JP6277022B2 - 電動オイルポンプの制御装置及び制御方法 - Google Patents

電動オイルポンプの制御装置及び制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両用電動オイルポンプの制御装置及び制御方法に関する。
従来の電動オイルポンプとして、車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、適宜の作動要求を受けて、変速装置の少なくとも一部(クラッチ)に潤滑・冷却用のオイルを供給するものがある。
ここで、作動要求に応じて作動する電動オイルポンプの停止中、電動オイルポンプに支配されるオイル配管内のオイルが、とどまったままとなり、機械式オイルポンプにより頻繁に流動するオイルパン内のオイル温度とは異なる状況となっていることがある。電動オイルポンプに支配されるオイル配管内のオイルがとどまっている場合に、電動オイルポンプを作動させると、上記オイル配管内のオイルの粘度が高いため、モータが過大な抵抗を受け、作動要求に応えることができない場合があった。
このため、かかる電動オイルポンプに対する作動要求に先立って作動準備を行うべく、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が第2の作動準備回転速度以下の所定回転速度を満たした場合に作動準備完了と判定し、作動準備完了との判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、電動オイルポンプを第2の作動準備回転速度及び所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として回転させることが知られている(特許文献1参照)。
特開2013−170624号公報
ところで、電動オイルポンプは、例えば、構成部品のばらつき・劣化や、車載電源の供給電圧不足により、電動オイルポンプを駆動するモータの相通電が切り替わらないなど、正常に回転動作を行えない場合、電動オイルポンプへの通電を停止し、再度、目標回転速度を設定して回転動作を開始する再起動を、繰り返し実施することがある。
しかしながら、再起動の繰り返しは、電動オイルポンプの作動準備が実施される極低温下では電流が高くなることから、電力の浪費や、発熱量の上昇による電動オイルポンプの耐熱性(寿命)の低下が顕著となるおそれがある。
特に、電動オイルポンプを駆動するモータが位置センサを用いないセンサレス制御で動作する場合、再起動に伴ってロータの初期位置を認識するためのロータ位置決めが必要となり、このロータ位置決め中に流れる電動オイルポンプの電流は、電力消費の低減、及び電動オイルポンプの耐熱保護の観点から無視できないほど高くなるため、過度な再起動の繰り返しは看過できない。
そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、電動オイルポンプの再起動の繰り返し回数を低減する電動オイルポンプの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
このため、本発明に係る電動オイルポンプの制御装置の第1の態様は、車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプを制御することを前提として、電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に、電動オイルポンプの作動準備が完了したと判定する判定モードと、電動オイルポンプの作動準備が完了したとの判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、第2の作動準備回転速度及び第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させて、実回転速度が第1の作動準備回転速度を満たし、かつ、実電流が所定のしきい値を満たした場合に判定モードへ移行する作動準備モードと、を有し、作動準備モードにおいて、電動オイルポンプに対して通電した電流の積算値である積算電流値が、電動オイルポンプの構成部品の温度が許容温度に到達するときの積算電流値である場合に、電動オイルポンプの再起動を制限する。
また、本発明に係る電動オイルポンプの制御装置の第2の態様は、車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプを制御することを前提として、電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に、電動オイルポンプの作動準備が完了したと判定する判定モードと、電動オイルポンプの作動準備が完了したとの判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、第2の作動準備回転速度及び第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させて、実回転速度が第1の作動準備回転速度を満たし、かつ、実電流が所定のしきい値を満たした場合に判定モードへ移行する作動準備モードと、を有し、作動準備モードにおいて、電動オイルポンプの再起動回数と変速装置の少なくとも一部の温度に応じて設定される所定回数との大小関係に基づいて、電動オイルポンプの再起動を制限する。
本発明に係る電動オイルポンプの制御方法の第1の態様は、車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプのコントロールユニットは、電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に作動準備完了と判定し、作動準備完了との判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、第2の作動準備回転速度及び第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させている場合に、電動オイルポンプに対して通電した電流の積算値である積算電流値が、電動オイルポンプの構成部品の温度が許容温度に到達するときの積算電流値となったときに、電動オイルポンプの再起動を制限する。
また、本発明に係る電動オイルポンプの制御方法の第2の態様は、車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプのコントロールユニットは、電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に作動準備完了と判定し、作動準備完了との判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、第2の作動準備回転速度及び第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させ、第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプを回転させている場合に、電動オイルポンプの再起動回数と変速装置の少なくとも一部の温度に応じて設定される所定回数との大小関係に基づいて、電動オイルポンプの再起動を制限する。
本発明の電動オイルポンプの制御装置によれば、電動オイルポンプの再起動の繰り返し回数を低減して、電力の浪費や、発熱量の上昇による電動オイルポンプの耐熱性(寿命)の低下を抑制することができる。
本発明の一実施形態を示す車両用変速装置におけるオイル供給システムの概略図 電動オイルポンプ及びそのオイル配管の配置例を示す概略図 電動オイルポンプを構成するモータ及びインバータの回路構成図 電動オイルポンプの作動準備ルーチンのフローチャート 作動準備における実回転速度及び実電流等の挙動を示す説明図 ポンプ電流の特性図 図4の作動準備ルーチンに処理を追加した第2実施形態のフローチャート 図4の作動準備ルーチンの一部処理を変更した第3実施形態のフローチャート 図4の作動準備ルーチンの一部処理を変更した第4実施形態のフローチャート
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す車両用変速装置におけるオイル供給システムの概略図である。
本車両の動力源であるエンジン(内燃機関)1は、アイドルストップ機能付きであり、所定のアイドルストップ条件にてエンジン1への燃料供給を停止することによりエンジン1を自動停止し、その後、アイドルストップ解除条件の成立によりエンジン1への燃料供給を再開してエンジン1を再始動させる。
このエンジン1の出力軸は、トルクコンバータ2を介して、変速装置3に接続されている。
変速装置3は、クラッチ4と無段変速機5とを含んで構成される。
クラッチ4は、湿式多板クラッチにより構成され、作動油の油圧制御によって締結・解放が制御される。
なお、ここでいうクラッチ4は、詳しくは、前後進切換機構における摩擦係合要素である。前後進切換機構は、例えば、エンジン出力軸と連結したリングギア、ピニオン及びピニオンキャリア、変速機入力軸と連結したサンギアからなる遊星歯車機構と、変速機ケースをピニオンキャリアに固定する後退ブレーキと、変速機入力軸とピニオンキャリアを連結する前進クラッチと、を含んで構成され、車両の前進と後退とを切換える。この場合、前後進切換機構における摩擦係合要素である前進クラッチ及び後退ブレーキが、クラッチ4に相当する。
無段変速機5は、プライマリプーリ5a及びセカンダリプーリ5bと、これらプーリ間に巻き掛けたベルト5cとを含み、プライマリプーリ5aの回転は、ベルト5cを介して、セカンダリプーリ5bへ伝達され、セカンダリプーリ5bの回転は、図示省略の駆動車輪へ伝達される。
この無段変速機5においては、プライマリプーリ5aの可動円錐板、及び、セカンダリプーリ5bの可動円錐板を、それぞれの作動油の油圧制御によって軸方向に移動させて、各プーリ5a、5bとベルト5cとの接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ5aとセカンダリプーリ5bのプーリ比(回転比)を変化させて、変速比を無段階に変化させることができる。
変速装置3のケース底部のオイルパン6にはオイルが貯留されており、このオイルが機械式オイルポンプ7により吸入加圧され、調圧機構8を介して、クラッチ4及びプーリ5a、5bの各油圧アクチュエータに作動油として供給される。
機械式オイルポンプ7は、変速装置3のケース内に設けられて変速装置3の入力軸により駆動される。従って、機械式オイルポンプ7は実質的には動力源であるエンジン1により駆動される。
調圧機構8は、供給各部(クラッチ4及びプーリ5a、5b)ごとに、リリーフ機能を有する電磁弁を備え、マイクロコンピュータを含んで構成される制御ユニット(C/U:コントロールユニット)20の制御下で、機械式オイルポンプ7の吐出圧を供給各部の目標圧に調圧して、供給各部に供給する。これにより、車両の前後進の切換えと変速比の制御とがなされる。
機械式オイルポンプ7は、調圧機構8を介してクラッチ4及びプーリ5a、5bに作動油としてオイルを供給する他、変速装置3の各部に潤滑及び冷却用のオイルを供給する。供給されたオイルはオイルパン6に戻されて循環される。
一方、動力源であるエンジン1により駆動される機械式オイルポンプ7とは並列に、電動オイルポンプ10が設けられる。
電動オイルポンプ10は、エンジン1の停止中、従って機械式オイルポンプ7の停止中に、クラッチ4での摩擦熱の発生を軽減すべく、クラッチ4に潤滑・冷却用のオイルを供給するために設けられる。
図2には電動オイルポンプ及びそのオイル配管の配置例を示してあり、以下、図1及び図2を参照して説明する。
電動オイルポンプ10は、ポンプ部(10)と、これを駆動するモータMと、制御ユニット20の制御下でモータMをPWM(Pulse Width Modulation)制御するインバータINVとを含んで構成される。
そして、この電動オイルポンプ10は、変速装置3のケース外に設けられ、ケース底部のオイルパン6から吸入配管11を介してオイルを吸入し、吐出配管12を介してケース内のクラッチ4に冷却用のオイルを供給する。このため、吐出配管12は、変速装置3のケース回り、すなわちクラッチ4のハウジング4H回りを引き回されて、ハウジング4Hに形成されたオイル入口13に接続される。
ハウジング4H内にはオイル入口13からハウジング中央部へオイルを導くオイル通路(図示省略)が設けられ、ハウジング中央部に供給されたオイルは遠心力で各部へ供給される。
図3には電動オイルポンプ10を構成するモータM及びインバータINVの回路構成を示している。
モータMとしては、3相ブラシレスモータを用いる。これは、回転軸に取付けられ複数の永久磁石が埋め込まれた内側のロータRと、3相(U相、V相、W相)コイルを巻回してなる外側のステータ(図示省略)とから構成され、ステータ側のコイルに供給する電流による磁界でロータRを回転させる。
インバータINVは、PWM制御(擬似的に正弦波を得るために一定周期でパルス幅を変調した電圧を発生させる制御)により、電源電圧(直流電圧)を交流電圧に変換してモータMに供給するもので、電源VB側と接地GND側との間に、並列に、U相アームと、V相アームと、W相アームとを備える。
U相アームは、直列に、2つのスイッチング素子Q1、Q2を備える。V相アームも、直列に、2つのスイッチング素子Q3、Q4を備える。W相アームもまた、直列に、2つのスイッチング素子Q5、Q6を備える。
U、V、W各相アームの中間点は、モータMの各一端においてスター結線されたU、V、W各相コイルの他端に接続される。すなわち、U相アームのスイッチング素子Q1、Q2の中間点がU相コイルに接続され、V相アームのスイッチング素子Q3、Q4の中間点がV相コイルに接続され、W相アームのスイッチング素子Q5、Q6の中間点がW相コイルに接続される。
従って、制御ユニット20により、U、V、W各相への正弦波電圧に合わせて、各相アームの電源VB側のスイッチング素子のON期間と接地GND側のスイッチング素子のON期間との比率を制御することにより、擬似的な交流電圧を得て、モータMを駆動することができる。すなわち、制御ユニット20は電動オイルポンプ10の制御装置をなす。
尚、制御ユニット20には、モータMの駆動制御のため、U、V、W各相アームの接地GND側の共通ライン上に設けた電流検出用抵抗(抵抗値R)21の両端の電位差ΔVが検出器22を介して入力され、これに基づいてポンプ電流Ip=ΔV/Rが検出されるようになっている。また、U、V、W各相アームの中間点の電位Vu、Vv、Vwも検出・入力されるようになっている。
上記のような車両用変速装置のオイル供給システムでは、エンジン1の運転中は機械式オイルポンプ7により変速装置3の各部にオイルを供給しているが、必要により、電動オイルポンプ10に対する作動要求(すなわち、モータMに対する駆動指令信号)が発せられ、電動オイルポンプ10によりクラッチ4に冷却用のオイルを供給して、クラッチ4の発熱を防止している。
電動オイルポンプ10に対する作動要求は、
(1)アイドルストップ条件にてエンジン1が停止し、これに伴って機械式オイルポンプ7が停止した場合、
(2)機械式オイルポンプ7の運転・停止にかかわらず、車両の発進時などにクラッチ4を操作する場合(特にクラッチ4を滑らせながら締結する場合)、すなわち、クラッチ4の冷却要求が高い場合
などに発せられる。
この電動オイルポンプ10には、性能保証油温(例えば−25℃)があり、これ以上の油温で性能が保証されている。従って、性能保証油温未満では、電動オイルポンプ10に対し作動要求が発せられないように、アイドルストップ又は車両の発進を禁止するのが望ましい。
油温の検出手段としては、通常、オイルパン6内に油温センサ30(図1参照)を設けている。
しかし、電動オイルポンプ10により支配されるオイル配管(吸入配管11及び吐出配管12)内の油温は、オイルパン6内の油温とは大きく異なる場合がある。
これは、電動オイルポンプ10は、その停止中、電動オイルポンプ10に支配されるオイル配管11、12内のオイルはとどまったままとなり、機械式オイルポンプ7により頻繁に流動するオイルパン6内の油温とは異なる状況となるからである。
しかも、本実施形態での電動オイルポンプ10は変速装置3のケース外に配置され、電動オイルポンプ10により支配されるオイル配管11、12も変速装置3のケース外を引き回されているため、エンジン1及び変速装置3の暖機の進行により、変速装置3のケース内が暖まったとしても、電動オイルポンプ10及びそのオイル配管11、12は外気に曝されたままであり、冬期の寒冷地では極低温の環境下に置かれたままとなる。
従って、冬期の寒冷地での始動後の暖機中に、最初のポンプ作動要求が発せられたときには、電動オイルポンプ10に支配されるオイル配管11、12内のオイルの粘度が高いため、モータMが過大な負荷を受け、作動要求に応えることができない場合がある。
そこで、電動オイルポンプ10に対し作動要求が発せられたときに通常回転速度での確実な作動を保証すべく、作動要求に先立って、電動オイルポンプ10の作動準備を行うようにする。かかる作動準備は、作動準備モード及び判定モードで構成される。
先ず、作動準備モードとして、極低速の第1の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプ10を回転させる。すなわち、電動オイルポンプ10を、負荷・電力消費が過大とならないように、極低速で時間をかけて回転させ、オイルパン6内の比較的温かいオイルをオイル配管11、12内に流して、オイル配管11、12内のオイルを入れ替える。これにより、オイル配管11、12内の油温を上昇させ、オイルの粘性を低下させることで、高速回転を可能にし、モータMの脱調を低減するようにしている。そして、後述する判定モードにおける作動準備完了判定を早期にクリア可能にして、作業準備時間を短縮し、その後の作動要求に速やかに応えることができるようにしている。
かかる作動準備モードは、電動オイルポンプ10の実回転速度が第1の作動準備回転速度又はその近傍の回転速度を満たすことを条件として終了し、次の判定モードへの移行を許可する。
次の判定モードでは、オイル配管11、12内のオイルの入れ替えによる作動準備が完了したことを判定するため、比較的高速の第2の作動準備回転速度を目標回転速度として電動オイルポンプ10を回転させ、実回転速度が性能保証流量を満足する下限の回転速度を維持できると判断される場合に作動準備完了とみなす。そして、作動準備完了判定後に電動オイルポンプ10の作動を許可するようにする。これにより、作動準備完了前にアイドルストップ制御に関連して電動オイルポンプ10に対する作動要求が発せられることを回避している。
なお、作動準備モードと判定モードとは、基本的には、(1)作動準備モード、(2)判定モードの順とし、作動準備完了との判定が得られなかった場合は、これらを(1)、(2)の順で繰り返す。しかし、変速装置3の冷機状態(あるいは暖気完了状態)を検出する手段(油温センサ3)を利用し、冷機状態でないと検出された場合(暖機完了状態の場合)は、最初に比較的高速の判定モードを実施し、作動準備完了との判定が得られなかった場合に、作動準備モードを実施し、その後に再度、判定モードを実施するようにして、電動オイルポンプ10の作動準備に要する時間を短縮してもよい。
次に制御ユニット20により実行される電動オイルポンプ10の作動準備ルーチンについてフローチャートにより説明する。
図4は第1実施形態での電動オイルポンプ10の作動準備ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、電源投入直後に実行され、その後も所定時間ごとに実行される。但し、時間割込みとする他、初期油温に対して現油温が高くなっている場合(油温上昇の確認後)に実行するようにしてもよい(後述する第2実施形態〜第4実施形態のフローチャートについても同様)。また、図5は第1実施形態での作動準備時のポンプ回転速度等の挙動を示しており、併せて参照する。
ステップ101(図では「S101」と略記する。以下同様)では、所定の作動準備開始条件が成立しているか否かを判定する。ここでいう作動準備開始条件とは、基本的には、電源投入直後で電動オイルポンプ10の作動準備が完了していない場合(作動準備完了フラグ=0の場合)である。他には、作動準備完了フラグ=1ではあるが、前回の作動準備完了後、電動オイルポンプ10に対する作動要求がないまま所定時間以上経過、又は、前回の電動オイルポンプ10に対する作動要求後、所定時間以上経過し、かつ、外気温センサにより検出される外気温が所定値以下の場合なども該当する。
このような作動準備開始条件が成立した場合は、必要により作動準備完了フラグをリセットしてから、作動準備のため、ステップ102へ進む(Yes)。作動準備開始条件が成立しない場合は、処理を終了する(No)。
ステップ102では、作動準備モードを開始すべく、電動オイルポンプ10の目標回転速度を第1の作動準備回転速度RS1に設定して、第1回転指令を与える。第1の作動準備回転速度RS1は、後述する第2の作動準備回転速度(性能保証流量を満足する回転速度以上に設定される)より十分に低い回転速度で、例えば450rpmである。
ステップ103では、電動オイルポンプ10の再起動回数が所定回数Nt未満である(再起動回数<所定回数Ntが成立している)か、否かを判定する。
ここで、再起動は、電動オイルポンプ10(すなわち、モータM)が、例えば、各部品のばらつき・劣化や、車載電源の供給電圧不足により、相通電が切り替わらないなど、正常に回転動作を行えない場合に、モータMへの通電を停止した後、再度、目標回転速度を設定して回転動作を開始するための制御を行うことである。再起動回数は、電動オイルポンプ10の作動準備の実施中に再起動が発生する度に随時カウントされ、制御ユニット20に備えられた図示省略の書き込み可能なメモリ内に記憶される。
また、所定回数Ntは、再起動により電動オイルポンプ10の各部の温度が許容温度まで上昇しないこと、若しくは、再起動により車載電源の電源電圧が許容最低電圧以下に低下しないこと、または、そのいずれの条件も満たす再起動回数の上限である。
再起動回数が所定回数Nt未満であるか否かを判定する理由は以下の通りである。
再起動の繰り返しは、電力の浪費や、発熱量の上昇による電動オイルポンプ10の耐熱性(寿命)の低下を招くが、これらは、電動オイルポンプ10の作動準備が実施される低温時で電流が増大するために、顕著となる。
特に、電動オイルポンプ10を駆動するモータMが位置センサを用いないセンサレス制御で動作する場合、ロータRの初期位置を認識するためにロータRを位置決めする位置決め制御が必要となるが、このロータ位置決め制御中には、通常のセンサレス制御と比較しても、電力消費の抑制、及び電動オイルポンプ10の耐熱保護の観点から看過できないほどの電流が流れるため、過度な再起動の繰り返しは看過できない。
そこで、ステップ103では、電動オイルポンプ10の動作履歴の一情報である再起動回数を監視して、電動オイルポンプ10の各部の温度が許容温度まで上昇しない再起動回数の場合、あるいは、車載電源の電源電圧が許容最低電圧以下に低下しない再起動回数の場合に、作動準備モードを継続できるようにしている。
ステップ103において、再起動回数<所定回数Ntが成立する場合は、ステップ104へ進む(Yes)。一方、再起動回数<所定回数Ntが成立していない場合は、再起動回数をリセットし、電動オイルポンプ10の耐熱保護及び電力消費抑制を図るべく、ステップ114へ進む(No)。
ステップ104では、実回転速度≧所定回転速度RS1tが成立したか否かを判定する。ここでの所定回転速度RS1tは、第1の作動準備回転速度RS1と同じ又はこれに近い回転速度である。実回転速度≧所定回転速度RS1tが成立したか否かを判定することにより、作動準備モードにて電動オイルポンプ10が十分に機能していないにもかかわらず判定モードに移行して誤判定が発生することを抑制し、判定モードにおける作動準備完了判定の信頼性を向上させている。
例えば、油温−40℃の条件では、電動オイルポンプ10が十分に回転していないにもかかわらず、所定時間回転指令を与えた時点で、高回転の判定モードへ移行すると、電動オイルポンプ10がオイルを吸入せずに空回りして、誤判定を生じる。かかる誤判定により作動準備完了とすると、目標流量に対し流量不足となる。この点、作動準備モードにて所定回転速度RS1tを満たしていることを確認してから、比較的高回転の判定モードへ移行することで、誤判定を抑制している。
ステップ104の判定で、実回転速度<所定回転速度RS1tの間は、第1回転指令を継続し、実回転速度≧所定回転速度RS1tが成立した場合(すなわち、第1の作動準備回転速度RS1を満たした場合)は、その成立時点でステップ105へ進む(Yes)。一方、実回転速度<所定回転速度RS1tが成立していない場合は、ステップ102へ戻る(No)。
ステップ105では、電動オイルポンプ10の実電流を検出し、電流が所定のしきい値CRt以下になったか否かを判定する。なお、単に実電流≦しきい値CRtの判定をするのではなく、実電流>しきい値CRtを経験したことを確認してから、ポンプ電流≦しきい値の判定を行うようにすると更によい。
このように電流が所定のしきい値CRt以下になったか否かを判定する意義は以下の通りである。
図6に示すように、電動オイルポンプ10の実回転速度が一定(例えば第1の作動準備回転速度RS1)であれば、油温の上昇によるオイル粘性の低下に伴って電動オイルポンプ10の負荷が小さくなり、電動オイルポンプ10に対する入力も小さくなるので実電流は低下する。したがって、ステップ105において、電動オイルポンプ10の実電流が所定のしきい値CRt以下に低下したと判定された場合には、比較的高回転の判定モードをクリアする余力があるとみなすことができるので、余力がある状態で比較的高回転の判定モードへの移行を許可することにより、判定モードにおける作動準備完了判定の信頼性を向上させている。
ステップ105の判定で、実電流>しきい値CRtの場合は、ステップ102へ戻って第1回転指令を継続し(No)、実電流≦しきい値CRtが成立した場合は、その成立時点でステップ106へ進む(Yes)。
ステップ106では、ステップ109〜ステップ111の判定モードが未経験であるか否かを判定する。判定モードを未経験であるか否かは、判定モードを経験したことを表す経験フラグの値により判定すればよい。経験フラグは、次ステップのステップ107の実行によりセットされる。判定モードを経験していない場合は、ステップ107へ進む(Yes)。一方、判定モードを経験している場合(前回失敗した場合)は、判定モードにおいて作業準備完了をクリアできる程度まで油温が上昇してオイル状況が改善することを企図して、第1回転指令の実施を継続すべく、ステップ108へ進む(No)。
ステップ107では、判定モードの経験フラグをセット(例えば、0から1に変更)する。
ステップ108では、第1回転指令から所定時間T1(例えば10秒)経過したか否かを判定し、所定時間T1が経過した時点で、ステップ109へ進む(Yes)。所定時間T1が経過していない場合には、ステップ108を繰り返す(No)。
ステップ109では、判定モードを開始すべく、電動オイルポンプ10の目標回転速度を第2の作動準備回転速度RS2に設定して、第2回転指令を与える。第2の作動準備回転速度RS2は、性能保証流量を満足する回転速度以上に設定され、第1の作動準備回転速度RS1より十分に高い回転速度で、例えば2500rpmである。
ステップ110では、第2回転指令から所定時間T2以内に、実回転速度≧所定回転速度RS2tが成立したか否かを判定する。ここでの所定回転速度RS2tは、第2の作動準備回転速度RS2よりも低く、かつ、第1の作動準備回転速度RS1より高いが、性能保証流量を満足できる下限の回転速度で、例えば800rpmである。この判定で、所定時間T2以内に実回転速度≧所定回転速度RS2tが成立した場合は、その成立時点でステップ111へ進む(Yes)。一方、所定時間T2経過しても実回転速度≧所定回転速度RS2tが成立しない場合は、その経過時点でステップ102へ戻る(No)。
ステップ111では、実回転速度≧所定回転速度RS2tの成立後、この状態を、所定時間T3継続したか否かを判定する。この判定で、実回転速度≧所定回転速度RS2tを所定時間T3継続した場合は、その継続時点でステップ112へ進み(Yes)、実回転速度≧所定回転速度RS2tを継続できなかった場合は、所定回転速度RS2tを割り込んだ時点でステップ102へ戻る(No)。
このように、判定モードでは、第2の作動準備回転速度RS2を目標回転速度にした第2回転指令の後、ステップ110、ステップ111にて、所定時間T2以内に実回転速度が所定回転速度RS2tに達し、実回転速度≧所定回転速度RS2tの状態を所定時間T3継続した場合は、電動オイルポンプ10が性能保証流量を供給できるとみなして、ステップ112、ステップ113へ進む。
一方、判定モードでは、前述のように、ステップ110の判定で第2回転指令から所定時間T2が経過しても実回転速度≧所定回転速度RS2tが成立しない場合、又は、ステップ111の判定で実回転速度≧所定回転速度RS2tを所定時間T3継続できなかった場合は、夫々、ステップ102へ戻る。すなわち、低速側の第1の作動準備回転速度RS1を目標回転速度とした作動準備モード(ステップ102〜ステップ106及びステップ108)を再トライする。そして、しかる後に、高速側の第2の作動準備回転速度RS2を目標回転速度とした判定モード(ステップ109〜ステップ111)を再トライする。
ステップ112では、作動準備作業を終了するため、目標回転速度を0にして、停止指令を与える。なお、電動オイルポンプ10の作動準備中にすでに作動要求を受けている場合には、オイルの供給を迅速に行うため、本ステップにおいて目標回転速度を0とせず、直ちに、作動要求に応じた目標回転速度を設定してもよい。
ステップ113では、作動準備完了と判断して、作動準備完了フラグをセット(例えば、0から1に変更)する。この作動準備完了フラグのセットにより、電動オイルポンプ10の通常作動が許可される。これにより、アイドルストップ又は車両の発進も許可される。
ステップ114では、作動準備モードから、再起動を制限する保護モードへ移行する。再起動の制限は、電動オイルポンプ10に対する通電を停止して行われる。
他の再起動の制限方法としては、電動オイルポンプ10が吐出するオイルの冷却・潤滑対象であるクラッチ4の焼き付きを抑制すべく、以下のようにしてもよい。すなわち、実電流が、例えば、電動オイルポンプ10の各部の温度が現状と比較して上昇しないレベル等、電動オイルポンプ10の耐熱性を損なわないレベルとなるように、電動オイルポンプ10の目標回転速度を第1の作動準備回転速度RS1未満に設定して回転させてもよい。この場合、油温センサ30により検出された油温が上昇するのに従って、電動オイルポンプ10の目標回転速度を第1の作動準備回転速度RS1に向けて、徐々に、又は、段階的に高くしてもよい。
ステップ115では、保護モードを解除して作動準備モードへ復帰するための保護モード解除条件が成立しているか否かを判定する。
保護モード解除条件としては、例えば、保護モードへ移行してから所定時間が経過していること、若しくは、油温センサ30により検出された油温が所定温度上昇したこと、又は、そのいずれの条件も満たすことなど、エンジン1の発熱などに起因した油温上昇により、吸入配管11及び吐出配管12内のオイル粘性が低下して、少なくとも、作動準備モードを再開できる程度に電動オイルポンプ10の負荷が低減していると推定されることが挙げられる。
保護モード解除条件成立の判定基準となる所定時間及び所定温度は、クラッチ4の実測又は推定による温度に基づいて設定することができる。例えば、クラッチ4の温度が低くなるほどクラッチ4の許容温度までの温度差は広がるので、所定時間を長く、所定温度を高く設定する一方、クラッチ4の温度が高くなるほどクラッチ4の許容温度までの温度差が小さくなるので、所定時間を短く、所定温度を低く設定してもよい。
クラッチ4の温度推定は、例えば、油温センサ30により検出した油温、モータMの実回転速度、クラッチ4の入力トルク、クラッチ4の入力軸・出力軸の回転速度差などに基づいて行う。そして、油温とモータMの実回転速度とからオイル流量ひいては放熱量を演算し、クラッチ4の入力トルクと回転速度差とから発熱量を演算し、演算された発熱量・放熱量と前回推定したクラッチ4の推定温度とに基づいて、クラッチ4の温度を推定する。最初にクラッチ4の温度を推定する場合には、前回推定したクラッチ4の推定温度として、油温センサ30により検出した油温を用いればよい。
電動オイルポンプ10が電気自動車に適用される場合には、エンジン1を車両駆動源とするときのアイドル状態とは異なり、クラッチ4は動作せず、クラッチ4の温度及び油温は殆ど上昇しないので、電動オイルポンプ10の構成部品の温度が、作動準備モードを再開できる程度に低下したと推定される時間が経過することを、保護モード解除条件としてもよい。
ステップ115において、保護モード解除条件が成立していると判定された場合には、ステップ101へ戻る(Yes)。一方、保護モード解除条件が成立していないと判定された場合には、保護モードを継続すべくステップ114へ戻る(No)。
このような第1実施形態によれば、電動オイルポンプ10の動作履歴の一情報である再起動回数に応じて電動オイルポンプ10の再起動を制限しているので、再起動の繰り返し回数が低減して、電力の浪費が抑えられるとともに、電動オイルポンプの耐熱性(寿命)の低下を抑制することができる。
特に、電動オイルポンプ10を駆動するモータMが位置センサを用いないセンサレス制御で動作する場合、再起動に伴ってロータRの初期位置を認識するためのロータ位置決めが必要となるが、ロータ位置決め中は、回転動作中の通常のセンサレス制御と比較しても、電動オイルポンプ10の耐熱保護という観点からは無視できないほどの電流が流れるため、制御ユニット20による再起動の制限は有効である。
また、再起動を制限して保護モードを実施しても、保護モード解除条件が成立する、すなわち、作動準備モードを再開できる程度に電動オイルポンプ10の負荷が低減していると推定される場合には、自動的に作動準備モードへ復帰するので、電動オイルポンプ10の耐熱保護を考慮しつつ、作動準備を効率的に行うことができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
図7は、第1実施形態の作動準備ルーチン(図4参照)に処理を追加した内容を示している。具体的には、目標回転速度を第1の作動準備回転速度RS1に設定するステップ102と、再起動回数が所定回数Nt未満であるか否かを判定するステップ103との間に、ステップ102Aを追加している。
ステップ102Aでは、電動オイルポンプ10の吐出するオイルの冷却・潤滑対象であるクラッチ4の温度に基づいて、ステップ114で実行される再起動の制限、すなわち保護モードを実施するか否かの判定を行うステップ103の判定基準である所定回数Ntを設定する。
クラッチ4の温度が低下するほどクラッチ4の許容温度までの温度差が広がって、クラッチ4を冷却・潤滑する必要性が低下するので、クラッチ4の温度が低下した場合には、再起動の繰り返し制限条件を厳しくするために、所定回数Ntを減少させる。逆に、クラッチ4の温度が上昇するほどクラッチ4の許容温度までの温度差は小さくなり、クラッチ4を冷却・潤滑する必要性が高まるので、クラッチ4の温度が上昇した場合には、再起動の繰り返し制限条件を緩和すべく、所定回数Ntを増加させてもよい。なお、クラッチ4の温度は、実測によるものの他、前述のように温度推定による推定温度であってもよい。
電動オイルポンプ10が電気自動車に適用される場合には、エンジン1を車両駆動源とするアイドル状態とは異なり、クラッチ4は動作せず、クラッチ4の温度は殆ど上昇しないので、本ステップを実施しなくてもよい。
このような第2実施形態によれば、クラッチ4の冷却・潤滑の必要性が高くなるに従って、電動オイルポンプ10の耐熱保護の優先度を低下させて、クラッチ4の焼き付きなどによる車両駆動性能の喪失・低下を抑制することができ、逆に、クラッチ4の冷却・潤滑の必要性が低くなるに従って、電動オイルポンプ10の耐熱保護の優先度を高めていくことができるので、車両駆動性能の維持を重視した電動オイルポンプ10の耐熱保護が可能となる。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
図8は、第1実施形態の作動準備ルーチン(図4参照)の処理を別の処理で置換した内容を示している。具体的には、再起動回数が所定回数Nt未満であるか否かを判定するステップ103をステップ103Aで置換している。
ステップ103Aでは、電動オイルポンプ10の作動準備において、電動オイルポンプ10に対して通電した通電時間が所定時間T4経過しているか否かを判定する。通電時間は、電動オイルポンプ10の動作履歴に含まれる電流履歴の一情報である。ここで、所定時間T4は、電動オイルポンプ10の構成部品の温度が許容温度に到達したとき、あるいは到達していると推定されるときの通電時間である。
電動オイルポンプ10を駆動するモータMが位置センサを用いないセンサレス制御で動作する場合、通電時間には、再起動に伴ってロータRの初期位置を認識するためのロータ位置決めに要する時間もカウントする。
ステップ103Aにおいて、電動オイルポンプ10の通電時間が所定時間T4未満であると判定された場合には実回転速度が目標回転速度RS1以上であるか否かを判定するステップ104へ進む(Yes)。一方、通電時間が所定時間T4以上であると判定された場合には、再起動を制限して保護モードを実施するべく、ステップ114へ進む(No)。
このような第3実施形態によれば、電動オイルポンプ10の発熱量に関係する電流履歴の一情報である通電時間に基づいて、再起動を制限することができるので、電動オイルポンプ10の耐熱保護の観点から再起動を制限すべきか否かを判定する上で、再起動回数に基づいて再起動を制限するか否かを判定するステップ103よりも、判定精度を向上させることができる。
なお、第3実施形態において、電動オイルポンプ10の通電時間に基づいて、再起動を制限するか否かを判定したが、作動準備を開始してからの経過時間である作動準備時間の間、電動オイルポンプ10に対する通電が継続して行われている場合には、通電時間に代えて、作動準備時間に基づいて、再起動を制限すべきか否かを判定してもよい。このようにしても、第3実施形態と同様の効果が得られる。
次に、本発明の第4実施形態を説明する。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
図9は、第1次実施形態の作動準備ルーチン(図4参照)の処理を別の処理で置換した内容を示している。具体的には、再起動回数が所定回数Nt未満であるか否かを判定するステップ103をステップ103Bで置換している。
ステップ103Bでは、電動オイルポンプ10の作動準備において、電動オイルポンプ10に対して通電した電流の積算値である積算電流値が所定値SCRt未満であるか否かを判定する。積算電流値は、電動オイルポンプ10の動作履歴に含まれる電流履歴である。ここで、所定値SCRtは、電動オイルポンプ10の構成部品の温度が許容温度に到達したとき、あるいは到達していると推定されるときの積算電流値である。
特に、電動オイルポンプ10を駆動するモータMが位置センサを用いないセンサレス制御で動作する場合、積算電流値には、再起動に伴ってロータRの初期位置を認識するためのロータ位置決めに要する電流も積算する。
このような第4実施形態によれば、電動オイルポンプ10の発熱量に関係する電流履歴の一情報である通電時間のみならず、他の情報である電流値も含んだ積算電流値に基づいて、すなわち、電流による発熱量に基づいて再起動の制限を実施すべきか否かを判定しているので、電動オイルポンプ10の耐熱保護の観点から再起動を制限すべきか否かを判定する上で、通電時間に基づいて再起動を制限するか否かを判定するステップ103Aよりも、判定精度を向上させることができる。
なお、前述の実施形態で説明した、ステップ103、ステップ103A、及びステップ103Bの再起動を制限するか否かの3つの判定処理は、電動オイルポンプ10の作動準備ルーチンに任意の組み合わせで組み込むことができる。この場合、任意の組み合わせで組み込まれた判定処理のうち、いずれか1つにおいて再起動を制限すべきであるという判定がなされた場合に、あるいは、全てにおいて再起動を制限すべきであると判定がなされた場合に、保護モードへ移行するようにすることができる。
例えば、ステップ102の後に、ステップ103、ステップ103A、ステップ103Bの順で再起動を制限するか否かの判定処理を実行するようにした場合、ステップ103、ステップ103A、ステップ103Bのうち、いずれか1つの処理において、あるいは、すべての処理において、再起動を制限すべきと判定された場合、保護モードへ移行するようにしてもよい。これにより、電動オイルポンプ10の耐熱保護の観点から再起動を制限すべきか否かを判定する上で、再起動回数に基づいて再起動を制限するか否かを単独の判定基準で判定するよりも、判定精度を向上させることができる。
また、第2実施形態では、ステップ102Aにおいて、クラッチ4の実測又は推定による温度に基づいて、再起動を制限すべきか否かの判定基準である所定回数Ntを設定したが、第3実施形態において再起動を制限すべきか否かの判定基準である所定時間T4をクラッチ4の温度に基づいて設定することができる。
例えば、クラッチ4の温度が低下するほどクラッチ4の許容温度までの温度差が広がって、クラッチ4を冷却・潤滑する必要性が低下するので、クラッチ4の温度が低下した場合には、再起動の繰り返し制限条件を厳しくするために、所定時間T4を短くする。逆に、クラッチ4の温度が上昇するほどクラッチ4の許容温度までの温度差は小さくなり、クラッチ4を冷却・潤滑する必要性が高まるので、クラッチ4の温度が上昇した場合には、再起動の繰り返し制限条件を緩和すべく、所定時間T4を長くしてもよい。
同様にして、第4実施形態において再起動を制限すべきか否かの判定基準である所定値SCRtをクラッチ4の温度に基づいて設定することができる。
例えば、クラッチ4の温度が低下した場合には、再起動の繰り返し制限条件を厳しくするために、所定値SCRtを大きくする。逆に、クラッチ4の温度が上昇した場合には、再起動の繰り返し制限条件を緩和すべく、所定値SCRtを小さくしてもよい。
次に本作動準備制御の実施条件などに関し更に言及する。
電動オイルポンプ10の作動準備のための駆動要求時ないし駆動中に電源電圧が所定値未満となった場合は、駆動を停止又は抑制する。この際、バッテリの特性上、外気温等が低温な場合は、電源電圧に対する閾値を高めてもよい。
すなわち、本システムの電源は、通常エンジン始動用と共用であり、次回始動が困難となることが予想される場合は、駆動を停止する。特にアイドルストップ中であれば、通常はその後に再始動されるが、この再始動が困難となるからである。ここで、エンジン回転中はオルタネータより電力供給され、バッテリの状態(低温始動で放電がかなり深い場合など)はわかりにくいことが多く、アイドルストップ後の電圧状態で判断すると適切に行いやすい。
電動オイルポンプ10の供給先の要求が高い、例えば緊急を要する場合は、電動オイルポンプ10の動作許可条件にかかわらず、又は緩和して駆動する。この際は、仕事量関係(電流対供給量等)の異常判断は緩和するか、停止する。
すなわち、極低温下、牽引状態で登坂発進するといったような高負荷発進の場合、外気温、油温等が低くとも、発進クラッチが危険な温度状態となる場合があり、この際は条件にかかわらず、又は緩和して駆動を行う。この際、高粘度オイルや各部フリクション等で通常の仕事量関係の診断は異常値となる可能性が高いため、診断を緩和(判定用の閾値を変えるなど)、又は診断を停止する。
なお、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
例えば、図示の実施形態では、電動オイルポンプ10は、変速装置3のうちクラッチ4に冷却・潤滑用のオイルを供給する構成としたが、これに限るものではなく、変速装置3の少なくとも一部に、作動油圧として、オイルを供給する構成としてもよい。
また、図示の実施形態では、機械式オイルポンプ7と電動オイルポンプ10の吐出側の配管は、完全に別経路としたが、チェック弁などにより逆流を防止しつつ、合流させるようにしてもよい。但し、この場合は、電動オイルポンプ10の吐出圧がチェック弁などの開弁圧を上回るように回転速度を設定するなどする必要がある。
1 エンジン
2 トルクコンバータ
3 変速装置
4 クラッチ
4H ハウジング
5 無段変速機
5a プライマリプーリ
5b セカンダリプーリ
5c ベルト
6 オイルパン
7 機械式オイルポンプ
8 調圧機構
10 電動オイルポンプ(M:モータ、INV:インバータ)
11 吸入配管
12 吐出配管
13 オイル入口
20 制御ユニット
21 電流検出用抵抗
22 検出器
30 油温センサ

Claims (4)

  1. 車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、前記変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプの制御装置であって、
    前記電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が前記第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に、前記電動オイルポンプの作動準備が完了したと判定する判定モードと、
    前記電動オイルポンプの作動準備が完了したとの判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、前記第2の作動準備回転速度及び前記第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させて、実回転速度が前記第1の作動準備回転速以下の第1の所定回転速度を満たし、かつ、実電流が所定のしきい値を満たした場合に前記判定モードへ移行する作動準備モードと、を有し、
    前記作動準備モードにおいて、前記電動オイルポンプに対して通電した電流の積算値である積算電流値が、前記電動オイルポンプの構成部品の温度が許容温度に到達するときの積算電流値である場合に、前記電動オイルポンプの再起動を制限することを特徴とする、電動オイルポンプの制御装置。
  2. 車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、前記変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプの制御装置であって、
    前記電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が前記第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に、前記電動オイルポンプの作動準備が完了したと判定する判定モードと、
    前記電動オイルポンプの作動準備が完了したとの判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、前記第2の作動準備回転速度及び前記第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させて、実回転速度が前記第1の作動準備回転速度以下の第1の所定回転速度を満たし、かつ、実電流が所定のしきい値を満たした場合に前記判定モードへ移行する作動準備モードと、を有し、
    前記作動準備モードにおいて、前記電動オイルポンプの再起動回数と前記変速装置の少なくとも一部の温度に応じて設定される所定回数との大小関係に基づいて、前記電動オイルポンプの再起動を制限することを特徴とする、電動オイルポンプの制御装置。
  3. 車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、前記変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプのコントロールユニットは、
    前記電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が前記第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に作動準備完了と判定し、
    前記作動準備完了との判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、前記第2の作動準備回転速度及び前記第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、
    前記第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させている場合に、前記電動オイルポンプに対して通電した電流の積算値である積算電流値が、前記電動オイルポンプの構成部品の温度が許容温度に到達するときの積算電流値となったときに、前記電動オイルポンプの再起動を制限することを特徴とする、電動オイルポンプの制御方法。
  4. 車両の動力源である内燃機関により駆動されて車両の変速装置にオイルを供給する機械式オイルポンプと並列に設けられ、前記変速装置の少なくとも一部にオイルを供給する電動オイルポンプのコントロールユニットは、
    前記電動オイルポンプに対する作動要求に先立って、第2の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、少なくとも、実回転速度が前記第2の作動準備回転速度以下の第2の所定回転速度を満たした場合に作動準備完了と判定し、
    前記作動準備完了との判定がなされる前であることを少なくとも1つの条件として、前記第2の作動準備回転速度及び前記第2の所定回転速度より低い第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させ、
    前記第1の作動準備回転速度を目標回転速度として前記電動オイルポンプを回転させている場合に、前記電動オイルポンプの再起動回数と前記変速装置の少なくとも一部の温度に応じて設定される所定回数との大小関係に基づいて、前記電動オイルポンプの再起動を制限することを特徴とする、電動オイルポンプの制御方法。
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