JP5790689B2 - 電動ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプの制御装置に関し、特に、電動ポンプの異常を検出する技術に関する。

エンジンの代わりに電動モータを駆動源として用いて走行可能なハイブリッド車ならびに電気自動車がある。このような車両では、冷却水を循環させるためのウォーターポンプの駆動するのにエンジンを用いることができない場合もあり得る。よって、電動ウォーターポンプが使用される。電動ウォーターポンプがロックした場合には冷却水を循環させることができないため、修理が必要である。修理が必要であることを運転者に報知するためには、電動ウォーターポンプがロックしたことを検出する必要がある。

ポンプがロックしたことを検出する手法の１つとして、特開２００８−１０１５６１号公報（特許文献１）は、［００３５］段落において、燃料ポンプのブラシレスモータへの通電が所定時間以上継続すると、モータロック状態であると判断することを開示する。

特開２００８−１０１５６１号公報

しかしながら、電動ポンプに異常がなくても、電動ポンプが吐出すべき冷却媒体が凍結していると電動ポンプがロックし得る。このような場合には電動ポンプが異常であると誤検出し得る。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動ポンプの異常検出精度を向上することである。

ある実施例において、冷却媒体を吐出する電動ポンプの制御装置は、冷却媒体の温度が、凝固点よりも高くなるように予め定められたしきい値よりも高く、かつ電動ポンプがロックすると、電動ポンプが異常であると判定する。これにより、冷却媒体が凍結していないことを前提として、電動ポンプがロックする異常を検出することができる。そのため、冷却媒体の凍結による電動ポンプのロックを誤って異常と判断しないようにできる。よって、電動ポンプの異常検出精度を向上することができる。

別の実施例において、冷却媒体の温度がしきい値よりも低く、かつ電動ポンプがロックすると、電動ポンプが間欠的に駆動される。これにより、電動ポンプの無理な駆動を抑制しつつ、凍結した冷却媒体あるいは電動ポンプに詰まった異物の除去を試みることができる。

さらに別の実施例において、冷却媒体の温度がしきい値よりも低い状態で電動ポンプがロックした後、電動ポンプが回転すると、電動ポンプの間欠駆動が停止される。これにより、電動ポンプを連続的に駆動し、冷却媒体の供給先に対して連続的に冷却媒体を供給できる。

車両の概略構成図である。 ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、車両には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。なお、以下の説明においては一例としてハイブリッド車について説明するが、レンジエクステンダー付電気自動車あるいはレンジエクステンデッド電気自動車と呼ばれる車両を用いるようにしてもよい。また、エンジン１００のみを駆動源として搭載した車両もしくは電動モータのみを駆動源として搭載した電気自動車を用いてもよい。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

一例として、スタートスイッチ１７１がユーザによりオンにされると、ＥＣＵ１７０は、車両の走行が可能となるように、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０等を含むシステムを制御する。

この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。

たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源として車両が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。

また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。

エンジン１００を走行用の駆動源として用いずに、発電のためにだけ用いるようにしてもよい。すなわち、ハイブリッド車は、シリーズハイブリッド車であってもよい。

エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０
を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。すなわち、第１モータジェネレータ１１０は発電機としての機能を有する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、コンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

本実施の形態においては、エンジン１００を冷却する冷却装置として、電動ウォーターポンプ１０４が設けられる。電動ウォーターポンプ１０４は、エンジン１００の冷却水を吐出し、それによって冷却水を循環させる。エンジン１００の冷却水の温度は、温度センサ１０６により検出され。温度センサ１０６の出力は、ＥＣＵ１７０に入力される。ＥＣＵ１７０は、電動ウォーターポンプ１０４を制御する機能を有するように構成される。

ＥＣＵ１７０は、冷却水の凝固点よりも高くなるように、開発者によって予め定められたしきい値よりも、冷却水の温度（以下、水温とも記載する）が低い状態で、電動ウォーターポンプ１０４がロックした場合、電動ウォータポンプ１０４が異常であると仮判定する。異常が仮判定されると、電動ウォーターポンプ１０４が所定の周期で間欠的に駆動される。すなわち、電動ウォーターポンプ１０４の電動モータに間欠的に電流が流される。

電動ウォータポンプ１０４がロックしたかどうかは、たとえばロック電流を検出したかどうかに基づいて判断したり、電動ウォータポンプ１０４のブラシレスモータへの通電時間が所定時間継続したかどうかに基づいて判断する等の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

また、水温がしきい値よりも低い状態で電動ウォーターポンプ１０４がロックした後、電動ウォーターポンプ１０４が回転すると、間欠駆動が停止され、電動ウォーターポンプ１０４が連続的に駆動される。一例として、電動ウォーターポンプ１０４を駆動しているとき（電動ウォーターポンプ１０４に電流を流しているとき）にロックが検出されないと、電動ウォーターポンプ１０４が回転していると判定される。

一方、水温がしきい値よりも高く、かつ電動ウォーターポンプ１０４がロックすると、ＥＣＵ１７０は、電動ウォーターポンプ１０４が異常であると判定する。

図２を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は所定の周期で繰り返し実行される。また、以下に説明する処理はソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの協働によって実行されてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、電動ウォーターポンプ１０４がロックしたかどうかが判断される。電動ウォーターポンプ１０４がロックすると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、水温がしきい値よりも高いかどうかが判断される。上述したように、しきい値は冷却水の凝固点よりも高い。なお、温度センサ１０６を用いて検出した水温の代わりに、水温の推定値を利用するようにしてもよい。

水温がしきい値よりも高いと（Ｓ１０２にてＥＹＳ）、Ｓ１０４にて、電動ウォーターポンプ１０４が異常であると判定される。

一方、水温がしきい値以下であると（Ｓ１０２にてＮＯ）、Ｓ１０６にて、電動ウォーターポンプ１０４が異常であると仮判定される。その後、Ｓ１０８にて、電動ウォーターポンプ１０４が所定の周期で間欠的に駆動される。すなわち、電動ウォーターポンプ１０４に対して所定の周期で間欠的に電流が流される。

電動ウォーターポンプ１０４がロックしていないと判定された場合は（Ｓ１００にてＮＯ）、Ｓ１１０にて、電動ウォーターポンプ１０４が異常であると仮判定されているかどうかが判定される。

電動ウォーターポンプ１０４であると仮判定されていれば（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、電動ウォーターポンプ１０４が一時的にロックしていたと考えられる。この場合、Ｓ１１２にて、電動ウォーターポンプ１０４の間欠駆動が停止される。したがって、電動ウォーターポンプ１０４に対して連続的に電流が流される。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ エンジン、１０２ 電動ファン、１０４ 電動ウォーターポンプ、１０６ 温度センサ、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ。

Claims (2)

1. 冷却媒体を吐出する電動ポンプの制御装置であって、
   冷却媒体の温度が、凝固点よりも高くなるように予め定められたしきい値よりも高く、かつ前記電動ポンプがロックすると、前記電動ポンプが異常であると判定し、
   冷却媒体の温度が前記しきい値よりも低く、かつ前記電動ポンプがロックすると、前記電動ポンプを間欠的に駆動する、電動ポンプの制御装置。
2. 冷却媒体の温度が前記しきい値よりも低い状態で前記電動ポンプがロックした後、前記電動ポンプが回転すると、前記電動ポンプの間欠駆動が停止される、請求項１に記載の電動ポンプの制御装置。

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