JP2011132853A - ファンモータ制御装置及びファンモータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチのオフ時に電力の消費を低減させながらも、適切に冷却水温を低下させ、しかも信号線の配線を簡素にできるファンモータ制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥＣＵ３０からの制御信号に基づいてエンジン冷却用のファンモータ１０を制御するファンモータＥＣＵ２０であって、水温センサ６から出力される水温信号を入力して、エンジンＥＣＵ３０に水温信号を出力する水温信号出力処理部と、イグニッションスイッチ８のオン状態で、エンジンの運転状態に応じてエンジンＥＣＵから出力される制御信号に基づいてファンモータの回転数を可変制御する第１ファンモータ制御処理部と、イグニッションスイッチのオフ状態で、水温センサから出力される水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまでファンモータを制御する第２ファンモータ制御処理部とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファンモータ制御装置及びファンモータ制御システムに関する。

車両に備えたエンジン冷却装置は、エンジン冷却水を放熱するラジエータとエンジンとの間に冷却ファンが配置され、当該冷却ファンの回転によりラジエータで放熱された冷却水がエンジンに循環供給されるように構成されている。当該ファンは電動式のファンモータで駆動され、ファンモータはエンジンを制御する電子制御ユニットであるエンジン制御装置により制御されている。

通常、電子制御ユニットは、イグニッションスイッチがオフされるとバッテリからの給電が途絶えるため、エンジン停止後にファンモータを駆動させることができず、エンジンが異常に高温になる場合がある。

そこで、エンジンの停止後に、タイマーで設定された所定時間だけ電子制御ユニットを継続的に作動させ、電動冷却水ポンプや電動クーリングファンの駆動を引き続いて制御する構成を採用することが提案されているが、この場合、エンジンの温度が充分に低くて電動冷却水ポンプや電動クーリングファンの駆動が不要である場合でも、電子制御ユニットが設定された時間だけ作動するため、無駄な電力を消費するという問題がある。

特許文献１には、このような問題を解決するために、エンジンの負荷を検出するスロットル開度センサやエンジン回転数センサ等の負荷検出手段と、エンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、エンジンを冷却する電動冷却水ポンプ及び電動クーリングファンを備えたエンジン冷却手段と、このエンジン冷却手段を駆動するドライバ回路を備えた駆動手段と、エンジンの運転時に作動してエンジンの停止時に作動を停止し、負荷検出手段及び冷却水温検出手段の出力に基づいて駆動手段を制御する電子制御ユニットとを備えたエンジン冷却装置において、駆動手段が、エンジンの停止時であって且つ冷却水温検出手段で検出した冷却水温が所定値よりも高い場合に、電子制御ユニットを介さずに冷却手段を作動させる駆動回路を備えたエンジン冷却装置が開示されている。

実開平０６−３４１３１号公報

しかし、上述した特許文献１に開示された技術は、冷却水温検出手段として複数の冷却水温センサ及び冷却水温スイッチを備え、冷却水温検出手段からの出力信号をエンジンを制御する電子制御ユニットと電動クーリングファン等を駆動する駆動手段の双方に入力する必要があるため、信号線の数が多くなり配線が複雑になるという問題があった。

そこで、冷却水温検出手段からの出力信号をエンジンを制御する電子制御ユニットにのみ入力して、イグニッションスイッチがオフされた場合に、電子制御ユニットが、水温が所定温度に低下するまで電動クーリングファンを制御し、水温が所定温度に低下すると電動クーリングファンを停止させ、その後給電リレーを制御して給電を停止させるように構成することが考えられるが、この場合でも、エンジンを制御するための高価なマイクロコンピュータ及び複雑な周辺回路を備え、消費電力が大きな電子制御装置により電動クーリングファンを制御することになり、その間は当該電子制御装置で比較的大きな電力が消費されるため、消費電力の低減という観点で更なる改良の余地があった。

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、イグニッションスイッチのオフ時に電力の消費を低減させながらも、適切に冷却水温を低下させ、しかも信号線の配線を簡素にできるファンモータ制御装置及びファンモータ制御システムを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるファンモータ制御装置の特徴構成は、エンジン制御装置から出力される制御信号に基づいてエンジン冷却用のファンモータを制御するファンモータ制御装置であって、エンジン冷却水の温度を検知する水温センサから出力される水温信号を入力して、エンジン制御装置に前記水温信号を出力する水温信号出力処理部と、イグニッションスイッチの状態を判断するイグニッション状態判断部と、エンジンの運転状態に応じてエンジン制御装置から出力されるファンモータ制御信号に基づいて前記ファンモータの回転数を可変制御する第１ファンモータ制御処理部と、前記水温センサから出力される水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまで前記ファンモータを制御する第２ファンモータ制御処理部と、前記イグニッション状態判断部によって、前記イグニッションスイッチがオン状態であると判断されている場合に、前記第１ファンモータ制御処理部に制御を行なわせ、前記イグニッションスイッチがオフ状態であると判断されている場合に、前記第２ファンモータ制御処理部に制御を行なわせる制御切替部と、を備えている点にある。

エンジン冷却水の温度を検知する水温センサから出力される水温信号がファンモータ制御装置に入力され、水温信号出力処理部により当該水温信号がエンジン制御装置に出力される。イグニッション状態判断部によりイグニッションスイッチがオン状態であると判断された場合には、エンジン制御装置が当該水温信号や車速等で把握されるエンジンの運転状態に応じたファンモータ制御信号をファンモータ制御装置に出力する。第１ファンモータ制御処理部は、当該ファンモータ制御信号に基づいてファンモータの回転数を可変制御する。イグニッション状態判断部によりイグニッションスイッチがオフ状態であると判断された場合には、第２ファンモータ制御処理部が、水温センサから出力される水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまでファンモータを制御する。

従って、水温センサから出力される水温信号の信号線をエンジン制御装置に接続する必要が無く、ファンモータ制御装置にのみ接続すればよく、配線が簡素化できる。また、イグニッションスイッチのオン状態で、第１ファンモータ制御処理部は、エンジン制御装置から出力されるファンモータ制御信号に基づいてファンモータを制御すればよいので、水温信号等に基づいてエンジンの運転状態を把握するような複雑な演算処理が不要になる。さらに、イグニッションスイッチのオフ状態で、第２ファンモータ制御処理部は、水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまでファンモータを制御すればよく、複雑な演算処理が不要になる。このような単純な制御処理を実行するファンモータ制御装置は、安価で消費電力の少ないマイクロコンピュータを用いて構成できるので、イグニッションスイッチのオフ状態であっても、消費電力を低減させることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、イグニッションスイッチのオフ時に電力の消費を低減させながらも、適切に冷却水温を低下させ、しかも信号線の配線を簡素にできるファンモータ制御装置を提供することができるようになった。

車両に備えたエンジン冷却装置の説明図 ファンモータ制御装置とエンジン制御装置の回路ブロック構成図 ファンモータに対するＰＷＭ制御信号の説明図 冷却水温をパラメータとする車速とファンモータ回転数の関係を示す制御マップの説明図 通信線を介したファンモータ制御装置とエンジン制御装置の信号の送受信のタイミングの説明図 ファンモータ制御装置による通信処理を示すフローチャート ファンモータ制御装置によるファンモータ制御を示すフローチャート エンジン制御装置による通信処理を示すフローチャート エンジン制御装置によるファンモータ制御を示すフローチャート

以下に本発明によるファンモータ制御装置及びファンモータ制御システムを説明する。

図１に示すように、車両に備えたエンジン冷却装置は、エンジン１に備えた水冷ジャケットに冷却水を供給する管路２と、エンジン１で加熱された冷却水を放熱するラジエータ３と、ラジエータ３とエンジン１との間に配置された冷却ファン４を備えている。さらに、エアコンディショナ用の冷媒を冷却する熱交換器であるコンデンサ９がラジエータ３の近傍に併設されている。

ラジエータ３は、扁平チューブとコルゲートフィンを組み合わせた熱交換コア部と、熱交換コア部のチューブに対して冷却水の分配、集合の役割を果たすタンク部とを備えている。

ラジエータ３に流入した高温の冷却水、及び、コンデンサ９に流入した冷媒は、冷却ファン４により誘引される空気と熱交換されて冷却される。冷却ファン４は、ブラシレスＤＣモータでなるファンモータ１０で駆動され、ファンモータ制御装置（以下、「ファンモータＥＣＵ」と記す。）２０によってその回転数が制御される。

エンジン１とラジエータ３は循環管路２Ａを介して接続され、循環管路２Ａには冷却水を循環させるウォータポンプ５が配設されている。ラジエータ３で冷却された冷却水はエンジン動力により駆動されるウォータポンプ５によってエンジン１に備えた水冷ジャケットの流入口２ａに送水され、エンジンで熱交換され高温になった冷却水が水冷ジャケットの流出口２ｂから循環管路２Ａを介してラジエータ３に還流する。

流出口２ｂの近傍にエンジン１で熱交換された冷却水の温度を検知する水温センサ６が設置されている。

循環管路２Ａの途中には、ラジエータ３を迂回して冷却水を通流させるバイパス管路２Ｂが、循環管路２Ａに並列に接続されている。ウォータポンプ５の吸入側に設けられたサーモスタット７により、バイパス管路２Ｂに冷却水を通流させるか、ラジエータ３に冷却水を通流させるかが切り替えられる。

サーモスタット７は温度応動弁で、サーモワックスの温度による体積変化を利用して弁体を変位させて管路を開閉する。冷却水の温度がサーモワックスにより設定される設定温度に上昇すると、サーモスタット７はラジエータ３の出口側管路を開放して冷却水をラジエータ３に通流させ、冷却水の温度が設定温度以下の場合には冷却水をバイパス管路２Ｂに通流させる。

図２に示すように、ファンモータ制御システムは、エンジン冷却用のファンモータを制御するスレーブＥＣＵとして機能するファンモータＥＣＵ２０と、マスタＥＣＵとして機能し、ファンモータＥＣＵ２０にファンモータ制御信号を出力するエンジン制御装置３０（以下、「エンジンＥＣＵ」と記す。）とを備えている。

各ＥＣＵ２０，３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータ２１，３１と、入出力回路と、バッテリＢから供給されるＤＣ１２Ｖの電圧を所定の制御用電圧例えばＤＣ５Ｖに調整するＤＣレギュレータ等を備えている。ＲＯＭに格納された制御プログラムがＣＰＵで実行されることにより所期の動作が実現される。

エンジンＥＣＵ３０は、エンジンを駆動制御する電子制御装置であり、イグニッションスイッチ８の操作信号、アクセルペダルの踏込み量を検知するアクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、車速センサ、エアコンディショナの作動信号等、エンジンを制御するために必要な各種のセンサ等からの信号が入力回路を介して入力され、それらの入力値に基づいてＣＵＰで所定の演算処理が実行され、その結果、出力回路を介してスロットルバルブに対する制御信号が出力され、各気筒に所定のタイミングで燃料噴射信号や点火信号が出力される。

さらに、エンジンＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて上述したファンモータ１０に対するファンモータ制御信号を生成し、出力回路を介してファンモータＥＣＵ２０に出力する。

ファンモータＥＣＵ２０は、ファンモータ１０を制御する電子制御装置であり、エンジンＥＣＵ３０から出力されるファンモータ制御信号に基づいてファンモータ１０の回転数が目標回転数となるように制御する。

ファンモータＥＣＵ２０とエンジンＥＣＵ３０は、双方向の通信線Ｓ１で接続され、必要なデータが半二重シリアル通信されるように構成されている。

信号線Ｓ１の両端部に送受信回路４０，５０が設けられている。ファンモータＥＣＵ２０側の送受信回路４０は、抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒ１で構成されている。トランジスタＴｒ１のエミッタが接地され、コレクタがマイクロコンピュータ２１のシリアル信号入力ポートに接続され、ベースがマイクロコンピュータ２１のシリアル信号出力ポートに接続されている。また、コレクタは抵抗Ｒ１を介して電源側にプルアップされている。

同様に、エンジンＥＣＵ３０側の送受信回路５０は、抵抗Ｒ２とトランジスタＴｒ２で構成されている。トランジスタＴｒ２のエミッタが接地され、コレクタがマイクロコンピュータ３１のシリアル信号入力ポートに接続され、ベースがマイクロコンピュータ３１のシリアル信号出力ポートに接続されている。また、コレクタは抵抗Ｒ２を介して電源側にプルアップされている。

バッテリＢの正極が、ファンモータＥＣＵ２０のＤＣレギュレータに接続され、イグニッションスイッチ８を介してエンジンＥＣＵ３０のＤＣレギュレータに接続されている。つまり、ファンモータＥＣＵ２０には常時給電され、エンジンＥＣＵ３０にはイグニッションスイッチ８のオン時に給電される。

運転者によりイグニッションスイッチ８がオン操作されると、エンジンＥＣＵ３０のマイクロコンピュータ３１にパワーオンリセットがかかり、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵによって実行されることによりエンジンＥＣＵ３０が起動する。

エンジンＥＣＵ３０は、入出力回路やＲＡＭの初期設定が終了すると、エンジン１に対する制御を開始するとともに、通信線Ｓ１を介してファンモータＥＣＵ２０にファンモータ制御信号を出力し、スリープ状態にあるファンモータＥＣＵ２０を起動する。つまり、ファンモータＥＣＵ２０はイグニッションスイッチ８がオフされた状態でスリープ状態に移行するように構成され、ファンモータ制御信号によりスリープ状態にあるファンモータＥＣＵ２０が通常の動作状態に移行するウェイクアップ信号となる。

ファンモータＥＣＵ２０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムと、制御プログラムを実行するＣＰＵによって具現化されるイグニッション状態判断部、水温信号出力処理部、第１ファンモータ制御処理部、第２ファンモータ制御処理部、制御切替部、異常検知処理部の各機能ブロックを備えている。

スリープ状態にあるファンモータＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ３０から送信されたファンモータ制御信号を最初に受信すると、スリープ状態から動作状態に復帰する。イグニッション状態判断部は、エンジンＥＣＵ３０から送信されたファンモータ制御信号を受信すると、イグニッションスイッチがオン状態であると判断し、ファンモータ制御信号の受信が所定時間継続して行なわれないと、イグニッションスイッチがオフ状態であると判断する。

水温信号出力処理部は、水温センサ６から出力される水温信号を入力し、エンジンＥＣＵ３０に通信線Ｓ１を介して水温信号を出力する処理を繰り返す。

尚、水温センサ６から出力されるアナログの水温信号は、入力回路の一部を構成するＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換されてファンモータＥＣＵ２０に取り込まれて、ファンモータＥＣＵ２０のＲＡＭに記憶され、当該デジタル値に変換された水温信号がパラレル‐シリアル変換されて通信線Ｓ１に出力される。

第１ファンモータ制御処理部は、イグニッションスイッチのオン状態で、エンジンＥＣＵ３０から出力されるファンモータ制御信号に基づいてファンモータ１０の回転数を可変制御する。

第２ファンモータ制御処理部は、イグニッションスイッチのオフ状態で、水温センサ６から出力される水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまでファンモータ１０を制御する。

制御切替部は、イグニッション状態判断部によって、イグニッションスイッチがオン状態であると判断されている場合に、第１ファンモータ制御処理部に制御を行なわせ、イグニッションスイッチがオフ状態であると判断されている場合に、第２ファンモータ制御処理部に制御を行なわせる

異常検知処理部は、第１ファンモータ制御処理部または第２ファンモータ制御処理部によりファンモータ１０が制御されているときに、ファンモータ１０が正常に動作しているか否かを診断する。

以下、詳述する。
図３には、エンジンＥＣＵ３０から出力されるファンモータ制御信号が示されている。当該ファンモータ制御信号は、所定のパルス周期Ｔに対するオン時間Ｔｏｎの比（Ｔｏｎ／Ｔ）、つまりデューティ比でファンモータ１０の回転数を規定するＰＷＭ信号である。尚、図４に示すＰＷＭ信号は通信線Ｓ１の論理に対応して負論理で示されている。

ＰＷＭ信号は、１０％デューティから８０％デューティの間の値を取り、１０％デューティをファンモータ１０の回転数零つまり停止に対応させ、８０％デューティをファンモータ１０の最大回転数に対応させ、その間の値を回転数が線形に変化するように規定されている。

エンジンＥＣＵ３０は、車速、冷却水の温度、エアコンディショナの作動状態に基づいて、冷却水がラジエータ３で適切に冷却され、エアコンディショナの冷媒がコンデンサ９で適切に冷却されるために、必要となるファンモータ１０の回転数を演算して、その結果をＰＷＭ信号としてファンモータＥＣＵ２０に出力する。

図４には、車速と冷却水の温度に対するファンモータ１０の回転数の関係が例示されている。車速が低いほどファンモータ１０の回転数が高く、また、冷却水の温度が高いほどファンモータ１０の回転数が高くなるように設定される。図４には示されていないが、エアコンディショナの作動時には、さらに回転数が高くなるように設定される。

エンジンＥＣＵ３０のＲＯＭには、車速、冷却水の温度、エアコンディショナの作動状態に基づいて、ファンモータ１０の回転数を規定した制御マップが格納されており、エンジンＥＣＵ３０は、当該制御マップに規定されたデータを参照してファンモータ１０の回転数を算出し、その値に対応したＰＷＭ信号を生成する。

図５には、通信線Ｓ１を介したエンジンＥＣＵ３０とファンモータＥＣＵ２０の通信データの構成及びシーケンスが示されている。
図５（ａ）に示すように、１フレームの送信データは、１ビットのスタートビットＳＴＡ（データ値は「０」）と、８ビットのデータビットＤｎと、１ビットのパリティビットＰＲＴと、１ビットのストップビットＳＴＰ（データ値は「１」）の１１ビットで構成される。

これらのフレームデータは、非同期通信方式で送受信され、スタートビットによりフレームの開始が認識され、ストップビットによりフレームの終了が認識される。

図５（ｂ）に示すように、送信データは予め設定されたフレーム送信時間Ｔｄｔ内に送信され、複数フレーム送信する場合にはフレーム間のアイドル時間がＴｉｄｌより短くなるように規定されている。受信側のＥＣＵは、データ受信後アイドル時間Ｔｉｄｌ以上次のデータを受信しないことを確認すると、送信権を取得して相手側にデータを送信する。双方のＥＣＵがこのような動作を繰り返すことにより、交互にデータを送受信する。

ここでは、通信速度が９６００ｂｐｓに設定され、フレーム送信時間Ｔｄｔが約１．２ｍｓｅｃ．、アイドル時間Ｔｉｄｌが０．５ｍｓｅｃ．に設定されているが、このような値に限るものではなく、冷却ファンの制御に支障が生じない範囲で適宜設定可能である。

マスタ側のエンジンＥＣＵ３０にデータ送信の優先権が設定されている。従って、通信線Ｓ１上で送信データがぶつかると、双方がアイドル時間Ｔｉｄｌ送信を停止し、その後エンジンＥＣＵ３０が優先して送信を再開するように構成されている。

図５（ｃ）に示すように、エンジンＥＣＵ３０からファンモータＥＣＵ２０にファンモータ制御信号であるＰＷＭ信号が送信され、次に、ファンモータＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ３０に水温信号が送信されるという送受信シーケンスが繰り返される。

エンジンＥＣＵ３０からファンモータＥＣＵ２０に送信されるＰＷＭ信号は、デューティ比を示すデジタル値に変換されて通信線Ｓ１に出力されるが、ＰＷＭ信号自体を通信線Ｓ１に出力してもよい。この場合、デューティ比の分解能を上げるために、データビットＤｎのビット数を増やせばよい。

図５（ｄ）には、さらに別の送信形態が示されている。負論理のＰＷＭ信号は常に最初に論理レベルがローレベルになり、データ送信のスタート時点が容易に把握できるので、スタートビット、パリティビット、ストップビットを設定せずに、ＰＷＭ信号そのものを一回または複数回数連続して送信してもよい。

ＰＷＭ信号の周期Ｔをフレーム送信時間Ｔｄｔに固定しておけば、ファンモータＥＣＵ２０が受信したＰＷＭ信号の立下りエッジから立上りエッジまでの時間をカウントすることによりデューティ比を求めることができる。信頼性を確保するため、一回の送信データは同じデューティ比のＰＷＭ信号を複数回（例えば３回）送信し、受信側で平均値を求めるように構成すればよい。

尚、この場合、エンジンＥＣＵ３０のＰＷＭ信号の出力ポートとして、シリアル信号出力ポートに替えて通常の信号出力ポートを使用し、ファンモータＥＣＵ２０のＰＷＭ信号の入力ポートとして、シリアル信号入力ポートに替えてウェイクアップ可能な他の割込み入力ポートを使用すればよい。

また、ＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ３０に送信される水温信号のフレームデータも、同様のデューティ比で水温を示すＰＷＭ信号として送信してもよい。何れの場合にも、ＰＷＭ信号で０％デューティ、１００％デューティの信号は採用されない。通信線Ｓ１の断線または地絡と識別できないためである。

このように通信する場合であっても、受信側のＥＣＵが、データ受信後アイドル時間Ｔｉｄｌ以上次のデータを受信しないことを確認すると、送信権を取得して相手側にデータを送信するように構成すれば、交互にデータを送受信できるようになる。

図６にはファンモータＥＣＵ２０による通信処理手順が示され、図８にはエンジンＥＣＵ３０による通信処理手順が示されている。
図８に示すように、エンジンＥＣＵ３０はイグニッションスイッチがオンされた状態で（ＳＣ１）、ファンモータＥＣＵ２０からの送信データが受信されない状態がアイドル時間Ｔｉｄｌ継続する場合に（ＳＣ２）、予め算出されたＰＷＭ信号をファンモータＥＣＵ２０に送信する（ＳＣ３）。

次にファンモータＥＣＵ２０から送信される水温信号を受信すると（ＳＣ４）、受信した水温信号を、ＰＷＭ信号を生成するための基礎データとしてＲＡＭに格納する（ＳＣ５）。ファンモータＥＣＵ２０から送信される水温信号が所定回数連続して受信できない場合には通信途絶と判定し（ＳＣ６）、さらにファンモータ１０に異常が発生したと判定して、対応する異常コードをＲＡＭに格納する（ＳＣ７）。

後述するが、ファンモータＥＣＵ２０は、ファンモータ１０が正常に動作している場合には、エンジンＥＣＵ３０に水温信号を送信し、ファンモータ１０に異常が発生した場合には、エンジンＥＣＵ３０に水温信号を送信することなく、処理を終了する。

ステップＳＣ６の通信途絶判定は、アイドル時間Ｔｉｄｌが経過する度にカウンタを１加算して終了し（ＳＣ６，Ｎ）、カウンタの値が所定回数例えば５回になると通信途絶と判定してステップＳＣ７に移行する処理である。従って、カウンタの値が所定回数未満である場合には、水温信号が受信されなくてもＰＷＭ信号が順次ファンモータＥＣＵ２０に送信される。

ステップＳＣ１でイグニッションスイッチがオフされたと判定すると、通信をオフして動作を停止する（ＳＣ８）。エンジンＥＣＵ３０は、イグニッションスイッチがオフされるとバッテリＢからの給電が遮断される。

エンジンＥＣＵ３０は、ステップＳＣ１からステップＳＣ７までの処理を所定時間間隔で繰り返す。

図６に示すように、ファンモータＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ３０から送信されたファンモータ制御信号であるＰＷＭ信号を最初に受信すると（ＳＡ１）、ＣＰＵに受信割込みが発生してスリープ状態から動作状態に復帰し、さらにイグニッション状態判断部は、当該ＰＷＭ信号の受信によりイグニッションスイッチがオンされたと判定してイグニッションスイッチのオン状態データをＲＡＭに記憶する（ＳＡ２）。

その後、ファンモータＥＣＵ２０は、受信したＰＷＭ信号に対応したファンモータ１０の回転数データをＲＡＭに格納し（ＳＡ３）、アイドル時間Ｔｉｄｌの経過を待ち、アイドル時間Ｔｉｄｌ内にエンジンＥＣＵ３０からの送信データが受信されない場合に、エンジンＥＣＵ３０からの送信が終了したと判断して送信処理に移行する（ＳＡ４）。

ファンモータＥＣＵ２０は、後述の異常検知処理によってＲＡＭに記憶されたファンモータ１０の診断情報を参照して、ファンモータ１０が正常であると判断すると（ＳＡ５）、ＲＡＭに記憶された水温信号を読み出して、その値を信号線Ｓ１を介してエンジンＥＣＵ３０に送信し（ＳＡ６）、ファンモータ１０が異常であると判断すると（ＳＡ５）、水温信号をエンジンＥＣＵ３０に送信することなく処理を終了する。

受信待ちの間に（ＳＡ１，Ｎ）、所定時間継続してＰＷＭ信号が受信できない場合には通信途絶と判定して（ＳＡ７）、イグニッション状態判断部は、イグニッションスイッチがオフされたと判定してイグニッションスイッチのオフ状態データをＲＡＭに記憶する（ＳＡ８）。ステップＳＡ７の通信途絶判定処理は、アイドル時間Ｔｉｄｌが経過する度にカウンタを１加算して終了し（ＳＡ７，Ｎ）、カウンタの値が所定回数例えば５回になると通信途絶と判定してステップＳＡ８に移行する処理である。

ファンモータＥＣＵ２０は、ステップＳＡ１からステップＳＡ８までの処理を所定時間間隔で繰り返す。このようにして、ファンモータＥＣＵ２０とエンジンＥＣＵ３０との間で通信処理が行なわれる。

図９にはエンジンＥＣＵ３０によるファンモータ１０の制御フローが示されている。エンジンＥＣＵ３０は、イグニッションスイッチがオンされると（ＳＤ１）、図８のステップＳＣ５でＲＡＭに格納した水温信号を読み出すとともに、車速センサの値、エアコンディショナの作動状態信号を入力して（ＳＤ２）、図４で示したような制御マップに従ってファンモータ１０の回転数を算出し、算出したＰＷＭ信号のデューティ比をＲＡＭに格納する（ＳＤ３）。ＲＡＭに格納されたデューティ比に基づいて、図８のステップＳＣ３でＰＷＭ信号が送信されるのである。

次に、図８のステップＳＣ７で説明したように、ＲＡＭに異常コードが格納されているか否かを判定して、異常コードが格納されている場合には、インスツルメントパネルに異常表示を行なう（ＳＤ６）。エンジンＥＣＵ３０は、所定時間間隔でステップＳＤ１からステップＳＤ６までの処理を繰り返し実行する。

図７にはファンモータＥＣＵ２０によるファンモータ１０の制御フローが示されている。ファンモータＥＣＵ２０は、水温センサ６から出力された水温信号を入力すると、その値をＲＡＭに記憶する（ＳＢ１）。次に、図６のステップＳＡ２またはステップＳＡ８の判定結果をＲＡＭから読み出し、イグニッションスイッチがオンされていると判断すると（ＳＢ２）、制御切替部は、第１ファンモータ制御処理を実行させる（ＳＢ３）。

イグニッションスイッチがオフされていると判断すると（ＳＢ２）、ＲＡＭに記憶された水温が所定温度以上であるか否かを判断し、水温が所定温度以上であれば（ＳＢ５）、制御切替部は、第１ファンモータ制御処理から第２ファンモータ制御処理に切り替える（ＳＢ６）。水温が所定温度未満であれば（ＳＢ５）、ファンモータ１０を停止して（ＳＢ７）、スリープ状態に移行する（ＳＢ８）。

図２に示すように、ファンモータ１０はブラシレスＤＣモータで構成され、その駆動回路１１がファンモータＥＣＵ２０に組み込まれている。当該駆動回路１１は、バッテリＢの直流電圧からＵ，Ｖ，Ｗの三相の交流電圧を生成する六つのスイッチング素子を備えた公知のインバータ回路で構成され、ファンモータ１０に組み込まれたロータの回転位置センサ１２からの信号に基づいて各スイッチング素子をオンまたはオフ制御することにより、その回転数を可変に制御可能に構成されている。

第１ファンモータ制御処理では、エンジンＥＣＵ３０から送信され、ＲＡＭに記憶されたＰＷＭ信号に基づいて目標回転数が設定され、回転位置センサからの信号に基づいて目標回転数となるように各スイッチング素子のオンまたはオフタイミングがフィードバック制御される。

第２ファンモータ制御処理では、水温が所定温度未満になるように、一定の目標回転数が設定され、回転位置センサからの信号に基づいて算出される回転数と目標回転数との差分が算出され、当該差分が０に収束するように各スイッチング素子のオンまたはオフタイミングがフィードバック制御される。尚、一定の目標回転数としてファンモータ１０の最大定格回転数が選択されることが好ましい。

ステップＳＢ３の第１ファンモータ制御処理、または、ステップＳＢ６の第２ファンモータ制御処理に引き続き、ファンモータ１０の異常判定処理が実行される（ＳＢ４）。異常判定処理では、上述したフィードバック制御にかかわらず、回転位置センサからの信号に基づいて算出される回転数と目標回転数との差分が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続する場合に、ファンモータ１０が異常であると判定される。

以上説明したように、ファンモータＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ３０と双方向の通信線Ｓ１で接続され、通信線Ｓ１を介してエンジンＥＣＵ３０からファンモータ制御信号を入力し、通信線Ｓ１を介してエンジンＥＣＵ３０へ水温信号を出力するように構成され、エンジンＥＣＵ３０からのファンモータ制御信号の入力を検知すると、イグニッションスイッチがオン状態であると判定して第１ファンモータ制御処理部が作動し、ファンモータ制御信号の入力を所定時間内に検知できないと、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定して第２ファンモータ制御処理部が作動するように構成されている。

従って、ファンモータＥＣＵ２０にイグニッションスイッチの状態信号を入力する必要が無く、部品点数を低減させることができる。また、イグニッションスイッチのオン状態で、第１ファンモータ制御処理部は、エンジンＥＣＵから出力されるファンモータ制御信号に基づいてファンモータを制御すればよいので、水温信号等に基づいてエンジンの運転状態を把握するような複雑な演算処理が不要になる。

さらに、イグニッションスイッチのオフ状態で、第２ファンモータ制御処理部は、水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまで一定値の制御指令を出力してファンモータを制御すればよく、複雑な演算処理が不要になる。一定値とはファンモータを低速回転させるのに必要なパルス信号である。

このような単純な制御処理を実行するファンモータＥＣＵは、安価で消費電力の少ないマイクロコンピュータを用いて構成できるので、イグニッションスイッチのオフ状態であっても、消費電力を低減させることができる。さらに、水温が低下するとファンモータＥＣＵがスリープ状態に移行するため、電力消費をさらに低く抑えることができる。

尚、イグニッションスイッチがオフされたときの電力消費を低減させるために、ファンモータＥＣＵ２０とバッテリＢとの電源供給線にリレー回路を設け、イグニッションスイッチがオンされたときに、エンジンＥＣＵ３０によってリレー回路が閉じられ、イグニッションスイッチがオフされた後であって、第２ファンモータ制御処理でファンモータ１０を停止した後に、ファンモータＥＣＵ２０がリレー回路をオフするように構成してもよい。

上述したように、ファンモータＥＣＵ２０は、ファンモータ１０の異常を検知するとエンジンＥＣＵ３０への水温信号の出力を停止する異常検知処理部を備えている。当該異常検知処理部により上述したステップＳＡ５、ステップＳＢ４の各処理が実行される。従って、エンジンＥＣＵ３０は、通信線Ｓ１を介して水温信号が入力されている間は、ファンモータ１０が正常に作動していると判定でき、水温信号が入力されなくなると、ファンモータ１０に異常が発生したと判定できるようになる。

尚、ファンモータ１０に対する異常コードをエンジンＥＣＵ３０に送信するように構成してもよいが、通信線Ｓ１が断線し或いは地絡するような異常状態が発生すると、異常コードを送信できなくなる。このような場合であっても、通信が途絶することによりファンモータ１０に異常が生じたと判定することにより、エンジンＥＣＵ３０がファンモータ１０またはファンモータＥＣＵ２０との通信部位に何らかの異常が生じたと判定し、適切に報知することができるようになる。

上述した実施形態では、イグニッション状態判断部を備え、エンジンＥＣＵ３０からのファンモータ制御信号の入力を検知すると、イグニッションスイッチがオン状態であると判定して第１ファンモータ制御処理部が作動し、ファンモータ制御信号の入力を所定時間内に検知できないと、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定して第２ファンモータ制御処理部が作動する場合を説明したが、ファンモータＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチの状態判定を行なうことなく、通信線Ｓ１を介した通信の途絶を検知すると、第１ファンモータ制御処理部による制御から第２ファンモータ制御処理部による制御に切り替えるように構成してもよい。

通信が途絶するとエンジンＥＣＵ３０からのＰＷＭ信号に基づいてファンモータ１０を適切に制御できなくなるが、ファンモータＥＣＵ２０に水温信号が入力されているため、エンジンＥＣＵ３０とは独立して水温が低下するように制御できる。

また、本発明によるファンモータ制御システムは、エンジン冷却水の温度を検知する水温センサ６から出力される水温信号の信号線Ｓ２（図１，２参照）がファンモータＥＣＵ２０に接続されるとともに、エンジンＥＣＵ３０から出力されるファンモータ制御信号の信号線Ｓ１がファンモータＥＣＵ２０に接続され、ファンモータ制御信号の信号線Ｓ１を介してファンモータＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ３０に水温信号が出力されるように構成されている。

そして、水温センサ６がエンジン３に備えたエンジン冷却水の配管出口部（水冷ジャケットの流出口２ｂ近傍）に配置され、ファンモータＥＣＵ２０がファンモータ１０の近傍に配置され、エンジンＥＣＵ３０がエンジン３とファンモータ１０が設置されたエンジンルームから離隔した車室に配置されている。

従って、水温センサ６から出力される水温信号の信号線Ｓ２をエンジン制ＥＣＵ３０に接続する必要が無く、ファンモータＥＣＵ２０にのみ接続すればよく、配線が簡素化できる。

尚、ウォータポンプ５がエンジン動力で駆動される機械式のウォータポンプであるため、イグニッションスイッチがオフされ、エンジンが停止すると、冷却水を循環路に送水できなくなるが、少なくとも冷却ファンを駆動させることにより誘引される空気がラジエータを経由してエンジンに供給されるので、必要な冷却は可能になる。

機械式のウォータポンプに替えて電動式のウォータポンプを用いてもよい。その場合には、イグニッションスイッチがオフされ、エンジンが停止した場合に、さらに効果的に冷却水温を低下させることができる。この場合、ウォータポンプはファンモータＥＣＵ２０により制御するように構成すればよく、エンジンＥＣＵ３０がエンジン回転数センサの出力等に基づいてその回転数を制御する必要がある場合には、上述と同様に、エンジンＥＣＵ３０が通信線Ｓ１を介してウォータポンプ用のＰＷＭ信号をも送信するように構成すればよい。

その際、図５（ａ）に示す送信データフレームを採用する場合には、ファンモータに対するＰＷＭ信号であるのかウォータポンプに対するＰＷＭ信号であるのかを識別するＩＤデータを付加するように構成すればよい。図５（ｄ）に示す送信データフレームを採用する場合には、何れのＰＷＭ信号を先に送信するのかを予め規定しておけばよい。

また、イグニッションスイッチがオフされ、エンジンが停止した場合には、ファンモータＥＣＵ２０がウォータポンプの電動モータを一定回転数で制御する点も同様である。異常検知処理でウォータポンプの異常を検知してもよく、異常時検知時に水温データの送信を回避することにより、エンジンＥＣＵ３０に何らかの異常が生じたことを通知するように構成してもよい。

上述した実施形態では、エンジン動力のみで走行する車両を例に説明したが、本発明は、エンジン動力と電動モータの動力の双方を備えたハイブリッド車両にも適用可能である。

ハイブリッド車両では、イグニッションスイッチがオンされていても、エンジンを停止して電動モータのみで走行する場合がある。このような場合でも、エンジンＥＣＵ３０には電源が供給されているため、ファンモータＥＣＵ２０で第１ファンモータ制御処理が実行可能となる。また、このような場合に、エンジンＥＣＵ３０がファンモータＥＣＵ２０にファンモータ制御信号を送信しないように構成すれば、ファンモータＥＣＵ２０で第２ファンモータ制御処理が実行可能となる。

尚、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

１：エンジン
２：管路
３：ラジエータ
４：冷却ファン
６：水温センサ
１０：ファンモータ
２０：ファンモータ制御装置
３０：エンジン制御装置
Ｓ１：通信線

Claims (6)

1. エンジン制御装置から出力される制御信号に基づいてエンジン冷却用のファンモータを制御するファンモータ制御装置であって、
   エンジン冷却水の温度を検知する水温センサから出力される水温信号を入力して、エンジン制御装置に前記水温信号を出力する水温信号出力処理部と、
   イグニッションスイッチの状態を判断するイグニッション状態判断部と、
   エンジンの運転状態に応じてエンジン制御装置から出力されるファンモータ制御信号に基づいて前記ファンモータの回転数を可変制御する第１ファンモータ制御処理部と、
   前記水温センサから出力される水温信号に基づいて水温が所定温度に低下するまで前記ファンモータを制御する第２ファンモータ制御処理部と、
   前記イグニッション状態判断部によって、前記イグニッションスイッチがオン状態であると判断されている場合に、前記第１ファンモータ制御処理部に制御を行なわせ、前記イグニッションスイッチがオフ状態であると判断されている場合に、前記第２ファンモータ制御処理部に制御を行なわせる制御切替部と、
   を備えているファンモータ制御装置。
2. 前記エンジン制御装置と双方向の通信線で接続され、前記通信線を介して前記エンジン制御装置から前記ファンモータ制御信号を入力し、前記通信線を介して前記エンジン制御装置へ前記水温信号を出力するように構成されており、
   前記イグニッション状態判断部は、前記通信線を介して送られてくる前記ファンモータ制御信号の受信の有無に応じて、前記イグニッションスイッチの状態を判断するものであり、
   前記制御切替部は、前記通信線を介しての信号の入力が所定時間継続していないと判断した場合に、前記第１ファンモータ制御処理部による制御から前記第２ファンモータ制御処理部による制御に切り替える請求項１記載のファンモータ制御装置。
3. 前記第２ファンモータ制御処理部は、前記ファンモータを制御する指令値として一定値を出力する請求項２記載のファンモータ制御装置。
4. 前記ファンモータの異常を検知すると前記エンジン制御装置への前記水温信号の出力を停止する異常検知処理部を備えている請求項２記載のファンモータ制御装置。
5. エンジン冷却用のファンモータを制御するファンモータ制御装置と、前記ファンモータ制御装置にファンモータ制御信号を出力するエンジン制御装置とを備えているファンモータ制御システムであって、
   エンジン冷却水の温度を検知する水温センサから出力される水温信号の信号線が前記ファンモータ制御装置に接続されるとともに、前記エンジン制御装置から出力される前記ファンモータ制御信号の信号線が前記ファンモータ制御装置に接続され、前記ファンモータ制御信号の信号線を介して前記ファンモータ制御装置から前記エンジン制御装置に前記水温信号が出力されるファンモータ制御システム。
6. 前記水温センサがエンジンに備えたエンジン冷却水の配管出口部に配置され、前記ファンモータ制御装置が前記ファンモータの近傍に配置され、前記エンジン制御装置が前記エンジンと前記ファンモータが設置されたエンジンルームから離隔した車室に配置されている請求項５記載のファンモータ制御システム。

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