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Die Erfindung betrifft ein Luftregelsystem für ein Fahrzeug mit einer Anzahl von mittels wenigstens eines Aktuators einstellbaren Lamellen, wobei eine Lamelle zum Öffnen und Schließen einer Luftzutrittsöffnung jeweils in mehrere Stellungen schwenkbar ist.
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Im Stand der Technik sind Luftregelsysteme für Fahrzeuge bekannt, die eine Anzahl von einstellbaren Lamellen aufweisen, wobei eine Lamelle zum Öffnen und Schließen einer Luftzutrittsöffnung jeweils in mehrere Stellungen schwenkbar ist. Üblicherweise werden die Lamellen mittels eines Aktuators angetrieben. Das Luftregelsystem wird also durch einen Aktuator angetrieben.
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Aus
DE 10 2016 120 363 A1 ist ein Fahrzeugsystem bekannt, das eine Kraftmaschine, aktive Grillklappen (AGS), die einen AGS-Positionssensor und einen AGS-Motor umfassen, und eine Steuerung umfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes gattungsgemäßes Luftregelsystem anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Luftregelsystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Luftregelsystem für ein Fahrzeug umfasst eine Anzahl von mittels wenigstens eines Aktuators einstellbaren Lamellen, wobei eine Lamelle zum Öffnen und Schließen einer Luftzutrittsöffnung jeweils in mehrere Stellungen schwenkbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für eine Detektion einer Stellung einer Lamelle an einem Ende der schwenkbaren Lamelle ein Permanentmagnet angeordnet ist, so dass dieser in einem Schwenkbereich schwenkbar ist und dass in einem dem Schwenkbereich des Permanentmagneten benachbarten Bereich eine Hallsensoranordnung angeordnet ist, wobei mittels der Hallsensoranordnung eine Stellung des Permanentmagneten und damit eine Stellung der Lamelle detektierbar ist.
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Alternativ ist es möglich, dass für die Detektion der Stellung der Lamelle an einem Ende der schwenkbaren Lamelle eine Hallsensoranordnung angeordnet ist, so dass diese in einem Schwenkbereich schwenkbar ist und dass in einem dem Schwenkbereich der Hallsensoranordnung benachbarten Bereich ein Permanentmagnet angeordnet ist, wobei mittels der Hallsensoranordnung eine Stellung derselben gegenüber dem Permanentmagneten und damit eine Stellung der Lamelle detektierbar ist.
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Die Erfindung erlaubt eine sehr genaue Diagnose eines Luftregelsystems im Fahrzeug, die auch als on-board-Diagnose bezeichnet wird. Die Position der Klappen kann mit der Erfindung, anders als im Stand der Technik, immer eindeutig bestimmt werden. Obwohl der Aktuator bei Anfahren einer bestimmten Luftklappenposition seine interne Position erreicht, ist nicht sichergestellt dass die Klappen sich tatsächlich in der Position befinden, beispielsweise durch eine Blockade einer Klappe oder mehrerer Klappen oder durch einen Bruch in der Kinematik. In diesen Fällen ist mit dem erfindungsgemäßen Luftregelsystem stets eine Bestimmung der tatsächlichen Position einer Lamelle möglich.
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Sofern im Rahmen einer Zertifizierung, die eine on-board-Diagnose betrifft, eine Forderung erfüllt werden muss, die tatsächliche Öffnung des Luftregelsystems zu ermitteln, ist das das erfindungsgemäße Luftregelsystem einsetzbar.
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Die Erfindung ist besonders geeignet für ein Luftregelsystem für ein Fahrzeug, bei dem eine Anzahl von Lamellen in, an oder bei einem Fahrzeuggrill angeordnet sind.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hallsensoranordnung eine an einem Lufteinlass-Rahmen angeordnete Hallsensorschiene ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Änderung einer Hallspannung der Hallsensoranordnung erfasst und mittels einer Auswerteeinheit die Stellung der Lamelle, also deren Positionsbestimmung, über einen Schwenkwinkel von wenigstens 90 Grad ermittelt wird. Je weiter der Permanentmagnet durch Schwenken der Lamelle von dem Hallsensor entfernt ist, desto kleiner ist eine erfassbare Hallspannung.
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Die Größe der Hallspannung lässt also einen Rückschluss auf die Entfernung des Permanentmagneten und damit des Lamellenrandes vom Hallsensor schließen, womit die aktuelle Stellung der Lamelle eindeutig erkennbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftregelsystems mit einem Hallsensor sowie mit einer Lamelle mit Permanentmagneten,
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftregelsystems mit einem Hallsensor sowie mit einer Lamelle mit Permanentmagneten und
- 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftregelsystems mit Hallsensoren sowie Lamellen mit Permanentmagneten.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftregelsystems in einer schematischen Darstellung. Eine Lamelle 1 ist um eine Schwenkachse 1.1 schwenkbar und weist an ihrem schwenkbaren Ende einen kleinen Permanentmagneten 2 auf. Die Schwenkachse 1.1 ist an einem dem Permanentmagneten 2 abgewandten Ende der Lamelle 1 ausgebildet.
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Der Permanentmagnet 2 ist vom Werkstoff der Lamelle 1 umspritzt. Bei der Herstellung der Lamelle 1 wurde der Permanentmagnet 2 in ein Werkzeug eingelegt und anschließend umspritzt. Das Luftregelsystem umfasst weiterhin eine fahrzeugfeste Hallsensoranordnung 3, die als Hallsensorschiene ausgebildet ist. Die gesamte Hallsensorschiene umfasst bevorzugt mehrere Sensoren, wobei eine gesamte Anzahl von Sensoren bevorzugt gleich der gesamten Anzahl von Lamellen 1 mit Permanentmagneten 2 ist. Mittels eines bestimmten Sensors der Hallsensoranordnung 3 soll eine Klappenposition, also eine Stellung einer diesem Sensor zugeordneten Lamelle 1 ermittelt werden.
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Die Stellung der Lamelle 1 ist bei einem eingestellten Winkel von 0 Grad offen und bei einem Winkel von 90 Grad geschlossen. Mit der Änderung einer Hallspannung der Hallsensoranordnung 3 ist bevorzugt eine kontinuierliche Positionsbestimmung der Lamelle 1 über 90 Grad, besonders bevorzugt in Echtzeit, möglich. Je weiter sich dabei der Permanentmagnet 2 von dem ihm zugeordneten Hallsensor der Hallsensoranordnung 3 entfernt, desto kleiner ist die Hallspannung, aus der der Abstand ermittelbar ist und damit die Stellung der Lamelle 1 detektierbar ist.
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Bevorzugt ist eine schaltungstechnische Anbindung der Hallsensoranordnung 3 mit einem Aktuator der Lamelle 1 oder mit mehreren Aktuatoren mehrerer Lamellen 1 vorgesehen, wozu eine zusätzliche Funktionalität, insbesondere einer Intelligenz, in der jeweiligen Aktuatorsoftware vorgesehen ist. Dazu ist ein Adapterleitungssatz von der Hallsensoranordnung 3 zu der Anzahl von Aktuatoren ausgebildet.
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Mehrere konstruktive Varianten sind mit der Erfindung möglich. Beispielsweise ist eine Erkennung eines Bruchs in einer Kinematik der Anzahl von Lamellen 1 möglich, indem ein Aufaddieren der Hallspannungen mehrerer Sensoren der Hallsensoranordnung 3 erfolgt. Außerdem ist eine Erkennung einer Blockade einer Klappe oder Lamelle 1 möglich, da mittels einer Software die Summe der einzelnen Hallspannungen überwacht und bei Diskrepanzen zwischen der gemessenen Spannungssumme und einem vorgegebenen Wert ermittelt werden kann, wie viele Lamellen 1 nicht korrekt geöffnet oder geschlossen sind.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftregelsystems in schematischer Darstellung. Die Lamelle 1 ist um eine Schwenkachse 1.1 schwenkbar und weist an ihrem schwenkbaren Ende einen kleinen Permanentmagneten 2 auf. Die Funktion dieser Ausführungsform entspricht der für 1 beschriebenen Funktion, wobei im hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Schwenkachse 1.1 etwas entfernt von dem Ende der Lamelle 1 angeordnet ist, die dem Ende der Lamelle 1 mit dem Permanentmagneten 2 gegenüberliegt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftregelsystems in perspektivischer Darstellung. Das dargestellte Luftregelsystem umfasst ein Lamellenfeld mit zwei mal sieben, also 14 einzelnen Lamellen 1, die bevorzugt gemeinsam jeweils um ihre Vertikale drehbar sind. In jede Lamelle 1 ist jeweils im Bereich einer unteren, äußeren Ecke ein Neodym umfassender Permanentmagnet 2 integriert. Beim Schwenken, also beim Verdrehen einer Lamelle 1 wird der jeweilige Permanentmagnet 2 mitgeschwenkt. Das Lamellenfeld ist in einem Lufteinlass-Rahmen angeordnet. In einem unteren und in einem oberen Rahmenelement des Lufteinlass-Rahmens sind die Lamellen 1 drehbar befestigt. Im unteren Rahmenelement des Lufteinlass-Rahmens ist die Hallsensoranordnung 3 angeordnet, wobei jeweils einem Permanentmagneten 2 ein einzelner Sensor zugeordnet ist. Da im gezeigten Beispiel jede Lamelle 1 einen Permanentmagneten 2 umfasst, ist hier also jeder Lamelle 1 ein einzelner Sensor zugeordnet. Alternativ ist es möglich, dass nicht jede Lamelle 1, sondern nur bestimmte Lamellen 1 mit einem Permanentmagneten 2 ausgestattet sind, beispielsweise kann genau eine Lamelle 1 mit einem Permanentmagneten 2 ausgestattet sein. Oberhalb des Lufteinlass-Rahmens ist ein Aktuator gezeigt, der als sogenannter LIN Slave ausgeführt ist. Ein Steuergerät erhält Positionsbestimmungen und/oder Fehlermeldungen vom gezeigten Aktuator, wozu eine Aktuator Software verwendet wird.
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Es ist möglich, dass eine Hallsensorüberwachung mittels der Aktuator Software erfolgt. Optional sind sowohl diese Aktuator Software als auch die Überwachung in einem zweiten Steuergerät, einem sogenannten LIN Master, implementiert. Besonders bevorzugt ist dies ein sogenannter CPC, das auch als Central Powertrain Controller bezeichnet wird. Der CPC steuert thermodynamische Komponenten wie Lüfter, Pumpen oder das Luftregelsystem. Diese Funktionen alternativ auch in dem Motorsteuergerät beinhaltet sein. Bei dem CPC handelt es sich jedoch bevorzugt um ein zusätzliches Steuergerät zur Entlastung des Motorsteuergeräts, das eine begrenzte Kapazität an Ausgängen und Rechenleistung aufweist.
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Bevorzugt ist eine als Schiene ausgebildete Hallsensoranordnung 3 skalierbar, das bedeutet, dass die Anzahl der Lamellen nicht gleich der Anzahl der einzelnen Sensoren sein muss. Eine optionale, einfache Lösung sieht nur einen Sensor für ein Lamellenfeld vor, wobei dieser einzige Sensor bevorzugt an einem Ende einer Kinematikkette des Luftregelsystems angeordnet ist. Damit lässt sich ein Bruch der Kinematikkette erfindungsgemäß detektieren. Diese erfindungsgemäße Detektion ist besonders bevorzugt zur Plausibilisierung einer anderweitigen Detektion einer Stellung einer Lamelle 1 verwendbar. Beispielsweise kann ein mittels eines Aktuators einstellbares Luftregelsystem einen konstruktiven Anschlag am Ende der Kinematikkette aufweisen, der einer ersten Detektion einer Stellung durch Erfassung eines Drehwinkels und/oder eines Moments mittels einer Software für den Aktuator dient. Damit lässt sich ein Bruch detektieren. Diese Detektion ist durch die Erfindung plausibilisierbar.
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Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine Detektion von Fehlern, die mittels des konstruktiven Anschlags und mittels der Software für den Aktuator nicht detektierbar sind. Beispielsweise können mit der Erfindung gebrochene und/oder fehlende Lamellen 1 in der Mitte des Lamellenfeldes detektiert werden, selbst falls die Kinematik intakt ist und den Anschlag erreicht. Besonders bevorzugt ist also jeder Lamelle 1 ein Permanentmagnet 2 und ein einzelner Sensor zugeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamelle
- 1.1
- Schwenkachse
- 2
- Permanentmagnet
- 3
- Hallsensoranordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016120363 A1 [0003]
