EP3237740A1 - Fördervorrichtung zum befördern eines mediums und zum begrenzen eines systemdrucks - Google Patents

Fördervorrichtung zum befördern eines mediums und zum begrenzen eines systemdrucks

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EP3237740A1
EP3237740A1 EP15816432.7A EP15816432A EP3237740A1 EP 3237740 A1 EP3237740 A1 EP 3237740A1 EP 15816432 A EP15816432 A EP 15816432A EP 3237740 A1 EP3237740 A1 EP 3237740A1
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EP
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electric motor
current
system pressure
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operating current
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    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/05—Pressure after the pump outlet

Definitions

  • Conveyor for conveying a medium and limiting a system pressure
  • the invention relates to a conveying apparatus for conveying a medium in a vehicle and for limiting a Sys ⁇ tem réelles of the conveying device, a vehicle, a method, a program element and a computer-readable medium.
  • a mechanical pressure relief valve for limiting the pressure, which opens when a certain fuel pressure is exceeded and thus prevents further pressure increase in the system.
  • the pressure relief valve may be implemented as a mechanical component, which may either be integrated in the fuel pump, or may be added as a separate component to the system. In normal operation, this component is usually not engaged, but may increase the system cost and the probability of failure of the system.
  • the required pressure rise times may require that the pumping stage be operated with acceleration ramps of maximum angular acceleration at the current and torque limit of the driving electric motor, which may lead to overshoots of the pressure in the pumped medium.
  • the engine control at the first moment of the start can not provide an appropriate control signal, since their initialization is not yet complete.
  • a high fixed value for the pump speed can be output, which can then also lead to very high system pressures with a small purchase quantity.
  • a first aspect of the invention relates to a conveying apparatus for conveying a medium in a vehicle and for limiting a system pressure of the feed apparatus comprising a driving ⁇ generating pump, comprising an electric motor for driving the vehicle pump and a control unit for controlling the electric motor.
  • the control unit is designed to determine a current speed of the electric motor and a current operating current of the electric motor. Furthermore, the control unit is designed to generate a first signal with respect to a system pressure overflow of the conveying device, if the current operating current of the electric motor has a predefined one Operating current limit exceeds, wherein the predefined operating current limit is dependent on the current speed of the electric motor.
  • the control unit according to the invention can thus replace the pressure relief valve. Since the conveying device can thus dispense with a mechanical component, which may have a certain probability of failure from ⁇ , a total reliability of the conveying device can be increased. Further, by controlling the electric motor, the system pressure can be limited faster and independent of default values, since there is a direct relationship between pressure and operating current. Furthermore, mechanical delays, which can occur inter alia because of pressure waves in hydraulic lines, can be avoided. Also, overshoots of system pressure and / or pressure spikes can be more quickly limited.
  • the term "conveying device” can be understood in a broad sense, meaning that the components of the conveying device mentioned in detail do not necessarily have to form an entire structural unit
  • the control unit for controlling the electric motor may be part of a motor controller, and it is also possible that various components of the conveyor together form a structural unit.
  • the vehicle pump and the electric motor for driving the vehicle pump may together
  • the control unit for controlling the electric motor together with the vehicle pump and the electric motor can also be a structural unit.
  • the vehicle pump may be a fuel pump configured to carry fuel for an internal combustion engine of a vehicle.
  • the vehicle pump can be realized in different ways.
  • the vehicle pump may be a gerotor pump.
  • the vehicle pump can be designed as a screw or roller-cell pump.
  • a pump which can be used in the automotive sector can be understood as the vehicle pump.
  • a pump which can be used in the automotive sector can be understood as the vehicle pump.
  • Electric motor may be connected to convey the medium to the vehicle pump, so that it drives the pump.
  • the electric motor can be designed as a mechanically commutated or DC motor or as an electrically commutated or EC motor.
  • the present invention is applicable to both types of electric motors and also to other electric motors.
  • the control unit can determine the current speed of the electric motor.
  • electrically commutated electric motors can be speed-controlled.
  • the control unit receives the speed of the electric motor of a Re ⁇ geliki the electric motor.
  • the control unit for controlling the electric motor and the control unit of the electric motor may be the same unit.
  • a separate determination of the rotational speed of the electric motor can take place. For example, in mechanically commutated electric motors, the speed of the electric motor via the monitoring of
  • the current operating current can be an effective value or pseudo Do-RMS value of the operating current can be used with a suitable integration ⁇ onszeit. For example, it can be integrated over an electrical period or a mechanical revolution.
  • a moving average can be used as the current operating current.
  • current may be understood to mean that an operating current is used at the time of detection. This does not exclude that the operating current is an average value or an effective value or pseudo rms value can be defined over a certain period of time.
  • a current size may be understood to mean an instantaneous quantity, wherein it is not excluded that the size is a quantity determined in a certain period of time.
  • the size may be, for example, an operating current, a rotational speed, a system pressure or another variable.
  • current or “momentary” need not be interpreted narrowly in this context.
  • the control unit can therefore be designed to compare the determined current operating current of the electric motor with a predefi ⁇ -defined operating current threshold.
  • This Be ⁇ operating current threshold may be stored for example in a entspre ⁇ sponding characteristic diagram of the control unit.
  • the predefined operating current limit value can also be understood as meaning a predetermined operating current limit value.
  • This operating current threshold may be fixed, for example, stored in the STEU ⁇ erhim or in a storage unit in which the control unit can access.
  • this operating current limit is also dependent on the current speed of the electric motor.
  • the predefined operating current limit value may be an operating current limit value curve. That is, the operating current limit may include multiple points of an operating current limit curve.
  • the predefined operating current limit value for Different speeds of the electric motor be different.
  • the operating current limit may also depend on other parameters, eg. B. from the voltage of the electric motor.
  • the system pressure can indicate, for example, the pressure of the medium in the driving ⁇ generating pump and / or in the supply or discharge of the vehicle pump.
  • the predefined operating current limit value which is dependent on the current rotational speed of the electric motor, due to this functional relationship may correspond to a system pressure limit ⁇ .
  • the curve which is described by the operating current limit dependent on the current rotational speed of the electric motor can describe a line of constant pressure or an isobar.
  • the operating current limit can define a system pressure limit .
  • the control unit may be configured to compare the current operating current with the predefined operating current limit value for the current rotational speed.
  • control unit may be configured to read out a map in which the operating current limit for the current speed is stored, and to compare this value with the current operating current. If the current operating current exceeds the current operating current limit value, the control unit generates the first signal be ⁇ Vietnamese the operating current is exceeded.
  • This first signal can be sent, for example, to a control unit of the electric motor and / or to a motor control. For example, this first signal may cause the electric motor to be regulated in such a way that the system pressure in the conveying device drops again. In this way, by monitoring the operating current and the speed of the electric motor, the system pressure of the pump can be monitored and controlled.
  • control unit It is not necessary for the control unit to first calculate a system pressure in order to To recognize overrun. Furthermore, the control unit further parameters such. B. use the temperature of the fuel to determine a system pressure exceeded.
  • control unit is designed based on a functional relationship between the system pressure of the conveyor, the operating current of the electric motor and the speed of the electric motor to calculate a current system pressure of the conveyor in dependence on the current speed and the current operating current of the electric motor , Furthermore, the control unit is designed to generate the first signal with respect to the system pressure overflow of the conveyor device if the calculated current system pressure of the conveyor device exceeds a predefined system pressure limit value.
  • the functional relationship can be understood, for example, as a formula with which the system pressure of the delivery device can be calculated as a function of the operating current of the electric motor and the rotational speed of the electric motor.
  • This formula can, for example, in the control unit or in a storage unit to which the STEU ⁇ erritt can access, may be stored.
  • the functional relationship can also be defined in the form of a curve or in the form of several points. For example, a plurality of points of a system pressure limit curve, which describe a curve according to the functional relationship, may be stored on the control unit and / or on the memory unit.
  • control unit can determine what system pressure prevails in the conveyor.
  • control unit can be configured at which system pressure the first signal relating to the system pressure overflow of the conveyor device is generated.
  • control unit can also receive from another unit a new or a changed system pressure limit, in which Exceeding the first signal to be generated.
  • system pressures or working pressures for modern fuel systems may range from about 2 to 7 bar.
  • the system pressure limit can be in the range of 5 to 8 bar.
  • the critical system pressure limit may be in the range of 7 to 8 or in the range of 7 to 9 bar. These limits may be system dependent, z. B. from the mechanical stress of the lines. The limits can therefore have other values.
  • a pump-specific profile of the operating current as a function of the rotational speed at a given pressure is stored in the control unit of the conveying device.
  • a constant pressure curve or an isobaric can be stored in the control unit.
  • a plurality of pump-specific profiles of the operating current as a function of the rotational speed for different pressures can be stored in the control unit of the conveying device.
  • control unit can determine whether he ⁇ ffente combination of current operating current and current speed above, is positioned below or on the curve of the pump ⁇ specific course of the operating current.
  • control unit can easily determine whether the system pressure limit is exceeded or undershot.
  • control unit is designed to limit the current Be ⁇ operating current of the electric motor and / or the current speed of the electric motor or to reduce, when the control unit generates the first signal with respect to the system pressure ⁇ exceeded the conveyor.
  • control unit may be designed to adjust the operation of the electric motor such that the system temyak the conveyor is limited or lowered.
  • This can also be understood to mean that the control unit of a control unit of the electric motor transmits a signal for limiting or reducing the operating current and / or the rotational speed. The control unit can then limit or reduce the operating current and / or the speed. In this way, the control unit can counteract the system pressure overflow of the conveyor device and control the electric motor so that the system pressure is again below the predefined system pressure limit value.
  • the controller is configured to generate a second signal regarding a critical system pressure overrun of the conveyor when the calculated current system pressure of the conveyor exceeds a predefined critical system pressure limit. Furthermore, the control unit is designed to switch off the conveyor device when the control unit generates the second signal with respect to the critical system pressure excess of the conveyor device and the system pressure of the conveyor device exceeds the critical system pressure limit value during a predefined period of time.
  • a second system pressure limit namely the critical system pressure limit
  • This critical system pressure limit may be higher than the system pressure limit. For example, if the critical system pressure limit is exceeded, it may be necessary to quickly limit the system pressure of the conveyor. If this critical system pressure limit during the predefined period of time not to be exceeded, the control unit can be designed, ERS the conveyor ⁇ switch. In this way, damage to the conveyor or to other components can be prevented, which by a too long exceeding the critical system pressure limit can occur. In other words, the control unit may be designed to perform an emergency shutdown of the conveyor when the critical system pressure limit is exceeded too long. In this case, the feature "too long" may mean that exceeding the critical system pressure limit takes longer than the predefined period.
  • a further aspect of the invention relates to a vehicle having a conveying device described in the context of the present invention, wherein the vehicle pump of the conveying device is a fuel pump for conveying fuel for an internal combustion engine of the vehicle.
  • the vehicle may be, for example, a motor vehicle or a truck powered by the internal combustion engine. Furthermore, the vehicle may also be equipped with a hybrid drive. Furthermore, the features and advantages mentioned in connection with the conveying device are also applicable to the vehicle. Furthermore, the vehicle may also have been retrofitted with a control unit which controls the electric motor of the conveyor device according to the invention.
  • Another aspect of the invention relates to a method of conveying a medium and limiting a system pressure of a conveyor having a vehicle pump driven by an electric motor.
  • the method comprises the step of monitoring a current rotational speed and a current operating current of the electric motor.
  • the method has the step of generating a first signal be ⁇ ignore a system pressure exceeding the conveyor device when the current operating current of the electric motor exceeds a predefined operating current limit on.
  • the predefined operating current limit value is dependent on the current rotational speed of the electric motor.
  • the steps of the process can be different Sequences and / or done in parallel.
  • This method may be further performed by a control unit of a conveyor apparatus described in the context of this invention.
  • the features mentioned in connection with the described conveyor device are also applicable to methods described above and below.
  • the method further comprises the step of calculating an ac ⁇ tual system pressure of the conveyor depending on the current speed and the current operating current of the electric motor based on a functional relationship between the system pressure of the conveyor, the operating current of the electric motor and the speed of the electric motor.
  • the method further includes the step of generating the first signal related to the system pressure overflow of the conveyor when the calculated current system pressure of the vehicle pump exceeds a predefined system pressure limit.
  • Another aspect of the invention relates to a program element that, when executed on a processor, directs the processor to perform a method described in the context of the present invention.
  • the program element can be loaded onto a control unit of a conveying device, which carries out the steps of the method.
  • the program element may also be part of a computer program.
  • the program element itself can be an independent computer program.
  • the program element as an update can enable an already existing computer program for carrying out the method according to the invention. Since the program element is designed to guide the processor to perform a method described in the context of this invention method, take in connection with the method advantages and features apply also to the Pro ⁇ program element to.
  • Another aspect of the invention relates to a computer-readable medium having stored thereon a program element that, when executed on a processor, instructs the processor to perform a method described in the context of the present invention.
  • the computer-readable medium can be regarded as a storage medium, for example as a USB stick, as a CD, as a DVD, as a hard disk or as another storage medium. Furthermore, the computer-readable medium can also be designed as a microchip, which enables a control unit to carry out the method according to the invention.
  • the described embodiments equally relate to a conveyor, a vehicle, a method, a program element, and a computer-readable medium, although individual embodiments are described solely with respect to the conveyor, vehicle, method, program element, or computer-readable medium. Synergistic effects may result from various combinations of embodiments, although not described below.
  • Fig. 1 shows a conveying device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a diagram according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a vehicle according to an embodiment of FIG
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method according to FIG
  • FIG. 1 shows a conveyor device 100 for conveying a medium in a vehicle and for limiting system pressure of the conveyor device.
  • the conveying apparatus has a vehicle pump 101, an electric motor 102 for driving the vehicle pump 101, and a control unit 103 for controlling the electric motor 102 including a stator 110 and a rotor 111.
  • the control unit is designed to determine a current rotational speed of the electric motor 102 and a current operating current of the electric motor 102.
  • the control unit is configured to generate a first system overpressure signal of the conveyor 100 when the current operating current of the electric motor 102 exceeds a predefined operating current limit, the predefined operating current limit depending on the current speed of the electric motor 102.
  • the vehicle pump 101 is designed in this embodiment as gerotor pump or as a ring gear pump.
  • the driving gear 104 is eccentric in the internal teeth 105 of the vehicle pump 101.
  • the gear 104 is driven by the electric motor 102.
  • the medium is conveyed between the tooth gaps, whereby the medium is transported from an inlet 106 of the pump 101 to an outlet 107 of the pump 101 in the direction of arrow 108.
  • the gerotor pump is purely playful and not restrictive to look at.
  • the invention can be realized for many different pump types.
  • control unit 103 is embodied, a
  • a method for limiting the system pressure of the vehicle pump 101 execute.
  • the method comprises the step of determining the rotational speed of the vehicle pump 101.
  • the speed may be a known value since electrically commutated electric motors can typically be speed-controlled.
  • a separate determination of the speed through current ripple may optionally be carried out, because no Drehierere ⁇ gelung must be typically implemented in previous systems.
  • the method includes determining the phase current of the electric motor 102. Further, according to the method, supplying a value representing the rotational speed of the vehicle pump 101 and a value representing the phase current of the vehicle pump 101 is performed
  • This evaluation unit may for example be part of the control unit 103. Furthermore, the evaluation unit can also be a further component of the conveying device 100, which is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • the method further includes the step of determining the actual pressure generated by the fuel pump 101 in the evaluation unit. Further, according to the method, comparing the current pressure with a first pressure limit and generating a signal when the first pressure limit is exceeded.
  • the first pressure limit may correspond ⁇ pressure limit value to the operation.
  • control unit 103 may be configured to follow further measures when the signal is generated when the first pressure limit value is exceeded.
  • the control unit can regulate the system pressure to a specific default value in typical normal operation, by the current operating current of the Electric motor 102 is controlled to a speed-dependent current value, which is stored in a map.
  • control unit 103 a pressure setpoint can be communicated from an over ⁇ ordered control of the internal combustion engine, which is to be achieved by controlling the operating current.
  • control unit may comprise a ty ⁇ Pisches patterns in error operation.
  • such a behavior pattern can be called when no more fuel is removed and the required first pressure limit can not be met with very low purchase quantities, because, for example, a minimum speed can not be exceeded.
  • the controller 103 may attempt to limit the system pressure of the vehicle pump 101 to a certain value below the first pressure limit by limiting the current to a speed-dependent value corresponding to a map.
  • the rotational speed of the electric motor 102 or a combination of rotational speed and operating current can also be limited.
  • the control unit can generate a second signal.
  • the second pressure limit can correspond, for example, to the critical system pressure limit.
  • the control unit may attempt to reduce the system pressure of the vehicle pump 101 to a certain value below the second pressure limit by limiting the current to a speed dependent value corresponding to a map or by limiting the speed or a combination of both. Furthermore, the control unit can also be designed to switch off the delivery device 100 or the pump 101 directly if the second pressure limit value could not be limited for a certain time. This serves as system protection so that, for example, greater damage can be avoided. Furthermore, the control unit may also be designed to generate a warning message, which is sent to the engine control, for example, that the pump is switched off. The engine control can then take appropriate action. Optionally, the control unit 103 can be a restart of the conveyor 100 done, in which further a active control signal with the information "pump active" or with a valid pressure or speed setpoint is defined.
  • FIG. 1 shows a computer-readable medium 109, on which, for example, the method which is executed by the control unit 103 is stored. Furthermore, a functional relationship between operating current of the electric motor 102, rotational speed of the electric motor 102 and system pressure of the vehicle pump 101 can also be stored on the computer-readable medium.
  • FIG. 2 shows a diagram according to an exemplary embodiment of the invention.
  • This diagram includes a first axis 201, which denotes the rotational speed of the electric motor, and a second axis 202, which the operating current or the
  • the first axis 201 may alternatively designate the pump voltage. For example, it may be that in mechanically commutated electric motors, the speed determination is not directly possible.
  • the units in FIG. 2 are not specifically specified.
  • the unit of the axis is 201 revolutions per minute and the unit of the axis 202 is amperes.
  • various curves 205, 206, 207, 208 and 209 are provided ⁇ represent in the graph, which represent the power consumption of the electric motor depending on the speed.
  • the curve 205 corresponds to a pump-specific course of the operating current for different speeds at a constant system pressure of the vehicle pump PO.
  • the curve 206 shows the pump-specific profile of the operating current at a constant pressure PI, the curve 207 at a constant pressure P2, the curve 208 at a constant pressure P3 and the curve 209 at a constant pressure P4.
  • the pressures PO to P4 are named in ascending order, that is, the pressure PO is smaller than the pressure PI, the pressure PI is smaller than the pressure P2, the pressure P2 is smaller than the pressure P3 and the pressure P3 is smaller as the pressure P4, which is also represented by the arrow 210.
  • system pressure limit curves 203 and 204 are shown in FIG. So is in Fig. 2 shows that the curves 204 and 203 are dependent on the speed shown in the axis 201.
  • the curve 203 corresponds to the predefined system pressure limit value and the curve 204 to the critical system pressure limit value.
  • the control unit 103 is designed to determine the rotational speed and the operating current of the electric motor 102. If the combination of the determined speed and the determined operating current results in a point located in the diagram 200 below the curve 203, the system pressure limit is not exceeded when the point resulting from the determined speed and the determined operating current lies between the curves 203 and 204, the system pressure limit value is exceeded and the critical system pressure limit value is undershot, so that the control unit 103 generates the first signal. If the group consisting determined speed and Mém operating current resulting point above the curve 204 is ⁇ sorted, so the system pressure limit value and the critical system pressure limit is exceeded, so that the second signal is generated.
  • the system pressure limits or system ⁇ pressure limit curves 203 and 204 may be stored in the control unit 103rd Further, only one of the system pressure limit curves 203 or 204 may be stored on the control unit. In this case, data or points which define the system pressure limit values or system pressure limit curves 203 and 204 can also be stored on the control unit 103.
  • a vehicle 300 is shown according to an embodiment of the invention.
  • the vehicle includes an internal combustion engine 301, a fuel tank 302, and a conveyor 100, which is described in the context of the present invention, that supplies the internal combustion engine 301 with fuel from the fuel tank 302.
  • the conveyor device 100 includes a pump 101, an electric motor 102 and a control unit 103.
  • the control unit may be, for example, part of the engine control or retrofitted to the reliability of the Conveyor 100 to improve.
  • a flowchart of a method for conveying a medium and limiting a system pressure of a delivery device having a vehicle pump driven by an electric motor comprises the steps of monitoring a current rotational speed and a current operating current of the electric motor Sl and generating a first signal with respect to a system pressure overflow of the conveying device if the current operating current of the electric motor exceeds a predefined operating current limit value S2.
  • the predefined operating current limit value is dependent on the current rotational speed of the electric motor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung 100 zum Befördern eines Mediums in einem Fahrzeug 300 und zum Begrenzen eines Systemdrucks der Fördervorrichtung. Dabei umfasst die Fördervorrichtung eine Fahrzeugpumpe 101, welche durch einen Elektromotor 102 angetrieben wird. Ferner wird der Elektromotor durch eine Steuereinheit 103 gesteuert, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors und einen aktuellen Betriebsstrom des Elektromotors zu ermitteln. Wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet, so ist die Steuereinheit ausgeführt, ein erstes Signal bezüglich einer Systemdrucküberschreitung zu erzeugen. Dabei ist der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors.

Description

Beschreibung
Fördervorrichtung zum Befördern eines Mediums und zum Begrenzen eines Systemdrucks
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung zum Befördern eines Mediums in einem Fahrzeug und zum Begrenzen eines Sys¬ temdrucks der Fördervorrichtung, ein Fahrzeug, ein Verfahren, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Technischer Hintergrund
Üblicherweise können KraftstoffSysteme von Kraftfahrzeugen ein mechanisches Druckbegrenzungsventil (DBV) zur Druckbegrenzung aufweisen, das bei Überschreiten eines bestimmten Kraftstoffdrucks öffnet und so einen weiteren Druckanstieg im System verhindert . Das Druckbegrenzungsventil kann als eine mechanische Komponente ausgeführt sein, die entweder in der Kraftstoffpumpe integriert sein kann, oder als separates Bauteil dem System hinzugefügt werden kann. Im Normalbetrieb ist üblicherweise dieses Bauteil nicht im Eingriff, kann aber die Systemkosten und die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems erhöhen.
Weiter kann die Möglichkeit bestehen, dass moderne Kraft¬ fahrzeuge aus Kostengründen nicht mit einem Sensor zum Messen eines Kraftstoffdrucks ausgestattet werden. Daher kann es sein, dass für die Motorsteuerung keine direkte Möglichkeit besteht, durch eine Messung des Kraftstoffdrucks und der Vorgabewerte an die elektronische Pumpensteuerung auf den Zustand des Kraft¬ stoffVersorgungssystems zu schließen und gegebenenfalls einen Überdruck durch geeignete Maßnahmen zu begrenzen. Außerdem kann in modernen Fahrzeugen die Problematik bestehen, dass das KraftstoffSystem sehr schnell unter Druck gesetzt werden muss, um einen raschen Start der Bremskraftmaschine durchzuführen, um praktisch vom ersten Moment an die Abgaswerte entsprechend den gesetzlichen Vorgaben einzuhalten. Die typisch geforderten Werte für die Druckanstiegs zeiten in solchen Systemen können bei 100 ms bis 300 ms für einen Druckanstieg von einem Systemdruck 0 auf einen Systemdruck von etwa 4 - 6 bar liegen. Die geforderten Druckanstiegs zeiten können erfordern, dass die Pumpstufe mit Beschleunigungsrampen maximaler Winkelbeschleunigung an der Strom- und Drehmomentgrenze des antreibenden Elektromotors betrieben wird, was zu Überschwüngen des Druckes im geförderten Medium führen kann. Außerdem kann es sein, dass bei gewissen Fahrzeugen die Motorsteuerung im ersten Moment des Starts noch kein geeignetes Steuersignal bereitstellen kann, da deren Initialisierung noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Hier kann gegebenenfalls ein hoher Festwert für die Pumpendrehzahl ausgegeben werden, der dann bei kleiner Abnahmemenge ebenfalls zu sehr hohen Systemdrücken führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, die Zuverlässigkeit von Fördervorrichtungen für Fahrzeuge zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind der folgenden Beschreibung, den Figuren und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung zum Befördern eines Mediums in einem Fahrzeug und zum Begrenzen eines Systemdrucks der Fördervorrichtung, welche eine Fahr¬ zeugpumpe, einen Elektromotor zum Antreiben der Fahrzeugpumpe und eine Steuereinheit zum Steuern des Elektromotors aufweist. Dabei ist die Steuereinheit ausgeführt, eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors und einen aktuellen Betriebsstrom des Elektromotors zu ermitteln. Ferner ist die Steuereinheit ausgeführt, ein erstes Signal bezüglich einer Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet, wobei der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors ist.
Mit anderen Worten kann durch eine intelligente Auswertung des Betriebs Stroms und der Drehzahl des Elektromotors der Sys¬ temdruck der Fördervorrichtung ohne Druckbegrenzungsventil begrenzt werden. Die erfindungsgemäße Steuereinheit kann somit das Druckbegrenzungsventil ersetzen. Da die Fördervorrichtung somit auf eine mechanische Komponente, die eine gewisse Aus¬ fallswahrscheinlichkeit aufweisen kann, verzichten kann, kann insgesamt die Zuverlässigkeit der Fördervorrichtung erhöht werden. Ferner kann durch Regelung des Elektromotors der Systemdruck schneller und unabhängig von Vorgabewerten begrenzt werden, da ein direkter Zusammenhang zwischen Druck und Betriebsstrom bestehen. Ferner können mechanische Verzögerungen, welche unter anderem wegen Druckwellen in hydraulischen Leitungen auftreten können, vermieden werden. Auch Überschwinger des Systemdrucks und/oder Druckspitzen können rascher begrenzt werden .
Dabei kann der Begriff„Fördervorrichtung" in einem weiten Sinne verstanden werden. Das heißt, dass die im Einzelnen genannten Komponenten der Fördervorrichtung nicht zwingendermaßen eine gesamte bauliche Einheit bilden müssen. So können beispielsweise die Fahrzeugpumpe, der Elektromotor zum Antreiben der Fahrzeugpumpe und die Steuereinheit unterschiedliche, voneinander getrennte bauliche Einheiten beschreiben. Beispielsweise kann die Steuereinheit zum Steuern des Elektromotors ein Teil einer Motorsteuerung sein. Weiterhin ist auch möglich, dass verschiedene Komponenten der Fördervorrichtung zusammen eine bauliche Einheit bilden. Beispielsweise können die Fahrzeugpumpe und der Elektromotor zum Antreiben der Fahrzeugpumpe zusammen eine bauliche Einheit bilden. Ferner kann auch die Steuereinheit zum Steuern des Elektromotors zusammen mit der Fahrzeugpumpe und dem Elektromotor eine bauliche Einheit sein. Die Fahrzeugpumpe kann beispielsweise eine Kraftstoffpumpe sein, welche zum Befördern von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ausgeführt ist. Im Zusammenhang mit der vor¬ liegenden Erfindung kann die Fahrzeugpumpe auf unterschiedliche Arten realisiert sein. Beispielsweise kann die Fahrzeugpumpe eine Gerotorpumpe sein. Ferner kann die Fahrzeugpumpe als Schrauben- oder Rollenzellenpumpe ausgeführt sein. Es sind jedoch auch andere Ausführungen der Fahrzeugpumpe möglich. Dabei kann unter der Fahrzeugpumpe eine Pumpe, welche im Automo- bilbereich eingesetzt werden kann, verstanden werden. Der
Elektromotor kann zum Befördern des Mediums mit der Fahrzeugpumpe verbunden sein, so dass dieser die Pumpe antreibt. Dabei kann der Elektromotor als mechanisch kommutierter bzw. DC-Motor oder als elektrisch kommutierter bzw. EC-Motor ausgeführt sein. Die vorliegende Erfindung ist hierbei beide Arten von Elektromotoren und auch auf andere Elektromotoren anwendbar.
Je nach Elektromotor kann es verschiedene Möglichkeiten geben, wie die Steuereinheit die aktuelle Drehzahl des Elektromotors ermitteln kann. Beispielsweise können elektrisch kommutierte Elektromotoren drehzahlgeregelt sein. Somit besteht die Mög¬ lichkeit, dass bei elektrisch kommutierten Elektromotoren die Steuereinheit die Drehzahl des Elektromotors von einer Re¬ geleinheit des Elektromotors erhält. Ferner kann die Steuer- einheit zum Steuern des Elektromotors und die Regeleinheit des Elektromotors die gleiche Einheit sein. Außerdem kann auch eine separate Ermittlung der Drehzahl des Elektromotors erfolgen. Beispielsweise kann bei mechanisch kommutierten Elektromotoren die Drehzahl des Elektromotors über das Überwachen von
Stromrippeln des Elektromotors durch die Steuereinheit erfolgen. Unter dem Betriebsstrom des Elektromotors kann der Strom verstanden werden, der zum Antrieb des Elektromotors verbraucht wird. Beispielsweise kann darunter der Strom verstanden werden, der durch die Wicklungen des Elektromotors fließt. Mit anderen Worten kann unter dem Betriebsstrom des Elektromotors ein
Phasenstrom des Elektromotors bei EC-Motoren verstanden werden. Als aktueller Betriebsstrom kann ein Effektivwert oder pseu- do-Effektivwert des Betriebsstroms mit geeigneter Integrati¬ onszeit verwendet werden. Beispielsweise kann dafür über eine elektrische Periode oder eine Mechanische Umdrehung integriert werden. Bei DC-Motoren kann ein gleitender Mittelwert als aktueller Betriebsstrom verwendet werden. Dabei kann im Kontext der vorliegenden Erfindung unter „aktuell" verstanden werden, dass ein Betriebsstrom zum Zeitpunkt der Ermittlung verwendet wird. Dies schließt nicht aus, dass es sich beim Betriebsstrom um einen Mittelwert oder einen Effektivwert bzw. pseu- do-Effektivwert handelt, der über einen gewissen Zeitraum definiert sein kann.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann unter einer aktuellen Größe eine momentane Größe verstanden werden, wobei nicht ausgeschlossen wird, dass es sich bei der Größe um eine in einem bestimmten Zeitraum ermittelte Größe handelt. Bei der Größe kann es sich beispielsweise um einen Betriebsstrom, eine Drehzahl, einen Systemdruck oder um eine andere Größe handeln. Mit anderen Worten muss das Merkmal „aktuell" bzw. „momentan" in diesem Zusammenhang nicht eng ausgelegt werden.
Die Steuereinheit kann also ausgeführt sein, den ermittelten aktuellen Betriebsstrom des Elektromotors mit einem vordefi¬ nierten Betriebsstromgrenzwert zu vergleichen. Dieser Be¬ triebsstromgrenzwert kann beispielsweise in einem entspre¬ chenden Kennfeld der Steuereinheit gespeichert sein. Dabei kann unter dem vordefinierten Betriebsstromgrenzwert auch ein vorgegebener Betriebsstromgrenzwert verstanden werden. Dieser Betriebsstromgrenzwert kann beispielsweise fest in der Steu¬ ereinheit oder in einer Speichereinheit, auf welche die Steuereinheit zugreifen kann, gespeichert sein. Ferner ist dieser Betriebsstromgrenzwert auch abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors. Mit anderen Worten kann der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert eine Betriebsstromgrenz- wertkurve sein. Das heißt, der Betriebsstromgrenzwert kann mehrere Punkte einer Betriebsstromgrenzwertkurve umfassen. Somit kann der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert für un- terschiedliche Drehzahlen des Elektromotors unterschiedlich sein. Ferner kann der Betriebsstromgrenzwert auch von anderen Parametern abhängen, z. B. von der Spannung des Elektromotors.
Zwischen dem Systemdruck der Fördervorrichtung, dem Betriebsstrom des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors kann ein funktioneller Zusammenhang bestehen. Der Systemdruck kann dabei beispielsweise den Druck des Mediums in der Fahr¬ zeugpumpe und/oder in Zu- oder Ableitungen der Fahrzeugpumpe bezeichnen. Der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert, welcher abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors ist, kann aufgrund dieses funktionellen Zusammenhangs einem System¬ druckgrenzwert entsprechen. Mit anderen Worten kann die Kurve, welche durch den von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors abhängigen Betriebsstromgrenzwert beschrieben ist, eine Linie konstanten Drucks bzw. eine Isobare beschreiben. Anders formuliert kann der Betriebsstromgrenzwert einen Systemdruck¬ grenzwert definieren. Ferner kann die Steuereinheit ausgeführt sein, den aktuellen Betriebsstrom mit dem vordefinierten Betriebsstromgrenzwert für die aktuelle Drehzahl zu vergleichen. Beispielsweise kann die Steuereinheit ausgeführt sein, ein Kennfeld, in welchem der Betriebsstromgrenzwert für die aktuelle Drehzahl gespeichert ist, auszulesen und diesen Wert mit dem aktuellen Betriebsstrom zu vergleichen. Wenn der aktuelle Betriebsstrom den aktuellen Betriebsstromgrenzwert überschreitet, so erzeugt die Steuereinheit das erste Signal be¬ züglich der Betriebsstromüberschreitung. Dieses erste Signal kann beispielsweise an eine Regelungseinheit des Elektromotors und/oder an eine Motorsteuerung gesendet werden. Beispielsweise kann dieses erste Signal dazu führen, dass der Elektromotor derart geregelt wird, dass der Systemdruck in der Fördervorrichtung wieder sinkt . Auf diese Weise kann durch die Überwachung des Betriebsstroms und der Drehzahl des Elektromotors der Systemdruck der Pumpe überwacht und gesteuert werden.
Dabei muss es nicht erforderlich sein, dass die Steuereinheit vorerst einen Systemdruck ausrechnet, um eine Systemdruck- Überschreitung zu erkennen. Ferner kann die Steuereinheit weitere Parameter wie z. B. die Temperatur des Kraftstoffes zur Ermittlung einer Systemdrucküberschreitung verwenden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, basierend auf einem funktionellen Zusammenhang zwischen dem Systemdruck der Fördervorrichtung, dem Betriebs ström des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors einen aktuellen Systemdruck der Fördervorrichtung in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und des aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors zu berechnen. Ferner ist die Steuereinheit ausgeführt, das erste Signal bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fördervorrichtung einen vordefinierten Systemdruckgrenzwert überschreitet .
Unter dem funktionellen Zusammenhang kann beispielsweise eine Formel verstanden werden, mit welcher der Systemdruck der Fördervorrichtung in Abhängigkeit des Betriebsstroms des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors berechnet werden kann. Diese Formel kann beispielsweise in der Steuereinheit oder in einer Speichereinheit, auf welche die Steu¬ ereinheit zugreifen kann, gespeichert sein. Ferner kann der funktionelle Zusammenhang auch in Form einer Kurve oder in Form mehrerer Punkte definiert sein. Beispielsweise kann auf der Steuereinheit und/oder auf der Speichereinheit eine Mehrzahl von Punkten einer Systemdruckgrenzwertkurve gespeichert sein, welche eine Kurve gemäß dem funktionellen Zusammenhang beschreiben .
Auf diese Weise kann die Steuereinheit ermitteln, welcher Systemdruck in der Fördervorrichtung vorherrscht . Ferner kann die Steuereinheit konfiguriert werden, bei welchem Systemdruck das erste Signal bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung erzeugt wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit auch von einer anderen Einheit einen neuen bzw. einen geänderten Systemdruckgrenzwert erhalten, bei dessen Überschreiten das erste Signal erzeugt werden soll.
Typischerweise können Systemdrücke bzw. Arbeitsdrücke für moderne KraftstoffSysteme in einem Bereich von etwa 2 bis 7 bar liegen. Der Systemdruckgrenzwert kann in einem Bereich von 5 bis 8 bar liegen. Der kritische Systemdruckgrenzwert kann in einem Bereich von 7 bis 8 oder in einem Bereich von 7 bis 9 bar liegen. Dabei können diese Grenzwerte systemabhängig sein, z. B. von der mechanischen Belastung der Leitungen. Die Grenzwerte können daher auch andere Werte aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Steuereinheit der Fördervorrichtung ein pumpenspezifischer Verlauf des Betriebsstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl bei gegebenem Druck gespeichert . Mit anderen Worten kann in der Steuereinheit eine Kurve konstanten Drucks bzw. eine Isobare gespeichert sein. Ferner können in der Steuereinheit der Fördervorrichtung mehrere pumpenspezifische Verläufe des Betriebsstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl für unterschiedliche Drücke gespeichert sein.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit ermitteln, ob die er¬ mittelte Kombination von aktuellem Betriebsstrom und aktueller Drehzahl oberhalb, unterhalb oder auf der Kurve des pumpen¬ spezifischen Verlaufs des Betriebsstroms positioniert ist . Somit kann die Steuereinheit auf einfache Weise ermitteln, ob der Systemdruckgrenzwert überschritten oder unterschritten wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, den aktuellen Be¬ triebsstrom des Elektromotors und/oder die aktuelle Drehzahl des Elektromotors zu begrenzen oder zu reduzieren, wenn die Steuereinheit das erste Signal bezüglich der Systemdruck¬ überschreitung der Fördervorrichtung erzeugt .
Mit anderen Worten kann die Steuereinheit ausgeführt sein, den Betrieb des Elektromotors derart anzupassen, dass der Sys- temdruck der Fördervorrichtung begrenzt oder gesenkt wird. Darunter kann auch verstanden werden, dass die Steuereinheit einer Regeleinheit des Elektromotors ein Signal zur Begrenzung oder zur Senkung des Betriebsstroms und/oder der Drehzahl sendet . Die Regeleinheit kann dann den Betriebsstrom und/oder die Drehzahl begrenzen oder senken. Auf diese Weise kann die Steuereinheit der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung entgegenwirken und den Elektromotor so ansteuern, dass der Systemdruck wieder unterhalb des vordefinierten Systemdruckgrenzwerts ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, ein zweites Signal bezüglich einer kritischen Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fördervorrichtung einen vordefinierten kritischen Systemdruckgrenzwert überschreitet. Ferner ist die Steuereinheit ausgeführt, die Fördervorrichtung abzuschalten, wenn die Steuereinheit das zweite Signal bezüglich der kritischen Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung erzeugt und der Systemdruck der Fördervorrichtung den kritischen Systemdruckgrenzwert während einem vordefinierten Zeitraum überschreitet .
Mit anderen Worten kann ein zweiter Systemdruckgrenzwert, nämlich der kritische Systemdruckgrenzwert, in der Steuereinheit oder in einer Speichereinheit, auf welche die Steuereinheit zugreifen kann, gespeichert sein. Dieser kritische Systemdruckgrenzwert kann dabei höher sein als der Systemdruckgrenzwert. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass bei Überschreiten des kritischen Systemdruckgrenzwerts ein rasches Begrenzen des Systemdrucks der Fördervorrichtung erforderlich ist. Sollte dieser kritische Systemdruckgrenzwert während dem vordefinierten Zeitraum nicht unterschritten werden, so kann die Steuereinheit ausgeführt sein, die Fördervorrichtung abzu¬ schalten. Auf diese Weise können Schäden an der Fördervorrichtung oder an anderen Komponenten verhindert werden, welche durch eine zu lange Überschreitung des kritischen Systemdruckgrenzwerts entstehen können. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit ausgeführt sein, eine Notabschaltung der Fördervorrichtung vorzunehmen, wenn der kritische Systemdruckgrenzwert zu lange überschritten wird. Dabei kann das Merkmal „zu lange" bedeuten, dass die Überschreitung des kritischen Systemdruckgrenzwerts länger dauert als der vordefinierte Zeitraum.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebenen Fördervorrichtung, wobei die Fahrzeugpumpe der Fördervorrichtung eine Kraftstoffpumpe zum Befördern von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ist.
Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug sein, welches durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Ferner kann das Fahrzeug auch mit einem Hybridantrieb ausgestattet sein. Ferner sind die im Zusammenhang mit der Fördervorrichtung genannten Merkmale und Vorteile auch auf das Fahrzeug anwendbar. Weiterhin kann das Fahrzeug auch mit einer Steuereinheit, welche den Elektromotor der Fördervorrichtung erfindungsgemäß steuert, nachgerüstet worden sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befördern eines Mediums und zum Begrenzen eines Systemdrucks einer Fördervorrichtung, welche eine mit einem Elektromotor angetriebene Fahrzeugpumpe aufweist . Dabei weist das Verfahren den Schritt des Überwachens einer aktuellen Drehzahl und eines aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors auf. Ferner weist das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines ersten Signals be¬ züglich einer Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet, auf. Dabei ist der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors.
Dabei können die Schritte des Verfahrens in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder parallel erfolgen. Dieses Verfahren kann ferner durch eine Steuereinheit einer im Kontext dieser Erfindung beschriebenen Fördervorrichtung durchgeführt werden. Somit sind die Merkmale, die im Zusammenhang mit der beschriebenen Fördervorrichtung genannt werden, auch auf Verfahren, die oben und im Folgenden beschrieben sind, anwendbar.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren weiterhin den Schritt des Berechnens eines ak¬ tuellen Systemdrucks der Fördervorrichtung in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und des aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors basierend auf einem funktionellen Zusammenhang zwischen dem Systemdruck der Fördervorrichtung, dem Betriebsstrom des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors auf. Ferner beinhaltet das Verfahren den Schritt des Erzeugens des ersten Signals bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fahrzeugpumpe einen vordefinierten Systemdruckgrenzwert überschreitet .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebenes Verfahren auszuführen.
Dabei kann das Programmelement auf eine Steuereinheit einer Fördervorrichtung geladen werden, die die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Programmelement kann ferner ein Teil eines Computerprogramms sein. Außerdem kann das Programmelement auch selbst ein selbstständiges Computerprogramm sein. Beispiels¬ weise kann das Programmelement als Update ein bereits bestehendes Computerprogramm zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens befähigen. Da das Programmelement ausgeführt ist, den Prozessor anzuleiten, ein im Kontext dieser Erfindung beschriebenes Verfahren auszuführen, treffen die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Vorteile und Merkmale auch auf das Pro¬ grammelement zu. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebenes Verfahren auszuführen.
Dabei kann das computerlesbare Medium als Speichermedium, zum Beispiel als USB-Stick, als CD, als DVD, als Festplatte oder als sonstiges Speichermedium angesehen werden. Ferner kann das computerlesbare Medium auch als Mikrochip ausgeführt sein, der eine Steuereinheit befähigt, das erfindungsgemäße Verfahren aus zuführen .
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen gleichermaßen eine Fördervorrichtung, ein Fahrzeug, ein Verfahren, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium, obwohl einzelne Ausführungsformen ausschließlich in Bezug zu der Fördervorrichtung, dem Fahrzeug, dem Verfahren, dem Programmelement oder dem computerlesbaren Medium beschrieben werden. Synergetische Effekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, auch wenn diese im Folgenden nicht beschrieben werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele und der Figuren. Dabei bilden alle be¬ schriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Fördervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig . 2 zeigt ein Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung .
Fig . 3 zeigt ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung .
Fig . 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind die Figuren schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt .
Detaillierte Beschreibung der Figuren In Fig. 1 ist eine Fördervorrichtung 100 zum Befördern eines Mediums in einem Fahrzeug und zum Begrenzen eines Systemdrucks der Fördervorrichtung gezeigt. Die Fördervorrichtung weist eine Fahrzeugpumpe 101, einen Elektromotor 102 zum Antreiben der Fahrzeugpumpe 101 und eine Steuereinheit 103 zum Steuern des Elektromotors 102, welcher einen Stator 110 und einen Rotor 111 umfasst, auf. Dabei ist die Steuereinheit ausgeführt, eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 102 und einen aktuellen Betriebsstrom des Elektromotors 102 zu ermitteln. Ferner ist die Steuereinheit ausgeführt, ein erstes Signal bezüglich einer Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung 100 zu erzeugen, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors 102 einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet, wobei der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors 102 ist. Die Fahrzeugpumpe 101 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Gerotorpumpe bzw. als Zahnringpumpe ausgeführt. Dabei läuft das treibende Zahnrad 104 exzentrisch in der Innenverzahnung 105 der Fahrzeugpumpe 101. Das Zahnrad 104 wird durch den Elektromotor 102 angetrieben. Durch die Rotation des Zahnrads 104 wird das Medium zwischen den Zahnlücken befördert, wodurch das Medium von einem Einlass 106 der Pumpe 101 zu einem Auslass 107 der Pumpe 101 in Pfeilrichtung 108 transportiert wird. Dabei ist die Gerotorpumpe rein bei- spielhaft und nicht einschränkend anzusehen. Die Erfindung kann für viele verschiedene Pumpenarten realisiert werden.
Gemäß einem weiteren, anhand von Fig. 1 dargestellten Aus- führungsbeispiel ist die Steuereinheit 103 ausgeführt, ein
Verfahren zum Begrenzen des Systemdrucks der Fahrzeugpumpe 101 auszuführen. Dabei weist das Verfahren den Schritt des Ermitteins der Drehzahl der Fahrzeugpumpe 101 auf. Dabei kann es sich, wenn der Elektromotor 102 der Fahrzeugpumpe 101 als elektrisch kommutierter Elektromotor ausgeführt ist, bei der Drehzahl um einen bekannten Wert handeln, da elektrisch kommutierte Elektromotoren typischerweise drehzahlgeregelt werden können. Bei mechanisch kommutierten Elektromotoren kann gegebenenfalls eine separate Ermittlung der Drehzahl über Stromrippel erfolgen, weil in bisherigen Systemen typischerweise keine Drehzahlre¬ gelung implementiert sein muss. Ferner umfasst das Verfahren das Ermitteln des Phasenstroms des Elektromotors 102. Ferner erfolgt gemäß dem Verfahren das Zuführen eines Wertes, der die Drehzahl der Fahrzeugpumpe 101 repräsentiert, und eines Wertes, der den Phasenstrom der Fahrzeugpumpe 101 repräsentiert, zu einer
Auswerteeinheit. Diese Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Teil der Steuereinheit 103 sein. Ferner kann die Auswerteeinheit auch eine weitere Komponente der Fördervorrichtung 100 sein, die in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Das Verfahren beinhaltet weiterhin den Schritt des Ermitteins des von der Kraftstoffpumpe 101 erzeugten aktuellen Drucks in der Auswerteeinheit. Ferner erfolgen gemäß dem Verfahren das Vergleichen des aktuellen Drucks mit einem ersten Druckgrenzwert und das Erzeugen eines Signals bei Überschreiten ersten Druckgrenzwerts. Der erste Druckgrenzwert kann dem Betriebs¬ druckgrenzwert entsprechen.
Ferner kann die Steuereinheit 103 ausgeführt sein, beim Erzeugen des Signals bei Überschreiten des ersten Druckgrenzwerts weitere Maßnahmen folgen zu lassen. Dabei kann die Steuereinheit im typischen Normalbetrieb den Systemdruck auf einen bestimmten Vorgabewert regeln, indem der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors 102 auf einen drehzahlabhängigen Stromwert, welcher in einem Kennfeld gespeichert ist, geregelt wird. Dabei kann der Steuereinheit 103 ein Drucksollwert von einer über¬ geordneten Steuerung der Brennkraftmaschine kommuniziert werden, welcher durch Regeln des Betriebsstroms erreicht werden soll. Ferner kann die Steuereinheit im Fehlerbetrieb ein ty¬ pisches Verhaltensmuster aufweisen. Beispielsweise kann ein solches Verhaltensmuster aufgerufen werden, wenn gar kein Kraftstoff mehr abgenommen wird und der geforderte erste Druckgrenzwert bei sehr geringen Abnahmemengen nicht mehr eingehalten werden kann, weil beispielsweise eine minimale Drehzahl nicht unterschritten werden kann. Gegebenenfalls kann die Steuereinheit 103 versuchen, den Systemdruck der Fahrzeugpumpe 101 auf einen bestimmten Wert unterhalb des ersten Druckgrenzwerts zu begrenzen, indem der Strom auf einen drehzahlabhängigen Wert entsprechend einem Kennfeld begrenzt wird. Ferner kann auch die Drehzahl des Elektromotors 102 oder eine Kombination aus Drehzahl und Betriebsstrom begrenzt werden. Bei Überschreiten eines zweiten Druckgrenzwerts kann die Steuereinheit ein zweites Signal erzeugen. Der zweite Druck¬ grenzwert kann beispielsweise dem kritischen Systemdruckgrenzwert entsprechen. Die Steuereinheit kann versuchen, den Systemdruck der Fahrzeugpumpe 101 auf einen bestimmten Wert unterhalb zweiten Druckgrenzwert durch Begrenzen des Stroms auf einen drehzahlabhängigen Wert entsprechend einem Kennfeld oder durch Begrenzen der Drehzahl oder durch eine Kombination aus beidem zu reduzieren. Ferner kann die Steuereinheit auch ausgeführt sein, die Fördervorrichtung 100 bzw. die Pumpe 101 direkt abzuschalten, wenn der zweite Druckgrenzwert eine gewisse Zeit nicht begrenzt werden konnte. Dies dient zum Systemschutz, damit beispielsweise größere Schäden vermieden werden können. Ferner kann die Steuereinheit auch ausgeführt sein, eine Warnmeldung zu erzeugen, welche beispielsweise an die Motorsteuerung gesendet wird, dass die Pumpe abgeschaltet ist. Die Motorsteuerung kann dann entsprechende Maßnahmen treffen. Gegebenenfalls kann die Steuereinheit 103 einen Neuanlauf der Fördervorrichtung 100 erfolgen lassen, bei welchem weiterhin ein aktives Steuersignal mit der Information „Pumpe aktiv" bzw. mit gültigem Druck oder Drehzahlvorgabewert definiert ist.
Ferner ist in Fig. 1 ein computerlesbares Medium 109 dargestellt, auf welchem beispielsweise das Verfahren, welches durch die Steuereinheit 103 ausgeführt wird, gespeichert ist. Ferner kann auf dem computerlesbaren Medium auch ein funktioneller Zusammenhang zwischen Betriebsstrom des Elektromotors 102, Drehzahl des Elektromotors 102 und Systemdruck der Fahrzeugpumpe 101 gespeichert sein.
In Fig. 2 ist ein Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Diagramm beinhaltet eine erste Achse 201, welche die Drehzahl des Elektromotors bezeichnet, und eine zweite Achse 202, welche den Betriebsstrom bzw. die
Energieaufnahme des Elektromotors 102 darstellt. Die erste Achse 201 kann alternativ auch die Pumpenspannung bezeichnen. Beispielsweise kann es sein, dass bei mechanisch kommutierten Elektromotoren die Drehzahlbestimmung nicht direkt möglich ist. Dabei sind die Einheiten in der Fig. 2 nicht konkret spezifiziert . Beispielsweise ist die Einheit der Achse 201 Umdrehungen pro Minute und die Einheit der Achse 202 ist Ampere. Ferner sind im Diagramm verschiedene Kurven 205, 206, 207, 208 und 209 dar¬ gestellt, welche die Stromaufnahme des Elektromotors abhängig von der Drehzahl darstellen. Die Kurve 205 entspricht dabei einem pumpenspezifischen Verlauf des Betriebsstroms für unterschiedliche Drehzahlen bei einem konstanten Systemdruck der Fahrzeugpumpe PO. Die Kurve 206 zeigt den pumpenspezifischen Verlauf des Betriebsstroms bei einem konstanten Druck PI, die Kurve 207 bei einem konstanten Druck P2, die Kurve 208 bei einem konstanten Druck P3 und die Kurve 209 bei einem konstanten Druck P4. Dabei sind die Drücke PO bis P4 in aufsteigender Reihenfolge benannt, das heißt, der Druck PO ist kleiner als der Druck PI, der Druck PI ist kleiner als der Druck P2, der Druck P2 ist kleiner als der Druck P3 und der Druck P3 ist kleiner als der Druck P4, was auch durch den Pfeil 210 dargestellt ist. Ferner sind in Fig. 2 Systemdruckgrenzwertkurven 203 und 204 dargestellt. So ist in Fig. 2 sichtbar, dass die Kurven 204 und 203 abhängig von der in der Achse 201 dargestellten Drehzahl sind. Die Kurve 203 entspricht dabei dem vordefinierten Systemdruckgrenzwert und die Kurve 204 dem kritischen Systemdruckgrenzwert.
Die Steuereinheit 103 ist ausgeführt, die Drehzahl und den Betriebsstrom des Elektromotors 102 zu ermitteln. Wenn die Kombination aus der ermittelten Drehzahl und dem ermittelten Betriebsstrom einen Punkt ergibt, der im Diagramm 200 unterhalb der Kurve 203 angeordnet ist, so ist der Systemdruckgrenzwert nicht überschritten, wenn der Punkt, der sich aus ermittelter Drehzahl und ermitteltem Betriebsstrom ergibt, zwischen den Kurven 203 und 204 liegt, so ist der Systemdruckgrenzwert überschritten und der kritische Systemdruckgrenzwert unter- schritten, so dass die Steuereinheit 103 das erste Signal erzeugt. Wenn der aus ermittelter Drehzahl und ermitteltem Betriebsstrom resultierende Punkt oberhalb der Kurve 204 an¬ geordnet ist, so ist der Systemdruckgrenzwert und der kritische Systemdruckgrenzwert überschritten, so dass auch das zweite Signal erzeugt wird. Die Systemdruckgrenzwerte bzw. System¬ druckgrenzwertkurven 203 und 204 können auf der Steuereinheit 103 gespeichert sein. Ferner kann auch nur eine der Systemdruckgrenzwertkurven 203 oder 204 auf der Steuereinheit gespeichert sein. Dabei können auch Daten oder Punkte, welche die Sys- temdruckgrenzwerte bzw. Systemdruckgrenzwertkurven 203 und 204 definieren, auf der Steuereinheit 103 gespeichert sein.
In Fig. 3 ist ein Fahrzeug 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Fahrzeug weist einen Verbren- nungsmotor 301, einen Kraftstofftank 302 und eine Fördervorrichtung 100, welche im Kontext der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, auf, die den Verbrennungsmotor 301 mit Kraftstoff vom Kraftstofftank 302 versorgt. Die Fördervorrichtung 100 beinhaltet eine Pumpe 101, einen Elektromotor 102 und eine Steuereinheit 103. Die Steuereinheit kann dabei beispielsweise Teil der Motorsteuerung sein oder auch nachträglich nachgerüstet worden sein, um die Zuverlässigkeit der Fördervorrichtung 100 zu verbessern.
In Fig. 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Befördern eines Mediums und zum Begrenzen eines Systemdrucks einer Fördervorrichtung, welche eine mit einem Elektromotor angetriebene Fahrzeugpumpe aufweist, dargestellt. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte des Überwachens einer aktuellen Drehzahl und eines aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors Sl und des Erzeugens eines ersten Signals bezüglich einer Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet S2. Dabei ist der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors .
Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass „umfassend" oder „aufweisend" keine anderen Elemente ausschließt und „ein" oder „einer" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hinge¬ wiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Aus führungsbeispiele oder Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer zuvor beschriebener Ausführungsbeispiele oder Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Patentansprüche
Fördervorrichtung (100) zum Befördern eines Mediums in einem Fahrzeug (300) und zum Begrenzen eines Systemdrucks der Fördervorrichtung, die Fördervorrichtung aufweisend: eine Fahrzeugpumpe (101);
einen Elektromotor (102) zum Antreiben der Fahrzeugpumpe ;
eine Steuereinheit (103) zum Steuern des Elektro¬ motors;
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors und einen aktuellen Be¬ triebsstrom des Elektromotors zu ermitteln;
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, ein erstes Signal bezüglich einer Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefinierten Betriebsstromgrenzwert (203) überschreitet; und
wobei der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert ab¬ hängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors ist .
Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, basierend auf einem funktionellen Zusammenhang zwischen dem Systemdruck der Fördervorrichtung, dem Betriebs ström des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors einen aktuellen Systemdruck der Fördervorrichtung in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und des aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors zu berechnen; und
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, das erste Signal bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fördervorrichtung einen vordefinierten Betriebsdruckgrenzwert überschreitet .
Fördervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Steuereinheit der Fördervorrichtung ein pumpenspezifischer Verlauf (203, 204, 205, 206, 207, 208, 209) des Betriebsstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl bei gegebenem Druck gespeichert ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, den aktuellen Betriebsstrom des Elektromotors und/oder die aktuelle Drehzahl des Elektromotors zu begrenzen oder zu reduzieren, wenn die Steuereinheit das erste Signal bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung erzeugt .
Fördervorrichtung nach Anspruch 2,
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, ein zweites Signal bezüglich einer kritischen Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung zu erzeugen, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fördervorrichtung einen vordefinierten kritischen Systemdruckgrenzwert überschreitet; und
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, die För¬ dervorrichtung abzuschalten, wenn die Steuereinheit das zweite Signal bezüglich der kritischen Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung erzeugt und der Systemdruck der Fördervorrichtung den kritischen Systemdruckgrenzwert während einem vordefinierten Zeitraum überschreitet .
Fahrzeug (300) mit einer Fördervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche;
wobei die Fahrzeugpumpe (101) eine Kraftstoffpumpe zum Befördern von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ist .
Verfahren zum Befördern eines Mediums und zum Begrenzen eines Systemdrucks einer Fördervorrichtung, welche eine mit einem Elektromotor angetriebene Fahrzeugpumpe aufweist, das Verfahren aufweisend die Schritte:
Überwachen einer aktuellen Drehzahl und eines ak- tuellen Betriebsstroms des Elektromotors (Sl);
Erzeugen eines ersten Signals bezüglich einer Sys¬ temdrucküberschreitung der Fördervorrichtung, wenn der aktuelle Betriebsstrom des Elektromotors einen vordefi¬ nierten Betriebsstromgrenzwert überschreitet (S2); und wobei der vordefinierte Betriebsstromgrenzwert ab¬ hängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors ist
8. Verfahren nach Anspruch 7, das Verfahren weiterhin aufweisend die Schritte:
Berechnen eines aktuellen Systemdrucks der Fördervorrichtung in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und des aktuellen Betriebsstroms des Elektromotors basierend auf einem funktionellen Zusammenhang zwischen dem Systemdruck der Fördervorrichtung, dem Betriebs ström des Elektromotors und der Drehzahl des Elektromotors; und
Erzeugen des ersten Signals bezüglich der Systemdrucküberschreitung der Fördervorrichtung, wenn der berechnete aktuelle Systemdruck der Fahrzeugpumpe einen vordefinierten Systemdruckgrenzwert überschreitet.
9. Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor aus¬ geführt wird, den Prozessor anleitet, ein Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 auszuführen.
10. Computerlesbares Medium (109), auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 auszuführen.
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