JP2002051588A

JP2002051588A - 車両用冷却ファンの制御装置および制御方法

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Publication number: JP2002051588A
Application number: JP2000229112A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yoshimura; 聡史吉村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: US6593717B2; US20020014873A1; JP4048698B2

Abstract

(57)【要約】【課題】必要な冷却風を確保しつつモータの消費電力
を低減すること。【解決手段】駆動回路３３が、制御信号Ｓａにより指
令されるモータ印加電圧に従って定電圧制御をしている
状態で、コンデンサ２５、ラジエータ２６を通過した走
行風が冷却ファン２２に与えられると、モータ電流Ｉｍ
が減少する。コンパレータ３７は、モータ電圧Ｖｍに基
づいて設定される判定電流とモータ電流Ｉｍとを比較す
る。モータ電流Ｉｍが判定電流以下に低下すると、制御
切替回路３９が切り替わりオペアンプ３５の出力信号が
選択される。オペアンプ３５は、モータ電圧Ｖｍが最低
印加電圧ＶＬに一致するようにフィードバック制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動方式に
よる車両用冷却ファンの制御装置および制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両（例えば自動車）には、エンジンの
ラジエータおよびエアコンディショナー（以下、エアコ
ンと称す）のコンデンサを冷却するために冷却ファンが
設けられており、従来からこの冷却ファンをモータ（例
えば直流モータ）で回転駆動することが行われている。
図７は、この冷却ファン制御システムの電気的構成を概
略的に示したもので、ファン制御システム１は、冷却フ
ァン２を回転駆動する直流モータ３と、その直流モータ
３に対する印加電圧を制御するモータ制御装置４とから
構成されている。

【０００３】モータ制御装置４は、エンジン制御装置５
からモータ印加電圧指令である制御信号Ｓａを入力し、
バッテリ６を電源として動作するようになっている。入
力処置回路７は、制御信号Ｓａを受信するインターフェ
ース回路であって、その制御信号Ｓａを電圧指令信号Ｓ
ｂに変換して駆動回路８に出力するようになっている。
駆動回路８は、モータ電圧検出回路９により検出された
モータ３の電圧（モータ印加電圧）と、電圧指令信号Ｓ
ｂにより示される指令電圧とに基づいて、モータ印加電
圧が指令電圧に等しくなるようにＭＯＳＦＥＴ１０のゲ
ート電圧を制御するものである。

【０００４】モータ制御装置４によりモータ３が駆動さ
れ冷却ファン２が回転すると、冷却風がコンデンサ１１
およびラジエータ１２の内部を通過し、これらコンデン
サ１１およびラジエータ１２が冷却される。また、冷却
ファン２、コンデンサ１１およびラジエータ１２は自動
車の前部に配置されているので、自動車の走行に伴って
発生する走行風も、コンデンサ１１およびラジエータ１
２を通過してこれらの冷却に寄与する。

【０００５】ここで、エンジン制御装置５は、エンジン
冷却水の温度信号、エンジン動力をエアコンのコンプレ
ッサに伝達するマグネットクラッチのオンオフ信号（ク
ラッチ信号）、および冷媒の圧力上昇を示す冷媒高圧信
号を入力し、これらの信号を用いてエンジン制御を行う
とともに、モータ制御装置４に対して上述した制御信号
Ｓａを出力するようになっている。クラッチ信号は、エ
アコンのエバポレータにおける熱交換能力が低下した場
合にオンとなり、冷媒高圧信号は、コンデンサ１１の冷
却不足またはコンプレッサの高負荷動作によって冷媒圧
力が基準値以上に上昇した場合にオン（圧力上昇状態）
となる。なお、上記各信号をエンジン制御装置を介さず
に直接入力し、それらの信号に基づいて直流モータ３に
対する印加電圧指令を生成する機能を備えたモータ制御
回路も用いられている。

【０００６】図８（ａ）は、エンジン制御装置５がモー
タ制御装置４に対して指令するモータ印加電圧を示して
いる。ここでの横軸はエンジン冷却水の温度を示し、縦
軸はモータ印加電圧比率（％）を示している。すなわ
ち、エンジン制御装置５は、モータ制御装置４に対し、
エンジン冷却水の検出温度の上昇に応じてステップ的ま
たは一定の割合でモータ印加電圧を増大させるように指
令する。

【０００７】また、この例では、エンジン制御装置５
は、モータ制御装置４に対し、マグネットクラッチがオ
ンとなってコンプレッサが駆動状態にある場合には、モ
ータ印加電圧が少なくとも５０％となるように指令し、
さらに冷媒高圧信号がオンとなった場合にはモータ印加
電圧が少なくとも７０％となるように指令する。なお、
ここで指令するモータ印加電圧（５０％、７０％）は、
車両により異なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、冷却ファン２
の稼働は、その大部分がエアコン側からの要求によるも
のである。上述したように、従来の冷却ファン制御シス
テムにおいては、コンプレッサが駆動されると直流モー
タ３に少なくとも５０％程度の印加電圧が与えられるの
で、コンプレッサと冷却ファン２とは図８（ｂ）に示す
ようにほぼ同期した駆動状態となる。

【０００９】しかしながら、自動車の走行中には、ラジ
エータ１１およびコンデンサ１２の内部を走行風が通過
するので、冷却ファン２の送風能力を落としても走行風
により十分な冷却が行われる場合がある。従来は、こう
した場合であっても、走行風を考慮することなく図８
（ａ）に示す制御パターンに従って直流モータ３を駆動
していたので、バッテリ６の電力を無駄に消費すること
となっていた。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、モータを用いて車両用冷却ファン
を回転駆動するものにおいて、必要な冷却風を確保しつ
つモータの消費電力を低減可能な車両用冷却ファンの制
御装置および制御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１および請求項１
１に記載した手段によれば、制御手段は、モータへの印
加電圧が冷却要求風量の得られる所定電圧となるように
定電圧制御し、その定電圧制御状態においてモータ通電
電流を検出する。モータ通電電流は、モータの負荷が低
減した場合、すなわち車両の走行に伴って車両用冷却フ
ァンに走行風が与えられた場合に低減する。この走行風
は冷却に寄与する。

【００１２】このため、制御手段は、モータ通電電流が
低下したことを検出した場合、走行風による冷却能力に
相当する分だけモータへの印加電圧を前記所定電圧より
も低く設定し（電圧変更動作）、冷却ファンによる冷却
風と走行風とを合わせて全体として前記冷却要求風量を
確保するように制御する。その結果、冷却要求風量を確
保するために必要となるモータの消費電力を低減でき、
例えば車両に搭載されたバッテリの電力を節電すること
ができる。

【００１３】請求項２に記載した手段によれば、制御手
段は、定電圧制御を行い、その状態において、モータ通
電電流が車両停止時つまり走行風がない場合におけるモ
ータ通電電流よりも所定量だけ低下したことを検出した
場合に、電圧変更動作を実行する。これによれば、例え
ば、車両が走行してある程度の節電効果を期待できる走
行風が得られるようになってから電圧変更動作が行われ
るので、モータへの印加電圧が過剰に低く制御されるこ
とを防止できる。

【００１４】請求項３に記載した手段によれば、制御手
段は、モータ通電電流の低下を検出することにより、冷
却要求風量以上の走行風が得られている状態であるかど
うかを検出し、得られている状態では前記電圧変更動作
を実行する。この場合には、走行風だけで必要とされる
冷却を達成できるので、請求項４に記載した手段のよう
に、制御手段は、電圧変更動作としてモータへの通電を
停止することが可能となる。

【００１５】請求項５に記載した手段によれば、制御手
段は、電圧変更動作として、モータへの印加電圧を前記
モータが回転可能な電圧に設定する。モータへの印加電
圧が小さくモータが回転しない場合、モータ通電電流に
よる負荷変動（走行風の風量変化）の検出ができなくな
る。本手段によれば、モータが回転し続けるので、制御
手段は、電圧変更動作後においても走行風の状態を検出
できるようになり、引き続き電圧変更動作を実行可能な
状態となる。

【００１６】請求項６および請求項１２に記載した手段
によれば、制御手段は、定電圧制御状態において、モー
タ通電電流が上昇したことを検出することにより、モー
タの負荷が増加したことすなわち車両用冷却ファンに与
えられる走行風が減少したことを間接的に検出する。制
御手段は、モータ通電電流が上昇したことを検出した場
合、走行風が減少した分だけモータへの印加電圧を前記
所定電圧よりも高く設定し（電圧変更動作）、冷却ファ
ンによる冷却風と走行風とを合わせて全体として前記冷
却要求風量を確保するように制御する。

【００１７】これにより、車両が停止や走行を繰り返す
実際の運転状態において、走行風が増大する場合のみな
らず減少する場合においても、その時々の走行風を利用
してモータの消費電力を低減することが可能となる。

【００１８】請求項７に記載した手段によれば、電流低
下検出手段は、モータ通電電流がしきい値よりも低下し
た場合つまり冷却ファンに前記しきい値に相当する風量
を超える走行風が与えられてモータ負荷が低減した場合
に、電流低下信号を出力する。電圧制御手段は、この電
流低下信号が出力された時には指令電圧を低減し、モー
タへの印加電圧がその指令電圧に一致するように電圧印
加手段を制御する。

【００１９】また、冷却ファンに与えられる走行風の風
量が前記しきい値に相当する風量以下となると、電流低
下信号が非出力となるので、電圧制御手段は、外部から
与えられる所定電圧を指令電圧とし、モータへの印加電
圧がその指令電圧に一致するように電圧印加手段を制御
する。その結果、走行風に関係なくモータを一定電圧で
回転駆動していた従来構成に比べて、モータの消費電力
を低減することができる。

【００２０】請求項８に記載した手段によれば、請求項
３に記載した手段と同様に、電圧制御手段は、必要冷却
風量の全てを走行風だけで確保できる場合において、指
令電圧を下げる。この場合には、請求項９に記載した手
段のように、電圧制御手段は、指令電圧を０Ｖつまりモ
ータへの通電を停止することができる。また、請求項１
０に記載した手段によれば、請求項５に記載した手段と
同様の作用および効果を得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１ないし図６を参照しながら説明する。図１は、車
両（ここでは自動車）において用いられるファン制御装
置の電気的構成を示している。この図１において、ファ
ン制御システム２１は、冷却ファン２２（車両用冷却フ
ァンに相当）を回転駆動する直流モータ２３と、その直
流モータ２３に対する印加電圧を制御するモータ制御装
置２４（制御手段に相当）とから構成されている。

【００２２】冷却ファン２２は、車両用エアコンの冷媒
が通過するコンデンサ２５およびエンジン冷却水が通過
するラジエータ２６を冷却するものであって、これらコ
ンデンサ２５、ラジエータ２６および冷却ファン２２
は、車両の前部に配置されている。その結果、車両が走
行して前方から走行風を受けると、その走行風はコンデ
ンサ２５、ラジエータ２６を順に通過してこれらの冷却
に寄与し、その後冷却ファン２２に与えられる。

【００２３】このモータ制御装置２４の入力端子２４ａ
には、図示しないエンジン制御装置から、モータ印加電
圧を指令する制御信号Ｓａが入力されるようになってい
る。エンジン制御装置は、例えば「従来の技術」で示し
た図８（ａ）の制御パターンに従ってモータ印加電圧を
指令するようになっている。このため、本実施形態のモ
ータ制御装置２４は、従来構成のモータ制御装置４（図
７参照）に対しそのまま置き換え可能となっている。

【００２４】モータ制御装置２４の電源端子２４ｂおよ
び２４ｃは、それぞれ車両に搭載されたバッテリ２７の
正側端子および負側端子（アース端子）に接続されてお
り、出力端子２４ｄおよび２４ｅは、それぞれ直流モー
タ２３の正側端子および負側端子に接続されている。モ
ータ制御装置２４内において、出力端子２４ｄは電源端
子２４ｂに接続され、出力端子２４ｅはＮチャネル型Ｍ
ＯＳＦＥＴ２８（電圧印加手段に相当）のドレイン・ソ
ース間と電流検出用の抵抗２９とを介して電源端子２４
ｃに接続されている。

【００２５】モータ制御装置２４において、上述した回
路以外の構成部分は、制御用のＩＣ３１として構成され
ている。このＩＣ３１は、図示しない制御電源から制御
電源電圧Ｖｓの供給を受けて動作するようになってい
る。以下、このＩＣ３１の構成について説明する。

【００２６】検出電圧処理回路３０は、抵抗２９の両端
電圧に基づいて直流モータ２３に流れる電流Ｉｍ（モー
タ通電電流に相当する。以下、モータ電流Ｉｍと称す）
を検出する回路で、その検出したモータ電流Ｉｍを示す
電流検出信号Ｓｃを出力するようになっている。なお、
抵抗２９および検出電圧処理回路３０が、本発明でいう
電流検出手段に相当する。

【００２７】入力処理回路３２は、制御信号Ｓａを受信
するインターフェース回路であって、その制御信号Ｓａ
を電圧指令信号Ｓｂに変換して駆動回路３３に出力する
ようになっている。

【００２８】モータ電圧検出回路３４（電圧検出手段に
相当）は、出力端子２４ｄと２４ｅとの間の電圧つまり
直流モータ２３の端子間電圧Ｖｍ（以下、モータ電圧Ｖ
ｍと称す）を検出し、それを電圧検出信号Ｓｄとして駆
動回路３３およびオペアンプ３５に出力するようになっ
ている。また、判定電圧設定回路３６は、電圧検出信号
Ｓｄにより示されるモータ電圧Ｖｍに基づいて後述する
判定電流（しきい値に相当）を設定し、それを判定電流
信号Ｓｅとしてコンパレータ３７に出力するようになっ
ている。

【００２９】そのコンパレータ３７（電流低下検出手段
に相当）は、非反転入力端子に与えられる判定電流を示
す判定電流信号Ｓｅと、反転入力端子に与えられるモー
タ電流Ｉｍを示す電流検出信号Ｓｃとを比較し、Ｈレベ
ルまたはＬレベルを持つ制御切替信号Ｓｆ（電流低下信
号に相当）を出力するようになっている。この制御切替
信号Ｓｆは、ディレイ回路３８を介して制御切替回路３
９に与えられる。

【００３０】制御切替回路３９は、制御切替信号Ｓｆが
Ｌレベルの場合にあっては、前記駆動回路３３の出力信
号を選択し、制御切替信号ＳｆがＨレベルの場合にあっ
ては、前記オペアンプ３５の出力信号を選択し、その選
択した出力信号を駆動信号ＳｇとしてＭＯＳＦＥＴ２８
のゲートに与える信号切替動作を行うようになってい
る。

【００３１】なお、ディレイ回路３８を用いるのは次の
理由による。すなわち、モータ印加電圧指令を示す制御
信号Ｓａがステップ的に減少すると、直流モータ２３は
一時的に発電状態となってモータ電流Ｉｍが低下し、コ
ンパレータ３７は一時的にＨレベルの制御切替信号Ｓｆ
を出力する。制御切替回路３９に制御切替信号Ｓｆを直
接与える構成では、上記一時的な変化によっても制御切
替回路３９が切り替えられてしまい誤動作が生じる。そ
こで、一時的なモータ電流Ｉｍの低下が収束するまでの
期間（例えば直流モータ２３の時定数に基づいて設定さ
れる０．５秒程度の時間）、ディレイ回路３８により制
御切替信号Ｓｆを遅延させるように構成することで、上
記誤動作の発生を防止するようになっている。

【００３２】さて、駆動回路３３は、電圧指令信号Ｓｂ
と電圧検出信号Ｓｄとの偏差を演算する減算器、その偏
差を入力とするＰＩ制御器から構成されており、その出
力信号が駆動信号Ｓｇとして選択された場合、モータ電
圧Ｖｍ（電圧検出信号Ｓｄ）が指令されたモータ印加電
圧（電圧指令信号Ｓｂ）に一致するようにフィードバッ
ク制御が行われる。

【００３３】抵抗４０と４１との直列回路４２は、制御
電源電圧Ｖｓを分圧して直流モータ２３に対する最低印
加電圧ＶＬを生成する回路である。オペアンプ３５の非
反転入力端子および反転入力端子には、それぞれ最低印
加電圧ＶＬおよび電圧検出信号Ｓｄとしてのモータ電圧
Ｖｍが与えられている。また、オペアンプ３５の反転入
力端子と出力端子との間にはコンデンサ４３が接続され
ており、オペアンプ３５はＩ制御器として機能するよう
になっている。

【００３４】そして、この出力信号が駆動信号Ｓｄとし
て選択された場合、モータ電圧Ｖｍが最低印加電圧ＶＬ
に一致するようにフィードバック制御が行われる。ここ
で、最低印加電圧ＶＬは、直流モータ２３が停止しない
範囲内においてなるべく小さい電圧値に設定されてい
る。なお、駆動回路３３、コンデンサ４３が接続された
オペアンプ３５、直列回路４２および制御切替回路３９
が、本発明でいう電圧制御手段に相当する。

【００３５】次に、ファン制御システム２１の動作につ
いて、図２ないし図６も参照しながら説明する。まず、
エンジン制御装置は、「従来の技術」で述べたようにエ
ンジン冷却水の温度信号、エアコンのコンプレッサの動
作状態を示すクラッチ信号およびエアコンの冷媒高圧信
号に基づいて、コンデンサ２５およびラジエータ２６の
冷却に必要な冷却要求風量を決定し、冷却ファン２２が
その冷却要求風量を発生するために必要とするモータ印
加電圧を制御信号Ｓａとしてモータ制御装置２４に対し
出力する。

【００３６】図２（ａ）は、同図（ｂ）に示す測定シス
テムの下で、モータ印加電圧Ｖｍとコンデンサ２５、ラ
ジエータ２６を通過する風量（以下、単に通過風量と称
す）との関係を示した特性図である。エンジン制御装置
は、この特性に基づいて冷却要求風量に応じたモータ印
加電圧を得る。一例として、コンデンサ２５またはラジ
エータ２６を冷却するために２５００ｍ^３／ｈの通過風
量が必要である場合、エンジン制御装置は、モータ制御
装置２４に対し６．８５Ｖのモータ印加電圧を指令する
制御信号Ｓａを出力する。

【００３７】さて、車両が停止している場合には、コン
デンサ２５およびラジエータ２６を通過する風は、冷却
ファン２２の回転によってのみ生成される。これに対
し、車両が走行している場合には、冷却ファン２２の回
転により生成される冷却風に加え走行風が得られる。上
述したように、この走行風はコンデンサ２５およびラジ
エータ２６を通過して、これらの冷却に寄与する。従っ
て、走行風が上記冷却要求風量以上となった場合には、
冷却ファン２２を回転駆動することなく走行風のみで必
要とされる冷却が可能となる。

【００３８】そして、この冷却に寄与した走行風は冷却
ファン２２に与えられ、その冷却ファン２２をより速く
回転させるように作用（発電作用）する。このため、走
行風の風量が多いほど、冷却ファン２２を回転駆動する
ために必要な電力が減少し、モータ制御装置２４が直流
モータ２３を駆動する場合に流れるモータ電流Ｉｍが減
少する。本実施形態のモータ制御装置２４は、この原理
を利用して走行風の風量を間接的に検出している。これ
について、図３を参照しながらより具体的に説明する。

【００３９】図３（ａ）は、同図（ｂ）に示す風洞実験
において、モータ印加電圧Ｖｍを一定に制御した条件下
でのコンデンサ２５、ラジエータ２６を通過する風量
（通過風量）とモータ電流Ｉｍとの関係を示した特性図
である。この風洞実験では、実際の走行状態を想定し、
図３（ｂ）において右方からコンデンサ２５およびラジ
エータ２６に向かって強制的に送風している。風洞実験
であるため、風洞の送風側入口を閉じることなどによ
り、冷却ファン２２が発生する風量よりも少ない通過風
量を設定することも可能となっている。

【００４０】この図３（ａ）において、モータ印加電圧
Ｖｍが高いほどモータ電流Ｉｍが増加する。また、モー
タ印加電圧Ｖｍを一定に制御した場合、通過風量が増大
するに従って直流モータ２３の負荷が減少しモータ電流
Ｉｍが低下する。

【００４１】さらに、この風洞実験で、モータ印加電圧
Ｖｍを一定に制御した状態において、図２の特性図で定
まる風量と同じ風量を強制的に送風した場合、モータ電
流Ｉｍは強制風量が０の場合のモータ電流Ｉｍ０に比べ
約８０％に低減することが明らかとなった。例えば、モ
ータ印加電圧Ｖｍが６．８５Ｖ一定の場合、強制風量が
０の時はモータ電流Ｉｍ（＝Ｉｍ０）が約９．５Ａとな
り、強制風量が２５００ｍ^３／ｈの時はモータ電流Ｉｍ
が約８Ａまで低減する。このことは、実際の走行状態に
おいて、モータ印加電圧Ｖｍが一定に制御された下で車
両の走行風が上述した冷却要求風量に等しくなると、モ
ータ電流Ｉｍが車両停止時に流れるモータ電流Ｉｍ０の
８０％に低減することを示している。

【００４２】図３（ａ）に示す破線は、それぞれのモー
タ印加電圧Ｖｍについてモータ電流Ｉｍがモータ電流Ｉ
ｍ０の８０％に低減する点を順に結んだものである。つ
まり、この破線より右側の領域は、走行風が冷却要求風
量を上回っている領域であって、この領域におけるモー
タ電流Ｉｍは、停止時におけるモータ電流Ｉｍ０に対し
次の条件式を満足している。Ｉｍ≦０．８×Ｉｍ０ …（１）

【００４３】従って、（１）式の関係が満たされている
場合には、直流モータ２３が駆動されなくても、冷却要
求風量を確保することができる。そこで、モータ制御装
置２４は、この（１）式が成立しているか否かを判定
し、その判定結果に応じて直流モータ２３への印加電圧
を変更（電圧変更動作に相当）することにより、直流モ
ータ２３の消費電力を低減可能となる（省電力制御）。

【００４４】図４は、モータ制御装置２４が実行する省
電力制御のフローチャートを示している。なお、本実施
形態においては、この省電力制御は全てＩＣ３１内のハ
ードウェアによって実行される。

【００４５】すなわち、モータ制御装置２４は、エンジ
ン制御装置から制御信号Ｓａを入力したかどうかを判断
する（ステップＳ１）。ここで、モータ制御装置２４が
制御信号Ｓａを入力した（「ＹＥＳ」）と判断した場合
には、その制御信号Ｓａは入力処理回路３２により電圧
指令信号Ｓｂに変換され、駆動回路３３は、モータ電圧
Ｖｍがその電圧指令信号Ｓｂにより示される電圧と一致
するようにフィードバック制御を行う（ステップＳ２：
定電圧制御ステップに相当）。一方、モータ制御装置２
４は、エンジン制御装置から制御信号Ｓａを入力してい
ないと判断した場合（ステップＳ１において「ＮＯ」の
場合）には、再びステップＳ１の処理に戻る。

【００４６】その後、ステップＳ３（検出ステップに相
当）において、コンパレータ３７は、電流検出信号Ｓｃ
により示されるモータ電流Ｉｍが判定電流信号Ｓｅによ
り示される判定電流以下に低下したかどうかを判定す
る。この判定電流は、無風時におけるモータ電流Ｉｍ０
の８０％の値に設定されている。すなわち、このステッ
プＳ３では、走行風による風量が冷却要求風量以上ある
かどうかを判定していることになる。

【００４７】この場合、判定電圧設定回路３６は、判定
電流（ＩＣ３１内部では電圧信号である）を以下の
（２）式により算出する。図５は、この判定電流を示し
たものである。判定電流＝０．８×（Ａ×Ｖｍ^Ｃ＋Ｂ） …（２）ただし、Ｖｍ：モータ電圧Ａ、Ｂ、Ｃ：直流モータ２３により定まる定数

【００４８】ステップＳ３において、モータ電流Ｉｍが
判定電流以下に低下していない場合（「ＮＯ」の場合）
には、モータ制御装置２４は再びステップＳ１の処理に
移行する。この場合、コンパレータ３７はＬレベルの制
御切替信号Ｓｆを出力するので、制御切替回路３９は駆
動回路３３の出力信号を選択し、駆動回路３３によるフ
ィードバック制御が行われる。

【００４９】一方、モータ電流Ｉｍが判定電流以下に低
下した場合（「ＹＥＳ」の場合）には、モータ制御装置
２４は電圧変更ステップとしてのステップＳ４に移行す
る。この場合、コンパレータ３７はＨレベルの制御切替
信号Ｓｆを出力するので、制御切替回路３９はオペアン
プ３５の出力信号を選択し、モータ電圧Ｖｍが最低印加
電圧ＶＬに一致するようにフィードバック制御が行われ
る。

【００５０】なお、直流モータ２３が停止すると、それ
以降走行風が冷却ファン２２に与えられることによるモ
ータ電流Ｉｍの変化を検出できなくなるため、走行風の
風量が冷却要求風量以上となっても、モータ印加電圧を
０Ｖとせず最低印加電圧ＶＬ（例えば２Ｖ）に設定する
ようになっている。

【００５１】図６は、この省電力制御における動作波形
の一例を示している。図６における波形は、上から順に
車両速度、制御命令Ｓａ、モータ電圧Ｖｍ、実際のモー
タ電流、判定電圧と検出されたモータ電流Ｉｍ、制御切
替信号Ｓｆを示している。

【００５２】エンジン制御装置は、車両が停止している
時刻ｔ１において、コンデンサ２５またはラジエータ２
６の冷却に２５００ｍ^３／ｈが必要であるとして、その
冷却要求風量に応じたモータ印加電圧である６．８５Ｖ
（図２参照）を制御信号Ｓａとしてモータ制御装置２４
に指令する。この場合、走行風が０であるため、モータ
電流Ｉｍは９．５Ａ流れている（図３における通過風量
０の時の電流値）。

【００５３】やがて、時刻ｔ２において車両が加速を開
始すると、その速度上昇に伴って走行風が増加しモータ
電流Ｉｍが減少する。やがて、時刻ｔ３において車両が
５０ｋｍ／ｈになると、冷却要求風量である２５００ｍ
^３／ｈが得られるようになり、その時刻ｔ３においてモ
ータ電流Ｉｍが判定電流以下となるため制御切替信号Ｓ
ｆがＬレベルからＨレベルに変化する。この制御切替信
号Ｓｆの変化により、モータ電圧Ｖｍが最低印加電圧Ｖ
Ｌ（２Ｖ）となるように制御され、それに伴って判定電
流も変更される。この時、モータ電流Ｉｍは８Ａからほ
ぼ０Ａまで低減し、モータ消費電力が減少する。

【００５４】その後、車両が減速を開始すると、その速
度低下に伴って走行風が減少しモータ電流Ｉｍが増加す
る。やがて、時刻ｔ４においてモータ電流Ｉｍが判定電
流よりも大きくなると制御切替信号ＳｆがＨレベルから
Ｌレベルに変化し、モータ印加電圧は、再び制御信号Ｓ
ａとして指令された６．８５Ｖに制御されるようにな
る。

【００５５】以上述べたように、本実施形態のファン制
御システム２１は、抵抗２９および検出電圧処理回路３
０からなる電流検出手段を備え、モータ電流Ｉｍに基づ
いてコンデンサ２５およびラジエータ２６に与えられる
走行風の風量を間接的に検出可能に構成されている。そ
して、ファン制御システム２１は、冷却要求風量に等し
い走行風が与えられた場合に流れるモータ電流Ｉｍを判
定電流として設定し、モータ電流Ｉｍがその判定電流以
下に低下した場合、つまり走行風だけで冷却要求風量を
確保できる場合に、モータ電圧Ｖｍを低減するように電
圧変更動作を行う。これにより、冷却要求風量を確保し
た状態においてモータ消費電力を低減することができ、
バッテリ２７の電力を節電することができる。

【００５６】また、モータ電流Ｉｍが判定電流以下に低
下した場合であっても、直流モータ２３には最低印加電
圧ＶＬが印加されて、冷却ファン２２の回転が停止しな
いように制御されるので、一旦電圧変更動作を行った後
も走行風の検出が可能となって、さらに継続して電圧変
更動作を行うことが可能となる。

【００５７】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変
形または拡張が可能である。モータは、直流モータ２３
に限られず、例えばブラシレスモータであっても良い。
（２）式に代えて、判定電流＝０．８×Ｄ×Ｖｍ（Ｄ：
定数）という簡易的な式を用いても大きな誤差を生じな
い。駆動回路３３は、ＰＷＭ制御を行うように構成され
ていても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すファン制御装置の電
気的構成図

【図２】モータ印加電圧Ｖｍと通過風量との関係を示す
図（ａ）およびその測定システムを示す図（ｂ）

【図３】モータ印加電圧Ｖｍを一定に制御した条件下に
おける通過風量とモータ電流Ｉｍとの関係を示す図
（ａ）およびその実験システムを示す図（ｂ）

【図４】省電力制御を示すフローチャート

【図５】モータ電圧Ｖｍに対する判定電流を示す図

【図６】省電力制御を示す動作波形図

【図７】従来技術を示す冷却ファン制御システムの電気
的構成図

【図８】エンジン冷却水の温度、クラッチ信号、冷媒高
圧信号に対するモータ印加電圧比率を示す図（ａ）およ
びコンプレッサと冷却ファンの状態を示す図（ｂ）

【符号の説明】

２１はファン制御システム（制御装置）、２２は冷却フ
ァン（車両用冷却ファン）、２３は直流モータ、２４は
モータ制御装置（制御手段）、２８はＭＯＳＦＥＴ（電
圧印加手段）、２９は抵抗（電流検出手段）、３０は検
出電圧処理回路（電流検出手段）、３４はモータ電圧検
出回路（電圧検出手段）、３７はコンパレータ（電流低
下検出手段）である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用冷却ファンを回転駆動するモータ
と、このモータへの印加電圧を制御する制御手段とを備
えた車両用冷却ファンの制御装置において、前記制御手段は、前記モータへの印加電圧が所定電圧と
なるように制御している定電圧制御状態において、モー
タ通電電流が低下したことを検出した場合に、前記モー
タへの印加電圧を前記所定電圧よりも低くなるように制
御する電圧変更動作を実行することを特徴とする車両用
冷却ファンの制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記定電圧制御状態に
おいて、モータ通電電流が車両停止時におけるモータ通
電電流よりも所定量だけ低下したことを検出した場合
に、前記電圧変更動作を実行することを特徴とする請求
項１記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項３】前記所定量は、前記定電圧制御状態にお
いて、車両停止時に前記車両用冷却ファンにより得られ
る風量と同じ風量が前記車両用冷却ファンに与えられた
場合におけるモータ通電電流の低下量に等しく設定され
ていることを特徴とする請求項２記載の車両用冷却ファ
ンの制御装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記電圧変更動作とし
て、前記モータへの通電を停止することを特徴とする請
求項３記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記電圧変更動作とし
て、前記モータへの印加電圧を前記モータが回転可能な
電圧に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何
れかに記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記定電圧制御状態に
おいて、モータ通電電流が上昇したことを検出した場合
に、前記モータへの印加電圧を前記所定電圧よりも高く
なるように制御する電圧変更動作を実行することを特徴
とする請求項１ないし５の何れかに記載の車両用冷却フ
ァンの制御装置。
【請求項７】車両用冷却ファンを回転駆動するモータ
と、このモータへの印加電圧を制御する制御手段とを備
えた車両用冷却ファンの制御装置において、前記制御手
段は、前記モータに電圧を印加する電圧印加手段と、前記モータへの印加電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの通電電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段により検出されたモータ通電電流が、
モータ印加電圧に基づいて決定されるしきい値よりも低
下した場合に電流低下信号を出力する電流低下検出手段
と、前記電流低下信号の非出力時には外部から与えられる所
定電圧を指令電圧とし、前記電流低下信号の出力時には
前記所定電圧よりも低い電圧を指令電圧とし、前記電圧
検出手段により検出された前記モータへの印加電圧が前
記指令電圧に一致するように前記電圧印加手段を制御す
る電圧制御手段とから構成されていることを特徴とする
車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項８】前記しきい値は、前記電圧制御手段が前
記所定電圧を指令電圧として前記電圧印加手段を制御し
ている状態において、車両停止時に前記車両用冷却ファ
ンにより得られる風量と同じ風量が前記車両用冷却ファ
ンに与えられた場合におけるモータ通電電流値と等しく
設定されていることを特徴とする請求項７記載の車両用
冷却ファンの制御装置。
【請求項９】前記電圧制御手段は、前記電流低下信号
の出力時において、指令電圧を０Ｖとすることを特徴と
する請求項８記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項１０】前記電圧制御手段は、前記電流低下信
号の出力時において、前記指令電圧を前記モータが回転
可能な電圧とすることを特徴とする請求項７または８記
載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項１１】モータにより回転駆動される車両用冷
却ファンの制御方法において、前記モータへの印加電圧が所定電圧となるように制御す
る定電圧制御ステップと、この定電圧制御された状態に
おいてモータ通電電流が低下したか否かを検出する検出
ステップと、この検出ステップでモータ通電電流の低下
が検出された場合に前記モータへの印加電圧が前記所定
電圧よりも低くなるように制御する電圧変更ステップと
からなることを特徴とする車両用冷却ファンの制御方
法。
【請求項１２】前記検出ステップは、前記定電圧制御
状態においてモータ通電電流が低下したか否かと共に上
昇したか否かを検出し、前記設定ステップは、前記検出ステップでモータ通電電
流の上昇が検出された場合に前記モータへの印加電圧が
前記所定電圧よりも高くなるように制御することを特徴
とする請求項１１記載の車両用冷却ファンの制御方法。