JP2006161851A - 油圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動オイルポンプの駆動トルクを作動油の油温に応じて設定する油圧供給装置を提供する。
【解決手段】 ハイブリッド車両１を走行させる駆動源（エンジン２およびモータジェネレータ４）と、この駆動源により駆動される機械式オイルポンプ２０と、１２Ｖバッテリ２４により駆動される電気モータ２２と、この電気モータ２２により駆動される電動オイルポンプ２１と、機械式オイルポンプ２０および電動オイルポンプ２１から供給される作動油により変速比を設定して、駆動源の回転駆動力を変速して車輪８に伝達する自動変速機構７と、作動油の油温を検出する油温センサ４２と、出力すべきポンプ駆動トルクをトルク指令値として電気モータ２２に指令してこの電気モータ２２を作動させるコントロールユニット１５とから構成された油圧供給装置３０において、コントロールユニット１５が油温センサ４２により検出された油温に応じてトルク指令値を決定するように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両等に用いられ、エンジン停止時に電動オイルポンプにより変速機構等に作動油を供給する油圧供給装置に関する。

燃費の向上や排気ガスの低減による環境対策のために、エンジンと発電可能なモータ（モータジェネレータ）とが組み合わされた駆動源により走行可能なハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両は、停車時にエンジンを停止するいわゆるアイドル停止制御を行うが、エンジンが停止すると、このエンジンにより変速機構等に作動油を供給する機械式オイルポンプも停止してしまうため、アイドル停止制御が行われるときだけバッテリにより駆動される電気モータにより駆動されて作動油を供給する電動オイルポンプが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３０７２７１号公報

この電動オイルポンプは電気モータにより駆動されるため、電動オイルポンプから吐出される作動油の油圧は、電気モータのポンプ駆動トルクを制御することにより行われる。しかしながら、電動オイルポンプから吐出される作動油の油圧は、作動油の粘度に依存するため、作動油の油温によりその粘度が変化すると、電動オイルポンプから適切な油圧を得ることができないという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、電動オイルポンプを駆動する電気モータのポンプ駆動トルクを作動油の油温に応じて決定する油圧供給装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る油圧供給装置は、車両（例えば、実施形態におけるハイブリッド車両１）を走行させる駆動源（例えば、実施形態におけるエンジン２およびモータジェネレータ４）と、この駆動源により駆動される機械式オイルポンプと、バッテリ（例えば、実施形態における１２Ｖバッテリ２４）により駆動される電気モータと、この電気モータにより駆動される電動オイルポンプと、機械式オイルポンプおよび電動オイルポンプから供給される作動油により変速比を設定して、駆動源の回転駆動力を変速して車輪に伝達する変速機構（例えば、実施形態における自動変速機構７）と、作動油の油温を検出する油温センサと、出力すべきポンプ駆動トルクをトルク指令値として電気モータに指令してこの電気モータを作動させるコントロールユニットとから構成されるものであり、コントロールユニットが、油温センサにより検出された油温に応じてトルク指令値を決定するように構成される。

このような本発明に係る油圧供給装置において、コントロールユニットが、電気モータを起動する前に検出した油温に応じてトルク指令値を決定するように構成されることが好ましい。

なお、このような本発明に係る油圧供給装置において、電気モータは三相ブラシレスセンサレスモータで構成されることが好ましい。

本発明に係る油圧供給装置を以上のように構成すると、電気モータが作動油の油温に応じて適切なポンプ駆動トルクを出力するように作動するため、電動オイルポンプから適切な油圧を供給することができる。このとき、電気モータを起動する前の作動油の油温により電気モータへのトルク指令値を決定することにより、簡単な構成で最適な油圧を電動オイルポンプが供給することができる。

なお、このような本発明に係る油圧供給装置は、電気モータを三相ブラシレスセンサレスモータで構成することにより、省エネルギーとすることができ、また、安価に製造することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る油圧供給装置を有したハイブリッド車両の走行駆動系の構成を、図１を参照して説明する。

このハイブリッド車両１は、駆動源として直列に繋がって配設されたエンジン２および発電可能なモータ（「モータジェネレータ」と称する）４を有し、この駆動源に繋がってロックアップクラッチ５を備えたトルクコンバータ６と、自動変速機構７とが配設され、自動変速機構７の出力軸が車輪８に繋がっている。このため、エンジン２およびモータジェネレータ４からの駆動力が択一的に若しくは一緒にロックアップクラッチ５付きのトルクコンバータ６および自動変速機構７を介して変速されて車輪８に伝達され、ハイブリッド車両１が走行駆動される。

また、走行中にアクセルペダル９の踏み込みが解放されて減速走行（コースティング走行）するときに、車輪８からの駆動力が自動変速機構７およびロックアップクラッチ５付きのトルクコンバータ６を介して駆動源に伝達されるが、このとき、エンジン２によりエンジンブレーキ作用（エンジンフリクショントルクに基づく制動作用）が生じるとともにモータジェネレータ４を駆動して発電（エネルギー回生）を行う。

エンジン２は多気筒レシプロタイプエンジンであり、各気筒に対する燃料噴射制御および噴射燃料の点火制御を行うとともに各気筒の吸排気バルブを閉止させて休筒状態とさせるバルブ作動制御を行うことができるエンジン運転制御装置３を備えている。このエンジン運転制御装置３は、後述するコントロールユニット（ＥＣＵ）１５によりその作動が制御され、所定の運転条件下において、エンジン２の自動停止始動制御（いわゆる、アイドル停止制御）が行われたり、一部若しくは全部の気筒の吸排気バルブを閉止状態とする休筒制御が行われたりする。

トルクコンバータ６は、ロックアップクラッチ５によりその入出力部材（ポンプ部材とタービン部材）間を係脱することが可能であり、ロックアップクラッチ５を解放した状態では駆動源（エンジン２およびモータジェネレータ４）と自動変速機構７との間でトルクコンバータ６を介して回転駆動力の伝達が行われる。一方、ロックアップクラッチ５を係合させると、駆動源（モータジェネレータ４の出力軸）と自動変速機構７の入力軸とがトルクコンバータ６をバイパスして直結される。このロックアップクラッチ５の係脱制御は油圧制御バルブ（ＨＣＶ）１２により行われるが、油圧制御バルブ１２はコントロールユニット１５により作動制御される。すなわち、コントロールユニット１５によりロックアップクラッチ５の係脱制御が行われる。

自動変速機構７は、複数の変速ギヤ列からなる有段変速機構であり、油圧制御バルブ１２から油圧作動変速クラッチへの油圧供給を行って運転状態に応じた所望の変速段を自動的に設定して自動変速を行う。このとき油圧制御バルブ１２は、コントロールユニット１５により作動制御される。すなわち、コントロールユニット１５により運転状態に応じた自動変速制御が行われる。

モータジェネレータ４は、バッテリ１０からパワードライブユニット（ＰＤＵ）１１を介して供給される電力を受けて駆動されるが、このときパワードライブユニット１１はコントロールユニット１５により制御される。すなわち、コントロールユニット１５によりモータジェネレータ４の駆動制御が行われる。また、ハイブリッド車両１が減速走行するときには、車輪８からの駆動力を受けてモータジェネレータ４が回転駆動され、これが発電機として機能して回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、パワードライブユニット１１を介してバッテリ１０を充電する。このときの回生エネルギー制御もパワードライブユニット１１を介してコントロールユニット１５により行われる。

ところで、このハイブリッド車両１において、ロックアップクラッチ５および自動変速機構７の油圧供給源（油圧供給装置３０）は、機械式オイルポンプ２０と電動オイルポンプ２１を有して構成されている。機械式オイルポンプ２０は、駆動源（エンジン２およびモータジェネレータ４）に連結されており、この駆動源の駆動力によって作動する。なお、図１においては、説明を簡単にするために機械式オイルポンプ２０をエンジン２の横に記載しているが、実際には、この機械式オイルポンプ２０は、トルクコンバータ６と自動変速機構７の間に配設されている。

一方、電動オイルポンプ２１は、電気モータ２２によって駆動される。電気モータ２２は、１２Ｖバッテリ２４から供給される電力をポンプドライバ２３で制御することにより駆動されるが、このポンプドライバ２３はコントロールユニット１５により制御される。上述のように、コントロールユニット１５によりアイドル停止制御が行われてエンジン２が停止することにより、機械式オイルポンプ２０から油圧供給が行われなくなるときに、ポンプドライバ２３を介してコントロールユニット１５により電気モータ２２が駆動され、電動オイルポンプ２１から作動油が供給される。なお、この電気モータ２２には、直流ブラシモータよりも効率が良く、センサ付きブラシレスモータよりも構造が簡単で安価な三相センサレスブラシレスモータが用いられている。

上述のように、コントロールユニット１５は、エンジン運転制御装置３、油圧制御バルブ１２、パワードライブユニット１１およびポンプドライバ２３の作動制御を行うのであるが、その制御のため、種々の検出信号が入力される。例えば、図示するように、アクセルペダル９の踏み込みを検出するアクセルセンサ１７からの検出信号、トルクコンバータ６の入出力回転数を検出する回転数センサ１８からの検出信号が入力され、さらに、図示しないが、車速センサからの車速検出信号、エンジン回転センサからのエンジン回転数検出信号、変速機のシフトポジション検出信号、ブレーキセンサからのブレーキ作動検出信号、バッテリ１０の残容量検出信号等がコントロールユニット１５に入力される。

それでは、上述の油圧供給装置３０について、図２を用いて更に詳しく説明する。油圧供給装置３０は、オイルパン３１、ストレーナ３２、ストレーナ３２と機械式オイルポンプ２０の吸入側とに繋がる第１油路３３、機械式オイルポンプ２０の吐出側と油圧制御バルブ１２とに繋がる第２油路３４、第１油路３３から分岐して電動オイルポンプ２１の吸入側に繋がる第３油路３５、電動オイルポンプ２１の吐出側と第２油路３４とに繋がる第４油路３６、および、第４油路３６と第３油路３５とを繋ぐ第５油路３７を有して構成されている。また、第４油路３６には、機械式オイルポンプ２０からの作動油が電動オイルポンプ２１に逆流しないように逆止弁３８が設けられており、第５油路３７には、第４油路３６側から順に、オリフィス３９およびリリーフ弁４０が設けられている。このリリーフ弁４０は、第４油路３６の油圧が所定の値以上になると開放されて第４油路３６の作動油を第３油路３５に流すように構成されている。なお、以降の説明において、電動オイルポンプ２１から吐出された作動油が第５油路３７（オリフィス３９、リリーフ弁４０）を通ってオイルポンプ２１に戻る回路をリサーキュ回路と呼ぶ。

エンジン２により機械式オイルポンプ２０が作動しているときは、オイルパン３１の作動油がストレーナ３２から第１油路３３を通って機械式オイルポンプ２０に吸い込まれ、機械式オイルポンプ２０で加圧されて第２油路３４に吐出され油圧制御バルブ１２に供給される。一方、エンジン２が停止して機械式オイルポンプ２０により油圧供給ができないときは、コントロールユニット１５により電動オイルポンプ２１が作動され、オイルパン３１の作動油がストレーナ３２から第１油路３３および第３油路３５を通って電動オイルポンプ２１に吸い込まれ、電動オイルポンプ２１で加圧されて第４油路３６に吐出されて、第２油路３４から油圧制御バルブ１２に供給される。

そのため、アイドル停止制御によりエンジン２が停止していても、電動オイルポンプ２１により必要油圧が供給されるため、エンジン２の再始動時における油圧の立ち上がり遅れを防止し、発進応答遅れを防止することができる。なお、油圧制御バルブ１２を介してロックアップクラッチ５および自動変速機構７に供給された作動油は第６油路４１を介してオイルパン３１に戻される。

ここで、電動オイルポンプ２１を作動させる電気モータ２２は、ブラシレスセンサレスモータであるため、永久磁石を有する回転子と、この回転子を囲むように設けられたステータコイルとから構成されており、ポンプドライバ２３からステータコイルに印加するパルス電圧を調整してその回転が制御される。なお、パルス電圧の制御はパルス幅を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により制御される。

ところで、このようなブラシレスモータは、回転子の永久磁石の位置に応じて、ステータコイルに印加するパルス電圧を制御する必要がある。そのため、ポンプドライバ２３は、電気モータ２２の起動時に、瞬間的に電源供給を切断して電気モータ２２をフリーランさせ、この電気モータ２２を内部の永久磁石による同期発電機として作動させることにより、その出力電圧から回転子の位置を特定する位置決め・同期モードを有しており、その結果によりパルス電圧を制御して正確に電気モータ２２を作動させることができる（この状態をセンサレスモードと呼ぶ）。

このようなハイブリッド車両１に用いられる電動オイルポンプ２１は、省燃費を目的とするアイドル停止制御においてエンジン２の停止中に自動変速機構７の機能を維持するために必要なものであるため、省電力運転することが要求される。自動変速機構７の機能を維持するために必要な最低油圧をエンジン２の停止中に常時確保するためには、作動油の油温や粘度の影響を受けにくいポンプ駆動トルクで電気モータ２２を制御することが望ましい。そのため、コントロールユニット１５は、ポンプドライバ２３に対して電気モータ２２が出力すべきトルクの大きさをトルク指令値として出力する。

電気モータ２２の出力トルク（ポンプ駆動トルク）とステータコイルに流れる電流（これを「巻き線電流」と呼ぶ）の電流値の間には比例関係があり、そのため、ポンプドライバ２３は、コントロールユニット１５からのトルク指令値に対して、巻き線電流の電流値を電流センサ２５で測定し、この測定値が所定の値、すなわち、所定のトルクとなるように制御を行う（この制御を「トルク制御」と呼ぶ）。電気モータ２２に印加される電圧値で制御を行う方式にすると、印加する元電圧の変化や、ハーネスの抵抗値のバラツキによる影響を受けやすく正確な制御を行うことがより複雑になるからである。

以上のような構成のハイブリッド車両１においては、コントロールユニット１５は、アイドル停止制御によるエンジン２の停止により車速が０になる前に電気モータ２２が駆動され電動オイルポンプ２１が作動する。このときの油圧制御バルブ１２に供給される油圧（ライン圧Ｐ_L）と電動オイルポンプ２１から吐出される油圧（電動ポンプ圧Ｐ_E）との関係は図３に示すようになる。すなわち、アイドル停止制御の条件が揃い、車速が所定の値より遅くなると（図３における時刻ｔ₀）、車速の低下に伴ってアイドル停止制御のための準備のため、コントロールユニット１５は電気モータ２２を駆動し、電動オイルポンプ２１を作動させる。なお、電動オイルポンプ２１を作動させても電動オイルポンプ圧Ｐ_Eが立ち上がるまでには若干の時間を必要とし、本実施形態においては図４における時刻ｔ₁で電動ポンプ圧Ｐ_Eが実際に圧力を上昇させ始めている。一方、時刻ｔ₀からさらに車速が低下して所定の車速になると（図４における時刻ｔ₁）、エンジン２が停止される。そのため、機械式オイルポンプ２０の出力が低下し、ライン圧Ｐ_Lが低下する。電動ポンプ圧Ｐ_Eが所定の値、すなわち、リリーフ弁４０が開放される油圧Ｐ₀に達すると（図３における時刻ｔ₂）、リリーフ弁４０が開いてリサーキュ回路に作動油が流れる。そして、ライン圧Ｐ_Lと電動ポンプ圧Ｐ_Eが一致したときに（図３における時刻ｔ₃、油圧Ｐ₁）、逆止弁３８が開いて電動オイルポンプ２１から吐出した作動油が油圧制御バルブ１２に供給される。

ここで、図４に示すように、電動オイルポンプ２１から作動油を加圧して吐出するために必要なトルクＱ₀は、油圧吐出に必要なトルクＱ₁₀、攪拌抵抗および吐出配管圧損のためのトルクＱ₂₀、および、フリクションのためのトルクＱ₃₀の合計値から求められる。ここで、油圧吐出およびフリクションのためのトルクＱ₁₀，Ｑ₃₀は、作動油の油温によらずほぼ一定の値であるが、トルクＱ₂₀に影響する攪拌抵抗は、作動油の粘度の影響を受けるため、作動油の油温が下がって粘度が増加すると、それに応じて増加する傾向にある。一方、トルクＱ₂₀に影響する吐出配管圧損は、電動オイルポンプ２１の回転数が増加するにつれて増加するため、作動油の油温が上がって粘度が減少すると、それに応じて増加する傾向にある。そのため、電動オイルポンプ２１のポンプ駆動トルクＱ₀は、作動油の油温が低いとき、および、高いときに増加させる必要がある。

以上より、コントロールユニット１５は、ポンプドライバ２３にトルク指令値を出力するときに、作動油の油温に応じてこのトルク指令値を設定する必要がある。本実施例に係る油圧供給装置３０は、図２に示すように、オイルパン３１に貯留されている作動油の油温を検出する油温センサ４２を有しており、この油温センサ４２の検出値は、コントロールユニット１５に入力されるように構成される。

まず、第１実施例として、作動油の油温が低温のときに、電気モータ２２のポンプ駆動トルクを増加させるようにコントロールユニット１５が構成されている場合について説明する。この実施例におけるコントロールユニット１５は、図５に示すように、作動油の油温ＴがＴ₁以下のときは、トルクＱ₁となるようにトルク指令値を出力し、油温がＴ₁より大きくＴ₂以下のときは、油温の上昇に応じてトルクを減少させ、油温がＴ₂より大きいときは、トルクＱ₂となるようにトルク指令値を出力するように構成されている。

このときのコントロールユニット１５の処理について、図６を用いて説明する。コントロールユニット１５は、ハイブリッド車両１の走行状態からアイドル停止制御によりエンジン２を停止後、車速が所定の値になったところで（図３における時刻ｔ₁）、ポンプドライバ２３に出力するトルク指令値を、油温センサ４２により検出された油温Ｔを用いて、以下の処理により決定する。まず、油温Ｔが設定温度Ｔ₁以下であるか比較し（Ｓ１００）、Ｔ₁以下である場合は、トルクＱをＱ₁に設定する（Ｓ１０１）。油温ＴがＴ₁より大きい場合は、Ｔ₂以下であるか比較する（Ｓ１０２）。油温ＴがＴ₂以下であるとき、すなわち、Ｔ₁より大きくＴ₂以下であるときは、トルクＱを次に示す式（１）に基づいて設定する（Ｓ１０３）。

Ｑ ＝ （Ｑ₁−Ｑ₂）Ｔ／（Ｔ₁−Ｔ₂）
＋ （Ｑ₂Ｔ₁−Ｑ₁Ｔ₂）／（Ｔ₁−Ｔ₂） （１）

さらに、油温ＴがＴ₂以下でない場合は、トルクＱをＱ₂に設定する（Ｓ１０４）。そして、コントロールユニット１５は、このようにして決定されたトルクＱに基づいてポンプドライバ２３にトルク指令値を出力し、電動オイルポンプ２１を作動させる。

このような構成によると、作動油の油温が低く粘度が高いときでも、トルク指令値はその油温に応じた値、すなわち、作動油の攪拌抵抗を考慮した値となっているため、電動オイルポンプ２１から吐出される作動油の油圧が不足することはなく、また、作動油の油温が高く粘度が低いときでも、電動オイルポンプ２１の油圧が高すぎることもない。

なお、この第１実施例においては、ポンプ駆動トルクＱを、電動オイルポンプ２１（電気モータ２２）の起動直前の作動油の油温Ｔで設定している。これは、アイドル停止制御によりエンジン２が停止しているときは、自動変速機構７の作動も停止しており、作動油の油温の上昇は小さく、エンジン２の停止前とほぼ同じ油温だからである。

もちろん、所定の時間間隔で油温センサ４２から作動油の油温を検出し、その都度トルクＱを設定してそのトルクに応じたトルク指令値をポンプドライバ２３に出力することにより電動オイルポンプ２１のポンプ駆動トルクを設定するように構成しても良い。

次に、第２実施例として、作動油の油温が高温時と低温時に電気モータ２２のポンプ駆動トルクを増加させるようにコントロールユニット１５が構成されている場合について説明する。この実施例におけるコントロールユニット１５は、図７に示すように、作動油の油温ＴがＴ₁以下のときは、トルクＱをＱ₁に設定し、油温がＴ₁より大きくＴ₂以下のときは、油温の上昇に応じてトルクＱを減少させて設定し、油温がＴ₂より大きくＴ₃以下のときは、トルクＱをＱ₃に設定し、油温がＴ₃より大きくＴ₄以下のときは、油温の上昇に応じてトルクＱを増加させて設定し、油温がＴ₄より大きいときは、トルクＱをＱ₂となるように設定し、このトルクＱに応じたトルク指令値がポンプドライバ２３に出力される。この第２実施例においても、上述の第１実施例と同様に、電気モータ２２にトルク指令値を出力する直前の作動油の油温Ｔを油温センサ４２により検出し、この油温Ｔに基づいて上述の判断処理を行い、最適なポンプ駆動トルクＱが設定され、このトルクＱに基づくトルク指令値により電動オイルポンプ２１が作動する。

このような構成によると、コントロールユニット１５から出力されるトルク指令値は、油温が低いときは作動油の攪拌抵抗が考慮され、油温が低いときは吐出配管圧損が考慮されるため、電動オイルポンプ２１から吐出される作動油の油圧が不足することはない。

なお、この第２実施例においても、所定の時間間隔で油温センサ４２から作動油の油温を検出し、その都度トルクＱを設定してそのトルクに応じたトルク指令値をポンプドライバ２３に出力することにより電動オイルポンプ２１のポンプ駆動トルクを設定するように構成しても良い。

本発明に係る油圧供給装置が用いられるハイブリッド車両の走行駆動系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る油圧供給装置の構成を示すブロック図である。 ライン圧と電動ポンプ圧の推移を示すグラフである。 作動油の油温とポンプ駆動トルクの関係を示すグラフである。 第１実施例における油温とポンプ駆動トルクの関係を示すグラフである。 第１実施例におけるトルク設定の処理を示すフローチャートである。 第２実施例における油温とポンプ駆動トルクの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ハイブリッド車両（車両）
２ エンジン（駆動源）
４ モータジェネレータ（駆動源）
７ 自動変速機構（変速機構）
８ 車輪
１５ コントロールユニット
２０ 機械式オイルポンプ
２１ 電動オイルポンプ
２２ 電気モータ
２４ １２Ｖバッテリ（バッテリ）
３０ 油圧供給装置
４２ 油温センサ

Claims (3)

1. 車両を走行させる駆動源と、
   前記駆動源により駆動される機械式オイルポンプと、
   バッテリにより駆動される電気モータと、
   前記電気モータにより駆動される電動オイルポンプと、
   前記機械式オイルポンプおよび前記電動オイルポンプから供給される作動油により変速比を設定して、前記駆動源の回転駆動力を変速して車輪に伝達する変速機構と、
   前記作動油の油温を検出する油温センサと、
   出力すべきポンプ駆動トルクをトルク指令値として前記電気モータに指令して前記電気モータを作動させるコントロールユニットとから構成され、
   前記コントロールユニットが、前記油温センサにより検出された前記油温に応じて前記トルク指令値を決定するように構成されたことを特徴とする油圧供給装置。
2. 前記コントロールユニットが、前記電気モータを起動する前に検出した前記油温に応じて前記トルク指令値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の油圧供給装置。
3. 前記電気モータが、三相ブラシレスセンサレスモータで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧供給装置。
   

Images