KR20110018313A - 동력원을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업 기계의 적어도 하나의 접지부재를 조종하도록 적용된 동력원을 제어하기 위한 방법, 전자 제어 유닛, 차량 제어 시스템 및 작업 기계에 관한 것이다. 방법은 동력원의 제어를 나타내는 작동자 제어 입력을 수신하는 단계(30)를 포함한다. 구체적으로 방법을 특징짓는 것은 그것이, - 기계의 작동 상태를 나타내는 상태 입력을 수신하는 단계(31), - 작동자 제어 입력 및 작동 상태 입력에 대한 반응으로 작동 신호를 결정하는 단계(32), - 그에 따라서 동력원을 제어하기 위하여 상기 단계에서 결정된 작동 신호를 송신하는 단계(33)를 포함하는 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법 단계를 실행하도록 적용되는 가속 신호 변환기에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 가속 신호 변환기를 포함하는 전자 제어 유닛, 전자 제어 유닛을 포함하는 차량 제어 시스템 및 차량 제어 시스템을 포함하는 작업 기계에 관한 것이다.

Description

동력원을 제어하기 위한 방법{A METHOD FOR CONTROLLING A POWER SOURCE}

본 발명은 작업 기계의 적어도 하나의 접지부재(ground engaging element)를 구동하도록 적용된 동력원을 제어하기 위한 방법, 가속 신호 변환기, 전자 제어 유닛, 차량 제어 시스템 및 작업 기계에 관한 것이다. "동력원"이라는 용어는 디젤 엔진과 같은, 내연기관 엔진에 의해 다음에서 예시된다. 이는 그러한 동력원의 비제한적인 예로 간주되어야만 한다.

어떤 운전자들은 휠 로더(wheel loader)와 같은 작업 기계가 운전하기에 어렵다는 것을 경험한다. 그 이유는 작업 기계의 엔진이 기계의 유압 시스템(hydraulic system) 및 트랙션 시스템(traction system) 모두에 동력을 공급하기 위하여 사용되기 때문이다. 기계(버킷(bucket)과 같은)의 도구(implement)는 함께 다루는 자갈 더미(gravel pile) 혹은 어떤 다른 대상에 작용하기 때문에, 두 시스템을 통하여 엔진에 결합되는 강한 힘이 존재할 것이다.

따라서, 트랙션 힘이 유압 힘과 대응하기 때문에 엔진은 자체로 대응할 것이다. 트랙션 힘은 엔진으로부터 기계의 휠로 더미에 전송되며 후에 더미가 위치하는 지면에 전송된다. 유압 힘은 엔진부터 도구까지 전송되며 후에 더미에 전송된다. 이는 높은 트랙션 힘일수록, 리프팅 힘(lifting force)은 감소된다는 것을 의미한다. 유사한 방법으로, 유압 시스템에 의한 틸트(tilt) 작동은 트랙션 힘에 의해 상호 반응하게 된다.

도 1이 예를 설명한다. 트랙션 힘(힘[kN])은 엔진 속도에 의존한다. 엔진 속도가 증가할 때, 트랙션 힘은 설명된 것과 같이, 효과적인 리프트 힘(LF) 및 틸트 힘(BF)을 감소시킬 것이다. 유압 힘 감소는 트랙션 힘과 비례하며 엔진 속도(유체역학적 토크 변환기와 함께 동력 전달 장치에서)와 이차적으로(quadratically) 비례한다. 그러므로 운전자는 작업 기계의 유압 레버 및 가속 페달을 제어함으로써 유압 시스템 및 트랙션 시스템의 균형을 맞추는 것에 항상 도전을 받는다.

오늘날 트랙션을 감소시키는 이용가능한 해결책이 존재하는데, 따라서 엔진 속도는 특정 트랙션 힘이 초과하는 것을 예방하도록 제한된다. 그러한 해결책과 함께, 운전자는 특정 제한을 초과하여 엔진 속도를 증가시킬 필요가 없을 것이다. 즉, 기계를 기동하는 운전자의 가능성이 제한되어 운전자는 기계를 작동하는 방법을 충분히 결정할 수 없다.

이를테면 자갈을 적재할 때 또 다른 현상은 휠 미끄러짐이다. 트랙션 시스템을 통하여 전송된 토크/동력은 휠이 미끄러지는 마찰(휠 및 지면 사이의 연결)을 초과한다. 이는 또한 운전자에게 부정적인 방법으로 기동 가능성에 영향을 미친다.

더욱이, 운전자가 일정한 속도로 기계를 조종할 때, 기계는 진동을 시작할 수 있다. 이러한 이유는 엔진 속도 요구 및 이에 따른 엔진 속도, 및 뒤따르는 엔진 토크를 통한 기계 트랙션 힘에 대한 가속 페달 각도의 결합 때문이다. 가속 페달의 정상적인 매핑(mapping)은 절충(compromise)이다. 그것은 이러한 매핑이 운전자가 낮은 속도 및 낮은 기어(gear)에서 기계를 조종할 때 더 잘 작동한다는 것일 수 있다. 그러나, 이러한 매핑은 높은 엔진 속도 및 특히 낮은 기어에서 나쁘게 작동할 수 있다. 높은 속도는 운전자의 의자가 운전자의 발 및 이에 다른 페달 각도가 변화를 시작하도록 하는 진동의 시작을 야기할 수 있다. 변경된 각도는 필연적으로 변경된 엔진 속도 요구에 이를 것이며, 엔진은 높은 속도에 이를 때까지 토크를 증가시킴으로써 수행될 것이다.

토크 변환기가 없거나 혹은 활성화된 락-업(lock-up)을 갖는 토크 변환기를 갖는 작업 기계의 동력 전달 장치에 있어서, 엔진의 진동 토크는 직접 휠에 전달되며 진동 트랙션 힘을 생성한다. 두 경우에 있어서, 이는 결국 모든 기계가 진동을 시작하는 부정적인 효과에 이르게 할 것이다.

본 발명의 첫 번째 목적은 기계를 작동하는 가능성을 제한하지 않고, 유체 및 트랙션 시스템의 균형을 맞춤으로써 위에서 언급한 적어도 하나의 문제점을 해결하는 것이다. 두 번째 목적은 높은 속도에서 기계를 조종할 때 진동을 예방하며 이를테면 자갈을 적재할 때 휠 미끄러짐을 예방하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 방법에 의해 달성된다. 더 구체적으로, 본 발명은 작업 기계의 적어도 하나의 접지부재를 조종하도록 적용된 동력원을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 동력원의 제어를 나타내는 작동자 제어 입력(operator control input)을 수신하는 단계를 포함한다. 구체적으로 본 발명을 특징 짓는 방법은 그것이

- 기계의 작동 상태를 나타내는 상태 입력을 수신하는 단계,

- 작동자 제어 입력 및 작동 상태 입력에 대한 응답으로 작동 신호를 결정하는 단계,

- 그에 따라서 동력원을 제어하기 위하여 결정된 작동 신호를 송신하는 단계를 포함한다는 것이다.

본 발명은 또한 청구항 1 내지 11항 중 어느 한 항에 따른 방법 단계를 실행하도록 적용되는 가속 신호 변환기에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 청구항 12에 따른 가속 신호 변환기를 포함하는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU), 청구항 13에 따른 전자 제어 유닛을 포함하는 차량 제어 시스템 및 청구항 14에 따른 차량 제어 시스템을 포함하는 작업 기계에 관한 것이다.

본 발명의 주요한 장점은 가속 신호 변환기가 결국 가속 페달 각도 및 엔진 속도 사이의 관계를 변경하는 것인데, 이는 기계를 기동할 때 운전자에 도움을 준다. 이는 유체 시스템 및 트랙션 시스템 사이의 엔진 토크의 균형이 더 다루기 쉬운 결과에 이르게 한다. 그것에 의해 매핑은 특정 작동 상태를 위하여 적용될 수 있는데, 이는 엔진 제어 유닛/본체(entity)가 서로 다른 작업 상태에서 운전자에게 도움을 줄 수 있는 효과를 준다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 예 및 장점들이 독립항 및 아래의 상세한 설명에 의해 드러날 것이다.

다음에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 도면은 단지 설명만을 위하여 사용되며 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
도 1은 정지된 변환기 및 버킷에서 엔진 속도 및 리프트- 틸트 힘 사이의 의존성을 설명하며,
도 2는 휠 로더의 형태에 있어서 작업 기계를 도시하며,
도 3은 휠 로더 내의 유압 시스템 및 트랙션 시스템이 엔진 및 자갈 더미를 통하여 어떻게 결합되는가를 설명하며,
도 4는 자갈을 적재할 때 트랙션 힘 및 리프트- 및 틸트 힘이 어떻게 작용하는가를 설명하며,
도 5는 제 1 실시 예에 따른 가속 페달 앵글 및 엔진 속도 사이의 관계의 매핑을 설명하며,
도 6은 제 2 실시 예에 따른 가속 페달 앵글 및 엔진 속도 사이의 관계의 매핑을 설명하며,
도 7은 제 3 실시 예에 따른 가속 페달 앵글 및 엔진 속도 사이의 관계의 매핑을 설명하며,
도 8은 제 4 실시 예에 따른 가속 페달 앵글 및 엔진 속도 사이의 관계의 매핑을 설명하며, 및
도 9는 본 발명에 따른 방법을 설명한다.

본 발명은 이제 상세한 설명에서 설명되고 도면에서 도시되는 실시 예들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 다음에서 설명되는 뒤따르는 개발과 함께 본 발명의 실시 예들은 단지 예로서 간주되어야 하며 결코 청구항에 의해 제공되는 보호의 범위에 한정하여서는 안된다.

본 발명은 작업 기계의 적어도 하나의 접지부재를 조종하도록 적용되는 동력원을 제어하기 위한 가속 신호 변환기, 전자 제어 유닛, 차량 제어 시스템 및 작업 기계의 방법에 관한 것이다. 동력원은 다음에서 내부 연소 엔진에 의해 예시될 것이다.

가속 신호 변환기, 전자 제어 유닛, 차량 제어 시스템 및 작업 기계는 여기에서 설명되는 실시 예에 따른 방법에서 설명되는 것과 같은 방법 단계를 실행되도록 적용된다. 그러므로 가속 신호 변환기, 전자 제어 유닛, 차량 제어 시스템 및 작업 기계가 방법 단계를 실행한다는 것은 비록 변환기, 유닛, 시스템 및 기계가 여기서는 상세히 설명되지 않지만, 이것들을 포함하는 것을 의미한다는 것을 통상의 지식을 가진 자들에 의해 이해되어야만 한다.

도 2는 휠 로더 형태에서의 작업 기계(1)를 도시한다. 작업 기계(1)의 몸체(body)는 전방 몸체부(front body section, 2) 및 후방 몸체부(rear body section,3)를 포함한다. 후방 몸체부(3)는 캡(cap, 4)을 포함한다. 몸체부(2, 3)는 그것들이 서로 선회할 수 있는 방법과 같이 서로 연결된다. 휠 로더를 조종하기 위하여 한 쌍의 조향 실린더(steering cylinder, 21)가 제공된다. 작업 기계(1)는 대상이나 자재를 다루기 위한 장비(9, equipment)를 포함한다. 장비(9)는 로드-암 유닛(6) 및 로드-암 유닛에 맞는 버킷(혹은 포크(fork) 혹은 로그 그래플(log grapple)) 형태의 도구(7)를 포함한다. 로드-암 유닛(6)의 제 1단은 전방 몸체부(2)와 선회하여 연결된다. 도구(7)는 로드-암 유닛(6)의 제 2단에 연결된다.

로드-암 유닛(6)은 두 개의 유압 실린더(8) 형태의 두 개의 제 2 액츄에이터(actuator)에 의해 기계의 전방 몸체부(2)에 관하여 상승되거나 하강될 수 있는데, 이들 각각은 일 단에서 전방 기계부(2) 및 타 단에서 로드-암 유닛(6)에 연결된다. 버킷(7)은 유압 실린더(5) 형태의 제 3 액츄에이터에 의해 로드-암 유닛(6)에 관하여 틸트될 수 있는데, 이는 일 단에서 전방 기계부(2) 및 타 단에서 링크-암 시스템(link-arm system)을 통하여 버킷(7)에 연결된다. 작업 기계(1)는 뒤에 설명될 동력 전달 장치를 갖는다.

도 4는 휠 로더와 같은, 작업 기계에서 유압 시스템 및 트랙션 시스템이 어떻게 연결되는가를 설명한다. 설명된 바와 같이, 엔진(10) 토크/파워가 유압 펌프(11) 및 토크 변환기(12)를 통하여 두 시스템에 공급된다.

도 3을 보면, 유압 시스템은 장비(9)를 작동시킨다. 유체 역학적 토크 변한기(도시되지 않음)를 통하여 엔진(10)에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프(11)가 유압 실린더(5, 8, 21)에 작동유를 공급한다. 유압 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛 24(H-ECU)가 레버로부터 전자 제어 출력을 수신하기 위하여 캡(도시되지 않음)에 배열된 다수의 전자 연산자 레버에 결합된다. 시스템에서 다수의 전자적으로 제어되는 유압 밸브(13)는 제어 유닛(24)에 전기적으로 연결되며 이러한 작업을 조절하기 위하여 실린더(5, 8, 21)에 유압식으로 연결된다. 실린더 및 밸브는 도 3에서 참조 번호 13으로 표시된다.

제어 유닛은 또한 펌프 용량(displacement) 및 속도를 제어할 수 있다. 레버가 작동될 때 전자 제어 입력이 유닛(24)에 제공된다. 상기 입력은 상기 유닛에 의해 처리되며, 유압 밸브 및 실린더(13)를 제어하기 위하여 제어 신호가 제공된다. 이는 도구를 움직이게 한다. 상기 제어 신호는 밸브 및/또는 유압 펌프(11)를 통하여 오일 흐름을 제어한다(속도 혹은 용량).

도 4에서, 트랙션 시스템은 지면(19) 상에서 작업 기계를 작동시킨다. 토크 변환기로부터의 동력이 변속기 축(17)을 통하여 휠(18)에 제공된다. 휠은 침투 및 트랙션(20)을 통하여 지면에 작용하기 때문에 엔진(10) 및 지면(19) 사이에 결합하는 트랙션 힘이 생길 것이다. 이를테면 변속기 제어 유닛(T-ECU)은 상황별로 변속 과정을 제어한다.

도 3에서, 엔진 제어 유닛(E-ECU)은 가속 신호 변환기(도시되지 않음)에 의해 수신되는 작동 신호를 기초로 하여 엔진(10)을 제어한다. 가속 신호 변환기는 작동자의 캡 내의 가속 페달로부터 작동 제어 입력을 작동 신호로 변환시키는 기능성이 있다. 입력은 가속 신호 변환기에 의해 수신되는데, 이는 엔진 속도에 대한 설정 값의 형태로(‰ 혹은 0에서 1과 같은 간격으로) 작동 신호를 결정한다.

작동 제어 입력은 작동자가 가속 페달을 밀 때 생성된다. 버튼(button), 레버 혹은 터치 스크린(touch screen)과 같이, 페달을 대체하는 다른 수단이 사용될 수 있다. 페달이 사용되는 경우에 있어서, 신호(전류 혹은 전압)는 선회하는 페달의 각도에 의존한다.

가속 신호 변환기는 도 3에서 분리된 유닛으로 도시되지 않는다. 변환기는 차량 전자 제어 유닛(ECU) 20(V-ECU) 혹은 기계 내의 다른 전자 제어 유닛과 같이, 분리된 유닛이거나 혹은 기계 내의 다른 전자 제어 유닛 내에 위치하는 본체일 수 있다. 제어 유닛은 작업 기계에서 차량 제어 시스템의 일부이다. 차량 제어 시스템은 도 3에서와 같이, 트랙션 시스템 및 유체 시스템을 위한 제어 시스템과 같이, 작업 기계의 모든 시스템과 관련한다.

작업 기계에서의 제어 유닛은 분리된 유닛이거나 혹은 작업 기계를 위한 일반적인 제어 시스템 내의 기능체(본체)일 수 있다. 그러한 경우에 있어서 기능체는 작업 기계의 특정 부분을 제어하기 위한 시스템 내에 저장되는 프로그램 코드이다.

엔진(10)은 유체 시스템 및 트랙션 시스템 모두에 동력을 공급하기 위하여 사용되며, 두 시스템을 통하여 엔진에 결합하는 강한 힘이 존재한다. 이는 도 4에서 나타난다. 리프트 실린더(8)는 유체 시스템이 실린더에서 유체 흐름을 증가시킬 때 유체 힘(Fcyl)을 생성한다. 리프트 실린더(8)는 암(arm)의 선회점(26)으로부터 특정 거리에서 리프트 암(6)에 연결된다. 그것에 의하여 리프팅 모멘텀(lifting momentum) 및 연속적으로 리프팅 힘이 획득된다. 작동된 버킷(7)에 의해 영향을 받는 자갈 더미는, 이것을 상부로 향하는 힘(Flift)으로서 경험한다.

엔진(10)으로부터 기원하며 토크 변환기 및 트랜스미션을 통하여 차축에 전달되는 트랙션 힘(Ftrac)은 뒤에 휠(18) 및 지면(19) 사이에 결합하는 트랙션 힘을 통하여 버킷에 전송된다. 버킷이 더미로부터 자갈로 가득 차려고 할 때, 더미가 지면에 붙어 있기 때문에 버킷은 물리적으로 지면과 연결된다. 이러한 사실 때문에, 트랙션 힘은 더미 및 버킷 사이에서 힘을 형성하는데, 이는 리프팅 암(6)의 선회점(26)에서 모멘텀을 형성하며, 유체 시스템에 의해 형성되는 리프팅 모멘텀과 상호 작용한다.

본 발명은 기계를 작동하는 가능성을 제한하지 않고, 유체 및 트랙션 시스템의 균형을 맞추기 위하여 엔진(10)을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 엔진은 작업 기계(1)의 적어도 하나의 (18)를 조종하기 위하여 적용된다. 접지부재는 도 4에서와 같이 이를테면 휠(18) 혹은 기계가 지면과 관련되어 움직이게 하는 다른 수단이다. 휠이 침투 및 트랙션(20)을 통하여 지면과 작용하기 때문에, 그 결과 엔진 및 지면(19) 사이에 결합하는 트랙션 힘이 존재한다.

본 발명에 따른 방법에서, 도 3에서의 엔진 제어 유닛 25(E-ECU)는 가속 신호 변환기에 의해 결정되는 작동 신호에 따라 엔진(10, 동력원)을 제어한다. 방법은 도 9에서와 같이, 가속 신호 변환기가 엔진(10, 동력원)의 제어를 나타내는 작동 제어 입력을 수신하는 제 1 단계(30)를 포함한다.

본 발명에 따른 방법은 특히 도 9에서와 같이, 가속 신호 변환기가 기계의 작동 상태를 나타내는 상태 입력을 수신하는 제 2 단계(31)를 특징으로 한다. 제 3 단계에서 가속 신호 변환기는 제어 입력 및 작동 상태 입력에 대한 반응으로 엔진 제어 유닛(25)에 대한 작동 신호를 결정한다(32). 제 4 단계에서 가속 신호 변환기는 그에 알맞게 엔진(10, 동력원)을 제어하기 위하여 결정된 작동 신호를 송신한다(33).

작동 신호는 작동 제어 입력 및 작동 신호 사이에 적어도 부분적으로 비선형적인 관계를 나타낼 수 있다. 또한 혹은 대안으로 작동 신호는 적어도 부분적으로 제어 입력 및 작동 신호 사이에 선형적인 관계를 나타낼 수 있다.

방법은 적어도 하나의 특정 제어 모드를 포함하는 적어도 두 개의 작동 모드를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 가속 신호 변환기는 작동 상태 입력을 기초로 하여 하나의 상기 작동 모드를 선택한다. 그리고 나서 적어도 하나의 상기 특정 제어 모드에서 작동신호가 결정된다.

두 개의 작동 모드는 엔진(10, 동력원)의 기본 제어(default control)를 나타내는 표준 모드를 포함할 수 있다. 표준 모드 관계는 선형인데, 이는 표준 모드 제어 맵에서, 가속 페달의 각도는 엔진을 제어하는 작동신호에 비례한다는 것을 의미한다. 가속 페달이 사용되는 경우에 있어서, 작동 제어 입력은 가속 페달의 각도와 일치한다.

작동 신호의 효과는 표준 모드와 관련하여 엔진(10, 동력원)의 작동 부위의 제 1부에서 감소될 수 있으며 표준 모드와 관련하여 동력원의 작동 부위의 제 2부에서 증가될 수 있다.

방법은 서로 다른 제어 맵을 포함하는, 적어도 두 개의 특정 제어 모드를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 기계(1)의 각각의 작동 상태에 대하여 하나의 제어 맵일 수 있다.

도 5 내지 8에서 도시되는 것과 같이 선택할 수 있는 제어 맵을 사용하는 것은 특정 작동 제어 입력 값이 선택된 제어 맵에 따라, 엔진 제어 유닛(25)에 대하여 서로 다른 작동 신호의 결과에 이르게 한다는 것을 의미한다. 바꾸어 말하면, 동일한 가속 페달 각도는 가속 신호 변환기에 의해 현재 사용되는 맵에 따라, 서로 다른 엔진 속도의 결과에 이르게 할 것이다.

작동 제어 입력 및 작동 신호 사이의 표준 모드 관계와 관련하여, 작동 신호는 감소되거나 혹은 증가된다. 이는 각각의 선택된 맵이 특정 작동 상태를 위하여 적용된다는 것을 의미한다. 도 5 내지 8의 제어 맵은 운전자가 기계를 완전히 작동하는 법을 결정하는 능력을 제한하지 않고 위에서 언급한 문제점을 예방하기 위하여 가속 신호를 제어하는데 도움이 되도록 하기 위하여 관계의 일시적인 리-매핑(re-mapping)을 제공한다.

모든 제어 맵에 있어서, 페달 각도(PA)는 x-축 상에 있으며 반면에 작동 신호(OS)는 y-축 상에 있다. 작동 신호는 엔진 속도를 제어하기 위한 설정 값으로 이루어진다. 작동 제어 입력 및 페달 각도 사이의 관계는 선형이다. 도면에서의 점선들은 페달 각도 및 작동 신호 사이의 표준 모드(선형) 관계를 나타낸다. 왼쪽에서, x-축은 0으로 지정된, 최소 페달 각도에서 시작하며 X로 지정된 최대 페달 각도에서 끝난다. y-축은 0%에서 시작하여 100%에서 끝난다. 이는 작동 신호(설정 값)가 엔진의 작동 레벨(엔진 속도)을 직접 제어한다는 것을 의미한다. 시스템의 작동 부위는 0-100%이다.

도 5에서 하나의 선택할 수 있는 맵에 따르면, 작동 신호는 엔진의 작동 부위의 제 1부(26)에서 감소된다. 더욱이, 그것은 부위의 제 2부(27)에서 증가된다. 더욱이 그래프 선은 가속 페달의 간격(28) 내에서 설정 값인, 작동 신호가 실제로 일정하다는 것을 나타낸다. 그러므로 작동 부위 일부분에서의 이러한 제어 맵은 엔진 속도를 가속 페달의 각도에 덜 민감하게 한다. 만약 운전자가 높은 일정한 속도에서 기계를 조종하면, 의자의 흔들림이 운전자의 발에 이르게 되며 그러므로 페달 각도는 변화하기 시작한다. 그러나, 이러한 특정 제어 맵은 변경된 페달 각도가 직접적으로 변경된 엔진 속도에 이르게 하지 않을 것이라는 것을 확신한다. 그러한 작동 상태에서의 페달 각도는 간격(28) 내에 정상적으로 존재할 것이다. 그것에 의하여 진동이 예방된다.

도 5에서의 맵은 적용된 제어 맵이 특정 작동 상태에서 어떻게 운전자를 돕는가에 대한 하나의 예이다. 도 5 내지 6은 비선형 관계가 엔진(10)의 일부 혹은 전체 작동 부위에 미치는 예들을 도시한다.

도 6에 따른 제어 맵과 함께, 운전자는 이를테면 도 3에서와 같이, 유압 시스템 및 트랙션 시스템의 균형을 맞추기 위하여 가속 신호를 신중히 제어할 때 도움을 받을 것이다. 페달을 구동할 때, 엔진 반응은 덜 즉각적일 것이다. 운전자는 엔진으로부터 직접적인 반응을 다루어야만 함이 없이 더 자유롭게 페달을 누르거나 뗄 수 있다. 그러므로 트랙션 힘은 더 쉽게 제어될 수 있으며 이를테면 자갈 적재는 구현하기에 더 쉬울 것이다. 뒤따르는 장점은 휠 미끄러짐(skidding)이 예방된다는 것이다. 설명된 것과 같이, 최대 페달 각도에서조차 엔진의 작동 레벨은 결코 100%에 이르지 않는다.

도 7에 따른 제어 맵과 함께, 운전자는 또한 힘의 균형을 맞추며 휠 미끄러짐 예방의 목적을 위하여 가속 신호를 제어할 때 도움을 받을 것이다. 이러한 맵과 함께 트랙션 힘은 특정 페달 각도(29)에서의 멈춤을 증가시킨다(엔진 속도). 운전자는 트랙션 힘을 더 증가시키기 위하여 페달을 "킥-다운(kick-down)"해야만 한다. 이것이 이루어질 때 도 7에서와 같이, 트랙션 힘은 빨리 증가한다. 설명된 것과 같이, 최고 페달 각도에서 엔진의 작동 레벨은 100%에 이른다. 대안으로서, 혹은 "킥-다운"을 위한 위에서 설명한 해결책의 부가로서, 페달은 킥-다운 포인트가 실제로 증가된 저항으로서 운전자에 의해 숙련되도록 하기 위하여 디자인될 수 있다.

도 8에서의 맵은 적용된 제어 맵이 특정 작동 상태에서 운전자에게 어떻게 도움을 줄 수 있는가에 대한 다른 예이다. 엔진의 전체 작동 부위에 미치는 선형 관계가 존재한다. 트랙션 힘은 전체 작동 부위에서 매우 천천히 증가하며 최대 페달 각도에서도 엔진의 작동 레벨은 100%에 이르지 않는다. 이러한 맵은 이를테면 물품을 다룰 때 적당하다.

상태 입력은 서로 다른 작동 상태의 선택을 위한 수단의 작동자의 구동에 의해 결정될 수 있다. 작동의 수동 결정은 이를테면 기동(manoeuvre) 버튼/휠/레버를 사용함으로써 달성된다. 그러한 시스템은 특허 출원서 WO 03089723에 설명된다.

대안으로, 상태 입력은 자동으로 결정될 수 있다. 작동 상태는 적어도 하나의 감지된 작동 상태를 기초로 하여 자동으로 결정될 수 있다(이를테면 기어 위치, 엔진력, 유압력, 엔진 속도 등과 같이 전형적인 측정된 신호에 대한 패턴을 인식함으로써). 대안으로서, 작동 상태는 기계의 지리적 위치(GPS, 자이로(gyro) 혹은 이미지 탐지를 사용하여)를 통하여 결정될 수 있다.

가속 신호 변환기는 차량 ECU 30(V-ECU) 혹은 기계 내의 다른 ECU와 같이, 분리된 가속 신호 변환기 유닛 혹은 작업 기계의 차량 제어 시스템 내의 다른 전자 제어 유닛 내에 위치하는 본체에서 구현될 수 있다. 제어 유닛은 작업 기계에서 차량 제어 시스템의 일부이다. 그러므로 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명이 작업 기계 내의 가속 신호 변환기의 모든 위치를 포함한다는 것을 이해하여야만 한다. 그러므로 가속 신호 변환기 기능성은 가속 신호 변환기로서 한정된다.

위에서 내연기관 엔진에 의한 동력원이 예시되었다. 그러나, 가스 터빈, 연료 전지, 혹은 자유-피스톤 엔진(free-piston engine)과 같은, 동력원의 다른 종류 또한 사용될 수 있다.

1 : 작업 기계
2 : 전방 몸체부
3 : 후방 몸체부
4 : 캡
5 : 유압 실린더
6 : 로드-암 유닛
7 : 도구
8 : 리프트 실린더
9 : 장비
10 : 엔진
11 : 유압 펌프
12 : 토크 변환기
13 : 유압 밸브
17 : 변속기 축
18 : 휠
19 : 지면
20 : 트랙션
21 : 조향 실린더
24 : 제어 유닛
25 : 엔진 제어 유닛
26 : 선회점
28 : 페달의 간격
29 : 페달 각도

Claims (16)

1. 동력원(10)의 제어를 나타내는 작동자 제어 입력을 수신하는 단계를 포함하는, 작업 기계(1)의 적어도 하나의 접지부재(18)를 조종하도록 적용된 동력원(10)을 제어하기 위한 방법에 있어서,
   - 기계(1)의 작동 상태를 나타내는 상태 입력을 수신하는 단계(31),
   - 작동자 제어 입력 및 작동 상태 입력에 대한 반응으로 작동 신호를 결정하는 단계(32),
   - 그에 따라서 동력원(10)을 제어하기 위하여 상기 단계에서 결정된 작동 신호를 송신하는 단계(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 작동 신호는 작동자 제어 입력 및 작동 신호 사이에서 적어도 일부분 비선형 관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제 1 내지 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 신호는 작동자 제어 입력 및 작동 신호 사이에서 적어도 일부분 선형 관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 특정 제어 모드를 포함하는 적어도 두 개의 작동 모드를 제공하며 작동 상태 입력을 기초로 하여 하나의 상기 작동 모드를 선택하는 단계를 포함하며, 상기 작동 신호가 적어도 하나의 상기 특정 제어 모드에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 작동 모드는 동력원(10)의 기본 제어를 나타내는 표준 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 제 5항에 있어서, 작동 신호의 효과는 표준 모드와 관련하여 동력원의 작동 부위의 제 1부에서 감소되며 표준 모드와 관련하여 동력원의 작동 부위의 제 2부에서 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
7. 제 4 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 다른 제어 맵을 포함하는, 적어도 두 개의 특정 제어 모드를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제 7항에 있어서, 기계(1)의 각각의 작동 상태에 대하여 하나의 제어 맵이 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 작동자 제어 입력은 가속 페달의 각도와 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
10. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 작동자 제어 입력은 서로 다른 작동 상태의 선택을 위한 수단의 작동자의 구동에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
11. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상태 입력은 적어도 하나의 탐지된 작동 상태를 기초로 하여 자동으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 동력원(10)은 내연기관 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 제 1 내지 12항 중 어느 한 항에 따른 모든 방법 단계를 구현하도록 적용된 가속 신호 변환기.
    
14. 제 13항에 따른 가속 신호 변환기를 포함하는 전자 제어 유닛(ECU).
    
15. 제 14항에 따른 전자 제어 유닛을 포함하는 차량 제어 시스템.
    
16. 제 15항에 따른 차량 제어 시스템을 포함하는 작업 기계.
    

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