CN1711428A - 自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置，具有将当前速度和当前压力作为输入而进行预定的处理，并输出第1开关指令的升温控制部(15)；和由第1开关指令控制而控制风扇电机7a的供给电源的开/关的开关部16，由此使以油压泵作为驱动源的油压单元迅速升温到能够以最佳状态工作的油温。

Description

自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置
技术领域
本发明涉及自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置，更详细地讲，涉及在将压力油作为动力源的工作机械等的油压驱动装置中，可通过控制与电机连接的固定容量泵来控制油压及流量的自律型逆变器驱动油压单元。
背景技术
现有的油压单元例如图1所示，采用通过电源的开/关使与电机直接连结的油压泵开/闭的结构。并且为了控制的简单化，使散热器风扇与该开/闭联动。
此外，也考虑了提高转速增加流量、使油从溢流阀或者油压驱动装置返回油箱，通过压损使油温上升。
在采用前者结构的情况下，当接通电源时，由于散热器风扇无条件地起动，所以在油压低时，即使想使油温迅速地上升，所需时间也显著地变长。
另外，在采用后者结构的情况下，在油压泵为可变容量型时，由于流量根据负载压力而自动地变化，所以需要通过其他途径升温的油压回路，另外，在可变容量泵的特性方面，由于在负载压上升时流量减小，且不能提高升温回路的溢流阀的压力设定值，所以无法期待此时的压力损失导致的油温上升，其结果是因与散热器风扇的叠加效果而使油温上升所需的时间变长。另外温度传感器等构成要素变多，导致成本上升。
进而，在采用后者结构的情况下，在油压泵为固定容量型时，如果通过在转子上安装永久磁铁而形成的电机来驱动油压泵，则速度电动势比电源电压大时，电机电流无法流入，由于很难以高速运转，所以不能期望使用溢流阀处的压力损失导致的油温上升，其结果与可变容量泵相同，因与散热器风扇的叠加效果而使油温上升所需的时间变长。
发明内容
本发明就是鉴于所述问题而提出的，其目的在于提供一种能够使以油压泵作为驱动源的油压单元迅速升温到能够以最佳状态工作的油温的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置。
本发明之一的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是，在通过由逆变器控制的电机驱动固定容量油压泵、在固定容量油压泵输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构而构成的自律型逆变器驱动油压单元中：
检测流过循环流路的油的温度，
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度，
响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使散热机构升温。
本发明之二的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是：采用散热器作为所述散热机构，通过控制散热器风扇(7)使散热器(6)的散热效率降低，来进行所述散热机构的升温。
本发明之三的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是：根据压力控制时的电机的转速来推断油的温度，由此进行油的温度的检测。
本发明之四的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是：根据流量控制时的压力来推断油的温度，由此进行油的温度的检测。此处，流量控制也可以通过转速控制来实现。
本发明之五的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是：
作为为了降低散热效率而进行的散热器风扇的控制，采用散热器风扇的转速降低或停止。
本发明之六的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是，在构成为通过由逆变器控制的一体型电机来驱动固定容量油压泵的自律型逆变器驱动油压单元中：
检测流过循环流路的油的温度，
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度，
响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使电流相位偏离最佳电流相位，以使电机的发热增加。
本发明之七的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法是：采用无电刷DC电机作为电机，将电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以使最高转速增加，由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理。
本发明之八的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置是，在通过由逆变器控制的电机驱动固定容量油压泵、在固定容量油压泵输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构而构成的自律型逆变器驱动油压单元中，包括：
检测流过循环流路的油的温度的油温检测机构；
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度的判断机构；和
响应于该判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而使散热机构升温的升温机构。
本发明之九的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置是采用散热器作为所述散热机构；采用控制散热器风扇的散热器风扇控制机构作为所述升温机构；响应于所述判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而控制散热器风扇以降低散热器的散热效率。
本发明之十的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置采用根据压力控制时的电机的转速来推断油的温度、由此进行油温度的检测的机构，来作为油温检测机构。
本发明之十一的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置采用根据流量控制时的压力来推断油的温度、由此进行油温度的检测的机构，来作为油温检测机构。
本发明之十二的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置采用通过使散热器风扇的转速减少或者停止来降低散热效率的控制机构作为散热器风扇控制机构。
本发明之十三的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置是，在构成为通过由逆变器控制的一体型电机来驱动固定容量油压泵的自律型逆变器驱动油压单元中，包括：
检测流过循环流路的油的温度的油温检测机构；
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度的判断机构；和
响应于该判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而使电流相位偏离最佳电流相位以使电机的发热增加的电流相位控制机构。
本发明之十四的的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置采用无电刷DC电机作为电机，采用使电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以提高最高转速、由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理的控制机构，来作为所述电流相位控制机构。
根据本发明之一的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，在通过由逆变器控制的电机驱动固定容量油压泵、在固定容量油压泵输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构而构成的自律型逆变器驱动油压单元中：
检测流过循环流路的油的温度；判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度；响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使散热机构升温，所以通过使散热机构升温，能够使油温迅速地上升。
根据本发明之二的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，采用散热器作为所述散热机构，通过控制散热器风扇以降低散热器的散热效率，由此进行散热机构的升温，所以通过控制散热器风扇的简单控制就可以达到与本发明之一相同的作用。
根据本发明之三的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，根据压力控制时的电机的转速来推断油的温度，由此进行油的温度的检测，所以不设置油温传感器也能够达到与本发明之一或本发明之二相同的作用。
根据本发明之四的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，根据流量控制时的压力来推断油的温度，由此进行油的温度的检测，所以不设置油温传感器也能够达到与本发明之一或本发明之二相同的作用。
根据本发明之五的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，作为为了降低散热效率而进行的散热器风扇的控制，采用散热器风扇的转速降低或者停止，所以能够达到与本发明之二相同的作用。
根据本发明之六的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，在构成为通过由逆变器控制的一体型电机来驱动固定容量油压泵的自律型逆变器驱动油压单元中，检测流过循环流路的油的温度；判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度；响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使电流相位偏离最佳电流相位，以使电机的发热增加，所以能够增加无效电流而增加电机发热，进而使油温迅速地升温。
根据本发明之七的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，采用无电刷DC电机作为电机，将电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以使最高转速提高，由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理，所以能够使无电刷DC电机高速旋转而增大流速，使油温更加迅速地升温。
根据本发明之八的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，在通过由逆变器控制的电机驱动固定容量油压泵、在固定容量油压泵输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构而构成的自律型逆变器驱动油压单元中，能够通过油温检测机构检测流过循环流路的油的温度；通过判断机构，判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度；响应于该判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而通过升温机构使散热机构升温。
因此，通过使散热机构升温，能够使油温迅速地升温。
根据本发明之九的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，采用散热器作为所述散热机构，采用控制散热器风扇的散热器风扇控制机构作为所述升温机构，响应于所述判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而控制散热器风扇，使散热器的散热效率降低，所以通过控制散热器风扇这样的简单控制即能够达到与本发明之八相同的作用。
根据本发明之十的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，采用根据压力控制时的电机的转速来推断油的温度、由此进行油温度的检测的机构，来作为油温检测机构，所以不设置油温传感器也能够达到与本发明之八或本发明之九相同的作用。
根据本发明之十一的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，采用根据流量控制时的压力来推断油的温度、由此进行油温度的检测的机构，来作为油温检测机构，所以不设置油温传感器也能够达到与本发明之八或本发明之九相同的作用。
根据本发明之十二的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，采用通过散热器风扇的转速降低或者停止来降低散热效率的机构，作为散热器风扇控制机构，所以能够达到与本发明之九相同的作用。
根据本发明之十三的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，在构成为通过由逆变器控制的一体型电机来驱动固定容量油压泵的自律型逆变器驱动油压单元中，能够通过油温检测机构来检测流过循环流路的油的温度；通过判断机构，判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度；响应于该判断机构判断出油温小于等于预定的基准温度而通过电流相位控制单元使电流相位偏离最佳电流相位，以使电机的发热增加。
因此，能够增加无效电流而增加电机发热，进而使油温迅速地升温。
根据本发明之十四的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，采用无电刷DC电机作为电机，采用使电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以提高最高转速、由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理的控制机构，来作为电流相位控制机构，所以能够使无电刷DC电机高速旋转而增大流速，使油温更迅速地升温。
附图说明
图1是表示以往的油压单元的结构的概略图。
图2是表示本发明的升温控制方法的一个实施方式所使用的自律型逆变器驱动油压单元的结构的概略图。
图3是详细地表示升温控制部的结构的方框图。
图4是表示本发明的升温控制方法的其它实施方式所使用的自律型逆变器驱动油压单元的结构的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法及其装置的实施方式进行详细的说明。
图2是表示本发明的升温控制方法的一个实施方式所使用的自律型逆变器驱动油压单元的结构的概略图。
该自律型逆变器驱动油压单元利用固定容量泵3从油箱1通过滤油器2抽出油，通过输出口输出压力油。而且，设置溢流阀4以使输出压力不超过规定压力，并且将输出的压力油的一部分通过节流阀5和散热器6返回到油箱1。此外，在散热器6中设置用于促进油的冷却的散热器风扇7。另外，7a是驱动散热器风扇7的风扇电机。
此外，具有：根据输出压力-输出流量特性(P-Q特性)而输出速度指令的P-Q控制部8；将速度指令和当前速度作为输入而进行速度控制运算，输出电流指令的速度控制部9；将供给电源作为输入并且根据电流指令而动作的逆变器部10；接受来自逆变器部10的交流电压而动作，并且驱动固定容量泵3的电机11；与电机11连接并输出脉冲信号的脉冲发生器12；将从脉冲发生器12输出的脉冲信号作为输入，通过测量脉冲信号之间的间隔来检测电机11的速度的速度检测部13；检测输出的压力油的压力的压力传感器14；将当前速度和当前压力作为输入而进行预定的处理并输出第1开关指令的升温控制部15；通过利用第1开关指令进行控制而对风扇电机7a的供给电源的开/关进行控制的开关部16。
图3是详细地示出了升温控制部15的结构的方框图。
该升温控制部15具有：将当前速度作为输入，推测压力恒定控制下的油的温度的第1油温推测部21；将当前压力作为输入，推测流量恒定控制下的油的温度的第2油温推测部22；将当前压力作为输入，根据P-Q特性判断是压力恒定控制状态还是流量恒定控制状态，输出与判断结果对应的第2开关指令的压力控制模式判断部23；根据第2开关指令而动作，选择来自第1油温推测部21的推测油温或者来自第2油温推测部22的推测油温的开关部24；将所选择的油温作为输入，判断其与基准温度之间的大小，根据判断结果输出第1开关指令的升温控制判断部25。
第1油温推测部21的作用如下。
在恒定压力地控制油压的情况下，如果负载的油压回路的状态没有变化，则对固定容量泵3的转速进行控制，使压力为设定压力。另外，在油温低时油的粘度也低，由于泵效率提高，所以转速降低。因此，可以根据在以恒定压力运转的状态下的转速来推测油温。
第2油温推测部22的作用如下。
在恒定流量地控制油压的情况下，如果负载的油压回路的状态没有变化，则对固定容量泵3的转速进行控制，使流量为设定流量。另外，在油温低时油的粘度也低，由于泵效率提高，所以压力上升。因此，可以根据在以恒定流量运转的状态下的压力来推测油温。
上述结构的自律型逆变器驱动油压单元的作用如下。
根据从保持P-Q特性的P-Q控制部8输出的速度指令和当前速度之间的差，速度控制部9进行速度控制，输出电流指令，控制逆变器部10。并且，将从逆变器部10输出的交流电压提供给电机11，由电机11驱动固定容量泵3。
固定容量泵3通过滤油器2从油箱1抽出油并输出。并且，油的一部分流过节流阀5和散热器6的串联回路。
向升温控制部15供给当前速度和当前压力，由压力控制模式判断部23判断是压力恒定控制状态还是流量恒定控制状态，由于输出与判断结果对应的第2开关指令，所以开关部24选择来自第1油温推测部21的推测油温或者来自第2油温推测部22的推测油温。
并且，如果所选择的推测油温比基准温度高，则从升温控制判断部25输出指示接通开关部16的第1开关指令。因此，在该情况下，散热器风扇7动作，促进散热器6的散热。
相反，如果所选择的油温比基准温度低，则从升温控制判断部25输出指示断开开关部16的第1开关指令。因此，在该情况下，散热器风扇7停止，从而抑制散热器6的散热。其结果是能够迅速地进行油的升温。换言之，能够缩短升温至规定温度所需的时间。
但是，在升温所需时间可以多少变长的情况下，也可以通过降低转速来代替停止散热器风扇7。
图4是表示本发明的升温控制方法的其它实施方式所使用的自律型逆变器驱动油压单元的结构的概略图。
该自律型逆变器驱动油压单元具有：将AC电源作为输入而输出直流电压的变流器部31；将直流电压作为输入而输出交流电压，并提供给无电刷DC电机33的逆变器部32；与无电刷DC电机33相连接，由无电刷DC电机33驱动的固定容量泵34。此外，无电刷DC电机33与固定容量泵34为一体。
并且，具有：将设定压力、设定流量以及设定马力作为输入，生成输出压力-输出流量特性(P-Q特性)，将当前的输出压力和当前速度作为输入，输出转速指令的P-Q控制部35；将转速指令和当前速度作为输入，进行转速控制运算并输出电流指令的转速控制部36；将电流指令和电流相位指令作为输入而进行电流控制运算并输出占空比指令的电流控制部37；保持与每个电流指令的转速对应的电流相位的映射，将电流指令和当前速度作为输入，输出相应的映射电流相位的相位映射部38；将电流指令和当前速度作为输入，输出为升温而设定的升温用电流相位(从映射电流相位偏移一定程度的电流相位)的升温用电流相位输出部39；选择映射电流相位或者升温用电流相位中的一方作为电流相位指令而输出的第3开关部40；检测来自泵2的输出压力的压力传感器41；与电机33连接的脉冲发生器42；将来自脉冲发生器42的脉冲作为输入，根据脉冲间隔检测当前速度的速度检测部43；将当前速度和当前压力作为输入，推测油温，判断推测油温与基准温度之间的大小，根据判断结果生成开关指令并提供给第3开关部40的升温控制部44。
此外，升温控制部44的结构与上述的升温控制部15相同。另外，升温用电流相位输出部39可以根据电流指令和当前速度输出预先设定的电流相位，但是也可以根据电流指令和当前速度进行预定的运算，算出并输出电流相位。
所述结构的自律型逆变器驱动油压单元的作用如下。
能够根据当前压力和当前速度从P-Q控制部35输出转速指令，根据转速指令和当前速度，由转速控制部36进行转速控制运算，从而输出电流指令，根据电流指令和电流相位指令，由电流控制部37进行电流控制运算，并将占空比指令提供给逆变器部32，根据逆变器32的输出驱动无电刷DC电机33，驱动固定容量泵34，从而输出压力油。
此时，如果油温比基准温度高，则第3开关部40动作，使得映射电流相位变成电流相位指令，所以能够以效率最佳的状态驱动无电刷DC电机33，并能够大幅度地抑制电机发热。
相反，如果油温比基准温度低，则第3开关部40动作，使得升温用电流相位变成电流相位指令，所以无效电流增加，由此电机发热增加，传递到固定容量泵34，能够迅速地使油温升高。
此外，可以使电机电流相位相对于速度电动势向超前相位侧偏移，此时，能够通过电机线圈所产生的磁通对无电刷DC电机的转子磁通进行控制，以使其减弱，从而抑制速度电动势的上升，实现高速旋转。其结果是流量增加，一部分油通过溢流阀等返回到油箱，能够通过压损使油温迅速地上升。
当然，对于该实施方式，能够附加散热器风扇的控制，此时，能够使油温更加迅速地上升。
另外，能够通过计算机程序等达到与所述实施方式相同的处理。

Claims (14)

1.一种自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，该自律型逆变器驱动油压单元是通过由逆变器(10)控制的电机(11)驱动固定容量油压泵(3)，在固定容量油压泵(3)输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构(6)而构成的，其特征在于，
检测流过循环流路的油的温度，
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度，
响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使散热机构升温。
2.根据权利要求1所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，其特征在于，
所述散热机构(6)是散热器(6)，通过控制散热器风扇(7)而使散热器(6)的散热效率降低，从而进行所述散热机构的升温。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，其特征在于，
根据压力控制时的电机(11)的转速来推断油的温度，由此进行油的温度的检测。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，其特征在于，
根据流量控制时的压力来推断油的温度，由此进行油的温度的检测。
5.根据权利要求2所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，其特征在于，
为了降低散热效率而进行的散热器风扇(7)的控制是散热器风扇(7)的转速降低或者停止。
6.一种自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，该自律型逆变器驱动油压单元构成为，通过由逆变器(32)控制的一体型电机(33)来驱动固定容量油压泵(34)，其特征在于，
检测流过循环流路的油的温度，
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度，
响应于判断出油温小于等于预定的基准温度而使电流相位偏离最佳电流相位，以使电机(33)的发热增加。
7.根据权利要求6所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制方法，其特征在于，
所述电机是无电刷DC电机(33)，将电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以使最高转速提高，由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理。
8.一种自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，该自律型逆变器驱动油压单元通过由逆变器(10)控制的电机(11)驱动固定容量油压泵(3)，在固定容量油压泵(3)输出的油的循环流路的预定位置上设置散热机构(6)而构成，其特征在于，该升温控制装置包括：
检测流过循环流路的油的温度的油温检测机构(15)；
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度的判断机构(15)；和
响应于该判断机构(15)判断出油温小于等于预定的基准温度而使散热机构(6)升温的升温机构(16)。
9.根据权利要求8所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，其特征在于，
所述散热机构(6)是散热器(6)；
所述升温机构(16)是控制散热器风扇(7)的散热器风扇控制机构(16)；
响应于所述判断机构(15)判断出油温小于等于预定的基准温度而控制散热器风扇(7)，以使散热器(6)的散热效率降低。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，其特征在于，
所述油温检测机构(15)是根据压力控制时的电机(11)的转速来推断油的温度，由此进行油温度的检测的机构。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，其特征在于，
油温检测机构(15)是根据流量控制时的压力来推断油的温度，由此进行油温度的检测的机构。
12.根据权利要求9所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，其特征在于，
散热器风扇控制机构(16)是采用散热器风扇(7)的转速降低或停止来作为为降低散热效率而进行的散热器风扇(7)的控制的机构。
13.一种自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，该自律型逆变器驱动油压单元构成为，通过由逆变器(32)控制的一体型电机(33)驱动固定容量油压泵，其特征在于，该升温控制装置包括：
检测流过循环流路的油的温度的油温检测机构(44)；
判断所检测的油温是否小于等于预定的基准温度的判断机构(44)；和
响应于该判断机构(44)判断出油温小于等于预定的基准温度而使电流相位偏离最佳电流相位以使电机的发热增加的电流相位控制机构(39)。
14.根据权利要求13所述的自律型逆变器驱动油压单元的升温控制装置，其特征在于，
所述电机是无电刷DC电机(33)，所述电流相位控制机构(39)是将电流相位向速度电动势的超前相位侧偏移以使最高转速提高，由此进行使电流相位偏离最佳电流相位的处理的机构。
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