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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fluidfördervorrichtung, eine Fluidfördervorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
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Die Druckschrift
US 2002/0043253 A1 offenbart eine Kraftstofffördervorrichtung, deren Elektromotor druckabhängig betrieben wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2020 201 087 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Elektromaschine.
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Die Druckschrift
DE 10 2017 001 722 A1 offenbart ein Verfahren zur Betriebseinstellung eines Pumpenaggregats sowie eine Anordnung eines Pumpenaggregats und einer Elektronik zur Ausführung des Verfahrens.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile der Verfahren aus dem Stand der Technik überwindet oder zumindest gegenüber den Verfahren aus dem Stand der Technik ein alternatives Verfahren darstellt. Ferner besteht eine Aufgabe darin, eine Fluidfördervorrichtung bereitzustellen, mit der die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden können. Ferner besteht eine weitere Aufgabe darin, ein Computerprogramm bereitzustellen, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass die Fluidfördervorrichtung die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt. Darüber hinaus besteht eine weitere Aufgabe darin, ein computerlesbares Medium bereitzustellen, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fluidfördervorrichtung, wobei die Fluidfördervorrichtung einen Elektromotor aufweist, der mit einer Pumpenstufe antriebsverbunden ist. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
- - Drehzahlabhängige Regelung des Elektromotors, wenn die Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors mindestens einem Schwellwert entspricht,
- - Schrittweiser Betrieb des Elektromotors, wenn die Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors einem Wert unter dem Schwellwert entspricht.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, eine Fluidfördervorrichtung auch bei Geschwindigkeiten betreiben zu können, die unter dem Schwellwert liegt. Dadurch ist es möglich mit einer Fluidfördervorrichtung einem Fluidverbraucher, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem System zur Abgasnachbehandlung, geringe Fördermengen des zu fördernden Fluids bereitstellen.
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Mit anderen Worten entspricht der Schwellwert einer Grenzdrehzahl, unter der der Elektromotor schrittweise, also wie ein Schrittmotor, betrieben wird. Wenn die Drehzahl des Elektromotors der Grenzdrehzahl entspricht oder darüber liegt, wird der Elektromotor drehzahlabhängigen geregelt.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Elektromotor als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist. Unabhängig hiervon ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor einen Rotor aufweist. Der Elektromotor ist vorzugsweise als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet.
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Im Allgemeinen ist im Rahmen der Offenbarung dieser Druckschrift unter der Drehzahl des Elektromotors oder der Geschwindigkeit des Elektromotors, die Drehzahl des Rotors des Elektromotors, beispielsweise in Umdrehungen pro Zeiteinheit, gemeint. Entsprechend ist unter der Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors die aktuelle Geschwindigkeit des Elektromotors, also die aktuelle Drehzahl des Rotors des Elektromotors gemeint. Mit der Lage des Elektromotors ist insbesondere die Winkellage des Rotors des Elektromotors, vorzugsweise bezogen auf den Stator des Elektromotors gemeint.
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Die Ermittlung der Drehzahl des Elektromotors erfolgt vorzugsweise mittels mindestens eines Lagesensors, vorzugsweise drei Lagesensoren. Vorzugsweise ist der Lagesensor oder sind die Lagesensoren magnetfeldempfindlich ausgebildet und kann somit die Lage, insbesondere die Winkellage, den Winkelweg, die Geschwindigkeit, insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit, die Drehzahl, und/oder die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors, also des Rotors des Elektromotors erfassen. Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Magnetfeld, welches mit dem Lagesensor zusammenwirkt, durch einen dedizierten Permanentmagneten, der mit dem Rotor antriebsverbunden ist, erzeugt wird. Alternativ hierzu, und weitaus kostengünstiger, ist es, wenn Permanentmagneten des Rotors der permanenterregten Synchronmaschine hierfür genutzt werden. Vorteilhafterweise sind die drei Lagesensoren in Umfangsrichtung des Rotors des Elektromotors, vorzugsweise in einem Abstand von 120° zueinander bezogen auf die Rotationsachse des Rotors, angeordnet.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem mindestens einen Lagesensor um einen Hallsensor handelt. Vorteilhafterweise sind mehrere, vorzugsweise drei derartige Hallsensoren, in Umfangsrichtung des Rotors des Elektromotors angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagesensor oder die Lagesensoren, insbesondere die Hallsensoren, mit Kunststoff oder einer Vergussmasse fluiddicht verschlossen sind. Das trägt zur Widerstandsfähigkeit und zu einer langen Lebensdauer sowie zur Funktionssicherheit der Sensoren bei.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn es sich bei der Pumpenstufe, um eine Verdrängerpumpenstufe handelt. Verdrängerpumpenstufen haben den Vorteil, dass sie in zwei entgegengesetzte Richtungen betreibbar sind. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen Verfahrensschritt umfasst, der die Förderrichtung umkehrt. Beispielsweise ist eine Gerotor-Pumpenstufe, eine Flügelzellen-Pumpenstufe oder eine Zahnrad-Pumpenstufe denkbar. Darüber hinaus ist es denkbar als Pumpenstufe eine Membranpumpe oder eine Membran-Pumpenstufe vorzusehen.
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Im Allgemeinen ist im Rahmen der Offenbarung dieser Druckschrift unter einer Fluidfördervorrichtung insbesondere eine Wasserfördervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und/oder für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor gemeint. Alternativ hierzu, ist unter einer Fluidfördervorrichtung eine SCR- Fördervorrichtung zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors denkbar. Daher handelt es sich bei dem Fluid, welches mit der Fluidfördervorrichtung gefördert wird, um eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Harnstofflösung. Die Harnstofflösung wird durch die SCR-Fördervorrichtung und/oder das Verfahren zu einem Abgasnachbehandlungssystem gefördert. Das Wasser wird durch die Wasserfördervorrichtung zu einem Wassereinspritzsystem gefördert und durch das Wassereinspritzsystem dem Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Umdrehung des Elektromotors, insbesondere eine Umdrehung des Rotors des Elektromotors, in mindestens zwei Schritte unterteilt ist. Je nach Polpaarzahl und/oder Statorwicklung sind weitaus mehr Schritte zur Unterteilung einer Umdrehung des Elektromotors denkbar. So sind beispielsweise vier, sechs, acht, zehn, zwölf, 14 oder 16 Schritte oder mehr pro Umdrehung des Elektromotors, insbesondere pro vollständiger Umdrehung des Elektromotors, denkbar. Zweckmäßigerweise weisen die Schritte die gleiche Größe, d.h. den gleichgroßen Winkelweg, auf.
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Die Schritte des Elektromotors werden mithilfe von Spannungsvektoren, die einen Steuerstrom umfassen, erzwungen. Der Betrag des elektrischen Stroms der Spannungsvektoren, also der Steuerstrom, wird dabei derart gewählt, dass sichergestellt wird, dass der Rotor sich innerhalb einer bestimmten oder vorbestimmten Zeitspanne in eine Soll-Lage bewegt, bis die Ist-Lage des Rotors der Soll-Lage entspricht. Damit ist ein Schritt abgeschlossen, woraufhin der Spannungsvektor deaktiviert und ein weiterer Spannungsvektor, der sich durch seine Winkellage vom vorherigen Spannungsvektor unterscheidet, aktiviert werden kann, wodurch eine neue Soll-Lage vorgegeben wird. Dadurch wird ein neuer Schritt des Rotors eingeleitet. Die Schritte des Rotors sind durch den Lagesensor, die Lagesensoren oder die Hallsensoren überwachbar, überprüfbar und/oder zählbar.
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Unter einer Umdrehung des Elektromotors ist insbesondere eine Umdrehung des Rotors des Elektromotors zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der einen Umdrehung des Elektromotors oder des Rotors des Elektromotors um eine vollständige Umdrehung. Mit anderen Worten entspricht eine derartige Umdrehung vorteilhafterweise einer Rotation des Rotors von 360° um seine Rotationsachse.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst, die Schritte, insbesondere die einzelnen Schritte, zu zählen. Hierfür kann ein separater Zähler vorgesehen werden. Alternativ hierzu ist ein derartiger Zähler denkbar, der in ein Steuergerät integriert ist, welches Bestandteil der Fluidfördervorrichtung oder des Elektromotors ist. Alternativ hierzu ist es möglich, dass das Steuergerät separat zur Fluidfördervorrichtung und/oder separat zum Elektromotor ausgebildet und/oder angeordnet ist. Bei Verdränger-Pumpenstufen ist ein Schritt ausreichend proportional zur Fluidfördermenge, wodurch durch das Zählen der Schritte die gesamte Fluidfördermenge während eines Zeitabschnitts erfasst werden kann. Auch ist ein Zusammenhang zwischen der Schrittzahl und dem Fluiddruck gegeben. Die Schritte des Rotors sind durch den Lagesensor, die Lagesensoren oder die Hallsensoren, die insbesondere mit dem Zähler zusammenwirken überwachbar, überprüfbar und/oder zählbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zählen der einzelnen Schritte während der drehzahlabhängigen Regelung des Elektromotors erfolgt, dass das Zählen während des schrittweisen Betriebs erfolgt oder dass das Zählen der einzelnen Schritte während der drehzahlabhängigen Regelung des Elektromotors sowie des schrittweisen Betriebs des Elektromotors erfolgt. Besonders, wenn das Zählen der einzelnen Schritte während der drehzahlabhängigen Regelung des Elektromotors sowie des schrittweisen Betriebs des Elektromotors erfolgt, ist ein Übergang vom drehzahlgeregelten Betrieb des Elektromotors zum schrittweisen Betrieb des Elektromotors einfach, störungsfrei und flüssig vornehmbar. Darüber hinaus kann aus der Gesamtschrittzahl die Gesamtfördermenge des Fluids ermittelt während des Betriebs der Fluidfördervorrichtung ermittelt werden.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Zählen der Schritte durch den oder die Lagesensoren oder die Hallsensoren erfolgt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Geschwindigkeit des Elektromotors durch einen Soll-Druck und/oder ein Soll-Fördervolumen der Fluidfördervorrichtung ermittelt wird und/oder dass eine Soll-Schrittzahl oder Soll-Lage des Elektromotors durch einen Soll-Druck und/oder ein Soll-Fördervolumen der Fluidfördervorrichtung ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich zur Soll-Fördervolumen kann es sich um einen Soll-Fördervolumenstrom handeln. Ferner ist es denkbar, dass die Soll-Geschwindigkeit des Elektromotors zusätzlich durch einen Ist-Druck und/oder durch ein Ist-Fördervolumen bzw. Fördervolumenstrom ermittelt wird. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Soll-Schrittzahl des Elektromotors zusätzlich durch einen Ist-Druck und/oder durch ein Ist-Fördervolumen bzw. Fördervolumenstrom ermittelt wird. Mithilfe des Soll-Drucks, der beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor vorgegeben wird, und einem Ist-Druck, der durch einen Drucksensor ermittelt wird, wird die Soll-Geschwindigkeit des Elektromotors oder die Soll-Schrittzahl oder die Soll-Lage vorgegeben. Soll-Druck, Ist-Druck, Soll-Fördervolumen, Ist-Fördervolumen, Soll-Fördervolumenstrom und Soll-Fördervolumenstrom beziehen sich jeweils auf das zu fördernde, das förderbare oder das geförderte Fluid der Fluidfördervorrichtung, insbesondere am Fluidausgang der Fluidfördervorrichtung, also druckseitig, an der sich vorzugsweise der Drucksensor befindet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem schrittweisen Betrieb um eine Regelung des Elektromotors, mit anderen Worten um ein Regelverfahren des Elektromotors, handelt. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn es sich bei dem schrittweisen Betrieb nicht um eine Regelung des Elektromotors handelt. Anders gesagt, der Elektromotor wird derart betrieben, dass die Rotorlage schrittweise mithilfe von Spannungsvektoren, die einen Steuerstrom umfassen, erzwungen wird. Der Betrag des elektrischen Stroms der Spannungsvektoren, also der Steuerstrom, wird dabei derart gewählt, dass sichergestellt wird, dass der Rotor sich innerhalb einer bestimmten oder vorbestimmten Zeitspanne in eine Soll-Lage bewegt oder zumindest bewegen sollte, bis die Ist-Lage der Soll-Lage entspricht. Daraufhin wird der Spannungsvektor deaktiviert und ein weiterer Spannungsvektor, der sich durch seine Winkellage vom vorherigen Spannungsvektor unterscheidet, aktiviert, wodurch eine neue Soll-Lage vorgegeben wird. Daraufhin bewegt sich der Rotor von seiner vorherigen Soll-Lage in die neue Soll-Lage. Dieser Winkelweg von der vorherigen Soll-Lage in die neue Soll-Lage entspricht einem Schritt oder einer Schrittweite. Insbesondere, wenn der Rotor mehrere Schritte ausführen soll, folgen mehrere Spannungsvektoren unterschiedlicher Winkellage zeitversetzt nacheinander. Dadurch wird der Rotor zeitlich aufeinanderfolgend in die zum jeweiligen Spannungsvektor gehörige Soll-Lage bewegt, bis der Rotor eine End-Soll-Lage eingenommen hat, die durch den zeitlich letzten Spannungsvektor vorgegeben wird. Jeder Spannungsvektor, insbesondere dessen Ausrichtung, also die Winkellage des Spannungsvektors bezogen auf den Stator, gibt die Lage des Rotors nach einem Schritt vor. Allgemein werden die Spannungsvektoren durch die Statorwicklung des Elektromotors erzeugt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die drehzahlabhängige Regelung des Elektromotors ein positives oder negatives Beschleunigen des Elektromotors umfasst, bis die Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors der Soll-Geschwindigkeit des Elektromotors entspricht und/oder dass der schrittweise Betrieb oder die Regelung des Elektromotors eine Anzahl von Schritten umfasst, nach denen der Elektromotor eine End-Soll-Lage einnimmt und/oder eine Soll-Schrittzahl erreicht hat. Hierdurch wird der geforderte Druck, das geforderte Fördervolumen oder der geforderte Fördervolumenstrom dem entsprechenden Fluidverbraucher zur Verfügung gestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor, wenn keine Fluidförderung angefordert wird, in Stillstand versetzt wird. Mit dem Stillstand des Elektromotors ist insbesondere der Stillstand des Rotors des Elektromotors gemeint. Unter Stillstand ist insbesondere zu verstehen, dass der Rotor keine Rotation ausführt, die eine Fluidförderung hervorruft. Hierdurch wird einerseits elektrische Energie eingespart, andererseits wird hierdurch sichergestellt, dass aus dem Zählen der Schritte, welches proportional zur Fluidfördermenge ist, die gesamten Fluidfördermenge während des Betriebs des Verfahrens, während des Betriebs der Fluidfördervorrichtung, während der Betriebs des Fluidverbrauchers oder während einer bestimmten Zeitspanne ermittelbar ist bzw. ermittelt wird. Hieraus lässt sich beispielsweise schließen, ob ein Fluidtank, also beispielsweise ein Wassertank oder ein Harnstofftank aufgefüllt werden muss.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Elektromotors bei Stillstand verharrt bis eine Fluidförderung angefordert wird und dadurch der Elektromotor wieder in Betrieb versetzt wird. Hierdurch wird verhindert, dass mehr Fluid gefördert als benötigt wird. Ferner wird hierdurch die Ermittlung der gesamten Fluidfördermenge aus dem Zählen der Schritte genauer ermittelbar.
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Eine Fluidförderung wird grundsätzlich durch ein Steuergerät eines Verbrennungsmotors angefordert. Hierbei wird ein Soll-Druck oder ein Soll-Fördervolumen(-strom) angefordert und mit einem Ist-Druck bzw. einem Ist-Fördervolumen(-strom) verglichen. In Abhängigkeit des Vergleichs wird die Geschwindigkeit des Elektromotors entsprechend erhöht, wenn der Soll-Wert über dem Ist-Wert liegt, oder gesenkt, wenn der Soll-Wert unter dem Ist-Wert liegt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zählen der Schritte über den Stillstand des Elektromotors hinaus fortgesetzt wird. Mit anderen Worten wird das Zählen der Schritte durch den Stillstand nicht beendet wird. Dadurch ist es möglich während des gesamten Betriebs das Zählen der Schritte durchzuführen, selbst dann, wenn zwischenzeitlich keine Fluidförderung stattfinden sollte. Dadurch lässt sich die gesamte Fluidfördermenge während des Betriebs der Fluidfördervorrichtung feststellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des schrittweisen Betriebs oder der Regelung eine Fehlerkompensation aufweist, die folgende Schritte umfasst:
- - Ermittlung einer Lagedifferenz zwischen Ist-Lage und der Soll-Lage des Elektromotors während einer Umdrehung des Elektromotors,
- - Anpassung eines Steuerstroms in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Lagedifferenz. Eine derartige Fehlerkompensation ist insbesondere bei Membran-Pumpenstufen aufgrund ihrer temperaturabhängigen Elastizität notwendig. So kann es regelmäßig vorkommen, dass die Schritte des Elektromotors zu schnell oder zu langsam ausgeführt werden oder dass die Anzahl der Schritte des Elektromotors die Soll-Schrittzahl unterschreitet oder überschreitet. Durch diese Abweichungen wird ein zu hoher oder zu niedriger Druck des Fluids bereitgestellt, was zu einer zu niedrigen oder zu hohen Fluidförderung führt. Mit der Anpassung des Steuerstroms ist gemeint, dass im Fall, dass der Elektromotor die Schritte zu schnell ausführt oder die Anzahl der Schritte des Elektromotors die Soll-Schrittzahl übersteigt, der Steuerstrom gesenkt wird. Alternativ hierzu ist es möglich, im Fall, dass der Elektromotor die Schritte zu langsam ausführt oder die Anzahl der Schritte des Elektromotors diese Soll-Schrittzahl unterschreitet, der Steuerstrom erhöht wird.
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Im Allgemeinen wird die Soll-Lage des Elektromotors nach einem Schritt durch einen Spannungsvektor vorgegeben, während die Ist-Lage des Elektromotors durch einen oder mehrere Lagesensoren festgestellt wird. Hierdurch kann festgestellt werden, ob der Elektromotor die Schritte zu schnell ausführt oder die Anzahl der Schritte des Elektromotors die Soll-Schrittzahl übersteigt. Auch kann hierdurch festgestellt werden, ob der Elektromotor die Schritte zu langsam ausführt oder die Anzahl der Schritte des Elektromotors diese Soll-Schrittzahl unterschreitet. Daraufhin kann die Anpassung des Steuerstroms für die Fehlerkompensation vorgenommen werden.
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Vorzugsweise wird die Fehlerkompensation bei jeder Umdrehung des Elektromotors vorgenommen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Elektromotors zu jeder Lagedifferenz erfasst wird und der angepasste Steuerstrom in Abhängigkeit dieser Lage zum Einsatz kommt. Insbesondere wird die Lagedifferenz nach den einzelnen Schritten des Elektromotors ermittelt. Der angepasste Steuerstrom kann beispielsweise genau in der Lage des Elektromotors, in der die Lagedifferenz eine Umdrehung zuvor auftrat, zum Einsatz kommen. Alternativ hierzu kann der Steuerstrom auch ein, zwei, drei oder vier Schritte vor der Lage des Elektromotors, in der es eine Umdrehung zuvor zu der Lagedifferenz kam, zum Einsatz kommen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Rotation des Elektromotors, womit die Rotation des Rotors des Elektromotors gemeint ist, erzielt, womit eine möglichst genaue Soll-Druck erreicht wird.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Lagedifferenz mittels dem Lagesensor, den Lagesensoren oder den Hallsensoren ermittelt wird. Mit anderen Worten wird die Ist-Lage, ermittelt durch die Lagesensoren mit der Soll-Lage, vorgegeben durch die Spannungsvektoren verglichen und so die Lagedifferenz ermittelt.
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Alternativ zu allen vorhergehenden und nachfolgenden Ausführungsformen ist es denkbar, dass es sich bei dem schrittweisen Betrieb alternativ um eine Steuerung des Elektromotors anstatt um eine Regelung des Elektromotors handelt.
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Alternativ zu allen vorhergehenden und nachfolgenden Ausführungsformen ist es denkbar, dass der Elektromotor in Förderrichtung und entgegensetzt der Förderrichtung betrieben oder beschleunigt, insbesondere schrittweise betrieben, wird, um das gewünschte Fördervolumen zu erreichen.
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Die Aufgabe bezüglich der Fluidfördervorrichtung wird dadurch gelöst, dass eine Fluidfördervorrichtung mit einem Elektromotor, der mit einer Pumpenstufe antriebsverbunden ist, einer Steuereinheit zum Betrieb des Elektromotors, mindestens einem Lagesensor und Mittel, die geeignet sind, die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, bereitgestellt wird.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Fluidfördervorrichtung als Wasserfördervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und/oder für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor ausgebildet ist. In einem solchen Fall versorgt die Wasserfördervorrichtung den Verbrennungsmotor mit Wasser, was mittels einem Wassereinspritzsystems dem Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors zugeführt wird.
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Alternativ hierzu, ist denkbar, dass die Fluidfördervorrichtung als SCR-Fördervorrichtung zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist. In einem solchen Fall versorgt die SCR-Fördervorrichtung ein Abgasnachbehandlungssystem mit einer Harnstofflösung.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Elektromotor als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist. Unabhängig hiervon ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor einen Rotor aufweist. Der Elektromotor ist vorzugsweise als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem mindestens einen Lagesensor oder den drei Lagesensoren um einen Hallsensor oder um Hallsensoren handelt. Vorteilhafterweise sind mehrere, vorzugsweise drei derartige Hallsensoren, in Umfangsrichtung des Rotors des Elektromotors angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagesensor, insbesondere die Hallsensoren, mit Kunststoff oder einer Vergussmasse fluiddicht verschlossen sind. Das trägt zur Widerstandsfähigkeit und zu einer langen Lebensdauer sowie zur Funktionssicherheit der Sensoren bei.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn es sich bei der Pumpenstufe, um eine Verdrängerpumpenstufe handelt. Verdrängerpumpenstufen haben den Vorteil, dass diese in zwei entgegengesetzte Richtungen betreibbar sind. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Verfahrensschritt umfasst, der die Förderrichtung umkehrt. Beispielsweise ist eine Gerotor-Pumpenstufe, eine Flügelzellen-Pumpenstufe oder eine Zahnrad-Pumpenstufe denkbar. Darüber hinaus ist es denkbar als Pumpenstufe eine Membranpumpe oder eine Membran-Pumpenstufe vorzusehen.
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Die Aufgabe bezüglich des Computerprogramms wird dadurch gelöst, dass ein Computerprogramm bereitgestellt wird, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass die erfindungsgemäße Fluidfördervorrichtung die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt. Ein derartiges Computerprogramm ermöglicht es, auf einfache Art und Weise das erfindungsgemäße Verfahren auf eine bestehende Fluidfördervorrichtung anzuwenden.
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Die Aufgabe bezüglich des computerlesbaren Mediums wird dadurch gelöst, dass ein computerlesbares Medium bereitgestellt wird, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem computerlesbaren Medium, um einen überschreibbaren Speicher, womit sichergestellt ist, dass zukünftige Überarbeitungen des Verfahrens implementiert werden können. Alternativ hierzu handelt es sich bevorzugterweise um einen nicht überschreibbaren Speicher, womit die Manipulationssicherheit sichergestellt ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug mit der erfindergemäßen Fluidfördervorrichtung und
- 2 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 4 und einem Steuergerät 5 für den Verbrennungsmotor 4. Mittels einer Fluidfördervorrichtung 2, die in der Lage ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, als SCR- Fördervorrichtung zur Abgasnachbehandlung ausgebildet ist und innerhalb eines Fluidtanks 3 angeordnet ist, in dem sich eine Harnstofflösung befindet, wird die Harnstofflösung zur Abgasnachbehandlung zu einem Abgasnachbehandlungssystem des Verbrennungsmotors 4 gefördert. Die Fluidfördervorrichtung 2 umfasst ein Steuergerät 6 für die Fluidfördervorrichtung 2, wobei das Steuergerät 6 einen Elektromotor 7 und damit die Fluidfördervorrichtung 2 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben vermag, wobei der Elektromotor 7 als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist und eine Membran-Pumpenstufe 8 antreibt, welche die Harnstofflösung aus dem Fluidtank 3 zur Abgasleitung des Verbrennungsmotors 4 fördert. Auf dem Steuergerät 6 für die Fluidfördervorrichtung 2 ist ein Computerprogramm abgespeichert, welches die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst. Der Elektromotor 7 umfasst darüber hinaus drei Hallsensoren, die in Umfangsrichtung des Rotors verteilt angeordnet sind und die Lage des Rotors des Elektromotors 7 erfassen.
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Die 2 zeigt ein Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der erste Verfahrensschritt 9 umfasst das Starten des Verfahrens, während der zweite Verfahrensschritt 10 das Ermitteln der Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors umfasst. Zur Ermittlung der Ist-Geschwindigkeit werden beispielsweise die drei Hallsensoren verwendet. Im dritten Verfahrensschritt 11 wird die ermittelte Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors mit einem Schwellwert verglichen. Entspricht die Ist-Geschwindigkeit mindestens dem Schwellwert, so wird der Elektromotor der Fluidfördervorrichtung drehzahlgeregelt betrieben, was den vierten Verfahrensschritt 12 darstellt. Im Fall, dass die Ist-Geschwindigkeit des Elektromotors einem Wert einer Geschwindigkeit unter dem Schwellwert entspricht, wird der Elektromotor schrittweise betrieben, also schrittweise geregelt, was den fünften Verfahrensschritt 13 darstellt. Im sechsten Verfahrensschritt 14 wird eine Soll-Schrittzahl in Abhängigkeit des geforderten Soll-Drucks, der beispielsweise durch ein Steuergerät eines Verbrennungsmotors vorgegeben wird, festgelegt, während im siebten Verfahrensschritt 15 die Schritte als Rotationsbewegungen des Rotors des Elektromotors ausgeführt werden. Im achten Verfahrensschritt 16 wird überprüft, ob der Rotor des Elektromotors aus dem Stillstand gestartet wurde oder vorher bereits eine Rotation vorlag. Im Fall, dass keine vorherige Rotation stattfand wird nichts weiter unternommen und der Elektromotor weiter geregelt betrieben, was den neunten Verfahrensschritt 17 darstellt. Im Fall, dass vorher eine Rotation des Rotors des Elektromotors vorlag, wird überprüft, ob sich die vorherige Rotation innerhalb von bestimmten Fehlergrenzen befand, was den zehnten Verfahrensschritt 18 darstellt. Ein Fehler liegt beispielsweise vor, wenn weniger Schritte aufgeführt worden sind als durch die Soll-Schrittzahl gefordert. Ob eine derartige Abweichung vorliegt, lässt sich mittels der Hallsensoren ermitteln, die zum Zählen der Schritte genutzt werden. Daraufhin folgt der zwölfte Verfahrensschritt 20, wenn sich die vorherige Rotation des Rotors des Elektromotors innerhalb der vorbestimmten Grenzen befand, was bedeutet, dass für die nächste schrittweise Rotation die gleichen Steuerstromwerte in den gleichen Rotorlagen angewendet werden. Sollte sich die vorherige Rotation des Rotors des Elektromotors außerhalb der vorbestimmten Grenzen befunden haben, werden die Steuerstromwerte für die nächste Rotorrotation entsprechend angepasst, also zu einer bestimmten Rotorlage, einer Rotorlage vor der Rotorlage in der die Abweichung auftrat, erhöht oder gesenkt, um eine gleichmäßige oder gleichmäßigere Rotation zu erreichen, was den elften Verfahrensschritt 19 darstellt. Dieser Verfahrensschritt wird bei jeder Rotation des Elektromotors wiederholt bis die Abweichung innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Der dreizehnte Verfahrensschritt 21 beendet das Verfahren.
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Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 und 2 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Fluidfördervorrichtung
- 3
- Fluidtank
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Steuergerät für den Verbrennungsmotor
- 6
- Steuergerät für die Fluidfördervorrichtung
- 7
- Elektromotor
- 8
- Membran-Pumpenstufe
- 9
- erster Verfahrensschritt
- 10
- zweiter Verfahrensschritt
- 11
- dritter Verfahrensschritt
- 12
- vierter Verfahrensschritt
- 13
- fünfter Verfahrensschritt
- 14
- sechster Verfahrensschritt
- 15
- siebter Verfahrensschritt
- 16
- achter Verfahrensschritt
- 17
- neunter Verfahrensschritt
- 18
- zehnter Verfahrensschritt
- 19
- elfter Verfahrensschritt
- 20
- zwölfter Verfahrensschritt
- 21
- dreizehnter Verfahrensschritt