DE102018217154B4

DE102018217154B4 - System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe

Info

Publication number: DE102018217154B4
Application number: DE102018217154.8A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser; Eugen Bernarding
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: EP3864292B1; CN112840126B; CN112840126A; EP3864292A1; WO2020074289A1; US20210396235A1; US12006939B2; DE102018217154A1

Abstract

System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe, umfassend:
- eine Zulaufeinrichtung (10) zum Zuführen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zu einer Ansaugeinrichtung (60) der Pumpe (4) zum Ansaugen der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (2),
- eine elektrische Widerstandsstruktur (20), die in der Zulaufeinrichtung (10) angeordnet ist,
- wobei die elektrische Widerstandsstruktur (20) in Abhängigkeit von einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (2) einen veränderlichen Widerstandswert aufweist,
- wobei die Widerstandsstruktur (20) einen ersten und einen zweiten Anschluss (A20a, A20b) zum Abgreifen einer Spannung aufweist,
- wobei die Widerstandsstruktur (20) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (A20a, A20b) mindestens einen Leiterbahnabschnitt (21, 23, 25, 27) aus einem ersten Material und mindestens einen weiteren Leiterbahnabschnitt (22, 24, 26) aus einem zweiten Material aufweist, wobei das erste Material eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Material aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe, mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe.
Eine Pumpe wird in vielfältigen Anwendungsgebieten, beispielsweise als Kühlmittelpumpe zum Kühlen von Systemkomponenten, eingesetzt. In modernen Brennkraftmaschinen beziehungsweise Elektrofahrzeugen ist beispielsweise ein Thermomanagement des Elektroantriebs und dessen Komponenten beziehungsweise der Batterie notwendig. Zur Kühlung dient ein Kühlmittel, das an den temperaturempfindlichen Komponenten vorbeiströmt. Der Kühlmittelstrom wird durch eine Kühlmittelpumpe bereitgestellt. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Kühlmittelpumpe soll möglichst ein Trockenlauf der Pumpe vermieden werden, um eine Schädigung von Baugruppen der Pumpe zu vermeiden.
Das Pumpendesign der Kühlmittelpumpe kann derart ausgestaltet sein, dass die Pumpe für eine gewisse Mindestzeit einen Trockenlauf ohne mechanische Beschädigung ihrer Komponenten überstehen kann. Dies kann beispielsweise über die Auslegung der Pumpe, zum Beispiel die Auslegung der Lager, erreicht werden.
Es ist wünschenswert, ein System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe, insbesondere einer Kühlmittelpumpe anzugeben, das es ermöglicht, einen Trockenlauf der Pumpe zuverlässig zu erkennen. Des Weiteren soll eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe angegeben werden, die es ermöglicht, einen Trockenlauf der Pumpe zuverlässig zu erkennen, wobei der herstellungstechnisch bedingte Aufwand begrenzt und die Pumpe somit kostengünstig herstellbar ist. Ein weiteres Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe anzugeben, mit dem sich ein Trockenlauf der Pumpe zuverlässig erkennen lässt.
Aus der Druckschrift DE 2925830 A1 ist ein Trockenlaufschutz für Pumpen bekannt, bei dem vorgesehen ist, dass in einem Rohrstutzen eine Sonde mit einer Elektrode eingebaut ist. Ein freies Ende der Elektrode ragt in einen Flüssigkeitsstrom der Pumpe hinein, wenn der Rohrstutzen von der Flüssigkeit durchströmt wird. Das andere Ende der Elektrode ist dazu ausgebildet, den Widerstand zwischen Pumpengehäuse und Flüssigkeit zu messen und ist mit einem elektronischen Schaltverstärker verbunden.
Aus der Druckschrift DE 2946858 A1 ist ein Verfahren zur Inbetriebsetzung einer intermittierend arbeitenden Pumpe bekannt. Eine Pausenzeit wird in Abhängigkeit von einer vorhergehenden Laufzeit gesteuert.
Aus der Druckschrift DE 29504606 U1 ist eine Regen- und/oder Grauwassernutzungsanlage mit einem hystereselosen Füllstandssensor bekannt.
Aus der Druckschrift DE10101099 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer Förderpumpe bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, zum Trockenlaufschutz einer Pumpe beizutragen.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1, eine Pumpe nach Anspruch 10 sowie ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.
Ein System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe umfasst eine Zulaufeinrichtung zum Zuführen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zu einer Ansaugeinrichtung der Pumpe. Weiterhin umfasst das System eine elektrische Widerstandsstruktur, die in der Zulaufeinrichtung angeordnet ist. Die elektrische Widerstandsstruktur weist in Abhängigkeit von einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen veränderlichen Widerstandswert auf.
Um zu erkennen, ob in der Zulaufeinrichtung eine (elektrisch leitfähige) Flüssigkeit vorhanden ist, kann beispielsweise eine mäanderförmige Struktur der Leiterbahn in der Zulaufeinrichtung angeordnet sein. Die elektrisch leitfähige Struktur kann derart ausgebildet sein, dass die elektrisch leitfähige Struktur bei einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen niedrigen Widerstandswert aufweist. Im umgekehrten Fall, wenn keine Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit vorliegt, weist die elektrisch leitfähige Struktur einen höheren Widerstandswert auf.
Die elektrische Widerstandsstruktur ist insbesondere eine elektrische Leiterbahnstruktur.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Widerstandsstruktur niederohmige Leiterbahnabschnitte, zwischen denen hochohmige Leiterbahnabschnitte angeordnet sind, aufweisen. Die niederohmigen Leiterbahnabschnitte können beispielsweise längs zur Strömungsseite der Pumpe beziehungsweise parallel zur Strömungsrichtung einer Flüssigkeit in die Pumpe angeordnet sein. Quer beziehungsweise rechtwinklig zu den niederohmigen Leiterbahnabschnitten können elektrische Verbindungen beziehungsweise Leiterbahnabschnitte mit höherem Widerstand angeordnet sein. Die Leiterbahnabschnitte aus dem hochohmigen elektrisch leitfähigen Material können beispielsweise quer zur Strömungsrichtung angeordnet sein, während die Leiterbahnabschnitte aus dem niederohmigen elektrisch leitfähigen Material in Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind.
Das System kann darüber hinaus eine Auswerteschaltung zum Ermitteln des Widerstandswerts der Widerstandsstruktur aufweisen.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Widerstandsstruktur derart ausgebildet sein, dass die Widerstandsstruktur einen großen Widerstandswert aufweist, wenn die Widerstandsstruktur nicht von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt ist beziehungsweise wenn sich in der Zulaufeinrichtung auf der Saugseite der Pumpe keine elektrisch leitfähige Flüssigkeit befindet. Wenn die Widerstandsstruktur von einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt ist, werden die hochohmigen Verbindungen beziehungsweise Leiterbahnabschnitte der Widerstandsstruktur niederohmig überbrückt, so dass der Widerstandswert der Widerstandsstruktur sinkt.
Durch die Auswerteschaltung kann somit ein potentieller Trockenlauf der Kühlmittelpumpe erkannt werden, wenn von der Auswerteschaltung festgestellt wird, dass die Widerstandsstruktur einen großen Widerstandswert aufweist. Umgekehrt kann die Benetzung der Widerstandsstruktur mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit erkannt werden, wenn durch die Auswerteschaltung festgestellt wird, dass die Widerstandsstruktur einen niedrigen Widerstandswert aufweist.
Eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe, mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe ist im Patentanspruch 10 angegeben.
Die Pumpe umfasst ein System zum Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zulaufeinrichtung auf einer Saugseite der Pumpe angeordnet ist.
Ein Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe ist im Patentanspruch 12 angegeben.
Zur Ausführung des Verfahrens wird ein System zum Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet. Zunächst wird ein Widerstandswert der Widerstandsstruktur der Pumpe ermittelt. Der ermittelte Widerstandswert der Widerstandsstruktur wird mit einem Widerstandsschwellwert verglichen. Ein Trockenlauf der Pumpe wird festgestellt, wenn bei dem Vergleich festgestellt wird, dass der ermittelte Widerstandswert der Widerstandsstruktur über dem Widerstandsschwellwert liegt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Ausführungsform eines Systems zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe,
2A eine Ausführungsform einer elektrischen Widerstandsstruktur eines Systems zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe,
2B eine Ausführungsform eines Systems zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe mit einer Auswerteschaltung,
3 eine Ausführungsform einer Wheatstone-Messbrücke zum Ermitteln eines Widerstandswerts einer elektrischen Widerstandsstruktur,
4 eine Ausführungsform einer Pumpe mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe,
5 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe.

Ein System 1 zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe, insbesondere einer Kühlmittelpumpe, umfasst eine Zulaufeinrichtung 10 zum Zuführen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zu einer Ansaugeinrichtung einer Pumpe. Des Weiteren umfasst das System 1 eine elektrische Widerstandsstruktur 20, die in der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet ist. Die elektrische Widerstandsstruktur 20 weist in Abhängigkeit von einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen veränderlichen Widerstandswert auf.
Die Widerstandsstruktur 20 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Widerstandsstruktur bei der Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen ersten Widerstandswert und bei einer fehlenden Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen zweiten Widerstandswert aufweist. Der erste Widerstandswert ist zum Beispiel kleiner als der zweite Widerstandswert. Dies bedeutet, dass die Widerstandsstruktur im Falle einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen niedrigeren Widerstandswert aufweist, als wenn keine elektrisch leitfähige Flüssigkeit in der Zulaufeinrichtung 10 vorhanden ist und die Widerstandsstruktur 20 somit nicht benetzt ist.
2A zeigt eine mögliche Ausführungsform der elektrischen Widerstandsstruktur 20, die im Inneren der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet ist. Die Widerstandsstruktur 20 weist einen ersten Anschluss A20a und einen zweiten Anschluss A20b zum Abgreifen einer Spannung auf. Zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss A20a und A20b weist die Widerstandsstruktur 20 mindestens einen Leiterbahnabschnitt aus einem ersten Material und mindestens einen weiteren Leiterbahnabschnitt aus einem zweiten Material auf. Das erste Material kann zum Beispiel eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Material aufweisen beziehungsweise kann das erste Material ein niederohmiges elektrisch leitfähiges Material sein, während das zweite Material ein hochohmiges elektrisch leitfähiges Material ist.
Die Widerstandsstruktur 20 kann zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b mäanderförmig angeordnet sein. Der mindestens eine Leiterbahnabschnitt aus dem ersten Material und der mindestens eine weitere Leiterbahnabschnitt aus dem zweiten Material können beispielsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sein. Die Widerstandsstruktur 20 kann insbesondere derart in der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet sein, dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt aus dem ersten Material in Längsrichtung der Zulaufeinrichtung 10 verläuft und der mindestens eine weitere Leiterbahnabschnitt aus dem zweiten Material quer zu der Längsrichtung des Ansaugrohrs 10 verläuft.
Bei der in 2A gezeigten mäanderförmigen Ausgestaltung der Widerstandsstruktur 20 umfasst die Widerstandsstruktur 20 die Leiterbahnabschnitte 21 bis 27. Die Leiterbahnabschnitte 21, 23, 25 und 27 weisen ein Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit (elektrisch niederohmiges Material) auf, während die Leiterbahnabschnitte 22, 24 und 26 ein Material mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit (elektrisch hochohmiges Material) aufweisen.
Die Widerstandsstruktur 20 kann derart in der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet sein, dass die Leiterbahnabschnitte 21, 23, 25 und 27 in Strömungsrichtung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit beziehungsweise in Längsrichtung der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet sind. Die Leiterbahnabschnitte 22, 24 und 26 sind quer zur Strömungsrichtung beziehungsweise quer/rechtwinklig zur Längsrichtung der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet.
Gemäß einer einfachen Ausführungsform der Widerstandsstruktur kann die Widerstandsstruktur 20 zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss A20a und A20b einen ersten Leiterbahnabschnitt aus dem ersten Material, einen zweiten Leiterbahnabschnitt aus dem zweiten Material und einen dritten Leiterbahnabschnitt aus dem ersten Material aufweisen. Der erste Leiterbahnabschnitt kann zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Leiterbahnabschnitt angeordnet sein. Der dritte Leiterbahnabschnitt kann zwischen dem zweiten Anschluss A20b und dem zweiten Leiterbahnabschnitt angeordnet sein. Der zweite Leiterbahnabschnitt kann zwischen dem ersten Leiterbahnabschnitt und dem dritten Leiterbahnabschnitt angeordnet sein. Die Widerstandsstruktur 20 umfasst bei dieser vereinfachten Ausführungsform zwei Leiterbahnabschnitte aus einem niederohmigen elektrisch leitfähigen Material und einen Leiterbahnabschnitt aus einem hochohmigen elektrisch leitfähigen Material.
2B zeigt eine weitere Ausführungsform eines Systems 1 zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe. Die Widerstandsstruktur 20 ist bei der Darstellung der 2B ausgeführt wie in 2A. Es wird darauf hingewiesen, dass die Widerstandsstruktur 20 mehr oder weniger Leiterbahnabschnitte aufweisen kann. Das System 1 ist nicht auf die dargestellte mäanderförmige Ausgestaltung der Widerstandsstruktur 20 beschränkt.
Die Widerstandsstruktur 20 ist bei der Darstellung des Systems 1 der 2B von einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 2 benetzt. Durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 2 werden die hochohmigen Leiterbahnabschnitte 22, 24 und 26 elektrisch niederohmig überbrückt, so dass der Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Widerstandsstruktur 20 nicht von der Flüssigkeit 2 benetzt ist, sinkt.
Das System 1 zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe umfasst eine Auswerteschaltung 3 zum Ermitteln des Widerstandswerts der Widerstandsstruktur 20. Die Auswerteschaltung 3 kann an dem ersten und zweiten Anschluss A20a und A20b der Widerstandsstruktur 20 angeschlossen sein. Die Auswerteschaltung 3 ist dazu ausgebildet, einen Trockenlauf der Kühlmittelpumpe zu erkennen, wenn die Auswerteschaltung zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b der Widerstandsstruktur 20 den oben angegebenen zweiten Widerstandswert, beispielsweise einen hohen Widerstandswert, feststellt. Wenn die Auswerteschaltung 3 hingegen zwischen dem ersten und zweiten Anschluss A20a und A20b der Widerstandsstruktur 20 den oben erwähnten ersten Widerstandswert, beispielsweise einen niedrigen Widerstandswert, feststellt, ist die Widerstandsstruktur 20, wie in 2B gezeigt ist, von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 2 benetzt.
Aufgrund einer Widerstandsmessung zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b der Widerstandsstruktur 20 kann somit von der Auswerteschaltung 3 festgestellt werden, ob sich die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 2 in der Zulaufeinrichtung zu der Pumpe befindet oder ob ein Trockenlauf der Pumpe vorliegt.
Die Auswerteschaltung 3 kann des Weiteren dazu ausgebildet sein, einen Fehlerfall, beispielsweise einen Leitungsbruch, innerhalb der Widerstandsstruktur 20 festzustellen. Wenn die Widerstandsstruktur 20 nicht von einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt ist, fließt bei intakter Widerstandsstruktur 20 dennoch ein geringer Strom über die einzelnen miteinander verbundenen Leiterbahnabschnitte. Wenn hingegen einer der Leiterbahnabschnitte gebrochen ist, wird beim Anlegen einer Spannung zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b kein Strom von der Auswerteschaltung 3 detektiert.
Die Auswerteschaltung 3 kann beispielsweise eine Wheatstone-Messbrücke 30 oder eine Operationsverstärkerschaltung 40 aufweisen. 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer Wheatstone-Messbrücke 30 zum Ermitteln des Widerstandswertes der Widerstandsstruktur 20 zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b. In der Wheatstone-Messbrücke 30 sind die Widerstände 31 und 32 mit festen Widerstandswerten vorgegeben, während der Widerstand 33 ein variabler Widerstand ist. Beim Anlegen einer Versorgungsspannung Uin an die Wheatstone-Messbrücke 30 wird der veränderliche Widerstand 33 beispielsweise solange variiert, bis die Brückenspannung/Messspannung Ub ungefähr 0 V aufweist. Wenn sich nun der Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 aufgrund einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit oder wegen einer fehlenden Benetzung durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit ändert, tritt bei der Messspannung/Brückenspannung Ub eine Änderung auf, die einen Rückschluss auf den Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 zulässt.
4 zeigt eine Pumpe 4, insbesondere eine Kühlmittelpumpe, mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe. Die Pumpe 4 umfasst eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des Systems zum Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe. Die Zulaufeinrichtung 10 ist beispielsweise auf einer Saugseite 11 der Pumpe 4 angeordnet. Die Zulaufeinrichtung 10 dient zum Zuführen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zu einer Ansaugeinrichtung 60 der Pumpe zum Ansaugen der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit. Die Zulaufeinrichtung 10 kann als ein Kupplungsstück/Adapter zum Ankuppeln einer Leitung an die Pumpe 4 oder als ein Ansaugrohr der Pumpe ausgebildet sein. Die Widerstandsstruktur 20 kann beispielsweise auf den Innenwänden der Zulaufeinrichtung 10 angeordnet sein. Die elektrische Widerstandsstruktur 20 weist in Abhängigkeit von einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen veränderlichen Widerstandswert auf.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe 1 angegeben. Mittels der Widerstandsstruktur 20 und der daran angeschlossenen Auswerteschaltung 3 wird ein Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 der Pumpe 1 ermittelt. Die Auswerteschaltung 3 vergleicht den ermittelten Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 mit einem Widerstandsschwellwert. Wenn bei dem Vergleich festgestellt wird, dass der ermittelte Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 über dem Widerstandsschwellwert liegt, kann ein Trockenlauf der Kühlmittelpumpe 1 festgestellt werden.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Trockenlaufs einer Pumpe mit einer Entprellung des Eingangssignals, um Störungen im Betrieb aufgrund temporärer Effekte zu vermeiden.
Zur Ausführung des Verfahrens weist die Auswerteschaltung 3 eine Zählerschaltung 50 (2B) zum Imkrementieren und Dekrementieren eines Zählerstands der Zählerschaltung 50 auf. Die Auswerteschaltung 3 ist insbesondere dazu ausgebildet, den Zählerstand der Zählerschaltung 50 in Abhängigkeit davon, ob der ermittelte Widerstandswert über oder unter dem Widerstandsschwellwert liegt, zu dekrementieren oder zu inkrementieren. Des Weiteren ist die Auswerteschaltung 3 dazu ausgebildet, zu ermitteln, ob der Zählerstand der Zählerschaltung 50 über oder unter einem Zählerstandsschwellwert liegt. Ferner ist die Auswerteschaltung 3 dazu ausgebildet, den Trockenlauf der Pumpe 4 in Abhängigkeit davon, ob der Zählerstand der Zählerschaltung 50 über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, festzustellen. Die Auswerteschaltung 3 ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Betrieb der Pumpe 4 zu beenden, wenn der Trockenlauf der Pumpe 4, das heißt ein hoher Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20, festgestellt worden ist.
Zu Beginn des Verfahrens im Schritt S1 wird der Zähler der Zählerschaltung auf einen Anfangszustand/Anfangszählerstand gesetzt. Im Schritt S2 erfolgt die Messung des Widerstandswerts der Widerstandsstruktur 20 zwischen dem ersten Anschluss A20a und dem zweiten Anschluss A20b. Im Schritt S3 wird der zuvor ermittelte Widerstandswerts mit dem Widerstandsschwellwert verglichen. Im Schritt S4 wird unterschieden, ob der Widerstandswert klein oder groß ist, das heißt unter oder über dem Widerstandsschwellwert liegt.
Anschließend wird der Zählerstand der Zählerschaltung 50 in Abhängigkeit davon, ob der ermittelte Widerstandswert über oder unter dem Widerstandsschwellwert liegt, inkrementiert oder dekrementiert (Verfahrensschritte S5 und S6). Die Auswerteschaltung 3 ist somit dazu ausgebildet, den Zählerstand der Zählerschaltung 50 ausgehend von einem Anfangszählerstand zu verändern. Der Anfangszählerstand kann unter dem Zählerstandsschwellwert liegen.
Insbesondere bei dem in 5 gezeigten beispielhaften Verfahrensablauf wird der Zählerstand der Zählerschaltung 50 dekrementiert, wenn im Verfahrensschritt S4 festgestellt worden ist, dass der gemessene Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 klein ist und somit die Widerstandsstruktur 20 vermutlich von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt ist. Wenn im Schritt S4 hingegen festgestellt wird, dass der Widerstandswert der Widerstandsstruktur 20 groß ist, insbesondere über dem Widerstandsschwellwert liegt, wird der Zählerstand der Zählerschaltung 50 im Verfahrensschritt S6 inkrementiert.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Auswerteschaltung 3 somit dazu ausgebildet sein, einen Zählerstand der Zählerschaltung 50 zu dekrementieren, wenn der ermittelte Widerstandswert unter dem Widerstandsschwellwert liegt. Des Weiteren kann die Auswerteschaltung 3 dazu ausgebildet sein, den Zählerstand der Zählerschaltung 50 zu inkrementieren, wenn der ermittelte Widerstandswert über dem Widerstandsschwellwert liegt.
Im Verfahrensschritt S7 wird ermittelt, ob der aktuelle Zählerstand der Zählerschaltung 50 über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt. In Abhängigkeit davon, ob der Zählerstand der Zählerschaltung 50 über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, kann der Trockenlauf der Pumpe 4 festgestellt werden (Verfahrensschritte S8 und S9). Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass der Zählerstand der Zählerschaltung 50 unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, kann darauf geschlossen werden, dass die Widerstandsstruktur 20 von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt ist und somit kein Trockenlauf vorliegt. In diesem Fall ist die Pumpenoperation erlaubt (Verfahrensschritt S8). Wenn hingegen im Verfahrensschritt S7 festgestellt wird, dass der Zählerstand über dem Zählerstandsschwellwert liegt, besteht die Gefahr eines Trockenlaufs. In diesem Fall ist die Pumpenoperation nicht erlaubt und der Betrieb der Kühlmittelpumpe wird im Verfahrensschritt S9 beendet, um eine Schädigung der Pumpe zu verhindern.
Die Auswerteschaltung 3 ist somit dazu ausgebildet, den Trockenlauf der Pumpe 4 festzustellen und den Betrieb der Pumpe 4 zu beenden, wenn die Auswerteschaltung 3 feststellt, dass der Zählerstand der Zählerschaltung 50 unter dem Zählerstandsschwellwert liegt.
Das Verfahren wird permanent ausgeführt. Durch den angegebenen Prüfalgorithmus kann somit eine Prüfung auf einen Trockenlauf der Pumpe durchgeführt werden. Durch den Prüfalgorithmus können kurzfristige Störungen bei der Eingangsmessung vermieden werden, da der Trockenlauf erst dann festgestellt wird, wenn der aktuelle Zählerstand über dem Zählerstandsschwellwert liegt.
Ein weiterer Vorteil des in 5 gezeigten Verfahrens ist die Möglichkeit eines Testlaufs der Pumpe. Wenn der Anfangszählerstand der Zählerschaltung 50 einen niedrigen Wert unter dem Zählerstandsschwellwert hat, läuft die Pumpe zunächst trocken, auch wenn im Verfahrensschritt S4 festgestellt wird, dass der gemessen Widerstandswert groß gegenüber dem Widerstandsschwellwert ist. Der Trockenlauf der Pumpe dauert solange an, bis der Zähleranfangszustand im Verfahrensschritt S6 soweit erhöht worden ist, dass der aktuelle Zählerstand über dem Zählerstandsschwellwert liegt.

Claims

System zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe, umfassend: - eine Zulaufeinrichtung (10) zum Zuführen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zu einer Ansaugeinrichtung (60) der Pumpe (4) zum Ansaugen der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (2), - eine elektrische Widerstandsstruktur (20), die in der Zulaufeinrichtung (10) angeordnet ist, - wobei die elektrische Widerstandsstruktur (20) in Abhängigkeit von einer Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (2) einen veränderlichen Widerstandswert aufweist, - wobei die Widerstandsstruktur (20) einen ersten und einen zweiten Anschluss (A20a, A20b) zum Abgreifen einer Spannung aufweist, - wobei die Widerstandsstruktur (20) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (A20a, A20b) mindestens einen Leiterbahnabschnitt (21, 23, 25, 27) aus einem ersten Material und mindestens einen weiteren Leiterbahnabschnitt (22, 24, 26) aus einem zweiten Material aufweist, wobei das erste Material eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Material aufweist.
System nach Anspruch 1, - wobei die Widerstandsstruktur (20) derart ausgebildet ist, dass die Widerstandsstruktur bei der Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (2) einen ersten Widerstandswert und bei einer fehlender Benetzung mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit einen zweiten Widerstandswert aufweist, - wobei der erste Widerstandswert kleiner als der zweite Widerstandswert ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Widerstandsstruktur (20) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (A20a, A20b) mäanderförmig angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Widerstandsstruktur (20) derart in der Zulaufeinrichtung (10) angeordnet ist, dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt (21, 23, 25, 27) in Längsrichtung der Zulaufeinrichtung (10) und der mindestens eine weitere Leiterbahnabschnitt (22, 24, 26) quer zu der Längsrichtung der Zulaufeinrichtung (10) verläuft.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend: - eine Auswerteschaltung (3) zum Ermitteln des Widerstandswerts der Widerstandsstruktur (20), - wobei die Auswerteschaltung (3) dazu ausgebildet ist, einen Trockenlauf der Pumpe (4) zu erkennen, wenn die Auswerteschaltung (3) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (A20a, A20b) der Widerstandsstruktur (20) den zweiten Widerstandswert feststellt.
System nach Anspruch 5, wobei die Auswerteschaltung (3) eine Wheatstone-Messbrücke (30) oder eine Operationsverstärkerschaltung (40) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, - wobei die Auswerteschaltung (3) eine Zählerschaltung (50) zum Inkrementieren und Dekrementieren eines Zählerstands der Zählerschaltung (50) aufweist, - wobei die Auswerteschaltung (3) den Zählerstand der Zählerschaltung (50) in Abhängigkeit davon, ob der ermittelte Widerstandswert über oder unter einem Widerstandsschwellwert liegt, dekrementiert oder inkrementiert, - wobei die Auswerteschaltung (3) dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob der Zählerstand der Zählerschaltung (50) über oder unter einem Zählerstandsschwellwert liegt, - wobei die Auswerteschaltung (3) dazu ausgebildet ist, den Trockenlauf der Pumpe (4) in Abhängigkeit davon, ob der Zählerstand der Zählerschaltung (50) über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, festzustellen und einen Betrieb der Pumpe (4) zu beenden, wenn der Trockenlauf der Pumpe festgestellt worden ist.
System nach Anspruch 7, - wobei die Auswerteschaltung (3) einen Zählerstand der Zählerschaltung (50) dekrementiert, wenn der ermittelte Widerstandswert unter dem Widerstandsschwellwert liegt, und den Zählerstand der Zählerschaltung (50) inkrementiert, wenn der ermittelte Widerstandswert über dem Widerstandsschwellwert liegt, - wobei die Auswerteschaltung (3) dazu ausgebildet ist, den Trockenlauf der Pumpe (4) festzustellen und den Betrieb der Pumpe (4) zu beenden, wenn die Auswerteschaltung (3) feststellt, dass der Zählerstand der Zählerschaltung (50) unter dem Zählerstandsschwellwert liegt.
System nach Anspruch 8, wobei die Auswerteschaltung (3) den Zählerstand der Zählerschaltung (50) ausgehend von einem Anfangszählerstand verändert, wobei der Anfangszählerstand unter dem Zählerstandsschwellwert liegt.
Pumpe, insbesondere Kühlmittelpumpe, mit Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe, umfassend: - ein System (1) zum Erkennen eines Trockenlaufs der Pumpe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, -wobei die Zulaufeinrichtung (10) auf einer Saugseite (11) der Pumpe (4) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Zulaufeinrichtung (10) als ein Kupplungsstück zum Ankuppeln einer Leitung an die Pumpe (4) oder als ein Ansaugrohr der Pumpe ausgebildet ist.
Verfahren zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe, umfassend die folgenden Schritte: - Breitstellen eines Systems (1) zum Erkennen eines Trockenlaufs einer Pumpe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - Ermitteln eines Widerstandswerts der Widerstandsstruktur (20), - Vergleichen des ermittelten Widerstandswertes der Widerstandsstruktur (20) mit einem Widerstandsschwellwert, - Feststellen eines Trockenlaufs der Pumpe (4), wenn bei dem Vergleich festgestellt worden ist, dass der ermittelte Widerstandswert der Widerstandsstruktur (20) über dem Widerstandsschwellwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, umfassend die folgenden Schritte: - Dekrementieren oder Inkrementieren des Zählerstands der Zählerschaltung (50) in Abhängigkeit davon, ob der ermittelte Widerstandswert über oder unter dem Widerstandsschwellwert liegt, - Ermitteln, ob der Zählerstand der Zählerschaltung (50) über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, - Feststellen des Trockenlaufs der Pumpe (4) in Abhängigkeit davon, ob der Zählerstand der Zählerschaltung (50) über oder unter dem Zählerstandsschwellwert liegt, - Beenden eines Betriebs der Pumpe (4), wenn der Trockenlauf der Pumpe festgestellt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den folgenden Schritt: Verändern des Zählerstands der Zählerschaltung (50) ausgehend von einem Anfangszählerstand, wobei der Anfangszählerstand unter dem Zählerstandsschwellwert liegt.