EP4710420A1

EP4710420A1 - Kompressor-modul, druckluftversorgungsanlage, verfahren zum betreiben eines kompressor-moduls oder einer druckluftversorgungsanlage

Info

Publication number: EP4710420A1
Application number: EP24722507.1A
Authority: EP
Inventors: Uwe Stabenow; Jörg Meier; Matthias Hahn
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2023-05-09
Filing date: 2024-04-24
Publication date: 2026-03-18
Also published as: CN121079891A; WO2024231116A1; DE102023112175A1; US20260058593A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Kompressor-Modul (10), insbesondere für eine Druckluft- versorgungsanlage (20) eines Fahrzeugs. Das Kompressor-Modul (10) ist mit einer elektronischen Steuereinheit (100) verbunden oder weist diese auf. Die elektronische Steuereinheit (100) ist ausgebildet, die Solldrehzahl (n_soll) in Ab-hängigkeit eines aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommenen Motorstroms (I_B) und eines vorgegebenen maximalen Motorstroms (I_B max) derart vorzugeben, dass die Solldrehzahl einer vorgegebe- nen konstanten Drehzahl (nconst) entspricht, solange der aktuell von dem dreh- zahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (I_B) kleiner ist als der vorgegebenen maximalen Motorstrom (IB _max) und die Soll- drehzahl derart nachgeführt wird, dass der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (I_B) dem vorgege- benen maximalen Motorstrom (I_{B max}) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (I_B) wenigstens annähernd (d.h. im Rahmen der Regel- oder Nachrührgenauig-keit) dem vorgegebenen maximalen Motorstrom (I_{B max}) entspricht.

Description

Kompressor-Modul, Druckluftversorgungsanlage, Verfahren zum Betreiben eines Kompressor-Moduls oder einer Druckluftversorgungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Kompressor-Modul insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine Druckluftversorgungsanlage und ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressor-Moduls oder einer Druckluftversorgungsanlage.

In Kraftfahrzeugen können Druckluftversorgungsanlagen beispielsweise eine Luftfederanlage als Druckluftabnehmer und/oder eine pneumatische Bremsanlage als Druckluftabnehmer mit Druckluft versorgen. Um für derartige Druckluftabnehmer Druckluft mit einem genügend hohen Druck bereitstellen zu können, werden Verdichter oder Kompressoren zur Drucklufterzeugung benötigt. Derartige Verdichter oder Kompressoren werden typischerweise von Elektromotoren angetrieben, die im Betrieb einen Motorstrom aufnehmen. Verdichter oder Kompressoren werden in der vorliegenden Beschreibung als Synonyme verwendet und bezeichnen Aggregate, die Luft komprimieren, also Luft verdichten. Ein Verdichter oder Kompressor kann mit einem antreibenden Elektromotor zu einem Kompressor-Modul als Baueinheit zusammengefasst sein.

Wesentliche Bestandteile einer Druckluftversorgungsanlage sind neben dem Druckluftabnehmer oder den Druckluftabnehmern und dem Kompressor oder Verdichter und dessen Antrieb elektrisch steuerbare Ventile, die von einer Druckluftsteuerung gesteuert - also beispielsweise geöffnet oder geschlossen - werden können. Auf diese Weise kann den einzelnen Druckluftabnehmern einer Druckluftversorgungsanlage gezielt Druckluft zugeführt oder auch Druckluft abgelassen werden. Je nachdem, welche Druckluftabnehmer im jeweiligen Betriebsfall mit Druckluft versorgt werden müssen, kann die vom Kompressor zu leistende Verdichterarbeit höchst unterschiedlich sein. Wie nachfolgend noch näher erläutert, hängt das von dem Antrieb des Kompressors oder Verdichters abzugebende Drehmoment davon ab, welchen Druck die Druckluft für den jeweiligen Betriebsfall haben muss. Wenn der Kompressor oder Verdichter von einem Elektromotor angetrieben wird, hängt dessen Stromaufnahme bei durch das Bordnetz eines Fahrzeugs typischerweise bereitgestellter Versorgungsspannung von dem abzugebenden Drehmoment (also der Betriebslast des Antriebs) ab.

Vorzugsweise werden der Verdichter oder Kompressor und der zugehörige Antrieb, insbesondere der zugehörige Elektromotor in einer baulichen Einheit - im Folgenden Kompressor-Modul genannt - zusammengefasst. Kompressor-Module werden beispielsweise für Druckluftversorgungsanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet.

Als Elektromotoren zum Antreiben von Kompressoren oder Verdichtern werden vorzugsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren: Brush Less Direct Current-Motoren) verwendet. Ein bürstenloser Gleichstrommotor weist als sogenannter Innenläufer typischerweise einen mit Elektromagnetspulen besetzten - also spulenbesetzten - Stator, einen mit Permanentmagneten besetzten Rotor und eine Motorelektronik auf. Die Motorelektronik ist als elektronischer Kommutator derart konfiguriert, dass die Motorelektronik die Stromzufuhr zu den Spulen des Stators (im Folgenden auch als Statorspulen bezeichnet) über Leistungsschalter so steuert, dass die Statorspulen reihum derart periodisch mit Strom versorgt werden, dass sich ein magnetisches Drehfeld ergibt, welches über Magnetkräfte eine synchrone Drehung des mit Permanentmagneten besetzten Rotors bewirkt. Derartige bürstenlose Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten besetzten Rotoren werden daher auch als PMSM-Motoren bezeichnet, wobei PMSM für permanent magnet synchronous motor steht. Das Kürzel PMSM wird dabei typischerweise für sinuskommutierte bürstenlose Elektromotoren verwendet, während das Kürzel BLDC (brushless direct current) üblicherweise für blockkommutierte bürstenlose Elektromotoren verwendet wird. Bei der Blockkommutierung wird die Bestromung der (z.B. drei oder n-mal drei) Statorspulen digital umschaltet, also entweder kein oder der volle Strom auf die Wicklungen der jeweiligen Statorspule oder Statorspulen einer Phase gegeben. Bei der Sinuskommutation wird jede Statorspule des Motors mit einer um 120° versetzten Sinuskurve bestromt, so dass sich ein kontinuierlich drehendes Statormagnetfeld konstanter Stärke ergibt.

Für die an sich bekannte Drehzahlregelung eines bürstenlosen Elektromotors weist dieser Mittel zur Rotorwinkelerfassung auf, die elektronische Sensoren wie beispielsweise Hall-Sensoren zum Erfassen der Rotorposition aufweisen. Damit kann auch ein Phasenwinkel zwischen dem angelegten Drehfeld und der mechanischen Rotation des Rotors erfasst und der Phasenwinkel des Drehfeldes entsprechend nachgeregelt werden. Damit verhalten sich BLDC-Motoren ähnlich wie mechanisch kommutierte Gleichstrommotoren. Bürstenlose Gleichstrommotoren sind jedoch effizienter, verschleißärmer und können besser drehzahlgeregelt werden als Elektromotoren mit einem Bürsten-Kommutator.

In Kompressor-Modulen für die Drucklufterzeugung in einer Druckluftversorgungsanlage beispielsweise für Kraftfahrzeuge bilden der die Druckluft erzeugende Kompressor und dessen als Antrieb dienender Elektromotor eine bauliche Einheit. Für einen sowohl effizienten als auch umweltfreundlichen Betrieb stellen die Auslegung und das Betreiben des Elektromotors - also des bürstenlosen Gleichstrommotors - eine besondere Herausforderung dar. Diese besteht unter anderem darin, dass das Kompressor-Modul jederzeit in der Lage sein soll, in der jeweiligen Druckluftversorgungsanlage in den verschiedenen möglichen Betriebsfällen - auch den seltenen - genügend Druckluft bereit zu stellen. Dies bedeutet, dass ein Kompressor-Modul auch unter ungünstigen Voraussetzungen, die nur selten auftreten (H/örsf-case-Betriebsfall) ausreichend Druckluft für die Druckluftversorgungsanlage zur Verfügung stellen muss. Dazu muss auch der Antrieb, also beispielsweise der vorzugsweise bürstenlose Gleichstrommotor, entsprechend ausgelegt sein. Bei gegebener Versorgungsspannung des Gleichstrommotors führt eine höhere mechanische Last - also eine höhere mechanische Ausgangsleistung - zwangsläufig zu einer größeren Stromaufnahme des Gleichstrommotors. Zum Schutz des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs muss die maximale Stromaufnahme eines Gleichstrommotors aber begrenzt werden.

Aus WO 2020/225024 A1 ist es bekannt, einen BLDC-Motor zum Antreiben eines Kompressors mit einer konstanten Drehzahl zu betreiben und zur Vermeidung einer Überdimensionierung des Motors diese Drehzahl in Abhängigkeit von den Lastbedingungen Betriebsspannung und Last (Drehmoment) abzusenken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache Weise einen zuverlässigen und umweltfreundlichen Betrieb eines Kompressor-Moduls sicherzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Kompressor-Modul, insbesondere ein Kompressor-Modul für eine Druckluftversorgungsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, das wenigstens folgende Komponenten aufweist: einen Kompressor und einen drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor zum Antreiben des Kompressors, bei dessen Betrieb ein Motorstrom auftritt und dem eine Motorelektronik mit elektronischem Kommutator und Drehzahlregelung zugeordnet ist, wobei die Drehzahlregelung im Betrieb auf Basis einer vorgegebenen Solldrehzahl erfolgt.

Das Kompressor-Modul ist mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden oder weist diese auf. Die elektronische Steuereinheit kann separat vorgesehen oder Bestandteil der Motorelektronik sein und ist erfindungsgemäß ausgebildet, die Solldrehzahl in Abhängigkeit eines aktuell von drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommenen Motorstroms und eines vorgegebenen maximalen Motorstroms derart vorzugeben, dass die Solldrehzahl einer vorgegebenen konstanten Drehzahl entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom kleiner ist als der vorgegebenen maximalen Motorstrom (d.h. n_Soii = nconst, wenn IB < Iß max) und die Solldrehzahl derart nachgeführt wird, dass der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom dem vorgegebenen maximalen Motorstrom entspricht, solange der aktuell von drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom wenigstens annähernd - d.h. im Rahmen der Regel- oder Nachrührgenauigkeit - dem vorgegebenen maximalen Motorstrom entspricht (nvariabei, wenn IB = IB max). Dabei ist die variable Solldrehzahl kleiner als die vorgegebene konstante Drehzahl.

Das bedeutet, dass der Antriebsmotor des Kompressor-Moduls, d.h. der bürstenlose Elektromotor, solange mit der - oder mit einer vorgegeben von mehreren möglichen - konstanten Drehzahl als Solldrehzahl (n_Soii = nconst) betrieben wird, solange der aktuelle Motorstrom IB kleiner als der vorgegeben maximale Motorstrom ist. Sobald der Wert der Stromstärke des aktuellen Motorstrom den vorgegeben maximalen Motorstrom erreicht oder überschreitet, wirkt eine Strombegrenzung, die zur Folge hat, dass die Drehzahl des bürstenlosen Elektromotors abnimmt, so dass die Last, d.h. das von dem bürstenlosen Elektromotor abzugebende Drehmoment gerade so groß ist, dass der vorgegebene maximale Motorstrom Iß max nicht überschritten wird, denn steigender Gegendruck auf der Druckseite des Kompressors führt bei konstanter Drehzahl zu einem steigenden Drehmoment und damit zu einem steigenden Motorstrom und bei entsprechend dem teigenden Gegendruck abnehmender Drehzahl kann das Drehmoment und damit der Motorstrom konstant gehalten werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere der Leistungsschaltungsanordnung, sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.

Vorzugsweise ist der bürstenlose Elektromotor drehzahlgeregelt. Vorzugsweise ist eine vorgegebene Solldrehzahl für den bürstenlosen Elektromotor konstant, solange der aktuelle aufgenommene mittlere Motorstrom IB kleiner oder gleich dem vorgegebenen maximalen Motorstrom ist. Die Solldrehzahl entspricht dann einer - ggf. einer von mehreren - vorgegebenen Drehzahl.

Vorzugsweise wird die Drehzahl des bürstenlosen Elektromotors dann, wenn der aktuell aufgenommene mittlere Motorstrom IB den vorgegebenen maximalen Motorstrom erreicht, gemäß einer vorgegebenen Kennlinie oder eines gegeben Kennfeldes lastabhängig kontinuierlich nachgeführt. Da die Last, also das von dem bürstenlosen Elektromotor aufzubringende Drehmoment, von dem Druck am Ausgang des Kompressors abhängt, kann eine Kennliniensteuerung derart konfiguriert sein, dass diese für einen Druck als Eingangswert einen Drehzahl-Sollwert (hier auch als Solldrehzahl bezeichnet) als Ausgangswert liefert. Wenn eine Kennfeldsteuerung für die Solldrehzahl vorgesehen ist, kann diese eine Solldrehzahl in Abhängigkeit mehrerer Eingangsparameterwerte vorgegeben sein. Eingangsparameterwerte können neben Werten für den Druck in der Druckluftversorgungsanlage auch beispielsweise Werte für die Parameter geodätische Höhe und/oder die Außenlufttemperatur sein, da die Luftdichte und damit auch zu fördernde Luftmassen von diesen Parametern abhängen.

In einer alternativen Weiterbildung ist der bürstenlose Elektromotor stromgeregelt, wenn der aktuell aufgenommene mittlere Motorstrom IB den vorgegebenen maximalen Motorstrom Iß max erreicht und bei konstanter Drehzahl überschreiten würde. Der Sollwert für den Motorstrom Isoii ist dann Iß max. Damit gibt der bürstenlose Elektromotor immer seine maximal mögliche Leistung ab, ohne dass der mittlere Motorstrom IB den maximalen Motorstrom Iß max überschreitet - mit Ausnahme geringer Überschreitungen im Rahmen der Regelgenauigkeit. Der bürstenlose Elektromotor ist solange stromgeregelt, wie die aktuelle Drehzahl nß des bürstenlosen Elektromotors kleiner ist, als die vorgegebene konstante Drehzahl (IB = Iß max solange nß < nconst). Der für die Regelung der Drehzahl herangezogene Motorstrom ist vorzugsweise ein mittlerer Motorstrom, der zeitlich gemittelte und oder tiefpassgefiltert ist, um zyklische Schwankungen des Motorstroms oder kurzfristige Spitzen des Motorstroms auszugleichen.

Die Regelung der Solldrehzahl in einem Fall (IB < Iß max) wie auch die Regelung des Motorstroms in dem andern Fall (ns < nconst) kann kontinuierlich, zeitdiskret oder auch quasi-kontinuierlich erfolgen.

Das Kompressor-Modul ist vorzugsweise Bestandteil einer Druckluftversorgungsanlage, insbesondere einer Druckluftversorgungsanlage für ein Kraftfahrzeug. Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft somit eine Druckluftversorgungsanlage, insbesondere eine Druckluftversorgungsanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem oder mehreren Druckluftabnehmern,

Druckluftleitungen, elektrisch steuerbaren Ventilen, einer Druckluftsteuerung zum Ansteuern der elektrisch steuerbaren Ventile, einem Kompressor-Modul der vorgenannten Art mit einem Kompressor oder Verdichter und einem bürstenlosen Elektromotor als Antrieb, und vorzugsweise einem Druckspeicher.

In einer Ausführungsvariante mit Druckluftspeicher sind der oder die Druckluftabnehmer über die Druckluftleitungen und die elektrisch steuerbaren Ventile mit dem Kompressor oder Verdichter und/oder dem Druckspeicher derart pneumatisch verbunden oder verbindbar, dass die Druckluftversorgungsanlage entweder in einem offenen Betriebsmodus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden kann. Bei einer derartigen Druckluftversorgungsanlage kann die von dem Kompressor-Modul zu leistende Arbeit - also das abzugebende Drehmoment dadurch reduziert werden, dass beispielsweise von dem geschlossenen in den offenen Betriebsmodus gewechselt wird. Dies erlaubt es unter Umständen, die vorgegebene konstante Drehzahl länger beizubehalten. Insofern können eine Regelung des bürstenlosen Elektromotors mit einer Umschaltung des Betriebsmodus kombiniert werden.

Vorzugsweise weist die Druckluftsteuerung einen Stromsignal-Signaleingang auf, der mit wenigstens einem Stromsensor verbunden ist, welcher ausgebildet ist einen von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden Elektromotor aufgenommen Motorstrom zu erfassen und ein dieses repräsentierende Signal an die Druckluftsteuerung auszugeben. Als Stromsensoren können die üblicherweise für jede Phase vorgesehenen Stromsensoren der Motorelektronik dienen. Das Bilden eines mittleren Motorstroms kann bereits durch die Motorelektronik am Kompressor-Modul oder durch die Druckluftsteuerung erfolgen. Beispielsweise kann die Motorelektronik den mittleren Motorstrom aus den drei gemessenen Phasenströmen ermitteln. Alternativ könnte auch ein zusätzlicher Stromsensor vorgesehen sein.

Die von der Druckluftsteuerung auszugebenden Steuersignale können beispielsweise eine Solldrehzahl für einen Drehzahlregler des Elektromotors oder Steuersignale zum Aktivieren oder Deaktivieren von Ventilen der Druckluftversorgungsanlage entsprechend einem offenen oder geschlossenen Betriebsmodus sein.

Zum Vorgeben einer konstanten Drehzahl als Solldrehzahl für den bürstenlosen Elektromotor solange der mittlere Motorstrom kleiner ist als der maximale Motorstrom kann die Druckluftsteuerung mit einem Solldrehzahl-Datenspeicher verbunden sein, in dem mehrere vorgegebene Drehzahlwerte, gespeichert sind. Die vorgegebene feste Anzahl von Drehzahlen ist vorteilhaft, um das akustische Verhalten zu verbessern. Diese Drehzahlen können auf Betriebspunkte eingestellt werden, die eine gute akustische und/oder pneumatische Leistung aufweisen.

Für eine Kennliniensteuerung oder eine Kennfeldsteuerung der Drehzahl in dem Fall, in dem der mittlere Motorstrom bei einer vorgegebenen konstanten Drehzahl den maximalen Motorstrom überschreiten würde, ist vorzugsweise ein Kennlinienspeicher oder ein Kennfeldspeicher vorgesehen.

Die Druckluftsteuerung kann ausgebildet sein, ein Stromsignal, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms IB repräsentiert, auszuwerten und in dem Fall, dass der aktuelle Motorstrom den vorgegebenen maximalen Motorstrom erreicht, einen reduzierten Solldrehzahlwert derart zu bestimmen, dass der von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden bürstenlosen Elektromotor aufgenommene mittlere Motorstrom den maximalen Motorstrom nicht überschreitet, sondern im Rahmen einer Regelgenauigkeit dem maximalen Motorstrom entspricht.

Vorzugsweise ist die Druckluftsteuerung ausgebildet ein Stromsignal, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms IB repräsentiert, auszuwerten und in dem Fall, dass der aktuelle mittlere Motorstrom den vorgegebenen maximalen Motorstrom erreicht, einen reduzierten Solldrehzahlwert in Abhängigkeit eines in der Druckluftversorgungsanlage gemessenen Drucks anhand einer gespeicherten Kennlinie oder eines gespeicherten Kennfeldes zu bestimmen.

Zusätzlich kann die Druckluftsteuerung ausgebildet sein entweder die elektrisch steuerbaren Ventile entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage anzusteuern, wenn der aktuelle Motorstrom größer oder gleich dem vorgegebenen Maximalwert für den Motorstrom ist, oder die elektrisch steuerbaren Ventile entsprechend dem geschlossenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage anzusteuern, der aktuelle Motorstrom kleiner als der vorgegebene Maximalwert für den Motorstrom ist.

Ein weiterer Erfindungsaspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressor-Moduls. Das Verfahren umfasst die Schritte:

Bestimmen einer Sollrehzahl für die Drehzahl des drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor derart, dass die Solldrehzahl einer vorgegebenen konstanten Drehzahl entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom IB kleiner ist als der vorgegebenen maximalen Motorstrom (wenn IB < Iß max) und die Solldrehzahl derart nachgeführt wird, dass der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom IB dem vorgegebenen maximalen Motorstrom entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor aufgenommene Motorstrom wenigstens annähernd (d.h. im Rahmen der Regel- oder Nachrührgenauigkeit) dem vorgegebenen maximalen Motorstrom entspricht (nsoii red < nconst, wenn IB = IB max).

Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Bestimmen eines reduzierten Solldrehzahlwerts in Abhängigkeit eines in der Druckluftversorgungsanlage gemessenen Drucks anhand einer gespeicherten Kennlinie oder eines gespeicherten Kennfeldes, falls der aktuelle mittlere Motorstrom den vorgegebenen maximalen Motorstrom erreicht. Die Erfindung erlaubt es, den bürstenlosen Gleichstrommotor standardmäßig auf eine konstante Drehzahl auszulegen. Erfindungsgemäß wird ein Überschreiten der zulässigen Stromaufnahme (meist 35 A) des Kompressors oder Verdichters durch kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Anpassen der Solldrehzahl verhindert, indem die Solldrehzahl bei Erreichen der zulässigen Stromaufnahme (d.h. des vorgegebenen maximalen Motorstroms) des Kompressors oder Verdichters kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich so nachgeführt wird, dass der tatsächlich aufgenommene Motorstrom dem vorgegebenen maximalen Motorstrom entspricht, solange dies nicht zu einer Solldrehzahl führt, die höher ist, als die vorgegebene konstante Drehzahl. Dazu wird die aktuelle Stromaufnahme des bürstenlosen Elektromotors zum Antreiben des Kompressors oder Verdichters ermittelt.

Der Druckluftabnehmer ist einem bevorzugten Ausführungsfall eine Luftfederanlage eines Fahrzeugs, die einen oder mehrere Bälge aufweist.

Vorzugsweise sind der Kompressor oder Verdichter mit dem bürstenlosen Elektromotor in Form eines Kompressor-Moduls zu einer baulichen Einheit zusammengefasst und somit einerseits optimal aufeinander abgestimmt und andererseits leicht als eine Einheit in eine Druckluftversorgungsanlage zu integrieren.

Der drehzahlgeregelte Elektromotor ist vorzugsweise ein drehzahlgeregelter BLDC-Motor, dem im Betrieb wenigstens eine Solldrehzahl vorgegeben ist.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit: einem oder mehreren Druckluftabnehmern,

Druckluftleitungen, elektrisch steuerbaren Ventilen, einer Druckluftsteuerung zum Ansteuern der elektrisch steuerbaren Ventile, einem Kompressor-Modul der vorgenannten Art, mit einem Kompressor oder Verdichter und einem bürstenlosen Elektromotor als Antrieb, und vorzugsweise einem Druckspeicher.

Gemäß diesem Verfahren erfolgt ein Umschalten von einem geschlossenen Betriebsmodus in den offenen Betriebsmodus, wenn der von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden Elektromotor aufgenommene Motorstrom IB den maximalen Motorstrom erreicht oder überschreitet.

Zusätzlich oder alternativ kann das Betriebsverfahren ein Auswerten des Stromsignals, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms repräsentiert, und in dem Fall, dass der aktuelle Motorstrom den vorgegebenen maximalen Motorstrom erreicht, ein Bestimmen eines reduzierten Solldrehzahlwerts derart, dass der von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden drehzahlgeregelten Elektromotor aufgenommene Motorstrom den maximalen Motorstrom nicht überschreitet, sondern im Rahmen einer Regelgenauigkeit dem maximalen Motorstrom entspricht.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Beispiels für eine Druckluftversorgungsanlage nebst Druckluftabnehmer in Form von Luftfedern eines Fahrzeugs;

Fig. 2 Symbole für die in Fig. 1 abgebildeten Ventile zur Erläuterung von deren Funktionsweise;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer elektronischen Druckluftsteuerung;

Fig. 4 ein Kompressor-Modul mit Kompressor, Elektromotor und Motorelektronik;

Fig. 5 eine skizzenhafte Darstellung zur Illustration der Funktionsweise eines bürstenlosen Elektromotors;

Fig. 6 Diagramme zur Illustration des Anstiegs der Stromaufnahme eines Gleichstrommotors bei steigendem Gegendruck

Fig. 7 eine symbolische Darstellung von Kompressor und einem diesen antreibenden bürstenlosen Elektromotor mit Motorelektronik; und Fig. 8 ein Diagramm zur Illustration der Solldrehzahlvorgabe in Abhängigkeit des Motorstroms IB und des vorgegebenen maximalen Motorstroms IB max.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckluftversorgungsanlage 30 dient beispielsweise zum Versorgen einer Luftfederanlage 32 mit mehreren Luftfedern 34 eines Fahrzeugs mit Druckluft. Anstelle einer Luftfederanlage 32 können auch andere Druckluftabnehmer, z.B. eine Druckluftbremsanlage mit der der Druckluftversorgungsanlage 30 pneumatisch verbunden sein.

Der Begriff "Druckluftabnehmer" wird hierin sowohl für eine gesamte Luftfederanlage 32 oder Druckluftbremsanlage als auch für einzelne Federbälge 34 einer Luftfederanlage 32 oder Druckluftbremsen einer Druckluftbremsanlage, verwendet, mithin für jedwede Form von Druckluftabnehmern.

Wesentliche Bestandteile der Druckluftversorgungsanlage 30 sind neben den Druckluftabnehmern 34 ein Kompressor oder Verdichter 12 und dessen Antrieb 14 sowie elektrisch steuerbare Ventile 44, 46, 48, 50, 52 und 54 die von einer Druckluftsteuerung 56 gesteuert - also beispielsweise geöffnet oder geschlossen - werden können. Auf diese Weise kann den einzelnen Druckluftabnehmern 34 gezielt Druckluft zugeführt oder auch Druckluft abgelassen werden. Je nachdem, welcher der Druckluftabnehmer 34 im jeweiligen Betriebsfall mit Druckluft versorgt werden muss, kann die vom Kompressor 12 zu leistende Verdichterarbeit höchst unterschiedlich sein. Die Druckluftsteuerung 56 ist eine elektronische Steuerung, die elektrische Steuersignale S1 , S2, Sn zum Aktivieren an die einzelnen elektrisch steuerbaren Ventile ausgeben und so die Druckluftversorgungsanlage 30 steuern kann.

Für eine gesteigerte Effizienz und eine gleichbleibende Verfügbarkeit kommen in PKW-Luftfedersystemen sogenannte „geschlossenen Luftfedersysteme“ zum Einsatz. Dies sind Luftfedersysteme, die beispielsweise mit einer Druckluftversorgungsanlage 30, wie sie in Figur 1 abgebildet ist, betrieben werden können, weil die Druckluftversorgungsanlage 30 Komponenten wie einen Druckspeicher 36 aufweist, die neben einem offenen Betriebsmodus auch einen geschlossenen Betriebsmodus ermöglichen. Im Gegensatz zu den „offenen Systemen“ oder einem offenen Betriebsmodus findet im geschlossenen Betriebsmodus eine Reduktion der Luftmasse in den Luftfedern nicht durch Ablassen der überschüssigen Luft in die Umgebung statt, vielmehr wird diese Luft durch Nutzung des Kompressors 12 in den Druckspeicher 36 gepumpt. Der dafür erforderliche Kompressor 12 wird bevorzugt für eine zweistufige Verdichtung ausgelegt und mit einem BLDC-Motor 14 angetrieben. Der geschlossene Betriebsmodus durch Umpumpen erfolgt über die zweite Stufe 12.2. Im offenen Betriebsmodus arbeitet der Kompressor 12 zweistufig durch Vorverdichtung mittels der ersten Stufe 12.1 und Endverdichtung mittels der zweiten Stufe 12.2.

Um einen geschlossenen Betriebsmodus zu ermöglichen, weist die Druckluftversorgungsanlage 30 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel neben dem Druckspeicher 36 auch ein Rückflussventil 48, ein Reservoirventil 52, ein Separationsventil 44 und ein Boostventil 54 auf.

Das Rückflussventil 48 ist pneumatisch zwischen dem Druckluftabnehmer 32 und dem Kompressor 12 derart angeordnet, dass durch das Rückflussventil 48, wenn es aktiviert - also geöffnet - ist, Druckluft von dem Druckluftabnehmer 32 in eine Boost- und Rückflussleitung 76 fließen kann, die zu dem Kompressor 12 führt.

Das Reservoirventil 52 ist pneumatisch zwischen dem Druckspeicher und einer pneumatischen Hauptdruckleitung 40 derart angeordnet, dass durch das Reservoirventil 52, wenn es aktiviert - also geöffnet - ist, Druckluft von dem Druckspeicher 36 in die die pneumatische Hauptdruckleitung 40 fließen kann.

Das Boostventil 54 ist pneumatisch zwischen dem Druckspeicher 36 und einer Boost- und Rückflussleitung 76 derart angeordnet, dass durch das Boostventil 54, wenn es aktiviert - also geöffnet - ist, Druckluft von dem Druckspeicher 36 in die Boost- und Rückflussleitung 76 fließen kann, die zu dem Kompressor 12 führt. Damit kann der Kompressor 12 die im geschlossenen Betrieb aus dem Druckspeicher 36 entnommene Druckluft nachkomprimieren, bevor sie dem Druckluftabnehmer 32 zugeführt wird.

Das Separationsventil 44 ist pneumatisch zwischen der Hauptdruckleitung 40 und der Luftfederanlage 32 derart angeordnet, dass durch das Separationsventil 32, wenn es aktiviert - also geöffnet ist, Druckluft von der Hauptdruckleitung 40 in die Luftfederanlage 32 fließen kann.

Aufgrund der geforderten Verdichterleistung bzw. der daraus abgeleiteten Förderleistung unterscheiden sich die erforderlichen Drehmomente zum Antreibendes Kompressors 12 im geschlossenen Betriebsmodus deutlichen von dem für den offenen Betriebsmodus erforderlichen Drehmoment.

Wie bereits angedeutet, kann die in Fig. 1 dargestellte Druckluftversorgungsanlage 30 in einem offenen Betriebsmodus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden. Im offenen Betriebsmodus wird Außenluft aus der Umgebung angesaugt und komprimiert (siehe den gestrichelten Pfeil in Fig. 1) und im geschlossenen Betriebsmodus wird Luft aus einem Druckbehälter 36 - hier auch als Reservoir bezeichnet - entnommen und komprimiert (siehe den strickpunktierten Pfeil in Fig. 1 ).

Liegt die Stromaufnahme des Antriebs des Kompressors - also die Stromaufnahme des Gleichstrommotors 14 - (welche proportional zum erforderlichen Drehmoment ist) im offenen Betrieb unterhalb von ca. 25 A, so kann sie im geschlossenen Betrieb auf 50 A und mehr ansteigen. Der geschlossene Betriebsmodus ist also der Betriebsmodus mit dem höchsten Momenten- bzw. Strombedarf. Beide Betriebsmodi sind in einem Fahrzeug vorzuhalten.

Das Kompressor-Modul Das in Fig. 4 abgebildete Kompressor-Modul 10 ist für die Verwendung in der Druckluftversorgungsanlage 30 vorgesehen, wie sie beispielhaft in Fig. 1 anhand eines Schaltbildes dargestellt ist. Das Kompressor-Modul 10 ist als bauliche Einheit aus Kompressor 12, Elektromotor 14 und Motorelektronik (16, siehe Fig. 7; in Fig. 4 nicht dargestellt; typischerweise direkt an dem Elektromotor 14 angeflanscht) sowie weiteren Komponenten wie z.B. Lufttrockner 18 und Luftverteiler 20 etc. ausgebildet.

Fig. 5 illustriert skizzenhaft Stator und Rotor eines bürstenlosen Gleichstrommotors. Der skizzierte bürstenloser Gleichstrommotor 14 weist als sogenannter Innenläufer typischerweise einen mit Elektromagnetspulen besetzten - also spulenbesetzten - Stator 14.1 , einen mit Permanentmagneten besetzten Rotor 14.2 und eine Motorelektronik 16 (siehe Fig. 6) auf. Die Motorelektronik 16 ist als elektronischer Kommutator derart konfiguriert, dass die Motorelektronik 16 die Stromzufuhr zu den Statorspulen 14.3 des Stators 14.1 über Leistungsschalter und die Anschlüsse A, B und C so steuert, dass die Statorspulen 14.3 reihum derart periodisch mit Strom versorgt werden, dass sich ein magnetisches Drehfeld ergibt, welches über Magnetkräfte eine synchrone Drehung des mit Permanentmagneten besetzten Rotors 14.2 bewirkt.

Für die an sich bekannte Drehzahlregelung des bürstenlosen Elektromotors 14 weist dieser Mittel zur Rotorwinkelerfassung auf, z.B. einen Hall-Sensor 14.4 zum Erfassen der Rotorposition auf. Damit kann auch ein Phasenwinkel zwischen dem angelegten Drehfeld und der mechanischen Rotation des Rotors 14.2 erfasst und der Phasenwinkel des Drehfeldes entsprechend nachgeregelt werden. Damit verhält sich der BLDC-Motor 14 ähnlich wie ein mechanisch kommutierter Gleichstrommotor. Als bürstenloser Gleichstrommotoren ist er jedoch effizienter, verschleißärmer und kann besser drehzahlgeregelt werden als Elektromotoren mit einem Bürsten-Kommutator. Zum Erzeugen des Drehfeldes durch periodisches Bestromen der Statorspulen 14.3 über die Anschlüsse A, B und C ist die Motorelektronik 16 vorgesehen, die als elektronischer Kommutator fungiert; siehe Fig. 7.

Über die Motorelektronik 16 erfolgt auch in an sich bekannter Weise eine Drehzahlregelung des Elektromotors 14. Hierfür wird der Motorelektronik 16 eine Solldrehzahl n_Soii vorgegeben. Zum Vorgeben der Solldrehzahl n_Soii für die drehzahlregelnde Motorelektronik 16 ist eine elektronische Steuereinheit 100 vorgesehen, der von der Motorelektronik 16 ein Wert für den mittleren Motorstrom zugeführt wird oder die mit einem Stromsensor 102 verbunden ist, der den jeweiligen von dem Elektromotor 12 im Betrieb aufgenommen Motorstrom erfasst. Die elektronische Steuereinheit 100 kann auch Teil der Motorelektronik 16 sein und ist dann ohnehin mit den Stromsensoren 102 der Motorelektronik 16 wenigstens indirekt verbunden.

Die Stromaufnahme des Elektromotors 12 kann sowohl von der Motorsteuerung 16 aus den gemessenen Phasenströmen berechnet als auch mittels des Stromsensors 58 oder 102 direkt gemessen werden. Im ersten Fall sind drei Stromsensoren 102 erforderlich, die für die Betriebssicherheit ohnehin notwendig sind. Im zweiten Fall ist ein extra Stromsensor 58 im Versorgungszweig notwendig (siehe Figur 1 ). Bevorzugt ist daher die Variante ohne gesonderten Stromsensor 58.

Im Vergleich zu einem ungeregeltem Gleichstrommotor bieten geregelte, bürstenlose Gleichstrommotoren den Vorteil, dass deren Drehzahl ohne konstruktiven Mehraufwand stufenlos geregelt werden kann. Die Kommutierung des bürstenlosen Gleichstrommotors erfolgt elektronisch, während ein Gleichstrommotor mit einem Bürsten-Kollektorsystem mechanisch kommutiert. Für Luftfedersysteme wird aus akustischen Gründen eine konstante Drehzahl im gesamten spezifizierten Lastbereich (Spannung, Gegendruck und Aufladedruck, Temperatur, geodätische Höhe) gefordert, was für den Einsatz eines geregelten Gleichstrommotors spricht.

Nachteil der Drehzahlvorgabe ist, dass sich mit der Anforderung n=const ein mit dem Drehmoment ansteigender Motorstrom ergibt, der im Einzelfall auch die definierte Maximalgrenze von z.B. 35 A übersteigen kann. Zur Einhaltung der maximal zugelassenen Stromaufnahme müsste der Verdichter derart ausgelegt werden, dass unter Worst-Case-Betriebsbedingungen innerhalb der spezifizierten Anwendungsfälle die Stromaufnahme nie überschritten wird. Ein solches Szenario kann z.B. ein beladenes Fahrzeug, verschränkt im Gelände, sein.

Vorgeschlagen wird, den Motor nun standardmäßig auf eine konstante Drehzahl auszulegen, und bei drohender Überschreitung der zulässigen Stromaufnahme (meist 35 A) die notwendige Antriebsleistung des Verdichters zu reduzieren. Dazu wird eine Stromaufnahme des Verdichters prädiziert, die zum Erreichen eines Sollzustands des Druckluftabnehmers erforderlich ist und bei drohendem Überschreiten des definierten Grenzwertes wird von vornherein eine Solldrehzahl vorgegeben und oder ein Betriebsmodus (offen oder geschlossen) vorgegeben, bei der oder dem es nicht zu einem Überschreiten des maximalen Motorstroms kommt, bis der durch das Anforderungssignal definierte Sollzustand des Druckluftabnehmers erreicht ist.

Üblicherweise wird die pneumatische Leistung eines Verdichters für Luftfedersystem auf den häufigsten Betriebspunkt ausgelegt. Beispielsweise wird ein Volumenstrom von 130 l/min bei 11 bar Aufladedruck und 11 bar Gegendruck gefordert. Die maximale Stromaufnahme von 35 A gilt dagegen in allen Arbeitsbereichen (Betriebs- und Umgebungsdrücke, Spannungen).

Um den Elektromotor nicht zu groß auszulegen, wird er auf eine Stromaufnahme von ca. 30 A im genannten Arbeitspunkt ausgelegt (Berücksichtigung von Gerätestreuungen, Lebensdauereinflüssen, leicht höhere Betriebslasten). Insbesondere im aufgeladenen Betrieb zeigt sich nun ein mit steigendem Gegendruck starker Anstieg der notwendigen Antriebleistung bzw. des notwendigen Stroms über die 35 A hinaus (Strom ~ Drehmoment).

In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel steigt der Strom mit mehr als 2 A pro bar Gegendruck. Abhilfe wäre, das Kompressor-Modul 10 derart auszulegen, dass in den definierten, eher seltenen Worst Case Arbeitspunkten keine Stromüberschreitung auftritt. Dies hat aber den Nachteil, dass das Kompressor-Modul 10 in den häufigen Betriebsbereichen eine entsprechend reduzierte, nicht spezifikationsgerechte Performance zeigt. Eine geforderte Förderleistung von z.B. 130 l/min bei 11 bar Vordruck und 11 bar Gegendruck kann in diesem Fall nicht erreicht werden. Die Problematik wird durch die Gerätestreuung und Lebensdauereinflüsse verstärkt. Zur Vermeidung der hohen Ströme kann die Drehzahl des BLDC-Motors verringert werden. Aufgrund der Proportionalität von Drehzahl und Strom kann sich daraus allerdings eine zu hohe, notwendige Drehzahlabsenkung ergeben. Soll z.B. die Stromaufnahme von 60 A auf 35 A reduziert werden, müsste die Drehzahl auf 58% der ursprünglichen reduziert werden, von z.B. 2850 min^-1 auf unter 1700 min^-1. Diese deutliche Drehzahlabsenkung kann zu unerwünschten Effekten in Luft- und Körperschall führen.

Ein Ansatz ist, den BLDC-Motor mit einer konstanten Drehzahl zu betreiben und zur Vermeidung einer Überdimensionierung des Gleichstrommotors diese Drehzahl unter bestimmten Lastbedingungen (Betriebsspannung und Last) abzusenken. Bei korrekter Auslegung und korrekter Berücksichtigung aller Nennbedingungen wird der max. Strom von z.B. 35 A nicht überschritten. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass alle strombeeinflussenden Faktoren, wie Bauteiltoleranzen, Betriebstemperaturen in Form von Worst Case Annahmen berücksichtigt sind und das sich daraus ergebende frühzeitige Umschalten auf eine niedrigere Drehzahl (einschl. der resultierenden Performancereduktion) akzeptabel ist. Ziel war es daher, das Kompressor-Modul nicht auf die seltenen Worst Case Bedingungen auszulegen, sondern stattdessen eine Auslegung gemäß den häufigsten Betriebsbedingungen in Kombination mit einer Stromlimitierung zur Sicherstellung der vorgegebenen Stromgrenzen in Verbindung mit situativ maximaler Kompressorleistung vorzusehen.

Die Forderung nach konstanter Kompressordrehzahl führt mit steigendem Kompressorantriebsmoment (welches proportional zum notwendigem Motordrehmoment ist) zu einer ansteigenden Stromaufnahme:

Formel: M x 2n x n = -q x U x I mit:

M = Kompressorantriebsmoment (ist konstant bei konstantem Druck) n = Kompressordrehzahl (wird gemäß herkömmlicher Regelstrategie bei

BLDC konstant gehalten)

T = Wirkungsgrad

U = Versorgungsspannung (vorgegeben, zwischen 9V und 16V gemäß Anforderung)

/ = Motorstrom (in der Regel begrenzt auf 35A)

Messungen haben gezeigt, dass die Motorstromaufnahme eines aufgeladenen Kompressors für den Einsatz in PKW Luftfedersystemen um mehr als 2 A/bar Gegendruck ansteigen kann. Damit wäre bei einer Auslegung auf den Nennpunkt von 11 bar Aufladedruck und 11 bar Gegendruck bei I = 30 A lediglich, ein Gegendruck bis 13,5 bar zulässig (was dann den gesamten geforderten Betriebsbereich bis z.B. 18 bar nicht mehr abdeckt). Weitere Reduzierungen können sich ergeben durch: fertigungsbedingte Gerätestreuungen Einlaufeffekte

Verschleiß Umgebungsbedingungen Eigenerwärmung

Das Kompressor-Modul ist vorteilhafterweise so ausgelegt, dass es die überwiegende Anzahl der Nutzungsbedingungen mit einer einzigen der vorgegebenen Solldrehzahlen durchführen kann. Erst wenn in besonderen Lastfällen dennoch der vorgegebene maximale Motorstrom Iß max erreicht wird, wird dem Gleichstrommotor 14 nicht mehr eine vorbestimmte, konstante Drehzahl nconst als Solldrehzahl n_Soii vorgegeben. Vielmehr wird die Solldrehzahl derart nachgeführt, dass der aufgenommene Motorstrom IB gerade dem vorgegebenen Motorstrom Iß max entspricht (n_Soii variabel, so dass IB = Iß max). Die kontinuierlich nachgeführte und damit variable Solldrehzahl ist kleiner, als die vorbestimmte, konstante Solldrehzahl nconst. Sobald die nachgeführte, variable Solldrehzahl bei wieder abnehmender Last soweit steigt, dass sie der vorbestimmten, konstanten Drehzahl nconst entspricht, wird wieder die vorbestimmte, konstante Drehzahl nconst als Solldrehzahl vorgegeben (n_Soii = nconst). Dabei ist die variable Solldrehzahl kleiner als die vorgegebene konstante Drehzahl nconst.

Der bürstenlose Elektromotor 14 wird somit solange mit der konstanten Drehzahl nconst als Solldrehzahl n_Soii (n_Soii = nconst) betrieben wird, solange der aktuelle Motorstrom IB kleiner als der vorgegeben maximale Motorstrom Iß max ist. Sobald der Wert der Stromstärke des aktuellen Motorstrom IB den vorgegeben maximalen Motorstrom Iß max erreicht oder überschreitet, wirkt eine Strombegrenzung, die zur Folge hat, dass die Drehzahl des bürstenlosen Elektromotors abnimmt, so dass die Last, d.h. das von dem bürstenlosen Elektromotor abzugebende Drehmoment gerade so groß ist, dass der vorgegebene maximale Motorstrom Iß max nicht überschritten wird kann das Drehmoment und damit der Motorstrom konstant gehalten werden.

Vorzugsweise ist der bürstenlose Elektromotor drehzahlgeregelt, solange der aktuelle aufgenommene Motorstrom IB kleiner oder gleich dem vorgegebenen maximalen Motorstrom Iß max ist. Die Solldrehzahl entspricht dann einer - ggf. einer von mehreren - vorgegebenen Drehzahl nconst. Die vorgegebene Solldrehzahl nsoii const ist vorzugsweise in einem Solldrehzahlspeicher 92 gespeichert; siehe Figur 3.

Vorzugsweise ist die Druckluftsteuerung 56 ausgebildet ein Stromsignal, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms IB repräsentiert, auszuwerten und in dem Fall, dass der aktuelle mittlere Motorstrom den vorgegebenen maximalen Motorstrom Iß max erreicht, einen reduzierten Solldrehzahlwert nsoii red in Abhängigkeit eines in der Druckluftversorgungsanlage gemessenen Drucks anhand einer gespeicherten Kennlinie oder eines gespeicherten Kennfeldes zu bestimmen. Hierzu ist die die Druckluftsteuerung 56 mit einem Kennfeld- oder Kennlinienspeicher 94 (siehe Figur 3) verbunden oder enthält diesen.

Die Regelung der Solldrehzahl wie auch die Regelung des Motorstroms kann kontinuierlich, zeitdiskret oder auch quasi-kontinuierlich erfolgen.

Das Ergebnis einer derartigen Bestimmung der Solldrehzahl nsoii für den Gleichstrommotor 14 in Abhängigkeit des aktuellen Motorstroms IB und des vorgegebenen maximalen Motorstroms Iß max ist in Figur 8 dargestellt.

Weiterhin sollte sich die Basisauslegung des Kompressors 12 und des zugehörigen Gleichstrommotors 14 - also des Kompressor-Moduls 10 - bei Nutzung der Erfindung nicht an Worst Case Toleranzlagen etc. orientieren, sondern auch hier analog der Nennwerte erfolgen.

Vorteile ergeben sich auf für den Fall, dass die Nennweiten auf der Kompressordruckseite temporär zu klein sind (z.B. bei Förderung in nur einen Balg 34) und sich aufgrund des hohen Fördervolumenstroms ein zu hoher Gegendruck aufbaut, der dann wiederum zu einem zu hohen Motorstrom führen würde. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Regelung der Solldrehzahl wie auch die Regelung des Motorstroms ist nicht auf Kompressoren beschränkt, die von einem BLDC-Gleichstrommotor angetrieben werden (auch wenn letztere bevorzugt sind), sondern kann auch auf Kompressoren mit anderen Gleichstrommotoren ausgeweitet werden.

Die elektronische Druckluftsteuerunq

Die Druckluftsteuerung 56 gibt die Steuersignale Sst zum Aktivieren der elektrisch steuerbaren Ventile - und damit zum Aktivieren des offenen oder geschlossenen Betriebsmodus - und ein Steuersignal n_Soii für eine Solldrehzahl oder eine von mehreren vorbestimmten konstanten Drehzahlen nconst als Vorgabe für die Solldrehzahl des Gleichstrommotors 14 aus; siehe Figur 3. Die Druckluftsteuerung 56 kann die Druckluftversorgungsanlage also von dem geschlossenen in den offenen Betriebsmodus oder umgekehrt umschalten.

Damit kann die Druckluftsteuerung 56 ein Umschalten in den offenen Betrieb bewirken, wenn die Solldrehzahl des Gleichstrommotors 14 bereits variabel nachgeführt wird, weil der Motorstrom IB den maximal zulässigen Motorstrom IB max erreicht hat. Ein Umschalten in den offenen Betriebsmodus erfolgt vorzugsweise dann, wenn die nachgeführte, variable Solldrehzahl zu gering wird und z.B. eine vorgegebene minimale Solldrehzahl nsoii min erreicht oder unterschreitet.

Außerdem empfängt die Druckluftsteuerung 56 Eingangssignale, die als Druckspeicher-Drucksignal PR den Wert des Drucks in dem Druckspeicher 36 und als Druckabnehmer-Drucksignal PAbn den Wert des Drucks in dem Druckluftabnehmer 32 repräsentieren, sowie ein Anforderungssignal, das einen Sollzustand des Druckluftabnehmers 32 - z.B. angehoben oder abgesenkt - oder der Druckluftversorgungsanlage definiert. Weitere mögliche Eingangssignale der Druckluftsteuerung 56 sind ein Spannungssignal, das den Wert der zur Verfügung stehende Versorgungsspannung repräsentiert, ein Umgebungsdrucksignal, das den Luftdruck in der Umgebung repräsentiert und/oder ein Lufttemperatursignal, das die Lufttemperatur in der Umgebung repräsentiert.

Das Druckabnehmer-Drucksignal PAbn kann den Druck in dem gesamten Druckluftabnehmer 32, also z.B. der Luftfederanlage 32 repräsentieren oder in Form eines Vektors mit mehreren Komponenten auch die Drücke in den einzelnen Bälgen 34 der Luftfederanlage 32.

Nachfolgend wird zunächst beschrieben, wie dem Druckluftabnehmer 32, also z.B. der Luftfederanlage 32 eines Fahrzeugs, Druckluft im offenen oder im geschlossenen Betriebsmodus zugeführt werden kann. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn das Fahrzeug einseitig oder allseitig angehoben werden soll. Für dieses Heben muss den Bälgen 34 Druckluft zugeführt werden. offener Betriebsmodus

Sowohl das Anheben als auch das Absenken können bei einer Luftfederanlage im geschlossen Betriebsmodus erfolgen.

In dem ersten offenen Betriebsmodus z.B. zum Anheben der Luftfederanlage 12 wird für die Druckluftversorgung des Druckluftabnehmers 32 Druckluft von dem Kompressor 12 über eine pneumatische Hauptdruckleitung 40 zu dem Druckluftabnehmer 32 - also der Luftfederanlage 32 - geführt. Innerhalb der Luftfederanlage 32 wird die Druckluft mittels einzelner Druckabnehmerventile 46 - die im dargestellten Ausführungsbeispiel Balgventile 46 von Federbälgen 34 der Luftfederanlage 32 sind - verteilt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompressor 12 zweistufig ausgeführt und besitzt eine erste Kompressorstufe 12.1 und eine zweite Kompressorstufe 12.2. Im offenen Betriebsmodus wir die Außenluft somit in zwei Stufen zunächst mittels der ersten Kompressorstufe 12.1 vorkomprimiert und dann mittels der zweiten Kompressorstufe 12.2 nachkomprimiert. Die im offenen Betriebsmodus von dem Kompressor 12 bereitgestellte Druckluft kann anstelle einem Druckluftabnehmer 32 auch einem Druckspeicher 36 zugeführt werden, um so die Voraussetzung für einen geschlossenen Betriebsmodus zu schaffen.

Für die Druckluftversorgung im offenen Betriebsmodus werden somit ein Kompressor wie der Kompressor 12 und eine pneumatische Hauptdruckleitung 40 benötigt, die von dem Kompressor 12 bereitgestellte Druckluft dem Druckluftabnehmer 32 zuführt. Weitere Komponenten wie ein Lufttrockner 38 oder ein Trenn- oder Separationsventil 44 sind optional.

In dem zweiten offenen Betriebsmodus z.B. beim Absenken der Luftfederanlage 12 wird das Ablassventil geöffnet. Dieses Öffnen des Ablassventils 50 bewirkt, dass das pneumatisch gesteuerte 3/2 Wege-Ventil 70 in die Arbeitsposition bewegt wird, in der eine Entlüftung erfolgt. Nach dem Öffnen des Ablassventils 50 wirkt der Druck der zu entlüftenden Luft als Steuerdruck, der auf einen Steuerkolben 74 des pneumatisch gesteuerten 3/2 Wege-Ventils 70 wirkt und das 3/2 Wege-Ventil 70 gegen die Kraft von dessen Rückstellfeder 72 in die Arbeitsposition bewegt. Drosseln 80.1 und 80.2 sowie zwei Rückschlag- oder Einwegventile 42.1 und 42.2 bewirken eine sinnvolle Begrenzung des Steuerdrucks zum Ansteuern des pneumatisch gesteuerten 3/2 Wege-Ventils 70. geschlossener Betriebsmodus

Sowohl das Anheben als auch das Absenken können bei einer Luftfederanlage im geschlossen Betriebsmodus erfolgen. Im Allgemeineren bedeutet dies, dass ein Druckluftabnehmer 32 in einem ersten geschlossenen Betriebsmodus mit Druckluft versorgt werden kann und in einem zweiten geschlossenen Betriebsmodus - auch als Reflow-Modus bezeichnet - Luft abgeben kann. Für den geschlossenen Betriebsmodus sind zusätzlich ein z.B. als Druckluftbehälter ausgeführter Druckspeicher 36, ein Reservoirventil 52, ein optionales Boostventil 54 und ein ebenfalls optionales Separationsventil 44 und ein ebenfalls optionales Rückflussventil 48 sowie entsprechende Druckluftleitungen vorgesehen. Die für den offenen Betriebsmodus nicht benötigten Komponenten für den geschlossenen Betriebsmodus - nämlich das Druckspeicher 36, das Reservoirventil 52, das optionale Boostventil 54 und das Rückflussventil 48 - sind in Fig. 1 innerhalb der gestrichelten Umrandung 82 dargestellt.

In dem ersten geschlossenen Betriebsmodus z.B. zum Anheben einer Luftfederanlage wird Luft mittels des Kompressors 12 und dessen zweiter Kompressorstufe 12.2 aus Druckspeicher 36 zu der Luftfederanlage 32 und in deren Federbälgen 34 gepumpt wird. Hierzu werden der Kompressor 12 ,das Boostventil 54 und das Separationsventil 44 aktiviert und die Balgventile 46 werden geöffnet. Auf diese Weise kann ein Heben eines Fahrzeugs mittels der Luftfederanlage 32 im geschlossenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanklage 30 erfolgen („boost"). Da die Luft in dem Druckbehälter 36 bereits einen höheren statischen Druck hat, als die Außenluft in der Umgebung, wird die Luft im geschlossen Betriebsmodus nur mittels der zweiten Stufe 12.2 des Kompressors 12 nachkomprimiert und die erste Stufe 12.1 des Kompressors 12 ist in diesem Fall pneumatisch unwirksam.

Genau wie im offenen Betriebsmodus wird die komprimierte Luft auch im geschlossenen Betriebsmodus über den Lufttrockner 38 der pneumatischen Hauptdruckleitung 40 zu- und durch das Einweg- oder Rückschlagventil 42.2 hindurchgeführt und so zur Abgabe an einen Druckluftabnehmer 32 bereitgestellt.

In dem zweiten geschlossenen Betriebsmodus z.B. beim Absenken einer Luftfederanlage wird Luft aus den Bälgen 34 in den Druckspeicher 36 gepumpt. Hierbei ist der Kompressor 12 aktiviert und sowohl das Rückflussventil 48 als auch das Reservoirventil 52 sind geöffnet, also aktiviert. Luft wird dann aus den Bälgen 36 durch das Rückflussventil 48 mittels der zweiten Stufe 12.2 des Kompressors 12 durch das Reservoirventil 52 in den Druckspeicher 36 gepumpt.

Verteilung der Druckluft innerhalb des Druckluftabnehmers

Die Abgabe der Druckluft an den oder die Druckluftabnehmer 32 oder den Druckspeicher 36 sowie die Verteilung der Druckluft innerhalb des Druckluftabnehmers 32 - im Beispielsfall zwischen den Luftfedern 34 der Luftfederanlage 32 - erfolgt mittels elektrisch angesteuerter 2/2 Wege Ventile 46, wie eines auch in Fig. 2a als 2/2 Wege Ventil 60 abgebildet ist. In deren mittels einer Rückstellfeder 62 bewirkten ersten (Ruhe-) Position wirken die 2/2 Wege Ventile 46 als Einweg- oder Rückschlagventil. In der angesteuerten zweiten (aktivierten oder Arbeits-) Position sind die 2/2 Wege Ventile 46 geöffnet. Die elektrisch ansteuerbaren 2/2 Wege Ventile 46 sind mit einer elektronischen Druckluftsteuerung 56 verbunden, die mit einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern des Kompressor-Moduls 10 identisch sein kann und Steuermagneten 64 der 2/2 Wege Ventile 46 ansteuern kann. Die 2/2 Wege Ventile 46 des Druckluftabnehmers 32 - im Beispielsfall also der Luftfederanlage 32 - entsprechend dem in Figur 2a abgebildeten 2/2 Wege Ventil 60.

Entlüftung

Unabhängig davon, ob die Druckluftversorgungsanlage 30 im offenen oder im geschlossenen Betriebsmodus betrieben wird, kann eine Entlüftung einer oder mehrerer Komponenten - wie beispielsweise der Federbälge 34 - des Druckluftabnehmers 32 nötig sein. Im Falle eines Fahrzeugs mit einer Luftfederanlage müssen ein oder mehrere Bälge 36 der Luftfederanlage entlüftet werden, wenn das Fahrzeug ein seitig oder allseitig abgesenkt werden soll. Auch die Entlüftung des Druckluftabnehmers 32 - z.B. beim Senken des Fahrzeugs mit einer Luftfederanlage - kann im offenen oder im geschlossenen Betriebsmodus erfolgen. Nachfolgend werden diese Varianten der Entlüftung des Druckluftabnehmers 32 näher erläutert. In beiden Fällen geht es um das Entlüften des Druckluftabnehmers 32 - also nicht um das Entlüften der Druckluftversorgungsanlage 30 insgesamt. Ein Entlüften der Druckluftversorgungsanlage 30 erfolgt zwangsläufig im offenen Betrieb, in dem Luft aus der Druckluftversorgungsanlage 30 in die Umgebung abgegeben wird.

Entlüftung im offenen Betrieb

Für die Entlüftung im offenen Betriebsmodus ist die Druckluftversorgungsanlage 30 im dargestellten Beispielsfall als indirekt entlüftende Druckluftversorgungsanlage ausgelegt.

Hier sind hierfür sind ein Ablassventil 50, ein pneumatisch gesteuertes 3/2 Wege-Ventil 70, Drosseln 80.1 und 80.2 sowie eine weiteres Rückschlag- oder Einwegventil 42.1 vorgesehen - siehe die entsprechende Umrandung 84 um die Komponenten für die indirekte Entlüftung in Figur 1 .

Eine Entlüftung der Druckluftversorgungsanlage 30 und eines oder mehrerer Druckluftabnehmer 32 kann im offenen Betriebsmodus über das Öffnen des Ablassventils 50 bewirkt werden, welches ebenfalls als elektrisch angesteuertes 2/2 Wege Ventil ausgebildet ist. Ein Öffnen des Ablassventils 50 bewirkt, dass das pneumatisch gesteuerte 3/2 Wege-Ventil 70, wie es auch in Fig. 2b abgebildet ist, in die Arbeitsposition bewegt wird. Die Arbeitsposition ist die Position, in der eine Entlüftung erfolgt. Nach dem Öffnen des Ablassventils 50 wirkt der Druck der zu entlüftenden Luft als Steuerdruck, der auf einen Steuerkolben 74 wirkt, der das 3/2 Wege-Ventil 70 gegen die Kraft von dessen Rückstellfeder 72 in die Arbeitsposition bewegt. Drosseln 80.1 und 80.2 sowie zwei Rückschlagoder Einwegventile 42.1 und 42.2 bewirken eine sinnvolle Begrenzung des Steuerdrucks zum Ansteuern des pneumatisch gesteuerten 3/2 Wege-Ventils 70.

Entlüftung im geschlossenen Betrieb

Im geschlossenen Betriebsmodus erfolgt eine Entlüftung der Komponenten des Druckluftabnehmers 32 in den Druckbehälter 36.

Bei der Entlüftung im geschlossenen Betriebsmodus wird die Luft aus den Bälgen 34 mittels des Kompressors 12 und dessen zweiter Kompressorstufe 12.2 in den Druckspeicher 36 gepumpt. Dazu wird der Kompressor 12 aktiviert und das Rückflussventil 48 sowie das Reservoirventil 52 werden geöffnet. Somit kann beispielsweise ein Senken der Luftfederanlage 32 im geschlossenen Betriebsmodus erfolgen. Die erste Stufe 12.1 des Kompressors 12 ist in diesem Fall pneumatisch unwirksam.

Zusammenfassung offener/geschlossener Betriebsmodus

Ein offener Betriebsmodus liegt vor, wenn der Kompressor 12 direkt aus der Umgebung in die Druckluftabnehmer 34, beispielsweise die Bälge 34 der Luftfederanlage 32 fördert; dann ist der Kompressor 12 aktiviert, ist das Separationsventil 44 aktiviert, sind die Balgventile 46 aktiviert => Anforderung " Heben" der Kompressor 12 den Druckluftspeicher 36 aus der Umgebung befüllt; dann ist der Kompressor 12 aktiviert, ist das Reservoirventil 52 aktiviert => Anforderung "Speicher füllen" die Luft aus den Druckluftabnehmern 34 (im Beispiel: den Bälgen 34 der Luftfederanlage 32) in die Atmosphäre entlüftet wird (Balgventile aktiviert, Separationsventil aktiviert, Ablassventil aktiviert) => Anforderung "Senken" in Atmosphäre Ein geschlossener Betriebsmodus liegt vor, wenn

Die Luft aus den Bälgen 34 in den Druckspeicher 36 gepumpt wird; dann ist der Kompressor 12 aktiviert, ist das Rückflussventil 48 aktiviert, ist das Reservoirventil 52 aktiviert => Anforderung "Senken" im geschlossenen Betriebsmodus („reflow"). Die erste Stufe 12.1 des Kompressors 12 ist in diesem Fall pneumatisch unwirksam.

Die Luft aus dem Druckspeicher 36 in die Bälge 34 gepumpt wird; dann ist der Kompressor 12 aktiviert, ist das Boostventil 54 aktiviert, ist das Separationsventil 44 aktiviert, sind die Balgventile 46 aktiviert => Anforderung "Heben" im geschlossenen Betriebsmodus („boost"). Die erste Stufe 12.1 des Kompressors 12 ist in diesem Fall pneumatisch unwirksam.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)

10 Kompressor-Modul

12 Kompressor

12.1 erste Kompressorstufe

12.2 zweite Kompressorstufe

14 Elektromotor

14.1 Stator

14.2. Rotor

14.3 Statorspule

14.4. Hall-Sensor

16 Motorelektronik

18 Lufttrockner

20 Luftverteiler

30 Druckluftversorgungsanlage

32 Luftfederanlage

34 Bälge der Luftfedern

36 Druckspeicher

38 Lufttrockner

40 Hauptdruckleitung

42 Einwegventil/Rückschlagventil

44 Separationsventil (elektrisch gesteuert)

46 Druckabnehmerventil (Balgventil, elektrisch gesteuert)

48 Rückflussventil (elektrisch gesteuert)

50 Ablassventil (Exhaustventil, elektrisch gesteuert)

52 Reservoirventil (elektrisch gesteuert)

54 Boostventil (elektrisch gesteuert)

56 Druckluftsteuerung

58 Stromsensor

60 2/2-Wege-Ventil

62 Rückstellfeder

64 Steuermagnet 3/2-Wege-Ventil (pneumatisch gesteuert) zum Entlüften

Rückstellfeder

Steuerkolben

Boost- und Rückflussleitung

Drucksensor; P-U-Wandler

Drossel

Komponenten für den geschlossenen Betrieb

Komponenten für die indirekte Entlüftung

Auswerteeinheit

Speicher mit vorgegebenen Solldrehzahlen

Kennlinienspeicher

Steuereinheit

Stromsensor

Analog-Digital-Wandler

Claims

Patentansprüche

1 . Kompressor-Modul (10), insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage (20) eines Fahrzeugs, wobei das Kompressor-Modul (10) einen Kompressor (12) und einen drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) zum Antreiben des Kompressors (12), aufweist, bei dessen Betrieb ein Motorstrom (IB) auftritt und dem eine Motorelektronik (16) mit elektronischem Kommutator und Drehzahlregelung zugeordnet ist, wobei die Drehzahlregelung im Betrieb auf Basis einer vorgegebenen Solldrehzahl (n_Soii) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressor-Modul (10) mit einer elektronischen Steuereinheit (100) verbunden ist oder diese aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit (100) ausgebildet ist, die Solldrehzahl (n_Soii) in Abhängigkeit eines aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommenen Motorstroms (IB) und eines vorgegebenen maximalen Motorstroms (te max) derart vorzugeben, dass die Solldrehzahl (n_Soii) einer vorgegebenen konstanten Drehzahl (nconst) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) kleiner ist als der vorgegebenen maximalen Motorstrom (te max) und die Solldrehzahl (n_Soii) derart nachgeführt wird, dass der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) dem vorgegebenen maximalen Mo- torstrom (te max) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) wenigstens annähernd dem vorgegebenen maximalen Motorstrom (IB max ) entspricht.

2. Kompressor-Modul (10) gemäß Anspruch 1 , dass die elektronische Steuereinheit (100) ausgebildet ist, den Wert (n_Soii) für die Solldrehzahl dann, wenn der aktuell aufgenommene mittlere Motorstrom (IB) den vorgegebenen maximalen Motorstrom (IB max) erreicht, gemäß einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennfeldes lastabhängig kontinuierlich nachzuführen.

3. Kompressor-Modul (10) gemäß Anspruch 2, dass die elektronische Steuereinheit (100) ausgebildet ist, den Wert (n_Soii) für die Solldrehzahl gemäß der vorgegebenen Kennlinie oder des vorgegebenen Kennfeldes in Abhängigkeit eines in einer Druckluftversorgungsanlage (30) gemessenen Drucks kontinuierlich nachzuführen.

4. Kompressor-Modul (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, mit einem Kennlinienspeicher (94) oder einem Kennfeldspeicher, der mit der elektronischen Steuereinheit (100) verbunden ist und in dem eine Kennlinie oder ein Kennfeld gespeichert ist, welches Werte für die Solldrehzahl in Abhängigkeit eines Druckwerts als Eingangswert für die Kennlinie oder das Kennfeld repräsentiert.

5. Druckluftversorgungsanlage (30), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit: einem oder mehreren Druckluftabnehmern (32; 34), Druckluftleitungen (40), elektrisch steuerbaren Ventilen (44, 46, 48, 50, 52, 54), einer Druckluftsteuerung (56) zum Ansteuern der elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54), einem Kompressor-Modul (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, und einem Druckluftreservoir (36) wobei der oder die Druckluftabnehmer (32; 34) über die Druckluftleitungen (40) und die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) pneumatisch mit dem Kompressor oder Verdichter (12) und/oder dem Druckluftreservoir (36) derart verbunden oder verbindbar sind, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) entweder in einem offenen Betrieb oder in einem geschlossenen Betrieb betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsteuerung (56) ausgebildet ein Stromsignal, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms (IB) repräsentiert, auszuwerten und in dem Fall, dass der aktuelle Motorstrom (IB) den vorgegebenen maximalen Motorstrom (te max) erreicht, einen reduzierten Solldrehzahlwert (nsoii red) derart zu bestimmen, dass der von dem den Kompressor oder Verdichter (12) antreibenden bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) den maximalen Motorstrom (te max) nicht überschreitet, sondern im Rahmen einer Regelgenauigkeit dem maximalen Motorstrom (IB max ) entspricht.

6. Druckluftversorgungsanlage (30), gemäß 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) wenigstes einen Drucksensor (78) aufweist, der mit der elektronischen Steuereinheit (100) des Kompressor-Moduls (10) verbunden ist und einen Eingangswert für eine Kennliniensteuerung oder eine Kennfeldsteuerung der Solldrehzahl (n_Soii) des drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) zum Antreiben des Kompressors (12) durch die elektronische Steuereinheit (100) liefert.

7. Druckluftversorgungsanlage (30), gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsteuerung (56) ausgebildet ist entweder die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage (30) anzusteuern, wenn die nachgeführte, variable Solldrehzahl eine vorgegebene minimale Solldrehzahl (n_Soii min ) erreicht oder unterschreitet, oder die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) entsprechend dem geschlossenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage (30) anzusteuern, solange die nachgeführte, variable Solldrehzahl die vorgegebene minimale Solldrehzahl (nsoii min) überschreitet.

8. Druckluftversorgungsanlage (30), gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsteuerung (56) ausgebildet ist, nach einem Umschalten in den offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage (30) die Solldrehzahl (n_Soii) in Abhängigkeit des aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommenen Motorstroms (IB) und des vorgegebenen maximalen Motorstroms (te max) derart vorzugeben, dass die Solldrehzahl (n_Soii) einer vorgegebenen konstanten Drehzahl (nconst) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) kleiner ist als der vorgegebenen maximalen Motorstrom (te max).

9. Verfahren zum Betreiben eines Kompressor-Moduls (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Bestimmen einer Sollrehzahl (n_Soii) für die Drehzahl des drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) derart, dass die Solldrehzahl (risoii) einer vorgegebenen konstanten Drehzahl (nconst) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) kleiner ist als der vorgegebene maximale Motorstrom (IB max) (nconst, wenn IB < IB max ) und die Solldrehzahl (n_Soii) derart nachgeführt wird, dass der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) dem vorgegebenen maximalen Motorstrom (Iß max) entspricht, solange der aktuell von dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) im Rahmen der Regel- oder Nachrührgenauigkeit dem vorgegebenen maximalen Motorstrom (Iß max) entspricht.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Bestimmen eines reduzierten Solldrehzahlwerts (nsoii red) in Abhängigkeit eines in der Druckluftversorgungsanlage (30) gemessenen Drucks anhand einer gespeicherten Kennlinie oder eines gespeicherten Kennfeldes durchgeführt wird, wenn der aktuelle mittlere Motorstrom (IB) den vorgegebenen maximalen Motorstrom (IB max ) erreicht.

11 . Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30), gemäß wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Auswerten eines Stromsignals, dessen Wert den Wert des aktuellen Motorstroms (IB) repräsentiert, und in dem Fall, dass der aktuelle Motorstrom (IB) den vorgegebenen maximalen Motorstrom (Iß max) erreicht, Bestimmen eines reduzierten Solldrehzahlwerts (n_Soii red) derart, dass der von dem den Kompressor oder Verdichter (12) antreibenden drehzahlgeregelten Elektromotor (14) aufgenommene Motorstrom (IB) den maximalen Motorstrom (Iß max) nicht überschreitet, sondern im Rahmen einer Regelgenauigkeit dem maximalen Motorstrom (Iß max) entspricht.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , gekennzeichnet durch ein Umschalten von einem geschlossenen Betriebsmodus in den offenen Betriebsmodus umzuschalten, wenn die nachgeführte, variable Solldrehzahl eine vorgegebene minimale Solldrehzahl (n_Soii min ) erreicht oder unterschreitet.