ES2281878T3 - Procedimiento para el accionamiento de un ventilador de climatizacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el accionamiento de un ventilador de climatización, especialmente para el control del funcionamiento solar de un ventilador de climatización para un automóvil, en el que el ventilador de climatización, al alcanzarse un valor (TG) límite de temperatura para la temperatura (TU, TUS, TUW) ambiente, permite un flujo de masa de aire desde una primera zona exterior a una segunda zona interior, caracterizado porque, para la determinación de la temperatura (TU) ambiente, se utiliza un elemento (20) constructivo sensible a la temperatura, presente en un regulador (10) de ventilador del ventilador de climatización, de los componentes (12) electrónicos del regulador (10) de ventilador.
Description
Procedimiento para el accionamiento de un
ventilador de climatización.
La invención se refiere a un procedimiento para
el accionamiento de un ventilador de climatización según el
preámbulo de la reivindicación 1.
El documento
DE-A-4 201 164 describe un
procedimiento de este tipo.
Los ventiladores de climatización, tales como
por ejemplo los que se utilizan también en automóviles, deben
generar a voluntad, o en caso de que se den condiciones operativas
predefinidas, un flujo de aire que normalmente se dirige desde una
primera zona exterior hacia una segunda zona interior. En el caso de
un automóvil, esta zona exterior se puede identificar con el
entorno del automóvil, mientras que la zona interior corresponde
normalmente al espacio interior del vehículo y especialmente al
espacio de los ocupantes. Las funciones típicas de un ventilador de
climatización de este tipo son, en función de los parámetros
ambiente, especialmente la temperatura ambiente o exterior, el
suministro al espacio interior de aire caliente o frío.
Para el campo del automóvil pueden obtenerse
módulos de techo con células solares, que mediante la radiación
solar proporcionan electricidad para el funcionamiento de un
ventilador de climatización. Esta energía se utiliza para soplar
aire fresco al interior del vehículo, especialmente si el vehículo
se está calentando al estar parado bajo el sol. El accionamiento de
los ventiladores se realiza en este estado operativo mediante un
convertidor CC/CC externo o mediante un regulador de ventilador por
PWM (modulación por anchura de pulsos) con entrada solar. Una
ventilación en estado parado solar de este tipo se encarga en
verano, ventajosamente, de una disminución de la temperatura
interior del vehículo de un vehículo que se encuentra bajo el sol,
especialmente aparcado. En invierno, una función de este tipo es,
sin embargo, inconveniente, porque incluso con una radiación de
solar suficiente se soplaría un incómodo aire frío al vehículo.
La invención se basa en el objetivo de permitir
el funcionamiento solar de un ventilador de climatización con
medios sencillos y económicos únicamente en caso de temperaturas
suficientemente elevadas, especialmente temperaturas ambiente o del
exterior suficientemente elevadas.
El objetivo en que se basa la invención se
soluciona mediante un procedimiento para el accionamiento de un
ventilador de climatización con las características de la
reivindicación 1.
Con el procedimiento según la invención para el
accionamiento un ventilador de climatización, especialmente para el
control del funcionamiento solar de un ventilador de climatización
para un automóvil, el ventilador de climatización se controla en
función de un valor límite de temperatura de tal manera que puede
generar un flujo de masa de aire desde una primera zona exterior
hacia una segunda zona interior. Para la determinación del valor
límite de temperatura para el accionamiento del ventilador de
climatización, se utiliza un elemento estructural sensible a la
temperatura, presente en el regulador del ventilador del ventilador
de climatización, tal como por ejemplo un elemento semiconductor
con una transición p-n u otro elemento estructural
que pueda utilizarse como sensor de temperatura de los componentes
electrónicos del regulador del ventilador. Mediante el empleo del
sensor de temperatura, presente en cualquier caso, que sirve para la
protección de temperatura de los semiconductores de potencia del
regulador del ventilador, resulta posible de manera ventajosa
permitir el funcionamiento solar del ventilador de climatización en
función de un valor límite de temperatura, sin que sea necesario
ningún circuito adicional, especialmente circuitos de temperatura o
sensores de temperatura.
Mediante las medidas introducidas en las
reivindicaciones dependientes son posibles perfeccionamientos
ventajosos y mejoras del procedimiento indicado en la
reivindicación independiente.
El valor límite de temperatura para el
accionamiento y la activación del ventilador de climatización se
selecciona especialmente en función de la temperatura exterior. De
este modo es posible diferenciar a través de la temperatura
exterior o ambiente entre un funcionamiento de invierno o de verano
del ventilador, especialmente de la ventilación en estado parado
solar.
La temperatura exterior actualmente existente se
estima mediante un valor de medición del sensor de temperatura
presente en el regulador del ventilador para la protección de los
componentes electrónicos.
El regulador del ventilador del ventilador de
climatización tiene, para la protección de los semiconductores de
potencia, un sensor de temperatura, tal como por ejemplo un elemento
NTC, que está dispuesto por ejemplo en una placa conductora de los
componentes electrónicos del regulador del ventilador. Para disipar
el calor de los semiconductores, éstos están unidos mediante un
material termoconductor a un cuerpo de enfriamiento, que emite el
calor perdido de los elementos semiconductores a la temperatura
ambiente. La temperatura medida por el sensor de temperatura es por
tanto la temperatura ambiente más el calentamiento que se genera por
los componentes electrónicos y especialmente por los elementos
semiconductores. El calentamiento por los componentes electrónicos
depende además del respectivo estado operativo del ventilador y por
tanto del estado de funcionamiento de los componentes electrónicos
en cuanto a su accionamiento. Si el valor de la temperatura medida
por el sensor de temperatura se corrige ahora en un valor de
temperatura que corresponde al calentamiento propio de los
semiconductores del control del ventilador, se produce entonces con
esto una magnitud de la temperatura exterior o ambiente actual.
De esta manera ventajosa es posible obtener con
un elemento sensor de temperatura, es decir, con un elemento
estructural sensible a la temperatura, que sirve especialmente para
la vigilancia de la temperatura de los semiconductores de potencia
del regulador del ventilador, al mismo tiempo también una magnitud
de la temperatura exterior o la temperatura ambiente, por ejemplo
de un automóvil.
Gracias a la temperatura ambiente así obtenida,
puede ahora diferenciarse entre un funcionamiento de verano o de
invierno del ventilador de climatización. Si se alcanza un valor
límite de temperatura predeterminado, y se detecta además mediante
el procedimiento según la invención que se dan las condiciones para
el funcionamiento de verano, se acciona la ventilación en estado
parado solar, de modo que es posible una disminución de la
temperatura del espacio interior del vehículo de un vehículo que se
encuentra bajo el sol, especialmente aparcado. Sin embargo, si con
el procedimiento según la invención se detecta el funcionamiento de
invierno, al encontrarse la temperatura exterior o ambiente por
debajo de una temperatura de diferenciación predeterminada, la
ventilación en estado parado solar no se acciona, ya que una
función de este tipo resultaría molesta en invierno. Debido a la
radiación solar suficiente, habría ciertamente en este caso, gracias
al módulo solar, suficiente energía para el funcionamiento del
ventilador, pero únicamente se soplaría un incómodo aire frío en
el
vehículo.
vehículo.
Ventajosamente, con el procedimiento según la
invención para el accionamiento de un ventilador de climatización,
se tiene en cuenta el calentamiento propio generado por los
semiconductores mediante al menos una línea característica
almacenada preferiblemente en una memoria de datos. El calentamiento
por los semiconductores depende de su respectivo estado de
funcionamiento. Sobre las líneas características que pueden
almacenarse en un software correspondiente, se sustrae el
calentamiento propio de los semiconductores de la temperatura
detectada por el sensor de temperatura. La temperatura corregida
obtenida de este modo corresponde a la temperatura ambiente. Para
poder tener en cuenta también modificaciones de estado rápidas, es
decir dinámicas, de los semiconductores y las variaciones de
temperatura que se derivan de ello, se almacenan también
ventajosamente constantes de tiempo térmicas en forma de software.
Así puede tenerse en cuenta también, en caso de un cambio brusco y
rápido del estado operativo del regulador del ventilador, la
compensación de temperatura de todo el regulador.
Gracias a la temperatura exterior o ambiente
detectada con el procedimiento según la invención puede
diferenciarse fácilmente entre el funcionamiento de verano o de
invierno, es decir, entre "ventilar" o "no ventilar". Esta
diferenciación tiene lugar preferiblemente con una histéresis de
temperatura, para evitar cambios esporádico, es decir, casuales
entre funcionamiento de verano y de invierno.
El procedimiento según la invención para
controlar un ventilador de climatización puede disponerse
ventajosamente en el microcontrolador, presente en cualquier caso,
sin costes adicionales importantes, en forma de software. A través
de la temperatura medida por el sensor de temperatura, así como, en
su caso, de las líneas características que dependen del tiempo, de
los semiconductores de potencia, puede determinarse mediante
cálculos la temperatura exterior o ambiente y accionarse de forma
deseada el ventilador de climatización.
El procedimiento según la invención permite de
manera ventajosa el accionamiento de un ventilador de climatización,
especialmente el control del funcionamiento solar de un ventilador
de climatización para un automóvil, en el que sólo se permite el
funcionamiento solar en caso de temperaturas exteriores o ambiente
suficientemente elevadas. El procedimiento según la invención se
aplica además sin circuitos o elementos sensores de temperatura
adicionales. Ya solo mediante un programa de evaluación y control
instalado en un microcontrolador, presente en cualquier caso la
función puede realizarse sin costes
adicionales.
adicionales.
Más ventajas adicionales del procedimiento según
la invención se derivan de la siguiente descripción de un ejemplo
de realización.
En el dibujo se representa un ejemplo de
realización del procedimiento según la invención, que se explicará
más detalladamente en la siguiente descripción. Las figuras del
dibujo, su descripción así como las reivindicaciones contienen
características en combinación. Un experto en la técnica tendrá en
cuenta estas características también individualmente y las
combinará en otras combinaciones razonables, que han de considerarse
por tanto como dadas a conocer igualmente en este documento.
Muestran
la figura 1, una vista detallada de la
construcción mecánica de un regulador de ventilador en una sección
transversal,
la figura 2, un diagrama de flujo de algunas
etapas esenciales del procedimiento según la invención.
La figura 1 muestra una vista detallada de un
regulador 10 de ventilador para el accionamiento de un ventilador
de climatización. El regulador 10 de ventilador está unido a través
de medios de conexión correspondientes con un módulo no
representado en la figura 1, por ejemplo un módulo de techo o de
techo deslizante, que presenta células solares para el suministro
de energía al regulador del ventilador y al ventilador de
climatización. Estas células solares proporcionan, en caso de
radiación solar correspondiente, la electricidad para el
funcionamiento del ventilador de climatización. De este modo puede
realizarse especialmente una ventilación en estado parado solar,
que puede encargarse en verano, en caso de altas temperaturas
exteriores, de una disminución de la temperatura interior del
vehículo soplando aire fresco al vehículo. De este modo puede
evitarse el sobrecalentamiento de un vehículo pasivo parado bajo el
sol a través de una gran área de temperatura. El propio
accionamiento de los ventiladores se realiza en este estado
operativo mediante un convertidor CC/CC externo o, por ejemplo,
también mediante un regulador de ventilador PWM con entrada
solar.
La regulación del ventilador se realiza, de una
manera conocida y que por tanto no se describe más detalladamente,
entre otras cosas, mediante un número de elementos 12 constructivos
electrónicos y semiconductores que están montados sobre una placa
14 conductora del regulador 10 del ventilador. La placa 14
conductora está unida, a través de un material 16 termoconductor,
con un cuerpo 18 de enfriamiento. El cuerpo 18 de enfriamiento
emite el calor perdido generado en funcionamiento del regulador del
ventilador al entorno, lo que lleva a un aumento de la temperatura
ambiente. El regulador 10 del ventilador tiene, especialmente para
la protección de los semiconductores 12 de potencia, un sensor 20
de temperatura, por ejemplo un elemento NTC, que se dispone
igualmente en la placa 14 conductora. El sensor 20 de temperatura
puede realizarse además, no obstante, mediante cualquier otro
elemento estructural sensible a la temperatura, por ejemplo, una
pieza estructural con una transición p-n de
semiconductor. Para ello se dispondría por ejemplo una línea
característica de esta pieza estructural, que presenta variaciones
de las propiedades de la pieza estructural en función de su
temperatura, preferiblemente en un elemento de memoria. Al
detectarse tales variaciones en la pieza estructural, puede
entonces concluirse la temperatura de la pieza estructural. En este
sentido generalizador, se habla a continuación sólo de un sensor 20
de
temperatura.
temperatura.
La temperatura detectada por el sensor 20 de
temperatura es por tanto la temperatura ambiente o exterior así
como una temperatura que se atribuye al calentamiento del
semiconductor 12 del control del ventilador. El respectivo
calentamiento por los componentes semiconductores o electrónicos
depende de su respectivo estado de funcionamiento. Si la
temperatura detectada por el sensor 20 de temperatura se valora de
manera correspondiente, de un modo que todavía debe describirse, se
obtiene una magnitud de la temperatura ambiente y por tanto una
estimación de la temperatura exterior presente.
En formas de realización alternativas, los
semiconductores 12 pueden estar dispuestos directamente también en
uno o más cuerpos de enfriamiento. Ventajosamente, el sensor 20 de
temperatura se coloca en una forma de realización de este tipo
también en este cuerpo de enfriamiento para detectar de manera
temprana un sobrecalentamiento de los semiconductores de potencia.
A partir de una temperatura detectada en el cuerpo de enfriamiento
puede deducirse de una manera conocida la temperatura del elemento
estructural semiconductor.
La figura 2 muestra algunas etapas esenciales
del procedimiento según la invención para el control de un
ventilador de climatización. En la etapa 22 se mide, mediante un
elemento 20 sensor de temperatura que preferiblemente sirve para
proteger a los elementos 12 semiconductores de un regulador del
ventilador, la temperatura T_{med} actual en el lugar del
elemento 20 sensor y se facilitan estos datos para un procesamiento
adicional. El calentamiento propio de los elementos semiconductores
y electrónicos correspondiente a las respectivas condiciones
operativas del ventilador de climatización se calcula en la etapa
24 con ayuda de líneas características del elemento estructural
almacenadas. Para ello, por ejemplo, la cantidad de calor generada
por cada semiconductor de potencia puede derivarse en función de la
absorción de potencia del elemento semiconductor, así como su
duración en funcionamiento activo.
A través de las capacidades térmicas
correspondientes entre los elementos estructurales electrónicos y el
lugar de captación del sensor 20 de temperatura puede determinarse
la temperatura que resulta del calentamiento propio de los
elementos estructurales de los semiconductores. A este respecto han
de extraerse, dado el caso, datos adicionales como por ejemplo el
tiempo de funcionamiento activo del elemento estructural
semiconductor, tal como se indica esquemáticamente por la etapa 26
de la figura
2.
2.
En la etapa 28 de procedimiento se corrige la
temperatura T_{med} detectada por el sensor 20 de temperatura en
la temperatura T_{E} generada por el calentamiento propio de los
elementos estructurales semiconductores. Este resultado determinado
mediante cálculo corresponde a la temperatura T_{U} ambiente y es
una magnitud de la temperatura exterior existente por ejemplo de un
vehículo. La temperatura exterior permite entonces la
diferenciación de la existencia del funcionamiento de verano o de
invierno para el ventilador de climatización. Esto es posible con
el procedimiento reivindicado especialmente sin componentes
adicionales, especialmente sin componentes adicionales para la
detección de la temperatura. Ya solo mediante un software
correspondiente en un microcontrolador, presente en cualquier caso,
la función puede realizarse del control del ventilador sin costes
adicionales.
Gracias a la temperatura exterior o ambiente
obtenida de este modo se diferencia ahora entre funcionamiento de
verano o de invierno, es decir, entre "ventilar" o
"ventilar". Si la temperatura exterior o ambiente T_{U}
corresponde a una temperatura que está asociada a un intervalo
(T_{U} = T_{US}) que caracteriza al funcionamiento de verano y
si esta temperatura T_{US} supera una temperatura T_{G} límite
predeterminada mediante la etapa 29 del procedimiento, entonces se
genera en la etapa 30 del procedimiento una señal 34 de
accionamiento para el funcionamiento del ventilador de
climatización.
El ventilador de climatización puede conectarse
en estas condiciones operativas durante un tiempo predeterminado,
para rebajar la temperatura en el espacio interior del vehículo.
También es posible activar el ventilador de climatización durante
todo el tiempo necesario para que la temperatura en el espacio
interior del vehículo alcance un valor determinado preestablecido,
por ejemplo la temperatura
exterior.
exterior.
La temperatura T_{G} límite a la que se activa
el ventilador de climatización en el funcionamiento de verano, se
facilita al programa de control en la etapa 29 del procedimiento y,
en la etapa 30 del procedimiento descrita, se compara con la
"temperatura T_{US} de verano" actualmente existente. La
temperatura T_{G} límite puede predeterminarse manualmente en la
etapa 29 del procedimiento, por ejemplo por el usuario del vehículo,
o también estar almacenada ya de fábrica en un programa de control
correspondiente.
Si la temperatura T_{U} ambiente detectada en
la etapa 28 del procedimiento corresponde a una temperatura en un
intervalo de temperaturas que caracteriza el funcionamiento de
invierno de la ventilación en estado parado solar (T_{U} =
T_{UW}), entonces no se genera ninguna señal de accionamiento para
el ventilador de climatización después de la comparación de
temperaturas en la etapa 36 del procedimiento.
La ventilación en estado parado solar que se
encarga en el funcionamiento de verano de reducir la temperatura
del espacio interior del vehículo de un vehículo que se encuentra
bajo el sol, permite de este modo que, en el funcionamiento de
invierno, no se sople nada de aire frío incómodo en el interior del
vehículo, a pesar de que con una radiación solar suficiente también
habría disponible en invierno suficiente energía desde el módulo
solar, para poner en funcionamiento el ventilador. La reducción de
la temperatura en el espacio interior del vehículo mediante la
ventilación en estado parado solar puede restringirse por tanto
únicamente al funcionamiento de verano y se bloquea en el
funcionamiento de invierno, en el que una función de este tipo
resultaría molesta, de manera automática y sin elementos de
conmutación adicionales.
Con el procedimiento según la invención puede
realizarse por tanto una función de desconexión automática que no
necesita ni un conmutador separado en el espacio de los ocupantes
del vehículo ni un interruptor de temperatura externo, para evitar
el funcionamiento de una ventilación en estado parado solar con
temperaturas demasiado frías. El procedimiento según la invención
permite conectar el ventilador de climatización sólo en caso de
temperaturas suficientemente elevadas de una manera deseada, sin que
sean necesarios componentes adicionales para el funcionamiento de
la ventilación en estado parado solar.
Claims (7)
1. Procedimiento para el accionamiento de un
ventilador de climatización, especialmente para el control del
funcionamiento solar de un ventilador de climatización para un
automóvil, en el que el ventilador de climatización, al alcanzarse
un valor (T_{G}) límite de temperatura para la temperatura
(T_{U}, T_{US}, T_{UW}) ambiente, permite un flujo de masa de
aire desde una primera zona exterior a una segunda zona interior,
caracterizado porque, para la determinación de la
temperatura (T_{U}) ambiente, se utiliza un elemento (20)
constructivo sensible a la temperatura, presente en un regulador
(10) de ventilador del ventilador de climatización, de los
componentes (12) electrónicos del regulador (10) de ventilador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el valor (T_{G}) límite de temperatura
se establece en función de la temperatura (T_{U}, T_{US},
T_{UW}) ambiente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la temperatura (T_{U}, T_{US},
T_{UW}) ambiente se estima mediante un valor (T_{med}) de
medición de un elemento (20) constructivo sensible a la
temperatura, presenta en un regulador (10) de ventilador, que sirve
preferiblemente como sensor de temperatura para la protección de la
temperatura de los componentes (12) electrónicos.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la temperatura (T_{med}) medida por el
sensor (20) de temperatura se corrige en una temperatura (T_{E})
que corresponde al calentamiento propio de los componentes (12)
electrónicos del control (10) de ventilador, para obtener una
magnitud de la temperatura (T_{U}) ambiente.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el calentamiento propio de los
componentes (12) electrónicos del control (10) de ventilador se
tienen en cuenta mediante al menos una línea característica
preferiblemente almacenada en una memoria de datos.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque se tienen en cuenta variaciones de
estado temporales del calentamiento propio de los componentes (12)
electrónicos del control (10) de ventilador mediante al menos una
constante temporal térmica almacenada preferiblemente en una memoria
de datos del control (10) de ventilador.
7. Microcontrolador con un código de programa
para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones
anteriores.
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