CN103797224B - 电动水泵的控制装置 - Google Patents

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Abstract

在使被搭载于车辆等上的发动机的冷却水进行循环的电动水泵中，将对泵电机的通电相进行切换的时间间隔设定为与通常流量控制时（能够检测出非通電相上所产生的电动势的流量以上的流量控制时）相比而较长，在该极低流量状态下，泵排出压力（或冷却水的水温）反复增加和减少时，判断为电动水泵在按照要求正常进行旋转。通过这种控制，从而能够实现在现有的控制中不可能的极低流量控制。由此，在发动机冷却系统水停止控制中，能够在上述的水停止状态与水循环状态之间设定极低流量状态。

Description

电动水泵的控制装置
技术领域
本发明涉及一种使被搭载于车辆等上的发动机(内燃机)的冷却水进行循环的电动水泵的控制装置。
背景技术
在被搭载于车辆等上的发动机中，通过在内燃机(气缸盖以及气缸体)上设置水套以作为冷却水通道，并利用水泵而使冷却水(例如LLC：LongLifeCoolant：长效冷却液)经由水套而进行循环，从而对发动机整体进行冷却(暖机)。
作为这种发动机的冷却装置的水泵，可以应用根据发动机的转数而増大排出量的机械式水泵。此外，最近还使用了电动水泵。
在利用了电动水泵的发动机的冷却装置中，在如发动机暖机运行时(发动机起动时)这种水温较低之时，通过停止电动水泵，并停止发动机内(水套内)的冷却水的循环(发动机冷却系统水停止)，从而促进发动机的暖机(例如，参照专利文献1)。在这种发动机冷却系统水停止控制中，例如，对发动机内的冷却水的温度进行检测或推断，并在该冷却水的水温达到发动机的过热温度之前结束发动机冷却系统水停止，从而转移至水循环状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-216386号公报
专利文献2：日本特开2009－033823号公报
发明内容
发明所要解决的课题
作为上文所述的发动机冷却系统水停止控制的课题之一，在从水停止状态向水循环状态转移时，通过使较凉的冷却水在发动机内流动，从而有时会降低所产生的热冲击和耗油率(燃料消耗率)效果。为了防止上述情况，虽然只需在上述水停止状态和水循环状态之间设置极低流量状态即可，但是在现有的电动水泵的控制中无法实现极低流量。关于这一点，将在以下进行说明。
首先，在电动水泵中使用了例如三相直流电机。在三相直流电机中，在电机驱动开始时，仅对三相(U相、V相、W相)的通电相(定子线圈)中的一个通电相(例如U相)实施通电，从而对转子的极位置进行对齐(通过U相通电而对转子的N极进行校准)，并且通过依次切换从该状态向各个通电相的通电(V相→W相→U相→V相··)，从而使转子旋转。此外，在这样的通电相的切换控制中，根据非通电相(非通电的定子线圈)上所产生的电动势(感应电压)，而对转子的位置变化进行检测，并以从该检测值得到的电机转数(每单位时间的转子的转数)成为目标值(要求转数)的方式进行反馈控制。
在这种电动水泵的控制中，当转子的旋转较慢而使经过非通电相(定子线圈)的转子极的速度(转子的磁通切断线圈的速度)较慢时，由于非通电相上所产生的电动势将变弱，从而变得无法检测出电动势，因此无法对转子(电动水泵)是否在按照要求进行旋转进行判断。因此，无法将电动水泵的流量设为，小于上述能够检测的电动势下的最低流量的流量，且无法以极低流量对电动水泵进行控制。
本发明为考虑到这种情况而被完成的发明，其目的在于，提供一种如下的电动水泵的控制装置，该电动水泵的控制装置能够在无法检测出电动机的非通电相上所产生的电动势的低旋转区域内，实现对泵的正常判断。
用于解决课题的方法
本发明的技术特征在于，在使冷却水在发动机的冷却系统中进行循环的电动水泵的控制装置中，所述电动水泵具备：转子，其具有泵轮；定子，其具有被配置于所述转子的周围的多个相的线圈，所述电动水泵被构成为，通过对所述定子的线圈的通电相进行切换从而使所述转子旋转，所述电动水泵的控制装置具备旋转判断单元，在所述电动水泵的排出压力或所述冷却水的水温反复增加和减少时，所述旋转判断单元判断为所述电动水泵在按照要求进行旋转。
在本发明中，例如，当通过电动水泵而实现的冷却水的循环流量在预定流量以下时、或者当泵占空系数(通电占空系数)在预定值以下时，对电动水泵的排出压力或冷却水的水温是否反复增加和减少进行判断，当该判断结果为肯定判断时(排出压力或水温反复增加和减少时)，判断为电动水泵在按照要求正确地进行旋转。另一方面，当电动水泵的排出压力和冷却水的水温没有反复增加和减少时，判断为电动水泵没有进行旋转。
以此方式，通过利用电动水泵的排出压力或冷却水的水温来进行电动水泵的旋转判断，从而能够在上文所述的无法检测出非通电相上所产生的电动势的、低转子旋转区域内，进行对电动水泵的正常判断。关于其理由，在以下进行说明。
首先，在电动水泵的电机中，对通电相进行切换的时间间隔与转子的转数处于正比关系，并且将对通电相进行切换的时间间隔设得越长，则转子转数即泵转数越变小。
如上所述，在具备通过对通电相的切换而进行旋转的电机的电动水泵中，当电动水泵按照旋转要求而实际进行旋转时，将出现泵排出压力反复增加和减少的现象。即，由于反复实施如下动作，即，通过通电相的切换而使转子向旋转方向被牵拉的力在对通电相进行了切换的时间点处成为最大，之后依次降低，并且在下一个通电相的切换时间点处再次成为最大的动作，因此，泵排出压力也将反复增加和减少(参照图5)。另一方面，尽管具有驱动要求，但在转子不进行旋转的情况下，也不会产生泵排出压力的调速不匀。
对于这种泵排出压力的调速不匀，虽然在通常流量控制时(当通电相的切换为高速时)难以进行识别，但是当将对通电相进行切换的时间间隔设得足够长时，能够进行识别。也就是说，由于对通电相进行切换的时间间隔越大，则调速不匀的周期越长，从而越成为易于对泵排出压力的调速不匀进行识别的倾向，因此，即使将对通电相进行切换的时间间隔设定为与通常控制时相比足够长(充分地减小转子转数)，也能够对泵排出压力的调速不匀进行识别。
由此，即使在无法检测出上文所述的非通电相上所产生的电动势的低转子旋转区域内，也能够对排出压力调速不匀的有无进行识别。而且，在产生该排出压力调速不匀时，能够判断为电动水泵在按照要求正确地进行旋转。另一方面，在未产生排出压力调速不匀时，能够判断为电动水泵发生异常。
此外，利用冷却水的水温，也能够在无法检测出上文所述的非通电相上所产生的电动势的低转子旋转区域内，进行对电动水泵的正常判断。对于该点，在以下进行说明。
首先，在上文所述的发动机冷却系统水停止控制中，在从水停止状态起对电动水泵进行了驱动时，来自发动机外部的较凉的冷却水将流入发动机内(水套内)的高温的冷却水中。此时，在电动水泵的流量为极低流量的情况下，由于通过上文所述的泵排出压力的调速不匀而产生向发动机内流入的冷却水(较凉的冷却水)的流量变动，因此发动机内的冷却水的水温将反复下降(减少)和上升(增加)(参照图8)。即使对于这样的水温的调速不匀，也能够通过与上文所述的排出压力调速不匀的情况相同的理由来进行识别。因此，即使在该情况下，也能够通过在无法检测出上文所述的非通电相上所产生的电动势的低转子旋转区域内，对水温调速不匀的有无进行判断，从而对电动水泵是否在按照要求正常地进行旋转进行判断。
如上文所述，由于根据本发明，能够在无法检测出非通电相上所产生的电动势的低转子旋转区域内，对电动水泵是否在正常地进行旋转进行判断，因此能够实现在现有的控制中不可能实现的极低流量控制。由此，在发动机冷却系统水停止控制中，能够在上文所述的水停止状态和水循环状态之间设置极低流量状态。其结果为，能够有效地抑制从水停止状态向水循环状态转变时的热冲击，且能够维持较高的耗油率效果。
此处，在本发明中可以采用如下方式，即，当通过电动水泵而实现的冷却水的循环流量在预定流量(在现有控制中能够控制的最低流量)以下时，实施上述电动水泵的旋转判断，此外，也可以采用如下方式，即，电动水泵为通电被实施占空比控制的电动水泵，并且当所述占空比控制的占空系数在预定值(现有控制中能够控制的最低占空系数)以下时，实施所述电动水泵的旋转判断。
此外，在本发明中，将对所述通电相进行切换的时间间隔设定为与通常流量控制时(能够检测非通电相上所产生的电动势的流量以上的流量控制时)相比而较长，并实施所述电动水泵的旋转判断。更具体而言，将对通电相进行切换的时间间隔较长地设定为如下的程度，即，产生电动水泵的排出压力或冷却水的水温反复增加和减少的现象的程度，并实施所述电动水泵的旋转判断。
发明的效果
根据本发明，由于在与能够检测出通过转子旋转而在非通电相上所产生的电动势的最低转数相比而较低的旋转区域内，实施电动水泵的正常判断，因此能够实现极低流量控制。由此，在发动机冷却系统水停止控制中，能够在水停止状态与水循环状态之间设置极低流量状态。
附图说明
图1为表示发动机的冷却装置的一个示例的概要结构图。
图2为表示应用了本发明的电动水泵的一个示例的纵剖视图。
图3为表示图1的冷却装置的冷却水的流动(包括冷却系统停止状态)的图。
图4为表示电动机的转子以及定子(通电相)的配置的一个示例的概念图。
图5为表示本发明的电动水泵的驱动控制的一个示例的时序图。
图6为表示通过本发明的电动水泵的驱动控制而能够实现的极低流量的区域的图。
图7为表示ECU所执行的电动水泵的驱动控制的一个示例的流程图。
图8为表示自发动机起动的水温的变化的一个示例的图表。
图9为表示现有的电动水泵的驱动控制的一个示例的时序图。
图10为表示现有的电动水泵的驱动控制下的最低流量的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，参照图1对组装有应用了本发明的电动水泵的冷却装置进行说明。
该示例的冷却装置为，例如被搭载于混合动力车辆上的发动机的冷却装置，所述冷却装置具备：电动水泵(电动W/P)100、暖气风箱2、散热器3、温度自动调节器(T/S)4、以及使冷却水在这些设备中进行循环的冷却水循环通道200等。
在冷却水循环通道200中具备：散热器循环系统通道201和加热器循环系统通道202，其中，所述散热器循环系统通道201使冷却水(LLC)经由发动机1(水套13)、散热器3以及温度自动调节器4而进行循环，所述加热器循环系统通道202使冷却水经由发动机1(水套13)、暖气风箱2以及温度自动调节器4而进行循环。而且，在该示例中，在这些散热器循环系统通道201和加热器循环系统通道202的冷却水循环中，并用一台电动水泵100。
发动机1为，被搭载于混合动力车辆等上的汽油发动机或柴油发动机等，所述发动机1具备气缸体11以及气缸盖12。在气缸体11以及气缸盖12的内部形成有水套13。此外，在发动机1中配置有对冷却水出口(水套出口)13b的水温进行检测的水温传感器5。
电动水泵100被配置于发动机1的冷却水入口13a侧。电动水泵100的排出口101b与发动机1的水套13的冷却水入口13a相连接。水套13的冷却水出口13b经由头出口通道200b而分别与暖气风箱2的冷却水入口2a以及散热器3的冷却水入口3a相连接。电动水泵100的详细说明将在后文中叙述。
暖气风箱2的冷却水出口2b通过加热器出口通道202b而与温度自动调节器4的冷却水入口4a相连接。此外，散热器3的冷却水出口3b通过散热器出口通道201b而与温度自动调节器4的冷却水入口4b相连接。温度自动调节器4的冷却水出口4c通过热敏出口通道200c而与电动水泵100的吸入口101a相连接。在电动水泵100的排出侧配置有对该电动水泵100的排出压力进行检测的压力传感器6。该压力传感器6在产生了后述的排出压力调速不匀时，能够对其排出压力调速不匀进行检测。另外，设置压力传感器6的位置未被特别限定，只需为能够对电动水泵100的排出压力进行检测的部位处即可，例如，可以为水套13的冷却水出口13b侧。
温度自动调节器4为，一般用于这种冷却装置中的公知的感温式的切换阀，且采用如下结构，即，在处于闭阀状态时，截断冷却水入口4b(散热器3的连接口)与冷却水出口4c之间，而在处于开阀状态时，连接这些冷却水入口4b和冷却水出口4c。
具体而言，温度自动调节器4为，具备对阀体造成位移的感热部，且通过该感温部的热腊的膨胀和收缩而进行工作的阀装置，当冷却水的水温比较低时，所述温度自动调节器4截断散热器3与电动水泵100之间的冷却水通道(截断冷却水入口4b与冷却水出口4c之间)，从而不会使冷却水流向散热器3。另一方面，在发动机1的暖机完成之后，即，在冷却水的温度比较高时，根据该水温而将温度自动调节器4开阀(冷却水入口4b与冷却水出口4c连通)，从而使冷却水的一部分流向散热器3。
另外，温度自动调节器4的冷却水入口4a(暖气风箱2的连接口)与冷却水出口4c始终连通，并且从该冷却水入口4a向冷却水出口4c流动的冷却水与上述感温部接触。
加热器循环系统通道202上连接有暖气风箱2，且从电动水泵100排出的冷却水按照“发动机1的水套13→暖气风箱2→温度自动调节器4→电动水泵100”的顺序进行循环。暖气风箱2为，利用冷却水的热而对车厢内进行供暖的热交换器，且与空调器的送风管面对配置。也就是说，在对车厢内进行供暖时(加热器导通时)，使在送风管内流动的空调风穿过暖气风箱2而作为暖风向车厢内供给，另一方面，在除此之外(例如进行制冷时)时(加热器关闭时)，空调风对暖气风箱2进行旁通。
电动水泵
接下来，参照图2对电动水泵100进行说明。
该示例的电动水泵100为离心式的泵，且所述电动水泵100具备：构成泵体的泵外壳101、支承轴102、对冷却水进行压送的泵轮103、转子轴104、以及由转子151和定子152构成的电动机105等。
在泵外壳101上形成有涡流室111、转子收纳部112、定子收纳部113以及控制设备收纳部114等。转子收纳部112的一部分与涡流室111连通，当向电动水泵100填充冷却水时，冷却水也向转子收纳部112的内部流入。另外，在泵外壳101的背面侧形成有放热翅片101c。
此外，泵外壳101上设置有与涡流室111连通的吸入口101a，冷却水经由该吸入口101a而向涡流室111内流入。流入到涡流室111内的冷却水通过后述的泵轮103而被加压，并穿过泵外壳101的排出口101b(参照图1)而被压送至发动机1的水套13。
支承轴102在泵外壳101的内部，沿着泵旋转中心(泵轮103的旋转中心)而配置。支承轴102的一端部(顶端部)102a通过支承部件115而被支承。支承部件115与泵外壳101一体形成。支承轴102的另一端部(后端部)102b被压入至嵌入到泵外壳101中的套管116中。支承轴102被固定在泵外壳101上，且即使在电动水泵100的驱动时也不会进行旋转。
泵轮103被收纳于泵外壳101的涡流室111内。泵轮103与转子轴104的一端(顶端)一体形成。转子轴104为圆筒形状的部件，且以旋转自如的方式被支承轴102所支承。另外，也可以采用如下结构，即，将泵轮103和转子轴104设为分体的部件，并将泵轮103固定在转子轴104的顶端。
在转子轴104上一体地设置有构成电动机105的转子151。转子151由例如层压了多张电磁钢板的转子线圈151a、和被埋设在该转子线圈151a中的永久磁铁(IPM：InteriorPermanentMagnet)151b构成。此外，构成电动机105的定子152由层压有多张电磁钢板的定子线圈152a、和卷绕于该定子线圈152a的外周的三相(U相、V相、W相)的通电相的线圈152b··152b而构成。在后文中对由这些定子152和转子151构成的电动机105进行详细说明。
另外，在泵外壳101的控制设备收纳部114中收纳有LC(LiquidCrystal：液晶)模块、以及控制基板107等，其中，所述LC(LiquidCrystal：液晶)模块由例如电容器和电感器(电抗器)106构成。
在以上结构的电动水泵100中，当向定子152的各个线圈152b的通电被控制(通电相的切换控制)时，转子151以及转子轴104进行旋转，伴随于此，泵轮103进行旋转。通过该泵轮103的旋转，从而冷却水从泵外壳101的吸入口101a被吸入而流入涡流室111内，且流入至该涡流室111内的冷却水通过泵轮103而被加压，从而从排出口101b(图1参照)向发动机1的冷却水入口13a被压送。在后文中对电动水泵100的驱动控制进行叙述。
ECU
接下来，对ECU(ElectronicControlUnit：电子控制单元)300进行说明。
ECU300具备：CPU(CentralProcessingUnit：中央处理器)、ROM(ReadOnlyMemory：只读存储器)、RAM(RandomAccessMemory：随机存取存储器)以及后备RAM等。
在ROM中存储有各种控制程序、和在执行这些各种控制程序时所参照的映射表等。CPU根据被存储于ROM中的各种控制程序和映射表来执行运算处理。此外，RAM为，临时对CPU中的运算结果和从各个传感器输入的数据等进行存储的存储器，后备RAM为，在发动机1的停止时，对其应当保存的数据等进行存储的非易失性存储器。
在ECU300上连接有，包括上文所述的水温传感器5、对吸入空气量进行检测的空气流量计、进气温度传感器、以及发动机转数传感器(未图示)等在内的、对发动机1的运行状态进行检测的各种传感器。此外，在ECU300上连接有对上文所述的电动水泵100的排出压力进行检测的压力传感器6。
而且，ECU300根据对发动机的运行状态进行检测的各种传感器的输出信号，来执行包括发动机1的吸入空气量控制(节流阀的开度控制)、燃料喷射量控制(喷射器的开闭控制)等在内的发动机1的各种控制。此外，ECU300执行电动水泵100的驱动控制。
通过以上的由ECU300执行的程序，从而实现本发明的电动水泵的控制装置。
冷却装置的动作说明
接下来，参照图1以及图3对图1所示的冷却装置的冷却水的流动进行说明。另外，在图3中，用实线的箭头标记来表示流通有冷却水的通道及其流动方向，并用虚线来表示未流通有冷却水的通道。
首先，在处于冷却时(冷起动时等)，由于冷却水的水温较低，因此温度自动调节器4处于闭阀状态。此外，在该示例中，为了促进冷却时的发动机1的暖机，停止电动水泵100而使发动机1内(水套13内)的冷却水的循环停止(发动机冷却系统水停止：图3(a)的状态)。
在该发动机冷却系统停止控制中，ECU300根据水温传感器5的输出信号的输出信号，而对发动机1内的冷却水的水温进行监视，并且在该水温上升到后述的判断水温(考虑了发动机1的过热温度的水温)thw1的时间点处，对电动水泵100进行驱动而转变为水循环状态。此时，不会直接从由电动水泵100的停止而实现的水循环状态转变为由电动水泵100的通常流量控制而实现的水循环状态，而是在水停止状态与水循环状态之间执行后述的极低流量控制。当执行极低流量控制时，微小量的冷却水在加热器循环系统通道202中进行循环。在以预定时间而实施了这种极低流量控制之后，切换为由通常流量控制而实现的水循环状态(图3(b)的状态)。
而且，当随着时间的经过，加热器循环系统通道202内的冷却水的水温上升，且温度自动调节器4的感温部周围的冷却水的水温成为预定温度以上(温度自动调节器4的开阀温度以上)时，温度自动调节器4开阀。当温度自动调节器4开阀时，如图3(c)所示，冷却水的一部分在散热器3中流动，并且冷却水所回收的热量从散热器3向大气放出。
电动水泵的驱动控制
首先，对电动水泵100的电动机105进行说明。该示例的电动机105为，三相四级的无传感器驱动方式的无刷电机，并且如图4所示，具备：四极的转子(磁力转子)151和定子152，所述定子152具有，被配置在该转子151的周围的作为三相(U相、V相、W相)的通电相的、线圈152b··152b。
在这种三相四极的电动机105中，如图4(a)所示，在电机驱动开始时，仅对三相的通电相(定子152的线圈152b··152b)中的一个通电相(例如U相的线圈152b)进行通电，从而对转子151的极位置进行对齐(转子极(N极)的位置检测)，并且通过依次切换从该状态向各个通电相(各线圈152b)的通电(V相→W相→U相→V相··)，从而使转子151进行旋转。
此外，在这种通电相的切替控制中，根据非通电相(非通电的线圈152b)上所产生的电动势(感应电压)而对转子151的位置变化进行检测，并且以从该检测值得到的电机转数(每单位时间的转子151的转数)成为目标值(要求转数)的方式进行反馈控制。另外，这种反馈控制仅在通常流量控制时执行，而在后述的极低流量控制时不执行。
而且，在该示例的电动机105中，能够将对三相(U相、V相、W相)的通电相(线圈152b··152b)的通电进行切换的时间间隔设定为可变。此外，通过占空比控制来控制对于各个通电相(线圈152b··152b)的通电。关于对于该各个通电相的通电占空系数，也能够以在0～100％的范围内可变的方式进行设定。
而且，这种电动机105(电动水泵100)的驱动控制(对通电相进行切换的时间间隔、以及相对于各个通电相的通电占空系数等的控制)通过ECU300而被执行。
极低流量控制
接下来，对电动水泵100的极低流量控制进行说明。
如上文所述，在发动机冷却系统水停止控制中，如果在从水停止状态转变为水循环状态时，通过通常流量来对电动水泵100进行驱动，则较凉的冷却水将在发动机1内(水套13内)流动，从而发动机1内的水温会急剧下降(参照图8的虚线)。由此发生了热冲击和耗油率效果的降低。虽然为了解决这种课题，而只需在上述水停止状态与水循环状态之间设置极低流量状态即可，但是在现有控制中，由于以下的理由而无法对电动水泵100进行极低流量控制。
首先，在现有控制中，也如图4(a)以及图9所示，在电机驱动开始时，仅向三相的通电相(线圈)中的一个通电相(例如U相)进行通电，从而对转子151的极位置进行对齐(转子极位置检测)，并且通过依次切换从该状态向各个通电相(各线圈)的通电(V相→W相→U相→V相··)，从而使转子151进行旋转。而且，在这种通电相的切替控制中，对非通电相(非通电的线圈152b)上所产生的电动势进行检测，并对转子151(电动水泵)是否在按照要求进行旋转进行判断。
但是，在这种现有控制中，当转子151的旋转较慢而使通过非通电相(线圈152b)的转子极(N极或S极)的速度(转子151的磁通切断线圈152b的速度)较慢时，由于非通电相上所产生的电动势变弱，因此无法准确地对转子旋转(电机旋转)进行检测。具体而言，如图9所示，当为低于检测最小电动势Vmin的转子转数时，无法准确地对转子转数进行检测，并且无法对转子151(电动水泵)是否以所要求的转速进行旋转进行判断。因此，无法将电动水泵的泵流量设为，小于相当于上文所述的能够检测出的最小电动势Vmin的最低流量A(例如10L/mim)的流量(参照图10)。
为了解决这一点，在本实施方式中，通过利用电动水泵100的排出压力来实施该电动水泵100的旋转判断，从而能够在无法对上文所述的非通电相上所产生的电动势进行检测的低转子旋转区域内，实施电动水泵100的正常判断。参照图4～图6对该具体的判断控制进行说明。
首先，如图4(a)以及图5所示，在电机驱动开始时，仅对三相的通电相(定子152的线圈152b)中的一个通电相(例如U相的线圈152b)进行通电，从而对转子151的极位置进行对齐(转子极位置检测)。虽然通过从该状态起对通电相进行切换(图4(a)→(b)··)，从而使转子151进行旋转，但是在本实施方式中，通过将对通电相进行切换的时间间隔Tint(图5参照)设定为，与通常流量控制时(例如msec级)相比足够长(例如1sec)，并使转子151(电动水泵100)以极低旋转的方式进行旋转，从而实现以极低流量下的冷却水的循环。
此处，在具备通过通电相的切换而进行旋转的电动机105的电动水泵100中，如上文所述，在电动水泵100根据旋转要求而实际进行旋转时，出现泵排出压力反复增加和减少的现象(排出压力调速不匀)。另一方面，无论是否存在驱动要求，在转子151(泵)不进行旋转时，都不产生排出压力的调速不匀。
对于这种排出压力调速不匀，由于对通电相进行切换的时间间隔Tint越大，则调速不匀的周期越长，从而成为易于对泵排出压力的调速不匀进行识别的倾向，因此，即使使对通电相进行切换的时间间隔Tint与通常流量控制时相比足够长(使转子转数足够小)，也能够对排出压力调速不匀进行识别。由此，如图5所示，即使在电动机105的非通电相上所产生的电动势成为上文所述的能够检测出的最小电动势(非通电相上所产生的最小电动势)Vmin以下的、这样的极低的转子旋转区域内，也能够对排出压力调速不匀的有无进行识别。而且，当产生该排出压力调速不匀时，能够判断为电动水泵100在按照要求正确地进行旋转。另一方面，当未产生排出压力调速不匀时，能够判断为电动水泵100发生异常。
如此，在本实施方式中，由于能够在无法对非通电相上所产生的电动势进行检测的低转子旋转区域(在现有的控制中能够控制的最低占空系数(例如40％)以下的转子旋转区域)内，对电动水泵100是否在按照要求正常地进行旋转进行判断，因此，能够如图6所示那样，能够以低于现有控制中能够控制的最低流量A(例如10L/min)的极低流量B(例如2L/min)使冷却水进行循环。
电动水泵的控制例(1)
接下来，参照图7的流程图对电动水泵100的驱动控制的一个示例进行说明。该图7的控制程序在ECU300中被执行。
图7所示的控制程序在存在发动机起动要求的时间点处开始。当图7的控制程序开始时，首先，在步骤ST101中，根据发动机转数传感器的输出信号来对发动机1是否已起动进行判断，并且在发动机1起动了的时间点(步骤ST101成为肯定判断(是)的时间点)处进入步骤ST102。
在步骤ST102中，根据水温传感器5的输出信号而对是否处于冷却时进行判断，当该判断结果为否定判断(否)时结束处理。当步骤ST102的判断结果为肯定判断(是)时，进入步骤ST103。另外，在该步骤ST102中，当根据水温传感器5的输出信号而得到的冷却水的水温为预定值(例如70℃)以下时，判断为处于“冷却时”。
在步骤ST103中，维持电动水泵(电动W/P)100的停止状态。接下来，在步骤ST104中，对根据水温传感器5的输出信号而得到的当前的冷却水的水温是否为预定的判断温度thw1以上进行判断。
当在该步骤ST104的判断结果为否定判断(否)时(在水温＜thw1时)，电动水泵100停止了的状态被维持。而且，在如下的时间点进入步骤ST105，所述时间点为，随着从发动机起动起的时间的经过，发动机1内(水套13内)的冷却水的水温上升，且该水温(根据水温传感器5的输出信号进行识别)达到了判断温度thw1的时间点(成为水温≥thw1，且步骤ST104为肯定判断(是)的时间点)。
到以上的步骤ST104成为肯定判断(是)为止的期间，即，从发动机起动时起到水温达到判断温度thw1为止的期间为，使电动水泵100停止而使内冷却水在发动机1不进行循环的冷却系统水停止的期间。
此处，在步骤ST104的判断处理中所使用的判断温度thw1，以考虑发动机1的过热温度的方式通过试验和模拟等而设为适当的值。在此示例中，将判断温度thw1设为例如80℃。另外，判断温度thw1也可以为“80℃”之外的值。
此外，用于步骤ST104的判断中的当前的水温可以使用根据发动机起动时的冷却水的水温、以及从发动机起动起的吸入空气量累计值等而推断出的推断水温(气缸体11内或气缸体11内的冷却水的推断水温)。
在步骤ST105中，通过极低流量控制而对电动水泵100进行驱动。具体而言，如图4(a)所示，首先，仅对三相(U相、V相、W相)的通电相(线圈152b)中的一个通电相(例如U相)进行通电，从而实施转子极位置检测，并且在该状态下，进行通电相的切换从而使转子151(电动水泵100)进行旋转。此时，如上文所述，将对通电相进行切换的时间间隔设定得足够长(例如1sec)，且使转子151(电动水泵100)以极低旋转的方式进行旋转。此外，当执行了该步骤ST105的极低流量控制时，ECU300开始执行对从开始了极低流量控制的时间点起的经过时间Δt的计时。另外，在极低流量控制中，将对于各个通电相的通电占空系数设定为固定的值(例如40％以下的值)。
在步骤ST106中，根据压力传感器6的输出信号，而对是否产生如图5所示那样的排出压力调速不匀进行判断。当步骤ST106的判断结果为肯定判断(是)时，判断为电动水泵100在按照要求正确地进行旋转(正常判断；步骤ST107)，从而进入步骤ST108。另一方面，当步骤ST106的判断结果为否定判断(否)时(当未产生排出压力调速不匀时)，结束处理。另外，当未产生排出压力调速不匀时，判断为电动水泵100发生异常，且点亮例如MIL(MalfunctionIndicatorLamp；警告灯)，从而督促用户进行在经销商等处的检查和维修等。
在步骤ST108中，对从开始了上述极低流量控制的时间点起的经过时间Δt是否大于预定的判断值time1进行判断。该判断值time1以考虑如下的时间的方式而进行设定，所述时间为，到通过上述极低流量控制，从而使发动机1内(水套13内)的冷却水与冷却水循环通道200的配管系统(也包括暖气风箱2等)内的冷却水进行混合并成为相同程度(或允许温度差的范围内)的水温为止的时间。
当上述步骤ST108的判断结果为否定判断(否)时(当Δt＜time1时)，继续实施电动水泵100的极低流量控制。而且，在从开始了极低流量控制的时间点起的经过时间Δt达到了判断值time1的时间点(成为Δt≥time1，且步骤ST108为肯定判断(是)的时间点)，进入步骤ST109。在步骤ST109中，将电动水泵100的控制从极低流量控制切换为通常流量控制(切换为水循环状态)。
另外，在步骤ST109中所执行的通常流量控制为，例如，根据发动机1的运行状态并参照映射表(通常控制时的映射表)而求出要求流量，且根据该要求流量而对电动水泵100的转数进行设定的这种控制。
如上文所述，根据该示例的控制，由于能够在无法对非通电相上所产生的电动势进行检测的低转子旋转区域内，对电动水泵100是否在正常地进行旋转进行判断，因此，能够实现在现有的控制中不可能实现的极低流量控制。由此，在发动机冷却系统水停止控制中，能够在水停止状态与水循环状态之间设置极低流量状态。其结果为，能够有效地抑制从水停止状态向水循环状态转变时的热冲击，并且能够维持较高的耗油率效果。
电动水泵的控制例(2)
接下来，参照图8对电动水泵100的驱动控制的其他示例进行说明。
在该示例中，也在发动机起动处于冷却时的情况下，使电动水泵100停止从而成为水停止状态(图8参照)。在该水停止状态中，随着时间的经过，发动机1内(水套13内)的冷却水的水温上升，且在该水温(根据水温传感器5的输出信号进行识别)达到了上述判断温度thw1的时间点处，通过上文所述的极低流量控制而对电动水泵100进行驱动。在这种极低流量控制中，如图8所示，产生水温反复上升(增加)和下降(减少)的水温调速不匀。关于其理由，将在下文中进行说明。
首先，在从上述水停止状态起对电动水泵100进行了驱动时，来自发动机1的外部的较凉的冷却水向发动机1内(水套13内)的高温的冷却水中流入。此时，当电动水泵100的流量为极低流量时，由于通过上文所述的泵排出压力的调速不匀而产生向发动机1内流入的冷却水(较凉的冷却水)的流量变动，因此发动机1内的水温反复下降(减少)和上升(增加)(参照图8)。关于这种水温调速不匀，也能够基于与上文所述的排出压力调速不匀的情况相同的理由而进行识别。
而且，在该示例中，利用此点(水温的调速不匀现象)，并根据水温传感器5的输出信号，而对在极低流量控制中是否产生上述水温调速不匀进行判断(通过上文所述的图7的流程图的步骤ST106而进行判断)，并在产生水温调速不匀时，判断为电动水泵100在按照要求正常地进行旋转。另一方面，当在极低流量控制中未产生水温调速不匀时，判断为电动水泵100发生异常。
另外，在该示例的控制中，也在从开始了上述极低流量控制的时间点起的经过时间Δt达到了上述判断值time1的时间点处，从极低流量控制状态切换为由通常流量控制实现的水循环状态。即，在上文所述的图7的流程图中，除了对步骤ST106的判断处理进行变更之外，执行相同的处理。
如以上所述，即使在该示例的控制中，也由于能够在无法对电动机105的非通电相上所产生的电动势进行检测的低转子旋转区域内，对电动水泵100是否在正常地进行旋转进行判断，因此，能够实现在现有控制中不可能实现的极低流量控制。由此，在发动机冷却系统水停止控制中，能够在水停止状态与水循环状态之间设置极低流量状态。其结果为，能够有效地抑制从水停止状态向水循环状态转移时的热冲击，并且能够维持较高的耗油率效果。
其他实施方式
本发明并不限定于图1所示的结构的发动机冷却装置中所使用的电动水泵，也能够应用其他结构的发动机冷却装置的电动水泵。
本发明也能够应用于如下方式的发动机冷却装置中所使用的电动水泵，所述方式为，在相对于例如气缸盖的水套(头侧水套)以及气缸体的水套(缸体侧水套)使冷却水并列进行循环的发动机冷却装置(一般被称为“双系统冷却装置”)中，在处于冷却时，停止向缸体侧的水套的冷却水的供给(缸内水停止)的方式。
产业上的可利用性
本发明能够利用于使被搭载于车辆等上的发动机(内燃机)的冷却水进行循环的电动水泵的控制中。
符号说明
1发动机；
11气缸体；
12气缸盖；
13水套；
5水温传感器；
6压力传感器；
100电动水泵；
101a吸入口；
101b排出口；
103泵轮；
104转子轴；
105电动机；
151转子；
152定子；
152a定子线圈；
152b线圈；
200冷却水循环通道；
201散热器循环系统通道；
202加热器循环系统通道；
300ECU。

Claims (5)

1.一种电动水泵的控制装置，所述电动水泵使冷却水在发动机的冷却系统中进行循环，
所述电动水泵的控制装置的特征在于，
所述电动水泵具备：
转子，其具有泵轮；
定子，其具有被配置于所述转子的周围的多个相的线圈，
所述电动水泵被构成为，通过对所述定子的线圈的通电相进行切换从而使所述转子旋转，
所述电动水泵的控制装置具备旋转判断单元，在对应于所述定子的线圈的通电相的切换从而所述电动水泵的排出压力或所述冷却水的水温反复增加或减少时，所述旋转判断单元判断为所述电动水泵在按照极低流量控制的要求而进行旋转。
2.如权利要求1所述的电动水泵的控制装置，其特征在于，
当通过所述电动水泵而实现的冷却水的循环流量在预定流量以下时，实施所述电动水泵的旋转判断。
3.如权利要求1所述的电动水泵的控制装置，其特征在于，
所述电动水泵为通电被实施占空比控制的电动水泵，并且当所述占空比控制的占空系数在预定值以下时，实施所述电动水泵的旋转判断。
4.如权利要求1所述的电动水泵的控制装置，其特征在于，
将对所述通电相进行切换的时间间隔设定为与能够检测非通电相上所产生的电动势的流量以上的流量控制时相比而较长，并实施所述电动水泵的旋转判断。
5.如权利要求4所述的电动水泵的控制装置，其特征在于，
将对所述通电相进行切换的时间间隔较长地设定为如下的程度，即，产生所述电动水泵的排出压力或所述冷却水的水温反复增加或减少的现象的程度。
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