JP2014148194A - 車両用グリルシャッタの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空力性能を確保しつつ、より確実にエンジンルーム内ＥＣＵの冷却を行う。
【解決手段】本発明は、車両の前方に設けられたフロントグリルの開口部からエンジンルーム内に流入される走行風の風量を調整するグリルシャッタの制御装置である。
そして、所定の時点において、エンジンルームに配置された電子機器の、温度に対応する物理量から、温度の変化率を算出する変化率算出手段と、温度に対応する物理量と変化率とに基づいて、電子機器が所定の閾値温度に到達するまでの到達時間を算出する到達時間算出手段と、所定の時点におけるグリルシャッタの開度である第１の開度から、第１の開度よりも開度の大きい所定の第２の開度まで移行させるための移行時間を算出する移行時間算出手段と、を有し、到達時間が移行時間以下の場合に、グリルシャッタの開度を第１の開度から第２の開度に移行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用グリルシャッタの制御装置に関する。

近年、車両用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）がエンジンルーム内に設置されることがある。一般に車両には、エンジンルームの前面にフロントグリルが設けられ、フロントグリルに設けられた開口部からエンジンルーム内に冷却用の外気を導入している。これにより、エンジンやＥＣＵの冷却が行われる。この開口部には開口部の開口量を制御するグリルシャッタが設置されている。グリルシャッタは、車両のエンジンルームへの外気の流れを制御して走行時の燃費の向上に効果を奏する。具体的には、高速走行時にグリルシャッタを閉じて、空力性能を向上させるようにしている。

しかしながら、グリルシャッタが閉じた状態では、エンジンルーム内が十分冷却されないことがある。この問題を解決するため、特許文献１には、走行速度、走行風圧および雰囲気温度の少なくとも１つを検出するセンサからの信号に基づいて、グリルシャッタの開度を制御するグリルシャッタ開閉装置が提示されている。また、特許文献２には、車速、ラジエータ温度に基づいてグリルシャッタの一部あるいは全部の開度を制御し、エンジンルームの一部を局所的に冷却するよう構成されたグリルシャッタが提示されている。これらの技術は、温度センサにより測定された温度を直接フィードバックしてグリルシャッタの開閉を行わせるものである。

特開２０１２−１９２８１０号公報 特開２０１０−２２３１５０号公報

しかしながら、エンジンルーム内あるいはラジエータの温度が所定の閾値に到達してからグリルシャッタの開閉動作を行うと、開閉命令から実際の開閉完了までのタイムラグのため、エンジンルーム、ひいてはエンジンルームに設置されたＥＣＵの温度が所定よりも高い温度に達してしまうという問題がある。

一方、上記問題点を解消するために、閾値を下げることにより、早期に温度を低下させることも考えられる。しかしながら、グリルシャッタが開いた状態の期間が長くなり、空力性能が低下する懸念がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、空力性能を確保しつつ、より確実にエンジンルーム内ＥＣＵの冷却を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両の前方に設けられたフロントグリルの開口部からエンジンルーム内に流入される走行風の風量を調整するグリルシャッタ（４０）の制御装置であって、所定の時点において、エンジンルームに配置された電子機器の、温度に対応する物理量から、温度の変化率を算出する変化率算出手段（１１）と、温度に対応する物理量と変化率とに基づいて、電子機器が所定の閾値温度に到達するまでの到達時間（τ）を算出する到達時間算出手段（１２）と、所定の時点におけるグリルシャッタの開度である第１の開度から、第１の開度よりも開度の大きい所定の第２の開度まで移行させるための移行時間（Δｔ）を算出する移行時間算出手段（１３）と、変化率算出手段、到達時間算出手段、および、移行時間算出手段と通信可能に接続された制御手段（３０）を有し、到達時間が移行時間以下の場合に、制御手段が、グリルシャッタの開度を第１の開度から第２の開度に移行させることを特徴としている。

これによれば、エンジンルーム内の電子機器が閾値温度に到達する前に、グリルシャッタの開閉動作が開始される。具体的には、電子機器の、計測あるいは推定された温度だけでなく、計測あるいは推定された温度の変化率を算出することにより、グリルシャッタの開閉動作の開始時期が早くなりすぎる、あるいは遅くなりすぎることを防止することができる。このため、エンジンルーム、ひいてはエンジンルームに設置された電子機器における、温度のオーバーシュートを抑制することができる。

より好ましくは、電子機器が、該電子機器の温度を測定する温度センサ（３２ｂ）を有し、該温度センサが、温度に対応する物理量として、温度を取得するような構成とするとよい。

これによれば、温度センサによって電子機器の温度を直接的に測定することができる。このため、温度の変化率を正確に算出することができ、ひいては電子機器が閾値温度に到達する到達時間を正確に算出することができる。

一方、車両が、電子機器の温度に対応する物理量を検出する温度推定手段（３２）を有し、該温度推定手段が、温度に対応する物理量に基づいて温度を推定するような構成としてもよい。

これによれば、電子機器が、電子機器自身の温度を直接的に測定できない構成である場合であっても、電子機器の温度を推定し、推定した温度から、温度の変化率、および、電子機器が閾値温度に到達する到達時間を算出することができる。

第１実施形態に係るグリルシャッタの制御装置およびその周辺構成を示すブロック図である。 制御装置の動作を示すフロー図である。 電子機器（ＥＣＵ）の、時間に対する温度変化を示す図である。 第２実施形態に係るグリルシャッタの制御装置およびその周辺構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るグリルシャッタの制御装置１０について、概略構成を説明する。

なお、本実施形態においては、車両において、エンジンルーム内に配置された電子機器（例えばＥＣＵ）の過熱を防止することを目的として、グリルシャッタ４０を非全開状態から全開状態に移行させる例を示す。

本実施形態に係る制御装置１０は、図１に示すように、温度の変化率算出部１１と、到達時間算出部１２と、移行時間算出部１３と、を有する。そして、変化率算出部１１、到達時間算出部１２および移行時間算出部１３は、制御部３０に通信可能に接続される。制御部３０は、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ３１、および、外部のセンサ３２に接続されるとともに、グリルシャッタ４０の開度を制御する。本実施形態における外部のセンサ３２は、グリルシャッタ４０の開度を測定する開度センサ３２ａと、図示しないＥＣＵの温度を測定する温度センサ３２ｂである。

変化率算出部１１は、特許請求の範囲に記載の変化率算出手段に相当し、温度センサ３２ｂから入力される信号に基づいて、温度の変化率を算出する。変化率は、温度Ｔを時間ｔで微分した値ｄＴ／ｄｔに相当する。実質的には、温度の時間に対する平均変化率を意味する。具体的には、温度センサ３２ｂにより測定された所定時点における温度Ｔ_２と、時間Δｔ前の時刻における温度Ｔ_１とを、計算式（Ｔ_２−Ｔ_１）／Δｔにより算出した値である。

到達時間算出部１２は、特許請求の範囲に記載の到達時間算出手段に相当し、所定時点における温度とその変化率から、予め設定された閾値温度に到達するまでの所定時点からの所要時間を算出する。例えば、閾値温度が１００℃に設定された系において、所定時点における温度が９０℃、温度の変化率が０．１℃／秒であれば、到達時間は１００秒である、と算出される。

移行時間算出部１３は、特許請求の範囲に記載の移行時間算出手段に相当し、到達時間を算出した同一の時点におけるグリルシャッタ４０の開度Ｇ_１（第１の開度）から、予め設定され、Ｇ_１よりも開度の大きい開度Ｇ_Ａ（第２の開度）まで移行するまでにかかる所要時間を算出する。本実施形態では、開度Ｇ_Ａは全開状態である。移行時間は、非全開状態であるＧ_１から全開状態であるＧ_Ａへ、グリルシャッタ４０が機械的に駆動する時間を示す。

制御部３０は、特許請求の範囲に記載の制御手段に相当し、温度センサ３２ｂから入力される温度の情報を変化率算出部１１に送出するとともに、変化率算出部１１から変化率の情報を受け取る。そして、温度とその変化率の情報を到達時間算出部１２に送出するとともに、到達時間算出部１２から到達時間の情報を受け取る。さらに、制御部３０は、グリルシャッタ４０の開度センサ３２ａから入力される開度の情報を移行時間算出部１３に出力するとともに、移行時間算出部１３から移行時間の情報を受け取る。なお、制御部３０はメモリ３１と接続されている。メモリ３０には、温度センサ３２ｂで計測した温度を取得させる時間間隔や、予め設定された第２の開度、予め設定された閾値温度が記憶されている。また、メモリ３１には、制御部３０が変化率算出部１１、到達時間算出部１２、移行時間算出部１３、および、外部のセンサ３２（本実施形態では開度センサ３２ａと温度センサ３２ｂ）から受け取った情報が一時的に記憶される。

グリルシャッタ４０は、車両の前方に設けられたフロントグリルの開口部からエンジンルーム内に流入される走行風の風量を調整するものである。詳細は図示しないが、グリルシャッタ４０は一般的に用いられるものを採用することができ、複数のフィンがアクチュエータにより開閉動作するようになっている。本実施形態では、グリルシャッタ４０は制御部３０から入力される信号に基づいて、アクチュエータが駆動してフィンが自動的に開閉動作する。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るグリルシャッタの制御装置１０の作用効果について説明する。併せて、図３を参照して、ＥＣＵの温度変化を時系列に沿って説明する。本実施形態では、ＥＣＵの温度が略１００℃を超えないように、制御するものとする。したがって、例えば、閾値温度Ｔ_ｔｈは１００℃に設定される。

先ず、図３に示すように、開度Ｇ_１の所定の時点ｔ_１において、図２に示す温度取得のステップＳ１を実行する。ステップＳ１では、温度センサ３２ｂを用いてＥＣＵの温度を測定し、測定された温度の情報が制御部３０を介して変化率算出部１１に入力される。本実施形態では、図３に示すように、時刻ｔ_１におけるＥＣＵの温度はＴ_１である。

次いで、図２に示すステップＳ２を実行する。ステップＳ２は、時刻ｔ_１における温度の変化率を算出するステップである。上記したように、時刻ｔ_１における温度の平均変化率を算出し、算出された変化率の情報が制御部３０を介して、到達時間算出部１２に入力される。

次いで、図２に示すステップＳ３を実行する。ステップＳ３は、到達時間算出部１２が、ステップＳ２で算出された変化率に基づいて、時刻ｔ_１の時の温度Ｔ_１が閾値温度Ｔ_ｔｈに到達するまでの時間を算出する。すなわち、図３に示すΔｔ_１を算出する。Δｔ_１は、時刻ｔ_１以降、温度が線形に上昇していくと仮定することにより算出することができる。

次いで、図２に示すステップＳ４を実行する。ステップＳ４は、例えば回転角センサなどの開度センサ３２ａにより測定された、グリルシャッタ４０の開度を測定する。本実施形態では、時刻ｔ_１における開度は、図３に示すように、Ｇ_１である。

次いで、図２に示すステップＳ５を実行する。ステップＳ５は、グリルシャッタの開度が、時刻ｔ_１時のＧ_１から全開（Ｇ_Ａ）に移行するまでに要する移行時間を移行時間算出部１３により算出する。具体的には、グリルシャッタ４０が有するフィンの角速度と、開度がＧ_１からＧ_Ａに至るまでに移動する角度から、移行時間を算出する。本実施形態では、例えば、移行時間がτ_１であるとし、移行時間τ_１は到達時間Δｔ_１よりも短い（Δｔ_１＞τ_１）とする。

次いで、ステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、到達時間と移行時間とを比較する。時刻ｔ_１においては、上記したように、移行時間τ_１が到達時間Δｔ_１よりも短い（Δｔ_１＞τ_１）ため、ステップＳ６では「Ｎｏ」判定となる。

次いで、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８は、温度の変化率の正負を判断するステップである。本実施形態では、時刻ｔ_１における変化率が正であるため、ステップＳ８は「Ｙｅｓ」判定となる。

次いで、ステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、グリルシャッタ４０の開度を現状のまま維持するように制御部３０からグリルシャッタ４０に対して信号を送出する。

ステップＳ９終了後は、所定の時間経過後に再びステップＳ１を実行する。換言すると、温度の計測値を取得する時間間隔でステップＳ１〜Ｓ６およびステップＳ８，Ｓ９を繰り返す。なお、温度の計測値を取得する時間間隔はできるだけ短時間に設定することが好ましい。

その後、図３に示すように、時刻ｔ_２において、到達時間Δｔ_２が移行時間τ_１に一致したとき、ステップＳ６において「Ｙｅｓ」判定となる。この場合、ステップＳ６からステップＳ７へ遷移する。

ステップＳ７は、グリルシャッタ４０の開度を開く方向に移行させるステップである。グリルシャッタ４０は所定の角速度をもって開度Ｇ_１よりも開度の大きい側に移行する。グリルシャッタ４０の開方向動作が開始された後、所定の時間経過後に再びステップＳ１に戻る。なお、ステップＳ１に戻るタイミングは、グリルシャッタ４０が動作中であるか否かに依存することなく、ステップＳ７後、所定の時間経過後にステップＳ１が実行される。

前ステップであるステップＳ７において、グリルシャッタ４０の開度が、大きくなる側に移行することにより、ＥＣＵの温度上昇が抑制される。このため、図３に示すように、時刻ｔ_２以降、温度曲線は上に凸の形状となる。

次いで、所定の時点、すなわち、時刻ｔ_３において、ステップＳ１が実行されたとする。図３に示すように、時刻ｔ_３におけるＥＣＵの温度はＴ_３である。

次いで、ステップＳ２を実行して、時刻ｔ_３における温度の平均変化率を算出する。

次いで、ステップＳ３を実行する。ステップＳ３は、ステップＳ２で算出された変化率に基づいて、時刻ｔ_３の時の温度Ｔ_３が閾値温度Ｔ_ｔｈに到達するまでの時間を算出する。すなわち、図３に示すΔｔ_３を算出する。

次いで、ステップＳ４を実行して、グリルシャッタ４０の開度を測定する。本実施形態では、時刻ｔ_３における開度は、図３に示すように、Ｇ_２である。

次いで、ステップＳ５を実行する。ステップＳ５では、グリルシャッタの開度が、時刻ｔ_３時のＧ_２から全開（Ｇ_Ａ）に移行するまでに要する移行時間を移行時間算出手段１３により算出する。本実施形態では、例えば、移行時間がτ_２であるとし、移行時間τ_２は到達時間Δｔ_３よりも短い（Δｔ_３＞τ_２）とする。

次いで、ステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、到達時間と移行時間とを比較する。時刻ｔ_３においては、上記したように、移行時間τ_２が到達時間Δｔ_３よりも短い（Δｔ_３＞τ_２）ため、ステップＳ６では「Ｎｏ」判定となる。

次いで、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８は、温度の変化率の正負を判断するステップである。本実施形態では、時刻ｔ_３における変化率が正であるため、ステップＳ８は「Ｙｅｓ」判定となる。

次いで、ステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、グリルシャッタ４０の開度を現状のまま維持するように制御部３０からグリルシャッタ４０に対して信号を送出する。

ステップＳ９終了後は、所定の時間経過後に再びステップＳ１を実行する。所定の時間間隔でステップＳ１〜Ｓ６およびステップＳ８，Ｓ９を繰り返す。

その後、図３に示すように、時刻ｔ_４において、到達時間Δｔ_４が移行時間τ_２に一致したとき、ステップＳ６において「Ｙｅｓ」判定となる。この場合、ステップＳ６からステップＳ７へ遷移する。

ステップＳ７は、グリルシャッタ４０の開度を開く方向に移行させるステップである。グリルシャッタ４０は所定の角速度をもって開度Ｇ_２よりも開度の大きい側に移行する。グリルシャッタ４０の開方向動作が開始された後、所定の時間経過後に再びステップＳ１に戻る。

以降、上記した動作を繰り返すことにより、ＥＣＵの温度が閾値温度Ｔ_ｔｈに到達しないように、グリルシャッタ４０の開度を制御することができる。換言すれば、温度が閾値温度を越えてオーバーシュートすることのないように、グリルシャッタ４０の開度を制御することができる。また、ステップＳ６において、到達時間と移行時間とを比較することにより、グリルシャッタ４０の開度を大きくさせ始めるタイミングを適切にすることができる。すなわち、グリルシャッタの開動作の開始時期が早くなりすぎる、あるいは遅くなりすぎることを防止することができる。

なお、運転者等によってエンジンの出力が低下するような操作がされ、ＥＣＵの温度の変化率が負となった場合には、ステップＳ８において、「Ｎｏ」判定となる。この場合は、図２に示すように、ステップＳ１０に遷移する。ステップＳ１０は、グリルシャッタ４０を閉動作させるステップである。温度の変化率が負であるとは、ＥＣＵの温度が低下傾向にあることを示す。したがって、ステップＳ１０によって、グリルシャッタ４０を閉じて空力性能を優先するようにできる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、電子機器（ＥＣＵ）の温度を測定するための温度センサ３２ｂが設けられた例を示した。これに対して、本実施形態では、ＥＣＵの温度を温度センサで直接測定できないような構成において適する構成について説明する。

最初に、図４を参照して、本実施形態に係るグリルシャッタの制御装置１０の概略構成について説明する。

本実施形態は、第１実施形態に対して、温度センサ３２ｂに替えて、エンジンの回転数センサ３２ｃ、エンジン冷却水の水温センサ３２ｄ、車速センサ３２ｅ、および、外気温センサ３２ｆが制御部３０に接続された構成である。なお、これらにグリルシャッタ４０の開度センサ３２ａを合わせたセンサ群は、特許請求の範囲に記載の温度推定手段に相当する。なお、これらセンサ群は、第１実施形態に記載するところの外部のセンサ３２に相当する。

本実施形態では、回転数センサ３２ｃ、水温センサ３２ｄ、車速センサ３２ｅ、外気温センサ３２ｆ、および、開度センサ３２ａを用いて、エンジンルーム内のＥＣＵの温度を推定する。特許請求の範囲に記載の「温度に対応する物理量」とは、温度推定手段３２により測定される物理量であって、本実施形態では、エンジンの回転数、エンジンの冷却水温度、車速、外気温、およびグリルシャッタ４０の開度が、温度に対応する物理量に相当する。

具体的には、エンジンの回転数あるいはエンジン冷却水の水温から、ＥＣＵへの熱の供給量（昇温）を推測することができる。一方、車速および外気温から、ＥＣＵからの熱の発散量（降温）を推測することができる。これら、昇温側のファクタと降温側のファクタとにより、ＥＣＵの温度を推定することができる。

なお、本実施形態における制御装置１０の作用効果は、第１実施形態と同一である。第１実施形態は、ステップＳ１において、ＥＣＵの温度を温度センサ３２ｂから直接取得する構成であった。これに対して、本実施形態では、ＥＣＵの温度として、上記したような方法で推定した温度を用いる。したがって、グリルシャッタ４０の動作についても、第１実施形態と同様であって、時間ｔに対する温度Ｔ（推定温度）の変化も、図３に示すように、第１実施形態と同様となる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

第２実施形態では、温度推定手段３２として、エンジンの回転数センサ３２ｃ、エンジン冷却水の水温センサ３２ｄ、車速センサ３２ｅ、外気温センサ３２ｆ、および開度センサ３２ａを備える例を示したが、これら全てを備えている必要はない。例えば、開度センサ３２ａ、回転数センサ３２ｃ、車速センサ３２ｅのみを備えていてもよい。ただし、昇温側の物理量を測定するセンサ（回転数センサ３２ｃ、水温センサ３２ｄ）と、降温側の物理量を測定するセンサ（車速センサ３２ｅ、外気温センサ３２ｆ）と、は、それぞれ少なくとも１つ有していることが好ましい。

１０・・・グリルシャッタの制御装置
１１・・・変化率算出部
１２・・・到達時間算出部
１３・・・移行時間算出部
３０・・・制御部
３１・・・メモリ
３２ａ・・・グリルシャッタの開度センサ
３２ｂ・・・温度センサ

Claims (5)

1. 車両の前方に設けられたフロントグリルの開口部からエンジンルーム内に流入される走行風の風量を調整するグリルシャッタ（４０）の制御装置であって、
   所定の時点において、
   前記エンジンルームに配置された電子機器の温度に対応する物理量の情報を取得し、計測あるいは推測された温度の変化率を算出する変化率算出手段（１１）と、
   前記温度に対応する物理量と前記変化率とに基づいて、前記電子機器が予め設定された閾値温度に到達するまでの到達時間を算出する到達時間算出手段（１２）と、
   前記所定の時点における前記グリルシャッタの開度である第１の開度から、第１の開度よりも開度の大きい所定の第２の開度まで移行させるための移行時間を算出する移行時間算出手段（１３）と、
   前記変化率算出手段、前記到達時間算出手段、および、前記移行時間算出手段と通信可能に接続された制御手段（３０）を有し、
   前記到達時間が前記移行時間以下の場合に、前記制御手段が、前記グリルシャッタの開度を前記第１の開度から前記第２の開度に移行させることを特徴とするグリルシャッタの制御装置。
2. 前記電子機器は、該電子機器の温度を測定する温度センサ（３２ｂ）を有し、
   該温度センサが、前記温度に対応する物理量として、温度を取得することを特徴とする請求項１に記載のグリルシャッタの制御装置。
3. 前記車両は、前記電子機器の温度に対応する物理量を検出する温度推定手段（３２）を有し、
   該温度推定手段が、前記温度に対応する物理量に基づいて温度を推定することを特徴とする請求項１に記載のグリルシャッタの制御装置。
4. 前記温度推定手段は、
   エンジンの回転数を検出する回転数センサ（３２ｃ）、車速を検出する車速センサ（３２ｅ）、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ（３２ｄ）、および、外気温の温度を検出する外気温センサ（３２ｆ）を、少なくとも１つ有することを特徴とする請求項３に記載のグリルシャッタの制御装置。
5. 前記電子機器は、エンジンルーム内の電子制御ユニット（ＥＣＵ）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のグリルシャッタの制御装置。

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