用于运行流体输送设备的方法、流体输送设备、计算机程序和计算机可读介质与流程

本发明涉及用于运行流体输送设备的方法、流体输送设备、计算机程序和计算机可读介质。

背景技术：

1、文献us2002/0043253 a1公开一种燃料输送设备，该燃料输送设备的电机与压力相关地运行。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是实现一种方法，该方法克服了现有技术的方法的缺点，或者至少是现有技术方法的替代方法。此外，本发明的目的是提供一种流体输送设备，利用该流体输送设备可以执行根据本发明的方法的步骤。此外，本发明的另外的目的是提供一种计算机程序，该计算机程序包括使得流体输送设备执行根据本发明的方法的步骤的指令。此外，另外的目的是提供一种计算机可读介质，在其上存储了根据本发明的计算机程序。

2、关于该方法的目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

3、本发明的一个实施例是一种用于运行流体输送设备的方法，其中，该流体输送设备具有电机，该电机与泵级以驱动方式连接。该方法包括以下步骤：

4、-在电机的实际速度至少与阈值相等的情况下，则与转速相关地对电机进行闭环控制，

5、-在电机的实际速度低于阈值的情况下，则电机步进式/分步式地运行。

6、根据本发明的方法使得流体输送设备即使在低于阈值的速度下也能够运行。由此，能够利用流体输送设备向流体消耗器(例如，内燃机或者用于排气后处理的系统)提供少量的待输送流体。

7、换句话说，阈值是临界转速，在低于该临界转速时，电机分步式地运行，即，如步进电机一样。当电机的转速与临界转速相等或高于临界转速时，与转速相关地对电机进行闭环控制。

8、特别有利的是，电机被设计为永磁同步电机。与之无关地有利的是，电机具有转子。电机优选被设计为外转子式或内转子式。

9、通常，在本发明公开内容的范围中，电机的转速或电机的速度是指电机转子的转速，例如以每单位时间的回转数来表示。因此，电机的实际速度是指电机的当前速度，因此是电机转子的当前转速。电机的位置特别是指电机转子的角位置，优选是相对于电机定子的角位置。

10、电机转速的确定优选借助至少一个位置传感器、优选借助三个位置传感器进行。优选地，一个或多个位置传感器以磁场敏感的方式设计，因此可以检测电机的、即电机转子的位置，特别是角位置、角位移、速度(特别是旋转速度)、转速和/或角速度。特别有利的是，与位置传感器共同作用的磁场由专用的永磁体产生，该永磁体与转子驱动连接。替代于此并且更低成本地，为此使用永磁同步电机的转子的永磁体。有利的是，三个位置传感器沿电机转子的周向方向布置，优选地以转子的旋转轴线为基准彼此相隔120°。

11、特别有利的是，至少一个位置传感器是霍尔传感器。有利的是，沿电机转子的周向方向布置有多个、优选三个这种类型的霍尔传感器。特别有利的是，一个或多个位置传感器、特别是霍尔传感器通过塑料材料或浇铸材料以流体密封的方式封装。这有助于传感器的坚固性和长使用寿命以及功能可靠性。

12、特别有利的是，泵级是容积式泵级。容积式泵级的优点是，其可以在两个相反方向上运行。换句话说，可以考虑，根据本发明的方法包括反转输送方向的步骤。例如，可以考虑摆线泵级、叶片泵级或齿轮泵级等。此外，还可以考虑设置隔膜泵或隔膜泵级作为泵级。

13、总体而言，在本发明公开内容的范围中，流体输送设备特别是指用于内燃机和/或具有内燃机的机动车的水输送设备。替代于此地，流体输送设备可以是用于内燃机排气后处理的scr输送设备。因此，被流体输送设备输送的流体是液体，特别是水或尿素溶液。尿素溶液通过scr输送设备和/或用于排气后处理系统的方法来输送。水通过水输送设备输送到喷水系统，并且通过喷水系统提供给内燃机的燃烧过程。

14、另一个优选实施例的特征在于，电机的一次回转、特别是电机转子的一次回转被划分为至少两个步进。根据极对数和/或定子绕组，可以考虑更多个步进来划分电机的一次回转。例如可以考虑电机每回转一圈、特别是电机每回转完整的一圈被划分为四、六、八、十、十二、十四或十六或更多个步进。有利的是，步进的大小相同，即具有相同大小的角位移。

15、电机的步进借助于包括控制电流的电压矢量来强制执行。电压矢量的电流(即，控制电流)的值在此选择成确保转子在确定或预定的时间段内运动到理论位置，直到转子的实际位置相当于理论位置。由此完成一个步进，随后可以停用电压矢量，并且可以激活其角位置与前一个电压矢量不同的另一电压矢量，由此预给定新的理论位置。因此启动转子的新的步进。转子的步进能够由一个位置传感器、多个位置传感器或霍尔传感器监控、检查和/或计数。

16、特别是，电机的一次回转应理解为电机转子的一次回转。优选，电机或电机转子的一次回转是一次完整回转。换句话说，这种类型的一次回转优选是转子绕其旋转轴线旋转360°。

17、另一优选实施例的特征在于，该方法还包括对步进、特别是各个步进进行计数。为此可以设置独立的计数器。替代地，可以考虑将这种类型的计数器集成到控制装置中，控制装置是流体输送设备或电机的组成部分。替代地，控制装置可以独立于流体输送设备和/或独立于电机地构造和/或布置。在容积式泵级的情况下，每个步进与流体输送量成正比，因此可以通过对步进计数来检测一段时间内的流体输送总量。步进数和流体压力之间也存在相关性。转子的步进可以通过特别是与计数器共同作用的一个位置传感器、多个位置传感器或霍尔传感器进行监控、验证和/或计数。

18、另一个优选实施例的特征在于，在与转速相关地对电机进行闭环控制期间对各个步进进行计数，在步进式运行期间进行计数，或者在与转速相关地对电机进行闭环控制期间以及在步进式运行电机期间对各个步进计数。特别是在与转速相关地对电机进行闭环控制期间以及在步进式运行电机期间对各个步进计数时，从以闭环控制转速的方式运行电机到步进式运行电机的过渡能够以简单、无干扰和流畅的方式进行。此外，可以由总步进数确定在流体输送设备运行期间的流体的总输送量。

19、特别有利的是，步进的计数由一个或多个位置传感器或霍尔传感器进行。

20、另一个优选实施例的特征在于，电机的理论速度由流体输送设备的理论压力和/或理论输送体积确定，和/或电机的理论步进数或理论位置由流体输送设备的理论压力和/或理论输送体积确定。作为对理论输送体积的替代或补充，其可以是理论输送体积流。此外，可以考虑电机的理论速度还通过实际压力和/或通过实际输送体积或输送体积流确定。此外，可以考虑，电机的理论步进数还通过实际压力和/或通过实际输送体积或输送体积流确定。借助例如由内燃机预给定的理论压力和由压力传感器确定的实际压力来预给定电机的理论速度或理论步进数或理论位置。理论压力、实际压力、理论输送体积、实际输送体积、理论输送体积流和实际输送体积流分别涉及流体输送设备的待输送、能输送或被输送的流体，特别是该流体在流体输送设备的流体输出端，即，优选安装有压力传感器的压力侧。

21、另一个优选实施例的特征在于，步进式运行是电机的闭环控制，换句话说，是电机的闭环控制方法。换句话说，优选的是，步进式运行不是电机的闭环控制。换句话说，电机以如下的方式运行：借助包括控制电流的电压矢量步进式地强制改变转子位置。电压矢量的电流(即，控制电流)的值被选择成，确保转子在确定的或预确定的时间段内运动或至少应该运动到理论位置，直至实际位置相当于理论位置。随后，电压矢量被停用并且激活其角位置与先前的电压矢量不同的另外的电压矢量，因此，预给定了新的理论位置。随后，转子从其先前的理论位置运动到新的理论位置。从先前的理论位置到新的理论位置的角位移相当于一个步进或一个步距。特别地，当转子应执行多个步进时，以时间偏移的方式相继实施多个具有不同角位置的电压矢量。因此，转子在时间上依次运动到与相应电压矢量相关的理论位置，直到转子占据由时间上位于最后的电压矢量预给定的最终理论位置。每个电压矢量，特别是电压矢量的取向，即，电压矢量相对于定子的角位置预给定了转子经过了一个步进之后的位置。通常，电压矢量由电机的定子绕组产生。

22、另一个优选实施例的特征在于，对电机进行的与转速相关的闭环控制包括电机的正向加速或负向加速，直到电机的实际速度相当于电机的理论速度，和/或电机的步进式运行或闭环控制包括多个步进，在这些步进之后电机处于最终理论位置和/或达到理论步进数。因此，所需的压力、所需的输送体积或所需的输送体积流提供给相应的流体消耗器。

23、另一个优选实施例的特征在于，当不需要流体输送时，电机处于静止状态。电机的静止状态特别是指电机转子的静止状态。静止状态特别是应理解为转子不进行引起流体输送的任何旋转。因此，一方面节省电能，另一方面由此确保在运行方法的期间、在运行流体输送设备的期间、在运行流体消耗器的期间或在特定的时间段期间的总流体输送量由与流体输送量成比例的步进的计数来确定或能确定。由此例如能够推断出，流体箱(例如水箱或尿素箱)是否必须加满。

24、另一个优选的实施例的特征在于，电机在静止状态中的位置保持不变直到需要流体输送并且电机因此再次运行。由此防止输送的流体比所需更多。此外，由此能够更准确地由步进的计数来确定总流体输送量。

25、原则上，通过内燃机的控制装置请求流体输送。在此，请求理论压力或理论输送体积(理论输送体积流)，并将其分别与实际压力或实际输送体积(实际输送体积流)进行比较。根据比较结果，当理论值高于实际值时，电机的速度相应增加，或者当理论值低于实际值时，电机的速度相应降低。

26、另一个优选实施例的特征在于，步进的计数在电机静止状态期间持续进行。换句话说，步进的计数不会由于静止状态而结束。因此，即使在此期间不应进行流体输送，也可以在整个运行期间进行步进的计数。因此，可以确定在流体输送设备运行期间的总流体输送量。

27、另一个优选实施例的特征在于，该方法在步进式运行或闭环控制期间具有误差补偿，其包括以下步骤：

28、-确定在电机一次回转期间在电机的实际位置与理论位置之间的位置差，

29、-根据先前所确定的位置差调整/适配控制电流。这种类型的误差补偿特别是在隔膜泵级的情况下是必要的，这是因为隔膜泵级具有与温度相关的弹性。因此，通常会出现电机的步进执行得过快或过慢，或者电机的步进数低于或超过理论步进数的情况。由于这些误差导致流体的压力过高或过低，这引起流体输送过低或过量。对控制电流进行调整是指，如果电机执行步进过快或电机的步进数超过理论步进数，则降低控制电流。替代地，如果电机执行步进过慢或者电机的步进数低于理论步进数，则增加控制电流。

30、通常，由电压矢量预给定电机的一个步进之后的理论位置，而电机的实际位置由一个或多个位置传感器确定。因此，可以确定电机是否过快地执行步进或电机的步进数是否超过理论步进数。因此，还可以确定电机是否过慢地执行步进或电机的步进数是否低于理论步进数。因此，可以执行用于误差补偿的控制电流调整。

31、优选地，在电机每次回转中执行误差补偿。

32、另一个优选实施例的特征在于，针对每个位置差检测电机的位置，并且根据该位置使用被调整/经适配的控制电流。特别是在电机的每个步进之后确定位置差。例如，被调整的控制电流可以正好在电机的前一次回转出现位置差的位置中使用。替代于此地，也可以在电机的前一次回转出现位置差的位置之前一个步进、二个步进、三个步进或四个步进处使用控制电流。因此，实现了电机的均匀旋转，具体是指电机转子的旋转，从而实现了尽可能精确的理论压力。

33、优选的是，借助一个位置传感器、多个位置传感器或霍尔传感器来确定位置差。换句话说，实际位置通过位置传感器确定，并与由电压矢量预给定的理论位置进行比较，从而确定位置差。

34、替代于所有前面和后面的实施例地可以考虑，步进式运行是对电机的开环控制，而不是对电机的闭环控制。

35、替代于所有上述和下面的实施例，可以考虑，电机在输送方向上和与输送方向相反地运行或加速，特别是步进式地运行，以实现所期望的输送体积。

36、关于流体输送设备的目的通过以下方式实现：提供流体输送设备，该流体输送设备具有与泵级驱动连接的电机、用于运行电机的控制装置、至少一个位置传感器、和适合于执行根据本发明的方法的各步骤的各个部件。

37、还优选的是，流体输送设备设计为用于内燃机和/或具有内燃机的机动车的水输送设备。在这种情况下，水输送设备向内燃机供应水，该水通过喷水系统供应给内燃机的燃烧过程。

38、替代地可以考虑，流体输送设备设计为用于内燃机排气后处理的scr输送设备。在这种情况下，scr输送设备向排气后处理系统供应尿素溶液。

39、特别有利的是，电机设计为永磁同步电机。与之无关地有利的是，电机具有转子。电机优选地设计为外转子或内转子。

40、特别有利的是，至少一个位置传感器或多个位置传感器是霍尔传感器。优选的是，多个、优选三个这种类型的霍尔传感器沿电机转子的周向方向布置。特别有利的是，位置传感器、特别是霍尔传感器利用塑料材料或浇铸材料以流体密封的方式封装。这有助于传感器的坚固性和长使用寿命以及功能可靠性。

41、特别有利的是，泵级是容积式泵级。容积式泵级的优点是，其可以在两个相反方向上运行。换句话说可以考虑，根据本发明的方法包括反转输送方向的步骤。例如，可以考虑摆线泵级、叶片泵级或齿轮泵级。此外可以考虑，将隔膜泵或隔膜泵级设置为泵级。

42、关于计算机程序的目的通过以下方式实现：提供一种计算机程序，该计算机程序包括使根据本发明的流体输送设备执行根据本发明的方法的步骤的指令。这种类型的计算机程序使得根据本发明的方法能够以简单的方式和方法应用于现有的流体输送设备。

43、关于计算机可读介质的目的通过以下方式实现：提供一种计算机可读介质，在其上存储有根据本发明的计算机程序。计算机可读介质优选是可重写的存储器，以确保可以实现该方法的未来的重写。替代地，该存储器优选是不可重写的存储器，以确保防篡改安全性。

44、本发明的有利改进方案在从属权利要求和下面的附图说明中描述。