CN112555148B - 电动油泵的控制装置、电动油泵 - Google Patents

Abstract

一种电动油泵的控制装置、电动油泵，所述电动油泵的控制装置基于从上位装置输入的指令值，对包括马达及连结于马达的泵机构的电动油泵进行转速控制。所述控制装置包括：第一运算部，基于指令值与马达的转速的偏差，算出对马达输出的电流的第一占空值；第二运算部，基于马达的电流限制值与马达的电流值的偏差，算出对马达输出的电流的第二占空值；以及驱动电流决定部，对由第一运算部所算出的第一占空值、与由第二运算部所算出的第二占空值进行比较，选择较低的占空值来作为驱动马达的电流的占空值。

Description

电动油泵的控制装置、电动油泵

技术领域

本发明涉及一种电动油泵的控制装置、电动油泵。

背景技术

以往，在车辆的液压油或冷却油的供给中使用的电动油泵的控制装置中，已知有例如像专利文献1所公开的那样，根据油温来切换运行的控制装置。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第5834509号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，现有的控制装置中，为了实现基于油温的运行切换，必需油温传感器。因此，存在无法适用于不包括油温传感器的电动油泵的问题。

[解决问题的技术手段]

根据本发明的一个方案，提供一种控制装置，其基于从上位装置输入的指令值，对包括马达及连结于马达的泵机构的电动油泵进行转速控制。所述控制装置包括：第一运算部，基于所述指令值与所述马达的转速的偏差，算出对所述马达输出的电流的第一占空值；第二运算部，基于所述马达的电流限制值与所述马达的电流值的偏差，算出对所述马达输出的电流的第二占空值；以及驱动电流决定部，对由所述第一运算部所算出的第一占空值、与由所述第二运算部所算出的第二占空值进行比较，选择较低的所述占空值来作为驱动所述马达的电流的占空值。

[发明的效果]

根据本发明的一个方案，可提供一种电动油泵的控制装置，即使在不包括油温传感器的电动油泵中，也能够实现与油温的变化相应的适当的运行。

附图说明

图1是电动油泵的剖面图。

图2是电动油泵的控制装置的功能框图。

图3是表示电动油泵的运行的流程图。

图4是表示电动油泵的控制状态的说明图。

图5是表示电动油泵的控制状态的说明图。

图6是表示电动油泵的控制状态的说明图。

[符号的说明]

1：电动油泵

10：马达

43：控制装置

90：泵机构

101：第一运算部

102：第二运算部

103：驱动电流决定部

108：强制停止部

Di：第二占空值

Dr：第一占空值

HD：上位装置

i：电流值

Ifail：上限值

Imax：限制值

R：转速

Rc：指令值

具体实施方式

参照附图来说明本发明的一实施方式。

各图中，Z轴方向是将正侧设为上侧、负侧设为下侧的上下方向。各图中适当表示的中心轴J的轴方向与Z轴方向即上下方向平行。

以下的说明中，将与中心轴J的轴方向平行的方向简称作“轴方向”。而且，将以中心轴J为中心的径向简称作“径向”，将以中心轴J为中心的圆周方向简称作“圆周方向”。

本实施方式中，上侧相当于轴方向另一侧，下侧相当于轴方向其中一侧。另外，所谓上下方向、水平方向、上侧及下侧，是用于单纯地说明各部的相对位置关系的名称，实际的配置关系等也可为以这些名称所示的配置关系等以外的配置关系等。

本实施方式的电动油泵1例如搭载于车辆的驱动装置。即电动油泵1搭载于车辆。电动油泵1例如在车辆的驱动装置中，吸入在驱动装置的壳体内循环的冷却用的油并喷出。

如图1所示，电动油泵1包括马达10、控制基板40、壳体50及泵机构90。在本实施方式的情况下，壳体50在内部收容马达10、控制基板40及泵机构90。在壳体50中，作为马达壳体发挥功能的部分与作为基板壳体发挥功能的部分也可为独立的框体。

马达10具有转子20与定子30。转子20具有沿着顺上下方向延伸的中心轴J延伸的轴(shaft)21。

在转子20的轴21的上端部，固定有从轴方向观察呈环状的传感器磁铁(sensormagnet)22。轴21的下端部与泵机构90连接。定子30从径向外侧包围转子20。定子30的外周面固定于壳体50的内周面。定子30与控制基板40电连接。在本实施方式的情况下，马达10为三相马达。

控制基板40具有印刷基板41、旋转传感器42、控制装置43、外部连接端子44及连接器45。印刷基板41沿与轴方向正交的方向展开。旋转传感器42安装在印刷基板41的下表面。旋转传感器42例如为霍尔(Hall)集成电路(Integrated Circuit，IC)。旋转传感器42在上下方向上与传感器磁铁22相向，对轴21的旋转方向位置进行检测。

控制装置43对马达10进行驱动控制。控制装置43例如包括控制电路与驱动电路。控制电路基于从上位装置HD输入的转速指令值，来运算对马达10供给的驱动电流。驱动电路基于控制电路的运算结果，生成对作为三相马达的马达10供给的电流。

外部连接端子44从印刷基板41向连接器45延伸。连接器45设置在沿径向贯穿壳体50的贯穿孔内。外部连接端子44的径向外侧的端部位于连接器45内。外部连接端子44经由连接器45而与从上位装置HD延伸的电缆连接。控制基板40中，外部连接端子44与控制装置43连接。即，控制装置43与上位装置HD连接。

泵机构90位于马达10的下侧，通过马达10的动力受到驱动。泵机构90具有内转子(inner rotor)91、外转子(outer rotor)92、泵壳体93、吸入口96及喷出口97。泵机构90从吸入口96吸入油等流体，并从喷出口97喷出。

在本实施方式的情况下，泵机构90具有余摆线泵(trochoid pump)结构。内转子91及外转子92分别具有余摆线齿形。内转子91固定在轴21的下侧的端部。因此，本实施方式的电动油泵1中，马达10的转速与泵机构90的转速相同。电动油泵1也可为在马达10与泵机构90之间包括减速机构的构成。外转子92配置在内转子91的径向外侧。外转子92从径向外侧，遍及圆周方向的整周而包围内转子91。

泵壳体93在内部收容内转子91及外转子92。轴21贯穿泵壳体93的上表面而延伸至泵壳体93的内侧。吸入口96及喷出口97位于泵壳体93的下表面。吸入口96及喷出口97与位于内转子91和外转子92之间的空隙相连。

如图2所示，控制装置43包括第一运算部101、第二运算部102、驱动电流决定部103、驱动电路104、电流传感器105、减法器106、减法器107以及强制停止部108。控制装置43与上位装置HD和马达10连接。上位装置HD连接于控制装置43中的第一运算部101。马达10连接于控制装置43中的驱动电路104。

控制装置43连接于马达10的定子30。控制装置43对定子30的线圈输出驱动电流，使马达10旋转，由此来驱动泵机构90。图2中，驱动电路104与马达10是利用一条配线而连接，但马达10为三相马达，实际上，驱动电路104与马达10利用U相、V相、W相的各相的配线而连接。电流传感器105对应于连接驱动电路104与马达10的每条配线而配置。

第一运算部101基于从上位装置HD输入的转速的指令值Rc与马达10的转速R的偏差，来运算对马达10输出的电流的占空值。具体而言，控制装置43将由旋转传感器42所测量的马达10的转速R作为反馈(feedback)而输入至减法器106。减法器106将指令值Rc与转速R的偏差输出至第一运算部101。第一运算部101算出第一占空值Dr，所述第一占空值Dr用于对马达10进行反馈控制以使转速R与指令值Rc一致。

第二运算部102基于对马达10的电流值进行限制的限制值Imax与流经马达10的线圈的电流值的偏差，来运算对马达10输出的电流的占空值。具体而言，在驱动电路104与马达10之间，配置有电流传感器105。电流传感器105例如是使用分流(shunt)电阻的方式的电流传感器。

控制装置43将由电流传感器105所测量的电流值i作为反馈而输入至减法器107。减法器107将限制值Imax与电流值i的偏差输出至第二运算部102。第二运算部102算出第二占空值Di，所述第二占空值Di用于对马达10进行反馈控制以使电流值i与限制值Imax一致。

第一运算部101及第二运算部102的输出端子均连接于驱动电流决定部103。即，第一运算部101及第二运算部102相对于驱动电流决定部103而并联连接。

驱动电流决定部103的输出端子连接于驱动电路104。驱动电流决定部103对从第一运算部101输入至驱动电流决定部103的第一占空值Dr、与从第二运算部102输入至驱动电流决定部103的第二占空值Di进行比较。驱动电流决定部103选择第一占空值Dr与第二占空值Di中的较低的占空值，来作为驱动马达10的电流的占空值。驱动电流决定部103将所选择的占空值输出至驱动电路104。

驱动电路104包括：逆变器电路，生成对定子30的U相、V相、W相的线圈施加的驱动电流；以及信号生成电路，生成对逆变器电路供给的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。信号生成电路基于从驱动电流决定部103输入的占空值来生成PWM信号，并输出至逆变器电路。逆变器电路基于PWM信号来对电源电压进行调制，并将信号波输出至马达10。

以下，参照图3至图6来具体说明电动油泵1的运行。

图3是电动油泵1的运行流程图。

图4至图6是将电动油泵运行时的马达10的转速和线圈电流的变化与时间经过一同表示的图。图4表示油温高的情况。图5表示油温低的情况。图6表示电动油泵被强制停止的情况。

如图3所示，在步骤S1中，电源接通状态的电动油泵1等待来自上位装置HD的指令值输入。当从上位装置HD输入指令值Rc时，控制装置43并行地执行第一运算部101与第二运算部102对占空值的运算。

控制装置43在步骤S21中，通过旋转传感器42来获取马达10的转速R。在步骤S22中，减法器106将指令值Rc与转速R的偏差输出至第一运算部101。第一运算部101基于指令值Rc与转速R的偏差来计算第一占空值Dr。第一运算部101运算为了使转速R接近指令值Rc而对马达10输出的驱动电流的占空值。第一运算部101将所算出的第一占空值Dr输出至驱动电流决定部103。

控制装置43在步骤S31中，通过电流传感器105来获取对马达10输出的驱动电流的电流值。在步骤S32中，减法器107将限制值Imax与电流值i的偏差输出至第二运算部102。第二运算部102基于限制值Imax与电流值i的偏差来计算第二占空值Di。第二运算部102运算为了使电流值i接近限制值Imax而对马达10输出的驱动电流的占空值。第二运算部102将所算出的第二占空值Di输出至驱动电流决定部103。

此处，控制装置43在步骤S4中，将在步骤S31中获取的电流值i输入至强制停止部108。步骤S4是与步骤S32并行地执行。强制停止部108判断电流值i是否超过电流的上限值Ifail。若电流值i超过上限值Ifail，则强制停止部108使马达10停止。另一方面，若电流值i低于上限值Ifail，则强制停止部108不运行。

图6是表示通过强制停止部108来使马达10停止时的马达10的转速与线圈电流的变化的图。如图6所示，上限值Ifail是比限制值Imax大的值。上限值Ifail是在马达10的电流值i恒定超过上限值Ifail的情况下，马达10有可能发生破损的某值。另一方面，限制值Imax是能够使马达10安全运行的电流值i的最大值。

所谓通过强制停止部108来使马达10停止的情况，例如是指由于油温为极低温，因而油的粘度极高，从而因油的负荷而马达10不旋转的情况，或者是有异物侵入泵机构90，内转子91及外转子92无法旋转的情况。

控制装置43在接受指令值Rc的输入时，欲使驱动电流上升，以使马达10接近指令值Rc。在此过程中，若几乎无法转动马达10，则电流值i会急遽上升。根据电流值i的上升速度，也有可能来不及进行基于限制值Imax的电流反馈控制，从而导致马达10发生破损。因此，像本实施方式这样，通过包括强制停止部108，从而能够抑制因电流值i的急遽上升造成的马达10的破损。

控制装置43在步骤S5中，通过驱动电流决定部103来比较第一占空值Dr与第二占空值Di。

若第一占空值Dr小于第二占空值Di，则进行至步骤S6。即，将基于马达10的转速R而运算出的第一占空值Dr输入至驱动电路104，从驱动电路104对马达10供给电流。

另一方面，若第二占空值Di大于第一占空值Dr，则进行至步骤S7。此时，将基于马达10的电流值i而运算出的第二占空值Di输出至马达10。

步骤S6或步骤S7以后，返回步骤S21、步骤S31，重复运行。

以下，对油温不同时的运行的差异进行具体说明。

图4表示由电动油泵1所搬送的油的温度高的情况。

当电动油泵1的旋转运行开始时，马达10的转速R及电流值i均开始上升。在刚开始旋转后，转速R与指令值Rc之差、及电流值i与限制值Imax之差均大。因此，第一占空值Dr与第二占空值Di均为相对较大的值。

如图4所示，在第一占空值Dr与第二占空值Di为大致相同的值的情况下，在直至转速R大幅上升的时刻t1为止的期间，在步骤S5中，选择第一占空值Dr与第二占空值Di中的哪一个并不一定。无论选择第一占空值Dr与第二占空值Di中的哪个值，由于是大致相同的值，因此马达10的运行状态不会大幅变动。

另外，通过调整第一运算部101及第二运算部102的增益，在直至时刻t1为止的期间，既有可能必然选择第一占空值Dr，也有可能必然选择第二占空值Di。

当转速R上升了一定程度，与指令值Rc的偏差变小时，由第一运算部101所算出的第一占空值Dr变小。另一方面，在油温高的情况下，由于油的粘度低而对泵机构90的负荷小，因此马达10的电流值i维持大幅低于限制值Imax的状态。因此，由第二运算部102所算出的第二占空值Di几乎不从刚开始旋转后的值发生变化。

根据所述，在转速R接近指令值Rc的时刻t1以后，第一占空值Dr变得小于第二占空值Di，由驱动电流决定部103选择第一占空值Dr。由此，转速R的上升变得平缓，朝向指令值Rc收敛。电流值i的上升也伴随转速R的变化而变得平缓。当转速R达到指令值Rc时，电流值i维持为比限制值Imax低的固定值。

图5表示由电动油泵1所搬送的油的温度低的情况。

在油温低的情况下，油的粘度变高，因此对泵机构90的负荷变大，用于使马达10以指令值Rc的转速旋转的驱动电流变大。本实施方式的控制装置43以马达10的电流值i不超过限制值Imax的方式来控制马达10。

如图5所示，当电动油泵1的旋转运行开始时，马达10的转速R及电流值i均开始上升。刚开始旋转后的运行与图4所示的情况同样。

在油温低的情况下，与油温高的情况相比，电流值i容易上升，转速R难以上升。因此，在转速R接近指令值Rc之前，电流值i接近限制值Imax，由第二运算部102所算出的第二占空值Di变小。此时，转速R与指令值Rc之差尚大，因此由第一运算部101所算出的第一占空值Dr几乎不从刚开始旋转后的值发生变化。

根据所述，在电流值i接近限制值Imax的时刻t2以后，第二占空值Di变得小于第一占空值Dr，由驱动电流决定部103选择第二占空值Di。由此，电流值i的上升变得平缓，朝向限制值Imax收敛。转速R的上升也伴随电流值i的变化而变得平缓。当电流值i达到限制值Imax时，转速R维持为比指令值Rc低的固定值。转速R所收敛的值根据油温而变化，油温越低，则值变得越低。

但是，由于控制装置43的第二运算部102基于马达10的电流值i与限制值Imax的偏差来运算第二占空值Di，因此第二占空值Di必然为大于零的值。即，即使在无法使马达10以指令值Rc旋转的低温环境下，控制装置43也尽可能不使马达10停止。

如以上所说明的那样，根据本实施方式的控制装置43，由于选择转速控制与电流限制控制中的较低的占空值，因此在油温低而马达10的负荷过大的情况下，在电流值i接近限制值Imax的时间点切换为电流限制控制，而不会不合理地提高转速。因此，即使不测量油温，也能够根据马达10的状态来安全地运行。

在电流限制控制中，以能够使马达10安全运行的限制值Imax来驱动马达10，因此即使在低温环境下，也能够尽可能使马达10转动而使电动油泵1运行。

Claims (5)

1.一种电动油泵的控制装置，所述控制装置基于从上位装置输入的指令值，对包括马达及连结于所述马达的泵机构的电动油泵进行转速控制，所述电动油泵的控制装置包括：

第一运算部，基于所述指令值与所述马达的转速的偏差，算出对所述马达输出的电流的第一占空值；

第二运算部，基于所述马达的电流限制值与所述马达的电流值的偏差，算出对所述马达输出的电流的第二占空值，所述电流限制值是能够使所述马达安全运行的电流值的最大值；以及

驱动电流决定部，对由所述第一运算部所算出的第一占空值、与由所述第二运算部所算出的第二占空值进行比较，选择较低的占空值来作为驱动所述马达的电流的占空值。

2.根据权利要求1所述的电动油泵的控制装置，其中

所述第二占空值为大于零的值。

3.根据权利要求1所述的电动油泵的控制装置，包括：

强制停止部，当所述马达的电流值超过预定的电流上限值时，使所述马达停止，所述电流上限值是比所述电流限制值大的值。

4.根据权利要求2所述的电动油泵的控制装置，包括：

强制停止部，当所述马达的电流值超过预定的电流上限值时，使所述马达停止，所述电流上限值是比所述电流限制值大的值。

5.一种电动油泵，包括权利要求1所述的控制装置。

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