KR20140109908A

KR20140109908A - 모터 제어 장치 및 전동 펌프 유닛

Info

Publication number: KR20140109908A
Application number: KR1020147017743A
Authority: KR
Inventors: 히로키 가가와; 겐고 우다; 야스유키 아오키
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-09-16
Also published as: EP2799714A1; JP5938901B2; EP2799714A4; WO2013100017A1; JP2013136971A; EP2799714B1; US20150010408A1; CN104024639B; CN104024639A; KR101909172B1; US9683573B2

Abstract

제어 유닛은 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값을 감소시킴으로써 과출력을 억제하는 과출력 억제 제어 유닛을 포함한다. 제어 신호 출력 유닛은, 전류 지시값에 전류 지시값의 감소량을 가산함으로써 모터 제어 신호를 취득한다. 과출력 억제 제어 유닛은, 전동 모터의 전류 및 회전 속도에 기초하여 유압을 추정하는 유압 추정 유닛; 및 추정 유압이 목표 유압보다 높은 경우에, 전류 지시값의 감소량을 출력하는 전류 지시값 보정량 계산 유닛을 포함한다. 전류 지시값 보정량 계산 유닛에 의해 비교되는 목표 유압과 추정 유압 중 하나는 오일 온도 정보에 기초하여 보정된다.

Description

모터 제어 장치 및 전동 펌프 유닛 {MOTOR CONTROL DEVICE AND ELECTRIC PUMP UNIT}

본 발명은 모터 제어 장치 및 전동 펌프 유닛에 관한 것이며, 특히, 자동차의 변속기(transmission)에 유압을 공급하는 데 적합한 전동 펌프 유닛용의 모터 제어 장치 및 이와 같은 모터 제어 장치를 구비한 전동 펌프 유닛에 관한.

종래기술에서는, 자동차의 변속기에 유압을 공급하는 장치로서, 주 동력원인 엔진에 의해 구동되는 주 펌프만을 포함하는 것이 사용되었다.

그러나, 자동차의 정지 시에 엔진을 정지할 수 있도록 하는 출발-정지 기능(start-stop function)을 구현하기 위해서는, 동력원인 배터리에 의해 구동되는 전동 모터에 의해 구동되는 종래의 주 펌프(main pump)와 보조 펌프(auxiliary pump)와 같은 두 개의 유압원(oil pressure source)을 제공하여 아이들링 정지(stop of idling)로 인해 엔진이 정지하고 있을 때에도 변속기 등의 구동 시스템에의 유압 공급을 확보하는 것이 필요하다. 특허문헌 1은 전술한 바와 같이 두 개의 유압원을 포함하는 변속기용의 유압 공급 장치를 기술하고 있다. 이 유압 공급 장치는 변속기에 유압을 공급하며, 보조 펌프는, 보조 펌프를 구동하는 전동 모터 및 모터 제어 장치와 함께, 전동 펌프 유닛을 구성한다. 주 펌프에서 변속기로의 주 방출 유로(main oil discharge path)의 유압이 미리 정해진 값 이상일 때는, 보조 펌프의 구동을 정지하고, 주 방출 유로의 유압이 미리 정해진 값 미만일 때는, 보조 펌프를 구동한다. 여기서, 주 펌프에 의해 공급되는 유압은, 보조 펌프에 의해 공급되는 유압의 수십 배이다. 유압 센서의 측정 범위는 주 펌프에 의해 공급되는 유압의 크기에 기초하여 설정되며, 이 측정 범위를 보조 펌프의 유압 제어에 사용하는 것은 불충분한 측정 정밀도를 초래하므로, 보조 펌프의 유압 제어가 곤란해진다. 보조 펌프를 구동하는 시에는, 호스트 ECU로부터의 전류 지시값(commnad value)에 기초하여 전동 모터를 구동함으로써, 목표 유압 이상의 유압을 얻는다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허 공보 제2010-116914호

전술한 종래기술의 전동 펌프 유닛에서는, 전동 모터에 대한 부하의 유무에 관계없이 전류 지시값에 기초하여 전동 모터를 구동하므로, 필요 이상의 출력(과출력)인 생성되는 상태를 유발할 수 있다. 과출력(excessive output)은 에너지 절약과, 발열 및 소음 발생의 관점에서도 바람직하지 않다. 과출력을 억제하기 위해서는, 실제 유압을 구하고, 그 실제 유압에 기초하여 전동 모터를 제어하는 것이 바람직하지만, 이는 주 펌프용의 유압 센서 외에 전동 펌프 유닛에 적절한 측정 범위를 가지는 유압 센서를 필요로 하여, 비용 증가를 초래한다. 따라서, 전동 펌프 유닛용 유압 센서를 필요로 하지 않으면서 펌프의 유압을 양호한 정밀도로 추정하는 것이 문제이다.

본 발명의 목적은, 상기한 문제점을 해결하여, 과출력을 억제함으로써 발열 및 소음의 발생을 최소한으로 억제할 수 있고, 과출력 억제를 위해 유압 센서가 필요하지않는 모터 제어 장치 및 전동 펌프 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명은 오일을 흡입 및 방출하는 펌프를 구동하는 전동 모터를 유압에 기초하여 제어하는 모터 제어 장치를 제공하며, 상기 모터 제어 장치는, 모터 제어 신호를 출력하는 제어 신호 출력 유닛을 포함하는 제어 유닛; 및 상기 모터 제어 신호의 입력에 따라 작동하여 상기 전동 모터에 구동 전력을 공급하도록 동작하는 구동 회로를 포함하고,

상기 제어 유닛은, 호스트 제어 장치(host control apparatus)로부터의 전류 지시값을 감소시킴으로써 과출력을 억제하는 과출력 억제 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 신호 출력 유닛은, 상기 과출력 억제 제어 유닛에 의해 취득된 상기 전류 지시값의 감소량을, 상기 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값에 가산함으로써 상기 모터 제어 신호를 취득하며, 상기 과출력 억제 제어 유닛은, 적어도 상기 전동 모터의 전류 및 회전 속도에 기초하여 유압을 추정하는 유압 추정 유닛; 및 목표 유압과 상기 유압 추정 유닛에 의해 추정된 추정 유압을 비교하고, 상기 추정 유압이 상기 목표 유압보다 높은 경우에 상기 전류 지시값의 감소량을 상기 제어 신호 출력 유닛에 출력하는 전류 지시값 보정량 계산 유닛을 포함하고, 상기 전류 지시값 보정량 계산 유닛에 의해 서로 비교되는 상기 목표 유압과 상기 추정 유압 중 하나는 오일 온도 정보에 기초하여 보정된다.

과출력 억제 제어 유닛에 있어서, 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값의 감소량을 취득하고, 전류 지시값의 감소량을, 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값에 가산함으로써 제어 신호 출력 유닛으로부터 출력되는 모터 제어 신호를 취득한다. 과출력 억제 제어 유닛은, 미리 설정된 목표 유압과 전동 모터의 구동 결과로서 변화하는 추정 유압에 기초하여, 추정 유압이 목표 유압보다 높은 경우에 전류 지시값의 감소량을 제어 신호 출력 유닛에 출력한다. 그 결과, 목표 유압을 충족시키면서, 실제 유압을 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값에 기초한 제어에 의해 취득된 유압보다 낮게 감소시킬 수 있어, 전동 모터의 출력을 억제할 수 있다.

추가적인 전동 펌프 유닛용 유압 센서를 제공하지 않기 위해, 실제 유압은 전동 모터로부터 취득된 데이터로부터 추정되는 것이 바람직하다. 적어도 전동 모터의 전류 및 회전 속도(이 2가 정보만을 사용할 수도 있고, 예를 들어, 필요에 따라기준 전압과 전원 전압 사이의 비율을 사용할 수도 있음)로부터 유압을 추정하는 유압 추정 유닛에 의해, 유압이 추정된다. 유압 추정 시에, 오일 온도, 즉, 오일의 점도에 의해, 추정값이 변화하므로, 오일 온도 정보에 기초하여 추정 유압값 또는 목표 유압값을 보정함으로써(목표 유압을 설정값으로 유지하면서, 오일 온도 정보에 기초하여 추정 유압을 보정할 수 있고, 또는 반대로, 오일 온도 정보에 기초하여 목표 유압의 설정값을 보정할 수 있음), 과출력 억제 제어의 정밀도가 향상된다.

이러한 방식으로, 과출력 억제를 위한 추가적인 유압 센서 없이도 적정 출력(요구 출력보다 낮은 출력 부족도 없고 과출력도 없음)을 제공하도록 제어를 수행할 수 있어, 발열 및 소음을 최소한으로 억제할 수 있다.

오일 온도 정보에 기초하여 추정 유압을 보정하는 경우, 복수의 오일 온도 영역에 대해 마련된 유압 추정 맵(map) 또는 유압 추정 연산식의 사용은, 유압의 추정 정밀도가 향상시킬 수 있으므로, 과출력 억제 제어의 정밀도가 향상된다.

복수의 오일 온도 영역에 대해 마련된 유압 추정 맵은, 복수의 오일 온도 영역에 대응하도록 복수의 맵을 포함할 수 있고, 또는 표준 온도용으로 설정된 표준 맵과 각각의 오일 온도 영역에 하도록 설정된 조정 계수를 포함할 수도 있다.

펌프의 유압-유량(flow rate) 곡선은 요구 유압값을 만족시키도록 설정된다. 펌프의 유압-유량 곡선에는 요구 유압값을 초과하는 변곡점(inflection point)을 포함하고, 이 변곡점부터, 유압의 증가에 따라 유량이 감소한다. 복수의 오일 온도 영역에 대한 유압 추정 맵 중 높은 오일 온도 영역용의 유압 추정 맵에서는, 오일 온도가 미리 정해진 양만큼 감소한 경우라도 요구 유압값을 만족시키도록, 공차 마진(allowance margin)을 제공하는 것이 바람직하다.

오일 온도는 외기 온도에 의해 저하되므로, 고온 영역 제어를 실행하는 동안에, 실제 오일 온도가 중온(medium temperature) 영역으로 저하될 수 있다. 실제 오일 온도가 중온 영역에 속하는 상태에서 고온 영역 제어가 실행되는 경우에, 유압이 요구 출력 점 아래로 감소할 수 있다. 따라서, 고온 영역에 공차 마진을 제공함으로써, 오일 온도 감소에 의한 영향을 받기 쉬운 고온 영역에서의 요구 출력을 확보할 수 있다.

상기 제어 신호 출력 유닛은, 상기 전동 모터의 회전 속도의 변화가 미리 정해진 기울기 이하를 따라 변화할 수 있도록 하는 필터링 처리 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

복수의 오일 온도 영역에 대응하는 유압 추정 맵을 사용하는 경우, 오일 온도의 변화로 다른 오일 온도 영역에 속하게 되어 유압 추정 맵을 어느 하나에서 다른 하나로의 전환 시에, 전동 모터의 회전 속도가 변화한다. 전동 모터의 회전 속도가 변화하는 경우, 펌프가 발생하는 소음의 주파수가 변화한다. 이 변화의 주파수가 큰 경우에는, 소음이 현저해져, 사용자가 불쾌감을 느끼는 경우가 있다.

제어 신호 출력 유닛의 필터링 처리 유닛을 사용하여, 전동 모터의 회전 속도를 미러 정해진 기울기 이하를 따라 변화할 수 있게 함으로써, 전동 모터의 회전 속도가 완만하게 변화하여, 사용자가 불쾌감을 느끼는 것을 방지한다.

유압 추정 유닛에 의해 유압 추정 시에 사용되는 전동 모터의 전류는 전원 전류이거나 모터 전류일 수 있다. 또, 전류값은 측정값이거나 추정값일 수 있다. 전동 모터의 회전 속도는 모터에 설치되어 있는 위상 검출 회로의 출력으로부터 취득될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유압 추정 유닛은, 또한 전원 전압에 따라 유압을 보정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전동 펌프 유닛은, 오일의 흡입 및 방출하는 펌프; 펌프 구동 전동 모터; 및 유압에 기초하여 상기 전동 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 포함하고, 상기 모터 제어 장치는 상기한 것 중 어느 하나에 따른 모터 제어 장치이다.

본 발명의 전동 펌프 유닛에 의하면, 상기한 바와 같이, 유압이 양호한 정밀도로 추정되어, 실제 유압을 목표 유압을 확보하면서 감소시킬 수 있다. 따라서, 적정한 출력(요구 출력보다 작은 부족안 출력도 과출력도 없음)을 제공하도록 제어를 수행할 수 있어, 과출력에 의한 발열 및 소음을 최소한으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛을 자동차의 변속기용 유압 공급 장치에 적용한 실시예를 나타낸 개략 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 하드웨어의 개략 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 소프트웨어의 개략 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에 의해 취득되는 펌프의 출력 특성인 유압-유량 곡선의 전형적인 예를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에서 사용되는 오일의 온도와 점도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 오일 온도가 고온인 경우에 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에 취득되는 펌프의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 오일 온도가 저온인 경우에, 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에 의해 취득되는 펌프의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에 의해 취득되는 출력 특성의 고온 영역에서의 공차 마진을 설명하는 그래프이다.
도 9는 온도 영역이 전환되는 경우에, 본 발명의 실시예에 따른 전동 펌프 유닛의 모터 제어 장치에 의해 취득되는 펌프의 출력 특성의 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 자동차의 변속기용 유압 공급 장치에 적용되는 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 자동차의 변속기(무단 변속기, continuously variable transmission)에 유압을 공급하는 유압 공급 장치의 일례를 나타낸 개략 블록도이다.

도 1에서, 유압 공급 장치에는, 변속기용 전동 펌프 유닛(1)이 설치되어 있다. 이 전동 펌프 유닛(1)은, 출발-정지 기능이 실행될 때 발생하는 유압 감소를 보상하도록 보조 유압(assisting oil pressure)을 공급하는 데 사용되는 것이며, 유압 공급용 보조 펌프인 펌프(보조 펌프라고도 함)(3), 펌프 구동용 전동 모터(간단히 모터라고도 함)(4), 및 모터(4)를 제어하는 모터 제어 장치(5)를 포함한다.

모터(4)는 무센서 제어형(sensorless-controlled)의, 브러시 없는(brushless) DC 모터이고, 보조 펌프(3)는 내부 기어 펌프이다. 바람직하게는, 펌프(3) 및 모터(4)는 공통 하우징 내에 일체로 설치된다. 모터 제어 장치(5)도 펌프(3) 및 모터(4)용의 공통 하우징 내에 설치되어도 된다.

상기한 보조 펌프(3)를 가지는 전동 펌프 유닛(1) 외에, 유압 공급 장치에는 엔진(6)에 의해 구동되는 주 펌프(7)가 설치되어 있다.

주 펌프(7)의 오일 흡입구(8)는 오일 팬(9)에 접속되어 있고, 오일 방출구(10)는 주 방출 유로(11)를 통해 변속기(2)에 접속되어 있다. 보조 펌프(3)의 오일 흡입구(12)는 오일 팬(9)에 접속되고, 오일 방출구(13)는 보조 방출 유로(14)를 통해 주 방출 유로(11)에 접속되어 있다. 보조 방출 유로(14)를 따라서는, 주 방출 유로(11) 측에서 보조 펌프(3)로의 오일의 역류를 저지하는 체크 밸브(check valve)(15)가 설치되어 있다. 주 방출 유로(11)를 따라서는, 유압 센서(16) 및 오일 온도 센서(17)가 설치되어 있다.

모터 제어 장치(5)에는, 직류 전원인 배터리(18) 및 엔진(6)과 변속기(2)를 제어하는 컴퓨터인 호스트 ECU(호스트 제어 장치)(19)가 접속되어 있다. 호스트 ECU(19)는 유압 센서(16)의 출력으로부터 주 방출 유로(11)의 유압을 감시하고, 유압이 설정값 이상인 경우는 보조 펌프 정지 신호를, 유압이 설정값 미만인 경우는 보조 펌프 구동 신호를 모터 제어 장치(5)에 출력한다.

호스트 ECU(19)가 보조 펌프 정지 신호를 출력할 때, 모터 제어 장치(5)는 모터(4)의 구동을 정지하여 보조 펌프(3)의 구동을 정지하고, 호스트 ECU(19)가 보조 펌프 구동 신호를 출력할 때, 모터 제어 장치(5)는 모터(4)를 구동하여 보조 펌프(3)를 구동한다.

엔진(6)이 구동될 때, 주 펌프(7)가 구동된 엔진(6)에 의해 구동되고, 통상, 주 방출 유로(11)의 유압은 설정값 이상이므로, 보조 펌프(3)의 구동은 정지된다. 이때, 주 펌프(7)로부터 주 방출 유로(11)를 통해 변속기(2)에 오일이 공급된다. 그 후, 체크 밸브(15)에 의해, 주 방출 유로(11)에서 보조 펌프(3)로의 오일의 역류가 방지된다.

엔진(6)이 정지되었을 때는, 통상, 주 방출 유로(11)의 유압은 거의 0이어서 설정값 미만이므로, 보조 펌프(3)가 구동된다. 이로써, 보조 펌프(3)로부터 보조 방출 유로(14) 및 주 방출 유로(11)를 통해 변속기(2)에 오일이 공급될 수 있다.

엔진(6)이 구동되더라도, 주 방출 유로(11)의 유압이 설정값 미만인 경우는, 보조 펌프(3)가 구동되어, 보조 펌프(3)로부터 보조 방출 유로(14)를 통해 주 방출 유로(11)에 오일이 공급된다.

보조 펌프(3)가 구동될 때, 호스트 ECU(19)는 아이들링 조건이 충족되는 단계에서 전동 펌프 유닛(1)에 작동 지시를 발행하고, 전동 펌프 유닛(1)의 모터 제어 장치(5)는, 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값에 기초하여 모터(4)를 제어한다.

도 2는 모터 제어 장치(5)의 하드웨어의 구체예를 나타내는 개략적인 구성도 이다. 모터 제어 장치(5)는 배터리(18)를 내부 전원으로 사용하고, 일측(one side) PWM 방식으로 모터(4)를 제어한다. 모터 제어 장치(5)는 모터(4)를 구동하는 구동 회로(20), 구동 회로(20)를 제어하는 모터 제어 신호 출력 유닛을 포함하는 CPU(제어 유닛)(21), 구동 회로(20)를 구성하는 스위칭 소자에 게이트 구동 신호를 출력하는 프리 드라이버(pre-driver)(22), 구동 회로(20)의 입력 전류를 검출하는 전류 검출 회로(23), 모터(4)의 회전자(roter)의 위상을 검출하는 위상 검출 회로(24), 및 전원 전압을 검출하는 전압 검출 회로(25)를 포함한다. CPU(21)는, 적어도 처리 유닛(프로세서)과 저장 유닛을 포함한다. 예를 들어, 저장 유닛에는 하나 이상의 프로그램이나 각종 데이터가 저장되고, 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 수 있다.

도 2에 나타낸 하드웨어 구성은 기본적으로 일반적으로 공지된 것이며, 공지의 적절한 구성이 채택될 수 있다.

구동 회로(20)는, 배터리(18)에서 모터(4)로의 통전(energization)을 제어하는 복수의 스위칭 소자(도시하지 않음)를 포함하는 스위칭 회로이다. CPU(21)는, 모터(4)의 각각의 위상의 위상 전압으로부터 모터(4)의 회전자(도시하지 않음)의 회전 위치를 추정하고, 모터(4)의 추정된 회전 위치에 기초하여 PWM 방식으로 구동 회로(20)의 스위칭 소자를 제어하여, 모터(4)에의 통전이 제어된다. 전류 검출 회로(23)는 구동 회로(20)의 입력 전류를 검출하고, 그 출력은 CPU(21)에 입력된다. 위상 검출 회로(24)는 모터(4)의 회전자의 위상을 검출하고, 그 출력은 CPU(21)에 입력되어 모터(4)의 회전 속도를 구하는 데 사용된다. 배터리(18)의 직류 전압이 구동 회로(20) 및 CPU(21)에 인가되고, 이것이 구동 회로(20)의 입력 전압을 구성한다.

도 3은 CPU(21)의 소프트웨어 구성을 나타낸다.

도 3에서, CPU(21)는 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값에 기초하여 전류 지시값을 보정하여 모터 제어 신호를 출력한다. CPU(21)는, 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값에 기초하여 모터 구동 신호를 출력하는 제어 신호 출력 유닛(31), 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값을 감소시킴으로써 과출력을 억제하는 과출력 억제 제어 유닛(32), 및 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값을 증가시킴으로써 무센서 제어를 위해 최저 회전 속도의 유지를 제어하는 최저 출력 유지 제어 유닛(33)을 포함한다.

과출력 억제 제어 유닛(32)은 유압 추정 유닛(34)과, 유압 추정 유닛(34)에서 취득된 추정 유압과 목표 유압을 비교하여, 호스트 ECU(19)로부터 제어 신호 출력 유닛(31)에 입력되는 전류 지시값의 감소량을 취득하는 전류 지시값 보정량 계산 유닛(35)을 포함한다. 목표 유압은, 예를 들면, CPU(21)의 저장 유닛에 저장되어 있는 설정값이다.

제어 신호 출력 유닛(31)은, 전류 제어를 실행함으로써 전류 지시값을 취득하고, 이 전류 지시값에 실제 전류값을 추종시키기 위해 변환계수가 부여된 전압 지시값을 취득한다. 제어 신호 출력 유닛(31)은 전류 지시값에 실제 전류값을 추종시키기 위해 전류 피드백 제어를 행하는 전류 제어 루프(37)를 가진다.

후술하는 바와 같이, 과출력 억제 제어 유닛(32)은 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값을 감소시키도록 구성되어 있다. 최저 출력 유지 제어 유닛(33)은 무센서 제어를 위한 하한 회전 속도(무센서 하한)와, 위상 검출 회로(24)에서 취득되는 회전자의 위상으로부터 취득되는 모터(4)의 실제 회전 속도를 비교하여, 모터(4)의 실제 회전 속도가 더 작은 경우에, 호스트 ECU(19)로부터의 전류 지시값을 증가시킨다. 무센서 하한값은, 예를 들면, CPU(21)에 저장되어 있다. 도 4는 과출력 억제 제어 유닛(32) 및 최저 출력 유지 제어 유닛(33)의 제공에 의해 실현될 수 있는 보조 펌프(이하에서는, "펌프"라고도 함)(3)의 특성을 나타낸다.

도 4에서, 파선(broken line)으로 나타낸 곡선 A 및 B는 변속기(2)의 변화(variation)를 고려한 부하 곡선을 나타낸다. A는 변속기(2)인 CVT의 누설이 최대일 때의 부하 곡선을 나타내고, B는 CVT 누설이 최소일 때의 부하 곡선을 나타낸다. 펌프(3)는, CVT 누설이 최고일 때의 부하 곡선상의 요구 출력 점 P를 초과하는 출력을 출력하도록 요구받는다. 이 요구를 지원할 수 있는 펌프(3)의 유압-유량 곡선은, 실선으로 나타낸 부분 C를 필요로 한다. 이러한 유압-유량 곡선을 가지는 펌프(3)는, 추가의 제어를 행하지 않는 경우, 유압의 증가에 따라 유량이 서서히(연속적으로) 감소하는 파선 D로 나타낸 부분을 가진다. 파선 D로 나타낸 부분은 요구 유압보다도 크므로, 유압 부족이 되는 그러한 상황이 일어나지 않지만, CVT 누설이 최소일 때의 부하 곡선인 파선 B에 대해서는, 요구 것보다 큰 유압(과출력)이 생성된다. 이 과출력은 에너지 절약, 및 발열과 소음 발생의 관점에서도 바람직하지 않다.

그래서, 본 발명의 실시예의 모터 제어 장치(5)에 의한 제어 시에는, 실선 C로 나타낸 부분 뒤(즉, 요구 출력 점 P를 지난 뒤)를, 변곡점인 점 Q에서 출력(유압-유량)이 급격하고 빠르게 감소되는 실선 E로 나타내는 유압-유량 곡선이 따른다. 또, 무센서 제어를 행하기 위해 모터(4)에 최저 회전 속도가 설정되어 있고, 유압이 큰 경우라도, 어느 정도의 유량을 확보하도록, 최소 곡선 부분 F가 설정되어 있다.

펌프(3)의 출력이 변곡점 Q를 가지는 실선 C, 실선 E 및 실선 F로 나타낸 유압-유량 곡선을 추종하도록, 모터(4)를 제어함으로써, 변속기(2)의 변동일이 고려 되어, 변속기(2)의 변동의 상한에 대해서도, 요구 출력을 만족한다. 또한, 펌프(3)는 과출력하지 않도록 제어될 수 있다.

주 방출 유로(11)에서 유압 센서(16)에 의해 검출된 값은 유압으로서 사용되지 않고, 유압은 전동 펌프 유닛(1)의 전원 전류(또는 모터 전류)와 모터 회전 속도에 기초하여 추정된다. 더욱 구체적으로는, 호스트 ECU(19)로부터 취득된 오일 온도. 전동 펌프 유닛(1) 내부에서 취득되는 전원 전류(또는 모터 전류), 모터 회전 속도 및 전원 전압을 사용하여, 유압 추정 유닛(34)에서, 방출 유압이 추정된다. 유압 추정 유닛(34)은, 오일 온도에 관하여 미리 측정한 모터 회전 속도와 전류를 포함하는 데이터 테이블(유압 추정 맵(36))을 가지고, 추정 유압은, 그 데이터 테이블에 적용된 값에 데이터 테이블의 전원 전압에 대한 기준 전압의 비를 곱한 결과값으로 취득된다.

유압 추정 맵(36)은 CPU(21)에 저장된다. 호스트 ECU(19)로부터 전동 펌프 유닛(1)에 동작 지시(operation command)가 발행되었을 때, 이 유압 추정 맵(36)으로부터 취득된 추정 유압이 목표 유압이 되도록 모터(4)가 제어된다. 그러고 나서, 이 목표 유압을 도 4에 나타낸 실선 C, 실선 E 및 실선 F로 나타낸 유압-유량 곡선을 만족시키도록 결정함으로써, 에너지를 절약하고 발열과 소음 발생을 억제하는 과출력 억제 제어가 실행된다.

또, 유압 추정 맵(36)을 사용하는 형태를 채택하는 대신에, 오일 온도, 전원 전류(또는 모터 전류), 모터 회전 속도 및 전원 전압을 사용하는 유압 추정 연산식을 저장하여, 그 유압 추정 연산식에 기초하여 유압을 추정할 수도 있다.

요구 출력 확보를 위해, 유압의 추정 정밀도를 향상시킬 필요가 있다. 유압 추정 맵(36)으로서, 하나의 조건(표준 온도)을 지원하는 표준 맵만을 사용한 경우, 도 5에 나타낸 바와 같이, 오일의 점도는 온도에 의존하여 크게 변화하므로, 고온 영역에서는, 출력이 약간 이동되어 너무 높고, 저온 영역에서는, 출력이 약간 이동되어 너무 낮다. 어느 경우라도, 유압은 최적 제어를 위한 유압으로부터 벗어날 가능성이 있다.

즉, 고온 영역에서 표준 온도 유압 추정 맵(36)에 기초하여 제어를 행하는 경우, 오일의 점도가 낮기 때문에, 실제 일어나는 제어는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 최적 제어를 나타내는 실선 C, 파선 E 및 파선 F로 나타낸 유압-유량 곡선에 대해, 실선 G로 나타낸 출력이 높은 쪽으로 이동되도록 하는 것이어서, 과출력을 초래한다.

그래서, 표준 온도 유압 추정 맵(36)과는 상이한 유압 추정 맵을 고온 영역 유압 추정 맵으로 사용함으로서, 고온 영역에서의 그러한 과출력의 발생을 억제할 수 있다.

또, 저온 영역에서는 표준 온도 유압 추정 맵(36)에 기초하여 제어를 행하면, 오일의 점도가 높은 것으로 인해, 실제 일어나는 제어는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 최적 제어를 나타내는 파선 C, 파선 E 및 실선 F로 나타낸 유압-유량 곡선에 대해, 실선 H로 나타낸 출력이 낮은 쪽으로 이동되도록 하는 것이어서, 요구 출력 미만인 부족한 출력을 초래한다.

그래서, 표준 온도 유압 추정 맵(36)과는 다른 저온 영역 유압 추정 맵을 저온 영역 유압 추정 맵으로 사용함으로써, 저온 영역에서의 요구 출력 미만인 그러한 부족한 출력의 발생을 억제할 수 있다.

이와 같이 하여, 하나의 표준 온도 유압 추정 맵(36)으로 온도 영역 전체를 커버하는 것이 아니고, 오일 온도의 다름에 기초하여 발생하는 오일의 점도 변화의 영향을 고려한다. 이로써 고온 영역에서는 추정 유압이 약간 너무 낮은 것에 기인한 과출력의 발생을 억제하는 한편, 저온 영역에서는 추정 유압이 약간 너무 높아지는 것에 기인하여 최적 출력을 유지할 수 없게 되는 그러한 상황을 억제할 수 있다.

복수의 오일 온도 영역에 대해 마련된 유압 추정 맵(36)에 대해서는, 각각의 온도 영역에 대해 복수의 유압 추정 맵이 제공될 수도 있다. 또는, 유압 추정 맵(36)은 표준 온도에 대해 설정된 표준 맵과, 각각의 온도 영역에 대응하도록 설정된 조정 계수를 포함할 수 있다.

전자의 경우, 예를 들면, 오일 온도 영역을 저온, 중온 및 고온의 3개의 영역으로 나누어, 3개의 유압 추정 맵(36)이 제공된다. 후자의 경우, 표준 온도(중온)에 대해 표준 맵이 마련되고, 일정한 조정 계수(상수 또는 수식)를 사용하여 표준 맵을 기초하여 취득된 추정 유압에 대해 산술 연산을 수행하여 저온 및 고온의 유압 추정 맵(36)을 취득한다.

오일 온도 정보에 대해서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주 방출 유로(11)를 따라 오일 온도 센서(17)가 설치되고, 출발-정지 기능을 통괄하는 호스트 ECU(19)는 오일 온도 센서(17)로부터의 오일 온도 정보를 감시한다. 따라서, 호스트 ECU(19)는 전동 펌프 유닛(1)에 오일 온도 정보를 전송하여 그 오일 온도 정보에 기초하여 유압 추정 맵(36)을 전환하도록 하여야 한다. 여기서 사용되는 오일 온도 정보는, 예를 들면, 저온, 중온 및 고온 중 어느 하나이어야 한다.

간단한 산술 연산과 추정 유압의 정밀도 확보 사이의 양립성을 확보하기 위해, 오일 온도 영역의 수는 전술한 바와 같이 저온, 중온 및 고온의 3개인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않다. 따라서, 2개 이상의 오일 온도 영역을 설정할 수 있다.

이상의 설명에서, 엔지의 아이들링이 정지되는 경우, 외부 온도의 영향으로 인해 고온 영역의 범위 내에 있는 오일 온도가 감소하여 중온 영역의 범위로 떨어지는 상황이 발생한다. 이러한 상황이 발생할 때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 오일 온도가 고온이면, 전술한 제어에 따라, 펌프(3)는 굵은 선 H1을 추종하도록 제어되어 요구 출력 점 P를 만족시킨다. 그러나, 고온 영역에서는, 저온 영역에서보다 오일의 점도가 낮으므로, 동일한 전류값이면, 모터 회전 속도인가 더 빨라져, 추정 유압이 높게 추정되는 결과를 초래한다. 따라서, 실제의 오일 온도가 저하되어 있는 동안에도, 고온 영역의 유압 추정 맵(36)이 계속 사용되는 경우에, 펌프(3)는 가는 선 H2에 추종하도록 제어되고, 그 결과 유압이 요구 출력 점 P보다 낮아지게 될 가능성이 있다. 그래서, 이 오일 온도 저하 조건에 대처하기 위해서는, 여유 마진을 제공하는 가는 선 H3을 추종하는 유압-유량 곡선을 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 표준 유압-유량 곡선 H1에서의 변곡점 Q에 대해, 오일 온도가 예를 들어 10℃ 저하되더라도, 허용 마진을 여전히 확보하도록, 고온 영역 펌프 출력 특성의 변곡점 Q'가 설정되어야 한다. 이렇게 변곡점 Q'를 설정함으로써, 아이들링 정지 후에 오일 온도가 하나의 온도 영역에서 다른 온도 영역으로 저하하더라도, 부족한 유압은 결코 발생하지 않는다. 미리 정해진 온도 저하에 대응하는 허용 마진은 실제로 측정되고, 측정된 허용 마진은 CPU(21)의 저장 유닛에 저장된다.

또, 이상의 설명에서는, 복수의 오일 온도 영역에 대응하는 유압 추정 맵(36)을 사용하고, 오일 온도가 변화되어 다른 오일 온도 영역에 속하게 된 경우에, 유압 추정 맵(36)은 어느 하나에서 다른 하나로 전환되며,이는 모터(4)의 회전 속도를 변화시킨다. 즉, 오일 온도가 고온 영역의 범위의 하한으로부터 1℃ 저하될 때, 유압 추정 맵(36)은 고온용의 것에서 중온용의 것으로 전환되고, 이로써, 펌프(3)의 출력 특성의 목표 곡선은 굵은 선 I1로 나타낸 고선에서 가는 선 I2로 나타낸 곡선으로 불연속적으로 변화된다. 모터(4)가 변화 Δ에 대응하도록 제어되는 경우, 모터(4)의 회전 속도는 급격하고 빠르게 증가하여, 펌프(3)에 의해 생성되는 소음의 주파수도 급격하고 빠르게 변화한다. 이 주파수의 변화가 큰 경우에는, 소음이 현저해지고, 사용자가 불쾌감을 느끼는 상황이 있을 수 있다.

이에 대처하기 위해, 제어 신호 출력 유닛(31)이, 필터링 처리를 행하여 전류 지시값의 급격한 변화를 방지하는 필터링 처리 유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 과출력 억제 제어 유닛(32) 및 최저 출력 유지 제어 유닛(33)에 의해 보정된 전류 지시값은, 필터링 처리에 의해 급격하고 빠르게 변화되는 것이 방지되어, 구동 회로(20)에 출력된다. 이로써, 모터(4)의 회전 속도의 변화가 완만하게 되어, 사용자가 모터(4)의 회전 속도의 변화에 연관되어 펌프(3)에 의해 생성되는 소음을 듣더라도 불쾌감을 느끼지 않도록 할 수 있다. 오일 온도 변화는 급격하고 빠르게 변화하지 않기 때문에, 5∼15초 정도의 응답 속도를 가지고 1차 지연(first-order lag) 필터링 처리를 행함으로써, 모터(4)의 회전 속도는 미리 정해진 기울기 이하를 따라 변화할 수 있게 된다. 1차 지연 필터링 처리 대신에 이동 평균 필터링 처리가 실행될 수도 있다.

상기한 실시예에서는, 오일 온도에 따른 전류 지시값의 감소량을, 추정 유압을 오일 온도 정보에 기초하여 취득하는 유압 추정 유닛(34)에 의해 취득한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서, 오일 온도에 따른 전류 지시값의 감소량은 목표 유압의 설정값을 오일 온도 정보에 기초하여 보정함으로써 취득될 수도 있다. 즉, 전류 지시값 보정량 계산 유닛(35)에서 서로 비교되는 추정 유압과 목표 유압 중 적어도 어느 하나는 오일 온도 정보에 기초하여 보정되어야 한다.

상기한 실시예에서는, 주 방출 유로(11)의 유압에 기초하여, 보조 펌프(3)의 구동 및 정지가 전환된다. 그러나, 엔진(6)이 구동되고 있을 때는 보조 펌프(3)가 정지되고, 엔진(6)이 정지되어 있을 때는 보조 펌프(3)를 구동하도록 하는 구성을 채택할 수도 있다. 전동 펌프 유닛(1)의 구성은 상기 실시예에서 설명한 것에 한정되지 않으므로 필요에 따라 변경될 수 있다. 또, 본 발명은 자동차의 변속기용 유압 공급 장치 외에도 적용될 수 있다.

1: 전동 펌프 유닛, 3: 펌프, 4: 전동 모터, 19: 호스트 ECU(호스트 제어 장치), 21: CPU(제어 유닛), 32: 과출력 억제 제어 유닛, 34: 유압 추정 유닛, 35: 전류 지시값 보정량 계산 유닛, 36: 유압 추정 맵

Claims

오일을 흡입 및 방출하는 펌프를 구동하는 전동 모터를 유압에 기초하여 제어하는 모터 제어 장치로서,
상기 모터 제어 장치는,
모터 제어 신호를 출력하는 제어 신호 출력 유닛을 포함하는 제어 유닛; 및
상기 모터 제어 신호의 입력에 따라 작동하여 상기 전동 모터에 구동 전력을 공급하도록 동작하는 구동 회로를 포함하고,
상기 제어 유닛은, 호스트 제어 장치(host control apparatus)로부터의 전류 지시값을 감소시킴으로써 과출력(excessive output)을 억제하는 과출력 억제 제어 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 신호 출력 유닛은, 상기 과출력 억제 제어 유닛에 의해 취득된 상기 전류 지시값의 감소량을, 상기 호스트 제어 장치로부터의 전류 지시값에 가산함으로써 상기 모터 제어 신호를 취득하며,
상기 과출력 억제 제어 유닛은,
적어도 상기 전동 모터의 전류 및 회전 속도에 기초하여 유압을 추정하는 유압 추정 유닛; 및
목표 유압과 상기 유압 추정 유닛에 의해 추정된 추정 유압을 비교하고, 상기 추정 유압이 상기 목표 유압보다 높은 경우에 상기 전류 지시값의 감소량을 상기 제어 신호 출력 유닛에 출력하는 전류 지시값 보정량 계산 유닛을 포함하고,
상기 전류 지시값 보정량 계산 유닛에 의해 서로 비교되는 상기 목표 유압과 상기 추정 유압 중 하나는 오일 온도 정보에 기초하여 보정되는,
모터 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 유압 추정 유닛은, 내부에 상기 전동 모터의 전류 및 회전 속도와 상기 추정 유압 사이의 대응 관계를 나타내고 오일 온도에 의존하는 유압 추정 맵 또는 유압 추정 연산식이 설정하고, 상기 오일 온도 정보에 기초하여 보정된 추정 유압을 상기 전류 지시값 보정량 계산 유닛에 출력하는, 모터 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 유압 추정 맵은 복수의 오일 온도 영역에 대해 각각 마련된 복수의 맵을 포함하고,
상기 유압 추정 유닛은, 상기 복수의 맵 중 상기 오일 온도 정보에 대응하는 오일 온도 영역의 맵을 사용하여 상기 추정 유압을 취득하는, 모터 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 유압 추정 맵은, 표준 온도에 대해 설정된 표준 맵; 및 복수의 오일 온도 영역에 각각 대응하도록 설정된 조정 계수를 포함하는, 모터 제어 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 펌프의 유압-유량 곡선은, 요구 유압값을 만족시키고, 상기 요구 유압값을 초과하는 변곡점을 포함하여 상기 변곡점에서부터 유압의 증가에 따라 유량이 감소하도록, 설정되어 있고,
상기 복수의 오일 온도 영역에 대한 상기 유압 추정 맵 중 고온의 오일 영역에 대한 유압 추정 맵은, 오일 온도가 미리 정해진 양만큼 저하된 경우에도 상기 요구 유압값을 만족시키도록, 허용 마진(allowance margin)을 제공하는, 모터 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 신호 출력 유닛은, 상기 전동 모터의 회전 속도가 미리 정해진 기울기 이하를 따라 변화할 수 있도록 하는 필터링 처리 유닛을 더 포함하는, 모터 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유압 추정 유닛은 전원 전압에 더 기초하여 유압을 보정하는, 모터 제어 장치.
오일을 흡입 및 방출하는 펌프;
상기 펌프를 구동하는 전동 모터; 및
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 모터 제어 장치
를 포함하는 전동 펌프 유닛.