JPH09329023A - 自動車用冷却システムに用いられる電動ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高負荷走行時であっても大きなオーバーシュ
ートを生じさせることなく、適切なるエンジン冷却水温
の制御が行えるようにする。 【解決手段】 冷却水温Ｔに対する、ラジエータ、コン
デンサ冷却用の電動ファンの回転数比の制御パターン
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、…、Ｆを予め設定しておき、冷却
水温の上昇変化率ΔＴに基づいていずれかの制御パター
ンを選定する。この選定された制御パターンに従い、冷
却水温Ｔに対するファン回転数比を決定して電動ファン
の作動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用冷却シス
テムに用いられる電動ファンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷却ファンを用いて熱交換器内を
流れる冷却媒体を冷却する自動車用冷却システムにおい
ては、冷却水温が所定温度以上になると、リレーのオ
ン、オフにより冷却ファンを駆動する電動モータに通電
を行い、冷却水温を一定温度に保つようにしている。す
なわち、図４（ａ）に示すように、冷却水温Ｔが所定温
度Ｔａに達するまでは電動モータを停止し、冷却水温Ｔ
が所定温度Ｔａ以上になると、電動モータを作動させる
ようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような制御を行った場合、図４（ｂ）に示すように、一
般走行時には、冷却水温ＴをＴａ付近に保つことができ
るが、登坂走行・急加速などエンジン発熱量が大きい高
負荷走行時には、電動ファンによる冷却能力に遅れが生
じ、冷却水温に大きなオーバーシュートが生じて、冷却
水温を一定に保つことができなくなるという問題があ
る。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、高負荷
走行時であっても大きなオーバーシュートを生じさせる
ことなく、適切なる温度制御が行えるようにすることを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１乃至３に記載の発明においては、冷却媒体
の温度を検出して電動モータを制御するとともに、冷却
媒体の温度上昇変化率に基づいて電動モータの制御パタ
ーンを変化させるようにしたことを特徴としている。

【０００６】従って、高負荷走行時のように冷却媒体の
温度上昇変化率が大きくなる場合においても、その温度
上昇変化率に応じて電動モータの制御パターンを変化さ
せることにより、冷却媒体の温度上昇を抑制することが
でき、大きなオーバーシュートを生じさせることなく、
冷却媒体の温度を適正に制御することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施形態に係
る電動ファン制御装置の全体構成を示す。電動ファン制
御装置は、２つの電動ファン１、２を用いて構成されて
いる。電動ファン１は、冷却ファン１ａと、冷却ファン
１ａを駆動する電動モータ１ｂから構成され、電動ファ
ン２は、冷却ファン２ａと、冷却ファン２ａを駆動する
電動モータ２ｂから構成されている。電動モータ１ｂは
コンデンサ冷却用の定格を有し、電動モータ２ｂはラジ
エータ冷却用の定格を有している。なお、電動モータ１
ｂ、２ｂは、車載バッテリＢから図示しないイグニッシ
ョンスイッチを介したバッテリ電圧の供給を受けて動作
する。

【０００８】冷却ファン１ａ、２ａによって発生する冷
却風の上流側には、エアコン（Ａ／Ｃ）用冷媒を冷却す
る熱交換器であるコンデンサ３、およびエンジン冷却水
を冷却する熱交換器であるラジエータ４が配設されてい
る。電動モータ１ｂ、２ｂは、モータ制御装置１０によ
って制御される。モータ制御装置１０は、電動モータ１
ｂ、２ｂを駆動するＭＯＳトランジスタ１１と、電動モ
ータ１ｂ、２ｂをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御するため
のパルス信号を出力する制御部１２と、制御部１２から
のパルス信号を増幅してＭＯＳトランジスタ１１を駆動
するトランジスタ駆動部１３と、逆起電力吸収用のダイ
オード１４とから構成されている。

【０００９】制御部１２は、エンジン制御ＥＣＵ（エン
ジン電子制御装置）２０から冷却水温を所定温度に保つ
ための水温制御信号を受けて、上記したＰＷＭ制御を行
うためのパルス信号を出力する。エンジン制御ＥＣＵ２
０は、エンジン制御を行うに必要な各種センサからのセ
ンサ信号を取り込んでエンジン制御を行うとともに、上
記した冷却水温を所定温度に保つための水温制御信号を
出力する。なお、各種センサとしては、エンジン冷却水
の温度（冷却水温）を検出する水温センサ２１、外気温
を検出する外気温センサ２２、車速を検出する車速セン
サ２３、Ａ／Ｃスイッチ２４などが含まれている。

【００１０】上記構成においてその作動を説明する。図
２に、エンジン制御ＥＣＵ２０が行う各種制御の中で上
記した水温制御信号を出力する部分の処理を示す。ま
ず、水温センサ２１からの信号により冷却水温Ｔを検出
し（ステップ１０１）、この検出された冷却水温Ｔによ
り冷却水温の上昇変化率ΔＴを算出する（ステップ１０
２）。冷却水温の上昇変化率ΔＴは、冷却水温Ｔを定期
的に検出し、前回の検出値からの上昇分で求めることが
できる。

【００１１】次に、冷却水温の上昇変化率ΔＴから制御
パターンを選定する（ステップ１０３）。ここで、制御
パターンは、図３（ａ）に示すように、所定温度Ｔａよ
り低い温度領域において、冷却水温Ｔに対するファン回
転数比がパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、…、Ｆと変化す
るように設定されたもので、冷却水温の上昇変化率ΔＴ
に応じ、ΔＴが大きくなるほどＡに近くなる制御パター
ンが選択される。なお、制御パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、…、Ｆは、エンジン制御ＥＣＵ２０内でマップとし
て記憶されている。

【００１２】このステップ１０３にていずれかの制御パ
ターンが選定されると、その制御パターンに従い、冷却
水温Ｔに対するファン回転数比（すなわちパルス幅変調
する場合のデューティ比）Ｄを決定する（ステップ１０
４）。そして、車速センサ２３からの車速信号、Ａ／Ｃ
スイッチ２４のスイッチ信号により、ファン回転数比Ｄ
を補正する（ステップ１０５）。このとき、車速が大き
いほどファン回転数比Ｄを減少させ、Ａ／Ｃスイッチが
入っている場合には入ってない場合に比べてファン回転
数比Ｄを増加させるように補正する。

【００１３】この後、ファン回転数比Ｄに応じた水温制
御信号をモータ制御装置１０における制御部１２に出力
する（ステップ１０６）。上記した処理を繰り返し実行
することにより、エンジン制御ＥＣＵ２０から水温制御
信号が制御部１２に逐次出力され、その水温制御信号に
より電動モータ１ｂ、２ｂがＰＷＭ制御される。

【００１４】ここで、冷却水温Ｔが所定温度Ｔａに達し
ないときには、従来のものでは、図４（ａ）に示すよう
に、電動モータを停止させていたが、本実施形態では、
冷却水温Ｔが所定温度Ｔａに達しないときでも、冷却水
温の上昇変化率ΔＴに応じた制御パターンとその時の冷
却水温Ｔに基づいたファン回転数比で電動モータ１ｂ、
２ｂを作動させる。

【００１５】従って、高負荷運転時のような場合に、冷
却水温Ｔが所定温度Ｔａに達する前から電動モータ１
ｂ、２ｂが作動されるため、図４（ｂ）に示すように、
大きなオーバーシュートを生じさせることなく、冷却水
温ＴをＴａ付近に保つことができる。また、冷却水温の
上昇変化率ΔＴに応じて選定する制御パターンを変える
ようにしているから、車両運転状態に応じた適切なる電
動モータ制御を行うことができる。

【００１６】なお、上記実施形態では、ファン回転数比
を求める処理をエンジン制御ＥＣＵ２０にて行うものを
示したが、エンジン制御とは独立して、モータ制御装置
１０にて同様の制御を行わせるようにしてもよい。ま
た、冷却水温の上昇変化率ΔＴに応じて予め定めた複数
の制御パターンの中から１つの制御パターンを選定する
ものを示したが、冷却水温の上昇変化率ΔＴから所定の
関係式を用いて制御パターンを決定するようにしてもよ
く、また、冷却水温Ｔから決定されるファン回転数比に
対し、冷却水温の上昇変化率ΔＴを考慮してそのファン
回転数比を変化させ、結果として制御パターンを変化さ
せるようにしてもよい。

【００１７】さらに、冷却水温の上昇変化率ΔＴに外気
温、気圧の情報を加えて制御パターンを変化させるよう
にしてもよい。さらに、電動モータ１ｂ、２ｂをＰＷＭ
制御するものを示したが、電動モータのファン回転数比
を任意に設定できるものであれば、その他の制御を用い
てもよい。

【００１８】さらに、コンデンサ３、ラジエータ４の冷
却のために２つの電動ファン１、２を用いて構成するも
のを示したが、１つの電動ファンで構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電動ファン制御装置
の全体構成を示す図である。

【図２】図１中のエンジン制御ＥＣＵ２０によりファン
回転数比制御処理を示すフローチャートである。

【図３】（ａ）は本実施形態における冷却水温Ｔとファ
ン回転数比の制御特性を示す図であり、（ｂ）は冷却水
温Ｔの変化状態を示す図である。

【図４】（ａ）は従来のものにおける冷却水温Ｔとファ
ン回転数比の制御特性を示す図であり、（ｂ）は冷却水
温Ｔの変化状態を示す図である。

【符号の説明】

１、２…電動ファン、１ａ、２ａ…冷却ファン、１ｂ、
２ｂ…電動モータ、３…コンデンサ、４…ラジエータ、
１０…モータ制御装置、１１…ＭＯＳトランジスタ、１
２…制御部、１３…トランジスタ駆動部、２０…エンジ
ン制御ＥＣＵ、２１…水温センサ。

フロントページの続き (72)発明者 杉浦 純二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却ファン（１ａ、２ａ）により熱交換
   器（４）内を流れる冷却媒体を冷却する自動車用冷却シ
   ステムに用いられ、前記冷却ファンを駆動する電動モー
   タ（１ｂ、２ｂ）を制御する電動ファン制御装置におい
   て、 前記冷却媒体の温度を検出する温度センサ（２１）と、 この温度センサにて検出した温度に基づいて前記電動モ
   ータを制御する制御手段（１０、１０１〜１０６）を備
   え、 前記制御手段は、前記温度センサにて検出した温度の上
   昇変化率を算出し、この温度上昇変化率に基づいて前記
   電動モータを制御する制御パターンを変化させることを
   特徴とする電動ファン制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記温度センサにて検
   出した温度が所定温度より低いときにパターンが異なる
   複数の制御パターンの中から前記温度の上昇変化率に基
   づいて１つの制御パターンを選定する手段（１０３）
   と、この選定された制御パターンに従い前記温度センサ
   にて検出した温度に基づいて前記電動モータを制御する
   手段（１０、１０４〜１０６）とを有することを特徴と
   する請求項１に記載の電動ファン制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、パルス幅変調制御によ
   り前記電動モータの回転数比を制御するものであり、前
   記制御パターンは、前記温度センサにて検出した温度に
   対する回転数比の変化パターンであることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の電動ファン制御装置。