專利名稱：風扇驅動用模擬控制電路及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使風扇無級連續(xù)轉動來冷卻液體的風扇驅動用模擬控制電路及風扇驅動用模擬電路的控制方法。
近年來，將用熱敏電阻溫度計檢測的發(fā)動機的冷卻水或潤滑油的溫度傳送給調節(jié)器，由調節(jié)器無級變化電動馬達或液壓馬達的轉動，來控制發(fā)動機的冷卻水或潤滑油的溫度在適當?shù)姆秶鷥?。該控制是利用?shù)字電路根據(jù)調節(jié)器發(fā)出的指令來連續(xù)變化電動馬達或液壓馬達的轉動來進行的。
但是，在上述模擬電路中，由于電動馬達或液壓馬達的轉速一達到所設定的溫度就會有級地進行變化，故會在變化點(圖6所示的Ya點、Yb點)處產(chǎn)生大的聲音，令人討厭。另外，由于有級地變化電動馬達或液壓馬達的轉動速度，又會產(chǎn)生效率不高的問題。相對模擬電路，而使用微處理機的數(shù)字式調節(jié)器等的數(shù)字電路，成本變高。另外，由于電路變得復雜，所以故障檢修及維護保養(yǎng)也變得困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述的問題點，其目的在于提供一種容易進行故障檢修及維護保養(yǎng)，且利用廉價的模擬電路來使風扇連續(xù)轉動，結構簡單，并高效率地冷卻液體的風扇驅動用模擬控制電路及風扇驅動用模擬電路的控制方法。
為達成上述目的，本發(fā)明的風扇驅動用模擬控制電路包括直流電源；檢測由風扇冷卻的液體溫度，并輸出與檢測溫度成比例的溫度信號的溫度傳感器；接受溫度信號，并輸出與該溫度相對應的第1指令電流的溫度判定電路；放大第1指令電流，并作為第2指令電流輸出的差動放大電路；接受第2指令電流與直流電流，并將驅動指令電流輸出至電磁比例閥的驅動電路；接受驅動指令電流，控制風扇的轉動速度的電磁比例閥。
另外，在風扇驅動用模擬控制電路中，最好是，具有檢測輸出至電磁比例閥的驅動指令電流，并輸出反饋電流至差動放大電路的反饋電路，所述的差動放大電路對第1指令電流與反饋電流進行加減計算并乘上增益量，輸出第2指令電流。
另外，在風扇驅動用模擬控制電路中，最好在直流電源與驅動電路之間設置電流過載保護電路。
另外，在風扇驅動用模擬控制電路中，最好設置有向自溫度判定電路輸出的第1指令電流中施加高頻的高頻電路。
本發(fā)明的風扇驅動用模擬電路的控制方法是，由溫度傳感器檢測液體溫度，并對應來自溫度傳感器的溫度信號，使風扇無級連續(xù)地轉動來冷卻液體，以將液體的溫度控制在規(guī)定范圍內。
根據(jù)上述模擬電路及控制方法，由于風扇無級連續(xù)變化地轉動，所以現(xiàn)行切換時所產(chǎn)生的不同聲響等噪音不再發(fā)生，安靜地進行轉動，并無級連續(xù)變化提高了效率。另外，由于具有溫度判定電路、反饋電路等的模擬控制主體部是由模擬電路所形成，所以得容易進行故障檢修及維護保養(yǎng)，并且耐熱性好，設備簡單，且廉價。
由于設有反饋電路，所以檢測流至電磁比例閥的負載電流，作為反饋電流返回到差動放大電路，經(jīng)差動放大電路合并成驅動指令電流，再乘上增益量輸出至驅動電路，可控制電磁比例閥進行工作。這樣，在電磁比例閥中，自驅動電路供給正確的電流，使自電磁比例閥供給正確的壓油，才能將風扇與液體的溫度相對應以正確的轉速進行轉動，從而可送出所需的冷卻風。
由于直流電源與驅動電路間設有電流過載保護電路，故驅動電路中不會供給過載電流，可靠的保護驅動電路及電磁比例閥，使之不會發(fā)生故障。另外，因為設有高頻電路，向自溫度判定電路輸出的第1指令電流中施以高頻作為驅動指令電流輸出至電磁比例閥，所以，電磁比例閥接受高頻頻率與高頻振幅，其螺線管即使在零點處稍有動作，也會與驅動指令電流相對應可靠地進行工作。這樣，電磁比例閥即使流量多或油溫高也會可靠地工作，能形成與適用于大流量的電路。
圖2是實施例的風扇驅動用模擬主體部的電路圖。
圖3是實施例的液體溫度與風扇轉動速度及驅動指令電流的關系說明圖。
圖4是實施例的將輸入值較正為輸出目標值的實例的說明圖。
圖5是實施例的比較三角波與指令電流并進行切換的實例的說明圖。
圖6是現(xiàn)行的液體溫度與風扇轉動速度的關系說明圖。
具體的實施方式以下，參照附圖對本發(fā)明的風扇驅動用模擬電路的實施例進行說明。
首先，參照

圖1至圖5對風扇驅動用模擬電路的一實施例進行說明。圖1是風扇驅動用模擬控制電路圖，圖2是風扇驅動用模擬控制主體部的電路圖，圖3是液體溫度與風扇轉動速度及驅動指令電流的關系說明圖，圖4是將輸入值較正為輸出目標值的實例說明圖。圖5是比較三角波與指令電流并進行切換的實例說明圖。
圖1是風扇驅動用模擬控制電路1的一實例的示意圖，風扇驅動用模擬控制電路1主要由溫度傳感器3、模擬控制主體部5、冷卻風扇7、發(fā)動機11、液壓泵12、液壓馬達13、流量調整部15構成。風扇驅動用模擬控制電路1由溫度傳感器3檢測的冷卻水的溫度T作為溫度信號Te輸入至模擬控制主體部5，模擬控制主體部5與冷卻水的溫度T相對應使冷卻風扇7無級連續(xù)轉動，控制冷卻水的溫度T在規(guī)定的范圍內(圖3的液體溫度Tr至Th之間)，其轉動控制如下述進行。
由發(fā)動機11所驅動的液壓泵12將壓油噴出至液壓馬達13內，并轉動與液壓馬達13相連接的冷卻風扇7。液壓馬達13接受自液壓泵12噴出的經(jīng)流量調整部15調整后的壓油，并以與流量相對應的轉動速度進行轉動。流量調整部15由節(jié)流件17、流量調整閥18、電磁比例閥19及模擬控制主體部5所形成，進行調整流量。節(jié)流件17配置在液壓泵12與液壓馬達13之間，節(jié)流件17節(jié)制液壓泵12的壓油，在上游側及下游側產(chǎn)生不同壓力的引導壓，該引導壓被傳給流量調整閥18。
流量調整閥18配置在自節(jié)流件17的上游分支的第1配管21上，其一端接受節(jié)流件17的上游引導壓，而另一端接受下游引導壓與來自電磁比例閥19的壓油，移動未圖示的閥柱，可將液壓泵12的壓油返回到油箱22。電磁比例閥19配置在自液壓泵12與節(jié)流件17之間分支的第2配管23上，其與模擬控制主體部5的驅動指令電流If相對應工作，將來自液壓泵12的壓油輸送至流量調整閥18，一邊由流量調整閥18調整液壓泵12的噴出量，一邊返回到油箱22。
例如，電磁比例閥19在模擬控制主體部5的驅動指令電流If小的時候，減小打開度將低壓的壓油輸送至流量調整閥18，減少自流量調整閥18向油箱22的返回量，增大液壓馬達13的轉動速度。此時，冷卻水的溫度T比圖3的高溫度Th還要高，風扇轉動速度保持在上限風扇轉動速度Nh。與此相反，電磁比例閥19在模擬控制主體部5的驅動指令電流If大時，加大打開度將高壓的壓油輸送至流量調整閥18，增多自流量調整閥18向油箱22的返回量，減小液壓馬達13的轉動速度。此時，冷卻水的溫度T比圖3的低溫度Tr還要低，風扇轉動速度保持在下限風扇轉動速度Nr。
冷卻水的溫度T處于圖3的高溫度Th與低溫度Tr之間時，風扇轉動速度在上限風扇轉動速度Nh與下限風扇轉動速度Nr之間，與冷卻水的溫度T相對應地無級連續(xù)變化地轉動。這樣，液壓泵12的噴出量由流量調整閥18改變流量后，供給至液壓馬達13內，可改變液壓馬達13的轉動速度，將與其相連接的冷卻風扇7無級連續(xù)地改變轉動速度。
由液壓馬達13驅動的冷卻風扇7將冷卻空氣輸送至散熱器25，冷卻其內部流動的冷卻水。冷卻風扇7與散熱器25內部流動的冷卻水的溫度T相對應可無級的改變轉動速度，以使冷卻水的溫度T處在規(guī)定的溫度范圍。散熱器25的冷卻水由溫度傳感器3測定，其測定的溫度T作為溫度信號Te輸出至模擬控制主體部5。溫度傳感器3與測定的溫度T的高低相對應變化電流進行輸出，溫度傳感器3最好使用隨著冷卻水的溫度T上升而阻值下降的熱敏電阻溫度計。
模擬控制主體部5將與冷卻水的溫度T相對應的驅動指令電流If輸出至電磁比例閥19，降低來自液壓泵12的壓油的壓力并將其輸送至流量調整閥18，由流量調整閥18調整液壓泵12的噴出量并返回到油箱22。因此，模擬控制主體部5與冷卻水的溫度T相對應可使冷卻風扇7無級變化地進行轉動，從而控制冷卻水的溫度處在規(guī)定范圍。
模擬控制主體部5主要由溫度判定電路31、高頻電路33、差動放大電路35、驅動電路37、電流過載保護電路39、異常電壓保護電路41及反饋電路43所形成。溫度判定電路31由溫度檢測放大器46與溫度比較器47所形成。溫度檢測放大器46接受來自溫度傳感器3的冷卻水的溫度信號Te，并與設定的低溫度Tr及比低溫度Tr設定得高的高溫度Th相比較，并輸出第1指令電流Iq至溫度比較器47。
此時，溫度檢測放大器46在溫度傳感器3的溫度信號Te沒有達到設定的低溫度Tr時輸出第1指令低電流Iqr；而溫度傳感器3的溫度信號Te超過設定的高溫度Th時輸出第1指令高電流Iqh。進一步，溫度傳感器3的溫度信號Te處在設定的低溫度Tr與高溫度Th之間時，可輸出與冷卻水的溫度信號Te相對應變化的第1指令電流Iq。溫度比較器47校正來自溫度傳感器3的輸入電壓并輸出補正指令電流Iqm。在溫度比較器47中，如圖2所示，將第1指令電流Iq通過W信號，例如，圖4中的自虛線到實線所示，進行電流輸出特性偏移調整與電流輸出特性增益調整，校正為補正指令電流Iqm。
高頻電路33由高頻生成電路49與高頻加法器50所形成。高頻生成電路49生成調整高頻頻率與高頻振幅的高頻波形并輸出至高頻加法器50。高頻加法器50在來自溫度比較器47的補正指令電流Iqm上加上來自高頻生成電路49的高頻波形進行輸出。差動放大電路35在來自高頻加法器50的補正指令電流Iqm上由差動放大器35a與來自反饋電路43的反饋電流進行加減計算，并乘上增益量K[Vo＝K(Vr-Vf)]進行放大，作為第2指令電流In，輸出至驅動電路37。
驅動電路37由三角波發(fā)生器51、驅動用比較器52，驅動電流輸出電路53所形成。三角波發(fā)生器51發(fā)生如圖5的實線(Y)所示的規(guī)定形狀的三角波。驅動用比較器52比較來自三角波發(fā)生器的三角波與來自差動放大電路35的第2指令電流In(Z)并進行切換，輸出至驅動電流輸出電路53。驅動電流輸出電路53，由來自驅動用比較器52的第2指令電流In將來自直流電源DC的電流調整為驅動指令電流If，輸出至電磁比例閥19。
電流過載保護電路39由電流過載檢測阻抗57與電流過載防止電路58所形成。電流過載檢測阻抗57檢測來自直流電源DC的進入驅動電流輸出電路53的直流電流，電流過載時，可通過電流過載防止電路58進行防止，使之不流至電磁比例閥19內。異常電壓保護電路41保護電路，以使自直流電源DC進入電流過載保護電路39的異常電壓不能進入。反饋電路43由電流檢測阻抗55與電流檢測放大器56所形成。電流檢測阻抗55檢測流至電磁比例閥19的負載電流并輸出至電流檢測放大器56，經(jīng)電流檢測放大器56放大后，作為反饋電流返回至差動放大器35a。
下面，關于驅動用模擬電路1的工作過程進行說明。散熱器25內部流動的冷卻水由溫度傳感器3測定，其測定的溫度T作為溫度信號Te被輸入至模擬控制主體部5的溫度判定電路31。溫度判定電路31由溫度檢測放大器46檢測冷卻水的溫度T并與被輸入的溫度信號Te進行比較。檢測的溫度沒有達到低溫度Tr時，低驅動指令電流Ifr經(jīng)高頻電路33、差動放大電路35及驅動電路37被輸出至電磁比例閥19，以使如圖3所示將冷卻風扇7以下限轉動速度Nr進行轉動。
溫度Te超過高溫度Th時，高驅動指令電流Ifh經(jīng)高頻電路33、差動放大電路35及驅動電路37被輸出至電磁比例閥19，以使如圖3所示將冷卻風扇7以上限轉動速度Nh進行轉動。另外，溫度信號Te處在低溫度Tr與高溫度Th之間時，在低驅動指令電流Ifr與高驅動指令電流Ifh之間可變的驅動指令電流If被輸出至電磁比例閥19，以使如圖3所示將冷卻風扇7以與該溫度相對應的轉動速度進行轉動。這樣，冷卻風扇7在低溫度Tr與高溫度Th之間無級連續(xù)變化地轉動，將冷卻空氣送風至散熱器25，以使冷卻水處在所需的溫度范圍。
在高頻電路33中，驅動指令電流If上施有高頻頻率與高頻振幅，電磁比例閥19的螺線管19a(圖1所示)及與其相連接的電磁比例閥19的未圖示的閥柱即使在零點稍有動作，就會與指令電流相對應可靠地進行工作。這樣，電磁比例閥19即使流量多也會可靠地進行工作，可形成與大流量相匹配的電路。
在差動放大電路35與反饋電路43中，利用反饋電路43檢測流至電磁比例閥19的負載電流，并作為反饋電流返回至差動放大電路35，利用差動放大電路35合并為驅動指令電流If，再乘上增益量輸出至驅動電路37使電磁比例閥19工作。這樣，電磁比例閥19由于自驅動電路37供給正確的電流，故自電磁比例閥19向流量調整閥18供給正確的壓油。從而，流量調整閥18可正確的將液壓泵12的壓油返回到油箱22。接受液壓泵12的壓油的液壓馬達13將冷卻風扇7與冷卻水的溫度T相對應并以正確的轉動速度進行轉動，輸送給散熱器25所需的冷卻風。
另外，風扇驅動用模擬控制電路1設有異常電壓保護電路41與電流過載保護電路39。因此，不會向驅動電流輸出電路53供給異常電壓及過載電流，驅動電流輸出電路53及電磁比例閥19可靠地被保護，并不發(fā)生故障。
模擬控制主體部5這樣就將與由溫度傳感器3所測定的冷卻水溫度相適應的可使其無級連續(xù)轉動的驅動指令電流If輸出至電磁比例閥19。電磁比例閥19接受來自模擬控制主體部5的驅動指令電流If進行工作，將來自液壓泵12的壓油輸送至流量調整閥18，一邊由流量調整閥18調整液壓泵12的噴出量，一邊返回到油箱22。電磁比例閥19，例如，冷卻水的溫度T沒有達到低溫度Tr時，增加自流量調整閥18返回到油箱22的流量，減少自液壓泵12供給液壓馬達13的壓油，將冷卻風扇7的轉動速度調整在下限風扇轉動速度Nr。
與此相反，冷卻水的溫度T超過高溫度Th時，減少自流量調整閥18返回到油箱22的流量，增加自液壓泵12供給液壓馬達13的壓油，將冷卻風扇7的轉動速度調整在上限風扇轉動速度Nh。冷卻水的溫度T處在低溫度Tr以上高溫度Th以下時，與冷卻水的溫度T相對應的調整自流量調整閥18返回油箱22的流量，且與冷卻水的溫度T相對應的調整自液壓泵12供給液壓馬達13的壓油。根據(jù)其調整，將冷卻風扇7的轉動速度調整在上限風扇轉動速度Nh與下限風扇轉動速度Nr之間，以圖3中曲線所示，無級連續(xù)的轉動。其中，曲線Rv的變化也可以為直線。
這樣，在冷卻風扇7中，電磁比例閥19接受來自模擬控制主體部5的模擬信號由流量調整閥19，調整液壓泵12的噴出量，供給至液壓馬達13，伴隨使液壓馬達13的轉動速度成為無級化，則該冷卻風扇7也無級連續(xù)的轉動。根據(jù)此結構，由于冷卻風扇7無級連續(xù)轉動，不會發(fā)生現(xiàn)行的切換時產(chǎn)生的不同聲音等噪音，又提高了效率。
而且，上述實施例中，對將發(fā)動機的冷卻水控制在規(guī)定的溫度范圍內進行了說明，但其也可用來控制潤滑油或工作油等液體處在規(guī)定的溫度范圍。液壓泵12的噴出量由流量調整閥18變化流量后供給液壓馬達13，可改變液壓馬達13的轉動速度，但也可使用通過電磁閥控制斜板來可變的控制噴出體積的可變排量液壓泵或可變排量液壓馬達。
溫度檢測放大器比較被輸入溫度信號的液體溫度與設定的低溫度及高溫度，獲得需要的驅動指令電流，但并不是只限于此。例如，溫度檢測放大器將來自溫度傳感器的溫度信號作為驅動指令電流輸出至電磁閥，利用電磁閥使風扇以上限風扇轉動速度與下限風扇轉動速度進行轉動，也可在上限風扇轉動速度與下限風扇轉動速度之間無級連續(xù)變化地進行轉動。
權利要求
1.一種風扇驅動用模擬控制電路，其特征在于，包括直流電源、檢測由風扇冷卻的液體溫度，并輸出與檢測溫度成比例的溫度信號的溫度傳感器、接受溫度信號，并輸出與該溫度相對應的第1指令電流的溫度判定電路、放大第1指令電流，并作為第2指令電流輸出的差動放大電路、接受第2指令電流與直流電流，并將驅動指令電流輸出至電磁比例閥的驅動電路、接受驅動指令電流，控制風扇的轉動速度的電磁比例閥。
2.如權利要求1所述風扇驅動用模擬控制電路，其特征在于具有檢測輸出至電磁比例閥的驅動指令電流，并輸出反饋電流至差動放大電路的反饋電路，差動放大電路對第1指令電流與反饋電流進行加減計算，再乘上增益量，輸出第2指令電流。
3.如權利要求1或2所述風扇驅動用模擬控制電路，其特征在于在直流電源與驅動電路之間設置有電流過載保護電路。
4.如權利要求1～3中任意一項所述風扇驅動用模擬控制電路，其特征在于還設置有向自溫度判定電路輸出的第1指令電流中施加高頻的高頻電路。
5.一種風扇驅動用模擬電路的控制方法，其特征在于利用溫度傳感器檢測液體溫度，并與來自溫度傳感器的溫度信號相對應，使風扇無級連續(xù)地轉動來冷卻液體，以將液體的溫度控制在規(guī)定范圍內。
全文摘要
本發(fā)明是一種風扇驅動用模擬控制電路及其控制方法，該風扇驅動用模擬控制電路(1)包括直流電源(DC)、檢測由風扇(7)冷卻的液體溫度，并輸出與檢測溫度成比例的溫度信號的溫度傳感器(3)、接受溫度信號，并輸出與該溫度相對應的第1指令電流的溫度判定電路(31)、放大第1指令電流，并將其作為第2指令電流輸出的差動放大電路(35)、接受第2指令電流與直流電流，并將驅動指令電流輸出至電磁比例閥(19)的驅動電路(37)、接受驅動指令電流，控制風扇的轉動速度的電磁比例閥(19)。
文檔編號F01P7/04GK1469034SQ0313626
公開日2004年1月21日 申請日期2003年5月15日 優(yōu)先權日2002年7月18日
發(fā)明者赤松隆志, 山元裕一, 丸田和弘, 一, 弘 申請人:株式會社小松制作所