DE102013210288B3

DE102013210288B3 - Gleichstromantrieb für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102013210288B3
Application number: DE201310210288
Authority: DE
Inventors: Friedrich Atschreiter; Andreas Auinger; Clemens Gamsjäger; Christoph Höfer; Gernot Philipp; Gerd Schlager
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: WO2014177360A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromantrieb für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Gleichstrommotor mit Kommutierung, einem vom Gleichstrommotor betätigbaren Ventil zur Beeinflussung des Kühlmittelstromes einer Verbrennungskraftmaschine, einer Steuerung, der ein Temperaturwert des vom Ventil zu steuernden Kühlmittels zufürbar ist, wobei die Steuerung mit einer Schaltung in Signalverbindung steht, um den Motor entsprechend vorgegebener Soll-Temperaturwerte anzusteuern, wobei durch die Steuerung die Soll-Temperatur in Abhängigkeit der Schalthäufigkeit des Gleichstrommotors wählbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromantrieb für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges der Art von Anspruch 1.
Gleichstromantriebe, Antriebsmotore mit klassischer, mechanischer Kommutierung sind kostengünstiger als Motoren mit elektronischer Kommutierung, bürstenlose Gleichstrommotoren. Nachteil bei mechanisch kommutierten Motoren ist jedoch die geringere Lebensdauer.
Eine erhöhte Lebensdauer erhält ein Gleichstrommotor durch eine entsprechende Überdimensionierung. Dies bedingt jedoch wiederum höhere Kosten.
Eine Anwendung eines Gleichstrommotors innerhalb eines Kraftfahrzeuges ist das Thermalmanagement – der Antrieb eines verstellbaren Ventils innerhalb eines Kühlsystems.
Ein mittels elektrischem Antrieb und Motorsteuerung verstellbarer Kühlmittelstrom ist aus der DE 10 2005 038 185 A1 , der DE 103 14 526 A1 , der DE 103 36 955 A1 bekannt.
Ein Lüftersystem sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Lüftermotors ist aus der DE 10 2005 016 452 A1 bekannt. Ein Motor mit Kommutator wird von einer Steuereinheit zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unabhängig von der gewünschten Kühlleistung mit einer gegenüber der Regel-Stellgröße erhöhten Reinigungsstellgröße für eine bestimmte Zeitdauer beaufschlagt. Dies wirkt einer Verpastung des Kommutators entgegen.
Eine elektromotorische Steuerung des Kühlmittelbedarfs einer Brennkraftmaschine zeigt die DE 10 2004 058 864 A1 . Bei erhöhtem Kühlbedarf wird ein Zusatzventil geschaltet.
Eine Schaltung für die Steuerung von Wasserversorgungsanlagen beschreibt die DE 101 51 227 C1 . Ein Wechselstrommotor wird unter Ausnutzung von Informationen aus dem zurückliegenden Zeitverlauf eines Eingangssignals angesteuert. Die Wasserpumpe kann so optimaler arbeiten.
Aus der US 2004/0 041 035 A1 ist ein Gleichstromantrieb für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Gleichstrommotor, einem vom Gleichstrommotor betätigbaren Ventil zur Beeinflussung des Kühlmittelstromes einer Verbrennungskraftmaschine, einer Steuerung, der ein Temperaturwert des vom Ventil zu steuernden Kühlmittels zuführbar ist, wobei die Steuerung mit einer Schaltung in Signalverbindung steht, um den Gleichstrommotor entsprechend vorgegebener Soll-Temperaturwerte anzusteuern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleichstromantrieb in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form zu schaffen.
Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfolgt durch einen Gleichstromantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Gleichstromantrieb für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges wird durch die Steuerung durch Auswertung der dem Motor aktuell und in der Vergangenheit zugeführten Steuersignale entschieden, welche Kühlungsstrategie ausgeführt werden soll. Es wird eine Kühlstrategie gewählt und ausgeführt, bei welcher die sich negativ auf die Lebensdauer des Kommutators, des Motors auswirkenden Ansteuerungen verringert, gering gehalten werden können.
Im Stadtzyklus oder innerhalb eines Staus besteht ein erhöhter Kühlungsbedarf. Insbesondere, da die Fahrtwindwirkung im Wärmetauschersystem fehlt bzw. wegen der geringen Geschwindigkeit sehr eingeschränkt ist. Bei einer herkömmlichen Ventilsteuerung ergibt sich eine hohe Häufigkeit in der Ansteuerung, da die Steuerung über das motorgetriebene Ventil eine vorgegebene hohe Motortemperatur zu halten versucht.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung der dem Motor zugeführten Ansteuerung, mit dem Ziel, die vorliegende Fahrsituation des Kraftfahrzeuges, die Betriebssituation des Verbrennungsmotors zu ermitteln. Bei einer erhöhten Ansteuerung, Häufigkeit von Ventilbetätigungen, insbesondere in Verbindung mit der Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit und ggf. weiterer Signale des Fahrzeuges, der Motorsteuerung wird auf eine Kühlstrategie gewechselt, welche mit einer geringeren Steuerhäufigkeit auskommt. Im Falle des Stadtzyklus wird auf ein insgesamt niedrigeres Motortemperaturniveau geregelt, was die Schalthäufigkeit reduziert, da die Regelschwellen, bei der ein sofortiges Öffnen des Ventils nötig wäre, vergleichsweise hoch angesetzt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird somit auf Basis der relevanten Aktuierungen entschieden, welche Strategie verfolgt wird. Bei der im Beispiel genannten erhöhten Lastwechselzahl (Stadtzyklus und Stausituation) wird die Temperatur im Kühlkreis vergleichsweise niedrig gehalten (z. B. durch höheren zulässigen Temperaturabfall im Kühlkreislauf). Die Detektion erfolgt z. B. mittels Timer welcher, nach einem vorgegeben Zeitfenster die Anzahl der Aktuierungen auswertet und auf dieser Basis einen Zyklenentscheid in der ECU trifft.
Durch diese Maßnahme wird die Betriebszeit des Aktuators, des das Ventil treibenden Motors, abhängig von der Zyklenhäufigkeit, stark verringert, was signifikanten Einfluss auf dessen Baugröße und Kosten hat.
Die Figur zeigt einen Ablauf des erfindungsgemäßen Vorgehens, welches von einer Steuerung ausgeführt wird. Die Steuerung steht mit einem Gleichstrommotor in Signalverbindung und bewirkt über entsprechende Schaltungen dessen Bestromung – in Abhängigkeit von Temperatursignalen, der Temperatur des Kühlmittels.
Es erfolgt eine Detektion der Aktuierungshäufigkeit DAH, eine Feststellung, wie häufig und/oder wie lange der Motor bestromt, das Ventil geöffnet und geschlossen bzw. die Ventilposition verändert wird. Ist bei gegebener Aktuierungshäufigkeit eine Änderung der Temperaturregelungsstrategie dahingehend möglich, dass die Aktuierungshäufigkeit gesenkt werden kann, so wird von einer gegebenen Regelstrategie RS1 auf eine alternative Regelstrategie RS2 gewechselt. Diese regelt insgesamt auf ein niedrigeres Temperaturniveau, so dass das Ventil weniger oft verstellt werden muss. Dies hat seinen Grund darin, da die Regelschwelle um die einzuhaltende Soll-Temperatur bei einer niedrigeren Motortemperatur größer gewählt sein kann.

Claims

Gleichstromantrieb für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Gleichstrommotor mit Kommutierung, einem vom Gleichstrommotor betätigbaren Ventil zur Beeinflussung des Kühlmittelstromes einer Verbrennungskraftmaschine, einer Steuerung, der ein Temperaturwert des vom Ventil zu steuernden Kühlmittels zuführbar ist, wobei die Steuerung mit einer Schaltung in Signalverbindung steht, um den Gleichstrommotor entsprechend vorgegebener Soll-Temperaturwerte anzusteuern, wobei durch die Steuerung die Soll-Temperatur in Abhängigkeit der Schalthäufigkeit des Gleichstrommotors wählbar ist.
Gleichstromantrieb nach Anspruch 1, wobei durch die Steuerung eine Soll-Temperatur gewählt wird, deren Regelstrategie eine minimierte Anzahl von Schalthäufigkeiten ermöglicht.
Gleichstromantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch die Steuerung die Betriebssituation der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges bestimmt und in deren Abhängigkeit eine Soll-Temperatur gewählt wird.
Gleichstromantrieb wenigstens nach Anspruch 1, wobei durch die Steuerung eine Auswertung der zur Regelung auf eine gegebene Soll-Temperatur ausgeführten Schalthäufigkeiten erfolgt.