JP2021050666A - Cooling fan control device, cooling device and cooling fan control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の冷却ファンの回転数をそれぞれ制御する冷却ファン制御装置、冷却装置、および、冷却ファン制御方法に関する。 The present invention relates to a cooling fan control device, a cooling device, and a cooling fan control method for controlling the rotation speeds of a plurality of cooling fans.
油圧ショベルなどの作業機械においては、エンジン冷却用のラジエタ、各油圧アクチュエータに給排される作動油の冷却用のオイルクーラ、および、ターボ過給機により圧縮されたエンジン吸気を冷却するアフタクーラなどの熱交換器と、これら熱交換器にそれぞれ対応した電動の冷却ファンとを備える冷却ユニットであるクーリングパッケージが設置されている。冷却ファンは、それぞれ別個に回転数、すなわちファンスピードを制御している。従来、各冷却ファンには、給電源となるオルタネータの電流容量を超えないように、上限ファンスピードがそれぞれ予め定められている(例えば、特許文献1参照。)。 In work machines such as hydraulic excavators, radiators for cooling the engine, oil coolers for cooling the hydraulic oil supplied and discharged to each hydraulic actuator, and aftercoolers for cooling the engine intake compressed by the turbo supercharger, etc. A cooling package, which is a cooling unit including a heat exchanger and an electric cooling fan corresponding to each of these heat exchangers, is installed. Each cooling fan controls the rotation speed, that is, the fan speed separately. Conventionally, each cooling fan has a predetermined upper limit fan speed so as not to exceed the current capacity of the alternator serving as a power supply (see, for example, Patent Document 1).
クーリングパッケージにおいて、複数の熱交換器の冷却状態に偏りがある場合には、温度が低い熱交換器用の冷却ファンのファンスピードを抑制する一方、温度が高い熱交換器用の冷却ファンのファンスピードを増加することが望まれる。 In the cooling package, if the cooling states of multiple heat exchangers are uneven, the fan speed of the cooling fan for the low temperature heat exchanger is suppressed, while the fan speed of the cooling fan for the high temperature heat exchanger is increased. It is hoped that it will increase.
例えばラジエタが目詰まりした場合など、水温が相対的に高く、油温が相対的に低い場合、オイルクーラやアフタクーラの冷却用の冷却ファンのファンスピードは比較的小さくてよいものの、ラジエタ冷却用の冷却ファンのファンスピードが要求される。 For example, when the water temperature is relatively high and the oil temperature is relatively low, such as when the radiator is clogged, the fan speed of the cooling fan for cooling the oil cooler or aftercooler may be relatively low, but for radiator cooling. The fan speed of the cooling fan is required.
また、作業機械を高地で使用する場合、空気の密度が低いのでラジエタの性能がオイルクーラと比較して低下するため、ラジエタ冷却用の冷却ファンのファンスピードを上げることが望まれる。 Further, when the work machine is used in a high place, the performance of the radiator is lower than that of the oil cooler because the air density is low, so it is desired to increase the fan speed of the cooling fan for cooling the radiator.
さらに、ハンマなどのアタッチメントを用いる場合、オイルクーラ冷却用の冷却ファンのファンスピードが、ラジエタ冷却用の冷却ファンのファンスピードと比較して要求される。 Further, when an attachment such as a hammer is used, the fan speed of the cooling fan for cooling the oil cooler is required as compared with the fan speed of the cooling fan for cooling the radiator.
しかしながら、冷却ファンの上限ファンスピードが予め決められていると、冷却ファンの必要電流の総和が比較的少なく、オルタネータの電流容量に余裕がある場合でも、冷却ファンを上限ファンスピード以上とすることができない。 However, if the upper limit fan speed of the cooling fan is predetermined, the total required current of the cooling fan is relatively small, and even if the alternator has a margin of current capacity, the cooling fan may be set to be equal to or higher than the upper limit fan speed. Can not.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、給電源の電力容量を効率よく利用して冷却対象を適切に冷却可能な冷却ファン制御装置、冷却装置、および、冷却ファン制御方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of these points, and provides a cooling fan control device, a cooling device, and a cooling fan control method capable of appropriately cooling a cooling target by efficiently utilizing the power capacity of a power supply. The purpose is to do.
請求項1記載の発明は、給電源からの給電により駆動され、主とする冷却対象がそれぞれ異なる複数の冷却ファンの回転数をそれぞれ制御する冷却ファン制御装置であって、給電源の電力容量と、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和と、に基づき、冷却ファンの消費電力が給電源の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化する回転数設定手段を備えたものである。 The invention according to claim 1 is a cooling fan control device that is driven by power supply from a power supply and controls the rotation speeds of a plurality of cooling fans whose main cooling targets are different from each other. Based on the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan, the rotation that optimizes the target rotation speed of each cooling fan within the range where the power consumption of the cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply. It is equipped with a number setting means.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の冷却ファン制御装置における回転数設定手段が、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超える場合には、各冷却ファンの目標回転数を予め定められた上限目標回転数にするとともに、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、一部の冷却ファンの目標回転数を、上限目標回転数を超えて設定可能であるものである。 The invention according to claim 2 is the case where the rotation speed setting means in the cooling fan control device according to claim 1 exceeds the power capacity of the power supply power supply when the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan exceeds. Is to set the target rotation speed of each cooling fan to a predetermined upper limit target rotation speed, and if the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply. , The target rotation speed of some cooling fans can be set beyond the upper limit target rotation speed.
請求項3記載の発明は、給電源となるオルタネータと、熱交換器と、オルタネータにより発電された電力により駆動され、主とする冷却対象となる熱交換器がそれぞれ異なる複数の冷却ファンと、これら複数の冷却ファンの回転数をそれぞれ制御する請求項1または2記載の冷却ファン制御装置と、を備えた冷却装置である。 The invention according to claim 3 comprises an alternator as a power supply, a heat exchanger, and a plurality of cooling fans driven by the electric power generated by the alternator and having different main cooling target heat exchangers. A cooling device including the cooling fan control device according to claim 1 or 2, which controls the rotation speeds of a plurality of cooling fans, respectively.
請求項4記載の発明は、給電源からの給電により駆動され、主とする冷却対象がそれぞれ異なる複数の冷却ファンの回転数をそれぞれ制御する冷却ファン制御方法であって、給電源の電力容量と、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和と、に基づき、冷却ファンの消費電力が給電源の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化するものである。 The invention according to claim 4 is a cooling fan control method that is driven by power supply from a power supply and controls the rotation speeds of a plurality of cooling fans whose main cooling targets are different from each other. Based on the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan, the target rotation speed of each cooling fan is optimized within the range where the power consumption of the cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply. Is.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の冷却ファン制御方法において、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超える場合には、各冷却ファンの目標回転数を予め定められた上限目標回転数にするとともに、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、一部の冷却ファンの目標回転数を、上限目標回転数を超えて設定可能であるものである。 According to the fifth aspect of the present invention, in the cooling fan control method according to the fourth aspect, when the total required power of each cooling fan according to the cooling state of the cooling target exceeds the power capacity of the power supply, each cooling fan. If the target rotation speed of is set to a predetermined upper limit target rotation speed and the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply, some cooling The target rotation speed of the fan can be set beyond the upper limit target rotation speed.
請求項1記載の発明によれば、冷却対象の冷却状態に応じて、必要電力に余裕がある場合には、必要電力が小さい冷却ファンの電力を抑制し、その分を必要電力が大きい冷却ファンに回して、給電源の電力容量を効率よく利用して冷却対象を適切に冷却可能となる。 According to the invention of claim 1, when the required power has a margin according to the cooling state of the cooling target, the power of the cooling fan having a small required power is suppressed, and the power of the cooling fan having a large required power is suppressed by that amount. It becomes possible to appropriately cool the cooling target by efficiently using the power capacity of the power supply.
請求項2記載の発明によれば、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、一部の冷却ファンの目標回転数を、上限目標回転数を超えて設定可能とするので、必要電力が大きい冷却ファンについては、上限目標回転数に制限されることなく目標回転数を上げて、冷却対象を適切に冷却できる。 According to the invention according to claim 2, when the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply, the target rotation speed of some cooling fans is set. Since it can be set beyond the upper limit target rotation speed, the target rotation speed can be increased without being limited to the upper limit target rotation speed for a cooling fan that requires a large amount of power, and the cooling target can be appropriately cooled.
請求項3記載の発明によれば、オルタネータの電力を有効に利用し、オルタネータを大型化することなく冷却ファンによって冷却対象となる熱交換器を適切に冷却できる。 According to the invention of claim 3, the electric power of the alternator can be effectively used, and the heat exchanger to be cooled can be appropriately cooled by the cooling fan without increasing the size of the alternator.
請求項4記載の発明によれば、冷却対象の冷却状態に応じて、必要電力に余裕がある場合には、必要電力が大きい冷却ファンに対してより多くの電力を回し、給電源の電力容量を効率よく利用して冷却対象を適切に冷却可能となる。 According to the invention of claim 4, if there is a margin in the required power according to the cooling state of the cooling target, more power is supplied to the cooling fan having a large required power, and the power capacity of the power supply is supplied. Can be used efficiently to appropriately cool the object to be cooled.
請求項5記載の発明によれば、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、一部の冷却ファンの目標回転数を、上限目標回転数を超えて設定するので、必要電力が大きい冷却ファンについては、上限目標回転数に制限されることなく目標回転数を上げて、冷却対象を適切に冷却できる。 According to the invention of claim 5, when the total required power according to the cooling state of the cooling target for each cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply, the target rotation speed of some cooling fans is set. Since the setting exceeds the upper limit target rotation speed, for a cooling fan that requires a large amount of power, the target rotation speed can be increased without being limited by the upper limit target rotation speed, and the cooling target can be appropriately cooled.
以下、本発明を、図1乃至図5に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS. 1 to 5.
図1において、11は冷却装置を示す。本実施の形態の冷却装置11は、油圧ショベルなどの作業機械用の冷却装置である。冷却装置11は、冷却対象となる複数の熱交換器を備えている。本実施の形態において、熱交換器は、エンジン冷却水が通る第一の熱交換器であるラジエタ15と、油圧アクチュエータに給排される作動油が通る第二の熱交換器であるオイルクーラ16と、図示されないターボ過給機により圧縮された空気が通る第三の熱交換器であるアフタクーラ17とを有する。
In FIG. 1,
また、冷却装置11は、熱交換器毎に配置された冷却ファンを備えている。すなわち、冷却装置11は、複数の冷却ファンを備えている。冷却ファンは、熱交換器に対しそれぞれ対向配置されている。冷却ファンは、駆動手段により駆動される。駆動手段は、電動駆動手段であり、給電源から給電されて駆動する。すなわち、本実施の形態の冷却ファンは、電動ファンである。本実施の形態において、冷却ファンは、ラジエタ15の冷却用の第一の冷却ファンであるラジエタファン25と、オイルクーラ16の冷却用の第二の冷却ファンであるオイルクーラファン26と、アフタクーラ17の冷却用の第三の冷却ファンであるアフタクーラファン27とを有する。そして、駆動手段としては、ラジエタファン25を駆動させる第一の電動モータであるラジエタファン用電動モータ25mと、オイルクーラファン26を駆動させる第二の電動モータであるオイルクーラファン用電動モータ26mと、アフタクーラファン27を駆動させる第三の電動モータであるアフタクーラファン用電動モータ27mとを有する。
Further, the
駆動手段に給電する給電源としては、オルタネータ30が用いられる。オルタネータ30は、エンジン31の出力軸に連結され、エンジン31によって駆動されて発電するとともに、発電した電力をバッテリ32に蓄えるように構成されている。エンジン31の回転数に応じてオルタネータ30の回転数が設定され、オルタネータ30の回転数が高いほど発電電流が多くなる。通常、エンジン31の回転数とオルタネータ30の回転数とは正の相関を有し、本実施の形態において、エンジン31の回転数とオルタネータ30の回転数とは比例関係にある。バッテリ32が電動モータ25m,26m,27mと電気的に接続され、オルタネータ30により発電された電力がバッテリ32を介して電動モータ25m,26m,27mに供給される。また、エンジン31の回転数は、回転数検出手段33により検出される。
An
また、冷却装置11は、熱交換器毎に配置された温度センサを備えている。すなわち、冷却装置11は、複数の温度センサを備えている。温度センサは、各熱交換器の温度、または、各熱交換器を通過する流体の温度に関連する情報を、直接的または間接的に取得する。本実施の形態において、温度センサは、ラジエタ15用の第一の温度センサ35と、オイルクーラ16用の第二の温度センサ36と、アフタクーラ17用の第三の温度センサ37とを有する。本実施の形態において、第一の温度センサ35は、ラジエタ15を通るエンジン冷却水の温度を直接的または間接的に検出する。また、第二の温度センサ36は、オイルクーラ16を通る作動油の温度を直接的または間接的に検出する。さらに、第三の温度センサ37は、アフタクーラ17を通る空気の温度を直接的または間接的に検出する。
Further, the
さらに、冷却装置11は、冷却ファン制御装置40を備える。冷却ファン制御装置40は、複数の冷却ファンの回転数(ファンスピード)をそれぞれ制御する。本実施の形態において、冷却ファン制御装置40は、ファン25,26,27の回転数、すなわち電動モータ25m,26m,27mの回転数をそれぞれ制御する。冷却ファン制御装置40は、コントローラ42を備える。
Further, the
コントローラ42は、コンピュータから構成され得る。コントローラ42は、冷却ファンの駆動手段、および、温度センサと電気的に接続される。本実施の形態において、コントローラ42は、ラジエタファン用電動モータ25m、オイルクーラファン用電動モータ26m、アフタクーラファン用電動モータ27m、回転数検出手段33、第一の温度センサ35、第二の温度センサ36、第三の温度センサ37などと電気的に接続されている。
The
そして、本実施の形態において、コントローラ42は、回転数設定手段の機能を有する。コントローラ42は、オルタネータ30の電力容量と、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和とに基づき、各冷却ファンの消費電力がオルタネータ30の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化する。以下、本実施の形態においては、「電力」を「電流」として説明する。
Then, in the present embodiment, the
コントローラ42には、エンジン31の回転数に対するオルタネータ30の発電電流のテーブル(図4)、ファン25,26,27の電動モータ25m,26m,27m以外の電装品の制御に必要な電流値、電動モータ25m,26m,27mに供給される電流値に対する電動モータ25m,26m,27mの回転数のテーブル、第一乃至第三の温度センサ35,36,37により検出される温度TR,TO,TAに対するファン25,26,27または電動モータ25m,26m,27mの回転数NR,NO,NAのテーブルT1,T2,T3(図5(a)乃至図5(c))、および、ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)の上限目標回転数などが予め記憶されている。
The
図4に一例が示されるように、オルタネータ30の発電電流は、基本的にエンジン31の回転数に対し正の相関を有している。なお、エンジン31の回転数に対するオルタネータ30の発電電流のテーブルは、例えばオルタネータ30の周囲温度に応じて予め複数記憶されていてもよい。
As an example is shown in FIG. 4, the generated current of the
図5(a)に一例が示されるように、温度TRに対するラジエタファン25またはラジエタファン用電動モータ25mの回転数NRのテーブルT1については、温度TRが所定の第一の温度閾値TR1以下(TR≦TR1)の場合は、回転数NRは、所定の第一の回転数NR1で一定である。また、温度TRが第一の温度閾値TR1より大きく、所定の第二の温度閾値TR2未満(TR1<TR<TR2)の場合は、回転数NRは第一の回転数NR1から所定の第二の回転数NR2(NR1<NR2)までの間で例えば比例関係など、正の相関を有する関係にある。さらに、温度TRが第二の温度閾値TR2以上(TR2≦TR)の場合は、回転数NRは第二の回転数NR2で一定である。
As an example is shown in FIG. 5A, for the table T1 having a rotation speed NR of the
同様に、図5(b)に一例が示されるように、温度TOに対するオイルクーラファン26またはオイルクーラファン用電動モータ26mの回転数NOのテーブルT2については、温度TOが所定の第一の温度閾値TO1以下(TO≦TO1)の場合は、回転数NOは所定の第一の回転数NO1で一定である。また、温度TOが第一の温度閾値TO1より大きく、所定の第二の温度閾値TO2未満(TO1<TO<TO2)の場合は、回転数NOは第一の回転数NO1から所定の第二の回転数NO2(NO1<NO2)までの間で例えば比例関係など、正の相関を有する関係にある。さらに、温度TOが第二の温度閾値TO2以上(TO2≦TO)の場合は、回転数NOは第二の回転数NO2で一定である。
Similarly, as shown in FIG. 5B, for the table T2 having the rotation speed NO of the oil
また、図5(c)に一例が示されるように、温度TAに対するアフタクーラファン27またはアフタクーラファン用電動モータ27mの回転数NAのテーブルT3については、温度TAが所定の第一の温度閾値TA1以下(TA≦TA1)の場合は、回転数NAは所定の第一の回転数NA1で一定である。また、温度TAが第一の温度閾値TA1より大きく、所定の第二の温度閾値TA2未満(TA1<TA<TA2)の場合は、回転数NAは第一の回転数NA1から所定の第二の回転数NA2(NA1<NA2)までの間で例えば比例関係など、正の相関を有する関係にある。さらに、温度TAが第二の温度閾値TA2以上(TA2≦TA)の場合は、回転数NAは第二の回転数NA2で一定である。
Further, as shown in FIG. 5 (c), for the table T3 having the rotation speed NA of the
ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)の上限目標回転数は、互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。また、上限目標回転数は、エンジン31の回転数に応じて予め設定されていてもよい。例えば、上限目標回転数は、給電源の電流容量、すなわちオルタネータ30の発電電流からその他の電装品の制御に必要な電流値を差し引いた容量を、冷却ファンの数で等分、つまり本実施の形態では三等分した電流値以下の所定の電流値に対応する回転数などに予め設定されていてよい。
The upper limit target rotation speeds of the
そして、コントローラ42は、図1および図2に示されるように、ファン25,26,27の目標回転数TNR,TNO,TNAを算出する算出手段43と、算出手段43により算出された目標回転数TNR,TNO,TNAとなるようにファン25,26,27の制御信号を出力する出力手段44とを備えている。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the
算出手段43は、本実施の形態において、電動モータ25m,26m,27mの目標回転数を算出することにより、ファン25,26,27の目標回転数TNR,TNO,TNAを算出する。算出手段43は、オルタネータ30の電流容量と、ファン25,26,27毎の冷却対象となる熱交換器、つまりラジエタ15、オイルクーラ16、および、アフタクーラ17の冷却状態に応じた必要電流の総和とに基づき、各ファン25,26,27の電動モータ25m,26m,27mの消費電流がオルタネータ30の電流容量を超えない範囲で、最適のファン25,26,27または電動モータ25m,26m,27mの目標回転数TNR,TNO,TNAを算出する。例えば、算出手段43は、冷却ファンによる冷却対象の冷却状態に偏りがあって、必要電流が所定の電流値よりも小さい冷却ファンがあるなど、オルタネータ30の電流容量に余裕がある場合には、オルタネータ30の電流容量の余剰分を、必要電流が大きい冷却ファンに回すように、この冷却ファンの目標回転数を増加させる。言い換えると、算出手段43は、クーリング的に余裕がある冷却ファンの目標回転数を抑制して冷却ファンを減速し、その分浮いた電流を必要な冷却ファン(冷却対象が冷却不足になっている冷却ファン)に回して、その冷却ファンの回転数(ファンスピード)を増加させるように、冷却ファンの目標回転数を算出する。
In the present embodiment, the calculation means 43 calculates the target rotation speeds TNR, TNO, and TNA of the
算出手段43には、冷却対象となる熱交換器の冷却状態として、温度センサにより検出された温度が入力される。好ましくは、算出手段43には、温度センサにより検出された温度の平均値が入力される。すなわち、算出手段43には、平均化手段が電気的に接続されている。本実施の形態において、算出手段43には、第一乃至第三の温度センサ35,36,37により検出された温度TR,TO,TAの移動平均値が入力される。すなわち、算出手段43には、第一乃至第三の平均化手段45,46,47が電気的に接続されている。第一乃至第三の平均化手段45,46,47は、第一乃至第三の温度センサ35,36,37と電気的に接続され、これら第一乃至第三の温度センサ35,36,37から出力された温度TR,TO,TAを、所定の移動平均時間で平均化した値を算出手段43に出力する。所定の移動平均時間は、予め設定されていてもよいし、オペレータなどが任意に設定してもよい。なお、以下、温度TR,TO,TAとは、第一乃至第三の温度センサ35,36,37により検出された温度を示す場合と、第一乃至第三の平均化手段45,46,47により平均化された温度を示す場合との双方を含むものとする。
The temperature detected by the temperature sensor is input to the calculation means 43 as the cooling state of the heat exchanger to be cooled. Preferably, the average value of the temperature detected by the temperature sensor is input to the calculation means 43. That is, the averaging means is electrically connected to the calculation means 43. In the present embodiment, the moving average values of the temperatures TR, TO, and TA detected by the first to
次に、図示された実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the illustrated embodiment will be described.
ファン25,26,27の回転数を制御する際、コントローラ42は、まず、算出手段43において、エンジン31の回転数に対するオルタネータ30の発電電流のテーブル(図4)に基づいて、回転数検出手段33により検出したエンジン31の回転数からオルタネータ30の発電電流を算出する。この発電電流の算出の際には、オルタネータ30の周囲温度を加味してテーブルを選択してもよい。その場合、オルタネータ30の周囲温度を検出する温度センサをさらに備えていてもよい。
When controlling the rotation speeds of the
次いで、コントローラ42は、算出手段43において、算出したオルタネータ30の発電電流から電動モータ25m,26m,27m以外の電装品の制御に必要な電流値を差し引く。また、算出手段43は、温度TR,TO,TAに対するファン25,26,27または電動モータ25m,26m,27mの回転数NR,NO,NAのテーブルT1,T2,T3(図5(a)乃至図5(c))から、必要回転数、すなわち必要電流を算出する。
Next, the
この後、コントローラ42は、算出手段43において、オルタネータ30の電流容量と、ファン25,26,27の必要電流、すなわち電動モータ25m,26m,27mの必要電流の総和とに基づき、ファン25,26,27の目標回転数TNR,TNO,TNAを最適化するように算出する。本実施の形態においては、算出手段43が、オルタネータ30による発電電流から電動モータ25m,26m,27m以外の電装品の制御に必要な電流値を引いた分と、電動モータ25m,26m,27mの必要電流との大小関係に基づき、ファン25,26,27の目標回転数TNR,TNO,TNAを最適化するように算出する。
After that, the
算出手段43は、好ましくは目標回転数を順次算出する。すなわち、算出手段43は、一の目標回転数を算出し、その算出した目標回転数に対応する消費電力、本実施の形態では消費電流を、給電源の電流容量、本実施の形態ではオルタネータ30による発電電流から電動モータ25m,26m,27m以外の電装品の制御に必要な電流値を引いた分からさらに差し引き、次の他の目標回転数を算出する。つまり、本実施の形態において、算出手段43による目標回転数の設定には、優先順位がある。この優先順位は、例えば冷却対象の熱容量の順、あるいは、冷却対象がオーバヒートしやすい順などとする。この優先順位は、予め定められていてもよいし、優先順位をオペレータなどが任意に設定可能としてもよい。本実施の形態においては、ラジエタファン25(ラジエタファン用電動モータ25m)の目標回転数TNRを最優先とし、次いでオイルクーラファン26(オイルクーラファン用電動モータ26m)の目標回転数TNO、さらにアフタクーラファン27(アフタクーラファン用電動モータ27m)の目標回転数TNAの順に算出する。
The calculation means 43 preferably sequentially calculates the target rotation speed. That is, the calculation means 43 calculates one target rotation speed, and the power consumption corresponding to the calculated target rotation speed, the current consumption in the present embodiment, the current capacity of the power supply, and the
本実施の形態において、算出手段43は、図3に示されるように、まず、ラジエタファン25(ラジエタファン用電動モータ25m)の目標回転数TNRを算出する(ラジエタファン用処理ブロック(ラジエタファン用処理シーケンス)BR)。算出手段43は、冷却ファンの必要電流の総和を算出し(ステップS1)、この算出した総和と、給電源の電流容量、すなわちオルタネータ30の発電電流からその他の電装品の制御に必要な電流値を差し引いた容量とを比較して、総和が給電源の電流容量を超えるか否かを判断する(ステップS2)。そして、総和が電流容量を超える場合(ステップS2のYESの場合)には、目標回転数TNRを予め定められた上限目標回転数など、現在の回転数に維持し(ステップS3)、総和が電流容量を超えない場合(ステップS2のNOの場合)には、目標回転数TNRを必要回転数とする(ステップS4)。このとき、必要回転数は、上限目標回転数より大きい回転数を許容する。そして、ステップS3またはステップS4において決定された目標回転数TNRを出力手段44(図2)へと出力するとともに、この目標回転数TNRを現在の回転数として記憶する(ステップS5)。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the calculation means 43 first calculates the target rotation speed TNR of the radiator fan 25 (electric motor for
以降、算出手段43では、ラジエタファン用処理ブロック(ラジエタファン用処理シーケンス)BRでのステップS1乃至ステップS5と同様に、オイルクーラファン用処理ブロック(オイルクーラファン用処理シーケンス)BO、および、アフタクーラファン用処理ブロック(アフタクーラファン用処理シーケンス)BAにおいて、残りの冷却ファンの必要電流の総和を算出し、電流容量から算出された目標回転数に応じた消費電流を差し引いた電流値と、算出した総和との大小を同様に比較し、オイルクーラファン26(オイルクーラファン用電動モータ26m)の目標回転数TNO、アフタクーラファン27(アフタクーラファン用電動モータ27m)の目標回転数TNAを順次算出する。
After that, in the calculation means 43, the oil cooler fan processing block (oil cooler fan processing sequence) BO and the after are the same as in steps S1 to S5 in the radiator fan processing block (radiator fan processing sequence) BR. In the cooler fan processing block (after-cooler fan processing sequence) BA, the total required current of the remaining cooling fans is calculated, and the current value obtained by subtracting the current consumption according to the target rotation speed calculated from the current capacity and Compare the size with the calculated total in the same way, and find the target rotation speed TNO of the oil cooler fan 26 (
そして、図2に示されるように、出力手段44では、算出手段43により算出された目標回転数TNR,TNO,TNAに応じた制御信号を図1に示される各電動モータ25m,26m,27mに出力する。
Then, as shown in FIG. 2, in the output means 44, the control signals corresponding to the target rotation speeds TNR, TNO, and TNA calculated by the calculation means 43 are transmitted to the
このように、一実施の形態によれば、オルタネータ30の電力容量と、ファン25,26,27毎の冷却対象となるラジエタ15、オイルクーラ16、アフタクーラ17の冷却状態に応じた必要電力の総和とに基づき、ファン25,26,27の消費電力がオルタネータ30の電力容量を超えない範囲で各ファン25,26,27の目標回転数TNR,TNO,TNAを最適化するので、冷却対象となるラジエタ15、オイルクーラ16、アフタクーラ17の冷却状態に応じて、必要電力に余裕がある場合には、必要電力が小さい冷却ファンの電力を抑制し、その分を必要電力が大きい冷却ファンに回して、オルタネータ30の電力容量を効率よく利用してラジエタ15、オイルクーラ16、アフタクーラ17を適切に冷却可能となる。
As described above, according to one embodiment, the sum of the power capacity of the
具体的に、コントローラ42は、ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超える場合には、ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)の目標回転数TNR,TNO,TNAを予め定められた上限目標回転数にし、ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、ファン25,26,27(電動モータ25m,26m,27m)の目標回転数TNR,TNO,TNAのいずれかを、上限目標回転数を超えて設定可能とするので、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和が給電源の電力容量を超えない場合には、一部の冷却ファンの目標回転数を、上限目標回転数を超えて設定することも可能となり、必要電力が大きい冷却ファンについては、上限目標回転数に制限されることなく目標回転数を上げて、冷却対象を適切に冷却できる。
Specifically, the
そして、上記の冷却ファン制御装置40を備えることで、オルタネータ30の電力を有効に利用し、オルタネータ30を大型化することにより電力容量を増やして冷却ファンによる冷却能力を向上することなく、ファン25,26,27によって冷却対象となる熱交換器を適切に冷却可能な冷却装置11を提供できる。すなわち、大型のオルタネータ30を新たに開発・搭載する必要がなく、作業機械の設計変更なども不要であり、冷却装置11によって安価に、かつ、適切に熱交換器を冷却できる。
By providing the above-mentioned cooling
すなわち、標準的な仕様やアプリケーションに応じて上限目標回転数を設定していた従来例では、電力容量に余裕があるにもかかわらず、目標回転数を上限目標回転数より大きく設定できないため、標準的な仕様から外れる仕様、作業環境(高温・高地)、あるいは作業内容においては、冷却対象の冷却不足に陥るおそれがあった。また、電力容量を増加させるために、オルタネータ30を大型化することは、コストや車体スペースなどの観点から現実的でなかった。本実施の形態では、これらの問題を解決し、小型で、かつ、冷却効率の良好な冷却装置11を提供できる。
That is, in the conventional example in which the upper limit target rotation speed is set according to the standard specifications and applications, the target rotation speed cannot be set higher than the upper limit target rotation speed even though there is a margin in the power capacity. There was a risk of insufficient cooling of the object to be cooled due to specifications that deviate from the standard specifications, work environment (high temperature / high altitude), or work content. In addition, it was not realistic to increase the size of the
なお、上記一実施の形態において、冷却ファンは、ファン25,26,27に限られず、その他の任意の冷却対象を冷却する電動ファンに対し冷却ファン制御装置40を適用できる。
In the above embodiment, the cooling fan is not limited to the
また、冷却ファンは、複数であれば三つに限られず、二つでもよいし、四以上でもよい。 The number of cooling fans is not limited to three as long as it is plural, and may be two or four or more.
本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に用いられる冷却装置の製造業、販売業などに携わる事業者にとって産業上の利用可能性がある。 The present invention has industrial applicability for businesses engaged in the manufacturing industry, sales industry, and the like of cooling devices used in work machines such as hydraulic excavators.
11 冷却装置
15 冷却対象となる熱交換器であるラジエタ
16 冷却対象となる熱交換器であるオイルクーラ
17 冷却対象となる熱交換器であるアフタクーラ
25 冷却ファンであるラジエタファン
26 冷却ファンであるオイルクーラファン
27 冷却ファンであるアフタクーラファン
30 給電源であるオルタネータ
40 冷却ファン制御装置
42 回転数設定手段の機能を有するコントローラ
11 Cooling device
15 Radiator, a heat exchanger to be cooled
16 Oil cooler, which is the heat exchanger to be cooled
17 Aftercooler, which is the heat exchanger to be cooled
25 Radiator fan, which is a cooling fan
26 Oil cooler fan, which is a cooling fan
27 Aftercooler fan, which is a cooling fan
30 Alternator that is the power supply
40 Cooling fan controller
42 Controller with the function of rotation speed setting means
Claims (5)
給電源の電力容量と、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和と、に基づき、冷却ファンの消費電力が給電源の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化する回転数設定手段を備えた
ことを特徴とする冷却ファン制御装置。 It is a cooling fan control device that is driven by the power supply from the power supply and controls the rotation speeds of a plurality of cooling fans whose main cooling targets are different.
Based on the power capacity of the power supply and the total power required for each cooling fan according to the cooling state of the cooling target, the target rotation of each cooling fan within the range where the power consumption of the cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply. A cooling fan control device characterized by having a rotation speed setting means for optimizing the number.
ことを特徴とする請求項1記載の冷却ファン制御装置。 When the total required power of each cooling fan according to the cooling state of the cooling target exceeds the power capacity of the power supply, the rotation speed setting means sets the target rotation speed of each cooling fan to a predetermined upper limit target rotation speed. If the total required power for each cooling fan according to the cooling state of the cooling target does not exceed the power capacity of the power supply, the target rotation speed of some cooling fans will be exceeded. The cooling fan control device according to claim 1, wherein the cooling fan control device can be set.
熱交換器と、
オルタネータにより発電された電力により駆動され、主とする冷却対象となる熱交換器がそれぞれ異なる複数の冷却ファンと、
これら複数の冷却ファンの回転数をそれぞれ制御する請求項1または2記載の冷却ファン制御装置と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。 The alternator that serves as the power supply and
With a heat exchanger
Multiple cooling fans that are driven by the electric power generated by the alternator and have different main heat exchangers to be cooled.
The cooling fan control device according to claim 1 or 2, which controls the rotation speeds of the plurality of cooling fans, respectively.
A cooling device characterized by being equipped with.
給電源の電力容量と、冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和と、に基づき、冷却ファンの消費電力が給電源の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化する
ことを特徴とする冷却ファン制御方法。 It is a cooling fan control method that is driven by power supply from a power supply and controls the rotation speeds of a plurality of cooling fans whose main cooling targets are different.
Based on the power capacity of the power supply and the total power required for each cooling fan according to the cooling state of the cooling target, the target rotation of each cooling fan within the range where the power consumption of the cooling fan does not exceed the power capacity of the power supply. A cooling fan control method characterized by optimizing the number.
ことを特徴とする請求項4記載の冷却ファン制御方法。 When the total power required for each cooling fan according to the cooling state of the cooling target exceeds the power capacity of the power supply, the target rotation speed of each cooling fan is set to a predetermined upper limit target rotation speed, and the cooling fan is set. If the total required power according to the cooling state of each cooling target does not exceed the power capacity of the power supply, the target rotation speed of some cooling fans can be set to exceed the upper limit target rotation speed. 4. The cooling fan control method according to claim 4.
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