JP2023004700A - 電動オイルポンプ装置、およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増大を抑制しつつ、適切なタイミングで通電パターンを切り替えることができる。【解決手段】電動オイルポンプ装置は、オイルを循環させるポンプと、回転子と、第１コイル、第２コイル、および第３コイルとを含むモータと、コイルに発生する逆起電圧の値を検出する電圧検出器と、複数の通電パターンでコイルを通電させる制御装置と、オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する記憶装置とを備える。制御装置は、特定コイルに発生する逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、通電パターンを切り替え順序にしたがい切り替える。【選択図】図６

Description

本開示は、電動オイルポンプ装置に関し、特に、通電パターンの切り替え制御に関する。

従来、電動オイルポンプ装置では、ポンプを駆動させるためのモータとして、ブラシレスモータが使用され得る。ブラシレスモータは、回転子と、該回転子を回転させるための複数相の固定子を含む。ブラシレスモータは、回転子の位置に応じて複数相の固定子の通電パターンが切り替えられることにより、回転子を回転させる。

たとえば、特開２００５－２６９７１９号公報（特許文献１）に記載のブラシレスモータの制御方法では、電圧比較部が各相の端子電圧の値を検出することで、回転子の位置を検出する。特許文献１のブラシレスモータでは、検出した各相の端子電圧の値の組合せがパターンとして記憶されており、各相の端子電圧のパターンに対応した通電を行う。すなわち、特許文献１のブラシレスモータは、検出した各相の端子電圧の値に基づいて、回転子の位置を検出している。

特開２００５－２６９７１９号公報

特許文献１のブラシレスモータでは、各相の端子電圧のパターンを得るために、常に全ての相の端子電圧を検出する。しかしながら、検出された全ての相の端子電圧を処理対象として回転子の位置を検出することは、制御装置の処理負荷に繋がり得る。処理負荷が増大することにより、より高価なマイコンを備えることが必要となり、コストは増大する。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動オイルポンプにおいて、コストの増大を抑制しつつ、適切なタイミングで通電パターンを切り替えることである。

本開示における電動オイルポンプ装置は、ポンプと、モータと、電圧検出器と、制御装置と、記憶装置とを備える。ポンプは、オイルを循環させる。モータは、回転子と、第１コイル、第２コイル、および第３コイルとを含み、ポンプを駆動する。電圧検出器は、回転子が回転することにより、第１コイル、第２コイル、および第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する。制御装置は、複数の通電パターンで第１コイル、第２コイル、および第３コイルを通電させる。記憶装置は、オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する。制御装置は、第１コイル、第２コイル、および第３コイルのうちの特定コイルに発生する逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、通電パターンを切り替え順序にしたがい切り替える。

本開示における電動オイルポンプ装置の制御方法は、ポンプと、モータと、電圧検出器と、記憶装置とを備える電動オイルポンプ装置の制御方法である。ポンプは、オイルを循環させる。モータは、回転子と、第１コイル、第２コイル、および第３コイルとを含み、ポンプを駆動する。電圧検出器は、回転子が回転することにより、第１コイル、第２コイル、および第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する。記憶装置は、オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する。制御方法は、第１コイル、第２コイル、および第３コイルのうちの特定コイルに発生する逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、通電パターンを切り替え順序にしたがい切り替えることを含む。

本開示による電動オイルポンプ装置は、オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序、および、第１コイル、第２コイル、および第３コイルのうちの特定コイルの逆起電圧の値に基づいて、通電パターンを切り替える。これにより、電動オイルポンプ装置は、第１コイル、第２コイル、および第３コイルの全ての逆起電圧を処理演算の対象とする必要がないため、コストの増大を抑制しつつ、適切なタイミングで通電パターンを切り替えることができる。

本実施の形態に係るオイルポンプシステムの構成を概略的に示す図である。 通電パターンが切り替えられる回転子の回転角度を説明するための図である。 回転子の回転角度に応じて、各コイルに励磁する磁極を示す図である。 各コイルに発生する逆起電圧を説明するための図である。 同一の時間軸における図３に示す通電パターンと図４に示す逆起電圧とを示す図である。 通電パターンの切り替え手順の詳細を示すフローチャートである。 逆起電圧に対してノイズが発生していることを示す図である。 比較例における各コイルに励磁する磁極を示す図である。 本開示に係る電動オイルポンプの断面図である。 本開示に係る電動オイルポンプの斜視外観図である。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一また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］
本開示においては、オイルを一定の方向に循環させる電動オイルポンプ装置２００が開示される。電動オイルポンプ装置２００は、上位コントローラ１００からの指示に応じて、モータを回転させ、変速機３００にオイルを供給するための車載向けＡ／Ｔ用の電動オイルポンプ装置である。

車載向けＡ／Ｔ用の電動オイルポンプ装置では、モータが逆回転すると、ポンプに必要とされる流量、油圧が十分ではなくなり、電動オイルポンプ装置に含まれる油圧式機械が正常に動作しなくなってしまう可能性がある。したがって、本実施の形態における電動オイルポンプ装置２００では、オイルを一定の方向に循環させる。

＜システム構成＞
図１は、本実施の形態に係るオイルポンプシステム１０の構成を概略的に示す図である。図１を参照して、オイルポンプシステム１０は、上位コントローラ１００と、電動オイルポンプ装置２００と、変速機３００と、オイルパン４００とを備える。

上位コントローラ１００は、たとえばＥＣＵ（Electronic Control Unit）またはＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。上位コントローラ１００と電動オイルポンプ装置２００とは、シリアル伝送形式の信号線により接続されている。上位コントローラ１００は、電動オイルポンプ装置２００のみならず電動オイルポンプ装置２００以外の機器（たとえば、他の電動オイルポンプ装置）が接続されていてもよい。

電動オイルポンプ装置２００は、上位コントローラ１００からの指令に従ってモータ２３０を制御する。電動オイルポンプ装置２００は、入力インターフェース２１０（入力Ｉ／Ｆ２１０）と、出力インターフェース２６０（出力Ｉ／Ｆ２６０）と、モータ制御装置２２０と、モータ２３０と、電圧検出器２４０と、ポンプ２５０とを備える。

入力インターフェース２１０および出力インターフェース２６０は、モータ制御装置２２０と上位コントローラ１００とを通信させるように構成される。モータ制御装置２２０は、入力インターフェース２１０を介して、上位コントローラ１００からモータ２３０の駆動に関する指令を受信する。当該指令は、たとえば、モータ２３０を駆動させるべき目標の回転速度（以下では、指令回転速度と称する。）を含む。モータ制御装置２２０は、出力インターフェース２６０を介して、電動オイルポンプ装置２００の故障情報およびモータ２３０が実際に回転している回転速度（以下では、実回転速度と称する。）を上位コントローラ１００へ送信する。

モータ制御装置２２０は、制御回路２２２とインバータ２２１とを備える。また、制御回路２２２は、ＣＰＵ２２３と、メモリ２２４とを備える。ＣＰＵ２２３は、指令回転速度に基づいてモータ駆動信号を生成するためのプログラムを実行し得る。ＣＰＵ２２３は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらの組み合わせ等によって構成されてもよい。

メモリ２２４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等によって実現される。さらに、メモリ２２４は、不揮発性メモリを含む。メモリ２２４は、後述する予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する。メモリ２２４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）またはフラッシュメモリー等によって実現される。

制御回路２２２は、上位コントローラ１００から受信した指令回転速度と、モータ２３０に設けられた回転速度センサ（図示せず）により検出された実回転速度との偏差に応じて、モータ２３０を駆動するためのモータ駆動信号を生成する。制御回路２２２は、モータ駆動信号をインバータ２２１に出力する。

インバータ２２１は、たとえば、複数のスイッチング素子を含む回路である。インバータ２２１は、制御回路２２２からのモータ駆動信号に従って複数のスイッチング素子をスイッチング動作させることによってモータ２３０を回転駆動させる。

モータ２３０は、センサレス駆動のブラシレスモータであって、自動車、二輪車、船舶等に用いられる補機である。これらは例示に過ぎず、モータ２３０は、他の種類の機器および用途に対して使用され得る。モータ２３０は、回転子２３５と、固定子としてＵ相，Ｖ相，Ｗ相のコイルとを有する。以下では、Ｕ相のコイルを第１コイルと称し、Ｖ相のコイルを第２コイルと称し、Ｗ相のコイルを第３コイルと称する。第１コイル～第３コイルは、モータ制御装置２２０によって通電され、Ｎ極またはＳ極に励磁される。これにより、回転子２３５は回転し、当該回転によりポンプ２５０が駆動する。以下では、「第１コイル、第２コイル、および第３コイル」を、単に「各コイル」と称する。

ポンプ２５０は、トロコイドポンプであり、オイルを一定の方向に循環させる。ポンプ２５０は、一定の方向に媒体を循環させるためのポンプであればよく、トロコイドポンプ以外の形式のポンプであってもよい。図１に示されるように、ポンプ２５０は、オイルパン４００に蓄えられているオイルを循環させる。変速機３００は、オイルの循環経路上に配置される。すなわち、ポンプ２５０は、モータ２３０の回転を利用してオイルを循環させ、変速機３００へとオイルを供給する。

電圧検出器２４０は、回転子２３５が回転することにより、第１コイル～第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する。電圧検出器２４０は、第１コイル～第３コイルのうちの通電されない非通電コイルに発生した逆起電圧の値を検出し、モータ制御装置２２０へ送信する。

＜通電パターンについて＞
以下では、図２および図３を用いて、通電パターンについて説明する。図２は、通電パターンが切り替えられる回転子２３５の回転角度を説明するための図である。図２（ａ）は、回転子２３５の初期位置を示す図である。図２（ｂ）は、通電パターンが異なる６つの区間を説明する図である。

モータ制御装置２２０は、ブラシレスモータであるモータ２３０に含まれる第１コイル、第２コイル、および第３コイルに対して、複数の通電パターンで通電を行う。具体的には、モータ制御装置２２０は、回転子２３５の磁極の位置に応じて、６パターンの通電パターンで通電を行う。

モータ制御装置２２０では、図２（ａ）に示される回転子２３５が初期位置として設定されている。図２に示されるように、Ｎ極がＹ軸の正方向を向き、Ｓ極がＹ軸の負方向を向く位置が、回転子２３５の初期位置となる。以下では、回転子２３５が初期位置から回転した角度を回転角度と称する。図２（ｂ）では、初期位置の回転子２３５が時計回りに回転した角度に応じて、６つの区間が示されている。具体的には、回転子２３５の回転角度は、初期位置の回転子２３５が時計回りに３３０°（－３０°）以上回転した位置から３０°未満回転した位置までの第１区間と、３０°以上回転した位置から９０°未満回転した位置までの第２区間と、９０°以上回転した位置から１５０°未満回転した位置までの第３区間と、１５０°以上回転した位置から２１０°未満回転した位置までの第４区間と、２１０°以上回転した位置から２７０°未満回転した位置までの第５区間と、２７０°以上回転した位置から３３０°未満回転した位置までの第６区間との６つの区間に分割されている。

上述で説明したように、オイルポンプシステム１０は、モータ２３０が逆回転すると正常に動作しなくなってしまう可能性がある。そのため、本実施の形態のモータ制御装置２２０は、回転子２３５の回転角度が第１区間、第２区間、第３区間、第４区間、第５区間、第６区間の順に位置するように回転させる。すなわち、モータ制御装置２２０は、回転子２３５を反時計回りで回転させず、時計回りで回転させる。以下では、時計回りの回転を「正転」と称し、反時計回りの回転を「逆転」と称する場合がある。

モータ制御装置２２０は、回転子２３５の回転角度が第１区間～第６区間のいずれの区間に位置するかに応じて通電パターンを切り替える。図３は、回転子２３５の回転角度に応じて、各コイルに励磁する磁極を示す図である。

図３に示されるように、回転子２３５の回転角度が０°である場合、第１区間内に位置するため、モータ制御装置２２０は第１通電パターンで通電を行う。第１通電パターンとは、Ｕ相の第１コイルには通電されず、Ｖ相の第２コイルがＳ極となるように励磁され、Ｗ相の第３コイルがＮ極となるように励磁されるパターンである。これにより、回転子２３５は時計回りの回転を始める。

回転子２３５の回転角度が９０°以上に到達したとき、第２区間内に位置するため、モータ制御装置２２０は第２通電パターンの通電に切り替える。第２通電パターンとは、Ｕ相の第１コイルがＮ極となるように励磁され、Ｖ相の第２コイルがＳ極となるように励磁され、Ｗ相の第３コイルは通電されないパターンである。

このように、モータ制御装置２２０は、回転子２３５の回転角度が第１区間～第６区間に位置するときに、第１通電パターン～第６通電パターンのそれぞれで通電する。これにより、回転子２３５は図２に示されるように正転する。図３の各通電パターンにおいて、非通電コイルとなるコイルは常に１つとなる。

＜逆起電圧による回転角度の検出＞
図４は、各コイルに発生する逆起電圧を説明するための図である。電圧検出器２４０は、第１コイル、第２コイル、および第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する。図４に示されるように、各コイルに発生する逆起電圧は、正弦波に近似することができる。また、各コイルに発生する逆起電圧の値は、各コイルの位置関係から１２０°ずつ位相がずれて検出される。

各コイルに発生する逆起電圧の値は、回転子２３５の回転角度に応じて異なるため、モータ制御装置２２０は、逆起電圧の値から回転子２３５の回転角度を検出することができる。これにより、検出した回転子の回転角度が図２に示す第１区間～第６区間のいずれの区間に位置しているかを検出することができる。また、各コイルに発生する逆起電圧の値は常に位相が１２０°ずつ、ずれることとなるため、モータ制御装置２２０は、各コイルのうちの１つのコイルの逆起電圧の値を用いることにより、回転子２３５の回転角度を検出することができる。本実施の形態においては、この各コイルのうち、回転子２３５の回転角度を検出するために逆起電圧が用いられるコイルを「特定コイル」と称する。特定コイルは、第１コイル～第３コイルのうちのいずれか１つであればよい。

本実施の形態において、モータ制御装置２２０は、第１コイル～第３コイルのうち、現在の通電パターンにおいて非通電であるコイルを特定コイルとする。モータ制御装置２２０は、特定コイルの逆起電圧の値およびオイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序にしたがい通電パターンを切り替える。

上述で説明したように、オイルポンプシステム１０は、モータ２３０が逆回転すると正常に動作しなくなってしまう可能性がある。そのため、本実施の形態におけるモータ制御装置２２０は、通電パターンを第１通電パターン、第２通電パターン、第３通電パターン、第４通電パターン、第５通電パターン、第６通電パターンの順でしか通電パターンを切り替えない。換言すれば、本実施の形態におけるモータ制御装置２２０は、たとえば、第１通電パターンで通電を行った後に、第６通電パターンに切り替えることはなく、常に第２通電パターンに切り替える。

つまり、現在通電しているパターンに基づき、次に切り替えられる通電パターンは一意に定まる。これは、オイルが一定の方向に循環するため、回転子２３５を逆転させるように通電パターンを切り替える必要がないためである。この通電パターンの切り替え順序は、メモリ２２４によって記憶されている。

すなわち、モータ制御装置２２０は、現在の通電パターンに基づいて、次に切り替えるべき通電パターンをメモリ２２４から読み出す。現在の通電パターンは、モータ制御装置２２０自身が実行している制御に基づいて読み出される。もしくは、現在の通電パターンは、電圧検出器２４０の検出値に基づいて回転子２３５の回転角度により検出されてもよい。続いて、モータ制御装置２２０は、特定コイルである現在の通電パターンから次の通電パターンに切り替えるタイミングであるか否かを特定コイルの逆起電圧の値から検出する。

＜回転子の回転角度の検出＞
以下では、図５および図６を用いて、モータ制御装置２２０が特定コイルの逆起電圧の値に基づいて、通電パターンを切り替えることを説明する。

図５は、同一の時間軸における図３に示す通電パターンと図４に示す逆起電圧とを示す図である。図５における逆起電圧の値を示す正弦波は、実線と破線に分けられている。実線はコイルが非通電である期間を表わし、破線はコイルが通電されている期間を表わす。

本実施の形態のモータ制御装置２２０は、実線で示される非通電コイルの逆起電圧を用いて回転子２３５の回転角度を検出する。以下、具体的な制御方法について説明する。図２において説明したように回転角度が第１区間内に位置する場合、モータ制御装置２２０は、図３に示す第１通電パターンで通電を行う。このとき、モータ制御装置２２０は、次の通電パターンをメモリ２２４から読み出す。すなわち、現在の通電パターンが第１通電パターンであることから、モータ制御装置２２０は、次の通電パターンが第２通電パターンとなることを読み出す。

続いて、モータ制御装置２２０は、第２通電パターンに切り替えるべきタイミングを逆起電圧の値から検出する。本実施の形態におけるモータ制御装置２２０は、現在の通電パターンにおける非通電コイルの逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、回転子２３５の回転角度が第１区間を越えて、第２区間内に到達したか否かを判断する。ここで、「逆起電圧が閾値に到達」することは、予め定められた閾値よりも低い逆起電圧の値が上昇することで逆起電圧の値が閾値と同じ値になることと、予め定められた閾値よりも高い逆起電圧の値が低下することで逆起電圧の値が閾値と同じ値になることの両方を含む。通電パターンを切り替えるべき閾値の具体的な数値は、実験、シミュレーション等によって定められ得る。

図３に示されるように、第１区間における非通電コイルは、Ｕ相の第１コイルである。そのため、モータ制御装置２２０は、非通電コイルであるＵ相の第１コイルの逆起電圧の値が閾値Ｘに到達したか否かを判断する。モータ制御装置２２０は、第１コイルの逆起電圧の値が閾値Ｘに到達したと判断する場合、回転子２３５の回転角度が第２区間内に到達したと判断し、通電パターンを第１通電パターンから第２通電パターンへ切り替える。

このとき、本実施の形態におけるモータ制御装置２２０は、第２通電パターンではない他の通電パターンには切り替えない。これにより、本実施の形態における電動オイルポンプ装置２００では、常に一定の通電パターンを繰り返すことができ、ポンプ２５０がオイルを逆方向に循環させることを防止する。さらに、本実施の形態における電動オイルポンプ装置２００では、通電パターンの切り替えのために利用する逆起電圧が特定コイルの逆起電圧のみである。そのため、第１コイル、第２コイル、および第３コイルの全ての逆起電圧を処理演算の対象とする必要がないことから、コストの増大を抑制しつつ、適切なタイミングで通電パターンを切り替えることができる。

ようするに、回転子２３５の回転角度が第１区間内にあるとき、モータ制御装置２２０は、第２コイルおよび第３コイルの逆起電圧の値を用いることなく、通電パターンの切り替えタイミングを検出することができる。また、モータ制御装置２２０は、回転子２３５の回転角度が第２区間内にあるとき、第１コイルおよび第２コイルの逆起電圧の値を用いることなく、通電パターンの切り替えタイミングを検出することができる。このように、モータ制御装置２２０は、全ての区間において、第１コイル、第２コイル、および第３コイルのうちのいずれか１つの特定コイルのみの逆起電圧の値から通電パターンの切り替えタイミングを判断する。

また、特定コイルは、切り替え順序にしたがい定められる次の通電パターンにおいて非通電となるコイルであってもよい。具体的には、回転子２３５の回転角度が第１区間に位置しているとき、モータ制御装置２２０は、Ｗ相の第３コイルの逆起電圧の値を用いて、切り替えるタイミングを検出する。すなわち、モータ制御装置２２０は、特定コイルである第３コイルの逆起電圧の値が、閾値Ｚに到達したか否かを判断する。モータ制御装置２２０は第３コイルの逆起電圧の値が閾値Ｚに到達した場合、回転子２３５の回転角度が第２区間に位置しているとして、第１通電パターンから２通電パターンに切り替える。閾値Ｚは、閾値Ｘと同様に、実験またはシミュレーション等から定められ得る。

さらに、特定コイルは、前の通電パターンにおいて非通電であったコイルであってもよい。具体的には、回転子２３５の回転角度が第１区間に位置しているとき、モータ制御装置２２０は、Ｖ相の第２コイルの逆起電圧の値を用いて、切り替えるタイミングを検出する。すなわち、モータ制御装置２２０は、特定コイルである第２コイルの逆起電圧の値が、閾値Ｙに到達したか否かを判断する。モータ制御装置２２０は第２コイルの逆起電圧の値が閾値Ｙに到達した場合、回転子２３５の回転角度が第２区間に位置しているとして、第１通電パターンから２通電パターンに切り替える。

前の通電パターンにおいて非通電であったコイルを特定コイルとする場合、閾値Ｙは正弦波における基準電位として定められる。すなわち、図５に示されるように、閾値Ｙは、電圧値の最大値と最小値との中間の値となる。したがって、モータ制御装置２２０は、前の通電パターンにおいて非通電であったコイルの逆起電圧の値が当該中間の値に到達したか否かを検出する。すなわち、モータ制御装置２２０は、いわゆるゼロクロス検出を行う。これにより、前の通電パターンにおいて非通電であったコイルを特定コイルとする場合、閾値は容易に定められ得る。

＜通電パターンの切り替え手順の詳細を示すフローチャート＞
図６は、通電パターンの切り替え手順の詳細を示すフローチャートである。以下では、本実施の形態における通電パターンの切り替えの処理手順を説明する。

モータ制御装置２２０は、特定コイルの逆起電圧の値を読み出す（ステップＳ６１）。具体的には、モータ制御装置２２０は、メモリ２２４から特定コイルを読み出し、電圧検出器２４０から特定コイルに発生している逆起電圧の値を読み出す。

モータ制御装置２２０は、特定コイルの逆起電圧の値が閾値に到達したか否かを判断する（ステップＳ６２）。モータ制御装置２２０は、特定コイルの逆起電圧の値が閾値に到達したと判断する場合（ステップＳ６２でＹＥＳ）、通電パターンを切り替える（ステップＳ６３）。

モータ制御装置２２０は、特定コイルの逆起電圧の値が閾値に到達していないと判断する場合（ステップＳ６２でＮＯ）、所定期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ６４）。所定期間とは、通電パターンを切り替えたときを始期とする期間である。所定期間は、たとえば、回転子２３５が１回転する時間（６０ｒｐｍの場合、１秒）である。

モータ制御装置２２０は、所定期間が経過していないと判断する場合（ステップＳ６４でＮＯ）、ステップＳ６１に処理を戻す。モータ制御装置２２０は、所定期間が経過したと判断する場合（ステップＳ６４でＹＥＳ）、異常が発生したことを検出する（ステップＳ６５）。すなわち、所定期間が経過した場合、回転子２３５は、通電パターンが切り替えられた後に所定期間が経過するまでの間において、次の区間まで回転していない。そのため、モータ制御装置２２０は、何らかの異常が発生しているとして、出力インターフェース２６０を介して、上位コントローラ１００へ異常発生を示す情報を送信する。

＜ノイズの発生＞
以下では、図７および図８を用いて、逆起電圧にノイズが発生した場合について説明する。図７は、逆起電圧に対してノイズが発生していることを示す図である。図８は、比較例におけるノイズを検出して各コイルに励磁する磁極を示す図である。３相のブラシレスモータにおいて、Ｕ相のコイル、Ｖ相のコイル、およびＷ相のコイルの逆起電圧の各々は通常１２０°ずつ位相がずれて発生するが、図７に示されるようにノイズＺ１が発生する場合がある。このようなノイズＺ１は、スイッチングなどの影響により生じ得る。

比較例として、通電パターンの切り替え順序が固定されていない電動オイルポンプ装置ではノイズＺ１を正常な逆起電圧として読み出し、通電パターンを切り替える例を説明する。比較例における電動オイルポンプ装置では、第３通電パターンで通電している際に、図７に示すようなノイズＺ１を誤って正常な逆起電圧の値として検出し得る。これにより、比較例における電動オイルポンプ装置は、図８の領域Ｚ２に示されるように第３通電パターンの次に誤った通電パターンへと切り替えてしまう。

一方で、本実施の形態においては、特定コイルのみの逆起電圧の値を用いて、通電パターンの切り替えを行う。したがって、特定コイル以外のコイルにノイズが発生したとしても、本実施の形態のモータ制御装置２２０は、当該ノイズを無視する。これにより、本実施の形態におけるモータ制御装置２２０では、誤った通電パターンで励磁することを抑制できる。

なお、本実施の形態の電動オイルポンプ装置２００では、モータ２３０が３相のブラシレスモータであるものとして説明したが、モータ２３０は、３相よりも多い相を備えてもよい。また、本実施の形態の電動オイルポンプ装置２００では、回転子２３５の回転方向が時計回りを正しい回転方向として説明したが、反時計回りを正しい回転方向として定めてもよい。

＜電動オイルポンプ装置＞
前述の電動オイルポンプ装置２００の構成について詳細に説明する。図９は、本開示に係る電動オイルポンプ９０１の断面図である。図１０は、本開示に係る電動オイルポンプ９０１の斜視外観図である。以下で説明する電動オイルポンプ９０１は、電動オイルポンプ装置２００に対応し、ポンプ部９０２がポンプ２５０に、モータ部９０３がモータ２３０に、およびコントローラ９０４がモータ制御装置２２０にそれぞれ対応している。

本開示に係る電動オイルポンプ９０１は、主にエンジンの停止中にトランスミッションに油圧を供給する電動オイルポンプである。電動オイルポンプ９０１が、トランスミッションケース底部のオイル溜りからオイルを吸引し、このオイルを吐出してトランスミッション内にオイルを圧送することにより、トランスミッション内で必要な油圧や潤滑油量が確保される。

図９に示すように、本開示に係る電動オイルポンプ９０１は、油圧を発生させるポンプ部９０２と、ポンプ部９０２を駆動するモータ部９０３と、モータ部９０３を制御する制御回路が設けられたコントローラ９０４（メイン基板）と、ポンプ部９０２、モータ部９０３、およびコントローラ９０４を収容するハウジング９０５とを有する。以下、それぞれの部材または要素を詳細に説明する。

なお、以下の説明において、モータ部９０３の軸心Ｏと平行な方向を「軸方向」と呼び、軸心Ｏを中心とする円の半径方向を「半径方向」と呼ぶ（「内径方向」および「外径方向」も当該円の内径方向および外径方向を意味する）。また、軸心Ｏを中心とする円の円周方向を「周方向」と呼ぶ。

図９に示すように、本開示に係るポンプ部９０２は、回転することでオイルを圧送する回転式ポンプである。具体的に、ポンプ部９０２は、複数の外歯が形成されたインナロータ９２１と、複数の内歯が形成されたアウタロータ９２２と、インナロータ９２１およびアウタロータ９２２を収容する静止部材としてのポンプケース９２３とを有するトロコロイドポンプである。アウタロータ９２２の内径側にインナロータ９２１が配置されている。アウタロータ９２２は、インナロータ９２１に対して偏心した位置にある。アウタロータ９２２の一部の歯部がインナロータ９２１の一部の歯部と噛み合っている。なお、インナロータ９２１の歯数をｎとすると、アウタロータ９２２の歯数は（ｎ＋１）である。アウタロータ９２２の外周面およびポンプケース９２３の内周面は何れも互いに嵌合可能な円筒面である。アウタロータ９２２は、インナロータ９２１の回転に伴って従動回転するように、ポンプケース９２３の内周に回転可能に配置される。

図９に示すように、モータ部９０３はポンプ部９０２と軸方向に並べて配置される。モータ部９０３として、例えば３相ブラシレスＤＣモータが使用される。モータ部９０３は、複数のコイル９３０ａを有するステータ９３０と、ステータ９３０の内側に隙間をもって配置されたロータ９３１と、ロータ９３１に結合された出力軸９３２とを有する。ステータ９３０には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相に対応したコイル９３０ａが形成されている。

出力軸９３２は、軸受９３３，９３４を介してハウジング９０５に対して回転可能に支持されている。出力軸９３２のポンプ部９０２側の端部には、ポンプ部９０２のインナロータ９２１が装着されている。出力軸９３２とポンプ部９０２の間に減速機は配置されておらず、インナロータ９２１はモータ部９０３の出力軸９３２に嵌合されており、例えば二面幅によって動力伝達可能とされている。軸方向ポンプ部９０２側に位置する軸受９３３とインナロータ９２１との間に、出力軸９３２の外周面に摺接するシールリップを備えたシール９３５が配置される。このシール９３５によって、ポンプ部９０２からモータ部９０３へのオイルの漏洩が防止されている。軸方向ポンプ部９０２側の軸受９３３とシール９３５との間には、軸方向に圧縮された弾性部材９３６が配置され、軸受９３３、９３４に対し予圧を与えている。

モータ部９０３におけるロータ９３１の回転角を検出するため、モータ部９０３の回転側と静止側の間に検出部９３７が設けられる。本開示に係る検出部９３７は、出力軸９３２の反ポンプ部側の軸端にブラケット９３８を介して取り付けられたセンサマグネット９３７ａ（例えばネオジウムボンド磁石）と、静止側となるハウジング９０５に設けられたＭＲ素子等の磁気センサ９３７ｂとで構成することができる。磁気センサ９３７ｂは、出力軸９３２の反ポンプ側の軸端と対向して配置され、かつ出力軸９３２と直交する方向に配置されたサブ基板９３９に取り付けられる。磁気センサ９３７ｂの検出値は、後述するコントローラ９０４（メイン基板）の制御回路に入力される。

なお、磁気センサ９３７ｂとして、ホール素子を使用することもできる。また、検出部９３７としては、磁気センサの他、光学式エンコーダやレゾルバ等を用いることもできる。なお、センサレスでモータ部９０３を駆動することもできる。

本開示に係るコントローラ９０４は、モータ部９０３の出力軸９３２と平行に配置される。コントローラ９０４には、複数の電子部品９４１が実装されている。これらの電子部品９４１でモータ部９０３の駆動を制御する制御回路が構成される。図示例では、コントローラ９０４が、電子部品９４１を実装した面（実装面）９４０をポンプ部９０２およびモータ部９０３と対向させて配置される。コントローラ９０４には、外部電源からコネクタ９４２を介して電力が供給される。

ハウジング９０５は、両端を開口した筒状のハウジング本体９５０と、ハウジング本体９５０の軸方向ポンプ側の開口部を閉鎖する第一蓋部９５１と、ハウジング本体９５０の軸方向反ポンプ側の開口部を閉鎖する第二蓋部９５２とを有する。第一蓋部９５１および第二蓋部９５２はそれぞれ複数の締結用ボルトＢ１、Ｂ２を用いてハウジング本体９５０に固定される。

第二蓋部９５２は、反ポンプ部側の軸受９３４を支持する円筒形状のベアリングケース９５２ａと、ベアリングケース９５２ａの反ポンプ部側開口部を閉鎖するカバー９５２ｂとを有する。ベアリングケース９５２ａの内径側にサブ基板９３９が配置される。カバー９５２ｂは、ベアリングケース９５２ａに図示しない締結部材を用いて取り付けられる。

ハウジング本体９５０は、ポンプ部９０２を収容するポンプ収容部９５３、モータ部９０３を収容するモータ収容部９５４、およびコントローラ９０４を収容するコントローラ収容部９５５を有する。ハウジング本体９５０は、例えば鋳造や切削あるいはこれらの組み合わせにより、一部品の形で一体に形成される。ハウジング本体９５０、第一蓋部９５１、および第二蓋部９５２は導体でかつ熱伝導性が良好な金属材料、例えばアルミニウム合金で形成される。この他、ハウジング本体９５０、第一蓋部９５１、および第二蓋部９５２のうちの一つ又は複数を他の金属材料（例えば、鉄系金属）や樹脂で形成してもよい。

ハウジング９０５のポンプ収容部９５３は、ポンプ部９０２のポンプケース９２３を含む概略円筒状の形態を有する。ポンプ収容部９５３には、インナロータ９２１及びアウタロータ９２２が収容されるポンプ室９６６と、吸入ポート９６２および吐出ポート９６４とが形成される。吸入ポート９６２および吐出ポート９６４は、何れもポンプ室９６６のモータ部９０３側（図９の左側）に隣接して設けられ、インナロータ９２１とアウタロータ９２２の噛み合い部に開口している。吸入ポート９６２と吐出ポート９６４は、何れも出力軸９３２の円周方向に延びる円弧状をなし、円周方向で１８０°対向する位置に設けられる。

ハウジング９０５のモータ収容部９５４は円筒状に形成される。モータ収容部９５４の円筒状内周面に、モータ部９０３のステータ９３０が圧入もしくは接着固定されている。ハウジング９０５のコントローラ収容部９５５は、半径方向の外径側（図９の下側）が開口しており、内周にコントローラ９０４を収容した後、開口部がカバー９５７により閉鎖される。カバー９５７は締結部材Ｂ３を用いてハウジング本体９５０に取り付けられる。

図９および図１０に示すように、ハウジング本体９５０の軸方向両側には、電動オイルポンプ９０１を取付対象部品（本開示ではトランスミッションケース）に取り付けるためのフランジ状の取り付け部９５８、９５９が一体に形成される。ポンプ部９０２側の取り付け部９５８に二つの締結用孔９５８ａが形成され、反ポンプ部側の取り付け部９５９に二つの締結用孔９５９ａが形成されている。これら締結用孔９５８ａ、９５９ａに図示しない締結部材を挿入し、当該締結部材をトランスミッションケースにねじ込むことで、電動オイルポンプ９０１がトランスミッションケースに取り付けられる。

図９に示すように、ハウジング本体９５０には、ポンプ部９０２に供給されるオイルが流通する吸入管路９６０と、ポンプ部９０２から吐出されたオイルが流通する吐出管路９６１とが設けられる。吸入管路９６０の一端は吸入ポート９６２に接続される。吸入管路９６０の他端はハウジング本体９５０の表面に開口し、この開口部が吸入口９６３となる。吐出管路９６１の一端は吐出ポート９６４に接続される。吐出管路９６１の他端はハウジング本体９５０の表面に開口し、この開口部が吐出口９６５となる。吸入口９６３および吐出口９６５は、ハウジング９０５のうち、トランスミッションケースと対向する面に設けられる。これにより、電動オイルポンプ９０１の周囲にオイル用配管を引き回す必要がなくなり、電動オイルポンプ９０１の周辺構造を簡略化することができる。

また、上記の電動オイルポンプ９０１では、吸入口９６３および吐出口９６５はハウジング本体９５０の表面に設けられている。加えて、吸入口９６３とポンプ部９０２とを接続する吸入管路９６０と、吐出口９６５とポンプ部９０２とを接続する吐出管路９６１とが何れもハウジング本体９５０に設けられている。そのため、吸入管路９６０および吐出管路９６１を流れるオイルでハウジング本体９５０の冷却を行うことができる。この冷却効果により、熱源となるモータ部９０３およびコントローラ９０４の冷却を促進することができ、電動オイルポンプ９０１の信頼性を高めることができる。また、吸入管路９６０と吐出管路９６１をハウジング本体９５０とは別の部材に設ける場合に比べ、電動オイルポンプ９０１の小型化を図ることができる。

なお、吸入管路９６０および吐出管路９６１の構成を変えることなく、吸入管路９６０を吐出管路として、かつ吐出管路９６１を吸入管路として使用することもできる。また、吸入管路９６０および吐出管路９６１の双方をポンプ部９０２とモータ部９０３の軸方向間領域に配置する他、どちらか一方を、これ以外の領域（例えばモータ部９０３の外径側領域）に配置することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ オイルポンプシステム、１００ 上位コントローラ、２００ 電動オイルポンプ装置、２１０ 入力インターフェース、２２０ モータ制御装置、２２１ インバータ、２２２ 制御回路、２２４ メモリ、２３０ モータ、２３５ 回転子、２４０ 電圧検出器、２５０ ポンプ、２６０ 出力インターフェース、３００ 変速機、４００ オイルパン、Ｘ，Ｙ，Ｚ 閾値、Ｚ１ ノイズ、Ｚ２ 領域、９０２ ポンプ部、９０３ モータ部、９０５ ハウジング、９２１ インナロータ、９２２ アウタロータ、９２３ ポンプケース、９３０ ステータ、９３０ａ コイル、９３１ ロータ、９３２ 出力軸、９３３，９３４ 軸受、９３５ シール、９３６ 弾性部材、９３７ 検出部、９３７ａ センサマグネット、９３７ｂ 磁気センサ、９３８ ブラケット、９３９ サブ基板、９４１ 電子部品、９４２ コネクタ、９５０ ハウジング本体、９５１ 第一蓋部、９５２ 第二蓋部、９５２ａ ベアリングケース、９５２ｂ，９５７ カバー、９５３ ポンプ収容部、９５４ モータ収容部、９５５ コントローラ収容部、９５８，９５９ 取り付け部、９５８ａ，９５９ａ 締結用孔、９６０ 吸入管路、９６１ 吐出管路、９６２ 吸入ポート、９６３ 吸入口、９６４ 吐出ポート、９６５ 吐出口、９６６ ポンプ室。

Claims (7)

1. 電動オイルポンプ装置であって、
   オイルを循環させるポンプと、
   回転子と、第１コイル、第２コイル、および第３コイルとを含み、前記ポンプを駆動するモータと、
   前記回転子が回転することにより、前記第１コイル、前記第２コイル、および前記第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する電圧検出器と、
   複数の通電パターンで前記第１コイル、前記第２コイル、および前記第３コイルを通電させる制御装置と、
   オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する記憶装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記第１コイル、前記第２コイル、および前記第３コイルのうちの特定コイルに発生する逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、通電パターンを前記切り替え順序にしたがい切り替える、電動オイルポンプ装置。
2. 前記特定コイルは、通電されていない非通電コイルである、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置。
3. 前記特定コイルは、前記切り替え順序にしたがい定められる次の通電パターンにおいて非通電となるコイルである、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置。
4. 前記特定コイルは、前記切り替え順序にしたがい定められる前の通電パターンにおいて非通電であったコイルである、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置。
5. 前記制御装置は、通電パターンを切り替えたときから所定期間、前記特定コイルに発生する逆起電圧の値が前記閾値に到達しない場合、異常が発生していることを検出する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ装置。
6. 前記ポンプは、トロコイドポンプである、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ装置。
7. オイルを循環させるポンプと、
   回転子と、第１コイル、第２コイル、および第３コイルとを含み、前記ポンプを駆動するモータと、
   前記回転子が回転することにより、前記第１コイル、前記第２コイル、および前記第３コイルに発生する逆起電圧の値を検出する電圧検出器と、
   オイルを一定方向に循環させるために予め定められた通電パターンの切り替え順序を記憶する記憶装置とを備える電動オイルポンプ装置の制御方法であって、
   前記第１コイル、前記第２コイル、および前記第３コイルのうちの特定コイルに発生する逆起電圧の値が閾値に到達したか否かに応じて、通電パターンを前記切り替え順序にしたがい切り替えることを含む、制御方法。

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