JP2005143189A - 車両用ファン駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、車両用ファン駆動装置を車両へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能な車両用ファン駆動装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明は、ファン１０、ファンモータ２０、ファンコントローラ３０、バッテリ４０、上位コントローラ５０を備えた車両用ファン駆動装置Ｓに関する。
上位コントローラ５０とファンコントローラ３０とは、単一の信号線５１により接続され、上位コントローラ５０は、異なるデューティ比により表されるパルス状の制御信号Ｓａによって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を、単一の信号線５１を介してファンコントローラ３０へ出力するように構成され、ファンコントローラ３０は、制御信号Ｓａのデューティ比に応じて、ファンモータ２０を回転、発電、停止させるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用ファン駆動装置に係り、特に、車両に配設された回転電機を発電機能と電動機能とに切り替えて動作させる車両用ファン駆動装置に関する。

従来から、車両用冷却ファンを走行風によって回転させ、この回転によってファンモータで発電された発電エネルギをバッテリに回生させることが可能な車両用ファン駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両用ファン駆動装置は、インバータ回路のスイッチング素子を駆動させるドライバＩＣを備えており、このドライバＩＣは、エンジン制御装置から出力された制御信号および充電状態信号の二系統の信号を入力することにより冷却動作および電力回生動作を切り替えて行うように構成されている。

特開２００２−６１５１２（第３−７頁、図１）

しかしながら、特許文献１に記載の車両用ファン駆動装置では、上述のように、エンジン制御装置からドライバＩＣへ二系統の信号を送信する必要があるため、ドライバＩＣとエンジン制御装置とが二本の信号線で接続される構成となっている。このため、車両用ファン駆動装置の車両への搭載に伴って、エンジン制御装置からドライバＩＣへの配線本数が増し、これによって、車両における配線重量が増加すると共に、配線処理が複雑化し、且つ、装置のコストが増加するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両用ファン駆動装置を車両へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能であると共に、車両における配線処理を容易化することができ、且つ、装置全体の製造コストを低減させることが可能な車両用ファン駆動装置を提供することにある。

前記課題は、請求項１に記載の車両用ファン駆動装置によれば、車両が走行中に受ける走行風によって回転可能なファンと、該ファンの走行風による回転に伴って電力を発生させる発電機能と該ファンを回転駆動させる電動機能とを有する回転電機と、該回転電機に接続され該回転電機を発電機能と電動機能とに切り替えて動作させる回転電機動作制御部と、該回転電機動作制御部を制御する上位制御部と、前記回転電機へ回転駆動に必要な電力を供給すると共に、該回転電機にて発生した電力を回生するバッテリと、を備えた車両用ファン駆動装置において、前記上位制御部は、異なるデューティ比により表されるパルス状の制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成され、前記回転電機動作制御部は、前記制御信号のデューティ比に応じて、前記回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、前記回転電機を発電させる発電動作機能と、前記回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、を有して構成されたこと、により解決される。

このように、本発明の車両用ファン駆動装置では、上位制御部が、異なるデューティ比により表されるパルス状の制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成され、回転電機動作制御部が、制御信号のデューティ比に応じて、回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、回転電機を発電させる発電動作機能と、回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、を有して構成されているので、パルス状の制御信号におけるデューティ比を可変するだけで、上位制御部から回転電機動作制御部へ、回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を受け渡すことが可能となる。そして、本発明の車両用ファン駆動装置では、上述のように、上位制御部から回転電機動作制御部へパルス状の制御信号を送信するだけで、回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令の受け渡しができるので、上位制御部から回転電機動作制御部への送信経路を一系統にすることが可能となる。これにより、上位制御部と回転電機動作制御部との接続を単一の信号線により行うことが可能となり、上位制御部と回転電機動作制御部との接続に必要な信号線を二本から一本へ削減することが可能となる。これによって、車両用ファン駆動装置を車両へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能となると共に、車両における配線処理を容易化することができ、且つ、装置全体の製造コストを低減させることが可能となる。

このとき、請求項２に記載のように、前記上位制御部と前記回転電機動作制御部とは、より具体的には、単一の信号線により配線接続され、上位制御部は、単一の信号線を介して制御信号を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。
また、請求項３に記載のように、本発明の車両用ファン駆動装置は、より好適には、車両に配設されたラジエータ内の水温を検出して当該水温に応じた水温検出信号を出力可能な冷却水温度センサを備え、上位制御部は、水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を上回ったときに、回転駆動指令を回転電機動作制御部へ出力すると共に、水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を下回ったときに、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。
さらに、請求項４に記載のように、本発明の車両用ファン駆動装置は、より好適には、車両の速度を検出して当該速度に応じた車速度検出信号を出力可能な車速度センサを備え、上位制御部は、車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第一基準値を上回ったときに、電力回生指令を回転電機動作制御部へ出力すると共に、車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第二基準値を下回ったときに、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。

ここで、請求項５に記載のように、請求項４に記載の車両用ファン駆動装置において、第二基準値が、第一基準値よりも低く設定されていると、電力回生を開始した直後に車速度が低下しても、車速度が第二基準値に低下するまで回転電機が発電し続けることが可能となるので、電力回生が強制的に終了してしまうという不具合が生じてしまうことを防止することが可能となる。これにより、風力エネルギによって回転電機で発生した電力を効率良く回生することが可能となり、車両における電力収支を向上させることが可能となる。
なお、請求項６に記載のように、前記制御信号において、電力回生指令を示すデューティ比は、動作停止指令を示すデューティ比よりも高く設定され、回転駆動指令を示すデューティ比は、電力回生指令を示すデューティ比よりも高く設定される。

また、前記課題は、請求項７に記載の車両用ファン駆動装置によれば、車両が走行中に受ける走行風によって回転可能なファンと、該ファンの走行風による回転に伴って電力を発生させる発電機能と該ファンを回転駆動させる電動機能とを有する回転電機と、該回転電機に接続され該回転電機を発電機能と電動機能とに切り替えて動作させる回転電機動作制御部と、該回転電機動作制御部を制御する上位制御部と、前記回転電機へ回転駆動に必要な電力を供給すると共に、該回転電機にて発生した電力を回生するバッテリと、を備えた車両用ファン駆動装置において、前記上位制御部は、異なるアナログ電圧値により表される制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成され、前記回転電機動作制御部は、前記制御信号のアナログ電圧値に応じて、前記回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、前記回転電機を発電させる発電動作機能と、前記回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、を有して構成されたこと、により解決される。

このように、本発明の車両用ファン駆動装置では、上位制御部が、異なるアナログ電圧値により表される制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成され、回転電機動作制御部が、制御信号のアナログ電圧値に応じて、回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、回転電機を発電させる発電動作機能と、回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、を有して構成されているので、制御信号におけるアナログ電圧値を可変するだけで、上位制御部から回転電機動作制御部へ、回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を受け渡すことが可能となる。そして、本発明の車両用ファン駆動装置では、上述のように、上位制御部から回転電機動作制御部へアナログの制御信号を送信するだけで、回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令の受け渡しができるので、上位制御部から回転電機動作制御部への送信経路を一系統にすることが可能となる。これにより、上位制御部と回転電機動作制御部との接続を単一の信号線により行うことが可能となり、上位制御部と回転電機動作制御部との接続に必要な信号線を二本から一本へ削減することが可能となる。これによって、車両用ファン駆動装置を車両へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能となると共に、車両における配線処理を容易化することができ、且つ、装置全体の製造コストを低減させることが可能となる。

このとき、請求項８に記載のように、前記上位制御部と前記回転電機動作制御部とは、より具体的には、単一の信号線により配線接続され、上位制御部は、単一の信号線を介して制御信号を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。
また、請求項９に記載のように、本発明の車両用ファン駆動装置は、より好適には、車両に配設されたラジエータ内の水温を検出して当該水温に応じた水温検出信号を出力可能な冷却水温度センサを備え、上位制御部は、水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を上回ったときに、回転駆動指令を回転電機動作制御部へ出力すると共に、水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を下回ったときに、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。
さらに、請求項１０に記載のように、本発明の車両用ファン駆動装置は、より好適には、車両の速度を検出して当該速度に応じた車速度検出信号を出力可能な車速度センサを備え、上位制御部は、車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第一基準値を上回ったときに、電力回生指令を回転電機動作制御部へ出力すると共に、車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第二基準値を下回ったときに、動作停止指令を回転電機動作制御部へ出力するように構成される。

ここで、請求項１１に記載のように、請求項１０に記載の車両用ファン駆動装置において、第二基準値が、第一基準値よりも低く設定されていると、電力回生を開始した直後に車速度が低下しても、車速度が第二基準値に低下するまで回転電機が発電し続けることが可能となるので、電力回生が強制的に終了してしまうという不具合が生じてしまうことを防止することが可能となる。これにより、風力エネルギによって回転電機で発生した電力を効率良く回生することが可能となり、車両における電力収支を向上させることが可能となる。
なお、請求項１２に記載のように、前記制御信号において、電力回生指令を示すアナログ電圧値は、動作停止指令を示すアナログ電圧値よりも高く設定され、回転駆動指令を示すアナログ電圧値は、電力回生指令を示すアナログ値よりも高く設定される。
また、請求項１３に記載のように、前記ファンは、より具体的には、車両に配設されたラジエータを冷却させるためのラジエータ冷却用ファンで構成され、前記回転電機は、より具体的には、ラジエータ冷却用ファンを回転駆動させるために車両に配設されたファンモータで構成される。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

（第一実施形態）
図１乃至図８は本発明の第一実施形態を示す図で、図１は車両用ファン駆動装置の全体構成を示す説明図、図２は車両を示す説明図、図３は入出力特性回路の構成を示す説明図、図４は上位コントローラから出力される制御信号を示す説明図、図５は車両用ファン駆動装置における冷却動作の流れを示す説明図、図６は車両用ファン駆動装置における電力回生動作の流れを示す説明図、図７，図８は入出力特性回路における各信号のタイミングチャートを示す説明図である。

図１に示す本発明の第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓは、ハイブリッドカーや、内燃機関自動車等の車両に好適に搭載されるものであり、ファン１０、回転電機としてのファンモータ２０、回転電機動作制御部としてのファンコントローラ３０、バッテリ４０、上位制御部としての上位コントローラ５０等を有して構成されている。ファン１０は、図２に示すように、例えば、車両６０の前方に搭載されたラジエータ６１を冷却するためのものであり、回転軸１１と、この回転軸１１に放射状に配設された複数の羽根１２とから構成されている。このファン１０は、ファンモータ２０に連結され、車両が走行中に受ける走行風によって回転することができるようになっている。ファンモータ２０は、図１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相星形結線された電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗが配設されたステータ２２と、永久磁石が配設されたロータ２３と、を有するブラシレスモータにより構成されている。ロータ２３の回転軸にはファン１０が連結されており、このロータ２３は、ファン１０の回転に伴って回転可能になっている。そして、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗの各末端部は、後述するファンコントローラ３０の出力端子３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗにそれぞれ接続されている。ファンモータ２０には、ホール素子等からなる位置検出器２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗが一体に組み込まれている。この位置検出器２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗは、ロータ２３に配設された図示しない位置検出用マグネットから発せられる磁界の変化を検出して、ロータ２３の回転位置に応じた位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを後述する入出力特性回路３３に出力することができるようになっている。

ファンコントローラ３０は、ワンチップ化された電気回路等で構成され、バッテリ４０から電力供給を受けることによってファンモータ２０を回転駆動させると共に、ファンモータ２０で発生した電力をバッテリ４０に回生させるためのものである。このファンコントローラ３０には、電源端子３０ｐ，３０ｎ、入力端子３０ａ、出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが設けられている。電源端子３０ｐは、バッテリ４０の陽極端子に陽極電源線４１を介して接続されており、電源端子３０ｎは、バッテリ４０の陰極端子に陰極電源線４２を介して接続されている。また、入力端子３０ａは、単一の信号線５１を介して上位コントローラ５０の出力端子と接続されており、出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、ファンモータ２０の電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗにそれぞれ接続されている。本例のファンコントローラ３０は、インバータ回路３１、ドライバ回路３２、入出力特性回路３３、電源ＩＣ３８、フィルタ回路３９等を有して構成されている。

インバータ回路３１は、上アームおよび下アームとがブリッジ接続された全波駆動回路により構成されている。インバータ回路３１の上アームは、スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃおよびダイオード３５ａ，３５ｂ，３５ｃにより構成され、下アームは、スイッチング素子３４ｄ，３４ｅ，３４ｆおよびダイオード３５ｄ，３５ｅ，３５ｆにより構成されている。スイッチング素子３４ａ乃至３４ｆは、ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、陽極電源線３６と陰極電源線３７との間で、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相にブリッジ接続されている。各ブリッジ接続部の中間部は、出力端子３０Ｕ（Ｕ相）、３０Ｖ（Ｖ相）、３０Ｗ（Ｗ相）にそれぞれ配線接続されており、スイッチング素子３４ａ乃至３４ｆのゲートは、ドライバ回路３２にそれぞれ接続されている。そして、スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、陽極電源線３６から電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗへの電流の供給、停止をそれぞれスイッチングすることができるようになっており、また、スイッチング素子３４ｄ，３４ｅ，３４ｆは、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗから陰極電源線３７への電流の流れをスイッチングすることができるようになっている。ダイオード３５ａ乃至３５ｆは、順方向にのみ電流を流すことができる整流素子で構成されており、各ブリッジ接続部において、各スイッチング素子３４ａ乃至３４ｆにそれぞれ並列接続されると共に、陽極電源線３６から陰極電源線３７への電流の流れに対して逆方向になるように配線接続されている。なお、ダイオード３５ａ乃至３５ｆは、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆにそれぞれ内蔵されている。

ドライバ回路３２は、電源ＩＣ３８から電源供給を受けると共に、入出力特性回路３３から出力される通電信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎに応じてスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆのゲートを駆動させて、これらスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆをオン・オフさせてスイッチングさせるように構成されている。入出力特性回路３３は、上位コントローラ５０から出力された制御信号Ｓａに応じて、ドライバ回路３２に通電信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎを出力するためのものであり、図３に示すように、積分回路３３ａ、Ｆ／Ｖ変換回路３３ｂ、誤差アンプ３３ｃ、三角波発生回路３３ｄ、比較器３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ、論理回路３３ｈ，３３ｉ、電力回生用ＰＷＭ信号発生回路３３ｊ、３相ロジック展開回路３３ｋを有して構成されている。

積分回路３３ａは、入力端子ＩＮ１から誤差アンプ３３ｃに接続される信号線Ｌ１に直列に接続された抵抗器３３ａ１と信号線Ｌ１に並列に接続されたコンデンサ３３ａ２とから構成されており、上位コントローラ５０から出力された制御信号Ｓａを積分して、制御信号Ｓａのデューティ比に応じた電圧レベルからなるアナログ電圧信号Ｓａ’を出力するように構成されている。具体的には、制御信号Ｓａのデューティ比が０％〜１０％（好ましくは０％）のときに、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは１Ｖ以下となり、制御信号Ｓａのデューティ比が１０％〜２０％（好ましくは１５％）のときに、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは１Ｖ以上、２Ｖ以下となり、制御信号Ｓａのデューティ比が２０〜１００％のときに、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは２Ｖ以上となるように、積分回路３３ａの時定数が設定されている。

Ｆ／Ｖ変換回路３３ｂは、入力端子ＩＮ２から誤差アンプ３３ｃに接続される信号線Ｌ２に直列に接続され、位置検出器２４Ｕから出力されたパルス状の位置検出信号Ｈｕをアナログ電圧信号Ｈｕ’に変換するように構成されている。このとき、アナログ電圧信号Ｈｕ’の電圧レベルは、位置検出信号Ｈｕの周波数の高低に応じて増減する。誤差アンプ３３ｃは、積分回路３３ａから出力されたアナログ電圧信号Ｓａ’とＦ／Ｖ変換回路３３ｂから出力されたアナログ電圧信号Ｈｕ’との誤差を増幅して増幅信号Ｓｂを出力するように構成されている。三角波発生回路３３ｄは、所定の振幅、周波数からなる三角波信号Ｓｃを比較器３３ｆに出力するように構成されている。

比較器３３ｅは、誤差アンプ３３ｃから出力された増幅信号Ｓｂと三角波発生回路３３ｄから出力された三角波信号Ｓｃとを比較してパルス状の信号を生成し、これをパルス信号Ｓｄとして出力するように構成されている。比較器３３ｆは、電力回生を行うか否か判定するためのものであり、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと基準電圧信号の電圧レベル（本例では基準電圧を２Ｖに設定）とを比較して、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが２Ｖ以下である場合にＨレベル（電力回生）からなる判定信号Ｓｅを出力すると共に、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが２Ｖ以上である場合に判定信号ＳｅをＬレベル（モータ回転）にするように構成されている。比較器３３ｇは、モータを停止するか否か判定するためのものであり、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと基準電圧信号の電圧レベル（本例では基準電圧を１Ｖに設定）とを比較して、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが１Ｖ以下である場合に出力信号である判定信号ＳｆをＬレベル（モータ停止）にすると共に、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが１Ｖ以上である場合にＨレベル（モータ回転又は電力回生）からなる判定信号Ｓｆを出力するように構成されている。

論理回路３３ｈは、比較器３３ｆから出力された判定信号ＳｅがＨレベル（電力回生）で、比較器３３ｇから出力された判定信号ＳｆもＨレベル（電力回生）である場合にＨレベル（電力回生許可）からなる回生指示信号Ｓｇを出力すると共に、判定信号Ｓｅ，ＳｆのいずれかがＬレベルである場合に回生指示信号ＳｇをＬレベル（電力回生不許可）にするように構成されている。論理回路３３ｉは、比較器３３ｅから出力されたパルス信号Ｓｄを入力している状態で、比較器３３ｇから出力されたＨレベル（モータ回転）の判定信号Ｓｆを入力した場合に、３相ロジック展開回路３３ｋにモータ駆動用のＰＷＭ信号Ｐ１を出力すると共に、比較器３３ｇから出力されたＬレベル（モータ停止）の判定信号Ｓｆを入力した場合には、３相ロジック展開回路３３ｋへのモータ駆動用のＰＷＭ信号Ｐ１の出力を停止するように構成されている。電力回生用ＰＷＭ発生回路３３ｊは、所定の振幅、周波数、デューティ比からなる電力回生用のＰＷＭ信号Ｐ２を３相ロジック展開回路３３ｋに出力するように構成されている。

３相ロジック展開回路３３ｋは、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＬレベル（回生不許可）である状態で、論理回路３３ｉから出力されたＰＷＭ信号Ｐ１を入力した場合に、位置検出器２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗからそれぞれ出力された位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに応じて通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを出力するように構成されている。このとき、３相ロジック展開回路３３ｋは、ＰＷＭ信号Ｐ１に基づいて通電信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの出力をＰＷＭ制御する。また、３相ロジック展開回路３３ｋは、論理回路３３ｈから入力された回生指示信号ＳｇがＨレベル（電力回生許可）である場合に、通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，ＳｗｐをＬレベルとすると共に、電力回生用ＰＷＭ信号発生回路３３ｊから出力されたＰＷＭ信号Ｐ２に基づいて、通電信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの出力をＰＷＭ制御するように構成されている。なお、３相ロジック展開回路３３ｋは、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＬレベル（回生不許可）で、且つ論理回路３３ｉからＰＷＭ信号Ｐ１が出力されない場合には、通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎが全てＬレベルとなるように構成されている。

電源ＩＣ３８は、バッテリ４０の１２Ｖの電圧を５Ｖに降圧して、これを入出力特性回路３３に供給すると共に、バッテリ４０の１２Ｖの電圧を所定の電圧に調整（例えば２４Ｖに昇圧）して、これをドライバ回路３２に供給するように構成されている。フィルタ回路３９は、インバータ回路３１のスイッチングに伴って陽極電源線３６および陰極電源線３７に流れる電流が、バッテリ４０に流れることを抑制するために設けられたものである。本実施形態のファンコントローラ３０では、このフィルタ回路３９により、バッテリ４０に接続された他の機器がインバータ回路３１のスイッチングノイズにより誤作動することを防止できるようになっている。バッテリ４０は、車載用の直流型蓄電池で構成され、ファンモータ２０に所定の電圧を出力すると共に、ファンモータ２０にて発電された電力を蓄積することができるように構成されている。また、バッテリ４０は、図２に示すように、車両６０のエンジン６７が搭載されたエンジンルーム内に配設されている。

上位コントローラ５０は、ＣＰＵやメモリ等を備えた演算処理回路より構成されたものである。上位コントローラ５０とバッテリ４０とは、イグニッションスイッチ６４、ヒューズ６５を介して接続されており、ファンコントローラ３０とバッテリ４０とを接続する陽極電源線３６には、過電流防止のためのヒューズ６６が設けられている。この上位コントローラ５０は、ラジエータ６１の内部に配設された冷却水温度センサ６２や、車速度センサ６３からの出力信号等を入力して、「動作停止指令」、「電力回生指令」、「回転駆動指令」を示す制御信号Ｓａをファンコントローラ３０へ出力することができるようになっており、制御信号Ｓａのデューティ比によって、その指令内容が表されるようになっている。
すなわち、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示すように、制御信号Ｓａのデューティ比が１０％以下（好ましくは０％）の場合は「動作停止指令」を表し、デューティ比が１０〜２０％（好ましくは１５％）の場合は「電力回生指令」を表し、デューティ比が２０〜１００％の場合は「回転駆動指令」を表している。なお、「回転駆動指令」の場合にファンモータ２０の回転数を増加させるには、制御信号Ｓａのデューティ比を増加させれば良い。

このように、本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、上位コントローラ５０は、異なるデューティ比により表されるパルス状の制御信号Ｓａによって「回転駆動指令」、「電力回生指令」、「動作停止指令」をファンコントローラ３０へ出力するように構成され、ファンコントローラ３０は、制御信号Ｓａのデューティ比に応じて、ファンモータ２０を回転駆動させる回転駆動機能と、発電させる発電動作機能と、電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、を有して構成されている。従って、パルス状の制御信号Ｓａにおけるデューティ比を可変するだけで、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０へ、「回転駆動指令」、「電力回生指令」、「動作停止指令」を受け渡すことが可能となる。そして、本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、上述のように、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０へパルス状の制御信号Ｓａを送信するだけで、「回転駆動指令」、「電力回生指令」、「動作停止指令」の受け渡しができるので、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０への送信経路を一系統にすることが可能となる。これにより、上位コントローラ５０とファンコントローラ３０との接続を単一の信号線５１により行うことが可能となり、上位コントローラ５０とファンコントローラ３０との接続に必要な信号線を二本から一本へ削減する可能となる。これによって、車両用ファン駆動装置Ｓを車両６０へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能となると共に、車両６０における配線処理を容易化することができ、且つ、装置全体の製造コストを低減させることが可能となる。

そして、上記各構成により、車両用ファン駆動装置Ｓでは、車両６０に配設された冷却水温度センサ６２や車速度センサ６３からの入力信号に応じて、ファンモータ２０を駆動させる動作（以下、冷却動作と言う）と、ファンモータ２０からの電力を回生する動作（以下、電力回生動作と言う）とを切り替えて行うことができるようになっている。
以下に、図５乃至図８を適宜参照しながら、本発明の第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓの電力回生動作および冷却動作について説明する。

はじめに、車両用ファン駆動装置Ｓの冷却動作について説明する。
上位コントローラ５０は、ラジエータ６１の内部に配設された冷却水温度センサ６２から出力される検出信号を所定の間隔で検出し（ステップＳ１）、冷却水の温度が規定値を上回っていると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、デューティ比が２０％〜１００％からなる制御信号Ｓａをファンコントローラ３０へ出力する（回転駆動指令）。ファンコントローラ３０では、上位コントローラ５０から出力された制御信号Ｓａが入力端子３０ａを介して入出力特性回路３３の積分回路３３ａへ入力される。そして、積分回路３３ａにおいて制御信号Ｓａが積分され、制御信号Ｓａのデューティ比に応じた電圧レベルからなるアナログ電圧信号Ｓａ’（図７参照）が積分回路３３ａから出力される。このとき、積分回路３３ａから出力されるアナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、制御信号Ｓａのデューティ比が増加するに従って増加する。そして、誤差アンプ３３ｃにおいて、アナログ電圧信号Ｓａ’とアナログ電圧信号Ｈｕ’との誤差が増幅され、誤差アンプ３３ｃから増幅信号Ｓｂ（図７参照）が出力される。また、比較器３３ｅにおいて、三角波発生回路３３ｄから出力された三角波信号Ｓｃと、増幅信号Ｓｂとが比較され、比較器３３ｅからパルス信号Ｓｄ（図７参照）が出力される。

一方、比較器３３ｆでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと、基準電圧信号の電圧レベル（２Ｖ）とが比較される。ここで、本実施形態の積分回路３３ａでは、上述のように、デューティ比が２０％〜１００％の場合に、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが２Ｖ以上となるように設定されている。このため、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、基準電圧信号の電圧レベル（２Ｖ）を上回り、これにより、比較器３３ｆから出力される判定信号ＳｅはＬレベル（モータ回転）となる。また、比較器３３ｇでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）とが比較される。このとき、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、上述のように、２Ｖ以上となるため、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）を上回り、これにより、比較器３３ｇから出力される判定信号ＳｆはＨレベル（モータ回転）となる。

そして、比較器３３ｆから出力された判定信号ＳｅがＬレベル（モータ回転）で、比較器３３ｇから出力された判定信号ＳｆがＨレベル（モータ回転）となるので、論理回路３３ｈから出力される回生指示信号Ｓｇは、Ｌレベル（電力回生不許可）となる。また、論理回路３３ｉにおいては、比較器３３ｅから出力されたパルス信号Ｓｄが入力されている状態で、比較器３３ｇから出力されたＨレベル（モータ回転）の判定信号Ｓｆが入力されるので、論理回路３３ｉから３相ロジック展開回路３３ｋへモータ駆動用のＰＷＭ信号Ｐ１が出力される。そして、３相ロジック展開回路３３ｋにおいては、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＬレベル（電力回生不許可）である状態で、論理回路３３ｉから出力されたＰＷＭ信号Ｐ１が入力される。これにより、３相ロジック展開回路３３ｋから通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎがドライバ回路３２へ出力され、ドライバ回路３２によってスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆのゲートが順次駆動されてスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆが順次スイッチングされる。このようにして、スイッチング素子３４ａ乃至３４ｆのゲートにそれぞれ入力されたスイッチング信号が順次切り替わると、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗに所定の順序で電流が流れ、これにより、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗのうち、電流が流れた巻線とロータ２３の永久磁石とが吸引、反発し、ロータ２３と共にファン１０が回転する。これにより、ラジエータ６１の冷却が開始される（ステップＳ３）。

また、ロータ２３が回転した後は、位置検出器２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗからそれぞれ出力された位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに応じてスイッチング素子３４ａ乃至３４ｆのゲートにそれぞれ入力されたスイッチング信号が順次切り替わる。なお、本例では、３相ロジック展開回路３３ｋにおいて、ＰＷＭ信号Ｐ１に基づいて通電信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの出力がＰＷＭ制御される。これにより、ドライバ回路３２からスイッチング素子３４ｄ乃至３４ｆのゲートにそれぞれ出力されたスイッチング信号がＰＷＭ制御される。
そして、本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、上述のように、ファン１０を回転させることにより、ラジエータ６１に冷却風を吹き付けて、ラジエータ６１を冷却させることができる。また、本実施形態では、ファンモータ２０がブラシレスモータで構成されているので、比較的少ない電力でモータ駆動制御を行うことができ、モータ駆動効率を向上させることが可能である。なお、ファンモータ２０の回転数を増加させるためには、制御信号Ｓａのデューティ比を増加させれば良い。

そして、冷却時におけるラジエータ６１内の水温が冷却水温度センサ６２により検出され（ステップＳ４）、この検出信号が上位コントローラ５０に出力される。上位コントローラ５０では、冷却水の温度が規定値を下回っているか、すなわち、十分に冷却されたか否かが判断され（ステップＳ５）、冷却水の温度が規定値を下回ったものと判断された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、ファンモータ２０の回転を停止させてラジエータ６１の冷却を終了する（ステップＳ６）。すなわち、上位コントローラ５０から出力される制御信号Ｓａのデューティ比を１０％以下（好ましくは０％）とする（動作停止指令）。これにより、比較器３３ｇでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）を下回り（図８（ｂ）参照）、比較器３３ｇから出力される判定信号ＳｆがＬレベル（モータ停止）となる。論理回路３３ｈでは、入力信号の一方がＬレベルとなるため、論理回路３３ｈから出力される回生指示信号ＳｇはＬレベル（回生不許可）となる。また、回生指示信号ＳｇがＬレベルとなることにより、論理回路３３ｉからＰＷＭ信号Ｐ１の出力が停止される。これにより、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＬレベル（回生不許可）で、且つ、論理回路３３ｉからＰＷＭ信号Ｐ１が出力されない状態となるため、３相ロジック展開回路３３ｋから出力される通電信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎが全てＬレベルとなり、ファンモータ２０の回転が停止される。

そして、車両６０の走行速度上昇などにより、電力回生を行う場合には、ファンモータ２０を発電機として駆動させる必要があるので、冷却動作を終了し電力回生動作に移行するか、このまま冷却動作を継続するかの判断を行う（ステップＳ７）。ここで、ファンモータ２０を電動機として引き続き動作させる場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、冷却動作を継続し、一方、ファンモータ２０を発電機として駆動させる必要がある場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、冷却動作を終了する。

次に、車両用ファン駆動装置Ｓの電力回生動作について説明する。
車両６０が高速走行等を行うと、図２に示すように、車両６０の前方からエンジンルーム内に走行風が流入し、この走行風がラジエータ６１を通過してファン１０に吹き付けられる。このようにして、ファン１０に走行風が吹き付けられると、ファン１０がモータ駆動時における回転方向と同じ方向に回転する。上位コントローラ５０は、車両６０に配設された車速度センサ６３から出力される検出信号を所定の間隔で検出し（ステップＳ１１）、車速度が第一基準速度（例えば、時速８０ｋｍ／ｈ）を上回っているか否かを判断する（ステップＳ１２）。そして、車速度が第一基準速度を上回っていると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ファンモータ２０にて発生する電力が回生するに十分であるため、デューティ比が１０％〜２０％（好ましくは１５％）からなる制御信号Ｓａをファンコントローラ３０へ出力する（電力回生指令）。ファンコントローラ３０では、上位コントローラ５０から出力された制御信号Ｓａが入力端子３０ａを介して入出力特性回路３３の積分回路３３ａへ入力される。そして、積分回路３３ａにおいて制御信号Ｓａが積分され、制御信号Ｓａのデューティ比に応じた電圧レベルからなるアナログ電圧信号Ｓａ’が積分回路３３ａから出力される。

そして、比較器３３ｆでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと、基準電圧信号の電圧レベル（２Ｖ）とが比較される（図８（ａ）参照）。ここで、本実施形態の積分回路３３ａでは、上述のように、デューティ比が１０％〜２０％の場合に、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが１Ｖ以上、２Ｖ以下となるように設定されている。このため、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、基準電圧信号の電圧レベル（２Ｖ）を下回り、これにより、比較器３３ｆから出力される判定信号ＳｅはＨレベル（電力回生）となる。また、比較器３３ｇでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルと、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）とが比較される。このとき、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、上述のように、１Ｖ以上、２Ｖ以下となるため、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルは、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）を上回り、これにより、比較器３３ｇから出力される判定信号ＳｆはＨレベル（電力回生）となる。

そして、比較器３３ｆから出力された判定信号ＳｅがＨレベル（電力回生）で、比較器３３ｇから出力された判定信号ＳｆもＨレベル（電力回生）となるので、論理回路３３ｈから出力される回生指示信号Ｓｇは、Ｈレベル（電力回生許可）となる。３相ロジック展開回路３３ｋにおいては、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＨレベル（電力回生許可）である状態で、電力回生用ＰＷＭ信号発生回路３３ｊから出力されたＰＷＭ信号Ｐ２が入力される。これにより、３相ロジック展開回路３３ｋから出力される通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐは、すべてＬレベルとなり、また、通電信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの出力は、ＰＷＭ信号Ｐ２に基づいてＰＷＭ制御される。

ここで、ファン１０が走行風を受けることにより、ファンモータ２０のロータ２３が、駆動時における回転方向と同じ方向に回転すると、ロータ２３に配設された永久磁石によってステータ２２に磁界の変化が与えられ、各電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを貫く磁束が変化する。そして、各電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを貫く磁束が変化することにより、各電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに、短絡電流を流しつづけようとする極性の誘導起電力が生じる。そして、ロータ２３が回転している状態において、スイッチング素子３５ａ，３５ｂ，３５ｃのゲートへ出力するスイッチング信号を全てＬレベルに維持した状態で、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのゲートへ出力するスイッチング信号を全てＨレベルにすると、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆの各コレクタ−エミッタ間が導通するので、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗに生じた誘起電圧による電流が、対応するスイッチング素子およびダイオードを介して他の電機子巻線に流れた後、短絡電流として再び元の誘導起電力を発生した電機子巻線に流れる。この短絡電流は、当該電機子巻線において、エネルギとして蓄積される。

その後、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのゲートへ出力するスイッチング信号をＬレベルにすると、上記ロータ２３と特定の位置関係にある特定相の電機子巻線に流れる電流が減少するため、上記誘起電圧に、さらに当該電機子巻線における自己誘導作用による誘起電圧が加えられて昇圧される。そして、この昇圧された誘導電圧によって、上記特定相の電機子巻線から流れる電流が、ダイオード３６ａ乃至３６ｃのうち当該特定相の電機子巻線に接続されたダイオードを介して陽極電源線３６に流れ、バッテリ４０に回生される（ステップＳ１３）。

そして、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆを同期させてオン・オフさせることにより、ロータ２３の位置に応じて、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗによる発電動作と、昇圧チョッパ動作が同時に行なわれることになるので、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗにて発電される回生電圧をバッテリの出力電圧よりも高く維持することができる。このようにして、車両用ファン駆動装置Ｓにおいては、車両６０の速度がそれほど速くないときでも、回生電圧をバッテリ４０の出力電圧よりも高くなるように昇圧させることができ、これにより、バッテリ４０を充電させることができる。そして、本実施形態では、ファン１０が外力によって回転し、ファンモータ２０が発電している間においても、上位コントローラ５０において車速度を検出する（ステップＳ１４）。

ところで、上記要領にて電力回生を行うと、一般的に、ステータ２２とロータ２３との間に働く制動力が強くなるため、ファンモータ２０の回転速度が低下する。従って、本実施形態では、電力回生を開始した直後に、ファンモータ２０の回転速度が低下しても、直ちに電力回生が終了してしまうことのないように、電力回生開始時における車速度よりも遅い速度で、電力回生を終了させる。例えば、上位コントローラ５０は、車速度が第一基準速度（例えば、速度８０ｋｍ／ｈ）以上のときに、電力回生を開始し、また、電力回生開始時における車速度よりも遅い第二基準速度（例えば、速度７０ｋｍ／ｈ）以下になったときに、電力回生を終了する。このように、上位コントローラ５０は、電力回生開始時における車速度よりも遅い速度で、電力回生を終了することができるので、ファンモータ２０を発電機として動作させることによって回転速度が低下しても、ある一定の回転速度に低下するまでファンモータ２０が発電機として動作し続けることができ、電力回生を開始した直後に電力回生が強制的に終了してしまうという不具合を防止することができる。

そして、上位コントローラ５０は、入力した車速度検出信号をカウントして演算することにより、車両６０の速度を把握し、車速度が第二基準速度（例えば、速度７０ｋｍ／ｈ）を下回っているか否かを判断する（ステップＳ１５）。ここで、上位コントローラ５０は、車速度が依然として第二基準速度を上回ったままであると判断した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、ファンモータ２０にて発生する電力を回生するため、そのまま電力回生を継続させ、車速度を検出し続ける。一方、上位コントローラ５０は、車速度が第二基準速度を下回ったと判断した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、ファンモータ２０にて発生する電力が回生するに十分でないため、電力回生を終了させる（ステップＳ１６）。

すなわち、上位コントローラ５０から出力される制御信号Ｓａのデューティ比を１０％以下（好ましくは０％）とする（動作停止指令）。これにより、比較器３３ｇでは、アナログ電圧信号Ｓａ’の電圧レベルが、基準電圧信号の電圧レベル（１Ｖ）を下回り（図８（ｂ）参照）、比較器３３ｇから出力される判定信号ＳｆがＬレベル（モータ停止）となる。論理回路３３ｈでは、入力信号の一方がＬレベルとなるため、論理回路３３ｈから出力される回生指示信号ＳｇはＬレベル（回生不許可）となる。これにより、論理回路３３ｈから出力された回生指示信号ＳｇがＬレベル（回生不許可）で、且つ、論理回路３３ｉから出力されたＰＷＭ信号Ｐ１が入力されない状態となるため、３相ロジック展開回路３３ｋから出力される通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎが全てＬレベルとなり、これによって電力回生が終了される。

そして、車両６０の走行速度低下などにより、エンジン６７の温度が上昇し、ラジエータ６１を冷却する場合には、ファンモータ２０を電動機として回転駆動させる必要があるので、電力回生動作を終了し冷却動作に移行するか、このまま電力回生動作を継続するかの判断を行う（ステップＳ１７）。ここで、ファンモータ２０を発電機として引き続き動作させる場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）には、電力回生動作を継続し、一方、ファンモータ２０を電動機として回転駆動させる必要がある場合（ステップＳ１７：ＮＯ）には、電力回生動作を終了する。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置について説明する。
図９は、本発明の第二実施形態に係る入出力特性回路の構成を示す説明図である。
本発明の第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置は、上記第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓにおける入出力特性回路３３および上位コントローラ５０を改変したものである。この第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置において、上記入出力特性回路３３および上位コントローラ５０を改変した構成以外については、上述の第一実施形態に係る構成と同一であり、その説明は省略することとする。また、第二実施形態についての説明において、上記第一実施形態に係るものと同一の部材は、同一の符号を用いることとする。

図９に示すように、本発明の第二実施形態に係る入出力特性回路１３３は、上記第一実施形態に係る入出力特性回路３３における積分回路３３ａを省き、入力端子から入力される制御信号Ｓａを、誤差アンプ３３ｃ、比較器３３ｆ、比較器３３ｇへ直接的に入力される構成としたものである。また、第二実施形態の上位コントローラ５０は、デューティ比の異なる制御信号Ｓａを出力するのではなく、異なるアナログ電圧値からなる制御信号Ｓａを出力するように構成されている。すなわち、上記第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、所定の電圧レベルからなるアナログ電圧信号Ｓａ’が、積分回路３３ａから誤差アンプ３３ｃ、比較器３３ｆ、比較器３３ｇへ出力される構成となっていたが、第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置では、入力端子ＩＮ１から所定の電圧レベルからなる制御信号Ｓａ（アナログ電圧信号）が誤差アンプ３３ｃ、比較器３３ｆ、比較器３３ｇへ出力される構成となっている。

そして、第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置では、制御信号Ｓａにおけるアナログ電圧値によって、その指令内容が表されるようになっている。例えば、アナログ電圧値が１Ｖ以下（好ましくは０Ｖ）の場合は「動作停止指令」を表し、アナログ電圧値が１〜２Ｖ（好ましくは１．５Ｖ）の場合は「電力回生指令」を表し、アナログ電圧値が２〜１０Ｖの場合は「回転駆動指令」を表している。このように、第二実施形態に係る車両用ファン駆動装置では、上位コントローラ５０から出力される制御信号Ｓａのアナログ電圧値を可変することにより、ファンモータ２０による電力回生動作および冷却動作を行うことができるように構成されている。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓによれば、パルス状の制御信号Ｓａにおけるデューティ比を可変するだけで、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０へ、「回転駆動指令」、「電力回生指令」、「動作停止指令」を受け渡すことが可能となる。そして、本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、上述のように、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０へパルス状の制御信号Ｓａを送信するだけで、「回転駆動指令」、「電力回生指令」、「動作停止指令」の受け渡しができるので、上位コントローラ５０からファンコントローラ３０への送信経路を一系統にすることが可能となる。これにより、上位コントローラ５０とファンコントローラ３０との接続を単一の信号線５１により行うことが可能となり、上位コントローラ５０とファンコントローラ３０との接続に必要な信号線を二本から一本へ削減する可能となる。これによって、車両用ファン駆動装置Ｓを車両６０へ搭載することに伴う配線重量の増加を必要最小限に抑えることが可能となると共に、車両６０における配線処理を容易化することができ、且つ、装置全体の製造コストを低減させることが可能となる。

（ロ）本実施形態の車両用ファン駆動装置Ｓによれば、車速度が予め定められた一定の速度以上になった時に電力回生を開始すると共に、電力回生開始時における車速度よりも遅い速度で電力回生を終了するように構成されているので、ファンモータ２０を発電機として動作させることによって回転速度が低下しても、ある一定の回転速度に低下するまでファンモータ２０が発電機として動作し続けることができ、電力回生を開始した直後に電力回生が強制的に終了してしまうという不具合を防止することができる。これにより、風力エネルギによってファンモータ２０で発生した電力を効率良く回生することができ、車両６０における電力収支を向上させることが可能となる。

（ハ）本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓでは、ファンが車両６０に配設されたラジエータ６１を冷却させるためのラジエータ冷却用のファン１０で構成され、回転電機がラジエータ冷却用ファンを回転駆動させるために車両に配設されたファンモータ２０で構成される。このように構成されると、車両６０に既存の設備を本車両用ファン駆動装置に用いることができるので、電力回生のための装備を追加したことによる車両６０のコスト増加を低く抑えることが可能となる。

なお、本発明の実施の形態は、以下のように改変することができる。
（ａ）本実施形態に係る車両用ファン駆動装置Ｓにおいて、入出力特性回路３３は、積分回路３３ａ，３３ｂ、誤差アンプ３３ｃ、三角波発生回路３３ｄ、比較器３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ、論理回路３３ｈ，３３ｉ等を有して構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、パルス状の制御信号Ｓａにおける立ち上がりエッジ−立ち下がりエッジ間における基準クロックのパルス数に応じて当該制御信号のデューティ比を検出し、このデューティ比に応じて、ファンモータ２０を回転駆動、発電、動作停止させるように構成されていたも良い。また、その他にも、入出力特性回路３３は、種々の電気回路により構成することができることは勿論である。

（ｂ）本実施形態では、車速度センサ６３に基づいて電力回生の開始と終了とを行うようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、ファンモータ２０の回転速度に基づいて電力回生の開始と終了とを行うようにしても良い。このとき、ファンモータ２０の回転速度が予め定められた一定の速度以上になった時に電力回生を開始すると共に、電力回生開始時におけるファンモータ２０の回転速度よりも遅い速度で電力回生を終了するように構成されていると好適である。このようにすると、ファンモータ２０を発電機として動作させることによって回転速度が低下しても、ある一定の回転速度に低下するまでファンモータ２０が発電機として動作し続けることができ、電力回生を開始した直後に電力回生が強制的に終了してしまうという不具合を防止することができる。

（ｃ）本実施形態では、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆの全てのゲートに通電信号を出力して、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗの誘起電圧を昇圧させていたが、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのうち、一つ又は二つのスイッチング素子のゲートに通電信号を出力して誘起電圧を昇圧させても良い。また、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆをスイッチングするのと同じように、スイッチング素子３５ｄ，３５ｅ，３５ｆのゲートへ出力する通電信号を全てＬレベルに維持した状態で、スイッチング素子３５ａ，３５ｂ，３５ｃのうちの少なくともひとつのスイッチング素子をスイッチングすることにより、電機子巻線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗのうち、いずれかの電機子巻線の誘起電圧を昇圧させても良い。

（ｄ）上記実施形態では、ファンモータ２０が３相の電機子巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを有して構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、電機子巻線を並列に接続することにより、２相、４相、６相などに改変することができる。このとき、インバータ回路部３１には、各相の電機子巻線にスイッチング素子がそれぞれ直列に接続され、このスイッチング素子を１つ以上スイッチングすることにより、電力回生するように構成される。

（ｅ）上記実施形態では、インバータ回路３１が全波駆動回路で構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、インバータ回路３１は、半波駆動回路で構成されていても良い。

（ｆ）上記実施形態では、ファンモータ２０にブラシレスモータが用いられていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、その他にも、ブラシ付き直流モータが用いられても良い。

（ｇ）上記実施形態では、ファンが車両６０に配設されたラジエータ６１を冷却させるためのラジエータ冷却用のファン１０で構成され、回転電機がラジエータ冷却用ファンを回転駆動させるために車両６０に配設されたファンモータ２０で構成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。その他にも、例えば、ファンは、車両に配設された車両用空調装置の送風用ブロワファンで構成され、回転電機は、送風用ブロワファンを回転駆動させるために車両に配設されたブロワモータで構成されていても良い。

本発明の第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る車両を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る入出力特性回路の構成を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る上位コントローラから出力される制御信号を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置における冷却動作の流れを示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用ファン駆動装置における電力回生動作の流れを示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る入出力特性回路における各信号のタイミングチャートを示す第一説明図である。 本発明の第一実施形態に係る入出力特性回路における各信号のタイミングチャートを示す第二説明図である。 本発明の第二実施形態に係る入出力特性回路の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ ファン、１１ 回転軸、１２ 羽根、２０ ファンモータ、２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ 電機子巻線、２２ ステータ、２３ ロータ、２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ 位置検出器、３０ ファンコントローラ、３０ａ 入力端子、３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ 出力端子、３０ｐ，３０ｎ 電源端子、３１ インバータ回路、３２ ドライバ回路、３３，１３３ 入出力特性回路、３３ａ，３３ｂ 積分回路、３３ａ１ 抵抗器、３３ａ２ コンデンサ、３３ｂ Ｆ／Ｖ変換回路、３３ｃ 誤差アンプ、３３ｄ 三角波発生回路、３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ 比較器、３３ｈ，３３ｉ 論理回路、３３ｊ 電力回生用ＰＷＭ信号発生回路、３３ｋ ３相ロジック展開回路、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ スイッチング素子、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ ダイオード、３６ 陽極電源線、３７ 陰極電源線、３８ 電源ＩＣ、３９ フィルタ回路、４０ バッテリ、４１ 陽極電源線、４２ 陰極電源線、５０ 上位コントローラ、５１ 信号線、６０ 車両、６１ ラジエータ、６２ 冷却水温度センサ、６３ 車速度センサ、６４ イグニッションスイッチ、６５ ヒューズ、６６ ヒューズ、６７ エンジン、Ｓ 車両用ファン駆動装置

Claims (13)

1. 車両が走行中に受ける走行風によって回転可能なファンと、
   該ファンの走行風による回転に伴って電力を発生させる発電機能と該ファンを回転駆動させる電動機能とを有する回転電機と、
   該回転電機に接続され該回転電機を発電機能と電動機能とに切り替えて動作させる回転電機動作制御部と、
   該回転電機動作制御部を制御する上位制御部と、
   前記回転電機へ回転駆動に必要な電力を供給すると共に、該回転電機にて発生した電力を回生するバッテリと、
   を備えた車両用ファン駆動装置において、
   前記上位制御部は、異なるデューティ比により表されるパルス状の制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成され、
   前記回転電機動作制御部は、前記制御信号のデューティ比に応じて、前記回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、前記回転電機を発電させる発電動作機能と、前記回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、
   を有して構成されたことを特徴とする車両用ファン駆動装置。
2. 前記上位制御部と前記回転電機動作制御部とは、単一の信号線により配線接続され、
   前記上位制御部は、前記単一の信号線を介して前記制御信号を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ファン駆動装置。
3. 前記車両に配設されたラジエータ内の水温を検出して当該水温に応じた水温検出信号を出力可能な冷却水温度センサを備え、
   前記上位制御部は、前記水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を上回ったときに、前記回転駆動指令を前記回転電機動作制御部へ出力すると共に、前記水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を下回ったときに、前記動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ファン駆動装置。
4. 前記車両の速度を検出して当該速度に応じた車速度検出信号を出力可能な車速度センサを備え、
   前記上位制御部は、前記車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第一基準値を上回ったときに、前記電力回生指令を前記回転電機動作制御部へ出力すると共に、前記車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第二基準値を下回ったときに、前記動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用ファン駆動装置。
5. 前記第二基準値は、前記第一基準値よりも低く設定されたことを特徴とする請求項４に記載の車両用ファン駆動装置。
6. 前記制御信号において、前記電力回生指令を示すデューティ比は、前記動作停止指令を示すデューティ比よりも高く設定され、
   前記回転駆動指令を示すデューティ比は、前記電力回生指令を示すデューティ比よりも高く設定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の車両用ファン駆動装置。
7. 車両が走行中に受ける走行風によって回転可能なファンと、
   該ファンの走行風による回転に伴って電力を発生させる発電機能と該ファンを回転駆動させる電動機能とを有する回転電機と、
   該回転電機に接続され該回転電機を発電機能と電動機能とに切り替えて動作させる回転電機動作制御部と、
   該回転電機動作制御部を制御する上位制御部と、
   前記回転電機へ回転駆動に必要な電力を供給すると共に、該回転電機にて発生した電力を回生するバッテリと、
   を備えた車両用ファン駆動装置において、
   前記上位制御部は、異なるアナログ電圧値により表される制御信号によって回転駆動指令、電力回生指令、動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成され、
   前記回転電機動作制御部は、前記制御信号のアナログ電圧値に応じて、前記回転電機を回転駆動させる回転駆動機能と、前記回転電機を発電させる発電動作機能と、前記回転電機の電動動作および発電動作を停止させる動作停止機能と、
   を有して構成されたことを特徴とする車両用ファン駆動装置。
8. 前記上位制御部と前記回転電機動作制御部とは、単一の信号線により配線接続され、
   前記上位制御部は、前記単一の信号線を介して前記制御信号を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の車両用ファン駆動装置。
9. 前記車両に配設されたラジエータ内の水温を検出して当該水温に応じた水温検出信号を出力可能な冷却水温度センサを備え、
   前記上位制御部は、前記水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を上回ったときに、前記回転駆動指令を前記回転電機動作制御部へ出力すると共に、前記水温検出信号に基づく水温が予め定められた基準値を下回ったときに、前記動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両用ファン駆動装置。
10. 前記車両の速度を検出して当該速度に応じた車速度検出信号を出力可能な車速度センサを備え、
    前記上位制御部は、前記車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第一基準値を上回ったときに、前記電力回生指令を前記回転電機動作制御部へ出力すると共に、前記車速度検出信号に基づく車速度が予め定められた第二基準値を下回ったときに、前記動作停止指令を前記回転電機動作制御部へ出力するように構成されたことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の車両用ファン駆動装置。
11. 前記第二基準値は、前記第一基準値よりも低く設定されたことを特徴とする請求項１０に記載の車両用ファン駆動装置。
12. 前記制御信号において、前記電力回生指令を示すアナログ電圧値は、前記動作停止指令を示すアナログ電圧値よりも高く設定され、
    前記回転駆動指令を示すアナログ電圧値は、前記電力回生指令を示すアナログ電圧値よりも高く設定されたことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の車両用ファン駆動装置。
13. 前記ファンは、前記車両に配設されたラジエータを冷却させるためのラジエータ冷却用ファンで構成され、
    前記回転電機は、前記ラジエータ冷却用ファンを回転駆動させるために前記車両に配設されたファンモータで構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の車両用ファン駆動装置。

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