JP6531690B2

JP6531690B2 - バッテリ装置

Info

Publication number: JP6531690B2
Application number: JP2016057803A
Authority: JP
Inventors: 征宏加賀美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2017171054A

Description

本発明は、空気温度センサの異常を検出できる空冷式バッテリ装置に関する。

近年、モータを駆動源とする電気自動車、モータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両などの電動車両が多く用いられている。これらの電動車両では、モータに電力を供給すると共に、モータを発電機として動作させた際の発電電力を充電する充放電可能なバッテリと、バッテリを冷却する冷却装置とが搭載されている。冷却装置は、冷却ファンを駆動して冷却空気を吸い込み、吸い込んだ冷却空気をバッテリの周囲の冷却流路に流してバッテリを冷却するものである。

特許文献１には、冷却ファンによって、車室内の冷却空気をバッテリへ送給する冷却装置が記載されている。特許文献１の冷却装置は、空気温度センサで検出した吸い込み空気温度が、バッテリ温度センサで検出したバッテリ温度より高い場合には、バッテリ温度がさらに上昇しないように、冷却ファンを始動しないようにしている。

特開２０１０−１６３０９５号公報

ところで、特許文献１に記載されたような冷却装置において、空気温度センサが故障して実際よりも高温の検出値が出力されるセンサ異常が発生すると、冷却装置は、空気温度センサの検出値がバッテリ温度センサの検出値よりも高いものと判断して冷却ファンを始動させないので、バッテリ温度が上昇を続け、バッテリの出力が制限される可能性がある。このため、空気温度センサの異常検出が必要である。

空気温度センサの異常を検出するには、空気温度センサを２つ配置して、２つの空気温度センサの検出値の差が大きくなった場合に空気温度センサが異常であると判定する方法が考えられる。しかし、この方法では、空気温度センサの数が増えてしまい、冷却装置のコストが高くなり、また、冷却装置が複雑になってしまう問題がある。

空気温度センサの数を増やさずに、空気温度センサの異常を検出する方法としては、空気温度センサの検出値が、バッテリ温度センサの検出値よりも所定の閾値以上高い時（以下、異常検出条件という）に、空気温度センサが異常であると判定する方法が考えられる。しかし、空気温度センサの測温対象である吸い込み空気温度が高温となる状況（例えば、車両が炎天下に置かれている状況）では、空気温度センサが正常であっても、異常検出条件が成立する可能性があり、異常を誤検出する可能性がある。

そこで、本発明は、誤検出を抑制しつつ、簡便な方法で空気温度センサの異常を検出することを目的とする。

本発明のバッテリ装置は、車両駆動用のバッテリと、前記バッテリに車室内の冷却空気を送給する冷却ファンと、前記冷却ファンから前記バッテリに送給される空気の温度を検出する空気温度センサと、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、前記車室内に乗員がいることを検出する乗員検出手段と、前記空気温度センサによって検出された空気温度と、前記バッテリ温度センサによって検出されたバッテリ温度とに基づいて、前記冷却ファンの回転数を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記乗員検出手段によって前記車室内に乗員がいることが検出されている乗員検出状態であることを判定する乗員判定部と、前記冷却ファンを回転状態とする冷却ファン回転制御部と、前記乗員検出状態、かつ、前記回転状態が、一定期間継続したことを判定する継続判定部と、前記継続判定の状態で、前記空気温度が前記バッテリ温度よりも所定の閾値以上高い時には、前記空気温度センサが異常であると判定する異常判定部と、を備えること、を特徴とする。

本発明によれば、空気温度センサの異常を誤検出する可能性がある状況を排除した上で、空気温度センサの異常検出をするので、誤検出を抑制できる。また、新たなセンサを追加することなく、既存のセンサの検出値を比較することによって空気温度センサの異常検出をするので、簡便である。

本発明の実施形態におけるバッテリ装置の構成を示す構成図である。本発明の実施形態におけるバッテリ装置が実行する空気温度センサの異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１には、本実施形態のバッテリ装置１００の構成が示されている。バッテリ装置１００は、車両駆動用のバッテリ１０と、バッテリ１０に車室内の冷却空気を送給する冷却ファン１１と、冷却ファン１１からバッテリ１０に送給される空気の温度を検出する空気温度センサ２１と、バッテリ１０の温度を検出するバッテリ温度センサ２２と、車速センサ２６と、制御部５０とを備えている。

バッテリ１０は、正極ライン１６と負極ライン１７とを介してインバータ１８に接続されている。インバータ１８は、バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換して車両駆動用のモータジェネレータ１９を駆動する。また、モータジェネレータ１９が発電した交流電力はインバータ１８によって直流電力に変換されてバッテリ１０に充電される。

バッテリ１０は、内部に図示しない冷却流路を備えている。バッテリ１０の冷却流路の入口には、吸気ダクト１４の一端が接続されており、吸気ダクト１４の他端は、車室内に設けられている吸気口１３に接続されている。吸気ダクト１４の内部には、冷却ファン１１が取り付けられている。また、バッテリ１０の冷却流路の出口には、バッテリ１０を冷却した後の空気を排出する排気ダクト１５が取り付けられている。従って、図１の太い黒矢印で示すように、車室内に設けられている吸気口１３から吸い込まれた冷却空気は、吸気ダクト１４を通ってバッテリ１０の内部の冷却流路に流入し、バッテリ１０を冷却した後、排気ダクト１５から排出される。また、吸気ダクト１４の内部には、冷却ファン１１からバッテリ１０に送給される冷却空気の温度を検出する空気温度センサ２１が取り付けられている。

制御部５０は、マイクロプロセッサであり、プログラムを実行することによって、センサからの入力信号・データを用いた所定の処理を実行して、処理結果に基づく出力信号・データを生成する。制御部５０は、後述する乗員判定部４１と、冷却ファン回転制御部４２と、継続判定部４５と、異常判定部４８とを備えている。

本実施形態のバッテリ装置１００は、制御部５０が、空気温度センサ２１によって検出された空気温度（以下、ＴＣという）と、バッテリ温度センサ２２によって検出されたバッテリ温度（以下、ＴＢという）とに基づいて、冷却ファン１１を駆動するモータ１２を制御して、冷却ファン１１の回転数を調整する。通常、ＴＢがＴＣより高い場合には、バッテリ温度に応じた回転数で冷却ファン１１を回転させるが、ＴＢが低温の場合には、バッテリ１０を冷却する必要がないので、冷却ファン１１を停止させる。

また、本実施形態のバッテリ装置１００は、制御部５０が、空気温度センサ２１の異常検出を行う。本実施形態では、空気温度センサ２１の異常検出として、ＴＣが実際よりも高温の検出値示すＨｉ異常を検出することで、ＴＣがＴＢより高いと判断されて、意図せず冷却ファン１１が停止してしまうことを防ぐ。

本実施形態の異常検出の方法は、ＴＣがＴＢよりも所定の閾値以上高い時（異常検出条件）に、空気温度センサ２１を異常と判定する。しかし、空気温度センサ２１が正常であっても、異常検出条件が成立する場合があり、常に、正確に異常検出できるとは限らない。そこで、制御部５０は、異常検出を行う前に、正確に異常検出できる状況にあるかを確認する。具体的には、次の前提条件が満たされているかどうかを確認する。

前提条件：車室内に乗員がいることが検出されている乗員検出状態、かつ、冷却ファン１１の回転している状態（回転状態）が、一定期間Δｔ継続した状態（継続判定の状態）であること。

上記した前提条件が満たされていない状況で、異常検出条件により異常検出を行うと、空気温度センサ２１が正常であっても、異常と誤検出する可能性がある。

例えば、バッテリ装置１００が搭載された車両が、炎天下に置かれていた場合には、車室内の空気の温度が高温になり、空気温度センサ２１の測温対象である吸気ダクト１４内の空気の温度も高温となるため、ＴＣがＴＢよりも高くなる可能性がある。したがって、車室内に乗員がいない場合、すなわち、車室内の空気の温度が高温である可能性がある場合には、空気温度センサ２１が正常であっても、異常検出条件（ＴＣがＴＢよりも所定の閾値以上高い）が成立し、空気温度センサ２１の異常を誤検出する可能性がある。

また、バッテリ装置１００が搭載された車両が、炎天下に置かれていた場合には、乗車して車両を走行させると、車室内の空気の温度は空調によって徐々に涼しくなるが、空気温度センサ２１の測温対象である吸気ダクト１４内部の空気温度は、冷却ファン１１が停止している場合には、直ぐには涼しくならない。したがって、冷却ファン１１が回転状態ではない場合、すなわち、冷却ファン１１が停止している場合には、車室内に乗員がいる状態（乗員検出状態）が確認されて、車室内の空気の温度が高温でないことが推定されたとしても、空気温度センサ２１が正常な状態で、異常検出条件（ＴＣがＴＢよりも所定の閾値以上高い）が成立し、空気温度センサ２１の異常を誤検出する可能性がある。

よって、乗員検出状態であり、かつ、冷却ファン１１が回転状態であることを確認する必要がある。また、乗員検出状態、かつ、冷却ファン１１が回転状態となったとしても、すぐには、空気温度センサ２１の測温対象である吸気ダクト１４内部の空気温度は低下せず、誤検出の可能性がある為、それらの状態が一定期間Δｔ継続した状態（継続判定の状態）であることを、前提条件としている。

次に、図２を参照して、本実施形態の空気温度センサ２１の異常検出処理について具体的に説明する。制御部５０は、図２に示された一連の処理（異常検出処理）を、所定期間ΔＴの周期で繰り返し実行する。

まず、図２のＳ１００では、制御部５０が、ＴＢがバッテリ１０の冷却が必要である温度（以下、第１温度という）以上の温度であるかを確認する。前述したように、ＴＢが低温（第１温度未満）の場合には、バッテリ１０を冷却する必要がないため、空気温度センサ２１の異常を検出する必要がない。したがって、本実施形態においては、ＴＢが低温（第１温度未満）の場合（Ｓ１００：Ｎｏ）には、異常検出（Ｓ１０６）を行わずに、この周期の異常検出処理を終了する。一方、Ｓ１００で、ＴＢが第１温度以上の場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２では、制御部５０の冷却ファン回転制御部４２が、冷却ファン１１を回転状態とする。Ｓ１００で、ＴＢがバッテリ１０の冷却が必要である温度（第１温度）以上の温度であることが確認されているので、冷却ファン１１を回転状態として、バッテリ１０の冷却を行う。通常、ＴＣがＴＢより高い場合には、冷却ファン１１を停止させるが、ここでは、ＴＣとＴＢとの関係に関わらず、冷却ファン１１を回転状態とする。Ｓ１０２の後は、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３では、制御部５０の乗員判定部４１が、車室内に乗員がいる状態（乗員検出状態）であるかを確認する。本実施形態では、車室内に乗員がいることを検出する乗員検出手段として車速センサ２６を用いる。具体的には、車速センサ２６によって検出された車速が０よりも大きな速度であれば、車室内に乗員がいると判断する。しかし、乗員検出手段は、車室内に乗員がいることを検出できるのであれば、車速センサ２６以外であっても良い。例えば、モータジェネレータ１９の回転数を検出して、回転数が０よりも大きな回転数であれば、車室内に乗員がいると判断しても良い。また、着座センサ等によって乗員がシートに座っていることを検出して、車室内に乗員がいると判断しても良い。

Ｓ１０３で、車室内に乗員がいない（乗員検出状態ではない）と判断された場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）には、前提条件を満たさないので、誤検出を避けるため、異常検出（Ｓ１０６）を行わずに、この周期の異常検出処理を終了する。一方、車室内に乗員がいる（乗員検出状態）と判断された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、制御部５０の継続判定部４５が、前提条件である、乗員検出状態、かつ、冷却ファン１１の回転状態が、一定期間Δｔ継続した状態（継続判定の状態）であるかを確認する。一定期間Δｔ継続していない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）には、一定期間Δｔ継続した状態（継続判定の状態）になるまで待つ。乗員検出状態、すなわち、車室内に乗員がいる状態が一定期間Δｔ継続することで、車室内が十分に涼しくなる。また、冷却ファン１１の回転状態も一定期間Δｔ継続するので、空気温度センサ２１の測温対象である吸気ダクト１４内部に車室内の涼しい空気が十分に送り込まれ、吸気ダクト１４内部の炎天下で熱くなった空気が排出されることになる。これにより、空気温度センサ２１が正常であれば、ＴＣがＴＢよりも低くなるようにして、すなわち、異常検出条件が成立しないようにして、誤検出を防ぐ。

Ｓ１０４で、前提条件である、乗員検出状態、かつ、冷却ファン１１の回転状態が、一定期間Δｔ継続した状態（継続判定の状態）であることを確認できた場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、制御部５０の異常判定部４８が、異常検出条件を用いて、空気温度センサ２１の異常検出を行う。具体的には、ＴＣがＴＢよりも所定の閾値以上高い時（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）には、空気温度センサ２１に異常があると判定し（Ｓ１０８）、そうでない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）には、空気温度センサ２１は正常であると判定する（Ｓ１１０）。

空気温度センサ２１に異常があると判定された場合（Ｓ１０８）は、空気温度センサ２１の異常によって、空気温度センサ２１から実際よりも高温の検出値が出力されていることになる。したがって、通常は、ＴＣがＴＢより高いものと判断して冷却ファン１１を停止するので、バッテリ温度が上昇を続け、バッテリ１０の出力が制限されてしまう問題が発生する。しかし、本実施形態のバッテリ装置１００は、空気温度センサ２１に異常があると判定された場合（Ｓ１０８）は、Ｓ１０２で設定した冷却ファン１１の回転状態を継続させることで、バッテリ温度の上昇を防ぎ、バッテリ１０の出力が制限されてしまうのを回避する。

以上説明した異常検出処理を、制御部５０は、所定期間ΔＴの周期で繰り返し実行する。

以上説明した本実施形態のバッテリ装置１００では、ＴＢが低温（第１温度未満）の場合（Ｓ１００：Ｎｏ）には、異常検出（Ｓ１０６）を行わなかった。したがって、本発明では、前述した前提条件に、ＴＢが第１温度以上の条件を加え、ＴＢが第１温度未満では、空気温度センサ２１の異常検出をしないようにすることも可能である。しかし、本実施形態のように、前提条件に、ＴＢが第１温度以上の条件が入っていなくても、ＴＢが第１温度以上の場合には冷却ファン１１が回転状態（Ｓ１０２）となり、ＴＢが第１温度未満の場合には冷却ファン１１が停止状態となることから、前述の前提条件（回転状態であることの確認がされる）で、ＴＢが第１温度以上の条件の確認がなされている。

以上説明した本実施形態のバッテリ装置１００によれば、空気温度センサ２１の異常を誤検出する可能性がある状況を排除した上で、空気温度センサ２１の異常検出をするので、誤検出を抑制できる。また、新たなセンサを追加することなく、既存のセンサの検出値を比較することによって空気温度センサ２１の異常検出をするので、簡便である。

１０バッテリ、１１冷却ファン、１２モータ、１３吸気口、１４吸気ダクト、１５排気ダクト、１６正極ライン、１７負極ライン、１８インバータ、１９モータジェネレータ、２１空気温度センサ、２２バッテリ温度センサ、２６車速センサ、４１乗員判定部、４２冷却ファン回転制御部、４５継続判定部、４８異常判定部、５０制御部、１００バッテリ装置。

Claims

車両駆動用のバッテリと、
前記バッテリに車室内の冷却空気を送給する冷却ファンと、
前記冷却ファンから前記バッテリに送給される空気の温度を検出する空気温度センサと、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
前記車室内に乗員がいることを検出する乗員検出手段と、
前記空気温度センサによって検出された空気温度と、前記バッテリ温度センサによって検出されたバッテリ温度とに基づいて、前記冷却ファンの回転数を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記乗員検出手段によって前記車室内に乗員がいることが検出されている乗員検出状態であることを判定する乗員判定部と、
前記冷却ファンを回転状態とする冷却ファン回転制御部と、
前記乗員検出状態、かつ、前記回転状態が、一定期間継続したことを判定する継続判定部と、
前記継続判定の状態で、前記空気温度が前記バッテリ温度よりも所定の閾値以上高い時には、前記空気温度センサが異常であると判定する異常判定部と、を備えること、
を特徴とするバッテリ装置。