KR20150143858A - 전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법 - Google Patents

전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150143858A
KR20150143858A KR1020157033351A KR20157033351A KR20150143858A KR 20150143858 A KR20150143858 A KR 20150143858A KR 1020157033351 A KR1020157033351 A KR 1020157033351A KR 20157033351 A KR20157033351 A KR 20157033351A KR 20150143858 A KR20150143858 A KR 20150143858A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pump
hydraulic
fluid
actuator
port
Prior art date
Application number
KR1020157033351A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102154663B1 (ko
Inventor
랄프 곰
비에른 에릭손
Original Assignee
파커-한니핀 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파커-한니핀 코포레이션 filed Critical 파커-한니핀 코포레이션
Publication of KR20150143858A publication Critical patent/KR20150143858A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102154663B1 publication Critical patent/KR102154663B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/005—With rotary or crank input
    • F15B7/006—Rotary pump input
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20561—Type of pump reversible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/27—Directional control by means of the pressure source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30505—Non-return valves, i.e. check valves
    • F15B2211/30515—Load holding valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/3058—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve having additional valves for interconnecting the fluid chambers of a double-acting actuator, e.g. for regeneration mode or for floating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/405—Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F15B2211/40515—Flow control characterised by the type of flow control means or valve with variable throttles or orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/415—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit
    • F15B2211/41581—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit being connected to an output member and a return line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/61—Secondary circuits
    • F15B2211/613—Feeding circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6346—Electronic controllers using input signals representing a state of input means, e.g. joystick position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/785—Compensation of the difference in flow rate in closed fluid circuits using differential actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Abstract

전기 저장소를 더 양호하게 제어하기 위한 전기 저장 시스템의 전기 흐름 용량 및/또는 높은 액추에이터 수축/연장 속도를 성취하기 위하여 전기 구동 펌프의 유체 흐름 용량을 초과하는 유압 유체 흐름을 생성하고 제어하는 시스템 및 방법이 제공된다. 전기 기계 및 유압 펌프는 일반적으로 넘어서는 동작될 수 없는 최대 속도를 가진다. 또한, 전기 저장 시스템은 일반적으로 넘어서는 동작될 수 없는 용량 및 레이트(rate)를 가진다. 다른 접근 방식이 유압 펌프 변위를 증가시켜 이에 따라 소정의 흐름을 생성하기 위하여 필요한 전기 기계 및 펌프 속도를 낮추는 것일 수 있지만, 필요한 전기 기계 토크를 감소시키고 부품 크기 및 손실을 최소화하기 위하여 펌프 변위를 감소시키는 것이 일반적으로 바람직하다.

Description

전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법{METHOD OF INCREASING ELECTRO-HYDROSTATIC ACTUATOR PISTON VELOCITY}
[관련 출원]
본 출원은 본 명세서에 참조로서 편입되는 2013년 4월 22일 출원된 미국 임시출원 제61/814,411호의 이익을 주장한다.
[기술 분야]
본 발명은 일반적으로 전기 정유압 작동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이러한 기계의 펌프를 통한 유체 흐름의 제어를 위한 시스템 및 제어 알고리즘에 관한 것이다.
유압 굴착기, 차륜식 적하기(wheel loader), 로딩 삽(loading shovel), 굴삭기 삽(backhoe shovel), 광산 설비, 산업 기계 등과 같지만 이에 한정되지 않는 작업 기계가, 리프팅(lifting) 및/또는 틸팅(tilting) 아암(arm), 붐(boom), 버킷(bucket), 조정 및 회전 기능부, 이동 수단 등과 같은 하나 이상의 작동 부품을 가지는 것은 일반적이다. 일반적으로, 이러한 기계에서, 원동기는 액추에이터에 유체를 제공하기 위하여 유압 펌프를 구동한다. 개방 중심 또는 폐쇄 중심 밸브는 액추에이터로의 유체의 흐름을 제어한다.
일부 현대적인 기계는 전술한 전통적인 유압 시스템을 전기 정유압 액추에이터(electro-hydrostatic actuator(EHA)) 시스템으로 대체하여 왔다. 전기 정유압 액추에이터는 액추에이터의 움직임을 제어하기 위하여 액추에이터에 유체를 제공하기 위해, 일반적으로 고정된 변위의 유압 펌프에 연결되는 가역의 가변 속도 전기 모터를 포함한다. 전기 모터의 속도와 방향은 액추에이터로의 유체의 흐름을 제어한다. 전기 모터를 위한 전력은, 예를 들어 발전기, 배터리와 같은 전력 저장 유닛 또는 이 양자인, 전력 유닛으로부터 수취된다. 예를 들어, 감속 및/또는 부하의 강하 움직임에서, 전력 유닛은 발전기로서 동작되는 상기 전기 모터로부터 전력을 수취할 수 있다. 전기 정유압 액추에이터를 포함하는 시스템은 본 명세서에서 전기 정유압 액추에이터 시스템이라 한다.
전기 저장소를 더 양호하게 제어하기 위한 전기 저장 시스템의 전기 흐름 용량 및/또는 높은 액추에이터 수축/연장 속도를 성취하기 위하여 전기 구동 펌프의 유체 흐름 용량을 초과하는 유압 유체 흐름을 생성하고 제어하는 시스템 및 방법이 제공된다. 전기 기계 및 유압 펌프는 일반적으로 넘어서는 동작될 수 없는 최대 속도를 가진다. 또한, 전기 저장 시스템은 일반적으로 넘어서는 동작될 수 없는 용량 및 레이트(rate)를 가진다. 다른 접근 방식이 유압 펌프 변위를 증가시켜 이에 따라 소정의 흐름을 생성하기 위하여 필요한 전기 기계 및 펌프 속도를 낮추는 것일 수 있지만, 필요한 전기 기계 토크를 감소시키고 부품 크기 및 손실을 최소화하기 위하여 펌프 변위를 감소시키는 것이 일반적으로 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유압 시스템은, 운전자 입력을 수신하기 위하여 운전자 인터페이스에 연결 가능한 컨트롤러; 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하는 펌프 시스템; 펌프의 제1 측을 소모기(consumer)의 제1 포트가 연결될 수 있는 제1 포트로 유체적으로 연결하고 포트와 펌프 사이에 흐름을 위한 경로를 제공하는 제1 측과, 펌프의 제2 측을 소모기의 제2 포트가 연결될 수 있는 제2 포트로 유체적으로 연결하는 제2 측을 갖는 유압 회로; 및 유압 회로의 제1 측을 통한 흐름 속도를 제어하기 위하여 컨트롤러에 의해 제어되는 가변 제한기(restriction)를 포함하는 우회 흐름 경로를 포함하고, 우회 흐름 경로는 유압 회로의 제1 측에서의 흐름의 적어도 일부를 펌프로부터 멀리 우회시키고, 컨트롤러는, 운전자 인터페이스로부터 요청된 사용자 명령을 수신하고, 요청된 사용자 명령에 응답하여 펌프 시스템의 최대 용량에 관하여 사용자 명령을 평가하고, 평가에 기초하여 사용자 명령을 구현하기 위하여 펌프 및 가변 제한기를 제어하도록 구성된다.
선택적으로는, 펌프 시스템은 인버터를 포함한다.
선택적으로는, 펌프 시스템은 펌프를 구동하는 전기 기계를 포함한다.
선택적으로는, 펌프 시스템은 전기 저장소를 포함한다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 최대 유체 흐름 속도이고, 사용자 명령이 펌프 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 포트를 제2 포트로 유체적으로 연결한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 포트를 부스트 시스템으로 유체적으로 연결한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 포트를 탱크로 유체적으로 연결한다.
선택적으로는, 유압 시스템은 펌프와 포트들 사이에 유체적으로 연결되는 밸브 장치를 포함하고, 밸브 장치는 컨트롤러에 의해 제어되고 펌프와 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하도록 동작한다.
선택적으로는, 밸브 장치는 제1 포트와 펌프 사이에 배치된 제1 부하 유지 밸브와, 제2 포트와 펌프 사이에 배치된 제2 부하 유지 밸브를 포함한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 제1 부하 유지 밸브를 바이패스한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제2 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 제2 부하 유지 밸브를 바이패스한다.
선택적으로는, 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령이다.
선택적으로는, 펌프는, 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 밸브를 통해 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 소모기를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터를 포함한다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 포함한다. 부스트 시스템은, 소모기와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함할 수 있으며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 컨트롤러에 의해 동작되고, 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법은, 소모기(consumer)에 대한 요청된 사용자 명령을 수신하는 단계; 요청된 사용자 명령에 응답하여 전기 유압 시스템의 최대 용량에 관하여 사용자 명령을 평가하는 단계; 및 우회 흐름 경로의 가변 제한기(restrictor)를 통해 평가에 기초하여 사용자 명령을 구현하도록 펌프 주위로 흐름을 우회시키는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 전기 유압 시스템의 최대 용량은 펌프를 통한 최대 유체 흐름 속도이고, 우회시키는 단계는, 사용자 명령이 전기 유압 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답한다.
선택적으로는, 전기 유압 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 전기 유압 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 우회시키는 단계는, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답한다.
선택적으로는, 전기 유압 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 전기 유압 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 우회시키는 단계는, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답한다다.
선택적으로는, 우회시키는 단계는 제1 포트를 제2 포트로 유체적으로 연결하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 우회시키는 단계는 제1 포트를 부스트 시스템으로 유체적으로 연결하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 우회시키는 단계는 제1 포트를 탱크로 유체적으로 연결하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령이다.
선택적으로는, 소모기는 유압 실린더이고, 유압 회로의 제1 측은 유압 실린더의 로드 측에 유체적으로 연결된다.
선택적으로는, 펌프는, 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 소모기를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 소모기는 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터이다.
선택적으로는, 방법은, 부스트 시스템을 통해 전기 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 전기 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하는 단계를 포함하고, 부스트 시스템은, 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로는, 방법은, 펌프와 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하기 위하여 펌프와 포트들 사이에 유체적으로 연결된 밸브 장치를 제어하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 밸브 장치는 펌프와 제1 포트 사이에 연결된 부하 유지 밸브를 포함하고, 부하 유지 밸브는, 컨트롤러에 의해 제어되고 액추에이터로의 흐름이 액추에이터를 부하에 대항하여 동작하게 하는 제1 위치에서 동작하고, 액추에이터로부터 펌프로의 부하가 유발한 복귀 흐름을 차단하는 제2 위치에서 동작한다.
선택적으로는, 방법은, 소모기를 제1 방향으로 동작시키기 위하여 유압 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 펌프를 하나의 방향으로 동작시키고, 소모기를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 펌프를 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작시키는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 방법은, 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 통해 펌프를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유압 시스템은, 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하는 펌프 시스템; 펌프의 제1 측을 소모기(consumer)의 제1 포트가 연결될 수 있는 제1 포트로 유체적으로 연결하고 포트와 펌프 사이에 흐름을 위한 경로를 제공하는 제1 측과과, 펌프의 제2 측을 소모기의 제2 포트가 연결될 수 있는 제2 포트로 유체적으로 연결하는 제2 측을 갖는 유압 회로; 및 유압 회로의 제1 측을 통한 흐름 속도를 제어하기 위한 가변 제한기(restriction)를 포함하는 우회 흐름 경로를 포함하고, 우회 흐름 경로는 유압 회로의 제1 측에서의 흐름의 적어도 일부를 탱크로 우회시키고, 가변 제한기는 감지된 시스템 파라미터의 함수로 가변한다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 사용자 명령이다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 펌프 나이이다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 펌프 종류이다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 유체 회로 내의 압력이다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 전기 기계의 토크이다.
선택적으로는, 감지된 시스템 파라미터는 인버터 내의 전류이다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 포트를 부스트 시스템을 통해 탱크로 유체적으로 연결한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 포트를 탱크로 직접 유체적으로 연결한다.
선택적으로는, 유압 시스템은 운전자 인터페이스에 연결된 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 요청된 사용자 명령을 수신하고, 요청된 사용자 명령에 응답하여 펌프 시스템의 최대 용량에 관하여 사용자 명령을 평가하고, 평가에 기초하여 사용자 명령을 구현하기 위하여 펌프 및 가변 제한기를 제어하도록 구성된다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 최대 유체 흐름 속도이고, 사용자 명령이 펌프 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 펌프 시스템의 최대 용량은 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 사용자 명령이 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 가변 제한기가 개방된다.
선택적으로는, 유압 시스템은 펌프와 포트들 사이에 유체적으로 연결하는 밸브 장치를 포함하고, 밸브 장치는 컨트롤러에 의해 제어되고 펌프와 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하도록 동작한다.
선택적으로는, 밸브 장치는 제1 포트와 펌프 사이에 배치된 제1 부하 유지 밸브와, 제2 포트와 펌프 사이에 배치된 제2 부하 유지 밸브를 포함한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제1 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 제1 부하 유지 밸브를 바이패스한다.
선택적으로는, 우회 흐름 경로는 제2 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 제2 부하 유지 밸브를 바이패스한다.
선택적으로는, 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령이다.
선택적으로는, 펌프는, 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 밸브를 통해 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 소모기를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 유압 시스템은 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터를 포함한다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 포함한다. 부스트 시스템은, 소모기와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함할 수 있으며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 컨트롤러에 의해 동작되고, 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유압 시스템은, 운전자 인터페이스에 연결된 컨트롤러; 컨트롤러에 동작 가능하게 연결된 제1 부하 유지 펌프; 및 제1 부하 유지 펌프를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하고, 컨트롤러는, 요청된 액추에이터 감속을 수신하고, 요청된 액추에이터 감속의 수신 후에 미리 설정된 기간 동안 대기하고, 요청된 액추에이터 감속에 응답하여 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하게 제어하도록 구성된다.
선택적으로는, 펌프는, 액추에이터를 한 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 액추에이터를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 유압 시스템은 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터를 포함한다.
선택적으로는, 유압 시스템은, 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 포함한다.
선택적으로는, 부스트 시스템은, 소모기와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로는, 펌프는 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 액체를 공급하기 위하여 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 유압 시스템은 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유압 시스템에서 액추에이터의 감속을 제어하는 방법은, 액추에이터의 요청된 감속률을 수신하는 단계; 요청된 감속률의 수신 후에 그에 응답하여 미리 설정된 기간 동안 대기하는 단계; 및 요청된 감속률에 응답하여 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 방법은, 액추에이터를 제1 방향으로 동작시키기 위하여 제1 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 양방향 펌프를 한 방향으로 동작시키고, 액추에이터를 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 부하 유지 밸브를 통해 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 펌프를 동작시키는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 방법은, 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 반대한 방향으로 유압 유체를 유압 액추에이터로부터 공급하고 복귀시키는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 방법은, 부스트 시스템을 통해 유압 시스템으로부터 유체를 받아들이거나 유압 시스템으로 유체를 공급하는 단계를 포함한다.
선택적으로는, 방법은, 부스트 펌프를 통해 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하고, 전기 기계로 부스트 펌프를 구동하는 단계를 포함하고, 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결된다.
선택적으로는, 펌프는, 제2 부하 유지 밸브를 통해 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프이다.
선택적으로는, 방법은, 인버터를 통해 전기 소스로 연결된 전기 기계를 통하여 펌프를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 예시적이고 개략적인 전기 정유압 액추에이터 시스템을 도시한다.
도 2는 액추에이터 연장 운동, 화살표로 표시된 유체 흐름 방향 및 이 운동을 가능하게 하기 위한 부하 유지 밸브 상태를 도시하는 시스템의 예시적이고 간략화된 실시예를 도시한다.
도 3은 액추에이터 수축 운동, 화살표로 표시된 유체 흐름 방향 및 이 운동을 가능하게 하기 위한 부하 유지 밸브 상태를 도시하는 시스템의 예시적이고 간략화된 실시예를 도시한다.
도 4는 다른 예시적이고 개략적인 전기 정유압 액추에이터 시스템을 도시한다.
도 5는 도 4는 다른 예시적이고 개략적인 전기 정유압 액추에이터 시스템을 도시한다.
도 6은 부하를 감속하기 위하여 유압 시스템의 용량을 증가시키기 위한 예시적인 제어 방법을 예시한다.
본 발명의 예시적인 실시예는, 예를 들어, 일반적으로, 리프팅 및/또는 틸팅 아암, 붐, 버킷, 조정 및 회전 기능부, 이동 수단 등과 같은 하나 이상의 작동 부품을 갖는 유압 굴착기, 차륜식 적하기, 로딩 삽, 굴삭기 삽, 광산 기계, 산업 기계 등과 같지만 이에 한정되지 않는 작업 기계에서, 적어도 하나의 비대칭 유압 실린더를 연장 및 수축하는 것과 같은 유압 소모기(consumer)를 제어하기 위한 유압 작동 시스템에 관한 것이다.
방법은 주로 액추에이터 및 관련 기계 기능부의 운동을 이러한 기능부가 외부 부하 하에 있을 때 제어하는데 적합하다. 시스템은 통상적으로 외부 부하에 대하여 작업 출력을 제공하고 외부에서 인가된 부하로부터 에너지를 역으로 회복하기 위하여 폐쇄 회로 내에 연결된 양방향 전기 모터 구동식 펌프와 비대칭 유압 액추에이터를 포함하는 전기 정유압 작동 시스템에서 특별한 애플리케이션을 갖는다.
방법은 최대 전기 기계 및 유압 펌프 흐름 용량보다 더 큰 액추에이터 수축/연장 속도를 성취할 수 있다. 또한, 방법은 전기적 회복(electrical recuperation) 및 유압 소멸(hydraulic dissipation) 사이의 균형을 이동시키는 것에 의해 외부 부하가 전기 정유압 액추에이터 시스템에 인가될 때 전기 에너지 회복을 감소시킬 수 있다. 이것은 전기 에너지 저장소가 과충전되는 것을 방지하는데 또는 전기 브레이크 저항을 가져야 할 필요성을 방지하는 것과 같이 다른 전력 관리 요건을 위하여 사용될 수 있다.
도 1을 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 일 실시예가 도시된다. 시스템은 작업 기계에 기계적으로 연결되고 시스템(100)에 유압식으로 연결되는 적어도 하나의 액추에이터(190)를 포함한다.
인버터(110)는 전기 저장소(예를 들어, 하나 이상의 배터리) 또는 발전기와 같은 전기 에너지 소스나 에너지 유닛에 연결될 수 있으며, 양방향 속도 또는 토크 제어 모드에서 전기 기계(120)(예를 들어, 전기 모터)를 제어한다. 전기 기계(120)는 임의의 적합한 종류일 수 있지만, 일반적으로 고정 변위 가변 속도 펌프인 유압 펌프(130)에 기계적으로 연결되어 이를 구동할 수 있다. 또한, 인버터는, 예를 들어, 외부 부하 하에 있을 때 액추에이터의 강하 운동 동안, 펌프가 유압 유체에 의해 역구동될 때 전기 기계에 의해 생성된 에너지를 저장소에 저장할 수 있다.
시스템의 운전자는 컨트롤러(140)에 연결된 조이스틱(150)과 같은 입력 장치를 통해 원하는 액추에이터 속도 또는 힘을 명령할 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 명령 컨트롤러가, 예를 들어, 작업 기계가 원격으로 또는 독자적으로 제어되고 있는 경우에, 컨트롤러(140)로 전달되는 명령 신호를 생성할 수 있다.
컨트롤러(140)는 모터(120) 및 펌프(130)와 함께 유압 펌프(130)를 통한 양방향 흐름 및 압력의 생성을 허용하는 명령을 인버터(110)에 발행한다. 그 다음, 흐름은 부하 유지 밸브(170, 180)를 통해 액추에이터(190)로 지향되어, 원하는 액추에이터 운동을 가져온다.
도 1은 온/오프 타입의 밸브로서 부하 유지 밸브(170, 180)를 도시하지만, 이 밸브의 어느 하나 또는 양자는 흐름 제어 밸브, 오리피스(orifice) 밸브 또는 임의의 다른 비례식으로 조정 가능한 밸브일 수도 있다. 예시적인 밸브는 밸브가 폐쇄될 때 밸브를 통한 누설을 방지하기 위한 포핏(poppet) 밸브이다.
대부분의 이동식 기계가 크고 작은 부피 챔버를 갖는 불평형 액추에이터를 사용하기 때문에, 제2 인버터(210)와 제2 전기 기계(220) 및 제2 유압 펌프(230)에 의해 제어되는, 예를 들어, 미국 특허출원공보 제2011/0030364 A1호(본 명세서에 참조로서 편입됨)에 제공된 바와 같은, 흐름 관리 시스템(200)이 셔틀(shuttle) 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프(130)에 의해 필요한 모든 입력 흐름을 제공한다.
부하를 들어올리기 위한 액추에이터 연장 운동 동안, 액추에이터 펌프(130)는 액추에이터(190)의 큰 부피 내로 흐름을 제공하고(피스톤 측), 흐름 관리 시스템(200)은 셔틀 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프 입구에 연결되어, 큰 부피에서 작은 부피를 뺀 흐름 차이가(로드(rod) 측) 액추에이터 펌프(130)로 제공되는 것을 보장한다.
부하를 내려놓기 위한 액추에이터의 수축 운동 동안, 액추에이터 펌프(130)는 액추에이터(190)의 큰 부피로부터의 흐름을 소비하고, 흐름 관리 시스템(200)은 셔틀 밸브(160)를 통해 액추에이터 펌프 출구에 연결되어, 큰 부피에서 작은 부피를 뺀 과도한 흐름을 흐름 관리 시스템(200)으로, 궁극적으로는 유압 저장소(135)로 우회시킨다.
도시된 액추에이터가 실린더이지만, 다른 액추에이터가 가능하다는 것이 고려된다. 또한, 실린더의 배향은 도시된 것과 반대일 수 있다.
일반적으로, 운전자가 액추에이터 운동을 명령하지 않을 때, 펌프로부터의 유압 부하를 제거하고, 전기 에너지 소비를 감소시키고, 펌프 구동 소스가 턴오프되는 경우에 부하가 낙하하는 것을 방지하기 위하여 양 유지 부하 밸브(170, 180)가 폐쇄될 수 있다. 이것은, 대부분 펌프에서의 누설 때문에, 부하 유지 밸브와 펌프 사이의 압력이 시간의 경과에 따라 감소하게 할 수 있다. 그러나, 부하 유지 밸브와 액추에이터 사이의 압력은 액추에이터 운동 없이 외부 부하를 지지하는 레벨에 유지된다.
펌프에 동작가능하게/유체적으로 병렬인 우회 흐름 경로는 액추에이터 펌프 흐름 주위로 흐름을 우회시키기 위하여 소정의 양의 유압 유체가 통과하도록 향하게 될 수 있는 가변 제한기(restriction)(유압 밸브)(114)에 의해 제어되어, 이에 의해, 최대 전기 기계 및 유압 펌프 흐름 용량을 넘어 액추에이터 속력을 증가시킨다.
도 2를 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 실시예가 도시된다. 시스템은 나머지 시스템의 동작에 초점을 맞추기 위하여 흐름 관리 시스템(200), 우회 흐름 경로 및 밸브(114)가 생략된 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 유압 연결(214)은 도 1에 도시된 흐름 관리 시스템(200)으로의 유입/유출 연결을 나타낸다.
도 2를 다시 참조하면, 유압 액추에이터(190)는 작업 기계에 기계적으로 연결되고, 액추에이터 위의 화살표는 운동 방향(액추에이터의 연장)을 나타내는데 사용된다. 나머지 화살표는 시스템에서의 유압 유체 흐름 방향을 나타낸다.
액추에이터 연장 운동을 가능하게 하기 위하여, 부하 유지 밸브(170)는 액추에이터의 작은 부피로부터 전기 구동 펌프(130)로의 유체 흐름을 허용하기 위하여 표시된 바와 같이 개방되도록 명령될 필요가 있다. 이 예에서 사용된 밸브의 종류가 펌프(130)로부터 액추에이터의 큰 부피로 자유롭게 흐름을 통과시킬 체크 밸브를 포함하기 때문에, 부하 유지 밸브(180)는 이 경우에 개방되도록 명령될 필요는 없다.
도 3을 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템(100)의 예시적인 실시예가 도시된다. 시스템은 나머지 시스템의 동작에 초점을 맞추기 위하여 흐름 관리 시스템(200), 우회 흐름 경로 및 밸브(114)가 생략된 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 유압 연결(214)은 도 1에 항목 200으로서 도시된 흐름 관리 시스템으로의 유입/유출 연결을 나타낸다. 액추에이터 위의 화살표는 운동 방향(액추에이터의 수축)을 나타내는데 사용된다.
액추에이터 수축 운동을 가능하게 하기 위하여, 부하 유지 밸브(180)는 액추에이터의 큰 부피로부터 전기 구동 펌프(130)로의 유체 흐름을 허용하기 위하여 표시된 바와 같이 개방되도록 명령된다. 이 예에서 사용된 밸브의 종류가 펌프(130)로부터 액추에이터의 큰 부피로 자유롭게 흐름을 통과시킬 체크 밸브를 포함하기 때문에, 부하 유지 밸브(170)는 이 경우에 개방되도록 명령될 필요는 없다.
도 1 내지 3을 참조하면, 최대 전기 기계 및 유압 펌프 흐름 용량을 넘어 액추에이터 속력을 증가시키기 위하여, 펌프에 동작가능하게/유체적으로 병렬일 수 있는 우회 흐름 경로를 통해 액추에이터 펌프 흐름을 바이패스하도록 소정의 양의 유압 유체가 통과하도록 향하게 될 수 있는 제어 가능한 가변 제한기(유압 밸브)(114)가 포함된다. 밸브(114)는 흐름 제어 밸브, 오리피스 밸브 또는 임의의 다른 비례적으로 조정 가능하거나 온-오프 타입인 밸브일 수 있다.
따라서, 전기 기계 속도를 일정하게, 예를 들어, 최대로 유지할 때, 밸브(114)를 개방함으로써 생성되는 임의의 추가 유압 흐름은 액추에이터 속도가 증가하게 할 것이다.
다른 적용예는 회복된 전기 에너지 양을 감소시키기 위하여 전기 기계 속도를 감소시키고, 전기 기계에서 감소된 만큼의 흐름량을 생성하도록 밸브(114)을 개방하는 것일 수 있다. 따라서, 액추에이터 속도는 회복된 전기 에너지 양을 감소시키는 동안 일정하게 유지될 수 있다.
이러한 2개의 적용예의 조합은 전기 에너지를 흡수하는 능력과 같은 운전자 명령 및/또는 시스템 상태에 기초하여 용이하게 구현될 수 있다.
도 4를 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템의 예시적인 일 실시예가 도시된다. 시스템은 우회 흐름 경로가 전술한 부스트 시스템을 통하는 것 대신에 액추에이터를 탱크에 직접 연결한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다.
도 5를 상세히 참조하면, 전기 정유압 액추에이터 시스템의 예시적인 일 실시예가 도시된다. 시스템은 우회 흐름 경로가 액추에이터의 일측을 유압 생성 회로에서의 타측에 연결한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 동일하다.
전술한 실시예들은 펌프의 흐름 용량을 넘어 시스템의 용량을 확장한다. 도 6을 참조하면, 전기 구동 펌프의 최대 감속률(deceleration rate)보다 더 큰 액추에이터 감속률을 성취하기 위하여 유압 유체 흐름, 더욱 구체적으로는 쓰로틀(throttle) 유압 유체 흐름을 제어하는 방법(300)이 제공된다. 방법은 전기 기계 및 전기 기계 인버터가 일반적으로 넘어서는 동작될 수 없는 최대 토크 및 전류 한계를 갖는 문제를 해결한다. 예를 들어 큰 관성 부하를 감속하기 위하여, 높은 전기 기계 토크와 인버터 전류가 부하 및 유압 시스템에 의해 생성된 유체 흐름 및 압력에 반대하는 제동 토크를 제공하는데 필요하다. 다른 접근 방식이 전기 기계 토크 용량과 인버터 전류 용량을 증가시키는 것일 수 있지만, 부품 크기, 무게, 손실 및 비용을 감소시키기 위하여 전기 기계 및 인버터 크기를 감소시키는 것이 일반적으로 바람직하다.
방법은 3가지 주요 문제를 해결한다. 첫째로, 방법은 최대 인버터, 전기 기계 및 유압 펌프 감속률보다 더 큰 액추에이터 감속률을 성취한다. 이것은 더 높은 시스템 응답을 획득하고, 버킷으로부터 과도한 흙을 털어 없애기 위한 "버킷 쉐이크(bucket shake)"와 같은 특징을 구현하는데 사용된다. 둘째로, 방법은 전기적 회복과 유압 소멸 사이의 균형을 이동시키는 것에 의해 외부 부하가 전기 정유압 액추에이터 시스템을 이용하여 감속될 때, 전기 제동 전류와 에너지 회복을 감소시킨다. 이것은, 예를 들어, 전기 기계, 인버터 및 전기 저장 유닛 내에서 큰 전류를 방지하는데 사용될 수 있다. 마지막으로, 방법은 (펌프와, 인버터, 전기 기계 등과 같은 펌프의 동작에 사용되는 임의의 부품을 포함할 수 있는) 펌프 시스템이 부분적으로 또는 완전히 고장날 수 있는 경우에 안전 장치를 제공한다.
블록 310에서, 액추에이터의 요청된 감속률이, 예를 들어, 작업 기계의 사용자에 의해 조작되는 조이스틱에 의해, 컨트롤러에 의해 수신된다. 특히, 사용자는 조이스틱을 완전히 결합된 위치에서 중간 위치 또는 "정지(at rest)" 위치로 빠르게 이동시켜 조작기 아암이 갑자기 정지되어야 하는 것을 나타낼 수 있다. 이 대신에, 아마도 "쉐이크(shake)"와 같은 미리 설정된 운동을 나타내는 전용 버튼이 눌러진다.
블록 320에서, 펌프가 부하를 감속시키기 시작하게 하도록 시간 지연이 도입된다. 시간 지연 길이는 설정된 값일 수 있거나, 센서 신호, 펌프 종류, 요청된 감속률, 부하 등을 포함하는 하나 이상의 인자에 의해 결정될 수 있다.
블록 330에서, 제1 부하 유지 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호가 생성된다. 부하 유지 밸브가 온/오프 밸브인 경우에, 생성된 명령은 밸브를 폐쇄하기 위한 간단한 명령일 수 있다. 부하 유지 밸브가 비례 밸브인 경우, 생성된 명령은 "완전 폐쇄" 명령일 수 있거나, 밸브를 부분적으로 폐쇄하기 위한 비례 명령일 수 있거나, 또는 결정된 폐도율(close rate)로 밸브를 폐쇄하는 가변 신호일 수 있다. 또한, 상대적으로 느리게 폐쇄함으로써 비례 밸브를 모방하도록 온/오프 밸브가 선택되어 튜닝될 수 있다.
비례 밸브가 사용되는 경우, 컨트롤러는 요청된 감속 및 펌프/모터에 의해 발생된 감속에 기초하여 밸브의 폐쇄 정도 및/또는 속도를 결정할 것이다. 따라서, 일반적으로, 모터 및 밸브는 병렬로 제어되지만, 밸브는 극단적인 정지비(stop ratio) 또는 펌프 및/또는 모터에서의 장애의 경우에 단독으로 사용될 수 있다.
또한, 시스템(100)과 관련하여 전술한 바와 같이, 예를 들어, 제2 밸브가 체크 특징(check feature)을 포함하지 않는 경우에 리바운드(rebound)를 최소화하기 위하여, 양 유지 부하 밸브(107, 108)는 동시에 제어될 수 있다. 이러한 경우에서의 다른 이점은 펌프 및/또는 모터가 꺼지는 것으로부터 보호하는 것을 포함할 수 있다. 대조적으로, 제2 부하 유지 밸브는, 체크 특징을 포함하는지 여부에 관계없이, 시스템의 능동 댐핑을 성취하기 위하여 신속 정지(quick stop)에서 개방될 수 있다.
일례에서, 방법은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 제공된 프로세서가 실행할 수 있는 명령어 또는 연산으로서 구현된다. 따라서, 일례에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 방법을 수행하도록 동작 가능한 프로세서가 실행할 수 있는 명령어를 저장할 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같은 "로직(logic)"은 기능(들) 또는 동작(들)을 수행하거나 다른 로직, 방법 또는 시스템으로부터 기능 또는 동작을 발생시키기 위한 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 각각의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원하는 애플리케이션 또는 필요에 따라, 로직은 소프트웨어로 제어되는 마이크로프로세서, ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 개별 로직, 프로그래밍된 로직 장치, 명령어를 포함하는 메모리 장치 등을 포함할 수 있다. 로직은 하나 이상의 게이트, 게이트들의 조합 또는 다른 회로 요소를 포함할 수 있다. 또한, 로직은 소프트웨어로서 완전히 구현될 수 있다. 복수의 논리 로직이 설명되는 경우에, 복수의 논리 로직을 하나의 물리적 로직으로 합병시키는 것이 가능할 수 있다. 유사하게, 단일 논리 로직이 설명되는 경우에, 그 단일 논리 로직을 복수의 물리적 로직 사이에 분배하는 것이 가능하다.
여기에서 설명된 방법은 적어도 부분적으로 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은 "소프트웨어"는, 판독되거나, 인터프리트되거나, 컴파일되거나, 실행될 수 있고, 컴퓨터, 프로세서, 컨트롤러 또는 다른 전자 장치가 원하는 방법으로 기능, 동작 또는 행동을 수행하게 하는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 프로세서 명령어를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 명령어는 동적으로 또는 정적으로 연결된 라이브러리로부터의 개별 애플리케이션 또는 코드를 포함하는 루틴, 알고리즘, 모듈, 방법, 스레드 또는 프로그램과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어는, 독립형(stand-alone) 프로그램, 함수 호출(로컬 또는 원격), 서브릿(servelet), 애플릿(applet), 메모리에 저장된 명령어, 운영 체제의 일부 또는 다른 종류의 실행 가능한 명령어를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 실행 가능하거나 로딩 가능한 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어의 형태가, 예를 들어, 원하는 애플리케이션의 필요 요건, 이것이 실행되는 환경, 또는 설계자/프로그래머 희망 등에 의존할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, 컴퓨터 판독 가능하거나 실행 가능한 명령어가 하나의 로직에 위치되거나, 2개 이상의 통신하거나, 함께 동작하거나, 병렬로 처리하는 로직 사이에 분포될 수 있어, 이에 따라 직렬, 병렬, 대량 병렬 및 기타 방식으로 로딩되거나 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
여기에서 설명된 예시적인 시스템 및 방법의 다양한 요소를 구현하기 위한 적합한 소프트웨어는, Java, Java Script, Java.NET, ASP.NET, VB.NET, Cocoa, Pascal, C#, C++, C, CGI, Perl, SQL, API, SDK, 어셈블리, 펌웨어, 마이크로코드와 같은 프로그래밍 언어 및 도구나 다른 프로그래밍 언어 및 도구를 이용하여 생성될 수 있다. 소프트웨어는, 전체 시스템이든지 시스템의 요소든지 간에, 제조 물품으로서 구체화되어, 컴퓨터 판독 가능한 매체의 일부로서 유지되거나 제공될 수 있다.
여기에서 사용된 알고리즘적 설명과 표현은 작업의 본질을 다른 자에게 전달하기 위하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되는 수단이다. 알고리즘 또는 방법은, 여기에서, 그리고 일반적으로, 결과를 생성하는 일련의 연산인 것으로 고려된다. 연산은 물리적 양의 물리적 조작을 포함할 수 있다. 보통, 필수인 것은 아니지만, 물리적 양은 저장되고, 전송되고, 결합되고, 비교되고, 아니면 로직 등에서 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다.
이러한 신호를 비트, 값, 요소, 부호, 캐릭터, 기간, 숫자 등으로서 지칭하는 것이, 기본적으로 일반적인 사용 때문에, 때때로 편리한 것으로 증명되었다. 그러나, 이러한 용어 및 유사한 용어가 적합한 물리적 양과 관련되어야 하며, 단지 이러한 양에 적용된 편리한 라벨에 불과하다는 것을 염두에 두어야 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는다면, 설명을 통해, 처리, 컴퓨팅, 계산, 판단, 디스플레이 등과 같은 용어는 컴퓨터 시스템, 로직, 프로세서 또는 물리적(전자적) 양으로서 표현되는 데이터를 조작하고 변환하는 유사한 장치의 동작 및 프로세스를 지칭한다는 것이 이해된다.
본 발명이 소정의 실시예 또는 실시예들에 관하여 도시되고 설명되지만, 균등한 변경 및 수정이 본 명세서 및 첨부된 도면을 읽고 이해한 바에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발생될 것이라는 점이 명백하다. 특히, 상술한 요소들(구성 요소, 조립체, 장치, 성분 등)에 의해 수행된 다양한 기능에 관하여, 이러한 요소들을 설명하는데 이용된 용어("수단"에 대한 참조를 포함)는, 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서에서 나타낸 예시적인 실시예 또는 실시예들에서 기능을 수행하는 개시된 구조에 구조적으로 균등하지 않더라도, 설명한 요소(즉, 기능적으로 균등한 것)의 특정 기능을 수행하는 임의의 요소에 대응하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 특정 특징은 단지 하나 이상의 여러 예시된 실시예에 대하여 상술되었을 수 있지만, 이러한 특징은, 임의의 주어지거나 또는 특정의 애플리케이션에 대하여 바람직하고 유익할 수 있는 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.

Claims (48)

  1. 운전자 입력을 수신하기 위하여 운전자 인터페이스에 연결 가능한 컨트롤러;
    가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하는 펌프 시스템;
    상기 펌프의 제1 측을 소모기(consumer)의 제1 포트가 연결될 수 있는 제1 포트로 유체적으로 연결하고 상기 포트와 상기 펌프 사이에 흐름을 위한 경로를 제공하는 제1 측과, 상기 펌프의 제2 측을 상기 소모기의 제2 포트가 연결될 수 있는 제2 포트로 유체적으로 연결하는 제2 측을 갖는 유압 회로; 및
    상기 유압 회로의 제1 측을 통한 흐름 속도를 제어하기 위하여 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 가변 제한기(restriction)를 포함하는 우회 흐름 경로
    를 포함하고,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 유압 회로의 제1 측에서의 흐름의 적어도 일부를 상기 펌프로부터 멀리 우회시키고,
    상기 컨트롤러는, 상기 운전자 인터페이스로부터 요청된 사용자 명령을 수신하고, 상기 요청된 사용자 명령에 응답하여 상기 펌프 시스템의 최대 용량에 관하여 상기 사용자 명령을 평가하고, 상기 평가에 기초하여 상기 사용자 명령을 구현하기 위하여 상기 펌프 및 상기 가변 제한기를 제어하도록 구성되는,
    유압 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 최대 유체 흐름 속도이고, 상기 사용자 명령이 상기 펌프 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 포트를 상기 제2 포트로 유체적으로 연결하는,
    유압 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 포트를 부스트 시스템으로 유체적으로 연결하는,
    유압 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 포트를 탱크로 유체적으로 연결하는,
    유압 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프와 상기 포트들 사이에 유체적으로 연결되는 밸브 장치를 더 포함하고, 상기 밸브 장치는 상기 컨트롤러에 의해 제어되고 상기 펌프와 상기 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하도록 동작하는,
    유압 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치는 상기 제1 포트와 상기 펌프 사이에 배치된 제1 부하 유지 밸브와, 상기 제2 포트와 상기 펌프 사이에 배치된 제2 부하 유지 밸브를 포함하는,
    유압 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 상기 제1 부하 유지 밸브를 바이패스하는,
    유압 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제2 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 상기 제2 부하 유지 밸브를 바이패스하는,
    유압 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령인,
    유압 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는, 상기 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 상기 제1 밸브를 통해 상기 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 상기 소모기를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 상기 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    유압 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터를 더 포함하는,
    유압 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 상기 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 더 포함하고,
    상기 부스트 시스템은, 상기 소모기와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 상기 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며,
    상기 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결되는,
    유압 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의해 동작되고, 상기 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 더 포함하는,
    유압 시스템.
  17. 소모기(consumer)에 대한 요청된 사용자 명령을 수신하는 단계;
    상기 요청된 사용자 명령에 응답하여 전기 유압 시스템의 최대 용량에 관하여 상기 사용자 명령을 평가하는 단계; 및
    우회 흐름 경로의 가변 제한기(restrictor)를 통해 상기 평가에 기초하여 상기 사용자 명령을 구현하도록 상기 펌프 주위로 흐름을 우회시키는 단계
    를 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전기 유압 시스템의 최대 용량은 상기 펌프를 통한 최대 유체 흐름 속도이고, 상기 우회시키는 단계는, 상기 사용자 명령이 상기 전기 유압 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 전기 유압 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 전기 유압 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 상기 우회시키는 단계는, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 유압 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 전기 유압 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 상기 우회시키는 단계는, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회시키는 단계는 상기 제1 포트를 상기 제2 포트로 유체적으로 연결하는 단계를 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회시키는 단계는 상기 제1 포트를 부스트 시스템으로 유체적으로 연결하는 단계를 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회시키는 단계는 상기 제1 포트를 탱크로 유체적으로 연결하는 단계를 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령인,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모기는 유압 실린더이고, 상기 유압 회로의 제1 측은 상기 유압 실린더의 로드 측에 유체적으로 연결되는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  26. 제17항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는, 상기 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 상기 제1 밸브를 통해 상기 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 상기 소모기를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 상기 유압 액추에이터로 가압된 유체를 공급하도록 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  27. 제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모기는 상기 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터인,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  28. 제17항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    부스트 시스템을 통해 상기 전기 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 상기 전기 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 부스트 시스템은, 상기 유압 액추에이터와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 상기 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며,
    상기 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결되는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  29. 제17항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프와 상기 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하기 위하여 상기 펌프와 상기 포트들 사이에 유체적으로 연결되는 밸브 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  30. 제17항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치는 상기 펌프와 상기 제1 포트 사이에 연결된 부하 유지 밸브를 포함하고, 상기 부하 유지 밸브는, 상기 컨트롤러에 의해 제어되고 상기 액추에이터로의 흐름이 상기 액추에이터를 부하에 대항하여 동작하게 하는 제1 위치에서 동작하고, 상기 액추에이터로부터 상기 펌프로의 부하가 유발한 복귀 흐름을 차단하는 제2 위치에서 동작하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  31. 제17항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모기를 제1 방향으로 동작시키기 위하여 상기 유압 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 상기 펌프를 하나의 방향으로 동작시키고, 상기 소모기를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 상기 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 상기 펌프를 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작시키는 단계를 더 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  32. 제17항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 통해 상기 펌프를 구동하는 단계를 더 포함하는,
    전기 유압 시스템에서 펌프를 통한 유체 흐름을 제어하는 방법.
  33. 가압된 유체를 공급하기 위하여 제1 방향으로 동작 가능한 펌프를 포함하는 펌프 시스템;
    상기 펌프의 제1 측을 소모기(consumer)의 제1 포트가 연결될 수 있는 제1 포트로 유체적으로 연결하고 상기 포트와 상기 펌프 사이에 흐름을 위한 경로를 제공하는 제1 측과, 상기 펌프의 제2 측을 상기 소모기의 제2 포트가 연결될 수 있는 제2 포트로 유체적으로 연결하는 제2 측을 갖는 유압 회로; 및
    상기 유압 회로의 제1 측을 통한 흐름 속도를 제어하기 위한 가변 제한기(restriction)를 포함하는 우회 흐름 경로
    를 포함하고,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 유압 회로의 제1 측에서의 흐름의 적어도 일부를 탱크로 우회시키고,
    상기 가변 제한기는 감지된 시스템 파라미터의 함수로 가변하는,
    유압 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 포트를 부스트 시스템을 통해 탱크로 유체적으로 연결하는,
    유압 시스템.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 포트를 탱크로 직접 유체적으로 연결하는,
    유압 시스템.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    운전자 인터페이스에 연결된 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 요청된 사용자 명령을 수신하고, 상기 요청된 사용자 명령에 응답하여 상기 펌프 시스템의 최대 용량에 관하여 상기 사용자 명령을 평가하고, 상기 평가에 기초하여 상기 사용자 명령을 구현하기 위하여 상기 펌프 및 상기 가변 제한기를 제어하도록 구성되는,
    유압 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 최대 유체 흐름 속도이고, 상기 사용자 명령이 상기 펌프 시스템의 최대 유체 흐름 속도보다 더 큰 흐름 속도에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  38. 제33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트(rate)이고, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 레이트보다 더 큰 저장 레이트에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  39. 제33항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 시스템의 최대 용량은 상기 펌프에 동작가능하게 연결되고 외부 부하에 의해 동작되는 상기 펌프로부터 에너지를 회복하도록 구성되는 상기 펌프 시스템의 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량이고, 상기 사용자 명령이 상기 전기 저장 시스템의 최대 저장 용량보다 더 큰 저장 용량에 대응하는 원하는 소모기 운동을 나타낸다는 평가에 응답하여, 상기 가변 제한기가 개방되는,
    유압 시스템.
  40. 제33항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프와 상기 포트들 사이에 유체적으로 연결되는 밸브 장치를 더 포함하고, 상기 밸브 장치는 상기 컨트롤러에 의해 제어되고 상기 펌프와 상기 소모기 사이의 가압된 유체를 조절하도록 동작하는,
    유압 시스템.
  41. 제33항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치는 상기 제1 포트와 상기 펌프 사이에 배치된 제1 부하 유지 밸브와, 상기 제2 포트와 상기 펌프 사이에 배치된 제2 부하 유지 밸브를 포함하는,
    유압 시스템.
  42. 제33항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제1 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 상기 제1 부하 유지 밸브를 바이패스하는,
    유압 시스템.
  43. 제33항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우회 흐름 경로는 상기 제2 부하 유지 밸브와 유체적으로 병렬로 있어 상기 제2 부하 유지 밸브를 바이패스하는,
    유압 시스템.
  44. 제33항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 명령은 액추에이터를 강하하기 위한 명령인,
    유압 시스템.
  45. 제33항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는, 상기 소모기를 한 방향으로 동작시키기 위하여 상기 제1 밸브를 통해 상기 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 제1 방향으로 동작 가능하고, 상기 소모기를 상기 제1 방향에 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 제2 밸브를 통해 상기 소모기로 가압된 유체를 공급하도록 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향으로 동작 가능한 양방향 펌프인,
    유압 시스템.
  46. 제33항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터를 반대하는 방향으로 동작시키기 위하여 유압 유체가 반대하는 방향으로 공급되고 복귀되는 유압 액추에이터를 더 포함하는,
    유압 시스템.
  47. 제33항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 시스템의 유압 회로로부터 유체를 받아들이거나 상기 유압 시스템의 유압 회로로 유체를 공급하기 위한 부스트 시스템을 더 포함하고,
    상기 부스트 시스템은, 상기 소모기와 선택적으로 유체 연통하는 유체 형성(make-up)/복귀 라인에 유체를 공급하기 위한 부스트 펌프와, 상기 부스트 펌프를 구동하기 위한 부스트 전기 기계를 포함하며,
    상기 전기 기계는 부스트 인버터를 통해 부스트 전력 소스에 연결되는,
    유압 시스템.
  48. 제33항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의해 동작되고, 상기 펌프를 구동하기 위하여 인버터를 통해 전기 소스에 연결된 전기 기계를 더 포함하는,
    유압 시스템.
KR1020157033351A 2013-04-22 2014-04-22 전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법 KR102154663B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361814411P 2013-04-22 2013-04-22
US61/814,411 2013-04-22
PCT/US2014/034980 WO2014176252A1 (en) 2013-04-22 2014-04-22 Method of increasing electro-hydrostatic actuator piston velocity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150143858A true KR20150143858A (ko) 2015-12-23
KR102154663B1 KR102154663B1 (ko) 2020-09-11

Family

ID=50933496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157033351A KR102154663B1 (ko) 2013-04-22 2014-04-22 전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10309429B2 (ko)
EP (1) EP2989333B1 (ko)
KR (1) KR102154663B1 (ko)
CN (1) CN105358842B (ko)
WO (1) WO2014176252A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6285787B2 (ja) * 2014-04-14 2018-02-28 日立建機株式会社 油圧駆動装置
CN104500492B (zh) * 2014-12-17 2016-11-30 北京航空航天大学 双蝶形协同配流泵驱动的电静液作动器
DE102014226672B3 (de) * 2014-12-19 2015-12-24 Voith Patent Gmbh Stellantrieb für ein Regelventil, insbesondere Dampfturbinenregelventil und Verfahren zum Betreiben desselben
JP6476074B2 (ja) * 2015-06-03 2019-02-27 日立建機株式会社 作業機械
EP3112698B1 (en) * 2015-06-30 2019-09-04 Goodrich Actuation Systems SAS Electro hydrostatic actuators
DE102016205275A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Hydraulischer Aktor, Roboterarm, Roboterhand und Verfahren zum Betrieb
EP3257746B1 (en) * 2016-06-13 2020-05-13 Goodrich Actuation Systems SAS Electro hydrostatic actuators
US20210270295A1 (en) * 2017-04-13 2021-09-02 Advanced Concepts in Manufacturing LLC Restraint Systems and Restraint System Methods
US11060533B2 (en) 2017-09-12 2021-07-13 University Of Manitoba Logic-controlled flow compensation circuit for operating single-rod hydrostatic actuators
US11072418B2 (en) * 2018-04-13 2021-07-27 The Boeing Company Hydraulic system for an aircraft
US10744985B2 (en) * 2018-04-19 2020-08-18 Goodrich Corporation Electro-hydrostatic brake control
WO2021029940A1 (en) 2019-08-14 2021-02-18 Parker-Hannifin Corporation Electro-hydraulic drive system for a machine, machine with an electro-hydraulic drive system and method for controlling an electro-hydraulic drive system
US20220252088A1 (en) * 2021-02-09 2022-08-11 Purdue Research Foundation Electro-hydraulic actuator systems and methods of operating the same
WO2023162684A1 (ja) * 2022-02-24 2023-08-31 日立建機株式会社 作業機械

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101370987A (zh) * 2006-01-16 2009-02-18 沃尔沃建筑设备公司 用于工程机械的控制系统以及用于控制液压缸的方法
DE102008034301A1 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Robert Bosch Gmbh Hydraulisches System mit einem verstellbaren Schnellsenkventil
JP2009196597A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ装置
KR20100116664A (ko) * 2008-02-12 2010-11-01 파커-한니핀 코포레이션 유압 작업 기계용 흐름 관리 시스템
KR20120068905A (ko) * 2009-09-22 2012-06-27 이턴 코포레이션 설정가능한 능동 저크 제어

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57144601U (ko) 1981-03-06 1982-09-10
JPS6233947A (ja) 1985-08-07 1987-02-13 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧駆動装置
JP2000136806A (ja) * 1998-11-04 2000-05-16 Komatsu Ltd 圧油のエネルギー回収装置および圧油のエネルギー回収・再生装置
US6962050B2 (en) * 2000-05-19 2005-11-08 Komatsu Ltd. Hybrid machine with hydraulic drive device
US6912849B2 (en) 2002-04-09 2005-07-05 Komatsu Ltd. Cylinder driving system and energy regenerating method thereof
US7234298B2 (en) 2005-10-06 2007-06-26 Caterpillar Inc Hybrid hydraulic system and work machine using same
US8483916B2 (en) 2011-02-28 2013-07-09 Caterpillar Inc. Hydraulic control system implementing pump torque limiting
DE102011005337A1 (de) 2011-03-10 2012-09-13 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsanordnung zum Ausführen von Arbeitsbewegungen bei Arbeitsmaschinen
US20140026985A1 (en) * 2011-03-22 2014-01-30 Parker-Hannifin Corporation Electro-proportional pilot operated poppet valve with pressure compensation
US8887499B2 (en) * 2011-06-29 2014-11-18 Caterpillar Inc. Electronic high hydraulic pressure cutoff to improve system efficiency
CN104903595B (zh) * 2013-01-08 2017-03-08 日立建机株式会社 工作机械的液压系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101370987A (zh) * 2006-01-16 2009-02-18 沃尔沃建筑设备公司 用于工程机械的控制系统以及用于控制液压缸的方法
DE102008034301A1 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Robert Bosch Gmbh Hydraulisches System mit einem verstellbaren Schnellsenkventil
KR20100116664A (ko) * 2008-02-12 2010-11-01 파커-한니핀 코포레이션 유압 작업 기계용 흐름 관리 시스템
JP2009196597A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ装置
KR20120068905A (ko) * 2009-09-22 2012-06-27 이턴 코포레이션 설정가능한 능동 저크 제어

Also Published As

Publication number Publication date
KR102154663B1 (ko) 2020-09-11
US10309429B2 (en) 2019-06-04
US20160076558A1 (en) 2016-03-17
EP2989333A1 (en) 2016-03-02
CN105358842B (zh) 2018-07-31
EP2989333B1 (en) 2021-02-17
CN105358842A (zh) 2016-02-24
WO2014176252A1 (en) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102154663B1 (ko) 전기 정유압 액추에이터 피스톤 속도 증가 방법
KR102183024B1 (ko) 유압 액추에이터에서 압력을 제어하는 방법
KR102067992B1 (ko) 전기 정유압 액추에이터 감속률 제어 시스템
EP2917591B1 (en) Smooth control of hydraulic actuator
US8776511B2 (en) Energy recovery system having accumulator and variable relief
US9702118B2 (en) Hydraulic regenerative and recovery parasitic mitigation system
US6655136B2 (en) System and method for accumulating hydraulic fluid
US9809958B2 (en) Engine assist by recovering swing kinetic energy
US9556591B2 (en) Hydraulic system recovering swing kinetic and boom potential energy
US9618014B2 (en) Implement system having hydraulic start assist
KR102147057B1 (ko) 유압 시스템에서 유압 밸브 장애를 검출하는 방법
US9388829B2 (en) Hydraulic control system having swing motor energy recovery
US20140283915A1 (en) Hydraulic Control System Having Relief Flow Capture

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right