特許 6840989 電動オイルポンプの制御装置及び電動オイルポンプユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6840989

(24)【登録日】2021年2月22日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】電動オイルポンプの制御装置及び電動オイルポンプユニット

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20210301BHJP

   F04B 49/10 20060101ALI20210301BHJP

   F04C 14/28 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/024

   F04B49/10 311

   F04C14/28 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-207982(P2016-207982)

(22)【出願日】2016年10月24日

(65)【公開番号】特開2018-74632(P2018-74632A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼上 寛斗

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１７７７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２６０２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７６３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４５４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５１９８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

Ｆ０４Ｃ １４／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ電流の供給を受けて回転駆動力を発生するモータ部と、前記回転駆動力を受けてロータが回転することによりオイルを供給対象に圧送するポンプ部とを有する電動オイルポンプを制御する制御装置であって、
電源電圧をスイッチングして前記モータ電流を出力するスイッチング回路部と、
上位コントローラからの動作指令を受けて前記動作指令に応じた前記モータ電流が出力されるように前記スイッチング回路部を制御すると共に、前記上位コントローラから停止指令を受けたとき、前記モータ電流の出力を停止させる駆動制御手段と、
前記電源電圧が所定値よりも低下した電源低下異常を検出したとき、不揮発性メモリに前記電源低下異常が発生したことを記憶させる異常記録手段と、を備え、
前記異常記録手段は、前記停止指令を受けることなく前記電源低下異常を検出したときに限り、前記電源低下異常が発生したことを前記不揮発性メモリに記憶させ、前記電源低下異常を検出してもその際に前記停止指令を受けていれば、前記電源低下異常が発生したことを前記不揮発性メモリに記憶させない、
電動オイルポンプの制御装置。

【請求項2】

前記異常記録手段は、前記停止指令を受け取ることなく前記電源低下異常を第１の所定時間継続して検出したときに限り、前記電源低下異常が発生したことを記憶させる、
請求項１に記載の電動オイルポンプの制御装置。

【請求項3】

前記異常記録手段は、前記停止指令を受け取ることなく前記電源低下異常を第１の所定時間よりも短い第２の所定時間継続して検出したとき、前記電圧低下異常が発生した可能性がある仮異常状態であることを記憶させる、
請求項２に記載の電動オイルポンプの制御装置。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動オイルポンプの制御装置と、
前記電動オイルポンプと、を備えた、
電動オイルポンプユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動オイルポンプの制御装置及び電動オイルポンプユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

通電により作動してオイルの吸入及び吐出を行う電動オイルポンプが、例えば自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられている。この電動オイルポンプは、例えば、アイドルストップ時に低下する油圧を補助供給するために用いられる。電動オイルポンプの制御装置は、上位コントローラからの動作指令に応じて、電動オイルポンプの駆動制御を行う。

【0003】

従来、電動オイルポンプの制御装置では、何らかの異常が発生して電動オイルポンプの制御装置に供給される電源電圧が低下した際には、電動オイルポンプの保護のため電動オイルポンプを停止させている。電動オイルポンプの停止はトランスミッションにおける油圧の低下による異常の発生につながるため、当該異常の原因究明を容易とするために、電源低下異常が発生したこと（何らかの異常の発生により電源電圧が低下したこと）を記録しておくことが望まれる。

【0004】

特許文献１では、電源電圧とインバータの出力指示値とを比較することで電源低下異常を検出する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０５−１０３４１８号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、電動オイルポンプの電源をオフする際には、上位コントローラにて電動オイルポンプの制御装置への電源供給が遮断される。この電源供給の遮断後にも電源回路の容量素子等の影響により電動オイルポンプの制御装置は短時間動作を継続することになる。そのため、電源電圧が所定値より低下した際に異常と判定する方式では、電動オイルポンプの電源をオフしたときに、正常な動作であるにもかかわらず異常が発生したと判定されてしまうおそれがある。

【0007】

つまり、特許文献１のように単に電源電圧の監視を行っただけでは、電動オイルポンプの電源がオフにされたことにより電源電圧が低下したのか、電圧低下異常が発生して電源電圧が低下したのかを判断することができない、という課題がある。

【0008】

なお、電動オイルポンプの電源がオフにされたか、あるいは電圧低下異常が発生したかを問わずに、電源電圧が低下したことを不揮発性メモリに記憶しておくことも考えられるが、この場合、電動オイルポンプの電源のオンオフは比較的頻繁に（アイドルストップ毎に）行われるために、不揮発性メモリへの書き込み回数が非常に多くなってしまう。不揮発性メモリには、通常書き込み回数制限が存在するため、電源低下異常を検出し、電圧低下異常が発生したときのみ記憶を行うことが望まれる。

【0009】

そこで、本発明は、電源低下異常を検出可能な電動オイルポンプの制御装置及び電動オイルポンプユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記の目的を達成するため、モータ電流の供給を受けて回転駆動力を発生するモータ部と、前記回転駆動力を受けてロータが回転することによりオイルを供給対象に圧送するポンプ部とを有する電動オイルポンプを制御する制御装置であって、電源電圧をスイッチングして前記モータ電流を出力するスイッチング回路部と、上位コントローラからの動作指令を受けて前記動作指令に応じた前記モータ電流が出力されるように前記スイッチング回路部を制御すると共に、前記上位コントローラから停止指令を受けたとき、前記モータ電流の出力を停止させる駆動制御手段と、前記電源電圧が所定値よりも低下した電源低下異常を検出したとき、不揮発性メモリに前記電源低下異常が発生したことを記憶させる異常記録手段と、を備え、前記異常記録手段は、前記停止指令を受けることなく前記電源低下異常を検出したときに限り、前記電源低下異常が発生したことを前記不揮発性メモリに記憶させ、前記電源低下異常を検出してもその際に前記停止指令を受けていれば、前記電源低下異常が発生したことを前記不揮発性メモリに記憶させない、電動オイルポンプの制御装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電源低下異常を検出可能な電動オイルポンプの制御装置及び電動オイルポンプユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】電動オイルポンプの概略構成図である。

【図2】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図3】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図4】本発明の一実施の形態に係る電動オイルポンプの制御装置の概略構成図である。

【図5】電動オイルポンプの制御装置の制御フローを示すフロー図である。

【図6】本発明の一変形例に係る電動オイルポンプの制御装置の制御フローを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0014】

（電動オイルポンプの説明）
図１は、本実施の形態に係る電動オイルポンプの制御装置で制御対象となる電動オイルポンプの一構成例を示す概略構成図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１は、図２におけるＣ−Ｃ線断面を示している。

【0015】

この電動オイルポンプ１は、自動車のトランスミッションに用いられ、トランスミッションケースのオイルパンに貯留されたオイルに没した状態で取り付けられる。

【0016】

電動オイルポンプ１は、モータ電流の供給を受けて回転駆動力を発生するモータ部３と、その回転駆動力を受けてロータが回転することによりオイルを供給対象に圧送するポンプ部２と、を有している。また、電動オイルポンプ１は、ポンプ部２を収容するポンプハウジング４と、オイルの油路が形成されたポンププレート５と、モータ部３をポンプハウジング４及びポンププレート５に締結する複数（本実施の形態では３つ）のボルト６と、を有している。ポンプハウジング４及びポンププレート５は、例えばアルミニウム合金からなる金属製である。

【0017】

本実施の形態では、ポンプ部２が内接ギヤポンプによって構成されている。ポンプ部２は、図３に示すように、複数の内歯２１０を有するアウタロータ２１と、アウタロータ２１の内周側に配置され、複数の外歯２２０を有するインナロータ２２とを備えている。アウタロータ２１は、インナロータ２２の外歯２２０の数よりも１つ多い数の内歯２１０を有し、インナロータ２２の回転中心に対して偏心した位置を中心に、ポンプハウジング４内で回転自在となるように配置されている。

【0018】

インナロータ２２は、複数の外歯２２０のうち一部の外歯２２０がアウタロータ２１の内歯２１０に噛み合うとともに、それぞれの外歯２２０がアウタロータ２１の内面に内接しながら回転する。また、インナロータ２２は、後述するモータ部３のロータシャフト３５と連結され、ロータシャフト３５と共に回転する。

【0019】

ロータシャフト３５が回転駆動されると、ポンプ部２のアウタロータ２１とインナロータ２２との間隙の容積が、インナロータ２２の回転によって拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じる吸入口５１０から吐出口５２０に向けてオイルを送り出すポンプ動作が行われる。

【0020】

モータ部３は、軟磁性金属からなる環状のステータコア３０と、ステータコア３０に装着された第１及び第２のインシュレータ３１，３２と、第１及び第２のインシュレータ３１，３２を介してステータコア３０に巻き回されたコイル３３と、ステータコア３０の内側に配置されたロータコア３４及びロータシャフト３５と、ロータコア３４に固定された複数の永久磁石３６と、ボルト６に螺合するナット部材３７と、ナット部材３７をモールドしてステータコア３０に固定するモールド樹脂部材３８とを有している。以下、ロータシャフト３５の回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。

【0021】

ステータコア３０は、例えば複数の電磁鋼板を積層してなる。第１及び第２のインシュレータ３１，３２は、樹脂からなる絶縁部材である。コイル３３は、例えば銅からなる導体の外周面にエナメルからなる絶縁被覆層が形成されたエナメル線である。ロータコア３４は、ステータコア３０の内側に配置され、その外周面に複数（ここでは８つ）の永久磁石３６が固定されている。

【0022】

ロータシャフト３５は、軸方向の一端部がロータコア３４の中心部に形成された嵌合穴３４ａに例えば圧入によって嵌合固定され、ロータコア３４と一体に回転する。ロータコア３４及びロータシャフト３５は、コイル３３への通電により発生する磁力によってステータコア３０に対して回転する。ロータシャフト３５の他端部は、インナロータ２２の中心部に形成された嵌合穴２２ａに嵌合されている。これにより、インナロータ２２は、ロータシャフト３５及びロータコア３４と共に回転する。

【0023】

ステータコア３０、ポンプハウジング４、及びポンププレート５は、軸方向に並んで配置され、ボルト６により締結固定されている。ポンププレート５には、吸入口５１０（図３に示す）に連通する吸入油路５１と、吐出口５２０（図３に示す）に連通する吐出油路５２とが形成されている。

【0024】

（電動ポンプの制御装置の説明）
図４は、本実施の形態に係る電動ポンプの制御装置の概略構成図である。図４に示すように、電動オイルポンプの制御装置１０は、電子制御ユニット（ＥＯＰ ＥＣＵ）として車両に搭載されている。本実施の形態に係る電動オイルポンプユニット１００は、電動オイルポンプの制御装置１０と、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）１と、を備えたものである。

【0025】

電動オイルポンプの制御装置１０には、エンジンやトランスミッションを制御する上位コントローラ（上位ＥＣＵ）１２が接続されている。電動オイルポンプの制御装置１０と上位コントローラ１２とは、電源供給用の電源ライン１２ａ及びグランドライン１２ｂと、上位コントローラ１２から電動オイルポンプの制御装置１０に動作指令を送るための第１制御ライン１２ｃと、電動オイルポンプの制御装置１０から上位コントローラ１２に電動オイルポンプ１の状態（正常、異常、ポンプ回転数など）を示す状態信号を送るための第２制御ライン１２ｄにより接続されている。

【0026】

上位コントローラ１２は、トランスミッションの主吐出油路等に設けられた油圧センサ（不図示）の出力を基に油圧を監視し、油圧が所定の設定値以上の場合は停止指令を、設定値未満の場合は駆動指令を動作指令として電動オイルポンプの制御装置１０に出力する。上位コントローラ１２は、電動オイルポンプ１の電源をオフする際には、電動オイルポンプの制御装置１０に停止指令を出力し、その所定時間後に電動オイルポンプの制御装置１０への電源供給を遮断する。

【0027】

本実施の形態では、パルス幅変調方式の信号においてデューティー比を変化させることにより動作指令を伝送しており、例えば、デューティー比９０％の信号を駆動指令、デューティー比１０％の信号を停止指令とすることができる。状態信号についても同様に、パルス幅変調方式の信号においてデューティー比を制御すること等により、電動オイルポンプ１の状態を伝送することができる。本実施の形態では、異常時には状態信号を停止し、正常時にはポンプ回転数に応じたデューティー比の状態信号を送信するように電動オイルポンプの制御装置１０を構成した。

【0028】

電動オイルポンプの制御装置１０は、電源電圧をスイッチングして電動オイルポンプ１にモータ電流を出力するスイッチング回路部１１と、上位コントローラ１２からの動作指令を受けて動作指令に応じたモータ電流が出力されるようにスイッチング回路部１１を制御すると共に、上位コントローラ１２から停止指令を受けたとき、モータ電流の出力を停止させる駆動制御手段としての駆動制御部１３と、電源電圧が所定値よりも低下した電源低下異常を検出したとき、不揮発性メモリに電源低下異常が発生したことを記憶させる異常記録手段としての異常記録部１４と、を備えている。駆動制御部１３及び異常記録部１４は、演算素子、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせることにより実現される。

【0029】

駆動制御部１３は、上位コントローラ１２から停止指令が出力されているときは、スイッチング回路部１１を制御してモータ電流の出力を停止し、電動オイルポンプ１を停止させる。また、駆動制御部１３は、上位コントローラ１２から駆動指令が出力されているときは、スイッチング回路部１１を制御してモータ電流を出力し、電動オイルポンプ１を駆動させる。

【0030】

また、駆動制御部１３は、電源電圧が予め設定された高電圧閾値以上となる電圧上昇以上が発生したとき、モータ電流の出力を停止して電動オイルモータ１を保護する。この際、駆動制御部１３は、異常記録部１４により不揮発性メモリに電圧上昇異常が発生したことを記憶させ、状態信号の出力を停止させる。不揮発性メモリとしては、例えば、電動オイルポンプの制御装置１０に搭載されているマイクロコンピュータのデータフラッシュ領域（フラッシュメモリ）を用いることができる。以下、異常の発生を示すデータ（フラグ）を、フリーズドフレームデータ（ＦＦＤ）と呼称する。ＦＦＤは、異常の検証時等に外部装置や上位コントローラ１２により読み出すことができる。

【0031】

異常記録部１４は、電源電圧が所定値（以下、低電圧閾値という）よりも低下した電源低下異常を検出したとき、不揮発性メモリに電源低下異常が発生したことを記憶させるものである。本実施の形態に係る電動オイルポンプの制御装置１０では、異常記録部１４は、停止指令を受けることなく電源低下異常を検出したときに限り、電源低下異常が発生したことを記憶させる。

【0032】

換言すれば、本実施の形態では、電源電圧が低電圧閾値よりも低下した場合であっても、その際に上位コントローラ１２から停止指令が出力されていれば、ＦＦＤに電源低下異常が発生したことを記憶させない。これは、上位コントローラ１２から停止指令が出力されている際には、電動オイルポンプ１の電源がオフとなる（モータ電流の出力が停止される）ことに起因して電源電圧が低下したと考えられ、異常は発生していないと考えられるためである。電源低下異常の判定に用いる低電圧閾値は、電動オイルポンプの制御装置１０が動作可能な下限電圧よりも大きい値に設定される。ここでは、正常な電源電圧が＋１２Ｖであり、電動オイルポンプの制御装置１０が動作可能な下限電圧が＋４Ｖ程度であることを考慮し、低電圧閾値を＋８Ｖに設定した。

【0033】

また、本実施の形態では、誤作動を抑制するため、異常記録部１４は、停止指令を受け取ることなく電源低下異常を第１の所定時間継続して検出したときに限り、電源低下異常が発生したことを記憶させるようにした。第１の所定時間は、例えば１〜２秒程度に設定される。

【0034】

この場合、例えば電源ライン１２ａが断線した場合など、電源電圧が急激に低下した場合に、電源低下異常が発生したことを記憶させる前に電動オイルポンプの制御装置１０がシステムダウンしてしまうことも考えられる。そこで、このような場合に対応するため、異常記録部１４は、停止指令を受け取ることなく電源低下異常を第１の所定時間よりも短い第２の所定時間継続して検出したとき、電圧低下異常が発生した可能性がある仮異常状態であることを記憶させてもよい。第２の所定時間は、できるだけ短いことが望ましく、例えば１０ミリ秒程度である。

【0035】

電動オイルポンプの制御装置１０は、電源低下異常を検出すると、状態信号の出力を停止すると共に、駆動制御部１３がスイッチング回路部１１を制御してモータ電流の出力を停止し、電動オイルポンプ１を停止させる。なお、ここでは、電動オイルポンプ１を停止させる際の電源電圧の下限値を、電源低下異常を記憶する際の閾値（低電圧閾値）と同じにしているが、異なる値（例えば低電圧閾値より低い値）にしてもよい。また、上述の仮異常状態が検出された場合に、当該仮異常状態が検出されたことを状態信号により出力するように電動オイルポンプの制御装置１０を構成してもよい。

【0036】

上位コントローラ１２は、アイドルストップ時に電動オイルポンプの制御装置１０からの状態信号が異常となることが複数回繰り返されたときに、アイドルストップ制御を禁止するように構成されてもよい。

【0037】

（電動オイルポンプの制御装置１０の制御フロー）
図５は、電動オイルポンプの制御装置１０の制御フローを示すフロー図である。電動オイルポンプの制御装置１０は、例えば、上位コントローラ１２から駆動指令が入力されたとき（停止指令から駆動指令に切り替わったとき）に、図５の制御を開始する。

【0038】

まず、ステップＳ１にて、カウンタをクリアし、ステップＳ２にて、電源電圧が低電圧閾値よりも低いかを判定する。ステップＳ２でＮＯと判定された場合、電圧低下異常は発生していないため、ステップＳ３にてカウンタをクリアした後、ステップＳ２に戻る。図５では省略しているが、本実施の形態では、５ｍｓの制御周期毎にステップＳ２の判定を実行するようにしている。

【0039】

ステップＳ２でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ４にて、停止指令が入力されているかを判定する。ステップＳ４でＹＥＳと判定された場合、制御を終了する。ステップＳ４でＮＯと判定された場合、ステップＳ５にてカウンタをインクリメントした後、ステップＳ６にて、カウンタが予め設定したカウンタ閾値より大きいかを判定する。カウンタ閾値は、制御周期を考慮し、１〜２秒程度となるように予め設定されている。

【0040】

ステップＳ６でＮＯと判断された場合、カウンタの値を維持したままステップＳ２に戻る。ステップＳ６でＹＥＳと判断された場合、電源電圧が低電圧閾値よりも低い状態が１〜２秒継続したことになるため、ステップＳ７にて電圧低下異常を確定し、ステップＳ８にて電圧低下異常が発生したことを不揮発性メモリに記憶（ＦＦＤに記録）する。その後、処理を終了する。

【0041】

なお、図５では、仮異常状態の検出及び記憶のフローを省略している。仮異常状態の検出及び記憶を行う場合には、図６に示すように、図５におけるステップＳ５とステップＳ６との間に、カウンタがカウンタ閾値よりも小さい所定値（ここでは、１０ミリ秒に相当する２としている）と等しいか判定するステップＳ９を設け、ステップＳ９でＮＯと判定された場合にステップＳ６に進み、ステップＳ９でＹＥＳと判定された場合に、ステップＳ１０にて仮異常状態であることを不揮発性メモリに記憶（ＦＦＤに記録）した後、ステップＳ２に戻るようにすればよい。

【0042】

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、以下に述べる作用及び効果が得られる。

【0043】

（１）異常記録部１４が、停止指令を受けることなく電源低下異常を検出したときに限り、電源低下異常が発生したことを記憶させることで、電動オイルポンプ１の電源オフ時（つまり正常な状態）を除外して電源低下異常のみを検出することが可能になる。よって、電源低下異常を不揮発性メモリに記憶（ＦＦＤに記録）することが可能になり、トランスミッションの油圧低下等の異常が発生した際の原因究明が容易になる。

【0044】

（２）異常記録部１４が、停止指令を受け取ることなく電源低下異常を第１の所定時間継続して検出したときに限り、電源低下異常が発生したことを記憶させることで、誤作動を抑制することができる。

【0045】

（３）異常記録部１４が、停止指令を受け取ることなく電源低下異常を第１の所定時間よりも短い第２の所定時間継続して検出したとき、電圧低下異常が発生した可能性がある仮異常状態であることを記憶させることにより、電源電圧が急激に低下した場合であっても、電動オイルポンプの制御装置１０がダウンする前に仮異常状態であることを記憶させることが可能になる。

【0046】

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、複数の低電圧閾値を設定しておき、当該複数の低電圧閾値と電源電圧とを比較することで、電源電圧の低下を段階的に検出し不揮発性メモリに記憶させるように異常記録部１４を構成してもよい。

【符号の説明】

【0047】

１…電動オイルポンプ
２…ポンプ部
３…モータ部
１０…電動オイルポンプの制御装置
１１…スイッチング回路部
１３…駆動制御部（駆動制御手段）
１４…異常記録部（異常記録手段）
１００…電動オイルポンプユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】