WO2015162648A1 - 冷却ファンの回転制御装置 - Google Patents

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WO2015162648A1
WO2015162648A1 PCT/JP2014/002345 JP2014002345W WO2015162648A1 WO 2015162648 A1 WO2015162648 A1 WO 2015162648A1 JP 2014002345 W JP2014002345 W JP 2014002345W WO 2015162648 A1 WO2015162648 A1 WO 2015162648A1
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cooling fan
rotation control
cooling
life
control device
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PCT/JP2014/002345
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English (en)
French (fr)
Inventor
西川　幸廣
Original Assignee
富士電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids

Definitions

  • the present invention relates to a rotation control device for a cooling fan that controls a cooling fan for cooling a heat generating circuit component such as a power converter.
  • a cooling fan life detection device described in Patent Document 1
  • This life detection device includes a rotation speed sensor that detects the number of rotations of the cooling fan and generates an alarm when the cooling fan is reduced to a predetermined value or less, and an alarm time monitoring unit that monitors the alarm sending time. ing.
  • the alarm time monitoring means outputs a detection signal as the life or failure of the cooling fan when the alarm transmission time from the start of the cooling fan exceeds a preset time.
  • an inverter cooling fan operation method described in Patent Document 2 is known.
  • the temperature of the converter module and inverter module mounted on the cooling fin is indirectly detected by the thermistor through the cooling fin, and the cooling fan is intermittently connected according to the level relationship between the detected temperature and the set temperature. By operating, the life of the cooling fan is extended.
  • a cooling fan unit and an inverter device described in Patent Document 3 are known.
  • an index is used to determine whether the cooling fan has reached the expected life based on the temperature measured by the temperature sensor by placing a temperature sensor on the bearing that is lubricated and moved by the grease of the cooling fan.
  • a life calculation circuit for calculating the elapsed life amount is provided.
  • the life of the cooling fan is determined by detecting the rising speed of the cooling fan.
  • the frictional resistance of the bearing built in the cooling fan increases. Therefore, there is an unsolved problem that it cannot be applied when the rotational speed is reduced and cannot compensate for the rotational speed reduction.
  • the operating time of the cooling fan is suppressed, and the wear deterioration of rotating part machine parts such as a bearing is reduced, thereby extending the life of the bearing and the like.
  • there is an unsolved problem that it is not possible to compensate for a decrease in the rotation speed of the cooling fan due to wear deterioration of the rotating part machine parts.
  • one aspect of a cooling fan rotation control device includes a DC power supply source and a rotation control that rotationally drives the cooling fan with DC power supplied from the DC power supply source. And a cooling capacity detector that detects the cooling capacity of the cooling fan.
  • the rotation control unit performs compensation control for compensating for a decrease in cooling capacity due to secular change based on the cooling capacity detected by the cooling capacity detecting unit.
  • the cooling capacity of the cooling target component of the cooling fan can be ensured.
  • a cooling device 10 to which the present invention can be applied includes a cooling fan 13 that cools a semiconductor device 12 such as a power conversion device constituting a charging device that charges a storage battery mounted on a heat sink 11.
  • the cooling fan 13 is rotationally driven by an electric motor 14 that is DC driven, for example.
  • the cooling fan 13 is rotation-controlled by the rotation control device 20.
  • the rotation control device 20 includes a DC power supply source 21, a rotation control unit 22 that rotationally drives the cooling fan 13 with DC power supplied from the DC power supply source 21, and cooling that detects the rotation speed of the cooling fan 13. It is comprised with the rotational speed detection part 23 as a capability detection part.
  • the rotation control unit 22 is supplied with DC power from the DC power supply source 21, forms a driving voltage Vf based on the target driving voltage Vf * , and outputs the driving voltage Vf to the cooling fan 13.
  • the rotation speed detection unit 23 is configured by, for example, a rotation speed sensor or a resolver using a Hall element, and outputs a fan rotation speed detection value Vs corresponding to the rotation speed Vs of the electric motor 14 of the cooling fan 13.
  • the target drive voltage calculation unit 25 is configured to include an arithmetic processing unit such as a microprocessor, for example, and outputs a target drive voltage Vf * for driving the cooling fan 13 in an appropriate rotation speed range to the DC-DC converter 24.
  • This target drive voltage Vf * is lower than the rated voltage of the electric motor 14 in a state where the cooling fan 13 is not aged, and the target drive voltage Vf * is increased until the life is reached due to the aging of the cooling fan 13.
  • the voltage is set to compensate for the cooling capacity.
  • the target drive voltage calculation unit 25 executes a start-up process at the time of start-up, starts the fan compensation control process by this start-up process, and determines whether the cooling fan 13 has reached a warning life requiring a warning. It has a life determination unit 25a.
  • the start-up process starts when the target drive voltage calculation unit 25 is turned on, and as shown in FIG. 2, the target drive voltage initial value lower than the preset rated voltage of the electric motor 14 in step S1. After outputting Vf * in to the DC-DC converter 24, the process proceeds to step S2.
  • step S2 the fan rotation speed detection value Vs output from the rotation speed detector 23 is read, and then the process proceeds to step S3 to determine whether or not the fan rotation speed detection value Vs has reached the initial rotation speed Vsi.
  • This initial rotational speed Vsi is lower than a lower limit rotational speed Vss L of an appropriate rotational speed range to be described later, and is estimated when the target drive voltage initial value Vf * in is applied in a state where the electric motor 14 has changed over time and has reached the end of its life. It is set equal to or lower than the rotational speed.
  • step S3 If the determination result of step S3 is that the fan rotation speed detection value Vs has not reached the initial rotation speed Vsi, the process returns to step S2 and waits until the fan rotation speed detection value Vs reaches the initial rotation speed Vsi. When the detected value Vs reaches the initial rotational speed Vsi, the process proceeds to step S4.
  • step S4 the fan compensation control process shown in FIG.
  • the fan compensation control process is executed as a timer interrupt process every predetermined time (for example, 10 minutes).
  • the fan rotation speed detection value Vs is read in step S11, and then the process proceeds to step S12, where the fan rotation speed detection value Vs is the cooling capacity of the cooling fan 13. It is determined whether or not it is within an appropriate rotational speed range between the lower limit rotational speed Vss L and the upper limit rotational speed Vss U.
  • step S12 When the determination result in step S12 is that the fan rotation speed detection value Vs is within the appropriate rotation speed range, that is, Vss L ⁇ Vs ⁇ Vss U , the process proceeds to step S13, and the previous target drive voltage Vf * (n ⁇ 1). Is set as the current target drive voltage Vf * (n), and then the process proceeds to step S14. In step S14, the target drive voltage Vf is output to the DC-DC converter 24, and then the timer interrupt process is terminated.
  • step S15 the process proceeds to step S15 to detect the fan rotation speed detection value. It is determined whether Vs is less than the lower limit rotational speed Vss L.
  • step S16 When the determination result is Vs ⁇ Vss L , the process proceeds to step S16, and a relatively small set voltage ⁇ V is added to the previous target drive voltage Vf * (n ⁇ 1) to obtain the current target drive voltage Vf * (n ) Is calculated, and then the process proceeds to step S17.
  • the set voltage ⁇ V is set to be smaller than a voltage value that increases the rotational speed by an amount corresponding to the rotational speed difference obtained by subtracting the lower limit rotational speed Vss L from the upper limit rotational speed Vss U of the rotational speed range, for example.
  • step S17 it is determined whether or not the current target drive voltage Vf * (n) calculated in step S16 has reached the first threshold voltage Vth for warning life determination set to the preset rated voltage of the electric motor 14.
  • the target drive voltage Vf * (n) is equal to or lower than the first threshold voltage Vth, that is, when Vf * (n) ⁇ Vth, the process proceeds to step S14.
  • step S17 If the determination result in step S17 is that the target drive voltage Vf * (n) exceeds the first threshold voltage Vth, it is determined that the electric motor 14 has reached a warning life requiring a warning. Then, the process proceeds to step S18, the alarm signal Sal is output to the alarm circuit 26, and then the process proceeds to step S19. In step S19, the current target drive voltage Vf * is limited to the first threshold voltage Vth which is the rated voltage, and then the process proceeds to step S14.
  • step S15 when the determination result of step S15 is that the fan rotation speed detection value Vs is not less than the lower limit rotation speed Vss L, that is, when Vs> Vss U , the process proceeds to step S20 and the previous target drive voltage Vf * ( A value obtained by subtracting a relatively small predetermined voltage, for example, the set voltage ⁇ V described above from n ⁇ 1) is set as the current target drive voltage Vf *, and then the process proceeds to step S14.
  • the process of step S7 corresponds to the life determination unit 25a.
  • the target drive voltage calculator 25 executes the activation process shown in FIG. 2 when the power is turned on. Therefore, first, the target drive voltage calculator 25 outputs a preset target drive voltage initial value Vf * in to the DC-DC converter 24 (step S1). The DC-DC converter 24 outputs a drive voltage Vf corresponding to the input target drive voltage initial value Vf * in to the electric motor 14 of the cooling fan 13. For this reason, the electric motor 14 starts to be driven and the cooling fan 13 starts to rotate.
  • the fan rotation speed detection value Vs of the electric motor 14 of the cooling fan 13 detected by the rotation speed detection unit 23 is read (step S2), and the fan rotation speed detection value Vs is lower than the appropriate rotation speed range. Is determined (step S3). If the fan rotation speed detection value Vs has not reached the initial rotation speed Vsi, the process waits until the fan rotation speed detection value Vs reaches the initial rotation speed Vsi, and the fan rotation speed detection value Vs reaches the initial rotation speed Vsi. When it has been reached, the fan compensation control process shown in FIG. 3 is activated and the activation process is terminated.
  • the fan rotation speed detection value Vs of the electric motor 14 detected by the rotation speed detector 23 is read (11), and then the read fan rotation speed detection value Vs is preset. It is determined whether or not it is within the appropriate rotation speed range.
  • the rotation speed of the electric motor 14 is the lower limit rotation of the appropriate rotation speed range.
  • the rotation speed is lower than the speed Vss L. For this reason, since Vs ⁇ Vss L , the process proceeds from step S12 to step S15 through step S15.
  • step S12 When the fan rotation speed detection value Vs reaches the appropriate rotation speed range, the process proceeds from step S12 to step S13, and the previous target drive voltage Vf. * (N-1) is maintained as the current target drive voltage Vf * (n), which is output to the DC-DC converter 24.
  • the cooling fan 13 is controlled to maintain the rotation speed within the appropriate rotation speed range. At this time, in a state where the cooling fan 13 is not aged, there is little wear deterioration of rotating part machine parts such as bearings in the cooling fan 13 and the electric motor 14, and the target for driving the cooling fan 13 within an appropriate rotation speed range.
  • the drive voltage Vf * is sufficiently lower than the rated voltage of the electric motor 14.
  • the cooling fan 13 changes over time, and wear deterioration of rotating part mechanical parts such as bearings in the cooling fan 13 and the electric motor 14 gradually increases. For this reason, when the electric motor 14 is driven at the drive voltage Vf at the start of use, the fan rotation speed detection value Vs detected by the rotation speed detector 23 is lowered, and the cooling of the cooling fan 13 is reduced. The ability will be reduced.
  • step S6 the current target drive voltage Vf * (n) is calculated as a voltage obtained by adding the predetermined voltage ⁇ V to the previous target drive voltage Vf * (n ⁇ 1), and then the process proceeds to step S4.
  • the target drive voltage Vf * (n) is output to the DC-DC converter 24. Accordingly, the drive voltage Vf output from the DC-DC converter 24 increases and is output to the electric motor 14 of the cooling fan 13.
  • the fan rotation speed of the cooling fan 13 is increased, and this acceleration process is continued until the fan rotation speed detection value Vs falls within the appropriate rotation speed range.
  • the target drive voltage Vf * is controlled at a constant voltage.
  • the target drive voltage Vf * calculated by the target drive voltage calculation unit 25 sequentially increases as the secular change progresses as shown by the characteristic line L1 in FIG. 4, and as shown by the characteristic line L2.
  • a decrease in the fan rotation speed detection value Vs of the cooling fan 13 due to the change can be suppressed. Therefore, it is possible to reliably compensate for a decrease in cooling capacity due to a decrease in the rotational speed of the cooling fan 13 due to aging.
  • the fan compensation control process can compensate for a decrease in the fan rotation speed due to the deterioration of wear of rotating machine parts such as bearings due to the aging of the cooling fan 13 by increasing the target drive voltage Vf *.
  • the electric motor 14 of the cooling fan 13 cannot continue to drive at or above the rated voltage.
  • the target drive voltage calculation is performed.
  • the unit 25 determines that the required warning life has been reached, outputs an alarm signal Sal to the alarm circuit 26, and issues an alarm (step S18).
  • the current target drive voltage Vf * is set to the first threshold voltage Vth set to the rated voltage, and the increase of the target drive voltage Vf * beyond this is stopped.
  • the target drive voltage Vf that increases the rotation speed of the cooling fan 13 by the target drive voltage calculation unit 25 when the cooling capacity is deteriorated due to the aging of the cooling fan 13. Compensation can be ensured by calculating * .
  • the target drive voltage calculation unit 25 calculates the target drive voltage Vf * in which the fan rotation speed detection value Vs falls within the appropriate rotation speed range based on the fan rotation speed detection value Vs detected by the rotation speed detection unit 23.
  • the fan rotation speed can be accurately maintained within the appropriate rotation speed range.
  • the target drive voltage Vf * can be prevented from changing in small increments, and stable rotation speed control can be performed.
  • the set voltage is smaller than the rotation speed deviation obtained by subtracting the lower limit rotation speed Vss L from the upper limit rotation speed Vss U of the appropriate rotation speed range.
  • the cooling device 10 includes a temperature detection unit 31 as a cooling capacity detection unit that detects the temperature of the semiconductor device 12 in addition to the rotation speed detection unit 23 in the first embodiment described above. Is provided.
  • the temperature detector 31 is disposed in the vicinity of the semiconductor device 12 on the heat sink 11 to accurately detect the temperature of the semiconductor device 12.
  • the object temperature detection value Tc detected by the temperature detection unit 31 is supplied to the target drive voltage calculation unit 25.
  • the fan compensation control process in the first embodiment described above is changed as shown in FIG. That is, in the fan compensation control process, first, the cooled object temperature detection value Tc detected by the temperature detection unit in step S21 is read, and then the process proceeds to step S22 to obtain the average value of the cooled object temperature detection value Tc. After the cooling object temperature average value Tcm is calculated by, for example, moving average processing, the process proceeds to step S23.
  • step S23 it is determined whether or not the to-be-cooled body temperature average value Tcm is within an appropriate temperature range not lower than the lower limit temperature Tcs L and not higher than the upper limit temperature Tcs U.
  • this determination result indicates that the cooled object temperature average value Tcm is within the appropriate temperature range, it is determined to be normal, and the process proceeds to step S24, and the previous target is the same as in step S13 of the first embodiment described above.
  • the process proceeds to step S25, and the target drive voltage Vf * is the same as in step S14 of the first embodiment described above .
  • the timer interrupt process is terminated.
  • step S23 the determination result in step S23 is, when the object to be cooled the temperature mean value Tcm is out of the proper temperature range, the process proceeds to step S26, whether the object to be cooled the temperature mean value Tcm exceeds the upper limit temperature Tcs U judge.
  • this determination result is Tcm> Tcs U , the process proceeds to step S27, and the value obtained by adding the set voltage ⁇ V to the previous target drive voltage Vf * (n ⁇ 1) as in the first embodiment described above. Is set as the current target drive voltage Vf * (n), and then the process proceeds to step S28.
  • step S28 as in the first embodiment, it is determined whether or not the current target drive voltage Vf * (n) has reached the first threshold voltage Vth, and Vf * (n) ⁇ Vth. If there is a certain time, it is determined that the lifetime has not been reached, and the process proceeds to step S25.
  • step S28 determines that the cooling fan 13 has reached the end of the life
  • step S29 determines that the cooling fan 13 has reached the end of the life
  • step S30 the current target drive voltage Vf * (n) is limited to the first threshold voltage Vth, which is the rated voltage
  • step S25 the target drive voltage Vf * (n) is changed to DC-DC.
  • step S31 the process proceeds to step S31, and is set from the previous target drive voltage Vf * (n ⁇ 1) as in step S20 of the first embodiment described above. After calculating a value obtained by subtracting the voltage ⁇ V as the current target drive voltage Vf * (n), the process proceeds to step S25.
  • the activation process shown in FIG. 2 is executed in the same manner as in the first embodiment described above, and the cooling fan 13 is initially set to the fan rotation speed detection value Vs. It is accelerated until the rotational speed Vin is reached. Thereafter, when the fan rotation speed detection Vs reaches the initial rotation speed Vin, the fan compensation control process shown in FIG. 6 is executed.
  • the temperature detection value Tc detected by the temperature detection unit 31 that detects the temperature of the semiconductor device 12 as the object to be cooled is read (step S21), and then the average value of the temperature detection values Tc is read. A certain object temperature average value Tcm is calculated (step S22).
  • step S27 the set voltage ⁇ V is added to the previous target drive voltage Vf * (n-1) to set it as the current target drive voltage Vf * (n), and then the process proceeds to step S28.
  • the fan compensation control process is executed as a timer interrupt process every 10 minutes, for example, as in the first embodiment described above. For this reason, since the rotation speed of the cooling fan 13 is increased and the temperature is stabilized, the fan compensation control process is executed again. Therefore, it is possible to prevent the rotation speed of the cooling fan 13 from being inadvertently increased.
  • the target drive voltage Vf * (n) reaches the first threshold voltage Vth that is the rated voltage, it is determined that the cooling fan 13 has reached the warning life required. Then, an alarm signal Sal is output to the alarm circuit 26 to issue an alarm and prompt the replacement of the cooling fan 13.
  • the current target drive voltage Vf * (n) is suppressed to the first threshold voltage Vth, and thereafter the target drive voltage Vf * (n) is maintained at the rated voltage.
  • the cooling capacity decrease of the cooling fan 13 is detected by the temperature detection unit 31 disposed in the vicinity of the body to be cooled, the cooling capacity of the cooling fan can be directly detected, and the cooling capacity can be reduced. Compensating temperature maintenance control can be performed accurately.
  • the timer interruption time of the fan compensation control process is set, for example, every 10 minutes has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the speed of the cooling fan 13 is changed. What is necessary is just to set according to the temperature control responsiveness in which the temperature detection part 31 sometimes changes in temperature.
  • a cooling fan is applied to a charging device that charges a storage battery in which the present invention is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 7, the cooling fan 13 is arranged in a charging device 42 that charges an in-vehicle storage battery 41 in which a large number of charging cells mounted on a vehicle are stored.
  • the charging device 42 has, for example, a plug 42a connected to a commercial AC source at home.
  • the charging device 42 includes a power conversion device that converts AC power input through the plug 42a into DC power, and a DC-DC converter that is supplied with the DC power converted by the power conversion device.
  • the target drive voltage calculation unit 25 is connected to an ECU 43 as a control unit mounted on the vehicle via the in-vehicle network 45, and an alarm circuit 44 for displaying an alarm signal on the ECU 43, for example, on an instrument panel near the driver's seat. Is connected.
  • the other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the corresponding portions to those in FIG. 1 and the detailed description thereof will be omitted.
  • the target drive voltage calculation unit 25 executes a start-up process similar to that of the first embodiment and also performs the fan compensation control shown in FIG. To do.
  • the ECU 43 when the plug 42a of the charging device 42 mounted on the vehicle is connected to the AC power source and the charging process is started, this is detected by the ECU 43.
  • the ECU 43 by supplying a start command to the target drive voltage calculation unit 25 via the in-vehicle network 45, the target drive voltage calculation unit 25 is started and the startup process shown in FIG. 2 is executed. Therefore, the target drive voltage initial value Vf * in is output from the target drive voltage calculation unit 25 to the DC-DC converter 24. Therefore, the drive voltage Vf is output from the DC-DC converter 24 to the electric motor 14 of the cooling fan 13. Therefore, the electric motor 14 is rotationally driven, and the fan rotational speed Vs is increased.
  • the fan compensation control process shown in FIG. 8 is started. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment described above, in response to a decrease in the detected fan rotation speed Vs corresponding to an increase in the rotational resistance of the bearing of the cooling fan 13 or the bearing of the electric motor 14 due to aging of the cooling fan 13.
  • the fan rotation speed detection value Vs is controlled to be within the appropriate rotation speed range. For this reason, a decrease in the capacity of the cooling fan 13 can be compensated by an increase in the drive voltage Vf supplied to the electric motor 14.
  • step S18 the alarm signal Sal is supplied to the ECU 43 from the target drive voltage calculator 25 via the in-vehicle network 45.
  • the alarm signal Sal is output from the ECU 43 to an alarm circuit 44 as an alarm generation unit arranged on an instrument panel or the like, and the alarm circuit 44 outputs an alarm by voice and display, for example. Therefore, the driver can be notified of a decrease in the cooling capacity of the charging device 42.
  • the cooling fan 13 when the in-vehicle storage battery 41 is charged by the charging device 42, the deterioration of the cooling capacity due to the aging of the cooling fan 13 that cools the charging device 42 is reduced. Compensation can be reliably performed by increasing the drive voltage Vf supplied to the electric motor 14.
  • the target drive voltage Vf * (n) calculated by the target drive voltage calculation unit 25 becomes equal to or higher than the first threshold voltage Vth. Since it is determined that a warning is issued, the driver can be notified of the limit of the cooling capacity, and the replacement of the cooling fan 13 can be urged.
  • the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • the present invention is not limited to this.
  • the fan compensation control processing executed by the target drive voltage calculation unit 25 is changed as shown in FIG. 9 and the state where the required life is reached continues for a predetermined time or more, it is determined that the required stop life has been reached. Then, the driving of the cooling fan 13 may be stopped.
  • the fan compensation control processing in this case includes step S51 for counting the duration Tic of the warning life required after step S19, and the necessary stop for stopping the cooling fan 13 by the counted duration Tic.
  • Step S52 is provided for determining whether or not the set time Tics for determining the life has been reached.
  • the process proceeds to Step S14.
  • the process proceeds to step S53, where the target drive voltage Vf * set to “0” is output to the DC-DC converter 24, and then the fan compensation control process is performed.
  • the processing of steps S51 to S53 also constitutes the life determination unit 25a.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and as shown in FIG. 10, the first lifetime first threshold voltage Vth of the target drive voltage determined to be a warning required lifetime is set to a value lower than the rated voltage Vr.
  • the target drive voltage Vf * reaches the second life threshold value Vth2 set to the rated voltage Vr, it is determined that the required stop life for stopping the cooling fan 13 has been reached and the cooling fan 13 The driving may be stopped.
  • the target drive voltage initial value Vf * in preset in the start-up process is output to the DC-DC converter 24 to accelerate the cooling fan 13 has been described.
  • the present invention is not limited to the above.
  • the target drive voltage Vf * at the end of the previous control is stored in the nonvolatile memory, and the target drive voltage Vf * is set to the initial drive voltage Vf * in. You may make it do.
  • the case where the electric motor 14 of the cooling fan 13 is driven by the DC-DC converter 24 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the case where the electric motor is configured by a brushless motor. Instead of the DC-DC converter 24, an inverter can be applied.
  • the cooling speed of the cooling fan 13 is detected by detecting the fan rotation speed or the temperature of the cooled object, and the target drive voltage that compensates for the detected decrease in the cooling capacity is set as the target drive voltage calculation unit.
  • the case of calculating with 25 has been described.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and both the fan rotation speed and the cooled object temperature are detected.
  • the target drive voltage Vf to be calculated when the fan rotation speed falls from the appropriate rotation speed range is calculated.
  • * (N) may be corrected with a correction value calculated by the average value of the temperature of the object to be cooled.
  • the calculated target drive voltage Vf * (n) may be corrected with a correction value calculated based on the fan rotation speed.

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Abstract

　冷却ファンの回転支持部の摩耗劣化による回転速度の低下を補償することができる冷却ファンの回転制御装置を提供する。直流電力供給源(２１)と、該直流電力供給源から供給される直流電力によって冷却ファンを回転駆動する回転制御部(２２)と、前記冷却ファンの冷却能力を検出する冷却能力検出部(２３)とを備え、前記回転制御部(２２)は、前記冷却能力検出部で検出した冷却能力に基づいて経年変化による冷却能力の低下を補償する補償制御を行う。

Description

冷却ファンの回転制御装置
　本発明は、例えば電力変換装置等の発熱回路部品を冷却する冷却ファンを制御する冷却ファンの回転制御装置に関する。
　この種の冷却ファンの回転制御装置としては、例えば、特許文献１に記載された冷却用ファンの寿命検出装置が知られている。この寿命検出装置は、冷却ファンの回転数を検出し、予め定めた値以下に低減しているときにアラームを発生する回転数センサと、アラームの送出時間を監視するアラーム時間監視手段とを備えている。アラーム時間監視手段は、冷却用ファンの起動開始からのアラーム送出時間が、予め設定した時間を超えたときに、冷却用ファンの寿命若しくは故障として検出信号を出力するようにしている。
　他の冷却ファンの制御装置としては、特許文献２に記載されたインバータ冷却ファンの運転方法が知られている。この冷却ファンの運転方法では、冷却フィンに搭載したコンバータモジュール及びインバータモジュールの温度を、冷却フィンを介してサーミスタにより間接的に検出し、検出した温度と設定温度との高低関係に従い冷却ファンを断続運転することにより、冷却ファンの寿命の延長を図っている。
　さらに、他の冷却ファンの制御装置として、特許文献３に記載された冷却ファンユニット及びインバータ装置が知られている。この冷却ファンユニットでは、冷却ファンのグリースが潤滑作用をなして可動する軸受に温度センサを配置し、温度センサで測定した温度に基づいて冷却ファンが予測寿命に達したか否かを判定する指標である経過寿命量を計算する寿命計算回路を備えている。
特開平２－１０８８９６号公報 特開平７－１５４９７６号公報 特開２０１２－８７７２０号公報
　ところで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、冷却ファンの回転数の立ち上がりを検出して寿命を判断するようにしているが、冷却ファンに内蔵する軸受の摩擦抵抗が増加して回転数が低下する場合には適用できないとともに、回転数低下を補償することはできないという未解決の課題がある。
　また、上記特許文献２に記載された従来例にあっては、冷却ファンの稼働時間を抑制して、ベアリング等の回転部機械部品の摩耗劣化を軽減してベアリング等の長寿命化を図ることはできるが、回転部機械部品の摩耗劣化による冷却ファンの回転速度低下を補償することはできないという未解決の課題がある。
　さらに、上記特許文献３に記載された従来例にあっては、温度センサにより測定された温度に基づいて冷却ファンが予測寿命に達したか否かを判定しているだけであり、上記引用文献２と同様に、ベアリング等の回転支持部の摩耗劣化による冷却ファンの回転速度低下を補償することはできないという未解決の課題がある。
　そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、冷却ファンの回転支持部の摩耗劣化による回転速度の低下を補償することができる冷却ファンの回転制御装置を提供することを目的としている。
　上記の目的を達成するために、本発明に係る冷却ファンの回転制御装置の一態様は、直流電力供給源と、この直流電力供給源から供給される直流電力によって冷却ファンを回転駆動する回転制御部と、冷却ファンの冷却能力を検出する冷却能力検出部とを備えている。ここで、回転制御部は、冷却能力検出部で検出した冷却能力に基づいて経年変化による冷却能力の低下を補償する補償制御を行うようにしている。
　本発明によれば、回転支持部のベアリング等に経年変化が生じて冷却ファンによる冷却能力の低下を回転制御部で補償するので、冷却ファンの冷却対象部品の冷却能力を確保することができる。
本発明の第１の実施形態を示すシステム構成図である。 図１の回転制御部で実行する起動処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１の回転制御部で実行するファン補償制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の動作の説明に供するタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態を示すシステム構成図である。 図５の回転制御部で実行するファン駆動処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を示すシステム構成図である。 図７の回転制御部で実行するファン駆動処理手順の一例を示すフローチャートである。 目標駆動電圧演算部で実行するファン駆動処理手順の他の例を示すフローチャートである。 本発明の他の動作の説明に供するタイムチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を伴って説明する。
　本発明を適用し得る冷却装置１０は、図１に示すように、ヒートシンク１１上に搭載された例えば蓄電池を充電する充電装置を構成する電力変換装置等の半導体装置１２を冷却する冷却ファン１３を備えている。冷却ファン１３は、例えば直流駆動される電動モータ１４によって回転駆動される。
　冷却ファン１３は、回転制御装置２０によって回転制御される。この回転制御装置２０は、直流電力供給源２１と、この直流電力供給源２１から供給される直流電力によって冷却ファン１３を回転駆動する回転制御部２２と、冷却ファン１３の回転速度を検出する冷却能力検出部としての回転速度検出部２３とで構成されている。
　回転制御部２２は、直流電力供給源２１から直流電力が供給されて目標駆動電圧Ｖｆ＊に基づいて駆動電圧Ｖｆを形成して冷却ファン１３に出力する回転駆動部としてのＤＣ－ＤＣコンバータ２４と、回転速度検出部２３から入力されるファン回転速度検出値Ｖｓに基づいて目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を演算する目標駆動電圧演算部２５と、警報を発する警告発生部としての警報回路２６とで構成されている。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２４は、入力される目標駆動電圧Ｖｆ＊に基づいて冷却ファン１３を駆動するファン駆動電圧Ｖｆを形成し、形成したファン駆動電圧Ｖｆを冷却ファン１３の電動モータ１４に出力する。
　回転速度検出部２３は、例えばホール素子を利用した回転速度センサやレゾルバ等で構成され、冷却ファン１３の電動モータ１４の回転速度Ｖｓに応じたファン回転速度検出値Ｖｓを出力する。
　目標駆動電圧演算部２５は、例えばマイクロプロセッサ等の演算処理装置を含んで構成され、冷却ファン１３を適正回転速度範囲で駆動する目標駆動電圧Ｖｆ＊をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力する。この目標駆動電圧Ｖｆ＊は、冷却ファン１３が経年変化を生じていない状態で電動モータ１４の定格電圧よりも低く、冷却ファン１３の経年変化で寿命に達するまで目標駆動電圧Ｖｆ＊を増加させて冷却能力を補償可能な電圧に設定されている。
　目標駆動電圧演算部２５は、起動時に起動処理を実行し、この起動処理によってファン補償制御処理を起動するとともに、冷却ファン１３が警告を必要とする要警告寿命に達したか否かを判断する寿命判断部２５ａを有する。
　起動処理は、目標駆動電圧演算部２５に電源が投入されたときに実行開始され、図２に示すように、ステップＳ１で、予め設定された電動モータ１４の定格電圧より低い目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎをＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力してからステップＳ２に移行する。
　このステップＳ２では、回転速度検出部２３から出力されるファン回転速度検出値Ｖｓを読込み、次いでステップＳ３に移行して、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達したか否かを判定する。この初期回転速度Ｖｓｉは、後述する適正回転速度範囲の下限回転速度ＶｓｓＬより低く、電動モータ１４が経年変化して寿命に達した状態で目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎを印加したときの推定回転速度と等しいか又はこれより低く設定されている。
　このステップＳ３の判定結果が、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達していないときには、ステップＳ２に戻ってファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達するまで待機し、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達したときには、ステップＳ４に移行する。
　このステップＳ４では、図３に示すファン補償制御処理を起動してから起動処理を終了する。
　また、ファン補償制御処理は、所定時間（例えば１０分）毎にタイマ割込処理として実行される。このファン補償制御処理は、図３に示すように、先ず、ステップＳ１１で、ファン回転速度検出値Ｖｓを読込み、次いでステップＳ１２に移行して、ファン回転速度検出値Ｖｓが冷却ファン１３の冷却能力を確保する下限回転速度ＶｓｓＬ及び上限回転速度ＶｓｓＵ間の適正回転速度範囲内であるか否かを判定する。
　このステップＳ１２の判定結果が、ファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲内すなわちＶｓｓL≦Ｖｓ≦ＶｓｓＵであるときにはステップＳ１３に移行して、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)を今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として設定してからステップＳ１４に移行する。
　このステップＳ１４では、目標駆動電圧ＶｆをＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力してからタイマ割込処理を終了する。
　一方、ステップＳ１２の判定結果が、ファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲外であるときすなわちＶｓ＜ＶｓｓＬ又はＶｓ＞ＶｓｓＵであるときには、ステップＳ１５に移行して、ファン回転速度検出値Ｖｓが下限回転速度ＶｓｓＬ未満であるか否かを判定する。
　この判定結果がＶｓ＜ＶｓｓＬであるときにはステップＳ１６に移行して、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)に比較的小さい設定電圧ΔＶを加算して今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を算出してからステップＳ１７に移行する。ここで、設定電圧ΔＶは、例えば回転速度範囲の上限回転速度ＶｓｓＵから下限回転速度ＶｓｓＬを減算した回転速度差に応じた分回転速度を増加させる電圧値より小さく設定されている。
　ステップＳ１７では、ステップＳ１６で算出した今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が予め設定した電動モータ１４の定格電圧に設定した警告寿命判定用の第１の閾値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判定し、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときすなわちＶｆ＊(n)≦Ｖｔｈであるときには、前記ステップＳ１４に移行する。
　また、ステップＳ１７の判定結果が、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈを超えているときには、電動モータ１４が警告を必要とする要警告寿命に達しているものと判断してステップＳ１８に移行し、警報信号Ｓａｌを警報回路２６に出力してからステップＳ１９に移行する。
　このステップＳ１９では、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊を定格電圧である第１の閾値電圧Ｖｔｈに制限してから前記ステップＳ１４に移行する。
　さらに、前記ステップＳ１５の判定結果が、ファン回転速度検出値Ｖｓが下限回転速度ＶｓｓＬ未満ではないときすなわちＶｓ＞ＶｓｓＵであるときには、ステップＳ２０に移行して、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)から比較的小さい所定電圧例えば前述した設定電圧ΔＶだけ減算した値を今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊に設定してから前記ステップＳ１４に移行する。
　この図３の処理において、ステップＳ７の処理が寿命判断部２５ａに対応している。
　次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
　今、冷却ファン１３の起動時には、目標駆動電圧演算部２５は、電源が投入されると、図２に示す起動処理を実行する。このため、先ず、目標駆動電圧演算部２５は、予め設定された目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎをＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力する（ステップＳ１）。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２４では、入力される目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎに応じた駆動電圧Ｖｆを冷却ファン１３の電動モータ１４に出力する。このため、電動モータ１４が駆動開始されて冷却ファン１３が回転開始する。
　次いで、回転速度検出部２３で検出された冷却ファン１３の電動モータ１４のファン回転速度検出値Ｖｓを読込み（ステップＳ２）、このファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲より低い初期回転速度Ｖｓｉに達したか否かを判定する（ステップＳ３）。
　そして、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達していない場合には、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達するまで待機し、ファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｓｉに達したときには、図３に示すファン補償制御処理を起動して起動処理を終了する。
　ファン補償制御処理が実行されると、先ず、回転速度検出部２３で検出される電動モータ１４のファン回転速度検出値Ｖｓを読込み（１１）、次いで読込んだファン回転速度検出値Ｖｓが予め設定した適正回転速度範囲内であるか否かを判定する。このとき、初期化処理で、電動モータ１４に対して目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎがＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力されているので、この電動モータ１４の回転速度が適正回転速度範囲の下限回転速度ＶｓｓＬより低い回転速度で回転されている。このため、Ｖｓ＜ＶｓｓＬとなるので、ステップＳ１２からステップＳ１５を経てステップＳ１６に移行する。
　このため、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)＝Ｖｆ＊ｉｎに設定電圧ΔＶを加算した値が今回目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として算出される。このとき、冷却ファン１３の回転開始時であるので、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)は定格電圧である第１の第１の閾値電圧Ｖｔｈより低いので、ステップＳ４に移行して目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力する。これによって、冷却ファン１３の電動モータ１４に供給される駆動電圧Ｖｆが増加して冷却ファン回転速度が増加する。
　この冷却ファン１３の加速処理はファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲内に達するまで継続され、適正回転速度範囲内に達するとステップＳ１２からステップＳ１３に移行して、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)が今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として維持され、これがＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力される。
　したがって、冷却ファン１３が適正回転速度範囲内で回転速度維持制御される。このとき、冷却ファン１３に経年変化を生じていない状態では、冷却ファン１３や電動モータ１４におけるベアリング等の回転部機械部品の摩耗劣化が少なく、適正回転速度範囲内で冷却ファン１３を駆動する目標駆動電圧Ｖｆ＊が電動モータ１４の定格電圧より十分に低い電圧となっている。
　しかしながら、冷却ファン１３を長期に渡って使用していると、冷却ファン１３が経年変化を生じて冷却ファン１３や電動モータ１４におけるベアリング等の回転部機械部品の摩耗劣化が徐々に大きくなる。このため、電動モータ１４を使用開始時の駆動電圧Ｖｆで駆動している場合には、回転速度検出部２３で検出されるファン回転速度検出値Ｖｓが低下することになり、冷却ファン１３の冷却能力が低下することになる。
　このように、冷却ファン１３の経年変化によって回転速度検出部２３で検出するファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲の下限回転速度ＶｓｓＬより低下した場合には、図３に示すファン補償制御処理で、ステップＳ２からステップＳ５を経てステップＳ６に移行する。このステップＳ６では、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)に所定電圧ΔＶを加算した電圧に算出され、次いでステップＳ４に移行して算出された目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)がＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力される。
　したがって、ＤＣ－ＤＣコンバータ２４から出力される駆動電圧Ｖｆが増加し、これが冷却ファン１３の電動モータ１４に出力される。このため、冷却ファン１３のファン回転速度が増加され、この加速処理はファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲内となるまで継続される。そして、ファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲内に戻ると、目標駆動電圧Ｖｆ＊が定電圧制御される。
　したがって、目標駆動電圧演算部２５で演算される目標駆動電圧Ｖｆ＊は、図４の特性線Ｌ１で示すように、経年変化が進むことに応じて順次増加し、特性線Ｌ２で示すように経年変化による冷却ファン１３のファン回転速度検出値Ｖｓの低下を抑制することができる。したがって、経年変化による冷却ファン１３の回転速度低下による冷却能力の低下を確実に補償することができる。
　このようにして、ファン補償制御処理で冷却ファン１３の経年変化によるベアリング等の回転部機械部品の摩耗劣化が進むことによるファン回転速度の低下を目標駆動電圧Ｖｆ＊の増加によって補償することができるものであるが、冷却ファン１３の電動モータ１４は定格電圧以上の駆動を継続することはできない。
　このため、冷却ファン１３の経年変化が大きくなって、ファン補償制御処理で算出される今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊が定格電圧に設定された第１の閾値電圧Ｖｔｈに達すると、目標駆動電圧演算部２５は要警告寿命に達したものと判断して警報回路２６に警報信号Ｓａｌを出力して警報を発する（ステップＳ１８）。これと同時に今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊を定格電圧に設定された第１の閾値電圧Ｖｔｈに設定され、これ以上の目標駆動電圧Ｖｆ＊の増加が停止される。
　このように、上記第１の実施形態によると、冷却ファン１３に経年変化が生じて冷却能力が低下した場合に、目標駆動電圧演算部２５で冷却ファン１３の回転速度を増加させる目標駆動電圧Ｖｆ＊を演算することにより確実に補償することができる。
　しかも、目標駆動電圧演算部２５は、回転速度検出部２３で検出したファン回転速度検出値Ｖｓに基づいてファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲に入る目標駆動電圧Ｖｆ＊を演算するので、ファン回転速度を適正回転速度範囲に正確に維持することができる。
　さらに、ファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲内に維持されるので、目標駆動電圧Ｖｆ＊が小刻みに変化することを防止して安定した回転速度制御を行うことができる。この場合、ファン回転速度が適正回転速度範囲の下限回転速度ＶｓｓＬを下回ったときに、適正回転速度範囲の上限回転速度ＶｓｓＵから下限回転速度ＶｓｓＬを減算した回転速度偏差よりは小さい設定電圧分を加算することにより、下限回転速度ＶｓｓＬ近傍でハンチングが生じることを確実に防止することができる。
　また、冷却ファン１３の起動時に目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎを出力して、初期回転速度Ｖｓｉｎまでを増加させるので、起動時の加速をファン補償制御時の速度変化に比較して速くすることができ、冷却能力の立ち上がりを早めることができる。
　次に、本発明の第２の実施形態について図５及び図６を伴って説明する。
　この第２の実施形態は、冷却ファンの冷却能力の低下を被冷却体の温度から検出するようにしたものである。
　すなわち、冷却装置１０は、図５に示すように、前述した第１の実施形態において、回転速度検出部２３に加えて半導体装置１２の温度を検出する冷却能力検出部としての温度検出部３１が設けられている。この温度検出部３１は、ヒートシンク１１上の半導体装置１２の近傍に配置して半導体装置１２の温度を正確に検出する。
　そして、温度検出部３１で検出した被冷却体温度検出値Ｔｃが目標駆動電圧演算部２５に供給される。この目標駆動電圧演算部２５では、前述した第１の実施形態におけるファン補償制御処理が図６に示すように変更されている。
　すなわち、ファン補償制御処理では、先ず、ステップＳ２１で温度検出部によって検出された被冷却体温度検出値Ｔｃを読込み、次いでステップＳ２２に移行して、被冷却体温度検出値Ｔｃの平均値である被冷却体温度平均値Ｔｃｍを例えば移動平均処理によって算出してからステップＳ２３に移行する。
　このステップＳ２３では、被冷却体温度平均値Ｔｃｍが下限温度ＴｃｓＬ以上で上限温度ＴｃｓＵ以下の適正温度範囲内にあるか否かを判定する。この判定結果が、被冷却体温度平均値Ｔｃｍが適正温度範囲内であるときには正常であると判断してステップＳ２４に移行して、前述した第１の実施形態のステップＳ１３と同様に前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)を今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として設定してからステップＳ２５に移行して、前述した第１の実施形態のステップＳ１４と同様に目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力してからタイマ割込処理を終了する。
　一方、ステップＳ２３の判定結果が、被冷却体温度平均値Ｔｃｍが適正温度範囲外であるときには、ステップＳ２６に移行して、被冷却体温度平均値Ｔｃｍが上限温度ＴｃｓＵを超えたか否かを判定する。この判定結果が、Ｔｃｍ＞ＴｃｓＵであるときにはステップＳ２７に移行して、前述した第１の実施形態と同様に、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)に設定電圧ΔＶを加算した値を今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として設定してからステップＳ２８に移行する。
　このステップＳ２８では、前記第１の実施形態と同様に、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判定し、Ｖｆ＊(n)＜Ｖｔｈであるときには寿命に達していないものと判断してステップＳ２５に移行する。
　また、ステップＳ２８の判定結果が、Ｖｆ＊(n)≧Ｖｆｔｈであるときには冷却ファン１３が寿命に達したものと判断してステップＳ２９に移行して、警報回路２６へ警報信号を出力してからステップＳ３０に移行する。
　このステップＳ３０では、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を定格電圧である第１の閾値電圧Ｖｔｈに制限してからステップＳ２５に移行して、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力する。
　さらに、ステップＳ２６の判定結果が、Ｔｃ＜ＴｃｓＬであるときにはステップＳ３１に移行して、前述した第１の実施形態のステップＳ２０と同様に前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)から設定電圧ΔＶを減算した値を今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として算出してからステップＳ２５に移行する。
　この第２の実施形態によると、冷却装置１０の起動時には、前述した第１の実施形態と同様に図２に示す起動処理が実行されて、冷却ファン１３がそのファン回転速度検出値Ｖｓが初期回転速度Ｖｉｎに達するまで加速される。
　その後、ファン回転速度検出Ｖｓが初期回転速度Ｖｉｎに達すると図６に示すファン補償制御処理が実行される。
　このファン補償制御処理では、被冷却体となる半導体装置１２の温度を検出する温度検出部３１で検出した被冷却体温度検出値Ｔｃを読込み（ステップＳ２１）、次いで温度検出値Ｔｃの平均値である被冷却体温度平均値Ｔｃｍを算出する（ステップＳ２２）。
　そして、算出した被冷却体温度平均値Ｔｃｍが適正温度範囲内であるか否かを判定し、適正温度範囲であるときには正常であると判断して前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)を維持する。
　一方、被冷却体温度平均値Ｔｃｍが適正範囲の上限温度ＴｃｓＵを超えたときには、経年変化による冷却ファン１３や電動モータ１４におけるベアリング等の回転部機械部品の摩耗劣化によって冷却能力が低下したものと判断して、ステップＳ２７に移行して、前回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n-1)に設定電圧ΔＶを加算して今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)として設定してからステップＳ２８に移行して、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈに達したか否かを判定し、第１の閾値電圧Ｖｔｈに達していないときには今回の目標区とを電圧Ｖｆ＊(n)をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力する。
　このため、ＤＣ－ＤＣコンバータ２４から出力される駆動電圧Ｖｆが増加し、電動モータ１４の回転速度が増加して経年変化による冷却能力の低下を補償することができる。このとき、ファン補償制御処理が前述した第１の実施形態と同様に例えば１０分毎のタイマ割込処理として実行されている。このため、冷却ファン１３の回転速度を増加させて温度が安定したところで再度ファン補償制御処理が実行されるので、冷却ファン１３の回転速度が不用意に高められることを防止することができる。
　そして、冷却ファン１３の経年変化がさらに進んで、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が定格電圧である第１の閾値電圧Ｖｔｈに達すると、冷却ファン１３が要警告寿命に達したものと判断して、警報回路２６へ警報信号Ｓａｌを出力して警報を発して、冷却ファン１３の交換を促す。
　これと同時に、今回の目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を第１の閾値電圧Ｖｔｈに抑制し、以後目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を定格電圧に維持する。
　この第２の実施形態によると、冷却ファン１３の冷却能力低下を被冷却体の近傍に配置した温度検出部３１で検出するので、冷却ファンの冷却能力を直接検出することができ、冷却能力を補償する温度維持制御を正確に行うことができる。
　なお、この第２の実施形態では、ファン補償制御処理のタイマ割込時間を例えば１０分毎に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、冷却ファン１３の速度を変更したときに温度検出部３１で温度変化が生じる温度制御応答性に応じて設定すればよい。
　次に、本発明の第３の実施形態について図７及び図８を伴って説明する。
　この第３の実施形態は、本発明を電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載した蓄電池を充電する充電装置に冷却ファンを適用したものである。
　すなわち、第３の実施形態では、図７に示すように、車両に搭載された多数の充電セルが収納された車載蓄電池４１を充電する充電装置４２に冷却ファン１３が配置されている。ここで、充電装置４２は、例えば家庭の商用交流源に接続されるプラグ４２ａを有する。充電装置４２は、図示しないがプラグ４２ａを通じて入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置と、この電力変換装置で変換された直流電力が供給されたＤＣ－ＤＣコンバータを備えている。
　また、目標駆動電圧演算部２５が車載ネットワーク４５を介して車両に搭載されたコントロールユニットとしてのＥＣＵ４３に接続され、このＥＣＵ４３に例えば運転席近傍のインストルメントパネル等に警報信号を表示する警報回路４４が接続されている。
　その他の構成は、前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付してその詳細説明はこれを省略する。
　また、目標駆動電圧演算部２５では、ＥＣＵ４３からファン駆動要求である始動指令が入力されると、上記第１の実施形態と同様の起動処理を実行するとともに、図８に示すファン補償制御を実行する。
　このファン補償制御処理では、ステップＳ１８で警報信号ＳａｌをＥＣＵ４３に出力することを除いては前述した第１の実施形態における図３の処理と同様の処理を行い、図３との対応処理に同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
　この第３の実施形態によると、車両に搭載された充電装置４２のプラグ４２ａが交流電源に接続されて充電処理が始動されると、これがＥＣＵ４３によって検出される。ＥＣＵ４３では車載ネットワーク４５を介して始動指令を目標駆動電圧演算部２５に供給することにより、目標駆動電圧演算部２５が始動されて、図２に示す起動処理を実行する。このため、目標駆動電圧演算部２５からＤＣ－ＤＣコンバータ２４に対して目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎを出力する。このため、ＤＣ－ＤＣコンバータ２４から駆動電圧Ｖｆが冷却ファン１３の電動モータ１４に出力される。したがって、電動モータ１４が回転駆動されてファン回転速度Ｖｓが増加される。
　そして、ファン回転速度Ｖｓが初期回転速度Ｖｉｎに達すると、図８に示すファン補償制御処理が実行開始される。
　その後は、前述した第１の実施形態と同様に、冷却ファン１３の経年変化による冷却ファン１３の軸受や電動モータ１４の軸受の回転抵抗の増加に応じたファン回転速度検出値Ｖｓの低下に応じてファン回転速度検出値Ｖｓが適正回転速度範囲となるように制御される。このため、冷却ファン１３の能力低下が電動モータ１４に供給する駆動電圧Ｖｆの増加で補償することができる。
　その後、冷却ファン１３の経年変化が進んで、ステップＳ１６で算出される目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が電動モータ１４の定格電圧である第１の閾値電圧Ｖｔｈ以上となると、要警告寿命に達したものと判断して、ステップＳ１７からステップＳ１８に移行して、目標駆動電圧演算部２５から車載ネットワーク４５を介して警報信号ＳａｌがＥＣＵ４３に供給される。このため、ＥＣＵ４３から警報信号Ｓａｌがインストルメントパネル等に配置された警告発生部としての警報回路４４に出力され、警報回路４４で例えば音声と表示による警報出力が行われる。したがって、運転者に充電装置４２の冷却能力低下を報知することができる。
　このように、上記第３の実施形態によると、車載の蓄電池４１に充電装置４２で充電を行う際に、充電装置４２を冷却する冷却ファン１３の経年変化による冷却能力の低下を冷却ファン１３の電動モータ１４に供給する駆動電圧Ｖｆの増加で確実に補償することができる。
　また、冷却ファン１３の経年変化が進んで、目標駆動電圧演算部２５で演算する目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈ以上となると、冷却ファン１３が要警告寿命に達したものと判断して警報を発するので、冷却能力の限界を運転者に報知することができ、冷却ファン１３の交換を促すことができる。
　その他、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　なお、上記各実施形態においては、目標駆動電圧Ｖｆ＊が第１の閾値電圧Ｖｔｈに達したときに要警告寿命に達したものと判断する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、目標駆動電圧演算部２５で実行するファン補償制御処理を図９に示すように変更して、要警告寿命に達した状態が所定時間以上継続した場合に、要停止寿命に達したものと判断して冷却ファン１３の駆動を停止させるようにしてもよい。
　この場合のファン補償制御処理は、図９に示すように、ステップＳ１９の次に、要警告寿命の継続時間Ｔｉｃを計数するステップＳ５１と、計数した継続時間Ｔｉｃが冷却ファン１３を停止させる要停止寿命と判断する設定時間Ｔｉｃｓに達したか否かを判定するステップＳ５２を設け、ステップＳ５２の判定結果が要警告寿命の継続時間Ｔｉｃが設定時間Ｔｉｃｓに達していないときには前記ステップＳ１４に移行し、要警告寿命の継続時間Ｔｉｃが設定時間Ｔｉｃｓに達したときに、ステップＳ５３に移行して、“０”に設定した目標駆動電圧Ｖｆ＊をＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力してからファン補償制御処理を終了する。ここで、ステップＳ５１～Ｓ５３の処理も寿命判断部２５ａを構成している。
　また、上記各実施形態においては、目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)が第１の閾値電圧Ｖｔｈに達したときに要警告寿命に達したものと判断する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、図１０に示すように、要警告寿命と判断する目標駆動電圧の第１の寿命第１の閾値電圧Ｖｔｈを定格電圧Ｖｒより低い値に設定し、目標駆動電圧Ｖｆ＊が定格電圧Ｖｒに設定された第２の寿命閾値Ｖｔｈ２に達したときに冷却ファン１３の駆動を停止させる要停止寿命に達したものと判断して冷却ファン１３の駆動を停止させるようにしてもよい。
　また、上記各実施形態では、起動処理で予め設定した目標駆動電圧初期値Ｖｆ＊ｉｎをＤＣ－ＤＣコンバータ２４に出力して冷却ファン１３を加速する場合について説明した。しかしなから、本発明は上記に限定されるものではなく、前回制御終了時の目標駆動電圧Ｖｆ＊を不揮発性メモリに記憶して、その目標駆動電圧Ｖｆ＊を初期駆動電圧Ｖｆ＊ｉｎに設定するようにしてもよい。
　また、上記各実施形態では、冷却ファン１３の電動モータ１４をＤＣ－ＤＣコンバータ２４で駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータをブラシレスモータで構成する場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２４に代えてインバータを適用することができる。
　また、上記各実施形態では、ファン回転速度又は被冷却体温度を検出することにより、冷却ファン１３の冷却能力を検出し、検出した冷却能力の低下を補償する目標駆動電圧を目標駆動電圧演算部２５で演算する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、ファン回転速度及び被冷却体温度の双方を検出し、例えばファン回転速度が適正回転速度範囲から低下したときに、算出する目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)を被冷却体温度の平均値で算出した補正値で補正するようにしてもよい。また、逆に被冷却温度が適正温度範囲を超えたときに、算出する目標駆動電圧Ｖｆ＊(n)をファン回転速度に基づいて算出した補正値で補正するようにしてもよい。
　１０…冷却装置、１１…ヒートシンク、１２…半導体装置、１３…冷却ファン、１４…電動モータ、２０…回転制御装置、２１…直流電力供給源、２２…回転制御部、２３…回転速度検出部、２４…ＤＣ－ＤＣコンバータ、２５…目標駆動電圧演算部、２５ａ…寿命判断部、２６…警報回路、３１…温度検出部、４１…蓄電池、４２…充電装置、４３…ＥＣＵ、４４…警報回路、４５…車載ネットワーク

Claims (14)

  1. 　直流電力供給源と、
    　該直流電力供給源から供給される直流電力によって冷却ファンを回転駆動する回転制御部と、
    　前記冷却ファンの冷却能力を検出する冷却能力検出部とを備え、
    　前記回転制御部は、前記冷却能力検出部で検出した冷却能力に基づいて経年変化による冷却能力の低下を補償する補償制御を行う
    　ことを特徴とする冷却ファンの回転制御装置。
  2. 　前記冷却能力検出部は、前記冷却ファンの回転速度を検出する回転速度検出部及び前記冷却ファンで冷却される被冷却体の温度を検出する温度検出部の少なくとも一方で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  3. 　前記補償制御は、前記冷却ファンの経年変化による回転速度の低下を、前記冷却ファンに対する駆動電圧を増加させて回転速度を一定に維持することにより補償する回転速度維持制御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回転制御装置。
  4. 　前記補償制御は、前記冷却ファンの経年変化による冷却能力の低下を、前記冷却ファンに対する駆動電圧を増加させて被冷却体の温度を一定に維持することにより補償する温度維持制御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回転制御装置。
  5. 　前記回転制御部は、前記冷却ファンの寿命を判断する寿命判断部を有し、該寿命判断部で冷却ファンが要警告寿命であると判断したときに、警告を発する警告発生部を備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  6. 　前記回転制御部は、前記寿命判断部が要警告寿命より長い要停止寿命に達したと判断したときに、前記冷却ファンの駆動を停止することを特徴とする請求項５に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  7. 　前記寿命判断部は、前記補償制御に使用する駆動電圧が第１の寿命閾値に達したときに要警告寿命に達したと判断することを特徴とする請求項５に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  8. 　前記寿命判断部は、前記補償制御に使用する駆動電圧が第１の寿命閾値より高い第２の寿命閾値に達したときに要停止寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  9. 　前記寿命判断部は、前記警告発生部で発する警告が所定時間以上継続したときに、要停止寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  10. 　前記寿命判断部は、前記駆動電圧が前記冷却ファンに供給する定格電圧の上限値に達したときに要停止寿命と判断することを特徴とする請求項７に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  11. 　前記回転制御部は、ＤＣ－ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  12. 　前記冷却ファンで冷却される被冷却体の温度を検出する温度検出部を備え、前記寿命判断部は、該温度検出部で検出した被冷却体温度が閾値温度に達し、且つ前記駆動電圧が第２の閾値に達したときに前記要停止寿命に達したと判断することを特徴とする請求項５に記載の冷却ファンの回転制御装置。
  13. 　前記冷却ファンは、車載蓄電池を充電する充電装置の冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載冷却ファンの回転制御装置。
  14. 　前記回転制御部は、車載ネットワークを介してコントロールユニットに接続され、当該コントロールユニットとの間で前記車載ネットワークを介してファン駆動要求及び警告信号の授受を行い、前記コントロールユニットに警告発生部が接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファンの回転制御装置。
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