(57)【要約】【課題】  簡易な構成で、冷却媒体の流路に生じた閉塞を検出可能な冷却装置異常検出装置を提供する。【解決手段】  機器ボックス１２において、冷却風は、筐体側面上のヒートシンクに冷却風の流路に沿って平行に配された、隣り合うフィンの間の間隙を冷却媒体流路として通流する。冷却風の流路において、機器ボックス１２の上流側および下流側には、撮像装置４０および光源６０がそれぞれ配される。撮像装置４０は、光信号が照射されたときのヒートシンクの画像を複数の光電変換素子で撮像し、各素子の受光強度に比例した信号電荷に変換して蓄積する。光電変換素子ごとに蓄積された信号電荷は、冷却媒体流路に垂直な方向に走査されて輝度信号に変換される。閉塞検出回路５０は輝度信号を受けると、その輝度信号を周波数分析し、閉塞が無いときとは異なる周波数成分が抽出されたことを検出して冷却媒体流路の閉塞を検出する。【選択図】        図１
2006298141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却体の冷却装置の異常を検出する冷却装置異常検出装置であって、
前記冷却装置は、
前記被冷却体との間で熱交換可能に配設され、冷却媒体が通流する冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路に前記冷却媒体を供給する冷却供給部材とを含み、
前記冷却装置異常検出装置は、
前記冷却媒体流路に対して、前記冷却媒体の通流方向に光を照射するための光源と、
複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子に投影された前記冷却媒体流路の画像を、前記冷却媒体の通流方向に垂直な方向に走査して輝度信号に変換する撮像装置と、
前記変換された輝度信号の波形に基づいて、前記冷却媒体流路の閉塞を検出する閉塞検出回路とを備える、冷却装置異常検出装置。
【請求項２】
前記冷却媒体流路は、前記冷却媒体の通流方向に垂直な方向に対して、周期的な形状を有し、
前記閉塞検出回路は、前記輝度信号を周波数分析して抽出された周波数成分に、前記冷却媒体流路が閉塞されていないときに抽出される周波数成分とは異なる周波数成分が含まれることに基づいて、前記冷却媒体流路の閉塞を検出する、請求項１に記載の冷却装置異常検出装置。
【請求項３】
前記閉塞検出回路は、前記異なる周波数成分の有する周波数に基づいて、前記冷却媒体流路の閉塞状態を識別する、請求項２に記載の冷却装置異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被冷却体を冷却する冷却装置の異常を検出する冷却装置異常検出装置に関し、特に、異物の付着によって生じた冷却媒体流路の閉塞を検出する冷却装置異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＶ（Hybrid Vehicle）等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって３相交流電力に変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に３相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーを電池に蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。
【０００３】
このような電池には、主としてニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが用いられる。このため、電池の充電時には、化学反応による反応熱が発生して電池温度が上昇する。電池温度の上昇は、電池の性能および電池の寿命を劣化させる原因となる。したがって、電池温度の上昇を抑えるためには、電池の冷却手段が必要となる。
【０００４】
そこで、車両においては、電池を冷却するための冷却ファンが搭載される（たとえば特許文献１〜３参照）。たとえば特許文献１は、バッテリ部とバッテリ部に付属する電気部品からなる付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるための流通路と、流通路に冷却媒体を流通させる冷却ファンとを備えるバッテリパックの冷却構造を開示する。なお、付属品部には、ＤＣ／ＤＣコンバータと、電装機器（バッテリＥＣＵ（Electrical Control Unit）およびシステムメインリレー）とが含まれる。これによれば、冷却ファンは、バッテリ部と付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるので、バッテリモジュールおよび電気部品の双方を効率的に冷却することができる。
【０００５】
また、特許文献２は、冷却ファンを用いて熱交換器を流れる冷却媒体を冷却する自動車用冷却システムを開示する。これによれば、冷却ファンを駆動する電動モータの回転数を制御する電動ファン制御装置は、電動モータを半導体スイッチング素子によりパルス幅変調制御するものであって、半導体スイッチング素子の放熱を行なう放熱フィンと、放熱フィンが取り付けられる基板上に設けられた雰囲気温センサとを備える。電動ファン制御装置は、熱交換器に異物が付着し、通風量が低下した場合であっても、電動モータが設置された環境での雰囲気温が所定温度以上になったことに応じて、電動モータの回転数を増加させることから、通風量の低下を抑え、電動モータの寿命低下を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００４−３０６７２６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２２２号公報
【特許文献３】特開平６−３３４０７９号公報
【特許文献４】特開２００２−５７１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、電池およびこれに付属する電気部品を含む電気機器の冷却手段において、冷却媒体が流通する流路に異物が付着すると、流路が閉塞されることによって所望の風量を電気機器に供給することができない。そのため、冷却効率が低下し、電気機器の性能劣化および寿命の短命化を招くこととなる。したがって、電気機器の信頼性を保つためには、冷却媒体の流路の閉塞をいち早く検出して、その流路から異物を除去する必要がある。
【０００７】
従来より、半導体製造装置の分野においては、半導体基板上に所望の薄膜や回路パターンを形成する過程で処理室内に生じた異物が半導体基板上に付着すると、半導体素子の歩留まりや信頼性を低下させることから、この異物を処理中に検出する浮遊異物検出装置が検討されている（たとえば特許文献４参照）。
【０００８】
しかしながら、上述した電気機器の冷却装置においては、冷却媒体の流路に付着した異物を検出する手段については、電気機器の信頼性を低下させるという大きな問題を抱えるものの、未だ十分な検討がなされていないのが現状である。
【０００９】
さらに、車両に搭載されるバッテリなどの冷却装置に適用されることを考慮すれば、簡易かつ小型な装置構成で、確実に冷却装置に生じた閉塞を検出できることが望ましい。
【００１０】
それゆえ、この発明の目的は、簡易な構成で、冷却媒体の流路に生じた閉塞を検出可能な冷却装置異常検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、被冷却体の冷却装置は、被冷却体との間で熱交換可能に配設され、冷却媒体が通流する冷却媒体流路と、冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却供給部材とを含む。冷却装置の異常を検出する冷却装置異常検出装置は、冷却媒体流路に対して、冷却媒体の通流方向に光を照射するための光源と、複数の光電変換素子を有し、複数の光電変換素子に投影された冷却媒体流路の画像を、冷却媒体の通流方向に垂直な方向に走査して輝度信号に変換する撮像装置と、変換された輝度信号の波形に基づいて、冷却媒体流路の閉塞を検出する閉塞検出回路とを備える。
【００１２】
したがって、冷却媒体流路の画像に基づいて冷却媒体流路の閉塞を検出することにより、簡易な装置構成で、確実に冷却装置の異常を検出することができる。
【００１３】
好ましくは、冷却媒体流路は、冷却媒体の通流方向に垂直な方向に対して、周期的な形状を有する。閉塞検出回路は、輝度信号を周波数分析して抽出された周波数成分に、冷却媒体流路が閉塞されていないときに抽出される周波数成分とは異なる周波数成分が含まれることに基づいて、冷却媒体流路の閉塞を検出する。
【００１４】
これによれば、撮像装置の走査方向に対して周期的な形状を有する冷却媒体流路の画像を輝度信号に変換し、その輝度信号をフーリエ変換して抽出される周波数成分に基づいて、冷却媒体流路の閉塞を容易に検出することができる。
【００１５】
より好ましくは、閉塞検出回路は、異なる周波数成分の有する周波数に基づいて、冷却媒体流路の閉塞状態を識別する。
【００１６】
これによれば、輝度信号をフーリエ変換したときに抽出される周波数成分から、冷却媒体流路を閉塞している異物を識別することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、冷却媒体流路の画像に基づいて冷却媒体流路の閉塞を検出することにより、簡易な装置構成で、確実に冷却装置の異常を検出することができる。その結果、冷却対象となる電気機器の信頼性を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態に従う冷却装置異常検出装置が搭載された車両の透視模式図である。なお、本実施の形態において、冷却装置は、車両に搭載される電源装置を冷却するように設置される。
【００２０】
図１を参照して、電源装置と、これを冷却する冷却装置とは、車両１００のリアシート１０１の後部に位置するラゲージスペースの床面上に設置される。電源装置は、電池パック１０と、機器ボックス１２とを備える。なお、図１における矢印ＵＰＲで示す方向は車両１００の天井方向（上方）を示し、矢印ＦＲで示した方向は車両１００の前方方向（進行方向）を示す。
【００２１】
電池パック１０は、図示は省略するが、外装部材である筐体の内部に電池集合体としてのモジュール集合体が収容された構造となっている。モジュール集合体は、複数の電池群を積層して形成される。なお、積層された電池群の間には、冷却風を流通させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。電池群としては、たとえばニッケル水素電池が用いられ、いわゆる角型平板状の外形を有している。
【００２２】
機器ボックス１２は、電池パック１０とともに、送風ファン２４の下流側に配置される。機器ボックス１２は、後述するように、外装部材である筐体の内部に複数の回路部位が一体的に収められた構造を有する。
【００２３】
冷却装置は、吸気口２０と、吸気ダクト２２と、送風ファン２４と、送風ダクト２６と、冷却ファン２８と、排気ダクト３０とから構成される。車両１００の内部の空気は、吸気口２０から取り込まれ、吸気ダクト２２を通って送風ファン２４に供給される。
【００２４】
送風ファン２４は、いずれも図示は省略するが、その内部に配置された回転軸と、回転軸の外周上に設置された複数の送風フィンと、回転軸に接続されたモータとを有する。送風ファン２４では、図示しないモータが回転することにより回転軸が回転し、冷却風が、図１の矢印で示すように、送風ダクト２６を介して電池パック１０および機器ボックス１２へ供給される。
【００２５】
このとき、電池パック１０において、冷却風は、電池群の間の間隙を冷却風流路として通流して各電池群の熱を除去する。電池群を冷却した後の冷却風は、電池パック１０から排気ダクト３０を介して、図示しない排気口から車両１００の外部へ排出される。
【００２６】
さらに、機器ボックス１２においては、図１の矢印で示した冷却風の流路において、送風ファン２４と直列に冷却ファン２８が配置される。冷却ファン２８は、機器ボックス１２に隣接するように配置され、送風ファン２４から送出された冷却風を機器ボックス１２に供給するように動作する。
【００２７】
機器ボックス１２は、後述するように、筐体側面において、放熱部材であるヒートシンクが固定されている。ヒートシンクは、筐体側面の法線方向に突出して配された複数のフィンを有する。機器ボックス１２に供給された冷却風は、ヒートシンクの隣り合うフィンの間に形成される間隙を冷却風流路として通流する。このとき、機器ボックス１２が発生した熱は、それぞれのフィンを介して冷却風に吸収される。これにより、機器ボックス１２が冷却される。すなわち、ヒートシンクにおいて、隣り合うフィン間の間隙は、冷却媒体流路を構成する。そして、ヒートシンクにフィンを設けたことによって、機器ボックス１２の放熱面積が増大し、機器ボックス１２で発生した熱を効率良く逃すことができる。なお、機器ボックス１２を冷却した後の冷却風は、機器ボックス１２から排気ダクト３０を介して、図示しない排気口から車両１００の外部へ放出される。
【００２８】
図２は、図１に示す電源装置の機能ブロック図である。本図を用いて、図１に示す機器ボックス１２の具体的な構成について説明する。
【００２９】
図２を参照して、電源装置は、電池部Ｂと、電池部Ｂからの電力を交流モータＭに供給するインバータ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と、補機電池７４と、電池部Ｂの充放電を制御する電池ＥＣＵ７６と、センサ７８と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２とを備える。なお、図中のファン部８０は、図１に示す送風ファン２４および冷却ファン２８を含み、電源装置の冷却装置を構成する。
【００３０】
電池部Ｂは、先述のように、積層された複数の電池群からなるモジュール集合体を含む。このモジュール集合体が筐体で覆われることによって、図１に示す電池パック１０が形成される。電池部Ｂは、上述したように、ファン部８０の送風ファン２４から供給される冷却風によって冷却される。
【００３１】
交流モータＭは、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭは、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。
【００３２】
インバータ７０は、３相インバータであり、電池部Ｂから直流電圧が供給されると、図示しない制御回路からの制御信号に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換して交流モータＭを駆動する。これにより、交流モータＭは、指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、電池部Ｂからの直流電圧を降圧して、補機電池７４および図示しない灯火装置などの補機電気負荷に電力を供給する。補機電池７４に供給された直流電圧は、補機電池７４を充電する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、パワー素子を有し、このパワー素子をスイッチング動作させることによって電池部Ｂからの直流電圧を降圧する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、パワー素子が発熱することによって、素子温度が上昇する。図２のファン部８０における冷却ファン２８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に冷却風を供給して、素子温度の上昇を抑える。
【００３４】
センサ７８は、電池部Ｂの電池温度、端子間電圧および充放電電流値を検知する。センサ７８で検知された各種情報は、電池ＥＣＵ７６に伝送される。
【００３５】
電池ＥＣＵ７６は、電池部Ｂおよび補機電池７４の蓄電量を制御するとともに、ファン部８０における送風ファン２４の送風量を制御して電池部Ｂの電池温度を調整する。また、ファン部５０における冷却ファン２８の送風量を制御して機器ボックス１２の筐体温度を調整する。
【００３６】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、図示しない制御回路からの信号ＳＥに応じてオン／オフし、電池部Ｂとインバータ７０とを電気的に結合／分離する。
【００３７】
ここで、図２に示す電源装置のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、センサ７８および電池ＥＣＵ７６は、一体化されて筐体で覆われることにより、図１に示す機器ボックス１２を形成する。なお、機器ボックス１２は、これらの回路以外であって電池部Ｂに接続される回路部位をさらに含むように構成してもよい。以下に、機器ボックス１２の冷却構造について詳細に説明する。
【００３８】
図３は、図１に示す機器ボックス１２の冷却構造を説明するための模式図である。
【００３９】
図３を参照して、機器ボックス１２の筐体の上方側面には、ヒートシンク１４が固定される。ヒートシンク１４は、機器ボックス１２の側面に固定された板状体と、この板状体を基部として板状体の法線方向に突出して配された複数のフィンとを有する。複数のフィンの各々は、図３に示すように、機器ボックス１２の長手方向に延在し、かつ、隣り合うフィンと互いに平行となるように配列される。このとき、複数のフィンは、配列方向に対して周期的な形状を有する。なお、ヒートシンク１４は、機器ボックス１２の筐体の上方側面に限らず、筐体の長手方向のいずれの側面と接するように固定してもよい。
【００４０】
機器ボックス１２には、さらに、冷却ファン２８が取り付けられる。冷却ファン２８は、図１で説明したように、送風ファン２４の下流側に位置するように送風ダクト２６に接続される。冷却ファン２８は、図示は省略するが、その内部に配置された回転軸と、回転軸の外周上に設置された複数の送風フィンと、回転軸に接続されたモータとを有する。冷却ファン２８は、モータを回転することにより回転軸を回転し、送風ファン２４から送出された冷却風を、図中の矢印で示すようにヒートシンク１４へ供給する。ヒートシンク１４に供給された冷却風は、隣接するフィンの間に機器ボックス１２の長手方向に延在して形成される間隙を流路として通流する。すなわち、隣接するフィン間の間隙は、冷却媒体流路を形成し、機器ボックス１２が発生した熱は、この冷却媒体流路を通流する冷却風に吸収される。
【００４１】
ここで、冷却媒体流路を通流する冷却風は、図１で述べたように、車両１００の内部の空気が、吸気口９０から取り込まれ、吸気ダクト２２〜送風ファン２４〜冷却ファン２８を流路として、ヒートシンク１４の冷却媒体流路に導入される。このため、冷却風には、車内の空気中に浮遊する異物（綿埃、髪の毛、針金など）が含まれる場合がある。そして、これらの異物を含む冷却風が、冷却媒体流路に導入されると、冷却媒体流路を閉塞するおそれが生じる。具体的には、図３に示すように、フィンの表面に冷却風中の綿埃Ｄ１が堆積すること、あるいは針金Ｄ２が隣り合うフィン同士に跨って堆積することなどによって、冷却媒体流路が閉塞される。そして、冷却媒体流路にこのような閉塞が生じると、通流する冷却風の風量が著しく低下することから、機器ボックス１２を効率良く冷却することが困難となる。したがって、冷却装置の冷却効率を保つためには、冷却媒体流路の閉塞によって生じた冷却装置の異常を確実に検出することが必要とされる。
【００４２】
そこで、この発明は、以下に示す原理に基づいて、冷却媒体流路の閉塞を検出する構成とする。詳細には、図３を参照して、冷却風の流路において、機器ボックス１２よりも下流側に光源６０を設置する。光源６０は、図示しない排気ダクト３０に固定され、ヒートシンク１４に向かって光を照射する。照射された光は、その一部がヒートシンク１４で遮られる一方、残りの一部が、ヒートシンク１４の隣り合うフィンの間の間隙（冷却媒体流路に相当）を上流方向へと透過する。
【００４３】
さらに、冷却風の流路において、機器ボックス１２よりも上流側には、撮像装置４０が設置される。撮像装置４０は、光が照射されたときのヒートシンク１４の画像を撮像する。具体的には、撮像装置４０は、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサで構成され、冷却風の流路方向を法線として２次元的に配列された複数の光電変換素子（いわゆる「画素」に相当）からなる撮像領域を有する。複数の光電変換素子は、撮像領域全体でヒートシンク１４の画像を同時に受光すると、受光した画像をその受光強度に比例した信号電荷に変換してそれぞれ蓄積する。そして、光電変換素子ごとに蓄積された信号電荷は、撮像領域の水平方向に走査されて順次読み出される。読み出された信号電荷から、画像信号の明るさの強弱を電圧レベルの高低で表わす輝度信号が生成される。生成された輝度信号は、後述する閉塞検出回路５０に転送される。
【００４４】
なお、撮像装置４０における光電変換、信号電荷の読み出しおよび輝度信号の生成については、デジタルカメラなどに搭載される撮像装置において広く用いられる技術であることから、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
ここで、ヒートシンク１４において、並列する複数の冷却媒体流路のいずれにも閉塞が生じていないときに撮像装置４０により撮像される画像と、図３のように、並列する複数の冷却媒体流路の一部に閉塞が生じているときに撮像される画像とでは、閉塞された部分における受光強度に差が生じる。したがって、これらの画像から生成される輝度信号においても、冷却媒体流路の閉塞の有無によって、その波形が異なる。
【００４６】
そこで、この発明による冷却装置異常検出装置は、この輝度信号の波形の違いを検出することにより、冷却導体流路の閉塞を検出する構成とする。これによれば、画像認識技術を用いることにより、冷却導体流路の閉塞によって生じた冷却装置の異常を簡易かつ確実に検出することができる。
【００４７】
以下に、この発明による冷却装置異常検出装置について、詳細な回路構成および異常検出動作について説明する。
【００４８】
再び図１を参照して、冷却装置異常検出装置は、光源６０と、撮像装置４０と、閉塞検出回路５０とを備える。
【００４９】
光源６０は、上述したように、排気ダクト３０に設けられ、機器ボックス１２に対して光を照射する。このとき、光源６０は、機器ボックス１２の筐体上方側面に、冷却風の通流方向に対して並列に配された複数の冷却導体流路に対して、光が互いに平行に入射されるように設置される。
【００５０】
撮像装置４０は、送風ダクト２６の内周側に、機器ボックス１２を挟んで光源６０と対峙するように配される。撮像装置４０は、上述した２次元からなる撮像領域において、光信号が照射されたときのヒートシンク１４の画像を撮像する。そして、撮像装置４０は、その撮像した画像を、光電変換および水平走査し、各光電変換素子の受光強度に比例して電圧レベルが変化する輝度信号を生成する。生成された輝度信号は、閉塞検出回路５０へ出力される。
【００５１】
閉塞検出回路５０は、撮像装置４０から出力された輝度信号を受けると、以下に示す手順に従って、その輝度信号を周波数分析し、その分析結果から冷却媒体流路の閉塞を検出する。
【００５２】
図４は、図１に示す閉塞検出回路５０の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００５３】
図４を参照して、閉塞検出回路５０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２と、輝度信号周波数分析部５４と、タイミングジェネレータ５６とを含む。
【００５４】
タイミングジェネレータ５６は、たとえば水晶振動子５８を用いた発振回路で構成される。タイミングジェネレータ５６は、一定周期のクロック信号ＣＬを発生し、その発生したクロック信号ＣＬを、撮像装置４０、Ａ／Ｄ変換器５２および輝度信号周波数分析部５４に与える。撮像装置４０、Ａ／Ｄ変換器５２および輝度信号周波数分析部５４は、クロック信号ＣＬを受けると、互いに同期したタイミングで動作する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器５２は、撮像装置４０から輝度信号を受けると、タイミングジェネレータ５６からのクロック信号ＣＬに同期して輝度信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器５２は、デジタル化した輝度信号を輝度信号周波数分析部５４へ転送する。
【００５６】
輝度信号周波数分析部５４は、輝度信号の演算処理を行なう部位であって、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）もしくはＬＳＩ（Large Scale Integration）から構成される。輝度信号周波数分析部５４は、演算処理として、輝度信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行する。そして、輝度信号周波数分析部５４は、ＦＦＴ処理により抽出された周波数成分に基づいて、後述する方法に従って、冷却媒体流路に閉塞が生じているか否かを判定する。このとき、輝度信号周波数分析部５４は、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判定されると、冷却装置の異常をユーザに報知するための信号ＤＥＴを出力する。信号ＤＥＴは、車両１００の運転席近傍に設けられた図示しない表示手段へ転送されると、冷却装置の異常を示す音声または映像信号として表示手段から出力される。
【００５７】
以下に、輝度信号周波数分析部５４が実行する冷却媒体流路における閉塞の有無の判定方法について説明する。
【００５８】
輝度信号周波数分析部５４は、図５に示す冷却装置が正常であるとき、すなわち冷却媒体流路に閉塞が生じていないときの輝度信号をＦＦＴ処理して抽出される周波数成分（周波数および大きさ）を基準値として予め保持している。そして、輝度信号をＦＦＴ処理して得られた周波数成分とこの基準値とを対比し、基準値とは異なる周波数成分が輝度信号に含まれることを検出して、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判定する。
【００５９】
図５は、冷却装置が正常であるときに撮像装置４０で撮像されるヒートシンク１４の画像（図５（ａ））と、この画像から得られる輝度信号の出力波形（図５（ｂ））とを示す図である。
【００６０】
なお、図５（ａ）において、垂直方向（図中のＶ方向に相当）は、機器ボックス１２の筐体上方側面の法線方向を示し、水平方向（図中のＨ方向に相当）は、ヒートシンク１４におけるフィンの配列方向を示す。すなわち、図５（ａ）において、冷却媒体流路は紙面に対して垂直な方向に形成される。また、図中の垂直方向および水平方向に配列された複数個の格子は、各々が光電変換素子を構成する。
【００６１】
図５（ａ）を参照して、ヒートシンク１４の冷却媒体流路に閉塞が生じていないときには、板状体と板状体から垂直方向に突出した複数のフィンとに対応する部分は、受光強度が低いことから、画像において、斜線領域で示すような略コの字型の暗領域となって表われる。これに対して、隣接するフィンの間に形成される冷却媒体流路に対応する部分は、受光強度が高いことから、画像において、明領域となって表われる。すなわち、冷却媒体流路に閉塞がないときには、画像信号において、冷却媒体流路とそれ以外の部分との間で一定の周期性を持つ明確なコントラストが得られる。
【００６２】
そして、この画像を光電変換素子ごとに信号電荷に変換し、図中の直線ＬＮ１で示す水平方向に走査して得られる輝度信号は、図５（ｂ）に示すように、２値の電圧レベルからなるパルス状の出力波形を示す。詳細には、冷却媒体流路に対応する部分は、相対的に高い電圧レベルを示し、フィンに対応する部分は、相対的に低い電圧レベルを示す。
【００６３】
さらに、図５（ｂ）に示す輝度信号を図３の閉塞検出回路５０に転送してＦＦＴ処理を施すことによって、図６に示すような単一の周波数成分が抽出される。図６は、冷却装置が正常であるときの輝度信号のＦＦＴ処理結果を示す図である。図６から明らかなように、冷却媒体流路に閉塞が無いときには、所定の周波数ｆ０からなる基本波成分のみが抽出される。なお、この基本波成分の周波数ｆ０は、ヒートシンク１４の板状体にフィンを配列するときの周期によって決まる。
【００６４】
そして、閉塞検出回路５０の輝度信号周波数分析部５４は、この周波数ｆ０を基準値として、内部の記憶手段に格納する。輝度信号周波数分析部５４は、以降において、輝度信号を受けると、これをＦＦＴ処理して周波数成分を抽出し、基準値とは異なる周波数成分が抽出されたことに基づいて、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判断する。
【００６５】
以下に、冷却媒体流路に閉塞が生じているときに撮像装置４０で撮像される複数の画像のパターンと、各パターンの画像から得られる輝度信号とを例示する。
【００６６】
最初に、図７に、複数の冷却媒体流路の一部が完全に閉塞しているときのヒートシンク１４の画像（図７（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図７（ｂ））とを示す。
【００６７】
図７（ａ）において黒塗り領域で示すように、複数の冷却媒体流路の一部が完全に閉塞しているときには、この画像信号を直線ＬＮ２に示す水平方向に走査して得られる輝度信号は、閉塞している冷却媒体流路に対応する部分の電圧レベルがフィンに対応する部分と略同じであって、相対的に低い電圧レベルとなる。
【００６８】
そして、この輝度信号をＦＦＴ処理して抽出される周波数成分には、図８に示すように、予め有している基準値である基本波成分ｆ０以外に、基本波成分ｆ０とは異なる周波数成分（たとえばｆ１，ｆ２）が抽出される。輝度信号周波数分析部５４は、基準値とはこの周波数成分の大きさに対して所定のしきい値を有する。そして、輝度信号周波数分析部５４は、基準値以外の周波数成分の大きさがこのしきい値を超えたことを検出して、輝度信号に基準値以外の周波数成分が含まれていると判定し、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判断する。
【００６９】
次に、図９に、複数の冷却媒体流路の一部が針金等の線状の異物によって閉塞しているときのヒートシンク１４の画像（図９（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図９（ｂ））とを示す。
【００７０】
図９（ａ）において太実線で示すように、冷却媒体流路が線状の異物によって閉塞されているときには、この画像を直線ＬＮ３で示す水平方向に走査して得られる輝度信号において、冷却媒体流路に対応する部分の一定の電圧レベルに、電圧が一時的に低下する切り込み部分が生じる。この切り込み部分の発生箇所は、異物の存在する位置に対応している。
【００７１】
そして、この輝度信号をＦＦＴ処理して抽出される周波数成分としては、切り込み部分に起因して基準値である基本波成分ｆ０よりも高い周波数成分が得られる。この場合においても、輝度信号周波数分析部５４は、基準値以外の周波数成分がしきい値を超えて抽出されたことを検出して、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判断する。
【００７２】
最後に、図１０に、複数の冷却媒体流路の一部が綿埃等の異物によって閉塞しているときのヒートシンク１４の画像（図１０（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図１０（ｂ））とを示す。
【００７３】
図１０（ａ）において粗い斜線領域で示すように、冷却媒体流路が綿埃等の異物によって閉塞されているときには、この画像を直線ＬＮ４で示す水平方向に走査して得られる輝度信号において、冷却媒体流路に対応する部分の立上りおよび立下りが緩やかとなり、矩形状の波形が台形状の波形に変化する。これは、冷却媒体流路の側面に綿埃が付着することによって、フィンに対応する部分と冷却媒体流路に対応する部分との受光強度の差が曖昧となったことによる。
【００７４】
したがって、この輝度信号をＦＦＴ処理して抽出される周波数成分としては、基準値である基本波成分ｆ０以外に高調波成分が得られる。この場合においても、輝度信号周波数分析部５４は、基準値以外の周波数成分がしきい値を超えて抽出されたことを検出して、冷却媒体流路に閉塞が生じていると判断する。
【００７５】
以上に述べたように、冷却媒体流路に閉塞が生じているときには、輝度信号に冷却媒体流路に閉塞が無いときとは異なる周波数成分が含まれていることから、この周波数成分が抽出されたことに基づいて、冷却媒体流路の閉塞を検出することができる。なお、輝度信号周波数分析部５４において得られた周波数成分と、図７，図９および図１０の閉塞パターンにおける輝度信号から得られた周波数成分とを対比して、冷却媒体流路が図７，図９および図１０のいずれの閉塞状態であるか、すなわち付着した異物の種別を判別するように構成しても良い。
【００７６】
以上のように、この発明によれば、画像認識技術を用いて、冷却媒体流路の閉塞を検出することにより、簡易な装置構成で、確実に冷却装置の異常を検出することができる。その結果、冷却対象となる電気機器の信頼性を保つことができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、機器ボックス１２を被冷却体として説明したが、電池パック１０にも適用可能であることは言うまでもない。さらに、この発明は、車両に搭載される電気機器に限定されず、たとえばコンピュータに内蔵されるハードウェアのように、冷却構造を備えるあらゆる電気機器において適用することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、冷却対象である機器ボックス１２に対して、冷却風の流路の下流側に光源６０を配し、かつ冷却風の流路の上流側に撮像装置４０を配する構成としたが、この配置を互いに入れ替えた構成とすることによっても、同様に冷却媒体流路の閉塞を検出することができる。
【００７９】
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、特許請求の範囲によって示され、特許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】
【００８０】
この発明は、電気機器を冷却する冷却装置の異常検出装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態に従う冷却装置異常検出装置が搭載された車両の透視模式図である
【図２】図１に示す電源装置の機能ブロック図である。
【図３】図１に示す機器ボックスの冷却構造を説明するための模式図である。
【図４】図１に示す閉塞検出回路の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図５】冷却装置が正常であるときのヒートシンクの画像信号（図５（ａ））と、この画像信号から得られる輝度信号の出力波形（図５（ｂ））とを示す図である。
【図６】冷却装置が正常であるときの輝度信号のＦＦＴ処理結果を示す図である。
【図７】冷却媒体流路が閉塞しているときのヒートシンクの画像信号（図７（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図７（ｂ））との一例を示す図である。
【図８】冷却装置が異常であるときの輝度信号のＦＦＴ処理結果を示す図である。
【図９】冷却媒体流路が閉塞しているときのヒートシンクの画像信号（図９（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図９（ｂ））との他の例を示す図である。
【図１０】冷却媒体流路が閉塞しているときのヒートシンクの画像信号（図１０（ａ））と、これに基づく輝度信号の出力波形（図１０（ｂ））との他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  電池パック、１２  機器ボックス、１４  ヒートシンク、２０  吸気口、２２  吸気ダクト、２４  送風ファン、２６  送風ダクト、２８  冷却ファン、３０  排気ダクト、４０  撮像装置、５０  閉塞検出回路、５２  Ａ／Ｄ変換器、５４  輝度信号周波数分析部、５６  タイミングジェネレータ、５８  水晶振動子、６０  光源、７０  インバータ、７２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、７４  補機電池、７６  電池ＥＣＵ、７８  センサ、８０  ファン部、１００  車両、１０１  リアシート、Ｍ  交流モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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