(57)【要約】【課題】種々の車両に搭載されてファンが発生する騒音波形が変化しても、ファンの騒音レベルを長期間にわたって効果的に低減する。エンジンやファンの回転数などを電気的に検出する回路を必要としない簡単な回路構成としながら、ファンの騒音レベルを効果的に低減する。【解決手段】車両用の電源装置は、電池１と、この電池１を冷却するファン２と、このファン２の平均供給電力をコントロールして回転を制御する制御回路３と、ファン２の騒音を検出する集音マイク４と、ファン２に供給される平均供給電力に対するファン２の記憶騒音信号を記憶している記憶回路５と、この記憶回路５に記憶される記憶騒音信号と集音マイク４で検出する検出騒音信号を合成して騒音レベルを低下させる騒音低減信号を生成する低減信号発生回路６と、この低減信号発生回路６から出力される騒音低減信号を再生するスピーカー７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池(1)と、この電池(1)を冷却するファン(2)と、このファン(2)の平均供給電力をコントロールして回転を制御する制御回路(3)と、前記ファン(2)の騒音を検出する集音マイク(4)と、前記ファン(2)に供給される平均供給電力に対するファン(2)の記憶騒音信号を記憶している記憶回路(5)と、この記憶回路(5)に記憶される記憶騒音信号と前記集音マイク(4)で検出する検出騒音信号を合成して騒音レベルを低下させる騒音低減信号を生成する低減信号発生回路(6)と、この低減信号発生回路(6)から出力される騒音低減信号を再生するスピーカー(7)とを備える車両用の電源装置。
【請求項２】
電池(1)とファン(2)を収納するケース(8)を備え、集音マイク(4)がケース(8)内の騒音を検出する位置にあって、スピーカー(7)がケース(8)内に騒音低減信号を再生する位置にある請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項３】
ファン(2)が直流モータを備え、前記制御回路(3)がファン(2)に供給する平均供給電力を、電源スイッチをオンオフに切り変えるデューティーで制御する請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項４】
ファン(2)が交流モータを備え、前記制御回路(3)がファン(2)に供給する平均供給電力を、電圧と周波数と制御する請求項１に記載される車両用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池を冷却するファンを備える車両用の電源装置に関し、とくに冷却用ファンの騒音レベルを低減できる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置であって、車両の走行モータに電力を供給する装置は多数の電池を内蔵して出力を大きくしている。この電源装置は、電池を大電流で充放電することから電池の温度が高くなることがある。また暑い夏の高温環境で使用されることからも電池温度が高くなることがある。電池は高温で使用されて電気特性が低下し、また寿命も短くなる。したがって、温度上昇した電池を冷却するためのファンを備えている。ファンは、電池の温度で回転数がコントロールされて、電池を所定の温度に保持する。この電源装置は、ファンが回転するときに耳障りな騒音が発生する。とくに近年の車両は、車外の遮音特性に優れることから、低レベルの騒音も耳障りになる。それは、人間の耳が、騒音レベルが大きくなるにしたがって聞き取りできる最低音圧レベルが大きくなる、マスク効果を有するからである。マスク効果は、いいかえると騒音レベルが小さくなると聞き取りできる最低音圧レベルが低くなって耳の感度が高くなることになり、静かな車両にあっては相当に小さいファンの騒音も実質的に大きな騒音に聞こえてドライバーには耳障りな騒音となる。
【０００３】
ファンの騒音レベルは、ファンが発生する音と逆位相の音をスピーカーから再生して低減できる。このことを実現する技術はすでに開発されている。（特許文献１参照）
【０００４】
特許文献１は、エンジンのラジエータを冷却するクーリングファンの騒音を低減する装置を記載する。この騒音低減装置は、クーリングファンが発する騒音と同振幅かつ逆位相の騒音波形を制御装置に記憶させている。エンジンの回転数に応じて騒音波形を、クーリングファンのファンシュラウドに装着したスピーカから再生してクーリングファン騒音を低減する。騒音を低減するには、スピーカーから再生される騒音波形を、騒音と逆位相に制御する必要がある。このことを実現するために、集音マイクでクーリングファンの騒音を検出する。検出された騒音信号と騒音波形との位相差を検出し、この位相差が１８０度、すなわち逆位相となるように、騒音波形の位相を変化させてスピーカーから再生している。
【特許文献１】特開平７−１８９６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の騒音低減装置は、クーリングファンの騒音を低減できるが、全ての車両に搭載されてクーリングファンの騒音を効果的に低減するのが難しい。とくに、種々の条件で変化するクーリングファンの騒音を効果的に低減するのが難しい。クーリングファンが発生する騒音は、たとえ回転数が同じであっても、全ての車両において同じ波形とはならない。たとえば、クーリングファンのベアリングが騒音を発生し、あるいはファンシュラウドのように近傍に配設される部材の共振による騒音などが発生してこれが車種により変化する。とくに時間が経過するにしたがって、クーリングファンやその近傍の部材の共振状態等が変化して騒音波形が変化する。騒音波形が変化すると、騒音と逆位相の音をスピーカーから再生しても、騒音と再生音との波形が異なることから騒音レベルを効果的に低減できなくなる。このため、この公報に記載される騒音は、特定の車両においては効果的に騒音レベルを低減できても、全ての車両において、とくに経時的に長期間にわたってクーリングファンの騒音レベルを効果的に低減できない欠点がある。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、種々の車両に搭載されてファンが発生する騒音波形が変化しても、ファンの騒音レベルを効果的に低減でき、さらに長期間にわたって騒音レベルを効果的に低減できる車両用の電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、エンジンやファンの回転数などを電気的に検出する回路を必要としない簡単な回路構成としながら、ファンの騒音レベルを効果的に低減できる車両用の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、電池１と、この電池１を冷却するファン２と、このファン２の平均供給電力をコントロールして回転を制御する制御回路３と、ファン２の騒音を検出する集音マイク４と、ファン２に供給される平均供給電力に対するファン２の記憶騒音信号を記憶している記憶回路５と、この記憶回路５に記憶される記憶騒音信号と集音マイク４で検出する検出騒音信号を合成して騒音レベルを低下させる騒音低減信号を生成する低減信号発生回路６と、この低減信号発生回路６から出力される騒音低減信号を再生するスピーカー７とを備えている。
【０００８】
本発明の請求項２の車両用の電源装置は、電池１とファン２を収納するケース８を備え、集音マイク４をケース８内の騒音を検出する位置に配置すると共に、スピーカー７を、ケース８内に騒音低減信号を再生する位置に配置している。
【０００９】
本発明の請求項３の車両用の電源装置は、ファン２が直流モータを備えており、制御回路３が、ファン２に供給する平均供給電力を、電源スイッチをオンオフに切り変えるデューティーで制御している。
【００１０】
本発明の請求項４の車両用の電源装置は、ファン２が交流モータを備えており、制御回路３が、ファン２に供給する平均供給電力を、電圧と周波数とで制御している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用の電源装置は、種々の車両に搭載されてファンが発生する騒音が変化しても、騒音レベルを効果的に低減でき、しかも長期間にわたって騒音レベルを効果的に低減できる特徴がある。それは、本発明の電源装置が、集音マイクで検出する検出騒音信号と、ファンに供給する平均供給電力から特定される記憶回路に記憶される記憶騒音信号を合成して、ファンの騒音を低減する騒音低減信号を発生し、この騒音低減信号をスピーカーから再生してファンの騒音を低減するからである。集音マイクは、種々の車両によって変化する各々のファンの騒音を検出する。このため、ファンの騒音が車種により変動し、あるいは年月が経過して経時的に変化しても、各々のファンの騒音は集音マイクに検出される。この集音マイクで検出する検出騒音信号をあらかじめ記憶回路の記憶している記憶騒音信号に合成して騒音低減信号として、これをスピーカーから再生するので、車種によりファンの騒音信号が変化し、あるいは種々の条件でファンの騒音信号が変化しても、常にファンの騒音レベルを低減する騒音低減信号が得られ、この騒音低減信号でファンの騒音が効果的に低減される。
【００１２】
また、本発明の車両用の電源装置は、集音マイクの検出騒音信号から騒音低減信号を発生してファンの騒音レベルを低減するので、従来のようにエンジンの回転数を検出する回路を必要とせず、簡単な回路構成でファンの騒音レベルを効率よく低減できる。それは、集音マイクで検出される検出騒音信号を同期信号として、記憶回路の記憶騒音信号に逆位相の信号を発生でき、現実に発生している騒音信号を検出できるからである。すなわち、集音マイクでもって、ファンから発生する騒音の波形を検出でき、さらに、集音マイクの検出騒音信号を、記憶回路の記憶騒音信号の同期信号に利用できるからである。記憶回路に記憶される記憶騒音信号は、騒音と逆位相となるようにファンの回転に同期してスピーカーから再生する必要がある。この同期信号として、集音マイクが検出する検出騒音信号を利用できる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項２の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電池とファンを収納するケースを備える。集音マイクはケース内の騒音を検出する位置にあって、スピーカーはケース内に騒音低減信号を再生する位置にある。この構造によると、ファンの騒音が発生する近傍で騒音を検出し、さらに、この騒音を低減するようにスピーカーが逆位相の騒音低減信号を再生して、効果的にファンの騒音レベルを低減できる。
【００１４】
また、本発明の請求項３の電源装置は、請求項１の構成に加えて、ファンが直流モータを備え、制御回路がファンに供給する平均供給電力を、ファンと電源との間に接続される電源スイッチをオンオフに切り変えるデューティーで制御する。この制御回路は、ファンの回転を効率よくコントロールしながら、ファンの騒音レベルを効果的に低減できる。また、本発明の請求項４の電源装置は、請求項１の構成に加えて、ファンが交流モータを備え、制御回路がファンに供給する平均供給電力を、電圧と周波数とで制御する。この制御回路も、ファンの回転数を正確に効率よく制御しながら、ファンとモータの騒音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図１はハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、走行用のモータを駆動する電池１を搭載している車両用の電源装置を示している。図の車両用の電源装置は、ケース８に収納される複数の電池１と、電池１を冷却するファン２と、このファン２に供給する平均供給電力をコントロールして、ファン２の回転を制御する制御回路３と、ファン２の騒音を検出する集音マイク４と、ファン２に供給される平均供給電力に対するファン２の記憶騒音信号を記憶している記憶回路５と、この記憶回路５に記憶される記憶騒音信号と集音マイク４で検出する検出騒音信号を合成して騒音レベルを低下させる騒音低減信号を生成する低減信号発生回路６と、この低減信号発生回路６から出力される騒音低減信号を再生するスピーカー７とを備えている。
【００１８】
ケース８は、複数の電池１を収納している。電池１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの充電できる電池である。ケース８に収納される電池１は、その表面に空気を送風する送風ダクト（図示せず）を設けている。ファン２が送風ダクトに空気を強制送風して、電池１を冷却する。ファン２の回転は、制御回路３にコントロールされる。
【００１９】
制御回路３は、電池温度を検出してファン２の回転を制御する。したがって、制御回路３は電池温度を検出する温度センサ９を接続しており、この温度センサ９を電池表面に熱結合状態で配設している。制御回路３は、電池１の温度が設定温度まで上昇するとファン２を回転し、また、設定温度よりも低くなるとファン２の運転を停止する。さらに、制御回路３は、電池温度でファン２の回転数をコントロールする。制御回路３は、電池温度が高くなるにしたがって、ファン２に供給する平均供給電力を大きくしてファン２の回転数を高くする。
【００２０】
制御回路３がファン２に供給する平均供給電力は、直流モータで駆動するファンにあっては、ファンと電源に接続している電源スイッチを所定の周期でオンオフに切り変えるデューティーで制御する。オフ時間に対するオン時間を大きく、すなわちデューティーを大きくして、ファンの直流モータに供給できる平均供給電力を大きくできる。この制御回路は、簡単な回路構成でファンに供給する平均供給電力を大幅にコントロールできる。
【００２１】
制御回路３がファン２に供給する平均供給電力は、交流モータで駆動するファンにあっては、周波数と電圧で制御する。この制御回路は、周波数と電圧を低くしてファンに供給する平均供給電力を小さく、反対に周波数と電圧を高くしてファンに供給する平均供給電力を大きくできる。交流モータに同期モータを使用し、制御回路で周波数と電圧を変更して平均供給電力をコントロールする構造は、ファンの回転数を制御回路で正確に制御できる。同期モータを周波数に同期して回転できるからである。交流モータには、好ましくは三相モータを使用する。
【００２２】
制御回路３で回転が制御されるファン２は、運転時に騒音を発生する。ファン２が運転して発生する騒音は、あらかじめ測定されて記憶回路５に記憶されている。ファン２の騒音は平均供給電力で変化する。ファン２が発生する騒音は、平均供給電力が大きくなると大きくなり、また騒音パターンも変化する。平均供給電力に対するファン２の騒音は、あらかじめ測定されて記憶回路５に記憶騒音信号として記憶される。記憶回路５は、メモリを備え、このメモリにファン２の平均供給電力に対する記憶騒音信号を記憶している。ファン２の記憶騒音信号は、平均供給電力が大きくなると、振幅が大きくなると共に、周波数成分も変化する。記憶回路５に記憶される記憶騒音信号は、外部の音を遮音する状態で、現実にファン２を運転して測定される。すなわち、ファン２に特定の平均供給電力を供給する状態でファン２が発生する騒音を測定し、測定された波形を記憶騒音信号として記憶回路５に記憶する。制御回路３は、ファン２に供給する平均供給電力を変更するので、制御回路３がファン２に供給する平均供給電力に対する記憶騒音信号が記憶回路５に記憶される。
【００２３】
さらに、図の電源装置は、現実に使用する状態で発生する騒音を測定する集音マイク４を備える。集音マイク４は、電池１を収納するケース８内に配設され、あるいはケースの外部に配設されて、騒音を測定する。集音マイク４で測定される記憶騒音信号は、逆位相としてスピーカー７から再生される。したがって、集音マイク４で検出される検出騒音信号は、アンプ（図示せず）で増幅された後、位相反転回路１０で位相が１８０度異なる逆位相の信号に変換される。ただし、この位相反転回路は、必ずしも設ける必要はない。それは、低減信号発生回路の出力とスピーカーとの接続を逆にして、スピーカーから逆位相の音響を再生できるからである。
【００２４】
低減信号発生回路６は、集音マイク４で検出される検出騒音信号と、記憶回路５に記憶される記憶騒音信号を合成してスピーカー７からファン２の騒音を打ち消す音を再生する。この低減信号発生回路６は、集音マイク４で検出される検出騒音信号を同期信号として、記憶回路５に記憶される記憶騒音信号を検出騒音信号に同期させる位相調整回路１１を備える。この位相調整回路１１は、検出騒音信号のピーク波形を検出し、このピーク波形をトリガー信号として、記憶回路５に記憶される記憶騒音信号の位相をシフトして検出騒音信号に同期する記憶騒音信号、言い換えるとスピーカー７から再生されてファン２の騒音を最も小さくする位相に調整する。位相が調整された記憶騒音信号と集音マイク４の検出騒音信号は加算回路１２で合成される。
【００２５】
図の加算回路１２は、増幅率を１とする３組のバッファーアンプ１３を備える。第１のバッファーアンプ１３Ａは検出騒音信号が入力され、第２のバッファーアンプ１３Ｂは記憶騒音信号が入力され、第３のバッファーアンプ１３Ｃは、第１のバッファーアンプ１３Ａと第２のバッファーアンプ１３Ｂの出力が合成抵抗１４を介して入力側に接続される。この加算回路１２は、第１のバッファーアンプ１３Ａと第２のバッファーアンプ１３Ｂの出力側に接続している合成抵抗１４の電気抵抗の比率で、記憶騒音信号と検出騒音信号を合成する比率が調整される。合成抵抗１４を同じ電気抵抗として、記憶騒音信号と検出騒音信号は同じレベルで合成される。この合成抵抗１４は、スピーカー７から再生される音がファン２の音を最も小さくする比率に設定される。
【００２６】
さらに、低減信号発生回路６は、加算回路１２から出力される騒音低減信号を電力増幅するパワーアンプ１５を備える。このパワーアンプ１５の出力は、スピーカー７から再生される騒音低減信号の音圧レベルを特定する。したがって、このパワーアンプ１５は、スピーカー７から再生される騒音低減信号の音圧レベルが、騒音を最も小さくするパワーとなるように出力を調整している。パワーアンプの出力は、変換能率の低いスピーカーにあっては大きく、変換能率の高いスピーカーにあっては小さくなる。
【００２７】
スピーカー７は、低減信号発生回路６のパワーアンプ１５から入力される電気信号を音響信号に変換して再生する。図の電源装置は、スピーカー７を電池１のケース８内に配設して、ファン２の騒音と逆位相で同レベルの音を発生して、ファン２の騒音レベルを低減する。ただし、スピーカーは、ケースの外部に配設して、ファンの騒音レベルを低減することもできる。
【００２８】
以上の電源装置は、以下の動作をしてファン２の騒音レベルを低減する。
（１）制御回路３が電池１の温度を検出する。電池１の温度が高くなって冷却する必要がある状態にあると、電池温度に対応する平均供給電力をファン２に供給する。
（２）ファン２が制御回路３でコントロールされる平均供給電力で回転される。
（３）集音マイク４がファン２の騒音を検出して検出騒音信号を出力する。
（４）検出騒音信号は、位相反転回路１０で逆位相に位相反転されて、低減信号発生回路６に入力される。
（５）低減信号発生回路６は、制御回路３がファン２に供給する平均供給電力から、この平均供給電力に対応する記憶騒音信号を記憶回路５から検出する。すなわち、運転しているファン２の記憶騒音信号が、記憶回路５から低減信号発生回路６に入力される。
（６）低減信号発生回路６は、位相調整回路１１でもって、集音マイク４の検出騒音信号を同期信号とし、記憶回路５から入力される記憶騒音信号を検出騒音信号に同期する信号とする。
（７）低減信号発生回路６は、位相調整回路１１から出力される記憶騒音信号と、集音マイク４の検出騒音信号を合成回路１２で合成して騒音低減信号とする。
（８）パワーアンプ１５が騒音低減信号を電力増幅してスピーカー７から再生する。
スピーカー７から再生される音がファン２の騒音と逆位相となって騒音レベルを低下させる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…電池
２…ファン
３…制御回路
４…集音マイク
５…記憶回路
６…低減信号発生回路
７…スピーカー
８…ケース
９…温度センサ
１０…位相反転回路
１１…位相調整回路
１２…加算回路
１３…バッファーアンプ        １３Ａ…第１のバッファーアンプ
１３Ｂ…第２のバッファーアンプ
１３Ｃ…第３のバッファーアンプ
１４…合成抵抗
１５…パワーアンプ
【図１】
2008273323.tif 000003