KR20110012037A - 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법 - Google Patents

하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 모습에 따라, 엔진과, 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 엔진에 의해 구동되어 발전하고 엔진을 보조하는 모터로서 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에 있어서, 유압 액츄에이터의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출수단; 및 토크 검출수단에 의해 검출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진 출력을 보조하도록 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 하이브리드 제어수단; 을 더 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템이 제안된다.
하이브리드, 건설기계, 굴삭기, 모터-발전기, 제어, 유압펌프 출력토크, 엔 진회전수드롭

Description

하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법{Control System and Method For Reducing Change Of RPM In Hybrid Type Construction Machine}
본 발명은 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 하이브리드식 건설기계에서 엔진 회전수 드롭이 발생하는 것을 방지하기 위한 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 굴삭기 등의 건설 기계는 일반적으로 연료엔진에 의해 유압 펌프를 구동하고 그 유압에 의해 액추에이터를 구동하는 유압구동방식이 일반적이다.
도 1은 종래의 굴삭기 시스템의 필요토크 출력 관계도로, 도 1에서 도시한 바와 같이 일반적인 종래의 유압 굴삭기는 사용자의 레버(5) 조작에 의한 파일럿밸브(6)의 출력에 따라 메인제어밸브(MCV)(7)의 개구면적이 조절된다. 유압펌프(13)의 토출유량은 MCV(7)의 개구면적에 따라 각 유압시스템에 전달되는 유량이 조절되 어 굴삭기의 필요토크를 출력한다. 유압펌프(13)의 구동은 연료 엔진(10)에 의해 이루어지기 때문에 효율이 낮은 편이다.
종래의 유압식 굴삭기 등의 건설기계에서의 위와 같은 큰 부하 변동에 대응하도록 엔진 출력을 대폭 변동시키면서 작업을 행할 필요가 있고, 또한 엔진의 출력을 효과적으로 활용하여 연비의 향상을 도모할 필요가 있다. 이에 하이브리드 차량에서 적용한 전기 모터-발전기를 이용한 하이브리드 기술을 굴삭기에 적용하려고 하고 있다. 즉, 엔진에 모터-발전기를 연결하여 경부하 작업시에 엔진 출력의 일부를 이용하여 발전하여 충전해 두고, 중부하의 작업시에 배터리에서 전기에너지를 공급받아 엔진을 보조하는 하이브리드 굴삭기 등의 하이브리드식 건설기계가 제안되고 있다.
하이브리드 굴삭기의 엔진에는 전기 모터-발전기가 부착된다. 이 모터-발전기를 급격하게 조작할 경우 엔진의 회전수가 낮아져 엔진회전수 드롭(Rpm-drop)이 발생할 수 있다. 엔진은 자체 제어 시스템으로 원래 회전수로 복귀를 하지만 이 과정에서 작업 성능이 낮아진다.
또한, 이와 같이 엔진 회전수가 낮아지는 것은 굴삭기 등의 건설기계의 작업 중에 부하 변동이 커질때, 예컨대 부하가 갑자기 커질 때도 발생한다.
본 발명은 하이브리드의 굴삭기 작업 중 또는 엔진에 부착된 모터-발전기의 급격한 운전변화로 발생하는 엔진회전수 드롭(RPM-drop)을 개선하고자 한다.
본 발명에서는 엔진회전수 드롭시 모터-발전기를 모터작동시켜 엔진출력을 보조하도록 함으로써 엔진회전수 드롭을 개선하는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서는 하이브리드 건설기계의 엔진에 부착된 모터-발전기의 급작동으로 엔진회전수(Rpm)의 급한 변화가 생기지 않도록, 모터-발전기 구동신호를 부드럽게 바꾸어 처리하는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 엔진과, 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 엔진에 의해 구동되어 발전하고 엔진을 보조하는 모터로서 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에 있어서, 유압 액츄에이터의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출수단; 및 토크 검출수단에 의해 검출된 유 압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진 출력을 보조하도록 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 하이브리드 제어수단; 을 더 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템을 제안한다.
본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 하이브리드 제어수단은 작업중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진 출력을 보조하도록 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 전술한 엔진회전수 변화저감 제어시스템은 모터-발전기의 발전 또는 모터 구동을 제어하는 구동제어수단; 및 모터-발전기의 급조작여부를 검출하는 급조작 검출수단;을 더 포함하여 이루어지고, 하이브리드 제어수단은 급조작 검출수단에 의해 검출된 모터-발전기의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상으로 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 모터-발전기의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 구동제어수단으로 인가해주는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 하나의 모습에 따라, 엔진과, 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 엔진에 의해 구동되어 발전하고 엔진을 보조하는 모터로서 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전 기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에서의 엔진회전수 변화저감 제어방법에 있어서, 유압 액츄에이터의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출단계; 토크 검출단계에서 검출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭 발생가능성을 판단하는 드롭여부 판단단계; 및 드롭여부 판단단계에서 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진 출력을 보조하도록 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 하이브리드 제어단계; 를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법을 제안한다.
또한 바람직한 본 발명의 하나의 모습에 따라, 드롭여부 판단단계에서는 작업중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭의 발생가능성을 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 엔진과, 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 엔진에 의해 구동되어 발전하고 엔진을 보조하는 모터로서 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에서의 엔진회전수 변화저감 제어방법에 있어서, 모터-발전기의 급조작여부를 검출하는 급조작 검출단계; 급조작 검출단계에 의해 검출된 모터-발전기의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프의 출력토크를 산출하는 토크 산출단계; 토크 산 출단계에서 산출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭 발생가능성을 판단하는 드롭여부 판단단계; 및 드롭여부 판단단계에서 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 모터-발전기의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 모터-발전기의 모터작동을 제어하는 하이브리드 제어단계; 를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법이 제안된다.
본 발명의 바람직한 실시예로 앞서 언급된 기술적 특징의 가능한 다양한 조합에 따른 실시예들이 포함될 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따라, 하이브리드의 굴삭기 작업 중 또는 엔진에 부착된 모터-발전기의 급격한 운전변화로 발생하는 엔진회전수 드롭(RPM-drop)을 막는다.
본 발명의 하나의 모습에 따라, 굴삭기 등의 건설기계의 작동으로 인하여 엔진회전수 드롭(Rpm-drop)시 모터-발전기를 모터작동시켜 엔진출력을 보조하도록 함으로써 엔진회전수 드롭을 방지한다.
또한 본 발명의 하나의 모습에 따라, 하이브리드 건설기계에서 엔진에 부착된 모터-발전기의 급 작동으로 엔진회전수(Rpm)의 급격한 변화가 생기지 않도록, 모터-발전기 구동신호를 부드럽게 바꾸어 처리함으로써 엔진회전수 드롭을 방지한다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.
우선, 본 발명의 하나인 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템을 살펴본다.
하이브리드식 건설기계의 제어시스템을 먼저 살펴본다.
도 2는 하이브리드식 건설기계 제어시스템에서의 필요토크 출력 관계도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 하이브리드식 건설기계의 제어시스템은 엔진(10)과, 엔진(10)에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액추에이터(15)를 구동시키는 유압펌프(13)와, 엔진(10)에 의해 구동되어 발전하고 엔진(10)을 보조하는 모터로서 유압펌프(13)를 구동시키는 모터-발전기(17)와, 모터-발전기(17)에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기(17)의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치, 즉 배터리(19)를 포함하여 이루어진다. 본 발명에서의 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템은 전술한 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에서 엔진회전수 변화를 저감하기 위한 제어시스템이다.
하이브리드 건설기계 시스템의 엔진(10)의 구동과정을 살펴보면, 모드선택스 위치(1)로 작업모드를 예컨대, P-모드, H-모드, G1-모드 또는 F1-모드로 선택하는 하는 경우에, 예를 들면, 각각 1900rpm, 1800rpm, 1700rpm, 1400rpm 등으로 엔진회전수가 셋팅되며, 이 엔진회전수가 기준회전수가 된다. 연료탱크(4)에 저장된 연료가 연료분사시스템(3)을 통해 엔진(10)으로 주입되어 엔진(10)이 구동된다. 하이브리드 제어수단(50)에서 유압액추에이터(15)에 필요한 토크, 즉 유압펌프(13)로부터 제공되는 출력토크를 피드백받아 제어 알고리즘(51)에 의해 모터-발전기(17)의 발전 또는 모터 작동을 제어하고, 모터-발전기(17)의 발전 또는 모터 작동에 따라서 유압액추에이터(15)에 필요한 유압펌프(13)의 출력토크를 제공하기 위한 기존 엔진(10)에서의 필요 출력이 결정되게 된다. 기존 엔진(10)에서 필요한 출력을 제공할 수 있도록 하기 위해, 엔진(10)의 출력회전수와 요구되는 출력 또는 엔진출력토크가 전자제어유닛(E-ECU)(2)으로 피드백된다. 전자제어유닛(E-ECU)(2)에 의해 제어되는 연료분사시스템(3)을 통한 연료탱크(4)로부터의 연료 주입량이 가변되어 엔진(10)의 출력토크가 가변되게 된다.
도 4는 굴삭기의 엔진모드별 표준 작업 데이터 Data를 나타내는 도면으로, 굴삭기 작업에 따르는 엔진의 출력을 나타내고 있다. P-모드, H-모드, G1-모드, G2-모드, F1-모드 등과 같은 작업모드가 있다. 이는 굴삭기 엔진 회전수를 고정하는 것이다. 예를 들어 작업모드를 P-모드에 두면 엔진(10)은 1900rpm으로 셋팅된다. 엔진(10) 부하가 없을 경우 1900rpm으로 유지되지만, 굴삭기 사용으로 부하가 커지면, 엔진 회전수는 1900rpm보다 약간 떨어지고, 엔진(10)은 자체 제어 시스템에 따라서 1900 Rpm을 유지하기 위하여 연료를 더 분사시킨다.
도 3a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템은 엔진(10), 유압 액추에이터(15)를 구동시키는 유압펌프(13), 엔진(10)에 의해 구동되어 발전하고 엔진(10)을 보조하는 모터로서 유압펌프(13)를 구동시키는 모터-발전기(17) 및 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기(17)의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치(19)를 포함하여 이루어진 하이브리드 건설기계 제어시스템에서, 유압 액츄에이터(15)의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출수단(40) 및 하이브리드 제어수단(50)을 더 포함하여 이루어진다.
토크 검출수단(40)은 유압 액추에이터(15)의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출한다. 유압액추에이터(15)의 구동에 필요한 토크는 유압펌프(13)에서 제공되는 출력에 상응한다. 바람직하게는, 토크 검출수단(70)은 유압펌프(13)에서 사각판(14) 조정을 통해 출력되는 출력토크를 검출한다. 혹은 메인제어밸브(MCV)(7)의 개구면적 또는 출력을 검출하여 시스템의 필요토크를 검출할 수도 있다. 도 2를 참조하면, 사용자의 레버(5) 조작에 의한 파일럿밸브(6)의 출력에 따라 메인제어밸브(MCV)(7)의 개구면적이 조절된다. 또는 사용자의 레버(5) 조작에 의한 파일럿밸브(6)의 출력에 따라 도시되지 않았으나 밸브전자제어유닛을 통해 유압펌프(13)의 사각판(14)을 조정하여 유압펌프(13)의 출력을 직접적으로 제어할 수 있 다. 유압펌프(13)의 토출유량은 MCV(7)의 개구면적에 따라 각 유압시스템에 전달되는 유량이 조절되거나 밸브전자제어유닛(도시되지 않음)의 제어에 의한 사각판(14)이 조정되어 유량이 조절되어 건설기계, 예컨대 굴삭기의 필요토크를 출력한다.
하이브리드 제어수단(50)은 토크 검출수단(40)에 의해 검출된 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진(10)의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진(10) 출력을 보조하도록 모터-발전기(17)의 모터 작동을 제어한다.
도 4는 각각의 모드에서 엔진의 사용영역을 나타낸다. 도 4에서는 여러 모드에 대한 사용영역을 표시하였지만, 실제 몇 시간 정도의 굴삭기 작업에서는 한가지 모드를 고정하여 사용한다. 작업중 급격하게 부하가 커질 경우, 즉 유압 액츄에이터(15)의 구동에 필요한 토크가 급격히 증대되는 경우에 엔진(10)의 회전수(RPM)가 떨어지는 것은 심각한 수준이다. 종래의 굴삭기 등에서도 이를 막기 위한 수단이 적용되어 있고, 예컨대 작업중에 엔진회전수가 떨어지는 것을 100rpm으로 제한하고 있다. 본 발명의 하이브리드 건설기계의 경우 엔진(10)에 부착된 모터-발전기(17)의 작동 응답속도가 엔진(10)보다 훨씬 빠르기 때문에, 모터-발전기(17)의 출력을 조정함으로써 엔진(10)의 회전수 드롭(Rpm-drop)을 막을 수있다.
바람직하게, 엔진회전수가 100rpm 이상 떨어질 것으로 예상되는 경우 엔진(10)의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단한다. 도 4를 참조하면, 예컨대, H-모드에서 대략 30kW의 출력을 구동 입력받아 유압액추에이터(15)가 작동 중에 90kW의 출력의 부하가 요구되어 유압펌프(13)의 출력토크가 대략 150 Nm에서 급격히 대략 500Nm로 증대되면, H-모드에서의 엔진회전수가 대략 1800 rpm에서 1700 rpm으로 떨어질 것으로 예상된다. 이 경우에 하이브리드 제어수단(50)에 의해 모터-발전기(17)의 출력을 높여 필요한 유압펌프(13)의 출력토크를 보상해 줌으로써 엔진(10)의 회전수 드롭을 막게 된다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 하이브리드 제어수단(50)은 작업 중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진(10)의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진(10) 출력을 보조하도록 모터-발전기(17)의 모터 작동을 제어한다. 즉, 모터-발전기(17)를 모터로 작동시켜 엔진(10)의 출력을 보조함으로써 급격한 출력상승이 요구되는 경우에도 엔진(10)의 회전수를 대략 일정하게 유지하며 급격한 출력을 얻을 수 있게 되고, 이에 따라 엔진(10)의 회전수 드롭(Rpm-drop)을 막을 수있다.
예컨대, 굴삭기의 급조작으로 인하여 발생하는 엔진회전수 드롭(Rpm-drop)의 경우 유압액추에이터(15)에서 필요한 유압펌프(13)의 출력토크를 미리 계산하여, 회전수드롭(Rpm-drop) 발생이 예측되면, 모터-발전기(17)를 모터로 구동하여 엔진(10)에 출력을 더해 줌으로써, 엔진 회전수 드롭(Rpm-drop)을 막는다.
도 3b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템의 개략적인 블럭도이다.
하이브리드 건설기계 시스템에서, 엔진(10)에 부착된 모터-발전기(17)를 급 조작할 경우 엔진 회전수 드롭이 발생할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 엔진회전수 변화저감 제어시스템은 모터-발전기(17)의 발전 또는 모터 구동을 제어하는 구동제어수단(60) 및 모터-발전기(17)의 급조작여부를 검출하는 급조작 검출수단(70)을 더 포함하고 있다.
하이브리드 제어수단(50)은 급조작 검출수단(70)에 의해 검출된 모터-발전기(17)의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상으로 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 모터-발전기(17)의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 구동제어수단(60)으로 인가해준다. 즉, 본 실시예에서는 모터-발전기(17) 작동신호를 일정량 왜곡시켜 부드럽게 인가함으로써, 엔진 Rpm드롭을 방지한다.
다음으로 본 발명의 다른 하나인 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법에 대해 살펴본다. 본 발명의 모습을 설명함에 있어서, 앞서 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템의 실시예에서 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 앞선 실시예의 설명을 참조하기로 하고 가급적 생략된다. 본 발명의 모습에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법은 엔진(10)과, 엔진(10)에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액추에이터(15)를 구동시키는 유압펌프(13)와, 엔진(10)에 의해 구동되어 발전하고 엔진(10)을 보조하는 모터로서 유압펌프(13)를 구동시키는 모터-발전기(17)와, 모터-발전기(17)에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 모터-발전기(17)의 모터 작동을 위한 전기에너 지를 공급하는 에너지저장장치(19)를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에서 적용된다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법의 하나의 실시예는 토크 검출단계(S100), 드롭여부 판단단계(S200) 및 하이브리드 제어단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
토크 검출단계(S100)에서는 유압 액츄에이터(15)의 구동에 필요한 유압펌프(13)의 출력토크를 검출한다. 바람직하게는, 유압펌프(13)의 출력토크 검출은 유압펌프(13)에서 사각판(14) 조정을 통해 토출되는 유량에 의한 출력토크를 검출함으로써 검출한다. 혹은 메인제어밸브(MCV)(7)의 개구면적 또는 출력을 검출하여 시스템의 필요토크를 검출할 수도 있다.
드롭여부 판단단계(S200)에서는 토크 검출단계(S100)에서 검출된 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭 발생가능성을 판단한다. 바람직하게, 엔진회전수가 100rpm 이상 떨어질 것으로 예상되는 경우 엔진(10)의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단한다.
그리고 하이브리드 제어단계(S300)에서는 드롭여부 판단단계(S200)에서 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 엔진 출력을 보조하도록 모터-발전기(17)의 모터 작동을 제어한다.
바람직한 하나의 실시예에 따르면, 드롭여부 판단단계(S200)에서는 작업중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진의 회전수 드롭의 발생가능성을 판단한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
하이브리드 건설기계 시스템에서는, 엔진(10)에 부착된 모터-발전기(17)를 급조작할 경우 엔진 회전수 드롭이 발생할 수 있다. 도 6을 참조하면, 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법의 하나의 실시예는 급조작 검출단계(S500), 토크 산출단계(S1000), 드롭여부 판단단계(S2000) 및 하이브리드 제어단계(S3000)를 포함하여 이루어진다.
급조작 검출단계(S500)에서는 모터-발전기(17)의 급조작여부를 검출한다.
토크 산출단계(S1000)에서는 급조작 검출단계(S500)에 의해 검출된 모터-발전기(17)의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프(13)의 출력토크를 산출한다.
드롭여부 판단단계(S2000)에서는 토크 산출단계(S1000)에서 산출된 유압펌프(13)의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 엔진(10)의 회전수 드롭 발생가능성을 판단한다.
그리고 하이브리드 제어단계(S3000)에서는 드롭여부 판단단계(S2000)에서 엔진(10)의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 모터-발전기(17)의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 모터-발전기(17)의 모터작동을 제어한다.
이상에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 중심으로 설명되었다. 첨부된 도면 및 전술한 실시예들은 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 그러므로, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 전술한 실시예들은 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예들이 아니라 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들이 전술한 발명의 범위에 포함되어 있음은 자명하다.
도 1은 종래의 굴삭기 시스템의 필요토크 출력 관계도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드식 건설기계 제어시스템에서의 필요토크 출력 관계도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 4는 굴삭기의 엔진모드별 표준 작업 데이터 Data를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 엔진 13 : 유압펌프
15 : 유압액추에이터 17 : 모터-발전기
19 : 에너지저장장치(배터리) 40 : 토크 검출수단
50 : 하이브리드 제어수단 60 : 구동제어수단
70 : 급조작 검출수단

Claims (6)

  1. 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 상기 엔진에 의해 구동되어 발전하고 상기 엔진을 보조하는 모터로서 상기 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 상기 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 상기 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출수단; 및
    상기 토크 검출수단에 의해 검출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 상기 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 상기 엔진 출력을 보조하도록 상기 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 하이브리드 제어수단; 을 더 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 제어수단은 작업중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 상기 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판 단되는 경우 상기 엔진 출력을 보조하도록 상기 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터-발전기의 발전 또는 모터 구동을 제어하는 구동제어수단; 및
    상기 모터-발전기의 급조작여부를 검출하는 급조작 검출수단;을 더 포함하여 이루어지고,
    상기 하이브리드 제어수단은 상기 급조작 검출수단에 의해 검출된 상기 모터-발전기의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상으로 상기 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 상기 모터-발전기의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 상기 구동제어수단으로 인가해주는 것을 특징으로 하는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어시스템.
  4. 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 상기 엔진에 의해 구동되어 발전하고 상기 엔진을 보조하는 모터로서 상기 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 상기 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 상기 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스 템에서의 엔진회전수 변화저감 제어방법에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터의 구동에 필요한 유압펌프의 출력토크를 검출하는 토크 검출단계;
    상기 토크 검출단계에서 검출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 상기 엔진의 회전수 드롭 발생가능성을 판단하는 드롭여부 판단단계; 및
    상기 드롭여부 판단단계에서 상기 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 상기 엔진 출력을 보조하도록 상기 모터-발전기의 모터 작동을 제어하는 하이브리드 제어단계; 를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 드롭여부 판단단계에서는 작업중 급격한 부하증가에 따른 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 상기 엔진의 회전수 드롭의 발생가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법.
  6. 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 토출유에 의해 유압 액츄에이터를 구동시키는 유압펌프와, 상기 엔진에 의해 구동되어 발전하고 상기 엔진을 보조하는 모 터로서 상기 유압펌프를 구동시키는 모터-발전기와, 상기 모터-발전기에 의해 발전된 전기에너지를 충전하며 상기 모터-발전기의 모터 작동을 위한 전기에너지를 공급하는 에너지저장장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 제어시스템에서의 엔진회전수 변화저감 제어방법에 있어서,
    상기 모터-발전기의 급조작여부를 검출하는 급조작 검출단계;
    상기 급조작 검출단계에 의해 검출된 상기 모터-발전기의 급조작에 따라 요구되는 유압펌프의 출력토크를 산출하는 토크 산출단계;
    상기 토크 산출단계에서 산출된 유압펌프의 출력토크의 변화가 일정량 이상이 되어 상기 엔진의 회전수 드롭 발생가능성을 판단하는 드롭여부 판단단계; 및
    상기 드롭여부 판단단계에서 상기 엔진의 회전수 드롭이 발생할 것으로 판단되는 경우 상기 모터-발전기의 급조작 신호를 부드럽게 처리하여 상기 모터-발전기의 모터작동을 제어하는 하이브리드 제어단계; 를 포함하여 이루어지는 하이브리드식 건설기계의 엔진회전수 변화저감 제어방법.
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