Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anlaufes einer elektrischen Unterdruckpumpe für ein Unterdrucksystem eines Fahrzeuges.

Aus dem Stand der Technik sind elektrische Vakuumpumpen (Unterdruckpumpen) bekannt, die in Fahrzeugen (PKWs) die konventionellen Methoden (Unterdruck durch Motoransaugung bei Benzinmotoren bzw. mechanische Unterdruckpumpen bei Dieselmotoren) ersetzen oder ergänzen. Dieser Unterdruck wird in den Fahrzeugen u.a. zur Bremskraftunterstützung/- Verstärkung benötigt.

Eines der Gründe für den Einsatz eines elektrischen Unterdruckversorgungssystems ist ein deutlich niedrigerer Energieverbrauch, da die Pumpenenergie nur bei tatsächlichem Unterdruckbedarf bereitgestellt wird.

Aus Sicherheitsgründen muß in dem elektrischen Unterdruckversorgungssystem ebenso wie bei anderen Systemen zu jeder Zeit der Unterdruck zur Verfügung gestellt werden können. Daher ist es notwendig, die elektrische Unterdruckpumpe jederzeit korrekt betreiben zu können; dies umfaßt insbe ^¬ sondere einen Unterdruckpumpenanlauf.

Aufgrund verschiedener Rahmenbedingungen kann es bei un- terschiedlichen Betriebssituationen zu verändertem

dynamischen Verhalten des Unterdruckpumpenanlaufs kommen.

Beispielsweise kann in bestimmten Situationen die Unterdruckpumpe "schwergängiger" Anlaufen, was aufgrund der elektrischen Ansteuerung zu einem erhöhtem Anlaufstrom führt. Dies wiederum führt zu einer erhöhten thermischen Energiefreisetzung bei der ansteuernden elektronischen Einheit (z.B. Relaisbox, ECU, ... ). Diese Energiedissipation muß bei der Auslegung der ansteuernden Elektronikeinheit im Design mitberücksichtigt wer ^¬ den (Bauteilauswahl, Platinen Layout) aber auch bei der Auslegung des Versorgungssystems (beispielsweise Genera ^¬ tor, Batterie, Leitungen) .

Derzeitige Systeme legen die Bauteile bzw. Versorgungssys ^¬ tem für den "worst case"-Bedarf aus. Dies bedeutet allerdings :

a) hohe Kosten aufgrund der erhöhten Anforderungen an die Bauteile und

b) geringere Lebensdauer aufgrund höherer Beanspruchung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur AnlaufSteuerung einer derartigen elektrischen Unterdruckpum- pe anzugeben, welches bei möglichst geringem Energieverbrauch in der Anlaufphase keine nennenswert erhöhten An ^¬ forderungen an die Bauteile zur Ansteuerung der Unterdruckpumpe beim Anlaufen stellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Hauptanspruchs gelöst.

Es ist erfindungsgemäß alternativ ein Anlaufen der elekt- rischen Unterdruckpumpe in einem Standardmodus oder we ^¬ nigstens einem Sondermodus vorgesehen.

Der Standardmodus entspricht dabei der normalen Betriebs ^¬ weise, in der die Unterdruckpumpe ohne besondere Steue- rung, Regelung oder Taktung an eine Versorgungsspannung geschaltet wird.

In dem Sondermodus wird die Unterdruckpumpe jedoch nicht ununterbrochen, sondern getaktet, also zeitweise in Inter- vallen, an die Versorgungsspannung geschaltet. Damit wird ein (im Mittel) deutlich niedriger Strom beim Anlaufen der Unterdruckpumpe erzielt als bei einem Anlaufen im Stan ^¬ dardmodus . Die Auswahl zwischen beiden Anlauf-Modi wird erfindungsge ^¬ mäß anhand von Umgebungsparametern (beispielsweise Tempe ^¬ ratur) und/oder Betriebsparametern der Unterdruckpumpe (beispielsweise vorherige Stillstandszeit) vorgenommen. Würden diese zu einem Anlaufen im Standardmodus mit unerwünscht hoher Stromaufnahme führen, wird zum Anlaufen nicht der Normale Modus sondern der (oder einer der) Sondermodus ( /-modi ) gewählt und somit die Stromaufnahme ge- genüber dem Standardmodus reduziert.

Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird die auf ^¬ gewendete Energie deutlich reduziert, jedoch das Unter ^¬ druckpumpensystem gleichzeitig so beansprucht, dass das Unterdruckpumpensystem sich z.B. erwärmt und wieder in normale Betriebsparameter übergeht.

Gemäß Ausgestaltungen der Erfindung können vorteilhaft folgende Parameter als Umgebungsparameter und/oder Be- triebsparameter eingesetzt werden, wobei diese einzeln, aber auch in Kombinationen einsetzbar sind:

Es wird ein Anlauf im Sondermodus durchgeführt falls: a) die Temperatur der Unterdruckpumpe kleiner als ein Schwellwert T_p ist,

b) die Temperatur der ECU bzw. der elektronischen Steuerung (Motorsteuerung/ Unterdruckpumpenmotorsteuerung) kleiner als ein Schwellwert T_e ist,

c) die Temperatur von Leistungstreiber (n) zur Ansteuerung der Unterdruckpumpe größer als ein Schwellwert T_l ist, d) die Standzeit der Unterdruckpumpe länger als ein

Schwellwert T sz ist, e) eine Wakeup Management Info angibt, daß die Unterdruck ^¬ pumpe nach Aufwachen oder Klemmenwechsel noch nicht be ^¬ trieben wurde,

f) die Umgebungstemperatur kleiner als ein Schwellwert T_u ist,

g) die aktuelle Anlaufgeschwindigkeit bei Unterdruckpum ^¬ penstart unterhalb eines Schwellwertes V_p liegt

h) der gemessene Unterdruck unterhalb eines Schwellwerts p_vac_th liegt,

i) der aktuelle Unterdruckgradient bei Unterdruckpumpen ^¬ start oberhalb eines Schwellwertes p_vac_grad_th liegt.

Als relevante Parameter für die Auswahl des Modus zum Anlaufen der Unterdruckpumpe dienen also insbesondere: Tem- peratur der Unterdruckpumpe, Temperatur der ECU, Tempera ^¬ tur der Leistungstreiber, Standzeit der Unterdruckpumpe, Wakeup-Management Info, Umgebungstemperatur, Anlaufge ^¬ schwindigkeit der Unterdruckpumpe (z.B. durch Hallsensor oder Modell bestimmt z.B. durch einen aktuellen Stromver- brauch der Unterdruckpumpe bzw. einen Unterdruckpumpenstrom), gemessener Unterdruck, Gradient des Unterdrucks. Alle diese angeführten Bedingungen können in beliebiger Weise (und/oder) verknüpft werden. Es ist anzumerken, dass für alle diese Betrachtungen der

Unterdruck negativ zu betrachten ist, d.h. ein höherer Unterdruck bedeutet eine höhere Druckdifferenz zum Umge- bungsdruck und ein negativer Unterdruckgradient bedeutet einen Aufbau des Unterdrucks.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung können die jeweiligen Schwellwerte ggf. auch in verschie ^¬ den gestufte Schwellwerte erweitert werden, die zu jeweils verschiedenen Anlaufmodi führen.

Ebenso können verschiedene Kombinationen der Bedingungen zu verschiedenen Anlaufmodi führen.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung soll der Sondermodus verlassen werden sobald: a) eine Ansteuerung der Unterdruckpumpe im Sondermodus für eine Dauer T_enh bereits erfolgt ist,

b) eine Indikation im System vorliegt daß die Unterdruckpumpe innerhalb normaler Parameter läuft z.B. durch

Unterdruckpumpendrehzahl, aktuellen Strom / Stromverlauf Unterdruckpumpentemperatur, Unterdruck / Unterdruckgradient und/oder

c) Eine Anforderung des Unterdruckpumpenlauf nicht mehr Alle oben angeführten Bedingungen können in beliebiger Weise (und/oder) verknüpft werden.

Die UnterdruckpumpenanlaufSteuerung (der Begriff Steuerung kann immer auch eine Regelung umfassen) wird je nach gewähltem Sondermodus gewählt. Dabei ist im Standardmodus immer von einem einfachen aktivieren der Unterdruckpumpe auszugehen (z.B. statisches Durchschalten der Leistungselektronik) . Im Sondermodus kann vorteilhaft gemäß weiteren vorteilhaf ^¬ ten Ausgestaltungen der Erfindung selektiv ein dynamisches Schalten (Takten) der Leistungselektronik wie folgt erfolgen : a) Es wird während einer definierten Anlaufzeit t_a ein Muster aus An/Aus Zyklen angesteuert mit jeweils

definiert Zeiten T_ein und T_aus;

b) Die Zeiten T_ein und T_aus können in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen variiert werden, vorteilhaft kann die Zeit T_ein abhängig von der Versorgungsspannung, beispielsweise einer Betriebsspannung in einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs, (durch eine lineare Abhängigkeit oder Kennfeld) variiert werden so, daß T_ein bei kleineren Betriebsspannungen verlängert wird;

c) T_aus kann aufgrund des aktuell gemessenen

Unterdruckpumpenstroms bzw. der Leistungstreibertemperatur variiert werden; und/oder

d) die Zeiten T_ein und T_aus können abhängig von der Dauer des bisherigen Anlaufs bzw. des Ansteuerungsverlaufs variiert werden, so kann vorteilhaft mit zunehmender Zeit T nach Start der Unterdruckpumpenaktivierung die Zeit T_ein erhöht und die Zeit T_aus verkürzt werden, wobei die Gesamtdauer T ein + T aus ebenso variabel sein kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Zeitverhalten über ein Modell bzw. ein Kennfeld festgelegt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die Größenordnung der Zeiten T_ein bzw.

T_aus im Sekunden bzw. 100ms Bereich. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung soll aufgrund der Sicherheitsrelevanz im Falle eines gewählten Sondermodus (Unterdruckpumpe läuft nicht mit voller Leistung /Unterdruck ist nicht ausreichend verfüg ^¬ bar) eine Fahrerinformation bzw. eine akustische, optische oder kombinierte Warnmeldung, beispielsweise ein Hinweis in der Instrumententafel, akustischer Gong oder Warnlampe, ausgegeben wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung sollen aufgrund der Sicherheitsrelevanz im Falle eines gewählten Sondermodus (Unterdruckpumpe läuft nicht mit voller Leistung /Unterdruck ist nicht ausreichend verfügbar) übergeordnete Fahrsysteme informiert werden, so daß diese in eine Art Notlaufprogramm wechseln (z.B.

Motormomentenreduzierung, Bremsdruckaufbau im Masterzylinder durch Hydraulikpumpe, Gangrestriktion in Automatikge ^¬ trieben, etc. ) Somit erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren zur An ^¬ laufSteuerung einer elektrischen Unterdruckpumpe, die Dimensionierung der die Unterdruckpumpe ansteuernden Elektronik kostengünstiger, platzsparender, energieeffizienter und temperaturunabhängiger auszulegen ohne die Funktionsbereitschaft der Unterdruckpumpe zu reduzieren. Gleichzei ^¬ tig wird die Lebensdauer der Komponenten in Folge geringerer Beanspruchung erhöht. Die Erfindung erlaubt es, eine einfache Ansteuerung unter Berücksichtigung von Parametern so zu gestalten, daß keine zusätzlichen Kosten für Hardware entstehen und zugleich technische Merkmale der Automobilindustrie z.B. EMV Werte, Betriebsbereich eingehalten werden können.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfin ^¬ dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein beispielhaftes Flußdiagramm für eine einstufi- ge Auswahl zwischen Standardmodus und Sondermodus,

Figur 2 ein beispielhaftes Flußdiagramm für eine mehrstu ^¬ fige Auswahl zwischen Standardmodus und mehreren Anlaufmo ^¬ di ,

Figur 3 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf für eine getaktete Energieversorgung der Unterdruckpumpe in einem Sondermodus , Figur 4 eine Darstellung entsprechend Figur 3 mit einem anderen, beispielhaften Sondermodus mit anderen Taktzeiten und Figur 5 eine Darstellung entsprechend Figur 3 mit einem anderen, beispielhaften Sondermodus mit variablen Taktzeiten .

Figur 1 zeigt beispielhaft ein Flußdiagramm für eine er- findungsgemäße einstufige Auswahl zwischen einem Standard ^¬ modus und einem Sondermodus zur Steuerung des Anlaufes ei ^¬ ner in der Figur nicht angedeuteten elektrischen Unterdruckpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes in einem Un ^¬ terdrucksystem eines Fahrzeuges.

Um eine unerwünscht große Energieaufnahme der Unterdruck ^¬ pumpe beim Anlaufen zu vermeiden, ist diese alternativ in einem Standardmodus, der dem normalen Betriebsmodus der Unterdruckpumpe entspricht, oder in wenigstens einem Son- dermodus anfahrbar, welcher darauf optimiert ist, die elektrische Energie-Aufnahme der Unterdruckpumpe in der Anlaufphase nicht unerwünscht hoch werden zu lassen und in welchem die Unterdruckpumpe getaktet an eine elektrische Energiequelle geschaltet wird.

Zur Auswahl dieser Modi beim Anlaufen der Unterdruckpumpe werden erfindungsgemäß Umgebungsparameter und/oder Betriebsparameter der Unterdruckpumpe herangezogen. Ein einfaches Beispiel mit einem Sondermodus ist in Figur 1 angedeutet. Vor dem Start der Unterdruckpumpe wird in diesem Beispiel die Umgebungstemperatur festgestellt und mit einem Schwellwert (hier - 30 Grad Celsius) verglichen. Liegt die tatsächliche Temperatur oberhalb dieses Schwell ^¬ wertes, erfolgt ein Anlaufen der Unterdruckpumpe im Stan ^¬ dardmodus, in welchen die Unterdruckpumpe ungetaktet an die elektrische Energiequelle geschaltet wird. Liegt die gemessene Temperatur jedoch unterhalb dieses Schwellwertes, so ist mit einem besonders hohen Anlauf ^¬ strom der Unterdruckpumpe zu rechnen. Es wird daher in ei ^¬ nen Sondermodus geschaltet, in welchem die Unterdruckpumpe in einer Anlaufphase getaktet an eine elektrische Energie- quelle geschaltet wird. Dies führt zu im Mittel geringer Stromaufnahme in der Anlaufphase als wenn die Unterdruck ^¬ pumpe im Standardmodus angelaufen wäre.

Es können ggf. mehrere Anlaufmodi mit verschiedenen Para- metern der Taktung vorgesehen sein.

Ein solches Beispiel ist in Figur 2 dargestellt. Hier wird über mehrere Entscheidungen anhand von Umgebungsparame ^¬ tern und/oder Betriebsparameter der Unterdruckpumpe eine Auswahl zwischen drei verschiedenen Anlaufmodi (mit verschiedenen Taktzeiten) und einem Standardmodus durchgeführt, um eine noch bessere Adaption an die beim Anlauf der Unterdruckpumpe herrschenden Bedingungen und eine noch präzisere Begrenzung des AnlaufStromes zu erzielen. Wenn die Unterdruckpumpe bereits läuft, wird ohnehin in den Standardmodus geschaltet. Läuft sie nicht, soll also ein Anlaufen der Unterdruckpumpe durchgeführt werden, so wird zunächst, ähnlich wie in dem Beispiel gemäß Figur 1, festgestellt, ob die Umgebungstemperatur unter- oder oberhalb eines Schwellwertes (hier - 30 Grad Celsius) liegt.

Liegt die tatsächliche Temperatur unterhalb dieses

Schwellwertes, so wird in einer weiteren Entscheidung festgestellt, ob die Standzeit der Unterdruckpumpe länger als eine vorgebbare Zeit betragen hat. Ist dies der Fall, wird ein Sondermodus 1 gewählt; andernfalls wird ein Son ^¬ dermodus 2 gewählt.

Liegt die tatsächliche Temperatur oberhalb des Schwellwer ^¬ tes -30 Grad Celsius, so wird in einer weiteren Entschei ^¬ dung festgestellt, ob die Umgebungstemperatur unter- oder oberhalb eines zweiten Schwellwertes (hier - 20 Grad Cel- sius) liegt. Ist dies der Fall, wird ein Sondermodus 3 ge ^¬ wählt; andernfalls wird ein Anlaufen in dem Standardmodus durchgeführt .

Die Anlaufmodi 1 bis 3 sind dabei so ausgestaltet, dass die Taktung der Unterdruckpumpe im Sondermodus 1 so ausge ^¬ staltet ist, dass die Unterdruckpumpe während relativ kur ^¬ zer Taktzeiten an die Energiequelle geschaltet ist, wohin ^¬ gegen die Unterdruckpumpe im Sondermodus 3 während relativ längerer Taktzeiten an die Energiequelle geschaltet ist. Im Sondermodus 2 ist eine mittlere Taktdauer gewählt.

Die Taktzeiten, während der die Unterdruckpumpe an die Energiequelle geschaltet ist, können also verschieden ge ^¬ wählt werden und können auch variabel sein.

Einige Beispiele hierfür zeigen die zeitlichen Taktverläu ^¬ fe der Figuren 3 bis 5.

Figur 3 zeigt beispielhaft einen Taktverlauf eines Sonder ^¬ modus über der Zeit. Während der (positiven) Impulse ist die Unterdruckpumpe in einem Anlauf an eine Energiequelle geschaltet, während der low-Phasen jedoch nicht. Dadurch wird erreicht dass die Unterdruckpumpe im Mittel einen niedrigeren Strom aufnimmt, als wenn sie ständig an die Energiequelle geschaltet wäre.

In Figur 4 ist ein zeitlicher Verlauf entsprechend demje- nigen in Figur 3 dargestellt, jedoch mit etwas längeren

Einschaltphasen der Unterdruckpumpe. Ein solcher Sondermodus könnte zum Beispiel dann gewählt werden, wenn die Um ^¬ gebungsparameter und/oder Betriebsparameter der Unterdruckpumpe einen geringeren Anlaufstrom als die Parameter, bei deren Vorliegen der Sondermodus gemäß Figur 3 gewählt wird, erwarten lassen.

Die Einschaltzeiten in der Taktung können auch variabel und/oder zeitabhängig veränderbar gewählt werden. Ein solches Beispiel zeigt Figur 5. Dort werden die Ein ^¬ schaltphasen im Laufe des Anlaufes immer länger. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Temperatur der Unterdruckpumpe beim Anlauf zunächst sehr niedrig ist und sich im Laufe des Anlaufes sukzessive erhöht.

Die Beispiele der Figuren 1 bis 5 zeigen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Anlaufen einer Unterdruckpumpe eine sehr variable Anpassung an die vorliegenden baulichen und Umgebungs-Bedingungen zulässt.