KR102586623B1 - 작업유닛 방출에너지 회생 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터, 상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터 및 상기 액추에이터의 압력값과 상기 어큐뮬레이터의 압력값을 입력받은 후, 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값에 기초하여 상기 어큐뮬레이터의 방출을 제어하는 제어부를 포함하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템을 제공한다.

Description

작업유닛 방출에너지 회생 시스템 및 방법
본 발명은 작업유닛 방출에너지 회생 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액추에이터의 압력과 어큐뮬레이터의 압력차에 따라 어큐뮬레이터의 압유 충전 및 방출을 제어하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설 장비 중 특히 굴삭기는 유압을 이용하여 큰 힘을 발생시킨다.
이러한 힘은 굴삭기의 작업 유닛이 토사 또는 암반을 굴삭하거나 굴삭한 토사 또는 암반을 적재할 수 있도록 한다.
유압을 이용하기 위해서 유압 펌프가 구비되는데 상기 유압 펌프는 오일 탱크에 저장된 오일을 펌핑하여 상기 작업 유닛을 구동하는 액추에이터에 압유를 공급한다.
여기서, 상기 유압 펌프가 작동하기 위해서는 엔진이 가동되어야 하고, 상기 엔진의 가동을 위해서는 연료 소모가 요구된다.
상기 연료의 소모량을 줄여 상기 건설 장비의 연비를 높이기 위해서, 에너지 회수 기술이 사용된다.
상기 에너지 회수 기술은 상기 작업 유닛이 자연 낙하 방식으로 하강 시에 상기 액추에이터에 공급된 상기 압유를 상기 오일 탱크에 버리지 않고 어큐뮬레이터에 충전하고 그 충전된 압유를 다른 유압 기기에 공급하는 것이다.
상기 에너지 회수 기술에 있어서, 상기 어큐뮬레이터의 압력 조건에 따라 에너지 회수율이 낮거나, 에너지 회수율을 높이는 경우에는 굴삭기의 반응이 느려지는 문제가 있는 바, 에너지 회수가 효율적으로 이루어질 수 있는 에너지 회수 시스템이 요구된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 건설 장비의 작업 중에 에너지 회수 및 회수된 에너지의 장비에 재 사용시 어큐뮬레이터의 압력을 최적의 상태로 유지하여 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있는 작업유닛 방출에너지 회수 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터, 상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터 및 상기 액추에이터의 압력값과 상기 어큐뮬레이터의 압력값을 입력받은 후, 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값에 기초하여 상기 어큐뮬레이터의 방출을 제어하는 제어부를 포함하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 크면 상기 제어부는 상기 어큐뮬레이터의 방출을 중지하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 작으면 상기 제어부는 상기 어큐뮬레이터의 방출을 수행하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 액추에이터의 내부 압력을 검출하기 위한 제1 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 어큐뮬레이터 내부에 축적된 오일의 압력을 검출하는 제2 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 유압을 생성하는 메인펌프 및 상기 액추에이터를 연통하는 제1 오일라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 오일라인과 상기 액추에이터의 스몰챔버 사이에 배치되는 제2 오일라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 어큐뮬레이터와 상기 액추에이터의 라지챔버를 연통시키는 제3 오일라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 제3 오일라인과 유압모터를 연통시키는 제4 오일라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 유압모터와 상기 어큐뮬레이터 사이에 배치되는 제1 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 상기 어큐뮬레이터와 상기 라지챔버 사이에 배치되는 제2 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 개폐밸브는 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 큰 경우 폐쇄 제어될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 작은 경우 상기 제1 개폐밸브가 개방 제어될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 오일라인과 제2 오일라인 사이에 밸브유닛이 배치되되, 상기 밸브유닛은 상기 스몰챔버와 상기 제3 오일라인이 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제1 제어밸브, 상기 제3 오일라인이 오일탱크와 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제2 제어밸브 및 상기 제3 오일라인이 상기 메인펌프와 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제3 제어밸브를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 크면 상기 제1 제어밸브가 폐쇄됨과 동시에 상기 제2 제어밸브는 개방될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 어큐뮬레이터로 압유가 충전되는 과정에서 상기 제2 센서로부터 검출된 검출값이 기설정 압력보다 낮은 경우 상기 제1 개폐밸브는 폐쇄 제어될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값에 따라 상기 어큐뮬레이터의 오일압력이 상기 액추에이터의 오일압력보다 높은 것으로 판단되면 상기 제2 개폐밸브는 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터 및 상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터를 포함하는 작업차량의 작업유닛 방출에너지 회생 방법으로서, 상기 액추에이터의 압력과 상기 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 단계, 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값를 구하는 단계, 상기 압력차이값과 기설정 차이값을 비교하는 단계 및 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 크면 상기 어큐뮬레이터의 방출을 중지하도록 제어하는 단계를 포함하는 작업유닛 방출에너지 회생 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 작으면 상기 어큐뮬레이터의 방출을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 건설 장비의 작업 중에 에너지 회수 및 회수된 에너지의 장비에 재 사용 시 어큐뮬레이터의 압력을 최적의 상태로 유지함으로써 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템이 적용되는 작업차량을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템의 유압 회로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템의 액추에이터와 어큐뮬레이터의 압력차이값에 따른 시간-압력 그래프를 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템이 적용되는 작업차량을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템의 유압 회로를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1내지 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템은 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터, 상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터 및 상기 액추에이터의 압력과 상기 어큐뮬레이터의 압력을 입력받은 후, 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값에 기초하여 상기 어큐뮬레이터의 방출을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 방법은 액추에이터의 압력과 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 단계(S100), 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값를 구하는 단계(S110), 상기 압력차이값과 기설정 차이값을 비교하는 단계(S120) 및 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 크면 상기 어큐뮬레이터의 방출을 중지하도록 제어하는 단계(S130)를 포함한다.
본 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템이 적용되는 작업차량(100)이 구비될 수 있다.
작업차량(100)의 하부 주행체(101)에는, 선회기구(111)를 통하여 회전 가능한 상부 선회체(102)가 탑재될 수 있다.
상부 선회체(102)에는 작업유닛 중 하나인 붐(200)이 장착될 수 있다. 그리고, 붐(200)의 선단에는 다른 작업유닛인 암(300)이 장착되고, 암(300)의 선단에는 또 다른 작업유닛인 버킷(400)이 장착될 수 있다.
상부 선회체(102)에는 캐빈(103)이 마련되고, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재될 수 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11)의 출력축(미도시)에는, 유압모터(12) 및 유압펌프로서의 메인펌프(13)가 접속될 수 있다.
여기서, 유압모터(12)는 어시스트모터일 수 있으며, 이 경우 후술하는 바와 같은 어큐뮬레이터(16)로부터 공급받는 압유를 공급받아 회전됨으로써 엔진(11)에 동축으로 연결되어 보조 동력원의 역할을 수행할 수도 있다.
붐(200), 암(300) 및 버킷(400)은 작업유닛을 의미할 수 있고, 특히 버킷(400)은 분리 장착 가능한 어태치먼트(attachment)를 의미할 수 있다. 한편, 붐(200), 암(300) 및 버킷(400)은 각각 유압 실린더인 붐실린더(201), 암실린더(301) 및 버킷실린더(401)에 의하여 각각 유압 구동될 수 있도록 한다.
상기와 같은 붐실린더(201) 및 암실린더(301) 등은 작업유닛을 구동 제어하기 위한 액추에이터(15)를 의미하며, 붐실린더(201) 및 암실린더(301) 이외에도 작업차량(100)의 다양한 작업유닛을 제어하기 위한 어떠한 실린더로서 적용될 수 있다. 이하, 작업유닛을 제어하기 위한 실린더로서 통칭하는 용어는 액추에이터(15)로 설명하기로 한다.
메인펌프(13)로부터 생성되는 유압을 이용하여 작업자가 굴삭기를 사용하여 상차작업 등을 수행하고, 압유를 이용하여 선회모터(미도시) 내부에 있는 회전체를 회전시킴으로써, 상부 선회체(102)와 연결된 기어(미도시)를 360˚ 회전시킬 수 있도록 한다.
또한, 메인펌프(13)에서 생성되는 압유를 액추에이터(15)로 공급하기 위하여, 메인펌프(13)와 액추에이터(15)를 연통하는 제1 오일라인(L1) 및 제2 오일라인(L2) 이 구비될 수 있다.
제1 오일라인(L1)은 메인펌프(13)와 밸브유닛(14)을 연통하도록 배치되고, 제2 오일라인(L2)은 밸브유닛(14)과 액추에이터(15)의 스몰챔버(15b)와 연통하도록 배치될 수 있다.
밸브유닛(14)은 IMVT(Independent Metering Valve Technology) 굴삭기를 이루는 각각의 장비를 제어부(19)로 제어하기 위한 제1 제어밸브(14a), 제2 제어밸브(14b) 및 제3 제어밸브(14c)를 구비할 수 있다.
제1 제어밸브(14a)는 라지챔버(15a)로부터 오일이 배출되는 경우, 개방되도록 제어됨으로써 라지챔버(15a)의 압유가 스몰챔버(15b)로 공급되도록 하여 재생 기능을 수행하게 된다.
제2 제어밸브(14b)는 제3 오일라인(L3)으로부터 공급되는 압유를 선택적으로 오일탱크(T)로 배출할 수 있도록 개폐될 수 있다.
액추에이터(15)의 라지챔버(15a)와 밸브유닛(14)이 연통되도록 배치되는 제3 오일라인(L3)이 구비될 수 있다. 제3 오일라인(L3)은 어큐뮬레이터(16)와 연통되도록 한다.
그리고, 어큐뮬레이터(16)로부터 배출되는 압유가 유압모터(12)로 공급되도록 제4 오일라인(L4)이 구비될 수 있다.
여기서, 제4 오일라인(L4) 상에는 제1 개폐밸브(17)가 설치되고, 제3 오일라인(L3) 상에는 제2 개폐밸브(18)가 설치될 수 있다.
제1 개폐밸브(17) 및 제2 개폐밸브(18)의 기능은 관련 구성과 함께 후술하도록 한다.
메인펌프(13)의 압유는 제1 오일라인(L1) 및 제2 오일라인(L2)을 경유하여 액추에이터(15)로 공급됨으로써 메인펌프(13)의 압유를 이용하여 작업유닛의 길이 또는 각도를 조절할 수 있도록 한다.
도 1및 도 2를 함께 참조하면, 제3 오일라인(L3) 상에는 액추에이터(15) 내의 오일 압력을 검출하기 위한 제1 센서(S1)가 구비되고, 어큐뮬레이터(16) 내부에 축적된 오일의 압력을 검출하는 제2 센서(S2)가 각각 구비될 수 있다.
제1 센서(S1)는 액추에이터(15)의 내부의 압력을 검출하고, 검출한 값을 상기 제어부(19)에 전송하도록 한다.
또한, 제2 센서(S2)는 어큐뮬레이터(16)의 작동유의 압력을 검출하는 센서일 수 있고, 검출한 값을 상기 제어부(19)에 전송하도록 한다.
상기 제어부(19)는 ECU(Electronic Control Unit)로 이루어질 수 있으며, 장비의 다양한 전자 장치들을 컴퓨터로 제어하기 위한 장치를 의미할 수 있다.
어큐뮬레이터(16)는 유압회로 내의 잉여 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 작동유 공급원으로서의 유압회로 요소일 수 있다.
일 예로, 작업유닛으로서 붐(200)을 하강시키는 경우, 붐(200)이 자중에 의해 하강하게 되면 액추에이터(15)의 라지챔버(15a)의 압유가 방출되고, 방출되는 압유는 제3 오일라인(L3)을 통하여 어큐뮬레이터(16)에 축적되는 것이 가능해진다. 이처럼 축적된 어큐뮬레이터(16)의 압유는 유압모터(12)를 회전시킴으로써 이후의 붐(200) 상승 시의 동력원으로 재사용(회생)되도록 하게 된다.
어큐뮬레이터(16)는 질소 가스를 이용하는 블래더형 어큐뮬레이터일 수 있고, 이 경우 질소 가스의 압축성과 작동유의 비압축성을 이용하여 작동유를 축적 또는 방출하게 된다. 또한, 어큐뮬레이터(16)의 용량은 임의이며, 복수일 경우 모두 동일한 용량이어도 되고, 각각 상이한 용량일 수 있다.
다시 말해, 어큐뮬레이터(16)는 메인펌프(13)로부터 가압되는 오일의 일정량을 축적하거나, 상기한 바와 같이 붐(200)의 하강 시에 라지챔버(15a)로부터 배출되는 압유를 축적한 상태로 일정시간 유지하다가 필요에 따라 재차 유압모터(12)로 공급하는 장치로서, 메인펌프(13)의 보조동력 역할을 수행할 수 있다.
어큐뮬레이터(16)는 가압 방식에 따라서 스프링형, 중량형, 공기압형 등으로 분류될 수 있으며 구조에 따라서 격막형, 피스톤 형 등으로 분류될 수 있다.
그리고 어큐뮬레이터(16)와 제3 오일라인(L3) 사이에 어큐뮬레이터 밸브(미도시)를 설치할 수 있는데, 상기 어큐뮬레이터 밸브가 설치되는 경우에는 제1 개폐밸브(17) 및 제2 개폐밸브(18) 등의 밸브 제어와 무관하게 독립적으로 어큐뮬레이터(16)의 제어가 가능해진다.
상기 제어부(19)는 제1 센서(S1)를 통하여 액추에이터(15) 내의 오일 압력을 검출한 압력값을 입력받으며, 제2 센서(S2)를 통하여 어큐뮬레이터(16) 내에 축적된 오일의 압력을 검출한 압력값을 입력받는다.
그리고 입력받은 해당 검출값들의 차이값을 연산하며, 연산결과에 따라 제3 오일라인(L3) 상에 배치되는 제1 개폐밸브(17)의 개폐를 제어하게 된다.
제1 센서(S1)는 액추에이터(15) 내의 오일 압력을 검출하여 상기 제어부(19)로 전송하되, 메인펌프(13)로부터 배출되는 오일의 압력은 일정하지 않고 계속해서 가변되므로, 제1 센서(S1)는 액추에이터(15) 내부 오일의 압력을 실시간으로 감지하여 상기 제어부(19)로 전송하도록 한다.
제2 센서(S2)는 어큐뮬레이터(16) 내에 형성된 오일의 압력을 감지하여 이를 상기 제어부(19)로 전송하는 기능을 수행한다.
이때, 어큐뮬레이터(16) 내의 오일압력은 유압모터(12)로 방출 또는 축적되는 시간에 따라 지속적으로 변할 수 있으므로, 제2 센서(S2)는 어큐뮬레이터(16)의 오일압력을 실시간으로 감지하도록 하고, 상기 제어부(19)로 전송하도록 한다.
여기서, 어큐뮬레이터(16)로 압유가 충전되는 과정에서 제2 센서(S2)로부터 검출되는 어큐뮬레이터의 내부 압력이 기설정 압력보다 낮게 검출되는 경우 제1 개폐밸브(17)가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.
이것은, 어큐뮬레이터(16)가 피스톤 방식인 경우, 어큐뮬레이터(16)의 내주면에 대하여 왕복운동하는 피스톤(미도시)의 어큐뮬레이터(16) 내측 벽면에 대한 충격력을 최소화하기 위한 것으로서, 고압유가 어큐뮬레이터(16) 내부에 충전되는 과정에서 상기 피스톤의 어큐뮬레이터(16)의 내부 벽면에 대한 강한 충격으로 인한 파손을 방지하기 위한 것이다.
제1 오일라인(L1)과 제2 오일라인(L2) 사이에는 밸브유닛(14)이 배치될 수 있다.
밸브유닛(14)은 본 실시예에서 3개의 제어밸브(14a, 14b, 14c)를 특정하여 설명되고 있으나, 방향 전환을 위한 작업유닛의 개수에 따른 복수의 밸브가 배치될 수 있으므로, 밸브유닛(14)은 그 내부에 그 이상의 개수로 배치되는 제어밸브를 포함할 수 있다.
복수의 제어밸브가 포함되는 경우, 하부 주행체(101)용 유압모터(미도시), 붐실린더(201), 암실린더(301) 버킷실린더(401), 선회유압모터(미도시) 등의 유압액추에이터가 고압 유압라인(미도시)을 통하여 컨트롤밸브(미도시) 및 압력센서(미도시)에 각각 접속됨으로써 제어부(19)를 이용하여 각각의 장치의 위치를 가변할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 방법을 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 작업차량(100)의 운전 중에 액추에이터(15)의 압력과 어큐뮬레이터(16)의 압력을 지속적으로 검출한다. (S100)
이에, 상기 제어부(19)는 제1 센서(S1)로부터 검출되는 검출결과와 제2 센서(S2)로부터 검출되는 검출값을 동시에 입력 받는다.
즉, 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16)의 압력차이값을 검출한다. (S100)
이후, 상기 제어부(19)는 제1 센서(S1)로부터 출력되는 검출결과와 제2 센서(S2) 로부터 전송되는 검출결과를 동시에 입력 받아, 2개의 검출값의 차이를 연산한다. (S110)
이후, 제1 센서(S1)의 검출값과 제2 센서(S2)의 검출값을 비교한다. (S120)
이후, 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16)의 압력차이값이 기설정 차이값보다 큰 경우에는 제1 개폐밸브(17)를 폐쇄한다. (S130)
이는, 액추에이터(15)의 오일압력이 어큐뮬레이터(16)의 오일압력보다 크게 높은 경우를 의미하며, 액추에이터(15)의 오일압력이 높기 때문에 자연적으로 상대적으로 낮은 압력이 형성되어 있는 어큐뮬레이터(16)로 공급되도록 한다.
이때, 제1 개폐밸브(17)를 폐쇄함으로써 어큐뮬레이터(16)의 오일이 유압모터(12)로 공급되는 것을 중지함과 동시에 액추에이터(15)의 라지챔버(15a)로부터 배출되는 압유가 어큐뮬레이터(16)로 공급되어 축적되도록 한다.
다시 말해, 어큐뮬레이터(16)의 압유의 유압모터(12)로의 공급이 중지되고, 라지챔버(15a)로부터 배출되는 압유가 어큐뮬레이터(16) 측으로 공급되어 축적되도록 한다.
한편, 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 작은 경우에는 제1 개폐밸브(17)를 개방하도록 제어한다. (S140)
이는, 액추에이터(15)의 오일압력이 어큐뮬레이터(16)의 오일압력과 현격하게 차이 나지 않거나 근사한 압력값을 형성하고 있는 것을 의미한다.
제1 개폐밸브(17)가 개방됨에 따라 액추에이터(15)의 라지챔버(15a)로부터 배출되는 압유가 어큐뮬레이터(16)로 공급됨과 동시에 어큐뮬레이터(16)로부터 배출되는 압유가 유압모터(12)로 공급된다.
다시 말해, 어큐뮬레이터(16)의 오일 축적이 이루어짐과 동시에 유압모터(12)로의 회생 기능이 동시에 이루어지게 된다.
상기 제어부(19)에서 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)를 통해 입력받은 압력값을 비교하고, 어큐뮬레이터(16)의 오일압력이 액추에이터(15)의 오일압력보다 큰 것으로 판단되는 경우에는 제2 개폐밸브(18)를 폐쇄하도록 제어할 수 있다.
이때, 라지챔버(15a)의 압유는 제3 오일라인(L3)을 따라 밸브유닛(14) 측으로 공급되며, 밸브유닛(14)의 제1 제어밸브(14a)를 개방 제어함으로써 제2 오일라인(L2)을 따라 스몰챔버(15b)로 공급되도록 할 수 있다.
그런데, 라지챔버(15a) 내의 유체단면적은 스몰챔버(15b) 내의 유체단면적과(일반적인 작업차량의 경우 라지챔버 내의 유체단면적은 스몰챔버 내의 유체단면적보다 대략 2배만큼 크다) 상이하기 때문에 라지챔버(15a)로부터 배출되는 오일의 일부를 오일탱크(T)로 공급하기 위하여 밸브유닛(14)의 제2 제어밸브(14b)를 개방하고, 제3 제어밸브(14c)를 폐쇄할 수 있다.
즉, 라지챔버(15a)의 압유가 스몰챔버(15b)로 재생되는 과정에서 일부 오일은 제3 오일라인(L3)을 따라 제2 제어밸브(14b)를 경유하여 오일탱크(T)로 배출되도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업유닛 방출에너지 회생 시스템의 액추에이터와 어큐뮬레이터의 압력차이값에 따른 시간-압력 그래프를 나타낸 것이다.
특히, 도 4a는 작업자가 조작레버(미도시)를 서서히 조작한 경우의 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16)의 시간-압력 그래프를 나타낸 것이다.
이 경우, 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16) 간의 압력차이값이 기설정차이값보다 크게 나타나는 상태이며, 어큐뮬레이터(16)의 오일 압력이 액추에이터(15)의 압력보다 현저하게 낮은 상태이므로 그 압력차이만큼 손실이 발생하게 된다.
상기와 같은 손실을 방지하기 위하여 t1에 도달할 때까지 제1 개폐밸브(17)를 폐쇄한 상태로 어큐뮬레이터(16)의 충전만을 수행한 후, 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16)의 압력이 상호 근접하게 되는 영역인 t1~t2에서는 제1 개폐밸브(17)를 개방하여 어큐뮬레이터(16)의 충전 및 방출을 동시에 수행하도록 한다.
도 4b는 작업자가 상기 조작레버를 급격하게 조작한 경우의 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16)의 시간-압력 그래프를 나타낸 것이다.
도 4b는 액추에이터(15)와 어큐뮬레이터(16) 간의 압력차이값이 기설정차이값보다 작게 나타나는 상태이며, 어큐뮬레이터(16)의 오일 압력이 액추에이터(15)의 압력과 미소한 차이를 나타내는 동안에는 어큐뮬레이터(16)의 충전 및 방출을 동시에 수행하므로 압력차에 따른 에너지 손실이 최소화된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 작업차량의 작업 중에 에너지 회수 및 회수된 에너지의 작업유닛으로의 재사용 시 어큐뮬레이터의 압력을 최적의 상태로 유지하여 에너지 회수 효율을 향상시킬 수 있다.
11: 엔진
12: 유압모터
13: 메인펌프
14: 밸브유닛
15: 액추에이터
16: 어큐뮬레이터
19: 제어부
S1: 제1 센서
S2: 제2 센서
L1: 제1 오일라인
L2: 제2 오일라인
L3: 제3 오일라인
L4: 제4 오일라인

Claims (19)

  1. 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터;
    상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터; 및
    상기 액추에이터의 압력값과 상기 어큐뮬레이터의 압력값을 입력받은 후, 상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값에 기초하여 상기 어큐뮬레이터의 압유의 유압모터로의 방출을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 액추에이터의 압력값이 상기 어큐뮬레이터의 압력값보다 크고, 상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 크면 상기 제어부는 상기 어큐뮬레이터의 방출을 중지하도록 제어하고,
    상기 액추에이터의 압력값이 상기 어큐뮬레이터의 압력값보다 크고, 상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 작으면 상기 제어부는 상기 어큐뮬레이터의 방출을 수행하도록 제어하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터의 내부 압력을 검출하기 위한 제1 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터 내부에 축적된 오일의 압력을 검출하는 제2 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    유압을 생성하는 메인펌프 및 상기 액추에이터를 연통하는 제1 오일라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 오일라인과 상기 액추에이터의 스몰챔버 사이에 배치되는 제2 오일라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터와 상기 액추에이터의 라지챔버를 연통시키는 제3 오일라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 오일라인과 상기 유압모터를 연통시키는 제4 오일라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유압모터와 상기 어큐뮬레이터 사이에 배치되는 제1 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터와 상기 라지챔버 사이에 배치되는 제2 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 개폐밸브는 상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 큰 경우 폐쇄 제어되는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 작은 경우 상기 제1 개폐밸브가 개방 제어되는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 오일라인과 제2 오일라인 사이에 밸브유닛이 배치되되,
    상기 밸브유닛은, 상기 스몰챔버와 상기 제3 오일라인이 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제1 제어밸브;
    상기 제3 오일라인이 오일탱크와 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제2 제어밸브; 및
    상기 제3 오일라인이 상기 메인펌프와 선택적으로 연통되도록 개폐제어되는 제3 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 압력차이값이 기설정 차이값보다 크면 상기 제1 제어밸브가 폐쇄됨과 동시에 상기 제2 제어밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터로 압유가 충전되는 과정에서 상기 제2 센서로부터 검출된 검출값이 기설정 압력보다 낮은 경우 상기 제1 개폐밸브는 폐쇄 제어되는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 압력차이값에 따라 상기 어큐뮬레이터의 오일압력이 상기 액추에이터의 오일압력보다 높은 것으로 판단되면 상기 제2 개폐밸브는 폐쇄되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 작업유닛 방출에너지 회생 시스템.
  18. 작업유닛을 승하강시키기 위한 액추에이터 및 상기 액추에이터와 연통되도록 형성되는 어큐뮬레이터를 포함하는 작업차량의 작업유닛 방출에너지 회생 방법으로서,
    상기 액추에이터의 압력과 상기 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 단계;
    상기 액추에이터와 상기 어큐뮬레이터의 압력차이값를 구하는 단계;
    상기 압력차이값과 기설정 차이값을 비교하는 단계;
    상기 액추에이터의 압력값이 상기 어큐뮬레이터의 압력값보다 크고 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 크면 상기 어큐뮬레이터의 압유의 유압모터로의 방출을 중지하도록 제어하는 단계; 및
    상기 액추에이터의 압력값이 상기 어큐뮬레이터의 압력값보다 크고 상기 압력차이값이 상기 기설정 차이값보다 작으면 상기 어큐뮬레이터의 압유의 유압모터로의 방출을 수행하는 단계; 를 포함하는 작업유닛 방출에너지 회생 방법.
  19. 삭제
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