JP5918669B2 - 車両用電動オイルポンプの制御装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る車両用電動オイルポンプの制御装置の一例として、ハイブリッド車両に適用した例を、図面に従って説明する。
図1は、ハイブリッド車両の駆動系を示し、この駆動系は、エンジン(内燃機関)1、第1クラッチ2、モータジェネレータ3、動力伝達装置4を備えて、動力伝達装置4の出力が図示省略した車軸に伝達されるようになっている。
無段変速機構42は、プライマリプーリ42a、セカンダリプーリ42bと、これらプーリ間に掛けられたVベルト42cを含んで構成され、プライマリプーリ42aの回転は、Vベルト42cを介してセカンダリプーリ42bへ伝達され、セカンダリプーリ42bの回転は、図示省略した車軸に伝達されて車両が駆動される。
そして、プライマリプーリ42aの可動円錐板及びセカンダリプーリ42bの可動円錐板を軸方向に移動させてVベルト42cとの接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ42aとセカンダリプーリ42bとの間の回転比つまり変速比を変えることができる。
更に、機械式オイルポンプ5に対して並列に電動オイルポンプ7を備え、電動オイルポンプ7が吐出するオイルは、前後進切替機構41に対して潤滑用及び冷却用として供給される。
このハイブリッド車両の駆動系は、第1クラッチ2を締結してエンジン1とモータジェネレータ3とを動力源として走行するハイブリッド走行モードと、第1クラッチ2を解放してモータジェネレータMGのみを動力源として走行する電気自動車走行モードの2つの走行モードを有する。
各種センサとしては、機械式オイルポンプ5及び電動オイルポンプ7が循環させるオイルを滞留させるオイルパン10内でのオイル温度TOを検出する温度センサ11、車速VSPを検出する車速センサ12、運転者が操作するアクセルペダルの開度ACCを検出するアクセル開度センサ13、ブレーキ操作の有無を検出するブレーキスイッチ14、前後進切替機構41の入力側回転速度Ninを検出する入力回転センサ15、前後進切替機構41の出力側回転速度Noutを検出する出力回転センサ16、エンジン1の目標駆動力(要求駆動力)ELを検出する目標駆動力センサ17、車両走行路面の勾配θを検出する勾配センサ18などが設けられている。
図2のフローチャートに示すルーチンは、車両のエンジンスイッチがオンされて、制御装置8に電源が投入されている状態で実行され、まず、ステップS101では、電動オイルポンプ(電動OP)7の作動準備が完了しているか否かを判断すると共に、電動オイルポンプ7の駆動経験フラグを0に落とすリセット処理を行う。
電動オイルポンプ7の作動準備の完了とは、例えば、電動オイルポンプ7のモータに電力を供給するリレーがオンされていて、かつ、モータの電源電圧(バッテリ電圧)が規定範囲内で、かつ、故障診断で電動オイルポンプ7やインバータ9の故障が診断されていない状態である。
ステップS102では、動力伝達機構4の前後進切替機構41が、動力を伝達する駆動状態(駆動レンジ)であるか、動力を伝達しない非駆動状態(非駆動レンジ)であるかを判別する。
前後進切替機構41が、駆動状態であるか、非駆動状態であるかは、ATのセレクターによるレンジの選択状態から判断することができ、ニュートラルレンジ(Nレンジ)であれば、非駆動状態であると判断し、それ以外のドライブレンジ(Dレンジ)などであれば、駆動状態であると判断する。
ステップS114の駆動時制御(駆動状態での制御パターン)の一例を、図3及び図4のフローチャートに従って説明する。
ステップS202では、温度センサ11が検出するオイル温度TO(℃)を読み込み、次のステップS203では、オイル温度TOに基づき電動オイルポンプ7の目標回転数rpm(目標流量L/min)を算出する。
目標回転数rpm(目標流量L/min)は、オイル温度TOが高いほどより高い回転数(より大きな流量)に設定され、オイル温度が高い場合にオイル流量を多くして冷却性能を高め、オイル温度TOの上昇を抑制する。
但し、電動オイルポンプ7の目標回転数rpm(目標流量L/min)を、オイル温度TOに応じて変更する構成に限定されず、例えば、オイル温度TOに関わらずに目標回転数rpm(目標流量L/min)を一定値とすることができる。
一例としては、湿式多板クラッチなどの摩擦係合要素である前進クラッチ41cのスリップ状態での発熱に対応するために、機械式オイルポンプ5が吐出するオイルに対して、電動オイルポンプ7が吐出するオイルを付加して、オイル流量の総量を増やすようになっている。
換言すれば、前進クラッチ41cの発熱が少ない状態(解放状態又は滑りのない完全締結状態)では、機械式オイルポンプ5が吐出するオイルによって、潤滑、冷却に必要とされるオイル流量を確保できるようになっており、前進クラッチ41cのスリップによる発熱で、機械式オイルポンプ5が吐出するオイル流量が必要オイル流量を満たさなくなると、電動オイルポンプ7を駆動させて必要オイル流量を確保できるようにする。
図4のフローチャートにおいて、まず、ステップS301では、前進クラッチ41cの温度が所定値以上であるか否かを判断する。
前進クラッチ41cの温度は、クラッチ入力トルク(エンジン負荷)、回転数差(スリップ回転数)などから算出することができ、また、前進クラッチ41cの温度を検出する温度センサを設けて検出することができる。
前進クラッチ41cの温度が前記所定値以上であれば、オイル流量の不足分を電動オイルポンプ7によって補う要求があり、ステップS308へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求が成立していると判定する。
ステップS302では、前進クラッチ41cのスリップ状態であるか否かを、前進クラッチ41cの入出力間の回転数差(スリップ回転数)に基づいて判断する。
そして、前進クラッチ41cがスリップ状態でない場合、即ち、解放状態であるか回転数差のない完全締結状態である場合には、スリップによる発熱に対応するためのオイル流量の増量は不要であるので、ステップS307へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求の不成立を判定する。
一方、前進クラッチ41cがスリップ状態であれば、スリップに伴う発熱に対応するためのオイル流量の増量が必要となる可能性があるので、ステップS303へ進む。
係る条件では、車両を発進させるために前進クラッチ41cを締結させるときの負荷トルクが大きく、前進クラッチ41cの締結過程での発熱量が多くなることが見込まれるため、ステップS308へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求の成立を判定する。
ステップS304の条件が成立する場合には、ブレーキペダルを踏んだままの状態でアクセルペダルを踏み込んで、エンジン1の出力を上げた状態でブレーキをオフして急発進させる状況が想定され、この場合、前進クラッチ41cの入力トルクが大きく、前進クラッチ41cの締結過程での発熱量が多くなることが見込まれるため、ステップS308へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求の成立を判定する。
これは、上り勾配や積載重量の増加などによって車両を発進させるためのトルク(発進負荷)が高くなっている状況であり、この場合、前進クラッチ41cの入力トルク及び負荷トルクが大きく、前進クラッチ41cの締結過程での発熱量が多くなることが見込まれるため、ステップS308へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求の成立を判定する。
ステップS306の条件が成立する状況は、有段変速機における2速発進のような状態であり、負荷トルクが大きく、前進クラッチ41cの締結過程での発熱量が多くなることが見込まれるため、ステップS308へ進んで、電動オイルポンプ7の駆動要求の成立を判定する。
ステップS307、ステップS308で、電動オイルポンプ7の駆動要求の成立、不成立を判定すると、ステップS309では、係る判定結果を確定させる。
また、ステップS303〜ステップS306に例示した発熱量の判定処理は、発進加速に伴う発熱時に電動オイルポンプ7の駆動させる処理と共に、減速状態での解放過程における発熱判定を加えることができる。
ステップS207へ進んで、電動オイルポンプ7を停止させても、機械式オイルポンプ5は駆動され、調圧機構6を介して前後進切替機構41及び無段変速機構42に対して必要な流量のオイルが供給される。
即ち、前進クラッチ41cのスリップ状態で、前進クラッチ41cの発熱量が多い及び発熱量が増大傾向にある場合には、機械式オイルポンプ5によって前進クラッチ41cに供給されるオイルに加えて、電動オイルポンプ7からも前進クラッチ41cにオイル供給を行うことで、オイルによる前進クラッチ41cの冷却性能を高め、前進クラッチ41cの温度上昇を抑制する。
上記のように、前後進切替機構41の駆動状態では、前進クラッチ41cのスリップ状態で発熱量が多くなると、電動オイルポンプ7を駆動してオイル流量(循環量)の増量を図る。
一方、前進クラッチ41cは、発進時のための締結処理過程でのスリップ状態で発熱し、前進クラッチ41cが発熱する条件は、発進加速時の車速が低い(エンジン1の回転速度が低い)条件であって、機械式オイルポンプ5の吐出量では、前進クラッチ41cを十分に冷却することができない。
そこで、図5(A)に示すように、機械式オイルポンプ5の吐出量に、電動オイルポンプ7の吐出量を付加し、両ポンプ5,7の総量で、前進クラッチ41cの冷却に必要なオイル量を確保する。
図6(A)のタイムチャートにおいて、時刻t1でニュートラルレンジ(非駆動状態)からドライブレンジ(駆動状態)への切り替えが行われ、前進クラッチ41cの締結操作が行われる。
時刻t2では、アクセル開操作に伴って前進クラッチ41cの入力トルクが設定値を超えたことに基づき、電動オイルポンプ7を起動する指示がなされ、時刻t3で前進クラッチ41cが完全締結状態に移行したことで、電動オイルポンプ7を停止させる。
更に、時刻t6では、スリップ状態でのアクセルの踏み込みに伴う入力トルクの増大に対応するために、電動オイルポンプ7を起動させ、時刻t7でアクセルが戻されたことによって電動オイルポンプ7を停止させる。
尚、ステップS103以降に進むことになる、前後進切替機構41が非駆動状態は、前後進切替機構41の非動作状態であって、かつ、モータジェネレータ3がトルクを発生しない非動作状態であるものとする。
制御装置8には、前後進切替機構41の非駆動状態に対応する、オイル温度TOと目標回転数rpm(目標流量L/min)との相関(変換テーブル、関数)が予め設定されており、係る相関に基づき、そのときのオイル温度TOに対応する目標回転数rpm(目標流量L/min)を算出する。
ここで、非駆動状態では、前進クラッチ41cの締結トルクが発生せず、かつ、前後進切替機構41の入力トルクも小さいことから、前進クラッチ41cでの発熱量は駆動状態である場合に比べて小さくなる。そこで、非駆動状態での目標回転数rpm(目標流量L/min)は、同じオイル温度TOにおいて駆動状態よりも低い値に設定される。
尚、目標回転数rpm(目標流量L/min)は、少なくとも潤滑、冷却に必要な流量が確保できればよく、図7に示すような特性に限定されるものではなく、また、オイル温度TOに応じた目標回転数rpm(目標流量L/min)の変更処理を省略し、予め設定した一定の目標回転数rpm(目標流量L/min)に基づき、電動オイルポンプ7を駆動することができる。
ステップS105における所定値(1)は、車両が他車に牽引されて走行している状態(被牽引状態)であるか否かを判断するための値であり、前後進切替機構41の非駆動状態において車速VSPが所定値(1)以上である場合には、車両が被牽引走行状態である可能性があると推定できるように、所定値(1)を予め適合させてある。
ここで、ニュートラル状態で車両が停止している場合には、車速VSPが所定値(1)未満であると判断されて、ステップS110へ進み、電動オイルポンプ7を停止させることになる。
エンジン1の運転状態で、前後進切替機構41の非駆動状態になっている場合には、エンジン1で機械式オイルポンプ5が駆動され、機械式オイルポンプ5から前後進切替機構41に対して潤滑用、冷却用のオイルが供給されるので、電動オイルポンプ7の駆動は不要となる。
従って、ステップS105で、車速VSPが所定値(1)未満であると判断すると、ステップS110へ進み、電動オイルポンプ7を停止させる。
即ち、エンジン1やモータジェネレータ3による駆動力が車軸に伝達されない状態での走行は、惰性走行や牽引されての走行がある。そして、駆動力が車軸に伝達されない状態での走行でも、前後進切替機構41が車軸側から駆動されることによって発熱し、発熱量は、車速が高くなって前後進切替機構41の回転(前進クラッチ41cの出力軸回転)が高くなるほど多くなる。
また、ステップS106では、電動オイルポンプ7が駆動されたことを判別するためのフラグ(電動オイルポンプ駆動経験フラグ)を立ち上げる。
また、電動オイルポンプ7の目標回転数rpm(目標流量L/min)をオイル温度TOに応じて設定するので、発熱量が低い状態で、電動オイルポンプ7から過剰なオイルを吐出させてしまうこと、換言すれば、エンジン1が停止していてバッテリへの充電が行われない状態での無駄な電力消費を抑制できる。
また、電動オイルポンプ7の目標回転数rpm(目標流量L/min)を、オイル温度TOを用いずに車速VSPから設定することができ、この場合、車速VSPが高いほど目標回転数rpm(目標流量L/min)を高く設定する。
また、前後進切替機構41が非駆動状態であって、かつ、車速VSPが所定値(1)以上である状態としては、前述のように惰性走行が含まれるが、この場合、機械式オイルポンプ5が駆動状態であってオイルを前後進切替機構41に供給するので、オイル温度TOが低く抑制され、オイル温度TOに応じた目標回転数rpm(目標流量L/min)は低く抑制されるか、又は、停止指令として設定される。
ここで、前後進切替機構41が駆動状態に切り替えられた場合には、被牽引状態ではなく、機械式オイルポンプ5が駆動されている状態であるから、ステップS114へ進んで、前進クラッチ41cの締結過程に伴う発熱に対して電動オイルポンプ7からオイル供給を行わせる制御を実施する。
ステップS108における所定値(1)は、電動オイルポンプ7の継続動作を許容できる最大時間であり、動作時間に対するバッテリ(電源)消耗や、動作時間に対する電動オイルポンプ7(駆動モータ)の温度上昇などに基づき、予め設定されている。
一方、ステップS108で、電動オイルポンプ7の動作時間が所定値(1)未満であれば、ステップS109へ進み、車速VSPが所定値(2)を下回っているか否かを判定する。
電動オイルポンプ7を駆動させている状態で車速VSPが低下してきて、所定値(2)を下回るようになった場合、即ち、被牽引状態での交差点における一時停止や、目的地までの移送が終了し駐車された場合などでは、前後進切替機構41での発熱量が小さくなり、機械式オイルポンプ5の停止状態であっても電動オイルポンプ7からのオイル供給が不要になるので、ステップS110へ進んで電動オイルポンプ7を停止させる。
これに対し、車速VSPが所定値(2)以上である状態を維持している場合には、車軸側から前後進切替機構41が回転駆動されることで発熱し、電動オイルポンプ7からのオイル供給が必要であると判断し、ステップS106へ戻って電動オイルポンプ7の駆動を継続させる。
そして、電動オイルポンプ駆動経験フラグが立っている場合、即ち、前後進切替機構41の非駆動状態で電動オイルポンプ7を駆動させていたものの、ステップS108での動作時間の判断や、ステップS109での車速の判断で電動オイルポンプ7を停止させた経緯がある場合には、ステップS112へ進む。
ここで、電動オイルポンプ7を停止させていた時間が所定値(2)であれば、ステップS110に戻って停止状態を継続させ、停止時間が所定値(2)以上になっていれば、ステップS113へ進み、電動オイルポンプ駆動経験フラグを落とすリセットを実施する。
従って、継続する被牽引状態で、断続的に電動オイルポンプ7を駆動させることで、電力消費(バッテリ消耗)を抑制しつつ、前後進切替機構41及び電動オイルポンプ7(駆動モータ)の温度上昇を抑制することができる。
また、被牽引状態でエンジン1を自動的に始動させて、エンジン1によってオルタネータ(発電機)を駆動し、発電した電力でバッテリを充電させることができる。
ここで、バッテリ消耗は、前述ように、電動オイルポンプ7の動作時間で判断することができる他、バッテリ電圧、電動オイルポンプ7での消費電力などから判断することができる。
また、電動オイルポンプ7の消費電力は、オイル温度が低くオイルの粘度が高くなるほど大きくなるので、ステップS108における動作時間の所定値(1)を、オイル温度が低いほど短い時間に変更することで、バッテリ消耗を抑制しつつ、電動オイルポンプ7の駆動を可及的に長い時間継続させることができる。
図6(B)において、牽引によって車速VSPが上がった時刻t8、換言すれば、前進クラッチ41cにおいて入出力間で回転差が生じた場合に、電動オイルポンプ7の駆動が開始される。
ここで、電動オイルポンプ7を一定の回転数で駆動させることができるが、車速やオイル温度に応じてポンプ回転数を変更することで、前後進切替機構41の温度上昇を抑制しつつ、電動オイルポンプ7の電力消費を可及的に少なくできる。
即ち、図6(B)において、時刻t10から時刻t11においても、被牽引状態で走行することで電動オイルポンプ7が駆動されるが、時刻t8から時刻t9までの間での走行に比べて、低車速で走行されることで、電動オイルポンプ7の回転数が低く抑制され、無駄な電力消費が抑えられる。
図8のフローチャートは、前後進切替機構41の非駆動状態において、前後進切替機構41の発熱状態(温度状態)を判定して電動オイルポンプ7を動作させる制御の一例を示し、図2のフローチャートに示したルーチンに代えて実行される。
そして、作動準備が完了していれば、ステップS402に進んで、オイル温度TOを読み込み、次のステップS403では、ステップS104と同様にして、オイル温度TO(℃)に応じて電動オイルポンプ7の目標回転数rpm(目標流量L/min)を算出する。
前後進切替機構41の駆動状態であれば、ステップS405へ進み、前記図3及び図4のフローチャートに従って、電動オイルポンプ7の動作を制御する。
一方、前後進切替機構41の非駆動状態であれば、ステップS406へ進み、前後進切替機構41が発熱状態(温度上昇状態)であるか否かを、例えば、オイル温度TOに基づいて判断する。
また、前後進切替機構41の発熱によってオイル温度TOが超える温度を閾値温度として予め設定しておき、この閾値温度をオイル温度TOが超えた場合に、前後進切替機構41における発熱状態(温度上昇状態)であると判断することができる。
ステップS406で、前後進切替機構41が発熱状態であると判断すると、ステップS407へ進み、ステップS403で設定した目標回転数rpm(目標流量L/min)に基づき電動オイルポンプ7を駆動する。
一方、継続して非駆動状態であれば、ステップS409へ進み、ステップS108と同様に、電動オイルポンプ7の動作時間が所定値(1)以上になっているか否かを判断する。
そして、動作時間が所定値(1)未満であれば、ステップS407に戻ることで、電動オイルポンプ7の駆動を継続させる一方、動作時間が所定値(1)以上になっていれば、ステップS410へ進んで、電動オイルポンプ7を停止させ、バッテリ消耗及び電動オイルポンプ7の温度上昇を抑制する。
そして、電動オイルポンプ駆動経験フラグが立っていて、前後進切替機構41の非駆動状態で電動オイルポンプ7を駆動させていた場合には、ステップS412へ進む。
ステップS412では、電動オイルポンプ7を停止させていた時間が所定値(2)以上になっているか否かを判断する。
ここで、電動オイルポンプ7を停止させていた時間が所定値(2)未満であれば、ステップS410に戻って停止状態を継続させ、停止時間が所定値(2)以上になっていれば、ステップS413へ進み、電動オイルポンプ駆動経験フラグを落とすリセットを実施する。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る車両用電動オイルポンプの制御装置を、ハイブリッド車両に適用したが、エンジンのみを動力源として備える車両、即ち、図1に示した第1クラッチ2及びモータジェネレータ3を備えない車両に適用することができる。
また、図2のフローチャートにおけるステップS102、及び、図8のフローチャートのステップS404で、エンジン1及びモータジェネレータ3の停止を判断し、エンジン1及びモータジェネレータ3が停止していている状態(トルクを発生しない状態で)、ステップS103、ステップS406以降の処理を実施させることができる。
(イ)動力を車軸に伝達する動力伝達装置に対してオイルを供給する車両用電動オイルポンプを制御する制御装置であって、
前記動力伝達装置の非駆動状態において、車速が設定値を超えるときに前記車両用電動オイルポンプを動作させる、車両用電動オイルポンプの制御装置。
上記発明によると、被牽引状態では、動力伝達装置の非駆動状態でかつ車速が上昇する状況となり、また、車速が上がることで、動力伝達装置が発熱するようになるので、電動オイルポンプを動作させることで、動力伝達装置にオイルを供給し、動力伝達装置の潤滑、冷却を図る。
前記動力伝達装置の非駆動状態であって、かつ、前記動力伝達装置の発熱状態であるときに、前記車両用電動オイルポンプを動作させる、車両用電動オイルポンプの制御装置。
上記発明によると、被牽引状態では、動力伝達装置の非駆動状態で動力伝達装置が発熱状態(温度上昇状態)となるので、係る発熱に対する冷却及び潤滑のためのオイルを、電動オイルポンプにより供給する。
上記発明によると、動力伝達装置の非駆動状態における動力伝達装置の発熱を、オイル温度、動力伝達装置を構成する機械要素(クラッチなど)の温度の上昇として検出することができる。
上記発明によると、オイル温度によって冷却に必要となるオイルの流量が変化するので、吐出流量をオイル温度に応じて変更して、過不足ないオイル流量が電動オイルポンプから供給されるようにする。
上記発明によると、車両用電動オイルポンプの作動時間が継続することによって、電動オイルポンプの電源としてのバッテリが消耗することになるので、継続動作時間が設定時間を超えないようにして、バッテリの消耗を抑制する。
前記エンジンで駆動されて前記動力伝達装置に対してオイルを供給する機械式オイルポンプを前記電動オイルポンプと並列に備え、
前記動力伝達装置の駆動状態において、前記動力伝達装置に含まれる摩擦係合要素が発熱状態である場合に、前記電動オイルポンプを作動させる、請求項(イ)〜(ホ)のいずれか1つに記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
上記発明によると、例えば、摩擦係合要素としてのクラッチのスリップ状態でクラッチが発熱することになるので、機械式オイルポンプから供給されるオイルに付加して電動オイルポンプからもオイルを供給し、クラッチの温度上昇を抑制できるようにする。
Claims (7)
- 動力を車軸に伝達する動力伝達装置に対してオイルを供給する車両用電動オイルポンプを制御する制御装置であって、
前記車両の被牽引状態において前記車両用電動オイルポンプを作動させる場合に、前記車両用電動オイルポンプの動作時間をオイル温度が低いほど短くする、車両用電動オイルポンプの制御装置。 - 前記車両の被牽引状態において前記車両用電動オイルポンプを作動させる場合に、前記車両用電動オイルポンプの電源であるバッテリの消耗状態に応じて前記車両用電動オイルポンプの動作を停止させる、請求項1記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
- 前記車両の被牽引状態において前記車両用電動オイルポンプを作動させる場合に、前記車両用電動オイルポンプの回転速度をオイル温度が高いほど高くする、請求項1記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
- 前記動力伝達装置は、エンジンの出力を車軸に伝達し、
前記車両は、前記エンジンで駆動され前記動力伝達装置にオイルを供給する機械式オイルポンプを前記車両用電動オイルポンプと並列に備える、請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。 - 前記車両の被牽引状態において、車速が設定値を超えるときに前記車両用電動オイルポンプを動作させる、請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
- 前記車両の被牽引状態であってかつ前記動力伝達装置の所定以上の温度上昇状態であるときに前記車両用電動オイルポンプを動作させる、請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
- 前記動力伝達装置は、エンジンが発生する駆動力を車軸に伝達し、
前記車両は、前記エンジンで駆動されて前記動力伝達装置に対してオイルを供給する機械式オイルポンプを前記車両用電動オイルポンプと並列に備え、
前記車両の被牽引状態において前記動力伝達装置に含まれる摩擦係合要素が所定以上の温度上昇状態であるときに前記車両用電動オイルポンプを作動させる、請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の車両用電動オイルポンプの制御装置。
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