DE10330121A1

DE10330121A1 - Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kompressors

Info

Publication number: DE10330121A1
Application number: DE10330121A
Authority: DE
Inventors: Kai Dr. Sorge
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US20070098564A1; EP1644640A1; ATE357597T1; US8152475B2; EP1644640B1; DE502004003291D1; WO2005003561A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kompressors vorgestellt, bei dem der Kompressor von einem Steuergerät zur Vermeidung von thermischen Schäden dann abgeschaltet wird, wenn ein von diesem berechneter Temperatur-Schätzwert T¶S¶ einen oberen Schwellwert T¶max¶ überschreitet, oder eingeschaltet bleibt beziehungsweise ein Einschalten gestattet wird, wenn ein Kompressionsbedarf besteht sowie ein unterer Schwellwert T¶min¶ unterschritten wird. DOLLAR A Zur exakteren Schätzung der Schätztemperatur sowie zur Erhöhung der thermischen Verfügbarkeit des Kompressors ist vorgesehen, dass der Temperatur-Schätzwert T¶S¶ indirekt und zyklisch mittels eines die Abkühl- und Erwärmungseigenschaften des Kompressors kennzeichnenden mathematisch-physikalischen Modells ermittelt wird.

Description

Es ist allgemein bekannt, dass in Kraftfahrzeugen Kompressoren Verwendung finden, mit denen ein gasförmiges oder flüssiges Medium auf einen Druck bringbar ist, der über dem Umgebungsdruck liegt. Dieses gasförmige oder flüssige Medium wird häufig als Steuerdruckmedium genutzt, mit dem beispielsweise Aktuatoren wie Kolben-Zylinder-Anordnungen direkt oder über einen Druckmittelspeicher beaufschlagbar sind.
Ein Anwendungsfall in Kraftfahrzeugen ergibt sich aus der Notwenigkeit, die Luftfedern einer Niveauregulierungsanlage derart mit Druckluft zu versorgen, dass diese das Fahrzeug in einen fahrsituationsgerechten Abstand zur Fahrbahnoberfläche bewegen können. Da eine solche Niveauregulierungsanlage nicht ständig für eine Höhenverstellung des Fahrzeugs sorgt, wird ein zu einer solchen Anlage gehörender Kompressor bedarfsgerecht immer nur dann in Betrieb genommen, wenn die Notwenigkeit dazu besteht. Derartige Kompressoren sind in der Regel als elektromotorische betriebene Kolbenkompressoren ausgebildet.
Im Bestreben die Kosten für Kompressoren zu minimieren, werden verstärkt kleine Kompressoren eingesetzt, bei dessen gegebenenfalls länger dauernden Betrieb thermische Probleme auftreten können, da sich dessen Bauteile bei längerem Betrieb unzulässig hoch erwärmen können. Die Schädigung erfolgt in solchen Fällen in der Regel zuerst an dem Auslassventil oder an der Kolbendichtung eines Kolbenkompressors, was letztlich zu einem Ausfall des Kompressors und damit der Niveauregulierungsanlage führen kann.
Zur Vermeidung derartiger betriebsbedingter Schäden besteht beispielsweise gemäß der DE 15 03 466 A1 , der DE 19 43 936 A1 und der EP 12 53 321 A2 die Möglichkeit, die Temperatur des Kompressors im Bereich der genannten Bauteile direkt zu messen und bei einer thermischen Überbelastung den Kompressor zur Abkühlung abzuschalten.
Dieser Aufbau ist aber mit den Nachteilen verbunden, dass die dazu notwendigen Temperatursensoren vergleichsweise teuer und bei kleinen Kompressoren aufgrund des beengten Bauraums im interessierenden Bereich oft nur schwer unterzubringen sind. Zwar deutet die EP 12 53 321 A2 an, dass die Steuerung des Kompressorbetriebs auch ohne Temperatursensoren auf der Basis eines thermischen Modells erfolgen kann, der Inhalt eines solchen Mess- beziehungsweise Steuerungsverfahrens wird aber nicht definiert.
Darüber hinaus ist es aus der DE 39 19 407 A1 und der DE 40 30 475 A1 bekannt, die thermische Belastung eines solchen Kompressors über die elektrische Leistungsaufnahme und/oder die Betriebsdauer des zu dem Kompressor gehörenden Elektromotors zu ermitteln. In eine ähnlich Richtung geht der durch die DE 43 33 591 A1 bekannt gewordene Vorschlag, die Steuerung eines Kompressors durch Aufsummieren dessen Einzeleinschaltzeiten und Einzelabschaltzeiten zu beeinflussen, die als eine Größe von vielen Einflussfaktoren für die thermische Belastung des Kompressors gelten kann.
Ein anderer Ansatz wird durch die DE 198 12 234 C2 offenbart, nach der ein Kompressor hinsichtlich seiner Ein- und Ausschaltzeiten variabel betrieben wird. Dabei soll die jeweils aktuelle Einschaltdauer an die aktuellen Betriebsbedingungen des Kompressors angepasst werden. Als Parameter, in dessen Abhängigkeit die Einschaltdauer des Kompressors variiert wird, dienen die Wärmeübertragungsbedingungen, die zwischen dem Kompressor und der diesem umgebenden Luft herrschen.
Dabei kann die Einschaltdauer beispielsweise in Abhängigkeit von der in der Kompressorumgebung herrschenden Lufttemperatur und Luftströmungsgeschwindigkeit derart variiert werden, dass die Einschaltdauer verkürzt wird, wenn die Kompressorumgebungstemperatur zunimmt und verlängert wird, wenn diese abnimmt. Die Kompressorumgebungstemperatur kann dabei anhand einer Modellrechnung aus der aktuellen Fahrzeugaußenlufttemperatur und/oder der Fahrzeugmotoransauglufttemperatur bestimmt werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass dieses wie alle Einschaltdauermethoden durchweg ungenau ist, weil dieses die thermodynamischen Eigenschaften des Kompressors selbst nicht berücksichtigt. Die Steuerung nimmt daher beispielsweise keinen Einfluss darauf, in welchem Temperaturband der Kompressor letztlich betrieben wird.
Schließlich offenbart die DE 196 21 946 C2 ein Verfahren zur temperaturgestützten Steuerung eines Kompressors für eine Luftfederung eines Kraftfahrzeuges, welches als Schätzverfahren ausgebildet ist und ohne einen gesonderten Temperatursensor am Kompressor auskommt. Dazu ist vorgesehen, dass der Kompressor von einem Steuergerät abgeschaltet wird, wenn ein von diesem berechneter Temperatur-Schätzwert einen oberen Schwellwert überschreitet, oder eingeschaltet wird beziehungsweise ein Einschalten gestattet wird, wenn ein unterer Schwellwert unterschritten wird. Dazu wird der jeweils letzte Temperatur-Schätzwert beim Einschalten des Kompressors um einen bestimmten Temperatursprung erhöht, dessen Maß von der Höhe des letzten Schätzwertes abhängig ist.
Dabei wird der Schätzwert während eines Kompressorbetriebes um einen vorgegebenen positiven Gradienten erhöht und bei Stillstand des Kompressors um einen vorgegebenen negativen Gradienten abgesenkt. Nachteilig ist, dass die für dieses Verfahren zugrunde gelegten linearen Zusammenhänge so in der Realität nicht vorliegen, da bei großen Temperaturdifferenzen die Temperaturänderungen größer sind als bei kleinen Temperaturdifferenzen. Der Temperatursprung findet außerdem in der Realität nicht augenblicklich statt, so dass in diesem Bereich auch die steuerungstechnische Verfügbarkeit des Kompressors nachteilig herabgesetzt ist.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe an die Erfindung, ein Verfahren vorzustellen, mit dem die aktuelle Temperatur an einem schädigungsgefährdeten Bauteil eines Kompressors ohne Nutzung eines in den Kompressor eingebauten Temperatursensors genauer als bisher abschätzbar ist, so dass ein solcher Kompressor bei ansteigenden Bauteiltemperaturen länger als bisher möglich betreibbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahren den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt demnach die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Betriebsdauer und die Verfügbarkeit eines Kompressors auch ohne Nutzung eines im Bereich der thermisch stark belasteten Bauteile angeordneten Temperatursensors dadurch vorteilhaft verlängern lassen, wenn das Erwärmungs- und Abkühlverhalten des Kompressors besser als bisher schätzbar ist. Die Erfindung schlägt dazu in Weiterentwicklung des Standes der Technik vor, die Abkühl- und Erwärmungseigenschaften des Kompressors in Form von mathematisch-physikalischen Modellen zu bestimmen, in einem Steuergerät abzuspeichern und auf deren Grundlage den Betrieb des Kompressors zu steuern.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehen, dass zunächst physikalisch-technische Einflussgrößen A(Tc); B(U) ermittelt werden, die die Schätztemperatur T_S verändernd beeinflussen, dass wenigstens eine Relativtemperatur Tc mit Hilfe der Einflussgrößen A(Tc); B(U) ermittelt wird, die den thermischen Zustand des Kompressors beschreibt, dass anschließend zu dem zyklisch vorherigen Wert der Relativtemperatur Tc die Einflussgrößen A(Tc); B(U) hinzuaddiert und/oder subtrahiert werden, so dass sich als Ergebnis dieser Berechnung ein zyklisch aktueller Wert der Relativtemperatur Tc ergibt, dass dann aus dieser Relativtemperatur Tc und der Umgebungstemperatur T_∞ des Kompressors eine Schätztemperatur T_S(Tc) des Kompressors berechnet wird, die das Erwärmungs- und Abkühlungsverhalten des Kompressors berücksichtigt, und dass diese zyklisch ermittelte Schätztemperatur T_S(Tc) schließlich zur Durchführung eines Grenzwertvergleichs mit einem unteren und einem oberen Temperaturschwellwert T_min; T_max genutzt wird, auf dessen Grundlage der Kompressorbetrieb gesteuert wird.
Zu den Einflussgrößen U, die die charakteristischen Relativtemperaturen Tc_i temperaturerhöhend kennzeichnen und bei der Durchführung des Schätzverfahrens berücksichtigt werden, gehört beispielsweise neben der Umgebungstemperatur T_∞ des Kompressors auch die elektrische Spannung U_Komp am Kompressor sowie der Gegendruck P des Kompressionsmedium stromab des Kompressors. Bei einem geschlossenen Drucksystem kann auch der Druck vor dem Kompressor genutzt werden.
Diese temperaturerhöhenden Einflussgrößen U gehen in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in eine Erwärmungsfunktion B(U) ein, die das Erwärmungsverhalten eines spezifischen Kompressors beschreibt.
Demgegenüber wird bei dem in Rede stehendem Verfahren sinnvollerweise auch eine temperaturreduzierende Einflussgröße A(Tc) in Form einer Abkühlfunktion genutzt, die die Abkühleigenschaften des Kompressors sowie seiner Einbauumgebung berücksichtigt.
Zur Durchführung der Berechnung eines aktuellen Wertes der Relativtemperaturen Tc_1,i; Tc_1,i wird vorgeschlagen, dass von den letzten vorgegebenen oder berechneten Werten der Relativtemperaturen Tc_1,i–1; Tc_2,i–1 der aktuelle Wert der Abkühlfunktion A(Tc) abgezogen wird, wenn der Kompressor im betrachteten Zeitintervall nicht im Betrieb ist, sowie der aktuelle Wert der Erwärmungsfunktion B(U) hinzugezählt wird, wenn der Kompressor im betrachteten Zeitintervall im Betrieb ist. Als besonders vorteilhaft wird jedoch eingeschätzt, die Abkühlungsfunktion A(Tc) auch während des Kompressorbetriebs bei der Berechnung der Relativtemperatur zu berücksichtigen, da der Kompressor selbstverständlich auch in dieser Betriebsart Wärme an seine Umgebung abgibt.
Beim Start des Steuerungsverfahrens sollte der Anfangswert der Relativtemperaturen Tc so ausgewählt sein, dass die Schätztemperatur T_S(Tc) des Kompressors dem Wert der Umgebungstemperatur T_∞ am Einbauort des Kompressors entspricht.
Da die Relativtemperatur T_S(Tc) nicht die absolute Temperatur des Kompressors sondern den Temperaturunterschied gegenüber der Temperatur T_∞ am Kompressoreinbauort beschreibt, kann diese Relativtemperatur T_S(Tc) zu Beginn des Kompressor-Steuerungsverfahrens nach längerer Stillstandzeit des Kompressors mit dem Wert Null initialisiert werden. Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, dass das erfindungsgemäße Temperaturschätzverfahren nach einer längeren Abkühlzeit genau die Umgebungstemperatur T_∞ liefert.
Die grobe Struktur des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren, wie es beispielsweise in einem Kraftfahrzeugsteuerungsgerät als Software abgelegt ist, lässt sich mit Hilfe der beigefügten Zeichnung erläutern. Darin ist ein Relativtemperaturmodul 2 dargestellt, in dem diejenige charakteristische Relativtemperatur Tc abgespeichert und berechnet wird, die den thermischen Zustand des Kompressors hinreichend genau beschreibt. In kurzen Zeitabständen wird zyklisch, beispielsweise gesteuert von einem Taktgeber, diese Relativtemperatur Tc, vorzugsweise zwei Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂, neu berechnet.
Dazu wird zunächst in einem Abkühlsoftwaremodul 4 mittels der dort abgespeicherten Abkühlfunktion A(Tc) und der vom Halteglied 3 zur Verfügung gestellten Relativtemperatur Tc des letzten Zeitabschnittes derjenige Kompressorabkühlungswert berechnet, um den sich der Kompressor seit dem letzten Berechnungszyklus aufgrund der Eigenarten des Kompressors sowie seiner Einbauumgebung abgekühlt hat. Dieser Abkühlwert wird dann anschließend von der bisherigen Relativtemperatur Tc abgezogen (Minuszeichen), so dass ein neuer Wert für die Relativtemperatur Tc gebildet ist.
Insbesondere wenn der Kompressor in Betrieb ist, verursacht dieser eine Abwärme, die über erwärmungsspezifische Einflussgrößen 7 als diesbezügliche Messwerte von dem Steuerungsgerät erfasst werden und in einem sogenannten Erwärmungsmodul (Arbeitsspeicher 5 im Steuergerät) mit Hilfe einer dort abgespeicherten Erwärmungsfunktion B(U) zu einem Erwärmungswert umgewandelt werden, der im Sinne eines physikalischen Modells all diejenigen Einflussfaktoren berücksichtigt, die temperaturerhöhend auf den Kompressor wirken.
Der so zyklisch neu berechnete Wert der Erwärmungsfunktion B(U) wird insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bei eingeschaltetem Kompressor zu der aktuellen Relativtemperatur Tc hinzuaddiert (Schalter 6 mit Pluszeichen), so dass sich eine neue Relativtemperatur Tc ergibt, die sowohl alle Abkühlungs- als auch alle gegebenenfalls zu berücksichtigen Erwärmungseinflussfaktoren berücksichtigt.
Aus diesem aktuellen Wert für die Relativtemperatur Tc kann dann in einem Schätztemperaturmodul 1 die zyklisch aktuelle Schätztemperatur Ts(Tc) bestimmt werden, die für die weitere Betriebssteuerung (An- oder Ausschalten in Abhängigkeit vom Kompressionsbedarf und der Betriebstemperatur) des Kompressors genutzt wird.
Übersteigt die Schätztemperatur den zulässigen oberen Temperaturgrenzwert, so muss der Kompressor ausgeschaltet werden. Er wird jedoch eingeschaltet, wenn Kompressionsbedarf besteht und die Schätztemperatur unter einen unteren Temperaturgrenzwert fällt, oder wenn erwartet werden kann, dass die Abkühlung hinreichend groß ist, um ohne Überhitzung eine angeforderte Stellaufgabe (z.B. eine Fahrzeugniveauveränderung) vollständig durchführen zu können.
Nachfolgend wird in einem Ausführungsbeispiel zu der Erfindung die Steuerungsschrittfolge eines konkreten Steuerungsverfahren vorgestellt, welches dem Erfindungsgedanken folgt sowie einige der vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung beinhaltet. Dieses Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Feststellen des Betriebszustandes des Kompressors (An oder Aus),
b) Messen des Gegendrucks P des Druckmediums stromab hinter dem Kompressor und/oder bei geschlossenen Systemen des Vordrucks vor dem Kompressor,
c) Messen der aktuellen Betriebsspannung U_Komp des Kompressors,
d) Messen oder Schätzen der Umgebungstemperatur T_∞ des Kompressors,
e) Ermitteln der Gültigkeit der Einflussgrößen Betriebsspannung U_Komp und Gegendruck P beziehungsweise des Kompressor-Eingangsdrucks (Vordruck),
f) Berechnen des aktuellen Wertes der Erwärmungsfunktion B(U) unter Nutzung von erwärmungsspezifischen Einflussgrößen U,
g) Berechnen des aktuellen Wertes der Abkühlfunktion A(Tc) unter Nutzung von den charakteristischen Temperaturen des letzten Zeittakts,
h) Berechnen der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂ durch Addition und/oder Subtraktion der aktuellen Werte der Erwärmungsfunktion B(U) und der Abkühlfunktion A(Tc),
i) Berechnen der Schätztemperatur Ts(Tc) als Funktion der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂, und der Umgebungstemperatur T_∞,
j) Vergleich der Schätztemperatur Ts(Tc) mit vorbestimmten Temperaturschwellwerten T_min Und T_max, wobei T_min kleiner ist als T_max,
k) Startfreigabe, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) kleiner oder gleich als T_min ist, oder Erlaubnis zum Weiterbetrieb für den Kompressor, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) kleiner als der Temperaturwert T_max ist,
l) Ausschalten des Kompressors, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) größer oder gleich dem Temperaturwert T_max ist,
m) Abspeichern der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂ zur Nutzung im nächsten Berechnungslauf,
n) Warten bis zum nächsten Zeittakt, und
o) Starten des nächsten Berechnungslaufs (Schritt a).

In weiterer Ausgestaltung dieses Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass beispielsweise die Gültigkeit der Einflussgrößen Betriebsspannung U_Komp und Gegendruck P und ggf. Vordruck dadurch ermittelt werden, dass diese Werte mit dem Wert „Eins" multipliziert werden, wenn der Kompressor in Betrieb ist, oder mit dem Wert „Null" multipliziert werden, wenn der Kompressor nicht im Betrieb ist. Durch diese Multiplikation wird erreicht, dass diese Einflussgrößen eine Kompressorerwärmung kennzeichnenden Größen nur dann in die Berechnung der Schätztemperatur Ts(Tc) eingehen, wenn der Kompressor auch tatsächlich aktiviert ist.
Die Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ und die Schätztemperatur Ts(Tc) für einen Zeitschritt i sind dabei nach den folgenden Gleichungen zu berechnen:
Bei ausgeschaltetem Kompressor Tci = Tci–1 – A Tci–1 (Gl. 1)und bei eingeschaltetem Kompressor Tci = Tci–1 – A Tci–1 + B Ui (Gl. 2)sowie für die Schätztemperatur Tsi = C Tci + T∞ (Gl. 3) worin die Werte A bis C Matrizen mit konstanten Koeffizienten darstellen, die den Kompressor sowie die Kompressorumgebung, insbesondere hinsichtlich deren thermischen Eigenschaften kennzeichnen, sowie T_∞ wie bereits erwähnt die Umgebungstemperatur des Kompressors angibt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens wird vorgeschlagen, dass auch wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) größer als der Temperaturwert T_min ist, der Kompressor eingeschaltet werden kann, wenn die bis zum Erreichen des oberen Schwellwertes T_max dauernde Betriebszeit des Kompressors ausreichend ist, um eine Druckmittelmenge zu fördern, die zur Befüllung eines Druckluftspeichers auf ein bestimmtes Druckniveau und/oder zur Befüllung von Luftfedern eines Kraftfahrzeuges um einen bestimmten Befüllwert ausreicht.
Zudem sei erwähnt, dass dann, wenn die Funktionen A(Tc), B(U) und Ts(Tc) linearen Charakter haben, deren Parameter einfach durch numerische Verfahren direkt aus Sensormesswerten ermittelt und/oder identifiziert werden können. Außerdem soll nicht unerwähnt bleiben, dass durchgeführte Modellrechnungen sehr gute Ergebnisse zeigten, wenn mit zwei charakteristischen Modelltemperaturen beziehungsweise Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ gerechnet wurde.
Als besondere Vorteile dieses Steuerungsverfahrens gelten, dass kein gesonderter Temperaturfühler am oder im Kompressor notwendig ist, dass die thermodynamischen Eigenschaften eines Kompressors durch das Schätzverfahren sehr gut berücksichtigt werden, dass die notwenigen Berechnungsfaktoren mit vorhanden numerischen Verfahren aus Messungen sehr gut bestimmt werden können, dass das Steuerungsverfahren sehr gut in vorhandene Kraftfahrzeugsteuerungsgeräte einfügbar ist und dass gegenüber Zeiteinschaltdauerverfahren gemäß dem Stand der Technik stets genauere Schädigungstemperaturen berechenbar sind und dadurch eine höher Verfügbarkeit des Kompressors erzielbar ist.

1: Schätztemperaturmodul
2: Relativtemperaturmodul
3: Halteglied
4: Abkühlmodul
5: Erwärmungsmodul
6: Schalter
7: Erwärmungsspezifische Einflussgrößen
A: Matrize mit konstanten Koeffizienten
B: Matrize mit konstanten Koeffizienten
C: Matrize mit konstanten Koeffizienten
Tc: Charakteristische Relativtemperatur, die den thermischen Zustand des Kom
: pressors hinreichend genau beschreibt
A(Tc): Abkühlfunktion
B(U): Erwärmungsfunktion
U: Einflussgrößen, die die Relativtemperatur T_c temperaturerhöhend beeinflussen
U_Komp: Kompressorspannung
P: Gegendruck des Druckmediums
Ts(Tc): Schätztemperatur
T_max: Oberer Temperatur-Schwellwert
T_min: Unterer Temperatur-Schwellwert
T_∞: Umgebungstemperatur am Kompressor
i: Index

Claims

Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kompressors, bei dem der Kompressor von einem Steuergerät zur Vermeidung von thermischen Schäden dann abgeschaltet wird, wenn ein von diesem berechneter Temperatur-Schätzwert T_S(T_C) einen oberen Schwellwert T_max überschreitet, oder eingeschaltet bleibt oder eingeschaltet wird, wenn ein Kompressionsbedarf besteht, sowie wenn ein unterer Schwellwert T_min untererschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Schätzwert T_S(T_C) des Kompressors indirekt und zyklisch mittels eines die Abkühl- und Erwärmungseigenschaften des Kompressors kennzeichnenden mathematisch-physikalischen Modells ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass physikalisch-technische Einflussgrößen A(Tc); B(U) ermittelt werden, die die Schätztemperatur TS(T_C) verändernd beeinflussen, dass wenigstens eine Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ mit Hilfe der Einflussgrößen A(Tc); B(U) ermittelt wird, die den thermischen Zustand des Kompressors beschreibt, dass dazu zu dem zyklisch vorherigen Wert der Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ die aktuellen Einflussgrößen A(Tc); B(U) hinzuaddiert und/oder subtrahiert werden, so dass sich als Ergebnis dieser Berechnung eine aktuelle Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ ergibt, dass dann aus dieser aktuellen Relativtemperatur Tc₁; Tc₂ und der Umgebungstemperatur T_∞ des Kompressors eine aktuelle Schätztemperatur T_S(Tc) ermittelt wird, die das Erwärmungs- und Abkühlungsverhalten des Kompressors berücksichtigt, und dass diese zyklisch ermittelte Schätztemperatur T_S(T_C) zur Durchführung eines Grenzwertvergleichs mit einem unteren und einem oberen Temperaturschwellwert T_min; T_max genutzt wird, auf dessen Grundlage der Kompressorbetrieb gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Einflussgrößen U neben anderen Größen die elektrische Spannung U_Komp am Kompressor sowie der Gegendruck P des Kompressionsmediums stromab des Kom pressors und/oder bei geschlossenen Systemen der Vordruck des Druckmediums am Eingang des Kompressors gehören.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussgrößen U in eine Erwärmungsfunktion B(U) einbezogen werden, die das Erwärmungsverhalten eines spezifischen Kompressors kennzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussgröße A(Tc) eine Abkühlfunktion darstellt, die die Abkühleigenschaften eines spezifischen Kompressors sowie seiner Einbauumgebung berücksichtigt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung eines aktuellen Wertes der Relativtemperaturen Tc_1,i; Tc_1,i von den letzten vorgegebenen oder berechneten Werten der Relativtemperaturen Tc_1,i–1; Tc_2,i–1 der Wert der Abkühlfunktion A(Tc) abgezogen wird, wenn der Kompressor im betrachteten Zeitintervall nicht im Betrieb oder im Betrieb ist, und der Wert einer Erwärmungsfunktion B(U) hinzugezählt wird, wenn der Kompressor im betrachteten Zeitintervall im Betrieb ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert der Relativtemperaturen Tc so ausgewählt ist, dass die Schätztemperatur T_S(Tc) des Kompressors dem Wert der Umgebungstemperatur T_∞ am Einbauort des Kompressors entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert der Relativtemperaturen Tc zu Beginn des Kompressor-Steuerungsverfahrens auf den Wert Null gesetzt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Feststellen des Betriebszustandes des Kompressors (An oder Aus), b) Messen des Gegendrucks P des Duckmediums stromab hinter dem Kompressor und/oder bei geschlossenen Systemen des Vordrucks vor dem Kompressor, c) Messen der aktuellen Betriebsspannung U_Komp des Kompressors, d) Messen oder Schätzen der Umgebungstemperatur T_∞ des Kompressors, e) Ermitteln der Gültigkeit der Einflussgrößen Betriebsspannung U_Komp und Gegendruck P beziehungsweise des Kompressor-Eingangsdrucks (Vordruck), f) Berechnen des aktuellen Wertes der Erwärmungsfunktion B(U) unter Nutzung von erwärmungsspezifischen Einflussgrößen U, g) Berechnen des aktuellen Wertes der Abkühlfunktion A(Tc) unter Nutzung von den charakteristischen Temperaturen des letzten Zeittakts, h) Berechnen der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂ durch Addition und/oder Subtraktion der aktuellen Werte der Erwärmungsfunktion B(U) und der Abkühlfunktion A(Tc), i) Berechnen der Schätztemperatur Ts(Tc) als Funktion der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂, und der Umgebungstemperatur T_∞, j) Vergleich der Schätztemperatur Ts(Tc) mit vorbestimmten Temperaturschwellwerten T_min Und T_max, wobei T_min kleiner ist als T_max, k) Startfreigabe für den Kompressor, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) kleiner oder gleich dem Temperaturwert T_min ist, oder Erlaubnis zum Weiterbetrieb, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) kleiner dem Temperaturwert T_max ist l) Ausschalten des Kompressors, wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) größer oder gleich dem Temperaturwert T_max ist, m) Abspeichern der charakteristischen Relativtemperaturen Tc₁; Tc₂ zur Nutzung im nächsten Berechnungslauf, n) Warten auf den nächsten Zeitschritt, und o) Starten des nächsten Berechnungslaufs (Schritt a).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gültigkeit der Messgrößen Betriebsspannung U_Komp und Gegendruck P beziehungsweise Vordruck dadurch ermittelt werden, dass diese Werte mit dem Wert „Eins" multipliziert werden, wenn der Kompressor in Betrieb ist, oder mit dem Wert „Null" multipliziert werden, wenn der Kompressor nicht im Betrieb ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativtemperatur Tc_i und Tc_i und die Schätztemperatur Ts(Tc)_i für einen Zeitschritt i nach den folgenden Gleichungen berechnet werden: bei ausgeschaltetem Kompressor Tci = Tci–1 – A Tci–1 (Gl. 1)und bei eingeschaltetem Kompressor Tci = Tci–1 – A Tci–1 + B Ul (Gl. 2)sowie für die Schätztemperatur Tsi = C Tci + T∞ (Gl. 3)worin die Werte A bis C Matrizen mit konstanten Koeffizienten darstellen, die den Kompressor sowie die Kompressorumgebung, insbesondere hinsichtlich deren thermischen Eigenschaften kennzeichnen.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch wenn die Schätztemperatur Ts(Tc) größer als der Temperaturschwellwert T_min ist, der Kompressor eingeschaltet werden kann, wenn die bis zum Erreichen des oberen Temperaturschwellwertes T_max dauernde Betriebszeit des Kompressors ausreicht, um eine Druckmittelmenge zu fördern, die zur Befüllung eines Druckluftspeichers auf ein bestimmtes Druckniveau und/oder zur Befüllung von Luftfedern eines Kraftfahrzeuges um einen bestimmten Befüllwert ausreicht.