用于产生压缩空气的压缩机、压缩空气供应设施、气动系统和用于运行压缩机的方法技术方案

本发明专利技术涉及尤其是针对车辆的压缩空气供应设施(1000)的用于产生压缩空气的压缩机(400')，其具有：‑形式为有刷的直流电动马达(BDC电动马达)的电动马达(500)，‑增压机，该增压机能经由电动马达(500)驱动，其中，‑给电动马达(500)配属有用于控制电动马达(500)的控制机构(900、900')，用以限制电动马达(500)的运行电流(IB)。根据本发明专利技术设置的是，‑给控制机构(900、900')配属有(尤其是在续流路径中的)电流限制器元件(902)，电流限制器元件构造成用于可变地限制运行电流(IB)，其中，‑给控制机构(900、900')配属有切换控制部(901)，切换控制部构造成用于可变地预设针对电动马达(500)的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。该方法在考虑到降低构件成本和大小的情况下能够实现在续流路径(902)中的部件(FET和二极管D)的尺寸规格的符合功率地优化的设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生压缩空气的压缩机、压缩空气供应设施、气动系统和用于运行压缩机的方法
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的压缩机。本专利技术还涉及压缩空气供应设施和气动系统以及用于运行压缩机的方法。
技术介绍
开头所提到的类型的压缩机已被证实适用于许多应用情况，但尤其是用于为车辆的压缩空气供应设施产生压缩空气。在此，压缩机具有形式为有刷的直流电动马达的电动马达和能够经由电动马达驱动的增压机。出于不同的原因，在此提到的有刷的直流电动马达(BDC马达)相对于无刷的直流电动马达(BLDC电动马达)尤其是在车辆的压缩空气供应设施的上述应用的情况下已证实是合适的。BLDC马达是直流马达的结构形式，在其中，在有刷的直流电动马达的情况下设置的具有用于使电流换向的电刷的机械换向器通过电路来替代。BLDC马达适用于驱动比较小载荷地设计的机器，如风扇、磁盘驱动器中的驱动装置、增压机、录像机或模型飞机和类似机器，然而在具有更高的载荷要求的汽车应用中却具有各种各样的缺点；尤其地，有刷的直流马达原则上在关于可靠性和载荷兼容性方面具有更高的要求的应用中的每种情况下已证明为更有利的变型方案。另一方面，在接通时和关断时，必要时在不同的载荷条件下的运行的情况下，通常经由增压机继电器来操控的并且借助直流电刷马达来驱动的增压机由于其高的功率消耗而具有各种各样的缺点。为了在各种情况下基本消除这些缺点，例如在WO2010/045993中设置有一种用于驱动车辆的空气供应单元的增压机的电动马达，其中，该电动马达具有至少一个用于操控电动马达的半导体开关。半导体开关和进而电动马达被控制机构以经脉冲宽度调制的电压操控。经由该电压的脉冲间隔比可以控制电动马达的转速。由此，例如能够实现电动马达的软起动。半导体开关的传感器输出端经由测量线路与控制机构连接。传感器输出端用于输出电流信号，该电流信号与流过半导体开关和进而流过电动马达的电流成正比。借助电流信号，在控制机构中获知电动马达的转速和由增压机产生的压力。在该情况下，半导体开关整合在电动马达的电刷架中。即使当这些软起动电路相对高成本地例如以基于控制晶体管的限时元件来构造，如同在DE2758309C2中针对通用马达公开的那样，这种解决方案原则上在各种情况下相对于通常基于晶闸管的软起动电路也已证实是有利的。然而，尤其是在限制电动马达的运行电流方面，尤其是超出了WO2010/045993A1的原则上有利的途径地，用于产生压缩空气的压缩机的运行被证实是仍能改进的。在DE102012024400A1中描述了一种用于运行针对用于产生压缩空气的压缩机的、形式为有刷的直流电动马达的电动马达的经改进的想法。电动马达借助用于限制电动马达的运行电流的控制机构的电子控制模块来控制，其中，电子控制模块具有控制组件和可实施的程序模块，并且构造用于以在时间上可变的方式预设限制运行电流的阈值电流。原则上，与接入或切断电动马达组合地进行对阈值电流的预设是对有刷的直流电动马达的符合运行的控制的优选类型。原则上，电动马达的斜坡能够通过相应的PWM特征曲线可变地或稳定地预设。然而此外证实的是，这样的方法途径可能会根据环境条件限制增压机特性的动态。此外证实的是，该本身有利的方法途径仍然以不可改动的方式导致在操控电路或类似的控制机构中(尤其是在限流器元件中，尤其是在续流路径中)的功率损耗，功率损耗通过对阈值电流的运行斜坡的稳定或动态的控制来确定。期望的是，在上述类型的压缩机中避免所提到的运行缺点。尤其期望的是，对压缩机的动态限制尽量保持得很小并且仍然使在操控电路或类似的控制机构中(尤其是在限流器元件中，尤其是在续流路径中)的能量损耗通过接通和切断特性保持得很小。本身也期望的是，压缩机在其调节方面相对较简单且进而廉价地塑造。
技术实现思路
在该情况下设定本专利技术，本专利技术的任务是说明一种(尤其是设计用于对车辆的压缩空气供应的)设备和方法，在其中，改进了借助用于限制电动马达的运行电流的电子控制机构设置的控制。尤其地，该控制通常应设计成用于改进压缩机的运行方式，优选用于实现软起动、关断运行和/或正常运行。尤其是在正常运行中，优选应当能够实现对增压机的转速调节。与设备相关的任务通过本专利技术利用权利要求1的压缩机来解决。开头所提到的类型的、用于产生尤其是针对车辆的压缩空气供应设施的压缩空气的压缩机具有：-形式为有刷的直流电动马达(BDC电动马达)的电动马达-增压机，其能够经由电动马达驱动，其中，-给电动马达配属有用于控制电动马达的控制机构，用来限制电动马达的运行电流。本专利技术从如下思路出发，即，原则上有利的是，电动马达应当借助用于限制电动马达的运行电流的控制机构来控制。在此，本专利技术的想法从如下出发，即，形式为有刷的直流电动马达的电动马达原则上是优选的。这尤其已被证明对于车辆的压缩空气供应设施来说是有利的；即尤其是在压缩空气供应设施的压缩空气输送部中使用用于产生压缩空气的压缩机的情况下是有利的。因此，本专利技术的想法以原则上构思的方式从有刷的直流电动马达(BDC马达)的运行出发，然而却避免了与继电器运行相关的缺点，如同其例如在WO2010/045993A1中描述的那样。根据本专利技术还设置有权利要求1的特征部分的特征，也就是说：-给控制机构配属有(尤其是在续流路径中的)电限流器元件，电限流器元件构造成用于可变地限制运行电流(IB)，其中，-给控制机构配属切换控制部，切换控制部构造成用于可变地预设针对电动马达的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。尤其可以产生类似于PWM操控地具有接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)的、但是恰好不同于PWM操控地可变地预设接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)的操控。为此要注意的是，出于技术角度，虽然主要是控制机构限制电流；但是在此以及在下文中还是这样命名(尤其是在续流路径中的)限流器元件。本专利技术的想法还涉及权利要求21的压缩空气供应设施和权利要求22的气动系统。关于方法的任务通过本专利技术根据权利要求23的特征以用于运行具有形式为有刷的直流电动马达(BDC马达)的电动马达的压缩机的方法来解决。给电动马达配属用于控制电动马达的控制机构，用以限制电动马达的运行电流。换句话说，针对在时间上短暂地运行有刷的直流电动马达例如不仅仅设置与时间无关的运行电流限制。根据本专利技术设置的是：-给控制机构配属有(尤其是在续流路径中的)电限流器元件，借助多个或一个电限流器元件可变地限制运行电流(IB)，其中，-给控制机构(900、900')配属切换控制部(901)，借助一个或多个切换控制部可变地预设针对电动马达(500)的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。这优选应用于接通和/或关断斜坡。本专利技术认识到的是，利用(尤其是在续流路径中的)电限流器元件能够针对控制元件限制电动马达的运行电流或运行电压的幅度和斜坡。限流器元件有利于防止控制机构过载或受损。证实的是，当不存在尤其是在续流路径中的限流器元件、尤其是续流电路时，切断能量尤其是可能会过高。此外，本专利技术有利地提供的是，可以如下这样地调整续流电流的持续时间(t_断)，即，减少(尤其是在续流路径中的)电限流器元件中的、尤其是在续流电路中的待吸收的能量，因此防止构件受损。原则上，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
尤其是针对车辆的压缩空气供应设施(1000)的、用于产生压缩空气的压缩机(400')，所述压缩机具有：‑形式为有刷的直流电动马达(BDC电动马达)的电动马达(500)‑增压机，所述增压机能经由所述电动马达(500)驱动，其中，‑给所述电动马达(500)配属有用于控制所述电动马达(500)的控制机构(900、900')，用以限制所述电动马达(500)的运行电流(IB)，其特征在于，‑给所述控制机构(900、900')配属有尤其是在续流路径中的电限流器元件(902)，所述电限流器元件构造成用于可变地限制所述运行电流(IB)，其中，‑给所述控制机构(900、900')配属有切换控制部(901)，所述切换控制部构造成用于可变地预设针对所述电动马达(500)的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.29 DE 102015006711.71.尤其是针对车辆的压缩空气供应设施(1000)的、用于产生压缩空气的压缩机(400')，所述压缩机具有：-形式为有刷的直流电动马达(BDC电动马达)的电动马达(500)-增压机，所述增压机能经由所述电动马达(500)驱动，其中，-给所述电动马达(500)配属有用于控制所述电动马达(500)的控制机构(900、900')，用以限制所述电动马达(500)的运行电流(IB)，其特征在于，-给所述控制机构(900、900')配属有尤其是在续流路径中的电限流器元件(902)，所述电限流器元件构造成用于可变地限制所述运行电流(IB)，其中，-给所述控制机构(900、900')配属有切换控制部(901)，所述切换控制部构造成用于可变地预设针对所述电动马达(500)的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，-所述控制机构(900、900')具有电子控制模块(910)，其中，能够借助所述控制机构(900、900')的电子控制模块(910)控制所述电动马达(500)，用以限制所述电动马达(500)的运行电流(IB)，其中，-所述电子控制模块(910)具有控制组件(911)和能实施的程序模块(912)，并且所述电子控制模块构造成用于以在时间上可变的方式限制所述运行电流(IB)。3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述电子控制模块(910)构造成用于以在时间上可变的方式预设限制所述运行电流(IB)的阈值电流(IS)。4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，尤其是在续流路径中，所述电限流器元件(902)包括续流二极管(D)和功率晶体管(FET)，尤其是具有整合的续流二极管的MOS-FET。5.根据权利要求1至4中至少一项所述的压缩机，其特征在于，所述控制机构(900、900')和所述切换控制部(901)在调节和/或控制回路的范畴内联接，其中，由所述控制机构(900、900')和所述切换控制部(901)构成的调节和/或控制回路构造成：-用于在切换控制部(901)中接纳、尤其是从所述控制机构(900、900')和/或所述电动马达(500)接纳针对所述电动马达(500)的运行电流和/或运行电压，并且-用于从所述切换控制部(901)优选借助控制信号将接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)输出、尤其是输出到所述控制机构(900、900')和/或所述电动马达(500)上。6.根据权利要求1至5中至少一项所述的压缩机，其特征在于，尤其是在续流路径中的所述电限流器元件(902)与电动马达(500)并联，并且所述电限流器元件构造成用于：-向所述控制机构(900、900')和/或向所述切换控制部(901)递送运行电流和/或运行电压的实际值，并且/或者-根据所述控制机构(900、900')的额定值接纳运行电流和/或运行电压，并且优选根据从所述切换控制部(901)到所述控制机构(900、900')和/或所述电动马达(500)的控制信号接纳运行电流和/或运行电压。7.根据权利要求1至6中至少一项所述的压缩机，其特征在于，所述切换控制部(901)构造成-可变但却稳定地，或-可变地并且在此能动态变化地预设接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)。8.根据权利要求1至7中至少一项所述的压缩机，其特征在于，所述切换控制部(901)构造成-将针对电动马达(500)的运行电流保持在低于I_最大＝30A的最大极限电流的值上，并且/或者-将针对电动马达(500)的运行电流的梯度保持在低于G_最大＝300A/s的最大电流极限梯度的值上。9.根据权利要求1至8中至少一项所述的压缩机，其特征在于，所述切换控制部(901)构造成，-将尤其是在续流路径中的所述电限流器元件(902)中的相对于(优选40℃至100℃的)环境温度的相对的温度提升保持在低于40℃的、尤其是低于35℃的、尤其是低于20℃的值上，并且/或者-将绝对温度保持在低于140℃的、尤其是低于135℃的、尤其是低于130℃的值上，并且/或者将尤其是在续流路径中的限流器元件中的结点温度保持在低于180℃的、尤其是低于175℃的，尤其是低于170℃的值上。10.根据权利要求1至9中至少一项所述的压缩机，其特征在于，所述切换控制部(901)构造成将接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)保持低于1000μs、尤其是低于800μs、低于600μs、低于400μs和/或低于200μs。11.根据权利要求1至10中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述增压机是具有至少一个第一和第二压缩机级(401、402)的两级式增压机(400)。12.根据权利要求1至11中任一项所述的压缩机，其特征在于，-所述程序模块(912)构造成为了限制运行电流(IB)而预设阈值电流(IS)的作为时间(t)的函数的至少一个阈值电流限制函数(GF)，并且-所述控制组件(911)构造用于中断所述电动马达(500)的运行能量或其他的运行参数，尤其是其运行电压(UB)。13.根据权利要求1至12中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述电子控制模块(910)、尤其是分析单元(930)和/或执行器(940)构造成用于检查运行电流(IB)是否达到至少一个阈值电流限制函数(GF)的阈值电流(IS)并且/或者尤其是根据预先指定的中断频率(SR)并且/或者在运行电流(IB)达到至少一个阈值电流限制函数(GF)的阈值电流(IS)的情况下中断运行能量。14.根据权利要求12或13所述的压缩机，其特征在于，借助配属于控制机构(900、900')的切换控制部(901)，根据针对电动马达(500)的接通持续时间(t_通)和/或关断持续时间(t_断)能可变地中断运行能量。15.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述电子控制模块(910)构造成用于控制软起动(CSS)和/或软停机。16.根据权利要求1至15中任一项所述的压缩机，其特征在于，-从包括增压机的软起动(CSS)的起动阶段(AnP)向仅包括增压机(400)的电流不受限制的运转的载荷阶段(LaP)的变换与所述增压机(400)的运行电流(IB)无关地进行，并且/或者-从仅包括增压机(400)的电流不受限...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·阿卜杜勒法塔，赖纳·布莱尔，罗伯特·索恩，
申请(专利权)人：威伯科有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE