特開 2023-173484 ポンプ駆動システム、及び車両の熱媒体循環システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173484

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】ポンプ駆動システム、及び車両の熱媒体循環システム

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20231130BHJP

   F01P 5/12 20060101ALI20231130BHJP

   F01P 7/00 20060101ALI20231130BHJP

   F04B 23/04 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 341H

F04B49/06 321B

F01P5/12 G

F01P7/00

F04B23/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085772

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 靖彦

【テーマコード（参考）】

3H071

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H071AA03

3H071BB01

3H071BB12

3H071CC17

3H071DD42

3H145AA01

3H145AA16

3H145AA23

3H145AA24

3H145AA32

3H145AA36

3H145AA42

3H145BA19

3H145CA09

3H145CA24

3H145DA05

3H145DA32

3H145DA38

3H145EA04

3H145EA16

3H145EA17

3H145EA37

3H145EA42

3H145GA02

3H145GA15

3H145GA38

(57)【要約】

【課題】第１ポンプ及び第２ポンプの回転を独立して制御することが可能でありながら、小型化やコストダウンを図ること。
【解決手段】ポンプ駆動システム３０は、流体に圧力を付与する第１ポンプＷＰ１と、流体に圧力を付与する第２ポンプＷＰ２と、回転を出力するポンプ駆動モータ３１と、ポンプ駆動モータ３１の回転により、第１方向Ｒ１、又は第１方向Ｒ１と反対の第２方向Ｒ２に回転される回転軸３２と、回転軸３２が第２方向Ｒ２に回転した際に空転し、回転軸３２が第１方向Ｒ１に回転した際に第１ポンプＷＰ１に回転を伝達する第１ワンウェイクラッチＦ１と、回転軸３２が第１方向Ｒ１に回転した際に空転し、回転軸３２が第２方向Ｒ２に回転した際に第２ポンプＷＰ２に回転を伝達する第２ワンウェイクラッチＦ２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体に圧力を付与する第１ポンプと、
流体に圧力を付与する第２ポンプと、
回転を出力する回転電機と、
前記回転電機の回転により、第１方向、又は前記第１方向と反対の第２方向に回転される回転部材と、
前記回転部材が前記第２方向に回転した際に空転し、前記回転部材が前記第１方向に回転した際に前記第１ポンプに回転を伝達する第１ワンウェイクラッチと、
前記回転部材が前記第１方向に回転した際に空転し、前記回転部材が前記第２方向に回転した際に前記第２ポンプに回転を伝達する第２ワンウェイクラッチと、を備えた、
ポンプ駆動システム。

【請求項2】

前記回転電機を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転電機を制御して前記回転部材を前記第１方向と前記第２方向とに交互に回転させることで、前記第１ポンプの回転と前記第２ポンプの回転とを制御する、
請求項１に記載のポンプ駆動システム。

【請求項3】

前記流体は熱媒体であり、
熱媒体が循環される第１の循環路と、
熱媒体が循環される第２の循環路と、
請求項２に記載のポンプ駆動システムと、を備え、
前記第１ポンプは、前記第１の循環路に介在して熱媒体に圧力を付与し、
前記第２ポンプは、前記第２の循環路に介在して熱媒体に圧力を付与し、
前記制御部は、前記第１ポンプの回転と前記第２ポンプの回転とを制御することで、前記第１の循環路における熱媒体の流量と前記第２の循環路における熱媒体の流量とを制御する、
車両の熱媒体循環システム。

【請求項4】

前記制御部は、
前記第１の循環路において必要な熱媒体の流量である第１必要流量を演算し、
前記第１必要流量を達成する前記第１ポンプの平均回転速度を演算し、
前記第２の循環路において必要な熱媒体の流量である第２必要流量を演算し、
前記第２必要流量を達成する前記第２ポンプの平均回転速度を演算し、
前記第１ポンプの平均回転速度と前記第２ポンプの平均回転速度とに基づき、前記第１ポンプと前記第２ポンプとを交互に回転させる１周期における前記第１ポンプの駆動時間と、その駆動時間における前記第１ポンプの最大回転速度と、前記１周期における前記第２ポンプの駆動時間と、その駆動時間における前記第２ポンプの最大回転速度と、を演算することで、前記回転電機の回転速度指令を設定して前記回転電機を制御する、
請求項３に記載の車両の熱媒体循環システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１ポンプと第２ポンプとを駆動するポンプ駆動システム、及びそれを備えた車両の熱媒体循環システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば電気自動車等の車両においては、車両駆動用の回転電機（モータ・ジェネレータ）、バッテリ等の発熱を生じる発熱部を冷却したり、或いは各部を暖機したりするために、熱媒体としての冷却水を循環させる循環路を備えている。このような循環路は、各部を個別に循環することが可能となるように複数設けられることがあり、それらの循環路に対して、冷却水に圧力を付与して送出するポンプを設けることがある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８０３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のように複数のポンプを設けると、ポンプの数が増え、それらポンプを駆動する回転電機（モータ）やドライバ回路等の数も増えて、ポンプを駆動制御するポンプ駆動システムとしての大型化やコストアップを招いている。しかしながら、これらのポンプは、各部の冷却や暖機の度合いに応じて流量を調整する必要があり、つまり複数のポンプをそれぞれ独立して回転制御する必要があるという問題がある。

【0005】

そこで本発明は、第１ポンプ及び第２ポンプの回転を独立して制御することが可能でありながら、小型化やコストダウンを図ることが可能なポンプ駆動システム、及び車両の熱媒体循環システムを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、
ポンプ駆動システムにおいて、
流体に圧力を付与する第１ポンプと、
流体に圧力を付与する第２ポンプと、
回転を出力する回転電機と、
前記回転電機の回転により、第１方向、又は前記第１方向と反対の第２方向に回転される回転部材と、
前記回転部材が前記第２方向に回転した際に空転し、前記回転部材が前記第１方向に回転した際に前記第１ポンプに回転を伝達する第１ワンウェイクラッチと、
前記回転部材が前記第１方向に回転した際に空転し、前記回転部材が前記第２方向に回転した際に前記第２ポンプに回転を伝達する第２ワンウェイクラッチと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、第１ポンプ及び第２ポンプの回転を独立して制御することができるものでありながら、小型化やコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施の形態に係る車両の熱媒体循環システムを示す模式図。

【図2】第１の実施の形態に係るポンプ駆動システムを示す模式図。

【図3】第１の実施の形態に係るモータ回転制御を示すフローチャート。

【図4】（ａ）は第１ポンプの必要流量が第２ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート。（ｂ）は第２ポンプの必要流量がない場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート。（ｃ）は第２ポンプの必要流量が第１ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート。

【図5】第２の実施の形態に係るポンプ駆動システムを示す模式図。

【図6】第３の実施の形態に係る第１ポンプの必要流量が第２ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜第１の実施の形態＞
以下、第１の実施の形態に係る車両の熱媒体循環システム、並びにポンプ駆動システムについて、図１乃至図４を用いて説明する。

【0010】

［車両の熱媒体循環システムの構成］
まず、図１を用いて車両の熱媒体循環システムの概略構成について説明する。図１は第１の実施の形態に係る車両の熱媒体循環システムを示す模式図である。

【0011】

図１に示すように、例えば電気自動車である車両１には、熱媒体であり流体である冷却水を外気と熱交換することで冷却するラジエータ３と、冷却水を加熱可能なヒータ４と、車両１の駆動力を出力して不図示の車輪に伝達する駆動用回転電機（以下、「モータ」という）５と、モータ５に供給する電力を蓄電するバッテリ６と、が備えられている。なお、これらヒータ４、モータ５、バッテリ６は、電流が流れることで発熱する発熱部であり、必要に応じて冷却するが、反対に暖機する必要がある場合もある部位である。特にバッテリ６に関しては、低温時に正常に動作するように暖めることがある。また、本実施の形態において流体であり熱媒体である水のことを、主に熱を吸収して冷却する機能に基づき冷却水と呼称するが、暖機時に熱を付与する機能も有する。

【0012】

車両１には、ラジエータ３とヒータ４とモータ５とバッテリ６とに冷却水を流して循環させることが可能な熱媒体循環システム１０と、後述のポンプ駆動モータ３１や、第１三方弁２１と第１四方弁２２と第２四方弁２３と第２三方弁２４との制御を行う制御部５０と、が備えられている。熱媒体循環システム１０は、冷却水が循環可能な循環路として、ヒータ４を通過する第１循環路１１と、モータ５を通過する第２循環路１２と、ラジエータ３を通過する第１の循環路としての第３循環路１３と、バッテリ６を通過する第２の循環路としての第４循環路１４と、を有しており、さらに、第３循環路１３に介在するように配置された第１ポンプＷＰ１と、第４循環路１４に介在するように配置された第２ポンプＷＰ２と、を有しており、これら第１ポンプＷＰ１及び第２ポンプＷＰ２は、詳しくは後述するように制御部５０により回転制御されて駆動される。

【0013】

さらに、熱媒体循環システム１０は、第１循環路１１と第３循環路１３との間を遮断する遮断状態（矢印Ａ１）と連通する連通状態（矢印Ａ２及び矢印Ａ３）とを切換え可能な第１三方弁２１と、第２循環路１２と第３循環路１３との間を遮断する遮断状態（矢印Ｂ１及び矢印Ｂ３）と連通する連通状態（矢印Ｂ２及び矢印Ｂ４）とを切換え可能な第１四方弁２２と、第３循環路１３と第４循環路１４との間を遮断する遮断状態（矢印Ｃ２及び矢印Ｃ４）と連通する連通状態（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ３）とを切換え可能な第２四方弁２３と、第３循環路１３においてラジエータ３に冷却水を循環させる循環状態（矢印Ｄ２）とラジエータ３に冷却水を循環させない非循環状態（矢印Ｄ１）とを切換え可能な第２三方弁２４と、を備えている。これら第１三方弁２１と第１四方弁２２と第２四方弁２３と第２三方弁２４とは、制御部５０が図示を省略した駆動機構により通路の角度を回転制御することで、上記の循環状態又は非循環状態、或いは遮断状態又は連通状態が切換えられる。

【0014】

詳細には、第１循環路１１は、ヒータ４から第３循環路１３の流路１３ｆまでを連通する流路１１ａと、第１三方弁２１のポート２１ｂからヒータ４までを連通する流路１１ｂと、を有している。また、第２循環路１２は、モータ５から第２四方弁２２のポート２２ｄまでを連通する流路１２ａと、第２四方弁２２のポート２２ｃからモータ５までを連通する流路１２ｂと、を有している。第３循環路１３は、第１ポンプＷＰ１から第２四方弁２３のポート２３ａまでを連通する流路１３ａと、第２四方弁２３のポート２３ｂから第２三方弁２４のポート２４ａまでを連通する流路１３ｂと、第２三方弁２４のポート２４ｃから第１三方弁２１のポート２１ａまでを連通する流路１３ｃと、第２三方弁２４のポート２４ｂからラジエータ３までを連通する流路１３ｄと、ラジエータ３から流路１３ｃまでを連通する流路１３ｅと、第１三方弁２１のポート２１ｃから第１四方弁２２のポート２２ａまでを連通する流路１３ｆと、第１四方弁２２のポート２２ｂから第１ポンプＷＰ１までを連通する流路１３ｇと、を有している。そして、第４循環路１４は、バッテリ６から第２ポンプＷＰ２までを連通する流路１４ａと、第２ポンプＷＰ２から第２四方弁２３のポート２３ｃまでを連通する流路１４ｂと、第２四方弁２３のポート２３ｄからバッテリ６までを連通する流路１４ｃと、を有している。

【0015】

［熱媒体循環システムの動作］
ついで、熱媒体循環システム１０の動作について説明する。モータ５及び／又はバッテリ６を冷却する冷却状態では、第２三方弁２４を、連通路２４Ａがポート２４ａとポート２４ｂとを連通する位置に回転制御し、第２三方弁２４を循環状態（矢印Ｄ２）にする。また、第１ポンプＷＰ１を回転制御して駆動することで、第３循環路１３における流体である冷却水に圧力を付与して冷却水を押し流し、第３循環路１３が、第１循環路１１、第２循環路１２、第４循環路１４のそれぞれと連通状態であるか遮断状態であるかに拘らず、第３循環路１３において流路１３ａ，１３ｂ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇを通って冷却水がラジエータ３を循環する。これにより第３循環路１３を循環する冷却水がラジエータ３により冷却される。なお、この冷却状態では、第１三方弁２１を第１循環路１１と第３循環路１３との間を遮断する遮断状態（矢印Ａ１）にすることが好ましい。

【0016】

第３循環路１３において冷却水がラジエータ３を循環する状態で、第１四方弁２２を、連通路２２Ａ（又は連通路２２Ｂ）がポート２２ａとポート２２ｃとを連通すると共に連通路２２Ｂ（又は連通路２２Ａ）がポート２２ｄとポート２２ｂとを連通する位置に回転制御し、第１四方弁２２を連通状態（矢印Ｂ２及び矢印Ｂ４）にする。すると、ラジエータ３で冷却された第３循環路１３の冷却水が、第２循環路１２において、流路１２ｂ，１２ａを通ってモータ５を循環する。これにより、モータ５を冷却することができる。

【0017】

また、モータ５の冷却が不要な場合は、第１四方弁２２を、連通路２２Ａ（又は連通路２２Ｂ）がポート２２ａとポート２２ｂとを連通すると共に連通路２２Ｂ（又は連通路２２Ａ）がポート２２ｄとポート２２ｃとを連通する位置に回転制御し、第１四方弁２２を遮断状態（短絡状態）（矢印Ｂ１及び矢印Ｂ３）にする。すると、第３循環路１３の冷却水は、第２循環路１２に供給されず、モータ５の冷却を停止することができる。

【0018】

同様に、第３循環路１３において冷却水がラジエータ３を循環する状態で、第３四方弁２３を、連通路２３Ａ（又は連通路２３Ｂ）がポート２３ａとポート２３ｄとを連通すると共に連通路２３Ｂ（又は連通路２３Ａ）がポート２３ｃとポート２３ｂとを連通する位置に回転制御し、第２四方弁２３を連通状態（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ３）にする。すると、ラジエータ３で冷却された第３循環路１３の冷却水が、第４循環路１４において、流路１４ｃ，１４ａ，１４ｂを通ってバッテリ６を循環する。また、この際、第２ポンプＷＰ２を回線制御して駆動することで、第４循環路１４における流体である冷却水に圧力を付与して冷却水を押し流し、第４循環路１４の流量を多くすることで、バッテリ６を効率よく冷却することができる。

【0019】

また、バッテリ６の冷却が不要な場合は、第２四方弁２３を、連通路２３Ａ（又は連通路２３Ｂ）がポート２３ａとポート２３ｂとを連通すると共に連通路２３Ｂ（又は連通路２３Ａ）がポート２３ｃとポート２３ｄとを連通する位置に回転制御し、第２四方弁２３を遮断状態（短絡状態）（矢印Ｃ２及び矢印Ｃ４）にする。すると、第３循環路１３の冷却水は、第４循環路１４に供給されず、バッテリ６の冷却を停止することができる。また、第２ポンプＷＰ２の駆動により第４循環路１４内で冷却水を循環させることで、バッテリ６の冷却を継続することもできる。

【0020】

一方、モータ５及び／又はバッテリ６を暖機する暖機状態では、第２三方弁２４を、連通路２４Ａがポート２４ａとポート２４ｃとを連通する位置に回転制御し、第２三方弁２４を非循環状態（矢印Ｄ１）にする。また、第１ポンプＷＰ１を回転制御して駆動することで、第３循環路１３が、第１循環路１１、第２循環路１２、第４循環路１４のそれぞれと連通状態であるか遮断状態であるかに拘らず、第３循環路１３において流路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｇを通って冷却水がラジエータ３を通過しないように循環する。これにより第３循環路１３を循環する冷却水がラジエータ３で冷却されることを防ぐ。

【0021】

さらに、第３循環路１３において冷却水がラジエータ３を循環しない状態で、第１三方弁２１を、連通路２１Ａがポート２１ａとポート２１ｂとを連通する位置に回転制御し、第１三方弁２１を連通状態（矢印Ａ２及び矢印Ａ３）にする。すると、第３循環路１３の冷却水が、第１循環路１１において、流路１１ｂ，１１ａを通ってヒータ４を循環する。これにより第１循環路１１を通る冷却水をヒータ４で加熱し、冷却水の温度を上昇することができる。

【0022】

このように第１循環路１１と第３循環路１３とを連通した状態で、上述したように第１四方弁２２により第３循環路１３と第２循環路１２とを連通すると、ヒータ４により加熱した冷却水をモータ５に循環させることができ、モータ５を暖機することができる。また、モータ５の暖機が不要な場合は、第１四方弁２２により第３循環路１３と第２循環路１２とを遮断することで、モータ５の暖機を停止することができる。

【0023】

同様に、第１循環路１１と第３循環路１３とを連通した状態で、上述したように第２四方弁２３により第３循環路１３と第４循環路１４とを連通すると、ヒータ４により加熱した冷却水をバッテリ６に循環させることができ、バッテリ６を暖機することができる。この際、第２ポンプＷＰ２を回線制御して駆動することで、第４循環路１４の流量を多くすることで、バッテリ６を効率よく暖気することができる。また、バッテリ６の暖機が不要な場合は、第２四方弁２３により第３循環路１３と第４循環路１４とを遮断することで、バッテリ６の暖機を停止することができる。この際、第２ポンプＷＰ２の駆動により第４循環路１４内で冷却水を循環させることで、バッテリ６の暖機を継続することもできる。

【0024】

そして、モータ５及び／又はバッテリ６の暖機が進むと、第１三方弁２１を、連通路２１Ａがポート２１ａとポート２１ｃとを連通する位置に回転制御し、第１三方弁２１を遮断状態（矢印Ａ１）にする。即ち、モータ５やバッテリ６自体も発熱するため、ヒータ４を用いない暖気状態に移行することができる。

【0025】

［ポンプ駆動システムの構成］
ついで、本第１の実施の形態に係るポンプ駆動システム３０の構成について図２を用いて説明する。図２は第１の実施の形態に係るポンプ駆動システムを示す模式図である。ポンプ駆動システム３０は、上記第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とを、それぞれの回転速度（流量）を独立して調整しつつ回転駆動することを可能とするシステムである。

【0026】

詳細には、図２に示すように、ポンプ駆動システム３０は、回転電機としてのポンプ駆動モータ３１と、回転部材としての回転軸３２と、第１ワンウェイクラッチＦ１と、第２ワンウェイクラッチＦ２と、上記第１ポンプＷＰ１と、上記第２ポンプＷＰ２と、を備えて構成されている。ポンプ駆動モータ３１は、固定子であるステータ３１Ｓ及び回転子であるロータ３１Ｒを有しており、制御部５０による回転制御によって不図示のドライバ回路からステータ３１Ｓに配策されたコイル（不図示）に電力が供給されることで、磁石（不図示）が内蔵されたロータ３１Ｒが回転制御され、そのロータ３１Ｒに対して固定された回転軸３２を第１方向Ｒ１とその第１方向Ｒ１とは反対の第２方向Ｒ２とに回転させる。

【0027】

ポンプ駆動モータ３１に対して回転軸３２の軸方向一方側の外周には、第１ワンウェイクラッチＦ１が配設されており、また、ポンプ駆動モータ３１に対して回転軸３２の軸方向他方側の外周には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配設されている。第１ワンウェイクラッチＦ１は、回転軸３２が第２方向Ｒ２に回転した際に空転し、回転軸３２が第１方向Ｒ１に回転した際に第１ポンプＷＰ１にその回転を伝達する。反対に、第２ワンウェイクラッチＦ２は、回転軸３２が第１方向Ｒ１に回転した際に空転し、回転軸３２が第２方向Ｒ２に回転した際に第２ポンプＷＰ２にその回転を伝達する。

【0028】

従って、本実施の形態においては、ポンプ駆動モータ３１により回転軸３２を第１方向Ｒ１に駆動することで第１ポンプＷＰ１を回転駆動することができ、反対に、ポンプ駆動モータ３１により回転軸３２を第２方向Ｒ２に駆動することで第２ポンプＷＰ２を回転駆動することができる。そして、ポンプ駆動モータ３１により回転軸３２を第１方向Ｒ１と第２方向Ｒ２とに交互に回転させることで第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とを回転駆動することができる。この際、例えばデューティ制御のように、１周期（例えば数秒程度以内の周期）における回転軸３２の第１方向Ｒ１と第２方向Ｒ２との回転速度の割合を調整することで、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とのそれぞれで出力する流量を自在に調整することが可能となる。以下に、ポンプ駆動モータ３１の回転速度を制御することによる、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２との回転速度の制御について説明する。

【0029】

［ポンプ回転制御］
次に、上記ポンプ駆動システム３０を用いたポンプ回転制御について図３及び図４を用いて説明する。図３は第１の実施の形態に係るモータ回転制御を示すフローチャートである。また、図４（ａ）は第１ポンプの必要流量が第２ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート、図４（ｂ）は第２ポンプの必要流量がない場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャート、図４（ｃ）は第２ポンプの必要流量が第１ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャートである。

【0030】

なお、本実施の形態においては、図４に示すように、ポンプ駆動モータ３１の回転速度を三角波形により制御するものを説明するが、これに限らず、例えばデューティ制御のようにＯＮ／ＯＦＦの波形で制御するものであってもよく、さらに、例えばＰＷＭ制御等を用いて正弦波の波形で制御するものであっても構わない。何れの波形で制御しても、例えば図４におけるポンプにおける回転速度を積分した面積が各ポンプの仕事量であり、それが各ポンプの流量であるといえる。また、本実施の形態においては、回転軸３２から第１ワンウェイクラッチＦ１又は第２ワンウェイクラッチＦ２を用いて回転を伝達するため、回転速度を低下させるときにポンプが僅かに惰性で空転することで、完全に回転軸３２の回転速度と一致しない虞もあるが、冷却水の抵抗により惰性で空転することが抑えられるため、本実施の形態における説明では、回転軸３２の回転速度に各ポンプの回転速度が追従するものとして説明する。

【0031】

制御部５０は、例えば車両１のスタートスイッチがＯＮされている間、各部の冷却や暖機を行うために本ポンプ回転制御を開始する。するとまず、モータ５やバッテリ６を冷却又は暖機するためにラジエータ３やヒータ４を通過させて得られる熱量等から、第１ポンプＷＰ１で冷却水に圧力を発生させて第３循環路１３に流す際の必要な流量（以下、「必要流量」という）（即ち、第１必要流量）を計算する（Ｓ１）。また、第１ポンプＷＰ１の必要な流量を達成するための第１ポンプＷＰ１の必要な平均回転速度ＡＮｗｐ１（つまり第１ポンプＷＰ１の仕事量）を計算する（Ｓ２）。

【0032】

また同様に、制御部５０は、バッテリ６を冷却又は暖機するためにラジエータ３やヒータ４を通過させて得られる熱量等から、第２ポンプＷＰ２で冷却水に圧力を発生させて第４循環路１４に流す際の必要流量（即ち、第２必要流量）を計算する（Ｓ３）。また、第２ポンプＷＰ２の必要な流量を達成するための第２ポンプＷＰ２の必要な平均回転速度ＡＮｗｐ２（つまり第２ポンプＷＰ１の仕事量）を計算する（Ｓ４）。

【0033】

そして、制御部５０は、上記第１ポンプＷＰ１の必要な平均回転速度ＡＮｗｐ１と、第２ポンプＷＰ２の必要な平均回転速度ＡＮｗｐ２と、に基づき、ポンプ駆動モータ３１の回転速度を制御するためのモータ回転速度指令の計算を行う（Ｓ５）。

【0034】

ここで、モータ回転速度Ｎｍｔの計算について数式を用いて詳細に説明する。ポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔの三角波形の周期を「Ｔ」、ポンプ駆動モータ３１の第１方向Ｒ１の最大回転速度を「ｎ１」、ポンプ駆動モータ３１の第２方向Ｒ２の最大回転速度を「ｎ２」、ポンプ駆動モータ３１の第１方向Ｒ１の駆動時間を「ｔ１」とすると、
上記第１ポンプＷＰ１の平均回転速度ＡＮｗｐ１は、

【数1】

上記第２ポンプＷＰ２の平均回転速度ＡＮｗｐ２は、

【数2】

となる。
また、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１と第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２との関係は、

【数3】

となる。

【0035】

また、上記数式（１）を数式（２）で除算すると、

【数4】

であり、上記数式（４）を数式（３）で除算すると、

【数5】

である。そして、この数式（５）から第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１を求めると、

【数6】

【数7】

【数8】

となる。

【0036】

このように求めた数式（８）の「ｔ１」を数式（１）に代入することで、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１を求めることができる。また、数式（８）の「ｔ１」と、このように求めた「ｎ１」を数式（３）に代入することで、第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２を求めることができる。これにより、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１及び第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１と、第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２及び第２方向Ｒ２の駆動時間Ｔ－ｔ１と、が設定でき、このようにモータ回転速度が動作するようにモータ回転速度指令を生成することができる。

【0037】

［第１ポンプ及び第２ポンプの動作例］
次に、第１ポンプ及び第２ポンプの動作例について、図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、第１ポンプＷＰ１の必要な流量が第２ポンプＷＰ２の必要な流量よりも多く、平均回転速度ＡＮｗｐ１が平均回転速度ＡＮｗｐ２よりも大きく設定された場合には、上述のようにモータ回転速度指令が計算されて、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１が第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２よりも大きく、かつ第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１が第２方向Ｒ２の駆動時間Ｔ－ｔ１よりも長く設定される。

【0038】

そして、このように設定されたモータ回転速度指令に従ってポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔが制御されると、第１ポンプＷＰ１は第１ワンウェイクラッチＦ１によって第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１かつ第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１で回転され、第２ポンプＷＰ２は第２ワンウェイクラッチＦ２によって第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２かつ第２方向Ｒ２の駆動時間ｔ２で回転される。つまり、ポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔに従って、回転方向が第１方向Ｒ１であれば第１ポンプＷＰ１がそれに追従して回転駆動され、回転方向が第２方向Ｒ２であれば第２ポンプＷＰ２がそれに追従して回転駆動され、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とが設定されたモータ回転速度Ｎｍｔに従って交互に回転駆動される。

【0039】

また、図４（ｂ）に示すように、第２ポンプＷＰ２の駆動が必要なく、第１ポンプＷＰ１で必要な流量を流す場合には、平均回転速度ＡＮｗｐ２が「０」に設定され、かつ平均回転速度ＡＮｗｐ１が必要な流量に応じて設定され、これに応じてモータ回転速度指令が計算されて、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１と第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１（ここでは１周期Ｔと同じ）とだけが設定される。

【0040】

そして、このように設定されたモータ回転速度指令に従ってポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔが制御されると、第１ポンプＷＰ１だけが第１ワンウェイクラッチＦ１によって第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１かつ第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１で回転され、第２ポンプＷＰ２は回転されずに停止されたままとなる。つまり、ポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔに従って、回転方向が第１方向Ｒ１だけに回転駆動され、第１ポンプＷＰ１がそれに追従して回転駆動され、つまりモータ回転速度Ｎｍｔに従って回転駆動される。

【0041】

最後に、図４（ｃ）に示すように、第２ポンプＷＰ２の必要な流量が第１ポンプＷＰ１の必要な流量よりも多く、平均回転速度ＡＮｗｐ２が平均回転速度ＡＮｗｐ１よりも大きく設定された場合には、上述のようにモータ回転速度指令が計算されて、第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２が第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１よりも大きく、かつ第２方向Ｒ２の駆動時間Ｔ－ｔ１が第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１よりも長く設定される。

【0042】

そして、同様に、設定されたモータ回転速度指令に従ってポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔが制御されると、第１ポンプＷＰ１は第１ワンウェイクラッチＦ１によって第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１かつ第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１で回転され、第２ポンプＷＰ２は第２ワンウェイクラッチＦ２によって第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２かつ第２方向Ｒ２の駆動時間ｔ２で回転される。つまり、ポンプ駆動モータ３１のモータ回転速度Ｎｍｔに従って、回転方向が第１方向Ｒ１であれば第１ポンプＷＰ１がそれに追従して回転駆動され、回転方向が第２方向Ｒ２であれば第２ポンプＷＰ２がそれに追従して回転駆動され、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とが設定されたモータ回転速度Ｎｍｔに従って交互に回転駆動される。

【0043】

＜第２の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第２の実施の形態について図５を用いて説明する。図５は第２の実施の形態に係るポンプ駆動システムを示す模式図である。本第２の実施の形態に係るポンプ駆動システム１３０は、上記第１の実施の形態に比して、第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２の配置を変更したものである。

【0044】

即ち、本第２の実施の形態に係るポンプ駆動システム１３０は、ポンプ駆動モータ３１に対して回転軸３２の軸方向一方側の外周に第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２が並んで配置されており、その第１ワンウェイクラッチＦ１を介して第１ポンプＷＰ１が接続され、第２ワンウェイクラッチＦ２を介して第２ポンプＷＰ２が接続されている。

【0045】

なお、これ以外の第２の実施の形態の構成、作用、及び効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

【0046】

＜第３の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第３の実施の形態について図６を用いて説明する。図６は、第３の実施の形態に係る第１ポンプの必要流量が第２ポンプの必要流量よりも多い場合におけるモータと第１ポンプと第２ポンプとの回転速度を示すタイムチャートである。

【0047】

上記第１の実施の形態においては、ポンプ駆動モータ３１の回転速度を三角波形により制御するものを説明したが、本第３の実施の形態においては、ポンプ駆動モータ３１の回転速度をデューティ制御により矩形状の波形により制御するものである。

【0048】

詳細には、第３の実施の形態においては、制御部５０は、図６に示すように、第１ポンプＷＰ１の駆動時間と第２ポンプＷＰ２の駆動時間とを１／２周期（Ｔ／２）で行い、第１ポンプＷＰ１の平均回転速度ＡＮｗｐ１と第２ポンプＷＰ２の平均回転速度ＡＮｗｐ２とに応じてモータの回転速度を計算する。

【0049】

つまり、上記第１ポンプＷＰ１の平均回転速度ＡＮｗｐ１は、

【数9】

であり、
上記第２ポンプＷＰ２の平均回転速度ＡＮｗｐ２は、

【数10】

であるので、これら数式（９）及び数式（１０）から、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１及び第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２を計算する。要するに、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１は平均回転速度ＡＮｗｐ１の２倍であり、第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２は平均回転速度ＡＮｗｐ２の２倍である。これにより、第１方向Ｒ１の最大回転速度ｎ１及び第１方向Ｒ１の駆動時間ｔ１と、第２方向Ｒ２の最大回転速度ｎ２及び第２方向Ｒ２の駆動時間Ｔ－ｔ１と、が設定でき、このようにモータ回転速度が動作するようにモータ回転速度指令を生成することができる。

【0050】

なお、これ以外の第３の実施の形態の構成、作用、及び効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

【0051】

＜第１乃至第３の実施の形態のまとめ＞
以上説明したように、本第１乃至第３の実施の形態に係るポンプ駆動システム３０，１３０によると、ポンプ駆動モータ３１により回転軸３２の第１方向Ｒ１と第２方向Ｒ２とに回転させることで、第１ワンウェイクラッチＦ１を介して第１ポンプＷＰ１を回転駆動でき、かつ第２ワンウェイクラッチＦ２を介して第２ポンプＷＰ２を回転駆動でき、つまり第１ポンプＷＰ１及び第２ポンプＷＰ２の回転を独立して制御することができる。また、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とのそれぞれに専用のポンプ駆動モータやドライバを設けることを不要にでき、つまり１つのポンプ駆動モータ３１により第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とを回転駆動できるので、ポンプ駆動システム３０，１３０並びに熱媒体循環システム１０の小型化やコストダウンを図ることができる。

【0052】

また、制御部５０がポンプ駆動モータ３１を制御して回転軸３２を第１方向Ｒ１と第２方向Ｒ２とに交互に回転させることで、第１ポンプの回転と第２ポンプの回転とを制御することを実現できる。

【0053】

また、ポンプ駆動システム３０，１３０によって、第３循環路１３に介在する第１ポンプＷＰ１と第４循環路１４に介在する第２ポンプＷＰ２との回転を制御することで、第３循環路１３における冷却水の流量と第４循環路１４における冷却水の流量とを制御することができる。

【0054】

そして、制御部５０が、１周期における第１ポンプＷＰ１の駆動時間ｔ１と、その駆動時間ｔ１における第１ポンプＷＰ１の最大回転速度ｎ１と、１周期における第２ポンプＷＰ２の駆動時間Ｔ－ｔ１と、その駆動時間Ｔ－ｔ１における第２ポンプＷＰ２の最大回転速度ｎ２と、を演算してポンプ駆動モータ３１を制御することで、第３循環路１３における冷却水の必要流量と、第４循環路１４における冷却水の必要流量と、をそれぞれ達成することができる。

【0055】

＜他の実施の形態の可能性＞
なお、以上説明した第１乃至第３の実施の形態においては、本ポンプ駆動システム３０を、冷却水を循環させる熱媒体循環システム１０に適用したものを説明したが、これに限らず、２つのポンプを別々に駆動することが求められるシステムであればどのようなものに用いても構わない。例えば自動変速機、ハイブリッド駆動装置、電気自動車用の電動駆動装置等で、油圧供給や潤滑油供給を行う油圧制御システムに用いても構わない。この場合、熱媒体の流体として油を使用することが一般的であるが、水や油に限らず、熱を運び得る流体であれば、どのような流体であっても構わない。

【0056】

また、第１乃至第３の実施の形態において、熱媒体循環システム１０では、ラジエータ３、ヒータ４、モータ５、バッテリ６に冷却水を循環させるものを説明したが、これらに限らず、例えばエバポレータ、熱交換機、電動アスクル、各種コンデンサ（高電圧電力回路用も含む）等、どのようなものを冷却したり暖機したりするものでも構わない。

【0057】

また、第１乃至第３の実施の形態においては、ポンプ駆動モータ３１を第１方向Ｒ１又は第２方向Ｒ２に回転させることで回転軸３２を第１方向Ｒ１又は第２方向Ｒ２に回転させるものを説明したが、これに限らず、例えばポンプ駆動モータ３１の回転を反転可能なギヤ機構等を用いて回転軸３２を第１方向Ｒ１又は第２方向Ｒ２に回転させるものでもよい。また、回転軸３２と第２ワンウェイクラッチＦ２との間にアイドラギヤを介在させて、回転軸３２の第１方向の回転を第１ポンプＷＰ１に第１方向の回転として伝達可能にすると共に、回転軸３２の第２方向の回転を反転して第２ポンプＷＰ２に第１方向の回転として伝達可能にしてもよい。この場合は、第１ワンウェイクラッチＦ１及び第２ワンウェイクラッチＦ２を同じワンウェイクラッチ、或いは少なくとも同方向の回転で駆動するワンウェイクラッチで構成でき、かつ第１ポンプＷＰ１及び第２ポンプＷＰ２も同じポンプ、或いは少なくとも同方向の回転で駆動するポンプで構成することができ、コストダウンを図ることができる。

【0058】

また、第１乃至第３の実施の形態においては、ポンプ駆動モータ３１の回転速度を制御する際に、各ポンプの平均回転速度から駆動時間と最大回転速度とを求めて回転速度指令とするものを説明したが、これに限らず、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とで必要流量が確保できれば、どのような計算方法であっても構わない。

【0059】

また、第１乃至第３の実施の形態においては、回転軸３２を第１方向Ｒ１と第２方向Ｒ２とに交互に回転させることで、第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とを時期的に同時に回転駆動するものを説明したが、例えば第１ポンプＷＰ１と第２ポンプＷＰ２とを同時に駆動する必要がないシステムでは、第１ポンプＷＰ１を回転駆動する時期と、第２ポンプＷＰ２を回転駆動する時期と、をすらして使用するものであってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１…車両／１０…熱媒体循環システム／１３…第３循環路（第１の循環路）／１４…第４循環路（第２の循環路）／３０…ポンプ駆動システム／３１…ポンプ駆動モータ（回転電機）／３２…回転軸（回転部材）／５０…制御部／Ｆ１…第１ワンウェイクラッチ／Ｆ２…第２ワンウェイクラッチ／Ｒ１…第１方向／Ｒ２…第２方向／ＷＰ１…第１ポンプ／ＷＰ２…第２ポンプ／ＡＮｗｐ１…第１ポンプの平均回転速度／ＡＮｗｐ２…第２ポンプの平均回転速度／ｎ１…第１ポンプの最大回転速度／ｎ２…第２ポンプの最大回転速度／ｔ１…第１ポンプの駆動時間／Ｔ－ｔ１…第２ポンプの駆動時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】