DE2341296A1 - Elektronische steuerung fuer geblaese in kraftfahrzeugen - Google Patents

Elektronische steuerung fuer geblaese in kraftfahrzeugen

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Description

DIPL.-INQ. H. STEHMANN «s Nürnberg 2 ESSENWEINSTRASSE 4-t DIPL.-PHYS. DR. K. SCKWEiNZER TELEFON: mv20iJ1J DIPL.-INQ. DR. M. RAU ""^ϊ"*0"'"' STEHPATENT
PATENTANWÄLTE BANKKONTEN:
O O / 1 O Q R DEUTSCHEBANKAG, NORNBERG
L O H I L v7 Q BLZ 76070012 KONTO NR. 341104
POSTSCHECKKONTO: NÜRNBERG 67 081-859
Nürnberg, 14.8.1973 17/56
Firma Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr, 7ooo Stuttgart-Feuerbach, Mauserstrasse 3
"Elektronische Steuerung für Gebläse in Kraftfahrzeugen"
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung für Gebläse in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Staudruckwirkung, mit einem Analogregler.
Für die Heizung und Kühlung von Fahrzeuginnenräumen in Kraftfahrzeugen, aber auch für Klimaanlagen, werden Gebläse benötigt. Dabei ist es wichtig, daß die Innentemperatur und/oder die Gebläseluftmenge konstant bleibt, unabhängig von der Außentemperatur, der Fahrtgeschwindigkeit und dergleichen. Im allgemeinen werden Gebläse mit vorwärts gekrümmten Schaufeln verwendet, da diese Gebläse eine entsprechend steile Charakteristik haben und in normalem Bereich mit relativ niedriger Drehzahl, d.h. geräuscharm laufen. Nachteilig ist es, daß die vom Gebläse geförderte Luftmenge abhängig ist vom Staudruck, der wiederum durch die Lufteintrittsöffnungen an Fahrzeug bestimmt wird.
Bekannt sind Steuerungen für Gleichstromgebläsejmit Vorwiderständen, die die Spannung am Gebläeemotor begrenzen.
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Insbesondere sind luftgekühlte Ausführungen mit Festwiderständen, Dreh- oder Schiebewiderständen bekannt. Es sind auch schon elektronische Lüfterdrehzahlsteuerungen bekannt, durch die die Spannung am Gebläsemotor auf einen vorgegebenen Wert konstant gehalten wird und die eine elektronische Überstromsicherung aufweisen. Nachteilig dabei ist, daß bei konstanter Spannung am Gebläsemotor die Drehzahl konstant gehalten wird, so daß bei zunehmendem Staudruck eine zunehmende Luftmenge gefördert wird, da der Staudruck ein zusätzliches Drehmoment auf das Gebläse ausübt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steuerung für Gebläse der eingangs erläuterten Art zu schaffen, durch die der Staudruckeinfluß ausgeschaltet wird und die eine Anpassung der Gebläsedrehzahl in Abhängigkeit von einer oder mehreren Temperaturen gestattet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Stromaufnahme des Gebläsemotors konstant gehalten wird und daß zur Einstellung der Gebläsesolldrehzahl am Reglereingang Widerstände vorgesehen sind.
In vorteilhafter Weise können am Reglereingang temperaturabhängige Widerstände angebracht sein. Es ist auch möglich zur wahlweisen Einstellung der Gebläsedrehzahl veränderbare Stellwiderstände am Reglereingang vorzusehen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung 1st es vorteilhaft, am Reglereingang einen Druckgeber anzubringen,
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der in Abhängigkeit vom Staudruck die Abregelung der Drehzahl bzw. des Drehmomentes unterstützt, indem die Stromaufnahme stetig gesenkt wird, wenn der Staudruck zunimmt. Mit steigendem Staudruck sinkt dann die Spannung am LUftermotor und entsprechend sinkt die aufgenommene Lüfterleistung. Bei gleichem Staudruck ist also die Erhöhung der Luftmenge wesentlich geringer als bei den bisher bekannten Steuerungsarten.
In besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Regelung , derart, daß bei Staudruckeinfluß das Drehmoment konstant gehalten wird. Insbesondere für Fahrzeuge mit luftgekühlten Motor ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung des Drehmomentes bzw. der Stromaufnahme -in Abhängigkeit von der Außentemperatur, der Innenraumtemperatur, der Warmluftaustrittstemperatur oder von Hand gesteuert wird.
Bei Fahrzeugen mit wassergekühlten Antriebsmotor ist es vorteilhaft, wenn dem Kühler ein motorunabhängiges Gleichstromgebläse zugeordnet ist, das bei Staudruckzunahme mit konstantem Drehmoment und konstantem Strom betrieben wird, wobei zusätzlich Temperatur- und/oder Druckfühler zur Kennlinieneinstellung vorgesehen sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Steuerung derart, daß beim Starten des Fahrzeugmotors kurzzeitig d,as volle Anlaufdrehmoment dem Gebläsemotor zur Verfügung gestellt wird.
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Eine Sicherung in der herkömmlichen Art ist bei der erfindungsgemäßen Steuerung nicht möglich, da der höchste Nennstrom nie überschritten werden kann. Um den Motor im Blockierungsfall trotzdem ausreichend schützen zu können ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine elektronische Sicherung vorgesehen. Die Sicherung wirkt dabei derart, daß beim Unterschreiten der zum jeweilig eingestellten Strom gehörigen kritischen Spannung an den Motorklemmen die Sicherung anspricht. Die Schaltung wird dabei so dimensioniert, daß sie spätestens beim Blockieren des Motors auslöst, beim höchstmöglichen Staudruck jedoch noch nicht anspricht.
Für das Einschalten wird die Sicherung durch schaltungstechnische Maßnahmen so lange außer Betrieb gesetzt, bis der Motor angelaufen ist. Bei jeder Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird die Sicherung automatisch i-n Normalstellung gebracht.
Vorteilhafterweise ist zwischen Reglereingang und Regelwiderstand eine spannungsabhängige Schaltung, beispielsweise Diode, Umkehrverstärker, Funktionsgenerator und dergleichen zwischengeschaltet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 verschiedene Kennlinien in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Gebläses, Außentemperaturen und Drehzahlsollwerteinstellung,
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FIg. 2 Kennlinien für temperaturabhängig gesteuertes Frischluftgebläse,
Fig. J5 schematisch die gesamte Regelstrecke,
Fig. 4 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerung, und
Fig. 5 eitlen zusätzlichen Schaltkreis.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerung werden am Reglereingahg anliegende kleine Gleichspannungen in proportionale Oleichströme zur direkten Ansteuerung der Gebläsegleichstrommotoren unigeformt. An den Reglereingang können hochohmige Potentiometer zur Handeinstellung, Heißleiterfühler und/oäer Staudruckregler (Potentiometer mit staudruckabhängiger Verstellung) angeschlossen sein, «teder Widerstandswert am Eingang des Reglers entspricht einem bestimmten Leistungsstrom am Ausgang.
Wird ein Stellpotentiometer verwendet, dann kann von . Hand der Strom für den Gebläsemotor stetig verstellt werden. Bei zunehmendem Staudruckeinfluß wird die Gebläsedrehzahl niedriger, weil aufgrund des konstanten Stromes auch aas Drehmoment konstant bleibt. Durch entsprechende Schaltung am Eingang können'die in Fig. 1 dargestellten Kennlinien eingestellt werden. Als Ordinate 1st die Stromaufnahme des Gebläses in Prozenten aufgetragen und als Abszisse die Sollwerteinstellung durch das Potentiometer. Die Kurve.a stellt eine lineare
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Orundkennlinie dar, während die Kurven b und c auf das Fahrzeug bezogen sind, wobei die Kurve b eine Kurve mit zunehmender Steigung für ein Heizungsgebläse darstellt und die Kurve c eine abnehmende Steigung zeigt für Klimaanlagen mit Air Conditioner und mit zunehmender Steigung im Heizbetrieb.
Die Kurve c hat ein Minimum bei einer Außentemperatur von etwa 2o C. Bei einer derartigen die geringste Gebläseluft benötigt.
von etwa 2o C. Bei einer derartigen Temperatur wird
Bei Reglern mit Staudruckfühler kann ein definierter Zusammenhang zwischen Staudruck, entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und Drehmoment hergestellt werden. Der Staudruckfühler verstellt praktisch in Abhängigkeit vom Staudruck zusätzlich die Solldrehzahl.
In Fig. 2 ist eine Kurve a als Kennlinien für ein Warmluft gebläse und eine Kurve b als Kennlinie für ein Frischluftgebläse dargestellt.
Die Darstellung in Fig. 3 zeigt eine vollständige Anlage mit automatischer Temperaturregelung. Am Reglereingang sind Heißleiter bzw. NTC-Widerstände als Außentemperatur fühler 8 bzw. Innenraumtemperaturfühler angeordnet. Der Regler 7 steuert den Motor für ein Warmluftgebläse 1. In einem Wärmetauscher 2 wi-rd die Frischluft durch Abgase erwärmt. Die geförderte Luft gelangt durch einen Luftkanal 3 mit längenvariabler Stoffströmung zu einem Luftmischkasten 4 mit Luftrichtungsverstellung. Zusätzlich ist ein Frischluft-
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gebläse 5 mit Frischluftansaugung 6 vorgesehen. Bei abnehmender Temperatur, beispielsweise am Innenraumfühler 9 steigt der Widerstandswert an. Dies führt dazu, daß dem Gebläsemotor ein höherer Strom zugeführt wird, wodurch sich die Drehzahl erhöht.
In Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung dargestellt. Die Schaltung weist einen Operationsverstärker OP auf, der für das Schaltverhalten veraiiwortlich ist, einen Steuertransistor T2 und einen Leistungstransistor Tl. Der Widerstand R3 bestimmt den Stromeinstellbereich. Das Potentiometer Pl bestimmt bei voll aufgedrehten Eingangspotentiometer P2 gerade den mamimalen Nennstrom.
Ein Kondensator Cl bewirkt ein sicheres Anlaufen des Gebläses. Ein Widerstand Rl bewirkt zusammen mit einer Zen-erdiode D2, daß der maximale Nennstrom von der Betriebsspannung unabhängig wird.
Der Strom fließt durch R6, wobei ein größer werdender Strom einen größeren Spannungsabfall an R6 bewirkt. Dieser Spannungsabfall wird durch Widerstände H5 und ft8 und Pl auf die Eingänge des Operationsverstärkers OP übertragen. Je größer die Differenz am Eingang des Operationsverstärkers ist, umso geringer ist der Strom am Ausgang. Dieser Strom wird über einen Widerstand R12 dem Transistor T2 zugeleitet, verstärkt und an den Transistor Tl weitergeleitet und dort erneut
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verstärkt. Diese Schaltung wirkt einem Anstieg des Stromes entgegen.
Die Voreinstellung des Solstromes erfolgt durch einen Steuerstrom durch den Widerstand R3, der erzeugt wird« indem am Eingang E eine Spannung angelegt wird. Der erwähnte Kondensator Cl bewirkt, daß der Regler beim Einschalten vollen Strom liefert.
Ein Widerstand R2 mit einem Widerstand Rio, einer Diode Dl und einem Kondensator C2 bilden eine elektronische Sicherung. Der Kondensator C2 verhindert, daß beim Einschalten die elektronische Sicherung sofort anspricht, wodurch eine Verzögerung der Sicherung erreichtest.
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Durch Rl und D2 wird eine Konstante pannung erzeugt, mit deren Hilfe die Geberwiderstände (Einstellwiders tände) gespeist werden. Dadurch werden die Einstellwerte von Betriebsspannungsschwankungen unabhängig.
Die Begrenzung des Oebläsestromes hängt somit nur von der Stellung des Botentiometers P2 ab, nicht jedoch von der Netz- d.h. Batteriespannung.
Wird der Antriebsmotor gebremst, so verringert sich bei konstantem Motorstrom die anliegende Spannung. Wir-d dabei eine Abschaltspannung unterschritten, so spricht die Sicherung an und schaltet den Gebläse strom ab. Die Wiedereinschaltung erfolgt durch
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Unterbrechen der Betriebsspannung oder durch kurzzeitiges Einstellen des Potentiometers P2 auf die niedrigste stufe.
In Fig. 5 ist schematisch eine Schaltung dargestellt, die zwischen dem Potentiometer 11 und dem Regler 7 angeordnet werden kann und mit deren Hilfe es möglich ist, die Kennlinien des Reglers einzustellen.
Die Erfindung ist auch zur Steuerung von Gebläsemotoren für Kühler bei wassergekühlten Antriebsmotoren anwendbar.
In vorteilhafter Weise kann der Regler selbst im Gebläseeingang angeordnet sein und dadurch direkt gekühlt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Merkmale und Maßnahmen.beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie alle Teil- und Unterkombinationen.
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Claims (10)

  1. Ansprüche
    !Elektronische Steuerung für Gebläse in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Staudruckwirkung, mit einem Analogregler, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufnahme des Gebläsemotors konstant gehalten wird und daß zur Einstellung der Gebläsesolldrehzahl am ReglereingangVlderstände vorgesehen sind.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch temperaturabhängige Widerstände am Reglereingang.
  3. 3' Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch veränderbare Stellwiderstände am Reglereingang.
  4. 4. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen Druckgeber am Reglereingang.
  5. 5· Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Staudruckeinfluß das Drehmoment des Gebläsemotors konstant gehalten wird.
  6. 6. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere für Fahrzeuge mit luftgekühlten Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Drehmoments bzw. der Stromaufnahme des Gebläsemotors in Abhängigkeit von der Außentemperatur, der Innenraumtemperatur, der Warmluftaustrittstemperatur oder vom Staudruck gesteuert wird.
  7. 7. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere für Fahrzeuge mit wassergekühlten Antriebsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühler ein motorunabhängiges
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    Oleichstromgebläse zugeordnet ist, das bei Staudruckzunahme mit konstantem Drehmoment und konstantem Strom betrieben wird und zugleich Temperatur- und DruckfUhler zur Kennlinieneinstellung vorgesehen sind.
  8. 8. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Starten des Fahrzeugmotors kurzzeitig das volle Anlauf drehmoment dem Gebläsemotor zur Verfügung gestellt wird.
  9. 9. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer kritischen Spannung am Oebläsemotor in Abhängigkeit vom eingestellten Strom der Strom so lange unterbrochen wird, bis der ZUndstrom des Fahrzeugmotors kurzzeitig unterbrochen wird oder der Eingangswiderstand auf kleinste Oebläaörehzahl gestellt wird.
  10. 10. Steuerung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Regelwiderstand und Reglereingang eine spannungsabhängige Schaltung zwischengeschaltet ist.
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