EP3295025A1

EP3295025A1 - Verfahren zum betrieb des fluidfördersystems

Info

Publication number: EP3295025A1
Application number: EP16723064.8A
Authority: EP
Inventors: Gerald BEHRENDT
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-03-21
Also published as: DE102015208680A1; CN107548436A; RU2017134943A; KR20180006406A; CA2983558A1; US20180135607A1; JP2018515059A; BR112017022389A2; WO2016180800A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidfördersystems, mit einer Fluidförderpumpe, mit einem Spannungsmanipulator (7) und mit einem Elektromotor (8), wobei das Fluidfördersystem in ein elektrisches Netzwerk integriert ist und der Elektromotor (8) durch eine an den Elektromotor (8) angelegte Spannung ansteuerbar ist und der Spannungsmanipulator (7) dem Elektromotor (8) vorgeschaltet ist, wobei die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden: ▪ Ermittlung der gewünschten Fluidfördermenge, ▪ Ermittlung der notwendigen Drehzahl der Fluidförderpumpe zur Förderung der gewünschten Fluidfördermenge, ▪ Ermittlung der benötigten Spannung zur Erreichung der notwendigen Drehzahl der Fluidförderpumpe, ▪ Aktivieren des Spannungsmanipulators (7) zur Erreichung der benötigten Spannung.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Betrieb des Fluidfördersystems

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Flu- idfördersystems , mit einer Fluidförderpumpe , mit einem Span- nungsmanipulator und mit einem Elektromotor, wobei das Fluid- fördersystem in ein elektrisches Netzwerk integriert ist und der Elektromotor durch eine an den Elektromotor angelegte Spannung ansteuerbar ist und der Spannungsmanipulator dem Elektromotor vorgeschaltet ist.

Stand der Technik

In Kraftstofffördersystemen werden Kraftstoffförderpumpen eingesetzt, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zum Verbrennungsmotor zu fördern. Zur Förderung werden elektrisch angetriebene Kraftstoffförderpumpen verwendet, welche eine Pumpenstufe aufweisen, die von einem Elektromotor angetrieben werden kann. Die Kraftstoffförderpumpen müssen die Kraftstoffförderung über einen breiten Betriebsbereich sicherstellen. Beispielsweise müssen die Kraftstoffförderpumpen sowohl bei Volllast des Verbrennungsmotors als auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder beim Stillstand des Kraftfahrzeuges eine ausreichende Fördermenge bereitstellen.

Die maximal mögliche Förderleistung ist einerseits abhängig von der Bauform der Kraftstoffförderpumpe, wobei mit zuneh^¬ mender Größe der Kraftstoffförderpumpe auch die maximale För^¬ dermenge zunimmt, und andererseits von der Drehzahl der Pum^¬ penstufe, welche maßgeblich durch die elektrische Leistung bestimmt ist. Die maximale Fördermenge hängt daher auch di^¬ rekt von der Versorgungsspannung des Elektromotors und der am Elektromotor anliegenden Stromstärke ab. Die zur Verfügung stehende elektrische Spannung im elektrischen Bordsystem eines Kraftfahrzeugs ist regelmäßig auf ein bestimmtes Maximum limitiert, so dass die Spannung an der Kraftstoffförderpumpe nicht beliebig erhöht werden kann und somit die die maximale Drehzahl und damit auch die maximale Fördermenge limitiert ist.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche einen zusätzlichen Booster vorsehen, um die Spannung an der KraftStoffförderpumpe zu erhöhen. Der Booster ist dabei beispiels- weise durch eine elektrische Schaltung aus mehreren Komponen- ten gebildet.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist insbesondere, dass sich durch den Einsatz des Boosters im Betrieb eine nachteilige Verlustleistung im elek^¬ trischen System ergibt, die insbesondere durch die zusätzliche Induktivität des Boosters und die für den Booster verwen^¬ deten Leistungshalbleiter verursacht wird. Weiterhin sind die Booster nicht optimal angesteuert, um die entstehenden Nach^¬ teile optimal zu kompensieren.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches einen optimierten Betrieb eines Boosters zulässt, um die maximale Fördermenge einer Kraft^¬ stoffförderpumpe zu erhöhen und gelichzeitig die durch den Booster entstehende Verlustleistung zu minimieren.

Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Ver^¬ fahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidfördersystems , mit einer Fluidför- derpumpe, mit einem Spannungsmanipulator und mit einem Elektromotor, wobei das Fluidfördersystem in ein elektrisches Netzwerk integriert ist und der Elektromotor durch eine an den Elektromotor angelegte Spannung ansteuerbar ist und der Spannungsmanipulator dem Elektromotor vorgeschaltet ist, wobei die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden:

^■ Ermittlung der gewünschten Fluidfördermenge,

^■ Ermittlung der notwendigen Drehzahl der Fluidförderpumpe zur Förderung der gewünschten Fluidfördermenge ,

^■ Ermittlung der benötigten Spannung zur Erreichung der notwendigen Drehzahl der Fluidförderpumpe,

^■ Aktivieren des Spannungsmanipulators zur Erreichung der be^¬ nötigten Spannung.

Ein Fluidfördersystem kann insbesondere ein Kraftstoffförder- system zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Verbrennungsmotor sein. Darüber hinaus sind unter anderem auch Anwendungen in Wasser- oder Ölkreisläufen möglich .

Ein Spannungsmanipulator ist ein elektronisches Bauteil, wel^¬ ches die Spannung beeinflussen kann. Der Spannungsmanipulator kann aus einem einzelnen Bauteil gebildet sein oder durch mehrere kombinierte Elemente. Die Ansteuerung des Spannungs^¬ manipulators kann beispielsweise über ein Steuergerät erfol^¬ gen. Als Spannungsmanipulatoren können sogenannte Booster eingesetzt werden, die der Verstärkung und/oder der Abschwä- chung von elektrischen Signalen dienen. Hierbei kann nur das Spannungsniveau an sich verändert werden oder beispielsweise auch die Schaltfreguenz eines Signals. Der Spannungsmanipula^¬ tor kann aktiviert werden, um die Spannung aktiv zu beeinflussen und so beispielsweise eine Erhöhung oder eine Verrin^¬ gerung der Spannung zu erzeugen. Alternativ kann durch eine Aktivierung des Spannungsmanipulators zusätzlich oder anstel^¬ le der Erhöhung und/oder Verringerung der Spannung auch eine weitere Funktion erreicht werden. Beispielsweise kann der Spannungsmanipulator als Filter für die Schaltfreguenzen im elektrischen Netzwerk wirken. Mit einem elektrischen Netzwerk ist eine Verschaltung von einer oder mehreren Komponenten, beispielsweise von Steuergeräten, Energieguellen und Aktuatoren gemeint. Dies kann beispielsweise durch das Bordspannungsnetz eines Kraftfahrzeugs gebildet sein. Der Elektromotor des Fluidfördersystems ist derart an das elektrische Netzwerk angebunden, dass seine Drehzahl reguliert werden kann. Die Drehzahl des Elektromotors und damit auch der an den Elektromotor angebundenen Fluidförderpumpe ist ein wesentliches Kriterium, um die Fluid- fördermenge der Fluidförderpumpe zu bestimmen. Um eine be^¬ stimmte gewünschte Fluidfördermenge zu fördern, ist ein ge^¬ wisses bestimmbares Drehzahlniveau der Fluidförderpumpe not^¬ wendig. Das gewünschte Drehzahlniveau lässt sich über das An^¬ legen einer geeigneten Spannung an den Elektromotor erreichen .

Der Spannungsmanipulator kann bevorzugt dazu eingesetzt werden, um ein geeignetes Spannungsniveau am Elektromotor zu er^¬ zeugen. Dadurch lässt sich eine ausreichende Fluidfördermenge sicherstellen .

Das Kraftstofffördersystem kann sowohl durch die angelegte Spannung als auch durch eine Drehzahlvorgabe angesteuert wer^¬ den. Dabei besteht zwischen der angelegten Spannung und der sich an der Kraftstoffförderpumpe einstellenden Drehzahl jedoch ein vom jeweiligen Kraftstofffördersystem und den Betriebsbedingungen abhängiger Zusammenhang. Bevorzugt wird auch bei einem über die Drehzahl angesteuerten Kraftstofffördersystem eine Spannung ermittelt, mit welcher die Kraft^¬ stoffförderpumpe beaufschlagt werden muss, um die vorgegeben Drehzahl zu erreichen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Spannungsmanipulator aktiviert wird, wenn die zum Erreichen einer Drehzahl der Fluidförderpumpe benötigte Spannung außerhalb eines vordefi^¬ nierten Spannungsbereichs liegt. Das elektrische Netzwerk wird in der Regel auf einem bestimm^¬ ten Spannungsniveau betrieben. Die Spannung, mit der der Elektromotor vom elektrischen Netzwerk beaufschlagt werden kann, ist daher limitiert. Dadurch ist auch die mögliche ma^¬ ximale Drehzahl limitiert, da diese direkt von der Spannung am Elektromoto abhängt. Sollte eine Drehzahl zur Sicherstel^¬ lung der Fluidfördermenge benötigt werden, die eine Spannung oberhalb der Maximalspannung im elektrischen Netzwerk nötig macht, kann diese Drehzahl ohne eine Veränderung der Spannung nicht erreicht werden. Der Spannungsmanipulator kann die Spannung des elektrischen Netzwerks geeignet verstärken, um letztlich eine Spannung am Elektromotor zu erzeugen, die über der maximalen Spannung des elektrischen Netzwerkes liegt. Der Spannungsmanipulator kann so als Spannungsverstärker wirken.

Im umgekehrten Fall kann der Spannungsmanipulator auch dazu verwendet werden, um die Spannung auf ein Niveau abzusenken, das von dem elektrischen Netzwerk nicht bereitgestellt werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um die Spannung im restlichen elektrischen Netz nicht unnötig weit reduzieren zu müssen, da beispielsweise andere Verbraucher ein höheres Spannungsniveau benötigen. So kann der Elektromotor mit einer sehr niedrigen Spannung beaufschlagt werden, was in einer sehr niedrigen Drehzahl resultiert, während die Spannung im restlichen elektrischen Netzwerk praktisch unverändert bleibt .

In einer Anwendung ohne Spannungsmanipulator kann eine Absenkung der Drehzahl alternativ beispielsweise durch eine Reduzierung der Modulations frequenz eines zur Ansteuerung des Elektromotors verwendeten pulsweitenmodulierten Signals erreicht werden. Die ist jedoch nachteilig, da durch eine Ab^¬ senkung der Modulations frequenz unter eine definierte Grenze akustisch nachteilige Effekte hervorgerufen werden können.

Der vordefinierte Spannungsbereich wird bevorzugt durch das Spannungsniveau des elektrischen Netzwerks bestimmt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeich^¬ net, dass das elektrische Netzwerk mit einer vorgebbaren Netzspannung betrieben wird, wobei die Spannung, mit welcher der Elektromotor angesteuert wird, durch den Spannungsmanipu^¬ lator auf ein Niveau unterhalb der Netzspannung absenkbar ist. Dies ist vorteilhaft, um den zur Verfügung stehenden Drehzahlbereich des Elektromotors und somit der Fluidförder- pumpe insgesamt zu erweitern. Der Spannungsmanipulator wirkt hier als Signalabschwächer. Dies ist insbesondere vorteil^¬ haft, wenn das elektrische Netzwerk mit einer sehr hohen Spannung betrieben wird, die entweder nur temporär begrenzt oder dauerhaft am elektrischen Netzwerk anliegt. Dies ist beispielsweise der Fall in einem Elektrofahrzeug, welches re^¬ gelmäßig eine deutlich höhere Netzspannung aufweist. Insbe^¬ sondere während der Rekuperation, also der Rückgewinnung von elektrischer Energie aus der Bewegung des Elektrofahrzeugs , kann ein sehr hohes Spannungsniveau im elektrischen Netzwerk ent stehen .

Auch ist es zu bevorzugen, wenn das elektrische Netzwerk mit einer vorgebbaren Netzspannung betrieben wird, wobei die Spannung, mit welcher der Elektromotor angesteuert wird, durch den Spannungsmanipulator auf ein Niveau oberhalb der Netzspannung anhebbar ist. Hier wirkt der Spannungsmanipula^¬ tor als Signalverstärker, der insbesondere das Spannungsniveau des Signals gegenüber dem Spannungsniveau des elektri^¬ schen Netzwerks anhebt, wodurch eine höhere Drehzahl am Elektromotor und somit auch an der Fluidförderpumpe erzeugt werden kann. Die Einsatzbandbreite einer Fluidförderpumpe kann hierdurch nach oben hin vergrößert werden, da durch die Spannungsverstärkung ein Betrieb mit einer höheren Drehzahl ermöglicht wird. Der Drehzahlbereich des Elektromotors und damit der Fluidförderpumpe wird hierdurch vergrößert. Mit der vorher bereits erwähnten Möglichkeit die Spannung auch unter das Spannungsniveau des restlichen elektrischen Netzwerks ab- senken zu können wird somit insgesamt der Drehzahlbereich so^¬ wohl nach oben als auch nach unten erweitert.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Spannungsmanipu^¬ lator als Filter zwischen dem Elektromotor und dem restlichen elektrischen Netzwerk wirkt.

Ein Filter ist insbesondere vorteilhaft, um Unterschiede, insbesondere in der Schaltfreguenz der verwendeten Signale, vor und hinter dem Spannungsmanipulator voneinander getrennt zu halten. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn die

Schaltfreguenz im restlichen elektrischen Netzwerk wesentlich höher ist als die Schaltfreguenz zwischen dem Spannungsmanipulator und dem Elektromotor. Das restliche elektrische Netzwerk kann beispielsweise mit einer Schaltfreguenz von ungefähr 500 kHz betrieben werden, wodurch eine Bedämpfung beziehungsweise Filterung des elektrischen Netzwerkes mit einfa^¬ cheren Bauelementen und weniger Aufwand erfolgen kann als bei deutlich niedrigeren Schaltfreguenzen . Der Spannungsmanipulator kann jedoch trotzdem derart ausgelegt sein, dass der Elektromotor mit einer wesentlich niedrigeren Schaltfreguenz angesteuert wird, die beispielsweise bei 20 kHz bis 25 kHz liegen kann. Durch den Spannungsmanipulator kann eine einfache Trennung der beiden Schaltfreguenzbereiche erreicht wer^¬ den .

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Fluidfördersystem durch den Spannungsmanipulator von dem restlichen elektrischen Netzwerk hinsichtlich der Schalt freguenz der Ansteuer- signale entkoppelt ist, wobei zwischen dem Spannungsmanipula^¬ tor und dem Elektromotor eine niedrigere Schaltfreguenz herrscht als zwischen dem elektrischen Netzwerk und dem Spannungsmanipulator. Dies ist vorteilhaft, um eine einfache Fil^¬ terung und/oder Bedämpfung des elektrischen Netzwerks ermöglichen zu können, während der Elektromotor trotzdem mit einem Ansteuersignal mit einer möglichst optimalen Schaltfreguenz beaufschlagt werden kann. Auch ist es zweckmäßig, wenn die von dem Spannungsmanipulator an den Elektromotor ausgegebene Spannung der Spannung im restlichen elektrischen Netzwerk entspricht, wobei die

Schaltfreguenz zwischen Elektromotor und Spannungsmanipulator von der Schaltfreguenz im restlichen elektrischen Netzwerk unterschiedlich ist. Dies ist vorteilhaft, um eine Entkopp^¬ lung der Schaltfreguenzen zu erreichen, auch wenn das Spannungsniveau ansonsten unverändert bleibt .

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Spannungsmanipu^¬ lator als Dämpfer zwischen der Schaltfreguenz des Ansteuersignais des Elektromotors und der Schaltfreguenz im restli^¬ chen elektrischen Netzwerk dient. Eine dämpfende Funktion des Spannungsmanipulators ist vorteilhaft, um eine möglichst weitreichende Entkopplung des dem Spannungsmanipulators nach^¬ gelagerten Zweigs und dem restlichen elektrischen Netzwerk zu erreichen .

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Spannungsmanipulator durch einen Booster gebildet ist, wobei der Booster nach dem ZETA-Prinzip oder dem SEPIC-Prinzip oder dem BUCK-Prinzip oder dem BOOST-Prinzip aufgebaut ist. Diese genannten Prinzipien sind im Stand der Technik bekannt und stellen geeignete Aufbaumuster für einen Spannungsmanipulator dar.

Auch ist es zu bevorzugen, wenn die von dem Spannungsmanipu^¬ lator erzeugte und an den Elektromotor geleitete Spannung exakt der benötigten Spannung zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Fluidförderpumpe beziehungsweise zum Fördern ei^¬ ner gewünschten Fluidfördermenge entspricht. Dies ist vor^¬ teilhaft, um einen möglichst energieeffizienten Betrieb des Fluidfördersystems zu ermöglichen.

Durch den Einsatz eines Spannungsmanipulators kann eine klei^¬ ner dimensionierte Fluidförderpumpe verwendet werden, die insbesondere energetisch optimiert ist. Im Regelfall kann diese in einem energetisch optimalen Bereich betrieben werden und bei Bedarf durch den Einsatz des Spannungsmanipulators auf ein höheres Drehzahlniveau angehoben werden. Der Wirkungsgradverlust, der durch den Einsatz eines Spannungsmanipulators unweigerlich entsteht, kann durch den Betrieb des restlichen elektrischen Netzwerks und insbesondere der dem Elektromotor vorgeschalteten Leistungs stufe in einem besonders optimalen Bereich kompensiert werden, wodurch insgesamt ein energetisch effizienterer Betrieb möglich ist.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem Spannungsmanipulator und dem Elektromotor eine Leistungsstufe zur Blockkommutierung angeordnet ist, wobei die Leistungs stufe mit einem Tastverhältnis von 90 % bis 100 % betrieben wird und die Drehzahl des Elektromotors durch die vom Spannungsma^¬ nipulator ausgegebene Spannung gesteuert wird. Besonders be^¬ vorzugt ist das Tastverhältnis an der Leistungsstufe ungefähr 100 %.

Über die Leistungs stufe wird die Blockkommutierung des Elekt^¬ romotors erreicht, wodurch insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor vorteilhaft betrieben werden kann. Die Leistungsstufe kann mit unterschiedlichen Tastgraden beziehungsweise Tastverhältnissen betrieben werden, wobei das Tastverhältnis das Verhältnis zwischen der Impulsdauer und der Periodendauer von Impulsen angibt, die von der Leistungsstufe ausgehen. Um einen energetisch optimalen Betrieb zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Tastverhältnis möglichst hoch und idealerweise 100 % beträgt. Durch einen Betrieb mit einem Tastverhältnis von 100 % kann insbesondere die entste^¬ hende Verlustleistung optimiert werden, indem sie abgesenkt wird .

In einer Anwendung ohne einen vorgeschalteten Spannungsmanipulator kann die Drehzahlregelung des Elektromotors durch eine Variation des Tastverhältnisses in der Leistungsstufe er^¬ folgen. Dabei können jedoch Betriebssituationen auftreten, die aufgrund eines niedrigen TastVerhältnis ses energetisch ungünstig sind, da durch die Leistungs stufe in diesem Bereich eine hohe Verlustleistung erzeugt wird. Vorteilhafter ist es einen Betrieb der Leistungsstufe mit einem möglichst hohen Tastverhältnis zu erreichen, um die Verlustleistung durch die Leistungsstufe möglichst gering zu halten. Durch das Vor^¬ schalten eines Spannungsmanipulators kann eine Variation der Drehzahl des Elektromotors auch bei einem gleichbleibend ho^¬ hen TastVerhältnis der Leistungsstufe erreicht werden.

Durch die bereits beschriebene Entkopplung des restlichen elektrischen Netzwerks von der Strecke zwischen dem Spannungsmanipulator und dem Elektromotor ist es insbesondere auch möglich die Leistungsstufe mit einer Schalt freguenz zu betreiben, die von der Schaltfreguenz des restlichen elektrischen Netzwerks verschieden ist. Dies ist besonders vorteil^¬ haft, um sowohl die Leistungsstufe als auch das restliche elektrische Netzwerk mit einer jeweils optimalen Schaltfre- guenz betreiben zu können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei^¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert er läutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Verfah rensschritte des Verfahrens, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Trennung der Freguenzbereiche im restlichen elektrischen Netzwerk und der Strecke zwischen dem Spannungsma- nipulator und dem Elektromotor durch den Spannungsmanipulator .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild 1, wobei das Block^¬ schaltbild die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsge^¬ mäßen Verfahrens verdeutlicht.

In Block 2 wird die gewünschte Fluidfördermenge bestimmt. Dies kann beispielsweise über eine geeignete Sensorik gesche^¬ hen oder durch eine Vorgabe aus einem Steuergerät. Die Fluid- fördermenge ist im Falle eines Kraftstofffördersystems regel^¬ mäßig im Motorsteuergerät genau bekannt und kann als Wert von diesem zur Verfügung gestellt werden.

Im Block 3 wird aus der ermittelten Fluidfördermenge eine Drehzahl ermittelt, mit welcher die Fluidförderpumpe drehen muss, um die entsprechende Fluidmenge zu fördern. Hierzu wer^¬ den zusätzlich weitere Werte einbezogen, wie beispielsweise den Druck im Fluidfördersystem, die Temperatur des zu fördernden Fluids oder die Viskosität des zu fördernden Fluids. Auch die Eigenschaften des Fluidfördersystems, die durch die jeweilige bauliche Ausgestaltung bestimmt werden, können in die Ermittlung der Drehzahl einfließen.

Der Block 4 dient zur Ermittlung der Spannung, die benötigt wird, um den die Fluidförderpumpe antreibenden Elektromotor mit der ermittelten Drehzahl drehen zu lassen. Die Drehzahl von Elektromotoren lässt sich unter anderem insbesondere durch die Variation der an die Elektromotoren angelegten Spannung bestimmen.

Abschließend wird in Block 5 ein Spannungsmanipulator aktiviert, der das Spannungssignal in seiner Amplitude derart be- einflusst, dass einer Erhöhung oder eine Verringerung der Spannung erreicht wird. Daraus resultiert dann eine Erhöhung oder eine Verringerung der Drehzahl des Elektromotors. Besonders vorteilhaft kann der Spannungsmanipulator die Spannung auch auf einen Wert oberhalb oder unterhalb der in ihn einge^¬ leiteten Spannung verändern. Auch kann durch eine Aktivierung des Spannungsmanipulators auch nur eine Veränderung der Schaltfreguenz der Spannung erreicht werden, ohne dabei die Amplitude zu vergrößern oder zu verringern.

Die Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild 6, das eine Verschal- tung des Spannungsmanipulators 7 mit einem Elektromotor 8 zeigt. Links vom Spannungsmanipulator 7 ist das restliche elektrische Netzwerk angedeutet. Dieses kann beispielsweise Spannungsguellen, Steuergeräte und andere Verbraucher enthal^¬ ten .

Rechts vom Spannungsmanipulator 7 ist eine elektrische Stre^¬ cke 9 dargestellt, über welche der Spannungsmanipulator 7 mit einer Leistungsstufe 10 elektrisch leitend verbunden ist. Die Leistungsstufe 10 dient der Blockkommutierung der vom Spannungsmanipulator 7 ausgegebenen Spannung beziehungsweise dem Spannungssignal. Durch die Blockkommutierung kann beispiels^¬ weise ein bürstenloser Gleichstrommotor angetrieben werden.

Zwischen dem Spannungsmanipulator 7 und der Leistungs stufe 10 ist ein Filter 11 angeordnet, der zur Filterung der vom Spannungsmanipulator 7 ausgegebenen Spannung dient .

Der Spannungsmanipulator 7 ist bevorzugt ein sogenannter Booster, der aus einer Schaltung aus mehreren elektrischen und/oder elek-tronischen Elementen gebildet ist. Der Booster kann nach den im Stand der Technik bekannten unterschiedlichen Prinzipien aufgebaut sein.

Besonders vorteilhaft kann durch den Spannungsmanipulator 7 auch eine Freguenzentkopplung zwischen dem links angedeuteten restlichen elektrischen Netzwerk und der Strecke 9 zwischen dem Spannungsmanipulator 7 und dem Elektromotor 8 bewirkt werden. Die Strecke 9 hin zum Elektromotor 8 wird bevorzugt mit einer Schaltfreguenz von ca. 20 kHz betrieben, während das restliche elektrische Netzwerk mit einer wesentlich höhe^¬ ren Schaltfreguenz von beispielsweise 500 kHz betrieben.

Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein weiterer Filter dargestellt, der eine Filterrung der aus dem restlichen elektrischen Netzwerk kommenden Spannungen und Spannungssignale vor dem Spannungsmanipulator 7 ermöglicht .

Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens. Insbesondere der durch den Block 7 dargestellte Spannungsmanipulator kann auf sehr vielfältige Weise ausgebildet sein. Auch die Anbindung des Elektromotors 8, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, ist ledig^¬ lich beispielhaft und schließt alternative Ausgestaltungen nicht aus .

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Fluidfördersystems , mit einer Fluidförderpumpe, mit einem Spannungsmanipulator

(7) und mit einem Elektromotor (8), wobei das Fluidför- dersystem in ein elektrisches Netzwerk integriert ist und der Elektromotor (8) durch eine an den Elektromotor

(8) angelegte Spannung ansteuerbar ist und der Spannungsmanipulator (7) dem Elektromotor (8) vorgeschaltet ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden:

^■ Ermittlung der gewünschten Fluidfördermenge,

^■ Ermittlung der notwendigen Drehzahl der Fluidförder- pumpe zur Förderung der gewünschten Fluidfördermenge,

^■ Aktivieren des Spannungsmanipulators (7) zur Errei^¬ chung der benötigten Spannung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsmanipulator (7) aktiviert wird, wenn die zum Erreichen einer Drehzahl der Fluidförderpumpe benötigte Spannung außerhalb eines vor^¬ definierten Spannungsbereichs liegt .

3. Verfahren nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der vordefinierte Spannungsbe^¬ reich durch das Spannungsniveau des elektrischen Netzwerks bestimmt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das elektrische Netzwerk mit einer vorgebbaren Netzspannung betrieben wird, wobei die Spannung, mit welcher der Elektromotor (8) angesteuert wird, durch den Spannungs^¬ manipulator (7) auf ein Niveau unterhalb der Netzspannung absenkbar ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das elektrische Netzwerk mit einer vorgebbaren Netzspannung betrieben wird, wobei die Spannung, mit welcher der Elektromotor (8) angesteuert wird, durch den Spannungs^¬ manipulator (7) auf ein Niveau oberhalb der Netzspannung anhebbar ist .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsmanipulator (7) als Filter zwischen dem Elektromotor (8) und dem restlichen elektrischen Netzwerk wirkt .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Flu- idfördersystem durch den Spannungsmanipulator (7) von dem restlichen elektrischen Netzwerk hinsichtlich der Schaltfrequenz der Ansteuersignale entkoppelt ist, wobei zwischen dem Spannungsmanipulator (7) und dem Elektromotor (8) eine niedrigere Schalt frequenz herrscht als zwi^¬ schen dem elektrischen Netzwerk und dem Spannungsmanipulator (7) .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die von dem Spannungsmanipulator (7) an den Elektromotor (8) ausgegebene Spannung der Spannung im restlichen elektrischen Netzwerk entspricht, wobei die Schaltfrequenz zwischen Elektromotor (8) und Spannungsmanipulator (7) von der Schalt frequenz im restlichen elektrischen Netzwerk unterschiedlich ist.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsmanipulator (7) als Dämpfer zwischen der Schaltfrequenz des Ansteuersignais des Elektromotors (8) und der Schaltfrequenz im restlichen elektrischen Netzwerk dient .

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsmanipulator (7) durch einen Booster gebildet ist, wobei der Booster nach dem ZETA-Prinzip oder dem SEPIC-Prinzip oder dem BUCK-Prinzip oder dem BOOST- Prinzip aufgebaut ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die von dem Spannungsmanipulator (7) erzeugte und an den Elek- tromotor (8) geleitete Spannung exakt der benötigten

Spannung zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Fluidförderpumpe beziehungsweise zum Fördern einer ge^¬ wünschten Fluidfördermenge entspricht.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Spannungsmanipulator (7) und dem Elektromotor (8) eine Leistungsstufe (10) zur Blockkommutierung angeord^¬ net ist, wobei die Leistungsstufe (10) mit einem Tast^¬ verhältnis von 90 % bis 100 % betrieben wird und die Drehzahl des Elektromotors (8) durch die vom Spannungs^¬ manipulator (7) ausgegebene Spannung gesteuert wird.