KR20130114081A

KR20130114081A - 하이브리드 건설 기계

Info

Publication number: KR20130114081A
Application number: KR1020137004007A
Authority: KR
Inventors: 신야 이무라; 세이지 이시다; 히데토시 사타케; 유스케 가지타; 가즈오 후지시마; 다카토시 오오키
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-10-16
Also published as: EP2615212B1; WO2012032909A1; EP2615212A1; KR101805236B1; US20130197768A1; EP2615212A4; CN103080430A; CN103080430B; US8924100B2; JP5203434B2; JP2012057347A

Abstract

유압 펌프가 흡수하는 파워에 따라서 엔진 회전수를 변경해도, 유압 펌프의 토출 유량이 변화되지 않고, 하이브리드가 아닌 통상의 건설 기계와 마찬가지의 조작 감각이 얻어지는 하이브리드 건설 기계를 제공한다. 유압 액추에이터에 작동유를 공급하는 가변 용량형 유압 펌프(1), 유압 펌프(1)를 회전 구동할 수 있도록 구비된 엔진(2), 유압 펌프(1)를 회전 구동할 수 있도록 구비된 전동 모터(3), 엔진 컨트롤 다이얼(4), 컨트롤러(4) 및 조작 레버(5)를 구비한다. 컨트롤러는, 엔진(2)이 발생하는 파워에 따라서, 연료 소비량이 적어지도록 엔진(2)의 회전수를 변경하고, 엔진(2)의 회전수와 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 조작 레버(5)의 조작량에 기초하여, 유압 펌프(1)의 용량을 변경한다.

Description

하이브리드 건설 기계 {HYBRID CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은, 엔진 및 전동 모터의 양쪽에 의해 유압 액추에이터의 유압원인 유압 펌프를 구동시키는 하이브리드 건설 기계에 관한 것으로, 특히, 유압 액추에이터의 조작성을 변경하는 일 없이 연료 소비량을 저감하는 수단에 관한 것이다.

최근, 환경 문제나 원유값 상승 문제 등에 대처하기 위해, 각 공업 제품에 대해 에너지 절약 지향이 강해지고 있다. 이것에 대응하여, 지금까지 엔진만으로 유압 구동 시스템을 구동시키는 방식이 주류였던 건설 기계에 대해서도, 엔진 및 전동 모터를 병용하는 하이브리드화가 검토되고 있다. 건설 기계를 하이브리드화한 경우, 배기 가스의 저감 효과 외에, 엔진의 고효율 구동, 전달 효율의 향상 및 회생 전력의 회수 등의 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.

종래, 이러한 종류의 하이브리드 건설 기계로서는, 유압 펌프가 흡수하는 파워에 따라서 전동 모터(발전 전동기)를 역행(力行) 또는 회생시키고, 이에 의해 엔진과 전동 모터의 파워 배분을 변경하고, 엔진을 고효율 범위에서 운전함으로써, 연료 소비량의 저감을 도모하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 제2007-290607호 공보

특허문헌 1에 기재된 하이브리드 건설 기계에 있어서, 연료 소비량을 더욱 적게 하기 위해서는, 유압 펌프가 흡수하는 파워에 따라서 엔진 회전수를 변경하면 된다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성으로 엔진 회전수를 변경하면, 유압 펌프의 토출 유량도 변화되므로, 레버 조작량에 대한 유압 액추에이터의 동작이, 하이브리드가 아닌 통상의 건설 기계와 달라져, 작업자에게 조작상의 위화감을 주게 된다.

본 발명의 목적은, 유압 펌프가 흡수하는 파워에 따라서 엔진 회전수를 변경해도, 유압 펌프의 토출 유량이 변화되지 않고, 하이브리드가 아닌 통상의 건설 기계와 마찬가지의 조작 감각이 얻어지는 하이브리드 건설 기계를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 유압 펌프를 구동하는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되고, 발전 전력을 축전 장치에 충전하는 동시에, 상기 축전 장치에 충전된 전력에 의해 구동되고, 상기 엔진에 의한 상기 유압 펌프의 구동을 어시스트하는 전동 모터와, 상기 유압 펌프, 상기 엔진 및 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 엔진이 발생하는 파워를 연산하는 엔진 파워 연산 수단과, 상기 엔진 파워를 발생하기 위해 필요한 연료가 최소로 되는 상기 엔진의 제1 회전수를 연산하는 제1 회전수 연산 수단과, 상기 엔진의 목표 회전수의 하한값인 제2 회전수를 연산하는 제2 회전수 연산 수단과, 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수에 기초하여 상기 엔진의 목표 회전수를 연산하는 목표 회전수 연산 수단과, 상기 엔진의 실 회전수가 상기 목표 회전수에 근접하도록 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러에, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 목표 유량을 연산하는 목표 유량 연산 수단과, 상기 목표 유량과 상기 엔진의 실 회전수에 기초하여 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 유압 펌프 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러에, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 목표 유량을 연산하는 목표 유량 연산 수단과, 상기 목표 유량과 상기 엔진의 목표 회전수에 기초하여 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 유압 펌프 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 목표 유량 연산 수단은, 엔진 컨트롤 다이얼의 다이얼 위치와 조작 레버의 조작량에 기초하여 목표 유량을 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 엔진 파워 연산 수단은, 상기 엔진의 연료 분사량과 회전수에 기초하여 엔진 파워를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 엔진 파워 연산 수단은, 상기 유압 펌프의 토출 유량과 토출압과 상기 전동 모터의 파워와 보조 기계의 부하에 기초하여 엔진 파워를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 엔진과 상기 전동 모터의 합계 파워의 목표 최대값을 연산하는 목표 최대 합계 파워 연산 수단을 구비하고, 상기 제2 회전수 연산 수단은, 상기 목표 최대 합계 파워를 상기 엔진과 상기 전동 모터에서 발생시키기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 목표 최대 합계 파워 연산 수단은, 엔진 컨트롤 다이얼의 다이얼 위치에 기초하여 목표 최대 합계 파워를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 유압 펌프의 목표 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 제3 회전수 연산 수단을 더 구비하고, 상기 목표 회전수 연산 수단은, 상기 제1 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제1 회전수와, 상기 제2 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제2 회전수와, 상기 제3 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제3 회전수 중으로부터, 가장 큰 값을 선택하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 제2 회전수 연산 수단은, 상기 유압 펌프의 목표 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 유압 펌프를 구동하는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되고, 발전 전력을 축전 장치에 충전하는 동시에, 상기 축전 장치에 충전된 전력에 의해 구동되고, 상기 엔진에 의한 상기 유압 펌프의 구동을 어시스트하는 전동 모터와, 상기 유압 펌프, 상기 엔진 및 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 엔진이 발생하는 파워가 증가하였을 때에, 상기 엔진의 회전수가 증가하고, 상기 엔진이 발생하는 파워가 감소하였을 때에, 상기 엔진의 회전수가 감소하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 구성의 하이브리드 건설 기계에 있어서, 조작 레버의 조작량이 증가하였을 때, 또는 상기 엔진의 회전수가 감소하였을 때에 상기 유압 펌프의 용량이 증가하고, 조작 레버의 조작량이 감소하였을 때, 또는 상기 엔진의 회전수가 증가하였을 때에 상기 유압 펌프의 용량이 감소하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 엔진 파워의 증가에 따라서 엔진의 목표 회전수(실 회전수)가 증가하므로, 연료 소비량을 저감할 수 있다. 또한, 엔진 회전수의 증가에 따라서 유압 펌프의 틸팅각이 감소하므로, 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 토출 유량을 일정하게 할 수 있어, 레버 조작량에 대한 유압 액추에이터의 동작을 하이브리드가 아닌 통상의 건설 기계와 마찬가지로 할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 시스템 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 엔진 파워 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 3은 제1 회전수 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 4는 목표 최대 합계 파워 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 5는 제2 회전수 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 6은 목표 유량 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 7은 제3 회전수 연산 수단에 구비되는 맵의 일례를 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 동작을 나타내는 그래프도이다.
도 9는 제2 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 시스템 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 제3 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 시스템 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 유압 셔블을 예로 들어, 본 발명에 관한 하이브리드 건설 기계의 실시 형태를 설명한다.

제1 실시예

도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계는, 도시하지 않은 유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 가변 용량형 유압 펌프(1)와, 유압 펌프(1)를 구동하는 엔진(2)과, 엔진에 의해 구동되고, 발전 전력을 도시하지 않은 축전 장치에 충전하는 동시에, 이 도시하지 않은 축전 장치에 충전된 전력에 의해 구동되고, 엔진(2)에 의한 유압 펌프(1)의 구동을 어시스트하는 전동 모터(3)와, 이들 유압 펌프(1), 엔진(2) 및 전동 모터(3)의 구동을 제어하는 컨트롤러(1A)를 구비한다. 또한, 작업자가 조작하는 엔진 컨트롤 다이얼(이하, 엔진 다이얼로 약칭한다.)(4)과, 조작 레버(5)를 구비한다.

컨트롤러(1A)는, 엔진(2)이 발생하는 파워를 연산하는 엔진 파워 연산 수단(11)과, 엔진 파워를 발생하기 위해 필요한 연료가 최소로 되는 엔진의 실 회전수를 연산하는 제1 회전수 연산 수단(12)과, 엔진(2)과 전동 모터(3)의 합계 파워의 목표 최대값을 연산하는 목표 최대 합계 파워 연산 수단(13)과, 엔진(2)의 목표 회전수의 하한값을 정하는 제2 회전수 연산 수단(14)과, 유압 펌프(1)로부터 토출되는 작동유의 목표 유량을 연산하는 목표 유량 연산 수단(15)과, 유압 펌프(1)의 목표 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 엔진의 회전수를 연산하는 제3 회전수 연산 수단(16)과, 제1 회전수 연산 수단(12)에서 연산된 제1 회전수, 제2 회전수 연산 수단(14)에서 연산된 제2 회전수 및 제3 회전수 연산 수단(16)에서 연산된 제3 회전수 중으로부터 가장 큰 값을 선택하는 목표 회전수 연산 수단(17)과, 엔진의 실 회전수가 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산된 목표 회전수에 근접하도록 엔진(3)을 제어하는 엔진 제어 수단(18)과, 엔진(2)의 실 회전수가 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산된 목표 회전수에 근접하도록 전동 모터(3)에서 발생시키는 토크를 제어하는 전동 모터 제어 수단(19)과, 목표 유량 연산 수단(15)으로부터 출력되는 목표 유량과 엔진(2)의 실 회전수에 기초하여 유압 펌프(1)의 틸팅량(용량)을 제어하는 유압 펌프 제어 수단(20)을 구비하고 있다.

가변 용량형 유압 펌프(1)는, 도시하지 않은 붐, 아암, 버킷 등의 유압 액추에이터에 작동유를 공급하는 것으로, 그 용량(1회전으로 토출하는 작동유의 양)은 경사판의 틸팅각을 변경함으로써 변경할 수 있다.

엔진(2)은, 유압 펌프(1)를 회전 구동할 수 있도록 유압 펌프(1)와 기계적으로 접속되어 있다. 엔진(2)은, 도시하지 않은 연료 탱크에 축적된 연료를 소비하여 파워를 발생한다. 그 파워는, 연료 분사량을 변경함으로써 변경할 수 있다.

전동 모터(3)는, 유압 펌프(1)를 회전 구동할 수 있도록 유압 펌프(1)와 기계적으로 접속되어 있다. 따라서, 전동 모터(3)는, 엔진(2)과도 기계적으로 접속되어 있다. 전동 모터(3)는, 도시하지 않은 축전 장치의 전력을 소비함으로써 파워를 발생(역행)할 수도 있고, 관성 에너지나 엔진(2)에서 발생한 파워를 흡수하여 발전(회생)하여, 축전 장치에 축적할 수도 있다.

엔진 컨트롤 다이얼(4)은, 그 다이얼 위치를 조작자가 변경할 수 있도록 되어 있다. 하이브리드가 아닌 통상의 유압 셔블에서는, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치에 기초하여 엔진(2)의 목표 회전수를 결정하지만, 본 발명에 있어서는, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치에 기초하여 엔진(2)과 전동 모터(3)의 목표 최대 합계 파워를 결정한다. 목표 최대 합계 파워의 결정 방법에 대해서는 후술한다.

조작 레버(5)는, 조작자가 붐, 아암, 버킷 등의 유압 액추에이터를 조작하기 위한 것이다.

엔진 파워 연산 수단(11)은, 엔진(2)의 연료 분사량과 회전수로부터, 예를 들어 도 2와 같은 맵을 사용하여 엔진 파워를 연산한다. 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진(2)의 연료 분사량과 회전수와 발생 파워의 관계를 조사하여 설정한다.

제1 회전수 연산 수단(12)은, 엔진 파워 연산 수단(11)에서 연산한 엔진 파워로부터, 예를 들어 도 3과 같은 맵을 사용하여, 이하에서 설명하는 제1 회전수를 연산한다. 즉, 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진(2)의 파워와 그 파워를 발생하기 위해 필요한 연료가 최소로 되는 엔진 회전수의 관계를 조사하여, 그 회전수를 제1 회전수로서 설정한다.

목표 최대 합계 파워 연산 수단(13)은, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치로부터, 예를 들어 도 4와 같은 맵을 사용하여 목표 최대 합계 파워를 연산한다. 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 그 다이얼 위치에 있어서의 하이브리드가 아닌 통상의 유압 셔블의 엔진에서 발생 가능한 최대 파워의 관계를 조사하여, 그 최대 파워를 목표 최대 합계 파워로서 설정한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「하이브리드가 아닌 통상의 유압 셔블」이라 함은, 그 엔진 파워가, 본 발명의 엔진(2)과 전동 모터(3)의 합계 파워와 거의 동등한 기종을 의미한다.

제2 회전수 연산 수단(14)은, 목표 최대 합계 파워 연산 수단(13)에서 연산한 목표 최대 합계 파워로부터, 예를 들어 도 5와 같은 맵을 사용하여 다음의 제2 회전수를 연산한다. 즉, 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진(2)과 전동 모터(3)의 합계 파워와 그 파워를 발생하기 위해 최저한 필요한 엔진 회전수의 관계를 조사하여, 그 합계 파워를 목표 최대 합계 파워, 그 엔진 회전수를 제2 회전수로서 설정한다.

목표 유량 연산 수단(15)은, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 조작 레버(5)의 조작량으로부터, 예를 들어 도 6과 같은 맵을 사용하여 목표 유량을 연산한다. 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 조작 레버(5)의 조작량과 하이브리드가 아닌 통상의 유압 셔블의 유압 펌프의 유량의 관계를 조사하여, 그 유량을 목표 유량으로서 설정한다.

제3 회전수 연산 수단(16)은, 목표 유량 연산 수단(15)에서 연산한 목표 유량으로부터, 예를 들어 도 7과 같은 맵을 사용하여 다음의 제3 회전수를 연산한다. 즉, 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 유압 펌프(1)의 유량과 그 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 엔진 회전수의 관계를 조사하여, 그 유량을 목표 유량, 그 엔진 회전수를 제3 회전수로서 설정한다.

목표 회전수 연산 수단(17)은, 제1 회전수, 제2 회전수, 제3 회전수의 가장 큰 값을 선택한다.

엔진 제어 수단(18)은, 엔진(2)의 실제 회전수가, 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산한 목표 회전수에 근접하도록, 엔진(2)의 연료 분사량이나 연료 분사 타이밍을 제어한다. 예를 들어, 회전수와 목표 회전수의 편차와 편차의 적분값에 각각 게인을 곱하고, 그들을 가산한 값의 연료를 분사한다.

전동 모터 제어 수단(19)은, 엔진(2)의 실제 회전수가, 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산한 목표 회전수에 근접하도록, 전동 모터(3)에서 발생시키는 토크를 제어한다. 예를 들어, 회전수와 목표 회전수의 편차와 편차의 적분값에 각각 게인을 곱하고, 그들을 가산한 값의 토크를 발생시킨다. 또한, 전동 모터(3)에서 발생시키는 토크는, 축전 장치의 잔류 전력량이 많을 때에는 크게 해도 되고, 잔류 전력량이 적을 때에는 작게 하거나, 또는 발전해도 된다.

유압 펌프 제어 수단(20)은, 엔진(2)의 실제 회전수와, 목표 유량 연산 수단(15)에서 연산한 목표 유량으로부터, 맵을 사용하여 유압 펌프(1)의 목표 틸팅각을 연산하고, 틸팅각을 변경한다. 이 맵은, 미리 실험 등에 의해, 엔진 회전수와 틸팅각과 유량의 관계를 조사하여 설정한다. 틸팅각의 변경은, 유압 제어, 또는 전기 제어에 의해 행한다. 유압 제어의 경우는, 전자기 밸브를 구동시킴으로써, 틸팅각을 변경하기 위한 유압을 제어한다. 전기 제어의 경우는, 틸팅각을 변경하기 위한 전동 모터[전동 모터(3)와는 다른 전동 모터]를 구동시킴으로써, 틸팅각을 변경한다.

또한, 유압 펌프(1)에서 흡수하는 파워가, 목표 최대 합계 파워 연산 수단(13)에서 연산한 목표 최대 합계 파워를 상회하지 않도록, 유압 펌프 제어 수단(20)에서 틸팅각의 변경에 제한을 가해도 되고, 목표 유량 연산 수단(15)에서 연산하는 목표 유량에, 목표 최대 합계 파워를 유압 펌프(1)의 토출압으로 나눈 값으로 제한을 가해도 된다.

또한, 도 1의 예에서는, 유압 펌프(1)가 1개밖에 구비되어 있지 않지만, 복수여도 되고, 그 경우는 목표 유량 연산 수단(15) 및 유압 펌프 제어 수단(20)에 대해서도, 유압 펌프(1)의 수량과 동일한 수만큼 설치한다. 그리고, 제3 회전수 연산 수단(16)에서는, 복수의 목표 유량 연산 수단(15)에서 연산한 복수의 목표 유량 중, 가장 큰 목표 유량으로부터 제3 회전수를 연산한다.

이하, 도 8을 사용하여, 제1 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 동작을 설명한다. 또한, 본 예는, 엔진(2)에서 큰 파워를 발생하는 경우, 회전수를 높게 한 쪽이, 연료 소비가 작아지는 경우의 예이다.

도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 조작 레버(5)의 조작량이 일정한 기간에, 유압 액추에이터에 가해지는 부하가 증가하여 유압 펌프(1)의 토출압이 증가하면, 그것에 따라서 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 엔진 파워가 증가한다. 엔진 파워가 증가하면, 그것에 따라서 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제1 회전수와 목표 회전수가 증가한다. 이때, 제2 회전수와 제3 회전수에 대해서는, 엔진 컨트롤 다이얼(4)의 다이얼 위치와 조작 레버(5)의 조작량이 일정하므로, 변화되지 않는다. 또한, 목표 회전수가 증가하면, 그것에 따라서 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전수가 증가하고, 연료 소비량이 최소로 억제된다. 또한, 엔진 회전수가 증가하면, 그것에 따라서 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(1)의 용량이 감소한다. 그 결과, 도 8의 (f)에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(1)의 유량은 일정하게 되어, 레버 조작량에 대한 유압 액추에이터의 동작을 하이브리드가 아닌 통상의 건설 기계와 마찬가지로 할 수 있다.

제2 실시예

다음에, 도 9를 사용하여, 제2 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 구성을 도시한다. 이 도면으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는, 유압 펌프 제어 수단(20)에서, 엔진(2)의 실 회전수 대신에, 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산한 목표 회전수를 사용한 것을 특징으로 한다. 그 밖에 대해서는, 제1 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계와 동일하므로, 대응하는 부분에 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략한다. 목표 회전수는 실제 회전수보다도 빨리 변화되므로, 유압 펌프(1)의 틸팅각의 변경에 시간이 걸리는 경우에 유효하다.

제3 실시예

다음에, 도 10을 사용하여, 제3 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계의 구성을 도시한다. 이 도면으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예는, 엔진 파워 연산 수단(11)에서, 엔진(2)의 연료 분사량과 회전수 대신에, 유압 펌프(1)의 유량과 토출압과 전동 모터(3)의 파워와 에어 컨디셔너 등의 보조 기계의 부하를 사용하는 것을 특징으로 한다.

즉, 제3 실시예의 엔진 파워 연산 수단(11)은, 우선 유압 펌프(1)의 유량과 토출압을 곱하여 유압 펌프(1)의 흡수 파워를 연산한다. 다음에, 전동 모터 제어 수단(19)의 출력에 기초하여 전동 모터(3)의 발생 파워를 연산한다. 다음에, 에어 컨디셔너 등의 보조 기계의 소비 파워를, 예를 들어 에어 컨디셔너의 스위치의 상태로부터 연산한다. 마지막으로, 유압 펌프(1)의 흡수 파워와 보조 기계의 소비 파워의 합으로부터, 전동 모터(3)의 발생 파워를 뺀 값을 엔진 파워로 한다. 그 밖에 대해서는, 제1 실시예에 관한 하이브리드 건설 기계와 동일하므로, 대응하는 부분에 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략한다.

또한, 엔진 파워 연산 수단(11)에서는, 유압 펌프(1)의 유량 대신에, 목표 유량 연산 수단(15)에서 연산한 목표 유량을 사용해도 된다. 또한, 제2 실시예와 마찬가지로, 유압 펌프 제어 수단(20)에서는, 엔진(2)의 실제 회전수 대신에, 목표 회전수 연산 수단(17)에서 연산한 목표 회전수를 사용해도 된다.

1 : 유압 펌프
2 : 엔진
3 : 전동 모터
4 : 엔진 컨트롤 다이얼
5 : 조작 레버
11 : 엔진 파워 연산 수단
12 : 제1 회전수 연산 수단
13 : 목표 최대 합계 파워 연산 수단
14 : 제2 회전수 연산 수단
15 : 목표 유량 연산 수단
16 : 제3 회전수 연산 수단
17 : 목표 회전수 연산 수단
18 : 엔진 제어 수단
19 : 전동 모터 제어 수단
20 : 유압 펌프 제어 수단

Claims

유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 유압 펌프를 구동하는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되고, 발전 전력을 축전 장치에 충전하는 동시에, 상기 축전 장치에 충전된 전력에 의해 구동되고, 상기 엔진에 의한 상기 유압 펌프의 구동을 어시스트하는 전동 모터와, 상기 유압 펌프, 상기 엔진 및 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 엔진이 발생하는 파워를 연산하는 엔진 파워 연산 수단과, 상기 엔진 파워를 발생하기 위해 필요한 연료가 최소로 되는 상기 엔진의 회전수를 연산하는 제1 회전수 연산 수단과, 상기 엔진의 목표 회전수의 하한값을 정하는 제2 회전수 연산 수단과, 상기 제1 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제1 회전수와, 상기 제2 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제2 회전수 중 큰 쪽을 선택하는 목표 회전수 연산 수단과, 상기 엔진의 실 회전수가 상기 목표 회전수에 근접하도록 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 수단과,
상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 목표 유량을 연산하는 목표 유량 연산 수단과, 상기 목표 유량과 상기 엔진의 실 회전수 또는 목표 회전수에 기초하여 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 유압 펌프 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
(19조 보정에 의한 삭제)
(19조 보정에 의한 삭제)
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 목표 유량 연산 수단은, 엔진 컨트롤 다이얼의 다이얼 위치와 조작 레버의 조작량에 기초하여 목표 유량을 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진 파워 연산 수단은, 상기 엔진의 연료 분사량과 회전수에 기초하여 엔진 파워를 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진 파워 연산 수단은, 상기 유압 펌프의 토출 유량과 토출압과 상기 전동 모터의 파워와 보조 기계의 부하에 기초하여 엔진 파워를 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진과 상기 전동 모터의 합계 파워의 목표 최대값을 연산하는 목표 최대 합계 파워 연산 수단을 구비하고,
상기 제2 회전수 연산 수단은, 상기 목표 최대 합계 파워를 상기 엔진과 상기 전동 모터에서 발생시키기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제7항에 있어서, 상기 목표 최대 합계 파워 연산 수단은, 엔진 컨트롤 다이얼의 다이얼 위치에 기초하여 목표 최대 합계 파워를 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 유압 펌프의 목표 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 제3 회전수 연산 수단을 더 구비하고,
상기 목표 회전수 연산 수단은, 상기 제1 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제1 회전수와, 상기 제2 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제2 회전수와, 상기 제3 회전수 연산 수단으로부터 출력되는 제3 회전수 중으로부터, 가장 큰 값을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 회전수 연산 수단은, 상기 유압 펌프의 목표 유량을 확보하기 위해 최저한 필요한 상기 엔진의 회전수를 연산하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 유압 펌프를 구동하는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되고, 발전 전력을 축전 장치에 충전하는 동시에, 상기 축전 장치에 충전된 전력에 의해 구동되고, 상기 엔진에 의한 상기 유압 펌프의 구동을 어시스트하는 전동 모터와, 상기 유압 펌프, 상기 엔진 및 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서,
상기 엔진이 발생하는 파워가 증가하였을 때에, 상기 엔진의 회전수가 증가하고, 상기 엔진이 발생하는 파워가 감소하였을 때에, 상기 엔진의 회전수가 감소하도록 하는 동시에, 조작 레버의 조작량이 증가하였을 때, 또는 상기 엔진의 회전수가 감소하였을 때에 상기 유압 펌프의 용량이 증가하고, 상기 조작 레버의 조작량이 감소하였을 때, 또는 상기 엔진의 회전수가 증가하였을 때에 상기 유압 펌프의 용량이 감소하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
(19조 보정에 의한 삭제)