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Title:
SCREW COMPRESSOR FOR A UTILITY VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054869
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressor system for an utility vehicle comprising at least one compressor (5), at least one electric motor (3) which drives the compressor (5), at least one electric motor control unit (2) and at least one air treatment device (40). Said electric motor control unit (2) is designed and configured in such a way that it controls the electric motor (3) and at least partly the air treatment device (40).

Inventors:
ADLER, Tamas (Moosacher Straße 80, München, 80809, DE)
NÉMETH, Huba (München, 80809, DE)
TIHANYI, Viktor (München, 80809, DE)
Application Number:
EP2017/073554
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 19, 2017
Export Citation:
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Assignee:
KNORR-BREMSE SYSTEME FÜR NUTZFAHRZEUGE GMBH (Moosacher Straße 80, München, 80809, DE)
ADLER, Tamas (Moosacher Straße 80, München, 80809, DE)
NÉMETH, Huba (München, 80809, DE)
TIHANYI, Viktor (München, 80809, DE)
International Classes:
F04B49/06; B60T17/00; B60T17/02; F04B23/02; F04B35/04; F04B41/00; F04B41/02; F04C18/16; F04C28/00
Foreign References:
DE102013113555A12015-06-11
DE102013101502A12014-08-14
DE102010024476A12011-12-22
DE102005010960A12006-09-28
DE102008009473A12009-08-20
DE102006023632A12007-11-22
DE102013114304A12015-06-18
DE102011107155A12013-01-17
Attorney, Agent or Firm:
DTS PATENT- UND RECHTSANWÄLTE SCHNEKENBÜHL UND PARTNER MBB (St.-Anna-Straße 15, München, 80538, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Kompressorsystem für ein Nutzfahrzeug autweisend wenigstens einen

Kompressor (5), wenigstens einen Elektromotor (3), der den Kompressor (5) antreibt, wenigstens eine Elektromotorsteuerungseinheit (2) und wenigstens eine

Luftaufbereitungseinrichtung (40) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) derart beschaffen und eingeriefitet ist, dass sie den Elektromotor (3) und zumindest teilweise die Luftaufbereitungseinrichtung (40) steuert..

2. Kompressorsystem nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kompressor (5) ein Schraubenkompressor (5) ist.

3. Kompressorsystem nach Anspruch 1 und Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet» dass

die Luftaufbereitungseinrichtung (40) ein Mehrkreisschutzventil und mehrere

Druckluftspeicher (51 -54) aufweist.

4. Kompressorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche»

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) Signaleingänge (7) aufweist, die derart beschaffen und eingerichtet sind, dass sie zur Verarbeitung der Sensorsignale der Luftaufbereitungseinrichtung (40) dienen.

5. Kompressorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) Signalausgänge (9) aufweist, die derart beschaffen und eingerichtet sind, dass sie zur Ansteuerung von Aktuatoren der Luftaufbereitungseinrichtung (40) dienen.

6. Kompressorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) ein Drucküberwachungsregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des

Drucküberwachungsregelmoduls der Druck in der Luftaufbereitungseinrichtung (40) überwachbar und/oder regelbar ist.

7. Kompressorsystem nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, 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.

8. Kompressorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) ein Lufttrocknungsregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Lufttrocknungsregelmoduls die Lufttrocknungsfunktion in der Luftaufbereitungseinrichtung (40) überwachbar und/oder regelbar ist. 9. Kompressorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elektromotorsteuerungseinheit (2) ein Drehzahlregelmodul aufweist, das derart beschaffen und eingerichtet ist, dass mittels des Drehzahiregelmoduls die Drehzahl des Elektromotors (3) steuerbar und/oder regelbar ist.

Description:
BESCHREIBUNG

Kompressorsystem für ein utzfahrzeug 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 DE 10 2011 107 155 A1 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 Eietromotorsteuerungseinheit 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 Luftaufbereitungseinrtchtung 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. gernäß 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 den

Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Luftaufbereitungseinrichtung für ein

Nutzfahrzeug; und Fig. 2 eine perspektivische Anordnung auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.

1. Flg. 1 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 1 1 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 3 zu 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.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht das in Fig. 1 gezeigte

Nutzfahrzeugluftaufbereitungssystem mit dem Kompressor 5, der durch den

Elektromotor 3 angetrieben wird.

Weiter ist in Fig. 2 die Luftaufbereitungseinheit 40 sowie die zugehörige (Druckluft- )Luftversorgungsleitung 64 gezeigt.

Die Elektromotorsteuerungseinheit 2 ist dabei direkt auf dem Elektromotor 3 angeordnet. Die Elektromotorsteuerungseinheit 2 weist dabei zwei Datenkabelanschlüsse 2a und 2b auf.

Weiter ist ein Stromanschluss 2c vorgesehen.

Außerdem weist die Elektromotorsteuerungseinheit 2 einen Anschluss 2d zur

Verbindung mit z.B. dem CAN-Bus eines Nutzfahrzeugs auf.

Am Datenkabelanschluss 2a ist ein erstes Datenkabel 62 angeschlossen.

Mittels des Datenübertragungskabels 62 ist die Elektromotorsteuerungseinheit 2 mit dem Elektromotor 3 in Signalverbindung.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Datenübertragungskabel 62 mit einem

Öllevelsensor des Schraubenkompressors 3 verbunden und dient zur Übertragung von Öllevelsensordaten an die Elektromotorsteuerungseinheit 2.

Am Datenkabelanschluss 2a ist ein zweites Datenkabel 63 angeschlossen. Auch mittels des Datenübertragungskabels 63 ist die Elektromotorsteuerungseinheit 2 mit dem Elektromotor 3 in Signalverbindung.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Datenübertragungskabel 63 mit einem

Temperatursensor des Schraubenkompressors 3 verbunden und dient zur Übertragung von Temperatursensordaten an die Elektromotorsteuerungseinheit 2

Grundsätzlich können über die Datenübertragungskabel auch weitere Sensoren mit der Elektromotorsteuerungseinheit 2 verbunden und entsprechende Betriebsdaten des Schraubenkompressors 3 übertragen werden.

Des Weiteren ist die Elektromotorsteuerungseinheit 2, die integraler Bestandteil des Elektromotors 3 ist, über den Anschluss mit dem Datenbus 66 des Nutzfahrzeugs verbunden. Bei dem Datenbus 86 handelt es sich hier im gezeigten Ausführungsbeispiel um einen CAN-Bus, der der CAN-Bus des Nutzfahrzeugs ist. Die Kommunikation zwischen der Elektromotorsteuerungseinheit 2, die Bestandteil des Elektromotors 3 ist, und der Luftaufbereitungseinheit 40 erfolgt somit über den CAN-Bus 66.

Die Luftaufbereitungseinheit 40 weist einen Anschluss 40a zum Anschluss an den CAN- Bus 66 auf.

Durch die Nutzung des CAN-Bus 66 wird erreicht, dass die Signalübertragung weniger störanfällig ist und auch weniger Störsignale auftreten können, Insbesondere kann mit deutlich kürzeren Leitungen zur Signalübertragung von der Elektromotorsteuerungseinheit 2 zum CAN-Bus 66 und vom CAN-Bus 66 hin zur Luftaufbereitungseinheit 40 gearbeitet werden, wodurch eine Funktionsintegration und auch eine Nutzung der bestehenden ohnehin vorhandenen

Signalübertragungsinfrastruktur des Nutzfahrzeugs möglich wird.

Wie dies aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, sind der Elektromotor 3, der

Schraubenkompressor 5 und auch die Luftaufbereitungseinheit 40 eigenständige

Einheiten. Allerdings werden durch die Elektromotorsteuerungseinheit 2 des Elektromotors 3 sowohl der Elektromotor 3 als auch die Luflaufbereitungseinheit 40 angesteuert,

Es erfolgt somit eine Funktionsintegration der Steuerung und Regelung für den

Schraubenkompressor 5 und die Luftaufbereitung 40 in der Steuerungseinheit 2 des Elektromotors 3, die ohnehin mit einer leistungsstarken Steuerungs- und

Regelungseinheit versehen sein muss. Somit können teure Elektronikkomponenten eingespart werden, nämlich hier insbesondere im Bereich des Schraubenkompressors 5, aber auch im Bereich der

Luftaufbereitungseinheit 40. Durch die Nutzung des Signalübertragungsbusses, hier des CAN-Bus 86, wird weiter eine besonders vorteilhatte Signalübertragung für die Ansteuerung der

Luftaufbereitungseinheit 40 durch die Elektromotorsteuerungseinheit 2 ermöglicht.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Gehäuse

2 Elektromotorsteuerungseinheit

2a Datenkabelanschluss

2b Datenkabelanschluss

2c Stromanschluss

2d Anschluss

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

40a Anschluss

50 pneumatischer Verbraucher

51 Druckluftspeicher

52 Druckluftspeicher

53 Druckluftspeicher

54 Druckluftspeicher

60 elektrische Anschlüsse

61 Anschlussleitungen Datenübertragungskabel

Datenübertragungskabel

(Druckluft-)Luftversorgungsleitung Datenbus, CAN-Bus