JP5614908B2 - 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の制御装置、および３相ブラシレスモータの制御方法に関する。

一般に、内燃機関（エンジン）のスタータ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（以下、単に「モータ」とも呼ぶ）の駆動制御方式として、３相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。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りロータ位置の検出精度にばらつきが発生することがある。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。

例えば、３相ブラシレスモータ（交流発電機として機能するブラシレスモータ）のサブコイルＳｕにより検出された１相の交流出力電圧のゼロクロス点に同期した矩形波を生成し、この矩形波を基に他の２相に同期する矩形波を生成し、これらの矩形波（ロータ位置検出波形）を基にして、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）の交流出力電圧を整流及び位相制御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１を参照）。

また、同様に、３相ブラシレスモータのいずれか１相の交流出力電圧を検出するサブコイルＳｕを設け、このサブコイルＳｕにより検出された１相の交流出力電圧のゼロクロス点に同期した矩形波を生成し、この矩形波を基に他の２相に同期する矩形波を生成し、これらの矩形波（ロータ位置検出波形）によりロータ位置を推定し、ブラシレスモータの駆動制御を行うブラシレスモータ制御装置がある（特許文献２を参照）。

また、関連するハイブリッド車両の制御装置がある（特許文献３を参照）。この特許文献３に記載のハイブリッド車両の制御装置は、モータのセンサレス制御において、磁極位置の検出精度を向上させつつ、所望の静粛性を確保することを目的としている。

ＷＯ２００７／１１４２７２号公報 ＷＯ２００８／１２０７３４号公報 特開２００８−１３７５５０号公報

上記特許文献１に記載のバッテリ充電装置においては、サブコイルＳｕに誘起される相電圧（交流電圧）からゼロクロス点を検出して、このゼロクロス点を基に相電圧に同期した矩形波を生成し、この矩形波を基に他の２相に同期する矩形波を生成し、これらの矩形波（ロータ位置検出波形）を基にして、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）の交流出力電圧を整流及び位相制御してバッテリへの充電を行っている。

しかしながら、上記特許文献１に記載のバッテリ充電装置は、エンスト（engine stall）しかけた場合等、エンジンのエンジン回転数が低下してゼロクロス点の検出ができなくなる程度に相電圧が小さくなってしまうと、ゼロクロス点が検出できなくなることにより交流出力電圧の位相制御が不可能となる。すなわち、３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）からバッテリへの充電の制御が不可能になる。このため、バッテリに繋がる装置等の外部負荷に過大な電圧が印加される恐れが生じる。

また、特許文献３に記載のハイブリッド車両の制御装置では、内燃機関の停止時に、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ２以上の場合には通常の回生制御としての回生動作（バッテリを充電）を行い、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ２よりも小さい場合には、モータの３相短絡制御を行って制動トルクを発生させて内燃機関の回転を停止させるようにしている。
このため、この特許文献３に記載のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン回転数の低回転時（アイドル回転数以下）において、モータの３相短絡により制動トルクを発生させてエンジンを停止させ、停止の際の静粛性を確保できる。
しかしながら、特許文献３に記載のハイブリッド車両の制御装置は、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況（例えば、エンジン回転数の低回転時）において、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態が制御されず、外部負荷に過大な電圧が印加されることになる。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の一態様の目的は、位置センサレスで３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）を制御する場合に、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる、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を提供することにある。

本発明の一態様は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様の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とともに、前記３相ブラシレスモータがエンジンに回転駆動されて３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータから出力される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ブラシレスモータ制御装置であって、各アームがスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとで構成される３相ブリッジ回路と、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部と、前記ゼロクロス点検出部により検出されたゼロクロス点の周期を基に前記エンジンのエンジン回転数を計測するエンジン回転数計測部と、前記エンジン回転数がゼロクロス検出ができなくなる第１回転数以上の場合において、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に供給する位相制御レギュレータ部と、前記エンジン回転数が前記第１回転数未満であり、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧を前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子により相間短絡させ、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、前記スイッチング素子を一括オフにして前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧により前記ダイオードを介して前記バッテリを充電させるショート式レギュレータ部と、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のいずれか１相の相電圧を検出し、この相電圧のゼロクロス点の時間間隔からエンジン回転数を計算する。そして、エンジン回転数が第１回転数を下回った場合は、相電圧のゼロクロス点検出ができなくなる前に、３相ブラシレスモータに対する制御状態を、位相制御レギュレータ部による交流出力電圧の位相制御状態から、ショート式レギュレータ部によるモータコイルの通電制御状態に切り替える。その後、エンジン回転数が第１回転数を上回り、相電圧がゼロクロス点を検出できる十分な大きさの電圧レベルになった場合は、３相ブラシレスモータに対する制御状態を、再び、位相制御レギュレータ部による交流出力電圧の位相制御状態へ切り替える。
これにより、本発明の一態様のブラシレスモータ制御装置においては、位置センサレスで３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）を制御する場合に、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。

また、このような構成のブラシレスモータ制御装置では、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、３相ブラシレスモータの交流出力電圧をスイッチング素子により相間短絡させる。また、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、３相ブリッジ回路のスイッチ素子を一括オフにし、３相ブラシレスモータの交流出力電圧により、スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードを介して、バッテリを充電する。
これにより、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。また、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリに充電を行うことができる。

また、本発明の一態様のブラシレスモータ制御装置は、前記エンジン回転数が、前記第１回転数よりさらに低く前記バッテリの充電に寄与しない第２回転数以下の場合に（第１回転数＞第２回転数）、前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子を一括オフにする一括オフ制御部を、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、エンジン回転数が、第１回転数よりさらに低い第２回転数以下の場合は（第１回転数＞第２回転数）、３相ブラシレスモータの各相のコイル端子を電気的に開放状態にする。
これにより、エンジン回転数が低く、エンジンが停止状態に近い場合は、３相ブラシレスモータを電気的に開放し、３相ブラシレスモータに対する制御を停止することができる。

また、本発明の一態様の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が３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータから出力される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と共に、前記エンジンの始動の際には、前記３相ブラシレスモータを当該エンジンのスタータモータとして駆動制御する。
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エンジン側から回転駆動され３相交流発電機として動作する場合には、この３相ブラシレスモータの交流出力電圧によりバッテリを充電する。また、エンジンの始動の際には、この３相ブラシレスモータをエンジンのスタータモータとして駆動する。
これにより、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ことができるとともに、エンジンのスタータモータの駆動装置として動作させることができる。

また、本発明の一態様のバッテリ充電制御方法は、３相ブラシレスモータを駆動制御するとともに、前記３相ブラシレスモータがエンジンに回転駆動されて３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータから出力される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ブラシレスモータ制御方法であって、スイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとで３相ブリッジ回路の各アームを構成する手順と、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周期を基に前記エンジンのエンジン回転数を計測するエンジン回転数計測手順と、前記エンジン回転数がゼロクロス検出ができなくなる第１回転数以上の場合において、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に供給する位相制御レギュレータ手順と、前記エンジン回転数が前記第１回転数未満であり、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧を前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子により相間短絡させ、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、前記スイッチング素子を一括オフにして前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧により前記ダイオードを介して前記バッテリを充電させるショート式レギュレータ手順と、を含む。

このような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、この相電圧のゼロクロス点の時間間隔からエンジン回転数を計算する。そして、エンジン回転数が第１回転数を下回った場合は、相電圧のゼロクロス点検出ができなくなる前に、３相ブラシレスモータに対する制御状態を、位相制御レギュレータ手順による交流出力電圧の位相制御状態から、ショート式レギュレータ手順によるモータコイルの通電制御状態に切り替える。その後、エンジン回転数が第１回転数を上回り、相電圧がゼロクロス点を検出できる十分な大きさの電圧レベルになった場合は、３相ブラシレスモータに対する制御状態を、再び、位相制御レギュレータ手順による交流出力電圧の位相制御状態へ切り替える。
これにより、本発明の一態様のブラシレスモータ制御方法においては、位置センサレスで３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）を制御する場合に、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。

本発明の一態様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コイルに誘起される相電圧のゼロクロス点の時間間隔からエンジン回転数を計算し、エンジン回転数が第１回転数を下回った場合には、ゼロクロス点を検出できなくなる前に位相制御レギュレ一タ動作からショート式レギュレータ動作に切り替える。その後、エンジン回転数が上記の第１の回転数を上回り、上記相電圧においてゼロクロス点を検出できる十分な大きさの電圧が得られるようになった場合は、再び、位相制御レギュレ一タ動作へ切り替える。

これにより、本発明の一態様のブラシレスモータ制御装置においては、位置センサレスで３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）を制御する場合に、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。

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。 ショート式レギュレータ部２５の動作について説明するための図である。 ショート式レギュレータ部２５の動作について説明するための図である。 通電制御部２３により行われるレギュレータ選択動作について説明するためのフローチャートである。 図３に示すステップＳ１３およびステップＳ１６において行われるショート式レギュレータ制御について説明するための図である。 一括オフ機能を備えるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。 一括オフ制御部２６の動作について説明するための図である。 図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａにおけるエンジン回転数と制御状態の切り替えの例を示す図である。 図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａにおけるエンジン回転数と制御状態の切り替えの例を示す図である。 図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａにおけるレギュレータ選択動作について説明するためのフローチャートである。 ゼロクロス点推定部２２の動作を説明するための図である。 ゼロクロス点推定部２２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ロータ位置（交流出力電圧の位相）の推定方法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。 バッテリ充電装置およびモータ駆動装置として動作するブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。 １２０°通電制御部２７の制御動作について説明するための図である。 デューティ制御について説明するための図である。 サブコイルＳｕの他の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付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、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に、この３相交流発電機から出力される交流出力電圧を整流及び位相制御してバッテリ４を充電するバッテリ充電装置として動作する。

図１において、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。そして、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、Ｕ相コイルには、該Ｕ相コイルに誘起される電圧（ロータ３の永久磁石により誘起される正弦波の電圧）を検出するためのサブコイル（Ｓｕ）２ａを備えている。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には、Ｎｃｈ型のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）の３相ブリッジで構成されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が設けられている。この３相ブリッジ回路１４において、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、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、Ｑ５、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、出力電源線Ｌｕを介して、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、出力電源線Ｌｖを介して、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、出力電源線Ｌｗを介して、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。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれには、ダイオードＤｘ（寄生ダイオードなど）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、Ｑ２、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、Ｑ５、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、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。また、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１３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は、検出したゼロクロス点の情報を、ゼロクロス点信号として制御部２０に出力する。

なお、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕ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。また、後述する１２０°通電時における非通電相となる各相コイル（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についても、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。

また、制御部２０内には、エンジン回転数計測部２１と、ゼロクロス点推定部２２と、通電制御部２３とが設けられる。エンジン回転数計測部２１は、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時間間隔（周期）を計測することにより、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る場合のエンジン回転数を計測する。

制御部２０内のゼロクロス点推定部２２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から入力する。そして、ゼロクロス点推定部２２は、サブコイルＳｕに誘起される電圧Ｖｓｕのゼロクロス点（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２２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２２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２３に出力する。このゼロクロス点推定部２２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２２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。

通電制御部２３は、位相制御レギュレータ部２４と、ショート式レギュレータ部２５とを有して構成される。この通電制御部２３は、エンジン回転数計測部２１からエンジン回転数の情報を入力し、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以上の場合には、位相制御レギュレータ部２４を選択し、所定の第１回転数Ｎ１未満の場合には、ショート式レギュレータ部２５を選択して、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧を制御する。ここで、第１回転数Ｎ１は、３相交流発電機１からから出力される３相交流出力電圧各々のゼロクロスポイントが検出されず、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に対する位相制御が行えなくなる回転数である。なお、第１回転数Ｎ１は、３相交流発電機１からから出力される３相交流出力電圧各々のゼロクロスポイントが検出され無くなる際のエンジン回転数を予め実測により求めている。

位相制御レギュレータ部２４は、相電圧Ｖｓｕのゼロクロス点およびゼロクロス点推定部２２により推定されたゼロクロス点の情報（交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相）を基に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）のタイミングを制御することにより、３相ブラシレスモータ１から出力される交流出力電圧を整流および位相制御してバッテリ４を充電する。この位相制御レギュレータ部２４では、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場合において、この３相ブラシレスモータ（交流発電機）１から出力される３相交流出力電圧を、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６により順変換（交流／直流変換）して直流出力電圧とし、この直流出力電圧によりバッテリ４に充電電流を流す。

ショート式レギュレータ部２５は、エンジン回転数が所定回転数（第１回転数Ｎ１）以下の場合に、３相ブリッジ回路１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ状態を制御する。このショート式レギュレータ部２５は、エンジン回転数が所定回転数（第１回転数Ｎ１）以下の場合に、後述するように、バッテリ４の充電電圧に応じて、３相ブリッジ回路１４の下側のアーム（スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６）をオンにして、３相ブラシレスモータ１のモータコイル端子を相間短絡させるか、または、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括してオフにすることにより、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに逆並列に接続されたダイオードＤｘを介して、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４に充電を行う。

また、制御部２０内には、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、が設けられる。

この誤差アンプ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。この誤差アンプ出力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、位相制御レギュレータ部２４により、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。この進角／遅角制御については、後述する。

また、制御部２０内には、ショート式レギュレータ部２５がバッテリ４の充電電圧を判定するために使用する信号（後述する出力電圧Ｖｄ）を生成するために、判定基準電圧Ｖｓｒｅｆを生成する判定基準電圧回路４１と、バッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂと判定基準電圧Ｖｓｒｅｆとを比較するコンパレータ（ＣＭＰ）４２と、が設けられている。このコンパレータ（ＣＭＰ）４２の出力電圧Ｖｄは、例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低く、「Ｖｆｂ＜Ｖｓｒｅｆ」の場合に、「Ｖｄ＝“Ｈ（ハイレベル）”」となり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高く、「Ｖｆｂ＞Ｖｓｒｅｆ」の場合に、「Ｖｄ＝“Ｌ（ローレベル）”」となる。

そして、コンパレータ４２の出力電圧Ｖｄが「Ｖｄ＝“Ｈ（ハイレベル）”」の場合に、ショート式レギュレータ部２５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフにし、ダイオードＤｘを介して、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電する。また、コンパレータ４２の出力電圧Ｖｄが「Ｖｄ＝“Ｌ（ローレベル）”」の場合に、ショート式レギュレータ部２５は、下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオン（上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３はオフ）にし、モータ１の交流出力電圧を相間短絡させる。

以上、ブラシレスモータ制御装置１０の全体構成について説明したが、この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）が搭載されている。そして、ブラシレスモータ制御装置１０内の制御部２０や、制御部２０内のエンジン回転数計測部２１や、ゼロクロス点推定部２２や、通電制御部２３や、その他の回路について、上記マイクロコンピュータが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。

なお、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Ｖｓｕを検出する例を示したが、これに限定されず、図１５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１５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Ｖｓｕを得る。

（ショート式レギュレータ部２５の動作について説明）
次に、通電制御部２３内のショート式レギュレータ部２５の動作について説明する。通電制御部２３は、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以下の場合は、ショート式レギュレータ部２５を選択し、このショート式レギュレータ部２５により３相ブラシレスモータ１を制御する。図２Ａ及び図２Ｂは、ショート式レギュレータ部２５の制御動作について説明するための図である。

この図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ショート式レギュレータ部２５は、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満の場合に、バッテリ４の充電電圧に応じて、３相ブリッジ回路１４の下側のアーム（スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６）をオンにして、３相ブラシレスモータ１のモータコイル端子を相間短絡させるか、または、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括してオフにすることにより、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに並列に接続されたダイオードＤｘを介して、モータ１からバッテリ４に充電を行う。
図２Ａは、３相ブラシレスモータ１が第１回転数Ｎ１未満の回転数で回転しており、かつバッテリ４の充電電圧（より正確には、バッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂ）が判定基準電圧Ｖｓｒｅｆよりも高い場合の例である。この場合、３相ブリッジ回路１４の上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を全てオフ（ＯＦＦ）にし、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を全てオン（ＯＮ）にする。これにより、３相ブラシレスモータ１のＵ、Ｖ、Ｗ相の各モータコイル端子が相間短絡される。

このため、図２Ａに示すように、３相ブラシレスモータ１が第１回転数Ｎ１未満の回転数で回転しており、Ｕ、Ｖ相コイル端子に＋電圧が誘起され、Ｗ相コイル端子に−電圧が誘起される場合は、図の矢印で示す方向に、電流Ｉｕｗと電流Ｉｖｗとが流れる。これにより、３相ブラシレスモータ１のモータコイルから出力される電流は、バッテリ４側に流れることがなく、３相ブラシレスモータ１のモータコイル内で還流し、モータコイルの内部抵抗により消費される状態となる。これにより、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以下の場合あり、かつバッテリ４の充電電圧が判定基準電圧Ｖｓｒｅｆ以上の場合に、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧がバッテリ４側に出力されることを回避できる。

なお、図２Ａに示す例では、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を一括オフにし、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を一括オンにする例を示したが、逆に、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を一括オンにし、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を一括オフにするようにしてもよい。

また、図２Ｂは、３相ブラシレスモータ１が第１回転数Ｎ１未満の回転数で回転しており、かつバッテリ４の充電電圧（より正確には、バッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂ）が判定基準電圧Ｖｓｒｅｆよりも低い場合の例である。この場合、３相ブリッジ回路１４の上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を全てオフ（ＯＦＦ）にし、また、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６も全てオフにする。

このため、図２Ｂに示すように、３相ブラシレスモータ１が第１回転数Ｎ１未満の回転数で回転しており、Ｕ、Ｖ相コイル端子に＋電圧が誘起され、Ｗ相コイル端子に−電圧が誘起される場合は、図の矢印で示す方向に、電流Ｉｕｗと電流Ｉｖｗとが流れる。これにより、３相ブラシレスモータ１のモータコイルから出力される電流が、ダイオードＤｘを介してバッテリ４側に流れ、バッテリ４が充電される。これにより、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以下の場合あり、かつバッテリ４の充電電圧が判定基準電圧Ｖｓｒｅｆ未満の場合に、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電することができる。

（通電制御部２３において行われるレギュレータの選択動作についての説明）
上述したように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おいて、通電制御部２３は、位相制御レギュレータ部２４、または、ショート式レギュレータ部２５を選択して、３相ブラシレスモータ１を制御する。

すなわち、通電制御部２３は、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以上の場合には、位相制御レギュレータ部２４により、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Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ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。また、通電制御部２３は、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１未満の場合には、ショート式レギュレータ部２５により、バッテリ４の充電電圧に応じて、３相ブラシレスモータ１のモータコイル端子を相間短絡させるか、または、３相ブリッジ回路１４の各アームのダイオードＤｘを介して、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電する。

図３は、通電制御部２３により行われるレギュレータ選択動作について説明するためのフローチャートである。以下、この図３を参照して、通電制御部２３において行われる位相制御によるレギュレータ動作（ＲＥＧ動作）と、ショート式レギュレータ部２５により行われるショート式レギュレータ動作（ショート式ＲＥＧ動作）の切り替え動作について説明する。

ブラシレスモータ制御装置１０の動作状態において、通電制御部２３は、現在の制御状態（ＲＥＧ制御）が、ショート式レギュレータ部２５による制御状態（ショート式ＲＥＧ）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、通電制御部２３は、セット、リセット可能なフラグを有し、ステップＳ１１において、このフラグのデータを検出し、データ０がセットされている場合、現在の制御状態が位相制御レギュレータ部２４による制御状態であると判定し、データ１がセットされている場合、現在の制御状態がショート式レギュレータ部２５による制御状態であると判定する。また、通電制御部２３は、後述するエンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する際（ステップＳ１２、Ｓ１５）、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上と判定した場合、このフラグにデータ０をセットし、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満と判定した場合、このフラグにデータ１をセットする。そして、現在の制御状態が位相制御レギュレータ部２４による位相制御状態（位相制御ＲＥＧ）であると判定された場合は（ステップＳ１１：Ｎｏ）、次に、通電制御部２３は、エンジン回転数計測部２１からエンジン回転数の情報を入力し、エンジン回転数が予め設定した所定の第１回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

そして、ステップＳ１２において、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満であると判定された場合は（ステップＳ１２：Ｎｏ）、通電制御部２３は、制御状態（ＲＥＧ制御）を位相制御レギュレータ部２４による制御状態（位相制御ＲＥＧ）からショート式レギュレータ部２５による制御状態（ショート式ＲＥＧ）に切り替える（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上であると判定された場合は（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、通電制御部２３は、制御状態（ＲＥＧ制御）を位相制御レギュレータ部２４による制御状態（位相制御ＲＥＧ）をそのまま維持する（ステップＳ１４）。

また、ステップＳ１１において、現在の制御状態（ＲＥＧ制御）が、ショート式レギュレータ部２５による制御状態（ショート式ＲＥＧ）であると判定された場合は（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、次に、通電制御部２３は、エンジン回転数計測部２１からエンジン回転数の情報を入力し、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。

そして、ステップＳ１５において、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上であると判定された場合は（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、通電制御部２３は、制御状態（ＲＥＧ制御）をショート式レギュレータ部２５による制御状態（ショート式ＲＥＧ）から位相制御レギュレータ部２４による制御状態（位相制御ＲＥＧ）に切り替える（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１５において、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満であると判定された場合は（ステップＳ１５：Ｎｏ）、通電制御部２３は、制御状態（ＲＥＧ制御）を位相制御レギュレータ部２４による制御状態（ショート式ＲＥＧ）をそのまま維持する（ステップＳ１６）。

また、図４は、図３に示すステップＳ１３およびステップＳ１６において行われるショート式レギュレータ制御について説明するための図である。この図４に示すように、ショート式レギュレータ部２５は、エンジン回転数がＮ１以下の場合において、バッテリ４の充電電圧が所定の判定基準電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３１）。より具体的には、バッテリ電圧Ｖｂａｔからのフィードバック信号Ｖｆｂと、判定基準電圧Ｖｓｒｅｆとをコンパレータ（ＣＭＰ）４２により比較する。

そして、ショート式レギュレータ部２５は、ステップＳ１３１において、バッテリ４の充電電圧が所定の判定電圧以上であるかと判定された場合に、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオンにして、３相ブラシレスモータ１のモータコイル端子を相間短絡させる（ステップＳ１３２）。

一方、ショート式レギュレータ部２５は、ステップＳ１３１において、バッテリ４の充電電圧が所定の判定基準電圧以上でないと判定された場合に、３相ブリッジ回路１４の各アームのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフにして、このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに並列に接続されたダイオードＤＸを介して、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４に充電を行う（ステップＳ１３３）。
これにより、ショート式レギュレータ部２５は、エンジン回転数Ｎ１以下の場合に、バッテリ４の充電電圧に応じて、モータ１の交流出力電圧を相間短絡させてバッテリ４側に出力させないか、または、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電させるかを制御することができる。

上記フローチャートに示す手順により、ブラシレスモータ制御装置１０では、エンジン回転数を計算し、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１を下回った場合は、相電圧（例えば、サブコイルＳｕに誘起される相電圧Ｖｓｕ）のゼロクロス点検出ができなくなる前に、３相ブラシレスモータ１に対する制御動作を、位相制御レギュレ一タによる制御動作からショート式レギュレータによる制御動作に切り替える。そして、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１を上回った場合は、３相ブラシレスモータ１に対する制御動作を、再度位相制御レギュレ一タによる制御動作へ切り替える。これにより、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータ１に対するレギュレータ制御を行うことができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。

（ブラシレスモータ制御装置１０の変形例についての説明）
上述したブラシレスモータ制御装置１０では、エンジン回転数は所定の第１回転数Ｎ１よりも低くなった場合に、３相ブラシレスモータ１に対する制御動作を、位相制御レギュレ一タによる制御動作からショート式レギュレータによる制御動作に切り替える例について説明した。以下では、さらにエンジン回転数が低下し、エンジン回転数が所定の第２回転数Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）よりも低くなった場合に、３相ブラシレスモータ１のＵ、Ｖ、Ｗ相のコイル端子を一括してオフ（電気的にオフ）する例について説明する。ここで、第２回転数Ｎ２は、３相交流発電機１からから出力される３相交流出力電圧の各々が、充電する電圧とならない、充電に寄与しない電圧となる回転数である。例えば、この第２回転数Ｎ２は、エンジンが停止する直前のような低い回転数である。なお、第２回転数Ｎ２は、３相交流発電機１からから出力される３相交流出力電圧の各々が充電に寄与しなくなる、充電に寄与しない電圧となる際のエンジン回転数を予め実測により求めている。

図５は、一括オフ機能を備えるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａは、図１に示すブラシレスモータ制御装置１０と比較して、一括オフ制御部２６を新たに追加した点が異なり、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。

この一括オフ制御部２６は、エンジン回転数が所定の第２回転数Ｎ２以下の場合に（Ｎ２＜Ｎ１）、ブラシレスモータ制御装置１０Ａと３相ブラシレスモータ１のＵ、Ｖ、Ｗ相モータコイルとの間を電気的に開放状態にする。

図６は、この一括オフ制御部２６の動作について説明するための図である。この図６に示すように、一括オフ制御部２６は、３相ブリッジ回路１４の上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を全てオフ（ＯＦＦ）にし、また、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６についても全てオフ（ＯＦＦ）にする。これにより、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各モータコイル端子を、３相ブリッジ回路１４から電気的に開放する（但し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に並列に接続されたダイオードＤｘを介してバッテリ４と接続されている）。これにより、ダイオードＤｘからなる整流回路（３相整流回路）が形成されることになる。すなわち、３相ブラシレスモータ１は、ブラシレスモータ制御装置１０Ａにより制御されないフリーランの状態になる。

なお、図６は、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を全てオフ（ＯＦＦ）にし、また、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６についても全てオフ（ＯＦＦ）にする点では、先に示した図２Ｂと同じであるが、図２Ｂの場合は、エンジン回転数がＮ２以上の場合を含み、このエンジン回転数がＮ２以上の場合においては、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電することが可能である。これに対して、図６は、エンジン回転数がＮ２以下であり、ほぼエンジンが停止するかその直前の状態にあり、モータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電することができない状態である。

なお、図７Ａ及び図７Ｂは、図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａにおける、エンジン回転数と制御状態の切り替えの例を示す図である。この図７Ａに示すように、時間ｔの経過ともにエンジン回転数Ｎが変動する場合において、時刻ｔ１以前のエンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上の領域においては、位相制御レギュレータ部２４による交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに対する位相制御が行われる。また、時刻ｔ１〜ｔ２における、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以下で、かつ第２回転数Ｎ２以上の領域においては、ショート式レギュレータ部２５によりショート式レギュレータ制御が行われる。また、時刻ｔ２以降における、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下の領域においては、一括オフ制御部２６により一括オフ制御が行われる。

また、通電制御部２３において、位相制御レギュレータ部２４と、ショート式レギュレータ部２５との間、およびショート式レギュレータ部２５と一括オフ制御部２６との間で制御状態を切り替える際には、ヒステリシス特性を持たせて、制御状態を切り替えることができる。例えば、図７Ｂに示すように、時刻ｔ１におけるａ点に示すように、位相制御レギュレータ動作からショート式レギュレータ動作へ制御状態を切り替える際には、エンジン回転数の切り替え判定値としてエンジン回転数の第１回転数Ｎ１を用いる。

そして時刻ｔ２におけるｂ点に示すように、ショート式レギュレータ動作から位相制御レギュレータ動作へ制御状態を切り替える際に、エンジン回転数の切り替え判定値としてエンジン回転数「Ｎ１＋ΔＮ（ΔＮ＞０）」を使用する。また、時刻ｔ３におけるｃ点に示すように、位相制御レギュレータ動作からショート式レギュレータ動作へ制御状態を切り替える際には、エンジン回転数の切り替え判定値として、再度、エンジン回転数の第１回転数Ｎ１を用いる。なお、ショート式レギュレータ動作と一括オフ制御との間で制御状態を切り替える場合においても、通電制御部２３は、同様にヒステリシス特性を持たせて、制御状態を切り替えることができる。
これにより、例えば、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１付近に留まる場合において、位相制御レギュレータ動作とショート式レギュレータ動作との切り替えが頻繁に発生することを回避できる。

また、図８は、図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａにおけるレギュレータの選択動作について説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと比較して、新たに、斜線で網掛けしたステップＳ１２Ａと、ステップＳ１７と、ステップＳ１５Ａと、ステップＳ１８とを追加した点が異なる。他の処理については、図３に示すフローチャートと同様である。このため、同一の処理内容には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８において、追加されたステップＳ１２Ａと、ステップＳ１７と、ステップＳ１５Ａと、ステップＳ１８とは、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下の場合において、一括オフ制御部２６により３相ブラシレスモータ１のモータコイルを電気的に開放状態にするためのステップである。

すなわち、追加されたステップＳ１２Ａにおいては、ステップＳ１２においてエンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満であると判定された場合に（ステップＳ１２：Ｎｏ）、通電制御部２３は、さらに、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２Ａ）。そして、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下であると判定された場合は（ステップＳ１２Ａ：Ｙｅｓ）、通電制御部２３は、一括オフ制御部２６を選択し、３相ブリッジ回路１４内のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を全てオフにする（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１２Ａにおいて、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下でないと判定された場合は（ステップＳ１２Ａ：Ｎｏ）、ステップＳ１３に移行し、通電制御部２３は、位相制御レギュレータ部２４による制御状態からショート式レギュレータ部２５の制御に切り替える（ステップＳ１３）。

また、追加されたステップＳ１５Ａにおいては、ステップＳ１５においてエンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満であると判定された場合に（ステップＳ１５：Ｎｏ）、通電制御部２３は、さらに、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５Ａ）。そして、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下であると判定された場合は（ステップＳ１５Ａ：Ｙｅｓ）、通電制御部２３は、一括オフ制御部２６を選択し、３相ブリッジ回路１４内のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を全てオフにする（ステップＳ１８）。一方、ステップＳ１５Ａにおいて、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以下でないと判定された場合は（ステップＳ１２Ａ：Ｎｏ）、ステップＳ１６に移行し、通電制御部２３は、ショート式レギュレータ部２５の制御状態をそのまま維持する（ステップＳ１６）。

上述したブラシレスモータ制御装置１０および１０Ａでは、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上の場合は、位相制御レギュレータ部２４により３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを位相制御して、バッテリ４への充電を行う。この位相制御レギュレータ部２４では、ゼロクロス点推定部２２により推定されたゼロクロス点を基に、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相を推定し、この交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを整流および位相制御してバッテリ４への制御を行う。この位相制御レギュレータ部２４の動作を説明する前に、ゼロクロス点推定部２２におけるゼロクロス点推定動作（交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相推定動作）について詳細に説明する。

（ゼロクロス点推定部２２の動作についての説明）
図９Ａ及び図９Ｂは、ゼロクロス点推定部２２の動作を説明するための図である。図９Ａ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１５に示した図と同じ図である。

また、図９Ｂは、横方向に時間ｔの経過、縦方向に電圧値をとり、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破線で示す仮想の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２２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９Ｂ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２２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２２により算出された「１／３Ｔ」の時間は、図９Ｂに示すように、Ｕ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２２により算出された「２／３Ｔ」の時間は、Ｕ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２２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、交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相（ロータ位置）を推定できることになる。

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２２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２２により算出された「１／３Ｔ’」の時間は、図９Ｂに示すように、Ｕ相のゼロクロス点ａ３が発生した時刻ｔ４から、Ｗ相電圧のゼロクロス点ｂ２が発生する時刻ｔ５までの時間に相当する。同じく、このゼロクロス点推定部２２により算出された「２／３Ｔ’」の時間は、Ｕ相のゼロクロス点ａ３が発生した時刻ｔ４から、Ｖ相電圧のゼロクロス点ｃ２が発生する時刻ｔ６までの時間に相当する。以後、ゼロクロス点推定部２２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。

図１０は、ゼロクロス点推定によるロータ位置（交流出力電圧の位相）の推定方法について説明するための図である。この図１０は、横方向に時間ｔの経過、縦方向に電圧値をとり、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破線で示す仮想のＶ、Ｗ相の誘起電圧波形）とを示した図である。また、図１０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、を縦方向に並べて示した波形（ロータ位置検出波形）である。なお、この図１０に示すＵ、Ｖ、Ｗ相の矩形波Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗは、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を基に、通電制御部２３（或るはゼロクロス点推定部２２）において生成されるものである。

この図１０に示すように、Ｕ相の矩形波Ｒｕは、Ｕ相電圧波形（より正確はサブコイル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Ｕ相の矩形波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１０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１０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（交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相）を検出することができる。

（位相制御レギュレータ部２４の動作についての説明）
次に、上記のゼロクロス点推定部２２により検出されたＵ、Ｖ、Ｗ相のゼロクロス点の信号（交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの推定位相）を基に、位相制御レギュレータ部２４により行われる位相制御レギュレータ動作について説明する。この位相制御動作において、ブラシレスモータ制御装置１０および１０Ａ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については、一般的によく知られた方法であり、また、本発明とは直接には関係しないため、以下、位相制御レギュレータ部２４における進角／遅角制御については、以下において、簡単に説明する。

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１０および１０Ａ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。

進角／遅角制御は、図１１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。

この位相制御レギュレータ部２４は、ゼロクロス点推定部２２から出力される相電圧Ｖｓｕ（Ｕ相）のゼロクロス点と、推定された他の２相（Ｖ、Ｗ相）のゼロクロス点とを基に交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相を推定し、この交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの推定された位相と誤差アンプ３２から出力Ｖｃとを基に、進角／遅角量を決定し、交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを整流および位相制御して、バッテリ４を充電する。なお、ゼロクロス点による交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相の推定は、ゼロクロス点推定部２２で行うようにしてもよい。

この進角／遅角制御を行う場合に、制御部２０内の誤差アンプ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２４中の進角／遅角制御部２４ａ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１０および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２２により、ゼロクロス点推定部２２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２２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Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相を推定する。

そして、位相制御レギュレータ部２４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Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ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２４ａ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。

（ブラシレスモータ制御装置がモータドライバとして動作する場合についての説明）
次に、３相ブラシレスモータ１が、エンジン５のスタータモータとして動作し、このスタータモータをブラシレスモータ制御装置が駆動制御する場合の例について説明する。

図１２は、ブラシレスモータ制御装置が、バッテリ充電装置として動作するとともに、モータ駆動装置として動作する場合の構成を示す図である。図１２に示すブラシレスモータ制御装置１０Ｂは、図１に示すブラシレスモータ制御装置１０と比較して、１２０°通電制御部２７と、１８０°通電制御部２８とを新たに追加した点が異なり、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。

図１２に示すブラシレスモータ制御装置１０Ｂは、図１に示したブラシレスモータ制御装置１０と同様に、３相ブラシレスモータがエンジン５側から回転駆動され３相交流発電機として動作される場合に、位相制御レギュレータ部２４によりバッテリ４を充電する充電装置として動作する。また、ブラシレスモータ制御装置１０Ｂは、３相ブラシレスモータ１がエンジン５のスタータモータとして動作する場合に、このスタータモータの駆動装置として動作する。

図１２において、１２０°通電制御部２７は、３相ブラシレスモータ１を１２０°通電により制御する。１８０°通電制御部２８は、３相ブラシレスモータ１を１８０°通電により制御する。この１２０°通電制御方法および１８０°通電制御方法については、本発明に直接関係せず、また、一般的によく知られた方法であるため、この１２０°通電及び１８０°通電については、以下において、簡単に説明する。

（１２０°通電についての説明）
３相ブラシレスモータ１が低回転数で回っている場合は、例えば、１２０°通電制御部２７により、１２０°通電方式により３相ブラシレスモータ１を駆動制御することができる。

図１３は、１２０°通電について説明するための図であり、横方向に時間ｔの経過をとり、縦方向に、Ｕ相コイル端子の電圧波形と、Ｖ相コイル端子の電圧波形と、Ｗ相コイル端子の電圧波形と、を並べて示したものである。この図１３に示す電圧波形において、Ｕ相コイルが正方向通電される場合は、このＵ相コイルにバッテリ４から＋側の直流電圧が印加され、Ｕ相コイルが負方向通電される場合は、このＵ相コイルにバッテリ４から−側の直流電圧が印加される（Ｖ、Ｗ相コイルについても同様である）。

この１２０°通電は、図１３のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧波形に示すように、１８０°の全位相期間中、１２０°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は、上記の１２０°通電に代えて、サブコイルＳｕに誘起される電圧（Ｕ相電圧）Ｖｓｕを基に、後述する１８０°通電により３相ブラシレスモータ１を駆動制御することもできる。

また、１２０°通電制御部２７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、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のモータコイルのそれぞれの通電期間中において、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１４のデューティ制御について説明するための図に示すように、時刻ｔ１からｔ２までのＵ相コイルの通電期間において、オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）のデューティ比を変化させることができる。このデューティ比の制御は、Ｖ相、Ｗ相においても同様に行われる。これにより、通電制御部２３は、３相ブラシレスモータ１の回転数に応じて、モータコイルに印加する電圧を変化させることができる。なお、このデューティ比の制御については、後述する１８０°通電時においても、同様にして行うことができる。

（１８０°通電についての説明）
一方、モータが高回転数で回っている場合においては、モータパワーを十分に引き出すために、通電制御部２３は、１８０°通電制御部２８により３相ブラシレスモータ１に対して１８０°通電制御を行う。この１８０°通電の場合は、上述した１２０°通電の場合のように非通電相のゼロクロス点を検出することができなくなくなる。このため、前述したように、Ｕ相コイルと並列にサブコイルＳｕを設け、このサブコイルＳｕに発生するＵ相電圧（ロータ回転により誘起される正弦波電圧）Ｖｓｕのゼロクロス点を検出することにより、ロータ３の磁極の中点（Ｎ、Ｓ極の境界点）にサブコイルＳｕの位置が一致したことを検出する。

そして、上記のゼロクロス点推定部２２が、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、１８０°通電制御部２８が、推定されたロータ位置を基に、モータコイルの通電相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。すなわち、ブラシレスモータ制御装置１０Ｂにおいては、ゼロクロス点推定部２２によりゼロクロス点を推定することによりロータ位置を推定し、１８０°通電制御部２８が、この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、モータコイルへの１８０°通電を行う。

なお、１８０°通電方式の詳細およびその通電波形等は、一般的によく知られたものであるので、その説明は省略する。また、上述した１２０°通電を行う場合においても、サブコイルＳｕに誘起されるゼロクロス点と、ゼロクロス点推定部２２により推定したゼロクロス点とを基にロータ位置を推定し、１８０°通電の場合と同様に、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、モータコイルへの１２０°通電を行うことができる。

このように、図１２に示すブラシレスモータ制御装置１０Ｂは、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３相交流発電機として動作する場合には、バッテリ充電装置として作動する。また、ブラシレスモータ制御装置１０Ｂは、３相ブラシレスモータ１をエンジン５のスタータモータとして使用する場合は、この３相ブラシレスモータ１の駆動装置として作動する。

なお、ここで、本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明しておく。上記実施形態において、本発明における３相ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータ１が対応し、本発明におけるブラシレスモータ制御装置は、図１に示すブラシレスモータ制御装置１０、図５に示すブラシレスモータ制御装置１０Ａ、および図１２に示すブラシレスモータ制御装置１０Ｂが対応する。また、本発明における相電圧検出部は、サブコイルＳｕが対応し、本発明におけるゼロクロス点検出部は、ゼロクロス点検出回路１３が対応し、本発明におけるエンジンは、エンジン５が対応し、本発明におけるエンジン回転数計測部は、エンジン回転数計測部２１が対応する。

また、本発明における位相制御レギュレータ部は、位相制御レギュレータ部２４が対応し、本発明におけるショート式レギュレータ部は、ショート式レギュレータ部２５が対応し、本発明における一括オフ制御部は、一括オフ制御部２６が対応する。
また、本発明における３相ブリッジ回路は、３相ブリッジ回路１４が対応し、本発明におけるスイッチング素子は、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３および下アーム側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６が対応する。また、本発明における「スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオード」は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に逆並列に接続されるダイオードＤｘが対応する。

そして、上記実施形態において、ブラシレスモータ制御装置１０は、３相ブラシレスモータ１を駆動制御するとともに、３相ブラシレスモータ１がエンジン５に回転駆動されて３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータ１から出力される交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを整流及び位相制御してバッテリ４を充電するブラシレスモータ制御装置１０であって、各アームがスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と該スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に逆並列に接続されたダイオードＤｘとで構成される３相ブリッジ回路と、３相ブラシレスモータ１のいずれか１相の相電圧を検出する相電圧検出部（サブコイルＳｕ）と、相電圧検出部（サブコイルＳｕ）により検出された１相の相電圧Ｖｓｕのゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路１３と、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周期（ゼロクロス点の時間間隔）を基にエンジン５のエンジン回転数を計測するエンジン回転数計測部２１と、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１以上の場合において、３相ブラシレスモータ１から出力される各相の交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを整流及び位相制御してバッテリ４に供給する位相制御レギュレータ部２４と、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満の場合において、バッテリの充電電圧に応じて、３相ブラシレスモータ１から出力される交流出力電圧を３相ブリッジ回路１４のスイッチング素子により相間短絡させるか、またはスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフするかを制御するショート式レギュレータ部２５と、を備える。

このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、３相ブラシレスモータ１のいずれか１相の相電圧Ｖｓｕを検出し、この相電圧Ｖｓｕのゼロクロス点の周期（時間間隔）からエンジン回転数を計算する。そして、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１を下回った場合は、相電圧Ｖｓｕのゼロクロス点検出ができなくなる前に、３相ブラシレスモータ１に対する制御状態を、位相制御レギュレータ部２４による交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相制御状態から、ショート式レギュレータ部２５によるモータコイルの通電制御状態に切り替える。その後、エンジン回転数が所定の第１回転数Ｎ１を上回り、相電圧Ｖｓｕがゼロクロス点を検出できる十分な大きさの電圧レベルになった場合は、３相ブラシレスモータ１に対する制御状態を、再び、位相制御レギュレータ部２４による交流出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相制御状態へ切り替える。
これにより、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータ１のモータコイルに対する通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。

また、上記実施形態において、ショート式レギュレータ部２５は、バッテリ４の充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧を３相ブリッジ回路１４のスイッチング素子により相間短絡させ、バッテリ４の充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフにして３相ブラシレスモータの交流出力電圧によりダイオードＤｘを介してバッテリを充電させる。
このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧をスイッチング素子により相間短絡させる。また、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリ４の充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、３相ブリッジ回路１４のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフにし、３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧により、スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードＤｘを介して、バッテリを充電する。
これにより、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータ１のモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避することができる。また、エンジン回転数が第１回転数未満の場合において、バッテリに充電を行うことができる。

また、上記実施形態において、ブラシレスモータ制御装置１０は、エンジン回転数が、所定の第１回転数Ｎ１よりさらに低い所定の第２回転数Ｎ２以下の場合に（第１回転数Ｎ１＞第２回転数Ｎ２）、３相ブリッジ回路１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を一括オフにする一括オフ制御部２６を、備える。
このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、エンジン回転数が、所定の第１回転数Ｎ１よりさらに低い所定の第２回転数Ｎ２以下の場合は（第１回転数Ｎ１＞第２回転数Ｎ２）、３相ブラシレスモータ１の各相のコイル端子を電気的に開放状態にする。
これにより、エンジン回転数が低く、エンジン５が停止状態に近い場合は、３相ブラシレスモータ１を電気的に開放し、３相ブラシレスモータ１に対する制御を停止することができる。

また、本発明のブラシレスモータ制御装置１０は、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、該３相ブラシレスモータ１から出力される交流出力電圧を整流及び位相制御してバッテリ４を充電すると共に、エンジン５の始動の際には、３相ブラシレスモータ１を当該エンジン５のスタータモータとして駆動制御する。
このような構成のブラシレスモータ制御装置１０では、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３相交流発電機として動作する場合には、この３相ブラシレスモータ１の交流出力電圧によりバッテリ４を充電する。また、エンジン５の始動の際には、３相ブラシレスモータ１をエンジンのスタータモータとして駆動する。
これにより、ブラシレスモータ制御装置１０をバッテリ充電装置として動作させることができるとともに、エンジン５のスタータモータの駆動装置として動作させることができる。

以上、本発明の実施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においては、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においてもレギュレータ制御を実施することができ、製品または外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避できる。

本発明の一態様のブラシレスモータ制御装置は、内燃機関（エンジン）のスタータ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の制御装置に利用することができる。特に、位置センサレスの３相ブラシレスモータ（３相交流発電機）を制御する場合に、エンスト等のエンジン定常動作以外の状況においても、３相ブラシレスモータのモータコイルの通電状態を制御することができ、外部負荷に過大な電圧が印加されることを回避できるブラシレスモータ制御装置として利用できる。

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…コイル
１０，１０Ａ，１０Ｂ…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
１４…３相ブリッジ回路
２０…制御部
２１…エンジン回転数計測部
２２…ゼロクロス点推定部
２３…通電制御部
２４…位相制御レギュレータ部
２４ａ…進角／遅角制御部
２５…ショート式レギュレータ部
２６…一括オフ制御部
２７…１２０°通電制御部
２８…１８０°通電制御部
３１…基準電圧回路
３２…誤差アンプ
４１…判定基準電圧回路
４２…コンパレータ

Claims (4)

1. ３相ブラシレスモータを駆動制御するとともに、前記３相ブラシレスモータがエンジンに回転駆動されて３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータから出力される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ブラシレスモータ制御装置であって、
   各アームがスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとで構成される３相ブリッジ回路と、
   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部と、
   前記ゼロクロス点検出部により検出されたゼロクロス点の周期を基に前記エンジンのエンジン回転数を計測するエンジン回転数計測部と、
   前記エンジン回転数がゼロクロス検出ができなくなる第１回転数以上の場合において、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に供給する位相制御レギュレータ部と、
   前記エンジン回転数が前記第１回転数未満であり、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧を前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子により相間短絡させ、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、前記スイッチング素子を一括オフにして前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧により前記ダイオードを介して前記バッテリを充電させるショート式レギュレータ部と、
   を備えるブラシレスモータ制御装置。
2. 前記エンジン回転数が、前記第１回転数よりさらに低く前記バッテリの充電に寄与しない第２回転数以下の場合に（第１回転数＞第２回転数）、
   前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子を一括オフにする一括オフ制御部を、
   備える請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
3. 前記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、該３相ブラシレスモータから出力される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と共に、
   前記エンジンの始動の際には、前記３相ブラシレスモータを当該エンジンのスタータモータとして駆動制御する
   請求項１または２に記載のブラシレスモータ制御装置。
4. ３相ブラシレスモータを駆動制御するとともに、前記３相ブラシレスモータがエンジンに回転駆動されて３相交流発電機として動作する場合に、該３相ブラシレスモータから出力される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ブラシレスモータ制御方法であって、
   スイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとで３相ブリッジ回路の各アームを構成する手順と、
   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周期を基に前記エンジンのエンジン回転数を計測するエンジン回転数計測手順と、
   前記エンジン回転数がゼロクロス検出ができなくなる第１回転数以上の場合において、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に供給する位相制御レギュレータ手順と、
   前記エンジン回転数が前記第１回転数未満であり、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧以上の場合に、前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧を前記３相ブリッジ回路のスイッチング素子により相間短絡させ、前記バッテリの充電電圧が所定の判定基準電圧未満の場合に、前記スイッチング素子を一括オフにして前記３相ブラシレスモータの交流出力電圧により前記ダイオードを介して前記バッテリを充電させるショート式レギュレータ手順と、
   を含むブラシレスモータ制御方法。

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