JP2008524518A - トランスミッションオイルポンプを監視するための方法及びそれを動作させるための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、パワーエレクトロニクス装置（１１）に従って電気モーター（４）で駆動される自動車のトランスミッションオイルポンプ（３）の機能を監視するための方法に関すると共に、トランスミッションオイルポンプ（３）の主駆動装置としての電気モーター（４）と、電気モーター（４）と関連付けられたパワーエレクトロニクス装置（１１）とを有する、自動車のトランスミッションオイルポンプ（３）を動作させるための装置に関する。トランスミッションオイルポンプ（３）は、少なくとも１つのバックアップ駆動装置（１、７、８）に接続できる。本発明の目的は、トランスミッションオイルポンプ（３）のアベイラビリティと信頼性を向上させることにある。該目的は、監視ユニット（１２）がトランスミッションオイルポンプ（３）の機能を監視し、障害が検出されると、バックアップ駆動装置（１、７、８）が起動されるということにより達成される。トランスミッションオイルポンプ（３）の機能を監視する監視ユニット（１２）も提供される。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の方法及び請求項６の前段に記載の装置に関する。

特許文献１は、内燃機関及び電動発電機を動力源として備えたハイブリッド車両用の駆動力開ループ／閉ループ制御装置を開示している。

特許文献２では、ドライブシャフトを介して内燃機関に連結されたトランスミッションを備えることで、内燃機関とドライブシャフトとの間の変速比を変更可能にした車両であって、内燃機関の駆動力がドライブシャフトを介して駆動輪に伝達される車両のための開ループ／閉ループ制御装置を開示している。オイルポンプは内燃機関によって駆動される。このオイルポンプとは別個に、電流を供給することにより駆動されるモーター駆動式オイルポンプが提供されている。開ループ／閉ループ制御装置は、閉ループ制御システムを備え、内燃機関が停止又は始動したときに、モーター駆動式オイルポンプの閉ループ制御を実行して、オートマチックトランスミッションを閉ループ制御で作動させるためのオイル圧を提供する。内燃機関が停止したために内燃機関によって駆動されるオイルポンプが動作不可能となった場合は、その後をモーター駆動式オイルポンプが引き継ぐ。

関連技術を形成する特許文献３は、複式ポンプドライブを開示している。この場合は、オイルポンプが、１つのフリーホイールによって電気モーターに連結され、別のフリーホイールによってドライブトレインに連結されている。これにより、オイルポンプは、電気モーター又はドライブトレインの何れかの回転速度に応じて駆動される。電気モーターのオンオフ切替えを行うための制御装置が提供されている。

独国特許出願公開第１０３ １０ ５９４ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０３ ０９ ８４６ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９９ ２３ １５４ Ａ１号明細書

本発明の目的は、トランスミッションオイルポンプのアベイラビリティ及び信頼性を向上させることにある。

上記目的は、請求項１の特徴を有する方法及び請求項６の特徴を有する装置によって達成される。

自動車の電動トランスミッションオイルポンプの機能を監視するための本発明に係る方法は、監視ユニットがトランスミッションオイルポンプの機能を監視し、障害が検出された場合にはバックアップ駆動装置を起動するという事実によって定義される。このため、トランスミッションオイルポンプの主駆動装置が故障したとしても、該トランスミッションオイルポンプの十分な動作が保証される。

トランスミッションオイルポンプ（例えば内接歯車ポンプ）は、構造的に非常に単純且つ頑強にできているため、機械的な不具合はほぼ解消される。従って、トランスミッションオイルポンプで障害が発生した場合は、その原因はトランスミッションオイルポンプの駆動装置内で見つかるはずである。トランスミッションオイルポンプの機能に不具合が検出された場合は、バックアップ駆動装置でトランスミッションオイルポンプを動作させることにより、結果的に不具合を取り除くことができる。これにより、トランスミッションオイルポンプのアベイラビリティが向上し、トランスミッションオイルポンプの故障の確率が大幅に低下する。

本方法の一実施形態では、トランスミッションオイルポンプの電気モーターのパワーエレクトロニクス装置が十分に動作しない場合、監視ユニットが電気モーターの障害応答を起動させる。パワーエレクトロニクス装置での障害は、例えば、不正なデータ送信により引き起こされる可能性がある。考えられる障害応答として、トランスミッションオイルポンプを駆動する機能をバックアップ駆動装置が引き継げるように、問題の電気モーターがオフにされる。不正なデータ伝送のタイプや期間に左右されるが、電気モーターの考えられる応答として、最後に正しく送信された制御データが変更なしで引き続き有効であるかのように動作してもよい。

これにより、パワーエレクトロニクス装置からの不正な情報が電気モーターの誤った応答を招いたり、パワーエレクトロニクス装置の故障に対して応答がないといった状況を招いたりすることが防止される。

本方法の一実施形態では、トランスミッションオイルポンプの電気モーターの電力消費が監視され、その監視結果を基にトランスミッションオイルポンプの電気モーターの現在の状況が特定される。例えば、パワーエレクトロニクス装置の電流センサによって電力消費が検知される。従って、追加のセンサを使用しなくてもすでに存在するデータによってトランスミッションオイルポンプの現在の状況を特定することが可能である。

本方法の一実施形態では、障害が発生すると、トランスミッションオイルポンプの電気モーターの電源がオフにされる。ここでは、電源は、例えば、ＨＶ電源と１２Ｖ電源から構成される。電源は、例えば、安全ヒューズにて遮断することができる。パワーエレクトロニクス装置で短絡又は障害が発生した場合、電気モーターの動作は確実に停止させられる。これは、トランスミッションに悪影響を及ぼす障害を防止する。ここでは、損害が発生しないように遮断経路を構成することが好ましい（フェールセーフ）。例えば、油圧接続により制御弁の容認できない弁位置が実現不能となるように、油圧システムが具現化される。障害が発生すると、システムは必ず自動的に安全且つ無害の状態に入る。

他の一実施形態では、パワーエレクトロニクス装置（１１）での短絡を能動的に引き起こすことにより電気モーター（４）をオフにすることができる。ここでも、パワーエレクトロニクス装置で短絡又は障害が発生した場合、電気モーターの動作は確実に停止させられる。これにより、障害が発生してもトランスミッションに悪影響を及ぼすことはない。

本方法の一実施形態では、障害が発生した場合、トランスミッションオイルポンプ用のバックアップ駆動装置を静止させた状態で実行する必要がある、トランスミッションの全ての動作モードが無効にされ、トランスミッションの変速プログラムが変更された動作モードの選択に適合される。このようにして、十分に動作できる状態でなくなった動作モードがオンにされることがないようにしている。バックアップ駆動装置の回転速度は、トランスミッションオイルポンプの要件と一致させられる。このようにして、トランスミッションオイルポンプは再び完全に有効になる。

自動車のトランスミッションオイルポンプを動作させるための本発明に係る装置は、トランスミッションオイルポンプの主駆動装置としての電気モーターと、電気モーターに割り当てられるパワーエレクトロニクス装置とを有し、トランスミッションオイルポンプが少なくとも１つのバックアップ駆動装置に接続され得る装置であって、トランスミッションオイルポンプの機能を監視するために監視ユニットが提供されるという事実によって定義される。主駆動装置が故障した場合は、トランスミッションオイルポンプをバックアップ駆動装置によって動作させることができる。ここでは、バックアップ駆動装置が主駆動装置の機能を引き継ぐ。これにより、主駆動装置が故障しても、トランスミッションオイルポンプの十分な動作が保証される。内燃機関から独立した主駆動装置を選択することにより、更なるトランスミッションオイルポンプなしでトランスミッションの全ての動作モードを該装置によって提供することが可能である。ここでは、提供可能なトランスミッションオイルポンプのポンプ能力は、トランスミッションの動作モードとは無関係である。

監視ユニットは、トランスミッションオイルポンプの機能を監視するために提供される。これにより、トランスミッションオイルポンプの機能のどんな障害も、確実に、すぐに検出される。独立した監視ユニットの利点は、外部変数によってパワーエレクトロニクス装置の結果を個別にチェック及び確認できることである。パワーエレクトロニクス装置から独立した監視ユニットによってトランスミッションオイルポンプの機能を監視することにより、トランスミッションオイルポンプにおける故障発生の確率が大幅に低下する。トランスミッションオイルポンプを２つ備える解決策と比較すると、システムの安全性を同等に保ちながら、第２のトランスミッションオイルポンプのコストを節約している。

監視ユニットはトランスミッション制御装置内に配置されることが好ましい。これには、監視ユニットが、長い送信経路を介することなく、トランスミッション制御装置の情報に直接アクセスできるという利点がある。更なる利点は、監視ユニットがパワーエレクトロニクス装置から切り離して配置されることである。このような空間的な分離における利点は、パワーエレクトロニクス装置の機能を破壊する外的混乱（熱、冷気、汚れ等）が監視ユニットにも同様に作用するとは限らないということである。物理的に分離すること（メモリーを共通して使用しない等）の利点は、パワーエレクトロニクス装置で生じた障害が監視ユニットでの障害を引き起こすことがないことである。ここでは、トランスミッション制御装置に監視ユニットを統合した結果として、監視ユニットしか内蔵しないであろう独立構成要素のコストが削減される。

装置の一実施形態では、バックアップ駆動装置は内燃機関である。これには、製造された段階でバックアップモーターがすでに搭載されているという利点がある。ハイブリッド駆動の場合、内燃機関をバックアップ駆動装置として選択することには次のような利点がある。それは、スタート／ストップ動作モード（及び、特定のハイブリッド概念では、純粋な電気駆動モード）をオフにするだけで、全ての場合に駆動することが可能であることである。

装置の一実施形態では、バックアップ駆動装置は追加の電気モーターである。このようなモーターは、ハイブリッド自動車が連続製造された段階ですでに搭載されている。

更なる特徴及び特徴の組合せが本明細書及び図面にて示されている。以下に、図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。

図１は、自動車のトランスミッションオイルポンプ３を動作させるための本発明に係る装置の実施形態を示す。トランスミッションオイルポンプ３は、フリーホイール６を介して電気モーター４に機械的に連結することができる。電気モーター４は、パワーエレクトロニクス装置１１を介してバッテリー９に接続されている。バッテリー９とパワーエレクトロニクス装置１１との間には、ヒューズ１３を設けることができる。

バッテリー９は、電気モーター４のパワーエレクトロニクス装置１１に電流を供給する。パワーエレクトロニクス装置１１は、自己監視を実行する。ここでは、例えば、内部メモリーの内容が適切かどうか、又はメッセージが正しく送信されているかどうかがチェックされる。更に、パワーエレクトロニクス装置１１は、センサ（オイル圧センサや温度センサ等）及びアクチュエータ（液圧制御バルブやトランスミッションのクラッチ等）の機能の監視を実行する。パワーエレクトロニクス装置１１は、短絡又は断線等の障害を見つけ出して対処するために、パワー出力段のパラメータを監視する。パワーエレクトロニクス装置１１は、電気モーター４に電流を供給し、電気モーター４の機能を制御及び監視する。パワーエレクトロニクス装置１１は、電流センサで電気モーター４の電力消費を検出することにより、電気モーター４の電力均衡を実行する。これにより、電気モーター４の実際の状態を検出及び監視することができる。

電気モーター４は、トランスミッションオイルポンプ３の主駆動装置としての役割を果たす。これは、例えば、永久磁石同期機として具現化することが可能である。電気モーター４は、パワーエレクトロニクス装置１１に従ってトランスミッションオイルポンプ３を駆動する。

パワーエレクトロニクス装置１１及び電気モーター４の機能は、監視ユニット１２によって監視される。この監視ユニット１２は、パワーエレクトロニクス装置１１と独立した冗長な監視レベルを構成する。この目的のために、トランスミッションオイル圧が検知され、電気モーター４の電力消費及び回転速度が求められる（例えば、センサに頼らず位相電流から）。受信したデータの信頼性がチェックされる。バックアップ駆動装置１、７、８への切り替えが確認された場合、監視ユニット１２はバックアップ駆動装置１、７、８を監視することが可能である。ここでは、バックアップ駆動装置１、７、８のパワーエレクトロニクス装置を監視ユニット１２で監視することも可能である。

図１に示す実施形態では、トランスミッション制御装置１０に監視ユニット１２が配置されている。ここでは、監視ユニット１２はパワーエレクトロニクス装置１１及びトランスミッション制御装置１０からデータを受信する。このために、パワーエレクトロニクス装置１１、監視ユニット１２、及びトランスミッション制御装置１０はデータネットワーク１４を介して互いに接続されている。

図１に示したように、トランスミッションオイルポンプ３は、フリーホイール５等を介してバックアップ駆動装置１、７、８のうちの１つ又は複数に接続可能である。このため、駆動装置の変更は迅速且つ簡単に実施できる。フリーホイール５が存在する場合は、フリーホイール５に接続された駆動装置４、１、７、８の最も早く回転するものにより、トランスミッションオイルポンプ３が常に駆動される。

また、トランスミッションオイルポンプ３と駆動装置４、１、７、８との間の機械的な接続も考えられ、このような接続により、複数の駆動装置４、１、７、８が共同でトランスミッションオイルポンプ３を駆動できる。

バックアップ駆動装置１、７、８は、例えば、自動車の内燃機関１、自動車のハイブリッド駆動装置の第１の電気モーター７及び第２の電気モーター８である。

パワーエレクトロニクス装置１１又は電気モーター４における障害を監視ユニット１２が検出した場合、トランスミッションオイルポンプ３の駆動装置は、電気モーター４からバックアップ駆動装置１、７、又は８に切り替えられる。このため、パワーエレクトロニクス装置１１の電源９がオフにされる。トランスミッション制御装置１０は、現在選択されているバックアップ駆動装置１、７、又は８を停止状態にしなければならないトランスミッション２（図１には示していない）の全ての動作モードを無効にする。

このような動作モードの例には、電気駆動又は内燃機関１の自動スタート／ストップ機能等がある。必要に応じて、対応するトランスミッションの変速プログラムが採用される。トランスミッションオイルポンプ３が要望どおりに動作するように、選択されたバックアップ駆動装置１、７、又は８が起動させられる。これは、例えば、内燃機関１のアイドリング運動を増大させることを意味する場合がある。

本発明に係る装置の実施形態の概略設計を示す図である。

Claims (9)

1. パワーエレクトロニクス装置（１１）に従って電気モーター（４）で駆動される自動車用トランスミッションオイルポンプ（３）の機能を監視するための方法であって、
   監視ユニット（１２）が、前記トランスミッションオイルポンプ（３）の前記機能を監視し、障害が検出されると、バックアップ駆動装置（１、７、８）を作動させることを特徴とする方法。
2. 前記トランスミッションオイルポンプ（３）の前記電気モーター（４）のパワーエレクトロニクス装置（１１）が十分に動作しない場合は、前記監視ユニット（１２）が前記電気モーター（４）の障害応答を起動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記トランスミッションオイルポンプ（３）の前記電気モーター（４）の電力消費が監視され、該電力消費を基に前記トランスミッションオイルポンプ（３）の前記電気モーター（４）の実際の状態が特定されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 障害発生時に前記トランスミッションオイルポンプ（３）の前記電気モーター（４）への電源がオフにされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 障害発生時に、
   − 前記トランスミッションオイルポンプ（３）用の前記バックアップ駆動装置（１、７、８）を静止させた状態で実行する必要がある、トランスミッション（２）の全ての動作モードが無効にされ、
   − 前記トランスミッション（２）の変速プログラムが変更された動作モードの選択に適合され、
   − 前記バックアップ駆動装置（１、７、８）の回転速度が前記トランスミッションオイルポンプ（３）の要件と一致させられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 自動車のトランスミッションオイルポンプ（３）を動作させるための装置であって、
   前記トランスミッションオイルポンプ（３）の主駆動装置としての電気モーター（４）と、前記電気モーター（４）に割り当てられるパワーエレクトロニクス装置（１１）とを有し、前記トランスミッションオイルポンプ（３）が少なくとも１つのバックアップ駆動装置（１、７、８）に接続され得る装置において、
   前記トランスミッションオイルポンプ（３）の機能を監視するために監視ユニット（１２）が設けられることを特徴とする装置。
7. 前記監視ユニット（１２）がトランスミッション制御装置（１０）に配置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. バックアップ駆動装置が内燃機関（１）であることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の装置。
9. バックアップ駆動装置が追加の電気モーター（７、８）であることを特徴とする請求項６あるいは８に記載の装置。

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