電動油泵控制裝置的製作方法
2023-06-07 15:47:01
專利名稱：電動油泵控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛用電動油泵控制裝置，該裝置在車輛行駛當中實現驅動源，例如發動機或者電動機，操作(運行)的啟動和停止。
機動車輛通常裝配有各種液壓機構，這些液壓機構包括利用油壓操作的自動液壓變速器。通常，工作油壓藉助於直接與發動機曲軸連接的機械油泵供給到這些液壓機構。在採用上述啟動和停止控制的車輛中，另外安裝了第二電動油泵，在第一機械油泵伴隨著發動機操作的停止而停止時，該第二電動油泵能夠連續供給油壓，因此，象變速器這樣的液壓機構就可以不遲延地操作。同樣的，第二泵的準備對於行駛中使用旋轉電機的雙動力(混合動力)車輛是很有用的，該車輛在行駛中切換使用作為驅動源的發動機和旋轉電機(電動機發電機組，即MG)；該第二泵對於行駛中只使用旋轉電機的電動車輛而言也是很有用的，這是因為旋轉電機的操作在電動車輛不運行時通常是停止的。
但是，在車輛行駛中長期只使用第二泵會帶來這樣的問題即加速泵的劣化且為了保證其耐久性需要大型的第二泵。這些問題在切換中用主電動油泵替代第一機械油泵時也會存在。
本發明已認識到上述問題，它能抑制第二泵的劣化，延長泵的壽命且避免使用大型的第二泵。
發明內容
本發明提供了一種電動油泵控制裝置，包括一個驅動源；一個用於在預定條件下啟動和停止驅動源的操作的驅動源控制器；一個第一泵；一個由電力驅動的第二泵；一個用於在第一泵不操作時控制第二泵操作的泵控制器；以及一個由第一泵和第二泵供給的油壓驅動的液壓機構，其中，泵控制器使第二泵操作，直到第二泵的連續操作時間超過一預定的容許操作時間為止。
根據本發明，泵控制器在第一泵不操作時控制第二泵操作，這樣，在第一泵保持不操作狀態時，液壓機構由第二泵供給的油壓驅動。這裡，根據本發明的第一方面，在第二泵的連續操作時間沒有超過一預定容許操作時間時，泵控制器使第二泵操作。這一方案可以限制第二泵的連續操作時間，從而抑制第二泵的劣化並由此延長其使用壽命。再者，可以避免使用大型的第二泵。
在本發明的一個優選實施例中，第一泵可由來自驅動源的機械輸出驅動。
在本發明的另一個優選實施例中，當第二泵的連續操作時間超過容許操作時間時，驅動源控制器可以啟動驅動源。
在本發明的再一個優選實施例中，容許操作時間可以根據表示車輛狀態的物理量的測量值而設定。
在本發明的再一個優選實施例中，電動油泵控制裝置還包括一預測裝置，該預測裝置根據車輛的狀態作出行駛預測，其中，該容許操作時間根據該行駛預測設定。
在本發明的再一個優選實施例中，電動油泵控制裝置還包括一校正(修正)裝置，該校正裝置根據第二泵的操作歷史，對連續操作時間和容許操作時間的至少一個進行校正。
在本發明的再一個優選實施例中，操作歷史可以是自第二泵的上次操作經過的時間。
圖1是表示本發明第一實施例中車輛圖解結構的框圖；圖2是表示設置在機械油泵和電動油泵輸出側上的油壓迴路的框圖；圖3是表示控制器的輸入/輸出信號種類的框圖；圖4是表示使用發動機和旋轉電機的區域的曲線圖；圖5是表示第一實施例的控制流程圖；圖6是表示容許操作時間設定例的曲線圖；圖7是表示根據催化劑溫度設定暫時發動機啟動控制的標準值(基準值)的示例的時間圖；圖8是表示本發明第二實施例中車輛圖解結構的框圖；圖9是表示液壓控制迴路一部分結構的示意圖；圖10是表示控制器的輸入/輸出信號種類的框圖；圖11是表示第二實施例的控制流程圖；以及圖12是表示在第二實施例的操作中(a)電動油泵的驅動馬達的溫度，(b)累積操作時間計數器的計數值，以及(c)連續操作時間計數器的計數值之間關係的曲線圖。
圖1表示了第一實施例中車輛10的概略結構。車輛10具有用作驅動源的發動機12和旋轉電機14，並控制在發動機和旋轉電機之間的切換。發動機12與旋轉電機14的動力軸可利用輸入離合器16連接或分離(斷開)。當只需駕駛員給出較小的輸出量，例如當加速器只被踩下一個小量或者當車輛在較低速度下行駛、發動機12低效操作時，旋轉電機14起到驅動車輛10的電動機的作用。此外，當車輛10制動或者當二次電池(蓄電池)32內只剩下低的電量時，旋轉電機14起到由發動機12或者通過車輛10的慣性驅動的發電機的作用，以給二次電池32充電。當只用旋轉電機14驅動車輛10時，輸入離合器16保持分離，以抑制發動機12的泵損失或者摩擦損失。
來自發動機12或者旋轉電機14的動力，被傳輸到自動變速器(AT)18，該自動變速器包括一流體傳動機構、一變速機構和一控制機構。在本實施例中，流體傳動機構是一個液力變矩器(TC)20且具有利用鎖止離合器(未示出)直接連接的功能。變速機構是一個包括多個行星齒輪機構的齒輪變速器單元22。齒輪變速器單元22包括一離合器和一制動器，二者都能限制構成每個行星齒輪機構的各個元件的運動。通過選擇性地供給來自作為控制機構的流體壓力控制器24的工作流體，對離合器和制動器進行控制。來自齒輪變速器單元22的輸出通過推進軸(傳動軸)26傳到驅動輪。齒輪變速器單元22裝有一機械油泵36，在輸入離合器16和液力變矩器20連接時，該機械油泵與發動機12或者旋轉電機14的動力軸直接機械連接。
另外設置的輔助旋轉電機30通過動力傳動機構28與發動機12的動力軸連接。動力傳動機構28可以是一個齒輪系(列)或者例如是帶或鏈這樣的柔性元件。輔助旋轉電機30可以是一個同步電動發電機，它在發動機12工作時起發電機的作用，給二次電池32充電以及向電子附件或類似物直接供電，其中，二次電池向發動機附件和安裝在車輛上的電子附件供電。另外，在發動機12啟動之時，輔助旋轉電機30起電動機作用，由二次電池32或者燃料電池34供電。
在自動變速器18中，整個自動變速器18的潤滑油、從液力變矩器20傳輸動力的工作流體和用於操作齒輪變速器單元22中的離合器和制動器的工作流體使用共同的自動傳動流體即ATF。從機械油泵36供給的ATF，通過流體壓力控制器24供給到自動變速器18和液力變矩器20的各個元件。
機械油泵36安裝在液力變矩器20的從動側，該液力變矩器由發電機12或者旋轉電機14驅動。因此，當車輛10保持為停止或者只是由旋轉電機14驅動而以很低速度行駛的狀態時，機械油泵36可能不能產生足夠的輸出。為了應付這種情況，車輛10應裝備有電動油泵40，該電動油泵用來自一個馬達(未示出)的動力操作。電動油泵40的操作由下面將說明的控制器52根據車輛的行駛狀態進行控制。
如圖2所示，機械油泵36和電動油泵40的輸出側都與切換閥球機構41連接。從一個泵供給的ATF產生壓力，使得閥球堵住另一個供應孔，從而切換油壓供應源。切換閥球機構41的輸出側通過主調節閥62與手動閥64和輸入離合器控制閥66連接。手動閥64的輸出側又連接到自動變速器18內的前進離合器C1和後退離合器C2。手動閥64可以通過設置在車室內的變速杆進行控制。輸入離合器控制閥66的輸出側與輸入離合器16連接，輸入離合器控制閥66通過輸入離合器控制閥線圈(螺線管)68進行操作。
在該實施例的示例中，採用了二次電池32和燃料電池34兩個電源。二次電池32和燃料電池34通過電源切換開關50和變換器48與旋轉電機14連接，並通過電源切換開關49和變換器46與輔助旋轉電機30連接。電源切換開關49、50響應於下面將說明的控制器52的輸出獨立地進行操作，因此，二次電池32或者燃料電池34可以有選擇地向旋轉電機14和輔助旋轉電機30供給電力。二次電池32具有一檢測其充電狀態即SOC的SOC傳感器42。燃料電池34具有一檢測其中燃料剩餘量的剩餘量傳感器44。
自動變速器18有多個控制位置，包括D-位置，用於從前進的各個變速級中自動選擇最適當的變速級；2-位置和L-位置，用於從限定的變速級中選擇適當的變速級；N-位置，用於將齒輪變速器單元22置於不傳動驅動力的中立位置(空檔位置)；R-位置，用於選擇後退運行；P-位置，用於機械地鎖住齒輪變速器單元22的輸出側，使車輛10不能運動。本裝置還包括允許駕駛員選擇變速級的手動變速模式。在手動變速模式中，駕駛員通過操作變速杆或者開關，能夠按級地使變速傳動升檔和減檔。
導航單元包括現在位置檢測單元、地圖信息存儲單元和路線導向單元(都未示出)。現在位置檢測單元包括一全球定位系統即GPS接收器，其利用從地球軌道衛星接收的信號計算車輛的位置；一信標接收機，從沿路設置的信標接收位置信息；一方向傳感器以及一距離傳感器。GPS接收器和信標接收器用於在這些接收器能夠接收信息的區域內測定車輛位置，同時在不能接收信號的區域內使用方向和距離傳感器進行推測導航。地圖信息存儲單元儲存地圖數據、道路數據和目的地數據，這樣利用道路和目的地數據能夠實現路線搜索。道路數據可以涉及到每條路的寬和長，在位於每條路的起點和終點之間的每個點的坐標位置(緯度和經度)以及每個路口的名稱和坐標位置等等。將來自導航單元的信號輸送給控制器52。
控制器52對車輛10的各個單元進行控制。控制器52構成為帶有作為核心元件的CPU的單片微處理器形式，並包括儲存處理程序的ROM、暫時儲存數據的RAM、通信口以及輸入和輸出口(都未示出)。
如圖3所示，控制器52接收表示車輛10狀態的各種信號。具體地，這些信號包括來自安裝在車輛10前端用於檢測與前方車輛的接近狀態的毫米波長雷達的檢測信號；來自控制防抱死制動系統即ABS的計算機的輸出信號；來自檢測燃料電池34內剩餘燃料量的剩餘量傳感器44的檢測信號；來自檢測發動機旋轉的發動機轉速傳感器的檢測信號；來自發動機水溫傳感器的檢測信號；來自控制車輛10的啟動和停止的點火開關的檢測信號；來自裝備給二次電池32的SOC傳感器42的檢測信號；檢測前燈、除霧器和空調器的各種操作狀態的檢測信號；來自車速傳感器56的檢測信號；來自裝備給流體壓力控制器24的油溫傳感器的檢測信號；來自檔位傳感器的檢測信號；表示電動油泵40操作狀態的檢測信號；來自安裝於腳制動踏板的角度傳感器的檢測信號；來自安裝在排氣管內的催化劑溫度傳感器的檢測信號；來自安裝於油門踏板的角度傳感器的檢測信號；來自安裝於發動機12的凸輪軸的凸輪角度傳感器的檢測信號；來自設置在變速杆近旁的運動模式開關的檢測信號；來自車輛加速傳感器的檢測信號；來自安裝於發動機12的驅動力源制動力開關的檢測信號；來自渦輪轉速傳感器的檢測信號；來自分解器的檢測裝置；來自上述導航單元的輸出信號，等等。根據這些輸入信號，控制器52進行各種演算操作。
控制器52又給安裝在車輛10上的各種作動器和其它計算機輸出各種控制信號。具體地，這些信號包括給點火正時控制器的點火信號；給燃油噴射系統的噴射信號；給輸入離合器16的控制線圈的控制信號；給控制旋轉電機14和輔助旋轉電機30的各個控制器的控制信號；給減速器的控制信號；給自動變速器18的管路壓力控制線圈的控制信號；給上述ABS的作動器的控制信號；給顯示與上述運動模式開關有關(聯動)的操作狀態的運動模式指示器的控制信號；給自動變速器18的各個線圈的控制信號；給控制自動變速器18鎖定的鎖定控制線圈的控制信號；給電動油泵40的控制信號；給電源切換開關49、50的控制信號，等等。
下面，將說明在本發明第一實施例的具有上述示例結構的車輛10中實行控制的情況。
如上所述，車輛10採用驅動源切換控制。也就是說，如圖4所示，當油門踏板角度(加速器輸入)和車速兩者都小時，例如當車輛10處於怠速或者以低速行駛時，旋轉電機14起馬達(電動機)的作用，因此車輛10由旋轉電機14提供的動力行駛。當油門踏板角度和車速兩者都大時，例如當車輛10由於加速或爬坡而在高負荷下行駛時，發動機12自動啟動，因此車輛由發動機12提供的動力行駛。這裡，應該注意到圖4表示的設定與置於D-位置的自動變速器18相關，其它位置採用其它的設定值。
另外，當車輛減速或制動時，旋轉電機14起發電機的作用，以給二次電池32充電。當二次電池32的SOC下降時，該二次電池32或者由來自燃料電池34或者由來自旋轉電機14的電力充電，其中，旋轉電機將動力上升的發動機輸出能量轉化為電能。
與驅動源切換控制相關，電動油泵40配備有啟動和停止控制。具體地，對於只利用旋轉電機14的動力行駛的情況，當車輛10停止行駛或者以很低速行駛時，電動油泵40啟動，用於連續地將油壓供給到包括自動變速器18的液壓機構。另一方面，對於利用發動機12的動力行駛的情況，因為機械油泵36隨著發動機12啟動而被啟動，因此，電動油泵40的操作停止。
對於此車輛10，電動油泵40的容許操作時間通過下面的控制來設定。參照附圖5，判斷車輛目前行駛是否使用的是旋轉電機14的動力(S102)。執行這一判斷是因為，在車輛停止而同時發動機12在預定的怠速下旋轉時，機械油泵36操作。但是，在利用旋轉電機14行駛時的情況下車輛停止時，機械油泵36不操作。在旋轉電機14隨後停止操作時，使用電動油泵40。因此，假設車輛10處於後一種狀況，就必須對在此描述的電動油泵進行控制。在步驟S102的判斷，可以根據來自發動機轉速傳感器和車速傳感器56的檢測信號做出。或者，可以基於給旋轉電機14的控制信號。當該判斷為否定時，該程序終止。
另一方面，當判斷為肯定(是)時，下一步驟判斷是否能採用導航，當根據行駛狀態做出有關由其它因素重新啟動發動機12的行駛預測時，判定採用導航(S104)。這一判斷是在能否作出後面將說明的有效行駛預測的基礎上做出的。當判斷為否定時，設定一個較短的第二標準值，例如7分鐘，作為電動油泵40的容許操作時間(S106)。
另一方面，當在步驟S104的判斷為肯定時，根據行駛狀態做出行駛預測(S108)。該行駛預測涉及一定時，以便在該定時通過其它控制自動停止電動油泵40的操作，其包括下面兩種情況。
第一種情況涉及的是隨著發動機要為應付例如爬坡或者加速這樣的高負荷而自動啟動，電動油泵40自動停止。具體地，當根據車輛相對目的地的現在位置和車輛目前的速度做出這一預測—車輛將會在幾分種之內進入高速路或者車輛專用道，因而車輛承受高速和高負荷運行時，計算出發生這種情況前剩下的時間。
第二種情況涉及的是隨著結束使用車輛10而停止車輛10運轉，電動油泵40停止。具體地，當根據車輛相對目的地的現在位置和車輛目前的速度做出這一預測—車輛將會在幾分種之內到達目的地且因此車輛運轉將會停止時，計算出發生這種情況前剩下的時間。
在該行駛預測做出後，設定較長的第一標準值，例如9分鐘，作為電動油泵40的容許操作時間(S110)。
應該注意到，如圖6所示，要在步驟S106和S110設定的容許操作時間包括一基本值和一恆定延長的容許時間。在電油泵40預期的自動停止之前餘下的時間段比延長的容許時間短的情況下，即使在經過相當於基本值的時間段之後，在延長的容許時間段內電油泵40繼續運行。該方案減少了發動機12暫時啟動的頻率，因此進一步實現了燃油消耗的減少。另外，因為電動油泵40的連續操作被限制在這種情況下，即預期自動停止發生之前餘下的時間段比延長的容許時間短，因而，可以抑制電動油泵40的磨損。
其次，判斷二次電池32的SOC是否等於或者小於預定標準值(S112)，然後判斷燃料電池34中剩下的燃料量是否等於或者小於預定標準值(S114)。當這兩個判斷中至少一個為肯定時，即當二次電池32的SOC低或者燃料電池34內只剩下較少量的燃料時，發動機12都會暫時啟動(S124)。使發動機12暫時啟動是為了給二次電池32充電，這是因為在二次電池32的SOC低和燃料電池34內只剩下少量燃料時，無法實現利用燃料電池34通過上述控制給二次電池32進行充電的操作。
當步驟S114判斷為否定時，即當燃料電池34內的剩餘燃料量大於標準值時，則判斷根據來自催化劑溫度傳感器的信號得到的催化劑溫度是否等於或者低於標準值(S116)。當判斷為肯定時，發動機12暫時啟動(S124)，以防止由下降的催化劑溫度引起的排氣淨化能力的下降。
應該注意到，基於催化劑溫度的發動機12暫時啟動的定時，可以通過改變標準催化劑溫度值而改變，該標準催化劑溫度值取決於根據行駛狀態的行駛預測。該行駛預測涉及一定時，在該定時，發動機12的操縱狀態根據其它因素變化，包括下述兩種情況。
第一種情況涉及發動機12要為應付例如加速或者爬坡的高負荷而自動啟動。具體地，當根據車輛相對目的地的現在位置和目前車輛的速度做出這一預測—車輛將在幾分種之內進入高速路或者車輛專用道，因而承受高速和高負荷運行時，計算出發生這種情況之前剩下的時間。
第二種情況涉及隨著終止使用車輛而停止車輛10運轉，發動機12停止操作。具體地，當根據車輛相對目的地的現在位置和目前車輛速度做出這一預測—車輛將在幾分種之內到達目的地並因此停止行駛時，計算出發生這種情況之前剩下的時間。
在做出這一行駛預測之後，將發動機12的自動啟動或者車輛10運轉終止之前計算的時間段與預定的標準時間比較。如圖7所示，當計算的時間少於標準時間時，在作為根據催化劑溫度的發動機12暫時啟動的標準值的平常標準值T1位置，設定一較小的啟動延遲標準值T2。因此，假設催化劑溫度如圖7中實線所示變化，基於催化劑溫度的發動機12的暫時啟動在對應啟動延時標準值T2的時刻t3進行，而不是在對應平常標準值T1的時刻t1。也就是說，暫時啟動的定時被延遲了。應該注意到，設定了一較小標準值從而延遲了發動機12自動啟動定時的上述方案，可以由在圖7的時刻t1增加一預定延遲時間而不改變標準值的另一方案替代，這樣，發動機12在經過增加的延遲時間之後暫時啟動。
此後，將電動油泵40已經連續操作的時間段即連續操作時間與電動油泵40的容許操作時間(第一和第二標準值)相比較(S118)，該容許操作時間在步驟S106和S110已預先設定。當連續操作時間在容許操作時間內時，作出一個肯定的判斷，繼續利用旋轉電機14的動力驅動，因此，繼續由電動油泵40供給油壓。
應該注意到，當在步驟S112、S114、S116和S118作出需要發動機12暫時啟動的判斷時，在步驟S120判斷自動變速器18是否處於變速操作過程中，以及判斷液力變矩器20內的鎖定機構是否處於切換鎖定機構的過程中。當這兩個判斷中至少一個為肯定時，發動機12的暫時啟動受到限制，繼續用旋轉電機14的動力驅動(S122)，從而防止這些液壓機構在操作當中供油壓力變化。基於同一原因，在步驟S120，可以對操作中希望供油壓力沒有變化的其它型式的液壓機構是否處在它們各自的操作過程中的情況進行判斷。
在步驟S124，發動機12暫時啟動的持續時間可以根據情況變化，這是因為發動機12保持啟動所需的時間可以根據啟動目的而不同，例如為二次電池32充電，保持催化劑溫度，減少電動油泵40的操作時間等等。
如上所述，在本實施例中，只允許電動油泵40在預定的容許操作時間內操作。這樣，就可以限制電動油泵40的連續操作時間，從而抑制了電動油泵40的磨損(劣化)。因此，延長了電動油泵40的壽命。而且，可以避免使用大型的電動油泵40。
再者，在本實施例的方案中，當電動油泵40的連續操作時間超過一預定容許操作時間時，發動機12就啟動。因此，在電動油泵40停止後使機械油泵36啟動，這樣就可以繼續進行油壓供應。
再有，在本實施例中，因為電動油泵40的容許操作時間是根據行駛狀態設定的，因此當車輛處於沒有泵切換的行駛狀態時，電動油泵40可以連續進行操作。因而，改善了驅動性能。
還有，在該實施例中，容許操作時間是根據行駛預測設定的。這樣就能夠根據行駛預測延遲發動機12的暫時啟動。因而，減少了燃油消耗。
雖然用於設定容許操作時間(S106、S110)的行駛預測涉及一定時，在該定時，電動油泵40通過本實施例的上述控制自動停止，但是，容許操作時間的設定也可以基於其它種類的行駛預測。
例如，關於重新啟動後的發動機12的連續操作時間的行駛預測，可以建立在電動油泵40的容許操作時間的設定上。具體地，根據重新啟動之後發動機12較長的連續操作時間的預測，可以為電動油泵40設定較長的容許操作時間。
另一方面，關於電動油泵40連續停止時間的行駛預測，可以建立在電動油泵40容許操作時間的設定之上。具體地，根據電動油泵40隨後有較長的連續停止時間的預測，可為電動油泵40設定較長的容許操作時間。
對於這些方案，當預期在電動油泵操作較長時間後跟著較長的停止時間時，電動油泵可以操作較長時間而不會影響其壽命。
另外，雖然以催化劑溫度為基礎的發動機12的暫時啟動時間會根據本實施例中說明的行駛預測而變化(S116)，也可用其它方案替代或添加其它方案，例如該方案中的定時根據催化劑溫度的下降或變化率而變化。在剛剛過去的催化劑溫度變化率的絕對值等於或者小於一預定值時，一示例方案可以判斷一低的下降率，也即一高的環境溫度，並且延遲發動機12重新啟動的定時。該方案依賴於假設催化劑溫度可以在較高的環境溫度下迅速恢復。該判斷可以根據來自安裝於車輛10適當位置的外部溫度傳感器的檢測信號做出。
具體地，平常標準值T1可以用作發動機12根據圖7中實線A所示情況中催化劑溫度暫時啟動的標準值，該實線表示出催化劑溫度以一較高速率下降。另一方面，啟動延遲標準值T2可以用於圖7中虛線B的情況中，該虛線表示催化劑溫度以一較低速率下降，在這種情況下假設環境溫度較高且因此預期催化劑溫度迅速恢復。結果，基於催化劑溫度的發動機12的暫時啟動的定時延遲到t4，而不是用於平常標準值T1的t2。如上所述，可以使發動機12以催化劑溫度為基礎的暫時啟動定時延遲，這樣就可以減少燃油消耗。
應該注意到，儘管上面為發動機12的暫時啟動採用了兩個標準值，但是也可以採用更多的標準值。另一方面，通過利用基於催化劑溫度下降率的線性函數進行計算，也可以得到不同的標準值。
下面，參照附圖8到12說明第二實施例。在該實施例中，車輛110根據其狀態，實現發動機112的自動停止和自動重新啟動的自動停止重新啟動控制(此後稱為經濟工況運轉控制)。對於此車輛110，電動油泵140的連續操作時間根據電動油泵140的累積操作時間變化。
如圖8所示，發動機112與能啟動發動機112的起動機111連接，並且通過動力傳動機構128與輔助的旋轉電機130連接，後者可以啟動所連接的發動機112，而且還起到發電機的作用。動力傳動機構128可以是齒輪系或者是例如帶或鏈的柔性元件。
輔助旋轉電機130可以是一個同步電動發電機，並且在採用後述的經濟工況運轉控制重新啟動發動機112時可以替代起動機111在發動機112被制動時，輔助旋轉電機130也能再生動力。另外，在發動機112保持不操作狀態時，輔助旋轉電機130起電動機作用，在通過動力傳動機構128到發動機112的動力傳動被斷開的情況下，驅動包括空調壓縮機、水泵、動力轉向泵等未示出的附件。輔助旋轉電機130通過一未示出的繼電器與二次電池連接，並且響應於從控制器152給繼電器的控制信號而啟動，如下所述。
發動機112是一個利用汽油作燃油的內燃式發動機。發動機112具有一燃油噴射系統(未示出)和一節氣門作動器，其中燃油噴射系統向燃燒室(未示出)直接噴射燃油，節氣門作動器用於打開和關閉安裝在發動機112進氣管處的節氣門。通過對保持燃油噴射系統的節氣門打開的時間和其開度進行控制，實現對驅動狀態的控制。發動機112的動力軸通過液力變矩器120直接與機械油泵136連接。
自動變速器118包括一液力變矩器120、一齒輪變速器單元122和一控制齒輪變速器單元122的流體壓力控制器124。自動變速器118根據行駛狀態自動地選擇變速比。變速比還可以根據安裝在車室內的變速杆(未示出)的操作狀態進行選擇。
在本實施例中，除了上述機械油泵136外，還設有電動油泵140。電動油泵140安裝在齒輪變速器單元122附近。電動油泵140的驅動馬達(未示出)通過一繼電器(未示出)與二次電池連接，且響應於從控制器152給繼電器的控制信號而啟動，如後所述。應該注意到，電動油泵140的容量比機械油泵136的小，並且為了減小尺寸和動力消耗，電動油泵設計為能夠適用於較低壓力和較小流量。
電動油泵140和機械油泵136都與設置在齒輪變速器單元122內部且控制齒輪變速器單元122操作的油壓控制迴路連接。如圖9所示，油壓控制迴路包括一油壓通路131，通過該油壓通路，將油壓傳輸到為前進行駛而進入接合狀態的前進離合器C1。
如圖9所示，在油壓通路131中，電動油泵140和機械油泵136通過切換閥球機構141與主調節閥135連接而從此形成分支。從一個泵供應的ATF產生一個壓力，該壓力使閥球堵住另一泵的供給孔，從而切換供應源。在主調節閥135處的油壓由AT管路壓力控制線圈137調節。主調節閥135的輸出側通過手動閥164和節流孔133與前進離合器C1連接，其中，手動閥根據安裝在駕駛室內的變速杆的操作位置向各個工作單元傳輸管路壓力。一調節蓄能器(蓄壓器)143與油壓通路連接，使該蓄能器通過一節流孔142由此分支出來。圖9中所示的蓄能器143帶有一活塞145和一彈簧147，它們的作用是當油被供給到前進離合器C1時，將彈簧147限定的預定油壓保持一段預定時間，從而使前進離合器C1保持在接合狀態。
參照圖10，控制器152構成帶有起核心元件作用的CPU的單片微處理器的形式，包括儲存處理程序的ROM、暫時儲存數據的RAM、與控制器等通信的通信口以及輸入和輸出口(都未示出)。
控制器152連接著各種傳感器。也就是說，控制器152的輸入側連接到都安裝於發動機112的發動機轉速傳感器和發動機水溫傳感器；設置在車室內的點火開關；用於檢測燃料電池內燃料剩餘量的剩餘量傳感器；安裝於二次電池的SOC傳感器；包括前燈、除霧器和空調器的附件；安裝於驅動輪的車速傳感器；安裝於自動變速器的AT油溫傳感器；安裝於變速杆基座的檔位傳感器；安裝於緊急制動杆的緊急制動位置傳感器；安裝於制動器踏板的制動器踏板傳感器；安裝在排氣管內的催化劑溫度傳感器；安裝於節氣門作動器的節氣門開度傳感器；安裝於曲柄軸的曲柄角度傳感器；安裝於渦輪機的轉速傳感器；以及外部溫度傳感器、車內部溫度傳感器，等等，並且該控制器從這些傳感器接收檢測值。
控制器152的輸出側與點火裝置、燃油噴射系統、控制起動機111和輔助旋轉電機130操作的控制器、控制齒輪變速器單元122的油壓控制迴路的AT線圈、AT管路壓力控制線圈137、ABS作動器、都安裝在車室內的自動停止控制工作狀態指示器和自動停止控制不工作狀態指示器、用於電動油泵40的驅動馬達的繼電器、電子節流閥(節氣門)等連接，並且向各種裝置輸出啟動信號。
在第二實施例這種結構的車輛中，控制器152根據車輛狀態採用經濟工況運轉控制。發動機112的自動停止條件為—當變速杆處於N-位置或者P-位置時「車輛速度為零(車輛停止狀態)」和「不加速(沒踩油門踏板的狀態)」；當變速杆處於D-位置時「車輛速度為零」和「不加速」以及「制動(踩下制動器踏板的狀態)」。此外，自動停止條件最好還包括「空轉斷開」、「預定或較大的SOC值」、「預定或者較高的外部溫度」、「預定或較高的發動機水溫」，等等。
根據車輛速度傳感器的檢測值判斷車輛速度是否為零。根據油門踏板位置傳感器和制動器踏板傳感器檢測到的各種位置信號，判定踩下油門和制動器踏板的狀態。在不再符合任何自動停止條件時，發動機112自動啟動。
發動機112的自動停止是通過停止噴射燃油和停止向點火塞供給電力來實現的，而發動機112的重新啟動是通過恢復這些停止操作且驅動輔助旋轉電機130來實現的。當車輛112例如在城區行駛停在一路口等待信號變化時，採用經濟工況運行控制，以減少燃油消耗和汙染物排放。
當發動機停止或啟動時，上述結構的車輛110採用下面的控制。圖11是表示要由控制器152執行的控制程序的一個例子的流程圖。在點火鑰匙(未示出)打開(接通)後，該程序在每個預定時間段重複進行。
開始，根據各種輸入信號判斷控制器152是否要求發動機112在上述經濟工況運轉控制下停止操作(S202)。在沒有這一要求時，該判斷重複進行。
當判斷有這一要求時，讀出下面將說明的連續操作時間計數器的計數值Y，並判斷讀出的計數值是否超過預定標準值Tc(S204)。另外，也讀出下面將說明的累積操作時間計數器的計數值，並判斷讀出的計數值X是否超過預定標準值Tz(S206)。當沒有一個判斷為肯定時，程序前進到S208。
響應於上述發動機112停止操作的要求，分別向發動機112輸出停止要求和向電動油泵140輸出啟動要求(S208)。具體地，給發動機112的停止要求是由中斷燃油供應和停止點火做出的，給電動油泵140的啟動要求是通過用於電動油泵140的驅動馬達的繼電器的操作做出的。應該注意到，優選的是，較早地向電動油泵140輸出信號，能使電動油泵140在發動機112停止之前啟動，從而能用電動油泵140連續地供應工作油，以確保油壓。
此後，連續操作時間計數器的計數值遞增(S210)。連續操作時間計數器是一個設置在控制器152內的程序(軟體)計數器，其任務是檢測電動油泵140每次操作的時間量。
另外，累積操作時間計數器的計數值遞增(S210)。累積操作時間計數器是一個同樣設置在控制器152內的程序計數器，其任務是計算累積操作時間，該累積操作時間是計算每次操作的時間量並反映電動油泵140過去的操作和停止。
累積操作時間是這樣獲得的以一恆定的速率從電動油泵140每次操作時間減去電動油泵140操作停止後經過的時間量，並在電動油泵140再次啟動後，再以一恆定的速率給在啟動之時所得出的剩餘值加上一個自該啟動所經過的時間量，也即一個操作時間。也就是說，該累積操作時間的計算相當於每次連續操作時間加上基於過去的操作歷史的校正值。結果，如圖9所示，累積操作時間基本上根據驅動電動油泵140的驅動馬達的溫度而變化。
S204到S212的過程重複進行，直到控制器152要求發動機112啟動操作(S214)。因此，連續操作時間計數器的計數值和累積操作時間計數器的計數值都以恆定速率持續增大，直到有啟動要求為止。
當連續操作時間計數器的計數值Y超過一標準值Tc(S204)或者累積操作時間計數器的計數值超過一標準值Tz(S206)時，程序跳到S216，在此分別向發動機112輸出啟動要求和向電動油泵140輸出停止要求。具體地，通過恢復燃油噴射和向火花塞供給電力以及通過控制輔助旋轉電機130的驅動繼電器，發出對發動機112的啟動要求。此外，連續操作時間計數器的計數值清為0(S218)。
這些標準值Tz、Tc是根據容許溫度確定的，該容許溫度是在考慮了電動油泵140的驅動馬達的電刷和向驅動馬達供給動力的驅動迴路的焊接部分的耐久性的情況下確定的。
此後，累積操作時間計數器的計數值開始下降(S220)。該下降過程是通過以一定速率使累積操作時間計數器的計數值逐次減少而實現的，直到計數值變為零或者累積操作時間計數器的計數值重新開始下一個遞增(S212)。
在連續操作時間的計數值Y超過標準值Tc(S204)和累積操作時間計數器的計數值超過標準值Tz(S206)之前，在對發動機112發出在經濟工況運轉控制下的啟動要求(S214)時，程序前進到S216。
在應用上述處理中，電動油泵140的驅動馬達的溫度如電刷的溫度按圖9(a)所示變化。具體地，當發動機112的操作停止而電動油泵140的操作在時刻t11相應地開始時，驅動馬達的溫度按照預定的飽和曲線上升。當響應於對電動油泵140的停止要求，電動油泵140的操作在時間t12停止時，伴隨有例如由駕駛員操作油門踏板引起的對發動機112的啟動要求，驅動馬達的溫度開始下降。
此外，在時間t13，當響應於對電動油泵140的啟動要求，例如它隨著對發動機112的停止要求，電動油泵140重新開始操作時，驅動馬達的溫度開始上升。當累積操作時間計數器的計數值X(圖9(b))達到一標準值Tz(時刻t14)時，使發動機112啟動，而電動油泵140停止(S216)。因此，驅動馬達的溫度再次下降，不會達到容許溫度，即在考慮驅動馬達電刷和向驅動馬達供給電力的驅動迴路的焊接部分的耐用性的情況下確定的容許溫度。
如上所述，在第二實施例中，電動油泵140的連續操作時間通過累積操作時間的計算和利用根據操作歷史得以校正。這樣，就可以在考慮電動油泵140操作歷史的情況下實現對電動油泵140的適當的驅動。
另外，在第二實施例中，作為判定要加到電動油泵140的連續操作時間中的校正量的基礎的操作歷史，利用了從電動油泵上次操作終結(如圖9(c)中的時刻t12)經過的時間，並且累積操作時間計數器的計數值根據所經過的時間以一定速率減小。這樣，能夠按照從上次操作終結經過的時間來校正電動油泵140的連續操作時間。其結果是，可以在考慮了上次操作終結之後溫度下降的情況下，實行適當的驅動。
再者，在第二實施例中，關於電動油泵140上次操作特別是在上次操作終結時驅動馬達溫度的信息，根據操作時間來獲得，要應用於連續操作時間的校正量根據上次操作時間來校正。這樣，就能夠近似地檢測出驅動馬達的溫度變化，在考慮到上次操作時電動油泵140溫度上升的情況下實行適當的驅動。
應該注意到，除了第二實施例所示始終使用連續操作時間計數器和累積操作時間計數器的計數值的方案之外，還可以使用其它方案，例如該方案可利用一預定函數校正一個計數值，以得到驅動馬達溫度的更準確的近似值。另外，為了在驅動馬達溫度的估算方面反映出來自提供給流體壓力控制器124的油溫傳感器、發動機水溫表、安裝於發動機的發動機油溫傳感器、安裝於車輛適當位置的外部溫度傳感器和安裝在發動機室內的發動機室溫傳感器檢測值，也可以利用一個根據這些檢測值的預定函數對各個計數器的計數值進行校正計算的方案。或者，也可以利用預定地圖或者表格對計數值進行校正計算的方案。
除了第二實施例中採用考慮最近的操作如上兩次操作的示例性方案外，還可以採用考慮在電動油泵140的驅動馬達的使用壽命期間至今已經執行的所有操作的方案。例如，可以構造成在預定的開始適應操作期間中—驅動馬達需要在此期間磨合，或者在接近驅動馬達使用壽命終結的某一時期中—在此期間由於馬達陳舊容許溫度可能會下降，把一較低值設定為標準值，該標準值限定了電動油泵140連續操作時間的上限。這些方案都包含在本發明的範圍內。
再有，除了第二實施例中的根據累積操作時間校正連續操作時間的示例方案外，還可以採用產生同樣優點的另一方案。例如，可以採用一種其中的容許操作時間根據累積操作時間變化的方案。例如，可以將連續操作時間計數器的較低標準值Tc設定為累積操作時間計數器的較高計數值。
再者，儘管在上述實施例中採用了由來自包括發動機12、112或者旋轉電機14的驅動源的機械輸出驅動的機械油泵36、136，機械油泵36、136還可以由例如電動油泵取代，該電動油泵由來自燃料電池的電力驅動作為第一泵使用，並且可以根據需要使第一電動油泵與第二電動油泵140切換使用。
還有，儘管在上述實施例中採用了由來自驅動馬達的動力驅動的電動油泵40、140，但是本發明中的第二泵並不局限於由驅動馬達的動力驅動的泵，而是可以採用具有不同結構的任何電力驅動的泵。例如，可以採用由輔助旋轉電機130的輸出軸驅動的油泵。
再者，儘管將本發明的示例結合到車輛10、110中，該車輛切換兩個泵向動力傳動系統中的液壓機構，即本發明上面說明的自動變速器18、118和液力變矩器20、120，供給油壓；本發明還可以按下述方式用在車輛中使兩個泵切換向動力傳動系統以外的一個系統，例如向ABS、車輛穩定性控制系統即VSC、動力轉向系統，等的液壓機構供給油壓。
再者，儘管本發明上述說明書中涉及了將本發明的示例結合到從發動機12和旋轉電機14切換動力的雙動力車輛上(第一實施例)，和只有一個發動機112以及利用發動機112的自動停止和自動啟動的車輛上(第二實施例)，但是本發明的應用不僅局限於此，還可以應用到其它車輛中。例如，只利用旋轉電機操作的車輛也包括在本發明的範圍內。
工業實用性本發明可被有利地用於車輛中的電動油泵控制裝置，該控制裝置在車輛行駛中使驅動源如發動機和馬達的操作啟動和停止。
權利要求
1.一種電動油泵控制裝置，它包括一個驅動源；一個用於在預定條件下啟動和停止驅動源的操作的驅動源控制器；一個第一泵；一個由電力驅動的第二泵；一個用於在第一泵不操作時使第二泵操作的泵控制器；以及一個由從第一泵和第二泵供給的油壓驅動的液壓機構；其中，泵控制器使第二泵操作，直到第二泵的連續操作時間超過一個預定的容許操作時間為止。
2.根據權利要求1所述的電動油泵控制裝置，其中，第一泵由來自驅動源的機械輸出驅動。
3.根據權利要求1所述的電動油泵控制裝置，其中，當第二泵的連續操作時間超過該容許操作時間時，驅動源控制器啟動驅動源。
4.根據權利要求1所述的電動油泵控制裝置，其中，該容許操作時間根據表示車輛狀態的物理量的測量值設定。
5.根據權利要求1所述的電動油泵控制裝置，還包括一個用於根據車輛的狀態作出行駛預測的預測裝置；其中，該容許操作時間根據該行駛預測設定。
6.根據權利要求1所述的電動油泵控制裝置，還包括一個用於根據第二泵的操作歷史對連續操作時間和容許操作時間中的至少一個進行校正的校正裝置。
7.根據權利要求6所述的電動油泵控制裝置，其中，該操作歷史是自第二泵的上一次操作經過的時間。
全文摘要
一種電動油泵控制裝置，通過抑制泵的劣化，能夠延長用作主泵的輔助泵的電動油泵的使用壽命且能夠避免其尺寸增大，其中，電動油泵(40)只在規定的容許操作時間內操作，使發動機(12)啟動，以便由機械油泵(36)供給液壓，因此，可以限制電動油泵(40)的連續操作時間，並通過抑制電動油泵(40)的劣化，可以提高其使用壽命以及避免其尺寸增大。
文檔編號F04B49/02GK1452697SQ01815184
公開日2003年10月29日 申請日期2001年9月4日 優先權日2000年9月5日
發明者田端淳, 友廣匡, 北條康夫, 友松秀夫, 田中義和, 中谷勝己, 松原亨 申請人:豐田自動車株式會社