DE102014224507A1

DE102014224507A1 - Diagnoseverfahren für Relaisgesteuerten elektrischen Lüfter mit mehreren Drehzahlen

Info

Publication number: DE102014224507A1
Application number: DE102014224507.9A
Authority: DE
Inventors: Troy Fischer; Jayne Froney; Randall J. Houston; Brian D. Rutkowski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2015-06-03
Also published as: RU2014148576A; US20150152776A1; RU2014148576A3; CN104675500B; CN104675500A; RU2661279C2; US9562933B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines relaisgesteuerten Kraftmaschinen-Kühlerlüftersystems mit mehreren Drehzahlen beschrieben. Ein Verfahren umfasst Messen der Änderung des Stroms, der aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, wenn die Lüfterdrehzahl modifiziert wird. Eine Funktionsminderung beim Kühlerlüfterbetrieb wird angezeigt, wenn die gemessene Stromänderung von einer erwarteten Änderung abweicht.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft die Diagnose eines Kraftmaschinen-Kühlerlüftersystems mit mehreren Drehzahlen eines Fahrzeug-Kühlsystems.
Fahrzeug-Kühlsysteme können verschiedene Kühlkomponenten wie z.B. Kühler, Kühlerlüfter und Gebläse, Verflüssiger, Kühlmittel usw. enthalten. Ein Kraftmaschinen-Kühlerlüfter mit Elektroantrieb kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, der entweder mit variabler Drehzahl oder relaisgesteuert ist. Ein elektrischer Lüfter, der von einem drehzahlvariablen Motor gesteuert wird, kann durch intelligente Steuerungen diagnostiziert werden, die mit dem Antriebsstrang-Steuermodul (PCM – Powertrain Control Module) verbunden sind.
Ein anderer beispielhafter Ansatz wird von Wiltsch ( US 2001/0199036 ) gezeigt, wo ein Kühlerlüfter diagnostiziert wird, indem ein Strom gemessen wird, nachdem der Lüfter durch ein vordefiniertes Signal angesteuert wird. Ein Strommessgerät ist mit einem Lüfter gekoppelt, der in die Positionen „An“, „Aus“ oder in eine Zwischenposition angesteuert werden kann. Nachdem der Lüfter angesteuert wird, erkennt das Gerät ein Stromsignal, das dann mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen wird. Jede Abweichung vom vordefinierten Schwellenwert führt zu einer Bestimmung eines funktionsgeminderten Lüfters.
Die Erfinder haben hier jedoch bei den obigen Ansätzen potenzielle Probleme festgestellt. Im Beispiel eines relaisgesteuerten Lüfters ist die Diagnosefähigkeit mangels intelligenter Steuerungen eingeschränkt. Dieses Problem wird insbesondere bei einem Lüftersystem mit mehreren Drehzahlen, das mehrere Relais enthält, verschärft. Dementsprechend können auch beim Strommessansatz Fehler in das elektrische System des Fahrzeugs eingebracht werden, die auf das Vorhandensein anderer elektrischer Lasten zurückzuführen sind, die Strom aus derselben Spannungsquelle wie der Lüfter aufnehmen können, sowie auf unerwartete oder unbekannte Übergänge in solchen Lasten. Eine Störung durch solche elektrischen Lasten kann daher zu falschen Strommessungen für den Lüfter und demnach zu einer Fehldiagnose der Kühlerlüfter-Funktionsminderung führen.
Die Erfinder haben das obige Problem erkannt und einen Ansatz gefunden, um das Problem mindestens teilweise zu beheben. In einem beispielhaften Ansatz wird ein Diagnoseverfahren für ein relaisgesteuertes Lüftersystem mit mehreren Drehzahlen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Messen der Änderung des Stroms, der aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, bei Variieren der Lüfterdrehzahlen während der Fahrt des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit, während andere elektrische Lasten in einem stabileren Zustand gehalten werden. Ferner wird die Differenz zwischen dem aufgenommenen Strom vor und nach einer Modifikation der Lüfterdrehzahl mit einer erwarteten Differenz verglichen, und eine Funktionsminderung wird angezeigt, wenn der Absolutwert einer relativen Stromänderung über einer erwarteten Fehlerschwelle liegt.
Eine Lüfterdiagnose kann zum Beispiel aktiviert werden, während das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt und größere elektrische Lasten wie z.B. eine Klimaanlage oder Heckscheibenheizung in einem stabilen Zustand sind. Das PCM kann eine Änderung bei der Lüfterdrehzahl befehlen, und sobald die Drehzahl sich stabilisiert hat, werden mehrere Stromaufnahme-Ablesewerte erfasst. Zum Beispiel kann die Lüfterdrehzahl von einer Stopp- oder „Aus“-Position in einen Status „niedrige“ Drehzahl geändert werden. Vor dem Ändern der Drehzahl kann der Strom, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, wenn das Lüftersystem sich in einer „Aus“-Position befindet, gemessen werden. Sobald die Lüfterdrehzahl sich in der Position „niedrige“ Drehzahl stabilisiert hat, kann der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommene Strom gemessen werden. Die Differenz zwischen dem Strom, der in einer „Aus“-Position aufgenommen wird, und dem Strom, der bei „niedriger“ Drehzahl aufgenommen wird, kann berechnet und mit einer erwarteten Differenz verglichen werden, um auf der Grundlage einer erwarteten Änderung einen relativen Fehler zu erhalten. Wenn der berechnete absolute Fehler einen erwarteten Schwellenwert übersteigt, kann eine Funktionsminderung des Lüfters erkannt werden. Nach mehreren Funktionsminderungserkennungen kann eine Störungsanzeigelampe auf dem Armaturenbrett aufleuchten.
Auf diese Weise kann ein Kühlerlüftersystem mit mehreren Drehzahlen, das durch relaisgesteuerte Motoren betrieben wird, auf eine Funktionsminderung hin geprüft werden, ohne zusätzliche Änderungen an bestehender Hardware oder zusätzliche Sensoren zu erfordern, wodurch die Kosten minimiert werden. Indem die Diagnose durchgeführt wird, wenn andere elektrische Lasten unter stabileren Bedingungen sind, oder indem angeforderte Änderungen bei den anderen elektrischen Lasten verzögert werden, kann jede Änderung bei dem aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommenen Strom dem Kühlerlüftersystem zugeschrieben werden. Zudem kann die Kühlerlüfterdiagnose deaktiviert werden, wenn andere elektrische Lasten schwanken, um Rauschen und Fehler zu minimieren.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung gegeben wird, um eine Auswahl an Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden, in vereinfachter Form vorzustellen. Sie soll keine Haupt- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzumfang allein durch die Ansprüche definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Realisierungen, welche die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile lösen, beschränkt.
1 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems in einem Kraftfahrzeug.
2 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Lüfterdiagnose-Logik.
3A, 3B und 3C zeigen schematische Schaltbilder für Lüfter mit einer einzigen Drehzahl, zwei Drehzahlen bzw. drei Drehzahlen.
4 ist ein beispielhafter Ablaufplan, der eine Diagnoseroutine für einen relaisgesteuerten Kühlerlüfter veranschaulicht.
5 ist eine beispielhafte Arbeitsweise einer Lüfterdiagnose basierend auf Fahrzeugbedingungen.
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Kühlerlüftersystems in einem Fahrzeug-Kühlsystem wie z.B. das in 1. Lüfter mit mehreren Drehzahlen, die relaisgesteuerte Elektromotoren verwenden, wie z.B. die in 3A, 3B und 3C gezeigten, können durch eine beispielhafte Lüfterdiagnose-Logik, wie in 2 gezeigt, auf eine Funktionsminderung hin diagnostiziert werden. Eine Steuerung kann dazu ausgelegt sein, eine Routine wie die beispielhafte Routine von 4 durchzuführen, um auf der Grundlage eines relativen Stroms, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, eine Funktionsminderung des Kühlerlüfters zu erkennen. Die Diagnose wird aktiviert, wenn bestimmte Fahrzeugbedingungen erfüllt sind, insbesondere die, dass andere elektrische Lasten stabil sind (5).
1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeug-Kühlsystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102. Das Fahrzeug 102 weist Antriebsräder 106, einen Fahrgastraum 104 und einen Motorraum 103 auf. Der Motorraum 103 kann verschiedene Motorraum-Komponenten unter der Motorhaube (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 102 unterbringen. Zum Beispiel kann eine Brennkraftmaschine 10 im Motorraum 103 untergebracht sein. Die Brennkraftmaschine 10 weist einen Brennraum auf, der über einen Einlasskanal 44 Einlassluft empfangen kann und über einen Auslasskanal 48 Verbrennungsgase ausstoßen kann. In einem Beispiel kann der Einlasskanal 44 als eine Ram-Luftansaugung ausgelegt sein, wobei der dynamische Druck, der durch das sich bewegende Fahrzeug 102 erzeugt wird, genutzt werden kann, um einen statischen Luftdruck im Einlasskrümmer der Kraftmaschine zu erhöhen. Dies kann daher einen größeren Luftmassendurchsatz durch die Kraftmaschine gestatten, wodurch die Leistung der Kraftmaschine erhöht wird. Die Kraftmaschine 10, die hier dargestellt und beschrieben wird, kann in einem Fahrzeug wie z.B. einem Straßenfahrzeug unter anderen Fahrzeugtypen enthalten sein. Auch wenn die beispielhaften Anwendungen der Kraftmaschine 10 in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben werden, versteht es sich, dass Kraftmaschinen und Fahrzeugantriebssysteme verschiedenen Typs verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw.
Der Motorraum 103 kann außerdem ein Kühlsystem 100 enthalten, das ein Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 10 umlaufen lässt, um Abwärme zu absorbieren, und das erwärmte Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 zum Kühler 80 und/oder Heizungswärmeaustauscher 55 verteilt. In einem Beispiel kann das Kühlsystem 100, wie dargestellt, mit einer Kraftmaschine 10 gekoppelt sein und Kraftmaschinen-Kühlmittel aus der Kraftmaschine 10 über eine kraftmaschinenbetriebene Wasserpumpe 86 zum Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zur Kraftmaschine 10 umlaufen lassen. Die kraftmaschinenbetriebene Wasserpumpe 86 kann über einen vorderen Hilfsantrieb (FEAD – Front End Accessory Drive) 36 mit der Kraftmaschine gekoppelt sein und über einen Riemen, eine Kette usw. proportional zur Kraftmaschinen-Drehzahl rotieren. Insbesondere kann die kraftmaschinenbetriebene Pumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle im Motorblock, -kopf usw. umlaufen lassen, um Kraftmaschinenwärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 zur Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in welchem die kraftmaschinenbetriebene Wasserpumpe 86 eine Zentrifugalpumpe ist, kann der durch die Pumpe erzeugte Druck (und die resultierende Strömung) proportional zur Kurbelwellendrehzahl sein, die im Beispiel von 1 direkt proportional zur Kraftmaschinendrehzahl sein kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein in der Kühlmittelleitung 82 angeordnetes Thermostatventil 38 geregelt werden, das geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht.
Das Kühlmittel kann durch die Kühlmittelleitung 82 strömen, wie oben beschrieben, und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizungswärmeaustauscher 55, wo die Wärme zum Fahrgastraum 104 übertragen werden kann und das Kühlmittel zur Kraftmaschine 10 zurückströmt. In einigen Beispielen kann die kraftmaschinenbetriebene Pumpe 86 dahingehend betrieben werden, das Kühlmittel durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 umlaufen zu lassen.
Eine oder mehrere Gebläse (nicht gezeigt) und Kühlerlüfter können im Kühlsystem 100 enthalten sein, um eine Luftstromunterstützung bereitzustellen und einen Kühlluftstrom durch die Motorraum-Komponenten zu erhöhen. Zum Beispiel können Kühlerlüfter 91 und 95, die mit dem Kühler 80 gekoppelt sind, betrieben werden, wenn das Fahrzeug sich bewegt und die Kraftmaschine läuft, um eine Kühlluftstromunterstützung durch den Kühler 80 bereitzustellen. Kühlerlüfter 91 und 95 können durch eine Öffnung am Frontende des Fahrzeugs 102, zum Beispiel durch den Kühlergrill 112, einen Kühlluftstrom in den Motorraum 103 saugen. Solch ein Kühlluftstrom kann dann vom Kühler 80 und von anderen Motorraum-Komponenten (z.B. Kraftstoffsystemkomponenten, Batterien usw.) genutzt werden, um die Kraftmaschine und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann der Luftstrom genutzt werden, um Wärme aus einer Fahrzeug-Klimaanlage auszustoßen. Darüber hinaus kann der Luftstrom genutzt werden, um die Leistung einer turbogeladenen/aufgeladenen Kraftmaschine zu verbessern, die mit Ladeluftkühlern ausgestattet ist, die die Temperatur der in den Einlasskrümmer/die Kraftmaschine eintretenden Luft reduzieren. Auch wenn diese Ausführungsform zwei Kühlerlüfter beschreibt, können andere Beispiele nur einen einzelnen Kühlerlüfter verwenden.
Kühlerlüfter 91 und 95 können mit einem batteriebetriebenen Motor 93 bzw. 97 gekoppelt sein. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann das von der Kraftmaschine erzeugte Drehmoment entlang einer Antriebswelle (nicht gezeigt) zur Lichtmaschine 72 übertragen und dann von der Lichtmaschine 72 genutzt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen, der in einer elektrischen Energiespeichereinrichtung wie z.B. der Systembatterie 74 gespeichert wird. Die Batterie 74 kann dann verwendet werden, um über Relais (nicht gezeigt) Kühlerlüfter-Elektromotoren 93 und 97 zu aktivieren. Das Betreiben des Kühlerlüftersystems kann daher einen elektrischen Antrieb der Kühlerlüfterrotation aus der Rotationseingabe der Kraftmaschine durch die Lichtmaschine und die Systembatterie umfassen, zum Beispiel, wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl unter einem Schwellenwert liegt (beispielsweise wenn die Kraftmaschine im Leerlauf-Stopp ist). In weiteren Ausführungsformen kann der Kühlerlüfter betrieben werden, indem ein mit dem Kühlerlüfter gekoppelter drehzahlvariabler Elektromotor aktiviert wird. In weiteren Ausführungsformen können Kühlerlüfter 91 und 95 über eine Kupplung (nicht gezeigt) mechanisch mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sein, und das Betreiben der Kühlerlüfter kann einen mechanischen Antrieb ihrer Rotation aus der Rotationsabgabe der Kraftmaschine über die Kupplung umfassen.
Der Motorraum 103 kann außerdem eine Klimaanlage (AC) enthalten, die einen Verflüssiger 88, einen Verdichter 87, einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 83, ein Expansionsventil 89 und einen Verdampfer 85 umfasst, der mit einem Gebläse (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Der Verdichter 87 kann mit der Kraftmaschine 10 über den FEAD 36 und eine elektromagnetische Kupplung 76 (auch als Verdichterkupplung 76 bekannt) gekoppelt sein, die basierend auf dem Ein- und Ausschalten der Klimaanlage das Ein- oder Ausrücken des Verdichters mit der Kraftmaschine gestattet. Der Verdichter 87 kann unter Druck stehendes Kältemittel zum Verflüssiger 88 pumpen, der an der Front des Fahrzeugs befestigt ist. Der Verflüssiger 88 kann durch Kühlerlüfter 91 und 95 gekühlt werden, wodurch das Kältemittel beim Durchströmen gekühlt wird. Das aus dem Verflüssiger 88 austretende Hochdruck-Kältemittel kann durch den Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 83 strömen, wo jegliche Feuchtigkeit im Kältemittel durch Entfeuchtungsmittel entfernt werden kann. Das Expansionsventil 89 kann das Kältemittel dann druckentspannen und gestatten, dass es expandiert, bevor es in den Verdampfer 85 eintritt, wo es bei Kühlung des Fahrgastraums 104 in einen gasförmigen Zustand verdampft werden kann. Der Verdampfer 85 kann mit einem Drucklüfter gekoppelt sein, der von einem Motor (nicht gezeigt) betrieben wird, der durch die Systemspannung betätigbar ist.
Die Systemspannung kann auch verwendet werden, um – neben anderen Systemen – ein Entertainment-System (Radio, Lautsprecher usw.), elektrische Heizgeräte, Scheibenwischermotoren, eine Heckscheibenheizung und Scheinwerfer zu betreiben.
1 zeigt außerdem ein Steuersystem 14. Das Steuersystem 14 kann auf kommunizierende Weise mit verschiedenen Komponenten der Kraftmaschine 10 verbunden sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -operationen durchzuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 14, wie in 1 gezeigt, eine elektronische digitale Steuerung 12 aufweisen. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer mit einer Mikroprozessoreinheit, Eingabe-Ausgabe-Anschlüssen, einem elektronischen Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, einem Direktzugriffsspeicher, einem Erhaltungsspeicher und einem Datenbus sein. Wie dargestellt, kann die Steuerung 12 von mehreren Sensoren 16 Eingaben empfangen, die Eingaben von Benutzern und/oder Sensoren (wie z.B. Getriebegangstellung, Fahrpedaleingabe, Bremseingabe, Getriebewählhebelstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Kraftmaschinen-Drehzahl, Umgebungstemperatur, Einlasslufttemperatur usw.), Kühlsystemsensoren (wie z.B. Kühlmitteltemperatur, Lüfterdrehzahl, Fahrgastraum-Temperatur, Umgebungsfeuchtigkeit usw.) und sonstiges (wie z.B. Hall-Effekt-Stromsensoren von der Lichtmaschine und Batterie, Systemspannungsregler usw.) einschließen können. Zudem kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Stellgliedern 18 kommunizieren, die Kraftmaschinen-Stellglieder (wie z.B. Kraftstoffeinspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappe, Zündkerzen usw.), Kühlsystem-Stellglieder (wie z.B. Motorschaltungsrelais usw.) und sonstiges einschließen können. In manchen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um die im Folgenden beschriebenen Verfahren sowie weitere Varianten durchzuführen, die zwar antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind.
Die Kraftmaschinensteuerung 12 kann den Betrieb der Kühlerlüfter 91 und 95 auf der Grundlage des Fahrzeug-Kühlbedarfs, der Fahrzeug-Betriebsbedingungen und in Koordination mit dem Kraftmaschinenbetrieb anpassen. In einem Beispiel können die Kühlerlüfter 91 und 95 während eines ersten Fahrzeugbewegungszustands, wenn die Kraftmaschine in Betrieb ist und eine Fahrzeugkühlungs- und Luftstromunterstützung vom Lüfter gewünscht wird, durch Aktivieren von batteriebetriebenen Elektromotoren 93 und 97 angetrieben werden, um eine Luftstromunterstützung zur Kühlung von Motorraum-Komponenten bereitzustellen. Der erste Fahrzeugbewegungszustand kann zum Beispiel einschließen, dass eine Kraftmaschinentemperatur über einem Schwellenwert liegt. In einem anderen Beispiel kann während eines zweiten Fahrzeugbewegungszustands, wenn keine Luftstromunterstützung gewünscht wird (zum Beispiel aufgrund eines ausreichenden Luftstroms durch den Motorraum, der durch den Fahrtwind verursacht wird), der Lüfterbetrieb unterbrochen werden, indem der Lüftermotor deaktiviert wird. In einem weiteren Beispiel können während eines dritten Fahrzeugbewegungszustands, wenn eine Klimaanlage in Betrieb ist, Kühlerlüfter 91 und 95 aktiviert werden, um die Kühlung des Verflüssigers 88 der Klimaanlage zu ermöglichen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, wird im Blockschaltbild 200 eine schematische Diagnose-Logik zum Erkennen einer Funktionsminderung des Kühlerlüfters gezeigt. Eine Kraftmaschinensteuerung kann dazu ausgelegt sein, eine Logik wie die bei 200 dargestellte zu verwenden, um zu bestimmen, wann Bedingungen zum Ausführen einer Diagnose erfüllt sind, und die Diagnose des Kühlerlüftersystems auszulösen, sobald sie erfüllt sind.
Vor dem Start der Diagnose kann die Steuerung bei 202 Eingaben von verschiedenen Sensoren empfangen, um zu entscheiden, ob notwendige Diagnose-Vorbedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 bei 212 Informationen von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangen. Die Steuerung 12 kann bestätigen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, um ein Messen des Lüfterstroms zu vermeiden, wenn der Lüfter durch die Luftströmung vom Fahrtwind gedreht wird. Die Steuerung 12 kann auch unter Verwendung eines Analog-Digital-Umsetzers (ADU) zum Messen der Systemspannung an der Steuerung prüfen, ob die Ladesystemspannung 206 innerhalb eines spezifizierten Bereichs gehalten wird. Eine Ladespannung, die über oder unter einem Schwellenwert liegt, kann zum Beispiel zur Folge haben, dass der Lüfter außerhalb seines charakteristischen Bereichs betrieben wird und die Diagnose daher nicht in der Lage sein kann, den erwarteten Strom vorherzusagen.
Zusätzlich kann die Steuerung 12 auch Signale von Sensoren über den Status anderer elektrischer Lasten 216 wie z.B. eine Klimaanlage, Heckscheibenheizung, Scheinwerfer usw. empfangen, die Strom aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufnehmen können. Wenn beispielsweise eine Klimaanlage aktiviert ist, können Kühlerlüfterdrehzahlen erhöht werden, um eine Kühlung des Verflüssigers und des Kältemittels zu ermöglichen. Ferner kann auch die elektromagnetische Kupplung, die den Verdichter mit der Kraftmaschine verbindet, Strom aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufnehmen. Deshalb kann die Steuerung 12 die Kühlerlüfterdiagnose deaktivieren, wenn der Status der Klimaanlage sich ändert.
Sobald die Steuerung 12 entscheidet, dass Diagnose-Vorbedingungen erfüllt werden, kann sie mit Low-Side-Treibern 218 kommunizieren, um über Lüfter-Steuersignale FC1, FC2 und FC3 Relais zu aktivieren. Relais können auf der Grundlage gewünschter Lüfterdrehzahlbefehle 204 angesteuert werden, das Lüftersystem mit „niedriger“, „mittlerer“ oder „hoher“ Drehzahl zu betreiben oder das ganze System abzuschalten. Die Steuerung 12 kann vom Batteriestromsensor 208 und Lichtmaschinenstromsensor 210 Daten über Strom empfangen, der aus dem System aufgenommen wird. Strommessungen können mit Hall-Effekt-Stromsensoren erhalten werden, die mit Stromleitungen von der Lichtmaschine und der Batterie gekoppelt sind. Der Gesamtstrom des Batterie-Lichtmaschinen-Systems kann bestimmt werden, indem Strommessungen von der Batterie und der Lichtmaschine addiert werden.
In einem anderen Beispiel für ein Fahrzeug mit einer einfacheren Ausstattung kann das Abtastverhältnis des Lichtmaschinen-Erregerfelds verwendet werden, um den Lichtmaschinenstrom zu schätzen, während der Batteriestrom vernachlässigt wird.
Diagnose-Testergebnisse können dem Diagnosefehlercode(DTC – Diagnostic Trouble Code)-Manager 214 übermittelt werden, wenn eine Störungsanzeigelampe auf dem Armaturenbrett eingeschaltet werden muss.
Nun wird auf 3A, 3B und 3C Bezug genommen, wo beispielhafte Relaiskonfigurationen jeweils für einen Lüfter mit einer einzigen Drehzahl, einen Lüfter mit zwei Drehzahlen und einen Lüfter mit drei Drehzahlen gezeigt werden. 3A zeigt ein Schaltbild für einen Lüfter 92 mit einer einzigen Drehzahl, der von einem Motor 94 betrieben wird, der durch ein Relais 31 gesteuert wird. Das Relais 31 kann ein normalerweise offener (NO) Schalter sein, wie in 3A gezeigt, wobei der Schalter schließt, um einen Stromkreis zu schließen, wenn die Relaisspule erregt wird. In einem anderen Beispiel kann das Relais 31 ein normalerweise geschlossener (NC) Schalter sein, der einen Stromkreis unterbricht, wenn die elektromagnetische Spule erregt wird. Das Relais 31 kann aus der Ferne durch ein Lüftersteuersignal FC1 von der Steuerung (auch als Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) bekannt) aktiviert werden, wenn ein Lüfterbetrieb benötigt wird. Die elektromagnetische Spule im Relais 31 kann über die Systemspannung VPWR (auch als Fahrzeugstrom VPWR bekannt) erregt werden, wie in 3A gezeigt, oder kann in anderen Beispielen mit dem Zündschaltkreis (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Demnach gestattet es das Relais 31, eine große Last wie den Motor 94, der mit dem Lüfter 92 verbunden ist, durch einen Schaltkreis mit niedrigerer Stromstärke zu betreiben.
Der Lüfter 92 und der Motor 94 bilden ein Lüftersystem mit einer einzigen Drehzahl, das durch ein Einzelrelais angesteuert wird. Beim Empfang des Signals FC1 vom PCM wird das Relais 31 bestromt, und der normalerweise offene Schalter schließt den Stromkreis, um den Betrieb des Lüfters 92 über den Motor 94 zu ermöglichen, der Strom aus der Batterie 74 aufnimmt.
Nun wird auf 3B Bezug genommen, wo ein Lüftersystem mit zwei Drehzahlen gezeigt wird, das durch drei Relais 31, 33 und 35 betrieben wird. Lüfter 91 und 95, die mit Motor 93 bzw. 97 gekoppelt sind, können je nachdem, welches Relais erregt wird, über verschiedene Wege mit der Batterie 74 verbunden sein. Das Relais 35 wird als ein Wechsel(CO)- oder Umschalt(DT)-Kontakt gezeigt, der zwei Stromkreise mit einem normalerweise offenen (NO) Schalter und einem normalerweise geschlossenen Schalter steuert, während die Relais 31 und 33 NO-Schalter aufweisen. Die Relais 31, 33 und 35 können durch die vom PCM empfangenen Signale FC1 und FC2 angesteuert werden, worauf die elektromagnetischen Spulen über die Systemspannung VPWR erregt werden können. Zum Beispiel kann das Relais 31 beim Empfang des Signals FC1 aktiviert werden, wodurch ein Stromkreis mit den Lüftern 91 und 95 in einer Reihenschaltung mit der Batterie 74 geschlossen wird. Da die Lüfter 91 und 95 in einer Reihenschaltung aufeinanderfolgend angeordnet sind, ist ein größerer Widerstand im Stromkreis vorhanden, was einen Lüfterbetrieb mit niedriger Drehzahl zur Folge hat. In einem anderen Beispiel kann das Lüftersystem gleichzeitig die Signale FC1 und FC2 empfangen, was alle Relais ansteuert, zu schalten und einen Stromkreis zu schließen, in welchem die Lüfter 91 und 95 in einer Parallelschaltung angeordnet sind. In einer Parallelschaltung ist jeder Lüfter in seinem eigenen Stromkreis angeordnet, was dem Stromfluss weniger Widerstand entgegensetzt und dadurch eine höhere Drehzahl des Lüftersystems ermöglicht. Auf diese Weise kann ein System mit drei Relais und zwei Lüftermotoren einen Lüfterbetrieb mit zwei Drehzahlen bereitstellen.
Nun wird auf 3C Bezug genommen, wo ein Lüftersystem mit drei Drehzahlen gezeigt wird, das 2 Lüftermotoren und 5 Relais umfasst. Die in 3C gezeigte Schaltung weist Relais 31, 33, 35, 37 und 39 auf, wovon die Relais 31 und 37 NO-Schalter umfassen, wobei die Relais 33, 35 und 39 CO-Schalter enthalten. In ihrem stromlosen Zustand sind die Relais 35 und 39 mit Widerstand 51 bzw. 53 verbunden. Die Schaltung enthält auch die Sicherungen 23, 25 und 27, um die Schaltung und Bauteile vor übermäßigem Stromfluss zu schützen. Das Relais 31 wird durch ein Signal FC1 angesteuert, die Relais 33 und 37 werden durch ein Signal FC2 gesteuert, und die Relais 35 und 39 werden durch ein Signal FC3 von der Steuerung aktiviert. Schließlich können Lüfter 91 und 95, die mit Motor 93 bzw. 97 gekoppelt sind, von der Batterie 74 Strom empfangen, wenn die Stromkreise durch den Betrieb verschiedener Relaiskombinationen geschlossen werden.
Zum Beispiel kann ein Betrieb der Lüfter 91 und 95 mit niedriger Drehzahl veranlasst werden, indem Signale FC1 und FC3 ausgegeben werden, um Relais 31 bzw. 35 zu aktivieren, wodurch der Lüfter 95 über den Motor 97 und der Lüfter 91 über den Motor 93 in einer Reihenschaltung mit der Batterie 74 verbunden werden können. Es ist anzumerken, dass das Signal FC3 auch das Relais 39 ansteuert, um den Widerstand 53 zu entfernen, das Relais 37 jedoch inaktiviert bleibt und der Motor 93 nur über die Reihenschaltung Strom empfängt. Wie zuvor auf 3B Bezug nehmend beschrieben, ist mit zwei Lüftern, die in dieser Schaltung aufeinanderfolgend angeordnet sind, mehr Widerstand im Stromfluss vorhanden, was einen Lüfterbetrieb mit niedriger Drehzahl ermöglicht.
In einem anderen Beispiel können Relais 31, 33 und 37 durch Signale FC1 und FC2 gleichzeitig aktiviert werden. Die Relais 31 und 37 werden angesteuert, um den Stromkreis mit der Batterie 74 zu schließen, während die Aktivierung des Relais 33 Widerständen 51 und 53 gestattet, mit Motor 97 bzw. 93 in Reihe geschaltet zu sein. Der geschlossene Stromkreis enthält daher nun Lüfter 91 und 95, die jeweils mit einem einzelnen Reduzierwiderstand in Reihe geschaltet sind. Durch Aktivieren der Relais 31, 33 und 37 werden die Lüfter 91 und 95 miteinander parallel geschaltet, was einen größeren Stromfluss und daher eine vergleichsweise höhere Drehzahl des Lüftersystems durch die Lüftermotoren 93 und 97 gestattet. Die Widerstände 51 und 53 erhöhen jedoch den Widerstandswert, und deshalb kann die Gesamtdrehzahl des Lüftersystems beim Empfangen der Signale FC1 und FC2 als „mittlere“ Drehzahl bezeichnet werden.
In einem weiteren Beispiel kann das Lüftersystem durch Signale FC1, FC2 und FC3 angesteuert werden, wodurch alle Relais gleichzeitig bestromt werden. Hier sind die Lüfter 91 und 95 in einer Parallelschaltung angeordnet, wenn die Relais 31 und 37 aktiviert werden, um die zwei Stromkreise zu schließen. Zusätzlich werden die Widerstände 51 und 53 aus jedem Stromkreis entfernt, wenn die Relais 35 und 39 aktiviert werden, was einen höheren Stromfluss und somit einen Betrieb des Lüftersystems mit „hoher Drehzahl“ ermöglicht.
Auf diese Weise kann durch Verwenden einer Kombination von Relais, die mit einem oder mehreren Lüftermotoren gekoppelt sind, ein Lüftersystem mit mehreren Drehzahlen betrieben werden, um die Kühlung der Kraftmaschine zu unterstützen. Die Steuerung kann, abhängig von der Temperatur des Kühlmittels und vom gewünschten Grad der Kühlung, verschiedene Relais aktivieren, um die Lüfterdrehzahl von einer „niedrigen“ auf eine „mittlere“ oder „hohe“ Drehzahl zu ändern. Ferner kann der Strom, der vom System aufgenommen wird, wenn verschiedene Relais aktiviert werden, gemessen werden, um eine Funktionsminderung des Lüftersystems zu schätzen. Wenn in 3C zum Beispiel ein Betrieb mit mittlerer Drehzahl gewünscht wird und Signale FC1 und FC2 ausgegeben werden, um Relais 31, 33 und 37 zu aktivieren, um die Lüfterdrehzahl von „aus“ auf „mittel“ zu ändern, nimmt der aufgenommene Strom um eine bestimmten Betrag zu. Wenn die Lüfterdrehzahl auf „niedrig“ heruntergesetzt werden soll, werden Relais 33 und 37 deaktiviert, Relais 35 und 39 werden aktiviert, und der aufgenommene Strom nimmt gegenüber der vorherigen Drehzahl ab. Bei jeder Drehzahländerung kann je nachdem, welche Vielzahl von Relais aktiviert wird, eine erwartete Stromaufnahme bekannt sein. Wenn die gemessene Stromänderung von einer erwarteten Änderung abweicht, kann bestimmt werden, welches Relais oder welche Relaiskombination funktionsgemindert sein kann.
In einem anderen Beispiel, unter Bezugnahme auf 3B, ergibt die Aktivierung des Relais 31 ein Lüftersystem mit niedriger Drehzahl, und eine Änderung des Stroms wird gemessen und mit einer erwarteten Änderung verglichen. Wenn die Änderung beim aufgenommenen Strom von einer erwarteten Änderung abweicht, kann eine Funktionsminderung im Relais 31 und, in einem geringeren Ausmaß, im Relais 35 angezeigt werden. Andererseits kann durch Aktivieren der Relais 31, 33 und 35 und Vergleichen der Änderungen beim aufgenommenen Strom mit einer erwarteten Änderung der Zustand dieser drei Relais diagnostiziert werden. Durch Vergleichen der Ergebnisse mit der vorherigen Messung kann eine Funktionsminderung auf bestimmte Relais eingegrenzt werden. Wenn beispielsweise die Änderung beim aufgenommenen Strom, die in der früheren Messung gemessen wurde, mit einer erwarteten Änderung beim aufgenommenen Strom vergleichbar ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Relais 31 robust ist. Wenn die Änderung beim aufgenommenen Strom, die in der späteren Messung gemessen wurde, von einer erwarteten Stromänderung abweicht, kann daraus abgeleitet werden, dass das Relais 33 oder, in einem geringeren Ausmaß, das Relais 35 funktionsgemindert ist.
Nun auf 4 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Diagnoseroutine 400 veranschaulicht, die von einer Steuerung ausgeführt werden kann, um in einem relaisgesteuerten System auf eine Kühlerlüfter-Funktionsminderung hin zu prüfen. Lüfterdrehzahlen können variiert werden, und die Stromaufnahme bei jeder Drehzahl kann gemessen werden. Die Änderung bei der Stromaufnahme beim Variieren der Lüfterdrehzahl kann dann mit einer erwarteten Änderung verglichen werden, um das Vorhandensein einer Lüfter-Funktionsminderung zu diagnostizieren.
Bei 402 umfasst die Routine Schätzen, ob die Fahrzeug-Betriebsbedingungen, die zum Ausführen der Lüfterdiagnose notwendig sind, erfüllt sind. Diese Bedingungen können die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Batterieladezustand, die Umgebungstemperatur, Modulspannung usw. einschließen. Beispielsweise wird die Diagnose nur bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit aktiviert, die unter einem Schwellenwert liegt. Wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein Schwellenwert ist, kann die Steuerung die Diagnose verzögern, da ein mit der höheren Fahrzeuggeschwindigkeit in Zusammenhang stehender erheblicher Luftstrom vorhanden ist, der die Drehung des Lüfters durch den Fahrtwind bewirkt, wodurch der Strombedarf reduziert wird und ein unberücksichtigter Fehler in die Berechnung eingebracht wird.
In einem anderen Beispiel kann die Steuerung warten, bis der Spannungsregler die Systemspannung zwischen einem Minimum und einem Maximum halten kann. Wenn die geregelte Systemspannung außerhalb eines Spannungsfensters liegt, kann der erwartete Lüfterstrom bei dieser Betriebsspannung nicht charakteristisch sein, und daher kann die erwartete Änderung des Stroms nicht genau bekannt sein.
Wenn bei 402 bestimmt wird, dass die Vorbedingungen nicht erfüllt sind, kehrt die Routine zum Start zurück. Sobald die Vorbedingungen erfüllt sind, kann die Steuerung bei 404 bestätigen, dass andere elektrische Lasten als das Lüftersystem, die aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System Strom aufnehmen, sich stabilisiert haben. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob die Klimaanlage in Betrieb ist oder nicht. Wenn die Klimaanlage gerade aktiviert wurde, kann sich der Strom, der aus dem System aufgenommen wird, ändern, wenn die elektromagnetische Verdichterkupplung eingeschaltet wird. Sobald der Strom sich stabilisiert hat, kann die Steuerung jedoch zur Durchführung der Lüfterdiagnose übergehen. In einem Beispiel kann der Strom, der von der Klimaanlage aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, als stabilisiert betrachtet werden, wenn er um weniger als 3 % variiert. In anderen Beispielen kann der Schwellenwert der Varianz, um zu bestimmen, dass andere Lasten stabil sind, auf 5 % eingestellt sein, die anderen Lasten können zum Beispiel eine Klimaanlagen-Verdichterlast einschließen. In jedem Fall kann die Steuerung mit der Aktivierung der Diagnose warten, bis solche Lasten entweder weiter stabilisiert oder unwirksam sind.
Wenn bestimmt wird, dass andere größere elektrische Lasten instabil oder in Übergangszuständen sind oder aufgrund von Eingaben des Fahrers eine erwartete Änderung ansteht, kann die Diagnose bei 406 deaktiviert werden, und die Routine kann zum Start zurückkehren. Wenn andererseits bestätigt wird, dass andere elektrische Lasten gleichbleibend sind, geht die Routine zu 408 über, wo die Steuerung Änderungen an anderen elektrischen Lasten aktiv begrenzt, um Übergangszustände zu verhindern. Somit erkennt die Steuerung nicht nur Zustände, in welchen die elektrischen Lasten sich nicht um mehr als einen Schwellenwert ändern, sondern die Steuerung kann auch Anforderungen von anderen Systemen, die elektrischen Lasten zu ändern, verzögern. Selbst wenn eine HLK-Anlage zum Beispiel die Deaktivierung des Klimanlagen-Verdichters anfordert, kann die Routine die Deaktivierung verzögern, bis die Diagnoseroutine die Änderung des Stroms aufgrund einer Änderung in der Lüfterdrehzahl identifiziert hat.
Um mit der Routine 400 fortzufahren, wird der Strom, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, bei 410 als C_pre gemessen. Dieser Strom kann Strom sein, der zu einem gegebenen Zeitpunkt von elektrischen Lasten einschließlich des Kühlerlüfters aufgenommen wird, wenn der Kühlerlüfter bereits in Betrieb ist. Wenn zum Beispiel die Klimaanlage läuft, können die Lüfter mit einer „mittleren“ Drehzahl betrieben werden, um die Kühlung des Verflüssigers zu ermöglichen. In einem anderen Beispiel können die Kühlerlüfter abgestellt und außer Betrieb sein, und die Strommessung kann alle elektrischen Lasten mit Ausnahme des Lüfters einschließen. Bei 412 kann die Steuerung eine Änderung in der Lüfterdrehzahl befehlen. Wenn das Lüftersystem zum Beispiel bereits bei einer „mittleren“ Drehzahl ist, können die Lüfter auf eine Position „hoch“ beschleunigt werden oder auf eine Position „niedrig“ herabgesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann das Lüftersystem aus einer Position „aus“ auf eine Position mit einer „niedrigen“ Drehzahl angesteuert werden.
Sobald eine Drehzahländerung ausgeführt wurde und die Lüfterdrehzahlen sich stabilisiert haben, wird Strom, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, bei 414 als Cpost gemessen. Als Nächstes wird bei 416 eine Differenz des Stroms, der vor und nach der Lüfterdrehzahländerung aufgenommen wurde, als ΔStrom_ist berechnet. Die Netto-Stromänderung beim Variieren der Lüftersystem-Drehzahl bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten, kann als ΔStrom_soll in den Speicher der Steuerung programmiert sein. Eine erwartete Änderung des Stroms, der vom Lüftersystem aufgenommen wird, kann nicht nur auf dem befohlenen Lüfterdrehzahlstatus, sondern auch von der Systemspannung basieren. Die Systemspannung kann sich bei verschiedenen Lüfterdrehzahlstatus ändern, sodass die Spannung vor und nach der befohlenen Änderung des Lüfterdrehzahlstatus gemessen werden kann, damit der erwartete Strom vor und nach dem Ändern des Lüfterdrehzahlstatus korrekt geschätzt werden kann. Nachschlagetabellen können die bei jedem Lüfterdrehzahlstatus erwartete Lüfterstromänderung als eine Funktion der Systemspannung speichern.
Bei 418 wird ΔStrom_ist mit ΔStrom_soll verglichen, und ein relativer Fehler kann festgestellt werden. Bei 420 kann die Routine bestätigen, ob der absolute Fehler größer ist als eine maximal zulässige Fehlerschwelle. Wenn bestimmt wird, dass der absolute Fehler nicht größer als der zulässige Schwellenwert ist, kann die Routine bei 424 feststellen, dass im Lüftersystem keine Funktionsminderung vorliegt, und zum Start zurückkehren. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der absolute Fehler größer ist als der zulässige Schwellenwert, inkrementiert die Routine bei 422 einen Funktionsminderungszähler um eins und geht zu 426 über, wo bestätigt werden kann, ob die Zahl der erkannten Funktionsminderungen größer ist als ein Schwellenwert_F. Wenn die Zahl niedriger ist als Schwellenwert_F, kehrt die Routine zum Start zurück und kann die Diagnose wieder ausführen, wenn die Vorbedingungen erfüllt sind. Wenn bestimmt wird, dass die Zahl der erkannten Funktionsminderungen größer ist als Schwellenwert_F, zeigt die Routine bei 428 eine Lüfter-Funktionsminderung an und kann eine Störungsanzeigelampe (MIL) auf dem Armaturenbrett einschalten und/oder im Speicher ein Diagnosecode-Flag setzen, das die Art der erkannten Funktionsminderung angibt. Eine Lüfter-Funktionsminderung wird daher nur angezeigt, nachdem mehrere Anzeigen identifiziert wurden.
Es versteht sich, dass die obige beispielhafte Routine eine Diagnose veranschaulicht, die abgeschlossen wird; in anderen Beispielen dagegen kann die Routine unterbrochen und beendet werden, wenn Änderungen in anderen elektrischen Lasten auftreten. Wenn zum Beispiel oben bei 414 eine Änderung der Lüfterdrehzahl eingeleitet wurde und der aufgenommene Strom gemessen wird, kann eine zusätzliche Last an das Batterie-Lichtmaschinen-System angelegt werden, welche die Lüfter-Diagnoseroutine beeinflusst, wenn der Fahrer die Heckscheibenheizung einschaltet. Die Diagnose kann aufgrund der erwarteten Änderung beim aufgenommenen Strom, die auf die Heckscheibenheizung zurückzuführen ist, deaktiviert werden, ein Zähler kann nicht erhöht werden, und jede Messung der Stromaufnahme vor dieser Unterbrechung kann verworfen werden. Ferner kann die Diagnose keine Funktionsminderung des Lüftersystems anzeigen, selbst wenn Änderungen beim Strom, der aus der Batterie aufgenommen wird, wenn andere elektrische Lasten in Betrieb sind, erheblich von der erwarteten Stromaufnahme abweichen.
In einer anderen Ausführungsform kann durch Charakterisieren der bei Änderungen der Lüfterdrehzahl erwarteten Stromaufnahme als eine Funktion sowohl der Systemspannung als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit die Vorbedingung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegen muss, entfallen.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Kühlerlüftersystem in einem Elektrofahrzeug, das einen motorbetriebenen Antriebsstrang und einen Gleichstromwandler (anstelle einer Lichtmaschine) zum Laden der Batterie des Fahrzeugs umfasst, auf ähnliche Weise diagnostiziert werden.
Eine beispielhafte Arbeitsweise einer auf Eingangsbedingungen basierenden Lüfterdiagnose gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in 5 gezeigt. Die Abbildung 500 stellt bei Plot 502 die Lüfterdiagnose, bei Plot 504 den absoluten relativen Fehler in der Stromaufnahme, bei Plot 506 die erwartete Stromaufnahme aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System, bei Plot 508 die gemessene Stromaufnahme, bei 510 die Lüfterdrehzahl, bei Plot 512 den Klimaanlagenbetrieb und bei Plot 514 die Fahrzeuggeschwindigkeit dar. Zusätzlich stellt die Linie 503 die zulässige absolute Fehlerschwelle für Änderungen bei der Stromaufnahme dar, und die Linie 513 entspricht dem Schwellenwert der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Vor t1 liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Schwellenwert 513, und ein ausreichender Luftstrom zum Kühlen der Kraftmaschine ist verfügbar. Ferner ist die Steuerung, wie zuvor erläutert, mit erwarteten Stromaufnahmen bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten programmiert und kann mit der Ausführung der Lüfterdiagnose warten, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den Schwellenwert 513 fällt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei t1 abnimmt und unter dem Schwellenwert 513 bleibt und keine großen elektrischen Lasten wie z.B. die Klimaanlage Strom aus dem elektrischen System aufnehmen, kann die Lüfterdiagnose daher aktiviert werden, indem der Lüfter aus einer Position „aus“ in eine Position mit einer „niedrigen“ Drehzahl umgeschaltet wird. Die zwischen t1 und t2 gemessene Stromaufnahme entspricht der erwarteten Stromaufnahme, und keine Funktionsminderung wird signalisiert. Bei t2 wird die Klimaanlage angesteuert, möglicherweise durch den Fahrer, und die Lüfterdrehzahl wird auf „mittel“ heraufgesetzt, wodurch bis t3 eine zusätzliche Belastung auf das System ausgeübt wird. Zusätzlich zur Änderung bei der Lüfterdrehzahl kann auch die elektromagnetische Verdichterkupplung die Belastung des Batterie-Lichtmaschinen-Systems erhöhen. Die Diagnose wird daher bei t2 unterbrochen und beendet. Alle Daten, die vor t2 gesammelt wurden, werden verworfen, und die Steuerung wartet, bis die Vorbedingungen wieder erfüllt sind, was nicht vor t4 eintritt.
Zwischen t3 und t4 wird der Betrieb der Klimaanlage abgeschaltet und die Stromaufnahme stabilisiert sich, während die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Schwellenwert bleibt, weshalb bei t4 bestimmt wird, dass die Vorbedingungen für die Diagnose erfüllt sind. Bei t4 wird die Lüfterdrehzahl auf eine Position „niedrig“ erhöht, und sobald die Lüfterdrehzahl sich stabilisiert hat, werden mehrere Ablesewerte der Stromaufnahme erhalten. Die bei Plot 508 zwischen t4 und t5 gemessene Stromaufnahme entspricht einer erwarteten Stromaufnahme (Plot 506), und da der absolute Fehler unter dem Schwellenwert 503 liegt, wird kein Flag für eine Funktionsminderung gesetzt.
Bei t5 übersteigt die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert, und die Diagnose wird beendet. Bei t6 kann die Diagnose erneut aktiviert werden, da die Vorbedingungen erfüllt sind, und die Lüfterdrehzahl wird von „aus“ zur Position „niedrig“ erhöht, gefolgt von einem Heraufsetzen auf die Position „mittlere“ Drehzahl bei t7 und danach auf eine Position „hohe“ Drehzahl bei t8. Da die Diagnose-Vorbedingungen weiterhin erfüllt werden, wird die Lüfterdrehzahl bei t9 von der Position „hoch“ auf „mittel“ heruntergesetzt, und bei t10 wird die Lüfterdrehzahl auf „niedrig“ heruntergesetzt. Bei jeder Drehzahländerung werden mehrere Ablesungen der Änderung in der Stromaufnahme erfasst und mit der erwarteten Stromaufnahme verglichen. Der Plot 508, der die gemessene Stromaufnahme zeigt, ist zwischen t7 und t10 höher als die erwartete Stromaufnahme, die bei Plot 506 gezeigt wird, was auf einen absoluten relativen Fehler hinweist, der über dem zulässigen Schwellenwert 503 liegt, und eine nachfolgende Meldung der Funktionsminderung zwischen t7 und t10 (Plot 502).
Es ist anzumerken, dass die Plots 502 und 504 eine kurze Zeit nach dem Start der Diagnose anfangen und die Lüfterdrehzahl sich bei t1, t4, t6, t7, t8, t9, t10 ändert, um anzuzeigen, dass die Diagnose vor der Berechnung eines Fehlers oder einer Fehleranalyse eine Übergangszeit zulassen muss.
Auch wenn das dargestellte Beispiel zusätzliche elektrische Lasten in Form einer Klimaanlage aufweist, versteht es sich, dass andere elektrische Lasten auch die Heckscheibenheizung, Scheinwerfer usw. einschließen können. Ferner kann die Systemspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden, um die Implementierung der Lüfterdiagnose zu ermöglichen.
Auf diese Weise kann eine Kühlerlüfterdiagnose während der normalen Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs ausgeführt werden. Indem sichergestellt wird, dass andere größere elektrische Lasten während der Diagnose stabil und unveränderlich sind, können Änderungen des Stroms, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, dem Lüftersystem zugeschrieben werden. Eine Funktionsminderung des Lüfters, die auf eine Funktionsminderung in Relaisschaltungen zurückzuführen ist, kann diagnostiziert werden, indem die gemessene Änderung des Stroms mit einer erwarteten Änderung beim Variieren der Lüfterdrehzahlen verglichen wird. Zudem können relaisgesteuerte Lüftersysteme unter Verwendung bestehender Hardware ohne zusätzliche Sensoren auf eine Funktionsminderung hin überprüft werden, was zu Kosteneinsparungen führt.
In einem anderen Beispiel wird ein Verfahren für ein relaisgesteuertes Kühlerlüftersystem mit mehreren Drehzahlen eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Verzögern von Anforderungen zum Ändern einer Zubehör-Stromaufnahme, während durch Betätigen eines Lüfterrelais eine Modifikation in der Kühlerlüfterdrehzahl befohlen wird, und Korrelieren einer Änderung des Stroms, der aus einer Batterie aufgenommen wird, mit einer Funktionsminderung des Kühlerlüftersystems, darauf basierend, welches Lüfterrelais aktiviert wurde. Die Anforderung zum Ändern der Zubehör-Stromaufnahme (zum Beispiel eine Anforderung zum Erhöhen oder Verringern einer Verdichterdrehzahl) kann verzögert werden, bis die Lüfterrelais betätigt wurden und die Änderung des Stroms identifiziert wurde. Auf diese Weise kann die Funktionsminderung besser erkannt und angezeigt werden, ohne Störung durch den sich ändernden aufgenommenen Zubehör-Strom.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie z.B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen aufweisen. Daher können verschiedene dargestellte Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge durchgeführt werden, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch entfallen. Dementsprechend ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmieren ist.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf verschiedene Kühlsystemkonfigurationen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die hier offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2001/0199036 [0003]

Claims

Verfahren für ein relaisgesteuertes Kühlerlüftersystem mit mehreren Drehzahlen, das mit einer Kraftmaschine gekoppelt ist, umfassend: wenn andere elektrische Lasten stabil sind: Messen eines Stroms bei Änderung der Lüfterdrehzahl; und Anzeigen einer Funktionsminderung des Lüftersystems auf Basis einer relativen Änderung des Stroms.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gemessene Strom aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, wobei das Verfahren außerdem Abbrechen der Messung, wenn die anderen elektrischen Lasten sich um mehr als einen Schwellenwert ändern, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, außerdem umfassend: Berechnen eines Fehlers zwischen gemessener Änderung des Stroms und einer erwarteten Änderung des Stroms, der aus dem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, wobei die erwartete Stromaufnahme darauf basiert, welches von mehreren Relais aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzeige einer Funktionsminderung auf dem berechneten Fehler basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strom nur gemessen wird, wenn andere elektrische Lasten stabil sind und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend: Deaktivieren der Lüfterstrommessung, wenn aufgrund von Eingaben des Fahrers Änderungen bei den anderen elektrischen Lasten zu erwarten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lüfterdrehzahl durch Anpassen der Betätigung mehrerer Relais angepasst wird.
Verfahren für ein relaisgesteuertes Kühlerlüftersystem mit mehreren Drehzahlen eines Fahrzeugs, umfassend: wenn alle elektrischen Lasten unverändert sind: Befehlen einer Modifikation bei der Lüfterdrehzahl durch Betätigen eines oder mehrerer Lüfterrelais; und Korrelieren einer Änderung des Stroms, der aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, mit einer Funktionsminderung des Kühlerlüftersystems, darauf basierend, welches Lüfterrelais betätigt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Änderung beim aufgenommenen Strom mit einer erwarteten Änderung verglichen wird, wobei das Verfahren außerdem Anzeigen der Funktionsminderung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die elektrischen Lasten einen Klimaanlagen-Verdichter, ein Fahrzeug-Unterhaltungssystem und eine Heckscheibenheizung einschließen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Modifikation nur befohlen wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Modifikation nur befohlen wird, wenn die Ladesystemspannung größer als ein minimaler Schwellenwert, aber kleiner als ein maximaler Spannungsschwellenwert ist.
System für ein Fahrzeug, umfassend: mehrere Kühlerlüfter, gekoppelt mit einer Kraftmaschine; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, um: wenn das Fahrzeug sich langsamer als ein Schwellenwert bewegt: während eines ersten Zustands, wenn andere elektrische Lasten gleichbleibend gehalten werden; eine oder mehrere Kühlerlüfterdrehzahlen zu ändern und basierend auf einer Änderung des Stroms, der aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, eine Funktionsminderung des Lüftersystems anzuzeigen; und während eines zweiten Zustands, wenn andere elektrische Lasten variieren; die Kühlerlüfterdiagnose zu deaktivieren.
System nach Anspruch 13, wobei Deaktivieren der Kühlerlüfterdiagnose Nicht-Anzeigen einer Funktionsminderung des Lüftersystems umfasst, selbst wenn beim Ändern der Lüfterdrehzahl eine Änderung des Stroms während der variierenden elektrischen Lasten um mehr als einen Schwellenwert von einer erwarteten Änderung des Stroms abweicht.
System nach Anspruch 14, wobei ein Kraftmaschinen-Kühlerlüftermotor, gekoppelt mit einem der Kühlerlüfter, relaisgesteuert ist.
System nach Anspruch 12, außerdem umfassend, während des ersten Zustands, Vergleichen der Differenzen des Stroms, der bei Variieren der Lüfterdrehzahl aus einem Batterie-Lichtmaschinen-System aufgenommen wird, mit einer erwarteten Änderung bei der Stromaufnahme.
System nach Anspruch 16, außerdem umfassend Schätzen eines Fehlers auf Basis der relativen Änderung zwischen der gemessenen Stromaufnahme und der erwarteten Stromaufnahme.
System nach Anspruch 17, außerdem umfassend Vergleichen der absoluten relativen Änderung mit einem zulässigen Schwellenwert.
System nach Anspruch 18, wobei Funktionsminderung des Kühlerlüftersystems angezeigt wird, wenn der absolute Fehler über einem Schwellenwert liegt.