DE19856615A1 - Fahrzeugkühlsystem mit Systemmotor-Regelvorrichtung - Google Patents
Fahrzeugkühlsystem mit Systemmotor-RegelvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Motorfahrzeug-Kühlsystem und insbesondere
eine Regelvorrichtung zum Regeln des Kühlens eines Fahrzeugkühlers und eines
Klimatisierungs-Kondensators.
Eine Fahrzeug-Kühlvorrichtung ist in der offengelegten japanischen Patentanmel
dung Nr. Hei 4-365 923 offenbart. Bei dieser Vorrichtung des Standes der Technik
wird ein elektrischer Kühllüfter zum Ansaugen von Kühlluft durch einen Kühler
hindurch im Wege einer Impulsweitenmodulation (IWM) entsprechend der Tempe
ratur des durch den Kühler hindurchtretenden Kühlwassers geregelt.
Bei einer solchen Vorrichtung sind eine Hauptbatterie und eine Nebenbatterie in
dem Fahrzeug angebracht, und wird die Nebenbatterie verwendet, wenn die
Kühlwassertemperatur eine vorbestimmte hohe Temperatur erreicht. Die Haupt
batterie und die Nebenbatterie sind insbesondere in Serie angeschlossen, und
dann, wenn die Kühlwassertemperatur die vorbestimmte hohe Temperatur er
reicht, bewirkt dies ein Ansteigen der Eingangsleistung des Elektromotors des
Kühllüfters über die Motor-Nenn-Eingangsleistung (die Motor-Nenn-Eingangslei
stung ist definiert als die Eingangsleistung eines Motors in einem Regelschalt
kreis, in dem eine Klimaanlagen-Anlauf-Lüfter-Regelspannung oder eine Lüfter
spannung, die erreicht wird, wenn der Kühl- bzw. Kältemitteldruck einen vorbe
stimmten Wert überschreitet, etwa gleich der Fahrzeugbatteriespannung unter
einer Fahrzeugstandardspannung ist).
Weil jedoch die obengenannte Vorrichtung zwei Batterien benötigt, ist der für die
Vorrichtung benötigte Raum vergrößert, und sind gleichzeitig die Gesamtfahr
zeugkosten erhöht. Weil ein Schaltkreis für die Reihenschaltung der Hauptbatterie
und der Nebenbatterie erforderlich ist, ist die Zahl der Teile vergrößert, und ist die
Komplexität des Gesamtsystems erhöht.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeug-Kühlvorrichtung zu
schaffen, die von einfacher Bauweise ist, wodurch es ermöglicht wird, die Größe
des zugehörigen Elektromotors zu verkleinern und die Notwendigkeit für eine
weitere Batterie zu überwinden.
Entsprechend sieht die Erfindung vor einen Regler, der Motor-Regelsignale in Re
aktion auf festgestellte Systemarbeitsparameter erzeugt, und eine Schaltvorrich
tung, die die Motor-Regelsignale von dem Regler aufnimmt und die den Motor in
Reaktion hierzu antreibt bzw. arbeiten läßt. Der Regler erzeugt die Motor-Regelsi
gnale bei dem höchsten Soll-Lastverhältnis der Soll-Lastverhältnisse, die auf der
Grundlage der festgestellten Systemarbeitsparameter berechnet werden. Dieses
höchste Soll-Lastverhältnis führt dazu, daß die Eingangsleistung, vorgesehen an
dem Motor mittels der Schaltvorrichtung, unterhalb der Nenn-Eingangsleistung
des Motors liegt, wenn die festgestellten Systemarbeitsparameter unterhalb eines
vorbestimmten Levels liegen. Das höchste Soll-Lastverhältnis wird nur während
einer vorbestimmten Zeitspanne, wenn ein Systemarbeitsparameter sich oberhalb
des vorbestimmten Levels befindet, oberhalb der Nenn-Eingangsleistung auf
rechterhalten.
Somit kann erfindungsgemäß, während nur ein kleiner Elektromotor benötigt wird,
eine Eingangsleistung größer als die Nenn-Eingangsleistung des Elektromotors
über eine Veränderung des Lastverhältnisses zur Einwirkung gebracht werden.
Folglich ist keine zusätzliche Batterie erforderlich, und ist die Bauweise der Kühl
vorrichtung vereinfacht.
Auch ist bei der Erfindung die Zeit, während der der Elektromotor mit der Nenn-
Eingangsleistung oder oberhalb derselben verwendet wird, kurz gehalten. Im Ver
gleich zu einem herkömmlichen System, bei dem der Elektromotor mit der Nenn-
Eingangsleistung oder oberhalb derselben während einer Zeit länger als die vor
bestimmte Zeit verwendet wird, die Standzeit des Elektromotors verlängert.
Nachfolgend wird die Erfindung ausschließlich beispielhaft weiter ins Detail ge
hend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der Bauweise einer be
vorzugten Ausführungsform einer Fahrzeug-Kühlvorrichtung der Erfin
dung;
Fig. 2 ein Fließdiagramm mit der Darstellung der Arbeitsweise der bevor
zugten Ausführungsform;
Fig. 3 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Was
sertemperatur und einem ersten Soll-Lastverhältnis D1 bei der bevor
zugten Ausführungsform;
Fig. 4 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen dem Druck
und einem zweiten Soll-Lastverhältnis D2 bei der bevorzugten Ausfüh
rungsform;
Fig. 5 ein weiteres Fließdiagramm mit der Darstellung der Arbeitsweise der
bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 6 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Regelungsschrittes bei
der bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Kühllüfters 1a bei der bevorzugten Ausfüh
rungsform;
Fig. 8 einen Teilschnitt entlang der Linie H-H von Fig. 7; und
Fig. 9 ein Kennliniendiagramm mit der Darstellung, wie ein Elektromotor bei
der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
Die Gesamtbauweise einer bevorzugten Ausführungsform eines Fahrzeug-Kühl
systems und einer Regelvorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt.
Das System besitzt einen Kühler 4 zum Kühlen von Wasser, das durch das Innere
eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors 30 strömt. Das Kühlsystem besitzt auch
einen Kondensator 3, der ein Bestandteil eines Kühl- bzw. Kältezyklusses eines
Fahrzeug-Klimatisierungs-Systems bildet. Der Kondensator 3 kühlt und konden
siert Hochtemperatur-Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittel, das durch diesen hin
durch strömt. Der Kühler 4 und der Kondensator 3 sind in einem Motorraum (nicht
dargestellt) eingebaut, der eine hinter dem anderen in Längsrichtung des Fahr
zeugs, und sind so angeordnet, daß ein durch die Fahrzeugbewegung geschaffe
ner Sog durch den Kühler und den Kondensator hindurchtritt. In bevorzugter
Weise ist der Kondensator 3 vor dem Kühler 4 angeordnet.
Das Kühlwasser und das Kühl- bzw. Kältemittel innerhalb des Kühlers 4 bzw. in
nerhalb des Kondensators 3 werden mittels eines Luftstroms gekühlt, der durch
Elektrolüfter 1 erzeugt wird, die hinter dem Kühler 4 und dem Kondensator 3 an
gebracht sind. Die Elektrolüfter 1 sind aus zwei Kühllüftern 1a und zwei Elektro
motoren 1b (Gleichstrommotoren) zum Antrieb der beiden Kühllüfter 1a aufge
baut.
Die Elektromotoren 1b werden mittels einer Batteriespannung angetrieben, die
von einer Fahrzeugbatterie B aus über einen Zündschalter (nicht dargestellt) zu
geführt wird, und werden mittels einer Motor-Regeleinheit 10 geregelt. Die Motor-
Regeleinheit 10 besitzt einen MOS-Transistor 11 einschließlich einer Halbleiter-
Schalteinrichtung zum Antrieb der Elektromotoren 1b, ein Regelteil 12 zur Abgabe
eines Impulssignals zur Regelung der Elektromotoren 1b im Wege einer lmpuls
weitenmodulation (IWM), ein Transistor-Antriebsteil 13 zur Verstärkung des
Impulssignals von dem Regelteil 12 und zum Antrieb des MOS-Transistors 11 und
eine Diode 14 zur Rückabsorption der elektromotorischen Kraft.
Das Regelteil 12 empfängt ein Wassertemperatur-Regelsignal, um die Kühlwas
sertemperatur auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten, von einer Motor-
Regel-ECU 20, die den Motor regelt.
Die Motor-Regel-ECU 20 nimmt Sensorsignale von verschiedenen Sensoren auf,
die zur Durchführung der Motorregelung notwendig sind. Diese Sensoren umfas
sen einen Wassertemperatur-Sensor 21 zum Feststellen der Temperatur des
Motor-Kühlwassers und einen Druck-Sensor 22 zum Feststellen des hochdruck
seitigen Drucks des Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittels, das durch den Konden
sator 3 hindurch strömt. Die Motor-Regel ECU 20 gibt das obengenannte Was
sertemperatur-Regelsignal an das Regelteil 12 auf der Grundlage der Kühlwasser-
Temperatur ab, die mittels des Wassertemperatur-Sensors 21 festgestellt wird.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Erfindung im Wege einer Beschreibung
des Regelungsvorgangs erläutert, der mittels des in Fig. 1 dargestellten Regelteils
12 durchgeführt wird. Diese Arbeitsweise wird durchgeführt, nachdem der Zünd
schalter (nicht dargestellt) eingeschaltet worden ist und der Motor 30 gestartet
worden ist.
Als erstes wird gemäß Darstellung in Fig. 2 in Schritt S100 das Feststellungssignal
Tw des Wassertemperatur-Sensors 21 eingegeben. Dann wird in Schritt S110 be
stimmt, ob die Wassertemperatur Tw höher als eine vorbestimmte Temperatur T1
(beispielsweise 90°C) ist oder nicht. Wenn in Schritt S110 bestimmt wird, daß die
Wassertemperatur Tw niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist,
geht die Verarbeitung zu Schritt S120 weiter, und wird ein Zeit-Nehmer bzw. -Ge
ber neu eingestellt, bevor die Verarbeitung zurückgeht, da es nicht notwendig ist,
daß das Kühlwasser gekühlt werden muß, und es daher nicht notwendig ist, daß
die Elektromotoren 1b angetrieben werden müssen.
Wenn andererseits in Schritt S110 bestimmt wird, daß die Wassertemperatur Tw
höher als die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist, wird hieraus geschlußfolgert,
daß es notwendig ist, daß die Elektromotoren 1b anzutreiben sind. Daher wird in
Schritt S130 die Eingangsleistung der Elektromotoren 1b, d. h. ein erstes Soll-
Lastverhältnis D1 der Impulsweitenmodulation (IWM), bestimmt. Dieses erste Soll-
Lastverhältnis D1 wird aus einem in einem ROM (nicht dargestellt) innerhalb der
Motor-Regeleinheit 10 gespeicherten Plan bestimmt. Dieser Plan ist in Fig. 3 dar
gestellt.
Der Plan von Fig. 3 ist so erstellt, daß dann, wenn die Wassertemperatur Tw nie
driger als die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist, das erste Soll-Lastverhältnis
D1 zu Null wird, wie in dem vorausgehenden Teil der Beschreibung, und daß
dann, wenn die Wassertemperatur Tw zwischen der ersten vorbestimmten Tem
peratur T1 und einer zweiten vorbestimmten Temperatur T2 (beispielsweise
100°C) liegt, das erste Soll-Lastverhältnis D1 vergrößert wird, wenn die Wasser
temperatur Tw ansteigt. Wenn im Laufe des Anstiegs die Wassertemperatur Tw
zwischen der zweiten vorbestimmten Temperatur T2 und einer vierten vorbe
stimmten Temperatur T4 liegt, besitzt das erste Soll-Lastverhältnis D1 einen fest
gelegten Wert E3 (beispielsweise 70%).
Dann wird in Schritt S140 bestimmt, ob die Wassertemperatur Tw höher als die
vierte vorbestimmte Temperatur T4 (beispielsweise 105°C) ist oder nicht. Wenn in
Schritt S140 festgestellt wird, daß die Wassertemperatur Tw höher als die vierte
vorbestimmte Temperatur T4 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S150 weiter,
und wird das erste Soll-Lastverhältnis D1 auf einen Maximalwert ES (von 100%,
bei dem der MOS-Transistor 11 konstant eingeschaltet ist und die Nennspannung
der Batterie B, beispielsweise von 12V konstant herabgedrückt wird) eingestellt,
wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Nachdem das erste Soll-Lastverhältnis D1 auf den Maximalwert ES in Schritt S160
eingestellt worden ist, wird das Zählen des Zeitnehmers begonnen. Die Verarbei
tung geht dann zu Schritt S170 weiter, und es wird bestimmt, ob die Zeitnehmer-
Zeit T, die in Schritt S160 gezählt worden ist, eine vorbestimmte Zeit T'
(beispielsweise 60 Sekunden) erreicht hat oder nicht. Wenn in Schritt S170 be
stimmt wird, daß die Zeitgeber-Zeit T die vorbestimmte Zeit T' erreicht hat, geht
die Verarbeitung zu Schritt S180 weiter, und wird das erste Soll-Lastverhältnis D1
auf den Wert E4 in Fig. 3 eingestellt, wonach die Verarbeitung zu Schritt S190
weiter geht, und die Zeitnehmerzählung zurückgestellt wird.
Somit wird das erste Soll-Lastverhältnis D1 auf der Grundlage der Wassertempe
ratur Tw bestimmt.
Wenn andererseits ein Klimatisierungs-Startschalter (ein Schalter, der den Kom
pressor des Kühl- bzw. Kältezyklusses einschaltet) des Fahrzeug-Klimatisierungs
systems (nicht dargestellt) eingeschaltet wird, wird die nachfolgende Verarbeitung
durchgeführt. Das heißt, es wird eine Kühlkapazität, die an der Kühl- bzw. Kälte
zyklusseite, d. h. an der Seite des Kondensators 3, benötigt wird, auf der Grund
lage des Feststellungssignals Pa des Drucksensors 23 bestimmt. Dies wird aus
einem in einem ROM (nicht dargestellt) gespeicherten Plan gemäß Darstellung in
Fig. 4 bestimmt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird in Schritt S200 eine Eingangsleistung für die
Elektromotoren 1b, d. h. ein zweites Soll-Lastverhältnis D2, auf einem Wert E2 (50
%) eingestellt. Dann wird in Schritt S210 das Feststellungssignal Pa des Druck-
Sensors 22 eingelesen. Als nächstes wird in Schritt S220 bestimmt, ob dieser
Druck Pa höher als ein erster vorbestimmter Druck P2 ist oder nicht. Wenn der
Druck Pa höher als der erste vorbestimmte Druck P2 ist, geht die Verarbeitung zu
Schritt S230 weiter, und berechnet sie die Leistung, die an den Elektromotoren 1b
einzuführen ist, d. h. das zweite Soll-Lastverhältnis D2. Insbesondere wird D2 zu
einem Wert E4 (80%).
Wenn in Schritt S220 festgestellt wird, daß der Druck Pa niedriger als der erste
vorbestimmte Druck P2 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S200 weiter, und
bleibt das zweite Soll-Lastverhältnis D2 bei E2. Daher wird auf der Grundlage des
Drucks Pa ein zweites Soll-Lastverhältnis D2 bestimmt. Wenn im Laufe des Ab
falls des Drucks Pa der Druck Pa einen Wert niedriger als der Druck P1 erreicht,
wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird das zweite Soll-Lastverhältnis D2 zu E2.
Weil in der obenangegebenen Weise zwei Soll-Lastverhältnis-Werte D1 und D2
bestimmt werden, wird in dem Regelteil 12 gemäß Darstellung in Fig. 6 das grö
ßere Verhältnis von erstem und zweitem Lastverhältnis D1, D2 als ein endgültiges
Soll-Lastverhältnis D3 gewählt und an das Transistor-Antriebsteil 13 abgegeben.
Demzufolge können die beiden Kühlkapazitäten befriedigt werden, die von dem
Kühler 4 und dem Kondensator 3 benötigt werden.
Wenn die obenangegebenen Lastverhältnisse D1 und D2 an dem gleichen Plan
eingegeben werden, besitzen die Verhältnisse, die in Fig. 3 dargestellte Bezie
hung, und besitzt die Nenn-Eingangsleistung A der Elektromotoren 1b bei dieser
Ausführungsform den Wert, der in Fig. 3 mit einer strichpunktierten Linie mit zwei
Punkten dargestellt ist. (Wie oben erörtert ist die Motor-Nenn-Eingangsleistung
definiert als die Eingangsleistung eines Motors in einem Regelschaltkreis, in dem
eine Klimaanlagen-Anlauf-Lüfter-Regelspannung oder eine Lüfterspannung, die
erreicht wird, wenn der Kühl- bzw. Kältemitteldruck einen vorbestimmten Wert
überschreitet, etwa gleich der Fahrzeugbatteriespannung unter einer Fahr
zeugstandardspannung ist.) Auch wird bei dieser Ausführungsform der Maximal
wert (E4) des zweiten Soll-Lastverhältnisses D2 größer als der Maximalwert (E3)
des ersten Soll-Lastverhältnisses D1 bis dann eingestellt, wenn die Wassertempe
ratur Tw die vierte vorbestimmte Temperatur T4 erreicht. Es ist jedoch zu beach
ten, daß die Beziehung zwischen E4 und E3 in alternativer Ausbildung umgekehrt
zu der gerade beschriebenen sein kann.
Auch wird die Eingangsleistung, die dem endgültigen Soll-Lastverhältnis D3 ent
spricht, das größer als das erste Soll-Lastverhältnis D1 und das zweite Soll-
Lastverhältnis D2 ist, geringer als die Nenn-Eingangsleistung A bis dann einge
stellt, wenn die Wassertemperatur Tw die vorbestimmte Temperatur T4 erreicht.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Wassertemperatur Tw die vor
bestimmte Temperatur T4 überschreitet, wird eine Eingangsleistung größer als die
Nenn-Eingangsleistung A an den Elektromotoren 1b zur Einwirkung gebracht,
ohne daß zwei Batterien in Reihe wie bei der Vorrichtung des Standes der Tech
nik angeschlossen sind, dies unter Verwendung der einen Batterie B mit aus
schließlich Impulsweitenmodulation. Zusätzlich sind die Spezifikationen der Kühl
lüfter 1a so eingestellt, daß sie die notwendige Kühlkapazität in dem Kühler 4 und
dem Kondensator 3 bis dann zur Verfügung stellen, wenn die Wassertemperatur
Tw die vierte vorbestimmte Temperatur T4 erreicht, obwohl die Eingangsleistung
an den Elektromotoren 1b auf einem Wert oder unterhalb eines Wertes liegt, der
um eine vorbestimmte Größe kleiner als die Nenn-Eingangsleistung A (bei dieser
Ausführungsform 80W) ist.
Das heißt, zur Vergrößerung der Kühlkapazität der Kühllüfter 1a ist die Abstim
mung zwischen den Elektromotoren 1b und den Kühllüftern 1a gegenüber derje
nigen im Stand der Technik unterschiedlich ausgebildet. Insbesondere unter der
Annahme, daß beim Stand der Technik ein bestimmter Kühllüfter mit einem Elek
tromotor verwendet worden ist, der eine Nenn-Eingangsleistung von 80W auf
weist, wird, wenn der gleiche Elektromotor bei der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird, ein Lüfter mit einer höheren Kühlkapazität als derjenigen des
Lüfters des Standes der Technik verwendet. Daher kann sogar dann, wenn die
Eingangsleistung zu den Elektromotoren 1b niedriger als die Nenn-Eingangslei
stung A ist, die notwendige Kühlkapazität von den Kühllüftern 1a aus erreicht wer
den.
Beispielsweise kann die Kühl-Saugkapazität der Kühllüfter 1a in den nachfolgend
angegebenen Arten vergrößert werden. Fig. 7 ist eine Vorderansicht eines Kühl
lüfters 1a bei Betrachtung von der Seite des Kühlers 4 aus. Fig. 8 ist ein Schnitt
entlang der Linie H in Fig. 7. Das heißt Fig. 8 ist ein Schnitt auf einem Bogen um
das Drehzentrum des Kühllüfters 1a.
Die Kühlkapazität des Kühllüfters 1a kann vergrößert werden, indem sein Außen
durchmesser vergrößert wird, indem die Zahl der Schaufelblätter vergrößert wird
oder ansonsten indem die Sehnenlänge 1, der Einstellwinkel β oder die Krümmung
γ (im allgemeinen bezeichnet als die Kammerlinie) jedes Lüfterblattes vergrößert
wird. Die Sehnenlänge 1 ist die Länge der geraden Linie, die die Vorderkante und
die Rückkante des Schaufelblattes verbindet, und der Einstellwinkel β ist der Win
kel zwischen dieser geraden Linie und der Drehebene (eine Ebene parallel zu der
Zeichenpapierebene von Fig. 7 und in Fig. 8 mit K bezeichnet). Die Krümmung γ
ist der Maximalabstand zwischen einer Kurve M, die durch das Dickenrichtungs
zentrum der Lüfterschaufel (die gestrichelte Linie in Fig. 8) und die obengenannte
gerade Linie läuft.
Durch Vergrößern der Kühlkapazität der Lüfter 1a in dieser Weise kann die benö
tigte Kühlkapazität von den Kühllüftern 1a bis dann erreicht werden, wenn die
Wassertemperatur Tw die vierte vorbestimmte Temperatur T4 erreicht, dies sogar
dann, wenn die Eingangsleistung zu den Elektromotoren 1b auf einem Wert nied
riger als die Nenn-Eingangsleistung A liegt. Demzufolge kann, wenn das größere
Verhältnis von erstem und zweitem Lastverhältnis D1, D2 gewählt wird, sowohl
das Kühlwasser als auch das Kühl- bzw. Kältemittel ausreichend gekühlt werden.
Wenn andererseits die Wassertemperatur Tw über die vierte vorbestimmte Tem
peratur T4 ansteigt, wird das endgültige Soll-Lastverhältnis D3 größer als das
endgültige Soll-Lastverhältnis D3 gemacht, wenn die Wassertemperatur Tw un
terhalb der vierten vorbestimmten Temperatur T4 liegt. Insbesondere wird das
endgültige Soll-Lastverhältnis D3 auf ein erstes Soll-Lastverhältnis ES größer als
der Maximalwert E4 des zweiten Soll-Lastverhältnisses eingestellt, und wird die
Eingangsleistung der Elektromotoren 1b größer als die Nenn-Eingangsleistung A.
Demzufolge kann die Drehzahl der Kühllüfter 1a erhöht werden, kann die Kühlka
pazität vergrößert werden, und kann die Wassertemperatur Tw dadurch verklei
nert werden, daß die Motoren mit einer Eingangsleistung angetrieben werden, die
oberhalb der Nenn-Eingangsleistung liegt, wenn die Wassertemperatur Tw anor
mal hoch wird.
In Fig. 9 sind allgemeine Motorbetriebskennlinien eines Elektromotors (mit einer
Nenn-Eingangsleistung von 80W) dargestellt, dies bei Verwendung mit einem
Lüfter des Standes der Technik und bei Verwendung mit einem Kühllüfter 1a.
Wenn die Kennlinie "a" des Lüfters des Standes der Technik und die Kennlinie "b"
eines Kühllüfters der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 9 eingetragen werden,
wird das Diagramm zu einem Elektromotor-Betriebs-Diagramm.
Wenn beispielsweise die Drehzahl N des Lüfters des Standes der Technik N1
(2.150 Upm) ist, ist der Schnittpunkt zwischen der Kennlinie N und der Lüfter
kennlinie a ein Arbeitspunkt, mißt der Strom I1, der durch den Elektromotor zu
dieser Zeit fließt, 6, 7 A, und mißt das Moment T, das den Lüfter des Standes der
Technik antreibt, 2,5 kgf.cm. Das heißt, die Eingangsleistung zu dem Elektromo
tor ist 12 V × 6,7 A = 80 W, was die Nenn-Eingangsleistung des Elektromotors ist.
Bei dem Kühllüfter 1a der bevorzugten Ausführungsform mißt andererseits, ob
wohl er nicht mit der gleichen Drehzahl vergleichen werden kann, wenn die Dreh
zahl N bei N2 (1.900 Upm) liegt, der Strom I2, der durch den Elektromotor fließt,
10A, und mißt das Moment T des Kühllüfters 3,9 kgf.cm.
Das heißt, weil der Kühllüfter 1a im Vergleich mit dem Lüfter des Standes der
Technik eine größere Kühlkapazität besitzt, ist das den Kühllüfter 1a antreibende
Moment T vergrößert. In diesem Fall mißt die Eingangsleistung zu dem Elektro
motor 12 V × 10 A = 120 W, was bedeutet, daß der Elektromotor mit einer Ein
gangsleistung größer als die Nenn-Eingangsleistung verwendet wird.
Somit kann bei dieser bevorzugten Ausführungsform, weil es möglich ist, eine
Eingangsleitung größer als die Nenn-Eingangsleistung A der Elektromotoren 1b
durch Verändern des Lastverhältnisses zur Einwirkung zu bringen, die Konfigura
tion der Elektromotoren kompakt sein, da die Zahl der benötigten Batterien nicht
wie im Stand der Technik vergrößert ist, und kann eine Fahrzeug-Kühlvorrichtung
mit einer einfachen Bauweise geschaffen sein.
Wenn wie bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die Abstimmung
zwischen den Elektromotoren 1b und den Kühllüftern 1a verändert wird und die
Elektromotoren 1b mit einer Eingangsleistung größer als die Nenn-Eingangslei
stung A verwendet werden, wird die Standzeit der Elektromotoren 1b beeinträch
tigt.
Daher werden bei der bevorzugten Ausführungsform die Elektromotoren 1b gere
gelt, wobei der Maximalwert E4 der Eingangsleistung, der dem zweiten Soll-
Lastverhältnis D2 entspricht, um eine vorbestimmte Größe kleiner als die obenge
nannte Nenn-Eingangsleistung A ist, bis die Wassertemperatur Tw die vierte vor
bestimmte Temperatur T4 erreicht, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Weil während der normalen Fahrzeugfahrt die Wassertemperatur Tw sehr selten
höher als die vierte vorbestimmte Temperatur T4 wird, liegt das endgültige Soll-
Lastverhältnis D3 normalerweise bei dem Wert E4 oder unterhalb desselben, der
von der Klimatisierungsseite aus benötigt wird. Daher ist es bei der bevorzugten
Ausführungsform durch Einstellen des Lastverhältnisses E4, das häufig verwendet
wird, auf einen Wert um eine vorbestimmte Größe kleiner als die Nenn-Eingangs
leistung A möglich, die Standzeit der Elektromotoren 1b zu verlängern.
Auch dann, wenn bei der bevorzugten Ausführungsform aus irgendeinem Grund
die Wassertemperatur Tw auf oder oberhalb der vorbestimmten Temperatur T4
für mehr als die obengenannte vorbestimmte Zeit T' bleiben sollte, dies auch
dann, wenn die Wassertemperatur Tw auf oder oberhalb der vierten vorbestimm
ten Temperatur T4 liegt, wird die Eingangsleistung der Elektromotoren 1b auf den
Maximalwert (E4) des zweiten Soll-Lastverhältnisses D2 geregelt. Das heißt, die
Eingangsleistung wird auf einen Wert niedriger als die Nenn-Eingangsleistung A
geregelt. Folglich wird die Zeit, während der die Elektromotoren 1b mit der Nenn-
Eingangsleistung A verwendet werden, kurz. Im Vergleich mit dem Fall, bei dem
die Elektromotoren 1b mit ihrer Nenn-Eingangsleistung A oder oberhalb derselben
für mehr als die vorbestimmte Zeit T' verwendet werden, kann die Standzeit der
Elektromotoren 1b verlängert werden.
Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird die auf der Seite
des Kondensators benötigte Kühlkapazität auf der Grundlage des Kühl- bzw. Käl
temitteldrucks bestimmt, und wird das zweite Soll-Lastverhältnis D2 entsprechend
dem Kühl- bzw. Kältemitteldruck eingestellt. Die Eingangsleistung der Elektromo
toren 1b, die durch dieses zweite Soll-Lastverhältnis D2 bestimmt wird, wird immer
um eine vorbestimmte Größe kleiner gemacht als die Nenn-Eingangsleistung A
der Elektromotoren 1b. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen sol
chen Fall beschränkt. Wenn beispielsweise der Fahrgastraum schnell gekühlt
werden muß, wie beispielsweise dann, wenn die Temperatur innerhalb des Fahr
gastraums oberhalb einer vorbestimmten Temperatur (beispielsweise 50°C) liegt,
können die Elektromotoren 1b mit einer Eingangsleistung höher als die Nenn-Ein
gangsleistung A verwendet werden. Demzufolge ist es möglich, die Kühlkapazität
des Klimatisierens zu vergrößern. Wenn dieses Kühlen nur während einer kurzen
festgelegten Zeit durchgeführt wird, beeinträchtigt es die Standzeit der Elektro
motoren 1b nicht.
Auch können bei den obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsformen dann,
wenn die Wassertemperatur Tw oberhalb der vierten vorbestimmten Temperatur
T4 für länger als die vorbestimmte Zeit T' gelegen hat, die folgenden Maßnahmen
angewendet werden, um das Absenken der Wassertemperatur Tw schnell durch
zuführen: [1] Abschalten des Stroms zu dem Klimatisierungskompressor (nicht
dargestellt); [2] Umschalten des Klimatisierungssystems von der Betriebsart der
Einführung von Außenluft zu der Betriebsart der Einführung von Innenluft; [3]
Verwenden eines Heizkerns des Klimatisierungssystems mit dem obengenannten
Kühlwasser als Wärmequelle, um das Absenken der Wassertemperatur Tw
schnell durchzuführen; [4] Hochschalten der obengenannten Einstell-Wassertem
peraturen T1 bis T4; [5] Arretieren des geschalteten Ganges, damit die erfaßte
Drehzahl eines Automatikgetriebes nicht herabgesetzt wird.
Auch kann bei den obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsformen dem
Fahrgast eine Warnanzeige für eine Anormalität zugeführt werden, wenn die
Wassertemperatur Tw über die vierte vorbestimmte Temperatur T4 ansteigt. Bei
spielsweise kann [1] ein Warnlicht aufleuchten, oder kann [2] eine intermittierende
Stromzuführung zu den Elektromotoren 1b durchgeführt werden, beispielsweise
indem das Lastverhältnis zwischen 80% und 20% abwechselnd verändert wird.
Wenn dies gemacht wird, wird die Anormalität durch Vibration der Elektromotoren
1b und der Kühllüfter 1a bekanntgemacht.
Bei den obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsformen kann die Ein
gangsleistung der Elektromotoren 1b, die dem Maximalwert des zweiten Soll-
Lastverhältnisses D2 entspricht, auf die Nenn-Eingangsleistung A eingestellt wer
den.
Obwohl bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen ein MOS-Transistor 11
aIs Schaltvorrichtung für die Veränderung des Lastverhältnisses verwendet wor
den ist, ist die Erfindung nicht auf solche Konfiguration beschränkt, da jede
Schaltvorrichtung verwendet werden kann, die zur Durchführung dieses Schalt
funktion zu arbeiten in der Lage ist.
Zwar befaßt sich die vorstehende Beschreibung mit der bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung, jedoch ist zu beachten, daß die Erfindung in anderer
Weise modifiziert werden kann, ohne den eigentlichen Umfang der Erfindung oder
die wahre Bedeutung der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Zahlreiche weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann nach dem Studium des
vorausgehenden Textes und der Zeichnungen in Verbindung mit den nachfolgend
angegebenen Ansprüchen.
Claims (16)
1. Fahrzeug-Kühlsystem zum Kühlen von Wasser, das durch einen Motorkühler
4) hindurch strömt, und von Kühl- bzw. Kältemittel, das durch einen Klimatisie
rungskondensator (3) hindurch strömt, umfassend:
einen Kühllüfter (1a) zum Kühlen des Wassers, das durch den Kühler (4) hindurch strömt, und das Kühl- bzw. Kältemittel, das durch den Kondensator (3) hindurch strömt;
einen Elektromotor (1b), der eine zugehörige Nenn-Eingangsleistung (A) besitzt und den Kühllüfter antreibt; und
einen Regler (10), der in Hinblick auf die Erzeugung und Abgabe von Regelsi gnalen mit einem berechneten Lastverhältnis zum Antreiben des Motors (1b) ar beitet, wenn die Temperatur (Tw) des Wassers niedriger oder gleich einer vorbe stimmten Temperatur (T4) ist, dies mit einer Eingangsleistung niedriger als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors (1b);
wobei der Regler (10) zur Bestimmung eines ersten Soll-Lastverhältnisses (D1) auf der Grundlage der Wassertemperatur (Tw) und eines zweiten Soll-Lastver hältnisses (D2) auf der Grundlage des Kühl- bzw. Kältemitteldrucks (Pa) und zur Regelung des Elektromotors (1b) mit einem endgültigen Lastverhältnis (D3) ar beitet, das das größere Verhältnis von erstem und zweitem Soll-Lastverhältnis (D1, D2) ist; und
der Regler (10) die Eingangsleistung auf oberhalb die Nenn-Eingangsleistung (A) erhöht, indem das endgültige Lastverhältnis (D3) vergrößert wird, wenn die Was sertemperatur (Tw) die vorbestimmte Temperatur (T4) erreicht.
einen Kühllüfter (1a) zum Kühlen des Wassers, das durch den Kühler (4) hindurch strömt, und das Kühl- bzw. Kältemittel, das durch den Kondensator (3) hindurch strömt;
einen Elektromotor (1b), der eine zugehörige Nenn-Eingangsleistung (A) besitzt und den Kühllüfter antreibt; und
einen Regler (10), der in Hinblick auf die Erzeugung und Abgabe von Regelsi gnalen mit einem berechneten Lastverhältnis zum Antreiben des Motors (1b) ar beitet, wenn die Temperatur (Tw) des Wassers niedriger oder gleich einer vorbe stimmten Temperatur (T4) ist, dies mit einer Eingangsleistung niedriger als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors (1b);
wobei der Regler (10) zur Bestimmung eines ersten Soll-Lastverhältnisses (D1) auf der Grundlage der Wassertemperatur (Tw) und eines zweiten Soll-Lastver hältnisses (D2) auf der Grundlage des Kühl- bzw. Kältemitteldrucks (Pa) und zur Regelung des Elektromotors (1b) mit einem endgültigen Lastverhältnis (D3) ar beitet, das das größere Verhältnis von erstem und zweitem Soll-Lastverhältnis (D1, D2) ist; und
der Regler (10) die Eingangsleistung auf oberhalb die Nenn-Eingangsleistung (A) erhöht, indem das endgültige Lastverhältnis (D3) vergrößert wird, wenn die Was sertemperatur (Tw) die vorbestimmte Temperatur (T4) erreicht.
2. System nach Anspruch 1, wobei der Regler (10) einen Maximalwert (E4) des
zweiten Soll-Lastverhältnisses (D2) größer als ein Maximalwert (E3) des ersten
Soll-Lastverhältnisses (D1) einstellt, bevor die Wassertemperatur (Tw) die vorbe
stimmte Temperatur (T4) erreicht.
3. System nach Anspruch 2, wobei die Eingangsleistung, die dem Maximalwert
(E4) des zweiten Soll-Lastverhältnisses (D2) entspricht, um eine vorbestimmte
Größe kleiner als die Nenn-Eingangsleistung (A) ist.
4. System nach Anspruch 2, wobei der Regler (10) den Elektromotor (1b) bei
dem Maximalwert (E4) des ersten Soll-Lastverhältnisses (D2) regelt, wenn die
Wassertemperatur (Tw) anschließend auf eine Temperatur niedriger als die vor
bestimmte Temperatur (T4) abfällt.
5. System nach Anspruch 1, wobei der Regler (10) das endgültige Soll-Lastver
hältnis (D3) auf einen Wert (E4) derart einstellt, daß die entsprechende Ein
gangsleistung geringer als die Nenn-Eingangsleistung (A) ist, wenn die Wasser
temperatur (Tw) gleich der vorbestimmten Temperatur (T4) oder höher als diese
für eine vorbestimmte Zeit (T') gewesen ist.
6. System nach Anspruch 1, wobei der Regler (10) die Eingangsleistung größer
als die Nenn-Eingangsleistung (A) für eine feststehende Zeitspanne (T') einstellt,
wenn die Temperatur innerhalb des Fahrgastraumes höher als eine vorbestimmte
Temperatur ist.
7. Regelvorrichtung (10) für einen Motor (1b), der einen Fahrzeug-Kühlsystem-
Lüfter (1a) selektiv antreibt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Regler (12), der Motor-Regelsignale in Reaktion auf festgestellte System- Arbeitsparameter erzeugt; und
eine Schaltvorrichtung (11), die die Motor-Regelsignale von dem Regler (12) auf nimmt und die den Motor (1b) in Reaktion hierzu antreibt;
wobei der Regler (12) zur Erzeugung der Motor-Regelsignale bei dem höchsten Soll-Lastverhältnis (D3) von Soll-Lastverhältnisses (D1, D2) arbeitet, die auf der Grundlage der festgestellten System-Arbeitsparameter berechnet werden, wobei das höchste Soll-Lastverhältnis (D3) bewirkt, daß die Eingangsleistung, die an dem Motor (1b) mittels der Schaltvorrichtung (11) vorgesehen wird, geringer als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors (1a) ist, wenn die festgestellten Sy stem-Arbeitsparameter unterhalb eines vorbestimmten Levels liegen, und ober halb der Nenn-Eingangsleistung (A) nur während einer vorbestimmten Zeitspanne (T') aufrechterhalten bleibt, wenn ein oder mehrere der festgestellten System-Ar beitsparameter sich oberhalb des vorbestimmten Levels befindet bzw. befinden.
einen Regler (12), der Motor-Regelsignale in Reaktion auf festgestellte System- Arbeitsparameter erzeugt; und
eine Schaltvorrichtung (11), die die Motor-Regelsignale von dem Regler (12) auf nimmt und die den Motor (1b) in Reaktion hierzu antreibt;
wobei der Regler (12) zur Erzeugung der Motor-Regelsignale bei dem höchsten Soll-Lastverhältnis (D3) von Soll-Lastverhältnisses (D1, D2) arbeitet, die auf der Grundlage der festgestellten System-Arbeitsparameter berechnet werden, wobei das höchste Soll-Lastverhältnis (D3) bewirkt, daß die Eingangsleistung, die an dem Motor (1b) mittels der Schaltvorrichtung (11) vorgesehen wird, geringer als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors (1a) ist, wenn die festgestellten Sy stem-Arbeitsparameter unterhalb eines vorbestimmten Levels liegen, und ober halb der Nenn-Eingangsleistung (A) nur während einer vorbestimmten Zeitspanne (T') aufrechterhalten bleibt, wenn ein oder mehrere der festgestellten System-Ar beitsparameter sich oberhalb des vorbestimmten Levels befindet bzw. befinden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend einen Verstärker (13), der die
Motor-Regelsignale des Reglers (11) aufnimmt und verstärkt und der die ver
stärkten Motor-Regelsignale an die Schaltvorrichtung (11) abgibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend eine Diode (14), die quer zum
Motor für die Rückabsorption einer elektromotorischen Kraft angeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung zum Antrieb von zwei
oder mehr Motoren arbeitet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die festgestellten System-Arbeitspara
meter die Temperatur (Tw) des durch den Motorkühler (4) hindurchströmenden
Wassers und den Druck (Pa) des durch ein Fahrzeug-Klimatisierungssystem hin
durchströmenden Kühl- bzw. Kältemittels umfassen;
der Regler (11) arbeitet, um ein erstes Lastverhältnis (D1) auf der Grundlage der Temperatur (Tw) und ein zweites Lastverhältnis (D2) auf der Grundlage des Drucks (Pa) zu berechnen, wobei das höchste SolI-Lastverhältnis (D3) aus diesen ausgewählt wird.
der Regler (11) arbeitet, um ein erstes Lastverhältnis (D1) auf der Grundlage der Temperatur (Tw) und ein zweites Lastverhältnis (D2) auf der Grundlage des Drucks (Pa) zu berechnen, wobei das höchste SolI-Lastverhältnis (D3) aus diesen ausgewählt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein Maximalwert (E4) des zweiten
Lastverhältnisses (D2) unterhalb der Nenn-Eingangsleistung (A) und oberhalb
eines Maximalwertes des ersten Lastverhältnisses (D1) eingestellt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Maximalwert (E3) des ersten
Lastverhältnisses (D1) unterhalb der Nenn-Eingangsleistung (A) und oberhalb des
Maximalwertes (E3) des ersten Lastverhältnisses (D2) eingestellt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Regler (11) das erste und das
zweite Lastverhältnis (D1, D2) innerhalb eines ersten und eines zweiten Lastver
hältnisbereiches (E1-E3, E2-E4) in Reaktion auf Veränderungen der Temperatur
(Tw) und/oder des Drucks (Pw) verändern kann.
15. Verfahren zum Regeln eines Motors, der einen Fahrzeug-Kühlsystem-Lüfter
antreibt, umfassend die nachfolgend angegebenen Schritte:
Feststellen von Kühlsystem-Arbeitsparametern (S100, S210);
Berechnen von Soll-Lastverhältnissen (D1, D2) für die festgestellten Kühlsystem- Arbeitsparameter (S130, S150, S200, S230);
Antreiben des Motors mit einer Motor-Eingangsleistung auf der Grundlage eines endgültigen Lastverhältnisses (D3), das ausgewählt wird als das höchste Verhält nis eines der berechneten Lastverhältnisse (D1, D2); und
Verändern der Werte der Soll-Lastverhältnisse (D1, D2) innerhalb vorbestimmter Lastverhältnisbereiche (E1-E3, E2-E4) auf der Grundlage sich verändernder Ar beitsparameter, wobei die Lastverhältnisbereiche je eine zugehörige Motor-Ein gangsleistung mit einem Maximalwert kleiner als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors erzeugen.
Feststellen von Kühlsystem-Arbeitsparametern (S100, S210);
Berechnen von Soll-Lastverhältnissen (D1, D2) für die festgestellten Kühlsystem- Arbeitsparameter (S130, S150, S200, S230);
Antreiben des Motors mit einer Motor-Eingangsleistung auf der Grundlage eines endgültigen Lastverhältnisses (D3), das ausgewählt wird als das höchste Verhält nis eines der berechneten Lastverhältnisse (D1, D2); und
Verändern der Werte der Soll-Lastverhältnisse (D1, D2) innerhalb vorbestimmter Lastverhältnisbereiche (E1-E3, E2-E4) auf der Grundlage sich verändernder Ar beitsparameter, wobei die Lastverhältnisbereiche je eine zugehörige Motor-Ein gangsleistung mit einem Maximalwert kleiner als die Nenn-Eingangsleistung (A) des Motors erzeugen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, weiter umfassend:
den Schritt der Vergrößerung des endgültigen Lastverhältnisses zur Erzeugung einer Motoreingangsleistung, die größer als die Nenn-Eingangsleistung (A) aus schließlich für eine vorbestimmte Zeitspanne (T') ist, wenn einer oder mehrerer der Kühlsystem-Arbeitsparameter (Tw, Pa) auf einen vorbestimmten hohen Level ansteigt bzw. ansteigen (S150); und
Zurückstellen des endgültigen Lastverhältnisses auf einen Level unterhalb eines Levels, der die Eingangsleistung auf einen Level höher als die Nenn-Eingangslei stung (A) vergrößert, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne (T') verstrichen ist.
den Schritt der Vergrößerung des endgültigen Lastverhältnisses zur Erzeugung einer Motoreingangsleistung, die größer als die Nenn-Eingangsleistung (A) aus schließlich für eine vorbestimmte Zeitspanne (T') ist, wenn einer oder mehrerer der Kühlsystem-Arbeitsparameter (Tw, Pa) auf einen vorbestimmten hohen Level ansteigt bzw. ansteigen (S150); und
Zurückstellen des endgültigen Lastverhältnisses auf einen Level unterhalb eines Levels, der die Eingangsleistung auf einen Level höher als die Nenn-Eingangslei stung (A) vergrößert, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne (T') verstrichen ist.
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