CN1469034A - 风扇驱动用模拟控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种风扇驱动用模拟控制电路及其控制方法，该风扇驱动用模拟控制电路(1)包括：直流电源(DC)、检测由风扇(7)冷却的液体温度，并输出与检测温度成比例的温度信号的温度传感器(3)、接受温度信号，并输出与该温度相对应的第1指令电流的温度判定电路(31)、放大第1指令电流，并将其作为第2指令电流输出的差动放大电路(35)、接受第2指令电流与直流电流，并将驱动指令电流输出至电磁比例阀(19)的驱动电路(37)、接受驱动指令电流，控制风扇的转动速度的电磁比例阀(19)。

Description

风扇驱动用模拟控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种使风扇无级连续转动来冷却液体的风扇驱动用模拟控制电路及风扇驱动用模拟电路的控制方法。

背景技术

以前，由发动机进行驱动的车辆中，在发动机的冷却及润滑油的冷却等方面采用转动风扇输送冷空气来进行。风扇的转动包括由发动机进行皮带传动的类型及与发动机相独立的电动马达或液压马达进行的类型。在由该电动马达或液压马达驱动风扇的类型中，测定发动机冷却水或润滑油的温度，根据其温度来开关电动马达或液压马达，或者有级地变化转速，来控制发动机的冷却水或润滑油的温度在适当的范围。该控制是这样进行的，将发动机冷却水或润滑油的温度用热敏电阻温度计检测，并比较模拟电路所设定的温度与测定的温度，若达到设定的温度，则进行开关或者如图6所示有级地变化电动马达或液压马达的转动。

近年来，将用热敏电阻温度计检测的发动机的冷却水或润滑油的温度传送给调节器，由调节器无级变化电动马达或液压马达的转动，来控制发动机的冷却水或润滑油的温度在适当的范围内。该控制是利用数字电路根据调节器发出的指令来连续变化电动马达或液压马达的转动来进行的。

但是，在上述模拟电路中，由于电动马达或液压马达的转速一达到所设定的温度就会有级地进行变化，故会在变化点(图6所示的Ya点、Yb点)处产生大的声音，令人讨厌。另外，由于有级地变化电动马达或液压马达的转动速度，又会产生效率不高的问题。相对模拟电路，而使用微处理机的数字式调节器等的数字电路，成本变高。另外，由于电路变得复杂，所以故障检修及维护保养也变得困难。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题点，其目的在于提供一种容易进行故障检修及维护保养，且利用廉价的模拟电路来使风扇连续转动，结构简单，并高效率地冷却液体的风扇驱动用模拟控制电路及风扇驱动用模拟电路的控制方法。

为达成上述目的，本发明的风扇驱动用模拟控制电路包括：

直流电源；

检测由风扇冷却的液体温度，并输出与检测温度成比例的温度信号的温度传感器；

接受温度信号，并输出与该温度相对应的第1指令电流的温度判定电路；

放大第1指令电流，并作为第2指令电流输出的差动放大电路；

接受第2指令电流与直流电流，并将驱动指令电流输出至电磁比例阀的驱动电路；

接受驱动指令电流，控制风扇的转动速度的电磁比例阀。

另外，在风扇驱动用模拟控制电路中，最好是，具有检测输出至电磁比例阀的驱动指令电流，并输出反馈电流至差动放大电路的反馈电路，

所述的差动放大电路对第1指令电流与反馈电流进行加减计算并乘上增益量，输出第2指令电流。

另外，在风扇驱动用模拟控制电路中，最好在直流电源与驱动电路之间设置电流过载保护电路。

另外，在风扇驱动用模拟控制电路中，最好设置有向自温度判定电路输出的第1指令电流中施加高频的高频电路。

本发明的风扇驱动用模拟电路的控制方法是，由温度传感器检测液体温度，并对应来自温度传感器的温度信号，使风扇无级连续地转动来冷却液体，以将液体的温度控制在规定范围内。

根据上述模拟电路及控制方法，由于风扇无级连续变化地转动，所以现行切换时所产生的不同声响等噪音不再发生，安静地进行转动，并无级连续变化提高了效率。另外，由于具有温度判定电路、反馈电路等的模拟控制主体部是由模拟电路所形成，所以得容易进行故障检修及维护保养，并且耐热性好，设备简单，且廉价。

由于设有反馈电路，所以检测流至电磁比例阀的负载电流，作为反馈电流返回到差动放大电路，经差动放大电路合并成驱动指令电流，再乘上增益量输出至驱动电路，可控制电磁比例阀进行工作。这样，在电磁比例阀中，自驱动电路供给正确的电流，使自电磁比例阀供给正确的压油，才能将风扇与液体的温度相对应以正确的转速进行转动，从而可送出所需的冷却风。

由于直流电源与驱动电路间设有电流过载保护电路，故驱动电路中不会供给过载电流，可靠的保护驱动电路及电磁比例阀，使之不会发生故障。另外，因为设有高频电路，向自温度判定电路输出的第1指令电流中施以高频作为驱动指令电流输出至电磁比例阀，所以，电磁比例阀接受高频频率与高频振幅，其螺线管即使在零点处稍有动作，也会与驱动指令电流相对应可靠地进行工作。这样，电磁比例阀即使流量多或油温高也会可靠地工作，能形成与适用于大流量的电路。

附图说明

图1是本发明实施例的风扇驱动用模拟电路图。

图2是实施例的风扇驱动用模拟主体部的电路图。

图3是实施例的液体温度与风扇转动速度及驱动指令电流的关系说明图。

图4是实施例的将输入值较正为输出目标值的实例的说明图。

图5是实施例的比较三角波与指令电流并进行切换的实例的说明图。

图6是现行的液体温度与风扇转动速度的关系说明图。

具体的实施方式

以下，参照附图对本发明的风扇驱动用模拟电路的实施例进行说明。

首先，参照图1至图5对风扇驱动用模拟电路的一实施例进行说明。图1是风扇驱动用模拟控制电路图，图2是风扇驱动用模拟控制主体部的电路图，图3是液体温度与风扇转动速度及驱动指令电流的关系说明图，图4是将输入值较正为输出目标值的实例说明图。图5是比较三角波与指令电流并进行切换的实例说明图。

图1是风扇驱动用模拟控制电路1的一实例的示意图，风扇驱动用模拟控制电路1主要由温度传感器3、模拟控制主体部5、冷却风扇7、发动机11、液压泵12、液压马达13、流量调整部15构成。风扇驱动用模拟控制电路1由温度传感器3检测的冷却水的温度T作为温度信号Te输入至模拟控制主体部5，模拟控制主体部5与冷却水的温度T相对应使冷却风扇7无级连续转动，控制冷却水的温度T在规定的范围内(图3的液体温度Tr至Th之间)，其转动控制如下述进行。

由发动机11所驱动的液压泵12将压油喷出至液压马达13内，并转动与液压马达13相连接的冷却风扇7。液压马达13接受自液压泵12喷出的经流量调整部15调整后的压油，并以与流量相对应的转动速度进行转动。流量调整部15由节流件17、流量调整阀18、电磁比例阀19及模拟控制主体部5所形成，进行调整流量。节流件17配置在液压泵12与液压马达13之间，节流件17节制液压泵12的压油，在上游侧及下游侧产生不同压力的引导压，该引导压被传给流量调整阀18。

流量调整阀18配置在自节流件17的上游分支的第1配管21上，其一端接受节流件17的上游引导压，而另一端接受下游引导压与来自电磁比例阀19的压油，移动未图示的阀柱，可将液压泵12的压油返回到油箱22。电磁比例阀19配置在自液压泵12与节流件17之间分支的第2配管23上，其与模拟控制主体部5的驱动指令电流If相对应工作，将来自液压泵12的压油输送至流量调整阀18，一边由流量调整阀18调整液压泵12的喷出量，一边返回到油箱22。

例如，电磁比例阀19在模拟控制主体部5的驱动指令电流If小的时候，减小打开度将低压的压油输送至流量调整阀18，减少自流量调整阀18向油箱22的返回量，增大液压马达13的转动速度。此时，冷却水的温度T比图3的高温度Th还要高，风扇转动速度保持在上限风扇转动速度Nh。与此相反，电磁比例阀19在模拟控制主体部5的驱动指令电流If大时，加大打开度将高压的压油输送至流量调整阀18，增多自流量调整阀18向油箱22的返回量，减小液压马达13的转动速度。此时，冷却水的温度T比图3的低温度Tr还要低，风扇转动速度保持在下限风扇转动速度Nr。

冷却水的温度T处于图3的高温度Th与低温度Tr之间时，风扇转动速度在上限风扇转动速度Nh与下限风扇转动速度Nr之间，与冷却水的温度T相对应地无级连续变化地转动。这样，液压泵12的喷出量由流量调整阀18改变流量后，供给至液压马达13内，可改变液压马达13的转动速度，将与其相连接的冷却风扇7无级连续地改变转动速度。

由液压马达13驱动的冷却风扇7将冷却空气输送至散热器25，冷却其内部流动的冷却水。冷却风扇7与散热器25内部流动的冷却水的温度T相对应可无级的改变转动速度，以使冷却水的温度T处在规定的温度范围。散热器25的冷却水由温度传感器3测定，其测定的温度T作为温度信号Te输出至模拟控制主体部5。温度传感器3与测定的温度T的高低相对应变化电流进行输出，温度传感器3最好使用随着冷却水的温度T上升而阻值下降的热敏电阻温度计。

模拟控制主体部5将与冷却水的温度T相对应的驱动指令电流If输出至电磁比例阀19，降低来自液压泵12的压油的压力并将其输送至流量调整阀18，由流量调整阀18调整液压泵12的喷出量并返回到油箱22。因此，模拟控制主体部5与冷却水的温度T相对应可使冷却风扇7无级变化地进行转动，从而控制冷却水的温度处在规定范围。

模拟控制主体部5主要由温度判定电路31、高频电路33、差动放大电路35、驱动电路37、电流过载保护电路39、异常电压保护电路41及反馈电路43所形成。温度判定电路31由温度检测放大器46与温度比较器47所形成。温度检测放大器46接受来自温度传感器3的冷却水的温度信号Te，并与设定的低温度Tr及比低温度Tr设定得高的高温度Th相比较，并输出第1指令电流Iq至温度比较器47。

此时，温度检测放大器46在温度传感器3的温度信号Te没有达到设定的低温度Tr时输出第1指令低电流Iqr；而温度传感器3的温度信号Te超过设定的高温度Th时输出第1指令高电流Iqh。进一步，温度传感器3的温度信号Te处在设定的低温度Tr与高温度Th之间时，可输出与冷却水的温度信号Te相对应变化的第1指令电流Iq。温度比较器47校正来自温度传感器3的输入电压并输出补正指令电流Iqm。在温度比较器47中，如图2所示，将第1指令电流Iq通过W信号，例如，图4中的自虚线到实线所示，进行电流输出特性偏移调整与电流输出特性增益调整，校正为补正指令电流Iqm。

高频电路33由高频生成电路49与高频加法器50所形成。高频生成电路49生成调整高频频率与高频振幅的高频波形并输出至高频加法器50。高频加法器50在来自温度比较器47的补正指令电流Iqm上加上来自高频生成电路49的高频波形进行输出。差动放大电路35在来自高频加法器50的补正指令电流Iqm上由差动放大器35a与来自反馈电路43的反馈电流进行加减计算，并乘上增益量K[Vo＝K(Vr-Vf)]进行放大，作为第2指令电流In，输出至驱动电路37。

驱动电路37由三角波发生器51、驱动用比较器52，驱动电流输出电路53所形成。三角波发生器51发生如图5的实线(Y)所示的规定形状的三角波。驱动用比较器52比较来自三角波发生器的三角波与来自差动放大电路35的第2指令电流In(Z)并进行切换，输出至驱动电流输出电路53。驱动电流输出电路53，由来自驱动用比较器52的第2指令电流In将来自直流电源DC的电流调整为驱动指令电流If，输出至电磁比例阀19。

电流过载保护电路39由电流过载检测阻抗57与电流过载防止电路58所形成。电流过载检测阻抗57检测来自直流电源DC的进入驱动电流输出电路53的直流电流，电流过载时，可通过电流过载防止电路58进行防止，使之不流至电磁比例阀19内。异常电压保护电路41保护电路，以使自直流电源DC进入电流过载保护电路39的异常电压不能进入。反馈电路43由电流检测阻抗55与电流检测放大器56所形成。电流检测阻抗55检测流至电磁比例阀19的负载电流并输出至电流检测放大器56，经电流检测放大器56放大后，作为反馈电流返回至差动放大器35a。

下面，关于驱动用模拟电路1的工作过程进行说明。散热器25内部流动的冷却水由温度传感器3测定，其测定的温度T作为温度信号Te被输入至模拟控制主体部5的温度判定电路31。温度判定电路31由温度检测放大器46检测冷却水的温度T并与被输入的温度信号Te进行比较。检测的温度没有达到低温度Tr时，低驱动指令电流Ifr经高频电路33、差动放大电路35及驱动电路37被输出至电磁比例阀19，以使如图3所示将冷却风扇7以下限转动速度Nr进行转动。

温度Te超过高温度Th时，高驱动指令电流Ifh经高频电路33、差动放大电路35及驱动电路37被输出至电磁比例阀19，以使如图3所示将冷却风扇7以上限转动速度Nh进行转动。另外，温度信号Te处在低温度Tr与高温度Th之间时，在低驱动指令电流Ifr与高驱动指令电流Ifh之间可变的驱动指令电流If被输出至电磁比例阀19，以使如图3所示将冷却风扇7以与该温度相对应的转动速度进行转动。这样，冷却风扇7在低温度Tr与高温度Th之间无级连续变化地转动，将冷却空气送风至散热器25，以使冷却水处在所需的温度范围。

在高频电路33中，驱动指令电流If上施有高频频率与高频振幅，电磁比例阀19的螺线管19a(图1所示)及与其相连接的电磁比例阀19的未图示的阀柱即使在零点稍有动作，就会与指令电流相对应可靠地进行工作。这样，电磁比例阀19即使流量多也会可靠地进行工作，可形成与大流量相匹配的电路。

在差动放大电路35与反馈电路43中，利用反馈电路43检测流至电磁比例阀19的负载电流，并作为反馈电流返回至差动放大电路35，利用差动放大电路35合并为驱动指令电流If，再乘上增益量输出至驱动电路37使电磁比例阀19工作。这样，电磁比例阀19由于自驱动电路37供给正确的电流，故自电磁比例阀19向流量调整阀18供给正确的压油。从而，流量调整阀18可正确的将液压泵12的压油返回到油箱22。接受液压泵12的压油的液压马达13将冷却风扇7与冷却水的温度T相对应并以正确的转动速度进行转动，输送给散热器25所需的冷却风。

另外，风扇驱动用模拟控制电路1设有异常电压保护电路41与电流过载保护电路39。因此，不会向驱动电流输出电路53供给异常电压及过载电流，驱动电流输出电路53及电磁比例阀19可靠地被保护，并不发生故障。

模拟控制主体部5这样就将与由温度传感器3所测定的冷却水温度相适应的可使其无级连续转动的驱动指令电流If输出至电磁比例阀19。电磁比例阀19接受来自模拟控制主体部5的驱动指令电流If进行工作，将来自液压泵12的压油输送至流量调整阀18，一边由流量调整阀18调整液压泵12的喷出量，一边返回到油箱22。电磁比例阀19，例如，冷却水的温度T没有达到低温度Tr时，增加自流量调整阀18返回到油箱22的流量，减少自液压泵12供给液压马达13的压油，将冷却风扇7的转动速度调整在下限风扇转动速度Nr。

与此相反，冷却水的温度T超过高温度Th时，减少自流量调整阀18返回到油箱22的流量，增加自液压泵12供给液压马达13的压油，将冷却风扇7的转动速度调整在上限风扇转动速度Nh。冷却水的温度T处在低温度Tr以上高温度Th以下时，与冷却水的温度T相对应的调整自流量调整阀18返回油箱22的流量，且与冷却水的温度T相对应的调整自液压泵12供给液压马达13的压油。根据其调整，将冷却风扇7的转动速度调整在上限风扇转动速度Nh与下限风扇转动速度Nr之间，以图3中曲线所示，无级连续的转动。其中，曲线Rv的变化也可以为直线。

这样，在冷却风扇7中，电磁比例阀19接受来自模拟控制主体部5的模拟信号由流量调整阀19，调整液压泵12的喷出量，供给至液压马达13，伴随使液压马达13的转动速度成为无级化，则该冷却风扇7也无级连续的转动。根据此结构，由于冷却风扇7无级连续转动，不会发生现行的切换时产生的不同声音等噪音，又提高了效率。

而且，上述实施例中，对将发动机的冷却水控制在规定的温度范围内进行了说明，但其也可用来控制润滑油或工作油等液体处在规定的温度范围。液压泵12的喷出量由流量调整阀18变化流量后供给液压马达13，可改变液压马达13的转动速度，但也可使用通过电磁阀控制斜板来可变的控制喷出体积的可变排量液压泵或可变排量液压马达。

温度检测放大器比较被输入温度信号的液体温度与设定的低温度及高温度，获得需要的驱动指令电流，但并不是只限于此。例如，温度检测放大器将来自温度传感器的温度信号作为驱动指令电流输出至电磁阀，利用电磁阀使风扇以上限风扇转动速度与下限风扇转动速度进行转动，也可在上限风扇转动速度与下限风扇转动速度之间无级连续变化地进行转动。

Claims (5)

1.一种风扇驱动用模拟控制电路，其特征在于，包括：

直流电源、

检测由风扇冷却的液体温度，并输出与检测温度成比例的温度信号的温度传感器、

接受温度信号，并输出与该温度相对应的第1指令电流的温度判定电路、

放大第1指令电流，并作为第2指令电流输出的差动放大电路、

接受第2指令电流与直流电流，并将驱动指令电流输出至电磁比例阀的驱动电路、

接受驱动指令电流，控制风扇的转动速度的电磁比例阀。

2.如权利要求1所述风扇驱动用模拟控制电路，其特征在于：具有检测输出至电磁比例阀的驱动指令电流，并输出反馈电流至差动放大电路的反馈电路，

差动放大电路对第1指令电流与反馈电流进行加减计算，再乘上增益量，输出第2指令电流。

3.如权利要求1或2所述风扇驱动用模拟控制电路，其特征在于：在直流电源与驱动电路之间设置有电流过载保护电路。

4.如权利要求1～3中任意一项所述风扇驱动用模拟控制电路，其特征在于：还设置有向自温度判定电路输出的第1指令电流中施加高频的高频电路。

5.一种风扇驱动用模拟电路的控制方法，其特征在于：利用温度传感器检测液体温度，并与来自温度传感器的温度信号相对应，使风扇无级连续地转动来冷却液体，以将液体的温度控制在规定范围内。

Images