JP2020010596A - ２つのモータを有する駆動装置及びそれを用いた冷却ファンモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コントローラ、第１モータ及び第２モータを備える冷却ファンモジュール用の駆動装置を提供する。【解決手段】コントローラは、制御命令を受信するように構成される制御手段と、制御手段に電気的に接続され、直流電源から給電されるモータ駆動手段とを有する。第１モータは、モータ駆動手段に電気的に接続されている。第２モータは、第１モータに並列に接続されている。第１モータ及び第２モータは、コントローラによって同期駆動制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用の冷却ファンモジュールに関する。特に、本発明は、２つのモータを有する冷却ファンモジュールに関する。

近年、２つ以上のモータを有して２つ以上の装置を駆動する駆動装置の需要が急速に高まっている。例えば、より広い冷却領域を提供するために、車両用の冷却ファンモジュールには、２つ以上のモータが装備されるべきである。駆動装置に複数のモータを用いる場合、その協調運転を実現するには複数のモータを協調制御する必要がある。従来、このような駆動装置は、モータの各々を独立して制御できるように２つ以上のモータをそれぞれ制御する２つ以上のリレーまたはＰＷＭ手段を有するので、高価である。したがって、２つ以上のモータを有する低コストの駆動装置が望まれている。

したがって、上述の技術課題を解決するために、駆動装置及び対応する冷却ファンモジュールが望まれている。

一形態によれば、冷却ファンモジュールに用いられる駆動装置を提供する。当該駆動装置は、コントローラ、第１モータおよび第２モータを備える。コントローラは、制御命令を受信するように構成される制御手段と、制御手段に電気的に接続され、直流電源から給電されるモータ駆動手段とを有する。第１モータは、モータ駆動手段に電気的に接続されている。第２モータは、第１モータに並列に接続されている。第１モータ及び第２モータは、コントローラによって同期駆動制御される。

他の形態によれば、冷却ファンモジュールを提供する。当該冷却ファンモジュールは、上記のような駆動装置と、第１モータ及び第２モータによってそれぞれ駆動される２つのファンとを備える。

以下では、添付の図面を参照して、単なる例示として本発明の好ましい実施例について説明する。図面では、２つ以上の図に現れる同一の構造、要素又は部品については、それらが現れるすべての図において、一般に同一の符号を付す。図に示される部品および特徴の寸法は、概して便宜上及び表示の明確化のために選択され、必ずしも一定の縮尺で示されていない。以下、図面を挙げて説明する。
第１実施例に係る２つのモータと駆動装置とを有する冷却ファンモジュールの模式ブロック図である。 図１における駆動装置の回路の模式図である。 第２実施例に係る２つのモータと駆動装置とを有する冷却ファンモジュールの模式ブロック図である。 図３における駆動装置の回路の模式図である 第３実施例に係る駆動装置の回路の模式図である。 図１における２つのモータの速度サンプリング曲線である。 図３における２つのモータの速度サンプリング曲線である。

以下、図面と好ましい実施例を参照して、本発明の主題について説明する。説明される実施例は、本発明の実施例のほんの一部であり、すべてではない。創造的な努力なしに本発明の実施例に基づいて当業者によって得られる他の全ての実施例は、本発明の保護範囲内に入る。図面が参照のためにのみ提供され、本発明を限定することを意図しないことは、理解される。図面に示される寸法は、説明の便宜上のものであり、限定することを意図するものではない。

なお、部品が別の部品に「接続」されると見なされるとき、部品は、別の部品に直接接続され得るか、または中間に位置する部品を有し得る。特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者が通常理解している意味と同義である。本明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものにすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。

図１を参照して、冷却ファンモジュールの実施例は、第１実施例に係る駆動装置、第１冷却ファン５、第２冷却ファン６を含む。駆動装置は、直流ブラシモータ（ｂｒｕｓｈ ＤＣ ｍｏｔｏｒ）に用いられるコントローラ１００と、第１冷却ファン５を駆動するためのモータ３と、第２冷却ファン６を駆動するためのモータ４とを備える。モータ３とモータ４とはいずれも、直流ブラシモータである。コントローラ１００は、制御命令（例えば、ＰＷＭ命令、ＬＩＮ命令等）を受信するための制御手段１と、制御手段１に電気的に接続され、直流電源から給電されるモータ駆動手段２とを有する。モータ駆動手段２には、モータ３とモータ４とを同時に駆動するための出力インターフェースが設けられる。コントローラ１００は、モータ３内またはモータ３上に統合される。したがって、モータ３は、コントローラ１００に直接電気的に接続されている。モータ４は、２本の別途の配線を介してモータ３に並列に接続されている。このため、モータ３とモータ４とは、同一のコントローラ１００を共用し、別途のコントローラは不要である。

図２も参照して、駆動装置の第１実施例では、モータ駆動手段２は、直流ブラシモータに用いられる駆動回路を有する。具体的には、モータ駆動手段２は、ＰＷＭ部材２１、直流電圧レギュレータ２２、電子スイッチ２３、正極出力端子２４および負極出力端子２５を有する。制御手段１の出力は、ＰＷＭ部材２１の入力に接続されている。電子スイッチ２３は、負極出力端子２５と直流電源の接地端子との間に接続されている。ＰＷＭ部材２１の出力は、電子スイッチ２３のスイッチ端子に接続されている。直流電圧レギュレータ２２は、正極出力端子２４と負極出力端子２５との間に接続されている。正極出力端子２４は、直流電源の正極出力にさらに接続されている。好ましくは、直流電圧レギュレータ２２は、ツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。好ましくは、電子スイッチ２３は、トライオードまたは電界効果トランジスタであってもよい。

駆動装置の第１実施例では、制御手段１は、複数のアナログデジタル変換器を有する。アナログデジタル変換器のうちの２つは、それぞれ、モータ駆動手段２の正極出力端子２４及び負極出力端子２５に接続されている。これにより、制御手段１は、電源電圧及びモータ３に印加される電圧をリアルタイムでモニタリングすることができる。

駆動装置の第１実施例では、コントローラ１００は、電流フィードバック手段をさらに有する。好ましくは、モータ電流フィードバック手段は、抵抗器８と、抵抗器８に並列に接続される増幅器９とを備えてもよい。抵抗器８は、モータ駆動手段２と直流電源の接地端子との間に接続される。増幅器９の出力は、制御手段１に接続される。抵抗器８の電圧は、増幅器９によって増幅された後、マイクロプロセッシングユニット１に印加される。これにより、モータに流れる電流は、アナログデジタル変換器のうちの１つで推定することができる。冷却ファンモジュールの総電流は、リアルタイムでモニタリングすることができる。

駆動装置の実施例の第１実施例では、コントローラ１００は、ＰＷＭ又はＬＩＮプロトコル用の命令入力インターフェース７をさらに有し、命令入力インターフェース７は、制御手段１の命令受信端子に接続されている。

駆動装置の実施例の第１実施例では、冷却ファンモジュールは、故障診断手段１０をさらに備える。故障診断手段１０は、命令入力インターフェース７と直流電源の接地端子との間に接続される電子スイッチを有してもよい。電子スイッチ２３のスイッチ端子は、制御手段１に接続されている。冷却ファンモジュールにおける電流又は電圧に異常が生じた場合に、例えば、電流失速、過電流、過電圧、不足電圧などの場合に、診断手段１０は遮断され、冷却ファンモジュールを保護モードにすることができる。

図３を参照して、冷却ファンモジュールの他の実施例は、第２実施例に係る駆動装置、第１ファン５及び第２ファン６を含む。駆動装置は、ブラシレスモータ用のコントローラ１００’、モータ３’及びモータ４’を備える。モータ３’及びモータ４’は、いずれも、直流ブラシレスモータである。コントローラ１００’は、制御命令（例えば、ＰＷＭ命令、ＬＩＮ命令等）を受信するための制御手段１’と、制御手段１’に電気的に接続され、直流電源から給電されるモータ駆動手段２’とを有する。コントローラ１００’は、モータ３内又はモータ３上に統合される。したがって、モータ３’は、コントローラ１００’に直接電気的に接続される。モータ４’は、モータ３’に並列に接続され、その３本の配線がそれぞれモータ３’の３相に接続される。このため、モータ３’とモータ４’とは、同一のコントローラ１００’を共用し、別途のコントローラは不要である。

図４を参照して、駆動装置の第２実施例では、モータ駆動手段２’は、直流ブラシレスモータ用の駆動回路を有する。具体的には、モータ駆動手段２’は、６つの電子スイッチからなる３相のブリッジ回路２６を有する。３相のブリッジ回路２６の電子スイッチのスイッチ端子は、制御手段１’に接続され、制御手段で生成されたＰＷＭ信号によって制御される。

駆動装置の第２実施例では、コントローラ１００’は、駆動装置の第１実施例と同様に、命令入力インターフェース７及び／又は故障診断手段１０をさらに有する。

図５を参照して、駆動装置の第３実施例は、駆動装置の第２実施例と同じコントローラ１００’、モータ３’’、モータ４’’を含む。モータ３’’は、直流ブラシレスモータである。モータ４’’は、直流ブラシモータである。モータ３’’は、コントローラ１００’に直接接続されている。モータ４’は、２本の配線を介してモータ３’に接続されている。一方の配線は、３相のブリッジ回路２６の正極入力に接続されている。他方の配線は、３相のブリッジ回路２６の３つの出力のいずれか一方に接続される。

上記の実施例のいずれにおいても、第１ファン５及び第２ファン６は、自動車のエンジンの冷却等の所定の分野に好適に適用されるように、同期速度制御で運転することができる。図６を参照して、第１実施例に係る駆動装置と２つの直流ブラシモータとを有する冷却ファンでは、コントローラ１の制御信号に応じて、２つのモータの速度が電子スイッチ２３の所定のデューティ比で異なる。しかし、デューティ比に対する２つのモータの速度比は、ほぼ同じである。したがって、ＰＷＭ部材２１のデューティ比を調整することで、２つのモータの速度が同期制御される。図７を参照して、第２実施例に係る駆動装置と２つの直流ブラシモータとを有する冷却ファンでは、コントローラ１’の制御信号に応じて、２モータの速度が３相のブリッジ回路２６のスイッチのいずれかのデューティ比でほぼ同じである。

上記の説明は、本発明の好ましい実施例であり、本発明を限定するものではない。本発明の精神および原理の範囲内でなされるいかなる変更、均等物、変形なども、本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (11)

1. 制御命令を受信するように構成される制御手段と、前記制御手段に電気的に接続され、直流電源から給電されるモータ駆動手段とを有するコントローラと、
   前記モータ駆動手段に電気的に接続される第１モータと、
   前記第１モータに並列に接続される第２モータと、を備え、
   前記第１モータ及び前記第２モータは、前記コントローラによって同期駆動制御される
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記コントローラは、前記第１モータ内又は前記第１モータ上に統合され、
   前記第２モータは、配線を介して前記第１モータに並列に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記モータ駆動手段は、直流ブラシモータを駆動するように構成され、ＰＷＭ部材、直流電圧レギュレータ、電子スイッチ、正極出力端子及び負極出力端子を有し、
   前記制御手段の出力が前記ＰＷＭ部材の入力に接続され、前記電子スイッチが前記負極出力端子と前記直流電源の接地端子との間に接続され、前記ＰＷＭ部材の出力が前記電子スイッチのスイッチ端子に接続され、前記直流電圧レギュレータの２つの結合端子がそれぞれ前記正極出力端子と前記負極出力端子に接続され、前記直流電圧レギュレータが前記正極出力端子と前記負極出力端子との間に接続され、前記正極出力端子が前記直流電源の正極出力にさらに接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記制御手段は、複数のアナログデジタル変換器を有し、
   前記アナログデジタル変換器のうちの２つは、それぞれ、前記モータ駆動手段の前記正極出力端子と前記負極出力端子とに接続されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記モータ駆動手段は、直流ブラシレスモータを駆動するように構成され、６つの電子スイッチからなる３相のブリッジ回路を有し、
   前記３相のブリッジ回路の電子スイッチのスイッチ端子は、前記制御手段に接続され、前記制御手段で生成されたＰＷＭ信号によって制御される
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
6. 前記コントローラは、抵抗器と前記抵抗器に並列に接続される増幅器とを有する電流フィードバック手段をさらに備え、
   前記抵抗器は、前記モータ駆動手段と前記直流電源の接地端子との間に接続され、前記増幅器の出力は、前記制御手段に接続されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記コントローラは、ＰＷＭ又はＬＩＮプロトコル用の命令入力インターフェースをさらに備え、前記命令入力インターフェースは、前記制御手段の命令受信端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 故障診断手段をさらに備え、
   前記故障診断手段は、前記命令入力インターフェースと前記直流電源の接地端子との間に接続される電子スイッチを有し、
   前記故障診断手段の前記電子スイッチのスイッチ端子は、前記制御手段に接続されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記第１モータは、直流ブラシモータであり、
   前記第２モータは、直流ブラシモータである
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
10. 前記第１モータは、直流ブラシレスモータであり、
    前記第２モータは、直流ブラシモータ又は直流ブラシレスモータである
    ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動装置と、前記第１モータ及び前記第２モータによってそれぞれ駆動される２つのファンとを備える
    ことを特徴とする冷却ファンモジュール。

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