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WO2004086601A1 - Verfahren und steuerschaltung zum feststellen eines betriebszustandes bei der ansteuerung eines lüftermotors - Google Patents

Verfahren und steuerschaltung zum feststellen eines betriebszustandes bei der ansteuerung eines lüftermotors Download PDF

Info

Publication number
WO2004086601A1
WO2004086601A1 PCT/DE2003/003479 DE0303479W WO2004086601A1 WO 2004086601 A1 WO2004086601 A1 WO 2004086601A1 DE 0303479 W DE0303479 W DE 0303479W WO 2004086601 A1 WO2004086601 A1 WO 2004086601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fan motor
voltage
circuit
switching device
control circuit
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/003479
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Buerk
Stefan Koch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP03779661A priority Critical patent/EP1611671A1/de
Priority to US10/550,719 priority patent/US7595605B2/en
Priority to BRPI0318108A priority patent/BRPI0318108B1/pt
Publication of WO2004086601A1 publication Critical patent/WO2004086601A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H02H7/0844—Fail safe control, e.g. by comparing control signal and controlled current, isolating motor on commutation error
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an operating state when controlling a fan motor, in particular for a fan motor for a motor vehicle.
  • the invention further relates to a control circuit for a fan motor, with which an operating state can be determined when the fan motor is controlled.
  • Fan motors e.g. for motor vehicles, are usually controlled by a control unit.
  • the control unit For stepless control, the control unit generates periodic pulse-width-modulated control signals with which a field-effect power transistor is controlled.
  • the field effect power transistor is connected in series with a fan motor that can be connected to the control circuit between two supply voltage potentials.
  • the control unit varies a duty cycle of the control signal so that the fan motor is steplessly controlled.
  • the pulse duty factor indicates the proportion that the signal level is in a high state during a period of the control signal.
  • the high state controls the field effect power transistor so that it is switched through and the entire supply voltage is applied to the fan motor.
  • the pulse width modulation signal is low, the field effect power transistor is completely blocked, so that the supply voltage to the fan motor is switched off.
  • the frequency of the pulse-width-modulated control signal is usually in a frequency range that cannot lead to audible vibrations in the fan motor or in the control electronics. During assembly and during operation of the fan motor, errors can occur which are usually not easily recognized.
  • a method for determining an operating state when controlling a fan motor is provided.
  • the fan motor comes with.
  • Operated with the help of a switching device the
  • Switching device is controlled via a pulse width modulated control signal.
  • a pulse duty factor of the control signal specifies a control state of the fan motor, with a voltage potential at the node between the fan motor and switching device or a motor current being measured as a measured variable. Depending on the measured variable and the pulse duty factor, an operating state is determined when the fan motor is activated.
  • the method has the advantage that with the help of the voltage potential between the fan motor and the switching device, an exact control is possible with which voltage the ventilation termotor is controlled. With the aid of the duty cycle, it can then be checked whether the voltage potential lies in a target range or whether the voltage potential deviates therefrom.
  • the voltage potential can be used as an indicator of the operating state of the fan motor.
  • the motor current can also be used as an indicator of the operating state.
  • the measured variable is low-pass filtered so that the measured variable is smoothed.
  • the low-pass filtered measurement variable essentially only comprises the direct component of the voltage between the fan motor and the switching device or the direct component of the motor current, the direct component being essentially proportional to the pulse duty factor.
  • an open load error (open load) is recognized when the voltage potential essentially corresponds to the supply voltage of the fan motor applied to the switching device.
  • An open load error means that no current can flow through the fan motor because there is an open circuit in the fan motor and / or an open circuit in the fan motor. This is recognized by the method according to the invention if the supply potential applied to the switching device, which is essentially independent of the pulse duty factor, is essentially measured as the voltage potential.
  • the switching device is switched through completely for a certain period of time in order to apply the maximum voltage to the fan motor, so that only oxidized connection points, for example on the brushes of the motors, clean yourself and the fan motor will be able to function again.
  • Normal operation is recognized when the voltage potential is essentially proportional to the duty cycle and the measurement voltage is in a defined voltage range in relation to the applied duty cycle. Normal operation is therefore defined by the fact that the voltage potential increases in proportion to the duty cycle and the voltage potential is within a voltage range defined with respect to the respective duty cycle, i.e. between a lower and an upper voltage threshold.
  • the defined voltage range can be determined by a previously performed measurement with a defined applied supply voltage with different duty cycles. In this way, the operating points of the respective fan motor can be set at different duty cycles in order to identify voltage deviations from the measured operating points as a fault.
  • an overvoltage fault is recognized when the measured voltage potential is above the defined voltage range. Overvoltages can occur, for example, in motor vehicles due to malfunctions in the vehicle electrical system, alternator, battery, etc. occurrence. In order to avoid a resulting defect in the fan motor, it is necessary to recognize overvoltages in good time and take suitable measures to protect the fan motor and the control electronics.
  • a blockage or stiffness of the fan motor is recognized when the motor current is outside a defined current range.
  • Blockages and stiffness can occur when using fan motors in motor vehicles if Foreign bodies get into the fan driven by the fan motor or if the motor is prevented from rotating or starting due to contamination or corrosion. Blockages and stiffness generally lead to the motor current rising above the current range used in normal operation. In order to prevent the motor from being destroyed in the event of stiffness or blocking, such an operating state must be recognized so that, for example, the motor current can be limited to a harmless level or the fan motor can be switched off.
  • the defined current range is determined by a measurement with a defined applied supply voltage under different duty cycles. In this way, the operating points of the respective fan motor can be determined with different duty cycles in order to be able to identify deviations in the motor current from the measured working points as a fault.
  • a control circuit for a fan motor for determining an operating state when the fan motor is controlled.
  • the circuit comprises a pulse width modulation circuit which controls a switching device with a pulse width modulated signal with a pulse duty factor.
  • the switching device is connected to a first supply potential, the fan motor being connectable between a second supply potential and the switching device.
  • a measuring circuit is also provided in order to tap a measurement variable at a node between the switching device and the fan motor. The measured variable is checked with the aid of an evaluation circuit and an operating state is determined depending on the measured variable and the pulse duty factor.
  • control circuit it is possible to control a fan motor and to determine the operating state of the motor by measuring a measured variable at a voltage node on the fan motor.
  • the control circuit can thus determine at any time by measuring the measured variable whether measures have to be taken to protect or activate the motor or whether the motor is in a normal operating state.
  • a filter circuit smoothes the measured variable, so that only the direct component of the measured variable is measured by the measuring circuit, the direct component being essentially proportional to the pulse duty factor.
  • a matching circuit with a data memory can also be provided in order to carry out a matching of the control circuit.
  • the adjustment circuit is connected to the measuring circuit in order to measure a reference variable with a defined applied supply voltage and with a connected fan motor and to store the reference variable as reference values with respect to the respective duty cycle.
  • a reference value table look-up table
  • the adjustment circuit can preferably store further reference values in the data memory, the adjustment circuit determining the further reference values from the interpolation of the measured reference values. In this way, it is not necessary to measure a corresponding reference value for every possible duty cycle, but one can interpolate further reference values from those already measured, assuming that the measured reference variable is essentially proportional to the duty cycle.
  • the evaluation circuit preferably checks the measured variable by comparing the measured variable with the reference values stored in the data memory with respect to the pulse duty factor of the pulse width modulation signal applied and recognizing an operating state depending on the deviation between the measured variable and the reference variable. If a measured variable lies above an upper threshold of the reference value, an overvoltage is detected.
  • the measured variable is at the voltage level of the first supply potential, an open load is recognized, ie the fan motor or the feed line to the fan motor have an open circuit. If the measured voltage lies between a lower and an upper threshold, which is determined by the stored reference voltage values, normal operation is recognized. If a measured motor current is above an upper threshold of the reference motor current, stiffness or a blocking of the fan motor is recognized.
  • the control circuit preferably has a data interface in order to detect the recognized operating state via a network, e.g. to send a CAN network.
  • the measuring circuit can be designed in such a way that a voltage between the fan motor and the switching device is measured and / or a motor current through the fan motor is measured.
  • the switching device preferably has a sense FET with which the motor current through the fan motor or through the switching device is measured.
  • a sense FET has the advantage that the motor current does not have to be measured via a measuring resistor, which would reduce the supply voltage that is present at the fan motor. Since a proportional current is output to measure the current through the sense FET, a converter circuit is preferably provided which is connected to the sense FET in order to convert the motor current into a proportional voltage. The voltage is then made available to the measuring circuit.
  • 1 shows a block diagram of a control circuit according to the invention in accordance with a first embodiment
  • 2 shows a filter circuit that can be used in the control circuit according to the invention
  • FIG. 3 shows a block diagram for an evaluation circuit according to the invention
  • FIG. 4 shows a block diagram of a control circuit according to the invention in accordance with a second embodiment.
  • the control circuit 1 shows a control circuit 1 according to the invention in accordance with a first embodiment of the invention.
  • the control circuit 1 is used to control a connectable fan motor 2 via the switching device 3.
  • the switching device 3 is connected in series with the fan motor 2 and a choke coil 4.
  • the inductor 4 serves as a low-pass filter.
  • the switching device 3 is preferably designed as a field-effect power transistor, to the gate connection of which a pulse-width-modulated control signal S is applied to control the fan motor.
  • the pulse-width-modulated control signal is generated by the control circuit 1.
  • a first supply voltage V B t is with a first connection of the inductor 4 and a second connection of the
  • Choke coil 4 connected to a first connection of the connectable fan motor 2.
  • a second connection of the fan motor tors 2 is connected to a first connection of the field effect power transistor 3.
  • a second supply voltage potential V G N D ⁇ preferably a ground potential, is applied to the second connection of the power field effect transistor 3.
  • the control signal S is generated by a pulse width modulation circuit 5, which is located in the control circuit 1.
  • the pulse width modulation circuit 5 generates the control signal S in accordance with a network interface, e.g. default value received in a CAN network.
  • the control signal S is pulse width modulated, i.e. it is periodic and has a cycle length during which a first level is assumed for a certain time and a second level is assumed for the rest of the time of the cycle length.
  • the first level is preferably a level with which the switching device 3 can be switched through, preferably a high level.
  • the second level blocks the switching device 3 and is preferably a low level.
  • the ratio between the length of the first level to the total clock length is defined as the duty cycle Tv.
  • the fan motor 2 can be controlled almost infinitely by freely selecting the duty cycle Tv.
  • the period of the control signal S is preferably predetermined in accordance with a control frequency which lies above the frequency range audible for the human ear in order to avoid audible unpleasant vibrations in the control electronics or the fan motor 2.
  • the drive frequency is preferably approximately 20 kHz.
  • a free-wheeling diode 7 is provided so that no voltage peaks are induced in the connecting lines by the fan motor 2 when the switching device 3 is switched off. which derives an occurring voltage peak at the second connection of the fan motor 2 to the first connection of the fan motor 2.
  • the choke coil 4 and a suppression electrolytic capacitor 8 are provided.
  • the interference suppression electrolytic capacitor 8 is connected with a first connection to the first connection of the fan motor 2 and with a second connection to the second supply voltage potential V G NDr, ie preferably the ground potential.
  • the choke coil 4 and the electrolytic capacitor 8 form a low-pass filter.
  • the control circuit 1 serves on the one hand to control the fan motor 2 according to a preset value and on the other hand to check the operating state of the fan motor 2.
  • the second connection of the fan motor 2 is connected to a low-pass filter circuit 9 located in the control circuit 1.
  • the low-pass filter circuit 9 firstly smoothes the voltage signal present at the second connection of the fan motor 2 and transforms it with the aid of a voltage divider into a voltage range which lies in the measuring range of a measuring circuit 10 connected to the filter circuit 9.
  • FIG. 2 A possible circuit diagram of such a low-pass filter circuit 9 is shown in FIG. 2.
  • the low-pass filter circuit 9 has a first resistor Ri and a second resistor R 2 , which are connected in series and form a voltage divider.
  • the measuring voltage V mess is applied across both resistors Ri and R 2 and between the first resistor Ri and the second resistor R 2 the measuring voltage V meSs ' adapted to the required voltage range is tapped.
  • the adjusted measuring voltage V mess ' is then applied to a low-pass filter, which is formed by a third resistor R 3 and a capacitor C, so that a direct component is output to the subsequent measuring circuit 10, which is essentially proportional to the pulse duty factor Tv of the control signal S. is.
  • the voltage measured in the measuring circuit 10 is essentially proportional to the pulse duty factor Tv of the control signal S and depends on the supply voltage V Bat - V GND applied to the fan motor 2.
  • the measuring circuit 10 preferably has an AD converter that digitizes the measured voltage.
  • the digitized voltage value is passed on to an evaluation circuit 11 which checks whether the fan motor 2 is in normal operation during operation or whether there is an error.
  • the operating state which was determined by the evaluation circuit 11, can be output to a data bus via the data interface 6.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a possible evaluation circuit 11.
  • the evaluation circuit 11 has a data memory 12 in which a table with reference voltage values is stored. According to the pulse duty factor Tv of the control signal S generated by the pulse width modulation circuit 5, a reference voltage value V So is transmitted to a comparator circuit 13.
  • the comparator circuit 13 also receives the measurement voltage value digitized by the measurement circuit 10 and compares the two voltage values with one another. If the two voltages differ from each other by more than a threshold amount, or is the
  • Measuring voltage value V m ⁇ ss outside a range defined by the reference voltage value it is determined that the fan motor 2 is not in normal operation. If the measurement voltage V m ⁇ S s' is above the upper threshold voltage specified by the reference voltage V So ⁇ , it is determined that the fan motor 2 is operated with an overvoltage will. In this case, an overvoltage fault is recognized, which is passed on to the data interface 6.
  • the adjusted measuring voltage V mess ' is essentially independent of the applied duty cycle at the voltage value of the second supply voltage potential V GND , ie ground potential, an open load error is recognized, ie no current flows through the fan motor 2.
  • V GND voltage value of the second supply voltage potential
  • V GND second supply voltage potential
  • an open load error is recognized, ie no current flows through the fan motor 2.
  • a defect can consist of brushes and / or collectors being oxidized.
  • the evaluation circuit can briefly control the pulse width modulation circuit 5, so that the field effect transistor 3 is completely switched on for a short time, so that the entire supply voltage is present via the fan motor 2. This makes it possible to clean brushes and / or collectors from an oxide layer, so that the fan motor 2 becomes operational again.
  • An undervoltage can also be determined with the comparator circuit 13 if the measurement voltage is below the normal operating range specified by the reference voltage value V Soll .
  • a matching circuit 14 is provided, which generates the corresponding table before the fan motor 2 is started up.
  • a defined supply voltage V Bat is applied to the fan motor 2 and the measurement voltage is measured via the measurement circuit 10 at different duty cycles T v .
  • the adjustment circuit 14 it is now possible for the adjustment circuit 14 to write a voltage value into the data memory for each possible duty cycle Tv.
  • Tv it is possible for Tv to determine voltage values for some specific duty cycles and other reference voltage values are determined by interpolation between the measured voltage points. This is possible because the adjusted measuring voltage V mess . is essentially proportional to the duty cycle applied.
  • FIG. 4 A further embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the embodiment shown in FIG. 4 is a circuit in which the operating state of the fan motor 2 is determined by the motor current flowing through the fan motor 2.
  • a sense FET 20 is provided as the switching device 3 which, in addition to the function of a conventional field effect transistor, also has a current output which provides a current which is proportional to that between the drain through the sense FET 20 and source of the sense FET 20 flowing motor current.
  • a measuring resistor can be dispensed with, which otherwise has to be connected in series with the fan motor 2 in order to measure the motor current. Such a measuring resistor reduces the supply voltage applied to the motor and reduces its output.
  • the measurement current of the measurement input of the sense FET 20 must be converted into a measurement voltage proportional to it. This is done by an operational amplifier 21, the non-inverting input of which is connected to the measuring current via a first resistor 22.
  • the inverting input of the operational amplifier 21 is connected via a second resistor 23 to the source connection of the sense FET 20.
  • a control connection of the sense FET 20 is connected to the control signal S, which is provided by the control circuit.
  • the source connection of the sense FET 20 is also connected to a ground potential V GND .
  • the inverting connection of the operational amplifier 21 is connected to the output of the operational amplifier 21 via a third resistor 24.
  • the output of the operational amplifier 21 provides the measurement voltage, which is essentially proportional to the measurement current.
  • the voltage at the output of the operational amplifier is made available to the control circuit 1 as the measurement voltage. Since the inputs of the operational amplifier 20 are usually high-resistance, it is necessary to connect the non-inverting input of the operational amplifier 20 to a voltage divider in order to convert the mains current into a voltage.
  • the voltage divider 25 has a fourth and a fifth resistor, which are connected in series and to which the first supply voltage potential and the ground potential V GND are applied. Between the fourth and fifth resistors 26, 27, a voltage is tapped which is connected via a sixth resistor 28 to the non-inverting input of the operational amplifier 20.
  • the measuring current can flow off via the first resistor 22, the sixth resistor 28 and one of the fourth or fifth resistors 26, 27.
  • the voltage at the non-inverting input of the operational amplifier 20 is then proportional to the measurement current, an offset being specified by the voltage divider 25.
  • the gain of the operational amplifier is set by the second and fourth resistors 23, 24.
  • the measurement voltage can be used to determine whether the fan motor 2 is in normal operation or whether the fan motor 2 is blocked or stiff.
  • the measuring current is above the current range valid in normal operation. If the measuring current is increased, the resulting measuring voltage is also increased, so that the control circuit 1 determines that the measuring current is not within a defined range
  • control circuit 1 of the second embodiment works the same as the control circuit 1 of the first embodiment. Provision can also be made for the control circuit 1 to have a plurality of inputs for measurement voltages, it being possible on the one hand to provide a measurement voltage between the fan motor 2 and the switching device 20 and also a proportional voltage determined from the measurement current at an input of the control circuit 1. This can also be used to check the plausibility of the "normal operation" operating state.
  • the control circuit 1, the switching device 3, the choke coil 4, the freewheeling diode 7 and the interference suppression electrolytic capacitor 8 are preferably of modular construction.
  • the module thus formed has two connections for the fan motor 2.
  • the pulse width modulation circuit 5 is the
  • Measuring circuit 10 the evaluation circuit 11 and the adjustment circuit 14 and the data interface 6 are carried out by appropriate programming in a microcontroller, so that the circuitry is low. It can be provided that the microcontroller is used to control more than one fan motor 2.

Landscapes

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fest­stellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors, wobei der Lüftermotor mit Hilfe einer Schalt­einrichtung betrieben wird, wobei die Schalteinrichtung über ein pulweitenmoduliertes Ansteuersignal angesteuert wird, wo­bei ein Tastverhältnis des Ansteuersignals einen Ansteuerzu­stand des Lüftermotors vorgibt, wobei als eine Messgröße ein Spannungspotential an dem Knoten zwischen Lüftermotor und Schalteinrichtung oder ein Motorstrom gemessen wird, wobei abhängig von der gemessenen Messgröße und dem Tastverhältnis ein Betriebszustand bei der Ansteuerung des Lüftermotors be­stimmt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Steuerschaltung zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors, insbesondere für einen Lüftermotor für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerschaltung für einen Lüftermotor, mit der ein Betriebszustand bei der Ansteuerung des Lüftermotors festgestellt werden kann.
Lüftermotoren, z.B. für Kraftfahrzeuge, werden üblicherweise durch eine Steuereinheit angesteuert. Zum stufenlosen Ansteu- ern generiert die Steuereinheit dazu periodische pulsweiten- modulierte Ansteuersignale, mit denen ein Feldeffekt- Leistungstransistor angesteuert wird. Der Feldeffekt- Leistungstransistor ist in Serie mit einem an die Steuerschaltung anschließbaren Lüftermotor zwischen zwei Versor- gungsspannungspotentiale geschaltet. Die Steuereinheit variiert ein Tastverhältnis des Ansteuersignais, so dass der Lüftermotor stufenlos gesteuert wird.
Das Tastverhältnis gibt bei einem Pulsweitenmodulationssignal den Anteil an, den der Signalpegel während einer Periode des Ansteuersignais sich in einem High-Zustand befindet. Der High-Zustand steuert dabei den Feldeffekt-Leistungstransistor so an, dass dieser durchgeschaltet ist und die gesamte Versorgungsspannung an dem Lüftermotor anliegt. Bei einem Low- Pegel des Pulsweitenmodulationssignals wird der Feldeffekt- Leistungstransistor vollständig gesperrt, so dass die Versorgungsspannung an dem Lüftermotor abgeschaltet wird.
Die Frequenz des pulsweitenmodulierten Ansteuersignais liegt üblicherweise in einem Frequenzbereich, der nicht zu hörbaren Schwingungen in den Lüftermotor bzw. in der Ansteuerelektronik führen kann. Bei der Montage und während des Betriebs des Lüftermotors kann es zu Fehlern kommen, die üblicherweise nicht ohne weiteres erkannt werden können.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors zur Verfügung zu stellen, mit dem die Betriebs- zustände „Offene Last", „Ansteuerung mit einer Überspannung", „Blockierung oder Schwergängigkeit des Lüftermotors" und/oder „Normalbetrieb" festgestellt werden können. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung für einen Lüftermotor zur Verfügung zu stellen, die den jeweiligen Betriebszustand des Lüftermotors feststellen kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch die Steuerschaltung nach Anspruch 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors vorgesehen. Der Lüftermotor wird mit. Hilfe einer Schalteinrichtung betrieben, wobei die
Schalteinrichtung über ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersig- nal angesteuert wird. Ein Tastverhältnis des Ansteuersignais gibt einen Ansteuerzustand des Lüftermotors vor, wobei als eine Messgröße ein Spannungspotential an dem Knoten zwischen Lüftermotor und Schalteinrichtung oder ein Motorstrom gemessen wird. Abhängig von der gemessenen Messgröße und dem Tastverhältnis wird ein Betriebszustand bei der Ansteuerung des Lüftermotors bestimmt.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass mit Hilfe des Spannungspotentials zwischen Lüftermotor und Schalteinrichtung eine exakte Kontrolle möglich ist, mit welcher Spannung der Lüf- termotor angesteuert wird. Mit Hilfe des Tastverhältnisses lässt sich dann überprüfen, ob das Spannungspotential in einem Sollbereich liegt, oder ob das Spannungspotential davon abweicht. Das Spannungspotential kann als Indikator dafür verwendet werden, in welchem Betriebszustand sich der Lüftermotor befindet. Ebenso kann der Motorstrom als Indikator für den Betriebszustand verwendet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messgröße tiefpassge- filtert wird, so dass die Messgröße geglättet ist. Auf diese Weise kann eine Messgröße gemessen werden, die unabhängig von der Taktung des pulsweitenmodulierten Ansteuerungssignals ist. Die tiefpassgefilterte Messgröße umfasst im wesentlichen nur noch den Gleichanteil der Spannung zwischen dem Lüftermo- tor und der Schalteinrichtung bzw. den Gleichanteil des Motorstroms, wobei der Gleichanteil im wesentlichen als proportional zum Tastverhältnis angesehen werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Open-Load-Fehler (Offene Last) erkannt wird, wenn das Spannungspotential im wesentlichen der an der Schalteinrichtung angelegten Versorgungsspannung des Lüftermotors entspricht. Ein Open-Load-Fehler bedeutet, dass kein Strom durch den Lüftermotor fließen kann, weil eine Unterbrechung einer der Zuleitungen des Lüftermotors und/oder eine Stromkreisunterbrechung innerhalb des Lüftermotors vorliegt. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt, wenn als Spannungspotential im wesentlichen das an der Schalteinrichtung angelegte Versorgungspotential, das im wesentlichen unabhängig von dem Tastverhältnis ist, gemessen wird.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass bei Erkennen eines Open-Load-Fehlers die Schalteinrichtung für eine bestimmte Zeitdauer vollständig durchgeschaltet wird, um an den Lüfter- motor die maximale Spannung anzulegen, so dass sich lediglich oxidierte Verbindungsstellen, z.B. an den Bürsten des Lüfter- motors, selbst reinigen und so eine Funktionsfähigkeit des Lüftermotors wieder hergestellt wird.
Der Normalbetrieb wird erkannt, wenn das Spannungspotential im wesentlichen proportional zum Tastverhältnis ist und sich die Messspannung im Verhältnis zu dem angelegten Tastverhältnis in einem definierten Spannungsbereich befindet. Der Normalbetrieb ist also definiert dadurch, dass das Spannungs- potential proportional zum Tastverhältnis ansteigt und das Spannungspotential sich innerhalb eines bezüglich des jeweiligen Tastverhältnisses definierten Spannungsbereich, d.h. zwischen einer unteren und einer oberen Spannungsschwelle, befindet.
Der definierte Spannungsbereich kann durch eine vorab durchgeführte Messung bei definierter angelegter Versorgungsspannung bei verschiedenen Tastverhältnissen bestimmt werden. Auf diese Weise können die Arbeitspunkte des jeweiligen Lüftermotors bei verschiedenen Tastverhältnissen festgelegt werden, um Spannungsabweichungen von den gemessenen Arbeitspunkten als Störung identifizieren zu können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Überspannungsfehler erkannt wird, wenn sich das gemessene Spannungspotential ober- halb des definierten Spannungsbereiches befindet. Überspannungen können beispielsweise in Kraftfahrzeugen durch Fehlfunktionen des Bordnetzes, der Lichtmaschine, der Batterie o.a. vorkommen. Um einen daraus resultierenden Defekt des Lüftermotors zu vermeiden, ist es notwendig, Überspannungen rechtzeitig zu erkennen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, den Lüftermotor und die Ansteuerelektronik zu schützen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Blockierung oder Schwergängigkeit des Lüftermotors erkannt wird, wenn sich der Motorstrom außerhalb eines definierten Strombereiches befindet. Blockierungen und Schwergängigkeiten können bei dem Einsatz von Lüftermotoren in Kraftfahrzeugen vorkommen, wenn Fremdkörper in den von dem Lüftermotor angetriebenen Lüfter gelangen oder wenn durch Verunreinigungen oder Korrosion eine Drehung oder ein Anlaufen des Motors verhindert wird. Blockierungen und Schwergängigkeiten führen in aller Regel dazu, dass der Motorstrom über den im Normalbetrieb eingenommenen Strombereich hinaus ansteigt. Um eine Zerstörung des Motors im Falle einer Schwergängigkeit oder Blockierung zu verhindern, muss ein solcher Betriebszustand erkannt werden, so das beispielsweise der Motorstrom auf ein unschädliches Maß be- grenzt werden kann oder der Lüftermotor abgeschalten werden kann.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der definierte Strombereich durch eine Messung bei definierter angelegter Versor- gungsspannung bei verschiedenen Tastverhältnissen bestimmt wird. Auf diese Weise können die Arbeitspunkte des jeweiligen Lüftermotors bei verschiedenen Tastverhältnissen festgelegt werden, um Abweichungen des Motorstroms von den gemessenen Arbeitspunkten als Störung identifizieren zu können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerschaltung für einen Lüftermotor zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung des Lüftermotors vorgesehen. Die Schaltung umfasst eine Pulsweitenmodulations- schaltung, die eine Schalteinrichtung mit einem pulsweitenmo- dulierten Signal mit einem Tastverhältnis ansteuert. Die Schalteinrichtung ist mit einem ersten Versorgungspotential verbunden, wobei zwischen einem zweiten Versorgungspotential und der Schalteinrichtung der Lüftermotor anschließbar ist. Es ist weiterhin eine Messschaltung vorgesehen, um an einem Knoten zwischen der Schalteinrichtung und dem Lüftermotor eine Messgröße abzugreifen. Mit Hilfe einer Auswerteschaltung wird die gemessene Messgröße überprüft und abhängig von der gemessenen Messgröße und dem Tastverhältnis ein Betriebszu- stand festgestellt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ist es möglich, einen Lüftermotor anzusteuern und durch Messen einer Messgröße an einem Spannungsknoten an dem Lüftermotor festzustellen, in welchem Betriebszustand sich der Motor befindet. Somit kann die Steuerschaltung jederzeit durch Messen der Messgröße feststellen, ob Maßnahmen ergriffen werden müssen, um den Motor zu schützen bzw. zu aktivieren oder ob sich der Motor in einem Normalbetriebszustand befindet.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine Filterschaltung die gemessene Messgröße glättet, so dass lediglich der Gleichanteil der Messgröße durch die Messschaltung gemessen wird, wobei der Gleichanteil im wesentlichen proportional zum Tastverhältnis ist.
Es kann weiterhin eine Abgleichschaltung mit einem Datenspeicher vorgesehen sein, um einen Abgleich der Steuerschaltung vorzunehmen. Die Abgleichschaltung ist mit der Messschaltung verbunden, um bei einer definierten angelegten Versorgungs- Spannung und bei einem angeschlossenen Lüftermotor eine Referenzgröße zu messen und die Referenzgröße als Referenzwerte bezüglich des jeweiligen Tastverhältnisses abzuspeichern. Auf diese Weise kann eine Referenzwertetabelle (Look-Up-Table) in der Steuerschaltung gespeichert werden, die es ermöglicht, durch Vergleichen mit der jeweiligen Messgröße zu entscheiden, ob sich der Lüftermotor im Normalbetrieb oder in einem anderen Betriebszustand befindet.
Vorzugsweise kann die Abgleichschaltung weitere Referenzwerte in dem Datenspeicher speichern, wobei die Abgleichschaltung die weiteren Referenzwerte aus der Interpolation von den gemessenen Referenzwerten ermittelt. Auf diese Weise muss nicht für jedes mögliche Tastverhältnis ein entsprechender Referenzwert gemessen werden, sondern man kann unter der Annahme, dass die gemessene Referenzgröße im wesentlichen proportional zum Tastverhältnis ist, weitere Referenzwerte aus bereits gemessenen interpolieren. Vorzugsweise überprüft die Auswerteschaltung zum Feststellen des Betriebszustandes die gemessene Messgröße, indem die gemessene Messgröße mit dem in dem Datenspeicher gespeicherten Referenzwerten bezüglich des jeweils angelegten Tastverhältnisses des Pulsweitenmodulationssignals verglichen wird und ein Betriebszustand abhängig von der Abweichung zwischen der Messgröße und der Referenzgröße erkannt wird. Liegt eine gemessene Messgröße über einer oberen Schwelle des Referenzwer- tes, so wird eine Überspannung erkannt. Befindet sich die gemessene Messgröße auf dem Spannungspegel des ersten Versorgungspotentials, so wird eine offene Last erkannt, d.h. der Lüftermotor oder die Zuführleitung zu dem Lüftermotor weisen eine Leitungsunterbrechung auf. Liegt die gemessene Messspan- nung zwischen einer unteren und oberen Schwelle, die durch die gespeicherten Referenzspannungswerte bestimmt ist, so wird ein Normalbetrieb erkannt. Liegt ein gemessener Motorstrom über einer oberen Schwelle des Referenzmotorstroms so wird eine Schwergängigkeit oder eine Blockierung des Lüfter- motors erkannt.
Vorzugsweise weist die Steuerschaltung eine Datenschnittstelle aufweisen, um den erkannten Betriebszustand über ein Netzwerk, z.B. ein CAN-Netzwerk zu senden.
Die Messschaltung kann so gestaltet sein, dass eine Spannung zwischen dem Lüftermotor und der Schalteinrichtung gemessen wird und/oder ein Motorstrom durch den Lüftermotor gemessen wird.
Vorzugsweise weist die Schalteinrichtung einen Sense-FET auf, mit dem der Motorstrom durch den Lüftermotor bzw. durch die Schalteinrichtung gemessen wird. Ein Sense-FET hat den Vorteil, dass der Motorstrom nicht über einen Messwiderstand ge- messen werden muss, der die Versorgungsspannung, die an dem Lüftermotor anliegt, reduzieren würde. Da zur Messung des Stromes durch den Sense-FET ein proportionaler Strom ausgegeben wird, ist vorzugsweise eine Wandlerschaltung vorgesehen, die mit dem Sense-FET verbunden ist, um den Motorström in eine proportionale Spannung umzuwandeln. Die Spannung wird dann der Messschaltung zur Verfügung gestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 eine in der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ver- wendbare Filterschaltung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Auswerteschaltung; und Fig. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Steuerschaltung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Steuerschaltung 1 dient zur Ansteuerung eines anschließbaren Lüftermotors 2 über die Schalteinrichtung 3. Die Schaltein- richtung 3 ist mit dem Lüftermotor 2 und einer Drosselspule 4 in Serie geschaltet. Die Drosselspule 4 dient als Tiefpassfilter. Die Schalteinrichtung 3 ist vorzugsweise als ein Feldeffekt-Leistungstransistor ausgebildet, an dessen Ga- teanschluss zur Steuerung des Lüftermotors ein pulsweitenmo- duliertes Ansteuersignal S angelegt ist. Das pulsweitenmodu- lierte Ansteuersignal wird von der Ansteuerschaltung 1 generiert .
Eine erste Versorgungsspannung VBt ist mit einem ersten An- schluss der Drosselspule 4 und ein zweiter Anschluss der
Drosselspule 4 mit einem ersten Anschluss des anschließbaren Lüftermotors 2 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Lüftermo- tors 2 ist mit einem ersten Anschluss des Feldeffekt- Leistungstransistors 3 verbunden. An den zweiten Anschluss des Leistungsfeldeffekttransistors 3 ist ein zweites Versor- gungsspannungspotential VGNDΛ vorzugsweise ein Massepotential angelegt.
Das Ansteuersignal S wird von einer Pulsweitenmodulations- schaltung 5 generiert, die sich in der Steuerschaltung 1 befindet. Die Pulsweitenmodulationsschaltung 5 generiert das Ansteuersignal S entsprechend einem über eine Datenschnittstelle 6 von einem Netzwerk, z.B. einem CAN-Netzwerk empfangenen Vorgabewert.
Das Ansteuersignal S ist pulsweitenmoduliert, d.h. es ist pe- riodisch und weist eine Taktlänge auf, während der ein erster Pegel für eine bestimmte Zeit angenommen wird und für den Rest der Zeit der Taktlänge ein zweiter Pegel angenommen wird. Der erste Pegel ist vorzugsweise ein Pegel, mit dem die Schalteinrichtung 3 durchgeschaltet werden kann, vorzugsweise ein High-Pegel. Der zweite Pegel sperrt die Schalteinrichtung 3 und ist vorzugsweise ein Low-Pegel.
Das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Pegels zur gesamten Taktlänge ist als das Tastverhältnis Tv definiert. Durch die freie Wahl des Tastverhältnisses Tv lässt sich der Lüftermotor 2 nahezu stufenlos ansteuern.
Die Periodendauer des Steuersignals S ist vorzugsweise gemäß einer Ansteuerfrequenz vorgegeben, die über dem für das menschliche Ohr hörbaren Frequenzbereich liegt, um hörbare unangenehme Schwingungen in der Ansteuerelektronik bzw. dem Lüftermotor 2 zu vermeiden. Vorzugsweise liegt die Ansteuerfrequenz bei ca. 20 kHz.
Damit beim Ausschalten der Schalteinrichtung 3 keine Spannungsspitzen durch den Lüftermotor 2 in den Anschlussleitungen induziert werden, ist eine Freilaufdiode 7 vorgesehen, die eine auftretende Spannungsspitze an dem zweiten Anschluss des Lüftermotors 2 an den ersten Anschluss des Lüftermotors 2 ableitet .
Um Leitungsstörungen aufgrund des schaltenden Feldeffekttransistors 3 auf Versorgungsspannungsleitungen zu reduzieren, ist die Drosselspule 4 und ein Entstörelektrolytkondensator 8 vorgesehen. Der Entstörelektrolytkondensator 8 ist mit einem ersten Anschluss mit dem ersten Anschluss des Lüftermotors 2 und mit einem zweiten Anschluss mit dem zweiten Versorgungs- spannungspotential VGNDr d.h. vorzugsweise dem Massepotential, verbunden. Die Drosselspule 4 und der Elektrolytkondensator 8 bilden einen Tiefpassfilter.
Die Steuerschaltung 1 dient einerseits dazu, den Lüftermotor 2 gemäß eines Vorgabewerts anzusteuern und andererseits den Betriebszustand des Lüftermotors 2 zu überprüfen. Dazu ist der zweite Anschluss des Lüftermotors 2 mit einer in der Steuerschaltung 1 befindlichen Tiefpassfilterschaltung 9 ver- bunden. Die Tiefpassfilterschaltung 9 glättet zum einen das an dem zweiten Anschluss des Lüftermotors 2 anliegende Spannungssignal und transformiert es mit Hilfe eines Spannungsteilers in einen Spannungsbereich, der in dem Messbereich von einer mit der Filterschaltung 9 verbundenen Messschaltung 10 liegt.
Ein mögliches Schaltbild einer solchen Tiefpassfilterschaltung 9 ist in Figur 2 dargestellt. Die Tiefpassfilterschal- tung 9 weist einen ersten Widerstand Ri und einen zweiten Wi- derstand R2, die in Serie geschaltet sind und einen Spannungsteiler bilden. Die Messspannung Vmess ist über beide Widerstände Ri und R2 angelegt und zwischen dem ersten Widerstand Ri und dem zweiten Widerstand R2 wird die an den benötigten Spannungsbereich angepasste Messspannung VmeSs' abge- griffen. Die angepasste Messspannung Vmess' wird dann an einen Tiefpassfilter, der durch einen dritten Widerstand R3 und einen Kondensator C gebildet ist, angelegt, so dass ein Gleichanteil an die nachfolgende Messschaltung 10 ausgegeben wird, der im wesentlichen proportional zum Tastverhältnis Tv des Ansteuersignais S ist.
Die in der Messschaltung 10 gemessene Spannung ist im wesentlichen proportional zu dem Tastverhältnis Tv des Ansteuersig- nals S und hängt von der an dem Lüftermotor 2 angelegten Versorgungsspannung VBat - VGND ab. Die Messschaltung 10 weist vorzugsweise einen AD-Wandler auf, der die gemessene Spannung digitalisiert. Der digitalisierte Spannungswert wird an einer Auswerteschaltung 11 weitergegeben, die überprüft, ob sich der Lüftermotor 2 während des Betreibens im Normalbetrieb befindet, oder ob ein Fehler vorliegt. Der Betriebszustand, der durch die Auswerteschaltung 11 ermittelt wurde, kann über die Datenschnittstelle 6 an einen Datenbus ausgegeben werden.
In Figur 3 ist ein Blockschaltbild einer möglichen Auswerteschaltung 11 dargestellt. Die Auswerteschaltung 11 weist einen Datenspeicher 12 auf, in dem eine Tabelle mit Referenzspannungswerten gespeichert ist. Gemäß dem durch die Pulswei- tenmodulationsschaltung 5 generierten Tastverhältnis Tv des Ansteuersignais S werden an eine Komparatorschaltung 13 ein Referenzspannungswert VSoιι übermittelt. Die Komparatorschaltung 13 empfängt ebenfalls den von der Messschaltung 10 digitalisierte Messspannungswert und vergleicht die beiden Spannungswerte miteinander. Weichen die beiden Spannungen um mehr als einen Schwellenbetrag voneinander ab, bzw. liegt der
Messspannungswert VmΘss außerhalb eines von dem Referenzspannungswert definierten Bereichs, so wird festgestellt, dass sich der Lüftermotor 2 nicht im Normalbetrieb befindet. Liegt die Messspannung VmΘSs' oberhalb der durch die Referenzspan- nung VSoιι vorgegebenen oberen Schwellspannung, wird festgestellt, dass der Lüftermotor 2 mit einer Überspannung betrie- ben wird. In diesem Fall wird ein Überspannungsfehler erkannt, der an die Datenschnittstelle 6 weitergegeben wird.
Liegt die angepasste Messspannung Vmess' unabhängig von dem angelegten Tastverhältnis im wesentlichen auf dem Spannungswert des zweiten Versorgungsspannungspotentials VGND, d.h. Massepotential, so wird ein Open-Load-Fehler erkannt, d.h. es fließt kein Strom durch den Lüftermotor 2. Dies deutet auf einen Defekt der Anschlussleitungen des Lüftermotors 2 bzw. auf einen Defekt innerhalb des Lüftermotors 2 hin. Beispielsweise kann ein solcher Defekt darin bestehen, dass Bürsten und/oder Kollektoren oxidiert sind. Um einen solchen Fehler auszuschließen bzw. zu beheben, kann kurzzeitig die Auswerteschaltung die Pulsweitenmodulationsschaltung 5 ansteuern, so dass der Feldeffekttransistor 3 für eine kurze Zeit vollständig durchgeschaltet wird, so dass die gesamte Versorgungsspannung über den Lüftermotor 2 anliegt. Dadurch ist es möglich, Bürsten und/oder Kollektoren von einer Oxidschicht zu reinigen, so dass der Lüftermotor 2 wieder betriebsfähig wird.
Ebenso kann eine Unterspannung mit der Komparatorschaltung 13 festgestellt werden, wenn sich die Messspannung unterhalb des durch den Referenzspannungswert VSoll vorgegebenen Normalbe- triebsbereichs befindet.
Zum Festlegen der Referenzspannungswerte VSoιι in dem Datenspeicher 12 gespeicherten Referenzspannungswerten ist eine Abgleichschaltung 14 vorgesehen, die vor der Inbetriebnahme des Lüftermotors 2 die entsprechende Tabelle generiert. Dazu wird eine definierte Versorgungsspannung VBat an den Lüftermotor 2 angelegt und die Messspannung über die Messschaltung 10 bei verschiedenen Tastverhältnissen Tv gemessen. Es ist nun möglich, dass die Abgleichschaltung 14 für jedes mögliche Tastverhältnis Tv einen Spannungswert in den Datenspeicher hineinschreibt. Darüber hinaus ist es möglich, dass für einige bestimmte Tastverhältnisse Tv Spannungswerte ermittelt werden, und weitere Referenzspannungswerte durch Interpolation zwischen den gemessenen Spannungspunkten ermittelt werden. Dies ist möglich, da die angepasste Messspannung Vmess. im wesentlichen proportional zum angelegten Tastverhältnis ver- läuft.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Schaltung, bei der der Betriebszu- stand des Lüftermotors 2 durch den durch den Lüftermotor 2 fließenden Motorstrom bestimmt wird. Um den Motorström möglichst effizient zu messen, ist als Schalteinrichtung 3 ein Sense-FET 20 vorgesehen, der neben der Funktion eines üblichen Feldeffekttransistors auch einen Stromausgang aufweist, der einen Strom zur Verfügung stellt, der proportional zu dem durch den Sense-FET 20 zwischen Drain und Source des Sense- FET 20 fließenden Motorstroms ist. Durch die Verwendung eines Sense-FETs 20 kann auf einen Messwiderstand verzichtet werden, der ansonsten in Serie mit dem Lüftermotor 2 geschaltet werden muss, um den Motorstrom zu messen. Ein solcher Messwiderstand verringert die an dem Motor anliegende Versorgungsspannung und mindert dessen Leistung.
Um den gemessenen Motorstrom der Steuerschaltung 1 als ver- wertbare Messgröße zur Verfügung zu stellen, muss der Messstrom des Messeingangs des Sense-FETs 20 in eine dazu proportionale Messspannung umgewandelt werden. Dies erfolgt durch einen Operationsverstärker 21, dessen nicht-invertierende Eingang mit dem Messstrom über einen ersten Widerstand 22 verbunden ist. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 21 ist über einen zweiten Widerstand 23 mit dem Source-Anschluss des Sense-FETs 20 verbunden. Ein Steueran- schluss des Sense-FETs 20 ist mit dem Steuersignal S, das von der Steuerschaltung zur Verfügung gestellt wird verbunden. Der Source-Anschluss des Sense-FETs 20 ist ebenfalls mit einem Massepotential VGND verbunden. Der invertierende Anschluss des Operationsverstärkers 21 ist über einen dritten Widerstand 24 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 21 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 21 stellt die Messspannung zur Verfügung, die im We- sentlichen proportional zu dem Messstrom ist. Die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers wird als Messspannung der Steuerschaltung 1 zur Verfügung gestellt. Da die Eingänge des Operationsverstärkers 20 üblicherweise hochohmig sind, ist es notwendig zur Umwandlung des Netzstroms in eine Spannung den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 mit einem Spannungsteiler zu verbinden. Der Spannungsteiler 25 weist einen vierten und einen fünften Widerstand auf, die in Reihe geschaltet sind und an die das erste Versorgungsspan- nungspotential und das Massepotential VGND angelegt sind. Zwi- sehen vierten und fünften Widerstand 26, 27 wird eine Spannung abgegriffen, die über einen sechsten Widerstand 28 mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 verbunden ist. Auf diese Weise kann der Messstrom über den ersten Widerstand 22, den sechsten Widerstand 28 und einem der vierten oder fünften Wiederstände 26, 27 abfließen. Die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 ist dann proportional zu dem Messstrom, wobei ein Offset durch den Spannungsteiler 25 vorgegeben wird. Die Verstärkung des Operationsverstärkers wird durch den zweiten und den vierten Widerstand 23, 24 eingestellt.
Anhand der Messspannung kann festgestellt werden, ob sich der Lüftermotor 2 im Normalbetrieb befindet, oder ob der Lüftermotor 2 blockiert oder schwergängig ist.
Ist der Lüftermotor 2 blockiert oder schwergängig, so liegt der Messstrom über den im Normalbetrieb gültigen Strombereich. Ist der Messstrom erhöht, so ist auch die resultierende Messspannung erhöht, so dass die Steuerschaltung 1 fest- stellt, dass sich der Messstrom nicht in einem definierten
Strombereich befindet. Eine solche Betriebsstörung kann dann beispielsweise über die Datenschnittstelle 6 anderen Systemkomponenten mitgeteilt werden.
Im Wesentlichen arbeitet die Steuerschaltung 1 der zweiten Ausführungsform ebenso wie die Steuerschaltung 1 der ersten Ausführungsform. Auch kann vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung 1 mehrere Eingänge für Messspannungen aufweist, wobei einerseits eine Messspannung zwischen Lüftermotor 2 und der Schalteinrichtung 20 als auch ein aus dem Messstrom er- mittelte proportionale Spannung an einem Eingang der Steuerschaltung 1 zur Verfügung gestellt werden kann. Dies kann auch zur Plausibilitätskontolle für den Betriebszustand „Normalbetrieb" verwendet werden.
Vorzugsweise ist die Steuerschaltung 1, die Schalteinrichtung 3, die Drosselspule 4, die Freilaufdiode 7 und der Entstörelektrolytkondensator 8 modular aufgebaut. Das so gebildete Modul weist zwei Anschlüsse für den Lüftermotor 2 auf.
Vorzugsweise ist die Pulsweitenmodulationsschaltung 5, die
Messschaltung 10, die Auswerteschaltung 11 und die Abgleichschaltung 14 sowie die Datenschnittstelle 6 durch eine entsprechende Programmierung in einem Mikrocontroller ausgeführt, so dass der Schaltungsaufwand gering ist. Es kann vor- gesehen sein, dass der Mikrocontroller zur Ansteuerung von mehr als einem Lüftermotor 2 dient.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Feststellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung eines Lüftermotors (2) , wobei der Lüftermotor (2) mit Hilfe einer Schalteinrichtung (3) betrieben wird, wobei die Schalteinrichtung (3) über ein pulweitenmodu- liertes Ansteuersignal (5) angesteuert wird, wobei ein Tastverhältnis des Ansteuersignais (5) einen Ansteuerzustand des Lüftermotors vorgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als eine Messgröße (VmeSs) ein Spannungspotential an dem Knoten zwischen Lüftermotor und Schalteinrichtung (3) oder ein Motorstrom gemessen wird, wobei abhängig von der gemessenen Messgröße (VmeSs) und dem Tastverhältnis (Tv) ein Betriebszustand bei der Ansteuerung des Lüftermotors (2) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße (Vmess) tiefpassgefiltert wird, so dass die gemessene Messgröße geglättet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Open-Load-Fehler erkannt wird, wenn das Spannungspotential im Wesentlichen der an der Schalteinrich- tung (3) angelegten Versorgungsspannungspotential VGND des Lüftermotors (2) entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines Open-Load-Fehlers die Schaltein- richtung (3) für eine bestimmte Zeitdauer durchgeschaltet wird, um an den Lüftermotor (2) die maximale Spannung anzulegen, so dass lediglich oxidierte Verbindungsstellen gereinigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Normalbetrieb erkannt wird, wenn das Spannungspotential (V^ss) im wesentlichen proportional zum Tastver- hältnis (Tv) ist und sich das Spannungspotential (Vmess) im Verhältnis zu dem angelegten Tastverhältnis (Tv) in einem definierten Spannungsbereich befindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Spannungsbereich durch eine Messung bei definierter angelegter Versorgungsspannung bei verschiedenen Tastverhältnissen (Tv) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überspannungsfehler erkannt wird, wenn sich das gemessene Spannungspotential (VmeSs) oberhalb des definierten Spannungsbereiches befindet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blockierung oder Schwergängigkeit des Lüftermotors
(2) erkannt wird, wenn sich der Motorstrom außerhalb eines definierten Strombereiches befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Strombereich durch eine Messung bei definierter, angelegter Versorgungsspannung bei verschiedenen Tastverhältnissen bestimmt wird.
10. Steuerschaltung (1) für einen Lüftermotor (2) zum Fest- stellen eines Betriebszustandes bei der Ansteuerung des
Lüftermotors, wobei die Steuerschaltung (1) eine Pulswei- tenmodulationsschaltung (5) umfasst, die eine Schalteinrichtung (3) mit einem pulsweitenweitenmoduliertem Signal (S) mit einem Tastverhältnis (Tv) ansteuert, wobei die Schalteinrichtung (3) mit einem ersten Versorgungspotential (VGND) verbunden ist, wobei zwischen einem zweiten Versorgungspotential (Vat) u d der Schalteinrichtung (3) der Lüftermotor (2) anschließbar ist, wobei eine Messschaltung vorgesehen ist, um an der Schalteinrichtung eine Messgröße abzugreifen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteschaltung (11) vorgesehen ist, um die gemessenen Messgröße
(Vmess) zu überprüfen und, abhängig von der gemessenen Messgröße (VmeSs) und dem Tastverhältnis (Tv) , einen Betriebszustand festzustellen.
11. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterschaltung (9) vorgesehen ist, um die gemessene Messgröße (Vmess) zu glätten, so dass die
Messgröße im Wesentlichen proportional zum Tastverhältnis (Tv) ist.
12. SteuerSchaltung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Abgleichschaltung mit einem Datenspeicher (12) vorgesehen ist, um einen Abgleich der Steuerschaltung (1) vorzunehmen, wobei die Abgleichschaltung (14) mit der Messschaltung (V_.at) verbunden ist, um bei einer definierten angelegten Versorgungsspannung eine Refe- renzgröße zu messen und die Referenzgröße als Referenzwerte (Vgoii) bezüglich zu dem jeweiligen Tastverhältnis (Tv) abzuspeichern.
13. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abgleichschaltung (14) weitere Referenzwerte (VSoiι) in dem Datenspeicher speichert, wobei die Abgleichschaltung die weiteren Referenzwerte (Vson) aus der Interpolation von den gemessenen Referenzwerten (Vsoll) ermittelt.
14. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (11) zum Feststellen des Betriebszustandes die gemessenen Messgröße ü- berprüft, indem die gemessene Messgröße (Vmess) mit den in dem Datenspeicher (12) gespeicherten Referenzwerten (Vsoιι) bezüglich des jeweils angelegten Tastverhältnisses (Tv) verglichen wird und ein Betriebszustand, abhängig von der Abweichung zwischen der Messgröße (VmeSs) und der Referenzgröße (Vsoii) , erkannt wird.
15. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 8 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Datenschnittstelle (6) vorgesehen ist, um den erkannten Betriebszustand über ein Netzwerk zu senden.
16. Steuerschaltung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung eine Spannung zwischen dem Lüftermotor (2) und der Schalteinrichtung (3) misst.
17. Steuerschaltung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung einen Motorstrom durch den Lüftermotor (2) misst.
18. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (3) einen Sense-FET (20) aufweist, um den Motorstrom durch den Lüftermotor zu messen.
9. Steuerschaltung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sense-FET (20) mit einer Wandlerschal¬ tung verbunden ist, um den Motorstrom in eine proportionale Spannung umzuwandeln, wobei die Spannung der Messschal- tung zur Verfügung gestellt ist.
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