JP5610651B2 - ブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）のスタータ用モータ及び交流発電機として使用される３相ブラシレスモータを制御するブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法に関する。

一般に、内燃機関（エンジン）のスタータに使用されるブラシレスモータの駆動制御方式として、ブラシレスモータ内のロータ（永久磁石側）の位置を検出するための複数個のホール素子をロータの周辺に実装したセンサ型駆動制御回路が知られている（非特許文献１を参照）。しかし、このセンサ型駆動制御回路では、モータ内に複数個のホール素子を設ける必要があり、また、必要に応じてロータとは別にロータ位置検出用の磁石等を実装しなければならないため、モータの小型化や低コスト化の障害となっている。また、ホール素子の取り付け具合による位置検出精度にばらつきが発生する。このため、ホール素子等のセンサを用いずにロータ位置を検出するセンサレス型駆動制御回路の実現が強く望まれている。

このようなセンサレス型駆動制御回路として、例えば、非通電相の相電圧のゼロクロス点を検出することによりロータ位置を検出する１２０°通電（全相期間１８０°のうちの１２０°の期間だけ通電する方式）による駆動制御方式が知られている。また、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出するサブコイルＳｕ（例えば、図１の３相ブラシレスモータ１内のサブコイルＳｕを参照）を設け、このサブコイルＳｕに誘起される１相の相電圧（正弦波電圧）を検出して１８０°通電制御を行うブラシレスモータ制御装置がある（特許文献１を参照）。

この特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置では、サブコイルＳｕにより検出された１相の相電圧に同期した矩形波を生成し、この矩形波の０°〜１８０°の位相に同期した三角波を生成する。また、矩形波の１８０°〜３６０°の位相に同期した三角波を生成する。そして、これらの三角波を基に、他の２相に同期する矩形波（ロータ位置検出波形）を生成し、これらの矩形波によりロータ位置を推定し、３相ブラシレスモータに対して１８０°通電による駆動制御を行う。また、同様にして、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機として動作するブラシレスモータ）のサブコイルＳｕに誘起される１相の相電圧を検出することにより、他の２相の相電圧の位相を推定し、３相ブラシレスモータの交流出力電圧を整流してバッテリへの充電を行うバッテリ充電装置がある（特許文献２を参照）。

上記の特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置においては、Ｕ相に同期した矩形波から三角波を生成することにより、他の２相（Ｖ、Ｗ相）に同期した矩形波を生成する。この場合に、ブラシレスモータ制御装置では、Ｕ相の矩形波のパルス幅の大きさに無関係な高さ（三角波のピーク電圧）が一定の三角波を生成する。ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、Ｕ相の矩形波に同期したピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例について説明する。

一般には、３相ブラシレスモータの回転数、すなわち、サブコイルＳｕから出力されるＵ相電圧（交流電圧）Ｖｓｕの周波数は急激に変化しないので、１サイクル前の波形と現在のサイクルの波形はほとんど同じと考えることができる。例えば、図１０Ａにおいて、波形２が現在のサイクルの波形だとすれば、波形２の半周期Ｔ２と、その１サイクル前の波形１の半周期Ｔ１とはほとんど同じである。上述の特性を利用して、次の工程により三角波電圧ＶＢを生成する。

（工程１） 図１０Ａに示すように、波形１のサイクルにおいて、サブコイルＳｕが出力する交流電圧Ｖｓｕから矩形波Ｒｕを生成する。この波形１に対応する矩形波Ｒｕの半周期は、波形１のサイクルにおける交流電圧Ｖｓｕの半周期Ｔ１と一致する。
（工程２） 続いて、矩形波Ｒｕの半周期Ｔ１の時間をカウントする。
（工程３） 続いて、半周期Ｔ１の時間のカウント数を所定の分解能ｎで除算して、時間ｔ１（＝Ｔ１／ｎ）を得る。ここで、分解能ｎは、三角波電圧ＶＢのスロープの滑らかさを規定する量であり、分解能ｎが高い程、三角波電圧ＶＢのスロープが滑らかになる。
（工程４） 続いて、三角波電圧ＶＢのピーク電圧Ｖｐを所定の分解能ｎで除算して、電圧ｖ１（＝Ｖｐ／ｎ）を得る。
（工程５） 続いて、図１０Ｂに示すように、次のサイクルの波形２の立ち上がりタイミング（Ｔ２をカウントし始めるタイミング）で、上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを上昇させ、この三角波電圧ＶＢを上記時間ｔ１の間だけ維持する。
（工程６） 同じ波形２のサイクルにおいて、上記時間ｔ１が経過したタイミングで上記電圧ｖ１だけ三角波電圧ＶＢを更に上昇させ、これを全部でｎ回繰り返すと、図１０Ｂに示すような階段状の波形が得られ、波形２のサイクルに対応する三角波電圧のスロープ部分に相当する階段状の波形が得られる。分解能ｎの値を大きくすれば、階段状の波形が滑らかになり、一層良好な三角波を得ることができる。以上の工程により、１サイクル前の交流電圧Ｖｓｕの波形を用いて、交流電圧Ｖｓｕの各周期に対応した三角波電圧であって、ピーク電圧Ｖｐが一定の三角波を生成することができる。

そして、図１１に示すように、Ｕ相の矩形波Ｒｕの０°から１８０°の位相に同期して第１の三角波Ｓ１を発生させ、また、１８０°から３６０°の位相に同期して第２の三角波Ｓ２を発生させる。そして、図示しない電圧検出回路（比較回路）により、第１の三角波Ｓ１のピーク電圧Ｖｐの２／３の電圧点Ｘ２でレベル反転すると共に、第２の三角波Ｓ２のピーク電圧Ｖｐの２／３の電圧点Ｙ２でレベル反転するＶ相矩形波Ｒｖを生成し、第１の三角波Ｓ１のピーク電圧Ｖｐの１／３の電圧点Ｘ１でレベル反転すると共に、第２の三角波Ｓ２のピーク電圧Ｖｐの１／３の電圧点Ｙ１でレベル反転するＷ相矩形波Ｒｗを生成する。

上述した手順により、Ｕ相の交流出力電圧Ｖｓｕに同期する矩形波Ｒｕを基準にして、他の２相に同期する矩形波Ｒｖ及びＲｗを生成することができる。そして、ブラシレスモータ制御装置では、これらの矩形波Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗにより、ロータ位置を推定し、ブラシレスモータへの１８０°通電制御を行う。

なお、関連するモータ駆動装置がある（特許文献３を参照）。この特許文献３に記載のモータ駆動装置は、モータ駆動に用いる回転子位置情報を回転位置センサを用いずに精度よく検出可能なモータ駆動装置及び回転子位置検出方法を提供することを目的としている。

ＷＯ２００８／１２０７３４号公報 ＷＯ２００７／１１４２７２号公報 特開２００３−１６４１９０号公報

近藤 俊一「ブラシレスＤＣモータ制御回路の設計」、トランジスタ技術、ＣＱ出版株式会社、２０００年２月号、ｐ．２１２〜２２０

上述した特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置では、三角波を生成するための三角波生成回路と、三角波の電圧を検出するための電圧検出回路とを必要とする。このため、三角波生成回路および電圧検出回路を設けることによるコストアップが発生する。また、電圧検出回路に使用する部品特性のばらつきにより検出精度が悪くなってしまうという問題がある。この事情は、特許文献２に記載のバッテリ充電装置についても同様である。

本発明の目的は、ブラシレスモータ制御装置、及びブラシレスモータ制御方法を提供することにある。
さらに、本発明の態様の目的は、回転位置センサレスの３相ブラシレスモータを１８０°通電により駆動制御する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を検出し、この１相の相電圧から他の２相の相電圧の位相を推定する際に、上記の三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、いずれか１相のみの相電圧の検出により、他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することができる、ブラシレスモータ制御装置、及びブラシレスモータ制御方法を提供することにある。

本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、前記３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出する相電圧検出部と、前記相電圧検出部により検出された１相の相電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路と、前記ゼロクロス点検出回路により検出されたゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定するゼロクロス点推定部と、前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記ロータの回転位置を推定し、前記３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御する通電制御部と、を備え、前記３相ブラシレスモータは、ステータ側のＵ、Ｖ、Ｗ相のそれぞれのコイルが複数の極により構成されると共に、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相における１極のコイルは他の巻線から切り離してフローティング状態とされ、前記相電圧検出部は、当該フローティング状態にしたコイルにより、前記３相ブラシレスモータの１相の相電圧を検出する。
上記構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出し、そのゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、このゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定する。そして、この推定されたゼロクロス点を基に他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することにより、各相巻線への通電を制御する。
これにより、回転位置センサレスの３相ブラシレスモータを１８０°通電により駆動制御する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することができる。このため、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、ロータ位置を推定して、３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御することができる。

また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記ゼロクロス点推定部は、前記１相の相電圧おいてゼロクロス点が発生した後、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔの経過前に前記１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に前記他の２相のゼロクロス点を再推定する。
上記構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出し、そのゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、このゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定する。そして、上記１相の相電圧おいてゼロクロス点が発生した後、上記ゼロクロス点の間隔時間Ｔの経過前に、当該１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に、他の２相のゼロクロス点を再推定する。
これにより、３相ブラシレスモータの回転数が変動する場合においても、このモータ回転数の変動に応じて、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、他の２相の相電圧の位相を推定することができる。

また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記ゼロクロス点推定部は、前記推定した他の２相のゼロクロス点より前に前記１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に前記他の２相のゼロクロス点を再推定する。
上記構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出し、そのゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、このゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定する。そして、上記推定した他の２相のゼロクロス点より前に、上記１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に他の２相のゼロクロス点を再度推定する。
これにより、３相ブラシレスモータの回転数が急激に変動する場合においても、このモータ回転数の変動に応じて、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、他の２相の相電圧の位相を推定することができる。

また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記通電制御部は、前記３相ブラシレスモータがバッテリを充電する３相交流発電機として動作する場合に、前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記他の２相の相電圧の位相を推定し、前記３相ブラシレスモータから出力される各相の交流出力電圧を整流及び位相制御して、前記バッテリを充電する位相制御レギュレータ部を備える。
このような構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータが内燃機関（エンジン）により回転駆動される３相交流発電機として動作する場合に、ゼロクロス点推定部は、上記１相の相電圧のゼロクロス点を基に、他の２相のゼロクロス点を推定し、通電制御部内の位相制御レギュレータ部は、上記１相の相電圧のゼロクロス点と、上記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、他の２相の相電圧の位相を推定し、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）から出力される各相の交流出力電圧を整流及び位相制御して、バッテリを充電する。
これにより、３相ブラシレスモータが３相交流発電機として動作する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相を推定し、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）から出力される各相の交流出力電圧を整流及び位相制御して、バッテリを充電することができる。

上記構成のブラシレスモータ制御装置では、ステータ側に複数の極を有する３相ブラシレスモータを用い、そのいずれかの相における１極のコイルをフローティングさせてサブコイルとし、このフローティングにしたサブコイルから相電圧を得ることにより、その相の位相を検出すると同時に、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを測定し、Ｔ／３と、２Ｔ／３の時間を算出して他の２相のゼロクロス点を推定する。
これにより、３相ブラシレスモータの出力の減少を１相の１極分にだけ抑え、製品のコストアップなしに、サブコイルを形成することができる。

また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御装置は、前記３相ブラシレスモータは、内燃機関の始動用のスタータモータとして動作するとともに、前記内燃機関により回転駆動される３相交流発電機として動作するモータである。
上記構成のブラシレスモータ制御装置では、３相ブラシレスモータは、内燃機関の始動の際には、スタータモータとして動作し、内燃機関の始動後は、この内燃機関により回転駆動される３相交流発電機として動作する。
これにより、回転位置センサレスの３相ブラシレスモータをスタータモータとして動作させる場合、及び３相交流発電機として動作させる場合において、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することができる。

また、本発明の一態様におけるブラシレスモータ制御方法は、３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、前記３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出する相電圧検出手順と、前記相電圧検出手順により検出された１相の相電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手順と、前記ゼロクロス点検出手順により検出されたゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定するゼロクロス点推定手順と、前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記ロータの回転位置を推定し、前記３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御する通電制御手順と、を含み、前記３相ブラシレスモータは、ステータ側のＵ、Ｖ、Ｗ相のそれぞれのコイルが複数の極により構成されると共に、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相における１極のコイルは他の巻線から切り離してフローティング状態とされ、前記相電圧検出手順は、当該フローティング状態にしたコイルにより、前記３相ブラシレスモータの１相の相電圧を検出する。
上記手順を含むブラシレスモータ制御方法では、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出し、そのゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、このゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定する。そして、この推定されたゼロクロス点を基に他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することにより、各相巻線への通電を制御する。
これにより、回転位置センサレスの３相ブラシレスモータを１８０°通電により駆動制御する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することができる。このため、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、ロータ位置を推定して、３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御することができる。

本発明のブラシレスモータ制御装置においては、３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出し、そのゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、このゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定する。そして、この推定されたゼロクロス点を基に他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することにより、各相巻線への通電を制御する。
これにより、位置センサレスの３相ブラシレスモータを１８０°通電により駆動制御する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相（及び各相の相電圧の位相に基づくロータ位置）を推定することができる。このため、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を基に、ロータ位置を推定して、３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御することができる。

本発明の実施形態に係わるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。 サブコイルの一構成例を示す図である。 サブコイルの他の構成例を示す図である。 図３Ａに示すサブコイルのゼロクロス点推定部２１の動作を説明するための図である。 ゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータの制御動作について説明するための図である。 １２０°通電について説明するための図である。 デューティ比の制御について説明するための図である。 回転数変動時におけるゼロクロス点の推定動作について説明するための図である。 進角／遅角制御について説明するための図である。 ブラシレスモータ制御装置をバッテリ充電装置として動作させる場合の構成例を示す図である。 ピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例を示す図である。 ピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例を示す図である。 Ｖ相矩形波及びＷ相矩形波の生成方法について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（ブラシレスモータ制御装置の全体構成についての説明）
図１は、本発明の実施の形態に係わるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。図１に示すブラシレスモータ制御装置１０は、バッテリ４を直流電源とし、このバッテリ４の直流電圧を交流電圧に変換して３相ブラシレスモータ１を駆動する制御装置である。

図１において、３相のブラシレスモータ（以下、単に「モータ」とも呼ぶ）１は、エンジン５のスタータ用モータであると共に、エンジン５により回転駆動される３相交流発電機ともなるモータである。この３相ブラシレスモータ１は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相コイル（鉄心に巻かれているコイル）および該コイルの中性線Ｎを有するステータ２と、４極の永久磁石（２対のＮ、Ｓ極）からなるロータ３とで構成されている。ステータ２には３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の巻線（コイル）が周方向に順番に巻装されている。

また、ステータ２のＵ相コイルには、サブコイル（Ｓｕ）２ａが並列に設けられ、このサブコイルＳｕにより、Ｕ相に誘起される電圧（より正確にはロータ３の永久磁石によりサブコイルＳｕに誘起される正弦波交流電圧）Ｖｓｕを検出する。なお、サブコイルＳｕは、他の相（Ｖ相またはＷ相）に設けるようにしても構わない。

ブラシレスモータ制御装置１０内には、Ｎｃｈ型のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で構成される３相ブリッジ回路が設けられている。この３相ブリッジ回路において、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のそれぞれのドレイン端子は、直流電源となるバッテリ４の＋側端子に共通に接続されている。また、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のそれぞれのソース端子は、直流電源となるバッテリ４の−側端子に共通に接続されている。

そして、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ１とＱ４の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＵ相コイル端子に接続されている。また、上アーム側のスイッチング素子Ｑ２のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ５のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ２とＱ５の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＶ相コイル端子に接続されている。

また、上アーム側のスイッチング素子Ｑ３のソース端子と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ６のドレイン端子とが接続され、このスイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点が、３相ブラシレスモータ１のＷ相コイル端子に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれには、フライホイールダイオードＤｘが、図に示すようにカソードがバッテリ４の＋側端子方向に、アノードがバッテリ４の−側端子方向となるように並列に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、または、バイポーラトランジスタであってもよい。

また、ブラシレスモータ制御装置１０は、上アーム側のスイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ３をオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）駆動するＨｉ（ハイ）側プリドライバ回路１１と、下アーム側のスイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ４〜Ｑ６をオン／オフ駆動するＬｏ（ロー）側プリドライバ回路１２と、ゼロクロス点検出回路１３と、制御部２０と、を有している。上記のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、Ｈｉ側プリドライバ回路１１及びＬｏ側プリドライバ回路１２から出力されるゲート駆動信号により駆動される。このゲート駆動信号は、プリドライバ回路１１及び１２において、制御部（ＣＰＵ等で構成される制御部）２０から出力されるＦＥＴ駆動信号を基にして生成される。

ゼロクロス点検出回路１３は、３相ブラシレスモータ１が低速回転している場合に（後述する１２０°通電を行う場合に）、ステータ２の各相コイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）に誘起される電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのゼロクロス点を検出する。また、ゼロクロス点検出回路は、３相ブラシレスモータ１が高速回転している場合に（後述する１８０°通電を行う場合に）、３相ブラシレスモータ１のＵ相コイルに付設されたサブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕからゼロクロス点を検出する。このゼロクロス点検出回路１３により検出されたゼロクロス点の情報はゼロクロス信号として制御部２０に送信される。なお、１２０°通電時における各相コイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）に誘起される交流電圧に発生するゼロクロス点と、サブコイルＳｕに誘起される交流電圧において発生するゼロクロス点は、当該コイルの位置に、ロータ３の磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）が一致したときに発生するものである。

制御部２０は、ゼロクロス点推定部２１と、通電制御部２２とを有して構成される。また、通電制御部２２は、３相ブラシレスモータ１に対して１２０°通電を行う１２０°通電制御部２３と、３相ブラシレスモータ１に対して１８０°通電を行う１８０°通電制御部２４とを有している。１２０°通電制御部２２は、３相ブラシレスモータ１が低速で回転する場合に、３相ブラシレスモータ１を１２０°通電（３相中の２相に通電）により駆動するように制御する。また、１８０°通電制御部２２は、３相ブラシレスモータ１が高速で回転する場合に、３相ブラシレスモータ１を１８０°通電（全相通電）により駆動するように制御する。

制御部２０内のゼロクロス点推定部２１は、３相ブラシレスモータ１に対して１８０°通電を行う場合に、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の情報をゼロクロス点検出回路１３から受信する。そして、ゼロクロス点推定部２１は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点（隣接するゼロクロス点）の間隔時間Ｔを計測する。例えば、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点が発生した時間から、次に出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点が発生するまでの時間を、タイマ等によりカウントすることにより、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測する。

また、ゼロクロス点推定部２１は、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、「Ｔ／３」と「２Ｔ／３」の時間を算出し、他の２相（Ｖ相、Ｗ相）のゼロクロス点（位相）を推定する。そして、ゼロクロス点推定部２１は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点（Ｕ相のゼロクロス点）の情報と、推定した他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点の情報とを、通電制御部２２に送信する。このゼロクロス点推定部２１における他の２相（Ｖ相、Ｗ相）のゼロクロス点の推定動作の詳細については、後述する。また、サブコイルＳuは、U相ではなくV相あるいはW相のいずれかに設ける構成としても良い。この場合、ゼロクロス点推定部２１は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕにより、サブコイルＳｕが設けられていない他の２相のゼロクロス点を推定する。

なお、ブラシレスモータ制御装置１０内にはマイクロコンピュータ（又はマイクロコントローラ）が搭載されており、ブラシレスモータ制御装置１０内の制御部２０や、ゼロクロス点推定部２１や、通電制御部２２や、その他の回路について、ソフトウェアプログラムを実行することにより、その処理機能を実現することができるものについては、ソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。勿論、ハードウェアにより構成するようにしてもよい。

また、３相ブラシレスモータ１に設けるサブコイルＳｕは、図１に示すように、ステータのＵ相コイルにサブコイルＳｕを並列に設け、このサブコイルＳｕによりＵ相の誘起電圧（ロータ回転によりサブコイルＳｕに誘起される正弦波電圧）Ｖｓｕを検出することができる他、図２に示す方法により、サブコイルＳｕを構成することもできる。

図２に示す例では、ステータ側に複数の極（図の例では６極）を有する３相ブラシレスモータを用い、そのいずれかの相（図の例ではＵ相）における１極のコイル６をフロ−ティングさせることにより、サブコイルＳｕを形成する。すなわち、Ｕ相の全６極の内の１極のコイル６を除去し（フロ−ティング状態にし）、この除去したコイル６から端子ＳＵＢ１及びＳＵＢ２を引き出し、この端子ＳＵＢ１とＳＵＢ２とによりＵ相電圧（ロータ３によりコイル６に誘起される交流電圧）Ｖｓｕを得る。ゼロクロス点推定部２１は、このフロ−ティングにしたコイル６に誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の情報を、ゼロクロス検出回路１３から受信する。そして、ゼロクロス点推定部２１は、このサブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの位相を検出すると同時に、隣接するゼロクロス点間の時間Ｔを測定し、他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を推定する。

（ゼロクロス点推定部２１の動作についての説明）
図３Ａおよび図３Ｂは、ゼロクロス点推定部２１の動作を説明するための図である。図３Ａは、Ｕ相コイルの１極のコイル６を他の巻線から切り離してフロ−ティング状態にし、このフロ−ティング状態にしたコイル６をサブコイルＳｕとした例を示しており、図２に示した図と同じ図である。

また、図３Ｂは、横方向に時間ｔの経過をとり、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕと、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、推定されたＶ、Ｗ相電圧のゼロクロス点と、この推定されたゼロクロス点を有するＶ、Ｗ相波形（実際には検出されない仮想のＶ、Ｗ相の誘起電圧波形）と、を示した図である。

ゼロクロス点推定部２１は、ゼロクロス点検出回路１３により検出されたサブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の検出信号を基に、このＵ相における相電圧の位相（サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの位相）を検出するとともに、隣接するゼロクロス点間の間隔時間Ｔを算出する。より具体的には、図３Ｂに示すように、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの時刻ｔ０におけるゼロクロス点ａ１と、時刻ｔ１におけるゼロクロス点ａ２とを基に、ゼロクロス点間の間隔時間Ｔ（＝ｔ１−ｔ０）を算出する。

そして、ゼロクロス点推定部２１は、隣接するゼロクロス点ａ１とａ２との間隔時間Ｔ（位相１８０°の期間）を基に、この間隔時間Ｔを３分割（位相６０°で分割）したときの、１／３Ｔ、２／３Ｔの時間を算出する。このゼロクロス点推定部２１により算出された「１／３Ｔ」の時間は、図３Ｂに示すように、Ｖ相のゼロクロス点ａ２が発生した時刻ｔ１から、Ｗ相電圧のゼロクロス点ｂ１が発生する時刻ｔ２までの時間に相当する。同じく、このゼロクロス点推定部２１により算出された「２／３Ｔ」の時間は、Ｖ相のゼロクロス点ａ２が発生した時刻ｔ１から、Ｖ相電圧のゼロクロス点ｃ１が発生する時刻ｔ３までの時間に相当する。

すなわち、一般的には３相ブラシレスモータ１の回転速度は急激には変化しないので、サブコイルＳｕの出力電圧（交流電圧）Ｖｓｕは、１サイクル前の波形と現在のサイクルの波形は類似すると考えることができる。このため、ゼロクロス点推定部２１では、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕの隣接するゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、次に発生するＷ相及びＶ相のゼロクロス点を推定することができる。このゼロクロス点は、ロータの磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）に各相コイルの位置が一致した時に発生するものであり、このゼロクロス点を推定することにより、ロータ位置を推定できることになる。これにより、通電制御部２２は、ロータ位置に応じた通電パターンと通電タイミングとを選択して、３相ブラシレスモータ１の各相巻線への通電を行うことができる。

その後、時刻ｔ４に至り、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにおいて再度、ゼロクロス点ａ３が発生すると、ゼロクロス点推定部２１は、隣接するゼロクロス点ａ２とａ３との間の間隔時間Ｔ’を計測し、この間隔時間Ｔ’を基に、再度、「１／３Ｔ’」、「２／３Ｔ’」の時間を算出する。このゼロクロス点推定部２１により算出された「１／３Ｔ’」の時間は、図３Ｂに示すように、時刻ｔ５におけるＷ相のゼロクロス点ｂ２が発生する時間に相当する。同じく、このゼロクロス点推定部２１により算出された「２／３Ｔ’」の時間は、時刻ｔ６におけるＶ相のゼロクロス点ｃ２が発生する時間に相当する。以後、ゼロクロス点推定部２１では、サブコイルＳｕの出力電圧のゼロクロス点の間隔時間Ｔの計測と、１／３Ｔ、２／３Ｔの時間の算出によるＷ、Ｖ相のゼロクロス点の推定処理を繰り返す。

（ゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータの制御方法についての説明）
ブラシレスモータ制御装置１０は、モータが停止している場合は、例えば、前述の特許献１に記載された方法により、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相コイルの内の２相のコイル間に正および負の直流電圧を印加し、電流の立ち上がり特性からロータ停止位置を検出することができる。そして、通電制御部２２では、ロータ停止位置において最大トルクを発生可能なモータ巻線の通電相を選択することにより、モータを始動する。

その後、３相ブラシレスモータ１が始動し回転し始めると、通電制御部２２は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、ゼロクロス点推定部２１により推定されたＷ、Ｖ相のゼロクロス点とを基に、３相ブラシレスモータ１の各相巻線への通電を制御する。このゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータ１の制御は、通電制御部２２内の１８０°通電制御部２２により行われる。なお、３相ブラシレスモータ１を低速回転で駆動する場合は、１８０°通電ではなく、１２０°通電を行うこともできる。この１２０°通電については後述する。

図４は、ゼロクロス点推定による３相ブラシレスモータの制御動作について説明するための図である。図４は、横方向に時間ｔの経過をとり、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕと、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点と、推定されたＶ、Ｗ相のゼロクロス点と、この推定されたゼロクロス点を有するＶ、Ｗ相波形（実際には検出されない仮想のＶ、Ｗ相の誘起電圧波形）とを示した図である。また、図４は、ゼロクロス点を基に生成されるＵ相に同期した矩形波Ｒｕと、Ｗ相に同期した矩形波Ｒｗと、Ｖ相に同期した矩形波Ｒｖとを並べて示した波形（ロータ位置検出波形）である。

この図４に示すように、矩形波Ｒｕは、Ｕ相電圧波形（より正確にはサブコイルＳｕの出力電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ａ２、ａ３、ａ４）ごとにレベルが反転する波形である。この矩形波Ｒｕは、ゼロクロス点ａ２において、Ｈレベル（ハイレベル）からＬレベル（ローレベル）に変化し、ゼロクロス点ａ３において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ａ４において、ＨレベルからＬレベルに変化する。

また、Ｗ相の矩形波Ｒｗは、Ｗ相電圧波形（実際には検出されない仮想の電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ｂ１、ｂ２、ｂ３）ごとにレベルが反転する波形である。このＷ相の矩形波Ｒｗは、ゼロクロス点ｂ１において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ｂ２において、ＨレベルからＬレベルに変化し、ゼロクロス点ｂ３において、ＬレベルからＨレベルに変化する。また、Ｖ相の矩形波Ｒｖは、Ｖ相電圧波形（実際には検出されない仮想の電圧波形）のゼロクロス点（例えば、ｃ１、ｃ２、ｃ３）ごとにレベルが反転する波形である。このＶ相の矩形波Ｒｖは、ゼロクロス点ｃ１において、ＨレベルからＬレベルに変化し、ゼロクロス点ｃ２において、ＬレベルからＨレベルに変化し、ゼロクロス点ｃ３において、ＨレベルからＬレベルに変化する。

従って、各相におけるゼロクロス点は、ロータ磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）が通過する点であることから、図４に示す、Ｗ、Ｕ、Ｖ相に同期する各矩形波形Ｒｕ、Ｒｖ、ＲｗのＨレベル及びＬレベルの状態により、ゼロクロス点検知によるロータ位置情報を検出することができる。例えば、図４に示すように、６０度ごとの０〜５までの６区分を検出することができる。例えば、時刻ｔ１〜時刻ｔ７の１回転周期（Ｕ相の３６０°期間）において、時刻ｔ１〜ｔ２の第０ステージＳＴ０と、時刻ｔ２〜ｔ３の第１ステージＳＴ１と、時刻ｔ３〜ｔ４の第２ステージＳＴ２と、時刻ｔ４〜ｔ５の第３ステージＳＴ３と、時刻ｔ５〜ｔ６の第４ステージＳＴ４と、時刻ｔ６〜ｔ７の第５ステージＳＴ５と、の６区分により、６０°ごとのロータ位置を検出し、ステージ（Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルに印加する６０度ごとの相電圧のステージ）の切り替わり点とすることができる。

このように、ブラシレスモータ制御装置１０は、１つのサブコイルＳｕのみに誘起する電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出し、この電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を基に他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を推定（ロータ位置を推定）する。そして、通電制御部２２が、サブコイルＳｕの出力電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕのゼロクロス点と、他の２相（Ｖ、Ｗ相）の推定されたゼロクロス点とを基に、ステージの切り替えを行うことにより、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルに対する通電相の切り替えと通電タイミングを制御することができる。すなわち、ブラシレスモータ制御装置１０においては、ゼロクロス点推定部２１によりゼロクロス点を推定することにより、ロータ位置に応じた通電パターンと通電タイミングとを選択して、モータ巻線への通電を行うことができる。

なお、モータが高回転で回っている場合は、モータパワーを十分に引き出すために、上述したように、サブコイルＳｕに誘起する電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕの検出と、ゼロクロス点の推定を行うことにより、１８０度通電が行われるが、モータが低回転で回っている場合は、１２０度通電方式によりモータを駆動するようにしてもよい。この１２０°通電方式自体は、よく知られた一般的な方法であり、以下、この１２０°通電については簡単に説明する。

図５は、１２０°通電について説明するための図である。この１２０°通電は、通電制御部２２内の１２０°通電制御部２３により行われる。この１２０度通電方式においては、図５のＵ、Ｖ、Ｗの相電圧波形に示すように、１８０度の全期間中、１２０度の期間だけコイルに通電が行われる。従って、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相には非通電相が生じ、この非通電相のゼロクロス点ａ、ｂ、ｃを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。

例えば、Ｕ相コイルは、時刻ｔ０〜ｔ１（位相６０°の間）において非通電相となり、時刻ｔ１〜ｔ２（位相１２０°の間）において通電相となる。この時刻ｔ０〜ｔ１（位相６０°の間）の非通電相となる区間において、Ｕ相コイルにはロータ磁極による誘起電圧が発生し、そのゼロクロス点ａを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。同様にして、Ｖ相についても、非通電相となる区間において、そのゼロクロス点ｂを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。

同様にして、Ｗ相についても、非通電相となる区間において、そのゼロクロス点ｃを検出することにより、ロータ位置を検出することができる。これにより、６０°ごとにロータ位置（ロータ磁極の切り替わり点）を検出できるとともに、このロータ位置に応じて、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コイルに対する通電相と通電タイミングとを決定して、３相ブラシレスモータ１を駆動することができる。
なお、モータ低速回転時においても、上記の１２０度通電に替えて、上述したサブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕによるゼロクロス点検出と、ゼロクロス点推定部２１による他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点推定とを行うことにより、１８０°通電により３相ブラシレスモータ１を制御することができる。

また、上述した１８０°通電制御部２４により１８０°通電を行う場合、および、１２０°通電制御部２３により１２０°通電を行う場合において、３相ブラシレスモータ１に印加する電圧を調整するために、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれのオン期間中において、オン／オフのデューティ比を制御することができる。例えば、図６の１２０°通電のＵ相コイルの電圧波形に示すように、オン／オフのデューティ比を変化させることができる。これにより、３相ブラシレスモータ１の回転数に応じて、モータ巻線に印加する電圧を変化させることができる。また、１８０°通電時においても、同様にしてオン／オフのデューティ比を制御して、モータ巻線に印加する電圧を変化させることができる。

また、図７は、３相ブラシレスモータの回転数が変動する場合の例を示す図である。この図７に示す例は、横軸に時間ｔの経過をとり、縦方向に、モータ回転数一定時のサブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの波形（Ｗ1）と、モータ回転数が変動する場合のサブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕの波形（Ｗ2）と、を並べて示したものである。

図７に示すように、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点ａ２が発生した後、モータ回転数が変動し、時刻ｔ２’において、本来の予想されるゼロクロス点ａ３の位置（時刻ｔ２の位置）よりも早くサブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕに次のゼロクロス点ａ３’が発生した場合は、当該次のゼロクロス点ａ３’を基に他の２相のゼロクロス点を再度推定する。

例えば、図７に示すように、ゼロクロス点推定部２１は、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕの時刻ｔ０におけるゼロクロス点ａ１と、時刻ｔ１におけるゼロクロス点ａ２とを基に、ゼロクロス点ａ１及びａ２間の間隔時間Ｔ（＝ｔ１−ｔ０）を算出する。この隣接するゼロクロス点の間隔時間Ｔを３分割（位相６０°で分割）したときの、「Ｔ／３」、「２Ｔ／３」の時間を算出し、他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を推定する。

そして、モータ回転数が速くなり、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕにおいて、本来の予想されるゼロクロス点ａ３の時刻ｔ２よりも早く、時刻ｔ２’においてゼロクロス点ａ３’が発生した場合、ゼロクロス点推定部２１は、ゼロクロス点の間隔時間Ｔの更新を行う。すなわち、ゼロクロス点推定部２１は、この時点（時刻ｔ２’）において、この時刻ｔ２’におけるゼロクロス点ａ３’と、時刻ｔ１におけるゼロクロス点ａ２とを基に、ゼロクロス点の間隔時間Ｔ’（ｔ２’−ｔ１）を再度計算して更新する。

続いて、ゼロクロス点推定部２１は、この更新したゼロクロス点の間隔時間Ｔ’を基に、「Ｔ’／３」と「２Ｔ’／３」を算出し、他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を再推定する。そして、通電制御部２２では、ゼロクロス点推定部２１により再推定された他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点の情報を基に、３相ブラシレスモータ１への通電を制御する。

その後、時刻ｔ３において、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点ａ４が発生すると、この時点（時刻ｔ３）において、この時刻ｔ３におけるゼロクロス点ａ４と、時刻ｔ２’におけるゼロクロス点ａ３’とを基に、ゼロクロス点の間隔時間Ｔ’’（ｔ３−ｔ２’）を再度計算して更新する。ゼロクロス点推定部２１は、この更新したゼロクロス点の間隔時間Ｔ’’を基に、「Ｔ’’／３」と「２Ｔ’’／３」とを算出し、他の２相（Ｗ、Ｖ相）のゼロクロス点を推定する。そして、通電制御部２２では、ゼロクロス点推定部２１により再推定された他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点の情報を基に、３相ブラシレスモータ１への通電を制御する。

同様にして、時刻ｔ４において、サブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕにゼロクロス点ａ５が発生すると、ゼロクロス点推定部２１は、この時刻ｔ４におけるゼロクロス点ａ５と、時刻ｔ３におけるゼロクロス点ａ４とを基に、ゼロクロス点間の間隔時間Ｔ’’’（＝ｔ４−ｔ３）を算出する。そして、通電制御部２２では、ゼロクロス点推定部２１により再推定された他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点の情報を基に、３相ブラシレスモータ１への通電を制御する。

このように、ブラシレスモータ制御装置１０では、モータ回転数が変動し、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕにおいて、本来の予想されるゼロクロス点の時刻よりも早くゼロクロス点が発生した場合は、その時点で検出されたゼロクロス点と前回検出されたゼロクロス点とを基に、ゼロクロス点の間隔時間Ｔを更新する。そして、ゼロクロス点推定部２１では、更新されたゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、「Ｔ／３」と「２Ｔ／３」を算出して、他の２相（Ｗ、Ｖ相）のゼロクロス点を再推定する。通電制御部２２では、再推定された他の２相（Ｗ、Ｖ相）のゼロクロス点に基づいて、３相ブラシレスモータ１への通電を制御する。これにより、モータ回転数が変動する場合においても、３相ブラシレスモータ１への通電の制御を適切に実施することができる。

なお、図７に示す例では、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕおいてゼロクロス点ａ２が発生した後、本来の予想されるゼロクロス点ａ３の時刻ｔ２よりも早く、時刻ｔ２’においてゼロクロス点ａ３’が発生した場合の例を示したが、これに限定されない。例えば、ゼロクロス点推定部２１により推定した他の２相のゼロクロス点より前に、例えば、「２Ｔ／３」時間の経過前に、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕに次のゼロクロス点が発生した場合においても、当該次のゼロクロス点を基に他の２相のゼロクロス点を再度推定することができる。これにより、３相ブラシレスモータ１の回転数が急激に変動する場合においても、このモータ回転数の変動に応じて、他の２相の相電圧の位相（ロータ位置）を再推定することができる。

以上、３相ブラシレスモータ１をモータとして駆動する場合（例えば、スタータモータとして駆動する場合）の動作について説明したが、以下では、３相ブラシレスモータ１がエンジン５により回転駆動され、３相交流発電機として動作する場合の例について説明する。
（３相ブラシレスモータ１が３相交流発電機として動作する場合についての説明）
３相ブラシレスモータ１がエンジン５側から回転駆動される場合、３相ブラシレスモータ１は３相交流発電機となる。この３相ブラシレスモータ１が３相交流発電機となる場合に、ブラシレスモータ制御装置は、３相ブラシレスモータ１から出力される３相交流出力電圧を直流電圧に変換（順変換）し、この直流電圧によりバッテリ４に充電電流を流すように動作する。この場合において、ブラシレスモータ制御装置は、バッテリ４への充電を効率良く行うために、３相ブラシレスモータ１の発電量を制御する進角／遅角制御を行う。なお、進角／遅角制御の制御方法自体については、本発明とは直接には関係しないため、以下、この進角／遅角制御については、簡単に説明する（詳細については特許文献２を参照）。

進角／遅角制御は、図８に示すように、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧の位相に対して、ブラシレスモータ制御装置内の整流部を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミングを進角側、または遅角側に移動させることにより、３相ブラシレスモータ１の発電量を制御するものである。この進角／遅角制御では、バッテリ４の電圧が基準電圧よりも低くバッテリ充電を必要とする場合は、ブラシレスモータ制御装置を遅角制御してバッテリ充電状態とし、バッテリ４の電圧が基準電圧よりも高く充電を必要としない場合には、ブラシレスモータ制御装置を進角制御してバッテリから３相ブラシレスモータ１へエネルギーを放電する状態とすることができる。

図９は、ブラシレスモータ制御装置をバッテリ充電装置として動作させる場合の構成例を示す図であり、ブラシレスモータ制御装置１０ａがバッテリ充電装置及びモータ駆動装置として作動する場合の構成例である。図９に示すブラシレスモータ制御装置１０ａは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すブラシレスモータ制御装置１０と比較して、通電制御部２２ａ内に位相制御レギュレータ部２５（進角／遅角制御部２５ａを含む）を追加した点が異なる。また、制御部２０ａ内にバッテリ電圧Ｖｂａｔを検出するための抵抗分圧回路（抵抗Ｒ１及びＲ２で構成される回路）と、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する基準電圧回路３１と、バッテリ電圧Ｖｂａｔと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する誤差アンプ（増幅器）３２と、を新たに追加した点が異なる。他の構成は、図１に示すブラシレスモータ制御装置１０と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

誤差アンプ３２は、実際のバッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂと、バッテリ充電電圧の設定値（目標値）Ｖｒｅｆとを比較して、その差の信号を増幅し誤差アンプ出力Ｖｃとして出力する。なお、誤差アンプ出力Ｖｃは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＞０」となり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｒｅｆ」の場合に、「Ｖｃ＜０」となる。「Ｖｃ＞０」の場合には、バッテリ４への充電（遅角制御）が行われ、「Ｖｃ＜０」の場合には、バッテリ４からの放電（進角制御）が行われる。

位相制御レギュレータ部２５中の進角／遅角制御部２５ａは、誤差アンプ出力Ｖｃから誤差アンプ出力Ｖｃの信号を受け取り、進角／遅角量を決定し、この進角／遅角量に応じたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ信号を生成し、Ｈｉ側プリドライバ回路１１およびＬｏ側プリドライバ回路１２に出力する。

このような構成のブラシレスモータ制御装置１０ａにおいては、ゼロクロス点検出回路１３により、３相交流発電機のいずれか１相、例えば、上述したＵ相のサブコイルＳｕの出力電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出する。そして、ゼロクロス点推定部２１により、ゼロクロス点推定部２１により、他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点を推定する。そして、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕのゼロクロス点と、ゼロクロス点推定部２１により推定された他の２相（Ｖ相、Ｗ相）のゼロクロス点とにより、３相ブラシレスモータ１の各相の交流出力電圧の位相を推定する。

そして、位相制御レギュレータ部２５では、この推定された３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧の位相に対して、誤差アンプ３２の出力電圧Ｖｃを基に進角／遅角量を決定し、上記の進角／遅角制御部２５ａによりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の通電タイミングを進角側、または遅角側に制御する。

これにより、本発明の一実施形態のブラシレスモータ制御装置１０ａは、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）１の各相にロータ位置検出センサを設けることなく、また、前述した三角波生成回路や電圧検出回路を設けることなく、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧に対して進角／遅角制御を行い、バッテリ４への充電を制御することができる。

以上、説明したように、本発明の一実施形態のブラシレスモータ制御装置１０及び１０ａにおいては、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなる３相交流発電機のいずれか１相にサブコイル（交流出力電圧検出用の補助巻線）を設け、この１相のサブコイルの交流出力電圧のゼロクロス点を検出することにより、他の２相のゼロクロ点（位相）を推定する。これにより、前述した三角波生成回路や電圧検出回路を設けることなく、３相ブラシレスモータ１の制御が行えるようになる。このため、ブラシレスモータ制御装置１０及び１０ａの構成を簡略化でき、コストの低減を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のブラシレスモータ制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態は、３相ブラシレスモータの制御装置、および３相ブラシレスモータの制御方法に適用できる。このブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法によれば、回転位置センサレスの３相ブラシレスモータを１８０°通電により制御する場合に、３相ブラシレスモータのいずれか１相だけの相電圧を検出し、この１相の相電圧から他の２相の相電圧の位相を推定する際に、三角波生成回路および電圧検出回路を用いることなく、他の２相の相電圧の位相を推定することができる。

１…３相ブラシレスモータ
２…ステータ
２ａ…サブコイルＳｕ
３…ロータ
４…バッテリ
５…エンジン
６…サブコイル
１０，１０ａ…ブラシレスモータ制御装置
１１…Ｈｉ側プリドライバ回路
１２…Ｌｏ側プリドライバ回路
１３…ゼロクロス点検出回路
２０，２０ａ…制御部
２１…ゼロクロス点推定部
２２，２２ａ…通電制御部
２３…１２０°通電制御部
２４…１８０°通電制御部
２５…位相制御レギュレータ部
２５ａ…進角／遅角制御部
３１…基準電圧回路
３２…誤差アンプ
Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子
Ｓｕ…サブコイル

Claims (6)

1. ３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、
   前記３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出する相電圧検出部と、
   前記相電圧検出部により検出された１相の相電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路と、
   前記ゼロクロス点検出回路により検出されたゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定するゼロクロス点推定部と、
   前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記ロータの回転位置を推定し、前記３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御する通電制御部と、
   を備え、
   前記３相ブラシレスモータは、ステータ側のＵ、Ｖ、Ｗ相のそれぞれのコイルが複数の極により構成されると共に、
   前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相における１極のコイルは他の巻線から切り離してフローティング状態とされ、
   前記相電圧検出部は、当該フローティング状態にしたコイルにより、前記３相ブラシレスモータの１相の相電圧を検出するブラシレスモータ制御装置。
2. 前記ゼロクロス点推定部は、
   前記１相の相電圧おいてゼロクロス点が発生した後、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔの経過前に前記１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に前記他の２相のゼロクロス点を再推定する
   請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
3. 前記ゼロクロス点推定部は、
   前記推定した他の２相のゼロクロス点より前に前記１相の相電圧に次のゼロクロス点が発生した場合は、当該次のゼロクロス点を基に前記他の２相のゼロクロス点を再推定する
   請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置。
4. 前記通電制御部は、
   前記３相ブラシレスモータがバッテリを充電する３相交流発電機として動作する場合に、
   前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記他の２相の相電圧の位相を推定し、前記３相ブラシレスモータから出力される各相の交流出力電圧を整流及び位相制御して、前記バッテリを充電する位相制御レギュレータ部を備える
   請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。
5. 前記３相ブラシレスモータは、内燃機関の始動用のスタータモータとして動作するとともに、前記内燃機関により回転駆動される３相交流発電機として動作するモータである
   請求項１から４のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。
6. ３相ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御方法であって、
   前記３相ブラシレスモータのいずれか１相の相電圧を検出する相電圧検出手順と、
   前記相電圧検出手順により検出された１相の相電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手順と、
   前記ゼロクロス点検出手順により検出されたゼロクロス点の間隔時間Ｔを計測するとともに、前記ゼロクロス点の間隔時間Ｔを基に、Ｔ／３と２Ｔ／３の時間を算出し他の２相のゼロクロス点を推定するゼロクロス点推定手順と、
   前記１相の相電圧のゼロクロス点と前記推定された他の２相のゼロクロス点とを基に、前記ロータの回転位置を推定し、前記３相ブラシレスモータの各相巻線への通電を制御する通電制御手順と、
   を含み、
   前記３相ブラシレスモータは、ステータ側のＵ、Ｖ、Ｗ相のそれぞれのコイルが複数の極により構成されると共に、
   前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれか１相における１極のコイルは他の巻線から切り離してフローティング状態とされ、
   前記相電圧検出手順は、当該フローティング状態にしたコイルにより、前記３相ブラシレスモータの１相の相電圧を検出するブラシレスモータ制御方法。

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