DE19856615A1 - Fahrzeugkühlsystem mit Systemmotor-Regelvorrichtung - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.