JP7339757B2

JP7339757B2 - 温度センサの故障診断装置及び温度センサの故障診断方法

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Publication number: JP7339757B2
Application number: JP2019073991A
Authority: JP
Inventors: 林悟嶋田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: US20200326245A1; US11592343B2; JP2020174441A

Description

本発明は、温度センサの故障診断装置及び温度センサの故障診断方法に関する。

従来、下記の特許文献１には、ハイブリッド車両に関し、ハイブリッド車両の充電中にウォータポンプを駆動させることが記載されている。

特開２００８－３０８１２４号公報

ハイブリッド車両などの車両は、冷却水や冷却油などの冷媒によって、例えばモータ、インバータなどの機器を冷却している。これらの機器に設けられた温度センサの故障診断を行う方法として、各温度センサの検出値を比較する方法がある。

しかし、各温度センサの検出値を比較して故障診断を行う場合、車両運転を停止した後、十分な時間が経過し、各温度センサの検出値が収束して近似値となるまで待機する必要がある。この場合、各温度センサの検出値が収束する前に再び車両が起動すると、故障診断を行うことができない問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、早期に各温度センサの検出値を収束させ、温度センサの故障診断を最適に行うことが可能な、新規かつ改良された温度センサの故障診断装置及び温度センサの故障診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両停止後に、冷媒回路に冷媒を循環させるポンプの駆動源となる電力を発生するバッテリの充電が開始された場合に、前記ポンプを駆動することによって、前記冷媒により冷却される機器を冷却し、前記機器の温度を測定する温度センサの検出値の収束を早めるポンプ駆動部と、前記ポンプを駆動した後、前記バッテリの充電実施時間が、前記温度センサの温度収束時間に到達すると、前記温度センサの故障診断を実施する故障診断部と、を備える、温度センサの故障診断装置が提供される。

前記ポンプ駆動部は、前記バッテリの充電が可能な充電可能時間が前記温度収束時間以上の場合に、前記ポンプを駆動するものであっても良い。

また、前記故障診断部は、前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合は、予め定められた所定時間経過後に前記故障診断を実施するものであっても良い。

また、前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合に、前記充電実施時間に応じて前記故障診断を開始する診断実施時間を設定する診断実施時間設定部を備えるものであっても良い。

また、前記充電実施時間が長いほど前記診断実施時間を早くするものであっても良い。

また、前記故障診断部は、複数の前記温度センサの検出値の差分について、故障判定閾値に基づいて前記故障診断を行い、前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合に、前記充電実施時間に応じて前記故障判定閾値を設定する故障判定閾値設定部を備えるものであっても良い。

また、前記充電実施時間が長いほど前記故障判定閾値を小さくするものであっても良い。

また、前記故障診断部は、前記充電可能時間が前記温度収束時間に達しない場合は、予め定められた所定時間経過後に前記故障診断を実施するものであっても良い。

また、前記温度収束時間は、外気温に応じて定められ、外気温が高いほど短い時間に設定されるものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータが、車両停止後に、冷媒回路に冷媒を循環させるポンプの駆動源となる電力を発生するバッテリの充電が開始された場合に、前記ポンプを駆動することによって、前記冷媒により冷却される機器を冷却し、前記機器の温度を測定する温度センサの検出値の収束を早めるステップと、前記ポンプを駆動した後、前記バッテリの充電実施時間が、前記温度センサの温度収束時間に到達すると、前記温度センサの故障診断を実施するステップと、を実行する、温度センサの故障診断方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、早期に各温度センサの検出値を近似値とし、温度センサの故障診断を最適に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係るシステムの構成を示す模式図である。温度センサの故障状態を診断する手法を示す特性図である。本実施形態に係る温度センサの故障診断の手法を示す特性図である。充電可能時間が温度センサの温度収束時間よりも長い場合の処理を示すフローチャートである。温度収束時間と外気温との関係を規定したマップを示す模式図である。充電時間が短い場合に診断を実施する処理を示すフローチャートである。ステップＳ５８でソーク時間を設定する際に使用するマップを示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１０００の構成を示す模式図である。このシステムは、高電圧バッテリ８００に充電された電力により駆動する電気自動車、ハイブリッド車等に搭載されるものである。図１に示すように、システム１０００は、冷媒回路３１０を備え、冷媒回路３１０には、ポンプ３００の駆動により冷媒（冷却液、冷却油など）が循環している。

冷媒回路３１０にはモータ１００が接続され、モータ１００は冷媒回路を流れる冷媒により冷却される。ＥＣＵ４００は、システム１０００の全体を制御する構成要素である。ＥＣＵ４００には、ポンプ３００、イグニッションスイッチ（ＩＧ）５００、外気温相当の温度を検出するセンサ６００、外部の充電装置と連結されるソケット７００、高電圧バッテリ８００等が接続されている。

また、ＥＣＵ４００には、モータ１００の温度を検出する２つの温度センサ１１０，１２０が接続されている。本実施形態では、これらの２つの温度センサの故障状態を検出する手法を提案する。

ＥＣＵ４００は、ポンプ３００を駆動するポンプ駆動部４０２、温度センサ１１０，１２０の故障診断を実施する故障診断部４０４、充電実施時間に応じて故障診断を開始する診断実施時間を設定する診断実施時間設定部４０６、充電実施時間に応じて故障判定閾値を設定する故障判定閾値設定部４０８、を有する。なお、ＥＣＵ４００の各構成要素は、回路（ハードウェア）、または、ＥＣＵ４００を構成する中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成することができる。

温度センサの故障状態を検出するための手法として、近い温度推移をとる２つの温度センサの検出値を比較する方法がある。この診断においては、走行中のバラツキに起因する誤診断を回避するため、車両ソーク後など２つの温度センサの検出値が近似値を示す場面を定義して診断を実行する。図２は、この場合に、温度センサの故障状態を診断する手法を示す特性図である。

図２において、一点鎖線の特性は、温度センサ１１０の検出値を、破線の特性は温度センサ１２０の検出値をそれぞれ示すものとする。車両が走行すると、発熱により各温度センサ１１０，１２０の温度検出値は上昇するが、イグニッションスイッチ５００がオフ（時刻ｔ０）になり、車両が停止すると、各温度センサ１１０，１２０の検出値は低下する。ここで、例えばイグニッションスイッチ５００がオフになってから６時間以上経過した時刻ｔ１で診断を実施すると、時刻ｔ１までに冷媒回路３１０の冷媒が十分に冷却されるため、２つの温度センサ１１０，１２０の検出値もそれに伴って下降する。時刻ｔ２で温度センサ１１０が故障し、時刻ｔ２の時点での検出値が維持されると、時刻ｔ１の時点で温度センサ１１０の検出値と温度センサ１２０の検出値が相違する。このため、予め故障判定閾値を定めておき、時刻ｔ１の時点で温度センサ１１０の検出値と温度センサ１２０の検出値が故障判定閾値以上乖離している場合は、温度センサが故障していると診断することができる。

一方、図２に示す故障診断において、故障判定閾値は、走行中の温度バラツキやセンサ特性誤差の最大値を考慮して設定されることが望ましく、この場合、診断実施までの時間（ｔ０～ｔ１間の時間）を長く設定するとともに、故障判定閾値の値も大きく設定する必要がある。実際の使用環境では、診断実施までの時間を長くすると、診断実施までの間に再度イグニッションスイッチ５００がオンにされる場合があり、診断が実行される頻度が低くなる。更に、故障判定閾値が大きいため、例えば温度センサに中間固着故障が生じている場合などにおいては、故障発生後、しばらくの間は故障を検出できない可能性がある。

次に、本実施形態に係る温度センサ１１０，１２０の故障診断について説明する。本実施形態では、イグニッションスイッチ５００をオフにした後、ポンプ３００を駆動させることで合理性診断の診断時間を早める。ポンプ３００を駆動することで温度センサ１１０，１２０の検出値はより早く冷媒温度に近づくため、故障判定閾値を小さくすることができる。

図３は、本実施形態に係る温度センサ１１０，１２０の故障診断の手法を示す特性図である。本実施形態では、高電圧バッテリ８００のＳＯＣから演算した充電可能時間が温度センサ１１０，１２０の温度収束時間よりも長い場合に、ポンプ３００を駆動する。なお、図３においても、一点鎖線の特性は、温度センサ１１０の検出値を、破線の特性は温度センサ１２０の検出値をそれぞれ示すものとする。また、実線の特性は、冷媒の温度を示している。

上述したように、ポンプ３００を駆動することで、温度センサ１１０，１２０の検出値はより早く冷媒温度に近づく。図３に示すように、時刻ｔ３の時点で温度センサ１１０，１２０の検出値は冷媒温度と同等になっている。従って、時刻ｔ３の時点で診断実施を行うことができる。一方、ポンプ３００を駆動しない場合は、時刻ｔ１の時点で温度センサ１１０，１２０の検出値が冷媒温度と同等になる。従って、ポンプ３００を駆動することで、時刻ｔ３から時刻ｔ１までの時間分だけ診断実施のタイミングを前倒しすることができ、診断実施時間を早めることができる。なお、図２における時刻ｔ１と図３における時刻ｔ１は同一の時刻である。

これにより、時刻ｔ３の直後にイグニッションスイッチ５００がオンになったとしても、診断は時刻ｔ３の時点で行われているため、診断の頻度が低下することを抑制できる。

また、時刻ｔ２で温度センサ１１０が故障し、時刻ｔ２の時点での検出値が維持されると、時刻ｔ３の時点で温度センサ１１０の検出値と温度センサ１２０の検出値が相違する。しかし、ポンプ３００を駆動しない場合における、時刻ｔ１の時点での温度センサ１１０，１２０の検出値の相違に比べると、ポンプ３００を駆動した場合における、時刻ｔ３の時点での温度センサ１１０, １２０の検出値の相違は小さくなる。従って、時刻ｔ３における故障判定閾値をより小さくすることができる。

以上のように、ポンプ３００を駆動することで、ポンプ３００を駆動しない場合に比べて、診断実施時間を早めるとともに、故障判定閾値を小さくすることができる。

次に、本実施形態のシステム１０００で行われる処理について説明する。先ず、高電圧バッテリ８００の充電可能時間が温度センサ１１０，１２０の温度収束時間よりも長い場合（基本形）について、図４のフローチャートに基づいて説明する。図４は、充電可能時間が温度センサ１１０，１２０の温度収束時間よりも長い場合の処理を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１０では、イグニッションスイッチ５００がオフにされる。次のステップＳ１２では、高電圧バッテリ８００の充電が開始されたか否かを判定し、充電が開始された場合はステップＳ１４へ進む。なお、高電圧バッテリ８００の充電は、ソケット７００が充電ステーションに接続されること（プラグイン）により開始される。ステップＳ１４では、高電圧バッテリ８００による電力供給を行う。

次のステップＳ１５では、センサ６００により、外気温相当の温度を検出する。次のステップ１６では、温度センサ１１０，１２０の温度収束時間と充電可能時間を比較し、温度収束時間≦充電可能時間であるか否かを判定し、温度収束時間≦充電可能時間の場合はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、ポンプ駆動部４０２がポンプ３００の駆動を行う。これにより、温度センサ１１０，１２０の検出値が冷媒温度に収束する時間を早めることができる。

ステップＳ１６において、温度収束時間は適合により求める。より具体的には、温度収束時間は、外気温から求めることができる。図５は、温度収束時間と外気温との関係を規定したマップを示す模式図である。図５に示すように、外気温が高いほど温度収束時間は短くなる。これは、図３に示したように、イグニッションスイッチ５００をオフにした時点では、車両走行の際の発熱により冷媒温度が上昇しているため、外気温が低い場合に比べて、外気温が高いほど冷媒の温度が収束する時間が短くなり、その結果として、温度センサ１１０，１２０の温度収束時間が短くなるためである。また、ステップＳ１６において、充電可能時間は、高電圧バッテリ８００が満充電になるまでの時間であり、高電圧バッテリ８００のＳＯＣ（State of Charge）から求まる。

以上のように、温度収束時間＞充電可能時間の場合は、温度センサ１１０，１２０の温度収束時間の間、高電圧バッテリ８００の充電を行うことができないため、温度センサ１１０，１２０の温度が収束するまでの間、ポンプ３００を駆動することができない。従って、温度収束時間＞充電可能時間の場合は、ポンプ３００の駆動を行うことなく、ステップＳ２８へ進む。

次のステップＳ２０では、温度センサ１１０，１２０の温度収束時間と充電実施時間を比較し、温度収束時間≦充電実施時間であるか否かを判定する。そして、温度収束時間≦充電実施時間の場合は、狙った時間の充電が完了したため、ステップＳ２２へ進み、ポンプ３００の駆動を終了する。これにより、温度センサ１１０，１２０の診断が可能な状態となる。

次のステップＳ２４では、高電圧バッテリ８００の充電を完了する。この時点で、温度センサ１１０，１２０の温度は冷媒の温度に収束している。次のステップＳ２６では、温度センサ１１０，１２０の温度比較診断を実施する。そして、温度センサ１１０，１２０の検出値が上述した故障判定閾値以上乖離している場合は、故障が生じていると判定する。

また、ステップＳ１６で温度収束時間＞充電可能時間の場合はステップＳ２８へ進む。この場合、充電可能時間が温度収束時間よりも短いため、充電時間が短く、ポンプ３００を十分に駆動することができない。このため、ステップＳ２８では、イグニッションスイッチ５００をオフにした後、特定時間以上ソークしたか否かを判定し、特定時間以上ソークした場合はステップＳ２６へ進み、故障診断部４０４が温度比較診断を実施する。なお、特定時間以上のソークとは、温度センサ１１０，１２０が冷媒の温度に自然に収束するまでの経過時間に相当し、例えば図２で説明したように、６時間以上のソークをいう。また、ステップＳ２８では、特定時間以上ソークしていない場合は、ステップＳ３０へ進み、温度比較診断を行わない。ステップＳ２６，Ｓ３０の後は処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、ステップＳ２０で温度収束時間＞充電実施時間の場合は、例えば充電実施中にソケット７００から充電用のプラグが抜かれ、充電が中断した場合に相当する。この場合、充電の中断によりポンプ３００の駆動が停止され、ステップＳ２８以降の処理を行う。

また、ステップＳ１２で高電圧バッテリ８００の充電が開始されていない場合も、ステップＳ２８に進み、以降の処理を行う。

図４の処理では、充電可能時間が温度収束時間よりも長い場合に、ポンプ３００を駆動して診断実施時間を早める場合について説明した。一方、充電可能時間が温度収束時間より短い場合においても、ポンプ３００の駆動時間に応じて故障判定閾値と診断実施時間をマップ化することで、診断を実施することができ、故障判定閾値の低減と、診断実施時間短縮の効果が得られる。図６のフローチャートは、充電可能時間が短い場合においても、診断を実施する処理を示している。

先ず、ステップＳ４０では、イグニッションスイッチ５００がオフにされる。次のステップＳ４２では、高電圧バッテリ８００の充電が開始されたか否かを判定し、充電が開始された場合はステップＳ４４へ進む。ステップＳ４４では、高電圧バッテリ８００による電力供給を行う。

次のステップＳ４６では、ポンプ駆動部４０２がポンプ３００の駆動を行う。次のステップＳ４８では、温度センサ１１０，１２０の温度収束時間と充電実施時間を比較し、温度収束時間≦充電実施時間であるか否かを判定する。そして、温度収束時間≦充電実施時間の場合は、狙った時間の充電が完了したため、ステップＳ５０へ進み、ポンプ３００の駆動を終了する。これにより、温度センサ１１０，１２０の診断が可能な状態となる。

次のステップＳ５２では、高電圧バッテリ８００の充電を完了する。この時点で、温度センサ１１０，１２０の温度は冷媒の温度に収束している。次のステップＳ５４では、故障診断部４０４が温度センサ１１０，１２０の温度比較診断を実施する。温度センサ１１０，１２０の検出値が上述した故障判定閾値以上乖離している場合は、故障が生じていると判定する。

また、ステップＳ４８で温度収束時間＞充電実施時間の場合は、例えば充電実施中にソケット７００から充電用のプラグが抜かれ、充電が中断した場合に相当する。この場合、ステップＳ５６へ進み、充電の中断によりポンプ３００の駆動が停止される。ステップＳ５６の後はステップＳ５８へ進み、充電実施時間に応じた故障判定閾値、診断実施時間（図３に示す時刻ｔ３）を設定する。この際、故障判定閾値の設定は故障判定閾値設定部４０８が行い、診断実施時間の設定は診断実施時間設定部４０６が行う。

ステップＳ５６では、ポンプ３００の駆動が停止されるが、それ以前にはポンプ３００が駆動されているため、ポンプ３００を駆動していた分だけ温度センサ１１０，１２０の検出値が冷媒の温度に近づくような温度推移をとる。従って、ポンプ３００を駆動していた分だけ、温度比較診断を実施するまでの時間を短くすることができ、また故障判定閾値を低下させることができる。

ステップＳ５８において、故障判定閾値の設定、診断実施時間の設定は、マップを用いて行うことができる。一例として、図７は、ステップＳ５８で診断実施時間を設定する際に使用するマップを示す模式図である。

図７に示すように、診断実施時間は充電時間に応じて定まり、充電時間が長いほど診断実施時間は短くなる。故障判定閾値についても同様に、充電時間が長いほど故障判定閾値は小さくなる。

次のステップＳ５９では、ステップＳ５８で決定した診断実施時間以上の間、ソークを行ったか否かを判定し、診断実施時間時間以上の間ソークを行った場合はステップＳ５４へ進み、温度比較診断を実施する。一方、決定したソーク時間以上の間、ソークを行っていない場合は、ステップＳ６２へ進み、温度比較診断を行わない。ステップＳ５４、ステップＳ６２の後は処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、ステップＳ４２で高電圧バッテリ８００の充電が開始されていない場合は、ステップＳ６０に進み、特定時間以上ソークしたか否かを判定し、特定時間以上ソークした場合はステップＳ５４へ進み、温度比較診断を実施する。また、ステップＳ６０で特定時間以上ソークしていない場合は、ステップＳ６２へ進み、温度比較診断を行わない。ステップＳ５４，Ｓ６２の後は処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、ユーザ操作によるタイマ充電設定から、次に車両を稼働する時刻を推定し、その時刻に向けてポンプ３００を駆動することで、電源系統から引く電力を抑えることも可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１１０，１２０温度センサ
３００ポンプ
３１０冷媒回路
４００ＥＣＵ
４０２ポンプ駆動部
４０４故障診断部
４０６診断実施時間設定部
４０８故障判定閾値設定部
８００高電圧バッテリ

Claims

車両停止後に、冷媒回路に冷媒を循環させるポンプの駆動源となる電力を発生するバッテリの充電が開始された場合に、前記ポンプを駆動することによって、前記冷媒により冷却される機器を冷却し、前記機器の温度を測定する温度センサの検出値の収束を早めるポンプ駆動部と、
前記ポンプを駆動した後、前記バッテリの充電実施時間が、前記温度センサの温度収束時間に到達すると、前記温度センサの故障診断を実施する故障診断部と、
を備えることを特徴とする、温度センサの故障診断装置。
前記ポンプ駆動部は、前記バッテリの充電が可能な充電可能時間が前記温度収束時間以上の場合に、前記ポンプを駆動することを特徴とする、請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
前記故障診断部は、前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合は、予め定められた所定時間経過後に前記故障診断を実施することを特徴とする、請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合に、前記充電実施時間に応じて前記故障診断を開始する診断実施時間を設定する診断実施時間設定部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
前記充電実施時間が長いほど前記診断実施時間を早くすることを特徴とする、請求項４に記載の温度センサの故障診断装置。
前記故障診断部は、複数の前記温度センサの検出値の差分について、故障判定閾値に基づいて前記故障診断を行い、
前記充電実施時間が前記温度収束時間に達しない場合に、前記充電実施時間に応じて前記故障判定閾値を設定する故障判定閾値設定部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
前記充電実施時間が長いほど前記故障判定閾値を小さくすることを特徴とする、請求項６に記載の温度センサの故障診断装置。
前記故障診断部は、前記充電可能時間が前記温度収束時間に達しない場合は、予め定められた所定時間経過後に前記故障診断を実施することを特徴とする、請求項２に記載の温度センサの故障診断装置。
前記温度収束時間は、外気温に応じて定められ、外気温が高いほど短い時間に設定されることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の温度センサの故障診断装置。
コンピュータが、
車両停止後に、冷媒回路に冷媒を循環させるポンプの駆動源となる電力を発生するバッテリの充電が開始された場合に、前記ポンプを駆動することによって、前記冷媒により冷却される機器を冷却し、前記機器の温度を測定する温度センサの検出値の収束を早めるステップと、
前記ポンプを駆動した後、前記バッテリの充電実施時間が、前記温度センサの温度収束時間に到達すると、前記温度センサの故障診断を実施するステップと、
を実行することを特徴とする、温度センサの故障診断方法。