(57)【要約】【課題】発熱を監視する専用のセンサを必要とすることなく、電流が急に変化する等の過渡的な状態に追従でき、本来要求される製品としての能力を発揮することができる電動モータの制御装置を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】電動ポンプを駆動させるブラシレスモータの電機子巻線の三相の端子に、パルス幅変調制御によりデューティ比をスイッチング素子の開閉によって可変に制御した電源電圧を供給するインバータ回路と、ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ生成回路と、パルス幅変調信号に基づく通電制御信号をインバータ回路に送出するインバータ制御装置と、パルス幅変調制御によりスイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超えるパルス幅変調信号の所定デューティ比を超えるとき、パルス幅変調信号のデューティ比を１００％とする発熱制御部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相の電機子巻線を有するステータおよび磁極対を有するロータを備え電動ポンプを駆動させるブラシレスモータの前記電機子巻線の三相の端子に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比をスイッチング素子の開閉によって可変に制御した電源電圧を供給するインバータ回路と、
前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ生成回路と、
前記パルス幅変調信号に基づく通電制御信号を前記インバータ回路に送出するインバータ制御装置と、
前記パルス幅変調制御により前記スイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超える前記パルス幅変調信号の所定デューティ比を超えるとき、前記パルス幅変調信号のデューティ比を１００パーセントとする発熱制御部と、
を備える電動ポンプの駆動制御装置。
【請求項２】
三相の電機子巻線を有するステータおよび磁極対を有するロータを備え電動ポンプを駆動させるブラシレスモータの前記電機子巻線の三相の端子に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比をスイッチング素子の開閉によって可変に制御した電源電圧を供給するインバータ回路と、
前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ生成回路と、
前記パルス幅変調信号に基づく通電制御信号を前記インバータ回路に送出するインバータ制御装置と、
前記パルス幅変調制御により前記スイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超える前記パルス幅変調信号の第１所定デューティ比を超えるとき、前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号より大きいデューティ比とし、前記パルス幅変調信号の通電間隔を間欠的にする発熱制御部と、
を備える電動ポンプの駆動制御装置。
【請求項３】
前記発熱制御部は、前記第１所定デューティ比を超え、かつ該第１所定デューティ比より大きい第２所定デューティ比以下のときに、前記パルス幅変調信号の通電間隔を間欠的にする電動ポンプの駆動制御装置。
【請求項４】
前記発熱制御部が、前記インバータ制御装置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプの駆動制御装置。
【請求項５】
前記発熱制御部が、前記電動ポンプの駆動制御装置を含む複数の制御装置を統括する上位統括制御装置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電動ポンプの駆動を制御する駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される冷却用のウォータポンプや燃料ポンプなどの電動ポンプは、電子スイッチを介してバッテリに接続され、電子スイッチが所定の周波数、及び所定のデューティ比のＰＷＭ信号で駆動することにより制御された電力が供給されて回転駆動する。
【０００３】
電子スイッチに使用されるスイッチング素子が色々な原因で発熱することがあり、この発熱によって、スイッチング素子自体の故障の原因となったり、発熱に電力が消費されることから出力が低下したりするため、発熱を防ぐための制御が重要である。
【０００４】
そのような、スイッチング素子の発熱を防止する制御装置として、特許文献１には、スイッチング素子に異常に高い温度が検出されると、温度異常状態か判断し、温度異常状態である場合に、スイッチング素子の電力損失が低減するような制御を、制御手段で実行することが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、モータがロックした場合に、ＰＷＭ信号の周波数をより低い周波数に変更し、デューティ比をより小さいデューティ比に変更する制御を行なう。これによって、ロック時にモータに流れる電流を低減し、発熱を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６１１８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の制御装置では、スイッチング素子（電流駆動素子）の温度を温度センサで監視し、温度異常状態であると判定した場合に、保護回路によってスイッチング素子の電力損失が低減するような制御を実行する。このように、特許文献１のものでは温度センサを必要とするためコストが上昇し、また、温度センサによる温度の検出とスイッチング素子の熱の発生との間には温度伝達のタイムラグがあるため、電流が急に増える等の過渡的な状態には追従できず、スイッチング素子にダメージを与える可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２の制御装置では、スイッチング素子（トランジスタ）に流れる電流を電流センサ（電流検出部）によって検出し、検出された電流値と閾値電流値との比較によりモータのロック状態が検出されると、ＰＷＭ信号の周波数を低下させるとともに、ＰＷＭ信号のデューティ比を低下させ、この状態でスイッチング素子を駆動させることでトランジスタの発熱量を低減させる。そのため、スイッチング素子を流れる電流を監視する電流センサが必要であり、製造コストが上昇する。また、このように電流値が閾値を超えたところで、ＰＷＭ信号の周波数を低下させ、ＰＷＭ信号のデューティ比を低下させること（出力を絞ること）で、発熱を抑えるので、本来要求される製品としての能力を発揮できないおそれがある。
【０００９】
また、このように電動ポンプの出力をコントロールするのに、一般的にＰＷＭ信号による制御が行われている。しかし、ＰＷＭ信号による制御では、スイッチング素子のオン・オフ時のスイッチング発熱（スイッチング損失）が大きく、スイッチング素子がオン状態にあるときに生じる導通発熱（導通損失）と併せると、図１０に示すように、フル通電（デューティ比１００％）時よりもスイッチング素子の発熱が増大し、大きな無駄を生じていた。
【００１０】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、発熱を監視する専用のセンサを必要とすることなく、電流が急に変化する等の過渡的な状態に追従でき、本来要求される製品としての能力を発揮することができる電動モータの制御装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する請求項１に係る発明の構成上の特徴は、三相の電機子巻線を有するステータおよび磁極対を有するロータを備え電動ポンプを駆動させるブラシレスモータの前記電機子巻線の三相の端子に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比をスイッチング素子の開閉によって可変に制御した電源電圧を供給するインバータ回路と、前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ生成回路と、前記パルス幅変調信号に基づく通電制御信号を前記インバータ回路に送出するインバータ制御装置と、前記パルス幅変調制御により前記スイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超える前記パルス幅変調信号の所定デューティ比を超えるとき、前記パルス幅変調信号のデューティ比を１００パーセントとする発熱制御部と、
を備える電動ポンプの駆動制御装置とすることである。
【００１２】
これによると、予め設定された閾値温度に対応するパルス幅変調信号の所定デューティ比を超えるとき、パルス幅変調信号のデューティ比が１００パーセントに制御されるので、パルス幅変調信号に基づくスイッチング素子のスイッチング時のオン・オフ動作を停止させ、スイッチング時に生じるスイッチングロスに基づくスイッチング発熱の発生を防止することができる。スイッチング素子の継続するオン状態による導通発熱は生じるが、スイッチング発熱に比較して、導通発熱は小さいため、スイッチング素子に生じる発熱の全体量を減少することができる。
【００１３】
また、予めスイッチング素子に発生する温度と、デューティ比との関係を把握し、閾値温度と設定し、温度センサを使用することなくスイッチング素子に発生する熱の抑制を行なうので、発熱と熱の検出のタイムラグを生じることなく、電流が急に変化する等の過渡的状況においても、追従してスイッチング素子に発生する熱の抑制を行なうことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、三相の電機子巻線を有するステータおよび磁極対を有するロータを備え電動ポンプを駆動させるブラシレスモータの前記電機子巻線の三相の端子に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比をスイッチング素子の開閉によって可変に制御した電源電圧を供給するインバータ回路と、前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ生成回路と、前記パルス幅変調信号に基づく通電制御信号を前記インバータ回路に送出するインバータ制御装置と、前記パルス幅変調制御により前記スイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超える前記パルス幅変調信号の第１所定デューティ比を超えるとき、前記ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号より大きいデューティ比とし、前記パルス幅変調信号の通電間隔を間欠的にする発熱制御部と、を備える電動ポンプの駆動制御装置とすることである。
【００１５】
これによると、スイッチング素子に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超えるパルス幅変調信号の第１所定デューティ比を超えるとき、ブラシレスモータの負荷に応じたデューティ比のパルス幅変調信号より大きいデューティ比とし、パルス幅変調信号の通電間隔を大きいデューティ比のものと小さいデューティ比のものを間欠的に繰り返して制御するので、ブラシレスモータに要求される出力に沿った制御を実行できる。また、小さいデューティ比状態において導通発熱の発生を抑制することができる。なお、前記小さいデューティ比のパルス幅変調信号には、デューティ比が０％のもの（停止状態）を含むものである。
【００１６】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記発熱制御部は、前記第１所定デューティ比を超え、かつ該第１所定デューティ比より大きい第２所定デューティ比以下のときに、前記パルス幅変調信号の通電間隔を間欠的にする電動ポンプの駆動制御装置とすることである。
【００１７】
これによると、第１所定デューティ比より大きい第２所定デューティ比の状態においては、オン状態の比率が極めて大きいため、オン・オフ切替えの過渡時間が短く、オン位置からオフ位置まで下がりきれない分だけスイッチング発熱（スイッチング損失）が減少する。
これにより、第１所定デューティ比より小さい導通発熱が小さい状態、第２所定デューティ比より大きいスイッチング発熱の小さい状態、及び要求出力に応じた間欠制御を行なう状態に、ＰＷＭ信号による制御を切替えて行なうことで、スイッチング素子の発熱を抑制するとともに、電動ポンプとしての要求出力に応じた制御をおこなうことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、前記発熱制御部が、前記インバータ制御装置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプの駆動制御装置とすることである。
【００１９】
これによると、発熱制御部が電動ポンプのインバータ制御装置に設けられているので、電動ポンプの駆動制御装置単体で、スイッチング素子における発熱を抑制することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、前記発熱制御部が、前記電動ポンプの駆動制御装置を含む複数の制御装置を統括する上位統括制御装置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプの駆動制御装置とすることである。
【００２１】
これによると、発熱制御部が上位統括制御装置に設けられ、上位統括制御装置により発熱制御が実行されるので、電動ポンプ駆動制御装置自体は安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態の電動ポンプの駆動制御装置および制御対象となる電動モータを含む全体構成を説明する図である。
【図２】電動ポンプの構造を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態における発熱制御の処理フローを示すフローチャートの図である。
【図４】電動ポンプの出力に応じて要求されるデューティ比とインバータ制御装置から出力されるデューティ比の関係を示すグラフである。
【図５】デューティ比５０％をデューティ比１００％に切替えて出力する状態を表わす図である。
【図６】第２実施形態における発熱制御の処理フローを示すフローチャートの図である。
【図７】出力されるデューティ比と、スイッチング素子の発熱の状態を示す図である。
【図８】デューティ比８０％とデューティ比４０％とを間欠的に切替えて出力する状態を表わす図である。
【図９】第２所定デューティ比（９０％）以上におけるオンからオフに切替わる時間より早く再びオン状態となるＰＷＭ信号の状態を表わす図である。
【図１０】従来のＰＷＭ制御における出力と出力に対応するスイッチング素子の発熱状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施例１）
本発明の第１の実施形態の電動ポンプの駆動制御装置について、図１および図２を参考にして以下に説明する。本実施形態の電動ポンプ６を駆動させる電動モータ９として、センサレスブラシレスモータを使用した。図１は、実施形態の電動モータ９の駆動制御装置１および制御対象となる電動モータ９を含む全体構成を説明する図である。駆動制御装置１はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御（以降はパルス幅変調をＰＷＭと略記）により電源電圧のデューティ比を可変とするインバータ回路２を用いて電動モータ（センサレスブラシレスモータ）９を駆動させる装置である。電動モータ９は、Ｙ結線された三相の電機子巻線９２，９３，９４を有するステータ９１および磁極対を有するロータ９６（図２参照）を備え、ロータ９６の回転位置を検出するセンサを備えていない。ステータ９１にはＵ相端子９５Ｕ、Ｖ相端子９５ＶおよびＷ相端子９５Ｗが設けられている。
【００２４】
駆動制御装置１は、インバータ回路２、位置検出回路３、インバータ制御装置４（発熱制御部４０を含む）、ＰＷＭ生成回路５より構成される。インバータ回路２の入力端子２１および接地端子Ｅには直流電源装置７（図２参照）が接続され、電源電圧Ｖｃｃが供給されるようになっている。また、駆動制御装置１は、エンジン回転数制御装置（図略）や変速装置（図略）の変速制御装置等の車両に搭載された制御装置を統括する上位統括制御装置５０に連設されている。
インバータ回路２は、図１に示すように、三相ブリッジ回路で構成されている。詳述すると、入力端子２１と接地端子Ｅとの間に、Ｕ相電源側スイッチング素子２２ＵとＵ相接地側スイッチング素子２３Ｕとが直列接続され、両素子２２Ｕ、２３Ｕ間にＵ相出力端子２４Ｕが設けられている。同様に、Ｖ相電源側スイッチング素子２２ＶとＶ相接地側スイッチング素子２３Ｖとの間にＶ相出力端子２４Ｖが設けられ、Ｗ相電源側スイッチング素子２２ＷとＷ相接地側スイッチング素子２３Ｗとの間にＷ相出力端子２４Ｗが設けられている。各スイッチング素子２２Ｕ〜２２Ｗ、２３Ｕ〜２３Ｗには、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることができ、通電制御信号ＳＣにより導通状態および遮断状態に切り替え制御できるように構成される。各相出力端子２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗはそれぞれ、電源線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗによりステータの各相端子９５Ｕ，９５Ｖ，９５Ｗに接続されている。
【００２５】
インバータ回路２の各スイッチング素子２２Ｕ〜２２Ｗ、２３Ｕ〜２３Ｗの開閉制御により、ステータ９１の各相端子９５Ｕ，９５Ｖ，９５Ｗは３つの状態をとる。この３つの状態は、各相で同様であるので、Ｕ相端子９５Ｕを例に説明する。Ｕ相端子９５Ｕは、Ｕ相電源側スイッチング素子２２Ｕが導通状態で、Ｕ相接地側スイッチング素子２３Ｕが遮断状態のとき、電源電圧Ｖｃｃに拘束され、Ｕ相電源側スイッチング素子２２Ｕが遮断状態で、Ｕ相接地側スイッチング素子２３Ｕが導通状態のときにゼロ電圧に拘束され、Ｕ相電源側スイッチング素子２２ＵおよびＵ相接地側スイッチング素子２３Ｕがともに遮断状態のときハイインピダンス状態となる。
【００２６】
ハイインピダンス状態のＵ相端子９５Ｕには、誘起電圧ＶＵｉが誘起される。このＵ相の誘起電圧ＶＵｉは、Ｕ相端子９５Ｕと中性点Ｎとの間の電機子巻線９２にロータ９６の磁極対からの磁束が鎖交することで発生する。従って、Ｕ相の誘起電圧ＶＵｉは、電機子巻線９２とロータ９６との位置関係に依存して変化し、回転位置を検出する指標となりえる。
【００２７】
位置検出回路３は、三相の合成抵抗３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ、比較器（オペアンプ）３４、および位置検出部３７で構成されている。三相の合成抵抗３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗは、抵抗値Ｒが互いに等しく、それぞれ各相の電源線２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗと共通の合成点３２はＹ結線中性点になっている。後述するように、合成点３２にはステータの各相端子９５Ｕ、９５Ｖ、９５Ｗの誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉを合成した合成電圧Ｖｍｉｘが発生する。合成点３２は、比較器３４の正側入力端子＋に接続されて、合成電圧Ｖｍｉｘが入力される。
【００２８】
一方、比較器３４の負側入力端子−には、Ｙ結線された三相の電機子巻線９２，９３，９４の中性点に接続される。即ち、Ｕ相端子９５Ｕと中性点９５Ｎの間にＵ相電機子巻線９２が接続され、同様に、Ｖ相端子９５Ｖと中性点９５Ｎの間にＶ相電機子巻線９３、Ｗ相端子９５Ｗと中性点９５Ｎの間にＷ相電機子巻線９４が接続されている。そして、中性点９５Ｎがモータ９の外部に引き出されて、比較器３４の負側入力端子−に接続されている。中性点に発生する中性点電圧ＶＮは、例えば、Ｕ相端子９５Ｕがハイインピダンス状態、Ｖ相端子９５Ｖがゼロ電圧拘束状態、Ｗ相端子９５ＷがＰＷＭ制御状態であると、電源電圧Ｖｃｃが、Ｗ相端子９５ＷとＶ相端子９５Ｖの間に供給される。Ｗ相電機子巻線９４及びＶ相電機子巻線９３が通電され、中性点９５Ｎに発生する中性点電圧ＶＮは電源電圧Ｖｃｃの半分、即ち中間レベル値ＶＭに一致する。この電源電圧Ｖｃｃの半分に一致する中間レベル値ＶＭが基準電圧として、比較器３４の負側入力端子−に入力される。比較器３４は、正側入力端子＋に入力された合成電圧Ｖｍｉｘを負側入力端子−の中間レベル値ＶＭと大小比較して出力信号を出力する。つまり、比較器３４の出力端子３５で、合成電圧Ｖｍｉｘが中間レベル値ＶＭよりも小さいと位置信号はローレベルＬとなり、合成電圧Ｖｍｉｘが中間レベル値ＶＭ以上になると、位置信号はハイレベルＨになる。比較器３４の出力端子３５は、位置検出部３７に接続されて、位置信号が入力される。
【００２９】
位置検出部３７は、ＰＷＭ信号ＳＰの立下り位相で動作する。位置検出部３７は、比較器３４の位置信号を入力し、ローレベルＬとハイレベルＨの変化のタイミングをもってロータ９６の基準回転位置を検出する。また、複数個の基準回転位置を検出した時間差から、ロータ９６の回転速度を検出する。
【００３０】
ＰＷＭ生成回路５は、矩形状のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）ＳＰを生成する回路である。ＰＷＭ信号ＳＰのＰＷＭ周波数は、固定値あっても可変に制御されてもよい。ＰＷＭ信号ＳＰのデューティ比は、例えば、インバータ制御装置４（又は上位統括制御装置５０等）からの支持に従う。ＰＷＭ生成回路５で生成されたＰＷＭ信号ＳＰはインバータ制御装置４に送出される。
【００３１】
インバータ制御装置４は、上位統括制御装置５０からの出力（モータ回転数又は電力）要請によって、出力に必要なＰＷＭ信号ＳＰの生成をＰＷＭ生成回路５に実行させる。電動モータ９の出力（モータ回転数或いは電力）と対応するデューティ比との関係を予め把握しておく。例えば、電動モータ９の負荷のイナーシャが一定の場合、モータ回転数を増加するためにデューティ比を増やすという正の相関関係を予め求めておく。また、位置検出回路３における位置検出部３７で検出したロータの基準回転位置および回転速度の信号を取得し、上位統括制御装置５０から要求されるモータ回転数との誤差分を修正したデューティ比及び周波数のＰＷＭ信号ＳＰの生成をＰＷＭ生成回路５に生成させる。そして、ＰＷＭ生成回路５からＰＷＭ信号ＳＰを取得する。インバータ制御装置４は、取得した信号に従いインバータ回路２の各スイッチング素子２２Ｕ〜２２Ｗ，２３Ｕ〜２３Ｗを開閉制御する通電制御信号ＳＣを設定して送出する。これにより、各相端子９５Ｕ，９５Ｖ，９５Ｗの通電時間帯およびオンデューティ期間が制御され、電動モータ９の回転数が制御される。
【００３２】
また、インバータ制御装置４は、発熱制御部４０を有している。発熱制御部４０は、ＰＷＭ信号ＳＰにおけるデューティ比とスイッチング素子２２Ｕ等に生じる温度との関係を、例えばマップデータとして記憶するメモリを有し、閾値温度に対応する第１所定デューティ比（例えば５０％）、スイッチング発熱（スイッチング損失）が減少する第２所定デューティ比（例えば９０％）が記憶され、電動モータ９に要求される出力に対応するデューティ比の値を、第１所定デューティ比の値または第２所定デューティ比の値と比較する演算部と、ＰＷＭ生成回路５から送出されたＰＷＭ信号ＳＰを、演算部の結果に基づき、通電制御信号ＳＣにおける各相端子９５Ｕ等の通電時間帯、オンデューティ期間を変更する変更制御部とを有している。
【００３３】
本実施形態における電動ポンプ６は、例えば車両のエンジン８の冷却水を送り出す電動ポンプ（ウォータポンプ）６であり、図２に示すように、この電動ポンプ６は、遠心ポンプであるポンプ部６０とポンプ部６０を駆動するための電動モータ９と、電動モータ９の駆動を制御するいずれも前述のインバータ回路２と、インバータ回路２の切り替え動作を制御するインバータ制御装置４とを備える。
【００３４】
モータ部（電動モータ９）は、前述したようにモータを構成するロータ９６とステータ９１とを有する。ステータ９１における各相の電機子巻線９２，９３，９４が回転磁界を形成し、ロータ９６における磁極対はこの回転磁界と相互作用して回転する。ステータ９１はロータ９６を収めるロータ室を形成するハウジング６１内に設けられ、ロータ９６はハウジング６１内に固定的に設けられたポンプシャフト６２に回転可能に支持されている。
【００３５】
ポンプ部６０（電動ポンプ６に対応）は、インペラ６３とインペラ６３を覆うポンプカバー６４を有する。インペラ６３はロータ９６と一体に回転可能にポンプシャフト６２に支持されている。インペラ６３はポンプシャフト６２が通る中心穴を有するボス部６５と、ボス部６５と一体の、又はボス部６５に固定された円板形状の後面シュラウド６６から前方に向けて立設された羽根６７を有する。ポンプカバー６４は、インペラ６３の中心部分に対向する位置に設けられた吸い込み管６８を構成する。
【００３６】
ハウジング６１には外壁に放熱フィン６９が設けられ、ハウジング６１内の放熱フィン６９近傍には電動ポンプ６の駆動制御装置１を構成する基板７０が設けられている。基板７０には、直流電源装置７、インバータ回路２、およびマイコン７１が組み付けられている。マイコン７１にはインバータ制御装置４及びＰＷＭ生成回路５を含んでいる。
【００３７】
電動ポンプ６は、図略のリザーバタンクに貯留された冷却水を冷却菅（図略）を介してエンジン８に向けて圧送し、エンジン８および排熱交換器（図略）において、冷却水がエンジン８からの排熱を吸収し、排熱を吸収した冷却水がラジエータ（図略）を介することで放熱可能に構成されている。
【００３８】
次に、上述のように構成された第１の実施形態における電動ポンプの駆動制御装置１の作動について、図面に基づき以下に説明する。
本実施形態の電動ポンプの駆動制御装置１では、電動ポンプ６の電動モータ９に要求される出力（電力又はモータ回転数）に応じて、ＰＷＭ生成回路５によって生成されたＰＷＭ信号のデューティ比（ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ）が増減される。電動モータ９には、エンジン回転数の増減に応じて、冷却に必要な出力が要求される。また、要求出力（電力又はモータ回転数）とＰＷＭ信号のデューティ比との関係は、予め把握され例えばマップデータとして前述のようにインバータ制御装置４内のメモリに記憶される。
【００３９】
また、インバータ回路２のスイッチング素子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗ、２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗには、いずれかのスイッチング素子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗ、２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗがオン状態にあるときに抵抗が存在し、電流が流れることにより発生する導通発熱（導通損失）と、スイッチング素子がオフからオン、オンからオフへ変化する過渡状態において、スイッチング素子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗ、２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗに電圧が掛かった状態で電流が流れることによって発生するスイッチング発熱（スイッチング損失）とが生じる。これらの導通発熱とスイッチング発熱とによって、スイッチング素子２２Ｕ等に生じる温度について閾値温度を予め定め、その閾値温度を超えるデューティ比（所定デューティ比、第１所定デューティ比）の値を、予め発熱制御部のメモリに記憶させておく。そして、モータの回転数の上昇に伴ってＰＷＭ生成回路５より生成されるＰＷＭ信号のデューティ比の変化を、発熱制御部４０において検出する。
【００４０】
車両のエンジン８の始動により、図３に示すように、エンジン８を冷却するための冷却液を送出する電動ポンプ（ウォータポンプ）６が始動し、電動ポンプ６を駆動させる電動モータ９の発熱制御が開始される（ステップ１０１、以下Ｓ１０１と略記する）。エンジン回転数が上昇するに伴って、図４に示すように、電動モータ９における要求ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ（デューティ比）も上昇していく。そして、発熱制御部４０は、要求デューティ比が、予め設定された閾値温度に対応する第１所定デューティ比（例えば５０％）であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００４１】
第１所定デューティ比であると判定した場合には、ステップ１０３に移行し、要求デューティ比が、さらに大きい値であるとスイッチング発熱が少なくなる第２所定デューティ比（例えば９０％）以下であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００４２】
要求デューティ比が第２所定デューティ比以下であると判定した場合、ステップ１０４へ移行し、図４に示すように、発熱制御部４０は、ポンプの出力要求に応じたデューティ比を１００％とする通電制御信号ＳＣに切替え、インバータ制御装置４よりインバータ回路２に送出する（Ｓ１０４）。
【００４３】
次に、ポンプ出力指示に応じた要求デューティ比に変更があるか否かを判定する（Ｓ１０５）。要求デューティ比に変更があると判断した場合、ステップ１０１に戻って、最初から発熱制御を繰り返す。ステップ１０５において、要求デューティ比に変更が無いと判断した場合には、ステップ１０４に戻って、デューティ比を１００％とする状態を継続する。
【００４４】
ステップ１０２において第１所定デューティ比以下であると判断された場合、およびステップ１０３において第２所定デューティ比以上であると判断された場合は、ステップ１０６に移行し、指示されたポンプ出力に応じたデューティ比のＰＷＭ信号ＳＰにもとづく通電制御信号ＳＣをインバータ制御装置４からインバータ回路２に送出する。次に、ポンプ出力指示に応じた要求デューティ比に変更があるか否かを判定する（Ｓ１０７）。
【００４５】
要求デューティ比に変更があると判断した場合、ステップ１０１に戻って、最初から発熱制御を繰り返す。
ステップ１０７において、要求デューティ比に変更が無いと判断した場合には、ステップ１０６に戻って、指示されたポンプ出力に応じたデューティ比とする状態を継続する。
【００４６】
この発熱制御において、導通発熱よりもスイッチング発熱の方が大きいため、デューティ比が１００％とするＰＷＭ信号で制御しても、全体としてスイッチング素子２２Ｕ等の発熱を減少させることができる。この制御によって、電動ポンプ６に要求される出力を下げることもないので、本来要求される電動ポンプ６としての能力を損なうことがない。また、予めデューティ比と発生する温度の関係を把握して閾値温度を設定しおり、温度センサを使用することなくスイッチング素子に発生する熱の抑制を行なうので、電流が急に変化する等の過渡的な状況にも追従して制御することができる。
【００４７】
上記により明らかなように、予め設定された閾値温度を超えるＰＷＭ信号ＳＰの所定デューティ比（５０％）を超えるとき、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％に制御されるので、ＰＷＭ信号ＳＰに基づくスイッチング素子２２Ｕ等のスイッチング時のオン・オフ動作を停止させ、スイッチング時に生じるスイッチングロスに基づくスイッチング発熱の発生を防止することができる。スイッチング素子の継続するオン状態による導通発熱は生じるが、スイッチング発熱に比較して、導通発熱は小さいため、スイッチング素子に生じる発熱の全体量を抑制することができる。
【００４８】
また、発熱制御部４０が電動ポンプ６のインバータ制御装置４に設けられているので、電動ポンプの駆動制御装置１単体で、スイッチング素子２２Ｕ等における発熱を抑制することができる。
【００４９】
なお、本実施形態において、第２所定デューティ比（９０％）以下か否かを判定したが、この判定ステップ（ステップ１０３）は必須ではなく、第１所定デューティ比（５０％）を超えるときにデューティ比を１００％にしてもよい。
【００５０】
(実施例２)
次に、本発明の第２の実施形態の電動ポンプの駆動制御装置について、図６〜図９を参考にして説明する。本実施形態の電動ポンプ６および電動ポンプ６の駆動を制御する駆動制御装置１の構成は、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。本実施形態では、インバータ回路２のスイッチング素子２２Ｕ等が発熱する温度が、予め設定された閾値温度を超えるＰＷＭ信号ＳＰの所定デューティ比（５０％）を超えることが判明した段階で、発熱制御部４０が実行する制御が間欠的に行われる点において、第１の実施形態と相違する。
【００５１】
本実施形態では、図６に示すように、車両のエンジン８の始動により、エンジン８を冷却するための冷却液を送出する電動ポンプ（ウォータポンプ）６が始動し、電動ポンプ６を駆動させる電動モータ９の発熱制御が開始される（Ｓ２０１）。エンジン回転数が上昇するに伴って、図７に示すように、電動モータ９における要求ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ（デューティ比）も上昇していく。そして、発熱制御部４０は、要求デューティ比が、予め設定された閾値温度に対応する第１所定デューティ比（例えば５０％）であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
【００５２】
第１所定デューティ比であると判定した場合には、ステップ２０３に移行し、要求デューティ比が、さらに大きい値であるとスイッチング発熱が少なくなる第２所定デューティ比（例えば９０％）以下であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００５３】
要求デューティ比が第２所定デューティ比以下であると判定した場合、ステップ２０４へ移行し、発熱制御部４０は、電動ポンプ６の出力要求に応じたデューティ比（例えば６０％）を、例えば図８に示すような、デューティ比８０％とデューティ比４０％とを間欠的に繰り返す通電制御信号ＳＣに切替え、インバータ制御装置４よりインバータ回路２に送出する（Ｓ２０４）。例えば、デューティ比８０％を５秒間、デューティ比４０％を５秒間とすることで、デューティ比６０％を１０秒間継続させたものと同様の出力を生じさせることができる。
【００５４】
そして、ポンプ出力指示に応じた要求デューティ比に変更があるか否かを判定する（Ｓ２０５）。要求デューティ比に変更があると判断した場合、ステップ２０１に戻って、発熱制御を繰り返す。
要求デューティ比に変更が無いと判断した場合、ステップ２０４に戻って、低状態のデューティ比と高状態のデューティ比と間欠的に繰り返す状態を継続する。
【００５５】
ステップ２０２において第１所定デューティ比以下であると判断された場合、およびステップ２０３において第２所定デューティ比以上であると判断された場合は、ステップ２０６に移行し、指示されたポンプ出力に応じたデューティ比のＰＷＭ信号ＳＰにもとづく通電制御信号ＳＣをインバータ制御装置４からインバータ回路２に送出する。
次に、ポンプ出力指示に応じた要求デューティ比に変更があるか否かを判定する（Ｓ２０７）。要求デューティ比に変更があると判断した場合、ステップ２０１に戻って、最初から発熱制御を繰り返す。
ステップ２０７において、要求デューティ比に変更が無いと判断した場合には、指示されたポンプ出力に応じたデューティ比とする状態を継続する。
【００５６】
上記により明らかなように、スイッチング素子２２Ｕ等に生じる発熱温度が、予め設定された閾値温度を超えるＰＷＭ信号の第１所定デューティ比（例えば５０％）を超えるとき（図８におけるＡ時点）、電動モータ９の負荷に応じたデューティ比（例えば６０％）のＰＷＭ信号より大きいデューティ比（例えば８０％）とし、ＰＷＭ信号の通電間隔を大きいデューティ比（８０％）のものと小さいデューティ比（４０％）（図８におけるＢ時点）のものを間欠的に制御するので、電動モータ９に要求される出力（デューティ比：例えば６０％）に沿った制御を実行できる。また、小さいデューティ比状態においては導通発熱の発生を抑制することができる。
また、第１所定デューティ比（例えば５０％）より大きい第２所定デューティ比（例えば９０％）は、図９に示すように、オン状態の比率が極めて大きいため、オン・オフ切替えの過渡時間が短く、オン位置からオフ位置まで立ち下がりきれない。そのため、オフ位置にまで行く時間に流れる電流が少なくなり、スイッチング発熱（スイッチング損失）が減少する。これにより、第１所定デューティ比より小さい導通発熱が小さい状態、第２所定デューティ比より大きいスイッチング発熱の小さい状態、及び要求出力に応じた間欠制御を行なう状態に、ＰＷＭ信号による制御を発熱制御部４０により切替えて行なうことで、スイッチング素子２２Ｕ等の発熱を抑制するとともに、電動ポンプ６としての要求出力に応じた制御をおこなうことができる。
【００５７】
なお、間欠制御に使用される小さいデューティ比として、図９に示すように、０％（通電停止状態）を含むものでもよく、大きいデューティ比として第２所定デューティ比以上のものでもよい。間欠制御において、第２所定デューティ比以上のものと組み合わせることで、スイッチングロスに基づく発熱を低減することができるので、より間欠制御における発熱の抑制効果が大きくなる。
【００５８】
また、大きいデューティ比を５秒間、小さいデューティ比を５秒間繰り返すことで、間欠的に制御するものとしたが、これに限定されず、例えば、小さいデューティ比を２秒間とし、大きいデューティ比を４秒間として、これを繰り返すものでもよい。冷却用の電動ポンプにおいては、起動時に電力を多く消費するため、２秒未満の繰り返しでは、効果が少なくなるため、好ましくは、２秒から５秒程度継続してから切替える間欠動作がより好ましい。
【００５９】
また、上記実施形態において、電動モータとして、位置検出センサを使用しないセンサレスブラシレスモータを使用したが、これに限定されず、例えばホール素子などによる位置検出センサを有するブラシレスモータでもよい。
また、電動ポンプをエンジンの冷却水を送出するウォータポンプとしたが、これに限定されず、例えば燃料を送り出すフューエルポンプでもよい。
【００６０】
また、発熱制御部４０は、インバータ制御装置４に設けられるものとしたが、これに限定されず、例えば、発熱制御部４０が、電動ポンプの駆動制御装置１を含む複数の制御装置を統括する上位統括制御装置５０に設けられていてもよい。この場合、発熱制御部４０が上位統括制御装置５０に設けられ、上位統括制御装置５０により発熱制御が実行されるので、電動ポンプの駆動制御装置自体は安価なものとすることができる。
【００６１】
また、所定デューティ比、第１所定デューティ比として５０％のものとしたが、これに限定されず、電動モータ、制御装置の構成、出力要求等に応じて、変動する値であり、例えば４５％や５５％のデューティ比でもよい。第２所定デューティ比についても、同様にして９０％に限定されず、例えば８５％や９５％のデューティ比とするものでもよい。
【００６２】
また、本発明は、ブラシレスモータの構造や巻線結線方式などを問わず実施でき、その他にも様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１…駆動制御装置、２…インバータ回路、４…インバータ制御装置、５…ＰＷＭ生成回路、６…電動ポンプ、９…ブラシレスモータ（電動モータ）、２２Ｕ…スイッチング素子（Ｕ相電源側スイッチング素子）、２２Ｖ…スイッチング素子（Ｖ相電源側スイッチング素子）、２２Ｗ…スイッチング素子（Ｗ相電源側スイッチング素子）、２３Ｕ…スイッチング素子（Ｕ相接地側スイッチング素子）、２３Ｖ…スイッチング素子（Ｖ相接地側スイッチング素子）、２３Ｗ…スイッチング素子（Ｗ相接地側スイッチング素子）、４０…発熱制御部、５０…上位統括制御装置、９１…ステータ、９２…電機子巻線、９３…電機子巻線、９４…電機子巻線、９５Ｕ…Ｕ相端子、９５Ｖ…Ｖ相端子、９５Ｗ…Ｗ相端子、９６…ロータ、ＳＣ…通電制御信号、ＳＰ…パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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