WO2014090873A1 - Verfahren zur steuerung eines kompressors eines fahrzeuges - Google Patents

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WO2014090873A1
WO2014090873A1 PCT/EP2013/076222 EP2013076222W WO2014090873A1 WO 2014090873 A1 WO2014090873 A1 WO 2014090873A1 EP 2013076222 W EP2013076222 W EP 2013076222W WO 2014090873 A1 WO2014090873 A1 WO 2014090873A1
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compressor
cooling
temperature
determined
vehicle
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PCT/EP2013/076222
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Marek Engelhardt
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B49/06—Control using electricity
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/20—Spring action or springs
    • B60G2500/205—Air-compressor operation

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a vehicle compressor for conveying a pressure medium in a pressure medium system, in which the delivery of the pressure medium in response to a temperature signal is switched on and off by the compressor temperature is determined by a mathematical model, and the on and Switching off the compressor is controlled by a control device, wherein the reconnection of the compressor after cooling thereof by determining the cooling time of the compressor performed on the basis of the determined compressor temperature and the compressor is controlled by the control device accordingly.
  • the invention thus relates to a method for controlling a demand-dependent on and off compressor, which is located in a vehicle.
  • the invention relates to a compressor which is part of an air supply for automotive air suspension systems.
  • the temperature of the compressor is not merely measured, but determined by a mathematical model taking into account various parameters. Reaches the determined (calculated) temperature at
  • Compressor run an upper limit, the controller turns off the compressor. When a temperature threshold is undershot, the compressor is again declared available, i. switched back on.
  • the reconnection time of the compressor is determined after cooling of the same by determining the cooling time of the compressor based on the determined compressor temperature.
  • the Compressor temperature between a calculation of the heating phase and a calculation of the cooling phase of the compressor distinguished. To determine the algorithm and the parameters temperature measurements are carried out in the laboratory and on the vehicle.
  • the cooling of the compressor is done by heat conduction into adjacent adjacent components and by convection to the ambient air.
  • the calculation of the cooling is divided into the calculation of the cooling by forced or free convection and the calculation of the cooling by heat conduction.
  • the invention has for its object to provide a method of the type described above, with which the operation of a vehicle compressor can be controlled very accurately. This object is achieved in a method of the specified type in that the cooling time of the compressor determined taking into account the FahrZeug Anthony and the compressor is controlled so that the vehicle speed-dependent cooling time is taken into account for the Wiederereinschaltzeittician.
  • the cooling of the compressor is determined without consideration of the vehicle speed.
  • the compressor cools only by free convection (heat conduction excepted).
  • the compressor is cooled by wind, with this cooling effect being greater, the greater the vehicle speed.
  • the computational cooling of the compressor in the method of the prior art thus takes longer than in reality, when the compressor is cooled by wind. In the prior art, therefore, in the case of an air supply system, the compressor is much later available to this system.
  • a speed-dependent cooling of the compressor is used to determine the reconnection time.
  • extended arithmetic operations are performed, which take into account the influence of the cooling time by the wind.
  • a vehicle speed-dependent control of the compressor is performed.
  • the compressor can therefore be turned on earlier than in the prior art.
  • the air supply can be improved because the compressor is available to the air supply system for a longer period of time.
  • the extended modeling of the compressor temperature relates exclusively to the bill of refrigeration by convection.
  • the cooling of the compressor by conduction of heat into adjacent components is taken into account in the manner known in the art.
  • a vehicle speed-dependent Abksseltemperaturgradient is introduced to determine the cooling time of the compressor.
  • This cooling gradient can be calculated stepwise or directly via a mathematical relationship to vehicle speed.
  • a speed-dependent cooling of 0.04 K / s can be introduced when exceeding a speed of 50 km / h. Below the speed value of 50 km / h, the previous calculation of the compressor temperature can be carried out.
  • the cooling of the compressor by convection is not only dependent on the actual driving speed, but in addition on the temperature difference between
  • Compressor temperature is determined.
  • the cooling temperature gradient can be selected stepwise or in direct dependence on the compressor ambient temperature. It is understood that while the cooling gradient at a high compressor ambient temperature, for example, 80 ° C is significantly lower than, for example, 0 ° C.
  • the single figure shows in a diagram the speed-dependent cooling of a compressor.
  • the compressor can be started up again until the compressor temperature is determined to fall to the value T rec ut ge ⁇ .
  • T ZKI 1 represents the method of determining the temperature according to the prior art.
  • the influence of the driving speed of the vehicle remains completely unconsidered.
  • the cooling time of the compressor corresponds to the time tl.
  • the determined (calculated) cooling of the compressor takes place more quickly.
  • a speed threshold vi of, for example, 40 km / h is exceeded
  • the cooling of the compressor is calculated in accordance with the compressor temperature T ZK i 2 .
  • a speed threshold v2 of, for example, 100 km / h is exceeded
  • the cooling is calculated according to the compressor temperature T ZKI .
  • the determination of the cooling time of the compressor taking into account the vehicle speed is performed by the provided control device, which controls the compressor depending on the determined value for the cooling time so that it is switched on again after a standstill phase.

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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

Verfahren zur Steuerung eines Kompressors eines Fahrzeuges
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 ent- sprechen. 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 Er- mittlung des Wiedereinschaltzeitpunktes gearbeitet. Es werden somit erweiterte Rechenoperationen durchgeführt, die die Beeinflussung der Abkühlzeit durch den Fahrtwind berücksichtigen. Mit anderen Worten, es wird eine fahrzeuggeschwindigkeitsab- hängige 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 Be- rechnung 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 Fahrzeugge- schwindigkeit 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 TZKI · Es wird davon ausgegangen, dass zum Zeitpunkt t = 0 die Maximaltemperatur Tmax 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 Twiedergut ge¬ fallen ist. In der Figur sind drei unterschiedliche mögliche Abkühlkurven eingezeichnet. Der Verlauf der Kompressortemperatur TZKI 1 gibt das Verfahren der Temperaturermittlung nach dem Stand der Technik wieder. Der Einfluss der Fahr Zeuggeschwindigkeit bleibt hierbei vollkommen unberücksichtigt. Die Abkühlzeit des Kompressors entspricht dabei der Zeit tl .
Bei der erfindungsgemäß durchgeführten Ermittlung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird, findet die ermittelte (berechnete) Abkühlung des Kompressors schneller statt. Bei Überschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle vi von beispielsweise 40 km/h wird die Abkühlung des Kompressors gemäß der Kompressortemperatur TZKi2 berechnet. Bei Überschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle v2 von beispielsweise 100 km/h wird die Abkühlung gemäß der Kompressortemperatur TZKI berechnet.
Man kann der Figur entnehmen, dass die zugehörigen Abkühlzeiten bei Berücksichtigung der Geschwindigkeitskomponente von t2 und t3 deutlich kleiner sind, als die Zeit tl. Der Kompressor kann somit deutlich früher wieder eingeschaltet werden, beispielsweise einem Luftversorgungssystem hinzugeschaltet werden .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Geschwindig- keitsstufen 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

Patentansprüche
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 Fahrzeuggeschwin- digkeit ermittelt und der Kompressor so angesteuert wird, dass für den Wiedereinschaltzeitpunkt die fahrzeugge- schwindigkeitsabhängige Abkühlzeit berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Abkühlzeit des Kompressors ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Abkühltemperatur- gradient eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkühltemperaturgradient stufenweise oder direkt über eine mathematische Beziehung zur Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeuggeschwindig- keitsabhängige 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 .
PCT/EP2013/076222 2012-12-13 2013-12-11 Verfahren zur steuerung eines kompressors eines fahrzeuges WO2014090873A1 (de)

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