JP6660240B2 - 電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法 - Google Patents

電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法 Download PDF

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Description

本発明は、電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法に関し、特に、圧力センサを用いないで軽負荷異常判定を行う電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法に関する。
電動オイルポンプで循環するオイルを冷媒とする冷却システムとして、例えば、アイドルストップ機能付き車両に搭載され、アイドルストップ中、発進クラッチおよび無段変速機等にオイルを供給し続ける構成を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この冷却システムは、図16に示すように、モータ54で電動オイルポンプ55を駆動してオイルパン56内のオイルを被冷却機器57に供給し、被冷却機器57である発進クラッチおよび無段変速機を冷却する構成を有する(段落0014、0015、図1参照)。
この冷却システムにおいて、電動オイルポンプ55は、アイドルストップシステムの変速機に対する油圧源であり、正確な流量制御が必要となる。このため、制御ユニット50では、モータ制御部52が、モータ54からフィードバックしたモータ回転数に基づき駆動デューティを設定し、その駆動デューティに基づきモータ駆動部53がモータ54を駆動するようになっている。
また、故障検出部51は、モータ54の相電流(電流)、回転数、および温度センサ58で検出されたオイル(油)の温度(油温)に基づいてオイルパン56内の油量の減少、油圧系配管からの油漏れ、電動オイルポンプ55の空回り等の軽負荷異常を判定している。
特開2012−197848号公報
特許文献1に記載の冷却システムは、電動オイルポンプの正常時と空回り発生時とのモータ電流の差が縮小してモータ電流に基づく判定が困難になることを回避する目的で、油温が高温状態にある場合にのみ、空回りの判定に際して目標回転数を要求回転数よりも増大させて、電動オイルポンプの回転数を意図的に増大させることにより、電動オイルポンプの正常時と空回り発生時とのモータ電流の差を拡大させる制御を行っている(段落0074、0075、図10参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の電動オイルポンプの負荷異常判定方法によれば、負荷の推定をモータ電流のみで行っているため、電動オイルポンプの正常時と空回り発生時とのモータ電流の差を拡大させるためには、電動オイルポンプの回転数、つまり、駆動デューティを可変制御する必要があった。また、電動オイルポンプの正常時と空回り発生時とのモータ電流の差異は、駆動デューティと電流との関係の傾きの違いとして現れるので、駆動デューティに依存した負荷異常判定しか行えないという問題があった。更に、低温ではオイルの粘性が高く、電動オイルポンプの吸入負圧が大きくなり過ぎるのでモータの回転数を大きくできず、高温状態でしか判定できないという問題点があった。
また、この種の従来の他の冷却システムとしては、例えば、ハイブリッド車に搭載され図17に示すように、被冷却機器68として車両用モータおよびジェネレータを冷却するものもあった。この冷却システムでは、図17に示すように、電動オイルポンプコントローラ61がモータ64により電動オイルポンプ65を駆動し、オイルパン66からオイルを吸い上げ、オイルクーラー67を介して被冷却機器68にオイルを供給することで、被冷却機器68である車両用モータおよびジェネレータを冷却するようになっている。
図17に示す冷却システムでは、アイドルストップシステムの変速機を冷却するシステム(図16参照)ほどには流量制御の精度は要求されない。このため、制御ユニット63は、マイクロコンピュータ631で、油温センサ69により検出される油温に対応する駆動デューティを設定し、電動オイルポンプコントローラ61が駆動デューティに基づきモータ64を駆動することで電動オイルポンプ65の流量制御を行うようになっている。
図17に示す冷却システムにおいては、例えば油圧配管内における圧力(油圧)を検出する圧力センサ70を設け、この圧力センサ70により検出される油圧に基づいて制御ユニット63のマイクロコンピュータ631が電動オイルポンプ65の負荷異常を検出する構成も考えられる。この場合、圧力センサ70が必要となり、高価になるという問題点があった。
本発明は、上述のような従来の問題点を解決すべくなされたものであり、安価な構成で、軽負荷異常に関する誤判定を確実に防止可能な電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、モータにより駆動される電動オイルポンプにより、オイルを循環させて被冷却物に供給する電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法において、前記モータに流れる電流、前記モータに供給する電圧および前記モータの回転数を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した前記電流、前記電圧および前記回転数に基づき、軽負荷異常判定用の負荷評価値として、下式(1)で表される配管抵抗相当値、または下式(2)で表される前記配管抵抗相当値の逆数値を算出する算出ステップと、前記負荷評価値に基づいて前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップと、を有することを特徴とする。
配管抵抗相当値=第1の係数×電流×電圧/回転数 ・・・(1)
配管抵抗相当値の逆数値=第2の係数×回転数/(電流×電圧) ・・・(2)
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記軽負荷異常判定ステップは、前記負荷評価値を閾値と比較して前記閾値のいずれの側にあるかにより、前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記閾値を設定する閾値設定ステップをさらに有するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記閾値設定ステップは、前記配管抵抗相当値に対応する前記閾値を設定し、前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値が前記閾値よりも小さい場合に前記軽負荷異常であると判定するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記閾値設定ステップは、前記配管抵抗相当値の逆数値に対応する前記閾値を設定し、前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値の逆数値が前記閾値よりも大きい場合に前記軽負荷異常であると判定するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記閾値設定ステップは、前記オイルの温度に対応した前記配管抵抗相当値に対応する前記閾値を設定し、前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値が前記閾値よりも小さい場合に前記軽負荷異常であると判定するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記閾値設定ステップは、前記オイルの温度に対応した前記配管抵抗相当値の逆数値に対応する前記閾値を設定し、前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値の逆数値が前記閾値よりも大きい場合に前記軽負荷異常であると判定するものとされている。
また、本発明に係る電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法の一側面は、前記モータの駆動デューティを変化させる駆動デューティ変化ステップと、所定の変化範囲の前記駆動デューティの変化に対応する前記負荷評価値の変化量を算出する変化量算出ステップと、を有し、前記軽負荷異常判定ステップは、前記負荷評価値の変化量に基づいて前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定するものとされている。
本発明によれば、安価な構成で、軽負荷異常に関する誤判定を確実に防止可能な電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る軽負荷異常判定方法を適用した冷却システムの概略構成を示す図である。 図1の冷却システムのモータ制御部の機能構成を示すブロック図である。 図2のモータ制御部におけるモータの駆動制御信号のタイミングチャートを示す図である。 実施例1および2に係る冷却システムの故障制御部の機能構成を示すブロック図である。 実施例1に係る冷却システムの駆動デューティと配管抵抗相当値の変化特性を示す図である。 実施例2に係る冷却システムの駆動デューティと配管抵抗相当値の逆数値の変化特性を示す図である。 実施例1および2に係る冷却システムの軽負荷異常判定方法を検証するための駆動デューティとモータ駆動電流の変化特性を示す図である。 実施例1および2に係る冷却システムの軽負荷異常判定方法を検証するためのモータ回転数とモータ駆動電流の変化特性を示す図である。 実施例3および4に係る冷却システムの故障制御部の機能構成を示すブロック図である。 実施例3に係る冷却システムの油温と配管抵抗相当値の変化特性を示す図である。 実施例4に係る冷却システムの油温と配管抵抗相当値の逆数値の変化特性を示す図である。 実施例5および6に係る冷却システムの故障制御部の機能構成を示すブロック図である。 実施例5および6に係る冷却システムの故障制御部における軽負荷判定タイミングチャートを示す図である。 実施例5に係る冷却システムの故障制御部における軽負荷異常検出処理を示すフローチャートを示す図である。 本実施例に係る冷却システムの軽負荷異常判定時における配管抵抗相当値の逆数値の変化特性を示す図である。 電動オイルポンプの空回りを検出する故障制御部を有する従来の冷却システムの概略構成を示す図である。 圧力センサを用いて電動オイルポンプの軽負荷異常を判定する従来の冷却システムの概略構成を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図1〜図15を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る軽負荷異常判定方法を適用した冷却システムの概略構成を示す図である。この冷却システム1は、例えば、ハイブリット車両に搭載され、冷却オイルを循環させることにより、被冷却機器5である車両用モータやジェネレータ(発電機)の冷却を行うものに適している。
冷却システム1は、冷却機構部10、モータ11、電動オイルポンプコントローラ12、バッテリー回路13、制御ユニット14を備えている。
冷却機構部10は、オイルパン2、電動オイルポンプ3、オイルクーラー4、被冷却機器5、油温センサ6を備えて構成される。
冷却機構部10において、電動オイルポンプ3は、例えば回転式容積変化ポンプであり、オイルパン2の油だまりに溜められている冷却用の油を吸い上げて下流側の配管に吐出し、オイルクーラー4を介して被冷却機器5に冷却用の油を圧送するようになっている。オイルクーラー4は、通過する油の熱を放散するものである。被冷却機器5は、車両用モータや発電機などの被冷却物であり、電動オイルポンプ3から圧送されてきた油により冷却されるようになっている。被冷却機器5を冷却した油は、オイルパン2に戻されるようになっている。
油温センサ6は、オイルパン2に設けられ、オイルパン2の油だまりに溜められている冷却用のオイルの温度(油温)を検出して、検出した油温を示す油温信号を制御ユニット14に供給するようになっている。
モータ11は、センサレスブラシレスDCモータであり、電動オイルポンプコントローラ12の後述するマイクロコンピュータ21内に設けられるモータ制御部30の制御によって電動オイルポンプ3を駆動するようになっている。
電動オイルポンプコントローラ12は、上位コントローラである制御ユニット14からの指令に応じて、モータ11の駆動や電動オイルポンプ3の故障(軽負荷異常)の検出等に係る冷却システム1の統括的制御を行う。
バッテリー回路13は、電動オイルポンプコントローラ12、および電動オイルポンプコントローラ12内の後述するマイクロコンピュータ21に動作電源を供給するための二次電源である。
制御ユニット14は、マイクロコンピュータ141を有する。マイクロコンピュータ141は、例えば、汎用のマイクロコンピュータから成り、CPUが制御プログラムを実行し、各種の処理を行うようになっている。マイクロコンピュータ141は、例えば、車両の運転状態、油温センサ6からの油温信号等に基づいてモータ11を駆動するための各種の指令を生成し、該指令をマイクロコンピュータ21に送出するなど、電動オイルポンプコントローラ12の上位コントローラとして機能する。
次に、電動オイルポンプコントローラ12の構成について詳しく説明する。電動オイルポンプコントローラ12は、図1に示すように、マイクロコンピュータ21、電源回路22、駆動回路23、検出回路24、電流測定回路25、電圧測定回路26、通信インターフェイス回路27を備えて構成される。
マイクロコンピュータ21は、CPU、ROM、RAM等を備え、ROMに記憶した制御プログラムをCPUが実行することで少なくともモータ制御部30および故障制御部40を実現するようになっている。モータ制御部30および故障制御部40の詳しい構成および動作については後で詳述する。
電源回路22は、バッテリー回路13から供給される電圧を直流電圧に変換してマイクロコンピュータ21に動作電源として供給する。
駆動回路23は、モータ11のロータの各相の駆動電流Iiを切換えるためのスイッチング素子231,232,233,234,235,236を備えて構成される。スイッチング素子231,232,233,234,235,236の切換えは、モータ制御部30により制御される。
検出回路24は、フィルタや比較回路、論理回路、もしくはA/D変換器などを備え、図3に示すモータ11の非通電相の逆起電力から、モータ11のロータの相の切り替わりタイミングを示すゼロクロス信号を検出し、モータ制御部30に通知するようになっている。
電流測定回路25は、例えば、モータ11の各相の駆動電流Iiを流すことができるように駆動回路23に接続される抵抗素子と、オペアンプで構成され、当該抵抗素子を流れる各相の駆動電流Iiに対応する電圧降下分をA/D変換できる電圧に変換する。後述するように、故障制御部40は、この電圧降下に基づきモータ11の各相の駆動電流Iiを検出することができる。
電圧測定回路26は、例えば、バッテリー回路13と駆動回路23間の電線路とGND間に接続される分圧抵抗で構成される。電圧測定回路26は、バッテリー回路13、駆動回路23およびGNDによって形成される回路に印加される電圧をA/D変換できる電圧に変換する。後述するように、故障制御部40は、この電圧降下をモータ11の供給モータ供給電圧Viとして検出可能である。
通信インターフェイス回路27は、制御ユニット14のマイクロコンピュータ141と通信し、該マイクロコンピュータ141からの指令を取得したり、電動オイルポンプコントローラ12のマイクロコンピュータ21からモータ11の状態を示す信号を制御ユニット14に供給したりするようになっている。
次に、電動オイルポンプコントローラ12のマイクロコンピュータ21におけるモータ制御部30の構成および動作について説明する。
本実施の形態に係る冷却システム1において、マイクロコンピュータ21は、例えば、ROMに記憶したモータ制御プログラムを、CPUが実行することでモータ制御部30を実現する。
モータ制御部30は、図2に示すように、モータデューティ(Duty)設定部31、モータ駆動出力部32、ゼロクロス検出部33、位相角制御部34、モータ回転数算出部35を備えて構成される。
モータデューティ設定部31は、制御ユニット14から指令Duty(デューティ)を受信する一方、電圧測定回路26を介して検出したモータ11への供給モータ供給電圧Viを補正した後のモータ供給電圧Viを取込み、補正後のモータ供給電圧Viと上記指令デューティに基づいて新たなモータ駆動デューティ(以下、駆動デューティ)を設定する。
モータ駆動出力部32は、モータデューティ設定部31により設定された駆動デューティと、後述する位相角制御部34で設定された通電パターンで、モータ11を駆動するための信号を駆動回路23を構成する各スイッチング素子231,232,233,234,235,236に送出し、モータ11を回転駆動する。
ゼロクロス検出部33は、モータ11の回転駆動中に検出回路24からゼロクロス信号の検出結果を取込んでゼロクロスを検出する。
位相角制御部34は、ゼロクロス検出部33が検出したゼロクロス信号に基づいてモータ駆動出力部32に対する通電パターンを設定する。
モータ回転数算出部35は、位相角制御部34による位相角制御の結果に基づいてモータ11の回転数Riを検出する。なお、ここでは、モータ回転数算出部35は、モータ11の駆動中に各相(U,V,W相)に流れる駆動電流Iiを上述した位相角制御結果から検出する例を挙げているが、この他、例えば、エンコーダなどのセンサ信号を用いてモータ11の回転数Riや回転位置を検出する構成であってもよい。
上記構成を有するモータ制御部30において、モータデューティ設定部31は、制御ユニット14から指令デューティを取得し、該指令デューティに基づいて駆動デューティを設定する。また、モータデューティ設定部31は、バッテリー回路13からモータ11への供給モータ供給電圧Viを測定して電圧補正を行う。モータ駆動出力部32は、モータデューティ設定部31により設定された駆動デューティによりモータ11を駆動する。
モータ11の駆動中、ゼロクロス検出部33は、検出回路24におけるゼロクロス信号(図3参照)の検出結果を取込んでゼロクロスを検出する。位相角制御部34は、ゼロクロス検出部33によるゼロクロス信号の検出に基づいてモータ11を駆動する通電パターンを設定する。モータ駆動出力部32は、通電パターンを駆動回路23に指令することにより、モータ11の駆動を制御する。モータ回転数算出部35は、位相角制御部34により制御される位相角からモータ11の回転数を算出する。
このように、モータ制御部30は、図3の通電パターンに従い、駆動回路23のU、V、Wおよび、u、v、wの通電パターンを順次切り替えることでモータ11の回転数を制御するようになっている。
さらに、モータ制御部30は、駆動回路23のu、v、wのPWM駆動デューティのパルス幅を制御することで、モータ11の駆動電流Iiを制御して、モータ11の駆動トルクを制御するようになっている。
次に、電動オイルポンプコントローラ12のマイクロコンピュータ21における故障制御部40の構成および動作について説明する。
本実施の形態に係る冷却システム1において、マイクロコンピュータ21は、例えば、ROMに記憶した故障検出制御プログラムを、CPUが実行することで故障制御部40を実現する。
故障制御部40は、例えば、被冷却機器5である例えばジェネレータ下部のオイルがなくなった場合や、吸入・吐出側の配管が外れた場合など、電動オイルポンプ3の負荷が小さくなる軽負荷異常状態を検出するものである。
特に、本実施の形態に係る故障制御部40は、モータ11に流れる電流(相電流)Ii、モータ11に供給するモータ供給電圧Viおよびモータ11の回転数Riを検出する検出ステップと、検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riに基づき、軽負荷異常判定用の負荷評価値として、下式(1)で表される配管抵抗相当値、または下式(2)で表される前記配管抵抗相当値の逆数値を算出する算出ステップと、負荷評価値に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップと、を実行可能な構成を有するものである。
以下、本実施の形態に係る冷却システム1の電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定方法について、故障制御部40の各実施態様に即してより詳しく説明する。
(実施例1)
図4は、実施例1に係る冷却システム1の故障制御部40の機能構成を示すブロック図である。図4に示すように、実施例1に係る故障制御部40は、検査部41、算出部42、閾値設定部43、軽負荷異常判定部44、異常報知部45を備えて構成される。
検査部41は、モータ制御部30の制御に基づくモータ11の駆動中、モータ11に流れる電流(相電流)Ii、モータ11に供給するモータ供給電圧Vi、およびモータ11の回転数Riが正しく取得されているかどうかを検査する検査処理を行う。
上記検査処理において、検査部41は、モータ11の駆動中に駆動回路23の各スイッチング素子231〜236を流れる駆動電流Iiが電流測定回路25に流れる時の当該電流測定回路25の両端電圧を、オペアンプで増幅し、A/D変換することによりモータ11に流れる電流(以下、モータ駆動電流ということがある。)Iiを検出する(図4参照)。
また、上記検査処理において、検査部41は、モータ11の駆動中にバッテリー回路13、駆動回路23およびGND間に形成される回路に印加される電圧を電圧測定回路26で分圧し、A/D変換することにより、モータ11に供給する電圧(以下、モータ供給電圧ということがある。)Viとして検出する(図4参照)。
また、上記検査処理において、検査部41は、モータ11の駆動中にモータ制御部30のモータ回転数算出部35により算出されたモータ11の回転数(以下、モータ回転数ということがある。)Riを取り込む(図4参照)。
このように、検査部41は、モータ11の駆動中、駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riを状態的に検出(検査)するようになっている。
算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷を評価する負荷評価を算出するようになっている。本実施の形態において、算出部42は、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、配管抵抗相当値または該配管抵抗相当値の逆数値を算出するようになっている。
このうち、配管抵抗相当値は、下式(1)により表すことができる。
配管抵抗相当値=第1の係数×(Ii)×(Vi)/(Ri) ・・・ (1)
また、配管抵抗相当値の逆数値は、上記(1)式に基づき、下式(2)で表すことができる。
配管抵抗相当値の逆数値=第2の係数×(Ri)/((Ii)×(Vi))・(2)
なお、上記(1)式、(2)式における第1係数および第2係数は、それぞれ異なる適宜な値に設定可能である。また、上記(1)式、(2)式は、モータ11に供給するモータ供給電圧Viを一定としてモータ11を駆動する場合は、モータ供給電圧Viを省略して第1の係数、第2の係数をそれぞれ別の係数に置き換えた算出式とすることができる。
閾値設定部43は、算出部42により負荷評価値として算出された配管抵抗相当値、または配管抵抗相当値の逆数値(以下、便宜的に、1/配管抵抗相当値という)と比較し、電動オイルポンプ3の軽負荷異常か否かを判定するために用いる閾値を設定する。
軽負荷異常判定部44は、例えば、算出部42により算出された配管抵抗相当値、または1/配管抵抗相当値と、閾値設定部43により設定された軽負荷異常判定用の上記閾値とを比較し、その比較結果に基づき、電動オイルポンプ3の軽負荷異常が発生しているか否かを判定する。
異常報知部45は、軽負荷異常判定部44により電動オイルポンプ3の軽負荷異常が発生していると判定されたとき、その旨を報知する。例えば、冷却システム1がハイブリッド車両に搭載されている場合、異常報知部45は、スピードメータ等を含む表示部に軽負荷異常が発生した旨を表示する構成とすることができる。また、異常報知部45は、上記表示とともに、警報音を出力する構成とすることもできる。この他、異常報知部45は、例えばエンジンECUに対して異常発生信号を送出し、エンジンECUによりハイブリッド車両の走行を停止する制御を行う構成としてもよい。
次に、本実施例に係る故障制御部40における電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理機能について説明する。
なお、本実施例では、故障制御部40において、算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(1)式により配管抵抗相当値を算出するものとする。
また、閾値設定部43は、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理に先立ち、軽負荷異常判定用の閾値として、配管抵抗相当値の適宜な値を設定するものとする。
具体的に、閾値設定部43は、例えば、図5に示す駆動デューティと配管抵抗相当値の変化特性(以下、駆動デューティ・配管抵抗相当値特性)に基づき、30〜80パーセントの駆動デューティ範囲で共通して用いることのできる適宜な1つの配管抵抗相当値を上記閾値として設定するようになっている。
図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性において、特性P11,P12,P13は、油温がそれぞれ30度、40度、50度のときで、かつ、軽負荷異常が発生していない正常時の変化特性を示している。同じく、特性P15,P16,P17は、軽負荷異常時の変化特性を示している。
図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性によれば、油温30度〜50度の範囲において、正常時の配管抵抗相当値・駆動デューティ特性における特性P11,P12,P13と、負荷異常時の配管抵抗相当値・駆動デューティ特性における特性P15,P16,P17との間には、共通する1つの軽負荷異常判定用の閾値を設定するのに十分な差がある。
これにより、図5に示す配管抵抗相当値・駆動デューティ特性からは、油温30度〜50度の範囲内で、かつ、駆動デューティ30〜80パーセントの範囲内で電動オイルポンプ3の軽負荷異常の判定を行う場合、図5において正常値と異常値の間の1つ配管抵抗相当値を設定しておくことにより、モータ11の駆動中に算出された配管抵抗相当値が閾値のいずれの側にあるかによって軽負荷異常か否かを判定可能であることが分かる。
ここで、本実施例に係る故障制御部40の故障判定処理における各部の処理について説明する。ここでは、一例として、図5に示す配管抵抗相当値・駆動デューティ特性中、例えば、配管抵抗相当値="700"を閾値として設定した場合を例に挙げて説明する。
この場合、故障制御部40(図4参照)では、故障検出処理を行うのに先立って、閾値設定部43が、配管抵抗相当値="700"を閾値として設定する。この閾値が設定されている状態で、モータ11が駆動されると、故障制御部40は、以下の流れに従って電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理を実行する。
まず、故障制御部40において、検査部41は、駆動電流Iiと、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riが正常に検出、あるいは取得されているかを検査する。ここで、正常に検出、あるいは取得されている場合、次いで、算出部42が駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riに基づき上記(1)式を適用して配管抵抗相当値を算出する。
引き続き、軽負荷異常判定部44は、算出部42により算出された配管抵抗相当値と、閾値設定部43に設定されている閾値(配管抵抗相当値="700")を比較し、その比較結果に基づいて軽負荷異常か否かを判定する。
ここで、軽負荷異常判定部44は、配管抵抗相当値が上記閾値の上側にあれば正常状態であると判定し、配管抵抗相当値が閾値の下側にあれば軽負荷異常が発生しているものと判定する(図5参照)。
軽負荷異常判定部44によって、軽負荷異常が発生しているものと判定された場合、さらに異常報知部45は、軽負荷異常が発生した旨を報知する制御を行う。
上述したように、本実施例に係る冷却システム1の故障制御部40は、検査部41で、電動オイルポンプ3を駆動するモータ11に流れる駆動電流Iiと、モータ11に供給するモータ供給電圧Viと、モータ11の回転数Riを検出する検出ステップと、算出部42で、上記検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riとに基づき、配管抵抗相当値を負荷評価値として算出する算出ステップと、軽負荷異常判定部44で、上記算出ステップで算出された負荷評価値と閾値設定部43により設定されている閾値との比較結果に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップと、の処理を実行するようになっている。
次に、本実施例に係る故障制御部40による電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理の作用効果について説明する。上述したように、本実施例では、負荷異常判定に配管抵抗相当値を用いるところ、その効果について、配管抵抗相当値以外の判定パラメータを用いた場合と対比することで検証する。
上記検証のために、本実施例に係る冷却システム1の駆動デューティと駆動電流Iiの変化特性(駆動デューティ・電流特性)を図7に示し、同じく、モータ回転数と駆動電流Iiの変化特性(モータ回転数・電流特性)を図8に示している。
図7に示す駆動デューティ・電流特性において、特性P81,P82,P83は、油温がそれぞれ30度、40度、50度のときで、かつ、負荷異常がない正常時の変化特性を示している。また、特性P85,P86,P87は、油温がそれぞれ30度、40度、50度のときで、かつ、負荷異常時の変化特性を示している。
図7に示す駆動デューティ・電流特性によれば、油温30度〜50度の範囲において、正常時の特性P81,P82,P83と軽負荷異常時の特性P85,P86,P87とは、駆動デューティが小さくなるに従って両者の差が小さくなる特性である。しかも、この駆動デューティ・電流特性においては、30〜80パーセントの駆動デューティ領域を通して、正常時の特性P81,P82,P83と軽負荷異常時の特性P85,P86,P87との間に、共通する1つの閾値を設定し得る幅を有する差領域は存在しない。
このため、図7に示す駆動デューティ・電流特性に基づき、例えば、正常時と軽負荷異常時の値の中間近傍の値(電流値)を軽負荷異常判定用の閾値として設定した場合、特に、駆動デューティが小さい領域で正常時と軽負荷異常時の電流値の判定幅が小さくなるため、正常状態を軽負荷異常状態と誤判定することが生じ易い。これを解消するためには、駆動デューティに対応して閾値を設定する必要があり、その場合には、軽負荷異常判定処理が駆動デューティに依存したものとなる。
また、図8に示すモータ回転数・電流特性において、特性P91,P92,P93は、油温がそれぞれ30度、40度、50度のときで、かつ、正常時の変化特性を示し、特性P95,P96,P97は、同じく、負荷異常時の変化特性を示している。
図8に示すモータ回転数・電流特性では、油温30度〜50度の範囲において、正常時の特性P91,P92,P93と軽負荷異常時の特性P95,P96,P97とは、モータ回転数が小さくなるに従って両者の差が小さくなる特性である。しかも、このモータ回転数・電流特性においても、30〜80パーセントの駆動デューティ領域を通して、正常時の特性P91,P92,P93と軽負荷異常時の特性P95,P96,P97との間に、共通する1つの閾値を設定し得る差領域は存在しない。
なお、図8に示すモータ回転数・電流特性と図7に示す駆動デューティ・電流特性において、電流がほぼ同様の変化特性を示すのは、特定の負荷条件ではモータ回転数と駆動デューティが比例関係にあることによる。
図8に示すモータ回転数・電流特性に基づき、例えば、正常時と軽負荷異常時の値の中間近傍の値(電流値)を軽負荷異常判定用の閾値として設定した場合、特に、モータ回転数が小さい領域で正常時と軽負荷異常時の電流値の判定幅が小さくなるため、軽負荷異常の誤判定が発生し易くなる。
これを解消するためには、モータ回転数に対応して閾値を設定する他、例えば、図16に記載される従来のオイルポンプの制御装置のように、軽負荷異常の判定に際して目標回転数を要求回転数よりも増大させて、電動オイルポンプ3の回転数を意図的に増大させることにより、正常時と軽負荷異常時とのモータ11の電流の差を拡大させる方法が考えられる。
しかしながら、この場合も、電動オイルポンプ3の回転数、つまりはモータ11の駆動デューティを変化させる必要性から、駆動デューティに依存した軽負荷異常判定しか行えないこととなった。したがって、これを解消するためには、駆動デューティに対応して閾値を設定する必要があり、その場合には、軽負荷異常判定処理が駆動デューティに依存したものとならざるを得なかった。
これに対し、本実施例に係る故障制御部40では、閾値設定部43が設定する閾値は、上述したように、図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性に基づき決定された、30〜80パーセントの駆動デューティ範囲に共通する1つの配管抵抗相当値である。
このため、本実施例では、軽負荷異常判定用の閾値として、図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性中、例えば、特性P13とP15の間の配管抵抗相当値の値、より具体的には、例えば、"700"等の1つの値を設定しておくことで、その閾値を超えているか否かによって軽負荷異常か否かを正確に判定可能となる。つまり、本実施例では、回転数Riが小さいとき、つまりデューティが小さいときでも、特性P13とP15の間の配管抵抗相当値の差が大きいため、正確な軽負荷異常判定が行える。言い換えれば、本実施例では、故障制御部40を有することで、駆動デューティに依存することなく、正常状態を軽負荷異常として誤判定することを回避できる。
(実施例2)
実施例2に係る冷却システム1は、実施例1に係る冷却システム1と同様の構成を有する故障制御部40を備える。但し、本実施例の故障制御部40において、算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(2)式により1/配管抵抗相当値を算出するものとする。
また、閾値設定部43は、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理に先立ち、軽負荷異常判定用の閾値として、1/配管抵抗相当値の適宜な値を設定するものとする。具体的に、閾値設定部43は、例えば、図6に示す駆動デューティと1/配管抵抗相当値の変化特性(以下、駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性)に基づき、30〜80パーセントの駆動デューティ範囲で共通して用いることのできる1つの1/配管抵抗相当値を上記閾値として設定するようになっている。
図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性において、特性P21,P22,P23は、油温がそれぞれ30度、40度、50度のときで、かつ、軽負荷異常が発生していない正常時の変化特性を示している。また、特性P25,P26,P27は、同じく軽負荷異常時の変化特性を示している。
図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性によれば、油温30度〜50度の範囲において、正常時の特性P21,P22,P23と、負荷異常時の特性P25,P26,P27との間には、共通する1つの軽負荷異常判定用の閾値を設定するのに十分な差がある。
これにより、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性からは、油温30度〜50度の範囲内で、かつ、駆動デューティ30〜80パーセントの範囲内で電動オイルポンプ3の軽負荷異常の判定を行う場合、図6において正常値と異常値の間の配管抵抗相当値を設定しておくことにより、モータ11の駆動中に算出された配管抵抗相当値が閾値のいずれの側にあるかによって軽負荷異常か否かを判定可能であることが分かる。
ここで、本実施例に係る故障制御部40の故障判定処理における各部の処理について説明する。ここでは、一例として、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性中、例えば、1/配管抵抗相当値="1500"を閾値として設定した場合を例に挙げて説明する。
この場合、故障制御部40(図4参照)では、故障検出処理を行うのに先立って、閾値設定部43が、1/配管抵抗相当値="1500"を閾値として設定する。この閾値が設定されている状態で、モータ11が駆動されると、故障制御部40は、以下の流れに従って電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理を実行する。
まず、故障制御部40において、検査部41は、駆動電流Iiと、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riが正常に検出、あるいは取得されているかを検査する。ここで、正常に検出、あるいは取得されている場合、次いで、算出部42が駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riに基づき上記(2)式を適用してこの時の1/配管抵抗相当値を算出する。
引き続き、軽負荷異常判定部44は、算出部42により算出された配管抵抗相当値と、閾値設定部43に設定されている閾値(1/配管抵抗相当値="1500")を比較し、その比較結果に基づいて軽負荷異常か否かを判定する。
ここで、軽負荷異常判定部44は、1/配管抵抗相当値が上記閾値の下側にあれば正常状態であると判定し、1/配管抵抗相当値が閾値の上側にあれば軽負荷異常が発生しているものと判定する(図6参照)。
軽負荷異常判定部44によって、軽負荷異常が発生しているものと判定された場合、さらに異常報知部45は、軽負荷異常が発生した旨を報知する制御を行う。
上述したように、本実施例に係る冷却システム1の故障制御部40では、検査部41で、電動オイルポンプ3を駆動するモータ11に流れる駆動電流Iiと、モータ11に供給するモータ供給電圧Viと、モータ11の回転数Riを検出する検出ステップと、算出部42で、上記検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riとに基づき、1/配管抵抗相当値を負荷評価値として算出する算出ステップと、軽負荷異常判定部44で、上記算出ステップで算出された1/負荷評価値と閾値設定部43により設定されている閾値との比較結果に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップと、の処理を実行するようになっている。
このように、本実施例に係る故障制御部40では、閾値設定部43が設定する閾値は、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性に基づき決定された、30〜80パーセントの駆動デューティ範囲に共通する1つの1/配管抵抗相当値である。
このため、本実施例では、軽負荷判定用の閾値として、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性中、例えば、特性P23とP25の間の1/配管抵抗相当値の値、より具体的には、例えば、"1500"等の1つの値を設定しておくことで、その閾値を超えているか否かによって軽負荷異常か否かを正確に判定可能となる。つまり、本実施例においても、故障制御部40を有することで、図16に記載の従来の電動オイルポンプの制御装置のように駆動デューティに依存することなく、正常状態を軽負荷異常として誤判定することを回避できる。
(実施例3)
図9は、実施例3に係る冷却システム1の故障制御部40Aの機能構成を示すブロック図である。実施例3に係る故障制御部40Aについては、実施例1、2と同様の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、特に実施例1,2と相違する構成を中心に説明する。
図9に示すように、故障制御部40Aは、検査部41、算出部42、閾値設定部43A、軽負荷異常判定部44A、異常報知部45を備えて構成される。
算出部42は、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(1)式により配管抵抗相当値を算出するようになっている。
閾値設定部43Aは、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理用の閾値として、例えば、図10に示す油温と配管抵抗相当値の変化特性(以下、油温・配管抵抗相当値特性)に基づき、油温に対応する配管抵抗相当値を閾値として設定する。
図10に示す油温・配管抵抗相当値特性において、特性P31,P32,P33は、駆動デューティがそれぞれ40パーセント、50パーセント、60パーセントのときで、かつ、軽負荷異常が発生していない正常時の変化特性を示し、同じく特性P35,P36,P37は、軽負荷異常時の変化特性を示している。
図10に示す油温・配管抵抗相当値特性によれば、配管抵抗相当値は、正常時の特性P31,P32,P33が軽負荷異常時の特性P35,P36,P37よりも常に大きい。また、正常時の特性P31,P32,P33および軽負荷異常時の特性P35,P36,P37のいずれも、油温が高いほど値が小さく、かつ、油温が低くなるほど両者の差は広がる特性を有する。
このように、図10に示す油温・配管抵抗相当値特性によれば、油温が30度〜50度の範囲において、正常時の特性P31,P32,P33と、負荷異常時の特性P35,P36,P37との間には、共通する1つの軽負荷異常判定用の閾値を設定するために十分な差がある。このため、本実施例では、図10に示す特性中、正常値と異常値の間の1つの配管抵抗相当値を設定して負荷異常を判定することも可能である。
しかしながら、以下においては、軽負荷異常の判定精度をより向上させるために、図10に示す油温・配管抵抗相当値特性に基づき、閾値設定部43Aが、油温に対応する連続した配管抵抗相当値を上記閾値として設定する実施例を前提に説明する。
これにより、軽負荷異常判定部44Aは、算出部42により算出された配管抵抗相当値と、閾値設定部43Aにより設定されている閾値のうちの当該時点で油温センサ6により検出されている油温信号が示す油温に対応する閾値とを比較し、電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定するようになっている。軽負荷異常判定部44Aは、上記油温信号を、制御ユニット14のマイクロコンピュータ141から通信インターフェイス回路27を通じて取得する(図9参照)。
次に、本実施例に係る故障制御部40Aにおける軽負荷異常判定処理について説明する。本実施例において、故障制御部40A(図4参照)では、軽負荷位異常判定処理を行うのに先立って、閾値設定部43Aが、図10に示す油温・配管抵抗相当値特性に基づき、油温に対応する連続する配管抵抗相当値を閾値として設定する。この閾値が設定されている状態で、モータ11が駆動されると、故障制御部40Aは、以下の流れに従って電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理を実行する。
まず、故障制御部40Aにおいて、検査部41は、駆動電流Iiと、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riが正常に検出、あるいは取得されているかを検査する。ここで、正常に検出、あるいは取得されている場合、次いで、算出部42は、駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riに基づき上記(1)式を適用してこの時の配管抵抗相当値を算出する。
引き続き、軽負荷異常判定部44Aは、算出部42により算出された配管抵抗相当値を取り込む一方で、制御ユニット14のマイクロコンピュータ141から通信インターフェイス回路27を通じて送信される油温信号を取得する。さらに、軽負荷異常判定部44Aは、閾値設定部43Aにより設定されている閾値のうちの上記油温信号が示す油温に対応する閾値を読み出し、当該閾値と検出された配管抵抗相当値とを比較し、その比較結果に基づいて軽負荷異常か否かを判定する。
ここで、軽負荷異常判定部44Aは、算出された配管抵抗相当値が上記閾値の上側にあれば正常状態であると判定し、算出された配管抵抗相当値が閾値の下側にあれば軽負荷異常が発生しているものと判定する(図10参照)。
軽負荷異常判定部44Aによって、軽負荷異常が発生しているものと判定された場合、さらに異常報知部45は、軽負荷異常が発生した旨を報知する制御を行う。
上述したように、本実施例に係る冷却システム1の故障制御部40Aでは、検査部41で、電動オイルポンプ3を駆動するモータ11に流れる駆動電流Iiと、モータ11に供給するモータ供給電圧Viと、モータ11の回転数Riを検出する検出ステップと、算出部42で、上記検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riとに基づき、配管抵抗相当値を負荷評価値として算出する算出ステップと、軽負荷異常判定部44で、上記算出ステップで算出された負荷評価値と閾値設定部43により油温に対応して設定されている閾値のうちのこの時に検出される油温に対応する閾値との比較結果に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップとを有する処理を実行するようになっている。
本実施例において、故障制御部40Aの閾値設定部43Aが設定する閾値は、図10に示すように、正常時の特性P31,P32,P33と軽負荷異常時の特性P35,P36,P37との差が大きい油温・配管抵抗相当値特性に基づき決定された、油温に対応する連続した配管抵抗相当値である。
このため、本実施例では、実施例1および2と同様、図16に記載の従来の電動オイルポンプの制御装置のように駆動デューティに依存することなく、正常状態を軽負荷異常として誤判定することを回避できる。加えて、本実施例では、油温に対応する連続した配管抵抗相当値を設定しているため、実施例1のように1つの配管抵抗相当値を閾値として設定した場合に比べて、軽負荷異常判定精度を向上させることができる。
(実施例4)
実施例4に係る冷却システム1は、実施例3に係る冷却システム1と同様の構成を有する故障制御部40A(図9参照)を備える。但し、本実施例の故障制御部40Aにおいて、算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(2)式により1/配管抵抗相当値を算出するものである。
また、閾値設定部43Aは、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理に先立ち、軽負荷異常判定用の閾値として、連続した適宜な1/配管抵抗相当値を設定するものである。具体的に、閾値設定部43Aは、例えば、図11に示す油温と1/配管抵抗相当値の変化特性(以下、油温・1/配管抵抗相当値特性という)に基づき、油温に対応する1/配管抵抗相当値を閾値として設定する。
図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性において、特性P41,P42,P43は、駆動デューティがそれぞれ40パーセント、50パーセント、60パーセントのときで、かつ、軽負荷異常が発生していない正常時の変化特性を示し、同じく特性P45,P46,P47は、軽負荷異常時の変化特性を示している。
図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性によれば、1/配管抵抗相当値は、正常時の特性P41,P42,P43が軽負荷異常時の特性P45,P46,P47よりも常に小さい。また、正常時の特性P41,P42,P43および軽負荷異常時の特性P45,P46,P47のいずれも、油温が高いほど値が大きく、かつ、油温が高くなるほど両者の差は大きくなる特性を有する。
図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性によれば、油温が30度〜50度の範囲において、正常時の特性P41,P42,P43と、負荷異常時の特性P45,P46,P47との間には、共通する1つの軽負荷異常判定用の閾値を設定するために十分な差がある。本実施例において、閾値設定部43Aは、図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性に基づき、あえて、油温に対応する連続した1/配管抵抗相当値を上記閾値として設定するものとする。
これにより、軽負荷異常判定部44Aは、算出部42により算出された1/配管抵抗相当値と、閾値設定部43Aにより設定されている閾値のうちの当該時点の油温に対応する閾値とを比較し、電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定するようになっている。
次に、本実施例に係る故障制御部40Aにおける軽負荷異常判定処理について説明する。本実施例において、故障制御部40A(図4参照)では、軽負荷位異常判定処理を行うのに先立って、閾値設定部43Aが、図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性に基づき、油温に対応する連続した配管抵抗相当値を閾値として設定する。この閾値が設定されている状態で、モータ11が駆動されると、故障制御部40Aは、以下の流れに従って電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理を実行する。
まず、故障制御部40Aにおいて、検査部41は、駆動電流Iiと、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riが正常に検出、あるいは取得されているかを検査する。ここで、正常に検出、あるいは取得されている場合、次いで、算出部42は、駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、およびモータ回転数Riに基づき上記(2)式を適用してこの時の1/配管抵抗相当値を算出する。
引き続き、軽負荷異常判定部44Aは、算出部42により算出された1/配管抵抗相当値を取り込む一方で、制御ユニット14のマイクロコンピュータ141から通信インターフェイス回路27を通じて送信される油温信号を取得する。さらに、軽負荷異常判定部44Aは、閾値設定部43Aにより設定されている閾値のうちの上記油温信号が示す油温に対応する閾値を読み出し、当該閾値と検出された1/配管抵抗相当値とを比較し、その比較結果に基づいて軽負荷異常か否かを判定する。
ここで、軽負荷異常判定部44Aは、算出された1/配管抵抗相当値が上記閾値の下側にあれば正常状態であると判定し、算出された1/配管抵抗相当値が閾値の上側にあれば軽負荷異常が発生しているものと判定する(図11参照)。
軽負荷異常判定部44Aによって、軽負荷異常が発生しているものと判定された場合、さらに異常報知部45は、軽負荷異常が発生した旨を報知する制御を行う。
上述したように、本実施例に係る冷却システム1の故障制御部40Aでは、検査部41で、電動オイルポンプ3を駆動するモータ11に流れる駆動電流Iiと、モータ11に供給するモータ供給電圧Viと、モータ11の回転数Riを検出する検出ステップと、算出部42で、上記検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riとに基づき、1/配管抵抗相当値を負荷評価値として算出する算出ステップと、軽負荷異常判定部44で、上記算出ステップで算出された負荷評価値と閾値設定部43により油温に対応して設定されている閾値のうちのこの時に検出される油温に対応する閾値との比較結果に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップとを有する処理を実行するようになっている。
本実施例において、故障制御部40Aの閾値設定部43が設定する閾値は、図11に示すように、正常時の特性P41,P42,P43と軽負荷異常時の特性P45,P46,P47との差が大きい油温・1/配管抵抗相当値特性に基づき決定された、油温に対応する連続した1/配管抵抗相当値である。
このため、本実施例では、実施例1および2と同様、図16に記載の従来の電動オイルポンプの制御装置のように駆動デューティに依存することなく、正常状態を軽負荷異常として誤判定することを回避できる。加えて、本実施例では、油温に対応する連続した1/配管抵抗相当値を設定しているため、実施例2のように1つの1/配管抵抗相当値を閾値として設定した場合に比べて、軽負荷異常判定精度を向上させることができる。
(実施例5)
図12は、実施例5に係る冷却システム1の故障制御部40Bおよびモータ制御部30Bの機能構成を示すブロック図である。実施例5に係る故障制御部40Bについては、実施例1〜4と同様の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、特に実施例1〜4と相違する構成を中心に説明する。
図12に示すように、本実施例の故障制御部40Bは、実施例1〜4と同等の検査部41、算出部42、閾値設定部43、異常報知部45の他、軽負荷異常判定部44B、検査制御部46、重畳デューティ設定部47、変化量算出部48を備えている。
検査制御部46は、モータ駆動デューティを変化させたときの負荷評価値の変化量に基づいて軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定検査(以下、検査という)のための制御を行う。具体的に、検査制御部46は、例えば、図13に示す軽負荷判定タイミングチャートに基づき、時間t0〜t1の期間を検出待ち指令デューティ期間として認識したうえで、続く時間t1〜t2の期間および時間t2〜t3の期間には、それぞれ、故障検出開始先行デューティ(以下、先行デューティという)、および故障検出検査デューティ(以下、検査デューティという)を重畳させるための先行デューティ設定指令および検査用デューティ設定指令を重畳デューティ設定部47に送出する。
重畳デューティ設定部47は、検査制御部46からの先行デューティ設定指令、検査用デューティ設定指令に基づき、指令デューティに重畳するための先行デューティ、および検査用デューティをそれぞれ設定し、後述するモータ制御部30Bの検査デューティ重畳部36にこれら設定した各デューティを重畳することを指令する。
変化量算出部48は、重畳デューティ設定部47からの指令に基づき、検査デューティ重畳部36によって先行デューティおよび検査用デューティが検出待ち指令デューティに重畳されてモータ11が駆動されるときの負荷評価値の変化量を算出する。
軽負荷異常判定部44Bは、検査開始後、変化量算出部48により検出された先行デューティ重畳時と検査デューティ重畳時との間の負荷評価値の変化量が閾値設定部43に設定されている閾値を超えているか否かによって軽負荷異常か否かを判定する。
一方、本実施例のモータ制御部30Bは、図12に示すように、モータデューティ設定部31とモータ駆動出力部32との間に検査デューティ重畳部36が設けられている。上記以外のモータ制御部30Bの構成は、図2に示すモータ制御部30と同等である。
検査デューティ重畳部36は、故障制御部40Bの重畳デューティ設定部47からの指令に基づき、モータデューティ設定部31により設定される通常駆動時における駆動デューティである検出待ち指令デューティに、先行デューティおよび検査デューティを重畳する制御を行う。
次に、本実施例に係る故障制御部40Bおよびモータ制御部30Bによる軽負荷異常判定処理について図13〜図15を参照して説明する。なお、本実施例では、故障制御部40Bにおいて、算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(2)式により1/配管抵抗相当値を算出するものとする。
また、閾値設定部43は、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理に先立ち、軽負荷異常判定用の閾値として、1/配管抵抗相当値の適宜な値を設定する。一例として、閾値設定部43は、例えば、実施例2と同様、図6に示す1/配管抵抗相当値・駆動デューティ特性中、例えば、1/配管抵抗相当値の変化量="+100"を閾値として設定するものとする。
閾値設定部43に上記閾値が設定されている状態で、モータ11が駆動されると、故障制御部40Bは、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートに基づき、図14に示すフローチャートに沿った電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理を実行する。
この軽負荷異常判定処理が開始されると、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートに基づき、時間t1,t2,t3,・・・の経過を監視する。そのうえで、検査制御部46は、監視中の時間および時間間隔に応じて、先行デューティ、検査デューティに基づくモータ駆動デューティの可変制御を実施する。
まず、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t0〜t1の区間を検査開始待ち区間と認識し、この間、先行デューティおよび検査デューティの重畳の指令を行わない検査開始待ちの状態を維持する(ステップS11)。
なお、時間t0〜t1の区間において、モータ制御部30Bでは、モータデューティ設定部31が通常の駆動デューティである検出待ち指令デューティを設定し、モータ駆動出力部32がその検出待ち指令デューティに基づきモータ11を駆動している。ここで、検出待ち指令デューティは、例えば、30パーセントの値に設定されている(図13参照)。
引き続き、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t1に達したか否か、すなわち、検査開始時期か否かを判定する(ステップS12)。ここで、検査開始時期ではないと判定する(ステップS12でNO)と、検査制御部46は、上記ステップS11の検査開始待ち状態を維持する。
これに対し、上記時間t1に達することにより検査開始時期であると判定する(ステップS12でYES)と、検査制御部46は、先行デューティ重畳期間に達したと認識し、重畳デューティ設定部47に指令を送出し、検査デューティ重畳部36により上記検出待ち指令デューティに先行デューティを重畳させる制御を開始させる(ステップS13)。
引き続き、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t2の直前の時間に達したか否か、すなわち、先行デューティの安定待ち時間が経過したか否かを判定する(ステップS14)。ここで、先行デューティの安定待ち時間が経過していないと判定する(ステップS12でNO)と、検査制御部46は、上記ステップS13の先行デューティ重畳処理を続行させる。
なお、ステップS13において、検査制御部46は、先行デューティを重畳した後のデューティが、検出待ち指令デューティより低い、例えば25パーセントの値となるように制御する。すなわち、検査制御部46は、検出待ち指令デューティに対して−5パーセントの先行デューティを重畳させる処理を行う(図13参照)。
その後、図13の軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t2に達し、先行デューティの安定待ち時間が経過したと判定される(ステップS14でYES)。これを認識した検査部41は、モータ11の駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riを計測し(ステップS15)、算出部42は、上記計測された各パラメータに基づき、負荷評価値として、1/配管抵抗相当値を算出する(ステップS16)。
その後、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t2に達した時には、検査デューティ重畳期間に達したと認識し、重畳デューティ設定部47に指令を送出し、検査デューティ重畳部36により上記検出待ち指令デューティに検査デューティを重畳させる制御を開始させる(ステップS17)。
なお、ステップS17において、検査制御部46は、検査デューティを重畳した後のデューティが、検出待ち指令デューティより高い、例えば50パーセントの値となるように制御する。すなわち、検査制御部46は、検出待ち指令デューティに対して+20パーセントの検査デューティを重畳させる処理を行う(図13参照)。
引き続き、検査制御部46は、図13に示す軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t3の直前に達したか否か、すなわち、検査デューティの安定待ち時間が経過したか否かを判定する。ここで、検査デューティの安定待ち時間が経過していないと判定する(ステップS18でNO)と、検査制御部46は、上記ステップS17の検査デューティ重畳処理を続行させる。
その後、図13の軽負荷異常判定タイミングチャートにおける時間t3に達し、検査デューティの安定待ち時間が経過したと判定される(ステップS18でYES)。これを認識した検査部41は、モータ11の駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riを計測し(ステップS19)、算出部42は、上記計測された各パラメータに基づき、負荷評価値として、1/配管抵抗相当値を算出する(ステップS20)。
次いで、変化量算出部48は、上記ステップS16で算出部42により算出された1/配管抵抗相当値と、その後に上記ステップS20で算出部42により算出された1/配管抵抗相当値との間の変化量を算出する(ステップS21)。
次いで、検査制御部46は、上記ステップS17以降実施している検査デューティを重畳する制御を停止する(ステップS22)。
その後、軽負荷異常判定部44Bは、上記ステップS21で変化量算出部48により算出された1/配管抵抗相当値の変化量に基づき、先行デューティを重畳した時と検査デューティを重畳した時の1/配管抵抗相当値の変化方向を検出し、その変化方向が異常方向であるか否かを判定する(ステップS23)。
上記変化方向の判定は、例えば、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性に基づいて実施可能である。図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性によれば、軽負荷の正常時には駆動デューティが増すと1/配管抵抗相当値が減少(下降)し、逆に、軽負荷異常時には駆動デューティが増すと1/配管抵抗相当値が増大(上昇)する特性が観察できる。したがって、ステップS23において、軽負荷異常判定部44Bは、1/配管抵抗相当値の変化方向が正常方向、すなわち、下降方向であれば正常状態であり、異常方向、すなわち、上昇方向であれば軽負荷異常状態であると判定することができる。
上記変化方向の判定において、1/配管抵抗相当値の変化方向が異常方向でないと判定されると(ステップS23でNO)、検査制御部46は、ステップS11以降の処理を続行する。
これに対し、1/配管抵抗相当値の変化方向が異常方向であると判定されると(ステップS23でYES)、軽負荷異常判定部44Bは、上記ステップS21で算出された負荷評価値の変化量と、閾値設定部43に設定されている閾値、例えば、1/配管抵抗相当値="1500"とを比較し(ステップS24)、その比較結果に基づき軽負荷異常であるか否かを判定する(ステップS25)。
ここで、軽負荷異常判定部44Bは、1/配管抵抗相当値の変化量が閾値よりも小さい場合には正常状態であると判定する(ステップS25でNO)。これにより、当該軽負荷異常判定処理は、ステップS11以降の処理に戻る。一方、1/配管抵抗相当値の変化量が閾値よりも大きい場合、軽負荷異常判定部44Bは、軽負荷異常が発生しているものと判定する(ステップS25でYES)。
軽負荷異常判定部44Bによって、軽負荷異常が発生しているものと判定された場合、さらに異常報知部45は、軽負荷異常が発生した旨を報知する制御を行う。軽負荷異常の発生を報知した後、一連の軽負荷異常判定処理を終了する。
図15は、本実施例に係る冷却システム1の図13に示す軽負荷判定タイミングに基づく軽負荷異常判定(検査)時における1/配管抵抗相当値の変化特性(以下、検査特性と称することもある。)を示す図である。図14では、特に、冷却機構部10の油圧配管系で配管外れが発生した時の1/配管抵抗相当値の変化特性を示している。
図15において、下方部分に点線で示す線分P51は、図13における駆動デューティの変化パターンを示している。また、図15において、上方に実線で示す線分P52は、線分P51で示す変化パターンで駆動デューティを変化させて検査を実施した場合の1/配管抵抗相当値の検査特性を示している。また、図15において、線分P52で示す1/配管抵抗相当値が"1000"から"1500超"の値に急変する部分は、当該時刻、すなわち、時刻300(秒)近傍で配管外れが発生したことに起因する検査特性を示している。
図15に示す1/配管抵抗相当値の検査特性によれば、閾値設定部43により、例えば、1/配管抵抗相当値の変化量="+100"を閾値として設定しておくことで、軽負荷異常の判定が行えることが分かる。具体的には、検出待ち指令デューティに先行デューティおよび検査デューティを重畳させことにより、駆動デューティを一旦下降させた後に上昇させるように変化させ、その間の1/配管抵抗相当値の変化量が上記閾値よりも小さいか大きいかにより正常か、軽負荷異常かの判定が行えることが分かる。
なお、この種のシステムでは、低温ではオイルの粘性が高く、電動オイルポンプの吸入負圧が大きくなり過ぎるのでモータの駆動デューティを大きくできないという特質がある。この点、本実施例に係る冷却システム1は、上述したように、駆動デューティを一旦低下させてから駆動デューティを大きくすることで、デューティ変化量を大きくすることができ、軽負荷異常の誤判定を確実に防止するためにも寄与する。
(実施例6)
実施例6に係る冷却システム1は、実施例5に係る冷却システム1と同様の構成を有する故障制御部40Bおよびモータ制御部30B(図12参照)を備える。以下においては、実施例6に係る故障制御部40Bについて、実施例5と同様の部分の説明は省略し、実施例5と相違する構成を中心に説明する。
本実施例の故障制御部40Bにおいて、算出部42は、検査部41で検査された駆動電流Ii、モータ供給電圧Vi、モータ回転数Riに基づき、電動オイルポンプ3の負荷評価値として、上記(1)式により配管抵抗相当値を算出する。
また、閾値設定部43は、電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定処理に先立ち、軽負荷異常判定用の閾値として、例えば、図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性に基づき、配管抵抗相当値の変化量="−50"を閾値として設定するものとする。
かかる構成の本実施例に係る冷却システム1において、故障制御部40Bでは、図14に示すフローチャート中、ステップS16とS20において、算出部42は、負荷評価値として、配管抵抗相当値をそれぞれ算出する。
また、ステップ21において、変化量算出部48は、上記ステップS16で算出された配管抵抗相当値とステップS20で算出された配管抵抗相当値との間の変化量を算出する。
また、ステップS23において、軽負荷異常判定部44Bは、配管抵抗相当値の変化方向が上昇方向であれば正常方向であり、下降方向であれば異常方向であると判定する。その後、ステップS25において、軽負荷異常判定部44Bは、配管抵抗相当値の変化量が閾値よりも大きい場合には正常状態であると判定し、配管抵抗相当値の変化量が閾値よりも小さい場合には軽負荷異常状態である判定する(図5参照)。
このように、実施例5および6に係る冷却システム1の故障制御部40Bでは、モータ11の駆動中に駆動デューティを変化させ、その間における負荷評価値(配管抵抗相当値または1/配管抵抗相当値)の変化量を算出し、該負荷評価値の変化量と閾値との比較結果に基づいて軽負荷異常を判定する処理を行う。
実施例5および6の構成によれば、上記実施例1〜4と同様、圧力センサを用いることなく軽負荷異常の判定が行える。また、実施例5および6では、油温センサが不要であり、油温に依存することなく、つまり、油温のデータなしで軽負荷異常の判定が可能である。
また、実施例5および6の構成は、実施例1、2に係る配管抵抗相当値または1/配管抵抗相当値に関する1つの閾値で軽負荷異常を判定する構成、および実施例3、4に係る油温に対応して設定した連続する配管抵抗相当値または1/配管抵抗相当値を閾値として軽負荷異常を判定する構成と併用可能である。この場合、例えば、駆動デューティを変化させない方法(実施例1〜4参照)を適用した後、駆動デューティを変化させる方法(実施例5および6)を適用することで、正常時を軽負荷異常時として誤判定することを確実に防止することができる。
上述したように、本実施の形態では、モータ11に流れる駆動電流Ii、モータ11に供給するモータ供給電圧Viおよびモータ11の回転数Riを検出する検出ステップ(検査部41)と、検出ステップで検出した駆動電流Ii、モータ供給電圧Viおよび回転数Riに基づき、軽負荷異常判定用の負荷評価値として、上記式(1)で表される配管抵抗相当値、または上記式(2)で表される1/配管抵抗相当値を算出する算出ステップ(算出部42)と、負荷評価値に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップ(軽負荷異常判定部44,44A,44B)と、を有する。この構成により、本実施の形態では、正常時の値と軽負荷異常時の差が大きいという配管抵抗相当値、および1/配管抵抗相当値の特性を活かし、圧力センサを用いず、安価な構成で、軽負荷異常に関する誤判定を確実に防止可能な電動オイルポンプ3の軽負荷異常判定方法を提供することができる。
また、本実施の形態では、軽負荷異常判定ステップは、負荷評価値を閾値と比較して閾値のいずれの側にあるかにより、電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する構成である。また、本実施の形態では、閾値を設定する閾値設定ステップ(閾値設定部43、43A)をさらに有する。この構成により、本実施の形態では、配管抵抗相当値、および1/配管抵抗相当値の差の中間近傍の値を閾値として設定することで判定幅を拡張でき、軽負荷異常の誤判定を低減できるようになる。
また、本実施の形態では、閾値設定ステップは、配管抵抗相当値に対応する閾値を設定し、軽負荷異常判定ステップは、算出ステップで算出された配管抵抗相当値が閾値よりも小さい場合に軽負荷異常であると判定する。この構成により、本実施の形態では、例えば、図5に示す駆動デューティ・配管抵抗相当値特性に基づき、正常時の値と軽負荷異常時の差の中間値近傍の値を閾値として設定することで、検出された配管抵抗相当値が閾値の下側にあるか上側にあるかに応じて軽負荷異常か否かを正確に判定できる。
また、本実施の形態では、閾値設定ステップは、1/配管抵抗相当値に対応する閾値を設定し、軽負荷異常判定ステップは、算出ステップで算出された1/配管抵抗相当値が閾値よりも大きい場合に軽負荷異常であると判定する。この構成により、本実施の形態では、例えば、図6に示す駆動デューティ・1/配管抵抗相当値特性に基づき、正常時の値と軽負荷異常時の差の中間値近傍の値を閾値として設定することで、検出された1/配管抵抗相当値が閾値の上側にあるか下側にあるかに応じて軽負荷異常か否かを正確に判定できる。
また、本実施の形態では、閾値設定ステップは、オイルの温度に対応した配管抵抗相当値に対応する閾値を設定し、軽負荷異常判定ステップは、算出ステップで算出された配管抵抗相当値が閾値よりも小さい場合に軽負荷異常であると判定する。この構成により、本実施の形態では、例えば、図10に示す油温・配管抵抗相当値特性に基づき、正常時の値と軽負荷異常時の差の中間値近傍の値を油温に対応する連続した閾値として設定することで、検出された配管抵抗相当値が閾値の下側にあるか上側にあるかに応じて軽負荷異常か否かを正確に判定できる。
また、本実施の形態では、閾値設定ステップは、オイルの温度に対応した1/配管抵抗相当値に対応する閾値を設定し、軽負荷異常判定ステップは、算出ステップで算出された1/配管抵抗相当値が閾値よりも大きい場合に軽負荷異常であると判定する構成である。この構成により、本実施の形態では、例えば、図11に示す油温・1/配管抵抗相当値特性に基づき、正常時の値と軽負荷異常時の差の中間値近傍の値を油温に対応する連続した閾値として設定することで、検出された1/配管抵抗相当値が閾値の上側にあるか下側にあるかに応じて軽負荷異常か否かを正確に判定できる。
また、本実施の形態では、モータ11の駆動デューティを変化させる駆動デューティ変化ステップ(検査制御部46、重畳デューティ設定部47、検査デューティ設定部36、図14のS13およびS17)と、所定の変化範囲の駆動デューティの変化に対応する負荷評価値の変化量を算出する変化量算出ステップ(変化量算出部48、図14のS21)と、を有し、軽負荷異常判定ステップ(軽負荷異常判定部44B、図14のS25)は、負荷評価値の変化量に基づいて電動オイルポンプ3の軽負荷異常を判定する構成である。この構成により、本実施の形態では、所定の変化範囲の駆動デューティの変化に対応する負荷評価値の変化方向と変化量に基づき、圧力センサ、油温センサを用いることなく、軽負荷異常を正確に判定可能となる。
本発明は、上述した一実施の形態に限らず、種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施の形態では、ハイブリット車両の車両用モータやジェネレータを冷却する冷却システムへの適用例を挙げているが、本発明は、これに限らず、モータにより駆動される電動オイルポンプによりオイルを循環させて被冷却物に供給する種々のシステムに適用可能である。
以上説明したように、本発明は、安価な構成で、軽負荷異常に関する誤判定を確実に防止可能な電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法を提供することができるものである。かかる本発明は、ブラシレスDCモータを用いる電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法全般に有用である。
1 冷却システム
3 電動オイルポンプ
5 被冷却機器(被冷却物)
11 モータ
12 電動オイルポンプコントローラ
21 マイクロコンピュータ
30,30B モータ制御部
35 モータ回転数算出部
36 検査デューティ重畳部(駆動デューティ変化ステップ)
40,40A,40B 故障制御部
41 検査部(検出ステップ)
42 算出部(算出ステップ)
43,43A 閾値設定部(閾値設定ステップ)
44,44A,44B 軽負荷異常判定部(軽負荷異常判定ステップ)
46 検査制御部(駆動デューティ変化ステップ)
47 重畳デューティ設定部(駆動デューティ変化ステップ)
48 変化量算出部(変化量算出ステップ)
Ii 駆動電流(電流)
Vi モータ供給電圧(電圧)
Ri モータ回転数(回転数)

Claims (8)

  1. モータにより駆動される電動オイルポンプにより、オイルを循環させて被冷却物に供給する電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法において、
    前記モータに流れる電流、前記モータに供給する電圧および前記モータの回転数を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップで検出した前記電流、前記電圧および前記回転数に基づき、軽負荷異常判定用の負荷評価値として、下式(1)で表される配管抵抗相当値、または下式(2)で表される前記配管抵抗相当値の逆数値を算出する算出ステップと、
    前記負荷評価値に基づいて前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定する軽負荷異常判定ステップと、を有することを特徴とする電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
    配管抵抗相当値=第1の係数×電流×電圧/回転数 ・・・(1)
    配管抵抗相当値の逆数値=第2の係数×回転数/(電流×電圧) ・・・(2)
  2. 前記軽負荷異常判定ステップは、前記負荷評価値を閾値と比較して前記閾値のいずれの側にあるかにより、前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定することを特徴とする請求項1記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  3. 前記閾値を設定する閾値設定ステップをさらに有することを特徴とする請求項2記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  4. 前記閾値設定ステップは、前記配管抵抗相当値に対応する前記閾値を設定し、
    前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値が前記閾値よりも小さい場合に前記軽負荷異常であると判定することを特徴とする請求項3記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  5. 前記閾値設定ステップは、前記配管抵抗相当値の逆数値に対応する前記閾値を設定し、
    前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値の逆数値が前記閾値よりも大きい場合に前記軽負荷異常であると判定することを特徴とする請求項3記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  6. 前記閾値設定ステップは、前記オイルの温度に対応した前記配管抵抗相当値に対応する前記閾値を設定し、
    前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値が前記閾値よりも小さい場合に前記軽負荷異常であると判定することを特徴とする請求項3記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  7. 前記閾値設定ステップは、前記オイルの温度に対応した前記配管抵抗相当値の逆数値に対応する前記閾値を設定し、
    前記軽負荷異常判定ステップは、前記算出ステップで算出された前記配管抵抗相当値の逆数値が前記閾値よりも大きい場合に前記軽負荷異常であると判定することを特徴とする請求項3記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
  8. 前記モータの駆動デューティを変化させる駆動デューティ変化ステップと、
    所定の変化範囲の前記駆動デューティの変化に対応する前記負荷評価値の変化量を算出する変化量算出ステップと、を有し
    前記軽負荷異常判定ステップは、前記負荷評価値の変化量に基づいて前記電動オイルポンプの軽負荷異常を判定することを特徴とする請求項1記載の電動オイルポンプの軽負荷異常判定方法。
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