JP6063048B2 - 電気的整流式流体動作機械を作動させるための方法およびデバイス - Google Patents

Description

本発明は、好ましくは電気的整流式流体動作機械を作動させるための方法に関する。本発明は、好ましくは電気的整流式流体動作機械を作動させるための制御デバイスにさらに関する。さらに、本発明は流体動作機械に関し、特に、電気的整流式流体動作機械に関する。

流体動作機械は現在、産業界においてきわめて多種多様の適用分野のために用いられている。ごく大まかに言えば、流体動作機械は、流体を汲み出す必要があるときに用いられるか、または前記流体動作機械をモータモードで動作させるときには、流体を用いて流体動作機械を駆動する。このように、例えば、機械的エネルギーを、流体回路の「介在」を用いてある場所から別の場所へ輸送することも可能である。

この場合には、用語「流体」は気体および同様に液体の両方を指すことができる。「流体」は気体および液体の混合物であることも可能である。流体は、気体凝集状態と液体凝集状態との区別をすることがもはやできない、超臨界流体を意味すると理解することもできる。さらに、液体および／または気体がいくらかの割合の固体を運ぶことも問題はない（懸濁液または煙）。

流体動作機械の第１の適用分野は、流体内の圧力レベルを相当程度まで部分的に増大させることを含む。この種の流体動作機械の例はエアコンプレッサまたは油圧ポンプである。流体を用いて機械動力を発生させることもできる。この場合には、空気圧モータまたは油圧モータが一般的に用いられる。

よく用いられる形式の流体動作機械は、動作中に周期的に変化する容量を有する１つ以上の動作チャンバを用いることを伴う。この場合には、各動作チャンバに少なくとも１つの吸入弁および少なくとも１つの排出弁が利用可能である。

吸入弁および排出弁について言えば、従来技術において今日まで最も広く用いられている流体動作機械の形式はいわゆる受動弁である。通過方向に圧力差がある場合には前記弁は開き、それに対して、通過方向と反対に圧力差がある場合にはそれらは閉じる。通例、受動弁はまたあらかじめ荷重が加えられており、そのため、標準状態では、それらは自動的に閉じる（例えば、ばね荷重式弁）。

この種の受動弁が例えば流体ポンプ内で用いられる場合には、それらは、関連付けられた動作チャンバの容量が増大すると流体吸入弁が開くように設計される。動作チャンバの容量が再び減少するとすぐに、流体流入弁は閉じ、その一方で、流体流出弁は開く。このように、流体は動作チャンバの容量の周期的変動により「一方向に」汲み出される。

電気的整流式流体動作機械の場合、受動流体弁のうちの少なくとも１つは、電気的作動可能弁によって置き換えられる。英語では、この種の流体動作機械は、用語「合成整流式油圧機械」または「デジタル容量型ポンプ」によって知られていることもある。この種の電気的整流式流体動作機械が、例えば、欧州特許出願欧州特許第０４９４２３６Ｂ１号明細書または国際特許出願国際公開第９１／０５１６３Ａ１号パンフレットに説明されている。

例えば、電気的整流式油圧ポンプの場合において、受動流体流入弁が電気的作動可能弁によって置き換えられると、動作チャンバのサイズが減少し始めるときに、流入弁を（最初に）開放位置のままにしておくことが可能になる。その結果、動作チャンバ内に包含された流体は、「真の」動作が実行されることなく、流体リザーバ内に運ばれて戻される。動作チャンバ内に残っている流体は、電気的作動可能流入弁が電気制御パルスによって閉じられたときにのみ、受動流体流出弁を介して高圧管路の方向に汲み出される。この特別な設計により、電気的整流式油圧ポンプによって「効果的に」汲み出される油圧油の流れを、相当程度にきわめて迅速に、具体的には、あるポンプストロークから次のポンプストロークへと、変化させることが可能である。これは、結果として、流体バッファを設ける必要がなくなり、ほとんどの場合、高圧下にある流体を、安全弁を介して「未使用」の状態で放出する必要がなくなるという利点を有する。その結果、この種の合成整流式油圧ポンプは、従来の動作ポンプよりも著しく経済的に動作することができる場合もある。

流体流入弁および同様に流体流出弁の両方が電気的作動可能弁によって置き換えられる場合には、非常に高速に調節することが可能な油圧モータを実現することもできる。

電気的整流式流体ポンプによって運ばれる流体の流動（流体モータについても同じことが同様に当てはまる）を、その都度現在必要とされる流体の流動に一致させるための各種の方法およびアルゴリズムが説明されている。

例として、欧州特許第１５３７３３３Ｂ１号明細書は、完全ストロークポンピングモード、部分ストロークポンピングモードおよびアイドルストロークポンピングモードが相次いで実現されることによって流体の特定の流動が発生し、実際に必要な送出量が平均して提供される方法を説明している。十分な平滑化を実現するために、高圧バッファ容量が提供される。ただし、このバッファ容量は従来の油圧ポンプよりも小さい容量を有する。欧州特許第１５３７３３３Ｂ１号明細書では、部分ストロークポンピングモードは、常におよそ１７％の固定したポンピング容量を用いて実施されるが、欧州特許出願公開第２２４６５６５Ａ１号明細書では、前記文献に説明されている方法が洗練されている。前記文献は、部分ストロークポンピングモードのために実質的に任意の望ましい部分容量を可能にすることを（最初に）提案している。流入弁および／または電気的整流式油圧ポンプの騒音の発生および／または時期尚早な摩耗を防止するために、流入弁を通る流体流量が高くなりすぎる場合にのみ、特定の容量範囲が除外される。具体的には、欧州特許出願公開第２２４６５６５Ａ１号明細書に提案されている方法の場合には、好適なアルゴリズムを用いて、直後の動作ストロークのポンピング量を算出するだけでなく、複数の直後に差し迫った動作ストロークがある時点であらかじめ算出される。その結果、発生する流体の流動の質は概ねより良好になる。特に、残留脈動をさらに抑制することができる。

電気的整流式油圧ポンプは今や極めて相当な発展状況に達してはいるものの、依然としてさらなる改善を求める要求がある。具体的には、現在の研究の目的は、電気的整流式油圧ポンプをより小さく、より軽くし、購入費用および運転費用をさらに低減し、前記油圧ポンプによって必要とされるエネルギー、特に、前記油圧ポンプによって必要とされる電気エネルギーをさらに低減することである。

したがって、本発明の目的は、流体動作機械を作動させるための方法であって、流体動作機械を作動させるための従来技術から周知の方法と比較して改善された、方法を提案することである。本発明のさらなる目的は、流体動作機械のための制御デバイスであって、流体動作機械のための従来技術から周知のコントローラと比較して改善された、制御デバイスを提案することである。本発明のさらなる目的は、従来技術から周知の流体動作機械と比較して改善された特性を示す流体動作機械を提案することである。

本発明はこれらの目的を達成する。

前記発明は、流体動作機械を作動させるための方法であって、流体動作機械は、周期的に変化する容量を有する少なくとも１つの動作チャンバと、高圧流体接続部と、低圧流体接続部と、高圧流体接続部および／または低圧流体接続部を動作チャンバに作動可能に接続するための少なくとも１つの電気的作動可能弁と、を有し、少なくとも１つの電気的作動可能弁は流体要求量および／または要求機械動力に依存して作動される、方法を、少なくとも１つの電気的作動可能弁が、少なくとも１つの電気的作動可能弁を作動させるために必要とされる電気出力に少なくとも一時的に追加的に依存して作動されるように、実施することを提案する。換言すれば、提案される方法は、電気的整流式流体動作機械を作動させるための方法であって、少なくとも１つの電気的作動可能弁（具体的には、少なくとも１つの動作チャンバのための流体吸入弁および／または流体排出弁）が、少なくとも１つの電気的作動可能弁を作動させるために必要とされる電気出力に少なくとも一時的に追加的に依存して作動される、方法であってもよい。以前の開発では、電気的整流式流体動作機械を作動させる際の主眼は、できるだけ有利な流体の流動に置かれるか（油圧ポンプとしての運用の場合）、または発生する機械動力に置かれていた（油圧モータとしての運用の場合）。プロセスにおける「副作用」に対するさらなる考慮はなされていなかった。この点については、特に、好ましくない作動パターンに起因して、受け入れがたい運転騒音および／または容認しがたいほどに増大した機械的摩耗が生じた場合にのみ、「例外扱い」が行われていた。しかし、今回、本発明者らは、自ら驚いたことに、電気的整流式油圧ポンプは今や、電気的作動可能流体弁を動作させるために必要とされる出力がある程度重要な役割を果たし得る開発状況に達したことを見いだした。電気的作動可能流体弁を非常に迅速にかつ正確に切り換えることを可能にするためには、特に、大きな電流が必要とされ、したがって、対応する電気出力が、前記流体弁を動作させるために必要とされる。それゆえ、例えば、自動車運転（フォークリフトトラック、車両、多用途車、掘削機および同様のもの）の場合には、それに応じた電気出力が、それに応じて寸法設定された発電機によって提供されなければならない。例えば、内燃機関が発電機を駆動する役割を再び果たす。この場合には、必要とされる電流が燃料消費に重大な影響を与えることはもっともである。しかし、さらに、発電機、一時的バッファ蓄電のために利用されてもよいバッテリ、および、特に、同様に、電気的作動可能弁を作動させるために用いられるパワーエレクトロニクスシステムも、電気的作動可能弁のための（実質的に）任意の所望の作動パターンを発生させることができるように、それに応じた大きな寸法のものでなければならない。これまで、問題の構成要素は、全ての電気的作動可能弁が同時に作動されることを可能にするように寸法設定されており、これは、それに応じた大きさの寸法設定を必要とした（その上、実際には、安全マージンが通常考慮された）。しかし、本発明者らは、電気的作動可能弁のうちの特に大きな割合が同時に作動されなければならなくなることは、従来の用途ではまれにしかないことを見いだした。したがって、以前の電気的整流式流体動作機械の寸法設定の大きな負荷範囲は、まれにしか使われないか、または全く使われない。したがって、対応する構成要素は、実際に使用したときに動作挙動が悪影響を受けることも、問題がより頻繁におよび／または目立って発生することもなく、より小さく寸法設定することが原理的に可能である。例として、構成要素を、電気的作動可能弁のうちの最大５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％のみを同時に作動させることができるように寸法設定することが可能である。問題の構成要素の重量および体積の対応する節減は通常、「直接的な」影響を与えるだけでなく、例えば、自動車運転時に加速させなければならない質量が小さくなるため、特に、プロセスにおける「間接的な」影響も与える。その結果、電気的整流式流体動作機械全体までもより小さく設計し得る。上述の寸法縮小の実現を可能にするために、本発明者らは、流体動作機械の少なくとも１つの電気的作動可能弁を作動させる際に、少なくとも１つの電気的作動可能弁を作動させるために必要とされる電気出力を少なくとも一時的に追加的に考慮することをさらに提案した。この情報は、特に、作動パターンを、現在必要とされている流体の量／機械動力からのいくらかのずれが（特に同様に一時的に）許容されるように変更するという趣旨で、考慮することができる。代替として、またはそれに加えて、特に一時的に、発生流体量もしくは機械動力のより高い残留変動を受け入れること、ならびに／または特に一時的に、より高い騒音の発生もしくは流体動作機械の摩耗の増大を受け入れることも可能である。初期実験により、極めて相当なコストの低減、エネルギーの節減およびスペースの節減が結果として可能になり、電気的整流式流体動作機械の動作方法への悪影響は通常ごくわずかしかないことが示された。パワーエレクトロニクスシステムによって発生する廃熱もさらに低減させることができる（およびこれは、ヒートシンク、ファンおよび同様のものの寸法設定にも影響を与えることができる）。

本方法の好ましい設計変形例によれば、少なくとも上方電気出力限界、具体的には、少なくとも１つのソフト電気出力限界および／または少なくとも１つのハード電気出力限界、が考慮されることが提案される。「ハード電気出力限界」は、具体的には、少なくとも通常の動作条件下では、いかなることがあっても超えてはならない値を意味すると理解されるべきである。例として、前記値は、それを超えてしまうと、電気的作動可能弁の十分に正確かつ／または信頼できる作動がもはや可能でなくなるように、制御信号に悪影響を与える値であってもよい。これは、例えば、制御電子システム（またはその部品）が障害を起こし、「通常動作」を再開することができるようになるまでに一定の時間（例えば数秒）が最初に必要とされる場合も含み得る。「ソフト電気出力限界」は、具体的には、ある動作条件下において、および／または一時的に（特に短時間）超えてもよい値を意味すると理解されるべきである。前記値は、例えば、電気出力半導体内で生み出される損失熱をもはや（完全に）放散させることができなくなり、したがって、対応する構成要素は時間とともに許容不可能なほどに加熱されることになるであろう電気出力であってもよい。しかし、前記構成要素はいくらかのヒートバッファを有するため、問題の構成要素を「回復する」ために十分な時間がその後、利用可能であるならば、この種の出力限界を短時間超える状況は害を及ぼさない。

本方法を、少なくとも１つの上方電気出力限界が、少なくとも１つの制御デバイスの少なくとも１つの部品によって少なくとも一時的におよび／もしくは少なくとも部分的に規定され、ならびに／またはシステム内で利用可能な電気出力によって少なくとも一時的におよび／もしくは少なくとも部分的に規定されるように、実施することがさらに提案される。少なくとも１つの制御デバイスの部品は、具体的には、電気出力半導体、電気抵抗器、コンデンサ、その他の一時エネルギー蓄積デバイス、および同様のものを意味すると理解することができる。前記部品は、具体的には、動作中に著しく熱くなる構成要素、および／もしくは電気エネルギーを伝導する構成要素であってもよく、ならびに／または一時的バッファであってもよい。システム内で利用可能な電気出力は、具体的には、「電気的整流式流体動作機械の外部」に位置する構成要素によって提供される電気出力を意味すると理解されるべきである。例えば、電気的整流式流体動作機械がフォークリフトトラック内に装備される場合には、前記電気出力は、フォークリフトトラックが提供することができる電気出力であってもよい。この電気出力は、例えば、フォークリフトトラックの動作条件（例えば、照明デバイス、電気ヒータ、特に、比較的長期間使用しなかった後、および／または始動プロセス後の、低充電状態における再充電可能バッテリ、内燃機関の回転速度、および同様のものによる所要出力）のために、変化し得る。言うまでもなく、システム内で利用可能な電気出力は総体的に「デバイス全体」の構造によっても規定される。例えば、定常的運転時には実現することができない、一時エネルギー蓄積デバイスを用いた、限定された時間にわたる弁作動サイクルを実現することが可能である。この目的のために必要とされる追加の所要出力は、一時エネルギー蓄積デバイスから短時間引き出すことができる。ただし、その後に、一時エネルギー蓄積デバイスのための一定の回復期が必要とされる。

さらに、本方法を、複数の電気的作動可能弁が作動され、電気的作動可能弁は、具体的には、異なる動作チャンバに関連付けられ、動作チャンバは好ましくは、互いに対してずれた位相を持たせて配列され、および／または並列に動作する複数の動作チャンバが設けられるように、実施することが提案される。とりわけこの種の場合には、特に、一定の動作条件下において、より多数の電気的作動可能弁を同時に作動させることが必要になり得る（この場合には、「同時に」とは、一部のみ重なり合う作動パルス、および／または時間に関して互いに近接しているが、分離している作動パルスを意味すると理解することもできる）。すでに述べたように、最初の測定によって、このように「好ましくない」作動サイクルはまれにしか生じず、ほとんどの場合、許容可能な悪影響に対処すること、または結果として生じる悪影響を受け入れることが可能であることが示された。

提案されている方法の可能な一設計変形例は、弁作動パターンが、バッファ変数を用いて算出されることである。動作サイクルごとに、例えばポンプサイクルごとに、流体要求量が前記弁作動パターン内に「プラス側」で繰り入れられる。好都合であると同時に許容可能なポンプストロークが各場合においてバッファ変数の現在値に基づいて決定され、現在作動されているポンプストロークはバッファ変数を関連値だけ減少させる。その結果、単純な方法で、（部分的に）保留された値を後の時点で「補い」、ひいては必要量を最終的に実現することが可能になる。結果として生み出される変動はほとんどの場合十分に小さく、したがって、不利な効果はほとんどの場合もたらされないか、または適度な範囲までしかもたらされない。言うまでもなく、特に、「禁止領域」の提供および／または将来のいくつかのポンプサイクルのための算出等の、従来技術においてすでに提案されている発展形態もまたこの目的のために用いることができる。加えて、または代替として、「緊要の場合」には、特に、いくらかの「過剰供給」（例えば、ポンプの場合には、必要量を超えて増加された流体のためのポンピング容量）を、対応する弁作動パターンによって提供することが可能である。この場合には、電気出力限界（具体的には、ソフト電気出力限界および／またはハード電気出力限界）が、弁作動パターンを用いて考慮される。「過剰供給」はその後、（例えば、ポンプの場合には、安全弁または同様のものを介して（高圧）流体を放出することによって、ある程度「機械的に破棄する」ことができる。ここで、「過剰供給」に頼ることは統計上比較的めったに必要ないことに留意されたい。したがって、「諸般の事情を考え合わせてみると」、この種の設計によって、システム全体のエネルギー効率の増大をもたらすことができる。

さらに、本方法を、バッファ変数の値のため、および／または予想される流体要求量の値のため、および／または予想される要求機械動力の値のために、外挿アルゴリズムが用いられるように、実施することが提案される。その結果、本方法をさらにより有利な方法で実施することができる。例えば、恐らく間もなく要求される流体要求量は増加するであろうと予想される場合には、できるだけ多くの境界条件ができるだけうまく満たされるように、作動パターン（とりわけ、１つまたは複数の電気的作動可能弁を作動させるために必要とされる電気出力が考慮される作動パターン）を選択することができる。例えば、（将来予想される要求量は別として）２つの異なる好都合の作動サイクルが存在する場合には、（恐らく）増加する所要出力を前提として、増加する所要出力がよりうまく満足されることができる変形形態を選択することができる。

さらに、本方法を、少なくとも、流体要求量および／または要求機械動力と、所要電気出力に関する変更の適用後に実際に利用可能な流体の量、または実際に利用可能な機械動力との差が判定され、特に、誤差変数に記憶されるように、実施することが提案される。誤差変数は、特に、好適な補正機構を実施するために用いることができ、場合により、通常は誤差変数が過度に増大すると予想されるときに、本来「望ましくない」補正機構を許すために用いることができる。ただし、誤差変数は、すでに上述したバッファ変数に実質的に対応するか、または前記バッファ変数と実質的に一致することも可能である。いずれの場合においても、提案されている設計によって、必要な流体要求量または必要な要求機械動力をよりうまく、かつより正確に満足させることができる。

さらに、本方法を、特に、誤差変数の決められた値を超えると、特定の補正方法が用いられ、特に、通常は許されない部分的ポンプ量が許されるような方法で、実施することが提案される。その結果、一方における、所要量をできるだけ正確な様態で満たすことと、他方における、（特に、摩耗および／または騒音の発生に関して）できるだけ有利な動作挙動との間の一種の妥協点を見いだすことが可能になる。したがって、特に好ましくない動作条件を所与として、別様に通常の基準が用いられると、例えば、誤差が過度に高まることになる場合には、その代わりに、流体動作機械の運転騒音および／または摩耗の（通常比較的低い）増大を受け入れることができる。多くの場合、この種の条件はまれにしか生じず、および／または短時間の間しか生じないため、これは必ずしも害を及ぼすことにならない。

また、本方法を、複数の異なる弁作動パターンがあらかじめ算出され、記憶されるような方法で、実施することも可能である。この種の実施形態では、できるだけ有利な弁作動サイクルを実現するために、比較的大量の算出時間をできるだけ良好な弁作動サイクルの作成に投入することができる。この種の弁作動パターンは、大量に、費用効果の大きい方法で、今日入手できる電子メモリ内では小さな所要空間を与えられるだけで、記憶することができる。その後、これらの弁作動パターンは、流体要求量および／または要求機械動力に応じて呼び出すことができる。場合により、２つの記憶された値および同様のものの間で内挿法が実行可能であってもよい。しかし、一定数のポンプストロークを「将来」流体動作機械の運転中に算出し、算出された値を一時的に記憶することも可能である。これは、例えば、それ自体が周知である「ルックアヘッド」アルゴリズムによって実現することができる。

さらに、上述した形式の方法を少なくとも一時的に実施するように形成および設計された制御デバイスが提案される。このとき、このような方式で形成された制御デバイスは、以上に提案されている方法に関してすでに上述した利点および特性を少なくとも類似的な方式で有することができる。また、制御デバイスを−少なくとも類似的な方式で−発展させることも可能である。

具体的には、制御デバイスは、少なくとも、電子メモリデバイス、プログラム可能データ処理デバイス、半導体構成要素および／または一時エネルギー蓄積デバイスを有することが可能である。この種の制御デバイスは初期実験において特に有利であることが証明されている。一時エネルギー蓄積デバイスは、具体的には、コンデンサ、および場合によっては同様に再充電可能バッテリを意味すると理解されてもよい。コンデンサの場合には、例えば、いわゆる金キャップコンデンサの場合のように、大きな静電容量が好ましくは好都合である。この種の一時エネルギー蓄積デバイスを用いて、例えば短期間、増大した電気出力を引き出すことができ、それにより、制御デバイスおよび場合によりその他の構成要素の寸法設定を所与として定常的に可能であるよりも多くの弁をある程度、短期間作動させることができる。これは有利であることが分かる。

最後に、以上に提案されている形式の方法を少なくとも一時的に実施するように形成および設計され、ならびに／または上述の形式の少なくとも１つの制御デバイスを有する流体動作機械、特に、電気的整流式流体動作機械が提案される。このとき、流体動作機械は、上述の方法および／または上述の制御デバイスに関してすでに上述した利点および特性を少なくとも類似的に有することができる。さらに、流体動作機械は、上述したように（少なくとも類似的に）発展させることができる。

以下において、有利な例示的実施形態を用い、添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。

電気的整流式油圧ポンプの可能な例示的一実施形態の基本図を示す。 好ましくない作動パターンの一例を示す。 電気的整流式油圧ポンプを作動させるための方法の実行可能な例示的実施形態のためのフローチャートを示す。

図１は、いわゆるウェディングケーキ型の電気的整流式油圧ポンプ１（「ウェディングケーキ型ポンプ」）の１つの実行可能な例示的実施形態を示す。油圧ポンプ１は、各々互いから３０°の角距離だけ離間して配列された、合計１２個のシリンダ２、３を有する。空間的理由のために、シリンダ２、３は異なる平面内に配列されている。具体的には、前後に並べて配置され、この場合には各々６つのシリンダ２、３を有する２枚の円板の形態で配列されている。シリンダ２、３を含む２枚の円板は、この場合には、図面の平面に垂直な方向に連続して配置される。それぞれのシリンダ２、３は各々、各円板内において互いから６０°角度的に離間されている。２枚の円板は各々互いに対して３０°「回転されている」。

シリンダ２、３内には、各々運動させることができ、各々一定の角度回転させることができるピストン４が配置されている。ピストン４の底面５は、摺動する底の形態になっており、回転軸７の周りに運動される偏心回転する偏心輪６上で支持される。ピストン４の上面８はピストン４の壁と共に流体密封クロージャを形成する。偏心輪６によって引き起こされるシリンダ２、３内のピストン４の上下運動の結果、ポンプチャンバ９の容量の周期的変化が生じる。

各シリンダ２、３は電気的作動可能弁１１に、弁１１の側は油圧油リザーバ１３に、対応する油圧管路１０を介して接続される。油圧油リザーバ１３は通常、周囲気圧にさらされる。

さらに、本例に示される例示的実施形態では、各シリンダ２、３は油圧管路１０を介して受動逆止弁１２を用いて高圧収集器（本例では図示せず）に接続される。この場合には、高圧収集器は高圧貯蔵手段を有することができる。しかし、例えば、ある程度の弾性を通常有する高圧ホースによって一種の「高圧貯蔵機能」を実現することも実行可能である。この種の場合には、高圧ホースは油圧負荷に（例えば油圧モータに）直接通じることが可能である。

図解上の理由のために、油圧管路１０、電気的作動可能弁１１および逆止弁１２は１度しか図示されていない。油圧油リザーバ１３および／または高圧収集器は一般的に、シリンダ２、３のうちの複数にとって、および／またはそれらの全てにとって同一である。

電気的作動可能弁１１は、電子コントローラ１４を用いて電気的に作動される。具体的には、電子コントローラ１４は、好適な作動プログラムが記憶されたメモリ１５を有することができる。電子コントローラ１４は、電気的作動可能弁１１ごとに個別に設計されるか、および／または電気的整流式油圧ポンプ１の電気的作動可能弁１１の一部もしくは全てを作動させることができる。電子コントローラ１４は場合によりさらなる作業を実行してもよい。具体的には、電子コントローラ１４は、例えば、電気的作動可能弁１１を作動させるために相応に寸法設定された電気出力半導体構成要素を有するシングルボードコンピュータである。

電気的整流式油圧ポンプ１の運転方法は、全ポンプチャンバ容量を「効果的に」汲み出すこと（すなわち、高圧収集器の方向に移動させること）を可能にするだけでなく、部分的ストロークまたはゼロストロークも可能になる。

シリンダ２、３内のピストン４が下方に動くと、生み出された負圧が電気的作動可能弁１１を開き、油圧油が吸引によって油圧油リザーバ１３から油圧管路１０および電気的作動可能弁１１（低圧弁）を介して吸い込まれる。ピストン４が下死点に達すれば、「伝統的な」油圧ポンプにおいては、受動取り入れ弁は自動的に閉じるであろう。しかし、本例に示される電気的整流式油圧ポンプ１の場合には、電気的作動可能弁１１は（それが何らかの他の方法で作動されないかぎり）最初は開いたままになっている。その結果、油圧油は、最初は負荷を伴わずに（およびしたがって高圧収集器の方向に汲み出されずに）、最初は、依然として開いている電気的作動可能弁１１を通って油圧油リザーバ１３内に押し戻される。シリンダ経路の一定部分の後に今度は電気的作動可能弁１１が閉じられると、ポンプチャンバ９内では圧力が急激に増大し、容量の残りの部分は受動逆止弁１２（高圧弁）によって高圧収集器の方向に「効果的に」汲み出される。上述の運転方法は部分的ストロークに対応する。

電気的作動可能弁１１がシリンダ４の下死点において直ちに閉じられる場合には、電気的整流式油圧ポンプ１の運転方法は「伝統的な」油圧ポンプ（完全ポンプストローク）に対応する。しかし、電気的作動可能弁１１が全く閉じられない場合には、電気的整流可能油圧ポンプ１はアイドリングモード（アイドリングストローク）になる。

現在慣例となっている電気的整流式油圧ポンプの設計では、電気的作動可能弁１１は、比較的大きな電流を印加することによって閉じられる。対照的に、印加される電流（または電圧）が全くない（または不十分である）場合には、電気的作動可能弁１１は開放位置にとどまる。（「逆の」スイッチング論理を有する設計もある程度存在する。この種の場合には、本説明、具体的には以下に示す説明をしかるべく調整しなければならない。）

電気的作動可能弁１１を閉じるための制御パルスが遅くに生じるほど、汲み出される容量の割合は小さくなることは明らかである。したがって、例えば、一方が他方の直後に続く（例えば、互いに対して３０°ずれている）２つのシリンダの場合において、前のシリンダは部分的ポンプストロークを発生させるように意図され、後のシリンダは完全ポンプストロークを発生させるように意図される場合には、直前を進んでいるシリンダが容量で９３．３％の割合のみを発生させるように意図されていれば（１８０°の回転は１００％のポンプ性能に対応する）、２つのシリンダの電気的作動可能弁１１を同時に作動させなければならない。しかし、異なる作動パルスの重なりは、まさにこの種の場合にのみ生じ得るわけではない（このような場合は恐らく実際にはそれほど頻繁に生じないであろう）。むしろ、電気的作動可能弁を閉じるための信号は一定の期間にわたって印加する必要があるため、この種の重なりはかなりより頻繁に生じ得る。

電気的整流式油圧ポンプのための典型的な値をとると、必要とされる作動時間は４ｍｓである。３０００ｒｐｍで動作する油圧ポンプから考えを進めると、完全ピストンストロークのための継続時間は結果として２０ｍｓになる。したがって、１８０°＋７２°の異なる作動パルスの潜在的重なりが生じ得る。極端な場合には、１２本のシリンダのポンプにおいては、指示された値により最大８本のシリンダの同時作動が起き得る。

図２はこの効果をグラフで示す。図２のグラフにおいて、横軸上には、回転角１６（偏心輪６の位置）が示されている。縦軸上には、異なる番号１７のシリンダ（合計１２個のシリンダ）のための作動電流が示されている。グラフ内に示される斜めに走る線１８、１９は、それぞれの下死点１８（油圧油放出期の開始；ポンプチャンバ容量が減少する）または上死点１９（液体放出期の終わり；ポンプチャンバ容量が最小値にある）のプロファイルに対応する。時間は４ｍｓの作動期間および３０００ｒｐｍに関係する。

図２に示される状況は、個々のシリンダが以下のように作用を受ける場合に生じる：
シリンダ１−１％、シリンダ２−１０％、シリンダ３−３３％、シリンダ４−６０％、シリンダ５−６６％、シリンダ６−９０％、シリンダ７−１００％、シリンダ８−１００％、シリンダ９−１００％、シリンダ１０−１００％、シリンダ１１−１００％、シリンダ１２−５０％。図から推量することができるように、８本のシリンダが実際に同時に作動される（具体的には、「１８０°」の少し手前におけるシリンダ１〜８）。いくつかの作動サイクルも直後に続き、したがって、作動電子システム（電子コントローラ１４）は、回復するための時間があまりない。

ここで、電子コントローラ１４がこの種の「最悪の場合の」シナリオのために設計される場合には、それは、８つの電気的作動可能弁１１を同時に作動させることができるように寸法設定されなければならない。これはそれ相応に高価で複雑になる。さらに、電子コントローラ１４は、対応するサイズ（設置スペース）を有しなければならない。電子コントローラ１４の冷却もそれ相応に寸法設定されなければならない。

しかし、それが単に「成り行き任せ」にされ、電子コントローラ１４が、例えば、６つの作動サイクルしか同時に実行することができないように寸法設定される場合には、電流源は、最後の２本のシリンダ（本例に示されている例では、シリンダ６および８）の作動の開始時に停止するであろう。これは、ほとんどの場合、これらの２つの弁がもはや閉じることができなくなるという結果をもたらすだけでなく、さらに、シリンダ１〜５および７の他の弁も場合によってはもはや（完全に）閉じなくなるであろう。なぜなら、シリンダ６および８の作動を開始する目的からすると、これらは恐らくまだ（完全に）閉じられていないからである。さらに広範囲に及ぶ不利点は、電流源は通常、電子コントローラ１４が再び動作する準備ができるまで１〜２秒の回復時間を通例必要とするような方法で停止することであろう。この種の挙動は許容できない。

したがって、この場合には、電子コントローラ１４が、必要な所要電流も考慮し、それに応じて、電気的作動可能弁１１を作動させる際の作動サイクルを調整することが提案される。

例えば、３５％の流体要求量がある場合には（以下においては、２０％〜８０％のポンピングインターバルは「禁止され」、その結果、騒音の過度の発生がなく、および／または摩耗が低減されると仮定される）、この流体要求量は３つのポンピングストロークによって、具体的には、シーケンス１００％−０％−５％（ポンピングストローク３つごとに１０５％＝平均３５％）によって、都合良く発生させることができる。

このとき、「最後の」シリンダの５％の作動によって、電子コントローラ１４の最大出力を超えてしまうことになる場合には、最後のポンピングサイクルは保留され、その結果、シーケンス１００％−０％−０％が生じる。これは、（３つのポンピングストロークの後に）５％の誤差値を生じさせる。

この誤差値は記憶され、流体要求量と「釣り合いを取られる」。流体要求量が３５％のままにとどまる場合には、前の不足分を埋め合わせるために、３６．６７％のポンピング容量（３つのサイクルの場合には１１０％）を作り出さなければならない。これは今度はポンピングシーケンス１００％−０％−１０％によって実施することができる。

これで、結果として生じるポンピングシーケンス１００％−０％−０％−１００％−０％−１０％は、必要とされる３５％の平均値に対応する。

最後に、図３は、電気的整流式油圧ポンプ１を作動させるための方法をより詳細に説明する概略フローチャート２０をさらに示す。

最初のステップ２１において、流体要求量を読み込む。次のステップにおいて、読み込んだ流体要求量を、誤差パラメータを考慮して変更する（ステップ２２）。誤差パラメータは、「過去において」求められた流体要求量からずれる必要があった程度を記述する。したがって、（場合により、いくらか比較的長い期間にわたってのことにはなるが）、ステップ２２は、実際に求められている流体要求量を平均で提供する。

ステップ２２において変更された流体要求量に基づき、電気的作動可能弁のための作動シーケンスを算出する（ステップ２３）。作動シーケンスを算出する際には、必要な所要電気出力も考慮する。それゆえ、これは、流体要求量に関してそれ自体が所望される作動シーケンスが、最大電気出力の超過を招くであろうから、この作動シーケンスを実現することができないという結果をもたらす場合もある。

こうして得られた作動シーケンスを用いて弁を作動させる（ステップ２４）。これと並行して、実際に汲み出された流体の量と求められている流体の量との間のずれを記述する誤差パラメータを−必要に応じて−変更する。

弁に対する作動シーケンスが実施された後に、本方法（矢印２５）は開始に戻る。

例示的実施形態は油圧ポンプに関するものであるが、言うまでもなく、そこで説明されている考え方は、油圧モータのために、または油圧ポンプおよび油圧モータを含む組み合わせのために用いることも可能である。

１ 電気的整流式油圧ポンプ
２ シリンダ
３ シリンダ
４ ピストン
５ 底面
６ 偏心輪
７ 回転軸
８ 上面
９ ポンプチャンバ
１０ 油圧管路
１１ 電気的作動可能弁
１２ 逆止弁
１３ 油圧油リザーバ
１４ 電子コントローラ
１５ メモリ
１６ 回転角
１７ シリンダの数
１８ 下死点
１９ 上死点
２０ フローチャート
２１ 流体要求量の読み込み
２２ 流体要求量の変更
２３ 作動シーケンスの算出
２４ 弁の作動
２５ 戻る

Claims (10)

1. 流体動作機械（１）を作動させるための方法（２０）であって、前記流体動作機械（１）は、それぞれが周期的に変化する容量を有する複数の動作チャンバ（９）と、高圧流体接続部と、低圧流体接続部と、前記高圧流体接続部および／または前記低圧流体接続部を前記複数の動作チャンバ（９）にそれぞれ作動可能に接続するための複数の電気的作動可能弁（１１）とを有し、前記複数の電気的作動可能弁（１１）の少なくとも１つ以上は流体要求量および／または要求機械動力に依存して作動される（２１）方法（２０）において、
   前記複数の電気的作動可能弁（１１）が、前記複数の電気的作動可能弁を作動させるために必要とされる電気出力に依存して作動されて一時的にまたは追加的にさらなる動作チャンバを動作し、さらに、
   前記流体要求量および／または前記要求機械動力と、前記必要とされる電気出力に関する変更の適用後に実際に利用可能な流体の量、または実際に利用可能な前記機械動力との差である誤差変数が判定され（２３）、その誤差変数が決められた値を超えると、通常は許されない部分的ポンプ量を許すこと（２３）を特徴とする、方法（２０）。
2. 前記複数の動作チャンバ（９）を所定のパターンで動作させる弁作動パターン（２３）を算出するため、少なくとも上方電気出力限界、具体的には、少なくとも１つのソフト電気出力限界および／または少なくとも１つのハード電気出力限界、が考慮されること（２３）を特徴とする、請求項１に記載の方法（２０）。
3. 前記少なくとも１つの上方電気出力限界が、少なくとも１つの制御デバイス（１４）の少なくとも１つの部品によって少なくとも一時的におよび／もしくは少なくとも部分的に規定され、ならびに／またはシステム内で利用可能な前記電気出力によって少なくとも一時的におよび／もしくは少なくとも部分的に規定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法（２０）。
4. 前記複数の動作チャンバ（９）は、互いに対してずれた位相を持たせて配列され、および／または並列に作動されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法（２０）。
5. 前記弁作動パターン（２３）が、前記誤差変数を用いて算出されること（２２）を特徴とする、請求項２に記載の方法（２０）。
6. 前記誤差変数の値のため、および／または予想される流体要求量の値のため、および／または予想される要求機械動力の値のために、外挿アルゴリズムが用いられることを特徴とする、請求項５に記載の方法（２０）。
7. 複数の異なる弁作動パターンがあらかじめ算出され、記憶されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法（２０）。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法を少なくとも一時的に実行するように形成および設計された制御デバイス（１４）。
9. 少なくとも、電子メモリデバイス（１５）、プログラム可能データ処理デバイス、半導体構成要素および／または一時エネルギー蓄積デバイスによって特徴付けられる、請求項８に記載の制御デバイス（１４）。
10. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法（２０）を少なくとも一時的に実施するように形成および設計され、ならびに／または請求項８もしくは９に記載の制御デバイス（１４）によって特徴付けられる流体動作機械（１）。

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