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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Fluidpumpe eines eine Versorgungsbatterie aufweisenden Fahrzeugs, insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Wasserpumpe für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrisch angetriebene Fluidpumpe für ein Fahrzeug, insbesondere eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe für ein Kraftfahrzeug.
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Zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Fluidpumpe sind Verfahren bekannt, die mittels geeigneter Überwachungssysteme den Betrieb der Fluidpumpe überwachen und bei Auftreten von Fehlfunktionen entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten, sodass Schäden an der Pumpe selbst oder an mit der Fluidpumpe interagierenden Geräten reduziert oder vermieden werden.
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Die
DE 10 2019 219 217 A1 offenbart eine Zusatzwasserpumpe mit einer Steuereinheit, die ein Notlaufprogramm anhand einer vordefinierten Abweichung der Pumpendrehzahl von der Solldrehzahl aktiviert oder deaktiviert. Auf diese Weise wird ein Trockenlauf der Pumpe verhindert.
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Die
DE 10 2013 113 557 A1 offenbart ein Kompressorsystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine, wobei eine Regelungseinheit mittels eines Drucksensors den Druck in einer stromabwärts eines Kompressors gelegenen Druckluftleitung überwacht und in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks die Drehzahl des Kompressors regelt. Bei einer Fehlfunktion des Kompressorsystems kann die Drehzahl der Antriebsmaschine derart angepasst werden, dass ein Notlaufbetrieb aufrechterhalten werden kann.
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Die
DE 20 2006 007 136 U1 offenbart eine Steuereinheit eines Elektromotors, die den Elektromotor im Fehlerfall mit einem vordefinierten Sollwert ansteuert, um den Fortbetrieb des Elektromotors sicherzustellen.
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Die
DE 102 23 384 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors, bei dem ein Stromsensor zur Erfassung des vom Elektromotor aufgenommenen Motorstroms eingesetzt wird. Beim Auftreten einer Fehlfunktion wird der Elektromotor im Rahmen eines Notlaufbetriebs derart angesteuert, dass eine thermische Überlastung verhindert wird.
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Die
DE 197 24 870 A1 offenbart eine hydraulische Arbeitsmaschine, insbesondere eine Radialkolbenpumpe mit einer Sicherheitseinrichtung, die die Pumpe im Fehlerfall in einen unkritischen Betriebszustand versetzt, sodass eine Beschädigung des Hydrauliksystems verhindert wird.
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Die
DE 40 40 847 C2 offenbart ein Verfahren zur Überwachung und Ansteuerung eines Elektromotors, wobei die Steuerung eine Notlauffunktion umfasst.
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Die
DE 10 2016 004 285 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe in einem Brennstoffzellensystem oder einem Batteriesystem. Zur Vermeidung eines Trockenlaufs der Kühlmittelpumpe infolge eines erhöhten Gasanteils in dem Kühlmittel wird ein von einer Versorgungsbatterie bereitgestellter und von der Pumpe aufgenommener elektrischer Strom gemessen und mit einem entsprechenden Referenzwert verglichen, wodurch ein Trockenlauf der Kühlmittelpumpe erkannt werden kann. Bei Erkennung eines Trockenlaufs der Pumpe wird die Pumpe und das von der Pumpe versorgte Brennstoffzellensystem abgeschaltet.
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Aus der Abschaltung der Pumpe resultiert, dass das von der Pumpe gekühlte Gerät nicht mehr betrieben werden kann. Bei einem Fahrzeug, welches von einer Brennstoffzelle angetrieben wird, kann zwar mithilfe einer entsprechenden Traktionsbatterie eine vorübergehende Ausfallsicherung geschaffen werden, die eine Weiterfahrt zumindest über eine kurze Strecke sicherstellen kann. Bei der Verwendung einer Kühlmittelpumpe zur Kühlung eines Verbrennungsmotors hingegen muss das Fahrzeug bei Abschaltung der Pumpe sofort gestoppt und der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, sodass eine Weiterfahrt nicht möglich ist.
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Aus der
EP 0 893 582 A2 ist ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe bekannt, die zur Kühlung eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Üblicherweise wird eine derartige Kühlmittelpumpe von der Starterbatterie des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Mittels eines Fehlerdetektors werden Störungen des Pumpenbetriebs detektiert, indem ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal für die Steuerung der Drehzahl der Kühlmittelpumpe durch eine entsprechende Notfalleinrichtung mit einem vordefinierten Sollsignal verglichen wird. Bei der Feststellung eines fehlerhaften Steuersignals wird von der Notfalleinrichtung ein Notfallprogramm gestartet, das trotz des fehlerhaften Steuersignals eine ausreichende Kühlung des Verbrennungsmotors sicherstellen soll. Das Notfallprogramm betreibt die Kühlmittelpumpe dazu mit einer der maximalen Kühlleistung der Kühlmittelpumpe entsprechenden Drehzahl, sodass weiterhin ein ausreichender Kühlmittelstrom bereitgestellt wird.
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Mit der in der
EP 0 893 582 A2 offenbarten Kühlmittelpumpe ist zwar eine Weiterfahrt im Notbetrieb möglich, jedoch muss dazu weiterhin ein in irgendeiner Form geartetes Steuersignal des Fahrzeugsteuergeräts an der Pumpensteuerung anliegen, insbesondere um beim Stoppen des Traktionsmotors ein Stoppsignal an die Pumpe zu übermitteln und diese zu stoppen.
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Bei einem Totalausfall des Steuersignals hingegen ist die Kommunikation zwischen der Pumpensteuerung und dem Fahrzeugsteuergerät vollständig unterbrochen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in diesem Fall kein Stoppsignal an die Pumpe übermittelt werden kann. Wird nun das Fahrzeug abgestellt und der Traktionsmotor gestoppt, bleibt die Pumpe aufgrund des nicht übermittelten Stoppsignals in Betrieb, bis die Kapazität der Versorgungsbatterie bzw. der Starterbatterie erschöpft ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Fluidpumpe für ein Fahrzeug zu schaffen, das bei einem Ausfall des Pumpensteuersignals eine bedarfsgerechte Abschaltung der Fluidpumpe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine elektrisch angetriebene Fluidpumpe eines eine Versorgungsbatterie aufweisenden Fahrzeugs gesteuert. Die Fluidpumpe weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, der das Pumpenrad antreibt. Die Fluidpumpe wird von der Versorgungsbatterie des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt und wird während des Betriebs des Fahrzeugs mittels eines Pumpensteuersignals einer Fahrzeugsteuereinheit gesteuert, d.h. eine pumpeninterne Steuereinheit, die den eigentlichen Betrieb der Pumpe steuert, empfängt ein Steuersignal der Fahrzeugsteuereinheit, wenn das Fahrzeug und damit auch der Traktionsmotor des Fahrzeugs in Betrieb sind. Damit wird der Pumpe signalisiert, dass der Traktionsmotor eingeschaltet ist. Der Traktionsmotor ist derjenige Motor des Fahrzeugs, der die Antriebskraft zur Fortbewegung bereitstellt und ist vorzugsweise ein Verbrennungsmotor, der mindestens eine der Achsen des Fahrzeugs antreibt.
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Die Versorgungsbatterie ist dabei vorzugsweise eine relativ kleine Batterie mit geringer Kapazität, die lediglich als Zwischenspeicher in einem Niedrigvoltkreis eingesetzt wird und die während des Betriebs des Fahrzeugs von einer Energiequelle mit Energie versorgt werden muss, d.h. die Versorgungsbatterie ist vorzugsweise eine Starterbatterie zur Versorgung des Bordnetzes des Fahrzeugs und nicht eine Traktionsbatterie wie sie beispielsweise für die Versorgung von elektrischen Antriebsmotoren eines batteriebetriebenen Fahrzeugs eingesetzt wird.
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Bei Ausfall des Steuersignals während des Betriebs des Fahrzeugs, beispielsweise durch einen Fehler in der Fahrzeugsteuereinheit oder durch einen Kabelbruch in der Verbindungsleitung zwischen Fahrzeugsteuereinheit und Fluidpumpe, empfängt die Pumpe fortan kein Steuersignal der Fahrzeugsteuereinheit, sodass die Kommunikation zwischen Fahrzeugsteuereinheit und Pumpe unterbrochen ist. Um weiterhin den Betrieb der Pumpe sicherzustellen, wird in diesem Fall von der pumpeninternen Steuereinheit ein Notlaufprogramm gestartet, welches die Fluidpumpe in einen Notlaufbetrieb versetzt.
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Im Notlaufbetrieb wird die Fluidpumpe mit einer Notlaufdrehzahl betrieben, die derart hoch ist, dass die Fluidpumpe eine definierte Leistung erbringt, d.h., dass beispielsweise eine zur Kühlung eines Verbrennungsmotors eingesetzte Kühlmittelpumpe mit einer Notlaufdrehzahl betrieben wird, die der Drehzahl entspricht, bei der die Pumpe eine hohe Kühlleistung erbringt.
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Während des Notlaufbetriebs wird ferner vorzugsweise nach Erreichen der Notlaufdrehzahl die elektrische Versorgungsspannung der Fluidpumpe gemessen. Bei der elektrischen Versorgungsspannung handelt es sich um die von der Versorgungsbatterie bereitgestellte Spannung, die an der Pumpe anliegt und mit der die Pumpe energetisch versorgt wird. Die Spannungsmessung wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, sodass die Versorgungsspannung jederzeit bekannt ist. Gleichzeitig wird die Versorgungsspannung der Fluidpumpe im Notlaufbetrieb mit einer elektrischen Abschaltspannung verglichen. Wenn die Versorgungsspannung die Abschaltspannung unterschreitet, wird der Antriebsmotor der Fluidpumpe automatisch abgeschaltet und der Notlaufbetrieb wird beendet.
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Eine Unterschreitung der Abschaltspannung deutet in der Regel darauf hin, dass der Ladezustand der Versorgungsbatterie sinkt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Traktionsmotor, welcher die Versorgungsbatterie im Fahrzeugbetrieb beispielsweise mittels eines Generators lädt, abgeschaltet wird. Folglich wird durch die Abschaltung des Antriebsmotors sichergestellt, dass sich die Versorgungsbatterie nicht derart weit entlädt, dass der Betrieb des Fahrzeugs dadurch eingeschränkt wird oder die Batterie infolge einer sogenannten Tiefenentladung selbst Schaden nimmt.
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Dazu wird die Pumpe vorzugsweise nicht vollständig abgeschaltet, sondern die Drehzahl des Antriebsmotors wird von der Steuereinheit auf null Umdrehungen gesetzt, d.h. der Antriebsmotor und die Fluidpumpe werden angehalten. Die Steuerung der Fluidpumpe hingegen wird nicht abgeschaltet, sondern arbeitet weiter. Dadurch wird sichergestellt, dass die Fluidpumpe lediglich einen relativ geringen Strom aufnimmt, sodass die Versorgungsbatterie nicht zu stark beansprucht wird, bei verbesserten Rahmenbedingungen die Pumpe jedoch ihren Betrieb wieder aufnehmen kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird nach Beendigung des Notlaufbetriebs ein Notlaufbereitschaftsprogramm gestartet. Das Notlaufbereitschaftsprogramm, welches von der Pumpensteuereinheit gestartet wird, versetzt die Fluidpumpe in einen Notlaufbereitschaftsbetrieb, d.h. die Fluidpumpe verweilt in einer Art Ruhemodus. Während des Notlaufbereitschaftsbetriebs wird gleichermaßen wie während des Notlaufbetriebs vorzugsweise die nach dem Anhalten der Fluidpumpe an der Fluidpumpe anliegende elektrische Versorgungsspannung gemessen. Auch im Notlaufbereitschaftsbetrieb erfolgt die Spannungsmessung kontinuierlich, sodass eine vollständige und ununterbrochene Überwachung der Versorgungsspannung gewährleistet ist.
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Parallel zu der Spannungsmessung wird die ermittelte Versorgungsspannung permanent mit einer festgelegten Einschaltspannung verglichen. Wenn die Versorgungsspannung die Einschaltspannung überschreitet, wird die Fluidpumpe wieder eingeschaltet und zurück in den Notlaufbetrieb versetzt, solange die Signalverbindung zu dem Fahrzeugsteuergerät unterbrochen ist. Die Überschreitung der Einschaltspannung ist ein Indiz dafür, dass die Versorgungsbatterie wieder mit Energie versorgt, bzw. geladen wird und somit nicht mehr zur Vermeidung einer Tiefenentladung durch die Abschaltung des Antriebsmotors der Fluidpumpe geschont werden muss. Infolgedessen wird das Notlaufbereitschaftsprogramm beendet und das Notlaufprogramm erneut gestartet, sodass die Fluidpumpe wieder anläuft und im Notlaufbetrieb mit der Notlaufdrehzahl betrieben wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung definiert die im Notlaufbetrieb nach Erreichen der Notlaufdrehzahl gemessene Versorgungsspannung eine erste Referenzspannung, d.h. die nach dem Signalausfall an der Fluidpumpe anliegende Versorgungsspannung wird gespeichert und bildet einen Referenzwert für die Ermittlung der Abschaltspannung. Alternativ kann auch ein arithmetischer Mittelwert der Versorgungsspannung, der die Durchschnittsspannung über einen bestimmten Zeitraum abbildet, als Referenzwert genutzt werden.
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Besonders bevorzugt wird die Abschaltspannung aus der Differenz zwischen der Referenzspannung und einem vordefinierten Spannungsabweichungswert gebildet, d.h. die Abschaltspannung hängt im Wesentlichen von der zu Beginn des Notlaufbetriebs an der Fluidpumpe anliegenden Versorgungsspannung ab, die nach dem Erreichen der Notlaufdrehzahl gespeichert wurde. Von dieser gebildeten ersten Referenzspannung wird der vordefinierte Spannungsabweichungswert subtrahiert, wodurch die Abschaltspannung definiert ist. Folglich ergibt sich eine variable Abschaltspannung, die den aktuellen Ladezustand der Versorgungsbatterie berücksichtigt, sodass betriebsbedingte Schwankungen der Batteriespannung kompensiert werden können und immer der aktuelle Ladestand der Versorgungsbatterie als Referenz genutzt wird.
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Alternativ wird die Abschaltspannung durch einen vordefinierten Abschalt-Spannungswert gebildet. Der vordefinierte Abschalt-Spannungswert ist ein fester Wert, der beispielsweise bezogen auf eine herkömmliche 12-V-Starterbatterie einem neunzigprozentigen Ladezustand der Versorgungsbatterie entsprechen könnte, der im Notlaufbetrieb nicht unterschritten werden soll.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung definiert die im Notlaufbereitschaftsbetrieb nach dem Anhalten der Fluidpumpe gemessene Versorgungsspannung eine zweite Referenzspannung, d.h. nach dem Übergang von dem Notlaufbetrieb in den Notlaufbereitschaftsbetrieb wird, nachdem die Fluidpumpe angehalten wurde, die an der Fluidpumpe anliegende Versorgungsspannung gespeichert und bildet einen zweiten Referenzwert für die Ermittlung der Einschaltspannung.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Einschaltspannung mittels der Differenz zwischen der zweiten Referenzspannung und dem vordefinierten Spannungsabweichungswert gebildet. Dementsprechend hängt die Einschaltspannung im Wesentlichen von der zu Beginn des Notlaufbereitschaftsbetriebs an der Fluidpumpe anliegenden Versorgungsspannung ab, die nach dem Anhalten der Fluidpumpe gespeichert wurde. Mithilfe dieser zweiten Referenzspannung wird die Einschaltspannung ermittelt, indem zu der zweiten Referenzspannung der vordefinierte Spannungsabweichungswert addiert wird. Folglich wird die Einschaltspannung in Abhängigkeit der nach dem Anhalten der Pumpe zuletzt gemessenen Versorgungsspannung ermittelt, wodurch betriebsbedingte Schwankungen der Batteriespannung kompensiert werden können und immer der aktuelle Ladestand der Versorgungsbatterie als Referenz genutzt wird.
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Alternativ wird die Einschaltspannung durch einen vordefinierten Einschalt-Spannungswert gebildet. Der vordefinierte Einschalt-Spannungswert ist ein fester Wert der beispielsweise dem eines fünfzigprozentigen Ladezustands der Versorgungsbatterie entsprechen könnte.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Fluidpumpe bei Unterschreitung der Abschaltspannung erst nach Ablauf einer Unterschreitungswartezeit abgeschaltet bzw. angehalten. Nachdem die Versorgungsspannung die Abschaltspannung unterschritten hat, wird ein Zeitnehmer gestartet, der die Abschaltung der Pumpe um ein vordefiniertes Zeitintervall verzögert.
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Vorzugsweise beträgt die Unterschreitungswartezeit mindestens 10 Minuten. Somit läuft die Fluidpumpe nach Unterschreitung der Abschaltspannung noch für mindestens 10 Minuten mit der Notlaufdrehzahl, bevor die Fluidpumpe angehalten wird. Dadurch läuft die Fluidpumpe beispielsweise nach dem Abschalten des Traktionsmotors weiter und hält die Kühlung des Traktionsmotors auch nach dem Abstellen des Fahrzeugs zumindest zeitweise aufrecht, sodass eine Überhitzung der Bauteile vermieden werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Spannungsabweichungswert mindestens 0,5 V. Besonders bevorzugt beträgt der Spannungsabweichungswert mindestens 0,7 V. Dadurch wird erreicht, dass die Fluidpumpe nicht bereits bei geringfügigen Schwankungen der Versorgungsspannung angehalten wird, sondern erst bei einem signifikanten und relevanten Abfall der Versorgungsspannung abgeschaltet wird.
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Vorzugsweise wird das Notlaufprogramm bei einem Ausfall des Pumpsteuersignals während des Betriebs des Fahrzeugs erst nach Ablauf einer Ausfallwartezeit aktiviert. Die Ausfallwartezeit beträgt vorzugsweise mindestens 2,5 Sekunden, d.h., dass bei einem Ausfall des Pumpensteuersignals von mehr als 2,5 Sekunden davon auszugehen ist, dass ein dauerhafter Signalausfall vorliegt. Durch die Ausfallwartezeit wird daher vermieden, dass ein kurzzeitiger und vorübergehender Ausfall des Pumpensteuersignals zu einem sofortigen Start des Notlaufprogramms fü h rt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Fluidpumpe bei Überschreitung der Einschaltspannung erst nach Ablauf einer Überschreitungswartezeit wieder eingeschaltet und in den Notlaufbetrieb versetzt. Vorzugsweise beträgt die Überschreitungswartezeit mindestens 10 Sekunden, wodurch kurzzeitige Schwankungen der Versorgungsspannung bzw. eine kurzzeitige Überschreitung der Einschaltspannung von weniger als 10 Sekunden nicht sofort zum Beenden des Notlaufbereitschaftsbetriebs führen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung entspricht die Notlaufdrehzahl mindestens 80 % der Maximaldrehzahl der Fluidpumpe, sodass ein in allen Betriebspunkten ausreichender Förderstrom der Fluidpumpe im Notlaufbetrieb gewährleistet ist. Damit wird gewährleistet, dass beispielsweise beim Einsatz der Fluidpumpe als Kühlmittelpumpe auch bei höchsten Temperaturbelastungen des mit Kühlmittel zu versorgenden Geräts ein ausreichender Kühlmittelstrom geliefert wird.
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Eine erfindungsgemäße elektrisch angetriebene Fluidpumpe für ein Fahrzeug umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, der vorzugsweise ein Pumpenrad antreibt, sowie eine Pumpensteuereinheit. Die Fluidpumpe sowie deren elektrischer Antriebsmotor werden vorzugsweise von einer Versorgungsbatterie mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Versorgungsbatterie Teil des Fahrzeugs ist und vorzugsweise von einem Traktionsmotor des Fahrzeugs mittels eines Generators geladen wird. Die Pumpensteuereinheit weist einen Signalausfalldetektor auf, der ein von einer Fahrzeugsteuereinheit an die Fluidpumpe übermitteltes Pumpensteuersignal erfasst und im Falle eines Ausfalls des Pumpensteuersignals diesen Signalausfall erkennt. Ein derartiger Signalausfall kann beispielsweise durch einen Fehler in der Fahrzeugsteuereinheit oder durch einen simplen mechanischen Defekt, wie einen Kabelbruch, verursacht werden.
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Infolge dieses Signalausfalls ist keine Kommunikation zwischen der Fahrzeugsteuereinheit und der Pumpensteuereinheit möglich, sodass der Betrieb der Fluidpumpe auch unabhängig des Steuersignals der Fahrzeugsteuereinheit gewährleistet sein muss. Insbesondere ein Ein- und Ausschaltsignal des Fahrzeugs bzw. des Traktionsmotors des Fahrzeugs ist notwendig, um die Pumpe zumindest starten oder stoppen zu können. Ein Ausbleiben dieser Signale kann dazu führen, dass nach dem Abschalten des Traktionsmotors die Fluidpumpe kein Stoppsignal empfängt und somit in Betrieb bleibt, wodurch die Versorgungsbatterie entladen wird, bis deren Kapazität erschöpft ist. Zur Vermeidung einer derartigen Tiefenentladung weist die Pumpensteuereinheit ein Notlaufsteuermodul auf, das einen Notlaufbetrieb der Fluidpumpe steuert. Sobald der Signalausfalldetektor also einen Ausfall des Pumpensteuersignals erkennt, wird ein Signal an das Notlaufsteuermodul gesendet, wodurch der Notlaufbetrieb gestartet wird. Das Notlaufsteuermodul ist mit einem Drehzahlregler zur Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors der Fluidpumpe verbunden. Mithilfe des Drehzahlreglers wird die Drehzahl des Antriebsmotors der Fluidpumpe und damit die Drehzahl des Pumpenrades im Notlaufbetrieb auf eine Notlaufdrehzahl gebracht, wobei die Notlaufdrehzahl derart hoch sein sollte, dass die Fluidpumpe einen entsprechend ihrem Einsatzzweck ausreichenden Förderstrom liefert.
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Das Notlaufsteuermodul umfasst eine Spannungsüberwachungseinheit, die eine zur Versorgung der Fluidpumpe anliegenden und von der Versorgungsbatterie bereitgestellte elektrische Versorgungsspannung überwacht. Das Notlaufsteuermodul vergleicht die von der Spannungsüberwachungseinheit gemessene Versorgungsspannung mit einer elektrischen Abschaltspannung, die beispielsweise in Abhängigkeit einer zu Beginn des Notlaufbetriebs nach dem Erreichen der Notlaufdrehzahl gespeicherten Spannung ermittelt werden kann.
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Falls die Versorgungsspannung die Abschaltspannung unterschreitet, ist dies ein Indiz dafür, dass der Ladezustand der Versorgungsbatterie sinkt. Aus diesem sinkenden Ladezustand lässt sich schließen, dass die Versorgungsbatterie nicht mehr durch den Traktionsmotor geladen wird, woraus sich wiederum schließen lässt, dass der Traktionsmotor abgeschaltet wurde. In diesem Fall sendet das Notlaufsteuermodul ein Stoppsignal an den Drehzahlregler der Fluidpumpe, wobei der Drehzahlregler infolge dieses Stoppsignals den elektrischen Antriebsmotor der Fluidpumpe stoppt und die Fluidpumpe damit anhält. Somit ist gewährleistet, dass die Fluidpumpe trotz des Signalausfalls die Abschaltung des Traktionsmotors erkennt und anhält, bevor die Versorgungsbatterie entladen ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Notlaufsteuermodul ein Notlaufbereitschaftssteuermodul aufweist, welches einen Notlaufbereitschaftsbetrieb der Fluidpumpe steuert. Nach dem Anhalten der Fluidpumpe infolge der Unterschreitung der Abschaltspannung im Notlaufbetrieb, geht die Pumpe in den Notlaufbereitschaftsbetrieb. Mittels der Spannungsüberwachungseinheit des Notlaufsteuermoduls wird auch im Notlaufbereitschaftsbetrieb nach dem Anhalten der Fluidpumpe die an der Fluidpumpe anliegende Versorgungsspannung gemessen.
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Zusätzlich wird zu Beginn des Notlaufbereitschaftsbetriebs nach dem Abschalten des Antriebsmotors der Fluidpumpe vorzugsweise eine zu diesem Zeitpunkt gemessene Versorgungsspannung gespeichert. Das Notlaufbereitschaftssteuermodul vergleicht die aktuell anliegende Versorgungsspannung mit einer Einschaltspannung, die beispielsweise auf der zu Beginn des Notlaufbereitschaftsbetriebs gespeicherten Versorgungsspannung basieren kann. Falls die Versorgungsspannung die Einschaltspannung überschreitet, lässt sich daraus schließen, dass die Versorgungsbatterie wieder geladen wird, wodurch davon auszugehen ist, dass der Traktionsmotor wieder eingeschaltet wurde. Dementsprechend wird von dem Notlaufsteuermodul der Notlaufbetrieb erneut gestartet und der Antriebsmotor der Fluidpumpe von dem Drehzahlregler wieder mit der Notlaufdrehzahl betrieben.
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Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Fluidpumpe mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben.
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Im Folgenden wird ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren anhand eines Flussdiagramms, und
- 2 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe, die gemäß dem Verfahren der 1 betrieben wird, in einem schematischen Systemdiagramm.
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1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb einer von einem elektrischen Antriebsmotor 15 angetriebenen Wasserpumpe 10 für ein von einem Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug 100, wobei das Bordnetz des Fahrzeugs 100 und somit auch die Wasserpumpe 10 von einer Versorgungsbatterie 110 mit elektrischer Energie versorgt werden. Im Normalbetrieb empfängt die Pumpensteuereinheit 12 ein Pumpensteuersignal p von der Fahrzeugsteuereinheit 105, wie 2 zeigt. Bei einem Ausfall des Pumpensteuersignals p während des Betriebs des Fahrzeugs 100 nach Ablauf einer Ausfallwartezeit tAus von 2,5 Sekunden, wie in 1 gezeigt, wird ein Notlaufprogramm gestartet, dass die Wasserpumpe 10 in einen Notlaufbetrieb versetzt. Dementsprechend muss ein länger als 2,5 Sekunden andauernder Signalausfall erkannt werden, damit das Notlaufprogramm gestartet und die Pumpe 10 in den Notlaufbetrieb versetzt wird.
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Im Notlaufbetrieb wird die Wasserpumpe 10, bzw. deren Antriebsmotor 15 zunächst mit einer Notlaufdrehzahl nNot betrieben. Nach Erreichen der Notlaufdrehzahl nNot wird die aktuell an der Wasserpumpe 10 anliegende Versorgungsspannung Uist gemessen und gespeichert, wodurch eine erste Referenzspannung USoll1 definiert wird. Mittels eines Spannungsabweichungswertes UAbw, der hier 0,7 V entspricht, wird mithilfe der ersten Referenzspannung USoll1 eine Abschaltspannung UAb ermittelt. Dazu wird der Spannungsabweichungswert UAbw von der ersten Referenzspannung USoll1 subtrahiert, wodurch die Abschaltspannung UAb eindeutig festgelegt ist.
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Ferner wird während des Notlaufbetriebs die aktuell anliegende Versorgungsspannung Uist gemessen. Wenn die Versorgungsspannung Uist die Abschaltspannung UAb unterschreitet, wird nach Ablauf einer Unterschreitungswartezeit tUnter von 15 Minuten der Notlaufbetrieb beendet. Die Unterschreitung der Abschaltspannung UAb deutet darauf hin, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet wurde und die Versorgungsbatterie 110 somit nicht mehr geladen wird. Durch die Abschaltung des Antriebsmotors 15 wird die Versorgungsbatterie 110 somit vor einer zu starken Entladung geschützt. Andernfalls, d.h. wenn die Versorgungsspannung Uist die Abschaltspannung UAb nicht unterschreitet oder die Unterschreitung der Abschaltspannung UAb nicht länger als 15 Minuten andauert, wird der Notlaufbetrieb aufrechterhalten.
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Wenn die Versorgungsspannung Uist also die Abschaltspannung UAb länger als 15 Minuten unterschreitet, wird das Notlaufprogramm beendet und ein Notlaufbereitschaftsprogramm gestartet, welches die Wasserpumpe 10 in einen Notlaufbereitschaftsbetrieb versetzt. Im Notlaufbereitschaftsbetrieb wird zunächst die Drehzahl n des Antriebsmotors 15 auf den Wert Null gesetzt, das heißt der Antriebsmotor 15 wird gestoppt und die Pumpe 10 wird angehalten.
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Nach dem Stoppen des Antriebsmotors 15 wird die aktuell an der Pumpe 10 anliegende Versorgungsspannung Uist gemessen und gespeichert, wodurch ein zweiter Referenzwert USoll2 definiert ist. Mittels dieses zweiten Referenzwerts USoll12 und dem Spannungsabweichungswert UAbw wird eine Einschaltspannung UEin definiert, die der Summe aus der zweiten Referenzspannung USoll2 und dem Spannungsabweichungswert UAbw entspricht. Wenn nun die Versorgungsspannung Uist die Einschaltspannung UEin nach Ablauf einer Überschreitungswartezeit tUber von 10 Sekunden überschreitet, lässt sich daraus schließen, dass die Versorgungsbatterie 110 infolge des erneuten Einschaltens des Verbrennungsmotors wieder geladen wird. Folglich muss auch der Pumpenbetrieb wieder aufgenommen werden, sodass die Wasserpumpe 10 wieder zurück in den Notlaufbetrieb versetzt wird und der Antriebsmotor 15 der Pumpe 10 erneut mit der Notlaufdrehzahl nNot betrieben wird. Bei einer Überschreitung der Einschaltspannung UEin von weniger als 10 Sekunden oder bei einer Nicht-Überschreitung der Einschaltspannung UEin wird der Notlaufbereitschaftsbetrieb weiterhin aufrechterhalten.
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Das in 2 gezeigte Systemdiagramm des Fahrzeugs 100 mit der erfindungsgemäßen Wasserpumpe 10 zeigt die einzelnen Module des Fahrzeugs 100 und der Wasserpumpe 10, die zur Anwendung des Verfahrens der 1 miteinander in Wirkverbindung stehen. Die Pumpensteuereinheit 12 der Wasserpumpe 10 weist einen Signalausfalldetektor 13 auf. Der Signalausfalldetektor 13 ist in der Lage, einen Ausfall des Pumpensteuersignals p, welches von der Fahrzeugsteuereinheit 105 an die Pumpensteuereinheit 12 gesendet wird, zu erkennen.
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Mittels eines Notlaufsteuermoduls 20 der Pumpensteuereinheit 12, welches bei Erkennung eines Signalausfalls durch den Signalausfalldetektor 13 den Notlaufbetrieb und den Notlaufbereitschaftsbetrieb der Wasserpumpe 10 steuert, wird anschließend über den Drehzahlregler 17 die Drehzahl n des elektrischen Antriebsmotors 15 gesteuert. Das Notlaufsteuermodul 20 weist eine Spannungsüberwachungseinheit 21 auf, die die von der Versorgungsbatterie 110 übermittelte Versorgungsspannung Uist misst. Die übrigen unter 1 beschriebenen Verfahrensschritte werden mittels des Notlaufsteuermoduls 20 gemäß des in 1 gezeigten Verfahrens durchgeführt.
