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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines Fluides in einem Kraftwagen mittels einer durch einen Elektromotor des Kraftwagens angetriebenen Fluidpumpe des Kraftwagens. Zu der Erfindung gehört auch eine Vorrichtung in einem Kraftwagen mit einer Fluidpumpe und einem Elektromotor sowie mit einer Steuerungseinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Fluidpumpen unterschiedlicher Ausführungsformen wie beispielsweise Drehschieberpumpen, Axialkolbenpumpen oder Zahnradpumpen, um nur einige zu nennen, werden üblicherweise zum Fördern unterschiedlicher Fluide und dementsprechend beispielsweise als Kühlmittelpumpen, Motoröl- oder Getriebeölpumpen eingesetzt. Während es lange Zeit üblich war, derartige Fluidpumpen beispielsweise durch mechanische Koppelung mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors des Kraftwagens also zum Beispiel unter Drehmomentübertragung mittels eines Keilriemens anzutreiben, ist es heutzutage üblich vor allem in modernen Kraftwagen eingesetzte Fluidpumpen bedarfsgerecht anzutreiben. Eine besonders einfache Möglichkeit des bedarfsgerechten Antriebs derartiger Fluidpumpen stellt der Antrieb mittels eines Elektromotors dar. Eine durch einen Elektromotor angetriebene Fluidpumpe ist dementsprechend unabhängig vom Antrieb anderer Komponenten wie beispielsweise der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors des Kraftwagens also sozusagen autark antreibbar. Dies ist insbesondere daher von Vorteil, dass ein Antrieb der jeweiligen Fluidpumpe nur im Bedarfsfall erfolgt und dementsprechend Energie eingespart werden kann, indem ein Antrieb durch den Elektromotor unterbleibt sofern eine Fluidförderung durch die Fluidpumpe nicht benötigt wird.
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Der
DE 10 2005 028 848 A1 ist eine elektrisch antreibbare Zusatzölpumpe für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs als bekannt zu entnehmen. Zum Ausgleichen von Toleranzen, Verschleiß und/oder Defekten in Automatikgetrieben wird als Rückführgröße des Antriebs (elektrischer Antrieb der Zusatzölpumpe) ein mittels eines Drucksensors erfasster Druckverlauf im Getriebeöl verwendet, wobei anhand dieses Druckverlaufs bewertet wird, ob ein modellierter Versorgungsbedarf für Getriebeöl mit einem tatsächlich benötigten Bedarf zusammenpasst. Eine derart angetriebene Zusatzölpumpe kann besonders bedarfsgerecht betrieben werden und gleichzeitig eine Schmierölunterversorgung des Automatikgetriebes, welches durch die Zusatzölpumpe mit Schmiermittel versorgt wird, besonders sicher unterbunden werden.
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Allerdings ist der für die Adaption bzw. den bedarfsgerechten Antrieb der dortigen Zusatzölpumpe betriebene Aufwand vergleichsweise hoch, weshalb erhöhte Kosten entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders bedarfsgerechte Fluidförderung unter besonders geringem sensorischen Aufwand zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fördern eines Fluides in einem Kraftwagen mittels einer durch einen Elektromotor des Kraftwagens angetriebenen Fluidpumpe des Kraftwagens wird die folgende Vorgehensweise genutzt:
- – Einstellen einer Synchronisationsdrehzahl des Elektromotors;
- – Einstellung eines Grundtastgrades des Elektromotors, welcher um den Betrag eines vorgegebenen Sicherheitswertes von einem Solltastgrad des Elektromotors verschieden ist und beaufschlagen des Elektromotors mit einer Synchronisationsspannung von welcher der Grundtastgrad abhängt;
- – Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad des Elektromotors während eines Zeitintervalls in Abhängigkeit einer Induktionsspannung des Elektromotors unter Änderung der Synchronisationsspannung des Elektromotors;
- – Speichern eines die Änderung der Synchronisationsspannung und/oder des Grundtastgrades betreffenden Datensatzes,
- – Beim Neustart des Elektromotors zum Antreiben der Fluidpumpe: Anlegen einer die Synchronisationsspannung ersetzenden, von dieser verschiedenen und in Abhängigkeit von dem Datensatz eingestellten optimierten Spannung an den Elektromotor sowie Einstellung eines optimierten Tastgrades des Elektromotors und Einstellung eines relativ zu dem Sicherheitswert verkleinerten Sicherheitswertes und eines relativ zu dem Zeitintervall verkleinerten Zeitintervalls über welches der optimierte Tastgrad an den Solltastgrad angeglichen wird.
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Ein Tastgrad oder Aussteuergrad (bzw. englisch: duty cycle) gibt für eine periodische Folge von Impulsen das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer an. Dementsprechend wird der Tastgrad als dimensionslose Verhältniszahl mit einem Wert zwischen 0 bis 100% oder mit einem Wert zwischen 0 und 1 angegeben. Die Synchronisationsdrehzahl des Elektromotors entspricht der Drehzahl bei welcher der Grundtastgrad an den Elektromotor angelegt ist. Der Grundtastgrad ist als sogenannter Synchronisationsdutycycle zu verstehen, wobei ausgehend von diesem Synchronisationsdutycycle, also des Grundtastgrades ein Angleichen an den Solltastgrad des Elektromotors erfolgt. Der Synchronisationsdutycycle (Grundtastgrad) wird unter anderem aus der Synchronisationsspannung errechnet, welche an den Elektromotor angelegt wird. Eine mögliche weitere Einflussgröße, in Abhängigkeit welcher der Grundtastgrad errechnet wird, ist zum Beispiel eine aktuelle Versorgungsspannung des Elektromotors. Die Fluidpumpe kann zum Beispiel als Zusatzölpumpe in einem Automatikgetriebe des Kraftwagens eingesetzt werden, um eine Schmierölversorgung des Getriebes sicherzustellen.
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Beim Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad wird innerhalb des dafür benötigten Zeitintervalls ein Angleichen des Ausgangsbetriebspunkts (Grundtastgrad) an einen bedarfsgerechten Betriebspunkt (Solltastgrad) des Elektromotors vorgenommen. Ziel ist es dabei, innerhalb eines möglichst kurzen Zeitintervalls den Grundtastgrad an den Solltastgrad anzugleichen, um einen überschüssigen Energieaufwand möglichst zügig zu unterbinden. Mit anderen Worten entspricht also der Grundtastgrad zunächst einem nicht optimalen Tastgrad, bei welchem dementsprechend zum Beispiel die mit dem Elektromotor mechanisch gekoppelte Fluidpumpe einen zu hohen Fluiddruck bzw. einen zu hohen Fluidvolumenstrom aufbaut. Das Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad des Elektromotors wird auch als Dutycycleanpassung bezeichnet. Um nun den Aufwand der Dutycycleanpassung zu begrenzen und um z. B. Bauteiltoleranzeinflüsse zu kompensieren, erfolgt eine automatische Adaption beim Neustart des Elektromotors zur Optimierung des Synchronisationsdutycycles (Grundtastgrad). Der Synchronisationsdutycylce wird dabei durch den optimierten Tastgrad substituiert. Die Bauteiltoleranzeinflüsse betreffen beispielsweise die Veränderung eingesetzter Bauteile (zum Beispiel der Pumpe oder des Elektromotors) während des Betriebs. Anders als aus dem Stand der Technik bekannt, ist das Vorhalten dieses Verschleißes bzw. dieser Bauteilveränderungen oder Bauteiltoleranzeinflüsse in den Applikationsdaten somit nicht nötig. Stattdessen erfolgt eine fortlaufende, selbstständige Anpassung der Software (Adaption) auf das aktuelle Verhalten der Fluidpumpe, wodurch die Applikationsdaten auf die verbauten Bauteile optimiert werden können. Es ist klar, dass eine derartige Anpassung (Adaption) in einer Steuerungseinrichtung, zum Beispiel in einem Steuergerät des Kraftwagens, des Getriebes oder des Elektromotors erfolgt.
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Es ist aufgrund der Adaption ausreichend, wenn die Steuerungseinrichtung lediglich mit einer Grundapplikation bedatet ist, da die Feinapplikation bzw. der Toleranzausgleich durch Tastgradveränderung selbstständig durch Anpassung eines entsprechenden Datensatzes der Software erfolgt. Dementsprechend kann die Anlaufsicherheit der durch den Elektromotor angetriebenen Fluidpumpe durch die Adaption maximiert werden.
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Um ein sicheres Anlaufen zu gewährleisten, sollte der Synchronisationsdutycycle (der Grundtastgrad) etwas höher als notwendig sein. Bei der Dutycycleanpassung, also dem Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad des Elektromotors, wird der Tastgrad dann entsprechend der mittels des Steuergeräts ermittelten Induktionsspannung des Elektromotors reduziert. Ein zu hoher Synchronisationsdutycycle führt zu einer starken Erhöhung des Leiterstroms im gesteuerten Hochlauf des Elektromotors, also beim Anlaufen der mit dem Elektromotor gekoppelten Fluidpumpe. Des Weiteren verlängert sich die Anlaufzeit, also das Zeitintervall zur Dutycycleanpassung während der Synchronisation.
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Der mittels der Steuerungseinrichtung bzw. dem Steuergerät ermittelte Datensatz basiert im Gegensatz zum Stand der Technik nicht auf Daten bzw. Messdaten zum Beispiel eines Fluiddrucksensors oder eines Temperatursensors sondern auf den Elektromotor bzw. dessen Betrieb betreffenden elektrischen Größen. Zu diesen Größen gehört beispielsweise die Motorinduktionsspannung des Elektromotors, welche sich mit der Drehzahl des Elektromotors und somit der Fluidpumpe ändert. Der Strom bzw. Leiterstrom, welcher zum Antreiben des Elektromotors benötigt wird, ist dementsprechend proportional zum benötigten Drehmoment. Motorinduktionsspannung und Strom bzw. Leiterstrom zählen dementsprechend auch zu den Größen, welche sich in Folge von Bauteiltoleranzen bzw. in Folge von Verschleiß der Fluidpumpe, des Elektromotors oder anderer in dem Fluidkreislauf integrierter Bauteile, welche einem Verschleiß unterliegen, ändern. Zusätzlich kann zur Erstellung des Datensatzes beispielsweise der Fluiddruck und die Fluidtemperatur in einem Kennfeld hinterlegt sein. Diesem Kennfeld kann entnommen werden, bei welcher Fluidtemperatur ein bestimmter Fluiddruck vorherrscht, wobei der Fluiddruck wiederum von dem Drehmoment des Elektromotors und dementsprechend von dem Strombedarf abhängt. Mit anderen Worten können also beispielsweise Rückschlüsse auf den Fluiddruck anhand des Strombedarfs bzw. des Leiterstroms geschlossen werden, weshalb das Verwenden weiterer Drucksensoren überflüssig ist.
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Beim Neustarten des Elektromotors wird nun der Datensatz herangezogen, um die vorhergehende angelegte Synchronisationsspannung durch eine (verschleißabhängige) optimierte Spannung zu ersetzen, sowie den Grundtastgrad durch einen in Abhängigkeit von dem Datensatz optimierten Tastgrad des Elektromotors zu substituieren. Dementsprechend kann auch ein Sicherheitswert, um welchen sich der Grundtastgrad von dem Solltastgrad unterscheidet, mittels des Datensatzes verkleinert werden, wodurch einerseits im Rahmen der Dutycycleanpassung eine geringere Änderung des optimierten Tastgrades erforderlich ist, um zum Solltastgrad zu gelangen und zusätzlich diese geringere Änderung in einem verkleinerten Zeitintervall (relativ zu dem ursprünglichen Zeitintervall) erfolgen kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Synchronisationsspannung in Abhängigkeit von wenigstens einer physikalischen Zustandsgröße des Fluides eingestellt.
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Die Synchronisationsspannung kann besonders zuverlässig auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, wenn wenigstens eine physikalische Zustandsgröße, wie beispielsweise die Viskosität des Fluides zur Einstellung der Synchronisationsspannung herangezogen wird.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn die physikalische Zustandsgröße die Temperatur des Fluides und/oder den Druck des Fluides betrifft.
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Der Druck und zusätzlich oder alternativ die Temperatur des Fluides sind besonders einfach zu ermittelnde physikalische Zustandsgrößen, welche unter besonders geringem Aufwand bereits als Grundapplikation in einem Kennfeld hinterlegt sein können. Zudem sind die Temperatur bzw. der Druck des Fluides besonders aussagekräftig und dementsprechend besonders geeignet zur Einstellung von den Elektromotor betreffenden Größen wie beispielsweise der Synchronisationsspannung.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Datensatz nach dem Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad gespeichert wird.
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Durch Speicherung des Datensatzes nach dem Angleichen des Grundtastgrades an den Solltastgrad kann der vollständige zeitliche Verlauf der Dutycycleanpassung festgehalten und dementsprechend analysiert werden, wodurch eine Optimierung der Dutycycleanpassung, beispielsweise in Form von unterschiedlichen auf die Verringerung der Wärmeentwicklung am Elektromotor abgestimmten Änderungsinkrementen erfolgen kann.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Datensatz nach Ablauf einer vorgegebenen Mindestlaufzeit des Elektromotors gespeichert wird.
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Wird der Datensatz erst nach Ablauf einer vorgegebenen Mindestlaufzeit des Elektromotors gespeichert, so können auch etwaige auftretende Betriebsschwankungen des Elektromotors und damit einhergehende Volumenstromschwankungen oder zum Beispiel Druckschwankungen beim Betrieb der Fluidpumpe mit erfasst werden. Tritt eine derartige Volumenstromschwankung oder Druckschwankung direkt am Ende der Dutycycleanpassung auf, so würde dies zu einer Verfälschung des Datensatzes führen, weshalb es besonders empfehlenswert ist, auch nach dem Beenden der Dutycycleanpassung weiterhin den Elektromotor bzw. die Fluidpumpe betreffende Daten in den Datensatz aufzunehmen.
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Von weiterem Vorteil ist es, wenn der Datensatz in Abhängigkeit von jeweiligen Bauteiltoleranzen der Fluidpumpe und/oder des Elektromotors ermittelt wird und basierend auf dem Datensatz wenigstens eine Stützstelle eines den Grundtastgrad und/oder die Synchronisationsspannung betreffenden Synchronisationskennfeldes geändert wird.
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Zu derartigen Bauteiltoleranzen gehören z. B. Bauteilpaarungen der Fluidpumpe und zusätzlich oder alternativ des Elektromotors, welche ein besonders großes bzw. kleines Spiel aufweisen und dementsprechend zu Serienstreuungen beispielsweise beim Fluiddruck bzw. beim Fördervolumen des Fluids führen. Zu diesen Bauteiltoleranzen gehören außerdem auch Verschleißerscheinungen, welche zur Änderung der Pumpcharakteristik (zum Beispiel Fluiddruck oder Fördervolumen der Fluidpumpe) oder zur Änderung der Betriebscharakteristik (zum Beispiel gewisser Strombedarf zur Entwicklung eines Drehmoments) des Elektromotors führen. Um den Grundtastgrad nun durch einen besonders geeigneten optimierten Tastgrad bzw. die Synchronisationsspannung durch eine besonders geeignete optimierte Spannung zu substituieren, werden diese Bauteiltoleranzen in Form einer Änderung des Leiterstroms bzw. einer Änderung der Motorinduktionsspannung relativ zum ursprünglichen Zustand bzw. zum ursprünglichen Wert der Motorinduktionsspannung bzw. des Leiterstroms mittels des Datensatzes festgehalten und basierend auf diesen Änderungen eine oder mehrere Stützstellen des Synchronisationskennfeldes geändert. In dem Synchronisationskennfeld kann beispielsweise der Grundtastgrad und zusätzlich oder alternativ die Synchronisationsspannung fluiddruck- oder fluidtemperaturabhängig hinterlegt sein, wobei anhand des Datensatzes die Stützstellen geändert werden.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn nach dem Einschalten des Elektromotors und vor dem Einstellen der Synchronisationsdrehzahl des Elektromotors ein von einem an den Elektromotor angelegten Startstrom, einem Motorwiderstand des Elektromotors und einer Versorgungsspannung abhängiger Starttastgrad an den Elektromotor angelegt wird.
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Mittels des Starttastgrades wird also sozusagen ein Leerlaufzustand des Elektromotors eingestellt, welcher von dem Startstrom, dem Motorwiderstand des Elektromotors bzw. dessen Innenwiderstand sowie der den Elektromotor versorgenden Versorgungsspannung abhängt. Der Startstrom ist als applizierbares Kennfeld abgelegt. Von Vorteil beim Einstellen des Starttastgrades (Startdutycycle) ist, dass in diesem Betriebszustand der Elektromotor besonders zügig auf erforderliche Änderungen des Betriebszustands reagieren kann und gleichzeitig ein besonders geringer Energieverbrauch des Elektromotors herrscht. Die Änderung von dem Starttastgrad zum Grundtastgrad erfolgt innerhalb einer bestimmten Rampenzeit, welche für den Tastgrad und die Drehzahl getrennt als applizierbares Kennfeld abgelegt ist.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn nach dem Einschalten des Elektromotors und vor dem Einstellen der Synchronisationsdrehzahl des Elektromotors eine von einem fluidtemperaturabhängigen und fluiddruckabhängigen Startkennfeld abhängige Startdrehzahl des Elektromotors eingestellt wird.
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Durch Einstellen der Startdrehzahl des Elektromotors kann dieser besonders zügig auf einen Änderungswunsch reagieren. Dementsprechend ist durch Einstellen der Startdrehzahl kein Anfahren des Elektromotors aus dem Stillstand erforderlich, wodurch zusätzliche Verzögerungen entstehen könnten. Durch das Einstellen der Startdrehzahl in Abhängigkeit des fluidtemperaturabhängigen und fluiddruckabhängigen Startkennfelds kann auch berücksichtigt werden, dass das Fluid beispielsweise bereits vorgewärmt ist und dementsprechend eine geringere Viskosität aufweist, wodurch eine zügigere Drehzahländerung möglich ist.
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Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Fluidpumpe als Ölpumpe in einem Automatikgetriebe des Kraftwagens verwendet wird.
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Durch Einsatz der Fluidpumpe als Ölpumpe in einem Automatikgetriebe des Kraftwagens, ist ein besonders ausfallsicherer und energiesparender Betrieb des Automatikgetriebes gewährleistet, da die Fluidpumpe durch Adaption des Elektromotors besonders bedarfsgerecht betrieben werden kann.
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Zu der Erfindung gehört, wie bereits ausgeführt, auch eine Vorrichtung in einem Kraftwagen, mit einer Fluidpumpe und einem Elektromotor und mit einer Steuerungseinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung verschiedener Tastgrade beim Betreiben einer Fluidpumpe eines durch eine Steuerungseinrichtung angesteuerten und geregelten Elektromotors in einem Kraftwagen;
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2 eine schematische Darstellung des Angleichens eines hohen Grundtastgrades an einen Solltastgrad;
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2b eine schematische Darstellung des Angleichens eines niedrigen Grundtastgrades an den Solltastgrad; und in
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2c einen optimierten Tastgrad, welcher sich nur in geringem Maße von dem Solltastgrad unterscheidet.
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1 zeigt schematisch einen Kraftwagen 100 von welchem im vorliegenden Fall lediglich eine Steuerungseinrichtung 106, ein Elektromotor 104 und eine Fluidpumpe 102 gezeigt sind. Die Fluidpumpe 102 wird im vorliegenden Fall als Ölpumpe in einem hier nicht weiter dargestellten Automatikgetriebe des Kraftwagens 100 verwendet. 1 zeigt im Wesentlichen eine Betriebs- bzw. Regelstrategie des Elektromotors 104, welcher im vorliegenden Fall mittels der Steuerungseinrichtung 106 gesteuert bzw. geregelt wird. Bei der Steuerungseinrichtung 106 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine sogenannte vollintegrierte Getriebesteuerung (VGS). Bei dem durch die Fluidpumpe 102 geförderten Fluid handelt es sich dementsprechend im vorliegenden Fall um Getriebeöl. Der Elektromotor 104 treibt die Fluidpumpe 102 an.
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Ausgehend von einem Motorstillstand 28, bei welchem der Elektromotor 104 ausgeschaltet ist, erfolgt ein Beschleunigen des Elektromotors 104 auf eine Startdrehzahl 52. Des Weiteren wird mittels der Steuerungseinrichtung 106 ein von einem an den Elektromotor 104 angelegten Startstrom, einem Motorwiderstand des Elektromotors 104 und einer Versorgungsspannung der vollintegrierten Getriebesteuerung abhängiger Starttastgrad 50 an den Elektromotor 104 angelegt. Die Startdrehzahl 52 ist von einem fluidtemperaturabhängigen und fluiddruckabhängigen Startkennfeld abhängig. Mit anderen Worten ist die Startdrehzahl 52 des Elektromotors 104 im vorliegenden Fall von der Getriebeöltemperatur sowie dem Getriebeöldruck abhängig, wobei das Startkennfeld einem in der Steuerungseinrichtung 106 hinterlegten Kennfeld entspricht. Das Einstellen der Startdrehzahl 52 bzw. des Starttastgrads 50 erfolgt nach dem Einschalten des Elektromotors 104 und vor dem Einstellen einer Synchronisationsdrehzahl 12 des Elektromotors 104. Zur Beschleunigung des Elektromotors 104 von der Startdrehzahl 52 auf die Synchronisationsdrehzahl 12 wird der Starttastgrad 50 auf einen Grundtastgrad 10, welcher auch als Synchronisationsdutycycle bezeichnet wird, verändert. Bei dieser Veränderung erfolgt ein gesteuerter Hochlauf des Elektromotors 104 während einer Rampenzeit 30. In Abhängigkeit des für den Betrieb des Elektromotors 104 benötigten Strombedarfs wird der Elektromotor 104 dementsprechend mit einem gewissen Leiterstrom 14 versorgt.
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Es wird also ausgehend von dem Starttastgrad 50 der Grundtastgrad 10 des Elektromotors 104 eingestellt, wobei der Grundtastgrad 10 um den Betrag eines vorgegebenen Sicherheitswertes 42 von einem Solltastgrad 20 des Elektromotors 104 verschieden ist und wobei der Elektromotor 104 mit einer Synchronisationsspannung beaufschlagt wird, von welcher der Grundtastgrad 10 abhängt. Der Anlauf der Fluidpumpe 102 erfolgt mit einer Startspannung, welche kleiner ist als die Synchronisationsspannung, wobei die Startspannung bzw. der Dutycycle dann gemäß einer Rampenfunktion erhöht wird, damit die Startströme nicht zu groß werden.
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Im Anschluss daran erfolgt ein Angleichen 90 des Grundtastgrades 10 an den Solltastgrad 20 des Elektromotors 104 während eines Zeitintervalls 44 in Abhängigkeit einer Induktionsspannung des Elektromotors 104 unter Änderung der Synchronisationsspannung des Elektromotors 104. Das Angleichen 90 wird auch als sogenannte Dutycycleanpassung bezeichnet. Während die Synchronisationsdrehzahl 12 bzw. der Wert der Synchronisationsdrehzahl 12 auf einem temperaturabhängigen (getriebeöltemperaturabhängigen) Kennfeld basiert, ist die Synchronisationsspannung von wenigstens einer physikalischen Zustandsgröße bzw. im vorliegenden Fall von der Temperatur des Getriebeöls und zusätzlich oder alternativ vom Druck (z. B. Förderdruck) des Getriebeöls abhängig.
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Nach Ablauf einer vorgegebenen Mindestlaufzeit des Elektromotors 104 sowie nach dem Angleichen 90 des Grundtastgrades 10 an den Solltastgrad 20 wird ein die Änderung der Synchronisationsspannung und zusätzlich oder alternativ des Grundtastgrades 10 betreffender Datensatz 60 mittelst der Steuerungseinrichtung 106 gespeichert. Der Datensatz 60 hängt von jeweiligen Bauteiltoleranzen der Fluidpumpe 102 und zusätzlich oder alternativ von jeweiligen Bauteiltoleranzen des Elektromotors 104 ab und wird dementsprechend abhängig davon ermittelt. Basieren auf dem Datensatz 60 wird wenigstens eine Stützstelle eines den Grundtastgrad 10 und zusätzlich oder alternativ die Synchronisationsspannung betreffenden Synchronisationskennfeldes geändert. Das Synchronisationskennfeld ist beispielsweise beim Erstbetrieb der Fluidpumpe 102 bzw. deren Antrieb mittels des Elektromotors 104 mit einer bestimmten Grundapplikation bedatet, wobei bei dieser Grundapplikation ein sicheres Anlaufen des Elektromotors 104 und dementsprechend dessen Einstellung auf den Grundtastgrad 10, welcher sich um den Betrag des vorgegebenen Sicherheitswertes 42 von dem Solltastgrad 20 des Elektromotors 104 unterscheidet, sichergestellt. Nach dem Angleichen 90 (Dutycycleanpassung) des Grundtastgrades 10 an den Solltastgrad 20 läuft der Elektromotor 104 wunschgemäß, wobei dann eine Sollgrößenregelung durch die Steuerungseinrichtung 106 aktiv ist. Der Elektromotor 104 befindet sich dementsprechend nach dem Angleichen 90 in einem Wunschbetriebsbereich 80, in welchem ein gewünschter Betriebspunkt des Elektromotors 104 bzw. der Fluidpumpe 102 eingestellt werden kann. Im Wunschbetriebsbereich 80 wird dementsprechend ein bedarfsgerechter Betriebstastgrad 82 bzw. eine bedarfsgerechte Betriebsdrehzahl 84 des Elektromotors 104 eingestellt.
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2a verdeutlicht schematisch das Angleichen 90 eines zu hohen Grundtastgrades 110 an den Solltastgrad 20, wohingegen 2b das Angleichen 90 eines zu niedrigen Grundtastgrades 112 an den Solltastgrad 20 verdeutlicht. Der Solltastgrad 20 entspricht einem Tastgrad, bei welchem eine sichere Schmierölversorgung des Automatikgetriebes unter Kompensation etwaiger Bauteiltoleranzen der Fluidpumpe 102 bzw. des Elektromotors 104 oder des Ölleitungssystems erfolgt und gleichzeitig der Energieverbrauch bzw. die Leistungsaufnahme des Elektromotors 104 besonders gering ist.
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Wie 2a zeigt, ist das Angleichen 90, also die Dutycycleanpassung bei dem zu hohen Tastgrad 110 negativ, wobei dementsprechend der hohe Grundtastgrad 10 um den Sicherheitswert 42 größer ist als der Solltastgrad 20. Bei dieser negativen Dutycycleanpassung erfolgt eine sukzessive Reduktion der Synchronisationsspannung, sofern die Dutycycleanpassung größer als ein bestimmter vorgebbarer Prozentsatz ist, und eine Erhöhung der Synchronisationsspannung, sofern die Dutycycleanpassung kleiner als ein bestimmter vorgebbarer Prozentsatz ist.
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2b zeigt im Gegensatz dazu eine positive Dutycycleanpassung und dementsprechend ein Angleichen 90 des Grundtastgrades 10, welcher vorliegend um den Sicherheitswert 42 kleiner ist als der Solltastgrad 20. Mit anderen Worten ist also der Synchronisationsdutycycle im in 2b gezeigten Fall zu niedrig. Bei der positiven Dutycycleanpassung erfolgt eine Erhöhung der Synchronisationsspannung. Mittels der Steuerungseinrichtung 106 erfolgt einerseits eine Detektion des Adaptionsbedarfs, also mit anderen Worten eine Detektion der erforderlichen Höhe und Richtung der Dutycycleanpassung, wobei entsprechende Adaptionsdaten in dem Datensatz 60 gespeichert werden, sobald z. B. der gesteuerte Hochlauf beendet ist (nach Ende des Zeitintervalls 44) und der Wunschbetriebsbereich 80 beginnt. Die Adaptionsdaten werden demnach in dem Datensatz 60 festgehalten, wenn das Status-Signal des Elektromotors 104 von „gesteuerter Hochlauf” auf „Motor läuft” wechselt und der Status „Motor läuft” für eine (vorgebbare) Mindestzeit anliegt.
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2c zeigt schematisch die Einstellung eines optimierten Tastgrades 70 beim Neustart des Elektromotors 104 zum Antreiben der Fluidpumpe 102. Es erfolgt ein Anlegen einer die Synchronisationsspannung ersetzenden, von dieser verschiedenen und in Abhängigkeit von dem Datensatz 60 eingestellten optimierten Spannung an den Elektromotor 104 sowie die Einstellung des optimierten Tastgrades 70 des Elektromotors 104 und die Einstellung eines relativ zu dem Sicherheitswert 42 verkleinerten Sicherheitswertes 72 und eines relativ zu dem Zeitintervall 44 verkleinerten Zeitintervalls 74 über welches der optimale Tastgrad 70 an den Solltastgrad 20 angeglichen wird. Die vormalige Synchronisationsspannung entspricht also der Synchronisationsspannung, welche beim vormaligen Betrieb des Elektromotors 104 an diesen angelegt wurde. Zum Ausgleichen von Bauteiltoleranzen (z. B. der Fluidpumpe 102 oder des Elektromotors 104) wird der Elektromotor 104 nunmehr mit dem optimierten Tastgrad 70 bzw. mit der die vormalige Synchronisationsspannung beim letzten Betrieb ersetzenden, optimierten Spannung beaufschlagt, wobei dadurch eine besonders geringe Dutycycleanpassung erforderlich ist. Dementsprechend ist der verkleinerte Sicherheitswert 72 besonders klein und dementsprechend der optimierte Tastgrad 70 bezüglich seines Wertes besonders ähnlich zu dem Solltastgrad 20. Dementsprechend kann das Angleichen 90 auch im Rahmen des gerade im Vergleich zum ursprünglichen Zeitintervall 44 (Synchronisationszeit) verkleinerten Zeitintervalls 74 erfolgen, wodurch der Elektromotor 104 besonders schnell einsatzbereit ist. Mit anderen Worten ist also die vom Motorstillstand 28 bis zum Beginn des Wunschbetriebbereichs 80 vergehende Zeitspanne besonders klein. Die Anpassung der Synchronisations-Dutycycle-Kennfeldwerte mittels des Datensatzes 60, also in der Software der Steuerungseinrichtung 106 kommt demnach mit anderen Worten bei einem erneuten Anlaufen des Elektromotors 104 bzw. der damit gekoppelten Fluidpumpe 102 zum Tragen. Mit anderen Worten erfolgt also eine Adaption bzw. Anpassung der Synchronisations-Dutycycle-Kennfeldwerte an den Verschleiß bzw. die Bauteiltoleranzen bei jedem erneuten Motorstart des Elektromotors 104. Der vormalige Grundtastgrad 10 eines vorhergehenden Motorbetriebs wird dementsprechend bei jedem weiteren Motorstart angepasst, bis der optimierte Tastgrad 70 erreicht ist. Es ist klar, dass der optimierte Tastgrad 70 sich beim Betrieb der Fluidpumpe 102 bzw. des Elektromotors 104, bzw. während der Lebensdauer stetig ändern kann, wobei mittels der Steuerungseinrichtung 106 auch dementsprechend der optimierte Tastgrad 70 stetig geändert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Grundtastgrad
- 12
- Synchronisationsdrehzahl
- 14
- Leiterstrom
- 20
- Solltastgrad
- 28
- Motorstillstand
- 30
- Rampenzeit
- 42
- Sicherheitswert
- 44
- Zeitintervall
- 50
- Starttastgrad
- 52
- Startdrehzahl
- 60
- Datensatz
- 70
- optimierter Tastgrad
- 72
- verkleinerter Sicherheitswert
- 74
- verkleinertes Zeitintervall
- 80
- Wunschbetriebsbereich
- 82
- Betriebstastgrad
- 84
- Betriebsdrehzahl
- 90
- Angleichen
- 100
- Kraftwagen
- 102
- Fluidpumpe
- 104
- Elektromotor
- 106
- Steuerungseinrichtung
- 110
- hoher Grundtastgrad
- 112
- niedriger Grundtastgrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005028848 A1 [0003]
