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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Leistungssteuerungsvorrichtung zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung an einen Verbraucher. Bei der Leistungssteuerungsvorrichtung kann es sich z. B. um ein elektrisches oder elektronisches Funktionsmodul zum Betrieb eines Stellers bzw. einer Einstelleinheit, insbesondere in einem Fahrzeug, handeln. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen der von einer Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebenen elektrischen Leistung.
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Hintergrund der Erfindung
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Moderne Kraftfahrzeuge besitzen diverse Elektronikmodule zum Betrieb verschiedenster Steller. Ein Beispiel eines solchen Elektronikmoduls in einem Kraftfahrzeug ist die Ansteuerelektronik der Kraftstoffpumpe. Es handelt sich hierbei um einen Steller zur Drehzahlregelung der Pumpe um durch geregelten Betrieb entsprechend dem momentanen Kraftstoffbedarf Energie zu sparen. Diese Elektronikmodule sind in verschiedenen Ausführungsformen verfügbar. Beispielsweise können diese ausgeführt sein, bürstenbehaftete Motoren oder auch bürstenlose Motoren anzusteuern. Die elektronischen Leistungssteller haben typische Wirkungsgrade von etwa 80 bis 90% abhängig von der Leistungsklasse und sonstigen Randbedingungen.
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Die Auslegung der Elektronik in modernen Kraftfahrzeugen kann aus Kostengründen so gestaltet sein, dass ein definierter Betrieb oder Betriebsbereich bei definierten Umgebungsbedingungen (insbesondere Temperaturen) gerade eben möglich ist, ohne eine lokale Überlastung der Elektronikmodule. Die Betriebsart des Elektronikmoduls, also des Stellers, kann hierbei Dauerbetrieb bei maximaler Last und maximaler Temperatur sein, es kann aber auch ein Profil mit bestimmten Lastzuständen über einen bestimmten Zeitraum sein.
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Der Betrieb an der oberen Umgebungstemperatur führt bei der gewünschten knappen, kostenoptimierten, Auslegung bis zum Erreichen der zulässigen Maximaltemperaturen im Inneren der Elektronikmodule, also Steller. Bei geeigneter Gestaltung und Bemessung der Elektronikmodule wird die zulässige Maximaltemperatur auch nicht überschritten.
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Im Normalbetrieb erfolgt die Kommunikation des Elektronikmoduls mit der Motorsteuerung beispielsweise über ein Bus-Signal wie z. B. CAN oder über eine einfache PWM-Schnittstelle. Die Motorsteuerung erhält im Normalbetrieb typischerweise Rückmeldungen über den Zustand des Stellers und kann auf Störungs- oder Statusmeldungen reagieren und in geeigneter Weise eingreifen, um beispielsweise den Steller in einem anderen Betriebsbereich anzusteuern.
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Eine autonome Abschaltung oder auch Reduktion der Systemleistung durch das Elektronikmodul, z. B. eine Kraftstoffpumpenelektronik, ist im Allgemeinen nicht zulässig, sondern soll nur auf entsprechende Vorgabe der Motorsteuerung erfolgen.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 000 124 A1 zeigt ein Kraftstofffördergerät mit einer Steuerungseinheit für eine Kraftstoffpumpe. Das Kraftstofffördergerät ist hierbei zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Brennkraftmaschine durch ein Maschinensteuergerät gesteuert wird. Das Pumpenmodul des Kraftstofffördergerätes ist im Kraftstofftank angeordnet und weist eine Kraftstoffpumpe auf. Das Kraftstofffördergerät weist weiterhin eine Druckerfassungseinheit auf, die stromabwärts der Kraftstoffpumpe vorgesehen ist und zur Erfassung des Kraftstoffdrucks vorgesehen ist. Weiterhin ist eine von dem Maschinensteuergerät separat ausgeführte Pumpensteuerungseinheit zur Steuerung eines Antriebssignals der Kraftstoffpumpe entsprechend einem Erfassungssignal der Druckerfassungseinheit vorgesehen.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 051 082 A1 zeigt eine Saugpumpensteuerung für eine Direkteinspritzkraftstoffanlage mit zwei Pumpen. Dabei wird insbesondere ein wirtschaftliches Verfahren zum Steuern einer Saugpumpe beschrieben, die als Teil einer Direkteinspritzkraftstoffanlage arbeitet. Nach dem Verfahren werden zumindest zwei unterschiedliche Betriebsmodi vorgesehen.
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Der erste Modus sieht vor, dass eine Pumpe niedrigeren Drucks einer Pumpe höheren Drucks Kraftstoff zuführt. Die Pumpe höheren Drucks führt den Kraftstoff dann Kraftstoffeinspritzventilen zu. Der erste Modus sieht dabei insbesondere die Anpassung der zum Ansteuern der Pumpe niedrigeren Drucks verwendete Energie in Abhängigkeit von einem stromabwärts der Pumpe höheren Drucks befindlichen Sensors vor.
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Der zweite Modus sieht eine Änderung der Energie zum Ansteuern der Pumpe niedrigeren Drucks in Abhängigkeit von einer Veränderung der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors vor, während die Pumpe höheren Drucks aktiviert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, die Arbeitsweise eines Elektronikmoduls in einem Fahrzeug zu verbessern, insbesondere wenn die Verbindung zu einer Leistungsvorgabeeinheit unterbrochen wurde und das Elektronikmodul in einem autonomen Betrieb arbeitet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Leistungssteuerungsvorrichtung angegeben, welche ausgeführt ist, eine an einen Verbraucher abgegebene elektrische Leistung zu variieren. Die Leistungssteuerungsvorrichtung weist eine Steuereinheit und Temperaturerfassungseinheit auf. Die Steuereinheit ist ausgeführt, eine Leistungsvorgabe von einer Leistungsvorgabeeinheit zu erhalten und eine Unterbrechung einer Verbindung zwischen der Leistungssteuerungsvorrichtung und der Leistungsvorgabeeinheit zu detektieren. Die Temperaturerfassungseinheit ist ausgeführt, eine Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung zu erfassen. Die Steuereinheit ist weiter ausgeführt, im Falle einer Unterbrechung der Verbindung zwischen der Leistungssteuerungsvorrichtung und der Leistungsvorgabeeinheit die an den Verbraucher abgegebene elektrische Leistung in Abhängigkeit der von der Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur zu verändern.
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Damit wird insbesondere ein autonomer Betrieb der Leistungssteuerungsvorrichtung ermöglicht, wenn eine Verbindung zwischen der Leistungssteuerungsvorrichtung und einer Leistungsvorgabeeinheit unterbrochen ist. Ein solcher autonomer Betrieb kann auch als Notbetrieb bezeichnet werden.
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In einem Fahrzeug bedarf die Funktion einzelner Module üblicherweise einer Koordination. So kann es z. B. erforderlich sein, die Leistungsabgabe einer Funktionseinheit durch eine Leistungssteuerungsvorrichtung zu steuern. Dabei kann es aber auch erforderlich sein, dass die Leistungssteuerungsvorrichtung von einer zentralen Leistungsvorgabeeinheit eine Vorgabe erhält, wie die jeweilige Funktionseinheit anzusteuern ist. Die zentrale Leistungsvorgabeeinheit kann eine Koordinationsaufgabe inne haben. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Motorsteuerung handeln und die Leistungssteuerungsvorrichtung kann ausgeführt sein, eine Kraftstoffpumpe anzusteuern (Pumpensteuerung), damit der von der Kraftstoffpumpe gelieferte Volumenstrom an Kraftstoff an den aktuellen Bedarf des Motors angepasst wird. Wird nun die Verbindung zwischen der Motorsteuerung und der Pumpensteuerung unterbrochen, kann die Pumpensteuerung gerade nicht mehr von zentraler Stelle eine Vorgabe über die benötigte Kraftstoffmenge erhalten.
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Es kann eine Anforderung in einem Fahrzeug sein, dass z. B. der Steller einer Kraftstoffpumpe auch bei Abbruch der Kommunikation (z. B. durch Kabelfehler) die Funktion der Kraftstoffpumpe im Notbetrieb (sog. Limp Home Betriebsmodus) aufrecht erhalten kann, damit das Fahrzeug nicht liegenbleibt. Weiterhin kann es eine Anforderung sein, dass der Notbetrieb nicht zu einer verminderten Fahrleistung führen soll und dass der Fehler ggf. erst beim nächsten regulären Wartungsaufenthalt des Fahrzeugs in der Werkstattbehoben werden muss. Diese Forderungen führen dazu, dass der sogenannte Notbetrieb ein Zustand ist, der vergleichsweise lange anhaltend sein kann und bei dem z. B. die Kraftstoffpumpe ggf. mit hoher oder gar maximaler Leistung betrieben wird. Die von der Brennkraftmaschine abgenommene Kraftstoffmenge schwankt entsprechend dem Fahrzustand stark. Dies kann dazu führen, dass in Leerlauf- oder Teillastsituationen, also während der meisten Zeit während des Betriebs eines Fahrzeugs, deutlich zu viel Kraftstoff gefördert wird, weil die Pumpe mit einem vorher definierten hohen oder maximalen Arbeitspunkt betrieben wird. Hierdurch steigt der Druck im hydraulischen System bis sich ein mechanisches Druckbegrenzerventil im Tank öffnet und die überschüssige Kraftstoffmenge wieder in den Tank abgeblasen wird.
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Die Kraftstoffpumpe kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie eine Leistungsaufnahme aufweist, die bei einer konstanten Drehzahl direkt druckabhängig ist. Daher kann der Notbetrieb mit maximaler Pumpendrehzahl und hohem Druck dazu führen, dass die Leistungsaufnahme höher ist als im Normalbetrieb bei dieser Drehzahl. Entsprechend nehmen auch die Verluste im elektronischen Steller zu. Der Steller kann aber insbesondere nicht zum Betrieb mit dieser erhöhten Verlustleistung bei allen Umgebungstemperaturen ausgelegt sein, so dass es bei diesem Betriebspunkt möglicherweise zu Schäden an der Leistungssteuerungsvorrichtung kommen kann. Eine solche Auslegung der Leistungssteuerungsvorrichtung ist prinzipiell möglich, wird aber aus Effizienzgründen nicht ausgeführt, da dieser Betriebspunkt üblicherweise nur ausnahmsweise tatsächlich gefordert ist.
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Da im Notbetrieb veränderte Randbedingungen vorliegen und eine maximale Systemverfügbarkeit bei minimalen Kosten angestrebt wird, sieht die hierin beschriebene Leistungssteuerungsvorrichtung vor, unter bestimmten Bedingungen eine autonome graduelle oder gestufte Reduktion der gestellten Leistung zu erlauben, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung.
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Die hierin beschriebene Leistungssteuerungsvorrichtung ermöglicht eine maximale Verfügbarkeit des Verbrauchers, ohne diesen ständig auf Höchstlast zu betreiben. Die Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung und/oder des Verbrauchers wird für die Höhe der abgegebenen Leistung berücksichtigt und die Leistung wird angepasst, auch wenn die Leistungsvorgabe durch Verbindungsunterbrechung zu der Leistungsvorgabeeinheit wegfällt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die an den Verbraucher abgegebene elektrische Leistung zu reduzieren, wenn ein vorgegebener Temperaturschwellwert erreicht wird.
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Damit ist eine aufwändige Steuerung des Verbrauchers im Notbetrieb nicht notwendig, da durch die Leistungssteuerungsvorrichtung eine maximale Leistung in Abhängigkeit der Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegeben wird. Die Verbraucherlast mag zwar nicht berücksichtigt werden, da die Verbindung zu der Leistungsvorgabeeinheit unterbrochen wurde, jedoch wird die maximal mögliche Kraftstoffmenge gefördert, ohne dabei die Pumpensteuerung bzw. Leistungssteuerungsvorrichtung zu überlasten.
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Unter dem Erreichen eines Temperaturschwellwerts kann das Annähern der Temperatur an einen vorgegebenen Temperaturwert verstanden werden. Insbesondere eine Annäherung an den vorgegebenen Temperaturwert durch Erwärmung, also von einer niedrigen Temperatur in Richtung des höheren Temperaturschwellwerts. Wird dieser Temperaturschwellwert erreicht, erfolgt eine Reduzierung der von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebenen elektrischen Leistung, um so der Leistungssteuerungsvorrichtung die Möglichkeit zu geben, abzukühlen und die Gefahr von Schäden zu minimieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der vorgegebene Temperaturschwellwert variabel.
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Dies ermöglicht eine Anpassung des Betriebsverhaltens der Leistungssteuerungsvorrichtung im Notbetrieb an äußere Rahmenbedingungen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine thermische Zeitkonstante der Leistungssteuerungsvorrichtung für die Ermittlung der abgegebenen elektrischen Leistung berücksichtigt.
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Bei der thermischen Zeitkonstante kann es sich um einen Parameter basierend auf der thermischen Kapazität und dem thermischen Fluss zwischen der Leistungssteuerungsvorrichtung und der Umgebung handeln. Diese beiden Größen können gemeinsam ein Abkühlverhalten der Leistungssteuerungsvorrichtung beschreiben.
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In anderen Worten kann es damit möglich sein, die von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebene elektrische Leistung so zu verändern, dass ein Abkühlverhalten der Leistungssteuerungsvorrichtung berücksichtigt wird. Hierbei kann auch insbesondere die Umgebungstemperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung herangezogen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die Leistungssteuerungsvorrichtung abzuschalten, wenn ein maximal zulässiger Temperaturgrenzwert erreicht wird.
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Der Temperaturgrenzwert ist insbesondere derjenige Temperaturwert, bei dem ein Schaden an der Leistungssteuerungsvorrichtung droht. Das autonome Abschalten der Leistungssteuerungsvorrichtung erfolgt damit ausschließlich im Notbetrieb, wenn also die Verbindung zu der Leistungsvorgabeeinheit unterbrochen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Fluidpumpenanordnung angegeben. Die Fluidpumpenanordnung weist eine Fluidpumpe und eine Leistungssteuerungsvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben auf. Die Leistungssteuerungsvorrichtung ist so mit der Fluidpumpe gekoppelt, dass sie eine elektrische Leistung an die Fluidpumpe abgeben kann. Die Fluidpumpe ist ausgeführt, ein Fluidfördervolumen in Abhängigkeit der an sie abgegebenen elektrischen Leistung zu variieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fluidpumpenanordnung eine Kraftstoffpumpe für ein Fahrzeug.
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Auch im Notbetrieb liefert die Fluidpumpenanordnung den maximalen Volumenstrom in der Kraftstoffleitung ohne dabei die Leistungssteuerungsvorrichtung zu überlasten, da die Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung für die Vorgabe der Drehzahl der Kraftstoffpumpe berücksichtigt wird. Dies kann die Lebensdauer der Leistungssteuerungsvorrichtung erhöhen und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlern und Schäden reduzieren.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder beispielsweise um ein motorisiertes Zweirad. Das Fahrzeug weist eine Brennkraftmaschine auf, welche von einer Kraftstoffförderpumpe und eine Kraftstoffleitung mit Kraftstoff versorgt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Fluidpumpenanordnung wie oben und im Folgenden beschrieben angegeben. Das Fahrzeug weist weiterhin einen Fluidbehälter zum Aufnehmen eines Brennkraftstoffs und eine Brennkraftmaschine, deren Betriebsverhalten von einer Brennkraftmaschinensteuerung steuerbar ist, auf. Die Fluidpumpe ist angeordnet, den Brennkraftstoff aus dem Fluidbehälter an die Brennkraftmaschine bereitzustellen. Die Brennkraftmaschinensteuerung ist ausgeführt, eine Leistungsvorgabe der Fluidpumpe an die Leistungssteuerungsvorrichtung zu übermitteln.
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Bei der Brennkraftmaschinensteuerung oder Motorsteuerung handelt es sich um die Leistungsvorgabeeinheit, welche die Leistungssteuerungsvorrichtung ansteuert, um die Fluidpumpe mit elektrischer Leistung zu versorgen und so die geförderte Kraftstoffmenge beeinflussen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennkraftmaschinensteuerung ausgeführt, regelmäßig ein Signal an die Leistungssteuerungsvorrichtung zu senden und von dieser ein Rücksignal zu erhalten, so dass die Brennkraftmaschinensteuerung eine Unterbrechung der Verbindung zu der Leistungssteuerungsvorrichtung erkennen kann.
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Bei dem regelmäßigen Signal an die Leistungssteuerungsvorrichtung kann es sich um ein Kontrollsignal handeln, dessen Ausbleiben auf eine Unterbrechung der Verbindung (sei dies mechanisch oder elektrisch) hindeutet. Die Leistungssteuerungsvorrichtung kann die Unterbrechung der Verbindung detektieren, wenn es das Kontrollsignal nicht mehr empfängt und die Brennkraftmaschinensteuerung detektiert die Unterbrechung der Verbindung, wenn das Rücksignal nicht empfangen wird.
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Das Kontrollsignal kann ein periodisches Signal sein, welches in vorgegebenen gleichbleibenden oder wechselnden zeitlichen Intervallen gesendet wird. Beispielsweise können dies wenige Sekunden, eine, zwei oder mehrere Sekunden, oder wenige Minuten, eine, zwei oder mehrere Minuten, sein, nach deren Verstreichen das Kontrollsignal erneut gesendet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Brennkraftmaschinensteuerung ausgeführt, ein Leistungsverhalten der Leistungssteuerungsvorrichtung zu ermitteln, wenn die Verbindung zu der Leistungssteuerungsvorrichtung unterbrochen ist.
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Die Brennkraftmaschinensteuerung kann das Verhalten der Leistungssteuerungsvorrichtung insbesondere unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs und des der Brennkraftmaschinensteuerung bekannten thermischen Verhaltens vorhersagen, z. B. durch Ablesen aus einem Kennlinienfeld, welches u. a. die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs und die von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebene elektrische Leistung enthält. Somit kann die Brennkraftmaschinensteuerung den Motor steuern ohne dabei eine Verbindung zu der Leistungssteuerungsvorrichtung zu haben und diese beeinflussen zu können, weil die Brennkraftmaschinensteuerung das Verhalten der Leistungssteuerungsvorrichtung vorherbestimmen kann. Beispielsweise kann dazu die Brennkraftmaschinensteuerung auch auf die Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung zugreifen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Einstellen der von einer Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebenen elektrischen Leistung angegeben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Überwachen des Status einer Verbindung zu einer Leistungsvorgabeeinheit; Betreiben der Leistungssteuerungsvorrichtung in einem Notbetrieb, wenn die Verbindung zu der Leistungssteuerungsvorrichtung unterbrochen wurde. In dem Notbetrieb werden die folgenden Schritte ausgeführt: Ermitteln einer Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung; Anpassen einer von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebenen elektrischen Leistung in Abhängigkeit der Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung.
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Das Verfahren läuft analog zu der Arbeitsweise der Leistungssteuerungsvorrichtung ab und somit gelten die diesbezüglichen obigen Ausführungen sinngemäß gleich für dieses Verfahren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebene elektrische Leistung reduziert, wenn die Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung einen vorgegebenen Grenzwert erreicht.
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Der hierin beschriebene Gegenstand kann in anderen Worten wie folgt beschrieben werden.
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Da im Notbetrieb veränderte Randbedingungen vorliegen und eine maximale Systemverfügbarkeit bei minimalen Kosten angestrebt wird, sieht die hierin beschriebene Leistungssteuerungsvorrichtung vor, unter bestimmten Bedingungen eine autonome graduelle oder gestufte Reduktion der gestellten Leistung zu erlauben, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung.
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Die erste Bedingung ist der Abbruch der Kommunikation mit dem Motorsteuergerät. Üblicherweise nur wenn dieser Fall vorliegt, kann von einem Notbetrieb gesprochen werden. Die zweite Bedingung besteht im Erreichen einer hohen geräteinternen Temperatur die noch unterhalb der absoluten Temperaturgrenze des Gerätes liegen kann. Wenn dieser Fall eintritt, kann der Steller die Drehzahl der Pumpe langsam vermindern. Die Verminderungsrate kann entsprechend der thermischen Zeitkonstante des Stellers gewählt werden. Es kann auch auf diese Temperaturgrenze geregelt werden. Da die Motorsteuerung (ECU) die Kommunikationsleitungen zu solchen Systemen überwacht, ist sie über den Zustand „Notbetrieb” informiert. Da die ECU auch die Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs kennt, kann ein entsprechendes Verhalten des Stellers auch durch geeignete thermische Modellbildung unter Berücksichtigung des Fahrzustandes vorhergesagt werden. Damit führt der autonome Eingriff des Stellers dann nur zu minimalen Einschränkungen des Verhaltens der Brennkraftmaschine. Diese Maßnahmen führen dazu, dass auch im Notbetrieb bei geringen Temperaturen die volle Fördermenge an Kraftstoff zur Verfügung steht. Erst im relativ seltenen Fall eines Betriebes bei stark erhöhten Umgebungstemperaturen nimmt die geförderte Kraftstoffmenge langsam ab. Im Normalbetrieb führt die hohe Umgebungstemperatur nicht zu einer Verringerung der Betriebsleistung bei Nominaldruck. Daher ist der Fördereinbruch im Notbetrieb typisch nur entsprechend proportional zur erhöhten Aufnahmeleistung durch den erhöhten Betriebsdruck. Eine völlige Abschaltung wegen Überschreitung bestimmter Grenztemperaturen kann im Betriebszustand Notbetrieb ebenfalls zulässig sein um katastrophale Versagen durch unerwartete Ereignisse zu verhindern. Das beschriebene Verhalten ist nicht auf Kraftstoffpumpen beschränkt, sondern ist auf diverse elektronisch geregelte Steller in einem Kraftfahrzeug anwendbar. Es spart Kosten durch den Entfall einer Systemauslegung auf maximale Leistung unter allen Betriebsbedingungen inklusive Notbetrieb.
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Der Gegenstand kann in einer Ausführungsform wie folgt zusammengefasst werden:
Erkennen eines Kommunikationsabbruches als Bedingung für ein Umschalten von Normal-in Notbetrieb, Notbetrieb als Bedingung für verändertes Systemverhalten, Notbetrieb als Bedingung um thermischen Eigenschutz mit autonomer Veränderung der Pumpendrehzahl, Notbetrieb auch von der Motorsteuerung erkannt durch Überwachung der Kommunikationsleitung, Betrieb an thermische Grenze des elektronischen Stellers, Anpassung der Leistungsverluste in der Elektronik durch Abregelung, Regelung auf eine interne Temperaturgrenze des Stellers, Betrieb der Kraftstoffpumpe an einem Arbeitspunkt entsprechend der Umgebungstemperatur, Autonome Abschaltung ausschließlich im Notbetrieb.
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Im Folgenden werden mit Bezug zu den Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Leistungssteuerungsvorrichtung, welche mit einer Leistungsvorgabeeinheit und einem Verbraucher gekoppelt ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidpumpenanordnung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Schritte eines Verfahrens zum Einstellen der von einer Leistungssteuerungsvorrichtung ausgegebenen Leistung.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die Darstellungen der Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden gleiche Bezugszeichen verwendet, so beziehen sich diese auf gleiche oder ähnliche Elemente.
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1 zeigt eine Leistungssteuerungsvorrichtung 10, welche mit einer Leistungsvorgabeeinheit 30 und einem Verbraucher 20 gekoppelt ist. Die Leistungsvorgabeeinheit 30 ist ausgeführt, Steuersignale an die Leistungssteuerungsvorrichtung 10 zu übertragen, um dadurch die Arbeitsweise und den Betriebspunkt, insbesondere die an den Verbraucher 20 ausgegebene Leistung der Leistungssteuerungsvorrichtung 10 vorzugeben. Die Leistungssteuerungsvorrichtung 10 ist über eine Verbindung mit dem Verbraucher gekoppelt, welche ausgeführt ist, elektrische Energie für den Betrieb des Verbrauchers zu übertragen.
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Die Leistungssteuerungsvorrichtung 10 weist eine Steuereinheit 12 und eine Temperaturerfassungseinheit 14, z. B. einen Temperatursensor, auf.
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Die Steuereinheit 12 der Leistungssteuerungsvorrichtung 10 ist ausgeführt, den Status der Verbindung zu der Leistungsvorgabeeinheit zu überwachen und bei einem Abbruch dieser Verbindung die an den Verbraucher 30 ausgegebene Energie zu steuern wie oben beschrieben, also insbesondere unter Berücksichtigung der mittels der Temperaturerfassungseinheit 14 erfassten Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung 10.
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2 zeigt eine Fluidpumpenanordnung 100, welche eine Leistungssteuerungsvorrichtung aufweist. In dem konkreten Ausführungsbeispiel der 2 ist die Leistungssteuerungsvorrichtung eine Kraftstoffpumpensteuerungsvorrichtung bzw. ein Kraftstoffpumpensteller 103. Die Temperaturerfassungseinheit ist als Temperatursensor 104 ausgeführt. Der Verbraucher ist eine Fluidpumpe in Form einer Kraftstoffpumpe 106, welche in oder an einem Fluidbehälter 101, z. B. ein Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs, angeordnet ist. Die Leistungsvorgabeeinheit ist eine Motorsteuerung 107.
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Die Kraftstoffpumpe 102 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 101 über eine Kraftstoffleitung 132 an eine zweite Kraftstoffpumpe 106, welche den Kraftstoff mit höherem Druck beaufschlagt und diesen über die Kraftstoffleitung 134 einem Motor 108 bereitstellt.
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Die Motorsteuerung 107 steuert den Motor 108 über die Signalverbindung 120 und den Kraftstoffpumpensteller 103 über die Signalverbindung 122 in Abhängigkeit des Betriebspunktes des Motors. Der Kraftstoffpumpensteller 103 gibt die geforderte Leistung an die Kraftstoffpumpe 102 über die elektrische Verbindung 124 aus, um die Menge des geförderten Kraftstoffs zu variieren.
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2 zeigt eine Fluidpumpenanordnung 100, welche insbesondere Teil eines Fluidfördersystems eines Kraftfahrzeugs ist, beispielsweise Teil eines Kraftstofffördersystems für Diesel oder Benzin für einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs. Die Fluidpumpenanordnung 100 weist einen Tank 101 auf, um den Kraftstoff zu speichern. Eine Fluidpumpe 102 ist vorgesehen. Die Fluidpumpe 102 ist im Ausführungsbeispiel eine Kraftstoffpumpe. Die Kraftstoffpumpe 102 ist vorgesehen, um den Kraftstoff aus dem Tank 101 zu fördern. Insbesondere ist die Kraftstoffpumpe 102 eine sogenannte Vorförderpumpe, die Drücke von bis zu 8 bar an einer Ausgangsseite 105 der Kraftstoffpumpe 102 bereitstellen kann. Die Kraftstoffpumpe 102 fördert den Kraftstoff beispielsweise zu einer weiteren Pumpe 106, die den Kraftstoff mit höherem Druck beaufschlagt, beispielsweise bis zu 500 bar bei Benzin und bis zu 3000 bar bei Diesel. Die Kraftstoffpumpe 102 ist mit einer Vorrichtung 103 elektrisch verbunden. Die Vorrichtung 103 ist eingerichtet, die Kraftstoffpumpe 102 zu steuern beziehungsweise zu regeln. Insbesondere ist die Kraftstoffpumpe 102 eine drehzahlgeregelte Pumpe. Die Vorrichtung 103 ist beispielsweise Teil eines Pumpensteuergeräts. Die Kraftstoffpumpe 102 wird somit lokal geregelt und dadurch ist eine Entlastung der Motorsteuerung von der Druckbegrenzungsfunktion ermöglicht. Die Vorrichtung 103 kann Teil der Motorsteuerung sein oder als separater elektronischer Steller mit der Motorsteuerung 107 beispielsweise über einen CAN-Bus verbunden oder auf mehrere Steuergeräte verteilt sein. Die Vorrichtung 103 weist einen Temperatursensor 104 zur Ermittlung der Umgebungstemperatur und der Temperatur der Vorrichtung 103 auf. Beispielsweise ist der Temperatursensor 104 auf der Leiterplatte der Vorrichtung 103 vorgesehen. Somit kann die Temperatur leicht und ohne zusätzliche Kosten aufgrund eines zusätzlichen Sensors ausgewertet werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens zum Einstellen der von einer Leistungssteuerungsvorrichtung 10, 103 abgegebenen elektrischen Leistung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
Überwachen S1 des Status einer Verbindung zu einer Leistungsvorgabeeinheit 30, 107. Betreiben S2 der Leistungssteuerungsvorrichtung in einem Notbetrieb, wenn die Verbindung zu der Leistungssteuerungsvorrichtung unterbrochen wurde. Im Notbetrieb, Ermitteln S3 einer Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung und Anpassen S4 einer von der Leistungssteuerungsvorrichtung abgegebenen elektrischen Leistung in Abhängigkeit der Temperatur der Leistungssteuerungsvorrichtung.
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4 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Fluidpumpenanordnung 100 wie in 2 beschrieben. Die tatsächliche Anordnung der Elemente der Fluidpumpenanordnung 100 in dem Fahrzeug kann variieren und ist daher in 4 nur schematisch dargestellt.