KR20140009132A

KR20140009132A - 하이브리드 건설 기계

Info

Publication number: KR20140009132A
Application number: KR1020137008274A
Authority: KR
Inventors: 신지 이시하라; 신야 이무라; 세이지 이시다; 마사토시 호시노; 다카코 사타케; 마나부 에다무라; 미츠오 소노다; 다카토시 오오키
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2014-01-22
Also published as: EP2628860A1; CN103180519B; CN103180519A; WO2012050135A1; JP5594748B2; US20130193892A1; JPWO2012050135A1; KR101875241B1; EP2628860A4; US9065361B2; EP2628860B1

Abstract

본 발명은 하이브리드 건설 기계에 있어서, 축전량의 급속한 감소를 방지할 수 있는 전동 발전기(2)의 제어 수단(8)을 가능한 한 간이한 구성으로 실현하는 구동 제어 장치를 제공한다. 전동 발전기(2)에 대하여 출력되는 모터 토크 명령값을 산출하는 제어 수단(8)은 실제의 축전량과 규정의 목표 축전량과의 차분과, 엔진(1)의 실회전수에 기초하여 결정되는 엔진(1)의 최대 토크와 엔진(1)의 실제 토크와의 차분에 의해 구해지는 토크 여유도에 기초하여, 모터 토크 명령값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 건설 기계{HYBRID CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 유압 셔블이나 휠 로더 등의 유압 건설 기계에 적용하기에 적합한 하이브리드 건설 기계에 관한 것이다.

하이브리드 건설 기계에 있어서는, 연비 향상을 위해 엔진을 소형화한 것에 수반하는 출력 부족을, 발전 전동기에 의해 보조하는 것이 알려져 있다. 그리고, 엔진 출력의 어시스트를 행하는 전동 발전기에 전력을 공급하는 축전 장치의 축전량은, 목표 작업 시간에 있어서 일정한 축전량이 되도록 설정되어 있다.

그러나, 상정되어 있는 작업보다도 중부하의 작업을 계속하여 행했을 경우에는, 실제의 축전량이 목표로서 규정되어 있는 축전량을 하회하는 상황이 발생한다. 이처럼, 실제의 축전량이, 목표 축전량보다도 낮은 수준에 있는 상태에서 작업을 계속해 버리면, 발전 전동기에 의한 엔진 어시스트 동작을 행할 때, 축전량이 부족한 것에 의해 엔진 어시스트가 불능이 되고, 엔진 스톨이 일어난다.

이러한 문제를 해결할 수 있는 선행 기술이, 특허문헌 1에 제안되어 있다. 이 선행 기술과 관련한 구동 제어 장치는, 축전량을 검출하는 축전량 검출 수단을 구비하고 있으며, 유압 작동부의 소정의 동작에 기초하여 특정한 동작 형태를 정하고, 이 동작 형태를 판단 기준으로 사용하여, 축전량에 따른 역행 어시스트의 억제를 행함으로써, 급속한 축전량의 감소를 방지하고 있다.

일본 특허 공개 제2005-83242호 공보

그러나 종래 기술은, 이하와 같은 과제가 존재한다. 종래 기술은, 동작 형태에 기초하여, 축전량에 따른 역행 어시스트의 억제를 행하는 것이다. 그 때문에, 유압 작업부의 동작 상태를 판단하는 동작 형태 판별 수단이 필요하고, 또한 동작 형태 판별 수단에 의해 판단되는 특정한 동작 형태마다, 엔진 회전수에 따른 전동 발전기의 역행 토크 출력 특성이 필요해진다. 따라서, 제어 장치가 복잡해지는 것에 더하여, 발전 전동기의 역행 어시스트량은, 출력 토크 특성도로부터 회전수에 의해 일의로 부여되는 구성이므로, 불필요한 전력 소비를 행할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 목표 축전량에 대하여 축전 잔량이 적을 때, 엔진의 토크 또는 출력의 여유에 따라, 전동 발전기가 과도한 어시스트를 행하지 않도록 제어하여, 축전 잔량이 감소하는 것을 방지하는 하이브리드 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다.

본원은 상기 목적을 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 엔진과, 엔진과 동축 상에 기계적으로 접속되어, 발전기 동작과 전동기 동작을 행하는 전동 발전기와, 전동 발전기에 전력을 공급하는 축전 장치를 구비하는 하이브리드 건설 기계에 있어서, 전동 발전기에 대하여 출력되는 모터 토크 명령값을 산출하는 제어 수단을 갖고, 제어 수단은, 축전 장치의 실축전량이 축전 장치에 있어서 미리 설정된 목표 축전량을 하회할 경우에는, 엔진의 실회전수에 기초하여 결정되는 엔진의 최대 토크와 엔진의 실제 토크와의 차분에 의해 구해지는 토크 여유도에 기초하여 모터 토크 명령값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 간소한 구성으로 축전량을 효율적으로 사용할 수 있는 건설 기계를 제공하는 것이다.

도 1은, 제1 실시 형태에 있어서의 하이브리드 건설 기계의 유압 구동 제어 장치의 구성도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(8)의 구성도이다.
도 3은, 제1 실시 형태에 있어서의 축전 장치의 작업 시간에 대한 목표 축전량을 도시하는 도면이다.
도 4는, 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(8)의 처리 기능을 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 제1 실시 형태에 있어서의 보정 게인과 토크 여유도의 특성도이다.
도 6은, 제1 실시 형태에서 축전량이 목표 축전량과 비교하여 작은 경우에 있어서, 컨트롤러(8)의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.

본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드 건설 기계의 유압 구동 제어 장치의 구성도이다.

본 실시 형태에 따른 유압 구동 제어 장치는, 유압 셔블의 프론트 작업기나 선회 장치, 주행 장치 등 유압 작업부의 구동에 사용되는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 구동 제어 장치는, 엔진(1)과, 엔진(1)의 회전수를 검출하는 회전수 센서(6)와, 엔진(1)의 연료 분사량을 조정함으로써 엔진(1)의 조속을 하는 거버너(7)와, 엔진 구동축에 기계적으로 접속된 전동 발전기(2)와, 전동 발전기(2)를 통하여 엔진(1)에 의해 구동되는 가변 용량형 유압 펌프(3)[이하, 「유압 펌프(3)」라고 함]을 갖고, 유압 펌프(3)로부터 토출된 압유는 밸브 장치(4)를 통하여, 유압 액추에이터(5)에 공급된다. 그리고 이 유압 액추에이터(5)에 의해, 하이브리드 건설 기계의 각종 작동부가 구동된다. 또한, 유압 구동 제어 장치는, 축전 장치(14)와, 전동 발전기(2)의 회전수를 제어하고, 필요에 따라 축전 장치(14)와 전력의 수수를 행하는 전동 발전기 제어 수단으로서의 인버터(9)와, 컨트롤러(8)를 구비한다. 축전 장치(14)는 배터리나 캐패시터로 이루어지는 축전기(10)와, 이 축전기(10)에 부설된 전류 센서(11), 전압 센서(12), 온도 센서(13)로 구성되어 있고, 이들 센서에 의해 검출되는 전류, 전압, 온도 등의 정보로부터, 컨트롤러(8)에서 축전량의 관리를 행한다. 컨트롤러(8)는 거버너(7)를 제어하여 연료 분사량을 조정하고 엔진 회전수를 제어함과 동시에, 인버터(9)를 제어하여 전동 발전기(2)의 토크를 제어한다.

또한, 컨트롤러(8)는 엔진(1)의 필요 출력에 대한 연료 소비량이 최소가 되는 동작점을 목표 회전수 명령값으로서 연산하는 목표 회전수 설정 수단(26)(도 2 참조)을 갖고, 연비의 향상을 실현할 수 있다. 또한, 컨트롤러(8)에는, 회전수 센서(6)에 있어서 검출되는 엔진(1)의 회전수가 입력된다.

도 3은 본 실시 형태에 따른 축전 장치(14)의 작업 시간에 대한 목표 축전량(SOCr)을 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상정되는 건설 기계의 표준 작업 시간, 작업 내용, 축전기(10)의 용량, 종지 잔량 등에 기초하여, 실제로 작업 시간에 있어서의 축전기(10)의 축전량을 목표 축전량(SOCr)으로서 사전에 정해 둔다. 또한, 상기 축전 장치(14)에 관한 검출 정보에 기초하여, 상기 목표 축전량을 적절히 갱신하는 것도 가능하며, 어떤 시각에 있어서 총 작업량이 사전에 상정되어 있었던 작업량보다도 작아진다고 판단된 경우에는, 목표 축전량을 작게 잡음으로써 이후의 작업에 있어서 어시스트 모터에 의한 어시스트를 충분히 이용할 수 있게 된다. 이렇게 설정된 목표 축전량에 대하여 축전량을 효율적으로 사용하기 위해서, 본 발명에서는 예를 들어 이하와 같은 전동 발전기(2)의 출력 제한을 행하도록 제어한다.

도 4는 본 실시 형태에 있어서의 제어의 흐름도를 나타낸 것이다. 우선, 스텝 S1에 의해 예를 들어 도 3에 도시되는 바와 같은 관계로부터 작업 시간에 있어서의 목표 축전량(SOCr)을 결정한다. 이어서, 스텝 S2에서 실제의 실축전량(SOCa)을 전류 센서(11), 전압 센서(12), 온도 센서(13) 등의 정보에 기초하여 컨트롤러(8)에 의해 검출한다. 다음으로 스텝 S3에서 이상과 같이 검출된 실축전량(SOCa)과 목표 축전량(SOCr)의 편차(ΔSOC)를, ΔSOC=SOCa-SOCr의 계산에 의해 구하고, 이와 같이 하여 산출된 ΔSOC이 ΔSOC<0인지 여부를 판단한다. 이 판단에 있어서, 「예」인 경우, 즉 ΔSOC<0인 경우에는, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 하회하고 있는 경우이고, 「아니오」인 경우, 즉 ΔSOC>0인 경우에는, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 상회하고 있는 경우이다.

여기서, 판단이 「아니오」인 경우, 즉 ΔSOC>0 또는 ΔSOC=0인 경우에는, 축전 장치로부터 충분한 전력을 전동 발전기(2)에 공급할 수 있으므로, 스텝 S4에서 전동 발전기(2)가 출력하는 어시스트 출력량에 제한을 두는 일 없이, 엔진의 충분한 어시스트를 행한다. 한편, ΔSOC<0이 「예」라고 판단된 경우에는, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 하회하고 있어, 축전 장치(14)로부터 충분한 전력을 전동 발전기(2)에 공급할 수 없기 때문에, 스텝 S5 이후에 전동 발전기(2)가 출력하는 어시스트 출력량에 제한을 두는 처리를 행한다.

본 실시예에서는, 이렇게 전동 발전기(2)가 출력하는 어시스트 출력량에 제한을 둘 경우에, 최대 토크(Tmax)와 실제 토크(Ta)와의 차분으로부터 토크 여유도(ΔT)를 산출하고, 이 토크 여유도(ΔT)에 기초하여, 어시스트 출력량의 제한을 행한다. 여기서, 최대 토크(Tmax)란, 엔진의 실회전수에 대하여 엔진이 낼 수 있는 토크의 최대값이다. 또한, 실제 토크(Ta)란, 엔진의 실회전수에 대하여 엔진이 실제로 내고 있는 토크이다.

그리고 스텝 S5에서는, 이렇게 결정되는 최대 토크(Tmax)와 실제 토크(Ta)와의 차분으로부터 산출되는 토크 여유도(ΔT)를, 임계값(Tc)과 비교한다. 여기서, 임계값(Tc)은, 예를 들어 엔진의 실회전수에 대한 최대 토크(Tmax)에 대하여 소정의 비율을 설정하는 것이다.

토크 여유도(ΔT)와 임계값(Tc)을 비교하여, ΔT>Tc인지 여부의 판단을 행하여, 판단이 「예」인 경우, 즉 토크 여유도(ΔT)가 임계값(Tc)보다도 큰 경우에는, 엔진의 토크에 여유가 있다. 따라서, 스텝 S6에서 축전 장치(14)로부터 전동 발전기(2)에 공급되는 전력을 충분히 제한하고, 요구 동력은 엔진으로부터 얻도록 제어를 행한다. 이러한 제어를 행함으로써, 축전 장치의 축전량의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.

한편, 판단이 「아니오」인 경우에는, 엔진의 토크에 여유가 없기 때문에, 축전 장치(14)로부터 전동 발전기(2)에 전력을 공급하여 엔진의 어시스트를 행할 필요가 있다. 그때는, 스텝 S7에서 엔진 스톨이 일어나지 않는 범위에서 전동 발전기(2)의 어시스트량을 제한하고, 축전 장치(14)로부터 소비 전력량을 제한한다. 이러한 제어를 행함으로써, 엔진 스톨을 일으키는 일 없이, 축전 장치(14)의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.

이상과 같은 제어는, 일정한 주기로 이들 일련의 제어를 반복한다.

도 2는 컨트롤러(8)의 구성을 나타낸 것이다. 컨트롤러(8)의 각 제어부에 있어서의 제어를, 상술한 도 4의 제어 흐름도에 따라 설명한다.

우선, 축전량 검출 수단(20)은 전류 센서(11), 전압 센서(12), 온도 센서(13)로 이루어지는 축전 장치 센서로부터 얻어지는 전류, 전압, 온도 등의 정보에 기초하여, 실축전량(SOCa)를 검출한다. 또한, 목표 축전량 설정 수단(21)은 예를 들어 도 3에 도시되는 바와 같은 실작업 시간에 대한 목표 축전량(SOCr)을 설정한다. 이들 수단으로부터 얻어진 실축전량(SOCa)과 목표 축전량(SOCr)의 편차(ΔSOC)를 연산기(22)에 의해 ΔSOC=SOCa-SOCr의 계산에 따라 구한다.

또한, 컨트롤러(8)는 엔진 회전수 검출 수단으로서의 회전수 센서(6)로부터의 회전수 신호를 입력하고, 회전수 센서(6)는 엔진의 실회전수를 검출한다. 또한, 컨트롤러(8)는 검출된 엔진 실회전수에 있어서의 엔진 최대 토크를 산출하는 엔진 최대 토크 설정 수단(23)을 갖고 있다. 그리고, 토크 여유도 연산에 있어서는, 엔진 최대 토크 설정 수단(23)에 의해 산출되는 엔진 최대 토크(Tmax)와, 컨트롤러(8)와는 별도로 설치되어 있는 엔진 토크 검출 수단(29)에 있어서 검출되는 엔진 실제 토크(Ta)를 사용하여, 연산기(24)에서 엔진 최대 토크(Tmax)와 엔진 실제 토크(Ta)와의 차분으로부터 토크 여유도 ΔT=Tmax-Ta를 산출한다.

이렇게 산출된 축전량 편차(ΔSOC) 및 토크 여유도(ΔT)는, 출력 제한 판단 수단(25)에 입력된다. 출력 제한 판단 수단(25)에서는, 도 4에 있어서 설명한 바와 같이, 이하와 같은 어시스트 출력 제한의 판단을 행한다. 축전량 편차 ΔSOC>0인 경우, 즉, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 상회하고 있는 경우에는, 축전 장치(14)로부터 충분한 전력을 공급할 수 있으므로, 전동 발전기(2)를 어시스트 출력 제한하지 않고 역행함으로써, 충분한 엔진 어시스트를 실시하도록 한다. 한편, 축전량 편차 ΔSOC<0인 경우, 즉, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 하회하고 있는 경우에는, 전동 발전기(2)를 어시스트 출력 제한하여 역행함으로써, 전동 발전기(2)에서의 소비 전력을 작게 한다. 여기서, 토크 여유도 ΔT>Tc인 경우에는, 엔진의 토크에 여유가 있으므로, 축전 장치(14)로부터 전동 발전기(2)에 공급되는 전력을 충분히 제한한다. 바꾸어 말하면, 전동 발전기(2)가 출력하는 어시스트 출력량을 충분히 제한한다. 또한, 축전량 편차 ΔSOC<0이고, 토크 여유도 ΔT<Tc인 경우에는, 엔진의 토크에 여유가 없으므로, 축전 장치(14)로부터 전동 발전기(2)에 전력을 공급하여 엔진의 어시스트를 행할 필요가 있으며, 엔진 스톨이 일어나지 않는 범위까지 어시스트 출력량을 제한하고, 전동 발전기(2)를 역행한다. 이러한 출력 제한을 실시함으로써, 실축전량(SOCa)이 목표 축전량(SOCr)에 대하여 하회하고 있는 경우에 있어서, 축전량을 효율적으로 제어하고 전동 발전기(2)를 역행시킴으로써 엔진(1)의 어시스트를 행할 수 있다.

이상과 같은 출력 제한 판단 수단(25)에 의해 판단되는 축전 장치(14)에 대한 출력 제한 판단과, 컨트롤러(8)가 갖는 목표 회전수 설정 수단(26)에 있어서 펌프의 부하에 대하여 정해지는 엔진 회전수이며 엔진의 연비가 좋은 엔진 회전수로서 결정되는 목표 회전수와, 엔진 회전수 센서(6)에 의해 검출되는 엔진 실회전수가 어시스트 출력 연산 수단(27)에 입력된다.

어시스트 출력 연산 수단(27)에서는, 상기 출력 제한, 목표 회전수 및 엔진 실회전수에 기초하여, 모터 토크 명령값을 산출하고 전동 발전기(2)에 대하여 출력한다.

여기서, 출력 제한 판단 수단(25)을 거쳐 어시스트 출력 연산 수단(27)에 있어서 모터 토크 명령값을 산출하는 과정을, 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 모터 토크 명령을 산출하는 전동 발전기(2)의 제어 기능 전체의 일례를 기능 블록도로 도시한 것이다.

우선, 출력 제한 판단 수단(25)에 있어서, 축전량 편차 ΔSOC>0이라고 판단된 경우에는, 충분한 어시스트를 전동 발전기(2)에 의해 행하도록, 모터 토크 명령을 전동 발전기(2)에 대하여 출력한다. 전동 발전기(2)는 엔진 목표 회전수와 엔진 실회전수의 회전수 편차(ΔN)에 기초하는, 비례 적분 제어(이하, PI 제어라고 칭함)를 기본으로 하고 있으므로, 엔진 목표 회전수와 엔진 실회전수의 회전수 편차에 대하여 고역 통과 필터(HPF)(A1)를 통하여 비례 게인(Kp)(A2)을 가한 비례 제어에 기초하는 역행 토크 명령값과, 회전수 편차(ΔN)에 대하여 적분 게인(Ki)(A6)을 가한 적분 제어에 기초하는 역행 토크 명령값과의 합에 의해 모터 토크 명령값을 산출한다. 여기서, 적분 제어에 있어서는, 회전수 편차에 적분 게인(Ki)(A6)을 가한 후, 리미터 첨부 적분기(A8)를 통하여 모터 토크 명령값을 산출한다. 리미터 첨부 적분기(A8)에서는, 회전수 편차(ΔN)에 적분 게인(Ki)(A6)을 가한 토크 명령값과, 적분 제어에 기초하는 모터 토크 명령값과의 합을 취하여, 토크 명령값의 합이 양인 경우에는 그대로의 값을, 음인 경우에는 0으로서 출력하도록 한다. 그리고, 모터의 연속 정격 토크 이상의 출력을 행하지 않도록 제한을 두어, 적분 제어에 기초하는 역행 토크 명령값을 산출한다.

한편, ΔSOC<0이라고 판단된 경우에는, P 제어에 있어서는, 전술한 축전량 편차 ΔSOC>0이라고 판단된 경우와 마찬가지로, 엔진 목표 회전수와 엔진 실회전수의 회전수 편차(ΔN)에 대하여 고역 통과 필터(HPF)(A1)를 통하여 비례 게인(Kp)(A2)를 가한 어시스트를 행함으로써, 과도적인 회전수 편차에 대하여만 출력을 행한다. 그로 인해, 회전수 편차가 정상적이 되었을 시에 전력을 소비하는 것을 회피할 수 있다. 한편, I 제어에 있어서는, 예를 들어 이하와 같은 제어를 행함으로써, 정상적인 전력의 소비량을 억제할 수 있다.

우선, 엔진 실회전수에 대한 엔진 최대 토크(Tmax)의 특성을 나타내는 엔진 특성(A3)에 기초하여, 엔진 실회전수에 대한 엔진 최대 토크(Tmax)를 구한다. 구해진 엔진 최대 토크(Tmax)와, 엔진 토크 검출 수단(29)에 의해 검출되는 엔진이 실제로 출력하고 있는 토크인 엔진 실제 토크(Ta)와의 차분, 즉 토크 여유도 A4=Tmax-Ta를 산출한다. 이 토크 여유도를 A4로 하고, 토크 여유도(A4)를 파라미터로 하는 보정 게인용 테이블(A5)을 사용하여, 0 내지 1의 값을 갖는 보정 게인을 구한다. 보정 게인용 테이블(A5)은, 예를 들어 도 5에 도시되는 바와 같은 테이블을 따라 결정한다. 도 5에 있어서는, 토크 여유도(A4)에 대하여 임계값(Tc)을 정하여, 토크 여유도(A4)가 임계값(Tc)보다도 큰 경우에는 엔진(1)에 여유가 있으므로, 보정 게인은 0으로 한다. 이렇게 보정 게인을 결정함으로써, 전동 발전기(2)는 I 제어를 행하지 않고, P 제어만에 의해 역행 토크 명령값을 산출하므로, 정상적인 전력 소비를 억제할 수 있다. 한편, 토크 여유도(A4)가 임계값(Tc)보다도 작은 경우에는, 엔진(1)에 여유가 없으므로, 엔진 스톨이 일어나지 않는 범위에서 전동 발전기(2)의 어시스트 출력 제한을 행할 필요가 있다. 따라서, 보정 게인은 0 내지 1의 값을 갖도록 보정 게인을 결정한다. 이 테이블은 일례이며, 토크 여유도(A4)가 0인 경우에는 보정 게인을 1로, 토크 여유도(A4)가 (Tc)보다도 큰 경우에는 보정 게인이 0이 되도록 보정 게인을 설정한다.

이렇게 결정된 보정 게인을, 엔진 목표 회전수와 엔진 실회전수와의 편차(ΔN)에 기초하는 회전수 편차에 가한 후, 적분 게인(Ki)(A6)을 가한다. 그리고, 전술한 축전량 편차 ΔSOC>0이라고 판단된 경우와 마찬가지로, 리미터 첨부 적분기를 통하여 I 제어에 기초하는 역행 토크 명령값을 산출한다.

이상과 같은 구성으로 함으로써, 축전량이 상정량보다 낮은 경우에 있어서, 엔진의 출력의 여유에 따른 전동 발전기(2)의 출력 억제를 행하므로, 전동 발전기(2)가 과잉한 엔진 어시스트를 행하는 것을 방지하여, 축전 장치(14)의 소비 전력량을 감소시킬 수 있어, 축전 장치(14)의 축전 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.

이상과 같이, 일반적인 전동 발전기(2)의 제어 방법인 PI 제어, PID 제어의 게인을 조정함으로써, 전동 발전기(2)의 어시스트량의 제한을 용이하게 실현하는 것이 가능하다.

또한, 도 6에서는 PI 제어의 일례를 나타내고 있지만, 비례 제어(P 제어), 비례 적분 미분 제어(PID 제어) 등의 구성에 적용할 수도 있다. 또한, 보정 게인을 적분항뿐만 아니라 비례항, 미분항에 이용하는 것도 가능하며, 또한, 비례, 적분, 미분항 각각에 대하여 다른 보정 게인 테이블을 사용함으로써 보다 유연한 대응을 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 엔진 토크에 기초하여, 전동 발전기(2)의 역행 어시스트량을 제한하는 구성을 나타내고 있지만, 엔진 출력의 여유도에 따른 구성을 취하는 것도 가능하다. 이 구성을 채용하는 경우에는, 상기 축전량 편차(ΔSOC)의 정부와, 최대 엔진 출력과 실제 엔진 출력의 차인 엔진 출력 여유도를 사용하여 전동 발전기(2)의 역행 어시스트량의 억제를 행한다.

또한, 컨트롤러(8)는 펌프 틸팅 제어 수단(28)을 갖는다. 펌프 틸팅 제어 수단(28)은 펌프 부하 검출 수단(30)에 있어서 검출되는 펌프 부하 및 어시스트 출력 연산 수단(27)에 있어서 결정되는 어시스트 출력에 기초하여, 유압 펌프(3)의 틸팅각을 조작하기 위한 펌프 틸팅 명령을 산출한다. 산출된 펌프 틸팅 명령은, 펌프(3)에 대하여 출력한다.

또한, 상기한 방법에 의해 억제된 전동 발전기(2)에 의한 역행 어시스트와 엔진(1)의 출력의 합이 펌프 부하를 하회할 경우나, 축전량이 없어, 전동 발전기(2)에 의한 역행 어시스트를 행할 수 없을 경우에는, 도 2에 도시한 바와 같이 어시스트 출력 연산 수단(27)에 의해 연산된 모터 토크 명령값에 기초하여 펌프 틸팅 제어 수단(28)을 제어하고 유압 펌프(3)의 틸팅각을 조작하여 펌프 부하를 저하시킴으로써, 엔진 스톨을 회피한다.

1: 엔진
2: 전동 발전기
3: 유압 펌프
4: 밸브 장치
5: 액추에이터
6: 회전수 센서
7: 거버너
8: 컨트롤러
9: 인버터
10: 축전기
11: 전류 센서
12: 전압 센서
13: 온도 센서
14: 축전 장치

Claims

엔진(1)과,
상기 엔진(1)과 기계적으로 접속되어, 발전기 동작과 전동기 동작을 행하는 전동 발전기(2)와,
상기 전동 발전기(2)에 전력을 공급하는 축전 장치(14)를 구비하는 하이브리드 건설 기계에 있어서,
상기 전동 발전기(2)에 대하여 출력되는 모터 토크 명령값을 산출하고, 그 모터 토크 명령값에 기초하여 상기 전동 발전기(2)를 제어하는 제어 수단(8)을 갖고,
상기 제어 수단(8)은 목표 축전량 설정 수단에 있어서 검출되는 상기 축전량의 실축전량과 목표 축전량 설정 수단에 있어서 설정되는 목표 축전량을 비교하여, 상기 실축전량이 상기 목표 축전량을 하회할 경우에는, 상기 엔진(1)의 실회전수에 기초하여 엔진 최대 토크 설정 수단에 있어서 결정되는 상기 엔진(1)의 최대 토크와 상기 엔진(1)의 실제 토크와의 차분에 의해 구해지는 토크 여유도에 기초하여 출력 제한 판단 수단(25)에 있어서 판단되는 출력 제한, 목표 회전수 설정 수단(26)에 있어서 결정되는 상기 엔진(1)의 목표 회전수 및 상기 엔진(1)의 실회전수에 기초하여 상기 모터 토크 명령값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 모터 토크 명령값은, 상기 축전 장치(14)의 실축전량이 상기 축전 장치(14)에 있어서 미리 설정된 목표 축전량을 상회하는 경우에 상기 엔진(1)의 실회전수에 기초하여 결정되는 상기 엔진(1)의 최대 토크와 상기 엔진(1)의 실제 토크와의 차분에 의해 구해지는 토크 여유도에 기초하여 산출되는 모터 토크 명령값보다, 작은 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 모터 토크 명령값은 상기 토크 여유도의 크기에 따라서 산출되고, 상기 토크 여유도가 임계값보다도 큰 경우에 산출되는 모터 토크 명령값은, 상기 토크 여유도가 임계값보다도 작은 경우에 산출되는 모터 토크 명령값보다, 작은 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 모터 토크 명령값은, 상기 엔진(1)에 출력되는 목표 엔진 회전수와 상기 엔진(1)의 엔진 실회전수와의 차분인 회전수 편차에 기초하는 비례 적분 제어에 의해 산출되며, 상기 비례 적분 제어에 있어서 행해지는 적분 제어에서 사용하는 적분 게인은, 상기 토크 여유도가 소정값보다도 작은 경우에는, 상기 축전 장치(14)의 실축전량의 값이 상기 축전 장치(14)에 있어서 미리 설정된 목표 축전량의 값을 상회한다고 판단될 경우에 사용되는 적분 게인과 비교하여 작고, 상기 토크 여유도가 소정값보다도 큰 경우에는, 적분 게인을 0으로 하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
엔진(1)과,
상기 엔진(1)과 기계적으로 접속되어, 발전기 동작과 전동기 동작을 행하는 전동 발전기(2)와,
상기 전동 발전기(2)에 전력을 공급하는 축전 장치(14)를 구비하는 하이브리드 건설 기계에 있어서,
상기 전동 발전기(2)에 대하여 출력되는 모터 토크 명령을 산출하는 제어 수단(8)을 갖고,
상기 제어 수단(8)은 상기 축전 장치(14)의 실축전량의 값이 상기 축전 장치(14)에 있어서 미리 설정된 목표 축전량의 값을 하회할 경우에는, 상기 엔진(1)의 실회전수에 기초하여 결정되는 상기 엔진(1)의 최대 출력과 상기 엔진(1)의 실출력과의 차분에 의해 구해지는 출력 여유도의 크기에 따라, 모터 토크 명령값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
청구항 5에 있어서,
상기 모터 토크 명령값은, 상기 엔진(1)에 출력되는 목표 엔진 회전수와 상기 엔진(1)의 엔진 실회전수와의 차분인 회전수 편차에 기초하는 비례 적분 제어에 의해 산출되며, 상기 비례 적분 제어에 있어서 행해지는 적분 제어에서 사용하는 적분 게인은, 상기 출력 여유도가 소정값보다도 작은 경우에는, 상기 축전 장치(14)의 실축전량의 값이 상기 축전 장치(14)에 있어서 미리 설정된 목표 축전량의 값을 상회한다고 판단될 경우에 사용되는 적분 게인과 비교하여 작고, 상기 출력 여유도가 소정값보다도 큰 경우에는, 적분 게인을 0으로 하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.