EP4710421A1

EP4710421A1 - Betriebsstrategie zur begrenzung der leistungsaufnahme eines bürstenlosen motors für elektrisch angetriebene pkw-luftfederkompressoren durch modus-umschaltung

Info

Publication number: EP4710421A1
Application number: EP24722506.3A
Authority: EP
Inventors: Uwe Stabenow; Jörg Meier; Dirk KIRCHHOFF; Marco Seeger
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: DE102023112177A1; CN121079892A; WO2024231115A1; US20260063120A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsanlage (30), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, die wenigstens folgende Komponenten aus- weist: - einem oder mehreren Druckluftabnehmern (34), - Druckluftleitungen, - elektrisch steuerbaren Ventilen, - einer Druckluftsteuerung (56) zum Ansteuern der elektrisch steuerbaren Ventile, - einem Kompressor oder Verdichter (12) mit einem Elektromotor (14) als Antrieb, und - einem Druckspeicher (36). Der oder die Druckluftabnehmer (32) sind über die Druckluftleitungen und die elektrisch steuerbaren Ventile pneumatisch mit dem Kompressor oder Verdich- ter (12) und/oder dem Druckspeicher (36) derart verbunden oder verbindbar, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) entweder in einem offenen Betriebs- modus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden kann. Erfindungsgemäß weist die Druckluftsteuerung (56) einen Stromsignal-Signal- eingang für ein Stromsignal auf, welches einen von dem den Kompressor oder Verdichter (12) antreibenden Elektromotor (14) aufgenommenen oder aufzu- nehmenden Motorstrom (IB) repräsentiert. Die Druckluftsteuerung (56) ist aus- gebildet, die elektrisch steuerbaren Ventile entsprechend dem offenen Betriebs- modus der Druckluftversorgungsanlage (30) anzusteuern, wenn ein an dem Stromsignal-Signaleingang (92) ein Stromsignal (SIB) anliegt, dass einen mittle- ren Motorstrom (IB) repräsentiert, dessen Betrag gleich oder größer einem vor- gegebenen Maximalwert (I_max) für den Motorstrom ist.

Description

Betriebsstrateqie zur Begrenzung der Leistungsaufnahme eines bürstenlosen Motors für elektrisch angetriebene PKW-Luftfederkompressoren durch Modus- umschaltung

Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsanlage für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen 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.

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 - , einen mit Permanentmagneten besetzten Rotor und eine Motorsteuerung auf. Die Motorsteuerung ist als elektronischer Kommutator derart konfiguriert, dass die Motorsteuerung die Stromzufuhr zu den Spulen des s (im Folgenden auch als Spulen bezeichnet) über Leistungsschalter so steuert, dass die Spulen 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) Spulen digital umschaltet, also entweder kein oder der volle Strom auf die Wicklungen der jeweiligen Spule oder Spulen einer Phase gegeben. Bei der Sinuskommutation wird jede Spule des Motors mit einer um 120° versetzten Sinuskurve bestromt, so dass sich ein kontinuierlich drehendes Magnetfeld 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 - beispielsweise 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 (l/VorsFcase-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 Elektromotors führt eine höhere mechanische Last - also eine höhere mechanische Ausgangsleistung - zwangsläufig zu einer größeren Stromaufnahme des Elektromotors. 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 eine Druckluftversorgungsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, die wenigstens folgende Komponenten ausweist: einem oder mehreren Druckluftabnehmern,

Druckluftleitungen, elektrisch steuerbaren Ventilen, einer Druckluftsteuerung zum Ansteuern der elektrisch steuerbaren Ventile, einem Kompressor oder Verdichter mit einem Elektromotor als Antrieb, und einem Druckspeicher.

Der oder die Druckluftabnehmer sind 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.

Im geschlossenen Betriebsmodus wird dem oder den Druckluftabnehmern Druckluft aus dem Druckspeicher oder Druckluft aus dem Druckluftabnehmer dem Druckspeicher zugeführt, jeweils unter Zuhilfenahme des Kompressors oder Verdichters. Hierzu werden die elektrisch steuerbaren Ventile und der Kompressor oder Verdichter von der Druckluftsteuerung entsprechend dem geschlossenen Betriebsmodus angesteuert. Im offenen Betriebsmodus wird dem oder den Druckluftabnehmern oder dem Druckspeicher Druckluft mittels des Kompressors oder Verdichters aus der Umgebung zugeführt. Hierzu werden die elektrisch steuerbaren Ventile von der Druckluftsteuerung entsprechend dem offenen Betriebsmodus angesteuert.

Erfindungsgemäß weist die Druckluftsteuerung einen Stromsignal-Signaleingang für ein Stromsignal auf, welches einen von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden Elektromotor aufgenommenen oder aufzunehmenden Motorstrom repräsentiert. Die Druckluftsteuerung ist ausgebildet, die elektrisch steuerbaren Ventile entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage anzusteuern, wenn ein an dem Stromsignal-Signaleingang ein Stromsignal anliegt, dass einen mittleren Motorstrom repräsentiert, dessen Betrag gleich oder größer einem vorgegebenen Maximalwert für den Motorstrom ist. Als Kriterium für das Umschalten des Betriebsmodus wird vorzugsweise nicht der Momentanwert des Motorstroms herangezogen, sondern ein mittlerer Motorstrom, der den kurzzeitigen Mittelwert des Motorstroms repräsentiert, damit ein Umschalten des Betriebsmodus nicht bereits von einer kurzfristige Stromspitze oder zyklischen Schwankungen des Momentanwerts des Motorstroms ausgelöst wird. Der Wert für den mittleren Motorstrom kann beispielsweise von der Motorsteuerung gebildet werden, indem diese die beispielsweise drei Phasenströme misst und daraus dann die mittlere Stromaufnahme des Elektromotors berechnen.

Die Erfindung erlaubt es, den Elektromotor standardmäßig auf eine konstante Drehzahl auszulegen. Erfindungsgemäß wird bei Überschreitung der zulässigen Stromaufnahme die notwendige Antriebsleistung des Kompressors oder Verdichters durch Umschalten von dem geschlossenen auf den offenen Betriebsmodus reduziert. Dazu wird die aktuelle, zeitlich gemittelte oder tiefpassgefilterte Stromaufnahme des Elektromotors zum Antreiben des Kompressors oder Verdichters ermittelt, bei Überschreiten des definierten Grenzwertes wird der geschlossene Betrieb der Druckluftversorgungsanlage beendet und die Regelung im offenen Betriebsmodus zu Ende gebracht. Die Modusumschaltung auf Basis des mittleren Motorstroms hat dabei den Vorteil, dass die aggregatespezifischen Toleranzen, die unterschiedlichen Druckbereiche und weitere, den Strom beeinflussende Werte nicht in Form von Worst- Case-Annahmen vorgehalten werden müssen, sondern die Performance des Kompressors in allen Betriebsbereichen maximiert wird.

Außerdem erlaubt es die Erfindung, die Drehzahl des Kompressors nebst Antrieb konstant zu halten, da bei Überschreiten des maximal zulässigen Motorstrom Imax keine Drehzahlabsenkung, sondern eine Verringerung der Last durch Modusumschaltung erfolgt.

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

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

Vorzugsweise sind der Kompressor oder Verdichter mit dem 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 Elektromotor ist vorzugsweise ein drehzahlgeregelter BLDC-Motor, dem im Betrieb wenigstens eine Solldrehzahl vorgegeben ist.

Insbesondere im Hinblick auf ein Ablassen von Luft aus dem Druckluftabnehmer, beispielsweise beim Senken eines Fahrzeugs mit einer Luftfederanlage ist es vorteilhaft, wenn die Druckluftsteuerung ausgebildet ist, einen von dem Elektromotor aufzunehmenden mittleren Motorstrom prädiktiv anhand eines Luftdrucks in der Druckluftversorgungsanlage und einer Anforderung - insbesondere einer "Senken' -Anforderung - an den Druckluftabnehmer zu bestimmen. Wenn der prädiktiv bestimmte mittlere Motorstrom mit der vorgegebenen Drehzahl den definierten Maximalwert für den Motorstrom erreicht oder überschreitet, wird im ersten Schritt die Motordrehzahl derart festgelegt, dass ein Erreichen oder Überschreiten des zulässigen Stroms verhindert wird. Aus insbesondere akustischer Sicht vorteilhaft hier ist die Tatsache, dass somit der gesamte Senken-Vorgang ohne weitere Drehzahlanpassung durchgeführt werden kann. Ergibt die Festlegung dieser Drehzahl im ersten Schritt einen zu niedrigen Wert, erfolgt als zweiter Schritt ein Start des Senken-Vorgangs im offenen Betrieb. Vorteilhaft ist hier das Vermeiden eines Umschaltens vom geschlossenen in den offenen Betrieb während des aktuellen Senken-Vorganges, da dieses Umschalten eine Aktivierung von mehreren Ventilen erforderlich macht. Die damit verbundene, spürbare Verzögerung im Absenkvorgang wird mit diesem Verfahren sicher vermieden

Im Falle einer „Heben“-Anforderung - also wenn dem Druckluftabnehmer Druckluft zugeführt werden muss, kann ein Umschalten von dem geschlossenen in den offenen Betriebsmodus einfach durch Schließen (Deaktivieren) eines Boostventils erfolgen. Vorzugsweise weist die Druckluftversorgungsanlage einen Drucksensor auf, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass dieser im Betrieb einen in der Druckluftversorgungsanlage herrschenden Luftdruck erfasst und ein dieses repräsentierende Drucksignal an die Druckluftsteuerung ausgibt. Auf Basis des Drucksignals und einem Anforderungssignal kann die die Druckluftsteuerung den erforderlichen Motorstrom prädiktiv bestimmen und mit dem vorgegebene maximalen Motorstrom Imax vergleichen, um ggf. eine Drehzahlanpassung oder eine Modusumschaltung zu bewirken.

Vorzugsweise weist die Druckluftversorgungsanlage ein Reservoirventil auf, das pneumatisch zwischen dem Druckspeicher und einer pneumatischen Hauptdruckleitung angeordnet ist.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Druckluftversorgungsanlage ein Boostventil aufweist, das pneumatisch zwischen dem Druckspeicher und einer Boost- und Rückflussleitung angeordnet ist.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren des Anspruchs 10. Das Verfahren dient 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 oder Verdichter mit einem Elektromotor als Antrieb, und einem Druckspeicher.

Hiervon sind der oder die Druckluftabnehmer über die Druckluftleitungen und die elektrisch steuerbaren Ventile pneumatisch mit dem Kompressor oder Verdichter und/oder dem Druckspeicher derart verbunden oder verbindbar, dass die Druckluftversorgungsanlage entweder in einem offenen Betriebsmodus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden kann.

Gemäß dem Verfahren wird der Druckluftsteuerung im Betrieb ein Stromsignal zugeführt, welches einen von dem den Kompressor oder Verdichter antreibenden Elektromotor aufgenommenen oder aufzunehmenden Motorstrom repräsentiert. Die Druckluftsteuerung schaltet die Druckluftversorgungsanlage von dem geschlossen in den offenen Betriebsmodus um und steuert die elektrisch steuerbaren Ventile entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage an, wenn ein an dem Stromsignal-Signaleingang ein Stromsignal anliegt, dass einen mittleren Motorstrom IB repräsentiert, dessen Betrag gleich oder größer einem vorgegebenen Maximalwert Imax für den Motorstrom ist. Der mittlere Motorstrom ist ein über einen Zeitraum von wenigen Zehntelsekunden gemittelter und/oder tiefpassgefilterter Wert des Motorstroms. Durch das Bilden eines kurzzeitigen Mittelwerts des Motorstroms IB oder eine Tiefpassfilterung des Motorstroms wird verhindert, dass kurzfristige Spitzenwerte des Motorstroms bereits zu einer Modusumschaltung führen.

Vorzugsweise erfolgt das Umschalten vom geschlossenen Betriebsmodus in dem offenen Betriebsmodus, dann, wenn dem Druckabnehmer Druckluft zugeführt wird, durch Deaktivieren des Boostventils. Hierzu weist die Druckluftversorgungsanlage ein Boostventil auf, das pneumatisch mit dem Druckspeicher verbunden ist.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante erfolgt das Umschalten vom geschlossenen Betriebsmodus in dem offenen Betriebsmodus dann, wenn aus dem Druckabnehmer Druckluft abgeführt werden soll, durch Abschalten des Kompressors, Schließen (Deaktivieren) des Rückflussventils und des Reservoirventils und Öffnen (Aktivieren) des Ablassventils. Hierzu weist die Druckluftversorgungsanlage ein Ablassventil, ein Rückflussventil und ein Reservoirventil auf, das pneumatisch mit dem Druckspeicher verbunden ist. Da der mittlere Motorstrom proportional zu dem vom Kompressor jeweils benötigten Antriebsdrehmoment ist (Drehmomentenbedarf), kann das Auswahlen des offenen Betriebsmodus oder des geschlossenen Betriebsmodus auf dem Wege der prädiktiven Steuerung auch ganz ohne Berücksichtigung des Motorstroms selbst erfolgen, sondern allein auf Basis der den Drehmomentenbedarf des Kompressors bei gegebener Drehzahl beeinflussenden Einflussgrößen und deren absehbarer zeitlicher Entwicklung - beispielsweise des mit sich füllendem Druckspeicher wachsenden Gegendrucks. Dies - die prädiktive Auswahl des offenen oder des geschlossenen Betriebsmodus und die dementsprechende Ansteuerung der Druckluftversorgungsanlage - stellt einen eigenständigen Erfindungsgedanken dar, der sowohl in Kombination mit der hier beschriebenen Mo- dusumschaltung auf Basis des Motorstroms als auch unabhängig vom Motorstrom verwirklicht werden kann. Die nachfolgend skizzierten Verfahrensvarianten können also auch unabhängig von dem vorstehend skizzierten Verfahren verwirklicht werden.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante aktiviert die Druckluftsteuerung für den Fall, dass aus dem Druckabnehmer Druckluft abgeführt werden soll, den geschlossenen Betriebsmodus, wenn der Druck in dem Druckspeicher geringer als ein vorgegebener oder erlernter Speicherdruckgrenzwert ist, oder den offenen Betriebsmodus, wenn der Druck in dem Druckspeicher höher ist, als ein vorgegebener oder erlernter Speicherdruckgrenzwert. Hierzu weist die Druckluftversorgungsanlage einen Drucksensor an dem Druckluftspeicher sowie ein Ablassventil, ein Rückflussventil und ein Reservoirventil auf, das pneumatisch mit dem Druckspeicher verbunden ist.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante aktiviert die Druckluftsteuerung für den Fall, dass aus dem Druckabnehmer Druckluft abgeführt werden soll, den offenen Betriebsmodus, indem die Druckluftsteuerung auf Basis der vorliegenden Informationen über Speicherdruck in dem Druckspeicher und dem Volumen des Druckspeichers, dem Druck im Druckluftabnehmer oder einer oder mehrerer seiner Komponenten und deren Volumina und Höhenstand den zu erwartenden Speicherdruck vorab berechnet oder abschätzt, und aktiviert den offenen Betriebsmodus in dem Fall, dass der berechnete oder abgeschätzte Speicherdruck einen vorgegebenen Speicherdruckgrenzwert übersteigt. Dann bleibt der Kompressor abgeschaltet, das Rückflussventil und das Reservoirventil bleiben geschlossen (deaktiviert) und das Ablassventils wird geöffnet (aktiviert). Somit wird der Kompressor nicht eingeschaltet, das Rückflussventil und das Reservoirventil verbleiben in der geschlossenen Position und lediglich das Ablassventil und die jeweiligen Druckabnehmerventile werden geöffnet.

Vorzugsweise legt die Druckluftsteuerung den Speicherdruckgrenzwert aus einer im Betrieb des Kompressor-Moduls gelernten Korrelation von Gegendruck und Stromaufnahme adaptiv fest.

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 Vor- teile, 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 Kompressor-Modul mit Kompressor, Elektromotor und Motorsteuerung;

Fig. 4 eine skizzenhafte Darstellung zur Illustration der Funktionsweise eines bürstenlosen Elektromotors;

Fig. 5 Diagramme zur Illustration des Anstiegs der Stromaufnahme eines Elektromotors bei steigendem Gegendruck

Fig. 6 eine symbolische Darstellung von Kompressor und einem diesen antreibenden bürstenlosen Elektromotor mit Motorsteuerung; und

Fig. 7 Diagramme zur Illustration der Wirkung des erfindungsgemäßen Umschaltens vom geschlossenen Betriebsmodus (Fig. 7a) in den geschlossenen Betriebsmodus (Fig. 7b) auf die Stromaufnahme des den Kompressor antreibenden Elektromotors.

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 ein Kompressor 12 und dessen Antrieb 14, Druckluftleitungen 22, 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 Signale zum Aktivieren an die einzelnen elektrisch steuerbaren Ventile ausgeben und so die Druckluftversorgungsanlage 30 steuern kann. Die Druckluftsteuerung 56 ist mit einem Speicher 90 für Betriebsvorgaben verbunden oder enthält diesen. Außerdem weist die Druckluftsteuerung 56 verschiedene Signaleingänge auf, z.B. einen Signaleingang 90 für ein Anforderungssignal SAnf, einen Signaleingang 92 für ein einen Motorstrom IB repräsentierendes Signal SIB, einen Signaleingang 94 für ein einen in einer Hauptdruckleitung 42 der Druckluftversorgungsanlage 30 herrschenden Luftdruck PA repräsentierendes Signal SpAni, einen Signaleingang 96 für ein einen in einem Druckspeicher 36 der Druckluftversorgungsanlage 30 herrschenden Luftdruck PA repräsentierendes Signal SPR und einen Signaleingang 98 für ein einen an einem Druckabnehmer 34 herrschenden Luftdruck PAbn repräsentierendes Signal SpAbn. Anstelle des Kompressors 12 kann auch eine Art Verdichter vorgesehen sein.

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

Nachfolgend wird zunächst beschrieben, wie den Druckluftabnehmern 34, also z.B. den Federbälgen 24 einer Luftfederanlage 32 eines Fahrzeugs, Druckluft 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 Stufe 12.1 und eine zweite Stufe 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 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 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 Luftfederung 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.

Das Kompressor-Modul

Das in Fig. 3 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 Motorsteuerung (16, siehe Fig. 6; in Fig. 1 nicht dargestellt; typischerweise direkt an dem Elektromotor 14 angeflanscht) sowie weiteren Komponenten wie z.B. Lufttrockner 18 und Luftverteiler 20 etc. ausgebildet.

Fig. 4 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 elektronische Motorsteuerung 16 (siehe Fig. 6) auf. Die Motorsteuerung 16 ist als elektronischer Kommutator derart konfiguriert, dass die Motorsteuerung 16 die Stromzufuhr zu den Spulen 14.3 des s 14.1 über Leistungsschalter und die Anschlüsse A, B und C so steuert, dass die Spulen 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 14 mit einem Bürsten-Kommutator.

Zu Erzeugern des Drehfeldes durch periodisches Bestromen der Spulen 14.3 über die Anschlüsse A, B und C ist die Motorsteuerung 16 vorgesehen, die als elektronischer Kommutator fungiert; siehe Fig. 6.

Über die Motorsteuerung 16 erfolgt auch in an sich bekannter Weise eine Drehzahlregelung des Elektromotors 14. Hierfür wird der Motorsteuerung 16 eine Solldrehzahl vorgegeben. Zum Vorgeben der Solldrehzahl ist eine elektronische Steuereinheit 100 vorgesehen, der von der Motorsteuerung 16 ein Wert für den mittleren Motorstrom zugeführt wird oder die mit einem Stromsensor 58, 102 verbunden ist, der den jeweiligen von dem Elektromotor 14 im Betrieb aufgenommen Motorstrom erfasst.

Die Stromaufnahme des Elektromotors 14 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. 35A übersteigen kann. Zur Einhaltung der max. 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 Überschreitung der zulässigen Stromaufnahme (meist 35A) die notwendige Antriebsleistung des Verdichters zu reduzieren. Dazu wird die aktuelle Stromaufnahme des Verdichters ermittelt, bei Überschreitung des definierten Grenzwertes wird der geschlossene Betrieb des Verdichters beendet und die Regelung im offenen Betriebsmodus zu Ende gebracht.

Die Modusumschaltung auf Basis des mittleren Motorstroms hat dabei den Vorteil, dass die aggregatespezifischen Toleranzen, die unterschiedlichen Druckbereiche und weitere, die Stromaufnahme des Elektromotors - also den Motorstrom - beeinflussende Werte nicht in Form von Worst-Case-Annahmen vorgehalten werden müssen, sondern aggregatespezifisch erfasst und die Performance des Kompressors in allen Betriebsbereichen maximiert wird.

Üblicherweise wird die pneumatische Leistung eines Verdichters für Luftfedersystem auf den häufigsten Betriebspunkt ausgelegt. Beispielsweise wird ein Volumenstrom von 1301/min bei 11 bar Aufladedruck und 11 bar Gegendruck gefordert. Die maximale Stromaufnahme von 35A gilt dagegen in allen Arbeitsbereichen (Betriebs- und Umgebungsdrücke, Spannungen).

Um den Elektromotor nicht zu groß auszulegen, wird er auf eine Stromaufnahme von ca. 30A 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 35A hinaus (Strom ~ Drehmoment).

In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel steigt der Strom mit mehr als 2A 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 60A auf 35A reduziert werden, müsste die Drehzahl auf 58% der ursprünglichen reduziert werden, von z.B. 2850min’¹ auf unter 1700min’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. 35A 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 27T X 71 = J] X [/ x / 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

Für das erfindungsgemäße Umschalten von dem geschlossenen in den offenen Betriebsmodus im Falle des Erreichens oder Überschreitens eines vorgegeben maximalen Motorstroms wird die Stromaufnahme des Antriebsmotors 14 für den Kompressor 12 permanent ermittelt. Sobald die Stromaufnahme (d.h. der Motorstrom) für eine gewisse Zeit den vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wird der Drehmomentenbedarf des Kompressors durch Umschaltung in den offenen Betrieb reduziert. Im gezeigten Beispiel erreicht der Motorstrom im aufgeladenen Betrieb den Stromgrenzwert von 35A bei einem Gegendruck von ca. 11 bar. Würde die Druckluftversorgungsanlage 30 in der geschlossenen Betriebsart weiter betrieben werden, würde der zum Elektromotor 14 zum Antreiben des Kompressors 12 einen Motorstrom von 48A aufnehmen. Durch das Umschalten in den offenen Betriebsmodus dagegen sinkt die Stromaufnahme des Elektromotors 14 auf ca. 19A, allerdings natürlich bei entsprechend reduziertem Volumenstrom. Dies ist in Figur 7 dargestellt.

Das Kompressor-Modul 10 wird vorteilhafterweise so ausgelegt, dass es die überwiegende Anzahl der Nutzungsbedingungen ohne Modusumschaltung durchführen kann. Lediglich Worst Case Betriebsbedingungen wie maximale Zuladung plus maximaler Höhenstand oder hohe Achsverschränkung sollten zu einem entsprechenden Umschalten in den offenen Betrieb führen.

Weiterhin sollte sich die Basisauslegung des Kompressors 12 und des zugehörigen Elektromotors 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 Umschaltung von einem geschlossenen in einen offenen Betriebsmodus 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.

Das Umschalten von dem geschlossenen in den offenen Betrieb erfolgt im Beispielsfall wie nachfolgend beschrieben.

Das Umschalten von Heben mittels Boost (also vom geschlossenen Betriebsmodus) auf Heben im offenen Betriebsmodus erfolgt sehr einfach durch Abschalten (Deaktivieren und damit Schließen) des Boostventils 54. Bei Reflow-Lowering-Aktivitäten (also beim Entlüften im geschlossenen Betriebsmodus z.B. zum Senken des Fahrzeugs) ist das Umschalten auf den offenen Betriebsmodus etwas komplexer, da der Kompressor 12 abgeschaltet werden muss, Rückflussventil 48 und Reservoirventil 52 sind zu schließen sowie das Ablassventil 50 zu öffnen. Daher ist hier eine Vorhersageregelung vorteilhaft, wie sie nachfolgend erläutert wird.

Für die Vorhersageregelung wird nicht (nur) der Motorstrom ermittelt, sondern auch der Druck P auf der Druckseite des Kompressors 12 oder in dem Druckspeicher 36. Hierzu ist wenigstens ein P-U-Wandler als Drucksensor 78 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise an der Hauptdruckleitung 40 oder dem Druckspeicher 36 oder an beiden Orten und auch an weiteren Orten vorgesehen sein, je nachdem, welcher Druck beispielsweise für eine prädiktive Steuerung erfasst werden soll.

Die Genauigkeit der Prädiktion des Motorstroms IB, pra und damit Entscheidung, ob beispielsweise ein Senken im offenen oder im geschlossenen Betriebsmodus erfolgt, kann über folgende Fälle 1 bis 3 durch steigende Prognosekomplexität verbessert werden.

Da der Motorstrom proportional zu dem vom Kompressor jeweils benötigten Antriebsdrehmoment ist (Drehmomentenbedarf), kann das Auswählen des offenen Betriebsmodus oder des geschlossenen Betriebsmodus auf dem Wege der prä- diktiven Steuerung auch ganz ohne Berücksichtigung des Motorstroms selbst erfolgen, sondern allein auf Basis der den Drehmomentenbedarf des Kompressors bei gegebener Drehzahl beeinflussenden Einflussgrößen und deren absehbarer zeitlicher Entwicklung - beispielsweise des mit sich füllendem Druckspeicher wachsenden Gegendrucks. Dies - die prädiktive Auswahl des offenen oder des geschlossenen Betriebsmodus und die dementsprechende Ansteuerung der Druckluftversorgungsanlage - stellt einen eigenständigen Erfindungs- gedanken dar, der sowohl in Kombination mit der hier beschriebenen Mo- dusumschaltung auf Basis des Motorstroms als auch unabhängig vom Motorstrom verwirklicht werden kann.

Im einfachsten Fall 1 ist die Druckluftsteuerung ausgebildet auf eine "Senken"- Anforderung hin entweder den geschlossenen Betriebsmodus oder den offenen Betriebsmodus allein in Abhängigkeit des aktuellen Speicherdrucks (d.h. des Luftdrucks in dem Druckspeicher) zu aktivieren. Ist der aktuelle Speicherdruck zu nah an einem max. zulässigen Speicherdruckgrenzwert, so dass nicht genug Luftmasse im Druckspeicher zusätzlich ablegt werden kann, um genügend Luft aus dem Luftabnehmer ablassen zu können (also beispielsweise das Fahrzeug weit genug zu senken), dann wird von Anfang der offene Betrieb gewählt, um ein Umschalten des Betriebsmodus während des Absenkens zu vermeiden. Die Druckluftsteuerung ist zu diesem Zweck unter anderem als Druckschätzer ausgebildet.

Im zweiten Fall ist die Druckluftsteuerung ausgebildet auf Basis der vorliegenden Informationen über Speicherdruck und -volumen, Balgdruck, Balggeometrie und Höhenstand sowie der angeforderten Regelung (z.B. Heben oder Senken) den sich einstellenden (d.h. zu erwartenden) Speicherdruck vorab zu berechnen (Luftmassenmanager) bzw. bei nicht vollständiger Datenlage abzuschätzen (Luftmassenschätzer). Übersteigt der berechnete oder abgeschätzte Speicherdruck einen vorgegebenen oder erlernten Speicherdruckgrenzwert, dann wird der Absenkvorgang von vornherein durch Balgentlüftung in die Atmosphäre, also im offenen Betriebsmodus durchgeführt. Eine Umschaltung findet während des Absenkens nicht statt.

In einer dritten, vorteilhaften Ausführung ist die Druckluftsteuerung ausgebildet einen Druckgrenzwert aus Fall 2, aber auch aus Fall 1 , aus einer im Betrieb des Kompressor-Moduls 10 gelernten Korrelation von Gegendruck und Stromaufnahme adaptiv festzulegen. Hier werden die unvermeidlichen Gerätetoleranzen dahingehend kompensiert, dass die Umschaltung kompressorindividuell in Form einer Selbstkalibrierung erfolgt. Bezuqszeichen (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 Spule

14.4. Hall-Sensor

16 elektronische Motorsteuerung (Motorelektronik)

18 Lufttrockner

20 Luftverteiler

22 Druckluftleitung (allgemein)

30 Druckluftversorgungsanlage

32 Luftfederanlage

34 Bälge der Luftfedern

36 Druckspeicher

38 Lufttrockner

40 Hauptdruckleitung (spezielle Druckluftleitung)

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 (elektrisch gesteuert)

62 Rückstellfeder

64 Steuermagnet 70 3/2-Wege-Ventil (pneumatisch gesteuert) zu indirekten Entlüftung

72 Rückstellfeder

74 Steuerkolben

76 Boost- und Rückflussleitung

78 Drucksensor; P-U-Wandler

80 Drossel

82 Komponenten für den geschlossenen Betrieb

84 Komponenten für die indirekte Entlüftung

90 Speicher für Betriebsvorgaben

92 Stromsignaleingang

94 Drucksignaleingang für ein den Druck im Druckspeicher 36 repräsentierendes Signal

96 Drucksignaleingang für ein den Druck der Druckluft in der Hauptdruckleitung der Druckluftversorgungsanlage repräsentierendes Signal

98 Drucksignaleingang für ein den Druck der Druckluft am Druckluftabnehmer repräsentierendes Signal

100 elektronische Steuereinheit

PAbn Druck der Druckluft am Druckluftabnehmer

SpAbn den Druck der Druckluft am Druckluftabnehmer repräsentierendes Signal

PAni Druck der Druckluft in der Hauptdruckleitung der Druckluftversorgungsanlage

SpAni den Druck der Druckluft in der Hauptdruckleitung der Druckluftversorgungsanlage repräsentierendes Signal

PR Druck der Druckluft im Druckspeicher

PR grenz Speicherdruckgrenzwert, Grenzwert für den Druck der Druckluft im Druckspeicher

PR gesch abgeschätzter Druck der Druckluft im Druckspeicher

SPR den Druck der Druckluft im Druckspeicher repräsentierendes Signal n_Soii Solldrehzahl (Betriebsvorgabe)

IB Motorstrom repräsentierendes Signal

SIB den Motorstrom

SAnf Anforderungssignal V Volumen eines Druckluftabnehmers, insb. einer Luftfeder h Höhenstand eines Druckluftabnehmers, insb. einer Luftfeder

Claims

Patentansprüche

1 . 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 (12) mit einem Elektromotor (14) als Antrieb, und einem Druckspeicher (36) wobei der oder die Druckluftabnehmer (32; 34) über die Druckluftleitungen (22) und die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) pneumatisch mit dem Kompressor (12) und/oder dem Druckspeicher (36) derart verbunden oder verbindbar sind, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) entweder in einem offenen Betriebsmodus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden kann, 14) dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsteuerung (56) einen Stromsignal-Signaleingang (90) für ein Stromsignal (Si) aufweist, welches einen von dem den Kompressor (12) antreibenden Elektromotor (14) aufgenommenen oder aufzunehmenden Motorstrom (IB) repräsentiert, wobei die Druckluftsteuerung (56) ausgebildet ist, die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage (30) anzusteuern, wenn ein an dem Stromsignal-Signaleingang (92) ein Stromsignal (SIB) anliegt, dass einen mittleren Motorstrom (IB) repräsentiert, dessen Betrag gleich oder größer einem vorgegebenen Maximalwert (Imax) für den Motorstrom ist.

2. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsignal-Signaleingang (92) mit mindestens einem Stromsensor (58, 102) verbunden ist, welcher ausgebildet ist einen von dem den Kompressor (12) antreibenden Elektromotor (14) aufgenommen Motorstrom (IB) ZU erfassen und ein dieses repräsentierende Signal (SIB) an die Druckluftsteuerung (56) auszugeben.

3. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftabnehmer (32) eine Luftfederanlage (32) mit einem oder mehreren Bälgen (34) ist.

4. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) mit dem Elektromotor (14) zu einer baulichen Einheit (10) zusammengefasst ist.

5. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) ein drehzahlgeregelter BLDC-Motor ist und wenigstens eine Solldrehzahl (n_Soii) vorgegeben ist.

6. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftsteuerung (56) ausgebildet ist, einen von dem Elektromotor (14) aufzunehmenden Motorstrom (Iß pra) prädiktiv anhand eines Luftdrucks (PA ) in der Druckluftversorgungsanlage (30) und einer Anforderung (SAnf) - insbesondere einer "Senken' -Anforderung (SANF senken) - an den Druckluftabnehmer (32;

34) zu bestimmen und ein Umschalten in den offenen Betrieb zu bewirken, wenn der prädiktiv bestimmte Motorstrom (Iß pra) den vorgegebenen Maximalwert (Ißmax) für den Motorstrom erreicht oder überschreitet.

7. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) einen Drucksensor (78) aufweist, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass er im Betrieb einen in der Druckluftversorgungsanlage (30) herrschenden Luftdruck (PAni) erfasst und ein dieses repräsentierende Drucksignal (SpAni) an die Druckluftsteuerung (56) ausgibt.

8. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) ein Reservoirventil (52) aufweist, das pneumatisch zwischen dem Druckspeicher (36) und einer pneumatischen Hauptdruckleitung (40) angeordnet ist.

9. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) ein Boostventil (54) aufweist, das pneumatisch zwischen dem Druckspeicher (36) und einer Boost- und Rückflussleitung (76) angeordnet ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer 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 (12) mit einem Elektromotor (14) als Antrieb, und einem Druckspeicher (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 (12) und/oder dem Druckspeicher (36) derart verbunden oder verbindbar sind, dass die Druckluftversorgungsanlage (30) entweder in einem offenen Betriebsmodus oder in einem geschlossenen Betriebsmodus betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftsteuerung (56) im Betrieb ein Stromsignal (SIB) zugeführt wird, welches einen von dem den Kompressor (12) antreibenden Elektromotor (14) aufgenommenen oder aufzunehmenden Motorstrom (IB) repräsentiert, und die Druckluftsteuerung (56) die Druckluftversorgungsanlage (30) von dem geschlossen in den offenen Betriebsmodus umschaltet und die elektrisch steuerbaren Ventile (44, 46, 48, 50, 52, 54) entsprechend dem offenen Betriebsmodus der Druckluftversorgungsanlage (30) ansteuert, wenn an dem Stromsignal-Signaleingang (92) ein Stromsignal (SIB) anliegt, dass einen mittleren Motorstrom (IB) repräsentiert, dessen Betrag gleich oder größer einem vorgegebenen Maximalwert (temax) für den Motorstrom ist.

11 . Verfahren gemäß Anspruch 10 zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30), die ein Boostventil (54) aufweist, das pneumatisch mit dem Druckspeicher (36) verbunden ist, wobei das Umschalten vom geschlossenen Betriebsmodus in den offenen Betriebsmodus dann, wenn dem Druckabnehmer (32) Druckluft zugeführt wird, durch Deaktivieren des Boostventils (54) erfolgt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11 zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30), die ein Ablassventil (50), ein Rückflussventil (48) und ein Reservoirventil (52) aufweist, das pneumatisch mit dem Druckspeicher (36) verbunden ist, wobei das Umschalten vom geschlossenen Betriebsmodus in dem offenen Betriebsmodus dann, wenn aus dem Druckabnehmer (32) Druckluft abgeführt wird, durch Abschalten des Kompressors (12), Schließen (Deaktivieren) des Rückflussventils (48) und des Reservoirventils (52) und Öffnen (Aktivieren) des Ablassventils (50) erfolgt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11 zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30), die einen Drucksensor (78) an dem Druckluftspeicher (36) sowie ein Ablassventil (50), ein Rückflussventil (48) und ein Reservoirventil (52) aufweist, das pneumatisch mit dem Druckspeicher verbunden ist, wobei die Druckluftsteuerung (56) für den Fall, dass aus dem Druckabnehmer (32) Druckluft abgeführt werden soll, den geschlossenen Betriebsmodus zu aktiviert, wenn der aktuelle Speicherdruck in dem Druckspeicher (36) geringer als ein Speicherdruckgrenzwert (PR grenz) ist, oder den offenen Betriebsmodus aktiviert, wenn der aktuelle Speicherdruck (PR) in dem Druckspeicher (36) gleich oder größer als ein Speicherdruckgrenzwert (PR grenz) ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11 zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30), die einen Drucksensor (78) an dem Druckluftspeicher (36) sowie ein Ablassventil (50), ein Rückflussventil (48) und ein Reservoirventil (52) aufweist, das pneumatisch mit dem Druckspeicher (36) verbunden ist, wobei die Druckluftsteuerung (56) für den Fall, dass aus dem Druckabnehmer (32) Druckluft abgeführt werden soll, ausgebildet ist auf Basis der vorliegenden Informationen über Speicherdruck in dem Druckspeicher (36) und dem Volumen des Druckspeichers (36), dem Druck (PAbn) im Druckluftabnehmer (32; 34) oder einer oder mehrerer seiner Komponenten (34) und deren Volumina (V) und Höhenstand (h) den zu erwartenden Speicherdruck (PR) vorab zu berechnen oder abzuschätzen, und für den Fall, dass der berechnete oder abgeschätzte Speicherdruck (PRgesch) einen vorgegebenen Speicherdruckgrenzwert (PR grenz) übersteigt, den offenen Betriebsmodus zu aktivieren, indem der Kompressor (12) abgeschaltet wird, das Rückflussventil (48) und das Reservoirventil (52) geschlossen (deaktiviert) werden und das Ablassventils (50) geöffnet (aktiviert) wird.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Druckluftsteuerung (56) den Speicherdruckgrenzwert (PR grenz) aus einer im Betrieb des Kompressor-Moduls (10) gelernten Korrelation von Gegendruck (PA ) und Stromaufnahme (IB) adaptiv festlegt.