JP5326364B2 - 冷却装置の故障判断装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池を冷却する冷却装置、例えば冷却ファンの故障を確実に検出することができる冷却装置の故障判断装置に関する。

電池に蓄電された電力によりモータを回転させて、車両を駆動する電気自動車が知られている。この電気自動車では、電池が使用中に昇温して高温になると、電池の寿命が低下する。従って、逐次、電池の温度を検出して、検出した温度が所定値以上になると、電池の近傍に設置した冷却ファンを回転させて電池を冷却し、電池の温度を下げるようにしている。

また、検出した電池の温度が上述した所定値以上になると、電池からモータへ供給する電力を制御する（以下、出力制限制御と呼ぶ）。これにより、電池の昇温を防ぐとともに、電池の温度を下げることができる。

しかし、上述した方法では、冷却ファンが故障した場合に電池を冷却するための所望の風を得ることができず、昇温した電池の温度を下げることができない。従って、冷却ファンの故障を検出するとともに、昇温した電池の温度を下げる必要がある。

冷却ファンの故障の検出に関しては、検出した電池の温度を利用する方法がある。すなわち、冷却ファンを作動させる制御を行っているにも関わらず電池の温度が低下しない場合には、冷却ファンが故障していると判断する。また、冷却ファンを作動させる制御を行っているときに電池の温度が所定の温度以下になっていれば、冷却ファンが正常に作動していると判断する。

しかし、上述したように、検出した電池の温度が所定値以上のときには出力制限制御を行っているので、冷却ファンが故障しているにも関わらず電池の温度が低下することがある。この場合、冷却ファンの故障時においても正常に作動していると判断されるので、冷却ファンの故障を確実に検出することができない。

本発明の目的は、冷却装置の故障を確実に検出することができる冷却装置の故障判断装置を提供することにある。

一実施の形態を示す図１を参照して本発明を説明する。
（１）本発明による冷却装置の故障判断装置は、電池１を冷却する冷却装置４と、電池１の温度を検出する電池温度検出装置２ａ，２ｂと、外気温を測定する外気温測定装置１５と、冷却装置４の作動制御を行う制御装置３と、電池１の温度が外気温よりも高いときに、制御装置３によって作動制御を停止させ、停止後に電池１の温度が上昇することなく下降したときは、冷却装置４の非作動故障であると判断する故障判断装置３を備えることにより上記目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、作動制御を行っているときに電池温度検出装置２ａ，２ｂによって検出した第１の電池温度に対し、制御装置３により作動制御を停止させる制御を行った後、電池温度検出装置２ａ，２ｂによって検出した第２の電池温度が上昇したか否かに基づいて、冷却装置４が非作動故障を判断することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、第１の電池温度に対し第２の電池温度が温度上昇することなく温度下降したときに冷却装置４の非作動故障と判断することを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項２の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、第１の電池温度に対し第２の電池温度が温度上昇したときに、冷却装置４が正常であると判断することを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項３または４の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、第１の電池温度と第２の電池温度との差から電池の温度上昇または温度下降を判断し、第１の電池温度に対し第２の電池温度が温度上昇していると判断された場合であって、差が第１のしきい値より大きいときに冷却装置４が正常であると判断し、第１の電池温度に対し第２の電池温度が温度下降していると判断された場合であって、差が第２のしきい値より大きいときに冷却装置４が非作動故障であると判断することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、冷却装置４が非作動故障しているか正常であるのかの判断結果が得られないときは所定時間冷却装置４の非作動故障判断を繰り返し行い、所定時間経過後は、故障判断装置３への電力供給を停止して冷却装置４の非作動故障判断を行わないことを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、操作者がイグニッションスイッチ１０を切った後に冷却装置４の非作動故障判断を行うことを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項３の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、第１の電池温度と外気温との差に基づいて第３のしきい値を決定し、第１の電池温度と第２の電池温度との差から、第１の電池温度に対し第２の電池温度が温度下降していると判断された場合であって、差が第３のしきい値より大きいときに冷却装置４が非作動故障していると判断することを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項８の冷却装置の故障判断装置において、作動制御を行っているときに外気温検出装置１５によって検出した外気温と、制御装置３により作動制御を停止させる制御を行った後に、外気温検出装置１５によって検出した外気温との差に基づいて第３のしきい値を補正することを特徴とする。
（１０）請求項１０の発明は、請求項８または９の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、操作者によりイグニッションスイッチ１０が切られた後に制御装置３が作動制御を停止させる制御を行った後、操作者がイグニッションスイッチ１０をオンにした時に、冷却装置４の非作動故障判断を開始することを特徴とする。
（１１）請求項１１の発明は、請求項１０の冷却装置の故障判断装置において、作動制御を停止させる制御を行った後は、故障判断装置３への電力供給を停止することを特徴とする。
（１２）請求項１２の発明は、請求項１の冷却装置の故障判断装置において、制御装置３は、イグニッションスイッチ１０がオンになっているときに作動制御を停止させる制御を行い、故障判断装置３により冷却装置４の非作動故障判断を行うことを特徴とする。
（１３）請求項１３の発明は、請求項１２に記載の冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置は、電池にかかる負荷の状態に応じて冷却装置４の非作動故障判断を開始することを特徴とする。
（１４）請求項１４の発明は、請求項１２または１３に記載の冷却装置の故障判断装置において、電池１から流れる電流値を検出する電流検出装置２０をさらに備え、電流検出装置２０によって検出された電流値が所定の値より大きいときには、故障判断装置３による冷却装置３の非作動故障判断を行わないことを特徴とする。
（１５）請求項１５の発明は、請求項１２乃至１４のいずれかの冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３は、電池１の出力を制限する制御を行っている間は、冷却装置４の非作動故障判断を行わないことを特徴とする。
（１６）請求項１６の発明は、請求項１乃至１５のいずれかの冷却装置の故障判断装置において、故障判断装置３により冷却装置４が非作動故障であると判断したときは、電池１の出力を制限する制御を開始するときの電池１の温度を、冷却装置４が正常であるときよりも低くすることを特徴とする。

なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態の図１と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。

本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）請求項１〜１６の発明によれば、冷却ファンを作動させる制御を行ったときの電池の温度と作動を停止させる制御を行ったときの電池の温度とから、電池を冷却するための冷却ファンの故障を判断するので、電池の出力を制限する制御の影響を受けることなく、冷却ファンの故障を確実に検出することができる。これにより、ドライバー等に冷却ファンの故障をいち早く報知することができるとともに、高温での電池の使用を抑えて電池の寿命を伸ばすことができる。
（２）請求項２〜５の発明によれば、冷却ファンを作動させる制御を行っていたときの電池の温度と作動を停止させる制御を行ったときの電池の温度の差を所定のしきい値と比較して冷却ファンの正常または故障を判断するので、冷却ファンの故障を確実に検出することができる。
（３）請求項６の発明によれば、冷却ファンの正常または故障の判断結果が得られないときは、所定時間冷却ファンの故障判断を行い、所定時間経過後は、故障判断装置への電力供給を停止して冷却ファンの故障判断を行わないので、電力が無限に消費されるのを抑えることができる。
（４）請求項７の発明によれば、イグニッションスイッチが切られた後に冷却ファンの故障判断を行うので、車両を使用するたびに冷却ファンの故障判断を行うことができる。
（５）請求項８〜１１の発明によれば、外気温測定装置をさらに備え、第３の所定のしきい値を冷却ファンを作動させる制御を行っている時の電池の温度と外気温との温度差により決定し、冷却ファンを作動させる制御を行っていたときの電池の温度と作動を停止させる制御を行ったときの電池の温度の差を第３の所定のしきい値と比較して冷却ファンの正常または故障を判断するので、電池の温度の変動の影響を受けることなく、冷却ファンの故障を確実に検出することができる。
（６）請求項９の発明によれば、第３の所定のしきい値を冷却ファンの作動／非作動時の外気温の差により補正するので、外気温の変動の影響を受けることなく、より確実に冷却ファンの故障を検出することができる。
（７）請求項１０の発明によれば、イグニッションスイッチをオンにしたときに冷却ファンの故障判断を開始するので、車両を使用するたびに冷却ファンの故障判断を行うことができる。
（８）請求項１１の発明によれば、冷却装置の作動を停止させる制御を行った後は、故障判断装置への電力の供給を停止するので、電力が無限に消費されるのを抑えることができる。
（９）請求項１２〜１５の発明によれば、イグニッションスイッチがオンになっている通常の走行時にも冷却ファンの故障判断を行うことができる。
（１０）請求項１３の発明によれば、電池にかかる負荷の状態に応じて冷却ファンの故障判断を行うので、電池に高負荷がかかることによる電池の温度上昇の影響を受けることなく、確実に冷却ファンの故障を検出することができる。
（１１）請求項１４の発明によれば、電池から流れる電流値により電池にかかる負荷を検出し、電池に高負荷がかかっているときは冷却ファンの故障判断を行わないので、冷却ファンの故障の誤判断を抑えることができる。
（１２）請求項１５の発明によれば、電池の出力制御を行っている間は冷却ファンの故障判断を行わないので、冷却ファンの故障の誤判断を抑えることができる。
（１３）請求項１６の発明によれば、冷却ファンの故障を検出したときは、電池の出力を制限する制御の開始温度を通常時より下げるので、電池の温度上昇を防いで、電池の寿命が短くなるのを防ぐことができる。

（第１の実施の形態）
本発明による冷却装置の故障判断装置の第１の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、本発明による冷却装置の故障判断装置を電気自動車に適用した第１の実施の形態の構成を示す図である。

組電池１は、複数個のセル（単電池）を直列に接続して構成される。この組電池１に蓄積された電力が、パワーヘッド６に供給される。組電池１からパワーヘッド６に供給された電力は、パワーヘッド６内に設けられている不図示のＤＣ／ＤＣコンバータや不図示のインバータによって、所望の電圧の３相交流電力に変換される。変換された３相交流電力は、モータ８に供給されて、モータ８を回転駆動する。モータ８を回転駆動することによって、不図示の車両駆動系を介して車輪（不図示）が回転し、車両を駆動することができる。

温度センサ２ａ、２ｂは、それぞれ一つずつ組電池に取り付けられており、セルの温度を検出する。温度センサ２ａは後述する冷却ファン４の近傍に、２ｂは冷却ファン４から離れた場所に取り付けられている。本実施の形態では、温度センサを２つ備えたものについて説明するが、本発明は温度センサの数に限定されることはない。すなわち、２個より多くてもよいし、少なくても良い。ただし、複数あるセルのうち、少なくとも温度上昇が起こりやすいセルの近傍に設置されていることが望ましい。さらに、冷却ファン４で冷却されやすい位置に設置されていることが望ましい。以下の説明では、二つの温度センサ２ａ、２ｂを区別して扱う必要がない場合には、単に温度センサ２として記載する。

バッテリコントローラ（Ｂ／Ｃ）３は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース、タイマなどから構成されている。温度センサ２により検出
された電池温度や各セルの電圧等が、バッテリコントローラ３に入力される。バッテリコントローラ３は、入力されたこれらの情報に基づいて冷却ファン４を制御する。また、バッテリコントローラ３は、リレー７を介して１２Ｖ定格の補助バッテリ９と接続されており、リレー７をオン・オフすることにより、補助バッテリ９からの電力を供給・遮断することができる。

コントロールモジュール（Ｃ／Ｍ）５は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースなどから構成されている。不図示のスロットルペダルやブレーキペダルの操作量などの情報が、コントロールモジュール５に入力される。コントロールモジュール５は、これらの情報に基づいてモータ８のトルク指令値を演算する。演算したトルク指令値は、パワーヘッド６に出力される。パワーヘッド６は、このトルク指令値に応じたインバータ制御を行う。

バッテリコントローラ３に入力された電池温度は、コントロールモジュール５に送信される。コントロールモジュール５は、送信されてきた電池温度に基づいて、電池温度が高い場合には上述した出力制限制御に応じたトルク指令値を演算する。演算したトルク指令値は、パワーヘッド６に出力される。

冷却ファン４は組電池１の近傍に設けられており、バッテリコントローラ３と接続されている。バッテリコントローラ３からの出力に基づいて、冷却ファン４のモータ（不図示）が駆動して羽根４ａが回転する。羽根４ａの回転により、冷風が組電池１に送られて、組電池１を冷却することができる。

冷却ファン４の故障は、コントロールモジュール５と接続されているインジケータ１１やスピーカ１２により表示される。インジケータ１１は点灯表示により、スピーカ１２は音声により、冷却ファン４の故障をドライバー等に報知する。インジケータ１１は、例えば車両用メータ内に、スピーカ１２はドアに設けられている。

イグニッションスイッチ（ＩＧＮ−ＳＷ）１０は、ドライバー等が不図示のキーを操作することにより、オン／オフする。イグニッションスイッチ１０は、バッテリコントローラ３とコントロールモジュール５に接続されており、イグニッションスイッチ１０がオンされると、バッテリコントローラ３やコントロールモジュール５が作動可能の状態となる。

図２を用いて、温度センサ２により検出される電池温度と冷却ファン４の動作の関係について説明する。
図２は、温度センサ２により検出される電池温度Ｔ（℃）と冷却ファン４のモータに供給される電圧（以下、冷却ファン電圧と呼ぶ）ＶＦ（Ｖ）との関係を示す図である。縦軸が冷却ファン電圧ＶＦ、横軸が電池温度Ｔを示す。図２に示すように、電池温度Ｔが３０℃未満のときには冷却ファン電圧ＶＦは０Ｖであり、冷却ファン４は回転しない。電池温度Ｔが３０℃以上になると冷却ファン電圧ＶＦが供給される。電池温度Ｔが３０℃以上４０℃以下の範囲では、電池温度Ｔの上昇とともに冷却ファン電圧ＶＦも高くなる。電池温度Ｔが４０℃以上になると、冷却ファン電圧ＶＦには所定の最大定格値（例えば５Ｖ）が供給される。

すなわち、電池温度Ｔが３０℃以上になると冷却ファン４が低回転で回転し始め、電池温度Ｔの上昇に伴って冷却ファン４の回転数も上昇する。冷却ファン４の回転数の上昇に伴い、組電池１に供給される冷風量も多くなる。電池温度Ｔが４０℃以上になると、冷却ファン４は最大回転数で回転し、最大量の冷風が組電池１に供給される。

次に、図３を用いて、温度センサ２により検出される電池温度Ｔ（℃）と出力制限制御との関係について説明する。
図３は、縦軸に出力制限率（％）、横軸に電池温度Ｔ（℃）を取り、両者の関係を示す図である。出力制限率は、縦軸の矢印の向きに値が小さくなっていく。出力制限率について説明する。電池温度Ｔが上昇すると電池の保護を目的として、組電池１からパワーヘッド６に供給する電力を制限する。この組電池１からパワーヘッド６に供給する電力を制限する割合を出力制限率とする。図３に示すように、電池温度Ｔが５０℃以下では出力制限率は０％であるので、出力制限制御は行われない。電池温度Ｔが５０℃を越えると、電池温度Ｔの上昇に伴い出力制限率も増大していく。電池温度Ｔが６０℃以上になると、出力制限率は１００％となり、組電池１からパワーヘッド６には電力が供給されなくなる。

図４に示すフローチャートを用いて、第１の実施の形態におけるバッテリコントローラ３で行われる冷却ファン４の故障判断制御について説明する。この制御プログラムは、イグニッションスイッチ１０がオフされたときにスタートする。ステップＳ１から始まる制御では、イグニッションスイッチ１０がオフされても、補助バッテリ９からバッテリコントローラ３に電力が供給されることにより行われる。

ステップＳ１では、イグニッションスイッチ１０がオフされたか否かを判定する。イグニッションスイッチ１０がオフされたと判定するとステップＳ２に進み、オフされていないと判定するとオフされるまでステップＳ１で待機する。ステップＳ２では、冷却ファン４の作動制御を行っていたか否かを判定する。ここでの判定は、冷却ファン４を作動させる制御を行っていたか否かの判定であり、実際に冷却ファン４が作動していたか否かの判定ではない。この判定は、イグニッションスイッチ１０がオフされた時に、電池温度が所定値以上であるか否かにより判断する。すなわち、冷却ファン４は、図２に示すように電池温度Ｔが所定値以上のときに作動するので、電池温度Ｔが所定値以上であれば冷却ファン４の作動制御を行っていたと判定し、所定値未満であれば、冷却ファン４の作動制御を行っていなかったと判定する。冷却ファン４の作動制御を行っていたと判定するとステップＳ３に進む。作動制御を行っていなかったと判定すると、冷却ファン４の故障の検出ができないのでＥＮＤに進み、このプログラムを終了する。

ステップＳ３では、温度センサ２からの出力により電池温度Ｔを検出する。この電池温度Ｔは、温度センサ２ａ、２ｂで検出した電池温度のうち、高い方の温度を用いる。なお、両温度センサ２ａ、２ｂで検出した温度の平均値を用いてもよい。電池温度Ｔを検出するとステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、検出した電池温度Ｔを電池温度Ｔｂ１としてバッテリコントローラ３のＲＡＭに記憶して、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、冷却ファン４を停止させる制御を行う。次のステップＳ６では、タイマをスタートさせる。

ステップＳ７では、温度センサ２からの出力により、再び電池温度を検出する。電池温度Ｔｂ２を検出するとステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ステップＳ４でＲＡＭに記憶されている電池温度Ｔｂ１とステップＳ７で検出した電池温度Ｔｂ２とが、次の関係式（１）を満たすか否かを判定する。
Ｔｂ２＜Ｔｂ１−Ｔｂｎｇ …（１）
ここでＴｂｎｇは、冷却ファン４の故障を判定するための判定しきい値であり、その詳細については図５を用いて後述する。関係式（１）を満たすと判定するとステップＳ９に進み、関係式（１）を満たさないと判定するとステップＳ１２に進む。ステップＳ９では、冷却ファン４が故障であると判断して、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ４でＲＡＭに記憶した電池温度Ｔｂ１とステップＳ７で検出した電池温度Ｔｂ２とが、次の関係式（２）を満たすか否かを判定する。
Ｔｂ２≧Ｔｂ１＋Ｔｂｏｋ …（２）
ここでＴｂｏｋは、冷却ファン４が正常であるか否かを判定するための判定しきい値であり、その詳細についても図５を用いて後述する。関係式（２）を満たすと判定するとステップＳ１３に進み、関係式（２）を満たさないと判定するとステップＳ１４に進む。ステップＳ１３では、冷却ファン４が正常であると判定して、ステップＳ１０に進む。

ここで図５を用いて、ステップＳ８〜Ｓ９、Ｓ１２〜Ｓ１３で行われる冷却ファン４の正常、故障の判断について説明する。電池温度が高く、冷却ファン４が正常に作動している状態でその作動を停止した場合には、冷却ファン４によって送られていた冷風が送られなくなる。従って、強制的に冷却されていた組電池１の電池温度はいったん上昇する。上昇した電池温度はピーク値に達した後、外気温と一致すべく低下していく。このように、冷却ファン４が作動している状態から非作動の状態に移行したときに、電池温度がいったん上昇することを利用する。すなわち、冷却ファン４の停止制御後の温度上昇後の電池温度Ｔｂ２と、冷却ファン作動制御を行っている時の電池温度Ｔｂ１とを検出して、両者の差がしきい値Ｔｂｏｋ以上であれば、冷却ファン４が正常であると判定する。

一方、冷却ファン４が故障している場合には、冷却ファン４を作動させる制御を行っている状態から作動を停止させる制御の状態へ移行しても、電池温度が上昇することはない。すなわち、冷却ファン４によって組電池１が冷却されていないので、冷却ファン４を停止させる制御を行っても電池温度が上昇することはなく、図５に示すように、外気温と一致すべく電池温度は下がっていく。従って、冷却ファン４を作動させる制御を行っているときの電池温度Ｔｂ１と、冷却ファン４の停止制御後の電池温度Ｔｂ２とを検出して、両者の差がしきい値Ｔｂｎｇより大きければ、冷却ファン４が故障していると判定する。

再び図４のフローチャートを用いて、続きの制御について説明する。ステップＳ８で判定した関係式（１）を満たさず、さらに、ステップＳ１２で判定した関係式（２）を満たさないときは、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ステップＳ６でスタートしたタイマの計測時間が、所定時間Ｔ１を経過したか否かを判定する。所定時間Ｔ１を経過したと判定するとステップＳ１１に進み、経過していないと判定するとステップＳ７に戻る。すなわち、所定時間Ｔ１を経過するまでは、冷却ファン４が正常であるか、故障しているかの結果が出るまで、冷却ファン４の正常・故障判断の制御が繰り返し行われる。

ステップＳ１４で所定時間Ｔ１を経過したときに、冷却ファン４の正常・故障判断を行わずにステップＳ１１に進む理由について説明する。ステップＳ９で故障と判断されるか、ステップＳ１３で正常と判断されるまで、正常・故障判断の制御が繰り返し行われると、制御を行うための電力が補助バッテリ９からバッテリコントローラ３に供給され続ける。従って、補助バッテリ９の電力が大量に消費される可能性があるので、所定時間Ｔ１を経過したときは冷却ファン４の正常・故障判断を中止して、補助バッテリ９の消費電力量を少なくするようにしている。

ステップＳ１０では、ステップＳ９で冷却ファン４が故障と判断された結果、またはステップＳ１３で正常と判断された結果を、バッテリコントローラ３のメモリに記憶する。次のステップＳ１１では、リレー７をオフすることにより、補助バッテリ９からバッテリコントローラ３への電力供給を停止して、この制御を終了する。なお、この後にイグニッションスイッチ１０がオンにされたときに、インジケータ１１やスピーカ１２の表示により、冷却ファン４の故障をドライバー等に報知する。

このような処理手順による第１の実施の形態の冷却ファンの故障判断制御では、イグニッションスイッチ１０がオフとなったときに冷却ファンを作動させる制御を行っていたか否かを判定する。作動していたと判定すると電池温度を検出する。このようにして検出した電池温度と、冷却ファン４を停止させる制御後に検出した電池温度との温度変化量に基づいて、冷却ファン４の正常・故障判断を行う。これにより、出力制限制御の影響を受けることなく、冷却ファン４の故障を確実に判断することができる。また、高温での電池の使用を抑えて電池の寿命を伸ばすことができる。また、イグニッションスイッチを切るたびに、定期的に冷却ファン４の故障検出を行うことができる。

また、冷却ファン４の正常・故障の判断結果が得られないときは、冷却ファン４を停止させる制御を行ってから所定時間Ｔ１を経過するまでは、正常・故障の判断制御を行う。所定時間Ｔ１を経過したときは、リレー７をオフすることにより、補助バッテリ９からバッテリコントローラ３への電力供給を停止する。これにより、補助バッテリ９の電力が大量に消費されるのを防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
本発明による冷却装置の故障判断装置の第２の実施の形態について、図６〜図１１を用いて説明する。図６は、本発明による冷却装置の故障判断装置を電気自動車に適用した第２の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態の構成を示す図１と異なるのは、外気温センサ１５である。すなわち、バッテリコントローラ３に、外気温を検出する外気温センサ１５が接続されている。

図７に示すフローチャートを用いて、第２の実施の形態におけるバッテリコントローラ３で行われる冷却ファン４の故障判断制御について説明する。第１の実施の形態の場合と同様に、この制御プログラムは、イグニッションスイッチ１０がオフされたときにスタートする。ステップＳ１から始まる制御では、イグニッションスイッチ１０がオフされても、補助バッテリ９からバッテリコントローラ３に電力が供給されることにより行われる。図７に示すフローチャートでは、第１の実施の形態と同じ制御を行うステップには同じ符号を付している。以下では、第１の実施の形態と異なる制御手順を中心に説明する。

ステップＳ１からＳ４までの制御手順は、第１の実施の形態の制御手順と同じである。ステップＳ２１では、外気温センサ１５からの出力により外気温Ｔａを検出する。外気温Ｔａを検出すると、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、検出した外気温Ｔａを外気温Ｔａ１としてバッテリコントローラ３のＲＡＭに記憶して、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、冷却ファン４を停止させる制御を行う。

ステップＳ２３では、リレー７をオフする。これにより、補助バッテリ９からバッテリコントローラ３への電力供給を停止する。リレー７をオフするとステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、イグニッションスイッチ１０がオンされたか否かを判定する。この判定は、イグニッションスイッチ１０がオンされることにより、バッテリコントローラ３が通電されたか否かにより判定する。オンされたと判定するとステップＳ７に進む。オンされていないと判定すると、オンされるまでステップＳ２４で待機する。この待機中においては、ステップＳ２３でリレー７をオフしたので、補助バッテリ９の電力消費を抑えることができる。

ステップＳ７では、温度センサ２からの出力により電池温度Ｔｂ２を検出し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、外気温センサ１５により外気温Ｔａ２を検出する。次のステップ２６では、冷却ファン４の故障判断を行うための判定値（以下、故障判定値と呼ぶ）を算出する。

図８，図９は、電池温度と外気温度の推移を示す図である。図８は、イグニッションスイッチ１０をオフしたときの電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１との差が小さい場合、図９は上記の差が大きい場合である。図８，図９に示すように、イグニッションスイッチ１０をオフすると、電池温度はいったん上昇した後、外気温に収束すべく低下する。従って、図９に示すように、イグニッションスイッチ１０をオフしたときの電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１との差が大きいと、イグニッションスイッチ１０をオフした時から所定時間経過後の電池温度の低下は大きくなる。また、イグニッションスイッチ１０をオフしたときの電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１との差が小さいときは、電池温度の低下も小さい。従って、イグニッションスイッチ１０をオフしたときの電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１との差の大小により、冷却ファン４の故障判定値を変える必要がある。

ステップＳ３，Ｓ２１でそれぞれ検出した電池温度Ｔｂ１、外気温Ｔａ１を用いて、両者の差Ｔａｂを算出する。
Ｔａｂ＝Ｔｂ１−Ｔａ１ …（１）
故障判定値ｆ（Ｔａｂ）は、図１０の実線で示すような予め定められたグラフより算出する。図１０において、横軸は式（１）で算出したＴａｂ（℃）、縦軸は故障判定値ｆ（Ｔａｂ）である。図１０に示すように、故障判定値ｆ（Ｔａｂ）はＴａｂの値が大きくなるほど大きい値となる。ステップＳ２６で故障判定値ｆ（Ｔａｂ）を算出すると、ステップＳ２７に進む。

上記の説明では、図８，図９に示すように、イグニッションスイッチ１０がオンになり、再度電池温度を測定するときの外気温（Ｔａ２）は、オフ時の外気温（Ｔａ１）と一致していることを前提としている。しかし、イグニッションスイッチ１０がオンされるまでの時間などによっては、外気温が変化していることもあるので、外気温の変化量により故障判定値ｆ（Ｔａｂ）を補正する必要がある。
ステップＳ２７では、故障判定値ｆ（Ｔａｂ）を補正するための故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）を求める。

まず、ステップＳ２２でＲＡＭに記憶した外気温Ｔａ１とステップＳ２５で検出した外気温Ｔａ２との差Ｔａ１２を算出する。
Ｔａ１２＝Ｔａ２−Ｔａ１ …（２）
式（２）で算出する温度差Ｔａ１２と故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）との関係を図１１に示す。再度電池温度を測定するときの外気温Ｔａ２が、Ｔａ１と一致するときは補正する必要がないので、故障判定補正値を1.0とする。Ｔａ２がＴａ１より低くなっている場合、外気温に収束するために電池温度の低下量が大きくなるので、故障判定しきい値を大きくする必要がある。従って、故障判定補正値を1.0より大きくする。逆にＴａ２がＴａ１より高くなっている場合、電池温度の低下量は小さくなるので、故障判定しきい値を小さくする必要がある。従って、故障判定補正値を1.0より小さくする。

補正後の故障判定値は、補正前の故障判定値ｆ（Ｔａｂ）に故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）を乗じる（ｆ（Ｔａｂ）×ｆ（Ｔａ１２））ことにより求められる。補正後の故障判定値のグラフを図１０の点線で示す。実線のグラフは故障判定補正値が1.0の場合であり、Ｔａ２がＴａ１より小さくなると故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）は大きくなるので、補正後の故障判定値も大きくなる。一方、Ｔａ２がＴａ１より大きくなると故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）は小さくなるので、補正後の故障判定値も小さくなる。

ステップＳ２７で故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）を算出すると、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、冷却ファン４の故障判断を行う。故障判断は、イグニッションスイッチ１０をオフしたときの電池温度Ｔｂ１とイグニッションスイッチ１０をオンしたときの電池温度Ｔｂ２との差を、上述した補正後の故障判定値と比較することにより行う。すなわち、次式（３）を満たせば冷却ファン４が故障していると判断する。逆に、次式（３）を満たさないときは、冷却ファン４が正常であると判断する。
｛ｆ（Ｔａｂ）×ｆ（Ｔａ１２）｝＜Ｔｂ１−Ｔｂ２ …（３）
これは、図８，図９に示すように、冷却ファン４の故障時の電池温度差の方が、冷却ファン４が正常時の電池温度差よりも大きくなることを利用している。

ステップＳ２８で冷却ファン４が故障していると判断するとステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、冷却ファン４が故障していると判断した結果をバッテリコントローラ３のメモリに記憶する。次のステップＳ３０では、インジケータ１１やスピーカ１２の表示により、冷却ファン４の故障をドライバー等に報知する。一方、ステップＳ２８で冷却ファン４が正常であると判断するとステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、冷却ファン４が正常であると判断した結果をバッテリコントローラ３のメモリに記憶する。

このような処理手順による第２の実施の形態の冷却ファンの故障判断制御では、イグニッションスイッチ１０がオフとなったときに冷却ファン４を作動させる制御を行っていたか否かを判定する。作動させる制御を行っていたと判定すると電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１を検出して、リレー７をオフする。その後イグニッションスイッチ１０がオンされたときに、再び電池温度Ｔｂ２と外気温Ｔａ２を検出して、故障判定値ｆ（Ｔａｂ）と故障判定補正値ｆ（Ｔａ１２）とを算出する。ｆ（Ｔａｂ）とｆ（Ｔａ１２）とから補正後の故障判定値を算出して、電池温度Ｔｂ１とＴｂ２との差と比較することにより、冷却ファン４の故障判断を行う。これにより、出力制限制御の影響を受けることなく、冷却ファン４の故障を確実に判断することができる。また、いったんリレー７をオフした後、イグニッションスイッチ１０がオンされた時に冷却ファン４の故障判断を行うようにしたので、補助バッテリ９の電力消費を抑えることができる。さらに、故障判定値を、冷却ファン４を作動させる制御を行っているときの電池温度Ｔｂ１と外気温Ｔａ１との差により決定するとともに、外気温の変化に伴い補正するので、電池温度や外気温の変動の影響を受けることなく、さらに正確に故障判断を行うことができる。

なお、第１の実施の形態における冷却ファン４の故障判断制御においても、第２の実施の形態における故障判断制御と同様に外気温を検出する方法を用いることができる。すなわち、冷却ファン４の故障判断時のしきい値Ｔｂｏｋ，Ｔｂｎｇの代わりに、第２の実施の形態で用いた補正後の故障判定値を算出して、冷却ファン４の故障判断を行えばよい。

（第３の実施の形態）
本発明による冷却装置の故障判断装置の第３の実施の形態について、図１２〜図１３を用いて説明する。図１２は、本発明による冷却装置の故障判断装置を電気自動車に適用した第３の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態の構成を示す図１と異なるのは、電流センサ２０である。すなわち、組電池１とパワーヘッド６との間に電流センサ２０が設けられている。

図１３に示すフローチャートを用いて、第３の実施の形態におけるバッテリコントローラ３で行われる冷却ファン４の故障判断制御について説明する。第１の実施の形態の場合と同様に、この制御プログラムは、イグニッションスイッチ１０がオンされているときに行われる。図１３に示すフローチャートでは、第１，第２の実施の形態と同じ制御を行うステップには同じ符号を付している。以下では、第１，第２の実施の形態と異なる制御手順を中心に説明する。

ステップＳ５１では、イグニッションスイッチ１０がオンされているか否かを判定する。オンされていればステップＳ３に進み、オンされていなければオンされるまでステップＳ５１で待機する。ステップＳ３では、温度センサ２からの出力により電池温度Ｔを検出する。次のステップＳ４では、検出した電池温度Ｔを電池温度Ｔｂ１としてバッテリコントローラ３のＲＡＭに記憶して、ステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２では、ステップＳ３で検出した電池温度が冷却ファン４を作動させる温度以上であるか否かを判定する。冷却ファン４を作動させる温度以上でないときは故障判断ができないのでＥＮＤに進み、このプログラムを終了する。冷却ファン４を作動させる温度以上であると判定するとステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、電池温度が出力制限制御を行う温度以上であるか否かを判定する。出力制限制御を行う温度以上であるときには、上述した出力制限制御を行っているため、冷却ファン４の故障判断を正確に行うことができない。従って、電池温度が出力制限制御を行う温度以上であれば、ＥＮＤに進み、このプログラムを終了する。出力制限制御を行う温度より小さければ、ステップＳ５４に進む。

ステップＳ５４では、電流センサ２０からの出力により、組電池１からパワーヘッド６に流れる電流を検出する。車両の走行負荷の状態によっては冷却ファン４の作動時においても電池温度が上昇するので、冷却ファン４の故障判断を正確に行うことができなくなる。従って、検出した電流値が所定値より大きければＥＮＤに進み、このプログラムを終了する。検出した電流値が所定値以下であれば、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、冷却ファン４の作動を停止させる制御を行う。上述した制御手順より、冷却ファン４を作動させる制御中であり、電池温度が出力制限制御を行う温度より低く、電流センサ２０により検出した電流値が所定値以下であるときに冷却ファン４を停止させる制御を行い、ステップＳ６以下の故障判断制御を行う。ステップＳ７では、温度センサ２からの出力により電池温度Ｔｂ２を検出する。電池温度Ｔｂ２を検出するとステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、電池温度Ｔｂ１とＴｂ２との差を故障判定しきい値Ｔｘと比較する。
Ｔｂ１−Ｔｂ２≧Ｔｘ …（４）
式（４）を満たすときは、冷却ファン４が故障していると判断してステップＳ２９に進む。式（４）を満たさないときは冷却ファン４が正常であると判断してステップＳ３１に進む。ステップＳ２９〜ステップＳ３１の制御手順は、第２の実施の形態の制御手順と同じである。すなわち、ステップＳ２９では、冷却ファン４が故障していると判断した結果をバッテリコントローラ３のメモリに記憶する。次のステップＳ３０では、インジケータ１１やスピーカ１２の表示により、冷却ファン４の故障をドライバー等に報知する。一方、ステップＳ３１では、冷却ファン４が正常であると判断した結果をバッテリコントローラ３のメモリに記憶する。ステップＳ３１で、冷却ファン４が正常であると判断した結果をバッテリコントローラ３のメモリに記憶すると、ステップＳ５７に進む。ステップＳ５７では、ステップＳ５で冷却ファン４の作動を停止させる制御を行ったので、再び作動させる制御を行う。

このような処理手順による第３の実施の形態の冷却ファンの故障判断制御では、イグニッションスイッチ１０がオンされているときに、冷却ファン４の故障判断を行うことができる。すなわち、イグニッションスイッチ１０がオンされていると判定すると、電池温度Ｔｂ１を検出する。検出した電池温度Ｔｂ１が冷却ファン４を作動させる温度以上であり、出力制限制御を行う温度より低いと判定すると、組電池１からパワーヘッド６に流れる電流値を検出し、その値が所定値以下であるか否かを判定する。所定値以下であると判定すると、冷却ファン４を停止させる制御を行う。冷却ファン４を停止させる制御を行ってから所定時間経過後に検出した電池温度Ｔｂ２とＴｂ１の温度変化量から、冷却ファン４の正常・故障判断を行う。これにより、出力制限制御の影響を受けることなく、冷却ファン４の故障を確実に判断することができる。また、イグニッションスイッチ１０がオンである、通常の走行時等に冷却ファン４の故障判断を行うことができる。従って、ドライバー等は、冷却ファン４が故障していることが判明すると、直ちに知ることができる。さらに、電流センサ２０により検出した電流値が所定値以下であるときに故障判断を行うので、組電池１にかかる負荷の影響を受けることなく、冷却ファン４の故障判断を確実に行うことができる。

なお、第３の実施の形態における冷却ファン４の故障判断制御においても、第２の実施の形態における故障判断制御と同様に外気温を検出する方法を用いることができる。すなわち、冷却ファン４の故障判断時のしきい値Ｔｘの代わりに、第２の実施の形態で用いた補正後の故障判定値を算出して、冷却ファン４の故障判断を行えばよい。

本発明による冷却装置の故障判断装置の第１〜第３の実施の形態において説明した制御により、冷却ファン４が故障していると判断した場合は、出力制限制御の制御条件を変更する。図１４に示すように、冷却ファン４の故障時には出力制限制御の制御開始温度を、冷却ファン４の正常時に対して低温側に設定する。この制御手順を図１５のフローチャートを用いて説明する。この制御は、バッテリコントローラ３により行われる。

ステップＳ９０では、バッテリコントローラ３のメモリに記憶されている冷却ファン４の故障判断結果が、故障であるか否かを判定する。故障であると判定するとステップＳ９１に進む。ステップＳ９１では、出力制限制御の制御条件を冷却ファン４が故障時の条件に切り替える。ステップＳ９０で故障でないと判定するとステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、通常時の制御条件を維持する。

この出力制限制御により、冷却ファン４の故障時に組電池１の温度上昇を抑えることができ、組電池１の寿命を長くすることができる。また、出力制限制御を低温時から開始することにより、駆動モータの出力を制限することができるので、ドライバーへの故障警告を積極的に行うことができる。

本発明は上述した実施の形態に何ら限定されることはない。例えば、組電池１を冷却するものとして、上述した実施の形態では冷却ファン４を用いて説明したが、その他の冷却装置を用いることができる。また、上述した実施の形態では、電気自動車を例として説明したが、ハイブリッド車両に適用することもできる。また、本発明が適用できるものであれば、車両に限られるものではない。

本発明による冷却装置の故障判断装置の第１の実施の形態の構成を示す図 電池温度と冷却ファン電圧との関係を示す図 電池温度と出力制限率との関係を示す図 本発明による冷却装置の故障判断装置の第１の実施の形態の制御手順を示すフローチャート 冷却ファン正常時と故障時の電池温度の推移を示す図 本発明による冷却装置の故障判断装置の第２の実施の形態の構成を示す図 本発明による冷却装置の故障判断装置の第２の実施の形態の制御手順を示すフローチャート イグニッションスイッチオフ時の電池温度と外気温の差が小さい時の故障判定値を示す図 イグニッションスイッチオフ時の電池温度と外気温の差が大きい時の故障判定値を示す図 イグニッションスイッチオフ時の電池温度と外気温の差と故障判定値との関係を示す図 故障判定補正値を示す図 本発明による冷却装置の故障判断装置の第３の実施の形態の構成を示す図 本発明による冷却装置の故障判断装置の第３の実施の形態の制御手順を示すフローチャート 冷却ファン故障時の出力制限制御の制限特性を示す図 出力制限制御の制御手順を示すフローチャート

符号の説明

１…組電池、２…温度センサ、３…バッテリコントローラ、４…冷却ファン、５…コントロールモジュール、６…パワーヘッド、７…リレー、８…モータ、９…補助バッテリ、１０…イグニッションスイッチ、１１…インジケータ、１２…スピーカ、１５…外気温センサ、２０…電流センサ

Claims (16)

1. 電池を冷却する冷却装置と、
   前記電池の温度を検出する電池温度検出装置と、
   外気温を測定する外気温測定装置と、
   前記冷却装置の作動制御を行う制御装置と、
   前記電池の温度が前記外気温よりも高いときに、前記制御装置によって前記作動制御を停止させ、停止後に前記電池の温度が上昇することなく下降したときは、前記冷却装置の非作動故障であると判断する故障判断装置と
   を備えることを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記作動制御を行っているときに前記電池温度検出装置によって検出した第１の電池温度に対し、前記制御装置により前記作動制御を停止させる制御を行った後、前記電池温度検出装置によって検出した第２の電池温度が上昇したか否かに基づいて、前記冷却装置の非作動故障を判断することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
3. 請求項２に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記第１の電池温度に対し前記第２の電池温度が温度上昇することなく温度下降したときに前記冷却装置の非作動故障と判断することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
4. 請求項２に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記第１の電池温度に対し前記第２の電池温度が温度上昇したときに、前記冷却装置が正常であると判断することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
5. 請求項３または４に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記第１の電池温度と前記第２の電池温度との差から前記電池の温度上昇または温度下降を判断し、前記第１の電池温度に対し前記第２の電池温度が温度上昇していると判断された場合であって、前記差が第１のしきい値より大きいときに前記冷却装置が正常であると判断し、前記第１の電池温度に対し前記第２の電池温度が温度下降していると判断された場合であって、前記差が第２のしきい値より大きいときに前記冷却装置が非作動故障であると判断することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記冷却装置が非作動故障しているか正常であるのかの判断結果が得られないときは所定時間前記冷却装置の非作動故障判断を繰り返し行い、前記所定時間経過後は、前記故障判断装置への電力供給を停止して前記冷却装置の非作動故障判断を行わないことを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、操作者がイグニッションスイッチを切った後に前記冷却装置の非作動故障判断を行うことを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
8. 請求項３に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記故障判断装置は、前記第１の電池温度と前記外気温との差に基づいて第３のしきい値を決定し、前記第１の電池温度と前記第２の電池温度との差から、前記第１の電池温度に対し前記第２の電池温度が温度下降していると判断された場合であって、前記差が前記第３のしきい値より大きいときに前記冷却装置が非作動故障していると判断することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
9. 請求項８に記載の冷却装置の故障判断装置において、
   前記作動制御を行っているときに前記外気温検出装置によって検出した外気温と、前記制御装置により前記作動制御を停止させる制御を行った後に、前記外気温検出装置によって検出した外気温との差に基づいて前記第３のしきい値を補正することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
10. 請求項８または９に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記故障判断装置は、操作者により前記イグニッションスイッチが切られた後に前記制御装置が前記作動制御を停止させる制御を行った後、操作者がイグニッションスイッチをオンにした時に、前記冷却装置の非作動故障判断を開始することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
11. 請求項１０に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記作動制御を停止させる制御を行った後は、前記故障判断装置への電力供給を停止することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
12. 請求項１に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記制御装置は、前記イグニッションスイッチがオンになっているときに前記作動制御を停止させる制御を行い、前記故障判断装置により前記冷却装置の非作動故障判断を行うことを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
13. 請求項１２に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記故障判断装置は、前記電池にかかる負荷の状態に応じて前記冷却装置の非作動故障判断を開始することを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
14. 請求項１２または１３に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記電池から流れる電流値を検出する電流検出装置をさらに備え、
    前記電流検出装置によって検出した電流値が所定の値より大きいときには、前記故障判断装置による前記冷却装置の非作動故障判断を行わないことを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
15. 請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記故障判断装置は、前記電池の出力を制限する制御を行っている間は、前記冷却装置の非作動故障判断を行わないことを特徴とする冷却装置の故障判断装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の冷却装置の故障判断装置において、
    前記故障判断装置により前記冷却装置が非作動故障していると判断したときは、前記電池の出力を制限する制御を開始するときの電池の温度を、前記冷却装置が正常であるときよりも低くすることを特徴とする冷却装置の故障判断装置。

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