JP6500124B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
本発明は、冷却回路に三方弁を備えた冷却装置に関する。
従来より、冷却液が循環する冷却回路に設けられた弁の故障に起因する冷却対象機器の異常な温度上昇を防止するため、弁の故障を判定する技術が知られている。例えば、特許文献1〜4には、弁の上流側流路及び下流側流路の冷却液温度を取得し、各流路の温度差に基づいて弁の故障を判断する技術が開示されている。
また、弁としては、冷却液が循環する冷却回路の3つの流路の交流点に配置され、3つの流路のうちいずれか2つの流路を連通させるように切換え可能な三方弁が知られている。
ところで、三方弁の故障としては、例えば、交流点で交わる第1〜第3流路のうち、第1流路と第2流路とを連通させる第1連通状態と、第1流路と第3流路とを連通させる第2連通状態と、の切換えを行う場合に、電磁部のオン/オフ(通電/非通電)に拘らず第1連通状態又は第2連通状態を維持する故障(以下、適宜、片側固着状態という。)に加えて、3つの流路を同時に連通させる故障(以下、適宜、中間固着状態という。)もあるが、これまでの三方弁の故障判定では、片側固着状態のみを判定対象としており、中間固着状態は判定の対象外であった。
本発明は、三方弁の中間固着状態を判定可能な冷却装置を提供する。
本発明は以下の態様を提供するものである。
第1態様は、
交流点で交わる3つの流路(例えば、後述の実施形態の流入側流路108、主冷却流路101、バイパス流路107)を有し、冷却液が循環する冷却回路(例えば、後述の実施形態の冷却回路100)と、
前記交流点に配置され、前記3つの流路のうちいずれか2つの流路を連通させるように切換え可能な三方弁(例えば、後述の実施形態の三方弁8)と、
前記三方弁の切換えを制御する制御部(例えば、後述の実施形態の制御部9)と、を備える冷却装置(例えば、後述の実施形態の冷却装置1)であって、
前記制御部は、連通するように制御された2つの前記流路のうちいずれか一方の流路と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路との冷却液温度の差が所定値より小さい場合に、前記三方弁が前記3つの流路を同時に連通させる中間固着状態であると判定する中間固着判定手段(例えば、後述の実施形態の中間固着判定部9c)を備える。
第1態様は、
交流点で交わる3つの流路(例えば、後述の実施形態の流入側流路108、主冷却流路101、バイパス流路107)を有し、冷却液が循環する冷却回路(例えば、後述の実施形態の冷却回路100)と、
前記交流点に配置され、前記3つの流路のうちいずれか2つの流路を連通させるように切換え可能な三方弁(例えば、後述の実施形態の三方弁8)と、
前記三方弁の切換えを制御する制御部(例えば、後述の実施形態の制御部9)と、を備える冷却装置(例えば、後述の実施形態の冷却装置1)であって、
前記制御部は、連通するように制御された2つの前記流路のうちいずれか一方の流路と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路との冷却液温度の差が所定値より小さい場合に、前記三方弁が前記3つの流路を同時に連通させる中間固着状態であると判定する中間固着判定手段(例えば、後述の実施形態の中間固着判定部9c)を備える。
第2態様は、
第1態様の冷却装置であって、
前記3つの流路の冷却液温度をそれぞれ取得する3つの温度取得手段(例えば、後述の実施形態の温度センサS1〜S3)を備え、
前記中間固着判定手段は、連通するように制御された2つの前記流路に設けられた前記温度取得手段のいずれかの冷却液温度と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路に設けられた前記温度取得手段の冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する。
第1態様の冷却装置であって、
前記3つの流路の冷却液温度をそれぞれ取得する3つの温度取得手段(例えば、後述の実施形態の温度センサS1〜S3)を備え、
前記中間固着判定手段は、連通するように制御された2つの前記流路に設けられた前記温度取得手段のいずれかの冷却液温度と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路に設けられた前記温度取得手段の冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する。
第3態様は、
第1又は第2態様の冷却装置であって、
前記三方弁は、流入側流路(例えば、後述の実施形態の流入側流路108)、第1流出側流路(例えば、後述の実施形態の主冷却流路101)及び第2流出側流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路107)が交わる分岐点(例えば、後述の実施形態の分岐点105)に配置され、
前記制御部は、前記三方弁を、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第1流出側流路から全量流出させる第1流出側流路開放状態(例えば、後述の実施形態の主流路解放状態)と、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第2流出側流路から全量流出させる第2流出側流路開放状態(例えば、後述の実施形態のバイパス流路解放状態)と、に切換え、
前記3つの温度取得手段は、
前記流入側流路の冷却液温度を取得する流入側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第1温度センサS1)と、
前記第1流出側流路の冷却液温度を取得する第1流出側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第2温度センサS2)と、
前記第2流出側流路の冷却液温度を取得する第2流出側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第3温度センサS3)と、を含み、
前記中間固着判定手段は、前記第1流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定し、
前記第2流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する。
第1又は第2態様の冷却装置であって、
前記三方弁は、流入側流路(例えば、後述の実施形態の流入側流路108)、第1流出側流路(例えば、後述の実施形態の主冷却流路101)及び第2流出側流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路107)が交わる分岐点(例えば、後述の実施形態の分岐点105)に配置され、
前記制御部は、前記三方弁を、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第1流出側流路から全量流出させる第1流出側流路開放状態(例えば、後述の実施形態の主流路解放状態)と、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第2流出側流路から全量流出させる第2流出側流路開放状態(例えば、後述の実施形態のバイパス流路解放状態)と、に切換え、
前記3つの温度取得手段は、
前記流入側流路の冷却液温度を取得する流入側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第1温度センサS1)と、
前記第1流出側流路の冷却液温度を取得する第1流出側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第2温度センサS2)と、
前記第2流出側流路の冷却液温度を取得する第2流出側温度取得手段(例えば、後述の実施形態の第3温度センサS3)と、を含み、
前記中間固着判定手段は、前記第1流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定し、
前記第2流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する。
第4態様は、
第3態様の冷却装置であって、
前記制御部は、
前記三方弁に前記第2流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第2流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第1流出側流路開放状態で動作不能となる第1片側固着状態であると判定する第1片側固着判定手段(例えば、後述の実施形態の第1片側固着判定部9a)と、
前記三方弁に前記第1流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第1流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第2流出側流路開放状態で動作不能となる第2片側固着状態であると判定する第2片側固着判定手段(例えば、後述の実施形態の第2片側固着判定部9b)と、を備える。
第3態様の冷却装置であって、
前記制御部は、
前記三方弁に前記第2流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第2流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第1流出側流路開放状態で動作不能となる第1片側固着状態であると判定する第1片側固着判定手段(例えば、後述の実施形態の第1片側固着判定部9a)と、
前記三方弁に前記第1流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第1流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第2流出側流路開放状態で動作不能となる第2片側固着状態であると判定する第2片側固着判定手段(例えば、後述の実施形態の第2片側固着判定部9b)と、を備える。
第5態様は、
第4態様の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、前記第1片側固着判定手段又は前記第2片側固着判定手段が前記第1片側固着状態又は前記第2片側固着状態ではないと判定した後に前記中間固着状態を判定する。
第4態様の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、前記第1片側固着判定手段又は前記第2片側固着判定手段が前記第1片側固着状態又は前記第2片側固着状態ではないと判定した後に前記中間固着状態を判定する。
第6態様は、
第3〜第5態様の冷却装置であって、
前記流入側流路は、ラジエータ(例えば、後述の実施形態のラジエータ5)に接続され、
前記第1流出側流路は、蓄電池(例えば、後述の実施形態の蓄電池2)を冷却する蓄電池冷却流路であり、
前記第2流出側流路は、前記蓄電池冷却流路を迂回して前記ラジエータに導くバイパス流路である。
第3〜第5態様の冷却装置であって、
前記流入側流路は、ラジエータ(例えば、後述の実施形態のラジエータ5)に接続され、
前記第1流出側流路は、蓄電池(例えば、後述の実施形態の蓄電池2)を冷却する蓄電池冷却流路であり、
前記第2流出側流路は、前記蓄電池冷却流路を迂回して前記ラジエータに導くバイパス流路である。
第7態様は、
第6態様の冷却装置であって、
前記蓄電池冷却流路及び前記バイパス流路から流出した冷却液は、高温発熱機器(例えば、後述の実施形態の充電器3、DC−DCコンバータ4)を冷却する高温発熱機器冷却流路(例えば、後述の実施形態の高温発熱機器冷却流路102)を経由して前記ラジエータに導かれる。
第6態様の冷却装置であって、
前記蓄電池冷却流路及び前記バイパス流路から流出した冷却液は、高温発熱機器(例えば、後述の実施形態の充電器3、DC−DCコンバータ4)を冷却する高温発熱機器冷却流路(例えば、後述の実施形態の高温発熱機器冷却流路102)を経由して前記ラジエータに導かれる。
第8態様は、
第7態様の冷却装置であって、
前記高温発熱機器は充電器(例えば、後述の実施形態の充電器3)である。
第7態様の冷却装置であって、
前記高温発熱機器は充電器(例えば、後述の実施形態の充電器3)である。
第9態様は、
第8態様の冷却装置であって、
前記制御部は、前記蓄電池の充電中に前記三方弁を前記第2流出側流路開放状態とし、
前記中間固着判定手段は、前記蓄電池の充電中に前記中間固着状態を判定する。
第8態様の冷却装置であって、
前記制御部は、前記蓄電池の充電中に前記三方弁を前記第2流出側流路開放状態とし、
前記中間固着判定手段は、前記蓄電池の充電中に前記中間固着状態を判定する。
第10態様は、
第1〜第9態様の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、冷却液が前記冷却回路を所定時間以上循環した後に前記中間固着状態を判定する。
第1〜第9態様の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、冷却液が前記冷却回路を所定時間以上循環した後に前記中間固着状態を判定する。
第11態様は、
第1〜第10態様の冷却装置であって、
前記制御部は、前記中間固着判定手段が前記中間固着状態であると判定した場合、運転者に報知する報知手段(例えば、後述の実施形態の報知部9d)を備える。
第1〜第10態様の冷却装置であって、
前記制御部は、前記中間固着判定手段が前記中間固着状態であると判定した場合、運転者に報知する報知手段(例えば、後述の実施形態の報知部9d)を備える。
第1態様によれば、連通するように制御された2つの流路のうちいずれか一方の流路と、3つの流路のうち連通するように制御されていない残りの流路との冷却液温度の差に基づいて、これまで判定されていなかった三方弁の中間固着状態を判定することができる。
第2態様によれば、3つの流路の冷却液温度をそれぞれ取得する3つの温度取得手段を備えるので、三方弁の中間固着状態を正確に判定することができる。
第3態様によれば、第1流出側流路開放状態及び第2流出側流路開放状態において、三方弁の中間固着状態を判定することができる。
第4態様によれば、三方弁の中間固着状態に加えて片側固着状態も判定することができる。
第5態様によれば、片側固着状態ではないことを前提として中間固着状態を判定するので、中間固着状態を正確に判定することができる。
第6態様によれば、状況に応じた三方弁の切換制御に基づいて蓄電池を効率よく冷却しながらも、三方弁の中間固着状態を判定することができる。
第7態様によれば、状況に応じた三方弁の切換制御に基づいて蓄電池及び高温発熱機器を効率よく冷却しながらも、三方弁の中間固着状態を判定することができる。
第8態様によれば、状況に応じた三方弁の切換制御に基づいて蓄電池及び充電器を効率よく冷却しながらも、三方弁の中間固着状態を判定することができる。
第9態様によれば、本来であれば、流入側流路又はバイパス流路と蓄電池冷却流路との温度差が大きくなる蓄電池の充電中に三方弁の中間固着状態を判定することにより、中間固着状態の判定精度を向上させることができる。
第10態様によれば、冷却液が冷却回路を所定時間以上循環した後に中間固着状態を判定するので、冷却液温度が不安定な状態で誤った判定を行うことを防止できる。
第11態様によれば、運転者が三方弁の中間固着状態を容易に認識することができる。
以下、本発明の冷却装置の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
[冷却装置]
図1に示すように、本発明の実施形態に係る冷却装置1は、蓄電池2、充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却する冷却回路100と、冷却回路100に設けられるラジエータ5、冷却ファン6、冷却ポンプ7及び三方弁8と、冷却ファン6、冷却ポンプ7及び三方弁8を制御する制御部9と、を備えて構成され、ハイブリッド車両、電気車両、燃料電池車等の車両に搭載される。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る冷却装置1は、蓄電池2、充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却する冷却回路100と、冷却回路100に設けられるラジエータ5、冷却ファン6、冷却ポンプ7及び三方弁8と、冷却ファン6、冷却ポンプ7及び三方弁8を制御する制御部9と、を備えて構成され、ハイブリッド車両、電気車両、燃料電池車等の車両に搭載される。
蓄電池2は、車両の走行用モータを駆動させる高圧バッテリであり、充電器3は、外部電源から供給される電力で蓄電池2を充電し、DC−DCコンバータ4は、直流電圧を変圧する。充電器3及びDC−DCコンバータ4は、蓄電池2に比べて耐熱性が高く、管理温度が高く設定される。例えば、蓄電池2の上限温度を60℃とすると、充電器3及びDC−DCコンバータ4の上限温度は80℃に設定されており、高温環境下では蓄電池2を優先的に冷却する必要がある。一方、充電時等には、充電器3が高温になるため、蓄電池2を冷却する必要がなくても、充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却したい場合が生じる。
[冷却回路]
図1に示すように、冷却回路100は、冷却液が循環する循環流路内に、ラジエータ5と、冷却ポンプ7と、主冷却流路101と、高温発熱機器冷却流路102と、を直列に接続して構成されている。高温発熱機器冷却流路102は、充電器冷却流路103とDC−DCコンバータ冷却流路104とを並列に接続して構成され、主冷却流路101の下流側に接続されている。
図1に示すように、冷却回路100は、冷却液が循環する循環流路内に、ラジエータ5と、冷却ポンプ7と、主冷却流路101と、高温発熱機器冷却流路102と、を直列に接続して構成されている。高温発熱機器冷却流路102は、充電器冷却流路103とDC−DCコンバータ冷却流路104とを並列に接続して構成され、主冷却流路101の下流側に接続されている。
また、冷却回路100は、冷却ポンプ7の下流且つ主冷却流路101の上流で流路を分岐させる分岐点105と、主冷却流路101の下流且つ高温発熱機器冷却流路102の上流で流路を合流させる合流点106と、を備えており、分岐点105と合流点106は、主冷却流路101を迂回するバイパス流路107を介して接続されている。
分岐点105は、冷却ポンプ7に繋がる流入側流路108と、第1の流出側流路である主冷却流路101と、第2の流出側流路であるバイパス流路107との交流点であり、ここに電磁式の三方弁8が設けられている。三方弁8は、後述する電磁部8a(図2参照)のオフ時に流入側流路108と主冷却流路101とを連通させ、電磁部8aのオン時に流入側流路108とバイパス流路107とを連通させように流路の切換えを行う。
このように構成された冷却回路100において、冷却ポンプ7が駆動すると、冷却ポンプ7がラジエータ5側から低温の冷却液を吸入し、これを三方弁8側に向けて吐出する。通常状態では、三方弁8がオフであるため、冷却ポンプ7が吐出した冷却液は、バイパス流路107には流れず、全量が主冷却流路101に供給される。
主冷却流路101に供給された冷却液は、蓄電池2を冷却した後、高温発熱機器冷却流路102に流れ込む。高温発熱機器冷却流路102に流れ込んだ冷却液は、充電器冷却流路103とDC−DCコンバータ冷却流路104とに分岐され、充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却する。充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却した冷却液は、合流後にラジエータ5に戻り、ここで冷却される。
一方、冷却回路100において、蓄電池2の冷却が不要な状況、或いは、蓄電池2の要求温度に対し冷却液温度が適切ではない状況で、充電器3及びDC−DCコンバータ4の冷却が必要な場合(例えば、蓄電池2の充電時)、三方弁8の電磁部8aをオン制御することにより、主冷却流路101への冷却液の供給を遮断し、バイパス流路107を介して充電器冷却流路103及びDC−DCコンバータ冷却流路104に冷却液を供給することができる。そして、充電器3及びDC−DCコンバータ4を冷却した冷却液は、合流後にラジエータ5に戻り、ここで冷却される。
[温度取得手段]
冷却回路100には、3つの温度取得手段が設けられている。3つの温度取得手段は、三方弁8の流入側流路の冷却液温度を取得する流入側温度取得手段と、三方弁8の第1流出側流路の冷却液温度を取得する第1流出側温度取得手段と、三方弁8の第2流出側流路の冷却液温度を取得する第2流出側温度取得手段と、を含む。本実施形態では、ラジエータ5の出口で冷却液の温度を検知する第1温度センサS1が流入側温度取得手段であり、主冷却流路101で冷却液の温度を検知する第2温度センサS2が第1流出側温度取得手段であり、バイパス流路107で冷却液の温度を検知する第3温度センサS3が第2流出側温度取得手段である。なお、各流路の冷却液温度は、温度センサによって直接検知する場合に限らず、温度関連値から推定することで取得するようにしてもよい。
冷却回路100には、3つの温度取得手段が設けられている。3つの温度取得手段は、三方弁8の流入側流路の冷却液温度を取得する流入側温度取得手段と、三方弁8の第1流出側流路の冷却液温度を取得する第1流出側温度取得手段と、三方弁8の第2流出側流路の冷却液温度を取得する第2流出側温度取得手段と、を含む。本実施形態では、ラジエータ5の出口で冷却液の温度を検知する第1温度センサS1が流入側温度取得手段であり、主冷却流路101で冷却液の温度を検知する第2温度センサS2が第1流出側温度取得手段であり、バイパス流路107で冷却液の温度を検知する第3温度センサS3が第2流出側温度取得手段である。なお、各流路の冷却液温度は、温度センサによって直接検知する場合に限らず、温度関連値から推定することで取得するようにしてもよい。
[三方弁]
図2に示すように、三方弁8は、電磁部8aと、弁部8bと、を備えて構成されている。弁部8bは、流入側流路108に接続される流入口8cと、主冷却流路101に接続される第1流出口8dと、バイパス流路107に接続される第2流出口8eと、流入口8cと第1流出口8dとを連通させる第1連通口8fと、流入口8cと第2流出口8eとを連通させる第2連通口8gと、第1連通口8fを開閉する第1コーン8hと、第2連通口8gを開閉する第2コーン8iと、第1コーン8h及び第2コーン8iを一体的に保持するリフティングロッド8jと、を備えて構成されている。
図2に示すように、三方弁8は、電磁部8aと、弁部8bと、を備えて構成されている。弁部8bは、流入側流路108に接続される流入口8cと、主冷却流路101に接続される第1流出口8dと、バイパス流路107に接続される第2流出口8eと、流入口8cと第1流出口8dとを連通させる第1連通口8fと、流入口8cと第2流出口8eとを連通させる第2連通口8gと、第1連通口8fを開閉する第1コーン8hと、第2連通口8gを開閉する第2コーン8iと、第1コーン8h及び第2コーン8iを一体的に保持するリフティングロッド8jと、を備えて構成されている。
そして、弁部8bは、リフティングロッド8jを上げると、第1コーン8hが第1連通口8fを開け、且つ第2コーン8iが第2連通口8gを閉じることにより、流入口8cを第1流出口8dに連通させ(主流路開放状態)、リフティングロッド8jを下げると、第1コーン8hが第1連通口8fを閉じ、且つ第2コーン8iが第2連通口8gを開けることにより、流入口8cを第2流出口8eに連通させる(バイパス流路開放状態)。
電磁部8aは、リフティングロッド8jを電磁的に上下させるソレノイドであり、リフティングロッド8jの上端部に設けられるコア8kと、コア8kを囲むアーマチュアコイル8mと、リフティングロッド8jを上方に付勢するスプリング8nと、を備えており、アーマチュアコイル8mに通電しないオフ状態では、リフティングロッド8jがスプリング8nの付勢力で上方に保持されることにより、流入口8cが第1流出口8dに連通する主流路開放状態となり、アーマチュアコイル8mに通電するオン状態では、コア8kがアーマチュアコイル8mの発生磁場で下方に引っ張られ、リフティングロッド8jが下方に保持されることにより、流入口8cが第2流出口8eに連通するバイパス流路開放状態となる。
このように構成される三方弁8は、異物の噛み込みや電気的なトラブルによって故障する可能性がある。三方弁8の故障としては、電磁部8aのオン/オフ指示に拘らず、主流路開放状態を維持する第1片側固着状態と、バイパス流路開放状態を維持する第2片側固着状態とに加え、第1連通口8f及び第2連通口8gが半開状態となり、流入口8c、第1流出口8d及び第2流出口8eを同時に連通させる中間固着状態がある。以下、制御部9による三方弁8の3つの固着状態の判定手法について説明する。
[制御部]
図1に示すように、制御部9は、第1片側固着判定部9aと、第2片側固着判定部9bと、中間固着判定部9cと、報知部9dと、を備える。
図1に示すように、制御部9は、第1片側固着判定部9aと、第2片側固着判定部9bと、中間固着判定部9cと、報知部9dと、を備える。
第1片側固着判定部9aは、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示しても、三方弁8が主流路開放状態を維持している場合、三方弁8が第1片側固着状態であると判定する。正常状態においては、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示すると、図3(a)に示すように、流入側流路108からバイパス流路107に冷却液が流れるため、図3(b)に示すように、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3とが略一致するはずである。しかし、三方弁8が第1片側固着状態であると、図4(a)に示すように、流入側流路108から主冷却流路101に冷却液が流れるため、図4(b)に示すように、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差ΔTが大きくなる。したがって、第1片側固着判定部9aは、この温度差ΔTが所定値α°C(例えば、9.0°C)より大きい場合に三方弁8が第1片側固着状態であると判定することができる。
第2片側固着判定部9bは、三方弁8に主流路開放状態を指示しても、三方弁8がバイパス流路開放状態を維持している場合、三方弁8が第2片側固着状態であると判定する。正常状態においては、三方弁8に主流路開放状態を指示すると、図5(a)に示すように、流入側流路108から主冷却流路101に冷却液が流れるため、図5(b)に示すように、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2とが略一致するはずである。しかし、三方弁8が第2片側固着状態であると、図6(a)に示すように、流入側流路108からバイパス流路107に冷却液が流れるため、図6(b)に示すように、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差ΔTが大きくなる。したがって、第2片側固着判定部9bは、この温度差ΔTが所定値α°C(例えば、9.0°C)より大きい場合に三方弁8が第2片側固着状態であると判定することができる。
中間固着判定部9cは、三方弁8に主流路開放状態又はバイパス流路開放状態を指示しても、図7(a)に示すように、三方弁8の2つの流出口8d、8eから同時に冷却液が流出している場合、三方弁8が中間固着状態であると判定する。正常状態においては、三方弁8に主流路開放状態を指示すると、図5(a)に示すように、流入側流路108から主冷却流路101に全量の冷却液が流れ、バイパス流路107には冷却液が流れないため、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差が大きくなるはずである。しかし、三方弁8が中間固着状態であると、図7(b)に示すように、流入側流路108からバイパス流路107にも冷却液が流れるため、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3が略一致する。したがって、中間固着判定部9cは、三方弁8に主流路開放状態を指示したにも拘わらず、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差ΔT、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差ΔTが所定値β°C(例えば、3.0°C)より小さい場合に三方弁8が中間固着状態であると判定することができる。
また、正常状態においては、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示すると、図3(a)に示すように、流入側流路108からバイパス流路107に全量の冷却液が流れ、主冷却流路101には冷却液が流れないため、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差が大きくなるはずである。しかし、三方弁8が中間固着状態であると、図7(b)に示すように、流入側流路108から主冷却流路101にも冷却液が流れるため、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3が略一致する。したがって、中間固着判定部9cは、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示したにも拘わらず、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差ΔT、或いは、第2温度センサS2の検知温度TW2と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差ΔTが所定値β°C(例えば、3.0°C)より小さい場合に三方弁8が中間固着状態であると判定することができる。
報知部9dは、第1片側固着判定部9aによって三方弁8が第1片側固着状態と判定された場合、第2片側固着判定部9bによって三方弁8が第2片側固着状態と判定された場合、及び中間固着判定部9cによって三方弁8が中間固着状態であると判定された場合に、運転者に報知する。報知方法は、例えば、インストルメントパネル上で表示してもよく、警報音を発してもよい。
[故障判定手順]
つぎに、上記のような固着状態の判定を実現する制御部9の故障判定手順について、図8を参照して説明する。なお、図8に示す故障判定では、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示する状況(例えば、蓄電池2の充電時)でのみ中間固着状態の判定を行うが、三方弁8に主流路開放状態を指示する状況でも中間固着状態の判定を行うようにしてもよい。
つぎに、上記のような固着状態の判定を実現する制御部9の故障判定手順について、図8を参照して説明する。なお、図8に示す故障判定では、三方弁8にバイパス流路開放状態を指示する状況(例えば、蓄電池2の充電時)でのみ中間固着状態の判定を行うが、三方弁8に主流路開放状態を指示する状況でも中間固着状態の判定を行うようにしてもよい。
図8に示すように、制御部9は、イグニッションスイッチ(図示せず)のオン操作に応じて故障判定を開始する。故障判定では、まず、冷却ポンプ7の正常判定、動作判定を行い(ST11)、その後、三方弁8への指示状態を判断する(ST12)。ここで主流路開放状態を指示する通常指示状態であると判断した場合は、通常回路水温安定タイマ時間(例えば、8分)の経過を待つ(ST13)。なお、通常回路水温安定タイマ時間には、三方弁8の切換え後、冷却回路100内の冷却液温度が安定状態となるのに必要な時間が設定されている。
通常回路水温安定タイマ時間の経過後、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続したか否かを判断する(ST14)。この判断結果がYES、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続した場合は、主流路開放状態を指示してもバイパス流路開放状態を維持する第2片側固着状態であると判定するとともに、第2片側固着状態であることを運転者に報知する(ST15)。
また、ステップST14の判断結果がNOの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続しない場合は、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ°C(例えば、50°C)よりも低い状態が所定時間(例えば、40分)継続したか否かを判断する(ST16)。この判断は、環境温度が高温の状態や、蓄電池2の発熱量が大きい状態における三方弁8の誤った正常判定を回避するためのものであり、判断結果がYESの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ°Cよりも低い状態が所定時間継続した場合は、三方弁8が第2片側固着状態ではないと判定し(ST17)、NOの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ°Cよりも低い状態が所定時間継続しない場合は、判定不定とする(ST18)。
一方、ステップST12において、三方弁8への指示状態がバイパス流路開放状態を指示するバイパス指示状態(蓄電池2の充電時)であると判断した場合は、バイパス回路水温安定タイマ時間(例えば、8分)の経過を待つ(ST19)。なお、バイパス回路水温安定タイマ時間には、三方弁8の切換え後、冷却回路100内の冷却液温度が安定状態となるのに必要な時間が設定されている。
バイパス回路水温安定タイマ時間の経過後、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続したか否かを判断する(ST20)。この判断結果がYESの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続した場合は、バイパス流路開放状態を指示しても主流路開放状態を維持する第1片側固着状態であると判定するとともに、第1片側固着状態であることを運転者に報知する(ST21)。
また、ステップST20の判断結果がNOの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第3温度センサS3の検知温度TW3との温度差(絶対値)が所定値α°Cよりも大きい状態が所定時間継続しない場合は、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ℃(例えば、40°C)よりも低い状態が所定時間(例えば、30分)継続したか否かを判断する(ST22)。この判断は、環境温度が高温の状態や、充電器3の発熱量が大きい状態における三方弁8の誤った正常判定を回避するためのものであり、判断結果がYESの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ°Cよりも低い状態が所定時間継続した場合は、第1片側固着状態ではないと判定し(ST23)、NOの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1が所定値γ°Cよりも低い状態が所定時間継続しない場合は、判定不定とする(ST24)。
三方弁8が第1片側固着状態ではないと判定した場合は、続いて、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値β°Cよりも小さい状態が所定時間継続したか否かを判断する(ST25)。この判断結果がYESの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値β°Cよりも小さい状態が所定時間継続した場合は、流入側流路108から主冷却流路101及びバイパス流路107に冷却液が流れる中間固着状態であると判定するとともに、中間固着状態であることを運転者に報知する(ST26)。また、ステップST25の判断結果がNOの場合、即ち、第1温度センサS1の検知温度TW1と第2温度センサS2の検知温度TW2との温度差(絶対値)が所定値β°Cよりも小さい状態が所定時間継続しない場合は、三方弁8が正常であると判定する(ST27)。
以上説明したように、本実施形態の冷却装置1によれば、連通するように制御された2つの流路のうちのいずれか一方の流路と、3つの流路のうち連通するように制御されていない残りの流路との冷却液温度の差に基づいて、これまで判定されていなかった三方弁8の中間固着状態を判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1は、3つの流路の冷却液温度をそれぞれ取得する3つの温度センサS1〜S3を備えるので、三方弁8の中間固着状態を正確に判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1は、三方弁8の中間固着状態だけでなく、三方弁8の第1片側固着状態及び第2片側固着状態も判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1は、片側固着状態ではないことを前提として中間固着状態を判定するので、中間固着状態を正確に判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1では、三方弁8が主冷却流路101とバイパス流路107との切換えを行うので、状況に応じた三方弁8の切換制御に基づいて蓄電池2を効率よく冷却しながらも、三方弁8の中間固着状態を判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1では、主冷却流路101及びバイパス流路107から流出した冷却液が高温発熱機器冷却流路102を経由してラジエータ5に導かれるので、状況に応じた三方弁8の切換制御に基づいて蓄電池2、充電器3及びDC−DCコンバータ4を効率よく冷却しながらも、三方弁8の中間固着状態を判定することができる。
また、本実施形態の冷却装置1では、本来であれば、流入側流路108又はバイパス流路107と主冷却流路101との温度差が大きくなる蓄電池2の充電中に三方弁8の中間固着状態を判定するので、中間固着状態の判定精度を向上させることができる。
また、本実施形態の冷却装置1では、冷却液が冷却回路100を所定時間以上循環した後に中間固着状態を判定するので、冷却液温度が不安定な状態で誤った判定を行うことを防止できる。
また、本実施形態の冷却装置1では、三方弁8の中間固着状態を報知するので、運転者が三方弁8の中間固着状態を容易に認識することができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、冷却装置の冷却対象機器として蓄電池、充電器及びDC−DCコンバータを例示したが、これらに限らずインバータ等の他の高圧系機器を冷却対象機器としてもよい。また、冷却対象機器は、いずれか1つでもよいし、2つ以上の任意の組み合わせであってもよい。
また、本発明の冷却装置は、冷却液として水を用いた水冷式だけでなく、冷却液として油を用いた油冷式にも適用することができる。
例えば、上記実施形態では、冷却装置の冷却対象機器として蓄電池、充電器及びDC−DCコンバータを例示したが、これらに限らずインバータ等の他の高圧系機器を冷却対象機器としてもよい。また、冷却対象機器は、いずれか1つでもよいし、2つ以上の任意の組み合わせであってもよい。
また、本発明の冷却装置は、冷却液として水を用いた水冷式だけでなく、冷却液として油を用いた油冷式にも適用することができる。
なお、本出願は、2015年12月3日出願の日本特許出願(特願2015−236713)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1 冷却装置
2 蓄電池
3 充電器
4 DCコンバータ
5 ラジエータ
8 三方弁
9 制御部
9a 第1片側固着判定部(第1片側固着判定手段)
9b 第2片側固着判定部(第2片側固着判定手段)
9c 中間固着判定部(中間固着判定手段)
9d 報知部(報知手段)
100 冷却回路
101 主冷却流路
102 高温発熱機器冷却流路
103 充電器冷却流路
104 DC−DCコンバータ冷却流路
105 分岐点
107 バイパス流路
108 流入側流路
S1 第1温度センサ(流入側温度取得手段)
S2 第2温度センサ(第1流出側温度取得手段)
S3 第3温度センサ(第2流出側温度取得手段)
2 蓄電池
3 充電器
4 DCコンバータ
5 ラジエータ
8 三方弁
9 制御部
9a 第1片側固着判定部(第1片側固着判定手段)
9b 第2片側固着判定部(第2片側固着判定手段)
9c 中間固着判定部(中間固着判定手段)
9d 報知部(報知手段)
100 冷却回路
101 主冷却流路
102 高温発熱機器冷却流路
103 充電器冷却流路
104 DC−DCコンバータ冷却流路
105 分岐点
107 バイパス流路
108 流入側流路
S1 第1温度センサ(流入側温度取得手段)
S2 第2温度センサ(第1流出側温度取得手段)
S3 第3温度センサ(第2流出側温度取得手段)
Claims (11)
- 交流点で交わる3つの流路を有し、冷却液が循環する冷却回路と、
前記交流点に配置され、前記3つの流路のうちいずれか2つの流路を連通させるように切換え可能な三方弁と、
前記三方弁の切換えを制御する制御部と、を備える冷却装置であって、
前記制御部は、連通するように制御された2つの前記流路のうちいずれか一方の流路と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路との冷却液温度の差が所定値より小さい場合に、前記三方弁が前記3つの流路を同時に連通させる中間固着状態であると判定する中間固着判定手段を備える、冷却装置。 - 請求項1に記載の冷却装置であって、
前記3つの流路の冷却液温度をそれぞれ取得する3つの温度取得手段を備え、
前記中間固着判定手段は、連通するように制御された2つの前記流路に設けられた前記温度取得手段のいずれかの冷却液温度と、3つの前記流路のうち連通するように制御されていない残りの流路に設けられた前記温度取得手段の冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する、冷却装置。 - 請求項1又は2に記載の冷却装置であって、
前記三方弁は、流入側流路、第1流出側流路及び第2流出側流路が交わる分岐点に配置され、
前記制御部は、前記三方弁を、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第1流出側流路から全量流出させる第1流出側流路開放状態と、前記流入側流路から流入する冷却液を前記第2流出側流路から全量流出させる第2流出側流路開放状態と、に切換え、
前記3つの温度取得手段は、
前記流入側流路の冷却液温度を取得する流入側温度取得手段と、
前記第1流出側流路の冷却液温度を取得する第1流出側温度取得手段と、
前記第2流出側流路の冷却液温度を取得する第2流出側温度取得手段と、を含み、
前記中間固着判定手段は、前記第1流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定し、
前記第2流出側流路開放状態のときに、前記流入側温度取得手段によって取得された冷却液温度と前記第2流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度のいずれかの冷却液温度と、前記第1流出側温度取得手段によって取得された冷却液温度との差が所定値より小さい場合に、前記中間固着状態であると判定する、冷却装置。 - 請求項3に記載の冷却装置であって、
前記制御部は、
前記三方弁に前記第2流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第2流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第1流出側流路開放状態で動作不能となる第1片側固着状態であると判定する第1片側固着判定手段と、
前記三方弁に前記第1流出側流路開放状態を指示しても、前記流入側流路と前記第1流出側流路との冷却液温度の差が所定値より大きい場合に、前記三方弁が前記第2流出側流路開放状態で動作不能となる第2片側固着状態であると判定する第2片側固着判定手段と、を備える、冷却装置。 - 請求項4に記載の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、前記第1片側固着判定手段又は前記第2片側固着判定手段が前記第1片側固着状態又は前記第2片側固着状態ではないと判定した後に前記中間固着状態を判定する、冷却装置。 - 請求項3〜5のいずれか一項に記載の冷却装置であって、
前記流入側流路は、ラジエータに接続され、
前記第1流出側流路は、蓄電池を冷却する蓄電池冷却流路であり、
前記第2流出側流路は、前記蓄電池冷却流路を迂回して前記ラジエータに導くバイパス流路である、冷却装置。 - 請求項6に記載の冷却装置であって、
前記蓄電池冷却流路及び前記バイパス流路から流出した冷却液は、高温発熱機器を冷却する高温発熱機器冷却流路を経由して前記ラジエータに導かれる、冷却装置。 - 請求項7に記載の冷却装置であって、
前記高温発熱機器は充電器である、冷却装置。 - 請求項8に記載の冷却装置であって、
前記制御部は、前記蓄電池の充電中に前記三方弁を前記第2流出側流路開放状態とし、
前記中間固着判定手段は、前記蓄電池の充電中に前記中間固着状態を判定する、冷却装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の冷却装置であって、
前記中間固着判定手段は、冷却液が前記冷却回路を所定時間以上循環した後に前記中間固着状態を判定する、冷却装置。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の冷却装置であって、
前記制御部は、前記中間固着判定手段が前記中間固着状態であると判定した場合、運転者に報知する報知手段を備える、冷却装置。
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