JP2012140912A

JP2012140912A - 電動ポンプ装置

Info

Publication number: JP2012140912A
Application number: JP2011000125A
Authority: JP
Inventors: Fukami Imai; 深見今井; Kengo Uda; 健吾宇田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2012-07-26
Also published as: EP2662567A1; WO2012093677A1; US20130280101A1; CN103299075A

Abstract

【課題】振動や異音の発生を抑制することのできる電動ポンプ装置を提供する。
【解決手段】ＥＯＰＥＣＵは、エンジンにより駆動されるメインポンプから供給される油圧の上昇に伴って、オイルポンプから供給される油圧Ｐoを低下させる際に、該油圧Ｐoが徐々に低下する減圧制御を実行するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動ポンプ装置に関する。

従来、一時停車時にエンジンを自動停止する所謂アイドルストップ機能を備えた車両では、エンジンにより駆動されるメインポンプ及びモータを駆動源とする電動ポンプ装置により、変速機等の油圧作動機器に油圧を供給している（例えば、特許文献１参照）。具体的には、これらメインポンプ及び電動ポンプ装置のオイルポンプは、油圧作動機器に油圧を供給するための共通の油圧回路に接続されている。そして、エンジンの駆動時には、メインポンプにより油圧作動機器に油圧を供給しており、通常、電動ポンプ装置は停止している。一方、アイドルストップ時等のエンジン停止時には、メインポンプが停止するため、電動ポンプ装置により油圧作動機器への油圧供給を確保している。

特開２０１０−７８０８８号公報

ところで、アイドルストップ後にエンジンが再始動し、油圧作動機器への油圧供給を電動ポンプ装置からメインポンプに切り替える際に、電動ポンプ装置を即座に停止すると、同電動ポンプ装置（オイルポンプ）から供給される油圧が急変する。その結果、油圧回路内で急激な油圧変動が生じることがあり、振動や異音が発生する虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、振動や異音の発生を抑制することのできる電動ポンプ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、油圧を発生させるオイルポンプと、前記オイルポンプを駆動するモータと、前記モータへの駆動電力の供給を通じて前記オイルポンプの作動を制御する制御装置とを備え、油圧作動機器に作動油を供給するための油圧回路に他のオイルポンプとともに設けられる電動ポンプ装置において、前記制御装置は、前記他のオイルポンプによる前記油圧作動機器への油圧供給が停止する場合に、前記油圧作動機器への油圧供給を補完すべく前記オイルポンプを作動させるものであって、前記制御装置は、前記油圧作動機器への油圧供給を前記オイルポンプから前記他のオイルポンプに切り替える際に、前記オイルポンプから供給される油圧を徐々に低下させる減圧制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、油圧作動機器への油圧供給を電動ポンプ装置のオイルポンプから他のオイルポンプに切り替える際に、減圧制御が実行されることによりオイルポンプから供給される油圧が徐々に低下されるため、電動ポンプ装置を即座に停止する場合と異なり、油圧回路において急激な油圧変動が生じることが抑制される。これにより、油圧作動機器への油圧供給が電動ポンプ装置から他のオイルポンプに円滑に切り替えられ、振動や異音が発生することを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動ポンプ装置において、前記モータは、センサレスタイプのブラシレスモータにより構成され、前記制御装置は、モータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータの回転位置を推定するものであって、前記制御装置は、前記他のオイルポンプにより前記油圧作動機器への油圧供給がなされる状態で、前記誘起電圧に基づいて前記回転位置を検出可能なモータ角速度を維持することを要旨とする。

すなわち、ロータが停止した状態では誘起電圧が生じないため、センサレスタイプのブラシレスモータでは、ロータの回転位置にかかわらず、各モータコイルへの通電方向及び通電相を予め定められた順序で切り替えること（強制転流）により、ロータを強制的に回転させて起動する。そして、モータ角速度（ロータの回転速度）が上昇し、モータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータの回転位置が検出できるようになってから、油圧の制御が可能となる。そのため、モータを完全に停止させてしまうと、電動ポンプ装置から油圧を供給できるようになるまでに時間がかかってしまう。この点、上記構成によれば、他のオイルポンプにより油圧作動機器への油圧供給がなされている状態においても、モータ角速度が誘起電圧に基づいてロータの回転位置を検出可能な角速度に維持されるため、他のオイルポンプから油圧作動機器への油圧供給が低下した際に、速やかに電動ポンプ装置のオイルポンプから油圧を供給できるようになる。

また、誘起電圧に基づいてロータの回転位置を検出可能な角速度に対応した油圧がオイルポンプから継続して供給されることになるため、同オイルポンプから供給される油圧がゼロになる場合に比べ、油圧作動機器への油圧供給を電動ポンプ装置から他のオイルポンプに切り替える際に油圧変動が生じることを抑制できる。

本発明によれば、振動や異音の発生を抑制することのできる電動ポンプ装置を提供することができる。

変速機構に油圧を供給するための油圧回路を示す概略構成図。電動ポンプ装置の電気的構成を示すブロック図。本実施形態のオイルポンプから供給される油圧の低下態様を示す説明図。別のオイルポンプから供給される油圧の低下態様を示す説明図。別のオイルポンプから供給される油圧の低下態様を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す電動ポンプ装置１は、一時停車時にエンジン２を自動停止する所謂アイドルストップ機能を備えた車両（図示略）に搭載されている。この電動ポンプ装置１は、エンジン２により駆動される他のオイルポンプとしてのメインポンプ３とともに、油圧作動機器である変速機構４（本実施形態では、無段変速機）に油圧（作動油）を供給するための油圧回路５に設けられている。そして、アイドリングストップ時等、エンジン２の停止時におけるメインポンプ３の代替として、変速機構４への油圧の供給を実行する。

詳述すると、メインポンプ３は、エンジン２に駆動連結されており、同エンジン２の駆動により、オイルパン１１から作動油を吸入して変速機構４に油圧を供給する。一方、電動ポンプ装置１は、油圧を発生させるオイルポンプ１２と、オイルポンプ１２を駆動するモータ１３と、モータ１３の作動を制御する制御装置としてのＥＯＰ（Electric Oil Pump）ＥＣＵ１４とを備えている。そして、電動ポンプ装置１は、モータ１３によってオイルポンプ１２が駆動されることにより、オイルパン１１から作動油を吸入して変速機構４に油圧を供給する。なお、オイルポンプ１２の出口油路１５には、その停止時における作動油の逆流を禁止する逆止弁１６が設けられている。

エンジン２には、上位ＥＣＵ１８が接続されている。上位ＥＣＵ１８には、車速やアクセル開度等の各種センサ値が入力されるようになっており、上位ＥＣＵ１８は、入力されるこれら各状態量に基づいてエンジン２及び変速機構４の作動を制御する。例えば、上位ＥＣＵ１８は、所定の停止条件が成立するとエンジン２を停止させるとともに、所定の再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるアイドルストップ制御を実行する。

また、上位ＥＣＵ１８には、ＥＯＰＥＣＵ１４が接続されている。そして、ＥＯＰＥＣＵ１４は、上位ＥＣＵ１８からの制御信号に基づき、アイドルストップ時にモータ１３を駆動してオイルポンプ１２から変速機構４に油圧を供給する構成となっている。

次に、電動ポンプ装置の電気的構成について説明する。
図２に示すように、ＥＯＰＥＣＵ１４は、モータ１３に三相の駆動電力を供給する駆動回路２１と、駆動回路２１にモータ制御信号を出力してモータ１３を駆動するマイコン２２とを備えている。なお、本実施形態では、ＥＯＰＥＣＵ１４は、１２０度（電気角）毎に通電相及び通電方向を切り替える１２０度矩形波通電により、モータ１３に駆動電力を供給する。また、モータ１３には、ロータ２４の回転位置を検出する回転センサのないセンサレスタイプのブラシレスモータが採用されており、マイコン２２は、各相のモータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに生じる誘起電圧に基づいてロータ２４の回転位置を推定する。

詳述すると、駆動回路２１には、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（スイッチングアーム）として、各相のモータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに対応する３つのスイッチングアームを並列に接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。つまり、マイコン２２の出力するモータ制御信号は、この駆動回路２１を構成する各相スイッチング素子のオン／オフ状態（各相スイッチングアームのデューティ比）を規定するものとなっている。そして、駆動回路２１は、そのスイッチングパターンに対応する通電相、通電方向及びデューティ比に基づく駆動電力がモータ１３に出力される構成となっている。

マイコン２２には、モータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを検出する電圧センサ２６ｕ，２６ｖ，２６ｗが接続されている。マイコン２２は、電圧センサ２６ｕ，２６ｖ，２６ｗにより検出される各モータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの誘起電圧（逆起電力）に基づいてロータ２４の回転位置（回転角）を推定する。具体的には、誘起電圧が基準電位となる時点（ゼロクロス点）を検出する周知の方法により、ロータ２４の回転位置を推定する。そして、マイコン２２は、推定したロータ２４の回転位置に応じてスイッチングパターンを決定する。

また、マイコン２２には、モータ１３に通電される実電流値Ｉを検出する電流センサ２７及び上位ＥＣＵ１８が接続されている。マイコン２２は、上位ＥＣＵ１８から出力される制御信号に含まれる電流指令値Ｉ*に実電流値Ｉを追従させるべくフィードバック制御を実行することにより、電流指令値Ｉ*と実電流値Ｉとの偏差に応じたデューティ比を決定する。そして、マイコン２２は、このように決定したスイッチングパターン及びデューティ比を示すモータ制御信号を駆動回路２１に出力する。これにより、駆動回路２１からモータ１３に三相の駆動電力が供給され、モータ１３が駆動することによりオイルポンプ１２から油圧が供給されるようになっている。

次に、本実施形態における変速機構４へ油圧を供給するポンプの切り替えについて説明する。
アイドルストップ時には、エンジン２が停止しており、メインポンプ３から油圧が供給されないため、上位ＥＣＵ１８からオイルポンプ１２により変速機構４への油圧供給を実行する旨の制御信号がＥＯＰＥＣＵ１４に出力される。そして、ＥＯＰＥＣＵ１４は当該制御信号（電流指令値Ｉ*）に基づいてモータ１３を駆動させて油圧Ｐoを供給する。一方、エンジン２が再始動してメインポンプ３から供給される油圧Ｐmが所定値を超えると、上位ＥＣＵ１８からオイルポンプ１２による油圧供給を停止させる旨の制御信号がＥＯＰＥＣＵ１４に出力され、変速機構４への油圧供給が電動ポンプ装置１からメインポンプ３に切り替わる。

ここで、電動ポンプ装置１（オイルポンプ１２）が上位ＥＣＵからの制御信号を受けて即座に停止すると、電動ポンプ装置１が供給していた油圧が急激に低下することで、油圧回路５内で急激な油圧変動が生じ、振動や異音が発生する虞がある。

この点を踏まえ、ＥＯＰＥＣＵ１４は、上位ＥＣＵ１８からモータ１３を停止する旨の制御信号が入力されても、モータ１３の作動を即座に停止せず、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoを徐々に低下させる減圧制御を実行する。具体的には、本実施形態の減圧制御では、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoの低下速度を連続的に変更しながら、同油圧Ｐoを低下させる。そして、ＥＯＰＥＣＵ１４は、メインポンプ３により変速機構４への油圧供給がなされる状態で、モータ角速度（ロータ２４の回転速度）ωがモータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を検出可能なスタンバイ角速度ωsで維持されるようにしている。

このように構成された電動ポンプ装置１では、図３に示すように、時刻ｔにおいて、上位ＥＣＵ１８からオイルポンプ１２による油圧供給を停止する旨の制御信号がＥＯＰＥＣＵ１４に入力されると、減圧制御が実行され、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoが徐々に低下する。そして、スタンバイ角速度ωsで回転するモータ１３によりオイルポンプ１２から供給されるスタンバイ油圧Ｐosまで低下すると、同スタンバイ油圧Ｐosで維持される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ＥＯＰＥＣＵ１４は、変速機構４への油圧供給をオイルポンプ１２からエンジン２により駆動されるメインポンプ３に切り替える際に、同オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoが徐々に低下する減圧制御を実行するようにした。

上記構成によれば、減圧制御が実行されることにより電動ポンプ装置１のオイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoが徐々に低下されるため、電動ポンプ装置１を即座に停止する場合と異なり、油圧回路５において急激な油圧変動が生じることが抑制される。これにより、変速機構４への油圧供給が電動ポンプ装置１からメインポンプ３に円滑に切り替えられ、振動や異音が発生することを抑制できる。

（２）モータ１３をセンサレスタイプのブラシレスモータにより構成した。そして、ＥＯＰＥＣＵ１４は、モータ角速度ωをモータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに生じる誘起電圧に基づいてロータ２４の回転位置を検出可能なスタンバイ角速度ωsで維持するようにした。

すなわち、ロータ２４が停止した状態では誘起電圧が生じないため、センサレスタイプのブラシレスモータでは、ロータ２４の回転位置にかかわらず、各モータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗへの通電方向及び通電相を予め定められた順序で切り替えること（強制転流）により、ロータ２４を強制的に回転させて起動する。そして、モータ角速度ωが上昇し、モータコイル２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに生じる誘起電圧に基づいてロータ２４の回転位置が検出できるようになってから、油圧の制御が可能となる。そのため、モータ１３を完全に停止させてしまうと、電動ポンプ装置１から油圧を供給できるようになるまでに時間がかかってしまう。この点、上記構成によれば、メインポンプ３により変速機構４への油圧供給がなされている状態においても、モータ角速度ωが誘起電圧に基づいてロータ２４の回転位置を検出可能なスタンバイ角速度ωsに維持されるため、メインポンプ３から変速機構４への油圧供給が低下した際に、速やかに電動ポンプ装置１から油圧を供給できるようになる。

また、スタンバイ角速度ωsに対応したスタンバイ油圧Ｐosがオイルポンプ１２から継続して供給されることになるため、同オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoがゼロになる場合に比べ、変速機構４への油圧供給を電動ポンプ装置１からメインポンプ３に切り替える際に油圧変動が生じることを抑制できる。

（３）ＥＯＰＥＣＵ１４は、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoの低下速度を連続的に変更するため、好適に油圧変動を抑制することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。

・上記実施形態では、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoの低下速度を連続的に変更しながら同油圧Ｐoを低下させたが、これに限らず、一定の低下速度で油圧Ｐoをスタンバイ油圧Ｐosまで低下させ、同スタンバイ油圧Ｐosを維持するようにしてもよい。また、油圧Ｐoが徐々に低下すれば、どのような態様で減圧制御を実行してもよい。

例えば図４に示すように、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoを低下させる途中の所定油圧で一時的に保持するようにしてもよい。また、所定油圧を複数設定し、ステップ状に油圧を低下させるようにしてもよい。このように油圧Ｐoを低下させる途中で一時的に保持しながら段階的に低下させることで、油圧回路５において急激な油圧変動が生じることを確実に抑制できる。

また、例えば図５に示すように、オイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoを一旦上昇させてから低下させるようにしてもよい。このように構成することで、減圧制御の実行時に、メインポンプ３から供給される油圧Ｐmが油圧Ｐoよりも高くなっていても、これら各油圧Ｐo，Ｐmを近づけることができ、好適に油圧変動を抑制することができる。

さらに、例えばオイルポンプ１２から供給される油圧Ｐoを一旦上昇させてから段階的に低下させる等、図３〜図５に示す油圧Ｐoの低下態様を組み合わせてもよい。
・上記実施形態では、ＥＯＰＥＣＵ１４は、メインポンプ３により変速機構４への油圧供給がなされている状態においても、モータ角速度ωがスタンバイ角速度ωsで維持されるようにしたが、これに限らず、モータ１３を完全に停止するようにしてもよい。

・上記実施形態では、減圧制御を実行した後に、モータ角速度ωをスタンバイ角速度ωsで維持するようにした。しかし、これに限らず、変速機構４への油圧供給をオイルポンプ１２からメインポンプ３に切り替える際に、モータ角速度ωが即座にスタンバイ角速度ωsとなるようにモータ１３を制御し、同モータ角速度ω（スタンバイ油圧Ｐos）を維持するようにしてもよい。このように構成しても、上記実施形態の（２）に準じた作用効果を奏することができる。

・上記実施形態では、本発明をエンジン２より駆動されるメインポンプ３とともに油圧回路５に接続される電動ポンプ装置１に適用したが、これに限らず、メインポンプ３以外のポンプとともに油圧回路に接続される電動ポンプ装置に適用してもよい。また、油圧回路５に電動ポンプ装置１以外のポンプを複数設けるようにしてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１又は２に記載の電動ポンプ装置において、前記減圧制御では、前記オイルポンプから供給される油圧の低下速度を変更することを特徴とする電動ポンプ装置。上記構成によれば、好適に油圧変動を抑制することができる。

（ロ）請求項１又は２、上記（イ）のいずれか一項に記載の電動ポンプ装置において、前記減圧制御では、前記オイルポンプから供給される油圧を一時的に保持しながら段階的に該油圧を低下させることを特徴とする電動ポンプ装置。上記構成によれば、油圧回路において急激な油圧変動が生じることを確実に抑制できる。

（ハ）請求項１又は２、上記（イ）、（ロ）のいずれか一項に記載の電動ポンプ装置において、前記減圧制御では、前記オイルポンプから供給される油圧を低下させる前に、該油圧を一旦上昇させることを特徴とする電動ポンプ装置。上記構成によれば、他のオイルポンプから供給される油圧が電動ポンプ装置のオイルポンプから供給される油圧よりも高くなっていても、オイルポンプから供給される油圧を低下させる際に、各ポンプから供給される油圧を近づけることができ、好適に油圧変動を抑制することができる。

（二）油圧を発生させるオイルポンプと、前記オイルポンプを駆動するモータと、前記モータへの駆動電力の供給を通じて前記オイルポンプの作動を制御する制御装置とを備え、油圧作動機器に作動油を供給するための油圧回路に他のオイルポンプとともに設けられる電動ポンプ装置において、前記制御装置は、前記他のオイルポンプによる前記油圧作動機器への油圧供給が停止する場合に、前記油圧作動機器への油圧供給を補完すべく前記オイルポンプを作動させるものであり、前記モータは、センサレスタイプのブラシレスモータにより構成され、前記制御装置は、モータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータの回転位置を推定するものであって、前記制御装置は、前記他のオイルポンプにより前記油圧作動機器への油圧供給がなされる状態で、前記誘起電圧に基づいて前記回転位置を検出可能なモータ角速度を維持することを特徴とする電動ポンプ装置。上記構成によれば、請求項２と同様の作用効果を奏することができる。

１…電動ポンプ装置、２…エンジン、３…メインポンプ、４…変速機構、５…油圧回路、１２…オイルポンプ、１３…モータ、１４…ＥＯＰＥＣＵ、１６…逆止弁、１８…上位ＥＣＵ、２１…駆動回路、２２…マイコン、２４…ロータ、２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ…モータコイル、Ｐm，Ｐo…油圧、Ｐos…スタンバイ油圧、ω…モータ角速度、ωs…スタンバイ角速度。

Claims

油圧を発生させるオイルポンプと、前記オイルポンプを駆動するモータと、前記モータへの駆動電力の供給を通じて前記オイルポンプの作動を制御する制御装置とを備え、油圧作動機器に作動油を供給するための油圧回路に他のオイルポンプとともに設けられる電動ポンプ装置において、
前記制御装置は、前記他のオイルポンプによる前記油圧作動機器への油圧供給が停止する場合に、前記油圧作動機器への油圧供給を補完すべく前記オイルポンプを作動させるものであって、
前記制御装置は、前記油圧作動機器への油圧供給を前記オイルポンプから前記他のオイルポンプに切り替える際に、前記オイルポンプから供給される油圧を徐々に低下させる減圧制御を実行することを特徴とする電動ポンプ装置。
請求項１に記載の電動ポンプ装置において、
前記モータは、センサレスタイプのブラシレスモータにより構成され、
前記制御装置は、モータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータの回転位置を推定するものであって、
前記制御装置は、前記他のオイルポンプにより前記油圧作動機器への油圧供給がなされる状態で、前記誘起電圧に基づいて前記回転位置を検出可能なモータ角速度を維持することを特徴とする電動ポンプ装置。