(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられると共に、電動機により回転されて過給する電動過給機を保護する装置であって、
前記電動機の駆動制御を行う電動機駆動制御装置を備え、
前記電動機駆動制御装置は、前記電動機の回転位置を検出する位置センサからの信号を検出する位置センサ信号検出部と、前記電動過給機の初期駆動動作を行うことにより、前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障を検出する電動過給機初期駆動部と、前記電動過給機初期駆動部の出力と前記位置センサ信号検出部の出力から前記電動機の駆動制御を行う電動過給機駆動部と、を備えた電動過給機の保護制御装置において、
前記電動過給機初期駆動部は、
前記位置センサ信号検出部の出力に関係なく前記電動機を駆動できる初期駆動部と、
前記電動機の温度に応じて前記電動機への出力電力を補正する出力電力補正部と、
前記位置センサもしくは前記電動機が故障しているかを判定し出力する故障出力部と、
を備え、
前記電動機の温度が出力電力許可温度以下の時では、前記電動機への出力電力を供給しないようにし、前記電動機の温度に応じて前記電動機の回転に寄与しない電流を流して前記電動機の温度を上昇させて、出力電力許可温度より高い温度となれば前記電動機への出力電力の供給を許可することを特徴とする電動過給機の保護制御装置。
【請求項２】
前記電動過給機は、
前記電動機と前記電動機駆動制御装置に配置される少なくとも２つ以上の温度センサを備え、
前記電動機と前記電動機駆動制御装置の温度差が基準値以上となると、前記電動過給機初期駆動部は、前記電動機への出力電力の供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の電動過給機の保護制御装置。
【請求項３】
前記電動過給機初期駆動部は、
前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障と判定する故障回数を任意に定め、
前記定めた故障回数以上になると故障と判定して、前記電動機への出力電力の供給を停止し、故障出力を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電動過給機の保護制御装置。
【請求項４】
前記電動過給機初期駆動部は、
前回終了時に前記位置センサの故障出力もしくは前記電動機の故障出力の履歴がある場合、前記電動過給機の初期駆動動作を行わずに前記電動機への出力電力の供給を停止し、故障出力を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電動過給機の保護制御装置。
【請求項５】
前記電動過給機初期駆動部は、
前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障と判定された時に、該故障を運転者に通知する故障通知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動過給機の保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動過給機の電動機とその駆動制御装置を保護する電動過給機の保護制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の出力を向上させるために、吸気通路に電動過給機を設ける車両や電気自動車など、電動機により駆動する車両が開発されている。電動過給機を駆動する際には大電流が必要となり、電動機を駆動制御する電動機駆動制御装置のスイッチング素子やスナバコンデンサ、あるいは電動機のコイルから多量の熱が発生し、電動機や電動機駆動制御装置が高温となり故障に至る可能性がある。このため、電動過給機を駆動させる際、電動過給機の保護を適切に行う必要がある。
【０００３】
例えば特開２００８−１４２７４号公報（特許文献１）には、タービンの回転状態と、電動機への電力供給状態から電力供給の異常状態を検出して、その故障が機械的な故障を伴う第１故障か、電気的な故障を伴う第２故障であるかを判定し、機械的な故障である第１故障と判定すれば電動機への電力を即時遮断し、電気的な故障である第２故障と判定すれば電動機駆動制御装置を再起動させて再度電動機を駆動させることで、電動過給機の保護を適切に行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４２７４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、前記特許文献１に開示された技術によれば、電動過給機の保護を適切に行うために、タービンの回転状態を検出しなければならず、タービンが回転していない電動過給機の始動時には電動過給機の保護を適切に行うことができないという課題があった。
【０００６】
この発明の目的は、上記の課題に鑑みて、電動過給機の始動時においても電動過給機の保護を適切に行うことのできる電動過給機の保護制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられると共に、電動機により回転されて過給する電動過給機を保護する装置であって、前記電動機の駆動制御を行う電動機駆動制御装置を備え、前記電動機駆動制御装置は、前記電動機の回転位置を検出する位置センサからの信号を検出する位置センサ信号検出部と、前記電動過給機の初期駆動動作を行うことにより、前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障を検出する電動過給機初期駆動部と、前記電動過給機初期駆動部の出力と前記位置センサ信号検出部の出力から前記電動機の駆動制御を行う電動過給機駆動部と、を備えた電動過給機の保護制御装置において、
前記電動過給機初期駆動部は、前記位置センサ信号検出部の出力に関係なく前記電動機を駆動できる初期駆動部と、前記電動機の温度に応じて前記電動機への出力電力を補正する出力電力補正部と、前記位置センサもしくは前記電動機が故障しているかを判定し出力する故障出力部と、を備え、前記電動機の温度が出力電力許可温度以下の時では、前記電動機への出力電力を供給しないようにし、前記電動機の温度に応じて前記電動機の回転に寄与しない電流を流して前記電動機の温度を上昇させて、出力電力許可温度より高い温度となれば前記電動機への出力電力の供給を許可するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る電動過給機の保護制御装置によれば、電動過給機の始動を安定して行うことができ、電動機や電動機駆動制御装置を適切に保護することが可能となり、また、電動過給機の始動時においても適切に電動過給機の保護制御を実施できると共に、電動過給機の保護を実施しながら通常より早く電動過給機の始動処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動過給機の保護制御装置を備えた電動過給機のシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電動過給機の初期駆動制御動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明に係る電動過給機の保護制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動過給機の保護制御装置を備えた電動過給機のシステム構成図である。図１において、符号１は内燃機関（以下、エンジンと称する）を示し、このエンジン１は、後述する電動過給機２により多くの吸入空気を過給することにより、高出力化および低燃費化を実現している。なお、適用されるエンジン１に気筒数の制限はない。また、エンジン１の燃焼方式についても制限はなく、シリンダ（図示省略）内に燃料を噴射する直噴エンジン、あるいはスロットルバルブ３の後段に設けられるインテークマニホールド４内に燃料を噴射するポート噴射エンジンに適用できる。
【００１２】
電動機５はコンプレッサ６の軸上にあり、電動機５の周囲に位置センサ７が配置されている。位置センサ７は、電動機５の回転子位置を検出することを目的に配置される２値信号出力が可能なセンサで、位置センサ７から出力される信号出力の組合せにより、電動機５の回転子位置を検出して電動機５の駆動制御を行う。なお、本実施の形態では位置センサ７が３個配置されているが、位置センサ７の個数について特に制限はない。
【００１３】
電動機５は、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する）８から電動機駆動制御装置９に出力される電動機駆動許可信号を受けて駆動を開始する。エンジンＥＣＵ８はエンジン回転数、車速、アクセル踏込量などの車両運転情報に基づいてエンジン制御を行っていて、過給が必要と判定されれば電動機駆動許可信号を出力する。スロットルバルブ３の開度についてもエンジンＥＣＵ８の指令により調節している。なお、エンジンＥＣＵ８は図で示していないがＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの算術論理演算の可能な装置で構成されている。
【００１４】
電動機５を駆動するのは、過給動作を行う場合に加え、電動機５あるいは電動機駆動制御装置９が故障していないかを事前に確認する初期駆動動作の２通りある。そのため、電動機駆動制御装置９の中には、初期駆動動作を行う電動過給機初期駆動部１０と、過給動作を行う電動過給機駆動部１１と、電動過給機初期駆動部１０と電動過給機駆動部１１の出力に基づいてスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うスイッチング素子部１２が設けられている。
【００１５】
最初に過給動作を行う場合について説明する。エンジン１において、吸入空気は吸入管１３に設けられたエアクリーナー１４でゴミや塵などを取り除いた後、過給動作時は電動機５を駆動してコンプレッサ６が回転することで吸入空気が圧縮される。その後、圧縮された空気はインタークーラ１５に入り、スロットルバルブ３の開度に応じてインテークマニホールド４よりエンジン１内に吸入される。インタークーラ１５は吸入空気が圧縮されることで上昇する温度を下げて充填効率を向上させる目的で配置される。過給動作時の電動機５の駆動については後述する。
【００１６】
エンジン１で燃焼後の排気ガスは、エキゾーストマニホールド１６を通じて、排気ガスを浄化する排気浄化装置１７を通じて大気中に放出される。
【００１７】
位置センサ７からの信号出力が入力される位置センサ信号検出部１８では、信号出力の組合せから電動機５の回転子位置を検出し、電動過給機駆動部１１で電動機５の温度に応じて出力電力を補正する出力電力補正部１９と電動機５の回転子位置に応じたスイッチングパターンを出力し、スイッチング素子部１２で、電動過給機駆動部１１から出力されるスイッチングパターンに応じてスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御で交流電力を生成することで、過給動作時に電動機５を駆動している。なお、出力電力補正部１９には、温度センサ２０で検出された電動機５の温度が温度センサ検出部２１の検出信号として入力されるように構成されている。
【００１８】
次に、初期駆動動作を行う場合について説明する。電動過給機初期駆動部１０は、位置センサ信号検出部１８の出力に関係なく電動機５を駆動できる制御方式を備える初期駆動部２２と、電動機５の温度に応じて電動機５への出力電力を補正する出力電力補正部１９と、初期駆動させた時に位置センサ７が故障しているか、電動機５が故障しているかを出力する故障出力部２３を備えている。
【００１９】
図２のフローチャートを参照しながら電動過給機初期駆動部１０の具体的な動作について説明する。
図２は、スタートからエンドまでＳ１からＳ１１を含んでいる。まず、ステップＳ１で位置センサ信号検出部１８から出力される信号が異常かどうかを初期駆動部２２で判定し、センサ信号が異常と判定されたら次のステップＳ２へ進む。センサ信号が異常と判定されなければ、電動過給機初期駆動部１０の動作を終了して、エンジンＥＣＵ８に電動過給機駆動許可信号を通知する。
【００２０】
次のステップＳ２では出力電力補正部１９は、温度センサ検出部２１から出力される信号により、電動機５の温度が出力電力許可温度より高いかどうかを判定する。出力電力許可温度より高いと判断されれば次のステップＳ３へ進む。出力電力許可温度より低いと判断されれば処理を行わずに、電動機温度が出力電力許可温度より高くなるまで待機処理を行う。
【００２１】
次のステップＳ３では、出力電力補正部１９は、電動機５の温度に応じて電動機５の投入電力を補正する。電動機５の温度に応じて投入電力を補正する理由は、電動機５の温度に起因して増減する電動機５のメカロスにより、電動機５が故障していないにも関わらず回転できずに電動機５が故障判定されることを防止するためである。
【００２２】
温度に応じた電動機５の投入電力の補正方法については、電動機５の温度と投入電力最大値をマップ化したものを電動機駆動制御装置９内に備えて、そのマップを参照して投入できる電力を補正する、もしくは、電動機５の温度に応じた投入電力最大値の関係式を用いて電力補正を行ってもよい。
【００２３】
次のステップＳ４では、ステップＳ３で取得した電動機５の温度に応じて電動機５に投入電力を補正しつつ、初期駆動部２２において位置センサ７の出力に関係しない制御方式で電動機５を駆動する。位置センサ７の出力に関係しない制御方式の一つとしてＶ／Ｆ制御があるが、位置センサ７を使用せずに電動機５を駆動できる制御方式であれば何でもよい。
【００２４】
次のステップＳ５では電動機５が回転しているかどうかを故障出力部２３で判定する。電動機５が回転していると判定されれば、位置センサ７の出力は異常だが電動機５は回転しているので位置センサ７の故障と判定して位置センサ故障カウンタＥｓｎｓをカウントアップして、次のステップＳ７へ進む。一方、電動機５が回転していないと判定されれば、電動機５が回転していないので、電動機５が異常と判定して電動機故障カウンタＥｍｏｔをカウントアップして、次のステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０以降に関する処理は後述する。
【００２５】
次のステップＳ７では、位置センサ故障回数Ｅｓｎｓが位置センサ故障判定回数Ｃｓｎｓを超えていないかを判定する。位置センサ故障カウンタ値Ｅｓｎｓが位置センサ故障判定回数Ｃｓｎｓ未満であれば、電度過給機初期駆動処理を再度行う。一方で位置センサ故障カウンタ値Ｅｓｎｓが位置センサ故障判定回数Ｃｓｎｓ以上であれば、ステップＳ８へ進み位置センサ７の故障と判定して位置センサ故障出力をエンジンＥＣＵ８に出力して、電動過給機初期駆動処理を終了する。なお、位置センサ故障判定回数Ｃｓｎｓは任意に定めることができ、特に制限はない。
【００２６】
ステップＳ１０では電動機故障カウンタＥｍｏｔが電動機故障判定回数Ｃｍｏｔを超えていないかを判定する。電動機故障カウンタＥｍｏｔが電動機故障判定回数Ｃｍｏｔ未満であれば、電動過給機初期駆動処理を再度行う。一方で電動機故障カウンタＥｍｏｔが電動機故障判定回数Ｃｍｏｔ以上であれば、ステップＳ１１に進み電動機５の故障と判定して電動機故障出力をエンジンＥＣＵ８に出力して、電動過給機初期駆動処理を終了する。なお、電動機故障判定回数Ｃｍｏｔは任意に定めることができ、特に制限はない。
【００２７】
以上のように、電動機駆動制御装置９内に電動過給機初期駆動部１０を備えることで、電動過給機２の始動時においても適切に電動過給機２の保護制御を実施することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、温度センサ２０で検出される電動機５の温度により出力電力を補正しているが、電動機駆動制御装置９の温度により出力電力を補正してもよい。さらに、電動機５の温度と電動機駆動制御装置９の両方の温度を検出し、その平均温度を用いて出力電力補正を行ってもよい。また電動機５の温度と電動機駆動制御装置９の温度差が基準値以上となると、温度センサ２０の故障と判定し電動機５への出力電力の供給を停止し電動機異常出力を行うことで、より適切に電動過給機２を保護することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、電動機５の温度が出力電力許可温度以下なら電動機５を駆動せずに出力電力許可温度になるまで待機処理を行うとしていたが、出力電力許可温度に到達するまで電動機５の回転に寄与しない電流を流して電動機５の温度を上昇させることで、電動過給機２の保護を実施しながら通常より早く電動過給機２の始動処理を行うことが可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、前回終了時までの異常出力の履歴に関係なく、位置センサ信号異常があれば電動過給機初期駆動を行っていたが、前回終了時までに異常出力の履歴があれば、電動過給機初期駆動制御処理を行わずに電動機５への出力電力の供給を停止させることで、電動過給機２をより適切に保護することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、位置センサ信号異常出力と電動機異常出力をエンジンＥＣＵ８にのみ出力していたが、運転者にも合せて通知させることで電動過給機２が故障していることを通知して、電動過給機２の保護を適切に行うことが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、位置センサ７の出力は２値出力する位置センサ７としたが、アナログ出力を行う位置センサから、コンパレータ回路を通して２値信号を生成してもよい。
【００３３】
以上、この発明をいくつかの実施の形態に関して説明したが、この発明はこれらの実施の形態のみに限られるものではなく、この発明の範囲内においては他に種々の実施の形態
が可能であることは当業者にとって明らかである。
【００３４】
前記において、この発明に係る電動過給機の保護制御装置を具体化した実施の形態について詳細に説明したが、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は以下の特徴を備えるものである。
（１）この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられると共に、電動機により回転されて過給する電動過給機を保護する装置において、
前記電動機の駆動制御を行う電動機駆動制御装置を備え、前記電動機駆動制御装置は、前記電動機の回転位置を検出する位置センサからの信号を検出する位置センサ信号検出部と、前記電動過給機の初期駆動動作を行うことにより、前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障を検出する電動過給機初期駆動部と、前記電動過給機初期駆動部の出力と前記位置センサ信号検出部の出力から前記電動機の駆動制御を行う電動過給機駆動部と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機の始動を安定して行うことができ、電動機や電動機駆動制御装置を適切に保護することが可能となる。
【００３５】
（２）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機初期駆動部が、前記位置センサ信号検出部の出力に関係なく前記電動機を駆動できる初期駆動部と、前記電動機の温度に応じて前記電動機への出力電力を補正する出力電力補正部と、前記位置センサもしくは前記電動機が故障しているかを判定し出力する故障出力部とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機の始動時においても適切に電動過給機の保護制御を実施することができる。
【００３６】
（３）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機初期駆動部が、前記電動機の温度が出力電力許可温度以下の時では、前記電動機への出力電力を供給しないようにし、前記電動機の温度に応じて前記電動機の回転に寄与しない電流を流して前記電動機の温度を上昇させて、出力電力許可温度より高い温度となれば前記電動機への出力電力の供給を許可することを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機の保護を実施しながら通常より早く電動過給機の始動処理を行うことができる。
【００３７】
（４）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機が、前記電動機と前記電動機駆動制御装置に配置される少なくとも２つ以上の温度センサを備え、前記電動機と前記電動機駆動制御装置の温度差が基準値以上となると、前記電動過給機初期駆動部は、前記電動機への出力電力の供給を停止することを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機をより適切に保護制御することができる。
【００３８】
（５）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機初期駆動部が、前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障と判定する故障回数を任意に定め、前記定めた故障回数以上になると故障と判定して、前記電動機への出力電力の供給を停止し、故障出力を行うことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機の故障検出をより適切に行うことが可能となる。
【００３９】
（６）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機初期駆動部が、前回終了時に前記位置センサの故障出力もしくは前記電動機の故障出力の履歴がある場合、前記電動過給機の初期駆動動作を行わずに前記電動機への出力電力の供給を停止し、故障出力を行うことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機をより適切に保護することが可能となる。
【００４０】
（７）また、この発明に係る電動過給機の保護制御装置は、前記電動過給機初期駆動部が、前記位置センサの故障もしくは前記電動機の故障と判定された時に、該故障を運転者に通知する故障通知手段を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機が故障していることを運転者に通知することができ、電動過給機の保護を適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  内燃機関（エンジン）                ２  電動過給機
３  スロットルバルブ                    ４  インテークマニホールド
５  電動機                              ６  コンプレッサ
７  位置センサ                          ８  エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
９  電動機駆動制御装置                  １０  電動過給機初期駆動部
１１  電動過給機駆動部                  １２  スイッチング素子部
１３  吸入管                            １４  エアクリーナー
１５  インタークーラ                    １６  エキゾーストマニホールド
１７  排気浄化装置                      １８  位置センサ信号検出部
１９  出力電力補正部                    ２０  温度センサ
２１  温度センサ検出部                  ２２  初期駆動部
２３  故障出力部
【要約】
【課題】電動過給機の始動時においても電動過給機の保護を適切に行うことのできる電動過給機の保護制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の吸気通路に設けられると共に、電動機５により回転されて過給する電動過給機２を保護する装置において、電動機５の駆動制御を行う電動機駆動制御装置９を備え、電動機駆動制御装置９は、電動機５の回転位置を検出する位置センサ７からの信号を検出する位置センサ信号検出部１８と、電動過給機２の初期駆動動作を行うことにより、位置センサ７の故障もしくは電動機５の故障を検出する電動過給機初期駆動部１０と、電動過給機初期駆動部１０の出力と位置センサ信号検出部１８の出力から電動機５の駆動制御を行う電動過給機駆動部１１を備えた。
【選択図】図１【図１】
0005303050.tif 000002
【図２】
0005303050.tif 000003