特開 2024-121581 ファン制御装置、車両、およびファン制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121581

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】ファン制御装置、車両、およびファン制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20240830BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651C

B60K11/02

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028751

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅田 奨平

【テーマコード（参考）】

3D038

3L211

【Ｆターム（参考）】

3D038AA05

3D038AA06

3D038AB01

3D038AC20

3L211AA11

3L211BA14

3L211BA21

3L211DA30

3L211EA25

3L211EA38

3L211EA56

3L211EA73

3L211EA90

3L211FB05

3L211GA03

(57)【要約】

【課題】電動車両において、ファンの回転によって生じる騒音を抑えつつ、冷却回路の冷却性能を確保することができるファン制御装置、車両、およびファン制御方法を提供する。
【解決手段】本開示のファン制御装置は、車両の電装部品を冷却する冷却回路において、ラジエータに流入する冷媒の温度を示す第１冷媒温度情報、および、前記ラジエータから流出する前記冷媒の温度を示す第２冷媒温度情報を取得する取得部と、前記第１冷媒温度情報および前記第２冷媒温度情報に基づいて、前記ラジエータの前後における前記冷媒の温度差に基づいて、前記ラジエータに送風するファンの回転の有無を決定する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の電装部品を冷却する冷却回路において前記電装部品の動作状態を示す動作状態情報、および、外気温を示す外気温情報を取得する取得部と、
前記外気温が、前記動作状態に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記電装部品に送風するファンを回転させる制御部と、
を備える、ファン制御装置。

【請求項2】

前記取得部は、前記車両の走行速度を示す走行速度情報をさらに取得し、
前記制御部は、前記走行速度情報に基づいて、前記ファンの回転数を決定する、
請求項１に記載のファン制御装置。

【請求項3】

前記電装部品は、前記車両の空調回路のコンデンサであり、
前記制御部は、前記空調回路のコンプレッサの動作状態に基づいて、前記条件を満たすか否かの判断を行う、
請求項１に記載のファン制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記空調回路が冷房を行う冷房動作状態であって、前記外気温が第１閾値以上である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項３に記載のファン制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記空調回路が暖房を行う暖房動作状態であって、前記外気温が前記第１閾値より低い第２閾値以下である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項４に記載のファン制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記空調回路が除湿を行う除湿動作状態であって、前記外気温が前記第１閾値以上である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項４に記載のファン制御装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のファン制御装置と、
前記冷却回路と、
を備える、車両。

【請求項8】

車両に搭載されたコンピュータが実行するファンの制御方法であって、
前記車両の電装部品を冷却する冷却回路において前記電装部品の動作状態を示す動作状態情報、および、外気温を示す外気温情報を取得し、
前記外気温が、前記動作状態に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記電装部品に送風するファンを回転させる、
ファン制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に搭載される冷却回路に設けられたファンを制御するファン制御装置、車両、およびファン制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電動車両に搭載されるエアコンシステムでは、内燃機関車のようにエンジンから熱を得ることができない。このため、エアコン用の熱源として、例えばヒータを温水循環路上に設け、ヒータで加熱された温水を、温水循環路を通してヒータコアに供給することが行われている。（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１２９２６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動車両の停車時または低速走行時には、エアコンシステムのコンデンサからの排風がキャビン下部など、電動車両の一部に流れ込み、キャビン下部などに熱がこもることがある。キャビン下部には各種の電気部品が配置されているが、冷房運転時におけるコンデンサからの排風は比較的熱いため、熱がこもることは電気部品の品質維持のために好ましくない。また、暖房運転時はコンデンサからの排風が外気より冷たくなるため、熱がこもるとコンデンサ周辺の空気温度が外気より下がり、ヒートポンプの効率が低下する。コンデンサ用ファンを回転させると排風を逃がし、キャビン下部の熱の蓄積を防止できるが、停車時または低速走行時では騒音が問題となり得る。

【0005】

本開示は、電動車両の停車時または低速走行時において、電動車両の一部への熱の蓄積と、ファンの回転による騒音とを解消させることができるファン制御装置、車両、およびファン制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るファン制御装置は、車両の電装部品を冷却する冷却回路において前記電装部品の動作状態を示す動作状態情報、および、外気温を示す外気温情報を取得する取得部と、前記外気温が、前記動作状態に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記電装部品に送風するファンを回転させる制御部と、を備える。

【0007】

本開示の一態様に係る車両は、上記のファン制御装置と、前記冷却回路と、を備える。

【0008】

本開示の一態様に係るファン制御方法は、車両に搭載されたコンピュータが実行するファンの制御方法であって、前記車両の電装部品を冷却する冷却回路において前記電装部品の動作状態を示す動作状態情報、および、外気温を示す外気温情報を取得し、前記外気温が、前記動作状態に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記電装部品に送風するファンを回転させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電動車両の停車時または低速走行時において、電動車両の一部への熱の蓄積と、ファンの回転による騒音とを解消させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態に係るファン制御装置を含む冷却回路の構成の一例を説明するための図

【図2】ファン制御装置の構成を説明するための図

【図3】電動車両ＥＶの走行速度とファンの回転数との関係を示すテーブルを例示した図

【図4】制御部の動作フローを示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

【0012】

＜空調回路１００＞
図１は、本開示の実施の形態に係るファン制御装置を含む空調回路１００の構成の一例を説明するための図である。

【0013】

空調回路１００は、冷房回路１０１と、暖房回路１０２と、制御装置１０３と、を含んでいる。冷房回路１０１は、コンプレッサ１１と、コンデンサ１２と、冷媒膨張弁１３と、コンデンサ１４と、冷媒膨張弁１５と、エバポレータ１６と、を有する。また、暖房回路１０２は、コンデンサ１２と、ヒータ２１と、ヒータコア２２と、ＰＴＣヒータ２３と、ポンプ２４と、を有する。冷房回路１０１及び暖房回路１０２の各構成は、制御装置１０３の制御に基づいて動作する。空調回路１００は、電動車両ＥＶに搭載される。

【0014】

冷房回路１０１において、コンプレッサ１１は、気化された冷媒（クーラーガス）を高温かつ高圧に圧縮し、気化してコンデンサ１２およびコンデンサ１４に送り出す。冷房時はコンデンサ１２およびコンデンサ１４は、コンプレッサ１１で圧縮された高温かつ高圧の冷媒ガスを冷却して液化する。液化した冷媒は冷媒膨張弁１５およびエバポレータ１６によって気化される。冷媒ガスが気化する際、周囲の熱を奪い、エバポレータ１６の周りの空気が冷やされる。冷やされた空気は、図示しないブロアーファンなどによって車室内に送られる。暖房時(ヒートポンプ時)はコンデンサ１２により、コンプレッサ１１で圧縮された高温かつ高圧の冷媒ガスを冷却して液化する。液化された冷媒ガスは冷媒膨張弁１３、コンデンサ１４、冷媒膨張弁１５、およびエバポレータ１６で気化される。以下の説明において、このような冷房回路１０１の動作を、冷房動作と記載する。なお、空調回路１００の除湿動作の場合も、冷房回路１０１は冷房動作と同様の動作を行う。

【0015】

なお、図示は省略するが、コンプレッサ１１で高温かつ高圧に圧縮された冷媒ガスは、冷房回路１０１以外に例えば電動車両ＥＶに搭載されたバッテリなどを冷却するために用いられてもよい。

【0016】

また、暖房回路１０２において、コンデンサ１２によって冷房回路１０１から回収した熱、およびヒータ２１によって暖められた冷媒は、ポンプ２４によってヒータコア２２に送られる。これにより、ヒータコア２２の周囲の空気が暖められ、温められた空気が図示しないブロアーファンなどによって車室内に送られる。ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ２３は、冷却水が暖房に必要な温度に満たない場合に動作する補助的なヒータである。

【0017】

冷房回路１０１において、コンデンサ１４に送風するためのファン１７が設けられている。ファン１７は、ファン制御装置１８の制御に基づいて回転し、コンデンサ１４に送風することで、コンデンサ１４内の冷媒を冷却する。

【0018】

ファン制御装置１８は、ファン１７の回転を制御する。より詳細には、ファン制御装置１８は、電動車両ＥＶの状態などの各種情報に基づいて、ファン１７を回転させるタイミング、回転の時間的な長さ、および一定時間あたりの回転数などの各種パラメータを決定し、決定したパラメータに基づく回転制御を行う。

【0019】

なお、本実施の形態では、ファン制御装置１８が、空調回路１００全体の制御装置１０３から独立して設けられているが、例えばファン制御装置１８が制御装置１０３に組み込まれていてもよい。

【0020】

＜ファン制御装置１８＞
図２は、ファン制御装置１８の構成を説明するための図である。ファン制御装置１８は、取得部３１と、制御部３２と、記憶部３３と、を備える。なお、記憶部３３はファン制御装置１８の内部に設けられていなくてもよく、ファン制御装置１８の外部に独立して設けられてもよい。ファン制御装置１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える、いわゆるコンピュータである。

【0021】

取得部３１は、図示しない外気温センサなどから、外気温を示す外気温情報を取得する。また、取得部３１は、制御装置１０３から、空調回路１００の動作状態を示す動作状態情報を取得する。さらに、取得部３１は、図示しない走行速度センサなどから、電動車両ＥＶの走行速度を示す走行速度情報を取得する。

【0022】

制御部３２は、外気温、および、空調回路１００の動作状態に基づいて、ファン１７の回転を制御する。また、制御部３２は、ファン１７を回転させると判断した場合、次に走行速度情報に基づいて、ファン１７の回転数を決定する。

【0023】

記憶部３３は、制御部３２によるファン１７の回転制御に必要な各種情報を記憶する。

【0024】

＜制御部３２によるファン１７を回転させるか否かの判断＞
以下では、制御部３２によるファン１７を回転させるか否かの判断について詳細に説明する。

【0025】

制御部３２は、外気温、および、空調回路１００の動作状態に基づいて、ファン１７を回転させるか否かを判断する。具体的には、制御部３２は、以下の条件（１）～（６）のいずれかが満たされた場合に、ファン１７を回転させると判断する。
（１）空調回路１００が冷房動作状態であり、かつ外気温が２８度以上である場合。
（２）空調回路１００が暖房動作状態であり、かつ外気温が１０度以下である場合。
（３）空調回路１００が除湿動作状態であり、かつ外気温が２８度以上である場合。
（４）空調回路１００が冷房動作状態、かつバッテリ冷却状態であり、かつ外気温が２５度以上である場合。
（５）空調回路１００が暖房動作状態、かつバッテリ冷却状態であり、かつ外気温が２５度以上である場合。
（６）空調回路が冷房動作状態でも暖房動作状態でもなく、バッテリ冷却状態であり、かつ外気温が２５度以上である場合。

【0026】

なお、空調回路１００が冷房動作状態、除湿動作状態、またはバッテリ冷却状態は、図１に示すコンプレッサ１１が動作している状態である。また、空調回路１００が暖房動作状態である場合も、コンプレッサ１１は動作しており、冷房回路１０１のコンデンサ１２を介して暖房回路１０２側に熱を回収させている。したがって、上記の条件（１）～（６）のうち、空調回路１００の動作状態に関する条件は、コンプレッサ１１が動作しているという条件と等価である。

【0027】

コンプレッサ１１やコンデンサ１４など、冷房回路１０１の一部の構成は、電動車両ＥＶの一部、例えばキャビンの下部などに設けられている。コンプレッサ１１で高温高圧とされた冷媒ガスがコンデンサ１４で液化される際、コンデンサ１４が熱を発する。この熱がキャビンの下部などに蓄積した場合、コンプレッサ１１やキャビン下部に設けられた他の電気部品に熱による悪影響が及ぼされることがある。悪影響の例としては、冷媒ガスがコンデンサ１４で液化される際に、コンデンサ１４が熱を吸収することで周囲の空気温度が外気温度より下がり、ヒートポンプ効率が低下することが挙げられる。上記の条件（１）～（６）が満たされる状況とは、このような悪影響が発生しやすい状況である。

【0028】

したがって、条件（１）～（６）のいずれかが満たされた場合に、制御部３２がコンデンサ１４に送風するファン１７を回転させることにより、キャビン下部に新たな空気を送り込むことができ、熱の蓄積を低減または解消することができる。これにより、コンプレッサ１１やその他の電気部品に、コンデンサ１４が発する熱による悪影響が及ぼされる事態を防止することができる。

【0029】

なお、上記の条件（１）～（６）は本開示の条件の一例であって、本開示の条件はこれに限定されるものではない。例えば外気温に関する条件は、適宜変更されてもよい。

【0030】

制御部３２は、条件（１）～（６）のいずれかが満たされたと判断した場合に、以下説明する、ファン１７の回転数の決定方法に基づいて、ファン１７の回転数を決定する。

【0031】

＜制御部３２によるファン１７の回転数の決定方法＞
制御部３２は、電動車両ＥＶの走行速度に基づいてファン１７の回転数を決定する。図３は、電動車両ＥＶの走行速度とファン１７の回転数との関係を示すテーブルを例示した図である。

【0032】

図３に示す例では、走行速度が２２ｋｍ／ｈ以下では、ファン１７の回転数は、コンデンサ１４の熱を効率よく排熱できる最低限の回転数（デューティ比）である、５６．３％に設定されている。この回転数は、排熱効率とファン１７の回転による生じる騒音とのバランスをとることで設定された回転数である。走行速度が２２ｋｍ／ｈを超えると、ファン１７を回転させなくても、キャビン下部に走行風が流れ込むため、ファン１７の回転数を低減させるようになっている。図３には例示されていないが、走行速度がさらに上昇した場合、ファン１７の回転を停止させるようにしてもよい。

【0033】

このような回転数により、電動車両ＥＶの停止時または低速走行時には、キャビン下部などの車両の一部に熱が溜まらない程度の最低限の回転数でファン１７を回転させることにより、ファンの回転による騒音が目立ちやすい停止時または低速走行時においても、騒音を最小限に抑えることができる。また、電動車両ＥＶの走行速度が一定以上となった場合、ファン１７の回転数を低減させる、またはファン１７の回転を停止させるように制御することで、ファン１７の回転に係る電費を抑えることができるようになる。

【0034】

［制御部３２の動作フロー］
図４は、制御部３２の動作フローを示す図である。

【0035】

ステップＳ１において、制御部３２は、外気温情報、空調回路１００の動作状態情報、および走行速度情報を取得する。

【0036】

ステップＳ２において、制御部３２は、外気温情報、および、空調回路１００の動作状態情報に基づいて、所定の条件が満たされるか否かの判断を行う。制御部３２は、所定の条件が満たされると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、動作をステップＳ３に進め、そうでない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、処理を終了する。

【0037】

ステップＳ３において、制御部３２は、走行速度情報に基づいてファン１７の回転数を決定する。

【0038】

ステップＳ４において、制御部３２は、決定した回転数でファン１７を回転させる。

【0039】

このような動作により、電動車両ＥＶの一部に熱が蓄積される事態を防止するとともに、停止時または低速時に目立ちやすいファン１７の騒音を最低限に抑えることができる。また、走行速度が一定以上となった場合、ファン１７の回転数を低減させることにより、電費を抑えることができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示は、空調回路に設けられたコンデンサに送風するファンの回転を制御するファン制御装置に有用である。

【符号の説明】

【0041】

１００ 空調回路
１０１ 冷房回路
１０２ 暖房回路
１０３ 制御装置
１１ コンプレッサ
１２ コンデンサ
１３ 冷媒膨張弁
１４ コンデンサ
１５ 冷媒膨張弁
１６ エバポレータ
１７ ファン
１８ ファン制御装置
２１ ヒータ
２２ ヒータコア
２３ ヒータ
２４ ポンプ
３１ 取得部
３２ 制御部
３３ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両の空調回路の動作状態を示す動作状態情報、および、外気温を示す外気温情報を取得する取得部と、
前記外気温が、前記動作状態、および、前記電動車両のバッテリ冷却の有無に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記空調回路の電装部品に送風するファンを回転させる制御部と、
を備える、ファン制御装置。

【請求項2】

前記取得部は、前記電動車両の走行速度を示す走行速度情報をさらに取得し、
前記制御部は、前記走行速度情報に基づいて、前記ファンの回転数を決定する、
請求項１に記載のファン制御装置。

【請求項3】

前記電装部品は、前記空調回路のコンデンサであり、
前記制御部は、前記空調回路のコンプレッサの動作状態に基づいて、前記条件を満たすか否かの判断を行う、
請求項１に記載のファン制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記空調回路が冷房を行う冷房動作状態であって、前記外気温が第１閾値以上である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項３に記載のファン制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記空調回路が暖房を行う暖房動作状態であって、前記外気温が前記第１閾値より低い第２閾値以下である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項４に記載のファン制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記空調回路が除湿を行う除湿動作状態であって、前記外気温が前記第１閾値以上である場合に前記条件を満たすと判断する、
請求項４に記載のファン制御装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のファン制御装置と、
前記空調回路と、
を備える、車両。

【請求項8】

電動車両に搭載されたコンピュータが実行するファンの制御方法であって、
前記電動車両の空調回路の動作状態を示す動作状態情報、前記電動車両のバッテリ冷却に関する情報、および、外気温を示す外気温情報を取得し、
前記外気温が、前記動作状態および前記バッテリ冷却の有無に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記空調回路の電装部品に送風するファンを回転させる、
ファン制御方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本開示の一態様に係るファン制御装置は、電動車両の空調回路の動作状態を示す動作状態情報、前記電動車両のバッテリ冷却に関する情報、および、外気温を示す外気温情報を取得する取得部と、前記外気温が、前記動作状態および前記バッテリ冷却の有無に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記空調回路の電装部品に送風するファンを回転させる制御部と、を備える。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本開示の一態様に係るファン制御方法は、電動車両に搭載されたコンピュータが実行するファンの制御方法であって、前記電動車両の空調回路の動作状態を示す動作状態情報、前記電動車両のバッテリ冷却に関する情報、および、外気温を示す外気温情報を取得し、前記外気温が、前記動作状態および前記バッテリ冷却の有無に応じて予め設定された条件を満たす場合に、前記空調回路の電装部品に送風するファンを回転させる。