CN111654215A - 用于dc泵电机的控制方法和控制单元 - Google Patents

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CN111654215A CN202010085421.4A CN202010085421A CN111654215A CN 111654215 A CN111654215 A CN 111654215A CN 202010085421 A CN202010085421 A CN 202010085421A CN 111654215 A CN111654215 A CN 111654215A
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Abstract

本发明涉及一种控制DC泵电机(4)的方法,该电机优选地为泵送润滑剂的有刷DC电机,该电机由脉宽调制(PWM)控制信号控制。其中,在获取步骤中获取现时参数,并且,在适配步骤中基于检测到的参数,对脉宽调制控制信号的占空比进行适配处理和/或进行改变。其中,现时参数的获取至少包括电流输入电压(UB)的获取。

Description

用于DC泵电机的控制方法和控制单元
本发明涉及一种控制DC泵电机的控制方法和控制单元,特别是泵送润滑剂的有刷DC电机的控制方法和控制单元。本发明还涉及一种泵系统,尤其是泵送润滑剂的系统。本发明又涉及一种校准上述控制单元的方法。
在现有技术中,DC泵电机用于将润滑剂从润滑剂容器泵送到需要润滑剂的润滑点或几个润滑点。润滑剂泵用于各种领域,例如将润滑剂送到卡车、建筑机械或农业机械、采矿和风力发电装置或设备中的各种润滑点。在不同的应用领域中,DC泵电机和控制单元通常有不同的操作条件,因此关于不同的泵电机和控制单元,有着许多的选择,这些选择必须分别适应不同的操作条件。
按照传统做法,在调试之前必须进行精确的选择,以确定系统的哪些组件可以组合,而不会损坏甚至破坏这些组件。例如,通常需要决定哪些电动泵电机可以用哪个控制单元来操作,以及用哪个固件来实现这种操作。特别是,具有成本效益的DC泵电机没有转速传感器,或者,只有价格低廉、相当不准确或不可靠的转速传感器。
此外,DC泵电机的条件以及控制单元的条件可以在操作过程中改变,因为要泵送的润滑剂的粘度由于不同的外部温度而改变。这改变了润滑剂泵必须抵抗的阻力。对于DC泵电机,如果要保持其速度,从而保持润滑剂泵冲程的数量,则泵冲程中施加的扭矩也会发生变化。此外,泵冲程的数量变化会导致泵的不稳定运行,再者,也不能保证所需的润滑剂量实际到达润滑点。
因此,本发明的目的是提供一种通用的控制单元,该控制单元能够控制DC泵电机,即使在不同的操作条件下,特别是在不同的操作电压作为输入电压的情况下,该控制单元也尽可能具有成本效益。
本发明的目的可通过下述途径来实现,它们是权利要求1的方法、权利要求11的控制单元、权利要求18的泵系统,权利要求19的校准方法。
根据本发明的第一方面,其目的尤其可以通过以下方式来实现。即,采用一种控制DC泵电机的方法,优选的是控制泵送润滑剂的有刷DC电机的方法,该DC泵电机由脉宽调制(PWM)控制信号来控制。其中,在单个获取步骤中获取现时参数,并且在适配步骤中,借助于所获取的参数来对脉宽调制控制信号的占空比进行适配处理和/或进行改变处理。并且,现时参数的获取至少包括电流输入电压的获取。
本发明的基本核心在于下述事实。即,现时参数,特别是工作电压,可在一个获取步骤中被自动记录。通过获取现时参数并调整对DC泵电机的控制,可以为不同的应用领域提供通用的DC泵电机以及根据本发明的控制单元。其中,这些步骤可以在不同的操作条件下实行。然后,在获取步骤中获取的现时参数在适配步骤中可被用作为适配和/或改变脉宽调制控制信号的占空比的基础。脉宽调制控制信号采用适合DC泵电机的电压来控制DC泵电机。通过调整脉宽调制控制信号的占空比,即使在不同的输入电压下,DC泵电机也可以运行。这是因为通过降低总占空比,因电机线圈的低通效应而积分之后,较低的有效电压可被施加到DC泵电机。结果,当占空比增加时,较高的有效电压可被施加到DC泵电机。
占空比在这里被理解为脉宽调制信号的脉冲宽度te和周期持续时间T之间的比率,该脉宽调制信号例如具有周期性重复出现的方波脉冲。脉冲宽度te描述(隐喻地)方形脉冲的宽度,即,方形脉冲切换到高电压值的时间段。再者,脉冲的多种形状也是有可能的。在这种情况下,高电压值被理解为可以具有从8V到36V或者优选地从10V到24V的电压值。在周期T的剩余持续时间内,脉宽调制信号处于低电压值,其中低电压值优选地被理解为0V的电压。
尤其是,现时参数的获取还包括DC泵电机的电流和/或外部温度的获取,所以控制方法也可以在变化的操作条件下使用,例如,可以对付外部温度的波动和/或具有不同特性的DC泵电机。
电机电流的获取可以检测重复出现的电机电流模式。重复出现的电机电流模式是泵冲程的特征,借此可以从电机电流推断泵冲程是否发生以及何时发生。
尤其是,在适配处理步骤中,如果获取步骤中的输入电压低于低侧阈值,则可在独立于输入电压的情况下,对脉宽调制控制信号的占空比进行适配处理。优选地,下侧阈值可以是从8V到15V的值,或者特别是从9V到12V的值,优选的是刚好12V。占空比等于1意味着脉宽调制信号在整个周期T内切换到高电压值。这意味着脉宽调制信号在整个周期T内切换到高电压值。这也意味着相对较低的工作电压可以直接用作输入电压或者连接到DC泵电机。
优选的是在每种操作情况下,脉宽调制控制信号的占空比在适配步骤中接受适配处理,从而可实现DC泵电机的基本相同的转速(该转速被指定为常数)。这意味着不需要转速传感器,所以进一步降低了成本。
脉宽调制控制信号的占空比优选地是在适配步骤中接受适配处理,尤其是在每种操作情况下接受适配处理,从而可以实现DC电机的至少基本恒定的旋转速度,优选的是不依赖于旋转速度传感器的测量值。
在另一任意的实施例中,DC电机的转速也可以通过对电机电流(I m)的评估来确定。在两种替代方案中,即根本不需要获取电机的现时转速,也不需要使用获取的电机电流(虚拟的转速传感器)来计算速度,因此可以省去额外的转速传感器。这意味着,没有转速传感器的相对便宜的DC电机也能以这样的方式接受控制,从而它们可被调节到恒定的转速。
显然,也可以提供分离式的物理转速传感器。总之,本发明在这方面提供了三种选择。即,完全放弃对速度的获取,同时调整脉宽调制控制信号的占空比(D)以保持给定的速度;通过获取电机电流(I m)中的某些电流模式来提供虚拟转速传感器;或者提供物理转速传感器。
DC电机的稳定和安静运行是通过电机的恒定转速来实现的。同时,保证了可靠的润滑剂供应。通过保持特定的速度,也可以随时精确确定润滑剂的用量。
优选地,获取步骤能够以不规则间隔和/或循环间隔的项目驱动方式来发生。该控制方法尤其可以由外部触发脉冲来触发,例如,能够以不规则间隔发生的项目受控获取步骤来触发,从而可以对某些项目做出适应性反应。另一方面,作为以循环间隔发生的获取步骤的结果,可以确保在获取步骤中确定的数据的永久获取。
尤其是,在适配步骤中,根据预定公式,可以将占空比设定为从0到1的值,其中值0和1被特别地包括。所述的预定公式展示了作为所获取的输入电压的函数、任意获得的外部温度的函数、以及DC泵电机的任意获取的电机电流的函数。这允许占空比被设定为:即使在变化的条件下,电机速度也能保持恒定,并且可以施加为此所需的扭矩。
特别是,预定公式也可以被理解为算法和/或控制算法,其基于获取的输入电压和可选获取的外部温度以及可选获取的电机电流,相应地设定占空比和/或将占空比调节到特定的设定值。特别地,控制回路中的各种步骤能够被循环重复和/或以项目控制的方式执行。
在另一个可选的但不是强制性的实施例中,在获取步骤中,通过转速传感器检测DC泵电机的转速,并且在适配步骤中,对脉宽调制控制信号的占空比进行适配处理,从而实现DC泵电机的至少基本恒定的转速。DC泵电机的稳定和安静运行是通过电机的恒定转速来实现的。
特别地,如果上述方法用于从润滑剂储存器泵送润滑剂的泵元件中,则泵元件的泵送量可由泵冲程和DC泵电机的基本恒定的转速来确定。尤其是,泵冲程的个数可以在泵以给定的恒定转速运行的时间段内求得其总数,从而可以计算出泵送润滑剂的总量(泵送量)。
优选地,润滑剂容器的填充液位由泵元件的泵送量确定,这又能够计算出有多少润滑剂已经被泵出润滑剂容器。所以,可以省去原本存在于润滑剂容器中的液位传感器。
在具体实施例中,输入电压尤其可以在5V至37V的范围内,或者优选地在11V至25V的范围内。在该实施例中,例如,脉宽调制信号的周期持续时间T可以是10ms或更短(相当于100赫兹或更高的频率)。例如,周期持续时间也可以在10ms和10μs之间的范围内,或者优选的为33.3μs(相当于30kHz的频率)。尤其是,获取步骤可以被周期性地执行,其周期Terf可以在10ms和200ms之间的范围内,优选的是该周期持续时间Terf为100ms。
上述目的还可以通过为控制DC泵电机的控制单元来实现,该DC泵电机优选为有刷DC电机,其中,该控制单元尤其可通过根据上述类型的方法来控制,并且,上述控制单元包括以下项目:
-DC泵电机,特别设计为有刷DC电机;
-一个或多个开关元件;
-控制模块,被设计成将开关元件切换到导通或非导通状态;
其中,所述控制单元还包括适于获取现时参数的参数获取单元,所述的一个或多个开关元件由所述的控制模块切换,从而通过脉宽调制(PWM)控制信号来控制所述的DC泵电机。
再者,基于所获取的现时参数来调整和/或改变脉宽调制控制信号的占空比。尤其是,参数获取单元应具有至少一个为获取输入电压的输入电压传感器,并且优选地具有一个或多个以下传感器:
-电机电流传感器,用于获取DC泵电机的电机电流;并且优选地还包括:
-为获取外部温度的外部温度传感器,其中,现时参数包括DC泵电机的输入电压和电机电流,并且优选地包括外部温度。
优选地,控制单元不包括转速传感器,其中,DC泵电机的转速或者由控制技术来确定,并且通过改变脉宽调制控制信号的占空比来精确地保持,或者通过获取电机电流来另外检查,或者重新调整到固定值。这均意味着不需要转速传感器,所以进一步降低了成本。特别地,如果根本不执行转速获取步骤,即使通过评估电机电流(虚拟转速传感器)来获取转速,或者即使检测到物理转速传感器的值,脉宽调制控制信号也适于实现DC泵电机的至少基本恒定的转速。DC泵电机的稳定和安静运行是通过电机的恒定转速来实现的。同时,这保证了润滑剂向润滑点的可靠供应,并且可以基于旋转速度,即,基于所执行的泵冲程来计算所施加的润滑剂的量。
在并非强制性的另一个实施例中,如已经提到的,控制单元还具有转速传感器。该转速传感器检测DC泵电机的转速,其中脉宽调制控制信号以一种方式进行调整,这种方式可以实现DC泵电机的至少基本恒定的转速。这确保了电动机的稳定和安静运行。DC泵电机的转速可以通过例如霍尔传感器来确定。
特别地,当控制单元设置在为从润滑剂储存器泵送润滑剂的泵元件中时,控制单元接受适配处理,从而根据泵冲程和DC泵电机的基本恒定的转速来确定泵元件的泵送量。如上所述,泵的泵冲程可以用来确定泵元件的泵送量。
优选地,润滑剂容器的填充液位可由泵元件的泵送量来决定。借此,就能够计算出有多少润滑剂已经被泵出润滑剂储存器,从而可以省去润滑剂储存器中的液位传感器。
上述目的还可通过一种泵系统来实现,特别是用于泵送润滑剂的泵系统,该泵系统包括:
-由DC泵电机驱动的泵元件;
-DC泵电机,优选地设计为有刷DC电机;
-与泵相连的润滑剂容器;
-控制单元,特别是上述类型的控制单元,用于通过上述类型的控制方法来控制泵电机;
优选地还包括:显示器,用于显示由控制单元确定的润滑剂容器的液位。
特别地,上述目的还可通过以上述方式校准控制单元的方法来实现,优选地可在上述泵系统中实现。其中,初始参数,例如用于确定脉宽调制控制信号的占空比的存储公式,优选地为泵冲程值,可由制造商来提供。其中,在特定条件下,可通过多个校准步骤中的试验性测量来校准初始参数。
优选地,校准方法包括以下校准步骤:
-向控制单元施加一定的校准电压;
-用控制单元控制DC泵电机;
-通过确定预定负载下的实际速度来执行试验性测量;
-将实际转速与预定负载下要达到的目标转速进行比较;
-调整初始参数,使实际速度与目标速度相匹配。
预定负载可以理解为泵送具有特定行为(特定粘度)的介质。校准电压可以例如在10V至20V的范围内,特别是在10V至18V之间,优选的是12V。
进一步的实施例可以自从属权利要求导出。
以下,通过对实施例的参考来描述本发明,这些实施例可通过参考附图来获得更详细的解释。
图1示出了根据本发明的控制单元的第一实施例的电路图。
图2A显示了根据本发明的控制单元的实施例的信号特性。
图2B显示了根据本发明的控制单元的另一实施例的信号特性。
图3显示了根据本发明的泵系统的剖视图。
图4为程序图,显示了根据本发明的方法的实施例的步骤,其用于控制DC泵电机。
图1示出了根据本发明的控制单元1的第一实施例的电路图。控制单元具有控制模块20,其利用脉宽调制控制信号SPWM来控制DC泵电机4。在该实施例中,控制单元1具有两个串联连接的并由控制模块20控制的开关元件23。开关元件23基本上用作开关,并且可以被设计为例如双极晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),或者可选择性地被设计为绝缘栅双极晶体管(I GBT)。DC泵电机4被提供有施加在上侧开关元件23上方的电压u(t),即施加到脉宽调制控制信号SPWM的电压。此外,用电机电流传感器22测量电机电流I m。测量的电机电流I m被传递到控制模块20。此外,在图1中,平滑电容器24电连接到DC泵电机4的连接(正连接)点和接地,以平滑脉宽调制控制信号SPWM
此外,图1所示的电路图示出了输入电压传感器21,输入电压UB(也可称为工作电压)被施加到该输入电压传感器21。输入电压传感器21测量被施加的输入电压UB,并将输入电压UB的测量值传输到控制模块20。输入电压UB直接(不变地)传递给开关元件23的串联连接。图示的实施例为2象限致动器,但是根据本发明,也可以将控制单元1实施为1象限致动器(仅具有一个开关元件23和一个二极管,而不是上侧开关元件23),或者实施为4象限致动器(总共具有四个开关元件23,它们与DC泵电机一起形成H桥电路)。
由控制模块20、输入电压传感器21、电机电流传感器22、开关元件23、平滑电容器24和/或外部温度传感器3组成的控制单元也可以特别地在电路板上实现。
另外,图1中示出了外部温度传感器3。外部温度传感器3提供温度值TA,该温度值直接传输到控制模块20。根据实施例,外部温度传感器3可以安装在控制单元的壳体上或者设置在壳体中。如果外部温度传感器3存在于其中设置有控制单元1的泵系统中,则外部温度传感器3也可以设置在润滑剂储存器(图1中未示出)中。
控制单元1可以优选地包括存储器(未示出),其可存储初始参数,例如为确定脉宽调制控制信号的占空比的存储公式,同时优选地可存储泵冲程值或特定操作模式的不同例程。
此外,图1示出了显示器5,其能够显示对于电动泵的操作来说为重要的信息。例如,控制模块20可得到的信息可以显示在显示器5上。该信息可以包括现时参数,例如输入电压、电机电流I m或外部温度TA,或者相反地,它可以包括附加信息,例如DC泵电机的速度、泵送量、泵冲程或润滑剂容器的液位。还可以设想,显示器5也可以同时显示几条信息,以便提供尽可能准确的信息。此外,还可以设想的是,输入单元(未示出)可以与控制单元1进行相互间的通讯(例如,通过电缆或无线方式),从而可使得初始参数,例如为确定脉宽调制控制信号的占空比的存储公式,被选择性地传到控制单元。同时优选地可把泵冲程值,或者是特定操作模式的不同例程,选择性地传到控制单元。
图2A示出了脉宽调制控制信号SPWM的信号曲线。图2A示出了随时间t变化的电压信号u(t)。
该实施例示出了输入电压UB1,该输入电压UB1在预定公式中用于调整脉宽调制控制信号SPWM1的占空比D。该占空比被定义为脉宽te1与脉宽调制控制信号SPWM1的周期持续时间T的比值。在图2A中,占空比为0.5(即50%)。
图2B示出了脉宽调制控制信号SPWM2的另一信号曲线。该实施例示出了另一个输入电压UB2,其小于来自图2A的输入电压UB1。输入电压UB2低于下阈值USchw(未示出)。由此,根据为调节占空比D的预定公式,在独立于输入电压UB2的情况下可调节和/或改变占空比D。图2B示出脉冲宽度te2趋向于更宽于根据预定公式和第一较高输入电压UB1而确定的脉冲宽度te1。另一方面,占空比D的周期持续时间T保持不变。图2B所示的占空比大约为0.9(即90%)。
图3示出了结合本发明而使用的典型润滑剂泵的剖视图,该润滑剂泵具有DC泵电机4和为泵送润滑剂的集成控制单元1。
润滑剂储存器(7)包含预定量的润滑油、润滑剂或油脂。泵元件6在抽吸区域61中与润滑剂容器7流体连接,从而润滑油、润滑剂或油脂可以从润滑剂容器中被抽吸出来。此外,泵元件6的压力输出62示意性地显示在泵元件6的一侧。
再者,图3示出了由DC泵电机4驱动的偏心单元41。偏心单元41将DC泵电机4的(旋转)运动转换成(平移)泵送运动,并将泵送运动传递给泵元件6。泵元件6、偏心单元41和DC泵电机4安装在基板80上,并且容纳在具有盖82的壳体81中。
图4是实施本发明方法的程序图,作为一种控制路径来控制DC泵电机。该控制路径包括:步骤S1、S2、S3和S4,其中步骤S1至S4在该实施例中循环重复。
在一个具体的施例中,步骤S1到S4可被周期性地重复,特别是其周期为每100毫秒至200毫秒。优选地,每100毫秒重复一次S1到S4的步骤。
在图4中,根据本发明的控制单元的输入电压,可在步骤S1中获得。接下来是步骤S2,在该步骤中,特别是基于存储的公式和/或从生产中确定的校准值来计算占空比D。在此后的步骤S3中,基于可任意选取的温度来执行温度补偿。在步骤S4中,占空比D可被改变,并且特别地输出至控制模块(20)。
参考符号
1 控制单元;
20 控制模块;
21 输入电压传感器;
22 电机电流传感器;
23 开关元件;
24 平滑电容器;
3 外部温度传感器;
4 DC泵电机(有刷DC电机);
41 偏心装置;
5 显示器;
6 泵元件;
61 抽吸区域;
62 压力输出;
7 润滑剂容器;
80 基板;
81 壳体;
82 盖子;
D 占空比;
Im 电机电流;
S2,S1 控制路径中的步骤;
S4,S3
SPWM 脉宽调制控制信号;
SPWM1,SPWM2 适配的脉宽调制控制信号;
T 时间
TA 外侧温度;
te1,te2 脉冲宽度;
T 脉宽调制信号的周期持续时间;
UB,UB1,UB2, 输入电压(工作电压);
u(t) 时变电压信号

Claims (20)

1.一种控制DC泵电机(4)的方法,该电机优选为用于泵送润滑剂的有刷DC电机,该电机由脉宽调制控制信号控制,
其中,现时参数在获取步骤中获取,并且在适配步骤中,借助于所获取的参数来适配和/或改变脉宽调制控制信号(SPWM)的占空比(D),现时参数的获取至少包括对电流输入电压(UB)的获取。
2.根据权利要求1的方法,其中,现时参数的获取还包括对DC泵电机(4)的电机电流(Im)的获取和/或对外部温度(TA)的获取。
3.根据前述权利要求之一的方法,其中,在适配步骤中,如果在获取步骤中获取的输入电压(UB)低于下阈值(USchw),则在独立于输入电压(UB)的情况下,对脉宽调制控制信号的占空比(D)进行适配处理。
4.根据前述权利要求之一的方法,其中,在适配步骤中,优选的是在每种操作情况下,对脉宽调制控制信号的占空比(D)进行适配处理,以这样的方式来取得直流泵电机(4)的基本相同的转速(UN),该转速被确定为常数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,对脉宽调制控制信号的占空比(D)进行适配处理,以便在不依赖于转速传感器的测量值的情况下实现至少基本恒定的转速。
6.根据前述权利要求之一的方法,其中的获取步骤可以在不规则间隔和/或循环间隔的情况下,以项目受控的方式进行。
7.根据前述权利要求之一的方法,其中在适配步骤中,根据预定的公式,作为检测到的输入电压(UB)的函数、可任意获取的外部温度(TA)的函数、以及可选取的DC泵电机(4)的电机电流(Im)的函数,占空比(D)被设定为从0到1的值,其中值0和1被特别地包括。
8.根据前述权利要求之一的方法,其中,在获取步骤中,由转速传感器(6)检测DC泵电机(4)的转速(n),并且,在适配步骤中,对脉宽调制控制信号(SPWM)的占空比(D)进行适配处理,从而实现DC泵电机(4)的至少基本恒定的转速。
9.根据前述权利要求之一的方法,特别是根据权利要求8的方法,其中,当该方法应用于为从润滑剂储存器泵送润滑剂的泵元件中时,泵元件的泵送量由泵冲程和DC泵电机(4)的基本恒定的转速来确定。
10.根据前述权利要求之一的方法,特别是根据权利要求9的方法,其中润滑剂储存器的填充液位基于泵元件的泵送量来确定。
11.一种控制单元(1),用于控制DC泵电机(4),优选地是控制有刷直流电机,其中控制单元(1)尤其根据权利要求1至10之一所述的方法来控制,其特征为包括以下部件:
-DC泵电机(4),特别设计成有刷DC电机;
-一个或多个开关元件(23);和
-控制模块(20),适于将开关元件(23)切换到导通或非导通状,
其中驱动单元(1)还包括适于获取现时参数的参数获取单元(21,22,3),并且开关元件(23)由控制模块(20)切换,从而使得DC泵电机(4)由脉宽调制控制信号(SPWM)来控制,
其中,基于检测到的现时参数来调整和/或改变脉宽调制控制信号的占空比(SPWM)。
12.根据权利要求11所述的控制单元(1),其中,参数获取单元(21,22,3)具有至少一个为获取输入电压的输入电压传感器(21),并且优选地具有一个或多个以下传感器:
-电机电流传感器(22),用于检测DC泵电机(4)的电机电流;
优选地还包括:
-用于获取外部温度的外部温度传感器(5),
其中现时参数包括DC泵电机的输入电压(UB)和电机电流(Im),并且优选地还包括外部温度(TA)。
13.根据权利要求11或12的控制单元(1),其中,所述脉宽调制控制信号(SPWM)作为由参数获取单元(21,22)获取的一个或多个参数的函数而接受适配处理,优选地为不依赖于转速传感器的测量值,从而实现DC泵电机(4)的至少基本恒定的转速。
14.根据权利要求11至13之一的控制单元(1),其不包括另外的转速传感器或者不与任何转速传感器相互作用。
15.根据权利要求11或14之一的控制单元(1),其还包括检测DC泵电机(4)转速的转速传感器,
其中,所述脉宽调制控制信号(SPWM)接受适配处理,从而使得所述DC泵电机(4)实现至少基本恒定的转速。
16.根据权利要求11至15之一的控制单元(1),其中,如果控制单元(1)设置在为从润滑剂储存器(7)泵送润滑剂的泵元件(6)中,则控制单元(1)接受一种适配处理,从而基于泵冲程和DC泵电机(4)的基本恒定的转速来确定泵元件(6)的泵送量。
17.根据权利要求9至12之一所述的控制单元(1),特别是根据权利要求12的控制单元(1),其中,润滑剂储存器(7)的填充液位根据泵元件(6)的泵送量来确定。
18.泵系统(9),特别是用于泵送润滑剂的泵系统,包括:
-随着DC泵电机(4)操作的泵元件(6);
-DC泵电机(4),其优选地设计为有刷DC电机;
-润滑剂容器(7),泵元件(6)连接到该润滑剂容器;
-控制单元(1),特别是根据权利要求11至17之一的控制单元,其根据权利要求1至10之一的控制方法来控制DC泵电机(4);
-优选地还包括显示器(7),显示由控制单元(1)确定的润滑剂容器的填充液位。
19.一种校准方法,用于校准根据权利要求11至17中任一项所述的控制单元(1),优选地是用于根据权利要求18所述的泵系统(9),
其中,初始参数,用于为确定脉宽调制控制信号(SPWM)的占空比(D)的存储公式,优选地为泵冲程值,由制造商来提供,并且,初始参数通过在特定条件下且多个校准步骤中的试验性测量来校准。
20.根据权利要求19的方法,包括以下校准步骤:
-向控制单元(1)施加一定的校准电压;
-用控制单元(1)控制DC泵电机(4);
-通过确定预定负载下的实际转速来执行试验性测量;
-将实际转速与预定负载下要达到的目标转速进行比较;
-调整初始参数,使实际转速与目标转速匹配。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN214467751U (zh) * 2020-09-29 2021-10-22 西门子能源环球有限责任两合公司 润滑油站

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4444810A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Eberspaecher J Steuerschaltung für einen Gebläseantriebsmotor
US20030103852A1 (en) * 2001-12-04 2003-06-05 Levitronix Llc Dispensing apparatus for a fluid
US20060239828A1 (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Seiko Epson Corporation Pump control mechanism, printer using the same and pump control method
CN106253770A (zh) * 2016-08-26 2016-12-21 刘华英 直流电机的控制方法和装置
US20170179856A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Sirius Instrumentation And Controls Inc. Method and system for enhanced accuracy of chemical injection pumps

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0623837Y2 (ja) * 1989-05-12 1994-06-22 広和株式会社 給脂装置
JP2000116169A (ja) 1998-09-30 2000-04-21 Toyoda Mach Works Ltd モータ制御装置
JP2001173586A (ja) * 1999-12-16 2001-06-26 Ebara Corp モータポンプの運転方法及び該方法に使用する制御装置
DE10022924A1 (de) * 2000-05-11 2001-11-15 Bayerische Motoren Werke Ag Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Motors
DE20019186U1 (de) 2000-11-10 2001-01-11 Baier & Koeppel Gmbh & Co Fahrzeuggebundene Zentralschmieranlage
JP2002221327A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温水暖房装置
EP1284369A1 (de) * 2001-08-16 2003-02-19 Levitronix LLC Verfahren und Pumpvorrichtung zum Erzeugen eines einstellbaren, im wesentlichen konstanten Volumenstroms
WO2004001515A2 (en) * 2002-05-31 2003-12-31 Scott Technologies, Inc. Speed and fluid flow controller
ATE521300T1 (de) * 2003-11-20 2011-09-15 Cattani Spa Steuervorrichtung für flüssigkeitsabscheider bei zahnärztlichen absauganlagen
US8540493B2 (en) * 2003-12-08 2013-09-24 Sta-Rite Industries, Llc Pump control system and method
JP2006094590A (ja) 2004-09-22 2006-04-06 Mitsuba Corp モータ制御方法及びモータ制御システム
US20080041081A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-21 Bristol Compressors, Inc. System and method for compressor capacity modulation in a heat pump
US7508149B2 (en) * 2007-06-07 2009-03-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Oil pump systems and methods for preventing torque overload in motors of oil pump systems
JP2010082150A (ja) 2008-09-30 2010-04-15 Juki Corp ミシンの給油ポンプ
JP5184417B2 (ja) * 2009-03-30 2013-04-17 株式会社クボタ 水中ポンプの制御装置、マンホールポンプ装置、及び水中ポンプの制御方法
JP2011235760A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Hitachi Automotive Systems Ltd パワーステアリング装置
WO2013090232A2 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Vehicle with traction motor with preemptive cooling of motor fluid circuit prior to cooling of battery fluid circuit
CA2983310C (en) * 2015-05-01 2023-10-17 Graco Minnesota Inc. Adaptive flow control
EP3414532B1 (en) 2016-01-18 2020-10-14 Graco Minnesota Inc. Continuous reservoir level monitoring
US10063170B2 (en) * 2016-06-15 2018-08-28 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for robust and efficient stepper motor BEMF measurement
EP3327923B1 (en) 2016-11-23 2023-08-16 Braun GmbH Drive control for driving a dc motor of an electrical household appliance
JP2021051527A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 株式会社アート電子 浄化槽用ブロワー及びポンプ、制御盤の保守・点検システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4444810A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Eberspaecher J Steuerschaltung für einen Gebläseantriebsmotor
US20030103852A1 (en) * 2001-12-04 2003-06-05 Levitronix Llc Dispensing apparatus for a fluid
US20060239828A1 (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Seiko Epson Corporation Pump control mechanism, printer using the same and pump control method
US20170179856A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Sirius Instrumentation And Controls Inc. Method and system for enhanced accuracy of chemical injection pumps
CN106253770A (zh) * 2016-08-26 2016-12-21 刘华英 直流电机的控制方法和装置

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Publication number Publication date
JP2020137410A (ja) 2020-08-31
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