DE102012223158A1

DE102012223158A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kompressors eines Luftfedersystemseines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102012223158A1
Application number: DE201210223158
Authority: DE
Inventors: Marek Engelhardt; Günter Rehra
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors eines Luftfedersystems eines Fahrzeuges beschrieben. Hierbei wird die Drehzahl des Kompressormotors über eine elektronische Motorsteuerung eingestellt bzw. geregelt, um den Betrieb des Kompressors besonders gut an die jeweiligen Anforderungen des Luftfedersystems anzupassen. Insbesondere wird hierbei die Drehzahl so eingestellt oder geregelt, dass der Kompressormotor in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Auf diese Weise lässt sich ein besonders effizienter Kompressorbetrieb realisieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors eines Luftfedersystems eines Fahrzeuges.
Hauptkomponente der Luftversorgung eines elektronisch geregelten Luftfedersystems in einem Kraftfahrzeug ist ein elektrisch angetriebener Kompressor. Seine Hauptfunktion ist es, komprimierte Luft zwischen einem Luftspeicher und den Luftfedern mit beiden Förderrichtungen zu verschieben. Des Weiteren wird der Kompressor eingesetzt, um zusätzliche Luft aus der Umgebung in den Speicher oder in die Luftfedern zu fördern, wenn die Systemluftmenge zu gering ist.
Gemäß dem Stand der Technik wird ein derartiger Kompressor durch einen permanent erregten, ungeregelten Gleichstrommotor angetrieben, der über ein mechanisches Relais mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist. Das Steuergerät der Niveauregulierung des Luftfedersystems kann dabei den Kompressor nur bedarfsweise ein- oder ausschalten. Eine weitere Steuerung oder Regelung des Kompressorbetriebes darüber hinaus ist nicht möglich.
Somit kann kein Einfluss auf die Regelgeschwindigkeit des Fahrzeuges genommen werden. Des Weiteren kann der Anlaufstrom des Kompressors nicht beeinflusst werden, und der Betrieb des Kompressors kann nicht auf den optimalen Wirkungsgrad des Motors abgestimmt werden. Nach dem Stand der Technik ist daher der Kompressor des Luftfedersystems nur in einem geringen Maß an die Anforderungen des Luftfedersystems anpassbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors eines Luftfedersystems eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, mit dem sich der Betrieb des Kompressors besonders gut an die jeweiligen Anforderungen des Luftfedersystems anpassen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Drehzahl des Kompressormotors über eine elektronische Motorsteuerung eingestellt wird.
Vorzugsweise wird die Drehzahl des Kompressormotors über die elektronische Motorsteuerung geregelt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich über die erfindungsgemäß durchgeführte Drehzahleinstellung oder Drehzahlregelung diverse Modi in Bezug auf den Betrieb des Kompressors bzw. Luftfedersystems realisieren. Besonders bevorzugt wird dabei ein Verfahren, gemäß dem die Drehzahl so eingestellt oder geregelt wird, dass der Kompressormotor in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Gemäß einer anderen Verfahrensvariante wird die Drehzahl so eingestellt oder geregelt, dass der Kompressor im Betrieb einen akustischen Grenzwert nicht überschreitet. Bei noch einer anderen Verfahrensvariante wird die Drehzahl so eingestellt oder geregelt, dass sie kurz vor Erreichen der Sollniveaulage des Luftfedersystems reduziert wird. Diese Modi können getrennt voneinander oder in Kombination realisiert werden.
Im Einzelnen kann dabei durch Einführen der elektronischen Motorsteuerung die Drehzahl des Kompressormotors so eingestellt und durch Messen der Motordrehzahl auch geregelt werden, dass der Kompressormotor unabhängig von den externen Größen, wie Versorgungsspannung oder mechanischer Last, in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden kann. Der optimale Arbeitspunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus der vom Bordnetz bezogenen elektrischen Leistung zur abgegebenen mechanischen Leistung maximal ist. Das bedeutet, dass beim Arbeiten des Kompressors mit optimalem Wirkungsgrad die Verlustleistung des Motors am geringsten ist. Es wird weniger Abwärme produziert, woraus sich wiederum eine erhöhte Kompressorverfügbarkeit ergibt. Die Kompressorverfügbarkeit wird durch Überwachung der maximalen Kompressortemperatur begrenzt, indem der Kompressor erst nach einer definierten Abkühlzeit wieder betrieben werden darf.
Bei dieser Verfahrensvariante wird daher über die elektronische Motorsteuerung die Motordrehzahl so eingestellt bzw. geregelt, dass der Kompressormotor immer mit dem maximalen Wirkungsgrad betrieben wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Kompressor besonders effizient arbeitet.
Bei der vorstehend beschriebenen weiteren Verfahrensvariante kann in den Fällen, in denen ein besonders leiser Kompressorlauf erstrebenswert ist, über die erfindungsgemäß durchgeführte elektronische Motorsteuerung die Drehzahl des Kompressors auf ein Minimum reduziert werden. So kann bei nichtlaufendem Verbrennungsmotor eine Regelung mit Kompressor durchgeführt werden, ohne akustische Grenzwerte zu überschreiten. Bisher durfte der Kompressor nur bei laufendem Verbrennungsmotor betrieben werden, mit dem Hintergrund, dass die akustischen Geräusche des Kompressors durch die Geräusche des Verbrennungsmotors nicht wahrnehmbar waren.
Bei diesem Modus wird daher der Kompressor möglichst geräuscharm betrieben. Dies wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Drehzahleinstellung bzw. Drehzahlregelung des Kompressormotors erreicht.
Bei der vorstehend aufgeführten dritten Verfahrensvariante wird die Drehzahl des Kompressors so eingestellt bzw. eingeregelt, dass kurz vor Erreichen der Sollniveaulage des Luftfedersystems die Drehzahl des Kompressors und damit die pneumatische Förderleistung entsprechend reduziert wird. Somit ist ein genaues Anfahren der Niveaulage möglich. Es besteht nicht mehr das Risiko, dass das Fahrzeug über die Sollniveaulage hinaus regelt, die anschließend einen kurzen Nachregelvorgang bzw. Schiefstandsausgleich zur Folge hat.
Bei dieser Verfahrensvariante wird daher die Motordrehzahl des Kompressors an die gewünschte Regelgeschwindigkeit zur Einstellung der Niveaulage angepasst. Es ist daher ein „sanftes“ Anfahren der Niveaulagen ohne Überschwingen möglich. Es sind keine Nachregelungen erforderlich. Die Niveauregelgeschwindigkeit ist parametrierbar und kann an das Fahrzeug angepasst werden. Beispielsweise können die Niveaulagen eines SUVs schneller angefahren werden als bei einer Limousine, bei der schnelle Regelungen aufgrund des Komforts unerwünscht sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Drehzahl des Kompressormotors vorzugsweise auf der Basis einer hinterlegten Motorkennlinie und des gemessenen Kompressorstromes, der gemessenen Kompressorspannung und/oder der gemessenen Drehzahl eingestellt bzw. geregelt. Die Einstellung bzw. Regelung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass die vorstehend beschriebenen Modi in Bezug auf den Betrieb des Kompressors realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Diagramm, in dem der Verlauf der Drehzahl, des Stromes und des Wirkungsgrades eines Kompressormotors dargestellt sind.
In der Figur ist beispielhaft eine Motorkennlinie eines permanent erregten Gleichstrommotors für eine Kompressorspannung von 26 V und bei Raumtemperatur dargestellt. Gezeigt sind die Motordrehzahl, der Kompressorstrom und der Wirkungsgrad über dem Motormoment. An der Stelle 1 ist der Wirkungsgrad mit einem Wert von 0,57 maximal. Ein Betrieb des Motors in diesem Arbeitspunkt bei einer Drehzahl von etwa 6.300 Umin ist daher unter allen Randbedingungen erstrebenswert.
Bei der Auslegung des Kompressors ist zu berücksichtigen, dass der Motor nur links des Auslegungspunktes P durch eine elektronische Motorsteuerung geregelt werden kann. Der Punkt P ist bei der Motorauslegung somit so zu wählen, dass auch bei der geforderten Mindestspannung (meistens 9 V) der Kompressor noch unter den geforderten Lastbedingungen betrieben werden kann, ohne eine definierte Stromgrenze zu überschreiten. Die maximale Lastbedingung ist gegeben durch die maximal zu erbringende pneumatische Leistung.
Die Motorkennlinie wird in der zugehörigen Steuereinrichtung (elektronischen Motorsteuerung) hinterlegt. In Abhängigkeit von der anliegenden Bordnetzspannung wird die Stromkennlinie angepasst (durch Parallelverschiebung), so dass genau zu jedem Zeitpunkt der optimale Wirkungsgrad des Motors bekannt ist. Durch Einsatz der elektronischen Motorsteuerung kann die Kompressorspannung, der Kompressorstrom und die Kompressordrehzahl gemessen werden.
Die elektronische Motorsteuerung stellt in Abhängigkeit vom gemessenen Kompressorstrom, der gemessenen Kompressorspannung und der gerade vorliegenden Motorkennlinie die Motordrehzahl des Kompressors so ein, dass der Motor immer mit dem maximalen Wirkungsgrad betrieben wird. Dabei können die vorstehend beschriebenen drei Modi in Bezug auf den Betrieb des Kompressors realisiert werden.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Kompressorbetrieb immer bei optimalem Wirkungsgrad des Motors möglich. Der Kompressor arbeitet hierdurch besonders effizient, wodurch weniger Verlustwärme entsteht. Dies führt zu einer erhöhten Kompressorverfügbarkeit für weitere Regelvorgänge.
Soll der Kompressor möglichst geräuscharm betrieben werden, ist eine Einstellung bzw. Regelung so möglich, dass keine akustischen Grenzwerte überschritten werden (beispielsweise im Stand ohne Motorlauf). Hierdurch können akustische Maßnahmen zur Dämmung, z.B. zusätzliche Gehäuse, eingespart werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kompressors eines Luftfedersystems eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Kompressormotors über eine elektronische Motorsteuerung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Kompressormotors über die elektronische Motorsteuerung geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl so eingestellt oder geregelt wird, dass der Kompressormotor in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl so eingestellt oder geregelt wird, dass der Kompressor im Betrieb einen akustischen Grenzwert nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl so eingestellt oder geregelt wird, dass sie kurz vor Erreichen der Sollniveaulage des Luftfedersystems reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Kompressormoduls auf der Basis einer hinterlegten Motorkennlinie und des gemessenen Kompressorstromes, der gemessenen Kompressorspannung und/oder der gemessenen Drehzahl eingestellt bzw. geregelt wird.