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电动辅助式增压器用旋转电动机的驱动机构用控制装置

摘要

本发明提供一种电动辅助式增压器用旋转电动机的驱动机构用控制装置。把对与增压器的旋转轴部件直接连结的旋转电动机(20)进行驱动的驱动器(41),与控制装置(51)、散热器(39a)一起安装在基板(39)上并且收纳在发动机室内。即使由温度传感器(47b)检测的发动机室的温度(气氛温度)上升到对于气氛温度的上限温度(上限气氛温度),如果由温度传感器(47a)检测的驱动器(41)的最热部分的温度(驱动器温度)没有上升到对于驱动器温度的上限温度(上限内部温度),则控制装置(51)降低输出电流的上限,同时继续将旋转电动机(20)作为电动机对其进行驱动。

著录项

  • 公开/公告号CN101605974A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2009-12-16

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 株式会社IHI;

    申请/专利号CN200880004406.X

  • 发明设计人 清水政宏;涩井康行;

    申请日2008-02-05

  • 分类号F02B37/10;F02B39/10;F02D23/00;

  • 代理机构北京银龙知识产权代理有限公司;

  • 代理人许静

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-17 23:10:12

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2017-03-29

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):F02B37/10 授权公告日:20120208 终止日期:20160205 申请日:20080205

    专利权的终止

  • 2012-02-08

    授权

    授权

  • 2010-02-10

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2009-12-16

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电动辅助用旋转电动机的驱动机构的控制装置,该电动辅助用旋转电动机与配置在发动机的进气排气流路中的涡轮增压器等增压器的旋转轴直接连结。

背景技术

因车辆燃料费的提高而使用的增压器通过压缩机压缩燃烧用空气,然后提供给内燃机。通过内燃机的排气能量使与压缩机同轴的涡轮旋转,由此来驱动该压缩机。

在这样的增压器中,在车辆启动时或者车辆在内燃机低速旋转的情况下行驶时,没有通过压缩机充分地压缩燃烧用空气,容易导致提供给内燃机的燃烧用空气的增压不足。这样的燃烧用空气的增压不足的起因在于,在车辆启动时或者车辆在内燃机低速旋转的情况下行驶时废气量减少,使涡轮或压缩机旋转的排气能量不足。

因此,提出了通过采用电动辅助方式来解除上述燃烧用空气的增压不足。该电动辅助方式通过驱动与连结涡轮和压缩机的旋转轴直接连结的旋转电动机,来补充排气能量不足部分的用于驱动压缩机的动力。例如在日本专利第3203869号公报(专利文献1)中公开了上述技术。经由把来自蓄电池的直流电源转换为交流来进行供给的驱动电路及其驱动器(驱动模块)来驱动这种旋转电动机。

在上述的驱动电路中,由于流过与旋转电动机的额定值一致的大电流,因此,驱动电路中的电路元件伴随相当大的发热。而且,由于驱动电路及其驱动器一般设置在增压器附近的发动机室等空间中,因此由于来自发动机的辐射热,其周围的温度也变高。因此,为了保护驱动电路及其驱动器过热,监视驱动电路及其驱动器本身的温度、监视它们周边的温度、以及进行相应的驱动电路及其驱动器的动作管理是很重要的。

因此,目前采取了以下的措施:分别监视驱动电路及其驱动器本身的温度,以及驱动电路及其驱动器的设置空间的温度,在其中任何一方达到对驱动电路及其驱动器的动作产生影响的上限温度时,停止旋转电动机的驱动。

目前,因为对增压器的旋转电动机的驱动进行上述的控制,所以例如当驱动电路及其驱动器的设置空间的温度达到上限温度,停止了旋转电动机的驱动时,即使驱动电路及其驱动器本身的温度低于上限温度,但只要驱动电路及其驱动器的设置空间的温度不低于上限温度,则无法重新驱动旋转电动机。这样的现有的控制过分地保护驱动电路及其驱动器,成为无法充分地发挥称为增压器电动辅助的旋转电动机本来的功能的主要原因。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的,本发明的目的在于,提供一种电动辅助式增压器用旋转电动机的驱动机构用控制装置:在使用由驱动电路及其驱动器等构成的驱动机构来驱动电动辅助式增压器用旋转电动机时,能够平衡地进行通过旋转电动机的驱动进行的增压器的电动辅助和驱动机构的热保护。

为了实现上述目的,本发明是一种对驱动电动辅助式增压器用旋转电动机的驱动机构的动作进行控制的装置,该电动辅助式增压器用旋转电动机与设置在发动机的吸气排气流路中的增压器的旋转轴直接连结,对应所述发动机的运转状态被驱动,该装置具有以下单元:内部温度检测单元,其检测所述驱动机构的温度;气氛温度检测单元,其检测配置所述驱动机构的空间的气氛温度;以及控制单元,其根据所述内部温度检测单元以及所述气氛温度检测单元的检测结果,控制基于所述驱动机构的所述旋转电动机的驱动,在上述结构中,(a)所述控制单元是在所述驱动机构的温度为预先设定的上限内部温度以上的期间,停止基于所述驱动机构的所述旋转电动机的驱动的控制单元;且(b)所述控制单元是在所述驱动机构的温度不满所述上限内部温度的期间,(b1)在配置所述驱动机构的空间的气氛温度不满预先设定的上限气氛温度的期间,允许基于所述驱动机构的所述旋转电动机的驱动达到100%的输出,(b2)在所述气氛温度为所述上限气氛温度以上的期间,把基于所述驱动机构的所述旋转电动机的驱动限制为高于0%低于100%的规定的比例的控制单元。

根据上述记载的本发明的电动辅助式增压器用旋转电动机的驱动机构用控制装置,通过内部温度检测单元来检测驱动机构本身的温度,通过气氛温度检测单元来检测驱动机构自身周边的其配置空间的气氛温度。

在驱动机构本身的温度为预先设定的上限内部温度以上的期间,与配置驱动机构的空间的气氛温度是否不满预先设定的上限气氛温度无关,停止基于驱动机构的旋转电动机的驱动。因此,确切地保护驱动机构过热。

另一方面,在驱动机构本身的温度不满上限内部温度的期间,通过驱动机构来执行旋转电动机的驱动。但是,当配置驱动机构的空间的气氛温度为预先设定的上限气氛温度以上时,把基于驱动单元的旋转电动机的驱动限制为高于0%低于100%的规定比例的输出。在驱动机构的配置空间的气氛温度不满上限气氛温度的期间,允许基于驱动机构的旋转电动机的驱动达到100%的输出。由此,不会存在以下的情况:即便驱动机构本身的温度不满上限内部温度,因为驱动机构的配置空间的气氛温度为上限气氛温度以上,所以停止基于驱动机构的旋转电动机的驱动。因此,不存在过份地保护驱动机构过热的情况。即,通过按照所需要的等级可以保护驱动机构过热的范围内的输出,持续进行通过旋转电动机的驱动进行的增压器的电动辅助。

因此,当通过驱动机构驱动电动辅助式增压器用旋转电动机时,能够尽量不妨碍通过旋转电动机的驱动进行的增压器的电动辅助,同时能够确切地进行驱动机构的热保护。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的具有通过控制装置控制驱动的旋转电动机的电动辅助式增压器的概要结构的说明图。

图2是通过一部分方框来表示构成图1的驱动器的基板上的电路元件类的概要的电路图。

图3是表示图2的控制用IC的电气概要结构的框图。

图4是表示在图3的非易失性存储器中存储的输出限制表的内容的说明图。

图5是表示图3的控制用IC的CPU按照在ROM中存储的控制程序进行的、特别是与旋转电动机的动作有关的控制的主例行程序的流程图。

图6是表示图5的旋转电动机驱动处理的子例行程序的流程图。

图7是表示根据定子温度限制图1的旋转电动机的上限输出电流(电流指令值)时的限制特定的一例的曲线图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明一实施方式的具有通过控制装置控制驱动的旋转电动机的电动辅助式增压器。

图1是表示本发明一实施方式的具有通过控制装置控制驱动的旋转电动机的电动辅助式增压器的概要结构的说明图。

图1中,符号E1表示发动机,使用从进气管A经由未图示的进气歧管供给的燃烧用空气G1在燃烧室E3的内部进行燃料的燃烧,把由此产生的废气G3经由未图示的排气歧管向排气管B排出。这些发动机E1、进气管A以及排气管B与未图示的进给歧管、排气歧管一起被收纳在车辆的发动机室R中。

在该发动机E1中安装有废气再循环装置C。该废气再循环装置C具有排气回流管C1以及流量调整阀C3。该排气回流管C1捷径连接排气管B和进气管A,该流量调整阀C3被设置在该排气回流管C1的中途。通过变更流量调整阀C3的开度来调整经由该排气回流管C1从排气管B回流到进气管A的废气G3的流量。

如果通过该废气再循环装置C使适当量的废气G3从排气管B回流到进气管A,由此降低发动机E1内的氧气浓度,使氮氧化物(NOx)回流到发动机E1中,则由于发动机E1的燃烧室E3内的燃烧温度降低,能够更进一步抑制氮氧化物的产生。

并且,图中的符号1表示在带有上述的废气再循环装置的内燃机中安装的增压器。该增压器1与发动机E1、废气再循环装置C一起被收纳在发动机室R内。增压器1具有:机壳3、在该机壳3的内部旋转的旋转轴部件5(相当于权利要求中的旋转轴)、设置在该旋转轴部件5的一端部5A一侧的离心式压缩机(以下简称为“压缩机”)7、以及设置在旋转轴部件5的另一端部5B一侧的离心式涡轮(以下简称为“涡轮”)9。旋转轴部件5例如经由流体轴承(未图示)可旋转地轴支承在机壳3上。

所述压缩机7具有压缩机机盖8以及收纳在该压缩机机盖8内部的压缩机叶轮11。压缩机机盖8夹设在进气管A中的、与进气管A和排气回流管C1的合流点相比位于燃烧用空气G1流动的上流侧的部位。压缩机叶轮11由压缩机盘12以及叶片13构成。压缩机盘12的基端部分与所述旋转轴部件5一方的端部5A一体地连结。在压缩机盘12的前端部一侧一体地设置所述叶片13。

所述涡轮9具有涡轮盖10、收纳在该涡轮盖10内部的涡轮叶轮15以及多个可变叶片19、19、...。涡轮盖10夹设在排气管B中的、与排气管B和排气回流管C 1的分歧点相比位于废气G3流动的下流侧的部位。涡轮叶轮15由涡轮盘16和叶片17构成。涡轮盘16的基端部分与所述旋转轴部件5的另一端部5B一体地连结。在涡轮盘16的前端部一体地设有所述叶片17。

在圆周方向上按照一定的间隔分离地在涡轮叶轮15的外周设置所述各可变叶片19,分别与涡轮盖10的内壁可调整角度地连结。此外,各可变叶片19经由未图示的联杆机构相互连结。能够通过与联杆机构连接的步进电动机19a的动力来统一调整各可变叶片19相对于涡轮盖10的安装角度。

上述的各可变叶片19在废气G3的气压不足时,为了辅助性地消除与该气压不足相伴随的燃烧用空气G1的增压不足,进行角度调整以使相邻的可变叶片19、19的间隔变窄。于是,在相邻的可变叶片19、19之间通过的废气G3的节流效果增大,废气G3对于涡轮叶轮15的叶片17的吹送速度变快。由此,涡轮盘16的转速增加,压缩机7的压缩机盘12的转速提高,通过压缩机叶轮11的叶片13压缩的燃烧用空气G1的增压上升。

此外,将旋转电动机20直接与所述增压器1连结。在本实施方式中,该旋转电动机20由三相交流电动机构成,具体地说,使用永磁同步电动机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motors)。旋转电动机20具有:安装在旋转轴部件5上的转子21、安装在机壳3的内壁上的与所述转子21相向的三相定子23。

在该旋转电动机20中,把来自车辆的蓄电池Batt(参照图2)的直流电流通过后述的驱动器41(参照图2)转换成三相交流电流,流过定子23的各相的线圈,由此转子21旋转使旋转轴部件5旋转。由此,旋转电动机20在动力运行时作为电动机来发挥功能。

此外,在该旋转电动机20中,当转子21与旋转轴部件5一同旋转时,在缠绕在定子23的各相的未图示的线圈中流过感应电流。此时,在各相线圈中流过的感应电流在驱动器41中从三相交流电转换成直流电流,对蓄电池Batt进行充电。由此,旋转电动机20在再生时作为发电机来工作。

另外,驱动器41由配置在与增压器1相同的发动机室R中的基板39上的电路元件类构成。此外,图1中符号35表示构成旋转电动机20的转速传感器的霍尔传感器。

而且,在所述增压器1中设有废气门25。该废气门25形成于在排气管B的中途旁通涡轮9的旁通管27中。根据设置在废气门25中的废气阀(waste gatevalve)29的开度来调整通过废气门25以及旁路管27旁路涡轮9的废气G3的流量。根据未图示的加力弹簧的弹簧常数、以及对废气阀29施加的废气G3的气压来决定废气阀29的开度。

当提供给涡轮9的废气G3的气压异常变高,超过涡轮9的耐压时,废气阀29克服未图示的加力弹簧的作用力进行移动,由此开启废气门25。当废气门25被开启时,旁路管27连通,排气管B内的废气G3的一部分旁路涡轮9。因此,通过废气阀29开启废气门25,调整提供给涡轮9的废气G3的气压的上限。由此,能够防止提供给涡轮9的废气G3的气压异常变高。

图2是通过一部分方框来表示构成驱动器41的基板上的电路元件类的电路图。驱动器41具有:升压转换部43、变流部45、蓄电池Batt用端子T1、以及旋转电动机20用端子T3。

升压转换部43具有作为电源开关设备的两个MOS-FET43a、43b的串联电路、分别连接在各MOS-FET43a、43b的漏极-源极之间的用于防止逆流的续流二极管43c、43d、一端与两个MOS-FET43a、43b的连接点a连接的升压线圈L、以及与两个MOS-FET43a、43b的串联电路并联连接的平滑用电容器Cd。另外,升压线圈L的另一端经由端子T1与蓄电池Batt的正极连接。

在这样结构的升压转换部43中,在旋转电动机20进行动力运行时,通过从后述的控制模块51(参照图2以及图3)向各MOS-FET43a、43b的栅极交替提供的开关信号来交替地导通各MOS-FET43a、43b。于是,在平滑用电容器Cd中蓄积通过来自蓄电池Batt的直流电流在升压线圈L中产生的反电动势,并且进行放电。由此,蓄电池Batt的直流电流在升压转换部43中升压。

变流部45具有:由作为电源开关设备的六个MOS-FET45a~45f构成的三相桥电路45g、分别连接在各MOS-FET45a~45f的漏极-源极之间的用于防止逆流的续流二极管45h~45m。

在这样结构的变流部45中,在旋转电动机20进行动力运行时,通过从控制模块51向各MOS-FET45a~45f的栅极提供的开关信号,分别交替地导通与旋转电动机20的各相对应的MOS-FET45a、45b、MOS-FET45c、45d、MOS-FET45e、45f。由此,经由端子T3向旋转电动机20的定子23的各相线圈,错开相互的定时依次供给在升压转换部43中升压后的、来自蓄电池Batt的直流电流。即,在变流部45中,通过三相桥电路45g把在升压转换部43中升压后的、来自蓄电池Batt的直流电流转换成三相交流电流。

此外,在上述的变流部45中,在旋转电动机20的再生时,通过从控制模块51向MOS-FET45a~45f的栅极提供的开关信号,分别交替地导通与旋转电动机20的各相相对应的MOS-FET45a、45b、MOS-FET45c、45d、MOS-FET45e、45f。由此,通过各MOS-FET45a~45f的导通截止,对经由端子T3从旋转电动机20的定子23的各相的线圈输入的三相交流电流进行半波整流。即,在变流部45中,来自旋转电动机20的三相交流电流被转换成直流电流,输出给升压转换部43。因此,变流部45作为旋转电动机20一侧的具有可逆性的电力转换(DC-AC、AC-DC)装置来进行工作。

此外,在上述的升压转换部43中,在旋转电动机20再生时,从变流部45输入的半波整流电流在平滑用电容Cd中被平滑。而且,通过从控制模块51向各MOS-FET43a、43b的栅极交替地提供的开关信号来交替地导通各MOS-FET43a、43b。由此,对应各MOS-FET43a、43b的导通截止的占空比,对在平滑用电容器Cd中平滑后的直流电流进行降压。即、转换(降压)成适应蓄电池Batt的规格的直流电流。即,转换(降压)为与蓄电池Batt的规格相适合的直流电流。即,在升压转换部43中,在来自变流部45的半波整流电流被平滑后,被进行降压然后输出给蓄电池Batt。因此,升压转换部43作为蓄电池Batt一侧的具有可逆性的电力转换(DC-DC)装置来工作。

另外,图2中符号Vs表示电压传感器,符号Is、Iu、Iw表示电流传感器。电压传感器Vs与电流传感器Is在旋转电动机20动力运行时,测定在升压转换部43中升压后的直流电压以及直流电流。将测定到的直流电压以及直流电流放入到控制模块51中,用于管理旋转电动机20的输出。

在旋转电动机20再生时,电流传感器Iu、Iw分别测定在变流部45中进行半波整流前的三相交流的U相和W相的电流。把测定到的三相交流电流放入到控制模块51中。此外,在旋转电动机20再生时,把在变流部45中进行半波整流前的三相交流的U相和W相的电位,不用使用传感器直接放入到控制模块51中。放入到控制模块51中的三相交流的各相电位以及电流用于管理通过再生电力进行的蓄电池Batt的充电。

此外,图2中,符号39a表示散热器,47a、47b表示温度传感器。散热器39a被固定在与基板39的安装了驱动器41的面相反的面上。该散热器39a把在驱动器41的MOS-FET43a、43b、45a~45f中产生的热量释放到发动机室R中。温度传感器47a(相当于权利要求中的内部温度检测单元)配置在变流部45的MOS-FET45a~45f中的一个MOS-FET的附近。通过该温度传感器47a检测驱动器41最热部分的温度,即驱动器温度。另一个温度传感器47b(相当于权利要求中的气氛温度检测单元)配置在散热器39a的附近。通过该温度传感器47b检测露出了散热器39a的发动机室R的温度,即气氛温度。把温度传感器47a、47b的测定信号输入给控制模块51。

控制模块51与驱动器41一起安装在基板39上。在本实施方式中,控制模块51由驱动用IC53以及控制用IC55两个IC(集成电路)构成。

驱动用IC53通过从蓄电池Batt提供的电力进行工作,内置了振荡电路以及A/D转换器。由此,驱动用IC53响应来自控制用IC55的控制信号,按照规定的定时,向驱动器41的各MOS-FET43a、43b。45a~45f输出开关信号。此外,驱动用IC53对来自驱动器41的电压传感器Vs、各电流传感器Is、Iu、Iw以及各温度传感器47a、47b的测定信号、旋转电动机20再生时的三相交流的U相和W相的电位进行数字转换,然后输出给控制用IC55。

控制用IC55通过经由驱动用IC53从蓄电池Batt提供的电力来工作。如图3的框图所示,该控制用IC55具有CPU55a、RAM55b以及ROM55c。

除了RAM55b以及ROM55c以外,在CPU55a上连接有所述驱动用IC53、所述霍尔传感器35、所述温度传感器47a、47b以及非易失性存储器NVM。RAM55b具有各种数据存储用数据区域以及用于各种处理作业的工作区域,在ROM55c中存储有用于使CPU55a进行各种处理动作的控制程序。

在非易失性存储器NVM中,存储有输出换算表以及输出限制表。其中,输出换算表用于根据从配置在发动机E1附近的电子控制组件经由CAN向控制用IC55通知的、为了得到与发动机E1的状态和通路开度相对应的增压而要求的旋转电动机20的辅助量的数据,来换算为了进行产生该辅助量所需要的输出应该向旋转电动机20提供的输出电流。可以将该输出换算表换成根据来自电子控制组件的辅助量的数据,计算应该提供给旋转电动机20的输出电流的换算式。此外,输出限制表用于对应由各温度传感器47a、47b分别测定的驱动器温度、气氛温度的内容,决定旋转电动机20的上限输出电流。

在此,参照图4的说明图,说明存储在非易失性存储器NVM中的输出限制表。首先,在本实施方式中,对于驱动器温度以及气氛温度,作为阈值设定各自的上限温度。可以对应发动机E1、旋转电动机20、构成驱动器41的电路元件的规格、发动机室R的构造等来决定这些阈值,即上限温度。另外,在本实施方式中,把针对驱动器温度的上限温度,即上限内部温度设定为150℃。此外,在本实施方式中,把针对气氛温度的上限温度,即上限气氛温度设定为125℃。

然后,如图4所示,在存储在非易失性存储器NVM中的输出限制表中,作为参数之一,定义了由温度传感器47a测定的驱动器温度是在上限内部温度以上(高),还是不满(低)上限内部温度。此外,在该输出限制表中,作为参数之一,定义了由温度传感器47b测定的气氛温度在上限气氛温度以上(高),还是不满上限气氛温度(低)。

在非易失性存储器NVM的输出限制表中,通过驱动器温度与气氛温度对于相对应的上限温度,处于高低哪种状态的组合,对应了旋转电动机20的上限输出电流的值。另外,上限内部温度、上限气氛温度的值均与输出限制表一起存储在非易失性存储器NVM中。

具体地说,在驱动器温度对于上限内部温度处于“高”状态时,即使气氛温度对于上限气氛温度处于“高”以及“低”的某一种状态,也使上限输出电流成为“0A(安培)”。即,停止旋转电动机20的驱动。

另一方面,在驱动器温度对于上限内部温度处于“低”状态时,如果气氛温度对于上限气氛温度处于“高”状态,则把上限输出电流限制为“63A(安培)”,如果气氛温度对于上限气氛温度处于“低”状态,则允许上限输出电流达到作为旋转电动机20的额定电流的“90A(安培)”。即,成为能够以100%的输出进行驱动的状态。

另外,如图2、图3所示,控制用IC55与作为车内LAN的一种的CAN(Controller Area Network)连接。在该CAN上通过网络连接了在车辆内设置的多个未图示的电子控制组件(ECU:Electronic Control Unit)。

通过网络连接的多个电子控制组件中的、配置在发动机E1附近的电子控制组件进行发动机E1的未图示的燃料喷射装置的燃料喷射量、燃料喷射定时、以及与通路开度对应的增压器1的增压设定等的控制。因此,在配置在发动机E1附近的电子控制组件中决定为了得到与发动机E1的状态和通路开度对应的增压而要求的旋转电动机20的辅助量,通过CAN将输入的数据通知给控制用IC55。

然后,参照图5以及图6的流程图说明控制用IC55的CPU55a按照存储在ROM55中的控制程序进行的、特别是与旋转电动机20的动作有关的控制。

当开始来自蓄电池Batt的供电,控制用IC55启动时,如图5的主例行程序的流程图所示,CPU55a在每个规定周期重复执行以下处理:经由CAN收集来自各电子控制组件的数据的数据收集处理(步骤S1)以及控制旋转电动机20的驱动的旋转电动机驱动处理(步骤S3)。

其中,在步骤S1的数据收集处理中,得到从配置在发动机E1附近的电子控制组件经由CAN通知的、为了得到与发动机E1的状态和通路开度对应的增压而要求的旋转电动机20的辅助量的数据。

此外,如图6的子例行程序的流程图所示,在步骤S3的旋转电动机驱动处理中,首先取得来自温度传感器47a、47b的测定信号(步骤S31),根据取得的各测定温度,检测成为驱动器41最热部分的变流部45的MOS-FET45a~45f中的一个MOS-FET附近部分的温度,即驱动器温度以及作为气氛温度的发动机室R的温度(步骤S33)。

然后,将检测出的驱动器温度以及气氛温度与非易失性存储器NVM的上限内部温度、上限气氛温度的值、以及所述非易失性存储器NVM的输出限制表进行核对,找出旋转电动机20的上限输出电流(步骤S35)。此时,在检测出的驱动器温度在上限内部温度以上(“高”状态)时,与检测出的气氛温度的值无关,一律找出“0A(安培)”作为旋转电动机20的上限输出电流。此外,在检测出的驱动器温度不满上限内部温度(“低”状态)时,如果检测出的气氛温度在上限气氛温度以上(“高”状态),则找出“63A(安培)”作为旋转电动机20的上限输出电流。另一方面,如果检测出的气氛温度不满上限气氛温度(“低”状态),则找出“90A(安培)”作为旋转电动机20的上限输出电流。

然后,根据在步骤S1的数据收集处理中取得的数据表示的旋转电动机20的辅助量,参照非易失性存储器NVM的输出换算表,找出本来应提供给旋转电动机20的输出电流(步骤S37)。然后,将找出的输出电流与在步骤S35中找出的旋转电动机20的上限输出电流进行比较,决定实际提供给旋转电动机20的输出电流(步骤S39),将用于通知该输出电流的控制信号输出给驱动用IC53(步骤S41)。如果输出了控制信号,则结束图6的旋转电动机驱动处理,回到图5的主例行程序。

在步骤S39中,当在步骤S37中找出的输出电流处于在步骤S35中找出的上限输出电流以下时,把在步骤S37中找出的输出电流决定为实际提供给旋转电动机20的输出电流。另一方面,当在步骤S37中找出的输出电流超过在步骤S35中找出的上限输出电流时,把在步骤S35中找出的上限输出电流决定为实际提供给旋转电动机20的输出电流。

取得了在图6的步骤S41中从控制用IC55输出的控制信号的驱动用IC53对应通过该控制信号通知的输出电流,决定对升压转换部43的各MOS-FET43a、43b的栅极交替提供的开关信号的占空比。由此,经由变流部45向旋转电动机20提供通过控制用IC55输出的控制信号通知的值的输出电流。

根据以上的说明可知,在本实施方式中,驱动器41和驱动用IC53成为与权利要求中的驱动组件相对应的要素。在本实施方式中,还将所述驱动器41和所述驱动用IC53的组合定义成“驱动组件”。此外,在本实施方式中,图6的流程图中的步骤S35以及步骤S39成为与权利要求中的控制单元相对应的处理。然后,在本实施方式中,控制用IC55和温度传感器47a、47b成为与权利要求中的控制装置相对应的要素。

在如此构成的增压器1中,从发动机E1向排气管B排出的高温高压的废气G3,在涡轮盖10的内部通过各可变叶片19、19...的间隙,吹向涡轮叶轮的叶片17。于是,通过吹向叶片17的废气G3的能量,涡轮盘16与旋转轴部件5一起旋转。

当旋转轴部件5与涡轮盘16一起旋转时,压缩机7的压缩机盘12与它们一起旋转,通过进气管4的燃烧用空气G1在压缩机盖8的内部通过压缩机叶轮11的叶片13被压缩(增压),来对发动机E1进行增压,用于燃料在所述发动机E1的气缸内进行燃烧。

另外,在上述的增压器1中,在车辆启动时或者车辆在发动机E1低速旋转的情况下行驶时,当发动机E1的转速低时,吹向涡轮叶轮15的叶片17的废气G3的能量不足,涡轮盘16不能以充分的转速来旋转。于是,经由旋转轴部件5与涡轮盘16连接的压缩机7的压缩机盘12的转速没有上升,无法充分地进行通过压缩机叶轮11的叶片13进行的燃烧用空气G1的压缩(增压)。

因此,当发动机E1的转速低时,根据控制模块输出的信号,步进电动机19a工作来调整各可变叶片19的角度,使相邻的可变叶片19、19的间隔变窄。于是,通过相邻的可变叶片19、19之间的废气G3的节流效果增大,废气G3针对涡轮叶轮15的叶片17的吹送速度增加。由此,涡轮盘16的转速增加,压缩机7的压缩机盘12的转速提高,通过压缩机叶轮11的叶片13被压缩的燃烧用空气G1的增压提高。

因此,当发动机E1的转速低,因此燃烧用空气G1的增压不足时,根据与压缩机7相比设置在发动机E1一侧的进气管A部分的未图示的增压传感器检测到的增压等,在配置在发动机E1附近的电子控制组件中,决定为了得到与发动机E1的状态和通路开度相应的增压而要求的旋转电动机20的辅助量。

然后,通过被通知了所决定的辅助量的所述控制用IC55的控制,经由驱动用IC53以及驱动器41作为电动机来驱动旋转电动机20。此时,如果驱动器41最热部分的温度,即驱动器温度以及露出了散热器39a的发动机室R的温度,即气氛温度都不满足作为驱动器温度和气氛温度各自的上限温度的上限内部温度、上限气氛温度,则不限制旋转电动机20的输出电流,所以按照为了得到与发动机E1的状态和通路开度相对应的增压而向旋转电动机20要求的辅助量,作为电动机来驱动旋转电动机20。

此外,即使气氛温度上升到上限气氛温度,只要驱动器温度不满上限内部温度,继续作为电动机驱动旋转电动机20。但是,此时的旋转电动机20的上限输出电流被限制为比额定电流“90A(安培)”低的“63A(安培)”。这是为了防止由于流过驱动器41的各MOS-FET43a、43b、45a~45f的旋转电动机20的输出电流,导致驱动器温度上升到上限内部温度。

因此,在为了得到与发动机E1的状态和通路开度相对应的增压而向旋转电动机20要求的辅助量是需要超过“63A(安培)”的输出电流的辅助量时,实际上仅通过“63A(安培)”的输出电流作为电动机来驱动旋转电动机20,由旋转电动机20产生的实际的辅助量变少。但是,因为并不是停止旋转电动机20作为电动机的驱动,所以多少可以缓和增压器1中的燃烧用空气G1的增压不足。

另一方面,当驱动器温度上升到上限内部温度时,即使气氛温度不满上限气氛温度,也强制停止旋转电动机20作为电动机的驱动。此后,当驱动器温度降低至不满上限内部温度时,重新开始被停止的旋转电动机20作为电动机的驱动。如上所述,重新开始后的旋转电动机20的上限输出电流根据气氛温度是否达到上限气氛温度而不同。

如此,根据本实施方式,当通过驱动器41,作为电动机驱动与增压器1的旋转轴部件5直接连结的旋转电动机20时,即使由温度传感器47b检测的露出了散热器39a的发动机室R的温度,即气氛温度上升到针对气氛温度的上限温度,即上限气氛温度,但如果由温度传感器47a检测的驱动器41最热部分的温度,即驱动器温度没有上升到针对驱动器温度的上限温度,即上限内部温度时,在降低输出电流的上限的同时,继续进行旋转电动机20作为电动机的驱动。

因此,能够保护驱动器41的、特别是重视耐热性的MOS-FET43a、43b、45a~45f等电路元件,防止它们附近的安装在基板39上的温度传感器47a检测到的驱动器温度的异常上升,同时,对于不会成为驱动器温度异常上升的发动机室R的温度上升,不过份地进行保护。

由此,能够尽可能地持续进行旋转电动机20作为电动机的驱动,尽量不妨碍通过旋转电动机20作为电动机的驱动进行的增压器1的电动辅助,同时可以确切地进行驱动器41中的MOS-FET43a、43b、45a~45f等电路元件的热保护。

另外,在本实施方式中,通过温度传感器47a来检测驱动机构的温度,即作为驱动器温度来检测驱动器41最热部分的温度,详细地说。检测变流部45的MOS-FET45a~45f中的一个MOS-FET附近的温度。但是,测定驱动器温度的位置并不限于MOS-FET45a~45f附近,例如可以是升压转换部43的MOS-FET43a、43b的附近,或者可以是平滑用电容器Cd、升压线圈L的附近,或者控制模块51的控制用IC55的附近。

如果作为驱动器温度检测升压转换部43的MOS-FET43a、43b或升压线圈L附近的温度,则与本实施方式相同成为检测驱动器41最热部分的温度,因此能够保护MOS-FET43a、43b、45a~45f等重视耐热性的电路元件,避免温度异常上升。此外,如果作为驱动器温度检测平滑用电容器Cd附近的温度,则能够以不破坏通过平滑用电容器Cd进行的MOS-FET43a、43b、45a~45f等重视耐热性的电路元件的热保护的方式进行监视。此外,如果作为驱动器温度检测控制模块51的控制用IC55附近温度,则能够防止由于控制用IC55失控导致的MOS-FET43a、43b、45a~45f的错误控制,这些MOS-FET43a、43b、45a~45f发生故障。

此外,在本实施方式中,通过温度传感器47b检测配置了驱动机构的空间的温度,即作为气氛温度,检测在发动机室R中露出的散热器39a附近的温度。但是,测定气氛温度的位置并不限于散热器39a的附近,例如也可以是与散热器39a相同地在发动机室R中露出的增压器1的机壳3的附近。

并且,在从本实施方式中说明的位置变更作为驱动器温度、气氛温度进行检测的位置时,对应变更目的地位置的环境,设定上限内部温度、上限气氛温度。

并且,在本实施方式中,虽然把驱动器温度相对于上限内部温度处于“低”状态,气氛温度相对于上限气氛温度处于“高”状态时的上限输出电流设为“63A(安培)”,但此时的上限输出电流并不限于63A,还可以设为大于0A小于90A的任意值。

在本实施方式中,说明了以下的情况:按照对于驱动器温度和气氛温度的上限温度(上限内部温度和上限气氛温度)的模式,把旋转电动机20的上限输出电流限制为比额定电流“90A(安培)”低的值。但是,在限制旋转电动机20的上限输出电流时作为指标的要素还可以是其他产生高热的热源或者其附近的温度。

例如,检测旋转电动机20的容易成为高温的定子23的温度,在该定子温度在规定的基准温度以上时,能够把对驱动器41要求的向旋转电动机20的定子23的通电电流值,即电流指令值限制为低于旋转电动机20的额定电流“90A(安培)”的值。

此时,可以对应相对于定子温度的基准温度的超过量,逐渐增大电流指令值的限制量。即,例如图7的曲线所示,可以对应横轴所示的定子温度相对于基准温度的超过量,逐渐减少纵轴所示的电流指令值(实际值)的上限。另外,可以根据旋转电动机20的规格或其他结构、情况而任意地设定基准温度的值,在图7的曲线所示的情形中,将基准温度设定成155℃。

根据这样的限制旋转电动机20的上限输出电流(电流指令值)的方式,不会出现定子温度达到了基准温度,由于上限输出电流的限制,旋转电动机20的输出急剧下降的情形。即,与达到基准温度后的定子温度的上升相对应地逐渐减少上限输出电流,缓缓降低旋转电动机20的输出。

因此,即使定子温度超过基准温度,旋转电动机20的输出电流被限制,也能够防止在旋转电动机20的输出中产生分级的感觉。此外,由于与输出电流的限制相伴随的旋转电动机20的输出降低,定子温度下降,所以能够实质上在定子温度不超过旋转电动机20的正常动作的界限温度的状态下,持续进行旋转电动机20的运转。

由此,即使在定子温度超过基准温度的高温带,也能够不超过界限温度地稳定地使用旋转电动机20,可以提高与增压器1的电动辅助有关的操作性和可靠性。

另外,虽然理想的是在与定子23上的转子21最接近的部位测定定子温度,但也可以在定子线圈旁边的部位进行测定。并且,在定子温度的测定中,能够使用测温电阻或热电偶、辐射温度计等。此外,除了通过在上述实施方式中说明的方法限制旋转电动机20的输出电流之外,还可以使用配设在定子线圈与驱动器41之间的设定温度不同的多个温度开关的并联电路,通过与定子温度相对应的各温度开关的开关模式,阶段性地进行。

此外,在本实施方式中,以涡轮9的涡轮盖10内部的叶片是可变叶片19的增压器1为例进行了说明,但只要是电动辅助方式,本发明还可以应用于涡轮盖内部的全部或一部分叶片是固定叶片的增压器。

而且,在本实施方式中,以安装了使废气G3从排气管B回流到进气管A的废气再循环装置C的发动机E1的增压器1为例进行了说明,但只要是电动辅助方式,本发明还可以应用于不具有废气再循环装置C的发动机的增压器。

同样地,在本实施方式中,以在排气管B中途设置旁路涡轮9的分旁路管27,在旁路管27的中途设置废气门25、废气阀29的增压器1为例进行了说明,但只要是电动辅助方式,本发明还可以应用于不具有废气门的增压器。

除了上述之外,本发明并不限于上述本发明实施方式的说明,通过进行适当的变更可以通过其他各种方式来实施。

此外,本申请将2007年2月8日递交的日本专利申请第2007-029529号的全部内容收容于本申请中,以资参考。

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