(57)【要約】【課題】フリクション異常が発生した場合であっても、吐出圧を精度よく推定でき、吐出圧の低下を抑制可能な電動ポンプシステムを提供する。【解決手段】モータ部３と、モータ部３のトルクにより駆動され流体に圧力を発生させるポンプ部２と、ポンプ部２から吐出される流体の吐出圧を推定する推定部１５と、推定部１５が推定した吐出圧が目標吐出圧となるようにモータ電流を制御する駆動制御部１３と、ポンプ部２のフリクション異常を検出する異常検出部１４と、を備え、推定部１５は、フリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定し、フリクション異常を検出したときは、モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電流に応じたトルクを発生するモータ部と、
前記モータ部のトルクにより駆動され、流体に圧力を発生させるポンプ部と、
前記モータ部に供給される電流であるモータ電流を検出する電流検出手段と、
前記モータ部の回転数であるモータ回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ポンプ部から吐出される流体の吐出圧を推定する推定手段と、
前記推定手段が推定した吐出圧が目標吐出圧となるようにモータ電流を制御する駆動制御手段と、
前記ポンプ部のフリクション異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記推定手段は、フリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定し、フリクション異常を検出したときは、モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定する、
電動ポンプシステム。
【請求項２】
前記推定手段は、フリクション異常を検出したときは、モータ回転数を電源電圧により補正した補正モータ回転数を算出し、当該補正モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及び補正前のモータ回転数に基づいて吐出圧を推定する、
請求項１に記載の電動ポンプシステム。
【請求項３】
前記推定手段は、フリクション異常が発生していない正常時に、前記回転数検出手段で検出したモータ回転数で前記モータ部を回転させた際にとり得るモータ電流の下限値を、前記吐出圧推定用電流として求める、
請求項１または２に記載の電動ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動オイルポンプシステム等の電動ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通電により作動してオイルの吸入及び吐出を行う電動オイルポンプシステムが、例えば自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして、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ている。また、電動オイルポンプは、自動車のトランスファーやリヤディファレンシャルに設置され、四輪駆動車の前後輪駆動力配分を行うクラッチを操作するために用いられたりもする。
【０００３】
特許文献１には、モータの駆動電流とモータの回転数（回転速度）とから油圧を推定し、推定した油圧が目標油圧となるようにモータを制御する電動オイルポンプの制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動オイルポンプシステムのポンプ部に入り込んだ異物等に起因して、ポンプ部の回転抵抗が摩擦によって大きくなるフリクション異常（回転数異常）が発生する場合がある。フリクション異常の発生時には、モータの負荷が大きくなってモータの駆動電流が大きくなるため、フリクション異常が発生していない場合と同様に油圧を推定すると、実際の油圧よりも大きい推定値となってしまい、ポンプ部の吐出圧が要求される目標油圧を大きく下回ってしまうおそれが生じる。そして、電動オイルポンプシステムが例えばトランスミッションに用いられた場合には、油圧の低下がアイドルストップ後の再始動におけるクラッチ接続時のショックの原因ともなり、好ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、フリクション異常が発生した場合であっても、吐出圧を精度よく推定でき、吐出圧の低下を抑制可能な電動ポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、供給される電流に応じたトルクを発生するモータ部と、前記モータ部のトルクにより駆動され、流体に圧力を発生させるポンプ部と、前記モータ部に供給される電流であるモータ電流を検出する電流検出手段と、前記モータ部の回転数であるモータ回転数を検出する回転数検出手段と、前記ポンプ部から吐出される流体の吐出圧を推定する推定手段と、前記推定手段が推定した吐出圧が目標吐出圧となるようにモータ電流を制御する駆動制御手段と、前記ポンプ部のフリクション異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記推定手段は、フリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定し、フリクション異常を検出したときは、モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定する、電動ポンプシステムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フリクション異常が発生した場合であっても、吐出圧を精度よく推定でき、吐出圧の低下を抑制可能な電動ポンプシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動オイルポンプシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面における電動オイルポンプシステムの断面図である。
【図３】電動オイルポンプシステムのポンプ部を示す構成図である。
【図４】電動オイルポンプシステムの機能構成を示す概略構成図である。
【図５】（ａ）は、正常時におけるモータ部の出力トルクに対するモータ回転数及びモータ電流の関係を示すグラフ図、（ｂ）は（ａ）にフリクション異常時のモータ電流を併記したグラフ図、（ｃ）は（ｂ）に補正モータ回転数を併記したグラフ図である。
【図６】吐出圧を推定する際の制御フローを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る電動ポンプシステムとしての電動オイルポンプシステムを示す斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線断面における電動オイルポンプシステムの断面図である。図３は、電動オイルポンプシステムのポンプ部を示す構成図である。
【００１２】
この電動オイルポンプシステム１は、自動車のトランスミッションに用いられ、トランスミッションケース１００（図２参照）の上部に取付部材を介して取り付けられる。
【００１３】
電動オイルポンプシステム１は、流体に圧力を発生させるポンプとしてのポンプ部２と、ポンプ部２を駆動する電動機としてのモータ部３と、モータ部３を制御する制御装置７と、を備えている。ポンプ部２は、回転部材の回転によってオイルの吸入及び吐出を行うものである。モータ部３は、供給される電流に応じたトルク（回転駆動力）を発生させる。ポンプ部２は、モータ部３のトルクにより駆動され流体に圧力を発生させる。
【００１４】
また、電動オイルポンプシステム１は、ポンプ部２を収容するポンプ室４０が下面４ａに凹陥形成されたポンプハウジング４と、ポンプハウジング４にボルト１０によって締結され、ポンプ室４０に連通する吸入油路６０１及び吐出油路６０２が形成されたポンププレート６と、モータハウジング８１及び蓋部材８２とを備えて構成されている。ポンプハウジング４及びポンププレート６は、例えばアルミニウム合金からなり、アルミダイキャストにより形成される。
【００１５】
図３に示すように、本実施の形態ではポンプ部２が内接ギヤポンプによって構成されている。図３では、ポンプ部２をポンプハウジング４の下面４ａと共に図示している。ポンプ部２は、複数の内歯２１０を有する環状のアウタロータ２１と、複数の外歯２２０を有する円板状のインナロータ２２とを備えている。インナロータ２２は、アウタロータ２１の内周側に配置されている。アウタロータ２１は、インナロータ２２の外歯２２０の数よりも１つ多い数の内歯２１０を有し、インナロータ２２の回転中心に対して偏心した位置を中心に、ポンプ室４０内で回転自在となるように配置されている。
【００１６】
インナロータ２２は、複数の外歯２２０のうち一部の外歯２２０がアウタロータ２１の内歯２１０に噛み合うとともに、それぞれの外歯２２０がアウタロータ２１の内面に内接しながら回転する。また、インナロータ２２は、後述するモータ部３のロータシャフト３２と連結され、ロータシャフト３２と共に回転する。ロータシャフト３２が回転駆動されると、ポンプ部２のアウタロータ２１とインナロータ２２との間隙の容積が、インナロータ２２の回転によって拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じる吸入油路６０１から吐出油路６０２に向けてオイルを送り出すポンプ動作が行われる。
【００１７】
モータ部３は、複数のティースを有する軟磁性金属からなるステータコア３０と、ステータコア３０の内側に配置されたロータコア３１及びロータシャフト３２と、ロータコア３１に固定された複数の永久磁石３３とを有している。ステータコア３０には、複数のティースに図略のコイル巻線が巻き回されている。コイル巻線には、制御装置７から励磁電流（モータ電流）が供給される。モータハウジング８１は、ステータコア３０をコイル巻線と共にモールドするモールド樹脂部材である。モータハウジング８１の下端開口部はポンプハウジング４によって閉塞され、モータハウジング８１の上端開口部は樹脂からなる蓋部材８２によって閉塞されている。モータハウジング８１及びポンプハウジング４は、複数のボルト１０によってポンププレート６に締結されている。
【００１８】
ロータシャフト３２の下端部は、インナロータ２２の中心部に形成された嵌合穴２２ａに圧入されることにより、インナロータ２２と一体に回転する。これにより、インナロータ２２は、ロータシャフト３２を介してロータコア３１に連結され、ロータコア３１と共に回転する。なお、ポンプ部２及びモータ部３は、図１乃至３に例示したものに限らず、必要なポンプ容量等に応じて適宜構成し得る。例えば、ポンプ部２として外接ギヤポンプやベーンポンプ等を用いてもよく、ポンプ部２及びモータ部３が一体化されていなくてもよい。
【００１９】
制御装置７は、基板７０と、基板７０に搭載された複数の電子部品７１とからなり、モータハウジング８１に設けられたコネクタ部８１３を介して車両の制御装置から動作指令（制御信号）を受信し、この動作指令に応じてコイル巻線に電流を供給する。制御装置７の基板７０は、モータハウジング８１と蓋部材８２との間に配置されている。なお、図２の図示例では制御装置７がモータ部３に取り付けられているが、制御装置７がモータ部３と分離されていてもよい。
【００２０】
図４は、電動オイルポンプシステムの機能構成を示す概略構成図である。図４に示すように、制御装置７には、エンジンやトランスミッションを制御する上位コントローラ（上位ＥＣＵ）１２が接続されている。制御装置７と上位コントローラ１２とは、電源供給用の電源ライン１２ａ及びグランドライン１２ｂと、上位コントローラ１２から制御装置７に動作指令（電流指令値等）を送るための第１制御ライン１２ｃと、制御装置７から上位コントローラ１２に電動オイルポンプシステム１の状態（正常、異常など）を示す状態信号を送るための第２制御ライン１２ｄにより接続されている。
【００２１】
本実施の形態では、動作指令としてパルス幅変調方式の信号を用いており、当該信号においてデューティー比を変化させることによりモータ電流の電流指令値等を伝送している。上位コントローラ１２は、トランスミッション１２０に設けた油圧センサ１２０ａの検出値が、目標油圧に近付くように制御を行う。
【００２２】
上述の動作指令と同様に、状態信号としてパルス幅変調方式の信号を用い、当該信号においてデューティー比を制御すること等により、電動オイルポンプシステム１の状態を上位コントローラ１２に伝送することができる。
【００２３】
また、図４に示すように、電動オイルポンプシステム１は、モータ部３の回転数を検出する回転数検出手段としての回転数検出部９１と、流体（ここではトランスミッションオイル）の温度を検出または推定する温度検出部９２と、モータ部３に供給される電流（モータ電流）の電流値を検出する電流検出手段としての電流検出部９３と、モータ部３への出力電圧（電源電圧）を検出する電圧検出手段としての電圧検出部９４と、を備えている。
【００２４】
本実施の形態では、回転数検出部９１は、モータ部３における永久磁石３３の磁極の切り替わり周期を逆起電力（誘起電圧）から推定することにより、モータ部３の回転数（以下、モータ回転数という）を検出するように構成されている。ただし、これに限らず、例えばホールＩＣ等の磁気センサを用いてモータ回転数を検出するようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施の形態では、温度検出部９２は、上位コントローラ１２からの動作指令にトランスミッションオイルの油温の信号を含ませることで、上位コントローラ１２からトランスミッションオイルの油温の信号を受信するように構成されている。ただし、温度認識手段はこれに限らず、例えば、専用の温度センサを有していてもよいし、コイル巻線の抵抗値等からトランスミッションオイルの油温を推定するものであってもよい。回転数検出部９１および温度検出部９２は、制御装置７に搭載されており、演算素子、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせることにより実現される。
【００２６】
電流検出部９３は、例えば、シャント抵抗器を用いた電流検出回路からなる。また、電圧検出部９４は、例えば、抵抗分圧を用いた電圧検出回路からなる。電流検出部９３や電圧検出部９４の具体的な回路構成等については、特に限定されるものではない。電流検出部９３および電圧検出部９４は、制御装置７の基板７０に搭載される。
【００２７】
制御装置７は、電源電圧をスイッチングしてモータ部３にモータ電流を出力するスイッチング回路部１１と、スイッチング回路部１１を制御してモータ部３に出力されるモータ電流を制御する駆動制御手段としての駆動制御部１３と、を有している。
【００２８】
制御装置７は、ポンプ部２のフリクション異常（回転数異常）を検出する異常検出手段としての異常検出部１４をさらに有している。異常検出部１４は、例えば、温度検出部９２で検出した流体の温度（ここではトランスミッションオイルの油温）に応じたモータ回転数の下限閾値及び上限閾値を予め設定されたマップ等により取得すると共に、回転数検出部９１で検出したモータ回転数が、取得した下限閾値より大きく上限閾値より小さい回転数範囲（正常回転数範囲）内であるかを判定し、当該回転数範囲外であるときに回転数異常（フリクション異常）と判定する。なお、フリクション異常を検出する具体的な方法については、これに限定されない。
【００２９】
本実施の形態では、制御装置７が、ポンプ部２から吐出される流体の吐出圧（ここではトランスミッションオイルの油圧）を推定する推定手段としての推定部１５をさらに有している。駆動制御部１３、異常検出部１４、及び推定部１５は、演算素子、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせることにより実現される。
【００３０】
推定部１５は、異常検出部１４がフリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧（トランスミッションオイルの油圧）を推定し、異常検出部１４がフリクション異常を検出したとき（フリクション異常を検出しているとき）には、モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧（トランスミッションオイルの油圧）を推定する。
【００３１】
図５（ａ）は、正常時におけるモータ部３の出力トルクに対するモータ回転数及びモータ電流の関係を示すグラフ図、（ｂ）は（ａ）にフリクション異常時のモータ電流を併記したグラフ図、（ｃ）は（ｂ）に補正モータ回転数を併記したグラフ図である。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、フリクション異常が発生していない正常時においては、モータ部３が発生するトルクが大きくなるほどモータ回転数が低下し、モータ電流が上昇する。図５（ａ）では、モータ電流のノミナル値（実測値の平均値）を実線にて示し、個体差等によるばらつきを考慮したモータ電流のとり得る範囲をハッチングにて示している。フリクション異常が発生すると、図５（ｂ）に太線実線で示すように、トルクやモータ回転数に対するモータ電流の電流値が上昇することになる。
【００３３】
本実施の形態では、推定部１５は、ハッチングにて示した範囲の下限値（図示破線）、すなわち、フリクション異常が発生していない正常時に、回転数検出部９１で検出したモータ回転数でモータ部３を回転させた際にとり得るモータ電流の下限値を、吐出圧推定用電流として求める。これは、求めた吐出圧推定用電流が実際のモータ電流よりも大きい場合、推定した油圧が実際の油圧よりも大きくなり、実際の油圧が要求値（目標油圧）を下回ってしまうおそれが生じるためである。つまり、本実施の形態のように、正常時に回転数検出部９１で検出したモータ回転数でモータ部３を回転させた際にとり得るモータ電流の下限値を吐出圧推定用電流とすることによって、実際の油圧が要求値（目標油圧）を下回ってしまうことを抑止可能になる。
【００３４】
さらに、電源電圧の大小によっても、モータ電流の大小が変化する。そのため、本実施の形態では、モータ回転数を電源電圧により補正した補正モータ回転数を用いて、油圧を推定するようにした。すなわち、推定部１５は、異常検出部１４がフリクション異常を検出したときは、モータ回転数を電源電圧により補正した補正モータ回転数を算出し、当該補正モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及び補正前のモータ回転数に基づいて吐出圧を推定する。より具体的には、推定部１５は、下式（１）
Ｎｃ＝Ｎ×（Ｖ／Ｖｓ）  ・・・（１）
但し、Ｎｃ：補正モータ回転数
Ｎ  ：モータ回転数（検出値）
Ｖ  ：電源電圧（検出値）
Ｖｓ：基準電圧
により、補正モータ回転数を算出する。基準電圧Ｖｓは、予め設定された固定値であり、電源電圧Ｖは電圧検出部９４の検出値、モータ回転数Ｎは回転数検出部９１の検出値である。Ｖ＞Ｖｓの場合における補正モータ回転数を図５（ｂ）に併記したグラフ図を図５（ｃ）に示す。
【００３５】
本実施の形態では、予め補正モータ回転数と吐出圧推定用電流との関係を電流下限値マップ１５ａとして記憶しておくようにした。推定部１５は、上述の式（１）で算出した補正モータ回転数で電流下限値マップ１５ａを参照し、線形補間等の適宜な方法を用いて吐出圧推定用電流を求める。電流下限値マップ１５ａの一例を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示すように、電流下限値マップ１５ａは、補正モータ回転数が大きいほど吐出圧推定用電流の電流値が小さくなるように設定されている。
【００３８】
また、推定部１５は、モータ電流及びモータ回転数と、吐出圧（油圧）との関係を予め設定した吐出圧推定マップ１５ｂを有している。推定部１５は、フリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧推定マップ１５ｂを参照し、吐出圧を推定する。推定部１５は、フリクション異常を検出したときは、モータ電流として吐出圧推定用電流を用い、吐出圧推定用電流及びモータ回転数で吐出圧推定マップ１５ｂを参照して吐出圧（油圧）を推定する。
【００３９】
さらに、推定部１５は、電源電圧と流体の温度（トランスミッションオイルの油温）により、吐出圧（油圧）の推定値を補正し、さらに補正後の吐出圧の推定値の移動平均処理を行うことにより、吐出圧の推定値を求める。より具体的には、推定部１５は、複数回（例えば４回）のサンプルの補正後の吐出圧の推定値の平均値を求めることにより、吐出圧の推定値を求める。
【００４０】
駆動制御部１３は、推定部１５が推定した吐出圧（油圧）が目標吐出圧（目標油圧）となるようにモータ部３に供給するモータ電流を制御する電流フィードバック制御を行う。目標吐出圧は予め設定され記憶された固定値であってもよいし、例えば上位コントローラ１２から受信した指令値を用いてもよい。駆動制御部１３は、例えば、推定部１５が推定した吐出圧（油圧）が予め設定された正常吐出圧範囲内に含まれるときには、上位コントローラ１２からの電流指令値でモータ部３を駆動し、推定部１５が推定した吐出圧（油圧）が正常吐出圧範囲内に含まれないときには、上位コントローラ１２からの電流指令値にかかわらず、駆動制御部１３が別途演算した電流指令値にてモータ部３を駆動するように構成されていてもよい。また、駆動制御部１３は、推定部１５が推定した吐出圧（油圧）が予め設定された正常吐出圧範囲内に含まれない場合であっても、駆動制御部１３が別途演算した電流指令値が上位コントローラ１２からの電流指令値を超えないように制御を行ってもよい。
【００４１】
（吐出圧を推定する際の制御フローの説明）
吐出圧を推定する際の制御フローを図６に示す。制御装置７は、例えば、アイドルストップ時に図６の制御フローを繰り返し実行する。図６に示すように、まず、ステップＳ１にて、異常検出部１４が、フリクション異常が発生しているかを判定する。ステップＳ１にてＮＯと判定された場合、ステップＳ２にてモータ電流として電流検出部９３の検出値を代入して、ステップＳ６に進む。
【００４２】
ステップＳ１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ３にて、推定部１５が、上述の式（１）により補正モータ回転数を算出する。その後、ステップＳ４にて、推定部１５が、補正モータ回転数で電流下限値マップ１５ａを参照して吐出圧推定用電流を求め、ステップＳ５にて吐出圧推定用電流をモータ電流に代入し、ステップＳ６に進む。
【００４３】
ステップＳ６では、推定部１５が、モータ回転数とモータ電流（ステップＳ２で代入された電流検出部９３の検出値、または、ステップＳ５で代入された吐出圧推定用電流）で、吐出圧推定マップ１５ｂを参照し、吐出圧の推定値を求める。その後、推定部１５が、ステップＳ７にて電源電圧により吐出圧の推定値を補正すると共に、ステップＳ８にて液体の温度（トランスミッションオイルの油温）により吐出圧の推定値を補正した後、ステップＳ９にて移動平均処理を行う。移動平均処理を行った吐出圧の推定値は、駆動制御部１３に出力され、駆動制御部１３にて、吐出圧の推定値に基づくモータ電流の制御が行われることになる。
【００４４】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態では、フリクション異常を検出しないときには、モータ電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定し、フリクション異常を検出したときは、モータ回転数に対応する吐出圧推定用電流を求め、当該吐出圧推定用電流及びモータ回転数に基づいて吐出圧を推定している。
【００４５】
これにより、フリクション異常が発生した場合であっても、吐出圧を精度よく推定することが可能になり、フリクション異常の発生による吐出圧の低下を抑制することが可能になる。
【００４６】
（変形例）
上記実施の形態では、電流下限値マップ１５ａを用いて吐出圧推定用電流を求める場合について説明したが、これに限らず、予め補正モータ回転数と吐出圧推定用電流との関係を表す計算式（関数）を求めて制御装置７内に記憶しておき、この計算式を用いて、補正モータ回転数から吐出圧推定用電流を算出するようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、モータ回転数を電源電圧により補正した補正モータ回転数を用いて吐出圧推定用電流を求める場合について説明したが、システム構成上電源電圧の変動が小さい場合（例えば、モータ部３に電源供給する電源回路に電圧レギュレータが備えられているような場合や、電源電圧が正常範囲内にない場合にはそもそもアイドルストップが実行されないシステムが適用されている場合等）には、電源電圧による補正を省略し、回転数検出部９１で検出したモータ回転数をそのまま用いて、吐出圧推定用電流を求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…電動オイルポンプシステム（電動ポンプシステム）
２…ポンプ部
３…モータ部
１３…駆動制御部（駆動制御手段）
１４…異常検出部（異常検出手段）
１５…推定部（推定手段）
９１…回転数検出部（回転数検出手段）
９３…電流検出部（電流検出手段）
【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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【図６】
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