KR101508335B1 - Power split system for electronical excavator and the same method of power split - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 전기굴삭기용 동력분배 시스템은, 엔진; 상기 엔진에 병렬 배치되되, 배터리에 연결되어 상기 엔진이 구동될 때 상기 배터리를 충전시키는 발전기; 제1 기어열과 제2 기어열 및 클러치부를 구비한 분배 모듈; 상기 분배 모듈 및 상기 배터리와 연결되며, 구동력을 유압펌프로 전달하는 전동기; 및 상기 배터리로만 전동기를 구동시키는 전기구동 모드와, 상기 엔진 또는 발전기의 동력이 부가되어 상기 전동기를 구동시키는 듀얼 모드로 전환 가능한 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 클러치부를 단속 동작시켜 상기 전기구동 모드와 듀얼모드를 상호 전환시킬 수 있다. 전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법은, 일정 SOC(STATE OF CHARGE)이하로 떨어질 경우 병렬로 배치된 엔진과 발전기가 효율적으로 배터리를 충전할 수 있으며 고토크가 요구되는 상황에서는 배터리의 동력뿐만 아니라 엔진과 발전기의 동력을 부가하여 순간적인 고토크 성능을 구현할 수 있다.A power distribution system for an electric excavator according to the present invention comprises: an engine; A generator connected in parallel to the engine and connected to the battery to charge the battery when the engine is driven; A distribution module having a first gear train, a second gear train and a clutch portion; An electric motor connected to the distribution module and the battery, for transmitting driving force to a hydraulic pump; And an electric drive mode in which the motor is driven only by the battery, and a controller capable of switching to a dual mode in which the engine or the generator is powered to drive the electric motor, wherein the controller intermittently operates the clutch Mode and the dual mode can be interchanged. The power distribution system and the power distribution control method for an electric excavator can efficiently charge the battery when the engine and the generator arranged in parallel are charged at a predetermined SOC (STATE OF CHARGE) or less, and when the high torque is required, In addition, instantaneous high torque performance can be achieved by adding power from the engine and the generator.

Description

전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법{ Power split system for electronical excavator and the same method of power split}Technical Field [0001] The present invention relates to a power split system for a power excavator,

본 발명은 전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 병렬로 배치된 엔진과 발전기가 효율적으로 배터리를 충전할 수 있으며 고토크가 요구되는 상황에서는 배터리의 동력뿐만 아니라 엔진과 발전기의 동력을 부가하여 고토크 성능을 구현할 수 있는 전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power distribution system for an electric excavator, and more particularly, to a power distribution system and an electric power distribution control method for an electric excavator, To a power distribution system for an electric excavator and a power distribution control method capable of realizing high torque performance by adding power of an engine and a generator.

최근 전 세계적으로 환경과 에너지 문제에 대한 관심이 높아지면서 기존의 내연기관 시스템을 대체하기 위한 전기 시스템에 관한 연구가 많은 분야에서 이루어지고 있다.In recent years, interest in environment and energy problems has been increasing worldwide, and research on electric systems for replacing existing internal combustion engine systems has been conducted in many fields.

건설장비 분야에서도 전기 시스템을 접목하는 기술 개발이 진행되고 있다. 특히, 전기를 이용한 전기굴삭기도 상용화 단계에 이르고 있다. 전기굴삭기는 기존의 엔진식 굴삭기에 비해 에너지 비용이 절감될 수 있으며, 화석연료의 사용을 최소화하므로 환경오염이 감소되는 효과가 있다.In the field of construction equipment, the development of technology that combines electrical systems is underway. In particular, electric excavators using electricity are also being commercialized. The electric excavator can reduce the energy cost compared to the conventional engine excavator and minimizes the use of fossil fuel, thereby reducing environmental pollution.

이와 같은 전기력을 이용하여 동력을 발생시키는 장치에 대한 기술로서, 한국공개특허 제10-2002-0097353호에 의하면, 전력 발생을 위한 발전기를 엔진 토크치와 연동 제어하여 효율적으로 동작하게 하는 전기 자동차에 대한 기술이 개시되어 있다. 하지만 이와 같은 전기력을 이용한 동력 발생장치들은 발전기에 대한 제어방법 또는 자동차의 운전방법에 관한 것으로 전기 배터리의 성능 향상에 관한 기술 또는 배터리 충전 구성과는 무관하다. 더욱이, 전기굴삭기에 관한 선행기술은 전무한 실정이다.As a technology for a device that generates power using such an electric power, Korean Patent Laid-Open No. 10-2002-0097353 discloses an electric vehicle for efficiently operating a generator for power generation by interlocking with an engine torque Is disclosed. However, the power generation devices using the electric power are related to the control method of the generator or the operation method of the vehicle, and are not related to the technology for improving the performance of the electric battery or the battery charging configuration. Furthermore, there is no prior art relating to an electric excavator.

전기굴삭기를 상용화함에 있어 가장 큰 문제점은, 고토크의 성능을 오래 지속적으로 구현할 수 없음에 있다. 현재 실용화된 배터리 기술로는 화석연료를 사용하는 엔진식 굴삭기처럼 오랜 시간 작업할 수 없으며, 순간적으로 높은 토크를 내기에는 무리가 있다.The biggest problem in commercializing an electric excavator is that high torque performance can not be realized for a long time. Current battery technology can not work for a long time like an engine-driven excavator using fossil fuel, and it is difficult to make high torque instantly.

근래 들어, 전동기를 통한 유압 시스템이 작동하는 동안 보조 엔진/발전기를이용하여 배터리를 충전하면서 동작되는 직렬형 동력분배 시스템에 대한 기술이 개시된 바 있다.Recently, a technique has been disclosed for a tandem power distribution system that operates while the battery is being charged using the auxiliary engine / generator while the hydraulic system through the motor is operating.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템 중 직렬형 모드의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a series mode of a power distribution system for an electric excavator according to a conventional example.

도 1에 도시된 바와 같이, 직렬형 모드를 구비한 동력분배 시스템의 경우, 메인 전동기(MM)가 유압펌프(HP)를 구동하여 붐(BOOM), 암(ARM), 버켓(BUCKET)에 동력을 전달하고 엔진(E)과 발전기(G)는 배터리(Batt.)를 충전하는 역할만 수행한다. 그리고, 엔진과 발전기가 출력단에 직접 연결 되어있지 않기 때문에 출력값과 관계없이 독립적으로 제어 할 수 있는 장점이 있지만 엔진과 발전기를 거치는 과정에서 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 배터리만으로 전동기를 구동시키기 때문에 굴삭기에 요구되는 고토크 성능을 구현하는데 있어서도 한계가 있다.1, in the case of a power distribution system having a tandem type mode, the main electric motor MM drives the hydraulic pump HP to supply power to the boom BOOM, the arm ARM, and the bucket BUCKET, And the engine E and the generator G perform only the function of charging the battery Batt. In addition, since the engine and the generator are not directly connected to the output terminal, they can be independently controlled regardless of the output value. However, there is a problem that the energy efficiency is reduced during the process of passing through the engine and the generator. In addition, since the motor is driven only by the battery, there is a limit in realizing high torque performance required for an excavator.

본 발명은 배터리가 일정 SOC(state of charge)이하로 떨어질 경우 병렬로 배치된 엔진과 발전기가 효율적으로 배터리를 충전할 수 있으며 고토크가 요구되는 상황에서는 배터리의 동력뿐만 아니라 엔진과 발전기의 동력을 부가하여 순간적인 고토크 성능을 구현할 수 있는 전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법을 제공한다.The present invention can efficiently charge a battery in an engine and a generator disposed in parallel when a battery falls below a predetermined state of charge (SOC), and in a situation where a high torque is required, In addition, a power distribution system for an electric excavator and a power distribution control method capable of realizing instantaneous high torque performance are provided.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템은, 엔진; 상기 엔진에 병렬 배치되되, 배터리에 연결되어 상기 엔진이 구동될 때 상기 배터리를 충전시키는 발전기; 제1 기어열과 제2 기어열 및 클러치부를 구비한 분배 모듈; 상기 분배 모듈 및 상기 배터리와 연결되며, 구동력을 유압펌프로 전달하는 전동기; 및 상기 배터리로만 전동기를 구동시키는 전기구동 모드와, 상기 엔진 또는 발전기의 동력이 부가되어 상기 전동기를 구동시키는 듀얼 모드로 전환 가능한 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 클러치부를 단속 동작시켜 상기 전기구동 모드와 듀얼모드를 상호 전환시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power distribution system for an electric excavator, including: an engine; A generator connected in parallel to the engine and connected to the battery to charge the battery when the engine is driven; A distribution module having a first gear train, a second gear train and a clutch portion; An electric motor connected to the distribution module and the battery, for transmitting driving force to a hydraulic pump; And an electric drive mode in which the motor is driven only by the battery, and a controller capable of switching to a dual mode in which the engine or the generator is powered to drive the electric motor, wherein the controller intermittently operates the clutch, Mode and the dual mode can be interchanged.

상기 듀얼 모드는, 상기 발전기의 토크가 상기 전동기를 통한 상기 유압펌프로의 동력 입력을 보조하는 입력분기식 모드; 및 상기 엔진 및 발전기의 토크가 상기 전동기의 동력과 합산되어 상기 유압펌프로 입력되는 혼합분기식 모드를 포함할 수 있다.The dual mode includes an input branch mode in which the torque of the generator assists the power input to the hydraulic pump through the electric motor; And a mixed bifurcation mode in which the torque of the engine and the generator is added to the power of the electric motor and input to the hydraulic pump.

상기 클러치부는, 상기 전동기와 상기 제2 기어열 사이에 배치된 제1 클러치; 상기 전동기와 상기 유압펌프 사이에 배치된 제2 클러치; 및 상기 제1 기어열과 제2 기어열 사이에 배치되되 상기 분배 모듈과 상기 유압펌프 사이의 동력을 단속시키는 제3 클러치를 포함할 수 있다.The clutch portion includes: a first clutch disposed between the electric motor and the second gear train; A second clutch disposed between the electric motor and the hydraulic pump; And a third clutch disposed between the first gear train and the second gear train for interrupting power between the distribution module and the hydraulic pump.

상기 전기구동 모드는, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 비활성화하고, 상기 제2 클러치를 활성화하여 동작하며, 상기 발전기는 상기 배터리 충전 동작을 수행할 수 있다.The electric drive mode is operated by deactivating the first clutch and the third clutch and activating the second clutch, and the generator can perform the battery charging operation.

상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드이며, 상기 입력분기식 모드는, 상기 제1 클러치를 비활성화하고, 상기 제2 클러치 및 제3 클러치를 활성화하여 동작하며, 상기 발전기는 상기 배터리 충전 동작과 함께 상기 분배 모듈과 연결되어 상기 유압펌프로 동력을 전달할 수 있다.Wherein the dual mode is an input branch mode or a mixed branch mode and the input branch mode is operated by deactivating the first clutch and activating the second clutch and the third clutch, And may be coupled to the distribution module to transmit power to the hydraulic pump.

상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드이며, 상기 혼합분기식 모드는, 상기 제2 클러치를 비활성화하고, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 활성화하여 동작하며, 상기 엔진과 발전기는 상기 배터리 충전 동작과 함께 상기 분배 모듈과 연결되어 상기 유압펌프로 동력을 전달할 수 있다.Wherein the dual mode is an input diverging mode or a mixed diverging mode and the mixed diverging mode is operated by deactivating the second clutch and activating the first clutch and the third clutch, And may be coupled to the distribution module along with a battery charging operation to deliver power to the hydraulic pump.

상기 제1 기어열 및 제2 기어열은, 각각 제1, 2 캐리어, 제1, 2 링기어 및 제1, 2 선기어로 구성되는 유성기어열이며, 상기 엔진은 제1 캐리어에 연결되고, 상기 발전기는 제1 선기어에 연결되며, 상기 제1 링기어는 상기 제2 캐리어에 연결되고, 상기 제2 선기어는 상기 전동기에 연결되며, 상기 제2 링기어는 상기 제1캐리어에 연결될 수 있다.Wherein the first gear train and the second gear train are planetary gear trains composed of first and second carriers, first and second ring gears, and first and second sun gears, respectively, the engine being connected to a first carrier, The generator is connected to the first sun gear, the first ring gear is connected to the second carrier, the second sun gear is connected to the electric motor, and the second ring gear is connected to the first carrier.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 제어방법은, 전기구동 모드로 제1 기어열과 제2 기어열 및 클러치부를 구비한 분배 모듈을 활성화하는 단계; 배터리 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 전기구동 모드 또는 듀얼 모드를 판단하는 단계; 상기 요구 토크에 대응하여 상기 전기구동 모드 또는 듀얼 모드를 판단하는 단계; 및 상기 분배 모듈의 동작에 의해 모드 변경을 수행하여 동력을 분배하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling power distribution for an electric excavator, including: activating a distribution module having a first gear train, a second gear train and a clutch portion in an electric drive mode; Determining an electric drive mode or a dual mode when a battery state of charge (SOC) is below a predetermined range; Determining the electric drive mode or the dual mode according to the required torque; And distributing power by performing a mode change by operation of the distribution module.

상기 전기구동 모드 또는 듀얼 모드인지 여부는, 미리 설정된 배터리의SOC 범위 또는 미리 설정된 요구 토크 또는 작업 부하량에 따라 결정되며, 상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드일 수 있다.Whether the vehicle is in the electric drive mode or the dual mode is determined according to a predetermined SOC range of the battery or a preset demand torque or work load, and the dual mode may be an input branch mode or a mixed branch mode.

상기 입력분기식 모드는 배터리 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 동작하며, 상기 혼합분기식 모드는, 작업부하에 따른 요구 토크가 미리 설정된 토크 범위에서 동작할 수 있다.The input branch mode operates when the state of charge (SOC) of the battery is below a preset range. In the mixed branch mode, the required torque according to the work load can operate in a preset torque range.

상기 클러치부는 제1 클러치, 제2 클러치 및 제3 클러치로 구성되며, 상기 입력분기식 모드의 경우에는 제1 클러치를 비활성화시키고, 상기 제2 클러치 및 제3 클러치를 활성화시켜 동작하며, 상기 혼합분기식 모드의 경우에는 제2 클러치를 비활성화시키고, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 활성화시켜 동작할 수 있다.Wherein the clutch portion is constituted by a first clutch, a second clutch and a third clutch, in which the first clutch is inactivated in the input branch mode and the second clutch and the third clutch are activated, And in the case of the mode of operation, the second clutch is deactivated and the first clutch and the third clutch are activated.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템 및 동력분배 제어방법은 일정 SOC(state of charge)이하로 떨어질 경우 병렬로 배치된 엔진과 발전기가 효율적으로 배터리를 충전할 수 있으며 고토크가 요구되는 상황에서는 배터리의 동력뿐만 아니라 엔진과 발전기의 동력을 부가하여 순간적인 고토크 성능을 구현할 수 있다.As described above, in the power distribution system and the power distribution control method for an electric excavator according to the present invention, the engine and the generator disposed in parallel can efficiently charge the battery when the state of charge falls below a predetermined state of charge (SOC) The instantaneous high torque performance can be realized by adding the power of the engine and the generator as well as the power of the battery.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템 중 직렬형 모드의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 전기구동 모드에 따라 동력이 분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 듀얼 모드 중 입력분기식 모드에 따라 동력 분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 듀얼 모드 중 혼합분기식모드에 따라 동력 분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 제어방법의 순서도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템을 1사이클 및 일정 시간 구동하였을 때 연료와 SOC소모량을 도시한 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a series mode of a power distribution system for an electric excavator according to a conventional example.
2 is a block diagram illustrating the configuration of a power distribution system for an electric excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration in which power is distributed according to an electric drive mode in the power distribution system for an electric excavator of FIG. 2; FIG.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a power distribution system according to an input branching mode in a dual mode in the power distribution system for an electric excavator of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a power distribution system according to a mixed-biped mode of a dual mode in the power distribution system for an electric excavator of FIG. 2. FIG.
6 is a flowchart of a power distribution control method for an electric excavator according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are graphs showing fuel consumption and SOC consumption when the power distribution system for an electric excavator according to the embodiment of the present invention is driven for one cycle and for a predetermined time.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템 중 직렬형 모드의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 순수 전기 모드에 따라 동력분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 듀얼 모드 중 입력분기식 모드에 따라 동력 분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서 듀얼 모드 중 혼합분기식 모드에 따라 동력분배되는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tandem type power distribution system for an electric excavator according to a conventional example, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a power distribution system for an electric excavator according to an embodiment of the present invention. 1 is a block diagram, and Fig. 3 is a schematic view of a power distribution system according to a pure electricity mode in a power distribution system for an electric excavator of Fig. 2, and Fig. 4 is a cross- FIG. 5 is a schematic view illustrating a configuration in which the power distribution system according to the second embodiment of the present invention is power-distributed according to a mixed-bifurcation mode in the power distribution system for an electric excavator of FIG. 2 FIG.

전술한 바와 같이, 직렬형 동력분배 시스템의 경우 엔진과 발전기가 출력 파워와 관계없이 독립적으로 동작할 수 있고 이에 따라 제어 방법이 간단하기 때문에 전기굴삭기 뿐만 아니라 다른 하이브리드 장치(예를 들어, 전기 자동차 등)에 보조 동력원 시스템으로 많이 사용되고 있다. As described above, in the case of the tandem-type power distribution system, since the engine and the generator can independently operate independently of the output power and thus the control method is simple, the electric excavator as well as other hybrid devices ) Is used as an auxiliary power source system.

그러나, 엔진의 동력이 발전기, 인버터, 배터리 등을 거치는 과정에서 반복적인 에너지 변환 손실이 발생해 에너지 효율이 감소되는 단점을 가지고 있다. 또한, 배터리 동력만으로 전동기를 구동함으로써 고토크 성능이 요구되는 굴삭기 등의 중장비에 사용되기에는 구조적으로 취약한 문제점이 있었다.However, there is a disadvantage in that energy efficiency is reduced due to repetitive energy conversion loss during the process of the engine's power passing through the generator, the inverter, and the battery. In addition, there is a problem that the motor is structurally weak to be used for heavy equipment such as an excavator which requires high torque performance by driving the motor only by battery power.

이에, 본 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(11, E)과 발전기(12, G)를 배터리(14, Batt.)에만 연결되는 직렬형 구조가 아니라 병렬형으로 배치하고 크게 2가지 모드 변경이 가능하게 하여 요구에 따라 또는 배터리(14) 성능에 따라 동력 분배의 모드변경을 수행하는 하이브리드식의 동력분배 시스템을 개시한다.2, the power distribution system for an electric excavator according to the present embodiment includes a series structure in which only the engine 11, E and the generators 12, G are connected to the battery 14 (Batt.) But rather a parallel type power distributing system capable of largely changing two modes so as to perform a mode change of the power distribution according to the demand or the performance of the battery 14. [

본 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템은, 엔진(11)과, 상기 엔진(11)에 병렬 배치되되, 배터리(14)에 연결되어 상기 엔진(11)이 구동될 때 상기 배터리(14)를 충전시키는 발전기(12)와, 제1 기어열(21)과 제2 기어열(22) 및 클러치부(23, 24, 25)를 구비한 분배 모듈(20)과, 상기 분배 모듈(20) 및 상기 배터리(14)와 연결되며, 구동력을 유압펌프(15, HP)로 전달하는 전동기(13)와, 상기 배터리(14)로만 전동기(13, MM)를 구동시키는 전기구동 모드와, 상기 엔진(11) 또는 발전기(12)의 동력이 부가되어 상기 전동기(13)를 구동시키는 듀얼 모드로 전환 가능한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.The power distributing system for an electric excavator according to the present embodiment includes an engine 11 and a battery 14 disposed in parallel to the engine 11 and connected to the battery 14 to control the battery 14 when the engine 11 is driven. A distribution module 20 having a first gear train 21 and a second gear train 22 and clutch parts 23, 24 and 25; An electric motor 13 connected to the battery 14 for transmitting a driving force to the hydraulic pump 15 and HP and an electric drive mode for driving the electric motor 13 and the motor only with the battery 14, (Not shown) capable of switching to a dual mode in which the motor 11 or the generator 12 is powered and the motor 13 is driven.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템은, 엔진(11) 및 발전기(12)를 제외하면 직렬형과 같은 구조로 구성되어 있다. 듀얼 모드 타입의 보조 엔진/발전기 시스템은 엔진(11)과 발전기(12)가 동일축 상에 연결되지 않고 상하방향으로 병렬 배치될 수 있다. 엔진(11)과 발전기(12)는 모두 분배 모듈(20)과 연결되어 후술할 듀얼 모드 동작시에 이들의 동력을 전동기(13)로 전달될 수 있게 한다.As shown in FIG. 2, the power distribution system for an electric excavator according to the present embodiment has a structure such as a series type except for the engine 11 and the generator 12. The dual mode type auxiliary engine / generator system can be arranged in parallel in the vertical direction without the engine 11 and the generator 12 being connected on the same axis. Both the engine 11 and the generator 12 are connected to the distribution module 20 so that their power can be transmitted to the motor 13 in the dual mode operation described below.

분배 모듈(20)은, 발전기(12)와 엔진(11) 사이에 배치되는 동력 분배 기구로서, 분배 모듈(20)은 제1 기어열(21)과 제2 기어열(22) 및 클러치부(23, 24, 25)를 구비할 수 있다. The distribution module 20 is a power distribution mechanism disposed between the generator 12 and the engine 11 and the distribution module 20 includes a first gear train 21 and a second gear train 22, 23, 24, 25).

이를 보다 상세히 설명하면, 제1 기어열(21) 및 제2 기어열(22)은 각각 제1, 2 캐리어(carrier)(21a, 22a), 제1, 2 링기어(ring gear)(21b, 22b) 및 제1, 2 선기어(sun gear)(21c, 22c)로 구성되는 유성기어열(planetary gear train)로 구성될 수 있다. 제1 링기어(21b)는 제2 캐리어(22a)에 연결되고, 제1 캐리어(21a)는 제2 링기어(22b)에 각각 연결되어 제1 기어열(21)과 제2 기어열(22)을 상호 연결시킬 수 있다. 엔진(11)은 제1 캐리어(21a)에 연결되고, 발전기(12)는 제1 선기어(21c)에 연결되며, 제2 선기어(22c)와 전동기(13)가 연결됨으로써, 결과적으로 엔전, 발전기(12) 및 전동기(13)가 분배 모듈(20)에 의해 상호 연결될 수 있게 된다.More specifically, the first gear train 21 and the second gear train 22 include first and second carriers 21a and 22a, first and second ring gears 21b and 21b, 22b and a planetary gear train consisting of first and second sun gears 21c, 22c. The first ring gear 21b is connected to the second carrier 22a and the first carrier 21a is connected to the second ring gear 22b and connected to the first gear train 21 and the second gear train 22 Can be interconnected. The engine 11 is connected to the first carrier 21a and the generator 12 is connected to the first sun gear 21c and the second sun gear 22c and the motor 13 are connected, (12) and the electric motor (13) can be interconnected by the distribution module (20).

한편, 제1 클러치(23, CL1)는 전동기(13)와 상기 제2 기어열(22) 사이에 배치되며, 제2 클러치(24, CL2)는 상기 전동기(13)와 상기 유압펌프(15) 사이에 배치되며, 제3 클러치(25, CL3)는 제1 기어열(21)과 제2 기어열(22) 사이에 배치되되 상기 분배 모듈(20)과 상기 유압펌프(15) 사이의 동력을 단속시키는 역할을 수행할 수 있다.The first clutch 23 and the second clutch CL1 are disposed between the electric motor 13 and the second gear train 22 and the second clutch 24 and CL2 are disposed between the electric motor 13 and the hydraulic pump 15, And the third clutch 25 and the third clutch CL3 are disposed between the first gear train 21 and the second gear train 22 and are arranged between the distribution module 20 and the hydraulic pump 15 It can play a role of interrupting.

제어부는 배터리(14)로만 전동기(13)를 구동시키는 전기구동 모드와, 상기 엔진(11) 또는 발전기(12)의 동력이 부가되어 상기 전동기(13)를 구동시키는 듀얼 모드로 전환 가능할 수 있다. 이를 위해, 제어부는 분배 모듈(20) 중 클러치부(23, 24, 25)를 동작 제어하게 된다.The control unit can be switched between an electric driving mode for driving the electric motor 13 only by the battery 14 and a dual mode for driving the electric motor 13 with the power of the engine 11 or the generator 12. [ To this end, the control unit controls the operation of the clutch units 23, 24 and 25 of the distribution module 20.

전기구동 모드는 도 3에 도시된 바와 같이, 순수하게 배터리(14)를 통해 전동기(13)를 구동시키는 것으로 이때에는, 엔진(11)과 발전기(12)는 전동기(13)로의 동력 전달이 없으며, 발전기(12)는 단지 배터리(14)를 충전하는 역할만 수행할 수 있다. 이러한 전기구동 모드는 배터리(14)의 SOC(state of charge)가, 모드 변경을 위한 미리 설정된 범위 이하일 경우 동작되게 구성할 수 있다.The electric drive mode drives the electric motor 13 through the battery 14 purely as shown in Fig. 3. At this time, the engine 11 and the generator 12 do not transmit power to the electric motor 13 , The generator 12 can only perform the function of charging the battery 14. [ This electric drive mode can be configured to operate when the state of charge (SOC) of the battery 14 is less than a preset range for mode change.

만약, 배터리(14)의 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 이하로 떨어져 전기구동 모드가 동작하고 있는 상태에서, 고토크의 성능이 구현되어야 할 필요가 있는 경우, 제어부는 듀얼 모드로 변경할 수 있다.If the high-torque performance needs to be implemented while the SOC (state of charge) of the battery 14 falls below a predetermined range and the electric drive mode is in operation, the control unit can change to the dual mode have.

듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드로 구성되며, 입력분기식 모드와 혼합분기식 모드는 요구 토크에 따라 또는 작업 부하에 따라 결정될 수 있다. 이러한 듀얼 모드 상태에서도 전기구동 모드에서의 발전기(12)를 통한 배터리(14) 충전 동작은 중복되어 수행될 수 있다.The dual mode is configured as an input branching mode or a mixed branching mode, and the input branching mode and the mixed branching mode can be determined according to a required torque or a workload. Even in this dual mode state, the operation of charging the battery 14 through the generator 12 in the electric drive mode can be performed in duplicate.

입력분기식 모드는 도 4에 도시된 바와 같이, 고토크의 성능이 요구되나 작업 부하가 상대적으로 작은 영역에서 동작할 수 있다. 입력분기식 모드를 동작하기 위하여, 제어부는 상기 제1 클러치(23)를 비활성화하고, 상기 제2 클러치(24)및 제3 클러치(25)를 활성화하여 동작하게 한다. 그러면, 전동기(13)가 동력을 전달하는 기본 구성과 함께, 발전기(12)의 동력이 분배되어 전동기(13)로 동력을 보조하게 된다. 이에 따라, 전기구동 모드에 비해, 고토크가 요구되는 작업에서 상대적으로 보다 나은 특성을 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 4, the input branching mode can operate in an area where high torque performance is required, but the workload is relatively small. In order to operate the input diverging mode, the control unit deactivates the first clutch 23 and activates the second clutch 24 and the third clutch 25 to operate. Then, in addition to the basic configuration in which the electric motor 13 transmits the power, the power of the generator 12 is distributed to assist the electric power by the electric motor 13. [ This makes it possible to exhibit relatively better characteristics in an operation requiring high torque as compared with the electric drive mode.

한편, 혼합분기식 모드의 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 클러치(24)를 비활성화하고, 상기 제1 클러치(23) 및 제3 클러치(25)를 활성화하여 동작하게 된다. 이에 따라, 발전기(12)가 전동기(13)에 동력을 보조하는 한편, 엔진(11)의 동력도 추가되어 유압펌프(15)에 전달될 수 있다. 이로 인해 입력분기식 모드에 비해 상대적으로 높은 작업부하 환경이나 고토크가 요구되는 작업에서 효율이 증대될 수 있다.On the other hand, in the case of the mixed bifurcated mode, the second clutch 24 is inactivated and the first clutch 23 and the third clutch 25 are activated as shown in Fig. Accordingly, the generator 12 assists the electric power to the electric motor 13, while the power of the engine 11 can be added to be transmitted to the hydraulic pump 15. As a result, the efficiency can be increased in a workload environment relatively higher than that of the input branch mode or in a task requiring high torque.

전기구동 모드, 입력분기식 모드 및 혼합분기식 모드에서 클러치부(23, 24, 25)의 동작 관계를 [표 1]에 도시되어 있다.Table 1 shows the operation relationships of the clutch units 23, 24 and 25 in the electric drive mode, the input branch mode and the mixed branch mode.

[표 1]모드에 따른 Clutch 제어[Table 1] Clutch control according to mode

Figure 112013076885608-pat00001
Figure 112013076885608-pat00001

한편, 전기굴삭기용 동력분배 시스템에서, 전술한 듀얼 모드와 달리, 병렬형 시스템을 적용하여 동력을 분배하게 할 수도 있다. 이러한 병렬형 동력분배 시스템은 비록 도면을 도시하지는 않았지만, 직렬형 동력분배 시스템에 대비해 볼 때, 발전기(12)가 삭제되고 엔진(11)과 전동기(13)를 동일 축 상에 연결하여 엔진(11)과 전동기(13)의 토크를 모두 유압펌프(15) 구동에 사용할 수 있도록 구성할 수 있으며, 이 경우 엔진(11)과 전동기(13)의 합산 토크가 유압펌프(15)의 동작에 기여하게 할 수 있다.On the other hand, in a power distribution system for an electric excavator, unlike the above-described dual mode, a parallel system can be applied to distribute the power. Such a parallel type power distribution system has a structure in which the generator 12 is eliminated and the engine 11 and the motor 13 are connected on the same axis so that the engine 11 The sum of the torques of the engine 11 and the motor 13 contributes to the operation of the hydraulic pump 15. In this case, the sum of the torques of the engine 11 and the electric motor 13 can be used to drive the hydraulic pump 15 can do.

또한, 도 2 내지 도 5에 도시된 스윙 모터(16)와 이에 연결된 바디(17)은 배터리의 동력을 이용하여 동작하는 일례를 도시하고 있다.The swing motor 16 and the body 17 connected to the swing motor 16 shown in Figs. 2 to 5 are operated by using the power of the battery.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 제어방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a power distribution control method for an electric excavator according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 6을 주로 참조하여 이러한 구성을 갖는 전기굴삭기용 동력분배 제어방법에 대해 일련적으로 설명하면 다음과 같다. 제어방법은 동력분배 시스템의 구성에 대한 설명 중 중복되지 않는 범위에서 설명하기로 한다.Hereinafter, a power distribution control method for an electric excavator having such a configuration will be described in detail with reference to FIG. 6 mainly. The control method will be described in the description of the configuration of the power distributing system without overlapping.

본 발명의 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 제어방법은, 전기구동 모드로 제1 기어열(21)과 제2 기어열(22) 및 클러치부(23, 24, 25)를 구비한 분배 모듈을 활성화하는 단계;(S110) 배터리(14) SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 전기구동 모드 또는 듀얼 모드를 판단하는 단계;(S120) 상기 요구 토크에 대응하여 상기 전기구동 모드 또는 듀얼 모드를 판단하는 단계;(S130) 상기 분배 모듈(20)의 동작에 의해 모드 변경을 수행하여 동력을 분배하는 단계를 포함할 수 있다.A power distribution control method for an electric excavator according to an embodiment of the present invention includes a distribution module having an electric drive mode and including a first gear train 21 and a second gear train 22 and clutch parts 23, (S110) determining an electric driving mode or a dual mode when the SOC (state of charge) of the battery 14 is below a preset range, S120, Determining the dual mode (S130), and performing the mode change by the operation of the distribution module 20 to distribute the power.

고토크를 요구하지 않는 단계에서는 전기구동 모드로 유압펌프(15)를 가동할 수 있다. 배터리(14)만으로 유압펌프(15)를 가동하여 작업이 수행될 수 있을 때 동작한다. 이때에는, 엔진(11)과 발전기(12)가 전동기(13) 및 유압펌프(15)의 동력에 기여하지 않는다. 분배 모듈(20)의 제1 클러치(23) 및 제3 클러치(25)를 비활성화하고, 상기 제2 클러치(24)를 활성화하고,(S110) 배터리의 SOC가 미리 설정된 범위 이상이면 발전기(12)가 동작하면서 배터리(14)를 충전하게 된다.(S111) 이후, 요구 토크가 미리 설정된 토크 범위 이하인 경우라면 전술한 전기구동 모드의 초기로 돌아간다.In the step of not requiring high torque, the hydraulic pump 15 can be operated in the electric drive mode. And operates when the operation can be performed by operating the hydraulic pump 15 only with the battery 14. At this time, the engine 11 and the generator 12 do not contribute to the power of the electric motor 13 and the hydraulic pump 15. The first clutch 23 and the third clutch 25 of the distribution module 20 are deactivated and the second clutch 24 is activated and when the SOC of the battery is above a predetermined range, (S111). If the required torque is equal to or lower than the preset torque range, the battery 14 is returned to the initial state of the electric drive mode described above.

배터리(14)의 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 이하이면서, 일정 범위 이상의 요구 토크를 필요로 하는 경우라고 판단되는 경우(S120) 듀얼 모드가 가동될 수 있다. 듀얼 모드에서도 상대적인 토크 성능을 고려하여, 효율을 우선시하는 경우에는 입력분기식 모드가, 토크 성능을 우선시하는 경우에는 혼합분기식 모드가 가동된다. 즉, 입력분기식 모드는 배터리(14) SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 동작하며, 상기 혼합분기식 모드는, 작업부하에 따른 요구 토크가 미리 설정된 토크 범위에서 동작하도록 마련될 수 있다.When it is determined that the SOC (state of charge) of the battery 14 is less than the preset range and the required torque is more than a certain range (S120), the dual mode can be activated. Considering the relative torque performance even in the dual mode, when the efficiency is given priority, the input branching mode is selected. When the torque performance is prioritized, the mixed branching mode is operated. That is, the input branch mode operates when the state of charge (SOC) of the battery 14 is below a predetermined range, and the mixed branch mode is set such that the required torque corresponding to the work load is operated in a preset torque range .

이러한 듀얼 모드에서는, 엔진(11) 또는 발전기(12)가 배터리(14) 충전을 하는 역할만 하는 것이 아니라 직접 유압 펌프에 전달하는 토크를 보조한다. 듀얼 모드에서 발전기(12)는 출력 속도와 토크를 제어함으로써 엔진(11)이 OOP(optimal operation point)에서 작동할 수 있도록 한다. In this dual mode, the engine 11 or the generator 12 does not only charge the battery 14 but also directly assists the torque transmitted to the hydraulic pump. In the dual mode, the generator 12 controls the output speed and torque so that the engine 11 can operate at the optimal operating point (OOP).

먼저 입력분기식 모드에서는, 발전기의 배터리 충전이 선행되고,(S121) 엔진/발전기의 동작점 제어가 수행되고(엔진(11)은 OOP에서 작동시키고),(S122) 제1 클러치(23)는 비활성화, 제2, 3 클러치(24, 25)는 활성화되어(s123) 발전기(12)는 유압 펌프에 전달하는 토크를 보조하는 역할을 하도록 토크명령을 내린다.(S124) 전동기(13)는 유압펌프(15)에 직결된 상태에서 발전기(12)의 토크가 부가되어 작업을 수행한다.(S125)First, in the input branch mode, the battery charge of the generator is precedently performed (S121), the operating point control of the engine / generator is performed (the engine 11 is operated in the OOP) The second and third clutches 24 and 25 are activated (s123) and the generator 12 issues a torque command to assist the torque transmitted to the hydraulic pump. (S124) The torque of the generator 12 is added in the state of being directly connected to the engine 15 and the operation is performed (S125)

고토크를 요구하는 혼합분기식 모드라면, 엔진(11)과 발전기(12), 전동기(13)가 같은 출력 축에 연결되어 하나의 출력으로 유압 펌프에 동력을 전달한다. 엔진(11)은 마찬가지로OOP에서 작동을 시키고(S121), 제2 클러치(24)는 비활성화, 제1, 3 클러치(23, 25)는 활성화되어(S123), 발전기(12)뿐만 아니라 엔진(11)에도 유압 펌프에 전달하는 토크를 공급하는 역할을 하도록 토크명령을 내린다.(S133) 결국 엔진(11)과 발전기(12) 및 전동기(13)의 동력이 합산되어 출력 축으로 동력을 전달한다.(S134) 이때, 입력분기식과 다른 점은 발전기(12)와 전동기(13)를 동시에 제어하여 동력을 발생시킨다는 점이다.In the mixed-branch mode requiring high torque, the engine 11, the generator 12, and the motor 13 are connected to the same output shaft to transmit power to the hydraulic pump with one output. The second clutch 24 is inactivated and the first and third clutches 23 and 25 are activated (S123) so that the engine 11 is operated in the same manner as the generator 12 (S121) The power of the engine 11, the generator 12, and the electric motor 13 is added to transmit the power to the output shaft. (S134) At this time, the difference from the input branching method is that the generator 12 and the motor 13 are simultaneously controlled to generate power.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기굴삭기용 동력분배 시스템을 1사이클 및 일정 시간 구동하였을 때 연료와 SOC소모량을 도시한 그래프이다.FIGS. 7 and 8 are graphs showing fuel consumption and SOC consumption when the power distribution system for an electric excavator according to the embodiment of the present invention is driven for one cycle and for a predetermined time.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 표준 작업 사이클을 1회 수행한 경우와,장시간 작업을 수행한 경우의 듀얼 모드 연료 소모량과 SOC 변화량을 에너지로 환산한 결과, 직렬형 동력분배 시스템에 비해 듀얼 모드가 약 20%, 약 11.7%감소한 결과를 볼 수 있다. 뿐만 아니라, 병렬형 동력분배 시스템에 비해서도 우수한 결과를 도출함을 알 수 있다.As shown in FIGS. 7 and 8, the energy consumption of the dual-mode fuel consumption and the SOC variation in the case of performing the standard operation cycle once and the operation of the long-time operation are compared with each other. As a result, The result is that dual mode is reduced by about 20%, about 11.7%. In addition, it can be seen that superior results are obtained compared to the parallel type power distribution system.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

11 : 엔진 12 : 발전기
13 ; 전동기
14 : 배터리 15 : 유압펌프
20 : 분배 모듈 21a,21b,21c :제1 기어열
22a,22b,22c : 제2 기어열 23 : 제1 클러치
24 :제2 클러치 25 : 제3 클러치11: engine 12: generator
13; Electric motor
14: Battery 15: Hydraulic pump
20: distribution module 21a, 21b, 21c: first gear train
22a, 22b, 22c: second gear train 23: first clutch
24: second clutch 25: third clutch

Claims (11)

엔진;
상기 엔진에 병렬 배치되되, 배터리에 연결되어 상기 엔진이 구동될 때 상기 배터리를 충전시키는 발전기;
제1 기어열과 제2 기어열 및 클러치부를 구비한 분배 모듈;
상기 분배 모듈 및 상기 배터리와 연결되며, 구동력을 유압펌프로 전달하는 전동기; 및 상기 배터리로만 전동기를 구동시키는 전기구동 모드와, 상기 엔진 또는 발전기의 동력이 부가되어 상기 전동기를 구동시키는 듀얼 모드로 전환 가능한 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 클러치부를 단속 동작시켜 상기 전기구동 모드와 듀얼모드를 상호 전환시키고,
상기 클러치부는,
상기 전동기와 상기 제2 기어열 사이에 배치된 제1 클러치;
상기 전동기와 상기 유압펌프 사이에 배치된 제2 클러치; 및
상기 제1 기어열과 제2 기어열 사이에 배치되되 상기 분배 모듈과 상기 유압펌프 사이의 동력을 단속시키는 제3 클러치를 포함하는 것을 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
engine;
A generator connected in parallel to the engine and connected to the battery to charge the battery when the engine is driven;
A distribution module having a first gear train, a second gear train and a clutch portion;
An electric motor connected to the distribution module and the battery, for transmitting driving force to a hydraulic pump; And an electric drive mode in which the motor is driven only by the battery, and a controller capable of switching to a dual mode in which the engine or the generator is powered to drive the electric motor,
The control unit interrupts the clutch unit to switch the electric drive mode and the dual mode,
The clutch unit includes:
A first clutch disposed between the electric motor and the second gear train;
A second clutch disposed between the electric motor and the hydraulic pump; And
And a third clutch disposed between the first gear train and the second gear train for interrupting power between the distribution module and the hydraulic pump.
제1항에 있어서,
상기 듀얼 모드는,
상기 발전기의 토크가 상기 전동기를 통한 상기 유압펌프로의 동력 입력을 보조하는 입력분기식 모드; 및
상기 엔진 및 발전기의 토크가 상기 전동기의 동력과 합산되어 상기 유압펌프로 입력되는 혼합분기식 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
The method according to claim 1,
In the dual mode,
An input branch mode in which the torque of the generator assists the power input to the hydraulic pump through the electric motor; And
And a mixed bifurcation mode in which the torque of the engine and the generator is added to the power of the electric motor and input to the hydraulic pump.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전기구동 모드는, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 비활성화하고, 상기 제2 클러치를 활성화하여 동작하며,
상기 발전기는 상기 배터리 충전 동작을 수행하는 것을 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the electric drive mode is operated by deactivating the first clutch and the third clutch, activating the second clutch,
Wherein the generator performs the battery charging operation.
제1항에 있어서,
상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드이며,
상기 입력분기식 모드는, 상기 제1 클러치를 비활성화하고, 상기 제2 클러치 및 제3 클러치를 활성화하여 동작하며,
상기 발전기는 상기 배터리 충전 동작과 함께 상기 분배 모듈과 연결되어 상기 유압펌프로 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the dual mode is an input branch mode or a mixed branch mode,
The input branch mode is operated by deactivating the first clutch, activating the second clutch and the third clutch,
Wherein the generator is connected to the distribution module along with the battery charging operation to deliver power to the hydraulic pump.
제1항에 있어서,
상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드이며,
상기 혼합분기식 모드는, 상기 제2 클러치를 비활성화하고, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 활성화하여 동작하며,
상기 엔진과 발전기는 상기 배터리 충전 동작과 함께 상기 분배 모듈과 연결되어 상기 유압펌프로 동력을 전달하는 것을 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the dual mode is an input branch mode or a mixed branch mode,
The mixed bifurcated mode is operated by deactivating the second clutch, activating the first clutch and the third clutch,
Wherein the engine and the generator are connected to the distribution module with the battery charging operation to deliver power to the hydraulic pump.
제1항에 있어서,
상기 제1 기어열 및 제2 기어열은,
각각 제1, 2 캐리어, 제1, 2 링기어 및 제1, 2 선기어로 구성되는 유성기어열이며,
상기 엔진은 제1 캐리어에 연결되고, 상기 발전기는 제1 선기어에 연결되며,
상기 제1 링기어는 상기 제2 캐리어에 연결되고, 상기 제2 선기어는 상기 전동기에 연결되며,
상기 제2 링기어는 상기 제1캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기굴삭기용 동력분배 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first gear train and the second gear train include:
A planetary gear train composed of first and second carriers, first and second ring gears, and first and second sun gears,
The engine is connected to a first carrier, the generator is connected to a first sun gear,
The first ring gear is connected to the second carrier, the second sun gear is connected to the electric motor,
And the second ring gear is connected to the first carrier.
전기구동 모드로 제1 기어열과 제2 기어열 및 클러치부를 구비한 분배 모듈을 활성화하는 단계;
배터리 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 전기구동 모드 또는 듀얼 모드를 판단하는 단계; 및
상기 분배 모듈의 동작에 의해 모드 변경을 수행하여 동력을 분배하는 단계를 포함하며,
상기 듀얼 모드는 입력분기식 모드 또는 혼합분기식 모드이며,
상기 입력분기식 모드는 배터리 SOC(state of charge)가 미리 설정된 범위 아래일 때 동작하며,
상기 혼합분기식 모드는, 작업부하에 따른 요구 토크가 미리 설정된 토크 범위에서 동작하는 것을 특징으로 하는 전기굴삭기용 동력분배 제어방법.
Activating a distribution module having a first gear train, a second gear train and a clutch portion in an electric drive mode;
Determining an electric drive mode or a dual mode when a battery state of charge (SOC) is below a predetermined range; And
Performing a mode change by the operation of the distribution module to distribute power,
Wherein the dual mode is an input branch mode or a mixed branch mode,
The input branching mode operates when the state of charge (SOC) of the battery is below a predetermined range,
Wherein the mixed bifurcation mode operates the required torque according to the work load in a predetermined torque range.
삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 클러치부는 제1 클러치, 제2 클러치 및 제3 클러치로 구성되며,
상기 입력분기식 모드의 경우에는 제1 클러치를 비활성화시키고, 상기 제2 클러치 및 제3 클러치를 활성화시켜 동작하며,
상기 혼합분기식 모드의 경우에는 제2 클러치를 비활성화시키고, 상기 제1 클러치 및 제3 클러치를 활성화시켜 동작하는 것을 특징으로 하는 전기굴삭기용 동력분배 제어방법.
9. The method of claim 8,
The clutch portion is composed of a first clutch, a second clutch and a third clutch,
In the case of the input branch mode, the first clutch is deactivated, the second clutch and the third clutch are activated,
And in the case of the mixed bifurcated mode, the second clutch is deactivated and the first clutch and the third clutch are activated.
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JP2003172167A (en) * 2001-12-03 2003-06-20 Kobelco Contstruction Machinery Ltd Construction machine
JP2005088847A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Isuzu Motors Ltd Power distribution device
JP2010013879A (en) 2008-07-04 2010-01-21 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd Driving system of hybrid construction machine
JP2011093345A (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd Vehicular construction machine and control method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003172167A (en) * 2001-12-03 2003-06-20 Kobelco Contstruction Machinery Ltd Construction machine
JP2005088847A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Isuzu Motors Ltd Power distribution device
JP2010013879A (en) 2008-07-04 2010-01-21 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd Driving system of hybrid construction machine
JP2011093345A (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd Vehicular construction machine and control method thereof

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