JP6658153B2 - 車載バッテリ冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、車載バッテリ冷却システムに関する。

回転電機を駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車には、電源となるバッテリ（二次電池）と、その冷却システムが搭載されている。

冷却システムには、冷却空気を取り込んでこれをバッテリに送り込むブロアが設けられる。仮に冷却空気に塵埃が混じりそれがバッテリの接点等に付着すると過熱のおそれがあるので、フィルタを介して冷却空気がブロアに取り込まれる。

フィルタの目詰まりを検知するため、例えば特許文献１では、ブロアを駆動させるブロアモータの通流電流を監視している。フィルタに目詰まりが生じると、同一回転数［ｒｐｍ］下で吸引量は低下する。吸引量が低下することでブロア及びブロアモータの仕事量は低下するので、ブロアモータに供給される電流量は減少する。

このことから特許文献１では、ブロアモータに供給される電流値の変化を監視している。監視の過程で電流値が所定の基本電流値を割り込むと、フィルタが目詰まりを起こしていると判定され、フィルタ交換を促すアラームが出力される。

特開２００８−１３６９１１号公報

ところで、フィルタが車室内、例えばリアシート下部等に設けられている場合、リアシート前方のフロアマット上に荷物が置かれると、これが障害物となってフィルタを塞ぐことがある。例えばいわゆるレジ袋等の買い物袋がフィルタの前に置かれると、冷却空気の取り込みに伴って買い物袋の一部が吸引されてフィルタに貼り付くおそれがある。このような場合に、フィルタに目詰まり有りと判定され、本来交換不要のフィルタに対してフィルタ交換アラームが出力されるおそれがある。そこで本発明は、フィルタ交換アラームの誤出力を抑制可能な、車載バッテリ冷却システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車載バッテリ冷却システムは、フィルタを介して冷却空気を取り込んでバッテリに送り込むブロアと、前記ブロアを回転駆動させるブロアモータと、前記ブロアモータへの印加電圧を制御することで前記ブロアの回転数を制御する制御部と、前記制御部によって前記ブロアの回転数が所定の高回転数に維持される一定回転数制御時に前記ブロアモータに印加される指令電圧値に基づいて、前記フィルタの交換要否を判定する判定部と、を備える。前記判定部は、前記一定回転数制御時の指令電圧値が所定の閾値未満であって、かつ、当該指令電圧値が、過去の前記一定回転数制御時の指令電圧値の履歴から求めた推定電圧値を逸脱して下回る場合には、前記フィルタ前方の障害物を除去すべき旨の仮アラームを出力する。さらに前記判定部は、前記仮アラーム出力後の前記一定回転数制御時の指令電圧値が引き続き前記閾値未満かつ前記推定電圧値を逸脱して下回るときに、前記フィルタの交換要と判定してフィルタ交換を促す本アラームを出力する。

本発明によれば、フィルタ交換アラームの誤出力を抑制可能となる。

本実施形態に係るバッテリ冷却システム及びこれを搭載した車両の要部を例示するブロック図である。 ブロアの制御システムを例示する制御ブロック図である。 ブロアの圧損に対する電圧値の減少度合いを、ブロアの回転数別に示したグラフである。 本実施形態に係るフィルタ交換要否判定フローを例示するフローチャートである。 本実施形態に係るフィルタ交換要否判定フローを実行した際のタイムチャートである。 ブロアの圧損に対する回転数の増加度合いを電圧値別に示したグラフである。 本実施形態に係るフィルタ交換要否判定フローの別例を示すフローチャートである。

図１に、本実施形態に係るバッテリ冷却システム及びこれが搭載された車両の構成を例示する。なお、図示を簡略化するために、図１では、本実施形態に係るバッテリ冷却システムとの関連性の低い構成については適宜図示を省略している。また、図１の一点鎖線は信号線を表している。

図１に示す車両は、内燃機関ＥＮＧ及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を駆動源とするハイブリッド車両である。しかしながら、本実施形態に係るバッテリ冷却システムが搭載される車両はこれに限らない。要するに回転電機を駆動源とし、これに電力を供給する大容量のバッテリを備えた車両であればよく、例えば電気自動車や燃料電池車に、本実施形態に係る冷却システムを搭載してもよい。

図１に示す車両（ハイブリッド車両）では、メインバッテリ１０から出力された直流電力が昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にて昇圧される。昇圧された直流電力はインバータ１４にて直交変換される。変換後の交流電力は回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも一方に供給される。

例えば内燃機関ＥＮＧを駆動させずに回転電機の駆動力のみにて車両を走行させるＥＶ走行モードでは、メインバッテリ１０から回転電機ＭＧ２に電力が供給され、これにより得られた駆動力が動力分配機構１６を介して車輪１８に伝達される。

回転電機ＭＧ２に加えて内燃機関ＥＮＧからも駆動力を出力させるＨＶ走行モードでは、内燃機関ＥＮＧの駆動力の一部が動力分配機構１６を介して車輪１８に伝達される。残りの駆動力は動力分配機構１６を介して回転電機ＭＧ１に伝達され、これにより回転電機ＭＧ１が発電駆動される。その発電電力が回転電機ＭＧ２に供給され、これにより得られた駆動力が動力分配機構１６を介して車輪１８に伝達される。

また、図１に示す車両には、メインバッテリ１０と昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とを繋ぐ電路から分岐して、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に接続される分岐電路が設けられる。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって降圧された直流電力はブロア用インバータ２２にて直交変換される。変換後の交流電力はブロアモータ２４に供給される。ブロアモータ２４によりブロア２６が回転駆動させられ、これに伴い冷却空気が取り込まれる。

＜バッテリ冷却システムの構成＞
本実施形態に係るバッテリ冷却システムは、メインバッテリ１０、ブロア２６、ブロアモータ２４、ブロア用インバータ２２、及びＥＣＵ（電子コントロールユニット）３０を備える。

メインバッテリ１０は、ニッケル水素やリチウムイオン電池等の二次電池から構成される。例えばメインバッテリ１０は、１〜５Ｖ程度の電池セル（単電池）が複数積層されたスタック（積層体）から構成される。また、メインバッテリ１０はカバー３２に収容される。カバー３２には冷却空気の供給口３４及び排出口３６が形成されている。後述するように、ブロア２６から送られた冷却空気が供給口３４からカバー３２内部に取り込まれてメインバッテリ１０が空冷される。冷却後の空気は排出口３６から排出される。

ブロア２６は、冷却空気をメインバッテリ１０に送り込む送風機である。ブロア２６は例えばシロッコファン（多翼送風機）から構成される。本実施形態に係るブロア２６の吸入口３８は車室内に向けられている。メインバッテリ１０及び冷却システムがリアシート下部に設置されている場合、ブロア２６の吸入口３８はリアシート下部を覆うカバーから車室に露出するように設置される。

ブロア２６は冷却空気として車室内の空気を取り込む。取り込みに際して、空気中及びフロアマット上の塵埃の吸入を避けるために、吸入口３８にはフィルタ４０が取り付けられている。例えばフィルタ４０は吸入口３８と同径のメッシュ部材から構成される。フィルタ４０を介してブロア２６に取り込まれた冷却空気は、ダクト４２を経由してメインバッテリ１０に送り込まれる。

ブロアモータ２４はブロア２６を回転駆動させる。ブロアモータ２４は例えば定格電圧が１４［Ｖ］の３相ブラシレスモータから構成される。ブロアモータ２４にはブロア用インバータ２２から駆動電圧（３相電圧）が印加され、これによりブロアモータ２４が回転駆動される。ブロアモータ２４のロータ位置は位置センサ４４により検知され、後述するフィードバック制御に用いられる。なお、以下では、理解を容易にするため、ブロアモータ２４の回転数［ｒｐｍ］とブロア２６の回転数［ｒｐｍ］は同一であるとする。

ブロア用インバータ２２は、メインバッテリ１０から降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して供給された、または、サブバッテリ２８から直接供給された直流電力を直交変換してこれをブロアモータ２４に供給する。図２に示すように、ブロア用インバータ２２は複数のスイッチング素子を備えており、制御部４８から送られたＰＷＭ制御信号に基づいて、これらのスイッチング素子のオン／オフ動作が制御される。

図１に戻り、ＥＣＵ３０は、バッテリ冷却システムを含む車両内の機器を制御する。ＥＣＵ３０は例えばコンピュータから構成され、演算回路であるＣＰＵ４６及び記憶装置であるメモリ４９を備える。ＣＰＵ４６はブロア２６を制御する制御部４８及びフィルタ４０の交換要否判定を行う判定部５０を備える。メモリ４９はＳＲＡＭ等の揮発性メモリ及びＲＯＭやハードディスク等の不揮発性メモリを含んで構成される。メモリ４９には後述するフィルタ交換要否判定フローを実行するためのプログラムや、指令電圧−圧損マップ等が記憶されている。

ＥＣＵ３０は車両に搭載された各種センサから検出値を受信する。具体的には電圧センサ５４及び電流センサ５６からそれぞれメインバッテリ１０の電圧値Ｖｂ及び電流値Ｉｂを受信する。またＥＣＵ３０はバッテリ温度センサ５８からメインバッテリ１０の温度Ｔｂを受信する。また速度センサ６０から車速を受信し、ＭＧ１回転位置センサ６２、ＭＧ２回転位置センサ６４、及び、ブロアモータ回転位置センサ４４からそれぞれ回転電機ＭＧ１、ＭＧ２、及びブロアモータ２４のロータ位置θを受信する。さらにＥＣＵ３０はマイクロホン６８から車室内の音量レベルを受信する。加えてＥＣＵ３０はオーディオシステムのオン／オフスイッチ７０からオーディオシステムのオン／オフ状態を受信し、パワーウィンドウスイッチ７２から車窓の開度を受信する。またＥＣＵ３０は空調システムのオン／オフスイッチ７４から空調のオン／オフ状態を受信する。

＜ブロア制御システム＞
図２に、本実施形態に係る冷却システムの制御ブロック図を例示する。制御部４８は、ブロアモータ２４への印加電圧である指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を制御することでブロア２６の回転数［ｒｐｍ］を制御する。本実施形態では、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）がＰＷＭ制御信号に変換され、これによってブロア２６の回転数［ｒｐｍ］が制御される。

ＰＷＭ制御は電圧制御の一種であり、オン電圧を一定値（固定値）とし、かつ、１周期当たりのオン期間の割合、すなわちデューティ比［％］を変化させることで、１周期当たりの出力電圧平均値を変化させる。ブロアモータ２４への指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）とデューティ比は対応関係にあり、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が高いほどデューティ比は高くなる。デューティ比が高いほどブロアモータ２４の回転数は高くなる（いわゆる電機子電圧制御）。後述するように、制御部４８は指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）の変化に応じてデューティ比を変化させ、それによりブロアモータ２４及びブロア２６の回転数を制御する。

図２に例示する制御ブロック図では、制御部４８が仮想的に複数の機能部に分けられている。すなわち、制御部４８は回転数指令生成部４８Ａ、微分演算部４８Ｂ、ＰＩ制御部４８Ｃ、２相→３相変換部４８Ｄ、及びＰＷＭ生成部４８Ｅを備える。

制御部４８、ブロア用インバータ２２、ブロアモータ２４、及びブロアモータ回転位置センサ４４によってフィードバックループが形成される。以下このループに沿ってブロア２６の回転数制御について説明する。制御部４８の回転数指令生成部４８Ａには、ＥＣＵ３０の上位演算部からメインバッテリ１０の温度Ｔｂ及び車室温度が送られる。これらの値に基づいて回転数指令生成部４８Ａはブロアモータ２４（及びブロア２６）の指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）［ｒｐｍ］を生成する。指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）から微分演算部４８Ｂによるブロアモータ２４の実回転数Ｒ（ｔ）［ｒｐｍ］が減算されてＰＩ制御部４８Ｃに送られる。

ＰＩ制御部４８Ｃでは、指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）と実回転数Ｒ（ｔ）の差分値（回転差分値）に基づいて、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が生成される。回転差分値と指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）との対応関係は、例えばマップデータとして予めメモリ４９に記憶される。更にＰＩ制御部４８Ｃでは、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）がｄ軸成分Ｖｄ＊及びｑ軸成分Ｖｑ＊に変換される。例えば一般的な速度制御に用いられるｉｄ＝０制御では、Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）＝√（Ｖｄ＊^２＋Ｖｑ＊^２）（＝（Ｖｄ＊^２＋Ｖｑ＊^２）^１／２）及びＶｄ＊＝０との数式に基づいてｄ軸成分Ｖｄ＊及びｑ軸成分Ｖｑ＊が求められる。

２相→３相変換部４８Ｄでは、指令電圧のｄ軸成分Ｖｄ＊及びｑ軸成分Ｖｑ＊ならびにブロアモータ２４のロータ位置θに基づいて、３相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生成される。ＰＷＭ生成部４８Ｅでは３相電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相のデューティ比が各々定められたＰＷＭ制御信号が生成される。ＰＷＭ制御信号はブロア用インバータ２２の各スイッチング素子に送られ、これらスイッチング素子のオンオフ動作が制御される。メインバッテリ１０から降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して降圧された、またはサブバッテリ２８から直接印加された直流電圧は、ブロア用インバータ２２のスイッチング素子のオン／オフによって３相の方形波電圧に変換される（直交変換）。

３相電圧がブロアモータ２４に印加されることでブロアモータ２４のロータが回転駆動される。ロータの回転位置θ（機械角）はブロアモータ回転位置センサ４４に検知される。検知された回転位置θは微分演算部４８Ｂにて微分（Δθ）され実回転数Ｒ（ｔ）（回転速度）となり、指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）から実回転数Ｒ（ｔ）が減算される。以下、実回転数Ｒ（ｔ）が指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）に一致するようにフィードバック制御が実行される。

図２に示す制御ブロックでは、指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）を変化させる可変制御と、指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）を一定回転数Ｒ＿ｃｏｍ０に維持する一定回転数制御が可能となっている。可変制御はメインバッテリ１０の温度Ｔｂに追従した空冷を行うための制御であり、メインバッテリ１０の温度Ｔｂや車室温度等に応じて指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）が変化する。また、一定回転数制御はフィルタ４０の交換要否を判定するために行われる制御であり、指令回転数が所定の高回転数に維持される。所定の高回転数とは例えば２５００［ｒｐｍ］以上の回転数であってよく、例えば３０００［ｒｐｍ］に設定される。後述するように、一定回転数制御は、ブロア２６（及びブロアモータ２４）の累積駆動時間に基づき所定間隔で実行可能となっている。

図３には、ブロア２６の回転数別の圧損変化のグラフが例示されている。横軸は圧損［Ｐａ］であり、縦軸は指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を示す。なお、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）の単位が％で示されているが、これは、所定の指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）に対応するＰＷＭ信号のデューティ比［％］を示すものであり、指令電圧値をデューティ比に換算したものである。

図３のグラフではＡ〜Ｄの４つの回転数［ｒｐｍ］が示されている。回転数の大小関係はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなっている。例えば回転数Ａは５００［ｒｐｍ］、回転数Ｂは１０００［ｒｐｍ］、回転数Ｃは２０００［ｒｐｍ］、回転数Ｄは３０００［ｒｐｍ］である。

図３のグラフに示されているように、いずれの回転数も、圧損の増加に伴い指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が低下する。言い換えると、所定の回転数にするためにブロアモータ２４に印加される指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が、圧損の増加に伴い低下する。これは以下の理由による。

フィルタ４０の圧損が増加する、典型的には目詰まりが発生すると、同一回転数下における冷却空気の吸引量が減少する。吸引量の減少により仕事量は減少するから、同一回転数に到達させるために要する電圧は低くなる。このようにして、圧損の増加に伴い指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が低下する。

図３のグラフにおいて、圧損Ｐ０［Ｐａ］は例えば新品または清掃後のフィルタ４０をブロア２６の吸入口３８に取り付けたときの値（初期値）である。また、圧損Ｐｃ［Ｐａ］は例えばフィルタ４０交換の基準値である。図３のグラフに示されているように、圧損Ｐ０［Ｐａ］から圧損Ｐｃ［Ｐａ］に至るまでの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）（実電圧）の落ち込みは、高回転数ほど大きくなる。例えば回転数Ｄのときの圧損Ｐ０からＰｃまでの指令電圧の落ち込みΔＶｄは、回転数Ａのときの圧損Ｐ０からＰｃまでの指令電圧の落ち込みΔＶａの２倍以上となる。このように、回転数が高くなるほど、圧損の変化に対する感度は高くなる。

したがって、圧損の変化を、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）の変化に基づいて検出するに当たり、ブロア２６を高回転数（例えば３０００ｒｐｍ）にて一定回転数制御することで、低回転数（例えば５００ｒｐｍ）にて一定回転数制御する場合と比較して、圧損の変化を正確に検出できる。

上述の特性を利用して、判定部５０は、一定回転数制御時に所定の高回転数に対応してブロアモータ２４に印加される指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）に基づいて、フィルタ４０の交換要否を判定する。

具体的には、判定部５０は、ブロア２６の回転数を所定の高回転数Ｒ＿ｃｏｍ０（例えば３０００ｒｐｍ）にするために要する、ブロアモータ２４への実電圧値すなわち指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が、所定の閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ未満となったときに、フィルタ４０が閉塞されていると判定する。

所定の閾値Ｖ＿ｃｏｍＫは、フィルタ４０の閉塞の有無を判定するための値であり、圧損Ｐ０からＰｃまでの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）の落ち込みΔＶｄに基づいて設定する。例えば圧損Ｐ０のときの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ０からΔＶｄを引いた値を閾値Ｖ＿ｃｏｍＫとする（Ｖ＿ｃｏｍＫ＝Ｖ＿ｃｏｍ０−ΔＶｄ）。

上述したように、圧損Ｐ０は新品または清掃後のフィルタ４０をブロア２６の吸入口３８に取り付けたときの値である。したがって、新品または清掃後のフィルタ４０をブロア２６の吸入口３８に取り付けた際に、ブロア２６を回転数Ｄで一定回転数制御し、そのときの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を、圧損Ｐ０に対応する指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ０としてメモリ４９に記憶する。また、指令電圧の落ち込みΔＶｄは、ブロア２６及びブロアモータ２４の仕様書や実測等により予め求めることができ、これをメモリ４９に記憶させる。

さらに本実施形態に係る判定部５０は、フィルタ４０が閉塞されていると判定された場合に、それが一時的なものであるか、または継続して閉塞されているかを判定し、前者の場合にはフィルタ交換は不要と判定し、後者の場合にフィルタ交換要と判定する。特に前者のような判定ステップを設けることで、買い物袋が貼り付く等により一時的にフィルタ４０が閉塞されたときに、誤ってフィルタ交換要と判定されるのを抑制できる。

加えて本実施形態では、一時的なフィルタ４０の閉塞を検知したときに、乗員に対してフィルタ４０を閉塞させている障害物の除去を促すアラーム（仮アラーム）を出力する。これにより、障害物の速やかな除去が図られる。

＜フィルタの交換要否判定フロー＞
図４に、本実施形態に係るフィルタ４０の交換要否判定フローを例示する。ここで、本フローの初期条件として、ブロア２６は可変制御されているものとする。また、後述する障害物フラグｉは初期値（ｉ＝０）であるとする。

図４に示す判定フロー、及びこれに伴う一定回転数制御は、ブロア２６の駆動累積時間をもとに定期的に（所定間隔で）実行可能となっている。ブロア２６の駆動累積時間は、例えば図５の横軸に示されるように、車両の複数トリップに跨って積算される。トリップとは、ＥＣＵ３０が起動（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ）される時点から休止（Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ）される時点までの期間を指す。

図４を参照し、制御部４８は、メインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０を超過するか否かを判定する（Ｓ１０）。このステップでは、ブロア２６を高回転数Ｒ＿ｃｏｍ０で一定回転数制御したときに、メインバッテリ１０が過冷却（冷やし過ぎ）になるか否かが判定される。メインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０以下である場合には、一定回転数制御には移行せずに、ブロア駆動時間ベースで所定時間待機し（Ｓ３６）、次回の判定機会まで待機する。この待機期間は、例えば図５にて期間Ｐで示される。

ステップＳ１０にてメインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０を超過する場合、制御部４８は車室内の音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋを超過しているか否かを判定する（Ｓ１２）。ブロア２６を高回転数で一定回転数制御する場合、回転に伴うノイズ（ブロアノイズ）が車室内に伝わり、乗員の不快に繋がるおそれがある。そこでこのステップでは、ブロアノイズが十分にマスキングされる程度に車室内が賑やかであるか否かが判定される。

車室内の音量レベル判定は、例えばマイクロホン６８が検出した音量レベルに基づいて行う。また、これに代えて、車室内の音源（ノイズ源）となる機器のオン／オフ状態等に基づいて音量レベル判定を行ってもよい。例えばオーディオシステムのスイッチ７０がオン状態であるときに、車室内の音量レベルが閾値Ｎ＿Ｋを超過したと判定してもよい。また、空調システムのスイッチ７４がオン状態であるときに、車室内の音量レベルが閾値Ｎ＿Ｋを超過したと判定してもよい。さらに、パワーウィンドウスイッチ７２による車窓の開度情報に基づき、車窓が開いている（開度≠０）ときに車室内の音量レベルが閾値Ｎ＿Ｋを超過していると判定してもよい。また、いわゆるロードノイズやエンジンノイズを考慮して、速度センサ６０から取得した車速が所定速度（例えば時速４０ｋｍ以上）以上であるとき、または内燃機関ＥＮＧが駆動状態にあるときに、車室内の音量レベルが閾値Ｎ＿Ｋを超過していると判定してもよい。

ステップＳ１２にて車室内の音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋ以下であると判定されると、上述したステップＳ３６に進んでブロア駆動時間ベースで所定時間待機する。音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋを超過すると判定されると、制御部４８は、ブロア２６を可変制御から一定回転数制御に切り替える（Ｓ１４）。すなわち制御部４８は、ブロア２６及びブロアモータ２４の指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ（ｔ）を所定の高回転数Ｒ＿ｃｏｍ０に維持する。これに伴い図２に示す制御システムにて、ブロア２６及びブロアモータ２４の実回転数Ｒ（ｔ）が指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ０に一致するようにフィードバック制御が実行される。

ブロア２６及びブロアモータ２４に対する可変制御から一定回転数制御への切り替え信号は、制御部４８から判定部５０に送られる。切り替え信号を受けて判定部５０は、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）ならびにブロア２６及びブロアモータ２４の実回転数Ｒ（ｔ）［ｒｐｍ］を受信する。

判定部５０は、実回転数Ｒ（ｔ）が指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ０に到達したときの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を取得する（Ｓ１６）。さらに判定部５０は、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が、メモリ４９に記憶された閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ未満であるか否かを判定する（Ｓ１８）。

なお、図４に示す例では、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）と閾値Ｖ＿ｃｏｍＫとの比較を行っているが、別の数式を用いてもよい。例えば、Ｖ＿ｃｏｍＫ＝Ｖ＿ｃｏｍ０−ΔＶｄであることから、Ｖ＿ｃｏｍＫ−Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ） ＞ ΔＶｄとの不等式に基づいて、いわば間接的に、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ未満であるか否かの判定を行ってもよい。

指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ以上である場合には、フィルタ４０の閉塞無しと判定され、後述する障害物フラグが０に設定される（Ｓ２０）。また、仮アラームまたは本アラームがオン設定されている（出力中の）場合は、その出力がオフに設定される。

障害物フラグは、フィルタ４０を一時的に閉塞させる障害物の有無情報を反映させる２値（０または１）のパラメータである。障害物有りと判定されたときに、障害物フラグは１に設定され、障害物無しと判定されると、障害物フラグは０に設定される。

ステップＳ２０の後、判定部５０はブロアモータ２４の制御を一定回転数制御から可変制御に切り替える指令を制御部４８に送信する（Ｓ３４）。さらにその後、待機期間に入る（Ｓ３６）。

ステップＳ１８にて指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ未満である場合、つまり、フィルタ４０が閉塞されたと判定された場合、判定部５０は、その閉塞が急に発生した（一時的な閉塞）か否かを判定する。まず判定部５０は、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を取得した時刻における推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を求める（Ｓ２２）。

推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）は、図５に示すように、過去の一定回転数制御時の指令電圧値の履歴から求められる。例えば現在時刻をｔ５とすると、過去の時刻ｔ１〜ｔ４においてそれぞれ一定回転数制御が実行された際に、ブロアモータ２４の実回転数Ｒ（ｔ）が指令回転数Ｒ＿ｃｏｍ０に到達したときの、ブロアモータ２４に印加された指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ１）〜Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ４）がそれぞれメモリ４９に記憶される。これらの値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ１）〜Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ４）から、例えば最小二乗法などにより近似直線を得る。この近似直線がブロア駆動累積時間軸で時刻ｔ５に取る値が当該時刻ｔ５における推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ５）となる。

図４に戻り、判定部５０は、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を逸脱して下回るか否かを判定する（Ｓ２４）。指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を逸脱して下回るということは、予想よりも早くフィルタ４０が閉塞された、つまり閉塞が急に発生したことを意味する。例えばフィルタ４０の前方に買い物袋等の障害物が置かれ、その袋の一部が吸引されてフィルタ４０に貼り付くと、フィルタ４０が閉塞されてその際の指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を大きく逸脱して下回る。

具体的には図５の時刻ｔ５に示すように、フィルタ４０が一時的に閉塞されると、推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ５）からマージン値Ｖ＿ｃｏｍＭを引いた値よりもなお指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ５）が下回る。判定部５０はステップＳ２４にて、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ５）が、推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ５）からマージン値Ｖ＿ｃｏｍＭを引いた値未満となるか否かを判定する。

ステップＳ２４にて逸脱有り、つまり当該ステップの不等式を満たす場合、判定部５０は障害物フラグが１に設定されているか否か（０に設定されているか）を判定する（Ｓ２８）。このステップでは、フィルタ４０の急な閉塞が前回の一定回転数制御時から継続されているか否かが判定される。

ステップＳ２８にて、障害物フラグが１ではない（０である）場合、判定部５０は仮アラームを出力する（Ｓ３０）。仮アラームは、乗員に対してフィルタ４０前方の障害物を除去すべき旨を伝える警告信号である。仮アラームは、例えば車内のディスプレイ７６に表示されるメッセージであってよく、当該メッセージは例えば「吸気口の一時的な閉塞が検出されたので周りの障害物を取り除いてください」との文言から構成される。

続いて判定部５０は、障害物フラグを１に設定する（Ｓ３２）。その後判定部５０は、制御部４８に対して、ブロア２６の回転数制御を、一定回転数制御から可変制御に切り替える切り替え指令を出力する（Ｓ３４）。さらにブロア駆動時間をカウントして、次回の判定機会まで待機する（Ｓ３６）。

ステップＳ２４に戻り、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を逸脱しない（Ｎｏ）と判定されると、判定部５０は本アラームを出力する（Ｓ２６）。指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を逸脱しないということは、予想通りフィルタ４０に塵埃が溜まって目詰まりに至ったことを意味する。判定部５０は、フィルタ４０の交換要と判定して、フィルタ交換を促す本アラームを出力する。例えば判定部５０は、車内のディスプレイ７６に「吸気口の閉塞が検出されました。ディーラーで車両点検を受けて下さい」等のメッセージを表示させる。

また、ステップＳ２８にて既に障害物フラグが１である（フラグが立っている）場合にも、判定部５０は本アラームを出力する。ステップＳ２８にて障害物フラグが立っているということは、フィルタ４０の前方に障害物が置かれている状況が複数回の一定回転数制御に亘って継続されている、言い換えると、今回の一定回転数制御時の指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）が、前回の一定回転数制御に引き続き閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ未満かつ推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ）を逸脱して下回ることを意味する。このような状況では、メインバッテリ１０の冷却が十分に行われないおそれがある。また、フィルタ４０の前方に障害物が置かれたのではなく、短期間のうちにフィルタ４０に大量の塵埃が吸い込まれたという可能性もある。そこで判定部５０は、フィルタ４０の閉塞を解消させるために、本アラームを出力する。本アラームの出力後、ブロアモータ２４の制御が、一定回転数制御から可変制御に切り替えられる（Ｓ３４）。

図５には、本実施形態に係るフィルタ交換要否判定フロー実行時のタイムチャートが例示されている。なおこの例では、初期値として障害物フラグｉは０に設定されているものとする。

トリップｎ１の開始からブロア駆動累積時間がカウントされ、時刻ｔ１になると一定回転数制御が実行される。このとき実線の×で示す指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ１）は閾値Ｖ＿ｃｏｍＫ以上であるので、図４のステップＳ１８から、フィルタ４０の閉塞は無いと判定され、可変制御に戻される。

続く時刻ｔ２〜ｔ４ではいずれもフィルタ４０の閉塞は無いと判定される。さらに時刻ｔ５では、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ５）が閾値Ｖ＿ｃｏｍＫを割り込む。図４のステップＳ１８から、フィルタ４０に閉塞有りと判定される。

さらに指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ５）は推定電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥＳ（ｔ５）からマージン値Ｖ＿ｃｏｍＭを引いた値よりも小さい。図４のステップＳ２４、Ｓ２８に基づき、障害物フラグの設定確認が行われる。上述したように障害物フラグの初期値は０に設定されているため、ステップＳ３０に進んで仮アラームが出力される。

仮アラームにより、フィルタ４０前の障害物が除去された後、時刻ｔ６にて一定回転数制御が実行される。このとき、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ６）は閾値Ｖ＿ｃｏｍＫを上回っている（回復する）ため、ステップＳ１８及びＳ２０の処理により、障害物フラグが０に設定される。また、時刻ｔ５においてオン設定となった仮アラームがオフ設定される。

このように本実施形態に係るフィルタ交換要否判定フローでは、フィルタ４０の閉塞を検知したときに、それが障害物等による一時的な閉塞か否かを判定している。このような判定ステップを設けることで、障害物等による一時的な閉塞が生じたときにフィルタ４０の交換アラームが誤って出力されることを抑制できる。

＜一定電圧制御＞
上述の実施形態では、ブロア２６及びブロアモータ２４の回転数制御として、一定回転数制御を用いたが、これに代えて、ブロアモータ２４に印加する電圧を一定にする一定電圧制御を行ってもよい。

図６には、一定電圧制御において、圧損の増加に伴うブロア２６の回転数変化の例が示されている。横軸は圧損［Ｐａ］であり、縦軸はブロア２６の回転数［ｒｐｍ］である。図６のグラフには３つの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥ〜Ｖ＿ｃｏｍＧが示されている。指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥ〜Ｖ＿ｃｏｍＧの大小関係はＶ＿ｃｏｍＥ＜Ｖ＿ｃｏｍＦ＜Ｖ＿ｃｏｍＧである。例えば指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＥはデューティ比３０％に対応する電圧値であり、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＦはデューティ比６０％に対応する電圧値であり、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＧはデューティ比９０％に対応する電圧値である。

図３の説明で述べた通り、圧損が増加するほど所定回転数に到達させるための指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）は低下する。このことから、圧損が増加するほど、所定の指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）に対応する回転数は増加する。さらに図６に示されているように、指令電圧（デューティ比）が高いほど、圧損の増加に伴う回転数の増加割合が大きくなる。そこで判定部５０は、一定電圧制御を行うに当たり、ブロアモータ２４に印加する電圧を所定の高電圧（例えば指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＧ）に設定する。

判定部５０は、圧損Ｐ０のときの指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＧにおける回転数ｒｐｍ＿ｇ０から、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＧにおける圧損Ｐ０からＰｃまでの回転数の増分Δｒｐｍ＿ｇを足した回転数閾値Ｒ＿Ｋを求める。

回転数ｒｐｍ＿ｇ０について、新品または清掃後のフィルタ４０をブロア２６の吸入口３８に取り付けた際に、ブロアモータ２４に指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍＧを印加したときのブロアモータ２４（及びブロア２６）の実回転数を回転数ｒｐｍ＿ｇ０としてメモリ４９に記憶させる。また、回転数の増分Δｒｐｍ＿ｇは、ブロア２６及びブロアモータ２４の仕様書や実測等により予め求めることができる。

図７には、一定電圧制御を組み込んだフィルタ交換要否判定フローが例示されている。図４と同様に、本フローの初期条件として、ブロア２６は可変制御されているものとする。また、後述する障害物フラグｉは初期値（ｉ＝０）であるとする。

制御部４８は、メインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０を超過するか否かを判定する（Ｓ１１０）。メインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０以下である場合には、一定電圧制御には移行せずに、ブロア駆動時間ベースで所定時間待機し（Ｓ１３６）、次回の判定機会まで待機する。

ステップＳ１１０にてメインバッテリ１０の温度Ｔｂが所定の閾値Ｔｂ＿Ｋ０を超過する場合、制御部４８は車室内の音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋを超過しているか否かを判定する（Ｓ１１２）。車室内の音量レベル判定は、図４に示したステップＳ１２と同様の基準で行われる。ステップＳ１１２にて車室内の音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋ以下であると判定されると、上述したステップＳ１３６に進んでブロア駆動時間ベースで所定時間待機する。

音量レベルＮが所定の閾値Ｎ＿Ｋを超過すると判定されると、制御部４８は、ブロア２６を可変制御から一定電圧制御に切り替える（Ｓ１１４）。すなわち制御部４８は、ブロア２６及びブロアモータ２４の指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ（ｔ）を所定の高回転数Ｖ＿ｃｏｍ０に維持する。また制御部４８は、可変制御から一定電圧制御に切り替わったことを示す制御指令を判定部５０に送信する。

判定部５０は、指令電圧値Ｖ＿ｃｏｍ０のときの実回転数Ｒ（ｔ）をブロアモータ回転位置センサ４４から取得する（Ｓ１１６）。さらに判定部５０は、実回転数Ｒ（ｔ）が、メモリ４９に記憶された閾値Ｒ＿Ｋより大となるか否かを判定する（Ｓ１１８）。

実回転数Ｒ（ｔ）が閾値Ｒ＿Ｋ以下である場合には、フィルタ４０の閉塞無しと判定され、障害物フラグが０に設定される（Ｓ１２０）。また、仮アラームまたは本アラームがオン（出力中）の場合は、その出力がオフに設定される。その後、ブロアモータ２４の制御が一定電圧制御から可変制御に切り替わり（Ｓ１３４）、さらに待機期間に入る（Ｓ１３６）。

ステップＳ１１８にて実回転数Ｒ（ｔ）が閾値Ｒ＿Ｋより大である場合、つまり、フィルタ４０が閉塞されたと判定された場合、判定部５０は、実回転数Ｒ（ｔ）を取得した時刻における推定回転数Ｒ＿ＥＳ（ｔ）を求める（Ｓ１２２）。さらに判定部５０は、実回転数Ｒ（ｔ）が、推定回転数Ｒ＿ＥＳ（ｔ）にマージン値Ｒ＿Ｍを加えた値より大であるか否かを判定する（Ｓ１２４）。

ステップＳ１２４にて逸脱有り、つまり当該ステップの不等式を満たす場合、判定部５０は障害物フラグが１に設定されているか否か（０に設定されているか）を判定する（Ｓ１２８）。障害物フラグが１ではない（０である）場合、判定部５０は仮アラームを出力する（Ｓ１３０）。その後、判定部５０は、障害物フラグを１に設定する（Ｓ１３２）。さらにブロア２６の回転数制御が、一定電圧制御から可変制御に切り替わる（Ｓ１３４）。次に制御部４８はブロア駆動時間をカウントして、次回の判定機会まで待機する（Ｓ１３６）。

ステップＳ１２４に戻り、実回転数Ｒ（ｔ）が、推定回転数Ｒ＿ＥＳ（ｔ）にマージン値Ｒ＿Ｍを加えた値以下である場合、判定部５０は本アラームを出力する（Ｓ１２６）。また、ステップＳ２８にて既に障害物フラグが１である（フラグが立っている）場合にも、判定部５０は本アラームを出力する（Ｓ１２６）。本アラームの出力後、ブロアモータ２４の制御が、一定電圧制御から可変制御に切り替わる（Ｓ１３４）。

１０ メインバッテリ、２２ ブロア用インバータ、２４ ブロアモータ、２６ ブロア、４０ フィルタ、４８ 制御部、５０ 判定部。

Claims (1)

1. フィルタを介して冷却空気を取り込んでバッテリに送り込むブロアと、
   前記ブロアを回転駆動させるブロアモータと、
   前記ブロアモータへの印加電圧を制御することで前記ブロアの回転数を制御する制御部と、
   前記制御部によって前記ブロアの回転数が所定の高回転数に維持される一定回転数制御時に前記ブロアモータに印加される指令電圧値に基づいて、前記フィルタの交換要否を判定する判定部と、
   を備える車載バッテリ冷却システムであって、
   前記判定部は、
   前記一定回転数制御時の指令電圧値が所定の閾値未満であって、かつ、当該指令電圧値が、過去の前記一定回転数制御時の指令電圧値の履歴から求めた推定電圧値を逸脱して下回る場合には、前記フィルタ前方の障害物を除去すべき旨の仮アラームを出力し、
   前記仮アラーム出力後の前記一定回転数制御時の指令電圧値が引き続き前記閾値未満かつ前記推定電圧値を逸脱して下回るときに、前記フィルタの交換要と判定してフィルタ交換を促す本アラームを出力する、
   ことを特徴とする、車載バッテリ冷却システム。

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