JP2004092401A - Electric power regenerating device for vehicular cooling fan motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行風を受ける部位に取り付けられた車両用冷却ファンを駆動する車両用冷却ファンモータの電力回生装置に関する。
【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のコンデンサなど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(ブラシ付きの)直流モータで駆動することが行われている。この冷却システムを用いると、冷却ファンをエンジンの出力軸に連結して回転駆動する構成とは異なり、エンジンの回転状態に依存することなく冷却ファンの駆動、停止、回転速度の設定などを行うことができるようになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記冷却ファンを回転させる冷却ファンモータは、バッテリから電力の供給を受けて駆動されるので、上記エンジン駆動の場合と比べ、バッテリの充放電収支すなわち車両における発電電力と消費電力との電力収支が悪化してしまう。
【0004】
これについて特開2002−61512号公報には、冷却ファンが走行風を受けることにより回転している場合に、その回転に伴って冷却ファンモータから出力される発電エネルギーを回生して電力収支を改善する手段が開示されている。そして、具体的には冷却ファンモータの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、この回転速度検出手段により検出された回転速度が所定値以上である場合に、上記発電エネルギーを回生するように構成されている。
【0005】
しかし、ブラシレスモータのようにその駆動装置自体が回転速度を検出する機能を備えているものはともかく、冷却ファンモータとして現在の主流であるブラシ付きの直流モータの場合には、上記回転速度検出手段を新たに設ける必要があり、既存の制御装置に対してコストアップとなって採用し辛いという事情があった。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両における電力収支を改善でき且つ従来よりも低コストで構成できる車両用冷却ファンモータの電力回生装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した手段によれば、車両が走行すると、車両用冷却ファンと車両用冷却ファンモータが走行風に応じた速度で回転する。そして、車両用冷却ファンモータが非駆動状態であって且つ車両の速度が所定値以上となった場合に、回生手段は回生制御手段からの回生指令を受けて車両用冷却ファンモータの発電エネルギーを回生するので、車両における電力収支を改善することができる。
【0008】
回生するか否かの判断に用いられる車両の速度は、車両のエンジン制御などで既に検出されているものであるため、従来構成とは異なり車両用冷却ファンモータの回生制御のための新たに検出装置を設ける必要がなく、コストを下げることができる。また、車両の速度と車両用冷却ファンモータの回転速度との関係および車両の速度と車両用冷却ファンモータの回生電力との関係は、自然風などによる影響があるものの、車両用冷却ファンモータの型式、車両用冷却ファンの設置数・設置部位を同じくする同一車種では、予め測定した結果とよく一致する。このため、車両用冷却ファンモータの回転速度を直接検出しなくても、車両の速度を検出することにより十分な制御精度を得られる。
【0009】
さらに、車両の速度が所定値未満の場合に回生手段を動作させると、車両用冷却ファンモータの制動力が増大して冷却能力が低下し、車両用冷却ファンの稼動頻度が増加して却って消費電力が増えてしまう。また、ブラシ付き直流モータについてその巻線を利用して車両用冷却ファンモータの発電電圧を昇圧する場合、サージ電圧による火花の発生によりブラシの寿命が短くなる。従って、本手段では車両の速度が所定値以上の場合に回生手段を動作させることとし、電力収支の改善とモータ寿命の改善とを図っている。
【0010】
請求項2に記載した手段によれば、回生制御手段は、車両用冷却ファンモータから回生した発電エネルギーを電力貯蔵手段(例えばバッテリ)に貯蔵(充電)するので、回生される発電エネルギーが車両速度など車両の走行状態の変化に応じて刻々と変化する場合であっても、その回生されたエネルギーを有効に利用することが可能となる。また、回生制御手段は、電力貯蔵手段が満貯蔵状態でないことを条件として回生動作を指令するので、電力貯蔵手段において過剰な貯蔵状態が発生することを防止できる。
【0011】
請求項3に記載した手段によれば、スイッチング素子がオンすると、車両用冷却ファンモータの誘起電圧により当該スイッチング素子を通してモータ巻線に電流が流れ、当該スイッチング素子がオフすると、その電流がダイオードを通して電源側に戻される。この手段によれば、モータの回転速度すなわち誘起電圧が低い場合であっても、その誘起電圧を昇圧しつつ回生することが可能となる。
【0012】
この場合、スイッチング素子に与えるPWM回生指令信号の周波数を10kHz以上に設定し、そのデューティ比をほぼ80%に設定することにより、車両用冷却ファンの回転速度の低下を抑えつつ大きな回生電流を得ることができ、スイッチング素子の損失まで含め最も効率良く発電エネルギーを回生できる。
【0013】
請求項4に記載した手段によれば、請求項1記載の発明と同様に、車両用冷却ファンモータが力行駆動状態でなく且つ車両の速度が所定値以上である場合に、回生手段が回生運転を行って車両用冷却ファンモータから出力される発電エネルギーを回生するので、車両における電力収支を改善することができる。また、本発明によれば、車両用冷却ファンモータを駆動する駆動手段が回生運転機能を備えているので、別に回生手段を設ける構成に比べて構成が簡単になるとともにコストを下げることができる。本手段は、例えば車両用冷却ファンモータがブラシレスモータである場合に適用できる。
【0014】
請求項5、6に記載した手段によれば、それぞれ請求項2、3記載の発明と同様の作用および効果を得ることができる。
【0015】
請求項7に記載した手段によれば、回生制御手段は既に存在するエンジン制御のための電子制御装置により構成されているので、従来構成に対し本手段を採用するにあたっては、新たに回生手段のみを付加すれば良く、一層のコスト低減を図れる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面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。このファン制御装置1は、冷却ファン2(車両用冷却ファンに相当)を回転させるブラシ付きの直流モータ3(車両用冷却ファンモータに相当)を駆動するとともに、モータ3が発電するエネルギーを回生する電力回生装置として動作するようになっている。
【0017】
冷却ファン2は、車両用エアコンの冷媒が通過するコンデンサ4およびエンジン冷却水が通過するラジエータ5を冷却するものであって、当該冷却ファン2、モータ3、コンデンサ4およびラジエータ5は、車両の前部に配置されている。このため、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4、ラジエータ5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2に与えられるようになっている。
【0018】
モータ3の正側端子は、リレースイッチ6とイグニッションスイッチ7とを直列に介してバッテリ8(電力貯蔵手段に相当)の正極端子に接続されており、負側端子は、グランド(車体アース)を介してバッテリ8の負極端子に接続されている。リレースイッチ6には、モータ3側をアノードとするダイオード9が並列接続されており、モータ3の正側端子(ダイオード9のアノード)および負側端子(グランド)には、それぞれNチャネル型MOSFET10(スイッチング素子に相当)のドレインおよびソースが接続されている。MOSFET10には図示極性の還流用のダイオード11が接続されている。これらダイオード9とMOSFET10により構成される昇圧モジュール12(回生手段に相当)は、モータ3と一体的にまたはモータ3の近傍に取り付けられている。
【0019】
エンジンECU(Electronic Control Unit) 13は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御などエンジンに関する複数の制御を集中的に制御する電子制御装置で、図示しない電源用ICから制御電源Vccの供給を受けて動作するようになっている。このエンジンECU13は、車速センサから車速信号S1を入力し、オルタネータの制御器(オルタレギュレータ)から充電許可信号S2を入力するようになっている。充電許可信号S2は、バッテリ8が満充電状態でない時にHレベルとなる。
【0020】
また、エンジンECU13は、エンジン冷却水の温度信号S3、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)S4、およびエアコンの冷媒の圧力上昇を示す冷媒高圧信号S5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、リレースイッチ6の制御信号S6を出力するようになっている。クラッチ信号S4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(Hレベル)となり、冷媒高圧信号S5は、コンデンサ4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(Hレベル)となる。
【0021】
さらに、エンジンECU13は、モータ3の発電エネルギーを回生するための回生制御部13a(回生制御手段に相当)を備えており、後述するように所定条件が成立するとMOSFET10のゲートに対しPWM信号S7(PWM回生指令信号に相当)を出力するようになっている。この回生制御部13aは、CPUによってソフトウェア処理されているが、ハードウェアにより構成しても良い。なお、上述したバッテリ8、昇圧モジュール12および回生制御部13aにより、本発明でいう電力回生装置が構成されている。
【0022】
次に、本実施形態の作用について図2ないし図6も参照しながら説明する。
エンジンECU13は、温度信号S3、クラッチ信号S4、冷媒高圧信号S5などに基づいてコンデンサ4およびラジエータ5の冷却が必要か否かを判断し、必要と判断した場合には制御信号S6を出力してリレースイッチ6を閉じる。これにより、バッテリ8からイグニッションスイッチ7、リレースイッチ6を介してモータ3に電流が流れ、モータ3ひいては冷却ファン2が回転駆動される。これに対し、エンジンECU13は、冷却ファン2による冷却が不要と判断した場合には制御信号S6の出力を停止してリレースイッチ6を開く。
【0023】
リレースイッチ6が開状態の時に車両が走行すると、冷却ファン2が走行風を受けて回転する。この場合にモータ3の端子間に誘起される誘起電圧はバッテリ電圧VBよりも低いので、昇圧モジュール12によりモータ3の誘起電圧を昇圧するようになっている。以下、車速を基準とするモータ3の回生制御について説明する。
【0024】
リレースイッチ6が開状態、充電許可信号S2がHレベルで、且つ冷却ファン2が走行風を受けてモータ3が回転している時に、PWM信号S7がHレベルになると、MOSFET10がオンとなり、モータ3の巻線に誘起電圧による短絡電流が流れる。その後PWM信号S7がHレベルからLレベルになると、MOSFET10がオフ、ダイオード9がオンとなり、モータ3の巻線に流れていた短絡電流がモータ3からダイオード9、イグニッションスイッチ7を通してバッテリ8へと流れる。MOSFET10のオンとオフとが所定の周波数とデューティ比で繰り返されることにより、モータ3の発電エネルギーがバッテリ8に回生される。
【0025】
図2は、リレースイッチ6を開状態として自然風がない無風環境の下で走行した場合における車速(km/h)とファン回転数(rpm)との関係を示している。図中に示す実線は、エンジンECU13から昇圧モジュール12に対しPWM信号S7を与えて回生制御を行った場合の特性を示し、破線は、回生制御を停止している場合の特性を示している。ファン回転数が180rpm以下になると回転が安定しなくなる。また、図3は、同様の走行条件の下で回生制御を行った場合における車速(km/h)と回生電力(W)との関係を示している。回生制御を行う場合のPWM信号S7の周波数fPWM は10kHzで、デューティ比は80%である。
【0026】
これらの図からわかるように、回生制御を行わない場合には50km/h前後から冷却ファン2が回転し始めるが、回生制御を行う場合にはモータ3に制動力が発生するため70km/h前後から冷却ファン2が回転し始める。実際に回生電力が得られるのは80km/h以上の高速走行の場合に限られる。
【0027】
一方、高速走行時には、ウォーターポンプおよびコンプレッサがエンジンから十分な駆動力を得てエンジン冷却水およびエアコンの冷媒流量が十分に得られるので、冷却、冷房能力ともに余裕があり、夏場でも大半は冷却ファン2がオフの状態つまり電力回生が可能な状態となっている。従って、高速走行時にのみ回生制御を行うとしても、車両の冷却、冷房特性と合致して効果的に電力を回生できる。
【0028】
これに対し、リレースイッチ6が開状態の場合に車速によらず常に回生制御を行うものとすれば、モータ3の制動力が増大して冷却ファン2による冷却能力が低下し、冷却ファン2の稼動頻度が増加して却って消費電力が増えてしまう。また、ブラシ付き直流モータ3についてその巻線を利用して発電電圧を昇圧する場合、サージ電圧による火花の発生によりブラシの磨耗が助長され寿命が短くなる。車両の多くは高速走行よりも80km/h未満の低速・中速走行をしている時間の方が長いため、寿命、効率の点からみても、80km/h未満の低速・中速走行時には回生制御を行わない方が良く、80km/h以上の高速走行時にのみ回生制御を行うことが望ましい。
【0029】
続いて、回生制御の特性について説明する。
図4は、昇圧モジュール12によりモータ3の誘起電圧を昇圧している時のモータ誘起電圧VmとPWM信号S7の波形を示している。図4(a)は、PWM信号S7の周波数fPWM が低い場合を示しており、図4(b)は、PWM信号S7の周波数fPWM が高い場合を示している。デューティ比は、ともに80%である。
【0030】
回生制御は、換言すればモータ3の制動制御であるので、MOSFET10のオン時間つまり制動時間が長いほど短絡電流(回生電流)も大きくなるが、その分大きな制動がかかり、冷却ファン2の速度低下が大きくなる。このため、冷却ファン2の速度低下を抑えつつ回生電力を大きくするための最適制御が必要となる。
【0031】
図5は、PWM信号S7の周波数fPWM を種々に変えて行った試験結果であり、デューティ比と回生電流値(実効値)との関係を示している。図6は、デューティ比80%における周波数fPWM と回生電流値(実効値)との関係を示している。これら図5およぶ図6における走行速度は100km/hであり、モータ3の定格電力は120Wである。また、図示しないが、走行速度が80km/hの場合にもほぼ同様の結果が得られている。
【0032】
これらの図において、デューティ比が低い場合には周波数fPWM が低い方が回生電流が大きくなり、デューティ比が高い場合には逆に周波数fPWM が高い方が回生電流が大きくなる傾向がある。最大の回生電流値は、周波数fPWM が高い方が大きくなる。周波数fPWM が10kHz以上になると、周波数fPWM の増加に伴う回生電流の増加傾向が鈍る。
【0033】
これは、周波数fPWM が高いほどMOSFET10のオフに伴うサージ電圧の発生回数が多くなるが、モータ制動の追従性から10kHz以上の周波数では回生電流が限界値に達するためである。また、デューティ比が高いほど上記制動時間が長くなるが、MOSFET10の効率と制動力の影響によりデューティ比80%で回生電流が最大となる。
【0034】
これらの試験結果から、車両において冷却ファン2の駆動用モータとして一般的に用いられている定格電力80W〜200Wクラスのモータ3の場合、回生制御の周波数fPWM を10kHz以上例えば16kHzから20kHz程度とし、デューティ比をほぼ80%とすることにより、より大きな回生電流を得ることができることが分かる。
【0035】
以上述べたように、本実施形態のファン制御装置1は昇圧モジュール12を備え、エンジンECU13は、モータ3の非駆動状態であって且つ車両の速度が80km/h以上である場合に昇圧モジュール12に対しPWM信号S7を出力し、モータ3の発電エネルギーをバッテリ8へと回生するので、車両における電力収支を改善することができる。また、モータ3の回転速度すなわち誘起電圧が低い場合であっても、その誘起電圧を昇圧しつつ回生することが可能となる。
【0036】
回生するか否かの判断に用いられる車速は、エンジンECU13が本来のエンジン制御で既に検出し用いているものであるため、モータ3の回生制御のために新たに検出装置を設ける必要がなく、コストを下げることができる。また、車速とモータ3の回転速度との関係および車速とモータ3の回生電力との関係は、自然風などによる影響があるものの、モータ3の型式、冷却ファン2の設置数・設置部位を同じくする同一車種では、予め測定した結果とよく一致する。このため、モータ3の回転速度を直接検出しなくても、検出した車速を用いることにより十分な制御精度を得られる。
【0037】
さらに、車速が80km/h以上の高速走行時にのみ回生制御を行うので、モータ3の制動力の増大による冷却能力の低下の影響が小さく、冷却ファン2の稼動頻度の増加に伴う電力収支の悪化を防止することができる。また、80km/h未満の低速・中速走行時には回生制御を行わないので、モータ3についてサージ電圧による火花の発生によるブラシの劣化を極力防止することができる。
【0038】
回生された発電エネルギーはバッテリ8に充電されるので、回生される発電エネルギーが車両速度など車両の走行状態の変化に応じて刻々と変化する場合であっても、その回生されたエネルギーを有効に利用することが可能となる。また、エンジンECU13は、充電許可信号S2に基づいて、バッテリ8が満充電状態でないことを条件として回生動作を指令するので、バッテリ8が過充電となることを防止できる。
【0039】
さらに、本実施形態ではPWM信号S7の周波数fPWM を10kHz以上に設定し、そのデューティ比をほぼ80%に設定することにより、冷却ファン2の回転速度の低下を抑えつつ大きな回生電流を得ることができ、MOSFET10の損失まで含め最も効率良く発電エネルギーを回生できる。
【0040】
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。
車両用冷却ファンモータにブラシレスモータを採用しても良い。ブラシレスモータはインバータ装置(駆動手段)により駆動される。この場合、エンジンECU13は、ブラシレスモータが力行駆動状態でなく且つ車速が例えば80km/h以上である場合に回生指令信号を出力し、インバータ装置は、回生運転を行ってブラシレスモータの発電エネルギーを回生する。この構成によれば、ブラシレスモータを駆動するインバータ装置が回生運転機能を備えているので、別に回生手段を設ける構成に比べて構成が簡単になるとともにコストを下げることができる。
【0041】
上記実施形態では、回生制御手段たる回生制御部がエンジンECU13内部に設けられていたが、この回生制御手段を昇圧モジュール12と一体的に構成し、または昇圧モジュール12の近傍に配設しても良い。
モータ3からの回生電力をバッテリ8に戻さずに、レギュレータを通して定電圧化するなどして直接使用しても良い。
昇圧モジュール12またはインバータ装置に用いるスイッチング素子は、MOSFETに限らずバイポーラトランジスタ、IGBTなどであっても良い。
【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】車速とファン回転数との関係を示す図
【図3】車速と回生電力との関係を示す図
【図4】モータ誘起電圧とPWM信号の波形を示す図
【図5】PWM信号のデューティ比と回生電流値との関係を示す図
【図6】PWM信号の周波数と回生電流値との関係を示す図
【符号の説明】
2は冷却ファン(車両用冷却ファン)、3は直流モータ(車両用冷却ファンモータ)、8はバッテリ(電力貯蔵手段)、9はダイオード、10はMOSFET(スイッチング素子)、12は昇圧モジュール(回生手段)、13aは回生制御部(回生制御手段)である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power regeneration device for a vehicle cooling fan motor that drives a vehicle cooling fan attached to a portion that receives traveling wind.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A vehicle (for example, an automobile) is provided with a cooling fan for cooling a radiator of an engine and a condenser of an air conditioner, and the cooling fan is conventionally driven by a DC motor (with a brush). ing. With this cooling system, unlike the configuration in which the cooling fan is connected to the output shaft of the engine and driven to rotate, the cooling fan can be driven, stopped, set the rotation speed, etc. without depending on the rotation state of the engine. Will be able to
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the cooling fan motor that rotates the cooling fan is driven by receiving power supply from the battery, the charge / discharge balance of the battery, that is, the power between the generated power and the power consumption in the vehicle is lower than in the case of the engine drive. The balance will worsen.
[0004]
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-61512 discloses that when a cooling fan is rotated by receiving a traveling wind, power generation is improved by regenerating power generation energy output from a cooling fan motor with the rotation. Means for doing so are disclosed. And, specifically, there is provided a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the cooling fan motor, and when the rotation speed detected by the rotation speed detection means is equal to or higher than a predetermined value, the power generation energy is regenerated. It is configured.
[0005]
However, aside from a brushless motor having a function of detecting the rotation speed by its driving device itself, in the case of a DC motor with a brush which is currently the mainstream as a cooling fan motor, the rotation speed detection means is used. Has to be newly provided, and it has been difficult to adopt the existing control device because the cost is increased.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power regeneration device for a vehicle cooling fan motor that can improve the power balance of a vehicle and can be configured at lower cost than before.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect, when the vehicle travels, the vehicle cooling fan and the vehicle cooling fan motor rotate at a speed corresponding to the traveling wind. When the vehicle cooling fan motor is in a non-driving state and the speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined value, the regenerative unit receives the regeneration command from the regenerative control unit and reduces the generated energy of the vehicle cooling fan motor. Because of the regeneration, the power balance in the vehicle can be improved.
[0008]
Since the speed of the vehicle used to determine whether or not to regenerate has already been detected by the engine control of the vehicle, etc., unlike the conventional configuration, it is newly detected for the regenerative control of the vehicle cooling fan motor. There is no need to provide a device, and costs can be reduced. The relationship between the vehicle speed and the rotation speed of the vehicle cooling fan motor and the relationship between the vehicle speed and the regenerative power of the vehicle cooling fan motor are affected by natural winds and the like. In the case of the same model having the same model and the same number and location of the vehicle cooling fans, the results agree well with the results measured in advance. Therefore, sufficient control accuracy can be obtained by detecting the speed of the vehicle without directly detecting the rotation speed of the vehicle cooling fan motor.
[0009]
Further, when the regenerative means is operated when the speed of the vehicle is lower than the predetermined value, the braking force of the vehicle cooling fan motor increases, the cooling capacity decreases, and the operation frequency of the vehicle cooling fan increases, which results in consumption. Electric power increases. Further, when the power generation voltage of the vehicle cooling fan motor is boosted by using the windings of the DC motor with brush, the life of the brush is shortened due to the generation of spark due to the surge voltage. Therefore, in this means, the regenerative means is operated when the speed of the vehicle is equal to or higher than the predetermined value, thereby improving the power balance and the life of the motor.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, the regenerative control means stores (charges) the generated energy regenerated from the vehicle cooling fan motor in the electric power storage means (for example, a battery). For example, even in the case where it changes every moment according to the change in the running state of the vehicle, it is possible to effectively use the regenerated energy. In addition, since the regeneration control unit instructs the regenerative operation on condition that the power storage unit is not in the full storage state, it is possible to prevent an excessive storage state from occurring in the power storage unit.
[0011]
According to the means described in
[0012]
In this case, by setting the frequency of the PWM regenerative command signal given to the switching element to 10 kHz or more and setting the duty ratio to about 80%, a large regenerative current can be obtained while suppressing the decrease in the rotational speed of the vehicle cooling fan. Therefore, the power generation energy can be regenerated most efficiently including the loss of the switching element.
[0013]
According to the fourth aspect, similarly to the first aspect, when the vehicle cooling fan motor is not in the power running state and the speed of the vehicle is equal to or higher than the predetermined value, the regenerative means operates in the regenerative operation mode. Is performed to regenerate the generated energy output from the vehicle cooling fan motor, so that the power balance in the vehicle can be improved. Further, according to the present invention, since the driving means for driving the vehicle cooling fan motor has the regenerative operation function, the configuration can be simplified and the cost can be reduced as compared with the configuration in which the regenerating means is separately provided. This means is applicable, for example, when the vehicle cooling fan motor is a brushless motor.
[0014]
According to the means described in
[0015]
According to the means described in
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an electric configuration of a fan control device used in a vehicle (here, an automobile). The
[0017]
The cooling
[0018]
The positive terminal of the
[0019]
An engine ECU (Electronic Control Unit) 13 is an electronic control unit that centrally controls a plurality of controls related to the engine, such as fuel injection control, ignition timing control, and idle speed control, and supplies control power Vcc from a power supply IC (not shown). It is designed to operate in response to this. The
[0020]
Further, the
[0021]
Further, the
[0022]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The
[0023]
When the vehicle travels while the
[0024]
When the PWM signal S7 becomes H level when the
[0025]
FIG. 2 shows the relationship between the vehicle speed (km / h) and the fan speed (rpm) when the vehicle is driven in a windless environment with no natural wind with the
[0026]
As can be seen from these figures, when the regenerative control is not performed, the cooling
[0027]
On the other hand, during high-speed driving, the water pump and compressor obtain sufficient driving force from the engine to provide sufficient engine cooling water and refrigerant flow for the air conditioner.Therefore, there is room for both cooling and cooling capacity. 2 is in an off state, that is, a state in which power regeneration is possible. Therefore, even if the regenerative control is performed only during high-speed running, electric power can be effectively regenerated in accordance with the cooling and cooling characteristics of the vehicle.
[0028]
On the other hand, if the regenerative control is always performed regardless of the vehicle speed when the
[0029]
Subsequently, characteristics of the regenerative control will be described.
FIG. 4 shows waveforms of the motor induced voltage Vm and the PWM signal S7 when the induced voltage of the
[0030]
Since the regenerative control is, in other words, the braking control of the
[0031]
FIG. 5 shows test results obtained by changing the frequency fPWM of the PWM signal S7 variously, and shows the relationship between the duty ratio and the regenerative current value (effective value). FIG. 6 shows the relationship between the frequency fPWM at a duty ratio of 80% and the regenerative current value (effective value). The running speed in FIGS. 5 and 6 is 100 km / h, and the rated power of the
[0032]
In these figures, when the duty ratio is low, the regenerative current tends to increase when the frequency fPWM is low, and when the duty ratio is high, the regenerative current tends to increase when the frequency fPWM is high. The maximum regenerative current value increases as the frequency fPWM increases. When the frequency fPWM becomes 10 kHz or more, the tendency of the regenerative current to increase with an increase in the frequency fPWM slows down.
[0033]
This is because the higher the frequency fPWM, the greater the number of times a surge voltage is generated when the
[0034]
From these test results, in the case of a
[0035]
As described above, the
[0036]
Since the vehicle speed used to determine whether or not to regenerate is already detected and used by the
[0037]
Further, since the regenerative control is performed only at the time of high-speed running at a vehicle speed of 80 km / h or more, the influence of the decrease in the cooling capacity due to the increase in the braking force of the
[0038]
Since the regenerated power is charged in the
[0039]
Further, in the present embodiment, by setting the frequency fPWM of the PWM signal S7 to 10 kHz or more and the duty ratio thereof to approximately 80%, it is possible to obtain a large regenerative current while suppressing a decrease in the rotation speed of the cooling
[0040]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
A brushless motor may be used as the vehicle cooling fan motor. The brushless motor is driven by an inverter device (drive means). In this case, the
[0041]
In the above-described embodiment, the regenerative control unit as the regenerative control unit is provided inside the
Instead of returning the regenerative power from the
The switching element used in the step-up
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric configuration diagram of a fan control device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a vehicle speed and a fan speed; FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a vehicle speed and a regenerative electric power; FIG. 4 is a diagram showing waveforms of a motor induced voltage and a PWM signal. FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a duty ratio of a PWM signal and a regenerative current value. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a frequency of the PWM signal and a regenerative current value. Figure [Explanation of symbols]
2 is a cooling fan (vehicle cooling fan), 3 is a DC motor (vehicle cooling fan motor), 8 is a battery (power storage means), 9 is a diode, 10 is a MOSFET (switching element), and 12 is a booster module (regeneration) Means), 13a is a regeneration control unit (regeneration control means).
Claims (7)
前記車両用冷却ファンモータが非駆動状態であって且つ前記車両の速度が所定値以上であることを条件として、前記回生手段に対し回生動作を指令する回生制御手段とを備えて構成されていることを特徴とする車両用冷却ファンモータの電力回生装置。Regenerative means capable of regenerating power generation energy of a vehicle cooling fan motor driving a vehicle cooling fan attached to a portion receiving the traveling wind,
Regenerative control means for instructing the regenerative means to perform a regenerative operation on condition that the vehicle cooling fan motor is not driven and the speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined value. A power regeneration device for a cooling fan motor for a vehicle, comprising:
前記回生制御手段は、前記電力貯蔵手段が満貯蔵状態でないことを条件として、前記回生手段に対し回生動作を指令するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の車両用冷却ファンモータの電力回生装置。The regenerative means comprises an electric power storage means capable of storing energy regenerated,
2. The vehicle cooling fan according to claim 1, wherein the regenerative control unit is configured to instruct the regenerative unit to perform a regenerative operation on condition that the electric power storage unit is not in a full storage state. Motor power regeneration device.
前記回生制御手段が前記スイッチング素子に与えるPWM回生指令信号の周波数が10kHz以上に設定され、そのデューティ比がほぼ80%に設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の車両用冷却ファンモータの電力回生装置。The regenerative means includes a switching element capable of short-circuiting a winding of the vehicle cooling fan motor, and a diode for flowing a short-circuit current flowing through the winding to a power supply side in response to the switching element being turned off from on. It is configured with
3. The vehicle cooling system according to claim 1, wherein a frequency of a PWM regeneration command signal given to the switching element by the regeneration control unit is set to 10 kHz or more, and a duty ratio thereof is set to approximately 80%. Power regeneration device for fan motor.
前記回生制御手段は、前記電力貯蔵手段が満貯蔵状態でないことを条件として、前記駆動手段に対し回生運転を指令するように構成されていることを特徴とする請求項4記載の車両用冷却ファンモータの電力回生装置。The power storage means capable of storing the energy regenerated by the drive means,
5. The vehicle cooling fan according to claim 4, wherein the regenerative control unit is configured to instruct the driving unit to perform a regenerative operation on condition that the power storage unit is not in the full storage state. Motor power regeneration device.
前記回生制御手段が前記スイッチング素子に与えるPWM回生指令信号の周波数が10kHz以上に設定され、そのデューティ比がほぼ80%に設定されていることを特徴とする請求項4または5記載の車両用冷却ファンモータの電力回生装置。A switching element capable of short-circuiting a winding of the vehicle cooling fan motor; and a diode for flowing a short-circuit current flowing through the winding to a power supply in response to the switching element being turned off from on. It is configured with
6. The vehicle cooling system according to claim 4, wherein a frequency of a PWM regeneration command signal given to said switching element by said regeneration control means is set to 10 kHz or more, and a duty ratio thereof is set to approximately 80%. Power regeneration device for fan motor.
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