JP2011089481A

JP2011089481A - 車両の冷却装置

Info

Publication number: JP2011089481A
Application number: JP2009243854A
Authority: JP
Inventors: Ryunosuke Furusawa; 竜之介古澤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】冷却水が凍結間近な状態であることを正確に判定してユーザに警告することができる車両の冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却水を電動式冷却水ポンプ３によって循環させて車両に搭載された冷却対象装置を冷却する車両の冷却装置１であって、電動式冷却水ポンプ３の回転速度を検出する検出手段（回転数センサ２０等）と、検出手段の検出結果（回転速度）に基づいて、電動式冷却水ポンプ３を連続運転している間における回転速度の変化量を算出する算出手段１２と、算出手段１２の算出結果に基づいて、変化量が基準値を越えて増加したか否かを判定する判定手段１３と、判定手段１３によって変化量が基準値を超えて増加したと判定された場合に、冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告する警告手段１４と、を具備する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の冷却装置に関し、特に、電気自動車（ＢＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両の冷却装置として好適なものである。

従来から、例えば、電気自動車等の車両には、駆動モータ、インバータや車載充電器等の冷却対象装置を冷却する冷却装置が搭載されている。このような冷却装置としては、例えば、ラジエータによって冷却された冷却流体（冷却水）を電動ポンプ（電動式冷却水ポンプ）によって駆動モータ等に供給すると共に循環させることで冷却対象装置を冷却するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このような冷却装置を構成する電動式冷却水ポンプとして、例えば、気水分離タンクから供給される冷却水による流体軸受けを採用したポンプが用いられているものがある。

特開平７−３１２８０５号公報特開２００４−１４３９４９号公報

このような冷却装置に用いられる冷却水は、その濃度が低いと気温が低い場所（例えば、寒冷地）においては凍結することがあり、電動式冷却水ポンプがダメージを受けてしまう虞がある。このため、ユーザは、冷却水が凍結しないように、必要に応じて、冷却水の濃度を濃くするといった対応をとる必要がある。

しかしながら、基本的には、冷却水（不凍液）を濃くするといった対応をとるか否かはユーザの判断に委ねられており、十分な対応がとられない可能性がある。また例えば、流体（冷却水）の温度や、流路に設けられる電動弁の作動状態が不良であること等から、流体の凍結を判定し、その結果をユーザに知らせるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このシステムは、あくまで流体が凍結してしまった状態を判定するものであり、ユーザが判定結果を知ったとしても即座に対処することは難しい。このため、冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに知らせることが望ましいが、冷却水が凍結間近な状態であるか否かを判定することは極めて難しかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、冷却水が凍結間近な状態であることを正確に判定してユーザに警告することができる車両の冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、冷却水を電動式冷却水ポンプによって循環させて車両に搭載された冷却対象装置を冷却する車両の冷却装置であって、
前記電動式冷却水ポンプの回転速度を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、前記電動式冷却水ポンプを連続運転している間における回転速度の変化量を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて、前記変化量が基準値を越えて増加したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記変化量が前記基準値を超えて増加したと判定された場合に、前記冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告する警告手段と、を具備することを特徴とする車両の冷却装置にある。

かかる本発明では、電動式冷却水ポンプの回転速度の変化量から冷却水が凍結間近な状態であることを正確に判定することができる。したがって、この判定に基づいて冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告することで、ユーザは、適切なタイミングで冷却水（不凍液）の濃度を濃くするといった対応をとることができるようになる。

ここで、電動式冷却水ポンプの回転速度は、一般的に回転時間の経過に伴い低下する。すなわち、電動式冷却水ポンプへの通電で電動式冷却水ポンプの駆動源であるモータ部の温度が上昇し、通電抵抗が大きくなってモータ（コイル）部へ流れる電流が低下してしまうことで、回転速度が低下してしまう。また、電動式冷却水ポンプの回転速度は、気温の低下に伴って低下する可能性がある。これは、気温の低下に伴って冷却水の温度が低下した場合に、冷却水の粘度が上昇することに起因する。

ところが、冷却水が凍結間近な状態（例えば、冷却水の濃度が３０％であると−１５℃程度）になると、電動式冷却水ポンプを連続運転している間における回転速度が一時的に上昇することを、本願発明者は知見した。なおこのような現象が起こるのは、冷却水が凍結し始める際に、その凍結し始めた冷却水によって流路の一部が塞がれて通水抵抗が増加することによるものと考えられる。そして本願発明は、このような新たな知見に基づいてなされたものである。

本発明の第２の態様は、前記電動式冷却水ポンプが、連続運転、または間欠運転、もしくは一定速度の減速運転がなされており、前記警告手段は、前記電動式冷却水ポンプが連続する複数回の運転期間で前記判定手段によって前記変化量が前記基準値を越えて増加したと判定された場合に、前記冷却水が凍結間近であることをユーザに警告することを特徴とする第１の態様の車両の冷却装置にある。

かかる第２の態様では、冷却水が凍結間近な状態であることをさらに正確に判定することができる。

以上のように本発明の車両の冷却装置では、回転速度の変化量に基づいて冷却水が凍結間近な状態であることを正確に判定することができ、その判定に基づいて冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告することで、ユーザは、適切なタイミングで冷却水の濃度を濃くするといった対応をとることができるようになる。したがって、冷却水の凍結によって電動式冷却水ポンプがダメージを受けることを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の冷却装置の一例を示す概略構成図である。一実施形態に係る車両の冷却装置の一部を示すブロック図である。回転時間と回転速度との関係の概略の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の冷却装置の一例を示す概略構成図であり、図２は、一実施形態に係る車両の冷却装置の一部を示すブロック図である。また図３は、電動式冷却水ポンプの回転時間と回転速度との関係の概略の一例を示すグラフである。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る冷却装置１は、電気自動車１００に搭載され、駆動モータ１０１、インバータ１０２及びバッテリ（二次電池）１０４を充電するための車載充電器１０３を含む所定の装置（冷却対象装置）を冷却するものである。具体的には、冷却装置１は、冷却水を貯留すると共に気水分離を行う気水分離タンク２と、気水分離タンク２内の冷却水を吸入すると共に、吸入した冷却水を、駆動モータ１０１を含む冷却対象装置に送り出す電動式冷却水ポンプ（ＷＰ）３と、駆動モータ１０１等の冷却に使用されて温度が上昇した冷却水を冷却するラジエータ４と、このラジエータ４に対して強制的に送風を行うラジエータファン５とを有し、これらの間が配水管６で接続されている。なおラジエータファン５は、例えば、クーリングファン５ａと、クーリングファン５ａを回転させる電動モータ５ｂとで構成される。

そして冷却装置１は、電動式冷却水ポンプ３によってラジエータ４から配水管６内に冷却水を循環させることで、駆動モータ１０１を含む各冷却対象装置が冷却されるように構成されている。なお冷却装置１が冷却する冷却対象装置としては、駆動モータ１０１の他に、例えば、インバータ１０２や車載充電器１０３、或いは図示しないＤＣ／ＤＣコンバータ等が挙げられる。

また電気自動車１００には、電気自動車１００の制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）１０が設けられており、本実施形態では、冷却装置１もこのＥＣＵ１０によって制御されている。特に本発明では、電動式冷却水ポンプ３の回転速度の変化量から冷却水が凍結間近な状態であるか否かを判定し、凍結間近な状態であると判定された場合にその旨をユーザに警告することで、ユーザの適切な対応を促している。これにより、冷却水の凍結による電動式冷却水ポンプ３がダメージを受けてしまうことを極めて高い頻度で防止することができる。

本実施形態では、電動式冷却水ポンプ３に、その回転速度を検出する検出手段として、駆動源であるモータ（図示なし）の回転数を検出する回転数センサ２０が設けられ、その出力を利用している。

またＥＣＵ１０は、計時手段１１と、算出手段１２と、判定手段１３と、警告手段１４とを、備えている。なお、ここでは冷却水の凍結防止に必要な手段についてのみ説明するが、勿論、ＥＣＵ１０は、例えば、電気自動車１００を制御するための手段等、その他の手段を適宜備えている。

計時手段１１は、電動式冷却水ポンプ３の回転開始からの経過時間を計測する。算出手段１２は、電動式冷却水ポンプ３を連続運転させている間に回転数センサ２０の出力を単位時間取り込んで、単位時間あたりの回転数である回転速度を算出し、この検出結果を計時手段１１の計測結果に基づいて所定のタイミングで複数回取り込み、その結果から回転速度の変化量を算出する。

判定手段１３は、算出手段１２の算出結果に基づいて、電動式冷却水ポンプ３の回転速度の変化量が、予め設定された基準値を越えて増加したか否かを判定する。すなわち、判定手段１３は、電動式冷却水ポンプ３の回転速度が減少傾向にあるか、増加傾向にあるかを判定し、増加傾向にある場合には、その増加量が基準値を超えているか否かをさらに判定する。なおこの基準値の大きさは特に限定されず、適宜決定されればよい。

警告手段１４は、判定手段１３によって回転速度の変化量が基準値を超えて増加していると判定された場合に、冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告する。例えば、警告手段１４は、電気自動車１００が備えるモニタ等の表示部１０５に、冷却水が凍結間近な状態であることを表示してユーザに警告する。勿論、警告手段１４によるユーザへの警告方法は、特に限定されず、例えば、ブザー、ランプ表示等によって行うようにしてもよい。

このような構成の冷却装置１においては、例えば、図３に示すように、電動式冷却水ポンプ３を間欠的に数分置きに数十秒程度運転させており、電動式冷却水ポンプ３の回転が開始すると、算出手段１２は各運転期間Ａ，Ｂ，Ｃの開始直後の時間Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ及び終了間際の時間Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃのそれぞれにおいて回転数センサ２０の出力を単位時間取り込み、単位時間あたりの回転数である回転速度を算出して各運転期間Ａ，Ｂ，Ｃ内における回転速度の変化量を算出する。例えば、運転期間Ａにおける回転速度の変化量は（Ｒ２−Ｒ１）となる。

ここで、上述したように電動式冷却水ポンプ３の回転速度は、一般的に、回転時間の経過に伴って回転速度は低下する傾向にあり、また気温の低下に伴って冷却水の温度が低下した場合に回転速度は低下する。図３に示す例では、回転時間の経過に伴って気温が低下して冷却水の温度も低下しており、各運転期間Ａ〜Ｃ全体の回転速度は徐々に減少する傾向を示している。また各運転期間Ａ，Ｂ内における回転速度も徐々に減少する傾向を示しており、回転速度の変化量はそれぞれマイナスの値となる。このため、運転期間Ａ，Ｂにおいては、判定手段１３は、変化量が基準値を越えて増加していないと判定、つまり冷却水が凍結間近な状態にはないと判定する。

これに対し、冷却水が凍結間近な状態になると、各運転期間における回転速度の変化量は増加傾向を示す。例えば、運転期間Ｃの場合、運転期間Ｃ全体の回転速度は、運転期間Ａ，Ｂよりも低いが、運転期間Ｃ内においては電動式冷却水ポンプ３の回転速度が増加する傾向を示している。つまり運転期間Ｃにおける回転速度の変化量（Ｒ４−Ｒ３）はプラスの値となる。したがって判定手段１３は、この変化量が基準値よりも大きいか否かを判定し、変化量（Ｒ４−Ｒ３）が基準値よりも大きい場合は、冷却水が凍結間近な状態であると判定する。そして、冷却水が凍結間近な状態であると判定された場合には、警告手段１４が、その旨の警告をユーザに対して実施する。

以上のように、電動式冷却水ポンプ３の回転速度の変化に基づいて、冷却水が凍結間近な状態であるか否かを極めて正確に判定することができる。そして、この判定結果に基づいて、冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告することで、ユーザは、例えば、冷却水（不凍液）の濃度を濃くするといった適切な対応を即座にとることができる。したがって、冷却水の凍結によって電動式冷却水ポンプ３がダメージを受けることを極めて高い確率で防止することができる。

なお、上述の実施形態では、電動式冷却水ポンプ３を間欠的に運転させ、その一運転期間における回転速度の変化量が基準値を超えた場合に、冷却水が凍結間近な状態であると判定されるようにした。しかしながら、例えば電動式冷却水ポンプ３が、連続運転、または間欠運転、もしくは一定速度の減速運転がなされていて、そのいずれかの運転中の連続する複数の運転期間における回転速度の変化量が基準値を超えた場合に、冷却水が凍結間近な状態であると判定されるようにしてもよい。

なお上述の実施形態では、回転速度の変化量が基準値よりも大きいか否かによって、冷却水が凍結間近な状態か否かを判定している。これにより、冷却水が凍結間近な状態であることを正確に判定することができるが、勿論、回転速度の変化量が増加している場合（プラスの値である場合）に、冷却水が凍結間近な状態であると判定するようにしてもよい。

さらに、例えば、複数の運転期間の回転速度の変化量を比較することによって、回転速度の変化量が減少傾向にある段階において、冷却水が凍結間近な状態か否かを判定することもできる。冷却水が凍結間近な状態になる場合、回転速度の変化量はマイナスの値からプラスの値に変化することになる。したがって、複数の運転期間の回転速度の変化量を比較することで、回転速度の変化量がプラスの値になる直前の状態を判定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、電気自動車に搭載された冷却装置を一例として本発明を説明したが、電気式冷却水ポンプを採用した車両の冷却装置であれば、本発明を採用することができる。

１冷却装置
２気水分離タンク
３電動式冷却水ポンプ
４ラジエータ
５ラジエータファン
５ａクーリングファン
５ｂ電動モータ
６配水管
１０ＥＣＵ
１１計時手段
１２算出手段
１３判定手段
１４警告手段
２０回転数センサ
１００電気自動車
１０１駆動モータ
１０２インバータ
１０３車載充電器
１０４バッテリ
１０５表示部

Claims

冷却水を電動式冷却水ポンプによって循環させて車両に搭載された冷却対象装置を冷却する車両の冷却装置であって、
前記電動式冷却水ポンプの回転速度を検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づいて、前記電動式冷却水ポンプを連続運転している間における回転速度の変化量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて、前記変化量が基準値を越えて増加したか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記変化量が前記基準値を超えて増加したと判定された場合に、前記冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告する警告手段と、
を具備することを特徴とする車両の冷却装置。
前記電動式冷却水ポンプが、連続運転、または間欠運転、もしくは一定速度の減速運転がなされており、
前記警告手段は、前記電動式冷却水ポンプが連続する複数回の運転期間で前記判定手段によって前記変化量が前記基準値を越えて増加したと判定された場合に、前記冷却水が凍結間近な状態であることをユーザに警告することを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却装置。