JP2013090518A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突の際に冷却装置用の電動ポンプを逆起電力から保護する技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する自動車は、冷媒を循環させるポンプと、ポンプを制御するコントローラを備える。コントローラは、車両が衝突したことを示す信号を受信した場合に、ポンプが停止するまでポンプの回転数を所定時間間隔で段階的に低下させる。すなわち、コントローラは、衝突を示す信号を受信した際にポンプを一気に停止させるのではなく、ポンプの回転数を徐々に落とし、冷媒の流速を落としつつ、ポンプを停止させる。ポンプの回転数を徐々に落とすことによって、冷媒の流れの慣性によってポンプが逆駆動されないようする。
【選択図】図２

Description

本発明は、衝突した場合の自動車の電気系の安全対策に関する。

近年、自動車には様々な電気電子デバイスが搭載される。特に、電気自動車（エンジンとモータの双方を有するハイブリッド車を含む）では、従来のバッテリよりも高電圧高容量のバッテリ、大出力のモータ、インバータなどを搭載する。そこで、車両が衝突した際の電気系の安全対策について様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、車両が衝突した際にバッテリ端子間に冷媒が付着して短絡することがないように、バッテリを充電していない間は、冷媒を熱交換器から抜いておくという技術が提案されている。

特開２０１１−１３４６５７号公報

近年の自動車はエンジンの他にモータやインバータなどの高発熱デバイスを多く搭載しているため、それらを冷却する冷却装置も高能力のものが搭載される。冷媒を循環させるポンプも大出力のものが採用される。近年は電動ポンプ、即ちモータを有するポンプを採用する自動車が増加しており、衝突の際に大出力のポンプのモータを急に停止すると、次の理由により電動ポンプが損傷する虞がある。走行中は、エンジンやモータ等が動作して発熱しているため、電動ポンプは相応の流量の冷媒を吐出している。その状態で電動ポンプを停止すると（電動ポンプへの電力供給を停止すると）、冷媒の流れの慣性力により電動ポンプがその出力軸側から逆駆動され、電動ポンプのモータに逆起電力が発生する。逆起電力の大きさがモータあるいはモータを駆動する回路の許容値を上回ってしまうとモータあるいはその回路がダメージを受ける。本明細書は、衝突の際に冷却装置用の電動ポンプを逆起電力の負荷から保護する技術を提供する。

本明細書が開示する自動車では、冷却装置のポンプのコントローラが、車両が衝突したことを示す信号を受信した場合に、ポンプが停止するまでポンプの回転数を所定の時間間隔で段階的に低下させる。すなわち、衝突を示す信号を受信した際にポンプを一気に停止させるのではなく、ポンプの回転数を徐々に落とし、冷媒の流速を落としつつ、ポンプを停止させる。ポンプの回転数を徐々に落とすことによって、冷媒の流れの慣性によってポンプが逆駆動されないようする。

「所定の時間間隔」は、冷却装置の構造に依存して決定すればよいが、概ね、少なくとも２秒以上である。また、複数段階に亘ってポンプ回転数を落とす場合、「所定の時間間隔」は一定でなくともよい。

一般に、通常走行時のポンプ運転モード（目標回転数に相当する）として、いくつかの離散的なモードが予め定められていることが多い。例えば、スーパーＨｉ／Ｈｉ／Ｍｉｄ／Ｌｏ／スーパーＬｏ、などである。この場合、ポンプの目標回転数の大小関係は、スーパーＨｉ＞Ｈｉ＞Ｍｉｄ＞Ｌｏ＞スーパーＬｏである。例えば衝突時の運転モードが「Ｍｉｄ」である場合、コントローラは、衝突が検知されたときにポンプの回転数を一段階下げて「Ｌｏ」とし、次いで所定時間経過後にもう一段下げて「スーパーＬｏ」とし、最後にもう一段階下げてポンプを停止する。そのように段階的に目標回転数を下げることで、冷却装置のポンプが逆起電力によりダメージを受けることを防止する。

実施例の車両の冷却システムの図である。 コントローラが実行する処理のフローチャートである。 コントローラが実行する処理の変形例のフローチャートである。

図１に、電気自動車の冷却システム１００の図を示す。実施例の自動車は、エンジン（不図示）とモータ７によって走行するハイブリッド車である。冷却システム１００は、モータ７と、モータ７に交流電力を供給するモータインバータ３を冷却するためのシステムである。冷却システム１００は、モータ７とモータインバータ３とラジエータ２とリザーブタンク５の間で冷媒を循環させる冷媒流路４を備えており、その冷媒流路４には、冷媒を循環させる電動ポンプ６が取り付けられている。冷媒は、電動ポンプ６によってまずモータ７へ送られる。モータ７を冷却して温度が上昇した冷媒は、ラジエータ２にて冷やされ、次いでモータインバータ３へ送られる。モータインバータ３を冷却した冷媒は一旦リザーブタンク５に貯められ、再び電動ポンプ６によりモータ７へと循環する。電動ポンプ６の近傍には冷媒の温度を計測する温度センサ８が取り付けられている。温度センサ８が計測する冷媒温度はコントローラ１５に送られる。コントローラ１５は、冷媒温度が所定の温度範囲内に収まるように、電動ポンプ６の出力（回転数）を調整する。即ち、冷媒温度が高ければ電動ポンプ６の出力を高め、冷媒温度が所定の温度範囲となったら電動ポンプ６の出力を低くする。また、コントローラ１５は、モータインバータ３の出力が大きければ、その後にモータインバータ３の温度上昇が見込まれるので、電動ポンプの出力を上げる。

電動ポンプ６は、交流モータの出力軸に羽根車が取り付けられた構造であり、ポンプインバータ１２が、バッテリ（不図示）の直流電力を交流電力に変換して電動ポンプ６に供給する。コントローラ１５は、厳密にはポンプインバータ１２に対して出力指令（目標回転数）を与える。

本実施例では、コントローラ１５には、電動ポンプ６の運転モードとして次の５段階、即ち、（１）スーパーＨｉ、（２）Ｈｉ、（３）Ｍｉｄ、（４）Ｌｏ、（５）スーパーＬｏ、及び、（６）停止、が定められている。（６）から（１）の順にポンプの目標回転数が大きくなる（ポンプ出力が大きくなる）。

図１の符号１６はエアバッグシステムが備える加速度センサである。加速度センサ１６は、予め定められた大きさの加速度を検知したときに、その旨をコントローラ１５に伝える。即ち、加速度センサ１６の信号が、車両が衝突したことを示す信号に相当する。コントローラ１５は、車両が衝突したことを示す信号を加速度センサ１６から受信すると、図２に示すフローチャートの処理を実行する。以下、車両が衝突したことを示す信号を「衝突信号」と称する。

コントローラ１５は、衝突信号を受信すると、まず、現在の電動ポンプ６の運転モードを確認する（Ｓ２）。次にコントローラ１５は、電動ポンプ６の運転モードを、現在の運転モードから１段階下げる（Ｓ４）。例えば、現在の運転モードが「スーパーＨｉ」の場合、コントローラ１５はステップＳ４にて運転モードを「Ｈｉ」に切り換える。また、例えば、現在の運転モードが「Ｍｉｄ」の場合、コントローラ１５はステップＳ４にて運転モードを「Ｌｏ」に切り換える。

運転モードを１段階下げた結果、電動ポンプ６が停止となったら、処理を終了する（Ｓ６：ＹＥＳ）。電動ポンプ６が停止に至っていない場合は（Ｓ６：ＮＯ）、コントローラ１５は、既定時間の間、待機する（Ｓ８）。ここで、「既定時間」は、電動ポンプ６や冷媒流路４など、冷却システム１００の特性に依存して定められるが、概ね、２秒以上である。ポンプ回転数を１段階下げた後に既定時間待機する間に冷媒の流速が下がる。

既定時間待機した後、コントローラ１５は、ステップＳ４の処理に戻り、電動ポンプ６の運転モードを再度１段階下げる。コントローラ１５は、電動ポンプ６の運転モードが停止になるまで、上記の処理を繰り返す。

上記の処理の利点を説明する。コントローラ１５は、衝突信号を受信すると、電動ポンプ６の回転数を既定時間間隔で段階的に下げる。そうすると、冷媒の流速も徐々に低下する。その結果、電動ポンプ６は冷媒の流れの慣性によって逆駆動されることがほとんど無く、逆起電力を発生しない。電動ポンプ６のモータ、あるいは、ポンプインバータ１２に逆起電力による負荷が加わることがない。あるいは、負荷が加わるとしてもわずかな量である。

また、上記の処理では、衝突後にポンプ回転数を段階的に下げる際、コントローラ内に既に用意されているポンプ運転モード（前述した「スーパーＨｉ」や「Ｈｉ」など）を活用する。既定のポンプ運転モードを活用することによって、上記の処理は低コストで実現することができる。

次に、コントローラ１５が実行する処理の変形例を説明する。図３に、変形例の処理のフローチャートを示す。この変形例は、図２のフローチャートにおけるステップＳ２とＳ４の処理の間に、ステップＳ１２の処理が組み込まれている点が特徴である。コントローラ１５は、衝突信号を受信すると、現在のポンプの運転モードを確認し（Ｓ２）、冷媒の温度が既定の温度以下となるまで、その運転モードを維持する（Ｓ１２）。冷媒の温度が既定温度以下に下がったたら、ステップＳ４に移る。ステップＳ４以降の処理は、図２と同じであるので説明は省略する。

変形例の処理では、コントローラ１５は、衝突信号を受信した後でも、冷媒温度が高ければ、冷媒温度が既定温度以下となるまで、そのときの運転モード（ポンプ回転数）を維持する。即ち、コントローラ１５は、エンジンやモータやモータインバータなどの冷却対象物の温度が下がるまで電動ポンプ６を駆動し続ける。衝突後であっても冷媒の温度（すなわち、エンジン等の冷却対象物の温度）が高ければ、冷却能力を維持し、冷却対象物を冷却し続ける。図３の処理は、衝突後であっても、冷却対象物が過度に高温になることを防止する。

実施例の技術に関する留意点を述べる。「車両が衝突したことを示す信号」（衝突信号）は、より正確に表現すれば、「車両が衝突した際に生じるであろう現象を通知する信号」である。実施例では、衝突信号として、加速度センサの出力を用いた。既定の閾値を超える加速度が検出される状況は、車両が衝突した際に生じるであろう現象の典型である。衝突信号は、加速度センサの出力に限られない。例えば、車速の変化が所定の変化閾値を超えたことを示す信号も、衝突信号となり得る。また、車載の異なるコントローラ間の通信が途絶したことを通知する信号も、衝突信号となり得る。

実施例では、衝突時に電動ポンプの回転数を段階的に下げる際、コントローラ内に既に用意されている通常時のポンプ運転モード群を活用した。電動ポンプの回転数を段階的に下げるのに、通常時のポンプ運転モード群で規定されている回転数とは異なる回転数を設定してもよい。例えば、通常時のポンプ運転モードとして用意されている運転モード数よりも多いステップ数で電動ポンプの回転数を小刻みに低下させることも好適である。

実施例では、電気自動車に本発明を適用した例を説明した。本明細書が開示する技術は、電気自動車に限らず、エンジンのみで走行する従来の自動車（いわゆるエンジン車）に適用することも好適である。その場合、冷却システム１００の冷却対象は、典型的には、エンジンである。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ラジエータ
３：モータインバータ
４：冷媒流路
５：リザーブタンク
７：モータ
８：温度センサ
１２：ポンプインバータ
１５：コントローラ
１６：加速度センサ
１００：冷却システム

Claims (2)

1. 冷媒を循環させるポンプと、
   車両が衝突したことを示す信号を受信した場合に、ポンプが停止するまでポンプの回転数を所定時間間隔で段階的に低下させるコントローラと、
   を備えることを特徴とする自動車。
2. コントローラは、冷媒の温度が既定温度以下に低下するまで、車両が衝突したことを示す信号を受信したときのポンプの回転数を維持し、冷媒の温度が既定温度以下となったら、ポンプが停止するまでポンプの回転数を所定時間間隔で段階的に低下させることを特徴とする請求項１に記載の自動車。

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