JP5996167B2 - ハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置及び方法に係り、より詳しくは、オイルの温度及び出力トルクの要求によってオイルポンプを必要なパワーで制御して、オイルポンプの速度を能動的に可変制御することができるようにするハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置及び方法に関する。

車両に対する燃費向上の要求及び各国の排出ガス規制の強化により、環境に優しい自動車に対する要求が増加しており、これに対する現実的な方案として、ハイブリッド自動車が提供されている。
ハイブリッド自動車は、狭い意味では燃料電池自動車及び電気自動車と区別されるが、本明細書では、ハイブリッド自動車とは、純粋な電気自動車及び燃料電池自動車を包括し、一つ以上のバッテリーが備えられて、バッテリーに保存されたエネルギーが自動車の駆動力として使用される自動車を称する。
ハイブリッド自動車は、動力源としてエンジン及びモータが適用されて、走行状況に応じてエンジン及びモータの特性を発揮し、燃費の向上及び排気ガスの低減を可能とする。

ハイブリッド自動車は、エンジン及びモータから構成される二つの動力源で走行する過程で、エンジン及びモータをどのように調和させて作動させるかにより、さらに燃費向上を図ることができる。
ハイブリッド自動車は、運転状況に応じてエンジンの始動を自動的にオンさせたりオフさせるＨＳＧ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ）機能が適用されていて、ＨＳＧ機能の実行によって走行中にエンジンが停止することがある。
そして、モータの動力だけで走行する電気自動車モード（ＥＶモード）が実行され、この状態でエンジンの作動が中止される。
このようにエンジンの作動が中止されると、エンジンのクランクシャフトに直結されてエンジンの動力によって自動変速機にオイルを供給する機械式オイルポンプの作動も停止され、自動変速機及び湿式エンジンクラッチに適切な油圧を供給することができなくなる。

したがって、自動変速機に正常なライン圧力が形成されず、遊星ギヤで前進１速を維持させる摩擦要素（クラッチ及びブレーキ）の結合が解除される。
ハイブリッド自動車には、このような現象に備えて機械式オイルポンプと並列に電動式オイルポンプが追加して装着されており、電動式オイルポンプは、エンジンとは別個に作動するように構成されている。
電動式オイルポンプは、ＨＳＧ機能の実行によってエンジンが停止したりＥＶモードが実行される場合に作動するが、ハイブリッド制御器は、車両の運転状況及び運転者の要求トルクによって電動式オイルポンプの目標回転速度を決定し、決定した速度に追従させる。

従来のハイブリッド自動車に適用される電動式オイルポンプの制御は、オイルの温度（トルク及び粘度）に相当する規定された一定の回転速度に固定されている。
即ち、エンジンクラッチ及び変速機に最適な油圧を形成させるための条件が適用されず、単に単品の偏差だけを考慮して、最高油温（例えば１２０℃）及び最大上限回転速度で作動するように固定されている。
このような制御は、エンジンクラッチ及び変速機で必要とする油圧より不必要に多量の流量が発生するように回転速度を固定していて、電力の消耗及び燃費の低下をもたらす問題点がある。

また、ＨＳＧ機能の実行によってエンジンが停止すると、常に高速で回転するので、耐久性を悪化させて、バッテリーの電流を過多に消費し、バッテリーの頻繁な充放電を提供して、バッテリーの耐久性を悪化させる問題点がある。
また、後進登坂または前進登坂でエンジンクラッチを使用する場合、多くのエンジンクラッチで多量の流量を使用し、これによって変速機のライン圧力が低下して、クラッチの解除を発生させることを考慮し、回転速度を過度に高く設定して、不必要な電力の消費及び過多な油圧の形成をもたらす問題点がある。

特開２０１０−２０８４１５号公報 特開２００９−２５５８４３号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、車両の走行中に発生するライン圧力の変動によって電動式オイルポンプを作動させる制御命令を変えて出力し、電動式オイルポンプの回転速度がライン圧力の形成に必要な最適な回転速度に能動的に制御されるようにすることである。
即ち、オイルの温度及び要求トルクによるライン圧力の変動によって電動式オイルポンプを制御するために必要なパワーを決定することによって、電動式オイルポンプの回転速度を能動的に可変制御するハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置及び方法を提供することにある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、第１駆動源として、運転モード及び状況に応じて始動がオン、オフ制御されるエンジンと、第２駆動源として、インバータから供給される三相交流電流によって駆動されて、出力トルクを変速機に伝達し、減速時には発電機として作動して、回生エネルギーを回収するモータと、変速機に装着され、モータの出力軸と直結されて、ＥＶモードあるいはＨＳＧ機能でエンジン始動がオフされた状態でモータによって駆動され、ＨＥＶモードでエンジンクラッチを通して伝達されるエンジンの動力によって駆動されて、ライン圧力を形成させる第１オイルポンプと、ＥＶモードあるいはＨＳＧ機能でエンジン始動がオフされた状態で作動して、変速機及びエンジンクラッチに油圧を形成させる電動式オイルポンプと、ライン圧力の変動に対応して電動式オイルポンプに供給する電力を制御して、電動式オイルポンプの回転速度を調整するハイブリッド制御器と、を含み、
ハイブリッド制御器は、運転状況に応じて計算される変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を学習して、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」のうちのいずれか一つに決定するマップテーブルを変更することを特徴とする。

前記ハイブリッド制御器は、始動のオン（運行開始）が検出されると、電動式オイルポンプを最大電力で駆動させて、ライン圧力を形成させることを特徴とする。

また、前記ハイブリッド制御器は、エンジン停止モードで変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算した後、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定することを特徴とする。

前記ハイブリッド制御器は、オイルの温度に応じて前記電動式オイルポンプの速度を制御することを特徴とする。

また前記ハイブリッド制御器は、エンジン運転モードで変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を決定して、駆動速度を制御し、ライン圧力に対応して供給電力を調整して、駆動速度を調整することを特徴とする。

前記ハイブリッド制御器は、必要予測粘度の計算時に、車速、入力トルク、変速段、インヒビタスイッチの位置、ライン圧力の学習値、実際に駆動される回転数、入力電流、入力電圧、電動式オイルポンプ４００のオン、オフ作動時間、ライン圧力の情報を含めて計算することを特徴とする。

前記ハイブリッド制御器は、運転状況に応じて計算される必要予測粘度を学習して、電動式オイルポンプの駆動速度を決定するマップテーブルを変更することを特徴とする。
また、前記エンジン及び前記モータのトルク結合を断続するエンジンクラッチを含むことを特徴とする。

また、本発明は、請求項１に記載のオイルポンプ制御装置の制御方法であって、ハイブリッド自動車の始動のオン（運行開始）が検出されると、電動式オイルポンプを最大の供給電力で駆動させて、ライン圧力を形成させる過程と、エンジン停止モードで変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定して、回転速度を制御する過程と、エンジン運転モードでライン圧力の変更に応じた予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」のうちのいずれか一つに決定して、駆動速度を制御する過程と、を含むことを特徴とする。

前記エンジン運転モードで、ライン圧力の変更によって電動式オイルポンプを駆動させる電力供給を調整して、駆動速度を調整することを特徴とする。

前記必要予測粘度は、車速、入力トルク、変速段、インヒビタスイッチの位置、ライン圧力の学習値、実際に駆動される回転数、入力電流、入力電圧、電動式オイルポンプ４００のオン、オフ作動時間、ライン圧力の情報を含めて計算することを特徴とする。

本発明によれば、要求トルクによってライン圧力を形成させるために電動式オイルポンプの制御信号をライン圧力の変動によって互いに変更して決定し、必要なパワー（電圧×電流）だけで電動式オイルポンプを駆動させることによって、電動式オイルポンプの回転速度を能動的に制御することができ、これによってバッテリーの消費電力を最少化して、燃費を向上させることができる。
また、電動式オイルポンプの作動を電力基盤方式に変更し、ライン圧力の変更によって電動式オイルポンプの回転速度を能動的に可変制御することにより、目標圧力に安定的に追従させる最適な制御を提供することができる。

本発明の実施形態によるハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置を概略的に示した図面である。 本発明の実施形態によるハイブリッド自動車のオイルポンプ制御過程を示したフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態によるハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置を概略的に示した図面である。
図１に示す通り、本発明は、エンジン１００、ＨＳＧ１１０、エンジンクラッチ１３０、モータ２００、変速機３００、第１オイルポンプ３１０、電動式オイルポンプ４００、ハイブリッド制御器４１０、オイルポンプ制御器４２０、補助バッテリー４３０、インバータ４４０、及びメインバッテリー４５０を含む。

エンジン１００は、ハイブリッド自動車で第１駆動源として作動し、運転モード及び運転状況に応じて始動がオン／オフ制御される。
エンジン１００は、ＥＶモードで始動がオフされ、ＨＥＶモードで始動がオンされて、ＨＳＧ機能の実行によって始動のオン、オフが制御される。
ＨＳＧ１１０は、ＨＳＧ機能の実行によってエンジン１００の始動オン、オフを実行し、エンジン１００が始動のオンを維持する状態で余剰出力が発生する場合には、発電機として作動して、余剰出力を回生エネルギーとして回収し、電圧を発電し、発電した電圧をインバータ４４０を通してメインバッテリー４５０に充電する。
エンジンクラッチ１３０は、エンジン１００とモータ２００との間に装着されて、エンジン１００及びモータ２００の動力の伝達を制御し、通常は湿式クラッチが適用されて、機械式オイルポンプ３１０あるいは電動式オイルポンプ４００から供給される油圧によって作動する。

モータ２００は、ハイブリッド自動車で第２駆動源として作動し、インバータ４４０から供給される三相交流電流によって駆動されて、出力トルクを変速機３００に伝達し、減速時には発電機として作動して、回生エネルギーを回収し、電圧を発電し、発電した電圧をインバータ４００を通してメインバッテリー４５０に充電する。
変速機３００は、自動変速機あるいは無段変速機が適用されて、運転要求トルク及び運転状況に応じて変速比が調整され、運転モードに応じてエンジンクラッチ１３０で合算されて印加される出力トルクを調整された変速比として出力し、駆動輪に伝達して、走行するようにする。

第１オイルポンプ３１０は、変速機３００に装着され、モータ２００の出力軸と直結されて、ＥＶモードあるいはＨＳＧ機能が実行されてエンジン１００の始動がオフされた状態でモータ２００の駆動により作動して油圧を形成させ、ＨＥＶモードでエンジンクラッチ１３０を通して伝達されるエンジン１００の動力により作動して油圧を形成させる。
第１オイルポンプ３１０は、エンジン１００の動力によって作動して油圧を形成させる機械式オイルポンプの機能、及びモータ２００の駆動によって作動して油圧を形成させる電動式オイルポンプの機能を含む。
電動式オイルポンプ４００は、ＨＳＧ機能の実行によってエンジン１００の始動がオフされた状態やＥＶモードで走行する状態で作動して、変速機３００及びエンジンクラッチ１３０に油圧を形成させる。

ハイブリッド制御器４１０は、始動のオン（運行開始）が検出されると、初期電動式オイルポンプ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｉｌ Ｐｕｍｐ）４００を最大パワー（電流×電圧）で駆動させて、ライン圧力を形成させ、この時に形成されるライン圧力を学習して、フィードバック制御が実行されるようにする。
ハイブリッド制御器４１０は、電動式オイルポンプ４００を最大パワーで初期駆動させた後、停止モードでオイルの温度に対応するために必要予測粘度を計算し、電動式オイルポンプ４００の駆動速度を制御するためのパワー（電流×電圧）を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定して、電動式オイルポンプ４００を作動させて、速度を制御する。

また、ハイブリッド制御器４１０は、運転モードでライン圧力の変更によって必要予測粘度を計算し、電動式オイルポンプ４００の駆動速度を制御するためのパワー（電流×電圧）を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」のうちのいずれか一つに決定して、急減速条件、クリープ走行条件などに対して電動式オイルポンプ４００の駆動速度を能動的に可変制御する。
ハイブリッド制御器４１０は、停止モード及び運転モードで必要予測粘度の計算時に、車速、入力トルク、変速段、インヒビタスイッチの位置、ライン圧力の学習値、実際に駆動される回転数、入力電流、入力電圧、電動式オイルポンプ４００のオン、オフ作動時間、ライン圧力などを適用する。

ハイブリッド制御器４１０は、運転状況に応じて計算される必要予測粘度を学習して、電動式オイルポンプ４００の駆動速度を決定するマップテーブルを変更することができる。
オイルポンプ制御器４２０は、ハイブリッド制御器４１０の制御によって電動式オイルポンプ４００を電力基盤で作動させて、ライン圧力の条件によって電動式オイルポンプ４００の速度を可変制御する。
補助バッテリー４３０は、ハイブリッド自動車で電装負荷を担当して、各制御器の動作に必要な電源を供給する。
インバータ４４０は、ハイブリッド制御器４１０から印加される制御信号によってメインバッテリー４５０に供給される直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータ２００の駆動トルク及び駆動速度を調整する。

インバータ４４０は、モータ２００が発電機として作動する場合に、回生エネルギーとして回収される電圧をメインバッテリー４５０に供給して充電させる。
メインバッテリー４５０は、ＨＥＶモードでエンジン１００の出力を補助するためにモータ２００に電源を供給し、モータ２００が発電した電圧を充電する。
前記のような機能を含む本発明によるハイブリッド自動車における通常の動作は、一般的なハイブリッド自動車と同一あるいは類似して実行されるので、これに対する具体的な説明は省略する。

本発明は、ハイブリッド自動車に適用される電動式オイルポンプの速度をパワー基盤で制御して、ライン圧力の変更によって電動式オイルポンプの速度を能動的に可変制御する発明であるため、これに対する動作についてのみ具体的に説明する。
図２は本発明の実施形態によるハイブリッド自動車のオイルポンプ制御過程を示したフローチャートである。
本発明が適用されるハイブリッド自動車において、ハイブリッド制御器は、始動のオン（運行開始）が検出されると（Ｓ１１０）、初期ライン圧力の形成のために電動式オイルポンプ４００の駆動を最大パワー（電流×電圧）に決定した後、オイルポンプ制御器４２０によって電動式オイルポンプ４００を駆動して、ライン圧力を形成させ、この時に形成されるライン圧力を学習して、フィードバック制御が実行されるようにする（Ｓ１２０）。

前記のように、電動式オイルポンプ４００を最大パワーで初期駆動させた後、変速機３００のオイルの温度に対応するために必要予測粘度を計算し、停止モードで電動式オイルポンプ４００の駆動速度を制御するためのパワー（電流×電圧）を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定して、電動式オイルポンプ４００を作動させて、速度を制御する（Ｓ１３０）。
また、前記のように停止モードで電動式オイルポンプ４００を作動させるためのパワーが決定されれば、運転モードに応じた必要予測粘度を計算し、電動式オイルポンプ４００の駆動速度を制御するためのパワー（電流×電圧）を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」に決定して、急減速条件、クリープ走行条件などに対して電動式オイルポンプ４００の駆動速度を制御する（Ｓ１４０）。

前記停止モード及び運転モードに応じた必要予測粘度の計算には、車速、入力トルク、変速段、インヒビタスイッチの位置、ライン圧力の学習値、実際に駆動される回転数、入力電流、入力電圧、電動式オイルポンプ４００のオン、オフ作動時間、ライン圧力などが適用される。
Ｓ１３０及びＳ１４０の動作は、始動のオフ（運行終了）が検出される時点まで繰り返し行われて、運転状況に応じて計算される必要予測粘度を学習し、電動式オイルポンプ４００の駆動速度を決定するマップテーブルの変更ができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１００ エンジン
２００ モータ
３００ 変速機
３１０ 第１オイルポンプ
４００ 電動式オイルポンプ
４１０ ハイブリッド制御器
４２０ オイルポンプ制御器
４４０ インバータ

Claims (8)

1. 第１駆動源として、運転モード及び状況に応じて始動がオン、オフ制御されるエンジンと、
   第２駆動源として、インバータから供給される三相交流電流によって駆動されて、出力トルクを変速機に伝達し、減速時には発電機として作動して、回生エネルギーを回収するモータと、
   変速機に装着され、モータの出力軸と直結されて、ＥＶモードあるいはＨＳＧ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ、アイドリングストップ）機能でエンジン始動がオフされた状態でモータによって駆動され、ＨＥＶモードでエンジンクラッチを通して伝達されるエンジンの動力によって駆動されて、ライン圧力を形成させる第１オイルポンプと、
   ＥＶモードあるいはＨＳＧ機能でエンジン始動がオフされた状態で作動して、変速機及びエンジンクラッチに油圧を形成させる電動式オイルポンプと、
   ライン圧力の変動に対応して電動式オイルポンプに供給する電力を制御して、電動式オイルポンプの回転速度を調整するハイブリッド制御器と、
   を含み、
   前記ハイブリッド制御器は、運転状況に応じて計算される変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を学習して、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」のうちのいずれか一つに決定するためのマップテーブルを変更することを特徴とするハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
   
2. 前記ハイブリッド制御器は、始動のオン（運行開始）が検出されると、電動式オイルポンプを最大電力で駆動させて、ライン圧力を形成させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
3. 前記ハイブリッド制御器は、エンジン停止モードで変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算した後、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定して、回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
   
4. 前記ハイブリッド制御器は、オイルの温度に応じて前記電動式オイルポンプの速度を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
5. 前記ハイブリッド制御器は、エンジン運転モードで、変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を決定して、駆動速度を制御し、ライン圧力に対応して供給電力を調整して、駆動速度を調整することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
   
6. 前記エンジン及び前記モータのトルク結合を断続するエンジンクラッチを含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御装置。
7. 請求項１に記載のオイルポンプ制御装置の制御方法であって、
   ハイブリッド自動車の始動のオン（運行開始）が検出されると、電動式オイルポンプを最大の供給電力で駆動させて、ライン圧力を形成させる過程と、
   エンジン停止モードで変速機のオイルの温度に対応するために必要な予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」に決定して、回転速度を制御する過程と、
   エンジン運転モードでライン圧力の変更に応じた予測粘度を計算し、電動式オイルポンプの駆動速度を「Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ、Ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｗｅｒ、Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ」のうちのいずれか一つに決定して、駆動速度を制御する過程と、を含むことを特徴とするハイブリッド自動車のオイルポンプ制御方法。
   
8. 前記エンジン運転モードで、ライン圧力の変更によって電動式オイルポンプを駆動させる電力供給を調整して、駆動速度を調整することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド自動車のオイルポンプ制御方法。
   

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