用于监控泵的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于监控由电机驱动的泵(1)的功能的方法，所述泵具有内部电子系统(4)，通过所述内部电子系统监控所述泵(1)的功能参数。所述内部电子系统(4)将所述功能参数的值经由内部通信接口(6)转送到中央控制装置(8)，并且在所述中央控制装置(8)中相对于临界阈值检测和监控所述功能参数的值。本发明的特征在于，在所述中央控制装置(8)中检测所述功能参数的至少一个值随时间的变化，以及如果至少一个功能参数的值在规定的时间段内保持恒定，则判定所述泵(1)发生故障。优选的应用是在车辆(F)的区域中。
【专利说明】用于监控泵的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于监控在权利要求1的前序中详细限定类型的由电机驱动的泵的功能的方法。此外本发明还涉及这样的方法的应用。
【背景技术】
[0002]电机驱动的泵在多种系统中应用，特别是应用在机动车中，在机动车中采用所述泵用于输送介质、例如用于输送冷却水。特别是在这样的用于输送介质特别是冷却介质的泵中重要的是，持续地监控泵的功能，以便可以快速地对任何故障或失灵进行反应，例如以便可以防止通过由泵输送的冷却介质冷却的组件的过热。
[0003]在由一般的现有技术已知并且通常的是，电机驱动的泵具有内部电子系统，其典型地设计为用于控制电机驱动装置的电子系统。该内部电子系统此外还监控泵的功能参数并且生成该监控的相应的值。特别是在车辆中的应用中现在通常的是，此类由电机驱动的泵的内部电子系统与内部通信接口连接，其进而与中央控制装置连接。在通常的自动化应用中，典型地是控制装置经由数据总线与不同组件连接，其中在数据总线的区域中针对每个组件设有提及的内部通信接口。为了监控电机驱动的泵，内部电子系统将功能参数的值传送到内部通信接口，其进而将这些值转送到中央控制装置，该中央控制装置相对于临界极限值监控功能参数的值。如果功能参数的值超过或低于临界极限值，那么可以推断出泵的故障，并且可以启用合适的措施，例如关断泵、关断总系统或诸如此类，以便避免进一步的损坏以及可能的安全相关的危险情况。
[0004]一般已知的且通常的此类监控的问题在于，在用于泵的供电电压以及用于内部通信接口和数据总线且继而典型地也用于中央控制装置的持续供电电压出现故障的情况下，从电机驱动的泵的内部电子系统最后传送到内部通信接口的值继续保留在通信接口的区域中，并且继续地传送到中央控制装置。因为这些值位于预定的极限值内，所以在泵的内部电子系统已经发生故障的这种情况下，没有识别到泵的故障。因此可能导致安全相关的问题情况，例如导致组件的过热，该组件本该通过由电机驱动的泵输送的冷却介质冷却。
[0005]当然，可能的是，通过附加的内部传感器监控泵的功能。然而，这是比较复杂且昂贵的，并且由于成本和典型的通常安装情况而特别在车辆的应用中是不期望的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提出一种用于监控此类电机驱动的泵的功能的方法，所述方法简单且有效地确保泵的安全和可靠的监控。
[0007]根据本发明，通过具有权利要求1的特征部分中的特征的方法实现该目的。根据本发明的方法的有利实施例产生自从属于权利要求1的从属权利要求。此外，在权利要求7中提出了根据本发明的方法的特别优选的应用。该应用的有利的实施例产生自从属于权利要求7的从属权利要求。
[0008]在根据本发明的用于以上述方式监控电机驱动的泵的功能的方法中，除了监控功能参数的值是否高于或低于极限值，还提出在所述中央控制装置中检测所述功能参数的至少一个值随时间的变化。如果所述功能参数的至少一个值在预定的时间段内不变化，那么同样可以推断泵中发生故障。由于泵中的动态过程，在泵的正常运行中功能参数总是波动。但是，如果假设系统所要求的转速在一定时间段内不变化，则迫使在这样的范围中变化，该范围不干扰该系统但是必须触发所报告的值的变化。如果判定功能参数的值在预定的时间段内没有波动，则必须假设传送的值不对应于真实情况。在这种情况下，例如由于在泵自身的区域中出现电力故障使得内部电子系统大概已经瘫痪，从而内部通信接口继续将恒定的值转送到中央控制装置，该恒定的值由内部通信接口从内部电子系统最后获得。
[0009]因此，如果所述值在预定的时间段内保持恒定，则或者在泵中或者至少在内部电子系统的区域中或者在内部电子系统与内部通信接口之间的通信中存在故障。在该情况下，因此也同样指示故障，这需要适当的对应措施，例如关断系统、输出听觉和/或视觉警告等。根据本发明的方法仅仅利用在中央控制装置的软件中的一些附加的程序步骤，从而可以省去附加的传感器、对这些传感器提供的测量数据的监控和评估等等。该设计由此是简单的并且有效的，并且可以通过更新控制装置的软件在现有的系统中容易地进行翻新。
[0010]根据本发明的方法的一个特别优选的应用是用于监控车辆中的介质泵。特别是对于自动化应用，介质(特别是用于冷却至少一个组件的冷却介质)的输送的可靠性起到重要作用。同时，车辆中的系统应该是简单、有效并且非常可靠的。因此，根据本发明的方法在此是特别好地适合的，因为能够在没有传感器系统、待铺设的线路等的附加复杂性的情况下实现用于电机驱动的泵的附加监控功能。
[0011]在根据本发明的方法的另一有利的应用中，还提出所述车辆是电驱动车辆，特别是具有燃料电池系统的车辆。特别是在这样的车辆中，通过电机驱动的泵将介质供应给燃料电池(特别是目前上下文中的冷却)一般是已知并且惯用的。同时，介质供应是非常重要的，因为介质供应对于燃料电池系统的目前还比较贵的组件的好的功能性和比较长的使用寿命负责。由于简单和有效的设计，因此可以在紧凑实现并且简单控制的系统中，对于该系统也对于这样车辆的与该系统接触的乘客实现很大程度的可靠性。
[0012]根据本发明的方法以及根据本发明的方法的应用的另外的有利实施例产生于其他的从属权利要求，并且基于以下参照附图更详细描述的示例性实施例也变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图以下示出:
[0014]图1示出了用于执行根据本发明的方法的设计的示意图；以及
[0015]图2示出了车辆实例，在该车辆中可以应用根据本发明的方法。
【具体实施方式】
[0016]在图1中可以看到电机驱动的泵I。该泵基本上由点划线界定的组件组成。输送装置2和电机3是电机驱动的泵的重要组件，并且典型地经由轴相互连接。为了给电机驱动的泵I供电，内部电子系统4经由两个标示的线元件5与第一电压源Ul连接。此外，通过该内部电子系统4以自身已知的方式和方法监控电机驱动的泵I的功能。为此，检测不同的功能参数。功能参数的值然后被转送到内部通信接口 6，如通过虚线的双箭头标示的那样。该内部通信接口 6连接到数据总线7(例如CAN总线或LIN总线)。当然，也可以使用其他数据总线系统。然后通过中央控制装置8进行控制和监控，该中央控制装置典型地不仅与泵I的内部通信接口 6连接，而且也与其他组件连接。为了供电，内部通信接口 6经由两个标示的线元件9与第二电压源U2连接。
[0017]如已经提及的那样，功能参数的值通过泵I的内部电子系统4进行检测并且转送到内部通信接口 6。该内部通信接口然后将所述值转送给中央控制装置8。在中央控制装置8的区域中将这些值与预定的极限值比较。一旦这些值之一位于用于泵I的安全和可靠功能的预定界限之外，那么中央控制装置8启用适合的对应措施，直至整个系统的紧急关断。泵I的功能的该监控对应于现有技术。
[0018]可能发生这样的情况，其中，内部通信装置6将所存储的值经由数据总线7报告给控制装置8，即使例如由于第一电压源Ul的故障导致泵I的内部电子系统4不再传送瞬时值。中央控制装置8然后继续接收这些由内部电子系统4最后传送且由内部通信装置6传输的位于预定极限值内的值。因此假设，泵I正常地在工作，这不是或者不一定必须是这样的情况。为了解决对泵I正常运行的错误评估的此类问题，控制装置8现在监控功能参数的值随时间的变化，所述值通过内部通信接口 6传送给中央控制装置8。在实际中，在输送的介质中的流动动态过程等将持续地导致泵I区域中相关参数的变化。因此，功能参数的值也必定在中央控制装置8的区域中持续地变化。如果这些值在预定的时间段内保持恒定，那么必须假设，这些值已经不由泵I的内部电子系统4检测，而是在内部通信接口 6与泵I之间不存在现有通信的情况下由接口 6转送，因为在泵I出现故障且对控制电压U2持续提供电压的情况下，内部通信接口继续传送从泵I最后获得的值，只要这些值没有被其他值覆盖。通过监控传送的值随时间的变化，可以在中央控制装置8中检测到这样的情况，因为在中央控制装置8的区域中不存在值随时间的变化允许推断出在内部通信接口 6与泵I之间的通信中存在干扰。这样的干扰可能是泵I的故障，例如由在泵I的主电源区域中泵I的过载保护系统的响应导致。必须对这样的情况作出适当的响应，例如通过紧急关断或者输出警告到使用者等。
[0019]在图2的图示中，示出用于监控电机驱动的泵I的特别有益和有利的应用。在图2的图示中通过举例示出车辆F，该车辆F在示出的示例性实施例中被指定为燃料电池车辆。该车辆包括具有燃料电池10的燃料电池系统。从压力罐11给燃料电池10提供氢气和通过空气输送管线12给燃料电池10提供空气-氧气。产生的电力例如通过功率电子系统13由牵引电动机14接收。燃料电池10典型地通过冷却回路15借助冷却介质冷却，该冷却回路在此以非常简化并且示意性的方式标示。冷却介质通过电机驱动的泵I在冷却回路15中循环，并且流经车辆散热器16 (在车辆散热器16的区域中冷却介质冷却)，以及流经在燃料电池10的区域中的热交换器17，在该热交换器中冷却介质吸收燃料电池10的废热。特别是对于这样的冷却回路，该冷却回路原则上当然也可以设置在内燃机驱动的车辆中，根据本发明的用于监控电机驱动的泵I的功能的方法的应用是特别有利的。这特别是适用的，因为作为实现根据本发明的方法的结果，可以完全省去用于可靠监控泵I的功能的附加传感装置、待铺设的附加线元件等。另一方面，由于可靠地监控泵I的功能，可以安全并且可靠地排除在冷却回路I中的故障，该故障典型地可能导致燃料电池10的过热。由此可以保护燃料电池10，以便该燃料电池达到更长的使用寿命。此外可以防止在燃料电池10的区域中的临界情况或临界温度，在该区域中氢气和氧气存在于常规运行中。由此产生了非常安全的车辆F，从而对其乘客非常安全，该车辆可以被简单、经济地设计。
【权利要求】
1.用于监控电机驱动的泵(I)的功能的方法，所述泵具有内部电子系统(4)，通过所述内部电子系统来监控所述泵(I)的功能参数，其中所述内部电子系统(4)经由内部通信接口(6)将所述功能参数的值转发到中央控制装置(8)，并且在所述中央控制装置(8)中相对于临界极限值检测和监控所述功能参数的值， 其特征在于， 在所述中央控制装置(8)中检测所述功能参数的至少一个值随时间的变化，以及如果至少一个功能参数的值在预定的时间段内保持恒定，则推断所述泵(I)发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述功能参数的所有值随时间的变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述内部通信接口(6)和所述泵(I)由不同的电压源(U1、U2)供电。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内部通信接口(6)和所述中央控制装置⑶由电压源(U2)供电。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述值在所述内部通信接口(6)与所述中央控制装置(8)之间的转送经由数据总线(7)实现。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据总线(7)被设计为CAN总线或LIN总线。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法的应用，用于监控车辆(F)中的介质泵(I)。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述介质是用于冷却至少一个组件(10)的冷却介质。
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述介质用作冷却回路(15)中的冷却介质，用于冷却所述车辆(9)的驱动组件和/或能量产生组件(10)。
10.根据权利要求7、8或9所述的应用，其特征在于，所述车辆(F)是电驱动车辆，特别是具有燃料电池系统的车辆(F)。
【文档编号】F04B49/02GK103987966SQ201280059807
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】A·汉赛尔, C·施瓦布 申请人:戴姆勒股份公司