JP2010035281A - 電動オイルポンプ用モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できる電動オイルポンプ用モータ制御装置を提供することにある。
【解決手段】モータ制御装置３は、ポンプ回路に配置された電動オイルポンプ１を駆動するブラシレスモータ２の駆動を制御する。上位のＡＴ制御装置４から入力する制御指令値は、電動オイルポンプ１の吐出油温が変化した場合でも、電動オイルポンプの吐出圧が変わらないように補正されたものである。モータ制御装置３の制御指令発生手段は、上位のＡＴ制御装置４から入力する制御指令値に対して、ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正した上で、補正後の制御指令値を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動オイルポンプ用モータ制御装置に係り、特に自動車ＡＴ用オイルポンプ回路に設ける電動オイルポンプの駆動用として好適な電動オイルポンプ用モータ制御装置に関する。

自動車の燃費の向上や環境問題からガソリンエンジンと電動モータで駆動するハイブリッド車が開発されている。ハイブリット車は、車両停車時にエンジンを停止させるいわゆるアイドルストップ制御を行う。そのため、アイドルストップ時には、変速機用オイル潤滑系や変速機を動作させるクラッチ等のアクチュエータ駆動用油圧力確保のために、モータで駆動する電動オイルポンプ方式が採用されている。

モータで駆動する電動オイルポンプ方式のオイルポンプでは、オイルポンプの作動油は温度により粘性が変わるため、流量が変化し、油圧力も変わる。そのために、例えば、油温が変化しても作動油の流量が変らないようにするため、オイルポンプ駆動用モータのトルク制御値を変化させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１６１８５１号公報

一般に、電動オイルポンプ方式のオイルポンプでは、オイルポンプは、モータにより駆動される。モータの出力トルクや回転数は、モータ制御装置によって制御される。モータ制御装置には、上位のＡＴ制御装置から、モータトルク指令若しくはモータ回転数指令が入力する。モータ制御装置は、入力したモータトルク指令に基づいて、モータの出力トルクが指令値と一致するように制御し、また、入力したモータ回転数指令に基づいて、モータの回転数が指令値と一致するように制御する。

ここで、特許文献１記載の方式では、上位のＡＴ制御装置からモータ制御装置に対して、オイルポンプの作動油の温度の変化に対して補正された指令値を出力する。そのため、モータ制御装置は、この指令値となるように、モータ出力トルク若しくはモータ回転数を制御することで、オイルポンプの作動油の粘性が温度により変化し、油圧力が変化するのを防止することはできる。

しかしながら、特許文献１に記載のように、オイルポンプの駆動トルク、すなわち、ポンプを駆動するモータのトルク指令値を、作動油の油温に応じて決定する場合においては、例えば、モータが温度上昇した場合にはマグネットの減磁により出力トルクが低下するために、指令値とおりモータ出力トルクを一定にすることができないものである。

本発明の目的は、油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できる電動オイルポンプ用モータ制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、ポンプ回路に配置された電動オイルポンプを駆動するブラシレスモータの駆動を制御するものであり、上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値が、前記電動オイルポンプの吐出油温が変化した場合でも、前記電動オイルポンプの吐出圧が変わらないように補正されたものであるブラシレスモータ制御装置であって、前記上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値に対して、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正した上で、補正後の制御指令値を出力する制御指令発生手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御指令発生手段は、前記上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値から前記ブラシレスモータの温度を算出し、この算出されたモータ温度に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御指令発生手段は、前記電動オイルポンプの油温を検出する油温検出手段からの油温情報に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正するようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御指令発生手段は、前記ブラシレスモータの温度をモータ温度検出手段からのモータ温度情報に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正するようにしたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記モータ制御装置への入力指令値は、前記ＡＴ制御装置から発生する油温で補正されたモータトルク指令値、または、モータ回転速度制御指令値である。

本発明によれば、油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できるものとなる。

以下、図１〜図１２を用いて、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの構成を示すブロック図である。

変速機７やアクチェータ８に、オイルパン１０のオイルを供給するオイルポンプとしては、機械式オイルポンプ６と電動オイルポンプ１とを備えている。機械式オイルポンプ６は、エンジンの出力により駆動される。したがって、通常のエンジンが回転している状態では、機械式オイルポンプ６が用いられる。ただし、エンジンが停止したアイドルストップ時には、機械式オイルポンプ６は駆動できないため、電動オイルポンプ１が用いられる。

アイドルストップ時に動作する電動オイルポンプ１は、直結されたブラシレスモータ２により駆動される。ブラシレスモータ２は、モータ制御装置３により、上位のＡＴ制御装置４からの指令に基づいて制御される。モータ制御装置３は、ブラシレスモータ２を制御してオイルポンプ１を駆動し、電動オイル配管５のオイルを矢印ＦＰ２の方向へ流す。

一方、車両の通常運転時、すなわち、エンジン駆動中は、車両のエンジンにより駆動される機械式オイルポンプ６により、変速機７やアクチェータ８にオイル配管９を介してオイルパン１０のオイルが矢印ＦＰ１の方向へ流れ、変速機７の潤滑やアクチェータ８の駆動を行う。その場合には、電動オイルポンプ１へのオイルは逆止弁１１により遮断されて流れない。

アイドルストップすると、エンジン回転数が低下し、機械式ポンプ６も回転数が低下して行きオイル配管９の油圧力も低下する。アイドルストップと同時にＡＴ制御装置４よりモータ起動の指令がモータ制御装置３へ発せられ、ブラシレスモータ２を駆動して電動オイルポンプ１を回転させて、電動オイル配管５に流れるオイルを矢印ＦＰ２の方向に流し、油圧を徐々に上昇させる。機械式オイルポンプ６の油圧力が低下し、逆止弁１１により阻止されていた電動オイルポンプ１の油圧力がある閾値をこえると、オイルは電動オイル配管５、電動オイルポンプ１、逆止弁１１、変速機７やアクチェータ８、オイルパン１０の経路を通り循環する動作を行う。

油圧制御に用いるオイルは、温度依存性が大きく、高温時は粘性が低くなり油圧力を確保するためにポンプ１は高回転で運転される。一方、低温時には粘性が高くなりポンプ１の回転数は低くても油圧が確保される。その場合の油温を油温温度センサ１２により検出し、油温の情報がＡＴ制御装置４へ入力される。ＡＴ制御装置４は、油温情報に基づいて、オイルポンプの作動油の粘性が温度により変化して、油圧力が変化するのを防止するように、油温情報に基づいて補正されたモータの出力トルク若しくはモータの回転数の指令値を、モータ制御装置３に出力する。なお、ＡＴ制御装置４から出力される指令値は、オイルポンプの作動油の粘性が温度により変化して、油圧力が変化するのを防止する点を補正しただけであり、モータが温度上昇することでモータのマグネットの減磁により出力トルクが低下する点については、補正されていないものである。

ここで、図２〜図４を用い、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合の動作特性について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合の動作特性の説明図である。図３は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合のモータの温度変化によるモータ制御特性の説明図である。図４は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合の油温によるモータのトルク及び回転速度特性の変化の説明図である。

図２（ａ）において、横軸は油温度Ｔを示し、縦軸はモータの出力トルクとモータ回転速度を示している。ポンプ負荷の場合には、オイルの粘性が温度により大きく変わることによりモータの負荷としては温度により大きく変化する。その結果、モータの出力トルク及びモータ回転速度も図２（ａ）に示したように大きく変化する。

一方、モータ特性のトルク定数も図２（ｂ）に示すようにモータ温度の高温時には低下する特性を示す。

この結果、図３（ａ），（ｂ）に示すように、モータの制御特性は、高温時には、モータトルク及びモータ回転速度が低下する特性となる。

したがって、図４（ａ），（ｂ）の点線の特性で示すように、油温に対するトルク特性とモータ回転速度特性は、入力指令値に対してさらに低下する特性となる。

次に、図５を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。なお、図５において、図１と同一符号は、同一部分を示している。

ＡＴ制御装置４には、油温温度セン１２で検出された、ポンプ１に流れるオイルの温度情報が入力する。モータ制御装置３には、制御指令として、ＡＴ制御装置４よりトルク指令値τｃ、若しくは回転速度指令値ωｃを入力する。

モータ制御装置３は、入力の指令に応じて、トルク制御、あるいは、回転速度制御により、ブラシレスモータ２を駆動し、モータに直結された電動オイルポンプ１を廻し、オイル配管５の内部のオイルを循環させる。

次に、図６を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置により制御されるブラシレスモータ２の構成について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置により制御されるブラシレスモータの構成を示す部分断面図である。なお、図６において、図１と同一符号は、同一部分を示している。

ブラシレスモータ２は、ステータコア２１、ステータ巻線２２、ロータのマグネット２３、ベアリング２４、モータシャフト２５、ハウジング等で構成される。オイルポンプ１とブラシレスモータ２は、一体構造となっている。

したがって、オイルポンプ１とモータ２の温度は、オイルの温度と略同じ温度となる。その温度を検出するために、オイルポンプ１あるいは、オイル配管５の近傍には、オイル配管５内に流れるオイルの温度を検出する温度センサ１２が設置されている。

次に、図７及び図８を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの動作について説明する。
図７は、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおける、モータをトルク制御で動作させた場合の電動オイルポンプの動作特性図である。図８は、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおける、モータを回転速度制御で動作させた場合の電動オイルポンプの動作特性図である。

図７は、油温によりオイルポンプが必要とするトルクとなるように制御するとともに、モータの温度影響による特性変化を制御した場合の制御特性を示している。

図７の特性は、予め電動オイルポンプの特性より、油温に対するトルク制御に必要なトルク指令値を求めたものをグラフ化したものである。

例えば、モータの温度影響を考えない場合には、入力指令値Ａの特性となり、ＡＴ制御装置からモータ制御装置３へは、油温Ｔｏ時に対してトルク指令値τ１を発生する。しかし、その場合には、モータの温度影響で、ポンプ必要とするモータトルクより低い値となる。

そこで、モータ制御装置３においては、油温Ｔｏ時のトルク指令値τ１が入力された場合には、指令値をτ２に変更する。すなわち、モータ温度補正後の指令値Ｂを指令値としてモータ２を駆動する。

図８は、油温によりオイルポンプが必要とする回転速度となるように制御するとともに、モータの温度影響による特性変化を制御した場合の制御特性を示している。

例えば、モータの温度影響を考えない場合には、入力指令値Ａの特性となり、ＡＴ制御装置からモータ制御装置３へは、油温Ｔｏ時に対して回転速度指令値ω１を発生する。しかし、その場合には、モータの温度影響で、ポンプ必要とするモータ回転数より低い値となる。

そこで、モータ温度の影響を補償するために、モータの温度影響が補正されたモータ回転速度指令値ω２を指令値としてモータ２を駆動する。

以上の方法により、電動オイルポンプシステムにおいて、ポンプのオイルの温度変化による影響を防止し、ポンプが必要とする要求特性で動作させることが可能である。

次に、図９〜図１２を用いて、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の詳細構成及び動作について説明する。

最初に、図９を用いて、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の全体構成について説明する。

図９は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１や図５と同一符号は、同一部分を示している。

モータ制御装置３には、上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃが入力する。

モータ制御手段３は、制御指令発生手段３１と、電流検出器３２、３３と、電流検出手段３４と、電流制御手段３５と、位置・速度制御演算手段３６と、ブラシレス制御手段３７と、ＰＷＭ ＩＮＶ（ＰＷＭインバータ）手段３８と、電流偏差演算器３９とを備えている。

制御発生装置３１は、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに応じて、ブラシレスモータのｑ軸電流Ｉｑ*を発生する。なお、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃは、油温情報に基づいて、オイルポンプの作動油の粘性が温度により変化して、油圧力が変化するのを防止するように、油温情報に基づいて補正されたものである。制御指令発生装置３１の詳細については、図１０〜図１２を用いて後述するが、制御発生装置３１は、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに基づいて、モータ２の温度を算出し、この算出されたモータ温度に基づいて、モータ温度上昇によりマグネットの減磁が発生し、これにより出力トルクが低下する分を補正した上で、ブラシレスモータのｑ軸電流Ｉｑ*を発生する。なお、制御発生装置３１は、後述するように、制御発生装置３１は、モータの回転速度がオーバスペック領域に入らないように、ブラシレスモータのｑ軸電流指令値Ｉｑ*を制限する。

電流検出器３２，３３は、モータ２に供給される三相電流の二相の電流Ｉｕ，Ｉｗを検出する。位置・速度検出演算手段３６は、電流検出器３２，３３で検出されたブラシレスモータ電流Ｉｕ，Ｉｗにより、磁極位置θｍと、モータ回転速度ω１*を演算する。モータ回転速度ω１*は、制御発生手段３１に入力する。

電流検出手段３４は、電流検出器３２，３３によって検出された信号を入力して、磁極位置θｍを用いて、ブラシレスモータのｑ軸電流Ｉｑｆを検出する。

電流制御手段３５は、制御発生手段３１が出力する電流指令値Ｉｑ*と、電流のフィードバック値Ｉｑｆより、電流偏差演算器３９で得られた偏差値（Ｉｑ*−Ｉｑｆ）を入力し演算して、第２の電流指令値Ｉｑ**を出力する。

ブラシレス制御手段３７は、電流制御手段３５の出力信号Ｉｑ**と、位置・速度検出演算手段３６が出力する回転速度ω１*、及びブラシレスモータのｄ軸電流指令値Ｉｄ（例えば、Ｉｄ＝０）を入力し、ベクトル演算を行い、３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを出力する。

ＰＷＭインバータ手段（ＰＷＭ・ＩＮＶ）３８は、内部にスイッチング素子を備え、バッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換して、モータ２に供給する。ＰＷＭインバータ手段３８は、ブラシレス制御手段３７からの３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて、スイッチング素子をオンオフする。

電動オイルポンプ１は、ＰＷＭインバータ手段３８により、電動オイルポンプ１に直結されたブラシレスモータ２で駆動される。

上記構成において、上位のＡＴ制御装置よりモータ制御装置３へ制御指令が発生すると、制御指令発生手段３１では、入力されたトルク指令値τｃ、あるいは、回転速度指令値ωｃ、及びフィードバック信号のモータ回転速度ω１*に基づいて、図７及び図８の特性となるよう後述する手段により電流指令値Ｉｑ*を出力する。

ブラシレス制御手段３７は、ブラシレスモータの電流指令値Ｉｑ**とｄ軸電流指令値Ｉｄ及び回転速度ω１*を入力し、ベクトル演算を行う。

ＰＷＭインバータ手段３８は、ブラシレス制御手段３７の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを入力し、三相交流に変換後ブラシレスモータ２を回転させて電動オイルポンプ１を駆動する。

次に、図１０を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御発生手段３１の詳細構成について説明する。図１０は、制御指令発生手段３１がトルク制御方式で動作するものである。
図１０は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の構成を示すブロック図である。なお、図９と同一符号は、同一部分を示している。

図１０は、トルク制御方式で制御する場合であり、入力信号は、トルク指令値τｃである。

制御指令発生手段３１は、トルク補正係数算出手段３１１と、温度算出手段３１２と、定数変換手段３１３と、回転速度算出手段３１４と、速度偏差演算手段３１５と、速度制御手段３１６と、電流指令加算手段３１７と、乗算器３１９とを備えている。

温度算出手段３１２は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃを入力して、油温情報Ｔｃを算出する。上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃは、本来、油温が一定であれば、一定値となっている。しかし、油温によって補正された値となっているため、油温に応じて変化する値となっている。したがって、温度算出手段３１２は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃから、油温情報Ｔｃを算出することができる。モータ２の温度は、オイルの温度と略同じ温度となるため、油温情報Ｔｃは、モータの温度とも言える。

トルク補正係数算出手段３１１は、温度算出手段３１２の油温情報Ｔｃに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、トルク補正係数ｋτｍを算出する。

乗算器３１９は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃに、トルク補正係数算出手段３１１が出力するトルク補正係数ｋτｍを乗じて、トルク指令値τｍを発生する。

定数変換手段３１３は、トルク指令値τｍを電流指令値Ｉｑ１に変換する。回転速度算出手段３１４は、前もって計算、あるいは、実測で得られたトルクと回転速度の関係より、トルク指令値τｍを入力し、回転速度指令値ω１を発生する。

速度偏差演算手段３１５は、回転速度指令値ω１とモータ実回転速度ω１*との偏差を演算する。速度制御手段３１６は、速度偏差演算手段３１５の出力を入力とし、電流指令値Ｉｑ２を出力する。

電流指令加算手段３１７は、速度制御手段３１６の出力の電流指令値Ｉｑ２と、前記電流指令値Ｉｑ１とを加算し、ブラシレスモータのｑ軸電流指令値Ｉｑ*を発生する。

次に、制御指令発生手段３１の動作ついて説明する。

温度算出手段３１２は、トルクτｃより油温情報Ｔｃの最適値を演算または、テーブルマップより決定し油温Ｔｃを出力する。温度算出手段３１２における演算は、例えば、図７に示したモータトルク指令値τｃと油温Ｔとの関係から算出する。

トルク補正係数算出手段３１１は、図２（ｂ）と図７より温度特性を考慮して得られたモータトルク値と温度算出手段３１２でえられた油温Ｔｃとを基に、トルク補正係数ｋτｍを算出する。そして、乗算器３１９により、トルク指令値τｍを算出する。定数変換手段３１３は、トルク指令値τｍを電流指令値Ｉｑ１に変換する。

次に、トルク制御方式における回転速度値の制限動作について説明する。

回転速度算出手段３１４においては、トルク補正係数算出手段３１１の出力のトルク指令値τｍを入力し、トルク値に必要なモータ回転速度の最適値を演算、または、テープルマップより決定し回転速度指令値ω１を出力する。

回転速度算出手段３１４における演算は、例えば、図２（ａ）に示したモータトルクと回転速度との関係から速度指令値ω１を算出する。

速度制御手段３１６は、回転速度指令値ω１とモータ実回転速度ω１*とを速度偏差演算手段３１５で偏差演算し、速度制御演算後、第２の電流指令値Ｉｑ２を出力する。電流指令加算手段３１７は、前記電流指令値Ｉｑ１と第２の電流指令値Ｉｑ２を加算し電流指令値Ｉｑ*とする。

トルク制御動作中における回転速度の制限動作は、次のようになる。回転速度算出手段３１４でトルクから決定される回転速度の制限値ω１が出力されると、モータの実回転速度ω１*がω１より大きい場合には、速度偏差が零になるように速度偏差演算手段３１５の出力がマイナスとなり、速度制御手段３１６を介して、第２の電流指令値 Ｉｑ２により電流指令加算手段３１７を減算し、速度偏差演算手段３１５が零になるように働き、モータの実回転速度ω１*が回転速度の制限値ω１と一致するように動作し回転速度を制限する。一方、実回転速度ω１*が回転速度の制限値ω１より低い場合には回転速度を増加させる動作を行い必要回転速度に維持することができる。

次に、図１１を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御発生手段３１Ａの詳細構成について説明する。図１１は、制御指令発生手段３１Ａが回転速度制御方式で動作するものである。
図１１は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の別の構成を示すブロック図である。なお、図９と同一符号は、同一部分を示している。

図１１は、トルク制御方式で制御する場合であり、入力信号は、回転速度指令値ωｃである。

制御指令発生手段３１Ａは、回転速度補正係数算出手段３２１と、温度算出手段３２２と、定数変換手段３２３と、トルク算出手段３２４と、速度偏差演算手段３２５と、速度制御手段３２６と、定数変換手段３２７と、電流制限手段３２８と、乗算器３２９とを備えている。

温度算出手段３２２は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号の回転速度指令値ωｃを入力して、油温情報Ｔｃを算出する。回転速度補正係数算出手段３２１は、温度算出手段３２２の油温情報Ｔｃに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、回転速度補正係数ｋωｍを算出する。

乗算器３２９は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号の回転速度指令値ωｃに、回転速度補正係数算出手段３２１が出力する回転速度補正係数ｋωｍを乗じて、回転速度指令値ω１を発生する。

トルク算出手段３２４ではトルク指令値τを入力して電流値に変換し、電流指令制限値Ｉｑ４を出力する。速度偏差演算手段３２５は、回転速度補正係数算出手段３２１が発生した回転速度指令値ω１と、モータ実回転速度ω１*との偏差演算を行う。速度制御手段３２６には、速度偏差演算手段３２５が出力する速度偏差を入力し、電流指令値Ｉｑ２を出力する。定数変換手段３２７は、速度制御手段３２６が出力する電流指令値Ｉｑ２を定数変換し、電流指令値Ｉｑ４を出力する。

電流制限手段３２８には、定数変換手段３２７が出力する電流指令値Ｉｑ３を入力し、トルク算出手段３２４より発生する電流指令制限値Ｉｑ４により、最終電流指令値Ｉｑ*を発生する。

次に、制御指令発生手段３１Ａの動作について説明する。

温度算出手段３２２は、回転速度ωｃより油温情報Ｔｃの最適値を演算または、テーブルマップより決定し油温Ｔｃを出力する。温度算出手段３２２における演算は、例えば、図８に示したモータ回転速度指令値ωｃと油温Ｔとの関係から算出する。

回転速度補正係数算出手段３２１は、図２（ｂ）と図８より温度特性を考慮して得られたモータ回転速度指令値と温度算出手段３２２で得られた油温Ｔｃとを基に回転速度指令値ω１を算出する。

速度偏差演算手段３２５は、回転速度指令値ω１とフィードバックされたモータの実回転速度ω１*との偏差をとる。速度制御手段３２６は、モータ実回転速度ω１*が回転速度指令値ω１と同じくなるよう速度制御を行なうための電流指令値Ｉｑ２を出力する。電流指令値Ｉｑ２は、定数変換手段３２７を介して電流指令値 Ｉｑ３を発生する。

ここで、速度制御におけるトルク制限動作は、次のような動作となる。

定数変換手段３２３では、回転速度補正係数算出手段３２１の出力の回転速度指令値ω１に対しての必要トルクτを演算、または、テーブルデータとりトルクτを求め出力し、トルク算出手段３２４により電流指令制限値Ｉｑ４に変換する。電流制限手段３２８は、入力電流指令値Ｉｑ３に対して電流制限値Ｉｑ４と比較し、電流指令値Ｉｑ３が電流制限値Ｉｑ４を越えないように制限をかける。その結果を最終の電流指令値Ｉｑ*として出力する。

次に、図１２を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置による制御動作について説明する。
図１２は、本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置による制御動作の特性説明図である。

本実施形態の方法を用いれば、図１２に示すごとく、電動オイルポンプ駆動ブラシレスモータシステムにおいて、油温が変化した場合において、また、モータの温度上昇にともないモータの出力トルクが低下した場合においても、オイルポンプの要求必要な特性となるように、モータの回転速度ωｍとモータトルクτｍが決定されるので、モータ及びオイルポンプが必要以上の出力での動作することを抑制するとともに、モータ温度上昇にともなうモータの出力トルクの変動も抑制することが可能であり、電動オイルポンプが必要とするモータの回転速度とモータ出力トルクとなるように最適に制御できるものとなる。

従来、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃは、油温情報に基づいて、オイルポンプの作動油の粘性が温度により変化して、油圧力が変化するのを防止するように、油温情報に基づいて補正されたものである。しかしながら、モータ２の温度が上昇すると、マグネットの減磁が発生し、これによりモータの出力トルクが低下する。その結果、モータによって駆動されるポンプの吐出圧が、モータの温度が上昇すると、低下することになる。一方、電動オイルポンプに求められる特性としては、ポンプの吐出圧が所定圧以上となることを求められるため、従来は、モータの体格（モータの直径や、モータの軸方向の長さ）を大きくすることで、モータの出力トルクを大きくし、仮に、モータの温度が上昇した場合でも、所定圧以上の吐出圧が得られるようにしている。

それに対して、本実施形態では、制御発生装置３１は、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに基づいて、モータ２の温度を算出し、この算出されたモータ温度に基づいて、モータ温度上昇によりマグネットの減磁が発生し、これにより出力トルクや回転速度の低下する分を補正するようにしているため、従来よりも、小型のモータを用いることができる。本実施形態では、モータの体格は従来用いていたものよりも、２０〜３０％小型化できる。この効果は、特に、オイルを供給するポンプをモータにより駆動する電動オイルポンプ駆動システム固有のものであり、ポンプが供給するオイルの温度変化の問題及びポンプを駆動するモータのオイルからの熱の影響の問題を複合的に解決することができる。

また、モータの温度上昇分を補正するには、モータの温度情報が必要となるが、本実施形態では、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃや回転速度指令ωｃに基づいて、油温を算出するようにしているため、モータの温度を検出するための温度センサを不要とでき、また、温度センサからの温度情報を入力するための信号線も不要となる。従来、一般に、モータ制御装置３の信号線は２本のみである。第１の信号線は、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃや回転速度指令ωｃを入力する信号線であり、第２の信号線は、モータ制御装置３の内部の異常等を、上位のＡＴ制御装置に通知するための信号線である。一般に、上位のＡＴ制御装置とモータ制御装置とを接続する信号線の数は予め決まっているため、新たに、温度センサからの温度信号を取り込むための信号線を追加することが難しい場合に、本実施形態は特に有効である。

以上説明したように、本実施形態によれば、油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できる。したがって、従来よりも、小型のモータを用いることができる。

また、電動オイルポンプの油圧及び流量を必要特性に制御できるので、必要以上の出力の発生もなく、モータ及びコントローラの熱的損失を低減することもできる。

さらに、電動オイルポンプの異常回転上昇等による振動発生や異常音の発生等も低減できる。

次に、図１３〜図１６を用いて、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用する電動オイルポンプ駆動システムの構成及び動作について説明する。
最初に、図１３を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。なお、図１３において、図１及び図５と同一符号は、同一部分を示している。

図１３に示した電動オイルポンプ駆動システムは、基本的な構成は、図５に示した構成と同様であるが、モータ制御装置３’に対する制御指令が、図５に示したものと異なるところは、次の点である。

すなわち、上位のＡＴ制御装置４からの制御指令としては、トルク指令、または、回転速度指令に加えて、油温がある。

第１実施形態においては、油温を油温温度センサ１２で検出し、温度信号をＡＴ制御装置４に入力する。ＡＴ制御装置４は、検出した油温に応じた、トルク指令値、または、回転速度指令値をモータ制御装置３へ出力している。

そして、モータ制御装置３においては、油温により補正された制御信号、すなわち、制御指令のトルク指令値、または、回転速度指令値より温度情報を推定し、さらに、モータに対する出力トルク特性の温度影響を無くすために温度補正を行なっている。

一方、本実施形態においては、ＡＴ用油圧ポンプシステムの詳細の構成が異なる点は、次の通りである。

図１３に示したごとく、油温センサ１２で検出した油温情報をＡＴ制御装置４より、モータ制御装置３’へ直接入力している。

次に、図１４を用いて、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成について説明する。

図１４は、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図１３において、図９と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態において、図９に示した実施形態と異なる点は、上位のＡＴ制御装置４からのトルク指令τｃまたは回転速度指令ωｃ、及び油温センサ１２で検出した油温情報がモータ制御装置３’の制御指令発生手段３１’に入力することである。

制御指令発生手段３１’は、油温情報に基づいて、トルク指令τｃまたは回転速度指令ωｃを補正して、モータの温度上昇によるモータの出力トルクの低下分を補正して、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに応じて、ブラシレスモータのｑ軸電流Ｉｑ*を発生する。

その他の構成及び動作は、図９に示したものと同様である。

次に、図１５を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御発生手段３１’の詳細構成について説明する。図１５は、制御指令発生手段３１’がトルク制御方式で動作するものである。
図１５は、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の構成を示すブロック図である。なお、図１０と同一符号は、同一部分を示している。

図１５は、トルク制御方式で制御する場合であり、入力信号は、トルク指令値τｃである。

制御指令発生手段３１’は、トルク補正係数算出手段３１１と、定数変換手段３１３と、回転速度算出手段３１４と、速度偏差演算手段３１５と、速度制御手段３１６と、電流指令加算手段３１７と、乗算器３１９とを備えている。

図１０の例では、温度算出手段３１２により、モータ温度を算出するようにしていたが、本実施形態では、油温センサ１２で検出した油温情報が制御指令発生手段３１’に入力するため、温度算出手段３１２が不要となる。

トルク補正係数算出手段３１１は、油温センサ１２から入力した油温情報Ｔｃに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、トルク補正係数ｋτｍを算出する。

乗算器３１９は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号のトルク指令値τｃに、トルク補正係数算出手段３１１が出力するトルク補正係数ｋτｍを乗じて、トルク指令値τｍを発生する。

その他の各部の動作は、図１０に示したものと同様である。

次に、図１６を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御発生手段３１’Ａの詳細構成について説明する。図１６は、制御指令発生手段３１’Ａが回転速度制御方式で動作するものである。
図１６は、本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の別の構成を示すブロック図である。なお、図１１と同一符号は、同一部分を示している。

図１６は、回転速度制御方式で制御する場合であり、入力信号は、回転速度指令値ωｃである。

制御指令発生手段３１’Ａは、回転速度補正係数算出手段３２１と、定数変換手段３２３と、トルク算出手段３２４と、速度偏差演算手段３２５と、速度制御手段３２６と、定数変換手段３２７と、電流制限手段３２８と、乗算器３２９とを備えている。

図１１の例では、温度算出手段３２２により、モータ温度を算出するようにしていたが、本実施形態では、油温センサ１２で検出した油温情報が制御指令発生手段３１’Ａに入力するため、温度算出手段３１２が不要となる。

回転速度補正係数算出手段３２１は、油温センサ１２から入力した油温情報Ｔｃに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、回転速度補正係数ｋωｍを算出する。

乗算器３２９は、上位ＡＴ制御装置からの制御信号の回転速度指令値ωｃに、回転速度補正係数算出手段３２１が出力する回転速度補正係数ｋωｍを乗じて、回転速度指令値ω１を発生する。

その他の各部の動作は、図１１に示したものと同様である。

本実施形態では、制御発生装置３１’は、油温情報Ｔｃに基づいて、モータ温度上昇によりマグネットの減磁が発生し、これにより出力トルクや回転速度の低下する分を補正するようにしているため、従来よりも、小型のモータを用いることができる。本実施形態では、モータの体格は従来用いていたものよりも、２０〜３０％小型化できる。この効果は、特に、オイルを供給するポンプをモータにより駆動する電動オイルポンプ駆動システム固有のものであり、ポンプが供給するオイルの温度変化の問題及びポンプを駆動するモータのオイルからの熱の影響の問題を複合的に解決することができる。

また、モータの温度上昇分を補正するには、モータの温度情報が必要となるが、本実施形態では、油温センサによって検出された油温情報を用いるようにしている。従って、第１の実施形態のように、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃや回転速度指令ωｃに基づいて、油温を算出する場合に比べて、温度情報の精度が向上するため、モータの特性を油温に基づいて補正する際の補正精度が向上する。

以上説明したように、本実施形態によれば、油温が変化した場合でも、必要な油圧または流量を確保できる。したがって、従来よりも、小型のモータを用いることができる。

次に、図１７及び図１８を用いて、本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用する電動オイルポンプ駆動システムの構成及び動作について説明する。
最初に、図１７を用いて、本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成について説明する。
図１７は、本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。なお、図１７において、図１，図５及び図９と同一符号は、同一部分を示している。

図１７に示した電動オイルポンプ駆動システムは、基本的な構成は、図５に示した構成と同様であり、モータ制御装置３”に対する制御指令も、図５に示したものと同様であるが、モータ制御装置３”に対する入力信号の点で異なる。

第１実施形態においては、油温を油温温度センサ１２で検出し、温度信号をＡＴ制御装置４に入力する。ＡＴ制御装置４は、検出した油温に応じた、トルク指令値、または、回転速度指令値をモータ制御装置３へ出力している。

そして、モータ制御装置３においては、油温により補正された制御信号、すなわち、制御指令のトルク指令値、または、回転速度指令値より温度情報を推定し、さらに、モータに対する出力トルク特性の温度影響を無くすために温度補正を行なっている。

一方、本実施形態においては、図１７に示したごとく、モータ２’は、その内部に温度センサを備え、モータ温度の情報を出力し、モータ制御装置３”に入力している。モータ２’の内部の温度センサとしては、モータ２’の固定子コイルの近傍に配置されたサーミスタ等が用いられる。

次に、図１８を用いて、本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成について説明する。

図１８は、本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図１８において、図９と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態において、図９に示した実施形態と異なる点は、上位のＡＴ制御装置４からのトルク指令τｃまたは回転速度指令ωｃ、及びモータ２’において検出されたモータ温度の情報がモータ制御装置３”の制御指令発生手段３１’に入力することである。

制御指令発生手段３１’は、モータ温度情報に基づいて、トルク指令τｃまたは回転速度指令ωｃを補正して、モータの温度上昇によるモータの出力トルクの低下分を補正して、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに応じて、ブラシレスモータのｑ軸電流Ｉｑ*を発生する。

その他の構成及び動作は、図９に示したものと同様である。

制御発生手段３１’の構成は、図１５や図１６に示したものと同様である。図１５に示したトルク補正係数算出手段３１１は、モータ温度の情報Ｔｍに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、トルク補正係数ｋτｍを算出する。また、図１６に示した回転速度補正係数算出手段３２１は、モータ温度の情報Ｔｍに基づいて、モータの温度が上昇したとき、マグネットの減磁により出力トルクが低下することを補正するための、回転速度補正係数ｋωｍを算出する。

本実施形態では、制御発生装置３１は、トルク指令値τｃ、または、回転速度指令値ωｃに基づいて、モータ２の温度を算出し、この算出されたモータ温度に基づいて、モータ温度上昇によりマグネットの減磁が発生し、これにより出力トルクや回転速度の低下する分を補正するようにしているため、従来よりも、小型のモータを用いることができる。本実施形態では、モータの体格は従来用いていたものよりも、２０〜３０％小型化できる。この効果は、特に、オイルを供給するポンプをモータにより駆動する電動オイルポンプ駆動システム固有のものであり、ポンプが供給するオイルの温度変化の問題及びポンプを駆動するモータのオイルからの熱の影響の問題を複合的に解決することができる。

また、モータの温度上昇分を補正するには、モータの温度情報が必要となるが、本実施形態では、油温センサによって検出された油温情報を用いるようにしている。従って、第１の実施形態のように、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃや回転速度指令ωｃに基づいて、油温を算出する場合に比べて、温度情報の精度が向上するため、モータの特性を油温に基づいて補正する際の補正精度が向上する。

本実施形態では、制御発生装置３１’は、モータ温度の情報Ｔｍに基づいて、モータ温度上昇によりマグネットの減磁が発生し、これにより出力トルクや回転速度の低下する分を補正するようにしているため、従来よりも、小型のモータを用いることができる。本実施形態では、モータの体格は従来用いていたものよりも、２０〜３０％小型化できる。この効果は、特に、オイルを供給するポンプをモータにより駆動する電動オイルポンプ駆動システム固有のものであり、ポンプが供給するオイルの温度変化の問題及びポンプを駆動するモータのオイルからの熱の影響の問題を複合的に解決することができる。

また、モータの温度情報は、モータの内部の温度センサから情報を用いるため、第１の実施形態のように、上位のＡＴ制御装置から発生したトルク指令値τｃや回転速度指令ωｃに基づいて、油温を算出する場合や、第２の実施形態のように、油温で近似するに比べて、温度情報の精度が向上するため、モータの特性を補正する際の補正精度が向上する。

本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合の動作特性の説明図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合のモータの温度変化によるモータ制御特性の説明図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおいて、電動オイルポンプをブラシレスモータで駆動した場合の油温によるモータのトルク及び回転速度特性の変化の説明図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置により制御されるブラシレスモータの構成を示す部分断面図である。 本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおける、モータをトルク制御で動作させた場合の電動オイルポンプの動作特性図である。 本実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムにおける、モータを回転速度制御で動作させた場合の電動オイルポンプの動作特性図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の別の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置による制御動作の特性説明図である。 本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置に用いる制御指令発生手段の別の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置を適用するＡＴ用油圧ポンプシステムの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態による電動オイルポンプ用モータ制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…電動オイルポンプ
２…ブラシレスモータ
３…モータ制御装置
４…ＡＴ（自動変速機）制御装置
５…電動オイル配管
６…機械式オイルポンプ
７…変速機
８…アクチュエータ
９…オイル配管
１０…オイルパン
１１…逆止弁
１２…油温温度センサ
２１…ステータコア
２２…ステータ巻線
２３…ロータのマグネット
３１…制御指令発生手段
３２、３３…電流検出器
３４…電流検出手段
３５…電流制御手段
３６…位置・速度検出演算手段
３７…ブラシレス制御手段
３８…ＰＷＭインバータ手段
３９…電流偏差演算手段
３１１…トルク補正係数算出手段
３１２…温度算出手段
３１３…定数変換手段
３１４…回転速度算出手段
３１５…速度偏差演算手段
３１６…速度制御手段
３１７…電流指令加算手段
３２１…回転速度補正係数算出手段
３２２…温度算出手段
３２３…定数変換手段
３２４…トルク算出手段
３２８…電流制限手段

Claims (5)

1. ポンプ回路に配置された電動オイルポンプを駆動するブラシレスモータの駆動を制御するものであり、
   上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値が、前記電動オイルポンプの吐出油温が変化した場合でも、前記電動オイルポンプの吐出圧が変わらないように補正されたものであるブラシレスモータ制御装置であって、
   前記上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値に対して、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正した上で、補正後の制御指令値を出力する制御指令発生手段を備えることを特徴とする電動オイルポンプ用モータ制御装置。
2. 請求項１記載の電動オイルポンプ用モータ制御装置において、
   前記制御指令発生手段は、前記上位のＡＴ制御装置から入力する制御指令値から前記ブラシレスモータの温度を算出し、この算出されたモータ温度に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正することを特徴とする電動オイルポンプ用モータ制御装置。
3. 請求項１記載の電動オイルポンプ用モータ制御装置において、
   前記制御指令発生手段は、前記電動オイルポンプの油温を検出する油温検出手段からの油温情報に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正することを特徴とする電動オイルポンプ用モータ制御装置。
4. 請求項１記載の電動オイルポンプ用モータ制御装置において、
   前記制御指令発生手段は、前記ブラシレスモータの温度をモータ温度検出手段からのモータ温度情報に基づいて、前記ブラシレスモータの温度による出力の変動分を補正することを特徴とする電動オイルポンプ用モータ制御装置。
5. 請求項１記載の電動オイルポンプ用モータ制御装置において、
   前記モータ制御装置への入力指令値は、前記ＡＴ制御装置から発生する油温で補正されたモータトルク指令値、または、モータ回転速度制御指令値であることを特徴とする電動オイルポンプ用モータ制御装置。

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