JP2014193001A

JP2014193001A - 冷却システム

Info

Publication number: JP2014193001A
Application number: JP2013065738A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Banba; 貞徳番場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】冷却水温センサの異常をより適正に判定する。
【解決手段】推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときにはウォータポンプをＨｉ駆動モードで駆動し（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）、こうしてウォータポンプをＨｉ駆動しても推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときには、冷却水温センサに異常が生じていると判定する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。これにより、より精度良く冷却水温センサ３２の異常を判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却システムに関し、詳しくは、発熱素子と熱交換可能な循環流路に冷却水を圧送する電動ポンプを有する冷却手段と、発熱素子の温度である素子温度を検出する素子温度センサと、冷却水の温度である冷却水温を検出する冷却水温センサと、を備える冷却システムに関する。

従来、この種の冷却システムとしては、ウォータポンプにより冷却水を循環させてＩＧＢＴ素子を冷却する冷却機器を備えるものにおいて、ＩＧＢＴ素子の温度に基づいて冷却水温を推定し、推定した冷却水温と冷却水の温度を検出する冷却水温センサからの冷却水温との偏差が大きくなったときに冷却水温センサの故障を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、推定した冷却水温が所定値以上であるときには冷却水温センサの故障の判定を禁止することにより、冷却機器の故障により冷却水温が上昇している状態を冷却水温センサが故障していると誤判定することを防止している。

特開２００９−２８４５９７号公報

上述の冷却システムでは、冷却水を循環させる循環流路のうち、ＩＧＢＴ素子の近傍の流路にエアが溜まると、エアによりＩＧＢＴ素子の温度が上昇する場合がある。この場合、冷却水温センサが正常であってもＩＧＢＴ素子の温度に基づいて推定した冷却水温が上昇するため、推定した冷却水温と冷却水温センサからの冷却水温との偏差が大きくなって冷却水温センサが異常であると判定する場合がある。

本発明の冷却システムは、発熱素子と熱交換可能な循環流路に冷却水を圧送する電動ポンプを有する冷却手段を備えるものにおいて、冷却水温センサの異常をより適正に判定することを主目的とする。

本発明の冷却システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の冷却システムは、
発熱素子と熱交換可能な循環流路に冷却水を圧送する電動ポンプを有する冷却手段と、発熱素子の温度である素子温度を検出する素子温度センサと、前記冷却水の温度である冷却水温を検出する冷却水温センサと、を備える冷却システムであって、
前記素子温度センサにより検出された素子温度に基づいて推定される推定冷却水温と前記冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、前記循環流路に圧送される冷却水の流量が所定の高流量となるよう前記電動ポンプを制御する強制ポンプ駆動制御を実行し、該強制ポンプ駆動制御を実行しても前記推定冷却水温と前記冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が前記所定値を超えているときには、前記冷却水温センサが異常であると判定する制御判定手段
を備えることを要旨とする。

この本発明の冷却システムでは、素子温度センサにより検出された素子温度に基づいて推定される推定冷却水温と冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、循環流路に圧送される冷却水の流量が所定の高流量となるよう電動ポンプを制御する強制ポンプ駆動制御を実行する。これにより、循環流路にエアが滞留している状態を解消することができる。そして、強制ポンプ駆動制御を実行しても推定冷却水温と冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、冷却水温センサが異常であると判定する。これにより、冷却水温度センサの異常をより適正に判定することができる。

本発明の一実施例としての冷却システム２０の構成の概略を示す構成図である。電子制御ユニット４０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての冷却システム２０の構成の概略を示す構成図である。冷却システム２０は、昇圧コンバータやインバータを内蔵するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１０内の昇圧コンバータやインバータを構成するＩＧＢＴ素子１２と熱交換可能な循環流路２２内に冷却水を圧送する電動のウォータポンプ２４と、図示しないファンによる送風でＩＧＢＴ素子１２を循環した冷却水を冷却するラジエータ２６と、ＩＧＢＴ素子１２の温度を検出する素子温度センサ３０と、ＩＧＢＴ素子１２を循環した冷却水の温度を検出する冷却水温センサ３２と、ウォータポンプ２４の流量を制御する電子制御ユニット４０と、を備える。

電子制御ユニット４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート（いずれも図示せず）を備える。電子制御ユニット４０には、素子温度センサ３０からの素子温度Ｔｉや冷却水温センサ３２からの冷却水温Ｔｗなどが入力されている。また、電子制御ユニット４０からは、ウォータポンプ２４を駆動するための制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された冷却システム２０では、基本的に、冷却水温センサ３２からの冷却水温Ｔｗに応じてウォータポンプ２４の駆動モードを２段階に制御して、ＩＧＢＴ素子１２を冷却している。ウォータポンプ２４の駆動モードとしては、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ（例えば、４０℃など）未満のときに循環流路２２の冷却水の流量を予め定めた通常の流量とする中（Ｍ）駆動モードと、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ以上のときにＭ駆動モードより循環流路２２の冷却水の流量を多くする高（Ｈｉ）駆動モードとがあるものとした。

続いて、こうして構成された冷却システム２０において、冷却水温センサ３２の異常を判定する際の処理について説明する。図２は、電子制御ユニット４０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、冷却水温センサ３２からの冷却水温Ｔｗに応じてウォータポンプ２４をＭ駆動モードまたはＨｉ駆動モードで駆動させている最中に実行される。

本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０の図示しないＣＰＵは、まず、素子温度センサ３０からの素子温度Ｔｉや冷却水温センサ３２からの冷却水温Ｔｗを入力し（ステップＳ１００）、素子温度Ｔｉに基づいて冷却水温の推定値である推定冷却水温Ｔｅｓｔを設定する（ステップＳ１１０）。推定冷却水温Ｔｅｓｔは、素子温度ＴｉとＩＧＢＴ素子１２に流れる通電電流値と推定冷却水温Ｔｅｓｔとの関係を予め実験や解析などにより推定冷却水温設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、素子温度ＴｉとＩＧＢＴ素子１２の通電電流値とが与えられると記憶している推定冷却水温設定用マップから推定冷却水温を求めて設定されるものとした。推定冷却水温設定用マップでは、素子温度Ｔｉが高くなるほど推定冷却水温が高くなり、通電電流値が高くなると推定冷却水温が高くなるものとした。

こうして推定冷却水温Ｔｅｓｔを設定したら、設定した推定冷却水温ＴｅｓｔとステップＳ１００の処理で入力された冷却水温Ｔｗとの差の絶対値と所定値Ｔｒｅｆ（例えば、値５など）とを比較する（ステップＳ１２０）。推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆ以下であるときには、冷却水温センサ３２は正常に作動しているとして、ステップＳ１００の処理に戻り、素子温度センサ３０からの素子温度Ｔｉや冷却水温センサ３２からの冷却水温Ｔｗを入力し、素子温度Ｔｉに基づいて推定冷却水温Ｔｅｓｔを設定し、推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値と所定値Ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。

推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときには（ステップＳ１２０）、冷却水温センサ３２に異常が生じているか循環流路２２のＩＧＢＴ素子１２の近傍に滞留しているエアによりＩＧＢＴ素子１２が暖められて素子温度Ｔｉが上昇している可能性があると判断して、通常の冷却水温Ｔｗに応じたウォータポンプ２４の駆動を中止して、ウォータポンプ２４が時間ｔｗ（例えば、１０秒など）継続してＨｉ駆動モードで駆動するようウォータポンプ２４を制御する（ステップＳ１３０）。ここで、時間ｔｗは、ウォータポンプ２４をＨｉ駆動モードで駆動させたときに循環流路２２に滞留しているエアを移動させることができると共に素子温度Ｔｉを十分低くすることができる時間として予め実験や解析などにより定めたものを用いるものとする。こうした制御により、循環流路２２に滞留しているエアを移動させてエアがＩＧＢＴ素子１２の近傍で滞留している状態を解消することができる。

こうしてウォータポンプ２４を駆動したら、ステップＳ１２０の処理と同様に、推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値と所定値Ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１４０）。推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆ以下であるときには、ステップＳ１２０の処理で推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えていたのは循環流路２２に滞留しているエアが原因であって冷却水温センサ３２に異常は生じていないと判断して、ステップＳ１００の処理に戻り、推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときには、冷却水温センサ３２に異常が生じていると判定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。このように、ウォータポンプ２４をＨｉ駆動しても推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときには、冷却水温センサ３２に異常が生じていると判定することにより、より精度良く冷却水温センサ３２の異常を判定することができる。なお、ステップＳ１００の処理に戻ったときには、通常の冷却水温Ｔｗに応じたウォータポンプ２４の駆動を再開するものとする。

以上説明した実施例の冷却システム２０によれば、推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときにはウォータポンプ２４をＨｉ駆動モードで駆動し、こうしてウォータポンプ２４をＨｉ駆動しても推定冷却水温Ｔｅｓｔと冷却水温Ｔｗとの差の絶対値が所定値Ｔｒｅｆを超えているときには、冷却水温センサ３２に異常が生じていると判定することにより、より精度良く冷却水温センサの異常を判定することができる。

実施例の冷却システム２０では、推定冷却水温Ｔｅｓｔは、素子温度ＴｉとＩＧＢＴ素子１２の通電電流値と推定冷却水温設定用マップとを用いて設定するものとしたが、推定冷却水温設定用マップを素子温度Ｔｉと推定冷却水温Ｔｅｓｔとの関係であるものとし、素子温度Ｔｉを与えると対応する推定冷却水温を推定冷却水温Ｔｅｓｔに設定するものとしてもよい。この場合、推定冷却水温設定用マップでは、素子温度Ｔｉが高くなるほど推定冷却水温が高くなるよう設定されているものとするのが望ましい。

実施例の冷却システム２０では、ステップＳ１３０の処理で、ウォータポンプ２４をＨｉ駆動モードで駆動するものとしたが、冷却水の流量が高流量になるようウォータポンプ２４を駆動させればよいから、例えば、ウォータポンプ２４の流量をＨｉ駆動モードの流量より多くなるようにしたり、ステップＳ１３０の処理を実行する前にウォータポンプ２４がＭ駆動モードで駆動していたときには流量がＭ駆動モードとＨｉ駆動モータとの間の流量となるようウォータポンプ２４を駆動するものとしてもよい。

実施例の冷却システム２０では、循環流路２２をＩＧＢＴ素子１２と熱交換可能なものとしてＩＧＢＴ素子１２を冷却するものとしたが、冷却する対象は昇圧コンバータやインバータを構成するＩＧＢＴ素子１２に限定されるものではなく、昇圧コンバータやインバータとは異なる回路を構成するＩＧＢＴ素子やリアクトルや抵抗など発熱する素子であれば如何なるものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ウォータポンプ２４が「電動ポンプ」に相当し、ウォータポンプ２４と循環流路２２とラジエータ２６とを組み合わせたものが「冷却手段」に相当し、素子温度センサ３０が「素子温度センサ」に相当し、冷却水温センサ３２が「冷却水温センサ」に相当し、電子制御ユニット４０が「制御判定手段」に相当する。

ここで、「電動ポンプ」としてはウォータポンプ２４に限定されるものではなく、発熱素子と熱交換可能な循環流路に冷却水を圧送するものであれば如何なるものとしても構わない。「冷却手段」としては、ウォータポンプ２４と循環流路２２とラジエータ２６とを組み合わせたものに限定されるものではなく、発熱素子と熱交換可能な循環流路に冷却水を圧送する電動ポンプを有するものであれば如何なるものとしても構わない。「素子温度センサ」としては、素子温度センサ３０に限定されるものではなく、発熱素子の温度である素子温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「冷却水温センサ」としては、冷却水温センサ３２に限定されるものではなく、冷却水の温度である冷却水温を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御判定手段」としては、電子制御ユニット４０に限定されるものではなく、素子温度センサにより検出された素子温度に基づいて推定される推定冷却水温と冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、循環流路に圧送される冷却水の流量が所定の高流量となるよう電動ポンプを制御する強制ポンプ駆動制御を実行し、該強制ポンプ駆動制御を実行しても推定冷却水温と冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、冷却水温センサが異常であると判定するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、冷却システムの製造産業などに利用可能である。

１０パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、１２ＩＧＢＴ素子、２０冷却システム、２２循環流路、２４ウォータポンプ、２６ラジエータ、３０素子温度センサ、３２冷却水温センサ、４０電子制御ユニット。

Claims

発熱素子と熱交換可能な循環流路内に冷却水を圧送する電動ポンプを有する冷却手段と、発熱素子の温度である素子温度を検出する素子温度センサと、前記冷却水の温度である冷却水温を検出する冷却水温センサと、を備える冷却システムであって、
前記素子温度センサにより検出された素子温度に基づいて推定される推定冷却水温と前記冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が所定値を超えているときには、前記循環流路に圧送される冷却水の流量が所定の高流量となるよう前記電動ポンプを制御する強制ポンプ駆動制御を実行し、該強制ポンプ駆動制御を実行しても前記推定冷却水温と前記冷却水温センサにより検出された冷却水温との差が前記所定値を超えているときには、前記冷却水温センサが異常であると判定する制御判定手段
を備える冷却システム。