JP3389330B2

JP3389330B2 - モータ起動装置

Info

Publication number: JP3389330B2
Application number: JP13957794A
Authority: JP
Inventors: 建明田中; 敏宏松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 2003-03-24
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH07327394A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中性点非接地Ｙ結線さ
れた電機子コイルを備えたセンサレスブラシレスモータ
を起動するモータ起動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自転車の後輪または前輪に、モー
タとこのモータ出力を駆動輪の軸（以下、駆動輪軸とい
う）に伝達する伝達機構を備え、乗り手の負荷を軽減す
るような電動自転車が提案されている。

【０００３】このような電動自転車では、伝達機構に
は、モータ軸の回転速度と駆動輪軸の回転速度が一致し
ない場合に、モータ軸と駆動輪軸との結合を一時的に解
除する一方向クラッチ機構（例えば、ラチェット）が設
けられている。また、メンテナンス性が良好なのと、乗
り心地が良好なために、モータとしては、センサレスブ
ラシレスモータを用いることが考えられる。

【０００４】また、電動機自転車のハンドルには、モー
タをオフしたり、モータの速度を指定するためのアクセ
ル装置が組み込まれており、ユーザは、モータのオンオ
フ状態、および、速度を適宜に操作することができる。

【０００５】さて、電動自転車のユーザが、アクセル装
置をオフ位置からいずれかの速度指定位置に操作する
と、モータの駆動装置は、所定の起動処理を行う。この
起動処理としては、例えば、特開平１−３０８１９号公
報（センサレス・ブラシレスモータの起動方法）に開示
されているもののように、モータの電機子コイルを初期
設定状態に所定時間励磁し、その後に、モータの回転磁
界の回転速度が所定値になるまで、所定の起動時励磁切
換動作を行う方法がある。

【０００６】そして、モータの回転磁界の回転速度が所
定値になると、それ以降は、電機子コイルの中性点の電
圧変化に基づいて、回転磁界の回転位置を検出し、その
検出結果に基づいて電機子コイルを励磁切換する通常運
転動作に移行する。また、モータの速度の設定は、指定
された速度に対応した値に、電機子コイルに印加する駆
動電流の大きさを切り換えることで、実現している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置には、次のような不都合を生じていた。

【０００８】すなわち、上述した従来装置では、モータ
の起動方法としては、負荷の大きさをあらかじめ想定
し、その想定した負荷で起動可能なように、起動時の励
磁切換周期（起動速度）を設定している。

【０００９】ところが、電動自転車では、モータの起動
および停止が適宜なタイミングで発生する。例えば、電
動自転車がカーブに差し掛かったとき、ユーザは、カー
ブに進入した前後のタイミングで速度を抑えるためにモ
ータをオフし、カーブから抜け出す前後のタイミングで
再度モータをオンするとき、モータがオフしている状態
では、一方向クラッチの作用により、モータ軸と駆動輪
軸の結合か解除され、したがって、モータを再度オンし
た時点では、モータ軸の負荷がほぼ「０」になる。

【００１０】一方、電動自転車が停止している状態から
出発するために、ユーザがモータをオンするとき、この
モータのオン時点では、駆動輪軸が回転していないの
で、モータ軸の負荷は、ほぼ最大値となる。

【００１１】このようにして、起動時におけるモータの
負荷が異なるため、例えば、電動自転車が停止している
状態から起動するときの負荷を想定して起動時の起動速
度を設定すると、カーブを抜けるときにモータを再度オ
ンしたときのモータの回転の立ち上がり時間が長くな
り、操作性が悪くなるという事態を生じる。

【００１２】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、センサレスブラシレスモータの起動時の時間
を短縮できるモータ起動装置を提供することを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、中性点非接地
Ｙ結線された電機子コイルを備えたセンサレスブラシレ
スモータを起動するモータ起動装置において、電機子コ
イルの中性点電圧に基づいて回転磁界の回転位置を検出
する回転磁界位置検出手段と、上記回転磁界位置検出手
段の検出信号に基づいてモータの起動終了を判定する起
動終了判定手段と、起動時、上記電機子コイルを、起動
回数に対応した周期でかつ所定の起動時パターンで励磁
切換する駆動動作を実行し、その駆動動作で上記起動終
了判定手段が起動終了を判定すると、所定の通常時運転
動作に移行する一方、上記駆動動作で上記起動終了判定
手段が起動終了を判定しなかったときには、上記起動回
数を１つ増やした状態で、上記駆動動作を繰り返し行う
モータ駆動制御手段を備え、前記所定の起動時パターン
は、起動終了を判定しなかった時、起動回数が増えるに
従って回転数ゼロから所定の回転数に到達するまでの時
間を長くしたものである。

【００１４】また、中性点非接地Ｙ結線された電機子コ
イルを備えたセンサレスブラシレスモータを起動するモ
ータ起動装置において、電機子コイルの中性点電圧に基
づいて回転磁界の回転位置を検出する回転磁界位置検出
手段と、上記回転磁界位置検出手段の検出信号に基づい
てモータの起動終了を判定する起動終了判定手段と、起
動時、上記電機子コイルを、起動回数に対応した周期で
かつ所定の起動時パターンで励磁切換する駆動動作を実
行し、その駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終了
を判定すると、所定の通常時運転動作に移行する一方、
上記駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終了を判定
しなかったときには、上記起動回数を１つ増やした状態
で、上記駆動動作を繰り返し行うとともに、上記起動時
の駆動動作では、上記電機子コイルの駆動電流を所定の
最大値に設定するモータ駆動制御手段を備え、前記所定
の起動時パターンは、起動終了を判定しなかった時、起
動回数が増えるに従って回転数ゼロから所定の回転数に
到達するまでの時間を長くしたものである。

【００１５】

【作用】したがって、第１回目の起動時には、高速な起
動動作を行っているので、起動時のモータ負荷が小さい
場合には、モータの起動時間が大幅に短縮される。ま
た、高速な起動動作で起動失敗した場合には、より低速
な起動動作を行うとともに、再度起動失敗した場合に
は、起動成功するまで、速度を低下しながら起動動作を
繰り返し行うので、そのときの負荷に応じた起動動作を
必ず行うことができる。

【００１６】また、起動時には、モータに印加する駆動
電流を、設定可能な最大値に設定しているので、モータ
の出力を、起動速度に応じた最大の値に常に設定でき、
より迅速な起動動作が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施例にかかる電動自
転車を示している。

【００１９】同図において、電動自転車１は、フレーム
２、前輪３、後輪４、ハンドル５、サドル６、ペダル
７、および、ペダル７の動力を後輪４に伝達するための
伝動機構８から構成されている。

【００２０】後輪４のハブ９に設けられている円盤状ハ
ウジング１０には、モータ１１、および、モータ１１の
動力を後輪７の駆動軸に伝達するための伝達機構（図示
略）が設けられている。この伝達機構には、モータ１１
の軸の回転速度と後輪７の駆動軸の回転速度が一致しな
い場合に、モータ軸と後輪軸との結合を一時的に解除す
る一方向クラッチ機構（例えば、ラチェット）が設けら
れている。また、メンテナンス性が良好なのと、乗り心
地が良好なために、モータ１１としては、センサレスブ
ラシレスモータが用いられている。また、後輪７の上部
に設けられた荷台１２には、モータ１１に電力を供給す
るためのバッテリが収容されるバッテリボックス１３が
配設されている。

【００２１】ハンドル５の右手グリップ１４には、モー
タ１１のオンオフおよび速度を、ユーザが指定するため
のアクセル装置が付設されている。例えば、アクセル装
置では、モータ１１のオフを指定する位置、低速を指定
する位置、中速を指定する位置、および、高速を指定す
る位置に操作可能であり、この操作位置に対応した位置
信号が、後述するモータ制御装置に出力される。また、
ハンドル５には、車体を停止するためのブレーキ１５，
１６が設けられている。

【００２２】図２は、モータ１１を駆動制御するための
モータ制御装置の一例を示している。なお、この場合、
モータ１１は、センサレスブラシレスモータである。

【００２３】同図において、モータ１１は、中性点非接
地Ｙ結線された電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ
と、回転磁界を形成するロータ１１ｒを備えており、バ
ッテリ２０の駆動電源は、スイッチング装置２１を介し
て、電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに印加され
る。

【００２４】スイッチング装置２１は、バッテリ２０の
プラス極とマイナス極の間にそれぞれ直列接続される２
つのスイッチング素子を３組並列接続して構成されてい
る。そして、直列接続されるスイッチング素子Ｓ１とス
イッチング素子Ｓ２の相互接続点は、電機子コイル１１
ｕの他端に接続されており、直列接続されるスイッチン
グ素子Ｓ３とスイッチング素子Ｓ４の相互接続端は、電
機子コイル１１ｖの他端に接続されており、直列接続さ
れるスイッチング素子Ｓ５とスイッチング素子Ｓ６の相
互接続端は、電機子コイル１１ｗの他端部に接続されて
いる。ここで、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ
４，Ｓ５，Ｓ６は、ＦＥＴおよび保護用ダイオードから
構成されている。

【００２５】電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの相
互接続点、すなわち、中性点１１ｎの電圧Ｖｎは、比較
器２２のプラス側入力端、比較器２３のプラス側入力
端、および、比較器２４のマイナス側入力端にそれぞれ
加えられている。

【００２６】分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は、バッテリ２０の電
圧Ｅを１／２に分圧するものであり、その分圧点の電圧
（Ｅ／２）は、比較器２２のマイナス側入力端に加えら
れている。分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、バッテリ２０
の電圧Ｅを１／３および２／３に分圧するものであり、
その２／３の分圧点の電圧（２Ｅ／３）は、比較器２３
のマイナス側入力端に加えられ、また、１／３の分圧点
の電圧（Ｅ／３）は、比較器２４のプラス側入力端に加
えられている。

【００２７】比較器２２は、電圧Ｖｎが電圧（Ｅ／２）
よりも大きくなっている場合には論理Ｈレベルの比較信
号ＳＣ１を出力するとともに、電圧Ｖｎが電圧（Ｅ／
３）以下の場合には、論理Ｌレベルの比較信号ＳＣ１を
出力するものであり、その比較信号ＳＣ１は、ゲート回
路２５に加えられている。

【００２８】比較器２３は、電圧Ｖｎが電圧（２Ｅ／
３）よりも大きくなっている場合には論理Ｈレベルの比
較信号ＳＣ２を出力するとともに、電圧Ｖｎが電圧（２
Ｅ／３）以下の場合には、論理Ｌレベルの比較信号ＳＣ
２を出力するものであり、その比較信号ＳＣ２は、オア
回路２６の一方の入力端に加えられている。

【００２９】比較器２４は、電圧Ｖｎが電圧（Ｅ／３）
よりも小さくなっている場合には論理Ｈレベルの比較信
号ＳＣ３を出力するとともに、電圧Ｖｎが電圧（Ｅ／
３）以上の場合には、論理Ｌレベルの比較信号ＳＣ３を
出力するものであり、その比較信号ＳＣ３は、オア回路
２６の一方の入力端に加えられている。

【００３０】オア回路２６の出力は、ゲート制御信号Ｓ
Ｃ４として、ゲート回路２５の制御信号入力端に加えら
れている。

【００３１】ゲート回路２５は、ゲート制御信号ＳＣ４
が論理Ｌレベルになっている状態では、入力した比較信
号ＳＣ１をそのまま通過させて信号ＳＣ５として出力す
る一方、ゲート制御信号ＳＣ４が論理Ｈレベルに立ち上
がると、信号ＳＣ５をその立ち上がりの時点で出力して
いる状態に保持するものであり、その信号ＳＣ５は、モ
ータ駆動制御部２７および起動終了判定部２８に加えら
れている。

【００３２】起動終了判定部２８は、入力した信号ＳＣ
５の論理レベルが、論理Ｈレベルと論理Ｌレベルに周期
的に変化し、かつ、論理Ｈレベルになっている期間と論
理Ｌレベルになっている期間が同じ時間になっており、
かつ、その状態が所定時間持続していれば、モータ１１
のロータ１１ｒの回転速度が十分な値になり、起動終了
したと判定するものであり、その判定結果をあらわす起
動終了判定信号ＤＳは、モータ駆動制御部２７に加えら
れている。

【００３３】モータ駆動制御部２７は、スイッチング装
置２１のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ
５，Ｓ６にそれぞれ制御信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，
ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６を出力して、スイッチング素子
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６のオンオフ状態を
切り換え、それによって、モータ１１の電機子コイル１
１ｕ，１１ｖ，１１ｗの励磁状態を切り換えるものであ
る。

【００３４】ここで、モータ駆動制御部２７は、起動時
には、モータ１１の電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１
ｗを初期設定状態に所定時間励磁し、その後に、起動終
了判定部２８から起動終了判定信号ＤＳが出力されるま
で所定の起動時励磁切換動作を行うとともに、起動終了
すると、ゲート回路２５から出力される信号ＳＣ５の論
理レベル変化に対応して、モータ１１の電機子コイル１
１ｕ，１１ｖ，１１ｗを所定の励磁パターンで励磁する
通常運転動作を行うものである。また、モータ駆動制御
部２７は、通常運転動作では、アクセル装置から出力さ
れる位置信号ＳＰに対応してモータ１１の電機子コイル
１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに印加する駆動電流の大きさを
設定する。この駆動電流の設定方法としては、周知のＰ
ＷＭ制御方式、または、制御信号ＳＳ１〜ＳＳ６のレベ
ル制御方式がある。

【００３５】そして、モータ駆動制御部２７は、通常運
転処理においては、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、
制御信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ５，Ｓ
Ｓ６のレベルをパターンＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ
４，ＰＴ５，ＰＴ６に、順次切り換える。ここで、制御
信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６
の低レベルは、レベル「０」に等しく、また、制御信号
ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６の高
レベルは、そのときの位置信号ＳＰに対応した電圧値で
ある。

【００３６】このように、制御信号ＳＳ１，ＳＳ２，Ｓ
Ｓ３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６を、パターンＰＴ１，Ｐ
Ｔ２，ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５，ＰＴ６に順次切り換え
ることで、モータ１１のロータ１１ｒは、所定の速度で
回転する。

【００３７】また、パターンＰＴ１〜ＰＴ６に切り換え
ると、それぞれの電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ
の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、それぞれ同図（ｇ）〜
（ｉ）に示したように変化し、したがって、電機子コイ
ル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの中性点１１ｎの電圧Ｖｎ
は、同図（ｊ）に示すように変化する。ここで、端子電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗには、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６
のオンオフ切り換え時に発生するパルス上のノイズＳＫ
が含まれるので、電圧Ｖｎにもこのノイズ成分ＳＫａが
含まれる。

【００３８】したがって、電圧Ｖｎのレベル変化に応じ
て、比較器２２，２３，２４からそれぞれ出力される比
較信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、同図（ｋ），
（ｌ），（ｍ）に示したように変化し、それによって、
オア回路２６から出力されるゲート制御信号ＳＣ４は、
同図（ｎ）に示したように変化する。

【００３９】すなわち、ゲート制御信号ＳＣ４は、比較
信号ＳＣ１に電圧Ｖｎのノイズ成分ＳＫａの信号成分が
出力される直前のタイミングで論理Ｌレベルから論理Ｈ
レベルに立ち上がるとともに、モータ駆動制御部２７が
励磁切換動作のタイミングに必要なエッジがあらわれる
直前のタイミングで論理Ｌレベルに立ち下がる態様に変
化する。

【００４０】それにより、ゲート回路２５から出力され
る信号ＳＣ５は、同図（ｏ）に示すように、比較信号Ｓ
Ｃ１から、電圧Ｖｎに含まれていたノイズ成分ＳＫａの
信号を除去したものとなる。

【００４１】モータ駆動制御部２７は、この信号ＳＣ５
が論理Ｌレベルから論理Ｈレベルに立ち上がる立ち上が
り端、および、論理Ｈレベルから論理Ｌレベルに立ち下
がる立ち下がり端を、それぞれ、そのときの励磁切換周
期に対応した所定の電気角（例えば３０度）遅延させた
状態で、制御信号ＳＳ１〜ＳＳ６のパターンＰＴ１〜Ｐ
Ｔ６の切り換え動作を行う。

【００４２】また、このようにして、モータ１１を通常
運転している状態では、ロータ１１ｒが充分な回転速度
をもつので、電機子コイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの中
性点１１ｒの電圧Ｖｎが適切な値になり、信号ＳＣ５が
論理Ｈレベルと論理Ｌレベルに周期的に変化し、かつ、
論理Ｈレベルの期間Ｔ１と論理Ｌレベルの期間Ｔ２がほ
ぼ等しい値となり、かつ、その状態が安定している。

【００４３】すなわち、この信号ＳＣ５のレベル変化を
検出することで、モータ１１が通常運転処理を適用でき
る状態になっているかどうかを判定することができる。
このことは、上述のように、起動終了判定部２８が起動
終了を判定するための判定条件として採用している。

【００４４】図４は、モータ駆動制御部２７の処理例を
示している。

【００４５】モータ駆動制御部２７は、位置信号ＳＰが
変化したことを監視しており（判断１０１のＮＯルー
プ）、位置信号ＳＰが変化して、判断１０１の結果がＹ
ＥＳになると、その位置信号ＳＰが「モータオフ」の操
作位置のものであるかどうかを調べる（判断１０２）。

【００４６】判断１０２の結果がＹＥＳになるときに
は、モータ１１をオフしている状態を記憶するためのフ
ラグＦｏｆｆをセットし（処理１０３）、制御信号ＳＳ
１〜ＳＳ６の変化を停止してモータ１１の励磁切換動作
を停止し、モータ１１を停止して（処理１０４）、判断
１０１に戻る。

【００４７】位置信号ＳＰが変化して、その変化後の値
が「モータオフ」以外の操作位置のものであり、判断１
０２の結果がＮＯになるときには、フラグＦｏｆｆがセ
ットされているかどうかを調べる（判断１０５）。

【００４８】判断１０５の結果がＹＥＳになるときに
は、「モータオフ」状態からいずれかの速度を指定する
操作位置に切り換えられた状態であり、したがって、こ
のときには、モータ１１を起動する。

【００４９】すなわち、まず、フラグＦｏｆｆをクリア
し（処理１０６）、起動回数を記憶するための変数ｎに
初期値「１」をセットし（処理１０７）、起動動作時の
励磁切換周期として、変数ｎに対応した切換周期Ｔ
（ｎ）をセットし（処理１０８）、変数ｎに対応したタ
イマ値ＴＭ（ｎ）をセットして、このタイマ値ＴＭ
（ｎ）をダウンカウントするタイマの計時動作を開始す
るとともに（処理１０９）、所定の起動処理を開始する
（処理１１０）。ここで、起動処理とは、制御信号ＳＳ
１〜ＳＳ６の値を所定の初期設定状態のパターンに設定
し、その初期設定状態を所定時間維持し、切換周期Ｔ
（ｎ）で、上述したパターンＰＴ１〜ＰＴ６への切換動
作を行う処理である。

【００５０】このようにして、起動処理を開始すると、
タイマＴＭ（ｎ）がタイムアウトするまでの間に、起動
終了判定部２８から起動終了判定信号ＤＳが出力される
かどうかを監視する（判断１１１，１１２のＮＯルー
プ）。

【００５１】モータ１１が起動できた場合で、判断１１
１の結果がＹＥＳになるときには、信号ＳＣ５を参照し
てパターンＰＴ１〜ＰＴ６に制御信号ＳＳ１〜ＳＳ６の
レベルを切り換えるとともに、駆動電流の値を、そのと
きの位置信号ＳＰの操作位置に対応した大きさに制御す
る通常運転処理を開始して（処理１１３）、モータ１１
を通常運転して、判断１０１に戻る。

【００５２】また、このときの起動処理ではモータ１１
が起動できずに、判断１１２の結果がＹＥＳになるとき
には、その時点で、モータ１１の励磁切換を停止し（処
理１１４）、変数ｎの値を１つ増やし（処理１１５）、
処理１０８に移行して、起動条件を変更した起動処理を
行う。

【００５３】また、通常運転動作状態でモータ速度が変
更された場合で、判断１０５の結果がＮＯになるときに
は、モータ１１の駆動電流の値を、そのときの位置信号
ＳＰの操作位置に対応した値に制御して（処理１１
６）、判断１０１に戻る。

【００５４】このようにして、本実施例では、起動時に
は、最初は高速な起動動作を行い、その起動動作を失敗
したときには、より起動速度を低下させるように起動条
件を変更しながら、起動動作を繰り返し行っているの
で、そのときの電動自転車１の運転状況に応じた起動動
作を行うことができる。

【００５５】したがって、例えば、停止状態でモータ１
１を起動するときに、ユーザの体重が大きかったり、あ
るいは、重量物を搭載している場合で、モータ１１の負
荷が非常に大きい場合には、図５に示すように、最初の
起動動作では起動できず、起動速度を低下した第２回目
の起動動作でも起動できなかったが、さらに起動速度を
低下した第３回目の起動動作ではモータ１１を起動する
ことができる。

【００５６】このようにして、電動自転車１の負荷状態
に応じたモータ１１の起動動作を行うことができる。

【００５７】また、変数ｎに対応した切換周期Ｔ（ｎ）
の値の設定は、基準値に変数ｎの値を乗じて行うことが
できる。あるいは、基準値に２のｎ乗の値を乗じた値を
切換周期Ｔ（ｎ）の値として用いることができる。

【００５８】図６は、本発明の他の実施例にかかるモー
タ駆動制御部２７の処理例を示している。

【００５９】モータ駆動制御部２７は、位置信号ＳＰが
変化したことを監視しており（判断２０１のＮＯルー
プ）、位置信号ＳＰが変化して、判断２０１の結果がＹ
ＥＳになると、その位置信号ＳＰが「モータオフ」の操
作位置のものであるかどうかを調べる（判断２０２）。

【００６０】判断２０２の結果がＹＥＳになるときに
は、モータ１１をオフしている状態を記憶するためのフ
ラグＦｏｆｆをセットし（処理２０３）、制御信号ＳＳ
１〜ＳＳ６の変化を停止してモータ１１の励磁切換動作
を停止し、モータ１１を停止して（処理２０４）、判断
２０１に戻る。

【００６１】位置信号ＳＰが変化して、その変化後の値
が「モータオフ」以外の操作位置のものであり、判断２
０２の結果がＮＯになるときには、フラグＦｏｆｆがセ
ットされているかどうかを調べる（判断２０５）。

【００６２】判断２０５の結果がＹＥＳになるときに
は、「モータオフ」状態からいずれかの速度を指定する
操作位置に切り換えられた状態であり、したがって、こ
のときには、モータ１１を起動する。

【００６３】すなわち、まず、フラグＦｏｆｆをクリア
し（処理２０６）、モータ１１の駆動電流の値に設定可
能な最大値をセットし（処理２０７）、起動回数を記憶
するための変数ｎに初期値「１」をセットし（処理２０
８）、起動動作時の励磁切換周期として、変数ｎに対応
した切換周期Ｔ（ｎ）をセットし（処理２０９）、変数
ｎに対応したタイマ値ＴＭ（ｎ）をセットして、このタ
イマ値ＴＭ（ｎ）をダウンカウントするタイマの計時動
作を開始するとともに（処理２１０）、所定の起動処理
を開始する（処理２１１）。ここで、起動処理とは、制
御信号ＳＳ１〜ＳＳ６の値を所定の初期設定状態のパタ
ーンに設定し、その初期設定状態を所定時間維持し、切
換周期Ｔ（ｎ）で、上述したパターンＰＴ１〜ＰＴ６へ
の切換動作を行う処理である。

【００６４】このようにして、起動処理を開始すると、
タイマＴＭ（ｎ）がタイムアウトするまでの間に、起動
終了判定部２８から起動終了判定信号ＤＳが出力される
かどうかを監視する（判断２１２，２１３のＮＯルー
プ）。

【００６５】モータ１１が起動できた場合で、判断２１
２の結果がＹＥＳになるときには、信号ＳＣ５を参照し
てパターンＰＴ１〜ＰＴ６に制御信号ＳＳ１〜ＳＳ６の
レベルを切り換えるとともに、駆動電流の値を、そのと
きの位置信号ＳＰの操作位置に対応した大きさに制御す
る通常運転処理を開始して（処理２１４）、モータ１１
を通常運転して、判断２０１に戻る。

【００６６】また、このときの起動処理ではモータ１１
が起動できずに、判断１１２の結果がＹＥＳになるとき
には、その時点で、モータ１１の励磁切換を停止し（処
理２１５）、変数ｎの値を１つ増やし（処理２１６）、
処理２０９に移行して、起動条件を変更した起動処理を
行う。

【００６７】また、通常運転動作状態でモータ速度が変
更された場合で、判断２０５の結果がＮＯになるときに
は、モータ１１の駆動電流の値を、そのときの位置信号
ＳＰの操作位置に対応した値に制御して（処理２１
７）、判断２０１に戻る。

【００６８】このようにして、本実施例では、起動時に
は、モータ１１の駆動電流として設定可能な最大値を設
定するとともに、最初は高速な起動動作を行い、その起
動動作を失敗したときには、より起動速度を低下させる
ように起動条件を変更しながら、起動動作を繰り返し行
っているので、そのときの電動自転車１の運転状況に応
じた起動動作を行うことができるとともに、迅速な起動
動作が可能となる。

【００６９】したがって、例えば、停止状態でモータ１
１を起動するときに、ユーザの体重が大きかったり、あ
るいは、重量物を搭載している場合で、モータ１１の負
荷が非常に大きい場合には、図７に示すように、最初の
起動動作では起動できず、起動速度を低下した第２回目
の起動動作でも起動できなかったが、さらに起動速度を
低下した第３回目の起動動作ではモータ１１を起動する
ことができる。また、そのときに、モータ１１の駆動電
流としては、設定可能な最大値が設定されるので、モー
タ１１の出力は、そのときの起動速度に対応した最大値
となるので、より迅速に起動動作を行うことができる。

【００７０】ところで、上述した実施例では、モータと
して３相のセンサレスブラシレスモータを用いた場合に
ついて説明したが、本発明はそれ以外の相数のセンサレ
スブラシレスモータを用いる場合についても、同様にし
て適用することができる。

【００７１】また、上述した実施例では、電動自転車に
搭載するセンサレスブラシレスモータの起動について、
本発明を適用したが、それ以外の装置に搭載するセンサ
レスブラシレスモータを起動する場合についても、本発
明を同様にして適用することができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１回目の起動時には、高速な起動動作を行っているの
で、起動時のモータ負荷が小さい場合には、モータの起
動時間が大幅に短縮される。また、高速な起動動作で起
動失敗した場合には、より低速な起動動作を行うととも
に、再度起動失敗した場合には、起動成功するまで、速
度を低下しながら起動動作を繰り返し行うので、そのと
きの負荷に応じた起動動作を必ず行うことができるとい
う効果を得る。

【００７３】また、起動時には、モータに印加する駆動
電流を、設定可能な最大値に設定しているので、モータ
の出力を、起動速度に応じた最大の値に常に設定でき、
より迅速な起動動作が可能となるという効果も得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる電動自転車を示した
概略斜視図。

【図２】本発明の一実施例にかかるモータ制御装置を示
したブロック図。

【図３】通常運転時の動作を説明するための動作波形
図。

【図４】モータ駆動制御部の処理の一例を示したフロー
チャート。

【図５】図４の処理例にかかる起動時の動作を説明する
ためのグラフ図。

【図６】モータ駆動制御部の処理の他の例を示したフロ
ーチャート。

【図７】図６の処理例にかかる起動時の動作の一例を説
明するためのグラフ図。

【符号の説明】

１１モータ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ電機子コイル１１ｒロータ２０バッテリ２１スイッチング装置２２，２３，２４比較器２５ゲート回路２６オア回路２７モータ駆動制御部２８起動終了判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−101696（ＪＰ，Ａ) 特開平５−310176（ＪＰ，Ａ) 特開平５−284781（ＪＰ，Ａ) 特開平５−276788（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−230392（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−52194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/20 B62M 23/02 H02P 6/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中性点非接地Ｙ結線された電機子コイル
を備えたセンサレスブラシレスモータを起動するモータ
起動装置において、電機子コイルの中性点電圧に基づいて回転磁界の回転位
置を検出する回転磁界位置検出手段と、上記回転磁界位置検出手段の検出信号に基づいてモータ
の起動終了を判定する起動終了判定手段と、起動時、上記電機子コイルを、起動回数に対応した周期
でかつ所定の起動時パターンで励磁切換する駆動動作を
実行し、その駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終
了を判定すると、所定の通常時運転動作に移行する一
方、上記駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終了を
判定しなかったときには、上記起動回数を１つ増やした
状態で、上記駆動動作を繰り返し行うモータ駆動制御手
段を備え、前記所定の起動時パターンは、起動終了を判
定しなかった時、起動回数が増えるに従って回転数ゼロ
から所定の回転数に到達するまでの時間を長くしたこと
を特徴とするモータ起動装置。
【請求項２】中性点非接地Ｙ結線された電機子コイル
を備えたセンサレスブラシレスモータを起動するモータ
起動装置において、電機子コイルの中性点電圧に基づいて回転磁界の回転位
置を検出する回転磁界位置検出手段と、上記回転磁界位置検出手段の検出信号に基づいてモータ
の起動終了を判定する起動終了判定手段と、起動時、上記電機子コイルを、起動回数に対応した周期
でかつ所定の起動時パターンで励磁切換する駆動動作を
実行し、その駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終
了を判定すると、所定の通常時運転動作に移行する一
方、上記駆動動作で上記起動終了判定手段が起動終了を
判定しなかったときには、上記起動回数を１つ増やした
状態で、上記駆動動作を繰り返し行うとともに、上記起
動時の駆動動作では、上記電機子コイルの駆動電流を所
定の最大値に設定するモータ駆動制御手段を備え、前記
所定の起動時パターンは、起動終了を判定しなかった
時、起動回数が増えるに従って回転数ゼロから所定の回
転数に到達するまでの時間を長くしたことを特徴とする
モータ起動装置。