Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung und Verfahren zum Testen einer Kühleinrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung sowie einem Verfahren zum Testen einer Kühleinrichtung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Aus der DE 103 00 051 AI ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen von Elektromotoren, insbesondere Lüftermotoren, auf ihre

Funktionsfähigkeit bekannt. Hierbei werden mittels einer Antenne die durch den Elektromotor gebildeten elektromagnetischen Wechselfelder empfangen, die empfangenen Signale auf Signalteile im Frequenzbereich der Rotationswerte von Elektromotoren bzw. deren Harmonischen analysiert und bei Vorhandensein die Funktionsfähigkeit mittels einer Ausgabeeinheit ausgegeben.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass wenigstens ein Fahrzeugparameter erfasst wird und abhängig von dem wenigstens einen erfassten Fahrzeugparameter ein Testbetrieb durchgeführt wird. Hierdurch wird es ermöglicht, dass ein Funktionstest einer Kühlvorrichtung nicht nur bei einem Betrieb der Kühlvorrichtung durchgeführt wird, sondern dass in einem Testbetrieb eine Funktionsfähigkeit bereits im Vorfeld einer erforderlichen Benutzung einer Kühlvorrichtung geprüft wird und die

Funktionsfähigkeit einer Kühleinrichtung sichergestellt werden kann, falls der Bedarf für einen Betrieb der Kühleinrichtung besteht. Indem ein Testbetrieb abhängig von einem Fahrzeugparameter gewählt wird, wird zudem ermöglicht, dass ein Testbetrieb der Kühleinrichtung zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt wird. Somit kann eine Störung des Fahrers durch eine unerwartete Durchführung eines Testbetriebs, die gegebenenfalls mit einer störenden Geräuschentwicklung verbunden ist, vermieden werden. Indem ein Testbetrieb z.B. nur bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs durchgeführt wird, kann zudem vermieden werden, dass ein Energiespeicher im Fahrzeug in einem Ruhebetrieb unnötig belastet wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Zeitschaltung vorzusehen, mit der ein Zeitpunkt eines Testbetriebs derart verarbeitet wird, dass ein Testbetrieb vor Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne verhindert wird. Somit wird vermieden, dass abhängig von der Fahrsituation unnötig häufig ein Testbetrieb durchgeführt wird. Denn nach Erfassen eines Funktionierens einer Kühleinrichtung ist davon auszugehen, dass zumindest für einen gewissen Zeitraum von einer Funktionsfähigkeit der Kühleinrichtung auszugehen ist. Ferner kann somit auch ermöglicht werden, dass ein Testbetrieb erst eine vorgegebene Zeit, beispielsweise 5 Minuten, nach einem Einschalten eines Fahrbetriebs durchgeführt wird, um unnötige

Testbetriebe zu vermeiden.

Es ist ferner vorteilhaft, dass die Kühleinrichtung als ein Lüfter ausgebildet ist. Ein Lüfter, also ein im Regelfall über einen Elektromotor angetriebenes

Schaufelrad zur Luftbewegung, das eine Luftmenge zur Kühlung an eine zu kühlende Einrichtung heranführt, ist einerseits kostengünstig und kann andererseits gezielt angesteuert werden. Ferner kann eine Funktionsweise eines Lüfters auch leicht detektiert werden. So ist eine Funktion eines Lüfters beispielsweise durch ein Erfassen einer Drehzahl des Lüfters oder einer

Leistungsaufnahme des Lüfters einfach möglich.

Entsprechende Vorteile ergeben sich auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Testen einer Kühleinrichtung. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, dass als ein Fahrzeugparameter eine Aktivierung einer Zündung eines Fahrzeugs erfasst wird. Denn nur bei einer aktivierten Zündung eines Fahrzeugs oder entsprechend bei einem Elektrofahrzeug, oder bei einem Fahrzeug mit einem alternativen Antrieb, bei einer aktivierten Fahrbetriebsart ist davon auszugehen, dass ein Test einer Kühleinrichtung erforderlich ist und notwendige Energie hierfür zur Verfügung steht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Durchführung eines Testbetriebs abhängig von einer Drehzahl eines Motors des Fahrzeugantriebs durchzuführen. Wenn nämlich eine vorgegebene Drehzahl überschritten wird, beispielsweise bei einem

Verbrennungsmotor eine Drehzahl von 2000 Umdrehungen pro Minute, so ist der Antrieb des Fahrzeugs mit einer Geräuschentwicklung verbunden. Eine

Durchführung eines Testbetriebs einer Kühleinrichtung, der ebenfalls mit einer Geräuschentwicklung verbunden ist, wird somit mit sehr hoher

Wahrscheinlichkeit von einem Fahrer des Fahrzeugs nicht bemerkt. Eine

Irritation des Fahrers kann somit ausgeschlossen werden.

In entsprechender Weise ist ein Testbetrieb auch dann ohne eine Störung eines Fahrers möglich, wenn eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten wird, beispielsweise eine Geschwindigkeit von 80 km/h. In ähnlicher Weise kann eine Irritation des Fahrers durch eine Geräuschentwicklung eines Testbetriebs einer Kühleinrichtung auch dann ausgeschlossen werden, wenn eine Aktivierung eines Lüfters einer Fahrzeugklimatisierung als Fahrzeugparameter festgestellt wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Fahrerinformationseinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer

Kühleinrichtung und einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für die Kühleinrichtung, Figur 2 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung, Figur 3 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Testen einer Kühleinrichtung. Ausführungsformen der Erfindung

In Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die durch eine

Wärmekraftmaschine angetrieben werden, ist eine kontinuierliche Kühlung insbesondere für den Fahrzeugantrieb aufgrund der durch Verlustleistung und Reibung entstehenden Wärme erforderlich. Darüber hinaus weisen Fahrzeuge heute vielfältige elektronische Einrichtung auf, die insbesondere abhängig von einer Außentemperatur und von einer Betriebsdauer des Fahrzeugs ebenfalls gekühlt werden müssen. Oftmals ist jedoch lediglich eine zeitweise Kühlung bei einer besonderen Hitzebelastung erforderlich. Erfolgt die Kühlung nicht, beispielsweise durch eine Fehlfunktion der vorliegenden Kühleinrichtung, so kann die elektronische Komponente unvermittelt ausfallen. Hierdurch kann gegebenenfalls die Fahrsicherheit gefährdet werden.

In der Figur 1 ist als Beispiel für eine derartige elektronische Komponente in einem Kraftfahrzeug eine Fahrerinformationseinrichtung 1 dargestellt. Die Fahrerinformationseinrichtung 1 weist eine Anzeigeeinheit 2 auf. Die

Anzeigeeinheit 2 ist beispielsweise vor einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angeordnet und informiert den Fahrer über Fahrzeugparameter und den Fahrzeugzustand. In der Anzeigeeinheit 2 ist beispielsweise eine Skalenanzeige 3 dargestellt, mit der eine Fahrzeuggeschwindigkeit angezeigt wird. Ferner kann beispielsweise über eine Symboldarstellung 4 ein Warnsymbol angezeigt werden, das eine Fehlfunktion einer Fahrzeugkomponente anzeigt. In einer Bildschirmanzeige 5 können Multimediainformationen oder Fahrhinweise dargestellt werden.

Die Anzeigeeinheit 2 wird über einen Datenbus 6 von einer Steuereinheit 7 angesteuert. Die Steuereinheit 7 weist eine Recheneinheit 8 auf, die

Fahrzeugdaten verarbeitet und die die Anzeigeeinheit 2 ansteuert. Hierfür ist ein erheblicher Rechenaufwand erforderlich. Die Steuereinheit 7 ist im Allgemeinen für einen Fahrer nicht sichtbar hinter einer Instrumententafel im Kraftfahrzeug verbaut. Damit ist eine unmittelbare Abgabe einer Abwärme, die bei einem Betrieb der Recheneinheit 8 entsteht, an die Umgebung selbst bei einer Verwendung passiver Kühlkörper nur eingeschränkt möglich. Zur Kühlung der Recheneinheit 8 ist daher eine zusätzliche

Kühleinrichtung 9 vorgesehen.

Die Kühleinrichtung 9 kann beispielsweise als eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung, beispielsweise eine Heat-Pipe, ausgebildet sein. Im vorliegenden

Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung 9 als ein Lüfter ausgeführt.

In einer ersten Ausführungsform ist es möglich, dass der Lüfter 9 über eine erste, gestrichelte Luftzuführung 11 vorzugsweise gekühlte Luft in Richtung der Recheneinheit 8 bewegt. Die Recheneinheit 8 ist beispielsweise über

Lüftungsschlitze oder über einen Kühlkörper derart gestaltet, dass sie Wärme an einen so entstehenden Luftstrom abgeben kann. In einer weiteren

Ausführungsform ist eine zweite Luftzuführung 12 vorgesehen, über die die nunmehr erwärmte Luft abgeführt werden kann. In einer alternativen Betriebsart ist auch eine umgekehrte Luftführung von der zweiten Luftzuführung 12 zu der ersten Luftzuführung 11 möglich.

Entsprechend der thermischen Auslegung und unter Berücksichtigung von mitunter nur recht kurzer Nutzung eines Fahrzeugs pro Fahrt kann es jedoch vorkommen, dass eine solche Temperatur nur recht selten erreicht wird. Ein kontinuierlicher Betrieb des Lüfters ist jedoch mit einer Geräuschentwicklung und mit Verschleiß verbunden. Somit wird der Lüfter 9 nur bei Bedarf betrieben, also insbesondere wenn eine zusätzliche Kühlleistung erforderlich ist, beispielsweise bei einer hohen Außentemperatur und/oder bei einer sehr langen Betriebsdauer.

Beispielsweise ist hierzu in oder benachbart zu der Recheneinheit 8 ein

Temperatursensor 13 vorgesehen. Der Temperatursensor 13 wird von einer Überwachungseinheit 10 überprüft. Der benötige Ansteuerwert ergibt sich z.B. aus einer Kennlinie abhängig von der Recheneinheitstemperatur. Typischerweise wird so ein steigender Ansteuerwert bei steigender Temperatur erzeugt( z.B. 0% bei 86°C, 50% bei 96°C, 100% bei 105°C). Um unnötige Drehzahlschwankungen des Lüfters zu vermeiden wird der errechnete Ansteuerwert des Lüfters zeitlich gefiltert. Alternativ kann der Ansteuerwert des Lüfters auch anders bestimmt werden, z.B. als Regler, insbesondere als P-, PI- oder Zweipunktregler (mit oder ohne Hysterese).

Da ein Fahrzeug jedoch mitunter nicht bei sehr hohen Temperaturen bewegt wird oder nur für einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum benutzt wird, ist ein Betrieb der Kühleinrichtung 9 in vielen Fällen nicht erforderlich. Da der Lüfter somit im Regelfall nur dann betrieben wird, wenn er wirklich benötigt wird, kann es dazu kommen, dass eine Beeinträchtigung einer Einsatzbereitschaft der

Kühleinrichtung beispielsweise durch eine mechanische Verschmutzung oder durch einen Kabelbruch lange Zeit unbemerkt bleibt. Ist dann jedoch die

Unterstützung der Kühleinrichtung doch einmal erforderlich, kann sie die notwendige Kühlung im Fall eines zuvor unbemerkten Defekts nicht bereitstellen, so dass es zum Ausfall oder einer Notabschaltung der Recheneinheit kommen kann.

Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung 20 für einen Testbetrieb der Kühleinrichtung 9 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 20 führt zu einem geeigneten Zeitpunkt einen Testbetrieb der Kühleinrichtung durch.

Die Steuereinrichtung 20 ist im Detail in Figur 2 erläutert. Die Steuereinrichtung 20 weist eine erste Schnittstelle 21 auf, mit der sie mit der Kühleinrichtung 9 verbunden ist. Über die erste Schnittstelle 21 kann eine Recheneinheit 25 der Steuereinrichtung 20 die Kühleinrichtung 9 für einen Testbetrieb aktivieren. Ein solcher Testbetrieb kann in einer Ausführungsform eine Abfolge von bestimmten Befehlen beinhalten, die in einem Speicher 26 der Steuereinrichtung 20 abgelegt sind. Bei einer Ausführung der Kühleinrichtung 9 als Lüfter kann dies

beispielsweise eine Abfolge von bestimmten Drehzahlen des Lüfters sein. So ist es beispielsweise möglich, das gesamte Drehzahlspektrum, das für einen Kühlbetrieb des Lüfters vorgesehen ist, jeweils anzusteuern.

Bei der Ausführung der Kühleinrichtung als ein Lüfter kommt es insbesondere darauf an, festzustellen, ob der Lüfter überhaupt läuft, d. h. ob der Lüftermotor mit Strom versorgt wird bzw. ob eine mechanische Blockade des Lüfters vorliegt. In einer Ausführungsform kann daher bei einem Testbetrieb eines Lüfters der Lüfter gerade so angesteuert werden, dass er lediglich mit einer niedrigen Drehzahl läuft, beispielsweise zwischen 10% und 25% seiner bauartbedingten Maximaldrehzahl. Hierdurch wird eine Geräuschentwicklung minimiert. Der Lüfter läuft sicher, aber mit niedriger Drehzahl.

Ferner ist es aber auch möglich, in einem Testbetrieb die Kühleinrichtung 9 lediglich mit einer vorgesehenen Betriebsspannung zu versorgen. Die Steuereinrichtung 20 ist ferner mit einer zweiten Schnittstelle 22 ausgestattet, die mit einem Sensor 27 zur Erfassung eines Betriebsparameters der

Kühleinrichtung verbunden ist. Der Sensor 27 kann beispielsweise dazu ausgestaltet sein, eine tatsächliche Drehzahl des Lüfters zu ermitteln. Der Sensor 27 kann hierzu beispielsweise als ein optischer, als ein magnetischer oder als ein elektronischer Sensor ausgeführt sein. Ferner ist es auch möglich, dass der Sensor 27 eine Leistungsaufnahme der Kühleinrichtung 9 feststellt. In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Sensor 27 als ein Temperatursensor ausgeführt ist, mit dem eine Temperaturabsenkung in einer Umgebung der Kühleinrichtung 9 infolge eines Betriebs der Kühleinrichtung 9 festgestellt wird.

Die Steuereinrichtung 20 ist ferner mit einer dritten Schnittstelle 23 ausgestattet, über die wenigstens ein Fahrzeugparameter erfasst werden kann. In einer Ausführungsform kann hierzu die Steuereinrichtung 20 mit einer Messeinrichtung in einem Kraftfahrzeug unmittelbar verbunden sein.

In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 20 mit einem Datenbus 28 in dem Kraftfahrzeug verbunden. Der Datenbus 28 kann

beispielsweise als ein vorzugsweise bidirektionaler Datenbus, beispielsweise als ein CAN-Datenbus, ausgeführt sein. An den Datenbus 28 können mehrere

Fahrzeugeinrichtungen angeschlossen sein. So ist es beispielsweise möglich, an den Fahrzeugdatenbus 28 eine Motorsteuereinheit 31 anzuschließen. Von der Motorsteuereinheit 31 wird eine Motordrehzahl über den Fahrzeugdatenbus an die Steuereinrichtung 20 übermittelt. Ferner kann eine

Geschwindigkeitsmesseinrichtung 32, die beispielsweise über die Ermittlung einer Raddrehzahl eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, an den Fahrzeugdatenbus zur Übermittlung einer Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeugs an die Steuereinrichtung 20 angeschlossen sein. Ferner kann der Fahrzeugdatenbus 28 auch mit einer Klimaeinrichtung 33 im

Fahrzeug verbunden sein. Die Klimaeinrichtung 33 kann über den

Fahrzeugdatenbus 28 an die Steuereinrichtung 20 melden, ob ein

Lüftungsventilator der Klimaeinrichtung aktiviert ist. Ferner kann die Steuereinrichtung 20 über ein Auslesen des Busstatus des

Fahrzeugdatenbusses 28 oder abhängig von einem beispielsweise von der Motorsteuereinheit 31 ausgegebenen Signal feststellen, ob das Fahrzeug fahrbereit ist. Die Recheneinheit 25 wertet einen oder mehrere der übermittelten

Fahrzeugparameter aus. Abhängig von einem der Fahrzeugparameter, von mehreren der Fahrzeugparameter oder von einer entsprechenden Verknüpfung der Parameter veranlasst die Recheneinheit 25 die Durchführung eines

Testbetriebs. Für die Fahrbedingungen können beispielsweise die folgenden Konditionen alternativ oder ergänzend herangezogen werden: Überschreiten einer Motordrehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute, Überschreiten einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h, Aktivieren der Fahrbetriebsart G.Zündung an") seit wenigstens 5 Minuten. Bei dem Testbetrieb wird die Kühleinrichtung 9 über die erste Schnittstelle 21 aktiviert, beispielsweise für einen Zeitraum von 10 Sekunden. Ferner können auch verschiedene Betriebsmodi der Kühleinrichtung 9 durchfahren werden. Über den Sensor 27 wird dabei ein Status der Kühleinrichtung 9 erfasst. Über die zweite Schnittstelle 22 wird der Status an die Steuereinrichtung 20

zurückgemeldet.

Die Recheneinheit 25 prüft den Status der Kühleinrichtung 9, den sie während oder nach dem Testbetrieb über die zweite Schnittstelle 22 erhalten hat.

Vorzugsweise vergleicht die Recheneinheit 25 die erhaltenen Daten mit in dem Speicher 26 abgelegten Daten. Liegen die übermittelten Daten in einem vorgegebenen Bereich, so ist ein Funktionieren der Kühleinrichtung 9

festzustellen. Liegen die Daten außerhalb des vorgegebenen Bereichs, so liegt ein Fehlerzustand der Kühleinrichtung 9 vor. Über eine vierte Schnittstelle 29 greift die Steuereinrichtung 20 in diesem Fall auf eine Ausgabeeinheit 30 zu und gibt eine Fehlermeldung bezüglich einer Fehlfunktion der Kühleinrichtung an die

Ausgabeeinheit 30 aus. Die Fehlermeldung kann beispielsweise mittels eines Symbols in der Anzeigeeinheit 2 dargestellt werden. Ferner kann die

Fehlermeldung auch mittels eines Fehlerspeichers dokumentiert werden. Nach einer erfolgten Durchführung eines Testbetriebs steuert die Recheneinheit

25 eine Zeitschaltung 35 an. Hierbei wird beispielsweise ein Zähler zurückgesetzt oder es wird ein Zeitpunkt der Durchführung eines Testbetriebs gespeichert. Bevor ein Testbetrieb nun erneut durchgeführt wird, prüft die Recheneinheit 25 ab, welche Zeitspanne zwischen dem letzten Testbetrieb und der derzeitigen Anfrage vergangen ist. Nur wenn diese Zeitspanne einen vorgegebenen

Grenzwert von beispielsweise einer Stunde überschreitet, wird ein erneuter Testbetrieb durchgeführt.

In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass über den Sensor 27 ein Status der Kühleinrichtung 9 regelmäßig an die Steuereinrichtung 20 zurückgemeldet wird, beispielsweise in einem regelmäßigen Zeitabstand. Wird dabei im Betrieb der Kühleinrichtung, vorzugsweise über ein vorgegebenes Maß, beispielsweise 25 Prozent der Volllast hinaus, festgestellt, so wird die

Zeitschaltung ebenfalls zurückgesetzt. Vorzugsweise wird das vorgegebene Maß so hoch gewählt, dass ein stabiler Betrieb der Kühleinrichtung sichergestellt ist.

Somit kann in dieser Ausführungsform ein tatsächlich durchgeführter,

festgestellter Betrieb der Kühleinrichtung eine Durchführung eines Testbetriebs ersetzen. Hierdurch können unnötige Durchführungen von Testbetrieben eingespart werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass nach einem

Zurücksetzen der Zeitschaltung während eines Fahrbetriebsvorgangs des Fahrzeugs die Zeitschaltung zurückgesetzt wird und nicht erneut aktiviert wird. Eine Aktivierung erfolgt erst wieder in einem nächsten Fahrbetriebsvorgang, also beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsantrieb nach einem Abschalten und erneuten Einschalten des Motors. Somit wird erreicht, dass pro Zündungszyklus maximal eine Überprüfung der Kühleinrichtung erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung auch mit einem Temperatursensor 34 verbunden sein, um eine Aktivierung der Kühleinrichtung bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturgrenze zu veranlassen. In diesem Fall ist für eine Steuerung des Normalbetriebs und des Testbetriebs der Kühleinrichtung nur eine Steuereinrichtung erforderlich.

Der erfindungsgemäße Testbetrieb eines Lüfters wird mit einem Startschritt 40 aktiviert, beispielsweise mit Aktivierung eines Fahrbetriebs eines Fahrzeugs. Anschließend wird zu einem ersten Testschritt 41 verzweigt. In dem ersten Testschritt 41 wird überprüft, ob eine oder mehrere der Fahrparameter für einen Testbetrieb erfüllt ist, ob also beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit von größer 80 km/h und/oder eine Motordrehzahl von wenigstens 1800

Umdrehungen pro Minute vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird zurückverzweigt und das Verfahren wird erneut durchgeführt. Ansonsten wird zu einem zweiten Testschritt 42 verzweigt. In dem zweiten Testschritt 42 wird überprüft, ob während des vorliegenden Fahrzykluses oder innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums von beispielsweise einer Stunde ein Testbetrieb stattgefunden hat. Ist dies der Fall, so wird ebenfalls zurückverzweigt. Ansonsten wird zu einem Durchführungsschritt 43 weiterverzweigt. In dem Durchführungsschritt 43 wird die Kühleinrichtung, also beispielsweise ein Lüfter, zeitweise aktiviert. In einem anschließenden dritten Testschritt 44 wird überprüft, ob die Betriebsparameter der Kühleinrichtung während des Durchführungsschritts 43 im Rahmen eines vorgegebenen Bereichs liegen. Ist dies der Fall, so wird zurückverzweigt.

Ansonsten wird in einem Ausgabeschritt 45 eine Fehlermeldung ausgegeben. Ein Fahrzeugbenutzer ist nun darüber informiert, dass die Kühleinrichtung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, so dass eine Werkstatt zu einem geeigneten Zeitpunkt aufgesucht werden kann. Anschließend wird das Verfahren mit einem Endschritt 46 beendet.