WO2007023016A1 - Vorrichtung zum steuern eines kühlerlüftermotors in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zum steuern eines kühlerlüftermotors in einem kraftfahrzeug Download PDF

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WO2007023016A1
WO2007023016A1 PCT/EP2006/063938 EP2006063938W WO2007023016A1 WO 2007023016 A1 WO2007023016 A1 WO 2007023016A1 EP 2006063938 W EP2006063938 W EP 2006063938W WO 2007023016 A1 WO2007023016 A1 WO 2007023016A1
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fan motor
radiator fan
power
power line
motor
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PCT/EP2006/063938
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Norbert Knab
Nikolas Haberl
Michael Koerner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
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    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Definitions

  • the invention relates to a control device for a DC motor in a motor vehicle, in particular a drive motor for a radiator fan of the motor vehicle.
  • water cycle cooling systems are used in which water is pumped for cooling by an air-circulated cooler.
  • an additional radiator fan is provided, which is driven by a controlled electric motor.
  • Power transistors are switched and have several speed levels, which are switched depending on the required cooling capacity.
  • the motor-driven radiator fan in modern vehicles by a combination of various parameters, such as. vehicle speed and operating conditions of an air conditioner with a coolant temperature as the main condition.
  • the power supply of the radiator fan motor via the DC power source of the vehicle is usually the battery of the vehicle during the standstill of the internal combustion engine and during operation of the internal combustion engine usually the generator of the vehicle, ie the Lichma- machine.
  • the drive motor is attached directly to the negative pole of the power source of the vehicle. concluded.
  • the connection to the positive pole of the power source takes place via the control unit of the radiator fan motor, which interrupts the connection clocked depending on the operating state of the radiator fan motor or subjected to ohmic resistances. Due to the required power for the cooling fan motor, it is necessary that the control unit is connected to a current-carrying positive terminal. As a rule, this is terminal 30, also known as permanent plus.
  • Terminal 30 (KL30) is located directly on the positive pole of the
  • Power source of the motor vehicle Depending on the operating state of the internal combustion engine, this is either the positive pole of the battery or the positive pole of the power generator. Due to this arrangement, the full power of the battery or the power generator is located on the power supply line KL30 and thus on the control unit. This can be done in case of an error, e.g. cause a short circuit or a faulty component in the radiator fan control unit to significant defects of the entire vehicle electrics and electronics. In order to prevent this, some expensive and costly measures have been necessary to date. For example, e.g. for the control unit a special metal housing required. In addition, additional electrical fuses must be provided in the power supply lines of the controller. Furthermore, the printed circuit boards of the control units are designed as punched grids, which are designed for particularly high currents. The production of such stamped grates is known to be more difficult than the production of lithographic circuit boards.
  • an apparatus for controlling a radiator fan motor in a motor vehicle which comprises a control unit with a control circuit and an outer housing and a first and a second power line for the power supply of the radiator fan motor.
  • the radiator fan motor is connected via the first power line to a first pole of a DC power source of the motor vehicle and Ü over the second power line and the controller to the second pole of the DC power source.
  • the radiator fan motor is connected via the second power line and the control unit to the ground terminal of the motor vehicle.
  • the power supply of the control unit via a third Power line connected to the positive pole of the DC power source. Unlike permanent plus, this power line is not current carrying capacity.
  • This power line is not current carrying capacity. The advantage here is that this is significantly limited, for example, due to a short circuit in the control unit maximum amperage.
  • This terminal is not directly connected to the positive terminal, but is connected via a relay, which is controlled by the ignition.
  • the maximum current of terminal 15 is therefore limited to a few hundred milliamperes.
  • control device comprises a control circuit with one or more electrical circuit breakers, wherein the electrical circuit breakers are arranged in the current path of the radiator fan motor.
  • the electric power switches connect the radiator fan motor to the vehicle earth connection.
  • control circuit is formed on a lithographic circuit board.
  • a lithographic circuit board can be significantly simpler and thus produce less expensive. Furthermore, this also significantly reduces the weight of the entire control circuit.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the housing of the control unit consists of plastic.
  • this contributes significantly to a weight reduction of the entire controller.
  • a Kuststoffgeophuse can be easier and thus produce less expensive.
  • Fig. 1 shows schematically the spatial assignment of electrical and mechanical components of a control device according to the invention for a radiator fan
  • Fig. 2 shows schematically a control arrangement with a control device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the control device according to the invention for an electric radiator fan motor M in a motor vehicle.
  • the control device comprises a control unit C and power supply lines Ll0, L20, L30, which connect the drive motor M of the radiator with the control unit C and the DC power source B of the motor vehicle.
  • a DC power source B is typically the power generator (alternator). Only when the internal combustion engine is at a standstill, the cooling fan motor M is powered by the vehicle battery as shown in Fig. 1, and the electric poles B + , B "of the battery and the generator are connected to each other a battery is shown.
  • a DC motor As a drive motor M for the cooling fan usually a DC motor (DC motor) is used, which is connected via the power supply lines Ll0, L20, L30 to two power supply terminals KL30, GND of the electrical system. These power supply terminals KL30, GND are directly connected to the electrical poles B + , B "of the battery B, whereby terminal 30 (KL30), also called permanent plus, is connected directly to the plus pole B + of the battery B, while the mass terminal GND is connected directly to the negative terminal B "of the battery B.
  • KL30 also called permanent plus
  • the control of the operating state of the radiator fan motor M assumes the control unit C, which in the current path of the radiator fan termotors M arranged and connected via the power supply line L30 with this.
  • the control unit C regulates the power supply of the radiator fan motor M by means of power switches, which are located in the current path of the radiator fan motor M and control the flow of current to the radiator fan motor M depending on the operating state.
  • the radiator fan motor M via the power line L30 directly to permanent plus (terminal 30) of the motor vehicle.
  • the power line L30 connected to permanent plus runs outside of the control unit housing G. Since terminal 30 bears directly on the positive terminal B + of the battery B, the full battery power is available to the radiator fan motor M via the power line L30.
  • the control unit C permanent plus is no longer low, but only on the windings of the radiator fan motor M.
  • terminal 30 or the power supply line L30 now extends spatially outside the control unit housing G and the control unit C is therefore not supplied via permanent plus, the control unit C according to the invention for the purpose of power supply with a non-current carrying line of the electrical system to connect.
  • This is in particular terminal 15 into consideration, which is also connected to the positive terminal B + of the battery B, in contrast to the terminal 30, however, a switching relay R between its connection point and the battery B has.
  • the relay R which is typically shaded via the ignition, limits the maximum current flow via terminal 15.
  • FIG. 2 schematically shows the circuit arrangement according to the invention for controlling a radiator fan motor.
  • FIG. 2 schematically shows the circuit arrangement according to the invention for controlling a radiator fan motor.
  • the connection points of the terminals KLl5, KL30, GND are shown in FIG.
  • the radiator fan motor M is connected via the power line L30 directly to Treasureplus the vehicle, the power line L30 outside of the control unit housing G extends. Furthermore, the radiator fan motor M is connected to ground via the power line L20, the control unit C and the power line L10.
  • the control unit C comprises an outer housing G and a control circuit C arranged within the outer housing G.
  • the control circuit C comprises two power switches FETi, FET 2 , which are arranged in the current path of the radiator fan motor M, and a drive circuit (not shown), which is preferably formed on a printed circuit board LP.
  • the drive circuit typically includes microprocessor, CPU, and memory logic circuits and serves to control the on-off state of the power switches FETi, FET 2 .
  • the on-off control of the power switches FETi, FET 2 is usually performed in accordance with various conditions, such as the coolant temperature of the internal combustion engine, the vehicle speed or the operating state of an air conditioner, so that the coolant temperature of
  • control circuit C via signal lines with various sensors and components of the on-board electronics connected, which are not shown in detail in Figure 2.
  • FET2 both switching relays and semiconductor switches can be used. Due to their small size and good reliability, power transistors are particularly suitable for this purpose.
  • multi-stage circuit arrangements with a plurality of circuit breakers FETi, FET 2 are used which switch different series resistors R v in the current path of the radiator fan motor M as required.
  • the activation of the power switches can also be electronically controlled (pulsed).
  • the power transistors FETl, FET2 are known to turn on and off alternately, the duration of the Eintial. Turn-off by the drive circuit corresponding to the intended operating state of the radiator fan motor M is modulated. DAmit the speed of the cooling fan motor M can be adjusted continuously.
  • terminal 15 is preferably via a switching relay R to the positive terminal B. + the battery B connected. Due to the interposed relay R, the maximum current flow through terminal 15 is greatly limited compared to terminal 30. While basically several amperes can flow through terminal 30, maximum current intensities of a few hundred milliamperes are generally possible via the non-current-carrying terminal 15.
  • control unit C is connected as part of the electrical system with the radiator fan motor M and with some components of the on-board electronics via other signal or data lines.
  • these components and connecting lines are not shown in the figures for reasons of clarity.
  • the power line L15 is used to connect the controller C to terminal 15. Further, the controller C is connected via a separate line L10 to the ground terminal GND of the vehicle. These lines become redundant if the control unit C is connected directly to the respective terminal. It is obvious that the invention is not limited to the exemplary embodiments shown in the figures and the associated description. Rather, the features of the invention disclosed in the claims, the description and the drawings, both individually and in combination, may be essential to the invention.

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Abstract

Zur Reduzierung der Fehlerrate in der Elektronik eines Kraftfahrzeugs wird eine Vorrichtung zum Steuern eines Kühlerlüf- termotors (M) in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die ein Steuergerät (C) mit einer Steuerschaltung (C ) und einem äußeren Gehäuse (G) sowie eine erste und eine zweite Stromleitung (L30,L20) zur Stromversorgung des Kühlerlüftermotors (M) umfaßt, wobei der Kühlerlüftermotor (M) über die erste Stromleitung (L30) mit einem ersten elektrischen Pol (B+) einer Gleichstromquelle (B) des Kraftfahrzeugs verbunden ist und über die zweite Stromleitung (L20) , das Steuergerät (C) mit dem zweiten elektrischen Pol (B') der Gleichstromquelle (B) verbunden ist, und wobei der Kühlerlüftermotor (M) über die erste Stromleitung (L30) unmittelbar an Dauerplus (KL30) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, wobei die erste Stromleitung (L30) außerhalb des Gehäuses (G) verläuft, und wobei der Kühlerlüftermotor (M) über das Steuergerät (C) an dem Masseanschluss (GND) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist .

Description

Vorrichtung zum Steuern eines Kühlerlüftermotors in einem Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen DC- Motor in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen Antriebsmotor für einen Kühlerlüfter des Kraftfahrzeugs .
Zur Kühlung von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen werden Wasserkreislauf-Kühlsysteme eingesetzt, bei denen Wasser zwecks Abkühlung durch einen luftumströmten Kühler gepumpt wird. Um die Kühlleistung während der Fahrt zu verbessern und eine Kühlung auch während des Stillstands des Fahrzeugs zu ermöglichen, ist ein zusätzlicher Kühlerlüfter vorgesehen, der mittels eines gesteuerten Elektromotors angetrieben wird.
Herkömmlicherweise werden als Antriebe für Kühlerlüfter in Kraftfahrzeugen DC-Elektromotoren eingesetzt, die mithilfe einer Steuerschaltung über Relais und Vorwiderstände oder
Leistungstransistoren geschaltet werden und mehrere Drehzahlstufen aufweisen, die je nach erforderlicher Kühlleistung geschaltet werden.
Dabei wird der motorisch angetriebene Kühlerlüfter in modernen Fahrzeugen durch eine Kombination verschiedener Parameter, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Betriebsbe- diengungen einer Klimaanlage mit einer Kühlmitteltemperatur als Hauptbedingung gesteuert.
Die Stromversorgung des Kühlerlüfermotors erfolgt über die Gleichstromquelle des Fahrzeugs. Dies ist während des Stillstands des Verbrennungsmotors in der Regel die Batterie des Fahrzeugs und während des Betriebs des Verbrennungsmotors in der Regel das Stromaggregat des Fahrzeugs, also die Lichma- schine. Herkömmlicherweise ist der Antriebsmotor dabei unmittelbar an dem Minuspol der Stromquelle des Fahrzeugs ange- schlössen. Die Verbindung mit dem Pluspol der Stromquelle erfolgt hingegen über das Steuergerät des Kühlerlüftermotors, das die Verbindung je nach Betriebszustand des Kühlerlüftermotors getaktet unterbricht bzw. mit ohmschen Widerständen beaufschlagt. Aufgrund der benötigten Leistung für den Kühlerlüftermotor ist es notwendig, dass das Steuergerät an einer stromtragfähigen positiven Klemme angeschlossen ist. In der Regel ist dies Klemme 30, auch Dauerplus genannt.
Klemme 30 (KL30) liegt unmittelbar am positiven Pol der
Stromquelle des Kraftfahrzeugs an. Je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors ist dies entweder der Pluspol der Batterie oder der Pluspol des Stromgenerators . Bedingt durch diese Anordnung liegt an der Stromversorgungsleitung KL30 und damit am Steuergerät die volle Stromleistung der Batterie bzw. des Stromgenerators an. Dies kann in einem Fehlerfall, z.B. einem Kurzschluss oder einem fehlerhaften Bauteil im Kühlerlüftersteuergerät zu erheblichen Fehlerbildern der gesamten Fahrzeugelektrik und -elekronik führen. Um dies zu verhindern, sind bisher zum Teil sehr aufwendige kostruktive Maßnahmen notwendig. So ist z.B. für das Steuergerät ein spezielles Metallgehäuse erforderlich. Außerdem müssen zusätzliche elektrische Sicherungen in den Stromversorgungsleitungen des Steuergeräts vorgesehen werden. Ferner werden die Leiter- platten der Steuergeräte als Stanzgitter ausgebildet, die für besonders hohe Stromstärken ausgelegt sind. Die Herstellung socher Stanzgitter ist bekanntermaßen schwieriger als die Herstellung lithografischer Leiterplatten.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern eines Kühlerlüfterelektromotors in einem Kraftfahrzeug vorzusehen, die eine höhere Fehlersicherheit aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Efindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Kühlerlüftermotors in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, die ein Steuergerät mit einer Steuerschaltung und einem äußeren Gehäuse sowie eine erste und eine zweite Stromleitung zur Stromversorgung des Kühlerlüftermotors umfasst. Der Kühlerlüftermotor ist dabei über die erste Stromleitung mit einem ersten Pol einer Gleichstromquelle des Kraftfahrzeugs und ü- ber die zweite Stromleitung und das Steuergerät mit dem zweiten Pol der Gleichstromquelle verbunden. Dabei ist erfin- dungsgemäß vorgesehen, dass die erste Stromleitung außerhalb des Gehäuses des Steuergeräts verläuft und den Kühlerlüftermotor umittelbar mit Dauerplus verbindet. Ferner ist der Kühlerlüftermotor über die zweite Stromleitung und das Steuergerät an dem Masseanschluss des Kraftfahrzeugs angeschlossen.
Durch diese Maßnahme wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass keine stromtragfähigen Stromleitungen im Steuergerät vorhanden sind, die unmittelbar am Pluspol angeschlossen sind. Da Klemme 30 (Dauerplus) nicht mehr niederohmig, son- dern ausschließlich über den DC-Motor am Steuergrät anliegt, wird die Gefahr von Fehlern, die z.B. infolge von Kurzschlüssen im Steuergerät entstehen können, deutlich reduziert. Mit einer fehlerresistenteren Steuerelektronik erhöht sich auch die Sicherheit der gesamten Fahrzeuggelektronik deutlich. Ei- ne geringere Kurzschlussgefahr macht ferner die herkömmlicherweise zur Absicherung von stromstragfähigen Versorgungsleitungen notwendigen zum Teil sehr aufwendigen kostruktiven Maßnahmen redundant. So ist für das Steuergerät kein Metallgehäuse mehr notwendig und kann z.B. durch ein einfacheres und leichteres Kuststoffgehäuse ersetzt werden. Ferner können zusätzliche Sicherungen in den Stromversorgungsleitungen der Steuervorrichtung eingespart werden. Der einfachere Aufbau der Steuervorrichtung führt zwangsläufig auch zu geringeren Herstellungskosten .
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Stromversorgung des Steuergeräts über eine dritte Stromleitung, die mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbunden ist. Im Unterschied zu Dauerplus ist diese Stromleitung nicht stromtragfähig. Vorteilhaft dabei ist, dass hierdurch die z.B. aufgrund eines Kurzschlusses im Steuergerät maximal auftretende Stromstärke deutlich begrenzt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Versorgung der Steuerschaltung des Steuergeräts über die nicht stromtragfähige Klemme 15. Diese Klemme liegt nicht unmittelbar am Pluspol an, sondern ist über ein Relais geschaltet, das über das Zündschloss gesteuert wird. Die maximale Stromstärke der Klemme 15 ist daher auf einige hundert Miliampere begrenzt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuergerät eine Steuerschaltung mit einem oder mehreren elektrischen Leistungsschaltern, wobei die elektrischen Leistungsschalter im Strompfad des Kühlerlüftermotors angeordnet sind. Dabei verbinden die elektrischen Leistungs- Schalter den Kühlerlüftermotor mit dem Masseanschluss des Fahrzeugs .
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerschaltung auf einer lithografischen Leiterplatte ausgebil- det . Gegenüber einem herkömmlicherweise notwendigen Stanzgitter läßt sich eine lithografische Leiterplatte deutlich einfacher und damit kostengünstiger herstellen. Ferner wird dadurch auch das Gewicht der gesamten Steuerschaltung deutlich reduziert .
Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Gehäuse des Steuergeräts aus Kunststoff besteht. Vorteilhafterweise trägt dies deutlich zu einer Gewichtsreduktion des gesamten Steuergeräts bei. Ferner läßt sich ein Kuststoffgehäuse einfacher und damit auch kostengünstiger produzieren. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die räumliche Zuordnung elektrischer und mechanischer Bauteile einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen Kühlerlüfter; und
Fig. 2 schemstisch eine Steueranordnung mit einem Steuergerät gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Kühlerlüftermotor M in einem Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung umfasst ein Steuergerät C und Stromversorgungsleitungen Ll0,L20,L30, die den Antriebsmotor M des Kühlerlüfers mit dem Steuergerät C und der Gleichstromquelle B des Kraftfahrzeugs verbinden. Als Gleichstromquelle B dient typischerweise der Stromgenerator (Lichtmaschine) . Lediglich im Stillstand des Verbrennungsmotors wird der Kühlerlüftermotor M, wie in Figur 1 gezeigt ist, von der Fahrzeugbatterie versorgt, wobei die elektrische Pole B+, B" der Batterie und des Generators miteinander verbunden sind. Zur Vereinfachung ist in Figur 1 als Stromquelle B lediglich eine Batterie dargestellt.
Als Antriebsmotor M für den Kühlerlüfter wird in der Regel ein Gleichstrommotor (DC-Motor) eingesetzt, der über die Stromversorgungsleitungen Ll0,L20,L30 an zwei Stromversorgungsklemmen KL30,GND des Bordnetzes angeschlossen ist. Diese Stromversorgungsklemmen KL30,GND sind unmittelbar mit den e- lektrischen Polen B+, B" der Batterie B verbunden, wobei Klemme 30 (KL30), auch Dauerplus genannt, unmittelbar mit dem Pluspol B+ der Batterie B verbunden ist, während der Massen- anschluss GND unmittelbar an dem Minuspol B" der Batterie B angeschlossen ist.
Die Steuerung des Betriebszustandes des Kühlerlüftermotors M übernimmt das Steuergerät C, das im Strompfad des Kühlerlüf- termotors M angeordnet und über die Stromversorgungsleitung L30 mit diesem verbunden ist. Dabei regelt das Steuergerät C die Energieversorgung des Kühlerlüftermotors M mithilfe von Leistungschaltern, die sich im Strompfad des Kühlerlüftermo- tors M befinden und den Stromfluss zum Kühlerlüftermotor M je nach Betriebszustand steuern.
Um die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Kühlerlüftermotor M über die Stromleitung L30 unmittelbar mit Dauerplus (Klemme 30) des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Wie in Figur 1 gezeigt ist, verläuft die an Dauerplus angeschlossene Stromleitung L30 dabei außerhalb des Steuergerätgehäuses G. Da Klemme 30 unmittelbar am Pluspol B+ der Batterie B anliegt, steht dem Kühlerlüftermotor M über die Stromleitung L30 die volle Batterieleistung zur Verfügung. Hingegen liegt am Steuergerät C Dauerplus nicht mehr niederohmig, sondern nur noch über die Wicklungen des Kühlerlüftermotors M an.
Da Klemme 30 bzw. die Stromversorgungsleitung L30 nun räumlich außerhalb des Steuergerätgehäuses G verläuft und das Steuergerät C demzufolge nicht über Dauerplus versorgt wird, ist erfindungsgemäss vorgesehen das Steuergerät C zwecks Stromversorgung mit einer nicht stromtragfähigen Leitung des Bordnetzes zu verbinden. Hierfür kommt insbesondere Klemme 15 in Betracht, die ebenfalls am Pluspol B+ der Batterie B angeschlossen ist, im Unterschied zur Klemme 30 jedoch ein Schaltrelais R zwischen ihrem Anschlusspunkt und der Batterie B aufweist. Das typischerweise über die Zündung geschatete Relais R begrenzt den maximalen Stromfluss über Klemme 15.
Da erfindungsgemäß im Steuergerät C keine stromtragfähige Stromleitung verläuft, bleibt die maximal auftretende Stromstärke selbst im Falle eines Kurzschlusses im Steuergerät C begrenzt. Damit wird die Gefahr für die gesamte Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik reduziert, die üblicherweise auf- grund eines möglicherweise im Kühlerlüftersteuergerät C auftretenden Fehler existiert.
Somit können auch die teilweise sehr aufwendigen konstrukti- ven Maßnahmen wegfallen, die bisher zur Absicherung der Fahrzeugelektronik und -elektrik hinsichtlich der genannten Fehler dienen.
Figur 2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Schaltungsan- Ordnung zur Steuerung eines Kühlerlüftermotors. Zur Vereinfachung sind in Figur 2 lediglich die Anschlusspunkte der Klemmen KLl5,KL30,GND dargestellt.
Analog zu der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist der Kühlerlüftermotor M über die Stromleitung L30 unmittelbar an Dauerplus des Fahrzeugs angeschlossen, wobei die Stromleitung L30 außerhalb des Steuergerätgehäuses G verläuft. Ferner ist der Kühlerlüfetermotor M über die Stromleitung L20, das Steuergerät C und die Stromleitung LlO an Masse angeschlos- sen.
Das Steuergerät C umfasst ein Außengehäuse G und eine innerhalb des Außengehäuses G angeordnete Steuerschaltung C . Die Steuerschaltung C umfasst dabei im vorliegendem Beispiel zwei im Strompfad des Kühlerlüftermotors M angeordnete Leistungsschalter FETi, FET2 sowie eine nicht näher dargestellte Ansteuerschaltung, die vorzugsweise auf einer Leiterplatte LP ausgebildet ist. Die Ansteuerschaltung umfasst in der Regel Logikschaltungen mit Mikroprozessor, CPU und Speicher und dient zur Steuerung des Ein-Aus-Zustands der Leistungsschalter FETi, FET2. Die Ein-Aus-Steuerung der Leistungsschalter FETi, FET2 erfolgt in der Regel nach Maßgabe von verschiedenen Bedingungen, wie der Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Betriebszustands einer Klimaanlage, so dass die Kühlmitteltemperatur des
Verbrennungsmotors auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Hierzu ist die Steuerschaltung C über Signalleitungen mit verschiedenen Sensoren und Komponenten der Bordelektronik verbunden, die in Figur 2 jedoch nicht näher dargestellt sind.
Als Leistungsschalter FETi, FET2 können sowohl Schaltrelais als auch Halbleiterschalter eingesetzt werden. Aufgrund ihrer geringen Größe sowie der guten Zuverlässigkeit eignen sich hierfür insbesondere Leistungstransistoren. In Abhähngigkeit von der jeweiligen Anwendung kommen dabei mehrstufige Schal- tungsanordnungen mit mehreren Leistungsschaltern FETi, FET2 zum Einsatz, die je nach Bedarf verschiedene Vorwiderstände Rv im Strompfad des Kühlerlüftermotors M schalten.
Ferner kann die Ansteuerung der Leistungsschalter (FETl, FET2) auch elektronisch gesteuert (gepulst) erfolgen. Hierbei werden die Leistungtransistoren (FETl, FET2) bekanntermaßen abwechselnd ein- und ausgeschaltet, wobei die Dauer der Einbzw. Ausschaltzeiten durch die Ansteuerungsschaltung entsprechen dem vorgesehenen Betriebszustand des Kühlerlüftermotors M moduliert wird. DAmit lässt sich die Drehzahl des Kühlerlüftermotors M stufenlos einstellen.
Wie in Figur 2 gezeigt ist, erfolgt die Stromversorgung der Steuerschaltung C ausschließlich über Klemme 15. Während Klemme 30 über eine Sicherung direkt am Pluspol der Batterie B anliegt und daher hohe Stromstärken liefern kann, wird Klemme 15 vorzugsweise über ein Schaltrelais R mit dem Pluspol B+ der Batterie B verbunden. Aufgrund des zwischengeschalteten Relais R ist der maximale Stromfluss über Klemme 15 im Vergleich zur Klemme 30 stark begrenzt. Während über Klemme 30 grundsätzlich mehrere Ampere fließen können, sind über die nicht stromtragfähige Klemme 15 in der Regel maximale Stromstärken von einigen hundert Miliampere möglich.
Da die mit Klemme 30 verbundene Stromversorgungsleitung L30 außerhalb des Steuergerätgehäuses G verläuft, liegt Dauerplus nicht mehr niederohmig, sondern ausschließlich über den DC- Motor M des Kühlerlüfters am Steuergerät C an. Hierdurch wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass innerhalb des Steuergerätes C selbst im Falle eine Kurzschusses nicht die volle Batteriestromleistung anliegt. Daher lassen sich die Auswir- kungen eines möglichen Steuergerätfehlers auf die Fahrzeugelektronik bzw. -Elektrik deutlich reduzieren.
Aufgrund der geringeren maximalen Stromstärke, die im Fehlerfall im Steuergerät C vorliegen kann, sind die üblicherweise notwendigen konstruktiven Maßnahmen nicht mehr erforderlich. So kann das typischerweise im Steuergerät C für hohe Stromstärken ausgelegte Stanzgitter durch einfach herzustellende und deutlich leichtere Leiterplatten ersetzt werden. Ferner ist aufgrund der geringeren maximalen Kurzschlussleistung für das Steuergerät C auch kein Metallgehäuse G mehr notwendig. Vielmehr kann hier ein einfaches Kunststoffgehäuse verwendet werden, das sich zum Beispiel mithilfe eines Kunststoffspritzverfahrens kostengünstig herstellen lässt. Somit läßt sich neben den Herstellungskosten des Steuergeräts insbeson- dere auch das Gewicht des Gehäuses (G) und der Steuerschaltung (C) deutlich reduzieren.
Typischerweise ist das Steuergerät C als Teil des Bordnetzes mit dem Kühlerlüftermotor M sowie mit einigen Komponenten der Bordelektronik über weitere Signal- bzw. Datenleitungen verbunden. Diese Komponenten und Verbindungsleitungen sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt .
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, dient die Stromleitung L15 zur Verbindung des Steuergeräts C mit Klemme 15. Ferner ist das Steuergerät C über eine gesonderte Leitung LlO mit dem Masse-Anschluss GND des Fahrzeugs verbunden. Diese Leitungen werden redundant, sofern das Steuergerät C unmittelbar an der jeweiligen Klemme angeschlossen ist. Es ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die in den Figuren und der dazugehörigen der Beschreibung dargestellten Ausführungensbeispiele beschränkt ist. Vielmehr können die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung sowohl einzeln als auch in Kombination für die Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Steuern eines Kühlerlüftermotors (M) in einem Kraftfahrzeug umfassend: - ein Steuergerät (C) mit einer Steuerschaltung (C ) und einem äußeren Gehäuse (G) , und
- eine erste und eine zweite Stromleitung (L30,L20) zur Stromversorgung des Kühlerlüftermotors (M) , wobei der Kühlerlüftermotor (M) über die erste Stromleitung (L30) mit einem ersten elektrischen Pol (B+) einer Gleichstromquelle (B) des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und wobei der Kühlerlüftermotor (M) über die zweite Stromleitung (L20) mit dem Steuergerät (C) und über das Steuergerät (C) mit dem zweiten elektrischen Pol (B") der Gleichstromquelle (B) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kühlerlüftermotor (M) über die erste Stromleitung (L30) unmittelbar an Dauerplus (KL30) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, wobei die erste Stromleitung (L30) außerhalb des Gehäuses (G) verläuft, und dass der Kühlerlüftermotor (M) über das Steuergerät (C) an dem Masseanschluss (GND) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stromversorgung des Steuergeräts (C) über eine mit dem Pluspol (Bi) der Gleichstromquelle (B) verbundene dritte Stromleitung (L15) erfolgt, wobei die dritte Stromleitung (L15) nicht stromtragfähig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stromversorgung des Steuergeräts (C) über Klemme 15 (KL15) erfolgt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuergerät (C) eine Steuerschaltung (C ) mit einem oder mehreren elektrischen Leistungsschaltern (FETi, FET2) um- fasst, wobei die elektrischen Leistungsschalter (FETi, FET2) im Strompfad des Kühlerlüftermotors (M) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrischen Leistungsschalter (FETl, FET2) als
Schaltrelais oder als Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrischen Leistungsschalter (FETi, FET2) gepulst angesteuert werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrischen Leistungsschalter (FETi, FET2) den An- schluss des Kühlerlüftermotors (M) an Masse (GND) steuern.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Strompfad wenigsten eines elektrischen Leistungsschalters (FET2) ein elektrischer Widerstand (Rv) angeordnet ist .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerschaltung (C ) auf einer lithografischen Leiterplatte (LP) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gleichstromquelle (B) eine Batterie und/oder eine Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse des Steuergeräts (C) aus Kunststoff besteht.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuergerät (C) ausgebildet ist, um Signale externer Sensoren zu verarbeiten.
13. Steuergerät für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuergerät (C) ausgebildet ist, die Anbindung des Kühlerlüftermotors (M) an Masse (GND) zu steuern.
1/1
Fig.1
Figure imgf000016_0001
Fig.2
L30
Figure imgf000016_0002
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