(57)【要約】  発熱源を冷却するための冷却システムは、発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路と、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプとを備える。流路は、発熱源の上流側と下流側との間に液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を含む。冷却システムは、各複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を流れる液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、冷却システムに発生した異常を検出するための制御装置をさらに備える。
2012144031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を冷却するための冷却システムであって、
前記発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、
前記流路（１１６）上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプ（１０４）とを備え、
前記流路（１１６）は、前記発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を含み、
各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記冷却システムに発生した異常を検出するための制御装置（３０）をさらに備える、冷却システム。
【請求項２】
前記制御装置（３０）は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記ポンプ（１０４）の回転数に少なくとも基づいて、前記異常の発生原因を診断する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記ポンプ（１０４）の回転数を検出するための回転数センサ（１１４）をさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出された場合に、前記ポンプ（１０４）を駆動したときの前記回転数センサの検出値が制御目標値よりも上昇するという第１の条件が成立したときには、前記流路（１１６）に空気が混入していると診断する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記液媒体の温度を検出するための温度センサ（１０８）をさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記第１の条件が成立しない場合には、前記温度センサ（１０８）の検出値が所定の閾値よりも低いという第２の条件が成立するか否かを判定し、前記第２の条件が成立したときには、前記流路（１１６）が凍結していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記制御装置（３０）は、前記第２の条件が成立した場合には、前記流路（１１６）の流量が制御範囲内にあるか否かを判定し、前記流路（１１６）の流量が前記制御範囲内にあるという第３の条件が成立したときには、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかが凍結していると診断する、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記制御装置（３０）は、前記第１の条件が成立しない場合に、前記第２の条件が成立しないときには、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに異物が混入していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記制御装置（３０）は、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに空気または異物が混入していると診断された場合には、前記ポンプ（１０４）の回転数を一時的に増加させる、請求項３または６に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記制御装置（３０）は、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかが凍結していると診断された場合には、凍結が診断される分岐路に対応する発熱源を発熱量を一時的に増加させる、請求項５に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記発熱源は、電動機（ＭＧ）および前記電動機（ＭＧ）を駆動するインバータ（１４）を有する駆動装置であり、
前記インバータ（１４）中の電力制御素子の温度を検出する素子温度センサをさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記インバータ（１４）に対する他の駆動指令が発せられない条件を満たす状況下において、前記インバータ（１４）中の電力制御素子を一時的に発熱させた後前記電力制御素子の発熱を低減させ、前記素子温度センサの検出値の低下度合いに応じて各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）の流量を推定するとともに、各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）の流量の推定値に基づいて、前記液媒体の流量のアンバランスを検出する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）は、互いに等しい流量となるように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１１】
電動機（ＭＧ）を駆動源として用いる駆動装置と、
前記駆動装置を冷却するための冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
前記駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、
前記流路（１１６）上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプ（１０４）とを含み、
前記流路（１１６）は、前記発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設され、かつ、互いに等しい流路面積を有するように構成された複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を含み、
各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記冷却システムに発生した異常を検出するための制御装置（３０）をさらに備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却システムおよびそれを備える車両に関し、より特定的には、冷却システムの部分異常を診断するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源として電動機を用いる電動車両においては、電動機および電動機を駆動するインバータ等の駆動装置の過熱を防ぐために、電動機および駆動装置を冷却するための冷却システムが搭載されている。【０００３】
特開２００８−２５６３１３号公報（特許文献１）には、冷却水の循環路、当該循環路に冷却水を循環させるポンプおよび冷却水を冷却するラジエータを備えた冷却システムが開示される。特許文献１に記載の冷却システム制御装置は、冷却システムの異常の発生の有無を判定するための技術として、冷却水の循環路に設けられた温度センサから取得した冷却水の温度と、ウォーターポンプの回転数とに基づいて、冷却システムにおいて発生した異常の種類を判断する異常判断部を備える。この異常判断部は、冷却水の温度が予め設定された閾値以上である場合には、ウォーターポンプの回転数に基づいて、ラジエータの異常、循環路の閉塞、およびウォーターポンプの故障等の異常の種類を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５６３１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８８１号公報
【特許文献３】特開２００４−３３２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるような、冷却水の温度およびウォーターポンプの回転数に基づいて冷却システムにおける異常の発生の有無を判定する技術では、冷却システムに発生した異常の種類を判断できるが、その異常の原因について判断することは困難である。そのため、特許文献１に記載の技術では、異常の種類に応じて、電動機の出力トルクを制限する、あるいは、ウォーターポンプを停止させるといったフェールセーフ処理を行なうことができるが、異常の原因を除去するための処理を行なうことができない。【０００６】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却システムに発生した異常の原因を特定し、かつ、その異常の原因を除去することが可能な冷却システムおよびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従えば、発熱源を冷却するための冷却システムであって、発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路と、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプとを備える。流路は、発熱源の上流側と下流側との間に液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路を含む。冷却システムは、各複数の分岐路を流れる液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、冷却システムに発生した異常を検出するための制御装置をさらに備える。【０００８】
好ましくは、制御装置は、液媒体の流量のアンバランスが検出されたときのポンプの回転数に少なくとも基づいて、異常の発生原因を診断する。【０００９】
好ましくは、冷却システムは、ポンプの回転数を検出するための回転数センサをさらに備える。制御装置は、液媒体の流量のアンバランスが検出された場合に、ポンプを駆動したときの回転数センサの検出値が制御目標値よりも上昇するという第１の条件が成立したときには、流路に空気が混入していると診断する。【００１０】
好ましくは、冷却システムは、液媒体の温度を検出するための温度センサをさらに備える。制御装置は、第１の条件が成立しない場合には、温度センサの検出値が所定の閾値よりも低いという第２の条件が成立するか否かを判定し、第２の条件が成立したときには、流路が凍結していると診断する。【００１１】
好ましくは、制御装置は、第２の条件が成立した場合には、流路の流量が制御範囲内にあるか否かを判定し、流路の流量が制御範囲内にあるという第３の条件が成立したときには、複数の分岐路のいずれかが凍結していると診断する。【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１の条件が成立しない場合に、第２の条件が成立しないときには、複数の分岐路のいずれかに異物が混入していると診断する。【００１３】
好ましくは、制御装置は、複数の分岐路のいずれかに空気または異物が混入していると診断された場合には、ポンプの回転数を一時的に増加させる。【００１４】
好ましくは、制御装置は、複数の分岐路のいずれかが凍結していると診断された場合には、凍結が診断される分岐路に対応する発熱源を発熱量を一時的に増加させる。【００１５】
好ましくは、発熱源は、電動機および電動機を駆動するインバータを有する駆動装置である。冷却システムは、インバータ中の電力制御素子の温度を検出する素子温度センサをさらに備える。制御装置は、インバータに対する他の駆動指令が発せられない条件を満たす状況下において、インバータ中の電力制御素子を一時的に発熱させた後電力制御素子の発熱を低減させ、素子温度センサの検出値の低下度合いに応じて各複数の分岐路の流量を推定するとともに、各複数の分岐路の流量の推定値に基づいて、液媒体の流量のアンバランスを検出する。【００１６】
好ましくは、複数の分岐路は、互いに等しい流量となるように構成される。
この発明の別の局面に従えば、車両は、電動機を駆動源として用いる駆動装置と、駆動装置を冷却するための冷却システムとを備える。冷却システムは、駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路と、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプとを含む。流路は、発熱源の上流側と下流側との間に液媒体の流通方向に対して並列に配設され、かつ、互いに等しい流量となるように構成された複数の分岐路を含む。車両は、各複数の分岐路を流れる液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、冷却システムに発生した異常を検出するための制御装置をさらに備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、冷却システムに発生した異常が検出されると、当該異常の原因を特定し、かつ、その異常の原因を除去することができる。これにより、冷却システムに異常が発生した場合であっても、直ちに異常の判定が確定されるのを防止できる。この結果、駆動装置の出力が制限される、あるいは、不要なウォーターポンプの交換が行なわれるのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態による冷却システムが搭載された車両の概略構成図である。
【図２】図１の車両の構成のうち冷却システムの構成が抽出して示す図である。
【図３】ＰＣＵを経由する流路の構成を説明する概念図である。
【図４】制御装置の処理構造を概略的に示したフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ０４に示した異常原因除去制御を実現するためのフローチャートである。
【図６】本変更例に係る冷却システムの診断時期を説明するための波形図である。
【図７】図６に示した冷却システムの診断時期の制御について説明するためのフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ２０の冷却システムの診断時に用いられる流量検出処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ２３において参照される水温−指令トルクマップの一例を示した図である。
【図１０】温度の下降レートの計測について説明するための図である。
【図１１】下降レート流量マップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明が繰返さない。
【００２０】
（車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態による冷却システムが搭載された車両１００の概略構成図である。なお、車両１００は電気自動車の例を示したが、冷却システムを搭載する車両であれば、本発明は電気自動車以外でも内燃機関を併用するハイブリッド自動車や燃料電池車にも適用可能である。
【００２１】
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置であるバッテリＢと、電圧センサ１０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）４０と、モータジェネレータＭＧと、制御装置３０とを備える。ＰＣＵ４０は、電圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ０，Ｃ１と、電圧センサ１３と、インバータ１４とを含む。なお、ＰＣＵ４０は、電圧コンバータ１２を設けずにインバータ１４のみを含むものであってもよい。車両１００は、モータジェネレータＭＧを駆動するインバータ１４に給電するための正母線ＰＬ２をさらに備える。
【００２２】
平滑用コンデンサＣ１は、正母線ＰＬ１および負母線ＳＬ２の間に接続される。電圧コンバータ１２は、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。平滑用コンデンサＣ０は、電圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ０の端子間の電圧ＶＨを検出して制御装置３０に出力する。
【００２３】
車両１００は、さらに、バッテリＢの正極と正母線ＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、バッテリＢの負極（負母線ＳＬ１）とノードＮ２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＧとを備える。
【００２４】
システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。電圧センサ１０は、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを検出する。図示しないが、電圧センサ１０とともに、バッテリＢの充電状態を監視するために、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検出するための電流センサが設けられている。
【００２５】
バッテリＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。負母線ＳＬ２は、電圧コンバータ１２の中を通ってインバータ１４側に延びている。
【００２６】
電圧コンバータ１２は、バッテリＢと正母線ＰＬ２との間に設けられ、電圧変換を行なう電圧変換器である。電圧コンバータ１２は、一方端が正母線ＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、正母線ＰＬ２と負母線ＳＬ２との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００２７】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００２８】
インバータ１４は、正母線ＰＬ２および負母線ＳＬ２に接続されている。インバータ１４は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧに対して電圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴ない、モータジェネレータＭＧにおいて発電された電力を電圧コンバータ１２に戻す。このとき電圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００２９】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、正母線ＰＬ２と負母線ＳＬ２との間に並列に接続される。
【００３０】
Ｕ相アーム１５は、正母線ＰＬ２と負母線ＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００３１】
Ｖ相アーム１６は、正母線ＰＬ２と負母線ＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００３２】
Ｗ相アーム１７は、正母線ＰＬ２と負母線ＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００３３】
モータジェネレータＭＧは、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのステータコイルは各々の一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードから引き出されたラインに接続される。また、Ｖ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードから引き出されたラインに接続される。また、Ｗ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードから引き出されたラインに接続される。
【００３４】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧに流れる電流をモータ電流ＭＣＲＴとして検出し、モータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００３５】
制御装置３０は、アクセルセンサ１１１からアクセル開度を受け、シフトポジションセンサ１１３からシフトレバーの設定位置を受ける。さらに、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの回転速度（モータ回転数）Ｎｍと、電流ＩＢおよび電圧ＶＢ，ＶＨの各値と、モータ電流ＭＣＲＴと、起動信号ＩＧＯＮとを受ける。そして制御装置３０は、これらの情報に基づいて電圧コンバータ１２およびインバータ１４を制御する。
【００３６】
具体的には、制御装置３０は、電圧コンバータ１２に対して、昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。
【００３７】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、電圧コンバータ１２から出力される直流電圧を、モータジェネレータＭＧを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩと、モータジェネレータＭＧで発電された交流電圧を直流電圧に変換して電圧コンバータ１２側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣとを出力する。
【００３８】
（冷却システムの構成）
図１に示す構成において、車両１００は、ＰＣＵ４０およびモータジェネレータＭＧを冷却するための冷却システムとして、ラジエータ１０２と、リザーバータンク１０６と、ウォーターポンプ１０４とをさらに備える。図２には、図１の車両１００の構成のうち冷却システムの構成が抽出して示されている。
【００３９】
ラジエータ１０２とＰＣＵ４０とリザーバータンク１０６とウォーターポンプ１０４とモータジェネレータＭＧとは、流路１１６によって直列に環状に接続されている。
【００４０】
ウォーターポンプ１０４は、不凍液などの冷却水を循環させるためのポンプである。ウォーターポンプ１０４は、リザーバータンク１０６から冷却水を吸引し、モータジェネレータＭＧに向けて冷却水を循環させる。回転数センサ１１４は、ウォーターポンプ１０４の回転速度（以下、Ｗ／Ｐ回転数と記す）ＮＷを検出し、検出したＷ／Ｐ回転数ＮＷを制御装置３０へ出力する。
【００４１】
ラジエータ１０２は、ＰＣＵ４０内部の電圧コンバータ１２およびインバータ１４を冷却した後の冷却水を流路１１６から受け、その受けた冷却水を図示しないラジエータファンを用いて冷却する。
【００４２】
ＰＣＵ４０の冷却水入口付近には、冷却水温を検出する温度センサ１０８が設けられている。温度センサ１０８からは冷却水温ＴＷが制御装置３０に送信される。また、ＰＣＵ４０の内部には、電圧コンバータ１２の温度ＴＣを検出する温度センサ１１０と、インバータ１４の温度ＴＩを検出する温度センサ１１２とが設けられている。温度センサ１１０，１１２としては、インテリジェントパワーモジュールに内蔵されている温度検出素子等が用いられる。
【００４３】
制御装置３０は、温度センサ１１０からの温度ＴＣと温度センサ１１２からの温度ＴＩとに基づいて、ウォーターポンプ１０４を駆動するための信号ＳＰを生成し、その生成した信号ＳＰをウォーターポンプ１０４へ出力する。
【００４４】
図２に示す構成において、流路１１６は、ＰＣＵ４０の上流側から下流側までの区間が複数の分岐路に分岐される。図３は、ＰＣＵ４０を経由する流路１１６の構成を説明する概念図である。図３を参照して、ＰＣＵ４０の内部には、電圧コンバータ１２およびインバータ１４の電力制御素子（ＩＧＢＴ素子など）が搭載されたパワー素子基板４００が設けられている。このパワー素子基板４００の裏面には、パワー素子基板４００を冷却するための流路１２２が設けられている。流路１２２は、冷却水入口１２０および冷却水出口１２４と連通している。
【００４５】
図３では、パワー素子基板４００上に搭載される複数の電力制御素子は、３つの素子部（素子部１〜３）に区分されている。そして、流路１２２は、これら３つの素子部をそれぞれ経由するように３つの分岐路Ｂ１〜Ｂ３に分岐されている。これら３つの分岐路Ｂ１〜Ｂ３は、冷却水入口１２０および冷却水出口１２４の間に、冷却水の流通方向に対して並列に配設されており、流量が互いに等しくなるように構成されている。したがって、冷却水入口１２０から導入された冷却水は３等分されると、それぞれの分岐路Ｂ１〜Ｂ３を矢印Ｐ１〜Ｐ３に示す方向に沿って流れる。このとき、各分岐路を流れる冷却水と素子部とが熱交換することによって、素子部に含まれる電力制御素子が冷却される。
【００４６】
分岐路Ｂ１〜Ｂ３には、冷却水の流量を検出するための流量センサ１３１〜１３３がそれぞれ設けられている。流量センサ１３１からは分岐路Ｂ１における冷却水の流量Ｆａが制御装置３０に送信される。流量センサ１３２からは分岐路Ｂ２における冷却水の流量Ｆｂが制御装置３０に送信される。流量センサ１３３からは、分岐路Ｂ３における冷却水の流量Ｆｃが制御装置３０に送信される。
【００４７】
制御装置３０は、流量センサ１３１〜１３３からそれぞれ入力される流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃに基づいて、冷却システムの部分異常を診断する。本実施の形態における冷却システムの部分異常とは、複数の分岐路のうちのいずれかに異常が発生することをいう。図３には、部分異常の一例として、分岐路Ｂ１の内部に異物が混入した場合を示す。この場合、分岐路Ｂ１を流れる冷却水の流量が低下するため、分岐路Ｂ１〜Ｂ３の間で流量のアンバランスが生じてしまう。このような流量のアンバランスが生じると、素子部１〜３の間で冷却能力に差が生じるため、素子温度が部分的に高温となるという不具合が生じる虞がある。図３の場合では、素子部１の素子温度Ｔ１が、素子部２の素子温度Ｔ２および素子部３の素子温度Ｔ３と比較して高温となる虞がある。したがって、冷却システムの部分異常を速やかに検出するとともに、部分異常による流量のアンバランスを解消する必要がある。
【００４８】
本実施の形態に係る冷却システムでは、以下に説明する図４および図５に従って、制御装置３０は、流量センサ１３１〜１３３の検出値（流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ）に基づいて、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ間にアンバランスが発生しているかどうかを検出する。流量のアンバランスの発生時には、制御装置３０は、冷却システムの部分異常と判定する。
【００４９】
そして、冷却システムの部分異常と判定されると、制御装置３０は、部分異常発生時の冷却システムの状態に基づいて、当該部分異常の原因を診断する。部分異常の原因が診断されると、制御装置３０は、さらに診断された原因を除去するための制御を実行することによって当該部分異常を解消させる。
【００５０】
図４は、制御装置３０の処理構造を概略的に示したフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。
【００５１】
図４を参照して、制御装置３０は、ステップＳ０１では、流量センサ１３１〜１３３（図３）により検出される分岐路Ｂ１〜Ｂ３の流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを読み込む。続いて、制御装置３０は、ステップＳ０２により、回転数センサ１１４（図１）により検出されるウォーターポンプ１０４の回転速度（Ｗ／Ｐ回転数）ＮＷをモニタリングする。
【００５２】
制御装置３０は、ステップＳ０３により、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃに基づいて、冷却システムの部分異常が発生しているかどうかを判定する。具体的には、制御装置３０は、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの間にアンバランスが発生しているか否かを判定する。たとえば、制御装置３０は、流量Ｆａ、流量Ｆｂおよび流量Ｆｃの合計値（流路１１６の流量Ｆｔに相当）に対する各流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの割合を算出する。そして、制御装置３０は、算出した割合を比較することにより、流量のアンバランスが発生しているか否かを判定する。
【００５３】
算出した割合が流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ間で異なっている場合、すなわち、各流量の割合が１／３から外れている場合には、制御装置３０は、冷却システムの部分異常が発生していると判定する。このとき、制御装置３０は、流量の割合が他の分岐路と比較して小さくなる分岐路に異常が生じているものと判定する。
【００５４】
ステップＳ０３において冷却システムの部分異常と判定されると、制御装置３０は、ステップＳ０４により、部分異常発生時の冷却システムの状態に基づいて、当該部分異常の原因を診断する。そして、制御装置３０は、診断された原因を除去するための制御（以下、「異常原因除去制御」という）を実行する。そして、異常原因除去制御の実行によっても部分異常が解消されない場合には、ステップＳ０５により、制御装置３０は、冷却システムの異常を確定する。冷却システムの異常が確定されると、制御装置３０は、表示装置や警告ランプなどに警告を表示する。
【００５５】
図５は、図４のステップＳ０４に示した異常原因除去制御を実現するためのフローチャートである。なお、図５のステップＳ０１，Ｓ０２による処理は、図４のステップＳ０１，Ｓ０２による処理と同じである。また、図５のステップＳ０３１，Ｓ０３２，Ｓ０３３による処理は、図４のステップＳ０３による処理に対応する。
【００５６】
図５を参照して、制御装置３０は、ステップＳ０１により、流量センサ１３１〜１３３（図３）により検出される分岐路Ｂ１〜Ｂ３の流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを読み込むとともに、ステップＳ０２により、ウォーターポンプ１０４の回転速度（Ｗ／Ｐ回転数）ＮＷをモニタリングする。
【００５７】
制御装置３０は、ステップＳ０３１により、流路１１６の流量Ｆｔに対する各流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの割合を比較した結果に基づいて、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの間にアンバランスが発生しているか否かを判定する。流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃのアンバランスが発生していない場合（ステップＳ０３１のＮＯ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０３３により、冷却システムが正常と判定する。
【００５８】
一方、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃのアンバランスが発生している場合（ステップＳ０３１のＹＥＳ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０３２により、冷却システムの部分異常と判定する。制御装置３０は、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３のうち流量Ｆｔに対する流量の割合が小さい分岐路において、異常が生じていると判定する。ステップＳ０３２において冷却システムの部分異常と判定されると、制御装置３０は、ステップＳ０４１〜Ｓ０５０による処理を行なうことにより、部分異常の原因の診断および冷却システムの異常原因除去制御を実行する。
【００５９】
具体的には、最初に、ステップＳ０４１により、制御装置３０は、モニタリングしたＷ／Ｐ回転数ＮＷに基づいて、Ｗ／Ｐ回転数ＮＷが上昇したか否かを判定する。Ｗ／Ｐ回転数ＮＷが上昇した場合（ステップＳ０４１のＹＥＳ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０４５により、異常と判定された分岐路の内部に空気が混入している可能性があると診断する。分岐路内に空気が混入するとは、空気の塊が当該分岐路内に存在することをいう。流路内に空気が混入している場合、ウォーターポンプ１０４にかかる負荷は、空気が混入していない場合に比べて小さくなる。そのため、ウォーターポンプ１０４の実回転数が、信号ＳＰにより指定される制御回転数よりも大きくなる。Ｗ／Ｐ回転数ＮＷが制御回転数よりも高い状態が所定時間以上継続した場合には、制御装置３０は、分岐路内に空気が混入している可能性があると診断する。
【００６０】
ステップＳ０４５により分岐路内に空気が混入している可能性があると診断されると、制御装置３０は、ステップＳ０４４により、ウォーターポンプ１０４の出力を一時的に増加させる。たとえば、制御装置３０は、ウォーターポンプ１０４を一定時間最高回転数で駆動する。ウォーターポンプ１０４の回転数を上げることによってウォーターポンプ１０４の吐出流量が増大することにより、分岐路内に残存している空気が冷却水とともにリザーバータンク１０６に押し流される。リザーバータンク１０６内では、空気と冷却水とが分離させられ、空気が大気に放出される。これにより、分岐路に残存していた空気を取り除くことができる。
【００６１】
これに対して、ステップＳ０４１においてＷ／Ｐ回転数ＮＷが上昇していない場合（ステップＳ０４１のＮＯ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０４２により、温度センサ１０８により検出された冷却水温ＴＷが所定の閾値以下であるか否かを判定する。所定の閾値は、たとえば、流路内の冷却水が凍結する温度に設定される。なお、温度センサ１０８により検出された冷却水温ＴＷに代えて、外気温を検出するための温度センサの検出値に基づいて判定してもよい。
【００６２】
冷却水温ＴＷが所定の閾値以下である場合（ステップＳ０４２のＹＥＳ判定時）には、制御装置３０は、続いて、ステップＳ０４６により、流路１１６を流れる冷却水の流量Ｆｔが正常であるか否かを判定する。制御装置３０は、流量Ｆｔとして、流量センサ１３１〜１３３によりそれぞれ検出される流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの合計値を算出する。そして、制御装置３０は、流量Ｆｔが、ウォーターポンプ１０４の制御回転数に応じた流量の制御範囲内にある場合には、流量Ｆｔが正常であると判定する。
【００６３】
ステップＳ０４６において流量Ｆｔが正常であると判定された場合（ステップＳ０４６のＹＥＳ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０４７により、冷却水温が低いために、図３に示す分岐路Ｂ１〜Ｂ３が部分的に凍結している可能性があると診断する。制御装置３０は、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３のうち、総流量に対する流量の割合が他の分岐路と比較して小さい分岐路が凍結していると推定する。そこで、制御装置３０は、ステップＳ０４８により、この凍結が推定される分岐路に対応する素子部を強制的に発熱させる。具体的には、制御装置３０は、当該分岐路に対応する素子部に含まれる電力制御素子に対して、短時間通電状態とするための制御信号を出力する。なお、この制御信号は、電力制御素子を発熱させるためのものであるため、制御信号ＰＷＭＩ，ＰＭＷＣのように車両を駆動するためのトルクを発生させるものではない。電力制御素子が短時間自己発熱することで、分岐路の凍結を解消することができる。
【００６４】
これに対して、ステップＳ０４６において流量Ｆｔが正常でないと判定された場合（ステップＳ０４６のＮＯ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０４９により、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３を含む流路１１６が凍結している可能性があると診断する。この場合、制御装置３０は、ステップＳ０５０により、素子部１〜３の全てを強制的に発熱させる。具体的には、制御装置３０は、素子部１〜３に含まれる電力制御素子に対して、短時間通電状態とするための制御信号を出力する。パワー素子基板４００に搭載される全ての電力制御素子が短時間自己発熱することによって、流路の凍結を解消することができる。
【００６５】
ステップＳ０４２に戻って、冷却水温ＴＷが所定の閾値以下でない場合（ステップＳ０４２のＮＯ判定時）には、制御装置３０は、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３の一部に異物または空気が混入している可能性があると診断する。制御装置３０は、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３のうち、総流量に対する流量の割合が小さい分岐路に異物または空気が混入していると推定する。なお、ステップＳ０４３における分岐路内への空気の混入とは、ステップＳ０４５と同様に、空気の塊が当該分岐路内に存在することをいう。ただし、ステップＳ０４３は、ステップＳ０４５と比較して、大きさがより小さい空気の塊が分岐路内に無数に存在するために、当該分岐路の流通面積を低下させている場合を想定している点で異なる。
【００６６】
ステップＳ０４１により分岐路内に異物または空気が混入している可能性があると診断されると、制御装置３０は、ステップＳ０４４により、ウォーターポンプ１０４の出力を一時的に増加させる。上記のように、ウォーターポンプ１０４の吐出流量を増大させることにより、分岐路に残存していた異物または空気を取り除くことができる。
【００６７】
以上に述べたように、ウォーターポンプ１０４の回転数および冷却水温に基づいて冷却システムの部分異常の原因を診断すると、診断された原因を除去するのに最適な制御態様で異常原因除去制御を実行する。そして、制御装置３０は、ステップＳ０５１により、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃのアンバランスが解消したか否かを判定する。流量のアンバランスが解消していない場合（ステップＳ０５１のＮＯ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０５により、冷却システムの異常を確定する。
【００６８】
一方、上記の異常原因除去制御により流量のアンバランスが解消した場合（ステップＳ０５１のＹＥＳ判定時）には、制御装置３０は、ステップＳ０６により、冷却システムの部分異常が解消され、冷却システムが正常状態に復帰したものと判定する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る冷却システムによれば、冷却水の流通方向に対して並列に接続された複数の分岐路の間で冷却水の流量のアンバランスが発生しているか否かを判定することにより、冷却システムの部分異常を検出することができる。
【００７０】
ここで、上記のように、複数の分岐路の間で冷却水の流量のアンバランスが発生した場合には、素子温度が部分的に高温となるという不具合が生じる虞がある。したがって、電圧コンバータ１２の温度ＴＣを検出する温度センサ１１０およびインバータ１４の温度ＴＩを検出する温度センサ１１２（図１参照）の検出値に基づいて、冷却システムの異常を判定する構成とすることができる。
【００７１】
しかしながら、温度センサの検出値に基づいて冷却システムの異常を判定する構成では、電力制御素子の温度上昇が、過電流が流れることによる電力制御素子の発熱量の増加によるものか、流路に空気または異物が混入したことによる流量の低下によるものか、あるいは、ウォーターポンプ１０４の故障によるものかを切り分けることができない。そのため、電力制御素子の温度上昇を抑えるために、モータジェネレータＭＧの負荷率が制限されてしまう虞がある。あるいは、正常に動作可能であるにも拘らす、ウォーターポンプ１０４が誤って交換されてしまう虞がある。
【００７２】
これに対して、本実施の形態に係る冷却システムでは、複数の分岐路間の流量のアンバランスが発生しているか否かを判定することにより、流路の部分的な異常を検出することができる。したがって、モータジェネレータＭＧの負荷率が制限される、あるいは、不要なウォーターポンプ１０４の交換が行なわれるといった不具合を回避することができる。
【００７３】
また、部分異常が検出された際のウォーターポンプ１０４の回転数および冷却水温ＴＷに基づいて、部分異常の原因を切り分けることが可能となるため、当該原因を除去するための制御を実行することによって部分異常を解消することができる。
【００７４】
（変更例）
なお、本実施の形態に係る冷却システムは、複数の分岐路Ｂ１〜Ｂ３における流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを、分岐路ごとに設けた流量センサによって検出する構成としたが、流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを推定する構成としてもよい。流量の推定方法としては、たとえば、図２に示す冷却システムにおいて、制御装置３０は、ＰＣＵ４０に対する他の駆動命令が発せられない条件を満たす状況下において、流量推定のために、インバータ１４中の電力制御素子を一時的に発熱させ、その後当該電力制御素子が冷却されていく度合いに基づいて流量を推定することができる。これによれば、分岐路ごとに流量センサを設けることなく、流量を精度良く検出することが可能となる。
【００７５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の変更例に係る冷却システムの診断処理について説明する。
【００７６】
図６は、本変更例に係る冷却システムの診断時期を説明するための波形図である。
図１、図６を参照して、車両のスタートボタン等によって運転者から起動指示が与えられると、車両はＥＣＵのセルフチェックなどを完了してＲｅａｄｙＯＮ状態となる。その後時刻ｔ１〜ｔ２において車両がパーキングレンジに設定され停車されている状態において、制御装置３０がインバータ１４にトルク指令を短時間出力する。このトルク指令は、時刻ｔ３以降の走行時のトルク指令に比べると小さなものである。したがって、パーキングレンジに設定されており、アクセルペダルが踏まれていなければ、車両が動き出すほどのトルクは発生しない。
【００７７】
なお、この短時間のトルク指令はインバータの電力制御素子を発熱させるためのものであるので、トルクを発生させるものでなくてもよい。たとえば、トルクを発生させないように、インバータのｄ軸電流のみを流してｑ軸電流を流さないようにインバータ１４を制御するものであってもよい。
【００７８】
そして時刻ｔ３までにウォータポンプ１０４の動作状況の診断が完了し、動作状況が正常であることが確認された場合には、時刻ｔ３〜ｔ４に示すようにアクセルペダルからなどの加減速の指示に応じてトルク指令が発生され、車両が走行できる状態に移行する。なお、時刻ｔ３時点をＲｅａｄｙＯＮ状態と定義してもよい。
【００７９】
図７は、図６に示した冷却システムの診断時期の制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両システムを起動するスタートスイッチがＯＮ状態に設定されると、メインルーチンから呼び出されて実行される。
【００８０】
図６、図７を参照して、ステップＳ１０においてバッテリＢからインバータ１４を用いた充放電動作の有無が判断される。充放電動作が無い場合にはステップＳ２０に処理が進み冷却システムの診断が行なわれる。これにより、冷却システム１０４の診断に適したノイズの少ない環境が確保される。ステップＳ１０において充放電動作がある場合、たとえばすぐにアクセルが踏まれた場合などでは、冷却システムの診断は行なわずに次の機会を待つこととし、ステップＳ６０において制御はメインルーチンに戻される。
【００８１】
なお、冷却システムの診断を優先させることとして、冷却システムの診断が終了するまでは、スタートスイッチ後のシフト位置をパーキング位置から移動禁止したり、アクセルペダルの入力を受け付けないようにしたりしても良い。
【００８２】
ステップＳ２０では、インバータ１４の電力制御素子を短時間発熱させ、その後それが冷却されていく度合に基づいて、流路１１６の流量Ｆｔおよび分岐路Ｂ１〜Ｂ３の流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを検出する。検出した流量Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｃに基づいて流量のアンバランスが発生しているかどうかを診断することができる。
【００８３】
ステップＳ３０において、冷却システムが正常か否かが判断される。ステップＳ３０による処理は、図４および図５のフローチャートに従って実行される。冷却システムが正常と判断された場合にはステップＳ４０に処理が進み、バッテリＢからのインバータ１４を用いた充放電動作が許可される。これにより車両は走行が可能となる。なお、検出した冷却水量をフィードバックして、ポンプの制御に使用してもよい。一方、ステップＳ３０において冷却システムが正常でないと判断された場合、すなわち、冷却システムの異常が確定された場合には、表示装置や警告ランプなどに警告表示が行われる。
【００８４】
ステップＳ４０またはステップＳ５０の処理が終了すると、ステップＳ６０において制御はメインルーチンに移される。
【００８５】
図８は、図７のステップＳ２０の冷却システムの診断時に用いられる流量検出処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、メインルーチンである図７のフローチャートの処理から呼び出されて実行される。また、このフローチャートの処理は、流路１１６および分岐路Ｂ１〜Ｂ３を対象として並行して実行される。
【００８６】
図８を参照して、このフローチャートの処理は、車両システム起動または車両システム終了を指示する操作に基づいて開始される。まずステップＳ２１において、制御装置３０は、シフトレンジがＰ（パーキング）レンジに設定されており、かつアクセルペダルが操作されていない（ＯＦＦ状態）という条件が成立するか否かを判断する。この条件が成立しない間は、ステップＳ３７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。なお、ハイブリッド自動車の場合は、バッテリの蓄電量が低下しているときにエンジンを始動させるためにモータのインバータに通電するものがあるので、バッテリの蓄電量が低下していないという条件を追加してもよい。
【００８７】
ステップＳ２１の条件が成立した場合には、ステップＳ２２に処理が進み、その時の水温Ｔｗを値Ｔｗ０として記憶し、また、インバータ素子温度Ｔｉを値Ｔｉ０として記憶する。
【００８８】
続いて、ステップＳ２３において、水温−指令トルクマップから、指令トルクを決定する。
【００８９】
図９は、図８のステップＳ２３において参照される水温−指令トルクマップの一例を示した図である。図９に示すマップの例では、水温が上昇するほど小さくなるように指令トルクが設定されている。
【００９０】
再び、図８を参照して、ステップＳ２３に続き、ステップＳ２４において、制御装置３０は、インバータ１４に対して水温に基づいて決定された指令トルクを与える（トルクＯＮ）。ステップＳ２５では、指令トルクを再びゼロにする（トルクＯＦＦ）。以上によってインバータ中の電力制御素子は図３の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように短時間発熱する。
【００９１】
ステップＳ２５においては、制御装置３０は、指令トルクをゼロに戻すと同時にその時のインバータ中の電力制御素子の温度をピーク温度Ｔｉ１として保存し、その時の時刻をｔ１として保存する。
【００９２】
図１０は、温度の下降レートの計測について説明するための図である。
図８、図１０を参照して、インバータのトルク指令をＯＮ状態に設定したことに応じて、時刻ｔ０においてインバータの電力制御素子の温度が上昇を開始する。そして、インバータのトルク指令をＯＦＦ状態に設定するまでは、素子温度は上昇し続ける。インバータのトルク指令をＯＦＦ状態に設定したことに対応する時刻ｔ１において素子温度はピーク値Ｔｉ１をとる。このピーク値Ｔｉ１およびその時の時刻ｔ１は、ステップＳ２５の処理時において制御装置３０の内部メモリなどに記録される。
【００９３】
続いてステップＳ２６において、ピーク温度Ｔｉ１と現在のインバータ素子温度Ｔｉ０の差分値ΔＴｉ０１を次式（１）に基づいて算出する。
ΔＴｉ０１＝Ｔｉ１−Ｔｉ０          …（１）
そして、ステップＳ２７において規定回数ｍが設定され、さらにカウンタの初期化が行われる。カウンタ値ｎに“２”がセットされる。
【００９４】
ステップＳ２８からステップＳ３４の処理はカウンタ値ｎに基づいて繰返し行われる。
まずステップＳ２８では、制御装置３０は、インバータの電力制御素子の温度の下降レートの算出温度を決定する。カウンタ値ｎに対応するインバータの電力制御素子の温度の下降レートを算出するための算出温度の差分をΔＴｉ１ｎとすると次式（２）のようになる。
ΔＴｉ１ｎ＝ΔＴｉ０１＊（ｎ−１）／ｎ      …（２）
たとえば、ｎ＝２のときは、ΔＴｉ１２＝ΔＴｉ０１＊１／２となり、温度差が半分まで低下したときが第１回目の測定となる。またｎ＝３のときは、温度差が１／３まで低下したときとなる。
【００９５】
続いて、ステップＳ２９では、現在の温度が次式（３）であらわされる温度Ｔｉｎまで下降したか否かが判断される。
Ｔｉｎ＝Ｔｉ１−ΔＴｉ１ｎ      …（３）
ステップＳ２９では、ステップＳ２８において計算された温度の差分ΔＴｉ１２，ΔＴｉ１３，ΔＴｉ１４がピーク値Ｔｉ１から低下したときに、それぞれ時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４が計測される。時刻ｔ２、ｔ３は、たとえば温度の差分がΔＴｉ０１のそれぞれ１／２，１／３となる時刻とすることができる。また図８のフローチャートには示されていないが、図１０の時刻ｔ４のように、初期温度Ｔｉ０より少し高い温度（たとえば＋２℃）となる時刻を測定点とすることもできる。
【００９６】
計測された時刻ｔｎと保存されている時刻ｔ１とに基づいて、ステップＳ３０で時刻ｔ１からの時間差Δｔ１ｎが算出される。図１０に示されるように、温度の差分ΔＴｉ１２，ΔＴｉ１３，ΔＴｉ１４にそれぞれ対応する時間差Δｔ１２，Δｔ１３，Δｔ１４が算出される。算出された値は制御装置３０の内部メモリなどに記録される。
【００９７】
続いて、ステップＳ３１において、温度の差分ΔＴｉｎおよび時間差Δｔｉｎと下降レート流量マップから流量を算出する。
【００９８】
図１１は、下降レート流量マップの一例を示す図である。図１１の下降レート流量マップは、車両の冷却系ごとに異なるので、あらかじめ実験的に求めておいた値が使用される。なお、工場出荷や検査直後のウォータポンプ正常時にデータを車両自身が取得してこれを基準値にするようにしてもよい。ステップＳ３１では、求めた流量Ｑｎが保存される。
【００９９】
続いて、ステップＳ３２においては、ステップＳ２１の条件が継続されているか否かが再び判断される。この条件は、シフトレンジがＰ（パーキング）レンジに設定されており、かつアクセルペダルが操作されていない（ＯＦＦ状態）という条件である。
【０１００】
この条件が成立しなくなっていた場合には、ステップＳ３５に処理が進み今までの計測結果に基づいて流量を算出する。一方、この条件がまだ成立している場合は、ステップＳ３３に処理が進みさらに検出流量の精度を上げるために計測データの取得が行われる。
【０１０１】
ステップＳ３３では、ステップＳ２７において設定したカウンタのカウンタ値ｎを１だけ増加させる。そしてステップＳ２４において、カウンタ値がステップＳ２７で設定しておいた測定回数ｍより小さいか否かが判断される。ｎ＜ｍである場合には、ステップＳ２８からの処理が再び繰返され時間差Δｔ１ｎと温度の差分ΔＴｉｎのデータの組の取得が継続される。
【０１０２】
ステップＳ３４においてｎがｍに一致し、規定の測定回数ｍ回分の測定が完了していた場合には、ステップＳ３５に処理が進む。
【０１０３】
ステップＳ３５においては、測定した回数分の流量Ｑｊ（ｊ＝２，…ｍ）の平均値Ｑｏｕｔを算出する。そして、ステップＳ３６において、流路１１６および分岐路Ｂ１〜Ｂ３の各々について検出された流量に基づいて、図４および図５のフローチャートによる処理が実行されることにより、冷却システムが正常か否かが判断される。ステップＳ３６に続くステップＳ３７では、制御はメインルーチンである図７のフローチャートに移される。
【０１０４】
本変更例によれば、正確な冷却液媒体の流量を検知することができるため、冷却システムの正確な異常判定が可能となる。より具体的には、インバータ素子温度の下降レートを検出することで、「下降レートと流量」の関係を示すマップから、新たな流量センサを追加することなく、冷却水の水量がわかる。
【０１０５】
また走行開始前または終了後、ハイブリッド自動車であればエンジン停止時かつ停車時にポンプ診断を実施することで、インバータ素子温度上昇を発生させる外乱を除去し、正確な流量検出が可能となる。
【０１０６】
さらに、冷却水温に基づきインバータ指令トルクの大きさを変化させることによって、インバータ素子の破壊を回避しながら熱源としてインバータ素子を上昇させることができる。
【０１０７】
また、下降レートを複数回計測することで、「下降レートと流量」の関係を示すマップから精度よく冷却水流量を算出できる。この場合、規定回数計測する前に走行開始やエンジン始動した場合（ハイブリッド自動車では、エンジン始動にモータのインバータを使用するものがある）でも、その前までに計測した下降レートから冷却水量を算出することができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、冷却システムが搭載された車両の一例として、電気自動車を例示したが、本発明の適用はこのような例に限定されるものではない。すなわち、冷却システムを搭載する車両であれば、本発明は、内燃機関を併用するハイブリッド自動車や燃料電池車にも適用可能である。
【０１０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
この発明は、冷却システムが搭載された車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  電圧センサ、１２  電圧コンバータ、１３  電圧センサ、１４  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２４  電流センサ、３０  制御装置、１００  車両、１０２  ラジエータ、１０４  ウォーターポンプ、１０６  リザーバータンク、１０８，１１０，１１２  温度センサ、１１１  アクセルセンサ、１１３  シフトポジションセンサ、１１４  回転数センサ、１１６，１２２  流路、１２０  冷却水入口、１２４  冷却水出口、１３１〜１３３  流量センサ、４００  パワー素子基板、Ｂ  バッテリ、Ｂ１〜Ｂ３  分岐路、Ｃ０，Ｃ１  平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ  モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ８  ＩＧＢＴ素子、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ  システムメインリレー。
【図１】
2012144031.tif 000003
【図２】
2012144031.tif 000004
【図３】
2012144031.tif 000005
【図４】
2012144031.tif 000006
【図５】
2012144031.tif 000007
【図６】
2012144031.tif 000008
【図７】
2012144031.tif 000009
【図８】
2012144031.tif 000010
【図９】
2012144031.tif 000011
【図１０】
2012144031.tif 000012
【図１１】
2012144031.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を冷却するための冷却システムであって、
前記発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、
前記流路（１１６）上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプ（１０４）とを備え、
前記流路（１１６）は、前記発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を含み、
各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに発生した異常を検出するとともに、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記冷却システムの状態に基づいて、前記異常の発生原因を診断するための制御装置（３０）をさらに備える、冷却システム。
【請求項２】
前記制御装置（３０）は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記ポンプ（１０４）の回転数に少なくとも基づいて、前記異常の発生原因を診断する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記ポンプ（１０４）の回転数を検出するための回転数センサ（１１４）をさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出された場合に、前記ポンプ（１０４）を駆動したときの前記回転数センサの検出値が制御目標値よりも上昇するという第１の条件が成立したときには、前記流路（１１６）に空気が混入していると診断する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記液媒体の温度を検出するための温度センサ（１０８）をさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記第１の条件が成立しない場合には、前記温度センサ（１０８）の検出値が所定の閾値よりも低いという第２の条件が成立するか否かを判定し、前記第２の条件が成立したときには、前記流路（１１６）が凍結していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記制御装置（３０）は、前記第２の条件が成立した場合には、前記流路（１１６）の流量が制御範囲内にあるか否かを判定し、前記流路（１１６）の流量が前記制御範囲内にあるという第３の条件が成立したときには、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかが凍結していると診断する、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記制御装置（３０）は、前記第１の条件が成立しない場合に、前記第２の条件が成立しないときには、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに異物が混入していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記制御装置（３０）は、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに空気または異物が混入していると診断された場合には、前記ポンプ（１０４）の回転数を一時的に増加させる、請求項３または６に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記制御装置（３０）は、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかが凍結していると診断された場合には、凍結が診断される分岐路に対応する発熱源を発熱量を一時的に増加させる、請求項５に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記発熱源は、電動機（ＭＧ）および前記電動機（ＭＧ）を駆動するインバータ（１４）を有する駆動装置であり、
前記インバータ（１４）中の電力制御素子の温度を検出する素子温度センサをさらに備え、
前記制御装置（３０）は、前記インバータ（１４）に対する他の駆動指令が発せられない条件を満たす状況下において、前記インバータ（１４）中の電力制御素子を一時的に発熱させた後前記電力制御素子の発熱を低減させ、前記素子温度センサの検出値の低下度合いに応じて各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）の流量を推定するとともに、各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）の流量の推定値に基づいて、前記液媒体の流量のアンバランスを検出する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）は、互いに等しい流量となるように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１１】
電動機（ＭＧ）を駆動源として用いる駆動装置と、
前記駆動装置を冷却するための冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
前記駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、
前記流路（１１６）上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプ（１０４）とを含み、
前記流路（１１６）は、前記発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設され、かつ、互いに等しい流路面積を有するように構成された複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を含み、
各前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記複数の分岐路（Ｂ１〜Ｂ３）のいずれかに発生した異常を検出するとともに、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記冷却システムの状態に基づいて、前記異常の発生原因を診断するための制御装置（３０）をさらに備える、車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
回転数に基づいて冷却システムにおける異常の発生の有無を判定する技術では、冷却システムに発生した異常の種類を判断できるが、その異常の原因について判断することは困難である。そのため、特許文献１に記載の技術では、異常の種類に応じて、電動機の出力トルクを制限する、あるいは、ウォーターポンプを停止させるといったフェールセーフ処理を行なうことができるが、異常の原因を除去するための処理を行なうことができない。
［０００６］
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却システムに発生した異常の原因を特定し、かつ、その異常の原因を除去することが可能な冷却システムおよびそれを備える車両を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００７］
この発明のある局面に従えば、発熱源を冷却するための冷却システムであって、発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路と、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプとを備える。流路は、発熱源の上流側と下流側との間に液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路を含む。冷却システムは、各複数の分岐路を流れる液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、複数の分岐路のいずれかに発生した異常を検出するとともに、液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの冷却システムの状態に基づいて、上記異常の発生原因を診断するための制御装置をさらに備える。
［０００８］
好ましくは、制御装置は、液媒体の流量のアンバランスが検出されたときのポンプの回転数に少なくとも基づいて、異常の発生原因を診断する。
［０００９］
好ましくは、冷却システムは、ポンプの回転数を検出するための回転数センサをさらに備える。制御装置は、液媒体の流量のアンバランスが検出された場合に、ポンプを駆動したときの回転数センサの検出値が制御目標値よりも上昇するという第１の条件が成立したときには、流路に空気が混入していると診断する。
［００１０］
好ましくは、冷却システムは、液媒体の温度を検出するための温度センサをさらに備える。制御装置は、第１の条件が成立しない場合には、温度センサの検出値が所定の閾値よりも低いという第２の条件が成立するか否かを判
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月18日(2013.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を冷却するための冷却システムであって、
前記発熱源を冷却する液媒体を循環させる流路と、
前記流路上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプとを備え、
前記流路は、前記発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設された複数の分岐路を含み、
各前記複数の分岐路を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記複数の分岐路のいずれかに発生した異常を検出するとともに、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記冷却システムの状態に基づいて、前記異常の発生原因を診断するための制御装置をさらに備える、冷却システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記ポンプの回転数に少なくとも基づいて、前記異常の発生原因を診断する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記ポンプの回転数を検出するための回転数センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記液媒体の流量のアンバランスが検出された場合に、前記ポンプを駆動したときの前記回転数センサの検出値が制御目標値よりも上昇するという第１の条件が成立したときには、前記流路に空気が混入していると診断する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記液媒体の温度を検出するための温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１の条件が成立しない場合には、前記温度センサの検出値が所定の閾値よりも低いという第２の条件が成立するか否かを判定し、前記第２の条件が成立したときには、前記流路が凍結していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２の条件が成立した場合には、前記流路の流量が制御範囲内にあるか否かを判定し、前記流路の流量が前記制御範囲内にあるという第３の条件が成立したときには、前記複数の分岐路のいずれかが凍結していると診断する、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１の条件が成立しない場合に、前記第２の条件が成立しないときには、前記複数の分岐路のいずれかに異物が混入していると診断する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記複数の分岐路のいずれかに空気または異物が混入していると診断された場合には、前記ポンプの回転数を一時的に増加させる、請求項３または６に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記複数の分岐路のいずれかが凍結していると診断された場合には、凍結が診断される分岐路に対応する発熱源を発熱量を一時的に増加させる、請求項５に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記発熱源は、電動機および前記電動機を駆動するインバータを有する駆動装置であり、
前記インバータ中の電力制御素子の温度を検出する素子温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記インバータに対する他の駆動指令が発せられない条件を満たす状況下において、前記インバータ中の電力制御素子を一時的に発熱させた後前記電力制御素子の発熱を低減させ、前記素子温度センサの検出値の低下度合いに応じて各前記複数の分岐路の流量を推定するとともに、各前記複数の分岐路の流量の推定値に基づいて、前記液媒体の流量のアンバランスを検出する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記複数の分岐路は、互いに等しい流量となるように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１１】
電動機を駆動源として用いる駆動装置と、
前記駆動装置を冷却するための冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
前記駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路と、
前記流路上に設けられた前記液媒体を循環させるためのポンプとを含み、
前記流路は、発熱源の上流側と下流側との間に前記液媒体の流通方向に対して並列に配設され、かつ、互いに等しい流路面積を有するように構成された複数の分岐路を含み、
各前記複数の分岐路を流れる前記液媒体の流量のアンバランスを検出することにより、前記複数の分岐路のいずれかに発生した異常を検出するとともに、前記液媒体の流量のアンバランスが検出されたときの前記冷却システムの状態に基づいて、前記異常の発生原因を診断するための制御装置をさらに備える、車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
ステップＳ２０では、インバータ１４の電力制御素子を短時間発熱させ、その後それが冷却されていく度合に基づいて、流路１１６の流量Ｆｔおよび分岐路Ｂ１〜Ｂ３の流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを検出する。検出した流量Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃに基づいて流量のアンバランスが発生しているかどうかを診断することができる。
【国際調査報告】
2012144031.tif 000014
2012144031.tif 000015
2012144031.tif 000016
2012144031.tif 000017