JP2011041368A - 電動モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 さらに小型化、コスト低減が可能な電動モータユニットを提供する。
【解決手段】 電動モータユニットは、電動モータ2を制御する電動モータ制御装置3と主制御装置4とが、正電源線8および負電源線11で接続されており、電動モータ2に対する指令信号が主制御装置4から電動モータ制御装置3に送られ、電動モータ2の状態を表す状態信号が電動モータ制御装置3から主制御装置4に送られるようになされているものである。電動モータ制御装置3と主制御装置4が、１本の共通の信号線25で接続されて、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すことにより、上記信号線25を介して上記信号の送受信を行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、たとえば自動車の油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットなどにおける電動モータユニットに関する。

近年、自動車の油圧ポンプとして、その起動・停止をきめ細かく制御して省エネルギを図るため、また、アイドリング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、電動ポンプユニットが使用されるようになっている。

このような電動ポンプユニットとして、たとえば、特許文献１に記載されたようなものが知られている。

このような従来の電動ポンプユニットの電気的な構成は、たとえば、図４に示すようなものである。

図４において、電動ポンプユニットは、ポンプ(1)、ポンプ駆動用電動モータ(2)、電動モータ制御装置(3)および主制御装置(4)を備えている。

電動モータ制御装置(3)と主制御装置(4)とは互いに離れた位置に配置され、両制御装置(3)(4)の正電源端子(5)(6)に、直流電源(7)の正側に接続された正電源線(8)が接続され、両制御装置(3)(4)の負電源端子(9)(10)に、接地された負電源線(11)が接続されている。また、両制御装置(3)(4)の指令信号端子(12)(13)が指令信号線(14)で接続され、両制御装置(3)(4)の状態信号端子(15)(16)が状態信号線(17)で接続されている。各制御装置(3)(4)の４つの端子(5)(9)(12)(15)(6)(10)(13)(16)は、それぞれ、４ピンコネクタ(18)(19)に設けられている。

モータ制御装置(3)には、モータ(2)を駆動する駆動回路（インバータ回路）(20)および駆動回路(20)を制御する制御回路(21)が設けられている。駆動回路(20)は負電源端子(9)に接続され、正電源端子(5)から駆動回路(20)および制御回路(21)に電力が供給される。制御回路(21)には、主制御装置(4)から指令信号線(14)を通して、モータ(2)に対する指令信号が送られる。制御回路(21)は、状態信号線(17)を通して、モータ(2)の状態を表す状態信号を主制御装置(4)に送る。

特開２００６−２５８０７９号公報

自動車に搭載される電動ポンプユニットは、小型化、コスト低減が要求される。

上記の従来の電動ポンプユニットでは、２本の電源線(8)(11)と２本の信号線(14)(17)の計４本の電線が必要であり、その分コネクタ(18)(19)も大きくなり、小型化、コスト低減に限度がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、さらに小型化、コスト低減が可能な電動モータユニットを提供することにある。

この発明による電動モータユニットは、電動モータを制御する電動モータ制御装置と主制御装置とが、正電源線および負電源線で接続されており、電動モータに対する指令信号が主制御装置から電動モータ制御装置に送られ、電動モータの状態を表す状態信号が電動モータ制御装置から主制御装置に送られるようになされている電動モータユニットにおいて、電動モータ制御装置と主制御装置が、１本の共通の信号線で接続されて、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すことにより、上記信号線を介して上記信号の送受信を行うものであることを特徴とするものである。

電動モータ制御装置と主制御装置が、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すようにすることにより、１本の共通の信号線で指令信号および状態信号の送受信を行うことができ、従来のような２本の信号線が不要であるため、電線の数が減少し、コネクタを小型化することができる。このため、電動モータユニットのさらなる小型化、コスト低減が可能である。

たとえば、電動モータ制御装置が、電動モータを駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御回路を備え、制御回路および主制御装置が、それぞれ、上記信号の送受信を行う送受信回路を備えており、両送受信回路が、指令モードおよび状態モードを交互に繰り返す。

このようにすれば、電動モータ制御装置と主制御装置の送受信回路間において、１本の共通の信号線で指令信号および状態信号の送受信を行うことができる。

たとえば、両送受信回路が、指令モードと状態モードを切り替える切り替え手段を備えている。

このようにすれば、両送受信回路の切り替え手段で指令モードと状態モードを切り替えることにより、両受信回路間において、１本の共通の信号線で指令信号および状態信号の送受信を行うことができる。

この発明による電動モータユニットは、自動車で使用される電動ポンプユニットに適用することができる。

その場合、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、電動モータを制御する電動モータ制御装置と、主制御装置とを備えており、電動モータ制御装置および主制御装置が上記のように構成される。

この発明の電動モータユニットによれば、上記のように、電動モータ制御装置に接続される電線の数を減らして、装置をさらに小型化するとともに、コストを低減することができる。

図１は、この発明の実施形態を示す電動ポンプユニットのブロック図である。 図２は、図１の電動モータ制御装置および主制御装置の送受信回路の１例を示すブロック図である。 図３は、図２の電動モータ制御装置および主制御装置の送受信回路における動作の１例を示すタイムチャートである。 図４は、従来例を示す電動ポンプユニットのブロック図である。

(2) 電動モータ
(3) 電動モータ制御装置
(4) 主制御装置
(8) 正電源線
(11) 負電源線
(20) 駆動回路
(21) 制御回路
(25) 信号線
(26)(27) 送受信回路
(28)(33) ＣＰＵ
(29)(34) トランジスタ

以下、図１〜図３を参照して、この発明を自動車の油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットに適用した実施形態について説明する。

図１において、図２の従来例に相当する部分には同一の符号を付している。

図１において、電動ポンプユニットは、ポンプ(1)、ポンプ駆動用電動モータ(2)、電動モータ制御装置(3)および主制御装置(4)を備えている。

ポンプ(1)、モータ(2)およびモータ制御装置(3)は、図示しない共通のハウジング内に設けられて、電動ポンプ部(22)を構成している。この例では、ポンプ(1)は内接歯車ポンプ、モータ(2)は３相巻線を有するＤＣブラシレスセンサレスモータである。

主制御装置(4)は、電動ポンプ部(22)と離れた車両側に配置されている。

両制御装置(3)(4)には、それぞれ、２つの電源端子(5)(9)(6)(10)の他に、１つの信号端子(23)(24)が設けられ、両信号端子(23)(24)に、１本の共通の信号線(25)が接続されている。各制御装置(3)(4)の３つの端子(5)(9)(23)(6)(10)(24)は、それぞれ、３ピンコネクタ(38)(39)に設けられている。

電動モータ制御装置(3)の制御回路(21)および主制御装置(4)には、それぞれ、図２に示すような送受信回路(26)(27)が設けられている。両送受信回路(26)(27)は、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すことにより、指令信号および状態信号の送受信を行うものである。

図２には、送受信回路(26)(27)の１例が示されている。

制御回路(21)の送受信回路(26)は、ＣＰＵ(28)およびＮＰＮトランジスタ(29)を備えている。ＣＰＵ(28)の信号入力端子(28i)が、抵抗(30)を有する信号線(31)を介して信号端子(23)に接続されている。信号入力端子(28i)は、また、抵抗(32)を介して電源(7)の正側に接続されるとともに、トランジスタ(29)のコレクタに接続されている。ＣＰＵ(28)の信号出力端子(28o)は、状態信号出力部であり、トランジスタ(29)のベースに接続されている。トランジスタ(29)のエミッタは、接地されている。

主制御装置(4)の送受信回路(27)は、ＣＰＵ(33)およびＮＰＮトランジスタ(34)を備えている。ＣＰＵ(33)の信号入力端子(33i)が、抵抗(35)を有する信号線(36)を介して信号端子(24)に接続されている。信号入力端子(33i)は、また、抵抗(37)を介して電源(7)の正側に接続されるとともに、トランジスタ(34)のコレクタに接続されている。ＣＰＵ(33)の信号出力端子(33o)は、指令信号出力部であり、トランジスタ(34)のベースに接続されている。トランジスタ(34)のエミッタは、接地されている。

次に、図３を参照して、両送受信回路(26)(27)における指令信号および状態信号の送受信動作の１例について説明する。

図３(a)は、制御回路(21)の送受信回路(26)におけるＣＰＵ(28)の状態信号出力部(28o)の出力である状態信号の時間変化を表すタイムチャート、図３(b)は、主制御装置(4)の送受信回路(26)におけるＣＰＵ(33)の指令信号出力部(33o)の出力である指令信号の時間変化を示すタイムチャートであり、それぞれ、Ｈはオン（ハイレベル）を、Ｌはオフ（ローレベル）を示している。

両送受信回路(26)(27)は、一定時間Ｔの指令モードと同じ時間Ｔの状態モードを交互に繰り返す。時間Ｔをモード時間という。モード時間Ｔは、この例では、１０ｍｓであり、したがって、指令モードと状態モードの繰り返しサイクルは１００Ｈzである。

主制御装置(4)の送受信回路(27)において、指令信号出力部(33o)は、状態モードの間はオフのままであり、指令モードの最初の時間ｔの間だけオンになる。指令モード時間Ｔのうちの指令信号出力部(33o)がオンになっている時間ｔの割合を指令信号出力デューティという。指令信号出力デューティは、後に詳しく説明するように、指令信号の内容に対応している。

制御回路(21)の送受信回路(26)において、状態信号出力部(28o)は、指令モードの間はオフのままであり、状態モードの最初の時間ｔの間だけオンになる。状態モード時間Ｔのうちの状態信号出力部(28o)がオンになっている時間ｔの割合を状態信号出力デューティという。状態信号出力デューティは、後に詳しく説明するように、状態信号の内容に対応している。

指令モードと状態モードの切り替えは、たとえば、共通のクロック信号を用いて、両送受信回路(26)(27)で別々に行うことができる。

また、次のように、両送受信回路(26)(27)の一方を管理側、他方を被管理側とし、管理側で両モードの切り替えを独立して行い、被管理側で管理側における切り替えに追従して切り替えを行うようにすることができる。

主制御装置(4)の送受信回路(27)を管理側とした場合、被管理側の制御回路(21)の送受信装置(26)では、最初、状態信号出力部(28o)をオフにしておく。状態信号出力部(28o)がオフの状態では、管理側の指令信号出力部(33o)がオフの間は被管理側の信号入力部(28i)はオンであるが、管理側の指令信号出力部(33o)がオンに切り替わると、被管理側の信号入力部(28i)はオフに切り替わる。これにより、管理側が指令モードに切り替わったことがわかるので、被管理側においても、指令モードを開始して、状態信号出力部(28o)をオフに保持し、モード時間Ｔが経過したときに、状態モードを開始して、時間ｔの間だけ状態信号出力部(28o)をオンにして、状態信号出力部(28o)をオフにした後、上記のように信号入力部(28i)がオフになったときに、指令モードを開始する。被管理側において、このような動作を繰り返すことにより、管理側における両モードの切り替えに追従して、両モードの切り替えを行うことができる。

制御回路(21)の送受信回路(26)を管理側とした場合も、同様である。

指令信号で表される指令の内容は、次のように、指令モードにおける指令信号出力デューティＤ1に対応している。

Ｄ１ 指令の内容
１０＜Ｄ１≦ ２０ モータ停止
２０＜Ｄ１＜ ８０ モータ作動（Ｄ1の値が速度に対応）
８０＜Ｄ１＜ ９０ 最大出力作動

状態信号で表される状態の内容は、次のように、状態モードにおける状態信号出力デューティＤ２に対応している。

Ｄ２ 状態の内容
８５ 駆動回路短絡／断線
７５ 低電圧異常
６５ 過電流検出
５５ 起動不良
２５ モータ定格モード
１５ モータ起動モード
５ モータ停止モード

指令モードでは、主制御装置(4)の送受信回路(27)から指令信号が送信され、これが制御回路(21)の送受信回路(26)で受信される。指令モードでは、送受信回路(26)の状態信号出力部(28o)はオフであるから、送受信回路(27)の指令信号出力部(33o)がオンになっている間だけ、送受信回路(26)の信号入力部(28i)がオフになるので、送受信回路(26)のＣＰＵ(28)でこれを検知することにより、指令信号が受信される。

状態モードでは、制御回路(21)の送受信回路(26)から状態信号が送信され、これが主制御装置(4)の送受信回路(27)で受信される。状態モードでは、送受信回路(27)の指令信号出力部(33o)はオフであるから、制御回路(21)の状態信号出力部(28o)がオンになっている間だけ、送受信回路(27)の信号入力部(33i)がオフになるので、送受信回路(27)のＣＰＵ(33)でこれを検知することにより、状態信号が受信される。

上記のような信号の送受信の間に、たとえば次のようにして、各送受信回路(26)(27)において各種の異常が検出される。

各モードにおいて、信号を送信すべき送受信回路(26)(27)の信号出力部(28o)(33o)がオフの間は、正常であれば信号線(25)の状態すなわち信号入力部(28i)(33i)の状態はオンであるが、これがオフであれば、信号線(25)が接地していると判断される。

各モードにおいて、信号を送信すべき送受信回路(26)(27)の信号出力部(28o)(33o)がオンの間は、正常であれば信号線(25)の状態すなわち信号入力部(28i)(33i)の状態はオフであるが、これがオンであれば、信号線(25)が正電源線(8)とショートしていると判断される。

各モードにおいて、信号を受信すべき送受信回路(26)(27)において、モード時間Ｔの間に信号入力部(28i)(33i)がオフにならない場合、信号線(25)が断線していると判断される。

他は、前記従来例の場合と同様である。

上記の電動ポンプユニットでは、電動モータ制御装置(3)の送受信回路(26)と主制御装置(4)の送受信回路(27)が、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すようにすることにより、１本の共通の信号線(25)で指令信号および状態信号の送受信を行うことができ、従来のような２本の信号線が不要であるため、電線の数が減少し、コネクタを小型化することができる。このため、電動モータユニットのさらなる小型化、コスト低減が可能である。

電動ポンプユニットの構成は、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、自動車用電動ポンプユニット以外の電動モータユニットにも適用できる。

Claims (3)

1. 電動モータを制御する電動モータ制御装置と主制御装置とが、正電源線および負電源線で接続されており、電動モータに対する指令信号が主制御装置から電動モータ制御装置に送られ、電動モータの状態を表す状態信号が電動モータ制御装置から主制御装置に送られるようになされている電動モータユニットにおいて、
   電動モータ制御装置と主制御装置が、１本の共通の信号線で接続されて、指令信号の送受信を行う指令モードおよび状態信号の送受信を行う状態モードを交互に繰り返すことにより、上記信号線を介して上記信号の送受信を行うものであることを特徴とする電動モータユニット。
2. 電動モータ制御装置が、電動モータを駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御回路を備え、制御回路および主制御装置が、それぞれ、上記信号の送受信を行う送受信回路を備えており、両送受信回路が、指令モードおよび状態モードを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１の電動モータユニット。
3. 両送受信回路が、指令モードと状態モードを切り替える切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項２の電動モータユニット。

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