KR20080006667A - Control method of hydraulic pump - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명을 적용하는 굴삭기의 구성을 나타낸 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of an excavator to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 유압펌프 제어방법을 보여주는 흐름도.Figure 2 is a flow chart showing a hydraulic pump control method of the present invention.
도 3은 본 발명의 유압펌프 제어방법에서 엔진의 목표 회전수의 설정을 보여주는 그래프.Figure 3 is a graph showing the setting of the target rotational speed of the engine in the hydraulic pump control method of the present invention.
도 4a는 본 발명을 적용하는 굴삭기에서 중부하의 경우에 엔진의 목표 회전수에 따른 전자감압 비례밸브의 전류 제어 선도를 나타낸 그래프.Figure 4a is a graph showing the current control diagram of the electromagnetic pressure reduction proportional valve according to the target rotational speed of the engine in the case of heavy load in the excavator to which the present invention is applied.
도 4b는 본 발명을 적용하는 굴삭기에서 경부하의 경우에 엔진의 목표 회전수에 따른 전자감압 비례밸브의 전류 제어 선도를 나타낸 그래프.Figure 4b is a graph showing the current control diagram of the electromagnetic pressure reduction proportional valve according to the target rotational speed of the engine at light load in the excavator to which the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 엔진 102 : 엔진 회전수 측정부100: engine 102: engine speed measuring unit
104 : 유압펌프 106 : 압력 측정부104: hydraulic pump 106: pressure measuring unit
108 : 전자감압 비례밸브 110 : 펌프 레귤레이터108: electronic pressure proportional valve 110: pump regulator
112 : 유압 작동기 114 : 전자 제어부112: hydraulic actuator 114: electronic control unit
본 발명은 건설기계에서의 유압펌프 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydraulic pump control method in a construction machine.
굴삭기(excavator), 로더(loader), 도저(dozer), 또는 유압식 크레인(hydraulic crane) 등과 같은 건설기계는 엔진에 유압펌프를 연결하고, 엔진의 회전에 따라 유압펌프에서 출력되는 유체동력(hydraulic power)으로 유압실린더, 유압모터 등과 같은 유압작동기(actruator)들을 작동시켜 소정의 작업을 수행한다.Construction machinery such as excavators, loaders, dozers, or hydraulic cranes connect hydraulic pumps to the engine, and the hydraulic power output from the hydraulic pump as the engine rotates. By operating the hydraulic actuator (actruator) such as a hydraulic cylinder, a hydraulic motor and the like to perform a predetermined task.
상기 건설기계가 수행하는 작업들은 경(light)부하 작업과 중(heavy)부하 작업으로 구분할 수 있다. 굴삭기를 예로 들면, 평지나 경사지의 면 고르기 작업 등은 경부하 작업이고, 땅파기 작업 등은 중부하 작업이다.Work performed by the construction machine may be classified into light load work and heavy load work. Taking an excavator as an example, selecting a flat surface or an inclined surface or the like is a light load operation, and a digging operation is a heavy load operation.
굴삭기와 같은 건설기계에 있어서 기본적으로 요구되는 것은 정확한 위치를 찾아 작업을 수행하는 위치제어 기술이지만, 이에 못지않게 불필요한 유량의 손실을 막는 기술 또한 중요하게 요구되고 있다.The basic requirement for construction machinery such as excavators is the position control technology to perform the work by finding the exact position, but as well as the technology to prevent unnecessary loss of flow is also important.
이에 건설기계가 수행하는 작업에 따라 전자감압 비례밸브에 인가되는 전류 값을 제어하여 엔진에 무리가 가지 않고, 유압펌프에서 유량이 효과적으로 토출되게 하는 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technology for controlling the current value applied to the electromagnetic pressure reducing valve according to the work performed by the construction machine so that the flow rate can be effectively discharged from the hydraulic pump without overwhelming the engine.
본 발명의 목적은 유압펌프에서 토출되는 유체의 압력 변화량에 따라 엔진의 목표 회전수를 설정하고, 설정한 목표 회전수와 엔진의 실제 회전수의 차이 값에 따라 전자감압 비례밸브를 제어하여 유압펌프의 토출유량을 조절함으로써, 궁극적으로 엔진의 부하로 작용하는 유압펌프의 출력을 제어하여 엔진이 정격 회전수로 구동되게 하는 유압펌프의 제어방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to set the target rotational speed of the engine according to the pressure change amount of the fluid discharged from the hydraulic pump, and to control the hydraulic pressure proportional valve in accordance with the difference between the set target rotational speed and the actual rotational speed of the engine hydraulic pump It is to provide a control method of the hydraulic pump to control the output of the hydraulic pump that ultimately acts as the load of the engine by adjusting the discharge flow rate of the engine to drive the engine at the rated speed.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유압펌프 제어방법은, 전자감압 비례밸브에 의해 유압펌프의 토출유량을 조절하고, 상기 조절된 토출유량에 의해 상기의 유압펌프를 구동하는 엔진의 회전수가 제어되는 유압펌프 제어방법에 있어서,엔진 회전수 측정부가 엔진의 실제 회전수를 측정하고, 압력 측정부가 유압펌프에서 토출되는 유체의 압력을 측정하고, 상기 측정한 유체의 압력으로 압력 변화량이 계산되는 단계; 상기 계산된 유체의 압력 변화량에 따라 엔진의 목표 회전수를 설정하는 단계; 및 상기 설정한 엔진의 목표 회전수와 상기 측정한 엔진의 실제 회전수의 차이 값에 따라 전자감압 비례밸브를 제어하여 유압펌프의 토출유량을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Hydraulic pump control method of the present invention for achieving this object is, by controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump by the electromagnetic pressure reduction proportional valve, the rotation speed of the engine for driving the hydraulic pump by the adjusted discharge flow rate is controlled A hydraulic pump control method, comprising: an engine speed measuring unit measuring an actual rotational speed of an engine, a pressure measuring unit measuring a pressure of a fluid discharged from a hydraulic pump, and calculating a pressure change amount using the measured pressure of the fluid; Setting a target rotational speed of the engine according to the calculated pressure change amount of the fluid; And adjusting the discharge flow rate of the hydraulic pump by controlling the electromagnetic pressure reduction proportional valve according to the difference value between the set target rotational speed of the engine and the measured actual rotational speed of the engine.
이하, 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해 건설기계 중에 굴삭기를 실시 예로 들어 본 발명에 대해 상세히 기술해 나가도록 하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with an example of an excavator in construction machinery in order to make the present invention easier to understand.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.However, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명을 적용하는 굴삭기의 구성을 나타낸 블럭도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an excavator to which the present invention is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 굴삭기의 구성을 살펴보면, 부호 100은 동력원에 해당하는 엔진이다.As shown in FIG. 1, the configuration of an excavator is an engine corresponding to a power source.
부호 102는 속도 센서를 이용하여 엔진(100)의 실제 회전수를 측정하는 엔진 회전수 측정부이다.
부호 104는 엔진(100)의 회전력에 의해 구동되는 유압 펌프이다. 상기 유압펌프(104)는 토출 유량이 가변되는 가변용량형 유압펌프이다.
부호 106은 압력 센서를 이용하여 유압펌프(104)에서 토출되는 유체의 압력을 측정하는 압력 측정부이다.
부호 108은 엔진(100)의 목표 회전수와 실제 회전수의 차이에 해당하는 전류값이 인가되어 펌프 레귤레이터(110)를 구동시키는 전자감압 비례밸브이다.
부호 110은 전자감압 비례밸브(108)에 인가된 전류값에 따라 유압펌프(104)의 사판(swash plate) 경전각(oblique angle)을 조절하여 토출 유량을 조정하는 펌프 레귤레이터이다.
부호 112는 유압펌프(104)에서 토출되는 유체에 의해 구동되는 유압 작동기(actuator)이다. 상기 유압 작동기(112)는 유압실린더 또는 유압 모터 등이 있다.
부호 114는 굴삭기의 전체 시스템을 관리하고, 각 부를 제어하는 전자 제어부이다.
도 2는 본 발명의 전자감압 비례밸브 제어방법을 보여주는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 전자감압 비례밸브 제어방법에서 엔진의 목표 회전수의 설정을 보여주는 그래프이다.2 is a flowchart illustrating a method for controlling the electromagnetic depressurization proportional valve of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing a target rotational speed of the engine in the method for controlling the electromagnetic depressurization proportional valve of the present invention.
도 4a는 본 발명을 적용하는 굴삭기에서 중부하의 경우에 엔진의 목표 회전수에 따른 전자감압 비례밸브의 전류 제어 선도를 나타낸 그래프이고, 도 4b는 본 발명을 적용하는 굴삭기에서 경부하의 경우에 엔진의 목표 회전수에 따른 전자감압 비례밸브의 전류 제어 선도를 나타낸 그래프이다. Figure 4a is a graph showing the current control diagram of the electromagnetic pressure reduction proportional valve according to the target rotational speed of the engine in the case of heavy load in the excavator according to the present invention, Figure 4b is a view of the engine at light load in the excavator to which the present invention is applied This is a graph showing the current control diagram of the proportional solenoid valve according to the target speed.
전자감압 비례밸브(108)가 유압펌프(104)의 토출유량을 증가시키면 엔진(100)은 부하를 많이 받게 되고, 전자감압 비례밸브(108)가 유압펌프(104)의 토출유량을 줄이면 엔진(100)은 부하를 적게 받게 된다. 따라서 전자감압 비례밸브(108)의 제어를 통해 엔진의 회전수를 제어할 수 있는 것이다.When the solenoid
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용하는 굴삭기의 작동을 예로 들어 자세히 설명하면, 굴삭 작업 또는 정지 작업 등의 소정의 작업을 수행하기 위해 운전자가 조작부를 조작하는 경우에 엔진(100)은 전자 제어부(114)의 명령에 의해 정격 회전수로 가동된다.(S200) As illustrated in FIG. 2, the operation of the excavator to which the present invention is applied will be described in detail by way of example. When the driver manipulates the operation unit to perform a predetermined operation such as an excavation operation or a stop operation, the
상기와 같이 엔진(100)이 가동되면, 유압펌프(104)는 엔진(100)의 회전력에 의해 구동된다. 상기의 유압펌프(104)는 전자감압 비례밸브(108)에 의해 토출유량이 조절되는 가변용량형 펌프이다. When the
상기의 유압펌프(104)가 구동되는 경우에 압력 측정부(106)는 유압펌프(104)의 토출압력을 측정하고, 측정한 압력 값은 전자 제어부(114)로 전달한다.(S204)When the
또한 상기 엔진 회전수 측정부(102)는 엔진(100)의 실제 회전수를 측정하고, 측정한 실제 회전수는 전자 제어부(114)로 전달한다. In addition, the engine
전자 제어부(114)는 상기의 압력 측정부(106)에서 측정된 압력 값으로 압력 변화량을 계산하고, 압력 변화량과 기준치를 비교하여(S206), 압력 변화량이 기준치를 벗어나 급격한 변화를 보이는 경우에 중부하로 판단한다.The
그리고 전자 제어부(114)는 상기 유체의 압력 변화량과 기준치의 차이 값에 따라 엔진(100)의 변화 회전수(X)를 산출한다.(S208)The
전자 제어부(114)는 엔진(100)의 정격 회전수에 상기의 변화 회전수를 더하여 엔진(100)의 목표 회전수를 설정한다.(S210)The
한편, 전자 제어부(114)는 압력 변화량과 기준치를 비교하여(S206), 압력 변화량이 기준치에 미달하는 변화를 보이는 경우에 경부하로 판단한다.On the other hand, the
그리고 전자 제어부(114)는 상기 유체의 압력 변화량과 기준치의 차이 값에 따라 엔진(100)의 변화 회전수(X)를 산출한다.(S212)The
전자 제어부(114)는 엔진(100)의 정격 회전수에 상기의 변화 회전수를 빼서 엔진(100)의 목표 회전수를 설정한다.(S214)The
예를 들어, 도 3와 같이, 유압 펌프(104)에서 토출되는 유체의 압력 변화량이 기준치보다 큰 중부하인 경우에는 엔진(100)의 정격 회전수에 변화 회전수를 더하여 엔진(100)의 정격 회전수보다 높게 엔진(100)의 목표 회전수를 설정한다. 또한 유압 펌프(104)에서 토출되는 유체의 압력 변화량이 기준치보다 작은 경부하인 경우에는 엔진(100)의 정격 회전수에 변화 회전수를 빼서 엔진(100)의 정격 회전수 보다 낮게 엔진(100)의 목표 회전수를 설정한다. For example, as shown in FIG. 3, when the pressure change amount of the fluid discharged from the
전자 제어부(114)는 상기에서 설정한 엔진(100)의 목표 회전수와 상기 엔진의 측정 회전수를 비교하고, 그 차이 값으로 비례미분연산을 통해 전자감압 비례밸브(108)에 인가할 전류량을 결정한다.(S216) 비례미분연산제어는 급격히 일어나는 외부변동에 대한 편차가 큰 경우에는 조작량을 많이 하여 기민하게 제어하는 방법이다. The
비례미분연산식은 수학식 1과 같다.The proportional differential equation is the same as
[수학식 1][Equation 1]
u(t)=Kp*e(t)+Kd*(de(t)/dt)u (t) = Kp * e (t) + Kd * (de (t) / dt)
여기서, "Kp"는 비례이득(Proportional Gain)이고, "Kd"는 미분이득(Derivative Gain)이며, "e(t)"는 엔진(100)의 목표 회전수와 실제 회전수의 차이이며, u(t)는 상기 엔진(100)의 목표 회전수와 실제 회전수의 차이를 조정하는 조작 값으로 전자감압 비례밸브(108)에 인가하는 전류량이다. 조작 값 "u(t)"는 비례이득 "Kp"에 엔진(100)의 목표 회전수와 실제 회전수의 차이 "e(t)"를 곱한 것과 미분이득 "Kd"에 엔진(100)의 목표 회전수와 실제 회전수의 차이에 대한 시간 미분치 "(de(t)/dt)"를 곱한 것의 합으로 계산된다. Here, "Kp" is Proportional Gain, "Kd" is Derivative Gain, "e (t)" is the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed of the
전자 제어부(114)는 상기에서 연산된 전류 값을 전자감압 비례밸브(108)에 인가하고(S218), 전자감압 비례밸브(108)는 전자 제어부(114)에서 연산된 전류 값으로 펌프 레귤레이터(110)를 구동시킨다.The
펌프 레귤레이터(110)는 전자감압 비례밸브(108)에 인가된 전류 값에 따라 유압펌프(104)의 사판 경전각을 조절하고, 조절된 경전각에 의해 유압펌프(104)의 토출유량을 조정한다(S220). The
예를 들어, 유압 펌프(104)의 압력 변화량이 기준치보다 큰 중부하인 경우에 엔진(100)의 실제 회전수는 부하의 압력에 의해 떨어지게 된다. 전자 제어부(114)는 도 4와 같이, 엔진(100)의 정격 회전수(Nr)에 변화 회전수(X)를 더하여 엔진의 목표 회전수(Nr+X)를 설정한다. 또한 상기와 같이 엔진(100)의 목표 회전수를 높게 설정하여, 도 4와 같이, 해당하는 전류 제어 선도를 따라 전자감압 비례밸브(108)를 제어하여 토출 유량을 제어한다. For example, when the pressure change amount of the
한편, 유압 펌프(104)의 압력 변화량이 기준치보다 작은 경부하인 경우에 엔진(100)의 실제 회전수는 상승하게 된다. 전자 제어부(114)는 도 5와 같이, 엔진(100)의 정격 회전수(Nr)에 변화 회전수(X)를 빼서 엔진(100)의 목표 회전수(Nr-X)를 설정한다. 또한 상기와 같이 엔진(100)의 목표 회전수를 낮게 설정하여, 도 5와 같이, 해당하는 전류 제어 선도를 따라 전자감압 비례밸브(108)를 제어하여 토출 유량을 제어한다.On the other hand, when the amount of pressure change of the
상기와 같이 유압펌프(104)의 토출 유량이 조정되고 엔진(100)은 정격 회전수로 회전하게 된다. As described above, the discharge flow rate of the
상기와 같이 소정의 작업을 수행하고 작업을 종료하기 위해 운전자가 조작부를 조작하는 경우에 엔진(100)은 전자 제어부(114)의 명령에 의해 정지된다.(S222) As described above, when the driver manipulates the operation unit to perform a predetermined task and terminate the task, the
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실 시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.On the other hand, while the invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiment It will be readily appreciated that various modifications and variations can be made. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
유압펌프에서 토출되는 유체의 압력 변화량이 기준치보다 큰 중부하인 경우에 엔진의 목표 회전수를 높게 설정하여 전자감압 비례밸브에 인가되는 전류량을 크게 함으로써 토출 유량을 빨리 감소시킨다. 이에 엔진의 회전수가 정격 회전수 이하로 떨어지는 폭이 감소하는 효과가 있다. When the pressure change amount of the fluid discharged from the hydraulic pump is larger than the reference value, the target rotational speed of the engine is set high to increase the amount of current applied to the electromagnetic pressure reducing valve to quickly reduce the discharge flow rate. This has the effect of reducing the width of the engine speed falls below the rated speed.
유압펌프에서 토출되는 유체의 압력 변화량이 기준치보다 작은 경부하인 경우에 엔진의 목표 회전수를 낮게 설정하여 전자감압 비례밸브에 인가되는 전류량을 작게 제어함으로써 토출 유량을 적당히 증가시켜 최적의 조건에서 작업이 수행되도록 하는 효과가 있다.If the pressure change of the fluid discharged from the hydraulic pump is less than the reference value, set the target rotational speed of the engine lower and control the amount of current applied to the solenoid pressure reducing valve to increase the discharge flow rate, so that the operation can be performed under the optimum conditions. It has the effect of being performed.
상기와 같이 제어를 함으로써 엔진에 무리가 가지 않게 되고, 불필요한 유량의 손실도 없어지는 효과가 있다.By controlling as described above, there is no effect on the engine and unnecessary loss of flow rate is eliminated.
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KR101293379B1 (en) | 2013-08-05 |
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