用于机动车辆的压缩空气系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的压缩空气系统(100)，其具有空气供送系统(200)，包括：‑驱动电机(8)，其能够被控制成速度可变，‑空气压缩机(9)，其联接成能由驱动电机(8)驱动，‑电能供送装置(6)，其用于将电能供送至驱动电机(8)，‑至少一个空气蓄存器(11)，其与空气压缩机(9)连接，以从空气压缩机(9)接收空气，‑空气利用系统(300)，其连接至所述至少一个空气蓄存器(11)，以从所述至少一个空气蓄存器(11)接收空气，‑控制器(7)，其用于控制驱动电机(8)的速度。根据本发明专利技术，控制器(7)控制驱动电机(8)，以确定驱动电机(8)的速度，从而在空气蓄存器(11)的填充过程中，当空气蓄存器(11)中的压力水平超过处于最小水平和较高的截止压力水平之间的设定值时，控制器改变压缩机速度，从而降低每单位质量压缩空气的单位能量消耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的压缩空气系统
本专利技术涉及一种用于机动车、特别是用于商业道路车辆的压缩空气系统，其具有空气供应系统。
技术介绍
上述类型的电驱动式压缩机例如从US2009/0254246Al获知。如之所述，内燃机驱动DC发电机以对电池进行充电，所述电池连接至压缩机的驱动电机。压缩机通过空气处理单元与空气蓄存器连接。空气系统控制器控制压缩机的驱动电机。如果空气系统蓄存器中的空气压力小于设定最小值，空气系统控制器就启动电机和空气压缩机以对空气蓄存器进行填充，从而在较高速度下运行电机。当空气蓄存器中的压力增加时，电机速度保持恒定或斜坡下降。当空气蓄存器中的压力增加到设定最大值时，空气系统控制器设置驱动电机和压缩机以关停，从而停止空气填充操作。此外，空气制动系统的操作停止驱动电机和压缩机的动作，以在空气制动系统排出空气使车辆停止时节省能量。并且，压缩机的温度可被考虑，以控制压缩机的驱动电机的速度。因此，压缩机的驱动电机的速度可根据空气系统蓄存器中的压力和车辆的某些操作参数而变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是降低压缩机的驱动电机的功率消耗，从而节省燃料并减少排放。该目的通过根据权利要求1的特征来解决。本专利技术涉及一种用于机动车辆的压缩空气系统，其具有空气供送系统，包括：-驱动电机，其能够被控制成速度可变，-空气压缩机，其联接成能由驱动电机驱动，-电能供送装置，其用于将电能供送至驱动电机，-至少一个空气蓄存器，其与所述空气压缩机连接，以便从所述空气压缩机接收空气，-空气利用系统，其连接至所述至少一个空气蓄存器，以便从所述至少一个空气蓄存器接收空气，-控制器，其用于控制驱动电机的速度.控制器控制驱动电机，以便根据以下信号中的至少一个信号来确定驱动电机的速度：-表示车辆的加速器踏板的启用状态的信号，-表示表示车辆速度的信号，-表示电能供送装置的温度的信号，-表示驱动电机的温度的信号，-表示通过空气压缩机压缩的空气的湿度水平的信号，-表示空气压缩机的负载的信号，-表示空气压缩机的运行时间的信号，-表示电能供送装置的状态的信号；换句话说，对用于驱动压缩机的驱动电机的速度的确定取决于表示车辆状态的信号(比如车辆的控制器区域网络的信号、加速器踏板信号、制动踏板信号、车辆速度信号、电能供送装置的温度信号或功率级、电机的温度信号)，取决于表示压缩空气系统的状态的信号(压力水平、湿度水平、压缩机工况(duty)，压缩机运行时间等)，取决于表示电能供送装置的状态(充电状态、功能状态、可用性状态)以及电能网络的状态(电流、电压)的信号。本专利技术的特征在于，在空气蓄存器11的填充过程中，当空气蓄存器11中的压力水平超过处于最小水平和较高的截止压力水平之间的设定值(图17中的附图标记pcutin)时，控制器改变压缩机速度，从而降低每单位质量压缩空气的单位能量消耗。最小水平(图17中的附图标记pcutin_critical)被理解成是指：低于该水平时，对任何延长的时间段就不能保持为保证空气利用系统300的、尤其空气制动系统12的可靠操作所需的压力。截止压力水平(图17中的附图标记pcutoff)被理解成是指：在该压力水平，空气蓄存器11所容纳的能量大小预期保持延长的时间段。该水平低于空气蓄存器11的设计限值。该压力水平可在超限操作过程中被超过，直至压力达到第二截止压力水平(图17中的附图标记pcutoff_overrun)，以便将过量能量存储在系统中，以供空气利用系统300以后使用。因此，四种不同的压力区间被限定用于空气蓄存器11：1.如果压力低于最小水平pcutin_critical，压缩机优选地以最大可能的速度工作，从而压力尽可能快地升回到高于最小水平。2.如果压力处于最小水平pcutin_critical与设定值pcutin之间，压缩机的速度就由控制器根据所提及并要求保护的信号来确定。该系统可优选地以空气消耗模式操作，从而从压缩空气系统100消耗的空气量被再次填充到其中。该系统也可以以压缩机工况模式操作，以便在时间框架tONLOAD_LIMIT内实现到截止压力水平pcutoff的完全再填充，在此过程中压缩机可持续地操作。3.如果压力水平处于设定值pcutin与截止压力水平pcutoff之间，压缩机速度就被改变，从而降低每单位质量压缩空气的单位能量消耗。优选地，压缩机以它的最低单位功率消耗工作点工作。该工作点可被改变，以适应加载时间限值tONLOAD_LIMIT。4.如果压力水平高于截止压力水平pcutoff，在正常操作过程中压缩机停止。当发动机用作发动机制动且发动机和交流发电机的组合产生过量电能时，该过量电能的量可能大于车辆电池在其当前充电状态下的可用存储能力。在该情况下，该能量可由压缩机使用并以压缩空气的形式存储在空气蓄存器11中，以备空气利用系统300以后使用。为此，根据车辆电池的当前充电状态，压缩机可以以它的最大可能速度或以最佳速度操作。在设定值pcutin和截止压力水平pcutoff之间引入新的较低单位功率消耗方案具有多种有益的效果：·当高空气消耗的区段让位于低空气消耗的区段时，将空气蓄存器11重填充至期望截止水平的任务以较低量的电能来完成。电能由于接有良好但效率有限的交流发电机的内燃机的低效率而在燃料方面是昂贵的。·压缩机将频繁度较低地关停和再次启动。在从完全停用的状态启动时，电机引出最大的电流，且因而经受最大的磨损；这也是大多数电机故障发生在此时的原因。因此，延长了压缩机寿命。·空气蓄存器11的容量被最佳地用于消弭空气消耗上的变化，从而压缩机的速度频繁度较低地变化。在本专利技术的一个特别有益的实施例中，在空气蓄存器11中的至少一个压力区间中，压缩机速度通过控制器7调节成：使得所传送的空气质量流量正比于1.截止压力水平和空气蓄存器11中的实际压力之间的差，与2.压缩机的加载阶段的剩余时间之间的比。该操作模式(“压缩机工况模式”)在不受干扰的情况下将在当前压缩机工况过程的时间限值内使空气蓄存器11达到截止压力水平pcutoff。在本专利技术的另一特别有益的实施例中，当空气蓄存器11中的压力高于最小水平pcutin_critical时，控制器(7)根据预定函数将车辆速度的增加转换成压缩机速度的增加和/或将车辆速度的减小转换成压缩机速度的减小。例如，压缩机速度可正比于车辆速度，和/或将车辆减慢成低于预定速度可导致压缩机关停。其基本原理是，当车辆变慢时，它的运动以及发动机产生较少噪音，从而压缩机噪音可盖过那些其他噪音源而容易地被听到；附加地，使车辆从较低的速度制动至停止需要较少的空气。同样地，当车辆速度增加时，发动机和所述运动变得更响，从而压缩机噪音可在这种声响中被掩盖；同时，需求更多空气的制动事件变得更可能发生。在本专利技术的另一特别有益的实施例中，控制器7优化压缩机速度，以便避开压缩机速度的至少一个预设区间。这种区间例如可置于压缩机的共振频率附近。该区间中的速度可由控制器7禁止，从而控制器从不将压缩机速度设成该区间内的值。于是可通过坚固“壁垒”而禁止进入该区间。压缩机也可在它用于评价压缩机速度的评价函数中处罚那些速度，从而建立阻碍压缩机速度进入预设区间的强力的、但未必不可逾越的“排斥力”。这适应以下情况：预设区间内的压缩机速度是有害的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆的压缩空气系统(100)，其具有空气供送系统(200)，所述压缩空气系统(100)包括：‑驱动电机(8)，其能够被控制成速度可变，‑空气压缩机(9)，其联接成能由驱动电机(8)驱动，‑电能供送装置(6)，其用于将电能供送至驱动电机(8)，‑至少一个空气蓄存器(11)，其与所述空气压缩机(9)连接，以便从所述空气压缩机(9)接收空气，‑空气利用系统(300)，其连接至所述至少一个空气蓄存器(11)，以便从所述至少一个空气蓄存器(11)接收空气，‑控制器(7)，其用于控制驱动电机(8)的速度，其中，控制器(7)控制驱动电机(8)，以便根据以下信号中的至少一个信号来确定驱动电机(8)的速度：‑表示车辆的加速器踏板(21)的启用状态的信号，‑表示表示车辆速度的信号，‑表示电能供送装置(6)的温度的信号，‑表示驱动电机的温度(8)的信号，‑表示通过空气压缩机(9)压缩的空气的湿度水平的信号，‑表示空气压缩机(9)的负载的信号，‑表示空气压缩机(9)的运行时间的信号，‑表示电能供送装置(6)的状态的信号；其特征在于，在空气蓄存器(11)的填充过程中，当空气蓄存器(11)中的压力水平超过处于最小水平和较高的截止压力水平之间的设定值时，控制器改变压缩机速度，从而降低每单位质量压缩空气的单位能量消耗。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 EP 14190991.11.一种用于机动车辆的压缩空气系统(100)，其具有空气供送系统(200)，所述压缩空气系统(100)包括：-驱动电机(8)，其能够被控制成速度可变，-空气压缩机(9)，其联接成能由驱动电机(8)驱动，-电能供送装置(6)，其用于将电能供送至驱动电机(8)，-至少一个空气蓄存器(11)，其与所述空气压缩机(9)连接，以便从所述空气压缩机(9)接收空气，-空气利用系统(300)，其连接至所述至少一个空气蓄存器(11)，以便从所述至少一个空气蓄存器(11)接收空气，-控制器(7)，其用于控制驱动电机(8)的速度，其中，控制器(7)控制驱动电机(8)，以便根据以下信号中的至少一个信号来确定驱动电机(8)的速度：-表示车辆的加速器踏板(21)的启用状态的信号，-表示表示车辆速度的信号，-表示电能供送装置(6)的温度的信号，-表示驱动电机的温度(8)的信号，-表示通过空气压缩机(9)压缩的空气的湿度水平的信号，-表示空气压缩机(9)的负载的信号，-表示空气压缩机(9)的运行时间的信号，-表示电能供送装置(6)的状态的信号；其特征在于，在空气蓄存器(11)的填充过程中，当空气蓄存器(11)中的压力水平超过处于最小水平和较高的截止压力水平之间的设定值时，控制器改变压缩机速度，从而降低每单位质量压缩空气的单位能量消耗。2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，在空气蓄存器(11)中的至少一个压力区间中，压缩机速度通过控制器(7)调节成：使得所传送的空气质量流量正比于·截止压力水平和空气蓄存器(11)中的实际压力之间的差，与·压缩机(9)的加载阶段的剩余时间之间的比。3.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，当空气蓄存器(11)中的压力高于最小水平时，控制器(7)根据预定函数将车辆速度的增加转换成压缩机速度的增加和/或将车辆速度的减小转换成压缩机速度的减小。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，控制器(7)优化压缩机速度，以便避开压缩机速度的至少一个预设区间。5.根据权利要求4所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，所述预设区间中的压缩机速度被控制器(7)禁用和/或在控制器(7)用来评价压缩机速度的评价函数中被处罚。6.根据权利要求4或5所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，当控制器使压缩机速度从预设区间之外的第一侧上的第一值改变至预设区间之外的第二侧上的第二值时，压缩机被设定成以它的最大旋转速率跨过速度的预设区间。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，电能供送装置(6)、控制器(7)和驱动电机(8)通过电能供送网络(19)连接，其中，控制器(7)控制驱动电机(8)，以便根据表示电能供送网络(19)的状态的信号来确定驱动电机(8)的速度。8.根据权利要求7所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，表示电能供送网络(19)的状态的信号是电压和/或传导的电流。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，驱动电机(8)的速度根据至少一个函数和/或至少一个查找表而确定，其中，上述信号中的至少一个是用于所述至少一个函数和/或所述至少一个查找表的输入变量。10.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，驱动电机(8)的速度根据车辆的压缩空气系统(100)的空气消耗而确定。11.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的压缩空气系统，其特征在于，驱动电机(8)的速度由控制器(7)控制成：a)如果空气蓄存器(11)中的压力水平低于最小水平，且如果电能供送装置(6)的功率级达到或超过设定功率级限值，驱动电机(8)就以其最大速度操作，直至空气蓄存器(11)中的压力水平达到截止压力水平，或b)如果空气蓄存器(11)中的压力水平低于设定压力限值，且如果电能供送装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·阿德莱尔，H·内梅特，
申请(专利权)人：克诺尔商用车制动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE