(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023106960
(43)【公開日】2023-08-02
(54)【発明の名称】半導体装置、モータ駆動システム、及び制御方法
(51)【国際特許分類】
H02P 6/20 20160101AFI20230726BHJP
H02P 6/185 20160101ALI20230726BHJP
【ＦＩ】
H02P6/20
H02P6/185
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022008009
(22)【出願日】2022-01-21
(71)【出願人】
【識別番号】302062931
【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】黒澤 稔
(72)【発明者】
【氏名】鳴海 聡
(72)【発明者】
【氏名】大槻 武志
【テーマコード（参考）】
5H560
【Ｆターム（参考）】
5H560AA07
5H560BB04
5H560BB07
5H560BB17
5H560DA14
5H560DC12
5H560EB01
5H560HA02
5H560SS01
5H560TT15
5H560UA05
(57)【要約】
【課題】より高トルクでモータを駆動することが可能な半導体装置、モータ駆動システム、及び制御方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１０は、駆動回路２０の駆動によって３相モータ３０に流れる電流を検出する電流検出回路１１と、検出された電流に基づいて、駆動回路２０を制御するコントローラ１２とを備える。コントローラ１２は、３相モータ３０の静止時において、駆動回路２０から３相モータ３０の各相に検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、電流検出回路１１により検出された検波電流から、第１相間、第２相間及び第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、３相モータ３０を初期駆動する際の通電パターンを決定するように構成される。
【選択図】図１
【解決手段】半導体装置１０は、駆動回路２０の駆動によって３相モータ３０に流れる電流を検出する電流検出回路１１と、検出された電流に基づいて、駆動回路２０を制御するコントローラ１２とを備える。コントローラ１２は、３相モータ３０の静止時において、駆動回路２０から３相モータ３０の各相に検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、電流検出回路１１により検出された検波電流から、第１相間、第２相間及び第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、３相モータ３０を初期駆動する際の通電パターンを決定するように構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３相モータを駆動する駆動回路を制御するための半導体装置であって、
前記駆動回路の駆動によって前記３相モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記検出された電流に基づいて、前記駆動回路を制御するコントローラとを備え、
前記３相モータは第１相、第２相、及び第３相を有し、
前記コントローラは、
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記電流検出回路により検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
半導体装置。
前記駆動回路の駆動によって前記３相モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記検出された電流に基づいて、前記駆動回路を制御するコントローラとを備え、
前記３相モータは第１相、第２相、及び第３相を有し、
前記コントローラは、
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記電流検出回路により検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
半導体装置。
【請求項2】
前記コントローラは、
前記３相モータの静止時において、第１通電パターンにより前記第１相から前記第２相へ第１電流を流し、第２通電パターンにより前記第１相から前記第３相へ第２電流を流し、第３通電パターンにより前記第２相から前記第３相へ第３電流を流し、第４通電パターンにより前記第２相から前記第１相へ第４電流を流し、第５通電パターンにより前記第３相から前記第１相へ第５電流を流し、第６通電パターンにより前記第３相から前記第２相へ第６電流を流すよう前記駆動回路を制御し、
前記電流検出回路は、前記第１電流乃至第６電流を検出し、
前記第１相間電流差は前記第１電流と前記第４電流との差であり、前記第２相間電流差は前記第２電流と前記第５電流と差であり、前記第３相間電流差は前記第３電流と前記第６電流との差である、
請求項１に記載の半導体装置。
前記３相モータの静止時において、第１通電パターンにより前記第１相から前記第２相へ第１電流を流し、第２通電パターンにより前記第１相から前記第３相へ第２電流を流し、第３通電パターンにより前記第２相から前記第３相へ第３電流を流し、第４通電パターンにより前記第２相から前記第１相へ第４電流を流し、第５通電パターンにより前記第３相から前記第１相へ第５電流を流し、第６通電パターンにより前記第３相から前記第２相へ第６電流を流すよう前記駆動回路を制御し、
前記電流検出回路は、前記第１電流乃至第６電流を検出し、
前記第１相間電流差は前記第１電流と前記第４電流との差であり、前記第２相間電流差は前記第２電流と前記第５電流と差であり、前記第３相間電流差は前記第３電流と前記第６電流との差である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記コントローラは、
前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータの回転子の位置を検出し、
前記検出した回転子の位置を基本として前記初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
請求項２に記載の半導体装置。
前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータの回転子の位置を検出し、
前記検出した回転子の位置を基本として前記初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記コントローラは、前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差のうち最も大きい相間電流差に基づいて、前記回転子の位置を検出するように構成される、
請求項３に記載の半導体装置。
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記コントローラは、前記最も大きい相間電流差の算出元となる２つの電流の大小関係に基づいて、前記回転子の位置を検出するように構成される、
請求項４に記載の半導体装置。
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記コントローラは、
前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記基本とした位置に対し加算する加算パラメータを決定し、
前記加算パラメータの加算結果に基づいて、前記初期駆動する際の前記通電パターンを決定する、
請求項３に記載の半導体装置。
前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記基本とした位置に対し加算する加算パラメータを決定し、
前記加算パラメータの加算結果に基づいて、前記初期駆動する際の前記通電パターンを決定する、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記コントローラは、前記第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差のうち最も大きい相間電流差以外の２つの相間電流差の大小関係に基づいて、前記加算パラメータを決定する、
請求項６に記載の半導体装置。
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記加算パラメータは、前記３相モータの電気角に対応している、
請求項６に記載の半導体装置。
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項9】
第１相、第２相、及び第３相を有する３相モータと、
前記３相モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御するための半導体装置とを備え、
前記半導体装置は、
前記駆動回路の駆動によって前記３相モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記検出された電流に基づいて、前記駆動回路を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記電流検出回路により検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
モータ駆動システム。
前記３相モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御するための半導体装置とを備え、
前記半導体装置は、
前記駆動回路の駆動によって前記３相モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記検出された電流に基づいて、前記駆動回路を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記電流検出回路により検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
モータ駆動システム。
【請求項10】
第１相、第２相、及び第３相を有する３相モータを駆動する駆動回路を制御するための制御方法であって、
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記第１相間、前記第２相間、及び前記第３相間に流れる検波電流を検出し、
前記検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
制御方法。
前記３相モータの静止時において、前記第１相と前記第２相との間の第１相間、前記第２相と前記第３相との間の第２相間、及び、前記第３相と前記第１相との間の第３相間に、前記駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御し、
前記第１相間、前記第２相間、及び前記第３相間に流れる検波電流を検出し、
前記検出された前記検波電流から、前記第１相間、前記第２相間及び前記第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求め、
前記第１相間電流差、前記第２相間電流差及び前記第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、前記３相モータを初期駆動する際の前記通電パターンを決定するように構成される、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置、モータ駆動システム、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
回転子（ロータ）の位置を検出するホールセンサを有するセンサ付きモータに対し、小型化やローコスト化の観点からホールセンサの無いセンサレスモータが開発されている。
【0003】
センサレスの３相ブラシレスＤＣ（Direct Current）モータを駆動する駆動システムでは、回転子の回転により非通電相の固定子巻線（ステータコイル）に発生する逆起電圧（ＢＥＭＦ：Back Electromotive Force）を検出することで、固定子巻線に対する回転子の磁極対の相対的位置を推定する。駆動システムは、推定した回転子の位置に基づいて３相の固定子巻線に駆動電流（または駆動電圧）を印加することで、モータを回転駆動する。
【0004】
センサレスモータの場合、モータ静止状態では逆起電圧が発生しないため、逆起電圧から回転子の位置を検出することができない。関連する技術として、例えば、特許文献１には、モータ静止時に回転子の位置を検出する静止位置検出回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４６８４７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、ファンのように静止時から低トルクで回転可能な負荷に限らず、パワーツール（電動工具）のように回転を開始するために高トルクが必要な負荷にもモータが利用されている。このため、モータをより高トルクで駆動可能なモータ駆動技術が求められている。
【0007】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一実施の形態によれば、半導体装置は、駆動回路の駆動によって３相モータに流れる電流を検出し、検出された電流に基づいて駆動回路を制御する。３相モータは第１相、第２相、及び第３相を有する。半導体装置は、３相モータの静止時において、第１相と第２相との間の第１相間、第２相と第３相との間の第２相間、及び、第３相と第１相との間の第３相間に、駆動回路から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御する。半導体装置は、検出された検波電流から、第１相間、第２相間及び第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求める。半導体装置は、第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、３相モータを初期駆動する際の通電パターンを決定する。
【発明の効果】
【0009】
一実施の形態によれば、より高トルクでモータを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【0012】
（実施の形態の概要）
センサレスの３相ブラシレスＤＣモータを静止している状態から回転させる場合、例えば電気角６０°毎に回転子の位置を検出し、トルクを発生させたい方向に電流を流すことで回転子を回転させる。
センサレスの３相ブラシレスＤＣモータを静止している状態から回転させる場合、例えば電気角６０°毎に回転子の位置を検出し、トルクを発生させたい方向に電流を流すことで回転子を回転させる。
【0013】
ファンのような負荷が比較的軽いモータ駆動システムでは、静止している回転子を動作させるために大きなトルクを必要としない。このため、検出された回転子の位置からトルクが発生する通電パターン（例えばＵ相からＶ相）を単純に求めて初期駆動し、回転速度が上がった後は非通電相に発生している逆起電圧を検出することでモータを定常駆動させることができる。
【0014】
しかし、パワーツールのように静止時から高負荷がかかるモータ駆動システムでは、ホールセンサ付きモータと同等な高トルクを発生させることが困難な場合がある。特にＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータの場合、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータよりも多くの回転子位置でコギングトルクが発生する。このため、同じモータでトルクを測定した場合、回転子の停止位置によっては、センサレスモータのトルクがセンサ付きモータのトルクに対し劣る場合がある。そこで、実施の形態では、センサレスモータにおいても、センサ付きモータと同等のトルクを得ることを可能とする。
【0015】
図１は、実施の形態に係る半導体装置の概要構成を示している。実施の形態に係る半導体装置１０は、３相モータ３０を駆動する駆動回路２０を制御するための半導体装置である。図１に示すように、実施の形態に係る半導体装置１０は、電流検出回路１１とコントローラ１２を備えている。３相モータ３０は、第１相（例えばＵ相）、第２相（例えばＶ相）、及び第３相（例えばＷ相）を有する。なお、第１相、第２相、第３相は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれに対応していてもよい。
【0016】
電流検出回路１１は、駆動回路２０の駆動によって３相モータ３０に流れる電流を検出する。コントローラ１２は、電流検出回路１１により検出された電流に基づいて、駆動回路２０を制御する。コントローラ１２は、３相モータ３０の静止時において、第１相と第２相との間の第１相間、第２相と第３相との間の第２相間、及び、第３相と第１相との間の第３相間に、駆動回路２０から検波電流を順次流すよう通電パターンを制御する。なお、第１相間、第２相間、第３相間は、それぞれ第１相と第２相との間、第２相と第３相との間、第３相と第１相との間のいずれに対応していてもよい。次に、コントローラ１２は、電流検出回路１１により検出された検波電流から、第１相間、第２相間及び第３相間ごとに互いに逆方向に流れる検波電流の差である第１相間電流差、第２相間電流差、第３相間電流差を求める。次に、コントローラ１２は、第１相間電流差、第２相間電流差及び第３相間電流差の間の大小関係に基づいて、３相モータ３０を初期駆動する際の通電パターンを決定する。
【0017】
実施の形態では、このような構成により、モータを初期駆動する際の通電パターンを適切に決定することができるため、モータを静止状態から高トルクで駆動することが可能となる。
【0018】
（実施の形態１）
次に、実施の形態１に係るモータ駆動システムについて説明する。
次に、実施の形態１に係るモータ駆動システムについて説明する。
【0019】
＜システム構成＞
まず、本実施の形態のシステム構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るモータ駆動システムの構成例を示している。図２に示すように、本実施の形態に係るモータ駆動システム１は、半導体装置１００、インバータ回路２００、ブラシレスＤＣモータ３００を備えている。
まず、本実施の形態のシステム構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るモータ駆動システムの構成例を示している。図２に示すように、本実施の形態に係るモータ駆動システム１は、半導体装置１００、インバータ回路２００、ブラシレスＤＣモータ３００を備えている。
【0020】
ブラシレスＤＣモータ３００は、センサレスの３相ブラシレスＤＣモータである。なお、３相モータに限らず任意の数の相を有する多相モータを使用してもよい。ブラシレスＤＣモータ３００は、例えば、パワーツールなどに使用されるＩＰＭモータであるが、ＳＰＭモータなどのその他のモータでもよい。
【0021】
ブラシレスＤＣモータ３００は、３相の負荷となる３つの固定子巻線３０１を有する。具体的には、ブラシレスＤＣモータ３００は、Ｕ相の固定子巻線３０１Ｕ、Ｖ相の固定子巻線３０１Ｖ、Ｗ相の固定子巻線３０１Ｗを有する。固定子巻線３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１ＷはＹ結線されており、その結節点を中点３０２と称する。
【0022】
また、ブラシレスＤＣモータ３００は、固定子巻線３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗと１つ以上の磁極対となる回転子（不図示）を有する。例えば、回転子は、２組の磁極を有する２極対の回転子である。なお、回転子は、２極対に限らずに任意の数の磁極対を有してもよい。インバータ回路２００から固定子巻線３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗに所定の通電パターンでモータ電流が与えられることにより、ブラシレスＤＣモータ３００の回転子が回転駆動される。
【0023】
インバータ回路２００は、半導体装置１００からの制御（通電制御信号）に応じてブラシレスＤＣモータ３００を駆動する駆動回路である。インバータ回路２００は、半導体装置１００からの制御に応じてブラシレスＤＣモータ３００の通電パターンを切り替えるスイッチング回路であるとも言える。
【0024】
インバータ回路２００は、例えば、３相ブリッジ回路である。インバータ回路２００は、直列接続されたＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタの対を３組有する。３つのＭＯＳトランジスタ対が電源電圧ＶＭと接地電圧ＧＮＤの間に並列に接続されている。各ＭＯＳトランジスタ対がブラシレスＤＣモータ３００の相に対応している。
【0025】
具体的には、インバータ回路２００は、Ｕ相上アーム用のＭＯＳトランジスタＵＨと、Ｕ相下アーム用のＭＯＳトランジスタＵＬと、Ｖ相上アーム用のＭＯＳトランジスタＶＨと、Ｖ相下アーム用のＭＯＳトランジスタＶＬと、Ｗ相上アーム用のＭＯＳトランジスタＷＨと、Ｗ相下アーム用のＭＯＳトランジスタＷＬとを有する。上アームをハイサイド（High Side）とも称し、下アームをローサイド（Low Side）とも称する。
【0026】
ＭＯＳトランジスタＵＨとＭＯＳトランジスタＵＬとは、この並び順で電源電圧ＶＭを与える第１の電源ノード２０１と低電位側の接続ノード２０４との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＵＨとＭＯＳトランジスタＵＬとの接続点である出力ノードＮＵは、Ｕ相固定子巻線３０１Ｕの一端と接続される。
【0027】
ＭＯＳトランジスタＶＨとＭＯＳトランジスタＶＬとは、第１の電源ノード２０１と接続ノード２０４との間にこの並び順で直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＶＨとＭＯ ＳトランジスタＶＬとの接続点である出力ノードＮＶは、Ｖ相固定子巻線３０１Ｖの一端と接続される。
【0028】
ＭＯＳトランジスタＷＨとＭＯＳトランジスタＷＬとは、第１の電源ノード２０１と接続ノード２０４との間にこの並び順で直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＷＨとＭＯＳトランジスタＷＬとの接続点である出力ノードＮＷは、Ｗ相固定子巻線３０１Ｗの一端と接続される。
【0029】
例えば、上アームのＭＯＳトランジスタＵＨ、ＶＨ、ＷＨは、ＰチャネルＭＯＳトランジスタによって構成され、下アームのＭＯＳトランジスタＵＬ、ＶＬ、ＷＬは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成される。なお、これに限らず、上アームのＭＯＳトランジスタＵＨ、ＶＨ、ＷＨを、ＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成し、下アームのＭＯＳトランジスタＵＬ、ＶＬ、ＷＬを、ＰチャネルＭＯＳトランジスタによって構成してもよい。また、全てのＭＯＳトランジスタＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを、ＮチャネルＭＯＳトランジスタもしくはＰチャネルＭＯＳトランジスタのいずれかにより構成してもよい。さらに、インバータ回路２００を構成する半導体スイッチング素子として、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴを使用するが、これに限らず、他の種類の電界効果トランジスタや、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）等を用いてもよい。
【0030】
また、インバータ回路２００は、２相間に流れるモータ電流を検出するためのシャント抵抗２０３を備える。シャント抵抗２０３は、接続ノード２０４と接地電圧ＧＮＤを与える第２の電源ノード２０２との間に接続される。
【0031】
半導体装置１００は、インバータ回路２００によるブラシレスＤＣモータ３００の駆動動作を制御する半導体装置である。半導体装置１００は、ＢＥＭＦ検出回路１０１、電流検出回路１０２、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）１１０を備えている。例えば、半導体装置１００は、ＢＥＭＦ検出回路１０１を搭載した半導体チップ、電流検出回路１０２を搭載した半導体チップ、ＭＣＵ１１０を搭載した半導体チップを含むＳｉＰ（System on Chip）により構成される。なお、これに限らずに、半導体装置１００は、任意の数の半導体チップにより構成されてもよいし、その他の種類のパッケージにより構成されてもよい。また、ＢＥＭＦ検出回路１０１、電流検出回路１０２、ＭＣＵ１１０をそれぞれ別の半導体装置（パッケージ）としてもよい。
【0032】
ＢＥＭＦ検出回路１０１は、ブラシレスＤＣモータ３００における非通電相の固定子巻線に発生する逆起電圧（または相互誘電電圧）を検出するための回路である。具体的には、ＢＥＭＦ検出回路１０１は、インバータ回路２００の出力ノードＮＵ、ＮＶ、ＮＷの電圧を検出する。例えば、ＢＥＭＦ検出回路１０１は、差動増幅器１２０、スイッチ回路１３０、仮想中点生成回路１４０を備えている。なお、ブラシレスＤＣモータ３００に発生する逆起電圧（出力ノードＮＵ、ＮＶ、ＮＷの電圧）を検出できれば、その他の構成でもよい。
【0033】
スイッチ回路１３０は、ＭＣＵ１１０からの制御に応じて、検出する電圧の相を選択する。スイッチ回路１３０は、インバータ回路２００の出力ノードＮＵ、ＮＶ、ＮＷと接続される。スイッチ回路１３０は、ＭＣＵ１１０から出力された相セレクト信号ＳＬに応じて、出力ノードＮＵ、ＮＶ、ＮＷのうちの選択相の出力ノードと検出ノード１３１とを接続する。
【0034】
仮想中点生成回路１４０は、ブラシレスＤＣモータ３００の中点３０２と同じ役割をする電圧を有する仮想中点１４２を与える。仮想中点生成回路１４０は、仮想中点１４２と出力ノードＮＵとの間に接続された抵抗素子１４１Ｕと、仮想中点１４２と出力ノードＮＶとの間に接続された抵抗素子１４１Ｖと、仮想中点１４２と出力ノードＮＷとの間に接続された抵抗素子１４１Ｗとを含む。例えば、仮想中点１４２の電圧を参照電圧Ｖｒｅｆとするが、ブラシレスＤＣ３００の中点３０２の電圧を参照電圧Ｖｒｅｆとしてもよい。
【0035】
差動増幅器１２０は、選択された相の出力ノードの電圧である検出ノード１３１の電圧Ｖｄと、ブラシレスＤＣ３００の中点３０２と同等の電圧である仮想中点１４２の参照電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する。例えば、差動増幅器１２０は、演算増幅器（Operational Amplifier）を用いて構成されている。差動増幅器１２０は、演算増幅器１２１と、抵抗素子１２２～１２５とを含む。なお、その他の構成の差動増幅器を使用してもよい。
【0036】
抵抗素子１２２は、参照電圧Ｖｒｅｆを供給する仮想中点１４２（または中点３０２）と演算増幅器１２１の＋端子（非反転入力端子）との間に接続される。抵抗素子１２３の一端は演算増幅器１２１の＋端子に接続され、抵抗素子１２３の他端には電圧素子１２６により接地電位ＧＮＤを基準とするオフセット電圧が与えられる。抵抗素子１２４は、検出ノード１３１と演算増幅器１２１の－端子（反転入力端子）との間に接続される。抵抗素子１２５は、演算増幅器１２１の－端子と出力端子との間に接続される。演算増幅器１２１の出力端子は、ＭＣＵ１１０（後述のＡＤ変換器１１２）の入力端子に接続される
【0037】
電流検出回路１０２は、ブラシレスＤＣモータ３００の各相間に流れるモータ電流（検波電流と称する場合がある）を検出するための回路である。例えば、電流検出回路１０２は、シャント抵抗２０３に生じる電圧を出力することで、モータ電流を検出可能とする回路である。なお、その他の方法によりモータ電流を検出してもよい。
【0038】
例えば、電流検出回路１０２は、差動増幅器１５０により構成される。差動増幅器１５０は、シャント抵抗２０３の両端（ノード２０３ａ及び２０３ｂ）における電圧の差分を
増幅する。例えば、差動増幅器１５０は、差動増幅器１２０と同様に、演算増幅器を用いて構成されている。差動増幅器１５０は、演算増幅器１５１と、抵抗素子１５２～１５５とを含む。なお、その他の構成の差動増幅器を使用してもよい。
増幅する。例えば、差動増幅器１５０は、差動増幅器１２０と同様に、演算増幅器を用いて構成されている。差動増幅器１５０は、演算増幅器１５１と、抵抗素子１５２～１５５とを含む。なお、その他の構成の差動増幅器を使用してもよい。
【0039】
抵抗素子１５２は、シャント抵抗２０３の接続ノード２０４側のノード２０３ａと演算増幅器１５１の＋端子との間に接続される。抵抗素子１５３の一端は演算増幅器１５１の＋端子に接続され、抵抗素子１５３の他端には電圧素子１５６により接地電位ＧＮＤを基準とするオフセット電圧が与えられる。抵抗素子１５４は、シャント抵抗２０３のＧＮＤ側のノード２０３ｂと演算増幅器１５１の－端子との間に接続される。抵抗素子１５５は、演算増幅器１５１の－端子と出力端子との間に接続される。演算増幅器１５１の出力端子は、ＭＣＵ１１０（後述のＡＤ変換器１１３）の入力端子に接続される
【0040】
ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により検出される逆起電圧や、電流検出回路１０２により検出されるモータ電流に基づいて、インバータ回路２００の動作を制御するコントローラである。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００から各相に印加する通電パターンを制御する制御回路であるとも言える。
【0041】
例えば、ＭＣＵ１１０は、メモリ１１１及びＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）等を含むコンピュータを１つの集積回路に組み込んで構成される。ＭＣＵ１１０は、メモリ１１１に格納されたプログラムを実行することによって本実施の形態に係る種々の機能を実現する。さらに、メモリ１１１は、ＭＣＵ１１０の動作に必要な情報、例えば、電流検出回路１０２によるモータ電流（検波電流）の検出値等を記憶する。なお、メモリ１１１をＭＣＵ１１０（または半導体装置１００）の外部の記憶装置としてもよい。すなわち、ＭＣＵ１１０は、モータ電流の検出値を外部の記憶装置から取得してもよい。
【0042】
ＭＣＵ１１０は、さらにＡＤ（Analog to Digital）変換器１１２、１１３を含む。ＡＤ変換器１１２は、差動増幅器１２０の出力をデジタル値に変換する。すなわち、ＡＤ変換器１１２は、ＢＥＭＦ検出回路１０１による逆起電圧（出力ノードＮＵ、ＮＶ、ＮＷの電圧）の検出値を取得する取得回路である。ＡＤ変換器１１３は、差動増幅器１５０の出力をデジタル値に変換する。すなわち、ＡＤ変換器１１３は、電流検出回路１０２によるモータ電流（この例ではシャント抵抗の電圧）の検出値を取得する取得回路である。
【0043】
ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００の駆動制御として、ＡＤ変換器１１２が取得した逆起電圧やＡＤ変換器１１３が取得したモータ電流に基づいて、回転子の位置を推定する。ＭＣＵ１１０は、回転子の推定位置に基づいた通電制御信号をインバータ回路２００のＭＯＳトランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのゲートにそれぞれ出力する。また、ＭＣＵ１１０は、生成した通電制御信号に基づいて、スイッチ回路１３０を切り替えるための相セレクト信号ＳＬを生成する。
【0044】
以下、本実施の形態に係るモータ駆動制御の前提となるブラシレスＤＣモータの動作モード、通電パターン、固定子巻線と回転子の位置関係を説明した上で、モータ駆動制御の動作について説明する。
【0045】
＜動作モード＞
ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００の３段階の動作モードに応じて、動作モードに対応する検出対象を検出し、検出結果に応じてインバータ回路２００によるブラシレスＤＣモータ３００の駆動を制御する。以下に各動作モードについて説明する。
ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００の３段階の動作モードに応じて、動作モードに対応する検出対象を検出し、検出結果に応じてインバータ回路２００によるブラシレスＤＣモータ３００の駆動を制御する。以下に各動作モードについて説明する。
【0046】
［モード１］
モード１は、ブラシレスＤＣモータ３００が始動される前の静止（停止）している時（始動時）の動作モードである。モード１では、モータ電流Ｉ（モード１のモータ電流を検波電流とも称する）を検出し、次の式（１）を用いて自己インダクタンスＬから回転子の位置を推定する。なお、モード１における、静止時の回転子の位置推定（位置検出）をインダクティブセンス（Inductive Sense：Ｉ．Ｓ．）とも称する。
Ｉ＝Ｖ／Ｒ（１－ｅ＾｛－ｔ×（Ｒ／Ｌ）｝ ・・・式（１）
Ｉ：モータ電流、Ｖ：印加電圧、Ｒ：相間抵抗、ｔ：印加時間、Ｌ：自己インダクタンス
モード１は、ブラシレスＤＣモータ３００が始動される前の静止（停止）している時（始動時）の動作モードである。モード１では、モータ電流Ｉ（モード１のモータ電流を検波電流とも称する）を検出し、次の式（１）を用いて自己インダクタンスＬから回転子の位置を推定する。なお、モード１における、静止時の回転子の位置推定（位置検出）をインダクティブセンス（Inductive Sense：Ｉ．Ｓ．）とも称する。
Ｉ＝Ｖ／Ｒ（１－ｅ＾｛－ｔ×（Ｒ／Ｌ）｝ ・・・式（１）
Ｉ：モータ電流、Ｖ：印加電圧、Ｒ：相間抵抗、ｔ：印加時間、Ｌ：自己インダクタンス
【0047】
式（１）は、回転子の位置で異なるＬ成分により、モータ電流Ｉが回転子の位置に依存することを示している。すなわち、モード１では、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＭＯＳトランジスタを制御し、一定時間各相間に電流を流し、各相に流れるモータ電流Ｉ（検波電流）を検出する。ＭＣＵ１１０は、式（１）で時間に応じて変化するモータ電流Ｉの電流量を、電流検出回路１０２により検出する。モード１では、モータにトルクをかける必要がないため、位置の検出のみを目的とする検波電流を各相間に流し、回転子の位置を検出する。式（１）において、電圧Ｖ及び抵抗Ｒが一定であるため、検出したモータ電流Ｉから自己インダクタンスＬを求め、求めた自己インダクタンスＬから回転子の位置を推定できる。
【0048】
［モード２］
モード２は、ブラシレスＤＣモータ３００がモード１の後に回り始めた時（初期駆動時）の動作モードである。モード２では、相互誘導で誘起される電圧ｅ２を検出し、次の式（２）～式（４）を用いてモータを加速させる。なお、モード２における、初期駆動のための起動トルクの印加をキックとも称する。
Φ１＝Ｂ１Ｓ＝μｎ１Ｉ１Ｓ（通電相） ・・・式（２）
ＫΦ２（非通電相）∝Φ１（通電相） ・・・式（３）
ｅ２∝－ｎ２ΔΦ２／Δｔ ・・・式（４)
Φ１：通電相の磁束、Ｂ１：通電相の磁束密度、Ｓ：面積、μ：透磁率
Ｉ１：モータ電流、Φ２：非通電相の磁束、ｅ２：相互誘導電圧（固定子巻線のインダクタンスの比で分圧された電圧）
モード２は、ブラシレスＤＣモータ３００がモード１の後に回り始めた時（初期駆動時）の動作モードである。モード２では、相互誘導で誘起される電圧ｅ２を検出し、次の式（２）～式（４）を用いてモータを加速させる。なお、モード２における、初期駆動のための起動トルクの印加をキックとも称する。
Φ１＝Ｂ１Ｓ＝μｎ１Ｉ１Ｓ（通電相） ・・・式（２）
ＫΦ２（非通電相）∝Φ１（通電相） ・・・式（３）
ｅ２∝－ｎ２ΔΦ２／Δｔ ・・・式（４)
Φ１：通電相の磁束、Ｂ１：通電相の磁束密度、Ｓ：面積、μ：透磁率
Ｉ１：モータ電流、Φ２：非通電相の磁束、ｅ２：相互誘導電圧（固定子巻線のインダクタンスの比で分圧された電圧）
【0049】
式（３）は、通電相の磁束Φ１と非通電相の磁束Φ２に比例関係があることを示している。モータが静止している時は、逆起電圧を検出できない。そこで、式（２）の磁束Φ１に対し磁束Φ２は式（３）の係数Ｋにより位置依存性があることを利用する。すなわち、式（４）で得られる電圧ｅ２にも位置依存性がある。このため、モード２では、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＭＯＳトランジスタを制御して通電相に電流を流し、非通電相に生じる電圧ｅ２をＢＥＭＦ検出回路１０１により検出する。これにより、モータの回転子にトルクを与えながら回転子の位置を検出し、一定の回転まで回転子を加速させる。
【0050】
［モード３］
モード３は、ブラシレスＤＣモータ３００がモード２の後に高速回転している時（回転時）の動作モードである。モード３では、逆起電圧Ｖを検出し、次の式（５）を用いてモータを回転させる。なお、モード３における、逆起電圧に基づくモータ駆動を定常駆動とも称する。
Ｖ＝Ｂｌｖ［Ｖ］ ・・・(式５)
Ｖ：逆起電圧、Ｂ：磁束密度、ｌ：巻線長、
ｖ：速度＝２πｒｎ［ｍ／ｓ］（ｒ：回転半径、ｎ：巻き数）
モード３は、ブラシレスＤＣモータ３００がモード２の後に高速回転している時（回転時）の動作モードである。モード３では、逆起電圧Ｖを検出し、次の式（５）を用いてモータを回転させる。なお、モード３における、逆起電圧に基づくモータ駆動を定常駆動とも称する。
Ｖ＝Ｂｌｖ［Ｖ］ ・・・(式５)
Ｖ：逆起電圧、Ｂ：磁束密度、ｌ：巻線長、
ｖ：速度＝２πｒｎ［ｍ／ｓ］（ｒ：回転半径、ｎ：巻き数）
【0051】
式（５）は、逆起電圧Ｖが磁束密度Ｂと速度ｖに依存することを示している。モード３では、ｖ（モータの回転速度）に比例した逆起電圧Ｖが発生する。このため、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により逆起電圧Ｖを検出し、式（５）よりモータの回転子の位置を検出することで、モータを回転させる。
【0052】
＜通電パターン＞
ＭＣＵ１１０は、モード１のインダクティブセンスにおいて、ブラシレスＤＣモータ３００の各相間にモータ電流（検波電流）を流すことで、回転子の位置を検出する。具体的には、ＭＣＵ１１０は、図３に示すような６つの通電パターンＡ～Ｆにより各相間に電流ＩＡ～ＩＦを流す。以下に各通電パターンについて説明する。なお、モード２及びモード３においても、同じ通電パターンにより電流（電圧）が印加される。
ＭＣＵ１１０は、モード１のインダクティブセンスにおいて、ブラシレスＤＣモータ３００の各相間にモータ電流（検波電流）を流すことで、回転子の位置を検出する。具体的には、ＭＣＵ１１０は、図３に示すような６つの通電パターンＡ～Ｆにより各相間に電流ＩＡ～ＩＦを流す。以下に各通電パターンについて説明する。なお、モード２及びモード３においても、同じ通電パターンにより電流（電圧）が印加される。
【0053】
［通電パターンＡ］
通電パターンＡ（例えば第１通電パターン）は、Ｕ相固定子巻線３０１Ｕ（例えば第１相）からＶ相固定子巻線３０１Ｖ（例えば第２相）に電流ＩＡ（例えば第１電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。なお、通電パターンＡにおいて、Ｗ相を「無通電相」と称し、Ｕ相を「上流側通電相」と称し、Ｖ相を「下流側通電相」と称する。電流は、上流側通電相の固定子巻線から下流側通電相の固定子巻線の方向に流れる。他の通電パターンの場合にも同様に定義する。
通電パターンＡ（例えば第１通電パターン）は、Ｕ相固定子巻線３０１Ｕ（例えば第１相）からＶ相固定子巻線３０１Ｖ（例えば第２相）に電流ＩＡ（例えば第１電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。なお、通電パターンＡにおいて、Ｗ相を「無通電相」と称し、Ｕ相を「上流側通電相」と称し、Ｖ相を「下流側通電相」と称する。電流は、上流側通電相の固定子巻線から下流側通電相の固定子巻線の方向に流れる。他の通電パターンの場合にも同様に定義する。
【0054】
［通電パターンＢ］
通電パターンＢ（例えば第２通電パターン）は、Ｕ相固定子巻線３０１ＵからＷ相固定子巻線３０１Ｗ（例えば第３相）に電流ＩＢ（例えば第２電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御すする。
通電パターンＢ（例えば第２通電パターン）は、Ｕ相固定子巻線３０１ＵからＷ相固定子巻線３０１Ｗ（例えば第３相）に電流ＩＢ（例えば第２電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御すする。
【0055】
［通電パターンＣ］
通電パターンＣ（例えば第３通電パターン）は、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＷ相固定子巻線３０１Ｗに電流ＩＣ（例えば第３電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
通電パターンＣ（例えば第３通電パターン）は、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＷ相固定子巻線３０１Ｗに電流ＩＣ（例えば第３電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
【0056】
［通電パターンＤ］
通電パターンＤ（例えば第４通電パターン）は、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＵ相固定子巻線３０１Ｕに電流ＩＤ（例えば第４電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
通電パターンＤ（例えば第４通電パターン）は、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＵ相固定子巻線３０１Ｕに電流ＩＤ（例えば第４電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
【0057】
［通電パターンＥ］
通電パターンＥ（例えば第５通電パターン）は、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＵ相固定子巻線３０１Ｕに電流ＩＥ（例えば第５電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
通電パターンＥ（例えば第５通電パターン）は、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＵ相固定子巻線３０１Ｕに電流ＩＥ（例えば第５電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
【0058】
［通電パターンＦ］
通電パターンＦ（例えば第６通電パターン）は、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＶ相固定子巻線３０１Ｖに電流ＩＦ（第６電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
通電パターンＦ（例えば第６通電パターン）は、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＶ相固定子巻線３０１Ｖに電流ＩＦ（第６電流）を流すパターンである。具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御する。
【0059】
＜固定子巻線と回転子の位置関係＞
ＭＣＵ１１０は、モード１のインダクティブセンスにおいて検出される回転子の位置に基づいて、モード２のキックにおいて起動トルクを印加するための通電パターンを決定する。
ＭＣＵ１１０は、モード１のインダクティブセンスにおいて検出される回転子の位置に基づいて、モード２のキックにおいて起動トルクを印加するための通電パターンを決定する。
【0060】
図４Ａ～図４Ｃを用いて、キック時の回転子の回転と発生するトルクについて説明する。図４Ａ～図４Ｃは、固定子巻線の磁極と回転子の磁極との位置関係を示している。図４Ａ～図４Ｃは、回転子３０３の磁極が２極対（Ｓ極とＮ極の対が２つ）の回転子の例である。このため、この例では電気角は機械角の２倍の角度となる。
【0061】
図４Ａは電気角１２０°先、図４Ｂは電気角９０°先、図４Ｃは電気角０°における、固定子巻線の磁極と回転子の磁極との位置関係を示す。図４Ａはキックの開始時点の状態を示し、図４Ｂはキックの開始後にトルクが増大し最大トルクとなる時点の状態を示し、図４Ｃは最大トルクの後にトルクが減少しトルクが０となる時点の状態を示している。ここでは、図４Ｃの電気角０°が回転子の停止位置となる。
【0062】
例えば、モード１のインダクティブセンスにおいて検出された回転子の位置に基づいて、通電パターンＦでキックを行う例について説明する。この場合、図４Ａに示すように電気角１２０°先のトルク０の状態において、通電パターンＦによりＷ相からＶ相へ電流の印加を開始する。すなわち、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＶ相固定子巻線３０１Ｖへ電流を流す。これにより、図４Ａに示す回転方向のトルクが回転子３０３に与えられ、トルクが増大する。なお、このとき、無通電相であるＵ相に生じる逆起電圧の符号は正である。
【0063】
次に、図４Ｂに示すように、図４Ａの状態から電気角３０°に相当する時間が経過する（電気角９０°先の状態となる）。この例では、電気角＝２×機械角であるため、回転子３０３は図４Ａの状態から機械角１５°回転する。図４Ａから図４Ｂへ進むにしたがってトルクが増大し、図４Ｂのとき（電気角９０°のとき）、回転子３０３に与えられるトルクは最大になる。例えば、電気角９０°の位置は、ＩＰＭモータにおけるコギング停止位置である。なお、無通電相であるＵ相に生じる逆起電圧はほぼ０になる。
【0064】
次に、図４Ｃに示すように、図４Ｂの状態からさらに電気角９０°に相当する時間が経過する（電気角０°の状態となる）。すなわち、回転子３０３は図４Ｂの状態から機械角４５°さらに回転する。図４Ｂから図４Ｃへ進むにしたがってトルクが減少し、図４Ｃのとき、回転子３０３に与えられるトルクは０になる。この電気角０°（トルク０）の位置が励磁位置である。なお、無通電相であるＵ相の逆起電圧は負のピーク値となる（磁束がほぼ０となる）。
【0065】
＜モータ駆動制御の概要＞
次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御の概要について説明する。図５は、モータ駆動システム１において、停止中の位置検出から逆起電圧に基づく定常駆動を行う際のモータ電流波形の例を示している。図５では、各相の電流波形に通電パターンＡ～Ｆが対応付けて示されている。なお、図５では、横軸の長さは実際の時間に比例したものではない。
次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御の概要について説明する。図５は、モータ駆動システム１において、停止中の位置検出から逆起電圧に基づく定常駆動を行う際のモータ電流波形の例を示している。図５では、各相の電流波形に通電パターンＡ～Ｆが対応付けて示されている。なお、図５では、横軸の長さは実際の時間に比例したものではない。
【0066】
図５の時刻ｔ１０以前においてモータは停止状態である。時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間は、モード１に対応している。この期間において、ＭＣＵ１１０は、インダクティブセンスにより回転子の位置検出を行う。
【0067】
具体的に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御することによって、６個の通電パターンＡ～Ｆの順に検波電流を固定子巻線３０１に印加する。この場合、モータに印加される電流およびその印加時間は、回転子が回転しない程度に制限される。
【0068】
ＭＣＵ１１０は、回転子の位置検出（インダクティブセンス）の期間中に、対応する固定子巻線に生じる検波電流の大きさをシャント抵抗２０３及び電流検出回路１０２によって検出する。半導体装置１００は、検波電流の検出結果に基づいて回転子の位置を検出する。具体的には、通電相の固定子巻線３０１の回転子側の磁極と、当該固定子巻線３０１と対向する位置にある回転子の磁極とが引き合う場合に、検出されるモータ電流値が最も大きくなる。図５の例では、通電パターンＡまたはＢのときに、Ｕ相電流およびＶ相電流、または、Ｕ相電流およびＷ相電流の大きさ（絶対値）が最大となっている。
【0069】
次の時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間は、モード２に対応している。この期間において、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御することによって、ブラシレスＤＣモータ３００に起動トルクを印加（キック）し、初期加速を行う。この場合、ＭＣＵ１１０は、インダクティブセンスによって検出された回転子の位置に基づいて、できるだけ大きな印加トルクとなるように通電パターン（起動通電パターン）を決定する。図５の例では、検出される回転子位置に対応する通電パターンＡまたはＢ（このとき、印加トルクはほぼ０である）よりも、電気角で６０°先または１２０°先に対応する通電パターンＣにより固定子巻線３０１に電流（起動トルク）を印加する。なお、本実施の形態における起動通電パターンの決定方法については後述する。
【0070】
ＭＣＵ１１０は、この起動トルクの印加中に、ＢＥＭＦ検出回路１０１を用いて無通電相に生じる逆起電圧（または相互誘電電圧）の大きさを検出する。より詳細には、ＭＣＵ１１０は、初期印加時間Ｔ０（たとえば、無負荷で回転子が６０°回転しない時間）だけ起動トルクを印加した後に、逆起電圧の大きさと閾値との比較を開始し、閾値を超えたときに起動トルクの印加を停止する。初期印加時間Ｔ０を設けている理由は、回転子が停止している状態では逆起電圧は０であるからである。ＭＣＵ１１０は、起動トルクの印加を開始してから逆起電圧が閾値を超えるまで（すなわち、電流の印加を停止するまで）の時間が、最小印加時間Ｔｍｉｎ以下になると、ＭＣＵ１１０は初期加速を行う。
【0071】
ＭＣＵ１１０は、キックにより回転子が回転し始めると、任意の回転数となるまで回転子の回転を初期加速させる。例えば、ＭＣＵ１１０は、最後のキックにおける通電パターンを用いて、インバータ回路２００から固定子巻線３０１に印加する電圧（電流）を増加させる。インダクティブセンス、キック（初期加速）を繰り返した後、次の時刻ｔ３０からｔ４０の期間では、位相確認を行う。
【0072】
その後、時刻ｔ４０以降で、ＭＣＵ１１０は、逆起電圧のゼロクロス検出に基づいて、ブラシレスＤＣモータ３００のセンサレス駆動（定常駆動）を実行する。時刻ｔ４０以降がモード３に対応する。具体的には、ＭＣＵ１１０は、最後のキックにおける通電パターンまたは初期加速における通電パターンに基づいて、次の時刻の通電パターンを決定する。ＭＣＵ１１０は、電気角６０°毎に、決定した通電パターンによりモータ電流が流れるようインバータ回路２００を制御する。例えば、通電制御信号としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をインバータ回路２００へ出力し、ＰＷＭ制御を行う。このとき、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１を用いて、無通電相に生じる逆起電圧のゼロクロス点を検出する。以降、通電パターンを順次切り替えてモータ電流を印加する。
【0073】
＜モータ駆動制御フロー＞
次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御の流れについてさらに説明する。図６は、モータ駆動システム１におけるブラシレスＤＣモータの駆動制御の例を示している。
次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御の流れについてさらに説明する。図６は、モータ駆動システム１におけるブラシレスＤＣモータの駆動制御の例を示している。
【0074】
モータ駆動システム１では、ブラシレスＤＣモータ３００が回転している状態において、図６の制御フローが開始される場合がある。例えば、ファンを駆動するシステムでは、起動前からファンが回転し続けている場合がある。このため、まず、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００が駆動中（回転中）か否か判定する（Ｓ１０１）。例えば、ＭＣＵ１１０は、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈ＋ヒステリシス量ｈｉｓ（例えば－１０）よりも大きいか否か判定する。すなわち、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により閾値＋ヒステリシス量よりも大きい逆起電圧が検出されているか否か判定する。
【0075】
ステップＳ１０１において、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈ＋ヒステリシス量ｈｉｓ以下の場合、すなわち、回転子が停止状態の場合（Ｓ１０１／Ｎｏ）、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈ＋ヒステリシス量ｈｉｓを超えるまで、駆動中の判定を繰り返す。
【0076】
また、ステップＳ１０１において、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈ＋ヒステリシス量ｈｉｓよりも大きくなった場合（Ｓ１０１／Ｙｅｓ）、すなわち、回転子が回転状態の場合、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００に瞬間ブレーキをかける（Ｓ１０２）。すなわち、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００の上アームの２相のＭＯＳトランジスタ、または、下アームの２相のＭＯＳトランジスタをオン状態に制御し、他をオフ状態に制御することで、ブラシレスＤＣモータ３００にブレーキを生じさせる。また、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００の６つのＭＯＳトランジスタの全てをオフ状態とし、３相ハイインピーダンスとすることで、ブラシレスＤＣモータ３００にブレーキを生じさせてもよい。
【0077】
次に、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００における３相逆起電圧を判定する（Ｓ１０３）。すなわち、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により３相の逆起電圧が検出されるか否か判定する。例えば、３相の逆起電圧の振幅が閾値よりも小さいか否か判定し、３相にいずれかの逆起電圧に振幅がある場合、各相の逆起電圧に基づいて、回転子が正方向に回転（正回転）しているか、逆方向に回転（逆回転）しているか判定する。
【0078】
ステップＳ１０３において、３相の逆起電圧の振幅が閾値よりも小さい場合、すなわち、回転子が停止状態の場合、ＭＣＵ１１０は、インダクティブセンス動作を行う（Ｓ１０４）。ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００の停止状態において、回転子の位置を検出するために、インダクティブセンスを行う。図５の時刻ｔ１０から時刻ｔ２０で示したように、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＡ～Ｆの各パターンの検波電流を固定子巻線３０１に流す。ＭＣＵ１１０は、最大の検波電流が得られるときの通電パターンに基づいて固定子巻線の位置を推定する。
【0079】
次に、ＭＣＵ１１０は、インダクティブセンスの検出結果に基づいてキック動作を行う（Ｓ１０５）。後述するように、ＭＣＵ１１０は、停止状態で推定された回転子の位置に基づいて、起動トルクを印加するための起動通電パターンを決定する。図５の時刻ｔ２０から時刻ｔ３０で示したように、ＭＣＵ１１０は、例えば、検出された回転子の位置に対して６０°または１２０°先の電気角となるような起動通電パターンとそのときのインバータ回路２００の出力電圧（電流）を決定する。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、決定した起動通電パターンで固定子巻線３０１への電流（起動トルク）の印加を開始する。
【0080】
次に、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００を初期加速させる（Ｓ１０６）。ＭＣＵ１１０は、固定子巻線３０１への起動トルクの印加を開始し、印加の開始から初期印加時間Ｔ０が経過した時点でＢＥＭＦ検出回路１０１を用いて逆起電圧の検出を開始する。ＭＣＵ１１０は、起動トルクを印加し、初期印加時間Ｔ０までの間に逆起電圧が閾値を超えるか否か判定する。初期印加時間Ｔ０まで逆起電圧が閾値を超えない場合（初期印加時間Ｔ０がタイムアウトした場合）、回転子が停止状態であるため、ステップＳ１０４に戻り、再びインダクティブセンスを行う。
【0081】
初期印加時間Ｔ０までの間に逆起電圧が閾値を超えた場合、回転子が回転し始めているため、図５の時刻ｔ２０から時刻ｔ３０に示したように、任意の回転数となるまで回転子の回転を初期加速させる。
【0082】
ステップＳ１０３において、回転子が正回転している場合、または、ステップＳ１０６において、回転子の回転数が任意の回転数に達した場合、ＭＣＵ１１０は、逆起電圧のゼロクロス検出を行う（Ｓ１０７）。すなわち、ＭＣＵ１１０は、図５の時刻ｔ４０以降に示したように、ゼロクロス検出に基づく定常駆動動作を行う。
【0083】
次に、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００が停止中か否か判定する（Ｓ１０８）。例えば、ＭＣＵ１１０は、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈよりも小さいか否か判定する。すなわち、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により閾値Ｔｈよりも小さい逆起電圧が検出されているか否か判定する。閾値Ｔｈは、ステップＳ１０１の閾値と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。ステップＳ１０８において、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈ以上の場合（Ｓ１０８／Ｎｏ）、すなわち、回転子が回転状態の場合、ゼロクロス検出に基づく定常駆動動作を繰り返す。
【0084】
ステップＳ１０８において、ＡＤ変換器１１２の出力が閾値Ｔｈより小さい場合（Ｓ１０８／Ｙｅｓ）、すなわち、回転子が停止状態にある場合、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００に３相ショートブレーキをかける（Ｓ１０９）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００の上アームの３相のＭＯＳトランジスタ、または、下アームの３相のＭＯＳトランジスタをオン状態に制御し、他をオフ状態に制御することで、ブラシレスＤＣモータ３００にブレーキを生じさせる。また、ステップＳ１０３において、回転子が逆回転している場合も、３相ショートブレーキ制御を行う。
【0085】
次に、ＭＣＵ１１０は、ブラシレスＤＣモータ３００の停止中か否か判定する（Ｓ１１０）。例えば、ＭＣＵ１１０は、ＢＥＭＦ検出回路１０１により３相の逆起電圧の振幅が閾値（例えば１０ＬＳＢ）以下か否か判定する。ステップＳ１１０において、逆起電圧の振幅が閾値よりも大きい場合（Ｓ１１０／Ｎｏ）、回転子が回転状態であるため、逆起電圧の振幅が閾値以下になるまで、停止判定を繰り返す。ステップＳ１１０において、逆起電圧の振幅が閾値以下となった場合（Ｓ１１０／Ｙｅｓ）、回転子が停止状態にあるため、Ｓ１０１に戻り駆動判定を行う。
【0086】
＜インダクティブセンスフロー＞
次に、本実施の形態に係るインダクティブセンス動作の詳細について説明する。図７Ａ～図７Ｄは、インダクティブセンス動作の詳細な流れを示すフローチャートである。図８は、インダクティブセンス動作の動作例を示す電流波形図である。ここでは、インダクティブセンス動作として、検波電流の検出から回転子の位置検出及び起動通電パターンの決定を行うまでの動作（例えば、図６のＳ１０４～Ｓ１０５の一部）について説明する。
次に、本実施の形態に係るインダクティブセンス動作の詳細について説明する。図７Ａ～図７Ｄは、インダクティブセンス動作の詳細な流れを示すフローチャートである。図８は、インダクティブセンス動作の動作例を示す電流波形図である。ここでは、インダクティブセンス動作として、検波電流の検出から回転子の位置検出及び起動通電パターンの決定を行うまでの動作（例えば、図６のＳ１０４～Ｓ１０５の一部）について説明する。
【0087】
【0088】
具体的には、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＡによりＵ相からＶ相に電流を流す（Ｓ２０１）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｕ相固定子巻線３０１ＵからＶ相固定子巻線３０１Ｖに検波電流ＩＡを流す。このとき、ＭＣＵ１１０は、回転子が回転しない程度の期間、検波電流ＩＡを流すよう制御する。
【0089】
図８に示すように、まず、ＭＣＵ１１０は、ショートブレーキ（例えば１００μｓ）をかけ、インバータ回路２００の全てのＭＯＳトランジスタをオフ状態（Ｈｉ－ｚ、ハイインピーダンス状態）にした後（例えば２５μｓ）、第１サイクルで通電パターンＡの通電制御を行う。各通電パターンの通電制御では、ＭＣＵ１１０は、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に通電を制御する。例えば、通電期間ａは２０μｓ、ショート期間は７５μｓ、非通電期間ｃは２５μｓである。この場合、６サイクルで８１０μｓとなる。
【0090】
通電期間ａにおいて、ＭＣＵ１１０は、上記のように通電パターンＡにより検波電流ＩＡを流す。これにより、通電期間ａの間、検波電流ＩＡ（正方向のＵ相電流、負方向のＶ相電流）が上昇する。次のショート期間ｂにおいて、ＭＣＵ１１０は、Ｖ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｖ相固定子巻線３０１ＶとＷ相固定子巻線３０１Ｗをショートさせる。これにより、ショート期間ｂの間、検波電流ＩＡ（正方向のＵ相電流、負方向のＶ相電流）が緩やかに低下する。次の非通電期間ｃにおいて、ＭＣＵ１１０は、全てのＭＯＳトランジスタをオフ状態（Ｈｉ－ｚ）に制御する。これにより、検波電流ＩＡ（正方向のＵ相電流、負方向のＶ相電流）が０となる。通電期間ａで電流を流した直後に全てのＭＯＳトランジスタをオフにすると、電源側に電流が流れ回路を破壊する可能性があるため、全てのＭＯＳトランジスタをオフにする前に固定子巻線をショートさせることで電流を緩やかに低下させている。
【0091】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｕ相からＶ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２０２）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０１で通電パターンＡにより流れた検波電流ＩＡに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＡの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＡの電流値（Ｕ相電流またはＶ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。図８の第１サイクルでは、通電期間ａの最後の時刻ｔ１１において、Ｕ相電流またはＶ相電流の絶対値が最大であるため、このときのＵ相電流またはＶ相電流の絶対値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＡに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）、すなわち、検波電流ＩＡが他の検波電流に比べて最も大きい場合に推定（検出）される回転子の位置をＰ０とする。
【0092】
なお、この例では、差動増幅器１５０の出力のＡＤ変換結果（シャント抵抗の電圧）を電流値（電流に対応する値）として使用する。これに限らず、差動増幅器１５０の出力のＡＤ変換結果とシャント抵抗２０３の抵抗値から電流値を求めて使用してもよい。他の通電パターンの電流を求める場合も同様である。
【0093】
次に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＢによりＵ相からＷ相に電流を流す（Ｓ２０３）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＵ相上アームのＭＯＳトランジスタＵＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｕ相固定子巻線３０１ＵからＷ相固定子巻線３０１Ｗに検波電流ＩＢを流す。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、図８の例の第２サイクルにおいて、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に検波電流ＩＢ（正方向のＵ相電流、負方向のＷ相電流）の通電を制御する。
【0094】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｕ相からＷ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２０４）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０３で通電パターンＢにより流れた検波電流ＩＢに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＢの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＢの電流値（Ｕ相電流またはＷ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＢに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）をＰ１とする。
【0095】
次に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＣによりＶ相からＷ相に電流を流す（Ｓ２０５）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＷ相下アームのＭＯＳトランジスタＷＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＷ相固定子巻線３０１Ｗに検波電流ＩＣを流す。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、図８の例の第３サイクルにおいて、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に検波電流ＩＣ（正方向のＶ相電流、負方向のＷ相電流）の通電を制御する。
【0096】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｖ相からＷ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２０６）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０５で通電パターンＣにより流れた検波電流ＩＣに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＣの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＣの電流値（Ｖ相電流またはＷ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＣに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）をＰ２とする。
【0097】
次に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＤによりＶ相からＵ相に電流を流す（Ｓ２０７）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＶ相上アームのＭＯＳトランジスタＶＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｖ相固定子巻線３０１ＶからＵ相固定子巻線３０１Ｕに検波電流ＩＤを流す。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、図８の例の第４サイクルにおいて、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に検波電流ＩＤ（正方向のＶ相電流、負方向のＵ相電流）の通電を制御する。
【0098】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｖ相からＵ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２０８）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０７で通電パターンＤにより流れた検波電流ＩＤに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＤの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＤの電流値（Ｖ相電流またはＵ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＤに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）をＰ３とする。
【0099】
次に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＥによりＷ相からＵ相に電流を流す（Ｓ２０９）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＵ相下アームのＭＯＳトランジスタＵＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＵ相固定子巻線３０１Ｕに検波電流ＩＥを流す。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、図８の例の第５サイクルにおいて、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に検波電流ＩＥ（正方向のＷ相電流、負方向のＵ相電流）の通電を制御する。
【0100】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｗ相からＵ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２１０）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０９で通電パターンＥにより流れた検波電流ＩＥに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＥの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＥの電流値（Ｗ相電流またはＵ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＥに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）をＰ４とする。
【0101】
次に、ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００を制御し、通電パターンＦによりＷ相からＶ相に電流を流す（Ｓ２１１）。ＭＣＵ１１０は、インバータ回路２００のＷ相上アームのＭＯＳトランジスタＷＨとＶ相下アームのＭＯＳトランジスタＶＬとをオン状態に制御し他をオフ状態に制御することで、Ｗ相固定子巻線３０１ＷからＶ相固定子巻線３０１Ｖに検波電流ＩＦを流す。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、図８の例の第６サイクルにおいて、通電期間ａ、ショート期間ｂ、非通電期間ｃの順に検波電流ＩＦ（正方向のＷ相電流、負方向のＶ相電流）の通電を制御する。
【0102】
次に、ＭＣＵ１１０は、Ｗ相からＶ相に流れた電流の電流値を検出する（Ｓ２１２）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２１１で通電パターンＦにより流れた検波電流ＩＦに応じて電流検出回路１０２から出力される検出値をＡＤ変換器１１３によりＡＤ変換し、ＡＤ変換した値を検波電流ＩＦの電流値として取得する。例えば、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡの場合と同様、通電期間ａにおいて検出された検波電流ＩＦの電流値（Ｗ相電流またはＶ相電流の絶対値）のうち最大値をメモリ１１１に格納する。なお、図８に示すように、通電パターンＦに対応する回転子の位置（ＰＯＳＩ）をＰ５とする。
【0103】
次に、図７Ｂに示すように、ＭＣＵ１１０は、検出した電流値の差分を求める（Ｓ２１３）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２０１～Ｓ２１２で検出しメモリ１１１に格納した検波電流ＩＡ～ＩＦの電流値を取得し、相間ごとに互いに逆方向の通電パターン（逆方向に流れる電流パターン）における２つの検波電流の差分（相間電流差）を求める。
【0104】
具体的には、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＡによりＵ相からＶ相に流れる検波電流ＩＡと、逆方向の通電パターンＤによりＶ相からＵ相に流れる検波電流ＩＤとの差分の絶対値を求め、求めた値を相間電流差Ｔ１（例えば第１相間電流差）とする。また、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＢによりＵ相からＷ相に流れる検波電流ＩＢと、逆方向の通電パターンＥによりＷ相からＵ相に流れる検波電流ＩＥとの差分の絶対値を求め、求めた値を相間電流差Ｔ２（例えば第２相間電流差）とする。また、ＭＣＵ１１０は、通電パターンＣによりＶ相からＷ相に流れる検波電流ＩＣと、逆方向の通電パターンＦによりＷ相からＶ相に流れる検波電流ＩＦとの差分の絶対値を求め、求めた値を相間電流差Ｔ３（例えば第３相間電流差）とする。
【0105】
次に、図７Ｂに示すように、ＭＣＵ１１０は、求めた複数の相間電流差の間の大小関係を判定する（Ｓ２１４～Ｓ２１８）。ＭＣＵ１１０は、求めた相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を比較し、３つの相間電流差の間の大小関係を判定する。なお、図７Ｂは一例であり、その他のステップにより相間電流差の間の大小関係を判定してもよい。
【0106】
具体的には、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１と相間電流差Ｔ２を比較し、相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ２よりも大きいか否か判定する（Ｓ２１４）。ステップＳ２１４で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ２よりも大きいと判定された場合（Ｓ２４１／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ２と相間電流差Ｔ３を比較し、相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３よりも大きいか否か判定する（Ｓ２１５）。ステップＳ２１５で相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３よりも大きいと判定された場合（Ｓ２１５／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ３の関係であると判断する。
【0107】
また、ステップＳ２１５で相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３以下であると判定された場合（Ｓ２１５／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１と相間電流差Ｔ３を比較し、相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３よりも大きいか否か判定する（Ｓ２１６）。ステップＳ２１６で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３よりも大きいと判定された場合（Ｓ２１６／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ２の関係であると判断する。ステップＳ２１６で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３以下であると判定された場合（Ｓ２１６／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ２の関係であると判断する。
【0108】
また、ステップＳ２１４で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ２以下であると判定された場合（Ｓ２１４／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ２と相間電流差Ｔ３を比較し、相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３よりも大きいか否か判定する（Ｓ２１７）。ステップＳ２１７で電流差Ｔ２が電流差Ｔ３以下であると判定された場合（Ｓ２１７／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ１の関係であると判断する。
【0109】
また、ステップＳ２１７で相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３よりも大きいと判定された場合（Ｓ２１７／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１と相間電流差Ｔ３を比較し、相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３よりも大きいか否か判定する（Ｓ２１８）。ステップＳ２１８で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３よりも大きいと判定された場合（Ｓ２１８／Ｙｅｓ）、相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ３の関係であると判断する。ステップＳ２１８で相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３以下であると判定された場合（Ｓ２１８／Ｎｏ）、相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ１の関係であると判断する。
【0110】
次に、図７Ｃ及び図７Ｄに示すように、ＭＣＵ１１０は、相間電流差の大小関係に基づいて、回転子の検出位置と加算パラメータを決定する（Ｓ２１９～Ｓ２４２）。加算パラメータ（キックパラメータ、ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）は、キックを行う際の通電パターンを求めるためのパラメータであり、回転子の検出位置（基本位置、基準位置）に対し加算されるパラメータである。加算パラメータは、検出位置に対応する通電パターン（基本通電パターン、基準通電パターン）に対して加算されるパラメータであるとも言える。加算パラメータは、ブラシレスＤＣモータ３００の電気角に対応している。例えば、加算パラメータ“１”は、１つの通電パターンに相当する角度、例えば電気角６０°に対応する。
【0111】
ＭＣＵ１１０は、相間電流差の大小関係に基づいて加算パラメータを決定し、検出した回転子の位置に加算パラメータを加算することにより、初期駆動する際の起動通電パターンを決定する。ＭＣＵ１１０は、相間電流差の大小関係に基づいて、回転子の位置を検出し、検出した回転子の位置を基準として起動通電パターンを決定するとも言える。
【0112】
この例では、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差に基づいて、回転子の位置を検出する。特に、最も大きい相間電流差の算出元となる２つの電流の大小関係に基づいて、回転子の位置を検出する。６つの検波電流にはモータの性質や巻線の特性等によりバラツキが生じ得るが、相間電流差を用いて回転子の位置を検出することにより、電流値のバラツキによる影響を抑えて精度よく回転子の位置を検出できる。また、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差以外の２つの相間電流差の大小関係に基づいて、加算パラメータを決定する。３つの相間電流差にはモータの性質や巻線の特性等によりバラツキが生じ得るが、３の相間電流差の間の大小関係を用いることで、相間電流差のバラツキによる影響を抑えて、適切に加算パラメータを決定することができる。
【0113】
具体的には、相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ３の関係であると判断された場合（Ｓ２１５／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１の算出元となる検波電流ＩＡと検波電流ＩＤを比較し、検波電流ＩＡが検波電流ＩＤよりも大きいか否か判定する（Ｓ２１９）。ステップＳ２１９で検波電流ＩＡが検波電流ＩＤよりも大きいと判定された場合（Ｓ２１９／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ０に決定する（Ｓ２２０）。検出位置Ｐ０に対応する通電パターンＡを基本通電パターンに決定しているとも言える。また、ステップＳ２１９で検波電流ＩＡが検波電流ＩＤ以下であると判定された場合（Ｓ２１９／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ３に決定する（Ｓ２２１）。検出位置Ｐ３に対応する通電パターンＤを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0114】
次に、ＭＣＵ１１０は、加算パラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“２”に決定する（Ｓ２２２）。ここでは、相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ３よりも大きいため、加算パラメータを“２”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ０（基本通電パターンＡ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ２（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＣを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ３（基本通電パターンＤ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ５（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＦを、キックを行う際の起動通電パターンとする。
【0115】
また、相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ１の関係であると判断された場合（Ｓ２１７／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ３の算出元となる検波電流ＩＣと検波電流ＩＦを比較し、検波電流ＩＣが検波電流ＩＦよりも大きいか否か判定する（Ｓ２２３）。ステップＳ２２３で検波電流ＩＣが検波電流ＩＦよりも大きいと判定された場合（Ｓ２２３／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ２に決定する（Ｓ２２４）。検出位置Ｐ２に対応する通電パターンＣを基本通電パターンに決定しているとも言える。また、ステップＳ２２３で検波電流ＩＣが検波電流ＩＦ以下であると判定された場合（Ｓ２２３／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ５に決定する（Ｓ２２５）。検出位置Ｐ５に対応する通電パターンＦを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0116】
次に、ＭＣＵ１１０は、加算パラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“１”に決定する（Ｓ２２６）。ここでは、相間電流差Ｔ２が相間電流差Ｔ１よりも大きいため、加算パラメータを“１”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ２（基本通電パターンＣ）の場合、検出位置に加算パラメータ“１”を加えた位置Ｐ３（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＤを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ５（基本通電パターンＦ）の場合、検出位置に加算パラメータ“１”を加えた位置Ｐ０（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＡを、キックを行う際の起動通電パターンとする。
【0117】
また、相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ１の関係であると判断された場合（Ｓ２１８／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ２の算出元となる検波電流ＩＢと検波電流ＩＥを比較し、検波電流ＩＢが検波電流ＩＥよりも大きいか否か判定する（Ｓ２２７）。ステップＳ２２７で検波電流ＩＢが検波電流ＩＥよりも大きいと判定された場合（Ｓ２２７／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ１に決定する（Ｓ２２８）。検出位置Ｐ１に対応する通電パターンＢを基本通電パターンに決定しているとも言える。また、ステップＳ２２７で検波電流ＩＢが検波電流ＩＥ以下であると判定された場合（Ｓ２２７／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ４に決定する（Ｓ２２９）。検出位置Ｐ４に対応する通電パターンＥを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0118】
次に、ＭＣＵ１１０は、加算パラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“２”に決定する（Ｓ２３０）。ここでは、相間電流差Ｔ３が相間電流差Ｔ１よりも大きいため、加算パラメータを“２”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ１（基本通電パターンＢ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ３（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＤを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ４（基本通電パターンＥ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ０（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＡを、キックを行う際の起動通電パターンとする。
【0119】
また、相間電流差Ｔ２＞相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ３の関係であると判断された場合（Ｓ２１８／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ２の算出元となる検波電流ＩＢと検波電流ＩＥを比較し、検波電流ＩＢが検波電流ＩＥよりも大きいか否か判定する（Ｓ２３１）。ステップＳ２３１で検波電流ＩＢが検波電流ＩＥよりも大きいと判定された場合（Ｓ２３１／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ１に決定する（Ｓ２３２）。検出位置Ｐ１に対応する通電パターンＢを基本通電パターンに決定しているとも言える。また、ステップＳ２３１で検波電流ＩＢが検波電流ＩＥ以下であると判定された場合（Ｓ２３１／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ４に決定する（Ｓ２３３）。検出位置Ｐ４に対応する通電パターンＥを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0120】
次に、ＭＣＵ１１０は、加算パラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“１”に決定する（Ｓ２３４）。ここでは、相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ３よりも大きいため、加算パラメータを“１”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ１（基本通電パターンＢ）の場合、検出位置に加算パラメータ“１”を加えた位置Ｐ２（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＣを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ４（基本通電パターンＥ）の場合、検出位置に加算パラメータ“１”を加えた位置Ｐ５（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＦを、キックを行う際の起動通電パターンタとする。
【0121】
また、相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ２の関係であると判断された場合（Ｓ２１６／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ３の算出元となる検波電流ＩＣと検波電流ＩＦを比較し、検波電流ＩＣが検波電流ＩＦよりも大きいか否か判定する（Ｓ２３５）。ステップＳ２３５で検波電流ＩＣが検波電流ＩＦよりも大きいと判定された場合（Ｓ２３５／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ２に決定する（Ｓ２３６）。検出位置Ｐ２に対応する通電パターンＣを基本通電パターンに決定しているとも言える。また、ステップＳ２３５で検波電流ＩＣが検波電流ＩＦ以下であると判定された場合（Ｓ２３５／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ５決定する（Ｓ２３７）。検出位置Ｐ５に対応する通電パターンＦを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0122】
次に、ＭＣＵ１１０は、キックパラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“２”に決定する（Ｓ２３８）。ここでは、相間電流差Ｔ１が相間電流差Ｔ２よりも大きいため、加算パラメータを“２”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ２（基本通電パターンＣ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ４（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＥを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ５（基本通電パターンＦ）の場合、検出位置に加算パラメータ“２”を加えた位置Ｐ１（電気角１２０°先の位置）に対応する通電パターンＢを、キックを行う際の起動通電パターンとする。
【0123】
また、相間電流差Ｔ１＞相間電流差Ｔ３＞相間電流差Ｔ２の関係であると判断された場合（Ｓ２１６／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、相間電流差Ｔ１の算出元となる検波電流ＩＡと検波電流ＩＤを比較し、検波電流ＩＡが検波電流ＩＤよりも大きいか否か判定する（Ｓ２３９）。ステップＳ２３９で検波電流ＩＡが検波電流ＩＤよりも大きいと判定された場合（Ｓ２３９／Ｙｅｓ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ０に決定する（Ｓ２４０）。検出位置Ｐ０に対応する通電パターンＡを基本通電パターンに決定しているとも言える。ステップＳ２３９で検波電流ＩＡが検波電流ＩＤ以下である判定された場合（Ｓ２３９／Ｎｏ）、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置（ＰＯＳＩ）をＰ３に決定する（Ｓ２４１）。検出位置Ｐ３に対応する通電パターンＤを基本通電パターンに決定しているとも言える。
【0124】
次に、ＭＣＵ１１０は、加算パラメータ（ＫＩＣＫ＿ＮＵＭＤ）を“１”に決定する（Ｓ２４２）。ここでは、相間電流差Ｔ３が相間電流差Ｔ２よりも大きいため、加算パラメータを“１”とする。これにより、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ０（基本通電パターンＡ）の場合、検出位置に加算パラメータ“１”を加えた位置Ｐ１（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＢを、キックを行う際の起動通電パターンとする。また、ＭＣＵ１１０は、回転子の検出位置Ｐ３（基本通電パターンＤ）の場合、検出位置にキックパラメータ“１”を加えた位置Ｐ４（電気角６０°先の位置）に対応する通電パターンＥを、キックを行う際の起動通電パターンとする。
【0125】
＜実施の形態１の効果＞
次に、本実施の形態の効果について説明する。ここでは、本実施の形態と比較するため、インダクティブセンスにおいて、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差のみを使用して起動通電パターンを決定する例を検討例とする。
次に、本実施の形態の効果について説明する。ここでは、本実施の形態と比較するため、インダクティブセンスにおいて、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差のみを使用して起動通電パターンを決定する例を検討例とする。
【0126】
図９は、検討例における、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及び電気角と、相間電流差から求める基本通電パター及び加算パラメータの関係を示している。図９に示すように、電気角に対し相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（絶対値）をプロットすると、上に凸の放物線の繰り返しとなる。相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、それぞれ６０°ずれている。図９では、相間電流差Ｔ１は、電気角６０°と電気角２４０°で最大となり、相間電流差Ｔ２は、電気角１２０°と電気角３００°で最大となり、相間電流差Ｔ３は、電気角０°と電気角１８０°で最大となる。この相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と電気角の関係を用いて、インダクティブセンスで検出された検波電流から求めた相間電流差に基づいて、電気角（回転子の位置）を検出できる。
【0127】
検討例では、検波電流から求めた相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差を選択し、選択した相間電流差の算出元である２つの検波電流の大小比較を行うことにより、電気角６０°の範囲で回転子の位置を検出し、検出された位置から基本となる基本通電パターンを算出する。次に、検討例では、最も大きい相間電流差から求めた基本通電パターンに、固定値（例えば＋２または＋１）の加算パラメータを加算し、キックの際の起動通電パターンを求める。
【0128】
例えば、回転子が電気角１２０°付近に停止している場合、｜Ｔ２｜が１番大きい相間電流差となり、通電パターンＢの検波電流ＩＢと通電パターンＥの検波電流ＩＥでは検波電流ＩＥが大きい事になる。この場合、検討例では、電気角９０°から１５０°の間に回転子が停止していると検出し、検出位置から基本通電パターンとして通電パターンＥ（ＰＯＳＩ＝Ｐ４）を求める。さらに、検討例では、求めた基本通電パターンＥ（ＰＯＳＩ＝Ｐ４）に固定の加算パラメータ“２”を加えて、キックの際の起動通電パターンを通電パターンＡ（ＰＯＳＩ＝Ｐ０）とする。
【0129】
このように、検討例では、例えば、回転子が電気角１２０°付近に停止している場合には、｜Ｔ２｜の値が明らかに｜Ｔ１｜や｜Ｔ３｜の値より大きいため判定結果が安定する。すなわち、検討例では、最も大きい相間電流差を使用することで、電気角６０°の分解能で回転子の位置を検出し、検出した電気角６０°の範囲の位置（通電パターン）に固定値の加算パラメータを加算することで起動通電パターンを決定する。しかし、検討例では、最大で電気角６０°の誤差範囲を含む検出位置に固定値の加算パラメータを加算しているため、回転子の停止位置によっては、適切な起動通電パターンにより起動トルクを印加できず、所望のトルクを得ることができない。
【0130】
ＩＰＭモータの場合、コギングトルクの影響により、通電していない回転子の停止位置は、図９に示すように、－３０°、３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°の位置となる。この停止位置は、検討例の位置検出範囲の境目の位置となる。そうすると、例えば、コギング停止位置の電気角１５０°付近に回転子が停止している場合、｜Ｔ２｜と｜Ｔ３｜の値が近似する。このため、検討例では、加算パラメータの固定値（例えば＋２または＋１）によっては、起動通電パターンにより起動した際に必要なトルクを発生させることができない。具体的には、検討例でモータに発生するトルクは、図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂのようになる。
【0131】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、検討例において加算パラメータを“２”に固定した場合にモータに発生するトルクを示している。図１１Ａ及び図１１Ｂは、検討例において加算パラメータを“１”に固定した場合にモータに発生するトルクを示している。図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂは、モータの電気角（回転子の位置）に対し発生するトルクの大きさ（トルク比）を示している。図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂは、一般的なトルク曲線であり、電気角０°でトルク量がゼロ、電気角９０°でトルク量が最大となる。図１０Ａ、図１１Ａは、ＩＰＭモータの回転子の停止位置を電気角０°とし、回転子の停止位置検出によって基本通電パターンが０°よりも前の通電パターンＡとなるケースにおいて、発生するトルクを示している。図１０Ｂ、図１１Ｂは、ＩＰＭモータの回転子の停止位置を電気角０°とし、回転子の停止位置検出によって基本通電パターンが０°よりも先の通電パターンＢとなるケースにおいて、発生するトルクを示している。
【0132】
まず、加算パラメータを“２”に固定した検討例では、図１０Ａに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば－３０°）に基づいて基本通電パターンがＡとなる場合に、固定値の加算パラメータ“２”（６０°＋６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＣ（Ｖ相からＷ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角９０°で最大のトルク（１００％）がモータに発生する。この場合、もし－３０°に回転子が停止してれば回転子は１２０°動いて停止するが、通電パターンの電流を流して回転子が励磁する位置に対して回転子が３０°ずれているため、ＩＰＭモータの回転子の移動量は９０°となる。
【0133】
また、図１０Ｂに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば＋３０°）に基づいて基本通電パターンがＢとなる場合に、固定値の加算パラメータ“２”（６０°＋６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＤ（Ｖ相からＵ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角１５０°で最大トルクに対して５０％のトルクがモータに発生する。
【0134】
次に、加算パラメータを“１”に固定した検討例では、図１１Ａに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば－３０°）に基づいて基本通電パターンがＡとなる場合に、固定値の加算パラメータ“１”（６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＢ（Ｕ相からＷ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角３０°で最大トルクに対して５０％のトルクがモータに発生する。
【0135】
また、図１１Ｂに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば＋３０°）に基づいて基本通電パターンがＢとなる場合に、固定値の加算パラメータ“１”（６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＣ（Ｖ相からＷ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角９０°で最大のトルク（１００％）がモータに発生する。
【0136】
このように、検討例では、加算パラメータを“２”または“１”に固定すると、図１０Ｂや図１１Ａの場合には、最大のトルクに対し５０％のトルクしか得られない。特に、ＩＰＭモータでは、コギングトルクの影響により図１０Ｂまたは図１１Ａのケースとなるため、検討例では、十分なトルクを発生させることができない。例えば、図９に示した例で、回転子が電気角１５０°付近に停止している場合には、図１０Ｂや図１１Ａのケースとなり、５０％のトルクとなる。
【0137】
一方、センサ付きモータでは、ホールセンサのホール信号は検討例の位置検出から３０°位相がずれている。このため、同じモータでトルクを測定した場合、検討例では、回転子の停止位置によってはトルクがセンサ付きモータに対し劣ることになる。すなわち、検討例では、位置検出がセンサ付きモータに対し電気角３０°ずれるため、特にＩＰＭモータのようにトルクを必要とするシステムではトルクのムラとして現れ、センサ付きモータよりも低いトルクしか発生させることができない。
【0138】
これに対し、本実施の形態では、上記のように相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間の大小関係を使用して起動通電パターンを決定する。図１２は、本実施の形態における、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及び電気角と、相間電流差から求める基本通電パターン及び加算パラメータの関係を示している。
【0139】
図１２に示すように、電気角に対する相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の遷移は検討例と同様であり、検出される位置（電気角）に対応する基本通電パターンも検討例と同様である。一方、本実施の形態では、検討例と異なり、相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間の大小関係を使用して、加算パラメータを選択する。
【0140】
すなわち、本実施の形態では、検波電流から求めた相間電流差Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうち最も大きい相間電流差を選択し、選択した相間電流差の算出元である２つの検波電流の大小比較を行うことにより、電気角６０°の範囲で回転子の位置を検出し、検出された位置から基本通電パターンを算出する。次に、本実施の形態では、その他の２つの相間電流差の大小比較を行うことにより、電気角３０°の範囲に対応する加算パラメータ（＋１または＋２）を選択し、選択した加算パラメータを基本通電パターンに加算し、キックの際の起動通電パターンを求める。
【0141】
例えば、相間電流差｜Ｔ２｜が１番大きい電流差であり、検波電流ＩＥが検波電流ＩＢよりもよりも大きい場合、本実施の形態では、検討例と同様、電気角９０°から１５０°の間に回転子が停止していると検出し、検出位置から基本通電パターンとして通電パターンＥ（ＰＯＳＩ＝Ｐ４）を求める。
【0142】
さらに、本実施の形態では、その他の相間電流差｜Ｔ１｜と｜Ｔ３｜の大小関係に基づいて、加算パラメータとして“１”または“２”を選択する。｜Ｔ１｜＞｜Ｔ３｜の場合、対応する加算パラメータ“１”を選択し、基本通電パターンＥ（ＰＯＳＩ＝Ｐ４）に加算パラメータ“１”を加えて、キックの際の起動通電パターンを通電パターンＦ（ＰＯＳＩ＝Ｐ５）とする。また、｜Ｔ１｜＜｜Ｔ３｜の場合、対応する加算パラメータ“２”を選択し、基本通電パターンＥ（ＰＯＳＩ＝Ｐ４）に加算パラメータ“２”を加えて、キックの際の起動通電パターンを通電パターンＡ（ＰＯＳＩ＝Ｐ０）とする。
【0143】
このように、本実施の形態では、最も大きい相間電流差に加えて、その他の２つの相間電流差も使用することで、検討例の倍の分解能の電気角３０°毎に対応する加算パラメータを求める。例えば、回転子が電気角１５０°付近に停止している場合、｜Ｔ２｜と｜Ｔ３｜の値が近似する。本実施の形態では、回転子が１２０°と１５０°の間に停止している場合（図１２の範囲Ｒ１）は加算パラメータを“２”とし、回転子が１５０°と１８０°の間に停止している場合（図１２の範囲Ｒ２）は加算パラメータを“１”とする。このため、検討例と比べて適切な起動通電パターンにより起動トルクを印加することができ、所望のトルクを得ることができる。具体的には、本実施の形態でモータに発生するトルクは、図１３Ａ及び図１３Ｂのようになる。
【0144】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施の形態において加算パラメータを可変とした場合にモータに発生するトルクを示している。図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、モータの電気角（回転子の位置）に対し発生するトルクの大きさ（トルク比）を示している。図１３Ａは、図１０Ａ、図１１Ａと同様に、ＩＰＭモータの回転子の停止位置を電気角０°とし、回転子の停止位置検出によって基本通電パターンが０°よりも前の通電パターンＡとなるケースにおいて、発生するトルクを示している。図１３Ｂは、図１０Ｂ、図１１Ｂと同様に、ＩＰＭモータの回転子の停止位置を電気角０°とし、回転子の停止位置検出によって基本通電パターンが０°よりも先の通電パターンＢとなるケースにおいて、発生するトルクを示している。
【0145】
本実施の形態では、図１３Ａに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば－３０°）に基づいて基本通電パターンがＡとなる場合に、他の相間電流差の比較結果から選択された加算パラメータ“２”（６０°＋６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＣ（Ｖ相からＷ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角９０°で最大のトルク（１００％）がモータに発生する。
【0146】
また、図１３Ｂに示すように、最大の相間電流差により検出された回転子の停止位置（例えば＋３０°）に基づいて基本通電パターンがＢとなる場合に、他の相間電流差の比較結果から選択された加算パラメータ“１”（６０°）を加える。そうすると、起動通電パターンＣ（Ｖ相からＷ相）により起動トルクが印加される。その結果、電気角９０°で最大のトルク（１００％）がモータに発生する。
【0147】
このように、本実施の形態では、加算パラメータを可変とし、検出される停止位置に対応する加算パラメータを選択するため、図１３Ａ及び図１３Ｂのいずれにおいても、最大トルクを得ることができる。特に、ＩＰＭモータでコギングトルクの影響により図１３Ａまたは図１３Ｂのいずれかのケースとなった場合でも、本実施の形態により、常に１００％のトルクを発生させることができる。例えば、図１２に示した例で、回転子が電気角１５０°付近に停止している場合には、図１３Ａまたは図１３Ｂのケースとなり、１００％のトルクとなる。したがって、本実施の形態では、検討例と比べて高いトルクを得ることができ、センサレスのＩＰＭモータの場合でもセンサ付きモータと同等のトルクを発生させることができる。なお、ＳＰＭモータやその他のモータを使用した場合でも、同様に検討例に比べて高いトルクを得ることができる。
【0148】
なお、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【0149】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の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において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0150】
１ モータ駆動システム
１０ 半導体装置
１１ 電流検出回路
１２ コントローラ
２０ 駆動回路
３０ ３相モータ
１００ 半導体装置
１０１ ＢＥＭＦ検出回路
１０２ 電流検出回路
１１０ ＭＣＵ
１１１ メモリ
１１２ ＡＤ変換器
１１３ ＡＤ変換器
１２０ 差動増幅器
１２１ 演算増幅器
１２２、１２３、１２４、１２５ 抵抗素子
１２６ 電圧素子
１３０ スイッチ回路
１３１ 検出ノード
１４０ 仮想中点生成回路
１４１Ｕ、１４１Ｖ、１４１Ｗ 抵抗素子
１４２ 仮想中点
１５０ 差動増幅器
１５１ 演算増幅器
１５２、１５３、１５４、１５５ 抵抗素子
１５６ 電圧素子
２００ インバータ回路
２０１、２０２ 電源ノード
２０３ シャント抵抗
２０３ａ、２０３ｂ ノード
２０４ 接続ノード
３００ モータ
３０１、３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗ 固定子巻線
３０２ 中点
３０３ 回転子
１０ 半導体装置
１１ 電流検出回路
１２ コントローラ
２０ 駆動回路
３０ ３相モータ
１００ 半導体装置
１０１ ＢＥＭＦ検出回路
１０２ 電流検出回路
１１０ ＭＣＵ
１１１ メモリ
１１２ ＡＤ変換器
１１３ ＡＤ変換器
１２０ 差動増幅器
１２１ 演算増幅器
１２２、１２３、１２４、１２５ 抵抗素子
１２６ 電圧素子
１３０ スイッチ回路
１３１ 検出ノード
１４０ 仮想中点生成回路
１４１Ｕ、１４１Ｖ、１４１Ｗ 抵抗素子
１４２ 仮想中点
１５０ 差動増幅器
１５１ 演算増幅器
１５２、１５３、１５４、１５５ 抵抗素子
１５６ 電圧素子
２００ インバータ回路
２０１、２０２ 電源ノード
２０３ シャント抵抗
２０３ａ、２０３ｂ ノード
２０４ 接続ノード
３００ モータ
３０１、３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗ 固定子巻線
３０２ 中点
３０３ 回転子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】