CN107002692B - 用于控制用于机动车的流体泵的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制用于机动车的流体泵的装置（1），其中，所述装置包括：第一控制设备（10），其被设计用于：通过施加具有被适配的电流强度和被适配的波形的至少一个马达电流来控制所述流体泵（100）的电动机（110）；和第二控制设备（20），其被设计用于：检测所述电动机（110）的转速并且基于被检测到的转速给所述电动机（110）施加被适配的电压。

Description

用于控制用于机动车的流体泵的装置和方法

本发明涉及用于控制用于机动车的流体泵的装置和方法。本发明尤其涉及用于控制用于机动车的燃料泵的装置和方法。

现代的用于机动车的流体泵使用根据EC原理的驱动马达，“EC”是英语术语“electronically commutated（电子换向）” 的缩写，其德语是“elektronischkommutiert”。

这种根据EC原理的驱动马达具有永久激励的同步电机的原理，并且能够在一定的转速范围上运行。由于与此相关的生产成本和可靠性的原因，在机动车领域中，这些马达在不具有位置传感器的流体泵中运行。

这是可能的，因为对于运行而言所必需的电子器件（Elektronik）能够检测空转相位的反-EMK（反电动势）并且将其用作转子的位置信号，EMK是elektromotorische Kraft（电动势）的缩写、又被称为感应电压。但是，这种确定转子位置的方法被限制在一定的最低转速上。在低于该最低转速时，不能识别出能够使用的有用信号。因此，该流体泵的转速范围向下被限制。

用于机动车的流体泵在不同的变形方案中被制造用于汽油燃料和柴油燃料运行的发动机。对于用汽油（Ottokraft）运行的发动机来说，流动泵站（Strömungspumpwerke）被用作流体泵。对于柴油燃料运行的发动机来说，容积式-泵站（Verdränger-Pumpwerke）被用作典型地根据转子原理（Gerotorprinzip）、螺旋原理（Schraubenprinzip）或者滚子滑片原理（Rollenzellenprinzip）的流体泵。根据容积式-原理的泵站大部分具有相对于流动泵站来说高的液压-机械刚性。如果在燃料系统中，在被输送的量和被取出的量之间存在着不平衡，这就会引起强烈的压力升高。

该压力升高导致了用于运行该泵站所需要的转矩的大幅增加，并且也导致了驱动着的电机的相应的电流。

在机动车或者轿车中的传统的燃料系统被配备有不同的内部的负载（Verbrauchern），例如喷气引射泵（Saugstrahlpumpen）。这些导致了燃料的最小减少量（Mindestabnahme）。

本发明的任务在于，提供一种用于在机动车中使用的流体泵的改进的控制装置和一种改进的控制方法。

这个任务通过独立权利要求的对象予以解决。实施方式和改型方案能够由从属权利要求、说明书和附图中得出。

本发明的第一方面涉及一种用于控制用于机动车的流体泵的装置，其中，该装置包括：第一控制设备，其被设计用于：通过施加至少一个马达电流来操控所述流体泵的电动机，所述马达电流具有被适配的电流强度和被适配的波形；该装置还包括第二控制设备，其被设计用于：检测所述电动机的转速并且基于检测到的转速给所述电动机施加被适配的电压。

本发明涉及一种用于机动车的流体泵，其中，该流体泵能够被构造为燃料泵、水泵或者油泵或者被构造为一种用于液体或者流体的其他的泵。

根据本发明的另一个、第二方面，设置了用于机动车的流体泵，其中，该流体泵包括根据所述第一方面或者根据所述第一方面的任意一种实施方式的装置。

根据本发明的另一个、第三方面，设置了用于控制用于机动车的流体泵的方法，其中，该方法包括下述步骤：检测所述电动机的转速，并且将被检测到的转速与用于所述电动机的转速阈值进行比较；如果所述电动机的被检测到的转速低于用于所述电动机的转速阈值，则将具有被适配的电流强度和被适配的波形的至少一个马达电流施加到所述电动机中；以及如果所述电动机的被检测到的转速高于用于所述电动机的转速阈值，则基于所述被检测到的转速给所述电动机施加被适配的电压。

本发明有利地实现了，利用功率电子器件或者控制设备来监视并且必要时限制所述泵电流，该功率电子器件对于运行根据EC原理来运行的流体泵来说本来就是必需的，此外，这种功率电子器件还被用于操控所述流体泵。

如果这样的电子器件或者控制设备应当在最低-转速临界以下运行所述流体泵，则本发明能够有利地利用这种特性——限制和监视——来操控所述流体泵。

在现今常见的运形情况中，以控制设备为形式的电子器件或者功率电子器件通过转速调节来运行所述流体泵。在此，施加在所述马达上的电压被持久地影响，以便与在所述泵站处的液压状态无关地实现一定的、预定的转速。

如果存在对于相应的、与此相比而言减小的转速的必要性，则在这种情况下，在低于该预先确定的转速临界值或者转速阈值时，激活所述泵的被改变的运行行为。

换句话说，能够使用第二控制设备或者替代的控制方法，并且例如视转速而定，在不同的控制设备之间或者替代的控制方法之间。

于是，所述电子器件就不再通过给所述电动马达的线路施加电压来运行所述泵、而是通过施加合适的高低和波形的电流来运行该泵。所述操控的场频率被维持在预定值上。通过施加具有合适的高低的电流能够迫使所述泵转子进行跟随（Folgen）。

另外，随着所述场的升高的旋转频率，能够实现用于静止的转子的升高的加速度，就是说，被施加的电流能够适配于所述场转速。

这对于小转速、即低于所述转速阈值的转速来说能够意味着，利用比在较大转速时更小的、被施加的电流来工作。

另外，本发明有利地实现了，在转速和相应的流量非常小的情况下，限制所述流体泵和燃料的发热。

本发明的有利的构造方案在从属权利要求中被说明。

在本发明的一种有利的实施方式中设置的是：所述装置被设计用于：将所述电动机的被检测到的转速与用于所述电动机的转速阈值进行比较。

在本发明的一种有利的实施方式中设置的是：所述装置被设计用于：如果所述电动机的被检测到的转速低于用于所述电动机的转速阈值，则使用所述第一控制设备来操控所述电动机。

在本发明的另一种有利的实施方式中设置的是：所述装置被设计用于：如果所述电动机的被检测到的转速高于用于所述电动机的转速阈值，则使用所述第二控制设备来操控所述电动机。

在本发明的另一种有利的实施方式中设置的是：所述第一控制设备被设计用于：用与预定的场频率一致的被适配的波形来操控所述至少一个马达电流。

在本发明的另一种有利的实施方式中设置的是：所述第一控制设备被设计用于：从特性曲线族中读取所述场频率。

在本发明的另一种有利的实施方式中设置的是：所述第一控制设备被设计用于：借助于斜度计算来算出所述场频率。

在另一种有利的实施方式中设置的是：所述第一控制设备被设计用于：在考虑到所述电动机的转子的惯性力矩的情况下算出所述斜度计算。

在另一种有利的实施方式中设置的是：所述流体泵是水泵或者燃料泵或者油泵或者是具有永磁同步电机形式的电动机的泵。

在此，所述流体泵能够有利地在机动车中使用，例如作为燃料泵。

所描述的构造方案和改型方案能够任意地相互组合。

本发明的其他可行的构造方案、改型方案和实施方案还包括在上文或者下文中关于实施例所描述的、本发明的特征的未明确提到的组合。

附图应当提供本发明的实施方式的另一种理解。附图阐明了实施方式，并且用于与说明书相结合来阐明本发明的构思。

就附图来看得到了其他的实施方式以及很多所提到的优点。附图示出的元件不一定是按相互比例示出的。附图示出：

图1 根据本发明的一种实施方式的、用于控制用于机动车的流体泵的装置的示意图；

图2 根据本发明的另一种实施方式的、用于控制用于机动车的流体泵的流程图的示意图；

图3 根据本发明的另一种有利的实施方式的、用于机动车的流体泵的示意图；和

图4 用于阐述本发明的、用于示出流体泵在该流体泵的一定的转速范围上的线路电流的图表的示意图。

除非另有说明，否则在附图的图像中，相同的附图标记代表相同的或者功能相同的元件、构件、组件或者方法步骤。

具体实施方式

图1示出了用于控制用于机动车的流体泵的装置的示意图。

所述装置1例如包括第一控制设备10和第二控制设备20。

所述第一控制设备例如被设计用于，通过施加具有被适配的电流强度和被适配的波形的至少一个马达电流来操控所述流体泵100的电动机110。

所述第二控制设备例如被设计用于，检测所述电动机的转速并且基于被检测到的转速给所述电动机施加被适配的电压。

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的、用于控制用于机动车的流体泵的流程图的示意图。

在此，所述用于控制用于机动车2的所述流体泵100的方法包括下述步骤：

例如作为该方法的第一步骤而进行的是，检测S1所述电动机110的转速并且将被检测到的转速与用于所述电动机110的转速阈值进行比较。

例如作为该方法的第二步骤而进行的是，如果所述电动机110的被检测到的转速低于用于所述电动机110的转速阈值，则将至少一个马达电流施加（S2）到所述电动机（110）中，所述马达电流具有被适配的电流强度和被适配的波形。

例如作为该方法的第三步骤而进行的是，如果所述电动机110的被检测到的转速高于用于所述电动机的转速阈值，则基于所述被检测到的转速给所述电动机110施加S3被适配的电压。

图3示出了根据本发明的另一种实施方式的流体泵的示意图。

用于机动车2的流体泵100例如包括作为泵控制电子器件的装置1和电动机110。

图4示出了用于阐述本发明的图表的示意图。

在该图表的X轴上例如画出了流体泵的转速。

在该图表的Y轴上例如画出了该流体泵的线路电流。

在图4中示出的、用于不同压力p0至p4的特性曲线或者电流曲线形成了特性曲线族。

在图表中画出的箭头表示升高的系统压力的方向。

与Y轴平行的虚线代表正常运行的临界。换句话来说，这是用于所述电动机110的转速阈值，例如在所述流体泵的低转速范围与正常运行之间的临界就所述流体泵的电动机110的转速来说是100转每分，或者500转每分，或者1000转每分或者2000转每分。

该正常运行的临界也关于该流体泵的转速将该流体泵的低转速范围与正常的运行范围区分开来。

图4示出了线路电流-转速图表，该线路电流-转速图表具有用于低转速范围和正常运行范围的、线路电流的电流临界，在低转速范围中，所述曲线对应于在预先确定的压力p0至p4下被施加的电流或者说线路电流。

图4示出了被适配的电流强度，其中，所述控制设备还能够使用用于所述马达电流的被适配的波形，例如正弦-形或者斜坡形。

在正常运行范围或者正常转速范围中，在分别相等的压力p0至p4时，所述线路电流明显更小。但是，当达到确定的、与转速相关的值时，泵驱动电流或流体压力或者燃料压力（在该泵是燃料泵的情况下）也能够在正常运行中相应地被限制。

虽然上文借助于优选的实施例描述了本发明，但是本发明并不局限于此，而是能够以多种多样的方式和方法进行修改。尤其是，本发明能够在不偏离本发明的核心的情况下，以多种方式进行改变或者修改。

补充地要指出的是：“包括”和“具有”不排除其他的元件或者步骤，并且“一个”或者“一种”不排除复数。

另外还要指出的是：参照上述实施例中的一个所描述的特征或者步骤也能够在与上面所描述的其他实施例的其他特征或者步骤的组合中使用。在权利要求中的附图标记不能够被视作限制。

Claims (8)

1.用于控制用于机动车（2）的流体泵（100）的装置（1），其中，所述装置包括：

- 反电动势检测器，其被设计用于返回与流体泵（100）的电动机（110）相关的位置信息，其中电动机（110）是电子换向电动机；

- 第一控制设备（10），其被设计用于：通过施加至少一个马达电流来操控所述流体泵（100）的电动机（110），所述马达电流具有被适配的电流强度和被适配的波形；和

- 第二控制设备（20），其被设计用于：基于反电动势检测器的位置信息，检测所述电动机（110）的转速，并且如果反电动势检测器检测到转速，基于被检测到的转速给所述电动机（110）施加被适配的电压，其中，所述装置（1）被设计用于：将所述电动机（110）的被检测到的转速与用于所述电动机（110）的转速阈值进行比较，所述装置（1）被设计用于：基于反电动势检测器检测位置信息失败时，如果所述电动机（110）的被检测到的转速低于用于所述电动机（110）的转速阈值，则使用所述第一控制设备（10）来操控所述电动机（110），所述装置（1）被设计用于：如果所述电动机（110）的被检测到的转速高于用于所述电动机（110）的转速阈值，则使用所述第二控制设备（20）来操控所述电动机（110）。

2.根据上述权利要求1所述的装置，其中，所述第一控制设备（10）被设计用于：用与预定的场频率一致的被适配的波形来操控所述至少一个马达电流。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一控制设备（10）被设计用于：从特性曲线族中读取所述场频率，和/或所述第一控制设备（10）被设计用于：借助于斜度计算来算出所述场频率。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一控制设备（10）被设计用于：在考虑到所述电动机（110）的转子的惯性力矩的情况下算出所述斜度计算。

5.用于机动车（2）的流体泵（100），其中，所述流体泵（100）包括根据上述权利要求1至4中任一项所述的装置（1）。

6.根据权利要求5所述的流体泵（100），其中，所述流体泵（100）是水泵或者燃料泵或者是具有永磁同步电机形式的电动机（110）的泵。

7.根据权利要求5所述的流体泵（100），其中，所述流体泵（100）是油泵。

8.用权利要求1至4任一项所述的装置来控制用于机动车的流体泵（100）的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

- 返回与流体泵（100）的电动机（110）相关的位置信息，其中电动机（110）是电子换向电动机；

- 通过施加至少一个马达电流来操控所述流体泵（100）的电动机（110），所述马达电流具有被适配的电流强度和被适配的波形；

- 基于反电动势检测器的位置信息，检测所述电动机（110）的转速，并且如果反电动势检测器检测到转速，基于被检测到的转速给所述电动机（110）施加被适配的电压；以及

- 将所述电动机（110）的被检测到的转速与用于所述电动机（110）的转速阈值进行比较，装置（1）被设计用于：基于反电动势检测器检测位置信息失败时，如果所述电动机（110）的被检测到的转速低于用于所述电动机（110）的转速阈值，则使用第一控制设备（10）来操控所述电动机（110），如果所述电动机（110）的被检测到的转速高于用于所述电动机（110）的转速阈值，则使用第二控制设备（20）来操控所述电动机（110）。

Images