JP2008270414A - コントロールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性よいコントロールユニットの温度制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの運転状態に基づいて推定されたコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合に、エンジンの近傍に配置されるコントロールユニット５０を収容するケース２の上面部２ｃと、上面部２ｃと当接する第２の断熱部６と、の間に第２の断熱空間１０を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明はコントロールユニットに関するものであり、特にコントロールユニットの温度制御に関するものである。

従来、ケースの外壁と接する面において、線膨張係数の異なる２枚の板を合わせて配することで、ケース内の過度な温度上昇を防止するものが、特許文献１に開示されている。

特許文献１では、ケース内部の温度が高い場合には、２枚の板が接触しており、ケース内部の熱を、板を介してケース外部へ放熱することができる。一方、ケース外部の温度が高い場合には、線膨張係数の違いにより、２枚の板の間に断熱空間が形成され、ケース外部の熱がケース内部へ伝熱しにくくなり、ケース内部の温度上昇を抑制することができる。
特開２０００−１３０６６号公報

しかし、上記の発明では、実際のケースの温度またはケースの周りの温度に応じて、線膨張係数の違いによって板の形状が変形し、２枚の板の間に断熱空間が形成されるので、外部の温度が実際に高くなってから、断熱空間が形成されるまでに外部から板を介してケース内部に伝熱され、ケース内部の温度が上昇する、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、外部の温度の影響を受けにくくし、ケース内部の温度上昇を抑制することを目的とする。

本発明は、制御対象を制御し、前記制御対象の近傍に配置されるコントロールユニットにおいて、制御対象に制御信号を送る制御部と、制御部を収容するケースと、ケースの外壁に変位可能に当接する断熱構造体と、制御対象の運転状態に基づいてコントロールユニットの雰囲気温度を推定する温度推定手段と、推定された雰囲気温度と所定温度とを比較し、雰囲気温度が所定温度よりも高いかどうか判定する温度判定手段と、雰囲気温度が所定温度よりも高い場合に、断熱構造体を変位させてケースの外壁と断熱構造体との間に断熱空間を形成する断熱空間形成手段と、を備える。

本発明によると、制御対象の近傍に、制御対象を制御するコントロールユニットを配置した場合に、制御対象の運転状態からコントロールユニットの雰囲気温度を推定し、その推定した雰囲気温度が所定温度よりも高い場合には、実際に雰囲気温度が高くなる前に断熱構造体を変位させて、ケースと断熱構造体との間に断熱空間を形成することで、ケース内への伝熱を抑制することができ、ケース内の温度上昇を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の構成を図１を用いて説明する。図１はこの実施形態のコントロールユニット５０の概略断面図である。この実施形態では、車両に搭載されるコントロールユニットについて説明するが、これに限られることはない。

コントロールユニット５０は、エンジンにおける点火時期、自動変速機の目標変速比などを制御する制御部１と、制御部１を収容するケース２と、ケース２の外側に設けられた断熱構造部３と、を備える。このコントロールユニット５０は、制御対象となるエンジンまたは自動変速機などの近傍に設けられ、例えばエンジン、自動変速機の中、または自動変速機の下に設けたオイルパン内などに設けられる。コントロールユニット５０は、エンジンコントロールユニットでもよく、また変速機コントロールユニットであってもよい。

制御部１は、センサによって検出された例えばアクセルペダル開度、車速、油温などの運転状態に応じた情報を基に、点火時期、自動変速機の目標変速比などを計算し、計算した結果に基づいてエンジン、自動変速機などに制御信号を送る。また、運転状態に応じて、後述する発熱部７に通電を行い、ケース２内の温度を制御する。

ケース２は、上面部２ｃに孔４を備える。孔４は、詳しくは後述するが、第２の断熱部（断熱構造体）６が変形して、ケース２の上面部２ｃと第２の断熱部６との間に第２の断熱空間（断熱空間）１０が形成されるときにケース２内の空気の一部を第２の断熱空間に流入させ、または第２の断熱部６が変形して、ケース２の上面部２ｃと第２の断熱部６との間の第２の断熱空間１０がなくなるときに第２の断熱空間１０から空気をケース２へ排出する。

断熱構造部３は、ケース２の底面部２ａおよび側面部２ｂの外壁を覆う第１の断熱部５と、ケース２の上面部２ｃに当接し、上面部２ｃの外壁を覆う第２の断熱部６と、第２の断熱部６内に設けた発熱部（断熱空間形成手段）７と、を備える。

第１の断熱部５は、その内部に第１の断熱空間１１を有しており、第１の断熱空間１１を真空にした状態、または第１の断熱空間１１内に空気や気体を充填した状態で封止される。これによって、ケース２の底面部２ａと側面部２ｂと、コントロールユニット５０の外部と、の間の熱の授受を抑制し、ケース２内の温度の上昇を制御することができる。

第２の断熱部６は、ケース２の上面部２ｃとは線膨張係数が異なる部材で構成され、ケース２の上面部２ｃよりも線膨張係数が大きい部材で構成される。また、第２の断熱部６は、端部側において、ネジ１２などによって第１の断熱部５に連結される。第２の断熱部６の温度が高くなると第２の断熱部６は変形し、ケース２の上面部２ｃとの線膨張の差によって、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０が図３に示すように形成される。第２の断熱空間１０が形成されると、第２の断熱部６からケース２の上面部２ｃへの伝熱を抑制することができる。

発熱部７は、第２の断熱部６の内部に配置され、制御部１によって通電が開始されると発熱し、その熱によって第２の断熱部６を温めて第２の断熱部６の温度を高くする。なお、発熱部７は第２の断熱部６に埋設されることが望ましく、発熱した場合にその熱によってケース２内の温度、すなわち制御部１に与える影響を小さくすることが望ましい。

以上の構成によって、コントロールユニット５０の外部の温度である雰囲気温度が低いと推定される場合には、ケース２内の熱を放熱し、コントロールユニット５０の雰囲気温度が高くなると推定される場合には、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０を形成し、外部からケース２内への伝熱を抑制する。

次にこの実施形態の作用について図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、センサなどによって検出され、制御部１に入力される信号などから今後のエンジン、自動変速機の運転状態を推定し、推定された運転状態に基づくコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔを推定する（ステップＳ１００が温度推定手段を構成する）。

エンジン、自動変速機の運転状態は、制御部１に入力されるアクセルペダルセンサからの信号、エンジン回転速度センサからの信号など、車両の運転状態によって推定することができ、予測されるエンジン、自動変速機の運転状態に応じて、今後のエンジン、自動変速機の雰囲気温度もまた推定することができる。例えばアクセルペダルが踏み込まれた場合、登坂路を走行する場合などでは、エンジンまたは自動変速機の温度が高くなり、エンジンまたは自動変速機の近傍に設置されたコントロールユニット５０の雰囲気温度も高くなる。

このように、コントロールユニット５０の制御対象となるエンジン、自動変速機の近傍にコントロールユニット５０が配置された場合には、エンジン、自動変速機の運転状態に基づいて、コントロールユニット５０の今後の雰囲気温度Ｔを推定することができる。

なお、ナビゲーションシステムなどのＧＰＳ信号に基づいて、エンジン、自動変速機の運転状態を推定してもよい。

ステップＳ１０１では、ステップＳ１００によって推定した雰囲気温度Ｔと、予め設定した所定温度Ｔ１と、を比較する。そして、雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、ステップＳ１０２へ進み、雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には、ステップＳ１０３へ進む。所定温度Ｔ１は、コントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが高くなった場合に、ケース２内に熱が伝熱して制御部１が誤動作を起こさない上限温度であり、制御部１に使用される素子などの耐熱温度に基づいて設定される温度である（ステップＳ１０１が温度判定手段を構成する）。

ステップＳ１０２では、制御部１によって発熱部７への通電を行い、発熱部７によって発熱を行う。発熱部７が発熱すると、その熱が第２の断熱部６に伝熱し、第２の断熱部６は膨張し、さらにケース２の上面部２ｃも膨張する。第２の断熱部６の線膨張係数は、ケース２の上面部２ｃの線膨張係数よりも大きいので、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの膨張量には差が生じ、発熱部７によって加熱されると、図３に示すように第２の断熱部６は上方に変形し、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０が形成され、ケース２内の空気が孔４を介して、第２の断熱空間１０内に流入する。そのため、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に空気の層ができ、第２の断熱部６外側からケース２の上面部２ｃへの伝熱を抑制することができる。

ステップＳ１０３では、前回までの制御で発熱部７に通電を行っている場合には、発熱部７への通電を終了し、発熱部７における発熱を終了する。これによって、第２の断熱部が元の形状に戻り、第２の断熱部とケース２の上面部２ｃとの間に形成されていた第１の断熱空間１１がなくなり、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとが当接する。また、前回までの制御で発熱部７に通電を行っていない場合には、そのまま本制御を終了する。

車両の運転状態から推定されるコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも低い場合には発熱部７へ通電を行わず、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０を形成せずに、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとを当接させることで、制御部１の内部で発生する熱をケース２の上面部２ｃと第２の断熱部６とを介して外部へ放熱することができる。

以上のように、エンジン、自動変速機の運転状態に基づいて、今後予測されるコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高くなると判定されると、実際に雰囲気温度Ｔが高くなる前に、発熱部７に通電を行い、予め第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０を形成することで、外部の温度の影響を小さくすることができ、ケース２内の温度上昇を抑制することができる。

なお、この実施形態では、発熱部７に通電することによって、第２の断熱部６を温めたが、発熱部７を設けずに、第２の断熱部６へ直接電流を流して、第２の断熱部６の内部抵抗によって発熱をさせ、第２の断熱部６を温めてもよい。

また、オイルパン内に設けられた制御部１の場合には油温センサによって検出した油温によって、制御部１が収容されたコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔを推定してもよい。

また、コントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが急激に低下する場合に、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとの間に第２の断熱空間１０を形成し、ケース２内での結露を抑制することもできる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

エンジン、自動変速機などの近傍に配置され、エンジン、自動変速機などを制御するコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔをエンジン、自動変速機の運転状態に基づいて推定する。そして、推定した雰囲気温度Ｔと所定温度Ｔ１とを比較して、雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高い場合には、第２の断熱部６に設けた発熱部７によって第２の断熱部６を加熱して第２の断熱部６を変形させて、ケース２の上面部２ｃと第２の断熱部６との間に空気の層となる第２の断熱空間１０を形成する。これによって、コントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが高くなると予測される場合に、事前に空気の層を形成することで、実際にコントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが高くなった場合に、第２の断熱部６からケース２内への伝熱を抑制することができ、ケース２内の温度上昇を抑制することができる。

また、ケース２内の温度上昇を抑制することで、制御部１の素子などに耐熱性能の高い素子を使用する必要がないので、制御部１のコストを削減することができる。

コントロールユニット５０の雰囲気温度Ｔが低い場合には、発熱部７における発熱を行わず、第２の断熱部６とケース２の上面部２ｃとを当接させることで、ケース２内の温度をケース２の上面部２ｃ、第２の断熱部６を介して、放熱することができる。

次に本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。この実施形態は、コントロールユニット５１の断熱構造部２０が第１実施形態とは異なっており、断熱構造部２０を中心に説明する。第１実施形態の構成と同じものについては同一符号を付し、ここでの説明は省略する。図４は、雰囲気温度Ｔが高いと推定された場合の概略構成図である。

断熱構造部２０は、ケース２の底面部２ａと側面部２ｂとを覆う第１の断熱部５と、ケースの上面部２ｃを覆う第２の断熱部２１と、を備える。

第２の断熱部２１は、線膨張係数が異なる２枚の金属板２１ａ、２１ｂを積層して貼り合わせたバイメタルで構成する。第２の断熱部２１は、ケース２の上面部２ｃ側に線膨張係数が小さい金属板２１ａを配置し、その金属板２１ａの外側に線膨張係数が大きい金属板２１ｂを配置する。第２の断熱部２１をバイメタルとすることで、バイメタルを構成する金属板を選択し、第２の断熱部２１とケース２の上面部２ｃとの間に形成される第２の断熱空間１０の形状、変化開始の温度を所望する設定とすることができ、所望する伝熱性能を設定することができる。

なお、第２の断熱部を構成する金属板は２枚に限られることはなく、複数枚の金属板で構成されればよい。

この実施形態においても、第１実施形態と同様の制御を行うことで、ケース２内の温度の上昇を抑制することができる。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

第２の断熱部２１を線膨張係数の異なる金属板２１ａ、２１ｂを積層して貼り合わせて構成することで、第２の断熱部２１とケース２の上面部２ｃとの間に形成される第２の断熱空間１０を所望する形状などに設定することができ、所望する伝熱性能を設定することができる。そのため、ケース２内の温度をより正確に制御することができる。

次に本発明の第３実施形態について図５を用いて説明する。この実施形態は、コントロールユニット５２の断熱構造部３０が第１実施形態と異なっており、断熱構造部３０を中心に説明する。第１実施形態の構成と同じものについては同一符号を付し、ここでの説明は省略する。

この実施形態の断熱構造部３０は、ケース２の底面部２ａと側面部２ｂとを覆う第１の断熱部５と、ケース２の上面部２ｃと当接し、第１の断熱部５の内壁に摺接する第２の断熱部３１と、第２の断熱部３１に連結し、第２の断熱部３１を第１の断熱部５の内壁に摺動させるモータ３２と、を備える。その他の構成については第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。

モータ３２は、断熱構造部３０よりも外側に設けられ、制御部１からの信号に基づいて駆動し、第２の断熱部３１を第１の断熱部５の内壁に摺接させて、鉛直方向に移動させる。これにより、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に図７に示すように断熱空間１７を形成することができ、モータ３２をケース２の外側に設けることで、モータ３２によって発生する熱がケース２内に伝わることを防ぐことができる。

次にこの実施形態の作用について図６のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００、ステップＳ２０１の制御は第１実施形態のステップＳ１００、ステップＳ１０１と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ２０２では、制御部１からモータ３２に信号を送り、モータ３２を駆動させる。これによって、第２の断熱部３１は、鉛直方向上向きに移動し、図７に示すようにケース２の上面部２ｃと第２の断熱部３１との間に断熱空間１７を形成する。これによってケース２の上面部２ｃと第２の断熱部３１との間に空気の層ができ、第２の断熱部３１からケース２の上面部２ｃへの伝熱を抑制することができる。

ステップＳ２０３では、前回までの制御で第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に断熱空間１７が形成されている場合には、モータ３２を駆動し、第２の断熱部３１を鉛直方向下向きに移動させて、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとを当接させる。また、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に断熱空間１７が形成されていない場合には、そのまま制御を終了する。

以上のように、エンジン、自動変速機の運転状態に基づいてコントロールユニット５２の今後の雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高くなると判定されると、実際に雰囲気温度Ｔが高くなる前に、モータ３２により、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に断熱空間１７を形成することで、ケース２内の温度上昇を抑制することができる。

なお、推定温度に応じて、モータ３２における第２の断熱部３１の移動量を制御してもよい。

また、この実施形態では、モータ３２によって第２の断熱部３１を移動させたが、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に空気、または油圧で移動するシリンダーを設け、シリンダーによって第２の断熱部３１を移動させてもよい。

本発明の第３実施形態の効果について説明する。

エンジン、自動変速機の運転状態に基づいて推定されるコントロールユニット５２の雰囲気温度Ｔが所定温度Ｔ１よりも高くなると、モータ３２を駆動して第２の断熱部３１を移動させて、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に断熱空間１７を形成し、空気の層を形成する。これによって、コントロールユニット５２の雰囲気温度Ｔが高くなった場合でも、第２の断熱部３１からケース２内への伝熱を抑制することができ、ケース２内の温度上昇を抑制することができる。

モータ３２によって第２の断熱部３１を鉛直方向に移動させるので、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの距離を容易に制御することができ、ケース２内への伝熱またはケース２内からの放熱を調整し、ケース２内の温度をより正確に制御することができる。

第２の断熱部３１の端部側においても、第２の断熱部３１とケース２の上面部２ｃとの間に断熱空間１７を形成することができるので、断熱性をより高めることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の制御を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態の高温時の様子を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の制御を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の高温時の様子を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 制御部
２ ケース
３、２０、３０ 断熱構造部
５ 第１の断熱部
６、２１、３１ 第２の断熱部
２１ａ、２１ｂ 金属板
７ 発熱部
１０、１７ 第２の断熱空間（断熱空間）
３２ モータ
５０、５１、５２ コントロールユニット

Claims (4)

1. 制御対象を制御し、前記制御対象の近傍に配置されるコントロールユニットにおいて、
   前記制御対象に制御信号を送る制御部と、
   前記制御部を収容するケースと、
   前記ケースの外壁に変位可能に当接する断熱構造体と、
   前記制御対象の運転状態に基づいて前記コントロールユニットの雰囲気温度を推定する温度推定手段と、
   推定された前記雰囲気温度と所定温度とを比較し、前記雰囲気温度が前記所定温度よりも高いかどうか判定する温度判定手段と、
   前記雰囲気温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記断熱構造体を変位させて前記ケースの外壁と前記断熱構造体との間に断熱空間を形成する断熱空間形成手段と、を備えることを特徴とするコントロールユニット。
2. 前記断熱構造体は、当接する前記ケースの線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有し、
   前記断熱空間形成手段は、前記雰囲気温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記断熱構造体を加熱して変位させて、前記ケースと前記断熱構造体との間に前記断熱空間を形成することを特徴とする請求項１に記載のコントロールユニット。
3. 前記断熱構造体は、線膨張係数の異なる部材を積層して構成され、前記線膨張係数が小さい部材が前記ケースの前記外壁に当接し、
   前記断熱空間形成手段は、前記雰囲気温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記断熱構造体を加熱して変位させて、前記ケースと前記断熱構造体との間に前記断熱空間を形成することを特徴とする請求項１に記載のコントロールユニット。
4. 前記断熱空間形成手段は、前記断熱構造体に連結し、前記断熱構造体と前記ケースとの距離を変更するモータであり、前記雰囲気温度が前記所定温度よりも高い場合に、前記断熱構造体を移動させて、前記ケースと前記断熱構造体と間に前記断熱空間を形成することを特徴とする請求項１に記載のコントロールユニット。

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