JP4992373B2

JP4992373B2 - 温度検出手段の診断装置

Info

Publication number: JP4992373B2
Application number: JP2006281403A
Authority: JP
Inventors: 寛金子; 伸輔吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008096383A

Description

本発明は、温度検出手段の短絡故障を検出する温度検出手段の診断装置に関する。

従来、組電池を構成する複数のモジュールに温度センサを設け、複数の温度センサで検出される温度の平均温度を組電池の温度として検出する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−１６５３８０号公報

温度センサを複数設けるシステムにおいて、温度センサの信号出力線が短絡する故障が生じると、組電池の検出温度に誤差が生じるが、従来の技術では、このような短絡故障を検出することができなかった。

本発明による温度検出手段の診断装置は、冷媒によって冷却可能な温度検出対象物の各部位のうち、冷媒の上流側の部位の温度を第１の温度検出手段で検出するとともに、冷媒の下流側の部位の温度を第２の温度検出手段で検出し、冷媒が流れている状態で、第１の温度検出手段によって検出される第１の温度と、第２の温度検出手段によって検出される第２の温度とに基づいて、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段の短絡故障を検出することを特徴とする。

本発明による温度検出手段の診断装置によれば、２つ以上の温度検出手段の短絡故障を検出することができる。

図１は、一実施の形態における温度検出手段の診断装置の構成を示す図である。以下では、一実施の形態における温度検出手段の診断装置をハイブリッド車に搭載して使用する例を挙げて説明する。バッテリパック７は、ケース内部にモジュール８を内蔵している。モジュール（組電池）８は、複数の単電池（セル）から構成されており、図示しない車両駆動用モータに電力を供給するとともに、モータの回生運転時に発電される電力によって、充電される。

バッテリパック７のケースは、ダクト１０およびダクト９を介して、車室内と通じている。車室内とダクト９との間には、ダクト９内への異物の流入を防ぐために、網目状の吸入口１２が設けられている。バッテリパック７のケースは、また、ダクト１１を介して、車外と通じている。車外とダクト１１との間には、ダクト１１内への異物の流入を防ぐために、網目状の排出口１３が設けられている。

ダクト９とダクト１０との間には、バッテリファン２が設けられている。バッテリファン２は、後述するバッテリコントローラ１からの指示に基づいて作動して、モジュール８を冷却する。バッテリファン２の作動時には、車室内の空気が吸入口１２を介して、ダクト９内に入り、ダクト１０、ダクト１１、および、排出口１３を介して、車外に抜けていく。

室内空気温度センサ３は、室内空気温度Ｔｒを検出して、バッテリコントローラ１に出力する。吸入空気温度センサ４は、ダクト９内の吸入空気温度Ｔｉを検出して、バッテリコントローラ１に出力する。電流センサ１４は、モジュール８の充放電電流Ｉを検出して、バッテリコントローラ１に出力する。回転数センサ１５は、バッテリファン２の回転数Ｒｂを検出して、バッテリコントローラ１に出力する。

バッテリ温度センサ５およびバッテリ温度センサ６は、それぞれモジュール８の異なる部位の温度を計測する。具体的には、バッテリ温度センサ５は、吸入口１２から排出口１３の方向に流れる冷却風（冷媒）の上流側の部位の温度ＴbAを検出し、バッテリ温度センサ６は、冷却風の下流側の部位の温度ＴbBを検出する。

バッテリコントローラ１は、ＣＰＵ１ａ、メモリ１ｂ、および、カウンタ１ｃを備え、モジュール８の入力／出力可能パワーや、ＳＯＣ等を算出して、モジュール８の充放電を制御する。また、バッテリコントローラ１は、バッテリ温度センサ５，６によってそれぞれ検出されるバッテリ温度ＴbAおよびＴbBのうち、高い方のバッテリ温度に応じて、バッテリファン２を作動させる。すなわち、バッテリ温度が高くなるほど、バッテリファン２の作動速度（ファン回転数）を速くする。

また、バッテリコントローラ１は、後述する方法によって、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障を検出する。ここで、短絡故障とは、バッテリ温度センサ５，６の検出温度が同一値で固定される故障であり、例えば、バッテリ温度センサ５およびバッテリコントローラ１の間を結ぶ信号線２５と、バッテリ温度センサ６およびバッテリコントローラ１の間を結ぶ信号線２６との間が短絡する故障や、バッテリコントローラ１の信号入力端子のうち、信号線２５の入力端子と信号線２６の入力端子との間が接触する故障などが含まれる。

図２は、一実施の形態における温度検出手段の診断装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動すると、バッテリコントローラ１は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、カウンタ１ｃのカウンタ値Ｃｔ、および、後述する電流積算値Ｉｓをリセットして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、電流センサ１４によって検出される充放電電流Ｉ、バッテリ温度センサ５によって検出されるバッテリ温度ＴbA、バッテリ温度センサ６によって検出されるバッテリ温度ＴbB、室内空気温度センサ３によって検出される室内空気温度Ｔｒ、吸入空気温度センサ４によって検出される吸入空気温度Ｔｉ、および、回転数センサ１５によって検出される回転数Ｒｂを取得して、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、バッテリ温度センサ５によって検出されるバッテリ温度ＴbAと、バッテリ温度センサ６によって検出されるバッテリ温度ＴbBとの差の絶対値が所定温度Ｔ１より小さいか否かを判定する。所定温度Ｔ１は、バッテリ温度ＴbAおよびＴbBがほぼ同一とみなせる値であるか否かを判定するためのしきい値であり、温度センサ５，６の検出精度誤差や、バッテリコントローラ１の分解能等を考慮して、適切な値を予め設定しておく。バッテリ温度ＴbAおよびＴbBの差の絶対値が所定温度Ｔ１以上であると判定すると、ステップＳ１０に戻り、所定温度Ｔ１未満であると判定すると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、次式（１）により、電流センサ１４によって検出される充放電電流Ｉの電流積算値Ｉｓを求める。
Ｉｓ＝Ｉｓ＋｜Ｉ｜（１）

ステップＳ４０に続くステップＳ５０では、次式（２）および（３）が成り立つか否かを判定する。
Ｒｂ＞Ｒｂ１（２）
｜Ｔｒ−Ｔｉ｜＜Ｔｂｒ（３）

ここで、式（２）におけるＲｂは、回転数センサ１５によって検出される回転数であり、Ｒｂ１は所定のしきい値である。所定のしきい値Ｒｂ１は、バッテリファン２の作動時に、バッテリ温度ＴbAとＴbBとの間で温度差が生じるような回転数に設定しておく。すなわち、式（２）では、バッテリファン２が所定の回転数Ｒｂ１より大きい回転数で作動しているか否かを判定している。

また、式（３）におけるＴｒは、室内空気温度センサ３によって検出される室内空気温度、Ｔｉは、吸入空気温度センサ４によって検出される吸入空気温度、Ｔｂｒは、所定のしきい値温度である。バッテリファン２が作動していれば、室内空気温度Ｔｒと吸入空気温度Ｔｉとの差の絶対値は小さくなるが、吸入口１２またはダクト９の詰まりが発生している場合には、室内空気温度Ｔｒと吸入空気温度Ｔｉとの差の絶対値は大きくなる。すなわち、式（３）では、吸入口１２またはダクト９の詰まりが発生していないかを判定しており、室内空気温度Ｔｒと吸入空気温度Ｔｉとの差の絶対値が所定のしきい値温度Ｔｂｒより低ければ、吸入口１２またはダクト９の詰まりは発生していないと判定する。

上式（２）および（３）は、モジュール８が冷却される状態にあるか否かを判定するための式である。式（２）または式（３）の関係が成り立たないと判定すると、ステップＳ２０に戻る。一方、式（２）および（３）の関係が成り立つ、すなわち、モジュール８が冷却される状態にあると判定すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、カウンタ１ｃのカウンタ値Ｃｔを１つカウントアップして、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、次式（４）および（５）の関係が成り立つか否かを判定する。
Ｃｔ＞Ｃ１（４）
Ｉｓ＞Ｉｓ１（５）
ここで、式（４）におけるＣｔは、カウンタ１ｃのカウンタ値であり、Ｃ１は所定のしきい値である。式（４）は、ステップＳ３０の判定およびステップＳ５０の判定を肯定する状態が所定時間以上継続したか否かを判定するための式である。また、式（５）におけるＩｓは、ステップＳ４０で算出した電流積算値であり、Ｉｓ１は、所定のしきい値である。所定のしきい値Ｉｓ１は、充放電によるモジュール８の発熱量が所定量以上であるか否かを判定するためのしきい値であり、実験等を行うことにより、予め適切な値に設定しておく。

ステップＳ７０において、式（４）または（５）の関係が成り立たないと判定すると、ステップＳ２０に戻る。一方、式（４）および（５）の関係が成り立つと判定すると、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じていると判定する。モジュール８が発熱している状態で、バッテリファン２の冷却風によってモジュール８が冷却されている場合、冷却風の上流側に設けられているバッテリ温度センサ５によって検出される温度ＴbAと、冷却風の下流側に設けられているバッテリ温度センサ６によって検出されるバッテリ温度ＴbBとの間には、温度差が生じる。しかし、検出温度ＴbAと検出温度ＴbBとの間の温度差が所定のしきい値温度Ｔ１より低い場合には、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じていると判定する。

図３は、モジュール８の温度を算出する処理内容を示すフローチャートであり、図２に示すフローチャートの処理と並行して、バッテリコントローラ１によって行われる。なお、モジュール８の温度は、モジュール８の容量（ＳＯＣ）の算出、劣化度の算出等の各種制御時に用いられる。具体的には、例えば、充放電電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）とから内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗を下記のように算出したモジュール８の温度に基づく係数で補正して劣化度を求めたり、補正した内部抵抗を用いてＳＣＯを算出し、算出した劣化度やＳＯＣに基づいてモジュールの充放電制御を行う。なお、これらの制御は、電池の制御として一般的に行われる公知の制御内容であり、ここでは詳述しない。

ステップＳ１００では、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じているか否かを判定する。この判定は、図２のフローチャートのステップＳ８０の処理を行ったか否かに基づいて行う。バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じていないと判定すると、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、次式（６）より、バッテリ温度センサ５，６によって検出されるバッテリ温度ＴbAおよびＴbBの平均温度Ｔｂavを、モジュール８の温度として算出する。
Ｔｂav＝（ＴbA＋ＴbB）／２（６）

一方、ステップＳ１００において、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じていると判定すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、次式（７）に基づいて求められる温度Ｔｂavを、モジュール８の温度として算出する。
Ｔｂav＝（ＴbA＋ＴbB）／２×ｋ１（７）
ただし、ｋ１（０＜ｋ１＜１）は、所定の係数であり、バッテリ温度センサ５，６の短絡故障が生じた場合の実温度と、センサ検出温度との関係に基づいて、予め定めておく。すなわち、式（７）では、バッテリ温度センサ５の検出温度ＴbAおよびバッテリ温度センサ６の検出温度ＴbBに基づいて、平均温度Ｔｂavを推定している。

一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、冷媒である冷却風によって冷却可能な温度検出対象物の各部位のうち、冷媒の上流側の部位の温度を温度センサ５で検出するとともに、冷媒の下流側の部位の温度を温度センサ６で検出し、冷媒が流れている状態で、温度センサ５によって検出される第１の温度と、温度センサ６によって検出される第２の温度とに基づいて、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障を検出する。これにより、温度センサ５，６の短絡故障を検出することができる。

特に、一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、温度検出対象物が発熱しており、かつ、冷媒が流れている状態で、温度センサ５によって検出される第１の温度と、温度センサ６によって検出される第２の温度とに基づいて、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障を検出する。冷媒が流れているだけの状態に比べて、さらに、温度検出対象物が発熱している場合には、温度センサ５，６によって検出される温度にさらに偏差が生じやすくなるため、温度センサ５，６の温度検出値に基づいて、より確実に、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障を検出することができる。

特に、一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、温度検出対象物の発熱量が所定値以上であり、かつ、冷媒が流れている状態で、温度センサ５によって検出される第１の温度と、温度センサ６によって検出される第２の温度とに基づいて、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障を検出する。温度検出対象物の発熱量が所定値以上であり、かつ、冷媒が流れている状態では、温度センサ５，６によって検出される温度にさらに偏差が生じやすくなるため、温度センサ５，６の温度検出値に基づいて、より確実に、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障を検出することができる。

一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、冷媒の流路（ダクト）に詰まりが発生していないと判定すると、温度センサ５および温度センサ６の短絡故障診断を行う。冷媒流路に詰まりが発生している場合には、温度検出対象物を効果的に冷却することができないため、温度センサ５，６の温度検出値に偏差が生じにくくなり、短絡故障を正確に判定することができなくなる。従って、冷媒流路に詰まりが発生していない時に短絡故障診断を行うことにより、短絡故障診断を正確に行うことができる。

一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、温度センサ５によって検出される温度ＴbAと、温度センサ６によって検出される温度ＴbBとの差の絶対値が所定温度Ｔ１より低い状態が所定時間以上継続すると、温度センサ５および温度センサ６が短絡故障していると判定するので、短絡故障が発生しているか否かを精度良く判定することができる。

また、一実施の形態における温度検出手段の診断装置によれば、温度センサ５，６の短絡故障時には、バッテリ温度センサ５の検出温度ＴbAおよびバッテリ温度センサ６の検出温度ＴbBに基づいて、平均温度Ｔｂavを推定するので、温度センサ５，６の短絡故障時でも、温度検出対象物の温度を推定することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、温度検出対象物として、モジュール８を例に挙げたが、モジュールに限られることはない。また、温度検出対象物であるモジュールを冷却するための冷媒として、冷却風を用いたが、冷媒が冷却風に限定されることはなく、例えば、水やオイルなどを用いることもできる。

上述した一実施の形態では、温度検出手段の診断装置をハイブリッド車に搭載して使用する例を挙げて説明したが、電気自動車や燃料電池車に搭載して使用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。

また、本発明が温度検出手段である温度センサの種類によって限定されることもない。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、温度センサ５が第１の温度検出手段を、温度センサ６が第２の温度検出手段を、バッテリコントローラ１が故障診断手段、詰まり判定手段、および、温度算出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における温度検出手段の診断装置の構成を示す図一実施の形態における温度検出手段の診断装置によって行われる処理内容を示すフローチャートモジュールの温度を算出する処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…バッテリコントローラ、２…バッテリファン、３…室内空気温度センサ、４…吸入空気温度センサ、５…バッテリ温度センサ、６…バッテリ温度センサ、７…バッテリパック、８…モジュール、９…ダクト、１０…ダクト、１１…ダクト、１２…吸入口、１３…排出口、１４…電流センサ、１５…回転数センサ、２５，２６…信号線

Claims

冷媒によって冷却可能な温度検出対象物の温度を検出する温度検出手段の診断装置において、
前記温度検出対象物の各部位のうち、前記冷媒の上流側の部位の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記温度検出対象物の各部位のうち、前記冷媒の下流側の部位の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記冷媒が流れている状態で、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度と、前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度とを用いて、前記第１の温度と前記第２の温度とが同一値であるとみなせる場合には、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段が短絡故障していると判定する故障診断手段とを備えることを特徴とする温度検出手段の診断装置。
冷媒によって冷却可能な温度検出対象物の温度を検出する温度検出手段の診断装置において、
前記温度検出対象物の各部位のうち、前記冷媒の上流側の部位の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記温度検出対象物の各部位のうち、前記冷媒の下流側の部位の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記冷媒が流れている状態で、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度と、前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度とに基づいて、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障を検出する故障診断手段とを備え、
前記故障診断手段は、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度と、前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度との差の絶対値が所定温度より低ければ、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段が短絡故障していると判定することを特徴とする温度検出手段の診断装置。
請求項１または２に記載の温度検出手段の診断装置において、
前記故障診断手段は、前記温度検出対象物が発熱しており、かつ、前記冷媒が流れている状態で、前記第１の温度検出手段によって前記第１の温度を、前記第２の温度検出手段によって前記第２の温度を検出し、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障を検出することを特徴とする温度検出手段の診断装置。
請求項３に記載の温度検出手段の診断装置において、
前記故障診断手段は、前記温度検出対象物の発熱量が所定値以上であり、かつ、前記冷媒が流れている状態で、前記第１の温度検出手段によって前記第１の温度を、前記第２の温度検出手段によって前記第２の温度を検出し、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障を検出することを特徴とする温度検出手段の診断装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の温度検出手段の診断装置において、
前記冷媒の流路に詰まりが発生していないか判定する詰まり判定手段をさらに備え、
前記故障診断手段は、前記詰まり判定手段によって、前記冷媒の流路に詰まりが発生していないと判定されると、前記前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障診断を行うことを特徴とする温度検出手段の診断装置。
請求項２に記載の温度検出手段の診断装置において、
前記故障診断手段は、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度と、前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度との差の絶対値が所定温度より低い状態が所定時間以上継続すると、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段が短絡故障していると判定することを特徴とする温度検出手段の診断装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の温度検出手段の診断装置において、
前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障が発生していない場合には、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度および前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度の平均温度を、前記温度検出対象物の温度として算出する温度算出手段をさらに備え、
前記温度算出手段は、前記故障診断手段によって、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段の短絡故障が検出されると、前記第１の温度検出手段によって検出される第１の温度および前記第２の温度検出手段によって検出される第２の温度に基づいて、前記平均温度を推定することを特徴とする温度検出手段の診断装置。