用于产生压缩空气的压缩机、压缩空气供应设备、气动系统和用于运行压缩机的方法_5

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当前示例性地阐明的启动时间区段AusPi (i = I…η)的η = 4的数量显而易见地可以按需减小或优选提高,尤其提高至例如η = 9的数量,或者具有例如相应25ms的持续时间的更多的结束时间区段。编号η的最后的结束时间区段相应用于过渡至持续关闭。在此重要的是,结束电流(在这里是14)足够小,尤其接近O或者为0,并且初始电流1位于非常小的范围内。各个关闭阈值电流限制函数GF通过关闭时间区段AusPl至AusP4的停留时间AusTl至AusT4来确定。因此,在没有超过最大的梯度或运行电流的峰值的情况下,运行电流IB可以保持在阈值电流IS以下,并且沿着目标明确地限定的斜坡向下行进。与图7具有中断的电流函数(其峰值保持在包络线以下)的示例类似地得到运行电流的实际的曲线。关闭运行电流IB的特性相对应地位于图8的具有阈值电流IS的关闭阈值电流限制函数GF以下。
[0093]图9针对负载阶段LaP中的功能性地示出调节模块920的工作原理,该调节模块用于转换下面阐述的用于压缩机电机M和后续的压缩器K的调节环路R,具体地说是用于转换控制和调节单元900和/或900’的调节单元922,其构造用于的是,在预先给定转速上界限nK-SOLL,即,局部恒定的作为运行电流IB的函数的转速上界限nK-SOLL的情况下,调节电动机500的转速ηΚ。
[0094]根据调节环路R的调节步骤R1,具有压缩器K和电动机M的压缩机在运行中具有调节环路R具有压缩器转速值ηΚ、压缩器反压力ρΚ和用于电动机的运行电流IB。根据调节环路的调节步骤R2,通过图5中所示的分析单元930测量运行电流IB。在第三调节步骤R3中,存在能单独使用或能组合使用的两种可能性。在第三调节步骤R3.1的第一可能性中,首先由所测量的运行电流IB获知运行电流的实际值IB-1ST,并且将其给到调节环路的第二分支II中。在第三调节步骤R3.2的第二可能性中,在利用运行电流IB的一阶导数(IB) ’的情况下,S卩,具体地从电流纹波的频率(如同其在图13中示出的那样)获知用于压缩器转速的实际值nk-1ST,并且将其给到调节环路的第二分支II中。
[0095]在调节环路R的第一分支的第四调节步骤R4中,运行电流的实际值IB-1ST与作为额定值(IS-SOLL)的阈值电流IS共同输送给比较器。该比较器又根据借助图4至图8阐述的方式中断运行电压UB和/或运行电流IB或用于构造为电动机的压缩器电机M(或500)的其它运行能量供应,以便将实际运行电流IB保持在阈值电流IS-SOLL以下;于是,不同的调节机制依赖于运行阶段起作用。在启动阶段AnP中,之前提到的类型的电流调节起作用,尤其是在涉及第三调节步骤R3.1的第一可能性的情况下。在负载阶段LaP中,第三调节步骤R3.2的第二可能性的转速调节起作用,并且在调节步骤R5中利用PWM的情况下。在调节步骤R3之后,实际转速值nK-1ST再次(与额定转速nK-SOLL共同)在调节环路R的调节步骤R5中使用,以便作为运行电流的函数产生PWM信号PWM,该PWM信号最后预先给定用于电动机500的有效电压Ueff0
[0096]为此,图10示出在这里低通过滤的(例如作为实际运行电流的平滑的平均值的)电流消耗(即,一方面是运行电流IB)与转速ηΚ的函数关系并共同示出线性拟合L(nK),该函数关系作为用于两级压缩器400的线性下降的特性曲线。线性下降的特性曲线的函数关系最后基于图11中所示的电流消耗(即,在这里是运行电流IB)与反压力ρΚ之间的函数关系来实现,该反压力在压缩器运行时的填充过程中上升。
[0097]图12再次示出转速ηΚ的实际值(S卩,以其未调节的值nK-1ST示出)的图10中所示的函数和相反的(即,具有在幅值相同但符号相反的斜率的)PWM特性曲线,其用于控制电动机M的有效的运行电压。当前,PWM值在低电流(20A)时的大约85%与高电流(32A)时的100%之间。
[0098]基于图10和图11中所示的依赖性,实际上出现转速ηΚ的额定值nK-SOLL,S卩,在这里是额定转速nK-SOLL的调节值,其在运行电流IB的很宽的范围上是恒定的。换句话说,nK-1ST的下降的依赖性通过用于控制有效运行电压的PWM信号的上升的特性曲线PWM来补偿。于是,根据调节步骤R6,通过从所阐述的调节步骤R3、R5、R6出发沿着调节环路R的第二分支II的PWM驱控整体得到转速调节。
[0099]图13还补充地示出通过测量电流消耗和附属的转速来校正未调节的曲线,用以减少公差。在此,由一阶的电流纹波的频率获知转速nK,从压缩器的压缩和抽吸阶段中得到该频率。为此,图13示出在压缩器运行时具有多个周期性地再现的峰值的电流曲线,由该峰值的频率基本上可以获知压缩器的转速。
[0100]借助图13示出在峰峰值分析的范围内以频率f获知压缩器转速的可能性,其中,最终首先提供了周期T ;周期T是作为频率f的倒数来提供,该频率对应压缩器400的转速ηΚ的大小。当前,给出针对0.019秒的周期的示例,这相应于52.61/秒的频率,这相应于nK = 31561/min的转速。针对所提到的周期T也可以确定用于运行电流IB的平均电流1_Mittel0
[0101]此外确定的是,随着压力上升,压缩器的电流消耗上升。基于两级压缩器的电流消耗与转速之间的关系得到随反压力而升高的不期望的转速下降。因此,尤其是在填充小体积的情况下,导致快速且可由声音察觉的转速下降。在空气弹簧系统中,例如在每次填充干燥器的情况下,该转速下降在上升过程或存储器填充开始时出现。通过压缩器的PWM驱控,压缩器的有效的供应电压可以与PWM占空比比成正比地减小。因为转速几乎与供应电压成正比,所以转速可以相应减小。必需的转速减小或必需的供应电压减小的程度从所测量的压缩器电流中导出。在电流消耗很低时,供应电压和因此是转速减小至限定的值。限定的值相应于在较高的负载中设定的转速。因此,较高的负载例如可以是在最大的系统压力下的负载。较高的负载也可以是在最大的气囊压力下的负载。较高的负载也可以相应于在任意压力下的负载。
[0102]PWM信号与最小转速之间的关系可以以如下公式得到:
[0103]PWM[% ] = nKmin/(b*IB+c),
[0104]IB是运行电流,并且其中,nK-min、b和c是常数(在这里nK-min = 2800、b=-37.9并且c = 4000)。借助nK-min确定减小到的额定转速nK-SOLL。
[0105]在修改的实施方式中,修改的启动阶段可以以如下方式实现,即,在负载阶段LaP开始时和/或在从启动阶段AnP至负载阶段LaP的过渡AnP-LaP时以预先设定的转速调节(在该情况下是控制)工作。为此可以设置的是,在已知转速ηΚ时设置压缩器400的无压力的启动。在以该基本思想可以证明有利的是,使用所提出的PWM占空比,以便实现不变的转速。
[0106]在使用用于高度调节的压缩空气供应设备的特殊情况下,尤其可以假定的是,在相对应的悬架设计中,压力几乎不改变。尤其针对该情况,但也通常用于避免持续更长时间的运行(其在最差的情况下可能导致半导体开关中的过高的放热和/或对运输量的不利影响),压缩器可以通过在时间上可设定的斜坡以所计算出的〈100%的PWM占空比加速至100%。改进方案认识到的是,当这相对应缓慢地转换时,与之相关的转速改变在主观上是不可察觉的。
[0107]例如可以预先设定0.3% PWM/sec至0.7% PWM/sec的值。
[0108]附图标记列表
[0109]O空气输送件
[0110]0.1过滤元件
[0111]I压缩空气输送件
[0112]2压缩空气接口
[0113]3排气接口
[0114]100空气干燥器
[0115]100’干燥器模块
[0116]140干燥容器
[0117]180空气干燥器
[0118]200气动主线路
[0119]230分支线路
[0120]240排气线路
[0121]250气动控制线路
[0122]251线路区段
[0123]260排气线路
[0124]261分支接口
[0125]300阀机构
[0126]301法兰
[0127]301’空气分配模块
[0128]310旁通阀机构
[0129]310’阀壳体模块
[0130]311止回阀
[0131]312排气阀
[0132]313压力限制件
[0133]314活塞
[0134]315弹簧
[0135]320磁阀、控制阀
[0136]321控制线路
[0137]322线圈
[0138]330升压阀
[0139]330’升压阀壳体模块
[0140]331第一节流阀
[0141]332第二节流阀
[0142]400压缩器
[0143]400’压缩机
[0144]401第一压缩机级
[0145]402第二压缩机级
[0146]500电动机
[0147]600气动线路
[0148]601、602、603、604弹簧分支线路
[0149]605存储器分支线路
[0150]610管道
[0151]700悬挂件
[0152]710弹簧支承件
[0153]720固定接口
[0154]900、900’控制装置、调节装置
[0155]910控制模块
[0156]911控制结构块
[0157]912程序模块
[0158]913存储器
[0159]920调节模块
[0160]921第一调节单元
[0161]922第二调节单元
[0162]930分析单元
[0163]923第三调节单元
[0164]931、932、933输入模块
[0165]940促动器
[0166]1000压缩空气供应设备
[0167]1001气动设备
[0168]1002压缩空气供应系统
[0169]1010阀体
[0170]1011、1012、1013、1014四个气囊
[0171]1015存储器
[0172]1111、1112、1113、1114磁阀
[0173]A1、A2联接平面、联接侧
[0174]AnP启动阶段
[0175]ΑηΡ1、ΑηΡ2第一和第二时间阶段
[0176]AnP21、AnP22、AnP23、AnP24 启动时间区段
[0177]ΑηΤ1、ΑηΤ2、ΑηΤ3、ΑηΤ4启动时间区段内的停留时间
[0178]AnGFl至AnGF4启动阈值电流限制函数GF
[0179]LaP负载阶段
[0180]AusP关闭阶段
[0181]AusPl、AusP2、AusP3、AusP4 关闭时间区段
[0182]AusTl、AusT2、AusT3、AusT4关闭时间区段内的停留时间
[0183]G壳体机构
[0184]GF阈值电流限制函数
[0185]Gradl、Grad2、Grad3、Grad4 斜率
[0186]IB运行电流
[0187]E(IB)包络线
[0188]IB-1ST运行电流的实际值
[0189]1-END结束电流
[0190]IS阈值电流
[0191]IS-SOLL阈值电流的实际值
[0192]1-START、1-END初始电流、结束电流
[0193]1
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