DE102012223097A1

DE102012223097A1 - Verfahren zur Steuerung eines Kompressors eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102012223097A1
Application number: DE102012223097.1A
Authority: DE
Inventors: Marek Engelhardt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18
Also published as: WO2014090873A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugkompressors beschrieben. Hierbei wird das Ein- und Ausschalten des Kompressors durch eine Steuereinrichtung gesteuert, wobei der Wiedereinschaltzeitpunkt des Kompressors nach einer Abkühlung desselben durch Ermitteln der Abkühlzeit des Kompressors auf Basis der ermittelten Kompressortemperatur bestimmt und der Kompressor von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird. Die Abkühlzeit des Kompressors wird hierbei unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Auf diese Weise lässt sich die Arbeitsweise des Fahrzeugkompressors besonders genau steuern, insbesondere kann der Kompressor früher als bei den Verfahren des Standes der Technik wieder eingeschaltet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugkompressors zum Fördern eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur über ein mathematisches Modell ermittelt wird, und das Ein- und Ausschalten des Kompressors durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, wobei der Wiedereinschaltzeitpunkt des Kompressors nach einer Abkühlung desselben durch Ermitteln der Abkühlzeit des Kompressors auf Basis der ermittelten Kompressortemperatur durchgeführt und der Kompressor von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Steuerung eines bedarfsabhängig ein- und ausschaltbaren Kompressors, der sich in einem Fahrzeug befindet. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kompressor, welcher Teil einer Luftversorgung für in Kraftfahrzeuge verbaute Luftfedersysteme ist.
Bei solchen Kompressoren wird die Temperatur des Kompressors nicht lediglich gemessen, sondern über ein mathematisches Modell ermittelt, wobei diverse Parameter berücksichtigt werden. Erreicht die ermittelte (berechnete) Temperatur bei Kompressorlauf einen oberen Grenzwert, so schaltet die Steuereinrichtung den Kompressor ab. Bei Unterschreiten eines Temperaturschwellwertes wird der Kompressor wieder als verfügbar deklariert, d.h. wieder eingeschaltet.
Dabei wird der Wiedereinschaltzeitpunkt des Kompressors nach einer Abkühlung desselben durch Ermitteln der Abkühlzeit des Kompressors auf Basis der ermittelten Kompressortemperatur bestimmt. Grundsätzlich wird bei der Berechnung der Kompressortemperatur zwischen einer Berechnung der Aufheizphase und einer Berechnung der Abkühlphase des Kompressors unterschieden. Zur Festlegung des Algorithmus und der Parameter werden im Labor und am Fahrzeug Temperaturmessungen durchgeführt.
Die Abkühlung des Kompressors geschieht durch Wärmeleitung in benachbarte angrenzende Bauteile und durch Konvektion an die Umgebungsluft. Mathematisch wird die Berechnung der Abkühlung unterteilt in die Berechnung der Abkühlung durch erzwungene oder freie Konvektion und die Berechnung der Abkühlung durch Wärmeleitung.
Es wurde festgestellt, dass die nach diesem Verfahren ermittelten bzw. berechneten Abkühlzeiten nicht immer der Realität entsprechen. So sind die ermittelten Abkühlzeiten in vielen Fällen zu lang, so dass das Wiedereinschalten des Kompressors nach Abkühlung später erfolgt als notwendig. Mit dieser Problematik befasst sich die vorliegende Erfindung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem sich die Arbeitsweise eines Fahrzeugkompressors besonders genau steuern lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Abkühlzeit des Kompressors unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und der Kompressor so angesteuert wird, dass für den Wiedereinschaltzeitpunkt die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Abkühlzeit berücksichtigt wird.
Bei dem eingangs beschriebenen Verfahren des Standes der Technik wird die Abkühlung des Kompressors ohne Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Bei der Berechnung der Abkühlung des Kompressors wird immer davon ausgegangen, dass sich der Kompressor nur durch freie Konvektion abkühlt (Wärmeleitung hierbei ausgenommen). Dabei wird allerdings nicht berücksichtigt, dass der Kompressor durch Fahrtwind gekühlt wird, wobei dieser Kühleffekt um so größer ist, je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Die rechnerische Abkühlung des Kompressors bei dem Verfahren des Standes der Technik dauert somit länger als in der Realität, wenn der Kompressor durch Fahrtwind gekühlt wird. Beim Stand der Technik steht daher der Kompressor im Fall eines Luftversorgungssystems diesem System deutlich später zur Verfügung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen wird mit einer geschwindigkeitsabhängigen Abkühlung des Kompressors zur Ermittlung des Wiedereinschaltzeitpunktes gearbeitet. Es werden somit erweiterte Rechenoperationen durchgeführt, die die Beeinflussung der Abkühlzeit durch den Fahrtwind berücksichtigen. Mit anderen Worten, es wird eine fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Steuerung des Kompressors durchgeführt.
Der Kompressor kann daher früher als beim Stand der Technik wieder eingeschaltet werden. Bei einem Luftversorgungssystem eines Fahrzeuges kann somit die Luftversorgung verbessert werden, da der Kompressor dem Luftversorgungssystem über einen größeren Zeitraum zur Verfügung steht.
Insbesondere profitiert bei einem derartigen Luftversorgungssystem die während der Fahrt durchzuführende Speicherbefüllung von der erhöhten Kompressorverfügbarkeit. Auch können Spülvorgänge zur Trocknerregeneration eher durchgeführt werden als bisher.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die erweiterte Modellierung der Kompressortemperatur ausschließlich die Berechnung der Abkühlung durch Konvektion. Die Abkühlung des Kompressors durch Wärmeleitung in benachbarte Bauteile wird in der dem Stand der Technik entsprechenden Art und Weise berücksichtigt.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Abkühlzeit des Kompressors ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Abkühltemperaturgradient eingeführt. Dieser Abkühlgradient kann stufenweise oder direkt über eine mathematische Beziehung zur Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden.
So kann beispielsweise eine geschwindigkeitsabhängige Abkühlung von 0,04 K/s bei Überschreiten einer Geschwindigkeit von 50 km/h eingeführt werden. Unterhalb des Geschwindigkeitswertes von 50 km/h kann die bisherige Berechnung der Kompressortemperatur durchgeführt werden.
Die Abkühlung des Kompressors durch Konvektion ist nicht nur allein von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig, sondern zusätzlich von der Temperaturdifferenz zwischen Kompressorumgebungstemperatur und Kompressortemperatur. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dies berücksichtigt, wobei die Abkühlzeit unter Berücksichtigung der Differenz zwischen Kompressorumgebungstemperatur und Kompressortemperatur ermittelt wird. Dabei kann insbesondere der Abkühltemperaturgradient stufenweise oder in direkter Abhängigkeit von der Kompressorumgebungstemperatur gewählt werden. Es versteht sich, dass dabei der Abkühlgradient bei einer hohen Kompressorumgebungstemperatur von beispielsweise 80°C deutlich geringer ist als beispielsweise 0°C.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt in einem Diagramm die geschwindigkeitsabhängige Abkühlung eines Kompressors.
Die Figur verdeutlicht die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Abkühlermittlung der Kompressortemperatur T_ZKI. Es wird davon ausgegangen, dass zum Zeitpunkt t = 0 die Maximaltemperatur T_max des Kompressors erreicht wurde. Daraufhin wurde der Kompressor durch die Steuereinrichtung abgeschaltet. Es wird dann mit der Ermittlung der Abkühlzeit (Berechnung der Abkühlkurve) begonnen.
Der Kompressor kann erst wieder in Betrieb genommen werden, wenn die ermittelte Kompressortemperatur auf den Wert T_Wiedergut gefallen ist.
In der Figur sind drei unterschiedliche mögliche Abkühlkurven eingezeichnet. Der Verlauf der Kompressortemperatur T_ZKI ¹ gibt das Verfahren der Temperaturermittlung nach dem Stand der Technik wieder. Der Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit bleibt hierbei vollkommen unberücksichtigt. Die Abkühlzeit des Kompressors entspricht dabei der Zeit t1.
Bei der erfindungsgemäß durchgeführten Ermittlung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird, findet die ermittelte (berechnete) Abkühlung des Kompressors schneller statt. Bei Überschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle v1 von beispielsweise 40 km/h wird die Abkühlung des Kompressors gemäß der Kompressortemperatur T_ZKI ² berechnet. Bei Überschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle v2 von beispielsweise 100 km/h wird die Abkühlung gemäß der Kompressortemperatur T_ZKI ³ berechnet.
Man kann der Figur entnehmen, dass die zugehörigen Abkühlzeiten bei Berücksichtigung der Geschwindigkeitskomponente von t2 und t3 deutlich kleiner sind, als die Zeit t1. Der Kompressor kann somit deutlich früher wieder eingeschaltet werden, beispielsweise einem Luftversorgungssystem hinzugeschaltet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Geschwindigkeitsstufen lediglich beispielhaft sind. Hierbei erfolgt eine stufenweise Ermittlung der jeweiligen Abkühlzeit. Wie vorstehend erwähnt, kann ein entsprechender Abkühlgradient auch direkt durch eine mathematische Beziehung zur Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden.
Die Ermittlung der Abkühlzeit des Kompressors unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird von der vorgesehenen Steuereinrichtung durchgeführt, die in Abhängigkeit vom ermittelten Wert für die Abkühlzeit den Kompressor so ansteuert, dass dieser nach einer Stillstandsphase wieder eingeschaltet wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugkompressors zum Fördern eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur über ein mathematisches Modell ermittelt und das Ein- und Ausschalten des Kompressors durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, wobei der Wiedereinschaltzeitpunkt des Kompressors nach einer Abkühlung desselben durch Ermitteln der Abkühlzeit des Kompressors auf Basis der ermittelten Kompressortemperatur bestimmt und der Kompressor von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlzeit des Kompressors unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und der Kompressor so angesteuert wird, dass für den Wiedereinschaltzeitpunkt die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Abkühlzeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Abkühlzeit des Kompressors ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Abkühltemperaturgradient eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkühltemperaturgradient stufenweise oder direkt über eine mathematische Beziehung zur Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Abkühlzeit oberhalb eines Geschwindigkeitsschwellenwertes ermittelt wird, während unterhalb des Schwellenwertes eine geschwindigkeitsunabhängige Ermittlung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlzeit unter Berücksichtigung der Differenz zwischen Kompressorumgebungstemperatur und Kompressortemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Kompressortemperatur während der Abkühlphase im Labor und/oder am Fahrzeug Temperaturmessungen durchgeführt werden.