einer Luftversorgungsanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern und/oder Über- wachen einer Luftversorgungsanlage.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Schienenfahrzeuge. Es ist aber auch denkbar, die Luftversorgungsanlage in Nutzfahrzeugen einzusetzen, um dort einen pneumatischen Kreislauf zu unterhalten. Im Allgemeinen dienen Luftversor- gungsanlagen in Schienenfahrzeugen dazu, Druckluft in definierter Quantität und Qua- lität beispielsweise zum Betätigen der Bremsen, Öffnen und Schließen der Türen sowie für die Versorgung der Luftfederung bereitzustellen. Luftversorgungsanlagen umfassen mehrere Komponenten, beispielsweise einen Kompressor zum Verdichten/Komprimie- ren von Luft, eine Luftaufbereitungseinrichtung zum Reinigen der Luft bzw. zum Entfer- nen von Wasser-, Schmutz- und/oder Ölbestandteilen aus der Luft, welche den Betrieb der pneumatischen Verbraucher beeinträchtigen können, und mehrere Ventile zum Steuern der Luftströmung.

Es ist bekannt, die Stromversorgung der Komponenten, die als Verbraucher bezeichnet werden können, der Luftversorgungsanlage mittels eines Hilfsbetriebeumrichters zu re- alisieren. Der Hilfsbetriebeumrichter sorgt dabei für die Anpassung der an der Strom- versorgung des Schienenfahrzeugs anliegenden Spannung an die notwendige Eingangs- spannung des jeweiligen Verbrauchers. An Luftversorgungsanlagen in Schienenfahrzeu- gen werden vielfältige, teilweise gegensätzliche Anforderungen gestellt, die je nach Be- triebszustand oder Situation des Schienenfahrzeug bzw. der Luftversorgungsanlage variieren können. Am Beispiel des Kompressors bedeutet dies zum Beispiel, dass gleich- zeitig hohe Lieferleistungen, ausreichende Einschaltdauern, geringe Schallemissionen, ein niedriger Energieverbrauch, ein kleiner Bauraum sowie niedrige Kosten gefordert werden. Im Stand der Technik ist es nicht bekannt, die Verbraucher der Luftversor- gungsanlage bedarfsgerecht, d. h. in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszustands, zu steuern.

EP 2 956 341 B1 lehrt einen elektronischen Umrichter, der einem Motor eines Kompres- sors zur Erzeugung von Druckluft zur bedarfsabhängigen Kompressorsteuerung zuge- ordnet ist. Zur Überwachung und Steuerung des Kompressors werden Sensoren zur Ge- nerierung von elektrischen Signalen eingesetzt. Eine Auswertung der durch die Sensoren generierten elektrischen Signale und eine Ableitung von Steuerbefehlen erfolgt mittels einer in einem zentralen Steuergerät hinterlegten Software. Das System gemäß EP 2 956 341 B1 erfordert demnach zusätzliche Elektronik-Schnittstellen sowie -Komponenten zur Verarbeitung der elektronischen Signale. Des Weiteren beschränkt sich das System auf den Einsatz zur Kompressorsteuerung. Weitere Komponenten/Verbraucher können nicht gesteuert werden.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs der Luftversorgungs- anlage geht beispielsweise aus EP 3 093 206 B1 hervor. Die Vorrichtung umfasst Senso- rik zum Messen von Betriebsdaten der Luftversorgungsanlage sowie eine Schnittstelle zum Empfangen der Messdaten, eine Auswerteeinrichtung, um die empfangenen Mess- daten auszuwerten, eine Kommunikationsschnittstelle sowie eine stationäre Auswer- teeinheit, um die ausgewerteten Informationen stationär weiter zu verarbeiten. Über eine zusätzliche Datenschnittstelle zu einer Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs können fahrzeugspezifische Daten ausgelesen und über die Kommunikationsschnitt- stelle bereitgestellt werden. Die Stromversorgung zum Ein- bzw. Ausschalten der Luft- versorgungsanlagenkomponenten erfolgt über einen separaten Elektronikkreislauf mit einer zusätzlichen zentralen Einheit und zusätzlichen Stromversorgungsleitungen. Durch die Vorrichtung gemäß EP 3 093 206 B1 wurde die Komplexität der Elektronik sowie die Anzahl der notwendigen Elektronik-Komponenten sowie -Schnittstellen deut- lieh erhöht, wodurch die Vorrichtung fehleranfällig ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu verbessern, insbesondere eine effiziente Luftversorgungsanlage bereitzustellen, dessen Betrieb vorzugsweise betriebszustandsabhängig gesteuert, insbe- sondere geregelt, und/oder überwacht werden kann.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 bzw. 16 gelöst.

Danach ist eine Luftversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, oder für ein Nutzfahr- zeug, bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Luftversorgungsanlage dient im Allgemeinen dazu, Druckluft in definierter Quantität und Qualität beispielsweise zum Betätigen der Bremsen, Öffnen und Schließen der Türen sowie für die Versorgung der Luftfederung bereitzustellen. Die Luftversorgungsanlage umfasst eine Gruppe von mehreren elektri- schen Verbrauchern, die jeweils unterschiedliche Funktionen der Luftversorgungsanlage insbesondere entlang einer Strömung der Druckluft übernehmen. Beispielsweise um- fasst die Luftversorgungsanlage einen Kompressor vorzugsweise zum Verdichten/Kom- primieren von Luft, eine Luftaufbereitungseinrichtung zum Reinigen der Luft bzw. zum Entfernen von Wasser-, Schmutz- und/oder Ölbestandteilen aus der Luft, welche den Betrieb der elektrischen, pneumatischen Verbraucher beeinträchtigen können, ein oder mehrere Ventile zum Steuern der Luftströmung und/oder einen Lufttrockner zum Trocknen und/oder Entfeuchten der Luft. Die Luftversorgungsanlage kann derart aufge- baut sein, dass die Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern entlang der Strö- mung der Luft in Reihe geschaltet sind. Es sei klar, dass abschnittsweise entlang der Luftströmung auch wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrau- ehern parallel zueinander geschaltet sein können.

Die Luftversorgungsanlage umfasst außerdem einen an eine Stromversorgung des Schie- nenfahrzeugs, insbesondere eines Hilfsbetriebeumrichters des Schienenfahrzeugs, oder des Nutzfahrzeugs, gekoppelten Umrichter. Der Umrichter kann beispielsweise als Fre- quenz- und/oder Wechselstrom-Umrichter ausgebildet und dazu eingerichtet sein, aus einer Wechselspannung eine in der Frequenz und/oder Amplitude unterschiedliche Wechselspannung zu generieren. Der Umrichter kann beispielsweise eine im Stand der Technik bekannte Topologie besitzen und/oder bekanntermaßen realisiert sein, um die Wechselspannung in Amplitude und/oder Frequenz umzurichten. Der Umrichter ist dazu vorgesehen, die von der Stromversorgung bereitgestellte Spannung und/oder Fre- quenz an eine Betriebsspannung und/oder Betriebsfrequenz wenigstens eines elektri- schen Verbrauchers, mit der der elektrische Verbraucher zu betreiben ist, der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern anzupassen. Gemäß einer beispielhaften Aus- führung passt der Umrichter die von der Stromversorgung bereitgestellte Spannung und/oder Frequenz an die Betriebsspannung und/oder Betriebsfrequenz wenigstens, insbesondere ausschließlich, des Kompressors an. Der Umrichter kann beispielsweise den weiteren elektrischen Verbrauchern der Gruppe von mehreren elektrischen Ver- brauchern die von der Stromversorgung bereitgestellte Spannung und/oder Frequenz weiterleiten, wie Durchschalten, wobei beispielsweise ein durch elektrischen Strom be- triebener, insbesondere elektromagnetischer, Schalter, wie ein Relais, zum Aktivieren und Deaktivieren des entsprechenden elektrischen Verbrauchers oder ein Magnetventil zum flexiblen Steuern des Betriebs des entsprechenden elektrischen Verbrauchers zwi- schengeschaltet ist. Beispielsweise kann der Umrichter wenigstens einen Leistungsaus- gang aufweisen, mittels dem der Umrichter mit dem wenigstens einen elektrischen Ver- braucher verbunden ist, um diesen mit der entsprechenden Betriebsspannung und/oder Betriebsfrequenz zu betreiben. Des Weiteren kann der Umrichter eine Vielzahl von Steu- erausgängen besitzen, wobei der Umrichter mit je einem der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern über je einen Steuerausgang gekoppelt ist, insbesondere um den jeweiligen elektrischen Verbraucher zu betreiben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Umrichter wenigstens zwei, vorzugsweise sämtlichen, der Gruppe von mehreren Verbrauchern derart zugeord- net, dass der Umrichter den Betrieb der wenigstens zwei der Gruppe von mehreren Ver- brauchern steuern, insbesondere regeln, und/oder überwachen kann. Dadurch, dass der Umrichter steuerungs- und/oder überwachungstechnisch wenigstens zwei, vorzugs- weise sämtlichen, der Gruppe von elektrischen Verbrauchern zugeordnet ist, können zu- sätzliche elektronische Steuerungen und Elektronikschnittstellen, welche im Stand der Technik zum Verknüpfen der verschiedenen Elektronikkreisläufe nötig waren, reduziert bzw. eingespart werden. Dies wird dadurch verstärkt, dass der Umrichter eine Funkti- onsunion zur Steuerung, vorzugsweise Regelung, und/oder Überwachung bildet, so dass auch für die Überwachung, Wartung, Diagnose des Betriebs des Umrichters bzw. der Luftversorgungsanlage, insbesondere der wenigstens zwei, vorzugsweise sämtlichen, der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, der Umrichter als zentrale Elektronik dient. Als Betrieb eines elektrischen Verbrauchers ist das Einschalten und Ausschalten bzw, der Einschalt- und Ausschaltzustand oder ein Betriebsmodus des elektrischen Ver- brauchers, in dem dieser betreibbar ist und der variiert werden kann, zu verstehen, wobei als Betriebsmodus beispielsweise ein Notlaufbetrieb, ein Volllastbetrieb, ein Teillastbe- trieb und sämtliche Zwischenbetriebsstufen zu verstehen sind, die mittels der Umrich- ters eingestellt werden können, um einen optimierten Betrieb der Luftversorgungsan- lage in Bezug auf einen Betriebspunkt, wie Schallemission, Kompressortemperatur, Ver- brauch von Regenerationsluft im Lufttrockner, Kompressorverschleiß oder Öl-Emulsifi- kation, zu steuern. Der Umrichter bildet demnach eine zentrale Intelligenz für die Luft- versorgungsanlage, die es erlaubt auf den Betrieb von wenigstens zwei, vorzugsweise sämtlichen, der Gruppe von mehreren Verbrauchern Einfluss zu nehmen, um den Be- trieb der Luftversorgungsanlage zu optimieren und/oder den Betrieb bzw. den Betriebs- zustand der wenigstens zwei, insbesondere sämtliche, der Gruppe von mehreren elektri- schen Verbrauchern zu überwachen, vorzugsweise diagnostizieren. Der Umrichter kann außerdem derart ausgelegt und/oder den wenigstens zwei der Gruppe von elektrischen Verbrauchern zugeordnet sein, dass er den Betrieb der wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern gezielt entlang einer Regelstrecke, die insbeson- dere durch die Luftströmung festgelegt ist, zu beeinflussen, um einen gewünschten, ins- besondere vordefinierten und/oder einer Regelvorgabe aus einer übergeordneten Elekt- ronik entsprechenden, Betrieb der wenigstens zwei elektrischen Verbraucher und/oder der Luftversorgungsanlage einzustellen.

In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Umrichter eine Elektronik auf, die dazu eingerichtet ist, die von der Stromversorgung bereitgestellte Spannung und/oder Frequenz an die Betriebsspannung und/oder Betriebsfrequenz des wenigstens einen elektrischen Verbrauchers umzurichten. Die Elektronik kann dazu ein- gerichtet sein, elektrische Signale informationsgemäß zu erzeugen, elektrische Energie zu verwalten und/oder die Elektronik kann auf einer Platine aufgebaut sein, insbeson- dere um eine elektronische Anwendung zu realisieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Umrichter derart signalübertragungsgemäß mit den wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern verbunden sein, dass die Elektronik deren Betrieb steuern kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Elektronik den Betrieb der wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern anhand von in der Elektronik hinterlegten Steueralgorithmen steuert. Alternativ oder zusätzlich kann die Umrichter- elektronik von einer übergeordneten Elektronik, wie eine Fahrzeugsteuerung oder eine Bremssteuerung, Steuersignale empfangen, anhand derer die wenigstens zwei der Gruppe von elektrischen Verbrauchern zu steuern sind. Der Umrichter kann beispiels- weise mehrere Betriebsmodi aufweisen, anhand der die wenigstens zwei der Gruppe von elektrischen Verbrauchern zu steuern sind. Beispielsweise kann der Umrichter ein vor- zugsweise digitales 3-Bit-Steuersignal von der übergeordneten Elektronik erhalten, wel- ches den entsprechenden Betriebsmodus des Umrichters festlegt. Der Umrichter kann dazu eingerichtet sein, entsprechend des von der übergeordneten Elektronik festgelegten Betriebsmodus die wenigstens zwei der Gruppe von elektrischen Verbrauchern zu steu- ern. Beispielsweise wird zwischen einem Standardbetriebsmodus und einem Hilfsbe- triebsmodus unterschieden, welche sich durch eine unterschiedliche Eingangsspannung und/oder Eingangsfrequenz unterscheiden. Gemäß einer Weiterbildung betreibt der Umrichter einen Kompressor eines Motors der Luftversorgungsanlage entsprechend des Betriebsmodus, beispielsweise in einem Volllastbetrieb, einem Teillastbetrieb oder ei- nem Hilfsbetrieb. Der Umrichter kann ferner dazu eingerichtet sein, anhand der jeweili- gen Drehzahl des Kompressors den Betrieb wenigstens eines weiteren, vorzugsweise sämtlichen, der Gruppe von elektrischen Verbrauchern der Luftversorgungsanlage zu steuern. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung kann der Umrichter derart signal- übertragungsgemäß mit den wenigstens zwei der Gruppe von mehreren Verbrauchern verbunden sein, dass die Elektronik anhand von in der Elektronik hinterlegten Regelal- gorithmen und/oder anhand von einer übergeordneten Elektronik, wie eine Fahrzeug- steuerung oder eine Bremssteuerung, empfangenen Regelsignalen den Betrieb der we- nigstens zwei der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern regeln kann. Im Ge- gensatz zur Steuerung erfolgt bei der Regelung ein Erfassen einer zu beeinflussenden Größe, der Regelgröße, in einer Regelstrecke, die insbesondere durch die Luftströmung festgelegt ist, und ein vorzugsweise kontinuierliches Vergleichen und/oder Anpassen der Regelgröße an einen gewünschten Wert, vorzugsweise Sollwert. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Elektronik derart signal- übertragungsgemäß mit den wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektronischen Verbrauchern verbunden, dass die Elektronik anhand von in der Elektronik hinterlegten Auswertealgorithmen den Betrieb der wenigstens zwei der Gruppe von mehreren elektri- schen Verbrauchern überwachen kann, vorzugsweise um Aussagen über deren Betrieb treffen zu können, gegebenenfalls Wartungsmaßnahmen einleiten zu können und/oder den Betrieb des jeweiligen elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektri- schen Verbrauchern anzupassen.

In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftversorgungsanlage ist wenigstens ein Sensor zum Erfassen einer luftspezifischen Messgröße und/oder einer verbraucherspezifischen Messgröße und/oder eines Betriebsparameters des Umrichters signalübertragungsgemäß mit dem Umrichter verbunden. Eine luftspezifische Mess- größe kann beispielsweise die Temperatur, der Druck, die Luftfeuchtigkeit oder derglei- chen sein. Eine verbraucherspezifische Messgröße kann beispielsweise die Anzahl der Betriebsstunden, ein Temperaturwert, ein Verschleißwert, eine Eingangs- oder Aus- gangsleistung sein. Es sei klar, dass der Sensor die angegebenen Messgrößen nicht direkt messen muss, sondern es beispielsweise vorgesehen sein kann, dass der Umrichter, ins- besondere die Umrichterelektronik, indirekt die jeweilige Messgröße bestimmt, insbe- sondere berechnet, vorzugsweise anhand von einer weiteren Messgröße berechnet. Bei- spielsweise kann der Umrichter, insbesondere die Umrichterelektronik, dazu eingerich- tet sein, einen Druckgradient am Kompressor der Luftversorgungsanlage zu erfassen und/oder zu überwachen. Der Umrichter ist ferner dazu eingerichtet, anhand des Verlaufs des Druckgradienten einen Verschleißgrad des Kompressors zu bestimmen. Beispielsweise nimmt der Verschleißgrad des Kompressors zu, wenn der Druckgradient zunehmend flacher wird. Des Weiteren kann der Sensor dazu eingerichtet sein, eine Öltemperatur einer Kompressorschmierung zu erfassen. Beispielsweise kann die Um- richterspannung oder die Temperatur als Betriebsparameter gekennzeichnet sein. Ge- mäß einer Weiterbildung ist der wenigstens eine Sensor derart angeordnet und/oder we- nigstens einem der Gruppe von mehreren Verbrauchern zugeordnet, dass der Sensor die luftspezifische Messgröße und/oder die verbraucherspezifische Messgröße erfassen kann. Als beispielhafte Sensoren können Drucksensoren, Temperatursensoren, Diffe- renzdrucksensoren und/oder Temperaturdifferenzsensoren eingesetzt werden. Der Um- richter, vorzugsweise dessen Elektronik, kann dazu eingerichtet sein, anhand der erfass- ten Messgröße/Messgrößen den Betrieb der wenigstens zwei der Gruppe von elektri- schen Verbrauchern zu steuern, insbesondere zu regeln, und/oder zu überwachen.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Luftversorgungsan- lage ist der wenigstens eine Sensor dazu ausgebildet, einen Druckwert eines Kompres- sors, einen Druckwert eines stromaufwärtigen Eingangsfilters des Kompressors, einen Druckwert eines Lufttrockners, eine Temperatur des Lufttrockners oder des Kompres- sors und/oder einen Verschmutzungsgrad der Luft zu messen. Als Druckwert kann bei- spielsweise der stromaufwärtige Eingangsdruck und/oder der stromabwärtige Aus- gangsdruck des jeweiligen elektrischen bzw. pneumatischen Verbrauchers sowie ein Dif- ferenzdruckwert gemessen werden. Bei dem Lufttrockner kann der Sensor dazu einge- richtet sein, einen Behälterdruck zu messen. Beispielsweise ist der Lufttrockner als Ab- sorptions-Regenerations-Trockner mit zwei Trocknerbehältern ausgebildet. Diese sind derart eingerichtet, dass ein Luftbehälter einen Trocknungsprozess der darin angeord- neten Luft ausführt, während der andere Luftbehälter einen Regenerationszyklus durch- führt, bevor dieser wieder zum Lufttrocknen verwendet werden kann. Sobald der Rege- nerationszyklus beendet ist, wird beispielsweise mittels eines Ventils zwischen den bei- den Luftbehältern umgeschaltet, so dass der zuvor sich im Trocknungsprozess befin- dende Luftbehälter regeneriert wird und der zuvor sich regenerierende Luftbehälter zur Lufttrocknung eingesetzt wird. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, an der Luftver- sorgungsanlage eine Kühllufttemperatur oder eine Umgebungstemperatur zu bestim- men, um ungewünschte, schädliche Wärmeentwicklungen zu erfassen. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, die generierte und geförderte Druckluft zu überwachen, insbe- sondere zu messen, um dessen Zusammensetzung, insbesondere das Vorhandensein von Fremdpartikeln, wie Ölpartikeln, zu identifizieren, insbesondere zu messen. Die folgenden Beispiele sollen die Funktionsweise des Steuerns, insbesondere Regelns, und/oder Überwachens der Luftversorgungsanlage durch den Umrichter veranschauli- chen. Beispielsweise kann dem Kompressor ein Drucksensor zugeordnet sein. Wenn der Kompressor von dem Umrichter ein Start-Steuersignal erhält, der Drucksensor jedoch keine, vorzugsweise keine erhebliche, Druckänderung insbesondere im Vergleich zur Ausgangsstellung bzw. zum unbetätigten Zustand detektiert, kann der Umrichter einen fehlerhaften Betrieb des Kompressors identifizieren. Des Weiteren kann der wenigstens eine Sensor dem Lufttrockner und insbesondere dessen Luftbehältern zugeordnet sein, um deren Druckwert zu erfassen. Der Umrichter ist dazu eingerichtet, den erfassten Druckwert/die erfassten Druckwerte miteinander und/oder mit vorgegebenen, zu er- wartenden, Druckwerten für den jeweiligen Betriebszustand zu vergleichen und einen fehlerhaften Betriebszustand des Lufttrockners zu identifizieren, wenn eine Abwei- chung, insbesondere eine Toleranzgrößere überschreitende Abweichung, vorliegt. Der Umrichter kann dazu eingerichtet sein, durch das Überwachen der Kühllufttemperatur und/oder der Umgebungstemperatur auf einen Kühlungszustand der Luftversorgungs- anlage zu überwachen. Der Sensor kann dabei eine Differenztemperatur zwischen einem Kompressoreingang bzw. der Umgebungsluft und einem Kompressorausgang bestim- men, anhand dessen der Umrichter den Kühlungszustand des Kompressors, insbeson- dere der Luftversorgungsanlage überwachen kann. Beispielsweise ist der Umrichter dazu eingerichtet, einen Fehlbetriebszustand des Kompressors festzustellen, falls die erfasste Temperaturdifferenz zu hoch ist. Der wenigstens eine Sensor kann ferner eine Druckdif- ferenz eingangsseitig und ausgangsseitig eines Eingangsfilters des Kompressors bestim- men. Beispielsweise ist der Umrichter dazu eingerichtet, den erfassten Differenzdruck mit einem Grenzwert zu vergleichen, anhand dessen der Umrichter feststellen kann, ob der Eingangsfilter defekt, insbesondere blockiert, ist. Des Weiteren kann der Umrichter dazu eingerichtet sein, anhand des Differenzdrucks eingangsseitig und ausgangsseitig des Eingangsfilters zu identifizieren, ob ein Sättigungs-/Abnutzungsgrad des Eingangs- filters vorliegt und gegebenenfalls Wartungsmaßnahmen initiieren. In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der wenigstens eine Sensor die komprimierte Lufttemperatur erfassen und der wenigstens eine Umrichter den Arbeitszyklus des Luft- trockners steuern, insbesondere regeln, und/oder optimieren. Beispielsweise kann der Umrichter dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Druckgradienten des Kompres- sors und/oder des Lufttrockners eine Luftabgabekapazität des Kompressors zu analysie- ren, um beispielsweise auch eine Abnutzung und/oder eine Effizienz des Kompressors zu bestimmen. In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftversorgungsanlage ist der Umrichter, vorzugsweise dessen Elektronik, dazu ausgebildet, anhand von durch den wenigstens einen Sensor erfassten Temperaturwerten und/oder einer Zeitvorgabe und/ oder einer Aufheizzeit wenigstens eines Heizers des Lufttrockners den Betrieb des Heizers, insbesondere dessen Subkomponenten, zu steuern, vorzugweise zu regeln. Bei- spielsweise kann der Umrichter den Heizer des Lufttrockners entsprechend einer Zeit- vorgabe steuern, wobei die Zeitvorgabe beispielsweise eine bestimmte Uhrzeit sein kann und/oder durch eine gewisse Taktung realisiert sein kann. Der Umrichter, vorzugsweise dessen Elektronik, kann ferner dazu ausgebildet sein, anhand eines Druckwerts, vor- zugsweise eines Differenzdruckwerts stromaufwärts und stromabwärts, des Kompres- sors eine Entlüftungseinrichtung zum Entlüften des Kompressors und/oder eine Leer- laufeinrichtung zum Betreiben des Kompressors im Leerlauf zu steuern, vorzugsweise zu regeln. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, den Betrieb des Heizers zu überwachen und/oder zu steuern, um das Einfrieren von vorzugsweise empfindlichen Komponen- ten/ elektrischen Verbrauchern insbesondere des Lufttrockners zu vermeiden, insbeson- dere bei Außentemperaturen von unter 0°C. Beispielsweise kann der wenigstens eine Sensor als Heißleiter, wie ein NTC-Widerstand oder NTC-Thermistor, ausgebildet sein, was im Allgemeinen einen temperaturabhängigen Widerstand darstellt, der bei einem gewissen Widerstandswert einschaltet, vorzugsweise von dem Umrichter derart ange- steuert wird, dass der Heizer eingeschaltet wird. Die Deaktivierung des Heizers erfolgt analog bei einem bestimmten weiteren Widerstandswert. Beispielsweise kann eine Tem- peraturhysterese zwischen dem Einschalt- und Ausschaltwert des Heizers vorgesehen sein, insbesondere um ein kontinuierliches Ein- und Ausschalten zu vermeiden. Die Leerlaufeinrichtung kann dem Kompressor derart zugeordnet sein, dass bei einem feh- lerhaften und/ oder zu kurzen Betrieb der Kompressor in einen Leerlauf geschaltet wird, oder komprimierte Luft ins Freie entlüftet wird, so dass die Laufzeit des Kompressors künstlich verlängert wird, um ungünstige Betriebszustände, z.B. einen zu kühlen Betrieb durch kurze Laufzeiten, zu verhindern.

Gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Umrich- ter, vorzugsweise dessen Elektronik, eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen der Messgröße von dem wenigstens einen Sensor auf. Beispielsweise kann die Schnittstelle sowie der wenigstens eine Sensor zur kabellosen Signalübertragung ausgebildet sein. Der Umrichter kann außerdem eine Speichereinheit zum Speichern der empfangenen Mess- größe aufweisen. Beispielsweise ist angedacht, dass Umrichter Sensordaten auswertet und vorbestimmte Kennwerte, wie z.B. eine Anzahl an Einschaltungen, eine durch- schnittliche Laufzeit, eine Laufzeit bei vorbestimmten Temperaturen, oder dergleichen, abspeichert. Auf der Speichereinheit können außerdem relevante Prozessdaten gespei- chert werden, wie zum Beispiel ein oder mehrere Betriebsmodi, Laufzeiten, Sensordaten und Umrichter-Betriebsdaten. Beispielsweise im Falle eines Ausfalls oder eines Fehlver- haltens beispielsweise des Kompressors können die obengenannten Daten auf der Spei- chereinheit abgerufen und zum Analysieren des Ursprungs des Ausfalls bzw. des Fehl- verhaltens herangezogen werden.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Luftversorgungsein- heit ist der Umrichter, vorzugsweise dessen Elektronik, dazu ausgelegt, anhand der emp- fangenen Messgröße einen Betriebszustand der Luftversorgungsanlage, insbesondere wenigstens eines Verbrauchers der Gruppe von mehreren Verbrauchern, zu überwachen. Insbesondere ist der Umrichter dazu ausgelegt, anhand der empfangenen Messgröße ei- nen Betrieb der Luftversorgungsanlage, insbesondere wenigstens eines Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, zu steuern, insbesondere zu re- geln. Vorzugsweise kann auf Basis der empfangenen Messgrößen eine Regelung des Be- triebs der Luftversorgungsanlage bzw. des wenigstens einen, vorzugsweise sämtlicher, elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern erfol- gen. Dadurch, dass die Umrichterelektronik als zentrale, intelligente Elektronik der ge- samten Luftversorgungsanlage, insbesondere sämtlichen der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, zugeordnet ist und Steuerungs-, Regelungs- sowie Überwa- chungsfunktionen übernimmt, kann auf zusätzliche Elektronikkomponenten, wie Steu- erungen und/oder Schnittstellen, teilweise oder vollkommen verzichtet werden. Im Ver- gleich zu bekannten Luftversorgungsanlagen ist der Umrichter gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mehr nur dafür verantwortlich, die Betriebsspannung und/oder Be- triebsfrequenz für wenigstens einen der Gruppe von elektrischen Verbrauchern der Luft- versorgungsanlage zu generieren/umzurichten, sondern übernimmt Steuerungs-, Rege- lungs- und/oder Überwachungsfunktionen während des Betriebs der Luftversorgungs- anlage. Vorzugsweise erhält der Umrichter über den integrierten wenigstens einen Sen- sor die zur Regelung und/oder Überwachung notwendigen Informationen über den Be- trieb der Luftversorgungsanlage. Anhand dieser Daten kann der Umrichter als zentrale Intelligenz der Luftversorgungsanlage dessen Betrieb bedarfs- und/oder betriebspunkt- abhängig steuern, insbesondere regeln, sowie Wartungsmaßnahmen einleiten und Diag- nosemaßnahmen durchführen, also überwachen.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftversorgungs- anlage weist der Umrichter eine Diagnoseeinrichtung zum Überwachen des wenigstens einen Betriebsparameters des Umrichters auf. Die Diagnoseeinrichtung kann mit einer geeigneten Software ausgestattet sein. Anhand des wenigstens einen Umrichter- Betriebsparameters kann der Umrichter den Betriebszustand der Luftversorgungsan- lage, insbesondere wenigstens eines Verbrauchers, überwachen und/oder den Betrieb des Umrichters variieren, insbesondere um den wenigstens einen Betriebsparameter an- zupassen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben beispielsweise herausgefun- den, dass über die Betriebsparameter des Umrichters auf einen Betriebszustand der Luftversorgungsanlage geschlossen werden kann. Erkennt der Umrichter nun anhand des wenigstens einen Betriebsparameters einen Fehlbetrieb der Luftversorgungsanlage kann der Umrichter durch Variation seiner Steuerausgangswerte auf den Betrieb der Luftversorgungsanlage einwirken , um den Betriebsparameter anzupassen, vorzugs- weise an einen in der Speichereinheit hinterlegten Soll-Betriebsparameter.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Umrichter dazu eingerichtet sein, den Betrieb eines Lufttrockners der Luftversorgungsanlage in Ab- hängigkeit von der Kompressordrehzahl und/oder Umgebungstemperatur und/ oder Restfeuchte der Luft nach dem Lufttrockner zu steuern, insbesondere zu regeln. Vor- zugsweise ist der Umrichter dazu eingerichtet, den Betrieb des Lufttrockners in Abhän- gigkeit von der Kompressordrehzahl derart zu steuern, vorzugsweise zu regeln, dass ein Regenerationsluftverlust des Lufttrockners minimiert und/ oder optimiert ist. Die Erfin- der der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass über die Kompressordreh- zahl, die insbesondere abhängig von dem jeweiligen Betriebsmodus einen vorzugsweise vorherbestimmten Sollwert erreichen soll, die Funktionsweise und/oder der Betrieb des Kompressors überwacht werden kann. Dies kann beispielsweise ohne das Vorhanden- sein eines Sensors erfolgen. Des Weiteren kann der wenigstens eine Sensor dazu ausge- legt sein, eine Drehzahl eines Kompressors der Luftversorgungsanlage zu erfassen.

In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung sind in der Speicherein- heit Sollgrößen für einen Soll-Betriebszustand der Luftversorgungsanlage, insbesondere für einen Soll-Betriebszustand wenigstens eines Verbrauchers, hinterlegt. Beispielsweise können für jeden der vorgesehenen Betriebsmodi der Luftversorgungsanlage bzw. des Umrichters Sollgrößen für die einzelnen elektrischen Verbraucher der Gruppe von meh- reren elektrischen Verbrauchern in der Speichereinheit hinterlegt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass je einer Messgröße eine Sollgröße vorzugsweise des wenigs- tens einen elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrau- chern zugeordnet ist. Daher kann der Umrichter dazu in der Lage sein, eine umfangrei- che und/oder verbraucherspezifische Diagnose des Betriebs des jeweiligen elektrischen Verbrauchers durchzuführen. Gemäß einer Weiterbildung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die empfangene Messgröße mit einer dieser zugeordneten Sollgröße für ei- nen Soll-Betriebszustand der Luftversorgungsanlage, insbesondere für einen Soll- Betriebszustand mindestens eines elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, zu vergleichen. Mittels des Vergleichs kann der Umrichter eine aussagekräftige und/oder verbraucherspezifische Überwachung/Diagnose des je- weiligen Betriebszustands durchführen. Des Weiteren kann der Umrichter auf Basis des Vergleichs/der Diagnose den Betrieb der Luftversorgungsanlage, insbesondere des we- nigstens einen elektrischen Verbrauchers, anpassen, beispielsweise durch geeignete Steuerungs-/Regelungseingriffe.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Umrich- ter, insbesondere die Auswerteeinheit, dazu ausgebildet, anhand des Vergleichs der emp- fangenen Messgröße mit der dieser zugeordneten Sollgröße einen Fehl-Betriebszustand der Luftversorgungsanlage, insbesondere wenigstens eines elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, der Luftversorgungsanlage zu identifizieren, wenn die empfangene Messgröße von der dieser zugeordneten Sollgröße abweicht. Insbesondere kann eine vorzugsweise vordefinierte Toleranzabweichung defi- niert sein, so dass ein Fehl-Betriebszustand nur dann erkannt wird, wenn die Abwei- chung die Toleranzabweichung überschreitet. Beispielsweise können sämtliche Ver- gleichsdaten in der Speichereinheit hinterlegt sein und/oder einer übergeordneten Elektronik zur Verfügung gestellt sein. Vorzugsweise führt der Umrichter kontinuierlich, gemäß einer gewissen vorbestimmten Taktung und/oder gemäß einer Zeitvorgabe den Soll-Ist-Vergleich durch. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor bei Erfassen eines bestimmten Messwerts das Durchführen eines Soll-Ist-Ver- gleichs durch den Umrichter auslöst, triggert.

In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Umrichter dazu ausgebildet, anhand der empfangenen Messgröße, insbesondere anhand des Vergleichs aus empfangener Messgröße und dieser zugeordneter Sollgröße, vorzugsweise im Falle eines Fehl-Betriebszustands der Luftversorgungsanlage, insbesondere wenigstens eines der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, den Betrieb der Luftversorgungs- anlage, insbesondere des wenigstens einen der Gruppe von mehreren elektrischen Ver- brauchern, anzupassen. Aufgrund der Überwachung des Betriebs der Luftversorgungs- anlage erhält der Umrichter die prozessrelevanten Messdaten. Auf dieser Basis kann der Umrichter beispielsweise dazu eingerichtet sein, auf den Betrieb der Luftversorgungsan- lage einzuwirken, um Beschädigungen der elektrischen Verbraucher sowie deren Kom- ponenten zu vermeiden und gegebenenfalls erneut einen Soll-Betriebszustand der Luft- versorgungsanlage, insbesondere des wenigstens einen der Gruppe von elektrischen Ver- brauchern, herzustellen. Beispielsweise kann der Umrichter in einen Notbetrieb schal- ten, Abschalten oder Warnsignale an eine übergeordnete Elektronik bereitstellen, sowie selbst Wartungsmaßnahmen einleiten. In einer beispielhaften Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Luftversorgungsanlage weist der Umrichter eine Kommunikations- schnittstelle auf, die dazu ausgelegt ist, von einer separaten Ausleseeinrichtung ausgele- sen zu werden und/oder vorzugsweise kabellos mit einer übergeordneten Elektronik, wie einer Fahrzeugsteuerung, einer Bremssteuerung und/oder einer stationären Datenver- arbeitungseinrichtung, zu kommunizieren. Beispielsweise kann die Kommunikations- schnittstelle auch als Diagnoseschnittstelle ausgebildet sein, wobei im Vergleich zur Kommunikationsschnittstelle, welche beispielsweise kontinuierlich Daten mittels eines Datenübertragungssystems, wie ein Bus, übertragen kann, eingleisig, das heißt in einer Richtung, Daten zur Verfügung stellt. Die Übertragung kann beispielsweise auf Basis der Mobilfunktechnik und/oder eines kabellosen Internetprotokolls erfolgen, wobei bei- spielsweise die Kommunikation anhand von Handy-Funkmasten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kommunikation/Daten- übertagung auch über Datenkabel erfolgen. In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Umrichter dazu ausgebildet, ein Analog-Steuersignal zum Steuern, insbesondere Regeln, wenigstens ei- nes der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern zu erzeugen. Beispielsweise kann das Analog-Steuersignal im Bereich von 4 bis 20 mA liegen. Gemäß einer Weiter- bildung wird ein Lüfter bzw. Gebläse zur Kühllufterzeugung der Luftversorgungsanlage über das Analog-Steuersignal gesteuert, insbesondere geregelt.

Gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Umrichter direkt an eine Fahrleitung, wie eine dritte Schiene oder eine Oberleitung, der Stromver- sorgung zu dessen Versorgung mit Strom angebunden. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein Hilfsbetriebeumrichter, der in der Regel dazu dient, Nebenaggregate, wie eine Luft- presse, einen Lüfter, sowie Öl- und Wasserkühler, mit elektrischer Energie zu versorgen, zwischen Fahrleitung und Umrichter zwischengeschaltet ist. Im Falle des Vorhandens- eins eines Hilfsbetriebeumrichters empfängt der Umrichter von dem Hilfsbetriebeum- richter eine geglättete, bereinigte Spannung und/oder Frequenz.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftversorgungs- anlage ist der Umrichter an eine zusätzliche elektrische Energiequelle, wie eine Batterie oder einen Akkumulator, angeschlossen, mittels der die Luftversorgungsanlage insbe- sondere im Falle eines Ausfalls der Stromversorgung, insbesondere der Haupt-Strom- versorgung, welche wie zuvor beschrieben über eine Fahrleitung oder über einen Hilfsbetriebeumrichter erfolgt, betreibbar ist. Beispielsweise kann der Betrieb mittels der elektrischen Energiequelle dazu vorgesehen sein, den Kompressor lediglich über die Energiequellenleistung zu betreiben, um den pneumatischen Kreislauf des Pantogra- phen aufzufüllen. In der Regel ist der Kreislauf des Pantographen pneumatisch von dem restlichen pneumatischen System des Schienenfahrzeugs, insbesondere mittels eines Rückschlagventils, getrennt. Beispielsweise kann ein maximaler Betriebsdruck 8 bar be- tragen, insbesondere um zu vermeiden, dass der Kompressor überhitzt, der Umrichter überhitzt, die Energiequelle sich entleert oder der Lufttrockner überlastet wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zum Re- geln und/oder Überwachen einer Luftversorgungsanlage mit einer Gruppe von mehre- ren elektrischen Verbrauchern, wie ein Kompressor, ein Lufttrockner, ein Ventil, oder dergleichen, und einem an einer Stromversorgung eines Schienenfahrzeugs gekoppelten Umrichter zum Anpassen der von der Stromversorgung bereitgestellten Spannung und/oder Frequenz an eine Betriebsspannung und/oder Betriebsfrequenz wenigstens ei- nes elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern, mit der der elektrische Verbraucher zu betreiben ist, eines Schienenfahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird Strom der Luftversorgungsanlage bereitgestellt. Ferner wer- den/wird eine Betriebsspannung und/oder eine Betriebsfrequenz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern aus der Stromversorgung mittels des Umrichters generiert. Gemäß diesem Aspekt der vorliegen- den Erfindung wird der Betrieb von wenigstens zwei, vorzugsweise sämtlichen, der Gruppe von mehreren elektrischen Verbrauchern mittels des Umrichters gesteuert, vor- zugsweise geregelt, und/oder überwacht.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren derart ausgebildet, dass es die Luftversorgungsanlage nach einem der vorstehenden Aspekte oder beispielhaften Ausführungen realisiert.

Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen geben.

Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mit- tels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt eines schematischen Blockschaltdiagramms einer Luftversor- gungsanlage für ein Schienenfahrzeug; und

Fig. 2 einen Detailausschnitt des Blockschaltdiagramms nach Fig. 1. In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist eine erfindungsgemäße Luftversorgungsanlage im Allgemeinen mit Bezugsziffer 1 versehen. Es sei klar, dass die Figuren 1 und 2 lediglich Ausschnitte einer Luftversorgungsanlage 1, d.h. nur einen Teil der Gruppe von elektrischen, der Luftversorgungsanlage zugeordneten Verbrauchern, darstellen.

In dem beispielhaften Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist eine Gruppe von mehreren elektri- schen Verbrauchern nebeneinander in Reihe geschaltet, wobei in Fig. 1 von links nach rechts betrachtet, was einer Strömungsrichtung der Luft, insbesondere Druckluft, und/oder einer Luftzirkulationsrichtung entspricht, beginnend mit einer Drucklufter- zeugung 3 bis zu einer Druckluftabgabe 5 abgebildet. Ein an eine Stromversorgung (nicht näher dargestellt) des Schienenfahrzeugs gekoppelter Umrichter 7 zum Anpassen der von der Stromversorgung bereitgestellten Spannung und/oder Frequenz an eine Be- triebsspannung und/oder Betriebsfrequenz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers der Gruppe von mehreren insbesondere hintereinander geschalteten elektrischen Ver- brauchern, mit der der jeweilige elektrische Verbraucher zu betreiben ist, ist an eine Stromversorgungsleitung 9, insbesondere Hauptstromversorgung mit etwa 400 VAC o- der 680 VDC, gekoppelt. Über eine Batterieversorgungsleitung 11 (24 V bis 110 V), die der Energieversorgung der Umrichterelektronik und dessen Subkomponenten dient, ist der Umrichter 7 an eine elektrische Energiequelle (nicht näher dargestellt), wie Batterie oder Akkumulator, gekoppelt. Der Umrichter 7 richtet die Spannung und/oder Frequenz der Hauptstromversorgungsleitung 9 entsprechend eines gewünschten und/oder vorde- finierten Betriebsmodus und/oder einer Drehzahl eines Kompressors um, wobei die um- gerichtete Spannung und/oder Frequenz einem Kompressormotor 15 über eine schema- tisch in Fig. 1 dargestellte Versorgungsleitung 17 zur Verfügung gestellt wird. Der Um- richter 7 ist außerdem über eine Energieversorgungsleitung 13 mit der elektrischen Ener- giequelle (nicht dargestellt), wie Batterie oder Akkumulator, gekoppelt, insbesondere um in einem Hilfsbetriebsmodus kurzzeitig Luft für einen nicht näher dargestellten Panto- graphen bereitzustellen (96 bis 110 V).

Als weitere elektrische Verbraucher sind, von links nach rechts in Fig. 1, betrachtet, das heißt in Luftströmungsrichtung, ein Gebläse 19, ein Niedrigdruckabschnitt 18, ein Hoch- druckabschnitt 21 und ein Lufttrockner 23 hintereinander geschaltet, aus dem die Druckluftabgabeleitung 5 bereitgestellt wird. Zwischen dem Niedrigdruckabschnitt 18 und dem Hochdruckabschnitt 21 ist optional ein Entlüftungsventil 25 angeordnet, wel- ches über die Energieversorgung von der elektrischen Energiequelle mittels der Versor- gungsleitung 17 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Lufttrockner 23 ist beispiels- weise als Absorptions-Regenerations-Trockner ausgebildet und weist zwei parallel geschaltete DrucMuftbehälter 27, 29 auf. Die beiden Druckluftbehälter 27, 29 sind dabei derart in den Drucklufterzeugungs- und Reinigungsprozess eingebunden, dass ein Druckluftbehälter 27, 29 einen Lufttrocknungsprozess durchführt, während der andere Druckluftbehälter 29, 79 einen Regenerationsprozess ausführt. Das Wechseln der Druckluftbehälter 27, 29 bzw. das Hin- und Herschalten zwischen den beiden Druckluft- behältern 27, 29 erfolgt über ein Umschaltventil 33, das den beiden Druckluftbehältern 27, 29 zugeordnet ist. Ein Regenerationssteuerungsventil 31 kann mit dem Umschalt- ventil 33 Zusammenwirken, um die Steuerung des Lufttrocknerbetriebs zu realisieren.

Der Umrichter 7 weist eine Elektronik auf, die in Fig. 1 schematisch durch das Block- Schaltbild mit der Bezugsziffer 35 versehen ist und welche eine Speichereinheit zum Speichern von Daten aufweisen kann. Aus Fig. 1 geht hervor, dass der Umrichter sämtli- chen der in Fig. 1 dargestellten elektronischen Verbrauchern, nämlich dem Kompres- sormotor 15, dem Gebläse 19, den Ventilen 25, 31 und 33 sowie dem Lufttrockner 23, zugeordnet ist, so dass der Umrichter deren Betrieb steuern, regeln und/oder überwa- chen kann. Dazu sind schematisch dargestellte Steuer- und/oder Sensorleitungen 37 vorgesehen, mittels der der Umrichter 7 mit den elektronischen Verbrauchern 15, 19, 25,

31, 33, 23 verbunden ist, wobei klar ist, dass der Umrichter 7 entsprechende Signalaus- gänge und die elektrischen Verbraucher 15, 19, 95, 31, 33, 23 entsprechende Signalein- gänge besitzen. Über die Sensor- und/ oder Steuerleitungen 37 ist der Umrichter 7 sig- nalübertragungsgemäß mit den elektronischen Verbrauchern verbunden, um deren Be- trieb beispielsweise in Abhängigkeit von einer Kompressordrehzahl und/oder in Abhän- gigkeit von einem vordefinierten und/ oder von einer übergeordneten Elektronik (nicht dargestellt) vorgegebenen Betriebsmodus zu steuern, zu regeln und/oder zu überwa- chen. Der Umrichter 7 schaltet dazu den von der elektrischen Energiequelle mittels der Versorgungsleitung 9, 11, 13 erhaltenen Strom durch, um die jeweiligen elektronischen Verbraucher zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Die Sensor- und/oder Steuerleitungen 37 können als NTC-Widerstand ausgebildet sein oder einen NTC-Widerstand (nicht dar- gestellt) aufweisen, deren Messwerte der Umrichter 7 überwacht, insbesondere um den Betrieb der jeweiligen elektronischen Verbraucher bzw. Luftversorgungsanlage 1 zu steu- ern, zu regeln und/ oder zu überwachen. Beispielsweise überwacht der Umrichter die den

Heizungspatronen des Lufttrockners 23 zugeordneten NTC-Widerstände, und entspre- chend der erfassten Temperaturwerte beispielsweise des Trocknergehäuses, der Umge- bung, der Kühlluft und/oder der geförderten Druckluft, um die Heizungspatrone zu ak- tivieren/zu deaktivieren. Dies erfolgt wiederum durch Durchschalten des von der elektri- sehen Energiequelle erhaltenen Stroms mittels der Energieversorgungsleitung 11. Der Umrichter 7 ist außerdem an eine Steuereingangsleitung 39 gekoppelt, über die der Umrichter 7 von einer übergeordneten Elektronik (nicht dargestellt), wie eine Fahrzeug- steuerung oder Bremssteuerung, einen Steuerbefehl erhalten kann, welche Informatio- nen über den Betriebszustand und/oder die Kompressordrehzahl enthält, den/die der Umrichter 7 in der Luftversorgungsanlage 1 einzustellen hat.

Ferner können eine oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt) zum Erfassen einer luft- spezifischen Messgröße, wie Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, oder dergleichen, ei- ner verbraucherspezifischen Messgröße, wie Betriebsdruck, Temperatur, Verschleiß, Eingangs- oder Ausgangsleistung, oder eines Betriebsparameters des Umrichters 7, wie Spannung oder Temperatur, vorgesehen sein und signalübertragungsgemäß mittels ei- ner Sensorleitung 41 mit dem Umrichter 7 verbunden sein. Es sei klar, dass der Umrich- ter 7 entsprechend ausgebildete und eingerichtete Signaleingänge besitzt. Der Umrichter 7 kann demnach auch dazu ausgelegt sein, anhand der erfassten Sensor-Messdaten den Betrieb der Luftversorgungsanlage zu steuern, zu regeln und/oder zu überwachen. Der Umrichter 7 weist außerdem eine Ethernet- oder CAN-Schnittstelle 43 auf, die beispiels- weise als Diagnoseschnittstelle zum Übertragen der Messdaten, insbesondere Diagnose- daten, der Luftversorgungsanlage 1 an die übergeordnete Elektronik, oder als Kommu- nikationsschnittstelle zum Übermitteln von Messdaten bzw. Diagnosedaten und zum Empfangen von Steuersignalen gestaltet sein kann. Darüber hinaus kann die die Um- richterelektronik eine vorbereitete Schnittstelle für eine Adapterkarte aufweisen, mit dessen Hilfe weitere Kommunikationsprotokolle realisiert werden können (z.B. MVB, Dual CAN, Ethernet TRDP, Profinet, oder dergleichen). Der Umrichter kann nun dazu eingerichtet sein, den Betrieb des Lufttrockners 23 in Abhängigkeit von der Kompress- ordrehzahl zu steuern, insbesondere zu regeln. Beispielsweise kann der Umrichter 7 den Betrieb des Lufttrockners 23 derart steuern, insbesondere regeln, dass ein Regenerati- onsluftverlust beim Umschalten zwischen den beiden Druckluftbehältern 27, 29 mini- miert und/oder optimiert ist.

Anhand von Fig. 2, die einen Detailausschnitt eines Blockschaltdiagramms einer erfin- dungsgemäßen Luftversorgungseinheit 1 darstellt, wobei lediglich der Kompressor 3 und der Lufttrockner 23 blockschaltbildgemäß dargestellt sind, wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Luftversorgungsanlage 1 beispielhaft erläutert. Der Kompressor 3 umfasst den Motor 15, sowie den Niedrigdruckabschnitt 18 und den Hochdruckabschnitt 21, die bereits in Fig. 1 dargestellt waren. Zusätzlich ist in Fig. 2 noch ein Lufteinlass bzw. Ansaugfilter 45 zu sehen, von dem aus die Luft in den Niederdruck- bzw. Hochdruckab- schnitt 18, 21 übergeht. Hinter den Hochdruck- bzw. Niederdruckabschnitten 18, 21 ist ein Nachkühler 47 zum Herunterkühlen der komprimierten Druckluft vorgesehen. Am Lufteingangsbereich 45 ist ein Temperatursensor T ₁ zum Messen der Lufteingangstem- peratur bzw. der Umgebungstemperatur, die der Kühlluftemperatur entspricht, und nach dem Nachkühler 47 ist ein zweiter Temperatursensor T ₂ zum Messen der Tempe- ratur des gekühlten Verdichtungsgases vorgesehen. Der Lufttrockner 23 enthält, wie be- reits beschrieben, das Umschaltventil 33, zwei parallel geschaltete Luftdruckbehälter 27, 29 sowie zwei, jeweils einem der Druckluftbehälter 27, 29 zugeordneten Drucksensoren p ₁ , p ₂ zum Messen des jeweils herrschenden Drucks in dem Behälter 27, 29 (Das Rege- nerationsluftsteuerventil ist in dieser Variante nicht dar gestellt). Der Temperatursensor T ₁ kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Umgebungstemperatur beispielsweise am Lufteinlassbereich 45 zu messen. Es kann vorgesehen sein, dass ein Temperaturwert T ₁ von kleiner als 50°C als Sollbetrieb erfasst wird, während ein Fehlbetrieb vorliegt, wenn der T emper aturwert T ₁ größer als 50°C für eine Zeitspanne von etwa 10 Minuten ist. Der Umrichter 7 ist dazu ausgebildet, die gemessenen T emperaturwerte von dem Temperatursensor T ₁ zu erfassen und anhand der gemessenen T emperaturwerte den Be- trieb der Luftversorgungsanlage 1, insbesondere des Kompressors 3, zu steuern, insbe- sondere zu regeln, und/oder zu überwachen. Beispielsweise kann der Umrichter 7 einen Alarm ausgeben, der auf einen Fehlbetrieb hindeutet und/oder eine Wartungsmaß- nahme auslöst. Des Weiteren kann der Umrichter 7 dazu eingerichtet sein, die von den Drucksensoren p ₁ , p ₂ erfassten Druckwerte zu überwachen, wobei der Umrichter 7 derart eingerichtet sein kann, dass 10 Sekunden nach dem Aktivieren des Kompressors 3 der Druckwert p ₁ oder p ₂ größer sein soll, so dass bei einem Druckwert p ₁ , p ₂ von kleiner als 5 bar auf einen Fehlbetrieb geschlossen werden kann. Außerdem ist der Umrichter 7 dazu eingerichtet, einen Fehlbetrieb zu erkennen, wenn einer der Druckwerte p ₁ (T) oder p ₂ (T) größer als 11 bar ist. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung kann er Um- richter 7 dazu eingerichtet sein, eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Tempe- ratursensoren T ₁ , T ₂ zu überwachen, wobei eine Temperatur differenz von weniger als 20° auf einen Sollbetrieb hinweist, während eine Temperatur differenz von über 20° auf ei- nen Fehlbetrieb hinweist. Des Weiteren kann der Umrichter 7 dazu eingerichtet sein, die Druckluftgenerierung und -förderung zu überwachen. Dabei kann ein Sollbetrieb vorlie- gen, wenn der Druckgradient p ₁ (T) oder p ₂ (T) größer oder gleich dem 0,8-Fachen eines vorbestimmten, vorzugsweise von der übergeordneten Elektronik übermittelten, Refe- renzwert ist. Ferner kann ein Fehlbetrieb vorliegen, wenn p ₁ (T) oder p ₂ (T) geringer als das 0,8-Fache des Referenzwerts ist.

Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung kann dem Kompressor 15 ein Drucksensor zugeordnet sein. Wenn der Kompressor 3 von dem Umrichter 7 ein Start- Steuersignal erhält, der Drucksensor jedoch keine, vorzugsweise keine erhebliche, Druckänderung insbesondere im Vergleich zur Ausgangsstellung bzw. zum unbetätigten Zustand detektiert, kann der Umrichter 7 einen fehlerhaften Betrieb des Kompressors 3 identifizieren. Des Weiteren kann der wenigstens eine Sensor T ₂ oder p ₂ dem Lufttrock- ner 23 und insbesondere dessen Luftbehältern 27, 29 zugeordnet sein, um deren Druck- wert zu erfassen. Der Umrichter 7 ist dazu eingerichtet, den erfassten Druckwert/die er- fassten Druckwerte miteinander und/ oder mit vorgegebenen, zu erwartenden, Druck- werten für den jeweiligen Betriebszustand zu vergleichen und einen fehlerhaften Be- triebszustand des Lufttrockners 23 zu identifizieren, wenn eine Abweichung, insbeson- dere eine Toleranzgrößere überschreitende Abweichung, vorliegt. Der Umrichter 7 kann dazu eingerichtet sein, durch das Überwachen der Kühllufttemperatur und/oder der Umgebungstemperatur auf einen Kühlungszustand der Luftversorgungsanlage 1 zu überwachen. In einer weiteren beispielhaften Ausführung bestimmt der Sensor, z.B. T ₁ , eine Differenztemperatur zwischen einem Kompressoreingang bzw. der Umgebungsluft und einem Kompressorausgang zu bestimmen, anhand dessen der Umrichter 7 den Küh- lungszustand des Kompressors 3, insbesondere der Luftversorgungsanlage 1 überwa- chen kann. Beispielsweise ist der Umrichter 7 dazu eingerichtet, einen Fehlbetriebszu- stand des Kompressors 3 festzustellen, falls die erfasste Temperaturdifferenz zu hoch ist. Der wenigstens eine Sensor kann ferner eine Druckdifferenz eingangsseitig und aus- gangsseitig eines Eingangsfilters (nicht näher dargestellt) des Kompressors 3 bestim- men. Beispielsweise ist der Umrichter 7 dazu eingerichtet, den erfassten Differenzdruck mit einem Grenzwert zu vergleichen, anhand dessen der Umrichter 7 feststellen kann, ob der Eingangsfilter defekt, insbesondere blockiert, ist. Des Weiteren kann der Umrich- ter 7 dazu eingerichtet sein, anhand des Differenzdrucks eingangsseitig und ausgangs- seitig des Eingangsfilters zu identifizieren, ob ein Sättigungs-/Abnutzungsgrad des Ein- gangsfilters und damit des Kompressors 3 vorliegt und gegebenenfalls Wartungsmaß- nahmen initiieren. In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der we- nigstens eine Sensor, z.B. T ₂ , die komprimierte Lufttemperatur erfassen und der Um- richter 7 den Arbeitszyklus des Lufttrockners 23 steuern, insbesondere regeln, und/oder optimieren. Beispielsweise kann der Umrichter 7 dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Druckgradienten des Kompressors 3 und/oder des Lufttrockners 23 eine Luftab- gabekapazität des Kompressors 3 zu analysieren, um beispielsweise auch eine Abnut- zung und/oder eine Effizienz des Kompressors 3 zu bestimmen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisie- rang der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Bezugszeichenliste

1 Luftversorgungsanlage

3 Drucklufterzeugung

5 Druckluftabgabe

7 Umrichter

9 Hauptstromversorgungsleitung

11, 13 Energieversorgungsleitung

15 Motor

17 Versorgungsleitung

18 Niedrigdruckabschnitt

19 Gebläse

21 Hochdruckabschnitt

23 Lufttrockner

25 Entlüftungsventil

27, 29 Luftbehälter

31 Regenerationssteuerungsventil

33 Umschaltventil

35 Elektronik

37 Sensorleitung

39 Steuereingangsleitung

41 Sensorleitung

43 Schnittstelle

45 Lufteingangsbereich

47 Nachkühler

p ₁ , p ₂ Drucksensor

T ₁ , T ₂ Temperatursensor