JP2017118695A

JP2017118695A - 異常判定システム

Info

Publication number: JP2017118695A
Application number: JP2015251958A
Authority: JP
Inventors: 晋佑堀部; Shinhiro Horibe
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】冷媒の流通する冷却回路上のフィルタの詰まり及び冷媒の漏れを共に判定する。【解決手段】回転電機２，３を冷却する冷媒の冷却回路４の送り流路上に介装されたポンプ５に流入する冷媒の流入圧PBを検出する流入圧センサ１２と、冷却回路４の戻り流路上に介装されたフィルタ８から流出した冷媒の流出圧PCを検出する流出圧センサ１３と、流入圧センサ１２及び流出圧センサ１３による検出結果に基づいて、フィルタ８の詰まり及び冷却回路４からの冷媒の漏れを判定する判定装置１０と、を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機を冷却する冷媒の冷却回路の異常として、フィルタの詰まり及び冷媒の漏れを判定する異常判定システムに関する。

従来、電動機や発電機といった回転電機を冷却する手法の一つとして、回転電機を介装した冷却回路（循環回路）上にポンプとクーラとを介装し、ポンプで圧送した冷媒を冷却回路内に流通させるとともに、その冷媒をクーラで冷やすものが知られている。この冷媒は、回転電機の軸受の潤滑にも用いられることから、何らかの原因で冷媒の循環が停止してしまうと、軸受の焼付け等が発生するおそれがある。そのため、冷媒が確実に循環できているか否か判定する技術が提案されている。例えば特許文献１には、オイル（冷媒）が流通する油路内の圧力を検出し、圧力低下が検出された場合には油路が破損していて漏れていると判定する冷却装置が開示されている。

特開２０１１−１４８３７８号公報

ところで、上述した冷媒の冷却回路には冷媒中の異物を取り除くフィルタが介装されることが多く、このフィルタが目詰まりしてしまった場合にも冷媒が冷却回路内を流通できなくなる。そのため、冷媒が確実に循環できているか否かを正しく判定するためには、冷媒の漏れに加えてフィルタの詰まりをも判定できることが望ましい。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、冷媒の流通する冷却回路上のフィルタの詰まり及び冷媒の漏れを共に判定することができるようにした異常判定システムを提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示する異常判定システムは、回転電機を冷却する冷媒の冷却回路の送り流路上に介装されたポンプに流入する冷媒の流入圧を検出する流入圧センサと、前記冷却回路の戻り流路上に介装されたフィルタから流出した冷媒の流出圧を検出する流出圧センサと、前記ポンプの作動時に前記流入圧センサ及び前記流出圧センサによる検出結果に基づいて、前記フィルタの詰まり及び前記冷却回路からの冷媒の漏れを判定する判定装置と、を備えている。

（２）前記判定装置は、前記流出圧が大気圧の変動しうる範囲の下限値未満である負圧範囲内の値のときに、前記詰まりが生じたと判定することが好ましい。
（３）前記判定装置は、前記流入圧及び前記流出圧が共に大気圧の変動しうる範囲内の値であるときに、前記漏れが生じたと判定することが好ましい。
（４）前記異常判定システムは、大気圧を検出する大気圧センサを備えることが好ましい。この場合、前記判定装置は、前記流入圧及び前記流出圧が共に前記大気圧センサで検出された大気圧であるときに、前記漏れにより前記冷却回路内に冷媒が存在しないと判定することが好ましい。

冷媒の流通する冷却回路上のフィルタの詰まり及び冷媒の漏れを共に判定することができる。

実施形態に係る異常判定システムが適用された冷却装置の模式図である。圧力範囲と冷却装置の状態に応じた圧力状態とを説明するための図である。

図面を参照して、実施形態としての異常判定システムについて説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は、本実施形態の異常判定システムが適用された冷却装置１を示す模式図である。この冷却装置１は、モータ２及びジェネレータ３（何れも回転電機）を冷却するため冷媒が流通する冷却回路４を備えた装置であって、例えば車両に搭載される。本実施形態では、冷媒としてオイルを例示する。

冷却回路４上には、冷却回路４内にオイルを循環させるポンプ５と、オイルを冷却するクーラ６とが介装される。ポンプ５は、冷却回路４の送り流路上に介装される。冷却回路４では、クーラ５を通過することで冷却されたオイルがポンプ５に流入したのちポンプ５から吐出され、モータ２及びジェネレータ３に供給される。なお、このオイルは、モータ２及びジェネレータ３の各軸受を潤滑する潤滑油としての機能も持つ。

モータ２及びジェネレータ３を冷却及び潤滑したオイルは、ジェネレータ３の下部に設けられたオイルパン７へと溜まる。オイルパン７は大気開放されており、その側面部にはオイルパン７内のオイルを冷却回路４へと排出する排出口７ａが設けられている。この排出口７ａには、オイルパン７の外部から冷却回路４が接続される。一方、排出口７ａには、オイルパン７の内部からフィルタ８が取り付けられる。フィルタ８は、オイル内の異物を取り除くものであり、オイルパン７の底面近傍に配置されて冷却回路４の戻り流路上に位置する。オイルパン７内のオイルは、フィルタ８を通過することで異物が除去されたのちオイルパン７から流出し、冷却回路４を流通してクーラ５へと流れる。このようにオイルが冷却回路４を循環することにより、モータ２及びジェネレータ３が冷却される。

本実施形態の冷却装置１には、冷却回路４内を流通するオイルの圧力P（冷媒圧力P）を検出する三つの圧力センサ１１〜１３と、大気圧P_ATMを検出する大気圧センサ１４とが設けられる。第一の圧力センサ１１（以下「吐出圧センサ１１」ともいう）は、ポンプ５から吐出されたオイルの圧力Pを吐出圧P_Aとして検出する。第二の圧力センサ１２（以下「流入圧センサ１２」ともいう）は、ポンプ５に流入するオイルの圧力Pを流入圧P_Bとして検出する。第三の圧力センサ１３（以下「流出圧センサ１３」ともいう）は、フィルタ８から流出したオイルの圧力Pを流出圧P_Cとして検出する。圧力センサ１１〜１３及び大気圧センサ１４で検出された値は、ＥＣＵ１０に伝達される。

ＥＣＵ１０（判定装置）は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置（Electronic Control Unit）である。本実施形態のＥＣＵ１０は、圧力センサ１１〜１３及び大気圧センサ１４から伝達された値を用いて、冷却装置１の正常，異常を判定する判定装置としての機能を持つ。すなわち、圧力センサ１１〜１３及び大気圧センサ１４とＥＣＵ１０とによって、冷却装置１の異常判定システムが構成される。

本実施形態のＥＣＵ１０は、ポンプ５の作動時に、流入圧センサ１２及び流出圧センサ１３による検出結果に基づいて、冷却装置１の異常として「フィルタ８の詰まり」と「オイル漏れ（冷媒の漏れ）」とを判定する。
まず、冷却装置１が正常な場合の吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cの関係を以下の表１に示す。なお、オイルは、その温度が低い場合（低温時）には粘度が高まることから、冷却回路４内を流通しにくい状態となる。そのため、検出される圧力値もオイルの温度状態によって異なることから、以下の表１では常温の場合と低温の場合とを区別して示す。

表１中の大気圧範囲Ra，正圧範囲Rp，負圧範囲Rnについて、図２を用いて説明する。図２に示すように、大気圧範囲Raは、大気圧センサ１４で検出された大気圧P_ATMを含む所定の圧力範囲であり、冷却装置１が搭載される車両の存在する環境（標高や気候等）の影響を受けて大気圧P_ATMが変動しうる範囲である。大気圧範囲Raは、下限値P₁以上、かつ、上限値P₂未満の圧力Pの範囲（P₁≦P＜P₂）である。下限値P₁及び上限値P₂は、大気圧P_ATMの変動しうる範囲の上限，下限の値として予め設定されたものであってもよいし、大気圧センサ１４で検出された大気圧P_ATMから所定値Xを減算した値及び大気圧P_ATMに所定値Xを加算した値として設定されるものであってもよい。

正圧範囲Rpは、大気圧範囲Raの上限値P₂以上の圧力Pの範囲（P₂≦P）であり、検出された圧力値がこの正圧範囲Rp内である場合には、そのオイルは大気圧P_ATMよりも高圧な状態（正圧状態）であることを意味する。一方、負圧範囲Rnは、大気圧範囲Raの下限値P₁未満の圧力Pの範囲（P＜P₁）であり、検出された圧力値がこの負圧範囲Rn内である場合には、そのオイルは大気圧P_ATMよりも低圧な状態（負圧状態）であることを意味する。

冷却装置１が正常であってオイルが常温である場合には、ポンプ５から吐出されるオイルの圧力Pは高まり、反対にポンプ５に流入する（吸い込まれる）オイルの圧力Pは低下する。そのため、図２及び表１に示すように、吐出圧P_Aは正圧範囲Rp内の値となり、流入圧P_Bは負圧範囲Rn内の値となる。一方、冷却装置１が正常であってオイルが低温である場合には、吐出圧P_Aが常温時よりも低くなるとともに流入圧P_Bが常温時よりも高くなるため、何れの圧力値も大気圧P_ATMに近い値となる。すなわち、表１に示すように、吐出圧P_Aは大気圧範囲Ra（ただし大気圧P_ATM以上）から正圧範囲Rp内の値となる。また、流入圧P_Bは負圧範囲Rnから大気圧範囲Ra（ただし大気圧P_ATM未満）内の値となる。

本実施形態では、冷却装置１が正常である場合にオイルが常温であるか低温であるかを判別するための閾値として、高圧閾値P_H，低圧閾値P_Lが設定されている。高圧閾値P_Hは、冷却装置１が正常な場合において、常温時の吐出圧P_A以下の値であり、かつ、低温時の吐出圧P_Aよりも高い値である。同様に、低圧閾値P_Lは、冷却装置１が正常な場合において、常温時の流入圧P_Bよりも高い値であり、かつ、低温時の流入圧P_B以下の値である。このような閾値P_H，P_Lを設けておくことで、圧力状態をより細かく判別することが可能となり、冷却装置１が異常な場合におけるオイルの温度状態を判定することが可能となる。なお、冷却装置１が正常である場合には、フィルタ８の下流側における圧力Pはオイルパン７内の圧力値（大気圧P_ATM）と略同じ圧力値となるため、オイルの温度状態によらず、表１に示すように、流出圧P_Cは大気圧範囲Ra内の値となる。

以上をまとめると、図２に示すように、冷却装置１が正常であってオイルが常温である場合には、吐出圧P_Aは高圧閾値P_H以上の範囲で変動し、流入圧P_Bは低圧閾値P_L未満の範囲で変動し、流出圧P_Cは下限値P₁以上かつ上限値P₂未満の範囲で変動する。また、冷却装置１が正常であってオイルが低温である場合には、吐出圧P_Aは大気圧P_ATM以上かつ高圧閾値P_H未満の範囲で変動し、流入圧P_Bは低圧閾値P_L以上かつ大気圧P_ATM以下の範囲で変動し、流出圧P_Cは下限値P₁以上かつ上限値P₂未満の範囲で変動する。

このため、ＥＣＵ１０は、少なくとも吐出圧P_Aが高圧閾値P_H以上である場合には、冷却装置１（冷却回路４）が正常であってオイルが常温であると判定する。また、ＥＣＵ１０は、吐出圧P_Aが高圧閾値P_H未満である場合には、流入圧P_Bが大気圧P_ATM以下であり、かつ、流出圧P_Cが下限値P₁以上かつ上限値P₂未満であれば、冷却装置１（冷却回路４）が正常であってオイルが低温であると判定する。なお、後記の表２に、冷却装置１の状態とオイルの温度状態とに対する吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cの関係を示す。

上述した正常な状態に対し、フィルタ８の詰まりが生じた場合には、オイルパン７からオイルが流出しにくい（もしくはほとんど流出しない）状態となっているため、ポンプ５がオイルを吸い込み続けることでフィルタ８の下流側におけるオイルの圧力Pが低下する。このため、ＥＣＵ１０は、流出圧センサ１３で検出された流出圧P_Cが負圧範囲Rn内の値である場合、すなわち流出圧P_Cが下限値P₁未満（Pc＜P₁）である場合に、フィルタ８の詰まりが生じたと判定する。

本実施形態のＥＣＵ１０は、流出圧P_Cが負圧範囲Rnの値である場合（詰まりが生じている場合）には、さらに流出圧P_Cと低圧閾値P_Lとを比較してオイルの温度状態を判定する。オイルが低温のとき（粘度が高いとき）には、そもそもオイルが流れにくくなっていることから、常温のときと比較してオイルの圧力Pが大気圧P_ATMに近い値となる。そのため、ＥＣＵ１０は、図２及び表２に示すように、流出圧P_Cが低圧閾値P_Lよりも低ければ（P_C＜P_L）、オイルが常温である（常温かつフィルタ目詰まり）と判定し、流出圧P_Cが低圧閾値P_L以上（P_L≦P_C＜P₁）であれば、オイルが低温である（低温かつフィルタ目詰まり）と判定する。

なお、オイルが常温であってフィルタ８の詰まりが生じた場合には、図２及び表２に示すように、吐出圧P_Aは、大気圧範囲Raから正圧範囲Rp内（ただし高圧閾値P_Hよりは低圧、すなわちP₁≦P_A＜P_H）で変動する。また、オイルが常温であってフィルタ８の詰まりが生じた場合の流入圧P_Bは、負圧範囲Rn内（ただし低圧閾値P_Lよりも低圧、すなわちP_B＜P_L）で変動する。これら二つの圧力値P_A，P_Bは、正常時での圧力値の変動範囲と重なっているため、フィルタ８の詰まりの有無を適切に判定するためには、流出圧センサ１３の検出値（流出圧P_C）を用いることが有効である。なお、オイルが低温であってフィルタ８の詰まりが生じた場合の吐出圧P_A，流入圧P_Bのそれぞれは、図２及び表２に示す通りである。

また、オイル漏れが生じた場合には、冷却回路４内を流通するはずのオイルが減少した状態または存在しない状態となっているため、冷却回路４内にはオイルと空気、あるいは空気のみが流通し、ポンプ５は冷却回路４内の空気を吸い込むことになる。すなわち、オイル漏れが生じた場合には、図２及び表２に示すように、吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cの何れも大気圧範囲Ra内で変動する。このため、ＥＣＵ１０は、流入圧P_B及び流出圧P_Cが共に大気圧範囲Raである場合に、オイル漏れが生じたと判定する。

なお、冷却回路４内からオイルが完全になくなった場合には、吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cの何れも大気圧センサ１４で検出された大気圧P_ATMと同じ値となる。このため、ＥＣＵ１０は、流入圧P_B及び流出圧P_Cが共に大気圧P_ATMである場合に、漏れにより冷却回路４内にオイルが存在しない（完全なオイル漏れが生じた）と判定する。

［２．作用，効果］
（１）上述の異常判定システムでは、流入圧センサ１２及び流出圧センサ１３による検出結果に基づいて、冷却装置１の異常として「フィルタ８の詰まり」と「オイル漏れ」とを判定する。このように、二つの圧力センサ１２，１３を用いることで、冷却装置１が正常であるときの圧力値との違いを利用でき、オイルが流通する冷却回路４上のフィルタ８の詰まり及びオイル漏れを判定することができる。これにより、冷却回路４をオイルが流通しているか否かを確実に検出，判定することができる。

（２）上述の異常判定システムでは、流出圧P_Cが負圧範囲Rn内の値のときにフィルタ８の詰まりが生じたと判定する。このように、フィルタ８の下流側の圧力（流出圧P_C）をチェックすることで、詰まりの有無を判定できるため、冷却回路４をオイルが流通しているか否かを確実に検出することができる。

（３）上述の異常判定システムでは、流入圧P_B及び流出圧P_Cが共に大気圧範囲Ra内の値であるときに、オイル漏れが生じたと判定する。このように、流入圧P_B及び流出圧P_Cが大気圧範囲Raであるか否かをチェックすることで、冷却回路４内のオイル漏れの発生を確実に検出，判定することができる。
（４）また、上述の異常判定システムでは、流入圧P_B及び流出圧P_Cが共に大気圧センサ１４で検出された大気圧P_ATMであるときに、冷却回路４内にオイルが存在しないと判定する。このように、大気圧センサ１４の検出値と比較することで、冷却回路４内のオイルが完全に漏れてしまったか否かを確実に検出，判定することができる。

（５）なお、本実施形態の異常判定システムでは、高圧閾値P_H，低圧閾値P_Lを設定するため、圧力状態をより細かく判別することが可能となり、冷却装置１が異常な場合におけるオイルの温度状態を判定することができる。例えば、流出圧P_Cが負圧範囲Rn内の値である（詰まりが発生している）場合に、流出圧P_Cと低圧閾値P_Lとを比較し、前者が後者よりも低ければ（P_C＜P_Lであれば）オイルが常温であると判定でき、前者が後者以上（P_C≧P_L）であればオイルが低温であると判定できる。

（６）また、本実施形態の異常判定システムでは、高圧閾値P_Hを設定するとともに吐出圧センサ１１を設けることで、吐出圧P_Aが高圧閾値P_H以上であれば冷却装置１が正常であってオイルが常温である（すなわち冷却装置１が最適な状態である）と判定することができる。また、低圧閾値P_Lを設定しておき、吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cの圧力範囲をチェックすることで、冷却装置１が正常であってオイルが低温であることも判定することができる。

［３．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述した冷却装置１の構成は一例であって、上述したものに限られない。冷却装置１は、少なくとも回転電機を冷却する冷媒の冷却回路４上に、ポンプ５及びフィルタ８が介装されたものであればよく、冷却回路４の形状や介装される装置の配置等は特に限定されない。また、冷媒はオイル以外の流体であってもよい。

上述した実施形態では、高圧閾値P_H，低圧閾値P_Lを設定しているが、これらの閾値を設けなくてもよい。また、大気圧範囲Ra（大気圧P_ATMが変動しうる範囲）を設けずに、大気圧センサ１４で検出された値（大気圧P_ATM）と吐出圧P_A，流入圧P_B，流出圧P_Cのそれぞれとを比較してもよい。

１冷却装置
２モータ（回転電機）
３ジェネレータ（回転電機）
４冷却回路
５ポンプ
６クーラ
７オイルパン
７ａ排出口
８フィルタ
１０ ECU（判定装置）
１１吐出圧センサ
１２流入圧センサ
１３流出圧センサ
１４大気圧センサ
P_A 吐出圧
P_B 流入圧
P_C 流出圧
P_ATM 大気圧
P_H 高圧閾値
P_L 低圧閾値
Ra 大気圧範囲（範囲）
Rp 正圧範囲
Rn 負圧範囲

Claims

回転電機を冷却する冷媒の冷却回路の送り流路上に介装されたポンプに流入する冷媒の流入圧を検出する流入圧センサと、
前記冷却回路の戻り流路上に介装されたフィルタから流出した冷媒の流出圧を検出する流出圧センサと、
前記ポンプの作動時に前記流入圧センサ及び前記流出圧センサによる検出結果に基づいて、前記フィルタの詰まり及び前記冷却回路からの冷媒の漏れを判定する判定装置と、
を備えたことを特徴とする、異常判定システム。
前記判定装置は、前記流出圧が大気圧の変動しうる範囲の下限値未満である負圧範囲内の値のときに、前記詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする、請求項１記載の異常判定システム。
前記判定装置は、前記流入圧及び前記流出圧が共に大気圧の変動しうる範囲内の値であるときに、前記漏れが生じたと判定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の冷却回路の異常判定装置。
大気圧を検出する大気圧センサを備え、
前記判定装置は、前記流入圧及び前記流出圧が共に前記大気圧センサで検出された大気圧であるときに、前記漏れにより前記冷却回路内に冷媒が存在しないと判定する
ことを特徴とする、請求項３記載の冷却回路の異常判定装置。