JP4665817B2 - 内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気路に配備され、電動機によりコンプレッサを駆動して過給を行うようにした電動コンプレッサの温度推定装置及び制御装置に関する。

内燃機関の出力アップを図る一手段として用いる吸気加圧用のコンプレッサは排気エネルギーを駆動力として用いた排気過給機や、機関の回転力や電動機の回転力を用いた駆動源付きコンプレッサが知られている。このうち、電動機を用いたコンプレッサは加圧運転域の制約を受けず、吸気加圧が必要とされる運転域で容易に駆動制御できる利点がある。

ところで、車両に搭載される電動機付コンプレッサはその運転域が大きく急変しやすい。特に、連続過給や過給と非過給の繰り返し等により、電動機内のベアリング部，モータ巻線部、制御基板ヒートシンク部等の過度に昇温する可能性のある部位の温度が上限値を超えた場合は、電動機内のベアリング焼付きやモータ巻線部の破損・制御駆動回路部の基板の焼損等に至る危険性がある。このため、電動コンプレッサの各部（ベアリング部，モータ巻線部、制御基板ヒートシンク部等）の温度把握は重要である。

そこで、これら過度に昇温する可能性のある部位の耐久性確保のために、同部位の温度を正確に把握し、上限オーバーの前に過給抑制しなくてはならない。このため、例えば電動機内に温度センサを配置することが考えられる。また、特開２００３−２８４３７５号公報（特許文献１）では、電流センサを用いて、電動機のコイル電流を検出し、同電流値に基づき電動モータの温度を推定し、過度の昇温時には過給抑制を行うようにしている。

特開２００３−２８４３７５号公報

しかし、上述のように過昇温の可能性のある部位の温度把握のために、電動機内に温度センサを設けたり、電流センサを使用したりするとコスト増につながる。
このため、このようなセンサを用いることなく過昇温の可能性のある部位の温度推定をすることが望まれるが、現状は実温度と十分に近似する推定温度を得る手法が知られておらず、その改善が望まれている。

本発明は、以上のような課題に基づきなされたもので、電動コンプレッサの過度に昇温する可能性のある部位の温度を温度センサや電流センサを必要とすることなく容易に推定できる電動コンプレッサの温度推定装置及び電動コンプレッサの焼損を回避できる制御装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、内燃機関の吸気通路に設けられ電動機により駆動される電動コンプレッサと、同電動コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出手段と、上記コンプレッサ回転数を所定の１次遅れ処理することによって求めた１次遅れ回転数に基づいて上記電動コンプレッサの所定部位の温度を推定する温度推定手段と、上記内燃機関が搭載された車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、上記温度推定手段は上記車速が所定値以下の場合は上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するよう構成されている、ことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、上記請求項２記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置において、上記温度推定手段は上記車速が所定車速以下で且つ上記電動コンプレッサの回転数が所定回転数以下の場合は上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するよう構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、上記請求項１または２記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置において、外気温度を検出する外気温検出手段を更に備え、上記温度推定手段は上記外気温を所定の１次遅れ処理することによって求めた１次遅れ外気温と所定の基準温度との偏差を外気温補正値として演算し上記１次遅れ回転数と上記外気温補正値とに基づいて上記電動コンプレッサの所定部位の温度を推定することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ベアリング部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に推定するよう構成され、ベアリング部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定していることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ヒートシンク部の温度とベアリング部の温度とを個別に推定するよう構成され、ヒートシンク部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、ベアリング部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定していることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置は、上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ヒートシンク部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に推定するよう構成され、ヒートシンク部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定していることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る内燃機関用電動コンプレッサの制御装置は、上記請求項１乃至７の何れか一つに記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置から上記所定部位の温度が入力され、同温度が所定の上限温度を上回ると上記電動コンプレッサの出力を所定量低減して駆動するコンプレッサ回転制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明は、コンプレッサ回転数を検出し、検出したコンプレッサ回転数を１次遅れ処理をするので、温度との相関が高い指標としての１次遅れ回転数を容易に取得することができ、この１次遅れ回転数に基づいて電動コンプレッサの所定部位の温度を推定するので精度良く温度を推定できる。特に、車速が所定値以下の場合は１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するので、車両の状態に合わせて、より精度良く温度推定を行うことが出来る。更に、温度センサや電流センサといった検出手段を用いることなく演算処理を行うのみで、電動コンプレッサの所定部位の温度を推定することが出来、安価で精度の高い温度推定を実現出来る。

請求項２の発明は、車速が所定値以下で且つ上記電動コンプレッサの回転数が所定回転
数以下の場合は１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するの
で、車両の状態に合わせて更に精度良く温度推定を行うことが出来る。

請求項３の発明は、温度との相関が高い外気温を所定の１次遅れ処理することによって求めた１次遅れ外気温と所定の基準温度との偏差に基づいて演算した外気温補正値を使用するので、より精度よく温度推定を行うことが出来る。

請求項４の発明は、ベアリング部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定しているので、ベアリング部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に精度良く推定できる。

請求項５の発明は、ヒートシンク部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、ベアリング部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定しているので、ヒートシンク部の温度とベアリング部の温度とを個別に精度良く推定できる。

請求項６の発明は、ヒートシンク部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定しているので、ヒートシンク部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に精度良く推定できる。

請求項７の発明は、所定部位の推定温度が上限温度を上回ると電動コンプレッサの出力を所定量低減するので、過度の昇温を抑制し電動コンプレッサの耐久性の確保を図れる。

図１には、この発明の一実施形態としての電動コンプレッサの温度推定装置及び制御装置を装備する内燃機関であるエンジン１を示した。
エンジン１は多気筒エンジンであり、各気筒のシリンダ内の燃焼室Ｃには吸気路４より吸気が供給され、排気ガスが排気路１１より排出される。各燃焼室Ｃには燃料噴射弁２によって燃料噴射が成され、点火プラグ３により混合気の点火処理が成され、これにより不図示のピストンクランク機構が燃焼エネルギーを回転エネルギーに変換して不図示の駆動輪側に回転駆動力を伝達するという構成を採っている。

エンジン１の吸気路４はエアクリーナー５、電動機付の電動コンプレッサ６、インタークーラ７、スロットルバルブ８、吸気多岐管９、各燃焼室Ｃがこの順に配備される。排気路１１は排気多岐管１１１、排ガス浄化装置である触媒コンバータ１１２、不図示のマフラー等を経て大気開放されている。

吸気路４の電動コンプレッサ６はケーシング２１に不図示の複数のベアリングを介して枢支された回転軸２２と、その一端側に取り付けられた回転羽車（インペラー）２３と他端側の増速機２４及び電動機２５とで形成されている。回転軸２２には光学式のコンプレッサ回転センサ２６（コンプレッサ回転数検出手段）が対向配備され、これにより出力されるパルス信号が後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２に入力され、同電子制御ユニット１２内のコンプレッサ回転数演算機能部（不図示）がコンプレッサ回転数Ｎｃを演算するように構成される。

なお、回転軸２２はその一部がロータ２５１を成し、ロータ２５１の回りにはステータコイル２５２が環状に配備され、ステータコイルは制御基盤を含むヒートシンク２５３を介して蓄電器３４に接続される。なお、ヒートシンク２５３の制御信号入力部はＥＣＵ１２に接続されている。ここで、コンプレッサ回転数Ｎｃが過度に高回転となって運転が継続されると、ベアリング、ステータコイル、ヒートシンク等が発熱量を急増することより、これら部位の耐久性確保のためには、高回転運転の継続を抑制する必要がある。
上述のエアクリーナー５のケーシング２１の一部には外気温センサ（外気温検出手段）１５が取り付けられており、この外気温Ｔｏは後述する電子制御ユニット１２に入力されている。

吸気路４には電動コンプレッサ６を迂回するバイパス路２９が形成される。このバイパス路２９には吸気を順方向であるエンジン本体側への流れのみを許容するリードバルブ３１が配設されている。このリードバルブ３１はバイパス路２９の上流側と下流側の吸気圧の差に応じて開閉するリード弁３２を備え、これによりコンプレッサ下流側より上流側であるエアクリーナー５側への流れを阻止して吸気加圧の漏れを防止すると共に、コンプレッサ下流側がエアクリーナー５側に対して低圧化して吸気抵抗が過度に増すことを防止するよう作動できる。

電動機２５は直流モータからなり、駆動電流を制御する電動コンプレッサドライブ回路（以後単にドライブ回路３３と記す）を介して蓄電器３４に接続される。ドライブ回路３３は電流制御回路からなり、同電流制御回路への電流値増減指令信号Ｄｉが後述する電子制御ユニット１２のコンプレッサ駆動制御手段Ａ２（図２参照）により出力され、これによって適宜の駆動電流Ｉｎが電動機２５に供給されるようになっている。
エンジン１にはこれに駆動される発電機３６が装着されている。この発電機３６はＥＣＵ１２によりその作動が制御される充電回路３５を介して蓄電器３４に接続される。

このような電動コンプレッサ６の吸気路下流側には、電動コンプレッサ６による吸気加圧により温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空冷式のインタークーラ７が配されており、これによって吸入空気の温度を下げ、エンジン１の充填効率を向上させている。なお、この部位には、吸気圧センサ４１が装着され、これにより吸気管４内の吸気圧Ｐｉが検出され、ＥＣＵ１２に出力されている。

インタークーラ７の下流側には、吸入空気量Ｑａを調節するスロットルバルブ８が配されている。スロットルバルブ８は電子制御式であり、アクセルペダル９の操作量θａをアクセル開度センサ１１で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいて電子制御ユニット１２がスロットルバルブ８の開度を決定するものである。スロットルバルブ８は、これに付随して配設されたスロットルモータ１３によって開閉されるが、リンク操作系をも補助的に併設している。また、スロットルバルブ８に対向配備され、その開度θｓを検出するスロットルポジションセンサ１４も配設されている。

ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ１２１、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２３、不揮発性ＲＡＭ１２４、入出力インターフェース１２５、１２６、不図示のタイマカウンタを備えており、この電子制御ユニット１２によりエンジン１を含めたコンプレッサ駆動制御装置の総合的な制御が行われる。
電子制御ユニット１２は、エンジン回転数センサ１６より機関回転数Ｎｅの信号、コンプレッサ回転センサ（コンプレッサ回転数検出手段）２６よりコンプレッサ回転数Ｎｃの信号、アクセル開度センサ１１よりアクセル開度θａの信号、外気温センサ１５より外気温度Ｔｏの信号、吸気圧センサ４１より吸気管４内の吸気圧Ｐｉの信号、等がそれぞれ入力される。更に、図には示されていない種々のセンサやアクチュエータ等よりその他の信号も入力されている。

図２に示すように、電子制御ユニット１２はエンジン制御手段Ａ１として各種の入力信号に基づいてエンジン１の燃料噴射弁２及び点火プラグ３や、発電機２３等の作動を制御し、しかも、コンプレッサ駆動制御手段Ａ２としてコンプレッサ回転数Ｎｃの制御を行い、更に、コンプレッサ回転数Ｎｃを演算処理して推定モータ温度Ｔｃｍを算出するモータ温度推定手段Ａ３を備える。
ここでコンプレッサ駆動制御手段Ａ２はエンジン負荷である吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから圧力比β（＝Ｐｃ／Ｐｏ）をあらかじめ設定されている圧力比マップ（図６参照）より演算し、求めた圧力比βと大気圧Ｐｏに応じた目標吸気加圧値Ｐｃを求め、現在の吸気圧力値Ｐｃｎが目標吸気加圧値Ｐｃに近づくよう、現在の駆動電流Ｉｎを補正用電流値±δｉで加減修正してドライバ回路３３に出力する。しかも、後述の過剰温度の検出時には、回転規制指令Ｓｓが入力されると、１制御周期毎に単位規制電流―δｉで駆動電流Ｉｎを減少補正して、ゼロまで順次低減制御する。

モータ温度推定手段Ａ３は具体的には、ベアリング温度推定、ステーターコイル温度推定、ヒートシンク温度推定を順次選択的に行う手段であり、ここでは、ベアリング温度推定を主に説明し、他の説明は簡略化する。
モータ温度推定手段Ａ３は、まず、式（１）に示すように、コンプレッサ回転数Ｎｃを１次遅れ処理するによって１次遅れ回転数Ｎｃ’として演算する。この場合、コンプレッサ回転数：Ｎｃ、今回値：ｎとすると、
Ｎｃ’（ｎ）＝ＦＧ・Ｎｃ’（ｎ−１）＋（１−ＦＧ）・Ｎｃ（ｎ）・・・・（１）
で演算して求める。ここで、ＦＧは１次遅れ処理に使用されるフィルタゲインであり、比較的大きな値、例えば、ここでは、０．９以上が使用される。このフィルタゲインＦＧは車両の状況により切り替えられ、車両が停車かつコンプレッサ回転数Ｎｃがアイドル中（Ｎｃアイドル中）にＦＧとして使用されるフィルタゲインＦＧ２は、そうでない場合に使用されるフィルタゲインＦＧ１より大きく設定されている。この１次遅れ処理での時定数はＦＧの設定により変化するが１００秒以上が好ましい。

このような（１）式の特性により、実コンプレッサ回転数：Ｎｃを１次遅れ回転数Ｎｃ’として演算した場合の実際の変化特性を図４（ａ）に示した。ここで、停車中は実コンプレッサ回転数Ｎｃが急減するのに対して、比較的大きなフィルタゲインＦＧの働きで、１次遅れ回転数Ｎｃ’が徐々に低下する点が、符号ｐ１の領域で特に明らかとなっている。
１次遅れ回転数Ｎｃ’に応じた推定ベアリング温度（モータ温度変動値）Ｔ_Ｂは所定の温度係数ａ、ｂが設定された下記の１次式（２）によって算出する。

Ｔ_Ｂ＝ａ・Ｎｃ’＋ｂ・・・・・・・（２）
この式（２）が採用されたのは、次の理由による。図５（ａ）に示す実コンプレッサ回転数Ｎｃあたりの実ベアリング温度Ｔ_Ｂｒ（℃）の温度分布図を、１次遅れ回転数Ｎｃ’に対する実ベアリング温度Ｔ_Ｂｒの温度分布図に置き換えると図５（ｂ）に示す特性が得られ、１次遅れ回転数Ｎｃ’と温度との相関が高いことが判る。そして、この特性は上記式（２）に示す略１次式で表せる。ここで、温度係数ａ及び補正値ｂは図５（ｂ）に示すデータ分布特性（実験値）より求められる。

この推定ベアリング温度変動値Ｔ_Ｂは所定の温度補正値αｔにより補正されて推定ベアリング温度Ｔ_Ｂ（＝Ｔ_Ｂ±αｔ）として補正処理される。なお、式（２）で算出される推定ベアリング温度Ｔ_Ｂは温度補正値αｔでの補正前であり、混乱を避けるため以下では補正前ベアリング温度Ｔ_Ｂｆ（ｎ）として使用される。
ここで、温度補正値αｔは以下のように演算している。

まず、外気温：Ｔｇ、今回値：ｎ、前回値：ｎ−１とすると、
Ｔｇ’（ｎ）＝ＦＧｔ・Ｔｇ’（ｎ−１）＋（１−ＦＧｔ）・Ｔｇ（ｎ）・・（３）
で一次遅れ外気温Ｔｇ’（ｎ）を演算する。ここで、ＦＧｔは１次遅れ処理に使用されるフィルタゲインであり、比較的大きな値、例えば、ここでは、０．９以上が使用される。ここでは時定数２００秒となり、この処理により、実際は、実外気温Ｔｇがなまされて、図４（ｂ）に示すように、緩やかな変動値の１次遅れ外気温：Ｔｇ’が得られる。
この１次遅れ外気温Ｔｇ’の所定の基準温度（例えば３５℃）に対する偏差を偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）として式（４）で求め、その偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）をここでは温度補正値αｔとして採用する。

ΔＴｇ’（ｎ）（＝αｔ）＝Ｔｇ’（ｎ）―(基準温度)・・・・・・（４）
そして、補正前ベアリング温度Ｔ_Ｂｆ（ｎ）と、ここでの温度補正値αｔである偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）とより、推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏ（℃）（＝Ｔ_Ｂｆ（ｎ）＋ΔＴｇ’（ｎ））を演算する。

そして、こうして求められた推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏ（℃）が所定の過剰温度、例えば、Ｔｍａｘを上回る場合は回転規制指令Ｓｓが発せられ、１制御周期毎に単位規制電流―δｉで駆動電流Ｉｎを順次減少補正する。
上述のように、図１のエンジン１はその駆動時において、電子制御ユニット１２が不図示のメインルーチンに沿ってエンジン駆動のため燃料噴射弁２を燃料噴射制御によって駆動し、点火プラグ３を点火時期制御により駆動する。更に、電子制御ユニット１２は電動発電機２３を充電回路（インバータ）３５を介して発電状態に切換え、蓄電器３４を充電処理する。更に、電子制御ユニット１２はメインルーチンの途中で、図７のコンプレッサ駆動ルーチンに達する。

このコンプレッサ駆動制御ルーチンのステップｓ１では、最新のエンジン駆動情報である機関回転数Ｎｅ、コンプレッサ回転数Ｎｃ、アクセル開度θａ、外気温度Ｔｏ、吸気圧Ｐｉが、各センサより取り込まれる。次いで、ステップｓ２で外気温補正値αｔを算出する外気温補正値演算ルーチンを、ステップｓ３でベアリング温度演算ルーチンを、ステップｓ４でモータ巻線温度演算ルーチンを、ステップｓ５でヒートシンク温度演算ルーチンを順次実行して、ステップｓ６に達すると、温度異常の有無の判定を行い、異常の有無に応じてステップｓ７，８に分岐し、異常を判定してステップｓ７に達するとコンプレッサ回転規制処理を行い、異常が判定されずステップｓ８に達すると通常コンプレッサー駆動処理を行い、不図示のメインルーチンにリターンする。

ここで、ステップｓ２でので外気温補正値αｔを算出する外気温補正値演算ルーチンでは、図８に示すように、ステップｂ１で現外気温Ｔｇを取り込み、ステップｂ２であらかじめ設定されているフィルタゲインＦＧｔを読み取り、ステップｂ３で上述の（３）式によって、１次遅れ外気温Ｔｇ’（ｎ）を、前回値：Ｔｇ’（ｎ−１）、今回値：Ｔｇ（ｎ）を用いて、演算する。
次いで、ステップｂ４に達すると、ここでは、基準温度に対する偏差を偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）として式（４）で求め、温度補正値αｔを求め、ステップｓ３のベアリング温度演算ルーチンに進む。

ステップｓ３でのベアリング温度演算ルーチンに達すると、ここでは、図９に示すように、ステップａ１で、最新のコンプレッサ回転数Ｎｃを取り込み、ステップａ２で車両が停車かつＮｃアイドル中か否か判断し、Ｙｅｓではステップａ３に、そうでなく、定常駆動時にはステップａ４に進む。
定常駆動時にステップａ４に達すると、走行時で昇温と放熱の変化が比較的大きい運転域であり、フィルタゲインＦＧ１を比較的大きく設定し、車両が停車かつＮｃアイドル中にステップａ３に達すると、フィルタゲインＦＧ２を更に大きく設定して、温度変動に近似する特性が得られるように設定する。

ステップａ３，４よりステップａ５に達すると、ここでは、あらかじめ設定されたフィルタゲインＦＧ１（ＦＧ２）を用い、コンプレッサ回転数Ｎｃ’（ｎ）を上述の式（１）より１次遅れ回転数Ｎｃ’（図４（ａ）の符号Ｎｃ’参照）として演算する。
ステップａ６、ａ７では、あらかじめ設定されている、推定ベアリング温度演算用の温度係数ａ及び補正値ｂを選択する。更に、最新の１次遅れ回転数Ｎｃ’を用い、上述の演算式（２）を用いて、補正前ベアリング温度（モータ温度変動値）Ｔ_Ｂｆ（＝ａ・Ｎｃ’＋ｂ）を演算し、ステップａ８に進む。

ステップａ８ではステップｓ２での所定の温度補正値αｔと、ステップａ７の補正前ベアリング温度Ｔ_Ｂｆとを加算して推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏを求める。

ここでの推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏは図４（ｃ）に示すように、実ベアリング温度Ｔ_Ｂｒとほぼ同様の変動値を示している。
ここでは、図４（ｃ）に示す実ベアリング温度Ｔ_Ｂｒとほぼ同様の変動値となるよう、即ち、ステップａ４,ａ３で用いたフィルタゲインＦＧ１、ＦＧ２を変更調整して、その過熱、放熱特性に沿うようなフィルタゲインが採用されている。これに加えて、推定ベアリング温度Ｔ_Ｂと実ベアリング温度ＴＢｒとの偏差が基準温度に対する温度補正値である偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）として求められた。このように設定値を適宜設定したことによって、推定ベアリング温度Ｔ_Ｂと実ベアリング温度Ｔ_Ｂｒとのずれをより的確に修正できている。

このようなステップｓ３の処理の後、ステップｓ４に達すると、モータ巻線温度演算ルーチンをステップｓ３でのベアリング温度演算ルーチンとほぼ同様の演算処理の手法に沿って実行する。
その際に上述の（１）〜（４）式で用いるフィルタゲインは、ＦＧ１、ＦＧ２は比較的大きな値ではあるがベアリング温度推定の場合より小さな値が設定されており、その他、ＦＧ３、温度係数ａ、補正値ｂの値は実車データに応じて適宜設定されている。演算された推定モータ巻線温度ＴＣと実モータ巻線温度ＴＣｒとの各データ特性を図１０（ａ）に示した。この場合も、推定モータ巻線温度ＴＣと実モータ巻線温度ＴＣｒとの誤差は比較的少ない。

次に、ステップｓ５に達すると、ヒートシンク温度規制制御ルーチンをステップｓ３でのベアリング温度規制制御ルーチンとほぼ同様の演算処理で実行する。
その際に（１）〜（４）式で用いるフィルタゲインは、ここでのフィルタゲインＦＧ１（、ＦＧ２はベアリング温度推定の場合より大きな値が設定されており、その他、ＦＧ３、温度係数ａ、補正値ｂの値は実車データに応じて適宜設定されている。演算された推定ヒートシンク温度Ｔ_Ｈと実ヒートシンク温度Ｔ_Ｈｒとの各データ特性を図１０（ｂ）に示した。この場合も、推定ヒートシンク温度ＴＨと実ヒートシンク温度Ｔ_Ｈｒとの誤差は比較的少ない。

ステップｓ６に達すると、現在の同推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏ（℃）、推定モータ巻線温度ＴＣ、推定ヒートシンク温度ＴＨが所定の過剰温度、例えば、Ｔｍａｘ（＝８０℃）を上回るか否か判断することで温度異常か否かを判別し、異常がないとステップｓ８に、ひとつでも上回る温度異常と判別してステップｓ７に進む。

通常時にステップｓ８に達すると、通常のコンプレッサ駆動処理を行う。ここでは、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅと、大気圧Ｐｏに応じた圧力比β（＝Ｐｃ／Ｐｏ）を圧力比マップ（図６参照）より演算し、圧力比β相当の目標吸気加圧値Ｐｃを求め、現在の吸気圧力値Ｐｃｎが吸気加圧値Ｐｃに近づくよう、現在の駆動電流Ｉｎを補正用電流値±δｉで加減修正して出力し、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。

一方、温度異常と判別されてステップｓ７に達すると、コンプレッサの回転を規制するために１制御周期毎に単位規制電流―δｉを現駆動電流Ｉｎより減少補正してドライバに出力し、この回の制御を終了し、メインルーチンに戻る。なお、ステップｓ７に達する間は、現駆動電流Ｉｎを単位規制電流―δｉ減少補正する制御を継続し、現駆動電流Ｉｎがゼロまで、即ち、アイドル回転状態まで継続することとなる。

このように、図１の電動コンプレッサの温度推定装置及び制御装置を装備するエンジン１は、コンプレッサ回転数Ｎｃを検出し、検出したコンプレッサ回転数を１次遅れ回転数Ｎｃ’に修正し、同回転数Ｎｃ’を補正前ベアリング温度Ｔ_Ｂｆとして１次式（２）によって算出し、その補正前ベアリング温度Ｔ_Ｂｆを所定の外気温補正値αｔにより修正して推定ベアリング温度Ｔ_Ｂ（推定モータ温度）を算出する。ここでは、特に、コンプレッサの温度センサや電流センサといった検出手段を用いることなく演算処理を行うのみで、推定ベアリング温度Ｔ_Ｂｏ（推定モータ温度）を得ることが出来、しかも、実モータ温度との偏差が少ない精度の良い推定モータ温度を得ることができる。

更に、外気温Ｔｇを検出し、（３）式により、その外気温Ｔｇの１次遅れ外気温Ｔｇ’（ｎ）を求め、１次遅れ外気温Ｔｏ’（ｎ）と所定の基準温度との偏差温度ΔＴｇ’（ｎ）を外気温補正値αｔとして算出し、外気温補正値αｔとモータ温度変動値Ｔ_Ｂｆとを加算して推定ベアリング温度（推定モータ温度Ｔ_Ｂｏ）を算出できるので、特に、実モータ温度Ｔ_Ｂｒとの偏差がより少ない精度の良い推定ベアリング温度（推定モータ温度Ｔ_Ｂｏ）を得ることが出来る。

推定ベアリング温度（推定モータ温度Ｔ_Ｂｏ）、推定モータ巻線温度ＴＣまたは推定ヒートシンク温度Ｔ_Ｈがそれぞれ設定された上限温度を上回ると電動機付コンプレッサ６の出力を所定量低減して、電動機付コンプレッサの過度に昇温する可能性のある部位の過度の昇温を抑制し、電動機付コンプレッサの耐久性の確保を図れる。

図１の電動ターボチャージャは、電動機２５で吸気加圧を行う電動コンプレッサ６であったが、これに代えて、図１１に示すような電動機付の排気過給機６ａを用いても良い。即ち、ここでの多気筒エンジン１ａはその本体側が図１のエンジン１と同様の構成を採り、排気通路１１ａの上流側の排気多岐管１１１の下流側に排気過給機６ａの排気タービン５０が配設され、その下流に排気浄化装置５１等が順次配備される。吸気通路４ａには、上流側からエアクリーナー５３、過給機のコンプレッサ５４、インタークーラ５５、スロットルバルブ５６、吸気多岐管５７が配備されている。排気過給機６ａは吸気通路４ａと排気通路１１ａとの間に配され、排気タービン５０とコンプレッサ５４の各インペラーが不図示のケーシングに枢支された回転軸４９の両端にそれぞれ一体的に連結されている。回転軸４９の中央近傍部分に電動機２５ａが装着される。

電動機２５ａは直流モータを成し、この電動機２５ａには駆動電流Ｉｎを制御するドライブ回路３３ａが接続され、このドライブ回路３３ａを介して電源であるバッテリ３４ａが接続される。電動機２５ａはドライブ回路３３ａを介して電子制御ユニット１２ａの電流設定手段Ａ２により制御されるようになっている。

このような排気エネルギーによる過給が成される排気過給機６ａであっても、必要時に強制過給駆動制御でき、その際も、同様にコンプレッサ回転数に基づき推定モータ温度を算出して、温度規制を働かせ、温度センサや電流センサといった検出手段を用いることなく演算処理を行うのみで、推定モータ温度を得ることが出来る。同様の作用効果を得ることができる。

本発明の一実施形態としての電動機付コンプレッサの制御装置の概略構成図である。 図１の電動コンプレッサの制御部のブロック図である。 図１の電動コンプレッサの制御部の推定ベアリング温度演算機能を説明するブロック図である。 図１の電動コンプレッサの駆動特性線図で、（ａ）はコンプレッサ回転特性線図、（ｂ）は外気温、車速特性線図、（ｃ）はベアリング温度特性線図である。 図１の電動コンプレッサのベアリング温度―コンプレッサ回転数特性を示し、（ａ）は実データ、（ｂ）は１次遅れ処理済みデータである。 図１の電動コンプレッサの制御装置で用いる吸入空気量―圧力比特性線図である。 図１の電動コンプレッサの制御装置が行うコンプレッサ駆動制御ルーチンのフローチャートである。 図１の電動コンプレッサの制御装置が行う外気温補正値演算ルーチンのフローチャートである。 図１の電動コンプレッサの制御装置が行うベアリング温度規制値演算ルーチンのフローチャートである。 図１の電動コンプレッサの温度変動特性線図で、（ａ）は巻線温度変動特性図、（ｂ）はヒートシンクの温度変動特性図である。 本発明の他の実施形態である電動機付排気過給機の制御装置の概略図である。

符号の説明

１ エンジン
４ 吸気通路
６ 電動機付コンプレッサ
１１ 排気通路
２５ 電動機
２６ コンプレッサ回転数検出手段
３３ ドライブ回路
３４ 蓄電器（電源）
αｔ 外気温補正値
Ａ１ エンジン制御手段
Ａ２ コンプレッサ駆動制御手段
Ａ３ モータ温度推定手段
Ｉｎ 出力電流値
Ｎｃ コンプレッサ回転数
Ｎｃ’ １次遅れ回転数
Ｔ_Ｂ０ 推定ベアリング温度（推定モータ温度）
ΔＴｇ'（ｎ） 外気温補正値

Claims (7)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられ電動機により駆動される電動コンプレッサと、
   同電動コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出手段と、
   上記コンプレッサ回転数を所定の１次遅れ処理することによって求めた１次遅れ回転数に基づいて上記電動コンプレッサの所定部位の温度を推定する温度推定手段と、
   上記内燃機関が搭載された車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、
   上記温度推定手段は上記車速が所定値以下の場合は上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するよう構成されている
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
2. 上記請求項１記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置において、
   上記温度推定手段は上記車速が所定車速以下で且つ上記電動コンプレッサの回転数が所定回転数以下の場合は上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを他の場合より大きく設定するよう構成されている
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
3. 上記請求項１または２記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置において、
   外気温度を検出する外気温検出手段を更に備え、
   上記温度推定手段は上記外気温を所定の１次遅れ処理することによって求めた１次遅れ外気温と所定の基準温度との偏差を外気温補正値として演算し上記１次遅れ回転数と上記外気温補正値とに基づいて上記電動コンプレッサの所定部位の温度を推定する
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
4. 上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、
   上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ベアリング部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に推定するよう構成され、ベアリング部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定している
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
5. 上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、
   上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ヒートシンク部の温度とベアリング部の温度とを個別に推定するよう構成され、ヒートシンク部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、ベアリング部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定している
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
6. 上記請求項１乃至３の何れか一つに記載の内燃機関用電動機付コンプレッサの温度推定装置において、
   上記温度推定手段は、上記電動コンプレッサの所定部位の温度として、ヒートシンク部の温度と電動機の巻線部の温度とを個別に推定するよう構成され、ヒートシンク部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインを、電動機の巻線部の温度推定での上記１次遅れ処理に使用するフィルタゲインより大きく設定している
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置。
7. 上記請求項１乃至６の何れか一つに記載の内燃機関用電動コンプレッサの温度推定装置から上記所定部位の温度が入力され、同温度が所定の上限温度を上回ると上記電動コンプレッサの出力を所定量低減して駆動するコンプレッサ回転制御手段を備えた
   ことを特徴とする内燃機関用電動コンプレッサの制御装置。

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