Siemens VDO Automotive setzt neue Maßstäbe in der Motorkühlung

Die Siemens VDO Automotive AG bringt die weltweit ersten Kühlerlüftermotoren mit integrierter pulsweitenmodulierter Steuerung in Serie. Die stufenlose Drehzahlsteuerung verbessert die Motorkühlung bei geringem Bauraum- und Energiebedarf entscheidend. Die Motoren, die der Zulieferer auf der 60. IAA Pkw vorstellt, sind klein wie nie – und leisten Großes.

Bei gängigen Kühlsystemen sind die Lüfterräder entweder einstufig oder nur in groben Stufen verstellbar. Die Drehzahl der Räder wird dabei durch eine Reihen- und Parallelschaltung der Motoren und vorgeschalteten Widerstand gesteuert. Das Lüftermodul von Siemens VDO – mit einer Kühlleistung von bis zu 3 Millionen Litern pro Stunde – arbeitet stattdessen mit Bürstenmotoren und einer pulsweitenmodulierten Steuerung. Bei einem Einsatz von zwei Lüfterrädern ist die Steuerung in den Motor des größeren Lüfters integriert und versorgt von dort aus auch das kleinere Rad. Dank dieser neuen Steuerung kann die Drehzahl von 800 Umdrehungen bis hin zur Höchstdrehzahl von 3.500 Umdrehungen pro Minute stufenlos verändert werden.

Pulsweitenmodulation bedeutet, dass konstanter Strom in digitale Impulse umgewandelt und übertragen wird. Mit dieser Technik lässt sich die Drehzahl von Elektromotoren variabel steuern: Die Ansteuerung an den Motor erfolgt binär, also entweder im Zustand „Ein“ oder „Aus“. Der Motor wird bis zu 20.000 mal in der Sekunde ein- und ausgeschaltet – abhängig davon, wie das Verhältnis von „Ein“ zu „Aus“ gewichtet ist, wird die Motorleistung dann stufenlos stärker oder schwächer.

Dabei ist die Elektronik, die für die Steuerung des Elektromotors verantwortlich ist, nicht wie sonst üblich außerhalb des Motors angebracht: Sie wird stattdessen direkt in einen der beiden Elektromotoren, die die Lüfterräder antreiben, integriert. Um diesen Einbau zu ermöglichen, musste das System kompakter werden. Durch eine patentierte Verbindungstechnik ist ein schlanker Motor entstanden, der entsprechend weniger Bauraum beansprucht. Neben Platz- und Kosteneinsparungen hat diese Bauweise einen weiteren Vorteil: Sie unterbindet mögliche Störsignale. Das Motorgehäuse, in das die Elektronik eingebettet ist, wirkt schützend wie ein Faradayscher Käfig, wie ein Auto im Gewitter. Die Ein- und Abstrahlung elektromagnetischer Wellen, die andere elektronische Systeme im Fahrzeug wie beispielsweise den Radioempfang beeinflussen könnten, wird so verhindert.

In Strömungssimulationen, die den Weg der angesaugten Luft durch die Karosserie
exakt nachvollziehen, wird das Kühlmodul den jeweiligen Einbaubedingungen angepasst und kann so für verschiedene Plattformen eines Herstellers appliziert werden.