流体用ポンプ制御装置
【課題】制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる流体用ポンプ制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０と、ＥＣＵ４０からの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるポンプモータ１９を内蔵する燃料ポンプ１６と、ポンプモータ１９に対する電力供給を制御するポンプコントローラ２０と、エンジンの運転状態を検出するセンサ類３１とを備える燃料供給システム１０において、ポンプコントローラ２０に備わる制御部２１が、出力回路２２のパワートランジスタＴｒを駆動するＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きい場合には周波数ｆを低くし、デューティ比Ｄｕが小さい場合には周波数ｆを高くする。
【解決手段】エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０と、ＥＣＵ４０からの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるポンプモータ１９を内蔵する燃料ポンプ１６と、ポンプモータ１９に対する電力供給を制御するポンプコントローラ２０と、エンジンの運転状態を検出するセンサ類３１とを備える燃料供給システム１０において、ポンプコントローラ２０に備わる制御部２１が、出力回路２２のパワートランジスタＴｒを駆動するＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きい場合には周波数ｆを低くし、デューティ比Ｄｕが小さい場合には周波数ｆを高くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されてＰＷＭ制御される電動ポンプの駆動を制御するためのポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）により駆動が制御されている種々の電動ポンプ（燃料ポンプ、ウォータポンプ、オイルポンプなど）が搭載されている。そして、例えば、燃料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ制御装置にて、高精度な燃料ポンプ制御を実現するには、ポンプ制御信号を実際のポンプ駆動に適した信号に変換する必要がある。すなわち、例えばエンジンコントローラが所定割込毎に演算した低周波数デューティ信号（ＰＷＭ制御信号）を出力する場合、燃料ポンプ制御装置において、低周波数デューティ信号を高周波信号に変換する。この場合、高周波信号によるポンプ駆動により、ポンプモータの時定数（速度指令に対する応答性）よりも早い周期で、ポンプモータを高速スイッチングさせて燃料ポンプの滑らかな動作を実現している（特許文献１参照）。なお、燃料ポンプ以外のウォータポンプなどのポンプ制御においても同様の制御が実施されている。
【特許文献１】特開平０７−３１７６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したポンプ制御装置では、ＰＷＭ制御信号の周波数を高くすることによりポンプモータを高速スイッチングさせているため、制御装置（特に、駆動回路）からの発熱が大きくなるという問題があった。このため、制御装置（駆動回路）に対して特別な放熱性対策を講じなければならなかった。
【０００４】
ここで、制御装置（特に、駆動回路）からの発熱を抑えるためには、ＰＷＭ制御信号の周波数を低くすればよい。しかしながら、ＰＷＭ制御信号の周波数を低くすると、ポンプ騒音が大きくなってしまう（周波数が可聴域に入る）という問題が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる流体用ポンプ制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る流体用ポンプ制御装置は、車両駆動源を制御するメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるモータを内蔵する流体用ポンプと、前記流体用ポンプのモータに対する電力供給を制御するサブコントローラと、前記車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段とを備える流体用ポンプ制御装置において、前記サブコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有することを特徴とする。
なお、車両駆動源としては、エンジンのみ、エンジンと電動式モータの併用、あるいは電動式モータのみ等を挙げることができる。
【０００７】
この流体用ポンプ制御装置では、車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段を備え、状態検出手段の検出結果（回転数や負荷など）に基づいて、流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数（駆動周波数）を可変する周波数制御手段を有している。これにより、ＰＷＭ制御される流体用ポンプの駆動周波数を、車両駆動源の駆動状態に応じて可変させることができる。従って、ポンプ騒音を抑えたい状況と制御装置からの発熱を抑えたい状況とに応じて、流体用ポンプの駆動周波数を可変することができるので、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【０００８】
例えば、ポンプ騒音が駆動源の作動音や車両走行音などによりかき消される状況においては、ポンプ騒音が発生しても実用上問題になることはない。従って、このような状況（駆動源が高負荷・高回転で駆動されている状態）において、流体用ポンプの駆動周波数を低くすることにより、サブコントローラからの発熱を抑えつつポンプ騒音の問題も解消することができる。
【０００９】
本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことが望ましい。
【００１０】
この流体用ポンプ制御装置では、周波数制御手段により、状態検出手段により検出される駆動源の出力が大きくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていく。これにより、駆動源の作動音や車両走行音などが大きくなるにしたがって、ＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていくので、制御装置からの発熱が抑えられる一方、ポンプ騒音が大きくなる。しかしながら、ポンプ騒音は駆動源の作動音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
また、周波数制御手段により、状態検出手段により検出される駆動源の出力が小さくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が高くされていく。これにより、駆動源の作動音や車両走行音などが小さくなってポンプ騒音がかき消されない状況下では、ポンプ騒音が抑えられる。
【００１１】
このように、この流体用ポンプ制御装置によれば、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。これにより、制御装置に対して特別な放熱対策を講じる必要もなくなり、制御装置の放熱構造を簡素化することもできる。
【００１２】
そして、本発明に係る流体用ポンプ制御装置は、前記車両駆動源として、エンジンと電動式モータとを併用するものに適用するのが好適である。
車両駆動源としてエンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車では、制御装置の発熱とポンプ騒音との問題がより顕著となるため、ハイブリッド車に対して本発明を適用することにより、より大きな効果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに有し、前記サブコントローラは、前記車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定した場合に、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することが望ましい。
【００１４】
最近の車両、特に駆動源として電動式モータを使用するハイブリッド車や電気自動車などでは走行音の静寂性が高く、車両が接近していることが歩行者などに認識されにくい場合がある。このような場合に、車両のクラクションを使用することなく、歩行者などに車両の接近を認識させたいという要望がある。
そこで、本発明では、ポンプ騒音を利用して歩行者などに車両の接近を認識させることができるようにした。すなわち、本発明に係る流体用ポンプ制御装置では、サブコントローラによって、車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定された場合、周波数制御手段によりＰＷＭ制御信号の周波数が可聴域内で所定値よりも低く設定される。これにより、流体用ポンプのポンプ騒音により、歩行者などに車両の接近を認識させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を所定値よりも低く設定することを許可する低周波設定許可手段をさらに有し、前記サブコントローラは、前記低周波設定許可手段により前記ＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することが望ましい。
【００１６】
このように低周波設定許可手段を設けて、この低周波設定許可手段によりＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記サブコントローラが周波数制御手段を介してＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することにより、歩行者などに車両の接近を認識させる必要がある場合にのみポンプ騒音を発生させることができるからである。
【００１７】
そして、前記周波数の可聴域内における所定値は、１５０００Ｈｚ以下に設定すればよい。
このような周波数に設定することにより、人がポンプ騒音を認識する（聞き取る）ことができるので、歩行者などに車両の接近を確実に認識させることができるからである。
【００１８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る燃料ポンプ制御装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内に設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料ポンプと、前記エンジンの駆動制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラからの制御信号に基づき前記燃料ポンプへの電力供給をＰＷＭ制御する燃料ポンプコントローラとを有する燃料ポンプ制御装置において、前記燃料ポンプコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有し、前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする。
【００１９】
この燃料ポンプ制御装置では、エンジンの運転状態を検出する状態検出手段を備え、状態検出手段の検出結果（エンジン出力や回転数など）に基づいて、燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数（駆動周波数）を可変する周波数制御手段を有している。これにより、ＰＷＭ制御される燃料ポンプの駆動周波数を、エンジンの運転状態に応じて可変させることができる。従って、ポンプ騒音を抑えたい状況と制御装置からの発熱を抑えたい状況とに応じて、燃料ポンプの駆動周波数を可変することができるので、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【００２０】
具体的には、燃料ポンプコントローラに備わる周波数制御手段により、状態検出手段により検出されるエンジンの出力が大きくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていく。これにより、エンジンの運転音や車両走行音などが大きくなるにたがって、ＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていくので、制御装置からの発熱が抑えられる一方、ポンプ騒音が大きくなる。しかしながら、ポンプ騒音はエンジンの運転音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
また、周波数制御手段により、状態検出手段により検出されるエンジンの出力が小さくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が高くされていく。これにより、エンジンの運転音や車両走行音などが小さくなってポンプ騒音がかき消されない状況下では、ポンプ騒音が抑えられる。
【００２１】
このように、この燃料ポンプ制御装置によれば、燃料ポンプコントローラからの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。これにより、燃料ポンプコントローラに対して特別な放熱対策を講じる必要もなくなり、燃料ポンプコントローラの放熱構造を簡素化することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る流体用ポンプ制御装置によれば、上記した通り、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の流体用ポンプ制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、エンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車の燃料供給システムに本発明を適用したものである。
【００２４】
そこで、この燃料供給システムについて、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の流体用ポンプ制御装置を適用した燃料供給システムの概略構成を示す図である。この燃料供給システム１０は、不図示のエンジンの燃焼室に通じる吸気ポートに設けられたインジェクタ１１，１２，１３，１４に燃料を供給するものである。この燃料供給システム１０では、燃料タンク１５から燃料ポンプ１６および燃料配管１７等を介してインジェクタ１１〜１４に供給される燃料が吸気ポートへ噴射供給されるようになっている。電動式の燃料ポンプ１６は、ポンプモータ１９を備えており、燃料タンク１５に内蔵されている。そして、燃料ポンプ１６は、ポンプモータ１９の駆動により燃料タンク１５に貯溜された燃料を汲み上げ、燃料パイプ１７へ吐出してインジェクタ１１〜１４へ圧送するようになっている。この燃料ポンプ１６には燃料フィルタ１８が付随して設けられており、燃料ポンプ１６内に吸入される燃料が燃料フィルタ１８によって濾過されるようになっている。
【００２５】
ここで、燃料ポンプ１６には、ポンプコントローラ２０が接続されている。ポンプコントローラ２０は、燃料ポンプ１６に備わるポンプモータ１９の駆動制御を行うものであり、本発明の「サブコントローラ」に相当する。そして、ポンプコントローラ２０によってポンプモータ１９の駆動制御が行われることにより、燃料タンク１５の中の燃料が、燃料フィルタ１８、燃料ポンプ１６および燃料パイプ１７等を通じてインジェクタ１１〜１４へ圧送される。インジェクタ１４へ圧送された燃料は、インジェクタ１１〜１４の作動に伴い吸気ポートへ噴射され、吸入空気と共に可燃混合気を形成して燃焼室に取り込まれる。
【００２６】
このポンプコントローラ２０には、図２に示すように、制御部２１と出力回路２２とが備わっている。図２は、ポンプコントローラ２０の構成を示すブロック図である。制御部２１は、後述するエンジンコントロールユニット４０からの指令に基づいて、ポンプモータ１９の駆動を制御（ＰＷＭ制御）するためのＰＷＭ制御信号（デューティ比および周波数が可変）を決定するものである。つまり、制御部２１は、本発明の「周波数制御手段」に相当する。このため、制御部２１は、図３に示すデューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとの関係をマップ化したマップデータを有している。これにより、制御部２１では、デューティ比Ｄｕを決定すると、そのデューティ比Ｄｕに対応するＰＷＭ周波数ｆが決定されるようになっている。具体的には、制御部２１において、ＰＷＭ周波数ｆが、図３に示すように、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって低くなるように設定され、デューティ比Ｄｕが小さくなるにしたがって高くなるように設定される。なお、図３は、ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比とＰＷＭ周波数との関係（マップデータの内容）を示す図である。
【００２７】
そして、制御部２１で決定されたＰＷＭ制御信号が出力回路２２に入力されて出力回路２２からポンプモータ１９に電力が供給されて燃料ポンプ１６が駆動されるようになっている。これにより、ポンプモータ１９は、デューティ比Ｄｕが大きいときには低い周波数で駆動され、デューティ比Ｄｕが小さいときには高い周波数で駆動される。
【００２８】
そして、出力回路２２には、図４に示すように、ポンプモータ１９を駆動するためのパワートランジスタＴｒと、ポンプモータ１９に並列接続されたダイオードＤとを備え、電源Ｖｃに接続されている。これにより、ポンプコントローラ２０では、後述するエンジンコントロールユニット４０からの指令に基づき制御部２１で生成されたＰＷＭ制御信号（デューティ比および周波数が可変）に基づき、パワートランジスタＴｒを駆動（スイッチング）することにより、ポンプモータ１９に対する電力供給を制御するようになっている。なお、図４は、ポンプコントローラ２０における出力回路２２の回路図である。
【００２９】
このようなポンプコントローラ２０には、不図示のエンジンを統括制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０が接続されている。ＥＣＵ４０には、クランク角センサ等の各種センサ類３１から出力される各種信号が入力されるようになっている。つまり、センサ類３１が、本発明の「状態検出手段」に相当する。そして、ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づきエンジンの運転状態を検出し、エンジンの運転状態に応じた燃料供給制御を実行するために、燃料ポンプ１６およびインジェクタ１１〜１４をそれぞれ制御する。なお、燃料供給制御とは、エンジンの運転状態に応じて、燃料ポンプ１６の吐出量（ポンプモータ１９の回転数）、およびインジェクタ１１〜１４から噴射される燃料量（燃料噴射量）とその噴射タイミングを制御することである。また、ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づき、スロットル等の各種アクチュエータ３２に制御信号を出力する。
【００３０】
さらに、ＥＣＵ４０には、車両の走行速度を検出する車速センサ３３が接続されている。これにより、車両の走行速度がＥＣＵ４０を介してポンプコントローラ２０の制御部２１に入力されるようになっている。なお、車速センサ３３が、本発明の「車速検出手段」に相当する。また、ＥＣＵ４０には、低周波数設定許可スイッチ３４が接続されている。この低周波設定許可スイッチ３４は、運転者が操作するもので、低速走行時にトランジスタＴｒを駆動するためのＰＷＭ制御信号の周波数を低く設定することを許可する場合にＯＮされる。そして、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされると、そのＯＮ信号がＥＣＵ４０を介してポンプコントローラ２０の制御部２１に入力されるようになっている。これにより、運転者が低周波数設定許可スイッチ３４をＯＮにした場合、後述するように、車両の低速走行時に制御部２１によりＰＷＭ制御信号の周波数が低く設定されるようになっている。
【００３１】
ここで、ＥＣＵ４０は、周知の構成、すなわち中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成している。ＲＯＭは、エンジンに制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等の検出値に基づき、所定の制御プログラムに従って各種制御等を実行するものである。なお、ＥＣＵ４０は、本発明の「メインコントローラ」あるいは「エンジンコントローラ」に相当する。
【００３２】
次に、上記のように構成された燃料供給システムにおける燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の基本制御について説明する。燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）は、ＥＣＵ４０からの指令に基づいてポンプコントローラ２０により制御される。具体的には、ＥＣＵ４０が各種センサ類３１から出力される各種信号からエンジンの運転状態を検出し、その状態に応じてポンプコントローラ２０にポンプモータ１９の駆動に関する指令を出す。そして、そのＥＣＵ４０からの指令に基づき、ポンプコントローラ２０の制御部２１がポンプモータ１９を駆動するためのデューティ比Ｄｕを決定する。また、制御部２１は、デューティ比Ｄｕを決定すると、デューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとのマップデータに基づきＰＷＭ周波数ｆを決定する。このとき、ＰＷＭ周波数ｆは、図３に示すように、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって低くなるように設定され、デューティ比Ｄｕが小さくなるにしたがって高くなるように設定される。
【００３３】
そして、制御部２１により、デューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとが決定されたＰＷＭ制御信号が出力回路２２に入力されて、パワートランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング）される。その結果、出力回路２２からポンプモータ１９に供給される電力量が制御される。これにより、ポンプモータ１９の回転数（燃料ポンプ１６からの吐出流量）が制御されて、エンジンの運転状態に適した燃料量が燃料ポンプ１６から供給されるようになっている。
【００３４】
ここで、パワートランジスタがＯＮ／ＯＦＦする際にスイッチング時間が存在するため、図５に示すように、トランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤ（＝ＶＣＥ×ＩＣ）が変化する。図５は、ＰＷＭ周波数が一定（高周波数）の場合に、パワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化の様子を示す図である。なお、図５においては、実線がデューティ比が大きい場合を示し、破線がデューティ比が小さい場合を示す。
【００３５】
そして、パワートランジスタ損失ＰＤは、図５に示すように、デューティ比Ｄｕが小さいとき（例えば、デューティ比２０％）のときよりも、デューティ比Ｄｕが大きいとき（例えば、デューティ比８０％）の方が大きくなる。なぜなら、パワートランジスタ損失ＰＤは、スイッチング損失ＰＤｓｗとＯＮ損失ＰＤｏｎとの合計になるが、スイッチング損失ＰＤｓｗ、ＯＮ損失ＰＤｏｎともに、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって大きくなるからである。このため一般的にポンプコントローラにおいては、デューティ比Ｄｕが大きいときに問題が生じないように、パワートランジスタの放熱設計がなされている。具体的には、十分な放熱性をもったヒートシンクを設けるなどの放熱対策が講じられている。
【００３６】
これに対して本実施の形態では、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、トランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数が可変される。具体的には、デューティ比Ｄｕが大きい場合（例えば、デューティ比８０％程度）にはＰＷＭ周波数ｆが低く変更され（例えば、ＰＷＭ周波数１０ｋＨｚ程度）、デューティ比Ｄｕが小さい場合（例えば、デューティ比２０％程度）にはＰＷＭ周波数ｆが高く変更される（例えば、ＰＷＭ周波数２０ｋＨｚ程度）。これにより、デューティ比Ｄｕが大きい場合において、パワートランジスタ損失ＰＤを小さくすることができる。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、トランジスタのＯＮ損失ＰＤｏｎはほとんど変わらないが、スイッチング損失ＰＤｓｗは発生頻度が減って大きく減少する。図６は、デューティ比Ｄｕが大きい場合において、本発明と従来技術とにおけるパワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化を対比した図である。なお、図６においては、実線が本発明の場合を示し、破線が従来技術の場合を示す。ここで、ＯＮ損失ＰＤｏｎ自体は小さな損失であるから、パワートランジスタ損失ＰＤへの影響は小さい。一方、スイッチング損失ＰＤｓｗは大きな損失であるから、パワートランジスタ損失ＰＤへの影響が大きい。このため、パワートランジスタ損失ＰＤを減少させるためには、スイッチング損失ＰＤｓｗを小さくすることが効果的である。そして、本実施の形態では、デューティ比Ｄｕが大きい場合にＰＷＭ周波数ｆを低く設定することにより、スイッチング損失ＰＤｓｗを減少させている。これにより、パワートランジスタＴｒの発熱を小さくすることができるので、パワートランジスタＴｒの放熱構造を簡素化することができる。
【００３８】
ここで、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆを低く設定すると、周波数ｆが可聴域に入ってしまいポンプ騒音が発生して問題となる。ところが、ポンプコントローラ２０の制御部２１は、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕに反比例するように周波数ｆを設定する。このため、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが低く設定されてポンプ騒音が発生するのは、ＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きいとき、つまり燃料ポンプ１６からの吐出流量が大きくてエンジンが高負荷かつ高回転で運転されている場合である。従って、ポンプ騒音は、エンジン音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。一方、エンジンが低負荷かつ低回転で運転されている場合には、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが高く設定されるため、ポンプ騒音が抑えられる。
このようにして本実施の形態では、トランジスタＴｒからの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。そして、ポンプコントローラ２０に対して特別な放熱対策を講じる必要がなくなるため、ポンプコントローラ２０の放熱構造を簡素化することができる。
【００３９】
続いて、低速走行時における燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御について説明する。この制御は、低周波設定許可スイッチ３４がＯＮされた場合に実行される。そこで、この低速走行時におけるポンプコントローラ２０による燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御内容について図７を参照しながら説明する。図７は、低速走行時におけるポンプコントローラ２０による燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御内容を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされているか否かが判断される（Ｓ１）。このとき、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされている場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２〜Ｓ４の処理が実施される。一方、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされていない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
【００４１】
そして、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮの場合、Ｓ２の処理において、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、ＥＣＵ４０から入力される車速信号に基づき、車速がゼロでないか否かが判断される（Ｓ２）。このとき、車速がゼロでないと判断された場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、車速が所定速度Ｋ（例えば、２０ｋｍ／ｈ程度）より小さいか否かがさらに判断される（Ｓ３）。なお、Ｓ２の処理において、車速がゼロであると判断された場合には（Ｓ２：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
【００４２】
Ｓ３の処理において、車速が所定速度Ｋより小さいと判断された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが一定の低周波数（例えば、１０ｋＨｚ程度。ただし、老齢者など高周波数の音を聞き取りにくい人達にも確実に認識させるためには、５ｋＨｚ程度が望ましい）に設定される（Ｓ４）。このため、燃料ポンプ１６からポンプ騒音が発生する（人に認識される）。これにより、走行音の静寂性が高くても、クラクションを鳴らすことなく、燃料ポンプ１６から発せられるポンプ騒音により、車両が接近していることを歩行者などに認識させることができる。そして、低周波数設定許可スイッチ３４が運転者によってＯＮにされない場合には、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが一定の低周波数に設定されることはなく、高周波数（例えば、２０ｋＨｚ程度）に設定されているため、燃料ポンプ１６からポンプ騒音は発生しない（人に認識されない）。従って、低速走行時でも歩行者などに車両の接近を知らせる必要がない場合（例えば、車庫入れ時など）には、運転者は運転に集中することができる。
【００４３】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る燃料供給システム１０によれば、ポンプコントローラ２０の制御部２１において、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆがデューティ比Ｄｕに対応して可変される。すなわち、デューティ比Ｄｕが小さい場合（エンジン出力が小さい場合）には、ＰＷＭ周波数ｆが高く設定される。これにより、デューティ比Ｄｕが大きい場合に、パワートランジスタＴｒの損失ＰＤを減少させることができる。従って、パワートランジスタＴｒの発熱を小さくすることができるので、パワートランジスタＴｒの放熱構造を簡素化することができる。
また、ＰＭＷ周波数ｆが低く設定されてポンプ騒音が発生するのは、ＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きいとき、つまり燃料ポンプ１６からの吐出流量が大きくてエンジンが高負荷かつ高回転で運転されている場合である。このため、ポンプ騒音は、エンジン音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
従って、本実施の形態に係る燃料供給システム１０によれば、トランジスタＴｒからの発熱を抑えつつ、燃料ポンプ１６から発生するポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、燃料ポンプ１６に備わるポンプモータ１９の駆動制御に本発明を適用したものを例示したが、本発明は燃料ポンプに備わるポンプモータ以外のモータ、例えばウォータポンプに備わるポンプモータや、オイルポンプに備わるポンプモータなどにも適用することができる。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、本発明をエンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車に適用したものを例示したが、本発明はエンジンのみが駆動源である車両や、電動式モータのみが駆動源である電気自動車などにも適用することができる。なお、電気自動車に本発明を適用する場合には、燃料ポンプが存在しないので、燃料ポンプ以外の電動式ポンプに対して適用する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の流体用ポンプ制御装置を適用した燃料供給システムの概略構成を示す図である。
【図２】ポンプコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比とＰＷＭ周波数との関係（マップデータの内容）を示す図である。
【図４】ポンプコントローラにおける出力回路の回路図である。
【図５】ＰＷＭ周波数が一定（高周波数）の場合に、パワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化の様子を示す図である。
【図６】デューティ比Ｄｕが大きい場合において、本発明と従来技術とにおけるパワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化を対比した図である。
【図７】低速走行時におけるポンプコントローラによる燃料ポンプ（ポンプモータ）の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 燃料供給システム
１１，１２，１３，１４ インジェクタ
１５ 燃料タンク
１６ 燃料ポンプ
１７ 燃料配管
１９ ポンプモータ
２０ ポンプコントローラ（サブコントローラ）
２１ 制御部（周波数制御手段）
２２ 出力回路
３１ センサ類（状態検出手段）
３２ アクチュエータ
３３ 車速センサ
３４ 低周波数設定許可スイッチ
４０ エンジンコントロールユニット（メインコントローラ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されてＰＷＭ制御される電動ポンプの駆動を制御するためのポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）により駆動が制御されている種々の電動ポンプ（燃料ポンプ、ウォータポンプ、オイルポンプなど）が搭載されている。そして、例えば、燃料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ制御装置にて、高精度な燃料ポンプ制御を実現するには、ポンプ制御信号を実際のポンプ駆動に適した信号に変換する必要がある。すなわち、例えばエンジンコントローラが所定割込毎に演算した低周波数デューティ信号（ＰＷＭ制御信号）を出力する場合、燃料ポンプ制御装置において、低周波数デューティ信号を高周波信号に変換する。この場合、高周波信号によるポンプ駆動により、ポンプモータの時定数（速度指令に対する応答性）よりも早い周期で、ポンプモータを高速スイッチングさせて燃料ポンプの滑らかな動作を実現している（特許文献１参照）。なお、燃料ポンプ以外のウォータポンプなどのポンプ制御においても同様の制御が実施されている。
【特許文献１】特開平０７−３１７６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したポンプ制御装置では、ＰＷＭ制御信号の周波数を高くすることによりポンプモータを高速スイッチングさせているため、制御装置（特に、駆動回路）からの発熱が大きくなるという問題があった。このため、制御装置（駆動回路）に対して特別な放熱性対策を講じなければならなかった。
【０００４】
ここで、制御装置（特に、駆動回路）からの発熱を抑えるためには、ＰＷＭ制御信号の周波数を低くすればよい。しかしながら、ＰＷＭ制御信号の周波数を低くすると、ポンプ騒音が大きくなってしまう（周波数が可聴域に入る）という問題が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる流体用ポンプ制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る流体用ポンプ制御装置は、車両駆動源を制御するメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるモータを内蔵する流体用ポンプと、前記流体用ポンプのモータに対する電力供給を制御するサブコントローラと、前記車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段とを備える流体用ポンプ制御装置において、前記サブコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有することを特徴とする。
なお、車両駆動源としては、エンジンのみ、エンジンと電動式モータの併用、あるいは電動式モータのみ等を挙げることができる。
【０００７】
この流体用ポンプ制御装置では、車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段を備え、状態検出手段の検出結果（回転数や負荷など）に基づいて、流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数（駆動周波数）を可変する周波数制御手段を有している。これにより、ＰＷＭ制御される流体用ポンプの駆動周波数を、車両駆動源の駆動状態に応じて可変させることができる。従って、ポンプ騒音を抑えたい状況と制御装置からの発熱を抑えたい状況とに応じて、流体用ポンプの駆動周波数を可変することができるので、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【０００８】
例えば、ポンプ騒音が駆動源の作動音や車両走行音などによりかき消される状況においては、ポンプ騒音が発生しても実用上問題になることはない。従って、このような状況（駆動源が高負荷・高回転で駆動されている状態）において、流体用ポンプの駆動周波数を低くすることにより、サブコントローラからの発熱を抑えつつポンプ騒音の問題も解消することができる。
【０００９】
本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことが望ましい。
【００１０】
この流体用ポンプ制御装置では、周波数制御手段により、状態検出手段により検出される駆動源の出力が大きくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていく。これにより、駆動源の作動音や車両走行音などが大きくなるにしたがって、ＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていくので、制御装置からの発熱が抑えられる一方、ポンプ騒音が大きくなる。しかしながら、ポンプ騒音は駆動源の作動音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
また、周波数制御手段により、状態検出手段により検出される駆動源の出力が小さくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が高くされていく。これにより、駆動源の作動音や車両走行音などが小さくなってポンプ騒音がかき消されない状況下では、ポンプ騒音が抑えられる。
【００１１】
このように、この流体用ポンプ制御装置によれば、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。これにより、制御装置に対して特別な放熱対策を講じる必要もなくなり、制御装置の放熱構造を簡素化することもできる。
【００１２】
そして、本発明に係る流体用ポンプ制御装置は、前記車両駆動源として、エンジンと電動式モータとを併用するものに適用するのが好適である。
車両駆動源としてエンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車では、制御装置の発熱とポンプ騒音との問題がより顕著となるため、ハイブリッド車に対して本発明を適用することにより、より大きな効果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに有し、前記サブコントローラは、前記車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定した場合に、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することが望ましい。
【００１４】
最近の車両、特に駆動源として電動式モータを使用するハイブリッド車や電気自動車などでは走行音の静寂性が高く、車両が接近していることが歩行者などに認識されにくい場合がある。このような場合に、車両のクラクションを使用することなく、歩行者などに車両の接近を認識させたいという要望がある。
そこで、本発明では、ポンプ騒音を利用して歩行者などに車両の接近を認識させることができるようにした。すなわち、本発明に係る流体用ポンプ制御装置では、サブコントローラによって、車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定された場合、周波数制御手段によりＰＷＭ制御信号の周波数が可聴域内で所定値よりも低く設定される。これにより、流体用ポンプのポンプ騒音により、歩行者などに車両の接近を認識させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る流体用ポンプ制御装置においては、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を所定値よりも低く設定することを許可する低周波設定許可手段をさらに有し、前記サブコントローラは、前記低周波設定許可手段により前記ＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することが望ましい。
【００１６】
このように低周波設定許可手段を設けて、この低周波設定許可手段によりＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記サブコントローラが周波数制御手段を介してＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することにより、歩行者などに車両の接近を認識させる必要がある場合にのみポンプ騒音を発生させることができるからである。
【００１７】
そして、前記周波数の可聴域内における所定値は、１５０００Ｈｚ以下に設定すればよい。
このような周波数に設定することにより、人がポンプ騒音を認識する（聞き取る）ことができるので、歩行者などに車両の接近を確実に認識させることができるからである。
【００１８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る燃料ポンプ制御装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内に設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料ポンプと、前記エンジンの駆動制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラからの制御信号に基づき前記燃料ポンプへの電力供給をＰＷＭ制御する燃料ポンプコントローラとを有する燃料ポンプ制御装置において、前記燃料ポンプコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有し、前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする。
【００１９】
この燃料ポンプ制御装置では、エンジンの運転状態を検出する状態検出手段を備え、状態検出手段の検出結果（エンジン出力や回転数など）に基づいて、燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数（駆動周波数）を可変する周波数制御手段を有している。これにより、ＰＷＭ制御される燃料ポンプの駆動周波数を、エンジンの運転状態に応じて可変させることができる。従って、ポンプ騒音を抑えたい状況と制御装置からの発熱を抑えたい状況とに応じて、燃料ポンプの駆動周波数を可変することができるので、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【００２０】
具体的には、燃料ポンプコントローラに備わる周波数制御手段により、状態検出手段により検出されるエンジンの出力が大きくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていく。これにより、エンジンの運転音や車両走行音などが大きくなるにたがって、ＰＷＭ制御信号の周波数が低くされていくので、制御装置からの発熱が抑えられる一方、ポンプ騒音が大きくなる。しかしながら、ポンプ騒音はエンジンの運転音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
また、周波数制御手段により、状態検出手段により検出されるエンジンの出力が小さくなるにしたがってＰＷＭ制御信号の周波数が高くされていく。これにより、エンジンの運転音や車両走行音などが小さくなってポンプ騒音がかき消されない状況下では、ポンプ騒音が抑えられる。
【００２１】
このように、この燃料ポンプ制御装置によれば、燃料ポンプコントローラからの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。これにより、燃料ポンプコントローラに対して特別な放熱対策を講じる必要もなくなり、燃料ポンプコントローラの放熱構造を簡素化することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る流体用ポンプ制御装置によれば、上記した通り、制御装置からの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の流体用ポンプ制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、エンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車の燃料供給システムに本発明を適用したものである。
【００２４】
そこで、この燃料供給システムについて、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の流体用ポンプ制御装置を適用した燃料供給システムの概略構成を示す図である。この燃料供給システム１０は、不図示のエンジンの燃焼室に通じる吸気ポートに設けられたインジェクタ１１，１２，１３，１４に燃料を供給するものである。この燃料供給システム１０では、燃料タンク１５から燃料ポンプ１６および燃料配管１７等を介してインジェクタ１１〜１４に供給される燃料が吸気ポートへ噴射供給されるようになっている。電動式の燃料ポンプ１６は、ポンプモータ１９を備えており、燃料タンク１５に内蔵されている。そして、燃料ポンプ１６は、ポンプモータ１９の駆動により燃料タンク１５に貯溜された燃料を汲み上げ、燃料パイプ１７へ吐出してインジェクタ１１〜１４へ圧送するようになっている。この燃料ポンプ１６には燃料フィルタ１８が付随して設けられており、燃料ポンプ１６内に吸入される燃料が燃料フィルタ１８によって濾過されるようになっている。
【００２５】
ここで、燃料ポンプ１６には、ポンプコントローラ２０が接続されている。ポンプコントローラ２０は、燃料ポンプ１６に備わるポンプモータ１９の駆動制御を行うものであり、本発明の「サブコントローラ」に相当する。そして、ポンプコントローラ２０によってポンプモータ１９の駆動制御が行われることにより、燃料タンク１５の中の燃料が、燃料フィルタ１８、燃料ポンプ１６および燃料パイプ１７等を通じてインジェクタ１１〜１４へ圧送される。インジェクタ１４へ圧送された燃料は、インジェクタ１１〜１４の作動に伴い吸気ポートへ噴射され、吸入空気と共に可燃混合気を形成して燃焼室に取り込まれる。
【００２６】
このポンプコントローラ２０には、図２に示すように、制御部２１と出力回路２２とが備わっている。図２は、ポンプコントローラ２０の構成を示すブロック図である。制御部２１は、後述するエンジンコントロールユニット４０からの指令に基づいて、ポンプモータ１９の駆動を制御（ＰＷＭ制御）するためのＰＷＭ制御信号（デューティ比および周波数が可変）を決定するものである。つまり、制御部２１は、本発明の「周波数制御手段」に相当する。このため、制御部２１は、図３に示すデューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとの関係をマップ化したマップデータを有している。これにより、制御部２１では、デューティ比Ｄｕを決定すると、そのデューティ比Ｄｕに対応するＰＷＭ周波数ｆが決定されるようになっている。具体的には、制御部２１において、ＰＷＭ周波数ｆが、図３に示すように、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって低くなるように設定され、デューティ比Ｄｕが小さくなるにしたがって高くなるように設定される。なお、図３は、ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比とＰＷＭ周波数との関係（マップデータの内容）を示す図である。
【００２７】
そして、制御部２１で決定されたＰＷＭ制御信号が出力回路２２に入力されて出力回路２２からポンプモータ１９に電力が供給されて燃料ポンプ１６が駆動されるようになっている。これにより、ポンプモータ１９は、デューティ比Ｄｕが大きいときには低い周波数で駆動され、デューティ比Ｄｕが小さいときには高い周波数で駆動される。
【００２８】
そして、出力回路２２には、図４に示すように、ポンプモータ１９を駆動するためのパワートランジスタＴｒと、ポンプモータ１９に並列接続されたダイオードＤとを備え、電源Ｖｃに接続されている。これにより、ポンプコントローラ２０では、後述するエンジンコントロールユニット４０からの指令に基づき制御部２１で生成されたＰＷＭ制御信号（デューティ比および周波数が可変）に基づき、パワートランジスタＴｒを駆動（スイッチング）することにより、ポンプモータ１９に対する電力供給を制御するようになっている。なお、図４は、ポンプコントローラ２０における出力回路２２の回路図である。
【００２９】
このようなポンプコントローラ２０には、不図示のエンジンを統括制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０が接続されている。ＥＣＵ４０には、クランク角センサ等の各種センサ類３１から出力される各種信号が入力されるようになっている。つまり、センサ類３１が、本発明の「状態検出手段」に相当する。そして、ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づきエンジンの運転状態を検出し、エンジンの運転状態に応じた燃料供給制御を実行するために、燃料ポンプ１６およびインジェクタ１１〜１４をそれぞれ制御する。なお、燃料供給制御とは、エンジンの運転状態に応じて、燃料ポンプ１６の吐出量（ポンプモータ１９の回転数）、およびインジェクタ１１〜１４から噴射される燃料量（燃料噴射量）とその噴射タイミングを制御することである。また、ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づき、スロットル等の各種アクチュエータ３２に制御信号を出力する。
【００３０】
さらに、ＥＣＵ４０には、車両の走行速度を検出する車速センサ３３が接続されている。これにより、車両の走行速度がＥＣＵ４０を介してポンプコントローラ２０の制御部２１に入力されるようになっている。なお、車速センサ３３が、本発明の「車速検出手段」に相当する。また、ＥＣＵ４０には、低周波数設定許可スイッチ３４が接続されている。この低周波設定許可スイッチ３４は、運転者が操作するもので、低速走行時にトランジスタＴｒを駆動するためのＰＷＭ制御信号の周波数を低く設定することを許可する場合にＯＮされる。そして、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされると、そのＯＮ信号がＥＣＵ４０を介してポンプコントローラ２０の制御部２１に入力されるようになっている。これにより、運転者が低周波数設定許可スイッチ３４をＯＮにした場合、後述するように、車両の低速走行時に制御部２１によりＰＷＭ制御信号の周波数が低く設定されるようになっている。
【００３１】
ここで、ＥＣＵ４０は、周知の構成、すなわち中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成している。ＲＯＭは、エンジンに制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等の検出値に基づき、所定の制御プログラムに従って各種制御等を実行するものである。なお、ＥＣＵ４０は、本発明の「メインコントローラ」あるいは「エンジンコントローラ」に相当する。
【００３２】
次に、上記のように構成された燃料供給システムにおける燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の基本制御について説明する。燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）は、ＥＣＵ４０からの指令に基づいてポンプコントローラ２０により制御される。具体的には、ＥＣＵ４０が各種センサ類３１から出力される各種信号からエンジンの運転状態を検出し、その状態に応じてポンプコントローラ２０にポンプモータ１９の駆動に関する指令を出す。そして、そのＥＣＵ４０からの指令に基づき、ポンプコントローラ２０の制御部２１がポンプモータ１９を駆動するためのデューティ比Ｄｕを決定する。また、制御部２１は、デューティ比Ｄｕを決定すると、デューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとのマップデータに基づきＰＷＭ周波数ｆを決定する。このとき、ＰＷＭ周波数ｆは、図３に示すように、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって低くなるように設定され、デューティ比Ｄｕが小さくなるにしたがって高くなるように設定される。
【００３３】
そして、制御部２１により、デューティ比ＤｕとＰＷＭ周波数ｆとが決定されたＰＷＭ制御信号が出力回路２２に入力されて、パワートランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング）される。その結果、出力回路２２からポンプモータ１９に供給される電力量が制御される。これにより、ポンプモータ１９の回転数（燃料ポンプ１６からの吐出流量）が制御されて、エンジンの運転状態に適した燃料量が燃料ポンプ１６から供給されるようになっている。
【００３４】
ここで、パワートランジスタがＯＮ／ＯＦＦする際にスイッチング時間が存在するため、図５に示すように、トランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤ（＝ＶＣＥ×ＩＣ）が変化する。図５は、ＰＷＭ周波数が一定（高周波数）の場合に、パワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化の様子を示す図である。なお、図５においては、実線がデューティ比が大きい場合を示し、破線がデューティ比が小さい場合を示す。
【００３５】
そして、パワートランジスタ損失ＰＤは、図５に示すように、デューティ比Ｄｕが小さいとき（例えば、デューティ比２０％）のときよりも、デューティ比Ｄｕが大きいとき（例えば、デューティ比８０％）の方が大きくなる。なぜなら、パワートランジスタ損失ＰＤは、スイッチング損失ＰＤｓｗとＯＮ損失ＰＤｏｎとの合計になるが、スイッチング損失ＰＤｓｗ、ＯＮ損失ＰＤｏｎともに、デューティ比Ｄｕが大きくなるにしたがって大きくなるからである。このため一般的にポンプコントローラにおいては、デューティ比Ｄｕが大きいときに問題が生じないように、パワートランジスタの放熱設計がなされている。具体的には、十分な放熱性をもったヒートシンクを設けるなどの放熱対策が講じられている。
【００３６】
これに対して本実施の形態では、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、トランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数が可変される。具体的には、デューティ比Ｄｕが大きい場合（例えば、デューティ比８０％程度）にはＰＷＭ周波数ｆが低く変更され（例えば、ＰＷＭ周波数１０ｋＨｚ程度）、デューティ比Ｄｕが小さい場合（例えば、デューティ比２０％程度）にはＰＷＭ周波数ｆが高く変更される（例えば、ＰＷＭ周波数２０ｋＨｚ程度）。これにより、デューティ比Ｄｕが大きい場合において、パワートランジスタ損失ＰＤを小さくすることができる。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、トランジスタのＯＮ損失ＰＤｏｎはほとんど変わらないが、スイッチング損失ＰＤｓｗは発生頻度が減って大きく減少する。図６は、デューティ比Ｄｕが大きい場合において、本発明と従来技術とにおけるパワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化を対比した図である。なお、図６においては、実線が本発明の場合を示し、破線が従来技術の場合を示す。ここで、ＯＮ損失ＰＤｏｎ自体は小さな損失であるから、パワートランジスタ損失ＰＤへの影響は小さい。一方、スイッチング損失ＰＤｓｗは大きな損失であるから、パワートランジスタ損失ＰＤへの影響が大きい。このため、パワートランジスタ損失ＰＤを減少させるためには、スイッチング損失ＰＤｓｗを小さくすることが効果的である。そして、本実施の形態では、デューティ比Ｄｕが大きい場合にＰＷＭ周波数ｆを低く設定することにより、スイッチング損失ＰＤｓｗを減少させている。これにより、パワートランジスタＴｒの発熱を小さくすることができるので、パワートランジスタＴｒの放熱構造を簡素化することができる。
【００３８】
ここで、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆを低く設定すると、周波数ｆが可聴域に入ってしまいポンプ騒音が発生して問題となる。ところが、ポンプコントローラ２０の制御部２１は、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕに反比例するように周波数ｆを設定する。このため、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが低く設定されてポンプ騒音が発生するのは、ＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きいとき、つまり燃料ポンプ１６からの吐出流量が大きくてエンジンが高負荷かつ高回転で運転されている場合である。従って、ポンプ騒音は、エンジン音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。一方、エンジンが低負荷かつ低回転で運転されている場合には、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが高く設定されるため、ポンプ騒音が抑えられる。
このようにして本実施の形態では、トランジスタＴｒからの発熱を抑えつつ、ポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。そして、ポンプコントローラ２０に対して特別な放熱対策を講じる必要がなくなるため、ポンプコントローラ２０の放熱構造を簡素化することができる。
【００３９】
続いて、低速走行時における燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御について説明する。この制御は、低周波設定許可スイッチ３４がＯＮされた場合に実行される。そこで、この低速走行時におけるポンプコントローラ２０による燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御内容について図７を参照しながら説明する。図７は、低速走行時におけるポンプコントローラ２０による燃料ポンプ１６（ポンプモータ１９）の制御内容を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされているか否かが判断される（Ｓ１）。このとき、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされている場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２〜Ｓ４の処理が実施される。一方、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮされていない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
【００４１】
そして、低周波数設定許可スイッチ３４がＯＮの場合、Ｓ２の処理において、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、ＥＣＵ４０から入力される車速信号に基づき、車速がゼロでないか否かが判断される（Ｓ２）。このとき、車速がゼロでないと判断された場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、車速が所定速度Ｋ（例えば、２０ｋｍ／ｈ程度）より小さいか否かがさらに判断される（Ｓ３）。なお、Ｓ２の処理において、車速がゼロであると判断された場合には（Ｓ２：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
【００４２】
Ｓ３の処理において、車速が所定速度Ｋより小さいと判断された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、ポンプコントローラ２０の制御部２１により、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが一定の低周波数（例えば、１０ｋＨｚ程度。ただし、老齢者など高周波数の音を聞き取りにくい人達にも確実に認識させるためには、５ｋＨｚ程度が望ましい）に設定される（Ｓ４）。このため、燃料ポンプ１６からポンプ騒音が発生する（人に認識される）。これにより、走行音の静寂性が高くても、クラクションを鳴らすことなく、燃料ポンプ１６から発せられるポンプ騒音により、車両が接近していることを歩行者などに認識させることができる。そして、低周波数設定許可スイッチ３４が運転者によってＯＮにされない場合には、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆが一定の低周波数に設定されることはなく、高周波数（例えば、２０ｋＨｚ程度）に設定されているため、燃料ポンプ１６からポンプ騒音は発生しない（人に認識されない）。従って、低速走行時でも歩行者などに車両の接近を知らせる必要がない場合（例えば、車庫入れ時など）には、運転者は運転に集中することができる。
【００４３】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る燃料供給システム１０によれば、ポンプコントローラ２０の制御部２１において、パワートランジスタＴｒを駆動するＰＭＷ制御信号の周波数ｆがデューティ比Ｄｕに対応して可変される。すなわち、デューティ比Ｄｕが小さい場合（エンジン出力が小さい場合）には、ＰＷＭ周波数ｆが高く設定される。これにより、デューティ比Ｄｕが大きい場合に、パワートランジスタＴｒの損失ＰＤを減少させることができる。従って、パワートランジスタＴｒの発熱を小さくすることができるので、パワートランジスタＴｒの放熱構造を簡素化することができる。
また、ＰＭＷ周波数ｆが低く設定されてポンプ騒音が発生するのは、ＰＭＷ制御信号のデューティ比Ｄｕが大きいとき、つまり燃料ポンプ１６からの吐出流量が大きくてエンジンが高負荷かつ高回転で運転されている場合である。このため、ポンプ騒音は、エンジン音や車両走行音などによってかき消されるため、実用上問題になることはない。
従って、本実施の形態に係る燃料供給システム１０によれば、トランジスタＴｒからの発熱を抑えつつ、燃料ポンプ１６から発生するポンプ騒音も実用上問題にならないようにすることができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、燃料ポンプ１６に備わるポンプモータ１９の駆動制御に本発明を適用したものを例示したが、本発明は燃料ポンプに備わるポンプモータ以外のモータ、例えばウォータポンプに備わるポンプモータや、オイルポンプに備わるポンプモータなどにも適用することができる。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、本発明をエンジンと電動式モータとを併用するハイブリッド車に適用したものを例示したが、本発明はエンジンのみが駆動源である車両や、電動式モータのみが駆動源である電気自動車などにも適用することができる。なお、電気自動車に本発明を適用する場合には、燃料ポンプが存在しないので、燃料ポンプ以外の電動式ポンプに対して適用する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の流体用ポンプ制御装置を適用した燃料供給システムの概略構成を示す図である。
【図２】ポンプコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比とＰＷＭ周波数との関係（マップデータの内容）を示す図である。
【図４】ポンプコントローラにおける出力回路の回路図である。
【図５】ＰＷＭ周波数が一定（高周波数）の場合に、パワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化の様子を示す図である。
【図６】デューティ比Ｄｕが大きい場合において、本発明と従来技術とにおけるパワートランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦに伴うトランジスタ電圧ＶＣＥ、トランジスタ電流ＩＣ、およびパワートランジスタ損失ＰＤの変化を対比した図である。
【図７】低速走行時におけるポンプコントローラによる燃料ポンプ（ポンプモータ）の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 燃料供給システム
１１，１２，１３，１４ インジェクタ
１５ 燃料タンク
１６ 燃料ポンプ
１７ 燃料配管
１９ ポンプモータ
２０ ポンプコントローラ（サブコントローラ）
２１ 制御部（周波数制御手段）
２２ 出力回路
３１ センサ類（状態検出手段）
３２ アクチュエータ
３３ 車速センサ
３４ 低周波数設定許可スイッチ
４０ エンジンコントロールユニット（メインコントローラ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動源を制御するメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるモータを内蔵する流体用ポンプと、前記流体用ポンプのモータに対する電力供給を制御するサブコントローラと、前記車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段とを備える流体用ポンプ制御装置において、
前記サブコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記車両駆動源がエンジンと電動式モータとを併用するものであることを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載する流体用ポンプ制御装置において、
車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに有し、
前記サブコントローラは、前記車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定した場合に、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を所定値よりも低く設定することを許可する低周波設定許可手段をさらに有し、
前記サブコントローラは、前記低周波設定許可手段により前記ＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数の可聴域内における所定値は、１５０００Ｈｚ以下であることを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項７】
燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内に設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料ポンプと、前記エンジンの駆動制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラからの制御信号に基づき前記燃料ポンプへの電力供給をＰＷＭ制御する燃料ポンプコントローラと、前記エンジンの状態を検出する状態検出手段とを有する燃料ポンプ制御装置において、
前記燃料ポンプコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有し、
前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする燃料ポンプ制御装置。
【請求項１】
車両駆動源を制御するメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号に基づきＰＷＭ制御されるモータを内蔵する流体用ポンプと、前記流体用ポンプのモータに対する電力供給を制御するサブコントローラと、前記車両駆動源の駆動状態を検出する状態検出手段とを備える流体用ポンプ制御装置において、
前記サブコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記流体用ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記駆動源の出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記車両駆動源がエンジンと電動式モータとを併用するものであることを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載する流体用ポンプ制御装置において、
車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに有し、
前記サブコントローラは、前記車速検出手段により検出された車両の走行速度がゼロより大きく、かつ所定値より小さいと判定した場合に、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を所定値よりも低く設定することを許可する低周波設定許可手段をさらに有し、
前記サブコントローラは、前記低周波設定許可手段により前記ＰＷＭ制御信号の低周波設定が許可された場合に限り、前記周波数制御手段により前記ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴域内で所定値よりも低く設定することを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載する流体用ポンプ制御装置において、
前記周波数の可聴域内における所定値は、１５０００Ｈｚ以下であることを特徴とする流体用ポンプ制御装置。
【請求項７】
燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内に設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料ポンプと、前記エンジンの駆動制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンコントローラからの制御信号に基づき前記燃料ポンプへの電力供給をＰＷＭ制御する燃料ポンプコントローラと、前記エンジンの状態を検出する状態検出手段とを有する燃料ポンプ制御装置において、
前記燃料ポンプコントローラは、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記燃料ポンプを制御するためのＰＷＭ制御信号の周波数を可変する周波数制御手段を有し、
前記周波数制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が大きくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を低くしていき、前記状態検出手段により検出される前記エンジンの出力が小さくなるにしたがって前記ＰＷＭ制御信号の周波数を高くしていくことを特徴とする燃料ポンプ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３２０９９（Ｐ２００８−２３２０９９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７６２９０（Ｐ２００７−７６２９０）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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