(57)【要約】【課題】ブラシレスモータ１０の各相のそれぞれとバッテリ１４の正極及び負極のそれぞれとをスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６にて接続して且つ各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に並列にダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されてなるインバータ１２を操作することでブラシレスモータ１０を制御するに際し、ブラシレスモータ１０の誘起電圧が基準電圧ＶｒｅｆとなるゼロクロスタイミングがダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間に包含されること。【解決手段】スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替えに際し、アームの上側又は下側の全てのスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を所定期間にわたって全てオフ状態に保持する処理を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相回転電機の各相と電源の正極及び負極のそれぞれとをスイッチング素子にて接続して且つ前記各スイッチング素子に並列に整流手段が接続されてなる電力変換回路を操作することで前記多相回転電機を制御するに際し、前記多相回転電機の誘起電圧が基準電圧となるゼロクロスタイミングに基づき前記スイッチング素子の操作の基準となる規定タイミングを設定する多相回転電機の制御装置において、
前記スイッチング素子の操作の切り替えに際し、該切り替えから所定期間に渡って前記電源の一対の電極のうちの前記切り替えを行った前記スイッチング素子と接続されない側の電極と接続されるスイッチング素子を全てオフ状態に保持する保持手段を備えることを特徴とする多相回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記電力変換回路及び前記電源間には、第１の整流手段と、該第１の整流手段とは逆方向を順方向とする第２の整流手段及び抵抗体の直列接続体とが並列接続されてなることを特徴とする請求項１記載の多相回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記規定タイミングと前記ゼロクロスタイミングとが１対１に対応付けられてなることを特徴とする請求項１又は２記載の多相回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記保持手段は、前記整流手段に電流が流れる期間が所定以上となる状況下、前記保持する処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多相回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記多相回転電機の各相の端子電圧と基準電圧との大小関係を比較する比較手段と、前記ゼロクロスタイミングから所定期間に渡って前記比較手段による比較結果を無効化する無効化手段とを更に備え、
前記ゼロクロスタイミングは、前記比較手段の比較結果の反転タイミングとして検出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多相回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相回転電機の各相と電源の正極及び負極のそれぞれとをスイッチング素子にて接続して且つ前記各スイッチング素子に並列に整流手段が接続されてなる電力変換回路を操作することで前記多相回転電機を制御するに際し、前記多相回転電機の誘起電圧が基準電圧となるゼロクロスタイミングに基づき前記スイッチング素子の操作の基準となる規定タイミングを設定する多相回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、３相モータの相のうち電流の流れない相における端子電圧を検出することでその相の誘起電圧を検出し、誘起電圧と、３相モータの中性点電圧（基準電圧）とが一致するタイミング(ゼロクロスタイミング)を検出するものが周知である。ここで、ゼロクロスタイミングとモータの電気角との関係は一義的に定まっている。このため、ゼロクロスタイミングを検出することで、モータの電気角を検出することができ、ひいてはこうして検出される電気角に基づきスイッチング素子を操作することができる。
【０００３】
ところで、任意の相のスイッチング素子をオフ状態とした直後においては、スイッチング素子と並列接続されたダイオード（整流手段）を介して電流が流れる。このため、この期間にあっては、端子電圧は誘起電圧と一致しない。そして、例えばモータに流れる電流が多量となる場合、ダイオードに電流が流れる期間が増加し、ひいては、この期間内にゼロクロスタイミングが包含される現象が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、ダイオードに電流が流れる期間内にゼロクロスタイミングが包含されないようにスイッチング素子の操作の切り替えタイミングを設定する制御装置も提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２１８７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記制御装置では、スイッチング素子の操作の切り替えタイミングの設定によってダイオードに電流が流れる期間とゼロクロスタイミングとを離間させるようにしているものの、ダイオードに電流が流れる期間自体が長い場合には、上記切り替えタイミングの設定に限界が生じるおそれがある。
【０００６】
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、多相回転電機の各相と電源の正極及び負極のそれぞれとをスイッチング素子にて接続して且つ各スイッチング素子に並列に整流手段が接続されてなる電力変換回路を操作することで多相回転電機を制御するに際し、多相回転電機の誘起電圧が基準電圧となるゼロクロスタイミングが、整流手段に電流が流れる期間に包含されることをより好適に回避することのできる多相回転電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】
【０００７】
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。
【０００８】
請求項１記載の発明は、前記スイッチング素子の操作の切り替えに際し、該切り替えから所定期間に渡って前記電源の一対の電極のうちの前記切り替えを行った前記スイッチング素子と接続されない側の電極と接続されるスイッチング素子を全てオフ状態に保持する保持手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、スイッチング素子の操作への切り替えに際し、切り替えから所定期間に渡って電源の一対の電極のうちの切り替えを行ったスイッチング素子と接続されない側の電極と接続されるスイッチング素子を全てオフとするために、切り替えに伴って整流手段を介して流れる電流は、多相回転電機、整流手段及び電源を備える閉ループ回路を流れることとなる。このため、保持手段による処理を行わない場合の整流手段の電流経路となる上記接続されない側のスイッチング素子及び整流手段の閉ループ回路と比較して、電気経路を長くすることができる。そして電気経路が長くなると、同経路の抵抗が増大することから、整流手段を流れる電流の減衰速度を増大させることができる。このため、整流手段を電流が流れる期間を短縮することができ、ひいては、整流手段に電流が流れる期間にゼロクロスタイミングが包含されることを好適に回避することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電力変換回路及び前記電源間には、第１の整流手段と、該第１の整流手段とは逆方向を順方向とする第２の整流手段及び抵抗体の直列接続体とが並列接続されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、通常時においては、第１の整流手段を介して電流を流すことで、多相回転電機及び電源間の電力の授受に際してこれらを低抵抗で接続することができる。これに対し、保持手段による保持がなされるときには、通常時とは逆方向に電流が流れるため、上記第２の整流手段及び抵抗体の直列接続体を電流が流れることとなる。このため、整流手段を介して流れる電流の経路の抵抗値をいっそう増大させることができる。このため、整流手段を介して電流が流れる期間をいっそう短縮することができる。
【００１２】
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、前記規定タイミングと前記ゼロクロスタイミングとが１対１に対応付けられてなることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、ゼロクロスタイミングと規定タイミングとが１対１に対応付けられているために、オン状態からオフ状態への切り替えやオフ状態からオン状態への切り替えを適切に行うことができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記保持手段は、前記整流手段に電流が流れる期間が所定以上となる状況下、前記保持する処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
スイッチング素子の操作の切り替えに伴い、整流手段を介して電流が流れることで、新たにオン状態に切り替えられた相の電流の増加速度が向上する。反面、整流手段を介して電流が流れる期間が長いとゼロクロスタイミングを検出することが困難となるおそれがある。この点、上記発明では、整流手段に電流が流れる期間が所定以上となる状況下に保持手段による処理を行うことで、保持手段の処理によって電流の流動が妨げられる機会を極力低減しつつも、ゼロクロスタイミングを好適に検出することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記多相回転電機の各相の端子電圧と基準電圧との大小関係を比較する比較手段と、前記ゼロクロスタイミングから所定期間に渡って前記比較手段による比較結果を無効化する無効化手段とを更に備え、前記ゼロクロスタイミングは、前記比較手段の比較結果の反転タイミングとして検出されることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、整流手段を介して電流が流れる期間を、ゼロクロスタイミングから所定期間内として定義し、この期間における比較手段の比較結果を無効化する。このため、整流手段に電流が流れることに起因してゼロクロスタイミングを誤判断することを回避することができる。このため、誘起電圧を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる多相回転電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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃ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。
【００２３】
ここで、比較器２４は、ブラシレスモータ１０のＵ相の端子電圧ｖｕと中性点電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）との大小関係を比較し、比較結果を比較信号Ｕｃ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Ｖｃ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Ｗｃとして出力する。
【００２４】
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Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃ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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に、通常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、端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの推移を示し、図２（ｂ）に、比較信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃの推移を示し、図２（ｃ）に、ゼロクロス検出信号の推移を示し、図２（ｄ）に、各種カウンタの値の推移を示し、図２（ｅ）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（ｅ）に示す操作信号は、各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。ここで、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。
【００２７】
図２（ｄ）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。
【００２８】
一方、図２（ｄ）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。
【００２９】
また、図２（ｄ）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。
【００３０】
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Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃが有効とされ、この期間において比較信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃが反転することで該当する相のゼロクロス検出信号が反転する。そして、ゼロクロス検出信号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。
【００３１】
以下、図３〜図５を用いて、本実施形態にかかるスイッチング制御の処理手順について更に説明する。図３は、上記３つのカウンタのカウンタ値の設定処理についての手順を示す。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。
【００３２】
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「０」であるか否かを判断する。そしてゼロであると判断されると、ステップＳ１２において、比較信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃのいずれかが反転したか否かを判断する。この処理は、実際には、上記ゼロクロス検出信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングを判断する処理である。そして、ステップＳ１２においていずれかが反転したと判断されるときには、ステップＳ１４において、規定タイミング設定カウンタ及びマスキング期間カウンタの値を計測カウンタの値とする。そして、ステップＳ１６においては、計測カウンタを初期化する。
【００３３】
一方、ステップＳ１０、Ｓ１２において否定判断されるときには、ステップＳ１８において、計測カウンタをインクリメントする。続くステップＳ２０においては、規定タイミング設定カウンタがゼロであるか否かを判断する。そして、規定タイミング設定カウンタがゼロでないときには、ステップＳ２２において規定タイミング設定カウンタをデクリメントする。一方、上記ステップＳ２０において肯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、ステップＳ２４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ないときには、ステップＳ２６において、マスキング期間カウンタをデクリメントする。
【００３４】
なお、ステップＳ２４において肯定判断されるときや、ステップＳ１６，２６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。
【００３５】
図４に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン状態へと切り替える処理の手順を示す。この処理は、制御部２０により、規定タイミング設定カウンタがゼロとなることに基づき実行される。
【００３６】
すなわち規定タイミング設定カウンタがゼロとなると、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のいずれかをオン状態に切り替える処理を行なう。すなわち、規定タイミング設定カウンタの値を計測カウンタの値に設定したゼロクロスタイミングがＵ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ３２：ＹＥＳ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ１をオン状態に切り替え（ステップＳ３６）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ３４：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２をオン状態に切り替える（ステップＳ３８）。一方、上記ゼロクロスタイミングがＶ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ４０：ＹＥＳ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ３をオン状態に切り替え（ステップＳ４４）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ４２：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ４をオン状態に切り替える（ステップＳ４６）。更に、上記ゼロクロスタイミングがＷ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ４０：ＮＯ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ５をオン状態に切り替え（ステップＳ５０）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ４８：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ６をオン状態に切り替える（ステップＳ５２）。
【００３７】
このように、本実施形態では、誘起電圧の上昇過程において基準電圧ｖｒｅｆと一致するゼロクロスタイミングから所定角度だけ遅角した規定タイミングを、当該相のアーム上側のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５をオン状態に切り替えるタイミングとする。また、誘起電圧の下降過程において基準電圧ｖｒｅｆと一致するゼロクロスタイミングから所定角度だけ遅角した規定タイミングを、当該相のアーム下側のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６をオン状態に切り替えるタイミングとする。
【００３８】
図５に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオフ状態へと切り替える処理の手順を示す。この処理は、制御部２０により、規定タイミング設定カウンタがゼロであることをトリガとして実行される。
【００３９】
すなわち、規定タイミング設定カウンタがゼロとなったと判断されると、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のいずれかをオフ状態に切り替える処理を行なう。すなわち、規定タイミング設定カウンタの値を計測カウンタの値に設定したゼロクロスタイミングがＵ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ６２：ＹＥＳ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ５をオフ状態に切り替え（ステップＳ６６）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ６４：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ６をオフ状態に切り替える（ステップＳ６８）。一方、上記ゼロクロスタイミングがＶ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ７０：ＹＥＳ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ１をオフ状態に切り替え（ステップＳ７４）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ７２：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に切り替える（ステップＳ７６）。更に、上記ゼロクロスタイミングがＷ相のゼロクロスタイミングであって（ステップＳ７０：ＮＯ）且つ、ゼロクロス検出信号が立ち上がったときには（ステップＳ７８：ＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ３をオフ状態に切り替え（ステップＳ８０）、ゼロクロス検出信号が立ち下がったときには（ステップＳ７８：ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ４をオフ状態に切り替える（ステップＳ８２）。
【００４０】
このように、本実施形態では、誘起電圧の上昇過程において基準電圧ｖｒｅｆと一致するゼロクロスタイミングから所定角度だけ遅角した規定タイミングを、アーム上側のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５のいずれかをオフ状態に切り替えるタイミングとする。また、誘起電圧の下降過程において基準電圧ｖｒｅｆと一致するゼロクロスタイミングから所定角度だけ遅角した規定タイミングを、アーム下側のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６のいずれかをオフ状態に切り替えるタイミングとする。この際、各相のオフ状態への切り替えに際して誘起電圧の参照対象となる相は、互いに自身と異なる相となるようにする。
【００４１】
上記のように、本実施形態では、ゼロクロスタイミングと規定タイミングとが１対１に対応している。このため、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の切替タイミングを一義的に設定することができる。
【００４２】
ところで、ブラシレスモータ１０を流れる電流が多くなると、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間が伸張し、ひいては、この期間内にゼロクロスタイミングが包含されるおそれがある。そしてこの場合には、ゼロクロスタイミングの検出に基づきスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作することが困難となる。
【００４３】
そこで本実施形態では、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間が所定以上となる状況下、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の切り替えに際し、切り替えから所定期間に渡ってバッテリ１４の電極のうち切り替えを行ったスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５（又はＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６）と接続されない側の電極と接続されるスイッチング素子ＳＷ２,ＳＷ４,ＳＷ６（又はＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５）を全てオフ状態に保持する処理を行う。換言すれば、各アームの上側のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５又は下側のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６のうち、オン操作からオフ操作への切替を行った側でない方を全てオフ状態に保持する。これにより、図６（ａ）にダイオードＤ１を電流が流れる場合について例示するように、ダイオードＤ１〜Ｄ６を介して電流が流れる経路を伸張させることで同経路の抵抗値を増大させることができる。これにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間を短縮することができる。
【００４４】
図６（ａ）は、スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ５のオン状態から、スイッチング素子ＳＷ４及びスイッチング素子ＳＷ５のオン状態への切り替えに際し、スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に切り替えてから所定期間、スイッチング素子ＳＷ５を強制的にオフ状態とすることで上記保持する処理を行った場合を示している。これに対し、図６（ｂ）は、スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ５のオン状態から、スイッチング素子ＳＷ４及びスイッチング素子ＳＷ５のオン状態への切り替えを、先の図２に示した態様にて行った場合を例示している。この場合、ブラシレスモータ１０のＵ相、ダイオードＤ１、スイッチング素子ＳＷ５、及びブラシレスモータ１０のＶ相によって構成される電気経路を電流が流れる。これに対し、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、ブラシレスモータ１０のＵ相、ダイオードＤ１、バッテリ１４、ダイオードＤ６、及びブラシレスモータ１０のＶ相によって構成される電気経路を電流が流れる。
【００４５】
このように、スイッチング素子ＳＷ２をオフ操作することで、ブラシレスモータ１０のＵ相の誘起電圧によってＵ相のダイオードＤ１を電流が流れるに際し、その電気経路の抵抗値を増大させることができる。この際、Ｕ相に流れる電流の挙動は、ＲＬ直列回路に流れる電流の挙動となる。このため、Ｕ相に流れる電流は、「ｅｘｐ（−Ｒ／Ｌ×ｔ）：Ｒは電気経路の抵抗値、ＬはＵ相のインダクタンス」に比例するものとなり、電気経路の抵抗値Ｒが大きくなるほど、電流の減衰速度が増加する。このため、ダイオードＤ１を介して電流が流れる期間を短縮することができる。
【００４６】
図７に、本実施形態にかかるスイッチング制御の処理手順を示す。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。
【００４７】
この一連の処理では、まずステップＳ９０において、ブラシレスモータ１０の回転速度が所定速度α以下であるか否かを判断する。この処理は、ダイオードＤ１に電流が流れる期間が所定以上となるか否かを判断するものである。すなわち、回転速度が低いほど誘起電圧が低くなることなどから、ブラシレスモータ１０を流れる電流量が増加する。このため、所定速度αによって、ブラシレスモータ１０を流れる電流が所定以上となるか否かを判断することができる。そしてこれにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間がゼロクロスタイミングを検出することが困難となる期間以上となるか否かを判断することができる。なお、上記回転速度は、計測カウンタの初期化前の値（計測カウンタの最大値）の最新の値の逆数に基づき定量化すればよい。
【００４８】
上記所定速度αより大きいと判断されるときには、ステップＳ９２において通常時のスイッチング制御を行う。ここでは、先の図４及び図５に示した処理を行う。これに対し、所定速度α以下であると判断されるときには、ステップＳ９４に移行する。ここでは、先の図５に示した処理とともに、先の図４に示した処理に代えて図８に示す処理を行う。
【００４９】
図８に、ダイオードＤ１〜Ｄ６に流れる電流を迅速に減衰させる減衰制御の処理手順を示す。この処理は、制御部２０によって、規定タイミング設定カウンタがゼロとなることに基づき実行される。なお、図８において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【００５０】
この一連の処理では、先の図４に示したステップＳ３６，Ｓ３８，Ｓ４４，Ｓ４６，Ｓ５０，Ｓ５２の処理を完了すると、ステップＳ１００〜Ｓ１１２において、バッテリ１４の電極のうち操作の切り替えのなされたスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６とは反対側のスイッチング素子を全てオフ状態に保持する保持処理を行う。すなわち、例えばスイッチング素子ＳＷ１がオン状態に切り替えられた場合には、アーム下側のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６のうちオン状態となっているスイッチング素子ＳＷ４を強制的にオフとする。この強制的なオフ期間は、保持時間Ｔとする（ステップＳ１１４）。ここで保持時間Ｔは、所定の電気角度（「５°」以下であることが望ましい）に対応して設定する。これは、前回の初期化前の計測カウンタの値（計測カウンタの最大値）に基づき設定することができる。すなわち、保持時間Ｔを計測カウンタと同一速度で計時するなら、「計測カウンタ値×（所定の電気角度）／６０°」を保持時間とすればよい。そして、保持時間Ｔが経過すると、ステップＳ１１６において、保持処理を解除する。
【００５１】
図９に、回転速度が所定速度α以下であるときのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング制御態様を示す。なお、図９（ａ）〜図９（ｅ）は、先の図２（ａ）〜図２（ｅ）と対応している。図示されるように、本実施形態では、１２０°通電方式を基本としつつも、回転速度が所定速度α以下となるときに、上記保持処理を行った。これにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間が長くなりゼロクロスタイミングの検出が困難となると想定される状況下、こうした状況を回避することができる。
【００５２】
ここで、回転速度が低くなるときとしては、ブラシレスモータ１０の起動時がある。更に、フューエルポンプで扱う燃料の粘性によってもブラシレスモータ１０の出力軸に加わる負荷が変動し得る。一方、負荷が変動しても、本実施形態では、１２０°通電方式を基本としているため、回転速度が一定速度に制御されるわけではない。このため、例えば燃料の温度が低いために燃料の粘性が高い場合等にあっては、負荷が大きくなり、ひいては回転速度が低くなるおそれがある。ここで、こうした場合であってもダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間内にゼロクロスタイミングが包含されないように、ブラシレスモータ１０の構造を適合することも可能ではある。しかし、この場合、負荷が小さいときの回転速度が過大となり、ひいてはエネルギ消費量が過大となるおそれがある。
【００５３】
これに対し、本実施形態によれば、回転速度が所定速度α以下となるときのみ先の図８に示した処理を行うことで、負荷変動に適切に対処することができ、ひいてはブラシレスモータ１０の設計に際し、ゼロクロスタイミングの検出の観点からの制約を回避又は緩和することができる。
【００５４】
ところで、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替えに伴い、ダイオードＤ１〜Ｄ６を介して電流が流れることで、新たにオン状態に切り替えられた相の電流の増加速度が向上する。反面、ダイオードＤ１〜Ｄ６を介して電流が流れる期間が長いとゼロクロスタイミングを検出することが困難となるおそれがある。この点、本実施形態では、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間が所定以上となる状況下に限って全ての相をオフ状態に保持する処理を行うことで、オン状態に切り替えられる相の電流の増加速度の向上を妨げる機会を極力低減しつつも、ゼロクロスタイミングを好適に検出することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（１）スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替えに際し、切り替えから所定期間（保持時間Ｔ）に渡ってバッテリ１４の一対の電極のうちの切り替えられたスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５（又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６）と接続されない電極と接続されるスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６（又はスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５）を全てオフ状態に保持した。これにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６を流れる電流の減衰速度を増大させることができる。このため、ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間を短縮することができ、ひいては、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間にゼロクロスタイミングが包含されることを好適に回避することができる。
【００５７】
（２）ゼロクロスタイミングと規定タイミングとを１対１に対応させた。これにより、オン状態への切り替えを簡易且つ適切に行うことができる。
【００５８】
（３）ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間が所定以上となる状況下に限って上記オフ状態に保持する処理を行った。これにより、オン状態に切り替えられる相の電流の増加速度の向上を妨げる機会を極力低減しつつも、ゼロクロスタイミングを好適に検出することができる。
【００５９】
（４）ゼロクロスタイミングから所定期間（マスキング期間カウンタがゼロとなるまでの期間）に渡って比較信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃを無効化した。これにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れることに起因してゼロクロスタイミングを誤判断することを回避することができる。このため、誘起電圧を高精度に検出することができる。
【００６０】
（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。
【００６１】
図１０に、本実施形態にかかるブラシレスモータ１０の制御システムの全体構成を示す。図示されるように、本実施形態では、バッテリ１４及びブラシレスモータ１０間に、バッテリ１４からブラシレスモータ１０へと向かう方向を順方向とするダイオードＤＮが接続されている。また、ダイオードＤＮと並列に、ダイオードＤＮとは逆方向を順方向とするダイオードＤＥ及び抵抗体３０の直列接続体が接続されている。
【００６２】
これにより、上記スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の全てをオフ状態に保持する際には、ダイオードＤＥ及び抵抗体３０を介して電流が流れるようになる。このため、抵抗体３０の抵抗値によって、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオフ状態への切り替えに伴いダイオードＤ１〜Ｄ６に流れる電流の減衰速度を調節することができる。このため、ダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間を好適に短縮することができる。しかも、上記オフ状態へ保持する処理がなされないときには、ダイオードＤＮを介してバッテリ１４からブラシレスモータ１０へと電流が流れるために、このときに用いられる電気経路の抵抗値については低くすることができる。
【００６３】
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）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６４】
（５）インバータ１２及びバッテリ１４間に、ダイオードＤＮと、ダイオードＤＮとは逆方向を順方向とするダイオードＤＥ及び抵抗体３０の直列接続体とを並列接続した。これにより、ダイオードＤ１〜Ｄ６を介して電流が流れる期間をいっそう短縮することができる。
【００６５】
（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。
【００６６】
・上記実施形態では、回転速度αを初期化直前の計測カウンタの最新値に基づき算出したが、これに限らず、例えば初期化前の計測カウンタについての複数の値の平均値に基づき回転速度を算出してもよい。ただし、ブラシレスモータ１０の起動時等にあっては、回転速度が増大しているため、こうした手法によって算出される回転速度は実際の回転速度よりも低くなりやすいことに留意し、例えば加速時のみ所定速度αを小さくすることが望ましい。
【００６７】
・ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間が所定以上となる状況下の判断手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えばスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を流れる電流を検出する検出手段を備え、同検出手段によって検出される電流値が所定以上となることで上記状況下にあると判断してもよい。また、規定タイミングから１２０°の期間内でスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作する操作信号を論理「Ｈ」レベルと論理「Ｌ」レベルとの間で切り替えるＰＭＷ制御によってブラシレスモータ１０の出力を制御するものにあっては、上記１２０°の期間内におけるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン期間が所定以上となることで上記状況下にあると判断してもよい。
【００６８】
・スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の全てをオフ状態に保持する処理を行うのは、ダイオードＤ１〜Ｄ６を電流が流れる期間が所定以上となる状況下に限らない。例えば負荷等に応じてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替えタイミングを可変とするものにあっては、切り替えタイミングが遅角側となるほどダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れる期間にゼロクロスタイミングが包含されやすくなることに鑑み、切り替えタイミングが所定以上遅角側となるときに上記処理を行ってもよい。また、ブラシレスモータ１０を駆動する際に上記処理を常時行うようにしてもよい。
【００６９】
・ブラシレスモータ１０としては、フューエルポンプのアクチュエータに限らず、例えば車載内燃機関のラジエータを冷却するファンのアクチュエータであってもよい。また、フューエルポンプのアクチュエータの場合であっても、例えばエネルギ消費量を低減する目的等から噴射量に応じてフューエルポンプの吐出量を可変設定するものがある。この場合には、１２０°通電方式に代えて、規定タイミングから１２０°の期間内でスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作する操作信号を論理「Ｈ」レベルと論理「Ｌ」レベルとの間で切り替えるＰＭＷ制御を行うことが望ましい。
【００７０】
・スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作の切り替え処理としては、比較信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃの論理値の反転に基づきいずれのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の切り替えを行うかを決定するものに限らない。例えば規定タイミングとなる度に所定の切り替えパターンにしたがって操作の切り替えを行ってもよい。
【００７１】
・電源としては、バッテリ１４に限らず、例えば車載内燃機関の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機であってもよい。
【００７２】
・多相回転電機としては、ブラシレスモータ１０に限らず、例えば３相発電機であってもよい。この場合、上記第２の実施形態にあっては、ダイオードＤＮ及びダイオードＤＥの順方向をそれぞれ逆にする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の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図。
【図２】同実施形態にかかるスイッチング制御の態様を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態にかかる各種カウンタの設定態様を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかるスイッチング素子のオン状態への切替処理の手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかるスイッチング素子のオフ状態への切替処理の手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態にかかる低速時におけるスイッチング制御態様を示す図。
【図７】同実施形態にかかるスイッチング制御の処理手順を示す流れ図。
【図８】同実施形態にかかる低速時のスイッチング素子のオン状態への切り替えの処理手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかる低速時のスイッチング制御の態様を示すタイムチャート。
【図１０】第２の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図。
【符号の説明】
【００７４】
１０…ブラシレスモータ、１２…インバータ、２０…制御装置、２２…ドライバ、ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、ＤＮ…ダイオード（第１の整流手段）、ＤＥ…ダイオード（第２の整流手段）。
【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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