Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug umfassend wenigstens einen Kompressor, wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine Luftaufbereitungseinrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Luftaufbereitungssysteme für Nutzfahrzeuge bekannt.

Luftaufbereitungssysteme für Nutzfahrzeuge sind üblicherweise zusammengesetzt aus mehreren Hauptkomponenten wie Luftkompressor, Luftaufbereitungseinheit sowie mehreren Druckluftspeichern.

Die Anwendung von elektronischen Steuerungseinrichtungen für Luftaufbereitungseinrichtungen (auf englisch: Electronic Control for Air Processing Units (E-APU)) in Nutzfahrzeugen existiert bereits für längere Zeit. Solche Systeme stellen eine Druckkontrolle, eine Lufttrocknungskontrolle und Kreislaufschutzfunktionen bereit.

Für die Druckkontrolle und die Kreisschutzfunktionalitäten benutzen diese Systeme unterschiedliche Drucksensoren um die Drucklevel zu kontrollieren und zu überwachen und dies in verschiedenen Kreisläufen des Druckluftsystems eines Nutzfahrzeuges. Mehrere Magnetventile werden verwendet um Regeneration und Kompressorkontrollfunktionalitäten zu schaffen.

Die Steuerung für die Luftaufbereitungseinheit, die neben den genannten Funktionalitäten besteht, kann in die sog. Luftaufbereitungseinheiten mit integriert werden.

Auch sind mehrere Systeme bekannt, bei denen die Steuerung für die Luftaufbereitungseinheit nicht integriert ist, sondern bei denen diese als externe Lösung ausgebildet ist, so dass nur die Aktuatoren und Drucksensoren in der Luftaufbereitungseinheit untergebracht sind.

Eine derartige Steuerungseinrichtung ist beispielsweise in der DE102011107155DE 10 2011 107 155 A1A1 bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass das Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug einfacher aufgebaut sein kann und effizienter ausgestaltet sein kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kompressorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug wenigstens einen Kompressor, wenigstens einen Elektromotor, der den Kompressor antreibt, wenigstens eine Elektromotorsteuerungseinheit und wenigstens eine Luftaufbereitungseinrichtung aufweist, wobei die Elektromotorsteuerungseinheit derart beschaffen und eingerichtet ist, dass sie den Elektromotor und zumindest teilweise die Luftaufbereitungseinrichtung steuert.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, durch eine Funktionsintegration in der Eletromotorsteuerungseinheit sowohl die Steuerungsfunktionalität für den Kompressor als auch für die Luftaufbereitungseinrichtung in der Elektromotorsteuerungseinheit zu integrieren. Hierdurch wird es möglich, die bereits vorhandene leistungsfähige Elektromotorsteuerungseinheit mit weiteren Funktionalitäten zu belegen, so dass eine weitere Steuerungseinheit für die Luftaufbereitungseinrichtung wegfallen kann.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Kompressor ein Schraubenkompressor ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine effiziente und leistungsfähige Druckluftbereitstellung mittels eines Schraubenkompressors möglich ist. Schraubenkompressoren weisen insbesondere in neuen Anwendungsfeldern, wie Hybrid-Nutzfahrzeugen, große Vorteile auf, da sie effizienter betrieben werden können als derzeitige Kompressoren, die davon ausgehen, dass das Antriebsaggregat des Nutzfahrzeugs ständig betrieben wird. Dies ist jedoch bei Hybrid-Nutzfahrzeugen nicht mehr der Fall.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Luftaufbereitungseinrichtung ein Mehrkreisschutzventil und mehrere Druckluftspeicher aufweist. Diese Funktionalitäten können ebenfalls durch die Elektromotorsteuerungseinheit mit überwacht und angesteuert werden.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Elektromotorsteuerungseinheit Signaleingänge aufweist, die derart beschaffen und eingerichtet sind, dass sie zur Verarbeitung der Sensorsignale der Luftaufbereitungseinrichtung dienen. Mittels dieser Signaleingänge kann einfach erreicht werden, dass die Elektromotorsteuerungseinheit und die Luftaufbereitungseinrichtung miteinander kommunizieren können. Hierzu wird insbesondere vorgesehen, dass die Elektromotorsteuerungseinheit mit den entsprechenden, normierten bzw. gemäß Industriestandard spezifizierten Anschlüssen bzw. Signalanschlüssen versehen wird.

Die Elektromotorsteuerungseinheit kann Signalausgänge aufweisen, die derart beschaffen und eingerichtet sind, dass sie zur Ansteuerung von Aktuatoren der Luftaufbereitungseinheit dienen. Somit wird es möglich, dass die Luftaufbereitungseinrichtung entsprechend angesteuert werden kann, wobei bei den Aktuatoren insbesondere die Magnetventile oder sonstigen Ventile der Luftaufbereitungseinrichtung anzusteuern sind. Ein effizienter Betrieb der Luftaufbereitungseinrichtung wird hierdurch möglich.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Elektromotorsteuerungseinheit ein Drucküberwachungsregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Drucküberwachungsregelmoduls der Druck in der Luftaufbereitungseinrichtung überwachbar und/oder regelbar ist. Hierdurch wird es möglich, die Luftaufbereitungseinrichtung in wesentlicher Funktionalität zu überwachen und zu regeln, nämlich im Hinblick auf den in der Luftaufbereitungseinrichtung vorherrschenden Druck und insbesondere den dort vorherrschenden Arbeitsdruck. Anhand dieser Überwachung wird es möglich, die Luftaufbereitungseinrichtung effizient und effektiv betreiben zu können und diese über die Elektromotorsteuerungseinheit mit ihrem Drucküberwachungsregelmodul entsprechend zu überwachen und zu regeln.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Drucküberwachungsregelmodul weiter derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Drucküberwachungsregelmoduls der Druck in wenigstens einem weiteren Druckluftverbraucher des Nutzfahrzeugs überwachbar und/oder regelbar ist. Dadurch wird es möglich, auch in weiteren Teilen des Druckluftsystems des Nutzfahrzeugs und nicht nur in der Luftaufbereitungseinrichtung eine entsprechende Überwachung und Regelung durch das Drucküberwachungsregelmodul der Elektromotorsteuerungseinheit bereitstellen zu können.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Elektromotorsteuerungseinheit ein Lufttrocknungsregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Lufttrocknungsregelmoduls die Lufttrocknungsfunktion in der Luftaufbereitungseinrichtung überwachbar und/oder regelbar ist. Hierdurch wird es möglich, eine weitere wichtige Funktionalität der Luftaufbereitungseinrichtung überwachen und regel zu können.

Außerdem ist denkbar, dass die Elektromotorsteuerungseinheit ein Drehzahlregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Drehzahlregelmoduls die Drehzahl des Elektromotors steuerbar und/oder regelbar ist. Über die Drehzahlregelung kann die Leistungsaufnahme des Elektromotors und auch der Betrieb des Elektromotors entsprechend gesteuert und auch eingeregelt werden. Dies kann belastungsgerecht und unmittelbar erfolgen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Luftaufbearbeitungseinrichtung für ein Nutzfahrzeug.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Zeichnung eines Nutzfahrzeugluftaufbereitungssystems mit einem Kompressor 5, der durch einen Elektromotor 3 angetrieben wird.

Der Antrieb des Kompressors 5 über den Elektromotor 3 erfolgt über eine gemeinsame Antriebswelle 4 und eine Elektromotorsteuerungseinheit 2. Alle diese Komponenten sind in einem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet.

Bei dem Kompressor 5 handelt es sich um einen Schraubenkompressor 5.

Darüber hinaus ist die Luftaufbereitungseinheit 40 vorhanden, die ein Mehrkreisschutzventil und mehrere Druckluftspeicher 51–54 mit eingespeicherter Druckluft 21–24 aufweist.

Der Kompressor 5 erhält Umgebungsluft durch die Ansaugleitung 30 und der Auslass ist verbunden mit der Luftaufbereitungseinheit 40 über eine Luftauslassleitung 31.

In der Elektromotorsteuerungseinheit 2 sind die folgenden Bestandteile integriert:
Die Kontrolleinheit 10 für die Luftaufbereitungseinrichtung 40 (A. 10) und die Kontrolleinheit 10 für den Frequenzeinheitumrechner 6 für den Elektromotor 3, die mit einander verbunden sind über eine elektrische Kontrollleitung 30.

Der Frequenzumrechner 6 hat einen Energieanschluss 11 und sein Ausgang ist verbunden mit dem Elektromotor 3 über eine entsprechende elektrische Leitung 12.

Die Elektromotorsteuerungseinehit 2 ist ausgestattet mit entsprechenden Signaleingängen 7 (analoge Signaleingänge 7) für die Drucksensorensignalaufnahme und die Anschlüsse zu den Magnetventilen 9, um in der Lage zu sein, alle Funktionen der Luftaufbereitungseinheit 40 zu überwachen und auch die Tätigkeit der verschiedenen pneumatischen Verbraucher 50 des Nutzfahrzeugs.

Die analogen Signaleingänge 7 der Elektromotorsteuerungseinheit 2 sind mit der Luftaufbearbeitungseinrichtung 40 über elektrische Anschlüsse 60 verbunden.

Gleiches gilt für die Ventilantriebe 9, die ebenfalls entsprechend verbunden sind über Anschlussleitungen 61.

Die integrierte Steuerungseinheit 2 ist in der Lage, den Frequenzumrechner 6 des Elektromotors 3zu kontrollieren und anzusteuern und auch sämtliche Funktionen der Luftaufbereitungseinrichtung 40, wozu die Signaleingänge 7 und Signalausgänge 9 verwendet werden.

Mithilfe dieser Anschlüsse 7 und 9 wird es möglich, die Drucksituation in der Luftaufbereitungseinrichtung 40 und die Lufttrocknungsfunktion entsprechend kontrollieren zu können.

Darüber hinaus ist es möglich, den Fahrzeugstatus, den Elektromotorstatus und auch den Luftaufbereitungsstatus entsprechend zu überwachen und eine entsprechende Drehzahl an den Elektromotor 3 abzugeben, um eine optimale und bestmögliche Betriebscharakteristik für den Kompressor 5 bereitstellen zu können.

1

Gehäuse

2

Elektromotorsteuerungseinheit

3

Elektromotor

4

Antriebswelle

5

Kompressor

6

Frequenzeinheitumrechner

7

Signaleingänge

9

Magnetventil

10

Kontrolleinheit

11

Energieanschluss

12

elektrische Leitung

21

Druckluft

22

Druckluft

23

Druckluft

24

Druckluft

30

Ansaugleitung/Kontrollleitung

31

Luftauslassleitung

40

Luftaufbereitungseinheit

50

pneumatischer Verbraucher

51

Druckluftspeicher

52

Druckluftspeicher

53

Druckluftspeicher

54

Druckluftspeicher

60

elektrische Anschlüsse

61

Anschlussleitungen

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• DE 102011107155 A1 [0008]