EP4710422A1

EP4710422A1 - Kompressor-modul, druckluftversorgungsanlage und verfahren zum betreiben einer druckluftversorgungsanlage mit dem kompressor-modul

Info

Publication number: EP4710422A1
Application number: EP24722193.0A
Authority: EP
Inventors: Uwe Stabenow; Jörg Meier
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: DE102023112173A1; US20260066832A1; WO2024231114A1; CN121039946A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompressor-Modul (10), insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage (20) eines Fahrzeugs. Das Kompressor-Modul (10) weist einen Kompressor (12) und einen drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor (14) zum Antreiben des Kompressors (12) auf. Im Betrieb des Elektromotors (14) tritt ein Motorstrom (I_B) auf. Dem Elektromotor (14) ist eine Motorelektronik mit elektronischem Kommutator und Drehzahlregelung zugeordnet. Das Kompressor-Modul ist mit einer elektronischen Steuereinheit (100) verbunden ist oder weist diese auf, wobei die elektronische Steuereinheit (100) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des mittleren Motorstroms (IB) eine von wenigstens zwei verschiedenen Solldrehzahlen für den Elektromotor (14) vorzugeben, nämlich wenigstens eine vordefinierte erste Solldrehzahl (n_{1, soll}) und eine vordefinierte zweite Solldrehzahl (n_{2, soll}), die geringer als die vordefinierte erste Solldrehzahl (n_{1, soll}) ist, und von dem Vorgeben der vordefinierten ersten Solldrehzahl (n_{1, soll}) auf ein Vorgeben der vordefinierten zweiten Solldrehzahl (n_{2, soll}) zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom (IB) einen vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenz- wert (I_max; I_{max, red}) erreicht oder überschreitet.

Description

Kompressor-Modul, Druckluftversorgungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage mit dem Kompressor-Modul

Die Erfindung betrifft ein Kompressor-Modul, insbesondere ein Kompressor-Modul für eine Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch eine Druckluftversorgungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit dem Kompressor-Modul und außerdem ein Verfahren zum Betreiben der Druckluftversorgungsanlage mit dem Kompressor-Modul und einem drehzahlgeregelten Elektromotor zum Antreiben des Kompressors.

Kompressor-Module werden beispielsweise für Druckluftversorgungsanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet. In Kraftfahrzeugen können Druckluftversorgungsanlagen beispielsweise eine Luftfederanlage mit Luftfedern als Druckluftabnehmern und/oder eine pneumatische Bremsanlage mit Druckluftbremsen als Druckluftabnehmern 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. Verdichter oder Kompressoren werden in der vorliegenden Beschreibung als Synonyme verwendet und bezeichnen Aggregate, die Luft komprimieren, also Luft verdichten.

Als Elektromotoren zum Antreiben von Verdichtern werden vorzugsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren: Brush Less Direct Current-Moto- ren) 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 auch unter ungünstigen Voraussetzungen, die nur selten auftreten (H/drsf-case-Betriebsfall) ausreichend Druckluft zur Verfügung stellen muss. Dazu muss auch der Antrieb, also der bürstenlose Gleichstrommotor, entsprechend ausgelegt sein. Bei gegebener Versorgungsspannung des bürstenlosen Gleichstrommotors führt eine höhere mechanische Last - also eine höhere mechanische Ausgangsleistung - zwangsläufig zu einer größeren Stromaufnahme des bürstenlosen Gleichstrommotors. Zum Schutz des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs muss die maximale Stromaufnahme eines bürstenlosen 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 ein Kompressor-Modul gemäß Anspruch 1 , insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Kompressor-Modul weist einen Kompressor und einen drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor zum Antreiben des Kompressors auf, bei dessen Betrieb ein Motorstrom IB auftritt. Dem drehzahlgeregelten bürstenlosen Elektromotor ist eine Motorelektronik mit elektronischem Kommutator und Drehzahlregelung zugeordnet. Erfindungsgemäß ist das Kompressor-Modul mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden ist oder weist diese auf, wobei die elektronische Steuereinheit ausgebildet ist, in Abhängigkeit des mittleren Motorstroms IB eine von wenigstens zwei verschiedenen Solldrehzahlen für den Elektromotor vorzugeben, nämlich wenigstens eine vordefinierte erste Solldrehzahl m. soii und eine vordefinierte zweite Solldrehzahl n2, son, die geringer als die vordefinierte erste Solldrehzahl m.soii, und von dem Vorgeben der vordefinierten ersten Solldrehzahl m , son auf ein Vorgeben der vordefinierten zweiten Solldrehzahl n2, son zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom IB einen, insbesondere einen ersten vorgegebenen Motorstrom -Strom grenzwert Imax erreicht oder überschreitet.

Als Kriterium für das Absenken der Drehzahl wird vorzugsweise nicht der Momentanwert des Motorstroms herangezogen, sondern ein mittlerer Motorstrom, der den kurzzeitigen Mittelwert des Motorstroms repräsentiert, damit eine Drehzahlabsenkung nicht bereits von einer kurzfristige Stromspitze oder zyklischen Schwankungen des Momentanwerts des Motorstroms ausgelöst wird.

Vorgeschlagen wird, den Motor nicht nur standardmäßig auf mindestens zwei konstante Drehzahlen in Abhängigkeit von Betriebsspannung und Momentenbedarf (der dem zu erzeugenden Luftdruck entspricht) auszulegen, sondern eine funktionale Sollstromvorgabe bzw. -begrenzung als alternative, vorteilhafte Regelgröße vorzugsweise additiv einzuführen. Dabei kann durch eine geeignete, spannungsabhängige Strombegrenzung, die auch vom Fahrzeug vorgegeben werden kann, eine Schonung des Bordnetzes erfolgen und einen situationsabhängigen Überlastschutz bewirken. Als Resultat ergibt sich dann eine überlagerte, stromabhängige Solldrehzahlvorgabe unter Berücksichtigung der jeweils gültigen Stromgrenzen.

Durch das Vorgeben einer niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl in dem Fall, in dem der mittlere Motorstrom einen vorgegebenen Motorstrom- Stromgrenzwert, z.B. den ersten Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht oder überschreitet, wird eine effektive Verminderung der abgegebenen Leistung und damit auch eine effektive Verminderung des von dem bürstenlosen Elektromotor aufgenommenen mittleren Motorstroms bewirkt und somit eine Überlastung des bürstenlosen Elektromotors und/oder des Bordnetzes mit einfachen Mitteln effektiv vermieden, weil diese Lösung die bei einem bürstenlosen Elektromotor ohnehin vorhandene Motorelektronik mit elektronischem Kommutator und Drehzahlregelung nutzt und über diese hinaus nur einen äußerst geringen Steueraufwand erfordert, der leicht mit einfachen Mitteln geleistet werden kann. Bei der niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl kann der bürstenlose Elektromotor des Kompressormoduls ein in besonderen Lastfällen erforderliches höheres Drehmoment abgeben, ohne dass der vorgegebene Motorstrom-Stromgrenzwert überschritten wird.

Die vorgeschlagene Lösung bietet als einen Vorteil, dass die Messgröße für den Grenzwert - nämlich den vorgegebene Motorstrom-Stromgrenzwert -, der ein Vorgeben einer niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl auslöst, leicht zu erfassen ist. Damit kann die elektronische Steuereinheit in Bezug auf die Steuerung des Kompressormoduls einfach und robust ausgeführt sein. Die beim Erreichen des Grenzwertes zu treffende Maßnahme - nämlich das Vorgeben einer niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl - ist ebenfalls einfach und kann insbesondere auch ohne Aufwand umgesetzt werden, weil hierfür ohnehin vorhandene Motorelektronik des bürstenlosen Elektromotors genutzt werden kann.

Ein weiterer positiver Effekt ist, dass häufige Drehzahländerungen des bürstenlosen Elektromotors vermieden werden und somit das Kompressor-Modul auch akustisch für wenige Drehzahlbereiche optimiert werden kann.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass es ein Nachteil der Drehzahlvorgabe ist, dass sich mit der Anforderung einer konstanten Solldrehzahl n (n=const) ein mit dem Last-Drehmoment ansteigender Motorstrom ergibt, der im Einzelfall auch die definierte Maximalgrenze für den aufgenommene Motorstrom IB von z.B. 35A übersteigen kann. Die Vorgabe einer Solldrehzahl für die Drehzahlregelung auf Basis des mittleren Motorstroms hat den Vorteil, dass aggregatespezifische Toleranzen, unterschiedliche Temperaturen und weitere, den Motorstrom beeinflussende Werte nicht in Form von Worst-Case-Annah- men vorgehalten werden müssen, sondern unabhängig vom spezifischen Aggregat erfasst und die Änderungen der vorgegebenen Drehzahl damit auf das minimal notwendige Maß reduziert werden können.

Die vorgeschlagene Lösung ist einfacher, als die bekannte Lösung, den Elektromotor standardmäßig auf mindestens zwei konstante Drehzahlen in Abhängigkeit von Betriebsspannung und Momentenbedarf (der Momentenbedarf hängt von der Höhe des Drucks ab, den der Kompressor erzeugen soll) auszulegen. Dabei kann das Vorgeben von wenigstens einem Stromgrenzwert für den mittleren Motorstrom als Kriterium für den Übergang von einer höheren ersten zu einer niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl zusätzlich zu der bekannten Lösung als alternative, vorteilhafte lastabhängige Steuerung vorgesehen sein.

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 sind mehr als zwei Solldrehzahlen vorgegeben und die Steuereinheit ist vorzugsweise ausgebildet, jeweils von dem Vorgeben einer vordefinierten höheren Solldrehzahl n_x, son auf ein Vorgeben einer vordefinierten niedrigeren Solldrehzahl (n_x+i, son) zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom (IB) den einen oder einen entsprechenden vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenzwert (Imaxi Imax, red) erreicht oder überschreitet. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Absenkung der Solldrehzahl und damit auch die Absenkung der von dem Kompressor-Modul abgegebenen Leistung in kleineren Stufen erfolgen kann, so dass die Drehzahl- und Leistungssprünge nicht allzu groß sind. Gemäß einer Ausführungsvariante ist genau ein Motorstrom-Stromgrenzwert vorgegeben. Wenn dieser in einem Lastfall erstmalig erreicht wird, erfolgt die Absenkung der Solldrehzahl von der vordefinierten ersten Solldrehzahl auf die niedrigere vordefinierte zweite Solldrehzahl. Wenn während des Betriebs mit der niedrigeren vordefinierten zweiten Solldrehzahl die Last - und damit da abzugebende Drehmoment - soweit ansteigen sollte, dass der vorgegebene (erste und einzige) Motorstrom-Stromgrenzwert erneut erreicht wird, kann eine weitere Absenkung der Solldrehzahl von der zweiten vorgegebenen Solldrehzahl auf eine noch niedrigere dritte vorgegebene Solldrehzahl erfolgen. Je nachdem, wie stark die jeweilige Absenkung der Solldrehzahl ist, können somit mehrere vorgegebene Solldrehzahlen vorgegeben sein.

Vorzugsweise ist das Kompressor-Modul so ausgelegt, dass es mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen versorgt werden kann, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, für die unterschiedlichen Versorgungsspannungen unterschiedliche vordefinierte Motorstrom-Stromgrenzwerte (Imax; Imax, red) anzuwenden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinheit ausgebildet ist, für Versorgungsspannungen Uv, deren jeweilige Spannungswerte unterhalb eines Grenzspannungswerts Uv grenz liegen, Motorstrom-Stromgrenzwerte Imax, red anzuwenden, die niedriger sind als ein vordefinierter maximaler Motorstrom- Stromgrenzwert Imax. Beispielsweise kann das Kompressor-Modul so ausgelegt sein, dass es mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Versorgungsspannungen versorgt werden kann. Dann ist die Steuereinheit ausgebildet, für die mindestens zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen jeweils vordefinierte Motorstrom-Stromgrenzwerte derart vorzugeben, dass die für die mindestens zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen vordefinierten Motorstrom- Stromgrenzwerte voneinander verschieden sind.

Vorzugsweise ist der maximale Motorstrom-Stromgrenzwert auf jeweils einen von wenigstens zwei verschiedenen maximalen Motorstrom-Stromgrenzwerten einstellbar.

Der Elektromotor weist vorzugsweise einen elektrisch kommutierbaren Stator, einen permanent erregten Rotor, und die Motorelektronik bildet vorzugsweise einen drehzahlgeregelten elektronischen Kommutator, der ein elektrisches Drehfeld für den Elektromotor entsprechend einer vorgegebenen Solldrehzahl n_Soii erzeugt.

Vorzugsweise weist das Kompressor-Modul einen Stromsensor zum Erfassen des von dem Elektromotor aufgenommenen Motorstroms IB auf, sowie einen Analog-Digital-Wandler zum Wandeln eines von dem Stromsensor gelieferten Ausgangswerts in ein den von dem Elektromotor aufgenommenen mittleren Motorstrom IB repräsentierendes Digitalsignal. 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.

Der mittlere Motorstrom ist ein über einen Zeitraum von wenigen Sekunden gemittelter und/oder tiefpassgefilterter Wert des Motorstroms. Durch das Bilden eines kurzzeitigen Mittelwerts des Motorstroms oder eine Tiefpassfilterung des Motorstroms wird verhindert, dass kurzfristige Spitzenwerte des Motorstroms bereits zu einer Drehzahlabsenkung führen. Zum Übermitteln des Wertes des Motorstroms weist das Kompressor-Modul eine Schnittstelle auf, über die das den von dem Elektromotor aufgenommenen Motorstrom repräsentierende Digitalsignal im Betrieb abrufbar ist. Das Bilden eines Wertes für den mittleren Motorstrom kann bereits im Kompressor-Modul erfolgen.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor so ausgelegt ist, dass er ein maximal zu erwartendes Drehmoment bis hinab zu einer Versorgungsspannung von 11 ,5V liefern kann, ohne dass der vorgegebene Motorstrom-Stromgrenzwert überschritten wird. Auf diese Weise kann ein unnötig häufiges Umschalten auf eine niedrigere Solldrehzahl vermieden werden. Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Anspruch 9. Die Druckluftversorgungsanlage für ein Kraftfahrzeug weist auf: ein Kompressor-Modul, wenigstens einen Druckluftabnehmer, insbesondere einer Luftfederanlage oder einer Bremsanlage, ein Druckluftreservoir steuerbare Ventile und eine Druckluftsteuereinheit zum Steuern der Ventile.

Vorzugsweise ist die Druckluftversorgungsanlage derart ausgebaut, dass sie zwischen einem offenen Betrieb und einem geschlossenen Betrieb umschaltbar ist.

Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft ein Verfahren gemäß dem Anspruch 11 . Das Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage mit einem Kompressor und einem drehzahlgeregelten Elektromotor zum Antreiben des Kompressors, umfasst die Schritte:

Vorgeben einer vordefinierten ersten Solldrehzahl, regelmäßiges oder kontinuierliches Vergleichen eines jeweils aktuellen Wertes des mittleren Motorstroms mit einem vordefinierten maximalen Motorstrom-Stromgrenzwert, und

Vorgeben einer vordefinierten zweiten Solldrehzahl, die niedriger als die vordefinierte erste Solldrehzahl ist, sobald ein jeweils aktueller Wert des mittleren Motorstroms größer oder gleich dem vordefinierten maximalen Motorstrom-Stromgrenzwert ist.

Das Konzept der Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Druckluftversorgungsanlage oder einen Druckluftabnehmer eines Fahrzeugs, wie beispielsweise Luftfedern einer Luftfederanlage oder Druckluftbremsen einer Bremsanlage, aufweisend einen Verdichter zur Drucklufterzeugung, unter Verwendung eines geregelten bürstenlosen Elektromotors. Vielmehr dient das, der Erfindung zugrundeliegende, Verfahren als generelle Methode, um geregelte bürstenlose Elektromotoren in verschiedenen Lastbereichen mit konstanten Drehzahlen zu betrieben.

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 Kompressor-Modul mit Kompressor, Elektromotor und Motorelektronik;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Beispiels für eine Druckluftversorgungsanlage nebst Druckluftabnehmer in Form von Luftfedern eines Fahrzeugs; Fig. 3 Symbole für die in Fig. 2 abgebildeten Ventile zur Erläuterung von deren Funktionsweise;

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

Fig. 5 eine symbolische Darstellung von Kompressor und einem diesen antreibenden bürstenlosen Elektromotor mit Motorelektronik;

Fig. 6 ein Diagramm zur Illustration der aus dem Stand der Technik Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl in Abhängigkeit von Betriebsspannung und Last;

Fig. 7a ein Diagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl, wenn ein vorgegebener Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht wird;

Fig. 7b ein Diagramm zur Illustration einer Variante der erfindungsgemäßen Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl, wenn ein vorgegebener Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht wird;

Fig. 8 ein Diagramm zur Illustration einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl, wenn ein vorgegebener Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht wird;

Fig. 9 ein Diagramm zur Illustration einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl, wenn ein vorgegebener Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht wird; und Fig. 10 ein Diagramm zur Illustration einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Umschaltung von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl, wenn ein vorgegebener Motorstrom-Stromgrenzwert erreicht wird.

Ein Kompressor-Modul 10 kann als bauliche Einheit aus Kompressor 12, Elektromotor 14 und Motorelektronik (16, siehe Fig. 5; 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 sein, siehe Fig. 1 .

Das Kompressor-Modul 10 ist für die Verwendung in einer Druckluftversorgungsanlage 30 vorgesehen, wie sie beispielhaft in Fig. 2 anhand eines Schaltbildes dargestellt ist. Die Druckluftversorgungsanlage 30 dient beispielsweise zum Versorgen einer Luftfederanlage 32 mit mehreren Luftfedern 34 eines Fahrzeugs mit Druckluft. Anstelle einer Luftfederanlage können auch andere Druckluftabnehmer, z.B. Druckluftbremsen einer Druckluftbremsanlage mit der der Druckluftversorgungsanlage 30 pneumatisch verbunden sein.

Die in Fig. 2 dargestellte Druckluftversorgungsanlage 30 kann in einem offenen Betrieb oder in einem geschlossenen Betrieb betrieben werden. Im offenen Betrieb wird Außenluft aus der Umgebung angesaugt und komprimiert (siehe den gestrichelten Pfeil in Fig. 2) und im geschlossenen Betrieb wird Luft aus einem Druckbehälter 36 - hier auch als Reservoir bezeichnet - entnommen und komprimiert (siehe den strickpunktierten Pfeil in Fig. 2). Im offenen Betrieb wir die Außenluft in zwei Stufen zunächst mittels des Kompressors 12.1 vorkomprimiert und dann mittels des Kompressors 12.2 nachkomprimiert. Da die Luft in dem Druckbehälter 36 bereits einen höheren statischen Druck hat, als die Außenluft in der Umgebung, wird die Luft im geschlossenen Betrieb nur mittels des Verdichters 14.2 nachkomprimiert.

In beiden Fällen wir die komprimierte Luft schließlich über einen Lufttrockner 38 einer pneumatischen Hauptdruckleitung 40 zu- und durch ein Einweg- oder Rückschlagventil 42.2 hindurchgeführt und so zur Abgabe an eine Luftfederanlage 34 bereitgestellt oder dem Druckbehälter 36 zugeführt.

Die Abgabe der Druckluft an die Luftfederanlage 32 oder den Druckluftbehälter 36 sowie die Verteilung der Druckluft innerhalb der Luftfederanlage 32 - im Beispielsfall zwischen den Luftfedern 34 der Luftfederanlage 32 - erfolgt mittels elektrisch angesteuerter 2/2 Wege Ventile 50, wie eines auch in Fig. 3a abgebildet ist. In deren mittels einer Rückstellfeder 42 bewirkten ersten (Ruhe-) Position wirken die 2/2 Wege Ventile 50 als Einweg- oder Rückschlagventil. In der angesteuerten zweiten (Arbeits-) Position sind die 2/2 Wege Ventile 50 geöffnet. Die elektrisch ansteuerbaren 2/2 Wege Ventile 50 sind mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit verbunden, die mit einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern des Kompressor-Moduls 10 identisch sein kann und Steuermagneten 54 der 2/2 Wege Ventile 50 ansteuern kann.

Eine Entlüftung der Druckluftversorgungsanlage 30 und der Federanlage 32 kann über das Öffnen eines Entlüftungsventils 56 bewirkt werden, welches ebenfalls als elektrisch angesteuertes 2/2 Wege Ventil ausgebildet ist. Ein Öffnen des Entlüftungsventils 56 bewirkt, dass ein pneumatisch gesteuertes 3/2 Wege-Ventil 60, wie es auch in Fig. 3b abgebildet ist, in die Arbeitsposition bewegt wird. Die Arbeitsposition ist die Position, in der eine Entlüftung erfolgt. Der Druck der zu entlüftenden Luft wirkt dabei als Steuerdruck, der auf einen Steuerkolben 54 wirkt, der das 3/2 Wege-Ventil 60 gegen die Kraft von dessen Rückstellfeder 52 in die Arbeitsposition bewegt. Drosseln 70.1 und 70.2 sowie eine weiteres Rückschlag- oder Einwegventil 42.2 bewirken eine sinnvolle Begrenzung des Steuerdrucks zum Ansteuern des pneumatisch gesteuerten 3/2 Wege-Ventils 60.

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 Motorelektronik 16 (siehe Fig. 5) 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.

Zu Erzeugern 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. 5.

Über die Motorelektronik 16 erfolgt auch in an sich bekannter Weise eine Drehzahlregelung des Elektromotors 14. Hierfür wird der Motorelektronik 16 eine Solldrehzahl vorgegeben. Zum Vorgeben der Solldrehzahl 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 Stromaufnahme des Elektromotors 12 kann sowohl von der Motorelektronik 16 aus den gemessenen Phasenströmen berechnet als auch mittels eines Stromsensors direkt gemessen werden. Im ersten Fall sind drei Stromsensoren der Motorselektronik erforderlich, die für die Betriebssicherheit ohnehin notwendig sind. Bevorzugt ist daher die Variante ohne gesonderten Stromsensor.

Die elektronische Steuereinheit 100 ist derart konfiguriert, dass in Abhängigkeit des mittleren Motorstroms IB eine von wenigstens zwei verschiedenen Solldrehzahlen für den Elektromotor 14 ermittelt und/oder vorgegeben wird, nämlich wenigstens eine vordefinierte erste Solldrehzahl m. soii und eine vordefinierte zweite Solldrehzahl n2, son, die geringer als die vordefinierte erste Solldrehzahl _ni , son ist, und von dem Vorgeben der vordefinierten ersten Solldrehzahl m . soii auf ein Vorgeben der vordefinierten zweiten Solldrehzahl n2, son zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom IB einen vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenzwert Imax oder I max, red erreicht oder überschreitet.

Das Kompressor-Modul 10 weist zum Erfassen des von dem Elektromotor 14 aufgenommenen Motorstroms IB wenigstens einen Stromsensor 102 auf, sowie einen Analog-Digital-Wandler 104 zum Wandeln eines von dem Stromsensor 104 gelieferten Ausgangswerts in ein den von dem Elektromotor 14 aufgenommenen Motorstrom IB repräsentierendes Digitalsignal. Über eine Schnittstelle 106 ist das den von dem Elektromotor aufgenommenen Motorstrom repräsentierende Digitalsignal im Betrieb abrufbar. Vorzugsweise ist der durch das Digitalsignal repräsentierte Motorstrom IB bereits ein zeitlich gemittelter oder tiefpassgefilterter Motorstrom.

Fig. 6 illustriert das Umschalten von einer vorgegebenen höheren Solldrehzahl nnominal auf eine vergebene niedrigere Solldrehzahl n_red, stat, wenn eine vorgegebene Versorgungsspannung U unterschritten wird, so wie dies aus WO 2020/225024 A1 bekannt ist.

Je nach Effizienz des jeweiligen Elektromotors erfolgt beim Stand der Technik ein Umschalten auf die niedrigere Solldrehzahl bereits bevor der maximal zulässige Motorstrom erreicht ist. Wenn ein umschalten z.B. bereits bei einer Versorgungsspannung von 12V erfolgt, hat der am wenigsten effiziente Elektromotor bereits den maximal zulässigen Motorstrom auf, während effizientere Elektromotoren bei dieser Versorgungsspannung und Last erst einen deutlich geringeren Motorstrom aufnehmen.

Konkret illustriert Fig. 6, dass ein „worst efficient compressor“ WoCo bei einer Versorgungsspannung <=12V die max. zulässige Stromaufnahme zeigen würde, eine Drehzahlreduktion also bei 12V gefordert wäre. Ein „mean efficient compressor“ MeCo würde bei einer Versorgungspannung <=11 V die max. zulässige Stromaufnahme zeigen, eine Drehzahlreduktion wäre also bei 11V gefordert. Ein „most efficient compressor" MoCo würde bei einer Versorgungsspannung <=10,5V die max. zulässige Stromaufnahme zeigen, eine Drehzahlreduktion wäre also bei 10,5V gefordert.

Die in WO 2020/225024 A1 vorgeschlagene Lösung fordert ein Umschalten auf die niedrigere Drehzahl in Abhängigkeit von Last Und Versorgungsspannung, so dass ein „worst efficient compressor“ den maximalen Motorstrom nicht überschreiten kann. Alle „besseren“ Kompressoren schalten damit früher als nötig auf die zweite niedrigere Drehzahl, was zu einer vermeidbaren Reduzierung der Kompressorleistung im Fahrzeug führt.

Werden die Nennbedingungen temporär überschritten oder fordert der Kunden situationsabhängig geringere Maximalströme ist der Ansatz aus WO 2020/225024 A1 allein ebenfalls nicht ausreichend.

Allgemein führt die Forderung nach konstanter Kompressordrehzahl mit sinkender Kompressorversorgungsspannung U oder bei steigender mechanischer Last (Verdichterantriebsmoment M) zu einem ansteigenden Kompressorstrom, weil die mechanische Leistung des Kompressor-Moduls und die aufgenommene elektrische Leistung wie folgt Zusammenhängen:

M x 2 X n = r] X U X / mit:

M = Verdichterantriebsmoment (= konstant bei konstantem Druck) n = Verdichterdrehzahl (= konstant vorgegeben und geregelt) r| = Motorwirkungsgrad

U = Versorgungsspannung (variabel von 9V bis 16V gemäß Anforderung)

I = Motorstrom

Die Versorgungsspannung ist die Spannung des Bordnetzes und beträgt typischerweise 9V bis 16V. Der max. zulässige Motorstrom wird über Lastenheftforderung auf z.B. 35A begrenzt.

In dem oberen Diagramm der Fig. 7 (Fig. 7a) ist der mit sinkender Spannung U steigende Strom I dargestellt. Im Beispiel erreicht der Strom I die Grenze Imax bei einer Spannung von 11V (Punkt (1 )), die Kompressordrehzahl n entspricht konstant der ersten Solldrehzahl nnominai, entsprechend m, son. Die aus

WO 2020/225024 A1 bekannte Lösung sieht vor, bei der Versorgungsspannung von 11V (Punkt 1 ) auf eine zweite, reduzierte Drehzahl n2, son abzusenken (auch als n_red, stat bezeichnet). Sollte die Betriebsspannung U weiter absinken, so steigt die durch die Drehzahlreduzierung zunächst verminderte Stromaufnahme des Elektromotors wieder an. Bei 9V ist dann wieder Imax erreicht (Punkt 1 a).

Die Spannungsgrenze für die Drehzahlreduzierung ist bei diesem Stand der Technik statisch über Parametrierung festgelegt, im Beispiel auf 11V, und gilt für alle Einsatzbedingungen und Kompressoren gleichermaßen.

Bei dem erfindungsgemäßen Umschalten in Abhängigkeit eines vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenzwertes ist die Betriebsspannung, bei der ein Umschalten auf die niedrigere Solldrehzahl erfolgt, variabel.

Fig. 7a und Fig. 7b illustrieren, wie ein Motorstrom-Stromgrenzwert sinnvoll vorgegeben werden kann und welche Auswirkungen dies auf das Betriebsverhalten des Elektromotors hat. Fig. 7a illustriert einen ersten Fall, bei dem der sich einstellende Stromwert Imax bedingt durch z.B. Streuung, seltene Betriebsbedingungen etc. größer ist, als der vom Nutzer vorgegebene Grenzwert. Imax ist in diesem Fall der sich bei bei den aktuellen Betriebsbedingungen für den aktuell verwendeten Kompressor einstellende Strom , Imax, red ist der vom Nutzer statisch zugelassene Maximalstrom. Die schraffierten Bereiche kennzeichnen Betriebszustände, die dann die zulässige Stromaufnahme gemäß Lastenheft des Nutzers verletzen würden.

Fig. 7a illustriert einen ersten Fall, bei dem der Nutzer situationsbedingt oder auch spezifisch für ein konkretes Fahrzeug einen niedrigen Grenzwert Imax, red fordert, der auch dynamisch vorgebbar sein kann.

Hier wird das Einhalten der definierten Stromgrenze sichergestellt durch Implementierung von weiteren Solldrehzahlen sichergestellt, im unteren Beispiel die Drehzahlen n_red, stat_i und n_red, stat_2. Gemäß dem in Fig. 7b dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit drei Drehzahlbereiche definiert, so dass sich zwei Umschaltspannungen ergeben.

Da das Umschalten aber nicht in Abhängigkeit einer vorgegebene (Umschalt-) Spannung erfolgt, sondern in Abhängigkeit des mittleren Motorstroms, kann der Elektromotor deutlich effizienter betrieb werden. Sollte z.B. durch den Betrieb in 3000m Höhe die Leistungsaufnahme des Verdichters sinken (und damit der notwendige Motorstrom), erlaubt der Ansatz ein Aufrechterhalten der ersten Solldrehzahl von nominal bis hin zu deutlich niedrigeren Betriebsspannungen. Im Beispiel in Fig. 8 ist die Stromaufnahme bei Betrieb in 3000m Höhe durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Unter Anwendung der Stromgrenze Imax, red ist eine einmalige Drehzahlreduzierung bei 9,8V ausreichend, um den Maximalstrom nicht zu überschreiten.

Fig. 8 illustriert anhand der gestrichelten Sägezahl-Linie auch, wie zum Reduzieren der adaptiven Drehzahlwahl entsprechende Solldrehzahlen und damit verbundene Drehzahl-Sprünge vorgesehen werden können. Beispielsweise kann die erste Solldrehzahl nnominai (ni, son) 3000 1/min sein, die reduzierte zweite Solldrehzahl n_red, stat_i (02, son) kann 2800 1/min betragen, die weiter reduzierte dritte Solldrehzahl n_red, stat_2 (ns. soii) kann 2600 1/min betragen und eine noch weiter reduzierte vierte Solldrehzahl n_red, stat_3 (n4, son) kann 2400 1/min betragen.

Beispiele für weitere vorteilhafte Ausführungsvananten sind in den Figuren 9a, 9b und 10 dargestellt.

So kann zur Schonung des Bordnetzes eine Reduzierung des max. zulässigen Kompressorstroms in Abhängigkeit der Bordnetzspannung vorgesehen sein, das heißt ein reduzierter Motorstrom-Stromgrenzwert Imax, red ist als Funktion der vom Bordnetz bereitgestellten Betriebsspannung definiert:

Imax, red = f(Versorgungsspannung U).

Eine derartige Reduzierung des Motorstrom-Stromgrenzwertes kann von einem zentralen Fahrzeugsteuergerät angefordert werden oder aber von einem Kompressorsteuergerät eigenständig umgesetzt werden. In Figuren 9a und 9b beispielhaft dargestellt ist eine spannungsabhängige, lineare Reduktion des zulässigen Stroms von Imax beginnend bei einer Versorgungsspannung U=12,2V bis hin zu einem reduzierte Motorstrom-Stromgrenzwert Imax, red bei einer Versorgungsspannung U=9V. Durch Anwendung dieser Motorstrom-Stromgrenzwerte ergeben sich dann beispielhafte Umschaltspannungen von 11 ,8V und 10V und 9,2V; siehe Fig. 9b.

Fig. 10 illustriert eine weitere optionale Ausführungsvariante: Die im Fahrzeug am häufigsten auftretenden Spannungsbereiche von beispielhaft 12V bis 13,5V können durch Vorgabe von geeigneten Motorstrom-Stromgrenzwert/Solldreh- zahl-Kombinationen ohne Drehzahlsprünge bedient werden. Demnach ist der Elektromotor so auszulegen, dass er das maximal zu erwartende Drehmoment bis hinab zu einer Versorgungsspannung von 11 ,5V liefern kann, ohne dass der Motorstrom-Stromgrenzwert überschritten wird. Weiterhin kann es aus akustischen Gründen vorteilhaft sein, bei Betriebsspannungen oberhalb von beispielhaft 13,5V nicht die Maximalstromgrenze anzufahren und damit nicht die Drehzahl entsprechend anzuheben, sondern hier die Strategie einer konstanten Drehzahl zu fahren:

Fig. 10 illustriert verschiedene Betriebsbereiche. Im Bereich 5a bis 5 wird das Kompressor-Modul 10 gemäß Strategie „konstante Drehzahl“ betrieben. Die Solldrehzahl ist identisch zu der Drehzahl im bevorzugten Spannungsbereich 5 bis 5b. Im Bereich 5 bis 5d wird das Kompressor-Modul 10 gemäß Strategie „Sollstrombegrenzung“ gefahren. Die parametrierten Solldrehzahlen verhindern einen Drehzahlsprung innerhalb der am häufigsten auftretenden Spannungsbereiche (5b bis 5).

Bezuqszeichen (Teil der Beschreibung)

10 Kompressor-Modul

12 Kompressor

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 Luftfedern

36 Druckluftreservoir

38 Lufttrockner

40 Hauptdruckleitung

42.2 Einwegventil/Rückschlagventil

50 2/2-Wege-Ventil

42 Rückstellfeder (des 2/2 Wege-Ventils 50)

44 Steuermagnet (des 2/2 Wege-Ventils 50)

56 Entlüftungsventil

60 3/2-Wege-Ventil

52 Rückstellfeder (des 3/2 Wegeventils 60)

54 Steuerkolben (des 3/2 Wegeventils 60)

70.1 , 70.2 Drossel

100 Steuereinheit

102 Stromsensor

104 Analog-Digital-Wandler

106 Schnittstelle

Claims

Patentansprüche

1 . Kompressor-Modul (10), insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage (20) eines Fahrzeugs, wobei das Kompressor-Modul (10) einen Kompressor (12) und einen drehzahlgeregelten, vorzugsweise 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressor-Modul (10) mit einer elektronischen Steuereinheit (100) verbunden ist oder diese aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit (100) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des mittleren Motorstroms (IB) eine von wenigstens zwei verschiedenen Solldrehzahlen für den Elektromotor (14) vorzugeben, nämlich wenigstens eine vordefinierte erste Solldrehzahl (m , son) und eine vordefinierte zweite Solldrehzahl (n2, son), die geringer als die vordefinierte erste Solldrehzahl (m, son), und von dem Vorgeben der vordefinierten ersten Solldrehzahl (m . soii) auf ein Vorgeben der vordefinierten zweiten Solldrehzahl (n2, son) zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom (IB) einen vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenzwert (Imax; Imax, red) erreicht oder überschreitet.

2. Kompressor-Modul (10) nach Anspruch 1 , für das mehr als zwei Solldrehzahlen vorgeben sind, wobei die Steuereinheit (100) ausgebildet ist, jeweils von dem Vorgeben einer vordefinierten höheren Solldrehzahl (n_x, son) auf ein Vorgeben der vordefinierten niedrigeren Solldrehzahl (nx+i son,) zu wechseln, wenn der mittlere Motorstrom (IB) den vorgegebenen Motorstrom-Stromgrenzwert (Imax; Imax, red) erreicht oder überschreitet.

3. Kompressor-Modul (10) nach Anspruch 1 oder 2, welches mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Versorgungsspannungen (Uv) versorgt werden kann, wobei die Steuereinheit (100) ausgebildet ist, für die mindestens zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen (Uv) jeweils vordefinierte Motorstrom-Stromgrenzwerte ( Imax; Imax, red) vorzugeben, wobei die für die mindestens zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen (Uv) vordefinierten Motorstrom-Stromgrenzwerte ( Imax; Imax, red) voneinander verschieden sind.

4. Kompressor-Modul (10) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (100) ausgebildet ist, für Versorgungsspannungen (Uv), deren jeweilige Spannungswerte unterhalb eines Grenzspannungswerts (Uv grenz) liegen, reduzierte Motorstrom-Stromgrenzwerte (I max, red ) anzuwenden, die niedriger sind als ein vordefinierter maximaler Motorstrom-Stromgrenzwert ( Imax).

5. Kompressor-Modul (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der maximale Motorstrom-Stromgrenzwert (I max) auf jeweils einen von wenigstens zwei unterschiedlichen, vordefinierten maximalen Motor- strom-Stromgrenzwerten ( Imax, Imax, red) einstellbar ist.

6. Kompressor-Modul (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Elektromotor (14) einen elektrisch kommutierbaren Stator (14.1 ), einen permanent erregten Rotor (14.2), und die Motorelektronik (16) die zumindest einen drehzahlgeregelten elektronischen Kommutator bildet, der ein elektrisches Drehfeld für den Elektromotor (14) entsprechend einer vorgegebenen Solldrehzahl (n_Soii) erzeugt.

7. Kompressor-Modul (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, welches wenigstens einen Stromsensor (102) zum Erfassen des von dem Elektromotor (14) aufgenommenen Stroms (IB) aufweist, einen Ana- log-Digital-Wandler (104) zum Wandeln eines von dem Stromsensor (102) gelieferten, den von dem Elektromotor (14) aufgenommenen Strom (IB) repräsentierenden Ausgangswerts in ein den von dem Elektromotor (14) aufgenommenen Strom (IB) repräsentierendes Digitalsignal und eine Schnittstelle (106), über die das den von dem Elektromotor (14) aufgenommenen Strom repräsentierende Digitalsignal im Betrieb abrufbar ist.

8. Kompressor-Modul (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Elektromotor (14) so ausgelegt ist, dass der Elektromotor (14) ein maximal zu erwartendes Drehmoment bis hinab zu einer Versorgungsspannung von 11 ,5V liefern kann, ohne dass der Motorstrom- Stromgrenzwert (Imax, Imax, red) überschritten wird.

9. Druckluftversorgungsanlage (30) für ein Kraftfahrzeug mit einem Kompressor-Modul (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wenigstens einem Druckluftabnehmer (34), insbesondere einer Luftfederanlage (32) oder einer Bremsanlage, steuerbaren Ventilen (50) und einer Druckluftsteuereinheit (36) zum Steuern der Ventile (50).

10. Druckluftversorgungsanlage (30) gemäß Anspruch 9, die ein Druckluftreservoir (36) aufweist und die_zwischen einem offenen Betrieb und einem geschlossenen Betrieb umschaltbar ist.

1 . Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (30) mit einem Kompressor (12) und einem drehzahlgeregelten Elektromotor (12) zum Antreiben des Kompressors (12), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Vorgeben einer vordefinierten ersten Solldrehzahl (m son), regelmäßiges oder kontinuierliches Vergleichen eines jeweils aktuellen Wertes des von dem Elektromotor (14) im Betrieb aufgenommenen mittleren Motorstroms (IB) mit einem vordefinierten maximalen Motorstrom-Stromgrenzwert (Imax; Imax. red)

Vorgeben einer vordefinierten zweiten Solldrehzahl (n2 son), die niedriger als die vordefinierte erste Solldrehzahl (m son) ist, sobald ein jeweils aktueller Wert des mittleren Motorstroms (IB) größer oder gleich dem vordefinierten maximalen Motorstrom-Stromgrenzwert (Imax) ist.