CN117597514A - 油压系统 - Google Patents

Abstract

根据一个实施方式的油压系统(1)包括：在油压执行器(12)工作时向油压执行器(12)供给工作油的容量可变型的油压泵(2)；从电池(8)供给电力从而驱动油压泵(2)的电动机(3)；变更油压泵(2)的容量的调节器(21)；和控制电动机(3)的控制装置(4)。控制装置(4)基于电池(8)的电压更新电动机(3)的转矩‑转速特性，如果由与针对油压执行器(12)的速度指令对应的电动机(3)的转速以及电动机(3)的转矩确定的工作点在所述转矩‑转速特性外，则将电动机(3)的转速变更为与所述转矩‑转速特性内的电动机(3)的转矩对应的转速。

Description

油压系统

技术领域

本公开涉及一种电气变更油压泵的吐出流量的油压系统。

背景技术

以往，已知有电气变更油压泵的吐出流量的油压系统。例如，专利文献1公开了包括容量可变型的油压泵、驱动所述油压泵的电动机、机械地变更所述油压泵的容量的调节器以及控制所述电动机的控制装置的油压系统。另外，专利文献1中，油压系统被称为“逆变器驱动液压装置”，调节器被称为“压力调节机构”。又，专利文献1中，控制装置包括逆变器和主控制单元，所述主控制单元被称为“控制器”。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2019-183944号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

而电动机具有基于最大转矩Tmax以及最大转速Nmax的转矩-转速特性。已知从电池向电动机供给电力时，随着电池的电压下降，转矩-转速特性下降。具体地，如图4所示，电动机可输出的最大马力根据电池的电压下降而减少。另外，马力为转矩和转速之积。

此时，由与针对油压执行器的速度指令对应的电动机的转速以及电动机的转矩确定的工作点在转矩-转速特性外，针对电动机的要求输出有时会超过电动机的最大输出。这样的状况下也期望稳定地控制电动机。

因此，本公开的目的在于提供一种即使电池的电压下降也能够稳定地控制电动机的油压系统。

解决问题的手段：

本公开提供一种油压系统，具备：在油压执行器工作时向油压执行器供给工作油的容量可变型的油压泵；从电池供给电力从而驱动所述油压泵的电动机；变更所述油压泵的容量的调节器；和控制所述电动机的控制装置，所述控制装置基于所述电池的电压更新所述电动机的转矩-转速特性，如果由所述电动机的转速以及所述电动机的转矩确定的工作点在所述转矩-转速特性外，则将所述电动机的转速变更为与所述转矩-转速特性内的所述电动机的转矩对应的转速，其中，所述电动机的转速以及所述电动机的转矩与针对所述油压执行器的速度指令对应。

发明效果：

根据本公开，提供一种即使电池的电压下降也能够稳定地控制电动机的油压系统。

附图说明

图1是根据一个实施方式的油压系统的概略结构图；

图2是控制装置进行的控制的流程图；

图3是示出下降的转矩-转速特性和所述控制的工作点的移动(shift)的图；

图4是示出转矩-转速特性如何下降的图；

图5是电动机效率的映射图(map)；

图6是泵效率的映射图。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施方式的油压系统1。油压系统1电气变更容量可变型的油压泵2的吐出流量Q。

具体地，油压系统1包括：油压泵2、驱动油压泵2的电动机3、变更油压泵2的容量q的调节器21和控制电动机3以及调节器21的控制装置4。容量q为油压泵2的每转的吐出量，吐出流量Q为油压泵2的容量q与电动机3的转速N的乘积。

油压泵2在油压执行器12工作时向油压执行器12供给工作油。例如，油压泵2经由切换阀11与油压执行器12连接。油压执行器12可以是通过油压马达或双作用油缸等的压力油的供给而向两个方向工作的执行器，也可以是通过单作用油缸等的压力油的供给而向一个方向工作的执行器。前者的情况下，切换阀11为三位阀，后者的情况下，切换阀11为二位阀。

本实施方式中，油压泵2是斜盘泵或斜轴泵等轴向柱塞泵。不过油压泵2也可以是叶片泵等其他形式的泵。

从控制装置4向调节器21输出容量指令，调节器21根据容量指令变更油压泵2的容量q。例如，容量指令为指令电流。例如，当油压泵2为斜盘泵时，调节器21可以电气变更作用于与油压泵2的斜盘连结的伺服活塞上的油压，也可以是与油压泵2的斜盘连结的电动执行器。

电动机3内从电池8供给电力。电动机3例如为伺服马达。但电动机3也可以是感应电动机等其他马达。

关于控制装置4，本说明书公开的要素的功能能够使用包括构成或编程为执行所公开的功能的通用处理器、专用处理器、集成电路、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuits；专用集成电路)、以往的电路和/或它们的组合的电路或者处理电路来执行。处理器包括晶体管和其他电路，所以可视作为处理电路或电路。本公开中，电路、单元或手段是执行所列举的功能的硬件，或者是编程为执行所列举的功能的硬件。硬件可以是本说明书中公开的硬件，或者也可以是编程或构成为执行所列举的功能的其他已知的硬件。当硬件是被认为是电路的一种的处理器时，电路、手段或单元是硬件和软件的组合，软件用于硬件和/或处理器的构成。

本实施方式中，控制装置4包括：介设于电动机3与电池8之间的逆变器5和向逆变器5输出指令的主控制单元6。又，本实施方式中，采用操作装置7，其接受用于使油压执行器12工作的操作，从操作装置7向主控制单元6输入针对油压执行器12的速度指令。例如，当操作装置7包括操作杆时，操作杆的倾斜角越大，针对油压执行器12的速度指令越大。

本实施方式中，主控制单元6向逆变器5输出转速指令。逆变器5能掌握电动机3的转速N以及转矩T，进行速度的反馈控制和转矩的反馈控制。电动机3的转速N以及转矩T从逆变器5输入到主控制单元6。但也可以是，主控制单元6进行速度反馈控制，并且结果是将得到的转矩指令输出到逆变器5，逆变器5进行转矩的反馈控制。

逆变器5能把握电池8的电压，电池8的电压从逆变器5向主制御单元6输入。不过，电池8的电压也可由电压表检测。

接着，参照图2说明控制装置4进行的控制。控制装置4首先以油压泵2的容量q为基准容量qr的形式控制调节器21(步骤S1)。基准容量qr例如为最大容量qmax。

该状态下，当操作装置7被操作时，控制装置4以电动机3的转速N为与针对油压执行器12的速度指令对应的转速的形式控制电动机3(步骤S2)。具体地，控制装置4的主控制单元6将随着速度指令增大而增大的转速指令输出到逆变器5。

接着，控制装置4基于电池8的电压更新电动机3的转矩-转速特性(步骤S3)。控制装置4的主控制单元6中预先存储有如图4所示的与电池8的电压对应的多个电动机3的转矩-转速特性。

然后，控制装置4判定由电动机3的转速N以及转矩T确定的工作点是否在转矩-转速特性内(步骤S4)。另外，“转矩-转速特性内”还包括工作点位于转矩-转速特性的线上的情况。

当电动机3的工作点在转矩-转速特性内时(步骤S4中为是)，控制装置4重复步骤S2以及步骤S3。另一方面，如图3所示，当电动机3的工作点在转矩-转速特性外时，控制装置4将电动机3的转速N变更为与转矩-转速特性内的电动机3的转矩T对应的转速(步骤S5)。借此，电动机3的工作点在横轴为转速、纵轴为转矩的图表上向左方移动。变更目标的转速可以是转矩-转速特性的线上的转速，也可以是比转矩-转速特性的线上的转速低的转速。

接着，控制装置4在维持油压泵2的吐出流量Q的条件下，使油压泵2的容量q减少，并且使电动机3的转速N增加(步骤S6)。借此，电动机3的工作点在横轴为转速、纵轴为转矩的图表上向右下移动。

然后，控制装置4判定电能转换为油压能时的综合效率η是否有所改善(步骤S7)。电能为电压与电流与时间之积，油压能为压力与流量与时间之积。又，综合效率η为电动机效率ηm与泵效率ηp之积。

主控制单元6中预先存储有如图5所示的电动机效率ηm的映射图和如图6所示的泵效率ηp的映射图。但是，电动机效率ηm以及泵效率ηp也可以函数化而取代映射图。电动机效率ηm以转速以及转矩为参数，泵效率ηp以吐出压力以及相对于最大容量的容量比即q/qmax为参数。本实施方式中。如图1所示，油压泵2的吐出压力由压力传感器9检测。

当综合效率η有所改善时(步骤S7中为是)，换言之，当综合效率η变大时，控制装置4重复步骤S6。另一方面，当综合效率η没有改善时(步骤S7中为否)，换言之，当综合效率η变小时，控制装置4使油压泵2的容量q以及电动机3的转速N返回到前一个步骤S6的值(步骤S8)。即，当到达步骤S8之前步骤S6已进行n次时，油压泵2的容量q以及电动机3的转速N设定为第n-1次的步骤S6的值。

以上说明的结构的油压系统1中，当针对电动机3的要求输出超过电动机3的最大输出时，电动机3的转速N减少至转矩-转速特性内的转速。因此，即使电池8的电压下降也能够稳定地控制电动机3。

又，本实施方式中，以电动机3的转速N的变更后综合效率η增大的形式重复油压泵2的容量q的减少以及电动机3的转速N的增加的处理，所以能够在转矩-转速特性内使电动机3以能量消耗量少的状态运行。此外，当综合效率η变小时，油压泵2的容量q以及电动机3的转速N返回到前一个处理的值，所以能够容易地确定电动机3的能量消耗量为最小的状态。

＜变形例＞

本公开不限定于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内可进行各种变形。

例如，基准容量qr也可以不是最大容量qmax。此时，控制装置4也可以在步骤S5之后，在维持油压泵2的吐出流量Q的条件下，以综合效率η增大的形式，重复油压泵2的容量q的增加以及电动机3的转速N的减少的处理。此时，也可以在步骤S5之后，控制装置4以使油压泵2的容量q减少规定量Δq并维持油压泵2的吐出流量Q的形式，算出使电动机3的转速N增加时的综合效率η1，并且，以使油压泵2的容量q增加规定量Δq并维持油压泵2的吐出流量Q的形式，算出使电动机3的转速N减少时的综合效率η2。然后，也可以是，如果η1大于η2，则控制装置4前进至步骤S5并重复油压泵2的容量q的减少以及电动机3的转速N的增加的处理，如果η2大于η1，则重复油压泵2的容量q的增加以及电动机3的转速N的减少的处理。

又，控制装置4也可以不进行步骤S5至步骤S8的处理。此时，调节器21也可以不被控制装置4控制而机械地变更油压泵2的容量。

＜总结＞

作为第一形态，本公开提供一种油压系统，具备：在油压执行器工作时向油压执行器供给工作油的容量可变型的油压泵；从电池供给电力从而驱动所述油压泵的电动机；变更所述油压泵的容量的调节器；和控制所述电动机的控制装置，所述控制装置基于所述电池的电压更新所述电动机的转矩-转速特性，如果由所述电动机的转速以及所述电动机的转矩确定的工作点在所述转矩-转速特性外，则将所述电动机的转速变更为与所述转矩-转速特性内的所述电动机的转矩对应的转速，其中，所述电动机的转速以及所述电动机的转矩与针对所述油压执行器的速度指令对应。

根据上述结构，针对电动机的要求输出超过电动机的最大输出时，电动机的转速减少至转矩-转速特性内的转速。因此，即使电池的电压下降也能够稳定地控制电动机。

作为第二形态，也可以是，在第一形态中，所述控制装置控制所述调节器，所述控制装置在将所述电动机的转速变更为与所述转矩-转速特性内的所述电动机的转矩对应的转速后，在维持所述油压泵的吐出流量的条件下，以电能转换为油压能时的综合效率变大的形式，重复所述油压泵的容量的减少以及所述电动机的转速的增加的处理，或者重复所述油压泵的容量的增加以及所述电动机的转速的减少的处理。根据该结构，能够在转矩-转速特性内使电动机以能量消耗量少的状态运行。

作为第三形态，也可以是，在第一或第二形态中，所述控制装置在所述处理后，当所述综合效率变小时，将所述油压泵的容量以及所述电动机的转速返回到前一个所述处理的值。根据该结构，能够容易地确定电动机的能量消耗量为最小的状态。

作为第四形态，也可以是，在第一至第三形态中的任一个中，例如，所述控制装置包括：介设于所述电动机与所述电池之间的逆变器；和向所述逆变器输出指令的主控制单元。

Claims (4)

1.一种油压系统，具备：

在油压执行器工作时向油压执行器供给工作油的容量可变型的油压泵；

从电池供给电力从而驱动所述油压泵的电动机；

变更所述油压泵的容量的调节器；和

控制所述电动机的控制装置，

所述控制装置基于所述电池的电压更新所述电动机的转矩-转速特性，如果由与针对所述油压执行器的速度指令对应的所述电动机的转速以及所述电动机的转矩确定的工作点在所述转矩-转速特性外，则将所述电动机的转速变更为与所述转矩-转速特性内的所述电动机的转矩对应的转速。

2.根据权利要求1所述的油压系统，其特征在于，

所述控制装置控制所述调节器，

所述控制装置在将所述电动机的转速变更为与所述转矩-转速特性内的所述电动机的转矩对应的转速后，在维持所述油压泵的吐出流量的条件下，以电能转换为油压能时的综合效率变大的形式，重复所述油压泵的容量的减少以及所述电动机的转速的增加的处理，或重复所述油压泵的容量的增加以及所述电动机的转速的减少的处理。

3.根据权利要求2所述的油压系统，其特征在于，

所述控制装置在所述处理后，当所述综合效率变小时，将所述油压泵的容量以及所述电动机的转速返回到前一个所述处理的值。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的油压系统，其特征在于，

所述控制装置包括：介设于所述电动机与所述电池之间的逆变器；和向所述逆变器输出指令的主控制单元。