JP2009264288A - 電動式ウォーターポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサレスタイプのブラシレスモータ１６を備える電動式ウォーターポンプ７の制御装置２０において、ブラシレスモータ１６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１６の脱調を回避可能とする。
【解決手段】ブラシレスモータ１６の停止を指示してからブラシレスモータ１６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１６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を禁止する。
【選択図】図４

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００２−１６１７４８号公報

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。

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。

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。

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。

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２０００−１２５５８４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１６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。

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。

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 Transistor）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。

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。

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ＭＯＳ型ＦＥＴをオン・オフするためのＦＥＴ制御用ＩＣ等とされる。

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。

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。

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。

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。

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ＣＰＵ、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、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等を含む構成とされる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｎｐを検出し、一時的に保存する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｔａ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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｐｏｕｔ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。

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Ｓ１５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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

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。 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。 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。 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。

符号の説明

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

Claims (9)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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