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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-27
(45)【発行日】2024-09-04
(54)【発明の名称】ブラシレスモータの制御装置及び制御方法
(51)【国際特許分類】
H02P 6/14 20160101AFI20240828BHJP
【ＦＩ】
H02P6/14
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021025631
(22)【出願日】2021-02-19
(65)【公開番号】P2022127464
(43)【公開日】2022-08-31
【審査請求日】2023-07-05
(73)【特許権者】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129425
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 護晃
(74)【代理人】
【氏名又は名称】西山 春之
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(72)【発明者】
【氏名】大場 真吾
【審査官】池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１６３７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００２８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７５７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１５０４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２３７０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１５８３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０２１８６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ６／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続され、前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子に還流ダイオードが併設されたブリッジ回路を相補パルス幅変調で制御するブラシレスモータの制御装置であって、前記ブリッジ回路から前記ブラシレスモータに通電する通電パターンが所定の複数回数変化するごとに、前記相補パルス幅変調のデッドタイムにおいて還流電流が流れる電流経路を前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子に交互に切り替える、
ブラシレスモータの制御装置。
【請求項2】
前記所定の複数回数は、偶数である、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項3】
上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続され、前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子に還流ダイオードが併設されたブリッジ回路を相補パルス幅変調で制御するブラシレスモータの制御装置が、前記ブリッジ回路から前記ブラシレスモータに通電する通電パターンが所定の複数回数変化するごとに、前記相補パルス幅変調のデッドタイムにおいて還流電流が流れる電流経路を前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子に交互に切り替える、ブラシレスモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブラシレスモータの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
三相ブラシレスモータは、三相ブリッジ回路を備えたインバータ回路によって制御される。この場合、直流電源のプラス端子から三相ブラシレスモータに電流を流す上流相の上段スイッチング素子がＯＮに制御され、三相ブラシレスモータから直流電源のマイナス端子に電流を流す下流相の上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が相補ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）で制御される。相補ＰＷＭでは、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子の短絡を防止するためのデッドタイムが設けられている。デッドタイムにおける還流電流は、すべての下段スイッチング素子がＯＦＦに制御されていることから、すべて上段スイッチング素子の還流ダイオードに流れ、上段スイッチング素子の発熱量が大きくなってデッドタイム損失が増大するおそれがある。
【0003】
そこで、デッドタイム損失を軽減するために、特開２０１４－１７６１２９号公報（特許文献１）や特開２０１７－１１８５７号公報（特許文献２）に記載される技術が提案されている。特許文献１では、スイッチング素子の温度が所定閾値を超えるとＰＷＭ信号のデューティ比を１００％にすることで、スイッチング動作をなくして、スイッチング損失による発熱を抑制している。また、特許文献２では、スイッチング電源の出力電圧及び出力電流に基づいて負荷率を計算し、この負荷率に応じたデッドタイムを設定することで、デッドタイムの短縮化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－１７６１２９号公報
【文献】特開２０１７－１１８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１で提案される技術では、目標回転速度に対応したデューティ比を超えるために目標回転速度よりも高くなって、回転速度や回転角度を正確に制御する用途には適用できなかった。また、特許文献２で提案される技術では、デッドタイムを完全になくすことができないことから、上段スイッチング素子の発熱を抑制することが不十分となると共に、デッドタイムを短縮しすぎて上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子の短絡が発生するおそれもあった。
【0006】
そこで、本発明は、回転速度や回転角度を正確に制御可能としつつ、スイッチング素子の発熱を抑制した、ブラシレスモータの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
ブラシレスモータの制御装置は、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続され、これらに還流ダイオードが併設されたブリッジ回路を相補パルス幅変調で制御する。このとき、ブラシレスモータの制御装置は、ブリッジ回路からブラシレスモータに通電する通電パターンが所定の複数回数変化するごとに、相補パルス幅変調のデッドタイムにおいて還流電流が流れる電流経路を上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子に交互に切り替える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、回転速度や回転角度を正確に制御可能としつつ、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】自動車用エンジンシステムの概要図である。
【図2】可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）の斜視図である。
【図3】三相ブラシレスモータ及びインバータ回路の一例を示す説明図である。
【図4】第１の制御パターンの一例を示す説明図である。
【図5】第１の制御パターンにおける通電パターン２の一例を示す説明図である。
【図6】相補ＰＷＭにおける通電中の電流経路の説明図である。
【図7】相補ＰＷＭにおけるデッドタイム中の電流経路の説明図である。
【図8】第２の制御パターンの一例を示す説明図である。
【図9】第２の制御パターンにおける通電パターン２の一例を示す説明図である。
【図10】相補ＰＷＭにおけるデッドタイム中の電流経路の説明図である。
【図11】制御パターンを切り替える第１のタイミングを示す説明図である。
【図12】制御パターンを切り替える第２のタイミングを示す説明図である。
【図13】制御パターンを切り替える第３のタイミングを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置が適用され得る、自動車用エンジンのシステム構成を示している。
図１は、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置が適用され得る、自動車用エンジンのシステム構成を示している。
【0011】
エンジン１０は、例えば、直列４気筒のガソリンエンジンであり、各気筒に吸気（吸入空気）を導入するための吸気管１２には、エンジン１０の負荷の一例としての吸気流量Ｑを検出する吸気流量センサ１４が取り付けられている。吸気流量センサ１４としては、例えば、エアフローメータなどの熱線式流量計を使用することができる。なお、エンジン１０の負荷としては、吸気流量Ｑに限らず、例えば、吸気負圧、過給圧力、スロットル開度、アクセル開度など、トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。
【0012】
各気筒の燃焼室１６に吸気を導入する吸気ポート１８には、その開口を開閉する吸気弁２０が配設されている。吸気弁２０の吸気上流に位置する吸気管１２には、吸気ポート１８に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２２が取り付けられている。燃料噴射弁２２は、電磁コイルへの通電によって磁気吸引力が発生すると、スプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体がリフトして開弁し、燃料を噴射する電磁式の噴射弁である。燃料噴射弁２２には、その開弁時間に比例した燃料が噴射されるように、所定圧力に調圧された燃料が供給されている。
【0013】
燃料噴射弁２２から噴射された燃料は、吸気ポート１８と吸気弁２０との隙間を介して燃焼室１６に吸気と共に導入され、点火プラグ２４の火花点火によって着火燃焼し、その燃焼による圧力がピストン２６をクランクシャフト（図示省略）に向けて押し下げることで、クランクシャフトを回転駆動させる。
【0014】
また、燃焼室１６から排気を導出する排気ポート２８には、その開口を開閉する排気弁３０が配設され、この排気弁３０が開弁することで、排気ポート２８と排気弁３０との隙間を介して、排気が排気管３２へと排出される。排気管３２には、触媒コンバータ３４が配設されており、排気中の有害物質は、触媒コンバータ３４によって無害成分に浄化された後、排気管３２の終端開口から大気中に放出される。ここで、触媒コンバータ３４としては、例えば、排気中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化する三元触媒を使用することができる。
【0015】
吸気弁２０を開閉駆動する吸気カムシャフト３６の端部には、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト３６の回転位相を変化させることで、吸気弁２０のバルブタイミングを変更するＶＴＣ３８が取り付けられている。ＶＴＣ３８は、図２に示すように、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するカムチェーン（図示省略）が巻き回されるカムスプロケット３８Ａと一体化され、減速機が内蔵された三相ブラシレスモータ３８Ｂにより、カムスプロケット３８Ａに対して吸気カムシャフト３６を相対回転させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させる。図２において符号３８Ｃで示すものは、三相ブラシレスモータ３８Ｂへの電力を供給するハーネスを接続するためのコネクタである。
【0016】
なお、ＶＴＣ３８は、吸気弁２０に限らず、吸気弁２０及び排気弁３０の少なくとも一方に備え付けられていればよい。また、燃料噴射弁２２は、吸気ポート１８に燃料を噴射する構成に限らず、燃焼室１６に燃料を直接噴射してもよい。
【0017】
燃料噴射弁２２、点火プラグ２４及びＶＴＣ３８は、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御装置４０によって制御されている。そして、電子制御装置４０は、各種のセンサ又はスイッチの出力信号を入力し、不揮発性メモリに予め格納された制御プログラムによって、燃料噴射弁２２、点火プラグ２４及びＶＴＣ３８の各操作量を決定して出力する。燃料噴射弁２２による燃料噴射制御においては、例えば、各気筒の吸気行程で個別の燃料噴射を行う、いわゆる「シーケンシャル噴射制御」が行われる。
【0018】
電子制御装置４０には、吸気流量センサ１４の出力信号に加え、エンジン１０の冷却水温度（水温）Ｔｗを検出する水温センサ４２、エンジン１０の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４４、クランクシャフトの回転角度（基準位置からの角度）θＣＲＫを検出するクランク角度センサ４６、吸気カムシャフト３６の回転角度θＣＡＭを検出するカム角度センサ４８の各出力信号が入力されている。
【0019】
ＶＴＣ３８の三相ブラシレスモータ３８Ｂには、その出力軸が所定角度回転するたびにローレベル又はハイレベルに変化する矩形波を出力する回転角度センサ５０が取り付けられており、その出力信号が電子制御装置４０に入力されている。従って、回転角度センサ５０は、減速機で減速される前の三相ブラシレスモータ３８Ｂの出力軸の回転角度θＶＴＣを検出し、電子制御装置４０が減速比などを考慮して回転角度θＶＴＣからバルブタイミングの変更角度を高精度に演算することができる。
【0020】
電子制御装置４０は、ＶＴＣ３８の制御に加え、次のように、燃料噴射弁２２及び点火プラグ２４を制御する。即ち、電子制御装置４０は、吸気流量センサ１４及び回転速度センサ４４から吸気流量Ｑ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込み、これらに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、電子制御装置４０は、水温センサ４２から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗなどで補正した燃料噴射量を演算する。そして、電子制御装置４０は、エンジン運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた燃料を燃料噴射弁２２から噴射し、点火プラグ２４を適宜作動させて燃料と吸気との混合気を着火燃焼させる。このとき、電子制御装置４０は、図示省略の空燃比センサから空燃比を読み込み、排気中の空燃比が理想空燃比に近づくように、燃料噴射弁２２をフィードバック制御する。なお、燃料噴射弁２２及び点火プラグ２４の制御は、電子制御装置４０とは異なる他の電子制御装置で行うようにしてもよい。
【0021】
ＶＴＣ３８の三相ブラシレスモータ３８Ｂは、図３に示すように、Ｕ相コイル３８Ｂ１、Ｖ相コイル３８Ｂ２及びＷ相コイル３８Ｂ３がスター結線されており、電子制御装置４０に内蔵されたインバータ回路５２によって回転駆動が制御される。インバータ回路５２は、６つのスイッチング素子、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；以下「ＦＥＴ」と略記する。）を有する三相ブリッジ回路からなる。なお、スイッチング素子としては、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限らず、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型のトランジスタ、ＰＮＰ型のトランジスタなどであってもよい。
【0022】
インバータ回路５２は、直流電源としてのバッテリ５４のプラス端子５４Ａに接続された上段側の上段ＦＥＴ５２Ａ，５２Ｃ及び５２Ｅと、バッテリ５４のマイナス端子５４Ｂに接続された下段側の下段ＦＥＴ５２Ｂ，５２Ｄ及び５２Ｆと、を含んで構成されている。具体的には、上段ＦＥＴ５２ＡのドレインＤがバッテリ５４のプラス端子５４Ａに接続され、上段ＦＥＴ５２ＡのソースＳが下段ＦＥＴ５２ＢのドレインＤに接続され、下段ＦＥＴ５２ＢのソースＳがバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂに接続されている。また、上段ＦＥＴ５２ＣのドレインＤがバッテリ５４のプラス端子５４Ａに接続され、上段ＦＥＴ５２ＣのソースＳが下段ＦＥＴ５２ＤのドレインＤに接続され、下段ＦＥＴ５２ＤのソースＳがバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂに接続されている。さらに、上段ＦＥＴ５２ＥのドレインＤがバッテリ５４のプラス端子５４Ａに接続され、上段ＦＥＴ５２ＥのソースＳが下段ＦＥＴ５２ＦのドレインＤに接続され、下段ＦＥＴ５２ＦのソースＳがバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂに接続されている。
【0023】
上段ＦＥＴ５２Ａ，５２Ｃ及び５２Ｅ並びに下段ＦＥＴ５２Ｂ、５２Ｄ及び５２Ｆには、ソースＳからドレインＤに向けて還流電流を流すことができる還流ダイオード５２Ｇ～５２Ｌが夫々併設されている。直列に接続された上段ＦＥＴ５２Ａと下段ＦＥＴ５２Ｂとの間に位置する電路は、Ｕ相駆動ライン５２Ｍを介して三相ブラシレスモータ３８ＢのＵ相コイル３８Ｂ１に接続されている。また、直列に接続された上段ＦＥＴ５２Ｃと下段ＦＥＴ５２Ｄとの間に位置する電路は、Ｖ相駆動ライン５２Ｎを介して三相ブラシレスモータ３８ＢのＶ相コイル３８Ｂ２に接続されている。さらに、直列に接続された上段ＦＥＴ５２Ｅと下段ＦＥＴ５２Ｆとの間に位置する電路は、Ｗ相駆動ライン５２Ｏを介して三相ブラシレスモータ３８ＢのＷ相コイル３８Ｂ３に接続されている。
【0024】
上段ＦＥＴ５２Ａ，５２Ｃ及び５２Ｅ並びに下段ＦＥＴ５２Ｂ，５２Ｄ及び５２Ｆは、電子制御装置４０のドライバ（図示省略）を介してゲートＧに印加される電圧によってＯＮ又はＯＦＦに制御される。ここで、上段ＦＥＴ５２Ａ，５２Ｃ及び５２Ｅは、バッテリ５４のプラス端子５４Ａから供給される電流をＵ相コイル３８Ｂ１、Ｖ相コイル３８Ｂ２及びＷ相コイル３８Ｂ３へと導入するスイッチング素子として機能し、以下の説明では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ，Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅと夫々呼ぶこととする。また、下段ＦＥＴ５２Ｂ，５２Ｄ及び５２Ｆは、Ｕ相コイル３８Ｂ１、Ｖ相コイル３８Ｂ２及びＷ相コイル３８Ｂ３から流れ出る電流をバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂへと導入するスイッチング素子として機能し、以下の説明では、Ｕ相下段ＦＥＴ５２Ｂ，Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆと夫々呼ぶこととする。
【0025】
電子制御装置４０は、このような三相ブリッジ回路からなるインバータ回路５２を矩形波駆動（１２０°通電）の相補ＰＷＭで制御する。即ち、電子制御装置４０は、三相ブラシレスモータ３８Ｂのロータ角度に応じて、図４に示すように、Ｕ相コイル３８Ｂ１からＶ相コイル３８Ｂ２へと電流を流す通電パターン１と、Ｕ相コイル３８Ｂ１からＷ相コイル３８Ｂ３へと電流を流す通電パターン２と、Ｖ相コイル３８Ｂ２からＷ相コイル３８Ｂ３へと電流を流す通電パターン３と、Ｖ相コイル３８Ｂ２からＵ相コイル３８Ｂ１へと電流を流す通電パターン４と、Ｗ相コイル３８Ｂ３からＵ相コイル３８Ｂ１へと電流を流す通電パターン５と、Ｗ相コイル３８Ｂ３からＶ相コイル３８Ｂ２へと電流を流す通電パターン６と、をこの順番で順次切り替える。以下、この制御パターンを第１の制御パターンと呼ぶこととする。
【0026】
通電パターン１では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡがＯＮに制御され、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＶ相下段ＦＥＴ５２Ｄが相補ＰＷＭで制御される。通電パターン２では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡがＯＮに制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆが相補ＰＷＭで制御される。通電パターン３では、Ｖ相上段ＦＥＴ５２ＣがＯＮに制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆが相補ＰＷＭで制御される。通電パターン４では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂが相補ＰＷＭで制御され、Ｖ相上段ＦＥＴ５２ＣがＯＮに制御される。通電パターン５では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂが相補ＰＷＭで制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２ＥがＯＮに制御される。通電パターン６では、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＶ相下段ＦＥＴ５２Ｄが相補ＰＷＭで制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２ＥがＯＮに制御される。要するに、第１の制御パターンでは、上流相のＦＥＴがＯＮに制御され、下流相のＦＥＴが相補ＰＷＭで制御されている。なお、各通電パターン１～６において、制御状態が定義されていない他のＦＥＴはすべてＯＦＦに制御されている（以下同様）。
【0027】
ところで、相補ＰＷＭでＦＥＴ５２Ａ～５２Ｆを制御する場合、上段側のＦＥＴと下段側のＦＥＴとの短絡を防止するため、デッドタイムを設ける必要がある。下流相のＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆを相補ＰＷＭで制御する通電パターン２に着目すると、図５に示すように、Ｗ相上段ＦＥＴ５２ＥがＯＦＦに制御され、Ｗ相下段ＦＥＴ５２ＦがＯＮに制御されている。ここで、Ｗ相下段ＦＥＴ５２ＦをＯＮからＯＦＦ又はＯＦＦからＯＮに制御するとき、Ｗ相上段ＦＥＴ５２ＥがＯＦＦからＯＮ又はＯＮからＯＦＦに制御されるので、Ｗ相上段ＦＥＴ５２ＥとＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆとの短絡を防止するため、ＯＮ／ＯＦＦの切り替え中に所定時間のデッドタイムを設け、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆが共にＯＦＦとなるようにしている。
【0028】
通電パターン２においてＷ相下段ＦＥＴ５２ＦがＯＮに制御されている通電中には、図６の太線で示すように、バッテリ５４のプラス端子５４Ａから供給される電流は、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｕ相駆動ライン５２Ｍ、Ｕ相コイル３８Ｂ１、Ｗ相コイル３８Ｂ３、Ｗ相駆動ライン５２Ｏ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆを通ってバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂへと流れる。そして、Ｗ相下段ＦＥＴ５２ＦがＯＦＦになるデッドタイム中には、図７の太線で示すように、Ｗ相コイル３８Ｂ３から流れ出る還流電流は、Ｗ相駆動ライン５２Ｏ、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅに付設された還流ダイオード５２Ｋ、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｕ相駆動ライン５２Ｍ、Ｕ相コイル３８Ｂ１及びＷ相コイル３８Ｂ３を循環して流れる。
【0029】
還流電流が流れているデッドタイム中には、下段側のＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂ、Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄ及びＷ相下段ＦＥＴ５２ＦのすべてがＯＦＦに制御され、これらに付設された還流ダイオード５２Ｈ，５２Ｊ及び５２Ｌにより図示の下方への還流電流の流れが阻止される。このため、還流電流は必ず上段側のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａの還流ダイオード５２Ｇ、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃの還流ダイオード５２Ｉ及びＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅの還流ダイオード５２Ｋのいずれか１つに流れることとなる。従って、上段側のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅのいずれか１つの発熱量が大きくなり、デッドタイム損失が増大してしまうおそれがある。
【0030】
そこで、電子制御装置４０は、図４に示した第１の制御パターンと、以下に詳細を説明する第２の制御パターンと、を交互に切り替えながらインバータ回路５２を制御し、還流電流によるＦＥＴの発熱を分散させる。第２の制御パターンの通電パターン１’では、図８に示すように、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂが相補ＰＷＭで制御され、Ｖ相下段ＦＥＴ５２ＤがＯＮに制御される。また、通電パターン２’では、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂが相補ＰＷＭで制御され、Ｗ相下段ＦＥＴ５２ＦがＯＮに制御される。通電パターン３’では、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＶ相下段ＦＥＴ５２Ｄが相補ＰＷＭで制御され、Ｗ相下段ＦＥＴ５２ＦがＯＮに制御される。通電パターン４’では、Ｕ相下段ＦＥＴ５２ＢがＯＮに制御され、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＶ相下段ＦＥＴ５２Ｄが相補ＰＷＭで制御される。通電パターン５’では、Ｕ相下段ＦＥＴ５２ＢがＯＮに制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆが相補ＰＷＭで制御される。通電パターン６’では、Ｖ相下段ＦＥＴ５２ＤがＯＮに制御され、Ｗ相上段ＦＥＴ５２Ｅ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆが相補ＰＷＭで制御される。要するに、第２の制御パターンでは、第１の制御パターンとは異なり、上流相のＦＥＴが相補ＰＷＭで制御され、下流相のＦＥＴがＯＮに制御されている。
【0031】
上流相のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂを相補ＰＷＭで制御する通電パターン２’に着目すると、図９に示すように、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡがＯＮに制御され、Ｕ相下段ＦＥＴ５２ＢがＯＦＦに制御されている。ここで、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡをＯＮからＯＦＦ又はＯＦＦからＯＮに制御するとき、Ｕ相下段ＦＥＴ５２ＢがＯＦＦからＯＮ又はＯＮからＯＦＦに制御されるので、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡとＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂとの短絡を防止するため、ＯＮ／ＯＦＦの切り替え間に所定時間のデッドタイムを設け、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ及びＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂが共にＯＦＦとなるようにしている。
【0032】
通電パターン２’においてＵ相上段ＦＥＴ５２ＡがＯＮに制御されている通電中には、図６の太線で示すように、バッテリ５４のプラス端子５４Ａから供給される電流は、Ｕ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｕ相駆動ライン５２Ｍ、Ｕ相コイル３８Ｂ１、Ｗ相コイル３８Ｂ３、Ｗ相駆動ライン５２Ｏ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆを通ってバッテリ５４のマイナス端子５４Ｂへと流れる。そして、Ｕ相上段ＦＥＴ５２ＡがＯＦＦになるデッドタイム中には、図１０の太線で示すように、Ｗ相コイル３８Ｂ３から流れ出る還流電流は、Ｗ相駆動ライン５２Ｏ、ＯＮに制御されているＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆ、Ｕ相下段ＦＥＴ５２Ｂに付設された還流ダイオード５２Ｈ、Ｕ相駆動ライン５２Ｍ、Ｕ相コイル３８Ｂ１及びＷ相コイル３８Ｂ３を循環して流れる。
【0033】
還流電流が流れているデッドタイム中には、上段側のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＷ相上段ＦＥＴ５２ＥのすべてがＯＦＦに制御され、下段側の他のＦＥＴに付設された還流ダイオード５２Ｈ，５２Ｊ及び５２Ｌにより図示の上方への還流電流の流れが可能となっている。このため、三相ブラシレスモータ３８Ｂから流れ出た還流電流は、必ず下段側のＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂの還流ダイオード５２Ｈ、Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄの還流ダイオード５２Ｊ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆの還流ダイオード５２Ｌのいずれか１つに流れることとなる。従って、デッドタイム中の第２の制御パターンでは、還流電流によって下段側のＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂ、Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆのいずれか１つが発熱することとなる。
【0034】
そして、所定タイミングで第１の制御パターンと第２の制御パターンとを交互に切り替えることで、デッドタイム中の還流電流によるＦＥＴの発熱を上段側及び下段側に分散させ、回転速度や回転角度を正確に制御可能としつつ、ＦＥＴの発熱を抑制することができる。また、ＦＥＴの発熱を抑制することで、デッドタイム損失も小さくすることができる。
【0035】
第１の制御パターンと第２の制御パターンとを交互に切り替える所定タイミングは、例えば、三相ブラシレスモータ３８Ｂの制御状態に応じて決定することができる。この制御状態としては、例えば、上段側のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅの温度、並びに下段側のＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂ、Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆの温度とすることができる。この温度は、ＰＷＭのデューティ比から求めてもよいし、上段側及び下段側のＦＥＴの切り替え回数並びにそこを流れる電流の積算値から求めてもよい。なお、この温度は、上段側のＵ相上段ＦＥＴ５２Ａ、Ｖ相上段ＦＥＴ５２Ｃ及びＷ相上段ＦＥＴ５２Ｅの温度、並びに下段側のＵ相下段ＦＥＴ５２Ｂ、Ｖ相下段ＦＥＴ５２Ｄ及びＷ相下段ＦＥＴ５２Ｆに付設された温度センサによって測定してもよい。
【0036】
第１の制御パターンと第２の制御パターンとを交互に切り替える所定タイミングは、所定数の通電パターンごとであってもよい。具体的には、図１１に示すように、６つの通電パターンごとに制御パターンを切り替えてもよい。また、図１２に示すように、４つの通電パターンごとに制御パターンを切り替えてもよい。さらに、図１３に示すように、２つの通電パターンごとに制御パターンを切り替えてもよい。ここで、所定数として偶数を採用した理由は、還流電流による上段側のＦＥＴ及び下段側のＦＥＴの発熱量が均等となるからであるが、所定数として奇数を採用してもよい。どの切り替えタイミングを使用するかは、例えば、インバータ回路５２の設置位置、各ＦＥＴの特性などを考慮して設計時に適宜選択すればよい。
【0037】
上記実施形態においては、三相ブラシレスモータ３８Ｂの制御について説明したが、制御対象として他の相数のブラシレスモータであってもよい。また、第１の制御パターン及び第２の制御パターンは、上述した実施形態に限定されず、所要の目的を達成可能であれば任意に設定することができる。
【0038】
なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。
【符号の説明】
【0039】
３８Ｂ 三相ブラシレスモータ
３８Ｂ１ Ｕ相コイル
３８Ｂ２ Ｖ相コイル
３８Ｂ３ Ｗ相コイル
４０ 電子制御装置
５２ インバータ回路
５２Ａ Ｕ相上段ＦＥＴ
５２Ｂ Ｕ相下段ＦＥＴ
５２Ｃ Ｖ相上段ＦＥＴ
５２Ｄ Ｖ相下段ＦＥＴ
５２Ｅ Ｗ相上段ＦＥＴ
５２Ｆ Ｗ相下段ＦＥＴ
５２Ｇ～５２Ｌ 還流ダイオード
３８Ｂ１ Ｕ相コイル
３８Ｂ２ Ｖ相コイル
３８Ｂ３ Ｗ相コイル
４０ 電子制御装置
５２ インバータ回路
５２Ａ Ｕ相上段ＦＥＴ
５２Ｂ Ｕ相下段ＦＥＴ
５２Ｃ Ｖ相上段ＦＥＴ
５２Ｄ Ｖ相下段ＦＥＴ
５２Ｅ Ｗ相上段ＦＥＴ
５２Ｆ Ｗ相下段ＦＥＴ
５２Ｇ～５２Ｌ 還流ダイオード
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
