EP2191115B1 - Verfahren und entsprechende vorrichtung zur kühlung eines steuergerätes eines fahrzeugs - Google Patents

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EP2191115B1
EP2191115B1 EP08774822A EP08774822A EP2191115B1 EP 2191115 B1 EP2191115 B1 EP 2191115B1 EP 08774822 A EP08774822 A EP 08774822A EP 08774822 A EP08774822 A EP 08774822A EP 2191115 B1 EP2191115 B1 EP 2191115B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
control unit
temperature
fan
cooling
internal combustion
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08774822A
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English (en)
French (fr)
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EP2191115A1 (de
Inventor
Benoit Budiscak
Thomas Figuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/06—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/30—Circuit boards

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling a control unit of a vehicle having an internal combustion engine and a cooling device cooling the internal combustion engine, which has a fan.
  • a method for cooling a control unit of a vehicle with an internal combustion engine is known.
  • the control unit is, for example, the control unit of the internal combustion engine itself, which is arranged, for example, together with the internal combustion engine and the engine cooling the cooling device in an engine compartment of the vehicle.
  • the control unit is a control unit of another component of the vehicle, such as a control unit of the transmission or a control unit of the brake system. Since modern control units have sensitive electronics, they are encapsulated in a control unit housing against external influences. By encapsulation, however, the heat dissipation of the electronics of the control unit is severely limited.
  • the controller When the controller is in an environment which in turn has high temperature heat sources, such as the engine in the engine compartment of the vehicle, the controller heats up due to the power dissipation of its electronics and further to the heat introduced from the environment.
  • the temperature of the internal combustion engine is reduced during operation by means of a cooling device cooling the internal combustion engine.
  • the cooling device is designed in particular as liquid cooling, preferably as water cooling, in which a liquid coolant is transported by a cooling circuit from the internal combustion engine to a cooler in which it is cooled by means of an air flow flowing around the surface of the cooler. The air flow is generated by a dynamic pressure of the moving vehicle and / or the fan.
  • the cooled coolant is then returned to the internal combustion engine via an inlet of the coolant circuit.
  • the fan of the cooling device is controlled as a function of a coolant temperature, so that the cooling device can provide a sufficiently high cooling capacity even at a low vehicle speed.
  • thermal management electronics implemented in the control unit.
  • Such a limitation is, for example, the limitation of the number of injections per unit time in the internal combustion engine and / or a limitation of operating parameters for reducing the power of the internal combustion engine.
  • the general state of the art shows the JP 2005 067532 a device for cooling a relay, with which a setting of a relay contact to be prevented without additional components.
  • the fan cools the control unit as a function of a determined control unit temperature with at least one partial air flow.
  • the determined controller temperature is a determined temperature that corresponds to the temperature in a housing of the controller.
  • the determination of the controller temperature may, for example, be a direct measurement of the temperature in a housing of the controller or the detection of a quantity from which the temperature of the controller can be deduced.
  • the controller is in an environment that in turn has heat sources, such as an internal combustion engine in the engine compartment of a vehicle, so the controller is heated on the one hand by the power loss of its own electronics and further by the introduced from the environment heat.
  • the temperature of the internal combustion engine is reduced during operation by means of a cooling device cooling the internal combustion engine.
  • the cooling device is designed in particular as liquid cooling, preferably as water cooling, in which a cooling liquid is transported through a cooling circuit from the internal combustion engine to a cooler, in which it by means of a cooling the surface of the radiator around the air flow, which is generated for example by the fan of the cooling device.
  • the cooled coolant is then returned to the internal combustion engine via a supply line of the coolant circuit.
  • the fan is controlled as a function of a temperature of the heated coolant from the engine.
  • the control unit by means of an air flow or at least a partial air flow of the fan fan and control unit are arranged so that the control unit is cooled by the air flow of the radiator or the partial air flow of the radiator, in particular cooled by a recirculation.
  • the flow around the controller for cooling takes place in dependence on the determined controller temperature.
  • the control unit temperature controls, for example, the orientation of an air guide element with which the partial air flow is directed more or less in the direction of the control unit.
  • the fan is continuously operated at a determined control unit temperature above a first critical temperature limit regardless of its operating function in the cooling device. Due to the continuous operation of the fan, the control unit is cooled until the control unit temperature has fallen to a value below the first critical temperature limit.
  • the rotational speed of the fan is controlled as a function of a temperature difference between the control unit temperature and the temperature limit.
  • control unit is limited at a determined control unit temperature above a second critical temperature limit lying above the first critical temperature limit.
  • a restriction is in an engine control unit in particular a limitation of the power of the internal combustion engine and / or the number of Einspitzungen per unit time in the internal combustion engine.
  • the fan for cooling the control device is controlled as a function of the determined controller temperature. If the control device is arranged so that it is in the air flow or at least a partial air flow during operation of the fan, so there is a control / regulation of the speed of the fan depending on the determined controller temperature.
  • the control is, for example, a two-point control, in which the fan is turned on reaching an upper threshold and - if it is not needed for cooling the coolant - is switched off when a lower lower threshold is reached.
  • the determination of the control unit temperature is a detection of the control unit temperature in the control unit.
  • the detection of the controller temperature is preferably carried out by means disposed in the housing of the controller temperature sensor.
  • the fan is operated at a determined controller temperature below an enabling temperature only in dependence on its operating function in the cooling device.
  • the fan is operated at a determined controller temperature below the release temperature, for example, only in dependence on the temperature of the coolant (coolant temperature) of the cooling device.
  • control unit is an engine control unit for controlling the internal combustion engine. If the engine control unit is arranged in the vicinity of the internal combustion engine, then it is particularly exposed to the strong heat input of the internal combustion engine itself. However, in this arrangement in an engine compartment of the vehicle, the engine controller may be arranged to be at least in a partial airflow of the fan of the cooling device.
  • the invention further relates to an apparatus for carrying out the method mentioned above. It is envisaged that the control unit is located in at least a partial airflow of the fan. By this arrangement, the controller of the air flow or partial air flow of the fan through circulated cooled.
  • the control unit is in particular the engine control unit of the internal combustion engine.
  • the device has a device for determining the temperature of the control device and a drive device for activating the fan as a function of the determined control device temperature.
  • the device for determining the controller temperature is preferably a temperature sensor or has at least one temperature sensor.
  • the temperature sensor is preferably arranged in the interior of the housing of the control device.
  • the drive device is preferably an existing control device for driving the fan as a function of its operating function in the cooling device.
  • the device for determining the control unit temperature and / or the control device for controlling the fan in the control unit are formed.
  • the FIG. 1 1 shows a schematic illustration of an engine compartment 2 of a vehicle with an internal combustion engine 4 arranged in the engine compartment 2.
  • a cooler 8 of a cooling device 10 for cooling the internal combustion engine 4 is arranged in a front region 6 of the engine compartment 2, which is also the front region of the vehicle.
  • the radiator 8 is part of a cooling circuit of Cooling device 10 in which a cooling liquid (cooling water) between the radiator 8 and the internal combustion engine 4 is replaced.
  • the cooling device 10 has a connecting line 12 connecting the radiator 8 with the internal combustion engine 4 and a return line 14 connecting the internal combustion engine 4 with the radiator 8.
  • a thermostat 16 for measuring the heated by the engine 4 cooling liquid is arranged in the return line 14.
  • the radiator 8 is formed by a tube and fin system with tubes and punched ribs placed over it (not shown). At sufficiently high vehicle speed, a back pressure develops, so that the tubes of the radiator 8 are surrounded by fresh air, which cools the liquid coolant (the cooling liquid) in the tubes.
  • the cooling device 10 has a fan 22 on a side of the radiator 8 facing the combustion engine 4. This fan 22 is operated by a control device of the cooling device 10 for cooling the internal combustion engine 4 in response to the measured from the thermostat 16 return temperature of the cooling liquid. This is the operating function of the fan 22 in the cooling device 10.
  • a control unit 28 embodied as a motor control unit 26 is arranged in a construction space 24 of the engine compartment 2 between the fan 22 and the internal combustion engine 4 such that it is arranged in a partial airflow (arrows 30) of the fan 22.
  • the control unit 28 has an electronic control unit 34 enclosed by a housing 32 for controlling the internal combustion engine 4.
  • the control unit 28 further comprises a temperature sensor 36 designed as means 38 for determining the controller temperature T, with which the controller temperature T is determined in the interior of the housing 32 by the detection of the temperature T.
  • a part of the control electronics 34 is designed as a thermal management electronics 40, the functions of the internal combustion engine 4 at a detected control unit temperature T above a second critical temperature limit T2 shuts off.
  • the (existing) control device for controlling the fan 22 as a function of the measured temperature of the coolant by the thermostat is also used as control means 42 for controlling the fan 22 in dependence on the detected by the temperature sensor 36 in the housing 32 controller temperature T used.
  • the control device 42 receives a signal from the device 38.
  • Fan 22, device 38 and control device 42 are part of a device 44 for cooling the control device 28.
  • the fan 22 At a control device temperature T below a first critical temperature limit T1, the fan 22 is operated only as a function of its operating function in the cooling device 10, ie in dependence on the temperature of the cooling liquid measured by the thermostat 16 , Increases the controller temperature T to a temperature above a first critical temperature limit T1, the fan 22 is operated independently of its operating function in the cooling device 10 permanently. Since the controller 28 is in the partial air flow (arrow 30) of the fan 22, this is cooled by the permanent operation of the fan 22 until the controller temperature T falls to a value below a release temperature at which the fan 22 is operated only in dependence on its operating function in the cooling device 10. This is preferably equal to the first critical temperature T1.
  • the controller 28 can not be cooled down to the release temperature by the cooling, it remains with a continuous operation of the fan 22. Increases the controller temperature T despite cooling by the partial air flow (arrow 30) of the fan 22 and reaches a second critical temperature limit T2, which is above the first critical temperature limit T1, the operation of the controller 28 is limited by the thermal management electronics 40 of the controller 28. With this additional measure, the power consumption of the control electronics 34 of the control unit 28 is reduced.
  • the restriction is at the same time a limitation of the operating range of the internal combustion engine 4, so that its heat input into the engine compartment 2 and thus into the control unit 28 is reduced ,
  • the FIG. 2 shows in three diagrams the relationship between a fan activity AL of the fan 22, a thermal management activity AT the thermal management electronics 40 of the controller 28 and a history of the controller temperature T.
  • the upper diagram shows the course of the controller temperature T
  • the underlying Diagram the activity AL of the fan 22 (fan in operation: 1 / fan off: 0)
  • the lower diagram the thermal management activity AT (thermal management active: 1 / Thermal management inactive: 0) over a time t.
  • the controller temperature T increases in a first time window t1 to the first critical temperature T1.
  • the fan 22 is set by the control electronics in operation.
  • the controller temperature T is above the first critical temperature T1, so that the fan 22 is operated continuously.
  • the partial airflow of the fan 22 has cooled the control unit 28 to such an extent that the control unit temperature T is again below the first critical temperature T1 in a subsequent third time window t3. Since in this case the first critical temperature T1 is also an enabling temperature, below which the fan 22 is operated only in dependence on its operating function in the cooling device 10, the fan 22 is inactive in the third time window t3. At the end of the third time window t3, the control unit temperature T has risen again to the first critical temperature limit T1. The fan 22 is set again by the drive means 42 in operation.
  • a fourth time window t4 the controller temperature T rises despite the permanently operated fan 22 from the first critical temperature limit T1 to a second critical temperature limit T2, which is above the first critical temperature limit T1.
  • the thermal management electronics 40 limits the operation of the controller 28, so that the controller temperature T in a subsequent fifth time window t5 shows a decreasing profile 46. Without the intervention of the thermal management electronics 40 results in a further increasing profile 48 of the controller temperature T.
  • the second diagram shows the corresponding fan activity AL in the five time windows t1 to t5 and the third diagram shows the corresponding activity AT of the thermal management electronics 40th in the same five time windows t1 to t5.
  • Advantage of the inventive method for cooling the controller 28 is the additional cooling of the controller 28 by means of the partial air flow (arrows 30) in the time window t2, without the controller temperature T of the controller 28 at a much earlier date, the second critical temperature limit T2 would have reached, whereby the thermal management electronics 40 would have already much earlier the operation of the control unit 28 and thus of the internal combustion engine 4 limited.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Steuergerätes eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer den Verbrennungsmotor kühlenden Kühleinrichtung, die einen Lüfter aufweist.
    • Stand der Technik
  • Ein Verfahren zur Kühlung eines Steuergerätes eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor ist bekannt. Das Steuergerät ist zum Beispiel das Steuergerät des Verbrennungsmotors selbst, das zum Beispiel zusammen mit dem Verbrennungsmotor und der den Verbrennungsmotor kühlenden Kühleinrichtung in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet ist. Alternativ ist das Steuergerät ein Steuergerät einer anderen Komponente des Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein Steuergerät des Getriebes oder ein Steuergerät des Bremssystems. Da moderne Steuergeräte eine empfindliche Elektronik aufweisen, sind diese in einem Steuergerät-Gehäuse gegen äußere Einflüsse gekapselt. Durch die Kapselung wird jedoch die Wärmeabfuhr der Elektronik des Steuergerätes stark eingeschränkt. Befindet sich das Steuergerät in einer Umgebung, die ihrerseits Wärmequellen hoher Temperatur aufweist, wie zum Beispiel den Verbrennungsmotor im Motorraum des Fahrzeugs, erwärmt sich das Steuergerät durch die Verlustleistung seiner Elektronik und weiterhin durch die aus der Umgebung eingebrachte Wärme. Die Temperatur des Verbrennungsmotors wird im Betrieb mittels einer den Verbrennungsmotor kühlenden Kühleinrichtung reduziert. Die Kühleinrichtung ist insbesondere als Flüssigkeitskühlung, vorzugsweise als Wasserkühlung, ausgebildet, bei der ein flüssiges Kühlmittel durch einen Kühlkreislauf vom Verbrennungsmotor zu einem Kühler transportiert wird, in dem es mittels eines die Oberfläche des Kühlers umströmenden Luftstroms gekühlt wird. Der Luftstrom wird durch einen Staudruck des sich bewegenden Fahrzeugs und/oder den Lüfter erzeugt. Das gekühlte Kühlmittel wird dem Verbrennungsmotor anschließend über einen Zulauf des Kühlmittelkreislaufs wieder zugeführt. Der Lüfter der Kühleinrichtung wird in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur angesteuert, sodass die Kühleinrichtung auch bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit eine hinreichend hohe Kühlleistung erbringen kann.
  • Ist der Temperatureintrag vom Verbrennungsmotor und/oder die Abwärme der Elektronik des Steuergerät so hoch, dass die Temperatur im Gehäuse des Steuergeräts eine kritische Temperaturschwelle erreicht, so werden einzelne Funktionen des Steuergeräts durch eine im Steuergerät implementierte Thermomanagement-Elektronik begrenzt. Eine solche Begrenzung ist zum Beispiel die Begrenzung der Anzahl von Einspritzungen pro Zeiteinheit beim Verbrennungsmotor und/oder eine Beschränkung von Betriebsparametern zur Leistungsreduktion des Verbrennungsmotors. Durch diese Beschränkungen reduzieren sich sowohl die Leistungsaufnahme des Steuergeräts als auch der Wärmeeintrag aus der Umgebung. Der Betriebsbereich des Verbrennungsmotors wird durch diesen Eingriff der Thermomanagement-Elektronik jedoch massiv beschränkt.
  • Zum allgemeinen Stand der Technik zeigt beispielsweise die JP 2005 067532 eine Vorrichtung zur Kühlung eines Relais, mit welcher ein Festsetzen eines Relaiskontakts ohne zusätzliche Komponenten verhindert werden soll.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Zur funktionsbeschränkungsfreien Kühlung des Steuergeräts ist vorgesehen, dass der Lüfter das Steuergerät in Abhängigkeit von einer ermittelten Steuergerät-Temperatur mit mindestens einem Teil-Luftstrom kühlt. Die ermittelte Steuergerät-Temperatur ist eine ermittelte Temperatur, die der Temperatur in einem Gehäuse des Steuergeräts entspricht. Das Ermitteln der Steuergerät-Temperatur kann zum Beispiel eine direkte Messung der Temperatur in einem Gehäuse des Steuergeräts sein oder das Erfassen einer Größe, aus der auf die Temperatur des Steuergeräts zurückgeschlossen werden kann. Befindet sich das Steuergerät in einer Umgebung, die ihrerseits Wärmequellen aufweist, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor im Motorraum eines Fahrzeugs, so erwärmt sich das Steuergerät einerseits durch die Verlustleistung seiner eigenen Elektronik und weiterhin durch die aus der Umgebung eingebrachte Wärme. Die Temperatur des Verbrennungsmotors wird im Betrieb mittels einer den Verbrennungsmotor kühlenden Kühleinrichtung reduziert. Die Kühleinrichtung ist insbesondere als Flüssigkeitskühlung, vorzugsweise als Wasserkühlung, ausgebildet, bei der eine Kühlflüssigkeit durch einen Kühlkreislauf vom Verbrennungsmotor zu einem Kühler transportiert wird, in dem es mittels eines die Oberfläche des Kühlers umströmenden Luftstroms gekühlt wird, der zum Beispiel durch den Lüfter der Kühleinrichtung erzeugt wird. Das gekühlte Kühlmittel wird dem Verbrennungsmotor anschließend über eine Zulaufleitung des Kühlmittelkreislaufs wieder zugeführt. Der Lüfter wird in Abhängigkeit von einer Temperatur der vom Verbrennungsmotor erwärmten Kühlflüssigkeit angesteuert. Zur Kühlung des Steuergerätes mittels eines Luftstroms oder mindestens eines Teil-Luftstroms des Lüfters sind Lüfter und Steuergerät so angeordnet, dass das Steuergerät vom Luftstrom des Kühlers oder dem Teil-Luftstrom des Kühlers gekühlt wird, insbesondere durch ein Umströmen gekühlt wird. Das Umströmen des Steuergeräts zur Kühlung erfolgt in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergerät-Temperatur. Dabei steuert die Steuergerät-Temperatur zum Beispiel die Ausrichtung eines Luftleitelements, mit dem der Teil-Luftstrom mehr oder weniger in Richtung des Steuergeräts gerichtet wird.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass der Lüfter bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur oberhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze unabhängig von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung andauernd betrieben wird. Durch den andauernden Betrieb des Lüfters wird das Steuergerät solange gekühlt, bis die Steuergerät-Temperatur bis auf einen Wert unterhalb der ersten kritischen Temperaturgrenze gefallen ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen der Steuergerät-Temperatur und der Temperaturgrenze angesteuert wird.
  • Schließlich ist vorgesehen, dass der Betrieb des Steuergerätes bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur oberhalb einer über der ersten kritischen Temperaturgrenze liegenden zweiten kritischen Temperaturgrenze eingeschränkt wird. Eine derartige Einschränkung ist bei einem Motor-Steuergerät insbesondere eine Einschränkung der Leistung des Verbrennungsmotors und/oder der Anzahl an Einspitzungen pro Zeiteinheit beim Verbrennungsmotor. Durch diese Maßnahmen wird zum Einen die Verlustwärme der Leistungselektronik im Steuergerät reduziert und gleichzeitig die von außen - hier also vom Verbrennungsmotor als größte Wärmequelle des Fahrzeugs - eingebrachte Wärme beschränkt. Eine derartige Beschränkung des Betriebs des Verbrennungsmotors erfolgt insbesondere durch eine Regelung einer Thermomanagement-Elektronik. Diese ist vorzugsweise im Steuergerät des Verbrennungsmotors angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lüfter zur Kühlung des Steuergeräts in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergerät-Temperatur angesteuert wird. Ist das Steuergerät so angeordnet, dass es bei Betrieb des Lüfters in dessen Luftstrom oder zumindest einem Teil-Luftstrom liegt, so erfolgt eine Steuerung/Regelung der Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergerät-Temperatur. Die Regelung ist zum Beispiel eine Zwei-Punkt-Regelung, bei der der Lüfter bei Erreichen einer oberen Schaltschwelle angeschaltet und - wenn er nicht zur Kühlung des Kühlmittels benötigt wird - bei Erreichen einer niedrigeren unteren Schaltschwelle abgeschaltet wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ermitteln der Steuergerät-Temperatur ein Erfassen der Steuergerät-Temperatur im Steuergerät ist. Das Erfassen der Steuergerät-Temperatur erfolgt vorzugsweise mittels eines im Gehäuse des Steuergeräts angeordneten Temperatursensors.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lüfter bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur unterhalb einer Freigabe-Temperatur nur noch in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung betrieben wird. Somit wird der Lüfter bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur unterhalb der Freigabe-Temperatur zum Beispiel nur noch in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit (Kühlmitteltemperatur) der Kühleinrichtung betrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuergerät ein Motor-Steuergerät zur Steuerung des Verbrennungsmotors ist. Ist das Motor-Steuergerät in der Nähe des Verbrennungsmotors angeordnet, so ist es insbesondere dem starken Wärmeeintrag des Verbrennungsmotors selbst ausgesetzt. Bei dieser Anordnung in einem Motorraum des Fahrzeugs kann das Motor-Steuergerät jedoch so angeordnet werden, dass es zumindest in einem Teil-Luftstrom des Lüfters der Kühleinrichtung liegt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens. Es ist vorgesehen, dass das Steuergerät in mindestens einem Teil-Luftstrom des Lüfters liegt. Durch diese Anordnung wird das Steuergerät vom Luftstrom beziehungsweise Teil-Luftstrom des Lüfters durch umströmen gekühlt. Das Steuergerät ist insbesondere das Motor-Steuergerät des Verbrennungsmotors.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur und eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Lüfters in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergerät-Temperatur aufweist. Die Einrichtung zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur ist vorzugsweise ein Temperatursensor oder weist mindestens einen Temperatursensor auf. Der Temperatursensor ist bevorzugt im Inneren des Gehäuses des Steuergeräts angeordnet. Die Ansteuereinrichtung ist bevorzugt eine vorhandene Steuereinrichtung zum Ansteuern des Lüfters in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung.
  • Zusätzlich oder alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur und/oder die Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Lüfters im Steuergerät ausgebildet sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:
    • Figur 1
    einen Motorraum eines Fahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor, einem Motor-Steuergerät des Verbrennungsmotors und einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Verbrennungsmotors und
    Figur 2
    drei Diagramme, bei denen eine Steuergerät-Temperatur, eine Lüfteraktivität und eine Thermomanagement-Aktivität über der Zeit aufgetragen sind.
    Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Motorraum 2 eines Fahrzeugs mit einem im Motorraum 2 angeordneten Verbrennungsmotor 4. In einem Frontbereich 6 des Motorraums 2, der gleichzeitig Frontbereich des Fahrzeugs ist, ist ein Kühler 8 einer Kühleinrichtung 10 zum Kühlen des Verbrennungsmotors 4 angeordnet. Der Kühler 8 ist Teil eines Kühlkreislaufs der Kühleinrichtung 10 in dem eine Kühlflüssigkeit (Kühlwasser) zwischen dem Kühler 8 und dem Verbrennungsmotor 4 ausgetauscht wird. Dazu weist die Kühleinrichtung 10 eine den Kühler 8 mit dem Verbrennungsmotor 4 verbindende Zulaufleitung 12 und eine den Verbrennungsmotor 4 mit dem Kühler 8 verbindende Rücklaufleitung 14 auf. In der Rücklaufleitung 14 ist ein Thermostat 16 zur Messung der vom Verbrennungsmotor 4 erwärmten Kühlflüssigkeit angeordnet. In der Zulaufleitung 12 ist eine die Kühlflüssigkeit durch den Kühlkreislauf pumpende Pumpe 18 angeordnet. Der Kühler 8 wird von einem Rohr-Rippen-System mit Rohren und darüber gesteckten gestanzten Rippen gebildet (nicht gezeigt). Bei hinreichend hoher Fahrzeuggeschwindigkeit entwickelt sich ein Staudruck, sodass die Rohre des Kühlers 8 von Frischluft umströmt werden, die das flüssige Kühlmittel (die Kühlflüssigkeit) in den Rohren kühlt. Um auch bei niedrigen Geschwindigkeiten eine entsprechende Kühlleistung des Kühlers 8 zu gewährleisten, weist die Kühleinrichtung 10 auf einer dem Verbrennungsmotor 4 zugewandten Seite 20 des Kühlers 8 einen Lüfter 22 auf. Dieser Lüfter 22 wird von einer Ansteuereinrichtung der Kühleinrichtung 10 zur Kühlung des Verbrennungsmotors 4 in Abhängigkeit von der vom Thermostat 16 gemessenen Rücklauftemperatur der Kühlflüssigkeit betrieben. Dies ist die Betriebsfunktion des Lüfters 22 in der Kühleinrichtung 10.
  • Zur Steuerung des Verbrennungsmotors 4 ist in einem Bauraum 24 des Motorraums 2 zwischen dem Lüfter 22 und dem Verbrennungsmotor 4 ein als Motor-Steuergerät 26 ausgebildetes Steuergerät 28 so angeordnet, dass es in einem Teil-Luftstrom (Pfeile 30) des Lüfters 22 angeordnet ist. Das Steuergerät 28 weist eine von einem Gehäuse 32 umschlossene Steuerelektronik 34 zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors 4 auf. Innerhalb des Gehäuses 32 weist das Steuergerät 28 weiterhin eine als Temperatursensor 36 ausgebildete Einrichtung 38 zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur T auf, mit dem die Steuergerät-Temperatur T im Inneren des Gehäuses 32 durch die Erfassung der Temperatur T ermittelt wird. Ein Teil der Steuerelektronik 34 ist als eine Thermomanagement-Elektronik 40 ausgebildet, die Funktionen des Verbrennungsmotors 4 bei einer erfassten Steuergerät-Temperatur T oberhalb einer zweiten kritischen Temperaturgrenze T2 abschaltet. Die (vorhandene) Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung des Lüfters 22 in Abhängigkeit von der vom Thermostat gemessenen Temperatur der Kühlflüssigkeit wird auch als Ansteuereinrichtung 42 zur Ansteuerung des Lüfters 22 in Abhängigkeit der durch den Temperatursensor 36 im Gehäuse 32 erfassten Steuergerät-Temperatur T genutzt. Dazu bekommt die Ansteuereinrichtung 42 ein Signal von der Einrichtung 38. Lüfter 22, Einrichtung 38 und Ansteuereinrichtung 42 sind Teil einer Vorrichtung 44 zur Kühlung des Steuergeräts 28.
  • Es ergibt sich folgende Funktion der Vorrichtung 44: Bei einer Steuergerät-Temperatur T unterhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze T1 wird der Lüfter 22 nur in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung 10 - also in Abhängigkeit von der vom Thermostat 16 gemessenen Temperatur der Kühlflüssigkeit - betrieben. Steigt die Steuergerät-Temperatur T auf eine Temperatur oberhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze T1, so wird der Lüfter 22 unabhängig von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung 10 permanent betrieben. Da sich das Steuergerät 28 in dem Teilluft-Strom (Pfeil 30) des Lüfters 22 befindet, wird dieses durch den permanenten Betrieb des Lüfters 22 gekühlt bis die Steuergerät-Temperatur T auf einen Wert unterhalb einer Freigabe-Temperatur fällt, bei der der Lüfter 22 nur noch in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung 10 betrieben wird. Diese ist bevorzugt gleich der ersten kritischen Temperatur T1. Kann das Steuergerät 28 durch die Kühlung nicht bis auf die Freigabetemperatur heruntergekühlt werden, so bleibt es bei einem andauernden Betrieb des Lüfters 22. Steigt die Steuergerät-Temperatur T trotz Kühlung durch den Teil-Luftstrom (Pfeil 30) des Lüfters 22 und erreicht eine zweite kritische Temperaturgrenze T2, die oberhalb der ersten kritischen Temperaturgrenze T1 liegt, so wird der Betrieb des Steuergeräts 28 durch die Thermomanagement-Elektronik 40 des Steuergerätes 28 eingeschränkt. Durch diese zusätzliche Maßnahme verringert sich die Leistungsaufnahme der Steuerelektronik 34 des Steuergeräts 28. Bei dem als Motorsteuergerät 26 ausgebildeten Steuergerät 28 ist die Einschränkung gleichzeitig eine Einschränkung des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors 4, sodass dessen Wärmeeintrag in den Motorraum 2 und damit in das Steuergerät 28 reduziert wird.
  • Die Figur 2 zeigt in drei Diagrammen den Zusammenhang zwischen einer LüfterAktivität AL des Lüfters 22, einer Thermomanagement-Aktivität ATder Thermomanagement-Elektronik 40 des Steuergerätes 28 und einem Verlauf der Steuergerät-Temperatur T. Das obere Diagramm zeigt den Verlauf der Steuergerät-Temperatur T, das darunter liegende Diagramm die Aktivität AL des Lüfters 22 (Lüfter in Betrieb: 1/ Lüfter aus: 0) und das untere Diagramm die Thermomanagement-Aktivität AT (Thermomanagement aktiv: 1/ Thermomanagement inaktiv: 0) über einer Zeit t. Im gezeigten zeitlichen Verlauf steigt die Steuergerät-Temperatur T in einem ersten Zeitfenster t1 bis auf die erste kritische Temperatur T1. Daraufhin wird der Lüfter 22 von der Ansteuerelektronik in Betrieb gesetzt. In einem anschließenden zweiten Zeitfenster t2 liegt die Steuergerät-Temperatur T oberhalb der ersten kritischen Temperatur T1, sodass der Lüfter 22 andauernd betrieben wird. Am Ende des zweiten Zeitfensters t2 hat der Teil-Luftstrom des Lüfters 22 das Steuergerät 28 so weit abgekühlt, dass die Steuergerät-Temperatur T in einem anschließenden dritten Zeitfenster t3 wieder unterhalb der ersten kritischen Temperatur T1 liegt. Da in diesem Falle die erste kritische Temperatur T1 auch eine Freigabe-Temperatur ist, unterhalb der der Lüfter 22 nur noch in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung 10 betrieben wird, ist der Lüfter 22 im dritten Zeitfenster t3 inaktiv. Am Ende des dritten Zeitfensters t3 ist die Steuergeräte-Temperatur T wieder auf die erste kritische Temperaturgrenze T1 angestiegen. Der Lüfter 22 wird erneut von der Ansteuereinrichtung 42 in Betrieb gesetzt. In einem vierten Zeitfenster t4 steigt die Steuergerät-Temperatur T trotz permanent betriebenem Lüfter 22 von der ersten kritischen Temperaturgrenze T1 auf eine zweite kritische Temperaturgrenze T2, die oberhalb der ersten kritischen Temperaturgrenze T1 liegt. Bei Erreichen der zweiten kritischen Temperaturgrenze T2 begrenzt die Thermomanagement-Elektronik 40 dem Betrieb des Steuergeräts 28, sodass die Steuergerät-Temperatur T in einem anschließenden fünften Zeitfenster t5 einen sinkenden Verlauf 46 zeigt. Ohne das Eingreifen der Thermomanagement-Elektronik 40 ergibt sich ein weiter steigender Verlauf 48 der Steuergerät-Temperatur T. Das zweite Diagramm zeigt die entsprechende Lüfteraktivität AL in den fünf Zeitfenstern t1 bis t5 und das dritte Diagramm zeigt die entsprechende Aktivität AT der Thermomanagement-Elektronik 40 in den gleichen fünf Zeitfenstern t1 bis t5.
  • Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung des Steuergeräts 28 ist die zusätzliche Kühlung des Steuergeräts 28 mittels des Teil-Luftstroms (Pfeile 30) im Zeitfenster t2, ohne die die Steuergerät-Temperatur T des Steuergerätes 28 schon zu einem deutlich früheren Zeitpunkt die zweite kritische Temperaturgrenze T2 erreicht hätte, wodurch die Thermomanagement-Elektronik 40 schon wesentlich früher den Betrieb des Steuergeräts 28 und damit des Verbrennungsmotors 4 beschränkt hätte.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Kühlung eines Steuergerätes eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer den Verbrennungsmotor kühlenden Kühleinrichtung, die einen Lüfter aufweist, der das Steuergerät in Abhängigkeit von einer ermittelten Steuergerät-Temperatur mit mindestens einem Teil-Luftstrom kühlt und bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur oberhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze unabhängig von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung andauernd betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Steuergerätes bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur oberhalb einer über der ersten kritischen Temperaturgrenze liegenden zweiten kritischen Temperaturgrenze eingeschränkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Steuergerät-Temperatur ein Erfassen der Steuergerät-Temperatur im Steuergerät ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter bei einer ermittelten Steuergerät-Temperatur unterhalb einer Freigabe-Temperatur in Abhängigkeit von seiner Betriebsfunktion in der Kühleinrichtung betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein Motor-Steuergerät des Verbrennungsmotors ist.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) in mindestens einem Teil-Luftstrom des Lüfters (22) liegt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur (T) und einer Ansteuereinrichtung (42) zum Ansteuern des Lüfters (22) in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergerät-Temperatur (T).
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (38) zum Ermitteln der Steuergerät-Temperatur (T) und/oder die Ansteuereinrichtung (42) im Steuergerät (28) ausgebildet sind.
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