EP1805399A1 - Lüftersystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Lüftersystem für ein kraftfahrzeug

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EP1805399A1
EP1805399A1 EP05794800A EP05794800A EP1805399A1 EP 1805399 A1 EP1805399 A1 EP 1805399A1 EP 05794800 A EP05794800 A EP 05794800A EP 05794800 A EP05794800 A EP 05794800A EP 1805399 A1 EP1805399 A1 EP 1805399A1
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EP
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fan
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vehicle
fan system
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lüftersystem, insbesondere zur Kühlung eines Kraftfahrzeug-Motors, das mindestens einen Lüfter mit Lüftermotor, ein Steuergerät und einen Aktuator für eine Luftklappe aufweist, wobei das Lüf­tersystem eine in dasselbe integrierte Lüfter-Steuerung aufweist, die eigen­ständig den oder die Lüftermotoren und den oder die Aktuatoren für Luft­ klappen steuert.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Lüftersystem für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Lüftersystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem O- berbegriff des Anspruches 1 sowie ein Steuerungsverfahren zum Betrieb eines Lüftersystems nach Anspruch 23.
Üblicherweise erfolgt die Ansteuerung von elektrischen Komponenten, wie einem oder mehreren Lüftermotoren und Aktuatoren für Klappen für die Re- geiung des Luftstroms mit Hilfe eines fahrzeugseitigen Steuergeräts. Bei ei¬ nem derartigen, komplexen Steuersystem ist die Abstimmung der einzelnen Komponenten oft nur mit erhöhtem Aufwand zu bewältigen. Ferner muss jede elektrische Komponente vom fahrzeugseitigen Steuergerät separat an¬ gesteuert und auch einzeln bestromt werden, so daß bei engen Verhältnis- sen Probleme in Hinblick auf den Bauraum auftreten können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lüftersystem sowie ein Steuerungsverfahren um Betrieb eines Lüftersystems zur Verfügung zu stellen. 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 2 -
Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Lüftersystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Kühlmodul mit integriertem Lüftersystem zur Küh¬ lung eines Kühlmittels, das wiederum einen Kraftfahrzeug-Motor kühlt, vor¬ gesehen, das mindestens einen Lüfter mit Lüftermotor, ein Steuergerät und einen Aktuator, wie beispielsweise einen Schrittmotor, für eine Luftklappe aufweist, wobei das Lüftersystem eine in dasselbe integrierte Lüfter- Steuerung aufweist, die eigenständig den oder die Lüftermotoren und den oder die Aktuatoren für Luftklappen steuert, wodurch sich eine im Wesentli¬ chen von der fahrzeugseitigen Steuerung unabhängige Steuerung ermöglicht und insbesondere keine Einzel-Stromversorgung über das fahrzeugseitige Steuergerät erforderlich ist. Dabei ist insbesondere auch eine Integration von Hard- und Software in einem kompakten System (CFS) möglich. Zudem ver¬ ringert sich der Verkabelungsaufwand zum Fahrzeug-Bordnetz hin, so daß das Lüftersystem einfach in ein Fahrzeug integriert werden kann.
Durch die Integration des Steuergerätes für die Luftklappen und den Lüfter- motor, insbesondere für die Jalousie-Klappen, in den Lüftermotor erfolgt die Steuerung der Luftklappen und des Lüftermotors nicht mehr direkt von der fahrzeugseitigen Steuerung aus. Die Luftklappen und der Lüftermotor wer¬ den abhängig voneinander gesteuert, nämlich insbesondere in Abhängigkeit vom Kühlbedarf und der Fahrgeschwindigkeit und gegebenenfalls auch der Lufttemperatur, welche gegebenenfalls, d.h. falls keine lüftersystemintemen Sensoren vorgesehen sind, von der fahrzeugseitigen Steuerung bevorzugt über Standardsignale (z.B. PWM-Signal mit oder ohne Klemme 15 oder ein Bus-System, z.B. CAN-Bus, LIN-Bus) dem Lüftermotor-Steuergerät mitgeteilt werden. Durch die von der fahrzeugseitigen Steuerung weitgehend unab- hängige Lüfter-Steuerung muss der Fahrzeughersteller nur noch ein Signal mit den beiden Größen für die Steuerung zur Verfügung stellen, wobei im 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 3 - einfachsten Fall nur ein Signal für die Solldrehzahl des Lüfters übertragen wird. Seitens der fahrzeugseitigen Steuerung erfolgt bevorzugt nur ein An¬ steuersignal, weitere Funktionen werden vorzugsweise über ein modifiziertes Ansteuersignal, wie beispielsweise verschiedene Frequenzen oder Tastver- hältnisse, Strom- oder Spannungssignale, übertragen. Dabei enthält die er¬ weiterte Funktion bevorzugt Signale betreffend den Kühlbedarf (Sollwert der Lüfterdrehzahl) und die Fahrgeschwindigkeit. Die Programmierung des Lüf¬ tersystems, also des oder der Lüfter-Steuergeräte, erfolgt über eine Stan¬ dard-Schnittstelle über die fahrzeugseitige Steuerung oder über einen eige- nen Anschluss, so daß das Lüftersystem an verschiedene spezifische Fahr¬ zeugparameter angepasst werden kann und somit ein Lüftersystem für ver¬ schiedene Fahrzeugtypen verwendet werden kann. Verschiedene fahrzeug¬ spezifische Parameter können in den Softwarealgorithmus integriert sein, so daß sich die Programmierung bei Einbau vereinfacht. Dabei kann eine bidi- rektionale Schnittstelle zur fahrzeugseitigen Steuerung vorgesehen sein, die sowohl Fahrzeugdaten an das Lüftersystem liefert als auch eine Kommuni¬ kation mit den Steuergeräten ermöglicht. Ein Energiesparbetriebsmodus, Warmlaufbetriebsmodus und/oder Nachlaufbetriebsmodus sowie ein Feh¬ lermanagement ist über die beim Lüftermotor-Steuergerät verwendete Soft- wäre möglich. Ebenso kann vorgegeben sein, daß bei großen Fahrge¬ schwindigkeiten der Lüftermotor mit maximaler Leistung läuft.
Die Lüfter-Steuerung ist bevorzugt mit mindestens einem Sensor für die Kühlmitteltemperatur und/oder die Motorleistung und/oder die Strömungsge- schwindigkeit der Luft im Bereich des Lüfters und/oder die Lufttemperatur verbunden, wobei die Messwerte des oder der Sensoren für die Steuerung des oder der Lüftermotoren und des oder der Aktuatoren für die Luftklappen verwendet werden, so daß diese Parameter lüftersystemintern ermittelt und entsprechend verarbeitet werden. 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 4 -
Die Lüfter-Steuerung weist bevorzugt mindestens einen Sensor für die Er¬ kennung der Stellung der Luftklappen oder der Aktuatoren auf, welcher be¬ vorzugt Bestandteil eines in eine Aktuatoransteuerung integrierten Sensor¬ systems ist. Dies ermöglicht die Verwendung einfacher, kostengünstiger Ak- tuatoren und/oder Luftklappen, insbesondere auch einfache Aktuatoren ohne Rückstellung , zum Beispiel Schrittmotoren oder Pneumatikzylinder. Ferner können kostengünstige High-Side- oder Low-Side-Endstufen zur Steuerung der einfachen Aktuatoren verwendet werden, wobei eine Integration der Po¬ sitionserkennung des Aktuators möglich ist.
Vorzugsweise ist die Lüfter-Steuerung an oder in einem Lüftermotor- Gehäuse angeordnet und über einen Steckkontakt mit der fahrzeugseitigen Steuerung verbunden. Dies ermöglicht eine einfache Integration des Lüfter¬ systems in das Fahrzeug.
Bei mehreren Lüftern können die Lüfter-Steuergeräte vorzugsweise über ein internes Lüfter-Bus-System miteinander kommunizieren. Die Kommunikation kann aber auch über ein angeschlossenes fahrzeugseitiges Bus-System, z.B. CAN-, LIN-Bus-System, erfolgen. Bevorzugt ist eine selbsttätige Steuer- gerät-Erkennung für eine Single-Einheit oder eine Master-Einheit und eine oder mehrere Slave-Einheiten vorgesehen. Dabei kann die Codierung für die Master- bzw. Slave-Einheit über eine Steckverbindung, beispielsweise über den Stecker für den Aktuator einer Luftklappe erfolgen. Ferner ist bevorzugt eine Steuergerät-Erkennung vorgesehen, die das Vorliegen einer Single- Einheit automatisch erkennen kann, so daß hierbei diese Einheit automa¬ tisch als Master-Einheit festgelegt wird. Hierbei ist auch ein modularer Auf¬ bau (Single- oder Doppellüftersystem) möglich.
Bei einem Lüftersystem mit zwei Lüftern ist vorzugsweise ein FAI L-SAVE- Modus vorgesehen, der im Falle eines Ausfalls der Master-Einheit ermög- 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 5 - licht, daß die Slave-Einheit selbsttätig weiterarbeitet, so daß zumindest eine Teilkühlung im Falle eines Ausfalls eines Lüfters sichergestellt ist.
Ein Lüftersystem mit zwei Lüftern mit Lüftermotoren und zwei Aktuatoren für Luftklappen weist bevorzugt gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildete Lüfter und Aktuatoren auf, so daß durch die Verwendung von Gleichteilen die Herstellungskosten gesenkt und die Lagerhaltung verein¬ facht werden kann.
Das Lüftersystem wird bevorzugt für die Motorkühlung durch einen Lüfter verwendet, kann aber entsprechend auch für andere Komponenten einer Klimaanlage verwendet werden, wobei entsprechend hierauf abgestimmte Signale von der fahrzeugseitigen Steuerung übertragen werden.
Bevorzugt ist mittels der Lüftersteuerung ein Energiesparmodus regelbar, wobei der Energiesparmodus insbesondere eine zumindest teilweise geöff¬ nete Luftklappenstellung und eine zumindest reduzierte Drehzahl des Lüf¬ termotors umfaßt. Dieser Modus kann insbesondere in Abhängigkeit von Pa¬ rametern wie Außentemperatur, Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit ini- tialisierbar sein, wobei durch die zumindest verringerte, bevorzugt jedoch auf Null reduzierte Drehzahl des Lüftermotors eine Einsparung von Energie er¬ möglicht ist.
Weiterhin bevorzugt ist mittels der Lüftersteuerung eine maximale Drehzahl des Lüftermotors bei großen Fahrgeschwindigkeiten einstellbar, damit der Lüfter einen möglichst geringen aerodynamischen Widerstand bietet, so daß maximale Kühlleistungen ermöglicht sind.
Ferner ist mittels der Lüftersteuerung vorteilhaft ein Warmlaufmodus regel- bar, wobei der Warmlaufmodus insbesondere eine geschlossene Luftklap¬ penstellung und einen ausgeschalteten Lüftermotor umfaßt. Hierdurch ist ein 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 6 - schnelles und somit Verschleiß minimierendes Erreichen der Betriebstempe¬ ratur des Kraftfahrzeugmotors auf einfache Weise ermöglicht.
Weiterhin vorteilhaft ist mittels der Lüftersteuerung ein Nachlaufmodus nach einem Stop des Fahrzeugmotors regelbar, so daß das Kühlmodul zur Ver¬ meidung eines Hitzestaus gekühlt werden kann. Insbesondere kann das Er¬ fordernis eines solchen Nachlaufs vorteilhaft selbstständig von der Lüfter¬ steuerung erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausführung eines Lüftersystems ist mittels eines codier¬ ten Signals sowohl eine Sollstellung der Luftklappe als auch eine Solldreh¬ zahl des Lüftermotors übertragbar, wodurch die Anzahl notwendiger Signal¬ leitungen klein gehalten werden kann. Vorteilhaft ist das codierte Signal da¬ bei ein pulsweitenmoduliertes Signal, wobei einem ersten Pulsweitenbereich eine erste Luftklappenstellung und einem zweiten Pulsweitenbereich eine zweite Luftklappenstellung zugeordnet ist. Weiterhin vorteilhaft ist dabei ei¬ nem Pulsweitenbereich eine variable, von der Pulsweite abhängige Solldreh¬ zahl des Lüftermotors zugeordnet. Insgesamt wird hierdurch eine Kommuni¬ kation mit wenigen, im Idealfall nur einer Signalleitung zwischen dem Lüfter- system und dem Kraftfahrzeug oder auch zwischen Modulen des Lüftersys¬ tems (z.B. Master-Slave_System mit zwei oder mehr Lüftern) ermöglicht. Zudem kann ein solcherart durch eine Übertragungskennlinie definiertes pulsweitenmoduliertes Signal auf einfache Weise mit standardisierten Bus¬ systemen wie etwa CAN-Bus oder LIN-Bus verwendet werden.
Die Aufgabe wird für ein Steuerungsverfahren zum Betrieb eines Lüftersys¬ tems mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.
Vorteilhaft wird somit eine einfache simultane Ansteuerung von Luftklappe und Lüftermotor ermöglicht. 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 7 -
Bevorzugt umfaßt der Parameter eine Information über einen Aktivierungs¬ zustand des Kraftfahrzeug-Motors, wobei bei Nichtaktivierung über eine Nachlaufsteuerung des Lüftersystems entschieden wird. Somit kann der Ge¬ fahr eines Hitzestaus nach Abstellen des Motors begegnet werden.
Weiterhin bevorzugt wird im Zuge des Steuerungsverfahrens eine Entschei¬ dung über einen Warmlaufmodus getroffen, wobei in dem Warmlaufmodus eine geschlossene Luftklappe und ein deaktivierter Lüftermotor vorliegen. Hierdurch kann ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur des Fahr- zeugmotors durch das Steuerungsverfahren ermöglicht werden.
Weiterhin bevorzugt wird eine Entscheidung über einen Energiesparmodus getroffen, wobei in dem Energiesparmodus eine geöffnete Luftklappe vorliegt und der Lüftermotor mit zumindest reduzierter Leistung betrieben wird.
Je nach Parameter wird zudem eine Entscheidung über die Sollstellung der Luftklappe und der Sollstellung der Lüfterdrehzahl getroffen, wobei eine der Entscheidungsmöglichkeiten eine Solldrehzahl des Lüftermotors umfaßt, die zwischen Null und einer Maximaldrehzahl liegt. Somit läßt sich der Energie- verbrauch des Lüftermotors optimal an die erforderliche Kühlleistung anpas¬ sen, und auch eine zeitweise zu starke Kühlung kann vermieden werden.
Bevorzugt sind die vorgenannten Verfahrensschritte insgesamt zu einem aufrufbaren Steuerungsablauf nach Art eines Unterprogramms zusammen- gefaßt, wobei das Unterprogramm aus einer Schleife, insbesondere eines Hauptprogramms, heraus aufgerufen wird. Durch diese programmtechnische Anordnung kann auf einfache Weise eine ständige Anpassung an geänderte Kühlanforderungen erfolgen.
Weiterhin bevorzugt ist in einem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren vorgesehen, daß das Lüftersystem durch ein Startsignal des Kraftfahrzeugs 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 8 - initialisierbar ist. Dies kann etwa durch Einschalten einer Versorgungsspan¬ nung oder durch ein besonderes Bussignal erfolgen. Besonders bevorzugt kann zudem nach einer Initialisierung eine Programmierung des Steue¬ rungssystems durch das Kraftfahrzeug erfolgen. Hierdurch ist eine beson- ders leichte Anpassung eines Lüftersystems mit integriertem Steuerungsver¬ fahren an verschiedene Kraftfahrzeuge möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steue¬ rungsverfahrens ist es vorgesehen, daß ein erster Lüftermotor mit einer ers- ten Steuerungselektronik als ein Master-System und zumindest ein zweiter Lüftermotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave-System initiali¬ sierbar ist, wobei eines der beiden, Master- oder Slave-System, Betriebsda¬ ten von dem jeweils anderen System erhält und das jeweils andere System Betriebsdaten von dem Kraftfahrzeug erhält. Weiterhin ist es bevorzugt vor- gesehen, daß im Zuge einer periodischen Steuerungsschleife ein erster Lüf¬ termotor mit einer ersten Steuerungselektronik als ein Master-System und zumindest ein zweiter Lüftermotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave-System erkannt wird, wobei eines der beiden, Master- oder Slave- System, Betriebsdaten von dem jeweils anderen System erhält und das je- weils andere System Betriebsdaten von dem Kraftfahrzeug erhält. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Ansteuerung mehrerer paralleler, quasi¬ eigenständiger Systeme (Lüfter und Luftklappe) erfolgen, wobei zudem ein Notlaufmodus oder ein Fehlermanagement vorsehbar ist, das bei Defekt des einen Systems eine Kühlung zumindest mit dem anderen System steuert, wobei gegebenenfalls eine Rückmeldung über eine reduzierte Funktionalität und Kühlleistung an das Fahrzeug erfolgt.
In einer alternativen Ausführung ist es vorgesehen, daß ein erster Lüftermo¬ tor mit einer ersten Steuerungselektronik als ein Master-System und zumin- dest ein zweiter Lüftermotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave- System initialisiert wird, wobei jedes der beiden, Master- oder Slave-System, 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 9 -
Betriebsdaten mit dem Kraftfahrzeug austauscht. Somit empfangen beide Motoren gleichzeitig die Betriebsdaten vom Fahrzeug, und jeder Motor kommuniziert selbst mit dem Kraftfahrzeug bzw. meldet diverse Daten an das Fahrzeug zurück. Über die Master/Slave-Codierung wird festgelegt, wel- che Adresse dem jeweiligen Motor zugewiesen wird, der auf dieser Adresse seine Daten an das Kraftfahrzeug überträgt. Dies bringt je nach Auslegung des Bussystems eine verbesserte Redundanz mit sich und ermöglicht die einfache Implementierung von Fehler- oder Notlaufprogrammen im Stö¬ rungsfall.
Allgemein ist es bevorzugt vorgesehen, daß ein Fehlermanagement des Lüf¬ tersystems aktivierbar ist.
Insbesondere bevorzugt ist das durch ein erfindungsgemäßes Steuerungs- verfahren gesteuerte Lüftersystem ein Lüftersystem nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 22.
Ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren umfaßt im Sinne einer vorrich¬ tungsartigen Realisierung eine Steuerelektronik mit einem programmgesteu- eilen Prozessor, wobei durch ein Programm ein Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34 realisiert ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergebeη sich aus dem nach¬ folgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen An- Sprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen: 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 10 -
Fig. 1 eine Ansicht einer Lüfterhaube mit Öffnungen für den Fahrt¬ wind, wobei die Öffnungen mit nicht dargestellten Jalousie- Klappen verschließbar sind, Fig. 2 ein Schaltplan eines Lüftersystems, Fig. 3 ein Flussdiagramm, das die Basisstruktur einer Steuerung verdeutlicht, und
Fig. 4 eine Übertragungskennlinie zur simultanen Sollwertübertra¬ gung einer Lüftermotordrehzahl und einer Luftklappenstel¬ lung.
Ein Lüftersystem weist gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbei¬ spiel vorliegend zwei Lüfter 1 , 2 und zwei dieselben antreibenden Lüftermo¬ toren 1a, 2a, wobei es sich um zwei bürstenlose E-Lüftermotoren handelt, und je einem Aktuator 3, 4 für eine Luftklappe, vorliegend eine Jalousie- Klappe, auf. Die Jalousie-Klappen sind im einzelnen nicht dargestellt, wobei jedoch mit den Aktuatoren 3, 4 verbundene mechanische Antriebselemente 3a, 4a sowie auch Führungen 5 für die Luftklappen erkennbar sind.
Jeder der Lüftermotoren 1a, 2a ist derart ausgebildet, daß er intern über eine Hardware verfügt, welche über eine Steckverbindung 1b, 2b direkt mit dem zugeordneten Aktuator verbunden ist und diesen direkt ansteuern kann (vgl. Fig. 2). Dabei ist eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung des jeweili¬ gen Aktuators 3, 4 im gleichen Gehäuse untergebracht wie eine Schaltung zur Ansteuerung des jeweiligen Lüftermotors 1a, 2a, insbesondere im Ge- häuse des jeweiligen Lüftermotors 1a, 2a. Zum restlichen Fahrzeug hin sind die Lüfter 1 , 2 jeweils über Anschlüsse 6, 7 mit einer Elektronik des übrigen Fahrzeugs verbunden.
Vorliegend ist eine selbsttätige Master-/Slave Motorerkennung und - kommunikation vorgesehen, indem einer der beiden Lüftermotoren über eine
Steckverbindung codiert und dadurch als Master-Motor festgelegt ist. Der 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 11 -
Master-Motor kommuniziert gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel (Mainstream-Variante) nur mit der fahrzeugseitigen Elektronik. Der zweite, nicht codierte Slave-Motor kommuniziert nicht mit dem Fahrzeug. Hierbei ist die Hard- und Software der beiden Lüftermotoren so ausgelegt, daß eine selbsttätige Erkennung von Master und Slave integriert ist.
Es ist in Verbindung mit der vorliegenden Hardware ein Softwarealgorithmus derart ausgelegt, daß bei einem Ausfall eines Lüftermotors dieser Ausfall erkannt wird, und der komplementäre und noch funktionsfähige Lüfter autark weiterarbeiten kann. Somit ist Redundanz gegeben. Gleichzeitig ist die Funk¬ tion der Motorkühlung in bestimmten, vorgegebenen Fahrzeug- Betriebspunkten noch eingeschränkt, in anderen Fahrzeug-Betriebspunkten jedoch auch uneingeschränkt möglich (FAIL-SAVE-Modus). Zwischen den beiden Lüftermotoren ist über das gemeinsame Bussystem (vorliegend CAN- Bussystem) eine Kommunikation möglich. Insbesondere ist es vorgesehen, daß bei Ausfall des Master-Motors der Slave-Motor als Master-Motor umde¬ finiert wird bzw. eigenständig mit dem Fahrzeug kommuniziert, um auch für diesen Fall eine zumindest teilweise Motorkühlung zu ermöglichen.
Die Steuerlogik für die Aktuatoren der Jalousien-Klappen und die Lüftermo¬ toren ist in Fig. 3 als Flussdiagramm dargestellt, wobei die gleiche Steuerlo¬ gik grundsätzlich auch in einer fahrzeugseitigen Steuerung anwendbar ist, d.h. die Lüfter-Steuerung dort integriert ist. Das System wird von der fahr¬ zeugseitigen Steuerung aktiviert, z.B. durch ein Signal eines Hauptsteuersys- tems, das automatisch beim Starten des Motors abgegeben wird, oder durch das Anlegen einer Spannung, woraufhin das Hauptprogramm startet und das System in die Grundstellung fährt. Zudem kann zuvor eine Programmierung (Flash-Modus) der Steuerlogik erfolgen. Eine solche Programmierung kann je nach Anforderungen nach jedem Start erfolgen und z.B. das gesamte Steuerprogramm der Lüftersystemelektronik umfassen oder auch nur eine außerordentliche Programmierung, etwa im Falle eines Fehlermanagements. 04-B-179-B
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Zudem wird im Zuge der Initialisierung des Systems eine Initialisierung der Motoren als Master oder Slave vorgenommen. Hierin liegt unter anderem der Vorteil, daß die Motoren inklusive ihrer Steuerung und deren Programmie- rung identisch sein können, so daß eine kostengünstigere Fertigung und Er- satzteiliogistik möglich ist.
Nachfolgend wird als Bestandteil einer Schleife ein Unterprogramm für die Steuerung und den Lüfterbetrieb gestartet, das in Fig. 3 rechts detailliert dargestellt ist. Dieses überprüft, ob das System noch aktiviert ist. Falls ja, so sind verschiedene Varianten möglich, abhängig ob es sich um einen Normalbetrieb, um einen Warmlauf oder um einen Energiesparbetrieb han¬ delt, wobei der Lüftermotor und der Aktuator für die Jalousien-Klappe entsprechend den Anforderungen mit Strom versorgt werden (siehe Fig. 3 unterer Teil). Falls nein, so ist eine Nachlaufsteuerung möglich, sofern vorgegeben.
Bei Negierung der Abfrage eines Nachlaufmodus bzw. Systemstops wird zunächst entschieden, ob ein Warm lauf modus eingeleitet wird, etwa, wenn das Fahrzeug noch keine Betriebstemperatur hat. Falls der Warmlaufmodus eingeleitet wird, so werden die Luftklappen geschlossen und die Lüftermoto¬ ren ausgeschaltet.
Andernfalls wird je nach Betriebsparametem entschieden, ob ein Energie- sparmodus gefahren wird oder nicht. Falls ja, so werden die Luftklappen ge¬ öffnet und die Lüftermotoren ausgeschaltet, um eine Kühlung allein durch Fahrtwind zu erreichen.
Falls kein Energiesparmodus gefahren wird, so werden Luftklappen und Lüf- terdrehzahl je Erfordernissen eingestellt, wobei die Lüfterdrehzahl auch un¬ terhalb einer maximalen Drehzahl liegen kann. 04-B-179-B
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Bei den zuvor genannten Entscheidungen werden Betriebsparameter wie etwa Kühlmitteltemperatur und Fahrtgeschwindigkeit als Argumentwerte verwendet, um aus festgelegten Wertematrizen die resultierenden Sollwerte für Klappenstellung und Lüfterdrehzahl auszulesen.
Vor oder nach Durchlaufen des Unterprogramms (vorliegend davor) wird für die beiden Lüftermotoren ermittelt, ob der Lüftermotor ein Master-Motor oder ein Slave-Motor ist und entsprechend erfolgt die Kommunikation mit dem entsprechenden anderen Steuergerät. Der Master-Motor kommuniziert ferner mit der fahrzeugseitigen Steuerung, wobei den Kühlbedarf und die Fahrge¬ schwindigkeit betreffende Signale an den Master-Motor übermittelt werden.
Nach Verlassen des Unterprogramms erfolgt eine Verzweigung in Abhängig- keit davon, ob das Steuergerät zum Mastermotor oder zum Slavemotor ge¬ hört.
In letzterem Fall wird eine Kommunikation mit dem Mastergerät aufgenom¬ men, um Betriebsdaten auszutauschen. Danach wird die zuvor beschriebene Schleife erneut durchlaufen (Master/Slave-Erkennung und Aufruf Unterpro¬ gramm).
Falls es sich um das Steuergerät des Mastermotors handelt, so wird zu¬ nächst mit dem Slave-Gerät kommuniziert. Sodann wird die Notwendigkeit eines Fehlermanagements ermittelt und im Falle von Fehlern oder Defekten werden gegebenenfalls nicht dargestellte Sonderprogramme aufgerufen. Im Normalfall der Fehlerfreiheit wird nachfolgend mit dem Fahrzeug kommuni¬ ziert, um unter anderem zumindest einen, im allgemeinen jedoch mehrere Betriebsparameter auszulesen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Werte zum Systemzustand (Motor ein/aus) sowie zu Fahrtgeschwindigkeit, 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 14 -
Außentemperatur, Kühlmitteltemperatur, Motorleistung und Motorbetriebs¬ modus (etwa Sport oder Economy).
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist eine spezielle Regelung zweier Lüfter- motoren von als Rohrlüfter ausgebildeten Lüftern und dazugehöriger Jalou¬ sie-Klappen vorgesehen. Fig. 1 zeigt eine Lüfterhaube, die oben rechteckige Öffnungen für den Luftstrom aufweist, welche mit nicht gezeigten Jalousie¬ klappen verschließbar sind. Die Lüfterhaube ist dabei in Fahrtrichtung hinter dem Kühler angeordnet ("Sauglüfteranordnung"). Das Signal für die Fahrge- schwindigkeit kommt vorliegend von der fahrzeugseitigen Steuerung. Bei dieser Anordnung muss die Lüfter-Steuerung sicherstellen, daß bei ausrei¬ chendem Fahrtwind der oder die Lüfter ausgeschaltet bleiben und die Luft durch die Öffnungen hindurchströmen kann, und daß bei langsamer Fahrt oder stehendem Fahrzeug die Lüfter eingeschaltet und die Öffnungen ge- schlössen werden.
Gemäß einer Variante des Ausführungsbeispiels ist in das Lüftersystem in¬ tegriert ein Sensor für die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Lüfters vorgesehen, so daß Fehler in Folge äußerer Einflüsse, wie starker Wind von vorn obwohl das Fahrzeug langsam fährt, die bei der zuvor be¬ schriebenen Steuerung auftreten können, vermieden werden können, und die Lüfter-Steuerung diesbezüglich unabhängig von der fahrzeugseitigen Steuerung ist.
Entsprechend einer weiteren Variante ist ein Temperatur-Sensor für das Mo¬ tor-Kühlmittel vorgesehen, welcher seine Messwerte direkt an die Lüfter- Steuerung weitergibt und eine entsprechende bedarfsabhängige Regelung der Lüftermotoren und der Aktuatoren für die Luftklappen erfolgt, und das System auch diesbezüglich unabhängig von der fahrzeugseitigen Steuerung ist. 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 15 -
Fig. 4 zeigt eine Übertragungskenniinie, wie sie etwa in den erfindungsge¬ mäßen Steuerungen programmiert sein kann, etwa in Form einer festen Wertematrix. Dabei kann mittels der gezeigten Übertragungskennlinie eine Ansteuerung sowohl einer Luftklappe in den Sollzuständen auf/zu als auch eines Lüftermotors mit kontinuierlich vorgebbarer Solldrehzahl erfolgen, wo¬ bei zugleich lediglich ein einziges bzw. hinsichtlich der genannten Kompo¬ nenten gemeinsames pulsweitenmoduliertes Signal Verwendung findet. Die Pulsweite (TVin) kann dabei zwischen 0% und 100% liegen. Vorliegend ist eine Pulsweite von 0% bis 10% einem Stillstand des Lüftermotors sowie ei- ner geschlossenen Luftklappe zugeordnet. Dies entpsricht einem Warm- laufmodus. Im Bereich 10%-11% TVin ist der Lüftermotor aus und die Klap¬ pe geöffnet, was einem Energiesparmodus entsprechen kann. Im Bereich 11% bis 90% ist die Luftklappe geschlossen und die Motordrehzahl zwischen einem technisch sinnvollen Minimum von 33% und der Maximaldrehzahl Ii- near von der Pulsweite abhängig. Im Bereich von 90% bis 95% TVin liegt maximale Lüfterdrehzahl vor, wobei die Klappe nur im Bereich 93% bis 94% geöffnet und ansonsten geschlossen ist. Zwischen 95% und 100% TVin lie¬ gen wiederum ausgeschalteter Motor und geschlossene Luftklappe vor. Auf diese Weise sind sämtliche für den Betrieb sinnvolle Kombinationen in einer eindimensionalen Übertragungskennlinie bzw. in einem einzigen pulswei- tenmodulierten Signal codiert.
Eine solche Übertragungskennlinie kann sowohl für die Kommunikation zwi¬ schen Mastermotor und Fahrzeug als auch für eine Kommunikation zwi- sehen einem Mastermotor und einem Slavemotor Verwendung finden.

Claims

04-B-179-B06.10.05G-IP/- 16 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Lüftersystem, insbesondere zur Kühlung eines Kraftfahrzeug-Motors, das mindestens einen Lüfter (1 , 2) mit Lüftermotor (1a, 2a), ein Steuer¬ gerät und einen Aktuator (3, 4) für eine Luftklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftersystem eine in dasselbe integrierte Lüf¬ ter-Steuerung aufweist, die eigenständig den oder die Lüftermotoren (1a, 2a) und den oder die Aktuatoren (3, 4) für Luftklappen steuert.
2. Lüftersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lüf¬ ter-Steuerung mit der fahrzeugseitigen Steuerung verbunden ist.
3. Lüftersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüf¬ ter-Steuerung von der fahrzeugseitigen Steuerung im Wesentlichen unabhängig ist, wobei sie von der fahrzeugseitigen Steuerung ein Ein¬ schalt- und/oder ein Ausschaltsignal empfängt.
4. Lüftersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter-Steuerung von der fahrzeugseitigen Steuerung im Wesentli¬ chen unabhängig ist, wobei sie von der fahrzeugseitigen Steuerung ein Signal betreffend den Kühlbedarf des Motors empfängt.
5. Lüftersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Lüfter-Steuerung von der fahrzeugseitigen Steuerung 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 17 - im Wesentlichen unabhängig ist, wobei sie von der fahrzeugseitigen Steuerung ein Signal betreffen die Fahrgeschwindigkeit empfängt.
6. Lüftersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Lüfter-Steuerung von der fahrzeugseitigen Steuerung im Wesentlichen unabhängig ist, wobei sie von der fahrzeugseitigen Steuerung ein Signal betreffen die Lufttemperatur empfängt.
7. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Lüfter-Steuerung mit mindestens einem Sensor für die Kühlmitteltemperatur und/oder die Motorleistung und/oder die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Lüfters und/oder die Lufttemperatur verbunden ist, wobei die Messwerte des oder der Sen¬ soren für die Steuerung des oder der Lüftermotoren und des oder der Aktuatoren für die Luftklappen verwendet werden.
8. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lüfter-Steuerung mindestens einen Sensor für die Erkennung der Stellung der Luftklappen oder der Aktuatoren auf- weist.
9. Lüftersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der min¬ destens eine Sensor Teil eines in eine Aktuatorsteuerung integrierten Sensorsystems ist.
10. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lüfter-Steuerung an oder in einem Lüftermotor- Gehäuse angeordnet und über eine Schnittstelle mit der fahrzeugseiti¬ gen Steuerung verbunden ist. 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 18 -
11. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lüfter-Steuerung über eine Schnittstelle, insbe¬ sondere eine Standard-Schnittstelle wie ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus, mit einer übrigen fahrzeugseitigen Steuerung verbunden ist, wobei eine Parameterübergabe und/oder eine Programmierung der Lüftersteue¬ rung über die Schnittstelle erfolgen kann.
12. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß ein internes Lüfter-Bus-System vorgesehen ist.
13. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß eine selbsttätige Steuergerät-Erkennung für eine Single-Einheit oder eine Master-Einheit und eine oder mehrere Slave- Einheiten vorgesehen ist.
14. Lüftersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei ei¬ nem Lüftersystem mit zwei Lüftern ein FAIL-SAVE-Modus vorgesehen ist, der im Falle eines Ausfalls der Master-Einheit ermöglicht, daß die Slave-Einheit selbsttätig weiterarbeitet.
15. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Lüftersystem zwei Lüfter mit Lüftermotoren und zwei Aktuatoren für Luftklappen aufweist, wobei die Lüfter und Aktuato- ren gleich ausgebildet sind.
16. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mittels der Lüftersteuerung ein Energiesparmodus regelbar ist, wobei der Energiesparmodus insbesondere eine zumindest teilweise geöffnete Luftklappenstellung und eine zumindest reduzierte
Drehzahl des Lüftermotors umfaßt. 04-B-179-B
06.10.05
G-IP/
- 19 -
17. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mitteis der Lüftersteuerung eine maximale Drehzahl des Lüftermotors bei großen Fahrgeschwindigkeiten einstellbar ist.
18. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mittels der Lüftersteuerung ein Warmlaufmodus re¬ gelbar ist, wobei der Warmlaufmodus insbesondere eine geschlossene Luftklappenstellung und einen ausgeschalteten Lüftermotor umfaßt.
19. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mittels der Lüftersteuerung ein Nachlaufmodus nach einem Stop des Fahrzeugmotors regelbar ist.
20. Lüftersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mittels eines codierten Signals sowohl eine Sollstel¬ lung der Luftklappe als auch eine Solldrehzahl des Lüftermotors über¬ tragbar ist.
21. Lüftersystem nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß das co¬ dierte Signal ein pulsweitenmoduliertes Signal ist, wobei einem ersten Pulsweitenbereich eine erste Luftklappenstellung und einem zweiten Pulsweitenbereich eine zweite Luftklappenstellung zugeordnet ist.
22. Lüftersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß einem Pulsweitenbereich eine variable, von der Pulsweite abhängige Soll¬ drehzahl des Lüftermotors zugeordnet ist.
23. Steuerungsverfahren zum Betrieb eines Lüftersystems zur Kühlung ei- nes Kraftfahrzeug-Motors, umfassend die folgenden Schritte: 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 20 - a. Ermittlung von mindestens einem Parameter, der von einem Be¬ triebszustand des Kraftfahrzeug-Motors abhängig ist; b. Ableitung einer Sollstellung einer Luftklappe sowie einer Solldrehzahl für einen Lüftermotor in Abhängigkeit von dem Parameter; c. Ansteuerung der Luftklappe zur Erreichung der Sollstellung und des
Lüftermotors zur Erreichung der Solldrehzahl.
24. Steuerungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter eine Information über einen Aktivierungszustand des Kraftfahrzeug-Motors umfaßt, wobei bei Nichtaktivierung über eine
Nachlaufsteuerung des Lüftersystems entschieden wird.
25. Steuerungsverfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Entscheidung über einen Warmlaufmodus getroffen wird, wobei in dem Warmlaufmodus eine geschlossene Luftklappe und ein deaktivierter Lüftermotor vorliegen.
26. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entscheidung über einen Energiesparmodus getroffen wird, wobei in dem Energiesparmodus eine geöffnete Luft¬ klappe vorliegt und der Lüftermotor mit zumindest reduzierter Leistung betrieben wird.
27. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entscheidung über die Sollstellung der Luft¬ klappe und der Sollstellung der Lüfterdrehzahl getroffen wird, wobei ei¬ ne der Entscheidungsmöglichkeiten eine Solldrehzahl des Lüftermotors umfaßt, die zwischen Null und einer Maximaldrehzahl liegt.
28. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte insgesamt zu einem auf- 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 21 - rufbaren Steuerungsablauf nach Art eines Unterprogramms zusam¬ mengefaßt sind, wobei das Unterprogramm aus einer Schleife heraus aufgerufen wird.
29. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftersystem durch ein Startsignal des Kraft¬ fahrzeugs initialisierbar ist.
30. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Initialisierung eine Programmierung des Steuerungssystems durch das Kraftfahrzeug erfolgen kann.
31. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lüftermotor mit einer ersten Steue- rungselektronik als ein Master-System und zumindest ein zweiter Lüf¬ termotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave-System initia¬ lisiert wird, wobei eines der beiden, Master- oder Slave-System, Be¬ triebsdaten von dem jeweils anderen System erhält und das jeweils an¬ dere System Betriebsdaten von dem Kraftfahrzeug erhält.
32. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge einer periodischen Steuerungsschleife ein erster Lüftermotor mit einer ersten Steuerungselektronik als ein Master-System und zumindest ein zweiter Lüftermotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave-System erkannt wird, wobei eines der beiden, Master- oder Slave-System, Betriebsdaten von dem jeweils an¬ deren System erhält und das jeweils andere System Betriebsdaten von dem Kraftfahrzeug erhält.
33. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lüftermotor mit einer ersten Steue- 04-B-179-B 06.10.05 G-IP/ - 22 - rungselektronik als ein Master-System und zumindest ein zweiter Lüf¬ termotor mit einer zweiten Steuerelektronik als ein Slave-System initia¬ lisiert wird, wobei jedes der beiden, Master- oder Slave-System, Be¬ triebsdaten mit dem Kraftfahrzeug austauscht.
34. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlermanagement des Lüftersystems akti¬ vierbar ist.
35. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftersystem ein Lüftersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ist.
36. Vorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels eines Kraftfahrzeugs, um- fassend eine Steuerelektronik mit einem programmgesteuerten Pro¬ zessor, wobei durch ein Programm ein Steuerungsverfahren nach ei¬ nem der Ansprüche 23 bis 35 realisiert ist.
1/4
CAN-Stecker
Fig. 2
Fig. 3
Motor mit Jalousiebetrieb
>
95
TV in = Tastverhältnis am Steuereingang Fig. 4
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