JP2014202106A

JP2014202106A - 電動ウォーターポンプの制御装置

Info

Publication number: JP2014202106A
Application number: JP2013077260A
Authority: JP
Inventors: 貴大田崎; Takahiro Tazaki; 信幸樺澤; Nobuyuki Kabasawa; 善章飯塚; Yoshiaki Iizuka; 啓祐若林; Keisuke Wakabayashi
Original assignee: Yamada Seisakusho KK
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2014-10-27
Also published as: EP2787191A2; EP2787191A3; US20140290598A1

Abstract

【課題】エンジン側に設けられたエンジンコントロールユニットによる電動ウォーターポンプへの制御に関する命令の負担を軽減し、エンジンコントロールユニットの構成を簡素化すると共にエンジンコントロールユニットを低価格にて提供することができるエンジンの冷却装置とすること。【解決手段】エンジンの冷却水循環回路４において、エンジン側のエンジンコントロールユニット２と、電動ウォーターポンプ３とからなること。前記エンジンコントロールユニット２はエンジンの実測水温及び目標水温の信号を発信し、前記電動ウォーターポンプ３は、前記実測水温及び目標水温の信号に基づいて前記電動ウォーターポンプ３の流量を調整する制御を行う駆動制御部３３が具備されること。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン側に設けられたエンジンコントロールユニットによる電動ウォーターポンプへの制御に関する命令の負担を軽減し、エンジンコントロールユニットの構成を簡素化すると共にエンジンコントロールユニットを低価格にて提供することができるエンジンの冷却装置に関する。

従来、エンジンを冷却する冷却水循環回路には、電動ウォーターポンプが具備されている。そして、電動ウォーターポンプは、エンジンが搭載されている車体の稼動状況により、エンジンの冷却温度が設定される。この冷却温度は、冷却水循環回路内を流れる冷却水の流量等によって制御される。

電動ウォーターポンプは、このようにエンジンのそれぞれの状況に対応する適正な冷却温度となるように、ポンプの回転数を変化させて、冷却水の流量を制御してゆく。そして、電動ウォーターポンプの動作における全ての制御は、エンジン側に装着されたエンジンコントロールユニットによって行われる。この種の構成が開示されたものとして特許文献１が存在する。

特開２０１２−１０２６３９号公報

特許文献１において、電動ウォータポンプ６は、エンジンの冷却水の水温制御を行う場合、電動ウォータポンプ６の上位にある車両側のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）９にて冷却水循環の必要流量を判断し、ＥＣＵ９の指令信号により電圧が印加される。

その印加電圧を電動ウォータポンプ６が受け取り、電動ウォータポンプ６は回転し、且つ実際の回転数に基づいた信号(回転信号)を出力する。車両側のＥＣＵ９では電動ウォータポンプ６の回転信号を受け取り、電動ウォータポンプ６の回転数と実際に流れる流量の関係を表として予め記録してあるマップを元に、ＥＣＵ９の指令信号の決定や電動ウォータポンプ６の稼動状態の把握を行うのが一般的である。

ところで、上記構成では、車両側のＥＣＵ９での制御項目が多くなり、車両側のＥＣＵ９への負荷が大きくなる。そのために、ＥＣＵ９には、処理速度やメモリ容量に余裕のある、高価な素子が必要となる。さらに、このような電動ウォータポンプ６の出力特性に応じた適合が必要になるため、車両側のＥＣＵ９の開発に時間と費用が必要となる。言い換えると電動ウォータポンプ６の機種が変わり、電動ウォータポンプ６の出力特性が変わるたびにＥＣＵ９の再調整が必要となる。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく鋭意、研究を重ねた結果、本発明を、エンジンの冷却水循環回路において、エンジン側のエンジンコントロールユニットと、電動ウォーターポンプとからなり、前記エンジンコントロールユニットはエンジンの実測水温及び目標水温の信号を発信し、前記電動ウォーターポンプは、前記実測水温及び目標水温の信号に基づいて前記電動ウォーターポンプの流量を調整する制御を行う駆動制御部が具備されてなる電動ウォーターポンプの制御装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記電動ウォーターポンプの駆動制御部は、前記電動ウォーターポンプの回転数に対応する流量マップを有し、該流量マップに基づいて目標流量に対するポンプ回転数を決定する制御をしてなることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記電動ウォーターポンプの駆動制御部は、ポンプ回転数及び／又は前記電動ウォーターポンプの診断情報の信号をエンジンコントロールユニット側に発信してなる電動ウォーターポンプの制御装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、車両側（エンジン側）のエンジンコントロールユニットの制御項目を少なくできるので、エンジンコントロールユニットの負荷が小さくなる。このことによって、エンジンコントロールユニットは、比較的安価な素子を使用することができる。また電動ウォーターポンプの出力特性に応じた車両側のエンジンコントロールユニットの適合（調整）が不要になるので、車両側のエンジンコントロールユニットの開発時間を短縮できる。

また、エンジンに装着される電動ウォーターポンプの機種が変更されて、該電動ウォーターポンプの出力特性が変わることがあっても、電動ウォーターポンプ側の制御駆動部をエンジンコントロールユニットに応じて調整することにより、エンジンコントロールユニットを何ら調整することなく使用できる。

請求項２の発明では、電動ウォーターポンプの駆動制御部は、電動ウォーターポンプの回転数に対応する流量マップを有し、流量マップに基づいて目標流量に対するポンプ回転数を決定する制御としたので電動ウォーターポンプの吐出性能バラツキの影響を受けることなく常に安定した制御を行うことができ、且つ車両側のエンジンコントロールユニットの処理負荷を軽減することができる。

請求項３の発明では、電動ウォーターポンプの駆動制御部は、ポンプ回転数及び／又は電動ウォーターポンプのポンプ部やモータ部の診断情報の信号をエンジンコントロールユニット側に発信することにより、エンジンコントロールユニットは、電動ウォーターポンプを常時監視することができるため制御の信頼性を高めることができる。

（Ａ）は本発明における冷却水の循環回路とエンジンコントロールユニットと電動ウォーターポンプの駆動制御部の構成図、（Ｂ）はエンジンコントロールユニットと電動ウォーターポンプの駆動制御部との構成図である。本発明に使用する電動ウォーターポンプの一例を示す縦断側面図である。エンジンに装着された一つのエンジンコントロールユニットに対して機種の異なるＮ1乃至Ｎ2のいずれの電動ウォーターポンプをそのまま装着することができることを示す略示図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の基本的な構成は、図１（Ａ）に示されており、エンジン１は、一般の自動車エンジンであり、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。エンジン１のシリンダヘッド及びシリンダブロック等に冷却水が循環する冷却水循環回路４が設けられている。

また、冷却水循環回路４には、エンジン１に冷却水を循環させる電動ウォーターポンプ３が備えられている。この電動ウォーターポンプ３は、後述するエンジンコントロールユニット２（ＥＣＵとも言う）の命令信号によって、エンジンが要求する冷却などを行うものである。

エンジンコントロールユニット２は、エンジン１側に装着されている。該エンジンコントロールユニット２は、主に演算処理装置と記憶装置等にて構成されている。エンジンコントロールユニット２には、エンジン１の所定箇所に図示しない各種センサが装着され、エンジン１の状況に関する情報を常にエンジンコントロールユニット２に送るようになっている。

電動ウォーターポンプ３は、図２に示すように、ポンプ部３１とモータ部３２と駆動制御部３３とからなる。そして、駆動制御部３３は、主に回路基板と、ＦＥＴ等のパワーデバイス等から構成される。駆動制御部３３は、それ自体で、エンジン１の温度状況に応じてモータ部３２の回転数を制御し、ポンプ部３１の最適な吐出量の調整を行う。

エンジンコントロールユニット２は、電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３と電気的に接続される。エンジンコントロールユニット２は、エンジン１の各部センサから送られてきた、種々の情報をエンジン１回りの各種のポンプに伝達する。

エンジンコントロールユニット２は、電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３に対して、エンジン１の実測水温及び目標水温の信号を発信する。そして、前記電動ウォーターポンプ３の制御駆動部３３は、エンジン１の実測水温及び目標水温から求められる最適な冷却水の流量となるような制御を行う。具体的には電動ウォーターポンプ３の制御駆動部３３は流量−回転数マップを有し、目標流量となる回転数を自ら判断できるようになっている。

つまり、エンジンコントロールユニット２は、エンジン１のそれぞれの状況における実測水温を検知し、エンジンコントロールユニット２から実測水温及び目標水温の信号を電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３に向かって発信する。

このときに、エンジンコントロールユニット２は、実測水温及び目標水温を電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３に発信するのみであり、電動ウォーターポンプ３の回転数等を制御する役目を持たない〔図１（Ｂ）参照〕。これによって、エンジンコントロールユニット２の作業負担は格段に減少し、エンジンコントロールユニット２は、極めて簡易な構成となる。

そして、実測水温及び目標水温の信号の発信を受けた電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３では、その実測水温及び目標水温に基づいて目標水温に到達するための最適な回転数等の判断を行い、モータ部３２の回転数を制御し、冷却水循環回路４によってエンジン１に送り込まれる冷却水を目標水温に到達するように作動するものである。

本発明では、前記エンジンコントロールユニット２は、前記電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３による実際のポンプ回転数及び又は電動ウォーターポンプ３のポンプ部３１，モータ部３２，駆動制御部３３の診断情報を検知すると共に、目標水温に到達させる制御装置を具備している。

これにより、従来エンジンコントロールユニット２で行っていた電動ウォーターポンプ３の故障等の診断についても駆動制御部３３側で行うことが出来るので、エンジンコントロールユニット２の作業負担は格段に減少し、エンジンコントロールユニット２は、極めて簡易な構成となる。

そして、冷却水循環回路４が目標水温に到達していなければ、電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３側の判断によって、目標水温に到達するまで、モータ部３２の回転数の制御を行う。これによって、エンジンコントロールユニット２と、電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３によって、設定された目標水温により一層、正確に到達することができる。

本発明では、電動ウォーターポンプ３の機種が変更し、その性能又は出力特性が変わったとしても、駆動制御部３３をエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２に適合するように調整することで、該エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２を全く調整することなく、電動ウォーターポンプ３をエンジンに装着できる。

たとえば、図３に示すように、電動ウォーターポンプ３の機種が、Ｎ1乃至Ｎ３等のように特性の異なるものが複数存在する場合において、電動ウォーターポンプ３の駆動制御部３３を適合するように調整するのみで、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２を再調整することなくＮ1乃至Ｎ３のいずれの機種の電動ウォーターポンプ３であってもエンジン装着できる。したがって、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２を再調整する労力及びコストを全く必要としないものである。

１…エンジン、２…エンジンコントロールユニット、３…電動ウォーターポンプ、
３３…駆動制御部、４…冷却水循環回路４。

Claims

エンジンの冷却水循環回路において、エンジン側のエンジンコントロールユニットと、電動ウォーターポンプとからなり、前記エンジンコントロールユニットはエンジンの実測水温及び目標水温の信号を発信し、前記電動ウォーターポンプは、前記実測水温及び目標水温の信号に基づいて前記電動ウォーターポンプの流量を調整する制御を行う駆動制御部が具備されてなることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。
請求項１において、前記電動ウォーターポンプの駆動制御部は、前記電動ウォーターポンプの回転数に対応する流量マップを有し、該流量マップに基づいて目標流量に対するポンプ回転数を決定する制御をしてなることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。
請求項１又は２において、前記電動ウォーターポンプの駆動制御部は、ポンプ回転数及び／又は前記電動ウォーターポンプの診断情報の信号をエンジンコントロールユニット側に発信してなることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。