(57)【要約】  本発明は電動モータ駆動ポンプ（１）の機能を監視する方法に関し、このポンプは内部エレクトロニクス装置（４）を備え、この内部エレクトロニクス装置によってポンプ（１）の機能パラメータが監視され、内部エレクトロニクス装置（４）は機能パラメータの値を内部通信インタフェース（６）を介して中央制御装置（８）に転送し、この中央制御装置（８）において機能パラメータの値が検知され、危険限界値に対して監視される。本発明は、中央制御装置（８）において機能パラメータの少なくとも１つの値の時間変化が検知され、少なくとも１つの機能パラメータの値が、予め決められた時間を過ぎても一定であり続けた場合、ポンプ（１）の故障を推論することを特徴とする。好ましいのは、自動車（Ｆ）の部分に使用することである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ駆動ポンプ（１）の機能を監視する方法であって、前記ポンプは内部エレクトロニクス装置（４）を備え、該内部エレクトロニクス装置によって前記ポンプ（１）の機能パラメータが監視され、前記内部エレクトロニクス装置（４）は前記機能パラメータの値を内部通信インタフェース（６）を介して中央制御装置（８）に転送し、前記中央制御装置（８）において前記機能パラメータの値が検知され、危険限界値に対して監視される方法において、
前記中央制御装置（８）において前記機能パラメータの少なくとも１つの値の時間変化が検知され、少なくとも１つの機能パラメータの値が、予め決められた時間を過ぎても一定であり続けた場合、前記ポンプ（１）の故障が推論されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記機能パラメータの全ての値の時間経過が検知されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内部通信インタフェース（６）と前記ポンプ（１）とは、異なる電源（Ｕ１、Ｕ２）から電源供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 
【請求項４】
前記内部通信インタフェース（６）と前記中央制御装置（８）とは、１つの電源（Ｕ２）から電源供給されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記内部通信インタフェース（６）と前記中央制御装置（８）との間の値の転送が、データバス（７）を経由して行われることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記データバス（７）が、ＣＡＮバス又はＬＩＮバスとして形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
自動車（Ｆ）において媒体ポンプ（１）を監視するための、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項８】
前記媒体が、少なくとも１つの構成部品（１０）を冷却する冷却媒体であることを特徴とする、請求項７に記載の使用。
【請求項９】
前記媒体が、前記自動車（９）の駆動構成部品及び／又はエネルギー生成構成部品（１０）を冷却するための冷却回路（１５）において、冷却媒体として用いられることを特徴とする、請求項７又は８に記載の使用。
【請求項１０】
前記自動車（Ｆ）が電気駆動される自動車であり、特に燃料電池システムを備える自動車（Ｆ）であることを特徴とする、請求項７、８又は９に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に詳細に規定されている種類の、電動モータ駆動ポンプの機能監視方法に関する。さらに、本発明はそのような方法の使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータ駆動のポンプは多くのシステムにおいて使用されており、特に自動車でも、媒体の供給のため、たとえば冷却水の供給のために使われている。このような媒体の供給、特に冷却媒体を供給するために使われるポンプの場合、時として発生する誤動作や故障への迅速な対応を可能とするために、たとえば、ポンプから供給される冷却媒体によって冷却される構成部品の過熱を防止できるようにするためには、ポンプの機能を絶え間なく監視することが重要である。
【０００３】
一般的な従来技術から、電動モータ駆動ポンプが、通常は電気モータのドライブを制御するエレクトロニクス装置として設計されている内部エレクトロニクス装置を有していることが知られ、一般に行われている。さらに、このような内部エレクトロニクス装置を介してポンプの機能パラメータが監視され、この監視に応じた数値が生成される。特に自動車に搭載される場合は、そのような種類の電動モータ駆動ポンプの内部エレクトロニクス装置が、内部通信インタフェースに接続されており、このインタフェースはさらに中央制御装置に接続されることが一般的である。通常、車両に適用される場合、このことは、通常、データバスを介して制御装置とさまざまな構成部品とを接続することに関係しており、このとき各構成部品のデータバス部分には、上述した内部通信インタフェースが配置されている。電動モータ駆動ポンプを監視する場合、内部エレクトロニクス装置が機能パラメータの値を内部通信インタフェースに転送し、内部通信インタフェースはこの値をさらに中央制御装置に送り、この制御装置が機能パラメータの値を危険限界値に対して監視する。機能パラメータの値が危険限界値の上限又は下限を超えると、ポンプの機能不良を推論することができ、たとえばポンプの停止やシステム全体の停止などの該当する対策を実施して、それ以上の損傷を防止し、場合によっては安全性に関係する危険な状況を回避することができる。
【０００４】
一般に知られ、実施されているこのような種類の監視において問題となるのは、ポンプへの電源供給は停止しているものの、内部通信インタフェース及びデータバスへの電源供給は引き続き存在しており、そのため通常では中央制御装置への電源供給も行われている場合、電動モータ駆動ポンプの内部エレクトロニクス装置から内部通信インタフェースに最後に伝送された値は、通信インタフェースの部分で引き続き保持されたままとなり、中央制御装置に伝送され続けることである。この値は予め決められた限界値の範囲内にあるので、ポンプの内部エレクトロニクス装置が停止しているというこの状況においても、ポンプの故障は検知されない。したがって、たとえば電動モータ駆動ポンプから供給される冷却媒体によって冷却されるはずの構成部品が過熱を引き起こすといった、安全性に関して問題のある状況が生じるおそれがある。
【０００５】
内部センサを追加することでポンプの機能監視を図ることはもちろん可能である。しかしながら、このことは、比較的労力を要し、コストも高く、特に自動車への使用は、コスト面の理由から、また一般的には残りの取付け状況の理由から望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、この種の電動モータ駆動ポンプの機能を監視するにあたり、簡単かつ効率的に、確実で信頼性の高いポンプ監視を行うことができる方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この課題は請求項１の特徴部分に記載されている特徴を備える方法によって解決される。本発明による方法の有利な実施形態はその従属請求項に示されている。さらに、本発明による方法の特に好ましい使用が請求項７に示されている。この使用の有利な実施形態はその従属請求項に示されている。
【０００８】
上述した種類の電動モータポンプの機能を監視するための本発明による方法では、機能パラメータの値が上限もしくは下限を超えるのを監視することに加え、中央制御装置において、少なくとも１つの機能パラメータの値の時間変化が検知されるようになっている。少なくとも１つの機能パラメータの値が、予め決められた時間を過ぎても変化しなかった場合も、同様にポンプ内の故障を推定することができる。ポンプ内では動的なプロセスが進行しているため、ポンプが正常に作動している場合、機能パラメータは絶えず変動している。しかし、システムから要求される回転数が一定の時間にわたり変化しないような場合は、システムを乱さない程度に、しかしフィードバックされる値に必ず変化が生じる範囲で、強制的に変更が行われる。したがって、予め決められた時間を過ぎても機能パラメータの値にどのような変動も確認できない場合、伝送された値は現実に合っていないと考えなければならない。この場合は、たとえばポンプ部分での電源喪失により、その内部エレクトロニクス装置が停止したために、内部通信インタフェースは内部エレクトロニクス装置から最後に受信した一定の値を引き続き中央制御装置へ転送していると考えられる。
【０００９】
予め決められた時間を過ぎても値が常に一定である場合、ポンプ内に、又は少なくとも内部エレクトロニクス装置の部分に、又は内部エレクトロニクス装置と内部通信インタフェースとの間の通信に故障が存在する。したがって、この状況においても同様に、たとえばシステムの停止、音声及び／又は視覚よる警告の発信などの該当する対応措置を必要とする欠陥が存在する。本発明の方法は、中央制御装置のソフトウェアにおけるいくつかの追加のプログラミング工程だけを利用するため、追加のセンサや、そこから伝送される測定データの監視や評価などは省略することができる。したがって、構成は簡便かつ効率的であり、既に存在するシステムの中に制御装置のソフトウェアをアップデートすることによってこの構成を問題なく追加装備することができる。
【００１０】
本発明による方法の特に好ましい使用は、自動車における媒体ポンプの監視にある。とりわけ自動車への適用では、媒体の供給、特に少なくとも１つの構成部品を冷却する冷却媒体の供給を確実に行うことが特に重要である。同時に、自動車のシステムは簡単かつ効率的であり、きわめて確実でなければならない。したがって、ここでは、本発明の方法が特に良く適合しており、それは、センサや配線敷設などに対する追加の経費なしに、電動モータ駆動ポンプのための追加の監視機能を実現できるためである。
【００１１】
本発明による方法のもう１つの有利な使用では、さらに、この自動車が電気駆動される自動車、特に燃料電池システムを備える自動車となっている。とりわけ、そのような自動車では、電動モータ駆動ポンプを用いた燃料電池の媒体供給、及びここでは特に冷却が一般に知られており、一般的である。同時に、このポンプは、現在のところまだ比較的高価な燃料電池システムの構成部品の機能を良好に保ち、比較的長い寿命を達成するために用いられることから非常に重要である。構成が簡便かつ効率的なことにより、コンパクトに実現可能であり、簡単に制御可能なシステムにおいて、このシステムに対しても、このシステムを利用するそのような自動車の搭乗者に対しても、高い安全性を達成することができる。
【００１２】
本発明による方法のさらなる有利な実施形態ならびに本発明による方法の使用が残りの従属請求項に示されており、さらに、実施例に基づいて明らかになる。以下に、その実施例を図面に沿って詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による方法を実施するための構成原理図である。
【図２】本発明による方法が使用可能な自動車の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、電動モータ駆動ポンプ１が示されている。これは実質的に鎖線で囲まれる構成部品から成り立っている。電動モータ駆動ポンプの実質的な構成部品は、供給装置２及び電動モータ３である。これらは、通常、シャフトによって互いに連結されている。内部エレクトロニクス装置４は、表示されている２本の配線要素５によって、電動モータ駆動ポンプ１の電力供給のために第１の電源Ｕ１に接続されている。さらに、この内部エレクトロニクス装置４により、既知の方法によって電動モータポンプ１の機能監視が実現される。そのために、多様な機能パラメータが検知される。機能パラメータの値は、２つの破線矢印で示されているように内部通信インタフェース６に転送される。この内部通信インタフェース６は、データバス７、たとえばＣＡＮバス又はＬＩＮバスと接続されている。もちろんその他のデータバスシステムを使用してもよい。通常は、ポンプ１の内部通信インタフェース６だけではなく、別の構成部品とも接続された中央制御装置８によって制御及び監視が行われる。内部通信インタフェース６は、表示されている２本の配線要素９を介して、電力供給のため第２の電源Ｕ２と接続されている。
【００１５】
上述したように、ポンプ１の内部エレクトロニクス装置４によって、機能パラメータの値が検知され、内部通信インタフェース６に転送される。そして内部通信インタフェースはその値を中央制御装置８に転送する。中央制御装置８の部分において、これらの値は予め決められた限界値と比較される。値の１つが、ポンプ１の安全かつ信頼できる機能のために規定されている限界値を外れると、すぐに、システム全体の非常停止までを含む相応の対応処置が中央制御装置８から指示される。このようなポンプ１の機能監視は、この場合、従来技術に該当する。
【００１６】
ここでは、たとえばポンプ１の内部エレクトロニクス装置４の第１の電源Ｕ１に故障が生じたため、実際の値がもはや送信されない時にも、内部通信インタフェース装置６によって、その中に保存された値がデータバス７を介して中央制御装置８に送信されるという事態が生じるおそれがある。中央制御装置８は、内部エレクトロニクス装置４から最後に送信された、予め決められた限界値の範囲内にあるこれらの値を、引き続き内部通信インタフェース６から伝達される。すなわち、ポンプ１が正常に作動していなくても、又は正常に作動しているはずがない場合でも、ポンプが正常に作動していることが前提となってしまう。ポンプ１の機能が生きているという誤った評価が生じるこの問題に対応するために、中央制御装置８において、内部通信インタフェース６から中央制御装置８に伝送される機能パラメータの値の時間経過が監視される。実際に、ポンプ１の部分では、供給される媒体などの流動力学的プロセスにより、関連するパラメータは絶え間なく変動している。したがって、中央制御装置８の部分においても、機能パラメータの値は常に変化していなければならない。この値が規定された時間にわたって一定している場合、この値はポンプ１の内部エレクトロニクス装置４によって検知されたものではなく、内部通信インタフェース６とポンプ１との間で行われる通信に問題が生じ、問題のある通信がインタフェース６によって転送されていることを前提としなければならない。なぜなら、ポンプ１が故障しても制御電圧Ｕ２からの電源供給が引き続き行われている場合、値が他の値に書き換えられない限り、このインタフェースは、引き続きポンプ１から最後に受け取った値を伝送し続けるからである。しかし、中央制御装置８では、このような状況を、伝送された値の時間経過を監視することによって検出することができる。というのも、中央制御装置８の部分における値の時間的変動がないことは、内部通信インタフェース６とポンプ１との間に通信障害が生じていると推論できるためである。そのような障害は、ポンプの主要な電源供給部分において過負荷保護装置が作動したことによる、ポンプ１の故障である可能性がある。そのような状況には、例えば非常停止又は使用者への警告などによって、相応に対応しなければならない。
【００１７】
図２には、電動モータ駆動ポンプ１を監視するための、特に適切かつ有利な使用が示されている。この場合、図２では、純粋に例としてだけ自動車Ｆが示されており、図示されている実施例では、この自動車は燃料電池車として形成されているものとする。この自動車は、燃料電池１０を備える燃料電池システムを具備している。この燃料電池１０は、圧力タンク１１から水素の供給を受け、空気供給装置１２を介して空気―酸素の供給を受けることができる。生成された電力は、たとえば走行モータ１４からパワーエレクトロニクス装置１３によって取り出される。燃料電池１０は、通常、ここでは極めて簡略化して概略図として示されている冷却回路１５を介して冷却媒体によって冷却される。その際、冷却媒体は、電動モータ駆動ポンプ１によって冷却回路１５の中を循環し、自動車のラジエータ１６を通過し、この部分で冷却され、次に燃料電池１０の部分にある熱交換装置１７を通り、この中で燃料電池１０の排熱を吸収する。特に、当然ながら、基本的には内燃機関によって駆動される自動車にも搭載できると考えられるこうした冷却回路には、本発明による電動モータ駆動ポンプ１の機能監視方法を使用することが特に有利である。このことが当てはまるのは、特に、本発明による方法を用いることによって、自動車Ｆの部分において、ポンプ１の機能を確実に監視するために追加のセンサや追加の配線エレメントの取回しなどを全て省略できるからである。他方では、ポンプ１の確実な機能監視によって、通常は燃料電池１０の過熱に至るおそれのある冷却回路１の故障が、安全かつ確実に排除される。したがって、燃料電池１０を保護しながら使用できるため、より長い寿命が達成される。さらに、通常モードで水素と酸素が存在している燃料電池１０の部分で、危険な状態、もしくは危険温度が発生するのを回避することもできる。これにより、自動車Ｆを、単純で、コスト面で有利に、また搭乗者にとっても非常に安全に作ることが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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