JP6224530B2 - 油圧供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、油圧供給装置に関し、特に主ポンプと補助ポンプとを含む油圧供給装置に関する。

燃費向上や排気ガスの抑制のために、アイドリングストップを行なう車両が増えている。アイドリングストップ車両の油圧回路には、エンジンで駆動される主ポンプであるメカオイルポンプの補助ポンプとして、電動オイルポンプがオイルパンと油圧回路との間にメカオイルポンプと並列に設けられている。

特開２０１１−１５７９８１号公報には、トランスミッションの油圧供給に適用され、エンジンによって駆動される主ポンプと電動モータによって駆動される補助ポンプとを備え、主ポンプから供給される油が補助ポンプの油路に流れるのを抑止する逆止弁を設けた油圧供給装置が開示されている。この油圧供給装置は、エンジンによって主ポンプが駆動しているときに、たとえば逆止弁の故障などによって、主ポンプから送出される油によって補助ポンプが逆回転させられた場合には、補助ポンプを正回転させ補助ポンプの吸入側が高圧となるのを防止する。

特開２０１１−１５７９８１号公報 特開２００６−１６１８５３号公報

電動オイルポンプ（補助ポンプ）がオイルパンと油圧回路との間にメカオイルポンプ（主ポンプ）と並列に設けられている構成では、エンジンが運転されている場合には、メカオイルポンプが駆動され、電動オイルポンプは停止されている。停止中の電動オイルポンプの吐出口にメカオイルポンプからの油が逆流することを防ぐために、一般には、逆流防止弁（チェックバルブともいう）が設けられている。

この逆流防止弁に故障が発生すると走行中に油圧が低下してクラッチの滑りが発生したり、油圧を発生させるためにメカオイルポンプで必要以上にオイルパンから潤滑油をくみ上げるので燃費が低下したりする。このような逆流防止弁の故障は、クラッチの滑りなどから間接的に故障であることが判明することはあっても直接的に検出することは難しい。逆流防止弁が油の流れを遮断できない場合には、できるだけ早期に検出し修理などを行なうことが望ましい。

上記特開２０１１−１５７９８１号公報には、修理などを行なうために逆流防止弁の故障発生を早期に報知することは検討されておらず、この点には改善の余地がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、主ポンプと補助ポンプとを含む油圧供給装置において主ポンプから補助ポンプへの逆流を防止する逆流防止弁の故障を早期に検出、報知することができる油圧供給装置を提供することである。

この発明は、要約すると、油圧供給装置であって、主駆動源により駆動される主ポンプと、電動モータおよび電動モータが力行状態となって正駆動される補助ポンプを含む電動ポンプユニットと、主ポンプおよび補助ポンプによって油圧が供給される油圧回路と、主ポンプの吐出口から油圧回路に至る油路と補助ポンプの吐出口との間に設けられた逆流防止弁と、電動ポンプユニットを制御するとともに逆流防止弁の故障を検出する制御装置とを備える。電動ポンプユニットは、電動モータが回生状態となるように補助ポンプが逆駆動された場合の発電電力に応じて、電動モータの駆動状態を示す状態信号を変化させるように構成される。制御装置は、電動モータに対して駆動および停止の指令を出力し、電動ポンプユニットから状態信号を受信し、状態信号が指令に対応するものでない場合には、逆流防止弁を含んだ油圧系統の異常が発生したことを報知する。

上記の構成によれば、逆流防止弁が故障すると補助ポンプに油が逆流し補助ポンプが逆回転する。補助ポンプが逆回転するとそれを駆動する電動モータも逆回転する。電動モータは逆回転すると状態信号を変化させる。たとえば、交流モータの場合には、電動モータがポンプの回転力によって回転すると、発電された交流電力がインバータ回路で整流されるので、この電圧を検出してもよい。また、直流モータの場合には逆回転すると負電圧の発電が起こるので、起電力が状態信号に反映されるように電動ポンプユニットを構成すればよい。制御装置は、状態信号が電動モータに対する指令と対応しないものであれば、油圧系統の異常が発生したことを直ちに報知するので、ユーザは早期の故障発見および修理が可能となる。

この発明の実施形態を示す油圧供給装置の概略構成図である。 電動オイルポンプ３とＥＣＵ５との接続に関する構成を示した回路図である。 制御部の出力する指令と状態信号ＳＴＡＴＥの関係を示す図である。 制御部５Ａが行なう判定処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施形態を示す油圧供給装置の概略構成図である。図１に示す油圧供給装置１００は、たとえば、車両に搭載される。

油圧供給装置１００は、オイルパン６と、エンジン１と、メカオイルポンプ２と、電動オイルポンプ３と、チェックバルブ１３と、リリーフバルブ１４と、油圧回路９と、補機バッテリ４と、ＥＣＵ５と、リレー８とを含む。油圧供給装置１００が車両に搭載される場合、油圧回路９は、たとえばトランスミッションである。

補機バッテリ４から１２Ｖの電源電圧がＥＣＵ５に供給される。ＥＣＵ５は、リレー８を導通させることにより、電動オイルポンプ３に電源電圧を供給する。電源電圧が供給されると、後述するモータが力行状態となり、電動オイルポンプ３は、正駆動される。

油圧供給装置１００において、ＥＣＵ５は、エンジン１が停止しているときは、電動オイルポンプ３を正回転方向に駆動する。このとき、主ポンプであるメカオイルポンプ２は停止しており、補助ポンプである電動オイルポンプ３が正回転駆動されることにより、チェックバルブ１３を経由して油圧回路９に油が供給される。例えば、アイドリングストップ状態において油圧供給装置１００はこのような動作を行なう。

一方、ＥＣＵ５は、エンジン１が駆動されているときは、電動オイルポンプ３の駆動を停止する。この時、エンジン１が駆動されていることにより、メカオイルポンプ２が正回転駆動され油圧回路９に油が供給される。そして、チェックバルブ１３によってメカオイルポンプ２から電動オイルポンプ３への油の逆流が阻止される。

ここで、図１に示すようにチェックバルブ１３が破損すると、図中の矢印に示すようにメカオイルポンプ２から電動オイルポンプ３に向けて油が逆流してしまう。すると、電動オイルポンプ３は、逆流した油から力を受けて後述するモータ３Ａが回生状態となるように逆駆動されて、発電機として作動する。

このような状況を招くチェックバルブ１３の破損はなるべく早く検出し報知することが望ましい。そこで、本実施の形態では、電動オイルポンプ３によって発電された電圧を電動オイルポンプ３が状態信号ＳＴＡＴＥによってＥＣＵ５に知らせ、ＥＣＵ５が発した指令と受信した状態信号ＳＴＡＴＥとに基づいてチェックバルブ１３の故障を検出する。

以下、電動オイルポンプ３とＥＣＵ５との接続に関する構成をさらに説明する。
図２は、電動オイルポンプ３とＥＣＵ５との接続に関する構成を示した回路図である。図２を参照して、電動オイルポンプ３は、モータ３Ａと、モータ３Ａによって駆動されるポンプ本体３Ｂと、モータ３Ａを駆動するモータ駆動マイコン３Ｃと、モータ駆動マイコン３Ｃに電源電圧を供給する電源ＩＣ３Ｄと、トランジスタ３Ｅと、入力部３Ｆとを含む。入力部３Ｆは、モータのＯＮ／ＯＦＦを駆動制御する制御信号ＰをＥＣＵ５から受けてモータ駆動マイコン３Ｃに出力する。トランジスタ３Ｅは、モータ駆動マイコン３ＣによってＯＮ／ＯＦＦが制御される。トランジスタ３Ｅのコレクタからは状態信号ＳＴＡＴＥがＥＣＵ５に出力される。

ＥＣＵ５は、制御部５Ａとプルアップ抵抗５Ｂとを含む。制御部５Ａは、信号ＯＵＴをハイレベルにすることによりリレー８に電流を流す。すると、リレー８が導通し電源ＩＣ３Ｄが作動して、モータ駆動マイコン３ＣにＤＣ電圧が供給される。

図３は、制御部の出力する指令と状態信号ＳＴＡＴＥの関係を示す図である。
図２、図３を参照して、制御部５ＡがモータにＯＮ指示を出す場合、信号ＯＵＴはハイレベル（たとえば１２Ｖ）に設定され、リレー８の駆動コイルに電流が流れる。これにより、電源ＩＣ３Ｄが作動し、モータ駆動マイコン３Ｃは電源投入状態となる。このとき、制御部５Ａから制御信号ＰによってモータＯＮ指示が与えられると、マイコン３Ｃは、モータ３Ａを力行運転させるとともに、トランジスタ３Ｅを導通させる。油圧系統や電気系統が正常であれば、トランジスタ３Ｅが導通状態では、信号ＳＴＡＴＥは０Ｖ±αである（このとき状態信号Ａが出力されているということとする）。αは判定時のマージンを示す。油圧系統や電気系統が異常であれば信号ＳＴＡＴＥは０Ｖ±αより外の範囲となる。異常の一例は、たとえば、リレー８や電源ＩＣ３Ｄの故障などにより、モータ駆動マイコン３Ｃに電源供給がされなくなった場合などが考えられ、このときには、信号ＳＴＡＴＥは１２Ｖとなる。

一方、制御部５ＡがモータにＯＦＦ指示を出す場合、信号ＯＵＴはローレベル（たとえば０Ｖ）に設定され、リレー８の駆動コイルには電流が流れない。この時、電源ＩＣ３Ｄは作動しないので、モータ駆動マイコン３Ｃにも電源電圧は供給されないため、トランジスタ３Ｅもオフ状態となる。このとき、油圧系統や電気系統が正常であれば信号ＳＴＡＴＥは１２Ｖ±βである（このとき状態信号Ｂが出力されているということとする）。図２の抵抗５Ｂによって信号ＳＴＡＴＥの信号線はプルアップされているため、制御部５Ａの入力部分で信号ＳＴＡＴＥは１２Ｖ付近となる。なお、βは判定時のマージンを示す。異常であれば信号ＳＴＡＴＥは０Ｖ±βより外の範囲となる。異常は、たとえばチェックバルブ１３が故障し、ポンプ本体３Ｂが逆流した油によって逆回転する場合などが考えられる。ポンプ本体３Ｂが逆回転すると、電源ＩＣ３Ｄから電源電圧が供給されていなくてもモータ駆動マイコン３Ｃは電源ＯＮ状態となる。モータ駆動マイコン３Ｃは、モータ３Ａを駆動するインバータ回路を内蔵しており、モータ３Ａが外力によって回転するとモータ３Ａが発電機として動作し、発生した交流電圧がインバータ回路のダイオードによって整流され、モータ駆動マイコン３Ｃの電源部分に供給されるからである。

このような状態で、モータ駆動マイコン３Ｃと入力部３Ｆの関係を次のような関係に定めておく。モータ駆動マイコン３Ｃは、入力部３Ｆの出力信号に基づいてトランジスタ３Ｅのオン・オフを制御する。入力部３Ｆは、リレー８が導通して１２Ｖの電圧が電動オイルポンプ３に供給されている状態では、制御部５ＡからのＯＮ／ＯＦＦ指示に対応する信号をモータ駆動マイコン３Ｃに出力する。これによりモータ駆動マイコン３Ｃは、ＯＮ指示が制御部５Ａから与えられた場合には、トランジスタ３Ｅをオンさせ、ＯＦＦ指示が制御部５Ａから与えられた場合には、トランジスタ３Ｅをオフさせるので、図３の正常時に示したように信号ＩＮが制御部５Ａに入力される。一方、入力部３Ｆは、リレー８がオフ状態で１２Ｖの電圧が電動オイルポンプ３に供給されていない状態では、制御部５ＡからＯＦＦ指示が与えられていても、トランジスタ３Ｅがオンとされる信号をモータ駆動マイコン３Ｃに出力するように構成される。

すると、制御部５ＡがＯＦＦ指示を出している場合であっても、リレー８がオフであるとトランジスタ３Ｅをオンさせる信号をモータ駆動マイコン３Ｃに出力する。このときモータ３Ａがオイルの逆流によって発電すると、モータ駆動マイコン３Ｃも通電するので、モータ駆動マイコン３Ｃはトランジスタ３Ｅをオンさせる。すると、信号ＳＴＡＴＥは、０Ｖになるので、図３のＯＦＦ指示時の異常時に判定されることになる。

入力部３Ｆの構成は種々考えられるので図示しないが、たとえば、リレー８を介して与えられる１２Ｖの電圧または電源ＩＣ３Ｄの出力する電圧にプルアップする抵抗や、これらの電圧を電源とする入力バッファ回路または反転回路などを組み合わせて、入力部３Ｆを構成することができる。また、リレー８を介して与えられる１２Ｖの電圧または電源ＩＣ３Ｄの出力する電圧と制御信号Ｐとを論理回路（ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴ回路などを組み合わせて得られる回路）に入力して上述の関係を実現してもよい。

モータ駆動マイコン３Ｃと入力部３Ｆの関係を上記の関係とすることによって、制御部５Ａは、ＯＦＦ指示時であるのに信号ＳＴＡＴＥのレベルが１２Ｖ±βの範囲外となったことによって、チェックバルブ１３が故障したことを検出することができる。

上記において信号ＳＴＡＴＥが異常を示す場合には、制御部５Ａは報知部１０にエラー表示を行なわせる。

なお、状態信号ＳＴＡＴＥを発生する回路は、図２の構成に限らず種々構成可能であり、たとえば図３とは逆の極性の信号を出力するようにしてもよい。

図４は、制御部５Ａが行なう判定処理を説明するためのフローチャートである。図２〜図４を参照して、ステップＳ１において、制御部５ＡはモータＯＮ指令中であるか否かを判断する。ステップＳ１においてモータＯＮ指令中であれば（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に処理が進められる一方、モータＯＦＦ指令中であれば（Ｓ１でＮＯ）、ステップＳ３に処理が進められる。たとえば、エンジン運転中は、制御部５ＡはモータＯＦＦ指令を出力し、アイドリングストップなどエンジンを一時的に停止させる場合には、エンジンが完全に停止する前にモータＯＮ指令を出力しエンジンが再起動されてメカポンプの発生する油圧が高くなるまでモータＯＮ指令を継続する。

ステップＳ２では、制御部５Ａは状態信号ＳＴＡＴＥが状態信号Ａとなっているか否かを判断する。状態信号Ａは、図３に示したようにモータＯＮ指令時に１２Ｖ±αの電圧を示す信号である。ステップＳ２においてＳＴＡＴＥ＝Ａであれば（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ４に処理が進められ正常であると判定される。ステップＳ２においてＳＴＡＴＥがＡでなければ（Ｓ２でＮＯ）、ステップＳ５に処理が進められ異常であると判定される。

ステップＳ３では、制御部５Ａは状態信号ＳＴＡＴＥが状態信号Ｂとなっているか否かを判断する。状態信号Ｂは、図３に示したようにモータＯＦＦ指令時に０Ｖ±βの電圧を示す信号である。ステップＳ３においてＳＴＡＴＥ＝Ｂであれば（Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ４に処理が進められ正常であると判定される。ステップＳ２においてＳＴＡＴＥがＢでなければ（Ｓ３でＮＯ）、ステップＳ５に処理が進められ異常であると判定される。

ステップＳ４またはＳ５の判定処理が終了するとステップＳ６に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ５において異常であると判定されると、ＥＣＵ５の制御部５Ａは、報知部１０にエラー信号を出力する。報知部１０は、ユーザにチェックバルブ１３の故障を含む油圧系統の異常があることを報知する。

以上説明した構成によれば、正常時は、ＥＣＵ５が電動オイルポンプをＯＮ指示しているとき（アイドリングストップ時およびその前後や、結線確認時等）に状態信号ＳＴＡＴＥの電圧は０Ｖとなり、ＥＣＵ５が電動オイルポンプをＯＦＦ指示しているときに状態信号ＳＴＡＴＥの電圧は１２Ｖとなる。チェックバルブ１３が故障したときに電動オイルポンプが逆回転すると、電動オイルポンプを駆動するモータが発電して電圧が出力される。ＥＣＵ５はＯＮ指示、ＯＦＦ指示と状態信号ＳＴＡＴＥとの関係を監視することによって、チェックバルブ１３の故障などの油圧系統の異常を早期に検出し、ユーザに報知し修理を促すことができる。

なお、図２に示した状態信号ＳＴＡＴＥを発生する構成は、種々変更が可能である。たとえば電動オイルポンプのドライバ回路を、ポンプのギヤ部が回されたことによる発電によって信号をＯＮまたはＯＦＦ（極性は任意に選択可能）させるように構成してもよい。

また、図２の構成では、状態信号ＳＴＡＴＥは、直接の信号線の電圧（０Ｖ／１２Ｖ）によって電動オイルポンプ３からＥＣＵ５に伝達されることとしたが、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格に従う通信などで状態信号ＳＴＡＴＥを送信してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、２ メカオイルポンプ、３ 電動オイルポンプ、３Ａ モータ、３Ｂ ポンプ本体、３Ｃ ダイオード、４ 補機バッテリ、５ ＥＣＵ、５Ａ 制御部、５Ｂ プルアップ抵抗、６ オイルパン、８ リレー、９ 油圧回路、１０ 報知部、１３ チェックバルブ、１４ リリーフバルブ、１００ 油圧供給装置。

Claims (1)

1. 主駆動源により駆動される主ポンプと、
   電動モータおよび前記電動モータが力行状態となって正駆動される補助ポンプを含む電動ポンプユニットと、
   前記主ポンプおよび前記補助ポンプによって油圧が供給される油圧回路と、
   前記主ポンプの吐出口から前記油圧回路に至る油路と前記補助ポンプの吐出口との間に設けられた逆流防止弁と、
   前記電動ポンプユニットに電源電圧を供給する指令を示す第１信号と前記電動ポンプユニットの駆動および停止を制御する第２信号を出力するとともに、前記逆流防止弁の故障を検出する制御装置とを備え、
   前記電動ポンプユニットは、
   前記第１信号に応じて前記電源電圧を出力する電源部と、
   前記電源部から前記電源電圧が供給された場合に起動するとともに、前記電動モータが回生状態となるように前記補助ポンプが逆駆動された場合の発電電力によっても起動するモータ駆動制御回路とを含み、
   前記モータ駆動制御回路は、前記第１信号が電源オンを示し、かつ前記第２信号が停止を示す場合には、前記電動モータの駆動状態を示す状態信号を第１状態に設定し、前記第１信号が電源オフを示し、かつ前記第２信号が停止を示す場合には、前記状態信号を前記第１状態とは異なる第２状態に設定し、
   前記制御装置は、前記電動モータに対して停止を指令する前記第２信号を出力している場合に、前記電動ポンプユニットから前記状態信号を受信し、前記状態信号が前記第２状態であるときには、前記逆流防止弁を含んだ油圧系統の異常が発生したことを報知する、油圧供給装置。

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