专利名称：电机控制装置以及电动泵单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机控制装置以及电动泵单元，特别是涉及适用于向汽车的变速器供给液压的电动泵单元用的电机控制装置、以及具备这样的电机控制装置的电动泵单元。
背景技术：
以往，将仅具备由作为主动力源的发动机驱动的主泵的装置作为向汽车的变速器供给液压的装置使用。但是，若赋予在停车时使发动机停止的怠速停止功能，则为了在通过怠速停止而使发动机停止时也能确保对变速器等驱动系统的液压供给，而需要现有的主泵、和由将电池作为电源的电动机进行驱动的辅助泵这2个液压源。作为这样的具备2个液压源的变速器用的液压供给装置，公知有日本特开2010-116914号公报所示的装置。该液压供给装置是向变速器供给液压的装置，因此，辅助泵与驱动辅助泵的电动机以及电机控制装共同构成电动泵单元。在从主泵朝向变速器的主排出油路的液压为规定值以上时，停止驱动辅助泵，在主排出油路的液压小于规定值时，驱动辅助泵。此处，由主泵供给的液压是由辅助泵供给的液压的几十倍的大小，根据由主泵供给的液压的大小设定液压传感器的测量范围，所以如果使用该液压传感器进行辅助泵的液压控制，则测定精度不够，很难进行液压控制。在驱动辅助泵时，基于来自上位ECU的电流指令值来驱动电动机，从而能够得到目标液压以上的液压。在上述现有的电动泵单元中，无论是否有对电动机的载荷都会根据电流指令值进行驱动，因此产生输出为所需输出以上的较大的输出(过输出)的状态，在节能方面和发热、噪声方面均不优选。为了抑制过输出，需要适当地设定目标液压，但在使用一个泵覆盖较宽的范围的情况下，在泵的载荷发生了变化后如何进行处理成为课题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供如下电机控制装置以及电动泵单元，即、能够解决上述问题，通过抑制过输出来将发热以及噪声抑制在最低限度，并且能够对应载荷的变化。本发明的电机控制装置的结构上的特征在于，是基于液压控制对进行油的吸入以及油的排出的泵进行驱动的电动机的电机控制装置，上述电机控制装置具备:控制电路，其设置有输出电机控制信号的控制信号输出单元；和驱动电路，其通过电机控制信号的输入而进行动作，执行对电动机的驱动电力的供给，控制电路还具备过输出抑制控制单元，该输出抑制控制单元通过减小来自上位控制装置的电流指令值来抑制过输出，控制信号输出单元通过在来自上位控制装置的电流指令值上附加由过输出抑制控制单元得到的电流指令值的减少量而得到电机控制信号，过输出抑制控制单元具备电流指令值修正量运算部，该电流指令值修正量运算部将目标液压与现有液压进行比较，在现有液压高的情况下，将用于过输出抑制控制的电流指令值减少量输出至控制信号输出单元，与泵的载荷的相对的大小关系相关的载荷信息从上位控制装置向控制电路输入，在过输出抑制控制单元中，能够对应不同的载荷信息而切换目标液压。
图1是表示将本发明的电动泵单元应用到汽车的变速器的液压供给装置的实施方式的简要结构图。图2是表示本发明的电机控制装置的硬件的简要结构的一个例子的框图。图3是表示本发明的电机控制装置的软件的简要结构的一个例子的框图。图4是表示通过本发明的电动泵单元的电机控制装置得到的泵的输出特性亦即液压-流量曲线的典型例的图表。图5是表示对于通过本发明的电动泵单元的电机控制装置得到的泵的输出特性的、对应于不同的载荷而不同的液压-流量曲线的图表。
具体实施例方式以下，参照附图对将本发明应用到汽车的变速器用的液压供给装置的实施方式进行说明。图1是表示向汽车的变速器(无级变速器)供给液压的液压供给装置的一个例子的简要结构图。在图1中，在液压供给装置上设置有变速器用电动泵单元(I)。该电动泵单元(I)用于在汽车的变速器(2)中在怠速停止时对降低的液压进行辅助供给。上述电动泵单元
(I)具备泵(3)、泵驱动用电动机(4)、以及电机控制装置(5)。上述泵(3)是液压供给用的辅助泵。上述电机控制装置(5)对电机(4)进行控制。电机(4)是无传感器控制无刷DC电机，辅助泵(3)是内接齿轮泵。优选泵(3)以及电机(4)一体地设置于共用的壳体内。电机控制装置也可以设置于与泵(3)以及电机(4)共用的壳体内。在液压供给装置中，除了设置有具有上述的辅助泵(3 )的电动泵单元(I)之外，还设置有由发动机(6 )驱动的主泵(7 )。主泵(7)的油吸入口(8)与油底壳(9)连接。油排出口(10)经由主排出油路(11)与变速器(2)连接。辅助泵(3)的油吸入口(12)与油底壳(9)连接。油排出口(13)经由辅助排出油路(14)与主排出油路(11)连接。在辅助排出油路(14)上设置有阻止油从主排出油路(11)侧向辅助泵(3)逆流的止回阀(15)。在主排出油路(11)上设置有液压传感器(16)以及油温传感器(17)。在电机控制装置(5)上连接有作为直流电源的电池(18)以及控制发动机(6)、变速器(2)的计算机亦即上位E⑶(上位控制装置)(19)。上位E⑶(19)根据液压传感器
(16)的输出来监视主排出油路(11)的液压，在液压为规定的设定值以上的情况下将辅助泵停止信号输出至电机控制装置(5)，在液压小于设定值的情况下将辅助泵驱动信号输出至电机控制装置(5)。在从上位E⑶(19)输出辅助泵停止信号时，电机控制装置(5)停止电机(4)的驱动来停止辅助泵(3)的驱动，在输出辅助泵驱动信号时，电机控制装置(5)驱动电机(4)来驱动辅助泵(3)。
在驱动发动机(6 )时，通过驱动发动机(6 )来驱动主泵(7 )，通常，主排出油路(11)的液压为设定值以上，停止驱动辅助泵(3)。此时，从主泵(7)经由主排出油路(11)向变速器(2)供给油。而且，利用止回阀(15)阻止油从主排出油路(11)向辅助泵(3)逆流。在发动机(6)停止时，通常，主排出油路(11)的液压几乎为零、小于设定值，辅助泵(3)被驱动。由此，从辅助泵(3)经由辅助排出油路(14)以及主排出油路(11)向变速器
(2)供给油。即使驱动发动机(6)，在主排出油路(11)的液压小于设定值的情况下也会驱动辅助泵(3)而从辅助泵(3)经由辅助排出油路(14)向主排出油路(11)供给油。在驱动辅助泵(3)时，上位E⑶(19)在满足了怠速条件的阶段对电动泵单元(I)进行动作指示。电动泵单元(I)的电机控制装置(5)基于来自上位ECU (19)的电流指令值来控制电机(4)。图2是表示电机控制装置(5)的硬件的一个具体例的简要结构图。电机控制装置(5 )将电池(18 )作为内部电源，以单侧PWM方式驱动电机(4 )。上述电机控制装置(5 )具备驱动电路(20 )、CPU (控制电路)(21)、预驱动器(22 )、电流检测电路(23 )、相位检测电路(24 )、以及电压检测电路(25)。上述驱动电路(20)驱动电机(4)。上述CPU (控制电路)(21)具备对驱动电路(20)进行控制的电机控制信号输出单元。上述预驱动器(22)基于CPU (21)输出的电机控制信号来向构成驱动电路(20)的各开关兀件输出栅极驱动信号。上述电流检测电路(23 )检测驱动电路(20 )的输入电流。上述相位检测电路(24 )检测电机(4 )的转子的相位。上述电压检测电路(25)检测电源电压。图2所示的硬件结构基本上是公知的结构，能够选取公知的适当的结构。驱动电路(20 )形成为具备多个控制从电池(18 )向电机(4 )的通电的开关元件(图示略)的开关电路。CPU (21)根据电机(4)的各相的相电压来推断电机(4)的转子(图示略)的旋转位置，并基于推断结果来以PWM方式控制驱动电路(20)的各开关元件，由此，控制对电机(4 )的通电。电流检测电路(23 )检测驱动电路(20 )的输入电流，将电流检测电路
(23)的输出输入至CPU (21)。相位检测电路(24)检测电机(4)的转子的相位，将相位检测电路(24)的输出输入至CPU (21)，用于求出电机(4)的转速。电池(18)的直流电压被施加到驱动电路(20)以及CPU (21)，上述直流电压成为驱动电路(20)的输入电压。图3表示CPU (控制电路)(21)中的软件的结构。在该图中，CPU (21)基于来自上位E⑶(19)的电流指令值来修正该电流指令值并输出电机控制信号。CPU (21)具备:控制信号输出单元(31)、过输出抑制控制单元(32)、以及最低输出维持控制单元(33)。上述控制信号输出单元(31)基于来自上位E⑶(19)的电流指令值来输出电机控制信号。上述过输出抑制控制单元(32)通过减小来自上位ECU
(19)的电流指令值来抑制过输出。上述最低输出维持控制单元(33)通过增大来自上位ECU(19 )的电流指令值来对无传感器控制用的最低转速进行维持控制。从上位E⑶(19)向CPU (21)除了输入电流指令值以外，还输入油温信息和载荷信息。基于设置于主排出油路(11)的油温传感器(17)的输出来将油的温度处于低温区域、中温区域还是高温区域作为油温信息输入。将载荷处于怠速停止状态(车速为零)的小载荷或者与上述情况相比载荷相对较高的大载荷作为载荷信息输入。大载荷例如相当于在车速未变为零的状态下驱动辅助泵(3)的情况等。
过输出抑制控制单元(32)具备液压推断运算部(34)、和电流指令值修正量运算部(35 )。上述电流指令值修正量运算部(35 )将由液压推断运算部(34 )得到的推断液压与目标液压进行比较，而求出从上位E⑶(19)输入至控制信号输出单元(31)的电流指令值的减小量。 控制信号输出单元(31)通过执行电流控制来求出电流指令值，对电机(4 )施加赋予了转换系数的电压指令值，以使实际电流值符合该电流指令值。控制信号输出单元(31)具有电流控制回路(38 )，该电流控制回路(38 )进行电流反馈控制，以使实际电流值符合电流指令值。如后所述，过输出抑制控制单元(32)能够减小来自上位E⑶(19)的电流指令值。最低输出维持控制单元(33)将用于无传感器控制的下限的转速与根据由相位检测电路
(24)得到的转子的相位求出的电机(4)的实际转速进行比较，在电机(4)的实际转速较小的情况下，增大来自上位E⑶(19)的电流指令值。图4表示能够通过设置有过输出抑制控制单元(32)以及最低输出维持控制单元而实现的辅助泵(以下称为“泵”)(3)的特性。在图4中用虚线表示的A以及B曲线示出了考虑到变速器(2)的偏差的载荷曲线。在图4中，A表示变速器(2)的CVT (无级变速器)的最大泄漏时的载荷曲线。在图4中，B表示CVT最小泄漏时的载荷曲线。对于泵(3)要求超过位于CVT最大泄漏时的载荷曲线上的要求输出点P的输出(点P的液压值以上的要求液压值)。能够与该要求对应的泵(3)的液压-流量曲线需要用实线表示的C的部分。具有这样的液压-流量曲线的泵(3)在不进行追加的控制的情况下，具有随着液压的增加流量渐渐(连续地)减少的用虚线D表示部分。用虚线D表示的部分比所需液压大，所以在该部分中，不会产生液压不足的情况，但该部分相对于CVT最小泄漏时的载荷曲线即虚线B而成为需要液压以上的液压(过输出)。该过输出在节能方面和发热、噪声方面均都不是优选。因此，在由本发明中的电机控制装置(5)进行控制时，在实线C的部分之后(即、超过要求输出点P之后)的部分形成为符合输出(液压X流量)以点Q为拐点而急剧变小的用实线E表示的液压-流量曲线。另外，为了进行无传感器控制而设定电机(4)的最低转速，并设定有最小曲线部F，以便在液压很大的情况下也能确保某种程度的流量。通过以使泵(3)的输出为由具有拐点Q的实线C、实线E以及实线F构成的液压-流量曲线的方式对马达(4)进行控制，从而能够进行考虑变速器(2)的偏差，即使对于变速器(2)的偏差的上限也能够满足要求输出并且不成为过输出的控制。上述的图4与小载荷的条件相对应,如图5所示,在与大载荷的条件相对应的液压-流量曲线中，要求输出点P比小载荷的要求输出点P大，与此对应，拐点V也比小载荷的拐点Q大。液压不使用由主排出油路(11)的液压传感器(16)检测出的值，而根据电动泵单元(I)的电源电流(或者电机电流)和电机转速来推断。更为详细而言，在液压推断运算部
(34)中，使用从上位E⑶(19)得到的油温、在电动泵单元(I)内部得到的电源电流(或者电机电流)、电机转速以及电源电压来推断排出液压。液压推断运算部(34)具有预先测定出的各油温的电机转速和电流的数据表(液压推断图(36)、(37))，将推断液压作为对符合该数据表的值乘以数据表的基准电压与电源电压之比后得到的值求出。
创建对应于小载荷以及大载荷的条件而不同的图、即小载荷用液压推断图(36 )以及大载荷用液压推断图(37)作为液压推断图(36)、(37)。液压推断图(36)、(37)存储于CPU (21)，在从上位ECU (19)向电动泵单元(I)输出了动作指示的情况下，基于与该动作指示一起被发送出的载荷信息来在目标液压切换部
(39)中切换目标液压。在小载荷的情况下，以使根据小载荷用液压推断图(36)求出的推断液压成为目标液压的方式控制电机(4)。在大载荷的情况下，以使根据大载荷用液压推断图
(37)求出的推断液压成为目标液压的方式控制电机(4)。而且，以分别满足图5所示的小载荷用的液压-流量曲线G或者大载荷用的液压-流量曲线G'的方式确定该目标液压。由此，与相当于不进行如上所述的控制的情况的液压-流量曲线H相比，可执行节能并且抑制了发热、噪声的过输出抑制控制。这样，不仅在怠速停止状态下，在载荷比怠速停止状态大的情况下，不为了抑制过输出而附加液压传感器，就进行实现适当输出(既不会产生要求输出不足又不会产生过输出)的控制。由此，能够将发热以及噪声抑制在最低限度。也能够预先存储使用了油温、电源电流(或者电机电流)、电机转速以及电源电压的液压推断运算式并根据液压推断运算式推断液压，而不采用液压推断图(36)、(37)这样的方式。作为各液压推断图(36)、(37)，也可以仅使用针对一个条件(标准温度)的标准图。另外，作为各液压推断图(36)、(37)，也可以通过将标准图与低温用调整系数、高温用调整系数等组合而能够对应多个温度区域。而且，作为各液压推断图(36)、(37)，也可以与多个温度区域对应地设定多个液压推断图。此处，若以与多个油温区域对应的方式设置多个液压推断图，则能够进一步提高液压的推断精度。但是，在该情况下，花费用于创建多个液压推断图的工时。为了解决上述问题，例如，对于高温区域，将标准温度用的液压推断图(36)、(37)作为高温区域用液压推断图使用，对得到了使推断液压上升的调整系数后的推断液压进行运算，并且，对于低温区域使用与标准温度用的液压推断图(36)、(37)相同的图，并且，也可以将低温区域的电机
(4)的转速的最低值设为比其他区域的电机(4)的转速的最低值大的值。此外，在上述实施方式中，基于主排出油路(11)的液压来进行辅助泵(3)的驱动、停止的切换，但也能够在驱动发动机(6)时停止辅助泵(3)，在停止发动机(6)时驱动辅助泵(3)。电动泵单元(I)的结构并不限于上述实施方式的结构，能够适当地改变。另外，本发明也能够应用于汽车的变速器用的液压供给装置以外的装置。如上所述，根据本发明的电动泵单元，能够以确保了目标液压的状态降低实际的液压而不受载荷的变化影响，由此，能够进行既不会产生要求输出不足又不会产生过输出的控制，能够将由过输出引起的发热以及噪声抑制在最低限度。
权利要求
1.一种电机控制装置，其基于液压对驱动泵的电动机进行控制，其中，该泵进行油的吸入以及油的排出，该电机控制装置具备: 控制电路，其设置有输出电机控制信号的控制信号输出单元；和 驱动电路，其通过电机控制信号的输入而进行动作，执行针对电动机的驱动电力的供给， 该电机控制装置的特征在于， 控制电路还具备过输出抑制控制单元，该过输出抑制控制单元通过减小来自上位控制装置的电流指令值来抑制过输出， 控制信号输出单元通过在来自上位控制装置的电流指令值上附加由过输出抑制控制单元得到的电流指令值的减少量而得到电机控制信号， 过输出抑制控制单元具备电流指令值修正量运算部，该电流指令值修正量运算部将目标液压和当前液压进行比较，在当前液压高的情况下，将用于过输出抑制控制的电流指令值的减少量输出至控制信号输出单元，与泵的载荷的相对的大小关系相关的载荷信息从上位控制装置向控制电路输入，在过输出抑制控制单元中，对应于不同的载荷信息而切换目标液压。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于， 过输出抑制控制单元具有至少基于电动机的电流以及电动机的转速来推断液压的液压推断部，并将由液压推断部得到的推断液压作为当前液压使用。
3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部基于表示电动机的电流以及电动机的转速与推断液压的对应关系的液压推断图求出推断液压，并且液压推断图对应于不同的载荷信息而不同。
4.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于油温来推断液压。
5.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于油温来推断液压。
6.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于电源电压来推断液压。
7.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于电源电压来推断液压。
8.根据权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于电源电压来推断液压。
9.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于， 液压推断部还基于电源电压来推断液压。
10.一种电动泵单元，其具备: 进行油的吸入以及油的排出的泵； 泵驱动用电动机；以及 基于液压来控制电动机的电机控制装置， 该电动泵单元的特征在于， 电机控制装置为权利要求1 9中任意一项所述的电机控制装置。
全文摘要
本发明涉及一种电机控制装置以及电动泵单元。其中，控制电路具备通过减小来自上位ECU的电流指令值来抑制过输出的过输出抑制控制单元。控制信号输出单元通过在来自上位ECU的电流指令值上附加由过输出抑制控制单元得到的电流指令值的减少量而得到电机控制信号。过输出抑制控制单元具备推断液压的液压推断部、和将目标液压与推断液压进行比较而输出电流指令值的减小量的电流指令值修正量运算部。从上位ECU向控制电路输入与泵的载荷的相对的大小关系相关的载荷信息。在过输出抑制控制单元中，对应不同的载荷信息而切换目标液压。
文档编号F04B17/03GK103187909SQ20121057539
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2011年12月28日
发明者香川弘毅 申请人:株式会社捷太格特