JP5716311B2 - 電動ポンプユニット - Google Patents

Description

この発明は、たとえば自動車における油圧供給装置などに使用される電動ポンプユニットに関する。

自動車における油圧供給装置として、従来は、主動力源であるエンジンで駆動される主ポンプだけを備えたものが使用されていた。

ところが、停車時にエンジンを停止させるアイドルストップ機能を付与すると、アイドルストップによりエンジンが停止しているときにもトランスミッションなどの駆動系への油圧供給を確保するために、従来の主ポンプと、バッテリを電源とする電動モータにより駆動される補助ポンプとの２つの油圧源が必要になる。

このような２つの油圧源を備えた自動車用の油圧供給装置として、特許文献１に示すようなものが知られている。

この油圧供給装置はトランスミッションに油圧を供給するもので、補助ポンプは、これを駆動する電動モータおよびモータ制御装置とともに、電動ポンプユニットを構成している。

エンジンが駆動されていて、主ポンプからトランスミッションへの主吐出油路の油圧が所定値以上のときは、補助ポンプの駆動を停止し、主吐出油路の油圧が所定値未満のときは、補助ポンプを駆動するようになっている。

主吐出油路の油圧の検出は、主吐出油路に設けられた油圧センサを用いて行われる。

特開平２００２−２０６６３４号公報

上記のような油圧供給装置において、補助ポンプが駆動されるときは、その油圧を所定範囲に制御する必要があり、そのために、主吐出油路に設けられた油圧センサを用いることが考えられる。

ところが、主ポンプにより供給される油圧は、補助ポンプにより供給される油圧の数十倍の大きさである。そして、油圧センサの測定レンジは、主ポンプにより供給される油圧の大きさに合わせて設定されるため、これを補助ポンプの油圧制御に使用したのでは、測定精度が十分でなく、油圧制御がうまくできないことがある。その場合、電動ポンプユニットのために測定レンジの低い油圧センサを付加する必要がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、油圧センサを付加せずに油圧制御ができる電動ポンプユニットを提供することにある。

この発明による電動ポンプユニットは、主吐出油路の油圧が所定値未満のときに駆動される補助ポンプとして使用される電動ポンプユニットであって、油の吸入および吐出を行うポンプと、ポンプ駆動用電動モータと、油圧に基づいて電動モータをＰＷＭ駆動する駆動回路を有するモータ制御装置とを備えており、モータ制御装置が、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティならびに油温に基づいて油圧を求め、油圧が所定の設定範囲になるようにモータを制御するものであることを特徴とするものである。

たとえば、モータ制御装置が、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティから電動モータの負荷トルクを求め、この負荷トルクおよび油温から油圧を求めるものである。

電動モータの負荷トルクは油圧および油温と一定の関係にある。この関係に基づき、負荷トルクと油温から油圧を求めることができる。負荷トルクはモータトルクとつり合い、モータトルクはモータ電流に対応している。モータ電流は、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティと一定の関係にある。これらの関係に基づき、駆動回路の入力電流と電圧ＰＷＭデューティから負荷トルクを求めることができる。したがって、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティならびに油温に基づいて、油圧を求めることができる。このため、油圧センサを付加することなく、電動ポンプユニットの油圧制御ができる。

油温は、たとえば、油温センサにより検出される。また、油温センサを使用せずに、他の情報、たとえば油に浸漬させた電動モータのステータコイルの抵抗値から油温を求めることもできる。

この発明の油圧供給装置によれば、上記のように、油圧センサを付加せずに油圧制御を行うことができる。

図１は、この発明を自動車用の油圧供給装置に適用した実施形態を示す概略構成図である。 図２は、図１の電動ポンプユニットのモータ制御装置の１例を示す概略構成図である。

以下、図面を参照して、この発明を自動車用の油圧供給装置に適用した実施形態について説明する。

図１は、自動車のトランスミッションに油圧を供給する油圧供給装置の１例を示す概略構成図である。

図１において、油圧供給装置には、トランスミッション用電動ポンプユニット(1)が設けられている。この電動ポンプユニット(1)は、自動車のトランスミッション(2)において、アイドルストップ時に低下する油圧を補助供給するために用いられるものであり、油圧供給用の補助ポンプであるポンプ(3)と、ポンプ駆動用電動モータ(4)と、モータ(4)を制御するモータ制御装置（コントローラ）(5)とを備えている。

詳細な説明は省略したが、この例では、モータ(4)はセンサレス制御ブラシレスＤＣモータ、補助ポンプ(3)は内接歯車ポンプである。

好ましくは、ポンプ(3)およびモータ(4)は、共通のハウジング内に一体状に設けられる。モータ制御装置も、ポンプ(3)およびモータ(4)と共通のハウジング内に設けられてもよい。

油圧供給装置には、上記の補助ポンプ(3)を有する電動ポンプユニット(1)の他に、エンジン(6)により駆動される主ポンプ(7)が設けられている。

主ポンプ(7)の油吸入口(8)はオイルパン(9)に接続され、油吐出口(10)は主吐出油路(11)を介してトランスミッション(2)に接続されている。補助ポンプ(3)の油吸入口(12)はオイルパン(9)に接続され、油吐出口(13)は補助吐出油路(14)を介して主吐出油路(11)に接続されている。補助吐出油路(14)には、主吐出油路(11)側から補助ポンプ(3)への油の逆流を阻止する逆止弁(15)が設けられている。主吐出油路(11)には、油圧センサ(16)および油温センサ(17)が設けられている。

モータ制御装置(5)には、直流電源であるバッテリ(18)およびエンジン(6)やトランスミッション(2)を制御するコンピュータであるＥＣＵ(19)が接続されている。ＥＣＵ(19)は、油圧センサ(16)の出力より主吐出油路(11)の油圧を監視し、油圧が所定の設定値以上の場合は補助ポンプ停止信号を、設定値未満の場合は補助ポンプ駆動信号をモータ制御装置(5)に出力する。

モータ制御装置(5)は、ＥＣＵ(19)から補助ポンプ停止信号が出力されているときは、モータ(4)の駆動を停止して、補助ポンプ(3)の駆動を停止し、補助ポンプ駆動信号が出力されているときは、モータ(4)を駆動して、補助ポンプ(3)を駆動する。

エンジン(6)が駆動されているときは、これによって主ポンプ(7)が駆動され、通常、主吐出油路(11)の油圧は設定値以上であり、補助ポンプ(3)は駆動を停止している。このとき、主ポンプ(7)から主吐出油路(11)を介してトランスミッション(2)に油が供給される。そして、逆止弁(15)により、主吐出油路(11)から補助ポンプ(3)への油の逆流が阻止される。

エンジン(6)が停止しているときは、通常、主吐出油路(11)の油圧はほぼ０で、設定値未満であり、補助ポンプ(3)が駆動される。これにより、補助ポンプ(3)から補助吐出油路(14)および主吐出油路(11)を介してトランスミッション(2)に油が供給される。

エンジン(6)が駆動されていても、主吐出油路(11)の油圧が設定値未満の場合は、補助ポンプ(3)が駆動され、補助ポンプ(3)から補助吐出油路(14)を介して主吐出油路(11)に油が供給される。

補助ポンプ(3)が駆動されるときには、後述するような油圧制御が行われる。

図２は、モータ制御装置(5)の１具体例を示す概略構成図である。

モータ制御装置(5)は、バッテリ(18)を用いて、片側ＰＷＭ方式でモータ(4)を駆動するものであり、モータ(4)を駆動する駆動回路（インバータ）(20)、駆動回路(20)を制御する通電制御部(21)、駆動回路(20)の入力電圧を検出する電流検出回路(22)を備えている。

駆動回路(20)は、バッテリ(18)からモータ(4)への通電を制御する複数のスイッチング素子（図示略）を備えたスイッチング回路となっている。通電制御部(21)は、図示しないＣＰＵを含み、モータ(4)の各相の相電圧から、モータ(4)のロータ（図示略）の回転位置を推定し、それに基づいて、ＰＷＭ方式で駆動回路(20)の各スイッチング素子を制御し、これにより、モータ(4)への通電が制御される。電流検出回路(22)は、駆動回路(20)の入力電圧Ｉ1を検出し、その出力は通電制御部(21)に入力する。バッテリ(18)の直流電圧Ｖ1が駆動回路(20)および通電制御部(21)に印加され、これが駆動回路(20)の入力電圧となる。また、油温センサ(17)の出力が通電制御部(21)に入力する。油温センサ(17)で検出された油温をＴとする。駆動回路(20)、通電制御部(21)および電流検出回路(22)は、公知の適宜な構成を取りうるので、詳細な説明は省略する。

通電制御部(21)は、電流検出回路(22)で検出された駆動回路(20)の入力電流Ｉ1および電圧ＰＷＭデューティＶ2ならびに油温センサ(17)で検出された油温Ｔに基づいて、油圧を求め、油圧が所定の設定範囲になるようにモータ(4)を制御する。たとえば、駆動回路(20)の入力電流Ｉ1および電圧ＰＷＭデューティＶ2からモータ(4)の負荷トルクを求め、この負荷トルクおよび油温Ｔから油圧を求める。

モータ(4)の負荷トルクは油圧および油温Ｔと一定の関係にある。この関係に基づき、負荷トルクと油温Ｔから油圧を求めることができる。負荷トルクはモータトルクとつり合い、モータトルクはモータ電流Ｉ2に対応している。モータ電流Ｉ2は、駆動回路(20)の入力電流Ｉ1および電圧ＰＷＭデューティＶ2と一定の関係にある。これらの関係の基づき、駆動回路(20)の入力電流Ｉ1と電圧ＰＷＭデューティＶ2から負荷トルクを求めることができる。したがって、駆動回路(20)の入力電流Ｉ1および電圧ＰＷＭデューティＶ2ならびに油温Ｔに基づいて、油圧を求めることができる。このため、電動ポンプユニット(1)に油圧センサを付加することなく、電動ポンプユニット(1)の油圧制御ができる。

駆動回路(20)の入力電圧Ｖ1および入力電流Ｉ1ならびにモータ電流Ｉ2および電圧ＰＷＭデューティＶ2の間には、次のような関係がある。

Ｖ1×Ｉ1＝（Ｖ2×Ｉ2）×φ …… (100)
ここで、φは変換効率である。

式(100)より、Ｉ2は次のようになる。

Ｉ2＝（Ｖ1×Ｉ1）／（Ｖ2×φ） …… (101)
入力電圧Ｖ1は、バッテリ(18)の直流電圧であり、一定である。電圧ＰＷＭデューティＶ2は、通電制御部(21)内で生成される値である。したがって、入力電流Ｉ1と変換効率φからモータ電流Ｉ2が求められる。変換効率φは、モータ(4)によって決まる定数で、モータ(4)の回転速度により変化する。しかし、その変化は小さいので、変換効率φを一定として、入力電流Ｉ1からモータ電流Ｉ2を求めることができる。また、変換効率φと回転速度の関係をテーブルに記憶させておき、そのときの回転速度から変換効率φを求め、この変換効率φと入力電流Ｉ1からモータ電流Ｉ2を求めるようにすることもできる。負荷トルクはモータトルクに比例し、モータトルクはモータ電流Ｉ2に比例する。したがって、モータ電流Ｉ2から負荷トルクが求められる。そして、この負荷トルクと油温Ｔから、計算式により、または、負荷トルクおよび油温Ｔと油圧との関係を記憶させたテーブルより、油圧を求めることができる。さらに、検出された入力電流Ｉ1、ならびに入力電圧Ｖ1、電圧ＰＷＭデューティＶ2および変換効率φより、油圧を求めるようにすることもできる。

上記実施形態では、油温センサ(17)により油温を検出しているが、油温センサを使用せずに、他の情報から油温を求めるようにすることもできる。たとえば、油に浸漬させたモータ(4)のステータコイルの抵抗値から油温を求めることともできる。ステータコイルの抵抗値は、モータ(4)の起動時の入力電圧Ｉ1の変化から求めることができる。ステータコイルの抵抗値は温度（油温）により変化するので、抵抗値から油温を求めることができる。この場合、たとえば、トランスミッションハウジングに形成された凹所内に補助ポンプ(3)とモータ(4)を一体化した電動ポンプアセンブリを収容し、この凹所内に油を導入して、ポンプ(3)およびモータ(4)を油に浸漬させるとともに、この油をポンプ(3)の油吸入口(12)から吸入するようにする。

また、上記実施形態では、主吐出油路(11)の油圧に基づいて、補助ポンプ(3)の駆動・停止の切り換えを行っているが、エンジン(6)が駆動されているときは補助ポンプ(3)を停止させ、エンジン(6)が停止しているときは補助ポンプ(3)を駆動するようにすることもできる。

電動ポンプユニット(1)の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。

また、この発明は、自動車用の油圧供給装置以外にも適用できる。

(3) 補助ポンプ
(4) 電動モータ
(5) モータ制御装置
(20) 駆動回路

Claims (2)

1. 主吐出油路の油圧が所定値未満のときに駆動される補助ポンプとして使用される電動ポンプユニットであって、
   油の吸入および吐出を行うポンプと、ポンプ駆動用電動モータと、油圧に基づいて電動モータをＰＷＭ駆動する駆動回路を有するモータ制御装置とを備えており、
   モータ制御装置が、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティならびに検出した油温に基づいて油圧を求め、油圧が所定の設定範囲になるようにモータを制御するものであることを特徴とする電動ポンプユニット。
2. モータ制御装置が、駆動回路の入力電流および電圧ＰＷＭデューティから電動モータの負荷トルクを求め、この負荷トルクおよび油温から油圧を求めるものであることを特徴とする請求項１の電動ポンプユニット。

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