JP2016223364A - 冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行風等の負荷軽減時に、軽減された負荷に応じて冷却性能の向上が見込める冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法を提供する。
【解決手段】車両のラジエータの冷却ファンを駆動するモータを制御するとともに、前記車両に搭載される上位制御装置からの指令信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置であって、前記制御装置は、前記上位制御装置からの指令回転数が所定値以上となったときに、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける回転数制御を実行せず、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のラジエータの冷却ファンを駆動する冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法に関する。

車両のラジエータの冷却ファンをモータで駆動する冷却ファンの制御装置として、例えば、冷却ファンをファンモータで駆動する制御装置がある（特許文献１参照）。一般的に、このような制御装置は、上位ＥＣＵからの指令に基づいて、所望の回転数になるように回転数制御を行っている。

特開２００８−１７２８６１号公報

しかし、この従来例のようにファンモータを車両のラジエータ冷却用として用いる場合、外的要因（走行風を受けた場合等）が加わっても所望の回転数になるように制御しようとするため、上位ＥＣＵの指令値に制約された範囲で所定のファン性能しか得られなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、走行風等の負荷軽減時に、軽減された負荷に応じて冷却性能の向上が見込める冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法を提供することにある。

本発明の冷却ファンの制御装置は、車両のラジエータの冷却ファンを駆動するモータを制御するとともに、前記車両に搭載された上位制御装置からの指令信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置であって、前記制御装置は、前記上位制御装置からの指令回転数が所定値以上となったときに、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける回転数制御を実行せず、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御を実行する、ことを特徴とする。

また、本発明の冷却ファンの制御装置において、前記所定値は前記上位制御装置からの最大のＤｕｔｙ比である、ことを特徴とする。

また、本発明の冷却ファンの制御装置において、前記制御装置は、前記モータの実回転数を常に監視し、前記実回転数が前記指令回転数より大きい場合に、前記通常回転モードから前記キャンセルモードの切り替えを行う、ことを特徴とする。

また、本発明の冷却ファンの制御装置の制御方法は、車両のラジエータの冷却ファンを駆動するモータを制御するとともに、前記車両に搭載された上位制御装置からの指令信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置の制御方法であって、前記制御装置は、前記上位制御装置からの指令回転数が所定値以上となったときに、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける回転数制御を実行せず、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御を実行する、ことを特徴とする。

本発明の冷却ファンの制御装置によれば、回転数制御を適用する範囲を制限することにより、走行風等の負荷軽減時に、軽減された負荷に応じて冷却性能の向上が見込める冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係わる冷却ファンの制御装置の構成を示すブロック図である。 上位ＥＣＵ２から出力される指令Ｄｕｔｙ比の信号の例を示す図である。 ブラシレスモータ１０とインバータ１２の構成例を示す図である。 Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５の例を示す図である。 目標回転数設定部２４における目標回転数Ｎｒｅｆの設定処理の流れを示すフローチャートである。 回転子の回転位置とモータ回転数を検出する方法について説明するための図である。 ｄｕｔｙ制御部２３から出力されるＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６の例を示す図である。 ｄｕｔｙ制御部２３におけるデューティ制御の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明における目標回転数とモータ回転数との関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

（冷却ファンの制御装置１の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係わる冷却ファンの制御装置の構成を示すブロック図である。この図において、冷却ファンの制御装置１は、車両に搭載される上位ＥＣＵ（上位制御装置）２から指令Ｄｕｔｙ比（指令デューティ比）の信号を入力し、この指令Ｄｕｔｙ比に応じた目標回転数を設定し、この目標回転数になるようにブラシレスモータ１０の回転数を制御する。このブラシレスモータ１０が回転することにより、冷却ファン３が回転し、この冷却ファン３の回転により発生する冷却風でラジエータ４を冷却する。

上位ＥＣＵ２は、車両のエンジンの運転状態に応じて、ブラシレスモータ１０の制御信号である指令Ｄｕｔｙ比の信号を生成して、制御部２０に対して出力する。
図２は、上位ＥＣＵ２から出力される指令Ｄｕｔｙ比の信号の例を示す図である。この図２に示すように、指令Ｄｕｔｙ比は、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ｄｕｔｙ比でブラシレスモータ１０の駆動を規定するＰＷＭ信号である。図２（Ａ）は、指令Ｄｕｔｙ比示すｄｕｔｙ比が小さい場合、図２（Ｂ）は、指令Ｄｕｔｙ比が大きい場合を示している。
上位ＥＣＵ２は、冷却水がラジエータ４で適切に冷却されるように、車速、冷却水の温度等に基づいて、必要となるｄｕｔｙ比を算出し、その結果を指令Ｄｕｔｙ比の信号として制御部２０に出力する。
なお、後述するＤｕｔｙ対回転数テーブル２５（図４）に示すように。指令Ｄｕｔｙ比は、多段階のｄｕｔｙ比（例えば、１０％、２０％、・・・、１００％など）を示す信号として出力される。

図１に戻って、ブラシレスモータ１０は、永久磁石を有する回転子（ロータ）と固定子（ステータ）とを有し、ステータには３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の固定子巻線が周方向に順番に巻装されているブラシレスモータである。
ここで、図３は、ブラシレスモータ１０とインバータ１２の構成例を示す図である。例えば、図３に示すように、ブラシレスモータ１０は、アウターロータ型で、円筒型のロータの内周面にＮ極およびＳ極を含む８個の永久磁石（マグネット）が取り付けられて構成された回転子１１（マグネットロータ）を含む。また、ブラシレスモータ１０は、回転子１１の内側に固定されるとともに、スター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗを含み、それぞれの相は４つから構成された計１２個の固定子巻線を有する。このブラシレスモータ１０は、回転子１１の回転位置を検出するセンサ（例えば、ホールＩＣ等）を有しないセンサレスタイプのブラシレスモータである。なお、ブラシレスモータ１０は、８個以外の永久磁石（マグネット）が取り付けられた回転子と、これ対応する固定子巻線とを有して構成される場合がある。なお、冷却ファン３は、回転子１１と一体回転可能に取り付けられている。

インバータ１２は、スイッチング素子を電源（例えば、バッテリ）１４の正負両端子間に２個ずつブリッジ接続して構成される３相ブリッジ回路である。この３相ブリッジ回路は、制御部２０から入力されるＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６に基づき（より正確には、ドライバ回路１３が出力する駆動信号Ｇ１〜Ｇ６に基づき）、電源１４から供給された直流電圧を３相交流電圧に変換し、この３相交流電圧をブラシレスモータ１０の各相に印加する。

図３に示すように、インバータ１２は、３相ブリッジ形式に接続された６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６と、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各ドレイン−ソース間に逆並列に接続されたフライホイールダイオードＤｘとを含んで構成される。この図３に示す例では、トランジスタＱ１〜Ｑ６を、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成している。ブリッジ接続された６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートはドライバ回路１３に接続される。

また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ４の接続点ａが、ブラシレスモータ１０のスター結線された固定子巻線１０ｕに接続され、トランジスタＱ２とトランジスタＱ４の接続点ｂが、固定子巻線１０ｖに接続され、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６の接続点ｃが、固定子巻線１０ｗに接続される。これによって、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６は、ドライバ回路１３から入力される駆動信号（ゲート信号）Ｇ１〜Ｇ６によってスイッチング動作を行い、インバータ１２に印加される電源１４の直流電源電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して、固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗへ供給する。
なお、トランジスタＱ１〜Ｑ６は、パワーＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。

ドライバ回路１３は、制御部２０から出力されるＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を入力し、インバータ１２内のスイッチング素子をオン／オフする駆動信号（ゲート信号）Ｇ１〜Ｇ６を生成する。

誘起電圧Ｉ／Ｆ（インタフェース）回路１５は、ブラシレスモータ１０の３相の固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗに誘起する誘起電圧を検出する回路である。例えば、固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗに１２０°通電を行う場合（１８０°の位相期間中、１２０°の期間だけ通電を行う場合）、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相には無通電相が生じ、この無通電相の電圧を検出することにより、固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗに誘起する誘起電圧を検出することができる。

図１に戻って、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１５は、３相のそれぞれのモータ端子から固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗの誘起電圧（アナログ信号）が入力される。そして、誘起電圧Ｉ／Ｆ（インタフェース）回路１５は、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｃに入力可能な電圧に分圧する分圧回路（抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２）とパルス幅変調信号のノイズを除去する１次のＣＲフィルタ（抵抗Ｒ１及びキャバシタＣ１）からなるローパスフィルタ回路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、等価中性点電位を検出する回路１６と、等価中性点電位と無通電相に現れる誘起電圧のアナログ信号からパルス信号を作成するコンパレータ１７Ａ、１７Ｂ、及び１７Ｃと、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｃの出力から高周波成分をカットするローパスフィルタ（１次のＣＲフィルタ）１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃとを有する。

ここで、等価中性点電位を検出する回路１６は、例えば、Ｕ相については、Ｖ相とＷ相のモータ端子電圧から等価中性点電位を検出するような、２相間比較方式を採用している。このようにすると、等価中性点電位として略フラットな電圧が得られる。なお、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相全ての信号を用いて等価中性点電位を求める３相比較方式を採用しても良い。この場合は、等価中性点の電位は、電源電圧の１／２を中心にした略三角波になる。

コンパレータ１７Ａ〜１７Ｃは、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位より高いときはローレベルの信号を出力し、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位より低いときはハイレベルの信号を出力するパルス信号を発生させる。各コンパレータ１７Ａ〜１７Ｃでは電気角１２０°の分解能のパルス信号が作成される。これら信号は、それぞれがローパスフィルタ回路１８Ａ〜１８Ｃを経て位置検出部２１に入力される。

（制御部２０の構成）
制御部２０は、例えば、マイクロコンピュータやマイクロコントローラなどを用いて構成される制御部である。この制御部２０は、上位ＥＣＵ２から指令Ｄｕｔｙ比の信号を入力し、ブラシレスモータ１０の回転数が指令Ｄｕｔｙ比に応じた目標回転数となるように制御する。
この制御部２０は、図１に示す様に、位置検出部２１と、回転数算出部２２と、ｄｕｔｙ制御部２３と、目標回転数設定部２４と、Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５と、指令Ｄｕｔｙ入力部２６と、を有して構成されている。

指令Ｄｕｔｙ入力部２６は、車両に搭載される上位ＥＣＵ２から、指令Ｄｕｔｙ比の信号を入力し、この指令Ｄｕｔｙ比の値を目標回転数設定部２４に対して出力する。

（目標回転数設定部２４の動作）
目標回転数設定部２４は、指令Ｄｕｔｙ入力部２６から入力した指令Ｄｕｔｙ比の値に基づいて、Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５を参照し、ブラシレスモータ１０の目標回転数Ｎｒｅｆを抽出する。目標回転数設定部２４は、この目標回転数Ｎｒｅｆの信号をｄｕｔｙ制御部２３に対して出力する。

ここで、図４は、Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５の例を示す図である。
Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５には、図４に示すように、指令Ｄｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ％値）と、この指令Ｄｕｔｙ比に対応するブラシレスモータ１０の目標回転数Ｎｒｅｆの値（ｒｐｍ）とが関連付されて記録されている。例えば、指令Ｄｕｔｙ比は、１０％、２０％、・・・、１００％などの多段階のｄｕｔｙ％値を示す信号として入力され、目標回転数設定部２４は、指令Ｄｕｔｙ比が示すｄｕｔｙ％値に基づいてＤｕｔｙ対回転数テーブル２５を参照し、指令Ｄｕｔｙ比が示すｄｕｔｙ％値に対応する目標回転数Ｎｒｅｆを抽出する。

例えば、目標回転数設定部２４に指令Ｄｕｔｙ比の値として５０％が入力された場合、目標回転数設定部２４は、Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５を参照して、５０％に対応する目標回転数Ｎｒｅｆとして「１２００ｒｐｍ」を抽出する。目標回転数設定部２４は、この「１２００ｒｐｍ」に相当する目標回転数Ｎｒｅｆの信号を生成してｄｕｔｙ制御部２３に対して出力する。

図５は、目標回転数設定部２４における目標回転数Ｎｒｅｆの設定処理の流れを示すフローチャートである。

図５のフローチャートを参照して、指令Ｄｕｔｙ入力部２６は、所定の制御周期（例えば、数百ｍｓｅｃ単位の周期）ごとに、上位ＥＣＵ２から指令Ｄｕｔｙ比の信号を入力する（ステップＳＴ１）。指令Ｄｕｔｙ入力部２６は、指令Ｄｕｔｙ比の示す値を目標回転数設定部２４に出力する（ステップＳＴ２）。
続いて、目標回転数設定部２４は、指令Ｄｕｔｙ入力部２６から入力した指令Ｄｕｔｙ比の値を基に、Ｄｕｔｙ対回転数テーブル２５を参照し（ステップＳＴ３）、指令Ｄｕｔｙ比に対応する目標回転数Ｎｒｅｆを設定する（ステップＳＴ４）。
目標回転数設定部２４は、ステップＳＴ４において設定した目標回転数Ｎｒｅｆの信号を、ｄｕｔｙ制御部２３に対して出力する（ステップＳＴ５）。
このように、目標回転数設定部２４は、指令Ｄｕｔｙ比が指示するｄｕｔｙ比に応じた目標回転数Ｎｒｅｆを設定し、この目標回転数Ｎｒｅｆの信号をｄｕｔｙ制御部２３に対して出力することができる。

（位置検出部２１と回転数算出部２２の動作）
制御部２０内の位置検出部２１は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１５から出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの位置検出信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗを入力し、各位置検出信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出し、回転子（ロータ）１１の回転位置と回転方向とを判定する。

図６は、回転子の回転位置とモータ回転数を検出する方法について説明するための図である。この図６では、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、回転子１１の回転位置の順番を示す回転子位置パターンＳｎ（ｎは１〜６の正数）と、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１５が出力する３つの位置検出信号（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの位置検出信号）Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗと、位置検出部２１が出力する回転子１１のロータ位置信号Ｐｏｓと、を並べて示している。

例えば、図６に示す回転子位置パターンＳ１において、Ｕ相位置検出信号Ｓｕが「Ｈ（ハイ信号）」、Ｖ相位置検出信号Ｓｖが「Ｌ（ロー信号）」、Ｗ相位置検出信号Ｓｗが「Ｈ」となり、続いて、回転子位置パターンＳ２において、Ｕ相位置検出信号Ｓｕが「Ｈ」、Ｖ相位置検出信号Ｓｖが「Ｌ」、Ｗ相位置検出信号Ｓｗが「Ｌ」となる出力パターンが、図６に示す回転子位置パターンＳ１〜Ｓ６の順番で検出された場合、ブラシレスモータ１０は、正回転していると判定できる。逆回転の場合も同様に、回転子位置パターンＳｎが所定の順番で検出された場合に、ブラシレスモータ１０は、逆回転していると判定できる。

そして、位置検出部２１は、回転子位置パターンＳ１〜Ｓ６のそれぞれに対応してロータ位置信号Ｐｏｓを生成する。例えば、ブラシレスモータ１０の回転子１１が回転子位置パターンＳ１の回転位置にあるとき、位置検出信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗは、それぞれＨ信号、Ｌ信号、Ｈ信号となる。つまり、位置検出信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗは、Ｈ−Ｌ−Ｈ（位置検出信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗを並列に並べた信号で示す）となり、この回転子位置パターンＳ１に応じたロータ位置信号Ｐｏｓが生成される。この回転子位置パターンＳ１に対応するロータ位置信号Ｐｏｓを、便宜的にロータ位置信号「Ａ」とする。また、回転子位置パターンＳ２のとき、ロータ位置信号Ｐｏｓは、Ｈ−Ｌ−Ｌとなり、ロータ位置信号Ｐｏｓは「Ｂ」となる。

つまり、回転子位置が３６０°回転する場合の６０°ごとの回転子位置パターン「Ｓ１」〜「Ｓ６」に対応して、位置検出部２１が出力するロータ位置信号Ｐｏｓは「Ａ」〜「Ｆ」となる。このように、ブラシレスモータ１０の回転子１１が正転方向に駆動されている場合、位置検出部２１は、回転子位置パターンＳｎのパターンＳ１〜Ｓ６に対応してロータ位置信号Ｐｏｓの「Ａ〜Ｆ」を回転数算出部２２及びｄｕｔｙ制御部２３に対して出力する。このロータ位置信号Ｐｏｓの「Ａ〜Ｆ」は、回転子１１にトルクを発生させるための通電パターンの決定と、６０°ごとの通電パターンの切り替えタイミングを決定するために使用される。
ブラシレスモータ１０の逆方向回転の場合も同様に、位置検出部２１は、回転子位置パターンＳｎに応じたロータ位置信号Ｐｏｓを生成して出力する。

回転数算出部２２は、位置検出部２１からロータ位置信号Ｐｏｓを入力し、ロータ位置信号Ｐｏｓの切り替わりのタイミングＴ１を計測することにより、モータ回転数Ｎｆｂｋを算出することができる。また、モータ回転数Ｎｆｂｋは、Ｕ相位置検出信号Ｓｕが「Ｈ」である期間Ｔ２を計測することによりモータ回転数Ｎｆｂｋを算出することもできる。
そして、回転数算出部２２は、算出したモータ回転数Ｎｆｂｋを、ブラシレスモータ１０の回転数のフィードバック信号として、ｄｕｔｙ制御部２３に出力する。

（ｄｕｔｙ制御部２３の動作）
ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数設定部２４から目標回転数Ｎｒｅｆの信号を入力し、回転数算出部２２からモータ回転数Ｎｆｂｋの信号をフィードバック信号として入力する。さらに、ｄｕｔｙ制御部２３は、位置検出部２１からロータ位置信号Ｐｏｓを入力する。

そして、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆと、モータ回転数Ｎｆｂｋと、ロータ位置信号Ｐｏｓと、に基づいて、ブラシレスモータ１０を回転駆動するためのＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を生成する。ｄｕｔｙ制御部２３は、このＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６をドライバ回路１３に対して出力する。

図７は、ｄｕｔｙ制御部２３から出力されるＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６の例を示す図である。この図７は、１２０°通電方式の場合の例を示しており、例えば、ブラシレスモータ１０を正回転させる場合の波形である。
この図７（Ａ）に示すように、ｄｕｔｙ制御部２３から出力されるＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６は、６０°ごとに切り替わる回転子１１の回転子位置パターンに応じて、６０°ごとにパターンが変化する信号であり、固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗに６通りの通電パターンＰ１〜Ｐ６を与えるための信号となる。

なお、この図７（Ａ）において、ＰＷＭ指令信号Ｈ１は、３相ブリッジ回路のＵ相の上アーム側のトランジスタＱ１をオン／オフさせるための信号であり、ＰＷＭ指令信号Ｈ４は、３相ブリッジ回路のＵ相の下アーム側のトランジスタＱ４をオン／オフさせるための信号である。
また、ＰＷＭ指令信号Ｈ２は、３相ブリッジ回路のＶ相の上アーム側のトランジスタＱ２をオン／オフさせるための信号であり、ＰＷＭ指令信号Ｈ５は、３相ブリッジ回路のＶ相の下アーム側のトランジスタＱ５をオン／オフさせるための信号である。
また、ＰＷＭ指令信号Ｈ３は、３相ブリッジ回路のＷ相の上アーム側のトランジスタＱ３をオン／オフさせるための信号であり、ＰＷＭ指令信号Ｈ６は、３相ブリッジ回路のＷ相の下アーム側のトランジスタＱ６をオン／オフさせるための信号である。
このＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のそれぞれは、ドライバ回路１３により、トランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動する駆動信号Ｇ１〜Ｇ６にそれぞれ変換され、この駆動信号Ｇ１〜Ｇ６によりトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフが制御される。

例えば、ＰＷＭ指令信号Ｈ１がハイ信号（Ｈ信号）の場合に、ドライバ回路１３の駆動信号Ｇ１が活性化され、ＰＷＭ指令信号Ｈ１に対応するトランジスタＱ１がオンになる。また、ＰＷＭ指令信号Ｈ１がロー信号（Ｌ信号）の場合に、ドライバ回路１３の駆動信号Ｇ１が非活性化され、トランジスタＱ１がオフになる。他のＰＷＭ指令信号Ｈ４に対応するトランジスタＱ４、ＰＷＭ指令信号Ｈ２に対応するトランジスタＱ２、ＰＷＭ指令信号Ｈ５に対応するトランジスタＱ５、ＰＷＭ指令信号Ｈ３に対応するトランジスタＱ３、及びＰＷＭ指令信号Ｈ６に対応するトランジスタＱ６についても、同様である。

また、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数設定部２４から入力する目標回転数Ｎｒｅｆと、回転数算出部２２から入力するモータ回転数Ｎｆｂｋとを比較し、その比較結果に応じてＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６におけるｄｕｔｙ比を変化させる。
つまり、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆを指令入力とし、モータ回転数Ｎｆｂｋをフードバック信号として、例えば、ＰＩ（比例積分）動作を行い、このＰＩ動作の結果に応じて、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のｄｕｔｙ比を変化させる。すなわち、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆよりもモータ回転数Ｎｆｂｋが小さい場合（Ｎｒｅｆ＞Ｎｆｂｋ）、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のｄｕｔｙ比を増加させ、逆に、目標回転数Ｎｒｅｆよりもモータ回転数Ｎｆｂｋが大きい場合（Ｎｒｅｆ＜Ｎｆｂｋ）、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のｄｕｔｙ比を減少させる。これにより、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆとモータ回転数Ｎｆｂｋとを一致させるように制御することができる。

例えば、図７（Ｂ）に示すように、ｄｕｔｙ制御部２３は、ｄｕｔｙ比の低いＰＷＭ指令信号（例えば、ｄｕｔｙ比２０％のＰＷＭ信号）を出力し、ｄｕｔｙ比の高いＰＷＭ指令信号（例えば、ｄｕｔｙ比８０％のＰＷＭ信号）を出力する。これにより、ｄｕｔｙ制御部２３は、ブラシレスモータ１０のモータ回転数Ｎｆｂｋを目標回転数Ｎｒｅｆに一致させるように制御することができる。

なお、ｄｕｔｙ制御部２３におけるｄｕｔｙ比の制御時間（ｄｕｔｙ比変化の応答時間）は、ｄｕｔｙ制御部２３におけるｄｕｔｙ制御周期と、各制御周期ごとに変化させるｄｕｔｙ変化量とに応じて設定することができる。例えば、各制御周期ごとに変化させるｄｕｔｙ変化量を小さくすることにより、ｄｕｔｙ比を徐々に変化させ、ブラシレスモータ１０のモータ回転数Ｎｆｂｋを緩やかに目標回転数Ｎｒｅｆに近づけるようにすることができる。
また、ｄｕｔｙ制御部２３における目標回転数Ｎｒｅｆとモータ回転数Ｎｆｂｋとの比較は、ＰＩ動作により行うことに限定されず、Ｐ（比例）動作、Ｉ（積分）動作、或いは、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作により行うようにしてもよい。

図８は、ｄｕｔｙ制御部２３におけるデューティ制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下、図８に示すフローチャートを参照して、ｄｕｔｙ制御の処理の流れについて説明する。
ｄｕｔｙ制御部２３は、所定の制御周期（例えば、数百μｓｅｃ又はｍｓｅｃ単位の周期）ごとに、目標回転数設定部２４から目標回転数Ｎｒｅｆを入力し（ステップＳＴ１１）、回転数算出部２２からブラシレスモータ１０の現在のモータ回転数Ｎｆｂｋを入力する（ステップＳＴ１２）。また、ｄｕｔｙ制御部２３は、位置検出部２１から回転子１１のロータ位置信号Ｐｏｓを入力する（ステップＳＴ１３）。

続いて、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆとブラシレスモータ１０の現在のモータ回転数Ｎｆｂｋ（フィードバック信号）とを比較し、目標回転数Ｎｒｅｆとモータ回転数Ｎｆｂｋが一致（又は略一致）しているか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。

そして、ステップＳＴ１４の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆとモータ回転数Ｎｆｂｋとが一致（又は略一致）していると判定された場合（ステップＳＴ１４：ＹＥＳ）、ｄｕｔｙ制御部２３は、現在設定しているＤｕｔｙ比をそのまま維持する（ステップＳＴ１５）。そして、ｄｕｔｙ制御部２３は、この維持したＤｕｔｙ比と、ロータ位置信号Ｐｏｓとに基づいてＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を生成する（ステップＳＴ２１）。ｄｕｔｙ制御部２３は、生成したＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６をドライバ回路１３に対して出力する。

一方、ステップＳＴ１４の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆとモータ回転数Ｎｆｂｋが一致（又は略一致）していない判定された場合（ステップＳＴ１４：ＮＯ）、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆがモータ回転数Ｎｆｂｋよりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。

そして、ステップＳＴ１６の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆがモータ回転数Ｎｆｂｋよりも大きいと判定された場合（ステップＳＴ１６：ＹＥＳ）、ｄｕｔｙ制御部２３は、現在設定されたＤｕｔｙ比を所定分だけ増加させる（ステップＳＴ１７）。そして、ｄｕｔｙ制御部２３は、この所定分だけ増加させたＤｕｔｙ比と、ロータ位置信号Ｐｏｓとに基づいてＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を生成する（ステップＳＴ２１）。ｄｕｔｙ制御部２３は、生成したＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６をドライバ回路１３に対して出力する。

一方、ステップＳＴ１６の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆがモータ回転数Ｎｆｂｋよりも小さいと判定された場合（ステップＳＴ１６：Ｎ０）、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。
そして、ステップＳＴ１８の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸよりも小さいと判定された場合（ステップＳＴ１８：ＮＯ）、ｄｕｔｙ制御部２３は、現在設定されたＤｕｔｙ比を所定分だけ減少させる（ステップＳＴ１９）。そして、ｄｕｔｙ制御部２３は、この所定分だけ減少させたＤｕｔｙ比と、ロータ位置信号Ｐｏｓとに基づいてＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を生成する（ステップＳＴ２１）。ｄｕｔｙ制御部２３は、生成したＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６をドライバ回路１３に対して出力する。
一方、ステップＳＴ１８の判定処理において、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上であると判定された場合（ステップＳＴ１８：ＹＥＳ）、ｄｕｔｙ制御部２３は、現在設定しているＤｕｔｙ比をそのまま維持する（ステップＳＴ２０）。そして、ｄｕｔｙ制御部２３は、この維持したＤｕｔｙ比と、ロータ位置信号Ｐｏｓとに基づいてＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６を生成する（ステップＳＴ２１）。ｄｕｔｙ制御部２３は、生成したＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６をドライバ回路１３に対して出力する。

これにより、ｄｕｔｙ制御部２３は、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸより小さい場合、モータ回転数Ｎｆｂｋと目標回転数Ｎｒｅｆとが一致（又は略一致）するように、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のＤｕｔｙを制御する（本実施形態において通常回転モードという）ことができる。
一方、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上であり、かつ目標回転数Ｎｒｅｆがモータ回転数Ｎｆｂｋより小さい場合に、モータ回転数Ｎｆｂｋが目標回転数Ｎｒｅｆと一致するように、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のＤｕｔｙを制御する（本実施形態において通常回転モードという）ことができる。
また、目標回転数Ｎｒｅｆが予め設定された最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上であり、かつ目標回転数Ｎｒｅｆがモータ回転数Ｎｆｂｋより大きい場合に、モータ回転数Ｎｆｂｋが目標回転数Ｎｒｅｆより大きな値である状態を維持するように、ＰＷＭ指令信号Ｈ１〜Ｈ６のＤｕｔｙを制御する（本実施形態においてキャンセルモードという）ことができる。
このように、ｄｕｔｙ制御部２３は、モータ回転数Ｎｆｂｋ（モータの実回転数）を常に監視し、モータ回転数Ｎｆｂｋが目標回転数Ｎｒｅｆより大きい場合に（ステップＳＴ１６：ＮＯ）、上位ＥＣＵ２（上位制御装置）からの指令回転数が所定値以上（最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上）となったときに（ステップＳＴ１８：ＹＥＳ）、モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける制御（ステップＳＴ１９）を実行せず、モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御（ステップＳＴ２０）を実行する。

図９は、本発明における目標回転数とモータ回転数との関係を説明するための図である。
図９（Ａ）は、通常回転モードからキャンセルモードへの切り替えを行わない場合を示し、図９（Ｂ）は、通常回転モードからキャンセルモードへの切り替えを行う場合を示している。
図９（Ａ）に示すように、走行風等により負荷が軽減されてもモータ回転数は、上側の直線Ｌ１が示すようには上がらない。つまり、上位ＥＣＵ２からの入力指令（指令信号が示す指令Ｄｕｔｙ比）に従った回転を維持する様、モータ回転数は、下側の目標回転数＝モータ回転数を示す直線Ｌ２のように制御される。
これに対し、キャンセルモードを行う場合、ＭＡＸ回転指令時だけ目標回転数に回転数制御動作できない最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸを設定した。これにより、目標回転数がＭＡＸ回転指令時にあるときのみ、回転数が図９（Ｂ）に示すように上側の直線Ｌ１から下側の直線Ｌ２へと下がることなく、走行風等の負荷軽減に応じて冷却性能の向上を図ることができる。ここで、最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ（所定値）とは、上位ＥＣＵ２（上位制御装置）からの最大のＤｕｔｙ比に対応する値であり、図４に示す指令Ｄｕｔｙ比の、例えば８８％から１００％の値である。なお、この最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸを取るときのモータ回転数は、走行風（車速風）を受けたとしても、無負荷回転数に到達しない値となっている。

このように、本発明の冷却ファンの制御装置１（制御装置）では、指令Ｄｕｔｙ比の値に応じた目標回転数Ｎｒｅｆが最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸ以上となるとき、通常回転モードからキャンセルモードへの切り替えを行うことにより、すなわち回転数制御を適用する範囲を制限することにより、走行風等の負荷軽減時に、軽減された負荷に応じて冷却性能の向上が見込める冷却ファンの製造装置１、及び製造装置１の製造方法を提供することができる。
なお、冷却ファンの制御装置１は、指令Ｄｕｔｙ比の値に応じた目標回転数Ｎｒｅｆが最大目標回転数ＮｒｅｆＭＡＸより小さいとき、通常回転モードからキャンセルモードへの切り替えを行わないことにより、すなわちブラシレスモータ１０の回転数を制御することにより、負荷が軽い場合などにおいて必要以上にブラシレスモータ１０の回転数が上昇してしまうことを回避することができる。これにより、冷却ファンの制御装置１では、車両用のラジエータの冷却ファン３を駆動する際に、その電費を改善することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、図１に示す制御部２０内の各処理部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、各処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
すなわち、上述の冷却ファンの制御装置１内に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を有するマイクロコントローラやマイクロコンピュータ等のコンピュータシステムを搭載し、ＣＰＵが、ソフトウェアプログラムを読み込み実行することにより、制御部２０の処理機能を実現するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の冷却ファンの制御装置は、上述の図示例にのみ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変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上述した実施形態では、センサレスのブラシレスモータの回転を制御する例について説明したが、本発明の冷却ファンの制御装置は、回転センサ（例えば、ホールＩＣ等）を備えるブラシレスモータの回転を制御する場合にも適用できるものである。
さらに、本発明の冷却ファンの制御装置は、３相又は単相の交流モータ、或いは、直流モータの回転を制御する場合にも適用できるものである。

また、上述した実施形態では、ブラシレスモータ１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の固定子巻線１０ｕ、１０ｖ、及び１０ｗをスター結線した場合について説明したが、これに限らず、Δ結線であってもよい。

１…冷却ファンの制御装置（制御装置）、２…上位ＥＣＵ（上位制御装置）、３…冷却ファン、４…ラジエータ、１０…ブラシレスモータ（電動モータ）、１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ…固定子巻線、１２…インバータ、１３…ドライバ回路、１４…電源、１５…誘起電圧Ｉ／Ｆ回路、２０…制御部、２１…位置検出部、２２…回転数算出部、２３…ｄｕｔｙ制御部、２４…目標回転数設定部、２５…Ｄｕｔｙ対回転数テーブル、２６…指令Ｄｕｔｙ入力部

Claims (4)

1. 車両のラジエータの冷却ファンを駆動するモータを制御するとともに、前記車両に搭載された上位制御装置からの指令信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置であって、
   前記制御装置は、前記上位制御装置からの指令回転数が所定値以上となったときに、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける制御を実行せず、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御を実行する、
   ことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
2. 前記所定値は前記上位制御装置からの最大のＤｕｔｙ比である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンの制御装置。
3. 前記制御装置は、前記モータの実回転数を常に監視し、前記実回転数が前記指令回転数より大きい場合に、前記通常回転モードから前記キャンセルモードの切り替えを行う、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却ファンの制御装置。
4. 車両のラジエータの冷却ファンを駆動するモータを制御するとともに、前記車両に搭載される上位制御装置からの指令信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置の制御方法であって、
   前記制御装置は、前記上位制御装置からの指令回転数が所定値以上となったときに、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を減少する通常回転モードにおける回転数制御を実行せず、前記モータに印加する電圧のＤｕｔｙ比を維持するキャンセルモードにおける制御を実行する、
   ことを特徴とする制御装置の制御方法。

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