KR20190080879A

KR20190080879A - 전동 펌프 장치

Info

Publication number: KR20190080879A
Application number: KR1020197012675A
Authority: KR
Inventors: 마코토 아라키; 요시타카 쿠라야
Original assignee: 가부시키가이샤 티비케이
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2019-07-08
Also published as: JP6858199B2; CN109952434A; US20190316578A1; WO2018087908A1; JPWO2018087908A1; EP3540224A1; EP3540224B1; CN109952434B; EP3540224A4

Abstract

본 발명에 관한 전동 펌프 장치(1)는, 오일을 토출하는 오일 펌프(10)와, 오일 펌프(10)를 구동하는 모터(20)와, 모터(20)에 공급되는 전류치를 제어하여 모터(20)의 회전을 제어함으로써, 오일 펌프(10)로부터 토출되는 유체의 유량을 제어하는 제어장치(30)를 구비하고, 모터(20)의 기동 시에 있어서, 모터(20)의 회전수가 미리 설정된 목표 회전수의 근방에 도달할 때까지, 모터(20)에 공급되는 전류치를 소정의 상한치 이하로 제한한 개방 루프 제어에 의해 모터(20)를 구동하고, 모터(20)의 회전수가 목표 회전수의 근방에 도달한 경우는, 해당 회전수가 정상 회전수로 유지되도록 한 피드백 제어에 의해 모터(20)를 구동하도록 구성했다.

Description

전동 펌프 장치

[0001] 본 발명은, 전동식 모터(electric motor)에 의해 구동되는 전동 펌프 장치에 관한 것이다.

[0002] 종래부터, 전동식 모터의 회전에 의해, 냉각수나 윤활유, 작동유 등의 매체를 엔진 각 부(냉각 대상부, 윤활 대상부, 작동 대상부)에 공급하는 전동 펌프가 알려져 있다. 이 전동 펌프의 토출량은, 모터의 회전수(회전속도)에 의존하여 변화한다. 여기에서, 전동 펌프의 정상 운전 시에는, 모터를 정상 회전으로 제어하기 위해, 모터의 실회전수를 정상 회전수에 들어가도록 하는 피드백 제어(feedback control)에 의해 모터를 구동하는 기술이 널리 실용화되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[0003] 특허문헌 1 : 특개 2014-241657호 공보

[OOO4] 그런데, 냉간 시동(cold start) 시 등 유체의 점도가 높은 경우에 전동 펌프를 기동하면, 그 유체의 점성 저항에 의해 모터에 과부하가 작용될 염려가 있다. 그 때문에, 전동 펌프의 기동 시에, 모터를 피드백 제어하면, 목표 회전수와의 괴리에 비례하여 모터에 공급되는 전류가 증대되므로, 모터에 과전류가 발생하여 정격 출력을 초과하게 된다는 문제가 생긴다.

[OOO5] 본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 모터의 과출력을 억제할 수 있는 전동 펌프 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[0006] 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 전동 펌프 장치는, 유체를 토출하는 유체 펌프와, 상기 유체 펌프를 구동하는 모터와, 상기 모터에 공급되는 전류치를 제어하여 상기 모터의 회전을 제어함으로써, 상기 펌프로부터 토출되는 유체의 유량을 제어하는 제어장치를 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 모터의 기동 시에 있어서, 상기 모터의 회전수가 미리 설정된 목표 회전수의 근방에 도달할 때까지, 상기 모터에 공급되는 전류치를 소정의 상한치 이하로 제한한 개방 루프 제어(open loop control)에 의해 상기 모터를 구동하고, 상기 모터의 회전수가 목표 회전수 근방에 도달한 경우는, 해당 회전수가 정상 회전수로 유지되도록 하는 피드백 제어에 의해 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.

[0007] 또한, 본 발명에 관한 전동 펌프 장치에 있어서, 상기 제어장치에는, 상기 모터에 대한 지령 회전수가 미리 설정되어 있으며, 상기 개방 루프 제어에서는, 상기 모터의 지령 회전수를 단계적으로 증가시켜, 해당 지령 회전수에 따른 전류치를 상기 모터에 공급하도록 구성되는 것이 바람직하다.

[0008] 또한, 본 발명에 관한 전동 펌프 장치에 있어서, 유체의 온도를 검출하는 온도 검출기(temperature detector)를 구비하고, 상기 모터의 기동 시에 있어서, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 유체의 온도가 규정 온도 미만인 경우는, 상기 개방 루프 제어를 상대적으로 장시간 실행하고, 상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 유체의 온도가 규정 온도 이상인 경우는, 상기 개방 루프 제어를 상대적으로 단시간 실행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

[OOO9] 본 발명에 따르면, 전동 펌프의 기동 시에 있어서, 모터의 회전수가 목표 회전수 근방에 도달할 때까지는, 모터에 공급되는 전류치를 소정의 상한치 미만으로 제한하는 개방 루프 제어에 의해 모터를 구동하기 때문에, 모터의 기동 시의 부하를 경감하여, 모터의 출력을 억제할 수 있으며, 그 결과, 냉간 시동 시 등 유체가 상대적으로 고점도일 때라도, 전동 펌프를 정격 출력을 초과하지 않고 안정적으로 기동시키는 것이 가능해진다.

[OO1O] 또한, 본 발명에 있어서, 개방 루프 제어에서는, 모터의 지령 회전수를 단계적으로 증가시킴으로써, 유체 펌프의 부하를 급격히 증가시키지 않고, 시간의 경과와 함께 유체의 온도를 서서히 상승시킬(유체의 점성 저항(viscosity resistance)을 서서히 저하시킬) 수 있고, 전동 펌프 장치를 효율적으로 기동하는 것이 가능해진다.

[0011] 또한, 본 발명에 있어서, 유체의 온도가 규정 온도 미만인 경우는, 개방 루프 제어를 상대적으로 장시간 실행하고 나서 피드백 제어로 이행하고, 유체의 온도가 규정 온도 이상인 경우는, 개방 루프 제어를 상대적으로 단시간 실행하고 나서 피드백 제어로 이행함으로써, 유체의 물성(점성 저항)에 따른 최적의 제어를 실행할 수 있으며, 불필요한 전력을 소비하지 않고, 모터를 신속하게 정상 회전에 이르게 하는 것이 가능해진다.

[0012] 도 1은, 본 실시예에 관한 전동 펌프의 개략 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는, 전동 펌프의 기동 시에 있어서의 동작 처리의 흐름을 도시한 플로우 차트(flow chart)이다.
도 3은, 전동 펌프의 제어 테이블(control table)의 일례를 도시한 모식도이다.
도 4는, 전동 펌프를 기동하고 나서의 경과시간에 대한 지령 회전수 및 듀티비(duty ratio)의 변화의 모습을 도시한 그래프이다.

[0013] 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 관한 전동 펌프(1)를 도 1에 도시하고 있고, 먼저 이 도 1을 참조하여 본 실시예에 관한 전동 펌프(1)의 개요 구성을 설명한다.

[0014] 전동 펌프(1)는, 오일을 토출하는 오일 펌프(10)와, 오일 펌프(10)를 구동하는 구동원으로서의 모터(20)와, 모터(20)의 회전을 제어하는 제어장치(「드라이버(driver)」라고도 함)(30)를 주체로 구성된다. 전동 펌프(1)에서는 모터(20)의 회전수의 높고 낮음에 따라 오일 펌프(10)의 토출량(유량)이 증감한다. 즉, 모터(20)의 회전수가 높아질수록 오일 펌프(10)의 토출량은 증가하고, 모터(20)의 회전수가 낮아질수록 오일 펌프(10)의 토출량은 감소한다.

[0015] 오일 펌프(10)는, 모터(20)의 회전축에 연결되어 있고, 모터(20)로부터 전달되는 구동력(회전력)에 의해 도시하지 않은 오일 탱크로부터 오일을 흡입하여 외부(냉각계, 윤활계, 작동계)로 토출한다. 또한, 오일 펌프(10)로부터 외부로 토출된 오일은, 오일 탱크로 되돌려져 순환된다. 오일 펌프(10)는 예를 들면, 서로 맞물리는 한 쌍의 기어의 회전에 따라 유체를 토출하는 기어 펌프나, 임펠러(impeller)의 회전에 따라 유체를 토출하는 원심식 펌프(centrifugal pump) 등이 적용된다.

[0016] 모터(20)는, 예를 들면 3상식의 브러시리스 DC 모터(three-phase brushless DC motor)이며, 3상(U상, V상, W상)의 코일과, N극 및 S극으로 자화된 영구자석으로 이루어진 로터(rotor)를 구비하고 있다. 모터(20)는, 각 상의 코일에 대한 통전이 순차적으로 전환됨으로써 로터가 회전하도록 구성되어 있다. 또한, 본 예의 모터(20)는, 홀 소자(hall element) 등의 위치 검출 소자(position detecting element)를 이용하지 않는, 이른바 센서리스 타입(sensorless-type)의 브러시리스 DC 모터이며, 각 코일에 발생되는 유도전압(역기전력(back electromotive force))을 이용하여 로터의 회전 위치를 검출하여, 그에 기초하여 얻어진 자극 위치 정보로부터 각 상으로의 통전을 전환한다. 또한, 이러한 DC 브러시리스 모터는 종래부터 이미 알려진 것이기 때문에, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.

[0017] 제어장치(30)는, 모터(20)를 구동하는 구동회로(31)와, 구동회로(31)를 제어하는 마이크로컴퓨터(이하, 간략하게 「마이컴」이라 함)(32)를 구비하여 구성된다. 예를 들면, 제어장치(30)는, 각종 전자·전기부품이 실장된 제어 기판으로서 구성되어 있다. 또한, 제어장치(30) 또는 이 제어장치(30)의 일부는 전동 펌프(1)와 별체로서 구성되어 있어도 좋다.

[0018] 구동회로(31)는, 모터(20)의 각 상(U상, V상, W상)에 대응한 스위칭 소자를 배터리(전원)(40)에 병렬로 연결되어 구성된 드라이버이다. 구동회로(31)의 스위칭 소자는, 상위 장치의 마이컴(32)으로부터 전송되는 모터 제어신호(PWM 신호)에 기초하여 온/오프 제어함으로써, 모터(20)에 전류(3상의 여자전류(three-phase excitation current))를 공급하여, 모터(20)를 회전 구동시킨다. 또한, 스위칭 소자로는, 예를 들면, MOSFET 등이 적합하게 이용되지만, 다른 트랜지스터를 이용해도 좋다.

[0019] 마이컴(32)은, 제어 테이블 등에 설정된 지령 회전수에 따른 모터 제어신호(PWM 신호)를 구동회로(31)에 전송하고, 구동회로(31)의 각 상의 스위칭 소자를 온/오프 제어함으로써, 모터(20)를 PWM 제어한다. 그리고 마이컴(32)은 모터 제어신호의 듀티비를 제어함으로써, 모터(20)의 각 상의 코일에 공급되는 전류치를 제어하여(모터(20)로의 인가전압을 의사적으로(in a pseudo manner) 제어하여), 모터(20)의 회전수를 증감한다. 즉, 마이컴(32)은 구동회로(31)에 출력하는 PWM 신호의 듀티비를 제어량으로 하여, 모터(20)에 공급되는 전류량(즉, 모터(20)의 회전수)을 제어한다.

[0020] 마이컴(32)은, 모터(20)의 각 상의 코일에 발생한 상기의 유도전압(역기전력)을 입력으로 하여 모터(20)의 실제 회전수(「실회전수」라 칭함)를 검출한다. 또한, 마이컴(32)에는 오일의 온도를 검출하는 오일 온도 검출기(오일 온도 센서)(50)가 전기적으로 연결되고, 이 오일 온도 검출기(50)의 검출정보가 입력되도록 구성되어 있다. 오일은, 그 오일 온도에 따라 점도가 변화하고, 오일 온도가 낮을수록 점도가 높아지는(점성 저항이 증가하는) 성질이 있다. 따라서, 본 예에 있어서의 오일 온도 검출기(50)는, 오일의 온도에 기초하여, 오일의 점도(물성)를 추정하기 위한 점도 추정수단으로서 기능한다. 또한, 오일 온도 검출기(50)는 전동 펌프(1)의 내부에 탑재되어 있어도 좋다. 또한 오일 온도 검출기(50)는 접촉식 또는 비접촉식 중 어느 하나여도 좋다.

[0021] 마이컴(32)은, 모터(20)의 제어방식을 개방 루프 제어 또는 폐쇄 루프 제어(피드백 제어)로 선택적으로 전환하여 모터(20)를 구동한다. 마이컴(32)은, 전동 펌프(1)의 기동 시에, 오일의 온도가 규정 온도 미만인 경우는, 모터(20)의 회전수가 미리 설정된 목표 회전수(이하, 「피드백 이행 회전수」라 칭함)에 도달할 때까지, 개방 루프 제어로 모터(20)를 구동한다. 개방 루프 제어란, 미리 설정된 지령 회전수(듀티비)로 모터(20)를 구동시키는 제어방식이다. 이 개방 루프 제어에서는, 모터(20)의 각 상의 코일에 공급되는 전류치가 소정의 상한치(정격 전류치)를 초과하지 않도록, 지령 회전수(모터 제어신호의 듀티비)를 단계적으로 증가시켜서(서서히 증가시켜서), 모터(20)의 회전수를 서서히 상승시켜 간다. 또한, 개방 루프 제어에 이용되는 각종 정보는, 제어장치(30)의 기억부에 설정된 제어 테이블에 기억되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 상기의 제어 테이블로서, 오일의 온도(검출 오일 온도)가 규정 온도 미만인 경우에 설정되는 저온용 제어 테이블(도 3 참조)과, 오일의 온도(검출 오일 온도)가 규정 온도 이상인 경우에 설정되는 고온용 제어 테이블(도시 생략)이 준비되어 있다. 저온용 제어 테이블이 설정된 경우에는, 피드백 제어가 상대적으로 장시간 실행되도록 되어 있다. 한편, 고온용 제어 테이블이 설정된 경우에는, 피드백 제어가 상대적으로 단시간 실행되도록 되어 있다. 즉, 저온용 제어 테이블에서는, 고온용 제어 테이블과 비교하여, 개방 루프 제어에 의한 모터(20)의 구동시간이 장시간(예를 들면, 약 1O배의 길이)으로 설정되어 있다.

[0022] 한편, 마이컴(32)은, 모터(20)의 실회전수가 피드백 이행 회전수에 도달한 경우는, 이 실회전수를 정상 회전수로 유지하도록 한 피드백 제어(실회전수와 정상 회전수 편차가 O이 되도록 한 피드백 제어)로 모터(20)를 구동한다. 또한, 마이컴(32)은, 전동 펌프(1)의 기동 시에, 오일의 온도가 규정 온도 이상인 경우는, 피드백 제어를 상대적으로 단시간만 실행하고, 모터(20)의 실회전수가 피드백 이행 회전수에 도달한 것을 계기로 하여 피드백 제어로 이행한다.

[0023] 다음으로, 본 실시예에 관한 전동 펌프(1)의 기동 시의 작용에 대하여, 도 2∼도 4를 추가 참조하면서 설명한다. 도 2는 전동 펌프(1)의 기동 시에 있어서의 동작 처리의 흐름을 도시한 플로우 차트, 도 3은 저온용 제어 테이블을 도시한 모식도, 도 4는 전동 펌프(1)를 기동하고 나서의 경과시간에 대한 지령 회전수 및 듀티비(저온용 제어 테이블이 설정된 경우)의 변화의 모습을 도시한 그래프이다. 또한, 본 플로우 차트의 처리는 소정의 주기(예를 들면, 10㎳ 마다)로 반복하여 실행된다.

[0024] 우선, 제어장치(30)는 오일 온도 검출기(50)에 의해 검출된 오일의 온도에 따른 제어 테이블(저온용 제어 테이블 또는 고온용 제어 테이블)을 설정한다(단계 S1). 구체적으로는, 제어장치(30)는 오일 온도 검출기(50)에 의해 검출된 오일의 온도가 규정 온도 미만인지 여부를 판정하고, 규정 온도 미만인 경우에는 저온용 제어 테이블을 설정하고, 규정 온도 이상인 경우에는 고온용 제어 테이블(도시 생략)을 설정한다. 규정 온도는 전동 펌프(1)의 특성이나 오일의 종류, 사용환경 등에 기초하여 설정된다. 또한, 이하에서는 저온용 제어 테이블(도 3)이 설정된 경우를 예시하여 설명한다.

[0025] 제어장치(30)는, 오일의 온도가 규정 온도 미만인 경우(단계 S1 : 예(YES)), 제어 테이블을 참조하여, 최초의 지령 회전수를 설정한다(단계 S2). 제어 테이블에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 모터(20)의 지령 회전수와, 이 지령 회전수에 대한 듀티비와, 이 지령 회전수에서의 모터(20)의 구동시간(「규정 구동시간」이라 칭함)과의 대응관계가 규정되어 있다. 구체적으로, 제어장치(30)는 제어 테이블로부터 최초의 지령 회전수(1회째의 지령 회전수)를 판독하여, 이번 지령 회전수로서 50rpm을 설정한다. 또한, 이 제어 테이블에는, 지령 회전수로서, 초기 회전수(50rpm)로부터 피드백 이행 회전수(1800)rpm까지의 회전수가 설정되어 있다. 또한 듀티비는 모터(20)에 공급되는 전류치가 정격 전류치(최대 정격 전류치)를 넘지 않는 범위에서 설정되어 있다.

[0026] 이어서, 제어장치(30)는 제어 테이블을 참조하여, 이번의 지령 회전수에 따른 듀티비를 설정한다(단계 S3). 구체적으로, 제어장치(30)는 제어 테이블로부터 1회째의 지령 회전수(50rpm)에 대응하는 듀티비를 판독하여, 모터 제어신호의 듀티비로서 18%를 설정한다.

[0027] 다음으로, 제어장치(30)는 상기 단계 S3에서 설정한 듀티비에 의한 PWM 제어에 기초하여, 모터(20)를 구동한다(단계 S4). 또한, 상술한 바와 같이, PWM 제어에 있어서의 듀티비의 대소는, 모터(20)에 공급되는 전류치의 증감(즉, 모터(20)의 회전수의 증감)에 관계된다.

[0028] 이어서, 제어장치(30)는 제어 테이블을 참조하여, 이번 지령 회전수로 모터(20)를 규정 구동시간만큼 구동했는지 여부를 판정한다(단계 S5). 구체적으로, 제어장치(30)는 모터(20)를 이번의 지령 회전수(50rpm)로 규정 구동시간(10ms)만큼 구동했는지 여부를 판정한다. 또한, 본 실시예에서는, 기본적으로는 각 지령 회전수에 대한 모터(20)의 규정 구동시간으로서 10㎳가 설정되어 있다. 단, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 지령 회전수(1100rpm, 1350rpm, 1750rpm)일 때는, 오일의 순환(교체)을 통해 오일의 승온을 촉진시키기 때문에, 규정 구동시간이 상대적으로 긴 시간으로 설정되어 있다. 이와 같이 상기 소정의 지령 회전수가 될 때까지는, 지령 회전수를 극히 짧은 시간(10ms)마다 서서히 상승시키고, 소정의 지령 회전수로 되었을 때에, 모터(20)를 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 구동시킴으로써, 모터(20)의 탈조(out-of-step, 脫調)나 과부하를 방지하면서 오일의 승온을 촉진시키도록 하고 있다.

[0029] 제어장치(30)는, 모터(20)를 규정 구동시간만큼 구동한 경우(단계 S5 : 예), 상기 단계 S2에서 설정한 지령 회전수가 피드백 이행 회전수까지 도달했는지 여부를 판정한다(단계 S6). 이 단계에 있어서, 지령 회전수(최초의 지령 회전수 : 50rpm)는 피드백 이행 회전수(1800rpm)에 미달하기 때문에, 단계 S2의 처리로 되돌아간다.

[0030] 다시 단계 S2의 처리로 되돌아가, 제어장치(30)는 제어 테이블을 참조하여, 다음의 지령 회전수를 설정한다(단계 S2). 구체적으로, 제어장치(30)는 제어 테이블로부터 다음 지령 회전수(2회째의 지령 회전수)를 판독하여, 이번의 지령 회전수로서 60rpm을 설정한다.

[0031] 이어서, 제어장치(30)는 제어 테이블을 참조하여, 이번 지령 회전수에 따른 듀티비를 설정한다(단계 S3). 구체적으로, 제어장치(30)는 제어 테이블로부터 2회째의 지령 회전수(60rpm)에 대응하는 듀티비를 판독하여, 모터 제어신호의 듀티비로서 22.5%를 설정한다.

[0032] 다음으로, 제어장치는 상기 단계 S3에서 설정한 듀티비에 의한 PWM 제어에 기초하여 모터(20)를 구동한다(단계 S4).

[0033] 이어서, 제어장치(30)는 제어 테이블을 참조하여, 이번의 지령 회전수로 모터(20)를 규정 시간만큼 구동했는지 여부를 판정한다(단계 S5). 구체적으로, 제어장치(30)는 모터(20)를 이번의 지령 회전수(60rpm)로 규정 구동시간(10㎳)만큼 구동했는지 여부를 판정한다.

[0034] 제어장치(30)는, 모터(20)를 규정 구동시간만큼 구동한 경우(단계 S5 : 예), 상기 단계 S2에서 설정한 지령 회전수가 피드백 이행 회전수까지 도달했는지 여부를 판정한다(단계 S6). 이 단계에 있어서, 지령 회전수(2회째의 지령 회전수 : 60rpm)는 피드백 이행 회전수(1800rpm)에 미달하기 때문에, 다시 단계 S2의 처리로 되돌아간다.

[0035] 이후, 지령 회전수가 피드백 이행 회전수로 될 때까지, 단계 S2∼S6의 처리(개방 루프 제어)가 반복되고, 각 회에 있어서 설정된 지령 회전수에 따른 듀티비에 의한 PWM 제어에 의해 모터(20)가 구동된다. 이러한 처리 과정에서 오일이 순환되어, 오일 펌프(10)의 구동부(로터나 임펠러 등)와의 마찰열이나, 모터(20)나 배터리(40), 엔진 등의 발열에 의해, 오일이 가열되어 오일 온도가 서서히 상승한다. 이와 같이 오일 온도의 상승에 따라 오일의 점도가 저하되므로, 펌프 부하가 감소되게 된다.

[0036] 제어장치(30)는, 지령 회전수가 피드백 이행 회전수로 되었을 경우(단계 S6 : 예), 모터(20)의 실회전수가 피드백 이행 회전수에 도달하고 있는지 여부, 즉 모터(20)의 실회전수가 지령 회전수에 일치하고 있는지 여부를 판정한다(단계 S7). 한편, 모터(20)의 실회전수가 피드백 이행 회전수에 도달하지 않은 경우(단계 S6 : 아니오), 모터(20)의 실회전수가 피드백 이행 회전수에 도달할 때까지, 상기와 마찬가지로 단계 S2∼S7의 처리(개방 루프 제어)를 반복한다.

[0037] 여기에서, 모터(20)의 실회전수가 피드백 이동 회전수에 도달한 경우, 개방 루프 제어로부터 피드백 제어(폐쇄 루프 제어)로 전환하여, 정상 회전처리를 실행한다(단계 S8). 정상 회전처리에서는, 모터(20)의 실회전수와 정상 회전수(4500rpm)와의 편차(회전 편차)에 기초하여, 모터(20)의 실회전수가 정상 회전수를 유지하도록, PWM 신호의 듀티비를 제어한다(모터(20)에 공급되는 전류치를 제어한다). 또한, 상술한 개방 루프 제어가 실행되고 있는 과정에 있어서, 오일은 충분히 데워져 있으므로, 이 단계에서 피드백 제어(정상 회전처리)로 이행해도, 모터(20)에 흐르는 전류가 정격 전류치를 초과할 우려는 없다.

[0038] 이상, 본 실시예에 따르면, 전동 펌프(1)의 기동 시에 있어서, 모터(20)의 회전수가 피드백 이행 회전수의 근방에 도달할 때까지는, 모터(20)에 공급되는 전류치를 소정의 상한치(정격 전류치) 미만으로 제한한 개방 루프 제어에 의해 모터(20)를 구동하기 때문에, 모터(20)의 기동 시의 부하를 경감하여, 모터(20)의 출력을 억제할 수 있으며, 그 결과, 냉간 시동 시 등 오일이 상대적으로 고점도일 때라도, 전동 펌프(1)를 정격 출력을 초과하지 않고 안정적으로 기동시키는 것이 가능해진다.

[0039] 또한, 본 실시예에 있어서, 개방 루프 제어에서는, 모터(20)의 지령 회전수(듀티비)를 단계적으로 증가시킴으로써, 오일 펌프(10)의 부하를 급격히 증대시키지 않고, 시간의 경과와 함께 오일의 온도를 서서히 상승시킬(오일의 점성 저항을 서서히 저하시킬) 수 있고, 전동 펌프(1)를 효율적으로 기동하는 것이 가능해진다.

[0040] 또한, 본 실시예에 있어서, 오일의 온도가 규정 온도 미만인 경우, 개방 루프 제어를 상대적으로 장시간 실행하고 나서 피드백 제어로 이행하고, 오일의 온도가 규정 온도 이상인 경우는, 개방 루프 제어를 상대적으로 단시간 실행하고 나서 피드백 제어로 이행함으로써, 오일의 물성(점성 저항)에 따른 최적의 제어를 실행할 수 있으며, 불필요한 전력을 소비하지 않고, 모터(20)를 신속하게 정상 회전에 이르게 하는 것이 가능해진다.

[0041] 또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위라면 적절히 개선 가능하다.

[0042] 상술한 실시예에서는, 전동 펌프의 구동원으로서 센서리스 3상 브러시리스 DC 모터를 예시하여 설명했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 2상 브러시리스 DC 모터 등의 다른 DC 모터여도 좋고, 또한 필요에 따라 홀 소자 등의 위치 검출 소자(회전 검출수단)를 구비한 DC 모터를 채용해도 좋다.

[0043] 또한, 상술한 실시예에서는, 전동 펌프의 기동 시에, 오일의 온도(검출 오일 온도)에 따른 제어 테이블(저온용 제어 테이블 또는 고온용 제어 테이블)을 설정하는 구성을 예시하여 설명했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 전동 펌프의 기동 시에는 오일의 온도에 관계없이, 항상 저온용 제어 테이블을 설정하도록 구성해도 좋다. 또한, 전동 펌프의 최초의 기동 시에는, 오일의 온도에 관계없이, 항상 저온용 제어 테이블을 설정하고, 전동 펌프의 2회째 이후의 기동 시에는, 오일의 온도에 따라, 저온용 제어 테이블 또는 고온용 제어 테이블을 설정하도록 구성해도 좋다.

[0044] 또한, 상술한 실시예에서는, 정상 회전처리에 있어서, 실회전수와 정상 회전수와의 편차에 기초한 피드백 제어를 행하고 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 실전류치와 정상 전류치와의 편차에 기초하는 피드백 제어를 행하도록 구성해도 좋다.

[0045] 또한, 상술한 실시예에서는, 모터의 실회전수가 목표 회전수로서 피드백 이행 회전수에 도달한 경우에, 개방 루프 제어로부터 피드백 제어로 이행하고 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 목표 회전수는 적절하게 설정이 가능하다. 예를 들면, 모터의 실회전수가 피드백 이행 회전수보다도 소정 회전수만큼 낮은 회전수 또는 높은 회전수에 도달한 경우에, 개방 루프 제어로부터 피드백 제어로 이행, 혹은 모터의 회전수가 피드백 이행 회전수를 중심 값으로 한 소정범위 내에 도달한 경우에, 개방 루프 제어로부터 피드백 제어로 이행하도록 구성해도 좋다. 나아가서는, 모터의 구동을 개시하고 나서의 경과시간이 소정시간에 도달한 경우에, 개방 루프 제어로부터 피드백 제어로 이행하도록 구성해도 좋다.

[0046] 또한, 상술한 실시예에서는, 저온용 및 고온용의 2종류의 제어 테이블이 준비되어 있었지만, 또한 여러 종류의 제어 테이블이 준비되어 있어도 좋다.

[0047] 또한, 상술한 실시예에서 설명한 각종 설정 회전수(피드백 이행 회전수, 정상 회전수, 지령 회전수 등)의 수치는 일례이며, 전동 펌프의 종류나 기능, 요구사양, 사용 조건 등에 따라 적절하게 변경이 가능하다.

[0048] 또한, 상술한 실시예에서는, 오일의 점도를 오일 온도에 기초하여 추정하고 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 부하 전류치나 외기 온도 등의 다른 요소에 기초하여 오일의 점도를 추정하도록 구성해도 좋다.

[0049] 또한, 상술한 실시예에서 예시한 지령 회전수, 듀티비, 규정 구동시간 등의 수치는 어디까지나 일례이며, 전동 펌프의 특성이나 오일의 종류, 요구 사항 등에 따라 적절히 변경이 가능하다.

[0050] 또한, 전동 펌프는 오일 펌프에 한정되지 않고, 예를 들면, 공기 펌프나 물 펌프 등의 다른 유체 펌프에 적용할 수도 있다.

[0051] 1: 전동 펌프
10: 오일 펌프
20: 모터
30: 제어장치
31: 구동회로
32: 마이크로컴퓨터
40: 배터리
50: 오일 온도 검출기

Claims

유체를 토출하는 유체 펌프와,
상기 유체 펌프를 구동하는 모터와,
상기 모터에 공급되는 전류치를 제어하여 상기 모터의 회전을 제어함으로써, 상기 펌프로부터 토출되는 유체의 유량을 제어하는 제어장치를 구비하고,
상기 제어장치는,
상기 모터의 기동 시에 있어서, 상기 모터의 회전수가 미리 설정된 목표 회전수의 근방에 도달할 때까지, 상기 모터에 공급되는 전류치를 소정의 상한치 이하로 제한한 개방 루프 제어에 의해 상기 모터를 구동하고,
상기 모터의 회전수가 목표 회전수 근방에 도달한 경우는, 해당 회전수가 정상 회전수로 유지되도록 한 피드백 제어에 의해 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 전동 펌프 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어장치에는, 상기 모터에 대한 지령 회전수가 미리 설정되어 있으며,
상기 개방 루프 제어에서는, 상기 모터의 지령 회전수를 단계적으로 증가시켜, 해당 지령 회전수에 따른 전류치를 상기 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 전동 펌프 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
유체의 온도를 검출하는 온도 검출기를 구비하고,
상기 모터의 기동 시에 있어서, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 유체의 온도가 규정 온도 미만인 경우는, 상기 개방 루프 제어를 상대적으로 장시간 실행하고, 상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 유체의 온도가 규정 온도 이상인 경우는, 상기 개방 루프 제어를 상대적으로 단시간 실행하는 것을 특징으로 하는 전동 펌프 장치.