JP5007577B2 - 電動ウォーターポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置に関する。

従来から、エンジンを冷却する冷却水を循環させる電動ウォーターポンプ（以下、「電動ＷＰ」と呼ぶ。）を用いた技術が提案されている。例えば、特許文献１には、電動ＷＰがロックされたときにモータを逆回転させて再始動させる技術が記載されている。また、特許文献２には、燃料ポンプがロックされたときに一時的に駆動を停止した後、駆動デューティを大きくして再始動する技術が記載されている。

特開平７−２１７５８４号公報 特開２００３−２９３９１５号公報

ところで、冷却水は、極低温時には粘性が大きくなる。また、電動ＷＰの出力トルクは、モータの経年劣化により低下する。このような場合には、通常の駆動時における駆動デューティでは始動できないが、駆動デューティを大きくすることで始動できることが多い。しかしながら、特許文献１又は２に記載の技術では、このような場合でも、毎回、ロック解除の制御処理が行われることとなる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電動ＷＰがロックされた場合において、無駄なロック解除の制御処理が行われるのを防ぐことを課題とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置は、前記電動ウォーターポンプがロックされた場合には、前記電動ウォーターポンプの停止と駆動とを繰り返すと共に、駆動する度に、前記電動ウォーターポンプの駆動デューティを徐々に大きくするロック解除制御手段と、前記電動ウォーターポンプのロックが解除されたときの前記駆動デューティであるロック解除駆動デューティを記憶し、前記電動ウォーターポンプの再始動時には、記憶された前記ロック解除駆動デューティで前記電動ウォーターポンプを駆動する再始動制御手段と、を備える。

上記の電動ウォーターポンプの制御装置は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、内燃機関における冷却水を循環する電動ウォーターポンプに対して制御を行うものである。電動ウォーターポンプの制御装置は、ロック解除制御手段と、再始動制御手段と、を備える。前記ロック解除制御手段は、前記電動ウォーターポンプがロックされた場合には、ロック解除の制御処理として、前記電動ウォーターポンプの停止と駆動とを繰り返すと共に、駆動する度に、前記電動ウォーターポンプの駆動デューティを徐々に大きくする。これにより、電動ウォーターポンプのモータの加熱や損傷を防止することができると共に、電動ウォーターポンプのロックを解除するのに必要なトルクをモータの軸に与えることができ、電動ウォーターポンプのロックを解除することができる。

ここで、前記再始動制御手段は、前記電動ウォーターポンプのロックが解除されたときの前記駆動デューティであるロック解除駆動デューティを記憶し、前記電動ウォーターポンプの再始動時、即ち、前記電動ウォーターポンプを改めて始動する時には、記憶された前記ロック解除駆動デューティで前記電動ウォーターポンプを駆動する。これにより、電動ウォーターポンプが再始動時にロックされることを防ぎことができ、上述のロック解除の制御処理が無駄に行われるのを防ぐことができる。

上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記再始動制御手段は、前記冷却水の水温に対応させて前記ロック解除駆動デューティを記憶し、再始動時には、前記冷却水の水温を求め、求められた前記冷却水の水温に対応した前記ロック解除駆動デューティで前記電動ウォーターポンプを駆動する。このようにすることで、冷却水の粘性に合わせた最適な駆動デューティで電動ウォーターポンプを駆動することができるので、電動ウォーターポンプの無駄な電力消費を抑えることができる。

上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記ロック解除制御手段は、前記冷却水の水温が所定の水温以上（例えば１００℃以上）である場合には、そのときの前記電動ウォーターポンプの駆動時の駆動デューティを前記ロック解除駆動デューティとする。このようにすることで、ロック解除の制御処理が行われる場合において、冷却水の水温が高水温となっている場合であっても、ロック解除を早い段階で行うことができ、オーバーヒートの発生を防ぐことができる。

上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記ロック解除制御手段は、前記電動ウォーターポンプを駆動する度に、前記電動ウォーターポンプのモータの回転方向を変える。このようにすることで、電動ウォーターポンプのインペラに噛み込まれた異物の除去をより効果的に行うことができる。

上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記ロック解除制御手段は、前記電動ウォーターポンプの一回の駆動時において、前記電動ウォーターポンプのモータの回転方向を交互に変える。このようにしても、電動ウォーターポンプのインペラに噛み込まれた異物の除去をより効果的に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［冷却系システムの構成］
図１は、本発明の各実施形態に係る電動ウォーターポンプ（以下、単に「電動ＷＰ」と称す）が適用された冷却系システム１００の概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印が冷却水の流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。また、太線で表した実線は、冷却水が流れる通路（冷却水通路）を示している。

各実施形態に係る冷却系システム１００は、冷却水を用いてエンジン１の冷却を行うと共に、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収し、エンジン１の暖機やヒータの熱源に利用するシステムである。この場合、冷却水は、冷却水通路７ａ、７ｂ、７ｃを通過することによって、エンジン１の冷却及び暖機などを行う。冷却水通路７ａ上には排気熱回収器２が設けられており、冷却水通路７ｂ上にはラジエータ３が設けられており、冷却水通路７ｃ上には電動ポンプ５が設けられている。なお、以下では、冷却水通路７ａ〜７ｃを区別しない場合には、単に冷却水通路７として用いるものとする。

エンジン（内燃機関）１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。また、エンジン１は、ハイブリッド車両などに搭載される。更に、エンジン１には、冷却水の温度を検出する水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、検出した温度に対応する検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０に供給する。

排気熱回収器２は、エンジン１からの排気ガスが通過する排気通路（不図示）上に設けられている。排気熱回収器２は、内部に冷却水が通過し、この冷却水と排気ガスの間で熱交換を行うことによって、排気熱を回収する。

ラジエータ３では、その内部を通過する冷却水が外気によって冷却される。この場合、電動ファン（不図示）の回転により導入された風によって、ラジエータ３内の冷却水の冷却が促進される。

サーモスタット４は、冷却水の温度に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット４は、冷却水の温度が高温となったときに開弁する。この場合、サーモスタット４を介して冷却水通路７ｂと冷却水通路７ｃとが接続され、冷却水はラジエータ３を通過することとなる。これにより、冷却水が冷却され、エンジン１のオーバーヒートが抑制される。これに対して、冷却水の温度が比較的低温である場合には、サーモスタット４は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ３を通過しない。これにより、冷却水の温度低下が抑制されるため、エンジン１のオーバークールが抑制される。

電動ＷＰ５は、電動式のモータとインペラとを備えて構成される。具体的には、電動ＷＰ５では、インペラがモータの軸に取り付けられており、モータが回転することによりインペラが回転する。このインペラの回転により、冷却水は押し出されて冷却水通路７内を循環する。なお、以下において「モータ」という場合は、電動ＷＰ５のモータのことを指すものとする。

電動ＷＰ５は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を有し、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５によってデューティ制御される。ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のモータにかける駆動デューティを大きくすることで、モータの回転数を大きくすることができ、モータの軸に与えるトルクを大きくすることができる。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のモータにかける駆動デューティを小さくすることで、モータの回転数を小さくすることができ、モータの軸に与えるトルクを小さくすることができる。

ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ５０は、水温センサ６から供給される出力などに基づいて、電動ＷＰ５の制御を実行する。従って、ＥＣＵは、本発明におけるロック解除制御手段及び再始動制御手段として機能する。以下では、電動ＷＰ５の具体的な制御方法について説明する。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る電動ＷＰ５の制御装置について述べる。図２は、第１実施形態に係る電動ＷＰ５の駆動シーケンスを示す。具体的には、図２に示す駆動シーケンスは、電動ＷＰ５がロックされたときのロックを解除するための駆動シーケンス、即ち、ロック解除の制御処理の駆動シーケンスを示す。

電動ＷＰ５のインペラに異物が噛み込まれた場合や、冷却水の粘度が大きい場合には、モータの軸にかかるトルクが過大になり、サーマルスイッチの作動によりモータの駆動が停止される。これにより、電動ＷＰ５はロックされる。ＥＣＵ５０は、例えば、特許文献１に記載されているように、モータからのエンコーダ信号を基に、モータの軸の回転速度が０になっているか否かを判定することで、電動ＷＰ５がロックされているか否かを判定する。

ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックを解除するために、図２に示すような駆動シーケンスで、電動ＷＰ５を制御する。以下では、図２に示す駆動シーケンスによるロック解除の制御処理について説明する。このロック解除の制御処理は、ＥＣＵ５０が、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定するまで行われる。

ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５がロックされていると判定してから（以下、単に「ロック判定時」と称す）、ｔｎ１［ｍｓ］経過したときには、モータを駆動デューティｄ１１［％］（例えば、駆動デューティ５０［％］）で回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５を駆動した後、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定した場合には、ロック解除の制御処理を終了し、この後は、この駆動デューティｄ１１[％]で電動ＷＰ５を駆動し続ける。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定せず、かつ、ロック判定時からｔｆ１［ｍｓ］（＞ｔｎ１［ｍｓ］）経過したときには、図２に示すように、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を一旦停止する。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ２［ｍｓ］（＞ｔｆ１［ｍｓ］）経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１１［％］よりも大きい駆動デューティｄ１２［％］（例えば、駆動デューティ６０［％］）で回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。つまり、ロック判定時からｔｎ２経過したときにおける電動ＷＰ５の駆動時のモータの回転数及びトルクは、ロック判定時からｔｎ１経過したときにおける電動ＷＰ５の駆動時のモータの回転数及びトルクよりも大きい。ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５を駆動した後、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定した場合には、ロック解除の制御処理を終了し、この後は、駆動デューティｄ１２[％]で電動ＷＰ５を駆動し続ける。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定せず、かつ、ロック判定時からｔｆ２［ｍｓ］（＞ｔｎ２［ｍｓ］）経過したときには、図２に示すように、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を一旦停止する。

以下では、上記と同様の処理を繰り返す。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ３［ｍｓ］（＞ｔｆ２［ｍｓ］）経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１２［％］よりも大きい駆動デューティｄ１３［％］（例えば、駆動デューティ７０［％］）で回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５を駆動した後、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定した場合には、ロック解除の制御処理を終了し、この後は、駆動デューティｄ１３[％]で電動ＷＰ５を駆動し続ける。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定せず、かつ、ロック判定時からｔｆ３［ｍｓ］（＞ｔｎ３［ｍｓ］）経過したときには、図２に示すように、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を一旦停止する。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ４［ｍｓ］（＞ｔｆ３［ｍｓ］）経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１３［％］よりも大きい駆動デューティｄ１４［％］（例えば、駆動デューティ８０［％］）で回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５を駆動した後、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定した場合には、ロック解除の制御処理を終了し、この後は、駆動デューティｄ１４[％]で電動ＷＰ５を駆動し続ける。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定せず、かつ、ロック判定時からｔｆ４［ｍｓ］（＞ｔｎ４［ｍｓ］）経過したときには、図２に示すように、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を一旦停止する。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ５［ｍｓ］（＞ｔｆ４［ｍｓ］）経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１４［％］よりも大きい駆動デューティｄ１５［％］（例えば、駆動デューティ９０［％］）で回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５を駆動した後、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定した場合には、ロック解除の制御処理を終了し、この後は、駆動デューティｄ１５[％]で電動ＷＰ５を駆動し続ける。一方、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定せず、かつ、ロック判定時からｔｆ５［ｍｓ］（＞ｔｎ５［ｍｓ］）経過したときには、図２に示すように、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を一旦停止する。

つまり、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５がロックされていると判定すると、電動ＷＰ５の駆動と停止を繰り返すと共に、駆動する度に電動ＷＰ５の駆動デューティを徐々に上げていく。また、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の駆動時に、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定したときには、このロック解除の制御処理を終了する。ＥＣＵ５０は、それ以降は、制御処理終了時（電動ＷＰ５のロックが解除された時）の駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動する。

このように、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の駆動と停止を繰り返すと共に、駆動する度に電動ＷＰ５の駆動デューティを徐々に上げていく制御処理を行うことで、モータの加熱や損傷を防止することができる。また、ＥＣＵ５０は、駆動する度に、電動ＷＰ５の駆動デューティを徐々に上げていく制御処理を行うことで、モータの回転数を徐々に上げることができる。これにより、電動ＷＰ５のロックを解除するのに必要なトルクをモータの軸に与えることができ、電動ＷＰ５のロックを解除することができる。また、この制御処理は、駆動デューティを急激に大きくするものではないので、電動ＷＰ５の音や振動の変化に対する運転者の違和感を抑えることができる。

ここで、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、このようにして電動ＷＰ５のロックが解除されたときのモータの駆動デューティをＲＡＭなどに記憶しておき、その次に電動ＷＰ５が改めて始動された時（以下、「再始動時」と称す）には、当該駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動するものとする。

このようにする理由は、以下の通りである。極低温時などの冷却水の粘性が大きくなった場合や、モータの経年劣化により出力トルクの低下が発生した場合には、電動ＷＰ５は、始動する度にロックされてしまうことがあり、その度に、ＥＣＵ５０は、上述のロック解除の制御処理を行う必要が出てくる。

そこで、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたときの駆動デューティを記憶しておき、再始動時には、記憶された当該駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動することとする。例えば、ＥＣＵ５０は、モータを駆動デューティｄ１５［％］で回転させたときに、電動ＷＰ５のロックが解除された場合には、再始動時には、始めからモータを駆動デューティ１５［％］で回転させる。以下では、このように電動ＷＰ５のロックが解除されるときの駆動デューティを「ロック解除駆動デューティ」と称する。電動ＷＰ５のロックが解除されたときの駆動デューティで、即ち、ロック解除駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動することで、電動ＷＰ５が再始動時にロックされることを防ぎことができ、ロック解除の制御処理が無駄に行われるのを防ぐことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電動ＷＰの制御装置について述べる。

冷却水は、一般的にはエチレングリコールなどの化学物質を有しているため、その水温が低くなればなるほど、粘性が大きくなり、その水温が高くなればなるほど、粘性は小さくなる性質を有する。従って、冷却水の水温が所定の水温となっている場合に求められたロック解除駆動デューティは、電動ＷＰ５の再始動時における冷却水の水温が当該所定の水温と異なっている場合には、当該再始動に最適な駆動デューティとは言えない。

例えば、冷却水の水温が所定の水温となっている時に求められたロック解除駆動デューティで電動ＷＰ５を再始動する場合において、当該再始動時における冷却水の水温が、排気熱回収器２との熱交換等により当該所定の水温よりも高くなっている場合について考えてみる。

電動ＷＰ５の再始動時における冷却水の粘度は、先に述べた冷却水の性質から、所定の水温となっている冷却水の粘度よりも小さくなっているはずである。従って、この電動ＷＰ５の再始動時では、本来であれば、当該ロック解除駆動デューティよりも低い駆動デューティで電動ＷＰ５をロックすることなく始動させることができるはずである。それにもかかわらず、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の再始動時において、当該ロック解除駆動デューティで、即ち、ロックすることなく始動させることができる駆動デューティよりも大きな駆動デューティで、電動ＷＰ５を始動させることとなる。そのため、電動ＷＰ５は、無駄な電力消費をしてしまうこととなる。

そこで、第２実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置と異なり、ＥＣＵ５０は、冷却水の水温域毎のロック解除駆動デューティをＲＡＭなどに記憶しておき、再始動時には、水温センサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて再始動に最適な駆動デューティを求め、求められた駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動することとする。

図３は、冷却水の水温域とロック解除駆動デューティとの対応関係を示す表の一例である。ＥＣＵ５０は、図３に示すように、電動ＷＰ５のロックが解除されたときの駆動デューティ、即ち、ロック解除駆動デューティを、電動ＷＰ５のロックが解除されたときの冷却水の水温域に対応させてＲＡＭなどに記憶する。ここで、電動ＷＰ５のロックが解除されたときの冷却水の水温は、電動ＷＰ５のロックが解除されたときに、水温センサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて求められる。図３では、例えば、冷却水の水温が−１０〜０［℃］の範囲内にあるときには、電動ＷＰ５は、駆動デューティが７０［％］のときにロックが解除されたことを示している。また、冷却水の水温が４０〜８０［℃］の範囲内にあるときには、電動ＷＰ５は、駆動デューティが５０［％］のときにロックが解除されたことを示している。

ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の再始動時において、水温センサ６からの検出信号Ｓ６を基に冷却水の水温を求めた後、求められた水温に対応する駆動デューティを図３に示す表より求め、求められた当該駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動する。例えば、ＥＣＵ５０は、再始動時における冷却水の水温が−５［℃］であると求められた場合には、駆動デューティ７０［％］で電動ＷＰ５を駆動し、再始動時における冷却水の水温が５０［℃］であると求められた場合には、駆動デューティ５０［％］で電動ＷＰ５を駆動する。このようにすることで、再始動時における冷却水の粘性に合わせた最適な駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動することができ、電動ＷＰ５の無駄な電力消費を抑えることができる。

以上に述べたように、第２実施形態に係る電動ＷＰ５の制御装置では、ＥＣＵ５０は、冷却水の水温に対応させてロック解除駆動デューティを記憶し、再始動時には、前記冷却水の水温を求め、求められた冷却水の水温に対応したロック解除駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動する。このようにすることで、冷却水の粘性に合わせて最適な駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動することができるので、電動ＷＰ５の無駄な電力消費を抑えることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る電動ＷＰの制御装置について述べる。

ＥＣＵ５０が、上述のロック解除の制御処理が行われる場合において、冷却水の水温が高水温（例えば、冷却水の水温が１００℃以上）となっている場合には、電動ＷＰ５のモータの駆動デューティを徐々に上げていくと、オーバーヒートを引き起こす可能性がある。

そこで、第３実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、ロック解除の制御処理が行われる場合において、水温センサ６からの検出信号に基づいて求められた冷却水の水温が所定の水温以上（例えば、１００℃以上）となっている場合には、そのときの駆動デューティをロック解除駆動デューティとする。このようにすることで、ロック解除の制御が行われる場合において、冷却水の水温が高水温となっている場合であっても、ロック解除を早い段階で行うことができ、オーバーヒートの発生を防ぐことができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る電動ＷＰ５の制御装置について述べる。第４実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、上述の各実施形態に係る電動ＷＰの制御装置の動作に加えて、電動ＷＰ５を駆動する度に、電動ＷＰ５のモータの回転方向を変えることとする。図４は、第４実施形態に係る電動ＷＰがロックされたときのロックを解除するための駆動シーケンスを示している。

図４に示す駆動シーケンスについて説明する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ１［ｍｓ］経過したときには、モータを駆動デューティｄ１１［％］で所定の方向に回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。以下では、この所定の方向へのモータの回転を順回転と称する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｆ１［ｍｓ］経過したときには、モータの回転を停止させることで電動ＷＰ５を停止する。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ２［ｍｓ］経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１１［％］よりも大きい駆動デューティｄ１２［％］で所定の方向とは反対方向に回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。以下では、この所定の方向とは反対方向のモータの回転を逆回転と称する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｆ２［ｍｓ］経過したときには、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を停止する。

このように、モータの順回転と逆回転とを交互に繰り返すことにより、第１実施形態に係るロック解除の制御処理と比較して、インペラに噛み込まれた異物の除去を、より効果的に行うことができる。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ３［ｍｓ］経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１２［％］よりも大きい駆動デューティｄ１３［％］で順回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｆ３［ｍｓ］経過したときには、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を停止する。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ４［ｍｓ］経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１３［％］よりも大きい駆動デューティｄ１４［％］で逆回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｆ４［ｍｓ］経過したときには、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を停止する。

このように、再度、モータの順回転と逆回転とを交互に繰り返すことにより、インペラに噛み込まれた異物の除去を、更に、より効果的に行うことができる。

ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ５［ｍｓ］経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１４［％］よりも大きい駆動デューティｄ１５［％］で順回転させることにより、電動ＷＰ５を駆動する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｆ５［ｍｓ］経過したときには、モータの回転を停止させることにより、電動ＷＰ５を停止する。

なお、上述の第１実施形態と同様、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の駆動時に、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定したときには、このロック解除の制御処理を終了する。ＥＣＵ５０は、それ以降は、制御処理終了時の駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動する。

以上のことから分かるように、第４実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置と同様、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５がロックされていると判定すると、電動ＷＰ５の駆動と停止を繰り返すと共に、駆動する度に、電動ＷＰ５のモータの駆動デューティを徐々に上げていく。加えて、第４実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５を駆動する度に、電動ＷＰ５のモータの回転方向を変えることとする。これにより、電動ＷＰ５のインペラに噛み込まれた異物の除去をより効果的に行うことができる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る電動ＷＰの制御装置について述べる。第５実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、上述の各実施形態に係る電動ＷＰの制御装置の動作に加えて、電動ＷＰ５の一回の駆動時において、電動ＷＰ５のモータの回転方向を交互に変えることとする。図５は、第５実施形態に係る電動ＷＰがロックされたときのロックを解除するための駆動シーケンスを示している。

図５に示す駆動シーケンスについて説明する。ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ１［ｍｓ］経過したときには、モータを駆動デューティｄ１１［％］で、モータの順回転と逆回転とを交互に繰り返すことにより、インペラを振動させる。このようにすることで、第１実施形態に係るロック解除の制御処理と比較して、インペラに噛み込まれた異物の除去を、より効果的に行うことができる。

また、ＥＣＵ５０は、ロック判定時からｔｎ３［ｍｓ］経過したときには、モータを、駆動デューティｄ１２［％］よりも大きい駆動デューティｄ１３［％］で、モータの順回転と逆回転とを交互に繰り返すことにより、インペラを振動させる。このように、再度振動させることにより、インペラに噛み込まれた異物の除去を、更に、より効果的に行うことができる。

なお、上述の第１実施形態と同様、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の駆動時に、電動ＷＰ５のロックが解除されたと判定したときには、このロック解除の制御処理を終了する。ＥＣＵ５０は、それ以降は、制御処理終了時の駆動デューティで電動ＷＰ５を駆動する。

以上のことから分かるように、第５実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、第１実施形態に係る電動ＷＰの制御装置と同様、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５がロックされていると判定すると、電動ＷＰ５の駆動と停止を繰り返すと共に、その駆動する度に、電動ＷＰ５のモータの駆動デューティを徐々に上げていく。加えて、第５実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、ＥＣＵ５０は、前記電動ウォーターポンプの一回の駆動時において、前記電動ウォーターポンプのモータの回転方向を交互に変えることで、電動ＷＰ５のインペラを振動させる。これにより、電動ＷＰ５のインペラに噛み込まれた異物の除去をより効果的に行うことができる。

［変形例］
上述の各実施形態に係る電動ＷＰの制御装置では、電動ＷＰ５は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を有し、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５によってデューティ制御されるとしているが、本発明の適用は、これに限られない。

代わりに、例えば、電動ＷＰ５は、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路を有し、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５によって、モータにかけられる電圧の大きさの制御が行われるとしてもよいのは言うまでもない。なぜなら、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のモータにかける電圧を大きくすることで、デューティ制御したときにおけるデューティを上げるのと同様の効果、即ち、モータの回転数及びトルクを大きくすることができ、モータにかける電圧を小さくすることで、デューティ制御したときにおけるデューティを下げるのと同様の効果、即ち、モータの回転数及びトルクを小さくすることができるからである。

従って、例えば、第１実施形態で述べたロック解除の制御処理を行う場合には、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５の駆動と停止を繰り返すと共に、駆動する度に電動ＷＰ５のモータに印加する電圧の大きさを徐々に上げていく制御処理を行うことで、モータの加熱や損傷を防止することができる。また、ＥＣＵ５０は、電動ＷＰ５のロックが解除されたときの電圧の大きさを記憶しておき、再始動時には、記憶された当該電圧の大きさで電動ＷＰ５を駆動することにより、ロック解除の制御処理が無駄に行われるのを防ぐことができる。

各実施形態に係る冷却系システムの概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る電動ＷＰのロック解除の制御処理の駆動シーケンスを示す図である。 冷却水の水温域とロック解除駆動デューティとの対応関係を示す図表である。 第４実施形態に係る電動ＷＰのロック解除の制御処理の駆動シーケンスを示す図である。 第５実施形態に係る電動ＷＰのロック解除の制御処理の駆動シーケンスを示す図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ 排気熱回収器
３ ラジエータ
４ サーモスタット
５ 電動ＷＰ
６ 水温センサ
７ 冷却水通路

Claims (5)

1. 内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置において、
   前記電動ウォーターポンプがロックされた場合には、前記電動ウォーターポンプの停止と駆動とを繰り返すと共に、駆動する度に、前記電動ウォーターポンプの駆動デューティを徐々に大きくするロック解除制御手段と、
   前記電動ウォーターポンプのロックが解除されたときの前記駆動デューティであるロック解除駆動デューティを記憶し、前記電動ウォーターポンプの再始動時には、記憶された前記ロック解除駆動デューティで前記電動ウォーターポンプを駆動する再始動制御手段と、を備えることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。
2. 前記再始動制御手段は、前記冷却水の水温に対応させて前記ロック解除駆動デューティを記憶し、前記再始動時には、前記冷却水の水温を求め、求められた前記冷却水の水温に対応した前記ロック解除駆動デューティで前記電動ウォーターポンプを駆動することを特徴とする請求項１に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
3. 前記ロック解除制御手段は、前記冷却水の水温が所定の水温以上である場合には、そのときの前記電動ウォーターポンプの駆動時の駆動デューティを前記ロック解除駆動デューティとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
4. 前記ロック解除制御手段は、前記電動ウォーターポンプを駆動する度に、前記電動ウォーターポンプのモータの回転方向を変えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
5. 前記ロック解除制御手段は、前記電動ウォーターポンプの一回の駆動時において、前記電動ウォーターポンプのモータの回転方向を交互に変えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。

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