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Kraftfa h rzeugva ku um pumpe
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugvakuumpumpe, insbesondere eine elektrische Drehschiebervakuumpumpe zum Bereitstellen von Unterdruck an einen Kraftfahrzeugbremskraftverstärker.
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Elektrische Vakuumpumpen werden von einem Elektromotor angetrieben und werden typischerweise in Kraftfahrzeugen zum Bereitstellen von Unterdruck an einen Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugbremssystems verwendet, insbesondere zum Bereitstellen von Unterdruck an eine Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers. Die elektrische Vakuumpumpe kann die einzige Unterdruckquelle für den Bremskraftverstärker sein oder in Kombination mit anderen Unterdruckquellen, wie beispielsweise einem Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors, verwendet werden.
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Der Bremskraftverstärker nutzt die Druckdifferenz zwischen seinem Unterdruckkammerdruck und dem umgebenden Atmosphärendruck zum Verstärken einer mechanischen Bremskraft, die durch Betätigen des Bremspedals des Kraftfahrzeugs erzeugt wird und das Kraftfahrzeugbremssystem mechanisch betätigt. Das Versorgen der Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers mit einem ausreichenden Unterdruck ist daher entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb des Bremskraftverstärkers und damit auch für einen zuverlässigen und komfortablen Betrieb des Kraftfahrzeugbremssystems.
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Moderne Kraftfahrzeugvakuumpumpen sind mit einem elektronisch kommutierten Elektromotor ausgestattet, der keine mechanisch verschleißenden Bürstenkontakte aufweist und der eine elektronische Steuerung seiner Motordrehzahl ermöglicht. Dies schafft eine relativ langlebige und effiziente Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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Eine derartige Kraftfahrzeugvakuumpumpe ist beispielsweise in der
WO 2017/028839 A1 offenbart. Die Vakuumpumpe umfasst eine Pumpeneinheit mit einem drehbaren Pumpenrotor und einen elektronisch kommutierten Elektromotor zum Antreiben des Pumpenrotors. Die Vakuumpumpe umfasst ferner eine Pumpensteuereinheit, die eine Motordrehzahl des Elektromotors regelt und somit auch bei Last- und/oder Netzspannungsschwankungen eine konstante Motordrehzahl sicherstellt.
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Im Allgemeinen geben die Kraftfahrzeughersteller einen Satz von evakuierungszeitabhängigen Solldruckwerten vor, die die Kraftfahrzeugvakuumpumpe innerhalb eines Evakuierungszyklus, der bei Atmosphärendruck beginnt, erreichen muss. Aus Sicherheitsgründen wird von den Kraftfahrzeugherstellern insbesondere eine relativ hohe anfängliche Evakuierungsrate gefordert, um eine schnelle Evakuierung der Bremskraftverstärkerunterdruckkammer nach dem Starten des Kraftfahrzeugs zu erreichen und damit eine einwandfreie Funktion des Kraftfahrzeugbremskraftverstärkers sicherzustellen.
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Die Kraftfahrzeugvakuumpumpe der
WO 2017/028839 A1 muss daher während des gesamten Evakuierungszyklus mit einer relativ hohen Motordrehzahl betrieben werden, um die vorgegebene hohe anfängliche Evakuierungsrate zu realisieren. Der ausgiebige Pumpenbetrieb bei dieser hohen Motordrehzahl verursacht einen relativ hohen Verschleiß der Vakuumpumpe und somit eine relativ kurze Lebensdauer der Pumpe.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige und langlebige Kraftfahrzeugvakuumpumpe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kraftfahrzeugvakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugvakuumpumpe weist eine Pumpeneinheit mit einem drehbaren Pumpenrotor auf. Vorzugsweise ist die Vakuumpumpe eine Flügelzellenpumpe, wobei der Pumpenrotor einen Rotorkörper umfasst, der exzentrisch in einer im Wesentlichen zylindrischen Pumpkammer angeordnet ist und der mehrere radial verschiebbare Rotorflügel umfasst. Im Pumpbetrieb liegen die Rotorflügel radial an einer Pumpkammerseitenwand an und begrenzen mehrere rotierende Pumpenkammerbereiche, deren Volumen sich innerhalb einer Pumpenrotorumdrehung ändert.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugvakuumpumpe weist ferner einen elektronisch kommutierten Elektromotor zum Antreiben des Pumpenrotors auf. Der elektronisch kommutierte Elektromotor ermöglicht es, eine Motordrehzahl des Elektromotors elektronisch zu steuern. Typischerweise wird der elektronisch kommutierte Elektromotor mit einer pulsweitenmodulierten Antriebsenergie gespeist, wobei eine effektive elektrische Antriebsleistung und damit die Motordrehzahl durch Steuerung einer Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation gesteuert wird. Typischerweise umfasst der Elektromotor einen elektromagnetischen Motorstator mit mindestens einer Statorspule und einen permanentmagnetischen Motorrotor, der mit dem Pumpenrotor drehfest verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugvakuumpumpe weist ferner eine Pumpensteuereinheit auf, die eingerichtet ist, die variable Motordrehzahl des Elektromotors zu steuern. Vorzugsweise ist die Pumpensteuereinheit eingerichtet, eine Regelung der variablen Motordrehzahl durchzuführen, die Pumpensteuereinheit ist also eingerichtet, eine Motorantriebsleistung basierend auf einem Motordrehzahlrückkopplungssignal kontinuierlich anzupassen, um eine gewünschte eingestellte Motordrehzahl zu erzielen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Pumpensteuereinheit ein Verschleißminderungssteuermodul, das eingerichtet ist, die variable Motordrehzahl während eines Evakuierungszyklus, der beim Einschalten des Elektromotors beginnt, aktiv zu steuern.
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Das Verschleißminderungssteuermodul ist eingerichtet, die variable Motordrehzahl zu Beginn jedes Evakuierungszyklus entsprechend eines definierten Startdrehzahlwerts einzustellen. Der Startdrehzahlwert ist relativ hoch festgelegt, um zu Beginn des Evakuierungszyklus eine relativ hohe initiale Pumpleistung zu erzeugen. Dies gewährleistet, wie von den Kraftfahrzeugherstellern gefordert, eine relativ hohe initiale Evakuierungsrate und schafft somit eine zuverlässige Kraftfahrzeugvakuumpumpe. Der Startdrehzahlwert kann unveränderlich sein, so dass der Elektromotor immer mit der gleichen Motordrehzahl gestartet wird, oder er kann variabel sein und in Abhängigkeit eines aktuellen Differenzdrucks/Unterdrucks der Unterdruckkammer zu Beginn des Evakuierungszyklus festgelegt werden. Die Startdrehzahl wird in der Regel im Bereich von 4000 Umdrehungen pro Minute (U/min) bis 5000 U/min festgelegt.
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Im Allgemeinen lassen die Vorgaben der Kraftfahrzeughersteller deutlich geringere Evakuierungsraten im weiteren Verlauf des Evakuierungszyklus zu. Erfindungsgemäß ist das Verschleißminderungssteuermodul daher ferner eingerichtet, die variable Motordrehzahl innerhalb des gleichen Evakuierungszyklus entsprechend mindestens eines Verschleißminderungsdrehzahlwertes einzustellen, wobei jeder Verschleißminderungsdrehzahlwert deutlich geringer ist als der Startdrehzahlwert. Der mindestens eine Verschleißminderungsdrehzahlwert ist derart festgelegt, dass die resultierende Verschleißminderungsdrehzahl deutlich geringer ist als die Startmotordrehzahl, aber hoch genug ist, um eine zum Erreichen der Vorgaben der Kraftfahrzeughersteller ausreichende Evakuierungsrate zu erzielen.
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Da die erfindungsgemäße Vakuumpumpe während der überwiegenden Zeit des Evakuierungszyklus mit relativ niedrigen Verschleißminderungsmotordrehzahlen betrieben wird, ist der Verschleiß der Vakuumpumpe im Vergleich zu einer durchgehend mit der Startmotordrehzahl betriebenen Vakuumpumpe deutlich verringert. Dies schafft eine zuverlässige und langlebige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Pumpensteuereinheit eingerichtet, mindestens einen Evakuierungsparameter zu bestimmen, und wobei das Verschleißminderungssteuermodul eingerichtet ist, die variable Motordrehzahl basierend auf dem mindestens einen Evakuierungsparameter einzustellen. Der Evakuierungsparameter kann beispielsweise eine aktuelle seit Beginn des Evakuierungszyklus verstrichene Evakuierungszeit, ein aktueller Differenzdruck, ein aktueller Unterdruck, ein aktueller Absolutdruck, eine aktuelle Evakuierungsrate oder ein beliebiger anderer Parameter sein, der einen aktuellen Evakuierungsstatus anzeigt. Das Verschleißminderungssteuermodul kann eingerichtet sein, einen aktuellen Verschleißminderungsparameter basierend auf dem mindestens einen Evakuierungsparameter zu bestimmen und/oder kann eingerichtet sein, einen Einstellzeitpunkt, also den Zeitpunkt, an dem die variable Motordrehzahl auf den Verschleißminderungsdrehzahlwert eingestellt wird, basierend auf dem mindestens einen Evakuierungsparameter zu bestimmen. Dies schafft eine evakuierungszustandsabhängige Steuerung der variablen Motordrehzahl und damit eine effiziente und zuverlässige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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Vorzugsweise ist ein Evakuierungszeitmesser vorhanden, der eingerichtet ist, eine vergangene Evakuierungszeit zu zählen, wobei ein Evakuierungsparameter basierend auf der vergangenen Evakuierungszeit festgelegt wird. Die verstrichene Evakuierungszeit gibt immer die seit Beginn des aktuellen Evakuierungszyklus vergangene Zeit an, die vergangene Evakuierungszeit wird also immer auf null zurückgesetzt, wenn ein neuer Evakuierungszyklus gestartet wird. Der Evakuierungszeitmesser ermöglicht eine zeitbasierte Steuerung der variablen Motordrehzahl und insbesondere eine zeitbasierte Bestimmung des Einstellzeitpunkts, bei dem die variable Motordrehzahl auf den Verschleißminderungsdrehzahlwert eingestellt wird. Dies ermöglicht eine relativ einfache Steuerung der variablen Motordrehzahl und schafft somit eine kostengünstige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Drucksensoranschluss vorhanden, der eingerichtet ist, typischerweise periodisch, einen von einem Kraftfahrzeugdrucksensor bereitgestellten Druckparameter zu empfangen, wobei ein Evakuierungsparameter basierend auf dem Druckparameter festgelegt wird. Vorzugsweise weist die Vakuumpumpe einen Fahrzeugdatenbusanschluss auf, der eingerichtet ist, eine Datenkommunikation mit anderen Kraftfahrzeugeinheiten über ein Fahrzeugdatenbussystem, beispielsweise über ein Kraftfahrzeug-CAN-Bussystem, bereitzustellen. In diesem Fall wird der Druckparameter typischerweise über das Fahrzeugdatenbussystem empfangen, was bedeutet, dass der Drucksensoranschluss durch den Fahrzeugdatenbusanschluss gebildet ist. Alternativ kann die Vakuumpumpe einen separaten Drucksensoranschluss zum Herstellen einer direkten elektrischen Verbindung mit dem Drucksensor des Kraftfahrzeugs aufweisen. Der Druckparameter kann über ein analoges Drucksignal empfangen werden, dessen aktuelle Amplitude und/oder Frequenz den aktuellen Druckparameter anzeigt, oder kann über ein digitales Signal empfangen werden, das einen digital kodierten Druckparameter überträgt. Grundsätzlich kann der Druckparameter über jede Art von Signal empfangen werden, das eine Parameterübertragung ermöglicht.
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Typischerweise zeigt der Druckparameter einen aktuellen Unterdruck oder, mit anderen Worten, einen aktuellen Differenzdruck einer Unterdruckkammer eines Kraftfahrzeugbremskraftverstärkers gegenüber einem aktuellen Atmosphärendruck an. In diesem Fall zeigt ein höherer Druckparameter einen niedrigeren absoluten Unterdruckkammerdruck an. Der Druckparameter kann jedoch auch den absoluten Unterdruckkammerdruck angeben. Zur Vereinfachung soll in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ein höherer (positiver) Druckparameter immer einen höheren Unterdruck und damit einen niedrigeren absoluten Unterdruckkammerdruck anzeigen, und ein niedrigerer (positiver) Druckparameter immer einen höheren Unterdruck und damit einen niedrigeren absoluten Unterdruckkammerdruck anzeigen. Der Druckparameter ermöglicht eine druckbasierte Steuerung der variablen Motordrehzahl. Der Druckparameter ermöglicht insbesondere ein druckschwellenbasiertes Einstellen der variablen Motordrehzahl, also die variable Motordrehzahl entsprechend dem Verschleißminderungsdrehzahlwert einzustellen, falls der Druckparameter einen entsprechenden Druckschwellenwert erreicht/überschreitet. Dies ermöglicht eine relativ einfache Steuerung der variablen Motordrehzahl und schafft somit eine kostengünstige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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Vorzugsweise ist ein Verschleißminderungskennfeldspeicher vorhanden, der ein Verschleißminderungssteuerkennfeld mit mindestens einem evakuierungsparameterabhängigen Verschleißminderungsdrehzahlwert speichert, und wobei das Verschleißminderungssteuermodul mit dem Verschleißminderungskennfeldspeicher verbunden ist und eingerichtet ist, die variable Motordrehzahl basierend auf dem Verschleißminderungssteuerkennfeld einzustellen. Das Verschleißminderungssteuerkennfeld ist derart festgelegt, dass die eingestellten Verschleißminderungsdrehzahlwerte so niedrig wie möglich sind, um den Pumpenverschleiß zu minimieren, aber so hoch wie nötig sind, um die Vorgaben der Kraftfahrzeughersteller zu erreichen. Das Verschleißminderungssteuerkennfeld wird typischerweise experimentell bestimmt und ist spezifisch für verschiedene Kraftfahrzeughersteller/- modelle.
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Das Verschleißminderungssteuerkennfeld kann eine kontinuierliche Abfolge von evakuierungsparameterabhängigen Verschleißminderungsdrehzahlwerten mit einer konstanten Evakuierungsparameterschrittweite umfassen. Alternativ kann das Verschleißminderungssteuerkennfeld nur den mindestens einen Verschleißminderungsdrehzahlwert und einen jeweiligen Evakuierungsparameterschwellenwert umfassen, der den jeweiligen Einstellzeitpunkt für den mindestens einen Verschleißminderungsdrehzahlwert festlegt. Vorzugsweise umfasst das Verschleißminderungssteuerkennfeld eine Vielzahl von unterschiedlichen Verschleißminderungsdrehzahlwerten. Typischerweise ist die Anzahl unterschiedlicher Verschleißminderungsdrehzahlwerte um eins geringer als eine vom Kraftfahrzeughersteller vorgegebene Anzahl von Solldruckwerten, so dass die Anzahl unterschiedlicher aktueller Motordrehzahlen (einschließlich der Startmotordrehzahl) gleich der Anzahl der Solldruckwerte ist. Die kennfeldbasierte Steuerung der variablen Motordrehzahl ermöglicht eine einfache Anpassung der Kraftfahrzeugvakuumpumpe für unterschiedliche Kraftfahrzeughersteller/- modelle durch Programmierung eines hersteller-/modellspezifischen Verschleißminderungssteuerkennfeldes. Dies schafft eine vielseitige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Sollwertspeicher vorhanden, der mindestens einen, typischerweise mindestens drei, evakuierungszeitabhängige Solldruckwert(e) speichert. Der Sollwertspeicher speichert im Speziellen den mindestens einen Solldruckwert und für jeden Solldruckwert eine Solldruckzeit, wobei die Solldruckzeit die Evakuierungszeit angibt, bei der der jeweilige Solldruckwert erreicht sein muss. Der Sollwertspeicher umfasst vorzugsweise alle evakuierungszeitabhängigen Solldruckwerte, die vom Kraftfahrzeughersteller vorgegeben sind. Das Verschleißminderungssteuermodul ist derart mit dem Sollwertspeicher verbunden, dass das Verschleißminderungssteuermodul auf den mindestens einen evakuierungszeitabhängigen Solldruckwert zugreifen kann. Das Verschleißminderungssteuermodul ist eingerichtet, basierend auf dem mindestens einen Evakuierungsparameter und auf dem mindestens einen Solldruckwert einen aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert zu ermitteln und die variable Motordrehzahl entsprechend des aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwertes einzustellen. Das Verschleißminderungssteuermodul ist im Speziellen eingerichtet, die aktuellen Evakuierungsparameter kontinuierlich mit den vorgegebenen Solldruckwerten zu vergleichen und den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert derart anzupassen, dass die Solldruckwerte mit einer möglichst geringen (durchschnittlichen) Motordrehzahl erreicht werden. Dies schafft eine vielseitige und langlebige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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Besonders bevorzugt ist die Pumpensteuereinheit eingerichtet, mindestens die letzten beiden empfangenen Druckparameter zu speichern, um das Bestimmen einer aktuellen Ist-Evakuierungsrate zu ermöglichen, und das Verschleißminderungsregelmodell eingerichtet, den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert durch Vergleichen der aktuellen tatsächlichen Evakuierungsrate mit einer aktuellen erforderlichen Evakuierungsrate zu bestimmen. Das Verschleißkontrollmodell ist im Speziellen eingerichtet, die aktuelle Evakuierungsrate durch Auswerten der gespeicherten mindestens letzten zwei Druckparameter zu bestimmen, und eingerichtet, die erforderliche Evakuierungsrate durch Auswerten des aktuellen Druckparameters, der aktuellen vergangenen Evakuierungszeit und eines evakuierungszeitabhängigen Solldruckwerts zu bestimmen. Die aktuelle erforderliche Evakuierungsrate wird im Speziellen durch Vergleichen des aktuellen Druckparameters mit dem nächsthöheren Solldruckwert und durch Vergleichen der aktuellen vergangenen Evakuierungszeit mit der jeweiligen Solldruckzeit ermittelt.
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Das Verschleißminderungssteuermodul ist eingerichtet, den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert zu verringern, falls die aktuelle Evakuierungsrate höher als die erforderliche Evakuierungsrate ist, und den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert zu erhöhen, falls die aktuelle Evakuierungsrate geringer als die erforderliche Evakuierungsrate ist. Die aktuelle erforderliche Evakuierungsrate und/oder die aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate wird typischerweise mit einer definierten Toleranz versehen, um eine ständig schwankende Motordrehzahl zu vermeiden. Das Verschleißminderungssteuermodul passt die variable Motordrehzahl kontinuierlich derart an, dass die aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate mit derjenigen Evakuierungsrate übereinstimmt, die zum Erreichen des nächsthöheren Solldruckwerts erforderlich ist. Die Solldruckwerte werden daher mit einer relativ niedrigen durchschnittlichen Motordrehzahl erreicht. Dies schafft eine vielseitige und langlebige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist jeder durch das Verschleißminderungssteuermodul eingestellte Verschleißminderungsdrehzahlwert um mindestens 100 U/min, vorzugsweise um mindestens 200 U/min, geringer als der Startdrehzahlwert. Die Verschleißminderungsdrehzahlwerte erzeugen daher nur einen relativ geringen Pumpenverschleiß. Dies schafft eine langlebige Kraftfahrzeugvakuumpumpe.
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Zwei Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
- 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugbremssystems mit einem Kraftfahrzeugbremskraftverstärker und mit einer Kraftfahrzeugvakuumpumpe gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,
- 2 beispielhafte Verläufe eines Druckparameters und einer Motordrehzahl der Vakuumpumpe aus 1 in Abhängigkeit einer vergangenen Evakuierungszeit innerhalb eines bei Atmosphärendruck beginnenden Evakuierungszyklus zeigt,
- 3 das Kraftfahrzeugbremssystem aus 1 mit einer Kraftfahrzeugvakuumpumpe gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, und
- 4 eine beispielhafte Darstellung eines Zusammenhangs zwischen aktuellen Evakuierungsparametern und einer aktuellen Motordrehzahl der Vakuumpumpe aus 3 zeigt.
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1 zeigt eine Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10, die in einem Kraftfahrzeugbremssystem 12 verwendet wird, um einen Unterdruck an eine Unterdruckkammer 14 eines Kraftfahrzeugbremskraftverstärkers 16 bereitzustellen.
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Das Kraftfahrzeugbremssystem 12 umfasst ferner einen Kraftfahrzeugdrucksensor 18, der strömungstechnisch mit der Unterdruckkammer 14 verbunden ist und der eingerichtet ist, einen Unterdruckkammerdifferenzdruck relativ zum Atmosphärendruck zu messen. Der Kraftfahrzeugdrucksensor 18 ist des Weiteren eingerichtet, einen Druckparameter P, der den gemessenen Unterdruckkammerdifferenzdruck anzeigt, an eine Kraftfahrzeugsteuereinheit 20 bereitzustellen. Das Kraftfahrzeugsteuergerät 20 ist mit einem Fahrzeugdatenbussystem 22 verbunden, das eingerichtet ist, eine Datenkommunikation zwischen angeschlossenen Kraftfahrzeugeinheiten zu ermöglichen.
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Die Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10 umfasst eine Pumpeneinheit 24 mit einem drehbaren Pumpenrotor 26. In der vorliegenden Ausführung ist die Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10 eine Drehschieberpumpe, wobei der Pumpenrotor 26 eine Vielzahl von Rotorflügeln umfasst, die eingerichtet sind, radial verschiebbar zu sein und sich innerhalb einer im Wesentlichen zylindrischen Pumpkammer zu drehen. Die Pumpeneinheit 24 ist über ein Rückschlagventil 28 strömungstechnisch mit der Unterdruckkammer 14 des Kraftfahrzeugbremskraftverstärkers 16 verbunden. Die Pumpeneinheit 24 ist eingerichtet, die Unterdruckkammer 14 zu evakuieren.
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Die Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10 umfasst ferner einen elektronisch kommutierten Elektromotor 30, der eingerichtet ist, den Pumpenrotor 26 über eine drehfest mit dem Pumpenrotor 26 verbundene Rotorwelle 32 anzutreiben. Der Elektromotor 30 ist eingerichtet, mit einer variablen Motordrehzahl betrieben zu werden.
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Die Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10 umfasst ferner eine Pumpensteuereinheit 34, die eingerichtet ist, eine Regelung der variablen Motordrehzahl des Elektromotors 30 durchzuführen. Die Pumpensteuereinheit 34 ist mit dem Fahrzeugdatenbussystem 22 über einen Fahrzeugdatenbusanschluss 36 verbunden, der eingerichtet ist, eine Datenkommunikation über das Fahrzeugdatenbussystem 22 zu ermöglichen.
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In der vorliegenden Ausführung ist die Pumpensteuereinheit 34 eingerichtet, über das Fahrzeugdatenbussystem 22 periodisch den Druckparameter P von dem Kraftfahrzeugsteuergerät 20 auszulesen. Der Fahrzeugdatenbusanschluss 36 bildet somit einen Drucksensoranschluss 38, der eingerichtet ist, den von dem Kraftfahrzeugdrucksensor 18 bereitgestellten Druckparameter P zu empfangen. In einer alternativen Ausführung kann die Pumpensteuereinheit 34 über einen separaten Drucksensoranschluss 38 direkt elektrisch mit dem Kraftfahrzeugdrucksensor 18 verbunden sein. Der Druckparameter P bildet einen ersten Evakuierungsparameter.
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Erfindungsgemäß umfasst die Pumpensteuereinheit 34 ein Verschleißminderungssteuermodul 40, das eingerichtet ist, innerhalb eines Evakuierungszyklus, der mit dem Einschalten des Elektromotors 30 beginnt, die aktuelle Motordrehzahl MS aktiv zu steuern.
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In der vorliegenden Ausführung umfasst die Pumpensteuereinheit 34 ferner einen Evakuierungszeitmesser 42, der eingerichtet ist, eine vergangene Evakuierungszeit ET zu zählen, welche die seit dem Beginn des Evakuierungszyklus vergangene Zeit ist. Die vergangene Evakuierungszeit ET bildet einen zweiten Evakuierungsparameter.
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In der vorliegenden Ausführung umfasst das Verschleißminderungssteuermodul 40 einen Verschleißminderungskennfeldspeicher 44, der ein Verschleißminderungssteuerkennfeld 46 mit zwei evakuierungsparameterabhängigen Verschleißminderungsdrehzahlwerten WRS1,WRS2 speichert. Das Verschleißminderungssteuerkennfeld 46 umfasst im Speziellen die beiden Verschleißminderungsdrehzahlwerte WRS1,WRS2 und zwei entsprechende Evakuierungsparameterschwellwerte T1,T2, jeweils einen für jeden Verschleißminderungsdrehzahlwert WRS1,WRS2. In der vorliegenden Ausführung sind die Evakuierungsparameterschwellwerte T1,T2 Druckschwellwerte. Alternativ können die Evakuierungsparameterschwellwerte T1,T2 auch Evakuierungszeitschwellwerte sein. In der vorliegenden Ausführung sind die Verschleißminderungsdrehzahlwerte WRS1,WRS2 beide mindestens 200 U/min geringer als ein definierter Startdrehzahlwert STS. In der vorliegenden Ausführung ist der Startdrehzahlwert STS unveränderlich und liegt in einem Bereich von 4000 U/min bis 5000 U/min.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40 ist eingerichtet, zu Beginn jedes Evakuierungszyklus die aktuelle Motordrehzahl MS entsprechend des Startdrehzahlwertes STS einzustellen. Der Elektromotor 30 wird daher mit einer relativ hohen Startmotordrehzahl MS gestartet, um eine relativ hohe initiale Evakuierungsrate zu erzeugen.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40 ist ferner eingerichtet, die Evakuierungsparameter, im Speziellen den Druckparameter P, zu überwachen und die aktuelle Motordrehzahl MS basierend auf dem aktuellen Druckparameter P und dem Verschleißminderungssteuerkennfeld 46 einzustellen. In der vorliegenden Ausführung wird die aktuelle Motordrehzahl MS auf den ersten Verschleißminderungsdrehzahlwert WRS1 eingestellt, wenn der Druckparameter P bei einer vergangenen Evakuierungszeit ET1 den ersten Evakuierungsparameterschwellwert T1 erreicht, und auf den zweiten Verschleißminderungsdrehzahlwert WRS2 eingestellt, wenn der Druckparameter P bei einer vergangenen Evakuierungszeit ET2 den zweiten Evakuierungsparameterschwellwert T2 erreicht. Die aktuelle Motordrehzahl MS bleibt bis zum Ende des Evakuierungszyklus dem zweiten Verschleißminderungsdrehzahlwert WRS2 entsprechend.
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2 zeigt beispielhaft resultierende Verläufe der aktuellen Motordrehzahl MS und des Druckparameters P in Abhängigkeit von der vergangenen Evakuierungszeit ET für einen Evakuierungszyklus, der bei Atmosphärendruck beginnt, sodass der Druckparameter P, der den aktuellen Unterdruckkammerdifferenzdruck gegenüber Atmosphärendruck angibt, zu Beginn des Evakuierungszyklus null (P=0) ist. 2 zeigt ferner drei vom Kraftfahrzeughersteller vorgegebene evakuierungszeitabhängige Solldruckwerte PT1-PT3.
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3 zeigt ein Kraftfahrzeugbremssystem mit einer alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugvakuumpumpe. Elemente/Merkmale dieses Kraftfahrzeugbremssystems, die dieselbe Funktionalität bereitstellen wie die entsprechenden Elemente/Merkmale des Kraftfahrzeugbremssystems aus 1, sind mit derselben Referenznummer wie in 1 versehen.
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Die Pumpensteuereinheit 34' der Kraftfahrzeugvakuumpumpe 10' der 3 umfasst einen Sollwertspeicher 48, der die drei in 2 dargestellten evakuierungszeitabhängigen Solldruckwerte PT1-PT3 speichert. Der Sollwertspeicher 48 speichert im Speziellen die drei Solldruckwerte PT1-PT3 und drei entsprechende Sollevakuierungszeitwerte ETT1-ETT3.
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Die Pumpensteuereinheit 34' umfasst ferner einen Evakuierungsparameterspeicher 50. Die Pumpensteuereinheit 34' ist eingerichtet, mindestens die letzten beiden empfangenen Druckparameter Pn,Pn-1 zusammen mit der entsprechenden vergangenen Evakuierungszeit ETn,ETn-1 (n: natürliche Zahl) zu speichern.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40' der Pumpensteuereinheit 34' ist mit dem Sollwertspeicher 48 und dem Evakuierungsparameterspeicher 50 derart verbunden, dass es auf die Solldruckwerte PT1-PT3, die gespeicherten Druckparameter Pn,Pn-1 und die entsprechenden vergangenen Evakuierungszeiten ETn,ETn-1 zugreifen kann.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist eingerichtet, basierend auf den Solldruckwerten PT1-PT3 und den gespeicherten Evakuierungsparametern, im Speziellen den gespeicherten Druckparametern Pn,Pn-1 und den entsprechenden vergangenen Evakuierungszeiten ETn,ETn-1, einen aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn zu ermitteln. Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist des Weiteren eingerichtet, die aktuelle Motordrehzahl MS entsprechend des aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwertes WRSn einzustellen.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist im Speziellen eingerichtet, durch Auswerten der Druckdifferenz zwischen den letzten beiden empfangenen Druckparametern Pn,Pn-1 und der Zeitdifferenz zwischen den entsprechenden vergangenen Evakuierungszeiten ETn,ETn-1 eine aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate ERAn zu ermitteln. Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist des Weiteren eingerichtet, durch Auswerten der Druckdifferenz zwischen dem aktuellen Druckparameter Pn und dem nächsthöheren Solldruckwert PTn sowie der Zeitdifferenz zwischen der aktuellen vergangenen Evakuierungszeit ETn und dem nächsthöheren Sollevakuierungszeitwert ETTn eine aktuelle erforderliche Evakuierungsrate ERRn zu ermitteln.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist eingerichtet, den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn zu verringern, falls die aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate ERAn größer als die aktuelle erforderliche Evakuierungsrate ERRn ist, und den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn zu erhöhen, falls die aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate ERAn kleiner als die aktuelle erforderliche Evakuierungsrate ERRn ist.
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Das Verschleißminderungssteuermodul 40' ist daher eingerichtet, den aktuellen Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn und damit die aktuelle Motordrehzahl MS basierend auf den aktuellen Evakuierungsparametern ETn,Pn und den vorgegebenen Solldruckwerten PT1-PT3 kontinuierlich anzupassen.
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Der Zusammenhang zwischen den aktuellen Evakuierungsparametern ETn,Pn und der aktuellen Motordrehzahl MS ist beispielhaft anhand der beiden Evakuierungsparameterpaare (ETn 1| Pn 1),(ETn | Pn) in den beiden Graphen in 4 dargestellt. Die Steigung der Linien im oberen Diagramm gibt die entsprechende aktuelle tatsächliche Evakuierungsrate ERAn-1,ERAn (durchgezogene Linien) und die entsprechende aktuelle erforderliche Evakuierungsrate ERRn-1,ERRn (gestrichelte Linien) für die beiden Evakuierungsparameterpaare (ETn-1l Pn-1),(ETn | Pn) an.
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Bei der vergangenen Evakuierungszeit ETn-1 ist die tatsächliche Evakuierungsrate ERAn-1 größer als die erforderliche Evakuierungsrate ERRn-1, sodass die Motordrehzahl MS entsprechend des Verschleißminderungsdrehzahlwertes WRSn-1 eingestellt wird, der geringer als der vorhergehende Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn-2 ist.
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Bei der vergangenen Evakuierungszeit ETn ist die tatsächliche Evakuierungsrate ERAn geringer als die erforderliche Evakuierungsrate ERRn, sodass die aktuelle Motordrehzahl MS entsprechend des Verschleißminderungsdrehzahlwertes WRSn eingestellt wird, der größer als der vorhergehende Verschleißminderungsdrehzahlwert WRSn-1 ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10; 10'
- Kraftfahrzeugvakuumpumpe
- 12
- Kraftfahrzeugbremssystem
- 14
- Unterdruckkammer
- 16
- Kraftfahrzeugbremskraftverstärker
- 18
- Kraftfahrzeugdrucksensor
- 20
- Kraftfahrzeugsteuergerät
- 22
- Fahrzeugdatenbussystem
- 24
- Pumpeneinheit
- 26
- Pumpenrotor
- 28
- Rückschlagventil
- 30
- elektronisch kommutierter Elektromotor
- 32
- Rotorwelle
- 34;34'
- Pumpensteuereinheit
- 36
- Fahrzeugdatenbusanschluss
- 38
- Drucksensoranschluss
- 40;40'
- Verschleißminderungssteuermodul
- 42
- Evakuierungszeitmesser
- 44
- Verschleißminderungskennfeldspeicher
- 46
- Verschleißminderungssteuerkennfeld
- 48
- Sollwertspeicher
- 50
- Evakuierungsparameterspeicher
- ET
- vergangene Evakuierungszeit
- ETT1-ETT3
- Sollevakuierungszeitwerte
- MS
- aktuelle Motordrehzahl
- P
- Druckparameter
- PT1-PT3
- Solldruckwerte
- ERA
- tatsächliche Evakuierungsrate
- ERR
- erforderliche Evakuierungsrate
- T1,T2
- Evakuierungsparameterschwellwerte
- WRS1,WRS2
- Verschleißminderungsdrehzahlwerte
- WRSn
- aktueller Verschleißminderungsdrehzahlwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/028839 A1 [0005, 0007]
