KR20130075659A - 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은, 유량지령을 가산(+)하고, 토출유량을 감산(-)하여 변위 유량(Delta Q)을 연산하여, 변위 유량(Delta Q)에 상응하는 제1 압력 지령을 생성하고, 토출유량에 상응하는 작동유 압력 값을 생성하고, 작동유 압력 값의 증가 기울기를 제한하도록 제한압력지령을 발생시키며, 유량지령의 제1변화율과 토출유량의 제2변화율에 근거하여 스톨(stall)을 판단하며, 스톨로 판단되면 제한압력지령을 제2 압력 지령으로 설정하여, 제1 압력지령과 제2 압력지령 중에 작은 값을 최종 압력지령으로 선택하여 전자비례제어 밸브를 제어하도록 하여 전자유압펌프의 오버슈팅을 저감하도록 하는 것이다.

Description

유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템{Pressure overshooting preventing system for Electronic pump of Hydraulic system}

본 발명은 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액추에이터가 더 이상 작동할 수 없는 상태일 때에 유압시스템에서 전자유압펌프에 압력 지령을 제어하여 압력 오버슈팅을 방지할 수 있도록 하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 유압 시스템은 전자유압펌프에서 작동유를 토출하고, 작동유는 메인컨트롤 밸브에 입구에 대기한다. 메인 컨트롤 밸브의 내부에는 복수의 스풀이 구비되고, 외부에는 복수의 액추에이터가 연결된다. 또한 조이스틱, 페달 등의 유량 요구 유닛에서 파일럿 압력이 발생되고, 파일럿 압력은 메인컨트롤 밸브에 제공된다. 메인컨트롤 밸브는 파일럿 압력에 의해 특정한 스풀이 개폐되고, 해당 스풀의 개폐작동에 의해 작동유가 해당 스풀과 연계된 액추에이터에 제공된다.

즉, 조이스틱을 조작함으로써 전자유압펌프에서 토출된 작동유가 메인컨트롤밸브를 경유하여 액추에이터에 제공되고, 이로써 액추에이터가 작동하게 된다.

액추에이터는 실린더에 피스톤 로드가 구비된 구성이고, 피스톤 로드는 작동유의 압력에 의해 확장되거나 수축되는 방향으로 작동한다. 피스톤 로드가 더 이상 확장될 수 없는 끝 지점까지 도달하거나 외부의 큰 부하에 의해 더 이상 확장되거나 수축될 수 없는 상황에 도달하는 경우가 있다. 이와 같은, 피스톤 로드가 더 이상 작동할 수 없도록 물리적인 저항을 받는 상황은 스톨(stall)이라고 정의할 수 있다.

상술한 바와 같이 스톨이 발생할 때에 작업자가 의도하던 의도하지 않던 상관없이 조이스틱 또는 페달 등을 계속 조작하는 경우가 있다. 요구 유량이 계속 요구되는 상황이므로 전자유압펌프는 유량을 계속 토출하여 액추에이터에 제공할 것이고, 이로써 유압시스템에 내부에 유압 압력이 위험수준으로 높아질 우려가 있다.

상술한 위험을 대비하여 유압시스템에는 안전장치가 마련되어 있고, 안전장치의 예를 들면, 허용압력보다 높은 압력이 설정되면 개방되어 작동유를 배출시키도록 하는 가변 릴리프 밸브가 있다.

또한, 유압시스템 중에 센터 바이패스 라인이 차단된 메인 컨트롤 밸브와 압력 제어형 전자유압펌프를 구비한은 유압시스템이 있고, 이러한 유압시스템에서는 액추에이터가가 스톨 되면 전자유압펌프의 사판각을 최저로 내려 유량을 감소시키도록 하는 기술이 있다.

그러나 상술한 바와 같은 스톨 상황에서에 가변 릴리프 밸브를 개방하든지, 사판각을 최저로 조절하든지 유압이 안전한 압력으로 내려가 안정화되는 동안에도 전자유압펌프에서는 작동유는 토출이 진행되는 상황이고, 이때 토출되는 유량으로 인하여 압력 피크가 순간적으로 발생한다. 이러한 압력 피크는 유압 시스템의 내구성을 약화시키는 문제점이 있다.

이하, 첨부 도면 도 1을 참조하여 전자유압펌프가 구비된 유압시스템을 설명한다.

첨부도면 도 1은 압력제어형 전자유압펌프가 구비된 유압시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 유압시스템은 조이스틱, 페달 등으로 구성되는 유량 요구 유닛(10)과, 작동유를 토출하는 전자유압펌프(50)와, 스풀의 개폐에 의해 상술한 작동유를 액추에이터(70)에 제공하도록 하는 메인컨트롤 밸브(60)를 포함하여 구성된다.

유량요구 유닛(10)은 작업자가 조이스틱 또는 페달을 조작하면 파일럿 압력이 생성되고, 파일럿 압력은 메인컨트롤 밸브(60)에 제공된다.

메인컨트롤밸브(60)는 내부에 복수의 스풀을 구비하고, 스풀은 상술한 파일럿 압력에 의해 작동되며, 스풀이 개방되면 작동유를 통과시키고, 스풀이 폐쇄되면 작동유의 흐름을 차단한다.

액추에이터(70)는 실린더에 피스톤 로드가 구비된 구성으로서 피스톤 헤드 쪽과 테일 쪽에는 상술한 메인컨트롤 밸브(60)와 연결되어 작동유를 제공받는다. 작동유가 제공되는 쪽과 배출되는 쪽에 따라서 피스톤 로드가 신장되거나 수축된다. 피스톤 로드가 더 이상 진행될 수 없는 경우에 스톨이 발생한다. 즉, 피스톤 로드가 더 이상 진행될 수 없는 경우에 액추에이터(70)는 스톨 되는 것이다.

전자유압펌프(50)는 유압이 형성된 작동유을 토출한다. 작동유의 유압은 사판 각도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 전자유압펌프(50)의 샤프트가 동일한 회전수를 회전한다고 가정할 때에 사판 각도가 눕혀지는 방향일수록 고압이 형성되고 유량이 증가되며, 사판 각도가 세워지는 방향일수록 저압이 형성되고 유량이 감소되는 것이다. 한편, 사판 각도가 변경될 때에는 물리적인 동특성이 존재하므로 소망하는 사판각을 설정할 때에는 시간이 소요된다.

전자유압펌프(50)는 펌프 레귤레이터(40)에 의해 사판각도가 조절되고, 펌프 레귤레이터(40)는 전자비례제어 밸브(30)에 의해 작동된다.

전자비례제어 밸브(30)는 압력지령에 의해 작동되는데, 압력지령은 펌프 제어부(20)로부터 받는다.

펌프 제어부(20)는 유량 요구 유닛(10)에서 형성된 파일럿 압력의 압력 값과 전자유압펌프(50)의 사판 각도 값을 입력받아 압력 지령을 연산한다.

펌프 제어부(20)에서 압력 지령은 전기신호로 전자비례제어 밸브(30)에 인가되고, 전자비례제어 밸브(30)는 펌프 레귤레이터(40)를 작동시키는 것이고, 펌프 레귤레이터(40)는 전자유압펌프(50)의 사판각도를 조절하여 요구유량에 대응하는 작동유 유량을 토출하게 된다.

한편, 유압시스템에는 허용 압력이 설정될 수 있고, 그러한 허용압력보다 높은 압력이 형성되는 경우에는 가변 릴리프 밸브(80)가 개방되어 작동유가 설정된 압력을 유지하도록 한다. 또한, 유압시스템에서 설정된 허용 압력은 가변될 수 있는 것으로 유압시스템의 용량에 따라 가변시켜 설정할 수 있다.

펌프 제어부(20)의 작동은 첨부도면 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2는 종래의 유압시스템에서 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직을 설명하기 위한 도면이다.

펌프 제어부(20)는 유량 요구 유닛(10)에서 형성된 파일럿 압력의 압력 값과 전자유압펌프(50)의 사판 각도 값을 입력받아 압력 지령을 연산한다.

유량 요구 유닛(10)을 조작하면 파일럿 압력이 형성되고, 파일럿 압력의 압력 값은 요구 압력 값으로 이해할 수 있다.

요구 압력 값을 입력 받으면, 유량지령 발생부(21)에 설정된 비율로 유량지령이 발생한다. 유량지령 발생부(21)는 사전에 유압시스템 제조사에서 입력해 놓은 데이터일 수 있다. 즉 요구 압력 값에 상응하는 전류 신호가 발생하고, 그 전류신호가 유량지령이 되는 것이다.

전자유압펌프(50)의 사판각도 값을 알면 현재 토출 유량을 알 수 있다.

유량지령 연산부(23)에서 유량지령은 가산(+)하고, 토출유량은 감산(-)하면, 변위 유량(Delta Q)이 계산된다.

변위 유량(Delta Q)은 유량 제어부(24)에서 압력 지령으로 변환된다. 압력 지령은 상술한 바와 같이 전자비례제어 밸브(30)를 제어하는 것이다.

압력 지령이 바뀌면 그에 따른 압력이 바뀌는데, 이는 도 3을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 3은 종래의 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직에서 압력과 압력지령의 매핑 선도를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 압력지령 2차압(Px)이 변하면 작동유의 압력은 변위 압력(Delta P)만큼 변하게 된다.

즉, 전자비례제어 밸브(30)에서 압력 지령이 변하면, 펌프 레귤레이터(40)의 에 전달되는 압력은 전자비레제어 밸브(30)의 압력 지령에 추종하여 변하게 된다. 이때 물리적인 동특성이 존재하므로 전자비례제어 밸브(30)가 작동하고 실제로 펌프 레귤레이터(40)의 압력이 추종하여 변화될 때까지는 시간차이가 발생한다.

상술한 시간차이로 인하여 유량변화가 지연되어 변화되는데 스톨 되는 상황에서는 비정상적인 피크(P)가 발생하고, 이는 첨부도면 도 4를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 4는 종래의 압력제어형 전자유압펌프에 의해 토출 유량에서 피크가 발생하는 예를 설명하기 위한 시간변화에 따른 유량 변화 선도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 유량 요구 유닛(10)의 조이스틱을 조작하면, 조이스틱 조작 시점(t0)부터 요구 유량과 요구 유압이 증가된다. 이때 펌프 압력 지령도 증가되어 전자유압펌프(50)의 작동유 토출 유량이 증가한다.

조이스틱을 계속하여 조작한 상태를 유지하면 액추에이터(70)는 확장되거나 수축되는 작동을 수행한다.

어느 순간에 액추에이터(70)에 스톨이 발생하는 시점(t1)에 도달하면 액추에이터(70)의 피스톤 로드는 더 이상 이동되지 못하고, 이때부터는 액추에이터(70)에서는 작동유를 더 이상 받아들이지 않으므로 유압시스템의 작동유에는 압력 상승한다.

또한, 스톨이 발생하는 시점(t1)에서부터는 유량의 변화가 변위 유량(delta Q)으로 발생한다.

압력이 상승하면 펌프 압력 지령(pump pressure command)에서는 전자비례제어 밸브(30)의 압력 지령은 a의 기울기로 사판각이 최저로 이동 완료되는 시점(t2)까지 상승한다. 아울러 펌프 레귤레이터(40)에서 압력은 a의 기울기보다 큰 b1의 기울기로 급격하게 상승하여 피크(p)를 이루고 이후 b2 기울기로 하강하여 전자비례제어 밸브(30)의 압력을 추종하게 된다.

즉, 스톨 상황에서 전자유압펌프(50)에서 실질적으로 토출되는 작동유의 유량은 도 4에서 c영역으로 표시한 면적만큼 오버되어 토출되는 것이다. 이렇게 오버 슈팅(overshooting)된 작동유는 유압시스템의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액추에이터에서 작동유를 받아들이지 않는 스톨(stall) 상황이 발생할 때, 좀 더 신속하게 전자유압펌프에서 토출 유량을 감소시켜 유압시스템을 안정화시키도록 하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은, 요구 압력에 상응하는 유량지령을 가산(+)하고, 전자유압펌프(50)에서 토출되는 토출유량을 감산(-)하여 변위 유량(Delta Q)을 연산하는 유량지령 연산부(23); 상기 변위 유량(Delta Q)에 상응하는 제1 압력 지령을 생성하는 유량 제어부(24); 상기 유량지령의 제1변화율과 상기 토출유량의 제2변화율에 근거하여 스톨(stall)을 판단하는 스톨 판단부(114); 상기 토출유량에 상응하는 작동유 압력 값을 생성하는 유량압력 생성부(115); 상기 작동유 압력 값의 증가 기울기를 제한하도록 제한압력지령을 발생시키는 기울기 제한부(116); 상기 스톨 판단부(114)에서 스톨로 판단되면 상기 제한압력지령을 제2 압력 지령으로 설정하는 선택부(117); 및 상기 제1 압력지령과 상기 제2 압력지령 중에 작은 값을 최종 압력지령으로 선택하여 전자비례제어 밸브(30)를 제어하도록 하는 최소 압력 설정부(120);를 포함한다.

본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템의 상기 스톨 판단부(114)는, 상기 제1변화율보다 제2변화율이 더 크게 변할 때에 스톨로 판단하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템의 상기 제한압력지령은, 스톨이 판단되는 시점(t4)의 이전의 제1 압력지령 기울기(a1)보다 스톨이 판단되는 시점(t4)의 이후의 제2 압력지령 기울기(a2)가 작은 것일 수 있다.

본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템의 상기 선택부(117)는, 상기 스톨 판단부(114)에서 스톨 해제로 판단되면 시스템 압력지령을 상기 제2 압력지령으로 설정하는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은, 스톨 상황이 발생하면 전자유압펌프를 제어하도록 하는 압력지령을 좀 더 신속하게 가변시켜 전자유압펌프에서 사판각을 좀 더 신속하게 이동시킬 수 있도록 하고, 이로써 전자유압펌프에서 오버슈팅 되는 작동유 유량을 현저하게 감소시킬 수 있다. 즉 오버슈팅 작동유를 감소시킴으로써 유압시스템의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 압력제어형 전자유압펌프가 구비된 유압시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 유압시스템에서 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직에서 압력과 압력지령의 매핑 선도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래의 압력제어형 전자유압펌프에 의해 토출 유량에서 피크가 발생하는 예를 설명하기 위한 시간변화에 따른 유량 변화 선도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 최대 압력 제한부 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 토출 유량에서 피크를 방지하는 예를 설명하기 위한 시간변화에 따른 유량 변화 선도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 기술과 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 명세서에서 스톨(stall)은 액추에이터(70)에 피스톤 로드가 신장 또는 수축될 때에 피스톤 로드가 끝 지점(end point)에 도달하거나, 피스톤 로드가 외부의 부하에 의해 더 이상 이동할 수 없을 때 액추에이터(70)가 멈추는 현상을 의미한다.

또한, 본 발명의 명세서에서 오버슈팅(overshooting)은 전자비례제어 밸브(30)에서 내려지는 압력 지령에 펌프 레귤레이터(40)가 반응할 때에 동특성에 의해 물리적으로 지연되는 시간동안 전자유압펌프(50)에서 작동유가 토출되는 것을 의미한다.

이하, 도 1 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템과 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직을 설명한다.

첨부도면 도 1은 압력제어형 전자유압펌프가 구비된 유압시스템을 설명하기 위한 도면이다. 첨부도면 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 압력제어형 전자유압펌프의 제어 로직을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 펌프 제어부(100)는 전자유압펌프의 제어로직에 의해 작동된다.

펌프 제어부(100)는 요구되고 있는 요구 유량과 전자유압펌프(50)에서 토출하고 있는 유량을 가감 계산하여 요구되는 유량에 적합하도록 전자유압펌프(50)를 제어하는 것이다.

상술한 요구 유량은 유량 요구 유닛(10)의 조작에 의해 발생하는 것이다. 좀 더 상세하게는 유량 요구 유닛(10)을 조작하면 요구 압력이 생성되고, 요구 압력은 유량지령 발생부(21)에서 설정된 비율로 요구 유량이 결정된다. 요구 유량은 요구 유량 지령으로서 유량제어부(24)를 제어하도록 한 것이다. 유량제어부(24)는 유량 제어에 해당하는 압력 지령으로 전환되어 전자비례제어 밸브(30)를 제어하게 된다.

상술한 전자유압펌프(50)는 사판 각도의 값을 출력할 수 있고, 사판 각도 값은 토출유량 연산부(22)에 제공되어 전자유압펌프(50)에서 현재 토출하는 유량을 계산할 수 있는 것이다.

유량지령 연산부(23)는 상술한 유량지령과 토출유량 정보가 입력받는다. 유량지령 연산부(23)에서 요구 지령은 가산(+)하고, 토출유량은 감산(-)하면, 어느 정도로 유량이 변하게 되어야 할지의 변위 유량(Delta Q)이 계산된다.

변위 유량(Delta Q)은 유량 제어부(24)에서 압력 지령으로 변환된다. 압력 지령은 상술한 바와 같이 전자비례제어 밸브(30)를 제어하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 유압시스템은 유량제어부(24)와 전자비례제어 밸브(30)의 사이에 최소압력 설정부(120)를 더 포함한다.

또한, 최소 압력 설정부(120)는 최대 압력 제한부(110)로부터 압력 지령을 받는다.

즉, 최소 압력 설정부(120)는 유량제어부(24)로부터 입력되는 제1압력지령과 상술한 최대 압력 제한부(110)로부터 입력되는 제2 압력지령 중에 작은 압력 지령을 선택하여 전자비례제어 밸브(30)을 제어하도록 한다.

상술한 최대압력제한부(110)는 도 6을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 최대 압력 제한부 로직을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 최대 압력 제한부(110)는 펌프 토출 유량과 유량 지령을 입력받아서 제2 압력 지령을 생성한다.

제2 압력 지령은 현재 토출 유량에 따라 최대 압력을 설정하도록 하는 기울기 제한(116)의 맵(map)을 따라 상승 펌프 압력 지령의 기울기를 제한하여 생성된다.

이에 대하여 부연 설명하면 다음과 같다.

유량 연산부(111)에서 유량 지령과 펌프 토출 유량 값을 입력받아 가감하여 요구 유량을 연산한다. 요구 유량은 유량 요구 유닛(10)의 조작량에 따라 변화될 것이고, 변화정도가 급격하게 변하는지, 완만하게 변하는지의 현상이 있으며, 이러한 변화정도는 제1 유량 변화 연산부(112)에서 연산되어 요구 유량 변화율을 연산한다.

또한, 제2 유량 변화 연산부(113)에서는 펌프 토출 유량의 값을 입력받아 전자유압펌프(50)에서 실제로 토출되고 있는 토출유량의 제2변화율을 연산한다.

스톨 판단부(114)에서는 상술한 유량지령의 제1변화율과 토출유량의 제2변화율을 비교하여 액추에이터(70)에서 스톨이 발생하였는지를 판단한다. 즉, 제1변화율에 비교하여 제2변화율이 더 크면 스톨 상황으로 판단하는 것이다.

스톨 상태에 대하여 부연 설명한다. 스톨상태는 운전자가 조이스틱을 조작하고 있음에도 액추에이터(70)의 피스톤 로드가 움직이지 않고 있는 상태이므로, 유량지령은 존재하지만 액추에이터(70)에서 작동유의 유량을 받아들이지 않는 것으로써 유압시스템의 유로가 막혀 전자유압펌프(50)의 사판 각도가 빠르게 감소하는 상태가 된다. 즉, 유량 지령과 펌프 토출 유량의 차이에 대한 변화 값이 설정 값보다 크고, 전자유압펌프(50)의 토출 유량의 변화 값이 설정 값보다 작을 때를 스톨 상태라고 판단하는 것이다.

또한, 펌프 토출 유량 값은 유량압력 생성부(115)에 의해 현재 펌프 토출 유량에 해당하는 작동유 압력 값이 설정된다. 상술한 작동유 압력 값은 기울기 제한부(116)에서 설정된 기울기 값으로 증가된다.

한편, 선택부(117)는 상술한 기울기 값에서 설정되는 제한압력 지령과 유압시스템에서 설정된 시스템압력 지령을 입력받고, 상술한 스톨 판단부(114)에서 스톨이라고 판단하였을 때에는 제한압력 지령을 출력하고, 스톨이 아닌 경우에는 시스템 압력지령을 출력한다.

즉, 스톨 상황이 해제되면 선택부(117)에서 제한압력 지령의 선택이 해제되어 시스템압력 지령이 출력되는 것이다.

상술한 선택부(117)에서 출력되는 압력지령은 상술한 제2 압력 지령으로 설정된다.

이후, 최소 압력 설정부(120)에서는 유량제어부(24)로부터 제공되는 제1 압력 지령과 상술한 선택부(117)로부터 제공되는 제2 압력 지령 중에 작은 압력 지령을 최종적으로 출력한다.

이로써, 스톨 상태에서는 제한된 기울기를 가지는 압력 지령을 압력전자비례제어 밸브(30)에 제공함으로써 전자유압펌프(50)에서 작동유를 토출하는 유량을 좀 더 신속하게 감소시킬 수 있게 되어, 작동유가 오버슈팅 되는 문제를 해소할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에 의하여 작동유의 토출 피크가 감소되는 작용을 도 7을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템에서 토출 유량에서 피크를 방지하는 예를 설명하기 위한 시간변화에 따른 유량 변화 선도이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 유량 요구 유닛(10)의 조이스틱을 조작하면, 조이스틱 조작 시점(t0)부터 요구 유량과 요구 유압이 증가된다. 이때 펌프 압력 지령도 증가되어 전자유압펌프(50)의 작동유 토출 유량이 증가한다.

조이스틱을 계속하여 조작한 상태를 유지하면 액추에이터(70)는 확장되거나 수축되는 작동을 수행한다.

어느 순간에 액추에이터(70)에 스톨이 발생하는 시점(t1)에 도달하면 액추에이터(70)의 피스톤 로드는 더 이상 이동되지 못하고, 이때부터는 액추에이터(70)에서는 작동유를 더 이상 받아들이지 않으므로 유압시스템의 작동유에는 압력 상승한다.

또한, 스톨이 발생하는 시점(t1)에서부터는 유량의 변화가 변위 유량(delta Q)으로 발생한다.

압력이 상승하면 펌프 압력 지령(pump pressure command)에서는 전자비례제어 밸브(30)의 압력 지령은 변화하게 된다. 초기의 압력지령은 제1 압력 지령에 해당하는 제1 압력지령 기울기(a1)로 사판각이 변화되고, 스톨 판단부(114)에서 스톨이라고 판단되는 시점(t4)부터 제2 압력 지령에 해당하는 제2 압력지령 기울기(a2)의 사판각이 변화된다.

상술한 바와 같이 제1 압력 지령에 비교하여 제2 압력 지령은 제한된 기울기 를 가짐으로써 제1 압력지령 기울기(a1)에 비교하여 제2 압력지령 기울기(a2)가 낮게 형성된다.

한편, 제1 압력지령에서 제2 압력지령으로 변화될 때에, 전자유압펌프(50)는 압력 지령을 추종하므로 스톨 되는 시점(t1)에서 초기의 제1 실제압력 선도(b1)는 제1 압력지령 기울기(a1)를 추종하다가 제2 압력지령 기울기(a2)로 변화된 직후에 제2 실제압력 선도(b2)로 감소된 후에 안정화된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 오버슈팅 방지 시스템은 압력지령을 좀 더 일찍 감소시킴으로써 유량 피크(p)를 현저하게 낮출 수 있게 된다.

이로써 전자유압펌프(50)의 사판각도를 최저로 이동완료 되는 시점(t3)을 앞당길 수 있고, 스톨 상황이 발생하여 사판각도를 최저로 이동하는 동안에 토출되는 유량(c)을 감소시킬 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은, 최대 압력 제한부(110)와 유량 제어부(24)의 출력 값 중에 작은 값을 압력 지령으로 최종 출력함으로써 스톨 상태에서 압력 피크를 줄일 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은, 스톨 상황이 발생하면 전자유압펌프(50)를 제어하도록 하는 압력지령을 좀 더 신속하게 가변시켜 전자유압펌프(50)에서 사판각을 좀 더 신속하게 이동시킬 수 있도록 하고, 이로써 전자유압펌프(50)에서 오버슈팅 되는 작동유 유량(c)을 현저하게 감소시킬 수 있다. 즉 오버슈팅 작동유를 감소시킴으로써 유압시스템의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템은 액추에이터가 작동할 수 없는 스톨 상황이 발생하였을 때에 전자유압펌프의 토출유량을 신속하게 감소시키도록 하여 유압시스템의 내구성을 향상시키도록 하는 데에 이용될 수 있다.

10: 유량 요구 유닛 20, 100: 펌프 제어부
21: 유량지령 발생부 22: 토출유량 연산부
23: 유량 지령 연산부 24: 유량 제어부
30: 전자비례제어 밸브 40: 펌프 레귤레이터
50: 전자유압펌프 60: 메인컨트롤 밸브
70: 액추에이터 80: 가변 릴리프 밸브
110: 최대 압력 제한부 111: 유량 연산부
112, 113: 제1, 제2 유량 변화 연산부 114: 스톨 판단부
115: 유량압력 설정부 116: 기울기 제한부
117: 유량 선택부 120: 최소 압력 설정부
t0: 조이스틱 조작 시점
t0 ~ t1: 액추에이터 작동(이동)구간
t1: 스톨(stall)되는 시점
t2: 종래 기술에서 펌프 사판각이 최저로 이동 완료된 시점
t3: 펌프 사판각이 최저로 이동 완료된 시점
t4: 스톨이 판단된 시점
a1, a2: 제1, 제2 압력지령 기울기
b1, b2: 제1, 제2 실제압력 선도
c: 토출 유량
p: 피크 포인트

Claims (4)

1. 요구 압력에 상응하는 유량지령을 가산(+)하고, 전자유압펌프(50)에서 토출되는 토출유량을 감산(-)하여 변위 유량(Delta Q)을 연산하는 유량지령 연산부(23);
   상기 변위 유량(Delta Q)에 상응하는 제1 압력 지령을 생성하는 유량 제어부(24);
   상기 유량지령의 제1변화율과 상기 토출유량의 제2변화율에 근거하여 스톨(stall)을 판단하는 스톨 판단부(114);
   상기 토출유량에 상응하는 작동유 압력 값을 생성하는 유량압력 생성부(115);
   상기 작동유 압력 값의 증가 기울기를 제한하도록 제한압력지령을 발생시키는 기울기 제한부(116);
   상기 스톨 판단부(114)에서 스톨로 판단되면 상기 제한압력지령을 제2 압력 지령으로 설정하는 선택부(117); 및
   상기 제1 압력지령과 상기 제2 압력지령 중에 작은 값을 최종 압력지령으로 선택하여 전자비례제어 밸브(30)를 제어하도록 하는 최소 압력 설정부(120);
   를 포함하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스톨 판단부(114)는, 상기 제1변화율보다 제2변화율이 더 크게 변할 때에 스톨로 판단하는 것을 특징으로 하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제한압력지령은,
   스톨이 판단되는 시점(t4)의 이전의 제1 압력지령 기울기(a1)보다 스톨이 판단되는 시점(t4)의 이후의 제2 압력지령 기울기(a2)가 작은 것을 특징으로 하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 선택부(117)는,
   상기 스톨 판단부(114)에서 스톨 해제로 판단되면 시스템 압력지령을 상기 제2 압력지령으로 설정하는 것을 특징으로 하는 유압시스템의 전자유압펌프의 압력 오버슈팅 방지 시스템.

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