CN107002606B - 用于运送并加热介质的传送设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传送设备(100)，该传送设备用于运送介质并用于加热待运送的介质，该传送设备具有一个车辆泵(101)、一个用于驱动该车辆泵的电动机(102)以及一个用于控制该电动机的控制单元(103)。为了加热该车辆泵(101)中的介质，该控制单元实施为，在该电动机(102)的导体绕组中产生第一交流电。通过该第一交流电在该传送设备的一个部件中感生涡流电流，由此可以加热该介质。

Description

用于运送并加热介质的传送设备

技术领域

本发明涉及一种用于运送介质并用于加热待运送的介质的传送设备、一种车辆、一种方法、一种程序单元以及一种计算机可读介质。

背景技术

通常，典型的柴油燃料泵可以具有根据排挤原理工作的泵站。其一个实例是所谓的摆线泵站(Gerotorpumpwerk)。此外，也可以使用用于燃料泵的螺旋泵站或滚子叶片泵站。同样，用于排气后处理的尿素溶液泵也可以具有一个根据排挤原理工作的泵站。在操作这些泵时，依赖于所运送介质的压力和粘度可能出现不同的运行状态。因为根据排挤原理工作的泵站可以具有较高的液压刚性，所运送的介质的粘度或压力的改变可以直接对用于驱动该泵站所需的扭矩产生影响。

通常，柴油燃料具有的特性在于，在低于某一温度时，石蜡可以作为燃料中的薄片沉淀出来。即，如果该柴油燃料的温度足够低，则该机构可导致阻塞和燃料的不断硬化。此时可能能大幅度提高该柴油燃料的粘度并且可出现非流变线性或流变线性的粘度行为。在粘度发生一定变化之后，由于所提到的原因，正常泵运行可能受阻或变得不可行，这可能表现为在由电气换向电动机驱动的泵的情况下重复启动故障。原理上，相同的机构也可以适用于用于尿素溶液的泵，这些尿素溶液被分配至排气系中以用于柴油车辆的排气后处理。在机动车辆中使用的尿素溶液可能在约-8℃至-11℃的温度下冻结。对于运送柴油燃料和尿素溶液必要的是，即使在高寒的情况下也确保车辆的高度可用性或正确的排气后处理。

发明内容

在此可以看出本发明的目的：提高车辆中的泵的可靠性。

该目的是通过独立权利要求的主题来解决的。从以下说明书、附图以及从属权利要求中可以看出改进方案和实施方式。

本发明的第一方面涉及一种用于运送介质并用于加热待运送的介质的传送设备，该传送设备具有一个车辆泵、一个用于驱动该车辆泵的电动机以及一个用于控制该电动机的控制单元。该电动机还具有至少一个导体绕组。此外，该控制单元实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电，其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在该传送设备的一个部件中感生涡流电流用于加热该介质。就此而言可以理解为，该控制单元实施为，以如下方式在该至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电，使得能够在该传送设备的一个部件中感生涡流电流。

换言之，本发明的构思在于不仅加热该电动机的绕组，而且加热该传送设备的其他部件，例如铁、整个电动机的金属片组，例如该电动机的定子和/或适当时转子。这可以通过将高频率的电流冲入至该电动机的导体绕组中进行。为了加热该传送设备的部件，可以对该导体绕组施加更高频率的交流电。由此，在该部件中可以形成高频率的磁场，这些高频率的磁场可以导致部件中的对应的涡流电流以及对应的生热。与直流加热相比，所需的交流电可以相对较小，这是因为对该部件的加热可以通过部件本身的反复磁化损耗产生，并且不必通过导体绕组的欧姆电阻产生。由此，连接插头的实际插头触点和该控制单元的实际末级可以设计为更小并且更为成本有效的。此外，以此方式无损坏地引入该泵中的电功率可以显著高于在通过直流电加热该绕组时的电功率。由此，位于该泵中的介质可以较快地液化。因为与单个绕组相比，整个泵相对于周围环境和相对于位于泵内部的介质的热阻可以更小，所以也可以更好地加热该泵的环境，由此可以获得一定储量的液体介质。以此方式可以较快地加热该泵中的介质，由此可以提高该传送设备的可靠性。

在此，可以从广义上理解在本发明的上下文中的术语“传送设备”。因此，该传送设备不必强制性地是单独的构造单元。例如，该车辆泵、该电动机和该控制单元可以是不同的构造单元。该控制单元例如可以是发动机控制器的一部分。待运送的介质例如可以是燃料、柴油燃料、车窗玻璃用水、尿素和/或发动机油或变速器油。总体上，该介质可以是预期在一定温度下凝固的介质。该车辆泵可以指代不同类型的泵。例如，该车辆泵可以实现为流动泵摆线泵、螺旋泵或滚子叶片泵。即，本发明可应用于不同的泵类型。在本发明的上下文中，车辆泵可以理解为在汽车领域中使用的泵。该电动机例如可以指代机械换向的或电气换向的电动机。在电气换向的电动机中，该控制单元例如可以同时是一个调节单元，该调节单元调节对该电动机的电流供应以驱动该电动机。该电动机的导体绕组例如可以安装在该电动机的转子或定子处。这可以取决于电动机具体是如何构造的。例如在电气换向的电动机中，该导体绕组可以安排在该定子处，与之相反，在机械换向的电动机中，该导体绕组可以安装在该转子处。此外，也可以在该电动机中安排多个导体绕组。在该至少一个导体绕组中产生的该第一交流电可以理解为高频率的交流电。该高频率的交流电可以在该传送设备的部件中再次产生高频率的磁场。该部件例如可以是该电动机的铁部件或金属片组。在此，该部件例如也可以是该电动机的定子或适当时是转子。此外，也可以将分离的部件安装在该电动机的外部，这些部件实施为通过所产生的涡流电流加热。这些部件可以专门针对该目的来构造。

在现代机动车辆中，燃料泵和/或尿素溶液泵典型地可以实施为用电气换向的电动机驱动的泵。对该电动机的电子控制或调节还可以确定该泵的阻塞。

可以如此长时间地加热，直到该介质在该泵中并且直接在该泵的周围液化。在此，可以依赖于环境条件加热。此外，可以加热该介质，直到该介质的温度高于该介质的凝固点几度。在此，加热的数值或所达到的该介质的温度可以依赖于该加热运行的持续时间。

该第一交流电或这些加热电流还可以与用于驱动该电动机的正常工作电流(以下称为第二交流电)处于相同的数量级。由此，该电动机的触点和功率电子器件的尺寸可以保持相同以产生加热电流以及工作电流，这是因为不必出现与正常运行相比显著更高的负载。

根据本发明的一个示例性实施方式，以如下方式实施该第一交流电，该使得该第一交流电在该电动机中产生磁场，该磁场不是旋转磁场。

在此，可以通过该第一交流电在该至少一个导体绕组中产生该磁场。此外，旋转磁场可以理解为围绕旋转轴线旋转的磁场。换言之，这意味着，通过该第一交流电产生的磁场不旋转。或者这可以意味着，该第一交流电不产生用于该电动机的驱动力矩。例如，不必以块状模式施加该第一交流电。例如，可以将交流电压施加到一个或多个导体绕组，该交流电压通过该导体绕组或这些导体绕组驱动交流电。在此，在内部产生的场可以是没有旋转分量的纯交变场。在此，该转子可以停止或不必旋转。由于在此情况下该第一交流电不产生驱动力矩，可以加热该介质，而不驱动该电动机。

根据本发明的一个示例性实施方式，该电动机具有一个转子和一个定子，其中，该至少一个导体绕组安排在该定子处。通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在该电动机的定子中感生涡流电流。换言之，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电，可以在该电动机的定子中感生涡流电流。

在此，该电动机例如是电气换向的电动机。在此情况下，在该电气换向的电动机所需的电子器件中可以实现该控制单元。以此方式，不需要用于该传送设备的额外部件，由此，根据本发明的传送设备能够容易地实现、容易地改装并且可以可靠地运行，这是因为可以通过较少数量的部件来降低故障可能性。此外，也可以成本有效地生产该传送设备。

根据本发明的另一个示例性实施方式，该控制单元还实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有第二频率的第二交流电以驱动该电动机，其中，该第二交流电在该电动机中产生旋转磁场。

在此，旋转磁场可以理解为围绕旋转轴线(例如围绕该电动机的驱动轴)旋转的磁场。换言之，可以通过该第二交流电产生驱动力矩。通过提供该控制单元(该控制单元可以同时产生用于加热和用于驱动的电流)提供了简单的解决方案，以便运送和加热位于该传送设备中的介质。此外，该传送设备可以容易地加装该加热功能并且也可以更可靠，这是因为不需要可能产生更高的故障可能性的额外部件。

根据本发明的另一个示例性实施方式，该控制单元实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有该第一频率的第一交流电，该第一频率在500Hz与50kHz之间。

在此，该第一交流电的频率可以依赖于该传送设备的设计，例如依赖于金属片厚度并且适当时依赖于多个导体绕组的控制模式。因为可以通过在铁中感生的涡流电流产生加热，所以该电动机可以施加有类似于正常运行的电压和电流以进行加热。对于典型的机动车辆泵，电压可以为12V，并且电流可以为8至20A。于是，可以通过相对较高的涡流电流在该铁电阻中产生用于加热该介质的损耗。在此，这可以指变压器效应，其中，较高的次级电流可以产生欧姆损耗。在此，该初级绕组仅可以引导相对较小的电流并且由此可以具有较小的欧姆损耗。此外，可以施加具有高于听觉范围的频率的交流电以进行加热。由此可以避免该传送设备的噪音生成。

然而如果例如由于该绕组电感的阻抗曲线需要在可听到的频率范围内的第一交流电，可以以如下方式选择该频率，使得噪音生成最小化。

根据本发明的另一个示例性实施方式，该传送设备具有用于测量待运送的介质的温度的温度传感器。此外，该控制单元实施为，当由该温度传感器测量的温度低于预定的温度极限值时，在该至少一个导体绕组中产生该第一交流电。

该温度传感器例如可以安排在该泵中或者该泵的供应管线或排出管线中。在此情况下，通过该温度传感器可以测量待运送的介质的温度。此外，该温度传感器也可以安排在该控制单元中。在此情况下，该温度传感器可以测量环境温度。此外，该温度传感器也可以是该电动机的电子器件的一部分，以便检测该设备中的内部温度。该温度极限值例如可以指一种极限值，该介质的温度低于该极限值时，该介质的粘度过大。如果在同时较低的环境温度下确定泵的阻塞，则该阻塞可能由凝固的介质触发。如果由于该介质的粘度过高而存在阻塞车辆泵的风险，则可以以此方式加热该传送设备。

根据本发明的另一个示例性实施方式，该传送设备具有用于测量待运送的介质的温度的温度传感器。该控制单元还实施为，检测该电动机的阻塞。此外，该控制单元实施为，当该控制单元检测到该电动机的阻塞并且该待运送的介质的由该温度传感器测量的温度低于预定的温度极限值时，在该至少一个导体绕组中产生该第一交流电。

以此方式，可以在该车辆泵阻塞时，再次自动加热该车辆泵中的介质，由此可以快速恢复该车辆泵的正常运行。此外，例如当该车辆泵中的介质具有较低的温度时，也可以在使用该车辆泵之前进行对该介质的加热。

本发明的第二方面涉及一种具有在本发明的上下文中描述的传送设备的车辆，其中，该车辆泵是用于运送内燃机的燃料的燃料泵或尿素溶液泵。

因为涉及在本发明的上下文中描述的传送设备，结合该传送设备所述的特征和优点也适用于该车辆。车辆例如可以是通过内燃机驱动的乘用机动车辆或载重机动车辆。此外，车辆也可以配备有混合动力驱动器。

本发明的第三方面涉及一种通过传送设备加热待运送的介质的方法，该传送设备具有一个用电动机驱动的车辆泵以运送介质。在此，该方法具有在该电动机的至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电的步骤。通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在该传送设备的一个部件中感生涡流电流，由此加热该介质。

例如可以在本发明的上下文中描述的传送设备的控制单元中实施这种方法。因此，结合该传送设备所述的特征和优点也应用于该方法。此外，可以以不同的顺序和/或并行地执行该方法的这些步骤。

本发明的第四方面涉及一种程序单元，当该程序单元由传送设备的控制单元实施时，该程序单元引导该控制单元执行上述或下述方法。

该程序单元可以是计算机程序的一部分。此外，该程序单元本身也可以是独立的计算机程序。例如，该程序单元可以作为已经存在的计算机程序的更新，使其能够实施根据本发明的方法。

本发明的第五方面涉及一种存储有程序单元的计算机可读介质，当该程序单元由传送设备的控制单元实施时，该程序单元引导该控制单元执行在本发明的上下文中所述的方法。

该计算机可读介质可以被视为存储介质，例如U盘、CD、DVD、硬盘或者其他存储介质。此外，该计算机可读介质也可以实施为微芯片，该微芯片使得控制单元能够执行根据本发明的方法。

虽然单独的实施方式仅相对于一种传送设备、车辆、方法、程序单元或计算机可读介质来描述，然而所描述的实施方式同等地涉及传送设备、车辆、方法、程序单元和计算机可读介质。协同效应可以由实施方式的不同组合得出，即使以下没有描述这些效应。

本发明的其他特征、优点和应用可能性从以下对实施例和附图的说明中得出。在此，所有描述的和/或图中显示的特征自身和以任意组合构成发明的主题，也不依赖于单个权利要求或其引用内容的组合物。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的传送设备；

图2示出了根据本发明的实施例的电动机；

图3示出了根据本发明的实施例的车辆；

图4示出了根据本发明的实施例的方法的流程图。

在此，示意性地并且不以真实比例地示出附图。

具体实施方式

图1中示出了一种根据本发明的实施例用于运送介质并用于加热待运送的介质的传送设备100。传送设备100具有车辆泵101、用于驱动车辆泵的电动机102以及用于控制该电动机的控制单元103。在此，电动机102具有至少一个导体绕组。图2中例如示出了具有导体绕组的电动机102的放大图。控制单元103还实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电，其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在用于加热该介质的传送设备的一个部件中感生涡流电流。

根据图1示出的实施例，将车辆泵101实施为摆线泵或齿环泵。在此，驱动用齿轮104在车辆泵的内齿部105中偏心地运行。齿轮104由电动机102驱动。通过旋转齿轮104在齿槽之间运送介质，由此将该介质在箭头方向108上从泵101的入口106运输至泵101的出口107。在此，该摆线泵在该实施例中被视为纯粹示例性的而不是限制性的。本发明还可以实现用于许多不同类型的泵。传送设备101还具有用于测量待运送的介质的温度的温度传感器110。该温度传感器例如可以安排在车辆泵101的出口107中。此外，该温度传感器也可以安排在泵101内、在泵101的入口108处或者其他位置处。借助于温度传感器110可以检测待运送的介质的温度，如果待运送的介质的温度低于预定极限值，则控制单元103可以在电动机102的导体绕组中产生第一交流电。

此外，图1中示出了一个存储介质109，由控制单元执行的方法例如可以存储在该存储介质上。此外，预定的温度极限值也可以存储在存储单元109上。

图2中示出了根据本发明的实施例的电动机102。在该实施例中，电动机102示出为外转子电机。然而，这被视为纯粹示例性的而不是限制性的。该电动机也完全可以实施为内转子电机或者具有其他构造。在该实施例中，转子201包括分别具有一个导体绕组204的六个转子臂203。如已经描述地，电动机202的转子安排在定子201外部并且例如由永磁材料构造。当在这些导体绕组204中产生用于驱动该电动机的电流时，则在这些导体绕组中产生的磁场促使转子202围绕定子201旋转。此外，在导体绕组204中可以通过电动机102的控制单元产生第一交流电。第一交流电实现高频率的磁场205，该磁场可以在电动机102的铁部件或金属片组中再次感生涡流电流。例如在定子201内感生的涡流电流安排在与这些磁场205大体上垂直竖立的平面中。涡流电流在定子201中通过箭头方向206示出。定子201可以通过涡流电流206或通过反复磁化损耗来加热。该定子可以将热量输出至通过泵101运送的介质。

图3中示出了根据本发明的实施例的车辆300。该车辆具有内燃机301、油箱302以及传送设备100，该传送设备用油箱302的燃料供应内燃机301。内燃机301例如是柴油发动机。传送设备100包含车辆泵101、用于驱动泵的电动机102以及用于控制电动机102的控制单元103。在此，控制单元103例如可以是传送设备100的构造单元，或者也可以是内燃机301的发动机控制器的一部分。此外，控制单元103也可以后续加装在车辆中。

图4中根据本发明的实施例示出了通过传送设备加热待运送的介质的方法的流程图，该传送设备具有用电动机驱动的车辆泵以运送介质。在此，该方法具有在该电动机的至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电的步骤S1，其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在该传送设备的一个部件中感生涡流电流，由此加热该介质。

补充地，应指出的是，“包括”或“具有”不排除其他元素，并且“一个”或“一种”不排除多个。此外，应指出的是，已经参考上述实施例或实施方式之一描述的特征也可以结合其他前述实施例或实施方式的其他特征使用。权利要求书中的参考符号不是限制性的。

Claims (8)

1.传送设备(100)，用于运送介质并用于加热待运送的介质，该传送设备具有：

一个车辆泵(101)；

一个电动机(102)，该电动机用于驱动该车辆泵；

一个控制单元(103)，该控制单元用于控制该电动机；

其中，该电动机具有至少一个导体绕组(204)；

其中，该控制单元实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电；并且

其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电，在传送设备的一个部件中感生涡流电流(206)以便加热该介质，

其中，该控制单元还实施为，在该至少一个导体绕组中产生与第一交流电同时产生且具有第二频率的第二交流电以驱动该电动机；

其中，该第二交流电在该电动机中产生旋转磁场。

2.根据权利要求1所述的传送设备，

其中，该电动机具有一个转子(202)和一个定子(201)；

其中，该至少一个导体绕组安排在该定子处；并且

其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电，在该电动机的定子中感生涡流电流。

3.根据前述权利要求之一所述的传送设备，

其中，该控制单元实施为，在该至少一个导体绕组中产生具有该第一频率的第一交流电，该第一频率在500 Hz与50kHz之间。

4.根据前述权利要求1至2之一所述的传送设备，该传送设备还具有：

一个温度传感器(110)，该温度传感器用于测量待运送的介质的温度；

其中，该控制单元实施为，当由该温度传感器测量的该待运送的介质的温度低于预定的温度极限值时，在该至少一个导体绕组中产生该第一交流电。

5.根据权利要求1至2之一所述的传送设备，该传送设备还具有：

一个温度传感器，该温度传感器用于测量待运送的介质的温度；

其中，该控制单元实施为，检测该电动机的阻塞；

其中，该控制单元实施为，当该控制单元检测到该电动机的阻塞并且由该温度传感器测量的该待运送的介质的温度低于预定的温度极限值时，在该至少一个导体绕组中产生该第一交流电。

6.车辆(300)，具有根据前述权利要求之一所述的传送设备(100)；

其中，该车辆泵是用于运送内燃机的燃料的燃料泵或尿素溶液泵。

7.通过传送设备加热待运送的介质的方法，该传送设备具有用电动机驱动的车辆泵以运送介质，该方法具有以下步骤：

在该电动机的至少一个导体绕组中产生具有第一频率的第一交流电(S1)；并且

其中，通过在该至少一个导体绕组中产生的第一交流电在该传送设备的一个部件中感生涡流电流，由此加热该介质；

在电动机的至少一个导体绕组中产生具有第二频率的第二交流电(S1)；

其中，第二交流电与第一交流电同时产生；和

其中，通过在至少一个导体绕组中产生的第二交流电在电动机中产生旋转磁场，以用于驱动电动机。

8.计算机可读介质(109)，在该计算机可读介质上存储有程序单元，当该程序单元由传送设备的控制单元实施时，该程序单元引导该控制单元执行根据权利要求7所述的方法。