JP2017115618A - ポンプ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプを適当な状態で駆動する。【解決手段】ポンプ駆動システム（１０）は、ポンプ（１６）と、モータ（１８）と、制御部とを備える。モータは、ポンプを駆動する。制御部は、モータの動作を制御する。制御部は、決定部（１４１）と、生成部（２０２）と、駆動部（２０１）とを含む。決定部は、ポンプが吐出すべき流体量を決定する。生成部は、モータの最大回転速度に基づいて、モータの回転数を制御するための制御プロファイル（３０）を生成する。モータの最大回転速度は、ポンプの使用環境に応じて設定される。制御プロファイルは、決定部が決定した流体量を最短の時間で吐出するために用いられる。駆動部は、生成部が生成した制御プロファイルに基づいて、モータを駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプを駆動するためのシステムに関し、詳しくは、自動変速機に用いられるオイルポンプを駆動するためのシステムに関する。

従来から油圧を用いて装置を動作させるシステムが知られている。例えば、特開２０００−２７９９２２号公報には、車両の自動変速機に用いられるポンプを駆動するためのシステムが開示されている。また、特開２００２−３１０１０２号公報には、油圧ショベルに用いられるポンプを駆動するためのシステムが開示されている。

特開２０００−２７９９２２号公報に記載のシステムは、第１のポンプと、第２のポンプと、これらのポンプを同時に駆動するためのモータとを備える。第１のポンプからの吐出油は、ライン圧制御弁で調圧される。調圧された吐出油は、変速制御弁を経由して、無段変速機のプライマリプーリの油圧駆動部に供給される。或いは、調圧された吐出油は、変速制御弁を経由せずに、無段変速機のセカンダリプーリの油圧駆動部に供給される。第２のポンプからの吐出油は、オイルクーラを経由して、無段変速機のプーリやベルト等に供給される。各油圧ラインの流量は、運転条件によって相違する。そのため、第１のポンプに要求される流量と、第２のポンプに要求される流量とが、そのときの変速比、ライン圧、油温等に基づいて演算される。第１のポンプに要求される流量と、第２のポンプに要求される流量とが比較される。大きいほうの流量を供給できるように、ポンプの回転数が決定される。

特開２００２−３１０１０２号公報に記載のシステムは、第１のシリンダと、第１のシリンダを駆動するための第１の油圧回路と、第１の油圧回路に油圧を供給する第１のポンプと、第２のシリンダと、第２のシリンダを駆動するための第２の油圧回路と、第２の油圧回路に油圧を供給する第２のポンプと、第１のポンプ及び第２のポンプを駆動するための電動機とを備える。２つの操作体の一方が操作された場合には、操作量に対応する操作信号に基づいて、電動機の回転数が設定される。２つの操作体の各々が操作された場合には、大きいほうの操作量に対応する操作信号に基づいて、電動機の回転数が設定される。

特開２０００−２７９９２２号公報 特開２００２−３１０１０２号公報

油圧を用いて装置を動作させるシステムでは、特開２０００−２７９９２２号公報に記載のように、ポンプに対して、要求された流体量を吐出することが求められる場合がある。特開２０００−２７９９２２号公報に記載のように、吐出すべき流体量に応じて決定された回転数でポンプを駆動すれば、要求された流体量を吐出することはできる。しかしながら、要求された吐出量を吐出することだけを考慮していると、ポンプを適当な状態で駆動することは難しい。

本発明の目的は、ポンプを適当な状態で駆動することである。

本発明の実施の形態によるポンプ駆動システムは、ポンプと、モータと、制御部とを備える。モータは、ポンプを駆動する。制御部は、モータの動作を制御する。制御部は、決定部と、生成部と、駆動部とを含む。決定部は、ポンプが吐出すべき流体量を決定する。生成部は、モータの最大回転速度に基づいて、モータの回転速度を制御するための制御プロファイルを生成する。モータの最大回転速度は、ポンプの使用環境に応じて設定される。制御プロファイルは、決定部が決定した流体量を最短の時間で吐出するために用いられる。駆動部は、生成部が生成した制御プロファイルに基づいて、モータを駆動する。

本発明の実施の形態によるポンプ駆動システムは、ポンプを適当な状態で駆動することができる。

本発明の実施の形態によるポンプ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。 制御プロファイルの一例を示す説明図である。 制御プロファイルの他の一例を示す説明図である。 ポンプ駆動システムの応用例の概略構成を示すブロック図である。

本発明の実施の形態によるポンプ駆動システムは、ポンプと、モータと、制御部とを備える。モータは、ポンプを駆動する。制御部は、モータの動作を制御する。制御部は、決定部と、生成部と、駆動部とを含む。決定部は、ポンプが吐出すべき流体量を決定する。生成部は、モータの最大回転速度に基づいて、モータの回転速度を制御するための制御プロファイルを生成する。モータの最大回転速度は、ポンプの使用環境に応じて設定される。制御プロファイルは、決定部が決定した流体量を最短の時間で吐出するために用いられる。駆動部は、生成部が生成した制御プロファイルに基づいて、モータを駆動する。

上記ポンプ駆動システムにおいて、生成部は、制御プロファイルを生成するときに、モータの最大回転速度を参照する。そのため、制御プロファイルに基づいて駆動すれば、モータの性能を最大限に引き出すことができる。つまり、上記ポンプ駆動システムにおいては、ポンプを適当な状態で駆動することができる。

ポンプの使用環境は、例えば、ポンプの動作に影響を与える条件を含む。当該条件は、例えば、ポンプが吐出する流体の粘度（温度）や、ポンプの吐出口に接続された管路内の流体の状態（例えば、流体の圧力）を含む。当該条件は、例えば、センサで直接検出されるものであってもよいし、センサで検出されたものから推測してもよい。

制御プロファイルは、好ましくは、第１期間と、第２期間と、第３期間とを含む。第１期間では、モータの回転速度を、ポンプの使用環境に応じて設定される最大の増加割合で、制御プロファイルに基づいてモータを駆動するときの初期回転速度から最大回転速度まで増加させる。第２期間では、最大回転速度を維持する。第３期間では、モータの回転速度を、ポンプの使用環境に応じて設定される最大の減少割合で、最大回転速度から初期回転速度まで減少させる。

この場合、初期回転速度から最大回転速度に到達するまでの時間と、最大回転速度から初期回転速度に到達するまでの時間とを短くすることができる。そのため、最大回転速度が維持される期間（第２期間）を長くすることができる。その結果、モータの性能を最大限に利用することができる。

制御プロファイルが上記の第１〜第３期間を含む場合、生成部は、好ましくは、回転速度設定部と、増加割合設定部と、減少割合設定部とを含む。回転速度設定部は、ポンプの使用環境に応じて、最大回転速度を設定する。増加割合設定部は、ポンプの使用環境に応じて、最大の増加割合を設定する。減少割合設定部は、ポンプの使用環境に応じて、最大の減少割合を設定する。

この場合、最大回転速度と、最大の増加割合と、最大の減少割合とを適当に設定することができる。

上記ポンプ駆動システムにおいては、ポンプと、モータと、生成部と、駆動部とを含んで、ポンプユニットが構成されていてもよい。この場合、ポンプユニットにおいて、制御プロファイルを生成することができる。そのため、ポンプユニットとは別に設けられる制御装置で制御プロファイルを生成する場合と比べて、当該制御装置の処理負担を軽減することができる。

上記ポンプ駆動システムにおいては、ポンプと、モータと、駆動部とを含んで、ポンプユニットが構成されていてもよい。この場合、決定部及び生成部は、ポンプユニットとは別に設けられる。ポンプ駆動システムの構成要素を配置するときの自由度を確保することができる。ポンプユニットで制御プロファイルを生成しないので、ポンプユニットでの処理負担を軽減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図中同一又は相当部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態によるポンプ駆動システム１０の概略構成を示すブロック図である。ポンプ駆動システム１０は、例えば、無段変速機（ＣＶＴ）のプーリを駆動するために用いられる。具体的には、プライマリプーリを駆動するためのシリンダと、セカンダリプーリを駆動するためのシリンダとの間で作動油を移動させるために用いられる。ポンプ駆動システム１０は、ポンプユニット１２と、上位ＥＣＵ１４とを含む。

ポンプユニット１２は、上位ＥＣＵ１４とは別に設けられている。ポンプユニット１２は、上位ＥＣＵ１４から離れて配置されている。ポンプユニット１２は、配線を介して、上位ＥＣＵ１４に接続されている。これにより、ポンプユニット１２は、上位ＥＣＵ１４からの信号を受信することができる。その結果、ポンプユニット１２は、上位ＥＣＵ１４からの指令に基づいて、動作することができる。

ポンプユニット１２は、ポンプ１６と、モータ１８と、コントローラ２０とを含む。以下、これらについて説明する。

ポンプ１６は、吸込口から吸引した作動油を吐出口から吐出する。ポンプ１６は、例えば、容積型の回転ポンプである。容積型の回転ポンプは、吸引口から作動油を吸引するときに、作動油を収容するチャンバの容積が増加し、吐出口から作動油を吐出するときに、チャンバの容積が減少する。容積型の回転ポンプは、例えば、ギアポンプであってもよいし、ベーンポンプであってもよい。ギアポンプは、例えば、内接ギアポンプであってもよいし、外接ギアポンプであってもよい。

モータ１８は、ポンプ１６を駆動する。モータ１８は、例えば、ブラシレスモータである。

コントローラ２０は、モータ１８の動作を制御する。コントローラ２０は、駆動部２０１と、生成部２０２と、メモリ２０３とを含む。

駆動部２０１は、モータ１８を駆動する。駆動部２０１は、モータ１８をフィードバック制御する。駆動部２０１は、回転速度制御部２０１１と、電流制御部２０１２とを含む。回転速度制御部２０１１は、モータ１８の実際の回転速度（検出値）が目標の回転速度（指令値）と一致するように、モータ１８の回転速度をフィードバック制御する。電流制御部２０１２は、モータ１８の実際の駆動電流（検出値）が目標の駆動電流（指令値）と一致するように、モータ１８の駆動電流をフィードバック制御する。駆動電流をフィードバック制御するときの周期は、回転速度をフィードバック制御するときの周期よりも短い。そのため、回転速度をフィードバック制御するときには、実際の駆動電流（検出値）は目標の駆動電流（指令値）になっている。

生成部２０２は、上位ＥＣＵ１４から送られてくる信号（ポンプ１６が吐出すべき流体量を示す信号）に基づいて、制御プロファイルを生成する。制御プロファイルは、モータ１８を駆動するときに用いられる。制御プロファイルの詳細については、後述する。

生成部２０２は、変換部２０２Ａと、分配部２０２Ｂとを含む。以下、これらについて説明する。

変換部２０２Ａは、上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量を吐出するのに必要なモータ１８の回転数を設定する。つまり、変換部２０２Ａは、ポンプ１６が吐出すべき流体量を、モータ１８の総回転数に変換する。

ポンプ１６が吐出すべき流体量をモータ１８の回転数に変換するときには、ポンプ１６が一回転するときの吐出量を考慮する。ポンプ１６が一回転するときの吐出量は、例えば、ポンプ１６が吐出する作動油の温度（油温）と、ポンプ１６の負荷特性とを考慮する。油温は、例えば、ポンプ１６が吐出すべき流体量をモータ１８の回転数に変換するときに検出する。油温は、例えば、温度センサで検出する。温度センサは、例えば、ポンプ１６に接続された管路に配置されている。ポンプ１６の負荷特性は、例えば、ポンプ１６の吐出口に接続された管路内の作動油の状態で決まる。管路内の作動油の状態は、例えば、管路内の作動油の圧力（油圧）で決まる。油圧は、例えば、ポンプ１６が吐出すべき流体量をモータ１８の回転数に変換するときに検出する。油圧は、例えば、圧力センサで検出する。圧力センサは、例えば、ポンプ１６に接続された管路に配置されている。

ポンプ１６が一回転するときの吐出量を設定するときには、例えば、参照テーブル４０１が用いられる。参照テーブル４０１は、例えば、油温と、ポンプ１６の負荷特性と、ポンプ１６が一回転するときの吐出量との関係を示す。参照テーブル４０１は、メモリ２０３に格納されている。

モータ１８の総回転数を設定するときには、例えば、参照テーブル４０２が用いられる。参照テーブル４０２は、例えば、ポンプ１６が吐出すべき流体量（上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量）と、ポンプ１６が一回転するときの吐出量との関係を示す。参照テーブル４０２は、メモリ２０３に格納されている。

分配部２０２Ｂは、変換部２０２Ａが設定したモータ１８の回転数を分配する。上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量を吐出するのに要する時間が最短となるように、モータ１８の回転数を分配する。分配部２０２Ｂがモータ１８の回転数を分配することにより、制御プロファイルが生成される。

続いて、図２を参照しながら、制御プロファイル３０について説明する。制御プロファイル３０は、所定の周期Ｔ１ごとのモータ１８の回転速度を示す。制御プロファイル３０は、期間３０１と、期間３０２と、期間３０３とを含む。

期間３０１は、制御プロファイル３０に基づくモータ１８の駆動を開始したときに始まる。つまり、期間３０１は、制御プロファイル３０の始点を含む。なお、期間３０１が始まる前に、モータ１８は駆動していない。つまり、期間３０１が始まる前において、モータ１８の回転速度はゼロである。期間３０１では、モータ１８の回転数が所定の周期Ｔ１ごとに増加している。つまり、モータ１８の回転速度（周期Ｔ１におけるモータ１８の回転数）が増加している。期間３０１では、モータ１８の回転速度が増加する割合（傾き）３０１１は、一定である。期間３０１が終了するとき、モータ１８は、最大の回転速度で回転している。

期間３０２は、期間３０１が終了したときに始まる。つまり、期間３０２は、期間３０１と連続している。期間３０２では、期間３０１が終了したときのモータ１８の回転速度が維持される。つまり、期間３０２では、モータ１８の最大回転速度が維持される。要するに、期間３０２では、モータ１８の回転数が周期Ｔ１ごとに変化しない。期間３０２の長さは、好ましくは、期間３０１の長さ以上である。

期間３０３は、期間３０２が終了したときに始まる。つまり、期間３０３は、期間３０２と連続している。期間３０３は、制御プロファイル３０に基づくモータ１８の駆動を終了するまで続く。つまり、期間３０３は、制御プロファイル３０の終点を含む。期間３０３が始まるときのモータ１８の回転速度は、モータ１８の最大回転速度である。期間３０３では、モータ１８の回転速度が減少している。つまり、期間３０３では、モータ１８の回転数が周期Ｔ１ごとに減少している。期間３０３では、モータ１８の回転速度が減少する割合（傾き）３０３１は、一定である。期間３０３が終了した後、モータ１８の回転速度はゼロになる。つまり、期間３０３が終了すると、モータ１８は停止する。期間３０３の長さは、好ましくは、期間３０２の長さよりも短い。

再び、図１を参照しながら説明する。分配部２０２Ｂは、回転速度設定部２０２１と、増加割合設定部２０２２と、減少割合２０２３とを含む。以下、これらについて説明する。

回転速度設定部２０２１は、モータ１８が使用される環境に応じて、モータ１８の最大回転速度（期間３０２でのモータ１８の回転速度）を設定する。具体的には、回転速度設定部２０２１は、例えば、ポンプ１６が吐出する作動油の温度（油温）と、ポンプ１６の負荷特性とを考慮して、モータ１８の最大回転速度を設定する。回転速度設定部２０２１がモータ１８の最大回転速度を設定するときには、参照テーブル４０３が用いられる。参照テーブル４０３は、メモリ２０３に格納されている。参照テーブル４０３は、例えば、油温と、ポンプ１６の負荷特性と、モータ１８の最大回転速度との関係を示す。

増加割合設定部２０２２は、モータ１８が使用される環境に応じて、期間３０１での割合３０１１（つまり、期間３０１でモータ１８の回転速度が増加する割合）を設定する。具体的には、増加割合設定部２０２２は、例えば、ポンプ１６が吐出する作動油の温度（油温）と、ポンプ１６の負荷特性とを考慮して、割合３０１１を設定する。増加割合設定部２０２２が割合３０１１を設定するときには、参照テーブル４０４が用いられる。参照テーブル４０４は、メモリ２０３に格納されている。参照テーブル４０４は、例えば、油温と、ポンプ１６の負荷特性と、割合３０１１との関係を示す。

減少割合設定部２０２３は、モータ１８が使用される環境に応じて、期間３０３での割合３０３１（つまり、期間３０３でモータ１８の回転速度が減少する割合）を設定する。具体的には、減少割合設定部２０２３は、例えば、ポンプ１６が吐出する作動油の温度（油温）と、ポンプ１６の負荷特性とを考慮して、割合３０３１を設定する。減少割合設定部２０２３が割合３０３１を設定するときには、参照テーブル４０５が用いられる。参照テーブル４０５は、メモリ２０３に格納されている。参照テーブル４０５は、例えば、油温と、ポンプ１６の負荷特性と、割合３０３１との関係を示す。

上位ＥＣＵ１４は、例えば、車両の変速装置を制御する。上位ＥＣＵ１４は、決定部１４１を含む。決定部１４１は、ポンプ１６が吐出すべき流体量を決定する。ポンプ１６が吐出すべき流体量は、例えば、ＣＶＴのプーリを駆動するために必要な流体量である。上位ＥＣＵ１４は、決定部１４１が決定した流体量（ポンプ１６が吐出すべき流体量）をコントローラ２０に出力する。つまり、上位ＥＣＵ１４がコントローラ２０に出力する指令は、ポンプ１６が吐出すべき流体量を示す。

続いて、ポンプ駆動システム１０の動作について説明する。先ず、決定部１４１は、ポンプ１６が吐出すべき流体量を決定する。続いて、上位ＥＣＵ１４は、決定部１４１が決定した流体量を、コントローラ２０に送信する。上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量に基づいて、生成部２０２が制御プロファイル３０（図２参照）を生成する。具体的には、変換部２０２Ａは、上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量を吐出するのに必要なモータ１８の回転数（モータ１８の総回転数）を設定する。分配部２０２Ｂは、吐出に要する時間が最短となるように、変換部２０２Ａが設定したモータ１８の総回転数を分配する。これにより、制御プロファイル３０が生成される。駆動部２０１は、制御プロファイル３０に基づいて、モータ１８を駆動する。これにより、ポンプ１６が駆動される。その結果、上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量がポンプ１６から吐出される。

ポンプ駆動システム１０においては、制御プロファイル３０を生成するとき、上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量の吐出に要する時間が最短となるように、モータ１８の最大回転数を参照する。そのため、モータ１８の性能が最大限に引き出される。

制御プロファイル３０は、期間３０２を有する。期間３０２では、モータ１８の最大回転速度が維持される。そのため、ポンプ１６の吐出効率が向上する。

制御プロファイル３０は、期間３０１及び期間３０３を有する。期間３０１では、モータ１８の回転速度を最大回転速度まで増加させる時間が最短になっている。期間３０３では、モータ１８を停止させるまでの時間が最短になっている。制御プロファイル３０によれば、モータ１８の最大回転速度が維持される期間３０２を長くすることができる。その結果、ポンプ１６の吐出効率をさらに向上させることができる。

ポンプ駆動システム１０では、生成部２０２がポンプユニット１２に設けられている。そのため、上位ＥＣＵ１４で制御プロファイルを生成する場合と比べて、上位ＥＣＵ１４の処理負担が軽減される。

ポンプ駆動システム１０では、制御プロファイルに基づいて、ポンプ１６が駆動される。そのため、ポンプ１６の動作が開始される前に、上位ＥＣＵ１４からの指令に係る流体量の吐出に要する時間を把握することができる。

ポンプ駆動システム１０では、ポンプ１６の性能の範囲内であれば、期間３０１、期間３０２及び期間３０３の長さを適当に設定することにより、上位ＥＣＵからの指令に係る流体量の吐出に要する時間を指定することができる。

［制御プロファイルの応用例］
モータ１８の回転速度が増加する割合は、期間３０１の全体に亘って、一定でなくてもよい。例えば、図３に示すように、期間３０１の初期及び終期において、モータ１８の回転速度が増加する割合３０１２を緩やかに変化させてもよい。

モータ１８の回転速度が減少する割合は、期間３０３の全体に亘って、一定でなくてもよい。例えば、図３に示すように、期間３０３の初期及び終期において、モータ１８の回転速度が減少する割合３０３２を緩やかに変化させてもよい。

［ポンプ駆動システムの応用例］
制御プロファイル３０は、ポンプユニット１２で生成される必要はない。例えば、図４に示すように、上位ＥＣＵ１４が制御プロファイル３０を生成する生成部２０２を備えていてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態によって、何等、限定されない。

１０：ポンプ駆動システム、１２：ポンプユニット、１６：ポンプ、１８：モータ、２０１：駆動部、２０２：生成部、２０２１：回転速度設定部、２０２２：増加割合設定部、２０２３：減少割合設定部、３０：制御プロファイル、３０１：期間、３０２：期間、３０３：期間

Claims (5)

1. ポンプと、
   前記ポンプを駆動するモータと、
   前記モータの動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記ポンプが吐出すべき流体量を決定する決定部と、
   前記ポンプの使用環境に応じて設定される前記モータの最大回転速度に基づいて、前記決定部が決定した流体量を最短の時間で吐出するための前記モータの回転速度の制御プロファイルを生成する生成部と、
   前記生成部が生成した前記制御プロファイルに基づいて、前記モータを駆動する駆動部とを含む、ポンプ駆動システム。
2. 請求項１に記載のポンプ駆動システムであって、
   前記制御プロファイルは、
   前記モータの回転速度を、前記ポンプの使用環境に応じて設定される最大の増加割合で、前記制御プロファイルに基づいて前記モータを駆動するときの初期回転速度から前記最大回転速度まで増加させる第１期間と、
   前記最大回転速度を維持する第２期間と、
   前記モータの回転速度を、前記ポンプの使用環境に応じて設定される最大の減少割合で、前記最大回転速度から前記初期回転速度まで減少させる第３期間とを含む、ポンプ駆動システム。
3. 請求項２に記載のポンプ駆動システムであって、
   前記生成部は、
   前記ポンプの使用環境に応じて、前記最大回転速度を設定する回転速度設定部と、
   前記ポンプの使用環境に応じて、前記最大の増加割合を設定する増加割合設定部と、
   前記ポンプの使用環境に応じて、前記最大の減少割合を設定する減少割合設定部とを含む、ポンプ駆動システム。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ駆動システムであって、
   前記ポンプと、前記モータと、前記生成部と、前記駆動部とを含んで、ポンプユニットが構成されている、ポンプ駆動システム。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ駆動システムであって、
   前記ポンプと、前記モータと、前記駆動部とを含んで、ポンプユニットが構成されており、
   前記決定部及び前記生成部は、前記ポンプユニットとは別に設けられている、ポンプ駆動システム。

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