(57)【要約】  車両の冷却システムは、車両の駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、流路上の異なる位置に設けられた複数の温度センサ（１０８，１１０，１１２）と、流路上に設けられ液媒体によって冷却される発熱体（Ｑ１〜Ｑ８）と、発熱体の発熱を制御する制御装置（３０）とを備える。制御装置（３０）は、発熱体の発熱状態を変更し、発熱状態の変更に伴う温度変化が複数の温度センサに現れる時間差に応じて流路を流れる液媒体の流量を推定する。好ましくは、駆動装置は、モータ（ＭＧ，ＭＧ２）と、モータを駆動するためのパワーコントロールユニット（４０，２４０）とを含み、発熱体は、パワーコントロールユニット（４０，２４０）内の電力制御素子（Ｑ１〜Ｑ８）である
2012120630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路（１１６）と、
前記流路上の異なる位置に設けられた複数の温度センサ（１０８，１１０，１１２）と、
前記流路上に設けられ前記液媒体によって冷却される発熱体（Ｑ１〜Ｑ８）と、
前記発熱体の発熱を制御する制御装置（３０）とを備え、
前記制御装置は、前記発熱体の発熱状態を変更し、前記発熱状態の変更に伴う温度変化が前記複数の温度センサに現れる時間差に応じて前記流路を流れる前記液媒体の流量を推定する、車両の冷却システム。
【請求項２】
前記駆動装置は、
モータ（ＭＧ，ＭＧ２）と、
前記モータを駆動するためのパワーコントロールユニット（４０，２４０）とを含み、
前記発熱体は、前記パワーコントロールユニット（４０，２４０）内の電力制御素子（Ｑ１〜Ｑ８）である、請求項１に記載の車両の冷却システム。
【請求項３】
前記制御装置は、車両が停車している場合には、前記流量の推定を行なうときに前記発熱状態を変更するために車輪に駆動トルクが発生しない態様で前記電力制御素子（Ｑ１〜Ｑ８）の駆動状態を変更する、請求項２に記載の車両の冷却システム。
【請求項４】
前記車両は、前記モータに電力を供給する蓄電装置（ＭＢ）を含み、
前記パワーコントロールユニットは、
前記蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータ（１２）と、
前記電圧コンバータを介して前記蓄電装置との間で電力を授受し前記モータを駆動するインバータ（１４）とを含み、
前記制御装置は、前記電圧コンバータのキャリア周波数を変化させることによって前記電力制御素子（Ｑ１，Ｑ２）の発熱量を変化させる、請求項３に記載の車両の冷却システム。
【請求項５】
前記車両は、内燃機関（４）と、前記内燃機関によって回転される発電機（ＭＧ１）と、前記発電機によって充電され、前記モータ（ＭＧ２）に電力を供給する蓄電装置（ＭＢ）とを含み、
前記パワーコントロールユニットは、
前記蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータ（１２）と、
前記発電機の発電電力を受け、前記電圧コンバータを介して前記蓄電装置との間で電力を授受するインバータ（１４）とを含み、
前記制御装置は、前記発電機に発電をさせ前記蓄電装置に充電を行なわせることによって前記電力制御素子の発熱量を変化させる、請求項３に記載の車両の冷却システム。
【請求項６】
前記制御装置は、車両が走行している場合には、前記電力制御素子（Ｑ１〜Ｑ８）の駆動状態が変更され前記発熱状態の変化が発生するときに前記流量の推定を行なう、請求項２に記載の車両の冷却システム。
【請求項７】
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（１０４）をさらに備え、
前記制御装置は、推定した前記液媒体の流量に基づいて前記ポンプの駆動制御を行なう、請求項２に記載の車両の冷却システム。
【請求項８】
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（１０４）および通水路（１１６）をさらに備え、
前記制御装置は、ポンプの回転速度と推定した前記液媒体の流量とに基づいて前記ポンプおよび前記通水路のいずれの箇所が故障しているかの特定を行なう、請求項２に記載の車両の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の冷却システムに関し、特に冷却システムの冷却液媒体の流量を検出可能な車両の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
頻繁に負荷変動する水冷方式のインバータ装置の循環水ポンプ回転速度を制御する技術の例として、特開２００４−３３２９８８号公報（特許文献１）に記載されるインバータ装置が挙げられる。このインバータ装置では、循環ポンプ制御装置が、一定時間間隔でインバータモジュールの温度を温度検出器により検出し、直前検出温度との温度差に対応する発生熱量が冷却できる冷却水量に変化するように、循環水ポンプの回転速度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３２９８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６７１１号公報
【特許文献３】特開２００８−２５６３１３号公報
【特許文献４】特開２００９−１７１７０２号公報
【特許文献５】特開２００８−２５３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２００４−３３２９８８号公報では、前回と今回の温度測定値の差に基づいてポンプの回転数を制御して温度を一定に保つようにしているが、前回と今回との温度差を測定してもポンプや冷却経路内に異常や故障が発生していた場合には、温度が上昇しポンプ回転速度をますます増加させてしまう。このような場合には異常をいち早く検出することが有効である。【０００５】
異常の検出には冷却水の流量を検出することが望ましいが流量センサは高価であり、また通水抵抗を増加させ損失が発生する。【０００６】
この発明の目的は、流量センサを用いずに、冷却液媒体の流量を推定することができる車両の冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、要約すると、車両の冷却システムであって、車両の駆動装置を冷却する液媒体を循環させる流路と、流路上の異なる位置に設けられた複数の温度センサと、流路上に設けられ液媒体によって冷却される発熱体と、発熱体の発熱を制御する制御装置とを備える。制御装置は、発熱体の発熱状態を変更し、発熱状態の変更に伴う温度変化が複数の温度センサに現れる時間差に応じて流路を流れる液媒体の流量を推定する。【０００８】
好ましくは、駆動装置は、モータと、モータを駆動するためのパワーコントロールユニットとを含む。発熱体は、パワーコントロールユニット内の電力制御素子である。【０００９】
より好ましくは、制御装置は、車両が停車している場合には、流量の推定を行なうときに発熱状態を変更するために車輪に駆動トルクが発生しない態様で電力制御素子の駆動状態を変更する。【００１０】
さらに好ましくは、車両は、モータに電力を供給する蓄電装置を含む。パワーコントロールユニットは、蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータと、電圧コンバータを介して蓄電装置との間で電力を授受しモータを駆動するインバータとを含む。制御装置は、電圧コンバータのキャリア周波数を変化させることによって電力制御素子の発熱量を変化させる。【００１１】
さらに好ましくは、車両は、内燃機関と、内燃機関によって回転される発電機、発電機によって充電され、モータに電力を供給する蓄電装置とを含む。パワーコントロールユニットは、蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータと、発電機の発電電力を受け、電圧コンバータを介して蓄電装置との間で電力を授受するインバータとを含む。制御装置は、発電機に発電をさせ蓄電装置に充電を行なわせることによって電力制御素子の発熱量を変化させる。【００１２】
より好ましくは、制御装置は、車両が走行している場合には、電力制御素子の駆動状態が変更され発熱状態の変化が発生するときに流量の推定を行なう。【００１３】
より好ましくは、車両の冷却システムは、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプをさらに備える。制御装置は、推定した液媒体の流量に基づいてポンプの駆動制御を行なう。【００１４】
より好ましくは、車両の冷却システムは、流路上に設けられた液媒体を循環させるためのポンプおよび通水路をさらに備える。制御装置は、ポンプの回転速度と推定した液媒体の流量とに基づいてポンプおよび通水路のいずれの箇所が故障しているかの特定を行なう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、温度センサを複数箇所に設けていれば既存の構成でも冷却水流量を推定することが可能となる。冷却水流量が推定できれば、たとえば、冷却系の異常をより詳細に区別して検出できるので、修理時に確認すべき箇所が限定され作業効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両の冷却システムが搭載された車両１００の構成を示す回路図である。
【図２】本実施の形態における流量の推定の原理を説明するための図である。
【図３】流量推定に関する制御を説明するための動作波形図である。
【図４】実施の形態１において実行される流量推定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】車両の冷却システムが搭載された車両２００の構成を示す回路図である。
【図６】実施の形態２において実行される流量推定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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は繰返さない。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、車両の冷却システムが搭載された車両１００の構成を示す回路図である。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。
【００１９】
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置であるバッテリＭＢ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とを含む。ＰＣＵ４０は、電圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１，ＣＨと、電圧センサ１３と、インバータ１４とを含む。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に給電を行なう正極母線ＰＬ２をさらに含む。
【００２０】
平滑用コンデンサＣ１は、正極母線ＰＬ１と負極母線ＳＬ２との間に接続される。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ＣＨ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ＣＨの端子間の電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。
【００２１】
車両１００は、さらに、バッテリＭＢの正極と正極母線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ＭＢの負極（負極母線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とを含む。
【００２２】
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ＭＢの端子間の電圧ＶＢを測定する。図示しないが、電圧センサ１０とともにバッテリＭＢの充電状態を監視するために、バッテリＭＢに流れる電流ＩＢを検出する電流センサが設けられている。
【００２３】
バッテリＭＢ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。負極母線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。
【００２４】
電圧コンバータ１２は、バッテリＭＢと正極母線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、一方端が正極母線ＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、正極母線ＰＬ２と負極母線ＳＬ２との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００２５】
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。
【００２６】
インバータ１４は、正極母線ＰＬ２と負極母線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。
【００２７】
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、正極母線ＰＬ２と負極母線ＳＬ２との間に並列に接続される。
【００２８】
Ｕ相アーム１５は、正極母線ＰＬ２と負極母線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。
【００２９】
Ｖ相アーム１６は、正極母線ＰＬ２と負極母線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。
【００３０】
Ｗ相アーム１７は、正極母線ＰＬ２と負極母線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。
【００３１】
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出されたラインに接続される。
【００３２】
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値ＭＣＲＴとして検出し、モータ電流値ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００３３】
制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの各トルク指令値および回転速度と、電流ＩＢおよび電圧ＶＢ，ＶＨの各値と、モータ電流値ＭＣＲＴと、起動信号ＩＧＯＮとを受ける。そして制御装置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。
【００３４】
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の出力である直流電圧を、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。
【００３５】
［実施の形態１の冷却系の説明］
再び図１を参照して、車両１００は、ＰＣＵ４０およびモータジェネレータＭＧを冷却する冷却系として、ラジエータ１０２と、リザーバータンク１０６と、ウォータポンプ１０４とを含む。
【００３６】
ラジエータ１０２とＰＣＵ４０とリザーバータンク１０６とウォータポンプ１０４とモータジェネレータＭＧとは、通水路１１６によって直列に環状に接続されている。
【００３７】
ウォータポンプ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って、図示される矢印の方向に冷却水を循環させる。ラジエータ１０２は、ＰＵＣ４０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通水路から受け、その受けた冷却水をラジエータファン１０３を用いて冷却する。
【００３８】
ＰＣＵ４０の冷却水入り口付近には、冷却水温を測定する温度センサ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。
【００３９】
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をウォータポンプ１０４へ出力する。
【００４０】
図１に示した構成では、従来検出されていなかった冷却水の流量を検出するために、複数の温度センサ１０８，１１０，１１２を使用する。流量を検出することにより、従来は単に冷却系異常としか判別できなかった故障について、通水路の詰まりであるのかポンプの故障であるのか等、より細分化された故障箇所の特定が可能となる。
【００４１】
図２は、本実施の形態における流量の推定の原理を説明するための図である。
図２には、図１の車両１００の構成のうち冷却系の構成が抽出して示されている。ラジエータ１０２とＰＣＵ４０とリザーバータンク１０６とウォータポンプ１０４とモータジェネレータＭＧとは、通水路によって直列に環状に接続されている。ウォータポンプ１０４は、図示される矢印の方向に冷却水を循環させる。
【００４２】
ＰＣＵ４０の冷却水入り口付近には、冷却水温を測定する温度センサ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】
図３は、流量推定に関する制御を説明するための動作波形図である。
図２、図３を参照して、車両の動作状態が許容する場合には、コンバータ１２またはインバータ１４において一時的に発熱量を増加させるように、制御装置３０はコンバータ１２またはインバータ１４を制御する。図３ではインバータ１４に含まれるＩＧＢＴの温度がパルス状に上昇した場合が示されている。
【００４４】
すると、インバータ１４を通過する冷却水の温度ＴＩは、ＩＧＢＴが発熱大の期間（ｔ１〜ｔ２）は上昇し、その後元の温度に下降する。ＰＣＵ４０からは、このパルス状に加熱された冷却水がポンプの流量に応じた速度で通水路中に押し出される。
【００４５】
このパルス状に加熱された冷却水を以後「熱的パルス」と呼ぶことにする。この熱的パルスは、リザーバータンク１０６、ウォータポンプ１０４、モータジェネレータＭＧ、ラジエータ１０２を経由して、時刻ｔ３に温度センサ１０８に到達し、熱的パルスが検出される。そして、さらに時刻ｔ４には、熱的パルスは、インバータ１４の温度センサでも検出される。
【００４６】
熱的パルスが温度センサ１０８からインバータ１４の温度センサ１１２に至るまでのＰＣＵ４０内部を伝播する時間Δｔｘまたは、熱的パルスが温度センサ１１２から温度センサ１０８に至るまでの冷却系全体を伝播する時間Δｔｙが流速や流量を求めるために使用される。
【００４７】
温度センサ間の距離は一定であるから、熱的パルスの伝播時間ΔｔｙやΔｔｘを検出すれば、制御装置３０は流速を求めることができる。また、流量は流速×流路断面積であり流路断面積も一定であるから、伝播時間ΔｔｙやΔｔｘが分かれば流量も求めることができる。なお、熱的パルスの伝播時間と流量の関係を予め実験的に求めてマップにしておいても良い。
【００４８】
図４は、実施の形態１において実行される流量推定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、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００４９】
図１、図４を参照して、まずステップＳ１において、制御装置３０は、車速がゼロよりも大きいか否かを判断する。車速は、図１に図示しないが、車輪速センサやモータジェネレータＭＧの回転速度を検出するレゾルバなどの出力から得ることができる。
【００５０】
ステップＳ１において、車速がゼロより大きい場合にはステップＳ２に処理が進む。一方ステップＳ１において、車速がゼロまたは負であった場合にはステップＳ７に処理が進む。
【００５１】
車両が走行中であるステップＳ２においては、力行運転中であるか否かが判断される。たとえば坂道を登板中とか平地を加速中である場合には車両１００のモータジェネレータＭＧは力行運転となる。一方で、ユーザがブレーキを踏むなどして減速した場合には、回生制動が使用されモータジェネレータＭＧは回生運転となる。
【００５２】
ステップＳ２においてモータジェネレータＭＧが力行運転中であればステップＳ３に処理が進み、力行運転中でなければステップＳ５に処理が進む。
【００５３】
ステップＳ３ではバッテリＭＢの電流ＩＢがしきい値よりも小さいか否かが判断される。このしきい値は、バッテリＭＢから出力可能な電流上限値に対応させて定められる。ステップＳ３において、ＩＢ＜しきい値が成立しない場合には、これ以上電圧コンバータ１２またはインバータ１４を発熱させて電流ＩＢを増加させる余裕がないので、ステップＳ９に処理が進む。ステップＳ９では、流量推定処理は現時点では不可能であるため、前回までに推定して得ていた最新の流量推定値をそのまま現在の流量推定値として使用する。
【００５４】
一方、ステップＳ３からステップＳ４に処理が進んだ場合には、電圧コンバータ１２またはインバータ１４を発熱させて熱マーカをつくる。熱マーカとしては、図３に示したように熱パルスをキャリア周波数アップなどで発生させても良いし、また運転操作として温度の急激な変化が発生する操作が行なわれた場合にそれを利用して熱マーカとしても良い。このような操作は、たとえばアクセルペダルを踏み込んでの急加速動作などが挙げられる。
【００５５】
ステップＳ２において力行中でないと判断された場合には、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、バッテリＭＢの電流ＩＢの大きさがしきい値よりも小さいか否かが判断される。このしきい値は、バッテリＭＢに入力可能な電流上限値に対応させて定められる。
【００５６】
ステップＳ５において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立する場合には、ステップＳ６に処理が進む。ステップＳ６では、たとえばブレーキペダルが踏まれて回生電流が発生開始しインバータまたはコンバータの発熱が増大する時点を熱マーカとして使用する。この熱変化が冷却水に伝達され、熱変化が複数の温度センサに反映される時間差から流量を求めることができる。
【００５７】
ステップＳ５において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立しない場合には、これ以上電圧コンバータ１２またはインバータ１４からの回生電流を増加させる余裕がないので、ステップＳ７に処理が進む。
【００５８】
ステップＳ７では、電圧コンバータ１２のキャリア周波数アップによって、電圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子の発熱量を増加させ、これにより熱マーカーを作成する。バッテリ電流ＩＢは増加するが、電圧コンバータ１２のキャリア周波数アップであれば、停車中であっても、ブレーキ作動による減速中であっても、熱マーカを作成することができる。
【００５９】
ステップＳ４、Ｓ６，Ｓ７のいずれかの処理によって熱マーカを作成した場合には、熱マーカが移動するのに要する時間差を温度センサ１０８，１１０，１１２のいずれかのうち２つのセンサで検出することにより、移動速度や流量をマップや計算式等から求めることができる。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態１では、高価な流量センサを使用することなく、流量を推定可能である。推定した流量は、冷却系の異常箇所の特定や、ウォータポンプの出力のフィードバック制御などに使用することができる。
【００６１】
これにより、冷却系の故障発生時に必要がないのにウォータポンプを交換してしまうことを避けることができる。また流量を検出しつつウォータポンプを適切な流量に制御することによって、ウォータポンプでの電力消費を低減させることが可能となる。
【００６２】
［実施の形態２］
実施の形態１では電気自動車において冷却水の流量推定を行なう技術について説明した。実施の形態２ではハイブリッド自動車において冷却水の流量推定を行なう技術について説明する。ハイブリッド自動車は、停車時や走行時においてバッテリに充電が可能であればエンジン及びジェネレータを使用してバッテリに充電を行なうことで熱マーカを発生させられるので、電気自動車よりも熱マーカーを発生させる自由度が大きい。
【００６３】
図５は、車両の冷却システムが搭載された車両２００の構成を示す回路図である。
図５を参照して、車両２００は、蓄電装置であるバッテリＭＢと、電圧センサ１０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）２４０と、駆動ユニット２４１と、エンジン４と、車輪２と、制御装置３０とを含む。駆動ユニット２４１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と動力分割機構３とを含む。
【００６４】
ＰＣＵ４０は、電圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１，ＣＨと、電圧センサ１３と、インバータ１４，２２とを含む。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に給電を行なう正極母線ＰＬ２をさらに含む。駆動ユニット２４１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３とを含む。
【００６５】
電圧コンバータ１２は、バッテリＭＢと正極母線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。平滑用コンデンサＣ１は、正極母線ＰＬ１と負極母線ＳＬ２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。電圧コンバータ１２は、図１で説明した電圧コンバータ１２と同様な回路構成を有しており、回路構成については説明は繰返さない。
【００６６】
平滑用コンデンサＣＨ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ＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。
【００６７】
インバータ１４は、電圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ２２は、電圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。インバータ１４および２２は、図１で説明したインバータ１４と同様な回路構成を有しており、回路構成については説明は繰返さない。
【００６８】
動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００６９】
車両２００は、さらに、バッテリＭＢの正極と正極母線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ＭＢの負極（負極母線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とを含む。
【００７０】
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にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。
【００７１】
電圧センサ１０は、バッテリＭＢの端子間の電圧ＶＢを測定する。電圧センサ１０とともにバッテリＭＢの充電状態を監視するために、バッテリＭＢに流れる電流ＩＢを検出する電流センサ１１が設けられている。バッテリＭＢ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。
【００７２】
インバータ１４は、正極母線ＰＬ２と負極母線ＳＬ２に接続されている。インバータ１４は、電圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で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。
【００７３】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。
【００７４】
インバータ２２は、インバータ１４と並列的に、正極母線ＰＬ２と負極母線ＳＬ２に接続されている。インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２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２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２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。
【００７５】
電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００７６】
制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度と、電流ＩＢおよび電圧ＶＢ，ＶＨの各値と、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２と、起動信号ＩＧＯＮとを受ける。そして制御装置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。
【００７７】
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の出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１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ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１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ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００７８】
同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２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ＰＷＭＣ２とを出力する。
【００７９】
［実施の形態２の冷却系の説明］
車両２００は、ＰＣＵ２４０および駆動ユニット２４１を冷却する冷却系として、ラジエータ１０２と、リザーバータンク１０６と、ウォータポンプ１０４とを含む。
【００８０】
ラジエータ１０２とＰＣＵ２４０とリザーバータンク１０６とウォータポンプ１０４と駆動ユニット２４１とは、通水路１１６によって直列に環状に接続されている。
【００８１】
ウォータポンプ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って、図示される矢印の方向に冷却水を循環させる。ラジエータ１０２は、ＰＣＵ２４０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通水路から受け、その受けた冷却水を冷却する。
【００８２】
なお、図示しないが、図２で説明した冷却水温を測定する温度センサ１０８、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とが同様に図５の構成にも設けられている。
【００８３】
制御装置３０は、温度センサの出力に基づいて、ウォータポンプ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をウォータポンプ１０４へ出力する。
【００８４】
図６は、実施の形態２において実行される流量推定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、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００８５】
図５、図６を参照して、まずステップＳ１において、制御装置３０は、バッテリＭＢの充電状態（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）をチェックして、バッテリＭＢに充電が必要か否かを判断する。バッテリに充電が必要であるとは、所定のしきい値よりもＳＯＣが低いことである。所定のしきい値は、バッテリのＳＯＣの管理下限値と管理上限値との間で任意に設定しておけばよい。なお、所定のしきい値をバッテリが満充電になっておらず充電電力を受け入れ可能であるか否かを判定するしきい値としても良い。
【００８６】
ステップＳ２１において充電必要でないと判断された場合には、ステップＳ２２に処理が進む。ステップＳ２２ではバッテリ電流ＩＢがしきい値より小さいか否かが判断される。バッテリに充電が必要でない状況では、バッテリ電流ＩＢがしきい値より小さければ、エンジン４によってモータジェネレータＭＧ１を回転させて発電を行なうとバッテリＭＢが過充電となるおそれがある。このため、ステップＳ２２ではバッテリ電流ＩＢがしきい値より小さい場合にはステップＳ２３に処理が進む。ステップＳ２３では、モータジェネレータＭＧ１用のインバータ１４のキャリア周波数をアップさせることによりインバータ１４のＩＧＢＴ素子を発熱させ、熱マーカを発生させる。キャリア周波数をアップさせるとモータジェネレータＭＧ１の発電電力が増加しなくてもインバータ１４を発熱させることができる。
【００８７】
一方、ステップＳ２２において、バッテリ電流ＩＢがしきい値より小さくない場合にはステップＳ２８に処理が進む。
【００８８】
ステップＳ２１において充電必要であると判断された場合には、ステップＳ２４に処理が進む。ステップＳ２４では、制御装置３０は、車速がゼロよりも大きいか否かを判断する。車速は、図５に図示しないが、車輪速センサやモータジェネレータＭＧ２の回転速度を検出するレゾルバなどの出力から得ることができる。
【００８９】
ステップＳ２４において、車速がゼロより大きい場合にはステップＳ２８に処理が進む。一方ステップＳ２４において、車速がゼロまたは負であった場合にはステップＳ２５に処理が進む。
【００９０】
ステップＳ２５では、バッテリＭＢの電流ＩＢの大きさがしきい値よりも小さいか否かが判断される。このしきい値は、バッテリＭＢに充電可能な電流上限値に対応させて定められる。ここで、電流ＩＢをバッテリＭＢから放電する向きを正とすると充電が発生する場合には電流ＩＢは負の値になる。ステップＳ２５の意味は、充電電流の大きさが上限値に余裕があるか否かを判定することであるので、この場合、電流ＩＢの絶対値がしきい値を超えるか否かを判定すればよい。
【００９１】
ステップＳ２５において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立する場合には、ステップＳ２６に処理が進む。ステップＳ２６では、充電中の電圧コンバータ１２およびＭＧ１用のインバータ１４の発熱を熱マーカーとして利用する。たとえば、熱マーカーを作成したい時点でエンジンによってモータジェネレータＭＧ１を回転させて発電を開始することによって充電電流が発生開始しインバータまたはコンバータの発熱が増大する時点を熱マーカとして使用する。この熱変化が冷却水に伝達され、熱変化が複数の温度センサに反映される時間差から流量を求めることができる。
【００９２】
ステップＳ２５において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立しない場合には、これ以上電圧コンバータ１２またはインバータ２２からの充電電流を増加させる余裕がないので、ステップＳ２７に処理が進む。
【００９３】
ステップＳ２７では、電圧コンバータ１２またはＭＧ２用インバータ２２のキャリア周波数アップによって、ＩＧＢＴ素子の発熱量を増加させ、これにより熱マーカーを作成する。電圧コンバータ１２のキャリア周波数アップであれば、バッテリ電流ＩＢは増加するが、停車中であっても、熱マーカを作成することができる。またインバータ２２のキャリア周波数アップであれば、ＭＧ１による発電が行なわれているときも比較的自由に行なうことができる。
【００９４】
ステップＳ２２またはＳ２４からステップＳ２８に処理が進んだ場合について説明する。ステップＳ２８においては、車両は走行中であるが、力行運転中であるか否かが判断される。たとえば坂道を登板中とか平地を加速中である場合には車両２００のモータジェネレータＭＧ２は力行運転となる。一方で、ユーザがブレーキを踏むなどして減速した場合には、回生制動が使用されモータジェネレータＭＧ２は回生運転となる。
【００９５】
ステップＳ２８においてモータジェネレータＭＧ２が力行運転中であればステップＳ３２に処理が進み、力行運転中でなければステップＳ２９に処理が進む。
【００９６】
ステップＳ３２ではバッテリＭＢの電流ＩＢがしきい値よりも小さいか否かが判断される。このしきい値は、バッテリＭＢから出力可能な電流上限値に対応させて定められる。ステップＳ３２において、ＩＢ＜しきい値が成立しない場合には、これ以上電圧コンバータ１２またはインバータ１４，２２を発熱させて電流ＩＢを増加させる余裕がないので、ステップＳ３５に処理が進む。ステップＳ３５では、流量推定処理は現時点では不可能であるため、前回までに推定して得ていた最新の流量推定値をそのまま現在の流量推定値として使用する。
【００９７】
一方、ステップＳ３２からステップＳ３３に処理が進んだ場合には、力行中の電圧コンバータ１２またはＭＧ２用のインバータ２２を発熱させて熱マーカをつくる。熱マーカとしては、図３に示したように熱パルスをキャリア周波数アップなどで発生させても良いし、また運転操作として温度の急激な変化が発生する操作が行なわれた場合にそれを利用して熱マーカとしても良い。このような操作は、たとえばアクセルペダルを踏み込んでの急加速動作などが挙げられる。
【００９８】
ステップＳ２８において力行中でないと判断された場合には、ステップＳ２９に処理が進む。ステップＳ２９では、バッテリＭＢの電流ＩＢの大きさがしきい値よりも小さいか否かが判断される。このしきい値は、バッテリＭＢに入力可能な電流上限値に対応させて定められる。
【００９９】
ここで、電流ＩＢをバッテリＭＢから放電する向きを正とすると充電が発生する場合には電流ＩＢは負の値になる。ステップＳ２５の意味は、回生による充電電流の大きさが上限値に余裕があるか否かを判定することであるので、この場合、電流ＩＢの絶対値がしきい値を超えるか否かを判定すればよい。
【０１００】
ステップＳ２９において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立する場合には、ステップＳ３０に処理が進む。ステップＳ３０では、回生中の電圧コンバータ１２およびＭＧ２用のインバータ２２の発熱を熱マーカーとして利用する。たとえばブレーキペダルが踏まれて回生電流が発生開始しインバータまたはコンバータの発熱が増大する時点を熱マーカとして使用する。この熱変化が冷却水に伝達され、熱変化が複数の温度センサに反映される時間差から流量を求めることができる。
【０１０１】
ステップＳ２９において、｜ＩＢ｜＜しきい値が成立しない場合には、これ以上電圧コンバータ１２またはインバータ２２からの回生電流を増加させる余裕がないので、ステップＳ３１に処理が進む。
【０１０２】
ステップＳ３１では、電圧コンバータ１２のキャリア周波数アップによって、電圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子の発熱量を増加させ、これにより熱マーカーを作成する。電圧コンバータ１２のキャリア周波数アップであれば、バッテリ電流ＩＢは増加するが、停車中であっても、ブレーキ作動による減速中であっても、熱マーカを作成することができる。
【０１０３】
ステップＳ２３、Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ３０，Ｓ３１のいずれかの処理によって熱マーカを作成した場合には、熱マーカが移動するのに要する時間差を２つの温度センサで検出することにより、移動速度や流量をマップや計算式等から求めることができる。
【０１０４】
実施の形態２では、ハイブリッド自動車において冷却水の流量推定が可能となり、冷却系の故障の分析や、ウォータポンプの制御の精度向上に役立てることができる。
【０１０５】
なお、流量測定用の熱マーカは、走行中のデータをそのまま使用することができる。たとえば、車両起動直後のＭＧ１によるバッテリＭＢの充電動作開始時や、急加速時の負荷増大時などに発生した発熱変化を熱マーカとすることができる。
【０１０６】
また、熱マーカを制御によりアクティブに発生させることも可能である。たとえば、インバータや電圧コンバータのキャリア周波数を増加させると内蔵するＩＧＢＴ素子の発熱量が増大する。また、電圧コンバータのキャリア周波数を所定値よりも低下させると、リップル電流が増えてリアクトルＬ１が発熱する。これを熱マーカとして利用しても良い。
【０１０７】
また、マーカ検出に使用する温度センサとしては、水温センサ、電圧コンバータやインバータに内蔵されている温度センサ、リアクトルの温度センサなどを使用することができる。冷却系によってＤＣ／ＤＣコンバータが冷却されている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータの温度センサを使用しても良い。
【０１０８】
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、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。
【符号の説明】
【０１０９】
２  車輪、３  動力分割機構、４  エンジン、１０，１３  電圧センサ、１１，２４，２５  電流センサ、１２  電圧コンバータ、１４，２２，１４  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２２  インバータ、３０  制御装置、１００，２００  車両、１０２  ラジエータ、１０３  ラジエータファン、１０４  ウォータポンプ、１０６  リザーバータンク、１０８，１１０，１１２  温度センサ、１１６  通水路、２４１  駆動ユニット、Ｃ１，ＣＨ  平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＢ  バッテリ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２  正極母線、Ｑ１〜Ｑ８  ＩＧＢＴ素子、ＳＬ１，ＳＬ２  負極母線、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ  システムメインリレー。
【図１】
2012120630.tif 000003
【図２】
2012120630.tif 000004
【図３】
2012120630.tif 000005
【図４】
2012120630.tif 000006
【図５】
2012120630.tif 000007
【図６】
2012120630.tif 000008
【国際調査報告】
2012120630.tif 000009
2012120630.tif 000010