JP5259525B2

JP5259525B2 - 油圧供給装置

Info

Publication number: JP5259525B2
Application number: JP2009187006A
Authority: JP
Inventors: 治良坪内; 寿和田; 淳一野田
Original assignee: Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-08-12
Also published as: JP2011038601A

Description

本発明は、車両に搭載される補機類の冷却や油圧作動機構に作動油を強制的に供給するための油圧供給装置に関する。

所定の条件下で車両が停車した際、エンジンを自動停止・再始動を行い燃料消費や排気エミッションを低減するアイドルストップシステムが知られている。
このシステムは自動変速機の油圧作動機構に作動油を供給するポンプとして、エンジンで直接あるいは間接的に駆動される主油圧ポンプと電動モータにより駆動される補助油圧ポンプを備えている。

しかして車両運転時は主油圧ポンプで油圧作動機構に作動油を供給し、車両停止時は主油圧ポンプを停止して電動モータにより駆動される補助油圧ポンプを起動する。このようにしてエンジン停止期間にも自動変速機の油圧作動機構に供給する作動油を確保することで、自動変速機がニュートラル状態にならないようにして冷却する
特許文献1は、上記のように構成された従来の油圧供給装置の一例を開示している。

特開２００２−３１０２７２号公報

特許文献１では、かかるアイドルストップシステムを実現するときの補助油圧ポンプを駆動するモータとして、センサレス直流ブラッシレスモータを採用している。このようなセンサレス直流ブラッシレスモータでは回転子の角度位置を検知するためにモータの逆起電力を回転子の位置信号として利用している。

従って補助油圧ポンプ駆動用モータの起動に当っては、低い周波数の駆動電力を加え回転子を連れ回りさせ、逆起電力を発生させた上で回転子の位置信号として検知し、初期の回転数となるように電流を制御しており起動性が劣っている。

このため特許文献１では、補助油圧ポンプの出口側にリリーフ弁を設けている。このリリーフ弁は、補助油圧ポンプが主油圧ポンプに代わって給油開始できるようになるまでの間、主油圧ポンプが供給する作動油の圧力に抗しきれずに補助油圧ポンプ駆動用モータが脱調してしまうことを防止するためのものである。

かかるリリーフ弁の設定圧力は残留圧力に比べ十分低く設定され、補助油圧ポンプ駆動用モータの起動時に補助油圧ポンプがロックするのを防止している。この結果、エンジン停止時の作動油圧はエンジン動作時の圧力より低く設定されることになる。

しかしエンジン停止時にも自動変速機の油圧作動機構を動作させる場合があり、油圧が低いため応答速度が遅くなるという新たな問題が発生する。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転する。

また、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数と、作動油の温度を検出し、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える制限電流を回転数と作動油温度から決定してもよい。

また、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える制限電流は、回転数が高いほど大きい電流としてもよい。

また、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える制限電流は、作動油温度が高いほど大きい電流としてもよい。

また、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える制限電流は、回転数が高いほど大きい電流とされ、作動油温度が高いほど大きい電流としてもよい。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転するとともに、作動油の温度を検出し、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流にする時点を、作動油の温度を用いて決定する。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転するとともに、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に変更するとともに、一定時間を作動油の温度を用いて決定する。

また、一定時間は、作動油の温度が高いほど短い時間としてもよい。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転するとともに、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に変更するとともに、所定回転数を作動油の温度を用いて決定する。

また、回転数は、作動油の温度が高いほど高い回転数としてもよい。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、主油圧ポンプから補助油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転するとともに、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータに与える電流を通常運転時の電流に変更するとともに、所定回転数と、一定時間を作動油の温度を用いて決定する。

また、回転数は、作動油の温度が高いほど高い回転数とされ前記一定時間は、作動油の温度が高いほど短い時間としてもよい。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、補助油圧ポンプから主油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータへの通電を停止するとともに、一定時間を作動油の温度を用いて決定する。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、補助油圧ポンプから主油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータへの通電を停止するとともに、所定回転数を作動油の温度を用いて決定する。

本発明では、エンジンを駆動源とする主油圧ポンプとモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は主油圧ポンプから、アイドルストップ状態では補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置において、補助油圧ポンプから主油圧ポンプへの切替時に、補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数を検出し、これが所定回転数に到達した時点から一定時間後に補助油圧ポンプ駆動用モータへの通電を停止するとともに、一定時間と所定回転数を作動油の温度を用いて決定する。

また、回転数は、作動油の温度が高いほど高い回転数とされ、一定時間は、作動油の温度が高いほど短い時間としてもよい。

本発明にかかる自動車用油圧供給装置のシステム図油圧供給装置のコントローラの構成を示す図ポンプ補助油圧ポンプ起動時のタイムチャートを示す図コントローラ内の関数発生器の特性を示す図起動時に判定回転数を決定するための特性と示す図起動時に判定時間を決定するための特性を示す図補助油圧ポンプ停止時のタイムチャートを示す図停止時に判定回転数を決定するための特性と示す図停止時に判定時間を決定するための特性を示す図

以下、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図1は、本発明にかかる自動車用油圧供給装置のシステム構成図を示している。本発明の油圧供給装置では、作動油貯蔵部６の作動油を自動変速機などの油圧作動機構２に供給するために、自動車エンジン１で駆動される主油圧ポンプ３と、電動モータ８により駆動される補助油圧ポンプ７とを備える。

なおここで、自動車エンジン１で駆動される主油圧ポンプ３とは、エンジン１と同一軸に接続されて駆動され、あるいはベルトにより連結されて駆動され、さらにはエンジンにより発電機を回転しその電力で駆動されるモータにより駆動されるような、いずれの形態をも含むものである。要は、エンジンが停止した場合には駆動力を失い停止するようなポンプを意味する。

各ポンプ３，７の出口には逆流防止弁５，１２が設けられ、主油圧ポンプ３作動中に作動油が補助油圧ポンプ７に流入することを逆流防止弁５により阻止し、補助油圧ポンプ７作動中に作動油が主油圧ポンプ３に流入することを逆流防止弁１２により阻止している。また、主油圧ポンプ３または補助油圧ポンプ７によって油圧作動機構に送油される作動油の供給油圧は、リリーフ弁４にて制御油圧Pcになるよう一定に保たれる。

本発明では、補助油圧ポンプ7を駆動する電動モータとして直流ブラッシレスモータ８を使用する。この直流ブラッシレスモータ８には磁極位置センサ１１が内蔵されており、電動モータは、いわゆるセンサ付き直流ブラッシレスモータとされる。

コントローラ９は、磁極位置センサ１１の信号と作動油貯蔵部６に備えた温度センサ１０の信号を入力し、最適なモータ駆動信号２０を直流ブラッシレスモータ８へ出力する。モータ駆動信号２０は、モータトルクに比例するモータ電流として制御されるのが望ましいが、通常制御状態ではモータの回転数で制御してもよい。

図２は、図１の電動モータである直流ブラッシレスモータ８を駆動制御するコントローラ９の回路構成を示す図である。この図２に明らかなように、コントローラ９は作動油貯蔵部６内の油温を温度センサ１０で検知した信号を油温センサ入力回路９１で、直流ブラッシレスモータ８の回転速度を検出するために設置された磁極位置センサ１１からのU相、V相、W相の磁極位置を磁極位置センサ入力回路９２で、それぞれ入力する。

演算回路９３は、これらの入力回路９１，９２のほかに上位コントローラ９０からの駆動指令９５をも入力して、最終的に直流ブラッシレスモータ８のU相、V相、W相の各相に通電する駆動電流２０を制御する。具体的にはインバータである通電量制御回路９４に対して、インバータのU相、V相、W相の上流側回路、下流側回路の出力配分を決定して与え、各相の駆動電流を制御する。

次に、図３により、補助油圧ポンプ７の起動時の動作を説明する。
図３は横の時間軸に対し、上から主油圧ポンプ３と補助油圧ポンプ７の油圧(主油圧ＰＭ，補助油圧ＰＡ，制御油圧ＰＣ)の推移状態、補助油圧ポンプ７駆動指令９５による起動タイミング、磁極位置センサ１１から求められた直流ブラッシレスモータ８の回転数、直流ブラッシレスモータ８の駆動トルク指令２０を表している。

この図３において、エンジン1が停止を開始し、主油圧ポンプ３の出口作動油圧ＰＭ（点線で図示）が低下し始めると、図２の上位コントローラ９０がコントローラ９に対して駆動指令９５を発し、直流ブラッシレスモータ８に駆動電流の通電を開始する。これが、図４のA点であり、補助油圧ポンプ７の駆動指令９５が停止から駆動になる。

この結果、直流ブラッシレスモータ８が駆動され、これに伴い補助油圧ポンプ７も回転を開始する。この時点では、通常は補助油圧ポンプ７回りには作動油が抜けており、このため一時的に回転は上がる。しかし、主油圧ポンプ３の油圧ＰＭがまだ十分に残存しているため、これに抗して作動油を流すことができず、ポンプのクリアランスによる洩れ分に応じた回転にすぐに低下する。また、このＡ点とＢ点の間での補助油圧ポンプ７の出口作動油圧ＰＡ（一点鎖線で図示）も、補助油圧ポンプ７の回転数変化に応じて過渡的に増加するが、その後に低下してしまう。これが図３のＢ点である。

したがって、補助油圧ポンプ７は、ほぼロック状態である。この状態でコントローラ９内の演算回路９３が大きな電流を流すように通電量制御回路９４に制御指令を与えると、直流ブラッシレスモータ８やコントローラ９の温度が上昇し、故障に繋がる。このため、本発明においては直流ブラッシレスモータ８駆動直後の電流を通常より小さく制御する。

この電流制限運転を行わしめるのが図３の演算回路９３である。演算回路９３は、駆動指令９５が上位コントローラ９から与えられた直後(Ａ点)にはこの駆動信号９５により直流ブラッシレスモータ８の通電量を決定するが、その後(Ｂ点)に関数発生器で定まる電流制限運転に移行する。

関数発生器は図４に示す特性であり、油温センサ入力回路９１からの油温と、磁極位置センサ入力回路９２からの回転数を用いて直流ブラッシレスモータ８を駆動するときの駆動電流２０を決定する。

この関数発生器では、油温が一定であれば回転数が高いほど駆動電流２０を大きな値に制御する。また、回転数が同じであれば、油温が高いほど駆動電流２０を大きな値に制御する。

この関数発生器の考え方は、ポンプでは駆動電流２０(通電電流)とモータトルクが比例的に定まること、かつ油温が低い状態からの起動時では油圧は速やかに増加するが油流量は増加しないこと、また油温が高い状態からの起動時では油流量は速やかに増加するが油圧は増加しないこと、といった物理現象を考慮して決定されている。

図３のＢ点以後、図４の関数発生器は(通常運転時に比べて)微小な電流設定値２０を通電量制御回路９４に与え、結果として補助油圧ポンプ７は低速で回転し続けながら、その出口の作動油圧力ＰＡを徐々に上げていく。

一方では、主油圧ポンプ３の出口作動油圧力ＰＭが低下し続けており、やがて補助油圧ポンプ７の出口作動油油圧ＰＡより小さくなり、図３のＣ点で逆流防止弁５が開く。このＣ点になると作動油が流れ出すために補助油圧ポンプ７の回転が高くなる。関数発生器は図３にその特性を示すように回転数の上昇に応じて、直流ブラッシレスモータ８の駆動電流も大きくなるように設定されており、Ｃ点移行電流設定値を上げていく。

このようにすることで、電流設定値を徐々に通常時の指令値に近づけることができる。とはいえ、依然として関数発生器を用いた電流制限運転を継続しており、安全性を確認したうえでいずれかの時点で通常時の補助油圧ポンプ７の定格運転に戻す必要がある。

この判断のために本発明においては、始動時判定回転数Ｎａを設定しており、この回転数Ｎａに到達後、判定時間Ｔａが経過したことをもって通常時の指令値に戻す操作を行う。

そこで、本発明では演算回路９３内に図５の特性を備え、作動油油温との関係で、判定回転数Ｎａを設定し、また図６の特性を備え、作動油油温との関係で、判定時間Ｔａを設定する。具体的には図５の特性のように作動油油温が高いほど判定回転数Ｎａを高めに設定する。また図６の特性のように作動油油温が高いほど判定時間Ｔａを短めに設定する。

図３では、Ｄ点で直流ブラッシレスモータ８の回転数が作動油温度ごとに設定された判定回転数Ｎa以上となり、ここから時間をカウント開始する。その後、Ｅ点で作動油温度ごとに設定された判定時間Ｔa以上経過する。演算回路９３は、この時間Ｔaが経過したことを確認して、通電量制御回路９４に与える電流指令、従って駆動電流２０を通常運転時指令に戻す。なお、通常運転時指令とは、リリーフ弁４で決定される制御圧力ＰＣに相当する電流設定値である。

以上述べたようにして、補助油圧ポンプ７は起動の初期に電流制限運転を実施することで直流ブラッシレスモータ８の破損を防止しながら安全な起動を行うことができ、以降アイドルストップ状態の間、主油圧ポンプ３に変わって作動油圧を油圧作動機構２に送り続ける。

係る制御の結果として、油圧作動機構２に供給される油圧は、図３の制御油圧ＰＣのように一時低下するような過渡的変動をするが、補助油圧ポンプ７が定格運転後は主油圧ポンプ３が提供したと同じ圧力の油圧を供給する。このため、エンジン停止時に自動変速機の油圧作動機構が動作された場合にあっても、油圧が低いため応答速度が遅くなるという問題は発生しない。

次に図７にて、アイドルストップ状態を解除するときの、主油圧ポンプ３起動、補助油圧ポンプ７停止時の動作を説明する。図７は図４と同じ項目を図示したタイムチャートであり、Ｆ点で主油圧ポンプ３が油圧を発生始めると、補助油圧ポンプ７の負荷が大きくなり回転が低下し始める。

Ｇ点では、主油圧ポンプ３の出口油圧ＰＭが補助油圧ポンプ７の出口油圧ＰＡより大きくなり、逆流防止弁５が閉じ、補助油圧ポンプ７が締切状態となるので、急激に回転が低下する。

図２のコントローラ９は、回転数低下をもって主油圧ポンプ３への切り替わりの完了と判断して補助油圧ポンプ７の停止を行うが、これは例えば次のように行う。

コントローラ９は、その内部に図８の特性を備え、作動油油温との関係で、停止時判定回転数Ｎｓを設定し、また図９の特性を備え、作動油油温との関係で、判定時間Ｔｓを設定する。具体的には図８の特性のように作動油油温が高いほど判定回転数Ｎｓを高めに設定する。また図９の特性のように作動油油温が高いほど判定時間Ｔｓを短めに設定する。

しかして、図７のタイムチャートにおいて、Ｈ点でモータ回転数が図８の特性で定まる作動油温度ごとに設定された判定回転数Ｎs以下となり、ここから時間をカウント開始する。Ｉ点では、図９の特性で作動油温度ごとに設定された判定時間Ｔｓを経過する。演算回路９３はこの判定時間Ｔｓ経過をもって完全に切り替わりが完了したと判断し、電流駆動指令を停止する。

以上説明したように、本発明のように、磁極位置センサ１１を用いて主油圧ポンプ３と補助油圧ポンプ７の切換を図４、図７の動作で行えば、補助油圧ポンプの下流にリリーフ弁を設けることなく、また直流ブラッシレスモータ８とコントローラ９の故障を発生させることなく、制御油圧ＰＣを安定して制御できる。

さらに、エンジン停止時の作動油圧をエンジン動作中と同じ大きさの作動油圧とすることができるので、エンジン停止時に自動変速機の油圧作動機構が動作した場合にあっても、スムーズな運転が行える。

また、判定時間Ｔａを用いることで、A点直後に回転が一旦上昇しても、通常制御にそのまま移行するような動作を防止できる。

また、判定時間Ｔｓを用いることで、Ｅ点後に回転が一時的に低下しても、油圧不足が発生するような動作を防止できる。

本発明によれば、エンジンのアイドリングストップを行う場合に適用して好都合であり、環境保護に与える効果が大きい。

１…エンジン
２…自動変速機の油圧作動機構
３…主油圧ポンプ
４…リリーフ弁
５…逆流防止弁
６…作動油貯蔵部
７…補助油圧ポンプ
８…ブラッシレス直流モータ
９…コントローラ
１０…温度センサ
１１…磁極位置センサ
２０…モータ駆動信号
９０…上位コントローラ
９１…油温センサ入力回路
９２…磁極位置センサ入力回路
９３…演算回路
９４…通電量制御回路
９５…駆動指令

Claims

エンジンを駆動源とする主油圧ポンプと直流ブラッシレスモータを駆動源とする補助油圧ポンプをそれぞれ逆流防止弁を介して並置し、車両運転中は前記主油圧ポンプから、またアイドルストップ状態では前記補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給してなる油圧供給装置であって、
前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記直流ブラッシレスモータが起動された後、前記逆流防止弁が開弁して前記補助油圧ポンプから作動油を油圧作動機構に供給開始するまでの間、前記補助油圧ポンプの出口側から前記補助油圧ポンプの低圧側に作動油を循環させないように構成するとともに、
前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記補助油圧ポンプ駆動用直流ブラッシレスモータに与える電流を通常運転時の電流に対して制限して運転することで前記逆流防止弁が開弁するまでの間、前記補助油圧ポンプ出口の作動油圧力を徐々に上げていくように構成したことを特徴とする油圧供給装置。
請求項１記載の油圧供給装置であって、
前記補助油圧ポンプ駆動用モータの回転数と、前記作動油の温度を検出し、前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記補助油圧ポンプ駆動用直流ブラッシレスモータに与える前記制限電流を前記回転数と作動油温度から決定することを特徴とする油圧供給装置。
請求項２記載の油圧供給装置であって、
前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記補助油圧ポンプ駆動用直流ブラッシレスモータに与える制限電流は、前記回転数が高いほど大きい電流とされることを特徴とする油圧供給装置。
請求項２記載の油圧供給装置であって、
前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記補助油圧ポンプ駆動用直流ブラッシレスモータに与える制限電流は、前記作動油温度が高いほど大きい電流とされることを特徴とする油圧供給装置。
請求項２記載の油圧供給装置であって、
前記主油圧ポンプから前記補助油圧ポンプへの切替時に、前記補助油圧ポンプ駆動用直流ブラッシレスモータに与える制限電流は、前記回転数が高いほど大きい電流とされ、前記作動油温度が高いほど大きい電流とされることを特徴とする油圧供給装置。