(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ制御信号を出力する制御信号出力手段が設けられた制御回路と、モータ制御信号の入力により作動して電動モータに対する駆動電力の供給を実行する駆動回路とを備えており、油の吸入および吐出を行うポンプを駆動する電動モータを油圧に基づいて制御するモータ制御装置において、
制御回路は、上位制御装置からの電流指令値を低減することで過出力を抑制する過出力抑制制御手段をさらに備えており、制御信号出力手段は、上位制御装置からの電流指令値に過出力抑制制御手段で得られた電流指令値の低減量を付加することでモータ制御信号を得ており、過出力抑制制御手段は、油圧の増加とともに流量が徐々に減少する第１の部分と、モータに設定された最小回転速度における流量に対応した第２の部分と、油圧が要求出力点を超えた後、前記第１の部分から第２の部分へ急激に移行する部分を有する油圧−流量特性に基づいて制御するもので、目標油圧と現在油圧とを比較して現在油圧が高い場合に過出力抑制制御のための電流指令値低減量を制御信号出力手段に出力する電流指令値補正量演算部を備えており、制御信号出力手段においては、第１の電流制御ゲインとこれよりも小さいゲインの第２の電流制御ゲインとが切換可能とされており、前記過出力を抑制する範囲を判定する過出力抑制制御判定ポイントを前記第１の部分から第２の部分へ移行を開始するポイントとし、前記過出力抑制制御判定ポイントに到達するまでの区間を高速応答区間とするとともに、前記過出力抑制制御判定ポイントに到達した後の区間を低速応答区間とし、前記高速応答区間では前記第１の電流制御ゲインが使用され、前記低速応答区間では前記第２の電流制御ゲインが使用されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
過出力抑制制御手段は、少なくとも電動モータの電流および回転速度に基づいて油圧を推定する油圧推定部を有しており、現在油圧として、油圧推定部で得られる推定油圧が使用されていることを特徴とする請求項１のモータ制御装置。
【請求項３】
油圧推定部は、電動モータの電流および回転速度と推定油圧との対応関係を示す油圧推定マップに基づいて推定油圧を求めることを特徴とする請求項２のモータ制御装置。
【請求項４】
油圧推定部は、さらに油温に基づいて油圧を推定することを特徴とする請求項２または３のモータ制御装置。
【請求項５】
油圧推定部は、さらに電源電圧に基づいて油圧を推定することを特徴とする請求項２から４までのいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
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制御するモータ制御装置とを備えている電動ポンプユニットにおいて、
モータ制御装置は、請求項１から５までのいずれかに記載のものとされていることを特徴とする電動ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ制御装置および電動ポンプユニットに関し、特に、自動車のトランスミッションに油圧を供給するのに適した電動ポンプユニット用のモータ制御装置およびこのようなモータ制御装置を備えた電動ポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッションに油圧を供給する装置として、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。
【０００３】
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トランスミッション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。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。ここで、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り、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、測定精度が十分ではなく、油圧制御が難しい。補助ポンプを駆動するに際しては、上位ＥＣＵからの電流指令値に基づいて電動モータを駆動することで、目標油圧以上が得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１６９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の電動ポンプユニットでは、電動モータへの負荷の有無にかかわらず電流指令値通りの駆動を行うために、必要以上に大きい出力（過出力）の状態が生じることになり、省エネの点でも、また、発熱や騒音発生の点でも好ましくない。
【０００６】
そこで、上位制御装置からの電流指令値を低減することで過出力を抑制することが考えられるが、応答性を重視すると、不安定になる。しかも、過出力を抑制するには、実際の油圧を求め、実測油圧に基づいて制御することが好ましいが、そのためには、主ポンプ用とは別に、電動ポンプユニットに適した測定レンジの油圧センサを付加する必要があり、コスト高になるという問題がある。したがって、過出力を抑制するには、電動ポンプユニット用油圧センサを付加しなくてよいように、推定油圧を使用することが好ましいが、推定油圧に基づく制御となることで、不安定さが増加するという問題が生じる。
【０００７】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、過出力を抑えることで、発熱および騒音を最低限に抑えることができるとともに、安定性と応答性との両立を可能としたモータ制御装置および電動ポンプユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるモータ制御装置は、モータ制御信号を出力する制御信号出力手段が設けられた制御回路と、モータ制御信号の入力により作動して電動モータに対する駆動電力の供給を実行する駆動回路とを備えており、油の吸入および吐出を行うポンプを駆動する電動モータを油圧に基づいて制御するモータ制御装置において、制御回路は、上位制御装置からの電流指令値を低減することで過出力を抑制する過出力抑制制御手段をさらに備えており、制御信号出力手段は、上位制御装置からの電流指令値に過出力抑制制御手段で得られた電流指令値の低減量を付加することでモータ制御信号を得ており、過出力抑制制御手段は、目標油圧と現在油圧とを比較して現在油圧が高い場合に過出力抑制制御のための電流指令値低減量を制御信号出力手段に出力する電流指令値補正量演算部を備えており、制御信号出力手段においては、第１の電流制御ゲインとこれよりも小さいゲインの第２の電流制御ゲインとが切換可能とされており、過出力抑制制御に入る前の段階では第１の電流制御ゲインが使用され、過出力制御に入った後の段階では第２の電流制御ゲインが使用されることを特徴とするものである。
【０００９】
過出力抑制制御手段において、上位制御装置からの電流指令値の低減量が求められ、制御信号出力手段から出力されるモータ制御信号は、この低減量が上位制御装置からの電流指令値に付加されたものとなる。過出力抑制制御手段は、予め設定された目標油圧と電動モータで駆動されることで変化する現在油圧とに基づいて、現在油圧が高い場合に電流指令値の低減量を制御信号出力手段に出力し、これにより、上位制御装置からの電流指令値に基づいた制御に比べて、実際の油圧を目標油圧を確保した状態で低くすることができ、電動モータの出力を抑制することができる。
【００１０】
ポンプは、作動開始後できるだけ速く目標油圧に到達することが必要であり、過出力抑制制御に入る前の段階で使用される第１の電流制御ゲインを、例えば、設定しうる最速の応答性となるゲインとすることで、これが実現される。ポンプは、さらに、目標油圧に到達する前後において安定した出力を保つことが必要であり、過出力制御に入った後の段階では、第１の電流制御ゲインよりも小さいゲインの第２の電流制御ゲインが使用されることで、これが実現される。
【００１１】
過出力抑制制御手段は、少なくとも電動モータの電流および回転速度に基づいて油圧を推定する油圧推定部を有しており、現在油圧として、油圧推定部で得られる推定油圧が使用されていることが好ましい。
【００１２】
少なくとも電動モータの電流および回転速度（これら２つだけを使用してもよく、必要に応じて、基準電圧と電源電圧との比なども使用して）から油圧を推定する油圧推定部によって、油圧が推定される。このようにすると、電動ポンプユニット用油圧センサを付加しなくてよい。こうして、過出力抑制のために油圧センサを付加することなく、適正出力となる（要求出力不足もなく過出力もない）制御が行われ、発熱および騒音を最低限に抑えることができる。
【００１３】
油圧推定部は、電動モータの電流および回転速度と推定油圧との対応関係を示す油圧推定マップに基づいて推定油圧を求めることが好ましい。
【００１４】
油圧推定マップを使用することで、油圧の推定精度が上がり、目標油圧に到達する前後における安定性をより確実なものとすることができる。
【００１５】
油圧推定部は、さらに油温に基づいて油圧を推定することがある。このようにすると、油温変化に伴う油の粘度変化に対応することができ、油圧の推定精度を高めることができる。
【００１６】
油圧推定部は、さらに電源電圧に基づいて油圧を推定することがある。このようにすると、電源電圧が変化したことに伴う電動モータの電流および回転速度の変化分を補正することができ、油圧の推定精度をさらに高めることができる。
【００１７】
この発明による電動ポンプユニットは、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制御するモータ制御装置とを備えている電動ポンプユニットにおいて、モータ制御装置は、上記に記載のものとされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の電動ポンプユニットによれば、上記のように、過出力を抑えることで、発熱および騒音を最低限に抑えることができるとともに、安定性と応答性との両立を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の電動ポンプユニットを自動車のトランスミッション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】図２は、この発明のモータ制御装置のハードウエアの概略構成の１例を示すブロック図である。
【図３】図３は、この発明のモータ制御装置のソフトウエアの概略構成の１例を示すブロック図である。
【図４】図４は、この発明の電動ポンプユニットのモータ制御装置によって得られるポンプの出力特性である油圧−流量曲線の典型例を示すグラフである。
【図５】図５は、この発明の電動ポンプユニットのモータ制御装置における過出力抑制制御の前後における状態について説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、この発明を自動車のトランスミッション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。
【００２１】
図１は、自動車のトランスミッション（無段変速機）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。
【００２２】
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(5)とを備えている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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上位ＥＣＵ（上位制御装置）(19)が接続されている。上位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。
【００２７】
モータ制御装置(5)は、上位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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
補助ポンプ(3)が駆動される際には、上位ＥＣＵ(19)は、アイドリング条件が揃った段階で電動ポンプユニット(1)へ作動指示を行い、電動ポンプユニット(1)のモータ制御装置(5)は、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値に基づいてモータ(4)を制御する。
【００３２】
図２は、モータ制御装置(5)のハードウエアの１具体例を示す概略構成図であり、モータ制御装置(5)は、バッテリ(18)を内部電源として、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(20)と、駆動回路(20)を制御するモータ制御信号出力手段を備えたＣＰＵ（制御回路）(21)と、ＣＰＵ(21)の出力するモータ制御信号に基づいて、駆動回路(20)を構成する各スイッチング素子にゲート駆動信号を出力するプリドライバ(22)と、駆動回路(20)の入力電流を検出する電流検出回路(23)と、モータ(4)のロータの位相を検出する位相検出回路(24)と、電源電圧を検出する電圧検出回路(25)とを備えている。
【００３３】
図２に示すハードウエア構成は、基本的に公知のものであり、公知の適宜な構成を取ることができる。
【００３４】
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。ＣＰＵ(21)は、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(23)は、駆動回路(20)の入力電流を検出し、その出力はＣＰＵ(21)に入力する。位相検出回路(24)は、モータ(4)のロータの位相を検出し、その出力はＣＰＵ(21)に入力し、モータ(4)の回転速度を求めるために使用される。バッテリ(18)の直流電圧が駆動回路(20)およびＣＰＵ(21)に印加され、これが駆動回路(20)の入力電圧となる。
【００３５】
図３は、ＣＰＵ（制御回路）(21)におけるソフトウエアの構成を示している。
【００３６】
同図において、ＣＰＵ(21)は、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値に基づいて、これを補正してモータ制御信号を出力するようになっており、ＣＰＵ(21)は、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値に基づいてモータ制御信号を出力する制御信号出力手段(31)と、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値を低減することで過出力を抑制する過出力抑制制御手段(32)と、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値を増加することでセンサレス制御用の最低回転速度の維持制御を行う最低出力維持制御手段(33)とを備えている。
【００３７】
過出力抑制制御手段(32)は、油圧推定部(34)と、油圧推定部(34)で得られた推定油圧と目標油圧とを比較して上位ＥＣＵ(19)から制御信号出力手段(31)に入力してくる電流指令値の低減量を求める電流指令値補正量演算部(35)とを備えている。
【００３８】
制御信号出力手段(31)は、電流制御の実行により電流指令値を求め、この電流指令値に実電流値を追従させるように変換係数が付与された電圧指令値がモータ(4)に印加される。制御信号出力手段(31)は、電流指令値に実電流値を追従させるように、電流フィードバック制御を行う電流制御ループ(37)を有している。
【００３９】
過出力抑制制御手段(32)は、後述するように、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値を低減するようになっており、最低出力維持制御手段(33)は、センサレス制御のための下限の回転速度と、位相検出回路(24)で得られたロータの位相から求めたモータ(4)の実回転速度とを比較して、モータ(4)の実回転速度の方が小さい場合に、上位ＥＣＵ(19)からの電流指令値を増加するようになっている。図４は、過出力抑制制御手段(32)および最低出力維持制御手段(33)が設けられていることで、実現可能となっている補助ポンプ（以下では、「ポンプ」と称す）(3)の特性を示している。
【００４０】
図４において破線で示すＡおよびＢの曲線は、トランスミッション(2)のバラツキを考慮した負荷曲線を示しており、Ａは、トランスミッション(2)のＣＶＴ（無段変速機）の漏れ最大時の負荷曲線を示し、Ｂは、ＣＶＴ漏れ最小時の負荷曲線を示している。ポンプ(3)には、ＣＶＴ漏れ最大時の負荷曲線上にある要求出力点Ｐを上回るような出力とすること（点Ｐの油圧値以上の要求油圧値）が求められている。これに対応可能なポンプ(3)の油圧−流量曲線は、実線で示すＣの部分が必要となる。このような油圧−流量曲線を有するポンプ(3)は、追加の制御を行わない場合、油圧の増加とともに流量が徐々に（連続的に）減少する破線Ｄで示す部分を有することになる。破線Ｄで示す部分は、必要油圧よりも大きいことから、この部分において、油圧不足となることはないものの、ＣＶＴ漏れ最小時の負荷曲線である破線Ｂに対しては、必要以上の油圧（過出力）となっている。この過出力は、省エネの点でも、また、発熱や騒音発生の点でも好ましくない。
【００４１】
そこで、この発明におけるモータ制御装置(5)による制御に際しては、実線Ｃの部分の後（すなわち、要求出力点Ｐを超えた後）は、点Ｑを変曲点として、急激に出力（油圧×流量）が小さくなるような実線Ｅで示す油圧−流量曲線に従うものとされている。また、センサレス制御を行うために、モータ(4)の最低回転速度が設定されており、油圧が大きい場合でも、ある程度の流量が確保されるように、最小曲線部Ｆが設定されている。
【００４２】
ポンプ(3)の出力が変曲点Ｑを有する実線Ｃ、実線Ｅおよび実線Ｆからなる油圧−流量曲線となるように、モータ(4)を制御することにより、トランスミッション(2)のバラツキが考慮されて、トランスミッション(2)のバラツキの上限に対しても、要求出力が満たされるようになされ、しかも、過出力とならないよう制御を行うことができる。
【００４３】
油圧は、主吐出油路(11)の油圧センサ(16)によって検知した値を使用するのではなく、電動ポンプユニット(1)の電源電流（またはモータ電流）とモータ回転速度とによって推定されている。より詳しくは、上位ＥＣＵ(19)から得られる油温と電動ポンプユニット(1)内部で得られる電源電流（またはモータ電流）、モータ回転速度および電源電圧とを用いて、油圧推定部(34)において、吐出油圧が推定されている。油圧推定部(34)は、予め測定した油温ごとのモータ回転速度と電流のデータテーブル（油圧推定マップ(36)）を持ち、推定油圧は、そのデータテーブルに当てはめた値にデータテーブルの基準電圧と電源電圧との比をかけた値として求められている。
【００４４】
油圧推定マップ(36)は、ＣＰＵ(21)に記憶され、上位ＥＣＵ(19)から電動ポンプユニット(1)へ作動指示が出た場合には、この油圧推定マップ(36)から求めた推定油圧が目標油圧になるようにモータ(4)が制御される。そして、この目標油圧が図４に示す実線Ｃ、実線Ｅおよび実線Ｆからなる油圧−流量曲線を満たすように決められることで、省エネで、かつ、発熱や騒音発生も抑えた過出力抑制制御が実行される。
【００４５】
図４に示す油圧−流量曲線において、ポンプ(3)は、作動開始後できるだけ速く要求出力点Ｐを満たす出力に到達することが必要であり、また、要求出力点Ｐの近辺では安定した出力を保つ必要がある。電動ポンプユニット(1)に使用されるモータ制御装置(5)では、通常、電流制御のゲインは１種類しかないため、電流制御のゲインを高くすると、高応答性だが不安定になり、逆に、電流制御のゲインを低くすると、安定だが低応答性になる。過出力制御では、上述のように、推定油圧を使用した制御となっており、油圧センサによる得られる実測油圧を使用する場合に比べて、安定性の点で不利となっている。
【００４６】
そこで、この発明のモータ制御装置では、図５に示すように、ポンプ(3)の油圧−流量曲線において、変曲点Ｑの前後で応答性に関して２つに分けることとし、変曲点Ｑに到達するまでの過出力抑制制御前における区間を高速応答区間とするとともに、変曲点Ｑに到達した後の過出力抑制制御後の区間を低速応答区間とし、これに対応させて、制御信号出力手段(31)における電流制御の実行に際しては、高速応答区間用（すなわち、過出力抑制中でない場合）には、ゲイン１（第１の電流制御ゲイン）を使用し、これを設定しうる最速の応答性となるゲインとし、低速応答区間用（すなわち、過出力抑制中である場合）には、ゲイン１よりも小さいゲインのゲイン２（第２の電流制御ゲイン）に切り換えるものとされる。これにより、作動開始後素早く要求出力点Ｐに到達する応答性が確保されるとともに、要求出力点Ｐの近辺では安定した出力を保つことができ、安定性と応答性との両立が図られる。
【００４７】
なお、高速応答区間および低速応答区間の少なくとも一方をさらに複数の区間に分けて、各区間に異なる電流制御ゲインを対応させるようにしてもよい。
【００４８】
油圧推定マップ(36)としては、１条件（標準温度）に対する標準マップだけを使用してもよく、標準マップと低温用調整係数、高温用調整係数などとを組み合わせることで、複数の温度ゾーンに対応できるようにしてもよく、複数の温度ゾーンに対応して、複数の油圧推定マップを設定するようにしてもよい。
【００４９】
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、自動車のトランスミッション用の油圧供給装置以外にも適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
(1)：電動ポンプユニット、(3)：ポンプ、(4)：電動モータ、(19)：上位ＥＣＵ（上位制御装置）、(21)：ＣＰＵ（制御回路）、(31)：制御信号出力手段、(32)：過出力抑制制御手段、(34)：油圧推定部、(35)：電流指令値補正量演算部、(36)：油圧推定マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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