用于运行多个能填充的容器、尤其是机动车座椅中的能充气的气垫的装置和方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的装置以及一种根据权利要求8的前序部分所述的方法。

背景技术：
由现有技术已知了这种装置和这种方法用于运行机动车座椅中的分别能利用空气或压力空气充气的多个气垫。在这方面，术语“运行”表示，以期望的方式调节各个气垫中的空气量或空气压力。这就要求能够分别根据需求对气垫进行通风或排气，或者保持其中的空气压力。已知的装置包括：－多个容器阀（气垫阀）用于分别连接容器（气垫）之一，和－填充通道设备（通风通道装置），该填充通道设备一方面与介质压力源（空气压缩机）连接，且另一方面与相应的容器阀连接。已知装置的容器阀是可电控的、气动的3/3方向阀，即包括3个阀接头（容器、填充通道设备、大气），并且具有3个切换位置，以便根据需求关闭（“保持”）相应的容器（气垫），或者使容器与填充通道设备连接（“填充”），或者使容器与大气连接（“排空”）。为了在此能够尽可能精确地调节容器中相应地期望的介质压力（空气压力），在已知的装置中每个容器分别需要一压力传感器，例如直接在每个容器上或者在从所属的容器阀通向至容器的连接线路上。然而，为此适合的压力传感器（具有足够的测量精度）相对昂贵。已知装置的另一个缺点在于，当介质压力源（空气压缩机）的出口处的介质压力恒定时，仅能实现一种填充速度。这种填充速度首先取决于压缩机出口压力和装置组件、例如线路（例如软管）、阀等的流动技术方面的情况或特性。

技术实现要素：
本发明的目的在于，在前述类型的装置或方法中减少用于测量或者查明各个容器中的介质压力的费用和/或实现不同的填充速度。在根据本发明的装置中，根据本发明的第一方面，所述目的通过排空通道设备实现，该排空通道设备一方面与容器阀连接且另一方面能通过排空通道阀与无压介质源（Mediensenke）连接。相应地在根据本发明的方法中，根据本发明的第一方面，设计了对排空通道阀的操控，与容器阀连接的排空通道设备能通过排空通道阀与无压介质源连接。这种设计方案有利地实现了，在排空通道设备的区域中设置了“中央压力传感器”或者中央压力测量装置，以便由此例如查明各个容器中的介质压力。此外，该设计方案提供了用于简单地实现两种不同的填充速度（参见在下文仍将对此进行的说明）的前提条件。根据本发明设计的填充通道设备例如可以包括一设置用于连接介质压力源的填充通道以及从该填充通道朝着相应的容器阀分支的通道支路。根据本发明设计的排空通道设备例如可以包括一设置用于连接排空通道阀的排空通道以及从该排空通道朝着相应的容器阀分支的通道支路。填充通道设备的体积，以及排空通道设备的体积优选相对较小。因此根据一种实施方案例如设计成，这种体积比待运行的容器的体积的最小体积小了至少因数100。如果后者的体积在运行中改变（例如对体积放大的能充气的气垫来说），则关于该实施方案考虑根据运行最小的容器体积（例如排空的体积，例如处于大气压下的气垫）。如果根据本发明的装置形成了气动系统，即例如设计用于运行机动车座椅中的气垫，且在最简单的情况下将空气设置为“介质”，那么例如可以将大气设置为“无压介质源”。根据本发明设计的容器阀优选例如是可电控的3/3方向阀，借助于该可电控的3/3方向阀能选择性地关闭（“隔离”）相应的容器连接件（“保持”），或者能与填充通道设备连接（“填充”），或者能与排空通道设备连接（“排空”）。根据本发明的一种实施方案，控制机构（例如电子程序控制的控制单元）用于控制所述装置的阀，该控制机构基于输入控制机构的操纵给定信号（Betätigungsvorgabe）来进行这种控制。“操纵给定信号”例如可以根据装置的使用者的操纵指令得到，或者包括这种操纵指令（例如：使用者操纵在机动车中的操纵按钮，以便开始对机动车座椅中的气垫进行确定的通风/排气）。可选地或附加地，操纵给定信号也可以来自装置本身、尤其例如来自所述控制机构，例如当在探测到介质从容器泄漏之后确定相应的（再）填充需求，以便再次将相关容器中的介质压力恢复到期望的程度。在根据本发明的装置中，上述目的根据本发明的第二方面（其也可以与本发明的第一方面结合）以下述方式实现：所述装置包括控制机构，该控制机构用于根据输入控制机构的操纵给定信号来控制阀，并且其中控制机构设计用于，在考虑由介质压力源提供的介质压力和阀的状态的情况下，根据数学模型来计算在确定的容器中存在的介质压力。“由介质压力源提供的介质压力”在最简单的情况下根据结构是已知的（与介质压力源的具体实施方案和/或其操控相关）或者，可以在一定程度上在第一次近似中假设为已知的。然而，鉴于用作用于数学模型（算法）的输入参量的参数的精度，在大多数情况下优选为此使用压力传感器。根据本发明的一种实施方案，所述装置包括填充通道压力传感器用于检测由介质压力源提供的介质压力。填充通道压力传感器可以直接布置在填充通道设备的区段上，尤其是已经提到的填充通道上，或者可选地通过压力测量线路与这种区段连接。根据本发明的第二方面规定使用数学模型以用于查明压力，这有利地实现了省去压力传感器。因此，例如可以借助于一个或极少数“共同使用的”压力传感器（例如填充通道压力传感器）来查明在相应的容器中存在的介质压力（参见在下文仍将对此进行的说明）。在本发明的第一方面的改进方案中，所述装置包括排空通道压力传感器用于检测排空通道设备中存在的介质压力。排空通道压力传感器可以直接布置在排空通道设备的区段上，例如已经提到的排空通道上，或者可选地通过压力测量线路（例如软管）与这种区段连接。在本发明的第一方面的特别优选的实施方案中，排空通道设备还能通过排空通道阀与填充通道设备连接。为此，排空通道阀例如可以是比如可电控的3/3方向阀，排空通道设备能借助于该可电控的3/3方向阀选择性地与无压介质源或者填充通道设备连接，或者关闭（隔离）。在该实施方案中，有利地给出了用于填充容器的另一种可能性，即通过排空通道设备。在该实施方案的另一个改进方案中，通过排空通道阀建立的、在排空通道设备和填充通道设备之间的连接部包含第一节流阀。因此，当通过该路径填充容器时，实现了减小的填充速度，从而有利地根据选择的填充路径（或者通过填充通道设备，或者通过填充通道设备再通过排空通道设备）实现了两种不同的填充速度。在根据本发明的装置中，上述目的根据本发明的第三方面（其也可以与本发明的第一方面和/或第二方面结合）以下述方式实现：所述装置包括填充通道阀，填充通道设备能通过该填充通道阀选择性地或者直接地或者通过第二节流阀与介质压力源连接。附图说明下面根据实施例参考附图进一步描述了本发明。附图示出了：图1示出了根据第一实施例的、用于对多个气垫进行可控的通风和排气的装置（气动系统）的框图；图2示出了根据第二实施例的、用于对多个气垫进行可控的通风和排气的装置的框图；图3示出了用于对多个气垫进行可控的通风和排气的装置的一部分（填充通道设备）的框图，用于说明在查明气垫压力时数学模型的应用；和图4示出了用于说明适合用于查明气垫压力的数学模型的示意图。具体实施方式图1示出了设计用在机动车中的装置10，该装置用于运行多个能充气的气垫12-1、12-2、...12-n，该气垫布置在机动车的“舒适座椅”中。例如，机动车座椅可以包括至少三个、尤其是至少五个这种气垫。在这种应用情况下每个气垫典型地具有约100cm3至1000cm3的体积。因此，通过对各个垫子12-1、12-2、...12-n进行受控地通风或排气，或者保持相应的垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n，机动车座椅的使用者可以使座椅特性与相应的当前的优先权匹配。在示出的实施例中，垫子12-1、12-2、...12-n通过相应的软管或者连接线路14-1、14-2、...14-n连接至多个设计成3/3方向阀的气动阀16-1、16-2、...16-n中的分别一个上，该气动阀在下文中也称为“容器阀”。容器阀16-1、16-2、...16-n由电子的（例如受微处理器控制的）控制单元ST来控制，该控制单元为此还向容器阀发出相应的操控信号SV1、SV2、...SVn。在实施方案中多次设置的、而其作用类似的部件、例如气垫12-1、12-2、...的参考标号被逐一编号（相应地通过连字符和连续的数字补充）。在下文中也通过非补充性的参考标号来引用单个的这种部件或者这种部件的整体。所属的垫子12利用每个容器阀16根据阀16的切换位置能选择性地或者与填充通道设备18或者排空通道设备20连接，或者关闭（隔离）。在示出的例子中，填充通道设备18包括一借助于空气压缩机22供给压力空气的填充通道以及由填充通道朝着相应的容器阀16分支的填充通道支路。空气压缩机22必要时在其运行或其输送功率方面是可控的且在这种情况下通过由控制单元ST提供的操控信号SK接通和断开或者在其输送功率方面进行控制。在附图中压缩机出口处的压力以PK来标注，而填充通道支路中的压力以P1、P2、...Pn来标注。根据装置10的当前的运行状态，压力P1、P2、...Pn会彼此不同或者与压缩机压力PK不同。在示出的应用情况中，压缩机压力PK典型地约为1000hPa（相对于环境压力，也就是说大气压力）。在示出的例子中，排空通道设备20包括连接在排空通道阀VA上的排空通道以及从排空通道朝着相应的容器阀16分支的排空通道支路。阀VA通过由控制单元ST提供的操控信号SVA来控制。排空通道阀VA例如可以是2/2方向阀，排空通道借助于该2/2方向阀能选择性地关闭或者与大气（“无压介质源”）连接。然而优选地且像在示出的例子中设计的那样，排空通道阀VA是3/3方向阀，排空通道设备20借助于3/3方向阀还能与填充通道设备18连接。此外，在示出的例子中设置了两个空气压力传感器，更确切地说是填充通道压力传感器24用于测量压缩机22的出口处的压缩机压力PK，以及排空通道压力传感器26用于测量排空通道设备20的排空通道中存在的压力PA。在示出的例子中，将使用者给定信号SB（以通过机动车座椅的使用者对操纵元件的操纵为基础）和对应于测得的压力PK和PA的输入信号输入控制单元ST。控制单元ST基于这些参量根据控制算法来控制所述装置10的阀16-1、16-2、...16-n和VA。下面进一步说明装置10的作用方式。为了对确定的垫子12进行填充（通风），可以使所属的容器阀16处于切换位置“1”，从而相关的垫子12通过相关的连接线路14和阀16与由空气压缩机22加载压力的填充通道设备18连接，并且由此空气从填充通道设备18流入该垫子12中。当然，也可以对多个垫子12同时进行这种填充。此外，示出的装置10的特殊设计方案使得能以下述方式实现对垫子12中的一个或多个进行填充：相关的垫子12通过所属的容器阀16（处于切换位置“2”）与排空通道设备20连接且排空通道设备20通过排空通道阀VA（处于切换位置“1”）与被加载压力的填充通道设备18连接。在这种切换位置组合中，压力空气从压缩机22经过阀VA和相关的（处于切换位置“2”的）阀16流入相关的垫子12中。在此特别有利的是，在排空通道设备20和填充通道设备18之间的连接路径中插入第一节流阀28，该第一节流阀负责在这种填充方法中产生减小的填充速度，从而对同一个压缩机压力PK来说能实现两种不同的填充速度。有利地，也可以同时实施两种不同的填充方法，也就是说，例如垫子12中的一个或多个能同时直接通过填充通道设备18（“第一填充方法”）来填充以及其余的垫子12中的一个或多个同时通过阀VA和排空通道设备20（“第二填充方法”）来填充。第一节流阀28布置在填充通道设备18的一侧上（且不在排空通道设备20的一侧上），这是特别有利的，即以便不影响（减小）下文仍将描述的各个垫子12的排空的速度。第一节流阀28能通过设计上特别简单的方式在结构上与阀VA组合，例如作为在阀VA的与填充通道设备18连接的连接区域中被合适地测量的横截面收缩部。在其中排空通道设备20不用于实施“第二填充方法”的时间阶段中，可以通过使一个或多个相关的阀16处于其切换位置“2”中且进而与排空通道设备20连接以及排空通道设备20通过处于切换位置“2”中的阀VA与大气连接，从而可以通过该排空通道设备20对垫子12中的一个或多个进行排空（排气）。在装置10的运行中的任意时刻，通过使所属的容器阀16处于切换状态“0”中能关闭（隔离）垫子12中的每一个。对这些垫子12来说，垫子内部压力P_Kissen保持恒定。除了已经描述的多种填充速度外，利用所述的装置10也实现了相对于现有技术大大简化的、对垫子12-1、12-2、...12-n中气压P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n的监控和调节。在示出的例子中，省略了特地配属于各个垫子12的压力传感器。因此，在所述装置10中省去了压力传感器或者减少其数量。而由控制单元ST执行的压力监控基于由两个压力传感器24和26测量的压力PK和PA进行。为了进行压力监控能使用数学模型，其中由确定的边界条件（压缩机压力PK、相关的线路或通道的流动阻力、垫子12的体积等）、初始条件（各个垫子12中的“起始压力”）和阀16-1、16-2、...16-n、VA的切换状态（“0”、“1”或“2”）来计算各个垫子压力。在示出的例子中，压缩机压力PK借助于压力传感器24来测量并进而以高精确性获知。其余的边界条件，像线路长度、线路直径等本身是已知的。例如在对相关垫子12进行足够长时间的提前排气之后能产生具有0hPa的垫子相对压力的定义的初始条件。此外，在控制单元ST的区域中所有阀16-1、16-2、...16-n、VA的切换状态是已知的。例如，作为简单的数学模型可以使用电RC组合件/阻容组合件的模拟，其中电阻“R”表示相关的流动阻力（通过阀和线路）而电容“C”表示相关的垫子体积。这种模型的转换仅对控制单元ST的资源提出了小的要求。下面进一步参考附图3和4再次研究这种数学模型或者为此在控制单元ST中运行的控制算法。利用在共同的排空通道设备20上的额外的压力传感器26开启了其它令人感兴趣的用于压力测量的可能性，这种可能性能在所述数学模型的框架内或者除了所述的数学模型之外应用在装置10的运行中。例如，在通过排空通道设备20进行排气期间可以在模型的框架中进行压力监控时考虑由压力传感器26测量的压力PA。此外，例如压力传感器26能用于检测系统的泄漏（以便例如开始适合的再填充）。此外，通过使阀VA处于切换位置“0”中且使配属于相关的垫子12的阀16处于切换位置“2”中，压力传感器26实现了依次以高精确性来测量各个垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n。例如，在运行开始时可以首先对可能的泄漏进行检查，以便接着依次测量所有垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n，并随后将测得的值例如用于数学模型的“初始条件”。为了在该压力测量方法中避免在相关的垫子12中由于排空通道设备20的溢流引起的压力损失，通过暂时使阀VA处于切换状态“1”中，在该测量之前优选短时地借助于压缩机22来填充排空通道设备20。如果在图1的装置10中观察：确定的垫子12-1、12-2、...12-n和所属的容器阀16-1、16-2、...16-n和共同使用的排空通道阀VA，则总共得到3×3=9种可能的阀切换位置组合。下面的表格再次总结了这9种可能的Stati统计（切换位置组合）“A”至“I”，其中针对每种状态给出了关于被观察的垫子12的各种产生的性能。状态容器阀1...n的切换位置阀VA的切换位置垫子压力P_Kissen（1...n）的特性或者装置功能性A00保持垫子压力B10填充垫子（正常填充速度或者“第一填充方法”）C22垫子排气D21垫子填充（减小的填充速度或“第二填充方法”）E20测量垫子压力F01填充测量通道（减小的填充速度）并保持垫子压力G11填充测量通道（减小的填充速度）并（正常）填充垫子并测量H02测量通道排气并保持垫子压力I12测量通道排气并（正常）填充垫子在状态“E”中，排空通道设备20在一定程度上作为与相关的垫子12连接的“测量通道”起作用以借助于压力传感器26对垫子压力进行测量。在这种测量之前，测量通道可以通过阀VA被填充至所期望的垫子压力P_Kissen（状态“F”或“G”），以便避免由于随后的测量而导致的相关的垫子12中的压力损失。除了例如有时执行的对垫子压力P_Kissen的这种测量之外，还实现了真正的压力监控并且基于此通过数学模型进行的压力调节。在调节压力时例如可以通过下述方式时间受控地增大或减小垫子压力P_Kissen：也就是说执行预定时间长度地相关的通风或者排气过程，从而根据数学模型得出所产生的垫子压力变化。在最简单的情况中，已经由具体使用的压力源（此处：压缩机22）的特性得到对模型来说必要的作为输入参量的供给压力（压缩机压力PK）。然而可选地，这种供给压力也可以通过额外的压力传感器来测量，在图1的例子中是压力传感器24，或者在图1中虚线绘出的、进一步布置在填充通道走向下游的压力传感器24'。因此，可以利用较高的精度来测量对用于数学模型来说必要的边界条件“供给压力”。当仅垫子12排气时（状态“C”），也可以在该排气期间利用中央的压力传感器26来测量垫子压力P_Kissen。此外，当仅以减小的填充速度来填充垫子12时（状态“D”），同样在该填充期间可以利用压力传感器26来测量相关的垫子压力P_Kissen。当在状态“G”中仅填充垫子12时（以正常的填充速度），则可以同时对垫子压力P_Kissen进行测量。在排气/填充期间进行这种压力测量时，根据流动技术的情况（所用的线路、软管、阀等的流动阻力）在此出现在实际的垫子压力P_Kissen和由压力传感器26测得的压力PA之间或多或少的偏差。然而，这可以容易地通过数学模型考虑，以便基于测得的压力PA在考虑所有重要的其它参量的情况下来计算垫子压力P_Kissen并进而改进调节精度。这种考虑例如能以在DE10333204A1中描述的“修正”的形式进行（参见尤其是例如DE10333204A1的权利要求1和段落0006、0009、0032、0033）。在该发明中通过可以进行由压力传感器26测得的压力PA的这种修正，以便得到垫子压力P_Kissen。在随后对其它实施例的描述中，对相同作用的部件使用了相同的附图标记，通过小写字母分别进行补充以区别于所述实施方案。在此基本上仅讨论与已经描述的实施例的区别，并且此外对此明确参考对前述实施例的描述。图2示出了根据第二实施例的装置10a。与上述实施例不同的是，在装置10a中设置了压力传感器17a-1、17a-2、...17a-n，该压力传感器布置在相关的垫子12a的相应的连接线路14a上。与第一实施例的另一个区别在于：在装置10a中容器阀16-1、16-2、...16-n未配备有共同的排空通道设备，而是将相应的阀接头直接与大气（“无压介质源”）连接。装置10a的特殊之处在于，设置了填充通道阀VB，填充通道设备18a通过该填充通道阀能选择性地直接或者通过第二节流阀30a与空气压缩机22a连接。在示出的例子中，阀VB是3/2方向阀。因此有利地，可以通过相应地控制填充通道阀VB（操控信号SVB）来实现两种不同的填充速度。在切换位置“0”中，直接在填充通道设备18a上施加压缩机压力PK（正常填充速度），相反在切换位置“1”中，通过第二节流阀30a进行流动（减小的填充速度）。在本发明的框架中实现的减小的填充速度尤其实现了不显著的或者较小的修正过程，例如以便补偿由于例如泄漏、温度变化等引起的缓慢的压力变化。第二节流阀30a例如可以在结构上与阀VB组合，即尤其集成在阀VB中。图3和图4再次示出了前述提及的、根据数学模型计算垫子压力的可能性，以便从而能够放弃特地配属于各个垫子（统称容器）和进行精确测量的压力传感器。图3示出了填充通道设备18b，相应数量的气垫12b-1、12b-2、...12b-n通过容器阀16b-1、16b-2、...16b-n和连接软管14b-1、14b-2、...14b-n连接在该填充通道设备上。例如，填充通道设备18b可以是已经描述的实施例（图1和2）之一的填充通道设备。填充通道设备18b在填充通道的入口处被供给压缩机压力PK（例如1000hPa），从该填充通道朝着各个阀入口分支出了通道支路。填充通道设备18b在一定程度上形成了“压力分配器”（在图3中以虚线绘出）。阀入口处存在的压力在图3中以P1、P2、...Pn表示。当在图3示出的阀16b中关闭时（切换状态“0”或“2”），则压力P1、P2、...Pn都采用供给压力PK的值。各个垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n在切换状态“0”中保持不变（“保持”）。然而，当阀16b中的至少一个打开时，则出现一方面压力P1、P2、...Pn彼此之间的偏差以及与压力PK相比的偏差。在填充垫子12b中的多个时，原则上对压力P1、P2、...Pn产生反作用。这种反作用取决于阀16b的整体切换状态以及各个垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n，因为随着垫子12b变满压力流变小。确定的阀16b打开越长，则相应的阀入口处的压力和在相应的垫子中的压力与供给压力PK越相等。对普通技术人员来说容易知道，在考虑使用的装置部件的流动技术方面的特性和物理情况时，能容易地制订数学模型，该数学模型从作为输入参量的、（例如测得的）供给压力PK、本身已知的阀16b的切换状态和瞬时的垫子压力P_Kissen出发提供了在阀入口处形成的压力P1、P2、...Pn的值作为输出参量。在图4中象征性示出了相应的模型的部分模型M1。利用模型M1在任意时刻（在填充阶段期间）查明阀16-1、16-2、...16-n的入口处的实际压力P1、P2、...Pn。在入口侧最后查明的垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n的值、当前的压缩机压力PK和当前的“整体阀状态”VS、也就是说装置的所有阀的切换状态被输入模型M1。然后基于这种查明结果（和在考虑阀状态的情况下），可以根据另一个部分模型M2（参见图4）来计算各个垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n的变化。因此，模型M2使用了之前查明的压力P1、P2、...Pn。随后，根据垫子压力变化更新的垫子压力能再次被用作模型M1的输入参量（参见图4）。因此，部分模型M1和M2形成了数学模型或者计算算法以用于关于运行阶段查明垫子压力P_Kissen-1、P_Kissen-2、...P_Kissen-n，在运行阶段中通过填充通道设备18进行填充。有利地，在计算垫子压力时，考虑阀入口处压力的时间走向。即压力不必是恒定的（或者假设为恒定的）。如果存在关于各个垫子压力的其它信息，则同样可以考虑这些信息。例如当对垫子12b进行较长时间地排气时存在这种信息。例如，当借助于压力传感器测量一个或多个垫子压力时，也存在这种信息。上文已经参考图1描述了相应的测量方法（借助于中央压力传感器26测量垫子压力）。相应的信息可以用于，重新初始化根据模型计算出的垫子压力（参见图4，输入参量“P_Kissen_1...n_init”）。对模型M1和M2的制订来说必要的模型参数基本上由所用的装置部件的几何数据得到（线路长度、线路横截面、阀的流动阻力等）。因为在装置的运行中同样按照需要对各个垫子12b进行排气，所以最后仍利用排气情况用的、十分类似的能发现的模型来补充利用图3和4仅为填充情况示出的数学模型。各个阀12b的排气可以通过相应的线路14b和阀16b实现，例如直接至大气中（参见根据图2的实施例）或者例如通过排空通道设备实现（参见根据图1的实施例）。在两种情况下，可以再次发现数学模型或者以类似方式由部分模型组合的数学模型，并用于计算在排气阶段中的垫子压力。附图标记列表10装置ST控制单元12能充气的气垫14连接线路16容器阀VA排空通道阀VB填充通道阀17压力测量传感器18填充通道设备20排空通道设备22压缩机24填充通道压力传感器26排空通道压力传感器28第一节流阀30a第二节流阀