Titel

Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination in einem Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung einer

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination in einem Fahrzeug.

Stand der Technik

In der EP 0 758 716 A2 wird eine Flügelzellenpumpe beschrieben, die zur Förderung von Hydrauliköl eingesetzt wird. Die Flügelzellenpumpe wird üblicherweise von einem Elektromotor angetrieben, wobei die Flügelzellenpumpe und der Elektromotor eine zusammenhängende Einheit bilden.

Offenbarung der Erfindung

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination in einem Fahrzeug angesteuert werden, die eine

Flüssigkeitspumpe und eine die Flüssigkeitspumpe antreibende Antriebseinheit aufweist. Derartige Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombinationen können in Fahrzeugen zum Kühlen, Schmieren oder Schalten z.B. eines

Doppelkupplungsgetriebes, eines Planetengetriebes oder eines CVT-Getriebes (continuous variable transmission) eingesetzt werden.

Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination umfasst zusätzlich zu der Flüssigkeitspumpe und der Antriebseinheit eine Kommunikationsschnittstelle, über die Steuerungssignale zur Ansteuerung eines Aktuators der Kombination von einer Datenplattform empfangen werden können. Dies ermöglicht es,

Einfluss auf die Betriebsweise der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination zu nehmen und unterschiedliche Betriebsstrategien beim Betrieb der Kombination zu realisieren. Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination kann ein

Steuergerät oder eine Steuereinheit aufweisen, in der die empfangenen

Steuerungssignale zur Ansteuerung eines Bauteils der Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination verarbeitet werden.

Bei der Datenplattform handelt es sich um eine Datencloud, die insbesondere außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist. In der Datencloud können

verschiedene Informationen gesammelt werden, die zu einer Betriebsstrategie verarbeitet werden, welche über die Kommunikationsschnittstelle in Form von Steuersignalen auf die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination übertragen wird, um deren Betriebsweise zu beeinflussen. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, die Betriebsweise der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination fortlaufend an die aktuellen Bedingungen anzupassen und entsprechend flexibel auf beispielsweise geänderte Umfeldbedingungen oder neue Erkenntnisse im Hinblick auf das Betriebsverhalten oder die Lebensdauer der Kombination zu reagieren. Die Datencloud kann entweder zentral angesteuert und mit

Informationen beliefert werden, um Steuerungssignale, welche von der

Datencloud ausgesandt werden, zu modifizieren bzw. eine geänderte

Betriebsstrategie zu hinterlegen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die Datencloud mit einer Vielzahl von Datenerzeugungsstellen in Kontakt steht, die mit der Datencloud kommunizieren und Einfluss auf die

Steuerungssignale bzw. die Betriebsstrategie nehmen, welche von der

Datencloud auf die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination übertragen wird.

Vorteilhafterweise werden in der Datencloud Informationen aus einer Vielzahl von Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombinationen ausgewertet. Dies ermöglicht es, die Steuersignale bzw. die Betriebsstrategie der Kombination auf eine große Anzahl von Informationen über gleiche oder gleichartige Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombinationen zu stützen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist auch im Fahrzeug eine Datenplattform angeordnet. Die Datenplattform im Fahrzeug kann mit der Datencloud, welche außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist, kommunizieren, wobei ggf. in beide Richtungen - sowohl von der Datenplattform im Fahrzeug zur Datencloud als auch von der Datencloud zur Datenplattform im Fahrzeug - eine Kommunikation und ein Datenaustausch möglich ist. Die Datenplattform im Fahrzeug kann ggf. Bestandteil der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination sein. Der

Datenaustausch von der Datenplattform im Fahrzeug zur externen Datencloud ermöglicht es, Informationen über die im Fahrzeug verbaute Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination an die Datencloud zu übertragen und dort auszuwerten.

Auf diese Weise können ggf. von einer Vielzahl von Fahrzeugen Informationen über die verbauten Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombinationen ausgewertet werden. Es ist aber auch möglich, unmittelbar über die

Kommunikationsschnittstelle Informationen von der Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination zur externen Datencloud zu übertragen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Antriebseinheit der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination als ein elektrischer Antrieb

ausgebildet, insbesondere als ein Elektromotor, wobei der elektrische Antrieb über die Steuersignale elektrisch betätigt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Antriebseinheit als ein mechanischer Antrieb ausgebildet und wird über die Steuersignale eine

Stelleinheit des mechanischen Antriebs elektrisch betätigt. Bei dem

mechanischen Antrieb handelt es sich beispielsweise um einen Druckspeicher oder einen Schwungmassenspeicher. Zum Beispiel kann im Fall eines

Druckspeichers ein elektromagnetisches Stellglied angesteuert werden, um den Energiefluss vom mechanischen Antrieb zur Flüssigkeitspumpe oder in

Gegenrichtung zu steuern.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination sowohl im Pumpenbetrieb als auch im Generator- bzw. Rekuperationsbetrieb einsetzbar. Durch eine geeignete Kombination von

Flüssigkeitspumpe und Antriebseinheit sind beispielsweise vier unterschiedliche Betriebsmodi möglich, nämlich ein Umlaufen der Flüssigkeitspumpe in die eine oder in die andere Richtung, ein Pumpenbetrieb und ein Generatorbetrieb.

Geeignete Pumpenarten für einen derartigen Betrieb sind beispielsweise

Zahnradpumpen, GE-Rotoren, Radialkolbenpumpen, Axialkolbenpumpen oder Halbaxialpumpen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind dagegen nur zwei

unterschiedliche Betriebsmodi der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination möglich, nämlich nur eine Drehrichtung der Flüssigkeitspumpe und nur ein Pumpenbetrieb. Als Pumpe für eine derartige Betriebsweise kommt

beispielsweise eine Flügelzellenpumpe in Betracht.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination mit einer Sensorik ausgestattet, über die eine oder mehrere Betriebs- und/oder Zustandsgrößen der

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination ermittelt werden können. Die

Sensorinformationen werden auf die Datenplattform übertragen, in der die Steuersignale zur Realisierung einer ggf. abgewandelten Betriebsstrategie erzeugt werden, welche wiederum auf die Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination übertragen wird. Mithilfe der Sensorik werden

beispielsweise der Druck der Flüssigkeit, die Pumpendrehzahl, der

Volumenstrom der Flüssigkeit, die Temperatur der Flüssigkeit und/oder der elektrische Strom der Antriebseinheit berücksichtigt. Aus einer oder mehreren dieser Betriebs- bzw. Zustandsgrößen kann beispielsweise auf den aktuellen Verschleißzustand der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination geschlossen werden. Dementsprechend können beispielsweise angepasste

Betriebsstrategien realisiert werden, um eine möglichst lange Betriebsdauer der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination zu gewährleisten.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination in einem Fahrzeug zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens. Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination umfasst die

Flüssigkeitspumpe, die die Flüssigkeitspumpe antreibende Antriebseinheit sowie die Kommunikationsschnittstelle zum Empfang von Steuersignalen, ggf. auch zum Senden von Informationen von bzw. zur Datencloud. Die empfangenen Steuerungssignale dienen zur Ansteuerung eines Stellglieds der

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination, beispielsweise eines Elektromotors, der die Flüssigkeitspumpe antreibt, oder einer elektrisch aktuierbaren

Steuereinheit, welche Bestandteil der Antriebseinheit oder der Flüssigkeitspumpe ist. Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination kann vorteilhafterweise mit einer Sensorik zum Erfassen einer oder mehrerer Betriebs- bzw.

Zustandsgrößen ausgestattet sein.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Flüssigkeitspumpen-

/Antriebskombination in einem Fahrzeug zum Antreiben, Kühlen oder Schalten einer Fahrzeugeinheit wie beispielsweise einem

Automatikgetriebe, wobei die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination über Steuerungssignale einer Datencloud angesteuert wird,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination mit Datenanbindung an die Datencloud.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination 1 in einem Fahrzeug, die eine Flüssigkeitspumpe 2 und eine Antriebseinheit 3 für die Flüssigkeitspumpe 2 umfasst. Bei der

Flüssigkeitspumpe 2 handelt es sich beispielsweise um eine im reversiblen Betrieb einsetzbare Pumpe wie z.B. eine Zahnradpumpe, die in beide

Drehrichtungen der Pumpenwelle betreibbar ist. Die Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination 1 kann sowohl im Pumpenbetrieb als auch im

Generatorbetrieb eingesetzt werden. Bei der Antriebseinheit 3, die zum Antreiben der Flüssigkeitspumpe 2 eingesetzt wird, handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor, wobei ggf. auch ein mechanischer Antrieb in Betracht kommt.

Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 treibt eine Fahrzeugeinheit 4 an, bei der es sich beispielsweise um ein Automatikgetriebe im Fahrzeug handelt. Im Generatorbetrieb strömt die Flüssigkeit, insbesondere Getriebeöl, von der Fahrzeugeinheit 4 zurück zur Flüssigkeitspumpe 2, die über ihre Kopplung mit der Antriebseinheit 3 den Generatorbetrieb ermöglicht.

Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 steht in Signalverbindung mit einer Datencloud 5, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet und in der Steuerungssignale zur Ansteuerung der Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination 1 erzeugt werden.

Die Datencloud 5 kann Informationen von einer Vielzahl von gleichen oder vergleichbaren Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombinationen auswerten und auf der Grundlage dieser Informationen Steuerungssignale zur Realisierung einer ggf. abgewandelten Betriebsstrategie zum Betrieb der Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination 1 erzeugen. Hiermit kann beispielsweise das aktuelle Umfeld berücksichtigt werden, in welchem sich das Fahrzeug mit der

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination bewegt. So ist es beispielsweise möglich, das aktuelle Verkehrsgeschehen in die Betriebsstrategie mit

einzubeziehen und entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung der

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, typabhängige Merkmale der Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination zu berücksichtigen, beispielsweise bekannte

Schwachstellen der Kombination, und auf dieser Grundlage Steuerungssignale zur Realisierung einer abgewandelten Betriebsstrategie zu erzeugen, die der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 zugeführt werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 in einem weniger verschleißanfälligen Modus zu betreiben.

Die Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 kann mit einer Sensorik ausgestattet sein, mit der eine oder mehrere Betriebs- oder Zustandsgrößen der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination ermittelt werden, z.B. der aktuelle Druck der Flüssigkeit, welche über die Flüssigkeitspumpe 2 gefördert wird, die Pumpendrehzahl, der Volumenstrom der geförderten Flüssigkeit und der elektrische Strom der Antriebseinheit 3. Die Sensordaten können auf die

Datencloud 5 übertragen und dort ausgewertet werden. Indem von einer Vielzahl von vergleichbaren Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombinationen 1 aus verschiedenen Fahrzeugen Sensorinformationen auf die Datencloud 5 übertragen werden, steht in der Datencloud 5 eine entsprechend große Anzahl an Sensorinformationen zur Verfügung, die ausgewertet und zur Grundlage einer ggf. abgewandelten Betriebsstrategie gemacht werden können. In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Flüssigkeitspumpen- /Antriebskombination 1 mit einer Flüssigkeitspumpe 2 und einer Antriebseinheit 3 dargestellt, die als Elektromotor ausgebildet ist. Die Flüssigkeitspumpe 2 weist in einem Pumpengehäuse 6 Pumpenbauteile 7 auf, bei deren Betätigung ein Flüssigkeitsstrom unter Druck in Richtung der Fahrzeugeinheit 4 gefördert wird, bei der es sich beispielsweise um ein Automatikgetriebe handelt, das von den Flüssigkeitsstrom geschaltet wird. Der Flüssigkeitsstrom wird von den

Pumpenbauteilen 7 durch Strömungskanäle 7 in einer Anschlussplatte 8 geleitet, die an das Pumpengehäuse 6 angeflanscht ist und über die die

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 an ein Fahrzeugbauteil anschließbar ist. Auf der Außenseite der Anschlussplatte 8 befindet sich eine Flachdichtung 9.

Die Flüssigkeit, welche zur Betätigung der Fahrzeugeinheit 4 gefördert wird, strömt im Anschluss an die Fahrzeugeinheit 4 wieder zurück und wird durch einen weiteren Strömungskanal in der Anschlussplatte 8 zu den

Pumpenbauteilen 7 im Pumpengehäuse 6 geleitet.

Der Antrieb der Pumpenbauteile 7 erfolgt über eine Pumpenwelle 10, die zugleich die Rotorwelle des Elektromotors 3 bildet. Der Elektromotor 3 ist beispielhaft als elektronisch kommutierter Synchronmotor mit

Permanentmagneten 11 auf der Welle 10 ausgebildet und umfasst

Statorwicklungen 12 im Stator 13, die über ein Steuergerät 14 mit einer

Leiterplatte 15 bestromt werden. Das Steuergerät 14 befindet sich an einer Stirnseite des Stators 13 auf der der Flüssigkeitspumpe 2 abgewandten Seite.

Am Gehäuse des Steuergerätes 14 ist eine Kommunikationsschnittstelle 16 angeordnet, über die der elektrische Anschluss an das Steuergerät 14 erfolgt. Über die Kommunikationsschnittstelle 16 erfolgt auch der Informationsaustausch zwischen der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 und der Datencloud 5.

Im Pumpengehäuse 6 der Flüssigkeitspumpe 2 ist eine Radialdichtung 17 angeordnet, die die Welle 10 umgreift und sich im Übergang des

Pumpengehäuses 6 zum Elektromotor 3 befindet. Die Ansteuerung der Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 gemäß Fig. 2 erfolgt in der gleichen Weise wie bei Fig. 1 beschrieben. In der Datencloud 5 werden Steuersignale zur Realisierung einer definierten Betriebsstrategie erzeugt, die über die Kommunikationsschnittstelle 16 auf das Steuergerät 14 des Elektromotors 3 übertragen werden und über die der Elektromotor 3

entsprechend angesteuert wird. Sofern in der Flüssigkeitspumpen- /Ansteuerkombination 1 eine Sensorik enthalten ist, können die

Sensorinformationen zur Datencloud 5 übertragen werden. Über die Kommunikationsschnittstelle 16 kann das Steuergerät 14 der

Flüssigkeitspumpen-/Antriebskombination 1 außerdem auch mit weiteren Steuereinheiten bzw. -geräten im Fahrzeug kommunizieren.