DE4326066A1 - Steuerung für ein elektrisches Auto-Kühlergebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein elektrisches Auto-Kühlergebläse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Steuerung des Betriebs eines elektrischen Kühlergeblä­ ses für ein Auto sind verschiedene Verfahren bekannt gewor­ den. Eines dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß der Betrieb des elektrischen Kühlergebläses in Abhängigkeit von der Kühlertemperatur geregelt wird. Hierbei ist jedoch problematisch, daß bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten die Leistung der Klimaanlage und die Wirksamkeit der Wärmeab­ strahlung schlechter werden. Von weiterem Nachteil ist, daß der Kühler und der Verdampfer bei diesem bekannten Verfah­ ren leicht aufgrund des hohen Druckes beschädigt werden können.

Weiterhin sind synchrone Steuerungsverfahren zum gleichzei­ tigen Einschalten des elektrischen Kühlergebläses bekannt, wenn der Kompressor gestartet wird. Problematisch ist hier­ bei, daß bei hohen Fahrgeschwindigkeiten das Einströmen der Fahrtluft durch das Kühlergebläse behindert wird, da das Kühlergebläse weiterläuft. Ferner ist hiermit eine hohe Energieverschwendung verbunden.

Weiterhin sind Frigentemperatur- oder Druckregelungsverfah­ ren bekannt, um den Betrieb des elektrischen Kühlergebläses in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Druck zu regeln die bzw. der durch einen Temperatursensor oder Drucksensor erfaßt wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß bei niedri­ gen Fahrgeschwindigkeiten die Temperatur (oder der Druck) des Frigen (Freon) noch niedrig ist und daher lange Zeit gewartet werden muß, bevor das elektrische Kühlergebläse startet. Hat die Temperatur (oder der Druck) des Frigen da­ gegen bereits die kritische Höhe erreicht, wenn das Fahr­ zeug mit langsamer Geschwindigkeit läuft, ist viel Zeit und Energie erforderlich, um die Temperatur (oder den Druck) durch das elektrische Kühlergebläse zu reduzieren, so daß der Generator stark belastet wird. Ferner können der Kühler und der Verdampfer leicht aufgrund der Kompression bei ho­ hem Druck beschädigt werden, wenn das Fahrzeug mit niedri­ ger Geschwindigkeit fährt. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten wird der Kompressor mit hoher Geschwindigkeit betrieben, um den Druck des Frigen zu erhöhen, so daß viel Energie ver­ braucht wird, um das elektrische Kühlergebläse abzuschal­ ten.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Regelung der Innentempera­ tur eines Fahrzeugs bekannt, um das elektrische Kühlerge­ bläse entsprechend der Innentemperatur des Fahrzeugs an- oder abzuschalten. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß bei einer Geschwindigkeitsänderung von einer hohen zu einer niedrigen Geschwindigkeit das elektrische Kühlergebläse erst eingeschaltet wird, nachdem die Innentemperatur des Fahrzeugs eine kritische Temperatur erreicht hat. Die damit verbundene Zeitverzögerung führt dazu, daß die Temperatur für die Fahrzeuginsassen bis zum Einschalten des elektri­ schen Kühlergebläses zu hoch ist. Fährt ein durch direkte Sonneneinstrahlung längere Zeit aufgeheiztes Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit, wird das elektrische Kühlergebläse zur Erzeugung eines Kühlluftstromes eingeschaltet, da die Innentemperatur des Fahrzeugs hoch ist. Hierdurch wird je­ doch das Einströmen des Luftstromes durch das elektrische Kühlergebläse behindert. Außerdem wird durch das Antreiben des Kühlergebläses viel Energie verschwendet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steue­ rung für ein Kühlergebläse der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein situationsgerechtes Zu- und Abschalten des Kühlergebläses sicherstellt, energiesparend arbeitet und eine hohe Kühlleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs I gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Er­ findung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Steuerung steuert das elektrische Küh­ lergebläse in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Hierzu wird eine kritische Geschwindigkeit eingegeben und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt. Wenn die Fahr­ zeuggeschwindigkeit die kritische Geschwindigkeit über­ steigt, wird das elektrische Kühlergebläse automatisch ab­ geschaltet. Fällt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter die kritische Geschwindigkeit, wird das elektrische Kühler­ gebläse dagegen automatisch eingeschaltet. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, daß eine bedeutende Energieeinsparung erzielt werden kann. Weiterhin kann auch eine gleichblei­ bend hohe Leistung der Klimaanlage des Fahrzeugs erzielt werden, da das Frigen konstant bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck gehalten wird. Dies führt auch dazu, daß die Betriebsdauer des Kühlers und des Verdampfers bedeutend erhöht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Er­ findung, in dem ein Geschwindigkeitserfas­ sungssystem zur Steuerung eines elektrischen Kühlergebläses gemäß der ermittelten Fahr­ zeuggeschwindigkeit gezeigt ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das die Anwendung der Erfin­ dung zur Steuerung des Betriebs eines elek­ trischen Kühlergebläses für ein Fahrzeug zeigt,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie

Fig. 4 ein Schaltbild und

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das die Anwendung einer abge­ wandelten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Aus Fig. 1 bis 4 ist eine Steuerung 1 für ein elektrisches Kühlergebläse eines Autos ersichtlich, die in ein Auto ein­ gebaut werden kann, um den Betrieb des elektrischen Kühler­ gebläses entsprechend der Geschwindigkeit des Autos zu steuern. Vor dem Betrieb der Steuerung 1 des elektrischen Kühlergebläses wird eine kritische Geschwindigkeit be­ stimmt. Das elektrische Kühlergebläse wird ausgeschaltet, wenn die Geschwindigkeit des Autos die vorbestimmte kriti­ sche Geschwindigkeit erreicht, oder eingeschaltet, wenn die Geschwindigkeit des Autos unter die vorbestimmte kritische Geschwindigkeit fällt.

Die Steuerung 1 umfaßt eine an die Autobatterie (ca. 12 V) angeschlossene Signalleitung einer Arbeitsspannungsquelle, eine Masseleitung sowie eine Geschwindigkeitssignalleitung, die parallel an den Geschwindigkeitsmesser des Autos ange­ schlossen ist, um ein Geschwindigkeitssignal Ai zu liefern. Die Steuerung 1 umfaßt ferner eine Kompressorsignalleitung, die parallel an einen Niedrigdruckschalter des Autokompres­ sors angeschlossen ist, um ein Kompressorbetriebssignal Bi zu liefern, das auf einem hohen Potential ist, wenn der Kompressor eingeschaltet ist, und auf einem niedrigen Po­ tential, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist. Die Steue­ rung 1 weist ferner eine Steuerrelais-Ausgangssignalleitung sowie einen Hochpaßfilter auf, der das Signal aufnimmt, das das Referenzsignal Sth der vorbestimmten kritischen Ge­ schwindigkeit überschreitet und dann das erhaltene Signal in eine entsprechende Gleichspannung Ei umwandelt. Weiter­ hin ist ein invertierter Komparator vorgesehen, der die vom Hochpaßfilter erhaltene Gleichspannung Ei mit der Referenz­ gleichspannung Vref vergleicht und ein Ausgangssignal F entsprechend dem Vergleichsergebnis abgibt. Das Ausgangssi­ gnal F des invertierten Komparators ist auf einem hohen Po­ tential, wenn die Gleichspannung Ei kleiner ist als die Re­ ferenzgleichspannung Vref, und auf einem niedrigen Poten­ tial, wenn die Gleichspannung Ei größer oder gleich der Re­ ferenzgleichspannung Vref ist. Wenn sowohl das Ausgangssi­ gnal F als auch das Kompressorbetriebssignal Bi auf einem hohen Potential sind, zeigt dies an, daß der Kompressor in Betrieb ist und die Geschwindigkeit des Autos unterhalb der vorbestimmten kritischen Geschwindigkeit liegt. In diesem Fall sind Transistoren Q1 und Q2 derart elektrisch ver­ bunden, daß sie das elektrische Kühlergebläse über das Re­ lais einschalten. Wenn sowohl das Ausgangssignal F als auch das Kompressorbetriebssignal Bi auf einem niedrigen Poten­ tial sind oder wenn das eine Signal auf einem hohen Poten­ tial ist, während das andere auf einem niedrigen Potential ist, bedeutet dies, daß die Geschwindigkeit des Autos die vorbestimmte kritische Geschwindigkeit überschritten hat. In diesem Fall sind die Transistoren Q1 und Q2 derart elek­ trisch getrennt, daß sie das elektrische Kühlergebläse über das Relais ausschalten. Fährt das Auto mit hoher Ge­ schwindigkeit, wird ein kontinuierlicher Kühlluftstrom von außen in das Auto eingeleitet, so daß es nicht erforderlich ist, das elektrische Kühlergebläse einzuschalten. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ist es sogar notwendig, daß das elek­ trische Kühlergebläse ausgeschaltet ist, da bei laufendem Kühlergebläse das Einströmen der Kühlluft behindert werden würde.

Die erwähnte kritische Geschwindigkeit beträgt vorzugsweise etwa 50 km/h. Bei dieser Geschwindigkeit reicht die ein­ strömende Luft für die Kühlung aus. Übersteigt die Windge­ schwindigkeit der einströmenden Luft die Windgeschwindig­ keit des Luftstroms, der vom elektrischen Kühlergebläse er­ zeugt wird, muß das Kühlergebläse, wie bereits ausgeführt, abgeschaltet werden, da andernfalls das Einströmen des Fahrtwindes vom Kühlergebläse behindert werden würde. Ein angemessenes Abschalten des elektrischen Kühlergebläses entlastet dagegen in hohem Maße die Energieversorgung, ohne daß die Kühlwirkung des Kühlers beeinträchtigt werden würde.

Es ist möglich, statt eines Hochpaßfilters einen Tiefpaß­ filter zu verwenden.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann das Geschwindigkeitssignal Ai direkt in einen entsprechenden Impuls umgewandelt und anschließend an eine Mikroprozessoreinheit zur nachfolgen­ den Verarbeitung weitergeleitet werden. Die Mikroprozes­ soreinheit zählt die Frequenz des Impulses, vergleicht dann die Impulsfrequenz mit der Frequenz der vorherbestimmten kritischen Geschwindigkeit und sendet dann ein auf hohem oder niedrigem Potential liegendes Ausgangssignal aus, um den Betrieb des elektrischen Kühlergebläses entsprechend dem Potential des Kompressorbetriebssignals Bi zu steuern.

Claims (3)

1. Steuerung für ein elektrisches Kühlergebläse eines Fahr­ zeugs, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kühlergebläse automatisch abgeschaltet wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorbe­ stimmte kritische Geschwindigkeit übersteigt, und automa­ tisch eingeschaltet wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter die vorbestimmte kritische Geschwindigkeit fällt, wobei die Steuerung versehen ist mit einer Arbeits­ spannungsquellen-Signalleitung, die mit der Batterie des Fahrzeugs verbunden ist, einer Masseleitung, einer Ge­ schwindigkeitssignalleitung, die parallel an den Fahrzeug­ geschwindigkeitsmesser angeschlossen ist und ein Geschwin­ digkeitssignal (Ai) liefert, einer Kompressorsignalleitung, die parallel an den Niedrigdruckschalter des Fahrzeugkom­ pressors angeschlossen ist und ein Kompressorbetriebssignal (Bi) liefert, das sich auf einem hohen Potential befindet, wenn der Kompressor in Betrieb ist, und auf einem niedrigen Potential, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist, einer Steuerrelais-Ausgangssignalleitung, einem Hoch- oder Tief­ paßfilter, um dasjenige Signal aufzunehmen, das ein Refe­ renzsignal (Sth) der vorbestimmten kritischen Geschwindig­ keit übersteigt, und um das erhaltene Signal in eine ent­ sprechende Gleichspannung (Ei) umzuwandeln, einem inver­ tierten Komparator, der die vom Hochpaßfilter erhaltene Gleichspannung (Ei) mit einer Referenzgleichspannung (Vref) vergleicht und ein Ausganssignal (F) entsprechend dem Ver­ gleichsergebnis abgibt, wobei das Ausgangssignal (F) des invertierten Komparators auf einem hohen Potential ist, wenn die Gleichspannung (Ei) niedriger ist als die Refe­ renzgleichspannung (Vref), und auf einem niedrigen Poten­ tial, wenn die Gleichspannung (Ei) höher oder gleich ist wie die Referenzgleichspannung (Vref), einem ersten Transi­ stor (Q1), der zwischen dem invertierten Komparator und der Ausgangssignalleitung des Steuerrelais geschaltet ist, und einem zweiten Transistor (Q2), der zwischen dem ersten Transistor (Q1) und der Kompressorsignaleitung geschaltet ist, wobei beide Transistoren (Q1, Q2) elektrisch verbunden sind und das elektrische Kühlergebläse über die Ausgangssi­ gnalleitung des Steuerrelais einschalten, wenn sich sowohl das Ausgangssignal (F) als auch das Kompressorbetriebssi­ gnal (Bi) auf einem hohen Potential befinden, während beide Transistoren (Q1, Q2) elektrisch getrennt sind und das elektrische Kühlergebläse über die Ausgangssignalleitung des Steuerrelais abschalten, wenn sich sowohl das Ausgangs­ signal (F) als auch das Kompressorbetriebssignal (Bi) auf einem niedrigen Potential befinden oder wenn sich das eine Signal auf einem hohen Potential und das andere Signal auf einem niedrigen Potential befindet.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Geschwindigkeit 50 km/h beträgt und die Referenzgleichspannung (Vref) basierend auf dieser kriti­ schen Geschwindigkeit eingestellt ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umwandlungseinheit, die das Geschwindigkeitssi­ gnal (Ai) direkt in ein entsprechendes Impulssignal umwan­ delt, und eine Mikroprozessoreinheit, welche die Frequenz des Impulssignals zählt und diese Impulssignalfrequenz mit der Frequenz der vorbestimmten kritischen Geschwindigkeit vergleicht sowie ein auf einem hohen oder niedrigen Poten­ tial liegendes Ausgangssignal entsprechend dem Ver­ gleichsergebnis abgibt, um den Betrieb des elektrischen Kühlergebläses entsprechend dem Potential des Kompressorbe­ triebssignals (Bi) zu steuern.