CN102628436B - 用于调节借助于调速泵输送的流体的压力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节借助于调速泵输送的流体的压力的方法，其中通过对泵的调速的传动装置的相应的控制来把实际压力调节至额定压力，其中实际压力由传动装置的传动力矩和传动装置的电动机的转子位置随时间的变化确定。

Description

用于调节借助于调速泵输送的流体的压力的方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节借助于调速泵尤其是伺服泵输送的流体的压力的方法，以及涉及一种电动液压的传动系统。

背景技术

在作为基础的电动液压的传动系统中，电动的、转速可变的传动装置（大多为调速的电动机、伺服传动装置）驱动流体泵（定量泵或辅助液压泵），该流体泵为液压设备例如像压铸机提供所需的压力和流量。这些所谓的伺服泵用于例如这些应用中，即其中要求对小尺寸的调节机构来说大的调节力，以及要求对液压调节的机器部件的精确的控制。

EP 0 403 041 A2描述了用于压铸机的液压负载的控制的方案。定量泵与形式为液压的力/行程转换器的液压负载直接连接。借助于转速可变的电动伺服传动装置操纵该定量泵。总调节包括伺服传动装置的速度调节回路以及对负载的位置调节或压力调节。

DE 10 2007 007 005 A1公开了一种电动液压的控制系统，该控制系统配备了可调节的流体泵和转速可变的电动传动装置。压力检测设备允许对流体压力进行检测。该电动液压的控制系统的主调节回路具有电动传动装置的转速调节器作为调节机构。借助于主调节回路可以调节流体压力，进而例如调节由气缸施加的力或下级的调节参量例如像位置或速度。借助于分支调节链根据测得的流体压力来控制流体泵的排流量体积调节器。

期望简化压力调节，并在这种情况下尤其精简压力检测设备。

发明内容

本发明提出了具有独立权利要求的特征的一种用于调节借助于调速泵尤其是伺服泵输送的流体的压力的方法，以及电动液压的传动系统。从属权利要求的主题以及随后的说明是有利的设计方案。

本发明基于这样的措施，即不再在测量技术方面检测由调速的泵输送的流体的实际压力，而是计算该实际压力。为此，可以尤其有利地考虑传动力矩和转子位置（位置的变化、加速度），在对调速泵的控制中，传动力矩和转子位置本来就存在或可以容易地确定。这样就可以省去压力检测设备。减少了成本和可能的错误来源的数量。为了确定压力，尤其对传动力矩修正有关加速度的力矩分量，以便能够高准确度地确定压力。

可以相对简单地基于已知的或能容易地确定的参量来确定传动力矩。在已知的发动机特性曲线簇中，例如可以由发动机电流推导出传动力矩。该电流测量又可以成本低廉地在功率电子机构中实现。原则上，由发动机电流的形成转矩的分量Iq和电动机的转矩常数k_M [Nm/A]来确定传动力矩。由于转矩常数可能与温度有关，所以考虑电动机的温度改进了计算结果。此外，适合把转矩常数—优选作为与温度有关的特征曲线簇—存储在调速的传动装置的存储设备中，调节系统可以尤其简单地从那里读出转矩常数。调速的传动装置通常配备了角度传感器，该角度传感器具有其中存储了不同的发动机参数（所谓的电子基本数据表）的存储器。在运行时，调节器读出数据，并使用数据用于调整调节特性。在此尤其有利的是，精确的、单独属于发动机的转矩常数同样存储在发送器存储器中。

不直接测量实际压力，而是在此由发动机电流的形成转矩的分量和转子加速度计算出实际压力。于是，用于确定实际压力的优选的方法基于如下等式：

△p_M：经过流体泵的在泵后压力（实际压力）和泵前压力（入口压力）之间的计算出的压差[Pa]

V：流体泵的输送体积/转[m³]

J：总惯性矩，根据发动机轴换算[Nm]

f：机械的转子角度（rad）

R：摩擦力矩（Nm）

待调节的实际压力可以通过减去入口压力由压差确定。对通常的应用来说，把压差用作实际压力也就足够了，因为与被输送的流体的实际压力相比，入口压力大多可被忽略。

本发明不仅适合用于定量泵，还适合用于辅助液压泵（Verstellpumpe），因为对后者来说，通常在调节中实际的输送体积是已知的，或者例如可借助于合适的传感技术测得。

减去与加速度有关的第二项，因为加速度没有对压力做出贡献。在实践中大多可以放弃考虑摩擦。对优选的模型来说，基本上仅需有效的总的惯性矩J（发动机、泵、液压液）和摩擦力矩R。这些例如可以通过测量事先测得。

当惯性矩J被正确地参数化时，由发动机电流和角位置或角位置变化确定压力是尤其准确的。例如可以通过在传动装置中启动检验程序来自动确定这些参量，该检验程序例如确定在预定的转矩情况下的加速度，其中如此构造液压系统，即其中不形成值得一提的压力（中立循环线路（Neutralumlaufschaltung））。通过这种方法考虑到了所有其它的影响例如像系统的摩擦。把测得的压力形成和期望的过程作比较的方法也是优选的。

有利地测量转子角度，因为在调速的传动装置中，大多设有相应的旋转脉冲发送器。然而，在没有发送器的发动机调节中，也可以由模型确定转子角度。也可以借助于（高频）HF-注入法来确定转子角度。

当发动机电流被监控时，可以有利地取消用于被输送流体的过压阀。为此，当规定了合适的断开阈值时，通常的电流监控尤其合适。当超出电流阈值时，可以识别到过压情况，并采取限制压力的措施，例如像切断发动机。

根据本发明的传动系统具有调速泵尤其是伺服泵和计算单元，该计算单元尤其在编程技术方面被设计用于执行根据本发明的、用于调节被输送的流体的压力的方法。

除了确定压力以外，计算单元优选还被设置用于压力调节和/或用于传动装置的转速调节，从而能够省去额外的单元。

由说明书和附图将得到本发明的其它优点和设计方案。

应当理解，在不脱离本发明的框架的情况下，前面提及的和随后仍将阐述的特征不仅可以以分别给出的组合使用，而且还可以以其它的组合使用或单独使用。

附图说明

下面根据附图中的实施例示意性地描述本发明，并随后参考附图详细描述本发明。

图1示意性地示出根据本发明的电动液压的传动系统的优选的实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的电动液压的传动系统的优选的实施方式，且整体标记为100。传动系统100具有伺服泵200，由压力调节器300通过预先规定转速n来控制该伺服泵。由额定压力p*和计算出的实际压力p_M得出的调差被输送至压力调节器300。根据本发明的优选的实施方式，由计算部件400确定实际压力p_M。

伺服泵200具有带吸气口211和排气口212的流体泵210，在运行中通过流体泵使压差△p减小。由伺服传动装置驱动流体泵210，该伺服传动装置具有电动机221以及传动调节器或伺服放大器222。此外，伺服传动装置还具有角度发送器或旋转脉冲发送器（Drehgeber）223，该角度发送器或旋转脉冲发送器223把电动机221的瞬时转子角度f提供给传动调节器222。可选地，也可以在没有发送器的情况下例如基于模型来确定转子角度f。

所描绘出的压力调节被设计用于调节在排气口212中输送的流体的压力。在本发明的这里示出的尤其优选的实施方式中，没有设置压力检测设备以用于检测实际压力p_M。确切地说，由计算部件400基于传动电流I和转子角度f来确定实际压力p_M。为此，尤其考虑到由形成转矩的分量Iq和通过相位位置确定的分量Id所组成的传动电流I中的形成转矩的分量Iq。尤其可以通过所谓的矢量调节来调节一个或两个分量，从而因此分量本身也是已知的。

在忽略吸气口211中的入口压力的情况下，根据

确定压差△p_M作为实际压力p_M。

在本发明的优选的实施方式中，压力调节部件300、传动调节部件222以及计算部件400组合在根据本发明设置的计算单元中。

Claims (14)

1.用于调节借助于调速泵（200）输送的流体的压力的方法，其中通过对泵（200）的调速的传动装置（221、222、223）的相应的控制来把实际压力（p_M）调节至额定压力（p*），其中所述实际压力（p_M）由所述传动装置的传动力矩和所述传动装置的电动机（221）的转子位置（f）随时间的变化确定，其中基于电动机电流和电动机模型确定所述传动力矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述电动机电流的形成转矩的分量（Iq）确定所述传动力矩。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于所述传动装置的所述电动机（221）的转矩常数和/或饱和特性曲线确定所述传动力矩。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在考虑所述传动装置的所述电动机（221）的温度的情况下确定所述传动力矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在考虑所述传动装置的所述电动机（221）的惯性矩的情况下确定所述实际压力（p_M）。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在考虑所述传动装置（221）的所述电动机（221）的摩擦力矩的情况下确定所述实际压力（p_M）。

7.根据权利要求5所述的方法，其中通过确定在预先给定转矩的情况下的加速度来自动地确定所述惯性矩，其中所述调速泵（200）构造在中立循环线路中。

8.根据权利要求6所述的方法，其中通过确定在预先给定转矩的情况下的加速度来自动地确定所述摩擦力矩，其中所述调速泵（200）构造在中立循环线路中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述转子位置，或由传动装置模型通过计算确定所述转子位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中当确定的实际压力（p_M）超出阈值时，采取限制压力的措施。

11.电动液压的传动系统（100），包括调速泵（200）和计算单元（400），所述计算单元被设置用于按照根据权利要求1到10中任一项所述的用于调节借助于调速泵（200）输送的流体的压力的方法确定实际压力（p_M）。

12.根据权利要求11所述的传动系统，其中所述计算单元同时被设置作为用于所述调速泵的所述传动装置（221、222、223）的传动调节器（222）。

13.根据权利要求11或12所述的传动系统，其中所述计算单元同时被设置作为用于所述调速泵（200）的压力调节器（300）。

14.根据权利要求11或12所述的传动系统，其中所述传动装置（221、222、223）的所述电动机（221）的转矩常数存储在所述调速泵的所述传动装置（221、222、223）的存储单元中。