KR101612972B1

KR101612972B1 - 하이브리드 건설기계의 제어장치

Info

Publication number: KR101612972B1
Application number: KR1020107024329A
Authority: KR
Inventors: 하루히코 가와사키; 마사히로 에가와
Original assignee: 케이와이비 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2016-04-26
Also published as: CN102007253B; JP5317517B2; DE112009000916T5; US8538612B2; JP2009256887A; WO2009128418A1; US20110060491A1; KR20110009118A; CN102007253A

Abstract

소용량의 전동 모터(MG)를 이용하여 연속작동시간이 짧은 작업기계의 액추에이터를 작동시킬 때에는 전동 모터를 정격용량을 넘은 범위에서 회전시키고, 연속작동시간이 긴 주행중에는 전동 모터를 정격용량 이하로 회전시킨다. 컨트롤러(C)는 이 건설기계가 주행 모드에 있는지 주행 정지작업모드에 있는지를 모드 센서(5a, 12a)로부터의 신호로 판정한다. 그리고 주행 정지작업모드에 있다고 판정했을 때에는 컨트롤러(C)는 전동 모터(MG)가 정격용량을 넘은 범위에서 회전하는 고출력 설정으로 한다. 또 통상, 주행 모드에 있을 때에는 컨트롤러(C)는 전동 모터가 정격용량 이하에서 회전하도록 저출력 설정으로 한다.

Description

하이브리드 건설기계의 제어장치{DEVICE FOR CONTROLLING HYBRID CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은, 예를 들면 동력 삽(power shovel) 등의 건설기계의 구동원을 제어하는 제어장치에 관한 것이다.

종래, 건설기계에는 상대적으로 소용량의 전동 모터를 이용하는 동시에, 액추에이터를 작동시킬 때에 이 전동 모터를 정격 용량 이상으로 사용하는 것이 일반적이다. 이와 같이 일부러 소용량의 전동 모터를 사용해서 그것을 정격 용량 이상으로 사용하는 것은 다음 이유 때문이다. 즉, 전동 모터가 소용량이 되면, 그 분량만큼 비용 메리트가 커지는 동시에 건설기계의 액추에이터, 예를 들면 버킷 실린더(bucket cylinder), 암 실린더(arm cylinder), 붐 실린더(boom cylinder) 또는 선회 모터 등은, 그 연속작동시간이 몇 초로 매우 짧으므로 전동 모터를 정격 용량 이상으로 구동하여도 소손(燒損) 등의 문제가 거의 발생하지 않는다고 하는 것에 기인하고 있다.

일본국 특개 2002-275945호 공보

상기와 같이 건설기계에 상대적으로 소용량의 전동 모터를 탑재하여 작업기계의 액추에이터를 작동시키는 상태에서는 문제가 없지만, 주행모터를 작동시키려고 한 때에는 다음과 같은 문제가 발생한다. 예를 들면, 건설기계를 이동시키는 거리가 길어지면 길어질수록 주행모터를 연속운전시켜야 하지만, 이러한 상황에서 전동 모터를 정격용량 이상으로 장시간 사용하고 있으면 전동 모터가 소손(燒損)되어 버린다. 또 소손을 모면했다고 하여도 장시간의 연속운전에 의해 소비전력이 커지므로 이동처에서 배터리가 부족해져 액추에이터를 작동시킬 수 없게 된다.

본 발명의 목적은 주행모드와 주행정지 작업모드로 전동 모터의 출력을 변화시켜서 주행 중의 전동 모터의 소손이나 배터리 부족 등을 방지할 수 있는 하이브리드 건설기계의 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 가변 용량형의 제1, 2 메인 펌프와, 상기 제1, 2 메인 펌프에 접속하는 동시에 액추에이터를 제어하기 위한 복수의 조작 밸브를 설치한 제1, 2 회로계통과, 제1 회로계통에 설치하는 동시에 한쪽의 주행모터를 제어하는 제1 주행모터용 조작 밸브와, 제2 회로계통에 설치하는 동시에 다른 쪽의 주행모터를 제어하는 제2 주행모터용 조작 밸브를 구비한 하이브리드 건설기계의 제어장치를 전제로 한다.

상기의 장치를 전제로 하면서 제1의 발명은, 상기 제1, 2 주행모터용 조작 밸브의 각각에 설치하는 동시에 이러한 제1, 2 주행용 조작 밸브의 전환조작에 따라서 주행모드인지 또는 주행정지 작업모드인지를 검출하는 모드센서와, 가변 용량형의 서브 펌프와, 이 서브 펌프의 경전각을 제어하는 경각 제어기와, 상기 서브 펌프의 구동원인 전동 모터와, 상기 서브 펌프에 접속하는 동시에 제1, 2 메인 펌프의 토출 측에 연통하는 제1, 2 합류 통로와, 주행 시에 어시스트 제어를 필요로 하는지의 여부의 신호를 입력하는 어시스트 제어용 입력수단과, 상기 서브 펌프의 경전각 및 전동 모터의 회전수를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다.

그리고 상기 컨트롤러는 제1, 2 주행모터용 조작 밸브에 설치한 센서로부터의 신호로 주행모드에 있는지 주행정지 작업모드에 있는지를 판정하는 기능과, 상기 어시스트 제어용 입력수단으로부터 어시스트를 필요로 하는 신호가 입력되었을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통상의 작업시보다도 상대적으로 낮은 저출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비하고 있다.

제2의 발명은, 그 컨트롤러가 상기 모드 센서로부터의 입력신호로 주행정지 작업모드에 있다고 판정했을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 주행모드시 보다도 상대적으로 높은 고출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비하고 있다.

제3의 발명은, 컨트롤러가 주행모드 시에 상기 어시스트 제어용 입력수단으로부터 어시스트 불필요의 신호가 입력되었을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 제로(zero)로 설정으로 하는 기능을 구비하고 있다.

제4의 발명은, 하이파워 설정입력수단을 설치하고, 컨트롤러는 주행모드 중에 하이파워 설정입력수단으로부터의 신호가 입력되었을 때 그 입력신호에 따라서 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 상기 고출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비하고 있다.

제5의 발명은, 상기 제1, 2회로 계통의 각각에 어느 한쪽의 조작밸브를 전환조작했을 때에 발생하는 파일럿압을 상기 레귤레이터에 유도하는 파일럿 유로를 설치하고, 이들 파일럿 유로에는 파일럿압을 검출하는 압력센서를 설치하고 있다.

한편, 상기 제1, 2 합류통로의 각각에 제1, 2 비례전자 스로틀 밸브(throttle valve)를 설치하고, 상기 컨트롤러는 상기 압력 센서로부터의 파일럿신호에 따라서 제1, 2 회로계통의 요구 유량을 연산하는 기능과, 상기 제1, 2 비례전자 스로틀 밸브를 제어하여 서브 펌프의 토출량을 제1, 2 회로계통에 안분하는 기능을 구비하고 있다.

제1의 발명에 의하면, 주행모드에서는 전동 모터를 저출력으로 작동시키게 되므로 장시간 주행에서도 전동 모터가 소손되거나, 또는 배터리부족이 생기지 않는다.

제2의 발명에 의하면, 주행정지 작업모드 시에는 종래와 같이 최대 정격용량의 근방에서 전동 모터를 작동시키게 되므로, 주행정지 작업모드에서 파워부족이 발생하지 않는다.

제3의 발명에 의하면, 주행모드 시에 어시스트 불필요의 신호가 입력되었을 때, 어시스트력을 제로로 설정할 수 있으므로 쓸데없는 에너지를 소비하지 않아도 된다.

제4의 발명에 의하면, 하이파워 설정입력수단으로부터의 입력신호에 의해 주행모드에서도 고출력설정이 가능하므로, 예를 들면, 주행 중에 진창에 빠지거나 했을 때에도 그것으로부터 용이하게 탈출할 수 있다.

제5의 발명에 의하면, 제1, 2 회로계통의 요구 유량에 따라서 적절한 유량을 안분할 수 있게 된다.

도 1는, 본 발명의 실시 형태를 예시하는 회로도이다.
도 2는, 컨트롤러의 제어체계를 예시하는 플로우 차트도이다.

도 1에 예시한 실시 형태는, 동력 삽(power shovel)의 제어장치로서 가변 용량형의 제1, 2 메인펌프(MP1, MP2)를 구비하는 동시에, 제1 메인펌프(MP1)에는 제1 회로계통을 접속하고, 제2 메인 펌프(MP2)에는 제2 회로계통을 접속하고 있다.

상기 제1 회로계통에는 그 상류 측으로부터 순서대로, 선회 모터(RM)를 제어하는 선회 모터용 조작 밸브(1), 도시하지 않은 암 실린더를 제어하는 암 1속용의 조작 밸브(2), 붐 실린더(BC)를 제어하는 붐 2속용의 조작 밸브(3), 도시하지 않은 예비용 부착물을 제어하는 예비용의 조작 밸브(4) 및 도시하지 않은 좌측 주행용인 제1 주행용 모터를 제어하는 제1 주행모터용 조작 밸브(5)를 접속하고 있다.

그리고 상기 제1 주행모터용 조작 밸브(5)에는 도시하지 않은 조작 레버가 중립위치에 있는지 또는 전환조작위치에 있는지를 검출하는 모드 센서(5a)를 설치하고 있다. 이 모드 센서(5a)는 상기 조작 레버가 중립 위치에 있을 때, 주행정지 작업모드신호를 출력하고, 조작 레버가 전환조작위치에 있을 때에는 주행모드신호를 출력하는 것이다.

더욱이, 상기 각 조작 밸브(1) 내지 (5)의 각각은 중립 유로(6) 및 패러럴 통로(parallel path, 7)를 통하여 제1 메인 펌프(MP1)에 접속하고 있다.

상기 중립 유로(6)로서 제1 주행모터용 조작 밸브(5)의 하류 측에는 파일럿압 생성 기구(8)를 설치하고 있다. 이 파일럿압 생성 기구(8)는 그곳을 흐르는 유량이 많으면 높은 파일럿압을 생성하고, 그 유량이 적으면 낮은 파일럿압을 생성하는 것이다.

또 상기 중립 유로(6)는 상기 조작 밸브(1) 내지 (5)의 모두가 중립위치 또는 중립위치 근방에 있을 때, 제1 메인 펌프(MP1)로부터 토출된 유체의 전부 또는 일부를 탱크(T)로 유도하지만, 이때에는 파일럿압 생성기구(8)를 통과하는 유량도 많아지므로 상기한 바와 같이 높은 파일럿압이 생성된다.

한편, 상기 조작 밸브(1) 내지 (5)가 풀 스트로크의 상태에서 전환되면, 중립 유로(6)가 폐쇄되어 유체의 유통이 없어진다. 따라서, 이 경우에는 파일럿압 생성기구(8)를 흐르는 유량이 거의 없어지며 파일럿압은 제로를 유지하게 된다.

단, 조작 밸브(1) 내지 (5)의 조작량에 따라서는 펌프 토출량의 일부가 액추에이터로 유도되고, 일부가 중립 유로(6)로부터 탱크(T)로 유도되게 되므로, 파일럿압 생성기구(8)는 중립 유로(6)에 흐르는 유량에 따른 파일럿압을 생성한다. 다시 말하면, 파일럿압 생성기구(8)는 조작 밸브(1) 내지 (5)의 조작량에 따른 파일럿압을 생성하게 된다.

그리고 상기 파일럿압 생성기구(8)에는 파일럿 유로(9)를 접속하는 동시에, 이 파일럿 유로(9)를 제1 메인 펌프(MP1)의 경전각을 제어하는 레귤레이터(10)에 접속하고 있다. 이 레귤레이터(10)는 파일럿압과 반비례하여 제1 메인 펌프(MP1)의 토출량을 제어한다. 따라서, 조작 밸브(1) 내지 (5)를 풀 스트로크 하여 중립 유로(6)의 흐름이 제로가 되었을 때, 다시 말하면 파일럿압 생성 기구(8)가 발생하는 파일럿압이 제로가 되었을 때에 제1 메인 펌프(MP1)의 토출량이 최대로 유지된다.

상기와 같이 한 파일럿 유로(9)에는 제1 압력 센서(11)를 접속하는 동시에, 이 제1 압력 센서(11)로 검출한 압력 신호를 컨트롤러(C)에 입력하도록 하고 있다. 그리고 파일럿 유로(9)의 파일럿압은 조작 밸브의 조작량에 따라서 변화하므로, 제1 압력 센서(11)가 검출하는 압력 신호는 제1 회로 계통의 요구 유량에 비례하게 된다.

한편, 상기 제2 회로 계통에는, 그 상류 측으로부터 순서대로 도시하지 않은 우측 주행용인 제2 주행용 모터를 제어하는 제2 주행모터용 조작 밸브(12), 도시하지 않은 버킷 실린더를 제어하는 버킷용의 조작 밸브(13), 붐 실린더(BC)를 제어하는 붐 1속용의 조작 밸브(14) 및 도시하지 않은 암 실린더를 제어하는 암 2속용의 조작 밸브(15)를 접속하고 있다. 또한, 상기 붐 1속용의 조작 밸브(14)에는 그 조작 방향 및 조작량을 검출하는 센서(14a)를 설치하고 있다.

그리고 상기 제2 주행모터용 조작 밸브(12)에는 도시하지 않은 조작 레버가 중립 위치에 있는지 또는 전환 조작위치에 있는지를 검출하는 모드 센서(12a)를 설치하고 있다. 이 모드 센서(12a)는 상기 조작 레버가 중립 위치에 있을 때, 주행 정지 작업모드신호를 출력하고, 조작 레버가 전환 조작위치에 있을 때에는 주행모드신호를 출력하는 것이다.

상기 각 조작 밸브(12) 내지 (15)는 중립 유로(16)를 통하여 제2 메인 펌프(MP2)에 접속하는 동시에, 버킷용의 조작 밸브(13) 및 붐 1속용의 조작 밸브(14)는 패러럴 통로(17)를 통하여 제2 메인 펌프(MP2)에 접속하고 있다.

상기 중립 유로(16)로서 암 2속용의 조작 밸브(15)의 하류 측에는 파일럿압 생성 기구(18)를 설치하고 있지만, 이 파일럿압 생성기구(18)는 앞에서 설명한 파일럿압 생성 기구(8)와 완전히 동일하게 기능하는 것이다.

그리고 상기 파일럿압 생성기구(18)에는 파일럿 유로(19)를 접속하는 동시에 이 파일럿 유로(19)를 제2 메인 펌프(MP2)의 경전각을 제어하는 레귤레이터(20)에 접속하고 있다. 이 레귤레이터(20)는 파일럿압과 반비례하여 제2 메인 펌프(MP2)의 토출량을 제어한다. 따라서, 조작 밸브(12) 내지 (15)를 풀 스트로크하여 중립 유로(16)의 흐름이 제로가 되었을 때, 다시 말하면 파일럿압 생성기구(18)가 발생하는 파일럿압이 제로가 되었을 때 제2 메인 펌프(MP2)의 토출량이 최대로 유지된다.

상기와 같이 한 파일럿 유로(19)에는 제2 압력 센서(21)를 접속하는 동시에 이 제2 압력 센서(21)로 검출한 압력신호를 컨트롤러(C)에 입력하도록 하고 있다. 그리고 파일럿 유로(19)의 파일럿압은 조작 밸브의 조작량에 따라서 변화하므로 제2 압력 센서(21)가 검출하는 압력 신호는 제2 회로계통의 요구 유량에 비례하게 된다.

상기와 같이 한 제1, 2 메인 펌프(MP1, MP2)는 하나의 엔진(E)의 구동력으로 동축 회전하는 것이다. 이 엔진(E)에는 제네레이터(22)를 설치하고, 엔진(E)의 잉여출력으로 제네레이터(22)를 회전하여 발전할 수 있도록 하고 있다. 그리고 제네레이터(22)가 발전한 전력은 배터리 충전기(battery charger, 23)를 통하여 배터리(24)에 충전된다.

또한, 상기 배터리 충전기(23)는 통상의 가정용의 전원(25)에 접속한 경우에도 배터리(24)에 전력을 충전할 수 있도록 하고 있다. 즉, 이 배터리 충전기(23)는 이 장치와는 다른 독립계 전원에도 접속 가능하게 한 것이다.

또 제1 회로계통에 접속한 선회 모터용의 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트에는 선회 모터(RM)에 연통하는 통로(26, 27)를 접속하는 동시에, 양쪽 통로(26, 27)의 각각에는 브레이크 밸브(28, 29)를 접속하고 있다. 그리고 선회 모터용의 조작 밸브(1)를 도면에서 예시한 중립위치에 유지하고 있을 때에는 상기 액추에이터 포트가 폐쇄되어 선회 모터(RM)는 정지상태를 유지한다.

상기의 상태로부터 선회 모터용의 조작 밸브(1)를, 예를 들면 도면 우측 위치로 전환하면, 한쪽의 통로(26)가 제1 메인 펌프(MP1)에 접속되고, 다른 쪽의 통로(27)가 탱크(T)에 연통한다. 따라서, 통로(26)로부터 압력 유체가 공급되어 선회 모터(RM)가 회전하는 동시에, 선회 모터(RM)로부터의 복귀 유체가 통로(27)를 통하여 탱크(T)로 복귀된다.

선회 모터용의 조작 밸브(1)를 상기와는 반대로 좌측 위치로 전환하면, 이번에는 통로(27)에 펌프 토출유체가 공급되고 통로(26)가 탱크(T)에 연통하며 선회 모터(RM)는 역전하게 된다.

상기와 같이 선회 모터(RM)를 구동하고 있을 때에는 상기 브레이크 밸브(28) 또는 (29)가 릴리프 밸브의 기능을 발휘하고, 통로(26, 27)가 설정압 이상이 되었을 때, 브레이크 밸브(28, 29)가 밸브를 개방하여 고압 측의 유체를 저압 측으로 유도한다. 또 선회 모터(RM)를 회전하고 있는 상태에서 선회 모터용의 조작 밸브(1)를 중립 위치로 복귀하면 이 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트가 폐쇄된다. 이와 같이 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트가 폐쇄되어도 선회 모터(RM)는 그 관성 에너지로 계속 회전하지만, 선회 모터(RM)가 관성에너지로 회전함으로써 이 선회 모터(RM)가 펌프작용을 한다. 이때에는 통로(26, 27), 선회 모터(RM), 브레이크 밸브(28) 또는 (29)로 폐회로가 구성되는 동시에, 브레이크 밸브(28) 또는 (29)에 의해 상기 관성에너지가 열에너지로 변환되게 된다.

한편, 붐 1속용의 조작 밸브(14)를 중립 위치로부터 도면 우측 위치로 전환하면 제2 메인 펌프(MP2)로부터의 압력 유체는 통로(30)를 경유하여 붐 실린더(BC)의 피스톤 측 챔버(31)에 공급되는 동시에, 그 로드 측 챔버(32)로부터의 복귀 유체는 통로(33)를 경유하여 탱크(T)로 복귀되고, 붐 실린더(BC)는 신장하게 된다.

반대로, 붐 1속용의 조작 밸브(14)를 도면 좌측 위치로 전환하면 제2 메인 펌프(MP2)로부터의 압력 유체는 통로(33)를 경유하여 붐 실린더(BC)의 로드 측 챔버(32)에 공급되는 동시에, 그 피스톤 측 챔버(31)로부터의 복귀 유체는 통로(30)를 경유하여 탱크(T)로 복귀되고, 붐 실린더(BC)는 수축하게 된다. 또한, 붐 2속용의 조작 밸브(3)는 상기 붐 1속용의 조작 밸브(14)와 연동하여 전환하는 것이다.

상기와 같이 한 붐 실린더(BC)의 피스톤 측 챔버(31)와 붐 1속용의 조작 밸브(14)를 연결하는 통로(30)에는 컨트롤러(C)로 개폐도가 제어되는 비례전자밸브(34)를 설치하고 있다. 또한, 이 비례전자밸브(34)는 그 노멀 상태로 전개 위치(全開位置)를 유지하도록 하고 있다.

다음에, 제1, 2 메인 펌프(MP1, MP2)의 출력을 어시스트하는 가변 용량형의 서브 펌프(SP)에 대하여 설명한다.

상기 가변 용량형의 서브 펌프(SP)는 발전기 겸용의 전동 모터(MG)의 구동력으로 회전하지만, 이 전동 모터(MG)의 구동력에 의해 가변 용량형의 어시스트 모터(AM)도 동축 회전하는 구성으로 하고 있다. 그리고 상기 전동 모터(MG)에는 인버터(I)를 접속하는 동시에, 이 인버터(I)를 컨트롤러(C)에 접속하여 이 컨트롤러(C)로 전동 모터(MG)의 회전수 등을 제어할 수 있도록 하고 있다.

또 상기와 같이 한 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM)의 경전각은 경각 제어기(35, 36)로 제어되지만, 이 경각 제어기(35, 36)는 컨트롤러(C)의 출력 신호로 제어되는 것이다.

상기 서브 펌프(SP)에는 토출 통로(37)를 접속하고 있지만, 이 토출 통로(37)는 제1 메인 펌프(MP1)의 토출 측에 합류하는 제1 합류 통로(38)와, 제2 메인 펌프(MP2)의 토출 측에 합류하는 제2 합류 통로(39)에 분기(分岐)하는 동시에, 이들 제1, 2 합류 통로(38, 39)의 각각에는 컨트롤러(C)의 출력 신호로 개폐도가 제어되는 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)를 설치하고 있다.

한편, 어시스트 모터(AM)에는 접속용 통로(42)를 접속하고 있지만, 이 접속용 통로(42)는 합류 통로(43) 및 체크 밸브(44, 45)를 통하여 선회 모터(RM)에 접속한 통로(26, 27)에 접속하고 있다. 게다가, 상기 합류 통로(43)에는 컨트롤러(C)로 개폐 제어되는 전자 전환 밸브(46)를 설치하는 동시에, 이 전자 전환 밸브(46)와 체크 밸브(44, 45)와의 사이에 선회 모터(RM)의 선회시의 압력 또는 브레이크 시의 압력을 검출하는 압력센서(47)를 설치하고, 이 압력센서(47)의 압력 신호를 컨트롤러(C)에 입력하도록 하고 있다.

또 합류통로(43)로서 선회 모터(RM)로부터 접속용 통로(42)로의 흐름에 대하여 상기 전자 전환 밸브(46)보다도 하류 측이 되는 위치에는 안전 밸브(48)를 설치하고 있지만, 이 안전 밸브(48)는, 예를 들면 전자 전환밸브(46) 등, 접속용 통로(42), 합류 통로(43)의 계통에 고장이 생겼을 때 통로(26, 27)의 압력을 유지하여 선회 모터(RM)가 소위 일주(逸走)하는 것을 방지하는 것이다.

그리고 상기 붐 실린더(BC)와 상기 비례 전자 밸브(34)와의 사이에는 접속용 통로(42)에 연통하는 통로(49)를 설치하는 동시에, 이 통로(49)에는 컨트롤러(C)로 제어되는 전자 개폐 밸브(50)를 설치하고 있다.

더욱이, 상기 컨트롤러(C)에는 어시스트 설정입력수단(AI)과 하이파워 설정입력수단(HI)을 접속하고 있다. 상기 어시스트 설정입력수단(AI)은 제1, 2 주행모터용 조작 밸브(5, 12)를 조작했을 때에 오퍼레이터가 온/오프(ON/OFF)를 정하는 것으로 어시스트를 필요로 한다고 판단했을 때 오퍼레이터가 온 조작을 하는 것이다. 또 하이파워 설정입력수단(HI)는 같은 오퍼레이터가 온/오프를 정하는 것으로, 예를 들면 이 건설기계를 진창에서 탈출시키기 위해 하이파워를 필요로 한다고 판단했을 때 오퍼레이터가 온 조작을 하는 것이다.

또 제1회로 계통의 조작 밸브(1) 내지 (5)를 중립위치에 유지하고 있으면, 제1 메인펌프(MP1)로부터 토출되는 유체의 전량이 중립 유로(6) 및 파일럿압 생성기구(8)를 경유하여 탱크(T)로 유도된다. 이와 같이 제1 메인펌프(MP1)의 토출 전량이 파일럿압 생성기구(8)를 흐를 때에는 그곳에서 생성되는 파일럿압이 높아지는 동시에 파일럿 유로(9)에도 상대적으로 높은 파일럿압이 유도된다. 그리고 파일럿 유로(9)에 유도된 높은 파일럿압의 작용으로 레귤레이터(10)가 동작하고, 제1 메인펌프(MP1)의 토출량을 최소로 유지한다. 이때의 높은 파일럿압의 압력신호는 제1 압력센서(11)로부터 컨트롤러(C)에 입력된다.

또 제2 회로계통의 조작 밸브(12) 내지 (15)를 중립위치에 유지하고 있을 때도 제1 회로계통의 경우와 같이 파일럿압 생성기구(18)가 상대적으로 높은 파일럿압을 생성하는 동시에, 그 높은 압력이 레귤레이터(20)에 작용하여 제2 메인펌프(MP2)의 토출량을 최소로 유지한다. 그리고 이때의 높은 파일럿압의 압력신호는 제2 압력센서(21)로부터 컨트롤러(C)에 입력된다.

상기 제1, 2 압력센서(11, 21)로부터 컨트롤러(C)에 상대적으로 높은 압력신호가 입력되면, 컨트롤러(C)는 제1, 2 메인펌프(MP1, MP2)가 최소 토출량을 유지하고 있는 것이라고 판정하여 경각 제어기(35, 36)를 제어하고 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM)의 경전각을 제로 또는 최소로 한다.

또한, 컨트롤러(C)가 상기와 같이 제1, 2 메인펌프(MP1, MP2)의 토출량이 최소인 취지의 신호를 수신했을 때, 컨트롤러(C)가 전동 모터(MG)의 회전을 정지하여도 되며, 그 회전을 계속시켜도 된다.

전동 모터(MG)의 회전을 멈출 경우에는 소비전력을 절약할 수 있다고 하는 효과가 있고, 전동 모터(MG)를 계속 회전한 경우에는 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM)도 계속 회전하므로, 이 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM)의 기동 시의 쇼크를 적게 할 수 있다고 하는 효과가 있다. 어쨌든, 전동 모터(MG)를 멈출지 또는 계속 회전할지는 이 건설 기계의 용도나 사용상황에 따라서 정하면 된다.

상기의 상황에서 제1 회로계통 또는 제2 회로계통 중 어느 한쪽의 조작 밸브를 전환하면 그 조작량에 따라서 중립 유로(6) 또는 (16)을 흐르는 유량이 적어지고, 그것에 따라서 파일럿압 생성기구(8) 또는 (18)에서 생성되는 파일럿압이 낮아진다. 이와 같이 파일럿압이 낮아지면 그것에 따라서 제1 메인 펌프(MP1) 또는 제2 메인 펌프(MP2)는 그 경전각을 크게 해서 토출량을 증대시킨다.

따라서, 파일럿 유로(9) 또는 (19)의 파일럿압에 따라서 제1, 2 회로계통의 요구 유량이 정해지게 된다. 예를 들면, 파일럿압이 높아지면 높아질수록 이 회로 계통의 요구 유량이 적어지고 파일럿압이 낮아지면 낮아질수록 이 회로계통의 요구 유량이 많아진다.

다음에, 컨트롤러(C)의 기능을 도 2의 플로우 차트도에 따라서 설명한다.

컨트롤러(C)는 상기와 같이 제1, 2 압력센서(11, 21)로부터의 신호를 판독하는(스텝 S1) 동시에, 이 파일럿압 신호에 따라서 제1, 2 회로계통의 요구 유량의 안분비(按分比)를 연산한다(스텝 S2).

그리고 제1, 2 주행모터용 조작 밸브(5, 12)를 전환조작하고 있는지의 여부를 검출하는 모드 센서(5a, 12a)로부터의 신호를 기초로 컨트롤러(C)는 주행 모드에 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S3). 또한, 주행 모드에 있는지의 여부는 제1, 2 주행모터용 조작 밸브(5, 12)를 조작하고 있는지의 여부로 판정하지만, 상기 모드 센서(5a, 12a)는 제1, 2 주행모터용 조작 밸브(5, 12)의 조작 레버의 조작위치에 따라서 이 모드를 검출한다.

그리고 주행 모드에 없을 때, 다시 말하면 통상의 주행정지 작업모드에 있을 때에는 컨트롤러(C)는 주행모드 시보다도 상대적으로 높은 고출력 설정이 되도록 제어한다. 즉, 이 전동 모터(MG)를 고출력 설정의 범위 내에서, 게다가 정격 용량을 넘은 시점에서 회전되도록 이 전동 모터(MG)의 파워 제어치 및 토오크 제어치를 설정한다(스텝 S4, S5). 단, 이때의 상기 파워 제어치 및 토오크 제어치의 각각은 미리 설정되어 있는 것이다. 더욱이, 컨트롤러(C)는 스텝(S2)에서 연산한 안분비에 근거하여 제1, 2 회로계통에 대한 분류치를 설정한다(스텝 S6).

그리고 컨트롤러(C)는 고출력 설정의 파워제어치 및 토오크 제어치를 유지하면서 가장 합리적인 전동 모터(MG)의 회전수 및 서브 펌프(SP)의 경전각을 연산하는 동시에, 그 연산된 회전수 및 회전각으로 전동 모터(MG)의 회전수 및 서브 펌프(SP)의 경전각을 제어한다(스텝 S7). 이때 컨트롤러(C)는 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)의 개폐도를 제어하여 제1, 2 회로 계통에 대하여 서브 펌프(SP)의 토출량을 안분하여 공급할 수 있게 한다.

상기와 같이 주행정지 작업모드일 때는 고출력 설정의 파워 제어치와 토오크 제어치를 기초로 하여 전동 모터(MG)를, 정격 용량을 넘은 시점에서 회전시키지만, 서브 펌프(SP)의 부하가 커졌을 때에는 컨트롤러(C)는, 예를 들면 서브 펌프(SP)의 경전각을 작게 하여 상기 고출력 설정의 범위 내에서 파워 제어치와 토오크 제어치를 유지하는 제어를 한다. 반대로 서브 펌프(SP)의 부하가 작아지면 컨트롤러(C)는, 예를 들면 서브 펌프(SP)의 경전각을 크게 하거나, 전동 모터(MG)의 회전수를 올리거나, 또는 그것들 경전각과 회전수와의 양쪽을 동시에 제어하여 상기 고출력 설정의 범위 내에서 파워 제어치와 토오크 제어치를 유지하는 제어를 한다.

한편, 제1, 2 주행모터용 조작 밸브(5, 12)의 양쪽 또는 그것들 중 어느 한쪽을 조작했을 때에는, 그것을 모드 센서(5a, 12a)가 검출하여 컨트롤러(C)에 주행 모드에 들어간 것을 알린다. 이때에는 컨트롤러(C)는 스텝 S3로부터 스텝 S8로 이행하여 어시스트 제어를 필요로 하는지의 여부를 오퍼레이터가 어시스트 설정입력수단(AI)을 온으로 할 지의 여부를 판정한다.

오퍼레이터가 어시스트 설정입력수단(AI)을 온으로 하지 않으면 컨트롤러(C)는 어시스트를 필요로 하지 않는 것이라고 판정하고, 스텝 S9로 이행하여 어시스트 제로의 설정을 한다. 어시스트 제로의 설정을 했을 때에는, 컨트롤러(C)는 스텝 S7에서, 예를 들면 서브 펌프(SP)의 경전각을 제로로 하거나, 또는 전동 모터(MG)의 회전수를 제로로 한다. 따라서, 쓸데없는 에너지를 소비하지 않아도 된다.

또 오퍼레이터가 어시스트 설정입력수단(AI)을 온으로 했을 때에는 컨트롤러(C)는 스텝 S10으로 이행하여 큰 파워를 필요로 할 지의 여부를 오퍼레이터가 하이파워 설정입력수단(HI)을 온으로 했는지의 여부로 판정한다.

통상 주행에서 큰 파워를 필요없다고 오퍼레이터가 판단하고, 하이파워 설정입력수단(HI)을 온으로 하지 않으면, 컨트롤러(C)는 스텝 S11 및 S12로 이행하여 주행 파워 제어치 및 토오크 제어치를 연속 주행에 적합한 저출력 설정으로 한다. 즉, 주행 파워 제어치 및 토오크 제어치는 주행정지 작업모드일 때보다도 적게 하고, 전동 모터(MG)를 연속 회전하여도 이 전동 모터(MG)가 소손 등이 되지 않도록 하는 동시에 그 제어치를 근거로 스텝 S7로 이행하여 전동 모터(MG)의 회전수나 서브 펌프(SP)의 경전각을 제어한다.

또한, 이때 제1, 2 압력 센서(11, 21)로부터의 압력 신호에 의해 컨트롤러(C)는 제1 주행모터용 조작 밸브(5) 또는 제2 주행 모터용 조작 밸브(12)의 분류치를 기초로 하여 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)의 개폐도를 제어하는 것은 당연하다.

더욱이, 상기 스텝 S10에서, 이 건설 기계가, 예를 들면 진창 등에 빠져서 일시적으로 큰 파워를 필요로 하면 오퍼레이터가 판단하여 하이파워 설정입력수단(HI)을 온으로 했을 때에는, 컨트롤러(C)는 스텝 S 13 및 S 14로 이행하여 주행 파워 제어치 및 토오크 제어치를 고출력 설정으로 한다. 즉, 주행파워 제어치 및 토오크 제어치는 주행정지 작업모드일 때와 같도록 하고, 전동 모터(MG)를 고출력 설정의 범위 내에서 정격 용량을 넘어서 회전시키게 하는 값으로 하고 있다.

스텝 14 이후는, 상기한 바와 같이 컨트롤러(C)가 스텝 6 및 스텝 7을 실행하게 된다.

상기와 같이 한 본 실시 형태에 의하면, 주행정지 작업모드에서는 전동 모터(MG)를 고출력 설정의 범위 내에서 정격 용량을 넘은 시점에서 이용할 수 있으므로, 상대적으로 작은 용량의 전동 모터를 이용할 수 있고, 그 분량만큼 비용 절감을 도모할 수 있다.

게다가, 주행 모드에서는 저출력 설정으로 할 수 있으므로 장기간 연속운전하여도 이 전동 모터가 소손되거나 하지 않으며, 주행 과정에서의 소비전력을 적게 할 수 있다.

그러나 주행 중이어도 이 건설기계를, 예를 들면 진창으로부터 탈출시켜야 할 때에는 오퍼레이터의 판단으로 고출력 설정으로 전환할 수 있다. 따라서, 고출력을 필요로 할 때에 파워부족이 되거나 하지 않는다.

또 다음에는 주행계 이외의 작업기계의 액추에이터를 작동시키는 경우에 대하여 설명한다.

상기 제1 회로계통에 접속한 선회 모터(RM)를 구동하기 위하여 선회 모터용의 조작 밸브(1)를 좌우 중 어느 한쪽, 예를 들면 도면 우측 위치로 전환하면, 한쪽의 통로(26)가 제1 메인 펌프(MP1)에 연통하고, 다른 쪽의 통로(27)가 탱크(7)에 연통하여 선회 모터(RM)를 회전시키지만, 이때의 선회압은 브레이크 밸브(28)의 설정압으로 유지된다. 또 상기 조작 밸브(1)를 도면 우측 방향으로 전환하면 상기 다른 쪽의 통로(27)가 제1 메인 펌프(MP1)에 연통하고, 상기 한쪽의 통로(27)가 탱크에 연통하여 선회 모터(RM)를 회전시키지만, 이때의 선회압도 브레이크 밸브(29)의 설정압으로 유지된다.

또 선회 모터(RM)가 선회하고 있는 도중에 선회 모터용의 조작 밸브(1)를 중립위치로 전환하면 상기한 바와 같이 통로(26, 27) 사이에서 폐회로가 구성되는 동시에, 브레이크 밸브(28) 또는 (29)가 이 폐회로의 브레이크압을 유지하여 관성에너지를 열에너지로 변환한다.

그리고 압력 센서(47)는 상기 선회압 또는 브레이크압을 검출하는 동시에 그 압력 신호를 컨트롤러(C)에 입력한다. 컨트롤러(C)는 선회 모터(RM)의 선회 또는 브레이크 동작에 영향을 미치지 않는 범위 내로서, 브레이크 밸브(28, 29)의 설정압보다도 낮은 압력을 검출한 때 전자 전환 밸브(46)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 전환한다. 이와 같이 전자 전환 밸브(46)가 개방 위치로 전환되면, 선회 모터(RM)에 유도된 압력 유체는 합류 통로(43)로 흐르는 동시에 안전 밸브(48) 및 접속용 통로(42)를 경유하여 어시스트 모터(AM)에 공급된다.

이때 컨트롤러(C)는 압력 센서(47)로부터의 압력 신호에 따라서 어시스트 모터(AM)의 경전각을 제어하지만, 그것은 다음과 같다.

즉, 통로(26) 또는 (27)의 압력은 선회 동작 또는 브레이크 동작에 필요한 압력으로 유지되지 않으면 선회 모터(RM)를 선회시키거나, 또는 브레이크를 걸 수 없게 된다.

그래서 상기 통로(26) 또는 (27)의 압력을 상기 선회압 또는 브레이크압으로 유지하기 위해 컨트롤러(C)는 어시스트 모터(AM)의 경전각을 제어하면서, 이 선회 모터(RM)의 부하를 제어하도록 하고 있다. 즉, 컨트롤러(C)는 압력 센서(47)로 검출되는 압력이 상기 선회 모터(RM)의 선회압 또는 브레이크압과 거의 같아지도록 어시스트 모터(AM)의 경전각을 제어한다.

상기와 같이 하여 어시스트 모터(AM)가 회전력을 얻으면, 그 회전력은 동축회전하는 전동 모터(MG)에 작용하지만, 이 어시스트 모터(AM)의 회전력은 전동 모터(MG)에 대한 어시스트력으로서 작용한다. 따라서, 어시스트 모터(AM)의 회전력 분량만큼 전동 모터(MG)의 소비전력을 적게 할 수 있다.

또 상기 어시스트 모터(AM)의 회전력으로 서브 펌프(SP)의 회전력을 어시스트할 수도 있지만, 이때에는 어시스트 모터(AM)와 서브 펌프(SP)가 서로 압력 변환 기능을 발휘한다.

즉, 접속용 통로(42)에 유입하는 유체압은 펌프 토출압보다도 반드시 낮다. 이 낮은 압력을 이용하여 서브 펌프(SP)에 높은 토출압을 유지시키기 위해 어시스트 모터(AM) 및 서브 펌프(SP)에 의해 증압 기능을 발휘시키도록 하고 있다.

즉, 상기 어시스트 모터(AM)의 출력은 1회전당의 밀어내기 용적 Q₁과 그때의 압력 P₁의 곱으로 정한다. 또 서브 펌프(SP)의 출력은 1회전당의 밀어내기 용적 Q₂와 토출압 P₂의 곱으로 정한다. 그리고 본 실시 형태에서는 어시스트 모터(AM)와 서브 펌프(SP)가 동축 회전하므로 Q₁×P₁＝Q₂×P₂가 성립되어야 한다. 그래서, 예를 들면 어시스트 모터(AM)의 상기 밀어내기 용적 Q₁을 상기 서브 펌프(SP)의 밀어내기 용적 Q₂의 3배, 즉 Q₁＝3Q₂로 하면, 상기 등식이 3Q₂×P₁＝Q₂×P₂가 된다. 이 식으로부터 양 변을 Q₂로 나누면 3P₁＝P₂가 성립된다.

따라서, 서브 펌프(SP)의 경전각을 바꿔서 상기 밀어내기 용적 Q₂를 제어하면, 어시스트 모터(AM)의 출력으로 서브 펌프(SP)에 소정의 토출압을 유지시킬 수 있다. 다시 말하면, 선회 모터(RM)로부터의 유체압을 증압하여 서브 펌프(SP)로부터 토출시킬 수 있다.

단, 어시스트 모터(AM)의 경전각은 상기한 바와 같이 통로(26, 27)의 압력을 선회압 또는 브레이크압으로 유지하도록 제어된다. 따라서, 선회 모터(RM)로부터의 유체를 이용하는 경우에는 어시스트 모터(AM)의 경전각은 필연적으로 정해지게 된다. 이와 같이 어시스트 모터(AM)의 경전각이 정해지는 중에서 상기한 압력 변환 기능을 발휘시키기 위해서는 서브 펌프(SP)의 경전각을 제어하게 된다.

또한, 상기 접속용 통로(42), 합류 통로(43) 계통의 압력이 어떠한 원인으로 선회압 또는 브레이크압 보다도 낮아졌을 때에는 압력 센서(47)로부터의 압력 신호에 근거하여 컨트롤러(C)는 전자 전환 밸브(46)를 폐쇄하여 선회 모터(RM)에 영향을 미치지 않도록 한다.

또 접속용 통로(42)에 유체의 누출이 발생했을 때에는 안전 밸브(48)가 기능하여 통로(26, 27)의 압력이 필요 이상으로 낮아지지 않도록 하여 선회 모터(RM)의 일주를 방지한다.

다음에, 붐 1속용의 조작 밸브(14) 및 그것에 연동하여 제1 회로계통의 붐 2속용의 조작 밸브(3)를 전환하여 붐 실린더(BC)를 제어하는 경우에 대하여 설명한다.

붐 실린더(BC)를 작동시키기 위하여 붐 1속용의 조작 밸브(14) 및 그것에 연동하는 조작 밸브(3)를 전환하면, 센서(14a)에 의해 상기 조작 밸브(14)의 조작 방향과 그 조작량이 검출되는 동시에 그 조작 신호가 컨트롤러(C)에 입력된다.

상기 센서(14a)의 조작 신호에 따라서 컨트롤러(C)는 오퍼레이터가 붐 실린더(BC)를 상승시키려고 하고 있는지, 또는 하강시키려고 하고 있는지를 판정한다. 붐 실린더(BC)를 상승시키기 위한 신호가 컨트롤러(C)에 입력되면 컨트롤러(C)는 비례 전자 밸브(34)를 노멀 상태로 유지한다. 다시 말하면, 비례 전자 밸브(34)를 전개 위치로 유지한다. 이때에는 서브 펌프(SP)로부터 소정의 토출량이 확보되도록 컨트롤러(C)는 전자 개폐 밸브(50)를 도면에서 예시한 폐쇄 위치로 유지하는 동시에 전동 모터(MG)의 회전수나 서브 펌프(SP)의 경전각을 제어한다.

한편, 붐 실린더(BC)를 하강시키는 신호가 상기 센서(14a)로부터 컨트롤러(C)에 입력되면 컨트롤러(C)는 조작 밸브(14)의 조작량에 따라서 오퍼레이터가 구하고 있는 붐 실린더(BC)의 하강 속도를 연산하는 동시에, 비례 전자 밸브(34)를 폐쇄하여 전자 개폐 밸브(50)를 개방 위치로 전환한다.

상기와 같이 비례 전자 밸브(34)를 폐쇄하여 전자 개폐 밸브(50)를 개방 위치로 전환하면, 붐 실린더(BC)의 복귀 유체의 전량이 어시스트 모터(AM)에 공급된다. 그러나 어시스트 모터(AM)에서 소비하는 유량이 오퍼레이터가 구한 하강 속도를 유지하기 위해 필요한 유량보다도 적으면, 붐 실린더(BC)는 오퍼레이터가 구한 하강 속도를 유지할 수 없다. 이러한 때에는, 컨트롤러(C)는 상기 조작 밸브(14)의 조작량, 어시스트 모터(AM)의 경전각이나 전동 모터(MG)의 회전수 등을 기초로 하여 어시스트 모터(AM)가 소비하는 유량 이상의 유량을 탱크(T)로 복귀하도록 비례 전자 밸브(34)의 개폐도를 제어하고, 오퍼레이터가 구하는 붐 실린더(BC)의 하강 속도를 유지한다.

한편, 어시스트 모터(AM)에 유체가 공급되면 어시스트 모터(AM)가 회전하는 동시에 그 회전력은 동축 회전하는 전동 모터(MG)에 작용하지만, 이 어시스트 모터(AM)의 회전력은 전동 모터(MG)에 대한 어시스트력으로서 작용한다. 따라서, 어시스트 모터(AM)의 회전력 분량만큼 소비전력을 적게 할 수 있다.

한편, 전동 모터(MG)에 대하여 전력을 공급하지 않고 상기 어시스트 모터(AM)의 회전력만으로 서브 펌프(SP)를 회전시킬 수 있지만, 이때에는 어시스트 모터(AM) 및 서브 펌프(SP)가 상기한 것과 같이 하여 압력 변환 기능을 발휘한다.

다음에, 선회 모터(RM)의 선회 작동과 붐 실린더(BC)의 하강 작동을 동시에 실행하는 경우에 대하여 설명한다.

상기와 같이 선회 모터(RM)를 선회시키면서 붐 실린더(BC)를 하강시킬 때에는 선회 모터(RM)로부터의 유체와, 붐 실린더(BC)로부터의 복귀 유체가 접속용 통로(42)에서 합류하여 어시스트 모터(AM)에 공급된다.

이때 접속용 통로(42)의 압력이 상승하면 그것에 동반하여 합류 통로(43) 측의 압력도 상승하지만, 그 압력이 선회 모터(RM)의 선회압 또는 브레이크압보다도 높아졌다고 해도 체크 밸브(44, 45)가 있으므로, 선회 모터(RM)에는 영향을 미치지 않는다.

또 상기한 바와 같이 접속용 통로(42) 측의 압력이 선회압 또는 브레이크압보다도 낮아지면, 컨트롤러(C)는 압력 센서(47)로부터의 압력 신호에 근거하여 전자 전환 밸브(46)를 폐쇄한다.

따라서, 선회 모터(RM)의 선회 동작과 붐 실린더(BC)의 하강 동작을 상기와 같이 동시에 실행할 때에는 상기 선회압 또는 브레이크압에 관계없이 붐 실린더(BC)의 필요 하강 속도를 기준으로 하여 어시스트 모터(AM)의 경전각을 정하면 된다.

어쨌든, 어시스트 모터(AM)의 출력으로 서브 펌프(SP)의 출력을 어시스트할 수 있는 동시에 서브 펌프(SP)로부터 토출된 유량을 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)로 안분하여 제1, 2 회로계통에 공급할 수 있다.

한편, 어시스트 모터(AM)를 구동원으로서 전동 모터(MG)를 발전기로서 사용할 때에는 서브 펌프(SP)의 경전각을 제로로 하여 거의 무 부하 상태로 하고, 어시스트 모터(AM)에는 전동 모터(MG)를 회전시키기 위해 필요한 출력을 유지해두면, 어시스트 모터(AM)의 출력을 이용하여 전동 모터(MG)에 발전 기능을 발휘시킬 수 있다.

또 본 실시 형태에서는 엔진(E)의 출력을 이용하여 제네레이터(22)로 발전을 일으키거나, 어시스트 모터(AM)를 이용하여 전동 모터(MG)에 발전을 시킬 수 있다. 그리고 이와 같이 발전한 전력을 배터리(24)에 축전하지만, 본 실시 형태에서는 가정용의 전원(25)을 이용하여 배터리(24)에 축전할 수 있도록 하고 있으므로, 전동 모터(MG)의 전력을 다방면에 걸쳐서 조달할 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서는 선회 모터(RM)나 붐 실린더(BC)부터의 유체를 이용하여 어시스트 모터(AM)를 회전시키는 동시에, 이 어시스트 모터(AM)의 출력으로 서브 펌프(SP)나 전동 모터(MG)를 어시스트할 수 있으므로, 회생 동력을 이용할 때까지 동안의 에너지 손실을 최소한으로 억제할 수 있다. 예를 들면, 액추에이터로부터의 유체를 이용하여 발전기를 회전하고, 더욱이 그 발전기로 축전한 전력을 이용하여 전동 모터를 구동하며, 이 전동 모터의 구동력으로 액추에이터를 작동시키는 것과 같은 경우에 비해 유체압의 회생동력을 직접적으로 이용할 수 있다.

또한, 도면 중 부호 51, 52는 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)의 하류 측에 설치한 체크 밸브로 서브 펌프(SP)로부터 제1, 2 메인 펌프(MP1, MP2) 측으로의 유통만을 허용하는 것이다.

상기와 같이 체크 밸브(51, 52)를 설치하는 동시에, 전자 전환 밸브(46) 및 전자 개폐 밸브(50) 또는 비례 전자 밸브(34)를 설치하였으므로, 예를 들면 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM) 계통이 고장 난 경우에 제1, 2 메인 펌프(MP1, MP2) 계통과, 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM) 계통을 차단할 수 있다. 특히 전자 전환 밸브(46), 비례 전자 밸브(34) 및 전자 개폐 밸브(50)는 그것들이 노멀 상태에 있을 때, 도면에 예시하는 바와 같이 스프링의 용수철력으로 폐쇄 위치인 노멀위치를 유지하는 동시에, 상기 비례 전자 밸브(34)도 전개 위치인 노멀 위치를 유지하므로, 전기 계통이 고장 나도 상기와 같이 제1, 2 메인 펌프(MP1, MP2) 계통과, 서브 펌프(SP) 및 어시스트 모터(AM) 계통을 차단할 수 있다.

또 상기 선회 모터(RM) 또는 붐 실린더(BC) 이외의 작업 기계 액추에이터를 작동시킬 때에는 그것에 대응한 작업 밸브를 조작하면 되지만, 이들의 조작 밸브를 조작한 때에도 파일럿 유로(9, 19)의 파일럿압에 따라서 제1, 2 회로계통의 요구 유량을 파악할 수 있으므로, 컨트롤러(C)는 상기한 바와 같이 제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(40, 41)를 제어하여 서브 펌프(SP)의 토출량을 안분하여 제1, 2 회로계통에 공급하게 된다.

게다가, 선회 모터(RM), 붐 실린더(BC)를 포함한 작업기계를 작동시키고 있을 때에는, 상기한 바와 같이 고출력 설정의 기초로 전동 모터(MG)는 정격 용량을 넘은 범위에서 회전하지만, 컨트롤러(C)는 선회 모터(RM) 또는 붐 실린더(BC)를 작동시킨 때에 그것을 검출하여 어시스트 모터(AM)에 의한 어시스트력 분량만큼 전동 모터(MG)의 부담을 가볍게 하는 제어도 가능해진다. 또 전동 모터(MG)의 부담을 가볍게 하는 것이 아니라, 어시스트 모터(AM)의 어시스트력의 분량만큼 파워 업시켜서 서브 펌프(SP)의 출력을 올릴 수도 있다.

MP1…제1 메인 펌프 MP2…제2 메인 펌프
1…선회 모터용 조작 밸브 2…암 1속용 조작 밸브
BC…붐 실린더(Boom cylinder)
3…붐 2속용의 조작 밸브 4…예비용의 조작 밸브
5…제1 주행 모터용의 조작 밸브 9…파일럿 유로
10…레귤레이터 11…제1 압력 센서
C…컨트롤러 12…제2 주행 모터용의 조작 밸브
13…버킷용의 조작 밸브 14…붐 1속용의 조작 밸브
15…암 2속용의 조작 밸브 19…파일럿 유로
20…레귤레이터 21…제2 압력 센서
SP…서브 펌프 35, 36…경각 제어기
MG…발전기 겸용의 전동 모터 38, 39…제1, 2 합류통로
40, 41…제1, 2 비례 전자 스로틀 밸브(throttle valve)
AI…어시스트 설정입력수단 HI…하이파워 설정입력수단

Claims

가변용량형의 제1, 2 메인 펌프와, 상기 제1, 2 메인 펌프에 접속하는 동시에 액추에이터를 제어하기 위한 복수의 조작 밸브를 설치한 제1, 2 회로 계통과, 제1 회로 계통에 설치하는 동시에 한쪽의 주행 모터를 제어하는 제1 주행모터용 조작 밸브와, 제2 회로계통에 설치하는 동시에 다른 쪽의 주행모터를 제어하는 제2 주행모터용 조작 밸브를 구비한 하이브리드 건설기계의 제어장치에 있어서,
상기 제1, 2 주행모터용 조작 밸브의 각각에 설치하는 동시에 그들 제1, 2 주행모터용 조작밸브의 전환조작에 따라서 주행모드인지 또는 주행정지 작업모드인지를 검출하는 모드 센서와, 가변용량형의 서브 펌프와, 이 서브 펌프의 경전각(傾轉角)을 제어하는 경각 제어기와, 상기 서브 펌프의 구동원인 전동 모터와, 상기 서브 펌프에 접속하는 동시에 제1, 2 메인 펌프의 토출 측에 연통하는 제1, 2 합류 통로와, 주행시에 어시스트 제어를 필요로 하는지의 여부의 신호를 입력하는 어시스트 제어용 입력수단과, 상기 서브 펌프의 경전각 및 전동 모터의 회전수를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러는 제1, 2 주행모터용 조작 밸브에 설치한 모드 센서로부터의 신호로 주행 모드에 있는지 주행정지 작업모드에 있는지를 판정하는 기능과, 주행모드 시에 상기 어시스트 제어용 입력수단으로부터 어시스트를 필요로 하는 신호가 입력되었을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 주행정지 작업모드 보다도 상대적으로 낮은 저출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비하며,
상기 제1, 2 회로계통의 각각에는 어느 한쪽의 조작밸브를 전환조작했을 때에 발생하는 파일럿압을 레귤레이터에 유도하는 파일럿 유로를 설치하고, 이들 파일럿 유로에는 그 파일럿압을 검출하는 제1, 2 압력센서를 설치하는 한편, 상기 제1, 2 합류통로의 각각에 제1, 2 비례전자 스로틀 밸브(throttle valve)를 설치하며, 상기 컨트롤러는 상기 제1, 2 압력센서로부터의 파일럿신호에 따라서 제1, 2 회로계통의 요구 유량을 연산하는 기능과, 상기 제1, 2 비례전자 스로틀 밸브를 제어하여 서브 펌프의 토출량을 제1, 2 회로계통에 안분하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 제어장치.
제 1항에 있어서,
컨트롤러는 상기 모드 센서로부터의 입력 신호로 주행정지 작업모드에 있다고 판정했을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 주행 모드시 보다도 상대적으로 높은 고출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 제어장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
컨트롤러는 주행 모드 시에 상기 어시스트 제어용 입력수단으로부터 어시스트 불필요의 신호가 입력되었을 때, 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 제로(zero)로 설정으로 하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 제어장치.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
하이파워 설정 입력수단을 설치하고, 컨트롤러는 주행 모드 중에 하이파워 설정 입력수단으로부터의 신호가 입력되었을 때, 그 입력신호에 따라서 전동 모터의 회전수 또는 서브 펌프의 경전각 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 상기 고출력 설정치에 근거하여 제어하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 제어장치.
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