JP2024040987A

JP2024040987A - 異常判定装置

Info

Publication number: JP2024040987A
Application number: JP2022145673A
Authority: JP
Inventors: 崇明萩原; Takaaki Hagiwara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2024-03-26

Abstract

【課題】簡易な構成で、サーミスタの異常を判定することができる異常判定装置を提供する。【解決手段】異常判定装置１は、プロセッサを備え、プロセッサは、車両の起動後に、過熱保護対象を冷却する冷却水の温度が閾値以上である場合、所定時間毎に温度検出部が検出する温度を取得し、温度検出部から温度を取得する毎に、直前に取得した温度と今回取得した温度との変化量を算出し、この変化量を複数回算出した後に、全ての変化量が所定値未満である場合、温度検出部が異常であると判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、異常判定装置に関する。

特許文献１には、電源と、リアクトルおよび半導体素子部を有する複数のコンバータ部を備えた多相コンバータであって、電源からの電力を昇圧する昇圧コンバータと、この昇圧コンバータの出力制御を行う制御部と、を備える電源システムが開示されている。この技術では、各コンバータ部にサーミスタを設け、リアクトル、あるいは半導体素子部が所定の切替温度となった際に、コンバータ部の駆動相数を増加させることで、電力変換効率を低下させる。

特許第５８６３０６２号公報

ところで、特許文献１では、サーミスタによって温度を監視しているが、サーミスタに電気的に接続されるケーブルの断線による異常で温度を監視できない状態となった場合、その断線による断線異常を検出するための断線検出方法が必要となる。

また、従来の断線検知方法では、通常使用範囲外の温度を示した場合に異常と判定することができるが、サーミスタの特性によって通常使用範囲と異常範囲とが重複し、サーミスタの異常を検出できない場合がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、サーミスタの異常を判定することができる異常判定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る異常判定装置は、プロセッサを備え、保護対象部品である車載部品の温度を検出する温度検出部の異常判定装置であって、前記プロセッサは、車両の起動後に、前記保護対象部品を冷却する冷却水の温度が閾値以上である場合、所定時間毎に前記温度検出部が検出する温度を取得し、前記温度検出部から温度を取得する毎に、直前に取得した温度と今回取得した温度との変化量を算出し、前記変化量を複数回算出した後に、全ての前記変化量が所定値未満である場合、前記温度検出部が異常であると判定する。

本開示によれば、簡易な構成で、サーミスタの異常を判定することができるという効果を奏する。

図１は、一実施の形態に係る異常判定装置の概略構成図である。図２は、サーミスタ特性と使用温度範囲との関係を示す図である。図３は、一実施の形態に係る異常判定装置が実行する異常判定処理の概要を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態に係る異常判定装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態により本開示が限定されるものでない。また、以下において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。

〔異常判定装置の機能構成〕
図１は、一実施の形態に係る異常判定装置の概略構成図である。図１に示す異常判定装置１は、保護対象部品１００の温度を検出するサーミスタ１０と、ケーブル２０を経由して電気的に接続され、サーミスタ１０の検出結果を取得するＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を備える。図１に示す異常判定装置１は、車両に設けられ、図示しない過熱保護対象を冷却するための冷却機構および冷却機構に流れている冷却水の温度を測定するセンシング部に接続される。

サーミスタ１０は、車両部品である保護対象部品１００の温度を検出する。例えば、保護対象部品は、燃料電池の電圧を昇圧し、負荷に電力を供給するＦＣ昇圧コンバータ等である。なお、一実施の形態では、サーミスタ１０が温度検出部として機能する。

ＥＣＵ３０は、ケーブル２０を経由してサーミスタ１０が検出した温度を取得する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ケーブル２０を経由して、車両の起動後に、冷却水の温度が所定値以上である場合、サーミスタ１０が検出する温度に対応する電圧を取得する。ＥＣＵ３０は、抵抗Ｒ１を経由して、例えば５Ｖの電圧がケーブル２０に供給される。ここで、抵抗Ｒ１の抵抗値は、例えば１０ｋΩ±０．５％が想定される。ＥＣＵ３０は、分圧回路３１と、ＡＤ変換部３２と、メモリ３３と、制御部３４と、を有する。

分圧回路３１は、抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ１と、を有する。分圧回路３１は、入力電圧に比例した電圧を発生させる。抵抗Ｒ２の抵抗値は、例えば６．８ｋΩ±５％である。また、コンデンサＣ１の静電容量は、例えば０．１μＦ±１０％である。

ＡＤ変換部３２は、分圧回路３１から入力された入力電圧に対してＡ／Ｄ変換処理を行って制御部３４へ出力する。

メモリ３３は、制御部３４から入力される各種情報を記憶し、制御部３４からの要求に応じた各種情報を出力する。メモリ３３は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびフラッシュメモリ等を用いて構成される。

制御部３４は、ＡＤ変換部３２および分圧回路３１を経由してサーミスタ１０が検出した車載部品である保護対象部品の温度に対応する電圧を取得する。具体的には、制御部３４は、車両の起動後に、冷却水の温度が所定値以上である場合、サーミスタ１０が検出する初回温度を取得し、かつ、所定待機時間経過毎に、サーミスタ１０が検出する最新の温度を検出する。さらに、制御部３４は、サーミスタ１０から最新の温度を取得する毎に、初回温度と最新の温度との変化量を算出し、この算出した変化量をメモリ３３に記憶する。また、制御部３４は、初回温度と最新の温度との変化量を複数回算出した後に、メモリ３３に記憶された全ての変化量が閾値以上であるか否かを判定し、メモリ３３に記憶された全ての変化量が閾値未満である場合、サーミスタ１０と電気的に接続するケーブル２０に断線異常が生じていると判定する。制御部３４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアを有するプロセッサを用いて実現される。制御部３４は、メモリ３３に記憶されたプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御する。

〔サーミスタ特性と使用温度範囲との関係〕
図２は、サーミスタ特性と使用温度範囲との関係を示す図である。図２において、横軸が温度を示し、縦軸がＡＤ変換部３２を経由してサーミスタ１０から入力される入力電圧を示す。また、曲線Ｌ１～曲線Ｌ３ｂの各々は、入力電圧ｍｉｎ、入力電圧ｔｙｐおよび入力電圧ｍａｘを示す。また、図２において、領域Ｄ１は、車載部品である保護対象部品の温度上昇による故障を保護するために設定した温度範囲である。

従来の異常判定方法では、サーミスタ１０とＥＣＵ３０とを電気的に接続するケーブル２０の断線を検出する場合において、サーミスタ１０から入力される入力電圧が５Ｖ付近に張り付いた場合、ケーブル２０に断線異常が生じていると判定することができる。

図２に示すように、異常判定装置１は、ＥＣＵ３０の通常の使用範囲Ｄ２において、５Ｖ付近の電圧が検出されるような特性を有するサーミスタ１０を選定した場合、使用範囲Ｄ２１（周囲温度が低温）および異常範囲が重複する重複領域Ｄ２２が発生する。この場合、従来の異常判定方法では、周囲温度が低温（使用範囲Ｄ２１）の場合、サーミスタ１０からの入力電圧が５Ｖで維持した場合、ケーブル２０に断線異常が生じているのか、周囲温度が低温であるのか否かを判定することができない。そこで、制御部３４は、初回温度と最新の温度との変化量を複数回算出した後に、メモリ３３に記憶された全ての変化量が閾値以上であるか否かを判定し、メモリ３３に記憶された全ての変化量が閾値以下である場合、サーミスタ１０と電気的に接続されるケーブル２０に断線異常が生じていると判定する。即ち、制御部３４は、ＥＶ水温が３０℃以上となった場合において、所定時間経過毎のサーミスタ１０からの入力電圧に経時的な変化量がない場合、ケーブル２０に断線異常が生じていると判定する。

〔異常判定処理〕
次に、異常判定装置１が実行する異常判定処理について説明する。図３は、異常判定装置１が実行する異常判定処理の概要を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、制御部３４は、車両が起動後に、サーミスタ１０の異常判定処理を開始し（ステップＳ１）、図示しない冷却水の温度を正しく取得するための専用通信が異常なしであるか否かを判定し（ステップＳ２）、専用通信が異常なしであると判定した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ３へ移行し、専用通信が異常なしでないと判定した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、異常判定装置１は、本異常判定処理を終了し（ステップＳ４）、本処理を終了する。

ステップＳ３において、制御部３４は、図示しない燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の信頼性があると判定した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ５へ移行する。これに対して、制御部３４は、燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の信頼性がないと判定した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、異常判定装置１は、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ５において、制御部３４は、過熱保護対象の燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の温度が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、例えば－１０℃より大きく、加熱判定温度より小さい範囲で設定される。加熱判定温度は、例えば１００℃から１２０℃である。このため、閾値は、サーミスタ１０の特性と使用温度範囲（図２の使用範囲Ｄ２１を参照）によって決定される。この結果、閾値は、約３０℃に設定される。制御部３４が過熱保護対象の燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の温度が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ６へ移行する。これに対して、制御部３４が過熱保護対象の燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の温度が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御部３４は、所定周期毎に、過熱保護対象の燃料電池に対する冷却水のＥＶ水温の温度が閾値以上でないか否かを判定する。

ステップＳ６において、制御部３４は、ＡＤ変換部３２がＡＤ変換処理を行った現在のＡＤ値（入力電圧に対応する初回温度）をメモリ３３に記憶する（ステップＳ６）。

続いて、制御部３４は、メモリ３３に現在のＡＤ値を記憶してから所定時間待機する（ステップＳ７）。ここで、所定時間とは、例えば５分である。なお、所定時間は、適宜変更することができる。

続いて、制御部３４は、サーミスタ１０およびＡＤ変換部３２を経由して所定時間経過後の保護対象部品１００の温度（温度に対応する入力電圧）を取得し、この最新の温度と、メモリ３３に初回記憶した初回温度との変化量を算出し、この変化量が所定値未満であるか否か（初回温度の「１」記憶ＡＤ値－現在ＡＤ値＜所定値）を判定する（ステップＳ８）。ここで、所定値は、例えば０．０５Ｖである。制御部３４によって変化量が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ９へ移行する。これに対して、制御部３４によって変化量が所定値未満でないと判定された場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、異常判定装置１は、ステップＳ２へ戻る。

ステップＳ９において、制御部３４は、現在のＡＤ変換部３２がＡＤ変換処理を行った現在のＡＤ値（入力電圧に対応する２回目の温度）をメモリ３３に記憶する。

続いて、制御部３４は、メモリ３３に現在のＡＤ値を記憶していから所定時間待機する（ステップＳ１０）。

その後、制御部３４は、所定時間経過後の保護対象部品１００の温度を取得し、この最新の温度（最新の温度に対応する入力電圧）と、メモリ３３に前回記憶した２回目の温度との変化量を算出し、この変化量が所定値未満であるか否か（２回目の「２」記憶ＡＤ値－現在ＡＤ値＜所定値）を判定する（ステップＳ１１）。制御部３４によって変化量が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ１２へ移行する。これに対して、制御部３４によって変化量が所定値未満でないと判定された場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、異常判定装置１は、ステップＳ２へ戻る。

ステップＳ１２において、制御部３４は、現在のＡＤ変換部３２がＡＤ変換処理を行った現在のＡＤ値（入力電圧に対応する３回目の温度）をメモリ３３に記憶する。

続いて、制御部３４は、メモリ３３に現在のＡＤ値を記憶していから所定時間待機する（ステップＳ１３）。

続いて、制御部３４は、所定時間経過後の過熱保護対象部品の最新の温度（最新の温度に対応する入力電圧）を取得し、この最新の温度と、メモリ３３に記憶した３回目の温度（３回目の温度に対応する入力電圧）との変化量を算出し、この変化量が所定値未満であるか否か（３回目の「３」記憶ＡＤ値－現在ＡＤ値＜所定値）を判定する（ステップＳ１４）。制御部３４によって変化量が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、異常判定装置１は、ステップＳ１５へ移行する。これに対して、制御部３４によって変化量が所定値未満でないと判定された場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、異常判定装置１は、ステップＳ２へ戻る。

ステップＳ１５において、制御部３４は、サーミスタ１０による４回の温度を検出した後の現在のＡＤ値（ＡＤ値に対応する温度）が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値とは、図２に示す異常判定に用いる使用範囲Ｄ２に対応する電圧である。例えば、閾値は、４．９Ｖである。制御部３４によって現在のＡＤ値（ＡＤ値に対応する温度）が閾値以上である、即ち、４回の測定全てで温度変化がないと判定された場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、サーミスタ１０とＥＣＵ３０とを接続するケーブル２０に断線異常が発生したことによる温度領域であると異常判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の後、異常判定装置１は、本処理を終了する。これに対して、制御部３４によって現在のＡＤ値（ＡＤ値に対応する温度）が閾値以上でないと判定された場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、異常判定装置１は、ステップＳ２へ戻る。

以上説明した一実施の形態によれば、制御部３４がサーミスタ１０から温度を取得する毎に、直前に取得した温度と今回取得した温度との変化量を算出し、この変化量を複数回算出した後に、全ての変化量が所定値未満である場合、サーミスタ１０が異常であると判定する。この結果、簡易な構成で、サーミスタ１０の異常を検出することができる。

また、一実施の形態では、制御部３４がサーミスタ１０を経由して保護対象部品１００の温度の変化量を３回算出しているが、これに限定されることなく、異常判定の精度を上げることができればよく、複数回、例えば２回であったり、４回であったり算出してもよい。もちろん、制御部３４は、サーミスタ１０を経由して保護対象部品１００の温度の変化量を１回だけであってもよい。

なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本実施の形態を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

１異常判定装置，１０サーミスタ，２０ケーブル，３０ＥＣＵ，３１分圧回路，３２ＡＤ変換部，３３メモリ，３４制御部

Claims

プロセッサを備え、保護対象部品である車載部品の温度を検出する温度検出部の異常判定装置であって、
前記プロセッサは、
車両の起動後に、前記保護対象部品を冷却する冷却水の温度が閾値以上である場合、所定時間毎に前記温度検出部が検出する温度を取得し、
前記温度検出部から温度を取得する毎に、直前に取得した温度と今回取得した温度との変化量を算出し、
前記変化量を複数回算出した後に、全ての前記変化量が所定値未満である場合、前記温度検出部が異常であると判定する、
異常判定装置。