JP2009165297A - 回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータの回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えるものにあって、ブラシレスモータの起動時間が長期化すること。
【解決手段】特定の１相から別の１相へと通電する第１回位置決め処理によって回転角度を第１回位置決め目標角度に制御した後、通電する相を変更しつつ１相から別の１相へと通電する第２回位置決め処理によって回転角度を第２回位置決め目標角度に制御する。ここで、第１回位置決め処理の継続時間（第１所要時間Ｔ１）は、以下に設定される。すなわち、第１回位置決め処理によって回転角度が第１回位置決め目標角度を中心に減衰振動する際、その振動の振幅が、第２回位置決め処理によっては回転角度を変化させることのできない角度（デッドポイント）と第１回位置決め目標角度との間の角度間隔未満となる時間とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回転機の一部の相から別の一部の相に電流を流す処理を前記一部の相及び前記別の一部の相の少なくとも一方を変更しつつ複数回行うことで、前記回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えて且つ、該最終的な角度に応じて前記回転機の起動に際しての回転角度の初期値を把握する回転機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、３相電動機をセンサレス駆動するに際し、その回転角度の初期値を取得すべく、特定の１相から別の１相への通電処理を、相を変更しつつ２回行うことで、回転角度を固定する処理を行うものが周知である。このように２回の通電処理によって最終的な回転角度に制御するために、通電処理開始前におけるロータの回転角度が、最終的な回転角度に対して電気角１８０°(デッドポイント)近傍の制御不能な角度にあったとしても、電動機の回転角度を最終的な回転角度に制御することができる。すなわち、通電処理開始前におけるロータの回転角度がデッドポイント近傍にある場合、最終的な回転角度に制御するための通電処理によってはロータを変化させることができないのであるが、２回の通電処理を行うことで、電動機の回転角度を最終的な回転角度に制御することができる。

こうした２回の通電処理に関しては、例えば下記特許文献１に見られるように、１回目の処理の周波数ｆ１（１／２・（処理時間））と、２回目の処理の周波数ｆ２（１／２・（処理時間））と、電動機の固有振動数Ｆ０との間に、ｆ１＞Ｆ０＞ｆ２の関係が成立するように各通電処理時間を設定することも提案されている。そしてこれにより、電動機の起動に際し電動機を確実に正回転させることができるとされている。
特許第３２４４８００号公報

ところで、電動機に通電処理を施すことでその回転角度を所定の角度に収束させるに際しての収束時間は、電動機のロータの慣性やロータと軸受けとの間の摩擦等に依存する。すなわち、慣性が大きいほど、また摩擦が小さいほど収束時間が長くなる。このため、上記態様にて固有振動数に基づき１回目の通電処理時間を設定したのでは、電動機によっては、２回目の通電処理の開始時点の回転角度が上記デッドポイント近傍の制御不能な角度となるおそれがある。そしてこの場合には、電動機の起動を適切に行うことができなくなる。

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、回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えるものにあって、回転機をより適切に起動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。

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。

請求項１記載の発明は、回転機の一部の相から別の一部の相に電流を流す処理を前記一部の相及び前記別の一部の相の少なくとも一方を変更しつつ複数回行うことで、前記回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えて且つ、該最終的な角度に応じて前記回転機の起動に際しての回転角度の初期値を把握する回転機の制御装置において、前記複数回の処理のうちの前記最終回直前の処理開始から前記最終回の処理開始までの所要時間が、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値と前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度との間の角度間隔と前記回転機の回転角度の振動の振幅とが一致すると想定される時間よりも長く設定されてなることを特徴とする。

最終回直前の処理によって回転角度が目標値に制御されると、回転角度は、目標値を中心として振動しつつその振動が減衰することで目標値へと収束していく。このため、処理の開始初期においては、回転角度の振動の振幅は比較的大きくなることがある。そしてこの場合、回転角度が上記制御不能角度となるおそれもある。そして制御不能角度となる際に最終回の処理を行ったのでは、最終的な角度へと制御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、最終回直前の処理の開始から最終回の処理の開始までの所要時間を、上記一致すると想定される時間よりも長くすることで、こうした事態を好適に回避することができ、ひいては回転機をより適切に起動することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所要時間は、前記一致すると想定される時間よりも前記振動の一周期長い時間以下に設定されてなることを特徴とする。

上記発明では、所要時間が上記一致する時間よりも振動の一周期長い時間以下とされるために、回転角度が最終回直前の処理による目標角度に固定されたと想定される十分に長い時間の経過後に最終回の処理を行う場合と比較して、位置決め手段による処理時間を短縮することができる。このため、回転機を迅速に起動させることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所要時間は、前記一致すると想定される時間よりも「５ｍｓ」長い時間以下に設定されてなることを特徴とする。

上記発明では、所要時間が上記一致する時間よりも「５ｍｓ」長い時間以下とされるために、回転角度が最終回直前の処理による目標角度に固定されたと想定される十分に長い時間の経過後に最終回の処理を行う場合と比較して、位置決め手段による処理時間を短縮することができる。このため、回転機を迅速に起動させることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記所要時間は、前記回転機を複数個用意してこれらについて前記最終回直前の処理を行った際の前記回転角度の振動の減衰度合いを実際に計測することに基づき設定されてなることを特徴とする。

上記発明では、複数個の回転機を用いて振動の減衰度合いを計測することで、上記所要時間が上記請求項１〜３の発明特定事項を満たすように適切に設定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記所要時間は、前記回転機の回転角度の振動の振幅が、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値と前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度との間の角度間隔未満となる時間の計測値とされることを特徴とする。

上記発明では、上記角度間隔未満となる時間の計測値を用いることで所要時間を簡易且つ適切に設定することができる。特に、複数個の回転機を用いて上記計測を行う場合、計測値はばらつくものであるが、計測値のうちの最大値側の値を所要時間として採用することで、所要時間をより適切に設定することができる。

請求項６記載の発明は、回転機の一部の相から別の一部の相に電流を流す処理を前記一部の相及び前記別の一部の相の少なくとも一方を変更しつつ複数回行うことで、前記回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えて且つ、該最終的な角度に応じて前記回転機の起動に際しての回転角度の初期値を把握する回転機の制御装置において、前記複数回の処理のうちの前記最終回直前の処理による回転角度の目標値へと実際の回転角度が収束することを条件に最終回の処理に移行して且つ、前記回転角度が収束するとの条件を、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値を中心とする領域であって前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度よりも近い領域内に収まるまで前記直前の処理による回転角度の振動が減衰したこととすることを特徴とする。

最終回直前の処理によって回転角度が目標値に制御されると、回転角度は、目標値を中心として振動しつつその振動が減衰することで目標値へと収束していく。このため、処理の開始初期においては、回転角度の振動の振幅は比較的大きくなることがある。そしてこの場合、回転角度が上記制御不能角度となるおそれもある。そして制御不能角度となる際に最終回の処理を行ったのでは、最終的な角度へと制御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、最終回直前の処理によって回転角度が目標角度に収束したとの条件を上記条件とすることで、こうした事態を好適に回避しつつも、収束するとの条件を目標角度に停止するとの条件とする場合と比較して迅速に最終的な処理に移行することができる。このため、回転機をより適切に起動することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記複数回の処理が２回の処理であることを特徴とする。

上記発明では、最終的な角度へと確実に制御するうえで要求される最小数の処理とすることで、回転機の起動に要する時間を極力短縮することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記最終回の処理の後、前記回転機を起動させる処理を行う起動処理手段を更に備え、前記最終回の処理の開始から前記起動処理手段による処理の開始までの時間が、前記所要時間よりも長く設定されてなることを特徴とする。

上記発明では、回転機の起動を適切に行うことができる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記最終回の処理の後、前記回転機を起動させる処理を行う起動処理手段を更に備え、前記最終回の処理の開始から前記起動処理手段による処理の開始までの時間を、前記回転機に接続される電力変換回路の全操作状態のそれぞれを継続した場合に前記回転機の回転角度が固定されると想定される角度のうちの隣接する角度間の間隔と前記最終回の処理に伴う前記回転機の振動の振幅とが一致する時間以上に設定されてなることを特徴とする。

最終回の処理によって回転角度が最終的な角度に制御されると、回転角度は、最終的な角度を中心として振動しつつその振動が減衰することで最終的な角度へと収束していく。このため、処理の開始初期においては、回転角度の振動の振幅は比較的大きくなることがある。そしてこの場合、実際の回転角度が最終的な角度近傍にあるとして起動処理を行ったのでは、回転機を適切に起動することができないおそれがある。この点、上記発明では、起動処理手段による処理の開始までの時間を適切に設定することで、こうした事態を回避することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる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。

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。

図示されるブラシレスモータ１０は、永久磁石を回転子とする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とスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６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。

なお、本実施形態では、上側アーム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、下側アーム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。

制御装置２０は、ブラシレスモータ１０を制御対象とし、インバータ１２を操作する。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、ブラシレスモータ１０の各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗに誘起電圧が現れるタイミングを利用して、誘起電圧がブラシレスモータ１０の中性点電圧（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。ここで、本実施形態では、基準電圧ｖｒｅｆを、ブラシレスモータ１０の各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを抵抗体ＲＵ，ＲＶ，ＲＷにて分圧したものとする。また、ゼロクロスタイミングは、各相の端子電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと基準電圧ｖｒｅｆとの大小関係を比較する比較器２４，２６，２８の出力の反転タイミングとする。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。ただし、ブラシレスモータ１０を流れる電流が電流制限値を越える際には、ブラシレスモータ１０を流れる電流（通電量）を制限すべく、ＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御は、１２０°通電方式においてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６がオン操作される「１２０°」の期間を、オン操作許可期間として、この期間内であっても、電流制限値を超えるときにはオン操作を禁止することで行うことができる。なお、制御装置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。

ところで、ブラシレスモータ１０の誘起電圧は、ブラシレスモータ１０の回転に伴って生じるものである。このため、ブラシレスモータ１０の誘起電圧に基づき回転角度を把握しつつこれを駆動するセンサレスシステムにあっては、ブラシレスモータ１０の回転速度が極低速である状態からブラシレスモータ１０を起動させる際に、回転角度の初期値をいかに取得するかが問題となる。このため、ブラシレスモータ１０の起動に際して、特定の相から別の相への通電処理を、相を変更しつつ２回行うことで、回転子を特定の位置(角度)に制御する。このように、２回の通電処理によって最終的な回転角度（第２回位置決め目標角度）に制御するために、通電処理開始前におけるロータの回転角度が、最終的な回転角度に制御するための通電処理（第２回位置決め処理）によっては回転子を変化させることができない制御不能な角度（デッドポイント近傍）にあったとしても、ブラシレスモータ１０の回転角度を最終的な回転角度に制御することができる。

ただし、本実施形態のように、車載フューエルポンプにあっては、位置決め処理を迅速に行わないと、図示しない内燃機関に燃料を供給することができないために、内燃機関の始動に失敗するおそれがある。このため、位置決め処理を極力迅速に行うことが望まれる。こうした観点から、位置決めのための第１回目の通電処理（第１回位置決め処理）を、ブラシレスモータ１０の回転子が停止する前に打ち切り、第２回位置決め処理に移行させることも考えられる。ただし、この場合、第１回位置決め処理から第２回位置決め処理への移行時に、回転角度がデッドポイント近傍となっている場合には、第２回位置決め目標角度に制御することができないおそれがある。図２に、こうした状況を例示する。ここで、図２（ａ）は、端子電圧の推移を示し、図２（ｂ）は、電気角の推移を示し、図２（ｃ）は、回転速度の推移を示す。

図示されるように、第１回位置決め処理から第２回位置決め処理へと移行する際、ブラシレスモータ１０の回転角度がデッドポイント近傍となる場合には、第２回位置決め処理によっては回転角度を変化させることができない。このため、この場合には、位置決め処理後の起動処理によって、回転角度を変化させるしかなくなるため、起動性が低下する。

そこで本実施形態では、図３に示す態様にて、第１回位置決め処理の時間(第１所要時間Ｔ１)と、第２回位置決め処理の時間(第２所要時間Ｔ２)とを適合する。図３（ａ）は、第１所要時間Ｔ１の設定態様を示す。図示されるように、第１回位置決め処理がなされると、ブラシレスモータ１０の回転角度（実線）は、第１回位置決め目標角度（２点鎖線）を中心として減衰振動をしつつ、第１回位置決め目標角度へと収束していく。ここで、図中、一対の破線で示す曲線は、第１回位置決め処理による回転角度の極大、極小のそれぞれを結ぶ一対の曲線である一対の包絡線である。これら一対の包絡線によって囲まれた領域内に、デッドポイントが存在しなくなる時間の経過時に第２回位置決め処理へと移行させるなら、第２回位置決め目標角度へと制御することが可能となる。そこで本実施形態では、包絡線がデッドポイントを含まなくなる時間を第１所要時間Ｔ１とする。

図３（ｂ）に、第２所要時間Ｔ２の設定態様を示す。図示されるように、第２回位置決め処理がなされると、ブラシレスモータ１０の回転角度（実線）は、第２回位置決め目標角度（１点鎖線）を中心として減衰振動をしつつ、第２回位置決め目標角度へと収束していく。ここで、図中、一対の破線で示す曲線は、第２回位置決め処理による回転角度の極大、極小のそれぞれを結ぶ一対の曲線である一対の包絡線である。これら一対の包絡線によって囲まれた領域が、ブラシレスモータ１０の起動処理を適切に行うことのできる範囲(第２回位置決め目標範囲)となるなら、ブラシレスモータ１０を適切に起動することが可能となる。そこで本実施形態では、包絡線によって囲われた領域が第２回位置決め目標範囲と一致する時間を第２所要時間Ｔ２とする。なお、第２回位置決め目標範囲は、第２回位置決め目標角度を中心として且つ、ブラシレスモータ１０の任意の２相の一方から他方への６通りの通電をそれぞれ継続する場合に固定されると想定される回転角度のうちの隣接する回転角度間隔以下の幅を有するものとすることが望ましい。なお、この目標範囲は、ブラシレスモータ１０の起動完了までに要する時間と初期条件としての回転角度との関係を予め計測することで、起動完了までに要する時間を所定以下とすることのできる範囲に設定することがより望ましい。

ちなみに、本実施形態では、図３に示されるように、第１所要時間Ｔ１よりも第２所要時間Ｔ２が長く設定されている。

図４に、本実施形態にかかる上記第１所要時間Ｔ１の適合手法を示す。この処理は、ブラシレスモータ１０の制御装置２０の製品出荷に先立ち行われる処理である。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、対象となる仕様のブラシレスモータ１０を複数個用意する。ここでは、製品として許容される個体差を反映したものとすることが望ましい。すなわち、回転子の慣性等の上限品と下限品とが含まれるようにすることが望ましい。続くステップＳ１２においては、これら用意されたブラシレスモータ１０のそれぞれにおいて、第１回位置決め処理を行う。これにより、ブラシレスモータ１０の回転角度は、第１回位置決め目標角度を中心に減衰振動する。引き続きステップＳ１４においては、ブラシレスモータ１０の回転角度の減衰態様を監視する。続くステップＳ１６においては、「ｉ」でラベリングされた各ブラシレスモータ１０について、その振動の振幅が、上限値Ａｍａｘ未満となる時間Ｔｉを算出する。ここで、上限値Ａｍａｘは、第２回位置決め処理のデッドポイントと第１回位置決め目標角度との間の回転角度である。この処理は、各ブラシレスモータ１０について、先の図３（ａ）に示した第１所要時間Ｔ１に相当する時間Ｔｉを算出する処理である。

続くステップＳ１８においては、特定のブラスレスモータ１０（「ｊ」でラベリング）の時間Ｔｊを第１所要時間Ｔ１とする。ここで、時間Ｔｊは、ステップＳ１６において算出される時間Ｔｉのうちの最大値程度とすることが望ましい。

図５に、こうして第１所要時間Ｔ１及び第２所要時間Ｔ２が設定された本実施形態にかかるブラシレスモータ１０の起動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、特定の１相から別の１相へと通電することで第１回位置決め処理を行う。そして、第１所要時間Ｔ１が経過する場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２４において、第２回位置決め処理を行う。ここで、第１回位置決め目標角度と第２回位置決め目標角度との差の絶対値は、「１８０°」未満となるように設定されている。これは、第２回位置決め処理のデッドポイントが、第２回位置決め目標角度から「１８０°」の位置にあることに鑑みた設定である。そして、第２所要時間Ｔ２が経過する場合(ステップＳ２６：ＹＥＳ)、ステップＳ２８において、ブラシレスモータ１０を起動する。

このように、本実施形態では、第１所要時間Ｔ１の経過後に第２回位置決め処理を行うために、第２回位置決め処理によって第２回位置決め目標角度へと回転角度を適切に制御することができる。更に、回転角度が第２回位置決め目標範囲内に収束することで起動処理に切り替えることで、ブラシレスモータ１０を適切に起動させつつも、第２回位置決め目標角度で停止してから起動させる場合と比較して、起動を迅速に行うこともできる。

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。

（１）第１回位置決め処理を行う時間(第１所要時間Ｔ１)を、第１回位置決め目標角度と第２回位置決め処理のデッドポイントとの間の角度間隔と回転角度の振動の振幅とが一致すると想定される時間よりも長くした。これにより、第２回位置決め処理によって第２回位置決め目標角度に確実に制御することができる。

（２）ブラシレスモータ１０を複数個用意してこれらについて第１回位置決め処理を行った際の回転角度の振動の減衰度合いを実際に計測することに基づき第１所要時間Ｔ１を設定した。これにより、第１所要時間Ｔ１を適切に適合することができる。

（３）第１回位置決め目標角度と第２回位置決め処理のデッドポイントとの間の角度間隔よりも回転角度の振動の振幅が小さくなる時間Ｔｉに基づき、第１所要時間Ｔ１を設定した。これにより、第１所要時間Ｔ１をより適切に設定することができる。

（４）２回の通電処理によって、位置決め処理を行った。これにより、最終的な角度へと確実に制御するうえで要求される最小数の処理とすることができ、ブラシレスモータ１０の起動に要する時間を極力短縮することができる。

（５）第１所要時間Ｔ１よりも第２所要時間Ｔ２を長く設定した。これにより、ブラシレスモータ１０を適切に起動することができる。

（６）第２所要時間Ｔ２を、回転角度の振動範囲が第２回位置決め目標範囲内となるようにした。これにより、第２回位置決め処理に引き続き行われる起動処理を適切に行うことができる。

（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。

図６に、本実施形態にかかるブラシレスモータ１０の起動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、第１回位置決め処理を行う。本実施形態にかかる第１回位置決め処理は、ブラシレスモータ１０の特定の１相から残りの２相へと電流を流すことで、第１回位置決め目標角度に制御するものである。こうした通電手法によれば、ブラシレスモータ１０の回転角度の第１回位置決め目標角度からのずれを低減する側の力が働くために、第１回位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。このため、本実施形態では、第１回位置決め処理を行う時間(第１所要時間ｔ１)を、先の第１の実施形態の要領で、第１回位置決め目標角度と第２回位置決め処理のデッドポイントとの間の角度間隔よりも回転角度の振動の振幅の方が短くなる時間に基づき適合しつつも、第１所要時間ｔ１を上記第１所要時間Ｔ１よりも短縮することができる。

第１回位置決め処理の実行時間が第１所要時間ｔ１となると（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３４において、第２回位置決め処理を行う。この処理は、ブラシレスモータ１０の特定の１相から残りの２相へと電流を流すことで、第２回位置決め目標角度に制御するものである。ただし、第１回位置決め処理と第２回位置決め処理とは通電態様が互いに相違する。そして、第２所要時間ｔ２（＜第２所要時間Ｔ２）が経過すると（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、ステップＳ３８において、ブラシレスモータ１０を起動する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）第１回位置決め処理を、ブラシレスモータ１０の１相から残りの２相に通電する処理とした。これにより、第１回位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。

（８）第２回位置決め処理を、ブラシレスモータ１０の１相から残りの２相に通電する処理とした。これにより、第２回位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３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。

図７に、本実施形態にかかるブラシレスモータ１０の起動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、第１回位置決め処理を行う。本実施形態にかかる第１回位置決め処理においては、先の第１の実施形態で示した通電処理に引き続き、上側アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５又は下側アームのスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を全てオン操作することでブラシレスモータ１０の全相を短絡させる処理を行う。この全相短絡処理によれば、ブラシレスモータ１０の回転に伴う誘起電圧によりブラシレスモータ１０に電流が流れることとなり、この電流は電流経路内の抵抗等の影響で減衰していく。換言すれば、回転エネルギが減衰していく。これにより、第１位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。このため、本実施形態では、第１回位置決め処理を行う時間(第１所要時間ＴＴ１)を、先の第１の実施形態の要領で、第１回位置決め目標角度と第２回位置決め処理のデッドポイントとの間の角度間隔よりも回転角度の振動の振幅の方が小さくなる時間に基づき適合しつつも、第１所要時間ＴＴ１を上記第１所要時間Ｔ１よりも短縮することができる。

第１回位置決め処理の実行時間が第１所要時間ＴＴ１となると(ステップＳ４２：ＹＥＳ)、ステップＳ４４において、第２回位置決め処理を行う。この処理においても、先の第１の実施形態で示した通電処理に引き続き、上側アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５又は下側アームのスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を全てオン操作することでブラシレスモータ１０の全相を短絡させる処理を行う。そして、第２所要時間ＴＴ２（＜第２所要時間Ｔ２）が経過すると（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、ステップＳ４８において、ブラシレスモータ１０を起動する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（９）第１回位置決め処理を、ブラシレスモータ１０の特定の１相から別の１相に通電する処理と、全相短絡処理との２つの処理にて構成した。これにより、第１回位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。

（１０）第２回位置決め処理を、ブラシレスモータ１０の特定の１相から別の１相に通電する処理と、全相短絡処理との２つの処理にて構成した。これにより、第２回位置決め目標角度への収束時間を短縮することができる。

（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。

・上記第３の実施形態では、第１回位置決め処理及び第２回位置決め処理の双方において、全相短絡処理を設けたが、これに限らず、いずれか一方のみに設けてもよい。ただし、この場合、全相短絡処理を設けない処理については、所要時間を第１の実施形態の値とすることが望ましい。

・上記第２の実施形態における第１回位置決め処理や第２回位置決め処理についても、所要時間の全てにわたって通電処理を行う代わりに、上記全相短絡処理を行う期間を設けてもよい。ただし、この場合、第１所要時間Ｔ１や第２所要時間Ｔ２を、第２の実施形態におけるものよりも短縮することが望ましい。

・上記各実施形態では、複数のブラシレスモータ１０について、第１回位置決め処理による回転角度の振動の振幅が第１回位置決め処理の目標角度と第２回位置決め処理のデッドポイントとの角度間隔未満となる時間をそれぞれ計測し、これら計測値の統計的な分布から決定される特定の計測値（最大値程度の値）を第１所要時間Ｔ１としたがこれに限らない。例えば、最小値に、上記振動の１周期の時間を加算した値を、第１所要時間Ｔ１としてもよい。これにより、図８（ａ）に示されるように、収束が最も早いものについて、所要時間に対して１周期前には既にデッドポイントにかからなくなっているものの、回転角度が固定される前に第２位置決め処理に移行することができるため、ブラシレスモータ１０を迅速に起動することができる。

また例えば、最小値に、「５ｍｓ」を加算した値を、第１所要時間Ｔ１としてもよい。これにより、図８（ｂ）に示されるように、収束が最も早いものについて、第１所要時間Ｔ１に対して「５ｍｓ」前には既にデッドポイントにかからなくなっているものの、回転角度が固定される前に第２回位置決め処理に移行することができるため、ブラシレスモータ１０を迅速に起動することができる。

もっとも、第１所要時間Ｔ１の設定は、上記統計分布の最大値程度の値や最小値に基づくものに限らない。例えば、平均的な特性(中央特性)を有する製品における上記角度間隔未満となる時間に、振動の半周期又は「２．５ｍｓ」を加算することで第１所要時間Ｔ１を決定してもよい。これによっても、量産されるブラシレスモータ１０の全てについて、第１回位置決め処理から第２回位置決め処理へと移行する際には、デッドポイントとならないことが期待できる。そして、上記角度間隔未満となる時間に対する上記移行タイミングの遅延時間の最大値を、振動の１周期程度又は「５ｍｓ」程度とすることができるため、ブラシレスモータ１０を迅速に起動することができる。

・ブラシレスモータ１０としては、フューエルポンプに搭載される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。更に、車載ナビゲーションシステム等に搭載されるデータ記録装置や再生装置、すなわちＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)、ハードディスク等のディスク媒体のデータ記録装置や再生装置の備える電動機であってもよい。また、回転機としては、モータに限らず、発電機であってもよい。更に、上記ファン等は、車両に搭載されるものにも限らない。

・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。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 位置決め処理における問題点を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる位置決め手法を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる第１回位置決め処理時間の適合処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる位置決め処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる位置決め処理の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる位置決め処理の手順を示す流れ図。 上記各実施形態の変形例にかかる第１回位置決め処理時間の適合手法を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…ブラシレスモータ、１２…インバータ、１４…バッテリ、２０…制御装置、ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチング素子。

Claims (9)

1. 回転機の一部の相から別の一部の相に電流を流す処理を前記一部の相及び前記別の一部の相の少なくとも一方を変更しつつ複数回行うことで、前記回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えて且つ、該最終的な角度に応じて前記回転機の起動に際しての回転角度の初期値を把握する回転機の制御装置において、
   前記複数回の処理のうちの前記最終回直前の処理開始から前記最終回の処理開始までの所要時間が、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値と前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度との間の角度間隔と前記回転機の回転角度の振動の振幅とが一致すると想定される時間よりも長く設定されてなることを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記所要時間は、前記一致すると想定される時間よりも前記振動の一周期長い時間以下に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記所要時間は、前記一致すると想定される時間よりも「５ｍｓ」長い時間以下に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
4. 前記所要時間は、前記回転機を複数個用意してこれらについて前記最終回直前の処理を行った際の前記回転角度の振動の減衰度合いを実際に計測することに基づき設定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
5. 前記所要時間は、前記回転機の回転角度の振動の振幅が、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値と前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度との間の角度間隔未満となる時間の計測値とされることを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
6. 回転機の一部の相から別の一部の相に電流を流す処理を前記一部の相及び前記別の一部の相の少なくとも一方を変更しつつ複数回行うことで、前記回転機の回転角度を中間の角度を経て最終的な角度に制御する位置決め手段を備えて且つ、該最終的な角度に応じて前記回転機の起動に際しての回転角度の初期値を把握する回転機の制御装置において、
   前記複数回の処理のうちの前記最終回直前の処理による回転角度の目標値へと実際の回転角度が収束することを条件に最終回の処理に移行して且つ、前記回転角度が収束するとの条件を、前記最終回直前の処理による回転角度の目標値を中心とする領域であって前記最終回の処理による前記最終的な角度への制御不能角度よりも近い領域内に収まるまで前記直前の処理による回転角度の振動が減衰したこととすることを特徴とする回転機の制御装置。
7. 前記複数回の処理が２回の処理であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
8. 前記最終回の処理の後、前記回転機を起動させる処理を行う起動処理手段を更に備え、
   前記最終回の処理の開始から前記起動処理手段による処理の開始までの時間が、前記所要時間よりも長く設定されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
9. 前記最終回の処理の後、前記回転機を起動させる処理を行う起動処理手段を更に備え、
   前記最終回の処理の開始から前記起動処理手段による処理の開始までの時間を、前記回転機に接続される電力変換回路の全操作状態のそれぞれを継続した場合に前記回転機の回転角度が固定されると想定される角度のうちの隣接する角度間の間隔と前記最終回の処理に伴う前記回転機の振動の振幅とが一致する時間以上に設定されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

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