一構造とした。これにより、ゼロクロスタイミング間の間隔を高精度に「６０°」とすることができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、計測カウンタのインクリメントスピードに対する規定タイミング設定カウンタのデクリメントスピードを調節することで、規定タイミングを設定したが、これに限らない。例えば双方のカウントスピードを同一としつつ、計測カウンタの初期化前の値（最大値）に応じて、規定タイミング設定カウンタの初期値を設定するようにしてもよい。ここで、例えば規定タイミングをゼロクロスタイミングから「３０°」遅角したタイミングとする場合、規定タイミング設定カウンタの初期値を計測カウンタ最大値の「１／２」とすればよい。
【００７２】
・上記実施形態では、計測カウンタのインクリメントスピードに対するマスキング期間カウンタのデクリメントスピードを調節することで、マスキング期間を設定したが、これに限らない。例えば双方のカウントスピードを同一としつつ、計測カウンタの初期化前の値（最大値）に応じて、マスキング期間カウンタの初期値を設定するようにしてもよい。ここで、例えばマスキング期間をゼロクロスタイミングから「４５°」の角度領域とする場合、マスキング期間カウンタの初期値を計測カウンタ最大値の「３／４」とすればよい。
【００７３】
・上記第１の実施形態において、比較器２４，２６，２８の代わりに、マイコン処理によって端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとを比較してもよい。
【００７４】
・上記第１の実施形態において、基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に印加する信号線を抵抗体を介して接地してもよい。これにより、基準電圧ｖｒｅｆを接地電位側に補正することができる。
【００７５】
・基準電圧ｖｒｅｆを補正するための構成としては、基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に印加する信号線を抵抗体を介して所定電位に接続するものに限らない。例えば基準電圧ｖｒｅｆを比較器２４，２６，２８に印加する信号線に、バッテリ１４の正極電位を反転増幅回路又は非反転増幅回路にて電圧変換した出力信号を印加してもよい。
【００７６】
・上記第１の実施形態において、補正対象は、基準電圧ｖｒｅｆに限らず、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗであってもよい。また、基準電圧ｖｒｅｆ及び端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの双方であってもよい。ただし、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを補正する場合には、これらの補正量が互いに同一となるようにすることが望ましい。
【００７７】
・第２の実施形態において、比較器２４，２６，２８の回路構成としては、先の図６に例示したものに限らない。例えばＭＯＳトランジスタを備えて構成されるものであってもよい。
【００７８】
・基準電圧ｖｒｅｆを仮想中性点電圧とする代わりに、ブラシレスモータ１０の中性点電圧としてもよい。
【００７９】
・アーム上側のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５を、ＮチャネルＭＯＳトランジスタにて構成してもよい。
【００８０】
・ブラシレスモータ１０と接続される電源としては、バッテリ１４に限らず、発電機であってもよい。
【００８１】
・ブラシレスモータ１０としては、車載燃料ポンプのアクチュエータに限らず、車載冷却ファンのアクチュエータであってもよい。
【００８２】
・回転機としては、３相のブラシレスモータに限らず、任意相数の電動機であればよい。更に、電動機に限らず、発電機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の実施形態のブラシレスモータの制御システムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる１２０°通電制御態様を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態において逆回転の検出態様を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態における逆回転時の再起動処理の手順を示す流れ図。
【図５】ブラシレスモータの回転停止からの起動に伴う基準電圧と端子電圧との推移を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施形態にかかる比較器の回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
【００８４】
１０…ブラシレスモータ、１２…インバータ、１４…バッテリ、２４，２６，２８…比較器（比較手段の一実施形態）、２０…制御部。
【図１】
2008193812.tif 000003
【図２】
2008193812.tif 000004
【図３】
2008193812.tif 000005
【図４】
2008193812.tif 000006
【図５】
2008193812.tif 000007
【図６】
2008193812.tif 000008