CN114696715A - 风机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压风机系统及控制液压风机系统的速度的方法。风机系统包括由液压马达操作的风机，该液压马达由包括排量体积调节元件的可变排量液压泵驱动。排量体积调节元件的倾斜角度能够通过控制供应给电子排量控制单元的倾斜电流来调节。液压风机系统还包括用于确定泵的体积流量的装置和控制单元，控制单元包括：用于根据所确定的体积流量来计算风机速度的风机速度计算单元，以及用于通过将计算出的风机速度与由风机速度设定装置设定的风机速度进行比较来确定风机速度误差的风机速度误差确定单元。控制单元可以将调整的倾斜电流供应给电子排量控制单元，以便调节排量体积调节装置的倾斜角度，使得可以调整体积流量以减小风机速度误差。

Description

风机驱动系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制液压风机系统的速度的方法并且涉及一种液压风机系统。

背景技术

液压风机系统广泛应用于作业机器领域中，例如，应用于道路清扫装置中。这些车辆通常由驱动液压泵的内燃发动机推进。液压泵液压连接到液压马达，例如，该液压马达驱动风机以便通过车辆的抽吸装置产生空气流。

在现有技术中，液压风机系统通常配备有用于控制风机的速度的液压装置。这些液压控制装置通常提供较差的效率，并且仅提供有限的选项来控制风机速度，并且这些液压控制装置是压力控制的(取决于载荷)，这意味着一旦抽吸风机或覆盖抽吸风机的格栅被堵塞，风机速度将增加，直到重新获得足够的气流为止。这可能具有负面后果，因为风机可能加速至超速，这可能导致对风机的损坏。为了防止这种风机超速，液压孔或阀可以布置在泵和马达之间的液压回路中，一旦液压流量超过一定限度，该阀会减小马达入口处的压力。如果马达入口压力被该阀减小，则会发生效率损失，从而使得当今的风机驱动系统的效率相当低。另外，根据现有技术的风机驱动系统的当前操作状态得不到监控，使得机器操作员对机器的工作性能没有任何了解并且无法识别潜在的危险，例如，在机器的操作期间风机格栅的堵塞。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种液压风机驱动系统，该液压风机驱动系统能够独立于相关联回路中的液压流体流量来控制风机速度。这种控制增加了风机驱动系统的效率，因为可以减少液压损耗。另外，独立于流体流量来控制风机速度防止了对液压风机系统的损坏。本发明的另一个目的是提供一种控制液压风机系统的速度的方法，并且提供一种液压风机系统，该液压风机系统能够将源自和关于液压风机系统的当前状态的通知发送给机器操作员。本发明的系统还可以能够识别故障状况，例如，主要系统部件的堵塞。

本发明的目的通过根据权利要求1的用于控制液压风机系统的(旋转)速度的方法以及根据权利要求8的液压风机系统来解决。

根据本发明的液压风机系统包括由液压马达操作的风机。液压马达由可变排量液压泵驱动，该可变排量液压泵包括排量体积调节元件，该排量体积调节元件的倾斜角度可通过供应给电子排量控制单元(EDC)的倾斜电流来控制。在本发明的意义上，倾斜电流，也称为泵电流或泵控制电流，是提供给倾斜角度调节装置的电流，该倾斜角度调节装置能够设定倾斜角度，其中，提供给倾斜角度调节装置的倾斜电流的大小确定了倾斜角度。

用于控制液压风机系统的速度的方法包括以下重复步骤：

在第一步骤a)中，测量泵的操作参数以确定泵的体积流量，例如，通过用于至少测量泵的旋转速度和排量体积调节元件的倾斜角度的装置，或通过其他相当的变量，来测量泵的操作参数以确定泵的体积流量。除了泵的旋转速度和排量体积调节元件的倾斜角度之外，泵的体积流量可以例如通过测量吸入功率以及泵的泵入口和泵出口之间的压力差来确定。然而，测量或确定其他相当的变量以确定体积流量是本领域技术人员的常识。

在第二步骤b)中，使用表示风机系统的方程式基于如在步骤a)中所确定的体积流量来计算风机速度。这些方程式可以是物理方程式，例如，用作液压风机系统的数字孪生的状态空间矩阵或模型。该方程式也可以以神经网络的形式使用，在已经接收到来自真实或理想的模型液压风机系统的例如测量值形式的训练数据之后，该神经网络将风机速度的值分配给体积流量的输入值。

在步骤c)中，通过将步骤b)的计算出的风机速度与风机速度设定值进行比较来确定风机速度误差值。风机速度设定值不仅可以由操作员预先设定，该值也可以由控制单元设定。风机速度设定值也可以通过机械接口设定，由此风机速度设定装置的机械运动被转换成表示风机速度设定值的电信号。然后可以将该电信号与表示计算出的风机速度的电信号进行比较。

在步骤d)中，调整倾斜电流，该倾斜电流被提供给电子排量控制单元，以调节排量体积调节元件的倾斜角度。由此调节排量体积调节元件的倾斜角度，使得可以减小风机速度误差。对于倾斜电流如何可以导致排量体积调节元件的倾斜角度的调节，存在许多不同的解决方案。例如，可以将倾斜电流提供给螺线管，例如，该螺线管作用在用作排量体积调节元件的旋转斜盘(swashplate)上，以便使旋转斜盘倾斜并因此调节倾斜角度。如果排量体积调节元件的倾斜角度沿一个方向改变使得风机速度误差减小，则液压操作的风机的风机速度将接近风机速度设定值。这保证了液压风机系统的稳定操作性能。

在步骤e)中，假设风机系统的性能理想，从步骤b)的计算出的风机速度得出理想的倾斜电流。该理想的倾斜电流表示应提供给电子排量控制装置(EDC)的电流，以便在液压风机系统在理想条件(即，没有干扰的影响，或者至少没有不可预测的干扰的影响)下操作的情况下以一定速度操作风机。

在步骤f)中，如果理想的倾斜电流和步骤d)中调整的倾斜电流之间的差高于预定义的倾斜电流阈值，则执行安全相关功能/动作以防止对风机的损坏，例如防止风机超速。如果理想的倾斜电流显著地从调整的倾斜电流偏离，则可能在液压风机系统的操作期间可能发生干扰。

在这种情况下，可以优选执行由干扰的影响下的操作产生的某些安全相关动作；例如，通过向控制接口发送警告消息，或通过关闭系统以避免对液压风机系统或风机(叶片)的严重损坏，来执行由干扰的影响下的操作产生的某些安全相关动作。通过定义偏差阈值的大小，系统操作员可以在设定相当低的阈值或定义导致更耐干扰的系统性能的较高阈值之间进行选择，当理想的倾斜电流和所提供的倾斜电流之间的差低时，该相当低的阈值将已经引起安全动作。

在本发明的一个实施例中，附加步骤e)和步骤f)与步骤c)和步骤d)至少部分地时间并行(同时)执行。在本发明的上下文中，短语“时间并行”或同时不限于并行地执行步骤c)和步骤e)以及之后执行步骤d)和步骤f)。“时间并行”将被视为在时间上基本并行，这意味着例如步骤c)、步骤e)和步骤f)可以与前面提到的步骤被同时执行，并且作为替代选项。然而，本领域所属技术人员可以将不同的工作顺序应用于所实施的步骤，例如执行步骤c)，然后执行步骤e)，然后执行步骤f)并且最终执行步骤d)。在步骤b)之后开始并且在根据本发明的方法以步骤a)再次开始之前结束的步骤c)至步骤f)的所有顺序被本发明的构思涵盖。

在本发明的另一个实施例中，可以定义速度误差阈值。通过这样做，可以设定阈值水平，如果风机速度误差超过该阈值水平，则进行动作。在这里，人们可以考虑启动倾斜电流调整或进行如之前提到的安全动作。通过定义速度误差阈值的大小，可以设定液压风机系统对干扰的灵敏度；速度误差阈值越小，用于控制液压风机系统的速度的方法的灵敏度越高。

根据本发明的方法可以应用于控制液压风机驱动系统，在液压风机驱动系统中，在开式或闭式液压回路中操作液压泵和/或液压马达。在风机系统的液压回路中布置相同或替代类型的额外液压部件以为液压风机系统提供额外的功能和/或安全特征也被本发明涵盖。

根据本发明的方法可以应用于液压泵和/或液压马达，其中，排量体积调节元件是旋转斜盘或轭。换句话说，该方法也可以应用于斜轴泵或马达，或者旋转斜盘泵或马达。

在本发明的一个实施例中，关断阀可以液压地布置在泵和马达之间。关断阀包括第一安全位置和第二操作位置，在该第一安全位置，泵和马达之间的液压流体流减小或甚至中断，最终直到马达速度减小到停止为止，并且在该第二操作位置，泵和马达液压连接以操作风机。

在步骤f)中，如果提供的倾斜电流和理想的倾斜电流之间的差或风机速度误差高于预定义的倾斜电流阈值或高于预定义的速度误差阈值，则可以将关断阀从操作位置切换到安全位置。例如，阈值被定义以防止由于风机超速而引起的对风机的损坏。功能安全动作的一个可能的实施例是将关断阀从操作位置切换到安全位置。依据期望的应用，关断阀可以是两位阀或比例阀(proportional valve)。如果关断阀是两位阀，则关断阀从其操作位置到其安全位置的切换将使液压泵与液压马达断开，并因此将液压马达关闭，这又导致风机停止/静止。如果关断阀是比例阀，则从操作位置到安全位置的切换将导致马达入口处的较低压力，降低风机的扭矩和速度。这可能最终导致阀到达其关闭位置，其中，风机速度也降低直至风机停止为止。

如果所提供的倾斜电流和理想的倾斜电流之间的差，或风机速度误差高于对应的预定义阈值，则在步骤f)中切换关断阀的附加或替代功能是将警告消息发送到操作员，和/或发送到控制接口，和/或发送到风机系统的用户接口，和/或发送到作业机器，风机系统安装到该作业机器。在收到此警告后，系统操作员或控制接口可以执行额外的安全动作，以消除干扰，从而向理想的系统性能重新调整系统性能。根据本发明，还可以执行其他安全措施，如机器的电动关闭，降低发动机速度，或者启动对抽吸系统或进气格栅的清洁以便消除干扰。本领域技术人员知道许多执行安全动作的其他方式以分别保持系统性能，并防止对驱动风机或液压风机系统的损坏。

步骤d)中的倾斜电流的调整可以基于风机速度误差使用P型控制器、PI型控制器、PID型控制器、模糊控制器或预测控制器或类似类型的线性或非线性控制器来计算。本领域技术人员将依据应用和可用的计算能力选择适当的控制架构。可以调整任何上述控制器的参数以便获得相当迅速的控制器响应或替换地以便获得慢的控制器响应。本发明还涵盖如例如神经网络之类的计算智能方法的应用，或者预测控制器的应用。

理想的倾斜电流可以在步骤e)中从为每个计算出的风机速度的值分配理想的倾斜电流的值的查找表、矩阵、函数或类似的数据结构得出。可以利用本发明的液压风机系统或者通过使用液压风机系统的基于模型的计算的结果，使用从仿真或实验获得的测量值来建立数据结构。数据结构不仅可以代表理想的系统性能，而且还可以包括影响理想的系统性能的平均干扰。第二个选项减慢/限制本发明的安全系统对这些平均/通常的干扰之外的干扰的响应。

根据本发明的液压风机系统包括由液压马达操作的风机。风机和马达可以例如通过轴和/或齿轮箱或将由液压马达产生的扭矩传递到风机的类似部件来连接。该系统还包括用于驱动液压马达的可变排量液压泵，该可变排量液压泵包括可以被倾斜的排量体积调节元件，其中，可以通过控制供应给电子排量控制单元的倾斜电流来调节倾斜角度。可变排量泵和液压马达液压地连接，使得泵出口处的液压压力被传递到液压马达的入口。排量体积调节元件例如可以是旋转斜盘，该旋转斜盘可以被倾斜，使得可以调节可变排量泵的体积流量和/或排量体积。倾斜角度可以通过控制例如向电子排量控制装置供应的倾斜电流来改变，例如，该电子排量控制装置可以是螺线管，例如，螺线管作用在排量体积调节元件上从而改变其倾斜角度，因此该电子排量控制装置导致穿过可变排量泵的体积流量的变化。液压风机系统还包括用于确定泵的体积流量的装置。由于存在对本领域技术人员显而易见的用于确定泵的体积流量的各种方法，因此本领域技术人员将为所选择的应用选择适当的解决方案。

在另一实施例中，液压风机系统还包括控制单元。控制单元包括与用于确定泵的体积流量的装置连接的一个信号连接，以及与用于设定风机速度的装置连接的另一个信号连接。如前所述，用于确定泵的体积流量的装置，例如转速传感器和倾斜角度测量传感器，可以从宽范围的装置中选择。用于设定风机速度的装置例如可以是控制接口或操纵杆。两个信号连接不限于任何物理限制，即该连接可以通过导线建立或者作为无线连接建立，和/或该连接可以是总线系统或任何其他通信结构。

控制单元还包括风机速度计算单元，风机速度计算单元用于基于所确定的体积流量来计算风机速度。风机速度计算单元可以包括用于存储计算规则和/或测量值的装置，基于该计算规则和/或测量值可以确定风机速度。控制单元还包括风机速度误差确定单元，风机速度误差确定单元用于通过将计算出的风机速度与由风机速度设定装置设定的风机速度进行比较来确定风机速度误差。基于该比较，控制单元向排量体积控制单元提供调整的倾斜电流，使得可以调整体积流量以便减小风机速度误差。如前所述，通过调节提供给泵或马达单元的排量控制单元的倾斜电流来调整可变排量液压泵的排量体积或体积流量。

控制单元可以包括控制器，控制器用于基于所确定的风机速度误差来计算提供/供应给电子排量控制单元的倾斜电流。例如，通过应用诸如PI型或PID型控制器之类的控制架构，可以从风机速度误差直接或间接地得出对电流的所述调整。如果使用计算机或微控制器作为控制单元，则风机速度计算单元、风机速度误差确定单元和风机格栅堵塞检测单元可以被设计为根据本发明的构思的单独的计算机或装置，或者可以被设计为共享根据本发明的构思的同一计算机和/或微控制器和/或装置的单元。

控制单元还可以包括风机格栅堵塞检测单元，风机格栅堵塞检测单元用于在例如风机格栅被污垢或碎屑堵塞的情况下执行功能安全动作。这些动作可以防止由于例如风机超速而引起的对风机的损坏。如果调整的倾斜电流和由计算出的风机速度得出的理想的倾斜电流之间的差，即风机速度误差，高于预定义的阈值，则可以执行安全关键性动作。如果倾斜电流和理想的倾斜电流显著不同，则液压风机系统可能出现故障。理想的倾斜电流表示倾斜电流，假如在理想或最佳条件下操作系统，则该倾斜电流是必须的。可以由风机格栅堵塞检测单元引起的动作对安全可以是关键性的，并且这些动作例如为：关闭风机系统，发送通知，降低风机扭矩或风机速度，改变相关的计算参数(即负责基于风机速度误差来计算倾斜电流的参数)，或类似的安全性关键措施。

根据本发明的风机格栅堵塞检测单元可以能够切换液压地布置在液压泵和液压马达之间的关断阀。关断阀包括操作位置和安全位置，在该操作位置，泵和马达液压地连接，并且在该安全位置，泵和马达之间的液压连接中断。关断阀可以实施为具有两个上述位置的两位阀，或者实施为比例阀，在该比例阀中，泵和马达之间的流体连接在关断阀的操作位置完全打开，并且关断阀朝向其安全位置切换得越多泵和马达之间的流体连接逐渐降低。风机格栅堵塞检测单元能够在调整的倾斜电流和理想的倾斜电流之间的差或风机速度误差高于用于风机速度误差的预定义阈值的情况下，通过例如将液压压力施加到关断阀阀芯上或者通过借助于螺线管对关断阀阀芯作用，而切换该关断阀。

根据本发明的构思的另一个实施例，关断阀可以额外包括迫使关断阀到其安全位置中的弹簧。在操作期间，只有在供应的/调整的倾斜电流和理想的倾斜电流之间的差或风机速度误差低于对应的用于倾斜电流的预定义阈值或风机速度误差的情况下，通过风机格栅堵塞检测单元抵抗弹簧的力或通过风机格栅堵塞检测单元提供信号以抵抗弹簧的力，迫使关断阀到其操作位置中。替代地或除了能够切换关断阀之外，如果供应的倾斜电流和理想的倾斜电流之间的差或风机速度误差高于对应的预定阈值，则堵塞检测单元还可以能够将警告消息或通知或其他信号，发送到操作员、发送到控制接口或风机系统的用户接口或者发送到装置，风机系统安装于该装置。

如前所述，在确定泵的体积流量时，有许多本领域技术人员可用的选择。可以由流量传感器直接测量体积流量，或者通过测量可用来计算体积流量的其他参数来间接测量体积流量。例如，可以基于通过转速传感器测得的泵的旋转速度，以及基于通过倾斜角度传感器测得的泵的排量倾斜角度来计算体积流量。

测量值和/或计算结果可以存储在存储单元中，以便可访问以用于误差检测条件监控、预测性维护或类似目的。特别是体积流量、风机速度、风机速度误差、倾斜电流和/或理想的倾斜电流的值具有特定利益，因为它们允许关于系统的当前磨损状态或关于影响系统的诸如例如堵塞风机格栅的污垢或碎屑的干扰的断定。

根据本发明，液压马达和/或泵的排量体积调节元件可以是旋转斜盘或轭。换句话说，可以使用斜轴泵或马达或旋转斜盘泵或马达。

本发明的液压风机系统可以用作液压吸风或吹风系统，或者用作液压作业车辆或机器中的液压通风装置。液压作业车辆可以是例如道路清扫装置或道路/通道维护车辆或除雪车辆。

附图说明

现在借助于附图进一步详细描述如上概括地描述的本发明，附图中示出了优选的实施例和优选的设计可能性。然而，这些优选的实施例不限制本发明的构思的范围。所示出的优选的实施例可以在不脱离本发明的精神的情况下彼此组合。此外，可以在不脱离本发明的精神的情况下实现相关技术领域的技术人员的知识能力内的修改。在图中：

图1示出了根据本发明的液压风机系统的液压图；

图2示出了根据本发明的用于控制液压风机系统的速度的方法的流程图；以及

图3示出了根据本发明的控制单元的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的液压风机系统1，液压风机系统1包括风机25，该风机25经由轴和/或齿轮装置连接到液压马达20。液压马达20的出口经由马达出口管路24连接到液压箱5。具有可变排量的液压泵10经由泵抽吸管路14液压地连接到箱5。泵出口经由泵压力管路16连接到关断阀30，其中，关断阀30的出口液压地连接到马达入口管路22，该马达入口管路22能够将液压压力传输到液压马达20的入口管路22。

关断阀30包括安全位置32(也称为关闭位置)以及操作位置34。如果弹簧38未被由关断阀致动器36施加的力反作用，则弹簧38将关断阀30保持在关断阀30的关闭/安全位置32。图1中所示的关断阀30被设计为两位阀，该两位阀可在安全位置32和操作位置34之间切换。在安全位置32，泵压力管路16和马达入口管路22液压地断开，而在操作位置34，泵压力管路16和马达入口管路22液压地连接。然而，关断阀30也可以设计为提供开口的比例阀，该开口可以与该关断阀致动器36的力成比例地减小。关断阀致动器36经由安全动作信号连接35连接到控制单元40，该控制单元40能够发送安全动作信号52(参见图2和图3)。

液压泵10包括排量体积调节元件15，以控制泵10的体积流量19。泵10的体积流量19通过转速传感器17和倾斜角度传感器18确定，转速传感器17和倾斜角度传感器18经由体积流量信号连接41连接到控制单元40。控制单元40还能够将倾斜电流12发送到与排量体积调节元件15连接的电子排量控制单元(EDC)。根据倾斜电流12设定排量体积调节元件15的倾斜角度。

图2示出了用于控制液压风机系统1的速度的方法的流程图，该液压风机系统1被示例性地示于图1中，该方法包括步骤a)至步骤d)以及步骤e)至步骤f)。该方法可以应用于控制包括风机25的液压系统，该风机25通过由可变排量液压泵10驱动的液压马达20操作。可变排量液压泵10包括排量体积调节元件15(例如旋转斜盘或轭)，该排量体积调节元件15的倾斜角度13由供应到EDC的倾斜电流12控制。如图2所示的根据本发明的方法包括重复地和/或周期性地执行的以下步骤(参照图1中的系统元件)：

步骤a)：

通过测量液压系统的操作参数来确定液压泵10的体积流量19。泵10的体积流量19可以示例性地通过用于测量泵10的旋转速度11和排量体积调节元件15的倾斜角度13的装置来确定。由于排量体积调节元件15的倾斜角度13直接影响液压泵10的排量体积，因此在该示例中，泵10的体积流量19可以通过将泵10的旋转速度11与泵10的每转的排量体积相乘来计算。或者，可以使用体积流量传感器更直接地测量泵10的体积流量，该体积流量传感器可以安装在将泵出口与马达入口管路22连接的液压管路16中。

步骤b)：

使用表示风机系统1的方程式，基于在步骤a)中的体积流量19来计算风机速度45。该方程式表示体积流量19和风机速度45之间的技术相关性，并且可以通过创建液压风机系统1的物理模型或通过利用训练数据训练适合于将风机速度45的值分配(assign)到体积流量19的对应值的神经网络而导出，该训练数据例如在液压风机系统1的操作期间被测得。

步骤c)：

通过将步骤b)的计算出的风机速度45与例如根据操作员输入由风机速度设定装置47设定的风机速度设定值43进行比较，来确定风机速度误差48。该比较示例性地通过从风机速度设定值43减去在步骤b)中计算出的风机速度值45而被执行。

步骤d)：

调整提供给电子排量控制单元(EDC)的倾斜电流12，以调节排量体积调节元件15的倾斜角度13，使得风机速度误差48减小。换句话说，倾斜电流12是基于在步骤c)中确定的风机速度误差48计算出的，并且被发送到电子排量控制单元(EDC)以调节排量体积调节元件15(例如，旋转斜盘或轭)的倾斜角度13。由此，泵10的体积流量19增加或减小。

倾斜电流12可以被供应给作用在排量体积调节元件15上的螺线管，从而与倾斜电流成比例地设定排量体积调节元件15的倾斜角度13。

假定风机速度设定值43高于计算出的风机速度45，倾斜电流12可以沿方向调整，使得排量体积调节元件15的倾斜角度增加，这导致泵10的体积流量19增加，并因此导致计算出的风机速度45更高。因此，如果安装了例如比例控制器(P-控制器)，则风机速度设定值43和计算出的风机速度45之间的风机速度误差48减小，风机速度误差48乘以恒定因子以确定倾斜电流12。然而，本领域技术人员知道适用于基于风机速度误差48来计算倾斜电流调整的各种类型的控制器。

如图2所示，步骤e)和步骤f)基本上与步骤c)和步骤d)同时执行。在步骤e)中，理想的倾斜电流由计算出的风机速度45得出，其中假定风机系统1具有理想性能。在步骤e)中从计算出的风机速度45开始，通过例如借助于描述理想条件下的风机速度和倾斜电流之间的关系的查找表、矩阵或类似方法来确定理想的倾斜电流值55。这意味着对于每个计算出的风机速度45，可以关联理想的倾斜电流值55。这里，可以在理论水平考虑不同的物理模型或干扰。

在以下步骤f)中，将在步骤e)中确定的理想的倾斜电流值55与在步骤d)中调整的倾斜电流值12进行比较，并将在步骤e)中确定的理想的倾斜电流值55供应给电子排量控制装置EDC。如果两个电流之间的差高于预定义的阈值，则执行安全动作52以防止例如由于风机超速而引起的对风机25的损坏。如果例如，液压马达20的入口管路22中的体积流量19或压力使得穿过液压马达20的压降或通过液压马达20的体积流量19太高，则可能发生风机超速。这导致在将风机25连接到液压马达20的轴上的扭矩和/或转速非常高。

预定义的阈值可以定义液压风机系统1对与该理想性能的偏差多么迅速地反应。预定义的阈值被设定得越高，系统将对干扰反应得越慢或越迟(越平滑)，这导致与理想的倾斜电流相比，输送的倾斜电流增加或减少。

图3示出了根据本发明的控制单元40的示意图。在图3中，实心箭头代表控制单元40外部的物理连接，其中，虚线表示控制单元40内的通信参数，该通信参数可以经由物理连接被共享，但也可以在控制单元40的子单元之间被虚拟地交换。控制单元40包括体积流量信号连接41，用于确定泵10的旋转速度11和排量体积调节元件15的倾斜角度13的传感器17、18经由该体积流量信号连接41连接到控制单元40。控制单元40还包括风机速度设定值信号连接42，风机速度设定值信号连接42用于从控制接口或类似的风机速度设定装置47接收风机速度设定值43。经由信号连接41发送的传感器信号17和18在风机速度计算单元44中被处理，该风机速度计算单元44基于传感器信号17和18计算风机速度45。计算出的风机速度45在内部分配到风机速度误差确定单元46和风机格栅堵塞检测单元50。风机速度误差确定单元46能够通过将计算出的风机速度45与风机速度设定值43进行比较来确定风机速度误差48。基于风机速度误差48，控制器60经由倾斜电流线路49向电子排量控制单元EDC提供/供应调整的倾斜电流12作为控制单元40的输出。

风机格栅堵塞检测单元50能够执行功能安全动作52，该功能安全动作52可以被作为控制单元40的输出发送，或者可以在控制单元40内部进行处理以便基于由控制器60执行的风机速度误差48来调整倾斜电流12的计算。风机格栅堵塞检测单元50选择并计算应基于计算出的倾斜电流12和计算出的风机速度45来执行哪种安全关键性动作，其中，风机格栅堵塞检测单元50能够从计算出的风机速度45得出理想的倾斜电流55，以便将该理想的倾斜电流55与供应给电子排量控制单元EDC的倾斜电流12进行比较。

如果所提供的倾斜电流12偏离理想的倾斜电流55超过预定的倾斜电流阈值，则控制单元40引起安全关键性动作，例如减小提供给关断阀致动器36的电流，以便减少或关闭泵压力管路16和马达入口管路22之间的液压连接，或者减小或中断向电子排量控制单元EDC的电流供应，以便使排量体积调节元件15向回倾斜，从而减小经由马达入口管路22到液压马达20的体积流量。

从上述公开和附图以及权利要求，将理解，根据本发明的用于控制液压风机系统的速度的方法和液压风机系统相对于现有技术提供了许多可能性和优点。相关领域的技术人员将进一步理解，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对根据本发明的方法和液压风机系统进行本领域中已知的用于控制液压风机系统的速度的方法和液压风机系统的进一步修改和改变，因此所有这些修改和变化都在权利要求的范围内并由权利要求涵盖。应进一步理解，上述示例和实施例仅用于说明目的，并且将对相关领域的技术人员启示的根据上述示例和实施例的各种修改、改变或组合都包括在本申请的精神和范围内。

附图标记列表

1 液压风机系统

5 箱

10 液压泵

11 转速泵

12 倾斜电流

13 倾斜角度

14 泵抽吸管路

15 排量体积调节元件

16 泵压力管路

17 转速传感器

18 角度传感器

19 体积流量

20 液压马达

22 马达入口管路

24 马达出口管路

25 风机

30 关断阀

32 安全位置

34 操作位置

35 安全动作信号连接

36 关断阀致动器

38 弹簧

40 控制单元

41 体积流量信号连接

42 风机速度设定值信号连接

43 风机速度设定值

44 风机速度计算单元

45 计算出的风机速度

46 风机速度误差确定单元

47 风机速度设定装置

48 风机速度误差

49 倾斜电流线路

50 风机格栅堵塞检测单元

52 安全动作

55 理想的倾斜电流值

60 控制器

EDC 电子排量控制单元

Claims (20)

1.一种用于控制液压风机系统(1)的速度的方法，所述液压风机系统(1)包括由液压马达(20)操作的风机(25)，所述液压马达(20)由可变排量液压泵(10)驱动，所述可变排量液压泵(10)包括排量体积调节元件(15)，所述排量体积调节元件(15)的倾斜角度(13)能够通过控制供应给电子排量控制单元(EDC)的倾斜电流(12)来调节，所述方法包括以下重复步骤：

a)通过测量泵(10)的操作参数来确定泵(10)的体积流量(19)；

b)使用表示所述风机系统(1)的方程式，基于步骤a)中确定的所述体积流量(19)来计算风机速度(45)；

c)通过将步骤b)的计算出的风机速度(45)与由输入装置(47)提供的风机速度设定值(43)进行比较来确定风机速度误差(48)；

d)调整供应给所述电子排量控制单元(EDC)的所述倾斜电流(12)以调节所述排量体积调节元件(15)的所述倾斜角度(13)，使得所述风机速度误差(48)被减小。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果在步骤c)中确定的所述风机速度误差(48)高于速度误差阈值，则执行用于防止对所述风机(25)的损坏的安全动作(52)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，与步骤c)至步骤d)同时执行以下步骤：

e)从步骤b)的计算出的风机速度(45)得出理想的倾斜电流值(55)；

f)如果步骤e)中得出的所述理想的倾斜电流值(55)与在步骤d)中调整的调整的倾斜电流(12)之间的差高于倾斜电流阈值，则执行安全动作(52)以防止对所述风机(25)的损坏。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤f)中，将关断阀(30)从操作位置(34)切换到安全位置(32)，在所述操作位置(34)，所述泵(10)和所述马达(20)液压连接，并且在所述安全位置(32)，所述泵(10)和所述马达(20)之间的液压连接减小或中断。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，如果超过倾斜电流阈值或所述速度误差阈值，则将警告信号发送到操作员、发送到控制接口，或者发送到所述风机系统(1)的用户接口，或者发送到包括所述风机系统(1)的作业机器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)中的倾斜电流调整是基于风机速度误差(48)，使用P型控制器、PI型控制器、PID型控制器、模糊控制器或预测控制器(60)或类似类型的线性或非线性控制器计算出的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤e)中的理想的倾斜电流值(55)从将计算出的风机速度(45)的每个值映射到所述理想的倾斜电流(55)的值的查找表、矩阵、函数或类似数据结构得出。

8.一种液压风机系统(1)，包括：

风机(25)，所述风机(25)由液压马达(20)操作，

可变排量液压泵(10)，所述可变排量液压泵(10)用于驱动所述液压马达(20)，所述可变排量液压泵(10)包括能够倾斜的排量体积调节元件(15)，所述排量体积调节元件(15)的倾斜角度(13)能够通过控制倾斜电流(12)的控制单元(40)来调节，所述倾斜电流(12)能够被供应给电子排量控制装置(EDC)；

风机速度设定装置(47)，所述风机速度设定装置(47)用于根据输入命令设定风机速度设定值(43)；

用于确定泵(10)的体积流量(19)的装置；

其中，所述控制单元(40)包括：

体积流量信号连接(41)，所述体积流量信号连接(41)与所述用于确定泵(10)的体积流量(19)的装置连接，

风机速度设定值信号连接(42)，所述风机速度设定值信号连接(42)与所述电子排量控制装置(EDC)连接，

风机速度计算单元(44)，所述风机速度计算单元(44)用于基于所确定的体积流量(19)来计算风机速度(45)，

风机速度误差确定单元(46)，所述风机速度误差确定单元(46)用于通过将计算出的风机速度(45)与由所述风机速度设定装置(47)设定的所述风机速度设定值(43)进行比较来确定风机速度误差(48)，并且

其中，所述控制单元(40)能够调整供应给所述电子排量控制装置(EDC)的所述倾斜电流(12)，使得所述倾斜角度(13)能够被调节以减小所述风机速度误差(48)。

9.根据权利要求8所述的液压风机系统(1)，其中，如果由所述风机速度误差确定单元(46)确定的所述风机速度误差(48)高于速度误差阈值，则所述控制单元(40)能够执行用于防止对所述风机(25)的损坏的安全动作(52)。

10.根据权利要求8所述的液压风机系统(1)，其中，所述控制单元(40)还包括风机格栅堵塞检测单元(50)，所述风机格栅堵塞检测单元(50)用于为每个计算出的风机速度(45)分配理想的倾斜电流值(55)、将所述理想的倾斜电流值(55)与通过所述控制单元(40)调整的所述倾斜电流(12)的值进行比较，并且如果所述理想的倾斜电流值(55)和调整的倾斜电流(12)的值之间的差高于倾斜电流阈值，则所述风机格栅堵塞检测单元(50)执行用于防止对所述风机(25)的损坏的安全动作(52)。

11.根据权利要求10所述的液压风机系统(1)，其中，如果不超过所述倾斜电流阈值，则所述风机格栅堵塞检测单元(50)能够将关断阀(30)从安全位置(32)切换到操作位置(34)，在所述安全位置(32)，所述泵(10)和所述马达(20)之间的液压连接减小或中断，并且在所述操作位置(34)，所述泵(10)和所述马达(20)液压连接。

12.根据权利要求11所述的液压风机系统(1)，其中，如果不超过所述倾斜电流阈值，则通过所述风机格栅堵塞检测单元(50)抵抗弹簧(38)的力来迫使所述关断阀(30)进入所述关断阀(30)的操作位置(34)。

13.根据权利要求10至12所述的液压风机系统(1)，其中，如果超过所述倾斜电流阈值，则所述风机堵塞检测单元(50)能够将警告消息发送到操作员，发送到控制接口或者发送到所述风机系统(1)的用户接口，或者发送到主机装置。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的液压风机系统(1)，其中，所述泵(10)的所述体积流量(19)基于由转速传感器(17)测得的所述泵(10)的旋转速度(11)以及基于由倾斜角度传感器(18)测得的所述排量体积调节元件(15)的所述倾斜角度(13)来确定。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的液压风机系统(1)，其中，体积流量(19)、风机速度(45)、风机速度误差(48)、倾斜电流(12)和/或理想的倾斜电流(55)的值存储在存储器单元中，以便能够被访问以用于误差检测、条件监控、预测性维护或类似目的。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的液压风机系统(1)，其中，所述控制单元(40)包括用于计算所述倾斜电流(12)的控制器(60)，优选地，PI型控制器。

17.根据权利要求8至16中任一项所述的液压风机系统(1)，其中，所述泵(10)和所述马达(20)在开式或闭式液压回路中操作。

18.根据权利要求8至17中任一项所述的液压风机系统(1)，其中，所述排量体积调节元件(15)是旋转斜盘或轭。

19.根据权利要求8至18中任一项所述的液压风机系统(1)作为液压吸风或吹风系统或作为液压作业车辆或机器中的液压通风装置的用途。

20.根据权利要求19所述的液压风机系统(1)的用途，其中，所述液压作业车辆是道路清扫装置。

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