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Title:
METHOD FOR OPERATING A POSITION-SENSOR-FREE BLDC MOTOR OF AN OIL PUMP, COMPUTER PROGRAM, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, HEAT-TRANSFER-MEDIUM SYSTEM, AND VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/213967
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for operating a position-sensor-free BLDC motor of an oil pump (19) is proposed. During start-up and a run-up of the oil pump (19), the BLDC motor is operated with feedforward-controlled excitation in order to heat an oil conveyed by the oil pump (19), until the oil has a kinematic viscosity which allows closed-loop-controlled operation of the BLDC motor above a motor-specific limit rotational speed of a rotor of the BLDC motor. Waste heat produced by the BLDC motor as a result of the feedforward control is radiated to the oil in the surroundings of the oil pump (19). Said feedforward control is temporarily interrupted in order to sense a voltage induced by the rotor in the unexcited coils of a stator of the BLDC motor. Above the limit rotational speed of the rotor, a rotor position and a rotor (angular) velocity can be determined with sufficient accuracy by means of said voltage. Above said limit rotational speed, after it has been sensed that said limit rotational speed has been exceeded, a switchover to operation of the BLDC motor with closed-loop-controlled excitation is made. A computer program, a computer program product, a heat-transfer-medium system and a vehicle are also proposed.

Inventors:
ESER GERHARD (DE)
BRETTNER SEBASTIAN (DE)
DILLINGER MANUEL (DE)
FEULNER MARKUS (DE)
BÖHM CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/061850
Publication Date:
November 09, 2023
Filing Date:
May 04, 2023
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
H02P6/21; B60K11/02; F16H57/04; H02P6/182; H02P25/03; H02P29/032; H02P29/62; H02P29/68
Domestic Patent References:
WO2021052785A12021-03-25
Foreign References:
CN111669083A2020-09-15
US20170211688A12017-07-27
US20130069571A12013-03-21
Attorney, Agent or Firm:
VITESCO TECHNOLOGIES (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zum Betrieb eines positionssensorlosen BLDC-Motors einer Ölpumpe (19), welcher bei einer Inbetriebnahme und einem Hochlauf der Ölpumpe (19) zum Erwärmen eines durch die Ölpumpe (19) geförderten Öls solange vorgesteuert erregt betrieben wird, bis das Öl eine kinematische Viskosität aufweist, welche einen geregelt erregten Betrieb des BLDC-Motors oberhalb einer motorspezifischen Grenzdrehzahl eines Rotors des BLDC-Motors zulässt, wobei eine durch die Vorsteuerung erzeugte Abwärme des BLDC-Motors an das Öl in der Umgebung der Ölpumpe (19) abgestrahlt wird, wobei eine Temperatur einer sich dabei erwärmenden Steuerungseinheit des BLDC-Motors sensorisch überwacht wird, wobei die Vorsteuerung zwischenzeitlich unterbrochen wird, um eine durch den Rotor in den unerregten Spulen eines Stators des BLDC-Motors induzierte Spannung zu erfassen, mittels welcher oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors eine Rotorposition sowie eine Rotor(dreh)geschwindig- keit hinreichend genau bestimmt werden, wobei oberhalb der Grenzdrehzahl, nachdem deren Überschreitung erfasst worden ist, auf den geregelt erregten Betrieb des BLDC-Motors umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei unterhalb der Grenzdrehzahl des Rotors bei einer Überschreitung einer definierbaren Grenztemperatur der Steuerungseinheit ein vorgesteuertes elektrisches Drehfeld zum Schutz der Steuerungseinheit vor einer Überhitzung unterbrochen und danach eine Temperaturabnahme der Steuerungseinheit um einen definierbaren Wert abgewartet wird, bevor erneut vorgesteuert erregt wird. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von solchen Vorsteuerungsphasen - in einer Sequenz von solchen Vorsteuerungsphasen und zwischenzeitlichen Unterbrechungsphasen - bezogen auf eine definierbare Zeitspanne abhängig von einer Umgebungstemperatur auf eine maximale Anzahl begrenzt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors die Rotorposition sowie die Rotor(dreh)geschwindigkeit mittels einer in den Spulen sinusförmig induzierten Spannung bestimmt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors die Rotorposition sowie die Rotor(dreh)geschwindigkeit mittels einer in den Spulen trapezförmig induzierten Spannung bestimmt werden. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden. Wärmetransportmittelsystem für einen Elektroantrieb (9, 15, 22), insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, welches zumindest einen Kühlflüssigkeitskreislauf (3) sowie einen Ölkühlkreislauf (28) aufweist, wobei der Ölkühlkreislauf (28) eine elektrisch betriebene Ölpumpe (19) mit einem BLDC-Motor und einer Steuerungseinheit mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 6 aufweist. Fahrzeug mit einem Wärmetransportmittelsystem nach Anspruch 8.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betrieb eines positionssensorlosen BLDC-Motors einer Ölpumpe, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt, Wärmetransportmittelsystem und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines positionssensorlosen BLDC-Motors einer Ölpumpe eines Ölkühlkreislaufs eines Elektroantriebs, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, welche jeweils das vorgeschlagene Verfahren abbilden. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Wärmetransportmittelsystem für einen Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Wärmetransportmittelsystem.

Ein Elektromotor bzw. Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, kann flüssigkeitsgekühlt ausgeführt sein. Als Kühlflüssigkeit kann dabei eine wasserbasierte Kühlflüssigkeit, wie etwa ein Wasser-Glykol-Gemisch, eines Kühlflüssigkeitskreises und / oder ein Öl eines Ölkühlkreises zum Einsatz kommen.

Im Folgenden wird zwischen einer wasserbasierten Kühlflüssigkeitskühlung bzw. einem wasserbasierten Kühlflüssigkeitskreis(lauf) und einer Ölkühlung bzw. einem Ölkühlkreis(lauf) unterschieden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ölkühlkreislauf eines Elektromotors, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 6 und 7 stellen ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt unter Schutz. Ansprüche 8 und 9 stellen ein Wärmetransportmittelsystem für einen Elektroantrieb sowie ein Fahrzeug unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines positionssensorlosen BLDC-Motors einer Ölpumpe eines Ölkühlkreislaufs eines Elektroantriebs, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen.

Dabei wird der BLDC-Motor bei einer Inbetriebnahme und einem Hochlauf der Ölpumpe - d.h. nach jedem Ausschalten bzw. Ausschaltvorgang und Einschalten bzw. Einschaltvorgang der Ölpumpe - zum Erwärmen eines durch die Ölpumpe geförderten Öls solange vorgesteuert erregt betrieben, bis das Öl eine kinematische Viskosität aufweist, welche einen geregelt erregten Betrieb des BLDC-Motors oberhalb einer motorspezifischen Grenzdrehzahl eines Rotors des BLDC-Motors zulässt. Dabei wird eine durch die Vorsteuerung erzeugte Abwärme des BLDC-Motors an das Öl in der Umgebung der Ölpumpe abgestrahlt und das Öl dadurch sukzessive erwärmt.

Dabei wird zudem eine Temperatur einer sich erwärmenden Steuerungseinheit des BLDC-Motors sensorisch überwacht, um eine Überhitzung der Steuerungseinheit vermeiden zu können.

Die Vorsteuerung des BLDC-Motors wird dabei zwischenzeitlich unterbrochen, um eine durch den Rotor in den unerregten Spulen eines Stators des BLDC-Motors induzierte Spannung zu erfassen, mittels welcher oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors eine Rotorposition sowie eine Rotor(dreh)geschwindigkeit hinreichend genau bestimmt werden.

Oberhalb der Grenzdrehzahl wird schließlich, nachdem deren Überschreitung erfasst worden ist, auf den geregelt erregten Betrieb des BLDC-Motors umgeschaltet, um den BLDC-Motor effizient zu betreiben.

Ein BLDC-Motor ist ein sog. bürstenloser Gleichstrommotor (englisch Brushless DC Motor, abgekürzt BLDC- oder BL-Motor sowie auch electronically commutated Motor, kurz EC-Motor), bei welchem ein in den Wicklungen eines dreiphasigen Stators erzeugbares elektrisches Drehfeld synchron mit einem mit Permanent- magneten bestückten Rotor dreht bzw. rotiert, welcher durch das Drehfeld gezogen wird.

Unter einem vorgesteuert erregten Betrieb des BLDC-Motors ist ein vorgesteuertes Erregen von Spulen eines Stators des BLDC-Motors zum Erzeugen eines elektrischen Drehfelds zu verstehen, um einen Rotor vorgesteuert bis über eine definierbare bzw. motorspezifische Grenzdrehzahl zu ziehen bzw. zu betreiben, dessen Position relativ zu den Spulen unterhalb der Grenzdrehzahl unbekannt ist.

Unterhalb dieser Grenzdrehzahl lässt sich eine Rotorposition sowie eine Rotor(dreh)geschwindigkeit mittels der besagten durch den Rotor induzierten Spannung nicht hinreichend genau bestimmen.

Unter der durch den Rotor induzierten Spannung ist dabei eine sog. rückwirkende elektromotorische Kraft (EMK; englisch Back EMF) zu verstehen. Darunter ist bekanntlich eine Sekundärspannung zu verstehen, welche ihrerseits ein sekundäres Magnetfeld erzeugt, welches sich der natürlichen Bewegung des Motors widersetzt. Diese Sekundärspannung kann dabei ab einer motorspezifischen Grenzdrehzahl eindeutig in den einzelnen - während einer elektronischen Kommutierungssequenz unerregten - Phasen des BLDC-Motors erfasst und zur Bestimmung bzw. Ermittlung einer Rotorposition sowie einer Rotor(dreh)geschwindigkeit verwendet werden.

In jeder der sechs Stufen der Kommutierungssequenz eines sog. Dreiphasen- BLDC-Motors wird bekanntlich eine erste Phase bzw. Phasenwicklung positiv und eine zweite Phase bzw. Phasenwicklung negativ erregt, wobei eine dritte Phase bzw. Phasenwicklung unerregt bleibt.

Die besagte Sekundärspannung ist dabei proportional zur Rotor(dreh)geschwin- digkeit bzw. zur Winkelgeschwindigkeit des Rotors. Sie wirkt der Versorgungsspannung, welche das Drehfeld in den einzelnen Wicklungsabschnitten des Stators erzeugt, entgegen und reduziert sie entsprechend. Die besagte Grenzdrehzahl des Rotors kann dabei motorspezifisch bei ca. 800 ll/min liegen. Die Steuerungseinheit des BLDC-Motors ist dabei für einen Betriebstemperaturbereich von - 40°C bis 125°C (Automobil-Temperaturbereich) ausgelegt.

Das vorgeschlagene Verfahren unterstützt somit vorteilhafterweise eine Erwärmung des durch die Ölpumpe geförderten Öls, welches bei tiefen Temperaturen, d.h. bei Temperaturen von - 40°C < T < 0°C bekanntlich eine sehr hohe kinematische Viskosität aufweist und sich aufgrund dessen als sehr zähflüssig erweist.

Es wird dabei vorgeschlagen, dass unterhalb der Grenzdrehzahl des Rotors bei einer Überschreitung einer definierbaren Grenztemperatur der Steuerungseinheit ein vorgesteuertes elektrisches Drehfeld zum Schutz der Steuerungseinheit vor einer Überhitzung unterbrochen und danach eine Temperaturabnahme der Steuerungseinheit um einen definierbaren Wert abgewartet wird, bevor erneut vorgesteuert erregt wird.

Dabei wird vorgeschlagen, ein Temperaturdelta für diese Temperaturabnahme vorteilhafterweise derart vorzusehen bzw. vorzugeben, dass bei einer umgebungstemperaturbedingt mehrfachen Vorsteuerung des BLDC-Motors eine Anzahl von solchen Vorsteuerungsphasen - in einer Sequenz von solchen Vorsteuerungsphasen und zwischenzeitlichen Unterbrechungsphasen - auf ein Minimum reduziert werden kann. Dadurch lässt sich einerseits ein erwünschter Wärmeeintrag in das Öl bewirken und andererseits eine thermische Belastung der Steuerungseinheit bis zu ihrer Grenztemperatur auf ein Minimum reduzieren.

Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Anzahl von solchen Vorsteuerungsphasen - in einer Sequenz von solchen Vorsteuerungsphasen und zwischenzeitlichen Unterbrechungsphasen - bezogen auf eine definierbare Zeitspanne abhängig von einer Umgebungstemperatur auf eine maximale Anzahl begrenzt wird.

Auch dies trägt dazu bei, eine thermische Belastung der Steuerungseinheit bis zu ihrer Grenztemperatur auf ein Minimum zu reduzieren. In einer Ausführung können oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors die Rotorposition sowie die Rotor(dreh)geschwindigkeit mittels einer in den Spulen bzw. in den einzelnen Phasen des BLDC-Motors sinusförmig induzierten Spannung geschätzt bzw. durch Schätzung bestimmt bzw. ermittelt werden.

In einer weiteren Ausführung können oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors die Rotorposition sowie die Rotor(dreh)geschwindigkeit mittels einer in den Spulen bzw. in den einzelnen Phasen des BLDC-Motors trapezförmig induzierten Spannung geschätzt bzw. durch Schätzung bestimmt bzw. ermittelt werden.

Es wird ferner ein Computerprogramm zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen.

Es wird ferner ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorhergehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.

Des Weiteren wird ein Wärmetransportmittelsystem für einen Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welches zumindest einen Kühlflüssigkeitskreislauf sowie einen Ölkühlkreislauf aufweist, wobei der Ölkühlkreislauf eine elektrisch betriebene Ölpumpe - mit einem BLDC Motor - mit einer Steuerungseinheit mit einem Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art aufweist.

Zudem wird ein Fahrzeug mit einem Wärmetransportmittelsystem der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.

Bei dem Fahrzeug kann es sich dabei um ein batterieelektrisches Fahrzeug (Battery Electric Vehicle, kurz: BEV), ein Hybridelektrokraftfahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, kurz: HEV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug (Fuel Cell Electric Vehicle, kurz: FCEV) handeln. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigen:

Fig. 1 : Wärmetransportmittelkreisläufe eines Thermomanagementsystems eines Fahrzeugs;

Fig. 2: den unteren Teil des in Fig. 1 veranschaulichten Systems in einer weiteren Darstellung; und

Fig. 3: eine qualitative Darstellung von verschiedenen Parameterverläufen eines BLDC-Motors einer Ölpumpe.

Das in der Fig. 1 veranschaulichte Thermomanagementsystem bzw. Wärmetransportmittelsystem 1 umfasst einen Kühlflüssigkeitskreis bzw. Kühlflüssigkeitskreislauf 2 für eine Batterie 5, einen Kühlflüssigkeitskreis bzw. Kühlflüssigkeitskreislauf 3 für einen E-Motor bzw. Elektroantrieb 9 zum Antrieb des Fahrzeugs sowie einen Kältemittelkreis bzw. Kältemittelkreislauf 4 einer Klimaanlage. Der Kühlflüssigkeitskreislauf 2 ist dabei über einen Wärmetauscher 15 - auch Chiller genannt - an den Kältemittelkreislauf 4 thermisch angebunden.

In diesen beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen 2, 3, die über eine sog. Mehrwegeventileinheit, etwa in Gestalt eines 5/3- Wegeventils 12 miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind, wird eine Kühlflüssigkeit mittels einer eigenen bzw. dem jeweiligen Kühlflüssigkeitskreislauf 2, 3 zugeordneten elektrischen Pumpe 6, 10 gefördert bzw. umgewälzt. Über das 5/3- Wegeventil 12 lassen sich dabei vorteilhafterweise auch sog. Mischzustände zwischen den Kühlflüssigkeitskreisläufen 2, 3 einstellen.

Der Kühlflüssigkeitskreislauf 3 umfasst zudem stromaufwärts des Elektroantriebs 9 ein Ladegerät 7 sowie eine Leistungselektronik 8. Stromabwärts des E-Motors 9 findet sich ein Knotenpunkt bzw. Verzweigungspunkt 18, über weichen einerseits ein Bypass-Pfad 14 und andererseits ein Radiatorpfad 13 über einen Radiator bzw.

Kühler 11 zum besagten Mehrwegeventil 12 zurück führen.

Der Elektroantrieb 9 und die Leistungselektronik 8 sollen bei einer Kühlflüssigkeits- bzw. Kühlwassertemperatur von ca. 80 bis maximal 85°C betrieben werden. Dabei hat die Kühlflüssigkeit am Eingang in die Leistungselektronik 8 eine Temperatur von etwa 55°C und am Eingang in den E-Motor 9 eine Temperatur von etwa 65°C. Am Ausgang des E-Motors 9 hat die Kühlflüssigkeit dann eine Temperatur von ca. 80 bis maximal 85°C.

Die Batterie 5 bzw. die einzelnen Batteriezellen hingegen sollen bei einer Kühlflüssigkeits- bzw. Kühlwassertemperatur am Ausgang der Batterie 5 von ca. 20°C bis ca. 40°C betrieben werden, denn dies stellt einen optimalen Betriebstemperaturbereich der Batterie 5 sicher. Beide Kühlflüssigkeitskreisläufe 2, 3 müssen Wärme sowohl aufnehmen als auch abgeben können.

Unter einer wasserbasierten Kühlflüssigkeit ist dabei eine Mischung von Wasser mit einem Kühlzusatzmittel zu verstehen. Die Kühlflüssigkeit hat dabei nicht nur die Aufgabe, Abwärme aufzunehmen und zu transportieren. Das Kühlzusatzmittel soll dabei auch das Wasser vor dem Durchfrieren schützen, die beiden Kühlflüssigkeitskreisläufe vor Korrosion schützen, die beweglichen Teile in den beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen schmieren sowie Kunststoff- und / oder Gummielemente in den beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen vor Auflösung schützen. Die Kühlflüssigkeit kann z.B. ein sog. Wasser-Glykol-Gemisch sein.

Der Elektroantrieb 9 ist sowohl kühlflüssigkeitsgekühlt als auch ölgekühlt. Fig. 2 veranschaulicht hierzu eine Kühlflüssigkeitskühlung eines Stators 15 des Elektroantriebs 9 sowie eine Ölkühlung zur zusätzlichen Kühlung des Elektroantriebs 9. Der Stator 15 ist dabei vom Kühlflüssigkeitskreislauf 3 umfasst, während der Rotor 22 des Elektroantriebs 9 von einem Ölkühlkreislauf 28 umfasst ist. Der Ölkühlkreislauf 28 ist dabei über einen Wärmetauscher 16 und die beiden Leitungsabschnitte 17 1 , 17" stromaufwärts bzw. stromabwärts des Stators 15 an den Kühlflüssigkeitskreislauf 3 thermisch angebunden. Der Ölkühlkreislauf 28 umfasst zudem ein Getriebe bzw. Untersetzungsgetriebe 21 , z.B. in Gestalt eines ein-, zwei- oder dreistufigen Getriebes, welches mit dem Elektroantrieb 9, 15, 22 eine E-Motor-Getriebe-Antriebseinheit bildet. Der Ölkühlkreislauf 28 umfasst ferner eine elektrisch betriebene Ölpumpe 19 mit einem BLDC-Motor, einen der Ölpumpe 19 fluidisch vorgeschalteten Ölfilter 20, zwei Temperatursensoren 26, 27 sowie zwei Drucksensoren 23, 25. Die Drucksensoren 23, 25 sind dabei stromabwärts der Ölpumpe 19 und stromaufwärts des Wärmetauschers 16 bzw. zwischen der Ölpumpe 19 und dem Wärmetauscher 16 angeordnet, wohingegen ein Temperatursensor 26 stromabwärts des Wärmetauschers 16 und stromaufwärts des Rotors 22 und ein weiterer Temperatursensor

27 stromabwärts des Getriebes 21 und stromaufwärts des Ölfilters 20 angeordnet ist. Somit lassen sich sowohl der Ölfluss als auch die Temperatur im Ölkühlkreislauf

28 entsprechend überwachen und steuern und/oder regeln.

Über den Wärmetauscher 16 wird eine vom Ölkühlkreislauf 28 aufgenommene Abwärme des Elektroantriebs 9 dem Kühlflüssigkeitskreislauf 3 zugeführt. Dabei ist der Wärmetauscher 16 zum Stator 15 fluidisch parallel angeordnet. Eine erste Zuleitung 17 1 führt dabei von einem Knotenpunkt des Kühlflüssigkeitskreislaufs 3 stromaufwärts des Stators 15 zum Wärmetauscher 16 und eine zweite Zuleitung 17" vom Wärmetauscher 16 zum besagten Knotenpunkt 18 stromabwärts des Stators 15.

Durch eine Welle des Rotors 22 wird das geförderte Öl, welches auch zur Schmierung und Kühlung des Getriebes 21 verwendet wird, bis zu mindestens einer Austrittsstelle des Rotors 22 gefördert. Von dieser Austrittsstelle wird das Öl fliehkraftbedingt gegen die Wicklungen des Stators 15 geschleudert bzw. verspritzt, wobei sich das Öl auch über den Rotor 22 verteilt und dabei auch bis zu den beiden Lagerstellen der Rotorwelle gelangt. Das Öl fließt schließlich bis in eine - hier nicht dargestellte - Ölwanne, die am Stator 15 angebracht ist. Die Ölpumpe 19 saugt das Öl aus dieser Ölwanne an und fördert es in den Ölkühlkreislauf 28. Das Öl kühlt dabei den Elektroantrieb 9 zusätzlich zur Kühlflüssigkeit des Kühlflüssigkeits- Kreislaufs 3, indem es die Abwärme des Stators 15 und des Rotors 22 aufnimmt und über den Wärmetauscher 16 an den Kühlflüssigkeitskreislauf 3 abgibt.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betrieb eines positionssensorlosen BLDC-Motors der Ölpumpe 19 vorgeschlagen. Dabei wird bei einer Inbetriebnahme - d.h. nach einem Ausschaltvorgang und einem darauf folgenden Einschaltvorgang der Ölpumpe 19 - und zum Anlauf bzw. Hochlauf der Ölpumpe 19 bei tiefen Temperaturen von - 40°C < T < 0°, bei welchen sich das geförderte Öl temperaturbedingt - aufgrund einer hohen kinematischen Viskosität - als zähflüssig erweist, der BLDC-Motor zum Erwärmen des durch die Ölpumpe 19 geförderten Öls in der Umgebung des BLDC-Motors wie folgt betrieben.

Dabei wird zur Veranschaulichung dieses Anlaufs bzw. Hochlaufs der Ölpumpe 19 bzw. des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens auf die Fig. 3 Bezug genommen, welche qualitativ zeitliche Verläufe verschiedener Parameter des BLDC-Motors während eines vorgesteuerten Betriebs (Vorsteuerphase) des BLDC-Motors und während eines sich daran anschließenden geregelten Betriebs (Regelungsphase) des BLDC-Motors zeigt. Dabei sind eine überwachte Temperatur T einer Steuerungseinheit des BLDC-Motors, eine Drehzahl n eines Rotors des BLDC-Motors sowie eine Stromaufnahme i des BLDC-Motors veranschaulicht.

Zum Anlauf bzw. Hochlauf der Ölpumpe 19 werden die Spulen des Stators des BLDC-Motors zum Erzeugen eines elektrischen Drehfelds zunächst vorgesteuert erregt, um den Rotor des BLDC-Motors zu ziehen bzw. anzutreiben. Unterhalb einer motorspezifischen Grenzdrehzahl des Rotors - von etwa 800 U/min - ist eine Position bzw. Lage des Rotors relativ zu den Spulen unbekannt. Die dabei während der Vorsteuerung des Drehfelds erzeugte Abwärme des BLDC-Motors wird an das Öl in der Umgebung der Ölpumpe 19 bzw. des BLDC-Motors der Ölpumpe 19 abgestrahlt.

Bei solch einer Vorsteuerung des Drehfelds bzw. solch einem vorgesteuert erregten Betrieb des BLDC-Motors - auch als Betrieb des BLDC-Motors mit offener Schleife bezeichnet - wird eine gegenüber einem geregelten Betrieb des BLDC-Motors - auch als Betrieb des BLDC-Motors mit geschlossener Schleife bezeichnet - ineffiziente Wirkungsweise des BLDC-Motors in Kauf genommen (vgl. dazu die während der Vorsteuerung erhöhte Stromaufnahme i des BLDC-Motors; Fig. 3). Dabei erwärmt sich insbesondere der Stator des BLDC-Motors aufgrund von erhöhten Verlusten, dessen Abwärme zum Zwecke eines sukzessiven Erwärmens des geförderten Öls verwendet wird.

Um eine Überschreitung der Grenzdrehzahl des Rotors feststellen zu können, wird das vorgesteuerte Drehfeld zwischenzeitlich unterbrochen, so dass eine durch den Rotor in den unerregten Spulen induzierte Spannung erfasst werden kann. Damit ist die eingangs beschriebene, rückwirkende elektromotorische Kraft (abgekürzt EMK) gemeint. Denn oberhalb der Grenzdrehzahl des Rotors sind die in den einzelnen Phasen der Stator-Wicklung induzierten Spannungen hinreichend hoch und somit hinreichend genau erfassbar. Mittels dieser induzierten Spannungen werden dann eine Rotorposition sowie eine Rotor(dreh)geschwindigkeit hinreichend genau durch Schätzung bestimmt bzw. ermittelt.

Während der Vorsteuerung wird die Temperatur T der sich erwärmenden Steuerungseinheit des BLDC-Motors sensorisch überwacht, etwa mittels eines Temperatursensors auf einer Platine der Steuerungseinheit.

Sofern während der Vorsteuerung - unterhalb der besagten Grenzdrehzahl des Rotors - eine Grenztemperatur der Steuerungseinheit von z.B. 125°C überschritten wird, wird das vorgesteuerte elektrische Drehfeld zum Schutz der Steuerungseinheit vor einer Überhitzung unterbrochen und anschließend eine Temperaturabnahme der Steuerungseinheit um einen definierbaren Wert (Temperaturdelta) abgewartet, bevor der BLDC-Motor erneut vorgesteuert erregt wird.

Der für die Temperaturabnahme vorgebbare Temperaturwert (Temperaturdelta) sollte dabei nicht zu klein gewählt sein, um eine Anzahl von umgebungstemperaturbedingt benötigten Vorsteuerungs- und Unterbrechungsphasen möglichst minimieren zu können. Je nach Umgebungstemperatur bzw. Temperatur des geförderten Öls kann es erforderlich sein, das Drehfeld mehrfach vorzusteuern und zwischenzeitlich entsprechend zu unterbrechen, bis sich das geförderte Öl hinreichend erwärmt und eine kinematische Viskosität aufweist, ab welcher der Rotor schließlich die besagte Grenzdrehzahl überschreitet, ab welcher ein geregelter Betrieb des BLDC-Motors ermöglicht wird.

Nachdem der Rotor die besagte Grenzdrehzahl - von etwa 800 U/min - überschreitet, wird auf ein geregeltes Erregen der Spulen des Stators für einen effizienten Betrieb des BLDC-Motors umgeschaltet (vgl. dazu die Betriebsmodi im unteren Teil der Fig. 3).

Unter Verwendung der besagten Schätzung der Rotorposition sowie der Rotor- (dreh)geschwindigkeit lässt sich dann eine gewünschte Spulenerregungsfrequenz bzw. eine Rotor(dreh)geschwindigkeit in einer sog. PLL-Regelstruktur (Phase Locked Loop) vorgeben und regeln.