JP5920438B2 - 駆動制御装置、および、燃料ポンプ駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、駆動制御装置、および、これを用いた燃料ポンプ駆動システムに関する。

従来、回転子の位置を検出するセンサを備えないブラシレスモータを駆動制御する駆動制御装置が知られている。例えば特許文献１には、燃料ポンプの駆動源として用いられるブラシレスモータの駆動を駆動制御装置により制御する例が記載されている。

特開２０１１−３６０８３号公報

ところで、回転子の位置を検出するセンサを備えないセンサレスのブラシレスモータの場合、駆動制御の開始前の回転子が停止している状態では固定子に対する回転子の位置が不明のため、駆動制御を開始可能な固定子に対する回転子の位置である駆動開始位置に回転子を強制的に位置決めした上で駆動制御を開始する必要がある。特許文献１の駆動制御装置では、複数相の巻線に対する通電を切り替えることにより、固定子に対する回転子の位置を検出し、検出した回転子の位置に基づき駆動開始位置を決定し、決定した駆動開始位置に回転子を位置決めすることにより、ブラシレスモータの駆動制御開始までに要する時間の短縮化を図っている。

特許文献１の駆動制御装置では、上述の位置検出および位置決めを行うとき、回転子は、通電時の固定子に対する回転子の位置により、一方向（正転方向）または他方向（逆転方向）に回転する。一般に、ブラシレスモータを燃料ポンプの駆動源として用いる場合、ブラシレスモータのシャフトをインペラの穴部に挿嵌し、ブラシレスモータを駆動することによりインペラを回転させる。また、シャフトの端部およびインペラの穴部は、断面形状がＤ字状に形成されるのが一般的である。また、インペラの製造誤差および組み付け誤差を吸収するため、シャフトの端部とインペラの穴部との間には所定のクリアランスが形成される。そのため、シャフトが回転を開始するとき、所定の加速度を伴ってシャフトの端部の外壁の角部がインペラの穴部の内壁の平面部に衝突する場合がある。

特許文献１の駆動制御装置で燃料ポンプのブラシレスモータを駆動する場合、駆動制御開始前の位置決め時、巻線に対する通電切り替えの度にシャフトが正転方向または逆転方向に回転する。そのため、例えば回転子の位置決めが必要なく、正転方向にしか回転しないブラシ付きモータを駆動する場合と比べ、シャフトの端部の外壁がインペラの穴部の内壁に衝突する回数、および、衝突時の衝突応力が増大し、これにより、インペラが摩耗または破損するおそれがある。特に、近年普及しているアイドリングストップ車やハイブリッド車両では所定期間内に燃料ポンプをオンオフする回数が多いため、シャフトの衝突によるインペラの摩耗の促進、または、破損の増大が懸念される。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラシレスモータにより回転駆動する回転部材の摩耗および破損を抑制可能な駆動制御装置、および、これを用いて燃料ポンプのブラシレスモータを駆動する燃料ポンプ駆動システムを提供することにある。

本発明の駆動制御装置は、複数相の巻線が巻回された固定子、当該固定子に対し相対回転可能に設けられる回転子、および、当該回転子の中心に設けられ端部が回転部材の穴部に挿嵌され回転子とともに回転するシャフトを有するブラシレスモータの駆動を制御する駆動制御装置であって、制御部を備えている。
制御部は、電流、電圧、又は電力の少なくとも一つを含む通電出力を操作して巻線に供給する電力を制御することにより回転子の回転を制御可能である。

制御部は、位置決め手段およびトルク加速度制御手段を有する。
位置決め手段は、ブラシレスモータの駆動制御を開始する前、巻線に供給する電力を制御することにより、ブラシレスモータの駆動制御を開始可能な固定子に対する回転子の位置である駆動開始位置に回転子を位置決めする。

トルク加速度制御手段は、位置決め手段により回転子を位置決めするとき、ブラシレスモータのシャフトから出力されるトルクの時間変化率であるトルク加速度が、「シャフトの端部の外壁が回転部材の穴部の内壁に衝突するときの衝突応力が所定値以下となる程度」の所定範囲内になるよう、巻線に供給する電力を制御する。

そのため、本発明では、ブラシレスモータの駆動制御を開始する前、回転子の位置決めをするとき、シャフトの外壁が回転部材の内壁に衝突するときの衝突応力を所定値以下にすることができる。これにより、シャフトの外壁が回転部材の内壁に衝突することによる回転部材の摩耗および破損等を抑制することができる。この効果は、特に、所定期間内のオンオフ回数が多いブラシレスモータを駆動制御する場合に顕著となる。

また、本発明の燃料ポンプ駆動システムは、燃料ポンプと、ブラシレスモータの駆動を制御する上述の駆動制御装置とを含む。
燃料ポンプは、シャフトが回転しトルクを出力可能なブラシレスモータ、ブラシレスモータを収容するハウジング、吸入部を有しハウジングの一方の端部を塞ぐポンプカバー、吐出部を有しハウジングの他方の端部を塞ぐカバーエンド、および、中央に形成された穴部にシャフトの端部が挿嵌されシャフトとともに回転することで吸入部から流入した燃料を加圧し吐出部から吐出する回転部材を備えている。

本発明の燃料ポンプ駆動システムでは、駆動制御開始前のロータの位置決め時、シャフトの外壁が回転部材の内壁に衝突するときの衝突応力を所定値以下の小さな値にすることができる。そのため、燃料ポンプの回転部材の摩耗および破損を抑制することができる。

本発明の第１実施形態による駆動制御装置、および、燃料ポンプを示す断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による燃料ポンプのインペラを示す図。 本発明の第１実施形態による駆動制御装置の回路構成を示す模式図。 （Ａ）はロータが駆動開始位置に対応する位置にあるとき、（Ｂ）はロータが駆動開始位置に対応する位置以外にあるときの状態を示す模式図。 ブラシレスモータの（Ａ）停止時、（Ｂ）位置決め時、（Ｃ）起動時におけるシャフトとインペラとの位置関係を説明する模式図。 本発明の第１実施形態による燃料ポンプのシャフトのトルク加速度と、シャフトの衝突時にインペラに作用する衝突応力との関係を示す図。 本発明の第１実施形態及び比較例の駆動制御装置において、燃料ポンプのブラシレスモータに流れる電流を示すタイムチャート。 本発明の第１実施形態によるロータ位置決め時の衝突応力緩和制御、および、比較例の位置決め制御を示すタイムチャート。 本発明の第２実施形態による衝突応力緩和制御を示すタイムチャート。 本発明の第３実施形態による衝突応力緩和制御を示すタイムチャート。 本発明の第４実施形態による衝突応力緩和制御を示すタイムチャート。

以下、本発明の複数の実施形態による駆動制御装置、および、これを用いて燃料ポンプのブラシレスモータを駆動制御する燃料ポンプ駆動システムを図面に基づいて説明する。なお、図面の記載が煩雑になることを避けるため、１つの図において同一の部材または部位等には、複数のうち１つ、または、数個のみに符号を付す場合がある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に示す燃料ポンプ駆動システム１００は、車両９に搭載され、燃料ポンプ１および駆動制御装置９０を含む。燃料ポンプ１は、例えば車両９のバッテリ９６から供給される電力により駆動され、図示しない燃料タンクの燃料を吸入し、燃料供給対象としての内燃機関８に吐出供給する。特に車両９がアイドリングストップ車やハイブリッド車の場合、燃料ポンプ１は、車両９の想定使用期間等に相当する所定期間内のオンオフ回数、言い換えれば停止後の再起動回数が多くなる。

燃料ポンプ１は、ブラシレスモータ４、ハウジング５、ポンプカバー１０、カバーエンド２０、および、「回転部材」としてのインペラ８０等を備えている。
ブラシレスモータ４は、固定子としてのステータ３０、巻線４０、「回転子」としてのロータ５０、およびシャフト６０等を備えている。

図２に示すように、ステータ３０は、セグメント３１およびインシュレータ３４等を有している。
セグメント３１は、磁性材料の薄板を積層した積層鉄心から形成されている。本実施形態では、セグメント３１は６つ設けられている。セグメント３１は、ヨーク部３２およびティース部３３を有している。ステータ３０は、６つのヨーク部３２が６角筒を形成するよう筒状に形成されている。ティース部３３は、ヨーク部３２の中央から径方向内側へ延びるよう形成されている。インシュレータ３４は、樹脂により形成され、セグメント３１のティース部３３に設けられている。

巻線４０は、例えば銅等の金属により形成され、Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３からなり、インシュレータ３４に巻回されることによりステータ３０のティース部３３に設けられている。Ｕ相巻線４１はブラシレスモータ４のＵ相を構成し、Ｖ相巻線４２はＶ相を構成し、Ｗ相巻線４３はＷ相を構成している。
ロータ５０は、円筒状に形成され、コア５１、磁石５２、５３、５４、５５を有している。ロータ５０は、ステータ３０の内側で回転可能に設けられている。

コア５１は、略円筒状に形成され、中心に穴部５１１を有している。磁石５２、５３、５４、５５は、コア５１の外壁に周方向に並ぶよう設けられている。磁石５２、５４は、ロータ５０の径方向外側の磁性がＳ極となるよう着磁されている。磁石５３、５５は、ロータ５０の径方向外側の磁性がＮ極となるよう着磁されている。すなわち、ロータ５０の外壁は、磁性が周方向で交互に異なるよう着磁されている。

このように本実施形態では、ブラシレスモータ４は、４極（２極対）６スロットの三相ブラシレスモータである。また、本実施形態では、ブラシレスモータ４のロータ５０の位置を検出可能な位置センサを備えていない。つまり、ブラシレスモータ４は、位置センサレス（以下、単に「センサレス」という。）タイプのブラシレスモータである。また、本実施形態では、燃料ポンプ１の所定期間内のオンオフ回数が多いため、ブラシレスモータ４の所定期間内のオンオフ回数も多い。

シャフト６０は、例えばステンレス等の金属により棒状、すなわち、長い円柱状に形成されている。シャフト６０は、ロータ５０のコア５１の穴部５１１に嵌合するよう設けられている。これにより、シャフト６０はロータ５０と一体に回転可能である。

本実施形態では、シャフト６０の一方の端部６１は、軸に垂直な面による断面がＤ字状となるよう形成されている（図３参照）。これにより、シャフト６０の一方の端部６１には、平面状の外壁６１１、および、曲面状の外壁６１２が形成されている。また、外壁６１１と外壁６１２との境界を含む角部６１３、６１４は、滑らかな曲面状となるよう面取りされている。
ハウジング５は、例えば鉄等の金属により、略円筒状に形成されている。また、ハウジング５の表面には、例えば亜鉛または錫等によるめっきが施されている。

ポンプカバー１０は、例えばアルミニウム等の金属により略円板状に形成され、ハウジング５の一端を塞いでいる。ポンプカバー１０は、ハウジング５の一端が径方向内側へかしめられることにより、ハウジング５の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。図１に示すように、ポンプカバー１０は、筒状の吸入部１１を有している。吸入部１１の内側には、ポンプカバー１０を板厚方向に貫く吸入通路１１１が形成されている。

カバーエンド２０は、例えば樹脂により円板状に形成され、ハウジング５の他端を塞いでいる。カバーエンド２０は、外縁部がハウジング５の他端の内側に圧入される。また、カバーエンド２０は、ハウジング５の他端が径方向内側へかしめられることにより、ハウジング５の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。

図１に示すように、ステータ３０を構成するセグメント３１、インシュレータ３４および巻線４０は、カバーエンド２０を形成する樹脂によりモールドされている。すなわち、ステータ３０は、樹脂によりモールドされることにより、カバーエンド２０と一体に形成されている。このように、ステータ３０は、ハウジング５と同軸に、ハウジング５の内側に収容されている。

ポンプカバー１０とステータ３０との間には、ポンプケーシング７０が設けられている。ポンプケーシング７０は、例えばアルミニウム等の金属により、略円板状に形成されている。ポンプケーシング７０の中心部には、ポンプケーシング７０を板厚方向に貫く穴部７１が形成されている。ポンプケーシング７０の穴部７１には、軸受部材７２が嵌め込まれている。軸受部材７２は、例えば銅系の焼結金属により円筒状に形成されている。

カバーエンド２０のロータ５０側端面の中央には、軸受部２２が形成されている。軸受部２２は、カバーエンド２０の中央に、ロータ５０側に筒状に突出するよう形成されている。ここで、軸受部２２の中心軸は、カバーエンド２０の中心軸と一致している。すなわち、軸受部２２は、カバーエンド２０の中心軸上に設けられている。軸受部２２の内側には、軸受部材２３が嵌め込まれている。軸受部材２３は、軸受部材７２と同様、例えば銅系の焼結金属により円筒状に形成されている。

ポンプケーシング７０の穴部７１は、ポンプ室７３内に位置するシャフト６０の一方の端部６１側を、軸受部材７２を介し軸受けしている。カバーエンド２０の軸受部２２は、シャフト６０の他方の端部６２側を、軸受部材２３を介し軸受けしている。これにより、ロータ５０およびシャフト６０は、軸受部材７２および穴部７１、ならびに、軸受部材２３および軸受部２２を介し、ポンプケーシング７０およびカバーエンド２０に回転可能に支持されている。

インペラ８０は、例えばＰＰＳ等の樹脂により略円板状に形成され、ポンプカバー１０とポンプケーシング７０との間に形成された略円板状のポンプ室７３に収容されている。インペラ８０は、中心を板厚方向に貫く穴部８１を有している。穴部８１は、シャフト６０の一方の端部６１の断面形状に対応するようＤ字状に形成されている。これにより、穴部８１には、平面状の内壁８１１、および、曲面状の内壁８１２が形成されている。

シャフト６０の一方の端部６１は、インペラ８０の穴部８１に挿嵌されている。これにより、シャフト６０がロータ５０とともに回転すると、インペラ８０は、ポンプ室７３内で回転する。
なお、本実施形態では、シャフト６０の端部６１が穴部８１に挿嵌された状態で、シャフト６０の端部６１と穴部８１との間に所定のクリアランスが形成されている（図３参照）。当該クリアランスにより、インペラ６０の製造誤差および組み付け誤差を吸収することができる。

ポンプカバー１０のインペラ８０側の面には、略Ｃ字状の溝１２が形成されている。当該溝１２と吸入通路１１１とは接続している。また、ポンプケーシング７０のインペラ８０側の面には、略Ｃ字状の溝７４が形成されている。当該溝７４には、ポンプケーシング７０を板厚方向に貫く通路７５が形成されている。インペラ８０には、溝１２および溝７４に対応する位置に羽根部８２が形成されている。

カバーエンド２０には、吐出部２１が設けられている。吐出部２１は、カバーエンド２０のポンプカバー１０とは反対側の端面から筒状に突出するようカバーエンド２０と一体に樹脂により形成されている。吐出部２１の内側には、吐出通路２１１が形成されている。吐出通路２１１は、ハウジング１０内側のポンプカバー１０とカバーエンド２０との間の空間６に連通している。
図１に示すように、吐出部２１には、一端が内燃機関８に接続する供給管７の他端が接続されている。インペラ８０の回転によって空間６で加圧された燃料は、吐出通路２１１を流通し吐出部２１から吐出され、供給管７を経由して内燃機関８に供給される。

カバーエンド２０には、端子４４が設けられている（図１参照）。端子４４は、例えば銅等の金属により棒状に形成されている。本実施形態では、端子４４は３つ設けられ、それぞれ、一端がＵ相巻線４１、Ｖ相巻線４２およびＷ相巻線４３に接続し、他端がカバーエンド２０のポンプカバー１０とは反対側の端面から露出するようカバーエンド２０に埋設されている。

駆動制御装置９０は、燃料ポンプ１のブラシレスモータ４の駆動を制御するＦＰＣ（Fuel Pump Controller）である。駆動制御装置９０は、端子４４およびバッテリ９６に接続するよう設けられ、バッテリ９６から入力される電力を三相電力に変換してブラシレスモータ４に供給する。

図４に示すように、駆動制御装置９０は、マイコン９１、駆動回路９４および三相インバータ９５を有している。
三相インバータ９５は、巻線４０（Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３）への通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子９５１〜９５６がブリッジ接続されている。本実施形態では、スイッチング素子９５１〜９５６として、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）を用いる。以下、スイッチング素子９５１〜９５６を、適宜、ＭＯＳ９５１〜９５６という。

３つの高電位側ＭＯＳ９５１〜９５３は、ドレインが、バッテリ９６の正極側に接続されている。また、ＭＯＳ９５１〜９５３のソースが、それぞれＭＯＳ低電位側９５４〜９５６のドレインに接続されている。ＭＯＳ９５４〜９５６のソースは、バッテリ９６の負極側すなわちグランドに接続されている。

図４に示すように、対になっているＭＯＳ９５１とＭＯＳ９５４との接続点は、Ｕ相巻線４１の一端に接続している。また対になっているＭＯＳ９５２とＭＯＳ９５５との接続点は、Ｖ相巻線４２の一端に接続している。さらにまた、対になっているＭＯＳ９５３とＭＯＳ９５６との接続点は、Ｗ相巻線４３の一端に接続している。

「制御部」としてのマイコン９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有する小型のコンピュータであり、入力された信号等に基づき、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って演算を行い、制御信号を生成して駆動回路９４へ出力する。
具体的には、マイコン９１は、電流、電圧又は電力の少なくとも一つを含む通電出力を操作して三相インバータ９５から巻線４０に供給する電力を制御することにより、ブラシレスモータ４の回転数及びトルクを制御可能である。
また、本実施形態のマイコン９１は、Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３に印加されている電圧を取得する。これにより、例えば二相通電時に非通電相に発生する誘起電圧を検出可能である。

さらにマイコン９１は、ブラシレスモータ４をセンサレス制御するための構成として、ブラシレスモータ４を起動する前にロータ５０を位置決めする位置決め手段９２０、および、位置決め時におけるシャフト６０のトルク加速度が所定範囲内になるよう、通電出力を操作して巻線４０に供給する電力を制御するトルク加速度制御手段９３を有している。詳しくは、位置決め手段９２０は、位置検出手段９２１、位置決定手段９２２および位置決め処理手段９２３を含む。
これらの各手段は物理的に独立した形態で設けられる必要はなく、一つのマイコン９１が、随時、位置決め手段９２０として機能したり、トルク加速度制御手段９３として機能したりすればよい。各手段についての詳細な作用については後述する。

駆動回路９４は、マイコン９１から入力された制御信号に基づき、三相インバータ９５を構成するＭＯＳ９５１〜９５６のオンオフを切り替える信号を生成し、ＭＯＳ９５１〜９５６のゲートへ出力する。これにより、ＭＯＳ９５１〜９５６がスイッチング作動し、バッテリ９６から巻線４０（Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３）へ電力が供給される。
マイコン９１が駆動回路９４およびＭＯＳ９５１〜９５６を経由して、Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３への通電を切り替えると、ステータ３０に回転磁界が形成され、ロータ５０が回転する。ロータ５０がシャフト６０とともに回転すると、シャフト６０が挿嵌されているインペラ８０が回転する。

次に、ブラシレスモータ４の「駆動制御の開始」について説明する。以下、「駆動制御の開始」は「起動」と同じ意味で用いる。
本実施形態のブラシレスモータ４は、センサレスタイプのため、駆動制御の開始前のロータ５０が停止している状態ではステータ３０に対するロータ５０の位置が不明である。そのため、駆動制御を開始可能なステータ３０に対するロータ５０の位置である「駆動開始位置」（巻線４０に通電したときにステータ３０においてＮ極となる位置）にロータ５０を強制的に位置決めした上で駆動制御を開始する必要がある。駆動制御開始前にマイコン９１が実行するロータ５０の位置決めに関する制御を「位置決め制御」という。

本実施形態のブラシレスモータ４は、４極６スロット構成のため、図５に示すように、「駆動開始位置」は、１２箇所（位置（角度）Ｐ１〜Ｐ１２）のうちのいずれかに設定され得る。よって、ロータ５０の磁石５２〜５５の中央が位置Ｐ１〜Ｐ１２のいずれかに位置している場合、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始可能である（図５（Ａ）参照）。
図５に示す「正転方向」はインペラ８０が燃料を加圧可能なロータ５０（シャフト６０）の回転方向であり、「逆転方向」はインペラ８０が燃料を加圧不能なロータ５０（シャフト６０）の回転方向である。なお、回転方向の正逆は、各相巻線４１、４２、４３の配置やインペラ８０の視方向によって、適宜、設定される。

ここで、図６を参照し、ブラシレスモータ４の（Ａ）停止時、（Ｂ）位置決め時、（Ｃ）起動時におけるシャフト６０とインペラ８０との相対回転の位置関係について説明する。シャフト６０及びインペラ８０は、回転軸Ｏに対して同軸に相対回転する。また、後述の図９〜図１２において、（Ａ）停止時は、時刻ｔ０〜ｔ１の区間Ｉに対応し、（Ｂ）位置決め時は、時刻ｔ２〜ｔ６の区間ＩＩＩ、ＩＶに対応する。（Ｃ）起動時は、時刻ｔ７以降の区間ＶＩに対応する。

（Ａ）停止時には、シャフト６０はインペラ８０の穴部８１に対し中立位置にある。
（Ｂ）位置決め時には、ロータ５０の位置に応じて、シャフト６０は駆動開始位置まで正転または逆転する。正転の場合、シャフト６０の一方の角部６１３がインペラ８０の穴部８１の内壁８１１に衝突し、逆転の場合、☆印部にてシャフト６０の他方の角部６１４がインペラ８０の穴部８１の内壁８１１に衝突する。
（Ｃ）起動時には、シャフト６０の一方の角部６１３がインペラ８０の穴部８１の内壁８１１に当接した状態で正転する。

回転方向が一方向（正転方向）のブラシ付モータの場合、常にシャフト６０の一方の角部６１３がインペラ８０の穴部８１の内壁８１１に当接した状態となるのに対し、ブラシレスモータでは、起動毎に位置決めのため回転方向が変化する。その度にシャフト６０のいずれかの角部６１３、６１４が穴部８１の内壁８１１に衝突するため、インペラ８０の摩耗や破損が促進されやすくなる。
以下、衝突に関する記述として、正確には「シャフト６０の端部６１の外壁がインペラ８０の穴部８１の内壁に衝突する」と記述するところ、適宜、「シャフト６０（の外壁）がインペラ８０（の内壁）に衝突する」というように省略する。

続いて、本実施形態におけるマイコン９１の各手段の作用を説明する。以下の説明での「Ｘ手段は、・・・」という文は、「マイコン９１がＸ手段として機能するとき、・・・」と読み替えてもよい。
位置決め手段９２０は、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始する前、巻線４０に供給する電力を制御することにより、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始可能な駆動開始位置（位置Ｐ１〜１２）にロータ５０を位置決めする。

トルク加速度制御手段９３は、位置決め手段９２０がロータ５０を位置決めするとき、シャフト６０から出力されるトルクの加速度であるトルク加速度が、「シャフト６０の外壁６１１がインペラ８０の内壁８１１に衝突するときの衝突応力が所定値以下となる程度」の所定範囲内になるよう、通電出力を操作して巻線４０に供給する電力を制御する。
このように、本実施形態は、位置決め制御において、シャフト６０とインペラ８０との衝突応力を緩和する「衝突応力緩和制御」を実行することを特徴とする。

ここで、上記所定範囲は、図７に示す実験結果に基づき設定されることが望ましい。
図７は、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突するときのシャフト６０のトルク加速度と衝突応力との関係を示すものである。トルク加速度［ｍＮ・ｍ／ｍｓ］は、トルクの時間変化率であり、例えばマイコン９１が出力する電流変化率［Ａ／ｍｓ］等の通電出力が反映される。衝突応力［Ｊ／ｍｍ²］は、トルク加速度に比例する衝突エネルギーを衝突時の受力面積で除した値である。

図７に示すように、トルク加速度が６．６ｍＮ・ｍ／ｍｓ以上の領域ではトルク加速度が大きいほど衝突エネルギーが大きくなり、衝突応力が増加する。一方、トルク加速度が３．６ｍＮ・ｍ／ｍｓ以下の領域ではシャフト６０の角部６１３、６１４のみが穴部８１の内壁８１１に衝突し、受力面積が小さくなる効果が顕著となって衝突応力が増加する。トルク加速度が３．６〜６．６ｍＮ・ｍ／ｍｓの領域では、衝突応力が所定値σ₀以下となる。したがって、上記の「所定範囲」は、３．６〜６．６ｍＮ・ｍ／ｍｓに設定されることが望ましい。

本実施形態の位置決め手段９２０は、位置検出手段９２１、位置決定手段９２２および位置決め処理手段９２３を有する。位置検出手段９２１は、巻線４０に通電することにより、停止しているロータ５０を回転させ、ロータ５０のステータ３０に対する位置を検出する。具体的には、位置検出手段９２１は、Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３のうちの二相に通電し、ロータ５０を強制的に回転させる。そして、ロータ５０が回転することにより非通電相の巻線４０に生じる誘起電圧を検出することによって、ロータ５０のステータ３０に対する位置を検出する。このとき、位置検出手段９２１は、検出した誘起電圧の変化により、ロータ５０の回転方向を検出可能である。

位置決定手段９２２は、検出したロータ５０の位置および回転方向に基づき、「駆動開始位置」を決定する。具体的には、例えば図５（Ｂ）に示すように、ロータ５０の磁石５２の中央Ｃ１（Ｓ極）が位置Ｐ１１と位置Ｐ１２との間に位置しロータ５０が逆方向に回転していることを検出した場合、位置Ｐ１１を「駆動開始位置」として決定する。

位置決め処理手段９２３は、位置決定手段９２２により決定された「駆動開始位置」にロータ５０を位置決めするように巻線４０に対する通電を切り替えることにより、ロータ５０を回転させる。具体的には、三相に通電することにより、例えば図５（Ｂ）に示す位置Ｐ１１（位置決定手段により決定）にロータ５０の磁石５２の中央Ｃ１が重なるようロータ５０を位置決めする。

このように、位置決め手段９２０は、ロータ５０が停止している状態から、ロータ５０を「駆動開始位置」に位置決めするまでの間に、ロータ５０の位置検出のために１回、位置決めのために１回の少なくとも計２回、巻線４０に対し通電する。すなわち、巻線４０に対する通電を少なくとも１回切り替える。

また、トルク加速度制御手段９３は、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突した後のトルク加速度が、シャフト６０がインペラ８０に衝突する前のトルク加速度より大きくなるよう、通電出力を操作して巻線４０に供給する電力を制御する。これにより、シャフト６０がインペラ８０に衝突するときの衝突応力を抑制しつつ、ロータ５０を「駆動開始位置」に素早く位置決めすることができる。なお、マイコン９１は、例えば巻線４０に生じる誘起電圧の変化を検出することにより、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突したことを検出可能である。
さらに、トルク加速度制御手段９３は、ＰＩ制御によりトルク加速度が所定の目標値になるよう、通電出力を操作して巻線４０に供給する電力を制御する。

次に、第１実施形態による駆動制御装置９０の作動について、図８に基づき説明する。
図８に、駆動制御装置９０によりブラシレスモータ４を駆動制御したときにブラシレスモータ４に流れる電流値（検出値）の時間の経過に伴う変化を実線で示す。
図８に示す時刻ｔ０ではロータ５０は停止しているため、電流値は０である。以後の時刻の記号は、後述の図９〜図１２との整合のため「ｔ１、ｔ４、ｔ６、ｔ７」を用いる。また、図９〜図１２で用いる区間記号Ｉ〜ＶＩを参考として記載する。

時刻ｔ１でマイコン９１がロータ５０の位置決め制御を開始すると、電流値は徐々に増大する。本実施形態では、ロータ５０の位置決めを行うとき、シャフト６０から出力されるトルクの加速度であるトルク加速度が、「シャフト６０の外壁６１１がインペラ８０の内壁８１１に衝突するときの衝突応力が所定値以下となる程度」の所定範囲内になるよう、巻線４０に供給する電力を制御するため、時刻ｔ１以降の電流値の傾きは、比較的小さくなる。

また、本実施形態では、トルク加速度制御手段９３は、ＰＩ制御によりトルク加速度が所定の目標値になるよう、巻線４０に供給する電力を制御するため、時刻ｔ４で電流値が所定の狙い値Ｉａに収束する。
時刻ｔ６でロータ５０の位置決めが完了すると、マイコン９１は巻線４０への通電を停止するため、電流値は０になる。
時刻ｔ６の時点でロータ５０は「駆動開始位置」に位置決めされた状態のため、時刻ｔ７でブラシレスモータ４の通常の駆動制御を開始可能である。時刻ｔ７以降、ブラシレスモータ４の通常の駆動制御開始（起動）に伴い、ブラシレスモータ４に電流が流れる。

ここで、比較例の駆動制御装置の作動例を図８に示すことにより、第１実施形態の比較例に対する有利な点を明らかにする。
図８に、比較例の駆動制御装置により、ロータ５０が停止している状態から、ブラシレスモータ４の通常の駆動制御が開始された後までの、ブラシレスモータ４に流れる電流の値（電流値）の時間の経過に伴う変化を示す。比較例の駆動制御装置は、物理的な構成は本実施形態の駆動制御装置９０と同様であるものの、ロータ５０の位置決め時、シャフト６０の衝突エネルギーを緩和する制御を行わない。そのため比較例では、本実施形態の電流狙い値Ｉａに対し約２倍の電流値Ｉｂを狙い値としている。また、ＰＩ制御を行わない第１比較例を破線で示し、ＰＩ制御を行う第２比較例を二点鎖線で示す。

第１比較例では、電流値が狙い値Ｉｂに対してオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返しつつ近づく。時刻ｔ１以降、電流値は、本実施形態の狙い値Ｉａの３倍以上である最大値Ｉｂ_MAXまで急上昇する。その後、時刻ｔ６までの間、電流値は、Ｉａよりも大きな範囲で変動する。第２比較例では、電流値は、時刻ｔ１から時刻ｔ６の間で全体に本実施形態の約２倍となり、狙い値Ｉｂに収束する。

このように、比較例の駆動制御装置の場合、ロータ５０の位置決め時にブラシレスモータ４に流れる電流値が大きいため、シャフト６０がインペラ８０に衝突するときの衝突応力が大きくなるおそれがある。それに対し、本実施形態の駆動制御装置９０では、ロータ５０の位置決め時にブラシレスモータ４に流れる電流値が小さいため、シャフト６０がインペラ８０に衝突するときの衝突応力を小さくすることができる。

以上説明した第１実施形態の作用効果について、特許請求の範囲の記載に対応して説明する。各項目の括弧内の数字は、請求項の番号を示す。
本実施形態の駆動制御装置９０は、（１）複数相の巻線４０（Ｕ相巻線４１、Ｖ相巻線４２、Ｗ相巻線４３）が巻回されたステータ３０、当該ステータ３０に対し相対回転可能に設けられるロータ５０、および、当該ロータ５０の中心に設けられ端部６１がインペラ８０の穴部８１に挿嵌されロータ５０とともに回転するシャフト６０を有するブラシレスモータ４の駆動を制御する駆動制御装置９０であって、マイコン９１を備えている。
マイコン９１は、電流、電圧、又は電力の少なくとも一つを含む通電出力を操作して巻線４０に供給する電力を制御することによりロータ５０の回転を制御可能である。

マイコン９１は、位置決め手段９２０およびトルク加速度制御手段９３を有する。
位置決め手段９２０は、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始する前、巻線４０に供給する電力を制御することにより、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始可能なステータ３０に対するロータ５０の位置である駆動開始位置にロータ５０を位置決めする。

トルク加速度制御手段９３は、位置決め手段９２０によりロータ５０を位置決めするとき、ブラシレスモータ４のシャフト６０から出力されるトルクの加速度であるトルク加速度が、「シャフト６０の端部６１の外壁がインペラ８０の穴部８１の内壁に衝突するときの衝突応力が所定値以下となる程度」の所定範囲内になるよう、巻線４０に供給する電力を制御する。

そのため、本実施形態では、ブラシレスモータ４の駆動制御を開始する前、ロータ５０の位置決めをするとき、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突するときの衝突応力を所定値以下にすることができる。これにより、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突することによるインペラ８０の摩耗および破損等を抑制することができる。この効果は、特に、所定期間内のオンオフ回数が多いブラシレスモータ４を駆動制御する場合に顕著となる。

また、本実施形態では、（２）位置決め手段９２０は、位置検出手段９２１、位置決定手段９２２および位置決め処理手段９２３を有する。位置検出手段９２１は、巻線４０に通電することにより、停止しているロータ５０を回転させ、ロータ５０のステータ３０に対する位置を検出する。位置決定手段９２２は、位置検出手段９２１が検出したロータ５０の位置に基づき、「駆動開始位置」を決定する。位置決め処理手段９２３は、位置決定手段９２２が決定した「駆動開始位置」にロータ５０を位置決めするように、巻線４０に対する通電を切り替えてロータ５０を回転させる。

このように、本実施形態では、ロータ５０の位置を検出し、検出したロータ５０の位置に基づき「駆動開始位置」を決定し、決定した「駆動開始位置」にロータ５０を位置決めする。そのため、ブラシレスモータ４の駆動制御開始までに要する時間を短縮することができる。

ここで、本実施形態では、（５）ブラシレスモータ４は、ステータ３０に三相巻線４０が巻回された三相ブラシレスモータである。位置検出手段９２１は、二相の巻線４０に通電し、非通電相に生じる誘起電圧に基づいてロータ５０の位置を検出する。位置決め処理手段９２３は、三相の巻線４０に通電し、ロータ５０を位置決めする。このように、本発明は、一般に広く使用される三相ブラシレスモータに好適に適用される。

また、本実施形態では、（６）トルク加速度制御手段９３は、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突した後のトルク加速度が、シャフト６０がインペラ８０に衝突する前のトルク加速度より大きくなるよう、巻線４０に供給する電力を制御する。
これにより、シャフト６０がインペラ８０に衝突するときの衝突応力を抑制しつつ、ロータ５０を「駆動開始位置」に素早く位置決めすることができる。そのため、ブラシレスモータ４の駆動制御開始までに要する時間をさらに短縮することができる。

また、本実施形態では、（７）トルク加速度制御手段９３は、ＰＩ制御によりトルク加速度が所定の目標値になるよう、巻線４０に供給する電力を制御する。そのため、シャフト６０のトルク加速度を目標値にスムーズに近づけるとともに目標値との残留誤差を無くすことができる。また、大幅なオーバーシュートを回避することで、シャフト６０のトルク加速度を所定値（目標値）以下に維持することができる。

また、本実施形態の燃料ポンプ駆動システム１００は、（８）燃料ポンプ１と、ブラシレスモータ４の駆動を制御する上述の駆動制御装置９０とを備える。
燃料ポンプ１は、シャフト６０が回転しトルクを出力可能なブラシレスモータ４、ブラシレスモータ４を収容するハウジング５、吸入部１１を有しハウジング５の一方の端部を塞ぐポンプカバー１０、吐出部２１を有しハウジング５の他方の端部を塞ぐカバーエンド２０、および、中央に形成された穴部８１にシャフト６０の端部６１が挿嵌されシャフト６０とともに回転することで吸入部１１から流入した燃料を加圧し吐出部２１から吐出するインペラ８０を備えている。

本実施形態の燃料ポンプ駆動システム１００では、駆動制御開始前のロータ５０の位置決め時、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突するときの衝突応力を所定値以下の小さな値にすることができる。そのため、燃料ポンプ１のインペラ８０の摩耗および破損を抑制することができる。

また、本実施形態では、（９）燃料ポンプ１のシャフト６０の端部６１は、軸に垂直な面による断面がＤ字状となるよう形成されている。また、インペラ８０の穴部８１は、シャフト６０の端部６１の断面形状に対応するようＤ字状に形成されている。また、シャフト６０の端部６１が穴部８１に挿嵌された状態で、シャフト６０の端部６１と穴部８１との間に所定のクリアランスが形成されている。このような構成の燃料ポンプ１に対し、上述の駆動制御装置９０による衝突応力緩和制御によってロータ５０の位置決めを行えば、インペラ８０の摩耗および破損をより効果的に抑制することができる。

（第２〜第４実施形態）
次に、本発明の第２〜第４実施形態の駆動制御装置によるロータ位置決め時の衝突応力緩和制御について、図９〜図１２を参照して説明する。
最初に、各実施形態に共通する技術的思想や用語、および、各図で共通して用いる記号について説明する。図９〜図１２は、時間の経過に伴う通電出力の変化を表すタイムチャートである。上述の図８では、ブラシレスモータ４に実際に流れる電流値を縦軸に示しているのに対し、図９〜図１２の縦軸には、マイコン９１が「通電出力」として三相インバータ９５に指令する電流（目標値）を示している。ただし、フィードバック（ＰＩ）制御が行われることを前提として、実値と目標値とは一致しているものとする。

各実施形態の位置決め制御において、位置検出手段９２１によってロータ５０の位置を検出するときの通電出力の値を「第１出力値」という。例えば、第１出力値は、二相通電により非通電相に生じる誘起電圧を検出し、その誘起電圧に基づいてロータ５０の位置を検出するときの通電出力の値に相当する。
また、位置決定手段９２２が駆動開始位置を決定し、通電を切り替えた後、位置決め処理手段９２３による位置決め処理において、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突するまでの三相通電の通電出力の値を「第２出力値」という。
第１〜第４実施形態では、マイコン９１は、通電出力として「電流」を操作することで三相インバータ９５から巻線４０に供給する電力を制御する。そこで、第１出力値の記号を「Ｉ１」、第２出力値の記号を「Ｉ２」と表す。この例の他、マイコン９１は、通電出力として、電圧又は電力を操作してもよい。

第１出力値Ｉ１が小さすぎると、シャフト６０のトルク加速度が十分に上がらず、非通電相の誘起電圧を検出するために必要な回転数に到達しない可能性がある。すると、ブラシレスモータ４の起動性が低下することとなるため、少なくとも第１出力値Ｉ１の最大値が、誘起電圧を検出可能な回転数に到達するための下限値を上回るように設定する必要がある。この第１出力値Ｉ１の下限値を「Ｉ１_MIN」とする。

また、第２出力値Ｉ２が大きすぎると、シャフト６０の外壁が衝突したときの衝突応力により、インペラ８０が摩耗または破損するおそれがある。そこで、第２出力値Ｉ２は、インペラ８０の摩耗および破損を回避可能なように、ある上限値を下回るように設定する必要がある。この第２出力値Ｉ２の上限値を「Ｉ２_MAX」とする。

続いて、図９〜図１２の横軸に共通に示す時刻ｔ０〜ｔ７の意味について説明する。
時刻ｔ０〜ｔ１（区間Ｉ）はロータ５０の停止時である。
時刻ｔ１にて位置検出のための二相通電が開始され、時刻ｔ１〜ｔ２（区間ＩＩ）に、誘起電圧に基づいてロータ５０の位置が検出される。このときの通電出力の値が第１出力値Ｉ１である。

時刻ｔ２にて二相通電から三相通電に切り替えられ、時刻ｔ２〜ｔ４（区間ＩＩＩ）の間にシャフト６０がインペラ８０に衝突する。ここで、通電を切り替えた時刻ｔ２におけるシャフト６０の初期位置に応じて、シャフト６０がインペラ８０に衝突するまでの時間は変化するため、シャフト６０がインペラ８０に衝突する「最も遅いタイミング」を時刻ｔ４に設定する。このときの通電出力の値が第２出力値Ｉ２である。

時刻ｔ４〜ｔ６（区間ＩＶ）では、シャフト６０がインペラ８０に衝突した後、ロータ５０が回転し、駆動開始位置に位置決めされる。この段階での通電出力の許容最大値は、第２出力値Ｉ２よりも大きい第３出力値Ｉ３であるとする。
時刻ｔ６にてロータ５０の位置決めが完了すると、時刻ｔ６〜ｔ７（区間Ｖ）で電流値を一旦０にした後、時刻ｔ７にてブラシレスモータ４を起動（駆動制御を開始）する。時刻ｔ７以降（区間ＶＩ）、ブラシレスモータ４は駆動制御されつつ正転方向に回転する。
時刻ｔ０〜ｔ１、および時刻ｔ６〜ｔ７における挙動は、図９〜図１２で共通である。なお、図９でのみ用いられる時刻ｔ３、および、図１０でのみ用いられる時刻ｔ５については、各図の説明で述べる。

図９には、第１実施形態による電流変化を実線で示し、図８と同様の比較例の電流変化を二点鎖線で示している。第１実施形態および比較例では、二相通電から三相通電への切り替え時刻ｔ２での前後で電流を変化させるという思想はない。したがって、時刻ｔ２での電流の傾きは一定であり、時刻ｔ１〜ｔ２における第１出力値Ｉ１の増加勾配をそのまま時刻ｔ２後に延長した値が第２出力値Ｉ２となっている。すなわち、第１実施形態および比較例では、結果的に第２出力値Ｉ２は第１出力値Ｉ１よりも大きく設定されている。

比較例では、時刻ｔ１での第１出力値Ｉ１の始値Ｉ１ｓから時刻ｔ３で第３出力値Ｉ３に到達するまで、電流を一定勾配で増加させており、時刻ｔ４における電流は、第２出力値Ｉ２の上限値Ｉ２_MAXを超えている。そのため、時刻ｔ２〜ｔ４（区間ＩＩＩ）の間のいつかのタイミングＣでインペラ８０にクラックが発生する可能性がある。

一方、第１実施形態では、インペラ８０の摩耗や破損を回避するため、第１出力値Ｉ１の始値Ｉ１ｓからの電流勾配を小さくすることで、時刻ｔ４における第２出力値Ｉ２（ｔ４）である終値Ｉ２ｅが第２出力値Ｉ２の上限値Ｉ２_MAXを下回るように設定している。したがって、シャフト６０の衝突時における衝突応力を緩和することができる。

ここで、第１出力値Ｉ１の下限値が破線で示すＩ１’_MINのように比較的小さい場合、第１実施形態でもブラシレスモータ４の起動性を確保することができる。しかし、第１出力値Ｉ１の下限値が実線で示すＩ１_MINのように比較的大きい場合、時刻ｔ２における第１出力値Ｉ１（ｔ２）がＩ１_MINを下回るため、誘起電圧を検出可能な回転数に到達しない可能性がある。

そこで、以下の第２〜第４実施形態は、第１出力値Ｉ１の下限値Ｉ１_MINが比較的大きい場合であっても、ブラシレスモータ４の起動性の向上と、インペラ８０の破損防止とを好適に両立することを目的とするものである。これらの実施形態では、二相通電から三相通電に切り替える時刻ｔ２の前後での通電出力を区別し、時刻ｔ２後の第２出力値Ｉ２が時刻ｔ２前の第１出力値Ｉ１よりも小さく設定されることを特徴とする。

図１０に示す第２実施形態では、第１出力値Ｉ１は、時刻ｔ１の始値Ｉ１ｓから時刻ｔ２の終値Ｉ１ｅまで一定勾配で増加する。
時刻ｔ２で通電を切り替えたとき、第２出力値Ｉ２の始値Ｉ２ｓは、第１出力値の終値Ｉ１ｅから下がった値に設定される。第２出力値Ｉ２は、時刻ｔ２の始値Ｉ２ｓから時刻ｔ４の終値Ｉ２ｅまで一定勾配で増加する。時刻ｔ４後も電流は同じ勾配で増加し、時刻ｔ５で第３出力値Ｉ３に到達してからは時刻ｔ６まで一定値（Ｉ３）を維持する。
このように、第２実施形態では電流は鋸型状に変化する。また、第１出力値の終値Ｉ１ｅは下限値Ｉ１_MINを上回るように設定され、第２出力値の終値Ｉ２ｅは上限値Ｉ２_MAXを下回るように設定されている。

このように第２実施形態では、（３）トルク加速度制御手段９３は、「位置検出手段９２１によってロータ５０の位置を検出するときの通電出力の値である第１出力値Ｉ１」に対し、「位置決定手段９２２が駆動開始位置を決定し、通電を切り替えた後、位置決め処理手段９２３による位置決め処理において、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突するまでの通電出力の値である第２出力値Ｉ２」を小さく設定する
これにより、位置検出時には、第１出力値Ｉ１を大きくして誘起電圧を十分に検出するための回転数に到達することができる。一方、位置決め処理でのシャフト６０の衝突時には、第２出力値Ｉ２を小さくして衝突エネルギーを抑制し、衝突応力を緩和することができる。したがって、ブラシレスモータ４の起動性の向上と、インペラ８０の破損防止とを好適に両立することができる。

以下の第３、第４実施形態については、前述の実施形態との相違点のみを説明する。
図１１に示す第３実施形態は、第２実施形態に対し、時刻ｔ２〜ｔ４における第２出力値Ｉ２が一定に設定されており、時刻ｔ４にて、電流は第２出力値Ｉ２から第３出力値Ｉ３までステップ状に増加している。

上述の通り、シャフト６０がインペラ８０に衝突する時刻は、シャフト６０の初期位置に応じて変化するため、時刻ｔ２から第２出力値Ｉ２を漸増させる第２実施形態では、衝突時の電流にばらつきが生じる。そこで、第３実施形態では、（４）第２出力値Ｉ２を一定とすることで、シャフト６０の初期位置に関係なく衝突時の衝突エネルギーを同等とし、製品品質を安定させることができる。また、上限値Ｉ１_MINをより低く設定することで、摩耗や破損の発生に対する安全率を大きくすることができる。

図１２に示す第４実施形態は、第３実施形態に対し、時刻ｔ１にて電流が０から第１出力値Ｉ１までステップ状に増加し、時刻ｔ１〜ｔ２における第１出力値Ｉ１が一定に設定されている。これにより、位置検出時に回転数を急激に上昇させることで、位置検出の時間を短縮することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、位置決め手段９２０は、位置検出手段９２１による位置検出や位置決定手段９２２による「駆動開始位置」の決定を行うことなく、ロータ５０を位置決めしてもよい。例えば特開平４−３１２３９０号公報に記載されたように、ある固定された相に一定時間通電して第１位置決めをし、その後残りの相にも一定時間通電して第２位置決めをすることによってもロータ５０を位置決めすることができる。

また、本発明の他の実施形態では、位置決め手段９２０は、ロータ５０の位置決めを行うとき、２回に限らず、巻線４０に対し何回通電してもよい。すなわち、巻線４０への通電を何回切り替えてもよい。例えばロータ５０の位置検出のために複数回、ロータ５０の位置決めのために複数回通電してもよい。

また、本発明の他の実施形態では、トルク加速度制御手段９３は、シャフト６０の外壁がインペラ８０の内壁に衝突した後のトルク加速度が、シャフト６０がインペラ８０に衝突する前のトルク加速度より大きくなるよう、巻線４０に供給する電力を制御しないこととしてもよい。すなわち、シャフト６０がインペラ８０に衝突する前と後においてトルク加速度を同じに制御してもよいし、衝突前よりも衝突後のトルク加速度が小さくなるよう制御することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、トルク加速度制御手段９３は、ＰＩ制御によりトルク加速度が所定の目標値になるよう、巻線４０に供給する電力を制御しないこととしてもよい。すなわち、積分制御を行わない比例制御等、ＰＩ制御以外の方法でトルク加速度を制御することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、燃料ポンプのシャフトの端部の断面形状、および、インペラの穴部の形状は、Ｄ字状に限らず、例えばＩ字状、多角形状等、どのような形状であってもよい。また、シャフトとインペラとは、例えばスプライン結合により結合されることとしてもよい。

また、本発明の駆動制御装置は、三相ブラシレスモータに限らず、四相以上の複数相の巻線が巻回された固定子を有するブラシレスモータの駆動制御に用いられてもよい。また、燃料ポンプのブラシレスモータの駆動制御に限らず、他の機器等に設けられるブラシレスモータの駆動制御に用いられてもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

４ ・・・ブラシレスモータ
３０ ・・・ステータ（固定子）
４０ ・・・巻線（４１・・・Ｕ相巻線、４２・・・Ｖ相巻線、４３・・・Ｗ相巻線）
５０ ・・・ロータ（回転子）
６０ ・・・シャフト ６１ ・・・端部
８０ ・・・インペラ（回転部材） ８１ ・・・穴部
９０ ・・・駆動制御装置
９１ ・・・マイコン（制御部）
９２０・・・位置決め手段
９３ ・・・トルク加速度制御手段

Claims (9)

1. 複数相の巻線（４０、４１、４２、４３）が巻回された固定子（３０）、当該固定子に対し相対回転可能に設けられる回転子（５０）、および、当該回転子の中心に設けられ端部（６１）が回転部材（８０）の穴部（８１）に挿嵌され前記回転子とともに回転するシャフト（６０）を有するブラシレスモータ（４）の駆動を制御する駆動制御装置（９０）であって、
   電流、電圧、又は電力の少なくとも一つを含む通電出力を操作して前記巻線に供給する電力を制御することにより前記回転子の回転を制御可能な制御部（９１）を備え、
   前記制御部は、
   前記ブラシレスモータの駆動制御を開始する前、前記巻線に供給する電力を制御することにより、前記ブラシレスモータの駆動制御を開始可能な前記固定子に対する前記回転子の位置である駆動開始位置に前記回転子を位置決めする位置決め手段（９２０）、および、
   前記位置決め手段により前記回転子を位置決めするとき、前記シャフトから出力されるトルクの時間変化率であるトルク加速度が、「前記シャフトの外壁が前記回転部材の内壁に衝突するときの衝突応力が所定値以下となる程度」の所定範囲内になるよう、前記巻線に供給する電力を制御するトルク加速度制御手段（９３）を有することを特徴とする駆動制御装置。
2. 前記位置決め手段は、
   複数相の前記巻線に通電することにより、停止している前記回転子を回転させ、前記回転子の前記固定子に対する位置を検出する位置検出手段（９２１）と、
   前記位置検出手段が検出した前記回転子の位置に基づき前記駆動開始位置を決定する位置決定手段（９２２）と、
   前記位置決定手段が決定した前記駆動開始位置に前記回転子を位置決めするように、複数相の前記巻線に対する通電を切り替えて前記回転子を回転させる位置決め処理手段（９２３）と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記トルク加速度制御手段は、
   前記位置検出手段によって前記回転子の位置を検出するときの前記通電出力の値である第１出力値に対し、
   前記位置決定手段が前記駆動開始位置を決定し、通電を切り替えた後、前記位置決め処理手段による位置決め処理において、前記シャフトの外壁が前記回転部材の内壁に衝突するまでの前記通電出力の値である第２出力値を小さく設定することを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置。
4. 前記第２出力値は、一定に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。
5. 前記ブラシレスモータは、前記固定子に三相巻線が巻回された三相ブラシレスモータであり、
   前記位置検出手段は、二相の前記巻線に通電し、非通電相に生じる誘起電圧に基づいて前記回転子の位置を検出し、
   前記位置決め処理手段は、三相の前記巻線に通電し、前記回転子を位置決めすることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の駆動制御装置。
6. 前記トルク加速度制御手段は、
   前記シャフトの外壁が前記回転部材の内壁に衝突した後の前記トルク加速度が、前記シャフトが前記回転部材に衝突する前の前記トルク加速度より大きくなるよう、前記巻線に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動制御装置。
7. 前記トルク加速度制御手段は、
   ＰＩ制御により前記トルク加速度が所定の目標値になるよう、前記巻線に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動制御装置。
8. シャフト（６０）が回転しトルクを出力可能なブラシレスモータ（４）、前記ブラシレスモータを収容するハウジング（５）、吸入部（１１）を有し前記ハウジングの一方の端部を塞ぐポンプカバー（１０）、吐出部（２１）を有し前記ハウジングの他方の端部を塞ぐカバーエンド（２０）、及び、中央に形成された穴部（８１）に前記シャフトの端部（６１）が挿嵌され前記シャフトとともに回転することで前記吸入部から流入した燃料を加圧し前記吐出部から吐出する回転部材（８０）を備える燃料ポンプ（１）と、
   前記ブラシレスモータの駆動を制御する請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動制御装置（９０）と、
   を含む燃料ポンプ駆動システム（１００）。
9. 前記シャフトの端部は、軸に垂直な面による断面がＤ字状となるよう形成され、
   前記穴部は、前記シャフトの端部の断面形状に対応するようＤ字状に形成され、
   前記シャフトの端部が前記穴部に挿嵌された状態で、前記シャフトの端部と前記穴部との間に所定のクリアランスが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の燃料ポンプ駆動システム。

Images