JP2018013209A - 電動オイルポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの出力制御の応答性を向上させることによって、油温条件に応じた油圧および吐出油量を迅速に確保することが可能な電動オイルポンプ装置を提供する。【解決手段】この電動オイルポンプ装置１００は、モータ１１を含み、モータ１１により駆動される電動オイルポンプ１０と、電動オイルポンプ１０の動作中に検出される電動オイルポンプ１０の油圧、モータ電流値Ｉｍまたはトルクの少なくともいずれか１つと、電動オイルポンプ１０の吐出油量またはモータ回転数Ｎの少なくともいずれか一方との関係に基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の制御パラメータ（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ）を調整するマイコン３０とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電動オイルポンプ装置に関し、特に、モータにより駆動される電動オイルポンプを備えた電動オイルポンプ装置に関する。

従来、モータにより駆動される電動オイルポンプを備えた電動オイルポンプ装置などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、モータにより駆動される油圧ポンプ（電動オイルポンプ）と、電動モータの回転制御を行うマイコン（制御部）とを備えた電動液体ポンプの制御装置（電動オイルポンプ装置）が開示されている。この特許文献１に記載の電動液体ポンプの制御装置では、ある初期値として入力された電力により回転されるモータから検出されるモータ電流値および回転数の関係に基づいて、油圧ポンプから吐出される油温が推定されるように構成されている。そして、推定された油温条件のもとで油圧ポンプに要求される油圧を得るために、モータに供給される電流の目標値が演算されてモータ電流値を目標値へと移行させる電流制御が行われる。この場合、モータ電流値の目標値と現在値との偏差に基づいて、比例制御および積分制御（ＰＩ制御）によりモータに印加する指令電圧（デューティ比）がマイコンにより演算される。そして、指令電圧の制御に伴って回転中のモータ電流値が変更されながら目標値に到達される。したがって、油温の変化に応じたモータの出力制御によって、油圧回路に要求される油圧が確保されるように構成されている。

なお、上記した電動液体ポンプ（電動オイルポンプ）は、たとえば、自動車の停車時にエンジンのアイドリングを停止した際に起動（駆動）される。これにより、アイドリングストップ状態においても自動変速機のクラッチ係合に油圧が供給される。また、ハイブリッド車の電気モータの冷却ジャケットに冷却油を供給する際にも電動液体ポンプが起動（駆動）される。これにより、冷却ジャケットに所定の油圧の冷却油が流通される。

特開２００５−１６４６０号公報

上記特許文献１に記載された電動液体ポンプの制御装置では、モータ電流値の目標値と現在値との偏差に基づいて、単に比例制御および積分制御（ＰＩ制御）を用いてモータに印加する指令電圧（デューティ比）を演算する制御方法（いわゆる一般的なフィードバック制御）が適用されていると考えられる。このため、モータ電流値の現在値（初期値）から目標値への移行には、ある程度の時間を要すると考えられる。しかしながら、上述したように、電動液体ポンプ（電動オイルポンプ）を自動車の油圧制御に適用する場合、油温条件（オイル粘度条件）に応じて迅速な油圧および吐出油量を確保する必要性がある。このため、電動オイルポンプの駆動制御においては、モータの出力制御に高い応答性が求められる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、モータの出力制御の応答性を向上させることによって、油温条件に応じた油圧および吐出油量を迅速に確保することが可能な電動オイルポンプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における電動オイルポンプ装置は、モータを含み、モータにより駆動される電動オイルポンプと、電動オイルポンプの動作中に検出される電動オイルポンプの油圧、モータ電流値またはトルクの少なくともいずれか１つと、電動オイルポンプの吐出油量またはモータ回転数の少なくともいずれか一方との関係に基づいて油温を推定するとともに、推定された油温に基づいてモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整する制御部と、を備える。

この発明の一の局面による電動オイルポンプ装置は、上記のように、電動オイルポンプの動作中に検出される電動オイルポンプの油圧、モータ電流値またはトルクの少なくともいずれか１つと、電動オイルポンプの吐出油量またはモータ回転数の少なくともいずれか一方との関係に基づいて油温を推定するとともに、推定された油温に基づいてモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整する制御部を備える。これにより、推定された油温に基づいてモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整しつつ電動オイルポンプの出力制御（モータの電流制御）を行うことができるので、制御パラメータを調整しない一般的なフィードバック制御を行う場合と異なり、現在のモータ電流値を目標電流値に迅速に近付けることができる。この結果、モータの出力制御の応答性を向上させることによって、油温条件に応じた油圧および吐出油量を迅速に確保することができる。

また、上記一の局面による電動オイルポンプ装置が上記した制御部を備えることによって、油温に応じてオイル粘度が変動する（電動オイルポンプの負荷が変動する）場合においても、モータの出力制御の応答性を向上させることができるので、この電動オイルポンプを使用することが可能な油温（オイル粘度）の範囲を広げることができる。また、電動オイルポンプを構成するポンプ部およびモータの各々の設計時の設計公差を緩和した（設計精度を緩くした）場合であっても、電動オイルポンプの出力調整（モータの電流制御）を迅速に行うことができるので、電動オイルポンプの設計上および製造上の精度管理を容易に行うことができる。

上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、好ましくは、制御部は、推定された油温に基づいて電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態を判断するとともに、過不足状態を回避するようにモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整するように構成されている。

このように構成すれば、推定された油温（オイル粘度）に応じて電動オイルポンプの負荷（油圧または吐出油量の少なくとも一方）の変動が把握されるので、油温（オイル粘度）の変動とともに電動オイルポンプの負荷が変動して油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態に陥る可能性が高まった場合であっても、モータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整してこの過不足状態に陥るのを確実に回避することができる。この結果、油温（オイル粘度）の変動に起因して電動オイルポンプの負荷が変動した場合であっても、電動オイルポンプを安定的に運転して油温条件に応じた油圧および吐出油量を確実に確保することができる。

この場合、好ましくは、過不足状態は、推定された油温が第１しきい値未満である場合における電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方の不足状態と、推定された油温が第２しきい値よりも大きい場合における電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方の過剰状態とを含み、制御部は、推定された油温に基づいて、不足状態または過剰状態の少なくとも一方を回避するように制御パラメータを調整するように構成されている。

このように構成すれば、推定された油温（オイル粘度）が第１しきい値未満であるかまたは第２しきい値よりも大きいかで電動オイルポンプの負荷状態を容易に推定することができる。そして、推定された負荷状態（不足状態または過剰状態）に応じてモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整することによって電動オイルポンプの出力不足状態または過出力状態の少なくとも一方を迅速に回避することができる。すなわち、出力不足状態に起因した潤滑系におけるオイルの潤滑不足や、自動変速機の作動油圧不足、さらにはオイルによる冷却ジャケットの冷却不足を回避することができる。また、過出力状態に起因して電動オイルポンプに電力損失（エネルギ損失）が発生するのを回避することができる。

上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、好ましくは、電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と、制御パラメータとがそれぞれ対応付けられたテーブルをさらに備え、制御部は、テーブルに基づいて、制御パラメータを調整するように構成されている。

このように構成すれば、電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と、制御パラメータとがそれぞれ対応付けられた上記テーブルを参照して、制御パラメータの調整による電動オイルポンプの出力制御（モータの電流制御）を容易に行うことができる。

上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、好ましくは、制御部は、電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と制御パラメータとの相関関係が規定された相関関係式に基づいて、制御パラメータを調整するように構成されている。

このように構成すれば、電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と制御パラメータとの相関関係が規定された相関関係式に基づいて、制御パラメータの調整による電動オイルポンプの出力制御（電動モータの電流制御）を容易に行うことができる。

なお、上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、以下の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、制御部は、比例制御、積分制御および微分制御を含むＰＩＤ制御によりモータを制御するとともに、制御パラメータとして、比例制御の比例ゲイン、積分制御の積分ゲインおよび微分制御の微分ゲインを調整するように構成されている。

（付記項２）
また、上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、制御部は、所定の制御周期で油温を推定するとともに所定の制御周期で推定された油温に基づいて、モータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを繰り返し調整するように構成されている。

（付記項３）
また、上記一の局面による電動オイルポンプ装置において、制御部は、電動オイルポンプの定常運転中または起動時の少なくともいずれか一方におけるモータ電流値およびモータ回転数に基づいて油温を推定するとともに、推定された油温に基づいてモータ電流値またはモータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整するように構成されている。

本発明の第１実施形態による電動オイルポンプ装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態による電動オイルポンプに対するＰＩＤ制御（フィードバック制御）の概念を示した図である。 本発明の第１実施形態による電動オイルポンプの出力制御に使用されるテーブルの内容を示した図である。 本発明の第１実施形態による電動オイルポンプの出力制御におけるマイコンの処理フローを示した図である。 本発明の第２実施形態による電動オイルポンプの駆動系（回転運動系）における運動方程式、および、その伝達関数について説明するための図である。 本発明の第２実施形態による電動オイルポンプのフィードバック制御系におけるブロック線図の等価変換表を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による電動オイルポンプ装置１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による電動オイルポンプ装置１００は、車両（自動車）に搭載されている。電動オイルポンプ装置１００は、電動オイルポンプ１０と、電動オイルポンプ１０を駆動するためのモータ駆動回路２０と、モータ駆動回路２０に対して駆動信号を送信するためのマイコン３０（制御部の一例）とを備える。なお、モータ駆動回路２０およびマイコン３０は、電動オイルポンプ１０のハウジング内に搭載されていてもよいし、電動オイルポンプ１０とは別な制御ボックス（図示せず）内に設けられていてもよい。

電動オイルポンプ１０は、モータ１１と、ポンプ部１２とを含む。電動オイルポンプ１０は、ポンプ部１２が油圧回路１０１に接続されている。油圧回路１０１は、所定の流路抵抗Ｒを有しており、ポンプ部１２が駆動されることによって、油圧回路１０１に必要な油圧が供給される。ここで、ポンプ部１２は、内接ギアタイプ、外接ギアタイプおよび遠心式などが適用される。また、油圧回路１０１には、自動車の停車中にエンジン（図示せず）をアイドリングストップさせる場合に自動変速機のクラッチ係合に必要油圧の作動油を供給する回路が含まれる。また、油圧回路１０１には、ハイブリッド車の電気モータ（図示せず）の冷却ジャケットに必要油圧の冷却油を供給する回路なども含まれる。電動オイルポンプ１０は、エンジンの駆動力により駆動される機械式オイルポンプとは異なり、バッテリ４０から供給される電力で駆動されるオイルポンプとして多用されている。

また、電動オイルポンプ１０におけるモータ１１には、ホール素子などの位置検出センサを有しないセンサレス三相ブラシレスＤＣモータが用いられている。また、モータ駆動回路２０は、半導体スイッチからなるＦＥＴ回路２１と、モータ駆動ＩＣ２２とによって構成されている。そして、モータ１１の３線（Ｕ相駆動コイル、Ｖ相駆動コイル、Ｗ相駆動コイル）には、バッテリ４０の直流電圧がＦＥＴ回路２１を介して印加される。そして、ＦＥＴ回路２１は、モータ駆動ＩＣ２２からの信号に基づいてモータ１１の３線の中の２線間（Ｕ相−Ｖ相間、Ｕ相−Ｗ相間およびＶ相−Ｗ相間）に順次電圧を印加してモータ１１を単位回転角度ずつ回転駆動させる役割を担う。この際、ＦＥＴ回路２１は、モータ駆動ＩＣ２２からの信号に応じて各２線間に印加する電圧を所定時間だけオンにする状態と所定時間だけオフにする状態とに繰り返し切り替えるＰＷＭ制御（デューティ比の制御）を行うように構成されている。これにより、モータ１１に印加される平均電圧が制御上の指令電圧になるように制御される。

マイコン３０は、各種演算処理を行う演算部３１（制御部の一例）と、演算部３１が実行する各種プログラムなどを予め格納したＲＯＭ３２と、演算部３１が演算処理中に必要なデータを読み書きするＲＡＭ３３と、単位角度回転信号およびモータ電流信号を入力し、モータ１１を駆動する指令電圧をモータ駆動ＩＣ２２に出力する入出力回路３４とを含んでいる。

ＲＯＭ３２には、モータ回転数演算プログラム１と、モータ電流値Ｉｍ（トルクおよび油圧に相当）とモータ１１のモータ回転数Ｎ（吐出油量に相当）とに基づいて油温Ｔｅを推定してポンプ部１２から必要油圧のオイルを油圧回路１０１に供給するモータ制御プログラム２とが格納されている。また、ＲＯＭ３２には、電流検出回路４２によって検出されたモータ電流値Ｉｍと目標電流値Ｉｔｇとの差（電流偏差ｅ（ｔ））を演算し、比例制御、積分制御および微分制御を含むＰＩＤ制御を用いてモータ１１に印加する指令電圧ｕ（ｔ）を演算してモータ駆動ＩＣ２２に出力する電流制御プログラム３と、このＰＩＤ制御時に参照されるテーブル４（図３参照）とがさらに格納されている。また、マイコン３０は、車体側のＥＣＵ１０２と相互通信可能に接続されている。したがって、ＥＣＵ１０２からの制御信号に基づいてマイコン３０が動作（演算）するように構成されている。

また、電動オイルポンプ装置１００は、モータ駆動回路２０およびマイコン３０に加えて、その制御回路中に、シャント抵抗４１と、電流検出回路４２とを備えている。シャント抵抗４１は、ＦＥＴ回路２１に接続されており、電流検出回路４２は、シャント抵抗４１の両端子間の電圧を測定してモータ１１に供給される電流値を検出してモータ電流信号（モータ電流値Ｉｍ）をマイコン３０に送出する機能を有している。

（電動オイルポンプの出力制御の詳細）
電動オイルポンプ１０の運転中、モータ１１は、図２に示すようなＰＩＤ制御に基づいて駆動される。すなわち、ある運転条件下でＥＣＵ１０２（図１参照）側から目標電流値Ｉｔｇからなる電流値でモータ１１を回転させる指令が送信されたとする。なお、目標電流値Ｉｔｇは、この電流値でモータ１１を回転させることによって、現在の油圧回路１０１（図１参照）に要求される油圧および吐出油量が確保されるための電流値を意味する。この場合、マイコン３０（図１参照）では、電流検出回路４２によって検出された現在のモータ電流値Ｉｍと目標電流値Ｉｔｇとの電流偏差ｅ（ｔ）を演算し、モータ電流値Ｉｍを目標電流値Ｉｔｇに一致させるようにフィードバック制御としてのＰＩＤ制御が実行される。なお、ＰＩＤ制御における制御パラメータには、比例制御の比例ゲインＫｐ（以下、Ｋｐという）、積分制御の積分ゲインＫｉ（以下、Ｋｉという）および微分制御の微分ゲインＫｄ（以下、Ｋｄという）が含まれる。そして、ＰＩＤ制御により生成されたデューティ比に基づく指令電圧ｕ（ｔ）がモータ１１に印加される。

なお、ＰＩＤ制御に基づく指令電圧ｕ（ｔ）は、図２の下部領域に示す式（１）で表現される。すなわち、指令電圧ｕ（ｔ）は、比例ゲインＫｐと電流偏差ｅ（ｔ）との積と、積分ゲインＫｉと電流偏差ｅ（ｔ）の積分時間０〜ｔまでの積分値との積と、微分ゲインＫｄと電流偏差ｅ（ｔ）の微分値との積と、を足し合わせた値として与えられる。

ここで、第１実施形態では、マイコン３０の演算部３１の指令に基づき、電動オイルポンプ１０（モータ１１）に適用されるＰＩＤ制御に、以下に説明する調整制御が付加されるように構成されている。

具体的には、電動オイルポンプ１０の動作中に検出される電動オイルポンプ１０のモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関係に基づいて油温Ｔｅが推定されるとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するＰＩＤ制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄが内部的（自動的）に調整されて、ＰＩＤ制御が行われるように演算部３１が構成されている。

なお、モータ電流値Ｉｍ（トルクおよび油圧に相当）およびモータ回転数Ｎ（吐出油量に相当）に対する油温Ｔｅの推定値の相関関係は、マイコン３０のＲＯＭ３２（図１参照）に予め格納されている。この場合、検出されるモータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎの組み合わせに対応するオイルの動粘度のデータがＲＯＭ３２に格納されている。そして、モータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎの組み合わせに応じてＲＯＭ３２から取得されるオイルの動粘度に基づいて、油温Ｔｅが算出（推定）されるように構成されている。

具体例を挙げると、炭化水素油の動粘度（オイル粘度）と油温との関係は、「Ｗａｌｔｈｅｒの実験式」として広く用いられる下記式（２）によって示される。
ｌｏｇ（ｌｏｇ（ν＋ｋ））＝ｎ−（ｍ×ｌｏｇ（Ｔｅ））・・・（２）
上記式（２）において、νは、オイルの動粘度（ｍｍ²／ｓ）、ｋ、ｍおよびｎは、オイルの種類によって定まる定数、Ｔｅは、絶対温度（Ｋ）で示される油温である。

したがって、上記式（２）を用いて任意の動粘度ν（オイル粘度）に対応する油温Ｔｅを算出することが可能である。これにより、マイコン３０では、電動オイルポンプ１０の動作中に検出されるモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関係から、ポンプ部１２から吐出されるオイルの動粘度νが取得される。そして、上記式（２）を用いて、取得されたオイル粘度（動粘度ν）に対応する油温Ｔｅが推定（算出）されるように構成されている。

これにより、電動オイルポンプ装置１００では、推定された油温Ｔｅ（オイル粘度）に基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄを調整しつつ、電動オイルポンプ１０の出力制御（モータ１１の電流制御）が行われる。その結果、現在のモータ電流値Ｉｍを、目標電流値Ｉｔｇに迅速に近付けることが可能に構成されている。

なお、図１に示すように、モータ電流値Ｉｍ（図２参照）は、電流検出回路４２により検出されるシャント抵抗４１の両端子間の電圧に基づいてマイコン３０側で把握される。また、モータ回転数Ｎ（図２参照）は、モータ１１の極数と、回転中のモータ１１の３線（Ｕ相駆動コイル、Ｖ相駆動コイル、Ｗ相駆動コイル）の各々に生じる誘起電圧の波形におけるゼロクロス点（誘起電圧波形がその振幅の２分の１になった時点の位相）のカウント数とに基づいてマイコン３０側で把握される。

また、第１実施形態では、マイコン３０は、推定された油温Ｔｅ（オイル粘度）に基づいて電動オイルポンプ１０の油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態を判断するとともに、過不足状態を回避するようにモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄを調整するように構成されている。

この場合、過不足状態としては、推定された油温Ｔｅがしきい値Ｔ１（第１しきい値の一例）未満である場合における電動オイルポンプ１０の負荷（油圧または吐出油量の少なくとも一方）の「不足状態（出力不足領域）」と、推定された油温Ｔｅがしきい値Ｔ２（第２しきい値の一例）よりも大きい場合における電動オイルポンプ１０の負荷（油圧または吐出油量の少なくとも一方）の「過剰状態（過出力領域）」とが存在する。そして、マイコン３０は、推定された油温Ｔｅ（オイル粘度）に基づいて、不足状態または過剰状態の少なくとも一方を回避するようにＰＩＤ制御におけるＫｐ、ＫｉおよびＫｄを調整するように構成されている。なお、不足状態を回避する場合には、Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄを増加させることが行われる。また、過剰状態を回避する場合には、Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄを減少させることが行われる。

なお、ＲＯＭ３２（図１参照）には、図３に示すようなテーブル４が格納（保存）されている。テーブル４は、推定された油温Ｔｅと、各々の油温Ｔｅに対応した制御パラメータ（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ）とが対応付けられている。したがって、演算部３１（図１参照）は、テーブル４に基づいて、Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄを調整するように構成されている。

なお、マイコン３０は、電動オイルポンプ１０の定常運転中におけるモータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄを調整するように構成されている。この場合、マイコン３０は、所定の制御周期で油温Ｔｅを推定するとともに所定の制御周期で推定された油温Ｔｅに基づいて、モータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄを繰り返し調整するように構成されている。

次に、図１〜図４を参照して、電動オイルポンプ装置１００における電動オイルポンプ１０の起動時のマイコン３０（演算部３１）の処理フローについて説明する。

図４に示すように、ステップＳ１では、マイコン３０（図１参照）の指令に基づき、モータ１１（図１参照）の現在のモータ回転数Ｎが検出される。なお、モータ回転数Ｎは、モータ１１の極数と、モータ１１が回転し始めた際の３線（Ｕ相駆動コイル、Ｖ相駆動コイル、Ｗ相駆動コイル）の各々に生じる誘起電圧の波形におけるゼロクロス点のカウント数とに基づいて取得される。そして、ステップＳ２では、モータ１１の現在のモータ電流値Ｉｍが検出される。なお、モータ電流値Ｉｍは、電流検出回路４２により検出されるシャント抵抗４１（図１参照）の両端子間の電圧に基づいて取得される。

その後、ステップＳ３では、電動オイルポンプ１０（モータ１１）が定常運転中か否かがマイコン３０により判断される。ステップＳ３において、定常運転中でないと判断された場合、処理フローは一旦終了される。なお、本制御フロー終了後は、所定の制御周期が経過した後に、再び、図４に示した本制御フローが実行される。

また、ステップＳ３において、定常運転中であると判断された場合、ステップＳ４では、マイコン３０により電動オイルポンプ１０の油温Ｔｅが取得（推定）される。なお、油温Ｔｅは、ステップＳ１で検出されたモータ回転数ＮとステップＳ２で検出されたモータ電流値Ｉｍとの関係と、ＲＯＭ３２から取得されるオイルの動粘度（Ｗａｌｔｈｅｒの実験式：式（２））とに基づいて、演算部３１（図１参照）において演算される。

その後、ステップＳ５では、油温Ｔｅがしきい値Ｔ１未満であるか否かが判断される。ステップＳ５において、油温Ｔｅがしきい値Ｔ１未満であると判断された（電動オイルポンプ１０の負荷が「不足状態（出力不足領域）」であると判断された）場合、ステップＳ６において、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ（図２参照）を増加させるようにフィードバック制御の各制御パラメータがマイコン３０により調整される。

また、ステップＳ５において、油温Ｔｅがしきい値Ｔ１以上であると判断された場合、ステップＳ７において、油温Ｔｅがしきい値Ｔ２よりも大きいか否かが判断される。ステップＳ７において、油温Ｔｅがしきい値Ｔ２よりも大きいと判断された（電動オイルポンプ１０の負荷が「過剰状態（過出力領域）」であると判断された）場合、ステップＳ８において、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを減少させるようにフィードバック制御の各制御パラメータがマイコン３０により調整される。なお、ステップＳ６またはステップＳ８の終了後、処理フローは一旦終了される。なお、本制御フロー終了後は、所定の制御周期が経過した後に、再び、図４に示した本制御フローが実行される。

このステップＳ１〜Ｓ８までの処理が行われることによって、電動オイルポンプ１０の動作中に検出される電動オイルポンプ１０のモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関係に基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の制御パラメータ（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ）が調整される。すなわち、調整後のＫｐ、ＫｉおよびＫｄに基づいてマイコン３０によるＰＩＤ制御が行われることにより、現在の油圧回路１０１（図１参照）に要求される油圧および吐出油量が確保されるための最適な指令電圧ｕ（ｔ）（すなわちデューティ比）が決定される。したがって、モータ１１は、油温条件に応じた油圧および吐出油量を確保するための出力を迅速に発揮するようになる。第１実施形態における電動オイルポンプ装置１００は、上記のように構成されている。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、電動オイルポンプ１０の動作中に検出される電動オイルポンプ１０のモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関係に基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の制御パラメータ（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ）を調整するマイコン３０を備える。これにより、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄ（制御パラメータ）を調整しつつ電動オイルポンプ１０の出力制御（モータ１１の電流制御）を行うことができるので、制御パラメータを調整しない一般的なフィードバック制御を行う場合と異なり、現在のモータ電流値Ｉｍを目標電流値Ｉｔｇに迅速に近付けることができる。この結果、モータ１１の出力制御の応答性を向上させることによって、油温条件に応じた油圧および吐出油量を迅速に確保することができる。

また、第１実施形態では、比例制御、積分制御および微分制御を含むＰＩＤ制御によりモータ１１を制御するとともに、制御パラメータとして、比例制御の比例ゲインＫｐ、積分制御の積分ゲインＫｉおよび微分制御の微分ゲインＫｄを制御するようにマイコン３０を構成する。これにより、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整しつつ、電動オイルポンプ１０の出力制御（モータ１１の電流制御）を適切に行うことができる。

また、第１実施形態では、電動オイルポンプ装置１００が上記したマイコン３０を備えることによって、油温Ｔｅに応じてオイル粘度が変動する（電動オイルポンプ１０の負荷が変動する）場合においても、モータ１１の出力制御の応答性を向上させることができるので、この電動オイルポンプ１０を使用することが可能な油温Ｔｅ（オイル粘度）の範囲を広げることができる。また、電動オイルポンプ１０を構成するポンプ部１２およびモータ１１の各々の設計時の設計公差を緩和した（設計精度を緩くした）場合であっても、電動オイルポンプ１０の出力調整（モータ１１の電流制御）を迅速に行うことができるので、電動オイルポンプ１０の設計上および製造上の精度管理を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、推定された油温Ｔｅに基づいて電動オイルポンプ１０の油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態を判断するようにマイコン３０を構成する。そして、この過不足状態を回避するようにモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整するようにマイコン３０を構成する。これにより、推定された油温Ｔｅ（オイル粘度）に応じて電動オイルポンプ１０の負荷（油圧または吐出油量の少なくとも一方）の変動が把握されるので、油温Ｔｅ（オイル粘度）の変動とともに電動オイルポンプ１０の負荷が変動して油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態に陥る可能性が高まった場合であっても、モータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整してこの過不足状態に陥るのを確実に回避することができる。この結果、油温Ｔｅ（オイル粘度）の変動に起因して電動オイルポンプ１０の負荷が変動した場合であっても、電動オイルポンプ１０を安定的に運転して油温条件に応じた油圧および吐出油量を確実に確保することができる。

また、第１実施形態では、過不足状態は、推定された油温Ｔｅがしきい値Ｔ１未満である場合における電動オイルポンプ１０の油圧または吐出油量の少なくとも一方の不足状態（出力不足領域）と、推定された油温Ｔｅがしきい値Ｔ２よりも大きい場合における電動オイルポンプ１０の油圧または吐出油量の少なくとも一方の過剰状態（過出力領域）とを含む。そして、推定された油温Ｔｅに基づいて、不足状態または過剰状態の少なくとも一方を回避するように比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整するようにマイコン３０を構成する。

これにより、推定された油温Ｔｅ（オイル粘度）がしきい値Ｔ１未満であるかまたはしきい値Ｔ２よりも大きいかで電動オイルポンプ１０の負荷状態を容易に推定することができる。そして、推定された負荷状態（不足状態または過剰状態）に応じてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整することによって電動オイルポンプ１０の出力不足状態または過出力状態の少なくとも一方を迅速に回避することができる。すなわち、出力不足状態に起因した潤滑系におけるオイルの潤滑不足や、自動変速機の作動油圧不足さらにはオイルによる冷却ジャケットの冷却不足を回避することができる。また、過出力状態に起因して電動オイルポンプ１０に電力損失（エネルギ損失）が発生するのを回避することができる。

また、第１実施形態では、電動オイルポンプ１０の動作中（定常運転中）における油温の推定値（油温Ｔｅ）と、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄとがそれぞれ対応付けられたテーブル４を備える。そして、テーブル４に基づいて、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整するようにマイコン３０を構成する。これにより、電動オイルポンプ１０の動作中における油温Ｔｅの推定値と、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄとがそれぞれ対応付けられたテーブル４を参照して、制御パラメータ（Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄ）の調整による電動オイルポンプ１０の出力制御（モータ１１の電流制御）を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、所定の制御周期で油温Ｔｅを推定するとともに所定の制御周期で推定された油温Ｔｅに基づいて、モータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを繰り返し調整するようにマイコン３０を構成する。これにより、油温Ｔｅ（オイル粘度）を電動オイルポンプ１０の動作中に所定の制御周期で継続的に把握した状態で、油温Ｔｅの変動（オイル粘度の変動）に応じて比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを繰り返し調整することができるので、電動オイルポンプ１０の動作中、常に、モータ１１の出力制御に高い応答性を得ることができる。したがって、電動オイルポンプ１０の負荷変動に安定的に追従させることができる。

また、第１実施形態では、電動オイルポンプ１０の定常運転中におけるモータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整するようにマイコン３０を構成する。これにより、電動オイルポンプ１０の定常運転中における負荷変動にも適切に追従した電動オイルポンプ１０の駆動制御を行うことができる。

［第２実施形態］
次に、図１、図２および図４〜図６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ＰＩＤ制御における比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄの調整に関してテーブル４（図３参照）を参照するのではなく、油温Ｔｅの推定値と、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄとの相関関係が規定された相関関係式に基づいて、電動オイルポンプ１０の出力制御を行う構成について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一符号を付している。

第２実施形態による電動オイルポンプ装置２００（図１参照）では、図４に示した処理フローにおけるステップＳ６およびＳ８の各処理において、テーブル４（図３参照）を用いずにＰＩＤ制御のＫｐ、ＫｉおよびＫｄが調整されるように構成されている。

代替の方法として、具体的には、図５に示すように、モータ１１を用いてポンプ部１２を回転させる場合、その運動方程式（モータ１１で負荷（ポンプ部１２）を回す運動方程式）は、下記式（３）によって示される。
Ｊ×（ｄω（ｔ）／ｄｔ）＋Ｂ×ω（ｔ）＝Ｋｔ×ｕ（ｔ）・・・（３）
上記式（３）において、Ｊは、電動オイルポンプ１０の回転に関する慣性モーメント（ｋｇｍ²）、ω（ｔ）は、モータ１１の回転速度（ｒａｄ／ｓ）、Ｂは、摩擦係数（オイル粘度）、Ｋｔは、モータ１１のトルク定数、ｕ（ｔ）は、指令電圧（Ｖ）、である。また、Ｋｔ×ｕ（ｔ）は、モータ１１の入力トルクに相当する物理量である。

そして、上記式（３）において、入力をＫ×ｕ（ｔ）、出力をω（ｔ）としたときの伝達関数Ｇ（ｓ）は、上記した運動方程式（式（３））をラプラス変換することによって、下記式（４）によって示される。ここに、Ｋｔ×ｕ（ｔ）のラプラス変換をＫｔ×ｕ（ｓ）、ω（ｔ）のラプラス変換をω（ｓ）とすると、
Ｇ（ｓ）＝ω（ｓ）／（Ｋｔ×ｕ（ｓ））＝（１／Ｂ）／（（Ｊ／Ｂ）×ｓ＋１）・・・（４）
なお、上記式（４）は、いわゆる１次系の応答に関する伝達関数を示している。

一方、ＰＩＤ制御における伝達関数Ｇｃ（ｓ）は、図２の下部領域に示した指令電圧ｕ（ｔ）に関する式（１）をラプラス変換することによって、下記式（５）によって示される。
Ｇｃ（ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ×（１／ｓ）＋Ｋｄ×ｓ・・・（５）
上記式（５）において、Ｋｐは、比例ゲイン、Ｋｉは、積分ゲイン、Ｋｄは、微分ゲインである。

ここで、第２実施形態では、図２に示した電動オイルポンプ１０に対するフィードバック制御は、図６の左側の枠内に示されるブロック線図（等価変換前）に置き換えられる。すなわち、ＰＩＤ制御に関する伝達要素は伝達関数Ｇｃ（ｓ）で表され、電動オイルポンプ１０の回転制御に関する伝達要素は伝達関数Ｇ（ｓ）で表される。また、フィードバックの伝達要素はＨ（ｓ）で表される。そして、図６においては、上記した等価変換前のブロック線図（左側枠内）の右隣に、等価変換後のブロック線図（右側枠内）を示している。ここに、図６を参照して、モータ１１（図２参照）の制御系における等価変換後の伝達関数は、下記式（６）によって示される。
（Ｇｃ（ｓ）×Ｇ（ｓ））／（１＋Ｇ（ｓ）×Ｇｃ（ｓ）×Ｈ（ｓ））・・・（６）
上記式（６）において、フィードバックは、Ｈ（ｓ）＝１であるとする。

したがって、第２実施形態では、上記式（６）に示される等価変換後の伝達関数（図６参照）に基づいて、ＰＩＤ制御の設計パラメータである比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄが調整されるようにマイコン３０（図１参照）が構成されている。なお、Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄの具体的な決定手法は、ジーグラ・ニコルス（ＺｉｅｇｌｅｒおよびＮｉｃｈｏｌｓ）によって提案された限界感度法、または、過渡応答法などを適用してもよい。あるいは、上記以外の手法を用いてもよい。これにより、推定された油温Ｔｅ（上記式（３）における摩擦係数Ｂ（オイル粘度）に相当）が、電動オイルポンプ１０の使用条件に応じてどのように変化しても、上記式（６）に基づいて、油温Ｔｅ（摩擦係数Ｂ）に対応した制御パラメータ（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄ）が適切に調整されるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、電動オイルポンプ１０の動作中（定常運転中）における油温の推定値（油温Ｔｅ）に基づく摩擦係数Ｂ（上記式（３）参照）と、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄとの相関関係が規定された相関関係式（上記式（６）参照）に基づいて、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを調整するようにマイコン３０を構成する。これにより、電動オイルポンプ１０の動作中における油温の推定値（油温Ｔｅ）と制御パラメータ（Ｋｐ、ＫｉおよびＰｄ）との相関関係が規定された相関関係式（上記式（６）参照）に基づいて、制御パラメータ（Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄ）の調整による電動オイルポンプ１０の出力制御（モータ１１の電流制御）を容易に行うことができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、電動オイルポンプ１０の動作中（定常運転中）に検出されるモータ電流値Ｉｍと電動オイルポンプ１０のモータ回転数Ｎのとの関係に基づいて油温Ｔｅを推定し、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の制御パラメータであるＫｐ、ＫｉおよびＰｄを調整したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ１１のシャフトに取り付けられた加速度センサなどから直接的に検出されるトルクと、モータ１１のモータ回転数Ｎとの関係に基づいて油温Ｔｅを推定してもよいし、ポンプ部１２から吐出される油圧（油圧情報）と吐出油量（吐出油量情報）との関係に基づいて油温Ｔｅを推定してもよい。また、電動オイルポンプ１０のトルク、モータ電流値Ｉｍおよび油圧の全てと、電動オイルポンプ１０のモータ回転数Ｎおよび吐出油量の全てとをマイコン３０側で把握するとともに、これらの検出値の相互関係に基づいて所定の演算を行って油温Ｔｅを推定し、推定された油温Ｔｅに基づいてＰＩＤ制御における制御パラメータ（Ｋｐ、ＫｉおよびＰｄ）を調整してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、電動オイルポンプ１０の定常運転中におけるモータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてモータ電流値Ｉｍまたはモータ回転数Ｎに関するフィードバック制御の制御パラメータ（Ｋｐ、ＫｉおよびＰｄ）を調整したが、本発明はこれに限られない。たとえば、定常運転中のみならず電動オイルポンプ１０の起動時におけるモータ電流値Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて油温Ｔｅを推定するとともに、推定された油温Ｔｅに基づいてＫｐ、ＫｉおよびＰｄを調整するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、モータ１１にセンサレス三相ブラシレスＤＣモータを用いたが、本発明はこれに限られない。すなわち、ホール素子などの位置検出センサが設けられたモータ１１を含む電動オイルポンプ１０の出力制御に本発明を適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、自動車に搭載される電動オイルポンプ１０の起動制御に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、設備機器用の内燃機関に搭載される電動オイルポンプの起動制御に対して本発明を適用してもよい。

４ テーブル
１０ 電動オイルポンプ
１１ モータ
１２ ポンプ部
２０ モータ駆動回路
２１ ＦＥＴ回路
２２ モータ駆動ＩＣ
３０ マイコン（制御部）
３１ 演算部（制御部）
３２ ＲＯＭ
４０ バッテリ
４１ シャント抵抗
４２ 電流検出回路
１００、２００ 電動オイルポンプ装置
１０１ 油圧回路
Ｉｍ モータ電流値
Ｉｔｇ 目標電流値
Ｋｐ 比例ゲイン（制御パラメータ）
Ｋｉ 積分ゲイン（制御パラメータ）
Ｋｄ 微分ゲイン（制御パラメータ）
Ｎ モータ回転数
Ｔ１ しきい値（第１しきい値）
Ｔ２ しきい値（第２しきい値）
Ｔｅ 油温（推定された油温）

Claims (5)

1. モータを含み、前記モータにより駆動される電動オイルポンプと、
   前記電動オイルポンプの動作中に検出される前記電動オイルポンプの油圧、モータ電流値またはトルクの少なくともいずれか１つと、前記電動オイルポンプの吐出油量またはモータ回転数の少なくともいずれか一方との関係に基づいて油温を推定するとともに、推定された油温に基づいて前記モータ電流値または前記モータ回転数に関するフィードバック制御の制御パラメータを調整する制御部と、を備える、電動オイルポンプ装置。
2. 前記制御部は、前記推定された油温に基づいて前記電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方に関する過不足状態を判断するとともに、前記過不足状態を回避するように前記モータ電流値または前記モータ回転数に関するフィードバック制御の前記制御パラメータを調整するように構成されている、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置。
3. 前記過不足状態は、前記推定された油温が第１しきい値未満の場合における前記電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方の不足状態と、前記推定された油温が第２しきい値よりも大きい場合における前記電動オイルポンプの油圧または吐出油量の少なくとも一方の過剰状態とを含み、
   前記制御部は、前記推定された油温に基づいて、前記不足状態または前記過剰状態の少なくとも一方を回避するように前記制御パラメータを調整するように構成されている、請求項２に記載の電動オイルポンプ装置。
4. 前記電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と、前記制御パラメータとがそれぞれ対応付けられたテーブルをさらに備え、
   前記制御部は、前記テーブルに基づいて、前記制御パラメータを調整するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ装置。
5. 前記制御部は、前記電動オイルポンプの動作中における油温の推定値と前記制御パラメータとの相関関係が規定された相関関係式に基づいて、前記制御パラメータを調整するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ装置。

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