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Die offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Losbrechen eines blockierten Rotors, insbesondere eines Rotors einer Strömungsmaschine. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Kraftfahrzeug, welches das hier offenbarte Verfahren anwendet. Ein elektrisch angetriebener Turbolader kann von einem i.d.R. hochdrehenden Elektromotor angetrieben werden. Die Turbine, sofern vorhanden, sitzt auf der gleichen Welle wie der Verdichter und nutzt die Energie aus dem Abgas. Ist ein solcher Turbolader Bestandteil eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs, so enthält das Abgas Wasser. Die Abgastemperatur wird durch die Entspannung des Abgases in der Turbine abgesenkt. Daher kann es insbesondere in der Turbinenspirale zur Kondensation von Wasser kommen. Wird das Brennstoffzellensystem bei Außentemperaturen unter 0°C betrieben, so tritt physikalisch bedingt ebenfalls Flüssigwasser auf, da die Abwärme des Abgases so warm ist, dass ein Gefrieren des Wassers während des Betriebs verhindert wird. Nach dem Betrieb des Kraftfahrzeuges könnte es vorkommen, dass im Brennstoffzellensystem angesammeltes Restwasser einfriert und somit die Komponenten Turbinenrad, Verdichterrad und Welle blockiert.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen blockierten Rotor einer Strömungsmaschine eines Kraftfahrzeugs möglichst einfach bzw. effizient in den normalen Betrieb zu überführen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Losbrechen eines blockierten Rotors einer elektrischen Strömungsmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend den Schritt, wonach die Drehrichtung des Rotors periodisch gewechselt wird.
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Unter Losbrechen eines blockierten Rotors versteht man den Vorgang, einen Rotor aus dem statischen Zustand in den dynamischen Zustand zu überführen, wobei hierbei aufgrund der Blockade größere Kräfte bzw. Momente aufgebracht werden müssen als beim Losbrechen eines nicht blockierten Rotors. Insbesondere kann von einer Blockade ausgegangen werden, wenn die für die Zustandsüberführung benötigten Kräfte und Momente mindestens um den Faktor 2 oder 5 oder 10 größer sind als die Losbrechkraft bzw. das Losbrechmoment, welches zur Überwindung der Reibkräfte aufgebracht werden muss, um einen nicht blockierten bzw. freien Rotor vom statischen Zustand in den dynamischen Zustand zu überführen.
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Die Drehrichtung bzw. Drehsinn vom Rotor kann mit oder entgegengesetzt vom Uhrzeigersinn (Rechtsdrehung) sein. Mithin wird also in festgelegten zeitlichen Intervallen die Drehrichtung umgekehrt.
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Eine Strömungsmaschine oder Turbomaschine ist eine Fluidenergiemaschine, bei der die Energieübertragung zwischen Fluid und Maschine in einem offenen Raum durch eine Strömung nach den Gesetzen der Fluiddynamik über den Umweg der kinetischen Energie erfolgt. Eine Fluidenergiemaschine ist eine Maschine, in der mechanische Arbeit mit einem Fluid, also einem Gas oder einer Flüssigkeit, ausgetauscht wird. Die Fluidenergiemaschine überträgt die Arbeit also entweder von außen auf das Fluid (Arbeitsmaschine), oder entzieht dem Fluid Energie (Kraftmaschine), die dann nach außen als mechanische Arbeit abgegeben wird. Die Strömungsmaschine ist insbesondere eingerichtet, Luft zu einem Energiewandler zu fördern, insbesondere zu mindestens einer Brennstoffzelle. Die Strömungsmaschine kann insbesondere ein luftgelagerter Turbokompressor, Turboverdichter bzw. Kreiselverdichter sein. Bevorzugt weist der Verdichter einen Arbeits-Drehzahlbereich von ca. 15.000 U/min bis ca. 170.000 U/min, und besonders bevorzugt von ca. 20.000 U/min bis ca. 130.000 U/min auf. Die hier offenbarte Strömungsmaschine umfasst mindestens einen elektrischen Antrieb, dessen Rotor mit der Welle drehfest verbunden ist. Der Antrieb ist eingerichtet, den Energiewandler mit ausreichend Luft zu versorgen. Jeder geeignete Motor kann hierzu eingesetzt werden, z.B. permanenterregte Synchronmotoren. Die Strömungsmaschine kann mindestens ein Luftlager zur Lagerung der mindestens einen Welle umfassen. Luftlager sind Lager, bei denen die beiden zueinander bewegten Lagerungspartner durch einen dünnen Luftfilm getrennt sind. Bevorzugt ist das mindestens eine Luftlager ein aerodynamisches Lager, das das Luftpolster durch die Bewegung selbst aufbaut. Die Strömungsmaschine ist insbesondere eingerichtet, über einen Energiewandler-Zuströmungspfad Luft mindestens einem Energiewandler eines Kraftfahrzeugs zuzuführen. Bevorzugt umfasst die Strömungsmaschine eine Verdichtereinheit mit mindestens einem Verdichterrad, das mit der Welle des elektrischen Antriebs drehfest gekoppelt ist. Die Strömungsmaschine kann auch eine Turbineneinheit mit mindestens einem Turbinenrad umfassen, das mit der Welle mechanisch gekoppelt ist. Der mindestens eine Energiewandler ist eingerichtet, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln, beispielsweise in elektrische Energie und/oder in Bewegungsenergie. Der Energiewandler kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Brennstoffzellensystem/ Brennstoffzellenstapel mit mindestens eine Brennstoffzelle sein. Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner eine Verstelleinrichtung zur Verstellung der Leitschaufeln der Strömungsmaschine. Die Leitschaufeln sind radial auswärts vom Laufrad angeordnet und umgeben i.d.R. das Laufrad. Bei einer Turbine wird durch die Verstellung der Leitschaufelstellung der Eintrittsquerschnitt zu den nicht verstellbaren Leitschaufeln (=Laufschaufeln) auf der Turbinenvorderseite verändert.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach der Drehsinn des Drehfeldes des Stators der Strömungsmaschine geändert bzw. umgekehrt wird, um die Drehrichtung des Rotors umzukehren bzw. zu wechseln. Die Ausbildung eines solchen Drehfeldes vom elektrischen Antrieb ist dem Fachmann bekannt.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach vor Beginn des Losbrechens erfasst wird, ob der Rotor blockiert ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass mit dem Losbrechen nur bzw. erst begonnen wird, falls ein blockierter Rotor erfasst wurde. Wird zunächst überprüft, ob ein blockierter Rotor vorliegt, und wird nur in diesem Fall das Losbrechen initiiert, so kann das Starten der Strömungsmaschine in den Fällen beschleunigt werden, in denen keine Blockade vorliegt (Regelfall). Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zunächst ein Startversuch der Strömungsmaschine unternommen wird, und dass das Losbrechen initiiert wird, falls festgestellt wird, dass der Startversuch nicht erfolgreich war. Mithin kann also die Blockade des Rotors über einen nicht erfolgreichen Startversuch ermittelt werden.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach eine für die Umgebungstemperatur indikative Temperatur direkt oder indirekt erfasst wird. Beispielsweise kann hierzu die Umgebungstemperatur oder die Temperatur einer Komponente gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur von einer Fahrzeug-internen bzw. einer Fahrzeugexternen Datenquelle bereitgestellt werden. Zur Fassung der Temperatur kann beispielsweise ein für die Temperatur indikative Signal verarbeitet werden.
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Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass mit dem Losbrechen nur begonnen wird, falls die erfasste Temperatur unterhalb einer für eine für das gefrieren von Wasser indikative Grenztemperatur liegt. Beispielsweise kann die Grenztemperatur eine Temperatur zwischen 0 Grad Celsius und 8 Grad Celsius, bevorzugt 3 Grad Celsius betragen.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach eine Betriebsfreigabe von der Strömungsmaschine bzw. vom Brennstoffzellensystem bzw. vom Kraftfahrzeug unterbunden wird, falls ein blockierter Rotor erfasst wurde und die erfasste Temperatur oberhalb der Grenztemperatur liegt. In diesem Fall ist der blockierter Rotor nicht auf gefrorenes Wasser zurückzuführen. In einem solchen Fall kann vorteilhaft ferner einen Warnhinweis ausgegeben werden, dass eine Fachwerkstatt aufzusuchen ist.
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Die hier offenbarte Technologie kann den Schritt umfassen, wonach der Rotor während des Losbrechens derart angeregt wird, dass der Rotor von einer Nulllage jeweils maximal um den Betrag eines Grenzwinkels in und/oder entgegen des Uhrzeigersinns ausgelenkt wird.
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Insbesondere kann der Grenzwinkel dadurch vorgegeben sein, dass die Zeit vorgegeben wird, während der ein Moment über das Stator-Drehfeld auf den Rotor wirkt. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zur Erfassung der Rotorposition eine hochfrequente Aufmodulation auf die Stator-Ströme vorgesehen ist.
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Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach das vom Rotor zum Losbrechen aufgebrachte Moment während eines ersten Zeitraums des Losbrechvorgangs niedriger ist als zu einem zweiten Zeitraum des Losbrechvorgangs, der während desselben Losbrechvorgangs zeitlich dem ersten Zeitraums nachgelagert ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass während des Losbrechvorgangs der den Stator durchströmende elektrische Strom erhöht wird. Mit anderen Worten kann also zunächst während eines ersten Zeitraums, z.B. 10 Sekunden lang, mit einem ersten Statorstrom I1 versucht werden, die Blockade zu lösen. Falls dies nicht erfolgreich war, kann anschließend während des zweiten Zeitraums mit einem zweiten Statorstrom I2, der eine größere Stromstärke als der Statorstrom I1 aufweist, die Blockade zu lösen.
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Die offenbarte Technologie betrifft ebenfalls ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Steuergerät, wobei das Steuergerät bzw. das Kraftfahrzeug eingerichtet ist/sind, eines der hier offenbarten Verfahren durchzuführen.
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Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Strömungsmaschine,
insbesondere einen Kompressor. Strömungsmaschinen sind i.d.R. drehrichtungsgebunden und funktionieren auch nur in einer Drehrichtung ihrem Einsatzzweck entsprechend. Bei sehr geringen Drehzahlen bzw. wenn der Rotor nur sehr kurz angeregt wird kann dies allerdings keine Rolle spielen, da es dann regelmäßig zu keiner signifikanten Förderung des zu fördernden Mediums kommt. Der hier offenbarten Technologie liegt der Gedanke zugrunde, dass speziell bei einer Blockierung oder einem „Festkleben“ des Turbinenrades aufgrund von Eis ein „Freirütteln“ effektiver ist als eine Kraft die nur in eine Richtung wirkt.
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Die hier offenbarte Technologie kann den Schritt umfassen, wonach ein Fehlstart bzw. eine Blockade des Kompressors bei Frostbedingungen erkannt wird, z.B. mittels folgender Diagnose:
- Falls
- i) eine erfasste Temperatur kleiner ist als eine Grenztemperatur (z.B. 3°C), und
- ii) sich trotz von der Strömungsmaschine angeforderten Start mit einer Solldrehzahl sich keine (Drehfeld am Rotor &) Rotorrotation bzw. Luftmassenfluss am Verdichter einstellt;
dann kann davon ausgegangen werden, dass die Welle bzw. die Turbine und/oder der Verdichter festgefroren ist/sind. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Schritte i) und ii) wiederholt abgefragt werden, und erst nach einer definierten Anzahl n von Abfragen/Startversuchen (z.B. n=2 oder 5) davon ausgegangen wird, dass die Welle/Turbine/Verdichter festgefroren ist/sind.
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Gemäß der hier offenbarten Technologie ist eine „Losbrechfunktion“ vorgesehen, die zweckmäßig aufgerufen wird, falls ein festgefrorene Welle/Turbine/Verdichter diagnostiziert wurde. Dazu kann ein Inverter die Phasenströme der Elektromaschine so stellen, dass auf den Rotor und somit auf das Turbinenrad ein Drehmoment wirkt, welches abwechselnd in die eine und die andere Rotationsrichtung wirkt. Der Winkel, der zwischen den beiden Umkehrpunkten des Drehmoment-Vektors im Vektor-Diagramm liegt, kann dabei variabel gewählt werden. Auch die Frequenz, mit der das Drehmoment seine Richtung ändert, kann variabel sein. Das damit erzeugte „Rütteln“ erfolgt in sehr kurzen Abständen und erfolgt nur so lange, bis der Rotor bei Freibruch nicht durchdreht (z.B. in einem Winkel +/-45° oszilliert). Damit kann vorteilhaft verhindert werden, i) dass der Rotor in die nicht vorgesehene (falsche) Richtung losdreht, und/oder ii) ein Betrieb auf niedriger Drehzahl, welche insbesondere beim Einsatz von Luftlagern unerwünscht ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn die exakte Position des Rotors bei Beginn der Operation bekannt ist, damit von diesem Winkel aus gestartet werden kann. Dafür kann die Winkelposition beim Abstellen des Rotors ermittelt und gespeichert werden, damit sie beim Wieder-Anfahren bekannt ist. Dies kann z.B. in eine Abstellprozedur (engl. „shut down“) für Frost integriert werden.
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Ferner kann die Losbrechfunktion eine sukzessive Erhöhung des Stroms im Rotor beinhalten, so dass sich die Welle erwärmt und somit durch Wärmeleitung das Turbinenrad temperiert wird um das Eis „anzutauen“. Die Erwärmung kann insbesondere über Wirbelströme im Rotor erzielt werden. Die Wirbelströme können beispielsweise über die Variation des Statorstroms verändert werden. In einer Ausgestaltung findet das ein „Freirütteln“ in mehreren Durchgängen bzw. Instanzen i statt, z.B. i = 2 oder 5.
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In einer Ausgestaltung wir eine Blockierung diagnostiziert und anschließend die erste Losbrechfunktion L1 gestartet, die hier ein Oszillieren für einen Zeitraum Z1 (z.B. 10 Sekunden) mit einem ersten Phasenstrom X1 umfasst. Anschließend kann die Wirksamkeit der ersten Instanz bzw. des ersten Durchgangs überprüft werden, beispielsweise durch einen erneuten Startversuch des Kompressors. Falls dieser nicht erfolgreich war, kann in einer folgenden zweiten Instanz/Durchgang beispielsweise eine zweite Losbrechfunkton L2 gestartet werden, die ein Oszillieren für einen zweiten Zeitraum Z2 (z.B. 10 Sekunden) mit einem zweiten Phasenstrom X2 umfassen, wobei der zweite Phasenstrom X2 z.B. um den Faktor 1,5 oder 2 oder 5 höher ist als der erste Phasenstrom X1. Falls eine gewisse Anzahl an Startversuchen nicht erfolgreich war (d.h. nach einer gewissen Anzahl an Instanzen), kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden und der Start kann abgebrochen werden.
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Durch oben beschriebene Funktion kann die Froststartfähigkeit (Startfähigkeit bei Temperaturen < 0°C) einer elektrischen Strömungsmaschine (z.B. elektrischer Turbolader) insbesondere bei Einsatzzwecken verbessert werden, bei denen Flüssigwasser und Feuchtigkeit an der Turbine auftritt. Die Zuverlässigkeit für das Brennstoffzellensystems bzw. für das Kraftfahrzeug kann verbessert werden.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Strömungsmaschine 500;
- 3 eine schematische Ansicht eines Ablaufdiagramms eines Losbrechvorgangs gemäß der hier offenbarten Technologie;
- 4 eine schematische Draufsicht auf die Strömungsmaschine 500; und
- 5-7 schematische Darstellungen der Größen Rotorposition, Drehmoment und Phasenströme über die Zeit.
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Die 1 zeigt einen Energiewandler 300, der hier als Brennstoffzellenstapel 300 mit einer Vielzahl an Brennstoffzellen ausgebildet ist. Der Brennstoffzellenstapel 300 ist schematisch unterteilt in eine Kathode K und eine Anode A. Der Aufbau eines solchen Brennstoffzellenstapels 300 ist dem Fachmann geläufig. Das Anodensubsystem umfasst eine Brennstoffquelle H2, die Brennstoff bereitstellt, z.B. Wasserstoff. Durch den Druckminderer 211 wird der Druck in dem Anodenzuströmungspfad 215 reduziert, bevor der Brennstoff in die Anode A vom Brennstoffzellenstapel 300 gelangt. Nach der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 verlässt das Anodenabgas den Brennstoffzellenstapel 300 und wird zumindest teilweise über den Rezirkulationsförderer 236 rezirkuliert. Im Wasserabscheider 232 wird Wasser aus dem Anodenabgas abgeschieden. Durch das Anodenspülventil 238 wird Wasser und Purgegas aus dem Anodensubsystem in die Anodenspülleitung 239 abgelassen.
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Die Strömungsmaschine 500 saugt Luft O2 an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird im Ladeluftkühler 420 gekühlt und gegebenenfalls weiter stromab im Kathodenzuströmungspfad 415 durch eine Einrichtung 430 zur Befeuchtung der Luft befeuchtet. Anschließend gelangt die befeuchtete Luft in die Kathode K des Brennstoffzellenstapels 300, wo die elektrochemische Reaktion mit dem Brennstoff der Anode A stattfindet.
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Ferner gezeigt sind kathodenseitige Stapel-Absperrventile 470,480, die ebenso vorgesehen sein können wie der Bypass 460. Dies muss aber nicht so sein. Nach der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 gelangt das Kathodenabgas durch den Kathodenabgaspfad 416 in die Umgebung.
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Die hier gezeigte Strömungsmaschine 500 umfasst eine Verdichtereinheit 510, die den Kathodenzuströmungspfad 415 mit ausbildet. Ferner umfasst die hier gezeigte Strömungsmaschine 500 eine Turbineneinheit 520, die den (Kathoden)abgaspfad 416 mit ausbildet. Die Verdichtereinheit 510, die Turbineneinheit 520 und der elektrische Antrieb 530 sind hier über eine Welle 540 starr miteinander verbunden. Hier nicht gezeigt sind das Steuergerät und die Vorrichtung zur Erzeugung des Statorfeldes (z.B: ein Umrichter bzw. Wechselrichter).
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Die 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Strömungsmaschine 500. An einem Ende der Strömungsmaschine ist die Verdichtereinheit 510 vorgesehen. Die Verdichtereinheit 510 umfasst das spiralförmige Verdichtergehäuse 516 mit der Volute V510. Die Verdichtereinheit 510 umfasst ferner das Verdichterrad 512. Das Verdichterrad 512 weist an seiner Vorderseite 514 rotierende Laufschaufeln auf. Gleichsam umfasst die Strömungsmaschine 500 eine Turbineneinheit 520 mit einem spiralförmigen Turbinengehäuse 526, dass die Volute V520 ausbildet. Im Turbinengehäuse 526. angeordnet ist hier das Turbinenrad 522. Das Turbinenrad 522 weist an seiner Vorderseite 524 Laufschaufeln auf. Ein Axial-Luftlager der Strömungsmaschine wurde hier vereinfachend weggelassen.
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Zwischen der Verdichtereinheit 510 und der Turbineneinheit 520 ist die elektrische Antriebsmaschine 530 im Antriebsgehäuse 436 angeordnet. Die elektrische Antriebsmaschine 530 umfasst hier einen Stator mit Statorblechen 532 sowie einer Statorwicklung 534. Auf der Welle 540 ist hier ferner ein Rotor 535 des elektrischen Antriebs 530 vorgesehen. Der Kühlflüssigkeitskanal 537 im Antriebsgehäuse 536 dient zur Kühlung vom Stator. Gleichsam kann der mindestens eine Kühlflüssigkeitskanal 537 auch zur Kühlung des mindestens einen Luftlagers dienen. Es sind aber auch andere Kühlkonzepte vorstellbar. Die Welle 540 wird hier durch zwei Luftlager 542, 544 gelagert.
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Die 3 zeigt schematisch das hier offenbarte Verfahren. Mit dem Schritt S100 startet das Verfahren. Im Schritt S200 wird überprüft, ob der Rotor 535 blockiert ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Startversuch unternommen wird. Ist dieser nicht erfolgreich, wird in einer Ausgestaltung angenommen, dass der Rotor blockiert ist. Ist der Rotor nicht blockiert, so wird die Strömungsmaschine 500 im Schritt 410 direkt oder indirekt für den Betrieb freigegeben. Ist indes der Rotor 535 blockiert, so wird im Schritt S300 überprüft, ob die Temperatur oberhalb von der Grenztemperatur TG liegt. Liegt die Temperatur oberhalb von der Grenztemperatur TG, so ist die Blockade nicht auf gefrorenes Wasser zurückzuführen. Somit besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass die mechanische Blockade eine andere Ursache hat. Es kann dann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Strömungsmaschine im Schritt S420 nicht freigegeben wird. Bevorzugt kann dann auch ein Warnhinweis ausgegeben werden. Liegt die Temperatur nicht oberhalb von der Grenztemperatur, so besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass die Blockade auf gefrorenes Wasser zurückzuführen ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S430 mit dem Losbrechen des Roboters begonnen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass in periodischen Abständen der Drehsinn des Statordrehfeldes umgekehrt wird, um somit ein (Hin-und-Her) Rütteln des Rotors zu erzeugen. Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die maximale Auslenkung in einer Richtung begrenzt ist auf einen maximalen Grenzwinkel W1, W2, wie er in der 4 gezeigt ist. In einer Ausgestaltung ist das Losbrechen bzw. Rütteln begrenzt, beispielsweise kann eine Instanz bzw. ein Durchgang zeitlich auf einen ersten Zeitraum Z1 begrenzt sein. Anschließend wird im Schritt S200 erneut geprüft, ob der Rotor 535 blockiert ist. Hierzu kann ein erneuter Startversuch durchgeführt werden. Ist der Rotor 535 durch das Losbrechen von der Blockade befreit worden, so wird im Schritt S410 die Freigabe erteilt. Ist dies nicht der Fall, so wird der Losbrechvorgang fortgesetzt, entweder erneut mit Durchlaufen von Schritt S300 oder es wird direkt mit Schritt S430 fortgefahren. Zweckmäßig kann dann im Schritt S430 einen zweiten Zeitraum Z2 lang der Rotor 535 losgebrochen werden, wobei in diesem zweiten Zeitraum Z2 bzw. diesem zweiten Durchgang die Spulen 534 vom Stator zweckmäßig von einem höheren Strom durchflossen werden als während des ersten Zeitraums Z1. Anschließend kann im Schritt S200 erneut überprüft werden, ob der Rotor 535 blockiert ist.
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Die 4 zeigt eine Seitenansicht auf das turbinenseitige Wellenende der Strömungsmaschine 500. Als gestrichelte Linie ist hier die Nulllage N gezeigt. Die Nulllage N zeigt hier im Wesentlichen senkrecht nach oben. Dies muss aber nicht so sein. Ebenso ist vorstellbar, dass die Nulllage zur Seite zeigt. Bevorzugt wird die Nulllage N beim Abschalten der Strömungsmaschine bzw. des Brennstoffzellensystems bzw. des Kraftfahrzeugs erfasst und gespeichert. Ferner zu dieser Seitenansicht die Grenzwinkel W1, W2 gezeigt. Die Grenzwinkel W1, W2 geben den maximalen Winkel an, um den der Rotor 535 sich aus seiner Nulllage heraus in die eine oder andere Richtung bewegen kann. Falls beispielsweise die Blockade aufgelöst ist, so würde der Rotor 535 maximal bis zum Grenzwinkel W1, W2 ausgelenkt werden und dort umkehren. Somit kann vorteilhaft verhindert werden, dass im nennenswerten Umfang Fluid entgegen der Förderrichtung der Strömungsmaschine 500 gefördert wird. Ferner vorteilhaft wird somit die Strömungsmaschine nicht entgegen ihrer vordefinierten Drehrichtung betrieben.
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Die 5 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Lage der Welle 540. Zum Zeitpunkt t0 befindet sich der Rotor in der Nulllage N (hier nicht gezeigt). Zum Zeitpunkt t1 befindet sich die Welle 540 in der Lage -W1. In dieser Position wirkt auf die Welle 540 bzw. auf den Rotor 535 ein Drehmoment M1, welches dazu führt, dass der Rotor 535 entgegen dem Uhrzeigersinn beschleunigt wird. Da vorliegend die Blockade bereits aufgelöst ist, beschleunigt der Rotor 535, bis er zum zweiten Grenzwinkel W2 gelangt. Die Grenzwinkel W1 und W2 sind in den 4-7 vom Betrag her gleich groß. Dies muss aber nicht so sein. Zum Zeitpunkt t2 befindet sich der Rotor 535 im Grenzwinkel W2. in dieser Lage wird hier ein Drehmoment -M1 durch den Stator erzeugt, der wiederum eine Richtungsumkehr vom Rotor 535 bewirkt. In der 6 ist der zu den Rotorpositionen der 5 korrespondierende Drehmomentverlauf über die Zeit gezeigt. Die 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Statorströme, die den Drehmomentverlauf gemäß der 6 bewirken.
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Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
