(57)【要約】【課題】簡素な構成で、直流モータ１１から発生した電力を回生する。【解決手段】電子制御装置７０は、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より大きいと判定したとき、リレースイッチ５０、５５により直流モータ１１のプラス電極とステータコイル２００の中性点２０１との間を接続する。これにより、インバータ回路６０は、コンデンサ２４０の出力電圧と直流モータ１１の出力電圧とに基づいて三相交流電流を出力する。したがって、新たに昇圧回路等を追加することなく、三相同期モータ２２は、直流モータ１１から発生した電力を利用して駆動する。このため、簡素な構成で、直流モータ１１から発生した電力を回生することができる。【選択図】図１
2009225611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンを回転させる第１の電動モータ（１１）と、
スター結線されて中性点を有するステータコイル（２００）と、このステータコイル（２００）から発生する回転磁界に基づいて回転するロータとを有する第２の電動モータ（２２）と、
前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力して前記ステータコイル（２００）から回転磁界を発生させる駆動回路（６０）と、
前記第１の電動モータ（１１）とバッテリ（１４０）とのうちいずれか一方と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続し、前記第１の電動モータ（１１）と前記バッテリ（１４０）とのうち前記一方以外の他方と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を開放する切替装置（５０、５５）と、
当該車両の走行風により前記ファンが回転することにより前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいか否かを判定する第１の判定手段（Ｓ２３０）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定したときには、前記切替装置（５０、５５）を制御して前記第１の電動モータ（１１）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続する第１の切替制御手段（Ｓ２４０）と、を備え、
前記第１の切替制御手段（Ｓ２４０）が前記切替装置（５０、５５）を制御して前記第１の電動モータ（１１）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続したときに、前記駆動回路（６０）が前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を入力電圧として前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力することを特徴とする車両用電力回生装置。
【請求項２】
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より小さいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定したときには、前記切替装置（５０、５５）を制御して前記バッテリ（１４０）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続する第２の切替制御手段（Ｓ２５０）を備え、
前記第２の切替制御手段（Ｓ２５０）が前記切替装置（５０、５５）を制御して前記バッテリ（１４０）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続したときに、前記駆動回路（６０）が前記バッテリ（１４０）の出力電圧を入力電圧として前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用電力回生装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路（６０）であり、
前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開閉する開閉装置（３００）と、
前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が有るか否かを判定する第２の判定手段（Ｓ２６０）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定し、かつ前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が有ると前記第２の判定手段（Ｓ２６０）が判定したときには、前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開放する第１の開閉制御手段（Ｓ２３５）と、
前記第１の開閉制御手段（Ｓ２３５）が前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開放したときに、前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させることにより前記複数のスイッチング素子から前記ステータコイル（２００）に前記交流電流を出力させるインバータ制御手段（Ｓ２５５）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定し、かつ前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が無いと前記第２の判定手段（Ｓ２６０）が判定したときには、前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を接続する第２の閉制御手段（Ｓ２６５）と、
前記第２の閉制御手段（Ｓ２６５）が前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を接続したときに、前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を昇圧させるように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる昇圧制御手段（Ｓ２７０）と、を備え、
前記昇圧された前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧は、前記開閉装置（３００）を通して前記バッテリ（１４０）に与えられることにより、前記バッテリ（１４０）に電力が蓄えられるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電力回生装置。
【請求項４】
前記複数のスイッチング素子は、直列接続されている一対の前記スイッチング素子が正極母線（６２）と負極母線（６１）との間に複数組並列に接続されて前記インバータ回路（６０）を構成しており、
前記正極側母線（６２）側に出力電圧を与えるコンデンサ（２４０）を備え、
前記インバータ制御手段（Ｓ２５５）は、前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させることにより、前記バッテリ（１４０）と前記第１の電動モータ（１１）とのうちいずれか一方の出力電圧を入力電圧として前記複数のスイッチング素子から前記ステータコイル（２００）に前記交流電流を出力させるようになっており、
前記昇圧制御手段（Ｓ２７０）は、前記複数のスイッチング素子のうち前記負極側母線（６１）側スイッチング素子をスイッチング動作させることにより、前記負極側母線（６１）側スイッチング素子のオフに伴って前記昇圧された前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を前記正極側母線（６２）側スイッチング素子をバイパスして前記バッテリ（１４０）に与えるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の車両用電力回生装置。
【請求項５】
前記ファンは、水冷式エンジン（１２０）のエンジン冷却水を冷却するラジエータ（１００）に送風する冷却ファンであり、
前記第２の電動モータ（２２）は、前記水冷式エンジン（１２０）と前記ラジエータ（１００）との間でエンジン冷却水を循環させる羽根車を駆動する電動モータであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用電力回生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンを回転させる電動モータを備える車両用電力回生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電力回生装置では、例えば、特許文献１に示すように、ラジエータに送風する冷却ファンを駆動する電動モータと、走行風により冷却ファンが回転することにより電動モータに発生する電圧を昇圧する昇圧回路とを備え、この昇圧回路により昇圧された電圧によりバッテリを充電するものがある。
【特許文献１】特開２００４−０９２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の電力回生装置では、電動モータの出力電圧によりバッテリを充電するために、電動モータの出力電圧を昇圧する昇圧回路を追加することが必要になるため、電気回路の構成が複雑になる。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑みて、簡素な回路構成で、電動モータから発生した電力を回生する車両用電力回生装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ファンを回転させる第１の電動モータ（１１）と、
スター結線されて中性点を有するステータコイル（２００）と、このステータコイル（２００）から発生する回転磁界に基づいて回転するロータとを有する第２の電動モータ（２２）と、
前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力して前記ステータコイル（２００）から回転磁界を発生させる駆動回路（６０）と、
前記第１の電動モータ（１１）とバッテリ（１４０）とのうちいずれか一方と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続し、前記第１の電動モータ（１１）と前記バッテリ（１４０）とのうち前記一方以外の他方と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を開放する切替装置（５０、５５）と、
当該車両の走行風により前記ファンが回転することにより前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいか否かを判定する第１の判定手段（Ｓ２３０）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定したときには、前記切替装置（５０、５５）を制御して前記第１の電動モータ（１１）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続する第１の切替制御手段（Ｓ２４０）と、を備え、
前記第１の切替制御手段（Ｓ２４０）が前記切替装置（５０、５５）を制御して前記第１の電動モータ（１１）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続したときに、前記駆動回路（６０）が前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を入力電圧として前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力することを特徴とする。
【０００６】
これにより、新たに昇圧回路等を追加することなく、第１の電動モータの出力電圧を利用して第２の電動モータを駆動することができる。したがって、簡素な構成で、第１の電動モータから発生した電力を回生することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より小さいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定したときには、前記切替装置（５０、５５）を制御して前記バッテリ（１４０）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続する第２の切替制御手段（Ｓ２５０）を備え、
前記第２の切替制御手段（Ｓ２５０）が前記切替装置（５０、５５）を制御して前記バッテリ（１４０）と前記ステータコイル（２００）の中性点との間を接続したときに、前記駆動回路（６０）が前記バッテリ（１４０）の出力電圧を入力電圧として前記ステータコイル（２００）に交流電流を出力することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明では、前記駆動回路は、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路（６０）であり、
前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開閉する開閉装置（３００）と、
前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が有るか否かを判定する第２の判定手段（Ｓ２６０）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定し、かつ前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が有ると前記第２の判定手段（Ｓ２６０）が判定したときには、前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開放する第１の開閉制御手段（Ｓ２３５）と、
前記第１の開閉制御手段（Ｓ２３５）が前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を開放したときに、前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させることにより前記複数のスイッチング素子から前記ステータコイル（２００）に前記交流電流を出力させるインバータ制御手段（Ｓ２５５）と、
前記第１の電動モータ（１１）から出力される電力が前記第２の電動モータ（２２）の駆動に必要な電力より大きいと前記第１の判定手段（Ｓ２３０）が判定し、かつ前記第２の電動モータ（２２）を駆動させる必要が無いと前記第２の判定手段（Ｓ２６０）が判定したときには、前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を接続する第２の閉制御手段（Ｓ２６５）と、
前記第２の閉制御手段（Ｓ２６５）が前記開閉装置（３００）を制御して前記インバータ回路（６０）と前記バッテリ（１４０）との間を接続したときに、前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を昇圧させるように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる昇圧制御手段（Ｓ２７０）と、を備え、
前記昇圧された前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧は、前記開閉装置（３００）を通して前記バッテリ（１４０）に与えられることにより、前記バッテリ（１４０）に電力が蓄えられるようになっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明では、前記複数のスイッチング素子は、直列接続されている一対の前記スイッチング素子が正極母線（６２）と負極母線（６１）との間に複数組並列に接続されて前記インバータ回路（６０）を構成しており、
前記正極側母線（６２）側に出力電圧を与えるコンデンサ（２４０）を備え、
前記インバータ制御手段（Ｓ２５５）は、前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させることにより、前記バッテリ（１４０）と前記第１の電動モータ（１１）とのうちいずれか一方の出力電圧を入力電圧として前記複数のスイッチング素子から前記ステータコイル（２００）に前記交流電流を出力させるようになっており、
前記昇圧制御手段（Ｓ２７０）は、前記複数のスイッチング素子のうち前記負極側母線（６１）側スイッチング素子をスイッチング動作させることにより、前記負極側母線（６１）側スイッチング素子のオフに伴って前記昇圧された前記第１の電動モータ（１１）の出力電圧を前記正極側母線（６２）側スイッチング素子をバイパスして前記バッテリ（１４０）に与えるようになっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明では、前記ファンは、水冷式エンジン（１２０）のエンジン冷却水を冷却するラジエータ（１００）に送風する冷却ファンであり、
前記第２の電動モータ（２２）は、前記水冷式エンジン（１２０）と前記ラジエータ（１００）との間でエンジン冷却水を循環させる羽根車を駆動する電動モータであることを特徴とする。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１、図２に本発明の車両用電力回生装置が適用された車両用電動冷却システムの構成を示す。図１は、車両用電動冷却システムの全体構成を示す図である。
【００１３】
車両用電動冷却システムは、図１に示すように、電動送風機１０およびウォータポンプ２０を備えている。電動送風機１０は、当該自動車のエンジンルームの前側で、かつラジエータ１００の後側に配置されている。
【００１４】
電動送風機１０は、直流モータ１１およびファン１２から構成されている。直流モータ１１は、ファン１２を回転させる第１の電動モータである。ファン１２は、直流モータ１１により回転されて、ラジエータ１００に冷却風を通風する。ラジエータ１００は、水冷式エンジン１２０との間で温水配管１３０を通して循環するエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。
【００１５】
ウォータポンプ２０は、羽根車２１と、羽根車２１を回転させる三相同期モータ２２を備える。三相同期モータ２２は、羽根車２１を回転させる第２の電動モータとしてのブラシレス式モータである。羽根車２１は、三相同期モータ２２により回転されて、温水配管１３０内でエンジン冷却水の流れを発生させる。
【００１６】
次に、本実施形態の車両用電動冷却システムの電気的構成について説明する。
【００１７】
車両用電動冷却システムは、水温センサ３０、回転数センサ４０、４１、リレースイッチ５０、５５、インバータ回路６０、および電子制御装置７０を備える。
【００１８】
水温センサ３０は、温水配管１３０内のエンジン冷却水の温水温度を検出するセンサである。回転数センサ４０は、直流モータ１１の回転数を検出するセンサである。回転数センサ４１は、三相同期モータ２２の回転数を検出するセンサである。
【００１９】
図２に、リレースイッチ５０、５５、およびインバータ回路６０の構成の詳細を示す。
【００２０】
リレースイッチ５０は、可動端子５１、固定端子５２、５３を備える。可動端子５１は、固定端子５２、５３のうちいずれか一方の固定端子と三相同期モータ２２のステータコイル２００の中性点２０１との間を接続し、他方の固定端子とステータコイル２００の中性点２０１との間を開放する。
【００２１】
リレースイッチ５５の可動端子５６は、固定端子５７、５８のうちいずれか一方の固定端子と直流モータ１１のプラス電極との間を接続し、他方の固定端子と直流モータ１１のプラス電極との間を開放する。なお、リレースイッチ５０、５５は、切替装置を構成している。
【００２２】
三相同期モータ２２は、例えば永久磁石が埋め込まれているロータ２１０と、ステータコイル２００とから構成されている。ロータ２１０は、ステータコイル２００から発生する回転磁界に同期して羽根車２１（図１参照）を回転させる。
【００２３】
ステータコイル２００は、Ｕ相コイル２２０、Ｖ相コイル２２１、およびＷ相コイル２２２がスター結線されたものである。コイル２２０、２２１、２２３の共通接続点が中性点２０１になっている。
【００２４】
インバータ回路６０は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６、およびダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６から構成されている駆動回路である。
【００２５】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、負極側母線６１と正極側母線６２との間に直列接続され、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、負極側母線６１と正極側母線６２との間で直列接続され、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６は、負極側母線６１と正極側母線６２との間で直列接続されている。負極側母線６１は、グランドに接続されている。
【００２６】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の共通接続点Ｋ１はＷ相コイル２２２に接続され、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の共通接続点Ｋ２はＶ相コイル２２１に接続され、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の共通接続点Ｋ３はＵ相コイル２２０に接続されている。
【００２７】
ダイオードＤ１、Ｄ２…Ｄ６は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２…Ｔｒ６のうち対応するトランジスタに並列になるように配置されている。例えば、ダイオードＤ１は、トランジスタＴｒ１に並列になるように配置されている。
【００２８】
コンデンサ２４０は、正極側母線６２と負極側母線６１との間に配置され、正極側母線６２側に出力電圧を出力する。
【００２９】
図１の電子制御装置７０は、マイクロコンピュータおよびメモリ等から構成されているもので、電動ファン電力算出部７１、ウォータポンプ電力算出部７２、冷却性能算出部７３、インバータ指令部７４、およびリレー切替制御部７５を備える。
【００３０】
電動ファン電力算出部７１は、後述するように、ファン１２が当該車両の走行風により回転することにより直流モータ１１から発生する電力Ｄ１を求める。具体的には、電動ファン電力算出部７１は、回転数センサ４０の検出回転数Ｑａに係数Ｇ１を掛けて直流モータ１１から発生する電力Ｄ１（＝Ｑａ×Ｇ１）を求める。
【００３１】
ウォータポンプ電力算出部７２は、三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力Ｄ２を求める。具体的には、ウォータポンプ電力算出部７２は、回転数センサ４１の検出回転数Ｑｂに係数Ｇ２を掛けて電力Ｄ２（＝Ｑｂ×Ｇ２）を求める。
【００３２】
冷却性能算出部７３は、電動ファンを制御する電動ファン制御処理とウォータポンプを制御するウォータポンプ制御処理とを実行する。図３は電動ファン制御処理を示すフローチャートであり、図４はウォータポンプ制御処理を示すフローチャートである。
【００３３】
冷却性能算出部７３は、電動ファン制御処理とウォータポンプ制御処理とを交互に実行する。
【００３４】
最初に、電動ファン制御処理について図３を参照して説明する。
【００３５】
まず、ステップＳ１００において水温センサ３０の検出水温が一定温度以上であるか否かを判定する。水温センサ３０の検出水温が一定温度以上であるときには、直流モータ１１に電圧を与えて直流モータ１１を駆動することが必要であるとして、ステップＳ１００でＹＥＳと判定する。
【００３６】
これに伴い、ステップＳ１１０において、直流モータ１１を駆動することが必要である旨をメモリに記憶する。
【００３７】
さらに、ステップＳ１００において、水温センサ３０の検出水温が一定温度未満であるときには、直流モータ１１を停止するべきであるとして、ＮＯと判定する。この場合、ステップＳ１２０で、直流モータ１１を停止するべきである旨をメモリに記憶する。
【００３８】
次に、ウォータポンプの制御処理について図４を参照して説明する。
【００３９】
まず、ステップＳ１５０において水温センサ３０の検出水温が一定温度以上であるか否かを判定する。ここで、ステップＳ１５０の判定で用いる閾値（以下、第１温度という）は、上記ステップＳ１００の判定で用いる閾値（以下、第２温度という）より低く設定してある。
【００４０】
ステップＳ１５０で、水温センサ３０の検出水温が一定温度以上であるときには、三相同期モータ２２を駆動することが必要であるとしてＹＥＳと判定する。これに伴い、次のステップＳ１６０で三相同期モータ２２の回転数Ｋｂ（＞０）を水温センサ３０の検出水温と目標水温との差に基づいて求める。回転数Ｋｂは、水温センサ３０の検出水温と目標水温との温度差が大きいほど高くなる。
【００４１】
また、ステップＳ１５０において、水温センサ３０の検出水温が一定温度未満であるときには、三相同期モータ２２を停止すべきとしてＮＯと判定する。すると、次のステップＳ１７０で、三相同期モータ２２を停止すべき旨をメモリに記憶する。
【００４２】
次に、リレー切替制御部７５の制御処理について図５を参照して説明する。
【００４３】
リレー切替制御部７５は、図５のフローチャートにしたがって、リレースイッチの制御処理を実行する。以下、上述のステップＳ１５０で三相同期モータ２２を駆動することが必要であるとしてＹＥＳと判定されているもの場合について説明する。
【００４４】
まず、ステップＳ２００において、直流モータ１１に電圧を与えて直流モータ１１を駆動することが必要であるか否かを判定する。
【００４５】
ここで、上述のステップＳ１１０において、直流モータ１１を駆動することが必要である旨をメモリに記憶している場合には、ステップＳ２００において、直流モータ１１を駆動することが必要であるとしてＹＥＳと判定する。
【００４６】
この場合、ステップＳ２１０において、リレースイッチ５５の可動端子５６と固定端子５７との間を開放し、かつ可動端子５６を固定端子５８に接続する。これにより、直流モータ１１のプラス電極とバッテリ１４０のプラス電極との間が接続される。したがって、直流モータ１１は、バッテリ１４０の出力電圧に基づいて、ファン１２を回転させることになる。
【００４７】
次に、ステップＳ２５０に進んで、リレースイッチ５０の可動端子５１と固定端子５２との間を接続し、可動端子５１と固定端子５３との間を開放する。このため、バッテリ１４０とステータコイル２００の中性点２０１との間が接続される。これに伴い、バッテリ１４０の出力電圧がリレースイッチ５０を通してステータコイル２００の中性点２０１に与えられる。
【００４８】
次のステップＳ２５５において、インバータ指令部７４に対して三相同期モータ２２を駆動させるように指令する。
【００４９】
すると、インバータ指令部７４は、三相同期モータ２２を上述の回転数Ｋｂで回転させるようにインバータ回路６０を制御する。
【００５０】
具体的には、インバータ指令部７４は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２…Ｔｒ６をスイッチング動作させることにより、コンデンサ２４０の出力電圧とバッテリ１４０の出力電圧とに基づいて三相交流電流を共通接続点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３から出力させる。すなわち、インバータ回路６０がバッテリ１４０の出力電圧を入力電圧として交流電流を出力することになる。三相交流電流の角速度は、回転数Ｋｂに対応した角速度になっている。
【００５１】
したがって、ステータコイル２００は、三相交流電流に基づいて回転磁界を発生する。このため、ロータ２１０は、回転磁界に同期して羽根車２１を回転数Ｋｂで回転させる。したがって、ラジエータ１００と水冷式エンジン１２０との間でエンジン冷却水が循環することになる。
【００５２】
また、上述の図３のステップＳ１２０において、直流モータ１１を停止するべきである旨をメモリに記憶している場合には、ステップＳ２００において、直流モータ１１を停止するべきであるとしてＮＯと判定する。
【００５３】
この場合、ステップＳ２２０において、リレースイッチ５５の可動端子５６と固定端子５７との間を接続し、可動端子５６と固定端子５８との間を開放する。このため、バッテリ１４０と直流モータ１１との間が開放される。これにより、直流モータ１１は、電圧が与えられていない非駆動状態になっている。このとき、当該車両が走行している場合には、ファン２１が当該車両の走行風により回転して直流モータ１１から電力が発生する。
【００５４】
次のステップＳ２３０では、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より大きいか否かを判定する。
【００５５】
具体的には、電動ファン電力算出部７１の算出電力Ｄ１がウォータポンプ電力算出部７２の算出電力Ｄ２より大きいか否かを判定する。算出電力Ｄ１が算出電力Ｄ２より大きいときにはステップＳ２３０でＹＥＳと判定する。すなわち、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より大きいと判定することになる。
【００５６】
この場合、ステップＳ２４０において、リレースイッチ５０の可動端子５１と固定端子５３との間を接続して、可動端子５１と固定端子５２との間を開放する。
【００５７】
これに伴い、直流モータ１１から出力される出力電圧がリレースイッチ５０、５５を通してステータコイル２００の中性点２０１に与えられる。
【００５８】
次に、ステップＳ２５５において、インバータ指令部７４に対して三相同期モータ２２を駆動させるように指令する。
【００５９】
すると、インバータ指令部７４は、インバータ回路６０のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２…Ｔｒ６をスイッチング動作させることにより、コンデンサ２４０の出力電圧と直流モータ１１の出力電圧とに基づいて三相交流電流を共通接続点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３から出力させる。すなわち、インバータ回路６０が直流モータ１１の出力電圧を入力電圧として交流電流を出力することになる。三相交流電流の角速度は、上述の回転数Ｋｂに対応した角速度になっている。
【００６０】
したがって、ステータコイル２００は、三相交流電流に基づいて回転磁界を発生する。このため、ロータ２１０は、回転磁界に同期して羽根車２１を回転数Ｋｂで回転させる。したがって、三相同期モータ２２は直流モータ１１の出力電圧を用いて駆動されることになる。
【００６１】
また、算出電力Ｄ１が算出電力Ｄ２より小さいにはステップＳ２３０でＮＯと判定する。すなわち、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より小さいと判定することになる。
【００６２】
この場合、ステップＳ２５０において、上述と同様、リレースイッチ５０により、バッテリ１４０のプラス電極とステータコイル２００の中性点２０１との間を接続する。
【００６３】
次に、ステップＳ２５５に進んで、インバータ指令部７４に対して三相同期モータ２２を駆動させるように指令する。このため、三相同期モータ２２は、コンデンサ２４０の出力電圧とバッテリ１４０の出力電圧とに基づいて駆動されることになる。
【００６４】
以上説明した本実施形態によれば、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より大きいと判定されたとき、リレースイッチ５０、５５により直流モータ１１のプラス電極とステータコイル２００の中性点２０１との間を接続する。
【００６５】
これにより、インバータ回路６０は、コンデンサ２４０の出力電圧と直流モータ１１の出力電圧とに基づいて三相交流電流を出力する。したがって、新たに昇圧回路等を追加することなく、三相同期モータ２２は、直流モータ１１から発生した電力を利用して駆動される。このため、簡素な構成で、直流モータ１１から発生した電力を回生することができる。
【００６６】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、直流モータから発生した電力を三相同期モータの駆動に用いた例を示したが、これに代えて、直流モータから発生した電力をバッテリに蓄える本第２実施形態を示す。
【００６７】
本実施形態の車両用電動冷却システムの回路構成を図６、図７に示す。図６は、車両用電動冷却システムの全体構成を示す図、図７はインバータ回路等の回路の詳細を示す図である。
【００６８】
本実施形態の車両用電動冷却システムは、図１、図２の回路構成にリレースイッチ３００を追加した構成になっている。なお、図６、図７において、図１、図２と同一の符号は同一のものを示す。
【００６９】
リレースイッチ３００は、図７に示すように、インバータ回路６０の正極側母線６２とバッテリ１４０のプラス電極との間に配置されている。リレースイッチ３００は、電子制御装置７０により制御されて、インバータ回路６０の正極側母線６２とバッテリ１４０のプラス電極との間を開閉する。
【００７０】
本実施形態の電子制御装置７０は、図６に示すように、電動ファン電力算出部７１、ウォータポンプ電力算出部７２、冷却性能算出部７３、インバータ指令部７４、およびリレー切替制御部７５ａから構成されている。
【００７１】
図６のリレー切替制御部７５ａは、図１のリレー切替制御部７５の代わりに用いられている。電子制御装置７０において、リレー切替制御部７５ａ以外の構成は、図１の電子制御装置７０と同一構成である。
【００７２】
図８のフローチャートにリレー切替制御部７５ａの制御処理を示す。図８において、図５と同一符号は同一ステップを示す。
【００７３】
次に、本実施形態のリレー切替制御部７５ａの制御処理について図８を参照して説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ２００において、直流モータ１１を駆動することが必要でないとしてＮＯと判定したときには、ステップＳ２２０において、リレースイッチ５５により、バッテリ１４０と直流モータ１１との間を開放する。このとき、当該車両が走行している場合には、ファン２１が走行風により回転して直流モータ１１から電力が発生する。
【００７５】
その後、ステップＳ２３０において、直流モータ１１から発生した電力が三相同期モータ２２を駆動するために必要な電力より大きいとしてＹＥＳと判定したときには、ステップＳ２４０において、リレースイッチ５０により、直流モータ１１のプラス電極とステータコイル２００の中性点２０１とを接続する。
【００７６】
次に、ステップＳ２６０において、三相同期モータ２２に電圧を与えてウォータポンプ２０を駆動する必要が有るか否かを判定する。
【００７７】
このとき、上述の図４のステップＳ１７０で、三相同期モータ２２を停止すべき旨をメモリに記憶している場合には、ウォータポンプ２０を駆動する必要が無いとして、ＮＯと判定する。この場合、ステップＳ２６５において、リレースイッチ３００によりインバータ回路６０の正極側母線６２とバッテリ１４０のプラス電極とを接続する。
【００７８】
次に、ステップＳ２７０において、インバータ指令部７４に対して直流モータ１１の出力電圧を昇圧させるように指令する。
【００７９】
これに伴って、インバータ指令部７４は、インバータ回路６０の負極側母線６１側トランジスタとして例えばトランジスタＴｒ２をスイッチング動作させる。
【００８０】
そして、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６をオフした状態で、トランジスタＴｒ２をオンすると、直流モータ１１のプラス電極からリレースイッチ５５、５０およびステータコイル２６０の中性点２０１を通して、Ｗ相コイル２２２側に電流が流れる。この電流はＷ相コイル２２２側からトランジスタＴｒ２を通してグランドに流れる。このとき、Ｗ相コイル２２２には磁界エネルギが蓄えられる。
【００８１】
その後、トランジスタＴｒ２をオフすると、Ｗ相コイル２２２の磁界エネルギに基づいて、Ｗ相コイル２２２からダイオードＤ１を通して正極側母線６２側に流れる。すなわち、トランジスタＴｒ１をバイパスしてＷ相コイル２２２から正極側母線６２側に電流が流れる。この電流は、正極側母線６２およびリレースイッチ３００を経てバッテリ１４０のプラス電極側に流れる。
【００８２】
すなわち、負極側母線６１側のトランジスタＴｒ２をスイッチング動作させることにより、直流モータ１１の出力電圧を昇圧して、この昇圧された電圧をバッテリ１４０に与えることになる。したがって、直流モータ１１から発生した電力をバッテリ１４０に蓄えることができる。
【００８３】
また、上述の図４のステップＳ１６０で三相同期モータ２２の回転数Ｋｂ（＞０）を求めている場合には、ウォータポンプ２０を駆動する必要があるとしてステップＳ２６０においてＹＥＳと判定する。
【００８４】
この場合、ステップＳ２３５において、リレースイッチ３００によりインバータ回路６０の正極側母線６２とバッテリ１４０のプラス電極との間を開放する。
【００８５】
次に、ステップＳ２５５において、インバータ指令部７４に対して三相同期モータ２２を駆動させるように指令する。
【００８６】
すると、インバータ指令部７４は、インバータ回路６０のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２…Ｔｒ６をスイッチング動作させることにより、コンデンサ２４０の出力電圧と直流モータ１１の出力電圧とに基づいて三相交流電流を共通接続点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３から出力させる。三相交流電流の角速度は、上述の回転数Ｋｂに対応した角速度になっている。
【００８７】
したがって、ステータコイル２００は、三相交流電流に基づいて回転磁界を発生する。このため、ロータ２１０は、回転磁界に同期して羽根車２１を回転数Ｋｂで回転させる。したがって、三相同期モータ２２は直流モータ１１の出力電圧を用いて駆動されることになる。
【００８８】
以上説明した本実施形態によれば、ファン２１が走行風により回転して直流モータ１１から電力が発生している場合に、三相同期モータ２２に電力を与えてウォータポンプ２０を駆動する必要が無いと判定されるときには、インバータ回路６０の負極側母線６１側のトランジスタＴｒ２をスイッチング動作させることにより、直流モータ１１の出力電圧を昇圧して、この昇圧された電圧をバッテリ１４０に与えることになる。したがって、直流モータ１１から発生した電力をバッテリ１４０に蓄えることができる。
【００８９】
上述の第１、第２実施形態では、第１の電動モータとしてラジエータに送風する電動送風機に適用した例を示したが、これに代えて、空調ユニット内に配置される電動送風機に適用してもよい。
【００９０】
ここで、内外気切り替え箱により空調ユニットに外気が導入されている場合には、空調ユニット内には走行風として外気が流れる。このため、電動送風機の電動モータに電圧が印加されていない状態では、空調ユニット内の電動送風機のファンは走行風により回転して電動送風機の電動モータが電力を発生することができる。
【００９１】
上述の第１、第２実施形態では、第２の電動モータをウォータポンプに適用した例を示したが、これに代えて、第２の電動モータをウォータポンプ以外の他の機器に適用しても良い。
【００９２】
上述の第１、第２実施形態では、第１の電動モータとしての直流モータ１１から発生する電力を回転速度を基に推定した例を示したが、これに限らず、電圧値から推定しても良い。
【００９３】
上述の第１、第２実施形態では、切替装置としてリレースイッチ５０、５５を用いた例を示したが、これに限らず、半導体素子を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態における車両用電動冷却システムの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における車両用電動冷却システムの構成を示す電気的構成図である。
【図３】図１の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図１の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態における車両用電動冷却システムの構成を示す図である。
【図７】第１実施形態における車両用電動冷却システムの構成を示す電気的構成図である。
【図８】図１の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１０    電動送風機
１１    直流モータ
１２    ファン
２０    ウォータポンプ
２１    羽根車
２２    三相同期モータ
３０    水温センサ
４０    回転数センサ
４１    回転数センサ
５０    リレースイッチ
６０    インバータ回路
６１    負極側母線
６２    正極側母線
７０    電子制御装置
１００  ラジエータ
１２０  水冷式エンジン
１３０  温水配管
２００  ステータコイル
２０１  中性点
２２０  Ｕ相コイル
２２１  Ｖ相コイル
２２２  Ｗ相コイル
２４０  コンデンサ
Ｔｒ１  トランジスタ
Ｄ１    ダイオード
【図１】
2009225611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009225611.tif 000007
【図６】
2009225611.tif 000008
【図７】
2009225611.tif 000009
【図８】
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