CN103184924B - 用于控制通风机电动机的通风机系统和方法 - Google Patents
用于控制通风机电动机的通风机系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于机动车辆内燃机的通风机系统（1）包括具有换向器（4）的通风机电动机（2），并且包括控制单元（3），该控制单元识别所述通风机电动机（2）的故障并且在电动机电流达到预定的取决于负载的切断值的情况下切断该通风机电动机的电源。对于所述通风机系统，根据本发明提出，在电动机电流达到与负载相关的转换值的情况下，所述控制单元（3）在预定的持续时间内以至少几乎是最大的功率触发所述通风机电动机（2），其中，转换值比相应的切断值小预定的量。因此，如果只是存在污染但没有卡住时，所述通风机电动机（2）不会无意地被切断电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车辆内燃机进行调节的冷却的通风机系统，该通风机系统包括具有换向器的通风机电动机，并且包括用于触发通风机电动机的控制单元，其中，控制单元被设计成，该控制单元识别通风机电动机的故障，特别是高于预定值的电流消耗并且在电动机电流达到预定的取决于负载的的切断值的情况下将其转换成无电压。本发明还涉及一种用于控制通风机电动机的方法。
背景技术
通过电流电压特性曲线识别卡住情况的这类通风机系统例如由DE 103 26 785A1已知。
用于现代机动车辆驱动装置的冷却系统配备有功率强大的通风机电动机，该通风机电动机驱动通风机叶轮或者说使通风机叶轮转动，以在静止状态下也就是说在机动车辆停住时或者在车辆速度很小时也能够为冷却系统的换热器提供足够高的空气质量流量。通常，使用直流电动机作为通风机电动机，通过具有电刷装置的换向器向这些直流电动机的具有线圈的转子提供电能。这类通风机电动机的控制根据现有技术是借助于具有一个到三个串联电阻的继电器电路实现，该继电器电路实现了通风机的各种负载或者说转速；或者是借助于功率电子装置实现，该功率电子装置为了进行连续地操纵而产生周期性的脉冲宽度调制的操纵信号，这些操纵信号的占空比是可变的。虽然通风机电动机通常必须根据所需的最大冷却功率进行设计，但是电动机在总工作时间的大部分时间内在正常工作中只被加载明显较小的功率并且只因此被加载较小的电流。
在通风机电动机的工作期间可能发生故障，这些故障特别是引起通风机电动机被卡住或转动不灵活。由于在这种情况下继续给直流电动机通电会导致电子操纵装置和通风机电动机因过热而损坏，所以通常试图提早识别直流电动机的卡住情况，以在识别到卡住情况时切断通过直流电动机的电流。在现代通风机系统中，所需的转速监控不是借助于相对昂贵的转速传感器进行的，而是试图仅仅基于对经过直流电动机的电流消耗的评价来识别转速。这是基于以下认识：被卡住的直流电动机比在电动机在负载下正常运行的情况具有明显较大的电流消耗。但通风机电动机的电流电压特性曲线取决于其他因素，例如通风机电动机的温度、它的电源电压、制造公差和车辆速度。由于这种影响和电流检测不准确，直流电动机的电流消耗在相同的工作状态下可能以大于1的系数，在功率强大的DC电动机中通常至少以系数2变化。
但是在电动机电流例如由于换向器的磨损特别是糊化而增大并因此导致通过控制装置无意地切断通风机电动机的情况下，在已知的通风机系统的卡住识别中出现问题。这种“糊化”由于持久地以很小的电流或者说很小的转速操纵通风机电动机而有规律地出现，在这种“糊化”中，碳粉、污物、油等等沉积在换向器的片之间的缝隙中，其中，糊化物通过碳粉和/或换向器磨损物经常是导电的并因此引起片之间的短接。在由DE 10 2005 016452 A1已知的没有卡住识别的通风机系统中已知：为了避免或者减少糊化而在预定的时刻，也就是与实际的电流消耗无关地以大大提高的功率操纵通风机电动机，以便将糊化物从通风机电动机要么甩出要么烧掉。
发明内容
因此，本发明的任务是在一种为了识别故障电流消耗被监控的通风机系统中，避免或者减少特别是由于换向器糊化无意地切断通风机电动机的情况。
本发明的该任务是通过根据权利要求1的通风机系统以及通过根据权利要求6的用于控制通风机电动机的方法得以解决。本发明的其他有利的设计方案由从属权利要求和说明书得出。
在根据本发明的通风机系统中，控制单元被设计成，在电动机电流达到取决于负载的的转换值的情况下，控制单元在预定的持续时间内以至少几乎是最大的功率触发通风机电动机，其中，转换值比相应的切断值小预定的量。
本发明的通风机系统具有这样的优点，即，在出现导致其电流消耗接近切断阈值的刚开始的糊化或者程度较大的糊化的情况下使通风机电动机接通，从而对通风机电动机进行清洁并且避免了不希望的切断，因为只要是仅存在糊化现象但不存在卡住现象，电流消耗就会由于清洁而远离切断阈值。也有利的特别是，通风机电动机的接通不是与需要无关地在任意时刻进行，而是在根据电流消耗出现程度或大或小的实际糊化的情况下进行。
根据本发明的第一改进方案，转换值分别比相应的切断值小大约10％，这特别地提供了关于在电流检测中的不太贵事的解决方案的优势。特别地是不必花费附加的硬件费用。
根据本发明的一种有利的改进方案，预定的持续时间小于60秒，优选为大约10秒。这一方面对于换向器缝隙的清洁来说通常是足够的，另一方面，使通风机电动机的负载保持很小，其中，通风机电动机的电流消耗由于出现糊化相对于正常的全负荷提高了。
在本发明的被认为是特别有利的另一改进方案中，切断值和/或转换值分别以特性曲线的形式储存在控制单元中。以这种方式，可以比例如在开头所述的同类的现有技术中更加简单且更加精确地提出、检测或使用必需的信息。
根据本发明的另一方面，规定了一种用于控制机动车辆内燃机的通风机电动机的方法。在这里确定关于通过通风机电动机的电流的信息，以及识别通风机电动机的故障并且在电动机电流达到预定的取决于负载的的切断值的情况下切断通风机电动机。此外，在电动机电流达到取决于负载的的转换值的情况下，在预定的持续时间内以至少几乎是最大的功率触发通风机电动机，其中，转换值比相应的切断值小预定的量。
附图说明
下面借助实施例详细地描述本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的用于内燃机的通风机系统的示意方框图，
图2示出了通风机电动机的换向器的示意图，以及
图3示出了针对示例性的通风机电动机的电流特性曲线图。
具体实施方式
在图1中以方框图示意地示出了用于机动车辆中的（未示出）内燃机的通风机系统1。该通风机系统1具有包括通风机电动机2的鼓风机。通风机电动机2与控制单元3电连接，该控制单元根据发动机管理的鼓风机需求和其他检测到的信息，特别是通风机的温度和电源电压U_bat，以合适的方式通过调节参数通常是电压连续地触发通风机电动机2。通风机电动机2具有在这里未示出的换向器。
在图2中示意地示出了这种换向器4。可看到例如安置有八个片5的换向器4，这些片电绝缘地设置在通风机电动机2的轴6上。这些片5与通风机电动机2的转子线圈电连接。在片5之间设有缝隙，这些缝隙使片5相互电绝缘。片5借助于所谓的电刷7被接触，这些电刷通过弹簧力被压在片5上，从而存在持续接触。通过电刷7，电流到达通风机电动机2的转子线圈。在电动机工作中，电刷7在片5上滑动并且例如产生磨损物，该磨损物以粉尘的形式优先沉积在片5之间的缝隙中。由于位于在紧邻的周围环境中的其他物质也沉积在这些缝隙中，形成了“糊”，该糊基本上是导电的。通风机电动机2示例性地用于具有两个碳刷的两极电动机。具有两个或四个电刷的四极电动机或者具有两个或者四个或者六个电刷的六极电动机也是可行的。
在根据图3的电流特性曲线图中，在下面部分示出了电动机电流I_电动机的特性曲线，该特性曲线描绘了在“正常工作”中通风机的取决于鼓风机要求的电流需求。在图3中的所有特性曲线示例性地适用于恒定的温度或者其他保持恒定的因素。在控制单元3中储存了在图3的上面部分可见的作为电动机电压、电源电压、温度、时间等的函数的电流切断特性曲线I_切断。如果达到位于特性曲线I_切断上的取决于相应鼓风机要求（电动机电压）的切断值，转换通风机电动机2至无电压。由于在换向器4出现只是程度或大或小的糊化的情况下，即使没有故障或者说卡住也会达到这些切断值，因此在这些情况下通过控制单元3会无意地切断通风机电动机2。为了避免发生无意切断，在控制单元3中储存了第二转换特性曲线I_转换_2，该特性曲线又是作为电动机电压、电源电压、温度、时间等的函数。然而，位于特性曲线I_转换_2上的相应转换值小于在切断特性曲线I_切断中的相应值。特别是关于在电流检测中能够以可接受的花费实现的解决方案有意义的例如是小大约10％的值。在达到该转换特性曲线I_转换_2的情况下，如果存在来自发动机管理的鼓风机要求，就在待确定的时间内例如10秒完全触发直流电动机2。通过这种完全触发，除去在换向器缝隙中的颗粒并且确保通风机电动机继续无故障的功能。
如果电动机和控制装置是为相应持续的增大的电流消耗而设计的，通风机电动机2的接通也可以在更长的持续时间内进行。在通风机电动机2的接通期间，上限I_切断仍有效并且只要只是存在糊化现象但不存在卡住情况就不会达到该上限。
Claims (7)
1.用于对机动车辆内燃机进行可调的冷却的通风机系统（1），该通风机系统包括具有换向器（4）的通风机电动机（2），以及包括用于触发所述通风机电动机（2）的控制单元（3），其中，设计所述控制单元（3），从而其能够识别所述通风机电动机（2）的故障并且在电动机电流达到预定的取决于负载的切断值的情况下将其转换成无电压，其特征在于，在电动机电流达到取决于负载的转换值的情况下，所述控制单元（3）在预定的持续时间内以至少几乎是最大的功率触发所述通风机电动机（2），其中，所述转换值比相应的切断值小5％到20％。
2.如权利要求1所述的通风机系统，其特征在于，所述转换值比相应的切断值小大约10％。
3.如权利要求1所述的通风机系统，其特征在于，所述预定的持续时间小于60秒。
4.如权利要求3所述的通风机系统，其特征在于，所述预定的持续时间为大约10秒。
5.如权利要求1至4中任一项所述的通风机系统，其特征在于，所述切断值和/或所述转换值分别以特性曲线的形式储存在所述控制单元（3）中。
6.用于对机动车辆内燃机的直流式通风机电动机（2）进行控制的方法，其中，通过所述通风机电动机（2）确定关于电流的信息，以及识别通风机电动机（2）的故障并且在电动机电流达到预定的取决于负载的切断值的情况下切断所述通风机电动机（2），其特征在于，在电动机电流达到取决于负载的转换值的情况下，在预定的持续时间内以至少几乎是最大的功率触发所述通风机电动机（2），其中，所述转换值比相应的切断值小5％至20％。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转换值比相应的切断值小大约10％。
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