JP2009002226A

JP2009002226A - ロック復帰制御装置及びロック復帰制御方法

Info

Publication number: JP2009002226A
Application number: JP2007163727A
Authority: JP
Inventors: Akira Serizawa; 亮芹澤; Byungeok Seo; 炳億徐; Hiroo Yabe; 弘男矢部
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08
Also published as: US7859213B2; US20080315815A1; DE102008027743A1

Abstract

【課題】簡単な構成で、電動ファンモータのロック解除時に直ちにその電動ファンモータを定常状態に復帰させること。
【解決手段】スイッチング手段としてのスイッチング回路１１０により、電動ファンモータ１０にバッテリ３０からのモータ電流を供給し、駆動制御手段としての駆動制御回路１２０により、スイッチング回路１１０を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御するとともに、スイッチング回路１１０における温度変化と電動ファンモータ１０の端子間電圧の変化に応じてＰＷＭ制御信号のデューティを変化させるようにし、電動ファンモータ１０のロック時であっても規定のデューティより低い低デューティで駆動を継続させ、電動ファンモータのロック解除時に規定のデューティに戻すようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されている冷却ファンを駆動するファンモータの制御に係り、特に、ファンモータのロック時の制御とロック解除時の復帰制御とを可能にしたロック復帰制御装置及びロック復帰制御方法に関する。

たとえば、ＡＣ（エアコン）付き車両に搭載されている車両用電動ファンは、ＡＣコンデンサやラジエータ内を流れる冷却媒体を２つの冷却ファンを作動させて冷却するために用いられている。このような車両用電動ファンでは、冷却水温が所定温度以上になると、リレーをオンさせて冷却ファンを駆動するファンモータに通電を行うとともに、リレーのオン／オフを制御することで、冷却水温を一定に保つようにしている。

ところで、このような車両用電動ファンでは、たとえば冷却ファンに異物が詰まってファンモータがロックしてしまうことがある。この場合、異物が取り除かれたりして、ファンモータのロックが解除できたときには、直ちに冷却ファンを駆動させないと、エンジン冷却が不十分になり、短時間でオーバーヒートに至ってしまうおそれがある。

このような車両用電動ファンの制御を行うものとして、特許文献１では、エンジン制御ＥＣＵからの水温制御信号に基づいてＰＷＭ制御するためのパルス信号を出力する信号処理回路と、そのパルス信号を増幅して２個の電動モータを共通駆動するＭＯＳトランジスタを駆動させるための駆動回路と、ＭＯＳトランジスタのスイッチング時の伝導ノイズの発生を防止するために設けられた平滑回路と、いずれかの電動モータがロックしたときモータ電流を制限する過電流保護回路と、電動モータに印加されるモータ印加電圧を検出するモータ電圧検出回路と、信号処理回路へクロック信号を供給する発信回路とを備えた電動ファン装置を提案している。
特開平１０−８９５９号公報

上述した特許文献１では、２個の電動モータを共通駆動するＭＯＳトランジスタにより、２個の電動モータがＰＷＭ制御されるようになっているため、２個の電動モータを個別に制御する場合に比べて電動ファン装置の構成が簡素化されるようになっている。

また、２個の電動モータのいずれかのロックが検出されると、過電流保護回路によりモータ電流が制限され、ロックしていない方の電動モータが動作してエンジン冷却が行われることから、ある程度の冷却能力が確保されるようになっている。

ところが、このような電動ファン装置では、エンジン制御ＥＣＵからの水温制御信号に基づいてＰＷＭ制御するためのパルス信号を出力する信号処理回路と、そのパルス信号を増幅して２個の電動モータを共通駆動するＭＯＳトランジスタを駆動させる駆動回路と、ＭＯＳトランジスタのスイッチング時の伝導ノイズの発生を防止するために設けられた平滑回路と、いずれかの電動モータがロックしたときモータ電流を制限する過電流保護回路と、電動モータに印加されるモータ印加電圧を検出するモータ電圧検出回路と、信号処理回路へクロック信号を供給する発信回路とを備える構成であるため、装置の大型化を招いてしまうという問題があった。

また、このような電動ファン装置では、いずれかの電動モータがロックしたとき、ロックしていない方の電動モータを動作させるようにしているため、ロックした電動モータのロックが解除された場合、直ちにそのロックが解除された電動モータを定常状態に復帰させることができないという問題もあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができるロック復帰制御装置及びロック復帰制御方法を提供することを目的とする。

本発明のロック復帰制御装置は、車両用の電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御装置であって、前記電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給するスイッチング手段と、該スイッチング手段を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記スイッチング手段における温度変化に応じて前記電動ファンモータのロック検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを規定のデューティで駆動させることを特徴とする。
また、前記スイッチング手段は、前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給するＭＯＳ型のスイッチング素子と、内部温度を検出する感温素子とを有し、前記駆動制御手段は、前記電動ファンモータの端子間電圧を測定する電圧測定回路と、前記スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給するゲートドライブ回路と、前記感温素子を介して温度変化を検出する温度変化検出回路とを有し、前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができる。
また、前記温度変化検出回路は、前記感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させるようにすることができる。
本発明のロック復帰制御装置は、第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御装置であって、所定のＰＷＭ制御信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する第１スイッチング手段と、オン／オフ信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオン／オフさせる第２スイッチング手段と、該第２スイッチング手段における温度を検出し、該検出した温度が所定の値を越えたとき前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるための信号を出力する過熱遮断手段と、前記第１スイッチング手段を前記所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御し、前記第２スイッチング手段を前記オン／オフ信号で駆動制御するとともに、前記過熱遮断手段からのオフさせるための信号を受けたときに前記第２スイッチング手段をオフさせる駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記第１スイッチング手段における温度変化に応じて前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを規定のデューティで駆動させることを特徴とする。
また、前記第１スイッチング手段は、前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給するＭＯＳ型の第１スイッチング素子と、内部温度を検出する第１感温素子とを有し、前記第２スイッチング手段は、前記オン／オフ信号によってオン／オフし、オフ時に前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるＭＯＳ型の第２スイッチング素子と、内部温度を検出する第２感温素子とを有し、前記駆動制御手段は、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータの端子間電圧を測定する電圧測定回路と、前記第１スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給し、前記第２スイッチング素子へ前記オン／オフ信号を供給するゲートドライブ回路と、前記第１感温素子を介して温度変化を検出する温度変化検出回路とを有し、前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができる。
また、前記温度変化検出回路は、前記第１感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させるようにすることができる。
本発明のロック復帰制御方法は、車両用の電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御方法であって、スイッチング手段により、前記電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する工程と、駆動制御手段により、前記スイッチング手段を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御する工程とを有し、前記駆動制御手段は、前記スイッチング手段における温度変化に応じて前記電動ファンモータのロック検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを規定のデューティで駆動させることを特徴とする。
また、前記スイッチング手段は、ＭＯＳ型のスイッチング素子により、前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給する工程と、感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、前記駆動制御手段は、電圧測定回路により、前記電動ファンモータの端子間電圧を測定する工程と、ゲートドライブ回路により、前記スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給する工程と、温度変化検出回路により、前記感温素子を介して温度変化を検出する工程とを有し、前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができる。
また、前記温度変化検出回路は、前記感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させるようにすることができる。
本発明のロック復帰制御方法は、第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御方法であって、第１スイッチング手段により、所定のＰＷＭ制御信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する工程と、第２スイッチング手段により、オン／オフ信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオン／オフさせる工程と、過熱遮断手段により、前記第２スイッチング手段における温度を検出し、該検出した温度が所定の値を越えたとき前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるための信号を出力する工程と、駆動制御手段により、前記第１スイッチング手段を前記所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御し、前記第２スイッチング手段を前記オン／オフ信号で駆動制御するとともに、前記過熱遮断手段からのオフさせるための信号を受けたときに前記第２スイッチング手段をオフさせる工程とを有し、前記駆動制御手段は、前記第１スイッチング手段における温度変化に応じて前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを規定のデューティで駆動させることを特徴とする。
また、前記第１スイッチング手段は、前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフするＭＯＳ型の第１スイッチング素子により前記モータ電流を供給する工程と、第１感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、前記第２スイッチング手段は、前記オン／オフ信号によってオン／オフするＭＯＳ型の第２スイッチング素子によりオフ時に前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせる工程と、第２感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、前記駆動制御手段は、電圧測定回路により、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータの端子間電圧を測定する工程と、ゲートドライブ回路により、前記第１スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給し、前記第２スイッチング素子へ前記オン／オフ信号を供給する工程と、温度変化検出回路により、前記第１感温素子を介して温度変化を検出する工程とを有し、前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができる。
また、前記温度変化検出回路は、前記第１感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させるようにすることができる。
本発明のロック復帰制御装置及びロック復帰制御方法では、駆動制御手段により、スイッチング手段における温度変化に応じて前記電動ファンモータのロック検知を行い、ロックと判定した場合はスイッチング手段を介し電動ファンモータを低デューティで駆動させ、電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、ロック解除と判定した場合はスイッチング手段を介し電動ファンモータを規定のデューティで駆動させるようにし、電動ファンモータのロック時であっても規定のデューティより低い低デューティで駆動を継続させ、電動ファンモータのロック解除時では規定のデューティに戻すことができる。

本発明のロック復帰制御装置及びロック復帰制御方法によれば、電動ファンモータのロック時であっても規定のデューティより低い低デューティで駆動を継続させ、電動ファンモータのロック解除時では規定のデューティに戻すようにしたので、簡単な構成で、電動ファンモータのロック解除時に直ちにその電動ファンモータを定常状態に復帰させることができる。

本実施形態では、スイッチング手段により、電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給し、駆動制御手段により、スイッチング手段を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御するとともに、スイッチング手段における温度変化と電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてＰＷＭ制御信号のデューティを変化させるようにし、電動ファンモータのロック時であっても規定のデューティより低い低デューティで駆動を継続させ、電動ファンモータのロック解除時に規定のデューティに戻すようにした。

この場合、スイッチング手段を、ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、モータ電流を供給するＭＯＳ型のスイッチング素子と、内部温度を検出する感温素子とで構成し、駆動制御手段を、電動ファンモータの端子間電圧を測定する電圧測定回路と、スイッチング素子のゲートへＰＷＭ制御信号を供給するゲートドライブ回路と、感温素子を介して温度変化を検出する温度変化検出回路とで構成し、温度変化検出回路により単位時間当たりの温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、電圧測定回路によって電動ファンモータの電圧変化が所定の閾値を下回ったとして検出されると、ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができるため、簡単な構成で、電動ファンモータのロック解除時に直ちにその電動ファンモータを定常状態に復帰させることができる。

以下、本発明の実施例の詳細について説明する。図１は、本発明のロック復帰制御装置の一実施例を説明するための図である。

同図に示すロック復帰制御装置１００は、たとえば図示しないラジエータを冷却する冷却ファンを駆動させるための電動ファンモータ１０をＰＷＭ制御する場合を示しており、スイッチング回路１１０及び駆動制御回路１２０を備えている。なお、図中符号３０はバッテリであり、符号４０はヒューズであり、符号５０は電動ファンモータリレーである。

スイッチング回路１１０は、逆起電力吸収用のダイオード１１１と、ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、バッテリ３０からのモータ電流を上述した電動ファンモータ１０に供給するＭＯＳ型のスイッチング素子１１２と、スイッチング素子１１２のジャンクション温度を検出する感温ダイオードからなる感温素子１１３とを備えている。ここで、感温素子１１３は、スイッチング素子１１２上に集積されたダイオードであり、スイッチング素子１１２のジャンクション温度の上昇と共に順方向電圧（ＶＦ）が減少するものであるが、その構造及び温度検出特性については後述する。

駆動制御回路１２０は、スイッチング素子１１２のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）、すなわち電動ファンモータ１０の端子間電圧を測定するドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路１２１と、図示しないエンジン制御ＥＣＵからの制御信号に基づきスイッチング素子１１２のゲートへオン／オフのゲートパルス（ＰＷＭ信号）を供給するゲートドライブ回路１２２と、上述の感温素子１１３のアノード−カソード間の電圧（ＶＦ）の変化から温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）を検出する温度変化検出回路１２３とを備えている。

ここで、ドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路１２１は、後述のように、スイッチング素子１１２がオフしている期間の電圧、すなわち、（ＶＢ―Ｖｄｓ）を検知することで、電動ファンモータ１０のロックが解除されたことを検知するものである。

また、温度変化検出回路１２３は、温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）の検出に応じて電動ファンモータ１０のロック検知と、スイッチング回路１１０の過熱検知とを行うようになっている。そして、温度変化検出回路１２３が電動ファンモータ１０のロック検知を行うと、ゲートドライブ回路１２２に対して後述のように低デューティ駆動を行わせるようになっている。

また、温度変化検出回路１２３は、過熱検知を行うと、過熱遮断のためにゲートドライブ回路１２２の駆動を停止させるようになっている。なお、温度変化検出回路１２３による過熱検知においては、絶対温度としてたとえば１４５℃に相当する闘値を第１規定値として設定し、スイッチング素子１１２のジャンクション温度（Ｔｊ＝１５０℃）を超える前に過熱遮断が行われるようになっている。

また、過熱検知後の処理は次の２つのケースに分かれる。
１）ロック中に過熱検知した場合
ロック検出して低Ｄｕｔｙ制御している最中に過熱検知した場合は、過熱遮断を自動解除し、過熱遮断と低Ｄｕｔｙ制御とをサイクリックにリトライする。具体的には、過熱検知すると、スイッチング素子１１２のゲートをオフして過熱遮断するが、スイッチング素子１１２のジャンクション温度が第１規定値から相対的にたとえば２０℃下がった地点を第２規定値として設定し、この閾値まで下がったことが検知されると、過熱遮断を解除して後述の低Ｄｕｔｙ制御に戻り、電動ファンモータ１０のロックからの後述の復帰条件が検出されるのを待つことになる。この間に再び過熱検知すると、再度過熱遮断が行われるといようにサイクリックにリトライすることなる。

２）ロック中以外で過熱検知した場合
過熱検知してスイッチング素子１１２のゲートをオフし過熱遮断状態をラッチする。ロック中以外では、出力のショート等の異常状態により過熱検知となることが想定されるため、過熱遮断状態のラッチが継続される。なお、過熱遮断状態のラッチの解除は、イグニッションキーをオフすることでクリアすることができる。

図２は、上述の感温素子１１３の構造及び温度検出特性を示す図である。ここで、図２（ａ）はスイッチング回路１１０の構造を示しており、図２（ｂ）は感温素子１１３を集積したスイッチング素子１１２の断面構造を示しており、図２（ｃ）は感温素子１１３の温度検出特性を示している。

まず、感温素子１１３を集積したスイッチング素子１１２は、図２（ａ）に示すように、平形部品１１０Ａに搭載されているものである。また、スイッチング素子１１２は、図２（ｂ）に示すように、基板層１１２ａ、エピタキシャル層１１２ｂ、ウエル層１１２ｃ、酸化膜１１２ｄが順に積層された構成であり、その酸化膜１１２ｄ上に感温素子１１３を構成する層間絶縁膜１１３ａ、Ｎ層１１３ｂ、Ｐ層１１３ｃが積層されている。

ここで、感温素子１１３の平面がスイッチング素子１１２のエレメントで囲まれているため、スイッチング素子１１２のジャンクション温度がこのスイッチング素子１１２の直上で検出できる構造になっている。

このような感温素子１１３は、負の温度係数をもつものであり、図２（ｃ）に示すように、アノード・カソード間の電流（ＩＦ）がたとえば１μＡ、１０μＡ、１００μＡ、１ｍＡのとき、それぞれのアノード・カソード間の電圧（ＶＦ）が温度の上昇とともに低下しているのが分かる。言い換えれば、アノード・カソード間の電圧（ＶＦ）の変化を検出することで、温度の変化を検出できることになる。

すなわち、ダイオードである感温素子１１３の順方向電圧（ＶＦ）は、ジャンクション（接合部）の温度が変化し、たとえばダイオードの特性が温度係数：−２ｍｖ／℃で、２０℃での順方向電圧は約０．６Ｖであるとすると、順方向電圧（ＶＦ）＝（２０℃での順方向電圧：０．６Ｖ）十（−２ｍｖ／℃×温度変化℃）で表されることから、順方向電圧（ＶＦ）の変化を検出することで温度変化を検知することができる。

ちなみに、ダイオードを複数段シリーズに接続させた感温素子１１３の温度係数は、−８ｍｖ／℃であることが実験の結果判明しており、このようにダイオードを複数段の構成とすることで、感温素子１１３及びスイッチング素子１１２を有するスイッチング回路１１０の構成の簡素化が図れるようになっている。

図３は、電動ファンモータ１０のロック検知に関わるものであって、たとえば１２ＨｚＰＷＭ制御におけるスイッチング素子１１２でのロック電流の検出特性を説明するための図である。ここで、図３（ａ），（ｃ）は電動ファンモータ１０のロック時における感温素子１１３の順方向電圧（ＶＦ）の変化を温度変化に換算してグラフ化したものであり、図３（ｂ）は１２ＨｚＰＷＭ制御においてデューティ５０％で駆動されている場合を示すものである。なお、図３（ｂ）に示す１３．５Ｖは、電動ファンモータ１０の回転時における端子間電圧である。

まず、電動ファンモータ１０がロックすると、図３（ａ）に示すように、ロック電流が流れ、スイッチング素子１１２のドレイン電流（ＩＤ）が上昇することでスイッチング素子１１２のジャンクション温度が上昇し、感温素子１１３によって検出される温度（ΔＴｃ）の上昇を伴うものである。

すなわち、図３（ｃ）に示すように、１２ＨｚＰＷＭ制御において、電動ファンモータ１０をデューティ５０％，８０％，１００％のいずれかで駆動させたとき、電動ファンモータ１０の回転時ではデューティ５０％，８０％，１００％のいずれの場合でも急激な温度変化が生じていないことが分かる。

これに対し、電動ファンモータ１０のロック時では、デューティ５０％，８０％，１００％のいずれの場合でも急激な温度変化が生じていることが分かる。よって、デューティ５０％，８０％，１００％のいずれかのように温度（ΔＴｃ）が上昇し、温度変化検出回路１２３によって温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）が検出され、さらにその温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）が所定の閾値を上回ったときに電動ファンモータ１０のロックが検知されることになる。

このようにして、電動ファンモータ１０のロックが検知された場合は、デューティ５０％，８０％，１００％のいずれかよりも低い、たとえば１２Ｈｚデューティ７％でのパルス信号（ゲート電圧（ＶＧ））でスイッチング素子１１２をオンすることにより、電動ファンモータ１０の回転時のように、急激な温度変化が生じない状態である低発熱での駆動が継続されるようなっている。なお、上述した、デューティ５０％，８０％，１００％は、いずれも図示しないエンジン制御ＥＣＵからの制御信号に基づいた任意の指示値に相当する場合の一例であり、これらのデューティに限定されるものではない。

また、ここでの電動ファンモータ１０のロック時におけるデューティ７％は、電動ファンモータ１０のロック状態が解除されたときに電動ファンモータ１０が回転し始め、かつ電動ファンモータ１０の起電圧がバッテリ電圧（ＶＢ）×０．９Ｖの闘値以下になる条件から設定しているものである。ただし、電動ファンモータ１０のロック時におけるデューティ７％は、厳密なものではなく、７％を多少下回ってもよいし、上回ってもよい。

図４は、電動ファンモータ１０のロック解除検知に関わるものであって、１２ＨｚＰＷＭ制御における電動ファンモータ１０の回転時及びロック時のスイッチング素子１１２のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）の特性を説明するための図である。

ここで、図４（ａ），（ｂ）は、共に電動ファンモータ１０の回転時とロック時のスイッチング素子１１２のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）の波形を重ねて示している。

すなわち、図４（ａ）に示すように、電動ファンモータ１０のロック中でのスイッチング素子１１２のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）は、スイッチング素子１１２がオンしている７％の期間、スイッチング素子１１２のドレイン電流（ＩＤ）であるロック電流×ＲＯｎ（スイッチング素子１１２のオン抵抗）の電圧となり数百ｍｖ程度の電圧値が出力される。

これに対し、スイッチング素子１１２がオフしている期間はバッテリ電圧（ＶＢ）が出力される。ここで、電動ファンモータ１０が回転すると、スイッチング素子１１２がオフしている期間の電圧が異なることになる。つまり、電動ファンモータ１０の回転時におけるスイッチング素子１１２のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）は、電動ファンモータ１０の起電圧分だけバッテリ電圧（ＶＢ）より下がることになる。

よって、図４（ｂ）に示すように、スイッチング素子１１２がオフしている期間の電圧、すなわち、（ＶＢ―Ｖｄｓ）を検知することで、電動ファンモータ１０のロックが解除されたことを検知することができる。

次に、ロック復帰制御装置１００によるロック復帰制御方法について説明する。まず、図５に示すように、温度変化検出回路１２３による温度（ΔＴｃ）の検出により温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）が所定の閾値を上回ったとして検出されると、電動ファンモータ１０のロックが検知される（ステップＳ１）。

ここで、ロックが検知されると、ゲートドライブ回路１２２からスイッチング素子１１２のゲートへのＰＷＭ制御によるパルス信号がたとえばデューティ７％として与えられることで、電動ファンモータ１０への低発熱での電力印加が継続される（ステップＳ２）。

次に、電動ファンモータ１０がロックから復帰すると、電動ファンモータ１０が回転することにより、スイッチング素子１１２のオフ時における、（ＶＢ―Ｖｄｓ）を検知することで、電動ファンモータ１０のロック解除が検知される（ステップＳ３）。

そして、電動ファンモータ１０のロックからの復帰が確認された後、ゲートドライブ回路１２２からのスイッチング素子１１２のゲートへのＰＷＭ制御によるパルス信号が図示しないエンジン制御ＥＣＵからの制御信号に基づいたデューティでの通常制御が行われる（ステップＳ４）。

このように、本実施例では、スイッチング手段としてのスイッチング回路１１０により、電動ファンモータ１０にバッテリ３０からのモータ電流を供給し、駆動制御手段としての駆動制御回路１２０により、スイッチング回路１１０を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御するとともに、スイッチング回路１１０における温度変化と電動ファンモータ１０の端子間電圧の変化とに応じてＰＷＭ制御信号のデューティを変化させるようにし、電動ファンモータ１０のロック時であっても規定のデューティより低い低デューティで駆動を継続させ、電動ファンモータ１０のロック解除時では規定のデューティに戻すようにした。

具体的には、スイッチング回路１１０を、ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、モータ電流を供給するＭＯＳ型のスイッチング素子１１２と、内部温度を検出する感温素子１１３とで構成し、駆動制御回路１２０を、電動ファンモータ１０の端子間電圧を測定する電圧測定回路としてのドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路１２１と、スイッチング素子１１２のゲートへＰＷＭ制御信号を供給するゲートドライブ回路１２２と、感温素子１１３を介して温度変化を検出する温度変化検出回路１２３とで構成し、温度変化検出回路１２３により単位時間当たりの温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、ゲートドライブ回路１２２からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、ドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路１２１によって電動ファンモータ１０の電圧変化が所定の閾値を下回ったとして検出されると、ゲートドライブ回路１２２からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻されるようにすることができるため、簡単な構成で、電動ファンモータ１０のロック解除時に直ちにその電動ファンモータ１０を定常状態に復帰させることができる。

なお、本実施例でのロック復帰制御装置１００は、たとえば図示しないラジエータを冷却する冷却ファンを駆動させるための電動ファンモータ１０をＰＷＭ制御する場合で説明したが、この例に限らず、図示しないＡＣ（エアコン）コンデンサを冷却する冷却ファンを駆動させるための他の電動ファンモータを併せてＰＷＭ制御することも可能である。

この場合の構成を図６に沿って説明する。なお、以下に説明する図においては、図１と共通する部分には同一符号を付すものとする。

すなわち、図６に示すロック復帰制御装置１００は、図示しないエンジン制御ＥＣＵからの制御信号に基づいて、図示しないラジエータを冷却する冷却ファンを駆動させるための第１電動ファンモータとしての電動ファンモータ１０と、図示しないＡＣ（エアコン）コンデンサを冷却する冷却ファンを駆動させるための第２電動ファンモータとしての電動ファンモータ２０とをＰＷＭ制御するものであり、第１スイッチング手段としてのスイッチング回路１１０、駆動制御手段としての駆動制御回路１２０、第２スイッチング手段としてのスイッチング回路１３０、過熱遮断手段としての過熱遮断回路１４０を備えている。なお、上述したように、図中符号３０はバッテリであり、符号４０はヒューズであり、符号５０は電動ファンモータリレーである。

スイッチング回路１１０は、上述したように、逆起電力吸収用のダイオード１１１と、ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、バッテリ３０からのモータ電流を上述した電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０に供給するＭＯＳ型の第１スイッチング素子としてのスイッチング素子１１２と、スイッチング回路１１０のジャンクション温度（周囲温度や半導体内部温度）を検出する感温ダイオードからなる第１感温素子としての感温素子１１３とを備えている。

駆動制御回路１２０は、上述したように、ダイオード１１１のアノード電圧（Ｖｄｓ）、すなわち電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０の端子間電圧を測定する電圧測定回路としてのドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路１２１と、スイッチング素子１１２のゲートへのオン／オフのゲートパルス（ＰＷＭ信号）と後述のスイッチング素子１３１のゲートへのオン／オフのゲートパルスとを供給するゲートドライブ回路１２２と、上述の感温素子１１３のアノード−カソード間の電圧（ＶＦ）の変化から温度変化を検出する温度変化検出回路１２３とを備えている。

スイッチング回路１３０は、ゲートドライブ回路１２２からのオン／オフ信号に応じて電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０をオン／オフさせるＭＯＳ型の第２スイッチング素子としてのスイッチング素子１３１と、スイッチング回路１３０の内部の温度を検出する感温ダイオードからなる第２感温素子としての感温素子１３２とを備えている。ここで、感温素子１３２は、上述した感温素子１１３とは異なり、スイッチング回路１３０の過熱検知のみを行ってゲートドライブ回路１２２を介しスイッチング素子１１２のゲートをオフするものである。つまり、感温素子１３２は、サイリスタ温度センサであって、過熱検知温度になるとオンするスイッチ動作を行うものである。

過熱遮断回路１４０は、感温素子１３２のアノード−カソード間の電圧から得られる検出温度が所定の閾値を上回った場合に、ゲートドライブ回路１２２を制御して電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０の駆動を停止させ、スイッチング素子１１２を自己保護する。よって、その閾値は、ヒューズ４０の溶断をもたらす定格値を下回る所定の値としておく必要がある。

このような構成では、上記同様に、温度変化検出回路１２３による温度（ΔＴｃ）の検出により温度変化（ΔＴｃ／ｄｔ）が所定の閾値を上回ったとして検出されると、電動ファンモータ１０のロックが検知される。ここで、ロックが検知されると、上記同様に、ゲートドライブ回路１２２からスイッチング素子１１２のゲートへのＰＷＭ制御によるパルス信号がたとえばデューティ７％として与えられることで、電動ファンモータ１０への低発熱での電力印加が継続される。

また、上記同様に、電動ファンモータ１０がロックから復帰すると、電動ファンモータ１０が回転することにより、スイッチング素子１１２のオフ時における、（ＶＢ―Ｖｄｓ）が検知されることで、電動ファンモータ１０のロック解除が検知される。

そして、上記同様に、電動ファンモータ１０のロックからの復帰が確認された後、ゲートドライブ回路１２２からのスイッチング素子１１２のゲートへのＰＷＭ制御によるパルス信号が図示しないエンジン制御ＥＣＵからの制御信号に基づいたデューティでの通常制御が行われる。

すなわち、図６のような構成であっても、駆動制御回路１２０により電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０のロック時における制御やロックが解除された後の制御を行うことができるため、上記同様に、簡単な構成で、電動ファンモータ１０及び／又は電動ファンモータ２０のロック解除時に直ちにその電動ファンモータ１０及び／又は電動ファンモータ２０を定常状態に復帰させることができる。

また、図６の構成では、過熱遮断回路１４０により、感温素子１３２を介してのスイッチング回路１３０における温度を検出し、その検出した温度が所定の値を越えたとき電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０をオフさせるための信号が出力されると、ゲートドライブ回路１２２からスイッチング素子１３１のゲートにオフ信号が供給されることで、電動ファンモータ１０及び電動ファンモータ２０の駆動が停止されるため、電動ファンモータ１０及び／又は電動ファンモータ２０のロック時等におけるスイッチング素子１１２の破壊やヒューズ４０の溶断等を未然に回避することができる。ただし、スイッチング素子１１２の破壊の回避は過熱遮断回路１４０によるスイッチング素子１１２の自己保護によって行われ、ヒューズ４０の溶断の回避は駆動制御回路１２０によって行われる。

電動ファンモータ以外の他のモータの制御にも適用可能である。

本発明のロック復帰制御装置の一実施例を説明するための図である。図１の感温素子の構造及び温度検出特性を示す図である。図１のスイッチング素子のロック電流の検出特性を説明するための図である。図１の電動ファンモータの回転時及びロック時のスイッチング素子のドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）の特性を説明するための図である。図１のロック復帰制御装置によるロック復帰制御方法について説明するためのフローチャートである。図１のロック復帰制御装置の構成を変えた場合の他の実施例を説明するための図である。

符号の説明

１０電動ファンモータ（第１電動ファンモータ）
２０電動ファンモータ（第２電動ファンモータ）
３０バッテリ
４０ヒューズ
５０電動ファンモータリレー
１００ロック復帰制御装置
１１０スイッチング回路（第１スイッチング手段）
１１１ダイオード
１１２スイッチング素子（第１スイッチング素子）
１１３感温素子（第１感温素子）
１２０駆動制御回路（駆動制御手段）
１２１ドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）測定回路（電圧測定回路）
１２２ゲートドライブ回路
１２３温度変化検出回路
１３０スイッチング回路（第２スイッチング手段）
１３１スイッチング素子（第２スイッチング素子）
１３２感温素子（第２感温素子）
１４０過熱遮断回路（過熱遮断手段）

Claims

車両用の電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御装置であって、
前記電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給するスイッチング手段と、
該スイッチング手段を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記スイッチング手段における温度変化に応じて前記電動ファンモータのロック検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを規定のデューティで駆動させる
ことを特徴とするロック復帰制御装置。
前記スイッチング手段は、
前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給するＭＯＳ型のスイッチング素子と、
内部温度を検出する感温素子とを有し、
前記駆動制御手段は、
前記電動ファンモータの端子間電圧を測定する電圧測定回路と、
前記スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給するゲートドライブ回路と、
前記感温素子を介して温度変化を検出する温度変化検出回路とを有し、
前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻される
ことを特徴とする請求項１に記載のロック復帰制御装置。
前記温度変化検出回路は、前記感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させることを特徴とする請求項２に記載のロック復帰制御装置。
第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御装置であって、
所定のＰＷＭ制御信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する第１スイッチング手段と、
オン／オフ信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオン／オフさせる第２スイッチング手段と、
該第２スイッチング手段における温度を検出し、該検出した温度が所定の値を越えたとき前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるための信号を出力する過熱遮断手段と、
前記第１スイッチング手段を前記所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御し、前記第２スイッチング手段を前記オン／オフ信号で駆動制御するとともに、前記過熱遮断手段からのオフさせるための信号を受けたときに前記第２スイッチング手段をオフさせる駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記第１スイッチング手段における温度変化に応じて前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを規定のデューティで駆動させる
ことを特徴とするロック復帰制御装置。
前記第１スイッチング手段は、
前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給するＭＯＳ型の第１スイッチング素子と、
内部温度を検出する第１感温素子とを有し、
前記第２スイッチング手段は、
前記オン／オフ信号によってオン／オフし、オフ時に前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるＭＯＳ型の第２スイッチング素子と、
内部温度を検出する第２感温素子とを有し、
前記駆動制御手段は、
前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータの端子間電圧を測定する電圧測定回路と、
前記第１スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給し、前記第２スイッチング素子へ前記オン／オフ信号を供給するゲートドライブ回路と、
前記第１感温素子を介して温度変化を検出する温度変化検出回路とを有し、
前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻される
ことを特徴とする請求項４に記載のロック復帰制御装置。
前記温度変化検出回路は、前記第１感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させることを特徴とする請求項５に記載のロック復帰制御装置。
車両用の電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御方法であって、
スイッチング手段により、前記電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する工程と、
駆動制御手段により、前記スイッチング手段を所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御する工程とを有し、
前記駆動制御手段は、前記スイッチング手段における温度変化に応じて前記電動ファンモータのロック検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記スイッチング手段を介し前記電動ファンモータを規定のデューティで駆動させる
ことを特徴とするロック復帰制御方法。
前記スイッチング手段は、
ＭＯＳ型のスイッチング素子により、前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフし、前記モータ電流を供給する工程と、
感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、
前記駆動制御手段は、
電圧測定回路により、前記電動ファンモータの端子間電圧を測定する工程と、
ゲートドライブ回路により、前記スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給する工程と、
温度変化検出回路により、前記感温素子を介して温度変化を検出する工程とを有し、
前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻される
ことを特徴とする請求項７に記載のロック復帰制御方法。
前記温度変化検出回路は、前記感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させることを特徴とする請求項８に記載のロック復帰制御方法。
第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック復帰の制御を行うロック復帰制御方法であって、
第１スイッチング手段により、所定のＰＷＭ制御信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータにバッテリからのモータ電流を供給する工程と、
第２スイッチング手段により、オン／オフ信号に基づき、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオン／オフさせる工程と、
過熱遮断手段により、前記第２スイッチング手段における温度を検出し、該検出した温度が所定の値を越えたとき前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせるための信号を出力する工程と、
駆動制御手段により、前記第１スイッチング手段を前記所定のＰＷＭ制御信号で駆動制御し、前記第２スイッチング手段を前記オン／オフ信号で駆動制御するとともに、前記過熱遮断手段からのオフさせるための信号を受けたときに前記第２スイッチング手段をオフさせる工程とを有し、
前記駆動制御手段は、前記第１スイッチング手段における温度変化に応じて前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータのロック検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを低デューティで駆動させ、前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータの端子間電圧の変化に応じてロック解除検知を行い、前記第１スイッチング手段を介し前記第１電動ファンモータ及び／又は第２電動ファンモータを規定のデューティで駆動させる
ことを特徴とするロック復帰制御方法。
前記第１スイッチング手段は、
前記ＰＷＭ制御信号によってオン／オフするＭＯＳ型の第１スイッチング素子により前記モータ電流を供給する工程と、
第１感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、
前記第２スイッチング手段は、
前記オン／オフ信号によってオン／オフするＭＯＳ型の第２スイッチング素子によりオフ時に前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータをオフさせる工程と、
第２感温素子により内部温度を検出する工程とを有し、
前記駆動制御手段は、
電圧測定回路により、前記第１電動ファンモータ及び第２電動ファンモータの端子間電圧を測定する工程と、
ゲートドライブ回路により、前記第１スイッチング素子のゲートへ前記ＰＷＭ制御信号を供給し、前記第２スイッチング素子へ前記オン／オフ信号を供給する工程と、
温度変化検出回路により、前記第１感温素子を介して温度変化を検出する工程とを有し、
前記温度変化検出回路により単位時間当たりの前記温度変化が所定の閾値を上回ったとして検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティより低い低デューティとされ、前記電圧測定回路によって前記電動ファンモータの端子間電圧の変化が検出されると、前記ゲートドライブ回路からのＰＷＭ制御信号が規定のデューティに戻される
ことを特徴とする請求項１０に記載のロック復帰制御方法。
前記温度変化検出回路は、前記第１感温素子を介して得られる温度変化が第１規定値を超えると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を停止させ、前記感温素子を介して得られる温度変化が第２規定値まで下がると、前記ゲートドライブ回路からの前記低デューティでの前記ＰＷＭ制御信号の供給を再開させることを特徴とする請求項１１に記載のロック復帰制御方法。