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DE102017208976B4 - Method for controlling a fan motor and a motor vehicle - Google Patents

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DE102017208976B4
DE102017208976B4 DE102017208976.8A DE102017208976A DE102017208976B4 DE 102017208976 B4 DE102017208976 B4 DE 102017208976B4 DE 102017208976 A DE102017208976 A DE 102017208976A DE 102017208976 B4 DE102017208976 B4 DE 102017208976B4
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fan
sound
sound signal
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drive control
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Rudolf Halbmeir
Matthias Hartmann
Stephan Gsell
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Audi AG
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Audi AG
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    • H02P29/50—Reduction of harmonics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q5/00—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices
    • B60Q5/005—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices automatically actuated
    • B60Q5/008—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices automatically actuated for signaling silent vehicles, e.g. for warning that a hybrid or electric vehicle is approaching
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines Lüftermotors (3) einer Lüfteranordnung (2) mit einem elektrischen Klangsignal zur Erzeugung von Schall, wobei die Lüfteranordnung (2) ein mit dem Lüftermotor (3) verbundenes Lüfterrad (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsignal über den Lüftermotor (3) zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad (4) übertragen und von diesem als Schall abgegeben wird, wobei das Klangsignal reziprok zu einer Übertragungsfunktion der Lüfteranordnung (2) gefiltert wird, wobei Frequenzen aus dem Klangsignal gefiltert werden, welche unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz des Lüfterrades (4) liegen.Method for controlling a fan motor (3) of a fan arrangement (2) with an electrical sound signal for generating sound, the fan arrangement (2) comprising a fan wheel (4) connected to the fan motor (3), characterized in that the sound signal is transmitted via the Fan motor (3) is at least partially transmitted as flexural waves to fan wheel (4) and is emitted by it as sound, the sound signal being filtered reciprocally to a transfer function of fan arrangement (2), frequencies being filtered from the sound signal which are below the coincidence limit frequency of the fan wheel (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Lüftermotors einer Lüfteranordnung mit einem elektrischen Klangsignal zur Erzeugung von Schall, wobei die Lüfteranordnung ein mit dem Lüftermotor verbundenes Lüfterrad umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for controlling a fan motor of a fan arrangement with an electrical sound signal for generating sound, the fan arrangement comprising a fan wheel connected to the fan motor. The invention also relates to a motor vehicle.

Fahrzeuge, die einen rein elektrischen Antrieb oder teil elektrischen Antrieb, wie z. B. einen Hybridantrieb, aufweisen, erzeugen während des Fahrens in einem rein elektrischen Betrieb vergleichsweise leisere Geräusche als Autos mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor. Um andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger und/oder Radfahrer, auf ein herannahendes, sich rein elektrisch bewegendes Fahrzeug aufmerksam zu machen, ist es wünschenswert, dass ein solches Fahrzeug wahrnehmbare Geräusche erzeugt, welche in der Lautstärke zu denen von Fahrzeugen mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor vergleichbar sind. Beispielsweise können dazu solche Fahrzeuge mit Lautsprechern versehen werden, über die entsprechende Fahrgeräusche abgegeben werden können. Solche Lautsprecher benötigen jedoch zusätzlichen Bauraum und erhöhen sowohl das Gewicht des Fahrzeugs als auch die Kosten seiner Herstellung. Es ist daher aus dem Stand der Technik bekannt, bereits vorhandene Komponenten des Fahrzeugs zur Klangerzeugung zu verwenden.Vehicles that have a purely electric drive or partially electric drive, such as. B. a hybrid drive, generate comparatively quieter noises when driving in a purely electric mode than cars with a conventional internal combustion engine. In order to make other road users, especially pedestrians and / or cyclists, aware of an approaching, purely electrically moving vehicle, it is desirable that such a vehicle generates perceptible noises which are comparable in volume to vehicles with a conventional internal combustion engine . For example, such vehicles can be provided with loudspeakers for this purpose, via which the corresponding driving noises can be emitted. However, such loudspeakers require additional installation space and increase both the weight of the vehicle and the cost of its manufacture. It is therefore known from the prior art to use existing components of the vehicle to generate sound.

So zeigt z. B. die Druckschrift DE 10 2012 001 658 A1 ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Kühlerlüfter zur Erzeugung eines außerhalb des Kraftfahrzeugs wahrnehmbaren Fahrzeugbetriebsgeräusch. Dazu steuert eine Geräuschsteuerung eine das Lüftergeräusch des Kühlerlüfters beeinflussende Einrichtung und/oder ein Betriebsgeräusch des Kühlerlüfters durch Überlagerung einer Betriebsspannung eines Lüftermotors mit einem elektrischen Geräuschsignal. Das Geräuschsignal wird über das Lüfterrad abgestrahlt, welches sich dabei ähnlich wie eine großflächige und leichte Membran eines Lautsprechers verhält.So shows z. B. the publication DE 10 2012 001 658 A1 a motor vehicle in which a cooling fan is used to generate a vehicle operating noise that is perceptible outside the motor vehicle. For this purpose, a noise control controls a device influencing the fan noise of the cooling fan and / or an operating noise of the cooling fan by superimposing an operating voltage of a fan motor with an electrical noise signal. The noise signal is emitted via the fan wheel, which behaves like a large, lightweight membrane on a loudspeaker.

In DE 10 2014 220 602 A1 wird ein Steuergerät mit einem Akustiksteuermodul beschrieben, welches dazu ausgelegt ist, ein Verstellen einer Fahrzeugbaugruppe zu erkennen und im Falle eines erkannten Verstellens der Fahrzeugbaugruppe ein akustisches Verdeckungssignal zu erzeugen. Das Verdeckungssignal kann dabei über einen elektrischen Antrieb einer Fahrzeugkomponente erzeugt werden.In DE 10 2014 220 602 A1 describes a control device with an acoustic control module which is designed to recognize an adjustment of a vehicle assembly and to generate an acoustic concealment signal in the event that an adjustment of the vehicle assembly is recognized. The concealment signal can be generated via an electric drive of a vehicle component.

In DE 10 2011 084 168 A1 wird ein Biegewellenlautsprecher beschrieben, welcher eine Biegewellenmembran und eine Anregungsvorrichtung umfasst, wobei durch die Anregungsvorrichtung die Membran in Schwingung versetzt werden kann. Bei der Biegewellenmembran kann es sich um einen Abschnitt eines Verkleidungsbauteils, beispielsweise für den Innenraum oder eine Unterbodenverkleidung, eines Kraftfahrzeugs handeln, wobei die Biegewellenmembran zur Aussendung eines Warngeräusches oder eines Betriebsgeräusches verwendet werden kann.In DE 10 2011 084 168 A1 A flexural wave loudspeaker is described which comprises a flexural wave diaphragm and an excitation device, the diaphragm being able to be set into oscillation by the excitation device. The flexural wave membrane can be a section of a trim component, for example for the interior or an underbody cladding, of a motor vehicle, wherein the flexible wave membrane can be used to emit a warning noise or an operating noise.

DE 10 2010 008 899 A1 beschreibt ein Verfahren zum zumindest teilweisen Überdecken eines Betriebsgeräusches eines elektrischen Kältemittelverdichters durch das Geräusch eines von einem Elektromotor angetriebenen Lüfters. Der Lüfter wird dabei derart angesteuert, dass durch sein Betriebsgeräusch zumindest teilweise das Betriebsgeräusch des elektrischen Kältemittelverdichters überdeckt wird. DE 10 2010 008 899 A1 describes a method for at least partially covering an operating noise of an electric refrigerant compressor by the noise of a fan driven by an electric motor. The fan is controlled in such a way that its operating noise at least partially covers the operating noise of the electric refrigerant compressor.

DE 10 2012 001 658 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Kühllüfter zur Erzeugung eines außerhalb des Kraftfahrzeugs wahrnehmbaren Fahrzeugbetriebsgeräuschs verwendet wird. Dabei steuert eine Geräuschsteuerung das Betriebsgeräusch des Kühllüfters durch eine Überlagerung einer Betriebsspannung des Lüftermotors mit einem elektrischen Geräuschsignal. Dieses Geräuschsignal wird dann von dem Lüftermotor und einem Lüfterrad als ein akustisches Geräuschsignal abgestrahlt. DE 10 2012 001 658 A1 describes a motor vehicle in which a cooling fan is used to generate a vehicle operating noise that is perceptible outside the motor vehicle. A noise control controls the operating noise of the cooling fan by superimposing an operating voltage of the fan motor with an electrical noise signal. This noise signal is then emitted as an acoustic noise signal by the fan motor and a fan wheel.

Aus DE 10 2011 078 166 A1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Betriebsgeräusches bei einem Fahrzeug bekannt. Dabei ist an einem rotierenden Mechanismus wie einem Lüfterrad ein Film vorgesehen, welcher mit zumindest einem Ende an einem Flügel des Lüfterrades befestigt ist und an einem zweiten Ende frei beweglich ist. Aufgrund des derart an dem Lüfterrad anhaftenden Films wird das Betriebsgeräusch des Lüfters bei dessen Rotieren verstärkt.Out DE 10 2011 078 166 A1 a device for generating an operating noise in a vehicle is known. In this case, a film is provided on a rotating mechanism such as a fan wheel, which is fastened with at least one end to a wing of the fan wheel and is freely movable at a second end. Due to the film adhering to the fan in this way, the operating noise of the fan as it rotates is increased.

In DE 101 41 127 A1 wird eine Lüfteranordnung mit einem Radial- oder Diagonallüfter beschrieben. Dem Lüfter ist dabei ein Gleichstrommotor zugeordnet, welcher über einen Mikrocontroller in einem Arbeits-Drehzahlbereich des Lüfters derart mit einem impulsförmigen Gleichstrom beaufschlagt wird, dass sich im Gleichstrommotor ein im Wesentlichen konstanter Strom und verringerte Motorengeräusche ergeben.In DE 101 41 127 A1 describes a fan arrangement with a radial or diagonal fan. A direct current motor is assigned to the fan, which is acted upon with a pulsed direct current via a microcontroller in a working speed range of the fan in such a way that an essentially constant current and reduced motor noise result in the direct current motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren anzugeben, um Warngeräusche und/oder Betriebsgeräusche bei einem Kraftfahrzeug zu erzeugen.The invention is based on the object of specifying an improved method for generating warning noises and / or operating noises in a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Übertragung des Klangsignals als Biegewellen auf das Lüfterrad Schall mit einer verbesserten Amplitude und einem verbesserten Klang abgestrahlt werden kann. Die Ansteuerung des Lüftermotors mit dem Klangsignal kann dabei insbesondere zusätzlich zu einem Lüftungsbetrieb der Lüftungsanordnung erfolgen, so dass eine Schallabgabe während des Lüftungsbetriebs möglich ist. Durch den Lüftermotor, welcher mit dem Lüfterrad verbunden ist, wird das Klangsignal in Form von Biegewellen bzw. Transversalwellen auf das Lüfterrad übertragen. Insbesondere werden dabei die Flügel des Lüfterrads zu Biegewellenschwingungen angeregt. Durch das derart in Schwingung versetzte Lüfterrad wird das Klangsignal als Schall an die Umgebungsluft abgegeben und dadurch akustisch wahrnehmbar gemacht.The advantage of the solution according to the invention is that, through the transmission of the sound signal as flexural waves to the fan wheel, sound with an improved amplitude and an improved sound can be emitted. The activation of the fan motor with the sound signal can in particular take place in addition to a ventilation operation of the ventilation arrangement, so that a sound emission is possible during the ventilation operation. The sound signal in the form of flexural waves or transverse waves is transmitted to the fan wheel by the fan motor, which is connected to the fan wheel. In particular, the blades of the fan wheel are excited to vibrate by bending waves. The sound signal is emitted as sound to the ambient air by the fan wheel set in this way and thus made acoustically perceptible.

Eine Abstrahlung erfolgt dabei insbesondere für Klangsignale bzw. Klangsignalanteile, deren Frequenzspektrum oberhalb einer Koinzidenzgrenzfrequenz des Lüfterrades liegt. Die Koinzidenzgrenzfrequenz beschreibt dabei die Frequenz, bei welcher die Wellenlänge des abzugebenden Schalls gerade derjenigen der Biegewelle des Bauteils entspricht. Bevorzugt erfolgt eine Anregung des Lüfterrades mit Frequenzen, welche oberhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz des Lüfterrades liegen, da deren zugehörige Wellenlänge vom Lüfterrad als Biegewelle wiedergegeben und als Schall abgegeben werden kann.A radiation takes place in particular for sound signals or sound signal components whose frequency spectrum is above a coincidence limit frequency of the fan wheel. The coincidence limit frequency describes the frequency at which the wavelength of the sound to be emitted corresponds to that of the flexural wave of the component. The fan wheel is preferably excited at frequencies which are above the coincidence limit frequency of the fan wheel, since the associated wavelength can be reproduced by the fan wheel as a flexural wave and emitted as sound.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als Lüftermotor ein Elektromotor, insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor, verwendet wird, dessen Antrieb über eine Antriebsregelung geregelt wird. Das elektrische Klangsignal steuert dabei derart den Elektromotor an, dass dieser das Klangsignal zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad überträgt. Insbesondere kann eine elektronische Kommutierung dazu verwendet werden, nicht nur den Motor des Lüfterrads in Rotation zu versetzen, sondern auch gleichzeitig das Klangsignal als Biegewellen auf das Lüfterrad zu übertragen. Die Antriebsregelung des Elektromotors dient dazu, den Betrieb des Lüftermotors zu regeln und diesen gemäß der Regelvorgabe anzusteuern. Die Ansteuerung des Elektromotors mit dem Klangsignal erfolgt insbesondere derart, dass der Lüftungsbetrieb der Lüfteranordnung nicht oder nur in geringem Maße beeinträchtigt wird, so dass die Lüftungsfunktion der Lüfteranordnung stets gegeben ist.According to the invention it can be provided that an electric motor, in particular an electronically commutated electric motor, is used as the fan motor, the drive of which is regulated via a drive control. The electrical sound signal controls the electric motor in such a way that it transmits the sound signal at least partially as flexural waves to the fan wheel. In particular, electronic commutation can be used not only to set the motor of the fan wheel in rotation, but also at the same time to transmit the sound signal as flexural waves to the fan wheel. The drive control of the electric motor is used to regulate the operation of the fan motor and to control it according to the control specification. The control of the electric motor with the sound signal takes place in particular in such a way that the ventilation operation of the fan arrangement is not impaired or only to a small extent, so that the ventilation function of the fan arrangement is always given.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Klangsignal als Klangstrom an einer Schnittstelle einer Sollstromvorgabe eines Stromreglers der Antriebsregelung eingespeist wird. Dadurch wird der eigentliche Betrieb des Elektromotors nur minimal beeinträchtigt, da in diesem Fall eine gute Entkopplung zur Antriebsregelung erzielt wird. Die Einspeisung des Klangsignals erfolgt dabei derart, dass vorhandene Grenzwerte der Antriebsregelung durch das zusätzliche Klangsignal nicht überschritten werden. Der mit dem Klangstrom überlagerte Sollstrom wird durch die Antriebsregelung in eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors umgewandelt, wobei das Klangsignal zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad übertragen wird.Furthermore, it can be provided according to the invention that the sound signal is fed in as a sound current at an interface of a target current specification of a current regulator of the drive control. As a result, the actual operation of the electric motor is only minimally affected, since in this case a good decoupling from the drive control is achieved. The sound signal is fed in in such a way that existing limit values of the drive control are not exceeded by the additional sound signal. The nominal current superimposed with the sound current is converted by the drive control into a corresponding control of the electric motor, the sound signal being at least partially transmitted as flexural waves to the fan wheel.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Klangsignal als Klangspannung einer Ausgangsspannung eines Stromreglers der Antriebsregelung überlagert wird. Die mit der Klangspannung überlagerte Ausgangsspannung wird dabei zur Ansteuerung des Elektromotors verwendet, wobei durch die der Ausgangsspannung überlagerte Klangspannung das Klangsignal über den Lüftermotor zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad übertragen wird, von welchem es als Schall an die Umgebung der Lüfteranordnung abgegeben wird.In an alternative embodiment of the invention it can be provided that the sound signal is superimposed as a sound voltage on an output voltage of a current regulator of the drive control. The output voltage superimposed with the sound voltage is used to control the electric motor, with the sound voltage superimposed on the output voltage at least partially transmitting the sound signal via the fan motor as flexural waves to the fan wheel, from which it is emitted as sound to the area around the fan assembly.

Alternativ dazu kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das Klangsignal einem Modulationssignal eines Modulators der Antriebsregelung überlagert wird. Eine Überlagerung mit dem Klangsignal findet in diesem Fall durch einen Eingriff in einen Modulationsalgorithmus statt, welcher beispielsweise dazu ausgebildet ist, ein Signal zur Ansteuerung einer elektrischen Kommutierung zu erstellen. Das vom Modulator erzeugte Modulationssignal kann anschließend beispielsweise an eine Endstufe übertragen werden, welche das Modulationssignal in einen beispielsweise dreiphasigen Betriebsstrom für den Elektromotor umwandelt. Da das Modulationssignal mit dem Klangsignal überlagert ist, wird auch dieses auch durch die Endstufe verstärkt und über den Betriebsstrom an den Lüftermotor übertragen, wobei der Lüftermotor das Klangsignal dann zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad überträgt.Alternatively, in a further embodiment of the invention it can be provided that the sound signal is superimposed on a modulation signal of a modulator of the drive control. In this case, the sound signal is superimposed by intervening in a modulation algorithm which is designed, for example, to generate a signal for controlling electrical commutation. The modulation signal generated by the modulator can then be transmitted, for example, to an output stage which converts the modulation signal into, for example, a three-phase operating current for the electric motor. Since the modulation signal is superimposed with the sound signal, this is also amplified by the output stage and transmitted to the fan motor via the operating current, the fan motor then at least partially transmitting the sound signal as flexural waves to the fan wheel.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein einen Zustand der Lüfteranordnung beschreibender Messwert der Antriebsregelung um das Klangsignal kompensiert wird. Dies kann insbesondere erfolgen, wenn das Klangsignal als Klangspannung einer Ausgangsspannung eines Stromreglers der Antriebsregelung überlagert wird oder wenn das Klangsignal einem Modulationssignal eines Modulators der Antriebsregelung überlagert wird. Durch das Kompensieren eines Messwertes der Antriebsregelung um das Klangsignal kann eine Beeinträchtigung des Regelbetriebs der Antriebsregelung durch das Klangsignal verhindert werden. Bei dem Messwert kann es sich beispielsweise um einen gemessenen Istwert des Betriebsstromes des Elektromotors handeln. Wird dieser Messwert nun um das Klangsignal kompensiert, so erfolgt die Regelung auf Grundlage eines nicht oder nur geringfügig durch das Klangsignal beeinflussten Istwert des Stromes. Ein Einfluss des Klangsignals auf die Regelung wird dadurch minimiert oder verhindert. Eine Kompensation kann beispielsweise in der Messwerterfassung über einen modellbasierten Ansatz erfolgen, sodass von der Messwerterfassung ein Messwert ausgegeben wird, welcher bereits um den Einfluss des Klangsignals kompensiert ist.According to the invention it can be provided that a measured value of the drive control describing a state of the fan arrangement is compensated for by the sound signal. This can take place in particular if the sound signal is superimposed as a sound voltage on an output voltage of a current regulator of the drive control or if the sound signal is superimposed on a modulation signal of a modulator of the drive control. By compensating a measured value of the drive control by the sound signal, an impairment of the control operation of the drive control by the sound signal can be prevented. The measured value can be, for example, a measured actual value of the operating current of the electric motor. If this measured value is now compensated for by the sound signal, the control is based on a not or only slightly by the Sound signal influenced actual value of the current. This minimizes or prevents the sound signal from influencing the regulation. Compensation can take place, for example, in the measured value acquisition using a model-based approach, so that the measured value acquisition outputs a measured value which is already compensated for the influence of the sound signal.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Klangsignal reziprok zu einer Übertragungsfunktion der Lüfteranordnung gefiltert wird. Dadurch können insbesondere Frequenzen aus dem Klangsignal gefiltert werden, welche unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz des Lüfterrades liegen. Es wird dadurch vermieden, dass ein Klangsignal übertragen wird, welches Frequenzen umfasst, die durch das Lüfterrad nicht oder nur unzureichend als Schall wieder abgegeben werden können.According to the invention it is provided that the sound signal is filtered reciprocally to a transfer function of the fan arrangement. In this way, frequencies in particular can be filtered from the sound signal which are below the coincidence limit frequency of the fan wheel. This prevents a sound signal from being transmitted which includes frequencies which the fan wheel cannot or can only inadequately emit again as sound.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass als Lüfteranordnung ein frontseitig in einem Kraftfahrzeug angeordneter Kühlerlüfter verwendet wird. Die frontseitige Position des Kühlerlüfters im Kraftfahrzeug ist insbesondere für die Erzeugung von Warngeräuschen und/oder Betriebsgeräuschen eines Kraftfahrzeugs von Vorteil, da eine Schallabstrahlung durch das Lüfterrad in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ermöglicht wird, wodurch andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger und Radfahrer, ein herannahendes Fahrzeug aufgrund des vom Lüfterrad abgegebenen Schalls wahrnehmen können. Bevorzugt kann dabei ein leichtes und steifes Lüfterrad aus einem Kunststoff wie Polyamid verwendet werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it can be provided that a cooling fan arranged on the front side in a motor vehicle is used as the fan arrangement. The front position of the cooling fan in the motor vehicle is particularly advantageous for generating warning noises and / or operating noises of a motor vehicle, since the fan wheel enables sound to be emitted in the direction of travel of the vehicle, which means that other road users, especially pedestrians and cyclists, can see an approaching vehicle due to the can perceive the noise emitted by the fan wheel. A light and stiff fan wheel made of a plastic such as polyamide can preferably be used.

Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug kann vorgesehen sein, dass es eine Lüfteranordnung umfasst, wobei die Lüfteranordnung einen Lüftermotor sowie ein mit dem Lüftermotor verbundenes Lüfterrad umfasst, sowie ein Klangsteuergerät, welches zur Ansteuerung des Lüftermotors mit einem Klangsignal durch ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist. Durch das Klangsteuergerät können insbesondere Klangsignale erzeugt werden, welche als Warngeräusche und/oder Betriebsgeräusche bei einem Kraftfahrzeug mit einem rein elektrischen Antrieb oder einem Hybridantrieb, insbesondere bei einem rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebs, oder einem sehr leisen Verbrennungsmotor als Schall abgestrahlt werden können.For a motor vehicle according to the invention it can be provided that it comprises a fan arrangement, the fan arrangement comprising a fan motor and a fan wheel connected to the fan motor, as well as a sound control device which is designed to control the fan motor with a sound signal by a method according to one of the preceding claims . The sound control device can in particular generate sound signals which can be emitted as warning sounds and / or operating noises in a motor vehicle with a purely electric drive or a hybrid drive, in particular when the hybrid drive is operated purely on electricity, or a very quiet internal combustion engine.

Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug kann vorgesehen sein, dass das Klangsteuergerät das Klangsignal in Abhängigkeit von wenigstens einem einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibenden Parameter erzeugt. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Warngeräusch und/oder ein Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Beispielsweise kann der Frequenzbereich des Geräusches und/oder die Lautstärke des Geräusches mit steigender Geschwindigkeit zunehmen.For a motor vehicle according to the invention, it can be provided that the sound control device generates the sound signal as a function of at least one parameter describing a driving state of the motor vehicle. For example, it is possible for a warning noise and / or an operating noise to be generated as a function of a speed of the motor vehicle. For example, the frequency range of the noise and / or the volume of the noise can increase with increasing speed.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Klangsteuergerät in eine Antriebsregelung des Lüftermotors integriert ist. Durch eine direkte Integration des Klangsteuergeräts in eine Antriebsregelung des Lüftermotors kann der Einsatz einer weiteren elektronischen Komponente im Kraftfahrzeug vermieden werden. Eine Integration kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass durch einen Modulator der Antriebsregelung ein bereits mit einem Klangsignal überlagertes Modulationssignal erstellt wird, welches anschließend in einen beispielsweise dreiphasigen Betriebsstrom des Lüftermotors umgewandelt wird.According to the invention it can be provided that the sound control device is integrated into a drive control of the fan motor. The use of a further electronic component in the motor vehicle can be avoided by integrating the sound control device directly into a drive control of the fan motor. Integration can take place, for example, in that a modulator of the drive control creates a modulation signal already superimposed with a sound signal, which is then converted into, for example, a three-phase operating current of the fan motor.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
  • 2 ein Blockschaltbild der Ansteuerung eines Lüftermotors mit einem Klangsignal, sowie
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ansteuerung eines Lüftermotors mit einem Klangsignal.
Further advantages and details of the present invention emerge from the exemplary embodiments described below and on the basis of the drawings. Show:
  • 1 a schematic side view of a motor vehicle according to the invention,
  • 2 a block diagram of the control of a fan motor with a sound signal, as well
  • 3 Another embodiment of the control of a fan motor with a sound signal.

In 1 ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine frontseitig im Kraftfahrzeug angeordnete Lüfteranordnung 2, wobei die Lüfteranordnung 2 einen Lüftermotor 3 sowie ein Lüfterrad 4 umfasst, welches mit dem Lüftermotor 3 über die Achse 5 verbunden ist. Eine Ansteuerung des Lüftermotors 3 erfolgt über die Antriebsregelung 6, welche mit dem Antriebslüftermotor 3 über die elektrischen Verbindemittel 7 verbunden ist. Der Lüftermotor 3 kann derart mit einem elektrischen Klangsignal angesteuert werden, dass das Klangsignal über den Lüftermotor 3 zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad 4 übertragen wird. Durch das Lüfterrad 4 wird dabei das Klangsignal als Schall an die Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 abgegeben. Bei dem Klangsignal kann es sich insbesondere um Warngeräusche und/oder Betriebsgeräusche handeln, welche bei einem rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt werden, um andere Verkehrsteilnehmer auf das Herannahen des Kraftfahrzeugs 1 aufmerksam zu machen. Das Klangsignal kann von einem Klangsteuergerät erzeugt werden, welches in die Antriebsregelung 6 integriert ist oder es kann ein separates Klangsteuergerät (hier nicht dargestellt) verwendet werden, welches mit der Lüfteranordnung 2 und/oder der Antriebsregelung 6 elektrisch verbunden ist.In 1 is a schematic side view of a motor vehicle according to the invention 1 shown. The car 1 comprises a fan arrangement arranged at the front in the motor vehicle 2 , with the fan assembly 2 a fan motor 3 as well as a fan wheel 4th includes which with the fan motor 3 about the axis 5 connected is. A control of the fan motor 3 takes place via the drive control 6th , which with the drive fan motor 3 via the electrical connection means 7th connected is. The fan motor 3 can be controlled with an electrical sound signal in such a way that the sound signal comes from the fan motor 3 at least partially as flexible waves on the fan wheel 4th is transmitted. Through the fan wheel 4th the sound signal is sent as sound to the surroundings of the motor vehicle 1 submitted. The sound signal can, in particular, be warning noises and / or operating noises which are produced when the motor vehicle is being driven purely electrically 1 generated to other road users on the approach of the motor vehicle 1 to draw attention. The sound signal can be generated by a sound control device which is integrated into the drive control 6th is integrated or a separate sound control device (not shown here) can be used, which is connected to the fan arrangement 2 and / or the drive control 6th is electrically connected.

In 2 ist die Ansteuerung des Lüftermotors 3 durch die Antriebsregelung 6 dargestellt. Der Lüftermotor 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als elektronisch kommutierter Elektromotor ausgeführt. Die Antriebsregelung 6 umfasst dabei einen Stromregler 8, einen Modulator 9 sowie eine Endstufe 10. Das Klangsignal wird als Klangstrom IK in einer Schnittstelle 11 einer Sollstromvorgabe des Stromreglers 8 eingespeist. Der vorgegebene Sollstrom ist dabei mit Is gekennzeichnet, der Istwert des Stromes, welcher an einem Strommessgerät 12 gemessen wird, ist mit IA bezeichnet. Zur Regelung des Betriebsstromes des Lüftermotors 3 ist der Iststrom IA an die Schnittstelle 11 der Sollstromvorgabe rückgekoppelt. Durch die Überlagerung mit dem Klangstrom IK an der Schnittstelle 11 der Sollstromvorgabe ist die Stromregelung des Lüftermotors 3 von der Einspeisung des Klangsignals entkoppelt.In 2 is the control of the fan motor 3 through the drive control 6th shown. The fan motor 3 is designed in this embodiment as an electronically commutated electric motor. The drive control 6th includes a current regulator 8th , a modulator 9 as well as a power amplifier 10 . The sound signal is presented as a sound current I K in an interface 11 a target current specification of the current controller 8th fed in. The specified target current is marked with Is, the actual value of the current which is measured on an ammeter 12th is measured is denoted by I A. For regulating the operating current of the fan motor 3 is the actual current I A at the interface 11 the target current specification is fed back. By superimposing the sound current I K at the interface 11 the target current specification is the current control of the fan motor 3 decoupled from the feed of the sound signal.

Das Klangsignal in Form des Klangstromes IK wirkt sich durch die Einspeisung an der Schnittstelle 11 auf eine dem Stromregler 8 zugeführte Regelabweichung 13 aus. Das Klangsignal wird auf diese Weise durch den Stromregler 8 als Teil einer Stellgröße 14 auch dem Modulator 9 zugeführt, welcher die Stellgröße 14 in eine entsprechende elektronische Kommutierung des Lüftermotors 3 umsetzt und anschließend in der Endstufe 10 zu einem Betriebsstrom 15 des Lüftermotors verstärkt. Der Betriebsstrom 15 kann beispielsweise drei Phasen umfassen. Das im Betriebsstrom 15 enthaltene Klangsignal wird auf diese Weise an den Lüftermotor 3 übertragen, welcher es an das Lüfterrad 4 zumindest teilweise als Biegewellen überträgt. Das Lüfterrad 4 gibt das Klangsignal dann als Schall an die Umgebung der Lüfteranordnung 2 ab, um es akustisch wahrnehmbar zu machen. Der Klangstrom IK kann beispielsweise durch ein Klangsteuergerät (hier nicht dargestellt) erzeugt und an der Schnittstelle 11 eingespeist werden.The sound signal in the form of the sound current I K has an effect through the feed at the interface 11 on one of the current regulator 8th supplied control deviation 13th out. The sound signal is in this way through the current regulator 8th as part of a manipulated variable 14th also the modulator 9 supplied, which the manipulated variable 14th into a corresponding electronic commutation of the fan motor 3 implemented and then in the final stage 10 to an operating current 15th of the fan motor reinforced. The operating current 15th can for example comprise three phases. That in the operating stream 15th The contained sound signal is sent in this way to the fan motor 3 transferred which it to the fan wheel 4th at least partially transmits as flexural waves. The fan wheel 4th then emits the sound signal as sound to the surroundings of the fan arrangement 2 to make it acoustically perceptible. The sound current I K can be generated, for example, by a sound control device (not shown here) and at the interface 11 be fed in.

In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Ansteuerung des Lüftermotors 3 dargestellt. Eine Einspeisung des Klangsignals erfolgt dabei als Klangspannung UK, welche einer Ausgangsspannung des Stromreglers 8 überlagert wird. Die mit der Klangspannung UK überlagerte Ausgangsspannung des Stromreglers 8 wird vom Modulator 9 in eine Ansteuerung des Lüftermotors 3 umgesetzt, durch die Endstufe 10 verstärkt und als Betriebsstrom 15 dem Lüftermotor 3 zugeführt. Auf diese Weise kann das Klangsignal auf das Lüfterrad 4 zumindest teilweise als Biegewellen übertragen und als Schall an die Umgebung abgegeben werden. Da der für die Antriebsregelung vom Strommessgerät 12 gemessene Istwert nun mit dem Klangsignal überlagert ist, ist eine Kompensation 16 vorgesehen, welche den Messwert um den Einfluss des Klangsignals kompensiert, damit ein Einfluss des Klangsignals auf die Antriebsregelung minimiert oder verhindert wird. Die Klangspannung UK kann beispielsweise durch ein Klangsteuergerät (hier nicht dargestellt) erzeugt und der Ausgangsspannung des Stromreglers 8 überlagert werden.In 3 is an alternative embodiment of the control of the fan motor 3 shown. The sound signal is fed in as a sound voltage U K , which is an output voltage of the current regulator 8th is superimposed. The output voltage of the current regulator superimposed with the sound voltage U K 8th is from the modulator 9 into a control of the fan motor 3 implemented by the final stage 10 amplified and as operating current 15th the fan motor 3 fed. In this way the sound signal can reach the fan wheel 4th at least partially transmitted as flexural waves and emitted as sound to the environment. Since the one for the drive control from the ammeter 12th the measured actual value is now superimposed with the sound signal, is a compensation 16 provided, which compensates the measured value for the influence of the sound signal, so that an influence of the sound signal on the drive control is minimized or prevented. The sound voltage U K can be generated, for example, by a sound control device (not shown here) and the output voltage of the current regulator 8th are superimposed.

Eine weitere Alternative zum Ansteuern des Lüftermotors mit einem Klangsignal besteht darin, dass das Klangsignal einem Modulationssignal des Modulators 9 der Antriebsregelung 6 überlagert wird. In diesem Fall wird das Klangsignal bei der Erstellung der Ansteuerung bzw. der elektronischen Kommutierung des Lüftermotors 3 überlagert und nach Verstärkung durch die Endstufe 10 dem Lüftermotor 3 zugeführt. Der Modulator 9 kann beispielsweise einen Prozessor umfassen, welcher die Ansteuerung bzw. die elektronische Kommutierung berechnet, sodass das Klangsteuergerät als in die Antriebsregelung 6 bzw. in den Modulator 9 integriert ausgeführt werden kann. Auch bei dieser Ausführung findet bevorzugt eine Kompensation 16 des vom Strommessgerät 12 gemessenen Istwert des Betriebsstromes 15 statt, um einen Einfluss des Klangsignals auf die Antriebsregelung 6 zu minimieren oder zu verhindern.Another alternative to controlling the fan motor with a sound signal is that the sound signal is a modulation signal from the modulator 9 the drive control 6th is superimposed. In this case, the sound signal is used when the control or electronic commutation of the fan motor is created 3 superimposed and after amplification by the output stage 10 the fan motor 3 fed. The modulator 9 can for example comprise a processor which calculates the control or the electronic commutation, so that the sound control device is used in the drive control 6th or in the modulator 9 can be carried out integrated. In this embodiment, too, there is preferably compensation 16 from the ammeter 12th measured actual value of the operating current 15th instead of an influence of the sound signal on the drive control 6th to minimize or prevent.

Claims (10)

Verfahren zur Ansteuerung eines Lüftermotors (3) einer Lüfteranordnung (2) mit einem elektrischen Klangsignal zur Erzeugung von Schall, wobei die Lüfteranordnung (2) ein mit dem Lüftermotor (3) verbundenes Lüfterrad (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsignal über den Lüftermotor (3) zumindest teilweise als Biegewellen auf das Lüfterrad (4) übertragen und von diesem als Schall abgegeben wird, wobei das Klangsignal reziprok zu einer Übertragungsfunktion der Lüfteranordnung (2) gefiltert wird, wobei Frequenzen aus dem Klangsignal gefiltert werden, welche unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz des Lüfterrades (4) liegen.Method for controlling a fan motor (3) of a fan arrangement (2) with an electrical sound signal for generating sound, the fan arrangement (2) comprising a fan wheel (4) connected to the fan motor (3), characterized in that the sound signal is transmitted via the Fan motor (3) is at least partially transmitted as flexural waves to the fan wheel (4) and is emitted by it as sound, the sound signal being filtered reciprocally to a transfer function of the fan arrangement (2), frequencies being filtered from the sound signal which are below the coincidence limit frequency of the fan wheel (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lüftermotor (3) ein Elektromotor, insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor, verwendet wird, dessen Antrieb über eine Antriebsregelung (6) geregelt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an electric motor, in particular an electronically commutated electric motor, is used as the fan motor (3), the drive of which is regulated via a drive control (6). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsignal als Klangstrom (IK) an einer Schnittstelle (11) einer Sollstromvorgabe eines Stromreglers (8) der Antriebsregelung (6) eingespeist wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the sound signal is fed in as a sound current (I K ) at an interface (11) of a target current specification of a current regulator (8) of the drive control (6). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsignal als Klangspannung (UK) einer Ausgangsspannung eines Stromreglers (8) der Antriebsregelung (6) überlagert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the sound signal is superimposed as a sound voltage (U K ) on an output voltage of a current regulator (8) of the drive control (6). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsignal einem Modulationssignal eines Modulators (9) der Antriebsregelung (6) überlagert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the sound signal is superimposed on a modulation signal from a modulator (9) of the drive control (6). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Zustand der Lüfteranordnung (2) beschreibender Messwert der Antriebsregelung (6) um das Klangsignal kompensiert wird.Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that a measured value of the drive control (6) describing a state of the fan arrangement (2) is compensated for by the sound signal. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lüfteranordnung (2) ein frontseitig in einem Kraftfahrzeug (1) angeordneter Kühlerlüfter verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cooling fan arranged on the front side in a motor vehicle (1) is used as the fan arrangement (2). Kraftfahrzeug umfassend eine Lüfteranordnung (2), wobei die Lüfteranordnung (2) einen Lüftermotor (3) sowie ein mit dem Lüftermotor (3) verbundenes Lüfterrad (4) umfasst, sowie ein Klangsteuergerät, welches zur Ansteuerung des Lüftermotors (3) mit einem Klangsignal durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.Motor vehicle comprising a fan arrangement (2), wherein the fan arrangement (2) comprises a fan motor (3) and a fan wheel (4) connected to the fan motor (3), as well as a sound control device which is used to control the fan motor (3) with a sound signal a method according to one of the preceding claims is designed. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsteuergerät das Klangsignal in Abhängigkeit von wenigstens einem einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (1) beschreibenden Parameter erzeugt.Motor vehicle after Claim 8 , characterized in that the sound control device generates the sound signal as a function of at least one parameter describing a driving state of the motor vehicle (1). Kraftfahrzeug nach einem der Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangsteuergerät in eine Antriebsregelung (6) des Lüftermotors (3) integriert ist.Motor vehicle according to one of the Claim 8 or 9 , characterized in that the sound control device is integrated into a drive control (6) of the fan motor (3).
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