(57)【要約】【課題】粘性流体の吐出量制御を行なう電動モータの駆動制御において、簡便に粘性流体の吐出量の制御を可能とするモータ制御装置およびモータ制御方法を提供すること。【解決手段】粘性流体を流動するポンプを駆動する電動モータと、電動モータの駆動回転数を検出するモータ回転数検出手段と、電動モータの駆動電流を検出するモータ駆動電流検出手段と、電動モータの駆動を制御する制御手段とを有するモータ制御装置において、電動モータ駆動電流に基づいて算出される第１算出値と、第１算出値および電動モータの駆動回転数に基づいて算出される第２算出値を用いて演算する演算手段を有するとともに、演算手段で算出された第３算出値に基いて電動モータの駆動制御が行なわれるように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性流体を流動するポンプを駆動する電動モータと、該電動モータの駆動回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記電動モータの駆動電流を検出するモータ駆動電流検出手段と、前記電動モータの駆動を制御する制御手段とを有するモータ制御装置において、前記電動モータ駆動電流に基づいて算出される第１算出値と、該第１算出値および前記電動モータの駆動回転数に基づいて算出される第２算出値を用いて演算する演算手段を有するとともに、該演算手段で算出された第３算出値に基いて前記電動モータの駆動制御が行なわれることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１算出値は前記ポンプの単位回転あたりの吐出量の関数で現わされる第１トルク値であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第２算出値は前記粘性流体の粘性係数の関数で現わされることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第３算出値は前記電動モータを駆動する電流値であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
電動モータの駆動電流に基づいて第１トルク値を算出するステップと、前記電動モータの駆動回転数に基づいて粘性流体の粘性係数を算出するステップと、前記電動モータの駆動電流の目標値を算出するステップとを有することを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に係わり、特に電動モータに係わるモータ制御装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、車両用の流体ポンプとしてハンドルの操作力を低減する目的でその油圧系に採用されたパワーステアリング装置に使用されたものがある。このパワーステアリング装置の流体ポンプの駆動源として電動モータが使用されていた。パワーステアリング装置を駆動する電動モータとして、低回転速度と高回転速度の切り替えが作動油の粘性に影響されなく行なえ、また、流体ポンプの始動直後で作動油が低温のときでも確実に低回転速度への切り替えが可能となる構成が以下に引用した特許文献１に示されている。（特許文献１の図１参照）
特許文献１の従来技術では、油圧ポンプの駆動源である電動モータの低回転速度と高回転速度の切り替えは、電動モータの電流を検出して所定のしきい値に基づいて電動モータの回転数を切り替えるよう制御している。
【０００３】
前記特許文献１に示された技術の他に、ポンプ駆動モータの電流から演算されたパワーステアリング流体圧力の切り替え領域の正確性を提供するため、モータ速度の切り替えおよび切り替え点の流体温度補償を行なう電動油圧式パワーステアリング制御装置の構成が特許文献２に示されている。
【０００４】
特許文献２においては、パワーステアリング流体をパワーステアリングの作動上の要求に合致する可変の流量でパワーステアリングシステムに提供するため、ポンプを可変の速度で駆動する電動モータを使用する。このパワーステアリングシステムは、パワーステアリング負荷信号を提供するためのセンサ装置、及び待機作動用の低い速度とパワーステアリング作動要求を供給する高い速度との間の、パワーステアリング負荷信号の切り替え領域の切り替え点負荷値で切り替えを行う指令速度信号を、パワーステアリング負荷信号に応じて提供する電動モータ用速度制御装置を備えている。更に、パワーステアリング流体温度センサの信号に応じて（ポンプの）速度制御を行ない、切り替え点負荷値を修正し、温度に応じて決まる損失を補償している。さらに、モータ速度を検出し、検出されたモータ速度に応じてモータへの電力を制御し、指令速度信号の指令で電動モータの速度を変化させるための装置を有している。
【特許文献１】特開平９−５８４９５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来技術では、以下に述べる課題を生じる。即ち、特許文献１では、電動モータの電流を検出し、この検出されたモータ駆動電流に基づいて、電動モータの回転速度を高、低に切り替えるしきい値を設定することで、電動モータの制御を行っている。以上のように電動モータの制御を行なうことで、温度によって変化する作動油の粘性率の影響を小さくできる。しかし、この特許文献１の場合、電動モータが駆動する油圧ポンプの負荷と、作動油温による粘性の変化とに分離して制御できないので、例えば、時間的に粘性流体の圧力が変化する場合と、温度の影響によって流体の粘性が変化する場合とを識別することは困難であるという課題を抱えていた。
【０００６】
そのため、例えば、流路内の異物などによって流体の流れが阻害される場合や、電動モータの能力が不足して、粘性流体を流動できない制御不能の場合など、要因によって正常時とは異なる制御を行なうようなきめ細かな制御を行なうことはできない。
【０００７】
一方、特許文献２では、例えばパワーステアリング用の流体の油温情報が入手できないシステムに採用したとしても、パワーステアリングシステムの構成を簡便に変更することは困難となる。そのため、流体の油温を検出するため、新規に温度センサを配置する必要があり構成が複雑化する課題を抱えていた。また、搭載面においても、温度センサの信号を出力する配線の取りまわしを工夫するなどの製造工数の増加や、余分にセンサを組み込むためのコストアップなど新たな課題が発生するものであった。このため、温度センサを用いなくても同等の機能を有する構成を検討することが望まれている。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑み成されたものであり、粘性流体の吐出量制御を行なう電動モータの駆動制御において、簡便に粘性流体の吐出量の制御を可能とするモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、粘性流体を流動するポンプを駆動する電動モータと、電動モータの駆動回転数を検出するモータ回転数検出手段と、電動モータの駆動電流を検出するモータ駆動電流検出手段と電動モータの駆動を制御する制御手段とを有するモータ制御装置において、電動モータ駆動電流に基づいて算出される第１算出値と、第１算出値および電動モータの駆動回転数に基づいて算出される第２算出値を用いて演算する演算手段を有するとともに、演算手段で算出された第３算出値に基いて電動モータの駆動制御が行なわれるモータ制御装置としたことである。
【００１０】
第２の技術的手段は、第２算出値は粘性流体の粘性係数の関数で現わされるモータ制御装置としたことである。
【００１１】
第３の技術的手段は、第２算出値は粘性流体の粘性係数の関数で現わされるモータ制御装置としたことである。
【００１２】
第４の技術的手段は、第３算出値は電動モータを駆動する電流値であるモータ制御装置としたことである。
【００１３】
上記課題を解決するために講じた第５の技術的手段は、電動モータの駆動電流に基づいて第１トルク値を算出するステップと、前記電動モータの駆動回転数に基づいて粘性流体の粘性係数を算出するステップと、前記電動モータの駆動電流の目標値を算出するステップとを有するモータ制御方法としたことである。
【発明の効果】
【００１４】
第１の技術的手段によれば、モータの駆動電流から算出される第１算出値と、モータの駆動回転数から算出される第２算出値を用いて、モータ制御装置が制御しようとする目標圧力およびそのときの粘性流体の粘性係数を、２つの関数式の連立方程式を解くことで求めることができ、演算手段によって求められる第３算出値に基いて、電動モータの駆動制御が行なわれることで、従来必要となった流体温度を検出する温度センサが不要となり、モータ制御装置の性能を維持しつつ安価なシステムを構築することができるようになった。
【００１５】
第２の技術的手段によれば、第１算出値、すなわち第１トルク値はポンプの単位回転当りの吐出量の関数で現わされるので、電動モータが吐出しようとする想定吐出量を算出することが可能となる。
【００１６】
第３の技術的手段によれば、第２算出値は粘性流体の粘性係数の関数で現わされ、この第２算出値を基にしてモータ制御装置が制御すべき流体圧力の目標値を算出することが可能となる。
【００１７】
第４の技術的手段によれば、上記の第１算出値、および第２算出値を用いて、演算手段により第３算出値が算出される。この第３算出値は、電動モータを駆動させる駆動電流の目標値であるので、以上の演算を行なうのみでセンサを増やすことなく簡便に電動モータの駆動制御が可能となる。
【００１８】
第５の技術的手段によれば、電動モータの駆動電流に基づいて算出される第１トルク値と、電動モータの駆動回転数から算出される粘性流体の粘性係数と、これら第１トルク値と粘性流体の粘性係数から算出される電動モータの駆動電流の目標値を算出するステップで電動モータは駆動制御される。従って、粘性流体の温度を検出する温度センサを用いなくても、粘性流体を流動する流体ポンプの駆動制御を最適に達成できる。例えば、電動ポンプの吐出口に配置される圧力センサと組み合わせて、流路の作動油圧が異常となる場合などにおいても、作動油の温度によって粘性係数が変化したのか、あるいは、粘性流体の圧力が変化したのかを識別することが可能である。
【００１９】
以上の結果、モータの駆動制御がセンサレスで最適に達成できるので、製造コストの低減が可能となる。さらに、電動ポンプの制御を行なう制御信号は、オン・オフの単純な制御で良いため、汎用性を高めることができるようになった。また、油温変化による負荷変動を考慮しない従来電動モータの電流制御に較べて、消費電流が低下するので、動力源（燃費やバッテリー電源）の負荷低減が可能となる。さらに使用する電動モータはセンサレスブラシレスモータで構成すれば、信頼性も高く安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明のモータ制御装置は、粘性流体を供給する流体ポンプに使用される電動モータの駆動制御に広く応用が可能である。本発明によるモータ制御装置およびモータ制御方法は、システム仕様に応じて設計を行なえば、様々な粘性流体を利用したシステムに応用が可能である。以下に本発明の車両用モータ制御装置が適用される一例として、アイドルストップシステムにおける流体ポンプシステムの構成を示す。
【００２１】
図１に示されたアイドルストップシステムＩＳＳは、走行中に車両が信号待ちなどで一時停止する状態では内燃機関を停止させて、燃料消費を抑えるシステムである。このアイドルストップシステムＩＳＳは、例えば、公共機関で使用されるバスが停留所で乗客が乗降する間、貨物車の運転者が荷物を配達するために車から離れる間、または一般車両が渋滞中などで機能させることができる。近年ではさらにエンジンと電気モータを併用するハイブリット車のエンジン制御にも応用されており、環境保全の面からも消費エネルギー効率の面からも有効である。
【００２２】
トルクコンバータ付き変速機ＡＴの変速機の内部には、複数の変速段を生成するためのクラッチＣＬが配置されている。このクラッチＣＬを介して、エンジンＥの駆動力はアウトプットシャフトＯＳに伝達される。
【００２３】
車両がアイドルストップ状態の時には、エンジンＥを停止させる。そしてその時、エンジンＥの駆動力で機能するメカニカルオイルポンプＭＰ（図示せず）も停止して油圧の伝達が停止するので、クラッチＣＬは開放される。アイドルストップ後のスムーズな再発進のために、メカニカルオイルポンプＭＰとは別に電動オイルポンプＥＰが配置されている。この電動オイルポンプＥＰは、アイドルストップ時のエンジンＥの停止中、クラッチＣＬまでの油流路ＦＰ内にオイルを充填しておき、再発進時に高圧で作動油圧を発生させて、クラッチ板ＣＰの結合を行なう。
【００２４】
制御装置ＥＣＵではエンジンＥの回転駆動制御のみでなく、フットスイッチＦＳや車速センサＶＳなどからの信号によって、車速センサＶＳから停止中であることを判断し、さあらにフットスイッチＦＳから運転者によってブレーキペダルが踏まれていると判断すると、エンジンＥはアイドルストップ条件であるとしてエンジンＥを自動的に停止させる。
【００２５】
エンジンＥの停止後、例えば、運転者がブレーキペダルから足を離すと、制御装置ＥＣＵはアイドルストップ解除条件であると判断し、電動オイルポンプＥＰの電動モータＭを再び駆動する駆動制御を行なう。また、車両停止後再びエンジンＥを再始動させたりする際のイグニッションの点火制御も、制御装置ＥＣＵで行なわれる。
【００２６】
電動オイルポンプＥＰの電動モータＭには、センサレスブラシレスモータが使用され、耐久性に優れ、実回転数をモータ回転数センサなしで検出できる。このように電動オイルポンプＥＰは、信頼性の高い速度制御がセンサレスブラシレスモータを用いることで安価に達成できる。この電動モータＭの駆動制御は、制御装置ＥＣＵからデューティー比を変化させるよう制御する。
【００２７】
つぎに電動モータＭの制御について、図２を用いて説明する。電動モータＭの制御においては、電動モータＭに入力された駆動電圧波形から算出されるモータ駆動電流iｍの情報を利用する。電動オイルポンプＥＰの流体吐出口付近には、圧力センサＰＳが配設されている。制御装置ＥＣＵは圧力センサから必要な信号を入力して、電動モータＭの駆動制御を行なう。
【００２８】
電動モータＭは、制御装置ＥＣＵから始動信号を受けて始動を開始する。電動モータＭの始動開始時においては、まず電動モータＭの駆動制御を行なうための初期設定が行なわれる（Ｓ１０）。本実施の形態においては、初期設定で例えば電動モータＭのデューティー比は１００％に設定される。ここで、電動モータＭを駆動するときのデューティー比は、それぞれのシステムにおける電動モータＭの動かし方によって、さまざまな値に設定される。
【００２９】
つぎに電動モータＭを駆動するモータ駆動電流iｍが算出される（Ｓ２０）。このとき、モータ駆動電流iｍはデューティー比が１００％であるので、図示しないバッテリーから電動モータＭに供給される電流とこのモータ駆動電流iｍは等しくなる。モータ駆動電流iｍが判ると、このモータ駆動電流iｍから算出されるトルク値Ｔi（第１算出値）を算出する。このトルク値Ｔiはモータ駆動電流iｍに電動オイルポンプＥＰや電動モータＭの構成で決まる定数を乗じて算出される（Ｓ３０）。
【００３０】
さらに電動モータＭの回転数Ｎを検出する（Ｓ４０）。ここで電動モータＭの回転数は、電動モータＭを駆動する図示しないドライバーの電圧波形や、たとえば電動モータＭが３相Ｙ結線の場合、通電していない相に生じる逆起電圧から電動モータＭのロータ位置を推定し、相の通電切替えを行なう所要時間を算出するなどして算出できる。
【００３１】
つぎに、電動モータＭの回転数Ｎから算出されるトルク値ＴＮと、上記トルク値Ｔiが等しくなるときの電動オイルポンプＥＰの吐出口の作動油圧Ｐおよび作動油の粘性係数μを求める。この作動油圧Ｐおよび作動油の粘性係数μは、トルク値ＴＮおよび電動モータＭの回転数Ｎから求められる。尚、このトルク値ＴＮ（第２算出値）は、ＴＮ＝ｆ（Ｐ，Ｖth，μ，Ｎ）の関数で現わされる。このとき、Ｖthは電動オイルポンプＥＰが１回転当たりに吐出する理論吐出量である。また電動モータＭの回転数Ｎは、Ｎ＝ｆ（Ｐ，μ）の関数である。そこで、このトルク値ＴＮとＮの２式から連立方程式を解くと、上記の作動油圧Ｐおよび粘性係数μが算出される（Ｓ５０）。
【００３２】
ここで得られた粘性係数μを用いて、クラッチＣＬの接続に必要な作動油の供給油圧である目標油圧Ｐtargetを算出する（Ｓ６０）。トルク値ＴＮと作動油圧Ｐおよび作動油の粘性係数μとは正比例の関係にあるので、図３に示す関係から、目標油圧Ｐtargetと電動モータＭの回転数Ｎから目標油圧Ｐtargetは一義的に決定される。
【００３３】
つぎにこの目標圧力ＰtargetをＴＮ＝ｆ（Ｐ，Ｖth，μ，Ｎ）の関数の作動油圧Ｐの代わりに代入してＴtargetを求める（Ｓ７０）。Ｔtargetと等しいトルク値Ｔiを求めれば、このとき電動モータＭを駆動する目標値のモータ電流itarget（第３算出値）が算出される（Ｓ８０）。そこで、電動モータＭのデューティー比を変化させる。このとき以前のモータ駆動電流imはモータ電流itargetになるように制御を行なう（Ｓ９０）。そして、新たなデューティー比に基づくモータ駆動電流imで、電動モータＭの制御を行なう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の電動モータの制御の適用例としてアイドルストップシステムを示す概略構成図。
【図２】電動モータの制御を示す概略フロー図。
【図３】目標油圧、電動モータＭの回転数と粘性係数の関係を示す概略図。
【符号の説明】
【００３５】
ＡＴ  ：オートマチックトランスミッション
ＣＬ  ：クラッチ
Ｅ    ：エンジン
ＥＰ  ：電動オイルポンプ
ＥＣＵ：制御回路
Ｍ    ：電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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