DE102016006888A1

DE102016006888A1 - Ventilator

Info

Publication number: DE102016006888A1
Application number: DE102016006888.4A
Authority: DE
Inventors: Herbert Gerner
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilator eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wobei der Ventilator über Mittel zur Drehzahlregelung verfügt und wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, mittels derer Daten an den Ventilator und/oder Daten von dem Ventilator übertragbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilator eines Kühl- und/oder Gefriergerätes.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kühl- bzw. Gefriergeräte mit einem oder mehreren Ventilatoren auszustatten, wobei die Ventilatoren beispielsweise innerhalb des gekühlten Innenraumes, im Verdampferbereich oder auch im Bereich des Motorraumes angeordnet sind, um dort den gewünschten Luftstrom zu erzeugen.
Die Ansteuerung bekannter DC-Ventilatoren erfolgt in Kühlgeräten heute entweder einfach durch ein- oder ausschalten oder über einen DC/DC-Wandler, der den Ventilator mit einer variablen Spannung versorgt. Ventilatoren, die nur ein- und ausgeschaltet werden, verfügen teilweise über eine integrierte Drehzahlregelung, sind aber dann in ihrer Drehzahl fest eingestellt. Der Vorteil dieser Ventilatoren besteht darin, dass das Schalten abhängig von der technischen Lösung (Halbleiterschalter, bistabiles Relais) mit relativ geringen Verlusten möglich ist. Ein Nachteil dieser Ventilatoren besteht darin, dass diese mit konstanter Drehzahl betrieben werden, was sich gegebenenfalls negativ auf die Effizienz und das Geräusch des Gerätes auswirkt.
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, Ventilatoren einzusetzen, deren Drehzahl über die Versorgungsspannung des Ventilators gesteuert wird. Hierbei entstehen allerdings in Abhängigkeit vom Wirkungsgrad des DC/DC-Wandlers zusätzliche Verluste, die sich auf die Geräteeffizienz auswirken. Weitere Nachteile im Hinblick auf die Effizienz entstehen dadurch, dass der DC/DC-Wandler häufig im Teillastbetrieb betrieben wird, da die Ventilatoren im Kühl- bzw. Gefriergerätebereich im normalen Regelbetrieb bei vergleichsweise geringen Spannungen betrieben werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventilator der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Effizienz der Ventilatoransteuerung verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Ventilator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass der Ventilator über eine Drehzahlregelung verfügt und wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, mittels derer Daten an den Ventilator und/oder Daten von dem Ventilator übertragbar sind. Damit können die aus dem Stand der Technik bekannten DC/DC-Wandler entfallen und beispielsweise Sollwertvorgaben über die genannte Kommunikationsschnittstelle erfolgen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ventilator so ausgeführt ist, dass z. B. von der Gerätesteuerung des Kühl- und/oder Gefriergerätes Daten an den Ventilator übermittelt werden können. Darauf ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt. Auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen Ventilator und einer geräteseitigen Kommunikationseinheit, insbesondere der Gerätesteuerung ist möglich und von der Erfindung mit umfasst.
Die Tatsache, dass die Ventilatoren gemäß der vorliegenden Erfindung über zumindest eine Kommunikationsschnittstelle verfügen, bringt die weitere Möglichkeit mit sich, die Ventilatoren in ein Bussystem aufzunehmen und so Vorteile für die Geräteverkabelung zu schaffen. Des Weiteren kann hierdurch die Komplexität der Gerätesteuerung reduziert werden.
Handelt es sich um eine bidirektionale Kommunikation, können auch Werte von dem oder den Ventilatoren gelesen werden. Dies können beispielsweise Werte sein, die den eigentlichen Ventilatorbetrieb betreffen, wie z. B. die Ist-Drehzahl oder auch Werte von Sensoren, die an den Ventilator angeordnet sind oder in den Ventilator integriert sind, wie beispielsweise ein Temperaturfühler. Auf diese Weise kann die Geräteregelung verbessert werden. Durch die Integration bzw. Anordnung derartiger Sensoren besteht auch ein Kosteneinsparungspotenzial wenn durch den Fühler ein anderer Fühler entfallen kann.
Wie bereits ausgeführt, besteht eine denkbare Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die Kommunikation zwischen Gerätesteuerung und Ventilator unidirektional ist, sodass die Kommunikationsschnittstelle des Ventilators entsprechend nur für diesen Zweck ausgestaltet sein muss oder auch bidirektional. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass geräteseitig der eingangs genannte DC/DC-Wandler auf der Gerätesteuerung vollständig entfällt, da zur Drehzahlsteuerung bzw. -regelung die ohnehin für die Ventilatorspulen erforderlichen Schaltelemente verwendet werden. Dies bedeutet, dass die eingangs genannten Effizienzverluste bei Einsatz eines DC/DC-Wandler nicht mehr entstehen.
Dadurch dass die Drehzahlregelung auf dem Ventilator stattfindet, sind genauere Drehzahlvorgaben möglich, wodurch sich Verbesserungs- bzw. Optimierungspotenziale hinsichtlich des Geräusches und auch hinsichtlich beispielsweise einer Temperaturverteilung im gekühlten Innenraum erzielen lassen.
Wird eine bidirektionale Kommunikation mit dem Ventilator realisiert, so lassen sich beispielsweise Fehlerzustände, die Ist-Drehzahl etc. an die Gerätesteuerung oder eine sonstige Kommunikationseinheit des Gerätes zurückmelden.
Wie oben angedeutet, können zusätzliche Sensoren wie z. B. Temperatur- oder Feuchtefühler oder beides auf dem Ventilator integriert werden und dann für die Regelung des Gerätes herangezogen werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass pro Kommunikationsschnittstelle des Ventilators genau ein Draht bzw. eine Leitung zur Verfügung steht, d. h. eine Single-Wire-Kommunikation vorliegt. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, dass z. B. zum Senden und Empfangen von Daten je eine separate Datenleitung verwendet wird. In diesem Fall ergibt sich eine 2-Draht-Kommunikation.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der oder die Ventilatoren mit einem Bussystem in Verbindung stehen bzw. darin integriert sind. Dabei ist es auch denkbar, dass der Ventilator mit anderen an dem Bussystem angeschlossenen Teilnehmern kommuniziert und nicht nur mit der Steuerung des Kühl- bzw. Gefriergerätes.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Ventilator wie ausgeführt über wenigstens einen Sensor, vorzugsweise über wenigstens einen Temperatur- oder Luftfeuchtigkeitssensor verfügt.
Die Daten dieser Sensoren können verwendet werden, um die gemessenen Werte anzeigen zu können und besonders bevorzugt um eine darauf basierende Gerätesteuerung oder Regelung vorzunehmen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilator mit einer oder mehreren Spannungsquellen in Verbindung steht. In einem ersten Fall wird der Ventilator mit einer Spannung versorgt, z. B. 12 Volt, die sowohl für die Ansteuerung der Ventilatorspulen als auch für die Versorgung der logischen Steuerung bzw. des Controllers des Ventilators verwendet wird. Hierbei muss im Allgemeinen die Spannung zur Controllerversorgung (z. B. 3,3 Volt) aus der Versorgung generiert werden, was mit einem Verlust verbunden ist.
In dieser Beziehung vorteilhafter ist es, wenn der Ventilator mit einer ersten Spannung für die Spulen des Ventilators (z. B. 12 Volt) und einer zweiten Spannung für die Versorgung der logischen Steuerung bzw. des Controllers (z. B. 3,3 Volt) versorgt wird.
Die Ansteuerung der Spulen des Ventilators bzw. an dessen Elektromotor kann beispielsweise über PWM oder auch über eine variable Periodendauer erfolgen.
Für die Motoransteuerung des Ventilators können beliebige sonstige am Markt auch für größere Motoren bekannte Ansteuerungsverfahren eingesetzt werden. Diese Ansteuerungsverfahren können somit erfindungsgemäß auf kleinere Ventilatoren, wie sie üblicherweise bei Kühl- und/oder Gefriergeräten zum Einsatz kommen übertragen werden.
Zur Ansteuerung des Motors des Ventilators kann die Gegen-EMK ermittelt werden.
Denkbar ist es, dass die Kommunikation von und oder zu dem Ventilator gestört oder unterbrochen ist. In diesem Fall ist es denkbar, dass der Ventilator oder ein anderes Element des Kühl- und/oder Gefriergerätes über Erkennungsmittel verfügt, die diesen Fehlerzustand erfassen und über Betriebsmittel verfügt, die den Ventilator in diesem Fall in einer definierten Weise betreiben, worunter auch zu verstehen ist, dass der Ventilator ausgeschaltet wird. Somit sind denkbare Betriebsweisen für den Fehlerfall das Ausschalten, ein Betrieb unter fest vorgegebener Drehzahl, ein Taktbetrieb etc. Auch ist es denkbar, dass der Ventilator seine Drehzahl autark in Abhängigkeit von der Temperatur regelt, die z. B. der am Ventilator integrierte oder angeordnete Temperaturfühler ermittelt.
Die für den Fehlerfall definierte Betriebsweise kann fest in einem Speicher hinterlegt sein oder auch bei einer noch funktionierenden Kommunikation von der Steuerung des Gerätes auf den Ventilator programmiert bzw. übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Ventilator gemäß der vorliegenden Erfindung. Der wenigstens eine Ventilator steht über die Kommunikationsschnittstelle mit wenigstens einer Kommunikationseinheit des Kühl- und/oder Gefriergerätes in einer unidirektionalen oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung, wobei die unidirektionale Kommunikationsverbindung vorzugsweise so ausgestaltet ist, dass Daten an den Ventilator übertragen werden können.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Kommunikationseinheit des Gerätes um dessen Gerätesteuerung.
Zwischen der Kommunikationseinheit des Gerätes und dem oder den Ventilatoren können Punkt-zu-Punktverbindungen bestehen oder die Ventilatoren können über ein Bussystem kommunizieren, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Spannungsversorgung des oder der Ventilatoren über das Bussystem erfolgt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Kommunikation derart ausgebildet ist, dass der Ventilator Vorgaben von der Kommunikationseinheit des Gerätes erhält, wie beispielsweise Drehzahlvorgaben. Auch andere Daten können übertragen werden. Auch ist es denkbar, dass die Kommunikation derart erfolgt, dass Daten von dem Ventilator an die Steuerung des Gerätes übertragen werden, wie beispielsweise die aktuelle Drehzahl, die eingestellte Drehzahl, Parameter über Notlaufeigenschaften, Werte der im Ventilator integrierten bzw. daran angeordneten weiteren Sensoren, wie z. B. Temperaturfühler, Feuchtefühler etc. Die Datenübertragung kann jeweils von dem übertragenen Teil angestoßen werden oder auch von dem anderen Kommunikationspartner abgerufen werden.
Denkbar ist es, dass der Ventilator über einen Speicher verfügt, auf dem Informationen abgelegt bzw. programmiert werden können, die der Ventilator von der Steuerung erhält. Dabei kann es sich z. B. um die Solldrehzahl handeln, um Notlaufeigenschaften etc. Denkbar ist es, dass Informationen auf dem Ventilator dauerhaft gespeichert werden können, vorzugsweise auch so, dass auch im Falle eines stromlosen Zustandes kein Verlust der gespeicherten Daten eintritt.
Die Ventilatoren können so angeordnet sein, dass sie über ein Bussystem mittels einer Adresse angesprochen werden können.
Wie bereits oben ausgeführt, können die Daten eines oder mehrerer auf den Ventilator angeordneten bzw. in diesem integrierten Temperaturfühler oder Feuchtefühler zur Geräteregelung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Arten von Sensoren beschränkt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels beschrieben.
Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Kühlgerät mit einer Gerätesteuerung, die die Aufgabe hat, die Funktionen des Gerätes zu steuern oder zu regeln. Dazu zählt beispielsweise auch die Temperaturregelung zur Gewährleistung einer bestimmten Solltemperatur in dem gekühlten Innenraum des Kühlgerätes. In dem gekühlten Innenraum befindet sich ein Ventilator, der über eine Kommunikationsschnittstelle verfügt.
Der Ventilator steht über diese Kommunikationsschnittstelle in einer bidirektionalen Kommunikationsverbindung mit der Gerätesteuerung. Auf der Gerätesteuerung ist kein DC/DC-Wandler vorhanden. Vielmehr erfolgt die Drehzahlsteuerung mittels ohnehin für die Ventilatorspulen erforderlichen Schaltelemente in dem Ventilator selbst. Über die Kommunikationsschnittstelle erhält der Ventilator von der Gerätesteuerung, die in diesem Fall die Kommunikationseinheit des Kühl- bzw. Gefriergerätes bildet, z. B. eine Solldrehzahl.
Über dieselbe Kommunikationsverbindung kann die Gerätesteuerung bestimmte Daten des Ventilators abfragen, wie beispielsweise die Ist-Drehzahl, womit ohne weiteres überprüft werden kann, ob und wenn ja mit welcher Drehzahl der Ventilator tatsächlich arbeitet. Auch andere Daten können abgefragt werden, wie beispielsweise Sensordaten von Sensoren, die im Bereich des Ventilators angeordnet sind. Auch diese Daten können über die genannte Kommunikationsschnittstelle abgefragt werden.
Die Spannungsversorgung für die Spulen des Ventilators kann beispielsweise bei 12 Volt liegen. Die Spannungsversorgung für die logische Steuerung bzw. für den Controller des Ventilators kann beispielsweise bei 3,3 Volt liegen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die geringere Spannung nicht aus der höheren Spannung generiert wird, was zu Spannungsverlusten führt.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Verluste bei Einsatz eines DC/DC-Wandlers entfallen, da vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein solcher Wandler nicht vorhanden ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilator Bestandteil eines Bussystems ist bzw. über seine Kommunikationsschnittstelle mit einem Bussystem in Verbindung steht. Dies bringt nicht nur den Vorteil mit sich, dass z. B. das Bussystem die Spannungsversorgung erfolgen kann sondern auch den, dass Daten des Ventilators auch an andere Komponenten übermittelt werden können, für die der Ventilatorbetrieb bzw. Parameter des Ventilatorbetriebs von Bedeutung sind.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein” oder „eine” nicht zwingend ein einziges Element beschreiben, sondern auch eine Mehrzahl der fraglichen Elemente umfasst.

Claims

Ventilator eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator über Mittel zur Drehzahlregelung verfügt und wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, mittels derer Daten an den Ventilator und/oder Daten von dem Ventilator übertragbar sind.
Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator mit genau einer Leitung pro Kommunikationsschnittstelle (single-wire-communication) oder mit mehr als einer Leitung pro Kommunikationsschnittstelle in Verbindung (2- oder Mehr-Draht-Kommuniktaion) oder aufweist.
Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator mit einem Bussystem in Verbindung steht.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator über wenigstens einen Sensor, vorzugsweise über wenigstens einen Temperatursensor und/oder Luftfeutigkeitssensor verfügt.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator mit einer oder mehreren Spannungsquellen in Verbindung steht und wobei der Ventilator so mit der oder den Spannungsquellen in Verbindung steht, dass dieselbe Versorgungsspannung für die Ansteuerung der Spulen des Elektromotors des Ventilators sowie für die Steuerung des Ventilators verwendet wird oder so mit der oder den Spannungsquellen in Verbindung steht, eine erste Spannung für die Ansteuerung der Spulen des Elektromotors des Ventilators verwednet wird und eine zweite davon abweichende Spannung für die Steuerung des Ventilators verwendet wird.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Ventilators so ausgebildet ist, dass die Spulen des wenigstens einen Elektromotors des Ventilators über Pulsweitenmodulation oder über eine variable Periodendauer angesteuert werden.
Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator über Erkennungsmittel verfügt, die ausgebildet sind, zu erkennen, dass die Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle gestört oder unterbrochen ist, und dass der Ventilator über Betriebsmittel verfügt, die den Ventilator in diesem Fall in einer definierten Weise betreiben.
Ventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der definierten Betriebsweise um ein Abschalten, um einen Betrieb bei fester Drehzahl, um einen Taktbetrieb oder um einen Betrieb mit von der Temperatur oder einem anderen Parameter abhängigen Drehzahl handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät gekennzeichnet durch einen oder oder mehrere Ventilatoren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die Ventilatoren über die Kommunikationsschnittstelle mit wenigstens einer Kommunikationseinheit des Kühl- und/oder Gefriergerätes in einer uni- oder bidirektionalen Kommunikationsverbindung stehen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kommuniakationseinheit des Kühl- und/oder Gefriergerätes um die Gerätesteuerung handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kommunikationseinheit und dem oder den Ventilatoren eine Punkt-zu-Punkt Verbindung besteht oder dass der oder die Ventilatoren über ein Bussystem kommunizieren, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Spannungsversorgung des oder der Ventilatoren über das Bussystem erfolgt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit des Kühl- und/oder Gefriergerätes ausgebildet ist, Drehzahlvorgaben an den wenigstens einen Ventilator zu übermitteln und/oder Informationen von dem oder den Ventialtoren abzurufen, wobei es sich bei diesen Informationen vorzugsweise um die Istdrehzahl des Ventilators, die Solldrehzahl des Ventilators, Parameter über Notlaufeigenschaften und/oder Messwerte des oder der Sensoren des Ventilators handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit des Kühl- und/oder Gefriergerätes ausgebildet ist, eine Programmierung des wenigstens einen Ventilators vorzunehmen, wobei es sich bei dem zu programmierenden Wert vorzugsweise um die Solldrehzahl handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilator über zuminest einen Speicher verfügt, auf dem Werte dauerhaft speicherbar sind und/oder dass der oder die Ventilatoren über ein Bussystem des Kühl- und/oder Gefriergerätes über eine Adresse angesprochen werden können.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Kühl- und/oder Gefriergerätes ausgebildet ist, die Gerätesteuerung basierend auf Daten durchzuführen, die seitens des Ventilators ermittelt wurden.