SE527502C2

SE527502C2 - Method and apparatus for controlling an electric fan motor

Info

Publication number: SE527502C2
Application number: SE0401965A
Authority: SE
Inventors: Holger Thoelke; Karlheinz Lunghard; Norbert Knab
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-03-21
Also published as: SE0401965L; DE10336955B4; FR2858726B1; FR2858726A1; DE10336955A1; SE0401965D0

Abstract

The method involves closing a switching unit (12) e.g. relay, and opening a switching unit (14) e.g. relay, such that a fan motor rotates at high speed, before a time t1. The unit (14) is closed at the time t1, and the unit (12) remains unchanged until a time t2. The units are connected in parallel so that a switching device switches the motor from high to low speed level. The unit (12) opens at time t2. - An INDEPENDENT CLAIM is also included for a device for controlling an electric fan motor of a motor vehicle.

Description

527 502 2 ytterligare kopplingsorgan tidsmässigt förskjutet och sluts samtidigt under en defi- nierad tidsrymd. På detta sätt kan kraftiga förändringar av strömstyrkan undvikas på ett effektivt och kostnadsmässigt gynnsamt sätt. 527 502 2 additional coupling means staggered in time and closed at the same time for a defined period of time. In this way, sharp changes in current can be avoided in an efficient and cost-effective manner.

En ytterligare avlastning av motorfordonets elsystem erhålles på ett fördelaktigt sätt genom att vid igångsättning av ﬂäktrnotom från stillastående inställs det lägsta varv- talssteget och/eller vid igångsättning av ﬂäktmotom från det högsta varvtalssteget i stillastående, inställs ett mellanliggande varvtalssteg under en deﬁnierbar tidsrymd.An additional relief of the motor vehicle's electrical system is obtained in an advantageous manner by setting the lowest speed step when starting the ot engine motor from standstill and / or when starting the ﬂ motor motor from the highest speed stage at standstill, an intermediate speed step is set for a period of time bar.

Vidare visar uppﬁnningen en anordning med åtminstone två kopplingsorgan för styming av en elektrisk ﬂäktmotor, företrädesvis en elektrisk ﬂäktmotor i ett motor- fordon, med åtminstone tvâ olika varvtalssteg, varvid vid ett omkopplingsförlopp från ett första till ett ytterligare varvtalssteg, är åtminstone de för inledning av detta omkopplingsförlopp erforderliga kopplingsorganen samtidigt slutna under en defi- nierad tidsrymd. En fördel med denna anordning är den tydliga avlastningen av kopplingsorganen, i synnerhet kopplingskontakterna, då exempelvis vid deaktive- ring av en induktiv last, som ju ﬂäktmotom utgör, induceras en spänning som är direkt proportionell med en förändring av strömstyrkan. Genom den sarntidiga slut- ningen av kopplingsorganen under en definierad tidsrymd kan därmed livslängden hos kopplingskontaktema förlängas betydligt. Med hjälp av de enligt förfarandet enligt uppﬁnningen åstadkomna, mindre variationema i strömstyrka erhålles dess- utom ett fördelaktigt förhållande hos anordningen beträffande den elektromotoriska kraﬁen (EMK), eftersom med mindre variationer i strömstyrka reduceras den avgiv- na energimängden i högre frekvensband, som övervägande utges till nyhetsöverfö- ring (rundradio, mobilradio, etc.).Furthermore, the invention shows a device with at least two coupling means for controlling an electric motor, preferably an electric motor in a motor vehicle, with at least two different speed stages, wherein in a switching process from a first to a further speed stage, at least those for introduction are this switching process requires the switching means to be closed at the same time for a defined period of time. An advantage of this device is the clear relief of the coupling means, in particular the coupling contacts, when, for example, when deactivating an inductive load, which is the true motor, a voltage is induced which is directly proportional to a change in the current. Due to the simultaneous closing of the coupling means for a defined period of time, the service life of the coupling contacts can thus be extended considerably. With the aid of the smaller variations in current obtained according to the method according to the invention, an advantageous ratio is also obtained with the device with respect to the electromotive force (EMF), since with smaller variations in current the amount of energy emitted in higher frequency bands is predominantly for news transmission (broadcast, mobile radio, etc.).

I en ytterligare utföringsform av anordningen tillser uppﬁnningen på ett fördelaktigt sätt, att de åtminstone två kopplingsorganen vid igángsättning av ﬂäktmotom från stillastående är omkopplingsbar på så sätt, att ﬂäktmotom under en definierad tids- rymd drivs med det lägsta varvtalssteget. Vid igångsättning av ﬂäktmotom från det 10 15 20 25 30 527 502 3 tidsrymd drivas med ett mellanliggande varvtalssteg. På detta sätt uppnås genom mindre förändringar av strömstyrkan en avlastning av motorfordonets elsystem.In a further embodiment of the device, the invention advantageously ensures that the at least two coupling means, when starting the ﬂ motor from standstill, can be switched in such a way that the mot motor is operated with the lowest speed step for a defined period of time. When the ﬂ motor is started from the time period, it is operated with an intermediate speed step. In this way, by minor changes in the current, a relief of the motor vehicle's electrical system is achieved.

Ritning Uppfinningen kommer i det följ ande att förklaras närmare med hjälp av den bifo- gade ritningen genom ett flertal på ritningen visade utföringsexempel, varvid lika hänvisningsbeteckningar i figurerna hänvisar till lika komponenter med ett liknande funktionssätt. På ritningen visar: ﬁg. 1 ett blockschema av en möjlig utföringsform av en anordning enligt uppfin- ningen för styrning av en elektrisk ﬂäktmotor, ﬁg. 2 ett logikschema av tidsförloppet för kopplingsstegen hos ett första och ett andra kopplingsorgan vid omkoppling från ett högre till ett lägre varvtals- steg hos ﬂäktmotom enligt teknikens ståndpunkt, ﬁg. 3 ett logikschema över tidsförloppet för kopplingsstegen hos ett första och ett andra kopplingsorgan vid omkoppling från ett lägre till ett högre varvtals- steg hos fläktmotorn enligt teknikens ståndpunkt, i ﬁg. 4 ett logikschema över tidsförloppet för kopplingsstegen enligt uppﬁnningen hos ett första och ett andra kopplingsorgan vid ornkoppling från ett högre till ett lägre varvtalssteg hos ﬂäktmotorn och fig. 5 ett logikschema över tidsförloppet för kopplingsstegen enligt uppfinningen hos ett första och ett andra kopplingsorgan vid omkoppling från ett lägre till ett högre varvtalssteg hos ﬂäktrnotom.Drawing The invention will in the following be explained in more detail with the aid of the accompanying drawing by a number of exemplary embodiments shown in the drawing, wherein like reference numerals in the figures refer to like components with a similar mode of operation. The drawing shows: ﬁ g. 1 is a block diagram of a possible embodiment of a device according to the invention for controlling an electric ﬂ motor, ﬁ g. 2 is a logic diagram of the time course of the switching stages of a first and a second switching means when switching from a higher to a lower speed stage of the mot motor motor according to the prior art, ﬁ g. 3 is a logic diagram of the time course of the switching stages of a first and a second switching means when switching from a lower to a higher speed stage of the fan motor according to the prior art, in ﬁ g. Fig. 4 is a logic diagram of the time course of the coupling steps according to the invention of a first and a second coupling means when coupling from a higher to a lower speed stage of the motor and Fig. 5 is a logic diagram of the time course of the coupling steps according to the invention of a first and a second coupling means lower to a higher speed step of the ot öktrnotom.

I ﬁg. 1 visas en anordning enligt uppfmningen för styrning av en ﬂäktmotor 10 med ett första kopplingsorgan 12 och åtminstone ett ytterligare kopplingsorgan 14, samt med åtminstone en effektminskande komponent 16. De åtminstone två kopplings- organen 12 och 14 kan vara utformade som reläer men även som en tyristor, tran- sistor eller MOSFET. I det följande utgås utan inskränkningar av uppfinningen från 10 15 20 25 30 527 507. 4 reläer som kopplingsorgan, medan den åtminstone ena effektminskande koniporrn- ten 16 exempelvis är realiserad av ett ohmskt förkopplingsmotstånd. Det första reläet 12 bildar en första förgrening och det åtminstone ena ytterligare och i serie med det åtminstone ena ohmska förkopplingsmotståndet 16 inkopplade reläet 14 bildar en ytterligare förgrening hos en parallellkoppling 18. Parallellkopplingen 18 är via en första knutpunkt 20 seriekopplad med ﬂäktmotorn 10 och via en andra knutpunkt 22 förbunden med en försörjningspotential 24 (t.ex. 12 volt) hos en ej visad energikälla, exempelvis ett batteri hos motorfordonet. Slutligen är ﬂäktniotom 26 även förbunden med en referenspotentia126 (t.ex. jord).I ﬁ g. 1 shows a device according to the invention for controlling a genuine motor 10 with a first coupling means 12 and at least one further coupling means 14, and with at least one power-reducing component 16. The at least two coupling means 12 and 14 can be designed as relays but also as a thyristors, transistors or MOSFETs. In the following, relays of the invention are based on relays as coupling means, while the at least one power-reducing cone 16 is realized, for example, by an ohmic coupling resistor. The first relay 12 forms a first branch and the at least one further relay 14 connected in series with the at least one ohmic ballast resistor 16 forms a further branch of a parallel connection 18. The parallel connection 18 is connected in series with a genuine motor 10 via a first node 20 and via a second node 22 connected to a supply potential 24 (eg 12 volts) of an energy source (not shown), for example a battery of the motor vehicle. Finally, the iot married atom 26 is also associated with a reference potential126 (eg, earth).

Med den i ﬁg. 1 visade anordningen kan nu tre olika drittstillstånd realiseras hos ﬂäktmotom 10. Om exempelvis reläet 12 sluts, drivs ﬂäktmotorn i det högsta varv- talssteget oberoende av läget hos reläet 14. Vid öppnande av reläet 12 och samtidigt slutande av reläet 14 vid en tidpunkt t; omkopplar anordningen ﬂäktrnotom 10 från det högsta varvtalssteget till ett lägre varvtalssteg. Detta förlopp enligt teknikens ståndpunkt visas i ﬁg. 2. Den undre kurvan 28 åskådliggör kopplingstillstånden hos reläet 12 och den övre kurvan 30 kopplingstillstânden hos reläet 14. Fram till tid- punkten t, är reläet 12 slutet (kopplingstillstånd 28: till) och reläet 14 öppet (kopp- lingstillstånd 30: från), så att ﬂäktmotorn 10 drivs med det högsta varvtalet. Eﬁer tidpunkten t] sker reducering av varvtalet till ett lägre varvtalssteg genom samtidigt öppnande av reläet 12 (kopplingstillstånd 28: från) och slutande av reläet 14 (kopp- lingstillstånd 30: till). Ett motsvarande omkopplingsförlopp från ett lägre varvtals- steg till det högsta varvtalssteget enligt känd teknik visas i ﬁg. 3. Fram till tidpunk- ten tl är reläet 12 öppet (kopplingstillstånd 28: från) och reläet 14 slutet (kopplings- tillstånd 30: till), så att ﬂäktmotorn 10 till att börja med drivs med ett lägre varvtal.With it in ﬁ g. 1, three different shit states can now be realized at the kt motor 10. If, for example, the relay 12 is closed, the mot motor is operated in the highest speed stage independent of the position of the relay 14. When the relay 12 is opened and the relay 14 is closed at a time t; the device ﬂ switches the actuator 10 from the highest speed stage to a lower speed stage. This process according to the state of the art is shown in ﬁ g. 2. The lower curve 28 illustrates the switching states of the relay 12 and the upper curve 30 the switching states of the relay 14. Up to time t, the relay 12 is closed (switching state 28: on) and the relay 14 is open (switching state 30: off) , so that the 10 motor 10 is driven at the highest speed. At time t] the speed is reduced to a lower speed step by simultaneously opening the relay 12 (switching state 28: off) and closing the relay 14 (switching state 30: on). A corresponding switching process from a lower speed stage to the highest speed stage according to the prior art is shown in ﬁ g. 3. Until time t1, relay 12 is open (switching state 28: off) and relay 14 is closed (switching state 30: on), so that the mot motor 10 is initially operated at a lower speed.

För ett omkopplingsförlopp till det högsta varvtalssteget är vid tidpunkten tl reläet 12 slutet (kopplingstillstånd 28; till) och samtidigt reläet 14 öppet (kopplingstill- stånd 30: från). Det tredje driftstillståndet hos ﬂäktmotorn 10 erhålles slutligen genom öppnande av såväl reläet 12 som reläet 14. I detta fall kommer ﬂäktmotorn 10 att vara stillastående. 10 15 20 25 30 527 502 Ett problem med de skildrade omkopplingsförloppen enligt ﬁg. 2 och 3 uppstår, om reläema 12 och 14 inte ändrar sina respektive kopplingstillstånd absolut samtidigt.For a switching process to the highest speed stage, at time t1 the relay 12 is closed (switching state 28; on) and at the same time the relay 14 is open (switching state 30: off). The third operating state of the mot motor 10 is finally obtained by opening both the relay 12 and the relay 14. In this case, the 10 motor 10 will be stationary. 10 15 20 25 30 527 502 A problem with the described switching processes according to ﬁ g. 2 and 3 occur if the relays 12 and 14 do not change their respective switching states absolutely simultaneously.

Det kan på grund av kopplingsfördröjningar hos reläema 12 och 14 hända att, vid ett omkopplingsförlopp från ett lägre till ett högre varvtalssteg, båda reläema 12 och 14 först öppnas kortvari gt, så att någon ström ej ﬂyter genom motorn under en viss tidsrymd. Om reläet 12 därpå omkopplas till kopplingstillstândet 28 "till", så ﬂyter kortvarigt en mycket hög inkopplingsström med en mycket brant strömkurva, vilken belastar fordonets elsystem i motsvarande grad och även leder till klart sämre "EMK"-värden. Motsvarande gäller för övrigt vid ett omkopplingsförlopp från ett högre till ett lägre varvtalssteg.Due to switching delays of the relays 12 and 14, in the case of a switching process from a lower to a higher speed stage, both relays 12 and 14 may first be opened briefly, so that no current flows through the motor for a certain period of time. If the relay 12 is then switched to the switching state 28 "to", then for a short time a very high switching current is provided with a very steep current curve, which loads the vehicle's electrical system to a corresponding degree and also leads to clearly worse "EMF" values. The same also applies to a switching process from a higher to a lower speed stage.

Fig. 4 visar tidsförloppet för kopplingstillstånden 28 och 30 hos respektive relä 12 och 14 enligt det uppfinningsmässiga förfarandet samt motsvarande anordning enligt uppﬁnningen vid ett omkopplingsförlopp från ett högre till ett lägre varvtals- steg. Fram till en första tidpunkt t; är reläet 12 slutet (kopplingstillstånd 28: till) och reläet 14 öppet (kopplingstillstånd 30: från), vilket innebär att fläktmotorn 10 drivs med högsta varvtal. Vid tidpunkten t; sluts därpå reläet 14 (kopplingstillstånd 30: till). Reläet 12 förblir till en senare tidpunkt t; i sitt oförändrade, slutna kopplings- tillstånd 28 "till". Till följd av parallellkopplingen 18 av de båda reläema 12 och 14 omkopplar anordningen ﬂäktmotom 10 redan vid tidpunkten t; från det högsta varv- talssteget till ett lägre varvtalssteg. Genom att reläet 12 emellertid nu öppnas först vid tidpunkten t; (kopplingstillstánd 28: från), och därmed i tidsrymden mellan tid- punktema t; och t; båda reläema 12 och 14 är samtidigt slutna (kopplingstillstånd 28: till, kopplingstillstånd 30: till), kan ett kortvarigt strömavbrott och en därtill anslutande brant strömkurva undvikas. Motsvarande gäller för det i ﬁg. 5 visade omkopplingsförloppet från ett lägre till det högsta varvtalssteget enligt det uppﬁn- ningsmässiga förfarandet liksom för motsvarande anordning enligt uppﬁnningen. Även här är under en kort tidsrymd mellan tidpunktema t; och t; båda reläema 12 och 14 slutna, med den skillnaden att nu sluts reläet 12 först vid tidpunkten t; (kopp- 10 15 20 527 502 6 lingstillstând 28: till), medan reläet 14 ﬁírblir slut^t (koppiingstillswd 30: till), och reläet 14 öppnas vid tidpunkten t; (kopplingstillstånd 30: från). Vidare sker även här omkopplingsfórloppet hos fläktmotom från det lägre till det högsta varvtalssteget, till följd av parallellkopplingen 18 av de båda reläema 12 och 14 redan vid tidpunk- ten tl. Eftersom båda reläema inom den korta perioden mellan tidpunkten t] och t; är samtidigt slutna, spelar en eventuell kopplingsfórdröjning inte längre någon roll.Fig. 4 shows the time course of the switching states 28 and 30 of the respective relays 12 and 14 according to the method according to the invention and the corresponding device according to the invention in a switching process from a higher to a lower speed stage. Until a first time t; the relay 12 is closed (switching state 28: on) and the relay 14 is open (switching state 30: off), which means that the fan motor 10 is operated at the highest speed. At time t; then the relay 14 (switching state 30: on) is closed. The relay 12 remains until a later time t; in its unchanged, closed switching state 28 "to". As a result of the parallel connection 18 of the two relays 12 and 14, the device ﬂ switches the genuine motor 10 already at time t; from the highest speed stage to a lower speed stage. However, since the relay 12 now only opens at time t; (switching state 28: from), and thus in the time interval between the times t; and t; both relays 12 and 14 are closed at the same time (switching state 28: on, switching state 30: on), a short-term power failure and an associated steep current curve can be avoided. The same applies to it in ﬁ g. 5 showed the switching process from a lower to the highest speed stage according to the inventive procedure as well as for the corresponding device according to the invention. Here, too, for a short period of time between the times t; and t; both relays 12 and 14 are closed, with the difference that now the relay 12 is not closed until at time t; (switching state 28: on), while relay 14 ﬁ remains closed (switching mode 30: on), and relay 14 opens at time t; (switching state 30: off). Furthermore, here too the switching process of the fan motor takes place from the lower to the highest speed stage, as a result of the parallel connection 18 of the two relays 12 and 14 already at the time t1. Since both relays within the short period between the time t] and t; are closed at the same time, a possible switching delay no longer matters.

Därvid är det emellertid viktigt, att perioden för det första ställs in på ett större vär- de, än den längsta kopplingsfórdröjningen hos samtliga reläer i parallellkopplingen 18 och för det andra även är beroende av insvängningstiden hos motorströmmen.In this case, however, it is important that the period is firstly set to a larger value than the longest switching delay of all relays in the parallel connection 18 and secondly also depends on the oscillation time of the motor current.

För att skydda såväl elsystemet hos motorfordonet som även själva ﬂäktrnotorn från överbelastning, kan reläema 12 och 14 dessutom vara så hopkopplade, att i fallet med igångsättning av fläktmotorn 10 från stillastående inställs för en defmierad tidsrymd det lägsta varvtalssteget och vid en igângsättriing av ﬂäktmotom 10 från det högsta varvtalssteget i stillastående inställs för en definierad tidsrymd ett mel- lanliggande varvtalssteg.In addition, in order to protect both the electrical system of the motor vehicle and the motor motor itself from overload, the relays 12 and 14 can be so interconnected that in the case of starting the fan motor 10 from standstill, the lowest speed step is set for a defined period of time and at a start of 10 the highest speed step in standstill is set for an defined period of time an intermediate speed step.

Slutligen påpekas, att uppfinningen inte är begränsad till de i ﬁg. 1, 4 och 5 visade utfóringsexemplen. I synnerhet gäller detta användning av reläer som kopplíngs- organ och forkopplingsmotståndet som effektminskande komponent liksom deras áskådliggjorda anordning och antal inuti anordningen enligt fig. 1. Exempelvis kan således genom användning av n-l belastningsminskande komponenter och n kopp- lingsorgan n+l, olika driftstillstând realiseras hos ﬂäktrnotorn 10.Finally, it is pointed out that the invention is not limited to those in ﬁ g. 1, 4 and 5 showed the working examples. In particular, this applies to the use of relays as coupling means and the ballast resistor as power reducing component as well as their illustrated device and number inside the device according to Fig. 1. For example, by using nl load reducing components and n coupling means n + 1, different operating conditions can be realized. at kt äktrnotorn 10.

Claims

10 15 20 25 527 502 Patent claims

Method for controlling an electric ﬂ motor (10), preferably an electric ﬂ motor (10) in a motor vehicle, with at least two different speed stages, characterized in that in a switching process from a first to a further speed stage, a first and at least one further coupling means (12, 14) is time-shifted and closed simultaneously for a defined period of time.

Method according to Claim 1, characterized in that when the ﬂ motor (10) is started from standstill, the lowest speed stage is set for a defined period of time.

Method according to Claim 1, characterized in that when the ﬂ motor (10) is started from the highest speed stage at a standstill, an intermediate speed stage is set for a defined period of time.

Device with at least two coupling means (12, 14) for controlling an electric ﬂ motor (10), preferably an electric (motor (10) in a motor vehicle, with at least two different speed stages, characterized in that in the case of a switching process from a first to a further speed step, at least the switching means (12, 14) required for initiating this switching process are simultaneously closed for a defined period of time.

Device according to claim 4, characterized in! in that the at least two switching means (12, 14) can be switched to a standstill when the ﬂ motor motor (10) is started from a standstill in such a way that the kt motor motor (10) is driven with the lowest speed stage for a specified period of time.

Device according to Claim 4, characterized in that the at least two coupling means (12, 14) are actuated in such a way that, when the kt genator (10) is started from the highest speed stage in 527 509. 8, they can be switched in such a way that time is driven by an intermediate speed step. _ ..._ / ih