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Title:
METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN ACTUATING DRIVE OF A MOTOR VEHICLE WITH DIFFERENT VEHICLE ELECTRIC SYSTEM VOLTAGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/035689
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for operating an actuating drive of a motor vehicle with different vehicle electric system voltages, whereby the actuating drive is connected to the vehicle electric system in order to operate an actuating member. According to the inventive method, in which the actuating drive is reliably driven also in the case of different vehicle electric system voltages, the vehicle electric system voltage is measured, and a signal which drives the actuating drive is varied according to the vehicle electric system voltage in such a way that the voltage is always adjusted to approximately the same level on the actuating drive.

Inventors:
KEMPKEN LUDGER (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/009687
Publication Date:
June 22, 2000
Filing Date:
December 09, 1999
Export Citation:
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Assignee:
MANNESMANN VDO AG (DE)
KEMPKEN LUDGER (DE)
International Classes:
B60R16/03; B60H1/00; H02P7/29; (IPC1-7): B60H/
Foreign References:
DE4444810A11996-06-20
EP0745495A21996-12-04
Attorney, Agent or Firm:
MANNESMANN VDO AG (Patent- und Markenabteilung Kruppstrasse 105 Frankfurt, DE)
MANNESMANN VDO AG (Patent- und Markenabteilung Kruppstrasse 105 Frankfurt, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Stellantriebes eines Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen, wobei der Stellantrieb zum Betreiben eines Stellgliedes mit der Bordnetzspannung verbun den wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordnetzspannung gemessen und in Abhängigkeit von der gemessenen Bordnetzspan nung ein den Stellantrieb ansteuerndes Signal so variiert wird, daß sich am Stellantrieb immer dieselbe Spannung einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wäh rend des Anliegens einer ersten Bordnetzspannung der Stellantrieb mit einem ersten Steuersignal und während des Anliegens einer zweiten Bordnetzspannung mit einem zweiten Ansteuersignal ange steuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die er ste Bordnetzspannung kleiner ist als die zweite Bordnetzspannung, wobei bei Erfassung der ersten Bordnetzspannung der Stellantrieb durch ein Signal mit konstantem Signalpegel angesteuert wird, wäh rend bei Erfassung der zweiten Bordnetzspannung der Stellantrieb mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert wird, dessen PulsPausenVerhältnis so ausgebildet ist, daß sich am Stellantrieb annähernd die erste Betriebsspannung einstellt.
4. Vorrichtung zur Einstellung einer Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug, bei welcher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch1 bei Einschalten einer Bordnetzspannung eine Klimare geleinrichtung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Innen raumtemperaturwert eine Endstufe eines Stellantriebes zur Betäti gung einer Klimaklappe ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anliegens einer ersten Bordnetzspannung die Klimare geleinrichtung (7) die Endstufe (18,19,20,21) mit einem konstanten Signalpegel ansteuert und beim Anliegen einer zweiten Bordnetz spannung, die größer als die erste Bordnetzspannung ist, die Klima regeleinrichtung (7) die Endstufe (18,19,20,21) mit einem pulswei tenmodulierten Signal ansteuert, dessen PulsPausenVerhältnis so ausgebildet ist, daß sich am Stellantrieb (13,14) annähernd die erste Bordnetzspannung einstellt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (13,14) ein Elektromotor ist, welcher eine Frischluftklap pe (2) oder eine Umluftklappe (3) betätigt, die in einem Luftkanal (23) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung der Frischluftklappe (2) oder der Umluftklappe (3) an ei nen durch die Klimaregeleinrichtung (7) vorgegebenen Sollwert die Drehgeschwindigkeit der Frischluft (2) oder Umluftklappe (3) durch Variation des pulsweitenmodulierten Signales verlangsamt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimaregeleinrichtung (7) mit einer Einrichtung zur Messung der Bordnetzspannung verbunden ist und in Abhängigkeit des Aus gangssignales der Meßeinrichtung das Ansteuersignal für den Stell antrieb (13,14) ausgibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Bordnetzspannung Bestandteil der Kli maregeleinrichtung (7) ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Stellantriebes eines Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stellantriebes eines Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen, wobei der Stellantrieb zum Betreiben eines Stellgliedes mit der Bordnetzspan- nung verbunden wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens.

Die Spannungsversorgung von Kraftfahrzeugklimaaniagen erfolgt über das Bordnetz des Kraftfahrzeuges, dessen Spannung zur Zeit bei Perso- nenkraftwagen 12 V beträgt. Aufgrund der in modernen Personenkraftwa- gen vorhandenen Vielzahl an elektrischen Verbrauchern mit hoher Lei- stungsaufnahme werden für die Zukunft auch Bordnetze mit einer höhe- ren Spannung in Erwägung gezogen.

Unterschiedliche Spannungen in den Bordnetzsystemen sind auch bei Lastkraftwagen vorgesehen. in Europa beträgt die Bordnetzspannung von LKW's 24 V, in Amerika dagegen nur 12 V. Dies erfordert bei den Her- stellern von Klimaanlagen einen entsprechenden Aufwand in der Herstel- lung und Bereithaltung dieser Klimaanlagen, da für jedes Bordnetz eine entsprechende Klimaanlage hergestellt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Stellantriebes im Kraftfahrzeug anzugeben, welches auch bei unter- schiedlichen Bordnetzspannungen zuverlässig arbeitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Bordnetz- spannung gemessen und in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung ein den Stellantrieb ansteuerndes Signal so variiert wird, daß sich am Stell- antrieb immer annähernd dieselbe Spannung einstellt.

Die Erfindung hat dabei den Vorteil, daß durch die zeitliche Variation des digitalen Signales, welches den Stellantrieb steuert, der Spannungspegel geändert wird. Auf eine Pegelumsetzung der Bordnetzspannung selbst wird dabei verzichtet, wodurch zusätzlicher Schaltungsaufwand vermieden wird. Die Erfindung ermöglicht den Einsatz derselben Klimaanlage in Fahrzeugen mit den unterschiedlichsten Bordnetzen wie 12 V, 24 V oder 48 V.

Vorteilhafterweise wird während des Anliegens einer ersten Bordnetz- spannung der Stellantrieb mit einem ersten Ansteuersignal und während des Anliegens einer zweiten Bordnetzspannung mit einem zweiten An- steuersignal angesteuert.

Diese Ansteuersignale lassen sich einfach durch einen Mikroprozessor erzeugen. Somit wird durch einfache digitale Schaltungsmaßnahmen eine kostengünstige Ansteuermöglichkeit ohne zusätzlichen Hardwareaufwand ermöglicht.

In einer Weiterbildung ist die erste Bordnetzspannung kleiner als die zweite Bordnetzspannung, wobei bei Erfassung der ersten Bordnetzspan- nung der Stellantrieb durch ein Signal mit konstantem Signalpegel ange- steuert wird, während bei Erfassung der zweiten Bordnetzspannung der Stellantrieb mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert wird, dessen Puls-Pausen-Verhältnis so ausgebildet ist, daß sich am Stellan- trieb annähernd die erste Bordnetzspannung einstellt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Variation des Ansteuersi- gnales bei Anliegen einer höheren Versorgungsspannung, wie beispiels- weise 24 V oder 48 V, dieses so variiert wird, daß aus Sicht des Stellan- triebes unabhängig vom Anliegen der tatsächlichen Versorgungsspan- nung immer nur 12 V anliegen.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung steuert bei einer Vorrichtung zur Einstellung einer Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug bei Einschaltung einer Bordnetzspannung eine Klimaregeleinrichtung in Ab- hängigkeit von einem vorgegebenen innenraumtemperaturwert eine End- stufe eines Stellantriebes zur Betätigung einer Klimaklappe an. Beim An- liegen einer ersten Bordnetzspannung steuert die Klimaregeleinrichtung die Endstufe mit einem konstantem Signalpegel an und beim Anliegen der zweiten Bordnetzspannung, die größer ist als die erste Bordnetzspan- nung, steuert die Klimaregeleinrichtung die Endstufe mit einem pulswei- tenmodulierten Signal an, dessen Puls-Pausen-Verhältnis so ausgebildet ist, daß sich am Stellantrieb annähernd die erste Bordnetzspannung ein- stellt.

Im Falle von Klimaanlagen für LKW, die sowohl für den europäischen Markt mit einer Bordnetzspannung von 24 V als auch für den amerikani- schen Markt mit einer Bordnetzspannung von 12 V vorgesehen sind, kann somit ein und dieselbe Klimaanlage mit zugehöriger Bedieneinheit ver- wendet werden.

Vorteilhafterweise ist der Stellantrieb ein Elektromotor, welcher eine Frischluftklappe oder eine Umluftkiappe betätigt, die in einem Luftkanal der Klimaanlage angeordnet sind.

Um eine genaue Positionierung der Klappen zu ermöglichen, wird bei An- näherung der Frischluftklappe oder der Umluftklappe an einen, durch die Klimaregeleinrichtung vorgegebenen Sollwert die Drehgeschwindigkeit der Frischluft-oder Umluftklappe durch Variation des pulsweitenmodulierten Signales verlangsamt.

In einer Ausgestaltung ist die Klimaregeleinrichtung mit einer Einrichtung zur Messung der Bordnetzspannung verbunden und gibt in Abhängigkeit des Ausgangssignales der Meßeinrichtung das Ansteuersignal für den Stellantrieb aus.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Einrichtung zur Messung der Bordnetzspannung Bestandteil der Klimaregeleinrichtung.

Die Erfindung iäßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll an- hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt : Figur 1 Klimagerät eines Kraftfahrzeuges, Figur 2 Ansteuerung des Stellantriebes.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Figur 1 ist das Klimagerät 1 in seiner konkreten Anordnung im Kraft- fahrzeug 12 dargestellt. Über die Frischluftklappe 2 wird Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeuges in das Kraftfahrzeug 12 angesaugt. Die Stel- lung der Frischluftklappe 2 wird von einem Stellmotor 13 in Abhängigkeit von eiektrischen Signalen gesteuert, die vom Klimaregelgerät 7 erzeugt werden.

Die Umluft aus dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges wird über die Umiuftklappe 3 vom Klimagerät 1 ebenfalls angesaugt. Auch die Stellung der Umluftklappe 3 wird in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Klimaregelgerätes 7 von einem Stellmotor 14 gesteuert.

Die Frischluftklappe 2 und die Umluftklappe 3 sind dabei im Luftkanal 23 des Klimagerätes angeordnet. Die Um-und Frischluft wird mittels eines sich ebenfalls im Luftkanal 23 befindlichen Ventilators 4 gefördert und da- bei gleichzeitig verwirbelt. Es entsteht Mischluft 5, die dem Verdampfer 6 zugeführt und von diesen im Kühlbetrieb an den Fahrzeuginnenraum ab- gegeben wird.

Dem Verdampfer 6 ist ein Heizwärmetauscher 8 nachgeordnet, welcher nur im Heizbetrieb eingesetzt wird.

Im Kühlbetrieb wird die Mischluft 5 über Ausströmer 10 an den Fahrgast- raum abgegeben. Diese Ausströmer 10 sind in Kanälen 24 angeordnet, die in Richtung Windschutzscheibe, in Richtung Fahrer bzw. Beifahrer und in Richtung des Fußbereiches des Fahrers bzw. Beifahrers weisen. Mittels der in den einzelnen Kanälen angeordneten Luftverteilerklappen 11, kann der Lufteintritt vom Fahrer bzw. Beifahrer reguliert werden.

Um die thermische Belastung des Systems festzustellen, sind im Frisch- luftstrom in der Nähe der Frischluftklappe 2 ein Temperatursensor 2a und ein Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit 2b angeordnet.

Ein Temperatursensor 3a und ein weiterer Sensor für die relative Luft- feuchtigkeit 3b sind in der Nähe der Umluftklappe 3 angeordnet. Die Si- gnale der Temperatursensoren 2a, 3a und der Luftfeuchtesensoren 2b, 3b werden dem Klimaregelgerät 7 zur Berechnung der augenblicklichen Lufttemperatur im Fahrgastraum zugeführt, wobei das Klimaregelgerät 7 diese tatsächliche Innenraumtemperatur mit einer Wunschtemperatur ver- gleicht. In Abhängigkeit von diesem Vergleich steuert das Klimaregelgerät 7 die Frischluftklappe 2 und/oder die Umluftklappe 3 so an, daß diese sich öffnen bzw. schließen.

Das Klimaregelgerät 7 enthält mehrere Bedienelemente 15 u. a. zur Um- schaltung zwischen einem automatischen und mehreren individuell ein- stellbaren Betriebszuständen. Für die Einstellung der Wunschtemperatur der Fahrer-und Beifahrerseite sind Temperatureinstellelemente 17 vor- handen.

Eingangssignale für das K ! imasteuergerät 7 sind neben der Innenraum- temperatur T, die mittels eines Temperatursensors 16 gemessen wird, auch die Einsteligrößen, die über die Bedienelemente 15 des Klimasteu- ergerätes 7 gewähtt werden. Arbeitet das Klimasteuergerät 7 im automati- schen Betriebsmodus, so erfolgt die Luftverteilung im Innenraum über die Ausströmöffnungen 10 in einem vorgegebenen Verhältnis. Der Öffnungs- grad der Frischluftklappe 2 bzw. der Umluftklappe 3 wird automatisch mittels eines im Klimaregelgerät 7 abgespeicherten Programms entspre- chend den aktuellen Erfordernissen eingestellt. Die erforderlichen Ein- gangskenngrößen erhält das Klimaregelgerät 7 über die verschiedenen schon beschriebenen Sensoren.

In Figur 2 ist eine Ansteuerung des Stellmotors 13 dargestellt, welcher die Frischluftklappe 2 betätigt. Die Ansteuerung des Stellmotors 14, der die Umluftklappe 3 betätigt, erfolgt analog.

Das Klimaregetgerät 7, welches als Kernstück einen Mikrocontroller 22 enthält, ist über seinen A/D-Wandler mit der Betriebsspannung UB ver- bunden. Der A/D-Wandler ist dabei so ausgebildet, daß er als Betriebs- spannungserkennung dient und dabei feststellt, ob ein Bordnetz von 12 V oder von 24 V bzw. von 48 V anliegt. Die Beschaltung des A/D-Einganges des Mikrocontrollers 22 erfolgt dabei über einen Spannungsteiler 25,26, welcher zwischen Masse GND und Betriebsspannung UB angeordnet ist.

Der Mikrocontroller 22 weist vier Ausgänge M1 bis M4 auf, welche jeweils mit einem Endstufentransistor 18,19,20,21 verbunden sind. Die End- stufentransistoren 18,19,20,21 sind dabei als Brückenschaltung mit dem Stellmotor 13 verschaltet. Die Brückenendstufe 18,19,20,21 ist ebenfalls an die Betriebsspannung UB und an Masse GND angeschlossen.

Detektiert der A/D-Wandler des Mikroprozessors 22 nach Einschaltung der Klemme 15 des Kraftfahrzeuges eine Bordnetzspannung von 12 V, so liegen an den Ausgängen des Mikroprozessors 22 folgende Signale wäh- rend der gesamten Betriebsdauer an. Der Ausgang M1 des Mikroprozes- sors 22 führt ein High-Signal, mit welchem der Transistor 18 angesteuert wird. Der Ausgang M2 steuert den Transistor 19 mit Low an. Der Ausgang M3 steuert den Transistor 21 mit High an, während der Transistor 20 an Low liegt (Ausgang M4).

Detektiert die Betriebsspannungserkennung nach Einschalten des Fahr- zeugmotors eine Bordnetzspannung von 24 V, wird der Transistor 18 un- verändert mit High und der Transistor 19 unverändert mit Low angesteu- ert. Der Transistor 20 wird auch in diesem Fall mit Low beschaltet.

Der Transistor 21 wird vom Ausgang M3 des Prozessors 22 mittels eines Rechteck-PWM-Signales angesteuert, dessen Puls-Pausen-Verhältnis 50 % beträgt. Dabei wird mit einer Frequenz zwischen 100 Hz und 100 KHz gearbeitet, die ebenfalls vom Mikrocontroller 22 erzeugt wird. Auf- grund dieser pulsweitenmodulierten Spannung wird eine Motornennspan- nung von 12 V am Stellmotor 13 eingestellt, so daß der Motor 13 auch bei einem Bordnetz von 24 V arbeitet. Bei einer Bordnetzspannung von 48 V würde das Puls-Pausen-Verhältnis des PWM-Signales 25 % betragen.