JP2009243389A - 油圧駆動ファンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧駆動ファンのファン回転数を目標ファン回転数に制御するに際して、正確に目標回転数に一致させることができるようにするとともに、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生することを抑制する。
【解決手段】目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値以上になっている間は、積分項を省いて指令ファン回転数を算出する第１の指令値算出手段と、目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値より小さくなっている間は、比例項に積分項を付加して指令ファン回転数を算出する第２の指令値算出手段と、算出された指令ファン回転数に基づき制御バルブの目標バルブ制御量を算出する目標バルブ制御量算出手段と、制御バルブが目標バルブ制御量に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、油圧駆動ファンの制御装置に関する。

油圧駆動ファンは、ラジエータやオイルクーラに送風するために建設機械に搭載されている。

特許文献１には、エンジンと、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、この油圧モータによって駆動される油圧駆動ファンと、可変容量型油圧ポンプの斜板を制御する制御バルブと、制御バルブに電流指令を送るコントローラとを備えた油圧駆動ファンの制御装置が記載されている。そして、エンジン水温、作動油温、エンジン回転数がコントローラに入力されると、コントローラは、エンジン水温、作動油温、エンジン回転数に対応する目標ファン回転数を算出し、ファン回転数を目標ファン回転数にするために必要な電流指令を生成して制御バルブに送り、ファン回転数をオープンループ制御にて目標回転数に一致させるようにしている。

特許文献２には、特許文献１に記載されたのと同様の構成の油圧駆動ファンの制御装置が記載されている。特許文献２では、油圧ポンプから油圧モータまでの油路でピーク圧が立ったり、油圧モータの出口圧が圧力ハンチングを引き起こすことを防止するために、エンジン始動時は、ファン最低回転数を一定時間維持し、以後ファン回転数が目標回転数に達するまでファン回転数を徐々に増加するように、制御バルブに電流指令を送るようにしている。特許文献２では、ファン回転数の制御は、フィードバック制御、ＰＩ制御（比例、積分制御）によって行われる。
特開２０００−１３０１６４号公報 特開２００５−７６５２５号公報

特許文献１では、ファン回転数をオープンループ制御にて目標回転数に一致させるようにしているため、ファン回転数を正確に制御できなかった。

そこで、ファン回転数を正確に制御するために、実際のファン回転数などをフィードバック量として、目標ファン回転数と実際のファン回転数との制御偏差が零になるようにフィードバック制御することが考えられる。回転数をフィードバック制御する場合には、制御偏差を積極的に無くし、外乱があっても定常偏差が生じることなく、制御性よく目標値に一致させるために、少なくともＰＩ（比例、積分）制御を行なうことが必要となる。ここで、ＰＩ（比例、積分）制御とは、周知のごとく、制御系の操作量が、制御偏差に対して、比例動作および積分動作する制御のことである。

しかし、ファン回転数の制御に、フィードバック制御、ＰＩ制御をそのまま適用すると、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生しやすくなる。これは、フィードバック制御、ＰＩ制御が行なわれると、制御バルブに送られる電流指令の応答性が良くなり可変容量型油圧ポンプの吐出流量が変動しやすくなる。このため油圧ポンプから油圧モータまでの油路でピーク圧が立ちやすくなったり、油圧モータの出口圧が圧力ハンチングを引き起こしやすくなったりする。ピーク圧や圧力ハンチングが発生すると、油圧回路を構成する油圧モータ等の油圧機器に悪影響を与える。

また、特許文献２では、あくまでもファン回転数を徐々に増加させるというものに過ぎない。ここで、油圧ポンプの吐出流量は、ファン回転数のみならずエンジン回転数の影響も受ける。このためフィードバック制御、ＰＩ制御が行なわれる特許文献２では、エンジン回転数が変動すると、それに応じて制御バルブに送られる電流指令が変化し可変容量型油圧ポンプの吐出流量が変動する。このため特許文献２では、エンジン回転数が変動すると、ピーク圧や圧力ハンチングが発生することを抑制できない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、油圧駆動ファンのファン回転数を目標ファン回転数に制御するに際して、正確に目標回転数に一致させることができるようにするとともに、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生することを抑制することを解決課題とするものである。

第１発明は、
油圧モータと、この油圧モータによって駆動される油圧駆動ファンと、加えられるバルブ制御量に応じて油圧モータに供給される圧油の流量が変化する制御バルブとが備えられ、指令ファン回転数が、油圧駆動ファンの目標ファン回転数とフィードバック量との制御偏差に対して少なくとも比例動作および積分動作するように、フィードバック制御するようにした油圧駆動ファンの制御装置において、
目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値以上になっている間は、積分項を省いて指令ファン回転数を算出する第１の指令値算出手段と、
目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値より小さくなっている間は、比例項に積分項を付加して指令ファン回転数を算出する第２の指令値算出手段と、
算出された指令ファン回転数に基づき制御バルブの目標バルブ制御量を算出する目標バルブ制御量算出手段と、
制御バルブが目標バルブ制御量に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、
油圧モータと、この油圧モータによって駆動される油圧駆動ファンと、加えられるバルブ制御量に応じて油圧モータに供給される圧油の流量が変化する制御バルブとが備えられ、指令ファン回転数が、油圧駆動ファンの目標ファン回転数とフィードバック量との制御偏差に対して少なくとも比例動作および積分動作するように、フィードバック制御するようにした油圧駆動ファンの制御装置において、
指令ファン回転数に基づき制御バルブの目標バルブ制御量を算出する目標バルブ制御量算出手段と、
制御バルブが目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第３発明は、第１発明において、
制御手段は、
制御バルブが目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する
ものであることを特徴とする。

本発明によれば、目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値以上になっており、制御バルブを大きく動かす必要があるときには、積分動作を中止するようにしているので、積分動作によって制御バルブ（油圧ポンプの斜板）が大きく動き、それにより油圧モータに供給される流量が大きく変化することを抑制できる。このため油圧回路でピーク圧が立ったり、圧力ハンチングが生じることを抑制できる。

一方で、目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値より小さくなり、制御バルブを大きく動かす必要がないとき（油圧ポンプの斜板を大きく動かす必要がないとき）には、積分動作を行うようにしているので、積分動作によって、制御偏差が積極的に無くなり、外乱があっても定常偏差が生じることなく、制御性よくファン回転数を目標ファン回転数に一致させることができる。

以上のように本発明によれば、油圧駆動ファンのファン回転数を目標ファン回転数に制御するに際して、正確に目標回転数に一致させることができる。また、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生することを抑制することができる。

第２発明では、目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する。

よって、本来であれば制御バルブを大きく動かす必要があるとき（油圧ポンプの斜板を大きく動かす必要があるとき）であっても、制御バルブが単位時間当たりに動く量を制限しているので、制御バルブが大きく動き（油圧ポンプの斜板大きく動き）、それにより油圧モータに供給される流量が大きく変化することを抑制できる。このため油圧回路でピーク圧が立ったり、圧力ハンチングが生じることを抑制できる。

また、フィードバック制御、ＰＩ制御を行なうようにしているため、積分動作によって、制御偏差が積極的に無くなり、外乱があっても定常偏差が生じることなく、制御性よくファン回転数を目標ファン回転数に一致させることができる。

第３発明では、第１発明の制御手段は、第２発明と同様に、目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する。

よって本来であれば制御バルブを大きく動かす必要があるとき（油圧ポンプの斜板を大きく動かす必要があるとき）であっても、制御バルブが単位時間当たりに動く量を制限しているので、制御バルブが大きく動き（油圧ポンプの斜板が大きく動き）、それにより油圧モータに供給される流量が大きく変化することを抑制できる。このため油圧回路でピーク圧が立ったり、圧力ハンチングが生じることを、より一層抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る油圧駆動ファンの制御装置の実施の形態について説明する。

図１は、実施例の油圧回路を示す。同図１に示す油圧回路は、例えば油圧ショベルなどの建設機械に搭載される。

油圧ポンプ１は、駆動源としてのエンジン５によって駆動される。エンジン５の出力軸には、エンジン５の実際の回転数ｎｅを検出するエンジン回転数センサ５ａが付設されている。

油圧ポンプ１は、可変容量型の油圧ポンプであり、斜板１ａが変化することによって押し退け容積、つまり容量ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化する。

油圧ポンプ１の斜板１ａは、制御バルブ２によって駆動される。制御バルブ２は、バルブ制御量Ｐ（ｔ）が加えられることによって駆動され、バルブ制御量Ｐ（ｔ）に応じて斜板１ａを変化させる。バルブ制御量Ｐ（ｔ）は、指令電流の形で制御バルブ２の電磁ソレノイド２ａに加えられる。

油圧ポンプ１は、タンク６内の油を吸込み、圧油吐出口から吐出流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）の圧油を吐出油路７ａに吐出する。また、戻り油路７ｂは、タンク６に連通している。

油圧モータ３は、固定容量型の油圧モータであり、各流入出ポート３Ａ、３Ｂを有している。各流入出ポート３Ａ、３Ｂはそれぞれ、各流入出油路８ａ、８ｂに連通している。

油圧モータ３の出力軸には、油圧駆動ファン４の回転軸が接続されている。油圧駆動ファン４の回転軸には、油圧駆動ファン４の実際の回転数Ｎｄを検出するファン回転数センサ４ａが付設されている。

上述の各流入出油路８ａ、８ｂと吐出油路７ａ、戻り油路７ｂとの間には、逆転弁９が介在されている。逆転弁９は、ファン回転正逆指令に応じて、各制御位置９Ａ、９Ｂに弁位置が変化される。逆転弁９が制御位置９Ａに制御されると、図１に図示のごとく吐出油路７ａと流入出油路８ａが連通するとともに、流入出油路８ｂと戻り油路７ｂが連通する。このため油圧ポンプ１から吐出された流量Ｑの圧油は、油圧モータ３の流入出ポート３Ａに流入するとともに、油圧モータ３の流入出ポート３Ｂから流出された圧油は、タンク６に戻される。これにより油圧モータ３は正転方向に回転し、これに応じて油圧駆動ファン４は正転方向に回転駆動される。一方、逆転弁９が制御位置９Ｂに制御されると、吐出油路７ａと流入出油路８ｂが連通するとともに、流入出油路８ａと戻り油路７ｂが連通する。このため油圧ポンプ１から吐出された流量Ｑの圧油は、油圧モータ３の流入出ポート３Ｂに流入するとともに、油圧モータ３の流入出ポート３Ａから流出された圧油は、タンク６に戻される。これにより油圧モータ３は逆転方向に回転し、これに応じて油圧駆動ファン４は逆転方向に回転駆動される。

図１に示す制御バルブ２は、油圧ポンプ１の斜板１ａを制御することで、油圧モータ３に供給される圧油の流量Ｑを変化させるという機能を達成するものである。

図２は、図１とは異なる場所に同機能の制御バルブ２を設けた他の油圧回路構成例を示している。

すなわち、図２に示す油圧回路では、吐出油路７ａの途中に、同吐出油路７ａの開度を制御する制御バルブ２を設けるようにしている。この図２に示す制御バルブ２は、吐出油路７ａの開度を制御することで、油圧モータ３に供給される圧油の流量Ｑを変化させるという機能を達成する。

同様に図３も、図１、図２とは異なる場所に同機能の制御バルブ２を設けた他の油圧回路構成例を示している。なお、この図の油圧ポンプ１は、固定容量型とされる。

すなわち、図３に示す油圧回路では、吐出油路７ａと戻り油路７ｂとを連通する油路７ｃを設け、この油路７ｃの途中に、吐出油路７ａから戻り油路７ｂにバイパスする油量を制御する制御バルブ２を設けるようにしている。この図３に示す制御バルブ２は、吐出油路７ａから戻り油路７ｂにバイパスする油量を制御することで、油圧モータ３に供給される圧油の流量Ｑを変化させるという機能を達成する。

図４は、実施例の制御ブロック図を示している。

同図４に示すように、エンジン回転数ｎｅを検出するセンサ５ａ、ファン回転数Ｎｄを検出するセンサ４ａ以外に、作動油温ｔｏ、エンジン水温ｔｗを検出するセンサが設けられる。各センサで検出された検出値は、コントローラ３０に入力される。

コントローラ３０は、目標ファン回転数算出部３５と、制御偏差算出部３６と、ファン回転ＰＩ制御部３７と、目標モータ流量算出部３８と、目標ポンプ容量算出部３９と、バルブ制御量算出部４０とを含んで構成されている。

目標ファン回転数算出部３５は、エンジン水温ｔｗ、作動油温ｔｏ、エンジン回転数ｎｅに基づいて油圧駆動ファン４の目標ファン回転数Ｎｔを算出する。エンジン水温ｔｗ、作動油温ｔｏ、エンジン回転数ｎｅと、油圧駆動ファン４の目標ファン回転数Ｎｔとの間には、一義的な対応関係が成立する。目標ファン回転数算出部３５は、この一義的な対応関係に基づき、エンジン水温ｔｗ、作動油温ｔｏ、エンジン回転数ｎｅの各現在の検出値に対応する目標ファン回転数Ｎｔを算出する。

制御偏差算出部３６は、目標ファン回転数Ｎｔと、実際のファン回転数Ｎｄとの制御偏差ε（＝Ｎｔ−Ｎｄ）を算出する。

ファン回転ＰＩ制御部３７は、指令ファン回転数Ｎｆを、目標ファン回転数Ｎｔと実際のファン回転数Ｎｄとの制御偏差εに対して比例動作および積分動作させるために設けられている。

ファン回転ＰＩ制御部３７は、第１の指令値算出手段３１と、第２の指令値算出手段３２を備えている。

後述するように、積分停止要求指令が入力されている場合には、第１の指令値算出手段３１は、積分項Ｋｉ・∫εを更新せず、固定値とする。このため、次式（１）に示すように、ほぼ比例項Ｋｐ・εのみで指令ファン回転数Ｎｆが算出される。

Ｎｆ＝Ｎｔ＋Ｋｐ・ε …（１）
なお、本特許請求の範囲における「積分項を省いて」は、上述した「積分項Ｋｉ・∫εを更新することなく固定値とし、ほぼ比例項Ｋｐ・εのみで指令ファン回転数Ｎｆを算出する」概念を含むものとする。

積分停止要求指令が解除されている場合、つまり積分停止解除指令が入力されている場合には、第２の指令値算出手段３２は、次式（２）に示すように、比例項Ｋｐ・εに積分項Ｋｉ・∫εを付加して指令ファン回転数Ｎｆを算出する。

Ｎｆ＝Ｎｔ＋Ｋｐ・ε＋Ｋｉ・∫ε …（２）
なお、上記（１）、（２）式において、Ｋｐは比例ゲイン（固定値）であり、Ｋｉは積分ゲイン（固定値）である。

目標モータ流量算出部３８は、指令ファン回転数Ｎｆから、油圧モータ３に供給されるべき圧油の目標流量Ｑを算出する。すなわち、油圧モータ３に流入する圧油の流量Ｑが増加するに比例して油圧駆動ファン４の回転軸の回転数が増加する。よって、指令ファン回転数Ｎｆと油圧モータ３に供給される圧油の流量Ｑとの間には、一義的な比例関係が成立する。目標モータ流量算出部３８は、この一義的な比例関係に基づき、指令ファン回転数Ｎｆを、油圧モータ３に供給されるべき目標モータ流量Ｑに変換する演算を行う。

目標ポンプ容量算出部３９は、上述の目標モータ流量Ｑから、油圧ポンプ３の目標ポンプ容量ｑを算出する。すなわち、油圧ポンプ１の目標ポンプ容量ｑと、エンジン回転数ｎｅと、目標モータ流量Ｑとの間には、定数をＫとして、次式（３）に示す関係が成立する。

Ｑ＝ｑ・ｎｅ・Ｋ …（３）
目標ポンプ容量算出部３９は、上記関係に基づき、目標モータ流量Ｑを、エンジン回転数ｎｅを用いて、油圧ポンプ３の目標ポンプ容量ｑに変換する演算を行う。

バルブ制御量算出部４０は、上記目標ポンプ容量ｑから、制御バルブ２に加えるべき目標バルブ制御量Ｐｆを算出するともに、制御バルブ２に実際に加えるバルブ制御量Ｐ（ｔ）を算出して、このバルブ制御量Ｐ（ｔ）を制御バルブ２に出力する。また、バルブ制御量算出部４０は、次式（４）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａより小さいか、あるいは同しきい値Ａ以上かを判断する。

ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１）＜Ａ …（４）
目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａ以上と判断した場合には、積分停止要求指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力する。これに対して、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａより小さいと判断した場合には、積分停止解除指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力する。

目標モータ流量算出部３８、目標ポンプ容量算出部３９、バルブ制御量算出部４０は、目標バルブ制御量算出手段３３、制御手段３４を構成している。

目標バルブ制御量算出手段３３は、ファン回転ＰＩ制御部３７で算出された指令ファン回転数Ｎｆに基づき制御バルブ２の目標バルブ制御量Ｐｆを算出する。

制御手段３４は、下記式（５）にしたがいバルブ制御量Ｐ（ｔ）を算出して、制御バルブ２に出力する。すなわち、制御手段３４は、目標バルブ制御量Ｐｆに向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量ΔＰｃをもって徐々に到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力する。

Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ …（５）
なお、１サイクル毎に時間ｔが単位時間１だけ進むものとし、Ｐ（ｔ-１）を実際のバルブ制御量（前回のバルブ制御量）とし、Ｐ（ｔ）を今回のバルブ制御量とする。ΔＰｃは、１サイクル当りに油圧ポンプ１の斜板１ａが変化する量に対応しており、予め定められた固定値である。

以下、この図４に示すコントローラ３０で行われる処理について図５を併せ参照して説明する。

すなわち、同図５に示すように、エンジン水温ｔｗ、作動油温ｔｏ、エンジン回転数ｎｅが各センサで検出され、コントローラ３０の目標ファン回転数算出部３５に入力される（ステップ１０１）。

つぎに、目標ファン回転数算出部３５は、エンジン水温ｔｗ、作動油温ｔｏ、エンジン回転数ｎｅの各現在の検出値に対応する目標ファン回転数Ｎｔを算出する（ステップ１０２）。

つぎに実際のファン回転数Ｎｄがファン回転数センサ４ａで検出され、制御偏差算出部３６に入力される（ステップ１０３）。

つぎに制御偏差算出部３６は、目標ファン回転数Ｎｔと、実際のファン回転数Ｎｄとの制御偏差ε（＝Ｎｔ−Ｎｄ）を算出する（ステップ１０４）。

つぎに、ファン回転ＰＩ制御部３７は、積分停止要求指令および積分停止解除指令が入力されており、積分有効フラグがオンになっているか、積分有効フラグがオフになっているかを判断する（ステップ１０５）。

積分有効フラグがオフになっている場合には（ステップ１０５の判断ＮＯ）、ファン回転ＰＩ制御部３７の第１の指令値算出手段３１は、偏差積分項Ｋｉ・∫εを更新せず、固定値とする。このため、次式（１）に示すように、ほぼ偏差比例項Ｋｐ・εのみで指令ファン回転数Ｎｆを算出する。

Ｎｆ＝Ｎｔ＋Ｋｐ・ε …（１）
（ステップ１０７）
積分有効フラグがオンになっている場合には（ステップ１０５の判断ＹＥＳ）、ファン回転ＰＩ制御部３７の第２の指令値算出手段３２は、次式（２）に示すように、偏差比例項Ｋｐ・εに偏差積分項Ｋｉ・∫εを加算して（ステップ１０６）、指令ファン回転数Ｎｆを算出する。

Ｎｆ＝Ｎｔ＋Ｋｐ・ε＋Ｋｉ・∫ε …（２）
（ステップ１０７）
つぎに、目標バルブ制御量算出手段３３（目標モータ流量算出部３８、目標ポンプ容量算出部３９、バルブ制御量算出部４０）は、上述のファン回転ＰＩ制御部３７で算出された指令ファン回転数Ｎｆに基づき、エンジン回転数センサ５ａで検出されたエンジン回転数ｎｅを用いて、制御バルブ２の目標バルブ制御量Ｐｆを算出する（ステップ１０８）。

つぎに、バルブ制御量算出部４０は、次式（６）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰ、
ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１） …（６）
を算出する（ステップ１０９）。

つぎに、バルブ制御量算出部４０は、次式（４）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａより小さいか、あるいは同しきい値Ａ以上かを判断する。

ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１）＜Ａ …（４）
（ステップ１１０）
この判断の結果、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａ以上と判断した場合には（ステップ１１０の判断ＮＯ）、積分停止要求指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力して、積分有効フラグをオフにする（ステップ１１１）。

これに対して、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａより小さいと判断した場合には（ステップ１１０の判断ＹＥＳ）、積分停止解除指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力し、積分有効フラグをオンにする（ステップ１１２）。

つぎに、制御手段３４は、下記式（５）にしたがい今回のバルブ制御量Ｐ（ｔ）を算出して、制御バルブ２に出力する。すなわち、制御手段３４は、目標バルブ制御量Ｐｆに向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量ΔＰｃをもって徐々に到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力する。

Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ …（５）
（ステップ１１３）
つぎに、本実施例の効果について図６を用いて説明する。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、実施例の制御特性と比較例の制御特性を対比して示す。図において、破線は、目標ファン回転数Ｎｔを示し、実線は、実際のファン回転数Ｎｄを示している。図６は、目標ファン回転数Ｎｔが台形状に変化した場合を示している。

図６（ａ）は、比較例の制御特性を示している。図６（ａ）は、ファン回転数をオープンループ制御で単位時間当たりの変化量を固定せずに目標ファン回転数に一致させるように制御した場合の制御特性を示している。同図６（ａ）に示すように、オープンループ制御では、ファン回転数を目標値に一致させることができないことがわかる。

図６（ｂ）は、比較例の制御特性を示している。図６（ｂ）は、ファン回転数を、フィードバック制御、ＰＩ制御にて目標ファン回転数に一致させるように制御した場合の制御特性を示している。同図６（ｂ）に示すように、フィードバック制御、ＰＩ制御では、制御偏差が積極的に無くなり、外乱があっても定常偏差が生じることなく、制御性よく目標値に一致させることができる。しかし、ファン回転数の制御に、フィードバック制御、ＰＩ制御をそのまま適用すると、オーバーシュートが発生し、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生しやすくなっているのがわかる。

図６（ｃ）は、実施例の制御特性を示している。本実施例によれば、油圧駆動ファン４のファン回転数を目標ファン回転数に制御するに際して、正確に目標回転数に一致させることができる。また、単位時間当たりの変化量を固定することで制御バルブ２の大きな変動（油圧ポンプ１の斜板１ａの大きな変動）が無くなり、オーバーシュートが発生し、油圧回路でピーク圧や圧力ハンチングが発生することを抑制することができる。

上述した実施例に対しては種々の変形した実施が可能である。

上述の実施例では、制御手段３４は、上記（３）式（Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆに向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量ΔＰｃをもって徐々に到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力するようにしている（図５のステップ１１３）が、制御手段３４としては、制御バルブ２が目標バルブ制御量Ｐｆに到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力するものであればよい。

上述の実施例では、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰが所定のしきい値Ａ以上と判断した場合には（図５のステップ１１０の判断ＮＯ）、積分停止要求指令を出力し積分有効フラグをオフにして（図５のステップ１１１）、積分動作を停止させるようにしているが、上記差ΔＰが所定のしきい値Ａ以上であるか否かにかかわらず常時積分動作を行なわせる実施も可能である。すなわち、常時ＰＩ制御を行ない、上記（２）式（Ｎｆ＝Ｎｔ＋Ｋｐ・ε＋Ｋｉ・∫ε）に基づき指令ファン回転数Ｎｆを算出し、この算出した指令ファン回転数Ｎｆに基づき目標バルブ制御量Ｐｆを算出し、上記（３）式（Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆに向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量ΔＰｃをもって徐々に到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力する（図５のステップ１１３）実施も可能である。

また、上述の実施例では、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰ（Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１））が所定のしきい値Ａより小さいか、あるいは同しきい値Ａ以上かを判断することをもって、積分制御を行なうか否かを判断するようにしている （図５のステップ１１０）が、目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰ（Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１））を直接求めることなく、他の判断手法にて、「目標バルブ制御量Ｐｆと実際のバルブ制御量Ｐ（ｔ-１）との差ΔＰ（Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１））が所定のしきい値Ａより小さいか、あるいは同しきい値Ａ以上か」を判断するようにしてもよい。

図７は、図５と同様の制御フローチャートであり、他の判断手法にて積分制御を行なうか否かを判断する他の実施例を示している。同図７で図５と同じステップ番号を付与している部分については図５と同内容であるので説明を省略する。図７では、図５のステップ１０８、１０９、１１０の代わりに以下のステップ１１０９、１１１０の処理が実施される。

すなわち、次式（７）に示すように、目標ファン回転数Ｎｔと実際のファン回転数Ｎｄとの差の絶対値ΔＮ、
ΔＮ＝｜Ｎｔ−Ｎｄ｜ …（７）
を算出する（ステップ１１０９）。

つぎに、次式（８）に示すように、目標ファン回転数Ｎｔと実際のファン回転数Ｎｄとの差の絶対値ΔＮが所定のしきい値Ａ´より小さいか、あるいは同しきい値Ａ´以上かを判断する。

ΔＮ＝｜Ｎｔ−Ｎｄ｜＜Ａ´ …（８）
（ステップ１１１０）
この判断の結果、目標ファン回転数Ｎｔと実際のファン回転数Ｎｄとの差の絶対値ΔＮが所定のしきい値Ａ´以上と判断した場合には（ステップ１１１０の判断ＮＯ）、積分停止要求指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力して、積分有効フラグをオフにする（ステップ１１１）。

これに対して、目標ファン回転数Ｎｔと実際のファン回転数Ｎｄとの差の絶対値ΔＮが所定のしきい値Ａ´より小さいと判断した場合には（ステップ１１１０の判断ＹＥＳ）、積分停止解除指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力し、積分有効フラグをオンにする（ステップ１１２）。

図８は、図５、図７と同様の制御フローチャートであり、図５、図７とは別の判断手法にて積分制御を行なうか否かを判断している他の実施例を示している。同図８で図５と同じステップ番号を付与している部分については図５と同内容であるので説明を省略する。図８では、図５のステップ１０９、１１０の代わりに以下のステップ２１０９、２１１０の処理が実施される。またステップ１１１、１１２とステップ１１３との間で以下のステップ２１１４の処理が行われる。

すなわち、次式（９）に示すように、目標バルブ制御量Ｐｆに到達するまでの到達サイクル数Ｃｔ、
Ｃｔ＝（Ｐｆ−Ｐ（ｔ-１））／ΔＰｃ …（９）
を算出する。到達サイクル数Ｃｔとは、ステップ１１３で（３）式（Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ）にしたがい１サイクル当り所定変化量ΔＰｃづつ制御バルブ２のバルブ制御量Ｐ（ｔ）を変化させる制御を行なった場合に、あと何サイクルで目標バルブ制御量Ｐｆに到達するかを示すサイクル数のことである（ステップ２１０９）。

つぎに、次式（１０）に示すように、到達サイクル数Ｃｔが所定のしきい値０より大きいか、あるいは同しきい値０以下かを判断する。

Ｃｔ≦０ …（１０）
（ステップ２１１０）
この判断の結果、到達サイクル数Ｃｔが所定のしきい値０より大きいと判断した場合には（ステップ２１１０の判断ＮＯ）、積分停止要求指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力して、積分有効フラグをオフにする（ステップ１１１）。

これに対して、到達サイクル数Ｃｔが所定のしきい値０以下と判断した場合には（ステップ２１１０の判断ＹＥＳ）、積分停止解除指令を、ファン回転ＰＩ制御部３７に対して出力し、積分有効フラグをオンにする（ステップ１１２）。

以後、下記（１１）式、
Ｃｔ＝Ｃｔ−１ …（１１）
により到達サイクル数Ｃｔが−１減算され、到達サイクル数Ｃｔが更新されて（ステップ２１１４）、制御手段３４は、上記（３）式（Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ-１）＋ΔＰｃ）に従い、目標バルブ制御量Ｐｆに向けて所定の単位時間（１サイクル）当り所定の変化量ΔＰｃをもって徐々に到達するように制御バルブ２にバルブ制御量Ｐ（ｔ）を出力する（ステップ１１３）。

なお、上述した各実施例では、ファン回転数センサ４ａで検出されるファン回転数Ｎｄをフィードバック量とする場合を想定したが、実際のファン回転数Ｎｄを表す制御量であればよく、温度や流量、圧力変化などをフィードバック量としてフィードバック制御する実施も可能である。

なお、上述の各実施例では、ＰＩ制御が行なわれるものとし、Ｄ（微分）制御は行なわないものとして説明したが、少なくともＰＩ制御が行なわれていればよく、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行なう実施も可能である。

図１は、実施例の油圧回路を示した図である。 図２は、油圧回路の他の構成例を示した図である。 図３は、油圧回路の他の構成例を示した図である。 図４は、実施例の制御ブロック図である。 図５は、図４に示すコントローラで行われる処理の手順を示すフローチャートである。 図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、実施例の制御特性と比較例の制御特性を対比して示したグラフである。 図７は、図５とは異なる判断処理が行なわれるフローチャートである。 図８は、図５、図７とは異なる判断処理が行なわれるフローチャートである。

符号の説明

１ 油圧ポンプ、２ 制御バルブ、３ 油圧モータ、４ 油圧駆動ファン、３１ 第１の指令値算出手段、３２ 第２の指令値算出手段、３３ 目標バルブ制御量算出手段、３４ 制御手段

Claims (3)

1. 油圧モータと、この油圧モータによって駆動される油圧駆動ファンと、加えられるバルブ制御量に応じて油圧モータに供給される圧油の流量が変化する制御バルブとが備えられ、指令ファン回転数が、油圧駆動ファンの目標ファン回転数とフィードバック量との制御偏差に対して少なくとも比例動作および積分動作するように、フィードバック制御するようにした油圧駆動ファンの制御装置において、
   目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値以上になっている間は、積分項を省いて指令ファン回転数を算出する第１の指令値算出手段と、
   目標バルブ制御量と実際のバルブ制御量との差が所定のしきい値より小さくなっている間は、比例項に積分項を付加して指令ファン回転数を算出する第２の指令値算出手段と、
   算出された指令ファン回転数に基づき制御バルブの目標バルブ制御量を算出する目標バルブ制御量算出手段と、
   制御バルブが目標バルブ制御量に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する制御手段と
   を備えたことを特徴とする油圧駆動ファンの制御装置。
2. 油圧モータと、この油圧モータによって駆動される油圧駆動ファンと、加えられるバルブ制御量に応じて油圧モータに供給される圧油の流量が変化する制御バルブとが備えられ、指令ファン回転数が、油圧駆動ファンの目標ファン回転数とフィードバック量との制御偏差に対して少なくとも比例動作および積分動作するように、フィードバック制御するようにした油圧駆動ファンの制御装置において、
   指令ファン回転数に基づき制御バルブの目標バルブ制御量を算出する目標バルブ制御量算出手段と、
   制御バルブが目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する制御手段と
   を備えたことを特徴とする油圧駆動ファンの制御装置。
3. 制御手段は、
   制御バルブが目標バルブ制御量に向けて所定の単位時間当り所定の変化量をもって徐々に到達するように制御バルブにバルブ制御量を出力する
   ものであることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動ファンの制御装置。

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