JP2017044167A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置と接続する信号ラインを増加することなく電動ウォーターポンプの故障診断をより適正に行なう。【解決手段】電動ウォーターポンプ近傍にサーミスタを取り付け、冷却媒体が凍結温度より高く電動ウォーターポンプ回転数が値０のときには所定周波数でＨｉとＬｏｗを交番する第１信号を回転数信号として電子制御ユニットに送信し、冷却媒体が凍結温度以下で電動ウォーターポンプ回転数が値０のときには電子制御ユニットによってＨｉが保持された信号と認識される第２信号を回転数信号として電子制御ユニットに送信する。電子制御ユニットは、電動ウォーターポンプを駆動しているにも拘わらず、回転数信号が所定周波数の交番信号のときにはロック故障が生じていると判定し、回転数信号がＨｉを保持する信号と認識したときにはロック故障は生じていないと判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却システムに関し、詳しくは、冷却媒体を圧送する電動ウォーターポンプの故障判定を行なう車載用の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、電動ウォーターポンプの近傍に取り付けられた温度センサにより検出された冷却媒体の温度を用いて電動ウォーターポンプがロックする異常を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却システムでは、冷却媒体の温度が凝固点よりも高くなるように予め定められたしきい値より高く、かつ電動ウォーターポンプがロックすると、電動ウォーターポンプが異常であると判定する。こうした判定により、冷却媒体の凍結による電動ウォーターポンプのロックを誤って異常と判断しないようにしている。

特開２０１４−１９０１６９号公報

しかしながら、上述の冷却システムでは、一般的には、制御装置と電動ウォーターポンプとを接続する２つの信号ラインと制御装置と温度センサと接続する１つの信号ラインの合計３つの信号ラインが必要となる。制御装置と電動ウォーターポンプとを接続する２つの信号ラインは、制御装置から電動ウォーターポンプに駆動制御信号（デューティー指令など）を送信する信号ラインと、電動ウォーターポンプから制御装置に電動ウォーターポンプの回転数を送信する信号ラインである。制御装置と温度センサと接続する１つの信号ラインは、温度センサから制御装置に冷却媒体の温度を送信する信号ラインである。これらの３つの信号ラインは、温度センサが電動ウォーターポンプ近傍に取り付けられているため、束ねられて取り付けられることになるが、信号ラインの本数が多くなると、限られたスペースに信号ラインを配線するのが困難になる。また、信号ラインの本数が多くなると、断線による故障も多くなるため、断線による故障診断も必要となる。

本発明の冷却システムは、制御装置と接続する信号ラインを増加することなく電動ウォーターポンプの故障診断をより適正に行なう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、
冷却媒体を圧送する電動ウォーターポンプと、前記電動ウォーターポンプに駆動制御信号を送信する第１信号ラインと前記電動ウォーターポンプからの回転数信号を受信する第２信号ラインとの２つの信号ラインにより前記電動ウォーターポンプに接続された制御装置と、を備える車載用の冷却システムにおいて、
前記電動ウォーターポンプ近傍の冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出する温度センサを備え、
前記電動ウォーターポンプは、前記温度センサにより前記冷却媒体が凍結温度以下ではないのを検出しているときに回転数が値０のときには前記制御装置によって高電位と低電位とが所定周波数で交番する信号と認識される第１信号を前記回転数信号として前記第２信号ラインにより前記制御装置に送信し、前記温度センサにより前記冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出しているときに回転数が値０のときには前記制御装置によって高電位が保持された信号と認識される第２信号を前記回転数信号として前記第２信号ラインにより前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記第２信号ラインを介して前記回転数信号として前記第２信号を受信したときには前記電動ウォーターポンプに故障は生じていないと判定する、
ことを要旨とする。

この本発明の冷却システムでは、電動ウォーターポンプと制御装置は第１信号ラインと第２信号ラインの２つの信号ラインにより接続されている。第１信号ラインは制御装置から電動ウォーターポンプに駆動制御信号を送信するラインであり、第２信号ラインは電動ウォーターポンプから制御装置に回転数信号を送信するラインである。本発明の冷却システムでは、電動ウォーターポンプ近傍の冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出する温度センサを備える。電動ウォーターポンプは、温度センサにより冷却媒体が凍結温度以下ではないのを検出しているときに回転数が値０のときには制御装置によって高電位と低電位とが所定周波数で交番する信号と認識される第１信号を回転数信号として第２信号ラインにより制御装置に送信する。また、電動ウォーターポンプは、温度センサにより冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出しているときに回転数が値０のときには制御装置によって高電位が保持された信号と認識される第２信号を回転数信号として第２信号ラインにより制御装置に送信する。そして、制御装置は、第２信号ラインを介して回転数信号として第２信号を受信したときには電動ウォーターポンプに故障は生じていないと判定する。即ち、冷却媒体の凍結によって電動ウォーターポンプの回転数が値０となっているときには、電動ウォーターポンプに故障は生じていないと判定するのである。ここで、電動ウォーターポンプが正常に駆動しているときには、その回転数に応じた周波数の高電位と低電位による交番信号を回転数信号として第２信号ラインにより制御装置に送信することを考える。この場合、制御装置は、電動ウォーターポンプが正常に駆動しているときにはその回転数に応じた周波数の交番信号を受信し、冷却媒体が凍結温度より高い温度のときに回転数が値０のときには第１信号を受信し、冷却媒体が凍結温度以下のときに回転数が値０のときには第２信号（高電位が保持された信号と認識される信号）を受信し、第２信号ラインが断線しているときには低電位の信号を受信する。これにより、制御装置は、電動ウォーターポンプを駆動しているのにも拘わらず回転数信号として第１信号を受信したときには電動ウォーターポンプのロック故障を判定し、電動ウォーターポンプを駆動しているのにも拘わらず回転数信号として第２信号を受信したときには電動ウォーターポンプに故障は生じていないと判定することができる。即ち、電動ウォーターポンプの回転数が値０のときに温度センサからの冷却媒体の凍結の有無によって信号を変更することにより、温度センサと制御装置とを接続する信号ラインを用いることなく、電動ウォーターポンプの故障診断をより適正に行なうことができる。この結果、制御装置と接続する信号ラインを増加することなく電動ウォーターポンプの故障診断をより適正に行なうことができる。

こうした本発明の冷却システムにおいて、前記第２信号は、前記制御装置によって高電位であると判定する閾値より高い電位の低電位と高電位とが前記所定周波数で交番する信号であるものとしてもよい。こうすれば、温度センサの検出信号に基づいて回転数が値０のときの交番信号の低電位の基準電位を閾値より高くするだけでよいから、比較的容易に第２信号を作成することができる。

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。 第１信号と第２信号の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット４０により実行される電動ウォーターポンプ２４の故障診断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。実施例の冷却システム２０は、走行用の図示しないモータを駆動するためのインバータなどから構成されるパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵという。）１０や潤滑油を冷却する車載用の冷却システムとして構成されている。冷却システム２０は、冷却媒体を貯留するリザーバタンク２２、冷却媒体を圧送する電動ウォーターポンプ２４、潤滑油を冷却するオイルクーラー２６、冷却媒体を冷却するラジエータ２８、これらおよびＰＣＵ１０を循環する循環流路３０、電子制御ユニット４０を備える。

電動ウォーターポンプ２４の吐出口近傍の循環流路３０には、冷却媒体の凍結温度以下の温度のときにオン出力すると共に冷却媒体の凍結温度より高い温度のときにオフ出力するように調整されたサーミスタ（温度センサ）２９が取り付けられている。このサーミスタ２９からの検出信号は電動ウォーターポンプ２４に入力されている。

電子制御ユニット４０は、図示しないがＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，フラッシュメモリ，入出力ポートなどを備える。電子制御ユニット４０は、電動ウォーターポンプ２４に駆動制御信号（デューティ指令）を送信する第１信号ライン３２と、電動ウォーターポンプ２４から回転数信号を受信する第２信号ライン３４とにより電動ウォーターポンプ２４と接続されている。また、電子制御ユニット４０は、車両の走行制御に必要な情報を図示しない各種センサなどから入力し、走行用のモータを駆動するための各種制御信号をＰＣＵ１０に送信したりしている。

電動ウォーターポンプ２４から第２信号ライン３４を介して電子制御ユニット４０に出力される回転数信号は以下のとおりである。
・電動ウォーターポンプ２４が駆動しているときには、その回転数に応じた周波数の高電位（Ｈｉ：例えば１０Ｖ）と低電位（Ｌｏｗ：例えば０Ｖ）の交番信号（パルス信号）
・サーミスタ２９からオフ出力（冷却媒体の凍結温度より高い温度のとき）されているときに電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときには、所定周波数（例えば４Ｈｚなど）のＨｉとＬｏｗの交番信号（第１信号）
・サーミスタ２９からオン出力（冷却媒体の凍結温度以下の温度のとき）されているときに電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときには、所定周波数の高電位と所定電位を低電位とする交番信号（第２信号）

第２信号の所定電位は、実施例では電子制御ユニット４０が高電位であると判定する閾値より高い電位としている。図２に第１信号と第２信号の一例を示す。図中、破線は電子制御ユニット４０が高電位（Ｈｉ）と低電位（Ｌｏｗ）とを判別する閾値である。図示するように、第２信号は、第１信号と同じ周波数で、低電位が閾値より高い電位のパルスとなっている。このため、電子制御ユニット４０は、第２信号ラインを介して第２信号を受信すると、高電位（Ｈｉ）を保持する信号として認識することになる。

次に、電動ウォーターポンプ２４の故障診断について説明する。図３は、電子制御ユニット４０により実行される電動ウォーターポンプ２４の故障診断の一例を示すフローチャートである。この故障診断は、電動ウォーターポンプ２４に駆動制御信号を出力して電動ウォーターポンプ２４を駆動しているときに実行される。故障診断が実行されると、電子制御ユニット４０は、まず、第２信号ラインを介して入力される回転数信号がパルス信号であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。パルス信号であるときには、パルス信号の周波数が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値は、電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときの所定周波数より高い周波数であり、且つ、通常電動ウォーターポンプ２４を駆動しているときの回転数に対する回転数信号の周波数より低い周波数として予め定められるものである。閾値としては、例えば所定周波数が４Ｈｚのときには１０Ｈｚや１２Ｈｚなどを用いることができる。パルス信号の周波数が閾値以上であるときには、電動ウォーターポンプ２４は正常に駆動していると判断し、故障診断を終了する。一方、パルス信号の周波数が閾値未満のときには、電動ウォーターポンプ２４にロック故障が生じていると判定し（ステップＳ１２０）、故障診断を終了する。

ステップＳ１００で回転数信号がパルス信号ではないと判定したときには、回転数信号が高電位（Ｈｉ）を保持する信号であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。回転数信号が高電位（Ｈｉ）を保持する信号であるときには、電動ウォーターポンプ２４から第２信号が出力されており、電動ウォーターポンプ２４近傍の冷却媒体が凍結しているために電動ウォーターポンプ２４が駆動できないと判断し、電動ウォーターポンプ２４のロック故障を判定することなく、故障診断を終了する。一方、回転数信号が低電位（Ｌｏｗ）を保持する信号であるときには、第２信号ライン３４に断線故障が生じていると判定し（ステップＳ１４０）、故障診断を終了する。

以上説明した実施例の冷却システム２０では、電動ウォーターポンプ２４近傍の循環流路３０にサーミスタ２９を取り付ける。電動ウォーターポンプ２４は、サーミスタ２９により冷却媒体が凍結温度以下の温度であるのを検出しているときに電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときには電子制御ユニット４０によって高電位（Ｈｉ）が保持された信号と認識される第２信号を回転数信号として第２信号ライン３４により電子制御ユニット４０に送信する。そして、電子制御ユニット４０は、電動ウォーターポンプ２４を駆動しているにも拘わらず、第２信号ライン３４を介して入力される回転数信号が第１信号のときには電動ウォーターポンプ２４にロック故障が生じていると判定する。一方、電子制御ユニット４０は、電動ウォーターポンプ２４を駆動しているにも拘わらず、第２信号ライン３４を介して入力される回転数信号が高電位（Ｈｉ）を保持する信号と認識したときには電動ウォーターポンプ２４にロック故障は生じていないと判定する。さらに、電子制御ユニット４０は、電動ウォーターポンプ２４を駆動しているにも拘わらず、第２信号ライン３４を介して入力される回転数信号が低電位（Ｌｏｗ）を保持する信号と認識したときには第２信号ライン３４に断線故障が生じていると判定する。これらの結果、サーミスタ２９からの検出信号を電子制御ユニット４０に送信する信号ラインを増加することなく、電動ウォーターポンプ２４の故障診断をより適正に行なうことができる。

実施例の冷却システム２０では、サーミスタ２９からオン出力されているときに電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときには、所定周波数の高電位と所定電位を低電位とする交番信号を第２信号とした。しかし、サーミスタ２９からオン出力されているときに電動ウォーターポンプ２４の回転数が値０のときには、高電位（Ｈｉ）を保持する信号を第２信号としてもよい。

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、車載用の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）、２０ 冷却システム、２２ リザーバタンク、２４ 電動ウォーターポンプ、２６ オイルクーラー、２８ ラジエータ、２９ サーミスタ、３０ 循環流路、３２ 第１信号ライン、３４ 第２信号ライン、４０ 電子制御ユニット。

Claims (1)

1. 冷却媒体を圧送する電動ウォーターポンプと、前記電動ウォーターポンプに駆動制御信号を送信する第１信号ラインと前記電動ウォーターポンプからの回転数信号を受信する第２信号ラインとの２つの信号ラインにより前記電動ウォーターポンプに接続された制御装置と、を備える車載用の冷却システムにおいて、
   前記電動ウォーターポンプ近傍の冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出する温度センサを備え、
   前記電動ウォーターポンプは、前記温度センサにより前記冷却媒体が凍結温度以下ではないのを検出しているときに回転数が値０のときには前記制御装置によって高電位と低電位とが所定周波数で交番する信号と認識される第１信号を前記回転数信号として前記第２信号ラインにより前記制御装置に送信し、前記温度センサにより前記冷却媒体が凍結温度以下であるのを検出しているときに回転数が値０のときには前記制御装置によって高電位が保持された信号と認識される第２信号を前記回転数信号として前記第２信号ラインにより前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、前記第２信号ラインを介して前記回転数信号として前記第２信号を受信したときには前記電動ウォーターポンプに故障は生じていないと判定する、
   冷却システム。

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