CN102510822A - 用于运行液压的或气动的系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行液压的或气动的系统的方法。该系统具有至少一个压力存储器。在系统中设有至少一个阀装置以及一个用于至少间接地检测阀装置的位置的传感器和至少一个用于检测至少间接地和压力存储器中的压力相关联的值的传感器。在该方法中根据检测到的值确定系统的区域中的压力，该区域位于阀装置的背对压力存储器的侧面上。确定的压力值随后用于调节通过阀装置提供的压力和/或用于监测功能和/或校准布置在阀装置的背对压力存储器的侧面上的压力传感器。

Description

用于运行液压的或气动的系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行液压的或气动的系统的方法，具有在权利要求1的前序部分中详细定义的特征。

背景技术

具有存储装置和相应的阀的气动的或液压的系统由一般的现有技术已知。这种系统还通常具有传感器和/或装置，其允许检测系统中的压力和/或阀装置的方位位置。在此，这种系统的例子是机动车的压缩空气系统或者说压缩空气供给系统。这种系统例如由DE 10 2004 059 835 A1已知。对于这种压缩空气系统来说典型的是，其具有压力存储器，该压力存储器根据行驶状态由压缩机相应地加载初压力(Vordruck)。

对于进一步的一般的现有技术来说还可以参考WO 2005/066006A1。在此描述了一种用于监测减速器的制动力矩变化的方法。制动力矩变化通过调节压力-调节回路利用安装在其内部的压力传感器来调节。减速器的调节压力的时间变化被动态地检测，其中这种变化被和预设的额定变化进行比较。根据所实施的额定/实际-比较，当满足预定的标准时发出报警和/或阻止减速器在未来接通。

在此，对于这种液压的或气动的系统来说典型的是，即适合于调节限定压力的阀在压力调节回路中运行。压力调节回路在此典型地包括：阀，该阀构成调节回路的调节构件；调节路段、例如连接到调节构件上的容积；以及用于反馈所探测的调节参数的传感器；以及用于控制在导向参数和所探测的调节参数之间的差别的控制器。现在在所有这些结构中是这样的，即当探测和反馈调节参数的压力传感器失灵时，不再能调节压力。这在那些设计用于控制与安全有关的功能性、例如车辆中的制动的系统中是一个巨大的缺点。此外，系统不能识别例如可能通过使用寿命或取决于压力传感器的温度而出现的可能的信号偏差，并且因此当检测调节参数时导致功能故障并且进而导致错误的调节。

发明内容

现在，本发明的目的在于，避免上述的缺点并且在没有附加的传感器装置的情况下提供能用于优化调节和/或诊断故障的参数。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法实现。此外，在权利要求8中提出了一种用于这种根据本发明的方法的特别合适的应用。此外，根据本发明的方法和/或应用的其它的有利的设计方案由从属权利要求得出。

根据本发明的用于运行液压的或气动的系统的方法根据来自两个传感器的所检测的值的模拟来检测在阀装置的背对压力存储器的侧面上的压力的值。该压力最后成为对于利用作为调节构件的阀装置进行的压力调节的调节压力，这种压力可以按照本发明的类型进行检测，而在压力被调节的那个区域中未设置相应的压力传感器。

如果根据本发明的方法现在使用在一种结构中，在该结构中设置这样的调节压力传感器，则可以将调节压力的、根据该方法由传感器的两个检测到的值中算出的或通过模拟查明的理论值与调节压力传感器的实际检测到的值进行比较。利用根据本发明的方法确定的压力值也就可以用于监测可选的调节压力传感器的功能性。当确定的压力值和由调节压力传感器查明的压力值发生相应偏差时，其随后可以用于诊断调节压力传感器的故障或失灵。当调节压力传感器失灵时，仍然可以继续运行压力调节，这是因为随后在由调节压力传感器检测的压力值的位置处出现根据本发明的方法的确定的压力值并且可以继续进行调节。超出较长的时间段出现的、确定的值与调节压力传感器的检测的值之间的偏差，例如由于调节压力传感器的可能取决于温度或由于传感器的老化而出现的信号偏差(Signaldrift)，而可以通过与根据本发明的方法确定的压力值的相应的比较来识别。随后可以校准或者说调整调节压力传感器的值，而无需为此中断系统的常规运行。

根据本发明的方法用于根据储备压力的检测到的值和阀装置的位置来以计算方式确定调节压力，该方法允许简单且高效地监测可选的调节压力传感器并且对可能出现的偏差进行补偿或者重新对其校准。

另一方面，当调节压力传感器失灵时或者如果在可替换的系统中已经在同一种结构中放弃了调节压力传感器，则可以实现更安全可靠且高质量的压力调节。因此可以以最后所述的方式和方法提供一种相应的价廉的系统，而其还确保了安全和可靠的功能性。

根据本发明的方法在此可以应用在任意的液压或气动系统中，其中以高质量和/或最少量的部件确保相应的压力调节。但该结构特别适合于，操纵车辆中的、特别是商用车辆中的压缩空气系统，这是因为在此特别有利的是费用最低的可靠的功能性并且在系统的相应变体的情况下在安装的传感器方面的最少投入。特别产生基于车辆中相对较多零件数量的成本优点。此外，车辆的压缩空气系统通常是这样的系统，需要该系统用于至少间接地操纵制动器，从而在这种情况下必须确保系统安全性方面的高要求。利用根据本发明的方法可以在这种系统中当存在调节压力传感器时随后确保，即它的功能性在运行期间可以被安全和可靠地监测，以及可以利用根据本发明的方法确定的压力值对传感器的可能出现的失灵进行补偿，从而使压力调节继续起作用并且也能继续实现通过压缩空气系统安全和可靠地制动车辆。

附图说明

根据本发明的方法以及应用的其它有利的设计方案由其余的从属权利要求以及由在下面根据附图详细说明的实施例中得出。

图中示出：

图1示出能利用根据本发明的方法运行的液压的或气动的系统的非常示意性的图示；

图2示出根据本发明的用于计算压力值的第一个实施方式的示意图；和

图3示出根据本发明的用于计算压力值的第二个实施方式的示意图。

具体实施方式

在图1中非常示意性地示出气动的或液压的系统1。下面在图1中将该示例性的系统描述为气动的系统1，但本发明并不因此仅限于气动的系统，其中根据本发明的设计方案可以由任意的技术人员相应地类似地应用在液压的系统上。

根据图1的气动的系统基本上包括压力存储器2、阀装置3以及气动的商用系统4，其中进行由通过阀装置3能控制-或能调节地提供的压力期望的过程。商用系统4中的这种过程的实施例可以称为相应的阀的控制，这些阀例如控制商用车辆的制动系统。因此可以在商用系统4中特别地设置气动的阀装置的结构，其通过施加在其上的、通过能控制-或能调节的阀装置3提供的调节压力p_y来控制或调节例如液力减速器中的工作介质的相应的流量。对此可替换地，在商用系统4中然而也可以考虑使用其它可能性，例如利用压缩空气为膜片直接加载压力，膜片随后通过相应的形变将工作介质、例如油压入液力减速器中或例如通过调节活塞预控制调节阀。此外除了工作介质油之外当然也可以考虑其它工作介质、如特别是水或者来自于车辆的冷却循环回路的水冷却剂混合物。

然而原则上商用系统4不应限于这种应用，可在商用系统中实现所有其它可以考虑的应用，根据通过阀装置3提供的调节压力p_y来相应地对其进行控制。

在这里示出的气动的系统1中还示出两个传感器。在此是指用于压力存储器2中的压力的压力传感器5以及用于检测阀装置3的位置的传感器6。两个传感器在此可以设计为传统的传感器。然而也可以考虑可替换的可能性，其中仅仅间接地检测相应的值。这可以特别在阀装置3中由此实现，即阀装置3设计为数字式的阀装置，其仅仅识别状态打开和关闭。随后可以通过阀装置3的控制器中的相应的电子装置检测这种状态或者检测被提供用于阀装置3的调节电流I_ST，从而由此间接地知晓阀装置3的相应的位置，而为此并不需要在硬件中实现的传感器。对于传感器5，6的概念传感器也就不仅包括硬件传感器，而是代表性地也适用于通过其它的特征值可替换地检测相应的值，该特征值至少间接地和这些值相关联并且因此通过简单的计算或者相应的组合特征曲线得出了通过“传感器”5，6检测到的值。

两个传感器5，6在此和控制装置7相对应，该控制装置包括调节电子装置，通过该调节电子装置可以相应地控制用于商用系统4的调节压力p_y或者例如借助于光学的调节压力传感器8调节该调节压力。控制装置7在此设计为控制器，该控制器还可以实现运行相应的软件程序并且相应地存储值。

为了实现本发明的在下面示出的实施例，在此在所有情况下都需要两个传感器5，6，而调节压力传感器8是可选的。然而为了更好的理解在图1中将它们都示出。然而根据在下面示出的实施例中的说明得出这种情况，即仅仅两个传感器5，6或者在特定的实施方式中也是所有三个传感器5，6，8都可能或必须设置。

根据图2中示出的流程，现在描述根据本发明的方法的一个实施例。其在此特别在于这样的问题，即调节压力p_y通常通过调节回路来调节。如果不存在可选的调节压力传感器8，或者有损坏的情况，或者如果在调节压力传感器8的区域中由于老化过程或温度波动出现信号偏差，则调节的质量也可能是有问题的，这种调节通过用于调节压力的调节回路实现，该调节回路包括调节构件、即阀装置3，调节压力p_y的检测器和在控制装置7中实施的调节。在图2中示出的结构因此能够实现，以下面描述的方式和方法通过相应的模拟基于模型地从传感器6的状态反馈通过阀装置3和储备压力p_v来查出调节压力p_y。调节压力p_y的这样检测/计算的值则可以或者用于通过可选的调节压力传感器8对测量值进行可信度测试，或者也用于调整由调节压力传感器8检测到的值的可能的信号偏差。当完全失灵或结构性地放弃调节压力传感器8时，还可以通过调节压力p_y进行整体的调节。

如在图2中所示，在根据本发明的方法中由此处理该问题，即由储备压力p_v的值基于模型地算出调节压力p_y，其通过压力传感器5测量并且来自于传感器6通过阀装置3的位置的状态反馈。在图2中现在可看到，由压力传感器5接收的储备压力p_v在第一计算单元9中被相应处理。特别地可由储备压力p_v和理想的气体方程式，在基于模型的模拟中计算出质量流量

由理想的气体方程式p·V＝m·R·T得出，当V，R，T恒定时，质量流量

直接取决于压力的时间导数

在此，容积V是这种容积，在其中测量储备压力p_v，以及参数R和T是特殊的气体常量或开尔文单位的温度。特殊的气体常量取决于材料并且可以在一定条件下和温度一样被视为是恒定的。然而特别地也可以通过一个简单的附加的传感器测量温度或者作为总归都存在的温度值通过例如一个在控制电子装置中连接的CAN总线共同处理。

在第一计算单元9中，因此可以检测质量流量

基于模型模拟的质量流量的这个值随后被传输至第二计算单元10。在该计算单元10中还通过阀状态对通过传感器6检测的值并且进而对阀装置3的开口横截面A共同进行处理。如上面已经描述地，该值可以由直接的传感器或者阀装置3的恒定的特征值结合例如用于控制阀装置3(如果它是磁性的阀装置)的电流I_st来获得。当阀装置3相应地有节奏地运行时，随后还可以共同考虑节奏的脉宽比。所有这些在根据图2的附图中在带有传感器的参考标号6的框中描述，从而在第二计算单元10中仅仅进一步处理关于阀位置的直接的或间接的值。在该第二计算单元10中现在计算一个模型，该模型将阀装置3的开口横截面考虑为障碍物。由对于这种障碍物的流量方程式：

$Q=\mathrm{\α}\·A\·\sqrt{\frac{2\·\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}$

其中

其中又包含了在第一计算单元8中已经基于模型检测的质量流量

A在此是阀装置的横截面面积，其通过传感器6反馈，Q是流量，而α是流量系数。流量系数例如可以根据经验地确定用于阀装置。现在只要已知了所有参数，从而由Δp＝p_v-p_y，可以在已经测量的储备压力p_v的情况下反计算出调节压力P_y。在第二计算单元10中因此根据若干不同的切合实际的假设基于模型地计算或模拟调节压力p_y。也就由调节路段的这种模拟而得出调节压力P_y。随后可以提供以参考标号11标出的压力调节，其典型地设计为控制装置7的一部分，以便相应地改进调节参数。因此可以优化阀的使用寿命以及调节的质量。

在根据图3的视图中示出了结构的另一个实施方式，其中在此除了迄今描述的阀装置3之外还应存在另一个阀装置。这种结构例如可以在商用系统4中使用，其设计用于利用工作介质填充减速器。如果不再需要减速器的制动功率，则因此通过压力的相应的下降或将压力调节到更小的值能实现通过其自身的泵作用排空减速器。压缩空气相对于填充了工作介质的系统、例如填充了油的、具有膜片的腔(在其一侧上是油，而在另一侧上是压缩空气)的相对压力减少地越快，则制动功率下降地就越快。当在膜片的压缩空气一侧上的压力下降非常快地进行时，则可以实现特别快速的排空，因此减速器可以将工作介质非常快地输送到储备室中的、膜片的面对工作介质的侧面上。对于这种情况可以设有一个附加的排气阀，其能实现对于压缩空气从加载有压缩空气的储备室一侧向外例如到达外界或者另一个系统的流动路径。

在图3中现在示出这样一种系统，其中另一个阀装置、例如这种排气阀一同包含在根据本发明的方法中。其同样包括传感器，该传感器至少间接地检测阀装置的位置。该传感器在根据图3的附图中通过以6′标出的框示出。在其前面也连接有第一计算单元9′，类似于上述的计算单元9，该计算单元由分别重要的、通过传感器6′检测的压力计算出相应的质量流量，该质量流量通过合适的和根据图2的实施方式的联系来描述并且随后输送给第二计算单元10。由于在排气阀中典型地没有储备压力施加在阀的一侧上，而是调节压力p_y，并且因为在此对压力被调节的区域进行排气，因此该调节压力p_y或者被计算出来或者通过选择性的调节压力传感器8测量并且通过压力调节器11反馈给具有传感器6′的第二阀装置的第一计算单元9′。调节压力p_y的在图3中示出的基于模型的计算或模拟在此类似于在根据图2的范畴中示出的和基于模型的计算或模拟起作用，因此对此不再详细说明。

Claims (9)

1.一种用于运行液压的或气动的系统的方法，所述系统具有：

1.1至少一个压力存储器；

1.2至少一个阀装置以及一个用于至少间接地检测所述阀装置的位置的传感器；和

1.3至少一个用于检测至少间接地和所述压力存储器的压力相关联的值的传感器；其中

1.4利用两个传感器分别检测一个值；

其特征在于，

1.5根据所述检测到的值确定所述系统的区域中的压力，所述区域位于所述阀装置(3)的背对所述压力存储器(2)的侧面上；和

1.6所述确定的压力值随后用于调节通过所述阀装置(3)提供的压力，和/或用于监测功能和/或校准布置在所述阀装置(3)的所述背对所述压力存储器(2)的侧面上的可选择的压力传感器(8)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在调节电子装置(7)中对用于调节压力的调节路段进行模拟，由此根据所述阀装置(3)的所述位置和在所述压力存储器(2)中的检测到的压力来确定在所述阀装置(3)的所述背对所述压力存储器(2)的侧面上的压力值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当在所述阀装置(3)的所述背对所述压力存储器(2)的侧面上不存在或取消所述压力传感器(8)时，所述调节路段以作为调节压力(P_y)的确定的压力值运行。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当在所述阀装置(3)的所述背对所述压力存储器(2)的侧面上存在所述压力传感器(8)时，通过所述确定的压力值对所述压力传感器(8)的信号进行可信度测试。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果由所述压力传感器(8)提供的值和所述确定的压力值彼此之间偏差了预设的差别，则认为并显示出所述压力传感器(8)发生故障。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述压力传感器(8)发生故障的情况下，所述调节路段以作为所述调节压力(P_y)的所述确定的压力值运行。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

7.1在所述阀装置(3)的所述背对所述压力存储器(2)的侧面上的所述压力传感器(8)的所述值和所述确定的压力值在一特定的时间段内存储；和如果

7.2持续地出现恒定的和/或变大的或变小的差别，则根据差值校准所述压力传感器(8)。

8.一种对根据权利要求1至7中任一项所述的方法的应用，用于运行机动车中的、特别是商用车辆中的压缩空气系统(1)。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述压缩空气系统(1)用于控制车辆的制动设备，特别用于操纵用于至少间接地填充液力减速器的阀装置。

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