JP5999320B2 - 冷却ファンの制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、冷却ファンの制御装置に係り、特にハイブリッド車やプラグインハイブリッド車のように駆動エネルギ源として駆動用バッテリ及びエンジンを搭載した電動車両において駆動用バッテリを冷却する冷却ファンの制御装置に関する。
ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車のように駆動エネルギ源として駆動用バッテリ及びエンジンを搭載した電動車両においては、バッテリ温度が大きな電流の充放電により上昇しやすく、短時間で耐久性が低下する温度（例えば、５０℃）に到達してしまう。駆動用バッテリが比較的高温（例えば、５０℃）で耐久性が低下しやすいため、バッテリ温度が所定温度（例えば、４０℃）程度で冷却ファンを駆動して駆動用バッテリを冷却する必要がある。
このような冷却ファンの駆動条件としては、バッテリ温度と車速とによる所定条件が成立した場合や、バッテリ温度と空調装置の負荷とによる所定条件が成立した場合等がある。
特開２００１−１０３６１２号公報 特開平１０−３０６７２２号公報
特許文献１に係るハイブリッド車両のファン制御装置は、アイドル停止有りと予測した場合に、冷却ファンをアイドル停止よりも前に停止させ、また、冷却ファンの風量を所定時間経過後にオフとするものである。
特許文献２に係る車両用電池冷却システムは、空調装置の運転状態、車室内の空調状態及び電池温度状態等に基づいて冷却ファンと切換ダンパとを制御し、車室内の圧力低下や空調負荷の増加を抑えながらバッテリを冷却するものである。
ところで、バッテリ温度が冷却ファンを駆動する所定温度となっても、車速条件や空調条件だけでは冷却ファンの駆動を許可する条件とならない場合があったり、駆動用バッテリの冷却を効率よく行えない場合がある。
しかし、上記の特許文献１では、車速が低い場合に、冷却ファンの風量を大きくすることができず、駆動用バッテリの冷却効率が悪いという不都合があった。
また、上記の特許文献２では、空調を作動させない場合に、駆動用バッテリの冷却を行えないという不都合があった。
そこで、この発明の目的は、車両の駆動用バッテリを冷却する冷却ファンの駆動音を乗員に気付かせ難くして冷却ファンを駆動可能とするとともに、冷却ファンの駆動可能な機会を増やして駆動用バッテリの冷却を促進させることを可能とする冷却ファンの制御装置を提供することにある。
この発明は、車両に駆動エネルギ源としての駆動用バッテリ及びエンジンを搭載するとともに前記車両の空調装置を搭載し、前記駆動用バッテリを冷却する冷却ファンを設けた冷却ファンの制御装置において、前記駆動用バッテリの温度を検出する温度測定手段を設け、前記空調装置のブロアファンの駆動量を検出するブロアファン駆動量検出手段を設け、車速を検出する車速検出手段を設け、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を設け、前記駆動用バッテリの温度に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第一駆動条件決定手段と、前記空調装置のブロアファンの駆動量に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第二駆動条件決定手段と、車速に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第三駆動条件決定手段と、エンジン回転数に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第四駆動条件決定手段とを備える冷却ファン制御手段を設け、この冷却ファン制御手段は、前記第二駆動条件決定手段と前記第三駆動条件決定手段と前記第四駆動条件決定手段とにより求めたファン駆動量の中で最も大きいファン駆動量と前記第一駆動条件決定手段により求めたファン駆動量とを比較し、小さい側のファン駆動量にて前記冷却ファンを駆動させることを特徴とする。
この発明は、車両の駆動用バッテリを冷却する冷却ファンの駆動音を乗員に気付かせ難くして冷却ファンを駆動可能とするとともに、冷却ファンの駆動可能な機会を増やして駆動用バッテリの冷却を促進させることが可能となる。
図１は冷却ファンの制御装置のシステム構成図である。（実施例） 図２は冷却ファンの制御のフローチャートである。（実施例） 図３（Ａ）はバッテリ温度に応じてファン駆動量を求める第一駆動条件決定手段における第一のマップである。図３（Ｂ）はブロアファンの駆動量（駆動レベル）に応じてファン駆動量を求める第二駆動条件決定手段における第二のマップである。図３（Ｃ）は車速に応じてファン駆動量を求める第三駆動条件決定手段における第三のマップである。図３（Ｄ）はエンジン回転数に応じてファン駆動量を求める第四駆動条件決定手段における第四のマップである。（実施例）
この発明は、車両の駆動用バッテリを冷却する冷却ファンの駆動音を乗員に気付かせ難くして冷却ファンを駆動可能とするとともに、冷却ファンの駆動可能な機会を増やして駆動用バッテリの冷却を促進させる目的を、バッテリ状態、空調状態や車両状態だけでなく、エンジン状態も考慮して実現するものである。
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１はハイブリッド車やプラグインハイブリッド車等の電動車両に搭載されるエンジンである。また、上記の車両には、駆動用モータ２と、空調装置３と、バッテリシステム（バッテリパック）４とが搭載される。
エンジン１は、内燃機関型エンジンからなり、車両の駆動エネルギ源の一つであって、エンジン用制御手段５により制御される。このエンジン用制御手段５には、エンジン状態としてのエンジン１の回転数を検出するエンジン回転数検出手段６と、車両状態としての車速を検出する車速検出手段７とが連絡している。
駆動用モータ２は、電力変換装置であるインバータ８に接続している。このインバータ８は、バッテリシステム４からの直流電力を交流電力に変換して、この交流電力を駆動用モータ２に出力するものである。
空調装置３は、車室内温度を調整するものであって、ブロアファン９を備えている。このブロアファン９は、空調用制御手段１０により制御される。この空調用制御手段１０には、空調状態としてのブロアファン９の駆動量（駆動レベル）を検出するブロアファン駆動量検出手段１１が連絡している。
バッテリシステム４は、車両の他の駆動エネルギ源としての駆動用バッテリ１２と、バッテリ温度を測定するバッテリ温度測定手段１３と、バッテリ電流を測定するバッテリ電流検出手段１４と、駆動用バッテリ１２とバッテリ温度測定手段１３とバッテリ電流検出手段１４とに連絡したバッテリ状態検出手段１５と、このバッテリ状態検出手段１５に連絡した冷却ファン制御手段１６とを備えている。
駆動用バッテリ１２は、複数のバッテリセル、例えば、直列に接続された第１バッテリセル１２Ａ〜第８バッテリセル１２Ｈから構成される。
バッテリ温度測定手段１３は、第１〜第８バッテリセル１２Ａ〜１２Ｈの温度をバッテリ温度として検出するように、第１〜第８バッテリセル１２Ａ〜１２Ｈの間で所定間隔に配置された第１〜第４温度測定手段１３Ａ〜１３Ｄから構成される。
バッテリ電流検出手段１４は、駆動用バッテリ１２のプラス（＋）端子とインバータ８とを接続するプラス側電流ライン１７Ａの途中に設けられている。また、駆動用バッテリ１２のマイナス（−）端子とインバータ８とは、マイナス側電流ライン１７Ｂで接続している。
バッテリ状態検出手段１５は、バッテリ状態として、第１〜第８バッテリセル１２Ａ〜１２Ｈのバッテリ電圧と、第１〜第４温度測定手段１３Ａ〜１３Ｄからのバッテリ温度と、バッテリ電流検出手段１４からのバッテリ電流とを検出する。
冷却ファン制御手段１６は、バッテリ状態検出手段１５に連絡するとともに、通信ライン１８を介してエンジン用制御手段５及び空調用制御手段１０に連絡している。そして、この冷却ファン制御手段１６は、バッテリ状態検出手段１５で検出されたバッテリ状態（バッテリ電圧、バッテリ電流、バッテリ温度）と、エンジン用制御手段５で検出されたエンジン状態（エンジン回転数）及び車両状態（車速）と、空調用制御手段１０で検出された空調状態（ブロアファン９の駆動量（駆動レベル））とを演算する。
また、バッテリシステム４には、冷却ファン制御手段１６に連絡して駆動用バッテリ１２を冷却する冷却ファン１９が付設される。冷却ファン制御手段１６と冷却ファン１９とは、制御ライン２０で接続している。
そして、冷却ファン制御手段１６は、バッテリ状態とエンジン状態と車両状態と空調状態とを取り込んで演算して冷却ファン１９のファン駆動量（駆動条件）を決定し、この決定されたファン駆動量に基づいて冷却ファン１９を駆動制御（デューティ制御）し、駆動用バッテリ１２を冷却させる。
この実施例において、冷却ファン制御手段１６は、第一駆動条件決定手段１６Ａと、第二駆動条件決定手段１６Ｂと、第三駆動条件決定手段１６Ｃと、第四駆動条件決定手段１６Ｄとを備える。
第一駆動条件決定手段１６Ａは、バッテリ状態としての駆動用バッテリ１２のバッテリ温度に応じて冷却ファン１９の駆動条件であるファン駆動量を求める。第二駆動条件決定手段１６Ｂは、空調状態としての空調装置３のブロアファン９の駆動量（駆動レベル）に応じて冷却ファン１９の駆動条件であるファン駆動量を求める。第三駆動条件決定手段１６Ｃは、車両状態としての車速に応じて冷却ファン１９の駆動条件であるファン駆動量を求める。第四駆動条件決定手段１６Ｄは、エンジン状態としてのエンジン回転数に応じて冷却ファン１９の駆動条件であるファン駆動量を求める。
そして、冷却ファン制御手段１９は、前記第二駆動条件決定手段１６Ｂと前記第三駆動条件決定手段１６Ｃと前記第四駆動条件決定手段１６Ｄとにより求めたファン駆動量の中で最も大きいファン駆動量と、前記第一駆動条件決定手段１６Ａにより求めたファン駆動量とを比較し、小さい側のファン駆動量にて冷却ファン１９を駆動させる。
即ち、冷却ファン１９の駆動条件において、バッテリ温度、ブロアファン９の駆動量（駆動レベル）の他に、車速、エンジン回転数によっても、冷却ファン１９の駆動を許可する。電動車両において、停止時では、エンジン１が回転していれば、エンジン１の作動音によって暗騒音が大きくなり、冷却ファン１９の駆動音が気にならない程度となる効果がある。ここで、上記の暗騒音とは、冷却ファン１９の駆動音を目立たなくさせる騒音であって、ブロアファン９の駆動音、車両走行による風切り音、ロードノイズ、エンジン作動音が該当し、窓の開閉状態やオーディオ音量の大小を暗騒音として考慮してもよい。その他、消音器の熱で駆動用バッテリ１２が過熱されるような部品の配置であっても、駆動用バッテリ１２が高温となることを防止することができる。
冷却ファン１９の駆動条件（風量又は冷却ファン１９を駆動するデューティ値）として、冷却ファン制御手段１６の記憶手段１６Ｅには、例えば、図３に示すように、第一駆動条件決定手段１６Ａで冷却ファン１９のファン駆動量を求めるための第一のマップ（Ａ）と、第二駆動条件決定手段１６Ｂで冷却ファン１９のファン駆動量を求めるための第二のマップ（Ｂ）と、第三駆動条件決定手段１６Ｃで冷却ファン１９のファン駆動量を求めるための第三のマップ（Ｃ）と、第四駆動条件決定手段１６Ｄで冷却ファン１９のファン駆動量を求めるための第四のマップ（Ｄ）とを記憶する。これら第一のマップ（Ａ）〜第四のマップ（Ｄ）においては、各マップ間が線形補完である（数値と数値との間が直線的に変化することを考えて、数値を求める補完方法）。
次に、この実施例に係る冷却ファン１９の制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、冷却ファン制御手段１６のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、バッテリ温度測定手段１３により測定されたバッテリ温度を入力し（ステップＡ０２）、そして、そのバッテリ温度に応じて、記憶手段１６Ｅに記憶している第一のマップ（Ａ）から所定の駆動条件Ｘ（バッテリ温度によるファン駆動量）を求める（ステップＡ０３）。
そして、ブロアファン駆動量検出手段１１により検出されたブロアファン９の駆動量（駆動レベル）と、車速検出手段７により検出された車速と、エンジン回転数検出手段６により検出されたエンジン回転数とを入力する（ステップＡ０４）。
そして、入力したブロアファン９の駆動量（駆動レベル）に応じて、記憶手段１６Ｅに記憶されている第二のマップ（Ｂ）から駆動条件としてのファン駆動量を求め、また、入力した車速に応じて、記憶手段１６Ｅに記憶されている第三のマップ（Ｃ）から駆動条件としてのファン駆動量を求め、さらに、入力したエンジン回転数に応じて、記憶手段１６Ｅに記憶されている第四のマップ（Ｄ）から駆動条件としてのファン駆動量を求める（ステップＡ０５）。
そして、これら各ファン駆動量の中から最も大きいファン駆動量を採用して、この最も大きいファン駆動量を駆動条件Ｙとして求める。
続いて、前記バッテリ温度に応じて求められた駆動条件Ｘと前記最も大きいファン駆動量として求められた駆動条件Ｙとを比較し、つまり、Ｘ＞Ｙ又はＸ＜Ｙを比較し、前記駆動条件Ｘと前記駆動条件Ｙとの小さい側の駆動条件を冷却ファン１９を駆動させる駆動条件として採用する（ステップＡ０６）。具体的には、Ｘ＞Ｙの場合には、前記駆動条件Ｙを採用し、一方、Ｘ＜Ｙの場合には、前記駆動条件Ｘを採用する。そして、この採用された駆動条件（Ｘ又はＹ）によって冷却ファン１９を駆動する。これにより、乗員に冷却ファン１９の駆動音を気づかせ難くして、冷却ファン１９を駆動させることができる。
その後、プログラムをエンドとする（ステップＡ０７）。
前記各駆動条件（ファン駆動量）の組み合わせの具体的な例を以下に記す。例えば、図３に示すように、第一のマップ（Ａ）においてバッテリ温度が「５０℃」ではファン駆動量（デューティ値）が「６０」、第二のマップ（Ｂ）においてブロアファン９の駆動量（駆動レベル）が「２」ではファン駆動量（デューティ値）が「２０」、第三のマップ（Ｃ）において車速が「５０Ｋｍ／ｈ」ではファン駆動量（デューティ値）が「５０」、第四のマップ（Ｄ）においてエンジン回転数が「２０００ｒｐｍ」ではファン駆動量（デューティ値）が「４０」となる。この場合、第二のマップ（Ｂ）〜第四のマップ（Ｄ）で最大となるファン駆動量（デューティ値）は「５０」であり、対して、第一のマップ（Ａ）によるファン駆動量（デューティ値）が「６０」であるので、第三のマップ（Ｃ）の「５０」を採用して、冷却ファン１９を駆動する。
この結果、この実施例においては、バッテリ温度（バッテリ状態）、空調装置３のブロアファン９の駆動レベル（空調状態）、車速（車両状態）、エンジン回転数（エンジン状態）を加味して冷却ファン１９の駆動を制御することから、電動車両の暗騒音を利用して駆動用バッテリ１２を冷却する機会を増加させることが可能となり、冷却ファン１９の駆動音を暗騒音により目立たなくさせつつ、駆動用バッテリ１２の冷却を行うことができる。
また、第一駆動条件決定手段１６Ａ〜第四駆動条件決定手段１６Ｄで各駆動条件（ファン駆動量）を求めるための第一のマップ（Ａ）〜第四のマップ（Ｄ）を冷却ファン制御手段１６に記憶させていることから、上記の各種状態によっていずれかのマップを選択させて、冷却ファン１９の駆動条件（ファン駆動量）を簡便に求めることができる。
この発明に係る冷却ファンの制御装置を、定置用電顕分野や、風力発電バッファ用電源、家庭用夜間電力蓄電装置等にも適用可能である。
１ エンジン
２ 駆動用モータ
３ 空調装置
４ バッテリシステム
５ エンジン用制御手段
６ エンジン回転数検出手段
７ 車速検出手段
８ インバータ
９ ブロアファン
１０ 空調用制御手段
１１ ブロアファン駆動量検出手段
１２ 駆動用バッテリ
１３ バッテリ温度測定手段
１４ バッテリ電流検出手段
１５ バッテリ状態検出手段
１６ 冷却ファン制御手段
１６Ａ 第一駆動条件決定手段
１６Ｂ 第二駆動条件決定手段
１６Ｃ 第三駆動条件決定手段
１６Ｄ 第四駆動条件決定手段
１６Ｅ 記憶手段
１８ 通信ライン
１９ 冷却ファン
２０ 制御ライン

Claims (2)

  1. 車両に駆動エネルギ源としての駆動用バッテリ及びエンジンを搭載するとともに前記車両の空調装置を搭載し、前記駆動用バッテリを冷却する冷却ファンを設けた冷却ファンの制御装置において、前記駆動用バッテリの温度を検出する温度測定手段を設け、前記空調装置のブロアファンの駆動量を検出するブロアファン駆動量検出手段を設け、車速を検出する車速検出手段を設け、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を設け、前記駆動用バッテリの温度に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第一駆動条件決定手段と、前記空調装置のブロアファンの駆動量に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第二駆動条件決定手段と、車速に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第三駆動条件決定手段と、エンジン回転数に応じて前記冷却ファンのファン駆動量を求める第四駆動条件決定手段とを備える冷却ファン制御手段を設け、この冷却ファン制御手段は、前記第二駆動条件決定手段と前記第三駆動条件決定手段と前記第四駆動条件決定手段とにより求めたファン駆動量の中で最も大きいファン駆動量と前記第一駆動条件決定手段により求めたファン駆動量とを比較し、小さい側のファン駆動量にて前記冷却ファンを駆動させることを特徴とする冷却ファンの制御装置。
  2. 前記冷却ファン制御手段は、前記第一駆動条件決定手段で前記冷却ファンのファン駆動量を求めるための第一のマップと、前記第二駆動条件決定手段で前記冷却ファンのファン駆動量を求めるための第二のマップと、前記第三駆動条件決定手段で前記冷却ファンのファン駆動量を求めるための第三のマップと、前記第四駆動条件決定手段で前記冷却ファンのファン駆動量を求めるための第四のマップとを記憶する記憶手段を備え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。
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