WO2014129019A1 - 車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法 - Google Patents

車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法 Download PDF

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vehicle
fan
control
motor
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中野　浩児
洋行 上谷
鈴木　敦
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三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control system for a vehicle cooling fan and a control method thereof.
  • the fan control device that controls the cooling fan of the on-vehicle heat exchanger is disposed under the vehicle ECU (Electronic Control Unit), and the cooling fan control is performed by PWM (pulse width modification) output from the vehicle ECU Motor speed control is performed according to the duty ratio of the signal.
  • the motor rotational speed is controlled based on the vehicle speed, the engine coolant temperature, and the AC pressure.
  • the air conditioner ECU calculates necessary fan control based on the pressure signal of the air conditioner and the vehicle speed signal received from the vehicle side, and outputs it to the vehicle ECU.
  • the vehicle ECU further adds the vehicle speed and the engine coolant temperature to the signal to determine the rotational speed of the fan motor, and outputs a fan drive PWM signal.
  • the air conditioner is off, the vehicle ECU determines the fan rotational speed based on the vehicle speed and the engine coolant temperature, and outputs a fan drive PWM signal.
  • the vehicle ECU even when an abnormality occurs in the fan motor for driving the cooling fan, the vehicle ECU only sends the PWM signal unilaterally to the fan control device side, and the fan control device
  • the communication means is not provided between the side and the vehicle ECU, and there is a problem that the vehicle side can not detect an abnormality of the fan motor.
  • the vehicle ECU and the fan control device are connected via separate harnesses, wiring in the vehicle becomes complicated, and it is difficult to notify the vehicle side of an abnormality on the fan control device side.
  • An object of the present invention is to provide a control system for a cooling fan for a vehicle capable of detecting an abnormality of a fan motor on a vehicle side with simple wiring and a control method thereof.
  • a fan control device having a motor control device for controlling a three-phase motor for driving a cooling fan for supplying air to a vehicle-mounted heat exchanger, and a vehicle above the fan control device.
  • a control system for a vehicle cooling fan comprising: a first control device to control; and a second control device to control an air conditioner of the vehicle, wherein the fan control device, the first control device, and the first control device. 2)
  • the control unit and the control unit are connected so as to be able to exchange information with each other via the vehicle network, and the fan control unit detects an abnormality in a switching element included in the motor control unit via the vehicle network.
  • the abnormality information is output, and the first control device is configured to output the abnormality information via the vehicle network when the acquired abnormality information is an abnormality having a high degree of importance.
  • the switching element is, for example, a power transistor formed of a semiconductor element, and a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), a bipolar transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like is used.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • bipolar transistor an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the abnormality information of the three-phase motor is reported to the vehicle through the vehicle network, so that the abnormality of the three-phase motor driving the cooling fan can be detected on the vehicle side
  • the second control device that controls the air conditioner and the motor control device are protected and controlled from the control device on the vehicle side (the first control device), thereby preventing a serious accident. Can be used to help determine the cause.
  • highly important abnormality information is an abnormality that may cause harm to human beings.
  • the fan control device the first control device and the second control device are mutually connected to be able to exchange information via the vehicle network, the fan control device is controlled by the conventional PWM control of rotation speed and You can expect a quick and precise response in comparison. Therefore, the air conditioner can be controlled precisely according to the state of the three-phase motor, which leads to comfortable and precise control of the air conditioner.
  • the second control device to which the control system for a cooling fan for a vehicle is applied controls the second control device via the vehicle network in a normal state other than the case where a serious abnormality is detected.
  • the configuration is preferred. According to this configuration, when in the normal state, no load is placed on the host system on the vehicle side and the communication system such as CAN.
  • the fan control device and the second control device are connected by a communication network for transmitting and receiving a PWM signal for controlling the switching element in the fan control device in response to a duty.
  • Communication control in which the fan control unit controls the switching element of the motor control unit via the communication network based on PWM control, and communication control via the vehicle network
  • a rotational speed instruction of the three-phase motor may be acquired via at least one of the PWM control means and the communication control means.
  • the fan control device can obtain the rotational speed instruction via the communication network or via the vehicle network. Therefore, even with conventional PWM duty control, the vehicle network that has become mainstream in recent years Even control by (for example, CAN (Controller Area Network) communication, LIN (Local Interconnect Network) communication, etc.) can be coped with.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • a fan control apparatus having a motor control apparatus for controlling a three-phase motor for driving a cooling fan for supplying air to an on-vehicle heat exchanger, and a vehicle above the fan control apparatus.
  • a control method of a control system for a cooling fan for a vehicle comprising a first control device for controlling the air conditioner of the vehicle and a second control device for controlling the air conditioning device of the vehicle, the fan control device and the first control device.
  • the first control device controls the vehicle network Through the click is a control method of the fan control unit and a second control device for a vehicle cooling fan control system for protecting control.
  • the present invention has an effect that the abnormality of the fan motor can be detected on the vehicle side by simple wiring.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a control system (control system for a cooling fan for a vehicle) 1 according to the present embodiment.
  • the control system 1 is above the fan control device 2 and a fan control device 2 having a motor control device that controls a three-phase motor that drives a cooling fan that supplies air to the radiator.
  • a vehicle-side ECU (first control device) 3 for controlling a vehicle
  • an air-conditioner ECU (second control device) 4 for controlling an air conditioner of the vehicle
  • a body-system ECU 5 for controlling a body system such as an interior
  • an engine And a power train 6 for transmitting the energy generated by the drive wheel to the drive wheels.
  • the present invention can be applied to a system in which other vehicle components not shown in FIG. 1 are connected to a vehicle network.
  • the fan control device 2 the vehicle side ECU 3, the air conditioner system ECU 4, the body system ECU 5, and the power train 6 are mutually connected via the vehicle network CAN 7 so as to exchange information with each other.
  • vehicle network CAN 7 so as to exchange information with each other.
  • CAN as a vehicle network
  • the present invention is not limited to this.
  • other systems such as LIN and FlexRay may be used, and the present invention is not particularly limited. I will not.
  • FIG. 2 shows a functional block diagram of the fan control device 2 according to the present embodiment.
  • the fan control device 2 includes a three-phase motor 30 and an inverter system 20 that drives the three-phase motor 30.
  • the inverter system 20 includes a motor control device 21 having a switching element 22, a measuring unit 23, a third control unit 24, and an insulating unit 8.
  • the motor control device 21 converts a direct current supplied from a high voltage power source 40 such as a high voltage battery or a generator into a three phase alternating current to drive the three phase motor 30.
  • the high voltage power supply 40 is, for example, a voltage of 200 [V] or 400 [V], and supplies power to the motor control device 21 via the HV filter 26.
  • the low voltage power supply 50 is a vehicle battery power supply or the like, and supplies, for example, a voltage of 12 [V].
  • the switching element 22 is a power transistor formed of a semiconductor element, and, for example, a MOSFET, a bipolar transistor, an IGBT or the like is used.
  • a semiconductor material a Si-based semiconductor or a SiC-based semiconductor is used.
  • the insulating unit 8 electrically insulates the low voltage system 9 to which power is supplied from the low voltage power supply 50 and the high voltage system 10 to which power is supplied from the high voltage power supply 40. Further, the insulating unit 8 is operated by the power supplied from the low voltage power supply 50, and specifically includes an insulating DC-DC converter 81 and an insulating CAN driver (communication control means) 82. There is.
  • the isolated DC-DC converter 81 supplies the power of the low voltage power supply 50 to the motor control device 21 and the third control unit 24. Further, the power supplied by the isolated DC-DC converter 81 is a drive voltage (for example, 5 [V]) of the third control unit 24 or a drive voltage (for example, 15 [V]) of the motor control device 21. Used.
  • the isolated CAN driver 82 is connected to the vehicle network CAN 7, is connected to the vehicle ECU 3 via the vehicle network CAN 7, and exchanges information between the vehicle ECU 3 and the third control unit 24.
  • the fan control device 2 When an abnormality is detected in the switching element 22 included in the motor control device 21, the fan control device 2 outputs the abnormality information via the CAN driver 82 connected to the vehicle network CAN7.
  • the vehicle side ECU 3 protects and controls the fan control device 2 and the air conditioner system ECU 4 via the vehicle network CAN 7 when the abnormality information is an abnormality having a high degree of importance.
  • highly important abnormality information is an abnormality that may cause harm to human beings. For example, an overcurrent often occurs in the switching element 22, insulation failure / breakage of a three-phase motor, short circuit breakage, etc. It is an abnormal condition that may lead to fire or electric shock.
  • the air-conditioning system ECU 4 controls the fan control device 2 via the vehicle network CAN 7 in the normal state other than the case where a serious abnormality is detected. As a result, when in the normal state, no load is placed on the upper system on the vehicle side and the communication system such as CAN.
  • the third control unit 24 controls the motor control device 21. Specifically, the third control unit 24 acquires the rotational speed instruction of the three-phase motor 30 via the CAN driver 82, and controls the three-phase motor 30 based on the acquired rotational speed instruction.
  • the third control unit 24 includes a determination unit 25.
  • the determination unit 25 determines the presence or absence of abnormality of the switching element 22 based on at least one of the temperature value, the current value, and the voltage value acquired from the measurement unit 23. Specifically, the determination unit 25 has thresholds regarding the temperature value, the current value, and the voltage value, and determines that the importance is high when the threshold exceeds a predetermined threshold, and the determination result is the vehicle network CAN7. Output to the vehicle side ECU 3 via
  • the threshold value with which the determination part 25 is equipped is not limited to the value regarding a temperature value, an electric current value, and a voltage value itself, It may be decided by the repetition frequency which detects them.
  • the third control unit 24 indicates that there is an abnormality in the control of the three-phase motor 30 with respect to the vehicle side ECU 3 via the CAN driver 82 when an abnormality having a high degree of importance is detected in the switching element 22 Output abnormal information to notify.
  • the measuring unit 23 measures at least one of the temperature value, the current value, and the voltage value of the switching element 22 of the motor control device 21 and outputs the measured value to the third control unit 24. For example, when the three-phase motor 30 or the switching element 22 of the motor control device 21 is broken, the temperature of the switching element 22 becomes high. The unit 24 determines whether there is a failure.
  • the direct current power supplied from the high voltage power supply 40 mounted on the vehicle to the motor control device 21 is converted into a three-phase alternating current and supplied to the three-phase motor 30 to drive the three-phase motor 30.
  • the motor control device 21 is controlled based on the rotational speed instruction of the three-phase motor 30 acquired from the vehicle side ECU 3 provided on the vehicle side via the CAN driver 82.
  • the three-phase motor 30 is rotationally driven, and the radiator cooling fan operates.
  • the temperature value, current value, and voltage value of the switching element 22 are measured, and the measurement result is output to the third control unit 24.
  • the measurement result is compared with a predetermined threshold value, and in the case of a normal state without exceeding the threshold value, the air conditioner system ECU 4 controls the fan control device 2.
  • the measurement result exceeds the predetermined threshold value, it is determined that the importance is high and the abnormality information is notified to the vehicle side ECU 3 via the vehicle network CAN7.
  • abnormality information is acquired from the fan control device 2 via the vehicle network CAN 7 in the vehicle side ECU 3 which is a control circuit on the vehicle side, it is detected that an abnormality has occurred in the radiator cooling fan. By presenting that the abnormality has occurred in the cooling fan for the radiator via the presentation unit (not shown) or the like, the driver of the vehicle can grasp the abnormality. Further, when the vehicle side ECU 3 detects the abnormality information, the vehicle side ECU 3 performs protection control of the entire vehicle including the air conditioner system ECU 4, the fan control device 2, the body system ECU 5 and the power train 6, thereby causing the abnormality information. We can prevent serious accidents in advance.
  • the fan control device 2 having the motor control device 21 for controlling the three-phase motor 30 for driving the cooling fan for radiator mounted on a vehicle A vehicle-side ECU 3 above the control device 2 and an air-conditioner system ECU 4 for controlling the air conditioner of the vehicle are connected via a vehicle network CAN 7 so as to be able to exchange information, and provided in the motor control device 21
  • a vehicle network CAN 7 so as to be able to exchange information
  • abnormality information is output from the motor control device 21 via the vehicle network CAN 7, and the vehicle side ECU 3 which has acquired the abnormality information is a case where the abnormality information is an abnormality having a high degree of importance Protection control of the fan control unit 2 and the air conditioner ECU 4 via the vehicle network CAN7.
  • the abnormality information of the three-phase motor 30 is reported to the vehicle side via the vehicle network CAN 7, the abnormality of the three-phase motor 30 driving the cooling fan can be detected on the vehicle side, and an abnormality of high importance occurs.
  • the air conditioner ECU 4 and the motor control device 21 are protected and controlled from the vehicle side ECU 3, a serious accident can be prevented in advance, and the cause investigation can be used.
  • the fan control device 2, the vehicle side ECU 3 and the air conditioner system ECU 4 are mutually connected via the CAN (vehicle network) 7 so as to be able to exchange information with each other, compared with the conventional rotational speed control by PWM control. Since a fine and quick reaction can be expected, the air conditioner can be controlled with high accuracy in accordance with the state of the three-phase motor 30, which leads to comfortable and precise control of the air conditioner.
  • the air-conditioning system ECU 4 is described as controlling the fan control device 2 via the vehicle network CAN 7 when the fan control device 2 is in the normal state, but the present invention is not limited to this.
  • the fan control device 2 operates with the power supplied from the low voltage power supply 50, performs PWM control in response to the duty, and controls the switching element 22 of the motor control device 21.
  • the air-conditioning system ECU 4 may control the rotational speed of the three-phase motor 30 using the PWM signal.
  • the fan control device 2 and the air conditioner system ECU 4 are connected by a communication network 84 that transmits and receives a PWM signal to control the switching element 22 in the fan control device 2 in response to the duty.
  • the fan control device 2 has a PWM driver 83 for controlling the switching element 22 of the motor control device 21 based on PWM control, and a CAN driver 82 for exchanging information via the vehicle network CAN 7.
  • the rotational speed instruction of the three-phase motor 30 is acquired via at least one of the PWM driver 83 and the CAN driver 82.
  • the fan control device 2 and the air conditioner ECU 4 are connected to the vehicle network CAN 7 so as to be able to transmit and receive PWM signals, the hardware and software of the air conditioning system used in the conventional vehicle are diverted. Can. Further, in the case of CAN communication, since noise resistance is strong as compared with the case of using a PWM signal, by using CAN communication, the influence of noise can be suppressed and the rotation speed instruction can be accurately performed.
  • the control system of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the motor control device is supplied with power from a low voltage power supply.
  • the description of the points in common with the first embodiment will be omitted, and the different points will be mainly described.
  • a fan control device 2 ′ includes a single phase motor 30 ′, a motor control device 21 ′, and a third control unit 24, and is a vehicle that is an in-vehicle network. It is connected to the network CAN7.
  • the fan control unit 2 ' obtains power from the low voltage power supply 50, and the motor control unit 21' obtains power from the low voltage power supply 50 through the non-insulated DC-DC converter 81 '.
  • the phase motor 30 ' is supplied.
  • the power of the low voltage power supply 50 is the power supply for driving the single phase motor 30 '.
  • the fan control device 2 'using the low voltage power supply 50 for motor drive is connected to the vehicle side ECU 3 via the vehicle network CAN 7, so that the abnormality of the single phase motor 30' is detected on the vehicle side. it can.
  • the air-conditioner ECU 4 and the motor control device 21 are protected and controlled from the vehicle-side ECU 3 so that a serious accident can be prevented in advance. It can be useful.
  • control system fan control device 3
  • vehicle side ECU first control device
  • Air conditioner system ECU second control device
  • Vehicle network CAN vehicle network
  • insulation unit 20 inverter system 21 motor control device 22 switching element 24 third control unit
  • DC-DC converter 82
  • CAN driver communication control means
  • PWM Driver PWM Control Means

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Abstract

　簡便な配線でファンモータの異常を車両側で検出する。クーリングファンを駆動する三相モータ（３０）を制御するモータ制御装置（２１）を有するファン制御装置（２）と、前記ファン制御装置（２）の上位の、車両を制御する車両側ＥＣＵ（３）と、前記車両の空気調和装置を制御するエアコン系ＥＣＵとを備え、前記ファン制御装置（２）と前記車両側ＥＣＵ（３）と前記エアコン系ＥＣＵとが車両ネットワークＣＡＮ（７）を介して情報の授受可能に接続されており、前記ファン制御装置（２）はスイッチング素子（２２）に異常が検出された場合に、ＣＡＮドライバ（８２）を介して異常情報を出力し、異常情報の重要度が高い場合には、前記車両側ＥＣＵ（３）は前記車両ネットワークＣＡＮ（７）を介して前記ファン制御装置（２）及び前記エアコン系ＥＣＵを保護制御する車両用クーリングファン用制御システムを提供する。

Description

車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法
　本発明は、車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法に関するものである。
　車載の熱交換器のクーリングファンを制御するファン制御装置は、車両用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）の配下に配置されており、クーリングファン制御は、車両用ＥＣＵから出力されるＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）信号のデューティ比によってモータの回転数制御が行われている。
　モータ回転数は、車速、エンジン冷却水温、ＡＣ圧力に基づき速度制御される。エアコンがオン状態の場合は、エアコンの圧力信号と車両側から受けた車速信号に基づき、エアコンＥＣＵで必要ファン制御を演算し、車両用ＥＣＵに出力する。車両用ＥＣＵはその信号に、さらに車速とエンジン冷却水温を加味してファンモータの回転数を決定し、ファン駆動用ＰＷＭ信号を出力する。エアコンがオフ状態の場合は、車速とエンジン冷却水温に基づき車両用ＥＣＵでファン回転数を決定し、ファン駆動用ＰＷＭ信号を出力する。
　このような車両システム構成においては、クーリングファンを駆動させるファンモータに異常が発生した場合であっても、車両用ＥＣＵからファン制御装置側へＰＷＭ信号を一方的に送るだけであり、ファン制御装置側と車両用ＥＣＵとは通信手段が設けられておらず、車両側でファンモータの異常を発見できないという問題があった。また、個別のハーネスを介して車両用ＥＣＵとファン制御装置とが繋がれており、車両内配線が煩雑になるためファン制御装置側の異常を車両側に通知させることが困難であった。
　本発明は、簡便な配線でファンモータの異常を車両側で検出することのできる車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は、車載の熱交換器に空気を供給するクーリングファンを駆動する三相モータを制御するモータ制御装置を有するファン制御装置と、前記ファン制御装置の上位の、車両を制御する第１制御装置と、前記車両の空気調和装置を制御する第２制御装置とを備える車両用クーリングファン用制御システムであって、前記ファン制御装置と、前記第１制御装置と、前記第２制御装置とが車両ネットワークを介して相互に情報の授受可能に接続されており、前記ファン制御装置は、前記モータ制御装置が備えるスイッチング素子に異常を検出した場合に、前記車両ネットワークを介して異常情報を出力し、前記第１制御装置は、取得した前記異常情報が重要度の高い異常である場合には、前記車両ネットワークを介して前記ファン制御装置及び前記第２制御装置を保護制御する車両用クーリングファン用制御システムである。
　前記スイッチング素子は、例えば、半導体素子で構成されるパワートランジスタであり、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が使用される。半導体材料としては、Ｓｉ（シリコン）系半導体やＳｉＣ（炭化珪素）系半導体が用いられる。
　本発明の第１の態様によれば、車両ネットワークを介して三相モータの異常情報が車両側に報告されるので、車両側でクーリングファンを駆動する三相モータの異常を検出でき、重要度の高い異常が生じた場合には車両側の制御装置（第１制御装置）から、空気調和装置を制御する第２制御装置とモータ制御装置とが保護制御されることにより、重大な事故を未然に防止することができ、原因究明に役立てることができる。ここで、重要度の高い異常情報とは、人に危害を加える可能性のある異常であり、例えば、過電流が頻繁に生じる、三相モータの絶縁不良・断線、短絡破壊など、火災や感電につながる危険性のある異常である。
　また、ファン制御装置と第１制御装置と第２制御装置とはそれぞれ相互に車両ネットワークを介して情報の授受可能に接続されているので、ファン制御装置は、従来のＰＷＭ制御による回転数制御と比較してきめ細やかで速やかな反応が望める。従って、三相モータの状態に応じて空気調和装置を精度よく制御でき、快適・緻密なエアコン制御につながる。
　上記車両用クーリングファン用制御システムが適用される前記第２制御装置は、重大な異常が検出される場合以外の通常状態である場合に、前記車両ネットワークを介して前記第２制御装置を制御する構成が好ましい。
　この構成により、通常状態である場合は、車両側の上位系やＣＡＮ等の通信系に負荷をかけない。
　上記車両用クーリングファン用制御システムにおいて、前記ファン制御装置と、前記第２制御装置とが、前記ファン制御装置内の前記スイッチング素子をデューティに応答して制御させるＰＷＭ信号を授受する通信ネットワークで接続されており、前記ファン制御装置が、ＰＷＭ制御に基づいて、前記通信ネットワークを介して前記モータ制御装置の前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ制御手段と、前記車両ネットワークを介して情報を授受する通信制御手段とを有しており、前記ＰＷＭ制御手段及び前記通信制御手段のうち少なくともどちらか一方を介して、前記三相モータの回転数指示を取得することとしてもよい。
　ファン制御装置は、通信ネットワークを介しても、車両ネットワークを介しても、回転数指示を取得することができるので、従来型のＰＷＭデューティによる制御であっても、近年主流になっている車両ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信等）による制御であっても、対応できる。
　本発明の第２の態様は、車載の熱交換器に空気を供給するクーリングファンを駆動する三相モータを制御するモータ制御装置を有するファン制御装置と、前記ファン制御装置の上位の車両を制御する第１制御装置と、前記車両の空気調和装置を制御する第２制御装置とを備える車両用クーリングファン用制御システムの制御方法であって、前記ファン制御装置と、前記第１制御装置と、前記第２制御装置とが車両ネットワークを介して相互に情報の授受可能に接続されている場合に、前記モータ制御装置に備えられるスイッチング素子に異常が検出された場合に、前記車両ネットワークを介して前記モータ制御装置から異常情報を出力させ、前記異常情報が重要度の高い異常である場合には、前記第１制御装置によって、前記車両ネットワークを介して前記ファン制御装置及び第２制御装置を保護制御する車両用クーリングファン用制御システムの制御方法である。
　本発明は、簡便な配線でファンモータの異常を車両側で検出できるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る車両用クーリングファン用制御システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るファン制御装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るファン制御装置の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用クーリングファン用制御システムのファン制御装置の機能ブロック図である。
　以下に、本発明に係る車両用クーリングファン用制御システム及びその制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態の車両用クーリングファン用制御システムのファン制御装置は、車両の熱交換器（ラジエータ）用のクーリングファンを駆動するモータの制御に用いることを例に挙げて説明する。
〔第１の実施形態〕
　図１は、本実施形態に係る制御システム（車両用クーリングファン用制御システム）１の概略構成図を示している。
　図１に示されるように、制御システム１は、ラジエータに空気を供給するクーリングファンを駆動する三相モータを制御するモータ制御装置を有するファン制御装置２と、ファン制御装置２の上位にある、車両を制御する車両側ＥＣＵ（第１制御装置）３と、車両の空気調和装置を制御するエアコン系ＥＣＵ（第２制御装置）４と、内装などのボディ系を制御するボディ系ＥＣＵ５と、エンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝えるパワートレイン６とを備えている。なお、図１に示されていないその他車両コンポーネントが車両ネットワークに接続されているシステムであっても本発明が適用できることはいうまでもない。
　制御システム１は、ファン制御装置２と、車両側ＥＣＵ３と、エアコン系ＥＣＵ４と、ボディ系ＥＣＵ５と、パワートレイン６とが車両ネットワークＣＡＮ７を介して相互に情報の授受可能に接続されている。
　なお、本実施形態においては、車両ネットワークとしてＣＡＮを利用することを例に挙げて説明するが、これに限定されず、例えば、ＬＩＮや、ＦｌｅｘＲａｙ等の他の方式であってもよく、特に限定されない。
　図２は、本実施形態に係るファン制御装置２の機能ブロック図が示されている。
　ファン制御装置２は、三相モータ３０と、三相モータ３０を駆動するインバータシステム２０とを備えている。
　インバータシステム２０は、スイッチング素子２２を有するモータ制御装置２１と、計測部２３と、第３制御部２４と、絶縁部８とを備えている。モータ制御装置２１は、高電圧バッテリや発電機等の高電圧電源４０から供給される直流電流を三相の交流電流に変換し、三相モータ３０を駆動する。高電圧電源４０は、例えば、２００〔Ｖ〕や４００〔Ｖ〕の電圧であり、ＨＶフィルタ２６を介してモータ制御装置２１に電力供給している。低電圧電源５０は、車載バッテリ電源等であり、例えば、１２〔Ｖ〕の電圧を供給する。
　ここで、スイッチング素子２２は、半導体素子で構成されるパワートランジスタであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、及びＩＧＢＴ等が使用される。また、半導体材料としては、Ｓｉ系半導体やＳｉＣ系半導体が用いられる。
　絶縁部８は、低電圧電源５０から電力が供給される低電圧系統９と、高電圧電源４０から電力が供給される高電圧系統１０とを電気的に絶縁させる。また、絶縁部８は、低電圧電源５０から供給される電力によって作動し、具体的には、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ８１と、絶縁型のＣＡＮドライバ（通信制御手段）８２とを備えている。
　絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ８１は、モータ制御装置２１及び第３制御部２４に対し、低電圧電源５０の電力を供給する。また、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ８１が供給する電力は、第３制御部２４の駆動電圧（例えば、５〔Ｖ〕）や、モータ制御装置２１の駆動電圧（例えば、１５〔Ｖ〕）として用いられる。
　絶縁型のＣＡＮドライバ８２は、車両ネットワークＣＡＮ７と接続されており、車両ネットワークＣＡＮ７を介して車両側ＥＣＵ３に接続され、車両側ＥＣＵ３と第３制御部２４との間で情報を授受する。
　ファン制御装置２は、モータ制御装置２１が備えるスイッチング素子２２に異常が検出された場合に、車両ネットワークＣＡＮ７と接続されるＣＡＮドライバ８２を介して異常情報を出力する。
　車両側ＥＣＵ３は、異常情報が重要度の高い異常である場合には、車両ネットワークＣＡＮ７を介してファン制御装置２及びエアコン系ＥＣＵ４を保護制御する。ここで、重要度の高い異常情報とは、人に危害を加える可能性のある異常であり、例えば、スイッチング素子２２に過電流が頻繁に生じる、三相モータの絶縁不良・断線、短絡破壊など、火災や感電につながる危険性のある異常である。
　エアコン系ＥＣＵ４は、重大な異常が検出される場合以外の通常状態である場合に、車両ネットワークＣＡＮ７を介して、ファン制御装置２を制御する。これにより、通常状態である場合は、車両側の上位系やＣＡＮ等の通信系に負荷をかけずに済む。
　第３制御部２４は、モータ制御装置２１を制御する。具体的には、第３制御部２４は、ＣＡＮドライバ８２を介して、三相モータ３０の回転数指示を取得し、取得した回転数指示に基づいて三相モータ３０を制御する。
　第３制御部２４は、判定部２５を備えている。判定部２５は、計測部２３から取得した温度値、電流値、及び電圧値のうち少なくともいずれか一に基づいて、スイッチング素子２２の異常有無を判定する。具体的には、判定部２５は、温度値、電流値、及び電圧値に関する閾値を有しており、所定の閾値を超過した場合に重要度が高い異常と判定し、判定結果を車両ネットワークＣＡＮ７を介して車両側ＥＣＵ３に出力する。なお、判定部２５が備える閾値は、温度値、電流値、及び電圧値に関する値そのものに限定されず、それらを検出する繰り返し回数によって決められていてもよい。
　また、第３制御部２４は、スイッチング素子２２に重要度が高い異常が検出された場合に、ＣＡＮドライバ８２を介して、車両側ＥＣＵ３に対して、三相モータ３０の制御に異常がある旨を通知する異常情報を出力する。
　計測部２３は、モータ制御装置２１のスイッチング素子２２の温度値、電流値、及び電圧値のうち少なくともいずれか一を計測し、第３制御部２４に出力する。例えば、三相モータ３０やモータ制御装置２１のスイッチング素子２２が故障している場合、スイッチング素子２２の温度が高温となるので、計測部２３によりスイッチング素子２２の温度変化を検出し、第３制御部２４において故障有無を判定させる。
　次に、本実施形態に係る制御システム１の作用について説明する。
　車両に搭載される高電圧電源４０からモータ制御装置２１に供給された直流電力は、三相の交流電流に変換され、三相モータ３０に給電されて三相モータ３０を駆動させる。ＣＡＮドライバ８２を介して車両側に設けられている車両側ＥＣＵ３から取得される三相モータ３０の回転数指示に基づいて、モータ制御装置２１が制御される。これにより、三相モータ３０が回転駆動され、ラジエータ用クーリングファンが作動する。
　スイッチング素子２２の温度値、電流値、及び電圧値が計測されており、計測結果は第３制御部２４に出力される。計測結果が所定の閾値と比較され、閾値を超過せず通常状態の場合は、エアコン系ＥＣＵ４がファン制御装置２を制御する。また、計測結果が所定の閾値を超過している場合に、重要度が高い異常と判断されて、車両ネットワークＣＡＮ７を介して車両側ＥＣＵ３に対して、異常情報が通知される。
　車両側の制御回路である車両側ＥＣＵ３において、車両ネットワークＣＡＮ７を介してファン制御装置２から異常情報が取得されると、ラジエータ用クーリングファンにおいて異常が発生したことが検出される。提示部（図示略）等を介してラジエータ用クーリングファンに異常が発生したことが提示されることにより、車両の運転者によって異常を把握させることができる。
　また、車両側ＥＣＵ３は、異常情報を検出すると、エアコン系ＥＣＵ４と、ファン制御装置２と、ボディ系ＥＣＵ５と、パワートレイン６とを含む車両全体を保護制御し、これにより、異常情報に起因する重大な事故を未然に防止できる。
　以上説明してきたように、本実施形態に係る制御システム１及びその制御方法において、車載のラジエータ用クーリングファンを駆動する三相モータ３０を制御するモータ制御装置２１を有するファン制御装置２と、ファン制御装置２の上位の車両側ＥＣＵ３と、車両の空気調和装置を制御するエアコン系ＥＣＵ４とが車両ネットワークＣＡＮ７を介して情報の授受可能に接続されており、モータ制御装置２１に備えられているスイッチング素子２２に異常が検出された場合には、モータ制御装置２１から車両ネットワークＣＡＮ７を介して異常情報が出力され、異常情報を取得した車両側ＥＣＵ３は、異常情報が重要度の高い異常である場合に、車両ネットワークＣＡＮ７を介してファン制御装置２及びエアコン系ＥＣＵ４を保護制御する。
　これにより、車両ネットワークＣＡＮ７を介して三相モータ３０の異常情報が車両側に報告されるので、車両側でクーリングファンを駆動する三相モータ３０の異常を検出でき、重要度の高い異常が生じた場合には車両側ＥＣＵ３から、エアコン系ＥＣＵ４とモータ制御装置２１とが保護制御されることにより、重大な事故を未然に防止することができ、原因究明に役立てることができる。
　また、ファン制御装置２と車両側ＥＣＵ３とエアコン系ＥＣＵ４とはそれぞれ相互にＣＡＮ（車両ネットワーク）７を介して情報の授受可能に接続されることにより、従来のＰＷＭ制御による回転数制御と比較してきめ細やかで速やかな反応が望めるので、三相モータ３０の状態に応じて空気調和装置を精度よく制御でき、快適・緻密なエアコン制御につながる。
〔変形例〕
　なお、本実施形態においては、ファン制御装置２が通常状態である場合に、エアコン系ＥＣＵ４が車両ネットワークＣＡＮ７を介してファン制御装置２を制御することとして説明していたが、これに限定されない。例えば、図３に示されるように、ファン制御装置２が、低電圧電源５０から供給される電力によって作動し、デューティに応答してＰＷＭ制御を行って、モータ制御装置２１のスイッチング素子２２を制御する絶縁型のＰＷＭドライバ８３を有している場合には、エアコン系ＥＣＵ４は、ＰＷＭ信号を用いて三相モータ３０の回転数制御をすることとしてもよい。
　具体的には、ファン制御装置２と、エアコン系ＥＣＵ４とは、ファン制御装置２内のスイッチング素子２２をデューティに応答して制御させるＰＷＭ信号を授受する通信ネットワーク８４で接続させる。また、ファン制御装置２は、ＰＷＭ制御に基づいて、モータ制御装置２１のスイッチング素子２２を制御するＰＷＭドライバ８３と、車両ネットワークＣＡＮ７を介して情報を授受するＣＡＮドライバ８２とを有しており、ＰＷＭドライバ８３及びＣＡＮドライバ８２のうち少なくともどちらか一方を介して、三相モータ３０の回転数指示を取得する。
　このように、ファン制御装置２とエアコン系ＥＣＵ４とが、車両ネットワークＣＡＮ７に加え、ＰＷＭ信号の授受可能に接続されていれば、従来車両に用いられている空調システムのハード、ソフトを流用することができる。また、ＣＡＮ通信の場合は、ＰＷＭ信号を用いる場合と比較してノイズに強いので、ＣＡＮ通信を用いることによりノイズの影響を抑えて回転数指示を正確に行うことができる。
〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態について図４を用いて説明する。
　本実施形態の制御システムが第１の実施形態と異なる点は、モータ制御装置が低電圧電源から給電される点で、上記第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態の制御システムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
　図４に示されるように、本実施形態に係るファン制御装置２´は、単相モータ３０´と、モータ制御装置２１´と、第３制御部２４とを備えており、車内ネットワークである車両ネットワークＣＡＮ７と接続されている。また、ファン制御装置２´は、低電圧電源５０から電力を得ており、モータ制御装置２１´は、非絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ８１´を介して低電圧電源５０の電力を得て単相モータ３０´に供給している。このように、低電圧電源５０の電力が単相モータ３０´の駆動用電源となっている。
　このように、モータ駆動に低電圧電源５０を用いるファン制御装置２´であっても、車両ネットワークＣＡＮ７を介して車両側ＥＣＵ３と接続されるので、車両側に単相モータ３０´の異常を検出できる。また、重要度の高い異常が生じた場合には車両側ＥＣＵ３から、エアコン系ＥＣＵ４とモータ制御装置２１とが保護制御されることにより、重大な事故を未然に防止することができ、原因究明に役立てることができる。
１　制御システム
２　ファン制御装置
３　車両側ＥＣＵ（第１制御装置）
４　エアコン系ＥＣＵ（第２制御装置）
７　車両ネットワークＣＡＮ（車両ネットワーク）
８　絶縁部
２０　インバータシステム
２１　モータ制御装置
２２　スイッチング素子
２４　第３制御部
８１　ＤＣ－ＤＣコンバータ
８２　ＣＡＮドライバ（通信制御手段）
８３　ＰＷＭドライバ（ＰＷＭ制御手段）

Claims (4)

  1. 　車載の熱交換器に空気を供給するクーリングファンを駆動する三相モータを制御するモータ制御装置を有するファン制御装置と、前記ファン制御装置の上位の車両を制御する第１制御装置と、前記車両の空気調和装置を制御する第２制御装置とを備える車両用クーリングファン用制御システムであって、
    　前記ファン制御装置と、前記第１制御装置と、前記第２制御装置とが車両ネットワークを介して相互に情報の授受可能に接続されており、
    　前記ファン制御装置は、前記モータ制御装置が備えるスイッチング素子に異常を検出した場合に、前記車両ネットワークを介して異常情報を出力し、
    　前記第１制御装置は、取得した前記異常情報が重要度の高い異常である場合には、前記車両ネットワークを介して前記ファン制御装置及び前記第２制御装置を保護制御する車両用クーリングファン用制御システム。
  2. 　前記第２制御装置は、重大な異常が検出される場合以外の通常状態である場合に、前記車両ネットワークを介して前記第２制御装置を制御する請求項１に記載の車両用クーリングファン用制御システム。
  3. 　前記ファン制御装置と、前記第２制御装置とは、前記ファン制御装置内の前記スイッチング素子をデューティに応答して制御させるＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を授受する通信ネットワークで接続されており、
    　前記ファン制御装置は、ＰＷＭ制御に基づいて、前記通信ネットワークを介して前記モータ制御装置の前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ制御手段と、前記車両ネットワークを介して情報を授受する通信制御手段とを有しており、前記ＰＷＭ制御手段及び前記通信制御手段のうち少なくともどちらか一方を介して、前記三相モータの回転数指示を取得する請求項１または請求項２に記載の車両用クーリングファン用制御システム。
  4. 　車載の熱交換器に空気を供給するクーリングファンを駆動する三相モータを制御するモータ制御装置を有するファン制御装置と、前記ファン制御装置の上位の車両を制御する第１制御装置と、前記車両の空気調和装置を制御する第２制御装置とを備える制御システムの制御方法であって、
    　前記ファン制御装置と、前記第１制御装置と、前記第２制御装置とが車両ネットワークを介して相互に情報の授受可能に接続されている場合に、
    　前記モータ制御装置に備えられるスイッチング素子に異常が検出された場合に、前記車両ネットワークを介して前記モータ制御装置から異常情報を出力させ、
    　前記異常情報が重要度の高い異常である場合には、前記第１制御装置によって、前記車両ネットワークを介して前記ファン制御装置及び第２制御装置を保護制御する車両用クーリングファン用制御システムの制御方法。
     
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