KR20120023770A - 하이브리드형 건설기계 및 하이브리드형 건설기계의 제어방법 - Google Patents

하이브리드형 건설기계 및 하이브리드형 건설기계의 제어방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드형 건설기계는, 엔진(30)의 회전수를 제어하는 컨트롤러(42)와, 엔진(30)에 의하여 구동되는 유압펌프(21)와, 엔진(30)을 어시스트하는 전동발전기(34)와, 유압펌프(21)로부터 토출된 작동유를 유압부하에 공급하는 유압회로를 가진다. 컨트롤러(42)는, 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하면, 엔진(30)의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키고, 그 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 전동발전기(34)를 발전시킨다.

Description

하이브리드형 건설기계 및 하이브리드형 건설기계의 제어방법{Hybrid construction machine and control method for hybrid construction machine}
본 발명은 엔진에 의하여 유압펌프를 구동하여 유압부하를 구동하는 하이브리드형 건설기계에 관한 것이다.
하이브리드형 건설기계는, 일반적으로 엔진(내연기관)의 출력으로 유압펌프를 구동하여, 발생된 유압에 의하여 작업을 행한다. 그리고, 전동모터로 엔진을 어시스트함으로써 엔진을 효율적으로 운전한다. 전동모터는 주로 배터리로부터의 전력에 의하여 구동된다. 배터리는 충방전식이며, 엔진을 어시스트할 때는 방전하여 전동모터에 전력을 공급한다. 한편, 엔진을 어시스트하지 않을 때에는, 엔진으로 구동되는 발전기로부터의 전력이나 유압부하로부터의 회생전력에 의하여 충전된다. 이로써, 배터리가 항상 어느 정도 충전된 상태로 유지하여 전동모터를 어시스트할 수 있도록 한다.
이와 같이 하이브리드형 건설기계에서는, 엔진을 전동모터로 어시스트할 수 있기 때문에, 엔진의 최대출력을 작게 하여 소형 엔진으로 할 수 있다. 엔진의 최대출력보다 큰 출력이 유압펌프에 요구되었을 경우에는, 전동모터로 어시스트하여 그 요구에 응할 수 있다.
하이브리드형 건설기계에서는, 유압부하의 요구에 따라서 발생되는 유압을 변화시킬 수 있도록, 가변용량식 유압펌프가 이용되는 경우가 많다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
일본특허공개공보 평10-103112호
가변용량식 유압펌프를 이용한 유압구동 시스템에서는, 유압부하가 유압을 요구하지 않는 경우나 경(輕)부하일 때, 가변용량식 유압펌프의 경전각(傾轉角)을 낮추어 펌프 토출유량을 저감하는 네가티브컨트롤(네가콘 제어라 칭함)을 행하는 경우가 많다. 하이브리드형 건설기계의 유압구동 시스템에서는, 엔진을 항상 일정회전으로 구동하고 있어, 유압부하에 유압을 공급할 필요가 없을 때에도 유압펌프도 항상 구동되고 있다.
따라서, 유압부하에 유압을 공급할 필요가 없을 때 유압펌프로부터 토출된 작동유는, 유압부하에는 공급되지 않고 곧바로 탱크에 되돌려진다. 이때의 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 적은 편이 좋고, 상술한 네가콘 제어를 행함으로써 가변용량식 유압펌프의 경전각을 낮춰서 펌프 토출유량을 저감하여, 유압펌프가 소비하는 쓸데없는 에너지를 억제하고 있다.
이와 같이 네가콘 제어로 경전각을 낮춰서 펌프 토출유량을 저감하여도, 유압펌프는 엔진의 일정회전수에 비례한 회전수로 구동되고 있기 때문에, 유압펌프는 여전히 쓸데없는 에너지를 소비하고 있다.
또한, 엔진으로 유압펌프를 구동하여 발생된 유압을 유압부하에 공급하여 작업을 행하는 경우, 엔진을 상시 일정속도로 구동하여 두는 것이 일반적이다. 유압실린더 등의 유압부하를 구동할 때는, 유압부하가 요구하는 유압을 발생시키기 위하여 엔진토크를 증대하여 유압펌프를 구동하여, 유압펌프로부터 유압을 유압부하에 공급한다. 이때, 유압펌프로부터의 유압이 너무 상승하면, 유압배관 등이 파열될 우려가 있다. 이로 인하여, 유압의 상한치(릴리프압)를 설정하여 두고, 유압이 상한치를 초과하면 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 곧바로 탱크로 되돌린다고 하는 릴리프 기능이 유압회로에 마련된다. 구체적으로는, 유압펌프의 토출구와 유압제어밸브의 사이에 릴리프밸브를 설치함으로써, 유압펌프로부터 토출된 고압의 작동유를 릴리프밸브를 통하여 탱크에 되돌리도록 제어한다.
예컨대 유압부하로서의 유압실린더에 고압의 작동유를 공급하여 작업을 행할 때, 유압실린더에 큰 부하가 걸려서 유압실린더가 움직일 수 없게 된 것과 같은 경우에도, 유압펌프는 작동유를 계속 토출하므로, 유압배관 내의 유압은 급격히 상승한다. 이러한 경우에 유압이 상한치를 초과하면, 릴리프밸브가 작동하여 유압펌프로부터 토출된 고압의 작동유를 곧바로 탱크로 되돌려서 유압배관 내의 압력이 비정상으로 상승하지 않도록 제어한다.
이상과 같이 릴리프 기능이 작동하고 있을 때에도, 엔진은 일정속도로 유압펌프를 구동하기 때문에, 유압펌프로부터 고압의 작동유가 계속 토출되게 된다. 릴리프 기능이 작용하여 릴리프밸브로부터 탱크로 되돌려지는 작동유는 아무런 일도 하지 않기 때문에, 유압펌프는 불필요하게 작동유를 가압하여 계속 토출하는 것이 되고, 에너지를 불필요하게 소비하여 버린다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 엔진의 회전수를 제어하는 컨트롤러와, 그 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 그 엔진을 어시스트하는 전동발전기와, 그 유압펌프로부터 토출된 작동유를 유압부하에 공급하는 유압회로를 가지는 하이브리드형 건설기계로서, 그 컨트롤러는, 그 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하면, 그 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키고, 그 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 그 전동발전기를 발전시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계가 제공된다.
상술한 하이브리드형 건설기계는, 그 유압펌프로부터 토출된 작동유의 압력을 검출하는 제1 압력센서와, 그 유압회로 중에 설치되어, 그 유압부하에의 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브와, 그 컨트롤밸브와 탱크 사이에 설치된 네가콘 스로틀과, 그 컨트롤밸브와 그 네가콘 스로틀 사이에 설치되어, 네가콘압을 검출하는 제2 압력센서를 더욱 가지고, 그 컨트롤러는, 그 제1 압력센서의 검출치로부터 구하여진 그 유압펌프의 제1 토출량과, 그 제2 압력센서의 검출치로부터 구하여진 그 유압펌프의 제2 토출량을 비교하고, 비교 결과에 따라서 그 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저회전수로 저감시키고, 그 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 그 전동발전기를 발전시키는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 하이브리드형 건설기계는, 그 유압회로 내의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하였을 때에, 그 유압펌프로부터 토출된 작동유를 탱크로 되돌리는 릴리프밸브를 더욱 가지고, 그 컨트롤러는, 그 릴리프밸브를 통하여 작동유가 탱크로 되돌려지고 있을 때에, 그 엔진의 회전수를 통상 회전수보다 낮은 저회전수로 저감시키고, 그 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 그 전동발전기를 발전시키는 것으로 하여도 된다. 또한, 상술한 하이브리드형 건설기계는, 그 유압회로 내의 압력을 나타내는 값을 검출하는 검출수단을 더욱 가지고, 그 검출수단의 검출치에 근거하여 그 엔진의 회전수를 증감하는 것으로 하여도 된다. 또한, 그 검출수단은 그 릴리프밸브로부터 탱크로 되돌려지는 작동유의 유량을 검출하는 유량계를 포함하고, 그 유량계의 검출치에 근거하여 그 엔진의 회전수를 변화시키는 것으로 하여도 된다.
상술한 하이브리드형 건설기계에 있어서, 그 컨트롤러는, 그 엔진의 회전수를 증대시킬 경우에는 그 전동발전기를 전동운전시키는 것으로 하여도 된다. 또한, 그 컨트롤러는, 그 전동발전기의 회전수를 일정하게 유지할 경우는 그 전동발전기를 토크제어하는 것으로 하여도 된다. 또한, 그 컨트롤러는, 그 전동발전기의 회전수를 증감할 경우는 그 전동발전기를 회전수제어하는 것으로 하여도 된다. 또한, 그 컨트롤러는, 유압부하의 작업상태에 대하여 그 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하는 것으로 하여도 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 그 엔진을 어시스트하는 전동발전기와, 그 유압펌프로부터 토출된 작동유를 유압부하에 공급하는 유압회로를 가지는 하이브리드형 건설기계의 제어방법으로서, 그 유압회로가 잉여출력상태인지 아닌지를 판단하고, 그 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하면, 그 전동발전기를 발전운전시킴으로써, 그 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저회전수로 저감시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법이 제공된다.
상술한 하이브리드형 건설기계의 제어방법에 있어서, 그 엔진의 회전수를 증대시킬 경우에는 그 전동발전기를 전동운전시키는 것이 바람직하다. 또한, 그 전동발전기의 회전수를 일정하게 유지할 경우는 그 전동발전기를 토크제어하는 것으로 하여도 된다. 또한, 그 전동발전기의 회전수를 증감할 경우는 그 전동발전기를 회전수제어하는 것으로 하여도 된다. 또한, 유압부하의 작업상태에 대하여 그 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하는 것으로 하여도 된다.
상술한 발명에 의하면, 유압회로가 예컨대 네가콘 제어가 실행되고 있는 상태나 유압회로의 릴리프밸브가 열린 상태와 같은 잉여출력상태가 되면, 엔진의 회전수를 저감함으로써 유압펌프의 작동유 토출량이 저감된다. 이로써, 유압펌프로부터 유압회로에 공급하는 작동유의 양이 저감되어 불필요한 에너지의 소비가 억제된다. 잉여출력상태가 아닌 것이 되면, 엔진의 회전수는 증대되어 통상모드 회전수로 되돌려지고, 이로써 유압펌프는 통상적으로 유압을 공급할 수 있게 된다. 이때, 엔진의 회전수의 증감을 전동발전기의 회전수제어에 의하여 행하기 때문에, 엔진의 회전수제어로만 행하는 것보다도 신속하게 엔진의 회전수를 증감할 수 있다.
도 1은, 하이브리드형 유압쇼벨의 측면도이다.
도 2는, 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 블럭도이다.
도 3은, 하이브리드형 유압쇼벨의 유압회로도이다.
도 4는, 네가콘 제어가 행하여지고 있을 때에 엔진의 회전수를 저감하는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 제어 플로우차트이다.
도 5는, 도 4에 나타내는 제어를 행하고 있을 때의 엔진의 회전수를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 네가콘 제어의 판정방법을 나타내는 기능 블럭도이다.
도 7은, 굴삭?적재동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 굴삭?적재작업 중에 있어서의 유압회로의 입출력에너지의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 네가콘 제어가 행하여지고 있을 때에 엔진의 회전수를 저감하는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 제어 플로우차트이다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11은, 릴리프밸브가 열렸을 때에 엔진의 회전수를 저감하는 제어의 플로우차트이다.
도 12는, 도 11에 나타내는 제어를 행하고 있을 때의 엔진의 회전수를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 14는, 릴리프밸브가 열렸을 때에 엔진의 회전수를 저감하는 제어의 플로우차트이다.
도 15는, 선회기구의 동력원으로서 선회 유압모터를 이용하였을 경우의, 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 발명이 적용되는 하이브리드형 건설기계의 일례로서 하이브리드형 유압쇼벨에 대하여 간단히 설명한다. 도 1은 하이브리드형 유압쇼벨의 측면도이다. 다만, 본 발명이 적용되는 하이브리드형 작업기계는, 유압쇼벨에 한정되지 않는다.
파워쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)로부터 붐(4)이 뻗어 있고, 붐(4)의 선단에 암(5)이 접속된다. 암(5)의 선단에 버킷(6)이 접속된다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 및 버킷 실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10) 및 동력원(미도시)이 탑재된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 블럭도이다. 내연기관으로 이루어지는 엔진(30)과 전동발전기(34)는, 동력분배기인 스플리터(32)에 접속된다. 가변용량식 유압펌프(21)는 스플리터(32)에 접속되고, 스플리터(32)로부터의 출력에 의하여 구동되어 고압의 작동유를 토출한다.
유압펌프(21)로부터 토출된 작동유는, 전환밸브를 포함하는 컨트롤밸브(22)에 보내지고, 컨트롤밸브(22)로부터 유압실린더나 유압모터 등의 유압부하에 공급된다. 유압펌프(21)에는 유압출력을 검출하여 제어하기 위한 파일럿?기어펌프(21A)가 접속된다.
전동발전기(34)는 인버터(INV)(36)를 통하여 축전기(배터리)를 포함하는 축전부(38)에 접속되어 있다. 전동발전기(34)는 축전부(38)로부터 전력의 공급을 받아 구동되어, 전동기로서 기능하여 엔진(30)을 어시스트한다. 또한, 전동발전기(34)는 엔진의 동력을 스플리터(32)를 통하여 받음으로써, 발전기로서 기능하여 축전부(38)를 충전한다. 전동모터나 전동액츄에이터 등의 전기부하는, 인버터(INV)(40)를 통하여 축전부(38)에 접속되고, 축전부(38)로부터 전력의 공급을 받아 작동한다.
도 2에 나타내는 시스템에 있어서, 엔진(30), 전동발전기(34) 및 유압펌프(21)의 작동은, 컨트롤러(42)에 의하여 제어된다. 특히, 컨트롤러(42)는, 유압펌프(21)의 출력(즉, 유압부하에 상당)을 정확하게 산출하여 전동발전기(34)의 출력(어시스트량)을 제어한다. 이로써, 엔진(30)의 출력을 항상 적절한 값으로 유지하여, 엔진의 작동이 비정상이 되지 않도록 제어한다.
여기서, 도 3에 나타내는 하이브리드형 유압쇼벨의 유압제어회로의 구성에 대하여 설명한다. 도 2에 나타내는 엔진(30)과 전동발전기(34)와 스플리터(32)로 구성되는 엔진모터(20)에 의하여 구동되는 가변용량식 유압펌프(이하, 간단히 유압펌프라 칭함)(21)의 유로에는, 각각, 전환밸브(22a, 22b, 22c)가 접속되어 있다. 이 전환밸브(22a, 22b, 22c)의 전환에 의하여, 작동유가 도시하지 않은 붐, 암이나 주행부의 각 실린더부에 공급되어, 각 유압부하에 있어서의 작업이 실행된다. 그리고, 전환밸브(22a)의 상류측의 유로에는, 펌프토출압 센서(23)가 접속되어 있다. 펌프토출압 센서(23)는, 유압펌프(21)의 토출압을 검출한다. 또한, 전환밸브(22c)의 하류측의 유로는, 네가티브컨트롤 스로틀밸브(이하, 네가콘 스로틀밸브라 칭함)(24)를 통하여 탱크(25)에 접속되어 있다.
가변용량식 유압펌프(21)는, 예컨대 가변사판(斜板)식 유압펌프이며, 사판(21a)의 각도(경전각(傾轉角))를 변경함으로써 펌프출력을 변경할 수 있다. 구체적으로는, 펌프토출압 센서(23)에 있어서의 토출압력(P)이 소정의 값보다 커지면, 작동유가 유로(L1)를 통하여 레귤레이터(27)에 공급되어 유압펌프(21)의 사판(21a)을 세우는 방향으로 작용한다. 이로써, 유압펌프(21)의 토출유량(Q)은 감소한다.
전환밸브(22c)와 탱크(25) 사이에는, 네가콘 스로틀밸브(24)가 설치되어, 탱크(25)로 되돌아가는 작동유의 유량을 제한하도록 하고 있다. 네가콘 스로틀밸브(24)의 상류측에는, 네가티브컨트롤 센서(이하, 네가콘 센서라 칭함)(26)가 접속되어 있다. 네가콘 센서(26)는 컨트롤러(12)에 결선되고, 각각의 탱크(25)에의 유압유로의 유압을 네가티브컨트롤압(Pn)으로서 검출하고, 네가티브컨트롤압(Pn)을 컨트롤러(12)에 입력한다.
네가콘 스로틀밸브(24), 네가콘 센서(26) 및 컨트롤러(12)로 이루어지는 네가티브컨트롤러(이하, 네가콘이라 칭함)는, 탱크(25)로 되돌아가는 유압펌프(21)의 토출유량의 손실을 저감하기 위한 제어시스템이다. 구체적으로는, 유압부하가 작업상태가 아닌 경우, 즉, 유압부하를 구성하는 각 실린더에의 작동유의 공급이 없는 경우에는, 다량의 작동유가 작업의 실행에 사용되지 않은 채, 탱크(25)로 회수되게 된다. 이 경우, 네가콘 스로틀밸브(24)에 의하여 유로가 좁혀져 있기 때문에, 네가콘 센서(26)에 있어서의 네가콘압(Pn)이 높아져 버린다. 네가콘압(Pn)이 소정의 값보다 높아지면, 작동유가 유로(L2)를 통하여 레귤레이터(27)에 공급되어, 유압펌프(21)의 사판(21a)을 세우는 방향으로 작용한다. 이로써, 유압부하가 작업상태가 아닌 경우에는, 유압펌프(21)의 토출유량(Q)을 감소시킴으로써, 쓸데없는 작동유의 순환을 억제할 수 있다.
컨트롤러(12)에는, 중(重)굴삭모드(H모드), 표준 굴삭모드(S모드), 마무리 굴삭모드(L모드) 등의 각 작업모드로 전환시키기 위한 모드전환기(13), 및 엔진회전수를 설정하기 위한 스로틀 볼륨(14)이 접속되어 있다. 컨트롤러(12)에는, 전자비례 밸브(15)와 토출압 센서(23)가 접속되어 있다. 전자비례 밸브(15)는 유로(L3)를 통하여 레귤레이터(27)에 접속되고, 레귤레이터(27)가 유압펌프(21)의 토출유량(Q)을 제어한다. 다만, 유압펌프(21)의 사판(21a)의 각도(경전각)를 조정하기 위한 펌프 제어전류(I)는 전자비례 밸브(15)에 의하여 검출된다.
통상, 유압쇼벨에는, 중굴삭모드(H모드), 표준 굴삭모드(S모드), 마무리 굴삭모드(L모드) 등의 각 작업모드로 전환시키기 위한 전환기구가 장비되어 있다. 즉, 모드전환기(13)의 전환조작에 의하여 컨트롤러(12)가 각 작업모드로 적절히 전환시키고 있다. 이러한 제어회로의 전환기구에 의하여, 유압쇼벨의 마력이 일정하게 되도록 레귤레이터(27)에 의하여 유압펌프(21)의 토출유량(Q)을 제어하고 있다. 또한, 전자비례 밸브(15)에 의하여 유압펌프(21)의 입력마력을 변화시킴과 함께, 컨트롤러(12)에 의하여 엔진모터(20)의 회전수를 변화시켜서 상기의 각 작업모드를 전환한다.
다만, 컨트롤러(12)는 도 2에 나타내는 컨트롤러(42)의 일부이어도 되고, 혹은, 컨트롤러(42)와는 별도로 설치되어도 된다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨로 행하여지는 엔진회전수제어에 대하여 설명한다. 이 엔진회전수제어는, 유압부하가 경(輕)부하 작업중이거나 작업을 행하고 있지 않아서, 유압회로의 상태가 요구출력에 대하여 과잉으로 유압을 출력하고 있는 상태, 즉 잉여출력상태라고 판단되는 경우에, 엔진(30)의 회전수를 저감하여 유압펌프(21)에서의 에너지소비량을 저감하기 위하여 행하여지는 제어이다. 유압부하가 경부하 작업중이거나 작업을 행하고 있지 않은지의 판단은, 네가콘 제어가 실행중인지 아닌지를 판정함으로써 행하여진다. 즉, 유압부하가 경부하 작업중이거나 작업을 행하고 있지 않은 경우에는 네가콘 제어가 행하여지므로, 네가콘 제어가 실행중인지 아닌지를 판정함으로써, 유압부하가 경부하 작업중인지 작업을 행하고 있지 않은지를 판단할 수 있다.
도 4는 네가콘 제어가 행하여지고 있을 때에 엔진(30)의 회전수를 저감하는 제어의 플로우차트이다. 도 5는 도 4에 나타내는 제어를 행하고 있을 때의 엔진(30)의 회전수를 나타내는 그래프이다.
먼저, 스텝 S1에 있어서, 엔진(30)은 회전수제어에 의하여 일정한 회전수를 유지하도록 운전되고 있다. 이 상태를 통상모드라 칭하고, 엔진(30)의 일정한 회전수를 통상모드 회전수라 칭한다. 통상모드에 있어서, 엔진(30)의 출력제어는 회전수제어(속도제어)이고, 전동발전기(34)의 출력제어는 토크제어이다. 여기서, 통상모드란, 작업중이어서, 유압부하에 입력에너지가 필요하게 되는 작업상태이다.
스텝 S2에 있어서, 유압펌프(21)를 네가콘 제어하고 있는지 아닌지가 판정된다. 네가콘 제어의 판정은, 구체적으로는, 유압펌프(21)의 토출압력(P)으로부터 얻어지는 마력제어 토출량(Vp)과, 네가콘압(Pn)으로부터 얻어지는 네가콘 제어 토출량(Vn)을 비교함으로써 행하여진다. 네가콘 제어를 행하고 있는 경우, 배출에너지가 유압부하로부터 방출되고 있다.
도 6은 네가콘 제어의 판정방법을 나타내는 기능 블럭도이다. 먼저, 미리 구하여져 있는 유압펌프(21)의 PQ선도(線圖)를 이용하여, 펌프토출압 센서(23)에서 검출한 유압펌프(21)의 토출압력(P)과 유압펌프(21)의 경전각을 제어하는 펌프 제어전류(I)로부터, 마력제어 토출량(Vp)을 구한다. 마력제어 토출량(Vp)은, 유압펌프(21)가 유압부하에 유압을 공급하고 있을 때의 토출량에 상당한다. 여기서, 미리 정하여져 있는 유압펌프(21)의 PQ선도에 의하여, 펌프 토출압력이 높아지면 토출량(Vp)이 작아지도록 산출된다.
또한, 네가콘 센서(26)에서 검출한 네가콘압(Pn)으로부터, 미리 구하여져 있는 네가콘압과 펌프 토출량의 특성선도를 이용하여, 검출한 네가콘압(Pn)으로부터 네가콘 제어 토출량(Vn)을 구한다. 네가콘 제어 토출량(Vn)은, 네가콘 제어가 행하여지고 있을 때에 유압펌프(21)가 토출하는 작동유의 토출량에 상당한다. 여기서, 미리 정하여져 있는 특성선도에 의하여, 네가콘압(Pn)이 높아지면 네가콘 제어 토출량(Vn)이 작아지도록 산출된다.
그리고, 구하여진 마력제어 토출량(Vp)과 네가콘 제어 토출량(Vn)을 비교한다. 네가콘 제어 토출량(Vn) 쪽이 마력제어 토출량(Vp)보다 작은 경우, 네가콘 제어가 실행되고 있고, 유압펌프(21)의 경전각이 네가콘압의 특성에 따른 경전각이 되도록 제어되고 있어, 유압펌프(21)의 토출량이 저감되고 있다고 판단할 수 있다. 즉, 네가콘 제어 토출량(Vn) 쪽이 마력제어 토출량(Vp)보다 작으면, 네가콘 제어 실행중이라고 판정할 수 있다.
한편, 네가콘 제어 토출량(Vn) 쪽이 마력제어 토출량(Vp)보다 큰 경우, 유압부하에 유압이 공급되고 있고, 유압펌프(21)의 경전각이 메인압력의 특성에 따른 경전각이 되도록 등마력(等馬力) 제어되고 있어, 유압펌프(21)의 토출량이 저감되고 있다고 판단할 수 있다. 즉, 네가콘 제어 토출량(Vn) 쪽이 마력제어 토출량(Vp)보다 크면, 네가콘 제어 실행중이 아니라, 등마력제어 실행중이라고 판정할 수 있다. 이와 같이 하여, 산출된 토출량(Vp와 Vn)을 비교함으로써, 네가콘 제어 상태인지 아닌지를 판정할 수 있다.
스텝 S2에서는 이상과 같은 방법에 의하여, 네가콘 제어 실행중인가 아닌가를 판정하고 있다. 스텝 S2에 있어서 네가콘 제어중이 아니라고 판정되면, 처리는 스텝 S1로 되돌아가서 통상모드 그대로 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 유지된다. 한편, 스텝 S2에 있어서 네가콘 제어중, 즉 유압회로의 상태가 잉여의 출력상태라고 판단되는 경우에는, 처리는 스텝 S3으로 진행된다.
스텝 S3에서는, 엔진(30)의 회전수제어가 저하모드로 설정된다. 저하모드에서는, 엔진(30)의 목표회전수를 통상모드 회전수보다 낮은 회전수로 설정한다. 이때, 엔진(30)은 회전수제어에 의하여 회전수를 저감하는데, 엔진(30)의 제어에 의한 회전수의 제어는 응답성이 나빠서, 엔진(30)의 회전수를 신속하게 저감할 수 없다. 따라서, 본 실시형태에서는, 엔진(30)보다 회전수의 제어의 기동응답성이 좋은 전동발전기(34)를 이용하여, 회전수의 제어를 행함으로써 엔진(30)의 회전수를 신속하게 저감한다. 전동발전기(34)를 토크제어로부터 회전수제어(속도제어)로 전환하고, 회전수를 저감할 때에는, 전동발전기(34)는 엔진(30)의 동력에 의하여 발전운전이 된다. 즉, 엔진(30)의 목표회전수에 비례한 회전수가 되도록, 전동발전기(34)의 회전수의 제어를 행함과 동시에, 엔진(30)보다 응답성 좋게 회전수를 저감시킴으로써, 엔진(30)의 부하로서 발전운전이 행하여진다.
스텝 S3에 있어서 저하모드가 설정되면, 계속하여, 스텝 S4에 있어서 네가콘 제어가 여전히 실행중인지 아닌지가 판정된다. 스텝 S4에 있어서 네가콘 제어가 여전히 실행중이라고 판정되었을 경우, 처리는 스텝 S5로 진행된다. 스텝 S5에 있어서, 엔진(30)의 회전수가 미리 설정된 하한모드 회전수보다 큰지 아닌지가 판정된다. 하한모드 회전수는, 엔진(30)의 통상모드 회전수보다 낮은 회전수로서, 예컨대, 엔진(30)의 구동을 유지하기 위하여 그 이하로 할 수 없는 회전수로서 설정하는 것이 바람직하다.
스텝 S5에 있어서 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수보다 크다고 판정되면, 처리는 스텝 S4로 되돌아간다. 즉, 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수까지 저감되어 있지 않은 경우는, 저하모드로 유지된 채로 스텝 S4의 판정이 행하여진다. 저하모드로 유지되고 있기 때문에, 엔진(30)의 회전수는 계속 저감된다. 여기서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 저하모드에 있어서의 목표회전수는, 미리 정하여진 경사패턴을 따라 설정된다. 이로써, 전동발전기(34)를 매끄럽게 제어할 수 있고, 또한 저하모드로부터 가감모드나 복귀모드로의 전환 시에, 오버슈트를 방지할 수 있다. 또한, 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 회전수를 저감시키고, 엔진(30)에 부하를 가함으로써, 전동발전기(34)에서 발전운전을 행할 수 있다. 이로써, 전동발전기(34)에서 발전한 전력을 축전부(38)에 충전할 수 있으므로, 가일층 효율이 좋은 에너지절약 운전을 실현할 수 있다.
한편, 스텝 S5에 있어서 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수 이하라고 판정되면, 처리는 스텝 S6로 진행되어, 하한모드가 설정된다. 하한모드에서는, 엔진(30)의 회전수를 하한모드 회전수로 유지하도록 제어가 행하여진다. 저하모드 그대로 엔진(30)의 회전수를 계속 낮추면, 엔진(30)이 부하에 이기지 못해 스톨되어 버리므로, 하한모드 회전수를 설정하여 그 이상 회전수를 낮추지 않도록 한다. 스텝 S6에 있어서의 하한모드에서는 엔진(30)의 제어는 회전수제어이며, 전동발전기(34)는 축전부(38)에의 전력보상이 용이한 토크제어로 되돌아온다.
스텝 S6에서 하한모드가 설정된 후에도, 스텝 S4의 판정이 행하여진다. 즉, 스텝 S6에서 하한모드를 설정하고 나서 스텝 S4로 되돌아가, 펌프압력이 임계치 이하인지 아닌지가 판정된다. 즉, 하한모드가 유지되고 있는 동안에도, 네가콘 제어가 실행중인지 아닌지가 판정된다.
스텝 S4에서, 유압회로의 상태가 잉여의 출력상태가 아닌 것이 되어, 네가콘 제어가 실행중이 아니라고(유압펌프(21)가 등마력제어 중임) 판정되면, 처리는 스텝 S7로 진행되어, 하한모드가 해제되고 복귀모드가 설정된다. 복귀모드에서는, 엔진(30)의 회전수를 올리도록 제어가 행하여진다. 즉, 네가콘 제어가 실행되고 있지 않다고 하는 것은, 유압부하에 유압을 공급하기 위하여 등마력제어가 실행되고 있는 것이라고 판단할 수 있다. 따라서, 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서 유압펌프(21)를 구동하기 위한 제어가 행하여진다.
본 실시형태에 있어서의 복귀모드에서는, 엔진(30)보다 회전수제어의 기동응답성이 좋은 전동발전기(34)를 이용하여, 회전수의 제어를 행함으로써, 엔진(30)의 회전수를 신속하게 증대시킨다. 전동발전기(34)의 제어를, 토크제어로부터 회전수제어(속도제어)로 전환하여 회전수를 증대할 때에는, 전동발전기(34)는 엔진(30)을 어시스트하는 전동운전이 된다. 즉, 엔진(30)의 목표회전수에 비례한 회전수가 되도록, 전동발전기(34)의 회전수의 제어를 행함과 동시에, 엔진(30)보다 응답성 좋게 회전수를 증대시킴으로써, 엔진(30)을 어시스트하는 전동운전이 행하여진다. 또한, 엔진출력에 제한이 가하여져도, 전동발전기(34)에서 회전수제어가 실행됨으로써, 매끄럽게 엔진(30)의 회전수를 복귀시킬 수 있다.
스텝 S7에 있어서 복귀모드가 설정되면, 계속하여 스텝 S8에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수보다 낮은지 아닌지가 판정된다. 즉, 스텝 S8에 있어서, 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수로 되돌아 갔는지 아닌지가 판정된다. 스텝 S8에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수보다 낮다고 판정된 경우, 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 되돌아가 있지 않기 때문에, 복귀모드가 유지된다. 여기서, 도 5에 나타내는 바와 같이 복귀모드에 있어서의 목표회전수는, 저하모드와 마찬가지로, 미리 정하여진 경사패턴을 따라 설정된다. 이로써, 전동발전기(34)를 매끄럽게 제어할 수 있고, 또한, 복귀모드로부터 하한모드나 저하모드로의 전환 시에, 오버슈트를 방지할 수 있다.
한편, 스텝 S8에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수 이상이라고 판정된 경우, 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 되돌아가 있기 때문에, 스텝 S1으로 되돌아가서 통상모드가 설정된다.
다만, 상술한 제어의 실행중에, 엔진(30)의 회전수를 저감하고 있을 때에 전기부하(예컨대, 선회모터(18))로부터 발전요구가 되는 경우가 있다. 그러한 경우에도, 엔진(30)의 회전수가 낮은 상태에 있어서 전동발전기(34)를 발전운전하여 발전함으로써, 전기부하로부터의 발전요구에 응할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 네가콘 제어가 실행되고 있는 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 저감하여 유압펌프(21)의 작동유 토출량을 저감한다. 이로써, 유압펌프(21)로부터 유압회로에 공급하는 작동유의 양을 저감하여 불필요한 에너지의 소비를 억제할 수 있다. 그리고, 네가콘 제어가 실행되고 있지 않은 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서, 유압펌프(21)가 통상적으로 유압을 공급할 수 있도록 한다. 이때, 엔진(30)의 회전수의 증감을 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 행하기 때문에, 엔진(30)의 회전수제어로 행하는 것보다 신속하게 엔진(30)의 회전수를 증감할 수 있다.
본 실시형태에서는, 스텝 S2 및 S4에 있어서, 특성선도로부터 구한 유압펌프(21)의 토출량(Vp 및 Vn)에 근거하여 네가콘 제어 실행중인지 아닌지를 판단하고 있지만, 유압펌프(21)의 토출유량, 또는 유압펌프(21)의 경전각에 근거하여 네가콘 제어 실행중인지 아닌지를 판정할 수도 있다. 유압펌프(21)의 토출유량은 토출량에 회전수를 곱한 것이기 때문에, 비교할 때는 토출량과 동일한 것으로 간주할 수 있다. 또한, 네가콘 제어가 행하여질 때에는 경전각은 항상 최대인 상태(즉 사판(21a)이 가장 기립한 상태)이고 유압펌프(21)로부터의 유량은 최소인 상태가 되어 있을 것이기 때문에, 경전각이 최대로 설정되어 있을 때에는 네가콘 제어가 실행중이라고 판단할 수 있다. 경전각은 펌프 제어전류(I)에 의하여 설정되기 때문에, 펌프 제한전류의 값에 근거하여 네가콘 제어가 실행중인지 아닌지를 판정할 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 통상모드에서는 엔진회전수를 일정한 회전수를 유지하도록 운전하는 사례를 설명하였지만, 통상모드에 있어서, 엔진을 가변으로 제어하여도 된다.
상술한 실시형태에서는 네가콘 제어가 실행중인지 아닌지를 판정함으로써, 유압회로가 잉여출력상태인지 아닌지를 판정하고 있다. 여기서, 유압회로의 잉여출력상태에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 하이브리드형 유압쇼벨을 이용하여 행하는 작업의 일례에 대하여 설명한다. 유압쇼벨을 이용하여 행하는 동작의 대표적인 것으로서, 굴삭?적재동작이 있다. 굴삭?적재동작은, 굴삭동작과 적재동작을 포함하는 일련의 동작으로서, 버킷으로 흙을 파서 퍼올려서, 덤프카의 적재함 등의 소정의 장소에 배토하는 작업이다.
굴삭?적재동작에 대하여, 도 7을 참조하면서 더욱 상세히 설명한다. 먼저, 도 7 (a)에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)를 선회하여 버킷(6)이 굴삭위치의 상방에 위치하고 있는 상태에서, 또한, 암(5)이 열리고 버킷(6)도 열린 상태에서, 오퍼레이터는 붐(4)을 내려서, 버킷(6)의 선단이 목표의 굴삭깊이(D)가 되도록 버킷(6)을 하강시킨다. 통상, 선회 및 붐 내림은, 오퍼레이터가 조작하여, 육안으로 버킷(6)의 위치를 확인한다. 또한, 상부선회체(3)의 선회와, 붐(4)의 내림은 동시에 행하는 것이 일반적이다. 이상의 동작을 붐 내림 선회동작이라 칭하고, 이 동작구간을 붐 내림 선회동작구간이라 칭한다.
오퍼레이터가 버킷(6)의 선단이 목표의 굴삭깊이(D)에 도달하였다고 판단하면, 다음으로, 도 7 (b)에 나타내는 바와 같이 수평 당김동작으로 이행한다. 수평 당김동작에서는, 버킷(6)의 선단이 거의 수평으로 이동하도록, 암(5)이 지면에 대하여 수직이 될 때까지 암(5)을 닫는다. 이 수평 당김동작에 의하여, 소정의 깊이의 흙이 굴삭되어 버킷(6)에 긁어모아진다. 수평 당김동작이 완료하면, 다음으로, 도 7 (c)에 나타내는 바와 같이, 암(5)에 대하여 90도가 될 때까지 버킷(6)을 닫는다. 즉, 버킷(6)의 윗가장자리가 수평이 될 때까지 버킷(6)을 닫아서, 긁어모은 흙을 버킷(6) 내에 수용한다. 이상의 동작을 굴삭동작이라 칭하고, 이 동작구간을 굴삭동작구간이라 칭한다.
오퍼레이터는, 버킷(6)이 90도가 될 때까지 닫혔다고 판단하면, 다음으로, 도 7 (d)에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)을 닫은 채로 버킷(6)의 저부가 소정의 높이(H)가 될 때까지 붐(4)을 올린다. 이에 이어서, 혹은 동시에, 상부선회체(3)를 선회하여 배토할 위치까지 버킷(6)을 선회 이동한다. 이상의 동작을 붐 올림 선회동작이라 칭하고, 이 동작구간을 붐 올림 선회동작구간이라 칭한다.
오퍼레이터는, 붐 올림 선회동작이 완료되었다고 판단하면, 다음으로, 도 7 (e)에 나타내는 바와 같이 암(5) 및 버킷(6)을 열어, 버킷(6) 내의 흙을 배출한다. 이 동작을 덤프동작이라 칭하고, 이 동작구간을 덤프동작구간이라 칭한다. 덤프동작에서는, 버킷(6)만을 열어서 배토하여도 된다.
오퍼레이터는, 덤프동작이 완료되었다고 판단하면, 다음으로, 도 7 (f)에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)를 선회하여 버킷(6)을 굴삭위치의 바로 위로 이동시킨다. 이때, 선회와 동시에 붐(4)을 내려서 버킷(6)을 굴삭 개시위치까지 하강시킨다. 이 동작은 도 7 (a)에서 설명한 붐 내림 선회동작의 일부이다. 오퍼레이터는, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 굴삭 개시위치로부터 목표의 굴삭깊이(D)까지 하강시켜서, 다시 도 7 (b)에 나타내는 굴삭동작을 행한다.
이상의 “붐 내림 선회동작”, “굴삭동작”, “붐 올림 선회동작”, “덤프동작”, “붐 내림 선회동작”을 1 사이클로 하여 이 사이클을 반복하여 행하면서, 굴삭?적재를 진행시켜 나간다.
이상과 같은 굴삭?적재작업 중에서, 도 7 (f)에 나타내는 붐 내림 선회동작구간이, 유압부하가 작은 동작구간이고, 이 구간에 있어서 유압펌프(21)의 네가콘 제어가 행하여지는 경우가 많다. 즉, 붐 내림 선회동작구간에 있어서 유압회로가 잉여출력상태가 되는 경우가 많다.
도 8은 굴삭?적재작업중에 있어서의 유압회로의 입출력에너지의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 붐 실린더(7)에 관한 입력?배출에너지가 거친 점선으로 표시되고, 암 실린더(8)에 관한 입력?배출에너지가 일점쇄선으로 표시되며, 버킷 실린더(9)에 관한 입력?배출에너지가 이점쇄선으로 표시되어 있다. 또한, 엔진의 출력에너지와 유압펌프의 출력에너지가 실선으로 표시되어 있다.
단, 상술한 실시형태에 의한 엔진회전수제어를 행하였을 경우의 엔진의 출력에너지와 유압펌프의 출력에너지는, 붐 내림 선회동작구간에 있어서 촘촘한 점선으로 표시되어 있다. 즉, 상술한 실시형태에 의한 엔진회전수제어를 행하지 않는 경우는, 붐 내림 선회동작구간에 있어서 엔진의 출력에너지와 유압펌프의 출력에너지는 실선으로 나타내는 바와 같이 커진다. 한편, 엔진회전수제어를 행한 경우의 엔진의 출력에너지와 유압펌프의 출력에너지는, 붐 내림 선회동작구간에 있어서 촘촘한 점선으로 나타내는 바와 같이 매우 작아진다.
붐 내림 선회동작구간에서는, 암(5) 및 버킷(6)은 구동되지 않고, 붐(4)만이 내려가게 된다. 붐(4)을 내리는 경우에는, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)의 중량에 의하여 붐(4)이 내려가기 때문에, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)의 중량을 지지하는데 필요한 만큼의 유압을 붐 실린더(7)에 공급하여 두면 된다. 따라서, 붐 내림 선회동작구간에서는, 유압회로에 입력하는 에너지는 매우 작아지고, 오히려 붐 실린더(7)로부터 작동유가 배출되기 때문에, 배출에너지가 커진다. 이러한 상태에 있어서, 엔진(30)을 일정회전으로 계속 회전하면, 유압펌프(21)도 일정회전으로 회전하여 유압을 출력하게 된다. 이 경우, 유압부하를 구동하기 위하여 필요한 유압은 매우 작아져 있기 때문에, 유압펌프(21)의 출력 쪽이 유압부하를 구동하기 위하여 필요한 유압보다 커져서, 붐 내림 선회동작구간에 있어서 잉여출력상태가 된다. 즉, 작업중이더라도, 실작업에 있어서, 요구되는 유압펌프(21)의 출력에 대하여, 유압부하가 필요로 하는 유압 쪽이 작아지는 경우가 있다. 이 경우, 유압펌프(21)의 출력이 잉여상태가 된다.
상술한 실시형태에서는, 유압회로가 이러한 잉여출력상태가 되었을 때, 엔진(30)의 회전수를 저감함으로써, 유압펌프(21)의 회전수를 저감하고 유압출력을 저감하여, 쓸데없는 에너지의 소비를 억제하고 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨에서 행하여지는 엔진회전수제어에 대하여 설명한다.
도 9는 네가콘 제어가 행하여지고 있을 때에 엔진의 회전수를 저감하는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 제어의 플로우차트이다. 도 9에 나타내는 처리에 있어서, 도 4에 나타내는 스텝과 동등한 스텝에는 동일한 스텝번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
본 실시형태에서는, 통상모드로 설정하는 스텝 S1의 다음으로, 스텝 S11의 처리가 행하여진다. 스텝 S11에서는, 네가콘 센서(26)에서 검출한 네가콘압(Pn)이 미리 설정된 임계치보다 큰지 아닌지가 판정된다. 미리 정하여진 임계치는, 네가콘 제어를 개시할 때의 네가콘압으로서 미리 설정된 값이다. 따라서, 스텝 S11에 있어서의 판정은, 도 4의 스텝 S2에 있어서의 판정과 동일하다고 간주할 수 있다.
따라서, S11에 있어서 검출된 네가콘압(Pn)이 임계치보다 크다고 판정되면, 유압회로의 상태가 잉여의 출력상태가 되어 네가콘 제어 실행중이라고 판정하고, 처리는 스텝 S3으로 진행되어, 저하모드가 설정된다. 계속하여, 본 실시형태에서는 스텝 S4 대신 스텝 12의 처리가 행하여진다. 스텝 S12에서는, 네가콘 센서(26)에서 검출한 네가콘압(Pn)이 미리 설정된 임계치보다 큰지 아닌지가 판정된다. S12에 있어서 네가콘압(Pn)이 임계치보다 크다고 판정되면, 네가콘 제어 실행중이라고 판정할 수 있다. 따라서, 스텝 S12에 있어서의 판정은 도 4의 스텝 S4의 판정과 동일하다고 간주할 수 있다. 이와 같이 하여, 네가콘압(Pn)에 대하여 임계치를 설정함으로써 PQ선도 등의 펌프특성을 데이터로서 입력하는 것이 불필요하게 되어, 간단한 방법에 의하여 네가콘 제어 상태인지 아닌지를 판정할 수 있다.
스텝 S5 이후의 처리는 상술한 제1 실시형태에 있어서의 처리와 동일하며, 그 설명은 생략한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서도, 네가콘 제어가 실행되고 있는 상태가 되면, 엔진(30)의 회전수를 저감하여 유압펌프(21) 작동유의 토출량을 저감한다. 이로써, 유압펌프(21)로부터 유압회로에 공급하는 작동유의 양을 저감하여 불필요한 에너지의 소비를 억제할 수 있다. 그리고, 네가콘 제어가 실행되어 있지 않은 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서, 유압펌프(21)가 통상적으로 유압을 공급할 수 있도록 한다. 이때, 엔진(30)의 회전수의 증감을 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 행하기 때문에, 엔진(30)의 회전수제어로 행하는 것보다 신속하게 엔진(30)의 회전수를 증감할 수 있다.
다만, 상술한 제1 및 제2 실시형태에서는 유압펌프(21)가 1대 설치되어 있지만, 본 발명은 1대의 유압펌프에 한하지 않고, 2대의 유압펌프를 이용한 유압회로에도 적용할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 유압펌프(21)의 구동을 네가티브컨트롤(간략히, 네가콘 제어)에 근거하여 제어하고 있지만, 유압펌프(21)의 구동 제어방법에는, 네가콘 제어 외에, 포지티브컨트롤(간략히, 포지콘 제어) 및 로드센싱 제어라는 구동 제어방법이 있다. 본 발명에 의한 제어는, 유압펌프(21)를 네가콘 제어하고 있는 경우, 혹은 포지콘 제어하고 있는 경우에도 적용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 제3 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨은, 동력원으로서의 엔진(30)과 엔진(30)을 어시스트하는 전동발전기(34)를 가지고 있다. 전동발전기(34)의 출력축은 스플리터(변속기)(32)를 통하여 엔진(30)의 출력축에 접속되어 있다. 따라서, 전동발전기(34)의 회전수(즉, 속도)는 엔진(30)의 회전수(즉, 속도)에 비례한다. 유압을 발생하는 유압펌프(21)도, 스플리터(32)를 통하여 엔진(30)의 출력축에 접속되어 있다. 따라서, 유압펌프(21)는, 엔진(30) 및/또는 전동발전기(34)에 의하여 구동되어 작동유를 가압하여 토출한다. 본 실시형태에서는, 유압펌프(21)는 가변사판펌프 등의 가변용량식 펌프이지만, 가변용량식 펌프로 한정되지 않는다.
전동발전기(34)는 인버터(36)를 통하여 축전부(38)에 접속되어 있다. 축전부(38)는 배터리를 포함하는 전원공급부이며, 인버터(36)를 통하여 전동발전기(34)에 전력을 공급하여 전동발전기(34)를 전동운전(어시스트 운전)한다. 전동발전기(34)가 발전운전을 행하는 경우에는, 발전된 전력은 인버터(36)를 통하여 축전부(38)에 공급되고 축전된다.
본 실시형태에서는, 상부선회체(3)를 선회하기 위한 선회기구(2)는 선회모터(전동모터)(18)에 의하여 구동된다. 선회모터(18)는 인버터(40)를 통하여 축전부(38)에 접속되고, 축전부(38)로부터 공급되는 전력에 의하여 구동된다. 또한, 선회모터(18)는 발전가능한 전동모터이며, 선회모터(18)가 발전한 전력은 인버터(40)을 통하여 축전부(38)에 축전된다.
유압펌프(21)의 토출구에는 유압회로(50)가 접속되어 있다. 유압회로(50)는 유압제어밸브(52)를 포함하고 있고, 유압제어밸브(52)에 유압실린더인 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 및 버킷 실린더(9)가 접속된다. 도 10에 있어서는 유압부하로서 붐 실린더(7)만이 나타나 있다. 유압펌프(21)로부터 토출되는 가압된 작동유는, 유압회로(50)를 통하여, 유압제어밸브(52)로부터 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 및 버킷 실린더(9) 및 주행모터(미도시)에 공급된다.
유압펌프(21)의 토출구와 유압제어밸브(52) 사이의 유압배관(54)의 도중에는, 릴리프밸브(56)가 접속되어 있다. 따라서, 유압배관(54)으로부터 작동유가 릴리프밸브(56)에 공급된다. 릴리프밸브(56)는 유압배관(54)으로부터 공급되는 작동유의 압력이 미리 설정된 소정의 압력 이상이 되면 자동적으로 열려서, 유압배관(54)으로부터의 작동유는 릴리프밸브(56)를 흘러서 탱크(25)로 되돌아간다. 유압배관(54)의 도중에는 압력검출기로서 압력센서(60)가 설치되어 있다. 압력센서(60)는 유압배관(24) 내의 작동유의 압력을 검출하여, 압력검출치를 컨트롤러(42)에 공급한다. 컨트롤러(42)는 CPU, ROM, RAM 등으로 이루어지는 컴퓨터에 의하여 구성되고, 하이브리드형 유압쇼벨 전체의 제어를 행하는 제어부이다.
도 10에 있어서, 붐 실린더(7)를 구동하여 작업을 행하고 있을 때에, 예컨대 버킷이 지면에 꽉 눌려서 붐이 움직이지 않게 되는 것 같은 상태에 빠지는 경우가 있다. 이러한 경우, 붐 실린더(7)에 유압이 계속 공급되면 붐 실린더(7)까지의 유압회로(50)의 유압이 과도하게 상승하게 된다. 그래서, 유압회로(50)에 있어서의 유압배관(54)의 유압이 소정의 릴리프압이 되면, 릴리프밸브(56)가 자동적으로 열려서 유압을 빠지게 함(고압의 작동유를 탱크(25)로 되돌림)으로써, 유압회로(50)의 부품이나 유압배관의 파열을 방지하고 있다.
릴리프밸브(56)를 통하여 작동유를 탱크(25)로 되돌리는 것은, 탱크(25)로부터 빨아 올려서 일단 고압으로 한 작동유를 사용하지 않고 탱크(25)로 되돌리는 것이어서, 유압펌프(21)를 불필요하게 구동하고 있는 것이 된다. 이는, 엔진(30)을 일정회전수(통상모드 회전수)로 유지하기 때문에, 엔진(30)에 직결되어 있는 유압펌프(21)도 엔진(30)의 통상모드 회전수에 비례한 회전수로 구동되어 버리기 때문에 생기는 문제이다.
따라서, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이 릴리프밸브(56)가 열려 있는데도 유압펌프(30)가 불필요하게 구동되는 상태, 즉 유압회로(50)가 잉여출력상태가 되었을 때, 엔진(30)의 회전수를 저감함으로써 유압펌프(21)의 회전수도 저감하고, 유압펌프(21)로부터 토출되는 불필요한 작동유의 양을 저감한다. 즉, 릴리프밸브(56)가 열려 있는 동안은 엔진(30)의 회전수를 통상모드 회전수보다 낮은 회전수로 저감함으로써 유압펌프(21)의 회전수를 저감하여 불필요한 작동유의 토출량을 가능한 한 적게 하고 있다.
도 11은 릴리프밸브(56)가 열렸을 때에 엔진(30)의 회전수를 저감하는 제어의 플로우차트이다. 도 12는 도 11에 나타내는 제어를 행하고 있을 때의 엔진(30)의 회전수를 나타내는 그래프이다.
먼저, 스텝 S21에 있어서, 유압회로(50)는 통상으로 작동하고 있고, 릴리프밸브(56)는 닫혀 있고, 엔진(30)은 일정한 회전수를 유지하도록 운전되고 있다. 이 상태를 통상모드라 칭하고, 엔진(30)의 일정한 회전수를 통상모드 회전수라 칭한다. 통상모드에 있어서, 엔진(30)의 출력제어는 회전수제어(속도제어)이고, 전동발전기(34)의 출력제어는 토크제어이다. 여기서, 통상모드란, 작업중이고, 유압부하에 입력에너지가 필요하게 되는 작업상태이다.
스텝 S22에 있어서, 유압펌프(21)로부터 토출되는 작동유의 압력(펌프압력)이 미리 정하여진 임계치를 초과하고 있는지 아닌지가 판정된다. 이때, 펌프압력으로서 압력센서(60)의 검출치가 이용된다. 또한, 미리 정하여진 임계치는, 릴리프밸브(56)가 열릴 때의 압력치, 즉 릴리프압이다. 스텝 S22에 있어서 펌프압력이 임계치를 초과하고 있지 않다고 판정되면, 처리는 스텝 S21로 되돌아와 통상모드 그대로 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 유지된다. 한편, 스텝 S22에 있어서 펌프압력이 임계치를 초과하였다고 판정되면, 처리는 스텝 S23으로 진행된다. 펌프압이 임계치를 초과하고 있는 경우, 배출에너지가 유압부하로부터는 방출되고 있다.
스텝 S23에서는, 엔진(30)의 회전수제어가 저하모드로 설정된다. 저하모드에서는, 엔진(30)의 목표회전수를 통상모드 회전수보다 낮은 회전수로 설정한다. 이때, 엔진(30)은 회전수제어에 의하여 회전수를 저감하는데, 엔진(30)의 제어에 의한 회전수의 제어는 응답성이 나빠서, 엔진(30)의 회전수를 신속하게 저감할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 엔진(30)보다 회전수의 제어의 기동응답성이 좋은 전동발전기(34)를 이용하여, 회전수의 제어를 행함으로써, 엔진(30)의 회전수를 신속하게 저감한다. 전동발전기(34)를 토크제어로부터 회전수제어(속도제어)로 전환하고, 회전수를 저감할 때에는, 전동발전기(34)는 엔진(30)의 동력에 의하여 발전운전이 된다. 즉, 엔진(30)의 목표회전수에 비례한 회전수가 되도록, 전동발전기(34)의 회전수의 제어를 행함과 동시에, 엔진(30)보다 응답성 좋게 회전수를 저감시킴으로써, 엔진(30)의 부하로서 발전운전이 행하여진다.
스텝 S23에 있어서 저하모드가 설정되면, 계속하여, 스텝 S24에 있어서 펌프압력이 임계치 이하가 되었는지 아닌지가 판정된다. 즉, 유압회로(50) 내의 유압이 릴리프압 이하가 되어 릴리프밸브(56)가 닫혔는지 아닌지가 판정된다. 스텝 S24에 있어서 펌프압력이 임계치 이하가 아니라고 판정된 경우, 릴리프밸브(56)는 열린 상태이며 유압펌프(21)로부터 토출되는 작동유는 여전히 탱크(25)로 되돌려지고 있다. 계속하여, 스텝 S25에 있어서, 엔진(30)의 회전수가 미리 설정된 하한모드 회전수보다 큰지 아닌지가 판정된다. 하한모드 회전수는, 엔진(30)의 통상모드 회전수보다 낮은 회전수로서, 예컨대, 엔진(30)의 구동을 유지하기 위하여 그 이하로 할 수 없는 회전수로서 설정하는 것이 바람직하다.
스텝 S25에 있어서 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수보다 크다고 판정되면, 처리는 스텝 S24로 되돌아간다. 즉, 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수까지 저감되어 있지 않은 경우는, 저하모드로 유지된 채로 스텝 S24의 판정이 행하여진다. 저하모드로 유지되고 있기 때문에, 엔진(30)의 회전수는 계속하여 저감된다. 여기서, 도 12에 나타내는 바와 같이 저하모드에 있어서의 목표회전수는, 미리 정하여진 경사패턴을 따라 설정된다. 이로써, 전동발전기(34)를 매끄럽게 제어할 수 있고, 또한, 저하모드로부터 가감모드나 복귀모드로의 전환 시에, 오버슈트를 방지할 수 있다. 또한, 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 회전수를 저감시켜서, 엔진(30)에 부하를 가함으로써, 전동발전기(34)로 발전운전을 행할 수 있다. 이로써, 전동발전기(34)에서 발전한 전력을 축전부(38)에 충전할 수 있으므로, 가일층 효율이 좋은 에너지절약 운전을 실현할 수 있다.
한편, 스텝 S25에 있어서 엔진(30)의 회전수가 하한모드 회전수 이하라고 판정되면, 처리는 스텝 S26으로 진행되고, 하한모드가 설정된다. 하한모드에서는, 엔진(30)의 회전수를 하한모드 회전수로 유지하도록 제어가 행하여진다. 저하모드인 채로 엔진(30)의 회전수를 계속 낮추면, 엔진(30)이 부하에 못 이겨서 스톨되어 버리므로, 하한모드 회전수를 설정하여 그 이상 회전수를 낮추지 않도록 한다. 스텝 S26에 있어서의 하한모드에서는 엔진의 제어는 회전수제어이고, 전동발전기(34)는 축전부(38)에의 전력보상이 용이한 토크제어로 되돌아간다.
스텝 S26에서 하한모드가 설정된 후에도, 스텝 S24의 판정이 행하여진다. 즉, 스텝 S26에서 하한모드를 설정하고 나서 스텝 S24로 되돌아가서, 펌프압력이 임계치 이하인지 아닌지가 판정된다. 즉, 하한모드가 유지되고 있는 동안에도, 릴리프밸브(56)가 열려 작동유를 탱크로 되돌리고 있는지 아닌지가 판정된다.
스텝 S24에서 펌프압력이 임계치 이하가 되었다고 판정되면, 처리는 스텝 S27로 진행되어, 하한모드가 해제되고 복귀모드가 설정된다. 복귀모드에서는, 엔진(30)의 회전수를 올리도록 제어가 행하여진다. 즉, 펌프압력이 임계치 이하가 되면 릴리프밸브(56)는 닫혀서 작동유가 탱크로 되돌려지지 않는 상태가 된다. 이러한 상태가 되는 것은, 붐 실린더(7)가 움직일 수 있게 되어 다시 유압을 요구하고 있기 때문이라는 개연성이 높기 때문에, 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서 유압펌프(21)를 구동하기 위한 제어가 행하여진다.
본 실시형태에 있어서의 복귀모드에서는, 엔진(30)보다 회전수제어의 기동응답성이 좋은 전동발전기(34)를 이용하여, 회전수의 제어를 행함으로써, 엔진(30)의 회전수를 신속하게 증대시킨다. 전동발전기(34)의 제어를, 토크제어로부터 회전수제어(속도제어)로 전환하여 회전수를 증대할 때에는, 전동발전기(34)는 엔진(30)을 어시스트하는 전동운전이 된다. 즉, 엔진(30)의 목표회전수에 비례한 회전수가 되도록, 전동발전기(34)의 회전수의 제어를 행함과 동시에, 엔진(30)보다 응답성 좋게 회전수를 증대시킴으로써, 엔진(30)을 어시스트하는 전동운전이 행하여진다. 또한, 엔진출력에 제한이 가하여지더라도, 전동발전기(34)로 회전수제어가 실행됨으로써, 매끄럽게 엔진(30)의 회전수를 복귀시킬 수 있다.
스텝 S27에 있어서 복귀모드가 설정되면, 계속하여 스텝 S28에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수보다 낮은지 아닌지가 판정된다. 즉, 스텝 S28에 있어서, 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수로 되돌아갔는지 아닌지가 판정된다. 스텝 S28에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수보다 낮다고 판정된 경우, 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 되돌아가 있지 않기 때문에, 복귀모드가 유지된다. 여기서, 도 12에 나타내는 바와 같이 복귀모드에 있어서의 목표회전수는, 저하모드와 마찬가지로, 미리 정하여진 경사패턴을 따라서 설정된다. 이로써, 전동발전기(34)를 매끄럽게 제어할 수 있고, 또한, 복귀모드로부터 하한모드나 저하모드로의 전환 시에, 오버슈트를 방지할 수 있다.
한편, 스텝 S28에 있어서 엔진(30)의 회전수가 통상모드 회전수 이상이라고 판정된 경우, 엔진(30)의 회전수는 통상모드 회전수로 되돌아가 있기 때문에, 스텝 S21로 되돌아가서 통상모드가 설정된다.
다만, 상술한 제어의 실행 중에, 엔진(30)의 회전수를 저감하고 있을 때에 전기부하(예컨대, 선회모터(18))로부터 발전요구가 되는 경우가 있다. 그러한 경우에도, 엔진(30)의 회전수가 낮은 상태에 있어서 전동발전기(34)를 발전운전하여 발전함으로써, 전기부하로부터의 발전요구에 응할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 릴리프밸브(56)가 열린 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 저감하여 유압펌프(21) 작동유의 토출량을 저감한다. 이로써, 유압펌프(21)로부터 유압회로에 공급하는 작동유의 양을 저감하여 불필요한 에너지의 소비를 억제할 수 있다. 그리고, 릴리프밸브(56)가 닫힌 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서, 유압펌프(21)가 통상적으로 유압을 공급할 수 있도록 한다. 이때, 엔진(30)의 회전수의 증감을 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 행하기 때문에, 엔진(30)의 회전수제어로 행하는 것보다 신속하게 엔진(30)의 회전수를 증감할 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 통상모드에서는 엔진회전수를 일정한 회전수로 유지하도록 운전하는 사례를 설명하였지만, 통상모드에 있어서, 엔진회전수를 가변으로 제어하여도 된다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨에 대하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 13에 있어서, 도 10에 나타내는 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제4 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨은, 도 10에 나타내는 제3 실시형태에 의한 하이브리드형 유압쇼벨과 마찬가지의 구성이지만, 펌프압력이 임계치보다 큰지 아닌지를 판정하기 위한 구성이 상이하다. 본 실시형태에서는, 펌프압력을 압력센서(60)에 의하여 검출하는 것이 아니라, 릴리프밸브(56)로부터 탱크(25)로 작동유가 되돌아가고 있는지 아닌지를 검출함으로써 펌프압력이 임계치보다 큰지 아닌지를 판정하고 있다. 이로 인하여, 압력센서(60)를 유압배관(54)에 설치하는 대신, 릴리프밸브(56)의 하류측에 유량계(62)를 설치하여, 릴리프밸브(56)로부터 탱크(25)로 흐르는 작동유의 유량을 측정한다.
본 실시형태에서는, 펌프압력이 임계치(릴리프압)보다 커지면, 릴리프밸브(56)가 열려서, 작동유가 릴리프밸브(56)로부터 유량계(62)를 통과하여 탱크(25)로 흐른다. 릴리프밸브(56)가 닫혀 있는 동안은 유량계(62)로 작동유는 흐르지 않는다. 따라서, 유량계(62)로 유량이 측정되는 것은, 릴리프밸브(56)가 열린 것을 나타내고 있고, 즉, 펌프압이 임계치보다 커진 것을 나타내고 있다. 유량계(62)의 측정치는 컨트롤러(42)에 보내지고, 컨트롤러(42)는 유량계(62)의 측정치에 근거하여, 엔진(30)의 회전수를 제어한다. 유량계(62)에서 측정하는 유량은, 릴리프밸브(56)를 통과하여 온 작동유의 유량이며, 릴리프 유량이라 칭한다.
도 14는 릴리프밸브(56)가 열렸을 때에 엔진(30)의 회전수를 저감하는 제어의 플로우차트이다. 도 14에 나타내는 처리에 있어서, 도 11에 나타내는 스텝과 동등한 스텝에는 동일한 스텝번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
본 실시형태에서는, 통상모드로 설정하는 스텝 S21의 다음에, 스텝 S31의 처리가 행하여진다. 스텝 S31에서는, 유량계(62)에서 측정한 릴리프 유량이 미리 정하여진 임계치보다 큰지 아닌지가 판정된다. 미리 정하여진 임계치는 제로이거나, 유량계(62)로 측정할 수 있는 최소의 유량이다. 릴리프 유량이 임계치보다 크면, 릴리프밸브(56)가 열려서 작동유가 유량계(62)까지 흘러 오고 있는 것을 의미하고, 즉, 펌프압력이 임계치(릴리프압)보다 높은 것을 의미한다. 따라서, 스텝 S31에 있어서의 판정은, 도 11의 스텝 S22에 있어서의 판정과 동일하다고 간주할 수 있다.
따라서, S31에 있어서 릴리프 유량이 임계치보다 크다고 판정되면, 처리는 스텝 S23으로 진행되어, 저하모드가 설정된다. 계속하여, 본 실시형태에서는 스텝 S24 대신 스텝 S32의 처리가 행하여진다. 스텝 S32에서는, 릴리프 유량이 임계치 이하인지 아닌지가 판정된다. 릴리프 유량이 임계치 이하인 것은, 릴리프밸브(56)가 닫혀서 작동유가 유량계(62)에 흐르고 있지 않은 것을 나타낸다. 릴리프밸브(56)가 닫혀 있는 것은, 펌프압이 릴리프압 이하인 것을 의미하고, 스텝 S32에 있어서의 판정은 도 11의 스텝 S24의 판정과 동일하다고 간주할 수 있다.
스텝 S32 이후의 처리는 상술한 제3 실시형태에 있어서의 처리와 동일하고, 그 설명은 생략한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서도, 릴리프밸브(56)가 열린 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 저감하여 유압펌프(21)의 작동유의 토출량을 저감한다. 이로써, 유압펌프(21)로부터 유압회로에 공급하는 작동유의 양을 저감하여 불필요한 에너지의 소비를 억제할 수 있다. 그리고, 릴리프밸브(56)가 닫힌 상태가 되면 엔진(30)의 회전수를 증대하여 통상모드 회전수로 되돌려서, 유압펌프(21)가 통상적으로 유압을 공급할 수 있도록 한다. 이때, 엔진(30)의 회전수의 증감을 전동발전기(34)의 회전수제어에 의하여 행하기 때문에, 엔진(30)의 회전수제어로 행하는 것보다도 신속하게 엔진(30)의 회전수를 증감할 수 있다.
다만, 상술한 제3 및 제4 실시형태에서는 유압펌프(21)가 1대 설치되어 있지만, 본 발명은 1대의 유압펌프에 한하지 않고, 2대의 유압펌프를 이용한 유압회로에도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제4 실시형태에서는 상부선회체(3)를 선회구동하기 위한 구동기구(2)의 동력원으로서 전동모터인 선회모터(18)를 이용하고 있지만, 선회모터(18)를 유압모터로 하여도 된다. 도 15는, 선회기구(2)의 동력원으로서 선회 유압모터(19)를 이용한 경우의, 하이브리드형 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 15에 나타내는 구성에서는, 선회구동용의 모터는 전동모터(전기부하)가 아닌 유압모터(유압부하)이다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 통상모드에서는 엔진회전수를 일정한 회전수로 유지하도록 운전하는 사례를 설명하였지만, 통상모드에 있어서, 엔진회전수를 가변으로 제어하여도 된다.
또한, 실시형태에서는 하이브리드형 작업기계로서 하이브리드형 쇼벨을 이용하였지만, 예컨대, 하이브리드형 휠 로더나 하이브리드형 크레인이어도 된다.
본 발명은 상술한 구체적으로 개시된 실시예에 한하지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지 변형예, 개량예가 이루어질 것이다.
본 출원은 2009년 6월 19일 출원의 우선권주장 일본특허출원 2009-146553호 및 2009년 6월 19일 출원의 우선권주장 일본특허출원 2009-146554호에 근거하는 것으로서, 그 모든 내용은 여기에 원용된다.
본 발명은, 발전기로 엔진을 어시스트하는 하이브리드형 건설기계에 적용 가능하다.
1 하부주행체
2 선회기구
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐 실린더
8 암 실린더
9 버킷 실린더
10 캐빈
12 컨트롤러
13 모드전환기
14 스로틀 볼륨
15 전자비례 밸브
18 선회모터
19 선회 유압모터
20 엔진모터
20a 사판
21 유압펌프
21A 파일럿?기어펌프
22 컨트롤밸브
22a, 22b, 22c 전환밸브
23 펌프토출압 센서
24 네가티브컨트롤 스로틀밸브(네가콘 스로틀밸브)
25 탱크
26 네가티브컨트롤 센서(네가콘 센서)
27 레귤레이터
30 엔진
32 스플리터
34 전동발전기
36, 40 인버터
38 축전부
42 컨트롤러
50 유압회로
52 유압제어밸브
54 유압배관
56 릴리프밸브
60 압력센서
62 유량계

Claims (14)

  1. 엔진의 회전수를 제어하는 컨트롤러와,
    상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와,
    상기 엔진을 어시스트하는 전동발전기와,
    상기 유압펌프로부터 토출된 작동유를 유압부하에 공급하는 유압회로
    를 가지는 하이브리드형 건설기계로서,
    상기 컨트롤러는, 상기 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하면, 상기 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키고, 상기 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 상기 전동발전기를 발전시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유압펌프로부터 토출된 작동유의 압력을 검출하는 제1 압력센서와,
    상기 유압회로중에 설치되어, 상기 유압부하로의 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브와,
    상기 컨트롤밸브와 탱크 사이에 설치된 네가콘 스로틀과,
    상기 컨트롤밸브와 상기 네가콘 스로틀 사이에 설치되어, 네가콘압을 검출하는 제2 압력센서
    를 더욱 가지고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제1 압력센서의 검출치로부터 구하여진 상기 유압펌프의 제1 토출량과, 상기 제2 압력센서의 검출치로부터 구하여진 상기 유압펌프의 제2 토출량을 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키고, 상기 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 상기 전동발전기를 발전시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유압회로 내의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하였을 때에, 상기 유압펌프로부터 토출된 작동유를 탱크로 되돌리는 릴리프밸브를 더욱 가지고,
    상기 컨트롤러는, 상기 릴리프밸브를 통하여 작동유가 탱크로 되돌려지고 있을 때에, 상기 엔진의 회전수를 통상 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키고, 상기 회전수를 저감시키고 있는 동안에, 상기 전동발전기를 발전시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유압회로 내의 압력을 나타내는 값을 검출하는 검출수단을 더욱 가지고, 상기 검출수단의 검출치에 근거하여 상기 엔진의 회전수를 증감하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 검출수단은 상기 릴리프밸브로부터 탱크로 되돌려지는 작동유의 유량을 검출하는 유량계를 포함하고, 상기 유량계의 검출치에 근거하여 상기 엔진의 회전수를 변화시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 엔진의 회전수를 증대시키는 경우에는 상기 전동발전기를 전동운전시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 전동발전기의 회전수를 일정하게 유지하는 경우에는 상기 전동발전기를 토크제어하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 전동발전기의 회전수를 증감하는 경우에는 상기 전동발전기를 회전수제어하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 유압부하의 작업상태에 대하여 상기 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계.
  10. 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 상기 엔진을 어시스트하는 전동발전기와, 상기 유압펌프로부터 토출된 작동유를 유압부하에 공급하는 유압회로를 가지는 하이브리드형 건설기계의 제어방법으로서,
    상기 유압회로가 잉여출력상태인지 아닌지를 판단하고,
    상기 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하면, 상기 전동발전기를 발전운전시킴으로써, 상기 엔진의 회전수를 통상의 회전수보다 낮은 저(低)회전수로 저감시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 엔진의 회전수를 증대시키는 경우에는 상기 전동발전기를 전동운전시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 전동발전기의 회전수를 일정하게 유지하는 경우에는 상기 전동발전기를 토크제어하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동발전기의 회전수를 증감하는 경우에는 상기 전동발전기를 회전수제어하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법.
  14. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    유압부하의 작업상태에 대하여 상기 유압회로가 잉여출력상태라고 판단하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드형 건설기계의 제어방법.
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