(57)【要約】【課題】液体温度が変化しても電動液体ポンプから必要液圧の液体を供給するように電動モータを回転制御する。【解決手段】モータ電流を所定値に電流制御して電動モータを駆動し、その間のモータ回転数を検出して液体ポンプの吐出流量を求める。各モータ電流、各液体温度における液体ポンプの吐出流量Ｑと吐出油圧Ｐとの関係から液体温度を推定する。この推定した液体温度において必要液圧を確保するためのモータ電流の目標値を演算し、電動モータをモータ電流が目標値になるように電流制御して駆動する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動される液体ポンプから必要液圧の液体を液圧回路に供給する電動液体ポンプの制御方法において、モータ電流が所定値になるように制御して電動モータを駆動し、モータ電流が所定値のときのモータ回転数を検出し、前記モータ電流の所定値と前記検出されたモータ回転数とに基づいて前記液体温度を推定することを特徴とする電動液体ポンプの制御方法。
【請求項２】
電動モータによって駆動される液体ポンプから必要液圧の液体を液圧回路に供給する電動液体ポンプの制御装置において、モータ電流を検出する電流検出手段と、モータ回転数を検出する回転数検出手段と、前記電流検出手段によって検出されたモータ電流が所定値になるように前記電動モータを電流制御して駆動する手段と、前記モータ電流の所定値と前記回転検出手段によって検出されたモータ回転数とに基づいて液体温度を推定する手段を備えたことを特徴とする電動液体ポンプの制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記推定された液体温度において前記必要液圧の液体を前記液圧回路に供給するためのモータ電流の目標値を演算する手段と、前記電流検出手段によって検出されたモータ電流が目標値になるように前記電動モータを電流制御して駆動する手段とを備えたことを特徴とする電動液体ポンプの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３において、前記電動モータをセンサレスブラシレスＤＣモータとし、前記電流検出手段はモータ駆動回路に接続されたシャント抵抗の両端子間の電圧とデューティからの演算に基づいてモータ電流を検出し、前記回転数検出手段は前記センサレスブラシレスＤＣモータに３相電圧を印加する３線の電圧変化に基づいて検出することを特徴とする電動液体ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータによって駆動される液体ポンプから必要液圧の液体を液圧回路に供給する電動液体ポンプの制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ポンプを電動モータによって駆動するようにした小形でコンパクトな電動油圧ポンプは、例えば自動車の停車中にエンジンをアイドリングストップする場合に、自動変速機のクラッチに必要油圧の作動油を供給し、或いはハイブリッド車の電気モータの冷却ジャケットに必要油圧の冷却油を供給するために使用されている。
【０００３】
所定流路抵抗を有する油圧回路に必要油圧Ｐｒの油を供給するために、油圧回路に接続された電動油圧ポンプの吐出油圧Ｐが、電動モータのモータ電流と比例する出力トルクに比例すること（特許文献１参照）を利用し、電動モータを印加電圧Ｖｃで駆動したときのモータ電流Ｉｃを検出し、印加電圧Ｖｃにおける油圧ポンプの吐出油圧Ｐとモータ電流Ｉとの関係（図４）から吐出油圧Ｐｃを求め、各油温、各印加電圧における吐出流量Ｑとポンプ吐出圧Ｐとの関係（図５）から印加電圧Ｖｃで吐出油圧Ｐｃが発生する油温Ｔｒを求めて油温を推定し、油温Ｔｒで必要油圧Ｐｒを発生する印加電圧Ｖｒを求めることが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１９８８３７号公報（段落〔００１２〕、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油温が上昇すると油圧回路の流路抵抗が温度膨張によって減少し、必要油圧Ｐｒを得るために電圧を高くしてモータ回転数を上昇し流量を増大するので、負荷が増大しモータ電流と油圧との関係は一定でなくなり、図６に示すように、モータ電流Ｉを一定値Ｉｃに制御すると油温の上昇につれて油圧は低下する。図７のようにポンプ吐出油圧Ｐとモータ電流Ｉとの関係が油温すなわち負荷曲線によって変わり、ポンプ吐出油圧Ｐに対するモータ電流Ｉは油温が高くなるにつれて高くなり、油温が低い場合の高ポンプ吐出油圧ＰＬに対するモータ電流ＩＬと、油温が高い場合の低ポンプ吐出圧ＰＨに対するモータ電流ＩＨとの差が少なくなり、或いは逆転する。このため、モータ電流値Ｉのみからポンプ吐出油圧、油温を導き出すことは困難であり、ポンプ吐出油圧Ｐが必要油圧Ｐｒになるように電動モータを油温に応じて回転制御することができない。
【０００６】
本発明は係る従来の問題を解決するためのもので、液体温度が変化しても電動液体ポンプから必要液圧の液体を供給するように電動モータを回転制御することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、その作用および効果】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、電動モータによって駆動される液体ポンプから必要液圧の液体を液圧回路に供給する電動液体ポンプの制御方法において、モータ電流が所定値になるように制御して電動モータを駆動し、モータ電流が所定値のときのモータ回転数を検出し、前記モータ電流の所定値と前記検出されたモータ回転数とに基づいて前記液体温度を推定することである。
【０００８】
本発明によれば、電動モータがモータ電流を所定値に維持して駆動されているときの液体ポンプの吐出流量を示すモータ回転数を検出し、図１に示す各モータ電流、各液体温度における液体ポンプの吐出流量Ｑと吐出圧Ｐとの関係から液体温度を推定するので、液体温度による液体回路の流路抵抗変化を加味した上で、液体温度を正確に推定することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、電動モータによって駆動される液体ポンプから必要液圧の液体を液圧回路に供給する電動液体ポンプの制御装置において、モータ電流を検出する電流検出手段と、モータ回転数を検出する回転数検出手段と、前記電流検出手段によって検出されたモータ電流が所定値になるように前記電動モータを電流制御して駆動する手段と、前記モータ電流の所定値と前記回転検出手段によって検出されたモータ回転数とに基づいて液体温度を推定する手段を備えたことである。
【００１０】
本発明によれば、モータ電流を所定値に電流制御して電動モータを駆動し、その間のモータ回転数を検出して液体ポンプの吐出流量を求める。各モータ電流、各液体温度における液体ポンプの吐出流量Ｑと吐出圧Ｐとの関係から液体温度を推定する。これにより、液体温度による液体回路の流路抵抗変化を加味した液体温度の推定が可能な電動液体ポンプの制御装置を提供することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記推定された液体温度において前記必要液圧の液体を前記液圧回路に供給するためのモータ電流の目標値を演算する手段と、前記電流検出手段によって検出されたモータ電流が目標値になるように前記電動モータを電流制御して駆動する手段とを備えたことである。
【００１２】
本発明によれば、正確に推定した液体温度において必要液圧を確保するためのモータ電流の目標値を演算し、電動モータをモータ電流が目標値になるように電流制御して駆動するので、幅広い液体温度に対して、液体ポンプから必要液圧の液体を液体回路に最小レベルの消費電力で供給することができる。また、液体温度を測定する温度測定装置を備える必要がないので、装置が簡素化されコスト低減することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項２または３において、前記電動モータをセンサレスブラシレスＤＣモータとし、前記電流検出手段はモータ駆動回路に接続されたシャント抵抗の両端子間の電圧とデューティからの演算に基づいてモータ電流を検出し、前記回転数検出手段は前記センサレスブラシレスＤＣモータに３相電圧を印加する３線の電圧変化に基づいて検出すること請求項２において、前記推定された液体温度において前記必要液圧を前記液圧回路に供給するために必要なモータ電流を演算する手段と、該演算されたモータ電流を目標電流として前記電動モータを電流制御して駆動する駆動手段とを備えたことである。
【００１４】
本発明によれば、モータ電流検出手段およびモータの回転数検出手段は、センサレスブラシレスＤＣモータの制御回路に備えられているものを使用し別途設ける必要がないので、構成が簡単で低コストの電動液体ポンプの制御装置を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明に係る電動液体ポンプの制御方法および装置の実施の形態について説明する。図２において、１は例えばトロコイドポンプ等の定吐出油圧ポンプ（液圧ポンプ）で、所定の流路抵抗Ｒを有する油圧回路２（液圧回路）に必要油圧（必要液圧）を供給する。油圧回路２は、例えば自動車の停車中にエンジンをアイドリングストップする場合に、自動変速機のクラッチに必要油圧の作動油を供給する回路、或いはハイブリッド車の電気モータの冷却ジャケットに必要油圧の冷却油を供給する回路である。油圧ポンプ１は電動モータ、好ましくはセンサレス三相ブラシレスＤＣモータ３（以下、電動モータ３という。）によって回転駆動される。電動モータ３の３線にはバッテリ４の電圧がＦＥＴ回路５を介して印加され、ＦＥＴ回路５はモータ駆動ＩＣ６からの信号に基づいて電動モータ３の３線の中の２線間に順次電圧を印加して電動モータ３を単位回転角度ずつ回転駆動する。このとき、ＦＥＴ回路５はモータ駆動ＩＣ６からの信号に応じて各２線間に印加する電圧をオン、オフしてデューティ制御し、電動モータ３に印加される平均電圧を指令電圧に制御している。ＦＥＴ回路５およびモータ駆動ＩＣ６によってモータ駆動回路７が構成されている。電動モータ３の３線には単位角度回転検出回路８が接続され、単位角度回転検出回路８は、電動モータ３の回転につれて循環する３線の中の低電圧線を順次検出して電動モータ３の単位角度回転を検出し、単位角度回転信号をモータ駆動ＩＣ６に送出する。この単位角度回転信号はモータ駆動ＩＣ６でモータの駆動制御に使用されるとともに、モータ駆動ＩＣ６を経由してマイコン１２に送出される。マイコン１２はモータ回転数演算プログラム１７を実行して一定時間内に送出された単位角度回転検出信号を計数して電動モータ３の回転数を演算する。単位角度回転検出回路８およびモータ回転数演算プログラム１７等によって回転検出手段９が構成されている。ＦＥＴ回路５に接続されたシャント抵抗１０には、シャント抵抗１０の両端子間の電圧を測定して電動モータ３に供給される電流を検出してモータ電流信号をマイコン１２に送出する電流検出手段１１が接続されている。
【００１６】
マイコン１２は、各種演算処理を行うＣＰＵ１３と、ＣＰＵ１３が実行する各種プログラムを予め格納したＲＯＭ１４と、ＣＰＵ１３が演算処理中に必要なデータを読み書きするＲＡＭ１５と、単位角度回転信号およびモータ電流信号を入力し、電動モータ３を駆動する指令電圧をモータ駆動ＩＣ６に出力する入出力回路１６などから構成されている。ＲＯＭ１４には、モータ回転数演算プログラム１７、モータ電流値とモータ回転数とに基づいて油温を正確に推定し、油圧ポンプ１から必要油圧の油を油圧回路２に供給するモータ制御プログラム１８、および電流検出手段１１によって検出されたモータ電流と目標値との差を演算し、比例制御および積分制御を用いて電動モータ３に印加する指令電圧を演算しモータ駆動ＩＣ６に出力する電流制御プログラム１９等が登録されている。
【００１７】
次に、上記実施の形態の作動について説明する。まず、低温の所定温度Ｔ０、例えば２０℃において油圧ポンプ１から必要油圧を吐出して油圧回路に供給するためにモータ電流を所定値Ｉ０、例えば２．０Ａで電動モータ３を電流制御プログラム１９により電流制御して駆動する（ステップＳ１、以下、プログラムのステップはＳの次にステップ番号を付して表す。）。回転検出手段９によって検出された電動モータ３の回転数Ｎ０を検出して回転数Ｎ０における油圧ポンプ３の吐出流量Ｑ０を油圧ポンプ１回転当たりの吐出量に回転数Ｎ０を乗算して求め（Ｓ２）、各モータ電流、各油温別の負荷曲線における油圧ポンプ３の吐出流量Ｑと吐出油圧Ｐとの関係を示す図１のマップ２１から、モータ電流Ｉ０を２．０Ａに電流制御した場合の吐出流量Ｑ０における吐出油圧Ｐ０を、吐出流量Ｑ０および吐出油圧Ｐ０を通る負荷曲線から油温Ｔｒ、例えば８０℃を推定する（Ｓ３）。ステップ１乃至３によって、モータ電流値Ｉとモータ回転数Ｎとに基づいて油温Ｔを推定する手段１９が構成されている。マップ２１において油温Ｔｒの負荷曲線から必要油圧Ｐｒを吐出するモータ電流Ｉｒを求めることにより、推定された油温Ｔｒにおいて必要油圧Ｐｒの圧油を油圧ポンプ３から吐出して油圧回路２に供給するために必要な目標モータ電流Ｉｒを算出する（Ｓ４）。モータ電流Ｉが目標値Ｉｒになるように電動モータ３を電流制御プログラム１９により電流制御して駆動し（Ｓ５）、油温Ｔｒにおいて油圧ポンプ１から必要油圧Ｐｒを油圧回路２に供給する。
【００１８】
上記実施の形態においては、各温度における油圧ポンプ３の吐出流量Ｑと吐出油圧Ｐとの関係を示す負荷曲線をマップ２１にして記憶しているが、計算式で表現して記憶しておいてもよい。また、電流を一定にして油温を変化した場合の吐出流量Ｑと吐出油圧Ｐとの関係をマップ２１で記憶しているが、計算式で表現して記憶しておいてもよい。
【００１９】
また、上記実施形態においては、電動モータとしてセンサレス三相ブラシレスＤＣモータを使用しているが、これに限られるものではなく、二相ブラシレスＤＣモータ、直流モータ等でもよく、必要に応じて回転数を検出する回転数検出装置およびモータ電流を検出する電流検出装置を付加するとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】各モータ電流、各油温における油圧ポンプの吐出流量と吐出油圧との関係を示す図。
【図２】本実施の形態に係る電動油圧ポンプの制御装置を示すブロック図。
【図３】電動モータの制御に係るプログラムを示すフロー図。
【図４】所定電圧における油圧ポンプの吐出流量と吐出油圧との関係を示す図。
【図５】各モータ印加電圧、各油温における油圧ポンプの吐出流量と吐出油圧との関係を示す図。
【図６】モータ電流を一定に変化した場合、油温の上昇につれて油圧が低下することを示す図。
【図７】各油温における油圧ポンプの吐出流量とモータ電流との関係を示す図。
【符号の説明】
１１…油圧ポンプ、２…油圧回路、３…電動モータ、４…バッテリ、５…ＦＥＴ回路、６…モータ駆動ＩＣ、７…モータ駆動回路、８…単位回転角度検出回路、９…回転数検出手段、１０…シャント抵抗、１１…電流検出手段、１２…マイコン、１３…ＣＰＵ、１４…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１６…入出力回路、１７…モータ回転数演算プログラム、１８…モータ制御プログラム、１９…電流制御プログラム。
【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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【図７】
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