(57)【要約】【課題】電動ポンプに噛み込んだ異物を除去する技術を提供する。【解決手段】本明細書で開示する冷却コントローラ３９は、電動ポンプ３２の駆動電圧を昇圧する昇圧回路３９ｄと、電動ポンプ３２に駆動電圧を供給している間に電動ポンプ３２の回転停止を検出した場合、昇圧回路３９ｄにより電動ポンプ３２の駆動電圧を昇圧するモータ制御部３９ａを備える。電動ポンプ３２に異物が噛み込んでモータがロックして電動ポンプ３２の回転が停止した場合、インバータ回路３９ｂの出力電流を下げるＰＷＭ制御をした後、昇圧回路３９ｄにより電動ポンプ３２のモータの駆動電圧が昇圧されるので、電動ポンプ３２のモータには、通常時に供給される駆動電圧よりも電圧の高い駆動電圧が供給される。電動ポンプ３２のモータに駆動電圧を供給するインバータ回路３９ｂのスイッチング素子の電流を増加させず電動ポンプ３２を高トルク状態にして異物を除去する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を圧送する電動ポンプの制御装置であり、
電動ポンプの駆動電圧を昇圧する昇圧回路と、
電動ポンプに駆動電圧を供給している間に電動ポンプの回転停止を検出した場合、昇圧回路により電動ポンプの駆動電圧を昇圧する制御部と、
を備えることを特徴とする電動ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、冷却液を圧送する電動ポンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却液を圧送する電動ポンプの制御装置として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この技術では、ポンプが異物を噛み込んでいると判定すると、再起動処理を実行して噛み込んだ異物を潰したり、取り除いたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５８０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、異物が噛み込んだ状態のままで電動ポンプのモータが止まると、通常時よりも大量の電流が流れ続ける。なお、本明細書では、説明を簡単にするため、モータに駆動電圧（駆動電力）を供給しているにも関わらずにモータが回転を停止することを「ロックする」と表現する。通常の電動ポンプ制御装置は、モータがロックした状態で駆動電圧を供給し続けることを想定していないため、電動ポンプを駆動する回路部品の温度が上昇して回路部品の劣化に繋がる虞がある。本明細書は、電動ポンプを駆動する回路部品の劣化を引き起こさずに、異物を除去する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電動ポンプの制御装置は、電動ポンプの駆動電圧を昇圧する昇圧回路と、電動ポンプに駆動電圧を供給している間に電動ポンプの回転停止を検出した場合、昇圧回路により電動ポンプの駆動電圧を昇圧する制御部と、を備える。モータがロックしていない場合には、制御装置のポンプ駆動回路は昇圧回路なしで電動ポンプを駆動することができる。電動ポンプに異物が噛み込んでロックして電動ポンプの回転が停止した場合には、昇圧回路により電動ポンプの駆動電圧が昇圧されるので、電動ポンプのモータには、通常時のポンプ駆動回路の負荷を高めずに、通常時に供給される駆動電圧よりも電圧の高い駆動電圧が供給される。このため、電動ポンプに駆動電圧を供給するポンプ駆動回路の半導体素子の電流を増加させることなく、電動ポンプを高トルク状態にして異物を除去するので、電動ポンプを駆動する回路部品の劣化を抑制する。
【０００６】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド車の駆動系のブロック図である。
【図２】ハイブリッド車の冷却システムのブロック図である。
【図３】冷却コントローラのブロック図である。
【図４】冷却コントローラのモータ制御部が実行する昇圧制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例の電動ポンプの制御装置を説明する。この実施例は、ハイブリッド車のインバータなどを冷却する冷却システムに電動ポンプの制御装置を適用したものである。まず、図１及び図２を参照してこの冷却システムの概要について説明する。図１に、ハイブリッド車の駆動系のブロック図を示し、図２に、冷却システムのブロック図を示す。
【０００９】
ハイブリッド車は、第１モータ２と第２モータ３とエンジン４を駆動源として備えている。第１モータ２はエンジン４のセルモータや発電機として機能し、第２モータ３は走行用のモータとして、エンジン４と同様に車輪を駆動する。第１モータ２は、定常走行時のエンジン４又は第２モータ３のトルクにより発電をする。制動時は、第２モータ３が発電機として機能する。動力分配機構５は、第１モータ２、第２モータ３及びエンジン４によるそれぞれの出力を合成／分配して車軸６に出力する。ドライブトレイン７は、第１モータ２、第２モータ３及び動力分配機構５により構成される。第１モータ２及び第２モータ３には、メインバッテリ１１から、電圧コンバータ１５及びインバータ１７、１８を介して駆動電力が供給される。以下、第１モータ２及び第２モータ３を、単に「モータ２、３」と称する。
【００１０】
メインバッテリ１１の出力電圧は１００ボルト以上であり、電圧コンバータ１５により昇圧された後、インバータ１７、１８により交流電力に変換されてモータ２、３に供給される。メインバッテリ１１と電圧コンバータ１５の間にはシステムメインリレー１３が介在する。電圧コンバータ１５は、メインバッテリ１１の電圧をモータ２、３の駆動に適した電圧に昇圧する機能と、モータ２、３が生成した回生電力をメインバッテリ１１の充電に適した電圧に降圧する機能を有する。電圧コンバータ１５とインバータ１７、１８は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を有しており、これらはパワーコントローラ２１から出力されるＰＷＭ信号により制御される。ＨＶコントローラ２２は、車速、アクセル開度、メインバッテリ１１の残量などに基づいて駆動系が出力すべき走行トルクを算出し適切な指令をパワーコントローラ２１に出力する。この指令に基づいてパワーコントローラ２１が先のＰＷＭ信号を生成して電圧コンバータ１５などに出力する。なお、ハイブリッド車は、メインバッテリ１１のほかに、補機（ヘッドライトやオーディオなどの低電力で駆動するデバイス）に電力を供給するサブバッテリを備える。サブバッテリの出力電圧は１２〜４２ボルトである。
【００１１】
このように制御される電圧コンバータ１５、インバータ１７、１８の各スイッチング素子は、大電力をスイッチングするため発熱量が大きい。このため、これらの各スイッチング素子はインバータクーラ３６により冷却される。冷却システム３０は、ラジエータ３５、インバータクーラ３６、リザーブタンク３７及びオイルクーラ３８を一巡する冷却パイプ３１内に冷却液を循環させて電圧コンバータ１５及びインバータ１７、１８のスイッチング素子や、オイルクーラ３８を冷却する。冷却液は、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）であり、電動ポンプ３２により圧送されて冷却パイプ３１内を循環している。オイルクーラ３８は、ポンプ５１の圧送により冷却パイプ５２内を循環するオイルにてドライブトレイン７を冷却する冷却装置であり、モータ２、３及び動力分配機構５を冷却する。
【００１２】
電動ポンプ３２は、ブラシレスＤＣ３相モータ（以下、単に「モータ」と称する）により内部のインペラ（羽根車）を回転させてその遠心力によりポンプ内の冷却液を送出する機能を有しており、このモータの回転制御が冷却コントローラ３９によるＰＷＭ制御により行われている。実施例では、電動ポンプ３２の回転数を検出する回転数センサ４１、冷却パイプ３１を流れる冷却液の温度を検出する温度センサ４２、及び、電動ポンプ３２に供給される駆動電流を検出する電流センサ３９ｅから送出される各センサ情報に基づいて、冷却コントローラ３９がモータ回転のＰＷＭ制御を行っている。冷却コントローラ３９のブロック図を図３に図示しているので、以後は図３を参照して説明する。
【００１３】
図３に示すように、冷却コントローラ３９は、モータ制御部３９ａ、インバータ回路３９ｂ、切換回路３９ｃ、昇圧回路３９ｄ、及び電流センサ３９ｅを備える。冷却コントローラ３９には、サブバッテリから駆動電力が供給されている。この駆動電力は、ＣＰＵや半導体メモリを含んで構成されるモータ制御部３９ａのほかに、インバータ回路３９ｂや昇圧回路３９ｄにも供給されて、電動ポンプ３２のモータを回す。インバータ回路３９ｂは、直列に接続されたＩＧＢＴなどのスイッチング素子をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの位相に対応させてオンオフ制御することにより３相モータを駆動可能な交流電力を生成する回路で、モータ制御部３９ａから入力されるＰＷＭ制御信号によりこれらのスイッチング素子がオンオフ制御される。通常、インバータ回路３９ｂの出力は、電動ポンプ３２を駆動するのに十分な電圧と電流を出力することができるので、電動ポンプ３２に直接接続される。しかし、実施例の冷却コントローラ３９では、インバータ回路３９ｂの出力は、切換回路３９ｃを介して電動ポンプ３２と昇圧回路３９ｄのいずれかに選択的に接続される。モータ制御部３９ａは、温度センサ４２によって計測される冷却液の温度に応じて電動ポンプ３２のモータ回転を制御する。例えば、冷却液の温度が高いほど、電動ポンプ３２による出力が大きくなるように、電動ポンプ３２のモータを回転させるインバータ回路３９ｂをＰＷＭ制御する。モータ制御部３９ａは、ＨＶコントローラ２２から入力される運転モード指令に基づいて所定段階の強弱で電動ポンプ３２の回転制御も行う。
【００１４】
実施例では、冷却コントローラ３９は、切換回路３９ｃと昇圧回路３９ｄを備え、これらがインバータ回路３９ｂと電動ポンプ３２の間に介在する。また、インバータ回路３９ｂから出力される駆動電流が電流センサ３９ｅにより計測されてモータ制御部３９ａに入力される。切換回路３９ｃは、インバータ回路３９ｂから電動ポンプ３２に接続されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分の電力ラインを同時に切り換え可能に構成される半導体スイッチで、排他的にオンオフ制御される２つのスイッチ群を備えている。即ち、切換回路３９ｃは、モータ制御部３９ａから入力される切換信号によって、スイッチ群Ｓａがオンの場合にスイッチ群Ｓｂがオフ、又はスイッチ群Ｓａがオフの場合にスイッチ群Ｓｂがオン、になるように切り換え可能に構成されている。実施例では、インバータ回路３９ｂは、オン状態のスイッチ群Ｓａを介して電動ポンプ３２に接続され、オン状態のスイッチ群Ｓｂを介して昇圧回路３９ｄに接続される。
【００１５】
昇圧回路３９ｄは、インバータ回路３９ｂから入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとの電圧をそれぞれ同程度（例えば２倍又は３倍）に昇圧して電動ポンプ３２に接続される電力ラインに出力する回路である。これにより、通常よりも低い電圧（例えば通常の７５％）がインバータ回路３９ｂから出力されても、電動ポンプ３２のモータには、通常よりも電圧の高い３相駆動電力が供給される。このため、インペラの高トルク出力が可能になる。昇圧回路３９ｄは、例えば、インダクタＬとコンデンサＣが直列に接続されたスイッチング素子をオンにすることによりコンデンサＣにチャージした後、スイッチング素子をオフにすることによりインダクタＬに生じる逆起電力を、コンデンサＣのチャージ電圧に加えて昇圧をする典型的な回路で構成されている。スイッチング素子のオンオフ制御は、モータ制御部３９ａから入力される制御信号で制御してもよいし、また自励発振回路から入力される所定周期のオンオフ信号で制御してもよい。いずれの場合も、モータ制御部３９ａから昇圧機能のオンオフ制御が入力される。
【００１６】
電動ポンプ３２は、構造上、回転するインペラとその周囲のハウジング内壁の間に形成される隙間は非常に狭い。そのため、冷却液の注入時に混入した埃や、冷却パイプ３１内で発生した錆や金属片などの異物が、このような隙間に噛み込んだ場合には、インペラがロックしてモータの回転を妨げることがある。このような場合、実施例では、モータ制御部３９ａが実行する昇圧制御処理によってモータを高トルク出力状態とし、噛み込んだ異物の弾き出しを試みた後、ロックが解消しないときにはモータ制御部３９ａにより、インスツールパネルにより警告を表示したり、自己診断情報などを記録する半導体メモリ（ダイアグ用メモリデバイス）への書き込みにより記録したりする。ここからは、図４を参照して実施例による昇圧制御処理を説明する。図４に、モータ制御部３９ａが実行する昇圧制御処理のフローチャートを示す。
【００１７】
モータ制御部３９ａによる昇圧制御処理は、電動ポンプ３２のＰＷＭ制御と同様、逐次繰り返し実行される。この昇圧制御処理が実行される前提として、電動ポンプ３２には、所定の回転数で通常運転を行うＰＷＭ制御信号がモータ制御部３９ａから出力されている。
【００１８】
モータ制御部３９ａは、まずステップＳ１１１において回転数センサ４１により電動ポンプ３２の回転数を検出する。続くステップＳ１１３では電動ポンプ３２がロックしているか否かを判定する。この判定は、電動ポンプ３２の回転数に基づいて行う。回転数センサ４１により検出されたモータの回転数がゼロである場合には（Ｓ１１３；ＹＥＳ）、モータ制御部３９ａから通常運転のＰＷＭ制御信号が出力されているにもかかわらず、電動ポンプ３２が回転していないことから、前述した異物の噛み込みにより電動ポンプ３２がロックしている蓋然性が高い。この場合にはモータ制御部３９ａはステップＳ１１５に処理を移行する。他方、回転数センサ４１により電動ポンプ３２の回転が検出された場合には（Ｓ１１３；ＮＯ）、異物の噛み込みもなく正常に回転している可能性が高いため、昇圧制御処理を一旦、終了して（リターン）、再び開始する（スタート）。
【００１９】
ステップＳ１１５では、モータ制御部３９ａは所定のデューティ比でＰＷＭ制御を行う。このデューティ比は、予め設定されているもので、次のステップＳ１１７により電流センサ３９ｅにより検出されたインバータ回路３９ｂの出力電流の電流値が所定値になるまで繰り返し制御される。この電流の所定値は、通常のＰＷＭ制御によるインバータ回路３９ｂの出力電流よりも小さい値（少ない値）に設定されている。インバータ回路３９ｂの出力電流の電流値になると（Ｓ１１７；ＹＥＳ）、モータ制御部３９ａは、続くステップＳ１２１により切換回路３９ｃの切換制御を行い、切換回路３９ｃのスイッチ群Ｓａがオフ、スイッチ群Ｓｂがオンになるように切換回路３９ｃを切り換える。これにより、インバータ回路３９ｂの出力が切換回路３９ｃを介して昇圧回路３９ｄに入力される。
【００２０】
次のステップＳ１２３では、モータ制御部３９ａは、昇圧回路３９ｄのオン制御を行う。そして、所定時間が経過するまで（Ｓ１２５；ＹＥＳ）、このオン制御を維持する（Ｓ１２５；ＮＯ）。所定時間は例えば３０秒間である。これにより、電動ポンプ３２は、この所定時間の間、高速回転で回り続けるため、インペラとその周囲のハウジング内壁の隙間に噛みこんだ異物は、通常よりも高速に回転するインペラにより弾き出される可能性がある。所定時間の高速回転が終わると（Ｓ１２５；ＹＥＳ）、モータ制御部３９ａは、続くステップＳ１３１により、再度、電動ポンプ３２の回転数を検出する。この検出は、ステップＳ１１１と同様に、回転数センサ４１により行う。そして、モータ制御部３９ａは、ステップＳ１３３により電動ポンプ３２の回転数に基づいて電動ポンプ３２がロックしているか否かを判定する。ロックしている場合には（Ｓ１３３；ＹＥＳ）、続くステップＳ１４１により昇圧回路３９ｄのオフ制御を行った後、ステップＳ１４３によりロックの確定判定を行う。この判定は、ステップＳ１３３によるロック判定の回数をカウントすることにより、例えばその回数が３回を超えている場合には確定を決定する（Ｓ１４３；ＹＥＳ）。確定したときにはモータ制御部３９ａはモータの回転を止めるＰＷＭ制御信号を電動ポンプ３２に出力して電動ポンプ３２を停止させる。他方、ステップＳ１３３によるロック判定の回数をカウント数から、所定回数を超えていない場合には（Ｓ１４３；ＮＯ）、再度、ステップＳ１２３に戻って昇圧回路３９ｄのオン制御を行う。これにより、再び、電動ポンプ３２は、所定時間の間、高速回転で回り続けるため、異物が弾き出される機会がまた訪れる。
【００２１】
このように所定時間の高速回転を、所定ターン繰り返しているうちにロックが解消された場合には（Ｓ１３３；ＮＯ）、モータ制御部３９ａは、ステップＳ１５１により昇圧回路３９ｄのオフ制御を行った後、ステップＳ１５３により切換回路３９ｃの切換制御を行う。この切換制御では、ステップＳ１２１による制御とは逆に、切換回路３９ｃのスイッチ群Ｓａがオン、スイッチ群Ｓｂがオフになるように切換回路３９ｃを切り換える。これにより、インバータ回路３９ｂの出力が、直接、電動ポンプ３２に入力される。この後、ステップＳ１５５により、モータ制御部３９ａは、通常のデューティ比でＰＷＭ制御を行う。これにより、ロックが解消された電動ポンプ３２は通常のＰＷＭ制御が可能になる。
【００２２】
冷却コントローラ３９では、電動ポンプ３２の駆動電圧を昇圧する昇圧回路３９ｄと、電動ポンプ３２に駆動電圧を供給している間に電動ポンプ３２の回転停止を検出した場合（Ｓ１３３；ＹＥＳ）、昇圧回路３９ｄにより電動ポンプ３２の駆動電圧を昇圧するモータ制御部３９ａと、を備える。これにより、電動ポンプ３２に異物が噛み込んでモータがロックして電動ポンプ３２の回転が停止した場合には（Ｓ１３３；ＹＥＳ）、インバータ回路３９ｂの出力電流を下げるＰＷＭ制御をした後（Ｓ１１５、Ｓ１１７；ＹＥＳ）、昇圧回路３９ｄにより電動ポンプ３２のモータの駆動電圧が昇圧されるので（Ｓ１２３）、電動ポンプ３２のモータには、通常時に供給される駆動電圧よりも電圧の高い駆動電圧が供給される。このため、電動ポンプ３２のモータに駆動電圧を供給するインバータ回路３９ｂのスイッチング素子の電流を増加させることなく、電動ポンプ３２を高トルク出力状態として異物を除去するので、電動ポンプ３２を駆動する回路部品、特に、インバータ回路３９ｂのスイッチング素子の劣化を抑制することが可能となる。
【００２３】
実施例技術に関する留意点を述べる。実施例の冷却コントローラ３９が実施する制御は、まとめると以下のとおりである。冷却コントローラ３９は、電動ポンプ３２に供給する駆動電力を生成する駆動回路（インバータ回路３９ｂ）と、駆動回路の出力を昇圧する昇圧回路３９ｄと、駆動回路の出力を昇圧回路を介して電動ポンプ３２へ供給する経路と昇圧回路３９ｄをバイパスして供給する経路のいずれかを選択的に切り替える切換回路３９ｃを備えている。そして、冷却コントローラ３９は、電動ポンプ３２が回転可能な間は駆動回路の出力を、昇圧回路３９ｄをバイパスしてモータへ供給し、電動ポンプ３２に駆動電力を供給している間に電動ポンプ３２の回転停止を検出した場合、昇圧回路３９ｄを介して電動ポンプ３２へ供給する。なお、「昇圧回路３９ｄを介して電動ポンプ３２へ供給する」とは、より正確には、昇圧回路３９ｄを介して駆動回路の出力電力の電圧を昇圧して電動ポンプ３２へ供給する、ことである。また、冷却コントローラ３９は、昇圧回路を介して電動ポンプ３２へ駆動電力を供給している間に電動ポンプ３２が再び回転を始めたら昇圧回路３９ｄをバイパスする経路に切り換える。
【００２４】
冷却コントローラ３９が「電動ポンプの制御装置」に相当する。また、モータ制御部３９ａが「制御部」の一例に相当する。インバータ回路３９ｂがポンプ３２の駆動回路の一例に相当し、インバータ回路３９ｂのスイッチング素子が、電動ポンプを駆動する回路部品の一例に相当する。
【００２５】
以上、本発明の具体例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、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に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、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数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】
【００２６】
１１：メインバッテリ
１５：電圧コンバータ
１７、１８：インバータ
２１：パワーコントローラ
２２：ＨＶコントローラ
３０：冷却システム
３１：冷却パイプ
３２：電動ポンプ
３５：ラジエータ
３６：インバータクーラ
３７：リザーブタンク
３８：オイルクーラ
３９：冷却コントローラ
３９ａ：モータ制御部
３９ｂ：インバータ回路
３９ｃ：切換回路
３９ｄ：昇圧回路
３９ｅ：電流センサ
４１：回転数センサ
４２：温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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