KR20040107522A

KR20040107522A - 차량탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법 및 제어장치

Info

Publication number: KR20040107522A
Application number: KR10-2004-7018198A
Authority: KR
Inventors: 미네카와히데토; 이시시타데루오; 기쿠치요시아키
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-12-20
Also published as: US20050168180A1; US7348741B2; EP1504949A4; KR100710913B1; EP1504949A1; CN1652952A; JP3843956B2; WO2003095260A1; CN1310780C; JP2004048981A

Abstract

내연기관과 모터 제너레이터를 주행용 구동원으로 하는 차량은, 좌석 밑에 설치된 배터리와, 그 배터리를 냉각하기 위한 팬을 구비하고 있다. 모터 제너레이터와 배터리 사이에서는 인버터를 거쳐 전력이 주고 받아진다. 전자제어장치는 차속이나 내연기관의 회전속도 등에 의거하여 차 실내에 있어서의 팬의 작동음 이외의 소음인 암소음의 레벨을 추정한다. 그리고 전자제어장치는 추정된 암소음레벨과 배터리의 온도레벨에 의거하여 팬에 대한 작동지령치를 구하고, 그 작동지령치를 통하여 팬의 회전속도를 제어한다. 그 결과, 팬의 작동음에 의한 체감소음을 저감하면서도 배터리를 효과적으로 냉각할 수 있다.

Description

차량탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법 및 제어장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING FAN FOR COOLING VEHICLE-MOUNTED BATTERY}

최근, 전기모터를 주행용 구동원으로 하는 전기자동차나, 전기모터 및 내연기관을 주행용 구동원으로 하는 하이브리드차가 주목받고 있다. 이들 차량에는 통상 충전 가능한 배터리가 탑재되어 있고, 이 배터리에 축적된 전기에너지에 의하여 상기 전기모터가 구동된다.

상기 배터리는 내부저항을 가지고 있기 때문에, 충방전에 있어서는 발열을 수반한다. 그 때문에 배터리의 충방전이 반복됨에 따라 상기 배터리의 온도는 상승한다.

또, 이와 같은 배터리는 일반적으로 고온의 상태에서 계속해서 사용하면 그 수명이 짧아진다. 그 때문에 배터리를 보호하기 위하여 배터리가 고온일 때는 충방전 전류를 제한하는 제어가 이루어져 있는 것도 있다. 그러나 이 경우, 차량의 추진력이 충분히 얻어지지 않기도 하고, 하이브리드차에 있어서는 내연기관의 연비악화를 초래하기도 한다.

이와 같은 이유로부터, 상기 차량에는 배터리를 냉각하기 위한 팬이 설치되어 있는 경우가 많다. 팬의 회전속도는 통상 배터리가 고온의 상태에 있을 때에는 빠르고, 저온의 상태에 있을 때에는 느려진다.

한편, 상기 하이브리드차나 전기자동차에 있어서는 일반적으로 정차 중이나 전기모터가 주행용 구동원으로서 이용되고 있을 때에는 차 실내의 소음이 낮은 레벨로 유지되어 있는 경우가 많다. 이와 같은 차 실내의 소음이 낮은 레벨에 있을 때에 상기 배터리의 냉각을 위해 팬이 작동하고 있으면 팬의 작동음이 차 실내에 있어서의 암소음(暗騷音), 즉 팬의 작동음 이외의 소음에 대하여 상대적으로 커진다. 이와 같은 팬의 작동이유를 차량의 탑승자가 파악하고 있는 것은 통상 적기 때문에 탑승자는 팬의 작동음을 귀에 거슬리게 느낀다.

따라서, 종래는 팬의 작동음에 의한 불쾌감을 저감하기 위하여 예를 들면 차량이 정차하여 또한 내연기관의 작동음이 존재하지 않을 때에는 팬을 정지하는 또는 팬의 회전속도를 저하시키는 등의 대책이 이루어져 있다. 예를 들면 일본국 특개2001-103612호 공보는, 하이브리드차에 있어서 내연기관의 아이들링운전의 정지가 예측되는 경우, 아이들링운전이 정지되기 이전에 팬의 회전속도를 저하시키는 기능을 구비한 팬 제어장치를 제안하고 있다. 이 공보에 개시된 팬 제어장치에서는 아이들링운전의 정지에 앞서 상기 팬의 회전속도가 저하하기 때문에, 아이들링운전의 정지 중에 있어서, 팬의 작동음에 기인하는 탑승자의 불쾌감을 경감할 수 있다.

그러나 차 실내에 있어서의 암소음, 즉 팬의 작동음 이외의 소음이 비교적작은지의 여부는, 반드시 내연기관의 아이들링운전이 정지되어 있는지의 여부에만 의거하여 판단할 수는 없다. 즉, 아이들링운전이 정지된 경우에도 내연기관의 작동음 이외의 소리에 기인하여 차 실내에 있어서의 암소음이 큰 경우도 있을 수 있다. 차 실내의 암소음이 비교적 큼에도 불구하고 팬의 회전속도가 느린 상태가 장시간 계속되면 배터리의 온도가 상승하여 그 수명을 단축시킬 가능성이 있다.

또한 차량의 주행용 모터에 전기에너지를 공급하는 배터리에 한정하지 않고, 팬의 회전에 의하여 냉각이 행하여지는 차량 탑재 다른 배터리에 있어서도 그 작동음이 귀에 거슬리게 될 수 있는 상기한 실정은 대체로 공통된 것으로 되어 있다.

본 발명은 차량에 탑재되는 배터리를 냉각하기 위한 팬의 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 팬 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 2는 도 1의 팬제어장치에 의해 실행되는 팬 제어순서를 나타내는 플로우차트,

도 3은 도 2의 팬 제어순서에 있어서 산출되는 팬에 대한 작동지령치에 대하여 설명하는 그래프,

도 4는 팬에 대한 작동지령치와 암소음 레벨과의 관계에 대하여 설명하는 그래프,

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 팬 제어순서를 나타내는 타임챠트,

도 6은 도 5의 다른 실시형태에 적용되는 필터 처리순서를 나타내는 플로우차트이다.

본 발명의 목적은 팬의 작동음에 의한 체감소음을 저감하면서도 차량 탑재 배터리를 효과적으로 냉각할 수 있는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량에 탑재된 배터리를 냉각하는 팬의 제어방법을 제공한다. 상기 차량은 탑승자를 위한 차실과, 주행용 구동원으로서 기능하는 전기모터를 구비한다. 상기 제어방법은, 상기 차 실내의 소음을 판정하는 단계와, 판정된 차 실내의 소음에 따라 상기 팬의 작동형태를 제어하는 단계를 구비한다.

본 발명은 또, 차량에 탑재된 배터리를 냉각하는 팬의 제어장치를 제공한다. 상기 차량은, 탑승자를 위한 차실과, 주행용 구동원으로서 기능하는 전기모터를 구비한다. 상기 제어장치는 상기 차 실내의 소음을 판정하는 판정수단과, 판정된 차실내의 소음에 따라 상기 팬의 작동형태를 제어하는 제어수단을 구비한다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시형태에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 팬 제어장치는, 내연기관(11)과 전기모터(12)를 주행용 구동원으로 하는 차량, 즉 하이브리드차에 적용되어 있다. 본 실시형태에서는 전기모터(12)로서 교류동기 전동기가 사용되고 있다. 이 교류동기 전동기는 발전기로서도 기능하기 때문에, 이하 전기모터(12)를 모터 제너레이터(M/G)(12)라 부른다. 차량의 차실(13)내에는 탑승자를 위한 좌석(14)이 설치되어 있다. 그 좌석(14)의 밑에는 배터리(15)가 설치되어 있고, 이 배터리(15)와 M/G(12)와의 사이에서 전기에너지의 주고받음이 행하여진다.

내연기관(11) 또는 M/G(12)에서 발생하는 동력이 트랜스미션(16)을 거쳐 차축(17)에 전달됨으로써 차량은 주행한다. M/G(12)가 주행용 구동원으로서 기능하고 있는 경우에는 인버터(18)가 차량 탑재 배터리(15)로부터 공급되는 직류의 전기에너지를 교류로 변환함과 동시에, M/G(12)가 그 교류의 전기에너지에 의해 동력을 발생한다. 주행 중인 차량에 회생 브레이크가 걸린 경우에는 차축(17)의 구동력이 트랜스미션(16)을 거쳐 M/G(12)에 전달된다. M/G(12)는 차축(17)의 구동력에 의거하여 교류의 전기에너지를 발생시킨다. 인버터(18)는 M/G(12)에서 발생된 교류의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 배터리(15)를 충전한다. 이와 같이 인버터(18)는 직류로부터 교류로의 전력변환을 행하는 기능과, 교류로부터 직류로의 전력변환을 행하는 기능을 가진다.

한편, 내연기관(11)이 주행용 구동원으로서 기능하고 있는 경우에는, 내연기관(11)에서 발생하는 동력이 트랜스미션(16)을 거쳐 차축(17)에 전달됨과 동시에, 필요에 따라 M/G(12)가 구동되어 전기에너지를 발생시킨다. 인버터(18)는 M/G(12)에서 발생한 교류의 전기에너지를 직류로 변환하여 배터리(15)를 충전한다.

상기 내연기관(11) 및 M/G(12)를 제어하기 위하여 상기 차량에는 전자제어장치(ECU)(19)가 탑재되어 있다. 이 ECU(19)는 예를 들면 마이크로컴퓨터로 이루어지는 컨트롤러이고, 내연기관(11)에 대하여, 예를 들면 스로틀밸브(도시 생략)의 개방도의 지령이나 연료분사량의 지령을 줌과 동시에, 도시 생략한 각종 센서를 통하여 기관 회전속도 등의 기관 운전상태를 감시한다. 또 ECU(19)는 인버터(18)에 대하여 상기한 전력변환을 위한 스위칭지령을 줌과 동시에, 도시 생략한 각종 센서를 통하여 M/G(12)의 회전속도 등의 작동상태를 감시한다. 또 ECU(19)는 차축(17)의 회전속도를 나타내는 신호에 의거하여 차속을 구한다. 또한 ECU(19)는 차량에 탑재되어 있는 공조장치(20)를 제어함과 동시에, 창(21)의 상태(개방도) 및 음향장치(22)의 상태(음량 조정도)를 감시한다.

상기 차량이 M/G(12)로부터의 동력에 의해 주행하고 있을 때에는, 배터리(15)는 방전한다. 또 회생 브레이크가 걸렸을 때에는 차량의 운동 에너지가 M/G(12)에 의하여 전기에너지로 변환되어, 그 전기에너지가 배터리(15)에 충전된다. 따라서 차량의 주행과 정지가 반복되면 배터리(15)는 충방전을 반복한다. 배터리(15)에는 내부저항이 존재하기 때문에, 배터리(15)는 충방전에 따라 흐르는 전류에 기인하여 발열한다. 배터리(15)의 온도상승은, 상기한 바와 같이 배터리(15)의 수명의 단축화를 초래하기도 하고, 또는 내연기관(11)의 연비의 악화를 초래하기도 한다.

배터리(15)의 온도상승을 방지할 목적으로, 이 차량은 배터리(15)를 냉각하기 위한 팬(23)을 차실(13)내에 구비하고 있다. 그리고 이 팬(23)의 작동형태를 배터리(15)의 온도에 따라 제어하기 위하여 차량에는 배터리(15)의 온도를 검출하는 온도검출기, 즉 온도센서(24)가 설치되어 있다. 또한 배터리(15)의 충방전 전류를 원하는 대로 제어하기 위하여 차량에는 배터리(15)의 전압과 충방전 전류를 검출하는 센서(도시 생략)도 설치되어 있다. ECU(19)는 검출된 온도, 전압 및 충방전 전류에 의거하여 배터리(15)를 냉각하는 데 필요하게 되는 지령치를 연산하여, 그 지령치를 팬(23)에 대하여 출력한다. 그 결과, 팬(23)이 지령치에 따른 속도로 회전하여 차실(13)내의 공기가 배터리(15)를 향하여 송풍되어 그 배터리(15)가 냉각된다.

상기 팬(23)의 작동음은 차실(13)내의 탑승자에 대하여 소음이 되는 경우가 있다. 예를 들면 차량이 정지하고 또한 내연기관(11)의 가동이 정지된 상태에 있어서, 다른 소음원이 없으면 차실(13) 내가 정적한 환경이 된다. 그러나 이때 팬(23)이 작동하고 있으면 그 작동음이 차실(13)의 정적한 환경에 대하여 상대적으로 큰 것이 되기 때문에, 탑승자에게 있어서 그 작동음이 귀에 거슬리게 느껴진다. 이것은 본 실시형태와 같이 탑승자의 좌석(14) 밑에 팬(23)이 설치되는 경우에는 특히 현저하게 된다.

그런데 차실(13) 내의 음향환경은 팬(23)의 작동음 뿐만 아니라, 차량의 주행음, 내연기관(11)의 작동음, M/G(12)의 작동음, 공조장치(20)의 작동음, 창(21)의 개방도 및 음향장치(22)의 음량에 의해서도 영향을 받는다. 예를 들면 차량이 고속으로 주행하고 있을 때, 내연기관(11)이나 M/G(12)의 회전속도가 높을 때, 공조장치(20)가 고부하로 작동하고 있을 때, 창(21)이 완전 개방상태일 때, 또는 음향장치(22)가 큰 음량으로 작동하고 있을 때에는 차실(13) 내의 소음은 당연하나 커져 있다. 이와 같은 경우에는, 팬(23)의 작동음이 약간 크더라도 팬(23)의 작동음 이외의 소리가 크기 때문에, 팬(23)의 작동음은 상대적으로 작아진다. 따라서 차량의 탑승자의 팬(23)에 대한 체감소음은 작다.

따라서 본 실시형태에 있어서는, 이 팬(23)에 대한 체감소음을 저감하면서 배터리(15)를 효과적으로 냉각하기 위하여 팬(23)을 이하와 같이 제어하도록 하고 있다. 또한 본 실시형태에서는 팬(23)의 작동음을 평가대상으로 하고 있기 때문에, 팬(23) 이외의 다른 모든 소음원에 기인하는 소리를, 암소음으로서 취급한다. 이 암소음의 발생원(발생요인)이 된다고 상정되는 차량 구성요소는, 도 1에 있어서 2중의 사각으로 둘러 싸서 표시되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 차속의 검출대상인 차축(17), 내연기관(11), M/G(12), 공조장치(20), 창(21)및 음향장치(22)가 암소음 발생원(암소음 발생요인)으로서 상정되어 있다.

상기 ECU(19)는 팬(23)에 의한 배터리(15)의 냉각을 차실(13)의 암소음에 따라 효과적으로 행하도록 암소음 추정부(31)와 팬작동지령 산출부(32)와 팬작동지령 출력부(33)를 구비하고 있다. 이들 요소(31∼33)는, 미리 정해진 제어 프로그램에 따라 ECU(19)가 실행하는 기능을 나타내는 것이다. 그리고 이들 요소(31∼33)를 포함하는 ECU(19)는 도 2의 플로우차트에 나타내는 순서에 따라 팬(23)을 제어한다.

먼저, 단계 S201에 있어서 ECU(l9)는 팬(23)에 대한 특수동작의 요구가 있는지의 여부를 판단한다. 이 특수동작의 요구는, 예를 들면 배터리(15)의 온도가 이상 인 것이 인식되기도 하고, 또는 팬(23)이나 그 밖의 부품이 고장나거나 하여 있을 때에 행하여진다. 특수동작의 요구가 있는 경우, ECU(19)는 단계 S209로 진행하여 팬(23)에 대한 지령치로서, 특수동작에 따른 지령치를 산출한다. 이 단계 S209의 처리는, 이하에 설명하는 통상의 처리와는 다른 이상처리로서 정해져 있다. 예를 들면 배터리(15)가 이상 고온인 경우에는 암소음에 관계없이 팬(23)을 작동시키는 등의 처리가 행하여진다.

한편, 특수동작의 요구가 없는 경우, ECU(19)는 단계 S202로 진행하여 상기한 암소음 발생원에 기인하는 차실(13) 내에 있어서의 암소음의 레벨을 추정한다. 암소음의 레벨은 ECU(19)로부터 암소음 발생원의 각각에 대하여 주어지는 지령치, 또는 각종 센서에 의해 검출되는 암소음 발생원의 각각의 상태치에 의거하여 추정된다. 구체적으로는 차축(17)의 회전속도로부터 얻어지는 차속, 내연기관(11)의 회전속도, M/G(12)의 회전속도, 공조장치(20)에 대한 지령치, 창(21)의 개방도 및 음향장치(22)의 음량 조정도에 의거하여 차실(13) 내에 있어서의 암소음의 레벨이 추정된다. 암소음의 레벨은 예를 들면 암소음 발생원의 각각에 기인하는 소음을 각각 별개로 추정하고, 그 추정에 의거하여 종합적으로 판단할 수 있다. 또 암소음의 레벨의 추정시에 차속과 창(21)의 개방도와의 관계 등, 서로 영향을 미치는 복수의 요인의 관계를 고려하는 것이 바람직하다. 이 단계 S202의 처리에 있어서, ECU(19)는 암소음 추정부(31)로서 기능한다.

계속해서 ECU(19)는 단계 S203 내지 단계 S207에 있어서, 추정된 암소음 레벨과, 온도센서(24)에 의하여 검출되는 배터리(15)의 온도에 의거하여, 팬(23)에 대한 작동지령치를 산출한다. 이 단계 S203 내지 단계 S207의 처리에 있어서,ECU(19)는 팬작동지령 산출부(32)로서 기능한다. 구체적으로는 먼저 단계 S203에 있어서 팬작동지령 산출부(32)는 추정된 암소음 레벨이 소정의 제 1 조건을 만족하는지의 여부, 즉 소정의 제 1 한계값 이하인지의 여부를 판단한다. 암소음 레벨이 제 1 조건을 만족하고 있는 경우, 즉 제 1 한계값 이하인 경우에는 팬작동지령 산출부(32)는 단계 S205a로 진행하여 암소음 레벨을 "1"로 설정하고, 설정된 암소음 레벨을 ECU(19)에 구비된 메모리(도시 생략)에 기억한다. 한편, 추정된 암소음 레벨이 제 1 조건을 만족하고 있지 않은 경우, 즉 제 1 한계값보다 큰 경우에는 팬작동지령 산출부(32)는 단계 S204로 진행하여 그 암소음 레벨이 소정의 제 2 조건을 만족하는지의 여부, 즉 상기 제 1 한계값보다 큰 소정의 제 2 한계값 이하인지의 여부를 판단한다.

암소음 레벨이 제 2 조건을 만족하고 있는 경우, 즉 제 2 한계값 이하인 경우에는 팬작동지령 산출부(32)는 단계 S205b로 진행하여 암소음 레벨을 "2"로 설정하고, 설정된 암소음 레벨을 상기 메모리에 기억한다. 한편, 암소음 레벨이 제 2 조건을 만족하고 있지 않은 경우, 즉 제 2 한계값보다 큰 경우에는, 팬작동지령 산출부(32)는 단계 S205c로 진행하여 암소음 레벨을 "3"으로 설정하고, 설정된 암소음 레벨을 상기 메모리에 기억한다. 암소음 레벨을 나타내는 수치는 작을 수록 차실(13) 내의 환경이 정적한 것을 나타내고, 클 수록 차실(13) 내의 암소음 레벨이 큰 것을 나타낸다. 이와 같이 단계 S203 내지 단계 S205c의 처리를 거침으로써 추정된 암소음 레벨이, 복수단계(본 실시형태에서는 3단계)의 암소음 레벨의 어느 하나로 표시된다.

단계 S205a, 단계 S205b 또는 단계 S205c의 다음에, 팬작동지령 산출부(32)는 단계 S206에 있어서, 온도센서(24)에 의하여 검출되는 배터리(15)의 온도에 따른 온도레벨을 설정하고, 설정된 온도 레벨을 상기 메모리에 기억한다. 온도레벨은 배터리(15)의 검출온도에 따라 "A" ∼ "E"의 5단계의 온도레벨 중 어느 하나에 설정된다. 즉, 배터리(15)의 온도가, 복수단계의 온도레벨 중 어느 하나로 표시된다. 온도레벨은 A, B, C, D, E의 순으로 배터리(15)의 온도가 더욱 높은 것을 나타낸다. 즉, "A"의 온도레벨은 배터리(15)의 온도가 가장 낮은 것을 나타내고, "E"의 온도레벨은 배터리(15)의 온도가 가장 높은 것을 나타낸다. 다음에 단계 S207에 있어서 팬작동지령 산출부(32)는 상기 설정된 암소음 레벨과 온도레벨에 의거하여 팬(23)에 대한 작동 지령치를 산출한다.

단계 S208에서는 ECU(19)는 산출된 지령치를 팬(23)에 대하여 출력한다. 그 결과, 팬(23)이 지령치에 따른 형태로, 구체적으로는 지령치에 따른 회전속도로 동작하도록 제어된다. 이 단계 S208의 처리에 있어서, ECU(19)는 팬작동지령 출력부(33)로서 기능한다.

상기 단계 S207에서 산출되는 지령치는, 도 3에 예시하는 특성이 되도록 정의되어 있다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이 온도레벨이 "A"로부터 "E"로 높아짐에 따라, 또 암소음 레벨이 "1"로부터 "3"으로 높아짐에 따라, 팬(23)에 대한 지령치가 더욱 커진다. 예를 들면 암소음 레벨이 "1"로 설정되어 있는 경우, 도 3에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 온도레벨이 "A"로부터 "E"로 높아짐에 따라 지령치는 순차 "0" → "0" → "0.5" → "1.5" → "2.5"로 단계적으로 커진다. 또 암소음 레벨이 "2"로 설정되어 있는 경우, 도 3에 실선으로 나타내는 바와 같이 온도레벨이 "A"로부터 "E"로 높아짐에 따라 지령치는 순차 "O" → "1" → "2" → "3" → "4"로 단계적으로 커진다. 또한 암소음 레벨이 "3"으로 설정되어 있는 경우, 도 3에 점선으로 나타내는 바와 같이, 온도레벨이 "A"로부터 "E"로 높아짐에 따라 지령치는 순차 "1" → "2" → "3" → "4" → "5"로 단계적으로 커진다. 또한 팬(23)에 대한 지령치는 예를 들면 전압치 그 자체, 또는 듀티비 제어된 전압이다. 지령치가 클 수록(전압치 또는 듀티비가 커질 수록), 팬(23)의 회전속도가 높아진다.

이와 같이 팬(23)에 대한 지령치는 그때의 배터리(15)의 온도에 따라 암소음 레벨이 높을 수록 커진다. 도 4는 온도레벨이 "C"로 설정되어 있는 경우에 있어서, 암소음 레벨과 팬(23)에 대한 지령치와의 관계를 예시하는 그래프이다. 이 그래프에 나타내는 바와 같이, 온도레벨이 "C"로 설정되어 있는 경우, 암소음 레벨이 "1" → "2" → "3"으로 높아짐에 따라 지령치는 "0.5" → "2" → "3"으로 단계적으로 커진다.

이상 설명한 본 실시형태는 이하와 같은 뛰어난 이점을 가진다.

(1) 상기 ECU(19)는, 차실(13) 내의 소음을 판정하는 기능과, 판정된 소음에 따라 팬(23)의 작동형태를 제어하는 기능을 가진다. 즉, ECU(19)는 차실(13) 내의 소음레벨을 판정하고, 판정된 소음레벨에 따라 팬(23)에 대한 지령치를 산출한다. 차실(13) 내의 소음레벨이 클 수록 팬(23)을 고속으로 회전시키도록 큰 지령치가 산출된다. 차실(13) 내의 소음레벨이 작을 수록 팬(23)을 저속으로 회전시키도록작은 지령치가 산출된다. 즉, 차실(13) 내의 음향환경이 정적하다고 추정될 때에는 팬(23)의 작동음이 작아지도록, 차실(13) 내의 소음레벨이 크다고 추정될 때에는 배터리(15)의 냉각이 보다 효과적으로 행하여지도록, 차실(13) 내의 소음레벨에 따라 팬(23)의 작동형태가 제어된다. 그 결과 차실(13) 내의 탑승자의 팬(23)에 대한 체감소음을 저감하면서도 배터리(15)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

(2) 팬(23)의 제어에 있어서, 추정의 대상이 되는 차실(13) 내의 소음은 팬(23)의 작동음 이외의 소음, 즉 팬(23)의 작동음에 대한 암소음이다. 그 암소음의 레벨은 암소음의 발생요인으로서 상정되는 차량 구성요소의 각각에 대하여 주어지는 작동지령의 내용, 또는 그들 차량 구성요소의 각각의 작동상태에 따라 추정된다. 이 때문에 암소음의 레벨이 정확하게 추정되고, 그 추정된 암소음의 레벨에 따라 적확한 회전속도로 팬(23)이 작동된다. 또 암소음의 발생요인으로서 미리 선택된 차량 구성요소만을 암소음 레벨의 추정의 대상으로 할 수 있다. 예를 들면 탑승자의 회화시, 암소음의 대상으로서 처리하고 싶지 않은 소음요인에 대해서는 추정의 대상으로부터 의식적으로 제외할 수 있다.

(3) 배터리(15)의 냉각은 차실(13) 내의 공기를 사용하여 행하여진다. 이 때문에 차실(13) 내의 공기가 공조장치(20)에 의하여 적절한 온도로 유지되어 있는 경우에는 변동이 심한 차실(13) 밖의 공기를 사용하여 배터리(15)의 냉각이 행하여지는 경우와 비교하여 배터리(15)의 냉각이 보다 안정적으로 행하여진다.

(4) ECU(19)는 차실(13) 내의 소음뿐만 아니라, 배터리(15)의 온도에 의거하여 팬(23)에 대한 지령치를 산출한다. 이 때문에 차실(13) 내에 있는 탑승자의팬(23)에 대한 체감소음을 저감하면서도, 배터리(15)를 그 온도에 따라 보다 적합하게 냉각할 수 있다. 배터리(15)의 이상한 온도상승을 미연에 회피할 수 있기 때문에, 배터리(15)의 수명의 단축화를 방지할 수 있다. 또 배터리(15)의 온도상승의 방지는, 내연기관(11)에 걸리는 부하를 줄여, 내연기관(11)의 연비의 향상에 연결된다.

(5) 암소음 발생요인으로서, 차속(즉 차량 자체), 내연기관(11), M/G(12), 공조장치(20), 창(21) 및 음향장치(22)가 상정되어 있다. 이들의 암소음 발생요인은 하이브리드차의 차 실내(13)에 있어서의 암소음의 발생요인을 대략 반영한다. 이 때문에 하이브리드차의 차실(13) 내에 있어서의 암소음 레벨이 적정히 추정되어 팬(23)의 작동이 적확하게 제어된다.

(6) 본 실시형태의 차량에서는 배터리(15)가 좌석(14)의 밑에 배치되어 있고, 팬(23)의 작동음이 탑승자의 귀에 들어가기 쉽다. 이와 같은 차량에 상기한 본 실시형태의 팬제어를 적용하는 것은, 차실(13) 내의 탑승자의 팬(23)에 대한 체감소음을 저감하는 데에 있어서 한층 효과적이다.

다음에 본 발명을 구체화한 다른 실시형태를, 도 1 내지 도 4의 실시형태와 다른 점을 중심으로 도 5 및 도 6에 따라 설명한다.

도 1 내지 도 4의 실시형태에서는 차실(13) 내의 암소음 레벨 및 배터리(15)의 온도레벨에 따라 팬(23)의 작동량, 즉 회전속도를 변화시키고 있다. 그러나 팬(23)의 회전속도의 변화에 따라 팬(23)의 작동음이 급격하게 변화되면 탑승자에게 위화감을 주는 경우가 있다. 단, 팬(23)의 작동음의 급격한 증대는 탑승자에게현저한 위화감을 주나, 팬(23)의 작동음의 저하는 그 저하가 급격하여도 탑승자에게 비교적 위화감을 주기 어렵다.

그래서 본 실시형태에서는 도 2의 팬제어순서에 의해 산출된 작동지령치에 대하여 그 작동지령치의 변화를 완만하게 하기 위한 필터처리가 실시된다. 또한 이하, 도 2의 팬제어순서에 의해 산출되는 작동지령치를 목표 작동지령치(St)라 하고, 필터처리후의 작동지령치를 최종 작동지령치(Sfin)라 한다.

상기 필터처리에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 목표 작동지령치(St)의 1회의 변화에 대하여 팬(23)에 입력되는 최종 작동지령치(Sfin)를 복수회 단계적으로 변화시키고 있다. 팬(23)의 작동량을 증대하도록 목표 작동지령치(St)가 증대될 때에는 최종 작동지령치(Sfin)는 소정의 단위시간(Δt)마다 소정의 증가량(S1)씩 증가된다. 또 팬(23)의 작동량을 감소하도록 목표 작동지령치(St)가 감소될 때에는 최종 작동지령치(Sfin)는 상기 단위시간(Δt)마다 소정의 감소량(S2)씩 감소된다. 증가량(S1)은 감소량(S2)에 비하여 충분히 작게 설정되어 있다. 그 때문에 팬(23)의 작동량을 증대시킬 때에는 감소시킬 때에 비하여 최종 작동지령치(Sfin)가 완만하게 변화된다.

도 6은 상기한 필터처리순서를 나타내는 플로우차트이다. 필터처리순서는 도 2의 팬제어순서에 계속해서 ECU(19)에 의해 실시된다.

이 필터처리순서가 개시되면, 먼저 단계 S601에 있어서, ECU(19)는 목표 작동지령치(St)가 현재의 최종 작동지령치(Sfin) 이상인지의 여부를 판단한다.

단계 S601에 있어서 긍정 판단되었을 때에는, ECU(19)는 단계 S610으로 진행하여, 목표 작동지령치(St)와 최종 작동지령치(Sfin)와의 차(St-Sfin)가 상기 증가량 (S1) 미만인지의 여부를 판단한다. 이 차(St-Sfin)가 증가량(S1) 이상이면 ECU(19)는 단계 S611으로 진행하여 현재의 최종 작동지령치(Sfin)에 증가량(S1)을 가산한 결과를 새로운 최종 작동지령치(Sfin)로서 설정하고, 본 처리를 일단 종료한다. 또 상기 차(St-Sfin)가 증가량(S1) 미만이면, ECU(19)는 단계 S612로 진행하여 현재의 목표 작동지령치(St)를 최종 작동지령치(Sfin)로서 설정하고, 본 처리를 일단 종료한다.

한편, 상기 단계 S601에 있어서 목표 작동지령치(St)가 현재의 최종 작동지령치(Sfin) 미만일 때에는 ECU(19)는 단계 S620으로 진행하여 최종 작동지령치(Sfin)와 목표 작동지령치(St)와의 차(Sfin-St)가 상기 감소량(S2) 미만인지의 여부를 판단한다. 그 차(Sfin-St)가 감소량(S2) 이상이면, ECU(19)는 단계 S621로 진행하여 현재의 최종 작동지령치(Sfin)로부터 감소량(S2)을 감산한 결과를 새로운 최종 작동지령치(Sfin)로서 설정하고, 본 처리를 일단 종료한다. 또 상기 차(Sfin-St)가 감소량(S2) 미만이면 ECU(19)는 단계 S622로 진행하여 현재의 목표 작동지령치(St)를 최종작동지령치(Sfin)로서 설정하고, 본 처리를 일단 종료한다.

이상 설명한 본 실시형태는 도 1 내지 도 4의 실시형태에 있어서의 이점에 더하여 이하의 이점을 더 가진다.

(7) 팬(23)의 작동량을 변화시킬 때에, 팬(23)에 대한 작동지령치를 서서히 변하도록 하고 있다. 그 때문에 팬(23)의 작동량, 즉 회전속도가 급격하게 변화하는 일 없이 완만하게 변화된다. 팬(23)의 회전속도의 완만한 변화는, 팬(23)의 작동음의 완만한 변화를 초래한다. 그 결과, 팬(23)의 작동음의 변화가 탑승자에게 주는 위화감을 저감할 수 있다.

(8) 팬(23)의 작동량의 증대시와 감소시에서 팬(23)의 작동량의 변화속도를 다르게 하고 있다. 구체적으로는 팬(23)의 작동량을 증대시킬 때에는 감소시킬 때에 비하여 작동량의 변화속도를 완만하게 하고 있다. 그 때문에 팬(23)의 작동량을 증대시킬 때에는 그 작동음의 급격한 증대가 억제되고, 팬(23)의 작동량을 감소시킬 때에는 그 작동음이 신속하게 저하된다. 그 결과, 팬(23)의 작동음이 탑승자에게 주는 위화감을 효과적으로 완화할 수 있다.

또한, 상기 각 실시형태는 이하와 같이 변경하여도 좋다.

도 6의 필터처리순서에서는 최종 작동지령치(Sfin)를 단계적으로 변화시키고 있다. 그러나 최종 작동지령치(Sfin)를 연속적으로 변화시키는 또는 최종 작동지령치(Sfin)의 변화속도를 각종 조건에 따라 변화시키는 등, 어떠한 형태에 의해 최종 작동지령치(Sfin)를 서서히 변화시켜도 좋다.

상기 각 실시형태에서는 암소음 발생요인이 된다고 상정되는 차량 구성요소로서 차속의 검출대상인 차축(17), 내연기관(11), M/G(12), 공조장치(20), 창(21)및 음향장치(22)를 들었으나, 반드시 이들의 차량 구성요소에 한정되는 것은 아니다. 이들의 차량 구성요소 모두를 암소음 발생요인으로서 상정할 필요는 없다. 또 이들 차량 구성요소 이외의 차량 구성요소, 예를 들면 빗방울을 닦는 와이퍼나 차실 내에 설치된 공기청정기를, 암소음 발생요인으로서 상정하여도 좋다.

암소음 발생요인으로서 상정되는 차량 구성요소의 각각에 대하여, 각 요소에대한 작동지령치를 암소음 레벨의 추정에 사용할지, 각 요소의 작동상태치를 암소음 레벨의 추정에 사용할지는 암소음 레벨을 정밀도 좋게 추정할 수 있는 범위에서 적절하게 선택할 수 있다.

배터리(15)의 배치위치는 좌석(14)의 밑에 한정되는 것이 아니라, 차실(13) 내에 있어서 좌석(14)의 밑 이외이어도 좋고, 또는 차실(13) 밖이어도 좋다.

배터리(15)의 냉각은, 차실(13) 내의 공기를 사용하여 행하여지는 것에 한정되는 것은 아니고, 차실(13) 밖의 공기를 사용하여 행하여져도 좋다. 팬(23)에 대해서도 차실(13) 내에 배치되어도 좋고, 차실(13) 밖에 배치되어도 좋다.

팬(23)에 의한 냉각의 대상이 되는 배터리는, 차량의 주행용 구동원으로서 기능하는 전기모터(12)에 전력을 공급하는 배터리(15)에 한정하지 않고, 차량에 탑재된 어느 배터리이어도 좋다.

도 2의 팬제어 순서에 있어서, 배터리(15)의 온도를 5단계 이외의 복수단계의 온도레벨로 표시하여도 좋고, 또는 복수단계의 온도레벨로 표시하는 일 없이 연속적인 수치로서 처리하여도 좋다. 마찬가지로 차실(13) 내의 암소음 레벨을 3단계 이외의 복수단계의 레벨로 표시하여도 좋고, 또는 복수단계의 레벨로 표시하는 일없이 연속적인 수치로서 처리하여도 좋다. 또 팬(23)에 대한 작동지령치에 대해서도 단계적으로 변화하는 값에 한정되지 않고, 연속적으로 변화하는 값이어도 좋다.

온도레벨에 의거하는 팬(23)의 제어와, 암소음 레벨에 의거하는 팬(23)의 제어를 독립적으로 행하여도 좋다. 또 온도레벨에 의거하는 팬(23)의 제어를 행하지않고, 암소음 레벨에 의거하는 팬(23)의 제어만을 행하여도 좋다.

검출된 배터리(15)의 온도가 높아도 차실(13)이 정적한 환경이면 배터리(15)에 악영향이 미치지 않을 정도의 시간을 한도로, 팬(23)에 대한 지령치를 감소시켜도 좋다. 이와 같이 온도레벨 및 암소음 레벨 외에, 시간적 조건을 더욱 고려하여 팬(23)의 제어를 행하여도 좋다.

도 1에 점선으로 나타내는 바와 같이 차량에 소음계(41)를 설치하여 추정된 암소음 레벨 외에, 소음계(41)에 의해 직접적으로 계측된 실제의 소음레벨을 더욱 고려하여 차실(13) 내의 소음레벨을 판정하여도 좋다. 또는 암소음 레벨을 추정하는 대신에, 소음계(41)에 의해 직접적으로 계측된 실제의 소음레벨만에 의거하여 팬(23)의 제어를 행하여도 좋다. 이 경우, 소음계(41)는 차실(13) 내의 소음레벨을 판정하는 판정수단으로서 기능한다. 직접적으로 계측된 실제의 소음레벨을 사용함으로싸 차실(13) 내의 음향환경을 더욱 충실하게 반영하여 팬(23)의 제어를 행할 수 있다. 또한 소음계(41)의 설치부분은 차실(13) 내이어도 좋고, 차실(13) 밖이어도 좋다.

팬(23)의 작동음을 저감하도록 흡음재 또는 차음재를 적절히 설치하기도 하고, 배터리(15)에 보내지는 냉각용 공기를 위한 통로의 단면적을 크게 하거나 하여도 좋다.

본 발명은 내연기관(11) 및 M/G(12)을 구비하는 하이브리드차에 한정하지 않고, 전기자동차에 적용할 수도 있다. 그와 같은 전기자동차는 예를 들면 배터리로서 2차전지나 연료전지를 탑재함과 함께 주행용 구동원으로서 배터리의 전력에 의거하여 동작하는 모터를 구비하고 있다.

Claims

차량에 탑재된 배터리를 냉각하는 팬의 제어방법에 있어서,

상기 차량은, 탑승자를 위한 차실과, 주행용 구동원으로서 기능하는 전기모터를 구비하고,

상기 제어방법은,

상기 차실 내의 소음을 판정하는 단계와,

판정된 차실 내의 소음에 따라 상기 팬의 작동형태를 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 차실 내의 소음을 판정하는 단계는, 상기 팬으로부터 발생되는 소음 이외의 소음인 암소음을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 2항에 있어서,

상기 암소음은, 그 암소음의 발생요인이 될 수 있는 차량 구성요소에 대하여 주어지는 작동지령의 내용에 의거하여 추정되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 2항에 있어서,

상기 암소음은, 그 암소음의 발생요인이 될 수 있는 차량구성요소의 상태에 의거하여 추정되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차 실내의 소음은, 추정된 차 실내의 암소음과, 실제로 계측된 차 실내의 소음에 의거하여 판정되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 차 실내의 소음을 판정하는 단계는, 차 실내의 소음을 실제로 계측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배터리의 온도를 검출하는 단계를 더 구비하고, 판정된 차 실내의 소음과 검출된 배터리의 온도에 따라 상기 팬의 작동형태가 제어되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 팬의 작동형태를 제어하는 단계는,

상기 팬의 작동량을 서서히 변화시키는 단계와,

상기 작동량을 증대시킬 때와 감소시킬 때에 그 작동량의 변화속도를 다르게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
제 8항에 있어서,

상기 팬의 작동량은, 그 작동량을 증대시킬 때의 쪽이 감소시킬 때보다도 완만하게 변화되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어방법.
차량에 탑재된 배터리를 냉각하는 팬의 제어장치에 있어서,

상기 차량은, 탑승자를 위한 차실과, 주행용 구동원으로서 기능하는 전기모터를 구비하고,

상기 제어장치는,

상기 차 실내의 소음을 판정하는 판정수단과,

판정된 차 실내의 소음에 따라 상기 팬의 작동형태를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항에 있어서,

상기 판정수단은, 상기 팬으로부터 발생되는 소음 이외의 소음인 암소음을 추정하고, 그 추정된 암소음에 의거하여 상기 차 실내의 소음을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 11항에 있어서,

상기 판정수단은, 상기 암소음의 발생요인이 될 수 있는 차량 구성요소에 대하여 주어지는 작동지령의 내용에 의거하여 상기 차 실내의 암소음을 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 11항에 있어서,

상기 판정수단은, 상기 암소음의 발생요인이 될 수 있는 차량 구성요소의 상태에 의거하여 상기 차 실내의 암소음을 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 차량 구성요소는, 차속의 검출대상이 되는 부재, 상기 전기모터, 공기조화장치, 창 및 음향장치 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 차량은, 상기 전기모터에 더하여, 주행용 구동원으로서 기능하는 내연기관을 구비하고, 상기 차량 구성요소는, 차속의 검출대상이 되는 부재, 상기 전기모터, 상기 내연기관, 공기조화장치, 창 및 음향장치 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차 실내의 소음을 직접적으로 계측하는 소음계를 더 구비하고, 상기 판정수단은 추정된 차 실내의 암소음과, 계측된 차 실내의 소음에 의거하여 상기 차 실내의 소음을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항에 있어서,

상기 판정수단은, 상기 차 실내의 소음을 직접적으로 계측하는 소음계를 포함하고, 상기 제어수단은 계측된 차 실내의 소음에 의거하여 상기 팬의 작동형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 팬은, 상기 배터리를 냉각하도록 상기 차 실내의 공기를 배터리를 향하여 송풍하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배터리는, 상기 차 실내에 설치된 좌석의 밑에 설치되는 것을 특징으로하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배터리의 온도를 검출하는 온도검출기를 더 구비하고, 상기 제어수단은 판정된 차 실내의 소음과 검출된 배터리의 온도에 따라 상기 팬의 작동형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 10항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어수단은, 상기 팬의 작동량을, 그 작동량을 증대시킬 때와 감소시킬 때에 다른 속도에 의해 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.
제 21항에 있어서,

상기 제어수단은, 상기 팬의 작동량을 그 작동량을 증대시킬 때의 쪽이 감소시킬 때보다도 완만하게 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 배터리 냉각용 팬의 제어장치.