JP2009033872A

JP2009033872A - 冷媒異常判定装置および方法

Info

Publication number: JP2009033872A
Application number: JP2007195295A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Oshiumi; 恭弘鴛海; Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Kazuya Tsuchiya; 和也土屋; Hiroshi Yoshida; 寛史吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、電力供給回路を冷却するラジエータとを備える車両用電力供給システムにおいて、ラジエータを流れる冷媒に異常があるか否かを判定する装置および方法を提供することを目的とする。
【解決手段】車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、電力供給回路に取り付けられ内部に冷媒が流れるラジエータと、を備える車両用電力供給システムに備えられ、ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する冷媒異常判定装置であって、ラジエータに流れる冷媒の温度を測定する温度センサと、温度センサによって測定された温度が所定時間内に極大値および極小値を示すか否かに基づいて、前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、電力供給回路を冷却するラジエータとを備える車両用電力供給システムに関する。

モータによって駆動される車両が広く用いられている。このような車両には、モータに電力を供給する電力供給回路が備えられる。電力供給回路は、電池、電池の電圧を調整して出力する昇降圧コンバータ回路、昇降圧コンバータ回路が出力する直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ回路等によって構成される。

モータに電力を供給すると電力供給回路は発熱する。電力供給回路の発熱は、それが備える電気回路素子の寿命を短くするおそれがある。そこで、電力供給回路にはラジエータが取り付けられる。ラジエータは冷却水を保存するタンク、冷媒管等を備えて構成され、冷媒管に流れる冷却水の熱交換作用によって電力供給回路を冷却する。

特開２００５−１９０７０４号公報特開２００５−２０７３９３号公報特開２００３−２０８２４４号公報特開平６−３１８６５６号公報

一般に、ラジエータの冷却水は保守点検等の際に交換される。その際、タンクに空気が混入し車両が走行中に傾くこと等により、冷却水に気泡が生じることがある。また、電力供給回路の発熱によって冷却水が沸騰し冷却水に気泡が生じることがある。冷却水に気泡が混入した場合、冷却水の温度が上昇しラジエータの冷却性能が低下する。そのため、冷却水に気泡の混入等の異常があるか否かを判定する装置を設けることが好ましい。

本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、電力供給回路を冷却するラジエータとを備える車両用電力供給システムにおいて、ラジエータを流れる冷媒に異常があるか否かを判定する装置および方法を提供することを目的とする。

本発明は、車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、前記電力供給回路に取り付けられ内部に冷媒が流れるラジエータと、を備える車両用電力供給システムに備えられ、前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する冷媒異常判定装置であって、前記ラジエータに流れる冷媒の温度を測定する温度センサと、前記温度センサによって測定された温度が所定時間内に極大値および極小値を示すか否かに基づいて、前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る冷媒異常判定装置においては、前記異常判定手段は、前記温度センサによって測定された温度が所定時間内に極大値および極小値を示すときに、当該極大値と当該極小値との間の差異に基づいて前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定することが好適である。

また、本発明に係る冷媒異常判定装置においては、前記ラジエータに流れる冷媒に異常がある旨の判定がなされたときに、冷媒に異常がある旨を示す警告手段を備えることが好適である。

また、本発明は、車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、前記電力供給回路に取り付けられ内部に冷媒が流れるラジエータと、を備える車両用電力供給システムに適用され、前記ラジエータに流れる冷媒が異常であるか否かを判定する冷媒異常判定方法であって、前記ラジエータに流れる冷媒の温度を測定するステップと、測定された温度が、所定時間内に極大値および極小値を示すか否かに基づいて前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、電力供給回路を冷却するラジエータとを備える車両用電力供給システムにおいて、ラジエータを流れる冷媒に異常があるか否かを判定することができる。

図１に本発明の実施形態に係る車両用電力供給システムの構成を示す。車両用電力供給システムは、電源回路１０、インバータ回路１２、モータジェネレータ１４、制御部１６、ポンプ１８、入口管２０、出口管２２、ラジエータ２４、送風器２６、温度センサ２８、表示部３０、および記憶部３２を備えて構成される。

電源回路１０は、電池、電池が出力する直流電圧を調整してインバータ回路１２に出力し、インバータ回路１２が出力する電圧を調整して電池に印加する昇降圧コンバータ回路等を備えて構成することができる。電源回路１０は、制御部１６の制御に従ってインバータ回路１２に電力を出力し、またはインバータ回路１２が出力する電力を回収して充電する。

インバータ回路１２は、制御部１６の制御に従って、電源回路１０が出力する直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータ１４に出力し、モータジェネレータ１４が発電によって出力する３相交流電圧を直流電圧に変換して電源回路１０に出力する。

モータジェネレータ１４は、インバータ回路１２が出力する３相交流電圧に従って回転し、車両を走行させる。また、車両の走行によって発生した３相交流電圧をインバータ回路１２に出力する。

このような構成によれば、制御部１６の制御に基づいてモータジェネレータ１４の回転状態を制御し、車両の走行状態を制御することができる。

次に、インバータ回路１２を冷却するための構成部について説明する。ポンプ１８には入口管２０および出口管２２が取り付けられる。ポンプ１８は、出口管２２から入口管２０へと冷却水を送り出す。

ラジエータ２４はインバータ回路１２に取り付けられる。ラジエータ２４は冷却水を保存するタンク２４−１と冷却水を導く冷媒管２４−２を備える。冷媒管２４−２は、インバータ回路１２に接触させて取り付けられる。タンク２４−１には入口管２０および冷媒管２４−２が取り付けられる。タンク２４−１が取り付けられる側とは反対側の冷媒管２４−２の端には出口管２２が取り付けられる。送風器２６はラジエータ２４に取り付けられ冷媒管２４−２の外側壁面に空気を送る。

ポンプ１８から入口管２０を介してタンク２４−１に冷却水が送りこまれると、タンク２４−１から冷媒管２４−２に冷却水が送り込まれる。冷媒管２４−２に導かれインバータ回路１２から熱を取得した冷却水は、送風器２６から送られる空気によって放熱し、出口管２２を介してポンプ１８に送り込まれる。

このような構成によれば、ポンプ１８、入口管２０、ラジエータ２４、および出口管２２の順に冷却水を循環させ、インバータ回路１２が発生した熱をラジエータ２４を流れる冷却水によって冷却することができる。

温度センサ２８は、出口管２２を流れる冷却水の温度を測定し、測定結果を冷却水温度測定値として制御部１６に出力する。表示部３０はディスプレイ装置等によって構成され、制御部１６が出力する情報を表示する。記憶部３２は制御部１６が出力する情報を記憶する。

次に、車両用電力供給システムが、ラジエータ２４を流れる冷却水に気泡が混入しているか否かを判定する処理について図２のフローチャートを参照して説明する。

制御部１６は、電源回路１０およびインバータ回路１２を制御し車両の走行を開始すると共に、ポンプ１８を起動する。制御部１６は、ポンプ１８を起動した後、図２に示される判定処理を所定の時間間隔で実行する。

制御部１６は、所定時間Δ内において、冷却水温度測定値が極大値および極小値を示すか否かを判定する（Ｓ１）。

時間Δは、インバータ回路１２が発熱する時間に基づいて決定することが好適である。例えば、車両を加速させる場合、インバータ回路１２が発熱することが多い。したがって、走行時における加速時間等に基づいて時間Δを決定することができる。現在広く用いられている電気自動車またはハイブリッド自動車の場合、時間Δは、数１０秒から３分程度の時間、より好ましくは１分から２分程度の時間とすることが好適である。

また、時間Δは、評価実験等に基づいて決定することが好ましい。図３ａは冷却水に気泡が混入している場合における、出口管２２を流れる冷却水の温度ＷＴの時間変化および車両の速度Ｖの時間変化を、実験結果を以て示したものである。また、図３ｂは冷却水に気泡が混入していない場合における、出口管２２を流れる冷却水の温度ＷＴの時間変化、および車両の速度Ｖの時間変化を、実験結果を以て示したものである。図３ａから、冷却水に気泡が混入している場合には、３０°Ｃ程度の変動が見られることがわかる。また、時間Δを９０秒程度とすれば、ステップＳ１の処理を実行することができることがわかる。

制御部１６は、冷却水温度測定値が極大値または極小値のいずれか一方でも示さない場合には処理を終了する。一方、冷却水温度測定値が極大値および極小値を示すときには、極大値から極小値を減算した変動値を求める（Ｓ２）。ここで、極大値が複数あるときは、そのうち値が最も大きいものを選択し、極小値が複数あるときは、そのうち値が最も小さいものを選択して変動値を求めることが好適である。

制御部１６は、変動値が所定の閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。

ここで、温度センサ２８で観測される気泡の混入による温度変動値は、出口管２２の構造等によって異なる。したがって、気泡が混入した冷却水が出口管２２に導かれているときの温度変動値を予め実験等によって求めておき、実験等によって求められた温度変動値に基づいて閾値Ｔｈを決定する。図３ａおよび図３ｂに示した実験結果では、温度変動値が３０°Ｃ程度であることから、閾値Ｔｈをおよそ２０°Ｃとすることが好ましい。

制御部１６は、変動値が所定の閾値Ｔｈ以上であると判断したときは、ラジエータ２４を流れる冷却水に気泡が混入しているおそれがある旨を示す気泡混入情報を表示部３０および記憶部３２に出力する（Ｓ４）。表示部３０は気泡混入情報を表示し、記憶部３２は気泡混入情報を記憶する。制御部１６は、変動値が所定の閾値Ｔｈ未満であると判断したときは処理を終了する。

空気の熱容量と水の熱容量は異なるため、冷却水に気泡が混入した場合、ラジエータ２４から出口管２２へと導かれる冷却水の温度は一様ではなくなり、温度センサ２８で測定される温度は振動的となる。車両用電力供給システムが実行するステップＳ１〜Ｓ３は、このような現象に基づいて気泡が混入しているか否かを判定するものである。すなわち、冷却水温度測定値が、所定時間Δ内に差異が閾値Ｔｈ以上である極大値および極小値を示すか否かに基づいて気泡が混入しているか否かを判定する。変動値が閾値Ｔｈ以上である場合に気泡が混入していると判定することで、気泡以外の要因で冷却水温度測定値が微少な変動を示した場合の誤判定を回避することができる。このような微少変動がないことが明らかである場合には、ステップＳ２およびＳ３を実行しなくてもよい。

車両用電力供給システムが実行する判定処理によれば、ラジエータ２４に流れる冷却水に気泡が混入しているおそれがあるときは、その旨が表示部３０に表示され、車両のユーザ、車両の保守点検を行う者に注意を促すことができる。また、車両の保守点検を行う者は、記憶部３２に記憶されている情報を参照することで冷却水に気泡が混入しているおそれがあることを知ることができる。

冷却水に気泡が混入した場合、冷却水の温度が上昇することによってラジエータの冷却性能が低下する。そこで、冷却水温度測定値が所定の範囲内にあるか否かに基づいて冷却水に気泡が混入しているか否かを判定する処理も考えられる。しかし、このような判定処理では、インバータ回路１２、ポンプ１８、送風器２６等の故障によって冷却水の温度が上昇した場合であっても冷却水に気泡が混入したとの誤判定がなされる可能性がある。

本実施形態に係る車両用電力供給システムにおいては、所定時間Δ内における冷却水温度測定値の変動に基づいて冷却水に気泡が混入しているか否かを判定する。そのため、冷却水温度測定値の絶対的な値に依存しない判定を行うことができ、このような誤判定を回避することができる。

上記では、冷却水に気泡が混入しているおそれがあるときに気泡混入情報を表示部３０に表示する構成について説明した。このような構成の他、警告音を発する装置を設け、冷却水に気泡が混入しているおそれがあるときに警告音を発する構成としてもよい。また、ここではラジエータ２４をインバータ回路１２に取り付けた構成について説明したが、ラジエータ２４を電源回路１０またはモータジェネレータ１４に取り付ける形態とすることもできる。また、上記では、冷媒が水である場合について説明した。冷媒としては、水の他、アンモニア、フロン等の一般的な流体を用いてもよい。

実施形態に係る車両用電力供給システムの構成を示す図である。車両用電力供給システムが実行する処理を示す図である。出口管を流れる冷却水の温度の時間変化および車両の速度の時間変化を示す図である。出口管を流れる冷却水の温度の時間変化および車両の速度の時間変化を示す図である。

符号の説明

１０電源回路、１２インバータ回路、１４モータジェネレータ、１６制御部、１８ポンプ、２０入口管、２２出口管、２４ラジエータ、２４−１タンク、２４−２冷媒管、２６送風器、２８温度センサ、３０表示部、３２記憶部。

Claims

車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路に取り付けられ内部に冷媒が流れるラジエータと、
を備える車両用電力供給システムに備えられ、
前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する冷媒異常判定装置であって、
前記ラジエータに流れる冷媒の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによって測定された温度が所定時間内に極大値および極小値を示すか否かに基づいて、前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする冷媒異常判定装置。
請求項１に記載の冷媒異常判定装置であって、
前記異常判定手段は、
前記温度センサによって測定された温度が所定時間内に極大値および極小値を示すときに、当該極大値と当該極小値との間の差異に基づいて前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定することを特徴とする冷媒異常判定装置。
請求項１または請求項２に記載の冷媒異常判定装置であって、
前記ラジエータに流れる冷媒に異常がある旨の判定がなされたときに、冷媒に異常がある旨を示す警告手段を備えることを特徴とする冷媒異常判定装置。
車両を駆動するモータに電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路に取り付けられ内部に冷媒が流れるラジエータと、
を備える車両用電力供給システムに適用され、
前記ラジエータに流れる冷媒が異常であるか否かを判定する冷媒異常判定方法であって、
前記ラジエータに流れる冷媒の温度を測定するステップと、
測定された温度が、所定時間内に極大値および極小値を示すか否かに基づいて前記ラジエータに流れる冷媒に異常があるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする冷媒異常判定方法。