DE102004023971B4

DE102004023971B4 - Method for pressure measurement in an air supply system for a chassis

Info

Publication number: DE102004023971B4
Application number: DE200410023971
Authority: DE
Inventors: Helge Westerkamp
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: DE102004023971A1

Abstract

Verfahren zur Druckmessung in einer Luftversorgungsanlage für ein Fahrwerk, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle elektrische Strom der belasteten elektrischen Antriebseinheit (7) gemessen und damit über die mathematische Abhängigkeit zwischen dem Strom der elektrischen Antriebseinheit (7) und dem pneumatischen Druck in der Luftversorgungsanlage auf den aktuellen pneumatischen Druck geschlossen wird, wobei aus den gemessenen Stromwerten der elektrischen Antriebseinheit (7) über ein Strom-Druck-Kennfeld der aktuelle Druck in der Luftversorgungsanlage ermittelt wird.Method for measuring pressure in an air supply system for a landing gear, characterized in that the current electrical current of the loaded electrical drive unit (7) is measured and thus via the mathematical dependence between the current of the electrical drive unit (7) and the pneumatic pressure in the air supply system on the current pneumatic pressure is closed, with the current pressure in the air supply system being determined from the measured current values of the electric drive unit (7) via a current-pressure map.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Luftversorgungsanlagen werden beispielsweise für die Niveauregelung von Kraftfahrzeugen eingesetzt.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. Such air supply systems are used for example for the level control of motor vehicles.

Eine solche Luftversorgungsanlage ist beispielsweise aus der EP 1 243 447 A2 bekannt. Diese Luftversorgungsanlage besteht gemäß ihrer 2 im Wesentlichen aus einer Luftversorgungseinheit und mehreren Luftfedereinheiten zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus. Zur Luftversorgungseinheit gehören in der Hauptsache ein Luftdruckspeicher und ein Kompressor, wobei der Kompressor von einem elektrischen Motor angetrieben wird. Zudem besitzt der Kompressor eine erste Saugleitung mit einem Anschluss zur Atmosphäre und eine erste Druckleitung, die über einen Lufttrockner und einem ersten 3/2-Wegeventil zum Luftdruckspeicher führt. Damit versorgt der Kompressor den Luftdruckspeicher mit Luft aus der Atmosphäre. Der Kompressor besitzt obendrein über eine zweite Saugleitung und über ein zweites 3/2-Wegeventil Anschluss an die Luftfedereinheiten. Über diese zweite Saugleitung und über seine erste Druckleitung füllt der Kompressor Druckluft aus den Luftfedereinheiten in den Luftdruckspeicher um. Der Kompressor besitzt über eine dritte Saugleitung und über das erste 3/2-Wegeventil Anschluss an den Luftdruckspeicher und über eine zweite Druckleitung und über das zweite 3/2-Wegeventil Verbindung zu den Luftfedereinheiten. Dadurch wird Druckluft aus dem Luftdruckspeicher in die Luftfedereinheiten befördert.Such air supply system is for example from the EP 1 243 447 A2 known. This air supply system is made according to their 2 essentially of an air supply unit and a plurality of air spring units for supporting the vehicle body. The air supply unit mainly comprises an air pressure accumulator and a compressor, the compressor being driven by an electric motor. In addition, the compressor has a first suction line with a connection to the atmosphere and a first pressure line, which leads via an air dryer and a first 3/2-way valve to the air pressure accumulator. Thus, the compressor supplies the air pressure accumulator with air from the atmosphere. The compressor also has a second suction line and a second 3/2-way valve connection to the air spring units. About this second suction line and via its first pressure line, the compressor fills compressed air from the air spring units in the air pressure accumulator. The compressor has a third suction line and via the first 3/2-way valve connection to the air pressure accumulator and a second pressure line and the second 3/2-way valve connection to the air spring units. As a result, compressed air is transported from the air pressure accumulator in the air spring units.

Die Luftfedereinheiten sind parallel zueinander angeordnet, wobei jeder Luftfedereinheit ein 2/2-Wegeventil zugeordnet ist und alle 2/2-Wegeventileinheiten über eine Sammelleitung mit der Luftversorgungseinheit verbunden sind. In der gemeinsamen Sammelleitung der Wegeventileinheit befindet sich ein Drucksensor.The air spring units are arranged parallel to each other, wherein each air suspension unit is associated with a 2/2-way valve and all 2/2-way valve units are connected via a manifold to the air supply unit. In the common manifold of the directional control valve unit is a pressure sensor.

Solche geschlossenen Luftversorgungsanlagen arbeiten innerhalb eines vorher festgelegten Leistungsbereiches, deren Grenzen dadurch unterschritten werden können, indem Druckluft durch eine Leckage entweicht oder sich das Druckvolumen durch einen Temperaturabfall verringert, oder deren Grenzen dadurch überschritten werden können, indem sich das Druckvolumen durch einen Temperaturanstieg erhöht. Das hat innerhalb der Niveauregelung des Fahrzeuges die Auswirkungen, dass sich das Anheben des Fahrzeugaufbaus verlangsamt, wenn das Druckvolumen zu gering ist, und dass sich das Absenken des Fahrzeugaufbaus verlangsamt, wenn das Druckvolumen zu hoch ist. Zur Sicherstellung des Leistungsbereiches in seinen zulässigen Grenzen muss der Druck in den Luftfedereinheiten und im Speicher ständig überprüft werden, um rechtzeitig Druckluft in den Luftdruckspeicher nachzufüllen beziehungsweise aus den Luftdruckspeicher abzulassen. Die Überprüfung des Leistungsbereiches geschieht durch regelmäßige Messungen der Drücke in den Luftfedereinheiten und im Luftdruckspeicher mit einer nachfolgenden Berechnung des vorhandenen Gesamtdruckvolumens in der Luftversorgungsanlage. Zur Druckmessung werden die Luftfedereinheiten und der Luftdruckspeicher jeweils mit dem in der zentralen Sammelleitung angeordneten Drucksensor verbunden. Dieses Verfahren wird den technischen Anforderungen gerecht. Allerdings ist der gerätetechnische Aufwand relativ hoch. So wird der Einsatz eines Drucksensors mit einer entsprechenden Verkabelung erforderlich. Das verursacht zusätzliche Kosten. Weiterhin benötigt der Drucksensor mit seiner Verkabelung einen erheblichen Einbauraum, der in der Fahrzeugtechnik in der Regel nicht zur Verfügung steht und der daher bei der Realisierung der Luftversorgungsanlage zu Kompromissen führt.Such closed air supply systems operate within a predetermined performance range, the limits can be exceeded by the compressed air escaped by a leak or the pressure volume decreases by a drop in temperature, or the limits can be exceeded thereby, by increasing the pressure volume by a temperature increase. This has the effect, within the vehicle's level control, that the lifting of the vehicle body slows down when the pressure volume is too low, and that the lowering of the vehicle body slows down when the pressure volume is too high. To ensure the performance range within its permissible limits, the pressure in the air spring units and in the reservoir must be constantly checked in order to refill compressed air in the air pressure accumulator in good time or to discharge it from the air pressure accumulator. The performance range is checked by regular measurements of the pressures in the air spring units and in the air pressure accumulator with a subsequent calculation of the total available pressure in the air supply system. For pressure measurement, the air spring units and the air pressure accumulator are each connected to the arranged in the central manifold pressure sensor. This method meets the technical requirements. However, the device complexity is relatively high. Thus, the use of a pressure sensor with a corresponding wiring is required. This causes additional costs. Furthermore, the pressure sensor with its wiring requires a considerable installation space, which is usually not available in vehicle technology and therefore leads to compromises in the realization of the air supply system.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Druckmessung in einer Luftversorgungsanlage zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object to simplify the pressure measurement in an air supply system.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen des neuen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7. Das neue Verfahren zur Druckmessung beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. So wird jetzt der elektrische Strom der elektrischen Antriebseinheit gemessen und daraus auf den davon abhängigen pneumatischen Druck in der Luftversorgungsanlage geschlossen. Damit entfallen die sonst zu einer Druckmessung erforderlichen Steuerschaltungen innerhalb der Luftversorgungsanlage. Dabei ist es von Vorteil, dass die Abhängigkeit des elektrischen Stroms der Antriebseinheit vom Druck in der Luftversorgungsanlage über verschiedene mathematische Abhängigkeiten in Form eines Strom-Druck.Kennfeldes festgestellt werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, dass neue Verfahren an verschiedene Anwendungsfälle anzupassen.This object is solved by the features of claim 1. Expedient embodiments of the new method will become apparent from the dependent claims 2 to 7. The new method of pressure measurement eliminates the disadvantages of the prior art. Thus, the electric current of the electric drive unit is now measured and deduced therefrom on the dependent pneumatic pressure in the air supply system. This eliminates the otherwise necessary for a pressure measurement control circuits within the air supply system. It is advantageous that the dependence of the electric current of the drive unit can be determined by the pressure in the air supply system via various mathematical dependencies in the form of a Strom-Druck.Kennfeldes. This makes it possible to adapt the new procedures to different applications.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. To show:

1: einen vereinfachten Schaltkreis einer geschlossenen Luftversorgungsanlage, 1 : a simplified circuit of a closed air supply system,

2: die Abhängigkeit des elektrischen Stroms des elektrischen Antriebs vom pneumatischen Druck in der Luftversorgungsanlage und 2 : the dependence of the electric current of the electric drive on the pneumatic pressure in the air supply system and

3: die Abhängigkeit des Amplitudengangs des elektrischen Stroms des elektrischen Antriebs vom Druck in der Luftversorgungsanlage. 3 : the dependence of the amplitude of the electrical current of the electric drive on the pressure in the air supply system.

Nach der 1 besteht die geschlossene Luftversorgungsanlage im Kern aus einem Kompressor 1 und einem oder mehreren Verbrauchern 2. Dabei ist der Kompressor 1 druckseitig über eine Versorgungsleitung 3 mit dem Verbraucher 2 und saugseitig über eine Speicherleitung 4 mit einem Druckluftspeicher 5 verbunden, wobei in der Speicherleitung 4 ein in Richtung des Kompressors 1 öffnendes Sperrventil 6 angeordnet ist. Der Kompressor 1 ist mit einer elektrischen Antriebseinheit 7 gekoppelt, an die wiederum ein Amperemeter 8 angeschlossen ist. Zur Regelung der Druckluftmengen in der Luftversorgungsanlage ist regelmäßig die aktuelle Druckluftmenge in der Versorgungsanlage zu ermitteln und mit der gewollten Druckluftmenge eines Auslegungsfalles zu vergleichen. Bei Unterschreitung eines unteren Grenzwertes ist der Druckluftspeicher 5 mit Druckluft aus der Atmosphäre aufzufüllen und bei Überschreitung eines oberen Grenzwertes ist Druckluft aus der Luftversorgungsanlage abzulassen. Diese Vorgänge werden über nicht dargestellte Ventileinheiten gesteuert. Da sich die gesamte Druckluftmenge der Luftversorgungsanlage in der Hauptsache aus den Druckluftmengen des Druckluftspeichers 5 und den Druckluftmengen des Verbrauchers 2 zusammensetzt, werden diese Druckluftmengen getrennt ermittelt und dann addiert. Dazu wird der Druck im Druckluftspeicher 5 gemessen und mit dem bekannten Volumen des Druckluftspeichers 5 multipliziert. In gleicher Weise wird der Druck im Verbraucher 2 gemessen und dazu das veränderliche Volumen des Verbrauchers 2 gemessen. Beides ergibt die Druckluftmenge des Verbrauchers 2. After 1 is the closed air supply system in the core of a compressor 1 and one or more consumers 2 , Here is the compressor 1 on the pressure side via a supply line 3 with the consumer 2 and suction side via a storage line 4 with a compressed air storage 5 connected, wherein in the memory line 4 one in the direction of the compressor 1 opening check valve 6 is arranged. The compressor 1 is with an electric drive unit 7 coupled to the turn an ammeter 8th connected. To regulate the compressed air quantities in the air supply system, the current compressed air quantity in the supply system must be regularly determined and compared with the desired compressed air quantity of a design case. When falling below a lower limit, the compressed air storage 5 Compressed air from the atmosphere should be added and compressed air should be released from the air supply system if an upper limit is exceeded. These operations are controlled by unillustrated valve units. Since the entire amount of compressed air of the air supply system mainly from the compressed air quantities of the compressed air reservoir 5 and the compressed air quantities of the consumer 2 composed, these amounts of compressed air are determined separately and then added. For this purpose, the pressure in the compressed air reservoir 5 measured and with the known volume of the compressed air reservoir 5 multiplied. In the same way, the pressure in the consumer 2 measured and the variable volume of the consumer 2 measured. Both results in the compressed air quantity of the consumer 2 ,

Der Druck im Druckluftspeicher 5 und im Verbraucher 2 wird mit Hilfe eines neuen Verfahrens gemessen. Dieses neue Messverfahren baut darauf auf, dass die elektrische Leistung der elektrischen Antriebseinheit 7 unter Vernachlässigung der zum Beispiel durch Reibung auftretenden Leistungsverluste der pneumatischen Leistung des Kompressors 1 entspricht. Das neue Messverfahren geht weiterhin davon aus, dass sich bei einer gewählten konstanten Spannung an der elektrischen Antriebseinheit 7 ein pneumatischer Förderstrom am Kompressor 1 einstellt und dass unter diesen Bedingungen eine Abhängigkeit zwischen dem elektrischen Strom an der Antriebseinheit 7 und dem pneumatischen Druck in der Luftversorgungsanlage besteht. Diese Abhängigkeit ist in der Kennlinie gemäß der 2 dargestellt. Darin ist für den elektrischen Strom ein oberer Amplitudenwert 9, ein unterer Amplitudenwert 10 und ein aus beiden Amplitudenwerten 9, 10 errechneter mittlerer Amplitudenwert 11 erkennbar. Dabei werden die Differenzen zwischen den Amplitudenwerten 9, 10 umso größer, je geringer die elektrische Spannung gewählt wird. Vorteilhaft ist eine konstante Spannung von 10 Volt. So zeigt sich, dass die aus allen oberen Amplitudenwerten 9 eines pneumatischen Druckbereiches gebildete Kennlinie über ihren gesamten Verlauf einen relativ steilen Anstieg aufweist. Dagegen weisen die aus allen unteren Amplitudenwerten 10 gebildete Kennlinie nur in ihrem unteren Druckbereich bis etwa 6 bar sowie die aus den mittleren Amplitudenwerten 11 gebildete Kennlinie nur in ihrem unteren Druckbereich bis etwa 10 bar einen erkennbaren Anstieg auf. In der 3 ist nun eine Kennlinie aufgetragen, die die Abhängigkeit des Differenzwertes 12 zwischen dem oberen Amplitudenwert 9 und dem unteren Amplitudenwert 10 zu einem pneumatischen Druckbereich darstellt. Diese Kennlinie zeigt über ihren gesamten Verlauf einen steilen Anstieg. Diese erkennbaren Abhängigkeiten zwischen dem elektrischen Strom der Antriebseinheit 7 und dem pneumatischen Druck in der Versorgungsanlage wird für die Ermittlung des pneumatischen Druckes genutzt. Dabei wird in einem eingeleiteten Druckmessvorgang eine elektrische Spannung an die elektrische Antriebseinheit 7 angelegt und dabei der elektrische Strom am Amperemeter 8 gemessen. Diese Messung erfolgt mit einer hohen Abtastrate, um die Amplituden genau messen zu können. Es gibt nun vier Möglichkeiten, um vom gemessenen Strom der Antriebseinheit 7 auf den aktuellen Druck zu schließen. So kann zunächst der gemessene untere Amplitudenwert 10 genommen und mit den unteren Amplitudenwerten 10 der Kennlinie gemäß der 2 verglichen werden. Danach wird der aktuelle pneumatische Druck abgelesen. Dieses Verfahren ist aber sehr ungenau, weil im unteren Bereich der Kennlinie nur ein sehr geringer positiver Anstieg zu verzeichnen ist und weil in einem bestimmten Bereich der Kennlinie einem Stromwert zwei verschiedene Druckwerte zugeordnet werden kann.The pressure in the compressed air reservoir 5 and in the consumer 2 is measured by a new method. This new measuring method is based on the fact that the electric power of the electric drive unit 7 neglecting, for example, by friction occurring power losses of the pneumatic power of the compressor 1 equivalent. The new measurement method continues to assume that at a selected constant voltage on the electric drive unit 7 a pneumatic flow on the compressor 1 adjusts and that under these conditions, a dependence between the electric current to the drive unit 7 and the pneumatic pressure in the air supply system. This dependence is in the characteristic according to 2 shown. This is an upper amplitude value for the electric current 9 , a lower amplitude value 10 and one of both amplitude values 9 . 10 calculated mean amplitude value 11 recognizable. Thereby the differences between the amplitude values become 9 . 10 the greater, the lower the electrical voltage is selected. A constant voltage of 10 volts is advantageous. So it turns out that those from all upper amplitude values 9 a characteristic curve formed a pneumatic pressure range has a relatively steep increase over its entire course. On the other hand, those from all lower amplitude values 10 formed characteristic curve only in its lower pressure range to about 6 bar as well as from the average amplitude values 11 formed characteristic only in its lower pressure range to about 10 bar a noticeable increase. In the 3 Now a characteristic is plotted, which the dependence of the difference value 12 between the upper amplitude value 9 and the lower amplitude value 10 represents a pneumatic pressure range. This characteristic shows a steep increase over its entire course. These discernible dependencies between the electric current of the drive unit 7 and the pneumatic pressure in the supply system is used for the determination of the pneumatic pressure. In this case, an electrical voltage is applied to the electric drive unit in an introduced pressure measurement process 7 created while the electric current at the ammeter 8th measured. This measurement is performed at a high sampling rate to accurately measure the amplitudes. There are now four ways to get from the measured current of the drive unit 7 to close on the current pressure. So first, the measured lower amplitude value 10 taken and with the lower amplitude values 10 the characteristic according to the 2 be compared. Then the current pneumatic pressure is read. However, this method is very inaccurate, because in the lower part of the characteristic only a very small positive increase is recorded and because in a certain range of the characteristic curve a current value can be assigned two different pressure values.

In einer zweiten Möglichkeit wird der über die Strommessung an der Antriebseinheit 7 errechnete mittlere Amplitudenwert 11 mit den mittleren Amplitudenwerten 11 der Kennlinie gemäß der 2 verglichen und der entsprechende pneumatische Druck abgelesen. Bei dieser Möglichkeit ist wegen des vergleichsweise größeren Kennlinienanstiegs zumindest im unteren Bereich eine genauere Zuordnung zu den pneumatischen Druckwerten möglich. Insgesamt ist diese Möglichkeit der Druckermittlung auch noch zu ungenau, weil gerade im oberen Kennlinienverlauf oberhalb eines pneumatischen Drucks von 10 bar der Anstieg der Kennlinie sehr gering ist und damit wieder einem Stromwert mehrere Druckwerte zugeordnet werden können. In einer dritten Möglichkeit wird der gemessene obere Amplitudenwert 9 mit den oberen Amplitudenwerten 9 der Kennlinie gemäß der 2 verglichen und danach der pneumatische Druck abgelesen. Hierbei ist wegen des relativ hohen und gleichmäßigen Anstiegs der Kennlinie eine relativ genaue Zuordnung des gemessenen oberen Amplitudenwertes zu dem aktuellen pneumatischen Druck möglich. Diese Möglichkeit der Druckermittlung ist also für den praktischen Gebrauch sehr gut geeignet. Mit der vierten Möglichkeit ist eine noch genauere Zuordnung zwischen dem gemessenen Strom der Antriebseinheit 7 und dem jeweiligen aktuellen pneumatischen Druck möglich, indem aus der Kennlinie eines gemessenen Stroms an der Antriebseinheit 7 der Differenzwert 12 zwischen dem oberen Amplitudenwert 9 und dem unteren Amplitudenwert 10 ermittelt und mit der Kennlinie gemäß der 3 verglichen wird. Diese genauere Zuordnung wird durch den relativ steilen Anstieg der Kennlinie über den gesamten Bereich des pneumatischen Druckes möglich.In a second possibility, the current is measured via the current measurement on the drive unit 7 calculated mean amplitude value 11 with the mean amplitude values 11 the characteristic according to the 2 compared and read the corresponding pneumatic pressure. With this option, a more accurate assignment to the pneumatic pressure values is possible, at least in the lower range, because of the comparatively larger increase in the characteristic curve. Overall, this possibility of pressure determination is still too imprecise because just in the upper characteristic curve above a pneumatic pressure of 10 bar, the rise of the characteristic is very low and thus again a current value can be assigned a plurality of pressure values. In a third possibility, the measured upper amplitude value 9 with the upper amplitude values 9 the characteristic according to the 2 compared and then read the pneumatic pressure. In this case, a relatively accurate assignment of the measured upper amplitude value to the current pneumatic pressure is possible because of the relatively high and uniform increase in the characteristic curve. This possibility of pressure detection is therefore very well suited for practical use. The fourth possibility is an even more accurate assignment between the measured current of the drive unit 7 and the respective current pneumatic pressure possible by the characteristic curve of a measured current at the drive unit 7 the difference value 12 between the upper amplitude value 9 and the lower amplitude value 10 determined and with the characteristic according to the 3 is compared. This more accurate assignment is made possible by the relatively steep increase in the characteristic curve over the entire range of the pneumatic pressure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kompressorcompressor
22: Verbraucherconsumer
33: Versorgungsleitungsupply line
44: Speicherleitungstorage line
55: DruckluftspeicherCompressed air storage
66: Sperrventilcheck valve
77: elektrische Antriebseinheitelectric drive unit
88th: Amperemeterammeter
99: oberer Amplitudenwertupper amplitude value
1010: unterer Amplitudenwertlower amplitude value
1111: mittlerer Amplitudenwertmean amplitude value
1212: Differenzwert zwischen dem oberen und unteren AmplitudenwertDifference value between the upper and lower amplitude value

Claims

Method for measuring pressure in an air supply system for a chassis, characterized in that the current of the electric current loaded electrical drive unit ( 7 ) and thus the mathematical dependence between the current of the electric drive unit ( 7 ) and the pneumatic pressure in the air supply system to the current pneumatic pressure, wherein from the measured current values of the electric drive unit ( 7 ) is determined via a current-pressure map, the current pressure in the air supply system.

A method according to claim 1, characterized in that for determining the frequency response of the electric current, a low electrical voltage of about 10 volts and a sampling rate of 500 Hz is selected.

A method according to claim 2, characterized in that on the current pressure in the air supply system on the difference value ( 12 ) between the upper amplitude value ( 9 ) and the lower amplitude value ( 10 ) of the measured current of the electric drive ( 7 ) is closed.

A method according to claim 2, characterized in that on the current pressure in the air supply system via the upper amplitude value ( 9 ) of the measured current of the electric drive ( 7 ) is closed.

A method according to claim 2, characterized in that on the current pneumatic pressure in the air supply system via the average amplitude value ( 11 ) of the measured current of the electric drive ( 7 ) is closed.

A method according to claim 2, characterized in that on the current pneumatic pressure in the air supply system via the lower amplitude value ( 10 ) of the measured current of the electric drive ( 7 ) is closed.

Method according to claim 1, characterized in that the compressor ( 1 ) is operated only briefly for pressure measurement.