KR20120110368A - Electric excavator system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electric excavator system is provided to eliminate restriction to a work space by separating and combining a power supply unit and a power receiving unit. CONSTITUTION: An electric excavator system comprises an electric excavator including a power supply unit(100) and a power receiving unit(200). The power supply unit comprises a power box(110), a cable drum(120), a drum drive unit(122) controlling rotation of the cable drum, and a cable guide(130). The power receiving unit includes a driving motor generator(230) as an engine for a driving source. The driving motor generator receives power of an AC power source in a state a DC power source is converted into the AC power source through an inverter(220). The inverter is controlled by a controller(240). The driving motor generator is connected to a hydraulic pump(260). [Reference numerals] (110) Power box; (120) Cable drum; (122) Drum drive unit; (130) Cable guide; (210a,201b,210c) Storage battery; (212) Overcharge prevention unit; (214) Stored power amount detection unit; (215) Charging and discharging control unit; (220) Inverter; (230) Driving motor generator; (232) Rotation motor generator; (240) Controller; (250) Alarm unit; (260) Hydraulic pump; (270) Hydraulic control valve; (274) Boom cylinder; (276) Arm cylinder; (278) Bucket cylinder; (280) Conversion switch; (AA) External power; (BB) Legend; (CC) Mechanical problem; (DD) Electrical problem; (EE) Hydraulic motion

Description

전기 굴삭기 시스템{ELECTRIC EXCAVATOR SYSTEM}Electric Excavator System {ELECTRIC EXCAVATOR SYSTEM}

본 발명은 전기 굴삭기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 축전지를 구비하여 전력공급부와 전력수신부가 분리된 상태로 작업이 가능하여 공간적 제약없이 원거리 작업이 가능하도록 하며, 내부에 구비된 축전지의 충방전이 균일하게 수행되도록 제어하여 축전지의 수명을 늘릴 수 있도록 개선된 전력공급부와 전력수신부를 구비한 전기 굴삭기로 이루어지는 전기 굴삭기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electric excavator, and more particularly, having a storage battery therein, so that the work can be performed in a state in which the power supply unit and the power receiving unit are separated, so that the work can be performed remotely without space limitation, and the charging of the storage battery provided therein is provided. The present invention relates to an electric excavator system including an electric excavator having an improved power supply unit and a power receiver unit to control discharge to be performed uniformly to increase the life of a storage battery.

일반적으로, 굴삭기는 건축 및 토목 공사시 땅을 파거나 메우는 굴삭작업, 경토ㆍ암반 파쇄 등의 브레이커 작업, 흙다짐과 같은 컴팩터 작업, 절단 등의 크라샤 작업과 같은 다양한 작업 기능을 가진 건설기계를 말한다.In general, an excavator is a construction machine with various work functions, such as excavation work to dig or fill the ground during construction and civil works, breaker work such as soil and rock crushing, compactor work such as soil compaction, and crusher work such as cutting. Say.

이러한 굴삭기는 보통 주행 동력을 얻기 위해 디젤 엔진 등의 엔진을 탑재하고 있고, 이 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 구동하며, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 모터나 유압 실린더 등의 유압 액추에이터로 공급함으로써 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 붐, 아암, 버켓 등의 각 작업 부위를 동작시키고 있다.Such an excavator is usually equipped with an engine such as a diesel engine to obtain driving power, and uses the power of the engine to drive a hydraulic pump, and supply hydraulic oil discharged from the hydraulic pump to a hydraulic actuator such as a hydraulic motor or a hydraulic cylinder. As a result, each work part such as a traveling crawler or tire rotation, a boom, an arm, a bucket, or the like is operated.

이와 같이 주지된 굴삭기는 디젤 엔진과 같은 엔진을 탑재하고 있기 때문에 작업장소에 제한을 받지 않고 자유롭게 작업할 수 있는 장점을 가진다.Since such a well-known excavator is equipped with an engine such as a diesel engine, it has the advantage of being able to work freely without being restricted in the work place.

하지만, 화석연료인 경유는 갈수록 고갈되어 가고 있어 대체 에너지의 필요성이 심각하게 대두되고 있을 뿐만 아니라, 연료값이 비싸고, 중장비라는 특수성 때문에 특히 연료 소모량이 많아 운전비용이 증대되는 단점이 있어 왔다.However, diesel, which is a fossil fuel, is gradually being depleted, and the necessity of alternative energy is seriously raised, and fuel costs are high, and fuel consumption is particularly high due to the peculiarity of heavy equipment.

이를 해소하기 위한 일환으로, 전기에너지를 이용한 전기 굴삭기가 개시된 바 있다.As part of solving this problem, an electric excavator using electric energy has been disclosed.

개시된 전기 굴삭기는 예컨대, 도 1의 예시와 같이, 굴삭기의 주행을 위한 엔진을 전동기로 대체하고, 전동기 구동용 전원을 케이블(10)을 통해 외부전원으로부터 공급함으로써 연료비를 70% 이상 줄일 수 있도록 한 것을 들 수 있는데, 이를 위해 외부에서 전원을 공급할 수 있도록 외부전원박스(20)와, 케이블(10)을 감을 수 있는 케이블드럼(22)과, 케이블(10)을 선회 분배시키는 케이블가이드(24)와, 케이블가이드(24)를 통해 인출 안내된 케이블(10)을 안전하게 굴삭기로 선회 유도하도록 굴삭기에 설치된 유도가이드(30)를 구비하고 있다.The disclosed electric excavator, for example, by replacing the engine for driving the excavator with an electric motor, as shown in the example of FIG. 1 and by supplying the power for driving the motor from an external power source through the cable 10 to reduce the fuel cost by more than 70% For example, an external power box 20, a cable drum 22 to wind the cable 10, and a cable guide 24 to pivot the cable 10 so as to supply power from the outside. And an induction guide 30 installed in the excavator to guide the cable 10 guided out through the cable guide 24 to the excavator safely.

그리하여, 굴삭기의 주행은 굴삭기에 탑재된 엔진 대용 전동기를 이용하고, 굴삭기가 갖는 여러가지 작업기능은 기존처럼 유압 펌프를 통한 유압 작동을 그대로 사용하되 유압 펌프의 구동을 전동기로 제어함으로써 기존 엔진형 굴삭기의 기능을 그대로 수행하였다.Therefore, the driving of the excavator uses an engine-powered motor mounted on the excavator, and the various work functions of the excavator use the hydraulic operation through the hydraulic pump as it is, but control the driving of the hydraulic pump by an electric motor. The function was performed as is.

그런데, 이러한 전기 굴삭기는 케이블(10)을 이용하여 전원을 공급받는 구조이기 때문에 굴삭기가 가동될 수 있는 범위가 제한되는 한계를 가진다.However, since the electric excavator is structured to be powered using the cable 10, the range in which the excavator can operate is limited.

즉, 케이블(10)이 미치는 범위 내에서만 작업을 할 수 있기 때문에 작업반경이 매우 제한적이고, 원거리 작업이 불가하여 작업상 많은 불편함이 있었다.That is, since the work can be performed only within the range of the cable 10, the working radius is very limited, and the remote work is not possible, which causes a lot of inconveniences.

또한, 축전지를 이용하여 원거리 작업이 가능하게 한다고 하더라도 축전지의 용량이 한계를 가지기 때문에 장시간 동안 작업하기 어려운 점도 있다.In addition, even if the remote operation is possible by using a battery, because the capacity of the battery has a limit, it is also difficult to work for a long time.

이를 해결하기 위한 수단으로, 복수의 축전지를 사용하여 필요에 따라 선택적으로 축전지를 절환하여 사용하는 방법이 제안될 수 있는데, 이에 더하여 사용수명을 연장할 수 있는 방안이 함께 강구되면 더욱 좋다.As a means for solving the problem, a method of selectively switching the battery using a plurality of batteries as needed may be proposed, and in addition, a method for extending the service life may be better.

통상, 전기 굴삭기에 사용되는 축전지는 다수의 셀들로 이루어져 있고, 초기 장착시에는 모두 동일한 성능을 갖지만, 전기 굴삭기의 운행 증가에 따라 축전지의 셀들 성능에도 편차를 가지게 된다.In general, a battery used in an electric excavator is composed of a plurality of cells, all initially have the same performance, but as the operation of the electric excavator increases the performance of the cells of the battery.

그럼에도 불구하고, 전동기의 출력은 통상 축전지가 낼 수 있는 최대 출력을 기준으로 방전이 제어되기 때문에 어느 시점을 지난 후에는 축전지 셀들이 허용 가능한 방전 출력을 초과한 상태로 방전되게 되어 축전지의 수명을 급격히 단축시키게 된다.Nevertheless, since the output of the motor is usually controlled based on the maximum output the battery can produce, after a certain point, the battery cells are discharged in a state exceeding the allowable discharge output. Shortened.

또한, 축전지의 충방전이 균일하게 수행되지 않는 경우 축전지의 수명 단축은 더욱 가속된다.In addition, when the charge and discharge of the battery is not performed uniformly, the shortening of the life of the battery is further accelerated.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 케이블식 전기 굴삭기에서 굴삭기의 가동범위를 케이블보다 먼거리까지 넓힘으로써 작업이 가능한 적용범위를 확대시켜 작업효율을 극대화시킴은 물론 복수의 축전지를 절환사용하는 형태로 응용폭을 넓여 장시간 동안 원거리 작업을 안정적으로 수행하되 배터리의 상태에 따라서 과충전 및 과방전을 방지할 수 있도록 하며, 개별적인 충전지의 충방전이 균일하게 수행되는 충방전 제어부를 구비한 전기 굴삭기 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.The present invention was made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and was created to solve this problem. In the cable type electric excavator, the operating range of the excavator is extended to a farther distance than the cable, thereby expanding the scope of work possible and maximizing the work efficiency. In addition to the use of a plurality of batteries, the application range is broadened so that long-range work can be stably performed for a long time, but overcharging and overdischarging can be prevented depending on the condition of the battery. Equipped with a charge and discharge control unit Its main purpose is to provide an electric excavator system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충방전 제어부를 구비한 전기 굴삭기 시스템은, 외부전원을 입력받아 충전전압으로 전환하고 다수의 제어용 버튼을 포함한 전원박스, 송전용 케이블을 감거나 풀도록 구비된 케이블드럼, 케이블드럼의 회전구동을 제어하는 드럼구동부, 전원박스에 연결되고 케이블드럼에 권취된 충전용 케이블이 엉키거나 꼬이지 않도록 선회되게 안내하는 케이블가이드로 구성된 전력공급부;와, 케이블이 접속/분리될 수 있는 케이블커넥터와 전동발전기 및 컨트롤러를 포함하고 공급된 전력 및 전동발전기의 회생제동을 통해 얻은 전기를 충전하는 하나 이상의 축전지, 상기 축전지에 연결되고 컨트롤러의 제어하에 과충전을 방지하는 과충전방지부, 상기 축전지에 연결되고 축전지의 전위차를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 충전량검출부, 축전지에 연결되고 컨트롤러의 제어하에 축전지의 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어 전동발전기로 공급하는 인버터, 컨트롤러에 연결되어 축전지의 검출전위가 기준전위보다 낮을 때 알람을 송출하는 알람부로 구성된 전력수신부로 이루어지되; 상기 전력수신부는 상기 축전지들의 충전 또는 방전 상태를 검출하여 각각의 축전지가 기 설정된 전압 또는 전류를 범위 내에서 구동 중의 충방전이 수행되도록 하는 충방전제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An electric excavator system having a charge / discharge control unit of the present invention for achieving the above object is provided with a power box including a plurality of control buttons, winding or unwinding a power box that receives an external power source and switches to a charging voltage. Power supply consisting of a cable drum, a drum drive for controlling the rotation of the cable drum, a cable guide connected to the power box and guided so that the charging cable wound on the cable drum is not tangled or twisted; and, the cable is connected / disconnected At least one battery including a cable connector and a motor generator and a controller, and charged with electricity supplied through regenerative braking of the motor and the motor generator, an overcharge preventing unit connected to the battery and preventing overcharging under the control of the controller, It is connected to the battery and detects the potential difference of the battery and outputs it to the controller. Power receiving unit consisting of a charge detection unit, an inverter connected to the storage battery and an inverter that converts the DC power of the storage battery into an AC power supply under the control of the controller and supplies it to the motor generator, and an alarm unit connected to the controller to send an alarm when the detection potential of the battery is lower than the reference potential. Consist of; The power receiver may include a charge / discharge control unit configured to detect charging or discharging states of the storage batteries so that charging and discharging may be performed while driving the storage cells within a predetermined voltage or current range.

상기 전력공급부는 또한, 각 축전지의 전위가 기준전위보다 낮아질 때 컨트롤러의 제어하에 축전지와 인버터 간의 연결을 전환시키는 전환스위치가 더 설치되고; 상기 컨트롤러에는 축전지의 SOC(State Of Charge) 및 온도별 내부저항값에 따른 방전 출력값이 테이블로 저장된 메모리부가 더 연결설치되며; 상기 축전지에는 온도센서가 더 설치되며; 상기 컨트롤러에는 상기 온도센서와 충전량검출부로부터 검출된 전위값을 토대로 전류와 전압을 산출한 뒤 전압을 전류로 나누어 내부저항을 산출하는 연산부가 더 구비되어, 산출된 내부저항에 대응되는 메모리부에 저장된 실험적 내부저항 테이블값에 따라 방전 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기의 축전지 방전 출력 조정장치를 제공한다.The power supply unit is further provided with a switching switch for switching the connection between the battery and the inverter under the control of the controller when the potential of each battery is lower than the reference potential; The controller further includes a memory unit in which a discharge output value according to a state of charge (SOC) of the battery and an internal resistance value for each temperature is stored as a table; A temperature sensor is further installed in the storage battery; The controller further includes an operation unit calculating a current and a voltage based on a potential value detected by the temperature sensor and the charge detection unit, and dividing the voltage by a current to calculate an internal resistance, and stored in a memory unit corresponding to the calculated internal resistance. According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided a battery discharge output control apparatus of an electric excavator, wherein the discharge output is controlled according to an experimental internal resistance table value.

이때, 상기 컨트롤러는 축전지가 기준전위 이하로 떨어지면 축전지의 방전 출력 제어를 중지시키는 것에도 그 특징이 있다.In this case, the controller is characterized in that the discharge output control of the battery is stopped when the battery falls below the reference potential.

본 발명에 따르면, 전력공급부와 전력수신부를 분리 결합 가능하게 함으로써 작업 공간의 제약을 없애고, 작업효율을 향상시키며, 친환경적이고, 연료비를 절감하며, 장시간 동안 원거리 작업이 가능함은 물론, 개별적인 축전지의 충방전을 일정한 전압 및 전류 범위에서 수행할 수 있도록 하여 축전지의 수명이 연장되는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by separating the power supply unit and the power receiving unit can remove the constraints of the work space, improve the work efficiency, eco-friendly, reduce fuel costs, long distance work for a long time, as well as charging individual batteries Since the discharge can be performed at a constant voltage and current range, the life of the battery can be extended.

도 1은 종래 케이블식 전기 굴삭기의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 굴삭기 시스템의 구성 블럭도이다.
도 3은 충방전제어부의 실시예에 따른 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 전기 굴삭기의 축전지 제어를 위한 구성을 보인 개략적인 블럭도이다.
1 is an exemplary view of a conventional cable type electric excavator.
2 is a block diagram illustrating the construction of the electric excavator system according to the present invention.
3 is a circuit diagram according to an embodiment of the charge / discharge control unit.
4 is a schematic block diagram showing a configuration for battery control of an electric excavator according to the present invention.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 전기 굴삭기 시스템은 앞서 설명한 종래 케이블식 전기 굴삭기의 개념을 그대로 가지면서 충전 개념을 포함하여 필요시 전력을 공급받아 충전하고, 작업시에는 충전된 전력을 사용하며, 작업에 필요한 전압을 확보하고 있는지를 검출하여 필요시 충전할 수 있도록 구성된다.The electric excavator system according to the present invention has the concept of a conventional cable type electric excavator as described above, and receives power when necessary, including the charging concept, and uses the charged power when working, and uses the voltage required for the work. It is configured to detect whether it is secured and to charge it when necessary.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 전기 굴삭기 시스템의 구성 블럭도를 보여 주는 도 2를 참조한다.In this regard, reference is made to FIG. 2, which shows a block diagram of an electric excavator system according to the invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 굴삭기 시스템은 전력공급부(100)와 전력수신부(200)를 구비한 전기굴삭기가 분리 구성된다.As shown in FIG. 2, the electric excavator system according to the present invention includes an electric excavator equipped with a power supply unit 100 and a power receiver 200.

이때, 전력공급부(100)는 기존처럼 외부에서 전원을 공급하는 장소에 설치되고, 전력수신부(200)는 굴삭기 본체에 설치된다.At this time, the power supply unit 100 is installed in a place for supplying power from the outside as before, the power receiver 200 is installed in the excavator body.

그리고, 상기 전력수신부(200)에는 상기 전력공급부(100)와 접속할 수 있도록 케이블커넥터(플러그와 소켓을 의미함)가 구비된다.In addition, the power receiver 200 is provided with a cable connector (meaning a plug and a socket) to be connected to the power supply unit 100.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력공급부(100)는 전원박스(110)와, 케이블드럼(120), 케이블드럼(120)을 회전제어하는 드럼구동부(122) 및 케이블가이드(130)를 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 2, the power supply unit 100 includes a power supply box 110, a cable drum 120, and a drum driver 122 and a cable guide 130 that control rotation of the cable drum 120. ).

이때, 상기 전원박스(110)는 다수의 컨트롤스위치를 구비하고 있으며, 외부전원이 연결되어 상기 전력수신부(200)와 접속시 외부전원으로부터 공급된 필요한 전력을 상기 전력수신부(200)로 공급할 수 있도록 설계되어 있다.In this case, the power box 110 is provided with a plurality of control switches, so that the external power is connected to supply the necessary power supplied from the external power source to the power receiver 200 when connected to the power receiver 200. It is designed.

또한, 상기 전력공급부(100)는 필요에 따라 복수로 설치될 수 있는데, 작업반경이 큰 경우 적정간격을 두고 다수 설치됨으로써 상기 전력수신부(200)를 통한 접속의 용이성을 제공하여 작업성을 더욱 높일 수 있다.In addition, the power supply unit 100 may be installed in plural as necessary, if the working radius is large, by installing a plurality at appropriate intervals to provide ease of connection through the power receiver 200 to further improve workability. Can be.

그리고, 상기 케이블드럼(120)은 전원박스(110)를 통해 컨트롤된 전력을 송전하는 케이블(Cable)을 감거나 풀어 주면서 근거리는 물론 원거리까지 케이블 관리를 원활하게 하여 준다.In addition, the cable drum 120 facilitates cable management to a short distance as well as to a long distance while winding or releasing a cable (Cable) for transmitting power controlled through the power box 110.

이 경우, 상기 케이블드럼(120)은 동력원에 의해 구동될 수 있는데, 동력원으로는 구동모터를 들 수 있고, 또한 드럼구동부(122)에 의해 제어될 수 있다.In this case, the cable drum 120 may be driven by a power source, the drive motor may be a drive motor, it may also be controlled by the drum drive unit (122).

아울러, 상기 케이블가이드(130)는 전력이 공급되는 케이블이 엉키거나 꼬이지 않도록 안내하는 구조의 구조물로 도 1에 예시된 기존 케이블가이드 형태를 그대로 가질 수 있다.In addition, the cable guide 130 may have a structure of a structure that guides the cable to be supplied so as not to be tangled or twisted, as it is, as shown in FIG. 1.

이 경우, 상기 케이블가이드(130)는 케이블이 권취된 케이블드럼(120)으로부터 인출된 케이블을 일정길이 범위까지 원활하게 인출될 수 있도록 안내한다.In this case, the cable guide 130 guides the cable drawn out from the cable drum 120 in which the cable is wound so as to smoothly withdraw the cable to a predetermined length range.

한편, 전력수신부(200)는 주행 구동원인 엔진으로 주행 전동발전기(230)를 포함하며, 상기 주행 전동발전기(230)는 인버터(220)를 통해 직류 전원을 교류 전원으로 전환된 상태에서 교류 전원 형태로 전력을 공급받게 된다.On the other hand, the power receiving unit 200 includes a driving motor generator 230 as a driving driving source, the driving motor generator 230 is in the form of AC power in the state in which the DC power is switched to the AC power through the inverter 220 Will be powered by

이때, 상기 인버터(220)는 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.In this case, the inverter 220 is controlled by the controller 240.

또한, 상기 주행 전동발전기(230)에는 컨트롤러(240)를 통해 제어될 수 있도록 유압펌프(260)가 연결된다.In addition, the driving motor generator 230 is connected to the hydraulic pump 260 to be controlled through the controller 240.

아울러, 본 발명에 따른 전력공급부(200)는 붐(Boom)을 탑재한 굴삭기 바디를 본체에 대해 360°회전시킬 수 있는 선회 전동발전기(232)도 더 포함한다.In addition, the power supply unit 200 according to the present invention further includes a swing motor generator 232 capable of rotating the excavator body mounted with the boom 360 ° with respect to the main body.

그리고, 이들은 회생제동을 통해 전기에너지를 얻을 수 있도록 전동기 겸 발전기 형태를 취하고 있는데, 회생제동을 통해 얻어진 회생전기는 축전지(210)로 회수되어 축전된다.In addition, they take the form of an electric motor and a generator to obtain electrical energy through regenerative braking, and the regenerative electricity obtained through regenerative braking is recovered and stored in the battery 210.

이와 같이, 회생제동을 통해 회생된 전기를 축전지(210)에 축전하여 사용할 수 있으므로 구동에 따른 열 발생을 줄이고, 에너지의 재활용이 가능한 장점을 가진다.As such, since the regenerative braking can be used to accumulate electricity to the storage battery 210, it is possible to reduce heat generation due to driving and to recycle energy.

물론, 상기 선회 전동발전기(232)도 상기 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.Of course, the swing motor generator 232 is also controlled by the controller 240.

나아가, 상기 컨트롤러(240)는 소정의 메모리를 포함할 수 있다.In addition, the controller 240 may include a predetermined memory.

그리고, 상기 유압펌프(260)에는 유압제어밸브(270)가 접속되며, 유압펌프(260)에 의해 토출된 작동유는 상기 유압제어밸브(270)의 제어순서에 따라 붐 실린더(274), 아암 실린더(276), 버켓 실린더(278)를 구동하게 된다.In addition, a hydraulic control valve 270 is connected to the hydraulic pump 260, and the hydraulic oil discharged by the hydraulic pump 260 is boom cylinder 274 and an arm cylinder according to the control sequence of the hydraulic control valve 270. 276, the bucket cylinder 278 is driven.

즉, 유압펌프(260)의 구동까지만 전기적 결합으로 이루어져 있기 때문에 주행 전동발전기(230)의 구동력을 선택적으로 전달받도록 컨트롤러(240)에 의해 제어되지만, 이후 유압펌프(260)의 구동으로 발생된 작동유의 공급과 관련된 유압회로는 유압제어밸브(270)의 개폐제어를 통해 기존처럼 이루어지는 것이다.That is, since only the drive of the hydraulic pump 260 is electrically coupled, the controller 240 is controlled by the controller 240 to selectively receive the driving force of the driving motor generator 230, but the hydraulic oil generated by the driving of the hydraulic pump 260 thereafter. The hydraulic circuit associated with the supply of is made as before through the opening and closing control of the hydraulic control valve 270.

그리고 전력수신부(200)에는 상기 주행 전동발전기(230)에 전력을 공급하는 축전지(210a,210b,210c)가 구비되는데, 상기 축전지(210a,210b,210c)는 굴삭기의 구동을 위해 충분한 전력을 공급할 수 있는 용량을 가진다. 상기 축전지(210a,210b,210c)는 직류형이기 때문에 앞서 설명하였듯이, 인버터(220)를 통해 주행 전동발전기(230)로 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어 공급하게 되며, 복수개 설치되고 충전 전압이 일정수준, 즉 작업할 수 있는 기준전위보다 떨어질 경우 다른 축전지로 바꾸어 사용할 수 있도록 전환스위치(280)를 포함한다.And the power receiver 200 is provided with a battery (210a, 210b, 210c) for supplying power to the driving motor generator 230, the battery (210a, 210b, 210c) is to supply sufficient power for driving the excavator Has the capacity to Since the storage batteries 210a, 210b, and 210c are DC-type, as described above, DC power is supplied to the traveling motor generator 230 through the inverter 220 to AC power, and a plurality of batteries are installed and the charging voltage is constant. That is, it includes a switching switch 280 to be replaced with another storage battery when it falls below the reference potential to work.

이때, 상기 전환스위치(280)는 인버터(220)와 축전지(210a,210b,210c) 사이에 설치되며, 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.In this case, the changeover switch 280 is installed between the inverter 220 and the storage batteries 210a, 210b, and 210c, and is controlled by the controller 240.

여기에서, 상기 축전지(210a,210b,210c)가 3개 설치된 것을 예시적으로 설명하였으나, 이는 바람직한 실시예를 보인 것에 불과하며 그 이상 더 설치될 수 있음은 물론이다.Here, the three storage batteries 210a, 210b, 210c has been described as an example, but this is only a preferred embodiment and can be installed more of course.

따라서, 하나의 축전지를 사용할 때 보다 3개 혹은 그 이상의 축전지를 바꾸어 가면서 사용하게 되면 그만큼 작업시간을 연장할 수 있어 원거리에서도 장시간 작업할 수 있게 되어 작업효율이 향상된다.Therefore, when three or more batteries are used while changing a single battery, the working time can be extended by that amount, and the working efficiency can be improved for a long time at a long distance.

뿐만 아니라, 상기 축전지(210a,210b,210c)는 케이블가이드(120)를 통해 인출된 케이블과 케이블커넥터를 통해 접속되어 충전가능하게 구성된다.In addition, the storage batteries 210a, 210b, and 210c are connected to the cable drawn out through the cable guide 120 and the cable connector and configured to be chargeable.

다시 말해, 적정량의 전원이 충전되어 있는 상태에서는 전력공급부(100)로부터 분리되어 주행 전동발전기(230)를 구동할 수 있으므로 굴삭기의 작업범위를 자유롭게 할 수 있고 확장할 수 있다.In other words, in a state in which a proper amount of power is charged, the driving motor generator 230 may be driven by being separated from the power supply unit 100 to freely expand and expand the working range of the excavator.

다만, 앞서 설명하였듯이 충전된 전력이 일정 이하로 떨어지게 되면 굴삭기의 작업을 수행하기 어려우므로 미리 확인한 후 충분한 축전량을 갖고 있는 다른 축전지로 연결을 전환시킴으로써 이를 해결할 수 있다. 이에 따라, 원거리 작업시 충전을 위해 전력공급부(100) 쪽으로 다시 이동할 필요가 없게 되어 작업효율이 향상된다.However, as described above, when the charged power falls below a certain level, it is difficult to perform the operation of the excavator, so it can be solved by checking the connection in advance and switching the connection to another battery having a sufficient amount of storage. Accordingly, the work efficiency does not need to be moved back to the power supply unit 100 for charging during the remote work.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 축전지(210a,210b,210c)에 축전량검출부(214)를 더 설치하고, 동시에 과충전에 의한 축전지(210a,210b,210c) 손상을 방지할 수 있도록 과충전방지부(212)와 충방전제어부(215)를 더 포함하여 설치된다.To this end, in the present invention, the storage capacity detection unit 214 is further installed in the storage batteries 210a, 210b, and 210c, and at the same time, the overcharge preventing unit 212 can prevent damage to the storage batteries 210a, 210b and 210c due to overcharging. ) And a charge / discharge control unit 215 is installed.

이때, 상기 과충전방지부(212) 및 축전량검출부(214)는 모두 컨트롤러(240)와 연결되어 컨트롤러(240)에 의해 제어되도록 구성되는데, 이들 과충전방지부(212)와 축전량검출부는 과충전방지회로, 축전량검출회로 등과 같이 일종의 회로 형태를 갖는 것이 바람직하다.At this time, the overcharge prevention unit 212 and the power storage detection unit 214 are all connected to the controller 240 is configured to be controlled by the controller 240, these overcharge protection unit 212 and the power storage detection unit to prevent overcharge It is preferable to have a kind of circuit form, such as a circuit and a capacitance detection circuit.

아울러, 상기 축전량검출부(214)는 축전지(210a,210b,210c)의 잔존용량(SOC:State Of Charge) 및 온도에 따라 변화되는 내부저항을 검출하여 전위를 추정하는 방법 등 여러가지 방식으로 축전지(210a,210b,210c)에 축전된 전기량, 즉 전위를 검출할 수 있는데 가장 간단한 방식인 축전지(210a,210b,210c)의 양단 전압을 검출하고, 이를 컨트롤러(240)에 송신하며, 컨트롤러(240)는 수신된 검출전위를 구동에 필요한 기준전위와 비교하여 충전 여부를 확인하고 제어하도록 구성함이 바람직하다.In addition, the capacitance detecting unit 214 detects the internal resistance that changes according to SOC (State Of Charge) and temperature of the batteries 210a, 210b, and 210c, and a method of estimating potential by estimating an electric potential. The amount of electricity stored in the 210a, 210b, and 210c, that is, the potential can be detected. The simplest method detects the voltages of both ends of the batteries 210a, 210b, and 210c, and transmits them to the controller 240, and the controller 240. Is preferably configured to check and control the charging by comparing the received detection potential with a reference potential required for driving.

그리고, 상기 축전량검출부(214)를 통해 현재 사용중인 축전지의 전위가 기준전위보다 낮다고 판단될 경우 전환스위치(280)는 컨트롤러(240)의 제어하에 축전량이 충분한 인접 축전지로 인버터(220)의 연결을 전환시킨다.In addition, when it is determined that the potential of the battery currently being used is lower than the reference potential through the storage amount detecting unit 214, the changeover switch 280 is connected to the inverter 220 with an adjacent storage battery having sufficient storage capacity under the control of the controller 240. Switch.

상기 충방전제어부(215)는 케이블가이드(130)와 전원스위치(280)와 선회전동발전기(232)와 주행전동발전기(230) 및 축전지(210a,210b,210c)들의 사이에 접속구성되어 기준전압과 축전지(210a,210b,210c)의 전압을 비교하고, 기준전류와 축전지(210a,210b,210c)의 방전 전류를 비교하여 축전지(210a,210b,210c)의 충전 또는 방전이 기준전압과 기준전류의 범위 내에서 수행되도록 축전지(210a,210b,210c)의 충방전을 제어한다.The charge / discharge control unit 215 is configured to be connected between the cable guide 130, the power switch 280 and the pre-rotational power generator 232, the driving motor generator 230 and the storage battery (210a, 210b, 210c) reference voltage To compare the voltages of the batteries 210a, 210b, and 210c, and compare the reference current and the discharge current of the batteries 210a, 210b, and 210c to charge or discharge the batteries 210a, 210b, and 210c. Charge and discharge of the storage battery (210a, 210b, 210c) to be performed within the range of.

즉, 충방전제어부(215)는 기준전압과 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 전압을 비교하여 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 전압이 기준전압을 포함하는 일정 전압 범위를 초과하는 경우 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 충전을 차단시킨다. 또한 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 방전 전류와 기준전류를 비교하여 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 방전 전류가 기준전류를 포함하는 일정 범위의 전류 값을 벗어나는 경우 각각의 축전지(210a,210b,210c)의 방전을 차단시키도록 한다. 이에 의해 충방전제어부(215)는 각각의 축전지(210a,210b,210c)가 균일하게 충전 또는 방전이 되도록 한다.That is, the charge / discharge control unit 215 compares the reference voltage with the voltage of each of the batteries 210a, 210b, and 210c so that the voltage of each of the batteries 210a, 210b, and 210c exceeds a predetermined voltage range including the reference voltage. When the charge of each of the storage battery (210a, 210b, 210c) is cut off. In addition, when the discharge current of each of the batteries 210a, 210b and 210c is out of a range of current values including the reference current by comparing the discharge current and the reference current of each of the batteries 210a, 210b and 210c. The discharge of the 210a, 210b, and 210c is blocked. As a result, the charge / discharge control unit 215 allows each of the storage batteries 210a, 210b, and 210c to be uniformly charged or discharged.

도 2에서 충방전제어부(215)와 전원스위치(280)가 하나의 제어 및 전원선으로 접속되고 충방전제어부(215)와 모든 축전지(210a,210b,210c) 또한 하나의 제어 및 전원선으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 충방전제어부(215)각 각각의 축전지(210a,210b,210c)를 독립적으로 제어할 수 있도록 충방전제어부(215)와 전원스위치(280)는 각각의 축전지(210a,210b,210c)들의 전력을 전원스위치(280)로 개별적으로 공급하도록 축전지(210a,210b,210c)의 개수에 대응하는 제어 및 전원으로 접속된다. 그리고 충방전제어부(215)와 축전지(210a,210b,210c)들 또한 충방전제어부(215)가 각각의 축전지(210a,210b,210c)들의 충전을 독립적으로 제어할 수 있도록 케이블 가이드(130) 또는 선회전동발전기(232) 또는 주행전동발전기(230)의 입력 전원을 각각 분할하여 각각의 축전지(210a,210b,210c)들에 독립적으로 공급하도록 축전지(210a,210b,210c)의 개수에 대응하는 제어 및 전원선에 의해 각각의 축전지(210a,210b,210c)와 접속된다. In FIG. 2, the charge / discharge control unit 215 and the power switch 280 are connected by one control and power line, and the charge / discharge control unit 215 and all the storage batteries 210a, 210b, and 210c are also connected by one control and power line. Although illustrated as being, the charge / discharge control unit 215 and the power switch 280 may be configured to control each of the storage batteries 210a, 210b, and 210c independently of the charge / discharge control unit 215, respectively. In order to supply the power of the 210c to the power switch 280 individually, the control and the power corresponding to the number of the storage batteries 210a, 210b and 210c are connected. The cable guide 130 or the charge / discharge control unit 215 and the storage batteries 210a, 210b and 210c may also independently control the charging and discharging control unit 215 to charge the respective storage batteries 210a, 210b and 210c. Control corresponding to the number of accumulators 210a, 210b, and 210c to divide the input power of the pre-rotational motor generator 232 or the traveling motor generator 230, respectively, and supply them independently to the capacitors 210a, 210b, and 210c. And a storage battery 210a, 210b, 210c by a power supply line.

도 3은 상기 충방전제어부(215)를 구성하는 회로의 예이다.3 is an example of a circuit configuring the charge / discharge control unit 215.

도 3과 같이 상기 충전전제어부는 전압명령(V_ref)과 캐패시터 및 배터리 궤환전압(V_fb)의 오차(ERROR)를 증폭하여 출력하는 전압 오차 증폭기(ERROR AMP)와, 전류명령(I_ref)과 충방전시 캐패시터 및 배터리에 흐르는 궤환전류(I_fb)의 오차를 증폭하여 출력하는 전류 오차 증폭기로 구성된 출력오차 증폭부와, 전압 오차 증폭기 출력에 연결된 두개의 다이오드와 전류 오차 증폭기 출력에 연결된 두개의 저항으로 구성된 충방전 전환회로부가 있고, 다이오드와 저항이 공통 연결되어 충전제어 신호를 드라이브 할 수 있도록 전압 플로워 증폭기의 비반전 입력(+) 단자에 연결되고, 다이오드와 저항이 공통 연결되어 방전제어 신호를 드라이브 할 수 있도록 전압 플로워 증폭기의 비반전 입력(+)단자에 연결되어 충방전 제어신호를 드라이브 할 수 있도록 구성된 드라이버(driver: 구동)회로부가 있으며, 충전부의 경우 N형 FET(Field Effect Transistor:전계 효과 트랜지스터)(FET1,FET2)의 드레인이 정(+)의 전원단자(+V)에 연결되고, 전압 플로워 증폭기의 출력이 FET(FET1,FET2)의 게이트 저항(R3)(R4)에 각각 연결되어 있고, 방전부의 경우 P형 FET(FET3,FET4)의 드레인이 부(-)의 전원단자(-V)에 연결되고, 전압플로워 증폭기(IC4)의 출력이 FET(FET3,FET4)의 게이트 저항에 각각 연결되는 회로를 들 수 있다.As shown in FIG. 3, the precharge controller controls a voltage error amplifier ERROR AMP that amplifies and outputs an error ERROR of a voltage command V_ref, a capacitor, and a battery feedback voltage V_fb, and a current command I_ref and charge / discharge. The output error amplifier consists of a current error amplifier that amplifies and outputs the error of feedback current (I_fb) flowing through the capacitor and battery, and consists of two diodes connected to the voltage error amplifier output and two resistors connected to the current error amplifier output. It has charge / discharge switching circuit part and is connected to the non-inverting input (+) terminal of the voltage follower so that the diode and the resistor are connected in common to drive the charge control signal, and the diode and the resistor are connected in common to drive the discharge control signal. Is connected to the non-inverting input (+) terminal of the voltage follower so as to drive the charge / discharge control signal. There is a driver circuit section, and in the charging section, the drain of the N-type field effect transistors (FET1, FET2) is connected to a positive power supply terminal (+ V), and a voltage follower is provided. The output of the amplifier is connected to the gate resistors R3 and R4 of the FETs FET1 and FET2, respectively. In the discharge part, the drain of the P-type FETs FET3 and FET4 has a negative power supply terminal (-V). And a circuit in which the output of the voltage follower amplifier IC4 is connected to the gate resistors of the FETs FET3 and FET4, respectively.

그리고 충전부의 경우 N형 FET(FET1,FET2)의 소스와 방전부의 경우 P형 FET(FET3,FET4)의 소스와 공통 연결된 충전 및 방전시 전류 제한용으로 이용되는 저항들이 연결되어 있다. FET의 병렬 접속시 드레인-소스 저항값이 작기 때문에 저항들이 없을 경우 병렬 접속된 FET중 RDS값이 작은쪽으로 과전류가 흐를 수 있게 된다. 그래서 RDS 보다 큰 저항 값의 저항들을 추가하여 병렬 접속된 FET의 충방전 전류의 균형을 맞춰주도록 하는 것을 들 수 있다.In the case of the charging unit, resistors used for current limiting during charging and discharging are connected in common with the source of the N-type FETs (FET1, FET2) and the source of the discharge unit (P3). Since the drain-source resistance value is small when the FETs are connected in parallel, overcurrent may flow toward the smaller RDS value among the FETs connected in parallel when there are no resistors. Thus, adding resistors with a larger resistance value than RDS can be used to balance charge / discharge currents of parallel-connected FETs.

상기 구성에서 궤한전압(V_fb)과 궤환전류(I-fb)가 각각의 축전지(210a,210b,210c)들의 전압과 전류로서 기준전압(V_ref)와 기준전류(I_ref)와 각각 비교되어 축전지(210a,210b,210c)들의 구동 시 각각의 축전지(210a,210b,210c)들의 전압과 전류를 기준전압과 기준전류와 비교하여 일정한 전압 범위와 전류 범위에서 충방전이 수행되도록 제어하게 된다.In the above configuration, the reference voltage V_fb and the feedback current I-fb are compared with the reference voltage V_ref and the reference current I_ref as the voltages and currents of the storage batteries 210a, 210b, and 210c, respectively. When driving the 210b and 210c, the voltage and the current of each of the storage batteries 210a, 210b and 210c are compared with the reference voltage and the reference current to control charging and discharging in a constant voltage range and current range.

상기 충방전제어부(215)는 상기 예에 국한되는 것은 아니며, 기준 전압과 기준 전류 값에 따라 축전지의 충전과 방전을 제어하는 다양한 회로 구성이 적용될 수 있다.The charge / discharge control unit 215 is not limited to the above example, and various circuit configurations for controlling charging and discharging of the storage battery may be applied according to reference voltage and reference current values.

나아가, 도 4에서와 같이 상기 축전지(210a,210b,210c)에는 각각 온도센서(290)가 설치되고, 상기 온도센서(290)는 상기 컨트롤러(240)와 연결되어 검출한 온도값을 상기 컨트롤러(240)로 출력한다.Further, as shown in FIG. 4, the temperature sensors 290 are installed in the storage batteries 210a, 210b, and 210c, respectively, and the temperature sensor 290 is connected to the controller 240 to detect the detected temperature value of the controller ( 240).

뿐만 아니라, 상기 컨트롤러(240)에는 연산부(292)와 메모리부(294)가 구비되며, 상기 온도센서(290)의 온도 검출값과 축전량검출부(214)의 검출값에 따라 연산부(292)와 메모리부(294)를 이용하여 상기 축전지(210a,210b,210c)의 방전 출력을 제어한다.In addition, the controller 240 includes an operation unit 292 and a memory unit 294, and includes an operation unit 292 according to the temperature detection value of the temperature sensor 290 and the detection value of the power storage detection unit 214. The memory unit 294 controls the discharge output of the storage batteries 210a, 210b, and 210c.

즉, 최대 허용 가능 방전 출력은 축전지(210a,210b,210c)의 잔존용량(SOC:State Of Charge) 및 온도를 기준으로 제어하게 되는데, 이는 이들 요소에 의해 축전지(210a,210b,210c)의 내부저항이 달라지기 때문이다.That is, the maximum allowable discharge output is controlled based on the SOC (state of charge) and the temperature of the batteries 210a, 210b, and 210c, which are internal to the batteries 210a, 210b, and 210c by these factors. This is because the resistance is different.

따라서, 본 발명에서는 SOC 및 온도별 축전지(210a,210b,210c)의 내부저항 변화와 그에 따른 이상적인 방전 출력값을 미리 실험을 통해 테이블값으로 상기 메모리부(294)에 저장해 둔 상태에서 본 발명 구동조건에 따라 내부저항을 산출하고, 그 값을 메모리부(294)에 저장된 저장값과 비교하여 그에 대응되는 값으로 축전지(210a,210b,210c)의 방전 출력을 제어하도록 함으로써 가장 이상적인 축전지(210a,210b,210c) 관리를 가능하게 한다.Accordingly, in the present invention, the driving conditions of the present invention are stored in the memory unit 294 in a state in which the internal resistance change of SOC and temperature storage batteries 210a, 210b, and 210c and the ideal discharge output value thereof are stored as table values through experiments. The internal resistance is calculated according to the method, and the value is compared with the stored value stored in the memory unit 294 to control the discharge output of the batteries 210a, 210b, and 210c to a value corresponding thereto. 210c) enables management.

이때, 내부저항을 측정하는 방법은 실험 대상 축전지에 전류를 흘렀을 때 전압의 변화량을 전류로 나눈 값에 의해 결정되며, 이렇게 하여 내부저항이 결정되면 하기한 (식 1), (식 2)를 통해 방전 출력(P)이 결정될 수 있다.At this time, the method of measuring the internal resistance is determined by the value of the voltage change divided by the current when the current flows to the battery to be tested, and when the internal resistance is determined in this way through the following equation (Equation 1), (Equation 2) The discharge output P can be determined.

Figure pat00001
----------------(식1)
Figure pat00001
---------------- (Eq. 1)

Figure pat00002
------------------------(식2)
Figure pat00002
------------------------ (Equation 2)

(R:내부저항, △V:축전지의 최대 전압(VLIMIT)와 현재 전압(VCURRENT)의 차이값)(R: internal resistance, ΔV: difference between the maximum voltage (V LIMIT ) and the current voltage (V CURRENT ) of the battery)

여기에서, 출력(P)가 음의 값이면 방전 출력이 되고, 양의 값이면 충전 출력이 되는데, 본 발명에서는 발전기를 배제시킨 전동기만 사용되므로 충전 출력에 대하여는 논의하지 않는 것으로 한다.Here, if the output P is a negative value, the discharge output is a positive value. If the output P is a negative value, the discharge output is a charge output. In the present invention, since only an electric motor excluding a generator is used, the charge output will not be discussed.

결국, 본 발명에서는 상기 축전량검출부(214)를 통해 검출된 전위값을 컨트롤러(240)가 수신하여 전류와 전압 변화량을 연산부(292)에서 연산하여 내부저항을 산출하고, 그때의 축전지 온도를 온도센서(290)로 검출하여 검출된 온도와, 산출된 내부저항에 대응되는 값을 메모리부(294)에 저장된 테이블값에서 찾아 그에 맞게 테이블로 제시되어 있는 방전 출력으로 조절함으로써 축전지(210a,210b,210c)의 수명을 연장시킬 수 있다.As a result, in the present invention, the controller 240 receives the potential value detected through the capacitance detection unit 214, calculates an amount of change in current and voltage in the calculation unit 292, calculates an internal resistance, and stores the battery temperature at that temperature. The battery 210a, 210b, by adjusting the temperature detected by the sensor 290 and the value corresponding to the calculated internal resistance from the table value stored in the memory unit 294 to the discharge output presented in the table accordingly. The life of 210c) can be extended.

아울러, 각 축전지(210a,210b,210c)가 기준전압 이하로 되면 방전 출력 조절을 중지시키는 것이 바람직하다.In addition, when the storage batteries 210a, 210b, and 210c are below the reference voltage, it is preferable to stop the discharge output adjustment.

또한, 상기 컨트롤러(240)에는 알람부(250)가 연결된다.In addition, the alarm unit 250 is connected to the controller 240.

상기 알람부(250)는 굴삭기 운전자가 시청각적으로 확인할 수 있도록 경보음을 발하면서 경광등을 점멸시킬 수 있도록 구성됨이 바람직하다.The alarm unit 250 is preferably configured to flash the warning light while emitting an alarm sound so that the excavator driver can see visually.

이러한 알람부(250)는 앞서 설명한 축전량검출부(214)의 축전지(210a,210b,210c) 검출 전위가 기준전위에 미치지 못할 경우 컨트롤러(240)의 제어하에 동작되는 것으로, 이를 통해 운전자가 굴삭기를 전력공급부(100) 쪽으로 주행시켜 전력공급부(100)에 마련된 케이블을 전력수신부(200)에 접속함으로써 충전작업을 수행하도록 하기 위한 것이다.The alarm unit 250 is operated under the control of the controller 240 when the detection potential of the storage batteries 210a, 210b, and 210c of the power storage detection unit 214 does not reach the reference potential. By driving toward the power supply unit 100 to connect the cable provided in the power supply unit 100 to the power receiver 200 to perform the charging operation.

이 경우, 상기 알람부(250)는 각 축전지의 방전시마다 알람을 행할 수도 있고, 모든 축전지가 전부 방전되었을 때 알람을 행하도록 구성할 수 있는데, 바람직하기로는 각 축전지의 방전시에는 경광등만 점멸하도록 하고, 모든 축전지가 방전되었을 때에는 경광등과 경보음을 함께 발생시켜 시청각적으로 인식할 수 있도록 구성함이 특히 바람직하다.In this case, the alarm unit 250 may generate an alarm for each discharge of each battery, and may be configured to generate an alarm when all the batteries are discharged. Preferably, only the warning lamp flashes during discharge of each battery. When all of the batteries are discharged, it is particularly preferable to generate a warning light and an alarm sound so that the batteries can be recognized visually.

덧붙여, 본 발명에서 기재하고 있는 용어인 '방전'은 통상적으로 사용되는 방전 개념이 아니라, 축전지의 전위가 기준전위(굴삭기 구동에 필요한 적정 전위) 이하로 떨어질 때를 의미하는 것으로 정의한다.In addition, the term "discharge" described in the present invention is not defined as a discharge concept commonly used, but is defined as meaning when the potential of the battery falls below a reference potential (a proper potential required for driving an excavator).

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.The present invention having such a configuration has the following operational relationship.

먼저, 작업반경이 전력공급부(100)로부터 멀지 않아 케이블의 길이 내에 있을 경우에는 굳이 전력공급부(100)와 전력수신부(200)를 분리할 필요없이 케이블커넥터를 통해 전력공급부(100)와 전력수신부(200)를 접속한 상태를 유지하면서 전기 굴삭기를 통해 할 수 있는 작업, 예컨대 굴삭작업, 브레이커작업, 크라샤작업 등 원하는 작업을 수행하게 된다.First, when the working radius is not far from the power supply unit 100 and is within the length of the cable, the power supply unit 100 and the power receiver unit through the cable connector without having to separate the power supply unit 100 and the power receiver 200. While maintaining the connection state 200, the work that can be done through the electric excavator, such as excavation work, breaker work, crusher work, etc. are performed.

이 경우에는 전력공급부(100)를 통해 전력이 지속적으로 공급되고 있는 상태이므로 주행동력 및 작업동력(유압펌프 구동용)이 충분한 상태에서 큰 무리없이 작업이 가능하게 된다.In this case, since the power is continuously supplied through the power supply unit 100, the driving power and the working power (for driving the hydraulic pump) are sufficient without sufficient force.

반면, 작업반경이 케이블 길이를 벗어나는 경우라면 전력공급부(100)로부터 충분한 전력을 공급받아 전력수신부(200)에 구비된 축전지(210a,210b,210c)에 필요한 전력을 충분히 충전시키거나 이미 충전된 상태에 있도록 한다.On the other hand, if the working radius is out of the cable length is supplied with sufficient power from the power supply unit 100 to sufficiently charge the power required for the storage batteries (210a, 210b, 210c) provided in the power receiving unit 200 or already charged state To be in.

그리하여, 충전이 완료되면 케이블커넥터의 접속을 해제하여 전력공급부(100)와 전력수신부(200)가 분리되도록 한다.Thus, when charging is complete, the cable connector is disconnected so that the power supply unit 100 and the power receiver 200 are separated.

여기에서, 방전에 따른 축전지(210a,210b,210c)의 출력 제어는 앞서 설명한 바와 같이, 온도센서(290)에서 검출된 온도값과, 산술된 내부저항값에 대응되는 테이블값(메모리부에 저장되어 있음)에 맞춰 제어되기 때문에 급격한 방전 변화가 억제되어 사용수명이 연장되는 장점을 가진다.Here, the output control of the storage batteries (210a, 210b, 210c) according to the discharge, as described above, the table value corresponding to the temperature value detected by the temperature sensor 290 and the arithmetic internal resistance value (stored in the memory unit) It is controlled in accordance with the present invention), so that abrupt discharge change can be suppressed, thereby extending the service life.

이후, 굴삭기는 축전지(210a,210b,210c)에 축전된 전력을 이용하여 주행 구동되며, 작업 장소로 이동 후 컨트롤러(240)의 제어하에 유압펌프(260)를 구동시켜 필요로 하는 작업을 하게 된다.Then, the excavator is driven by using the power stored in the storage battery (210a, 210b, 210c), and after moving to the working place to drive the hydraulic pump 260 under the control of the controller 240 to perform the necessary work. .

아울러, 작업중 알람부(250)를 통해 경광등이 점멸하면 운전자는 축전지가 바뀌고 있다는 사실만 인지하면 된다.In addition, when the warning light flashes through the alarm unit 250 during operation, the driver only needs to recognize that the battery is changing.

동시에, 전환스위치(280)는 컨트롤러(240)의 제어하에 새로운 축전지로 축전지와 인버터(220) 간의 연결을 전환시킨다.At the same time, the changeover switch 280 switches the connection between the storage battery and the inverter 220 to a new storage battery under the control of the controller 240.

그러면, 굴삭기는 항상 기준전위 이상의 동력원을 공급받을 수 있게 되므로 주행 전동발전기(230)의 구동에 무리가 없게 되고, 결국 장시간 동안 원거리 작업이 가능하게 된다.Then, since the excavator can always be supplied with a power source above the reference potential, there is no problem in driving the driving motor generator 230, and thus, a long distance operation can be performed.

이러한 작업이 지속된 후 혹은 지속되던 도중이라도 알람부(250)를 통해 시청각적인 알람이 발생되면 운전자는 축전지를 축전할 필요가 있음을 인지하고, 굴삭기를 전력공급부(100) 쪽으로 주행하여 케이블커넥터를 접속함으로써 전력공급부(100)로부터 전력을 공급받아 축전지(210a,210b,210c)에 충전하고, 충분한 축전이 이루어지면 다시 케이블을 분리한 다음 작업장소로 이동하여 작업하게 된다.If the audio-visual alarm is generated through the alarm unit 250 even after the operation continues or during the operation, the driver recognizes that the battery needs to be stored, and drives the excavator toward the power supply unit 100 to connect the cable connector. By connecting the power supplied from the power supply unit 100 to charge the storage battery (210a, 210b, 210c), and if sufficient power storage is done again disconnect the cable and then move to the work place to work.

이때, 상기 전력공급부(100)를 작업반경에 맞춰 복수로 설치해 두면 충전을 위해 굴삭기가 이동하는 시간이 줄어들고, 그에 따라 충전시간도 줄어들게 되어 작업효율이 향상되는 장점을 갖게 된다.At this time, if a plurality of power supply unit 100 is installed in accordance with the working radius, the time required to move the excavator for charging, thereby reducing the charging time has the advantage that the work efficiency is improved.

이와 같이, 본 발명에 따른 전기 굴삭기 시스템은 축전지(210a,210b,210c)를 활용하여 엔진을 대체한 주행 전동발전기(230)를 구동시킴으로써 주행은 물론 유압펌프(260)를 구동시켜 굴삭기가 수행할 수 있는 여러가지 작업을 할 수 있으므로 작업효율이 향상되고, 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.As such, the electric excavator system according to the present invention utilizes storage batteries 210a, 210b, and 210c to drive the traveling motor generator 230 replacing the engine, as well as driving the hydraulic pump 260 to drive the excavator. Because it can do various tasks, it can improve the work efficiency and save energy.

무엇보다도, 복수의 축전지(210a,210b,210c)를 사용함으로써 원거리 작업시에도 장시간 동안 작업할 수 있어 작업효율의 현격히 향상되는 장점을 가진다.First of all, by using a plurality of storage batteries (210a, 210b, 210c) can work for a long time even in the long-distance work has the advantage of significantly improved work efficiency.

100 : 전력공급부 110 : 전원박스
120 : 케이블가이드 200 : 전력수신부
210a,210b,210c : 축전지
215: 충방전제어부 220 : 인버터
230 : 전동기 240 : 컨트롤러
250 : 알람부 260 : 유압펌프
270 : 유압제어밸브 280 : 전환스위치
290 : 온도센서 292 : 연산부
294 : 메모리부
100: power supply unit 110: power box
120: cable guide 200: power receiver
210a, 210b, 210c: Storage battery
215: charge and discharge control unit 220: inverter
230: electric motor 240: controller
250: alarm unit 260: hydraulic pump
270: hydraulic control valve 280: changeover switch
290: temperature sensor 292: calculation unit
294 memory section

Claims (3)

전력공급부와 전력수신부를 구비한 전기굴삭기를 포함한 전기 굴삭기 시스템에 있어서;
상기 전력수신부는 외부전원을 전기 굴삭기로 공급하는 전력공급부의 케이블이 접속/분리될 수 있는 케이블커넥터 및 컨트롤러를 포함하고, 공급된 전력 및 전동발전기의 회생제동을 통해 얻은 전기를 충전하는 하나 이상의 축전지, 상기 축전지에 연결되고 컨트롤러의 제어하에 과충전을 방지하는 과충전방지부, 상기 축전지에 연결되고 축전지의 전위차를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 충전량검출부, 축전지에 연결되고 컨트롤러의 제어하에 축전지의 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어 전동발전기로 공급하는 인버터, 컨트롤러에 연결되어 축전지의 검출전위가 기준전위보다 낮을 때 알람을 송출하는 알람부, 상기 축전지들의 충전 또는 방전 상태를 검출하여 각각의 축전지가 기 설정된 전압 또는 전류 범위 내에서 구동 중의 충방전이 수행되도록 하는 충방전제어부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기 시스템.
An electric excavator system comprising an electric excavator having a power supply and a power receiver;
The power receiver includes a cable connector and a controller that can be connected / disconnected the cable of the power supply unit for supplying external power to the electric excavator, and at least one storage battery for charging the electricity obtained through the regenerative braking of the power and the motor generator An overcharge preventing unit connected to the battery and preventing overcharging under the control of the controller; a charge detection unit connected to the battery and detecting a potential difference of the battery and outputting the same to the controller; An alarm unit that is connected to an inverter and a controller supplied to an electric generator by switching to a power source, and outputs an alarm when the detection potential of the battery is lower than the reference potential. Even if charging / discharging during driving is performed within the range Charge-discharge control unit for;
Electric excavator system, characterized in that comprises a.
청구항 1에 있어서;
상기 전력공급부는 각 축전지의 전위가 기준전위보다 낮아질 때 컨트롤러의 제어하에 축전지와 인버터 간의 연결을 전환시키는 전환스위치가 설치되고;
상기 컨트롤러에는 축전지의 SOC(State Of Charge) 및 온도별 내부저항값에 따른 방전 출력값이 테이블로 저장된 메모리부가 더 연결설치되며;
상기 축전지에는 온도센서가 더 설치되며;
상기 컨트롤러에는 상기 온도센서와 충전량검출부로부터 검출된 전위값을 토대로 전류와 전압을 산출한 뒤 전압을 전류로 나누어 내부저항을 산출하는 연산부가 구비되어;
상기 충방전제어부가 산출된 내부저항에 대응되는 메모리부에 저장된 실험적 내부저항 테이블값에 따라 방전 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기 시스템.
The method according to claim 1;
The power supply unit is provided with a switching switch for switching the connection between the battery and the inverter under the control of the controller when the potential of each battery is lower than the reference potential;
The controller further includes a memory unit in which a discharge output value according to a state of charge (SOC) of the battery and an internal resistance value for each temperature is stored as a table;
A temperature sensor is further installed in the storage battery;
The controller is provided with a calculation unit for calculating the current and the voltage based on the potential value detected from the temperature sensor and the charge detection unit, and then divide the voltage by the current to calculate the internal resistance;
And the discharge output is controlled according to an experimental internal resistance table value stored in a memory unit corresponding to the calculated internal resistance.
청구항 2에 있어서,
상기 컨트롤러는 축전지가 기준전위 이하로 떨어지면 축전지의 방전 출력 제어를 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기 시스템.
The method according to claim 2,
And the controller stops controlling the discharge output of the battery when the battery falls below the reference potential.
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