KR102067992B1 - 전기 정유압 액추에이터 감속률 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

전기 구동 펌프의 최대 감속률(deceleration rate)보다 큰 액추에이터 감속률을 획득하기 위하여, 유압 유체 흐름, 더욱 구체적으로는 스로틀 유압 유체 흐름을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 전기 기계 및 전기 기계 인버터는 일반적으로 넘어서 동작될 수 없는 최대 토크 및 전류 한계를 가진다. 예를 들어 큰 관성 부하를 감속시키기 위하여, 높은 전기 기계 토크 및 인버터 전류가 부하 및 유압 시스템에 의해 생성되는 유체 흐름 및 압력에 반대하는 제동(braking) 토크를 제공하는데 필요하다.

Description

전기 정유압 액추에이터 감속률 제어 시스템{ELECTRO-HYDROSTATIC ACTUATOR DECELERATION RATE CONTROL SYSTEM}
[관련 출원]
본 출원은 본 명세서에 참조로서 편입되는 2012년 11월 7일 출원된 미국 임시출원 제61/723,439호의 이익을 주장한다.
[기술 분야]
본 발명은 일반적으로 작업 기계에서 적어도 하나의 액추에이터를 연장하고 수축시키기 위한 유압 작동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전기 모터 최대 속도 능력을 초과하는 액추에이터 수축 속도를 필요로 하는 전기 유압 액추에이터 시스템에 관한 것이다.
유압 굴착기, 차륜식 적하기(wheel loader), 로딩 삽(loading shovel), 굴삭기 삽(backhoe shovel), 광산 설비, 산업 기계 등과 같지만 이에 한정되지 않는 작업 기계가, 리프팅(lifting) 및/또는 틸팅(tilting) 아암(arm), 붐(boom), 버킷(bucket), 조정 및 회전 기능부, 이동 수단 등과 같은 하나 이상의 작동 부품을 가지는 것은 일반적이다. 일반적으로, 이러한 기계에서, 원동기는 액추에이터에 유체를 제공하기 위하여 유압 펌프를 구동한다. 개방 중심 또는 폐쇄 중심 밸브는 액추에이터로의 유체의 흐름을 제어한다.
일부 현대적인 기계는 전술한 전통적인 유압 시스템을 전기 정유압 액추에이터(electro-hydrostatic actuator(EHA)) 시스템으로 대체하여 왔다. 전기 정유압 액추에이터는 액추에이터의 움직임을 제어하기 위하여 액추에이터에 유체를 제공하기 위해, 일반적으로 고정된 변위의 유압 펌프에 연결되는 가역의 가변 속도 전기 모터를 포함한다. 전기 모터의 속도와 방향은 액추에이터로의 유체의 흐름을 제어한다. 전기 모터를 위한 전력은, 예를 들어 발전기, 배터리와 같은 전력 저장 유닛 또는 이 양자인, 전력 유닛으로부터 공급된다. 전기 정유압 액추에이터를 포함하는 시스템은 본 명세서에서 전기 정유압 액추에이터 시스템이라 한다. 예를 들어, 감속 및/또는 부하를 낮추는 운동에서, 전력 유닛은 발전기로서 동작되는 상기 전기 모터로부터 전력을 공급받는다.
일반적으로 전기 기계 및 전기 기계 인버터가 넘어서 동작될 수 없는 최대 토크 및 전류 한계를 가진다는 문제가 있다. 예를 들어 큰 관성 부하를 감속시키기 위하여, 높은 전기 기계 토크 및 인버터 전류가 부하 및 유압 시스템에 의해 생성되는 유체 흐름 및 압력에 반대하는 제동(braking) 토크를 제공하는데 필요하다. 따라서, 전기 구동 펌프의 최대 감속률(deceleration rate)보다 큰 액추에이터 감속률을 획득하기 위하여, 유압 유체 흐름, 더욱 구체적으로는 스로틀 유압 유체 흐름을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 유압 시스템은, 운전자 인터페이스에 연결된 컨트롤러; 컨트롤러에 동작 가능하게 연결된 제1 부하 유지 명령; 및 제1 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하고, 컨트롤러는, 요청된 액추에이터 감속을 수신하고, 요청된 액추에이터 감속을 미리 정해진 임계값과 비교하고, 요청된 액추에이터 감속이 미리 정해진 임계값보다 높으면, 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하게 제어하도록 구성된다.
선택적으로, 펌프는 액추에이터를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 액추에이터를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로, 유압 시스템은, 액추에이터를 반대 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대 방향으로 공급되어 복귀되는 유압 액추에이터를 포함한다.
선택적으로, 유압 시스템은, 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 포함한다.
선택적으로, 부스트 시스템은, 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로, 펌프는 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향과 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로, 유압 시스템은, 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 더 포함한다.
선택적으로, 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 전기 기계가 필요한 제동 토크를 제공할 수 없는 레벨로 설정된다.
선택적으로, 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 인버터가 필요한 제동 전류를 제공할 수 없는 레벨로 설정된다.
선택적으로, 요청된 액추에이터 감속률은 전기 구동 펌프의 최대 감속률보다 크다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 유압 시스템에서 액추에이터의 감속을 제어하는 방법은, 액추에이터의 요청된 감속률을 수신하는 단계; 요청된 감속률을 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계; 요청된 감속률이 미리 정해진 임계값보다 큰 경우, 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 미리 정해진 임계값은 유압 시스템의 전기 구동 펌프의 최대 감속률에 기초한다.
선택적으로, 본 방법은, 액추에이터를 제1 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 양방향 펌프를 하나의 방향으로 동작시키고, 액추에이터를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 펌프를 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작시키는 단계를 포함한다.
선택적으로, 본 방법은, 액추에이터를 반대 방향으로 동작시키도록 반대 방향으로 유압 액추에이터로 유압 유체를 공급하고 유압 액추에이터로부터 유압 유체를 복귀시키는 단계를 포함한다.
선택적으로, 본 방법은, 부스트 시스템을 통해 유압 시스템으로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템으로 유체를 공급하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 본 방법은, 부스트 펌프를 통해 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하고, 전기 기계로 부스트 펌프를 구동하는 단계를 더 포함하며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로, 펌프는 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 액체를 공급하기 위하여 제1 방향과 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로, 본 방법은, 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 통해 펌프를 구동하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 전기 기계가 필요한 제동 토크를 제공할 수 없는 레벨로 설정된다.
선택적으로, 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 인버터가 필요한 제동 전류를 제공할 수 없는 레벨로 설정된다.
본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되는 시스템의 예시적이고 개략적인 실시예를 도시한다.
도 2는 액추에이터 연장 운동, 화살표로 표시된 유체 흐름 방향 및 이 운동을 가능하게 하기 위한 부하 유지 밸브 상태를 도시하는 시스템의 예시적이고 간략화된 실시예를 도시한다.
도 3은 액추에이터 수축 운동, 화살표로 표시된 유체 흐름 방향 및 이 운동을 가능하게 하기 위한 부하 유지 밸브 상태를 도시하는 시스템의 예시적이고 간략화된 실시예를 도시한다.
도 4는 예시적인 유압 시스템을 제어하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 신호 제어 흐름도를 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예는, 일반적으로, 리프팅 및/또는 틸팅 아암, 붐, 버킷, 조정 및 회전 기능부, 이동 수단 등과 같은 하나 이상의 작동 부품을 갖는 유압 굴착기, 차륜식 적하기, 로딩 삽, 굴삭기 삽, 광산 기계, 산업 기계 등과 같지만 이에 한정되지 않는 작업 기계에서, 적어도 하나의 비대칭 유압 실린더를 연장 및 수축하기 위한 유압 작동 시스템에 관한 것이다.
전기 구동 펌프의 최대 감속률(deceleration rate)보다 큰 액추에이터 감속률을 획득하기 위하여, 유압 유체 흐름, 더욱 구체적으로는 스로틀 유압 유체 흐름을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 전기 기계 및 전기 기계 인버터는 일반적으로 넘어서 동작될 수 없는 최대 토크 및 전류 한계를 가진다. 예를 들어 큰 관성 부하를 감속시키기 위하여, 높은 전기 기계 토크 및 인버터 전류가 부하 및 유압 시스템에 의해 생성되는 유체 흐름 및 압력에 반대하는 제동(braking) 토크를 제공하는데 필요하다.
예를 들어, 방법은 더 높은 시스템 응답을 획득하고, 버킷으로부터 과도한 흙을 털어 없애기 위한 "버킷 쉐이크(bucket shake)"와 같은 특징을 구현하는데 사용될 수 있다. 또한, 방법은, 전기적 회복(electrical recuperation)과 유압 소멸(hydraulic dissipation) 사이의 균형을 이동시키는 것에 의해 외부 부하가 전기 정유압 액추에이터 시스템을 이용하여 감속될 때, 전기 제동 전류와 에너지 회복을 감소시키는데 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 전기 기계, 인버터 및 전기 저장 유닛 내에서 큰 전류를 방지하는데 사용될 수 있다.
도 1을 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 일 실시예가 도시된다. 시스템은 작업 기계에 기계적으로 연결되고 시스템(100)에 유압식으로 연결되는 적어도 하나의 액추에이터(190)를 포함한다.
인버터(110)는 전기 저장소(예를 들어, 하나 이상의 배터리) 또는 발전기와 같은 전기 에너지 소스나 에너지 유닛에 연결될 수 있으며, 양방향 속도 또는 토크 제어 모드에서 전기 기계(120)(예를 들어, 전기 모터)를 제어한다. 전기 기계(120)는 임의의 적합한 종류일 수 있지만, 일반적으로 고정 변위 가변 속도 펌프인 유압 펌프(130)에 기계적으로 연결되어 이를 구동할 수 있다. 또한, 인버터는, 예를 들어, 외부 부하 하에 있을 때 액추에이터의 강하 운동 동안, 펌프가 유압 유체에 의해 역구동될 때 전기 기계에 의해 생성된 에너지를 저장소에 저장할 수 있다.
시스템의 운전자는 컨트롤러(140)에 연결된 조이스틱(150)과 같은 입력 장치를 통해 원하는 액추에이터 속도 또는 힘을 명령할 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 명령 컨트롤러가, 예를 들어, 작업 기계가 원격으로 또는 독자적으로 제어되고 있는 경우에, 컨트롤러(140)로 전달되는 명령 신호를 생성할 수 있다.
컨트롤러(140)는 모터(120) 및 펌프(130)와 함께 유압 펌프(130)를 통한 양방향 흐름 및 압력의 생성을 허용하는 명령을 인버터(110)에 발행한다. 그 다음, 흐름은 부하 유지 밸브(170, 180)를 통해 액추에이터(190)로 지향되어, 원하는 액추에이터 운동을 가져온다.
도 1은 온/오프 타입의 밸브로서 부하 유지 밸브(170, 180)를 도시하지만, 이 밸브의 어느 하나 또는 양자는 흐름 제어 밸브, 오리피스(orifice) 밸브 또는 임의의 다른 비례식으로 조정 가능한 밸브일 수도 있다. 예시적인 밸브는 밸브가 폐쇄될 때 밸브를 통한 누설을 방지하기 위한 포핏(poppet) 밸브이다.
대부분의 이동식 기계가 크고 작은 부피 챔버를 갖는 불평형 액추에이터를 사용하기 때문에, 제2 인버터(210)와 제2 전기 기계(220) 및 제2 유압 펌프(230)에 의해 제어되는, 예를 들어, 미국 특허출원공보 제2011/0030364 A1호(본 명세서에 참조로서 편입됨)에 제공된 바와 같은, 흐름 관리 시스템(200)이 셔틀(shuttle) 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프(130)에 의해 필요한 모든 입력 흐름을 제공한다.
부하를 들어올리기 위한 액추에이터 연장 운동 동안, 액추에이터 펌프(130)는 액추에이터(190)의 큰 부피 내로 흐름을 제공하고(피스톤 측), 흐름 관리 시스템(200)은 셔틀 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프 입구에 연결되어, 큰 부피에서 작은 부피를 뺀 흐름 차이가(로드(rod) 측) 액추에이터 펌프(130)로 제공되는 것을 보장한다.
부하를 내려놓기 위한 액추에이터의 수축 운동 동안, 액추에이터 펌프(130)는 액추에이터(190)의 큰 부피로부터의 흐름을 소비하고, 흐름 관리 시스템(200)은 셔틀 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프 출구에 연결되어, 큰 부피에서 작은 부피를 뺀 과도한 흐름을 흐름 관리 시스템(200)으로, 궁극적으로는 유압 저장소(135)로 우회시킨다.
액추에이터가 실린더 내에 도시되었지만, 다른 액추에이터가 가능하다는 것이 고려된다. 또한, 실린더의 배향은 도시된 것과 반대일 수 있다.
도 2를 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 실시예가 도시된다. 시스템은 나머지 시스템의 동작에 초점을 맞추기 위하여 흐름 관리 시스템(200)이 숨겨지는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 유압 연결(214)은 도 1에 도시된 흐름 관리 시스템(200)으로의 유입/유출 연결을 나타낸다.
화살표는 시스템에서의 유압 유체 흐름 방향을 나타낸다. 액추에이터 연장 운동을 가능하게 하기 위하여, 부하 유지 밸브(170)는 액추에이터의 작은 부피로부터 전기 구동 펌프(130)로의 유체 흐름을 허용하기 위하여 표시된 바와 같이 개방되도록 명령될 필요가 있다. 이 예에서 사용된 밸브의 종류가 펌프(130)로부터 액추에이터의 큰 부피로 자유롭게 흐름을 통과시킬 체크 밸브를 포함하기 때문에, 부하 유지 밸브(180)는 이 경우에 개방되도록 명령될 필요는 없다.
운전자가 조이스틱(150)을 이용하여 운동의 정지를 명령하여, 이에 의해, 컨트롤러(140)로 요청된 감속률을 전달하면, 컨트롤러는 운전자에 의해 요구되는 감속률과 그 감속을 지원하는데 필요한 전기 기계 토크에 관한 판단을 할 수 있다. 전기 기계가 요청된 제동 토크를 제공할 수 없다고 판단되거나 또는 인버터가 제공된 제동 전류를 제공할 수 없다고 판단되면, 컨트롤러는 운전자가 원하는 액추에이터 감속이 획득되는 방식으로 부하 유지 밸브(170)에게 폐쇄를 명령할 것이다.
도 3을 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 실시예가 도시된다. 시스템은 나머지 시스템의 동작에 초점을 맞추기 위하여 흐름 관리 시스템(200)이 숨겨지는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 유압 연결(214)은 도 1에 항목 200으로서 도시된 흐름 관리 시스템으로의 유입/유출 연결을 나타낸다. 화살표는 시스템에서의 유압 유체 흐름 방향을 나타낸다.
액추에이터 수축 운동을 가능하게 하기 위하여, 부하 유지 밸브(180)는 액추에이터의 큰 부피로부터 전기 구동 펌프(130)로의 유체 흐름을 허용하기 위하여 표시된 바와 같이 개방되도록 명령된다. 이 예에서 사용된 밸브의 종류가 펌프(130)로부터 액추에이터의 큰 부피로 자유롭게 흐름을 통과시킬 체크 밸브를 포함하기 때문에, 부하 유지 밸브(170)는 이 경우에 개방되도록 명령될 필요는 없다. 그러나, 이러한 체크 특징을 가지지 않는 다른 밸브 종류가 활용될 수 있다는 것이 고려되며, 이 경우에, 이 밸브를 개방하도록 개방 신호가 생성될 것이다.
운전자가 조이스틱(150)을 이용하여 운동의 정지를 명령하면, 컨트롤러(140)는 운전자에 의해 요구되는 감속률과 그 감속을 지원하는데 필요한 전기 기계 토크에 관한 판단을 할 수 있다. 전기 기계가 요청된 제동 토크를 제공할 수 없다고 판단되거나 또는 인버터가 제공된 제동 전류를 제공할 수 없다고 판단되면, 컨트롤러는 운전자가 원하는 액추에이터 감속이 획득되는 방식으로 부하 유지 밸브(180)에게 폐쇄를 명령할 것이다.
일반적으로, 원하는 감속률은, 충분한 토크와 전류가 사용 가능하다면 단지 전기 기계 감속만을 명령함으로써, 단지 부하 유지 밸브에만 명령함으로써 또는 이 양자의 조합에 의해 획득될 수 있다. 필요한 제동 토크와 인버터 전류를 결정하기 위하여, 다양한 센서가 액추에이터 속도뿐만 아니라 액추에이터에 작용하는 부하 또는 힘을 식별하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 부하와 액추에이터 속도가 계산될 수 있고 필요한 제동 토크 및 전류가 식별될 수 있는 인버터로부터 전기 기계 토크와 속도를 직접 판독할 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 동일한 결과를 산출하기 위하여 압력 및 흐름 센서를 사용하는 것이 가능하다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시 내용을 읽고 이해한 것에 따라 이들 또는 다른 적합한 센서 옵션 중 어느 것을 사용할지를 결정할 수 있다.
도 4을 참조하면, 전기 구동 펌프의 최대 감속률보다 큰 액추에이터 감속률을 획득하기 위하여, 유압 유체 흐름, 더욱 구체적으로는 스로틀 유압 유체 흐름을 제어하는 방법(300)이 제공된다. 방법은 전기 기계 및 전기 기계 인버터가 일반적으로 넘어서 동작될 수 없는 최대 토크 및 전류 한계를 갖는 문제를 해결한다. 예를 들어, 큰 관성 부하를 감속하기 위하여, 높은 전기 기계 토크 및 인버터 전류가 부하 및 유압 시스템에 의해 생성되는 유체 흐름 및 압력에 반대하는 제동 토크를 제공하는데 필요하다. 다른 접근 방식이 전기 기계 토크 능력 및 인버터 전류 능력을 증가시키는 것일 수 있지만, 부품 크기, 무게, 손실 및 비용을 감소하기 위하여, 전기 기계 및 인버터 크기를 줄이는 것이 일반적으로 바람직하다.
방법은 2가지 주요 문제점을 해결한다. 첫 번째로, 방법은 최대 인버터, 전기 기계 및 유압 펌프 감속률보다 큰 액추에이터 감속률을 획득한다. 이것은, 예를 들어, 더 높은 시스템 응답을 획득하고, 버킷으로부터 과도한 흙을 털어 없애기 위한 "버킷 쉐이크"과 같은 특징을 구현하는데 사용된다. 두 번째로, 방법은 전기적 회복과 유압 소멸 사이의 균형을 이동시키는 것에 의해 외부 부하가 전기 정유압 액추에이터 시스템을 이용하여 감속될 때, 전기 제동 전류와 에너지 회복을 감소시킨다. 이것은, 예를 들어, 전기 기계, 인버터 및 전기 저장 유닛 내의 큰 전류를 방지하는데 사용될 수 있다.
블록(310)에서, 예를 들어, 작업 기계의 사용자에 의해 조작되는 조이스틱에 의해, 액추에이터의 요청된 감속률이 컨트롤러에 의해 수신된다. 특히, 사용자는 완전히 결합된 위치로부터 중간 또는 "휴지(at rest)" 위치로 조이스틱을 빠르게 이동시켜 조작기 아암이 갑자기 정지하여야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 이 대신에, 아마도 "쉐이크(shake)"와 같은 미리 설정된 움직임을 나타내는 전용 버튼이 눌러진다.
블록(320)에서, 요청된 감속률이 미리 정해진 임계값과 비교된다. 이 임계값은 유압 시스템의 전기 구동 펌프의 최대 감속률에 기초할 수 있다. 특히, 임계값은 요청된 액추에이터 감속률을 획득하기 위하여 필요한 제동 토크를 제공할 수 없는 레벨로 설정될 수 있다. 대신에 또는 추가로, 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 인버터가 필요한 제동 전류를 제공할 수 없는 레벨로 설정될 수 있다.
블록(330)에서, 요청된 감속률이 미리 정해진 임계값보다 큰 경우, 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호가 생성된다. 부하 유지 밸브가 온/오프 밸브인 경우, 생성된 명령은 밸브를 폐쇄하기 위한 간단한 명령일 수 있다. 부하 유지 밸브가 비례 밸브인 경우, 생성된 명령은 "완전 폐쇄" 명령일 수 있거나, 밸브를 부분적으로 폐쇄하기 위한 비례 신호일 수 있거나, 또는 정해진 폐쇄율로 밸브를 폐쇄하는 가변 신호일 수 있다. 또한, 온/오프 밸브는 상대적으로 느리게 폐쇄함으로써 비례 밸브를 모방하도록 선택되고 튜닝될 수 있다.
비례 밸브가 사용되는 경우, 컨트롤러는 요청된 감속에 기초하여 그리고 펌프/모터에 의해 발생된 감속에 따라 밸브의 폐쇄 속도 및/또는 정도를 결정할 수 있다. 일반적으로, 모터 및 밸브는, 이에 따라, 동시에 제어되지만, 밸브는 극도의 정지비에서 또는 펌프 및/또는 모터에서의 불량의 경우에, 단독으로 사용될 수 있다.
또한, 시스템(100)과 관련하여 전술된 바와 같이, 양 부하 유지 밸브(107, 108)는, 예를 들어 제2 밸브가 체크(check) 특징을 포함하지 않는 경우에 리바운드(rebound)를 최소화하기 위하여, 동시에 제어될 수 있다. 이러한 경우의 다른 이점은 펌프 및/또는 모터가 꺼지는 것으로부터 보호하는 것을 포함할 수 있다. 대조적으로, 제2 부하 유지 밸브는, 체크 특징을 포함하는지 여부에 관계없이, 시스템의 능동 댐핑을 획득하기 위하여 신속 정지(quick stop)에서 개방될 수 있다.
설명을 간단하게 하는 목적으로, 예시된 방법이 일련의 블록으로서 위에서 도시되고 설명되었지만, 일부 블록이 도시되거나 설명된 것과 상이한 순서로 또는 다른 블록과 동시에 발생할 수 있기 때문에, 방법은 블록의 순서에 의해 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 더하여, 모든 예시된 블록보다 더 적은 것이 예시적인 방법을 구현하는데 필요할 수 있다. 또한, 추가 또는 대체의 방법은 추가의 도시되지 않은 블록을 채용할 수 있다.
흐름도에서, 블록은 로직(logic)으로 구현될 수 있는 "처리 블록(processing block)"을 나타낸다. 처리 블록은 방법 단계 또는 방법 단계를 수행하기 위한 장치 요소를 나타낼 수 있다. 흐름도는 임의의 특정 프로그래밍 언어, 방법 또는 스타일(예를 들어, 절차적, 객체 지향적)을 위한 문법(syntax)을 나타내지 않는다. 오히려, 흐름도는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 예시된 처리를 수행하기 위하여 로직을 개발하기 위해 채용할 수 있는 기능적 정보를 예시한다. 일부 예에서, 임시 변수, 루틴 루프 등과 같은 프로그램 요소는 도시되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예시된 블록이 도시된 것과 상이한 다른 순서로 수행될 수 있거나 또는 블록이 결합되거나 여러 요소로 분리될 수 있도록 전자 및 소프트웨어 애플리케이션이 동적이고 유연한 프로세스를 포함할 수 있다는 것이 더 이해될 것이다. 프로세스가 기계어 기술, 절차적 기술, 객체 지향 기술 또는 인공지능 기술과 같은 다양한 프로그래밍 접근 방식을 이용하여 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일례에서, 방법은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 제공된 프로세서가 실행할 수 있는 명령어 또는 연산으로서 구현된다. 따라서, 일례에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 방법을 수행하도록 동작 가능한 프로세서가 실행할 수 있는 명령어를 저장할 수 있다.
도 4가 순차적으로 발생하는 다양한 동작을 예시하지만, 도 4에 도시된 다양한 동작은 실질적으로 동시에 발생할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
여기에서 사용되는 바와 같은 "로직(logic)"은 기능(들) 또는 동작(들)을 수행하거나 다른 로직, 방법 또는 시스템으로부터 기능 또는 동작을 발생시키기 위한 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 각각의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원하는 애플리케이션 또는 필요에 따라, 로직은 소프트웨어로 제어되는 마이크로프로세서, ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 개별 로직, 프로그래밍된 로직 장치, 명령어를 포함하는 메모리 장치 등을 포함할 수 있다. 로직은 하나 이상의 게이트, 게이트들의 조합 또는 다른 회로 요소를 포함할 수 있다. 또한, 로직은 소프트웨어로서 완전히 구현될 수 있다. 복수의 논리 로직이 설명되는 경우에, 복수의 논리 로직을 하나의 물리적 로직으로 합병시키는 것이 가능하다. 유사하게, 단일 논리 로직이 설명되는 경우에, 그 단일 논리 로직을 복수의 물리적 로직 사이에 분배하는 것이 가능하다.
여기에서 사용된 바와 같은 "소프트웨어"는, 판독되거나, 인터프리트되거나, 컴파일되거나, 실행될 수 있고, 컴퓨터, 프로세서 또는 다른 전자 장치가 원하는 방법으로 기능, 동작 또는 행동을 수행하게 하는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 프로세서 명령어를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 명령어는 동적으로 또는 정적으로 연결된 라이브러리로부터의 개별 애플리케이션 또는 코드를 포함하는 루틴, 알고리즘, 모듈, 방법, 스레드 또는 프로그램과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어는, 독립형(stand-alone) 프로그램, 함수 호출(로컬 또는 원격), 서브릿(servelet), 애플릿(applet), 메모리에 저장된 명령어, 운영 체제의 일부 또는 다른 종류의 실행 가능한 명령어를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 실행 가능하거나 로딩 가능한 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어의 형태가, 예를 들어, 원하는 애플리케이션의 필요 요건, 이것이 실행되는 환경, 또는 설계자/프로그래머 희망 등에 의존할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, 컴퓨터 판독 가능하거나 실행 가능한 명령어가 하나의 로직에 위치되거나, 2개 이상의 통신하거나, 함께 동작하거나, 병렬로 처리하는 로직 사이에 분포될 수 있어, 이에 따라 직렬, 병렬, 대량 병렬 및 기타 방식으로 로딩되거나 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
여기에서 설명된 예시적인 시스템 및 방법의 다양한 요소를 구현하기 위한 적합한 소프트웨어는, Java, Java Script, Java.NET, ASP.NET, VB.NET, Cocoa, Pascal, C#, C++, C, CGI, Perl, SQL, API, SDK, 어셈블리, 펌웨어, 마이크로코드와 같은 프로그래밍 언어 및 도구나 다른 프로그래밍 언어 및 도구를 이용하여 생성될 수 있다. 소프트웨어는, 전체 시스템이든지 시스템의 요소든지 간에, 제조 물품으로서 구체화되어, 컴퓨터 판독 가능한 매체의 일부로서 유지되거나 제공될 수 있다.
여기에서 사용된 알고리즘적 설명과 표현은 작업의 본질을 다른 자에게 전달하기 위하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되는 수단이다. 알고리즘 또는 방법은, 여기에서, 그리고 일반적으로, 결과를 생성하는 일련의 연산인 것으로 고려된다. 연산은 물리적 양의 물리적 조작을 포함할 수 있다. 보통, 필수인 것은 아니지만, 물리적 양은 저장되고, 전송되고, 결합되고, 비교되고, 아니면 로직 등에서 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다.
이러한 신호를 비트, 값, 요소, 부호, 캐릭터, 기간, 숫자 등으로서 지칭하는 것이, 기본적으로 일반적인 사용 때문에, 때때로 편리한 것으로 증명되었다. 그러나, 이러한 용어 및 유사한 용어가 적합한 물리적 양과 관련되어야 하며, 단지 이러한 양에 적용된 편리한 라벨에 불과하다는 것을 염두에 두어야 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는다면, 설명을 통해, 처리, 컴퓨팅, 계산, 판단, 디스플레이 등과 같은 용어는 컴퓨터 시스템, 로직, 프로세서 또는 물리적(전자적) 양으로서 표현되는 데이터를 조작하고 변환하는 유사한 장치의 동작 및 프로세스를 지칭한다는 것이 이해된다.
본 발명이 소정의 실시예 또는 실시예들에 관하여 도시되고 설명되지만, 균등한 변경 및 수정이 본 명세서 및 첨부된 도면을 읽고 이해한 바에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발생될 것이라는 점이 명백하다. 특히, 상술한 요소들(구성 요소, 조립체, 장치, 성분 등)에 의해 수행된 다양한 기능에 관하여, 이러한 요소들을 설명하는데 이용된 용어("수단"에 대한 참조를 포함)는, 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서에서 나타낸 예시적인 실시예 또는 실시예들에서 기능을 수행하는 개시된 구조에 구조적으로 균등하지 않더라도, 설명한 요소(즉, 기능적으로 균등한 것)의 특정 기능을 수행하는 임의의 요소에 대응하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 특정 특징은 단지 하나 이상의 여러 예시된 실시예에 대하여 상술되었을 수 있지만, 이러한 특징은, 임의의 주어지거나 또는 특정의 애플리케이션에 대하여 바람직하고 유익할 수 있는 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.

Claims (24)

  1. 운전자 인터페이스에 연결된 컨트롤러;
    상기 컨트롤러에 동작 가능하게 연결된 제1 부하 유지 밸브; 및
    상기 제1 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능하고, 상기 컨트롤러에 동작 가능하게 연결되는 펌프
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 요청된 액추에이터 감속을 수신하고, 상기 요청된 액추에이터 감속을 미리 정해진 임계값과 비교하고, 상기 요청된 액추에이터 감속이 상기 미리 정해진 임계값보다 높다고 판단되면, 상기 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하게 제어하여 액추에이터 감속이 상기 요청된 액추에이터 감속과 동일하게 되도록 하고, 상기 요청된 액추에이터 감속이 상기 미리 정해진 임계값보다 높지 않다고 판단되면, 상기 펌프를 제어하여 액추에이터 감속이 상기 요청된 액추에이터 감속과 동일하게 되도록 하게 구성되는,
    유압 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프는 액추에이터를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 상기 액추에이터를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 유지 밸브를 통해 상기 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    유압 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터를 반대 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대 방향으로 공급되어 복귀하는 유압 액추에이터를 더 포함하는,
    유압 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 상기 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 더 포함하는,
    유압 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부스트 시스템은,
    상기 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 상기 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며,
    상기 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결되는,
    유압 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 상기 제1 방향과 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    유압 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 더 포함하는,
    유압 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 상기 전기 기계가 필요한 제동 토크를 제공할 수 없는 레벨 또는 상기 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 상기 인버터가 필요한 제동 전류를 제공할 수 없는 레벨로 설정되는,
    유압 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요청된 액추에이터 감속률은 상기 펌프의 최대 감속률보다 큰,
    유압 시스템.
  11. 유압 시스템에서 액추에이터의 감속을 제어하는 방법에 있어서,
    액추에이터의 요청된 감속률을 수신하는 단계;
    상기 요청된 감속률을 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계;
    상기 요청된 감속률이 상기 미리 정해진 임계값보다 큰 경우, 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 생성하여 액추에이터 감속률이 상기 요청된 감속률과 동일하게 되도록 하고, 상기 요청된 감속률이 상기 미리 정해진 임계값보다 크지 않은 경우, 전기 구동 펌프를 동작시키는 제어 신호를 생성하여 액추에이터 감속률이 상기 요청된 감속률과 동일하게 되도록 하는 단계
    를 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미리 정해진 임계값은 상기 유압 시스템의 상기 전기 구동 펌프의 최대 감속률에 기초하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 액추에이터를 제1 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 양방향 펌프를 하나의 방향으로 동작시키고, 상기 액추에이터를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 유지 밸브를 통해 상기 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 상기 펌프를 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작시키는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액추에이터를 반대 방향으로 동작시키도록 반대 방향으로 상기 유압 액추에이터로 유압 유체를 공급하고 상기 유압 액추에이터로부터 유압 유체를 복귀시키는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    부스트 시스템을 통해 상기 유압 시스템으로부터 유체를 받아들이거나 상기 유압 시스템으로 유체를 공급하는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    부스트 펌프를 통해 상기 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하고, 전기 기계로 상기 부스트 펌프를 구동하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결되는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 펌프는 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 상기 제1 방향과 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  18. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 통해 상기 펌프를 구동하는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 임계값은 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 상기 전기 기계가 필요한 제동 토크를 제공할 수 없는 레벨 또는 상기 요청된 액추에이터 감속을 획득하기 위하여 상기 인버터가 필요한 제동 전류를 제공할 수 없는 레벨로 설정되는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  20. 삭제
  21. 제18항에 있어서,
    상기 요청된 감속을 지원하는데 필요한 전기 기계 토크를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 전기 기계가 상기 요청된 감속에 의해 필요한 제동 토크 또는 제동 토크를 제공할 수 있는지 또는 상기 인버터가 상기 요청된 감속에 의해 필요한 제동 전류를 제공할 수 있는지 판단하는 단계를 더 포함하는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서,
    상기 전기 기계가 상기 요청된 감속에 의해 필요한 제동 토크를 제공할 수 없다는 판단에 응답하여 또는 상기 인버터가 상기 요청된 감속에 의해 필요한 제동 전류를 제공할 수 없다는 판단에 응답하여 상기 요청된 감속이 획득되는 방식으로 상기 부하 유지 밸브에 폐쇄를 명령하도록 구성되는,
    액추에이터의 감속을 제어하는 방법.
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