DE102015214006A1 - Method for pressure measurement - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Messung des Druckes, der durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird, vorzugsweise durch einen elektromotorisch über ein Schubkurbelgetriebe angetriebenen Hubkolbenverdichter, wobei die von der Veränderung des Druckes am Verdichterausgang abhängige Veränderung des mittleren Motorstroms des den Verdichter antreibenden Elektromotors ermittelt und als druckproportionale Größe für den Betrieb des Verdichters einer Steuerungseinrichtung in Form einer Eingangsgröße bereitgestellt wird oder angezeigt wird.A method for measuring the pressure generated by an electric motor-driven compressor, preferably by an electric motor via a slider-driven reciprocating compressor, wherein the dependent on the change in the pressure at the compressor output change of the average motor current of the compressor driving electric motor determined and as a pressure-proportional size for the operation of the compressor of a control device is provided in the form of an input variable or is displayed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Druckes, der durch einen elektromotorisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird, vorzugsweise durch einen elektromotorisch über ein Schubkurbelgetriebe angetriebenen Hubkolbenverdichter. Weiterhin betrifft die Erfindung einen tragbaren Kleinkompressor mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Verdichter, vorzugsweise Kleinkompressor in einer Pannenhilfevorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen von Fahrzeugreifen, mit einer Steuerungseinrichtung bzw. einer Kontrolleinheit zur Steuerung der Pannenhilfevorrichtung. The invention relates to a method for measuring the pressure generated by an electric motor-driven compressor, preferably by an electric motor via a sliding-crank gear driven reciprocating compressor. Furthermore, the invention relates to a portable small compressor with a driven by an electric motor compressor, preferably small compressor in a breakdown assistance device for sealing and inflating vehicle tires, with a control device or a control unit for controlling the breakdown assistance device.
Die genannten Verdichter werden z. B. mit oder als Teil von Vorrichtungen zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen benötigt. Solche Vorrichtungen werden „Pannenhilfevorrichtung“ oder „Pannensets“ genannt. The mentioned compressor z. B. with or as part of devices for sealing and inflating inflatable objects, in particular for sealing and inflation of motor vehicle tires needed. Such devices are called "breakdown assistance device" or "breakdown kits".
Diese tragbaren und leichten Vorrichtungen beinhalten die Kompressoreinheit als Druckgasquelle, weisen weiterhin einen Dichtmittelbehälter für ein in den aufblasbaren Gegenstand einfüllbares selbsttätiges Dichtmittel zum Abdichten der Reifenbeschädigung auf, eine Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas und sind mit einer an die Druckgasquelle anschließbaren Einlassleitung und einer an den aufblasbaren Gegenstand anschließbaren Auslassleitung versehen. These portable and lightweight devices include the compressor unit as a pressurized gas source, further comprising a sealant container for a self-sealing sealable in the inflatable article for sealing the tire damage, a valve and distributor unit for sealant and compressed gas and are connected to an inlet line connectable to the compressed gas source provided to the inflatable object connectable outlet.
Hierbei kann das Dichtmittel manuell vom Benutzer oder mithilfe des Luftkompressors appliziert werden. Die Prozedur zur Wiederherstellung der Mobilität mithilfe dieser Pannensets erfordert eine Anzahl von komplexen Tätigkeiten, die vom Benutzer des Pannensets manuell ausgeführt werden müssen. Hierzu zählen z.B. das Erkennen der Reifenpanne, die Applizierung des Dichtmittels, die Überwachung des Abdichtvorgangs mithilfe eines Manometers sowie eines Zeitnehmers, eine definierte Bewegung des Fahrzeuges zur Verteilung des Dichtmittels und die Beurteilung des Reparaturergebnisses Here, the sealant can be applied manually by the user or by means of the air compressor. The mobility recovery procedure using these breakdown sets requires a number of complex activities that must be performed manually by the breakdown set user. These include e.g. the detection of the puncture, the application of the sealant, the monitoring of the sealing process using a pressure gauge and a timer, a defined movement of the vehicle to distribute the sealant and the assessment of the repair result
Die meisten Benutzer der beschriebenen Pannensets sind nicht auf eine Benutzung des entsprechenden Systems trainiert und es ist daher nicht auszuschließen, dass das System nicht wie vorgesehen bedient wird. Dadurch kann eine erfolgreiche Anwendung vereitelt und die Akzeptanz solcher Pannensets stark beeinträchtigt werden. Most users of the breakdown kits described are not trained to use the corresponding system and it is therefore possible that the system is not operated as intended. This can thwart a successful application and greatly affect the acceptance of such breakdown sets.
Aus diesem Grund muss die Bedienung dieser Systeme möglichst einfach und fehlersicher gestaltet werden. Dies erfolgt meist durch Verwendung von allgemeinverständlichen Piktogrammen, durch Sicherheitssperren sowie durch vom Benutzer zu applizierenden Warnaufklebern. Wie in der
Gerade zum Betrieb solcher elektronischen Systeme ist eine elektronische Druckmessung am betriebenen Luftkompressor bzw. ein dem Druck proportionales elektrisches/elektronisches Signal erforderlich. Jedoch ist der Einsatz geeigneter elektronischer Drucksensoren im Vergleich zu üblicherweise verwendeten mechanischen Druckanzeigen mit einer signifikanten Kostensteigerung verbunden. Especially for the operation of such electronic systems, an electronic pressure measurement on the operated air compressor or a proportional to the pressure electrical / electronic signal is required. However, the use of suitable electronic pressure sensors is associated with a significant increase in cost compared to commonly used mechanical pressure gauges.
Drucksensoren sind auch regelmäßig an der Stelle des Verdichters angebracht, an dem der höchste Druck entsteht, nämlich am Verdichterausgang. Daher stellt besonders die typischerweise hohe Lufttemperatur am Verdichterausgang/Kompressorausgang besondere Anforderungen an den benötigten Drucksensor. Aufgrund der entsprechenden Anpassung der Drucksensoren an hohe Temperaturen entstehen natürlich auch erhöhte Produktionskosten, die wiederum dazu führen, dass elektronisch unterstützte Pannensets bisher wenig eingesetzt werden. Pressure sensors are also regularly installed at the location of the compressor where the highest pressure occurs, namely at the compressor outlet. Therefore, the typically high air temperature at the compressor outlet / compressor outlet places special demands on the required pressure sensor. Of course, due to the corresponding adaptation of the pressure sensors to high temperatures, increased production costs are also incurred which, in turn, mean that electronically supported breakdown sets have hitherto been little used.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein kostengünstiges Verfahren bereitzustellen zur Druckmessung für ein elektronisch unterstütztes Pannenset und dabei gleichermaßen Gebrauchsdauer und Zuverlässigkeit eines entsprechend ausgerüsteten Kleinkompressors zu erhöhen. For the invention therefore had the task of providing a cost-effective method for pressure measurement for an electronically assisted breakdown set and thereby increase the same service life and reliability of a suitably equipped small compressor.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
Dabei wird die von der Veränderung des Druckes am Verdichterausgang abhängige Veränderung des mittleren Motorstroms des den Verdichter antreibenden Elektromotors ermittelt und als druckproportionale Größe für den Betrieb des Verdichters einer Steuerungseinrichtung in Form einer Eingangsgröße bereitgestellt oder mit Hilfe z. B. einer Benutzerschnittstelle angezeigt. Die Messung bzw. Ermittlung des mittleren Motorstroms nach dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigt somit keinen separaten Drucksensor. Im Vergleich mit einem elektronischen Drucksensor ist dieses Verfahren kostengünstiger und aus produktionstechnischer Sicht viel einfacher zu integrieren. Insbesondere die thermische Belastung für einen Druckzahlsensor ist kein Kriterium mehr. In this case, the dependent on the change in the pressure at the compressor output change of the average motor current of the compressor driving electric motor is determined and provided as a pressure-proportional size for the operation of the compressor of a control device in the form of an input or z. B. a user interface displayed. The measurement or determination of the average motor current according to the method of the invention thus does not require a separate pressure sensor. Compared to an electronic pressure sensor, this process is cheaper and much easier to integrate from a production point of view. In particular, the thermal load for a pressure sensor is no longer a criterion.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der mittlere Motorstrom des den Verdichter antreibenden Elektromotors über einen Shunt-Widerstand an einer vorzugsweise elektronischen Motor-Steuerungseinheit (Motor-Treiber) des antreibenden Elektromotors ermittelt wird. Eine thermische Belastung spielt dabei gar keine Rolle und ein solcher Shunt-Widerstand kann ohne weiteres montiert werden, nämlich ohne dass Konstruktionsänderungen an den übrigen Bauteilen nötig werden. Der Shunt-Widerstand als „Stromsensor“ kann somit direkt in den Schaltkreis der Motor-Steuerungseinheit integriert werden. An advantageous development is that the average motor current of the electric motor driving the compressor is determined via a shunt resistor on a preferably electronic motor control unit (motor driver) of the driving electric motor. A thermal load plays no role and such a shunt resistor can be easily mounted, namely without any design changes to the other components are needed. The shunt resistor as a "current sensor" can thus be integrated directly into the circuit of the motor control unit.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die von der Veränderung des Druckes am Verdichterausgang abhängige Veränderung des mittleren Motorstroms des den Verdichter antreibenden Elektromotors ermittelt und als druckproportionale maßgebliche und wesentliche Eingangsgröße einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Verdichters oder einer einen Verdichter beinhaltenden Einrichtung zur Verfügung gestellt wird, ggf. als einzige Führungsgröße. Damit ist es möglich, direkt und abhängig von der Korrelation zwischen Motorstrom und Ausgangsdruck des Verdichters eine Steuerungseinrichtung zu betreiben, wobei keine weiteren Sensoren benötigt werden. A further advantageous embodiment consists in determining the change in the mean motor current of the electric motor driving the compressor, which is dependent on the change in the pressure, and is made available as a pressure-proportional decisive and essential input variable of a control device for controlling the compressor or a device containing a compressor , possibly as the only reference variable. This makes it possible to operate a control device directly and depending on the correlation between the motor current and the outlet pressure of the compressor, wherein no further sensors are needed.
Dabei wird ausgenutzt, dass der mittlere Strom des den Verdichter antreibenden Elektromotors in einer quadratischen Abhängigkeit zu dem am Verdichterausgang anliegenden Gegendruck steht. Über eine vorab bestimmte quadratische Umrechnungsfunktion oder Wertetabelle ist eine Berechnung des Gegendrucks mit einer für die Anwendung hinreichenden Genauigkeit möglich. Für verschiedene Betriebszustände (Spannung, Temperatur) müssen je nach geforderter Genauigkeit verschiedene Umrechnungsfunktionen eingesetzt werden It is exploited that the average current of the electric motor driving the compressor is in a quadratic dependence on the pressure applied to the compressor outlet back pressure. A pre-determined quadratic conversion function or table of values allows calculation of the backpressure with sufficient accuracy for the application. For different operating states (voltage, temperature) different conversion functions must be used depending on the required accuracy
Aufgrund seiner einfachen und kostengünstigen Bereitstellung der relevanten Eingangsgröße eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur Anwendung bei einem tragbaren Kleinkompressor mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Verdichter, vorzugsweise bei einem Kleinkompressor in einer Pannenhilfevorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen von Fahrzeugreifen, mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Kleinkompressors und/oder der Pannenhilfevorrichtung, wobei eines der Eingangssignale der Steuerung der durch den Verdichter erzeugte ausgangsseitige Druck ist, der verfahrensgemäß über den Motorstrom ermittelt wird. Due to its simple and inexpensive provision of the relevant input variable, the inventive method is particularly suitable for use in a portable small compressor with a driven by an electric motor compressor, preferably in a small compressor in a breakdown assistance device for sealing and inflating vehicle tires, with a control device for controlling the small compressor and / or the breakdown assistance device, wherein one of the input signals of the control is the output pressure generated by the compressor, which is determined according to the method via the motor current.
Vorteilhafterweise ist ein solcher Kleinkompressor so ausgebildet, dass er einen elektromotorisch über ein Schubkurbelgetriebe angetriebenen Hubkolbenverdichter aufweist und dass die Steuerungseinrichtung mit einer Motor-Steuerungseinheit für den antreibenden Elektromotor und /oder einer Benutzerschnittstelle kommunizierend verbindbar ist, wobei ein zur Ermittlung des mittleren Motorstrom des Elektromotors geeigneter Shunt-Widerstand an der elektronischen Motor-Steuerungseinheit vorgesehen ist und der durch den Shunt-Widerstand ermittelte mittlere Motorstrom als Eingangsgröße von der Steuerungseinrichtung verarbeitbar ist. Bei einer solchen Erfassung des mittleren Motorstroms ist keinerlei Drucksensor erforderlich, wobei trotzdem und durch die Korrelation zwischen Druck am Verdichterausgang und Motorstrom der Druck die maßgebende Größe darstellt. Advantageously, such a small compressor is designed so that it has a reciprocating electric motor driven by a reciprocating gear compressor and that the controller is communicatively connected to a motor control unit for the driving electric motor and / or a user interface, wherein a suitable for determining the average motor current of the electric motor Shunt resistor is provided on the electronic engine control unit and the determined by the shunt resistor mean motor current is processed as an input from the controller. In such a detection of the average motor current, no pressure sensor is required, wherein, nevertheless, and by the correlation between pressure at the compressor outlet and motor current, the pressure is the decisive factor.
Weiterhin kann die erfolgte Druckmessung über den mittleren Motorstrom vorteilhafterweise auch zur Maximaldruckbegrenzung durch eine Kontrolleinheit genutzt werden. Eine zusätzliche mechanische Druckbegrenzung ist dann nicht mehr erforderlich. Bei solch einer Verwendung, beispielsweise zur Maximaldruckbegrenzung eines Kleinkompressors in einer Pannenhilfevorrichtung, wird dann etwa abhängig von einem für unterschiedliche Reifentypen voreingestellten und für einen Maximaldruck repräsentative Schwellenwert für den mittleren Motorstrom des den Verdichter antreibenden Elektromotors der Kleinkompressor über seine Steuerungseinrichtung abgeschaltet. Furthermore, the pressure measurement carried out via the average motor current can advantageously also be used for maximum pressure limitation by a control unit. An additional mechanical pressure limitation is then no longer necessary. In such a use, for example, to limit the maximum pressure of a small compressor in a breakdown assistance device is then switched off depending on a preset for different types of tires and representative of a maximum pressure threshold for the average motor current of the compressor driving electric motor of the small compressor via its control device.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Reference to an embodiment of the invention will be explained in more detail. Show it
Die Steuerungseinrichtung
Zum Betrieb der Steuerungseinrichtung
Hierzu wird ausgenutzt, dass der mittlere Strom des den Verdichter antreibenden Elektromotors in einer quadratischen Abhängigkeit zu dem am Verdichterausgang anliegenden Gegendruck steht. Über eine vorab bestimmte Umrechnungsfunktion oder über eine Wertetabelle ist eine Berechnung des Gegendrucks mit einer für die Anwendung hinreichenden Genauigkeit möglich. For this purpose, use is made of the fact that the average current of the electric motor driving the compressor is in a quadratic dependence on the counter pressure applied to the compressor outlet. By means of a predefined conversion function or a value table, it is possible to calculate the back pressure with sufficient accuracy for the application.
Für verschiedene Betriebszustände (Spannung, Temperatur) müssen je nach geforderter Genauigkeit verschiedene Umrechnungsfunktionen eingesetzt werden. Eine typische Kurve zur Darstellung der Abhängigkeit des mittleren Motorstroms von Gegendruck am Verdichterausgang zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Kleinkompressor small compressor
- 2 2
- Elektromotor electric motor
- 3 3
- Hubkolbenverdichter reciprocating
- 4 4
- Kontroll- oder Steuerungseinrichtung / Kontolleinheit Control or control device / control unit
- 5 5
- Motor-Steuerungseinheit / Motortreiber Motor control unit / motor driver
- 6 6
- Benutzerschnittstelle User interface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |