JP2021069166A - オイル漏れ検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両において、圧力センサを用いることなくオイル漏れ検知を行う。【解決手段】油冷式の回転電機４を具備する電動車両９のオイル漏れ検知装置であって、回転電機４のケース４Ａ内の雰囲気温度Ｔｆを取得する取得部１と、オイル漏れが発生していない正常状態で回転電機４の底部５に溜まったオイルの温度Ｔｓを検出し、オイル漏れの発生状態でオイルから露出する位置に設けられた温度センサ２と、電動車両９の走行中に、雰囲気温度Ｔｆと温度センサ２で検出された温度Ｔｓとの大小関係によりオイル漏れの発生を判定する判定部８Ａと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両に搭載される回転電機の冷却用及び潤滑用オイルの漏れを検知するオイル漏れ検知装置に関する。

従来のエンジン車では、油圧センサを用いてエンジンオイルの漏れを検知する手法が採用されていた。また、圧力センサにより燃料の圧力を検出することで、エンジンの燃料漏れの判定を行うようにした技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。燃料の圧力に基づく漏れの判定では、燃料噴射の精度や燃料ポンプによる圧送量のばらつきにより判定が安定しないときがある。これに対し、特許文献１には、高圧が作用する部分の接合面から定常的に漏出する燃料量をあらかじめ算出することで、定常状態以外での燃料漏れの判定精度を高める制御装置が開示されている。

特開２０１３−１１７２１０号公報

ところで、電動車両では、車載の回転電機（例えば、走行用モータやジェネレータ等）を潤滑したり冷却したりするためにオイルが用いられるが、このオイルは電動オイルポンプにより循環するため、オイル漏れの判定に十分な圧力を確保することが難しい。そのため、上記の特許文献１のような、従来のエンジン車で用いられていた漏れ検知手法を電動車両に流用することは困難である。したがって、電動車両のオイル漏れを検知するためには、新規な検知手法の開発が望まれる。

本件のオイル漏れ検知装置は、このような課題に鑑み案出されたもので、電動車両において、圧力センサを用いることなくオイル漏れ検知を行うことを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するオイル漏れ検知装置は、油冷式の回転電機を具備する電動車両のオイル漏れ検知装置であって、前記回転電機のケース内の雰囲気温度を取得する取得部と、オイル漏れが発生していない正常状態で前記回転電機の底部に溜まったオイルの温度を検出し、前記オイル漏れの発生状態で前記底部に溜まったオイルから露出する位置に設けられた温度センサと、前記電動車両の走行中に、前記雰囲気温度と前記温度センサで検出された温度との大小関係により前記オイル漏れの発生を判定する判定部と、を備えている。

（２）前記判定部は、前記電動車両の走行開始時点から所定時間を除いた走行中に前記オイル漏れの発生を判定することが好ましい。
（３）前記オイル漏れ検知装置は、外気温を検出する外気温センサを備えることが好ましい。この場合、前記判定部は、前記雰囲気温度が前記外気温よりも高くなったときに前記所定時間が経過したと判断して、前記オイル漏れの発生を判定することが好ましい。

（４）前記温度センサは、前記正常状態で、前記底部に溜まったオイルの油面の下限ラインよりも低く、且つ、前記底部の底面よりも高い位置に配置されることが好ましい。
（５）前記オイル漏れ検知装置は、前記判定部によって前記オイル漏れが発生していると判定されたときに、前記電動車両の乗員に当該オイル漏れの発生を知らせる報知部を備えることが好ましい。

開示したオイル漏れ検知装置によれば、回転電機の雰囲気温度と、オイル漏れの発生状態でオイルから露出する位置に設けられた温度センサの検出値との大小関係によりオイル漏れの発生を判定できるため、圧力センサを用いることなく電動車両のオイル漏れを検知することができる。

実施形態に係るオイル漏れ検知装置を備えた電動車両を示す模式図である。 実施形態に係る温度センサの設置位置を例示するための模式図である。 オイル漏れ検知装置において実施される制御内容を例示したフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としてのオイル漏れ検知装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．全体構成］
図１に示すように、本実施形態のオイル漏れ検知装置は、油冷式の回転電機４を備えた電動車両９（以下「車両９」という）に適用される。回転電機４は、例えば車両９を駆動するための走行用モータや発電用のジェネレータである。車両９には、回転電機４を冷却及び潤滑するための油冷システムを構成する要素である、循環路１０，オイルクーラ１１，ポンプ１２が設けられる。

循環路１０は、オイルを循環させる通路であり、例えば、その一端が回転電機４の上端部に接続されるとともに、その他端が回転電機４の底部５（以下「オイルパン５という）に接続される。なお、オイルパン５は、回転電機４のケース４Ａの下部を構成する部分である。オイルクーラ１１は、循環路１０を流れるオイルを冷却する冷却器であり、循環路１０に介装される。ポンプ１２は、オイルクーラ１１の上流側に設けられ、循環路１０内をオイルが流通するよう圧送する電動式のオイルポンプである。

ポンプ１２から吐出されたオイルは、オイルクーラ１１で冷却されたのち、回転電機４の上端部から回転電機４のケース４Ａ内に供給され、回転電機４のロータ及びステータ（いずれも図示略）を冷却するとともに潤滑しながら落下する。落下してオイルパン５に溜まったオイルは、再び循環路１０に流入する。なお、オイルクーラ１１とポンプ１２の配置はこれに限られない。

本実施形態のオイル漏れ検知装置は、回転電機４に設けられた二つの温度センサ１，２と、外気温Ｔａを検出する外気温センサ３と、制御装置８とを備える。一方の温度センサ１（取得部）は、ケース４Ａ内の空気の温度（以下「雰囲気温度Ｔｆ」という）を検出する。以下、この温度センサ１を「雰囲気温度センサ１」と呼ぶ。他方の温度センサ２は、オイル漏れが発生していない正常な状態（正常状態）で、オイルパン５に溜まったオイルの温度（油温）を検出する。以下、この温度センサ２を「油温センサ２」と呼び、油温センサ２で検出された温度を「油温センサ値Ｔｓ」と呼ぶ。

図２に示すように、油温センサ２は、オイルパン５内に溜まるオイルの油面７よりも下方に配置される。本実施形態の油温センサ２は、正常状態で、オイルパン５に溜まったオイルの油面７の下限ライン７Ｌよりも低く、且つ、オイルパン５の底面５Ｂよりも高い位置に配置される。下限ライン７Ｌとは、オイルが循環路１０を循環している状態で油面７が最も下方に位置するラインである。なお、オイルの循環が停止すれば油面７は上昇し、例えば図２中に二点鎖線で示す上限ライン７Ｕに達する。油温センサ２をこのような配置とすることで、正常状態において、油温センサ２により適切にオイルの温度が検出される。なお、油温センサ２を下限ライン７Ｌの直下に配置することで、後述するように早期に漏れを検知することが可能となる。

ところで、循環路１０を循環するオイルが循環路１０やケース４Ａ等から漏れ始めると、オイルの総量が低下し、オイルパン５に溜まるオイルの油面７が下限ライン７Ｌを下回るようになる。このようなオイル漏れが発生している状態（漏れ発生状態）では、油温センサ２がオイルから露出し（油面７よりも上方に出てしまい）、油温センサ２がオイルパン５内の空気の温度を検出することになる。

つまり、漏れ発生状態では、雰囲気温度センサ１と油温センサ２とが同一の対象（ケース４内の空気の温度）を検出することとなり、検出される値は互いに略同一となる。本実施形態のオイル漏れ検知装置は、この現象（二つの温度センサ１，２で検出される値が互いに略等しくなる現象）を利用して、オイル漏れの発生を判断する。言い換えると、油温センサ２は、漏れ発生状態においてオイルから露出する位置に設けられている。

制御装置８は、車両９に搭載される電子制御装置〔ＥＣＵ（Electronic Control Unit）〕であり、プロセッサとメモリとを搭載した電子デバイスである。プロセッサとは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit），ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサであり、メモリとは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），不揮発メモリなどである。制御装置８で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されて、プロセッサによって実行される。

制御装置８の入力側には、上記の温度センサ１，２及び外気温センサ３と、車両９の車速を検出する車速センサ６とが接続され、各センサ１〜３で検出された温度情報Ｔｆ，Ｔｓ，Ｔａ及び車速が入力される。また、制御装置８の出力側には、乗員に音声や表示によって情報を報知するための報知装置（ディスプレイ，スピーカ，ブザー等，いずれも図示略）が接続され、判定結果に応じて報知装置の作動が制御される。

［２．制御構成］
本実施形態の制御装置８には、オイル漏れの発生を判定する判定部８Ａと、オイル漏れが発生していると判定されたときに車両９の乗員にその旨を知らせる報知部８Ｂとが設けられる。これらの要素は、制御装置８で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

判定部８Ａは、車両９の走行中に、雰囲気温度センサ１で検出された雰囲気温度Ｔｆと油温センサ２で検出された油温センサ値Ｔｓとの大小関係（温度関係）によりオイル漏れの発生を判定する。上述したように、正常状態では、雰囲気温度センサ１は空気の温度を検出し、油温センサ２は油温を検出するため、車両９が走行中であれば、基本的には温度関係は「Ｔｆ＜Ｔｓ」となる。しかしながら、漏れ発生状態では、上述したように、油面７が低下して油温センサ２がオイルから露出する。このため、油温センサ２は空気の温度を検出することになり、車両９が走行中であっても油温センサ値Ｔｓが雰囲気温度Ｔｆとほぼ等しくなる。

すなわち、判定部８Ａは、雰囲気温度Ｔｆが油温センサ値Ｔｓよりも低ければ正常状態である（漏れが発生していない）と判定し、走行中に雰囲気温度Ｔｆと油温センサ値Ｔｓとが略等しければ、漏れ発生状態である（オイルが漏れている）と判定する。ここでいう「走行中」とは、車両９の車速が０ではない状態に加え、信号待ちや渋滞のように、走ったり止まったりを繰り返す走行状態を含む。このような状態であれば、回転電機４の自己発熱により油温が雰囲気温度Ｔｆよりも高くなるため（雰囲気温度Ｔｆと油温との差が明確に生じるため）、上記の判定が可能である。

なお、判定部８Ａは、走行中に雰囲気温度Ｔｆと油温センサ値Ｔｓとが完全に一致している場合だけでなく、これらの差（＝Ｔｓ−Ｔｆ）が所定値以下であるときにも、漏れ発生状態であると判定してもよい。この所定値は、正常状態であれば必ず生じる差（既知の値）よりも小さい値に予め設定されることが好ましい。

本実施形態の判定部８Ａは、車両９の走行開始時点から所定時間を除いた走行中に、上記のオイル漏れの判定を実施する。言い換えると、判定部８Ａは、走行開始時点から所定時間が経過するまでの間は、走行中であってもオイル漏れの判定を実施しない。これは、車両９が走行を開始する前に長時間駐車していた場合、雰囲気温度Ｔｆと油温とが同等の温度状態になっており、上記の判定が正確に実施できないおそれがあるからである。つまり、走行開始直後はオイル漏れを誤検知してしまう可能性があるため、回転電機４の温度がある程度高くなってからオイル漏れの検知が開始される。

本実施形態の判定部８Ａは、雰囲気温度Ｔｆが外気温Ｔａよりも高くなったときに、上記の所定時間が経過したと判断して、オイル漏れの発生を判定する。車両９が走行を開始すると、回転電機４が自己発熱により温度上昇するため、雰囲気温度Ｔｆ及び油温が共に高くなっていく。このため、雰囲気温度Ｔｆが外気温Ｔａよりも高くなったか否かを判定することで、間接的に、雰囲気温度Ｔｆ及び油温の温度上昇を確認でき、オイル漏れの判定を精度良く実施できる状態（走行開始から所定時間が経過した状態）であると判断できる。

報知部８Ｂは、上記したように、判定部８Ａによってオイル漏れが発生していると判定されたときに、車両９の乗員にオイル漏れの発生を知らせる。具体的には、報知部８Ｂは、乗員に音声や表示によって情報を報知するための報知装置を制御する。なお、油温センサ２を、下限ライン７Ｌの直下に配置することで、オイル漏れの発生時からあまり時間がたたないうちに（早い段階で）乗員に報知することが可能となる。

［３．フローチャート］
図３は、制御装置８で実施される制御（オイル漏れ発生の判定及び報知）の内容を例示したフローチャートである。このフローチャートは、車両９が走行可能な状態（Ready On状態）である場合に所定の演算周期で繰り返し実施され、オイル漏れが発生して報知部８Ｂにより車両９の乗員に報知された時点で終了する。このフローチャートでは、所定時間経過の判定に外気温Ｔａを用いる。

ステップＳ１では、各センサ１〜３，６で検出された各種情報が取得される。ここでは、少なくとも雰囲気温度Ｔｆ，油温センサ値Ｔｓ，外気温Ｔａ，車速が取得される。続くステップＳ２では、雰囲気温度Ｔｆが外気温Ｔａよりも高いか否かが判定される。つまり、ステップＳ２では、これら二つの温度関係（Ｔａ，Ｔｆ）に基づいて、車両９が走行開始から所定時間経過したかを判断する。

走行開始時点から所定時間が経過していない場合は（ステップＳ２のＮｏ）、フローチャートをリターンし、所定時間が経過している場合は次のステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、油温センサ値Ｔｓが雰囲気温度Ｔｆよりも高いか否かが判定される。つまり、ステップＳ３では、これら二つの温度関係（Ｔｆ，Ｔｓ）に基づいてオイル漏れの発生の可能性を判定する。

油温センサ値Ｔｓが雰囲気温度Ｔｆよりも高い場合はこのフローチャートをリターンし、油温センサ値Ｔｓが雰囲気温度Ｔｆよりも高くない場合は、油温センサ値Ｔｓと雰囲気温度Ｔｆとが略同一の温度になったと判断し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、車両９が走行中であるか否かが判定され、走行中でなければ、このフローチャートをリターンする。なお、走行中か否かの判定は、車速を用いて行うことができるが、車速に加えて又は代えて、シフトポジション，アクセル開度，ブレーキのオンオフ状態，回転電機４の回転速度などのパラメータを用いてもよい。

ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４からフローチャートをリターンした場合は、ステップＳ１からの処理が繰り返される。すなわち、これらの場合には再び各種情報が取得され、その情報に基づいてステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４の判定が実施される。
ステップＳ４において車両９が走行中であると判定された場合は、漏れ発生状態であると判断されて、ステップＳ５で報知部８Ｂにより車両９の乗員にオイル漏れ発生の報知が行われる。

［４．効果］
（１）上述したオイル漏れ検知装置では、回転電機４の雰囲気温度Ｔｆが取得されるとともに、オイル漏れ発生状態でオイルパン５に溜まったオイルから露出する位置に設けられた油温センサ２により温度Ｔｓが取得される。そして、車両９の走行中であっても漏れ発生状態では二つの温度Ｔｆ，Ｔｓの差が減少する（略等しくなる）という特性に基づき、これら二つの温度Ｔｆ，Ｔｓの大小関係によりオイル漏れの発生を判定することができる。このため、圧力センサを用いることなく、車両９のオイル漏れを検知することができる。

（２）車両９の走行開始直後は、雰囲気温度Ｔｆと油温センサ値Ｔｓとの差が小さい（略等しい可能性がある）。そのため、走行中であっても走行開始時点から所定時間を除くことで、これらの温度Ｔｆ，Ｔｓの大小関係が明確な状態で判定を実施できる。これにより、誤判定の防止及び判定精度の向上を図ることができる。

（３）上述したオイル漏れ検知装置では、既存の外気温センサ３で検出された外温度Ｔａよりも回転電機４の雰囲気温度Ｔｆが高くなったことをもって、走行開始から所定時間が経過したと判断される。このため、簡単かつ正確に、オイル漏れ発生の判定を精度良く行える状況であるか否かを判断できる。これにより、雰囲気温度Ｔｆと油温センサ値Ｔｓとの大小関係が明確な状態でオイル漏れの判定ができるため、判定精度をより高めることができる。

（４）上述した油温センサ２は、下限ライン７Ｌよりも低い位置に配置されているため、オイル漏れの誤判定を防止できる。また、油温センサ２はオイルパン５の底面５Ｂよりも高い位置に配置されているため、漏れ発生状態ではオイルが枯渇する前に漏れを検知することができる。なお、油温センサ２の高さ位置によって、オイルが漏れ始めてからその漏れを検知するまでのタイミングを決めることができる。例えば、油温センサ２を下限ライン７Ｌの直下に配置すれば、オイルが漏れ始めた初期の段階で漏れを検知できるため、漏れに対して速やかに対処することが可能となる。

（５）また、オイル漏れが発生した場合には、その旨が乗員に知らされるため、乗員がオイル漏れに気づくことができ、適切な対応を取ることができる。

［５．その他］
上述したオイル漏れ検知装置は一例であって、上述したものに限られない。例えば、上記の報知部８Ｂを省略し、判定部８Ａによる判定結果を制御装置８内のメモリに記憶しておいてもよい。

また、上記実施形態では、雰囲気温度Ｔｆとして温度センサ１で検出された値を用いているが、雰囲気温度Ｔｆの取得方法はこれに限られない。例えば、回転電機４のロータ温度やコイル温度を検出し、これらの温度に基づいて雰囲気温度Ｔｆを推定して取得する機能（取得部）を制御装置８に設けてもよい。この場合、ロータ温度又はコイル温度と雰囲気温度Ｔｆとの関係を予め規定したマップや数式等を用意しておくことが好ましい。

また、上記実施形態では、雰囲気温度Ｔｆが外気温Ｔａよりも高くなったことをもって所定時間が経過したと判断しているが、車速やアクセル開度等に基づいて車両９の走行開始時点を判断するとともに、所定時間をタイマーで計測してもよい。この場合、外気温センサ３を省略可能である。所定時間は、車両９の走行開始後に、回転電機４の自己発熱により雰囲気温度Ｔｆと油温センサ値Ｔｓとの差が生じる時間よりも長い時間に予め設定されていることが好ましい。

１ 雰囲気温度センサ（取得部）
２ 油温センサ（温度センサ）
３ 外気温センサ
４ 回転電機
４Ａ ケース
５ オイルパン（底部）
５Ｂ 底面
６ 車速センサ
７ 油面
７Ｌ 下限ライン
７Ｕ 上限ライン
８ 制御装置
８Ａ 判定部
８Ｂ 報知部
９ 車両（電動車両）
１０ 循環路
１１ オイルクーラ
１２ ポンプ
Ｔａ 外気温
Ｔｆ 雰囲気温度
Ｔｓ 油温センサ値

Claims (5)

1. 油冷式の回転電機を具備する電動車両のオイル漏れ検知装置であって、
   前記回転電機のケース内の雰囲気温度を取得する取得部と、
   オイル漏れが発生していない正常状態で前記回転電機の底部に溜まったオイルの温度を検出し、前記オイル漏れの発生状態で前記底部に溜まったオイルから露出する位置に設けられた温度センサと、
   前記電動車両の走行中に、前記雰囲気温度と前記温度センサで検出された温度との大小関係により前記オイル漏れの発生を判定する判定部と、を備える
   ことを特徴とする、オイル漏れ検知装置。
2. 前記判定部は、前記電動車両の走行開始時点から所定時間を除いた走行中に前記オイル漏れの発生を判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載のオイル漏れ検知装置。
3. 外気温を検出する外気温センサを備え、
   前記判定部は、前記雰囲気温度が前記外気温よりも高くなったときに前記所定時間が経過したと判断して、前記オイル漏れの発生を判定する
   ことを特徴とする、請求項２記載のオイル漏れ検知装置。
4. 前記温度センサは、前記正常状態で、前記底部に溜まったオイルの油面の下限ラインよりも低く、且つ、前記底部の底面よりも高い位置に配置された
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のオイル漏れ検知装置。
5. 前記判定部によって前記オイル漏れが発生していると判定されたときに、前記電動車両の乗員に当該オイル漏れの発生を知らせる報知部を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のオイル漏れ検知装置。

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