KR20100072473A - Hydraulic pump control apparatus for contruction machinery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for controlling a hydraulic pump for construction machinery is provided to improve fuel efficiency and drivability by controlling the torque ascension rate of a hydraulic pump. CONSTITUTION: A device for controlling a hydraulic pump for construction machinery comprises an engine(10), a hydraulic pump(20), and a control part(30). The hydraulic pump is powered by the engine, and the absorption torque of the hydraulic pump is varied depending on a control signal. The control part varies the absorption torque of the hydraulic pump.

Description

건설기계의 유압펌프 제어장치{HYDRAULIC PUMP CONTROL APPARATUS FOR CONTRUCTION MACHINERY}HYDRAULIC PUMP CONTROL APPARATUS FOR CONTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 굴삭기 등과 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 엔진의 토크변화에 따라 유압펌프의 흡수토크를 제어할 수 있는 건설기계의 유압펌프 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a construction machine, such as an excavator, and more particularly, to a hydraulic pump control apparatus for a construction machine that can control the absorption torque of the hydraulic pump in accordance with the torque change of the engine.

굴삭기와 같은 건설기계는 연비를 개선하기 위해 작업기가 구동되지 않는 경우, 엔진 회전속도가 자동으로 낮아지도록 설정된다. 이때, 낮아진 엔진 회전속도는 작업기 재구동시 응답성을 고려하여 설정된다.Construction machinery, such as excavators, is set to automatically lower the engine speed when the work machine is not driven to improve fuel economy. At this time, the lower engine speed is set in consideration of responsiveness when the work machine is restarted.

일 예로, 최초 엔진은 약 800 RPM의 IDLE RPM으로 구동된다. 그리고 작업자는 작업기 구동을 위해 약 2000 RPM 정도로 엔진 회전속도를 설정하고 작업기를 구동시킨다. 그러나, 작업기가 일정시간 구동되지 않으면, 엔진 회전속도가 2000 RPM으로 설정되어 있더라도 엔진 회전속도는 자동으로 약 1200 RPM(AUTO IDLE RPM) 정도로 낮아진다. 이는 작업을 하지 않을 경우 엔진이 소비하는 연료를 최소화하여 건설기계의 연비를 향상시키기 위함이다. In one example, the original engine is driven at an IDLE RPM of about 800 RPM. And the operator sets the engine speed about 2000 RPM to drive the work machine and drives the work machine. However, if the work machine is not driven for a certain time, the engine speed is automatically lowered to about 1200 RPM (AUTO IDLE RPM) even if the engine speed is set to 2000 RPM. This is to improve the fuel efficiency of construction machinery by minimizing the fuel consumed by the engine when not working.

반면, 작업자가 작업기 조작부를 조작하면, 조작신호에 의해 엔진 회전속도 는 작업자가 설정한 2000RPM으로 재상승하게 된다. 또한, 조작부의 조작신호에 의해 펌프의 사판각이 커지게 되고, 이에 의해 펌프 흡수 토크와 토출 유량이 상승하게 된다. On the other hand, when the operator manipulates the work machine control unit, the engine rotation speed is increased again to 2000 RPM set by the operator by the operation signal. In addition, the swash plate angle of the pump is increased by the operation signal of the operation unit, whereby the pump absorption torque and the discharge flow rate are increased.

그러나 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 펌프 흡수 토크의 상승시간이 상기 엔진의 토크 상승 시간 보다 짧다. 따라서, 엔진은 펌프로부터 전달되는 과도한 부하에 의해 엔진 회전속도가 급작스럽게 떨어지게 된다. 이는 엔진의 토크 응답성이 펌프의 토크 응답성과 다르기 때문에 나타나는 현상이다. However, as shown in FIG. 1, the rise time of the pump absorption torque is shorter than the torque rise time of the engine. Therefore, the engine speed drops abruptly due to the excessive load transmitted from the pump. This is because the torque response of the engine is different from that of the pump.

이와 같은 현상이 발생하면, 소음 및 불쾌감을 유발하여 작업자가 높은 피로감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 연비가 나빠지게 된다. When such a phenomenon occurs, noise and discomfort may be caused, and the operator may feel high fatigue as well as worse fuel economy.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 유압펌프의 토크 상승률을 엔진 토크 상승률에 따라 제어하여 운전성 및 연비를 개선할 수 있는 건설기계의 유압펌프 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above-described point, the object of the present invention is to provide a hydraulic pump control device for construction machinery that can improve the operability and fuel economy by controlling the torque increase rate of the hydraulic pump according to the engine torque rise rate. have.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치는 엔진(10)과, 상기 엔진(10)과 직결되어 상기 엔진(10)에 의해 구동되며 인가되는 제어신호에 따라 흡수 토크가 가변하는 유압펌프(20)를 포함하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대한 정보(Ncmd*)와 상기 유압펌프(20)의 요구 유량(Qcmd)에 대한 정보와 상기 유압펌프(20)의 현재 토출 압력(Ppress)이 입력되면, 상기 펌프 요구 유량(Qcmd)과 현재 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출하고, 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 목표엔진토크에 도달하는 시간에 대응되게 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 상기 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간이 지연되도록 상기 유압펌프(20)의 흡수토크를 가변시키는 제어부(30)를 포함한다.Hydraulic pump control device for a construction machine according to the present invention for achieving the object as described above is directly connected to the engine 10, the engine 10 is driven by the engine 10 in accordance with a control signal applied As applied to a construction machine including a hydraulic pump 20 having a variable absorption torque, information Ncmd * about a target rotational speed Ncmd of the engine 10 and a required flow rate of the hydraulic pump 20 When the information on Qcmd and the current discharge pressure Ppress of the hydraulic pump 20 are input, a pump request torque Trequest is calculated from the pump demand flow rate Qcmd and the current pump discharge pressure Ppress, and The hydraulic pressure is delayed so that the time at which the absorption torque of the hydraulic pump 20 reaches the pump request torque Trequest corresponds to the time at which the target engine torque corresponding to the target rotational speed Ncmd of the engine 10 is reached. By varying the absorption torque of the pump 20 A control unit (30).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)가 입력되면, 입력된 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 엔진 토크 시정수(tconst)를 산출하고, 상기 펌프 요구 토크(Trequest)와 현재 펌프 토크(Tcur)와 상기 엔진 토크 시정수(tconst)로부터 상기 유압펌프(20)의 토크 가변 지령치(Tcmd)를 산출하고, 산출된 토크 가변 지령치(Tcmd)에 대응하는 제어신호를 상기 유압펌프(20)에 출력한다.According to an embodiment of the present invention, when the target rotational speed Ncmd of the engine 10 is input, the controller calculates an engine torque time constant tconst corresponding to the input target rotational speed Ncmd, The torque variable command value Tcmd of the hydraulic pump 20 is calculated from the pump request torque Trequest, the current pump torque Tcur, and the engine torque time constant tconst, and the calculated torque variable command value Tcmd is calculated. A corresponding control signal is output to the hydraulic pump 20.

한편, 상기 유압펌프(20)의 토크 가변 지령치(Tcmd)는 상기 엔진(10)이 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 목표엔진토크에 도달하는 시간과 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 상기 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간이 동일하도록 산출된다.On the other hand, the torque variable command value (Tcmd) of the hydraulic pump 20 is the time that the engine 10 reaches the target engine torque corresponding to the target rotational speed (Ncmd) of the engine 10 and the hydraulic pump 20 ) Is calculated such that the time at which the absorption torque reaches the pump demand torque Trequest is the same.

이러한 제어부(30)는 입력된 현재 엔진 회전속도(Nrpm)와 상기 펌프 요구 유량(Qcmd)으로부터 요구 펌프 용적량(qcmd*)을 산출하는 펌프 용적량 산출부(35); 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)로부터 엔진 토크 시정수(tconst)를 산출하고, 상기 펌프 토출 압력(Ppress)과 상기 펌프 용적량 산출부(35)에 의해 산출된 요구 펌프 용적량(qcmd*)으로부터 상기 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출하며, 상기 펌프 토출 압력(Ppress)과 현재 펌프 용적량(qcmd0)으로부터 현재 펌프 토크(Tcur)를 산출하고, 상기 엔진 토크 시정수(tconst)와 상기 펌프 요구 토크(Trequest)와 상기 현재 펌프 토크(Tcur)로부터 시간에 따른 상기 토크 가변 지령치(Tcmd)를 산출하고, 산출된 시간에 따른 상기 토크 가변 지령치(Tcmd)와 상기 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 목표 펌프 용적량(qcmd)을 산출한는 토크 제한부(36); 및 상기 토크 제한부(36)로부터 산출된 목표 펌프 용적량(qcmd)을 상기 유압펌프(20)의 사판각을 제어하기 위한 전류 지령치(Icmd)로 변환하여 상기 유압펌프(20)에 출력하는 사판 제어부(37)를 포함한다.The control unit 30 includes a pump volume calculation unit 35 for calculating a required pump volume qcmd * from the input current engine rotation speed Nrpm and the pump required flow rate Qcmd; An engine torque time constant tconst is calculated from a target rotational speed Ncmd of the engine 10, and the required pump volume amount qcmd * calculated by the pump discharge pressure Ppress and the pump volume amount calculation unit 35. Calculates the pump required torque Trequest, calculates the current pump torque Tcur from the pump discharge pressure Ppress and the current pump volume amount qcmd0, and calculates the engine torque time constant tconst and the pump request. The torque variable command value Tcmd is calculated over time from the torque Trequest and the current pump torque Tcur, and a target pump is generated from the torque variable command value Tcmd and the pump discharge pressure Ppress over the calculated time. A torque limiter 36 which calculates a volume qcmd; And a swash plate control unit for converting a target pump volume qcmd calculated from the torque limiting unit 36 into a current command value Icmd for controlling the swash plate angle of the hydraulic pump 20 and outputting it to the hydraulic pump 20. (37).

전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 엔진의 목표엔진토크에 도달하는 시간에 대응되게 유압펌프의 흡수토크가 유압펌프 목표토크에 도달하는 시간을 지연함으로써, 유압펌프의 흡수토크가 엔진 토크보다 먼저 상승하여 엔진의 회전속도를 저하시키는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 건설기계의 운전성이 향상됨은 물론 연비가 개선될 수 있게 된다.According to the problem solving means described above, the absorption torque of the hydraulic pump is delayed before the engine torque by delaying the time when the absorption torque of the hydraulic pump reaches the hydraulic pump target torque in correspondence with the time to reach the target engine torque of the engine. It is possible to prevent the increase in the rotational speed of the engine, thereby improving the operating performance of the construction machine as well as the fuel economy can be improved.

특히, 엔진의 목표엔진토크에 도달하는 시간과 유압펌프의 흡수토크가 유압펌프 목표토크에 도달하는 시간을 동일하게 함으로써, 건설기계이 운전성 및 연비가 더욱 개선될 수 있게 된다.In particular, by equalizing the time to reach the target engine torque of the engine and the absorption torque of the hydraulic pump to reach the hydraulic pump target torque, it is possible to further improve the operability and fuel economy of the construction machine.

더욱이, 엔진 토크 시정수(tconst)를 이용하여 유압펌프의 흡수토크를 가변시킴으로써, 엔진과 유압펌프가 목표토크에 도달하는 시간이 동일할 뿐만 아니라 변화 패턴이 유사하여 펌프 흡수 토크에 의한 엔진 회전속도의 변화량을 최소화할 수 있고, 이로 인해 운전성은 물론, 연비를 극대화할 수 있게 된다. Furthermore, by varying the absorption torque of the hydraulic pump using the engine torque time constant (tconst), the engine rotational speed due to the pump absorption torque is not only equal to the time that the engine and the hydraulic pump reach the target torque, but also the change pattern is similar. The amount of change can be minimized, resulting in maximum operability and fuel economy.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a hydraulic pump control apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치는 엔진(10)의 토크 상승률에 대응되게 유압펌프(20)의 토크 상승률을 제어하기 위한 것으로서, 제어부(30)를 포함한다. 2, the hydraulic pump control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention is for controlling the torque increase rate of the hydraulic pump 20 to correspond to the torque increase rate of the engine 10, and the controller 30. It includes.

상기 유압펌프(20)는 엔진(10)에 직결되어 있어서, 상기 유압펌프(20)의 토 크는 상기 엔진(10)에 직접적으로 부하로 작용하게 된다. 따라서, 상기 유압펌프(20)의 토크가 과도하게 크면 상기 엔진(10)의 회전속도가 낮아져서 엔진(10) 구동이 정지되는 경우까지 발생하게 된다.The hydraulic pump 20 is directly connected to the engine 10, so that the torque of the hydraulic pump 20 acts directly on the engine 10 as a load. Therefore, when the torque of the hydraulic pump 20 is excessively large, the rotational speed of the engine 10 is lowered until the driving of the engine 10 is stopped.

상기 유압펌프(20)는 사판(20a)을 구비하며, 사판(20a)의 경사각도에 따라 토출 유량이 가변된다. 따라서, 유압펌프(20)의 토출압력이 동일한 경우, 상기 사판(20a)의 경사각도는 유압펌프(20)의 흡수토크와 비례하게 된다. 이러한 유압펌프(20)의 사판(20a)의 경사각도를 조절하기 위해 상기 유압펌프(20)에는 레귤레이터(21)가 마련되며, 상기 레귤레이터(21)에는 전자비례제어밸브(22)가 설치된다. 이와 같은 구성에 의해 상기 전자비례제어밸브(22)에 공급되는 전류량에 따라 사판(20a)의 경사각도가 제어된다. 상기 전자비례제어밸브(22)에 공급되는 전류량은 상기 제어부(30)로부터 출력되게 된다. The hydraulic pump 20 is provided with a swash plate 20a, the discharge flow rate is variable according to the inclination angle of the swash plate 20a. Therefore, when the discharge pressure of the hydraulic pump 20 is the same, the inclination angle of the swash plate 20a is proportional to the absorption torque of the hydraulic pump 20. In order to adjust the inclination angle of the swash plate 20a of the hydraulic pump 20, the hydraulic pump 20 is provided with a regulator 21, the regulator 21 is provided with an electromagnetic proportional control valve 22. By such a configuration, the inclination angle of the swash plate 20a is controlled according to the amount of current supplied to the electromagnetic proportional control valve 22. The amount of current supplied to the electromagnetic proportional control valve 22 is output from the controller 30.

한편, 상기 유압펌프(20)로부터 토출되는 작동유는 메인 컨트롤 밸브(2)에 의해 그 흐름 방향이 제어되고, 흐름 방향이 제어된 작동유는 작업기 실린더(4)에 공급된다. 여기서, 상기 메인 컨트롤 밸브(2)는 조작부(3)로부터 인가되는 신호에 따라 변환되어 상기 작동유의 흐름 방향을 제어하게 된다. On the other hand, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 20 is controlled by the main control valve 2, the flow direction is controlled, the hydraulic fluid controlled in the flow direction is supplied to the work machine cylinder (4). Here, the main control valve 2 is converted according to the signal applied from the operation unit 3 to control the flow direction of the hydraulic oil.

상기 엔진(10)은 ECU(11)에 의해 그 구동이 제어된다. 따라서, 상기 제어부(30)에서 출력되는 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대한 지령은 상기 ECU(11)로 전송되고, 상기 ECU(11)는 전송된 목표 회전속도(Ncmd)에 따라 상기 엔진(10)을 제어하게 된다. 이와 같은 구성은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The driving of the engine 10 is controlled by the ECU 11. Therefore, a command for the target rotational speed Ncmd of the engine 10 output from the controller 30 is transmitted to the ECU 11, and the ECU 11 according to the transmitted target rotational speed Ncmd. The engine 10 is controlled. Since such a configuration is already known, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기 제어부(30)는 상기 작업기 조작부(3)로부터 입력되는 조작신호로부터 상기 유압펌프(20)의 목표흡수토크를 산출하고 이를 기초로 상기 유압펌프(20)의 토크 변화율을 산출하여 상기 전자비례제어밸브(22)에 전류 지령치를 출력한다. 또한, 상기 제어부(30)는 상기 작업기 조작부(3) 또는 가속 패달이나 알피엠 다이얼 조작부로부터 입력되는 신호에 따라 목표 엔진 회전속도(Ncmd)를 산출하고, 산출된 목표 엔진 회전속도(Ncmd)를 상기 ECU(11)로 출력한다. On the other hand, the control unit 30 calculates the target absorption torque of the hydraulic pump 20 from the operation signal input from the work machine operation unit 3 and calculates the torque change rate of the hydraulic pump 20 based on the electronic The current command value is output to the proportional control valve 22. In addition, the controller 30 calculates a target engine rotation speed Ncmd according to a signal input from the work machine operation unit 3 or an acceleration pedal or an ALPM dial operation unit, and calculates the calculated target engine rotation speed Ncmd in the ECU. Output to (11).

특히, 상기 제어부(30)는 상기 엔진(10)의 목표 엔진 회전속도(Ncmd)에 대한 정보(Ncmd*)와 상기 유압펌프(20)의 펌프 요구 유량(Qcmd)에 대한 정보와 상기 유압펌프(20)의 현재 토출 압력(Ppress)이 입력되면, 상기 펌프 요구 유량(Qcmd)과 현재 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출하고, 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 엔진목표토크에 도달하는 시간과 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 상기 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간이 동일하도록 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크의 변화량을 제어한다. 이와 같이, 상기 제어부(30)가 상기 엔진(10)의 토크가 엔진목표토크에 도달하는 시간과 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간을 동일하게 함으로써, 유압펌프(20)의 흡수토크가 급격히 상승하여 엔진(10)의 회전속도가 급작스럽게 떨어지는 현상을 방지할 수 있고, 이에 의해 엔진(10)의 연비가 향상될 뿐만 아니라 건설기계의 운전성이 향상될 수 있게 된다. In particular, the controller 30 may include information about the target engine rotation speed Ncmd of the engine 10 Ncmd *, information about the pump required flow rate Qcmd of the hydraulic pump 20, and the hydraulic pump ( When the current discharge pressure Ppress of 20 is input, a pump required torque Trequest is calculated from the pump required flow rate Qcmd and the current pump discharge pressure Ppress, and a target rotational speed Ncmd of the engine 10 is calculated. The change amount of the absorption torque of the hydraulic pump 20 is controlled so that the time for reaching the engine target torque corresponding to) and the time for the absorption torque of the hydraulic pump 20 to reach the pump request torque Trequest are the same. . As described above, the controller 30 equals the time when the torque of the engine 10 reaches the engine target torque and the time when the absorption torque of the hydraulic pump 20 reaches the pump request torque Trequest. Absorption torque of the hydraulic pump 20 rises sharply to prevent a sudden drop in the rotational speed of the engine 10, thereby improving fuel efficiency of the engine 10 and improving operability of construction machinery. It becomes possible.

한편, 본 실시예에서는 엔진(10)이 엔진목표토크에 도달하는 시간과 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간을 동일하게 제어하는 것을 예시하였으나, 엔진이 엔진목표토크에 도달하는 시간에 대응될 수 있게 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간을 지연하는 경우에도 기존의 건설기계 시스템에 비하여 더 나은 효과가 발생하므로, 본 발명의 사상에 포함된다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the engine 10 reaches the engine target torque and the time when the absorption torque of the hydraulic pump 20 reaches the pump request torque Trequest is equally controlled. Since the absorption torque of the hydraulic pump 20 delays the time for reaching the pump demand torque (Trequest) to correspond to the time to reach the engine target torque, since a better effect occurs than the conventional construction machinery system , It is included in the spirit of the present invention.

전술한 바와 같은 기능을 구현하기 위한 제어부(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조작부 요구유량 산출부(31)와, 최고 허용토크 산출부(32)와, 최고 허용유량 산출부(33)와 비교부(34)와, 펌프 용적량 산출부(35)와 토크 제한부(36)와 사판 제어부(37)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the control unit 30 for implementing the above functions includes an operation unit required flow rate calculation unit 31, a maximum allowable torque calculation unit 32, and a maximum allowable flow rate calculation unit 33. ), A comparator 34, a pump volumetric calculation unit 35, a torque limiting unit 36, and a swash plate control unit 37.

상기 조작부 요구유량 산출부(31)는 작업기 조작부(3)로부터 발생한 조작신호 즉, 조작량으로부터 조작부 요구 유량(Qicmd*)을 산출한다. 여기서, 조작부 요구 유량(Qicmd*)은 조작부(3)의 조작량에 대응하는 유압펌프(20)의 토출 유량을 의미한다.The operation unit required flow rate calculation unit 31 calculates the operation unit required flow rate Qicmd * from the operation signal generated from the work machine operation unit 3, that is, the operation amount. Here, the operation unit required flow rate Qicmd * means the discharge flow rate of the hydraulic pump 20 corresponding to the operation amount of the operation unit 3.

상기 최고 허용토크 산출부(32)는 유압펌프(20)의 흡수토크의 최대값을 산출하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 최고 허용토크 산출부(32)에는 상기 작업기 조작부(3)로부터 조작신호가 입력되고, 엔진(10)의 ECU(11)로부터 현재 엔진 회전속도(Nrpm)가 입력되며, 가속패달이나 다이얼 조작부로부터 목표 엔진 회전속도(Ncmd)에 대한 정보(Ncmd*)가 입력된다. 그러면, 상기 최고 허용토크 산출부(32)는 우선, 조작 신호와 목표 엔진 회전속도(Ncmd)에 대한 정보(Ncmd*) 중 적어도 어느 하나로부터 목표 엔진 회전속도(Ncmd)를 산출한다. 이와 같이 산출된 목표 엔진 회전속도(Ncmd)는 토크 제한부(36)로 입력된다. 또한, 상기 최고 허용토크 산출 부(32)는 산출된 목표 엔진 회전속도(Ncmd)로부터 목표엔진토크를 산출하고, 현재 엔진 회전속도(Nrpm)로부터 현재 엔진 토크를 산출한다. 여기서, 상기 목표 엔진토크와 상기 현재 엔진 토크는 엔진(10)의 토크 선도로부터 산출할 수 있다. The maximum allowable torque calculation unit 32 is for calculating the maximum value of the absorption torque of the hydraulic pump 20. More specifically, the maximum allowable torque calculation unit 32 is input to the operation signal from the work machine operation unit 3, the current engine rotation speed (Nrpm) is input from the ECU 11 of the engine 10, acceleration pedal The information Ncmd * about the target engine rotation speed Ncmd is input from the control unit or the dial operation unit. Then, the highest allowable torque calculating section 32 first calculates the target engine rotation speed Ncmd from at least one of an operation signal and information Ncmd * about the target engine rotation speed Ncmd. The target engine rotation speed Ncmd calculated as described above is input to the torque limiter 36. In addition, the maximum allowable torque calculating unit 32 calculates a target engine torque from the calculated target engine rotation speed Ncmd, and calculates a current engine torque from the current engine rotation speed Nrpm. Here, the target engine torque and the current engine torque may be calculated from the torque diagram of the engine 10.

그런 후에 상기 최고 허용토크 산출부(32)는 산출된 목표엔진토크와 현재 엔진 토크의 차이값이 일정한 가중치를 곱하여 유압펌프(20)의 최대 펌프 흡수토크(Tmax)를 산출한다. 즉, 유압펌프(20)는 최고 허용토크 산출부(32)에 의해 산출된 최대 펌프 흡수토크(Tmax) 이상으로 가변될 수 없게 된다. 이는 유압펌프(20)의 흡수토크가 과도하게 상승하여 엔진(10)의 구동이 정지되는 등의 현상을 방지하기 위한 것이다.Thereafter, the maximum allowable torque calculating unit 32 calculates the maximum pump absorption torque Tmax of the hydraulic pump 20 by multiplying the calculated difference between the target engine torque and the current engine torque by a constant weight. That is, the hydraulic pump 20 cannot be changed beyond the maximum pump absorption torque Tmax calculated by the maximum allowable torque calculation unit 32. This is to prevent the phenomenon such that the absorption torque of the hydraulic pump 20 is excessively raised to stop the driving of the engine 10.

상기 최고 허용유량 산출부(33)는 압력센서(1)로부터 입력된 펌프 토출 압력(Ppress)과, 상기 최고 허용토크 산출부(32)로부터 산출된 최대 흡수 토크(Tmax)로부터 펌프 최대 허용 유량(Qdcmd*)을 산출한다. The maximum allowable flow rate calculation section 33 is the pump maximum allowable flow rate (Pmax) from the pump discharge pressure (Ppress) input from the pressure sensor 1 and the maximum absorption torque (Tmax) calculated from the maximum allowable torque calculation section 32 ( Qdcmd *)

상기 비교부(34)는 조작부 요구 유량(Qicmd*)과 상기 펌프 최대 허용 유량(Qdcmd*)을 비교하고, 이 중 작은 유량을 펌프 요구 유량(Qcmd)으로 출력한다. 이는 전술한 바와 같이, 과도한 펌프의 흡수 토크에 의해 엔진(10)의 구동이 정지하거나 엔진(10)의 회전속도가 급격히 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.The comparison unit 34 compares the operation unit required flow rate Qicmd * with the pump maximum allowable flow rate Qdcmd *, and outputs the smaller flow rate as the pump required flow rate Qcmd. This is to prevent the driving of the engine 10 from being stopped or the rotational speed of the engine 10 rapidly dropping due to the excessive absorption torque of the pump.

상기 펌프 용적량 산출부(35)는 상기 비교부(34)와 ECU(11) 각각으로부터 입력된 펌프 요구 유량(Qcmd)과 현재 엔진 회전속도(Nrpm)로부터 요구 펌프 용적량(qcmd*)을 산출한다. 여기서, 용적량이란 유압펌프(20)의 1회전구동에 의해 토출되는 작동유의 부피를 의미한다. 따라서, 그 단위는 cc/rev로 표시될 수 있다. 이 와 같은 용적량은 펌프 토출 압력(Ppress)이 동일한 경우, 펌프 흡수 토크에 비례하게 된다. 따라서, 상기 용적량을 펌프 흡수 토크로 취급할 수 있으며, 상기 용적량을 제어함으로써 펌프의 흡수 토크가 제어된다. The pump volume calculation unit 35 calculates the required pump volume quantity qcmd * from the pump demand flow rate Qcmd and the current engine rotation speed Nrpm input from the comparator 34 and the ECU 11, respectively. Here, the volume amount means the volume of the working oil discharged by one rotational drive of the hydraulic pump 20. Thus, the unit may be expressed in cc / rev. This volume amount is proportional to the pump absorption torque when the pump discharge pressure Ppress is the same. Therefore, the volumetric amount can be treated as a pump absorption torque, and by controlling the volumetric volume, the absorption torque of the pump is controlled.

상기 토크 제한부(36)는 펌프 흡수 토크의 시간당 가변량이 엔진 토크의 시간당 가변량과 동일하게 제어하기 위한 것이다. 전술한 기능을 하기 위한 토크 제한부(36)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프 현재 토크 산출부(36a)와 펌프 요구토크 산출부(36b)와 시정수 산출부(36c)와 목표 토크 산출부(36d) 및 목표 펌프용적량 산출부(36e)를 포함한다. The torque limiter 36 controls the variable amount of pump absorption torque per hour to be equal to the variable amount of engine torque per hour. As shown in FIG. 4, the torque limiter 36 for the above-described function includes a pump current torque calculator 36a, a pump demand torque calculator 36b, a time constant calculator 36c, and a target torque. A calculation unit 36d and a target pump volume amount calculation unit 36e are included.

상기 펌프 현재 토크 산출부(36a)는 입력된 현재 펌프 용적량(qcmd0)과 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 현재 펌프 토크(Tcur)를 산출한다.The pump current torque calculator 36a calculates a current pump torque Tcur from the input current pump volume amount qcmd0 and the pump discharge pressure Ppress.

상기 펌프 요구토크 산출부(36b)는 입력된 요구 펌프 용적량(qcmd*)과 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출한다. The pump request torque calculation unit 36b calculates the pump request torque Trequest from the input required pump volume amount qcmd * and the pump discharge pressure Ppress.

상기 시정수 산출부(36c)는 목표 엔진 회전속도(Ncmd)를 근거로 엔진 토크 시정수(tconst)를 산출한다. 엔진 토크 시정수(tconst)란 엔진(10)의 토크 응답성을 결정하는 상수로서, 목표엔진토크에 도달하기 위한 엔진 토크 변화량은 결정한다. 이러한 엔진 토크 시정수(tconst)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진 회전속도에 따라 달라진다. 따라서, 상기 시정수 산출부(36c)는 목표 엔진 회전속도(Ncmd)가 입력되면, 입력된 목표 엔진 회전속도(Ncmd)에 대응하는 엔진 토크 시정수(tconst)를 도 5의 테이블로부터 산출하게 된다.The time constant calculating unit 36c calculates the engine torque time constant tconst based on the target engine rotation speed Ncmd. The engine torque time constant tconst is a constant that determines the torque responsiveness of the engine 10, and an engine torque change amount for reaching the target engine torque is determined. This engine torque time constant tconst depends on the engine rotation speed, as shown in FIG. Accordingly, when the target engine rotation speed Ncmd is input, the time constant calculation unit 36c calculates an engine torque time constant tconst corresponding to the input target engine rotation speed Ncmd from the table of FIG. 5. .

상기 목표 토크 산출부(36d)는 상기 펌프 현재 토크 산출부(36a)와 상기 펌 프 요구토크 산출부(36b)와 상기 시정수 산출부(36c)로부터 각각 입력된 엔진 토크 시정수(tconst)와 펌프 요구 토크(Trequest)와 현재 펌프 토크(Tcur)로부터 유압펌프(20)의 토크 가변 지령치(Tcmd)를 산출하게 된다. 상기 토크 가변 지령치(Tcmd)는 다음의 수학식 1로부터 산출된다.The target torque calculator 36d includes an engine torque time constant tconst input from the pump current torque calculator 36a, the pump demand torque calculator 36b, and the time constant calculator 36c, respectively. The torque variable command value Tcmd of the hydraulic pump 20 is calculated from the pump request torque Trequest and the current pump torque Tcur. The torque variable command value Tcmd is calculated from Equation 1 below.

Tcmd = Trequest+(Tcur-Trequest)*exp(-t/tconst)Tcmd = Trequest + (Tcur-Trequest) * exp (-t / tconst)

여기서, t는 시간을 나타낸다. Where t represents time.

이러한 수학식 1은 엔진 토크 응답성을 위한 수식과 동일하고, 엔진 토크 시정수(tconst)를 이용하기 때문에 엔진 토크가 목표엔진토크에 도달하는 시간이 동일하게 된다. 한편, 토크 가변 지령치(Tcmd)는 시간에 따라 수학식 1에 의해 가변되게 되며, 이와 같이 가변된 토크 가변 지령치(Tcmd)에 따라 유압펌프(20)의 흡수토크가 가변하게 된다. Equation 1 is the same as the equation for engine torque responsiveness, and since the engine torque time constant tconst is used, the time for the engine torque to reach the target engine torque is the same. On the other hand, the torque variable command value (Tcmd) is variable by the equation (1) according to the time, the absorption torque of the hydraulic pump 20 is variable according to the variable torque variable command value (Tcmd) as described above.

한편, 전술한 바와 같은 토크 가변 지령치(Tcmd)로는 유압펌프(20)의 사판(20a)의 각도를 제어할 수 없다. 이유는 현재 유압펌프(20)의 토출 압력에 의해 사판(20a)의 각도가 달라지기 때문이다. 이러한 이유로 목표 펌프용적량 산출부(36e)는 펌프 토출 압력(Ppress)과 토크 가변 지령치(Tcmd)로부터 목표 펌프 용적량(qcmd)을 산출할게 된다. On the other hand, the torque variable command value (Tcmd) as described above can not control the angle of the swash plate 20a of the hydraulic pump 20. This is because the angle of the swash plate 20a is changed by the discharge pressure of the hydraulic pump 20 at present. For this reason, the target pump volume calculation unit 36e calculates the target pump volume qcmd from the pump discharge pressure Ppress and the torque variable command value Tcmd.

상기 사판 제어부(37)는 산출된 목표 펌프 용적량(qcmd)에 따라 상기 전자비례제어밸브(22)에 공급할 전류 지령치(Icmd)를 결정하기 위한 것이다. 이와 같이 산출된 전류 지령치(Icmd)는 전자비례제어밸브(22)에 공급되고 이에 의해 레귤레이 터(21)는 전류 지령치(Icmd)에 대응되게 사판(20a)의 각도를 조절하게 된다. The swash plate control unit 37 is for determining the current command value Icmd to be supplied to the electromagnetic proportional control valve 22 according to the calculated target pump volume qcmd. The current command value Icmd calculated as described above is supplied to the electronic proportional control valve 22, whereby the regulator 21 adjusts the angle of the swash plate 20a to correspond to the current command value Icmd.

전술한 바와 같은 수학식 1에 의해 제어되는 유압펌프(20)의 흡수토크는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 엔진발생토크가 목표엔진토크에 도달하는 시간과 동일한 시간에 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하게 된다. 여기서, 상기 도 6a 및 도 6b는 각각 목표엔진토크가 다른 경우, 즉 목표 엔진 회전속도가 다른 경우를 나타낸 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 목표 엔진 회전 속도가 다른 경우, 엔진 토크 시정수(tconst)가 달라지게 되고, 이에 의해 목표엔진토크 및 펌프 요구 토크에 도달하는 시간이 달라지게 된다.As shown in FIGS. 6A and 6B, the absorption torque of the hydraulic pump 20 controlled by Equation 1 as described above is equal to the time at which the engine generated torque reaches the target engine torque. Trequest). 6A and 6B illustrate cases where the target engine torques are different, that is, when the target engine rotational speeds are different, and when the target engine rotational speeds are different as illustrated in FIG. 5, the engine torque time constant tconst. ) Is changed, and thus the time to reach the target engine torque and the required torque of the pump is changed.

한편, 엔진 토크 시정수(tconst)를 이용하여 유압펌프(20)의 흡수토크를 가변시킴으로써, 목표토크에 도달하는 시간이 동일할 뿐만 아니라 변화 패턴이 유사하여 펌프 흡수 토크에 의한 엔진(10) 회전속도의 변화량을 최소화할 수 있게 된다. 이에 의해 연비를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 정숙성 및 운전성이 더욱더 향상될 수 있게 된다.On the other hand, by varying the absorption torque of the hydraulic pump 20 using the engine torque time constant (tconst), not only the time to reach the target torque is the same, but also the change pattern is similar, so that the engine 10 rotates by the pump absorption torque. The amount of change in speed can be minimized. This not only maximizes fuel economy but also improves quietness and driveability.

도 1은 종래 엔진 토크와 펌프 요구 토크 및 엔진 회전속도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프,1 is a graph schematically illustrating a change in a conventional engine torque, a required torque of a pump, and an engine rotation speed;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압펌프 제어장치가 적용된 건설기계의 제어 블록도,2 is a control block diagram of a construction machine to which a hydraulic pump control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied;

도 3은 도 2에 도시된 제어부를 개략적으로 나타낸 제어 블록도,3 is a control block diagram schematically showing a control unit shown in FIG. 2;

도 4는 도 3의 토크 제한부를 개략적으로 나타낸 제어 블록도,4 is a control block diagram schematically showing the torque limiting portion of FIG. 3;

도 5는 엔진 회전속도에 따른 엔진 토크 시정수가 설정된 테이블을 개략적으로 나타낸 도면,5 is a view schematically showing a table in which an engine torque time constant is set according to engine rotation speed;

도 6a 및 도 6b 각각은 도 2에 도시된 유압펌프 제어장치에 의해 제어된 엔진 토크와 펌프 토크 및 엔진 회전속도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프로서, 서로 다른 목표 엔진 회전속도의 경우를 나타낸 그래프이다. 6A and 6B are graphs schematically illustrating changes in engine torque, pump torque, and engine rotation speed controlled by the hydraulic pump control apparatus shown in FIG. 2, and are graphs illustrating cases of different target engine rotation speeds. .

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

10; 엔진 20; 유압펌프10; Engine 20; Hydraulic pump

30; 제어부 31; 펌프 요구 유량 산출부30; Control unit 31; Pump required flow rate calculation part

32; 최고 허용토크산출부 33; 최고 허용유량 산출부 32; Maximum permissible torque output 33; Maximum allowable flow rate calculation part

34; 비교부 35; 펌프 용적량 산출부34; Comparator 35; Pump volume calculation part

36; 토크 제한부 Ncmd*; 목표 엔진 회전속도(Ncmd)에 대한 정보36; Torque limiter Ncmd *; Information on target engine speed (Ncmd)

Nrpm; 현재 엔진 회전속도 Ncmd; 목표 엔진 회전속도Nrpm; Current engine speed Ncmd; Target engine speed

tconst; 엔진 토크 시정수 Tmax; 최대 흡수 토크tconst; Engine torque time constant Tmax; Absorption torque

Trequest; 요구 펌프 토크 Tcur; 현재 펌프 토크Trequest; Required pump torque Tcur; Current pump torque

Qicmd*; 조작부 요구 유량 Qdcmd*; 펌프 최대 허용 유량Qicmd *; Control panel required flow Qdcmd *; Pump allowable flow

Qcmd; 요구 펌프 유량 qcmd*; 요구 펌프 용적량Qcmd; Required pump flow rate qcmd *; Required pump volume

qcmd; 목표 펌프 용적량 qcmd0; 현재 펌프 용적량qcmd; Target pump volume qcmd0; Current pump volume

Icmd; 전류 지령치 Ppress; 펌프 토출 압력Icmd; Current setpoint Ppress; Pump discharge pressure

Claims (4)

엔진(10)과, 상기 엔진(10)과 직결되어 상기 엔진(10)에 의해 구동되며 인가되는 제어신호에 따라 흡수 토크가 가변하는 유압펌프(20)를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어장치에 있어서,The hydraulic pump control apparatus of a construction machine including an engine 10 and a hydraulic pump 20 which is directly connected to the engine 10 and driven by the engine 10 and whose absorption torque is varied according to an applied control signal. In 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대한 정보(Ncmd*)와 상기 유압펌프(20)의 요구 유량(Qcmd)에 대한 정보와 상기 유압펌프(20)의 현재 토출 압력(Ppress)이 입력되면, 상기 펌프 요구 유량(Qcmd)과 현재 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출하고, 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 목표엔진토크에 도달하는 시간에 대응되게 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 상기 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간이 지연되도록 상기 유압펌프(20)의 흡수토크를 가변시키는 제어부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.Information (Ncmd *) on the target rotational speed (Ncmd) of the engine 10, information on the required flow rate (Qcmd) of the hydraulic pump 20 and the current discharge pressure (Ppress) of the hydraulic pump 20 When input, the pump request torque Trequest is calculated from the pump demand flow rate Qcmd and the current pump discharge pressure Ppress, and the target engine torque corresponding to the target rotation speed Ncmd of the engine 10 is reached. And a control unit 30 for varying the absorption torque of the hydraulic pump 20 such that the time at which the absorption torque of the hydraulic pump 20 reaches the pump request torque Trequest is delayed corresponding to the time. Hydraulic pump control device for construction machinery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)가 입력되면, 입력된 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 엔진 토크 시정수(tconst)를 산출하고, 상기 펌프 요구 토크(Trequest)와 현재 펌프 토크(Tcur)와 상기 엔진 토크 시정수(tconst)로부터 상기 유압펌프(20)의 토크 가변 지령치(Tcmd)를 산출하고, 산출된 토크 가변 지령치(Tcmd)에 대응하는 제어신호를 상기 유압펌프(20)에 출력하는 것을 특징으로 하 는 건설기계의 유압펌프 제어장치.When the target rotational speed Ncmd of the engine 10 is input, an engine torque time constant tconst corresponding to the input target rotational speed Ncmd is calculated, and the pump request torque Trequest and the current pump torque ( The torque variable command value Tcmd of the hydraulic pump 20 is calculated from Tcur and the engine torque time constant tconst, and a control signal corresponding to the calculated torque variable command value Tcmd is transmitted to the hydraulic pump 20. Hydraulic pump control device for a construction machine, characterized in that output. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 유압펌프(20)의 토크 가변 지령치(Tcmd)는 상기 엔진(10)이 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)에 대응하는 목표엔진토크에 도달하는 시간과 상기 유압펌프(20)의 흡수 토크가 상기 펌프 요구 토크(Trequest)에 도달하는 시간이 동일하도록 산출되는 것을 특징으로 하는 유압펌프 제어장치.Torque variable command value (Tcmd) of the hydraulic pump 20 is the time when the engine 10 reaches the target engine torque corresponding to the target rotational speed (Ncmd) of the engine 10 and the hydraulic pump 20 Hydraulic pump control device, characterized in that the time that the absorption torque reaches the pump request torque (Trequest) is the same. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(30)는,The method of claim 1, wherein the control unit 30, 입력된 현재 엔진 회전속도(Nrpm)와 상기 펌프 요구 유량(Qcmd)으로부터 요구 펌프 용적량(qcmd*)을 산출하는 펌프 용적량 산출부(35);A pump volume amount calculation unit 35 for calculating a required pump volume amount qcmd * from an input current engine rotation speed Nrpm and the pump required flow rate Qcmd; 상기 엔진(10)의 목표 회전속도(Ncmd)로부터 엔진 토크 시정수(tconst)를 산출하고, 상기 펌프 토출 압력(Ppress)과 상기 펌프 용적량 산출부(35)에 의해 산출된 요구 펌프 용적량(qcmd*)으로부터 상기 펌프 요구 토크(Trequest)를 산출하며, 상기 펌프 토출 압력(Ppress)과 현재 펌프 용적량(qcmd0)으로부터 현재 펌프 토크(Tcur)를 산출하고, 상기 엔진 토크 시정수(tconst)와 상기 펌프 요구 토크(Trequest)와 상기 현재 펌프 토크(Tcur)로부터 시간에 따른 상기 토크 가변 지령치(Tcmd)를 산출하고, 산출된 시간에 따른 상기 토크 가변 지령치(Tcmd)와 상기 펌프 토출 압력(Ppress)으로부터 목표 펌프 용적량(qcmd)을 산출한는 토크 제한부(36); 및An engine torque time constant tconst is calculated from a target rotational speed Ncmd of the engine 10, and the required pump volume amount qcmd * calculated by the pump discharge pressure Ppress and the pump volume amount calculation unit 35. Calculates the pump required torque Trequest, calculates the current pump torque Tcur from the pump discharge pressure Ppress and the current pump volume amount qcmd0, and calculates the engine torque time constant tconst and the pump request. The torque variable command value Tcmd is calculated over time from the torque Trequest and the current pump torque Tcur, and a target pump is generated from the torque variable command value Tcmd and the pump discharge pressure Ppress over the calculated time. A torque limiter 36 which calculates a volume qcmd; And 상기 토크 제한부(36)로부터 산출된 목표 펌프 용적량(qcmd)을 상기 유압펌프(20)의 사판각을 제어하기 위한 전류 지령치(Icmd)로 변환하여 상기 유압펌프(20)에 출력하는 사판 제어부(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.The swash plate control unit converting the target pump volume qcmd calculated from the torque limiting unit 36 into a current command value Icmd for controlling the swash plate angle of the hydraulic pump 20 and outputting it to the hydraulic pump 20 ( Hydraulic pump control device for a construction machine comprising a 37).
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