(57)【要約】【課題】ポンプの状態に相応しい上限回数で再稼働制御を繰り返し実行する。【解決手段】車両用冷却装置は、ポンプと、上位制御装置と、ポンプ制御装置とを備える。ポンプ制御装置は、三相交流の変動に基づいて電動機の回転数を検知し、ポンプに対する駆動信号が稼働状態を示す期間において、最低周期以上の回転数に応じた周期でパルス信号を上位制御装置に出力し、ポンプの状態を判断し、パルス信号のデューティ比をポンプの状態に対応するデューティ比に設定する。上位制御装置は、パルス信号の周期に基づいて電動機の回転数を判断し、パルス信号の周期に基づく回転数が所定時間を超えて設定値未満を継続する場合、電動機を一時停止させた後に電動機を再稼働させる再稼働制御を実行し、再稼働制御を実行する上限回数をパルス信号のデューティ比に基づいて設定する。【選択図】図３
2020111236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される機器を冷却する車両用冷却装置であって、
三相交流によって動作する永久磁石同期電動機を有し、前記永久磁石同期電動機によって発生する動力を用いて冷媒を送出するポンプと、
前記ポンプの稼働および停止を指示する駆動信号を出力する上位制御装置と、
前記駆動信号が稼働状態を示す期間において前記永久磁石同期電動機を稼働させるとともに、前記駆動信号が停止状態を示す期間において前記永久磁石同期電動機を停止させるポンプ制御装置と
を備え、
前記ポンプ制御装置は、
前記三相交流の変動に基づいて前記永久磁石同期電動機の回転数を検知し、
前記ポンプに対する駆動信号が稼働状態を示す期間において、最低周期以上の前記回転数に応じた周期でパルス信号を前記上位制御装置に出力し、
前記ポンプの状態を判断し、
前記パルス信号のデューティ比を前記ポンプの状態に対応するデューティ比に設定し、
前記上位制御装置は、
前記パルス信号の周期に基づいて前記永久磁石同期電動機の回転数を判断し、
前記パルス信号の周期に基づく回転数が所定時間を超えて設定値未満を継続する場合、前記永久磁石同期電動機を一時停止させた後に前記永久磁石同期電動機を再稼働させる再稼働制御を実行し、
前記再稼働制御を実行する上限回数を前記パルス信号の前記デューティ比に基づいて設定する、車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、車両用冷却装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される機器を冷却する車両用冷却装置として、特許文献１には、三相交流によって動作する永久磁石同期電動機をポンプの電動機に採用し、その回転数を三相交流の変動に基づいて判断する車両用冷却装置が開示されている。特許文献１の車両用冷却装置は、１回転分を想定して設定したサージマスク期間に外乱によって回転子が２回転（もしくは整数倍回転）する場合に電動機の回転数を実際より低く誤判断する異常状態から復帰するために、永久磁石同期電動機を一時停止させた後に永久磁石同期電動機を再稼働させる再稼働制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−３８２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サージマスク期間の外乱に起因する異常が発生した場合には正常な状態に復帰するまで再稼働制御を繰り返し実行することが好ましいものの、ポンプに発生している異常の態様によっては、再稼働制御を繰り返し実行することが相応しくない場合があるという問題があった。例えば、ポンプが異物を噛みこんで回転できずに固定された異常状態（ロック状態）においては、永久磁石同期電動機の異常加熱を防止するために、再稼働制御を実行する上限回数を設定する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する一形態は、車両に搭載される機器を冷却する車両用冷却装置である。この車両用冷却装置は、ポンプと、上位制御装置と、ポンプ制御装置とを備える。ポンプは、三相交流によって動作する永久磁石同期電動機を有し、永久磁石同期電動機によって発生する動力を用いて冷媒を送出する。上位制御装置は、ポンプの稼働および停止を指示する駆動信号を出力する。ポンプ制御装置は、駆動信号が稼働状態を示す期間において永久磁石同期電動機を稼働させるとともに、駆動信号が停止状態を示す期間において前記永久磁石同期電動機を停止させる。ポンプ制御装置は、三相交流の変動に基づいて永久磁石同期電動機の回転数を検知し、ポンプに対する駆動信号が稼働状態を示す期間において、最低周期以上の回転数に応じた周期でパルス信号を上位制御装置に出力し、ポンプの状態を判断し、パルス信号のデューティ比をポンプの状態に対応するデューティ比に設定する。上位制御装置は、パルス信号の周期に基づいて永久磁石同期電動機の回転数を判断し、パルス信号の周期に基づく回転数が所定時間を超えて設定値未満を継続する場合、永久磁石同期電動機を一時停止させた後に永久磁石同期電動機を再稼働させる再稼働制御を実行し、再稼働制御を実行する上限回数をパルス信号のデューティ比に基づいて設定する。
【０００６】
上記形態の車両用冷却装置によれば、永久磁石同期電動機の回転数に応じた周期でポンプ制御装置から出力されるパルス信号のデューティ比に基づいて、上位制御装置において再稼働制御の上限回数を設定することによって、ポンプの状態に相応しい上限回数で再稼働制御を繰り返し実行できる。再稼働制御の上限回数は、１回であってもよいし、無制限であってもよいし、無制限と実質的に同等とみなせる複数回数（例えば、１万回）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車両の構成を示す説明図である。
【図２】ポンプ制御装置が実行するパルス信号調整処理を示すフローチャートである。
【図３】上位制御装置が実行する再稼働判断処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、車両１０の構成を示す説明図である。車両１０は、２つの動力源を備えるハイブリッド車である。車両１０は、内燃機関１１０と、動力伝達機構１５０と、駆動輪１８０と、二次電池２１０と、電力変換器２２０と、電動機２３０と、上位制御装置３００と、車両用冷却装置４００とを備える。
【０００９】
内燃機関１１０は、燃料を燃焼させることによって、駆動輪１８０を駆動する動力を生成する第１の動力源である。動力伝達機構１５０は、内燃機関１１０および電動機２３０の各動力源から駆動輪１８０へと動力を伝達する。駆動輪１８０は、動力伝達機構１５０から伝達される動力によって回転する。
【００１０】
二次電池２１０は、電力を蓄える蓄電池（バッテリ）である。二次電池２１０は、発電機として動作する電動機２３０を介して、内燃機関１１０の回転動力から変換される電力と、駆動輪１８０の回転動力から変換される電力とを蓄える。電力変換器２２０は、二次電池２１０と電動機２３０との間でやり取りされる電力を変換する。電動機２３０は、電気エネルギを力学的エネルギに変換することによって、駆動輪１８０を駆動する動力を生成する第２の動力源である。電動機２３０は、内燃機関１１０および駆動輪１８０の回転動力に基づいて発電する発電機としても機能する。
【００１１】
上位制御装置３００は、内燃機関１１０、動力伝達機構１５０、電力変換器２２０、電動機２３０に加え、車両用冷却装置４００を制御する。上位制御装置３００の機能は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される。上位制御装置３００の機能の少なくとも一部は、回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。
【００１２】
車両用冷却装置４００は、車両１０に搭載される機器を冷却する。車両用冷却装置４００は、冷媒を循環させることによって電力変換器２２０および電動機２３０を冷却する。車両用冷却装置４００は、ポンプ４１０と、ポンプ制御装置４１４とを備える。上位制御装置３００は、車両用冷却装置４００の一部として機能し、ポンプ４１０の稼働および停止を指示する駆動信号ＳＤを出力する。駆動信号ＳＤは、ポンプ４１０の回転を制御するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）である。
【００１３】
ポンプ４１０は、電動機４１２を有し、電動機４１２によって発生する動力を用いて冷媒を送出する。電動機４１２は、永久磁石が埋め込まれた回転子（ロータ）を有し、固定子（ステータ）の各相に流れる三相交流によって動作する永久磁石同期電動機である。電動機４１２は、回転子の位置および回転数を三相交流の変動に基づいて判断するセンサレス制御によって制御可能に構成されている。
【００１４】
ポンプ制御装置４１４は、駆動信号ＳＤが稼働状態を示す期間において電動機４１２を稼働させるとともに、駆動信号ＳＤが停止状態を示す期間において４１２を停止させる。ポンプ制御装置４１４は、電動機４１２を駆動するインバータ回路（図示しない）を備える。ポンプ制御装置４１４の機能は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される機能と、回路構成に基づいてハードウェア的に実現される機能とを含む。
【００１５】
ポンプ制御装置４１４は、電動機４１２に供給される三相交流の変動に基づいて電動機４１２の回転数ＮＷＰを検知する。ポンプ制御装置４１４は、三相交流における各相のゼロクロス点の間隔から電動機４１２の回転数ＮＷＰを判断する。ポンプ制御装置４１４は、相切替え時に発生するサージ電流の前後にわたってゼロクロス点を検知しない期間（サージマスク期間）を設定する。電動機４１２の回転数ＮＷＰは、ポンプ４１０の回転数に等しい。
【００１６】
ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０に対する駆動信号ＳＤが稼働状態を示す期間において、最低周期以上の回転数ＮＷＰに応じた周期でパルス信号ＲＰを上位制御装置３００に出力する。上位制御装置３００とポンプ制御装置４１４との間の電気的接続が正常であること、ならびに、ポンプ制御装置４１４自体が正常であることを上位制御装置３００において検知できるように、ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰが所定の最低回転数（例えば１００ｒｐｍ）以下では最低周期でパルス信号ＲＰを出力する。
【００１７】
ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の状態を判断する。ポンプ制御装置４１４は、電動機４１２に供給される三相交流の変動に基づいてポンプ４１０の状態を判断する。ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の状態として、「正常状態」、「ロック状態」および「その他の状態」を判断する。ポンプ４１０の「正常状態」は、ポンプ４１０に異常が発生していない正常な状態である。ポンプ４１０の「ロック状態」は、ポンプ制御装置４１４が電動機４１２に対して駆動信号を出力しているにも関わらずにポンプ４１０の回転数がゼロの状態を意味する。駆動信号を出力しているにも関わらずにポンプ４１０の回転数がゼロの状態とは、例えば、ポンプ４１０が異物を噛みこんで回転できずに固定された異常状態である。ポンプ４１０の「その他の状態」は、「正常状態」および「ロック状態」以外の状態である。
【００１８】
ポンプ制御装置４１４は、パルス信号ＲＰのデューティ比をポンプ４１０の状態に対応するデューティ比に設定する。パルス信号ＲＰのデューティ比は、パルス信号ＲＰの周期に占めるパルス幅の割合である。ポンプ４１０が「正常状態」である場合、ポンプ制御装置４１４は、パルス信号ＲＰのデューティ比を「５０％」に設定する。ポンプ４１０が「ロック状態」である場合、ポンプ制御装置４１４は、パルス信号ＲＰのデューティ比を「３０％」に設定する。ポンプ４１０が「その他の状態」である場合、ポンプ制御装置４１４は、パルス信号ＲＰのデューティ比を「８０％」に設定する。
【００１９】
図２は、ポンプ制御装置４１４が実行するパルス信号調整処理を示すフローチャートである。ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０に対する駆動信号ＳＤが稼働状態を示す期間において、パルス信号調整処理をサブルーチンとして定期的に開始する。
【００２０】
ポンプ制御装置４１４は、パルス信号出力処理を開始した後、電動機４１２に供給される三相交流の変動に基づいてポンプ４１０の回転数ＮＷＰを検知する（ステップＳ１１０）。ポンプ制御装置４１４は、三相交流における各相のゼロクロス点の間隔からポンプ４１０の回転数ＮＷＰを判断する。
【００２１】
ポンプ４１０の回転数ＮＷＰを検知した後（ステップＳ１１０）、ポンプ制御装置４１４は、電動機４１２に供給される三相交流の変動に基づいてポンプ４１０の状態を判断する（ステップＳ１２０）。ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の状態として、「正常状態」、「ロック状態」および「その他の状態」を判断する。
【００２２】
ポンプ４１０の状態を判断した後（ステップＳ１２０）、ポンプ制御装置４１４は、パルス信号ＲＰのデューティ比をポンプ４１０の状態に対応するデューティ比に設定する（ステップＳ１３０）。ポンプ４１０の状態とパルス信号ＲＰのデューティ比との関係は、次の通りである。なお、以下のデューティ比は一例であり、別のデューティ比が設定されてもよい。
＜ポンプ４１０の状態・・・パルス信号ＲＰのデューティ比＞
「正常状態」・・・５０％
「ロック状態」・・・ロック相当のデューティ比（例えば３０％）
「その他の状態」・・・８０％
【００２３】
パルス信号ＲＰのデューティ比を設定した後（ステップＳ１３０）、ポンプ制御装置４１４は、最低周期以上の三相交流の変動に基づく回転数ＮＷＰに応じた周期、かつ、ポンプ４１０の状態に対応するデューティ比となるように、上位制御装置３００に出力するパルス信号ＲＰを調整する（ステップＳ１４０）。ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰが所定の最低回転数以下である場合、パルス信号ＲＰの周期を最低周期に調整する。パルス信号ＲＰを調整した後（ステップＳ１４０）、ポンプ制御装置４１４は、パルス信号調整処理を終了し、メインルーチンにリターンする。
【００２４】
上位制御装置３００は、ポンプ制御装置４１４から出力されるパルス信号ＲＰの周期に基づいて、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰを判断する。上位制御装置３００は、パルス信号ＲＰの周期が最低周期である場合、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰが「０（停止）」であると判断する。
【００２５】
パルス信号ＲＰの周期に基づく回転数ＮＷＰが所定時間を超えて設定値未満を継続する場合、すなわち、サージマスク期間の外乱に起因する回転数ＮＷＰの検知異常が発生していると推測される場合、上位制御装置３００は、再稼働制御を実行する。再稼働制御は、電動機４１２を一時停止させた後に電動機４１２を再稼働させる処理である。上位制御装置３００は、駆動信号ＳＤを用いて再稼働制御を実行する。
【００２６】
上位制御装置３００は、再稼働制御を実行する上限回数をパルス信号ＲＰのデューティ比に基づいて設定する。上位制御装置３００は、パルス信号ＲＰのデューティ比が３０％である場合、すなわち、ポンプ４１０の状態が「ロック状態」である場合、再稼働制御の上限回数を２回に設定する。上位制御装置３００は、パルス信号ＲＰのデューティ比が３０％以外である場合、すなわち、ポンプ４１０の状態が「正常状態」または「その他の状態」である場合、再稼働制御の上限回数を無制限に設定する。
【００２７】
図３は、上位制御装置３００が実行する再稼働判断処理を示すフローチャートである。上位制御装置３００は、ポンプ４１０に対する駆動信号ＳＤが稼働状態を示す期間において、再稼働判断処理をサブルーチンとして定期的に開始する。
【００２８】
上位制御装置３００は、再稼働判断処理を開始した後、ポンプ制御装置４１４から出力されるパルス信号ＲＰの周期に基づいて、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰを判断する（ステップＳ２１０）。パルス信号ＲＰの周期が最低周期である場合、上位制御装置３００は、ポンプ４１０の回転数ＮＷＰが「０（停止）」であると判断する。
【００２９】
ポンプ４１０の回転数ＮＷＰを判断した後（ステップＳ２１０）、上位制御装置３００は、パルス信号ＲＰの周期に基づく回転数ＮＷＰが所定時間を超えて設定値未満を継続しているか否か、すなわち、サージマスク期間の外乱に起因する回転数ＮＷＰの検知異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ２２０）。パルス信号ＲＰの周期に基づく回転数ＮＷＰが所定時間を超えて設定値未満を継続していない場合（ステップＳ２２０：「ＮＯ」）、上位制御装置３００は、再稼働判断処理を終了し、メインルーチンにリターンする。
【００３０】
パルス信号ＲＰの周期に基づく回転数ＮＷＰが所定時間を超えて設定値未満を継続している場合（ステップＳ２２０：「ＹＥＳ」）、上位制御装置３００は、パルス信号ＲＰがポンプ４１０のロック相当のデューティ比であるか否か、すなわち、ポンプ４１０の状態が「ロック状態」であるか否かを判断する（ステップＳ２３０）。パルス信号ＲＰがポンプ４１０のロック相当のデューティ比である場合（ステップＳ２３０：「ＹＥＳ」）、上位制御装置３００は、再稼働制御を繰り返す上限回数を２回に設定した上で、電動機４１２に対する再稼働制御を開始する（ステップＳ２４０）。パルス信号ＲＰがポンプ４１０のロック相当のデューティ比以外である場合（ステップＳ２３０：「ＮＯ」）、言い換えると、ポンプ４１０の状態が「正常状態」または「その他の状態」である場合、上位制御装置３００は、再稼働制御を繰り返す上限回数を無制限に設定した上で、電動機４１２に対する再稼働制御を開始する（ステップＳ２５０）。再稼働制御を開始した後（ステップＳ２４０，Ｓ２５０）、上位制御装置３００は、再稼働判断処理を終了し、メインルーチンにリターンする。
【００３１】
上位制御装置３００は、ポンプ４１０の状態が「ロック状態」である場合、再稼働制御とは別に、ポンプ間欠保護動作を実行する。ポンプ間欠保護動作は、ポンプ４１０が噛み込んだ異物を除去するためにポンプ４１０の停止と起動を繰り返す制御である。
【００３２】
以上説明した実施形態によれば、電動機４１２の回転数ＮＷＰに応じた周期でポンプ制御装置４１４から出力されるパルス信号ＲＰのデューティ比に基づいて、上位制御装置３００において再稼働制御の上限回数を設定することによって、ポンプ４１０の状態に相応しい上限回数で再稼働制御を繰り返し実行できる。
【００３３】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。車両用冷却装置４００は、電動機４１２に回転数センサを備えていてもよい。その場合、ポンプ制御装置４１４はその回転数センサから回転数ＮＷＰを取得してもよい。
【００３４】
実施例の車両用冷却装置４００の特徴は、次のように表現することもできる。車両用冷却装置４００は、モータ（電動機２３０）によって冷媒を送出するポンプ４１０と、ポンプ制御装置４１４と、上位制御装置３００を備えている。ポンプ制御装置４１４は、モータ（電動機２３０）の回転数が所定の最低回転数以上の場合は、回転数に応じた周期のパルス信号を上位制御装置３００へ送信する。ポンプ制御装置４１４は、モータ（電動機２３０）の回転数が最低回転数未満の場合は所定の最低周期のパルス信号を上位制御装置３００へ送信する。ポンプ制御装置４１４は、ポンプ４１０の異常を検知した場合、正常時のデューティ比とは異なるデューティ比でパルス信号を上位制御装置３００へ送信する。特に、ポンプ制御装置４１４は、モータへ駆動信号を出力しているにも関わらずにモータが回転していない場合、特定のデューティ（モータ異常停止デューティ）のパルス信号を上位制御装置３００へ送信する。上位制御装置３００は、ポンプ制御装置４１４から受けるパルス信号のデューティ比が正常時のデューティ比と異なる場合、所定のリトライ回数まで、ポンプ制御装置４１０へ、停止を示す駆動信号と再稼動を示す駆動信号を繰り返し出力する。上位制御装置３００は、パルス信号のデューティ比がモータ異常停止デューティであった場合、リトライ回数を上記した所定のリトライ回数よりも少ない回数に設定する。
【００３５】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０：車両
１１０：内燃機関
１５０：動力伝達機構
１８０：駆動輪
２１０：二次電池
２２０：電力変換器
２３０：電動機
３００：上位制御装置
４００：車両用冷却装置
４１０：ポンプ
４１２：電動機
４１４ポンプ制御装置
【図１】
2020111236.tif 000003
【図２】
2020111236.tif 000004
【図３】
2020111236.tif 000005