JP2004027945A

JP2004027945A - 車両用モータファンの制御装置

Info

Publication number: JP2004027945A
Application number: JP2002184709A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Furukawa; 古川　知史
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP4078896B2

Abstract

【課題】最小のトルクで発電機およびコンプレッサを駆動でき、車両の燃費を向上できるモータファンの制御装置を提供する。
【解決手段】モータファン７０を制御するデューティ比として、エンジン２０の冷却水温およびコンプレッサ３０の冷媒圧力に応じてそれぞれの性能要求を満たす第１指令値と第２指令値を算出し大きい方を第１目標値とする。また発電機１０のトルクとコンプレッサ３０のトルクとの合計トルクを算出しこの合計トルクをブロアファン５１の回転速度と外気温センサ１１０で検出された外気温に基づいて補正したうえで、最小となるようなデューティ比を第２目標値とする。そして第１目標値および第２目標値のうち大きい方に基づいてモータファンを制御する。これによって、冷房要求などが変化しても最小トルクでコンプレッサと発電機を駆動でき車両の燃費が向上する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却用ラジエータとエアコンディショナのコンデンサとを冷却する車両用モータファンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用モータファンの制御技術として特開２００１−３１７３５３号公報がある。
この制御技術は、モータファンの制御指令値として、エアコンディショナの性能要求を満たすモータファンの第１のデューティ指令値と、エンジンの冷却水温要求を満たすモータファンの第２のデューティ指令値とのうち大きい指令値を第１のデューティ目標値としたうえで、発電機のトルクおよびエアコンディショナのコンプレッサのトルクとの合計トルクが最小となるようなモータファンの第２のデューティ目標値を算出し、第１および第２のデューティ目標値のうち、大きいデューティ目標値によってモータファンを制御し、エンジンの冷却水およびエアコンディショナの要求性能を維持するとともに、車両の燃費を改善するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、第２のデューティ目標値におけるコンプレッサのトルクの演算に関しては、エアコンディショナの冷媒圧力と外気温に基づいて行われている。このため、冷媒圧力や外気温に対応した第２のデューティ目標値の演算ができ、冷媒圧力や外気温の変化に左右されずに燃費の改善が可能になる。
【０００４】
しかしながら、実際のコンプレッサのトルクは、車室内の冷房要求にも応じて変化するもので、上記のように外気温と冷媒圧力だけで演算されたコンプレッサのトルクは、車室内の冷房要求が変化した場合には実際のトルクとの間にずれが生じる。
このため、演算された第２のデューティ目標値は、必ずしも最小のトルクに対応しないことがあり、エンジンとしては必ずしも最小負荷でモータファンとコンプレッサを駆動することにならず、車両の燃費の改善には制約を受けることになる。
本発明は、とくに車室内の冷房要求からの制約を受けずに車両の燃費向上が図れる車両用モータファンの制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの冷却水温およびエアコンディショナの冷媒圧力に応じて、モータファンのデューティ比の第１指令値と第２指令値をそれぞれ算出し、その大きさを比較することによって、大きい方をデューティ比の第１目標値として設定する。また発電機のトルクとコンプレッサのトルクとの合計トルクを算出し、この合計トルクが最小となるようなデューティ比を第２目標値として設定するが、その合計トルクについてはブロアファンモータの回転速度に基づいて補正する。そして第１目標値および第２目標値のうち大きい方を最終デューティ比とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却水温および冷媒圧力の制御要求を満たすとともに、発電機のトルクとコンプレッサのトルクが最小となるようにモータファンのデューティ比を制御するので、エアコンディショナの要求性能を維持するとともに、エンジンにかかる負荷が小さくなり、車両の燃費を向上させることができる。
とくに、発電機のトルクとコンプレッサのトルクとの合計トルクについて、ブロアファンの回転速度によって補正するようにしたので、車室内における冷房要求が変化した場合でも、合計トルクが最小となるような第２目標値を演算することができ、車室内の冷房要求からの制約を受けずに車両の燃費向上が可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、実施例として本発明が適用される車両用冷却システムを示す図である。
コントロールユニット１００には、エンジン２０の回転数を検出する回転数センサ２５と、エンジン２０の冷却水温を検出する冷却水温センサ８５と、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）のコンデンサ９０に流れる冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ９５および外気温センサ１１０が接続されている。
【０００８】
エンジン２０の冷却水は、エンジンルームに配置されているラジエータ８０で冷却されるようになっている。
コンデンサ９０はラジエータ８０とともに、車両前後方向に重ねて配置され、これらの後方側にモータファン７０が配置され、コンデンサ９０とラジエータ８０は、車両の進行による外気およびモータファン７０によって冷却されるようになっている。外気温センサ１１０はコンデンサ９０などに入る外気の通路上に設置されている。
【０００９】
エンジン２０には発電機（ＡＬＴ）１０とエアコンディショナのコンプレッサ（ＣＯＭＰ）３０が連結され、コンプレッサ３０で圧縮された冷媒は車室内に設けられているクーリングユニット５０のエバポレータ５３で熱を吸収しコンデンサ９０で放散するようになっている。
発電機１０はバッテリ（ＢＡＴ）４０とコントロールユニット１００に接続されそれらに電源供給を行う。エンジン２０が停止時に、バッテリ４０がコントロールユニット１００へ電源供給を行う。
【００１０】
クーリングユニット５０のヒータコア５４には、暖房時にエンジンの冷却水が循環するようなっている。
エバポレータ５３とヒータコア５４には温度調整された空気を車室内に送るようにブロアファン５１が設けられている。
ブロアファン５１の回転数を検出する回転数センサ５５とエアコンディショナのスイッチ（エアコンＳＷ）１１５および車速センサ１２０がコントロールユニット１００に接続されている。
【００１１】
次に、コントロールユニット１００におけるモータファンの制御の流れを説明する。
図２、図３は、モータファンの制御の流れを示すフローチャートである。
ステップ１００において、図示しないイグニッションスイッチがオンされてエンジンが起動されたことを検出すると、ステップ１０１へ進む。
ステップ１０１では、回転数センサ２５からエンジン回転数、外気温センサ１１０から外気温の検出値をそれぞれ読み込む。
【００１２】
ステップ１０２では、エアコンＳＷ１１５がオンかオフかをチェックし、オンであればステップ１０３へ進み、オフであればステップ１２５へ進む。
ステップ１０３では、吐出圧力センサ２１からエアコンディショナの冷媒圧力の検出値を読み込む。
ステップ１０４では、冷却水温センサ８５からエンジンの冷却水温の検出値を読み込む。
【００１３】
ステップ１０５では、ステップ１０３で読み込んだ冷媒圧力から、図４の（ａ）に示す冷媒圧力とモータファンのデューティ比との関係を表わすマップを用いて、エアコンディショナの性能に対する要求を満足するためのモータファンのデューティ比の第１指令値Ｘを算出する。図４の（ａ）のマップは、冷媒圧力がＰ１以下のときはデューティ比が３０％程度で一定となり、Ｐ１を超えてＰ２に至るまでは冷媒圧力に比例してデューティ比が上昇し、Ｐ２を超えると１００％のデューティ比で一定となる特性を設定している。
【００１４】
ステップ１０６では、ステップ１０４で読み込んだ冷却水温から、図４の（ｂ）に示す冷却水温とモータファンのデューティ比との関係を表わすマップを用いて、冷却水温に対する要求を満足するためのモータファンのデューティ比の第２指令値Ｙを算出する。図４の（ｂ）のマップは、冷却水温がＴ１以下のときはデューティ比０％としてモータファンを駆動せず、Ｔ１を超えてＴ２に至るまでは冷却水温に比例してデューティ比が上昇し、Ｔ２を超えると１００％のデューティ比で一定となる特性を設定している。
【００１５】
ステップ１０７では、上記の第１指令値Ｘと第２指令値Ｙとの大きさを比較する。そして、第１指令値Ｘが第２指令値Ｙ以上の場合は、ステップ１０８へ進み、第１指令値Ｘが第２指令値Ｙより小さい場合には、ステップ１０９へ進む。
ステップ１０８では、第１指令値Ｘをモータファンのデューティ比の第１目標値Ｄ１とする。
ステップ１０９では、第２指令値Ｙをモータファンのデューティ比の第１目標値Ｄ１とする。
これによって、第１指令値Ｘおよび第２指令値Ｙのうち大きい方が第１目標値として採用されることになり、冷却水温およびエアコンディショナの性能の両方に対する要求を満たすことができる。
【００１６】
ステップ１１０では、第１目標値Ｄ１のデューティ比とステップ１０１で読み込んだ外気温とに基づき、図５に示す冷媒圧力のマップを用いて、理想とするコンプレッサの目標冷媒圧力を演算する。
図５のマップは、デューティ比と冷媒圧力と外気温の関係が定められており、デューティ比が高くなると冷媒圧力が低く、外気温が高くなると冷媒圧力が高くなるように設定されている。これは、モータファンのデューティ比が高くなると、モータファンの送風量が多くなり、コンデンサの冷却能力が相対的に向上するので、コンプレッサが送り出す冷媒圧力を下げてもよいことを意味する。また外気温が高くなると、それだけ冷却能力が下がるので、その補正を行うことを加味している。
【００１７】
ステップ１１１では、第１目標値Ｄ１から、図６に示すモータファンのデューティ比と発電機の発電電流との関係を表わすマップを用いて、発電機の発電電流Ｉ１を算出する。図６のマップは、デューティ比の大きさに比例して、そのデューティ比でモータファンを駆動するために必要な発電電流が大きくなる特性を表わしている。
【００１８】
図３のステップ１１２では、発電電流Ｉ１とエンジンの回転数から、図７に示す発電機の発電電流とトルクとの関係を表わすマップを用いて、発電機のトルクＴｉ１を算出する。図７のマップは、所定のエンジン回転数（すなわち、発電機の回転数）において、発電機の発電電流の大きさに比例してその電流を発電するために必要なトルクが大きくなる特性を表わしており、このようなマップがエンジン回転数ごとに準備されている。
【００１９】
ステップ１１３では、第１目標値Ｄ１から、図８に示すモータファンのデューティ比とコンプレッサのトルクとの関係を表わすマップを用いて、コンプレッサのトルクＴｃ１を算出する。図８のマップは、所定のエンジン回転数（すなわち、コンプレッサの回転数）および外気温の下で、モータファンのデューティ比とそのデューティ比で駆動されたモータファンによりコンデンサが冷却されたときのコンプレッサのトルクとの関係を定めたもので、デューティ比が大きくなるに従って必要なトルクが減少する特性を表わしている。このようなマップは、エンジン回転数および外気温の組み合わせごとに準備されている。
ステップ１１４では、発電機のトルクＴｉ１とコンプレッサのトルクＴｃ１との合計トルクＴ１を演算する。
【００２０】
ステップ１１５では、外気温センサ１１０から外気温の検出値を読み込む。
外気温の検出値は、ステップ１０１で既に読み込んでいるが、ここで再度読み込んで精度を高める。
ステップ１１６では、回転数センサ５５から、ブロアファンの回転速度を読み込む。
【００２１】
ステップ１１７では、ステップ１１４で演算された発電機とコンプレッサの合計トルクＴ１に対して、外気温とブロアファンの回転速度に基づいて図９に示す補正マップからの合計トルク補正値を用いて補正を行い、補正合計トルクＴ１’を演算する。
図９の補正マップでは、外気温が高くなると、合計トルクＴ１が高くなり、またブロアファンの回転速度が大きくなると、合計トルクＴ１が大きくなるように補正値が設定されている。これは、ステップ１１０で目標冷媒圧力が設定されたときの条件より、外気温またはブロアファンの回転速度が高くなると、それだけに冷却しなければならないから、その分トルクを大きくしている。
【００２２】
ステップ１１８では、発電機およびコンプレッサの作動状態を考慮して、発電機のトルクとコンプレッサのトルクとの補正合計トルクＴ１’が最小となるようなモータファンのデューティ比の第２目標値Ｄ２を求める。具体的には、モータファンのデューティ比を第１目標値Ｄ１から少しずつ変化させ、上記ステップ１１１と同様に発電機の発電電流Ｉ２を算出した後に、ステップ１１２と同様に発電機のトルクＴｉ２を算出し、そしてステップ１１３と同様にコンプレッサのトルクＴｃ２を算出する。
【００２３】
最後に、Ｔｉ２とＴｃ２の合計Ｔ２を算出し、Ｔ２がＴ１’より小さくなるときのモータファンのデューティ比を求め、これを繰り返してＴ２が最小となるときのデューティ比を第２目標値Ｄ２とする。
そして第２目標値Ｄ２を算出した後、図５に示すマップを用いて理想とするコンプレッサの目標冷媒圧力を求める。
【００２４】
ステップ１１９では、第１目標値Ｄ１と第２目標値Ｄ２との大きさを比較する。そして、第２目標値Ｄ２が第１目標値Ｄ１以上であればステップ１２０へ進み、第２目標値Ｄ２が第１目標値Ｄ１より小さければステップ１２１へ進む。
ステップ１２０では、第２目標値Ｄ２のデューティ比をモータファンのデューティ比としてモータファンを制御する。この場合は、エンジンの負荷トルクが最小となり、かつエアコンディショナの性能に影響が出ないモータファンのデューティ比（すなわちＤ２）を用いているため、発電機およびコンプレッサの作動状態が最適化される。
ステップ１２１では、第１目標値Ｄ１のデューティ比をモータファンのデューティ比として制御する。
【００２５】
ステップ１２２では、吐出圧力センサ９５から、コンプレッサの冷媒圧力の検出値を読み込む。
ステップ１２３では、ステップ１１０またはステップ１１８で求められた目標冷媒圧力と検出された冷媒圧力とのずれを検出する。
ステップ１２４では、そのずれがなくなるように、モータファンのデューティ比Ｄの補正を行う。
【００２６】
一方、ステップ１０２のチェックでエアコンＳＷがオフの場合は、ステップ１２５で、ステップ１０４と同様に、冷却水温の検出値を読み込む。
ステップ１２６では、ステップ１０６と同様に、ステップ１２５で読み込んだ冷却水温から、第２指令値Ｙを算出する。
【００２７】
ステップ１２７では、第２指令値Ｙを第１目標値Ｄ１とする。ここでは、エアコンＳＷがオフであるから、コンプレッサの作動状態を考慮した第２目標値Ｄ２は算出しない。
ステップ１２８では、図５のマップによって第１目標値Ｄ１に対応したコンプレッサの目標冷媒圧力を演算する。そして、ステップ１２１において第１目標値Ｄ１のデューティ比に基づくモータファンの制御およびその後のデューティ比に対しての補正が行われる後はリターンされ、上記制御を繰り返す。
【００２８】
本実施例では、上記のステップ１０３および１０５が第１指令値算出手段を構成し、上記のステップ１０４および１０６が第２指令値算出手段を構成し、ステップ１０７ないし１０９が第１目標値設定手段を構成し、ステップ１１１ないし１１４およびステップ１１８が第２目標値設定手段を構成し、ステップ１１９およびステップ１２０、１２１がデューティ比決定手段を構成している。ステップ１１５ないし１１７が補正手段を構成し、ステップ１２２ないしステップ１２４がデューティ制御手段を構成している。
【００２９】
本実施例は、以上のように構成され、冷却水温およびエアコンディショナの性能に対する要求を満たしたまま、発電機およびコンプレッサのトルクの合計トルクが最小となるので、エンジンの負荷量を低減し燃費の改善を図ることができる。とくに、第２目標値の演算に当たっては、外気温およびブロアファンの回転速度に基づいて、発電機およびコンプレッサとの合計トルクを補正するようにしたので、外気温やクーリングユニット内の冷房要求が変化した場合でも、エンジンは最小のトルクで発電機およびコンプレッサを駆動でき、車室内の冷房要求からの影響を受けずに車両の燃費向上させることが可能になる。
【００３０】
また、演算された第１および第２目標値のデューティ比に対応して、コンプレッサの目標冷媒圧力を演算し、モータファンを制御するときは、実際の冷媒圧力と目標冷媒圧力との間にずれが生じた場合は、冷媒圧力を目標冷媒圧力に近づけるようにデューティ比を補正するようにしたから、コンプレッサは理想的な状態で動作することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両用冷却システムを示す図である。
【図２】モータファンの制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】モータファンの制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】冷媒圧力とモータファンのデューティ比との関係および冷却水温とモータファンのデューティ比との関係を表わすマップである。
【図５】デューティ比と冷媒圧力および外気温の関係を表わすマップである。
【図６】モータファンのデューティ比と発電機の発電電流との関係を表わすマップである。
【図７】発電機の発電電流とトルクとの関係を表わすマップである。
【図８】モータファンのデューティ比とコンプレッサのトルクとの関係を表わすマップである。
【図９】合計トルクを補正するためのマップである。
【符号の説明】
１０　　　発電機
２０　　　エンジン
２５　　　発電機
３０　　　コンプレッサ
４０　　　バッテリ
５０　　　クーリングユニット
５１　　　ブロアファン
５３　　　エバポレータ
５４　　　ヒータコン
５５　　　回転数センサ
７０　　　モータファン
８０　　　ラジエータ
９０　　　コンデンサ
１００　　　コントロールユニット
１１０　　　外気温センサ
１１５　　　エアコンＳＷ
１２０　　　車速センサ

Claims

エンジン冷却水のラジエータとエアコンディショナ冷媒のコンデンサとを冷却するモータファンをデューティ比で制御する車両用モータファンの制御装置において、
冷媒圧力に応じてデューティ比の第１指令値を算出する第１指令値算出手段と、冷却水温に応じてデューティ比の第２指令値を算出する第２指令値算出手段と、第１指令値および第２指令値のうち大きい方をデューティ比の第１目標値として設定する第１目標値設定手段と、
発電機のトルクとコンプレッサのトルクとの合計トルクを算出し、この合計トルクが最小となるようなデューティ比を第２目標値として設定する第２目標値設定手段と、
第１目標値および第２目標値のうち大きい方を最終デューティ比とするデューティ比決定手段とを有して、
前記第２目標値設定手段に対して前記演算された発電機のトルクとコンプレッサのトルクとの合計トルクをブロアファンモータの回転速度に基づいて補正する補正手段を設け、
前記第２目標値設定手段は、前記補正された合計トルクが最小となるようなデューティ比を第２目標値として設定することを特徴とする車両用モータファンの制御装置。
前記補正手段は、前記ブロアファンモータの回転速度と外気温によって、前記合計トルクを補正することを特徴とする請求項１記載の車両用モータファンの制御装置。
デューティ比を制御するデューティ制御手段を設け、
該デューティ比制御手段は、前記エアコンディショナの冷媒圧力が設定された目標冷媒圧力に近づくように、前記決定された最終デューティ比を制御することを特徴とする請求項１または２記載の車両用モータファンの制御装置。