JP2010146920A - 冷却装置およびこれを搭載する車両並びに冷却装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動ファンをより確実に起動すると共に電動ファンの起動直後の動作音の高まりを抑制する。
【解決手段】冷却ファン制御ルーチンの開始からファンモータの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至るまで（Ｓ１１０）、冷却ファンの制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが高いほど指令デューティ比Ｄが小さくなるようにスイッチング回路を介してファンモータを制御する（Ｓ１２０〜Ｓ１５０，Ｓ１９０）。これにより、ファンモータをより確実に起動すると共にファンモータの起動時にファンモータの回転数Ｎｆｍが必要以上に高まることに起因した冷却ファンの動作音の高まりを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却装置およびこれを搭載する車両並びに冷却装置の制御方法に関する。

従来、車両に搭載されてファンの作動によりバッテリを冷却する装置として、バッテリの温度が規定上限温度以下であるときに、バッテリの温度や発熱量から要求される制御デューティ比を車両速度に基づくファンの作動音の聴感上許容できるノイズレベルを考慮した制御デューティ比により制限してファンを駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のバッテリ冷却装置としては、バッテリの温度に加えて車速やエンジン回転数に基づく騒音を考慮したデューティ比を用いてファンを駆動するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１７８８１５号公報 特開２００５−１８４９７９号公報

上述のような冷却装置では、バッテリなどの冷却対象を冷却すべきときにファンが確実に起動されるようにする必要がある。しかしながら、ファンを確実に起動させるためにファン起動時のデューティ比を大きく設定すると、ファンの回転数が必要以上に高まって動作音が大きくなってしまうことがある。

本発明の冷却装置、これを搭載する車両および冷却装置の制御方法は、電動ファンをより確実に起動すると共に電動ファンの起動直後の動作音の高まりを抑制することを主目的とする。

本発明の本発明の冷却装置、これを搭載する車両および冷却装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の冷却装置は、
電源と、該電源からの電力により駆動されて所定の冷却対象を冷却するように空気を送風可能な電動ファンとを有する冷却装置であって、
前記電源と前記電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記冷却対象を冷却すべきときに前記電動ファンから空気が送風されるように前記スイッチング手段を制御すると共に、前記電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、該起動条件の成立時に前記電圧検出手段により検出された電圧が高いほどデューティ比が小さくなるように前記スイッチング手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の冷却装置では、冷却対象を冷却すべきときに電源からの電力により駆動される電動ファンから空気が送風されるように電源と電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段を制御すると共に、電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、起動条件の成立時の電源の電圧が高いほどデューティ比が小さくなるようにスイッチング手段を制御する。これにより、電動ファンの起動条件の成立時における電源の電圧が比較的低いときには電動ファンを駆動する電力の実効電圧を確保して電動ファンの起動時の出力トルクが小さくなりすぎるのを抑えると共に、電動ファンの起動条件の成立時における電源の電圧が比較的高いときには電動ファンを駆動する電力の実効電圧が大きくなるのを抑制して電動ファンの起動時の出力トルクが大きくなりすぎるのを抑えることができる。したがって、この本発明の冷却装置では、電動ファンをより確実に起動すると共に電動ファンの起動直後に電動ファンの回転数が必要以上に高まることに起因した電動ファンの動作音の高まりを抑制することができる。

こうした本発明の冷却装置において、前記冷却対象の温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記電動ファンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、を更に備え、前記起動条件は、前記温度取得手段により取得された温度が所定温度以上になると成立する条件であり、前記解除条件は、前記電動ファンの回転数が前記目標回転数よりも低い所定回転数に達すると成立する条件である、ものとすることもできる。また、この態様の本発明の冷却装置において、前記制御手段は、前記解除条件が成立した後に前記電動ファンの回転数が前記設定された目標回転数に一致するようにデューティ比を設定し、設定したデューティ比に基づいて前記スイッチング手段を制御する手段である、ものとすることもできる。これにより、電動ファンの起動直後に電動ファンの回転数が必要以上に高まることに起因した動作音の高まりを抑制し、電動ファンの回転数がある程度高まってから回転数を速やかに目標回転数に到達させることができる。

本発明の車両は、上述の何れかの態様の本発明の冷却装置を搭載し、走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な前記冷却対象としての蓄電手段と、を備えるものとすることもできる。この本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の冷却装置を搭載するから、本発明の冷却装置が奏する効果、例えば、電動ファンの起動直後の動作音の高まりを抑制することができる効果などと同様な効果を奏することができ、電動ファンの起動直後の動作音により乗員に不快感を与えるのを抑制することができる。

本発明の冷却装置の制御方法は、
電源と、該電源からの電力により駆動されて所定の冷却対象を冷却するように空気を送風可能な電動ファンと、前記電源と前記電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段と、を有する冷却装置の制御方法であって、
前記冷却対象を冷却すべきときに前記電動ファンから空気が送風されるように前記スイッチング手段を制御すると共に、前記電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、該起動条件の成立時の前記電源の電圧が高いほどデューティ比が小さくなるように前記スイッチング手段を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の冷却装置の制御方法では、冷却対象を冷却すべきときに電源からの電力により駆動される電動ファンから空気が送風されるように電源と電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段を制御すると共に、電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、起動条件の成立時の電源の電圧が高いほどデューティ比が小さくなるようにスイッチング手段を制御する。これにより、電動ファンの起動条件の成立時における電源の電圧が比較的低いときには電動ファンを駆動する電力の実効電圧を確保して電動ファンの起動時の出力トルクが小さくなりすぎるのを抑えると共に、電動ファンの起動条件の成立時における電源の電圧が比較的高いときには電動ファンを駆動する電力の実効電圧が大きくなるのを抑制して電動ファンの起動時の出力トルクが大きくなりすぎるのを抑えることができる。したがって、この本発明の冷却装置の制御方法では、電動ファンをより確実に起動すると共に電動ファンの起動時に電動ファンの回転数が必要以上に高まることに起因した電動ファンの動作音の高まりを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である冷却装置を搭載した車両としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０と、このバッテリ５０を冷却するための電動式の冷却ファン５５と、バッテリ５０の管理および冷却ファン５５のコントロールを行なうバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ５２という）と、ハイブリッド自動車２０全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵという）７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

冷却ファン５５は、例えばＤＣブラシレスモータであるファンモータ５５ａおよびファンモータ５５ａの回転軸に取り付けられたファンブレード５５ｂにより構成されており、ファンブレード５５ｂの回転により空気を送風してバッテリ５０を冷却可能なものである。ファンモータ５５ａは、スイッチング回路５６を介して、例えば定格出力電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成された補機バッテリ５７と接続され、スイッチング回路５６のスイッチングによりデューティ制御される。

バッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵ５２ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２ａの他に処理プログラムや各種マップなどを記憶するＲＯＭ５２ｂとデータを一時的に記憶するＲＡＭ５２ｃと、図示しない入出力ポートとを備えている。このバッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理すると共にスイッチング回路５６を介してファンモータ５５ａを制御する。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０に接続された図示しない電圧センサからの端子間電圧やバッテリ５０に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂや、冷却ファン５５を制御するために必要な信号、例えば、補機バッテリ５７の出力端子間に接続された電圧センサ５８からの補機バッテリ電圧Ｖｂや、ファンモータ５５ａに取り付けられた回転数センサ５９からのファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍなどが入力ポートを介して入力される。バッテリＥＣＵ５２からは、冷却ファン５５を制御するためのスイッチング回路５６へのスイッチング制御信号などが出力される。また、バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶する図示しないＲＯＭと、データを一時的に記憶する図示しないＲＡＭと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッドＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に冷却ファン５５によりバッテリ５０を冷却するときの動作について説明する。図２は、バッテリＥＣＵ５２により実行される冷却ファン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、温度センサ５１により検出されるバッテリ５０のバッテリ温度Ｔｂが所定の制御開始温度以上になってからバッテリ温度Ｔｂが例えば制御開始温度よりも低い制御終了温度未満になるまで所定時間毎に繰り返し実行される。

冷却ファン制御ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２のＣＰＵ５２ａは、まず、回転数センサ５９からのファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、入力したファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍを予め定められた制御切換回転数Ｎｃｈと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、制御切換回転数Ｎｃｈは、冷却ファン５５の制御方式を切り換えるときの回転数であって、制御方式の切換の前後で回転数が急変しないように実験結果等に基づいて定められる。実施例では、制御切換回転数Ｎｃｈとして、ファンモータ５５ａが確実に起動したと判断できる回転数よりも大きく且つ後述する目標回転数Ｎｆｍ＊の最小値よりも小さい回転数を用いている。

ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍを制御切換回転数Ｎｃｈと比較し、回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈ以下のときには、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが値０か否かを判定し（ステップＳ１２０）、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが値０のとき、即ち、冷却ファン５５の制御が開始されるときには、電圧センサ５８からの補機バッテリ電圧Ｖｂを入力すると共に（ステップＳ１３０）、補機バッテリ電圧Ｖｂに基づいて冷却ファン５５の制御を開始する際の指令デューティ比Ｄを設定する（ステップＳ１４０）。そして、設定したデューティ比Ｄでファンモータ５５ａが駆動されるようにスイッチング回路５６にスイッチング制御信号を送信して（ステップＳ１９０）、冷却ファン制御ルーチンを一旦終了する。ここで、ステップＳ１４０で設定される指令デューティ比Ｄは、補機バッテリ電圧Ｖｂに応じて確実にファンモータ５５ａが起動できるデューティ比Ｄの下限値またはこの下限値よりも若干大きい値に設定される。実施例では、補機バッテリ電圧Ｖｂと指令デューティ比Ｄとの関係を予め定めた指令デューティ比設定用マップがＲＯＭ５２ｂに記憶されており、補機バッテリ電圧Ｖｂが与えられると記憶されたマップから対応する指令デューティ比Ｄが設定される。図３に指令デューティ比設定用マップの一例を示す。図３に示す実施例の指令デューティ比設定用マップは、補機バッテリ電圧Ｖｂに拘わらずファンモータ５５ａの駆動開始時の実効電圧が概ね一定になるように補機バッテリ電圧Ｖｂが大きくなるほど指令デューティ比Ｄが小さくなる傾向に指令デューティ比Ｄを設定するものとして作成されている。このような指令デューティ比設定用マップを用いることにより、ファンモータ５５ａの駆動開始時の回転数Ｎｆｍも補機バッテリ電圧Ｖｂに拘わらず概ね一定となる。したがって、冷却ファン５５の制御開始時に、補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的小さいとき（例えば、９Ｖのとき）にはファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧を確保してファンモータ５５ａの出力トルクが小さくなりすぎるのを抑えることができると共に、補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的大きいとき（例えば、１５Ｖのとき）にはファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧が大きくなるのを抑制してファンモータ５５ａの起動時の出力トルクが大きくなりすぎるのを抑えることができる。

こうしてファンモータ５５ａの制御が開始され、ステップＳ１２０においてファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが値０より大きいと判定されると、本ルーチンの前回実行時に設定した指令デューティ比Ｄ（前回デューティ比Ｄ）に所定のレート値αを加算した値を指令デューティ比Ｄに設定し（ステップＳ１５０）、設定した指令デューティ比Ｄでファンモータ５５ａが駆動されるようにスイッチング回路５６にスイッチング制御信号を送信して（ステップＳ１９０）、冷却ファン制御ルーチンを一旦終了する。ここで、レート値αは、実験結果等に基づいてファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍがレート処理により徐々に大きくなるように定めることができる。このように指令デューティ比Ｄを設定することにより、ステップＳ１５０の処理が実行される間、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが大きいほど小さい値に指令デューティ比Ｄが設定されるから、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが必要以上に高まることを抑えることができ、これに起因するファンモータ５５ａやファンブレード５５ｂの動作音の高まりを抑えて、乗員に不快感を与えるのを抑制することができる。

こうした冷却ファン５５の制御（ステップＳ１００〜Ｓ１５０，Ｓ１９０）が繰り返されて、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈより大きくなると（ステップＳ１１０）、冷却ファン５５の制御方式を切り換えるべきと判定して、温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂを入力すると共に（ステップＳ１６０）、バッテリ温度Ｔｂに基づいてファンモータ５５ａの目標回転数Ｎｆｍ＊を設定し（ステップＳ１７０）、目標回転数Ｎｆｍ＊と回転数Ｎｆｍとに基づく次式（１）により指令デューティ比Ｄを設定する（ステップＳ１８０）。実施例では、バッテリ温度Ｔｂと目標回転数Ｎｆｍ＊との関係を予め定めた目標回転数設定用マップがＲＯＭ５２ｂに記憶されており、バッテリ温度Ｔｂが与えられると記憶されたマップから対応する目標回転数Ｎｆｍ＊が導出、設定される。図４に目標回転数設定用マップの一例を示す。図示するように、目標回転数Ｎｆｍ＊は、実施例では、バッテリ温度Ｔｂが比較的低いときにはバッテリ温度Ｔｂが大きくなるほど大きくなる傾向に設定されると共にファンモータ５５ａの特性を考慮してバッテリ温度Ｔｂが所定温度以上に至るとバッテリ温度Ｔｂに拘わらず一定の値となるように設定される。また、式（１）は、ファンモータ５５ａを目標回転数Ｎｆｍ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（１）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。そして、指令デューティ比Ｄを設定すると、ファンモータ５５ａが指令デューティ比Ｄで駆動されるようにスイッチング回路５６に制御信号を送信して（ステップＳ１９０）、冷却ファン制御ルーチンを一旦終了する。これにより、回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至った後には、ファンモータ５５ａは、回転数Ｎｆｍが目標回転数Ｎｆｍ＊に一致するようにフィードバック制御されることになる。したがって、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至った後は、回転数Ｎｆｍを速やかに目標回転数Ｎｆｍ＊に到達させることができると共に、ファンモータ５５ａをバッテリ温度Ｔｂに応じた目標回転数Ｎｆｍ＊で回転させてバッテリ５０を冷却することができる。

D=前回D+k1(Nfm*-Nfm)+k2∫(Nfm*-Nfm)dt (1)

図５に、上述の冷却ファン制御ルーチンが実行されたときの指令デューティ比Ｄとファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧と回転数Ｎｆｍとの時間変化の一例を示す。図中実線で示すように、時間ｔ０において冷却ファン制御ルーチンの実行が開始されると、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的小さいとき（例えば、９Ｖのとき）には、指令デューティ比Ｄは、補機バッテリ電圧Ｖｂと図３の指令デューティ比設定用マップとに基づいて補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的小さくてもファンモータ５５ａを確実に起動できるように比較的大きい値Ｄ９に設定され、回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至る時間ｔ１までレート処理により徐々に大きくなるよう設定される。そして、指令デューティ比Ｄは、時間ｔ１以降には徐々に回転数Ｎｆｍが目標回転数Ｎｆｍ＊に近づくようフィードバック制御により設定される。一方、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的大きいとき（例えば、１５Ｖのとき）には、指令デューティ比Ｄは、補機バッテリ電圧Ｖｂと図３の指令デューティ比設定用マップとに基づいて値Ｄ９よりも小さい値Ｄ１５に設定され、回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至る時間ｔ１までレート処理により徐々に大きくなるよう設定される。そして、指令デューティ比Ｄは、時間ｔ１以降には徐々に回転数Ｎｆｍが目標回転数Ｎｆｍ＊に近づくようフィードバック制御により設定される。何れにしても、冷却ファン５５の制御開始時に指令デューティ比Ｄは、補機バッテリ電圧Ｖｂに拘わらずファンモータ５５ａの実効電圧が概ね一定となるように設定され、その後のレート処理により回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに達するまで、補機バッテリ電圧Ｖｂに拘わらずファンモータ５５ａの実効電圧は概ね一定となる。したがって、実施例では、ファンモータ５５ａをより確実に起動すると共にファンモータ５５ａの起動時の動作音の高まりを抑制することができるのである。なお、図中の破線で示すように、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的大きいときに、指令デューティ比Ｄとして補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的小さくてもファンモータ５５ａを確実に起動可能とする値Ｄ９を用いたときには、実効電圧が大きくなると共にファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが急上昇して目標回転数Ｎｆｍを超えてしまうことがあり、これに伴い動作音が大きくなって乗員に不快感を与えることがある。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０を冷却すべきときに冷却ファン５５から空気が送風されるようにスイッチング回路５６を介してファンモータ５５ａを制御すると共に、冷却ファン制御ルーチンの開始条件成立時であるバッテリ温度Ｔｂが制御開始温度以上に至ったときからファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至るまで、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが高いほど指令デューティ比Ｄが小さくなるようにスイッチング回路５６を制御する。これにより、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的低いときにはファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧を確保してファンモータ５５ａの起動直後の出力トルクが小さくなりすぎるのを抑えると共に、冷却ファン５５の制御開始時の補機バッテリ電圧Ｖｂが比較的高いときにはファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧が大きくなるのを抑制してファンモータ５５ａの起動直後の出力トルクが大きくなりすぎるのを抑えることができる。したがって、ファンモータ５５ａをより確実に起動すると共にファンモータ５５ａの起動時にファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが必要以上に高まることに起因した冷却ファン５５の動作音の高まりを抑制でき、乗員に不快感を与えるのを抑制することができる。また、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至った後にファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが目標回転数Ｎｆｍ＊に一致するようにフィードバック制御により指令デューティ比Ｄを設定するから、制御切換回転数Ｎｃｈに至った後には、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍを速やかに目標回転数Ｎｆｍ＊に到達させると共にファンモータ５５ａを目標回転数Ｎｆｍ＊で回転させてバッテリ５０を冷却することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ファンモータ５５ａには補機バッテリ５７から電力が供給されるが、バッテリ５０から電力が供給されてもよい。この場合、バッテリ５０からの電力をコンバータにより電圧変換してファンモータ５５ａに供給すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ファンモータ５５ａの回転数Ｎｆｍが制御切換回転数Ｎｃｈに至ったときに制御方式を切り換えているが、冷却ファン制御ルーチンが開始されてから所定時間が経過したときに制御方式を切り換えてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

また、本発明の車両は、図７に示す変形例の電気自動車２２０のように、駆動軸３７を介して駆動輪６３ａ，６３ｂと接続された同期発電電動機であるモータＭＧと、モータＭＧを駆動する駆動回路としてのインバータ４３と、モータＭＧに電力を供給するバッテリ５０とを備える電気自動車の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、補機バッテリ５７が「電源」に相当し、ファンモータ５５ａとファンブレード５５ｂとからなる冷却ファン５５が「電動ファン」に相当し、補機バッテリ５７とファンモータ５５ａとの間に設けられたスイッチング回路５６が「スイッチング手段」に相当し、電圧センサ５８が「電圧検出手段」に相当し、冷却ファン制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１５０，Ｓ１９０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「制御手段」に相当する。

ここで、「電源」としては、定格出力電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成された補機バッテリ５７に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池など如何なるタイプの電源であっても構わない。「電動ファン」としては、補機バッテリ５７から電力が供給されるファンモータ５５ａおよびファンモータ５５ａの回転軸に取り付けられたファンブレード５５ｂにより構成され、ファンブレード５５ｂの回転により空気を送風してバッテリ５０を冷却する冷却ファン５５に限定されるものではなく、コンバータを介してバッテリ５０と接続されるものなど、電源からの電力により駆動されて所定の冷却対象を冷却するように空気を送風可能な電動ファンであれば如何なるものとしても構わない。「スイッチング手段」としては、ファンモータ５５ａを駆動するスイッチング回路５６に限定されるものではなく、電源と電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段であれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、補機バッテリ５７の端子間に接続された電圧センサ５８に限定されるものではなく、電源の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、冷却ファン制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１５０，Ｓ１９０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２に限定されるものではなく、冷却対象を冷却すべきときに電動ファンから空気が送風されるようにスイッチング手段を制御すると共に、電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、起動条件の成立時に電圧検出手段により検出された電圧が高いほどデューティ比が小さくなるようにスイッチング手段を制御するものであれば、如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、冷却装置またはこれを搭載する車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である冷却装置を搭載した車両としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 バッテリＥＣＵ５２により実行される冷却ファン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 指令デューティ比設定用マップの一例を示す説明図である。 目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 実施例の冷却ファン制御ルーチンが実行されたときの指令デューティ比Ｄとファンモータ５５ａを駆動する電力の実効電圧と回転数Ｎｆｍとの時間変化の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、３７ 駆動軸、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４３ インバータ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５２ａ ＣＰＵ、５２ｂ ＲＯＭ、５２ｃ ＲＡＭ、５４ 電力ライン、５５ 冷却ファン、５５ａ ファンモータ、５５ｂ ファンブレード、５６ スイッチング回路、５７ 補機バッテリ、５８ 電圧センサ、５９ 回転数センサ、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、２２０ 電気自動車、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 電源と、該電源からの電力により駆動されて所定の冷却対象を冷却するように空気を送風可能な電動ファンとを有する冷却装置であって、
   前記電源と前記電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段と、
   前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記冷却対象を冷却すべきときに前記電動ファンから空気が送風されるように前記スイッチング手段を制御すると共に、前記電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、該起動条件の成立時に前記電圧検出手段により検出された電圧が高いほどデューティ比が小さくなるように前記スイッチング手段を制御する制御手段と、
   を備える冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記冷却対象の温度を取得する温度取得手段と、
   前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記電動ファンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   を更に備え、
   前記起動条件は、前記温度取得手段により取得された温度が所定温度以上になると成立する条件であり、前記解除条件は、前記電動ファンの回転数が前記目標回転数よりも低い所定回転数に達すると成立する条件である、
   冷却装置。
3. 前記制御手段は、前記解除条件が成立した後に前記電動ファンの回転数が前記設定された目標回転数に一致するようにデューティ比を設定し、設定したデューティ比に基づいて前記スイッチング手段を制御する手段である請求項２に記載の冷却装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つの請求項に記載の冷却装置を搭載した車両であって、
   走行用の動力を出力する電動機と、
   前記電動機と電力をやり取り可能な前記冷却対象としての蓄電手段と、
   を備える車両。
5. 電源と、該電源からの電力により駆動されて所定の冷却対象を冷却するように空気を送風可能な電動ファンと、前記電源と前記電動ファンとの間に設けられたスイッチング手段と、を有する冷却装置の制御方法であって、
   前記冷却対象を冷却すべきときに前記電動ファンから空気が送風されるように前記スイッチング手段を制御すると共に、前記電動ファンの起動条件が成立してから所定の解除条件が成立するまで、該起動条件の成立時の前記電源の電圧が高いほどデューティ比が小さくなるように前記スイッチング手段を制御する、
   冷却装置の制御方法。