JP2023156059A - 電動オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】電動オイルポンプについて、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で外部に出力できるようにすることである。【解決手段】電動オイルポンプ１は、オイルポンプ機構部３と、オイルポンプ機構部３を駆動するモータ４と、モータ４を駆動する駆動装置であるインバータ６と、インバータ６を制御する制御装置である制御装置５と、モータ４の回転角度を検出する回転角度センサであるＴＭＲセンサ１１とを備える。ＴＭＲセンサ１１は、モータの回転角度に応じたｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号を制御装置５に送信し、制御装置５は、受信したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号である検出ＰＷＭ信号を外部に出力する。【選択図】図１

Description

この発明は、電動オイルポンプに関する。

電動オイルポンプは、例えば車両のオートマチックギアに対してオイルを供給する等、各種の油圧作動機器に対してオイルを供給する。電動オイルポンプでは、モータの回転速度などの動作状態を示す情報を上位制御装置へパルス信号により出力するものがある。

従来の電動オイルポンプの一例では、電動オイルポンプのモータの回転速度を示すパルス信号、および、故障情報を示すパルス信号を上位制御装置へ出力するものがある（特許文献１）。

特開２０１０－１８３７８７号公報

例えばＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）センサのような磁気センサでモータの回転角度を検出し、その回転角度の検出により得られる回転量から回転速度を演算し、演算により得られた回転速度を示す情報をパルス信号で電動オイルポンプの外部に出力する。

しかし、特許文献１のように、モータの回転速度を示すパルス信号を電動オイルポンプの外部に出力する場合には、次のような問題があった。

電動オイルポンプから供給されるオイルは、温度が低くなるに従って粘度が高くなる。電動オイルポンプでは、通常の温度環境において、車両の正常な動作に必要な油圧が例えば１０００ｒｐｍ以上のモータの回転速度で得られる。これに対し、寒冷地などの低温環境では、車両の正常な動作に必要な油圧が、電動オイルポンプにおいて例えば１０ｒｐｍ未満の回転速度などの極めて低いモータの回転速度でも得られる場合がある。

このようなモータが低回転速度の場合には、正確な回転速度を演算するために必要となる回転量の回転が実行されるまでに、通常の回転速度の場合よりも長期間を要する。したがって、モータが低回転速度の場合には、モータが高回転速度である場合と比べて、磁気センサから出力される検出信号に基づいて回転速度の演算結果を得るまでに必要な時間が増加する。これにより、モータが低回転速度の場合には、モータの回転速度を示すパルス信号を電動オイルポンプの外部に出力するために要する期間が必要以上に長くなるという問題があった。

本発明の目的は、電動オイルポンプについて、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で外部に出力できるようにすることである。

本開示のある局面に従った電動オイルポンプは、オイルポンプ機構部と、オイルポンプ機構部を駆動するモータと、モータを駆動する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置と、モータの回転角度を検出する回転角度センサとを備える。回転角度センサは、モータの回転角度に応じた正弦波信号または余弦波信号を制御装置に送信し、制御装置は、受信した正弦波信号または余弦波信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号を外部に出力する。

本開示のある局面に従った電動オイルポンプによれば、制御装置が、回転角度センサから受信した正弦波信号または余弦波信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号を外部に出力するので、モータの回転位置およびモータの回転速度などを演算により得る必要がないため、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で外部に出力できる。

電動オイルポンプ１の構成を示すブロック図である。 検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第１例を示す図である。 検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第２例を示す図である。 検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第３例を示す図である。 ｓｉｎ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する検出ＰＷＭ信号作成処理を示すフローチャートである。 ｃｏｓ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する検出ＰＷＭ信号作成処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜電動オイルポンプ１の構成＞
図１は、電動オイルポンプ１の構成を示すブロック図である。電動オイルポンプ１は、オイルを循環させる動作をする電動ポンプであり、例えば車両および船舶等の各種装置に備えられる。

図１を参照して、電動オイルポンプ１は、オイルポンプ機構部３、モータ４、制御装置５、インバータ６、入力インターフェイス回路７、出力インターフェイス回路８、および、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）センサ１１を含む。モータ４は、三相モータである。

上位コントローラ２は、電動オイルポンプ１の制御装置５に対して指令を出力する制御装置である。上位コントローラ２は、ＣＰＵ（Central Procesｓｉｎg Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）といったメモリ、および、入出力ポート等から構成される制御回路と、制御装置５と通信するための通信インターフェイス回路とを含む。

制御装置５は、ＣＰＵ、メモリ、および、入出力ポートを含み、上位コントローラ２からの指令に応じて、駆動装置としてのインバータ６にモータ駆動制御信号を出力する制御回路である。制御装置５は、上位コントローラ２から入力インターフェイス回路７を介して入力される指令ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が指令するモータの指令回転速度（ｒｐｍ）に応じて、モータ４をＰＷＭ制御するためのモータ駆動制御信号をインバータ６に供給する。

インバータ６は、制御装置５から入力されるモータ駆動制御信号に基づいて、スイッチング素子をオン／オフ動作することによってモータ４を回転駆動する駆動装置である。このようにモータ４が回転駆動されることにより、オイルポンプ機構部３が動作する。

制御装置５では、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、回転速度指令電圧変換部５１、正弦波出力部５２、位相変換部５３、三角関数波取得部５４、検出回転速度信号作成部５５、および、閾値設定部５６としての機能を実現する。

ＴＭＲセンサ１１は、モータ４の回転軸の回転角度を検出する回転角度センサである。ＴＭＲセンサ１１は、トンネル磁気抵抗素子を用い、外部磁場によって抵抗値が変化するトンネル磁気抵抗効果に基づいて、モータ４の回転軸の全回転角度範囲の回転角度を検出する磁気センサである。ＴＭＲセンサ１１は、磁気抵抗効果に基づいて回転角度を検出可能なセンサのうち、異方性磁気抵抗効果に基づく検出をするＡＭＲ(Anisotropic magneto resistance)センサ、および、巨大磁気抵抗効果に基づく検出をするＧＭＲ(Giant magneto resistance)センサと比べて、検出精度が極めて高い。

ＴＭＲセンサ１１は、モータ４の回転角度を０度～３６０度の範囲で検出可能であり、０度～３６０度というモータ４の全回転角度の検出範囲内において、少なくとも１度間隔で回転角度を検出する。ＴＭＲセンサ１１は、モータ４の回転角度の検出信号を制御装置５に出力する。ＴＭＲセンサ１１から出力される検出信号としては、正弦波信号（以下、ｓｉｎ信号と呼ぶ）および余弦波信号（以下、ｃｏｓ信号と呼ぶ）が出力される。

制御装置５においては、位相変換部５３により、ＴＭＲセンサ１１の検出信号が示す角度の検出値が、モータ４の０度～３６０度の範囲の位相に変換される。位相変換部５３では、ＴＭＲセンサ１１から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とに基づいて、モータ４の回転角度θを[θ＝ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）]という演算式で算出した後、予め定められたモータ４の回転角度値と、モータ４の位相との関係を示すマップデータに基づいて、ＴＭＲセンサ１１の検出信号から演算された回転角度θの検出値を、モータ４の位相に変換する。位相変換部５３は、ＴＭＲセンサ１１の検出信号から演算された回転角度θから変換されたモータ４の位相を示すデータを正弦波出力部５２に与える。

制御装置５においては、回転速度指令電圧変換部５１により、指令ＰＷＭ信号が指令するモータの回転速度である指令回転速度をモータ４の指令電圧に変換する。これにより、回転速度指令電圧変換部５１は、モータ４の指令電圧を設定する。回転速度指令電圧変換部５１は、モータ４の回転速度と指令電圧との対応関係を示すマップデータを用いて、指令ＰＷＭ信号が指令するモータの指令回転速度をモータ４の指令電圧に変換する。回転速度指令電圧変換部５１での回転速度からの変換により得られた指令電圧は、正弦波出力部５２が受ける。回転速度指令電圧変換部５１が用いるマップデータは、ＲＯＭに記憶されている。

制御装置５では、正弦波出力部５２により、モータ端子電圧がインバータ６に出力される。正弦波出力部５２では、インバータ６に供給するモータ駆動制御信号におけるＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相よりなる３相の各相のモータ端子電圧が正弦波とされる。正弦波出力部５２においては、正弦波電圧決定部５２２がマップデータ５２３を用いて、位相変換部５３により得られた位相に基づき、モータ４のＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合を決定する。モータ電圧の割合とは、モータ指令電圧に対するＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相の電圧の割合をいう。このように正弦波電圧決定部５２２により決定されるＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相についてのモータ電圧の割合は、図１に示すように、正弦波を形成するように設定されている。これにより、正弦波電圧決定部５２２により決定されるＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合は、正弦波電圧と呼ばれる。

マップデータ５２３は、ＲＯＭに記憶されている。マップデータ５２３では、図１に示すように、モータ４の０度～３６０度の全範囲の位相と、モータ４のＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合との関係が示されている。

マップデータ５２３は、インバータ６に供給されるモータ端子電圧を正弦波にするために用いられるマップデータである。マップデータ５２３では、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ端子電圧のそれぞれを正弦波にするために、モータ４の０度～３６０度の全位相と、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合との対応関係が正弦波の波形となるようなデータが設定されている。各相のモータ電圧の割合は、「－１．０～０」の数値範囲内の割合、および、「０～＋１．０」の数値範囲内の割合に設定されている。

正弦波電圧決定部５２２においては、マップデータ５２３を用いて、位相変換部５３により得られた位相から、対応するＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合を決定することにより、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相の正弦波電圧を決定する。

指令電圧乗算部５２１では、正弦波電圧決定部５２２により決定された正弦波電圧であるモータ４のＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相における各相のモータ電圧の割合に、回転速度指令電圧変換部５１での変換により設定された指令電圧を乗算することにより、モータ４のＵ相、Ｖ相および、Ｗ相における各相のモータ端子電圧を得る。このように得られるモータ４のＵ相、Ｖ相および、Ｗ相における各相のモータ端子電圧が、正弦波電圧決定部５２２からインバータ６に供給されることにより、モータ４のＵ相、Ｖ相および、Ｗ相における各相について、０度～３６０度の全範囲の位相に対応するモータ端子電圧が、規則正しい正弦波の波形の電圧となる。

三角関数波取得部５４は、ＴＭＲセンサ１１から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とのうち、いずれか一方の信号を取得する。

検出回転速度信号作成部５５は、三角関数波取得部５４で取得されたｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧値が、図２～図４に各種の例が示された閾値に到達することに応じて、検出した回転速度を示すことが可能な検出ＰＷＭ信号を出力する。検出回転速度信号作成部５５において、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号に応じて、具体的にどのように検出ＰＷＭ信号を出力するかについては、図２～図４を用いて説明する。

検出回転速度信号作成部５５で用いられる閾値のデータは、閾値設定部５６により設定される。閾値設定部５６により設定される閾値のデータは、制御装置５におけるデータの設定変更処理により変更可能である。閾値設定部５６により設定される閾値の一例が図２～図４に示される。

制御装置５の検出回転速度信号作成部５５から出力される検出ＰＷＭ信号は、出力インターフェイス回路８を介して電動オイルポンプ１の外部に出力され、上位コントローラ２に入力される。これにより、上位コントローラ２では、モータ４の回転速度を示すことが可能な検出ＰＷＭ信号を得ることができる。

上位コントローラ２では、制御装置５から入力される検出ＰＷＭ信号に応じて、モータ４の回転速度を確認することが可能となる。上位コントローラ２は、例えば、検出ＰＷＭ信号のパルスの計数値と、そのパルスを計数した期間との関係に基づいて、モータ４の回転速度（ｒｐｍ）を演算することができる。上位コントローラ２では、例えば、一定期間に入力された検出ＰＷＭ信号のパルス数を計数することにより、１分間におけるモータの回転速度（ｒｐｍ）を演算で求めることができる。また、上位コントローラ２では、一定数のパルスを検出した期間を計時することにより、１分間におけるモータの回転速度（ｒｐｍ）を演算で求めることができる。

なお、制御装置５は、回転速度指令電圧変換部５１、正弦波出力部５２、位相変換部５３、三角関数波取得部５４、検出回転速度信号作成部５５、および、閾値設定部５６が、ハードウェア回路により構成されてもよい。

また、モータ４を制御する制御装置は、制御装置５に相当するＣＰＵ、メモリ、および、入出力ポートを含む制御回路に加えて、インバータ６、入力インターフェイス回路７、および、出力インターフェイス回路８を含んで構成されてもよい。

＜検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の具体例＞
次に、検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号を作成する方法を説明する。ＴＭＲセンサ１１から出力されるｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号は、位相が異なるが振幅および周期が同じであるなど、同様の形状の波形である。ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の１周期は、モータ４の１回転に相当する。

検出回転速度信号作成部５５では、三角関数波取得部５４がＴＭＲセンサ１１から受信したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のレベルが予め設定された閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号を検出ＰＷＭ信号として出力する。以下では、図２、図３、および、図４を用いて検出ＰＷＭ信号の作成方法を３種類説明する。検出回転速度信号作成部５５では、以下に説明する検出ＰＷＭ信号についての３種類の作成方法のうち、いずれの作成方法を用いてもよい。

図２は、検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第１例を示す図である。第１例では、２つの閾値を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する例を説明する。図２では、三角関数波取得部５４が取得したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の一例が上部に示され、検出回転速度信号作成部５５により作成される検出ＰＷＭ信号の一例が下部に示される。

図２に示すように、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号については、正の閾値Ｌ１および負の閾値Ｌ２が設けられる。正の閾値Ｌ１は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の正側に設けられた閾値であり、０Ｖよりも高く、かつ、正側のピーク値よりも低い電位レベルに設定されている。負の閾値Ｌ２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の負側に設けられた閾値であり、０Ｖよりも低く、かつ、負側のピーク値よりも高い電位レベルに設定されている。

図２に示すように、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１が、０Ｖ側から正の閾値Ｌ１に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、正側のピーク値側から正の閾値Ｌ１に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。その後、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１が、０Ｖ側から負の閾値Ｌ２に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、負側のピーク値側から負の閾値Ｌ２に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。

図３は、検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第２例を示す図である。第２例では、３つの閾値を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する例を説明する。図３では、図２と同様の態様でｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号、および、作成される検出ＰＷＭ信号の一例が示される。

図３に示すように、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号については、正の閾値Ｌ３、負の閾値Ｌ４、および、０Ｖの閾値Ｌ５が設けられる。正の閾値Ｌ３は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の正側に設けられた閾値であり、正側のピーク値と同じ電位レベルに設定されている。負の閾値Ｌ４は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の負側に設けられた閾値であり、負側のピーク値と同じ電位レベルに設定されている。０Ｖの閾値Ｌ５は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１が０Ｖの電圧レベルに設定されている。

図３に示すように、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１が、正の閾値Ｌ３に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、正側のピーク値側から０Ｖの閾値Ｌ５に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。その後、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１が、負の閾値Ｌ４に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、負側のピーク値側から０Ｖの閾値Ｌ５に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。

図４は、検出回転速度信号作成部５５による検出ＰＷＭ信号作成の第３例を示す図である。第３例では、４つの閾値を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する例を説明する。図４では、図２と同様の態様ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号、および、作成される検出ＰＷＭ信号の一例が示される。

図４に示すように、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号については、正の第１閾値Ｌ１１、正の第２閾値Ｌ１２、負の第１閾値Ｌ２１、および、負の第２閾値Ｌ２２が設けられる。正の第１閾値Ｌ１１および正の第２閾値Ｌ１２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の正側に設けられた閾値であり、０Ｖよりも高く、かつ、正側のピーク値よりも低い電位レベルに設定されている。正の第１閾値Ｌ１１は、正の第２閾値Ｌ１２よりも低い電位レベルに設定されている。

負の第１閾値Ｌ２１および負の第２閾値Ｌ２２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１の負側に設けられた閾値であり、０Ｖよりも低く、かつ、負側のピーク値よりも高い電位レベルに設定されている。負の第１閾値Ｌ２１は、負の第２閾値Ｌ２２よりも高い電位レベルに設定されている。

図４に示すように、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電圧Ｖ１が、０Ｖ側から正の第１閾値Ｌ１１に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、正側のピーク値側から正の第２閾値Ｌ１２に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。その後、検出ＰＷＭ信号の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１が、０Ｖ側から負の第１閾値Ｌ２１に到達したときにハイレベルに立上がりオン状態となった後、負側のピーク値側から負の第２閾値Ｌ２２に到達したときにローレベルに立下がりオフ状態となる。

正の第１閾値Ｌ１１および負の第２閾値Ｌ２２が、電圧Ｖ１の電位レベルの増加側に設定された閾値である。そして、正の第２閾値Ｌ１２および負の第１閾値Ｌ２１が、電圧Ｖ１の電位レベルの減少側に設定された閾値である。また、別の観点から、正の第１閾値Ｌ１１および負の第１閾値Ｌ２１が、電圧Ｖ１の波の振幅の増加側に設定された閾値である。そして、正の第２閾値Ｌ１２および負の第２閾値Ｌ２２が、電圧Ｖ１の波の振幅の減少側に設定された閾値である。

図２～図４では、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の１周期がモータ４の１回転に相当する。図２～図４に示すように、検出ＰＷＭ信号は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の１周期において、２つのパルスが作成されて出力される。これにより、検出ＰＷＭ信号は、モータ４が１回転するごとに２パルスが出力される。したがって、検出ＰＷＭ信号は、モータ４の回転速度を示す信号として、電動オイルポンプ１から外部の上位コントローラ２に出力される。

上位コントローラ２では、検出ＰＷＭ信号のパルス数を計数するとともに、その計数に要した時間を計時することにより、モータ４の回転速度［ｒｐｍ］を演算により求めて確認することができる。

図２～図４のように用いられる閾値は、閾値設定部５６により設定される。したがって、電動オイルポンプ１においては、電動オイルポンプ１の製造時に、制御装置５に記憶するプログラムおよびデータを変更することにより、閾値設定部５６により設定される閾値を変更可能である。

このように検出ＰＷＭ信号の作成に用いる閾値を変更可能とすることにより、検出ＰＷＭ信号の出力先における上位コントローラ２のような外部装置において信号処理および信号管理がしやすい信号を送信することができる。

また、図２～図４のように用いられる閾値を適宜変更することにより、検出ＰＷＭ信号のパルスのデューティ比を変更することが可能である。したがって、電動オイルポンプ１の製造時において、制御装置５に記憶するプログラムおよびデータを変更することにより、検出ＰＷＭ信号として出力するパルス信号のデューティ比を変更することが可能である。

このように検出ＰＷＭ信号として出力するパルス信号のデューティ比を変更可能とすることにより、検出ＰＷＭ信号の出力先における上位コントローラ２のような外部装置において信号処理および信号管理がしやすい信号を送信することができる。

なお、図２～図４の例では、モータ４の１回転あたり２パルスの信号を検出ＰＷＭ信号として出力する例を示した。しかし、これに限らず、検出ＰＷＭ信号として、モータ４の１回転あたり１パルスの信号を出力するように閾値を設定してもよく、モータ４の１回転あたり２パルスよりも多いパルス信号を出力するように閾値を設定してもよい。

また、閾値は、モータ４の１回転あたり一定のパルス信号を出力できるものであれば、１つの閾値を設定してもよく、４つの閾値よりも多い閾値を設定してもよい。これにより、検出回転速度信号作成部５５は、検出ＰＷＭ信号を出力するたに、少なくとも１つの閾値を用いればよい。

＜検出ＰＷＭ信号作成処理の流れ＞
次に、制御装置５のＣＰＵにより実行される検出ＰＷＭ信号作成処理の流れを説明する。以下においては、検出ＰＷＭ信号作成処理について、ｓｉｎ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する処理と、ｃｏｓ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する処理とに分けて説明する。検出ＰＷＭ信号作成処理は、ＣＰＵが実行するメインルーチンプログラムにより呼び出されて実行されるサブルーチンプログラムの１つである。

図５は、ｓｉｎ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する検出ＰＷＭ信号作成処理を示すフローチャートである。

検出ＰＷＭ信号作成処理においては、制御装置５のＣＰＵが以下のような処理を実行する。ステップＳ１においては、ＴＭＲセンサ１１の出力信号であるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、ｓｉｎ信号を取得する。ステップＳ２においては、ステップＳ１で取得したｓｉｎ信号の電圧が図２～図４で説明したような閾値に到達することに応じてオンオフする検出ＰＷＭ信号を作成して出力する。このようなステップＳ１およびステップＳ２の処理が繰返し実行されることにより、図２～図４に示すような検出ＰＷＭ信号が、モータ４の検出回転速度を示す信号として電動オイルポンプ１の外部に設けられた上位コントローラ２に出力される。

図６は、ｃｏｓ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する検出ＰＷＭ信号作成処理を示すフローチャートである。

検出ＰＷＭ信号作成処理においては、制御装置５のＣＰＵが以下のような処理を実行する。ステップＳ１１においては、ＴＭＲセンサ１１の出力信号であるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、ｃｏｓ信号を取得する。ステップＳ１２においては、ステップＳ１１で取得したｃｏｓ信号の電圧が図２～図４で説明したような閾値に到達することに応じてオンオフする検出ＰＷＭ信号を作成して出力する。このようなステップＳ１１およびステップＳ１２の処理が繰返し実行されることにより、図２～図４に示すような検出ＰＷＭ信号がモータ４の検出回転速度を示す信号として、電動オイルポンプ１の外部に設けられた上位コントローラ２に出力される。

このような検出ＰＷＭ信号作成処理においては、次のように、三角関数波取得部５４および検出回転速度信号作成部５５を実現することができる。ステップＳ１１により、三角関数波取得部５４が実現される。ステップＳ１２により検出回転速度信号作成部５５が実現される。

制御装置５は、ＴＭＲセンサ１１からｓｉｎ信号のみを取得し、取得したｓｉｎ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する処理を実行するように構成されてもよい。その場合は、制御装置５が図５の検出ＰＷＭ信号作成処理を実行する。また、制御装置５は、ＴＭＲセンサ１１からｃｏｓ信号のみを取得し、取得したｃｏｓ信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する処理を実行するように構成されてもよい。その場合は、制御装置５が図６の検出ＰＷＭ信号作成処理を実行する。また、制御装置５は、ＴＭＲセンサ１１からｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とのいずれかを選択して取得することが可能であり、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とのうち選択した信号を用いて検出ＰＷＭ信号を作成する処理を実行するように構成されてもよい。その場合は、制御装置５が、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とのうち選択する信号を切り替えることが可能であるとともに、選択した信号に対応して、図５の検出ＰＷＭ信号作成処理と図６の検出ＰＷＭ信号作成処理とからいずれかの処理を選択して実行可能である。

＜モータの回転速度を示す信号を出力する処理についての従来技術との相違点＞
従来技術におけるモータの回転速度を示す信号を電動オイルポンプの外部の上位コントローラ２に出力するために実行される制御処理としては、次のような処理が実行される。まず、ＴＭＲセンサから出力されるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を取得する処理をする。次に、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のアークタンジェント（ａｒｃｔａｎ）を演算することにより現在のモータの回転位置（回転角度）を算出する処理をする。次に、モータの回転量とその回転量に要した経過時間とに基づいてモータの回転速度［ｒｐｍ］を演算して算出する処理をする。次に、算出されたモータの回転速度［ｒｐｍ］にローパスフィルタ処理を行ってノイズを除去する処理をする。次に、算出されたモータの回転速度［ｒｐｍ］を示すＰＷＭ信号を外部に出力する処理をする。

これに対し、この実施の形態の検出ＰＷＭ信号作成処理では、前述したように、まず、ＴＭＲセンサ１１の出力信号であるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号を取得する処理をする（ステップＳ１，Ｓ１１）。次に、取得したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の電位が図２～図４で説明したような閾値に到達することに応じてオンオフする検出ＰＷＭ信号を作成して出力する処理をする（ステップＳ２，Ｓ１２）。

このように、この実施の形態の検出ＰＷＭ信号作成処理では、従来技術のような、現在のモータの回転位置（回転角度）を演算する処理、モータの回転速度を演算する処理、および、ローパスフィルタ処理を行ってノイズを除去する処理を実行する必要がないので、従来技術と比べて、モータ４の回転速度を示す信号を、可能な限り短期間で電動オイルポンプ１の外部に出力することができる。

しかも、この実施の形態では、ＴＭＲセンサ１１から受信したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のレベルが閾値に到達することに応じて検出ＰＷＭ信号がオンまたはオフするので、寒冷地などの低温環境で電動オイルポンプ１が極めて低い回転速度で動作される場合でも、モータの回転量がある程度以上となるまで回転速度の演算の実行を待つ必要がないから、環境によらず、モータ４の回転速度を示す信号を可能な限り短期間で外部に出力することができる。

前述のようなローパスフィルタ処理を実行する場合は、実際にはモータの回転が停止している場合でも、ローパスフィルタ処理を施された値がモータの停止後の一定期間において漸減することにより直ちに０にはならない。したがって、ローパスフィルタ処理を実行する場合は、実際にはモータの回転が停止していても、例えば数十ｍｓ～数百ｍｓの期間においてモータが回転していることを示す信号が、電動オイルポンプ１の外部に出力され、上位コントローラがモータの動作状態を誤認する場合がある。この実施の形態では、このようなローパスフィルタ処理を実行しないので、上位コントローラ２がモータの動作状態を誤認することが防がれる。

また、この実施の形態の電動オイルポンプ１を自動車のオイルポンプとして用いる場合には、次のような技術的効果を得ることができる。

従来技術のように、低温環境において電動オイルポンプのモータの回転速度を電動オイルポンプの外部に出力するために要する期間が必要以上に長くなると、エンジンがアイドリングストップ状態から再始動する場合における再始動タイミングが遅くなったり、電動オイルポンプから機械式のオイルポンプへのオイルポンプの切換え時にトランスミッションギアの振動が発生したりするなどの問題が生じる。しかし、この実施の形態の電動オイルポンプ１では、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で電動オイルポンプ１の外部に出力できるので、このような問題が解消でき、上位コントローラ２の制御性の悪化を防ぐことができる。

また、従来技術のように、低温環境において電動オイルポンプのモータの回転速度を外部に出力するために要する期間が必要以上に長くなると、上位コントローラ２からのモータの回転速度の指令に対して電動オイルポンプ１からモータの回転速度の制御状態を通知する場合の通知の応答性が低下するが、この実施の形態の電動オイルポンプ１では、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で電動オイルポンプ１の外部に出力できるので、このような問題を解消することができ、上位コントローラ２からの回転速度の指令に対する電動オイルポンプ１からのモータの回転速度の制御状態についての通知の応答性を向上させることができる。

＜実施の形態のまとめ＞
（１） 図１に示すように、電動オイルポンプ１は、オイルポンプ機構部３と、オイルポンプ機構部３を駆動するモータ４と、モータ４を駆動する駆動装置であるインバータ６と、インバータ６を制御する制御装置である制御装置５と、モータ４の回転角度を検出する回転角度センサであるＴＭＲセンサ１１とを備える。ＴＭＲセンサ１１は、モータの回転角度に応じたｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号を制御装置５に送信し、図２～図４、図５、図６に示すように、制御装置５は、受信したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のレベルが少なくとも１つの閾値（Ｌ１～Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２）に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号である検出ＰＷＭ信号を外部に出力する。

このような構成によれば、制御装置５が、ＴＭＲセンサ１１から受信したｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号である検出ＰＷＭ信号を外部に出力するので、モータ４の回転位置およびモータ４の回転速度などを演算により得る必要がないため、温度環境によらずモータの回転速度を示す信号を可能な限り短期間で外部に出力できる。

（２） 図１～図４に示すように、制御装置５は、閾値（Ｌ１～Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２）が変更可能である。このような構成によれば、検出ＰＷＭ信号の作成に用いる閾値を変更可能とすることにより、検出ＰＷＭ信号の出力先における上位コントローラ２のような外部装置において信号処理および信号管理がしやすい信号を送信することができる。

（３） 図１～図４に示すように、制御装置５は、検出ＰＷＭ信号のデューティ比が変更可能である。このような構成によれば、検出ＰＷＭ信号として出力するパルス信号のデューティ比を変更可能とすることにより、検出ＰＷＭ信号の出力先における上位コントローラ２のような外部装置において信号処理および信号管理がしやすい信号を送信することができる。

（４） 図１に示すように、回転角度センサとして磁気センサであるＴＭＲセンサ１１が用いられる。このような構成によれば、回転角度の検出精度を向上することができる。

（５） 図２～図４に示すように、閾値（Ｌ１～Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２）は、正の閾値（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ１２）と、負の閾値（Ｌ２，Ｌ４，Ｌ２１，Ｌ２２）とを含む。このような構成によれば、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号の正側および負側の両方の値に応じて検出ＰＷＭ信号が出力されるので、モータ４のより正確な回転速度を示す信号を外部に出力することができる。

（６） 図４に示すように、閾値（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２）は、ｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号におけるレベルの増加側の閾値（Ｌ１１，Ｌ２２）と、前記レベルの減少側の閾値（Ｌ１２，Ｌ２１）とを含む。このような構成によれば、レベルの増加側の閾値とレベルの減少側の閾値との関係に応じて、検出ＰＷＭ信号のデューティ比を容易に調整することが可能となる。

＜実施の形態の変形例＞
（１） この実施の形態では、回転角度センサとしてＴＭＲセンサ１１を用いる例を示した。しかし、これに限らず、回転角度センサとしては、検出信号としてｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とを出力可能なセンサであればよく、異方性磁気抵抗効果に基づいて回転角度を検出するＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)センサ、または、巨大磁気抵抗効果に基づいて回転角度を検出をするＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)センサなどのその他の磁気センサを用いてもよい。

（２） 前述の実施の形態では、電動オイルポンプ１が上位コントローラ２から受ける指令信号が、モータ４の回転速度を示す指令信号であり、その指令信号が指令するモータの回転速度を回転速度指令電圧変換部５１によりモータ４の指令電圧に変換する例を示した。しかし、電動オイルポンプ１が、上位コントローラ２からモータ４の指令電圧を示す信号を受けるように構成されてもよい。

（３） 前述の実施の形態では、モータ４の駆動装置としてインバータ６を用いる例を説明した。これに限らず、モータ４の駆動装置としては、インバータ以外の駆動装置を用いてもよい。

［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

［構成１］
オイルポンプ機構部と、
前記オイルポンプ機構部を駆動するモータと、
前記モータを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記モータの回転角度を検出する回転角度センサとを備え、
前記回転角度センサは、前記モータの回転角度に応じた正弦波信号または余弦波信号を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、受信した前記正弦波信号または前記余弦波信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号を外部に出力する、電動オイルポンプ。

［構成２］
前記制御装置は、前記閾値が変更可能である、構成１に記載の電動オイルポンプ。

［構成３］
前記制御装置は、前記パルス信号のデューティ比が変更可能である、構成１または構成２に記載の電動オイルポンプ。

［構成４］
前記回転角度センサは、磁気センサである、構成１～構成３のいずれかに記載の電動オイルポンプ。

［構成５］
前記閾値は、正の閾値と、負の閾値とを含む、構成１～構成４のいずれかに記載の電動オイルポンプ。

［構成６］
前記閾値は、前記レベルの増加側の閾値と、前記レベルの減少側の閾値とを含む、構成１～構成５のいずれかに記載の電動オイルポンプ。

今回開示された実施の形態および実施例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を意図される。

３ オイルポンプ機構部、４ モータ、６ インバータ（駆動装置）、５ 制御装置、５２３ マップデータ、１１ ＴＭＲセンサ（回転角度センサ）、１ 電動オイルポンプ、５４ 三角関数波取得部、５５ 検出回転速度信号作成部、５６ 閾値設定部。

Claims (6)

1. オイルポンプ機構部と、
   前記オイルポンプ機構部を駆動するモータと、
   前記モータを駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置を制御する制御装置と、
   前記モータの回転角度を検出する回転角度センサとを備え、
   前記回転角度センサは、前記モータの回転角度に応じた正弦波信号または余弦波信号を前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、受信した前記正弦波信号または前記余弦波信号のレベルが少なくとも１つの閾値に到達することに応じてオンまたはオフするパルス信号を外部に出力する、電動オイルポンプ。
2. 前記制御装置は、前記閾値が変更可能である、請求項１に記載の電動オイルポンプ。
3. 前記制御装置は、前記パルス信号のデューティ比が変更可能である、請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ。
4. 前記回転角度センサは、磁気センサである、請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ。
5. 前記閾値は、正の閾値と、負の閾値とを含む、請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ。
6. 前記閾値は、前記レベルの増加側の閾値と、前記レベルの減少側の閾値とを含む、請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ。
   

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