CN103518320A - 无刷电机控制装置、以及无刷电机控制方法 - Google Patents

Abstract

在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够通过三相无刷电机的输出电压避免外部负载被施加过大的电压。在本发明的无刷电机控制装置（10）中，根据被三相无刷电机（1）的辅助线圈Su感应的相电压Vsu的过零点的周期，计算出引擎旋转数。然后，当引擎旋转数低于第一旋转数时，在无法检测出过零点之前，将三相无刷电机1的控制状态从通过相位控制调节器部（24）进行的对交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位控制状态，切换到通过短路式调节器部（25）进行的电机线圈的相间电路状态。之后，当引擎旋转数超过第一旋转数，相电压Vsu达到了能够检测出过零点的电压水平时，再次切换到通过相位控制调节器（24）部进行的相位控制状态。

Description

无刷电机控制装置、以及无刷电机控制方法

技术领域

本发明涉及一种作为内燃机构（引擎（engine））的启动机（starter motor）及交流发电机使用的三相无刷电机（brushless motor）的控制装置，以及三相无刷电机的控制方法。

背景技术

一般地，作为内燃机构（引擎）的启动机及交流发电机使用的三相无刷电机（以下也会仅称为“电机”）的驱动控制方式，目前已知一种将用于检测三相无刷电机中的转子（rotor）（永久磁铁侧）的位置的复数个霍尔（Hall）元件安装在转子的周围的传感器（sensor）型驱动控制电路（参考非专利文献一）。但是，在这种传感器型驱动控制电路中，有必要在电机中设置复数个霍尔元件，另外，根据需要还有可能需要安装除转子外的转子位置检测用的磁铁等，因此成为了电机小型化和低成本化的障碍。另外，根据霍尔元件的安装情况，位置检测精度会出现偏差。所以，强烈希望能够实现一种不使用霍尔元件等的传感器来检测出转子位置的无传感器（sensorless）型驱动控制电路。

例如，生成与通过三相无刷电机（作为发电机起作用的无刷电机）的辅助线圈（sub coil）Su检测出的一相的交流输出电压的过零点（zero cross point）同步的矩形波，并基于这个矩形波生成与其他两相同步的矩形波，基于这些矩形波（转子位置检测波形），对三相无刷电机（三相交流发电机）的交流输出电压进行整流及相位控制，从而进行对蓄电池（battery）的充电的蓄电池充电装置（参考专利文献一）。

另外，同样地，还已知一种设置检测三相无刷电机的任一相的交流输出电压的辅助线圈Su，生成与通过这个辅助线圈Su检测出的一相的交流输出电压的过零点同步的矩形波，基于这个矩形波，生成与其他两相同步的矩形波，通过这些矩形波（转子位置检测波形）推定出转子位置，进行对无刷电机的驱动控制的无刷电机控制装置（参考专利文献二）。

另外，还有相关的混合动力（hybrid）车的控制装置（参考专利文献三）。这个专利文献三中记载的混合动力车的控制装置的目的在于：在电机的无传感器控制中，在使得磁极位置的检测精度提高的同时，确保所需的静音性。

在上述专利文献一记载的蓄电池充电装置中，根据被辅助线圈Su感应的相电压（交流电压）检测出过零点，基于这个过零点生成与相电压同步的矩形波，并基于这个矩形波生成与其他两相同步的矩形波，基于这些矩形波（转子位置检测波形），对三相无刷电机（三相交流发电机）的交流输出电压进行整流及相位控制，从而进行对蓄电池的充电。

但是，上述专利文献一中记载的蓄电池充电装置在开始熄火（engine stall）等的情况下，一旦引擎的引擎旋转数下降直至相电压减小到了无法检测出过零点的程度，由于不能检测出过零点，交流输出电压的相位控制变得不可能。即，从三相无刷电机（三相交流发电机）向蓄电池的充电的控制变得不可能。因此，与蓄电池相连接的装置等的外部负载有可能被施加过大的电压。

另外，在专利文献三记载的混合动力车的控制装置中，内燃机构的停止时，在引擎旋转数Ne在预定旋转数N2以上的情况下，进行作为通常的再生控制的再生动作（给蓄电池充电），在引擎旋转数Ne比预定旋转数N2小的情况下，进行电机的三相短路控制，产生制动扭矩从而使得内燃机构的旋转停止。

因此，专利文献三中记载的混合动力车的控制装置在引擎旋转数为低速旋转时（空转（idle）旋转数以下），通过电机的三相短路，产生制动扭矩来使得引擎停止，确保停止时的静音性。

但是，专利文献三中记载的混合动力车的控制装置在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况（例如，引擎旋转数为低速旋转时）下，三相无刷电机的电机线圈的通电状态就不被控制，外部负载就被施加过大的电压。

先行技术文献

专利文献

【专利文献一】WO2007-114272号公报

【专利文献二】WO2008-120734号公报

【专利文献三】日本特开2008-137550号公报

发明内容

本发明是鉴于这样的实际情况而发明的，本发明的一种实施方式的目的在于提供一种无刷电机控制装置以及无刷电机控制方法，当不使用位置传感器对三相无刷电机（三相交流发电机）进行控制时，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。

本发明提供一种无刷电机控制装置，该无刷电机控制装置是一种在对三相无刷电机进行驱动控制的同时，当所述三相无刷电机作为被引擎旋转驱动的三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电的无刷电机控制装置，其特征在于，包括：三相桥式电路，各臂由开关元件及与该开关元件逆并联的二极管构成；相电压检测部，检测所述三相无刷电机的任一相的相电压；过零点检测部，检测通过所述相电压检测部检测出的一相的相电压的过零点；引擎旋转数计测部，基于通过所述过零点检测部检测出的过零点的周期计测所述引擎的引擎旋转数；相位控制调节器部，当所述引擎旋转数在第一旋转数以上时，对从所述三相无刷电机输出的各相的交流输出电压进行整流及相位控制并提供给所述蓄电池；以及短路式调节器部，当所述引擎旋转数未满所述第一旋转数时，根据所述蓄电池的充电电压，进行控制使得从所述三相无刷电机输出的交流输出电压通过所述三相桥式电路的开关元件相间短路，或者，将所述开关元件全部关闭。

在这样的结构的无刷电机控制装置中，检测三相无刷电机的任一相的相电压，根据这个相电压的过零点的时间间隔，计算出引擎旋转数。当引擎旋转数低于第一旋转数时，在无法检测出相电压的过零点之前，将对于三相无刷电机的控制状态从通过相位控制调节器部进行的交流输出电压的相位控制状态切换到通过短路式调节器部进行的电机线圈的通电控制状态。之后，当引擎旋转数超过第一旋转数，相电压达到了能够检测出过零点的足够大的电压水平时，将对于三相无刷电机的控制状态再次切换到通过相位控制调节器部进行的交流输出电压的相位控制状态。

这样，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，在对无位置传感器的三相无刷电机（三相交流发电机）进行控制时，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈的通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。

另外，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，当所述蓄电池的充电电压在预定的判定基准电压以上时，所述短路式调节器部通过所述三相桥式电路的开关元件使得所述三相无刷电机的交流输出电压相间短路，当所述蓄电池的充电电压未满预定的判定基准电压时，所述短路式调节器部将所述开关元件全部关闭从而使用所述三相无刷电机的交流输出电压通过所述二极管来给所述蓄电池充电

在这样的结构的无刷电机控制装置中，在引擎旋转数未满第一旋转数的情况下，当蓄电池的充电电压在预定的判定基准电压以上时，使得三相无刷电机的交流输出电压通过开关元件相间短路。另外，在引擎旋转数未满第一旋转数的情况下，当蓄电池的充电电压未满预定的判定基准电压时，将三相桥式电路的开关元件全部关闭，使用三相无刷电机的交流输出电压，通过与开关元件逆并联的二极管来给蓄电池充电。

这样，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈的通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。并且，当发动机旋转数第未满一旋转数时，也能够进行给电池的充电。

另外，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，还包括：全部关闭控制部，当所述引擎旋转数在比所述第一旋转数更低的第二旋转数以下（第一旋转数＞第二旋转数）时，将所述三相桥式电路的开关元件全部关闭。

在这样的结构的无刷电机控制装置中，当引擎旋转数在比第一旋转数更低的第二旋转数以下时（第一旋转数＞第二旋转数），使得所述三相无刷电机的各相的线圈端子变为电气性的开放状态。

这样，在引擎旋转数低、引擎近于停止状态时，使得三相无刷电机1电地开放，能够使得对于三相无刷电机1的控制停止。

另外，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，当所述三相无刷电机作为三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电，同时，在所述引擎的启动时，将所述三相无刷电机作为该引擎的启动机进行驱动控制。

在这样的结构的无刷电机控制装置中，当三相无刷电机作为被引擎旋转驱动的三相交流发电机工作时，通过这个三相无刷电机的交流输出电压给蓄电池充电。并且，在引擎的启动时，把三相无刷电机作为引擎的启动机进行驱动。

这样，能够在将无刷电机控制装置作为蓄电池充电装置运作的同时，将其作为引擎的启动机的驱动装置运作。

本发明还提供一种无刷电机控制方法，该无刷电机控制方法是一种在对三相无刷电机进行驱动控制的同时，当所述三相无刷电机作为被引擎旋转驱动的三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电的无刷电机控制装置方法，其特征在于，包含：步骤，由开关元件及与该开关元件逆并联的二极管构成三相桥式电路的各臂；相电压检测步骤，检测所述三相无刷电机的任一相的相电压；过零点检测步骤，检测通过所述相电压检测步骤检测出的一相的相电压的过零点；引擎旋转数计测步骤，基于通过所述过零点检测步骤检测出的过零点的周期计测所述引擎的引擎旋转数；相位控制调节器步骤，当所述引擎旋转数在第一旋转数以上时，对从所述三相无刷电机输出的各相的交流输出电压进行整流及相位控制并提供给所述蓄电池；以及短路式调节器步骤，当所述引擎旋转数未满所述第一旋转数时，根据所述蓄电池的充电电压，进行控制使得从所述三相无刷电机输出的交流输出电压通过所述三相桥式电路的开关元件相间短路，或者，将所述开关元件全部关闭。

在包含这样的步骤的无刷电机控制装置中，检测三相无刷电机的任一相的相电压，根据这个相电压的过零点的时间间隔，计算出引擎旋转数。然后，当引擎旋转数低于第一旋转数时，在无法检测出相电压的过零点之前，将对于三相无刷电机的控制状态从通过相位控制调节器步骤进行的交流输出电压的相位控制状态切换到通过短路式调节器步骤进行的电机线圈的通电控制状态。之后，当引擎旋转数超过第一旋转数，相电压达到了能够检测出过零点的足够大的电压水平时，将对于三相无刷电机的控制状态再次切换到通过相位控制调节器步骤进行的交流输出电压的相位控制状态。

这样，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制方法中，在对无位置传感器的三相无刷电机（三相交流发电机）进行控制时，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈的通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。

发明效果

在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，根据被三相无刷电机的线圈感应的相电压的过零点的时间间隔，计算引擎旋转数，当引擎旋转数低于第一旋转数时，在无法检测出过零点之前，从相位控制调节器动作切换到短路式调节器动作。之后，当引擎旋转数超过上述的第一旋转数，可以获得在上述相电压中能够检测出过零点的足够大的电压时，可以再次切换到相位控制调节器动作。

这样，在本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置中，当不使用位置传感器来对三相无刷电机（三相交流发电机）进行控制时，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈的通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。

附图说明

图1是显示本发明的实施方式例涉及的无刷电机控制装置的结构的图；

图2A是用于对短路式调节器部25的动作进行说明的图；

图2B是用于对短路式调节器部25的动作进行说明的图；

图3是用于对通过通电控制部23进行的调节器选择动作进行说明的流程图（flowchart）；

图4是用于对在图3所示的步骤S13及步骤S16中进行的短路式调节器控制进行说明的图；

图5是显示具有全部关闭功能的无刷电机控制装置的结构的图；

图6是用于对全部关闭控制部26的动作进行说明的图；

图7A是显示图5所示的无刷电机控制装置10A中的引擎旋转数和控制状态的切换的示例图；

图7B是显示图5所示的无刷电机控制装置10A中的引擎旋转数和控制状态的切换的示例图；

图8是用于对图5所示的无刷电机控制装置10A中的调节器选择动作进行说明的流程图；

图9A是用于说明过零点推定部22的动的图；

图9B是用于说明过零点推定部22的动的图；

图10是用于对通过过零点推定进行的转子位置（交流输出电压的相位）的推定方法进行说明的图；

图11是用于说明提前角/迟后角控制的图；

图12是显示作为蓄电池充电装置及电机驱动装置工作的无刷电机控制装置的结构的图；

图13是用于对120°通电控制部27的控制动作进行说明的图；

图14是用于对占空控制进行说明的图；以及

图15是显示辅助线圈Su的其他结构例的图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。

（对于无刷电机控制装置的整体结构的说明）

图1是显示本发明的实施方式例涉及的无刷电机控制装置的结构的图。图1所示的无刷电机控制装置10在三相无刷电机1作为被引擎5旋转驱动的三相交流发电机工作时，作为对从这个三相交流发电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制，从而给蓄电池4充电的蓄电池充电装置工作。

在图1中，三相无刷电机1由具有U、V、W的各相线圈（被铁芯卷绕的线圈）及该线圈的中性线N的定子（stator）2，以及四极的永久磁铁（两对N、S极）构成的转子3所构成。并且，在定子2中，三相（U、V、W）的绕组（线圈）被沿圆周方向依次卷装。另外，在U相线圈中，具有用于检测被该U相线圈感应的电压（通过转子3的永久磁铁被感应的正弦波的电压）的辅助线圈（Su）2a。另外，辅助线圈Su被设置在其他相（V相或W相）也可以。

在无刷电机控制装置10中，设有由Nch型的FET（Field Effect Transistor）的三相桥（bridge）构成的开关（switching）元件Q1～Q6。在这个三相桥式电路14中，上臂（arm）侧的开关元件Q1、Q2、Q3各自的漏极（drain）端子与作为直流电源的蓄电池4的正侧（＋侧）端子相连通。另外，下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6各自的源极（source）端子与作为直流电源的蓄电池4的负侧（－侧）端子相连通。

并且，上臂侧的开关元件Q1的源极端子与下臂侧的开关元件Q4的漏极端子相连接，这个开关元件Q1和Q4的连接点通过输出电源线Lu，与三相无刷电机1的U相线圈端子相连接。另外，上臂侧的开关元件Q2的源极端子与下臂侧的开关元件Q5的漏极端子相连接，这个开关元件Q2和Q5的连接点通过输出电源线Lv，与三相无刷电机1的V相线圈端子相连接。另外，上臂侧的开关元件Q3的源极端子与下臂侧的开关元件Q6的漏极端子相连接，这个开关元件Q3和Q6的连接点通过输出电源线Lw，与三相无刷电机1的W相线圈端子相连接。另外，在各个开关元件Q1～Q6上，、二极管Dx（寄生二极管等）如图所示的那样，以阴极（cathode）朝向蓄电池4的正侧端子方向、阳极（anode）朝向蓄电池4的负侧端子方向的状态被并联连接。另外，开关元件Q1～Q6也可以是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）或双极晶体管（bipolar transistor）。

另外，无刷电机控制装置10具有对上臂侧的开关元件（FET）Q1、Q2、Q3进行打开或关闭（ON/OFF）驱动的高（Hi）侧预驱动（predriver）电路11；对下臂侧的开关元件（FET）Q4、Q5、Q6进行打开或关闭驱动的低（Lo）侧预驱动电路12；以及过零点检测电路13。上述的开关元件Q1～Q6通过从高侧预驱动电路11和低侧预驱动电路12输出的栅极驱动信号被驱动。这个栅极驱动信号是在预驱动电路11及12中，基于从控制部（由CPU等构成的控制部）20输出的FET驱动信号而被生成的。

过零点检测电路13根据被附设在三相无刷电机1的U相线圈上的辅助线圈Su感应的电压（U相电压）Vsu，检测出过零点。另外，过零点检测电路13在三相无刷电机1低速旋转的情况下(后述的进行120°通电的情况下)，检测出被定子2的各相线圈（U相线圈、V相线圈、W相线圈）感应的电压（Vu、Vv、Vw）的过零点。另外，过零点检测电路13在三相无刷电机1高速旋转的情况下(后述的进行180°通电的情况下)，根据被附设在三相无刷电机1的U相线圈上的辅助线圈Su感应的电压（U相电压）Vsu检测出过零点。这个过零点检测电路13将检测出的过零点的信息作为过零点信号向控制部20输出。

另外，在被辅助线圈Su感应的电压Vsu中产生的过零点是在该线圈的位置与转子3的磁极的中点（N、S极的交界点）一致时产生的。另外，在被后述的120°通电时成为非通电相的各相线圈（U相线圈、V相线圈、W相线圈）感应的交流电压中产生的过零点也是在该线圈的位置与转子3的磁极的中点（N、S极的交界点）一致时产生的。

另外，在控制部20中，设有引擎旋转数计测部21、过零点推定部22、以及通电控制部23。引擎旋转数计测部21通过计测（计数测定）由过零点检测电路13检测出的过零点的时间间隔（周期），计测三相无刷电机1被引擎5旋转驱动时的引擎旋转数。

在对三相无刷电机1进行180°通电的情况下，控制部20中的过零点推定部22从过零点检测电路13输入被辅助线圈Su感应的电压Vsu的过零点的信息。然后，过零点推定部22对被辅助线圈Su感应的电压Vsu的过零点（相邻的过零点）的间隔时间T进行计测。例如，将从在辅助线圈Su的输出电压Vsu中产生过零点的时间开始到在下一个输出电压Vsu中产生过零点为止的时间通过计时器（timer）等进行计数（count），从而计测过零点的间隔时间T。

另外，过零点推定部22基于过零点的间隔时间T，计算出T/3和2T/3的时间，推定出其他两相（V相、W相）的过零点（位相）。然后，过零点推定部22将被辅助线圈Su感应的电压Vsu的过零点（U相的过零点）的信息以及推定出的其他两相（V、W相）的过零点信息向通电控制部23输出。对于这个过零点推定部22中的其他两相（V相、W相）的过零点的推定动作的详细情况，在后面进行描述。另外，辅助线圈Su也可以不被设置在U相上而是设置在V相或W相中的任意一个。在这种情况下，过零点推定部22通过被辅助线圈Su感应的电压Vsu，推定没有设置辅助线圈Su的其他两相的过零点。

通电控制部23具有相位控制调节器（regulator）部24以及短路（short）式调节器部25。这个通电控制部23从引擎旋转数计测部21输入引擎旋转数的信息，当引擎旋转数在预定的第一旋转数N1以上时，选择相位控制调节器部24，当未满预定的第一旋转数N1时，选择短路式调节器部25，从而对三相无刷电机1的交流输出电压进行控制。在这里，第一旋转数N1是无法检测出从三相交流发电机1输出的三相交流输出电压各自的过零点，不能对开关元件Q1～Q6进行相位控制的旋转数。另外，第一旋转数N1是将变得无法检测出从三相交流发电机1输出的三相交流输出电压各自的过零点时的引擎旋转数通过预先实测而求得的。

相位控制调节器部24基于相电压Vsu的过零点以及通过过零点推定部22推定出的过零点的信息（交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位），通过控制开关元件Q1～Q6的打开或关闭（ON/OFF）的时间点，对从三相无刷电机1输出的交流输出电压进行整流及相位控制，从而给蓄电池4充电。在这个相位控制调节器部24中，当三相无刷电机1被引擎5旋转驱动时，将从这个三相无刷电机（交流发电机）1输出的三相交流输出电压，通过开关元件Q1～Q6依次转换（交流/直流转换）将其变为直流输出电压，通过这个直流输出电压向蓄电池4流通充电电流。

当引擎旋转数在预定旋转数（第一旋转数N1）以下时，短路式调节器部25对三相桥式电路14的开关元件Q1～Q6的打开或关闭状态进行控制。当引擎旋转数在预定旋转数（第一旋转数N1）以下时，如后述的那样，这个短路式调节器部25根据蓄电池4的充电电压，通过打开三相桥式电路14的下侧的臂（开关元件Q4、Q5、Q6），使得三相无刷电机1的电机线圈端子相间短路，或者，全部关闭开关元件Q1～Q6，通过与开关元件Q1～Q6分别逆并联的二极管Dx，使用电机1的交流输出电压来给蓄电池4充电。

另外，在控制部20中，设有用于检测蓄电池电压Vbat的电阻分压电路（由电阻R1及R2构成的电路）、生成基准电压Vref的基准电压电路31、以及比较蓄电池电压Vbat和基准电压Vref的误差放大器（amplifier）（32）。

这个误差放大器32对来自实际的蓄电池电压Vbat的反馈（feedback）信号Vfb与蓄电池充电电压的设定值（目标值）Vref进行比较，将它们的差的信号放大并作为误差放大器输出Vc输出。另外，误差放大器输出Vc在蓄电池电压Vbat低、Vfb＜Vref时，为Vc＞0，在蓄电池电压Vbat高、Vfb＞Vref时，为Vc＜0。当Vc＞0时，通过相位控制调节器部24，进行给蓄电池4的充电（迟后角控制），当Vc＜0时，进行从蓄电池4的放电（提前角控制）。对这个提前角/迟后角控制在后面进行描述。

另外，为了使得短路式调节器部25生成用于判定蓄电池的充电电压而使用的信号（后述的输出电压Vd），在控制部20中，设有生成判定基准电压Vsref的判定基准电压电路41，以及对来自蓄电池电压Vbat的反馈信号Vfb与判定基准电压Vsref进行比较的比较器（comparator）（CMP）42。这个比较器（CMP）42的输出电压Vd例如在蓄电池的电压Vbat低、Vfb＜Vsref时，为Vd=H（高电平），在蓄电池电压Vbat高、Vfb＞Vsref时，为Vd=L（低电平）。

然后，当比较器42的输出电压Vd为Vd=H（高电平）时，短路式调节器部25将开关元件Q1～Q6全部关闭，通过二极管Dx用电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。另外，当比较器42的输出电压Vd为Vd=L（低电平）时，短路式调节器部25将下侧臂的开关元件Q4、Q5、Q6打开（上侧臂的开关元件Q1、Q2、Q3关闭），使得电机1的交流输出电压相间短路。

以上对无刷电机控制装置10的整体结构进行了说明，这个无刷电机控制装置10中搭载有微型计算机（microcomputer）（或微控制器（microcontroller））。并且，对于无刷电机控制装置10中的控制部20、引擎旋转计测部21、过零点推定部22、通电控制部23、以及其他的电路等，上述的微型计算机通过执行软件程序（software program）能够实现其处理功能，也可以通过软件处理来实现。当然，也可以由硬件（hardware）构成。

另外，设置在三相无刷电机1上的辅助线圈Su如图1所示，显示了定子的U相线圈与辅助线圈Su并联设置，通过这个辅助线圈Su检测出U相的感应电压Vsu的例子，但不以此为限，也可以通过图15所示的方法构成辅助线圈Su。

在图15所示的例子中，使用在定子侧具有复数个极（图中的例子是六极）的三相无刷电机，通过将其中任一相（图中的例子是U相）中的一极的线圈6隔离（floating），形成辅助线圈Su。即，去除U相的全六极中的一极的线圈6（使其成为隔离状态），从这个去除了的线圈6引出端子SUB1和SUB2，通过这个端子SUB1和SUB2，获得U相电压Vsu。

（对短路式调节器部25的动作的说明）

其次，对通电控制部23中的短路式调节器部25的动作进行说明。通电控制部23在引擎旋转数在第一旋转数N1以下时，选择短路式调节器部25，通过这个短路式调节器部25控制三相无刷电机1。图2A和图2B是用于对短路式调节器部25的动作进行说明的图。

如这个图2A和图2B所示，短路式调节器部25在引擎旋转数未满第一旋转数N1时，根据蓄电池4的充电电压，通过将三相桥式电路14的下侧臂的（开关元件Q4、Q5、Q6）打开，使得三相无刷电机1的电机线圈端子相间短路，或者，将开关元件Q1～Q6全部关闭，通过与开关元件Q1～Q6分别并联连接的二极管Dx从电机1给蓄电池4充电。

图2A是无刷电机三相1以未满第一旋转数N1的旋转数旋转，且蓄电池4的充电电压（更准确地说是来自蓄电池电压Vbat的反馈信号Vfb）比判定基准电压Vsref高时的例子。这时，将三相桥式电路14上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3全部关闭（OFF），并将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6全部打开（ON）。这样，三相无刷电机1的U、V、W相的各电机线圈端子被相间短路。

因此，如图2A所示，当三相无刷电机1以未满第一旋转数N1的旋转数旋转，U、V相线圈端子中正电压被引起，W相线圈端子中负电压被引起时，电流Iuw和电流Ivw流向图中的箭头所示的方向。这样，从三相无刷电机1的电机线圈输出的电流不流向蓄电池4，而是在三相无刷电机1的电机线圈中回流，成为被电机线圈的内部电阻消耗的状态。这样，当引擎旋转数在预定的第一旋转数N1以下、且蓄电池4的充电电压在判定基准电压Vsref以上时，能够避免三相无刷电机1的交流输出电压向蓄电池4输出。

另外，在图2A所示的例子中，显示了将上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3全部关闭，将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6全部打开的例子，相反，也可以将上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3全部打开，将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6全部关闭。

图2B是无刷电机三相1以未满第一旋转数N1的旋转数旋转、且蓄电池4的充电电压（更准确地说是来自蓄电池电压Vbat的反馈信号Vfb）比判定基准电压Vsref更低时的例子。这时，将三相桥式电路14上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3全部关闭（OFF），并且，将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6也全部关闭。

因此，如图2B所示，当三相无刷电机1以未满第一旋转数N1的旋转数旋转，U、V相线圈端子中正电压被引起，W相线圈端子中负电压被引起时，电流Iuw和电流Ivw流向图中的箭头所示的方向。这样，从三相无刷电机1的电机线圈输出的电流通过二极管Dx流向蓄电池4，蓄电池4被充电。这样，当引擎旋转数在预定的第一旋转数N1以上、且蓄电池4的充电电压未满判定基准电压Vsref时，能够通过三相无刷电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。

（对在通电控制部23中进行的调节器的选择动作的说明）

如上所述，当三相无刷电机1被引擎5旋转驱动时，三相无刷电机1成为三相交流发电机。在这个三相无刷电机1成为三相交流发电机时，通电控制部23选择相位控制调节器部24或短路式调节器部25，对三相无刷电机1进行控制。

即，通电控制部23在引擎旋转数在预定的第一旋转数N1以上时，通过相位控制调节器部24，将从三相无刷电机1输出的三相交流输出电压Vu、Vv、Vw转换成直流电压（顺序转换），通过直流电压向蓄电池4流通充电电流。另外，通电控制部23在引擎旋转数未满预定的第一旋转数N1以下时，通过短路式调节器部25，根据蓄电池4的充电电压，使得三相无刷电机1的电机线圈端子相间短路，或者，通过三相桥式电路14的各臂的二极管Dx，使用三相无刷电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。

图3是用于对通过通电控制部23进行的调节器选择动作进行说明的流程图。以下，参照这个图3对在通电控制部23中进行的通过相位控制进行的调节器动作（REG动作），以及通过短路式调节器部25进行的短路式调节器动作（短路式REG动作）的切换动作进行说明。

在无刷电机控制装置10的动作状态下，通电控制部23判定当前的控制状态（REG控制）是否是通过短路式调节器部25进行的控制状态（短路式REG）（步骤S11）。例如，通电控制部23具有能够设定（set）、重设（reset）的指示器（flag），在步骤S11中，检测出这个指示器的数据，当数据0被设定时，判定当前的控制状态是通过相位控制调节器部24进行的控制状态，当数据1被设定时，判定当前的控制状态是通过短路式调节器部25进行的控制状态。另外，通电控制部23在判定后述的引擎旋转数是否在第一旋转数N1以上时（步骤S12、S15），当判定出引擎旋转数在第一旋转数N1以上时，在这个指示器中设定数据0，当判定出引擎旋转数未满第一旋转数N1时，在这个指示器中设定数据1。然后，当判定出当前的控制状态是通过相位控制调节器部24进行的相位控制状态（相位控制REG）时（步骤S11：No），接下来，通电控制部23从引擎旋转数计测部21输入引擎旋转数的信息，判定引擎旋转数是否在预先设定的预定的第一旋转数N1以上（步骤S12）。

然后，在步骤S12中，当被判定为引擎旋转数未满第一旋转数N1时，（步骤S12：No），通电控制部23将控制状态（REG控制）从通过相位控制调节器部24进行的控制状态（相位控制REG）切换到通过短路式调节器部部25进行的控制状态（短路式REG）（步骤S13）。另一方面，在步骤S12中，当被判定为引擎旋转数在第一旋转数N1以上时（步骤S12：Yes），通电控制部23将控制状态（REG控制）继续维持在通过相位控制调节器部24进行的控制状态（相位控制REG）（步骤S14）。

另外，当在步骤S11中，当前的控制状态（REG控制）被判定为通过短路式调节器部25进行的控制状态（短路式REG）时（步骤S11：Yes），接下来，通电控制部23从引擎旋转数计测部输入引擎旋转数21的信息，判定引擎旋转数是否在预定的第一旋转数N1以上（步骤S15）。

然后，当在步骤S15中，被判定为引擎旋转数在第一旋转数N1以上时（步骤S15：Yes），通电控制部23将控制状态（REG控制）从通过短路式调节器部25进行的控制状态（短路式REG）切换到通过相位控制调节器部24进行的控制状态（相位控制REG）（步骤S14）。另一方面，当在步骤S15中，被判定为引擎旋转数未满第一旋转数N1时（步骤S15：No），通电控制部23将控制状态（REG控制）继续维持在通过相位控制调节器部24进行的控制状态（短路式REG）（步骤S16）。

另外，图4是用于对在图3所示的步骤S13及步骤S16中进行的短路式调节器控制进行说明的图。如这个图4所示，短路式调节器部25在引擎旋转数在N1以下时，判定蓄电池4的充电电压是否在预定的判定基准电压以上（步骤S131）。更具体的是，对来自蓄电池电压Vbat的反馈信号Vfb与判定基准电压Vsref通过比较器（CMP）42进行比较。

然后，当在步骤S131中，判定为蓄电池4的充电电压在预定的判定电压以上时，短路式调节器部25将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6打开，使得三相无刷电机1的电机线圈端子相间短路（步骤S132）。

另一方面，当在步骤S131中，判定为蓄电池4的充电电压不在预定的判定基准电压以上时，短路式调节器部25将三相桥式电路14的各臂的开关元件Q1～Q6全部关闭，通过与这个开关元件Q1～Q6分别并联连接的二极管DX，使用电机1的交流输出电压进行给蓄电池4的充电（步骤S133）。

这样，短路式调节器部25在引擎旋转数在N1以下时，根据蓄电池4的充电电压，控制使得电机1的交流输出电压相间短路从而不向蓄电池4输出，或者，通过电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。

通过上述的流程图所示的程序，在无刷电机控制装置10中，计算引擎旋转数，当引擎旋转数低于预定的第一旋转数N1时，在无法检测出相电压（例如，被辅助线圈Su感应的相电压Vsu）的过零点之前，将对于三相无刷电机1的控制动作从通过相位控制调节器进行的控制动作切换到通过短路式调节器进行的控制动作。然后，当引擎旋转数高于第一旋转数N1时，将对于三相无刷电机1的控制动作，再次切换到通过相位控制调节器进行的控制动作。这样，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够进行对三相无刷电机1的调节器控制，能够避免外部负载被施加过大的电压。

（对无刷电机控制装置10的变形例进行的说明）

前面对在上述的无刷电机控制装置10中，当引擎旋转数变得比预定的第一旋转数N1更低时，将对于三相无刷电机1的控制动作，从通过相位控制调节器进行的控制动作切换到通过短路式调节器进行的控制动作的例子进行了说明。以下，将对当引擎旋转数下降、引擎旋转数变得比预定的第二旋转数N2（N2＜N1）更低时，将三相无刷电机1的U、V、W相的线圈端子全部关闭（电气性地关闭）的例子进行说明。在这里，第二旋转数N2是从三相交流发电机1输出的各个三相交流输出电压不是充电的电压、即不是提供充电的电压的旋转数。例如，这个第二旋转数N2是引擎停止之前的低旋转数。另外，第二旋转数N2是通过实测从三相交流发电机1输出的各个三相交流输出电压不再提供充电，变为不再提供充电的电压时的引擎旋转数而求得的。

图5是显示具有全部关闭功能的无刷电机控制装置的结构的图。图5所示的无刷电机控制装置10A与图1所示的无刷电机控制装置10相比，在新追加了全部关闭控制部26这一点上不同，其他的结构与图1所示的无刷电机控制装置10相同。因此，对于相同的结构部分给与相同的符号，省略重复的说明。

这个全部关闭控制部26在引擎旋转数在预定的第二旋转数N2以下时（N2＜N1），将无刷电机控制装置10A与三相无刷电机1的U、V、W相电机线圈之间变为电气性的开放状态。

图6是用于对全部关闭控制部26的动作进行说明的图。如这个图6所示，全部关闭控制部26将三相桥式电路14的上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3全部关闭（OFF），另外，将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6也全部关闭（OFF）。这样，使得U、V、W相的各电机线圈端子从三相桥式电路14电气性地开放（但是，通过与开关元件Q1～Q6并联连接的二极管Dx与蓄电池4相连接）。这样，就形成了由二极管Dx构成的整流电路（三相整流电路）。即，三相无刷电机1成为不被无刷电机控制装置10A控制的自由旋转（free run）的状态。

另外，图6在将上臂侧开关元件Q1、Q2、Q3全部关闭（OFF），并且，将下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6也全部关闭（OFF）这点上，与前面所示的图2B相同，图2B包含引擎旋转数在N2以上的情况，当这个引擎旋转数在N2以上时，能够通过电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。与此相对，图6是引擎旋转数在N2以下、引擎几乎在停止或马上就要停止的状态，为不能通过电机1的交流输出电压给蓄电池4充电的状态。

另外，图7A和图7B是显示图5所示的无刷电机控制装置10A中的引擎旋转数和控制状态的切换的示例图。如这个图7A所示，在随着时间t的经过引擎旋转数N变化的情况下，当时刻t1以前的引擎旋转数在第一旋转数N1以上的区域时，通过相位控制调节器部24进行对交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位控制。另外，在时刻t1～t2时的引擎旋转数在第一旋转数N1以下，且在第二旋转数N2以上的区域时，通过短路式调节器部25进行短路式进行调节器控制。另外，时刻t2以后的引擎旋转数在第二旋转数N2以下的区域内，通过全部关闭控制部26进行全部关闭控制。

另外，在通电控制部23中，当在相位控制调节器部24与短路式调节器部25之间，以及短路式调节器部25与全部关闭控制部26之间切换控制状态时，使其具有滞后（hysteresis）特性，能够切换控制状态。例如，如图7B所示，如时刻t1的a点所示，当将控制状态从相位控制调节器动作向短路式调节器动作切换时，作为引擎旋转数的切换判定值使用引擎旋转数的第一旋转数N1。

然后如时刻t2的b点所示，当将控制状态从短路式调节器动作向相位控制调节器动作切换时，作为引擎旋转数的切换判定值使用擎旋转数“N1+ΔN（ΔN＞0）”。另外，如时刻t3的c点所示，当将控制状态从相位控制调节器动作向短路式调节器动作切换时，作为引擎旋转数的切换判定值，再次使用引擎旋转数的第一旋转数N1。另外，即使是在短路式调节器动作和全部关闭控制之间切换控制状态时，同样使得通电控制部23具有滞后特性，能够切换控制状态。

这样，例如，当引擎旋转数在第一旋转数N1附近停留时，能够避免频繁地发生相位控制调节器动作和短路式调节器动作的切换。

另外，图8是用于对图5所示的无刷电机控制装置10A中的调节器选择动作进行说明的流程图。图8所示的流程图与图3所示的流程图相比，在新追加了用斜线阴影表示的步骤S12A、步骤S17、步骤S15A、步骤S18的点上不同。其他的处理与图3所示的流程图相同。因此，对于相同的处理内容给予相同的符号，省略重复的说明。

图8中追加的步骤S12A、步骤S17、步骤S15A、步骤S18是当引擎旋转数在第二旋转数N2以下时，用于通过全部关闭控制部26使得三相无刷电机1的电机线圈变为电的开放状态的步骤。

即，在追加的步骤S12A中，当在步骤S12中判定为引擎旋转数未满第一旋转数N1时（步骤S12：No），通电控制部23进一步判定引擎旋转数是否在第二旋转数N2以下（步骤S12A）。然后，当判定为引擎旋转数在第二旋转数N2以下时（步骤S12A：Yes），通电控制部23选择全部关闭控制部26，将三相桥式电路14中的开关元件Q1～Q6全部关闭（步骤S17）。另一方面，当在步骤S12A中，判定为引擎旋转数不在第二旋转数N2以下时（步骤S12A：No），进入步骤S13，通电控制部23从通过相位控制调节器部24进行的控制状态切换到短路式调节器部25的控制（步骤S13）。

另外，在追加的步骤S15A中，当在步骤S15中判定为引擎旋转数未满第一旋转数N1时（步骤S15：No），通电控制部23进一步判定引擎旋转数是否在第二旋转数N2以下（步骤S15A）。然后，当判定为引擎旋转数在第二旋转数N2以下时（步骤S15A：Yes），通电控制部23选择全部关闭控制部26，将三相桥式电路14中的开关元件Q1～Q6全部关闭（步骤S18）。另一方面，当在步骤S15A中，判定为引擎旋转数不在第二旋转数N2以下时（步骤S12A：No）、进入步骤S16，通电控制部23继续维持短路式调节器部25的控制状态（步骤S16）。

在上述的无刷电机控制装置10及10A中，当引擎旋转数在第一旋转数N1以上时，通过相位控制调节器部24对三相无刷电机1的交流输出电压Vu、Vv、Vw进行相位控制，从而进行给蓄电池4的充电。在这个相位控制调节器部24中，基于通过过零点推定部22推定出的过零点，推定三相无刷电机1的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位，对这个交流输出电压Vu、Vv、Vw进行整流及相位控制，从而进行对蓄电池4的控制。在对这个相位控制调节器部24的动作进行说明之前，先对过零点推定部22中的过零点推定动作（交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位推定动作）进行详细地说明。

（对过零点推定部22的动作的说明）

图9A和图9B是用于说明过零点推定部22的动作的图。图9A是将U相线圈的一极的线圈6同其他绕组分离使其成为隔离状态，并将这个成为隔离状态的线圈6作为辅助线圈Su的例子，是与图15所示的图相同的图。

另外，图9B是横向表示时间t的经过，纵向表示电压值，并且，是显示被辅助线圈Su感应的电压（U相电压）Vsu；这个电压Vsu的过零点；被推定出的V、W相电压的过零点；具有这个被推定出的过零点的V、W相波形（实际上是没有检测的假想的V、W相的感应电压波形）的图。

过零点推定部22基于通过过零点检测电路13检测出的辅助线圈Su的输出电压Vsu的过零点的检测信号，在检测这个U相中的相电压的相位（被辅助线圈Su感应的电压Vsu的相位）的同时，计算出相邻的过零点之间的间隔时间T。更具体的是，如图9B所示，基于被辅助线圈Su感应的电压Vsu的时刻t0上的过零点a1和时刻t1上的过零点a2，计算出过零点之间的间隔时间T（=t1-t0）。

然后，过零点推定部22基于相邻的过零点a1及a2的间隔时间T（180°相位的期间），计算出将这个间隔时间T分为三份（每60°相位分割）时的1/3T、2/3T的时间。通过这个过零点推定部22计算出的1/3T的时间如图9B所示，相当于从U相的过零点a2产生的时刻t1到W相电压的过零点b1产生的时刻t2为止的时间。同样地，通过这个过零点推定部21计算出的2/3T的时间相当于从U相的过零点a2产生的时刻t1到V相电压的过零点c1产生的时刻t3为止的时间。

即，由于通常三相无刷电机1的旋转速度不会急剧变化，因此可以认为辅助线圈Su的输出电压（交流电压）Vsu的一周期前的波形和当前周期的波形类似。所以，在过零点推定部22中，基于辅助线圈Su的输出电压Vsu的相邻的过零点的间隔时间T，能够推定出接下来产生的W相及V相的过零点。这个过零点是在转子磁极的中点（N、S极的交界点）与各相线圈的位置一致时产生的，通过推定这个过零点，可以推定出交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位（转子位置）。

之后，到达时刻t4，当在辅助线圈Su的输出电压Vsu中再次产生过零点a3时，过零点推定部22对相邻的过零点a2及a3之间的间隔时间T'进行计测，并基于这个间隔时间T’，再次计算出1/3T’、2/3T’的时间。通过这个过零点推定部22计算出的1/3T’的时间如图9B所示，相当于从U相的过零点a3产生的时刻t4到W相的过零点b2产生的时刻t5为止的时间。同样地，通过这个过零点推定部22计算出的2/3T’的时间如图9B所示，相当于从U相的过零点a3产生的时刻t4到V相的过零点c3产生的时刻t6为止的时间。以后，在过零点推定部22中，反复进行辅助线圈Su的输出电压的过零点的间隔时间T的计测，以及通过计算1/3T、2/3T的时间实现的W、V相的过零点的推定处理。

图10是用于对通过过零点推定进行的转子位置（交流输出电压的相位）的推定方法进行说明的图。这个图10是横向表示时刻t的经过，纵向表示电压值，并且，是显示辅助线圈Su的输出电压Vsu；这个电压Vsu的过零点；被推定出的V、W相的过零点；具有这个被推定出的过零点的V、W相波形（实际上是没有检测的假想的V、W相的感应电压波形）的图。另外，图10是将基于过零点生成的与U相同步的矩形波Ru、与W相同步的矩形波Rw、与V相同步的矩形波Rv并排显示的波形（转子位置检测波形）。另外，这个图10所示的U、V、W相的矩形波Ru、Rv、Rw是基于电压Vsu的过零点和推定出的V、W相的过零点，在通电控制部23（或过零点推定部22）中生成的。

如这个图10所示，U相的矩形波Ru是在U相电压波形（更准确地说是辅助线圈Su的输出电压波形）每个的过零点（例如a2、a3、a4），电平反转的波形。这个矩形波Ru在过零点a2，从高电平（H电平）向低电平（L电平）变化，在过零点a3，从低电平向高电平变化，在过零点a4，从高电平向低电平变化。

另外，W相的矩形波Rw在W相电压波形（实际上是没有被检测的假想的电压波形）的每个过零点（例如b1、b2、b3），电平反转的波形。这个W相的矩形波Rw在过零点b1，从低电平向高电平变化，在过零点b2，从高电平向低电平变化，在过零点b3，从低电平向高电平变化。另外，V相的矩形波Rv在V相电压波形（实际上是没有被检测的假想的电压波形）的每个过零点（例如c1、c2、c3），电平反转的波形。这个V相的矩形波Rv在过零点c1，从高电平向低电平变化，在过零点c2，从低电平向高电平变化，在过零点c3，从高电平向低电平变化。

所以，由于各相中的过零点是转子磁极的中点（N、S极的交界点）通过的点，因此可以根据图10所示的与W、U、V相同步的各矩形波形Ru、Rv、Rw的高电平和低电平的状态，通过过零点检测检测出转子位置信息。例如，如图10所示，可以检测出每60度的0～5的六个区间。例如，在时刻t1～时刻t7的一个旋转周期（U相的360°期间）中，通过时刻t1～t2的第〇阶段（stage）ST0；时刻t2～t3的第一阶段ST1；时刻t3～t4的第二阶段ST2；时刻t4～t5的第三阶段ST3；时刻t5～t6的第四阶段ST4；时刻t6～t7的第五阶段ST5这六个区间，能够检测出每60°的转子位置（交流输出电压U、V、W的相位）。

（对相位控制调节器部24的动作的说明）

其次，基于通过上述的过零点推定部22检测出的U、V、W相的过零点的信号（交流输出电压Vu、Vv、Vw的推定相位），对通过相位控制调节器部24进行的相位控制调节器动作进行说明。在这个相位控制动作中，无刷电机控制装置10及10A为了高效地进行给蓄电池4的充电，进行控制三相无刷电机1的发电量的提前角/迟后角控制。另外，提前角/迟后角控制的控制方法是普通公知的方法，与本发明没有直接的关系，因此以下对相位控制调节器部24中的提前角/迟后角控制在以下仅简单地说明。

当三相无刷电机1被引擎5旋转驱动时，三相无刷电机1成为三相交流发电机。当这个三相无刷电机1成为三相交流发电机时，无刷电机控制装置进行把从三相无刷电机1输出的三相交流输出电压转换成直流电压（顺序转换），并通过这个直流电压向蓄电池4流通充电电流的动作。这时，无刷电机控制装置10及10A为了高效地进行给蓄电池4的充电，进行控制三相无刷电机1的发电量的提前角/迟后角控制。

提前角/迟后角控制如图11所示，是指对于三相无刷电机1的交流输出电压的相位，通过将构成无刷电机控制装置中的整流部的开关元件Q1～Q6的通电时间点移动到提前角侧或迟后角侧，来对三相无刷电机1的发电量进行控制。根据这个提前角/迟后角控制，能够在蓄电池4的电压比基准电压低而需要给蓄电池充电时，对无刷电机控制装置进行迟后角控制使得变为蓄电池充电状态，在蓄电池4的电压比基准电压高不需要充电时，对无刷电机控制装置进行提前角控制从而使得变为从蓄电池向三相无刷电机1释放能量的状态。

这个相位控制调节器部24基于从过零点推定部22输出的相电压Vsu（U相）的过零点以及推定出的其他两相（V、W相）的过零点，推定交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位，基于这个交流输出电压Vu、Vv、Vw的被推定出的相位以及来自误差放大器32的输出Vc，决定提前角/迟后角量，对交流输出电压Vu、Vv、Vw进行整流及相位控制，从而给蓄电池4充电。另外，通过过零点进行的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位推定也可以使用过零点推定部22来进行。

当进行这个提前角/迟后角控制时，控制部20中的误差放大器32对来自实际的蓄电池电压Vbat的反馈（feedback）信号Vfb与蓄电池充电电压的设定值（目标值）Vref进行比较，将它们的差的信号放大并作为误差放大器输出Vc输出。另外，当误差放大器输出Vc在蓄电池电压Vbat低、Vfb＜Vref时，为Vc＞0，当蓄电池电压Vbat高、Vfb＞Vref时，为Vc＜0。当Vc＞0时，进行对蓄电池4的充电（迟后角控制），当Vc＜0时，进行从蓄电池4的放电（提前角控制）。

相位控制调节器部24中的提前角/迟后角控制部24a从误差放大器输出Vc接收误差放大器输出Vc的信号，决定提前角/迟后角量，生成根据提前角/迟后角量的开关元件Q1～Q6的打开或关闭信号，并向高侧预驱动电路11和低侧预驱动电路12输出。

在这样的结构的无刷电机控制装置10及10a中，通过过零点检测电路13，检测出三相交流发电机的任一相，例如上述U相的辅助线圈Su的输出电压Vsu的过零点。然后，通过过零点推定部22，推定出其他两相（V、W相）的过零点。然后，通过被辅助线圈Su感应的电压（U相电压）Vsu的过零点，以及通过过零点推定部22推定出的其他两相（V相、W相）的过零点，推定出三相无刷电机1各相的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位。

然后，在相位控制调节器部24中，相对于这个被推定出的三相无刷电机1的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位，基于误差放大器32的输出电压Vc决定提前角/迟后角量，通过上述的提前角/迟后角控制部24a将开关元件Q1～Q6的通电时间点控制为提前角侧或迟后角侧。

（对无刷电机控制装置作为电机驱动器进行工作的情况的说明）

其次，对三相无刷电机1作为引擎5的启动机进行工作，无刷电机控制装置对这个启动机进行驱动控制时的例子进行说明。

图12是显示无刷电机控制装置作为蓄电池充电装置工作的同时，作为电机驱动装置工作时的结构的图。图12所示的无刷电机控制装置10B与图1所示的无刷电机控制装置10相比，在新追加了120°通电控制部27和180°通电控制部28的点上不同，其他的结构与图1所示的无刷电机控制装置10相同。因此，对于相同的结构部分给予相同的符号，省略重复的说明。

图12所示的无刷电机控制装置10B与图1所示的无刷电机控制装置10同样，当三相无刷电机作为被引擎5旋转驱动的三相交流发电机工作时，作为通过相位控制调节器部24给蓄电池4充电的充电装置工作。另外，无刷电机控制装置10B在三相无刷电机1作为引擎5的启动机工作时，作为这个启动机的驱动装置工作。

在图12中，120°通电控制部27通过120°通电对三相无刷电机1进行控制。180°通电控制部28通过180°通电对三相无刷电机1进行控制。这个120°通电控制方法和180°通电控制方法与本发明没有直接关系，且是普通公知的方法，因此对这个120°通电及180°通电在以下仅简单地说明。

（对120°通电的说明）

当三相无刷电机1以低旋转数旋转时，例如，可以通过120°通电控制部27，通过120°通电方式对三相无刷电机1进行驱动控制。

图13是用于对120°通电进行说明的图，横向表示时间t的经过，且是纵向上并排显示了U相线圈端子的电压波形、V相线圈端子的电压波形、及W相线圈端子的电压波形的图。在这个图13所示的电压波形中，当U相线圈被正向通电时，这个U相线圈被施加来自蓄电池4的正侧的直流电压，当U相线圈被负向通电时，这个U相线圈中被施加来自蓄电池4的负侧的直流电压（V、W相线圈也同样）。

这个120°通电如图13中的U、V、W相的电压波形所示，在180°的全相位期间，仅在120°的期间内向线圈通电。因此，在U、V、W的各相中产生了非通电相，通过检测这个非通电相的过零点a、b、c，能够检测出转子位置。

例如，U相线圈在时刻t0～t1（60°相位中）时为非通电相，在时刻t1～t2（120°相位中）时变为通电相。在这个时刻t0～t1（60°相位中）的为非通电相的区间中，在U相线圈中产生了由转子磁极产生的感应电压，通过检测其过零点a，能够检测出转子位置。同样地，对于V相，也可以在为非通电相的区间中，通过检测其过零点b，检测出转子位置。同样地，对于W相，也可以在为非通电相的区间中，通过检测其过零点c，来检测出转子位置。这样，能够检测出每60°的转子位置（转子磁极的切换点）的同时，能够根据这个转子位置，决定对于U、V、W相线圈的通电相和通电时间点，从而驱动三相无刷电机1。

另外，在电机低速旋转时，也可以切换到上述的120度通电，基于被上述的辅助线圈Su感应的电压（U相电压）Vsu，通过180°通电对三相无刷电机1进行驱动控制。

另外，在通过120°通电控制部27进行120°通电的情况下，为了调整施加到三相无刷电机1上的电压，可以在U、V、W相的电机线圈各自的通电期间内，对打开或关闭的占空比进行控制。例如，如用于对占空控制进行说明的图14所示，在从时刻t1到t2的U相线圈的通电期间内，可以使得打开或关闭（ON/OFF）的占空比率变化。这个占空比的控制在V相、U相中也同样被进行。这样，通电控制部23能够根据三相无刷电机1的旋转数，使得施加到电机线圈上的电压变化。另外，这个占空比的控制在后述的180°通电时也可以同样进行。

（对180°通电的说明）

另一方面，在电机以高旋转数旋转的情况下，为了充分调动电机功率（motor power），通电控制部23通过180°通电控制部28对三相无刷电机1进行180°通电控制。这个180°通电时，就不能像上述的120°通电时那样检测出非通电相的过零点。因此，如前所述，在U相线圈上并联设置辅助线圈Su，通过检测这个辅助线圈Su中产生的U相电压（通过转子旋转被感应的正弦波电压）Vsu的过零点，检测出转子3的磁极中点（N、S极的交界点）与辅助线圈Su的位置达到一致。

然后，上述的过零点推定部22检测出被仅仅一个辅助线圈Su感应的电压Vsu的过零点，基于这个电压Vsu的过零点推定其他两相（V、W相）的过零点（推定转子位置）。然后，180°通电控制部28基于推定出的转子位置，通过进行电机线圈的通电相的切换，控制对U、V、W相线圈的通电相的切换及通电时间点。即，在无刷电机控制装置10B中，通过使用过零点推定部22推定出过零点，推定出转子位置，180°通电控制部28选择与这个转子位置相对应的通电模式和通电时间点，进行对电机线圈的180°通电。

另外，因为180°通电方式的详细情况及其通电波形等是普通公知的，所以省略其说明。另外，当进行上述的120°通电时，也是基于被辅助线圈Su感应的过零点，以及通过过零点推定部22推定出的过零点，推定出转子位置，与180°通电时同样，选择与转子位置相对应的通电模式和通电时间点，从而能够进行对电机线圈的120°通电。

这样，当图12所示的无刷电机控制装置10B在三相无刷电机1作为被引擎5旋转驱动的三相交流发电机工作时，作为蓄电池充电装置工作。另外，在无刷电机控制装置10B把三相无刷电机1作为引擎5的启动机使用时，作为这三相无刷电机1的驱动装置工作。

另外，在这里，对本发明与上述实施方式的对应关系进行补充说明。在上述实施方式中，本发明中的三相无刷电机与三相无刷电机1相对应，本发明中的刷电机控制装置与图1所示的无刷电机控制装置10、图5所示的无刷电机控制装置10A、以及图12所示的无刷电机控制装置10B相对应。另外，本发明中的相电压检测部与辅助线圈Su相对应，本发明中的过零点检测部与过零点检测部13相对应，本发明中的引擎与引擎5相对应，本发明中的引擎旋转数计测部与引擎旋转数计测部21相对应。

另外，本发明中的相位控制调节器部与相位控制调节器部24相对应，本发明中的短路式调节器部与短路式调节器部25相对应，本发明中的全部关闭控制部与全部关闭控制部26相对应。

另外，本发明中的三相桥式电路与三相桥式电路14相对应，本发明中的开关元件与上臂侧的开关元件Q1、Q2、Q3以及下臂侧的开关元件Q4、Q5、Q6相对应，本发明中的“与开关元件逆并联的二极管”对应于与各开关元件Q1～Q6逆并联的二极管Dx。

然后，在上述的实施方式中，当无刷电机控制装置10对三相无刷电机1进行驱动控制的同时，三相无刷电机1作为被引擎5旋转驱动的三相交流发电机工作时，是对从该三相无刷电机1输出的交流输出电压Vv、Vu、Vw进行整流及相位控制从而给蓄电池4充电的无刷电机控制装置10，包括：三相桥电路，各臂由开关元件Q1～Q6以及与该开关元件Q1～Q6逆并联的二极管Dx构成的；相电压检测部（辅助线圈Su），检测三相无刷电机1的任一相的相电压；过零点检测电路13，检测通过相电压检测部（辅助线圈Su）检测出的一相的相电压Vsu的过零点；引擎旋转数计测部21，基于通过过零点检测电路13检测出的过零点的周期（过零点的时间间隔），计测引擎5的引擎旋转数；相位控制调节器部24，当引擎旋转数在预定的第一旋转数N1以上时，对从三相无刷电机1输出的各相的交流输出电压Vu、Vv、Vw进行整流及相位控制从而提供给蓄电池4；以及短路式调节器部25，当引擎旋转数未满第一旋转数N1时，根据蓄电池的充电电压，控制使得从三相无刷电机1输出的交流输出电压通过三相桥式电路14的开关元件相位相间短路，或者，将开关元件Q1～Q6全部关闭。

在这样的结构的无刷电机控制装置10a中，检测三相无刷电机1的任一相的相电压Vsu，根据这个相电压Vsu的过零点的周期（时间间隔），计算引擎旋转数。然后，当引擎旋转数在预定的第一旋转数N1时，在不能检测出相电压Vsu的过零点之前，将对于三相无刷电机1对控制状态，从相位控制调节器部24进行的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位控制状态，切换到提供短路式调节器部25进行的电机线圈的通电控制状态。之后，当引擎旋转数高于预定的第一旋转数N1，相电压Vsu达到了能够检测出过零点的足够大的电压水平时，将对于三相无刷电机1的控制状态，再次切换到提供相位控制调节器部24进行的交流输出电压Vu、Vv、Vw的相位控制状态。

这样，在引擎熄火等的引擎正常各种以外的状况下，能够控制对三相无刷电机1的电机线圈的通电状态，能够避免外部负载被施加过大的电压。

另外，在上述实施方式中，当短路式调节器部25在蓄电池4的充电电压在预定的判定基准电压以上时，将三相无刷电机1的交流输出电压通过三相桥式电路14的开关元件相间短路，在蓄电池4的充电电压未满预定的判定基准电压时，将开关元件Q1～Q6全部关闭从而使用三相无刷电机的交流输出电压通过二极管Dx来给蓄电池充电。

在这样的结构的无刷电机控制装置10中，在引擎旋转数未满第一旋转数的情况下，当蓄电池的充电电压在预定的判定基准电压以上时，使得三相无刷电机1的交流输出电压通过开关元件相间短路。并且，在引擎旋转数未满第一旋转数的情况下，当蓄电池4的充电电压未满预定的判定基准电压时，将三相桥式电路14的开关元件Q1～Q6全部关闭，使用三相无刷电机1的交流输出电压，通过与开关元件逆并联的二极管Dx来给蓄电池充电。

这样，即使是在引擎熄火等的引擎正常各种以外的状况下，也能够对三相无刷电机1的电机线圈的通电状态进行控制，能够避免外部负载被施加过大的电压。另外，在引擎旋转数未满第一旋转数的情况下，也能够进行给蓄电池的充电。

另外，在上述实施方式中，无刷电机控制装置10包括全部关闭控制部26，该全部关闭控制部26在引擎旋转数在比预定的第一旋转数N1更的预定的第二旋转数N2以下的情况下（第一旋转数N1＞第二旋转数N2），将三相桥式电路14的开关元件Q1～Q6全部关闭。

在这样的结构的无刷电机控制装置10中，当引擎旋转数在比预定的第一旋转数N1更低的预定的第二旋转数N2以下时（第一旋转数N1＞第二旋转数N2），使得三相无刷电机1的各相的线圈端子变为电的开放状态。

这样，在引擎旋转数低、引擎5近于停止状态时，使得三相无刷电机1电地开放，能够使得对于三相无刷电机1的控制停止。

另外，本发明的无刷电机控制装置10在三相无刷电机1作为三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机1输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池4充电，同时，在引擎5的启动时，将三相无刷电机1作为该引擎5的启动机进行驱动控制。

在这样的结构的无刷电机控制装置10中，当三相无刷电机1作为被引擎5旋转驱动的三相交流发电机工作时，通过这个三相无刷电机1的交流输出电压给蓄电池4充电。并且，在引擎5的启动时，把三相无刷电机1作为引擎的启动机进行驱动。

这样，能够在将无刷电机控制装置10作为蓄电池充电装置运作的同时，将其作为引擎5的启动机的驱动装置运作。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，在本发明的无刷电机控制装置中，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够实施调节器部控制，能够避免产品或外部负载被施加过大的电压。

产业上的可利用性

本发明的一种实施方式的无刷电机控制装置能够用在作为内燃机构（引擎）的启动机及交流发电机使用的三相无刷电机的控制装置中。特别是，将其作为一种在对无位置传感器的三相无刷电机（三相交流发电机）进行控制时，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的状况下，也能够控制三相无刷电机的电机线圈的通电状态，能够避免产品或外部负载被施加过大的电压的无刷电机可以控制装置而利用。

符号说明

1…三相无刷电机

2…定子

2a…辅助线圈Su

3…转子

4…蓄电池

5…引擎

6…线圈

10、10A、10B…无刷电机控制装置

11…高侧预驱动电路

12…低侧预驱动电路

13…过零点检测电路

14…三相桥式电路

20…控制部

21…引擎旋转计测部

22…过零点推定部

23…通电控制部

24…相位控制调节器部

24a…提前角/迟后角控制部

25…短路式调节器部

26…全部关闭控制部

27…120°通电控制部

28…180°通电控制部

31…基准电压电路

32…误差放大器

41…判定基准电压电路

42…比较器

Claims (5)

1.一种在对三相无刷电机进行驱动控制的同时，当所述三相无刷电机作为被引擎旋转驱动的三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电的无刷电机控制装置，其特征在于，包括：

三相桥式电路，各臂由开关元件及与该开关元件逆并联的二极管构成；

相电压检测部，检测所述三相无刷电机的任一相的相电压；

过零点检测部，检测通过所述相电压检测部检测出的一相的相电压的过零点；

引擎旋转数计测部，基于通过所述过零点检测部检测出的过零点的周期计测所述引擎的引擎旋转数；

相位控制调节器部，当所述引擎旋转数在第一旋转数以上时，对从所述三相无刷电机输出的各相的交流输出电压进行整流及相位控制并提供给所述蓄电池；以及

短路式调节器部，当所述引擎旋转数未满所述第一旋转数时，根据所述蓄电池的充电电压，进行控制使得从所述三相无刷电机输出的交流输出电压通过所述三相桥式电路的开关元件相间短路，或者，将所述开关元件全部关闭。

2.根据权利要求1所述的无刷电机控制装置，其特征在于：

其中，当所述蓄电池的充电电压在预定的判定基准电压以上时，所述短路式调节器部通过所述三相桥式电路的开关元件使得所述三相无刷电机的交流输出电压相间短路，当所述蓄电池的充电电压未满预定的判定基准电压时，所述短路式调节器部将所述开关元件全部关闭从而使用所述三相无刷电机的交流输出电压通过所述二极管来给所述蓄电池充电。

3.根据权利要求1或2所述的无刷电机控制装置，其特征在于，还包括：

全部关闭控制部，当所述引擎旋转数在比所述第一旋转数更低的第二旋转数以下（第一旋转数＞第二旋转数）时，将所述三相桥式电路的开关元件全部关闭。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的无刷电机控制装置，其特征在于：

其中，当所述三相无刷电机作为三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电，同时，在所述引擎的启动时，将所述三相无刷电机作为该引擎的启动机进行驱动控制。

5.一种在对三相无刷电机进行驱动控制的同时，当所述三相无刷电机作为被引擎旋转驱动的三相交流发电机工作时，对从该三相无刷电机输出的交流输出电压进行整流及相位控制从而给蓄电池充电的无刷电机控制装置方法，其特征在于，包含：

构成步骤，由开关元件及与该开关元件逆并联的二极管构成三相桥式电路的各臂；

相电压检测步骤，检测所述三相无刷电机的任一相的相电压；

过零点检测步骤，检测通过所述相电压检测步骤检测出的一相的相电压的过零点；

引擎旋转数计测步骤，基于通过所述过零点检测步骤检测出的过零点的周期计测所述引擎的引擎旋转数；

相位控制调节器步骤，当所述引擎旋转数在第一旋转数以上时，对从所述三相无刷电机输出的各相的交流输出电压进行整流及相位控制并提供给所述蓄电池；以及

短路式调节器步骤，当所述引擎旋转数未满所述第一旋转数时，根据所述蓄电池的充电电压，进行控制使得从所述三相无刷电机输出的交流输出电压通过所述三相桥式电路的开关元件相间短路，或者，将所述开关元件全部关闭。

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