DE102013004971B4

DE102013004971B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe

Info

Publication number: DE102013004971B4
Application number: DE102013004971.7A
Authority: DE
Inventors: Naoki Okamoto
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: CN103321884A; JP6018390B2; US9915259B2; DE102013004971A1; CN103321884B; JP2013194654A; US20130251541A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8), die Betriebsöl zuführt, umfassend:- eine Referenzpumpencharakteristik-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Referenzpumpencharakteristik, die eine Beziehung zwischen einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl (Np) eines Motors (82) zum Antrieb der elektrischen Pumpe (8) ist, welche erforderlich sind, um eine vorbestimmte Pumpenleistung gemäß einer Temperatur des Betriebsöls zu erreichen,- eine Einstelleinrichtung eines angezeigten Stroms (Ip), die den erforderlichen Strom als angezeigten Strom (Ip) basierend auf der Referenzpumpencharakteristik gemäß einer erfassten Temperatur des Betriebsöls einstellt, und- eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung (5, 83), die eine Motordrehzahl (Nm) mit einer Drehzahl steuert/regelt, welche eine Pumpenleistung gleichhoch oder höher als die vorbestimmte Pumpenleistung als Zieldrehzahl (Na) sicherstellt, während ein Motorstrom (Im) durch ein Stromgrenzwert (IL) begrenzt ist, welcher auf einen größeren Wert als der angezeigte Strom (Ip) in einem Anfangsstadium eines Pumpenstarts gemäß einer Größe des angezeigten Stroms (Ip) eingestellt ist, und, wenn die Motordrehzahl höher als die erforderliche Drehzahl (Np) ist, die dem angezeigten Strom (Ip) nach einer Regelung in einen vorbestimmten Zustand durch die Steuerung/Regelung der Motordrehzahl (Nm) entspricht, den Motorstrom (Im) auf den angezeigten Strom (Ip) innerhalb eines Bereiches einstellt, in dem die Motordrehzahl (Nm) gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl (Np) aufrechterhalten wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe, welche Betriebsöl zu einem Antriebssystem oder ähnlichem eines Fahrzeugs bereitstellt.
Beschreibung des Standes der Technik
Für eine derartige elektrische Pumpe offenbart die japanische offengelegte (Kokai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2010 - 180 731 A eine Technik zum Steuern bzw. Regeln einer elektrischen Pumpe durch Einstellen von Zielwerten eines Stroms und einer Drehzahl eines Antriebsmotors auf Basis einer ermittelten Betriebsöltemperatur (Öltemperatur).
Falls gemäß der japanischen offengelegten (Kokai) Patentanmeldung Nr. JP 2010 - 180 731 A eine durch einen Öltemperatursensor ermittelte Öltemperatur in einem Betriebsbereich der Öltemperatur liegt, jedoch einen abnormalen Wert mit einer deutlichen Differenz von einer aktuellen Öltemperatur anzeigt, oder falls eine Reibung als Ölpumpencharakteristik aufgrund eines Verschleißes ansteigt, ist es schwierig, derartige Abnormalitäten zu erfassen und es ergibt sich das Problem, einer abnormalen Motorsteuerung/-regelung.
Die DE 10 2010 041 944 A1 betrifft Verfahren, Systeme und Geräte für ein sensorloses Steuern eines vektorgesteuerten Motorantriebssystem, welches einen elektrischen Motor beinhaltet, welcher benutzt wird, um eine Zusatz- bzw. Hilfsölpumpe zu treiben.
Die DE 101 62 973 A1 beschreibt eine Antriebssteuervorrichtung für eine Ölpumpe zum Antreiben einer elektrischen Ölpumpe, wobei eine vorbestimmte Betriebsspannung so zugeführt wird, dass die Last auf die elektrische Ölpumpe verringert wird. Die Antriebssteuervorrichtung detektiert einen hydraulischen Kupplungsdruck, der zu einer hydraulischen Steuervorrichtung für ein Automatikgetriebe geführt wird, und treibt die elektrische Ölpumpe so an, dass ein erforderlicher hydraulischer Druck aufrecht erhalten wird. In diesem Fall detektiert die Antriebssteuervorrichtung eine Öltemperatur der hydraulischen Steuervorrichtung für das Automatikgetriebe, steuert die Betriebsspannung der elektrischen Pumpe auf der Grundlage der Öltemperatur und führt die Betriebsspannung zu. Dadurch hält der von der elektrischen Ölpumpe zugeführte hydraulische Druck den für die hydraulische Steuerung des Automatikgetriebes erforderlichen hydraulischen Druck aufrecht und verhindert.
Die EP 2 428 706 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern eines sensorlosen Elektromotors, der eine elektrische Ölpumpe antreibt. Wenn dort in einem Fall, in dem eine Drehzahl des Motors von einem ersten Bereich abweicht, der zwischen einem ersten oberen Grenzwert und einem ersten unteren Grenzwert definiert ist, erzeugt ein Drehzahlbegrenzungsabschnitt ein Strombefehlssignal, das zur Steuerung der Drehzahl des Motors dient, um eine Abweichung der Drehzahl des Motors vom ersten Bereich zu unterdrücken. In einem Fall, in dem die Abweichung der Drehzahl des Motors vom ersten Bereich für vorbestimmte Zeit oder mehr andauert, legt der Drehzahlbegrenzungsabschnitt einen zweiten Bereich fest, der zwischen einem zweiten oberen Grenzwert und einem zweiten unteren Grenzwert definiert ist, die jeweils von dem ersten oberen Grenzwert und dem ersten unteren Grenzwert in einer Richtung verschoben sind, in der die Abweichung andauert.
Die JP 2010 - 035 281 A betrifft eine Motorsteuervorrichtung für eine elektrische Ölpumpe, die einen erforderlichen Öldruck oder eine Durchflussrate sicherstellen kann, selbst wenn eine Öltemperatur geändert wird. Die Motorsteuervorrichtung steuert den Antrieb eines bürstenlosen Motors, der die in einem Pumpenkreislauf angeordnete elektrische Ölpumpe antreibt. Ein von einer Host-AT-Steuervorrichtung eingegebener Steuerbefehlswert wird korrigiert, so dass der Auslassdruck der elektrischen Ölpumpe nicht geändert wird, selbst wenn eine Temperatur des abgelassenen Öls der elektrischen Ölpumpe geändert wird. Ein Steuerbefehlserzeugungsmittel der Motorsteuervorrichtung korrigiert einen Variationsbetrag einer Ausgabe, die durch eine Temperatur des bürstenlosen Motors verursacht wird, in Bezug auf den Steuerbefehlswert, der von der Host-AT-Steuervorrichtung eingegeben wird, und gibt nach der Korrektur einen Steuerbefehlswert aus .
Die JP 2009 - 185 915 A beschreibt eine Motorsteuervorrichtung für eine motorgetriebene Ölpumpe, die in der Lage ist, die Drehzahl und das Drehmoment eines Motors zu steuern, wie dies von der motorgetriebenen Ölpumpe gefordert wird, selbst wenn eine Öltemperatur geändert wird, und zwar in einem Fall, bei dem die Motordrehzahl oder das Drehmoment zur Steuerung des Motors verwendet werden. Ein verwendetes Hydraulikpumpensystem besteht aus dem bürstenlosen Motor zum Antreiben der motorgetriebenen Ölpumpe, einem Temperatursensor zum Erfassen einer Öltemperatur in einem Pumpenhydraulikkreis und einer Motorsteuereinrichtung mit einem Steuerbefehlserzeugungsmittel zum Ausgeben eines q-Achsen-Strombefehls an den bürstenlosen Motor. Das Steuerbefehlserzeugungsmittel steuert das Motordrehmoment des bürstenlosen Motors gemäß einem Motordrehmomentbefehlswert und Öltemperaturinformationen und beschränkt die Motordrehzahl des bürstenlosen Motors.
Die JP 2005 - 016 460 A offenbart ein Verfahren zum Steuern der Drehung eines Elektromotors, um ein Fluid mit einem erforderlichen Druck von einer elektrischen Flüssigkeitspumpe zu liefern, selbst wenn die Flüssigkeitstemperatur schwankt. Der Elektromotor wird angetrieben, indem ein Motorstrom auf einen bestimmten Wert geregelt wird. Während der Motor angetrieben wird, wird die Drehzahl des Motors erfasst und die Fördermenge der Flüssigkeitspumpe abgeleitet. Die Flüssigkeitstemperatur wird unter Verwendung der Beziehung zwischen der Auslassströmungsrate und dem Auslasshydraulikdruck der Flüssigkeitspumpe bei jedem Motorstrom und jeder Flüssigkeitstemperatur bestimmt. Ein Zielwert des Motorstroms zum Sicherstellen des erforderlichen Flüssigkeitsdrucks bei einer bestimmten Flüssigkeitstemperatur wird berechnet, und der Elektromotor wird angetrieben, indem der Motorstrom auf den Zielwert geregelt wird.
Es ist weiterhin schwierig, sowohl die Ansprechsicherheit als auch eine Reduzierung des Energieverbrauchs selbst in einem Fall sicherzustellen, bei dem der Öltemperatursensor und die Pumpencharakteristik normal sind.
Die vorliegende Erfindung ist auf die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme gerichtet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung/Regelung bzw. Regelung einer elektrischen Pumpe zu schaffen, welche eine erforderliche Pumpenleistung auch dann sicherstellt, wenn ein Öltemperatursensor und eine Pumpencharakteristik nicht im normalen Bereich arbeiten und sowohl eine Ansprechsicherheit als auch eine Reduzierung des Energieverbrauchs nicht nur unter abnormalen Betriebsbedingungen, sondern auch unter normalen Betriebsbedingungen sicherzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 6. Die Unteransprüche offenbar bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe, welche Betriebsöl zuführt, bereitgestellt, die folgende Komponenten umfasst:

eine Referenzpumpencharakteristik-Einstelleinrichtung zur Einstellung einer Referenzpumpencharakteristik, die eine Beziehung zwischen einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl eines Motors zum Antrieb der elektrischen Pumpe ist, welche erforderlich sind, um eine vorbestimmte Pumpenleistung gemäß einer Temperatur des Betriebsöls zu erreichen,
eine Einstelleinrichtung eines angezeigten Stroms, die den erforderlichen Strom als angezeigten Strom basierend auf der Referenzpumpencharakteristik gemäß einer erfassten Temperatur des Betriebsöls einstellt, und
eine Steuerung/Regelungseinrichtung, die eine Motordrehzahl mit einer Drehzahl steuert/regelt, welche eine Pumpenleistung gleichhoch oder höher als die vorbestimmte Pumpenleistung als Zieldrehzahl in einem Anfangsstadium eines Pumpenstarts sicherstellt und, wenn die Motordrehzahl höher als die erforderliche Drehzahl ist, die dem angezeigten Strom nach einer Einstellung in einen vorbestimmten Zustand durch die Steuerung/Regelung der Motordrehzahl entspricht, einen Motorstrom auf den angezeigten Strom innerhalb eines Bereiches einstellt, in dem die Motordrehzahl gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl aufrechterhalten wird.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe, welche Betriebsöl zuführt, bereitstellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

Einstellen einer Referenzpumpencharakteristik, welche eine Beziehung zwischen einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl eines Motors zum Antrieb der elektrischen Pumpe darstellt, welche zum Erreichen einer vorbestimmten Pumpenleistung gemäß einer Temperatur des Betriebsöls erforderlich ist,
Einstellen des erforderlichen Stroms als angezeigten Strom aus der Referenzpumpencharakteristik gemäß einer erfassten Temperatur des Betriebsöls, und

Steuern/Regeln einer Motordrehzahl mit einer Drehzahl, die eine gleichhohe oder höhere Pumpenleistung als die vorbestimmte Pumpenleistung als Zieldrehzahl in einem Anfangsstadium des Pumpenstarts sicherstellt, und wenn die Motordrehzahl höher als die erforderliche Drehzahl ist, die dem angezeigten Strom nach einem Einstellen in einen vorbestimmten Zustand durch die Steuerung/Regelung der Motordrehzahl entspricht, Steuern/Regeln des Motorstroms, der auf den angezeigten Strom innerhalb eines Bereichs eingestellt werden soll, in welchem die Motordrehzahl gleichhoch oder höherer als die erforderliche Drehzahl aufrechterhalten wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigt:

1 ein Antriebskraft-Übertragungssystem für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Pumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Steuerung-/Regelungsblockschaltbild für die elektrische Pumpe,
3 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Strom und einer Drehzahl eines Motors zum Antrieb einer Pumpe veranschaulicht, die das Erreichen einer vorbestimmten Pumpenleistung ermöglicht,
4 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung/Regelung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine graphische Darstellung eines Pumpenbetriebes, wenn ein elektrisches Pumpen Steuerung/Regelungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sich in einem normalen Betriebszustand befindet,
6 eine graphische Darstellung des Pumpenbetriebes, wenn eine durch einen hydraulischen Drucksensor erfasste Öltemperatur höher als eine aktuelle Öltemperatur in der Steuerung/Regelung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
7 eine graphische Darstellung des Pumpenbetriebs, wenn eine durch den hydraulischen Drucksensor erfasste Öltemperatur niedriger ist als eine aktuelle Öltemperatur der Steuerung/Regelung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
8 eine graphische Darstellung des Pumpenbetriebs, wenn eine Pumpencharakteristik eine Charakteristik eines Reibungsanstiegs aufgrund eines Verschleißes oder dergleichen der Pumpe in der Steuerung/Regelung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
9 ein Steuerung/Regelungsblockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
10 ein Ablaufdiagramm der Steuerung/Regelung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
11 ein Ablaufdiagramm der Betriebswerteinstellung in der Steuerung/Regelung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
12 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung/Regelung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
13 ein Ablaufdiagramm, das eine erste Hälfte einer Steuerung/Regelung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und
14 ein Ablaufdiagramm, das eine zweite Hälfte der Steuerung/Regelung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht..

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer elektrischen Pumpe beschrieben, welche Betriebsöl (Betriebsfluid) zur Schmierung und Kühlung eines kontinuierlichen variablen Getriebes eines Fahrzeuges fördert bzw. zuführt.
In 1 ist ein Motor (Verbrennungsmotor) 1 mit einem stufenlosen Automatikgetriebe 4 über einen Drehmomentwandler 2 und einem Rückwärts-/Vorwärts-Umschaltmechanismus 3 verbunden, der ein Start-Kupplungsmechanismus ist.
Der Rückwärts-A/orwärts-Umschaltmechanismus 3 schaltet zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs um und umfasst z. B.: einen Planetengetriebestrang, der mit einem Ringzahnrad, einem Ritzel und einem mit einer Motor-Ausgangswelle verbundenen Ritzelträger und einem Sonnenrad ausgebildet ist, das mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist; eine Rückwärtsbremse, die ein Getriebegehäuse am Ritzelträger fixiert; und eine Vorwärtskupplung, die die Getriebeeingangswelle und den Ritzelträger miteinander verbindet. Diese Rückwärtsbremse und Vorwärtskopplung werden durch eine Schaltfixierung mittels eines Hydraulikdrucks unter Verwendung eines mit dem stufenlosen Automatikgetriebe 4 gemeinsam verwendeten Hydrauliköls geschaltet.
Das stufenlose Automatikgetriebe 4 weist eine primäre Riemenscheibe 41, eine sekundäre Riemenscheibe 42 und einen V-Riemen 43 auf, der zwischen diese Riemenscheiben gespannt ist. Die Drehung der primären Riemenscheibe 41 wird auf die zweite Riemenscheibe 42 durch den V-Riemen 43 übertragen und eine Drehung der zweiten Riemenscheibe 42 wird auf Antriebsräder übertragen, um das Fahrzeug zum Fahren anzutreiben.
Während die Antriebskraft übertragen wird, werden eine bewegliche konische Platte der primären Riemenscheibe 41 und eine bewegliche konische Platte der sekundären Riemenscheibe 42 in einer Wellenrichtung bewegt, um den Radius der Kontaktposition mit dem V-Riemen 43 zu verändern, so dass es möglich ist, eine Getriebeübersetzung zwischen der primären Riemenscheibe 41 und der sekundären Riemenscheibe 42, d.h. ein Umdrehungsverhältnis, zu verändern.
Ein Getriebemechanismus 20, der diesen Rückwärts-A/orwärts-Umschaltmechanismus 3 und das stufenlose Automatikgetriebe 4 aufweist, wird folgendermaßen gesteuert/geregelt.
Eine CVT-Steuereinheit 5, die eine externe Einrichtung ist, berechnet ein Getriebe-Steuerung/Regelungssignal basierend auf verschiedenen Signalen des Fahrzeugs. Ein Druck-Einstellmechanismus 6, der das Getriebe- Steuerung/Regelungssignal empfängt, stellt einen Ausstoßdruck von einer mechanischen Pumpe 7 ein, die vom Motor durch jedes Teil des Getriebemechanismus 20 angetrieben wird, und führt den Druck jedem Teil zu.
Eine Passage zur Umgehung der mechanischen Pumpe 7 ist mit einer elektrischen Pumpe 8 versehen. Die elektrische Pumpe 8 wird basierend auf einem Steuerungs-/Regelungssignal von der CVT-Steuereinheit (CVTCU) 5 angetrieben, die als die externe Einrichtung dient, um einen Fixierungsruck bzw. Schaltruck beim Neustart nach einem Leerlaufstopp des Fahrzeugs zu mindern, oder jedes geschmierte Teil zu schmieren oder zu kühlen.
Zusätzlich kann, falls notwendig, der Ölauslasskanal am Auslass der elektrischen Pumpe 8 mit einem Rückschlagventil 9 versehen sein, welches einen Rückfluss von Betriebsöl in einem normalen Betriebszustand verhindert. Weiterhin kann, wie mit der gestrichelten Linie in 1 dargestellt, ein Ablassventil 10 vorgesehen sein, welches bei einem vorbestimmten Druck oder bei einem geringeren Druck geöffnet wird, um den Auslassdruck von der elektrischen Pumpe 8 auf einen vorbestimmten Druck oder einen geringeren Druck zu begrenzen.
Die 2 zeigt ein Steuerungs-/Regelungsblockdiagramm für die elektrische Pumpe.
Die CVTCU 5 empfängt ermittelte Signale (Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremse, Beschleunigung, Schaltstellung, Motordrehzahl, Batteriespannung etc.) von verschiedenen Sensoren des Fahrzeuges, sowie eine Temperatur des Betriebsöls (Öltemperatur), welche von einem Temperatursensor 11 gemessen wurde. Basierend auf der ermittelten Öltemperatur berechnet die CVTCU 5 einen Steuerwert (angezeigter Strom eines Antriebsmotors) korrespondierend zu dem hydraulischen Druck, welcher für die elektrische Pumpe 8 benötigt wird und gibt den angezeigten Strom als einen Steuerwert an die elektrische Pumpe 8 ab.
Die elektrische Pumpe 8 umfasst einen Pumpenhauptkörper 81, einen Motor 82, welcher den Pumpenhauptkörper 81 antreibt, und eine Motorantriebsschaltung, welche den Motor 82 antreibt.
Die Motorantriebsschaltung 83 ermittelt den Motorstrom Im (aktuellen Strom) und eine Motordrehzahl Nm (aktuelle Motordrehzahl: Pumpendrehzahl), um diese Werte zu der CVTCU 5 zu senden und treibt den Motor 82 basierend auf dem Befehlswert von der CVTCU 5 an, so dass sich die nachfolgend beschriebene Steuerung/Regelung gemäß der Erfindung ergibt.
Die CVTCU 5 und die Motorantriebsschaltung 83 weisen eine in internen Speichern gespeicherte Referenzpumpencharakteristik auf. Diese stellt eine Beziehung zwischen dem Strom und einer Drehzahl des Motors 82 dar, welche erforderlich ist, um eine vorbestimmte Pumpenleistung in Abhängigkeit von einer Temperatur des Betriebsöls, wie in 3 dargestellt, zu erreichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die CVTCU 5 und die Motorantriebsschaltung 83 nur den Wert für den Strom gespeichert haben können, welcher in Übereinstimmung mit der Temperatur erforderlich ist.
Die oben beschriebene vorbestimmte Pumpenleistung ist die Leistung, um einen erforderlichen Hydraulikdruck erreichen zu können.
Im Falle einer hohen Öltemperatur ist die Viskosität des Betriebsöls niedrig und die Leckagemenge des Betriebsöls von einer Innenseite der Pumpe zu einem mit Hydraulikdruck zu beaufschlagenden Teil (Kupplung) ist groß. Somit ist die Drehzahl des Motors, welche zur Sicherstellung eines Hydraulikdrucks erforderlich ist (erforderliche Drehzahl) höher, während der Motorstrom, welcher erforderlich ist, um den erforderlichen Hydraulikdruck sicherzustellen geringer ist, da der Drehwiderstand des Motors wegen der niedrigen Betriebsölviskosität niedriger ist.
Andererseits ist im Falle einer niedrigen Öltemperatur die Viskosität des Betriebsöls hoch und die Leckagemenge des Betriebsöls ist gering, was entgegengesetzt zu der oben beschriebenen Situation ist. Somit ist die erforderliche Drehzahl zur Sicherstellung eines erforderlichen Öldrucks niedriger, während der Motorstrom, welcher erforderlich ist, um den erforderlichen Hydraulikdruck sicherzustellen, höher ist, da der Drehwiderstand des Motors wegen der hohen Betriebsölviskosität größer ist.
Deshalb ist die Referenzpumpencharakteristik, welche geeignet ist, die vorbestimmte Pumpenleistung zu erzielen, eine Charakteristik, in welcher die erforderliche Drehzahl zusammen mit einem Anstieg des Motorstroms abnimmt.
Nachfolgend wird eine konventionelle Steuerung/Regelung basierend auf einem Wert, welcher von einem Öltemperatursensor ermittelt wurde, beschrieben. Die Steuerung/Regelung wird mit einem Strom, welcher von einer Referenzpumpencharakteristik (siehe beispielsweise 3) festgelegt ist, basierend auf einer Öltemperatur, welche durch einen Temperatursensor ermittelt wurde, als angezeigten Strom durchgeführt. In diesem Falle, bei dem eine ermittelte Öltemperatur einer aktuellen Öltemperatur entspricht, wird eine erforderliche Drehzahl der Referenzpumpencharakteristik erreicht und es wird eine vorbestimmte Pumpenleistung erreicht.
Jedoch in einem Fall, bei dem die ermittelte Öltemperatur höher als die aktuelle Öltemperatur ist, ist der angezeigte Strom, welcher von der Referenzpumpencharakteristik basierend auf der ermittelten Öltemperatur festgesetzt wurde, niedriger als der Strom, der welcher der aktuellen Öltemperatur entspricht. In diesem Fall ist eine Drehzahl des Motors niedriger als eine der aktuellen Öltemperatur entsprechenden Drehzahl, und somit kann die vorbestimmte Pumpenleistung nicht sichergestellt werden.
Andererseits ist in einem Fall, in welchem die ermittelte Öltemperatur niedriger als die aktuelle Öltemperatur ist, der angezeigte Strom höher als der Strom, welcher der aktuellen Öltemperatur entspricht. In diesem Fall ist eine Drehzahl höher als eine erforderliche Drehzahl, die der aktuellen Öltemperatur entspricht, und die vorbestimmte Pumpenleistung kann sichergestellt werden, aber ein Energieverbrauchsverlust nimmt aufgrund der höheren Drehzahl als die erforderliche Drehzahl zu.
Sogar in einem Fall, in welchem die Drehzahl innerhalb eines normalen Bereiches begrenzt ist, ist die Drehzahl in einem Bereich begrenzt, der niedriger als die charakteristische Linie der Referenzpumpe ist. Dies bewirkt einen Fall, in welchem die vorbestimmte Pumpenleistung nicht erreicht werden kann.
Das oben beschriebene Problem der konventionellen Steuerung/Regelung kann durch die nachfolgend beschriebene Steuerung/Regelung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung gelöst werden.
Nachfolgend wird ein Überblick der Basis-Steuerung/Regelung beschrieben, welche den folgenden Ausführungsbeispielen zugrunde liegt. In einem Anfangsstadium des Starts der elektrischen Pumpe 8 wird eine Steuerung/Regelung der Drehzahl mit einem Drehzahlwert durchgeführt, welcher es ermöglicht, eine gleichhohe oder höhere Pumpenleistung als die vorbestimmte Pumpenleistung zu erreichen, die mit der oben beschriebenen Referenzpumpencharakteristik bei einer beliebigen Öltemperatur in einem Betriebsöltemperaturbereich als Zieldrehzahl erreicht wird.
In einem Fall, in welchem eine Drehzahl des Motors mittels der oben beschriebenen Drehzahlsteuerung/-regelung in einem vorbestimmten Zustand, wie etwa einem stabilen Zustand, eingestellt ist und diese höher als eine erforderliche Drehzahl korrespondierend zu dem angezeigten Strom ist, wird der Motorstrom auf den angezeigten Strom so festgesetzt, dass die Drehzahl des Motors gleichhoch oder höherer als die erforderliche Drehzahl beibehalten wird. Mit anderen Worten, der Motorstrom Im nähert sich dem angezeigten Strom Ip in dem Maße an, dass die Drehzahl des Motors die erforderliche Drehzahl erfüllt.
Nachfolgend wird die Steuerung/Regelung gemäß jedem Ausführungsbeispiel erläutert.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels, welches eine Basis-Steuerung/Regelung veranschaulicht.
An einem Schritt S1 wird bestimmt, ob ein vorbestimmter Zustand nach dem Start der elektrischen Pumpe 8 unbefriedigend ist, oder nicht. Hierbei bedeutet die Erfüllung des vorbestimmten Zustands eine Einstellung auf einen vorbestimmten Zustand durch die nachfolgend beschriebene Steuerung/Regelung einer Drehzahl an einem Schritt S2. Da der vorbestimmte Zustand in einem Anfangsstadium des Pumpenstarts nicht erfüllt ist, ist die Bestimmung im Schritt S1 JA und der Ablauf geht zum Schritt S2 über. Beispielsweise kann eine Erfüllung der vorbestimmten Bedingung durch einen stabilen Zustand einer Drehzahl des Motors, einen Stopp des Verbrennungsmotors, einen stabilen Zustand des Pumpenabgabedrucks, dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem Start der Pumpe oder dergleichen bestimmt werden.
Am Schritt S2 wird eine Ziel- oder Soll-Drehzahl Na eingestellt, um sicherzustellen, dass eine sichere Pumpenleistung gleichhoch oder höher als eine vorbestimmte Leistung ist, welche durch die Referenzpumpencharakteristik gemäß 3 wiedergegeben wird. Weiterhin wird eine Feedback-Drehzahlsteuerung/-regelung durchgeführt, in welcher eine Motordrehzahl Nm auf die Zieldrehzahl Na eingestellt wird. Die Zieldrehzahl Na muss nur auf eine Drehzahl-Obergrenze in einem Drehzahlbereich eingestellt werden, welcher die Referenzpumpencharakteristik erfüllt, so dass zum Beispiel eine Pumpenleistung gleich oder größer als die vorbestimmte Pumpenleistung bei einer beliebigen Öltemperatur erreicht werden kann. Während der Drehzahlsteuerung/-regelung ist der Motorstrom Im auf einen derzeitigen Grenzwert IL oder darunter limitiert. Der derzeitige Grenzwert IL wird auf den oberen Grenzstrom in einem Motor-(Pumpen-)Betriebsbereich festgesetzt.
Wenn die Motordrehzahl Nm nach Durchführung der Drehzahlsteuerung/-regelung im Schritt S2 auf einen stabilen Zustand eingestellt ist, ist eine Bestimmung im Schritt S1 NEIN und der Ablauf geht zu einem Schritt S3 über.
Im Schritt S3 wird eine erforderliche Drehzahl Np aus dem von der CVTCU 5 ausgegeben angezeigten Strom Ip basierend auf der Referenzpumpencharakteristik berechnet. Hierbei gibt die CVTCU 5 einen Ausgangsstrom auf der Referenzpumpencharakteristik bei einer Öltemperatur, die durch den Öltemperatursensor 11 ermittelt wurde, als angezeigten Strom Ip aus. Die elektrische Pumpe 8 (Antriebsschaltung 83) berechnet eine Drehzahl auf der Basis der Referenzpumpencharakteristik beim angezeigten Strom Ip als erforderliche Drehzahl Np. Es ist anzumerken, dass die elektrische Pumpe 8 eine höhere Drehzahl als die erforderliche Drehzahl Np basierend auf der Referenzpumpencharakteristik als die erforderliche Drehzahl Np berechnen kann.
An einem Schritt S4 wird ermittelt, ob die Motordrehzahl Nm, welche durch die Antriebsschaltung 83 erfasst wurde, höher als die erforderliche Drehzahl Np ist. Wenn ermittelt wird, dass die Motordrehzahl Nm höher als die erforderliche Drehzahl Np ist, geht das Verfahren zu einem Schritt S5 über.
Im Schritt S5 wird bestimmt, ob der Motorstrom Im, welcher durch die elektrische Pumpe 8 (Antriebsschaltung 83) erfasst wurde, größer als der von der CVTCU 5 ausgegebene angezeigte Strom Ip ist.
Wenn im Schritt S5 ermittelt wird, dass der Motorstrom Im höher als der angezeigte Strom Ip ist, geht das Verfahren auf einen Schritt S6 über. Dabei wird ein Betriebswert bis auf einen vorbestimmten Wert verringert, um den Motorstrom Im zu verringern. Das heißt, der Motorstrom Im so eingestellt, dass er näher am angezeigten Strom Ip liegt.
Wenn auf diese Weise der Motorstrom Im kontinuierlich vermindert wird und somit der angezeigte Strom Ip oder darunter ist, während die Motordrehzahl Nm höher als die erforderliche Drehzahl Np beibehalten wird, ist die Ermittlung im Schritt S5 NEIN und der Ablauf geht auf einen Schritt S7 über.
Im Schritt S7 wird der Betriebswert bis auf einen vorbestimmten Wert erhöht, um den Motorstrom Im zu erhöhen. Wenn der erhöhte Motorstrom Im den angezeigten Strom Ip überschreitet, ist die Ermittlung im Schritt S5 wiederum JA und der Betriebs¬wert wird verringert. Eine derartige Wiederholung des Anstiegs und der Verringerung des Betriebswerts stellt den Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip ein. Es ist zu erwähnen, dass zur Begrenzung einer häufigen Wiederholung des Anstiegs und der Verminderung des Betriebswerts eine Hysterese in der Weise vorgesehen sein kann, in welcher im Bestimmungsschritt S5 ermittelt wird, ob der Motorstrom Im einen Wert überschreitet, der durch Addition eines vorbestimmten Wertes ΔI zum angezeigten Strom Ip in einem Fall erhalten wurde, in welchem der Motorstrom Im ansteigt.
Somit kann anstelle einer Steuerung/Regelung, bei welcher eine Ermittlung im Schritt S5 durchgeführt wurde und bei welcher der Betriebswert im Schritt S6 oder S7 erhöht oder verringert wurde, eine Steuerung/Regelung durchgeführt werden, bei welcher der Betriebswert gemäß einer Abweichung ΔI (= Ip - Im) zwischen dem angezeigten Strom Ip und dem Motorstrom Im, wie durch die gestrichelte Linie in 4 dargestellt, erhöht oder verringert wird, um den Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip einzustellen.
Wenn die Öltemperatur sich aufgrund des andauernden Pumpenbetriebes erhöht, um zu bewirken, dass sich der angezeigte Strom Ip vermindert, wird eine Steuerung/Regelung zur Einstellung des Motorstroms Im auf den verminderten Strom Ip wiederholt.
Andererseits ist in einem Fall, in welchem die Motordrehzahl Nm wegen einer Verringerung des Motorstroms Im im Schritt S6 abnimmt und bei welchem die Motordrehzahl Nm auf die erforderliche Drehzahl Np oder darunter zurückgeht, bevor der Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip zurückgeht, eine Bestimmung des Schritts S4 NEIN und der Ablauf geht auf einen Schritt S8 über.
Im Schritt S8 wird der Betriebswert bis auf einen vorbestimmten Wert erhöht, um den Motorstrom Im zu erhöhen. Wenn die Motordrehzahl Nm wegen des Anstiegs des Motorstroms Im ansteigt, ist die Bestimmung im Schritt S4 wiederum JA, worauf das Verfahren auf den Schritt S5 übergeht.
In einem Fall, in welchem der Motorstrom Im den angezeigten Strom Ip im Schritt S5 in ähnlicher Weise wie zum vorangegangenen Zeitpunkt überschreitet, wird der Betriebswert bis auf einen vorbestimmten Wert verringert, um den Motorstrom Im im Schritt S6 zu verringern. Wenn sich die Motordrehzahl Nm wegen der Verringerung des Motorstroms Im verringert und eine Bestimmung im Schritt S4 wiederum NEIN ist, wird der Betriebswert im Schritt S8 erhöht und die Motordrehzahl Nm erhöht sich. Eine derartige Wiederholung der Erhöhung und Verringerung des Betriebswertes stellt die Motordrehzahl Nm auf die erforderliche Drehzahl Np ein.
Auf diese Weise wird der Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip in einem Bereich eingestellt, in welchem die Motordrehzahl gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl Np beibehalten wird.
Wenn zwischenzeitlich die Öltemperatur im oben beschriebenen Zustand ansteigt, erhöht sich die erforderliche Drehzahl Np korrespondierend zu dem verringerten angezeigten Strom Ip, während sich die Motordrehzahl Nm wegen einer Verringerung der Betriebsölviskosität erhöht, und die Motordrehzahl Nm wird im Gleichgewicht zur angestiegenen erforderlichen Drehzahl Np eingestellt.
Weiterhin kann im Schritt S8 anstelle eines Anstiegs des Betriebswertes bis auf einen vorbestimmten Wert, der Betriebswert gemäß einer Abweichung ΔN (= Np - Nm) zwischen der erforderlichen Drehzahl Np und der Motordrehzahl Nm erhöht werden, um die Motordrehzahl Nm gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl Np aufrechtzuerhalten.
Andererseits ist die Entscheidung im Schritt S4 NEIN, falls die Motordrehzahl Nm geringer als die erforderliche Drehzahl Np ist, wenn die vorbestimmte Voraussetzung im Schritt S1 in einer solchen Weise erfüllt ist, dass die Motordrehzahl Nm durch die Drehzahlsteuerung/-regelung im Schritt S2 stabil ist. Dies ist ein Fall, bei welchem die mittels des Öltemperatursensors 11 ermittelte Öltemperatur, wie nachfolgend beschrieben, höher als eine aktuelle Öltemperatur ist, und die Motordrehzahl Nm nicht auf die erforderliche Drehzahl Np korrespondierend zum angezeigten Strom Ip in Übereinstimmung mit der ermittelten Öltemperatur erhöht werden muss.
Folglich geht das Verfahren auf einen Schritt S8 über und der Betriebswert erhöht sich, um zu bewirken, dass sich der Motorstrom Im durch Festsetzen des Stromgrenzwertes IL ähnlich dem im Schritt S2 erhöht, wobei der Motorstrom Im als Stromgrenzwert IL oder darunter beibehalten wird.
Wenn sich in diesem Fall der angezeigte Strom Ip zusammen mit einem nachfolgenden Anstieg der Öltemperatur verringert, nimmt der Motorstrom Im ebenso ab, so dass er sich an den verringerten angezeigten Strom Ip annähert und eingestellt wird.
Nachfolgend wird die obenstehende Steuerung/Regelung in unterschiedlichen Betriebszuständen beschrieben.
5 zeigt einen Zustand, in welchem sowohl der Öltemperatursensor als auch die Pumpencharakteristik normal sind. Wenn beispielsweise die aktuelle Öltemperatur eine mittlere Öltemperatur (eine mittlere Temperatur in einem Bereich zwischen einer niedrigen Temperatur und einer hohen Temperatur) ist, erfasst der Öltemperatursensor die mittlere Öltemperatur in einem normalen Bereich einschließlich einer Erfassungsabweichung, und die elektrische Pumpe 8 bewegt sich auf einer mittleren Temperaturkennlinie.
Bei der oben beschriebenen Drehzahlsteuerung/-regelung im Schritt S2 erreicht die Motordrehzahl Nm in einen Anfangsstadium der Pumpen-Steuerung/Regelung die Zieldrehzahl Na und in einem späteren Stadium der Steuerung/Regelung nach Erfüllung der vorbestimmten Voraussetzung, wird der Motorstrom Im auf den angezeigten Wert Ip eingestellt.
Mit einer derartigen Steuerung/Regelung kann in einem Anfangsstadium des Pumpenstarts durch Ausführen der Feedback-Regelung zuerst eine Anstiegsgeschwindigkeit der Motordrehzahl Nm durch Einstellen einer höheren Zieldrehzahl Na als die erforderliche Drehzahl Np, die dem angezeigten Strom entspricht, und somit ein Anstieg des Hydraulikdrucks beschleunigt werden, um das Ansprechverhalten so weit wie möglich zu verbessern und es kann eine Pumpenleistung erreicht werden, welche gleichhoch oder höher als eine vorbestimmte Pumpenleistung ist.
Nachfolgend kann der Energieverbrauch durch Verringerung des Motorstromes Im auf den angezeigten Strom Ip soweit als möglich reduziert werden, wodurch eine vorbestimmte Pumpenleistung sichergestellt wird.
Indessen wird in einem normalen Betriebszustand, nämlich in einem Stadium, in welchem der Öltemperatursensor 11 keine Veränderung detektiert, die Motordrehzahl Nm auf die erforderliche Drehzahl Np ungefähr zur selben Zeit eingestellt, wie der Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip eingestellt wird. Andererseits erreicht in einem Fall, in welchem die vom Öltemperatursensor 11 erfasste Öltemperatur eine Veränderung in Bezug auf die aktuelle Öltemperatur auf eine höhere Öltemperaturseite aufweist, die Motordrehzahl Nm die erforderliche Drehzahl Np, bevor der Motorstrom Im den angezeigten Wert Ip erreicht. Demgegenüber erreicht in einem Fall, in welchem eine erfasste Öltemperatur eine Veränderung in Bezug auf die aktuelle Öltemperatur zu einer niedrigeren Öltemperaturseite aufweist, der Motorstrom Im den angezeigten Strom Ip, bevor die Motordrehzahl Nm die erforderliche Drehzahl Np erreicht.
6 zeigt einen Zustand, in welchem die Öltemperatur aufgrund einer Abnormalität des Öltemperatursensors als hohe Öltemperatur erfasst wird, obwohl die aktuelle Öltemperatur eine niedrige Öltemperatur ist.
Bei der vorbeschriebenen Steuerung/Regelung wird in einem Anfangsstadium des Pumpenstarts im Schritt S2 der Motorstrom Im erhöht, um die Motordrehzahl Nm auf einer niedrigen Öltemperaturkennlinie auf eine Zieldrehzahl Na zu erhöhen, welche zu der aktuellen Öltemperatur korrespondiert. Der Motorstrom Im erreicht dann den Stromgrenzwert IL bevor die Zieldrehzahl Na erreicht wird und wird auf dem Stromgrenzwert IL aufrechterhalten.
In diesem Stadium erreicht die Motordrehzahl Nm nicht die Zieldrehzahl Na, wird jedoch auf einer Drehzahl gehalten, welche die erforderliche Drehzahl auf einer Niedrigöltemperaturkennlinie geringfügig überschreitet. Somit kann die erforderliche Pumpenleistung sichergestellt werden.
Zum Zeitpunkt der Erfüllung der vorbestimmten Bedingung im Schritt S1 nach der Steuerung/Regelung im Schritt S2 ist die Motordrehzahl Nm niedriger als die erforderliche Drehzahl Np (ungefähr gleich zur Zieldrehzahl Na), die zum angezeigten Strom Ip für die erfasste hohe Öltemperatur korrespondiert, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Folglich ist die Ermittlung im Schritt S4 NEIN und der Berechnungsablauf, bei dem der Motorstrom Im erhöht wird, wird im Schritt S8 ausgeführt. Da der Motorstrom Im schon den Stromgrenzwert IL erreicht, wird der Motorstrom Im auf dem Stromgrenzwert IL aufrechterhalten und die vorbestimmte Pumpenleistung kann aufrechterhalten werden.
7 ist das Gegenteil von 6 und veranschaulicht einen Zustand, in welchem die Öltemperatur aufgrund einer Abnormalität des Ölsensors 11 als niedrige Öltemperatur ermittelt wurde, obwohl die aktuelle Öltemperatur eine hohe Öltemperatur ist.
In diesem Fall bewegt sich in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung die Motordrehzahl Nm auf einer Hochöltemperaturkennlinie, welche zu der aktuellen Öltemperatur korrespondiert, und wird beim Motorstrom Im, welcher entsprechend erfassten niedrigen Öltemperatur geringer als der angezeigte Strom Ip ist, auf die Zieldrehzahl Na eingestellt und die vorbestimmte Pumpenleistung wird sichergestellt.
Andererseits ist die Motordrehzahl Nm (die ungefähr gleich der Zieldrehzahl Na ist) höher als die erforderliche Drehzahl Np, die für die erfasste niedrige Öltemperatur dem angezeigten Strom Ip entspricht, und der Motorstrom Im ist geringer als der angezeigte Strom Ip.
Folglich ist in einem späteren Stadium der Steuerung/Regelung die Ermittlung im Schritt S4 JA, während die Ermittlung im Schritt S5 NEIN ist, und der Ablauf geht auf den Schritt S7 über. Während hierbei der Betriebswert erhöht wird, wenn festgestellt wird, dass die Motordrehzahl Nm nicht die Zieldrehzahl Na erreicht, wird der Betriebswert nicht erhöht und auf dem derzeitigen Wert beibehalten, wenn ermittelt wird, dass die Motordrehzahl Nm die Zieldrehzahl Na erreicht. Somit wird der Motorstrom Im erhöht oder wird auf dem derzeitigen Wert belassen, und die vorbestimmte Pumpenleistung bleibt sichergestellt.
8 veranschaulicht einen Zustand, in welchem der Öltemperatursensor 11 normal arbeitet, wobei die aktuelle Öltemperatur eine mittlere bis hohe Temperatur ist, wobei die Pumpencharakteristik aufgrund des Verschleißes oder dergl. der elektrischen Pumpe 8 jedoch eine Kennlinie bzw. Charakteristik mit einer erhöhten Reibung ist.
Hierbei steigt in einem Fall, in welchem die Öltemperatur niedrig ist, der hydraulische Druck bei der gleichen Drehzahl wegen eines Anstiegs der Viskosität an und dadurch verringert sich die Motordrehzahl (Pumpendrehzahl), welche zum Beibehalten der vorbestimmten Leistung erforderlich ist. Andererseits hat ein Anstieg der Reibung wegen eines Verschleißes oder dergl. nichts mit einem Anstieg des hydraulischen Druckes tun, und um den erforderlichen Hydraulikdruck gemäß der aktuellen Öltemperatur beizubehalten, muss der Motorstrom ebenso wie ein Anstieg des Drehwiderstands erhöht werden.
In einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung bewegt sich die Motordrehzahl Nm zusammen mit einem Anstieg des Motorstroms Im auf einer Kennlinie ansteigender Reibung, und wenn die Motordrehzahl Nm in der Nähe der Zieldrehzahl Na eingestellt ist, erreicht der Motorstrom Im die Nähe bzw. das Niveau des Stromgrenzwerts IL.
Nach der oben beschriebenen Einstellung der Motordrehzahl Nm liegt der Motorstrom Im, wie oben beschrieben, in der Nähe des Stromgrenzwerts IL und überschreitet den angezeigten Strom Ip, und die Motordrehzahl Nm überschreitet ebenfalls die dem angezeigten Strom Ip entsprechende erforderliche Drehzahl Np.
Folglich verringert sich in einem späteren Stadium der Steuerung/Regelung der Motorstrom Im, so dass er in Richtung auf den angezeigten Strom Ip eingestellt wird (Schritte S4 und S5 → S6 in 4), aber der Motorstrom Im erhöht sich, wenn die Motordrehzahl Nm aufgrund einer Verringerung des Motorstroms Im die erforderliche Drehzahl Np oder darunter ist.
Folglich wird der Motorstrom Im in Richtung zum angezeigten Strom Ip eingestellt (verringert), während die Motordrehzahl Nm auf der erforderlichen Drehzahl Np oder darüber sichergestellt ist.
Das heißt, durch Erhöhen und Korrigieren des Motorstroms Im auf ein notwendiges und ausreichendes Maß gemäß der Reibungsanstiegscharakteristik der elektrischen Pumpe 8 kann die vorbestimmte Pumpenleistung sichergestellt werden.
Alternativ kann eine Konfiguration, in welcher der Motorstrom durch eine Steuerung/Regelung des Stromgrenzwerts näher an den angezeigten Strom gesteuert/geregelt wird, um nach einer Einstellung der Motordrehzahl Nm in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung variabel zu sein, bereitgestellt werden
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem der Stromgrenzwert variabel gesteuert/geregelt wird.
9 zeigt ein Steuerung/Regelungsblockschaltbild, in welchem die elektrische Pumpe (Antriebsschaltung 83) den Stromgrenzwert IL in Abhängigkeit von einer Fahranzeige (angezeigter Strom) von der CVTCU 5 variabel einstellt.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels, welches eine Basis-Steuerung/Regelung ähnlich zu 4 erläutert.
Schritte mit identischen Funktionen wie jene in 4 sind mit den gleichen Nummern versehen. Nachfolgend wird hauptsächlich der Unterschied zur Darstellung in 4 beschrieben. Nach dem Starten der elektrischen Pumpe 8 im Schritt S1 wird der Stromgrenzwert IL im Schritt S11 auf einen voreingestellten Wert IL0 gesetzt. Der Stromgrenzwert IL0 kann in ähnlicher Weise wie der Stromgrenzwert IL in 4 auf einen oberen Grenzstrom in einem Motor-(Pumpen-)Betriebsbereich eingestellt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Stromgrenzwert IL während der Steuerung/Regelung im Schritt S2 auf IL0 beibehalten, wird jedoch nach Erfüllung der vorbestimmten Bedingung im Schritt S1 variabel eingestellt.
Im Schritt S2 wird eine Feedback-Regelung auf die Zieldrehzahl Na mit einer Begrenzung durch den Stromgrenzwert IL0 durchgeführt.
In den Schritten S3 und S4 werden eine Berechnung der erforderlichen Drehzahl Np und eine Vergleichsbestimmung der Werte zwischen der Motordrehzahl Nm und der erforderlichen Drehzahl Np, wie in 4 beschrieben, durchgeführt.
Wenn im Schritt S4 ermittelt wird, dass die Motordrehzahl Nm größer als die erforderliche Drehzahl Np ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S12 über und es wird ermittelt, ob der Stromgrenzwert IL größer als der angezeigte Strom Ip ist.
Wenn ermittelt wurde, dass der Stromgrenzwert IL größer als der angezeigte Strom Ip ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S13 über und der Stromgrenzwert IL wird bis auf einen vorbestimmten Wert verringert.
Wenn sich der Motorstrom Im durch die Begrenzung durch den verringerten Stromgrenzwert IL verringert, um zu bewirken, dass sich der Stromgrenzwert IL auf den angezeigten Strom Ip verringert, ist die Ermittlung im Schritt S12 JA und der Ablauf geht zu einem Schritt S14 über und der Stromgrenzwert IL wird auf einem Stromwert (= angezeigter Strom lp) aufrechterhalten.
Auch in einem Fall, in welchem die Motordrehzahl Nm entsprechend dem angezeigten Strom Ip auf die erforderliche Drehzahl Np oder geringer verringert wird, bevor der Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip verringert wird, geht der Ablauf vom Schritt S4 auf einen Schritt S15 über und der Stromgrenzwert IL wird bis auf einen vorbestimmten Wert erhöht.
Die 11 zeigt ein Ablaufdiagramm der Einstellung eines Betriebswerts (einer Motorantriebsspannung) bei der oben beschriebenen Steuerung/Regelung des Motorstroms Im unter Verwendung des Stromgrenzwertes IL, welcher variabel gesteuert/geregelt wird. Das Ablaufdiagramm wird im Allgemeinen bei den dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen verwendet, wobei der Stromgrenzwert IL variabel gesteuert/geregelt wird.
In einem Schritt S51 wird ermittelt, ob der Stromgrenzwert IL größer als der Motorstrom Im ist.
Wenn der Stromgrenzwert IL größer als der Motorstrom Im ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S52 über und es wird eine Abweichung zwischen der Zieldrehzahl Na und der Motordrehzahl Nm verwendet. Das bedeutet, dass eine Einstellung des Motorstroms Im auf den angezeigten Strom Ip durch eine Begrenzung des Motorstroms Im durch den Stromgrenzwert IL nicht gestartet wird, bis sich der Stromgrenzwert IL auf den Motorstrom Im in der Verarbeitung im Schritt S13 von 10 verringert hat, und während dieses Zeitraums wird der Betriebswert (die Motorantriebsspannung) basierend auf einer Abweichung zwischen der Zieldrehzahl Na und der Motordrehzahl Nm (= Zieldrehzahl Na - Motordrehzahl Nm) eingestellt und ausgegeben, wie er ist.
Nachdem der Stromgrenzwert IL auf den Motorstrom Im oder darunter verringert wurde, geht der Ablauf auf den Schritt S53 über und der Betriebswert wird basierend auf einer Abweichung zwischen dem Stromgrenzwert IL und dem Motorstrom Im (= Stromgrenzwert IL - Motorstrom Im < 0) eingestellt. Somit wird der Betriebswert (integraler Betriebswert), der basierend auf der oben beschriebenen Abweichung der Drehzahlen vermindert und korrigiert wurde, berechnet und der Motorstrom Im wird durch den Stromgrenzwert IL begrenzt.
In einem Schritt S54 wird der integrale Betriebswert basierend auf der in den Schritten S52 oder S53 berechneten Abweichung berechnet.
In einem Schritt S55 werden weitere Betriebswerte, wie z. B. ein Betriebswert zur Proportionierung und ein Betriebswert zur Differenzierung, falls erforderlich berechnet.
In einem Schritt S56 wird ein Endbetriebswert (Ausgangsspannung V der Antriebsschaltung 83) unter Verwendung dieser auszugebenden Betriebswerte berechnet.
Die oben beschriebene Umschaltung der Abweichungen ermöglicht einen reibungslosen Übergang von der ursprünglichen Steuerung/Regelung, in welcher die Motordrehzahl Nm auf die Zieldrehzahl Na eingestellt wird, zu einer nachfolgenden Steuerung/Regelung, bei welcher der Motorstrom Im auf den angezeigten Strom Ip eingestellt wird, während der Motorstrom Ip dem Stromgrenzwert IL durch eine adäquate Rückmeldung nachgeführt wird
Nachfolgend werden Betriebsabläufe des vorliegenden Ausführungsbeispiels in den jeweiligen Betriebsbedingungen beschrieben, welche in den 5 bis 8 dargestellt sind.
Bei den Betriebsbedingungen gemäß 5 (sowohl der Öltemperatursensor als auch die Pumpencharakteristik sind normal) und gemäß 8 (der Öltemperatursensor ist normal und die Pumpe hat eine Reibungscharakteristik) wird der Stromgrenzwert IL von einem Wert in einen Anfangsstadium der Steuerung/Regelung (ILO, weißer Kreis in jeder Figur) auf einen Endeinstellpunkt (schwarzer Kreis in jeder Figur) verringert und der Motorstrom Im startet mit einem Einstellpunkt im Anfangsstadium der Steuerung/Regelung, folgt dem Stromgrenzwert IL und verringert sich auf einen Endeinstellpunkt (schwarzer Kreis in jeder Figur).
Bei der Betriebsbedingung gemäß 6 (die ermittelte Öltemperatur ist höher als die aktuelle Öltemperatur und ist abnormal) wird der Stromgrenzwert IL nicht verringert, sondern auf IL0 beibehalten, da die Motordrehzahl Nm geringer als die erforderliche Drehzahl Np ist, die zum angezeigten Strom Ip auch nach Abschluss der anfänglichen Steuerung/Regelung korrespondiert, und der Motorstrom Im wird auch auf dem Stromgrenzwert IL (= IL0) beibehalten.
Bei der Betriebsbedingung gemäß 7 (die ermittelte Öltemperatur ist geringer als die aktuelle Öltemperatur und ist abnormal) kann der Stromgrenzwert von einem Wert IL0 im Anfangsstadium der Steuerung/Regelung auf einen angezeigten Strom Ip in einen späteren Stadium der Steuerung/Regelung verringert werden, aber der Motorstrom Im wird auf einem Wert eines Einstellpunktes beibehalten, welcher geringer als der Stromgrenzwert IL im Anfangsstadium der Steuerung/Regelung ist.
Auf die oben beschriebene Weise wird in allen diesen Fällen, nachdem sich die Motordrehzahl auf eine Drehzahl verringert hat, die ein umgehendes Erreichen einer vorbestimmten Pumpenleistung in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung ermöglicht, um auf störende Betriebsumstände zu reagieren, der Motorstrom Im so weit wie möglich verringert, während die vorbestimmte Pumpenleistung in einem späteren Stadium der Steuerung/Regelung sichergestellt ist, um somit eine Energieverbrauchsreduzierung zu ermöglichen.
Wie im zweiten Ausführungsbeispiel (sowie den nachfolgend beschriebenen dritten und vierten Ausführungsbeispielen) kann durch Ausführen der Einstellung des Motorstroms Im auf den angezeigten Strom Ip durch die Strombegrenzung unter Verwendung des Stromgrenzwertes IL die Einstellung außerdem auf einfache Weise ohne eine Änderung des Steuerung/Regelungssystems ausgeführt werden.
Darüber hinaus können das erste und das zweite Ausführungsbeispiel (sowie ein nachfolgend beschriebenes viertes Ausführungsbeispiel) nur für abnormale Fälle verwendet werden, in welchen der Öltemperatursensor 11 einen Fehler aufweist, wie dies in 6 und 7 dargestellt ist, oder in welchem die Pumpencharakteristik eine Verschleiß- oder Reibungserhöhungscharakteristik ist. Selbst in einem derartigen abnormalen Fall kann die vorbestimmte Pumpenleistung sichergestellt werden, während die elektrische Pumpe 8 gesteuert/geregelt werden kann, wodurch sowohl eine hohe Ansprechbarkeit als auch eine Energieverbrauchsreduzierung erreicht werden können.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels (drittes Ausführungsbeispiel) der Steuerung/Regelung unter Verwendung des Stromgrenzwertes.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird auf einen Fall angewendet, bei welchem durch einen separaten Test bestätigt wurde, dass der Öltemperatursensor keinen Fehler aufweist und dass die Pumpencharakteristik normal ist (keine Reibungserhöhungscharakteristik).
Schritte mit identischen Funktionen, wie jene im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 10 sind mit gleichen Nummern versehen. Der Unterschied zur 10 wird nachfolgend im Wesentlichen beschrieben. Nach Ermittlung einer Nichterfüllung des vorbestimmten Zustands im Schritt S1 wird der Stromgrenzwert IL verändert und auf einen Wert IL1 korrespondierend zum Sollwert (angezeigter Strom Ip) im Schritt S21 eingestellt. Das heißt, in einem Fall, in welchem der Öltemperatursensor und die Pumpencharakteristik normal sind, kann ein oberer Grenzwert des Motorstroms Im zur Sicherung einer günstigen Ansprechbarkeit vorab durch den angezeigten Strom Ip geschätzt werden, der in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung zur Öltemperatur korrespondiert. Somit wird der Stromgrenzwert IL auf einen dem oberen Grenzwert annährend gleichen Wert eingestellt und wird auf einen größeren Wert eingestellt, wenn der angezeigte Strom Ip höher ist.
Im Schritt S2 wird eine Drehzahlsteuerung/-regelung durchgeführt, bei welcher die Motordrehzahl Nm auf die Zieldrehzahl Na eingestellt wird, und der Motorstrom Im wird durch den Stromgrenzwert IL (= IL1) begrenzt, welcher, wie oben beschrieben, variiert und eingestellt wurde.
Auf diese Weise ist es durch Begrenzen des Motorstroms Im durch den Stromgrenzwert IL, welcher auf einen Grenzwert eingestellt wurde, der zur Sicherstellung des Ansprechverhaltens durch den angezeigten Strom Lp erforderlich ist, möglich, den exzessiven Motorstrom Im selbst in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung zu begrenzen und den Energieverbrauch weiter zu reduzieren.
Der Stromgrenzwert IL (= IL1) im Anfangsstadium der Steuerung/Regelung, welcher in oben beschriebener Weise festgelegt wurde, wird auf den angezeigten Strom Ip eingestellt, während die Motordrehzahl Nm in einem nachfolgenden Stadium der Steuerung/Regelung auf der erforderlichen Drehzahl Np oder darüber beibehalten wird, und der Motorstrom Im folgt dem Stromgrenzwert IL und wird auf den angezeigten Strom Ip eingestellt.
Wenn die Motordrehzahl Nm geringer als die erforderliche Drehzahl Np ist, wird der Stromgrenzwert IL ferner im Schritt S22 bis auf einen vorbestimmten Wert erhöht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Schritt S23 ermittelt, ob der erhöhte Stromgrenzwert IL ein Wärmewiderstandsgrenzwert ILH oder höher ist. Hierbei wird der Wärmewiderstandsgrenzwert ILH als oberer Grenzwert des Motorstroms Im festgesetzt, welcher den Wärmewiderstand in einem normalen Betriebszustand der elektrischen Pumpe 8 erfüllt und geringer als der Wert IL0 ist, welcher zu dem oben genannten Stromgrenzwert korrespondiert.
Wenn eine Ermittlung im Schritt S23 JA ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S24 über und der Stromgrenzwert IL wird dem Wärmewiderstands-Grenzwert ILH gleichgesetzt. Dies bedeutet, in einem Fall, in welchem der Stromgrenzwert IL zur Sicherstellung einer erforderlichen Pumpenleistung mit der Motordrehzahl Nm als erforderlicher Drehzahl Np oder darüber den Wärmewiderstandsgrenzwert ILH erreicht oder höher ist, wird der Stromgrenzwert IL begrenzt, um eine Sicherung des Wärmewiderstands der elektrischen Pumpe 8 zu priorisieren.
Dies führt zu einer Verbesserung einer Funktionsweise zur Begrenzung einer Beschädigung durch eine Wärmeentwicklung der elektrischen Pumpe 8.
13 und 14 zeigen Ablaufdiagramme eines weiteren Ausführungsbeispiels (viertes Ausführungsbeispiel) einer Steuerung/Regelung unter Verwendung des Stromgrenzwerts.
Schritte mit identischen Funktionen wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 12 sind mit gleichen Zahlen bezeichnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in einem Anfangsstadium der Steuerung/Regelung, welche in 13 dargestellt ist, der Stromgrenzwert IL in zwei Stufen gemäß einem Zeitablauf nach dem Start der Pumpe eingestellt. Eine späteres Stadium der in 14 dargestellten Steuerung/Regelung ist ähnlich dem des dritten Ausführungsbeispiels.
Nach einer Ermittlung der Nichterfüllung des vorbestimmten Zustands im Schritt S1 wird in einem Schritt S31 ermittelt, ob eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist.
Vor Ablauf der vorbestimmten Zeit geht der Ablauf auf einen Schritt S32 über und der Stromgrenzwert IL wird auf einen Wert ILR eingestellt, um eine hohe Ansprechempfindlichkeit sicherstellen zu können.
Das heißt, zur Sicherstellung einer hohen Ansprechempfindlichkeit als Motorstromcharakteristik muss ein ansteigender Stromwert größer sein, um die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl Nm des Motors zu beschleunigen. Somit wird in einer vorbestimmten Zeit nach dem Starten der Pumpe der Stromgrenzwert IL auf den größeren Wert ILR eingestellt, um eine Begrenzung des Motorstroms Im soweit als möglich zu erleichtern. Beispielsweise kann ILR auf einen Wert eingestellt werden, welcher größer als IL0 ist, welcher zum oberen Grenzstrom in einem normalen Pumparbeitsbereich korrespondiert.
Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit nach dem Starten der Pumpe und einem Anstieg der Pumpendrehzahl Nm auf einen vorbestimmten Wert oder darüber geht der Ablauf auf einen Schritt S33 über.
Im Schritt S33 wird der Stromgrenzwert IL umgeschaltet und auf ILS (< ILR) eingestellt, um eine Beibehaltung der Motordrehzahl Nm gleichhoch oder höher als eine vorbestimmte Drehzahl sicherzustellen und um die Pumpleistung sogar zu einem Zeitpunkt eines Hochlastbetriebs der Pumpe (zu einem Zeitpunkt einer niedrigen Öltemperatur, zu einem Zeitpunkt einer Reibungserhöhungscharakteristik oder dergl.) sicherzustellen.
Im Schritt S2 wird eine Drehzahlsteuerung/-regelung unter Verwendung der Zieldrehzahl Na durchgeführt, während der Motorstrom Im durch den Stromgrenzwert IL begrenzt ist, welcher, wie oben beschrieben, gemäß dem Ablauf der Zeit umgeschaltet und eingestellt wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine hohe Ansprechempfindlichkeit sicherzustellen und sogar im Anfangsstadium der Steuerung/Regelung den Energieverbrauch zu reduzieren.
Obwohl die oben stehenden Ausführungsbeispiele im Hinblick auf eine Anwendung bei einer Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Getriebedruckes beschrieben wurden, können die Ausführungsbeispiele auch für eine Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe zur Anwendung gelangen, welche zur Kühlung eines Antriebsmotors eines Hybridfahrzeuges oder eines Inverters oder ähnlichem verwendet wird, wobei ähnliche positive Effekte erzielt werden können.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe zur Zuführung von Betriebsöl zu einem Antriebssystem oder ähnlichem eines Fahrzeuges ist vorgesehen, eine Steuerung/Regelung, welche sowohl hinsichtlich des Ansprechverhaltens als auch einer Reduzierung des Energieverbrauchs befriedigend ist, auch in einem Fall durchzuführen, in welchem ein Öltemperatursensor und eine Pumpencharakteristik abnormal sind. Nach dem Start der elektrischen Pumpe wird eine Regelung durchgeführt, in welcher eine Drehzahl Nm eines Antriebsmotors auf eine Zieldrehzahl Na festgesetzt wird, welche die vorbestimmte Leistung erfüllt. Nach Erfüllen einer vorbestimmten Bedingung, in welcher die Motordrehzahl Nm sich in einem stabilen Zustand befindet, wird der Motorstrom Im auf einen angezeigten Strom Ip eingestellt, und zwar innerhalb eines Bereichs, welcher gleich oder geringer ist, als ein Stromgrenzwert IL, während die Motordrehzahl Nm gleich oder größer als eine erforderliche Drehzahl Np, korrespondierend zu dem angezeigten Strom Ip, beibehalten wird.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8), die Betriebsöl zuführt, umfassend: - eine Referenzpumpencharakteristik-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Referenzpumpencharakteristik, die eine Beziehung zwischen einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl (Np) eines Motors (82) zum Antrieb der elektrischen Pumpe (8) ist, welche erforderlich sind, um eine vorbestimmte Pumpenleistung gemäß einer Temperatur des Betriebsöls zu erreichen, - eine Einstelleinrichtung eines angezeigten Stroms (Ip), die den erforderlichen Strom als angezeigten Strom (Ip) basierend auf der Referenzpumpencharakteristik gemäß einer erfassten Temperatur des Betriebsöls einstellt, und - eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung (5, 83), die eine Motordrehzahl (Nm) mit einer Drehzahl steuert/regelt, welche eine Pumpenleistung gleichhoch oder höher als die vorbestimmte Pumpenleistung als Zieldrehzahl (Na) sicherstellt, während ein Motorstrom (Im) durch ein Stromgrenzwert (IL) begrenzt ist, welcher auf einen größeren Wert als der angezeigte Strom (Ip) in einem Anfangsstadium eines Pumpenstarts gemäß einer Größe des angezeigten Stroms (Ip) eingestellt ist, und, wenn die Motordrehzahl höher als die erforderliche Drehzahl (Np) ist, die dem angezeigten Strom (Ip) nach einer Regelung in einen vorbestimmten Zustand durch die Steuerung/Regelung der Motordrehzahl (Nm) entspricht, den Motorstrom (Im) auf den angezeigten Strom (Ip) innerhalb eines Bereiches einstellt, in dem die Motordrehzahl (Nm) gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl (Np) aufrechterhalten wird.
Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-/Regelungseinrichtung (5, 83) die Zieldrehzahl (Na) auf eine Drehzahl einstellt, welche in einem Betriebsbereich der elektrischen Pumpe (8) eine obere Leistungsobergrenze erfüllt.
Vorrichtung zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-/Regelungseinrichtung (5, 83) die Einstellung des Motorstroms (Im) auf den angezeigten Strom (Ip) durch Veränderung des Stromgrenzwerts so ausführt, dass dieser auf den angezeigten Strom (Ip) eingestellt ist.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8), die Betriebsöl zuführt, das folgende Schritte umfasst: - Einstellen einer Referenzpumpencharakteristik, welche eine Beziehung zwischen einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl (Np) eines Motors zum Antrieb der elektrischen Pumpe (8) darstellt, welche zum Erreichen einer vorbestimmten Pumpenleistung gemäß einer Temperatur des Betriebsöls erforderlich ist; - Einstellen des erforderlichen Stroms als angezeigten Strom (Ip) basierend auf der Referenzpumpencharakteristik gemäß einer erfassten Temperatur des Betriebsöls, und - Steuern/Regeln einer Motordrehzahl (Nm) mit einer Drehzahl, die eine gleichhohe oder höhere Pumpenleistung als die vorbestimmte Pumpenleistung als Zieldrehzahl (Na) in einem Anfangsstadium des Pumpenstarts sicherstellt, während ein Motorstrom (Im) durch ein Stromgrenzwert (IL) begrenzt wird, welcher auf einen größeren Wert als der angezeigte Strom (Ip) in einem Anfangsstadium eines Pumpenstarts gemäß einer Größe des angezeigten Stroms (Ip) eingestellt ist, und, wenn die Motordrehzahl höher als die erforderliche Drehzahl (Np) ist, die dem angezeigten Strom (Ip) nach einer Regelung in einen vorbestimmten Zustand durch die Steuerung/Regelung der Motordrehzahl (Nm) entspricht, Steuern/Regeln des Motorstroms (Im), der auf den angezeigten Strom (Ip) innerhalb eines Bereiches eingestellt werden soll, in welchem die Motordrehzahl (Nm) gleichhoch oder höher als die erforderliche Drehzahl (Np) aufrechterhalten wird.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8) nach Anspruch 4, wobei bei der Steuerung/Regelung der Motordrehzahl (Nm) und des Motorstroms (Im) die Zieldrehzahl (Na) auf eine Drehzahl eingestellt wird, welche eine Leistungsobergrenze in einem Betriebsbereich der elektrischen Pumpe (8) erfüllt.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer elektrischen Pumpe (8) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Steuerung/Regelung der Motordrehzahl (Nm) und des Motorstroms (Im) die Einstellung des Motorstroms (Im) auf den angezeigten Strom (Ip) durch Veränderung des Stromgrenzwertes durchgeführt wird, um auf den angezeigten Strom (Ip) eingestellt zu werden.