(57)【要約】      （修正有）【課題】センサレスタイプのブラシレスモータを備える電動式ウォーターポンプの制御装置において、ブラシレスモータの停止指示からロータが回転停止するまでの惰性回転中に再起動条件が成立したときに、ブラシレスモータの脱調を回避可能とする。【解決手段】ブラシレスモータの停止を指示してからブラシレスモータのロータが回転停止するまでの惰性回転中に、ブラシレスモータの再起動条件が成立Ｓ５したとき、ロータが回転停止するまで前記再起動を禁止する。【選択図】図４
2010209918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプの制御装置
であって、
前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレスモータの停止を指
示してから前記ブラシレスモータのロータが回転停止するまでの惰性回転中に、前記ブラ
シレスモータの再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止するまで前記再起動処
理を禁止する、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ブラシレスモータの停止を指示したときに、前記ロータに制動力を付与する処理を
行う、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項３】
内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプの制御装置
であって、
前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレスモータを必要に応
じて駆動または停止させるための指令信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段からの指令信号に応答して前記ブラシレスモータへの通電または通電
停止を行う駆動手段と、
前記信号出力手段の停止指示から前記ブラシレスモータのロータが回転停止するまでの
惰性回転中に、再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止するまで前記信号出力
手段による駆動指示の出力を遅延させる管理手段とを含む、ことを特徴とする電動式ウォ
ーターポンプの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ロータの回転停止を検出する回転停止検出手段をさらに含み、
この回転停止検出手段は、前記停止指示時のロータ回転数に基づいて惰性回転時間を推
定するものとされる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ロータの回転停止を検出する回転停止検出手段をさらに含み、
この回転停止検出手段は、前記電動式ウォーターポンプの吐出側圧力に基づいて回転停
止を検出するものとされる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一つに記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータとされ、
前記管理手段は、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、前記ブラシレ
スモータの１相のみへの通電とするための信号を出力させる、ことを特徴とする電動式ウ
ォーターポンプの制御装置。
【請求項７】
請求項３から５のいずれか一つに記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータとされ、
前記信号出力手段は、駆動指示や停止指示を示すデューティー指令信号を出力するもの
とされ、前記管理手段は、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、まず、
前記通常の駆動指示より低いデューティー比とする減速指示を出力させてから、停止指示
を出力させる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項８】
請求項３から５のいずれか一つに記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ロータに制動力を付与する制動手段をさらに含み、
前記管理手段は、停止条件が成立したときに、前記制動手段を作動させるとともに、前
記信号出力手段により停止指示を出力させる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプ
の制御装置。
【請求項９】
請求項３から５のいずれか一つに記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記管理手段は、前記内燃機関の負荷や前記冷却液の温度に基づいて、前記停止条件や
再起動条件の成立の有無判定を行うとともに、前記信号出力手段による指令信号の出力タ
イミングを制御する、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の冷却システムに用いられる電動式ウォーターポンプ
の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、内燃機関の冷却システムは、ウォーターポンプにより内燃機関とラジエータ
との間で冷却液を循環させるようにしている。このウォーターポンプについては、内燃機
関駆動式と、モータ駆動式（以下、電動式という）とがある。
【０００３】
内燃機関駆動式のウォーターポンプは、内燃機関のクランクシャフトの回転動力がベル
トで伝達されて駆動されるようになっている。また、電動式のウォーターポンプは、一般
的に、フリクションロスの少ないブラシレスモータ（電動機）により直接的に駆動される
ようになっている。
【０００４】
本発明は、電動式のウォーターポンプに関するものであるから、この電動式ウォーター
ポンプを用いた内燃機関の冷却システムの従来例を説明する。
【０００５】
例えば特許文献１には、内燃機関の冷却システムにおいて、冷却液を所定の目標温度に
保つように電動式ウォーターポンプの駆動、停止を制御することが開示されている。
【０００６】
この特許文献１では、冷却液の温度が所定値以下である場合に、電動式ウォーターポン
プのブラシレスモータを停止または減速させるようにし、冷却液の温度が所定値以上であ
る場合に、前記ブラシレスモータを駆動または加速させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に示されている従来例は、冷却液の目標温度付近において電動式ウォー
ターポンプの駆動と、停止とを頻繁に繰り返すようなハンチング制御を行うことがあるが
、このハンチング制御は、電動式ウォーターポンプのブラシレスモータに、そのロータの
磁石位置を検出するためのセンサを備えていれば、簡単に行える。
【０００９】
しかしながら、近年では、ブラシレスモータの低コスト化ならびにコンパクト化を図る
ために、前記センサを排除することがある。ちなみに、３相ブラシレスモータの場合、ロ
ータの６０度毎の位置（角度）を知るために、３個の磁気センサが必要になる。
【００１０】
そのようなセンサレスタイプのブラシレスモータを用いる場合、その駆動と停止とを頻
繁に繰り返す状況のように、停止指示を受けてからロータが惰性回転している状態におい
て、制御系から再起動が指示されると、ロータの磁石位置を認識できないので、ブラシレ
スモータが脱調してロータが停止してしまうことになる。そのため、ロータが停止した後
で再起動させるようにしなければならないので、停止指示から実際に再起動させるまでの
タイムラグが大きくなる等、冷却液の温度調節を安定的に行えなくなる。ここに改良の余
地がある。
【００１１】
なお、特許文献１に示されている従来例には、電動式ウォーターポンプのブラシレスモ
ータに、ロータ角度検出用のセンサを備えているか否かの記載はないが、ブラシレスモー
タの起動と停止とを行う際に、特別な制御を行うといった記載がないことから、前記セン
サを用いることが必須になっているものと考えられる。
【００１２】
この他、内燃機関の冷却システムとは異なる分野であるが、特開２０００−１２５５８
４号公報や、特開２００１−１１３０８２号公報には、ブラシレスモータを用いる機器（
空気調和機、洗濯機）において、ブラシレスモータのロータの位置（角度）を検出するた
めの磁気センサ（ホール素子）を備えるものが記載されている。このように、ブラシレス
モータを駆動または停止させるための制御には、ロータ角度検出用のセンサを用いること
が一般的であると言える。
【００１３】
本発明は、センサレスタイプのブラシレスモータを備える電動式ウォーターポンプの制
御装置において、前記ブラシレスモータの停止指示からロータが回転停止するまでの惰性
回転中に、再起動条件が成立したときに、ブラシレスモータの脱調を回避可能とすること
を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプ
の制御装置であって、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレ
スモータの停止を指示してから前記ブラシレスモータのロータが回転停止するまでの惰性
回転中に、前記ブラシレスモータの再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止す
るまで前記再起動処理を禁止する、ことを特徴としている。
【００１５】
なお、センサレスタイプとは、当業者間において、ブラシレスモータのロータの位置（
角度）を検出するための磁気センサを無くしたものと理解されている。
【００１６】
この構成によれば、電動式ウォーターポンプのモータとして、センサレスタイプのブラ
シレスモータを用いることによって低コスト化ならびにコンパクト化を図る場合に発生し
うる特有の不具合、つまりブラシレスモータを、そのロータの惰性回転中に再起動すると
きに脱調する現象を回避することが可能になる。
【００１７】
つまり、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレスモータの
ロータが惰性回転している間に、再起動条件が成立しても、前記ロータが回転停止するま
での間、再起動処理を実行させないようにしているから、ブラシレスモータが脱調するこ
とがない。
【００１８】
これにより、脱調後の回復処理が不要になるから、再起動条件の成立時点から実際に起
動させるまでに要する時間を短縮することが可能になるので、冷却液循環による冷却液の
温度調節を安定的に行うことが可能になる。
【００１９】
好ましくは、前記ブラシレスモータの停止を指示したときに、前記ロータに制動力を付
与する処理を行う、ことができる。
【００２０】
この構成によれば、惰性回転するロータの回転数が強制的に低下されるようになるから
、ブラシレスモータの停止を指示してからロータの回転が停止するまでの時間を短縮する
ことが可能になる。
【００２１】
本発明は、内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプ
の制御装置であって、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレ
スモータを必要に応じて駆動または停止させるための指令信号を出力する信号出力手段と
、前記信号出力手段からの指令信号に応答して前記ブラシレスモータへの通電または通電
停止を行う駆動手段と、前記信号出力手段の停止指示から前記ブラシレスモータのロータ
が回転停止するまでの惰性回転中に、再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止
するまで前記信号出力手段による駆動指示の出力を遅延させる管理手段とを含む、ことを
特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、電動式ウォーターポンプのモータとして、センサレスタイプのブラ
シレスモータを用いることによって低コスト化ならびにコンパクト化を図る場合に発生し
うる特有の不具合、つまりブラシレスモータをそのロータの惰性回転中に再起動するとき
に脱調する現象を回避することが可能になる。
【００２３】
つまり、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプのブラシレスモータの
ロータが惰性回転している間に、再起動条件が成立しても、前記ロータが回転停止するま
での間、再起動処理を実行させないようにしているから、ブラシレスモータが脱調するこ
とがない。
【００２４】
これにより、ブラシレスモータの脱調が発生していた従来例の場合とは異なり、脱調後
の回復処理が不要になるから、再起動条件の成立時点から実際に起動させるまでに要する
時間を短縮することが可能になる。結果的に、冷却液循環による冷却液の温度調節を安定
的に行うことが可能になる。
【００２５】
好ましくは、前記ロータの回転停止を検出する回転停止検出手段をさらに含み、この回
転停止検出手段は、前記停止指示時のロータ回転数に基づいて惰性回転時間を推定するも
のとすることができる。
【００２６】
この構成では、ロータの回転停止を検出する手段について、ロータ回転数と惰性回転時
間との相関関係を表すマップデータを利用する制御プログラムに特定している。この特定
により、特別な設備を追加する必要がない等、構成の簡素化を図るうえで有利となる。
【００２７】
好ましくは、前記ロータの回転停止を検出する回転停止検出手段をさらに含み、この回
転停止検出手段は、前記電動式ウォーターポンプの吐出側圧力に基づいて回転停止を検出
するものとすることができる。
【００２８】
この構成では、ロータの回転停止を検出する手段について、内燃機関の冷却システムに
一般的に既設されている圧力センサの出力を利用するように特定している。この特定によ
り、特別な設備を追加する必要がない等、構成の簡素化を図るうえで有利となる。
【００２９】
好ましくは、前記ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータとされ、前記管理手段は
、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、前記ブラシレスモータの１相の
みへの通電とするための信号を出力させる、ものとすることができる。
【００３０】
この場合、通電対象となる１相のステータ巻線で発生する磁力が、ブラシレスモータの
ロータの磁石を引き寄せて拘束しようとするから、その拘束力がロータの回転抵抗となり
、ロータに制動力が付与されることになる。
【００３１】
これにより、惰性回転するロータの回転数が強制的に低下されるようになるから、ブラ
シレスモータの停止条件が成立してからロータの回転が停止するまでの時間を短縮するこ
とが可能になる。
【００３２】
好ましくは、前記ブラシレスモータは、３相ブラシレスモータとされ、前記信号出力手
段は、駆動指示や停止指示を示すデューティー指令信号を出力するものとされ、前記管理
手段は、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、まず、前記通常の駆動指
示より低いデューティー比とする減速指示を出力させてから、停止指示を出力させる、も
のとすることができる。
【００３３】
この場合、信号出力手段から出力された減速指示を駆動手段が受けると、この駆動手段
はブラシレスモータのステータ巻線に減速指示に対応する通電を行うことになり、そのた
め、ロータの回転数が低下されるようになる。
【００３４】
この減速指示の後で停止指示が出力されることによって、当該停止指示からのロータの
惰性回転時間が短くなる。これにより、ブラシレスモータの停止条件が成立してからロー
タの回転が停止するまでの時間を短縮することが可能になる。
【００３５】
好ましくは、前記ロータに制動力を付与する制動手段をさらに含み、前記管理手段は、
停止条件が成立したときに、前記制動手段を作動させるとともに、前記信号出力手段によ
り停止指示を出力させる、ものとすることができる。
【００３６】
この構成によれば、惰性回転するロータの回転数が強制的に低下されるようになるから
、ブラシレスモータの停止を指示してからロータの回転が停止するまでの時間を短縮する
ことが可能になる。
【００３７】
ちなみに、前記制動手段としては、例えば電動式ウォーターポンプに対する冷却液の導
入量を制限するための電動式の開閉弁や流量制御弁とすることが可能である。つまり、こ
れらの弁の開度を絞るか、全閉状態にすると、ウォーターポンプのポンプ軸に設けられる
フィンに、冷却液による慣性力が作用しなくなるので、ポンプ軸に一体とされるブラシレ
スモータのロータに制動力が付与されることになる。
【００３８】
好ましくは、前記管理手段は、前記内燃機関の負荷や前記冷却液の温度に基づいて、前
記停止条件や再起動条件の成立の有無判定を行うとともに、前記信号出力手段による指令
信号の出力タイミングを制御する、ものとすることができる。
【００３９】
この構成では、電動式ウォーターポンプを起動または停止させるためのトリガー要件を
特定している。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、センサレスタイプのブラシレスモータを備える電動式ウォーターポンプの制
御装置において、前記ブラシレスモータの停止指示からロータが回転停止するまでの惰性
回転中に、再起動条件が成立したときに、ブラシレスモータの脱調を回避することが可能
になる。
【００４１】
また、本発明によれば、ブラシレスモータの停止指示から実際の再起動までに要する時
間を可及的に短縮することが可能になる。これらのことにより、内燃機関の冷却液の温度
調節を安定して行うことが可能になるから、冷却システムの信頼性向上に貢献できるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の適用対象となる内燃機関の冷却システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の電動式ウォーターポンプの制御装置の構成を示す図である。
【図３】図２の制御装置による電動式ウォーターポンプの駆動形態を示すタイムチャートである。
【図４】図２の制御装置による制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の適用対象となる内燃機関の冷却システムの他例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、本発明に係る制御装置による制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態で、本発明に係る制御装置による電動式ウォーターポンプの駆動形態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１か
ら図４に本発明の一実施形態を示している。
【００４４】
まず、図１を参照して、内燃機関の冷却システムにおける概略構成を説明する。この冷
却システムは、要するに、内燃機関に用いる冷却液の温度を、速やかに所定の設定温度に
到達させる一方で、所定の設定温度範囲に保つように構成されている。
【００４５】
内燃機関の内外には、閉ループとされる冷却液循環回路が設けられており、この循環回
路内に、ウォーターポンプ７によって冷却液が循環流通されるようになっている。なお、
冷却液は、一般的に公知のように、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）と呼ばれる不凍
液等とされる。
【００４６】
この冷却液循環回路は、内燃機関の内部に設けられる内部通路と、内燃機関の外部に設
けられる外部通路とを含む。
【００４７】
前記内部通路は、主として、内燃機関のシリンダブロック１に設けられるウォータージ
ャケット３と、内燃機関のシリンダヘッド２に設けられるウォータージャケット４とを含
む。
【００４８】
前記外部通路は、主として、シリンダヘッド２のウォータージャケット４の下流部から
シリンダブロック１のウォータージャケット３の上流部（ウォーターポンプ７の入口）に
至って設けられるラジエータ通路５およびヒータ通路６を含む。
【００４９】
なお、シリンダブロック１のウォータージャケット３とシリンダヘッド２のウォーター
ジャケット４とには、ウォーターポンプ７から吐出される冷却液が供給されるようになっ
ている。
【００５０】
つまり、ウォーターポンプ７の下流側通路は、二股に分岐されていて、一方がシリンダ
ブロック１のウォータージャケット３の上流部に、また他方がシリンダヘッド２のウォー
タージャケット４の上流部に連通連結されている。
【００５１】
但し、シリンダブロック１のウォータージャケット３の下流は、ウォーターポンプ７か
らシリンダヘッド２のウォータージャケット４へ至る通路に連通されている。
【００５２】
また、ラジエータ通路５の途中には、ラジエータ８が設けられている。このラジエータ
８は、シリンダヘッド側ウォータージャケット４からラジエータ通路５側へ排出される冷
却液の熱を放熱して冷却するものである。
【００５３】
このラジエータ通路５には、バイパス通路９が設けられている。このバイパス通路９は
、ラジエータ８の上流側と下流側とを短絡接続して、ラジエータ８に冷却液を通さないよ
うにするためのものである。
【００５４】
さらに、ラジエータ通路５の下流側とバイパス通路９との接続部位には、冷却液の流通
経路を切り替えるためのサーモスタット１０が設けられている。
【００５５】
このサーモスタット１０は、例えば冷却液の温度高低に応じて膨張・収縮するサーモワ
ックスを駆動源として弁体を駆動するような一般的に公知の構成とされる。
【００５６】
このサーモスタット１０の動作としては、冷却液が所定温度未満になると、図１中の実
線矢印Ｘ１で示すように、シリンダヘッド側ウォータージャケット４から排出された冷却
液をラジエータ８内へ通さずにバイパス通路９へ通過させる暖機経路を確保する一方、冷
却液が所定温度以上になると、図１中の二点鎖線矢印Ｘ２で示すように、シリンダヘッド
側ウォータージャケット４から排出された冷却液をラジエータ８に通過させる冷却経路を
確保する。
【００５７】
さらに、ヒータ通路６には、車室内を暖房するための熱源としてのヒータコア１１が配
設されている。このヒータコア１１は、ヒータ通路６においてシリンダヘッド側ウォータ
ージャケット４寄りに設けられており、シリンダヘッド側ウォータージャケット４から排
出された高温の冷却液の熱を回収して車室内で発散するようになっている。このヒータ通
路６には、図１中の実線矢印Ｙで示すように、冷却液が常時流通する。
【００５８】
次に、図２から図４を参照して、本発明の特徴を適用した部分について詳細に説明する
。
【００５９】
まず、上述したような冷却システムに用いるウォーターポンプ７を電動式とし、この電
動式ウォーターポンプ７の動作を制御装置２０により制御するようにしている。
【００６０】
この電動式ウォーターポンプ７は、図２に示すように、ウォーターポンプ本体１５と、
それを駆動するためのブラシレスモータ１６とを含んで構成されている。
【００６１】
ここでのブラシレスモータ１６は、３相ブラシレスモータとされており、そのＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の各ステータ巻線がデルタ結線されている。
【００６２】
このブラシレスモータ１６には、そのロータ（図示省略）の回転角度を検出するための
センサが装備されていない。つまり、この実施形態に示すブラシレスモータ１６は、セン
サレスタイプとなっている。なお、ブラシレスモータ１６のロータは、図示していないが
、ウォーターポンプ本体１５のポンプ軸と一体回転するように構成されている。
【００６３】
制御装置２０は、図２に示すように、電動式ウォーターポンプ７のブラシレスモータ１
６のドライバユニット（ＥＤＵ）２１と、ドライバユニット２１に各種の制御指示を出力
するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）２２とを含んで構成されている。両ユニット２１
，２２には、直流電源（車載バッテリ等）２３が接続される。
【００６４】
ドライバユニット２１は、図２に示すように、主として、通電回路２５、モータコント
ローラ２６、回転数検出回路２７、入力回路２８、出力回路２９等を含んで構成される。
【００６５】
通電回路２５は、スイッチング素子３１，３２，３３，３４，３５，３６が３相ブリッ
ジ接続された構成とされており、いわゆるバイポーラ駆動方式になっている。この実施形
態では、スイッチング素子３１〜３６として、例えばＭＯＳ型ＦＥＴ（Field Effect Tra
nsistor）が用いられているが、適宜のトランジスタを用いることが可能である。
【００６６】
具体的に、通電回路２５は、スイッチング素子３１，３４の直列接続回路と、スイッチ
ング素子３２，３５の直列接続回路と、スイッチング素子３３，３６の直列接続回路とが
並列接続されていて、その一端が直流電源２３の正極に、また、他端が直流電源２３の負
極または接地ラインに接続されている。さらに、前記各直列接続回路の中点が、ブラシレ
スモータ１６のステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの外部接続導線に接続されている。
【００６７】
モータコントローラ２６は、要するに、電子制御ユニット２２から入力回路２８を介し
て入力されるデューティー指令信号に基づいて、スイッチング素子３１〜３６であるＭＯ
Ｓ型ＦＥＴをオン・オフするためのＦＥＴ制御用ＩＣ等とされる。
【００６８】
なお、デューティー指令信号は、例えば図３（ａ）に示されるように、ブラシレスモー
タ１６の駆動指示や停止指示を行うための制御信号であり、電子制御ユニット２２で生成
される。
【００６９】
このモータコントローラ２６は、電子制御ユニット２２から入力回路２８を介して入力
されるデューティー指令信号に応答して、通電回路２５の各スイッチング素子３１〜３６
をオン・オフさせるためのＰＷＭ通電を行うものである。
【００７０】
回転数検出回路２７は、ブラシレスモータ１６のロータ回転数を検出するもので、例え
ばブラシレスモータ１６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相への通電時に発生する逆起電力をパルス信号
に変換し、このパルス信号を出力回路２９を介して電子制御ユニット２２に出力する。電
子制御ユニット２２は、回転数検出回路２７から入力されるパルス信号に基づいて各相の
切り替わり周期やロータ回転数を検出する。
【００７１】
電子制御ユニット２２は、この実施形態において、モータ制御専用のＥＣＵとせずに、
ＥＮＧ＿ＥＣＵ等の外部ＥＣＵを流用している。
【００７２】
この電子制御ユニット２２は、詳細に図示していないが、制御処理、演算処理を行うＣ
ＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、Ｅ
ＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等を含む構成とされる。
【００７３】
この電子制御ユニット２２は、前記したようにＥＮＧ＿ＥＣＵ等の外部ＥＣＵを流用す
る関係上、内燃機関に付設される各種のセンサ類の信号（内燃機関パラメータ：乗員の運
転状態、内燃機関の運転状態に応じた信号）に基づいて内燃機関の運転に関する各種の制
御を行う。
【００７４】
ここでは、前記電子制御ユニット２２が実行する各種の制御のうち、本発明に関係する
内燃機関の水温調節に関する制御のみを説明する。
【００７５】
要するに、この実施形態での冷却システムは、サーモスタット１０によって、冷却液が
所定温度未満のときに冷却液をラジエータ８内に通さずにバイパス通路９へ通過させる暖
機経路Ｘ１を確保する一方、冷却液が所定温度以上のときに冷却液をラジエータ８に通過
させる冷却経路Ｘ２を確保するようにしたうえで、電子制御ユニット２２が必要に応じて
ドライバユニット２１を介して電動式ウォーターポンプ７を駆動または停止させることに
より冷却液の循環流量を調節するようにしている。
【００７６】
具体的に、電子制御ユニット２２は、冷却システムでの冷却液循環の必要の有無を、例
えば内燃機関の回転数やアクセル開度等、内燃機関に作用する負荷および冷却液の温度に
基づいて認識し、当該認識結果に応じて、例えば図３（ａ）に示すようなデューティー指
令信号（電動式ウォーターポンプ７のブラシレスモータ１６を駆動させるための駆動指示
や、停止させるための停止指示を含む）をドライバユニット２１に与え、このドライバユ
ニット２１が、前記デューティー指令信号の入力に応答して、ブラシレスモータ１６に対
するＰＷＭ通電を行う。
【００７７】
ここで、制御装置２０による電動式ウォーターポンプ７の制御動作について、図４に示
すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００７８】
図４に示すフローチャートは、主として電子制御ユニット２２による動作を示しており
、一定周期毎にエントリーされる。
【００７９】
まず、ステップＳ１において、電動式ウォーターポンプ７の停止条件が成立したか否か
を判定する。なお、停止条件は、例えば内燃機関の回転数やアクセル開度等、内燃機関に
作用する負荷および冷却液の温度に基づいて設定される。
【００８０】
ここで、停止条件が成立していない場合には、前記ステップＳ１で否定判定して、この
フローチャートを抜けるが、停止条件が成立した場合には、前記ステップＳ１で肯定判定
して、続くステップＳ２に移行する。
【００８１】
このステップＳ２では、ブラシレスモータ１６の停止指示を示すデューティー指令信号
を出力するとともに、停止指示の出力時におけるブラシレスモータ１６のロータ回転数Ｎ
ｐを検出し、一時的に保存する。
【００８２】
なお、停止指示は、図３（ａ）に示すデューティー指令信号におけるデューティー比０
％を示す信号であり、起動指示は、図３（ａ）に示すデューティー指令信号におけるデュ
ーティー比０％を越える信号である。
【００８３】
続くステップＳ３において、停止指示後の経過時間Ｔｐを計測するタイマを起動してか
ら、続くステップＳ４において、予め実験に基づき作成してあるロータ回転数と惰性回転
時間との相関関係を表すマップデータに基づいて、前記ステップＳ２で保存したロータ回
転数Ｎｐに応じた基準の惰性回転時間Ｔａを読み出し、取り込む。
【００８４】
そもそも、電動式ウォーターポンプ７を停止させると、そのロータが図３（ｂ）に示す
ように惰性回転しながら回転数が徐々に低下することになる。このときの惰性回転時間は
、ブラシレスモータ１６の構成条件等によっておおむね一定となるから、回転停止時のロ
ータ回転数と惰性回転時間との相関関係を表すマップデータを事前に作成して、電子制御
ユニット２２の記憶装置内に保存することができる。
【００８５】
この後、ステップＳ５において、電動式ウォーターポンプ７の再起動条件が成立したか
否かを判定する。
【００８６】
ここで、再起動条件が成立していない場合には、前記ステップＳ５で否定判定して、こ
のフローチャートを抜けるが、再起動条件が成立した場合には、前記ステップＳ５で肯定
判定して、続くステップＳ６に移行する。
【００８７】
ステップＳ６では、前記ステップＳ３で起動したタイマによる計測結果としての惰性回
転時間Ｔｐが、前記ステップＳ４で取り込んだ基準の惰性回転時間Ｔａを上回ったか否か
を判定する。
【００８８】
ここで、Ｔｐ＞Ｔａが成立した場合、つまりブラシレスモータ１６のロータが停止した
ものと推定した場合には、前記ステップＳ６で肯定判定して、続くステップＳ７において
、ブラシレスモータ１６の駆動指示を示すデューティー指令信号を出力するとともに、ド
ライバユニット２１でブラシレスモータ１６への通電を行って電動式ウォーターポンプ７
を再起動させる。この後、このフローチャートを抜ける。
【００８９】
しかしながら、Ｔｐ≦Ｔａが成立した場合、つまりブラシレスモータ１６のロータが停
止していないものと推定した場合には、前記ステップＳ６で否定判定して、前記ステップ
Ｓ６の条件が成立するまで待つ。このように、ステップＳ６の条件が成立するまで前記ス
テップＳ７へ移行させないように遅延させることによって、電動式ウォーターポンプ７の
再起動を禁止しているのである。
【００９０】
ところで、上述した動作説明において、前記マップデータとする基準の惰性回転時間Ｔ
ａに関しては、図３（ｂ）に示す再起動禁止期間に相当する。但し、前記基準の惰性回転
時間Ｔａは、実際により得た惰性回転時間に図３（ｂ）に示す適宜のマージン時間αを加
算した値に設定することによって、ロータが完全停止する状態を確実に検出できるように
するのが好ましい。もちろん、前記マージン時間αを省いてもよい。
【００９１】
なお、上記実施形態において、ドライバユニット２１が、請求項３に記載の駆動手段と
して機能し、また、電子制御ユニット２２が、請求項３に記載の駆動手段以外の各手段と
して機能する。
【００９２】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、電動式ウォーターポンプ
７に備えるセンサレスタイプのブラシレスモータ１６のロータが惰性回転している間に、
再起動条件が成立しても、前記ロータが回転停止するまでの間、再起動させないようにし
ている。
【００９３】
これにより、センサレスタイプのブラシレスモータ１６を用いることによって低コスト
化ならびにコンパクト化を図るようにしている場合に発生しうる特有の不具合、つまりブ
ラシレスモータ１６をそのロータの惰性回転中に再起動するときに脱調する現象を回避す
ることが可能になる。
【００９４】
したがって、ブラシレスモータの脱調が発生していた従来例の場合とは異なり、脱調後
の回復処理を行う必要がなくなるから、再起動条件の成立時点から実際に起動させるまで
に要する時間を短縮することが可能になる。結果的に、冷却システムでの冷却液循環によ
る冷却液の温度調節を安定的に行うことが可能になる。
【００９５】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内およ
び当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げ
る。
【００９６】
（１）上記実施形態では、ブラシレスモータ１６の停止指示後にロータが停止したこと
を検出するために、停止指示時のロータ回転数と惰性回転時間との相関関係を表すマップ
データを用いることにより推定するようにした例を挙げているが、それ以外に、例えばウ
ォーターポンプ本体１５の冷却液吐出側の圧力を調べることによってロータの停止を検出
するように構成することも可能である。
【００９７】
この場合、例えば図５に示す冷却システムのように、電動式ウォーターポンプ７の冷却
液吐出側および冷却液導入側に、それぞれ圧力センサ１８，１９を設ける。
【００９８】
そして、電子制御ユニット２２は、例えば図６のフローチャートに示すように、まず、
ステップＳ１１において、電動式ウォーターポンプ７の停止条件が成立したか否かを判定
する。
【００９９】
なお、図６に示すフローチャートは、一定周期毎にエントリーされる。まず、前記の停
止条件は、例えば内燃機関の回転数やアクセル開度等、内燃機関に作用する負荷および冷
却液の温度に基づいて設定される。
【０１００】
ここで、停止条件が成立していない場合には、前記ステップＳ１１で否定判定して、こ
のフローチャートを抜けるが、停止条件が成立した場合には、前記ステップＳ１１で肯定
判定して、続くステップＳ１２に移行する。
【０１０１】
このステップＳ１２では、ブラシレスモータ１６の停止指示を示すデューティー指令信
号を出力するとともに、停止指示が出力されたときに圧力センサ１８，１９からの出力に
基づいて、電動式ウォーターポンプ７の冷却液吐出側および冷却液導入側の圧力Ｐｏｕｔ
，Ｐｉｎを検出し、一時的に保存する。
【０１０２】
続くステップＳ１３において、電動式ウォーターポンプ７の再起動条件が成立したか否
かを判定する。
【０１０３】
ここで、再起動条件が成立していない場合には、前記ステップＳ１３で否定判定して、
このフローチャートを抜けるが、再起動条件が成立した場合には、前記ステップＳ１３で
肯定判定して、続くステップＳ１４に移行する。
【０１０４】
ステップＳ１４では、前記ステップＳ１２で計測した実際の冷却液吐出側の圧力Ｐｏｕ
ｔが冷却液導入側の圧力Ｐｉｎと略同じであるか否かを判定する。ここではつまり、冷却
液吐出側の圧力Ｐｏｕｔが、冷却液導入側の圧力Ｐｉｎに所定の正負の誤差を加えた許容
範囲内に収まっているか否かを調べるようにしている。
【０１０５】
ここで、Ｐｏｕｔ≒Ｐｉｎが成立した場合、つまりブラシレスモータ１６のロータが停
止したものと判定した場合には、前記ステップＳ１４で肯定判定して、続くステップＳ１
５において、ブラシレスモータ１６の駆動指示を示すデューティー指令信号を出力すると
ともに、ドライバユニット２１でブラシレスモータ１６への通電を行って電動式ウォータ
ーポンプ７を再起動させる。この後、このフローチャートを抜ける。
【０１０６】
しかしながら、Ｐｏｕｔ≒Ｐｉｎが成立しない場合、つまりブラシレスモータ１６のロ
ータが停止していないものと判定した場合には、前記ステップＳ１４で否定判定して、前
記ステップＳ１４の条件が成立するまで待つ。このように、ステップＳ１４の条件が成立
するまで前記ステップＳ１５へ移行させないようにすることによって、電動式ウォーター
ポンプ７の再起動を禁止しているのである。
【０１０７】
この実施形態の場合も、上記実施形態と同様に、ブラシレスモータ１６が、停止後の再
起動時に脱調する現象を回避することが可能になる。
【０１０８】
（２）上記実施形態では、ブラシレスモータ１６が停止指示されてからロータが自然停
止するのを待つようにした例を挙げているが、本発明は、それに限定されず、上記実施形
態に対して、例えばロータに制動力を付与させるようにして強制的に停止させるようにす
る処理を加える形態とすることも可能である。
【０１０９】
まず、第１の実施形態としては、ブラシレスモータ１６の停止条件が成立したときに、
例えばブラシレスモータ１６としての３相ブラシレスモータの１相のみに連続通電を行う
ようにすることが考えられる。
【０１１０】
具体的に、電子制御ユニット２２は、停止条件が成立したときに、３相ブラシレスモー
タの１相のみに連続通電を行うための駆動指示となるデューティー指令信号を生成して、
ドライバユニット２１に出力する。このドライバユニット２１は、入力されたデューティ
ー指令信号に基づいて、３相ブラシレスモータの１相のみに連続通電を行うように機能す
る。
【０１１１】
この場合、連続通電の対象となる１相のステータ巻線で発生する磁力が、ブラシレスモ
ータ１６のロータの磁石を引き寄せて拘束しようとするから、その拘束力がロータの回転
抵抗となり、ロータに制動力が付与されることになる。
【０１１２】
また、第２の実施形態としては、例えば図７（ａ）のタイムチャートに示すように、ブ
ラシレスモータ１６の停止条件が成立したとき、まず、電子制御ユニット２２により、通
常の駆動指示の場合より低いデューティー比とする減速指示を出力させてから、停止指示
を出力させる形態とすることができる。
【０１１３】
この場合、図７の（ｂ）に示すように、電動式ウォーターポンプ７の回転数、つまりブ
ラシレスモータ１６のロータ回転数が段階的に低下することになって、ロータに制動力が
付与されることになる。
【０１１４】
ところで、この場合、停止条件が成立してから駆動指示を出力するまでの期間が、図７
（ｂ）に示す再起動禁止期間に相当する。図７（ｂ）では、例えばドライバユニット２１
の回転数検出回路２７の出力に基づいてロータが回転停止したと判定した時点から適宜の
マージン時間αが経過してから駆動指示を出力させるようにしている。
【０１１５】
このようないずれの形態でも、電動式ウォーターポンプ７の停止後における惰性回転時
間を短くすることができる。そのため、例えば惰性回転中に再起動条件が成立しても、再
起動を禁止する期間（または遅延期間）を短くできて、実際に再起動させるまでに要する
時間を短縮することが可能になる。
【０１１６】
（３）上記（２）に示す実施形態では、例えばロータに制動力を付与させる手段として
ブラシレスモータ１６の制御形態を工夫するようにした例を挙げているが、本発明は、そ
れに限定されず、例えば図示していないが、例えば電動式ウォーターポンプ７の冷却液導
入側に、電動式流量制御弁を設けるようにするとともに、ブラシレスモータ１６の停止指
示を受けたときに、前記電動式流量制御弁の開度を絞るか、あるいは全閉にさせる形態と
することも可能である。
【０１１７】
この場合、電動式流量制御弁の開度を絞るか、あるいは全閉とすると、ウォーターポン
プ本体１５のポンプ軸（図示省略）に設けられるフィン（図示省略）に、冷却液による慣
性力が作用しなくなるので、前記ポンプ軸に一体とされるブラシレスモータ１６のロータ
に制動力が付与されることになる。
【０１１８】
このような形態でも、電動式ウォーターポンプ７の停止後における惰性回転時間を短く
することができる。そのため、惰性回転中に再起動条件が成立しても、再起動を禁止させ
る期間（または遅延期間）を短くできて、実際に再起動させるまでに要する時間を短縮す
ることが可能になる。
【０１１９】
（４）上記実施形態では、本発明の電動式ウォーターポンプ７の使用対象となる冷却シ
ステムについて、図１に示すようにバイパス通路９を設けた構成にした例を挙げているが
、本発明は、それに限定されず、バイパス通路９を無くした形態として実施することも可
能である。また、図１に示したサーモスタット１０の代わりに、電動式の開閉弁や流量制
御弁等とすることも可能である。
【０１２０】
（５）上記実施形態では、ブラシレスモータ１６としてデルタ結線した３相ブラシレス
モータを例に挙げているが、本発明は、それに限定されず、例えばスター結線として実施
することも可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
３      シリンダブロック側のウォータージャケット
４      シリンダヘッド側のウォータージャケット
５      ラジエータ通路
６      ヒータ通路
７      電動式ウォーターポンプ
１０      サーモスタット
１５      ウォーターポンプ本体
１６      電動式ウォーターポンプに備えるブラシレスモータ
２０      制御装置
２１      ドライバユニット
２２      電子制御ユニット
【図１】
2010209918.tif 000003
【図２】
2010209918.tif 000004
【図３】
2010209918.tif 000005
【図４】
2010209918.tif 000006
【図５】
2010209918.tif 000007
【図６】
2010209918.tif 000008
【図７】
2010209918.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプの制御装置であって、
前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプの３相ブラシレスモータを必要に応じて駆動または停止させるためのデューティー指令信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段からのデューティー指令信号に応答して前記ブラシレスモータへの通電または通電停止を行う駆動手段と、
前記信号出力手段の停止指示から前記ブラシレスモータのロータが回転停止するまでに、再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止するまで前記信号出力手段による駆動指示を示すデューティー指令信号の出力を遅延させる管理手段とを含み、
前記管理手段は、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、まず、前記通常の駆動指示を示すデューティー指令信号より低いデューティー比とする減速指示を出力させてから、停止指示を出力させる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記ロータの回転停止を検出する回転停止検出手段をさらに含み、
この回転停止検出手段は、前記電動式ウォーターポンプの吐出側圧力に基づいて回転停止を検出するものとされる、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動式ウォーターポンプの制御装置において、
前記管理手段は、前記内燃機関の負荷や前記冷却液の温度に基づいて、前記停止条件や再起動条件の成立の有無判定を行うとともに、前記信号出力手段によるデューティー指令信号の出力タイミングを制御する、ことを特徴とする電動式ウォーターポンプの制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、内燃機関とラジエータとの間で冷却液を循環させる電動式ウォーターポンプの制御装置であって、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプの３相ブラシレスモータを必要に応じて駆動または停止させるためのデューティー指令信号を出力する信号出力手段と、前記信号出力手段からのデューティー指令信号に応答して前記ブラシレスモータへの通電または通電停止を行う駆動手段と、前記信号出力手段の停止指示から前記ブラシレスモータのロータが回転停止するまでに、再起動条件が成立したとき、前記ロータが回転停止するまで前記信号出力手段による駆動指示を示すデューティー指令信号の出力を遅延させる管理手段とを含み、前記管理手段は、停止条件が成立したときに、前記信号出力手段により、まず、前記通常の駆動指示を示すデューティー指令信号より低いデューティー比とする減速指示を出力させてから、停止指示を出力させる、ことを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この構成によれば、電動式ウォーターポンプのモータとして、センサレスタイプの３相ブラシレスモータを用いることによって低コスト化ならびにコンパクト化を図る場合に発生しうる特有の不具合、つまりブラシレスモータを、そのロータの回転中に再起動するときに脱調する現象を回避することが可能になる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
つまり、前記電動式ウォーターポンプに備えるセンサレスタイプの３相ブラシレスモータのロータが回転している間に、再起動条件が成立しても、前記ロータが回転停止するまでの間、再起動処理を実行させないようにしているから、ブラシレスモータが脱調することがない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
しかも、前記ブラシレスモータの停止が指示されたときに、前記通常の駆動指示を示すデューティー指令信号より低いデューティー比とする減速指示することで前記ロータに制動力を付与しているから、駆動手段はブラシレスモータのステータ巻線に減速指示に対応する通電を行うことになり、そのため、ロータの回転数が強制的に低下されるようになる。この減速指示の後で停止指示が出力されることによって、当該停止指示からのロータの回転時間が短くなる。これにより、ブラシレスモータの停止条件が成立してからロータの回転が停止するまでの時間を短縮することが可能になる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明は、センサレスタイプの３相ブラシレスモータを備える電動式ウォーターポンプの制御装置において、前記ブラシレスモータの停止指示からロータが回転停止するまでに、再起動条件が成立したときに、ブラシレスモータの脱調を回避することが可能になる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、本発明によれば、前記ブラシレスモータの停止が指示されたときに、減速指示することで前記ロータに制動力を付与しているから、前記ブラシレスモータの停止条件が成立してからロータの回転が停止するまでの時間を短縮することが可能になる。そのため、ブラシレスモータの停止指示から実際の再起動までに要する時間を可及的に短縮することが可能になる。これらのことにより、内燃機関の冷却液の温度調節を安定して行うことが可能になるから、冷却システムの信頼性向上に貢献できるようになる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
なお、上記実施形態において、ドライバユニット２１が、請求項に記載の駆動手段として機能し、また、電子制御ユニット２２が、請求項に記載の駆動手段以外の各手段として機能する。