DE102009057823B4

DE102009057823B4 - Method for controlling an engine compartment fan in a vehicle

Info

Publication number: DE102009057823B4
Application number: DE102009057823.4A
Authority: DE
Inventors: Mattias Bruce; Michael Heil; Robert Salzberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2024-09-19
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: DE102009057823A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Lüfters im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, wobei der Lüfter zumindest teilweise mit einer in Abhängigkeit von der aktuellen Ladebilanz eines Energiespeichers angeforderten Lüfterleistung betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrgastraum-Abkühlphase der Lüfter im Motorraum des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit vom aktuellen Hochdruck des Kältemittels an einer vorgegebenen Position innerhalb des Kältemittelkreislaufs mit einer gegenüber einer aufgrund der aktuellen Ladebilanz eines Energiespeichers angeforderten Lüfterleistung erhöhten Lüfterleistung, insbesondere mit maximaler Lüfterleistung betrieben wird.Method for controlling a fan in the engine compartment of a motor vehicle, wherein the fan is operated at least partially with a fan power requested depending on the current charge balance of an energy storage device, characterized in that during the passenger compartment cooling phase the fan in the engine compartment of the motor vehicle is operated at least partially depending on the current high pressure of the coolant at a predetermined position within the coolant circuit with an increased fan power compared to a fan power requested based on the current charge balance of an energy storage device, in particular with maximum fan power.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Lüfters im Motorraum eines Kraftfahrzeugs während einer Fahrgastraum-Abkühlphase einer Klimaanalage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for controlling a fan in the engine compartment of a motor vehicle during a passenger compartment cooling phase of an air conditioning system according to the preamble of claim 1.

Prinzipiell wird zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums innerhalb eines Kältemittelkreislaufs das im Verdampfer befindliche gasförmige Kältemittel durch einen Kompressor angesaugt und unter hohem Druck in den Kondensator gedrückt. Im Kondensator wird dem Kältemittel Wärme entzogen und es wird flüssig. Das unter Druck stehende flüssige Kältemittel gelangt dann in einen Verdampfer, wo sich der Druck verringert und das Kältemittel somit wieder gasförmig wird. Während dieses Vorgangs entzieht das Kältemittel der Umgebungsluft Wärme, d. h. die Umgebungsluft um den Verdampfer kühlt sich ab. Diese abgekühlte Luft wird dann mittels eines Klimaanlagen-Gebläses in den Fahrgastinnenraum geblasen, wodurch eine Abkühlung dessen erreicht wird.In principle, to air-condition a vehicle interior within a refrigerant circuit, the gaseous refrigerant in the evaporator is sucked in by a compressor and pressed into the condenser under high pressure. In the condenser, heat is extracted from the refrigerant and it becomes liquid. The pressurized liquid refrigerant then enters an evaporator, where the pressure is reduced and the refrigerant becomes gaseous again. During this process, the refrigerant extracts heat from the ambient air, i.e. the ambient air around the evaporator cools down. This cooled air is then blown into the passenger compartment by an air conditioning fan, which cools it down.

Insbesondere bei hoher Kältemittelkreislaufbelastung (z. B. aufgrund hoher Kälteleistung, reduzierter Lüfterleistung im Motorraum, Rückenwind und/oder hohen Außentemperaturen) kann der Fall eintreten, dass die eingetragene Energie im Kältemittel nicht mehr abgeführt werden kann und der Druck im Kältemittelkreislauf deshalb stark ansteigt. Um die Klimaanlage, insbesondere den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage vor unnötigen Schäden zu schützen, erfolgt deshalb bei Überschreitung einer vorgegebenen Druckgrenze eine Abschaltung des Kältemittelkreislaufs. Dies führt jedoch zu einer nicht mehr ausreichenden Abkühlung der Luft im Fahrzeuginnenraum. Reduziert sich der Druck wieder, startet der Kältemittelkreislauf erneut.Particularly when the refrigerant circuit is under high load (e.g. due to high cooling capacity, reduced fan performance in the engine compartment, tailwind and/or high outside temperatures), it can happen that the energy introduced into the refrigerant can no longer be dissipated and the pressure in the refrigerant circuit therefore rises sharply. In order to protect the air conditioning system, and in particular the refrigerant circuit of the air conditioning system, from unnecessary damage, the refrigerant circuit is switched off when a specified pressure limit is exceeded. However, this means that the air in the vehicle interior is no longer cooled sufficiently. If the pressure drops again, the refrigerant circuit starts again.

Nach mehrmaliger Hochdruckabschaltung wird der Kältemittelkreislauf soweit mit Energie aufgeladen, dass ein Wiedereinschalten dauerhaft verhindert wird. Aus der DE 10 2006 016 166 A1 ist bereits eine Klimaanlage bekannt, die zur Vermeidung einer Hochdruckabschaltung derart angesteuert wird, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Kältemitteldruck-Grenzwertes im Kondensator die Leistung des Fahrzeuggebläses reduziert wird.After repeated high-pressure shutdowns, the refrigerant circuit is charged with energy to such an extent that it is permanently prevented from being switched on again. EN 10 2006 016 166 A1 An air conditioning system is already known which, in order to avoid a high-pressure shutdown, is controlled in such a way that the performance of the vehicle fan is reduced when a predetermined refrigerant pressure limit is reached in the condenser.

Aus der DE 603 07 932 T2 ist bereits ein Verfahren zum Kontrollieren eines elektromotorisch angetriebenen Gebläses bekannt, wobei die Lüfterleistung des Gebläses in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck des Kältemittels der Klimaanlage vorgegeben wird.From the DE 603 07 932 T2 A method for controlling an electric motor-driven fan is already known, wherein the fan power of the fan is specified as a function of the refrigerant pressure of the refrigerant of the air conditioning system.

Aus der US 4 658 595 A ist ein Verfahren zur Steuerung eines Lüfters im Motorraum eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem der Lüfter aus Energie-Einsparungsgründen mit verminderter Leistung betrieben wird, wenn andere elektrische Energieverbraucher aktiv sind.From the US 4 658 595 A A method for controlling a fan in the engine compartment of a motor vehicle is known in which the fan is operated at reduced power for energy saving reasons when other electrical energy consumers are active.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Vermeidung bzw. zur Reduzierung von vermehrten Hochdruckabschaltungen der Klimaanlage anzugeben.The object of the invention is to provide a simple and cost-effective method for preventing or reducing increased high-pressure shutdowns of the air conditioning system.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by a method according to patent claim 1. Advantageous further developments emerge from the dependent claims.

Der Erfindung geht von einem herkömmlichen Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage mit einem entsprechenden Kältemittelkreislauf bzw. einer entsprechende Kältemittelkreislaufsteuerung oder -regelung aus. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass ein im Motorraum vorhandener Lüfter, der zur Kühlung von Motorkomponenten im Motorraum dient, zumindest teilweise mit einer in Abhängigkeit von der aktuellen Ladebilanz eines Energiespeichers bzw. der aktuellen Ladebilanz-Begrenzung des Energiespeichers angeforderten Lüfterleistung betrieben wird. Unter dem Begriff „Ladebilanz-Begrenzung“ ist dabei die Ladebilanz bzw. die Laderegelung für den Energiespeicher zu verstehen, die sich in der Regel dadurch auszeichnet, dass insbesondere bei Unterschreitung einer vorgegebenen Mindestladegrenze der Batterie ein entsprechendes Signal zum Energiesparen an die Klimaanlage und andere elektrische Verbraucher (wie z. B. den Lüfter im Motorraum) ausgesendet wird. Aufgrund dieses Signals wird bspw. der Lüfter im Motorraum dann aus Energiegründen nur mit einer geringen bzw. geringeren Leistung betrieben.The invention is based on a conventional method for controlling an air conditioning system with a corresponding refrigerant circuit or a corresponding refrigerant circuit control or regulation. In addition, it is assumed that a fan in the engine compartment, which serves to cool engine components in the engine compartment, is operated at least partially with a fan power required depending on the current charge balance of an energy storage device or the current charge balance limitation of the energy storage device. The term "charge balance limitation" is to be understood here as the charge balance or the charge control for the energy storage device, which is generally characterized by the fact that, in particular when a predetermined minimum charge limit of the battery is undershot, a corresponding signal to save energy is sent to the air conditioning system and other electrical consumers (such as the fan in the engine compartment). Due to this signal, for example, the fan in the engine compartment is then only operated at a low or lower power for energy reasons.

Da aber insbesondere während einer sog. Cool-Down Phase (=Fahrgastraum-Abkühlphase) eine hohe Kältemittelkreislaufbelastung vorliegt, die zu einer schnellen und sehr starken Kältemittelverdichtung, und damit verbunden zu einer Hochdruckabschaltung führen kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass während dieser Fahrgastraum-Abkühlphase der Lüfter im Motorraum zumindest teilweise mit einer gegenüber einer aufgrund der aktuellen Ladebilanz des Energiespeichers angeforderten Lüfterleistung erhöhten Lüfterleistung, insbesondere mit einer maximalen Lüfterleistung betrieben wird. Dies bedeutet, dass die Anforderung zur Vermeidung einer Hochdruckabschaltung an den Lüfter bzw. die Lüfteransteuerung in dieser Phase höher ist als die Anforderung an den Lüfter aufgrund der aktuellen Ladebilanz-Begrenzung für elektrische Verbraucher. Durch diese Maßnahme kann ein Abschalten der Klimaanlage bzw. des Kältemittelkreislaufs während einer Fahrgastraum-Abkühlphase bzw. Cool-Down Phase verhindert und eine ausreichende Kühlung des Fahrzeuginnenraums erreicht werden.However, since there is a high refrigerant circuit load, particularly during a so-called cool-down phase (= passenger compartment cooling phase), which can lead to rapid and very strong refrigerant compression and, associated with this, to a high-pressure shutdown, the invention provides that during this passenger compartment cooling phase the fan in the engine compartment is operated at least partially with a fan output that is higher than the fan output required based on the current charge balance of the energy storage device, in particular with a maximum fan output. This means that the requirement for the fan or the fan control to avoid a high-pressure shutdown in this phase is higher than the requirement for the fan based on the current charge balance limitation for electrical consumers. This measure can prevent the air conditioning system or the refrigerant circuit from being switched off during a passenger compartment cooling phase or cool-down phase and can ensure sufficient cooling of the vehicle interior.

Vorteilhafterweise wird der Lüfter während der Fahrgastraum-Abkühlphase jedoch nur für ein vorgegebenes Zeitintervall und/oder für die Dauer des Vorliegens vorgegebener Parameterwerte mit einer erhöhten Lüfterleistung betrieben. Durch diese Einschränkung kann sichergestellt werden, dass z. B. bei einer sehr langen Fahrgastraum-Abkühlphase mit maximaler Lüfterleistung trotzdem keine so starke Entladung des Energiespeichers erfolgt, dass ein einwandfreier Betrieb des Fahrzeugs nicht mehr sichergestellt werden kann.However, during the passenger compartment cooling phase, the fan is advantageously only operated at an increased fan output for a specified time interval and/or for the duration of the specified parameter values. This restriction can ensure that, for example, during a very long passenger compartment cooling phase with maximum fan output, the energy storage device is not discharged to such an extent that proper operation of the vehicle can no longer be guaranteed.

Bei den zu überwachenden Parameterwerten kann es sich bspw. um den Ladezustand der Batterie und/oder um den aktuellen Druck bzw. Hochdruck des Kältemittels an einer vorgegebenen Position innerhalb des Kältemittelkreislaufs handeln, d. h. der Lüfter kann während der Fahrgastraum-Abkühlphase in Abhängigkeit vom Ladezustand des Batteriespeichers und/oder in Abhängigkeit vom aktuellen Hochdruck des Kältemittels an einer vorgegebenen Position innerhalb des Kältemittelkreislaufs mit einer gegenüber einer aufgrund der aktuellen Ladebilanz eines Energiespeichers angeforderten Lüfterleistung erhöhten Lüfterleistung betrieben werden.The parameter values to be monitored can be, for example, the charge level of the battery and/or the current pressure or high pressure of the refrigerant at a predetermined position within the refrigerant circuit, i.e. the fan can be operated during the passenger compartment cooling phase with an increased fan power compared to the fan power requested based on the current charge balance of an energy storage device, depending on the charge level of the battery storage device and/or depending on the current high pressure of the refrigerant at a predetermined position within the refrigerant circuit.

Alternativ oder zusätzlich kann auch bereits vor einer Hochdruckabschaltung (= Abschaltung des Kältemittelkreislaufs, sobald der aktuelle Hochdruck des Kältemittels an einer vorgegebenen Position im Kältemittelkreislauf, insbesondere im Kondensator, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet) in die Klimaanlagenregelung derart eingegriffen werden, dass eine Hochdruckabschaltung vermieden oder zumindest hinausgezögert werden kann. So kann bspw. bereits vor der Hochdruckabschaltung das Klimaanlagen-Gebläse mit einer reduzierten Gebläseleistung betrieben werden (insbesondere ab Erreichen eines vorgegebenen Grenzdruckes), wobei die Höhe der Reduzierung wiederum in Abhängigkeit vom aktuellen Hochdruck des Kältemittels an einer vorgegebenen Position innerhalb des Kältemittelkreislaufs vorgegeben werden kann.Alternatively or additionally, the air conditioning control can be intervened in such a way that a high-pressure shutdown can be avoided or at least delayed even before a high-pressure shutdown (= shutdown of the refrigerant circuit as soon as the current high pressure of the refrigerant at a predetermined position in the refrigerant circuit, in particular in the condenser) takes place. For example, the air conditioning fan can be operated with a reduced fan output even before the high-pressure shutdown (in particular once a predetermined limit pressure has been reached), whereby the level of the reduction can in turn be specified depending on the current high pressure of the refrigerant at a predetermined position within the refrigerant circuit.

Weiter kann auch noch nach (bzw. während) einer Hochdruckabschaltung in die Klimaanlagenregelung bzw. in die Steuerung oder Regelung der den Kältemitteldruck zumindest indirekt beeinflussenden Aktuatoren eingegriffen werden, so dass eine schnelle Rückkehr in den Normalbetrieb der Klimaanlage erreicht werden kann. So kann z. B. (unmittelbar) nach erfolgter Hochdruckabschaltung des Kältemittelkreislaufs das Klimaanlagen-Gebläse mit einer gegenüber einer aufgrund sonstiger Anforderungen (die unabhängig von einer Hochdruckabschaltung bzw. der Gefahr einer drohenden Hochdruckabschaltung sind) angeforderten Gebläseleistung reduzierten Gebläseleistung betrieben werden und/oder der im Motorraum angeordnete Lüfter mit einer gegenüber einer aufgrund sonstiger Anforderungen (die unabhängig von einer Hochdruckabschaltung bzw. der Gefahr einer drohenden Hochdruckabschaltung sind) angeforderten Lüfterleistung erhöhten Lüfterleistung, insbesondere mit maximaler Lüfterleistung betrieben werden. Dies bedeutet, dass während der Beruhigungsphase das Klimaanlagen-Gebläse und/oder der Lüfter unabhängig von sonstigen Anforderungen (z. B. der Ladebilanzbegrenzungssteuerung) derart angesteuert werden, dass eine schnelle Abkühlung des Kältemittels und damit verbunden eine schnellere Reduzierung des Hochdrucks erreicht werden kann. Vorteilhafterweise werden während der erfolgten Hochdruckabschaltung des Kältemittelkreislaufs das Klimaanlagen-Gebläse und/oder der Lüfter im Motorraum für einen vorgegebenen Zeitraum, der fest oder variabel vorgegeben werden kann, oder bis zum Eintritt einer vorgegebenen Bedingung mit einer reduzierten Gebläseleistung und/oder erhöhten Lüfterleistung betrieben. Somit kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Abkühlung und demnach auch Druckreduzierung erreicht wird.Furthermore, even after (or during) a high-pressure shutdown, it is possible to intervene in the air conditioning system control or in the control or regulation of the actuators that at least indirectly influence the refrigerant pressure, so that a quick return to normal operation of the air conditioning system can be achieved. For example, (immediately) after the high-pressure shutdown of the refrigerant circuit has taken place, the air conditioning fan can be operated with a reduced fan power compared to a fan power requested due to other requirements (which are independent of a high-pressure shutdown or the risk of an impending high-pressure shutdown) and/or the fan arranged in the engine compartment can be operated with an increased fan power, in particular with maximum fan power, compared to a fan power requested due to other requirements (which are independent of a high-pressure shutdown or the risk of an impending high-pressure shutdown). This means that during the calming phase, the air conditioning blower and/or the fan are controlled independently of other requirements (e.g. the charge balance limitation control) in such a way that rapid cooling of the refrigerant and thus a faster reduction in the high pressure can be achieved. During the high-pressure shutdown of the refrigerant circuit, the air conditioning blower and/or the fan in the engine compartment are advantageously operated with a reduced blower output and/or increased fan output for a specified period of time, which can be fixed or variable, or until a specified condition occurs. This ensures that sufficient cooling and therefore pressure reduction are achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür vorgesehenen Steuergerät durchgeführt werden.The method according to the invention, as well as its advantageous embodiments, can be carried out by means of an implemented algorithm or a corresponding assembly arrangement in a control unit provided for this purpose.

Die Vorteile der Erfindung sind nun darin zu sehen, dass durch die oben beschriebenen Maßnahmen zum einen ein zu häufiges bzw. permanentes Abschalten des Kältemittelkreislaufs verhindert wird, und zum anderen auch ein Wiedereinschalten eines aufgrund des Hochdrucks abgeschalteten Kältemittelkreislaufs begünstigt wird.The advantages of the invention are that the measures described above prevent the refrigerant circuit from being switched off too frequently or permanently and that they also facilitate the restart of a refrigerant circuit that has been switched off due to high pressure.

Claims

Method for controlling a fan in the engine compartment of a motor vehicle, wherein the fan is operated at least partially with a fan power requested depending on the current charge balance of an energy storage device, characterized in that during the passenger compartment cooling phase the fan in the engine compartment of the motor vehicle is operated at least partially depending on the current high pressure of the coolant at a predetermined position within the coolant circuit with an increased fan power compared to a fan power requested on the basis of the current charge balance of an energy storage device, in particular with maximum fan power.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the fan is switched on for a predetermined time during the passenger compartment cooling phase. interval with a fan power that is higher than the fan power required based on the current charge balance of an energy storage device.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that before a high-pressure shutdown, an existing air conditioning fan is operated with a reduced fan power, the level of the reduction being predetermined as a function of the current high pressure of the refrigerant at a predetermined position within the refrigerant circuit.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after or during a high-pressure shutdown of the refrigerant circuit of the air conditioning system, the fan in the engine compartment is operated with an increased fan power, in particular with maximum fan power, compared to a fan power requested due to other requirements.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after or during a high-pressure shutdown of the refrigerant circuit of the air conditioning system, an existing air conditioning fan is operated with a reduced fan power compared to a fan power requested due to other requirements.

Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that after the high-pressure shutdown of the refrigerant circuit has taken place, the air conditioning blower and/or the fan in the engine compartment are operated with a reduced blower power and/or increased fan power for a predetermined period of time or until a predetermined condition occurs.