(57)【要約】電動ポンプシステムおよびその動作方法は、機械式ポンプ内に画定された流体通路を介してポンプ入口からモータの中空シャフトへと、中空シャフトを介してモータのハウジングによって画定された内部モータ空洞へと、およびポンプ出口につながるモータハウジングおよび機械式ポンプ内に画定された他の流体通路を介して流体を圧送することを含む。システムおよび方法は、さらに、機械式ポンプ内に画定された他の流体通路を介して、さらに他のポンプ入口からポンプ出口へと流体を圧送することを含む。中空シャフトを出る流体の温度は、電動ポンプシステムの電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって評価および使用され、それを制御することができる。電動ポンプシステムは、例えば、電気自動車のトランスミッション、ギアボックス、ディファレンシャルまたはトランスファケース用の冷却および潤滑システムの一部とすることができる。【選択図】図２Ａ
2020525708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側および第２の側を有するモータであって、前記モータが、
ステータ、
シャフトを含むロータ、および、
前記ステータおよび前記ロータの周りのハウジングであって、内部モータ空洞および該内部モータ空洞と流体連通するバイパス入口を画定するハウジングを含む、モータと、
前記モータの第１の側に接続された電子制御ユニットと、
前記モータの第２の側に接続され、且つ、第１のポンプ入口からポンプ出口への第１の流体通路を画定する機械式ポンプと、を備え、
前記モータハウジングおよび機械式ポンプが、さらに、第２のポンプ入口を介して前記内部モータ空洞から前記ポンプ出口への第２の流体通路を画定する、装置。
【請求項２】
前記電子制御ユニットは、サーミスタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記シャフトが、シャフト入口およびシャフト出口を画定する中空シャフトであり、前記機械式ポンプが、第３のポンプ入口から前記シャフト入口への第３の流体通路を画定し、前記シャフト出口が、前記内部モータ空洞と流体連通している、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の流体通路および前記第２の流体通路の少なくとも一部が共通している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記機械式ポンプがジェロータである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電子制御ユニットは、前記機械式ポンプを制御するマイクロコントローラを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電子制御ユニットが冷却リブを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
機械式ポンプと内部モータ空洞を画定するモータハウジングとを有する電動ポンプシステムにおいて流体を圧送する方法において、
第１の流体通路を介して前記機械式ポンプの第１のポンプ入口から前記機械式ポンプのポンプ出口へと前記流体を圧送する工程と、
前記モータハウジング内に画定され且つ前記内部モータ空洞と流体連通しているバイパス入口を介して前記流体を圧送する工程と、
前記モータハウジング内および前記機械式ポンプ内に画定された第２の流体通路を介して前記内部モータ空洞から前記機械式ポンプの第２のポンプ入口を介して前記ポンプ出口へと前記流体を圧送する工程とを含む、方法。
【請求項９】
サーミスタを使用して前記流体の温度を測定する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械式ポンプの第３のポンプ入口から第３の流体通路を介して、シャフト入口およびシャフト出口を画定する中空シャフトへと前記流体を圧送する工程をさらに含み、前記シャフト出口が前記内部モータ空洞と流体連通している、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記モータハウジングと電子制御ユニットとの間に形成されたギャップを介して前記内部モータ空洞内に前記流体を圧送する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記機械式ポンプがジェロータを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
マイクロコントローラを含む電子制御ユニットによって前記機械式ポンプを制御する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
装置を備えるシステムであって、前記装置は、
第１の側および第２の側を有するモータであって、前記モータが、
ステータ、
シャフトを含むロータ、および、
前記ステータおよび前記ロータの周りのハウジングであって、内部モータ空洞および該内部モータ空洞と流体連通するバイパス入口を画定するハウジングを含む、モータと、
前記モータの第１の側に接続された電子制御ユニットと、
前記モータの第２の側に接続され且つ第１のポンプ入口からポンプ出口への第１の流体通路を画定する機械式ポンプであって、
前記モータハウジングおよび機械式ポンプが、さらに、第２のポンプ入口を介して前記内部モータ空洞から前記ポンプ出口への第２の流体通路を画定する、機械式ポンプと、
前記ポンプ出口と流体連通している熱交換器と、
前記第１のポンプ入口と流体連通しているオイルリザーバと、
を含む、システム。
【請求項１５】
前記電子制御ユニットが、サーミスタをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記シャフトが、シャフト入口およびシャフト出口を画定する中空シャフトであり、前記機械式ポンプが、第３のポンプ入口から前記シャフト入口への第３の流体通路を画定し、前記シャフト出口が、前記内部モータ空洞と流体連通している、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の流体通路および前記第２の流体通路の少なくとも一部が共通している、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記機械式ポンプがジェロータである、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電子制御ユニットが、前記機械式ポンプを制御するマイクロコントローラを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記電子制御ユニットが冷却リブを含む、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本ＰＣＴ出願は、２０１８年４月４日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＰＵＭＰ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題される米国実用特許出願第１５／９４４，８４１号および２０１７年６月３０日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＰＵＭＰ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題される米国仮特許出願第６２／５２７，６９９号に対する優先権を主張する。２０１８年４月４日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＰＵＭＰ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題される米国実用特許出願第１５／９４４，８４１号は、２０１７年６月３０日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＰＵＭＰ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題される米国仮特許出願第６２／５２７，６９９号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）にしたがう優先権を主張し、それらの双方とも、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、あらゆる目的のために本ＰＣＴ出願の一部をなす。
【０００２】
本ＰＣＴ出願は、２０１７年６月２９日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＳＴＲＥＳＳ  ＣＹＣＬＥＳ」と題される米国実用特許出願第１５／６３７，３１３号に関し、その全体が参照により組み込まれる。
【０００３】
本発明は、電動ポンプシステムに関し、より具体的には、車両の駆動システムにおいて使用されるような電動ポンプシステムにおける熱の伝達および流体温度の評価に関する。
【背景技術】
【０００４】
例えば、電気自動車の駆動システムにおける電動ポンプシステムは、トラクションモータを冷却および潤滑するために、特にトラクションモータの軸受、ロータおよびステータにオイルを供給するために使用されることができる。そのような電動ポンプシステムは、典型的には、機械式ポンプ、電気モータおよび電動ポンプシステムを制御するための電子機器を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのような電動ポンプシステムの設計に関連する課題は、望ましい流量特性を有するポンプシステムの設計を含む。従来のオイルポンプは、オイルの状態を監視せず、したがって、オイル、ポンプ、およびモータの状態を個別に確認できないため、定期的にオイルが交換される必要がある。さらなる副産物は、任意の温度センサが従来のポンプシステムの外側またはポンプを流れるオイルを表す領域のいずれかに配置されることから、部分的に、従来のオイルポンプが温度を正確に判定するように設計されていない（そして正確に判定することができない）ということである。さらに、従来のオイルポンプは、多くの場合、異なる部品の取り付け機構のために大きくて扱いにくく、ポンプ用により大きな物理的空間を必要とする。したがって、電気モータと連動して動作するように設計された、改良されたオイルポンプ、特に電動ポンプシステムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、冷却および潤滑システムを動作させることの困難性を解消する、特に電動ポンプシステムにおける熱の伝達および流体温度の評価を管理するのに役立つ方法および構造を提供する。
【０００７】
本開示の一態様によれば、電子制御ユニットと、機械式ポンプと、第１の側および第２の側を有するモータとを含む装置において、モータが、ステータと、中空シャフトを含むロータと、ステータおよびロータの周りのハウジングとを含み、電子制御ユニットが、モータの第１の側に接続され、機械式ポンプが、モータの第２の側に接続され、中空シャフトが、シャフト入口およびシャフト出口を画定し、機械式ポンプが、第１のポンプ入口からシャフト入口への第１の流体通路を画定し、ハウジングが、内部モータ空洞を画定し、シャフト出口が、内部モータ空洞と流体連通し、機械式ポンプが、第２のポンプ入口からポンプ出口への第２の流体通路を画定し、モータハウジングおよび機械式ポンプが、第３のポンプ入口を介して内部モータ空洞からポンプ出口への第３の流体通路を画定する、装置が提供される。
【０００８】
本開示の上述した態様またはその任意の他の態様にかかる装置のいくつかの実施形態では、複数の任意の動作および特徴が採用されることができる。１つの任意の特徴は、電子制御ユニットがシャフト出口から出る流体の温度を測定するサーミスタをさらに含むということである。他の任意の特徴は、ハウジングが内部モータ空洞と流体連通するバイパス入口を画定するということである。他の任意の特徴は、第２の流体通路および第３の流体通路の少なくとも一部が共通しているということである。他の任意の特徴は、機械式ポンプがジェロータであるということである。他の任意の特徴は、電子制御ユニットが機械式ポンプを制御するマイクロコントローラを含むということである。他の任意の特徴は、電子制御ユニットが冷却リブを含むということである。
【０００９】
本開示の一態様によれば、電動ポンプシステムにおいて流体を圧送する方法において、第１のポンプ入口からシャフト入口へと第１の流体通路を介して、シャフト入口からシャフト出口へとモータの中空シャフトを介して、シャフト出口と流体連通している電動ポンプシステムの内部モータ空洞内に、機械式ポンプの第２のポンプ入口から機械式ポンプのポンプ出口へと第２の流体通路を介して、第３のポンプ入口を介して内部モータ空洞からポンプ出口へと電動ポンプシステムのモータハウジングおよび機械式ポンプに画定された第３の流体通路を介して、流体を圧送することを含む方法が提供される。
【００１０】
本開示の上述した態様またはその任意の他の態様にかかる方法のいくつかの実施形態では、複数の任意の動作および特徴が採用されることができる。１つの任意の特徴は、中空シャフトを出る流体の温度を測定することである。他の任意の特徴は、モータのモータハウジングに画定されたバイパス入口を介して内部モータ空洞に流体を供給することである。他の任意の特徴は、バイパス入口から内部モータ空洞への流体の圧送を含むことである。他の任意の特徴は、機械式ポンプがジェロータを含むということである。他の任意の特徴は、マイクロコントローラを含む電子制御ユニットによって機械式ポンプを制御することである。
【００１１】
本開示の一態様によれば、機械式ポンプと、電子制御ユニットと、第１の側および第２の側を有するモータとを含む装置を含むシステムにおいて、モータが、ステータと、中空シャフトを含むロータと、ステータおよびロータの周りのハウジングとを含み、電子制御ユニットが、モータの第１の側に接続され、機械式ポンプが、モータの第２の側に接続され、中空シャフトが、シャフト入口およびシャフト出口を画定し、機械式ポンプが、第１のポンプ入口からシャフト入口への第１の流体通路を画定し、ハウジングが、内部モータ空洞を画定し、シャフト出口が、内部モータ空洞と流体連通し、機械式ポンプが、第２のポンプ入口からポンプ出口への第２の流体通路を画定し、モータハウジングおよび機械式ポンプが、第３のポンプ入口を介して内部モータ空洞からポンプ出口への第３の流体通路を画定し、熱交換器が、ポンプ出口と流体連通し、オイルリザーバが、第１のポンプ入口および第２のポンプ入口と流体連通している、システムが提供される。
【００１２】
本開示の上述した態様またはその任意の他の態様にかかる方法のいくつかの実施形態では、複数の任意の動作および特徴が採用されることができる。１つの任意の特徴は、電子制御ユニットがシャフト出口から出る流体の温度を測定するサーミスタをさらに含むということである。他の任意の特徴は、ハウジングが内部モータ空洞と流体連通するバイパス入口を画定するということである。他の任意の特徴は、第２の流体通路および第３の流体通路の少なくとも一部が共通しているということである。他の任意の特徴は、機械式ポンプがジェロータであるということである。他の任意の特徴は、電子制御ユニットが機械式ポンプを制御するマイクロコントローラを含むということである。他の任意の特徴は、電子制御ユニットが冷却リブを含むということである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電気自動車における冷却および潤滑システムの基本コンポーネントを示している。
【００１４】
【図２Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの正面斜視図を示している。
【図２Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの背面斜視図を示している。
【００１５】
【図３Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの背面図を示している。
【図３Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの図３Ａの切断線Ａ−Ａに沿った側断面図を示している。
【００１６】
【図４Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示し、特に電動ポンプシステムのコンポーネントの取り付けを示している。
【図４Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの斜視図を示し、特に電動ポンプシステムのコンポーネントの取り付けを示している。
【００１７】
【図５】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの部分側断面図を示し、特に電動ポンプシステムのシールを示している。
【００１８】
【図６Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用されるジェロータの正面図を示している。
【図６Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用されるジェロータの側面図を示している。
【００１９】
【図７Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電気モータの端面図を示している。
【図７Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電気モータの図７Ａの切断線Ｂ−Ｂに沿った側断面図を示している。
【００２０】
【図８】電動ポンプシステムの部分側面断面図を示し、特に開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用されるシャフトを示している。
【００２１】
【図９Ａ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電子制御ユニット（ＥＣＵ）の背面図を示している。
【図９Ｂ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電子制御ユニット（ＥＣＵ）の側面図を示している。
【図９Ｃ】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電子制御ユニット（ＥＣＵ）の図９Ａの切断線Ｃ−Ｃに沿った側断面図を示している。
【００２２】
【図１０Ａ】開示された実施形態にかかるＥＣＵ電子機器のＥＣＵ側端面図を示している。
【図１０Ｂ】開示された実施形態にかかるＥＣＵ電子機器の側面図を示している。
【図１０Ｃ】開示された実施形態にかかるＥＣＵ電子機器のモータ側端面図を示している。
【００２３】
【図１１】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示している。
【００２４】
【図１２】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示し、特に第１の流体流路を示している。
【００２５】
【図１３】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示し、特に第２の流体流路を示している。
【００２６】
【図１４】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示し、特に第３の流体流路を示している。
【００２７】
【図１５】図１１〜図１４の電動ポンプシステムの端部断面図を示している。
【００２８】
【図１６】開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、電気自動車の電気駆動ユニットの様々なコンポーネントを介して、例えばオイルなどの流体を循環させるために使用される開示された実施形態にかかる冷却および潤滑システム１００の概略図を示している。他の図の以降の説明は、図１のコンポーネントに戻って関連する場合があり、共通の付番を使用して、それらの図において識別されるコンポーネントを指すことがある。さらに、本明細書に記載された実施形態は、オイルベースシステムの文脈にあるが、他の流体が使用されてもよい。例えば、特定の用途またはポンプサイズに対して、適切な潤滑、熱伝達、および流動特性を提供する任意の流体を使用してもよい。
【００３０】
サンプまたはドライ・サンプ・システム（駆動ユニットの外部のオイルリザーバ）を含むことができるオイルリザーバ１０２から始まり、オイルは、メッシュフィルタ１０４を介して電動ポンプシステム１０６に流れる。電動ポンプシステム１０６から圧送されたオイルは、オイルフィルタ１０８および熱交換器１１０を通過し、モータ１１２につながる第１の分岐とギアボックス１１４につながる他の分岐との間で分割される。双方の分岐からのオイルは、オイルリザーバ１０２に流れ戻る。
【００３１】
本明細書では、冷却および潤滑システム１００による様々な動作上の問題が様々な実施形態と併せて説明される。１つの動作上の問題は、電動ポンプシステム１０６内の熱交換に関連する。他の動作上の問題は、冷却および潤滑システム１００内のオイルの温度の評価および制御に関する。オイル温度は、熱交換器１１０における熱伝達、すなわち、車両冷却液とオイルとの間の熱交換によって制御されることができる。ファームウェアまたはソフトウェアは、通常、図１には示されていないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）および電動ポンプシステム１０６を制御する。
【００３２】
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の正面斜視図および背面斜視図を示している。特に、図２Ａは、機械式ポンプ２０２、電気モータ２０４および電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０６を示している。鋳込みポンプ出口２０８、一体化設計を有するＥＣＵハウジング２１０、および電動ポンプシステム１０６の機械式ポンプ２０２を電気モータ２０４（特にモータハウジング）に接続するためのポンプボルト２１２も示されている。これらの要素は、以下においてより詳細に説明される。図２Ｂはまた、機械式ポンプ２０２、電気モータ２０４およびＥＣＵ２０６を示している。冷却リブ２１４を有するＥＣＵ２０６が示されており、図２Ｂではそのうちの１つのみがそのようにラベル付けされている。また、以下においてより詳細に説明されるバイパス入口２１６も示されている。
【００３３】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の背面図および図３Ａの切断線Ａ−Ａに沿った側断面図を示している。図３Ａの背面図は、冷却リブ２１４を有するＥＣＵ２０６を示している。図３Ｂの側断面図は、機械式ポンプ２０２、電気モータ２０４、およびＥＣＵ２０６を示している。
【００３４】
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図および斜視図を示し、特に電動ポンプシステムのコンポーネントの取り付けを示している。図４Ａに示すように、ＥＣＵ２０６は、クリップ４０６を使用してモータハウジング４０４に取り付けられている。図４Ａにはそのようなクリップが１つのみ示されているが、図４Ｂに示すように複数のクリップが使用されることもできる。モータハウジング４０４は、モータハウジング４０４の位置合わせ機構４０８ならびにポンプボルト２１２を使用してポンプハウジング４０２にさらに取り付けられる。１つのポンプボルト２１２のみが示されているが、電動ポンプシステムは、複数のそのようなポンプボルトを含んでもよい。そこに示されるように、ポンプボルト２１２は、そのヘッドが内部モータ空洞内にあるようにモータハウジング４０４内に配置される。そのような配置は、オイル・ポンプ・パッケージのサイズを縮小し、これにより、より高い性能（すなわち、例えば、より良い効率およびより大きな流れ）を有する最適化された電動ポンプシステムをもたらすことができる。モータハウジング４０４およびポンプハウジング４０２は、鋳造金属であってもよい。上記のように、図４Ｂは、ＥＣＵ２０６をモータハウジング４０４に接続する複数のクリップ４０６を示している。具体的には、電動ポンプシステム１０６の外部から視覚的に確認できるように、モータハウジング４０４の周りに配置されたクリップ４０６が示されている。ＥＣＵ２０６をモータハウジング４０４に接続する十分なクリップがある場合、ボルトは不要である。
【００３５】
図５は、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示し、特に電動ポンプシステムのシールを示している。図５に示すように、電動ポンプシステム１０６は、放射状のＯリング５０２、５０４、５０６および５０８を使用してシールされている。Ｏリング５０２は、ＥＣＵ２０６をシールするための内部Ｏリングである。Ｏリング５０４は、周囲に対するシールを提供する。Ｏリング５０６および５０８は、電動ポンプシステムの加圧出口の両側にあり、この出口は、以下においてより詳細に説明される。
【００３６】
図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、機械式ポンプ２０２の一部とすることができるジェロータ６００の正面図および側面図を示している。図６Ａに示すように、ジェロータ６００は、そのうちの１つが参照符号６０２によって示される６つの歯と、そのうちの１つが参照符号６０４によって示される７つの空洞とを有する。開示された実施形態（図６Ｂに示す）によれば、ジェロータ６００の外径６０６は、幅６０８よりも大きいが、特定のジェロータが一例として提供され、機械式ポンプ２０２は、そのように限定されるものではなく、異なる歯数、変位などを有する任意の機械式容積型ポンプ構成またはジェロータを含むことができる。
【００３７】
図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用される電気モータ２０４の端面図および図７Ｂの切断線Ｂ−Ｂに沿った側断面図を示している。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、電気モータ２０４は、そのうちの１つが参照符号７０２によってラベル付けされたステータ巻線と、ロータ７０４とを含む。ロータ７０４は、オイルがシャフトを介して流れることを可能にする中空シャフト７０６を含む。他の実施形態では、ロータ７０４は、中実シャフトを含み、オイルは、他の経路を介してモータ空洞に流れてもよい。
【００３８】
図８は、電動ポンプシステムの部分側面断面図を示し、特に開示された実施形態にかかるそこで使用されるシャフトを示している。そこに示されているように、中空シャフト７０６は、電気モータ２０４のロータ７０４を介して機械式ポンプ２０２内に延びている。一実施形態によれば、ロータ７０４は、中空シャフト７０６に圧入される。中空シャフト７０６は、２つの滑り軸受８０８および８１０によって支持され、これは、この例では、それらの間のギャップが選択された潤滑剤および動作点についての締まって最適化された状態に制御されるように非常に高い表面品質および低い公差を有する２つの左右交互の隣接する表面を含む。
【００３９】
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、それぞれ、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムにおいて使用されるＥＣＵ２０６の背面図、側面図および図９Ａの切断線Ｃ−Ｃに沿った側断面図を示している。冷却リブ２１４は、ＥＣＵカバー９０２（またはその一部）に取り付けられている。冷却リブ２１４は、電子機器からＥＣＵカバー９０２を介して周囲へと熱を放散する熱界面を提供する。また、そのうちの１つが９０４でラベル付けされたコンデンサと、９０６でラベル付けされた１つ以上のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴなど）と、マイクロチップ９０８とが示されている。ＥＣＵは、温度、ポンプ速度、ポンプ電流組成、オイル圧、および他の情報などの情報を取得することができる。そして、ＥＣＵによって取得された情報は、オイルポンプおよび全体的な駆動ユニットの健全状態を監視する独自のアルゴリズムに供給されることができる。アルゴリズムは、オイルが交換される必要があるときまたは駆動系が修理される必要があるときなど、サービスの指標を提供することができる。
【００４０】
図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、それぞれ、開示された実施形態にかかるＥＣＵ電子機器のＥＣＵ側端面図、側面図、およびモータ側端面図を示している。図１０Ａに示すように、ＥＣＵ側から、ＥＣＵ電子機器１０００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１００２およびそのうちの１つが１００４でラベル付けされた電気部品を含む。電気部品は、ファームウェアおよび／またはソフトウェアを実行するためのプロセッサまたはマイクロコントローラ、通信トランシーバ、電流検出コンポーネント、モータ制御部、ゲートドライバおよびそのうちの１つが１００８でラベル付けされたコンデンサを含むことができる。他の電子部品は、ＰＣＢ１００２および電気部品の温度を測定するためのサーミスタ１０１０を含むことができ、この温度は、「プリント回路基板アセンブリ」（ＰＣＢＡ）温度として知られている。図１０Ｂの側面図は、ＰＣＢ１００２を支持する取り付け脚１００６を示している。図１０Ｃに示すように、モータ側から、ＥＣＵ電子機器１０００は、ポンプシステム、モータ制御集積回路１０１４およびオイル温度サーミスタ１０１６を制御するためのプロセッサまたはマイクロコントローラ１０１２を含むことができる。ＥＣＵ電子機器１０００は、ソフトウェア更新をロードする目的のためにブートローダソフトウェアをさらに含むことができる。
【００４１】
図１１は、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの側断面図を示している。そこに示されているように、電気モータ２０４は、（第１の側とも呼ばれることができる）ＥＣＵ側１１０２および（第２の側とも呼ばれることができる）ポンプ側１１０４を有する。ＥＣＵ側１１０２に接続されているのはＥＣＵ２０６であり、ポンプ側１１０４に接続されているのは機械式ポンプ２０２である。また、ロータ７０４およびステータ１１０６の周りに配置されたモータハウジング４０４も示されており、それにより、モータハウジング４０４内でロータ７０４およびステータ１１０６を通過して流体が流れることができる内部モータ空洞１１０８を画定する。ロータ７０４は、中空シャフト７０６を含み、ステータ１１０６は、端部巻線７０２を含む。中空シャフト７０６は、シャフト入口１１１０およびシャフト出口１１１２を画定する。
【００４２】
また、図１１に示すように、機械式ポンプ２０２は、補助ポンプ入口１１１６からシャフト入口１１１０まで、それを通る流体通路１１１４を画定する。中空シャフト７０６を介して、シャフト入口１１１０に入る流体は、内部モータ空洞１１０８と流体連通しているシャフト出口１１１２に進む。次に、内部モータ空洞１１０８は、ポンプ入口１１２４と流体連通している。ともに、機械式ポンプ２０２およびモータハウジング４０４は、ポンプ入口１１２４を介して内部モータ空洞１１０８からポンプ出口２０８への流体通路１１２６を画定する。
【００４３】
また、図１１に示すように、オイル温度サーミスタ１０１６は、シャフト出口１１１２に存在する流体の温度が、電動ポンプシステム１０６によって実質的に加熱される前に、直接的にまたは追跡可能な関係（すなわち、サーミスタにおいて測定された温度が＝ｘの場合、出口における流体の温度は、ｙ＝関数ｆ（ｘ）である）によって判定されることができるように、シャフト出口１１１２に隣接して配置されている。図１０Ｃに示されるオイル温度サーミスタ１０１６の特定の配置にもかかわらず、オイル温度サーミスタ１０１６は、ＥＣＵ２０６上のどこにでも配置されることができる。図１０Ｃの特定の例では、オイル温度サーミスタ１０１６は、取り付け脚１００６の近くに配置され、この取り付け脚１００６は、熱をＥＣＵ２０６に伝達するために使用されることができる。したがって、オイル温度サーミスタ１０１６は、取り付け脚１００６および取り付け脚１００６の近くのＥＣＵトレース（図示せず）の高導電率および熱伝導率の材料の温度を読み取るために使用されることができる。
【００４４】
また、図１１には、内部モータ空洞１１０８と流体連通するバイパス入口２１６も示されている。バイパス入口２１６は、オイルがシャフト入口１１１０を介して流れるのを妨げるポンプ内の詰まりの場合に、オイルが内部モータ空洞１１０８に流れることを可能にする。すなわち、詰まりが生じた場合、オイルは、依然としてバイパス入口２１６を介してポンプ出口２０８に流れることができ、それによって電気モータおよび他のコンポーネントに対する潤滑を提供することができる。図１１には特に示されていないが、必要に応じて、オイルが内部モータ空洞１１０８に流れることを可能にするためにＥＣＵ２０６とモータハウジング４０４との間に小さな円周方向ギャップがまた存在してもよい。開示された実施形態によれば、中空シャフト７０６は、中実シャフトに置き換えることができ、その場合、バイパス入口２１６および円周方向ギャップのいずれかまたは双方は、内部モータ空洞１１０８にオイルを供給するために使用されることができる。あるいは、電動ポンプシステム１０６は、バイパス入口２１６および／または円周方向ギャップを使用する必要はなく、代わりに、中空シャフト７０６に依存して、内部モータ空洞１１０８にオイルを送達する。
【００４５】
また、図１１には、機械式ポンプ２０２によって画定され且つ主ポンプ入口１１２０からジェロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ）６００を介してポンプ出口２０８まで延びる流体通路１１１５も示されている。したがって、流体通路１１１５および１１２６の一部は、共通であってもよい（すなわち、ジェロータ６００を介してポンプ出口２０８まで）。
【００４６】
流体通路１１１５はまた、第１の流体通路とも呼ばれることができる。主ポンプ入口１１２０はまた、第１のポンプ入口とも呼ばれることができる。流体通路１１２６はまた、第２の流体通路とも呼ばれることができる。ポンプ入口１１２４はまた、第２のポンプ入口とも呼ばれることができる。流体通路１１１４はまた、第３の流体通路とも呼ばれることができる。補助ポンプ入口１１１６はまた、第３のポンプ入口とも呼ばれることができる。
【００４７】
図１２〜図１４は、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の側断面図を示している。図１２は、第１の流体通路を利用する第１のオイル流路を詳述する開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の側断面図を示している。特に、図１２は、主ポンプ入口１１２０を介して電動ポンプシステム１０６に入り、ジェロータ６００を介して流れ、ポンプ出口２０８から出るオイルを含む第１のオイル流路を示している。
【００４８】
図１３は、第２の流体通路１１２６および第３の流体通路１１１４を利用する任意の第２のオイル流路を詳述する開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の側断面図を示している。特に、図１３は、オイルが補助ポンプ入口１１１６を介して電動ポンプシステム１０６に入り、シャフト入口１１１０に流れ、シャフト出口１１１２から内部モータ空洞１１０８に入り、ステータ１１０６およびロータ７０４を通過し、最終的にモータハウジング４０４を介してポンプ入口１１２４に入り、ジェロータ６００を介してポンプ出口２０８を出る第２のオイル流路を示している。
【００４９】
図１４は、第２の流体通路１１２６を利用する任意の第３のオイル流路を詳述する開示された実施形態にかかる電動ポンプシステム１０６の側断面図を示している。特に、図１４は、オイルがバイパス入口２１６を介して電動ポンプシステム１０６に入り、ステータ１１０６およびロータ７０４を流れ、モータハウジング４０４を介してポンプ入口１１２４に入り、ジェロータ６００を介してポンプ出口２０８を出る第３のオイル流路を示している。図１１に関して上述したように、オイルはまた、必要に応じて、ＥＣＵ２０６とモータハウジング４０４との間の円周方向ギャップを介して受け入れられ、バイパス入口２１６を介してモータハウジング４０４に流入するオイルと同様の経路をたどることができる。
【００５０】
図１５は、電動ポンプシステム１０６、補助ポンプ入口１１１６、主ポンプ入口１１２０およびポンプ出口２０８を示す図１１〜図１４の電動ポンプシステムの断面端面図を示している。
【００５１】
図１６は、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムの動作を示すフロー図である。図１１〜図１４を参照すると、図１６は、開示された実施形態にかかる電動ポンプシステムを介して流体を圧送する方法を提示している。本方法によれば、オイルは、３つの異なる経路に沿って圧送される。第１の経路を介して、オイルは、機械式ポンプの主入口において受け入れられ、第１のジェロータ入口を介して流れ、ポンプ出口から出る（ステップ１６０２）。必要に応じて、オイルは、機械式ポンプの補助入口において受け入れられ、第２の経路を介して、シャフト入口からシャフト出口まで中空シャフトを通り、内部モータ空洞に入り、モータハウジングを介して第２のジェロータ入口に入り、ポンプ出口から出る（ステップ１６０４）。必要に応じて、オイルは、バイパス入口において、および／またはＥＣＵとモータハウジングとの間の円周方向ギャップを介して受け入れられ、必要に応じて第３の経路を介して内部モータ空洞に流れ、モータハウジングを介して第２のジェロータ入口に入り、ポンプ出口から出る（ステップ１６０６）。
【００５２】
開示された実施形態のシステムおよび方法の利点は、流体が中空シャフト７０６を出るとき、電動ポンプシステム１０６の動作からの流体によって吸収される熱がほとんどないということである。したがって、この時点で測定することにより、ＥＣＵ２０６は、電動ポンプシステム１０６によって実質的に加熱される前に流体を正確に読み取ることができるが、情報をＥＣＵ２０６に中継するための通信チャネルを必要とすることによって費用、複雑さおよび追加の故障点を追加するポンプ入口またはその近くに配置されたセンサを使用する必要はない。電動ポンプシステム１０６によって実質的に加熱される前の流体の温度に関する情報は、流体からどれだけの熱が排除される必要があるか、および関連する車両の動作にどのような変更を加えるか（例えば、トルクを低減する）を判定するために使用されることができる。
【００５３】
当業者によって理解されるように、低速回転ギアは、その表面に付着するために特定の粘度のオイルを必要とする。例えば上記のギア段階前の低速ギア段階においてはるかに高い回転速度を有する同じサイズのギアは、遠心力がはるかに高いため、ギア表面に付着するために異なる温度のオイルを必要とすることがある。温度が同じである場合、２つの別個のオイル温度がギアボックスにおいて使用できないため、高速回転ギア用にはるかに多くのオイルと多くのオリフィスを使用することができる。
【００５４】
本明細書に記載の実施形態によれば、流体温度は、関連する電気駆動ユニットの効率を向上させるように、車両の冷却および潤滑システムを制御して最適化しようとするために使用されることができる。具体的には、流体温度は、特定の潤滑特性を実現するために制御されることができる。例えば、オイルの温度が高いほど、抗力および油圧動力を減らして流体を圧送するために粘性が低くなり、これは、効率を向上させることができる。しかしながら、オイルが高温になりすぎると、十分な冷却を提供しなくなる。
【００５５】
オイルポンプの流体温度読み取り特徴は、電気駆動ユニットシステム内の流体の全般的な健全状態および性能を監視することができる。例えば、オイルが高温になりすぎると、高温になりすぎるオイルが駆動ユニットの一部のコンポーネントを損傷させるかまたは／および寿命を短くする可能性があるために、オイルポンプは、何かが間違っていることをカーコンピュータに警告することができる。
【００５６】
他の言い方をすれば、流体の温度は、駆動ユニットの健全状態および性能を監視するために使用されることができる。ＥＣＵは、温度以外に、ポンプ速度、ポンプ電流組成、油圧、または他の情報などのその他の情報を取得することができる。そして、ＥＣＵによって取得された情報は、オイルポンプおよび全体的な駆動ユニットの健全状態を監視する独自のアルゴリズムに供給されることができる。アルゴリズムは、オイルが交換される必要があるときまたは駆動系が修理される必要があるときなど、サービスの指標を提供することができる。
【００５７】
前述の明細書では、特定の実施形態を参照して本開示が説明された。しかしながら、当業者が理解するように、本明細書に開示された様々な実施形態は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、他の様々な方法で変更または実施されることができる。したがって、この説明は、例示と見なされるべきであり、開示されたシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の様々な実施形態を構成および使用する方法を当業者に教示する目的のためのものである。本明細書に示され且つ説明された開示の形態は、代表的な実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。同等の要素、材料、プロセスまたはステップは、本明細書において代表的に例示および説明されたものの代わりになることができる。さらに、本開示の特定の特徴は、他の特徴の使用とは無関係に利用されることができ、全ては、本開示のこの説明の恩恵を受けた後に当業者にとって明らかとなるであろう。
【００５８】
本明細書で使用される場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはその任意の文脈上の変形は、非排他的包含を網羅することを意図している。例えば、要素のリストを備えるプロセス、製品、物品、もしくは装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的にリスト化されていないかまたはそのようなプロセス、製品、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含むことができる。さらに、そうではないと明示的に述べられていない限り、「または（ｏｒ）」は、包括的なＯＲを指し、排他的なＯＲを指さない。例えば、条件「ＡまたはＢ」は、以下のうちのいずれか１つによって満たされる：Ａが真（または存在する）およびＢが偽（または存在しない）、Ａが偽（または存在しない）およびＢが真（または存在する）、およびＡとＢの双方が真（または存在する）。
【００５９】
ステップ、動作、または計算は、特定の順序で提示されてもよいが、この順序は、異なる実施形態において変更されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書において複数のステップが連続するものとして示される範囲で、代替の実施形態におけるそのようなステップのいくつかの組み合わせは、同時に実行されてもよい。本明細書に記載されている一連の動作は、他のプロセスによって中断、一時停止、取り消し、または制御されることができる。
【００６０】
図面／図に描かれた要素のうちの１つ以上はまた、特定の用途にしたがって有用であるように、より分離または統合された方法で実装されることができ、または特定の場合に動作不能として削除もしくはレンダリングされることもできることも理解されよう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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