JP2011510412A - 感熱アクチュエータ用の制御ユニットを操作するための方法 - Google Patents

Abstract

感熱アクチュエータ用の制御ユニットを操作するための方法であって、前記制御ユニットが、計算モデルに基づき計算される少なくとも１つのアクチュエータの熱歪みが閾値に達した後に最初にディスエーブルにされる方法。

Description

本発明は、１つの制御ユニットによって制御される複数のアクチュエータ又は装置を備えるシステム内で相互作用する一時的に作動される感熱アクチュエータ又は装置用の制御ユニットを操作するための方法であって、アクチュエータ又は装置の少なくとも１つの熱負荷が常に計算モデルに基づき計算される方法に関する。

感熱アクチュエータ又は装置を有するシステム内では、すなわち、例えば、車両用のエアサスペンションシステム内では、システム構成要素及び装置の過熱を可能な限り回避しなければならない。供給されるエネルギにより作動されるコンプレッサ、バルブ、モータ等の関連のアクチュエータ及び装置は、通常、限られた時間の間作動するためにのみ設計され、したがって、このようなシステムは、可能な限り費用効果的に構成することができる。このような部品は、一般に、長期間にわたって作動するようには意図されず、長期の作動は、熱負荷の増大をもたらすであろう。

長期の負荷又は過度に急速な連続するスイッチオン操作のため、特にモータ又はコンプレッサは、例えば実際の周囲温度、既存の断熱材料又は隣接する熱源を含む、それぞれのアクチュエータ又は装置の周囲条件に応じて、機能的な故障が生じ得る程に過度に加熱される可能性がある。

対応する部品上の温度センサは、警告信号を発生できるであろうが、コスト上の理由からすべての構成要素上には一般に存在しない。アクチュエータ（又は装置）に対する熱負荷は、通常、動作時間／運転時間／作動時間の関数であるので、制御ユニットの動作時間が測定され、従来技術では、アクチュエータ（又は装置）に対する熱負荷に関する結論を導くために使用される。この依存性／関数は、各々のアクチュエータ（又は装置）及びアクチュエータ（又は装置）の周りの環境状態に対し調整される計算モデルに従う。

アクチュエータ又は装置が作動される場合、アクチュエータに対する熱負荷はほとんどの場合増加する。これは、一般に、アクチュエータ（又は装置）の加熱段階と呼ばれる。アクチュエータが作動されない場合、アクチュエータはほとんどの場合冷却し、熱負荷が低下する。これは、アクチュエータの冷却段階と呼ばれる。

特定の作動時間の後、アクチュエータは、アクチュエータがスイッチオフされ、したがって加熱段階が終了されるように熱負荷される。加熱段階の長さは、使用する計算モデルに応じて変化することがある。このことは、例えば、周囲温度等の変数が計算モデルに入力される場合に当てはまる。したがって、非作動時間は可変であり得る。

一例として、コンプレッサの計算モデルにより、実際のコンプレッサヘッドの温度が提供される。コンプレッサヘッドは、作動によって最大負荷にさらされるコンプレッサの箇所である。コンプレッサが作動されると、コンプレッサヘッドの温度は上昇する。前記コンプレッサヘッドの温度は、最高のコンプレッサヘッドの温度（ＫＫＴ最高）を超えてはならない。制御ユニットは、計算モデルを使用して計算されるコンプレッサヘッドの温度が閾値「ＫＫＴ最高」に達すると、コンプレッサの作動を終了する。加熱段階は、このように終了され、冷却段階が始まる。計算モデルにより、冷却段階で低下するコンプレッサヘッドの温度が提供される。コンプレッサヘッドの温度が下方閾値（最低のＫＫＴ、ＫＫＴ最低）に達するか又はそれ未満に低下した場合、コンプレッサは、コンプレッサを再作動させることができる程度に冷却される。

閾値を規定するときに、しばしば妥協が必要である。考慮すべき第１の要因は、システムが再び可能な限り迅速にコンプレッサを使用できることであり、第２の要因は、十分に長期間の間コンプレッサを熱負荷にさらすことができるべきことである。

さらに、各々のアクチュエータは、温度モデルに応じて、実験によってまた取付け状態を考慮しつつ決定される関連の必要な冷却期間Δｔ_{（Ｔ１→Ｔ０）}を有し、この冷却期間の間に、アクチュエータは、コンプレッサを再びスイッチオンできる前に、作動によって生成される熱負荷の後に再び冷却されなければならない。この場合、Ｔ_１は、過熱を回避するためにアクチュエータをスイッチオフしなければならない温度であり、Ｔ_０は閾値であり、この場合、システム内の継続作動を可能にする閾値温度又は通常の温度である。

システム又は車両内の最適化されたエネルギバランスのために、システム全体がもはや使用されない場合、システムのエネルギ消費装置のすべてが通常スイッチオフされる。制御ユニットを有する上述のシステムでは、このことにより、例えば、制御ユニットへの電源のスイッチオフも行われる。この結果、前記制御ユニットの計算装置はもはや作動せず、システムの最後の実際の作動状態に関するすべての情報が失われる。失われた情報は、特に、感熱アクチュエータ又は装置のすべてが、それらのために必要であった閾値／閾値温度未満に冷却したか、あるいはスイッチオフ時にそれらの必要な冷却期間を経過したかどうか、すなわち、作動によって熱負荷が生成された後にそれらを再びスイッチオンでき、かつシステムが十分な量の時間の間それらを利用できる程度に、前記アクチュエータ又は装置が再び冷却したかどうかに関する情報である。

しかし、前記アクチュエータ又は装置が所定の閾値未満に十分に冷却しなかった場合、例えばエアサスペンションのコンプレッサが十分に冷却しなかった場合、車両又は関連のエアサスペンションの制御ユニットが交通信号の段階の間にスイッチオフされまた再びスイッチオンされ、コンプレッサが不十分な冷却にもかかわらず再始動された場合、過熱が生じる可能性があるであろう。従来技術では、このことを防止するために、通常、制御ユニットが再びスイッチオンされる毎に、アクチュエータ又は装置に対する熱負荷が最大（最悪の場合）であり、前記アクチュエータ及び装置が再始動される前に、最長の冷却期間が経過しなければならないことが想定される。これにより、システム又はエアサスペンションが制御ユニットのスイッチオン後に数分間無効になり、これは不利である。

したがって、本発明の目的は、一時的に作動される感熱アクチュエータ又は装置用の制御ユニットを操作するための方法であって、高価な補助装置を必要とすることなく、アクチュエータのスイッチオフ後に可能な限り迅速に、制御ユニットに付設されかつアクチュエータ及び装置を備えるシステムを再び使用できる方法を提供することである。

この目的は、主請求項の特徴によって達成される。さらに有利な発展形態が従属請求項に開示されている。

ロジック図を示しており、本発明による方法の機能が車高制御システム、すなわち、制御ユニットによって制御される車両のエアサスペンションシステムに示されている。

プロセスにおいて、制御ユニットをスイッチオフするために制御ユニットに供給される信号を前提として、前記制御ユニットは、計算モデルに基づき計算されるアクチュエータに対する熱負荷が閾値に達したか又は閾値未満に低下した後にのみスイッチオフされる。したがって、制御ユニットは、ランオン時間Δｔ_{ｒｕｎ−ｏｎ}の後にのみスイッチオフされ、ランオン時間は、スイッチオフ信号から開始して、アクチュエータのより低い熱負荷閾値が達成されかつ計算モデルによって間接的に生成されるまでの経過時間である。この場合、制御ユニットは、計算モデルを使用して、アクチュエータに対する実際の熱負荷を計算する。アクチュエータに対する実際の熱負荷がスイッチオフ閾値に達した場合、ランオン時間が終了されて、制御ユニットが電源から遮断される。

アクチュエータ／装置の冷却をこのように制御することにより、制御ユニットがスイッチオフされまた再びスイッチオンされた後に、すべてのシステム機能を待機時間なしに直ちに使用することができる。これにより、システムの準備態勢が著しく向上する。

本方法の１つの有利な発展形態は、車両のエアサスペンションシステムの制御ユニットを操作するためのその使用を含み、エアサスペンションシステムに存在するコンプレッサの熱負荷は、常に計算モデルに基づき計算され、制御ユニットは、計算モデルに基づき計算されるコンプレッサに対する熱負荷が閾値に達した後にのみスイッチオフされる。コンプレッサ及びバルブは、通常、熱の発生によって主として負荷を受ける構成要素であり、したがって、本方法の特定の有効性がここで達成される。

したがって、本方法のさらに有利な発展形態は、車両のエアサスペンションシステムの制御ユニットを操作するために、エアサスペンションシステムに存在するバルブの熱負荷が常に計算モデルに基づき計算されることで達成され、制御ユニットは、計算モデルに基づき計算されるバルブに対する熱負荷が閾値に達した後にのみスイッチオフされる。

本方法の有利な発展形態は、常に温度を使用して温度モデルに基づき熱負荷が計算されることを含み、制御ユニットは、計算モデルに基づき計算される温度が下限温度Ｔ_０に達した後にのみスイッチオフされる。この種類の温度モデルは、個々の構成要素の対応する一連の実験によって容易に決定することができ、次に必要とされる計算費用に関し管理可能である。

有利かつ簡単な本方法の発展形態は、熱負荷が常にスイッチオン期間を使用して計算されることを含み、制御ユニットは、スイッチオン期間が下限値に達した後にのみスイッチオフされる。スイッチオン期間を特定することは、機械工学において普通であり、多くのアセンブリの設計の基礎として本文献の部分を形成する。時間的な経過は、制御ユニットによって非常に正確にかつ容易に点検することができる。

本方法のさらに有利な実施形態は、エアサスペンションシステムのアクチュエータ又は熱負荷される装置のすべての熱負荷が、常に計算モデルに基づき計算されることを含み、制御ユニットは、アクチュエータ又は装置のすべてがそれらの閾値に達した後にのみスイッチオフされる。したがって、エアサスペンションシステムのアクチュエータ又は熱負荷される装置は、温度モデルに従って必要とされる関連の冷却期間Δｔ_{（Ｔ→Ｔ０）}を有し、制御ユニットは、決定されたランオン時間の最も長い時間の後にのみスイッチオフされる。したがって、システムの準備態勢の著しい向上が、関係するすべての構成要素の過熱に対する保護と共に確実になる。

本方法の有利な発展形態は、制御ユニットをスイッチオフするために制御ユニットに供給される信号を前提として、熱負荷状態が記憶され、この熱負荷状態に基づき、制御ユニットの再始動後に記憶された熱負荷状態から開始して、熱負荷が計算される。

冷却は、再び、原則として、例えば従来技術のように、このようにスイッチオン後の時間にシフトされるが、この冷却期間は、スイッチオフの前にすでに実行された冷却を考慮することによって低減される。

これに関し、図１は、ロジック図を示しており、請求項３に記載の本発明による本方法の機能が車高制御システム、すなわち、制御ユニットによって制御される車両のエアサスペンションシステムに示されている。

この方法は、システムのコンプレッサがしばらくの間システムで操作されていた状態から進行し、温度モデルに従って、このランタイムの後にコンプレッサヘッドが１５０℃（Ｔ_Ｋ）の実際の温度にあることが想定される。対応する信号５は、制御ユニットの計算ユニットに存在する比較器１の１つに適用される。

運転者は、車両を離れるときに点火をスイッチオフし、その結果、制御ユニットをスイッチオフするための信号３が、制御ユニットの計算ユニットに存在するＡＮＤゲート２に送信される。しかし、制御ユニットは、実際にはまだスイッチオフされていない。

４０℃のコンプレッサヘッドの閾値温度（スイッチオフ温度Ｔ_０）は、同様に、制御ユニットの計算ユニットに存在する同一の比較器２に適用され、この比較器に信号５が同様に適用される。コンプレッサヘッドの温度を冷却するために、コンプレッサの温度モデルに基づき決定される実際の冷却期間Δｔ_{（ＴＫ→Ｔ０）}がＴ_０＝４０℃の閾値未満に低下する程度に十分であると、対応する信号６が制御ユニットのＡＮＤゲート２に送信され、前記信号は、コンプレッサヘッドにおける温度状態のみに基づき、制御ユニットをこの時点でスイッチオフできることを示す。

同じく、３つのバルブの温度を冷却するためのそれぞれの冷却期間Δｔ_{（ＴＶ→Ｔ０）}が点検される。この場合、スイッチオン期間の間、すなわち、スイッチオン期間の間に閾値に対応する温度に達するために、対応するランタイムモデルに基づき各々の場合に決定される閾値は、制御ユニットの計算ユニットに存在する比較器１に信号７、１０と１３として送信される。それぞれのバルブの温度モデル／スイッチオン期間モデルに基づき実際のスイッチオン期間から決定され、かつ同様に信号として供給される冷却期間８、１１と１４が、それぞれのバルブの通常の温度未満に温度が低下する程度に十分であると、対応する信号９、１２と１５が制御ユニットのＡＮＤゲート２に送信され、前記信号は、それぞれのバルブにおける温度状態に基づき、制御ユニットをスイッチオフのためにイネーブルできることを示す。

制御ユニットは、すべての信号６、９、１２と１５が供給されたときにのみ、スイッチオフ信号１６によって実際にスイッチオフされる。

１ 比較器
２ ＡＮＤゲート
３ 制御ユニットをスイッチオフするための信号
４ 信号（コンプレッサヘッドの温度の閾値（閾値））
５ 信号（コンプレッサヘッドの実際の温度）
６ 信号（通常の温度／到達した閾値／コンプレッサヘッド）
７ 信号（第１のバルブのスイッチオン期間の閾値）
８ 信号（第１のバルブの既存のスイッチオン期間）
９ 信号（到達したスイッチオン期間の閾値／第１のバルブ）
１０ 信号（第２のバルブのスイッチオン期間の閾値）
１１ 信号（第２のバルブの既存のスイッチオン期間）
１２ 信号（到達したスイッチオン期間の閾値／第２のバルブ）
１３ 信号（第３のバルブのスイッチオン期間の閾値）
１４ 信号（第３のバルブの既存のスイッチオン期間）
１５ 信号（到達したスイッチオン期間の閾値／第３のバルブ）
１６ 制御ユニット用のスイッチオフ信号

Claims (7)

1. 制御ユニットによって制御される複数のアクチュエータを備えるシステム内で相互作用する一時的に作動される感熱アクチュエータ又は装置用の制御ユニットを操作するための方法であって、アクチュエータ又は装置の少なくとも１つの熱負荷が常に計算モデルに基づき計算される方法において、
   制御ユニットをスイッチオフするために制御ユニットに供給される信号を前提として、前記制御ユニットが、計算モデルに基づき計算されるアクチュエータに対する熱負荷が閾値未満に低下した後にのみスイッチオフされることを特徴とする方法。
2. エアサスペンションシステムに存在するコンプレッサの熱負荷が常に計算モデルに基づき計算され、制御ユニットが、計算モデルに基づき計算されるコンプレッサに対する熱負荷が閾値未満に低下した後にのみスイッチオフされることを特徴とする、車両のエアサスペンションシステムの制御ユニットを操作するための請求項１に記載の方法。
3. エアサスペンションシステムに存在するバルブの熱負荷が常に計算モデルに基づき計算され、制御ユニットが、計算モデルに基づき計算されるバルブに対する熱負荷が閾値未満に低下した後にのみスイッチオフされることを特徴とする、車両のエアサスペンションシステムの制御ユニットを操作するための請求項１又は２に記載の方法。
4. 常に温度を使用して温度モデルに基づき熱負荷が計算され、制御ユニットが、計算モデルに基づき計算される温度が下限温度Ｔ_０に達した後にのみスイッチオフされることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 熱負荷が常にスイッチオン期間を使用して計算され、制御ユニットが、スイッチオン期間が下限値に達した後にのみスイッチオフされることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
6. エアサスペンションシステムのアクチュエータ又は熱負荷される装置のすべての熱負荷が、常に計算モデルに基づき計算され、制御ユニットが、アクチュエータ又は装置のすべてがそれらの閾値に達した後にのみスイッチオフされることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 制御ユニットをスイッチオフするために制御ユニットに供給される信号を前提として熱負荷状態が記憶され、この熱負荷状態に基づき、制御ユニットの再始動後に記憶された熱負荷状態から開始して熱負荷が計算されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

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