KR20160082936A - 작업 차량 - Google Patents

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KR20160082936A
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미츠히코 가마도
고우이치 미야타케
준페이 우에다
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 어떤 양태에 따른 작업 차량은, 복수의 하이브리드 기기와, 냉매 회로와, 라디에이터와, 팬과, 가변 기구와, 복수의 센서와, 팬 제어부를 구비한다. 냉매 회로는, 복수의 하이브리드 기기에 연통되며, 복수의 하이브리드 기기를 냉각하기 위한 냉매를 하이브리드 기기에 순환시킨다. 라디에이터는, 냉매 회로와 접속된다. 팬은, 라디에이터를 냉각하기 위한 냉각풍을 생성한다. 가변 기구는, 팬의 회전수를 변경 가능하다. 복수의 센서는, 복수의 하이브리드 기기에 각각 대응하여 마련되며, 각각이 대응하는 하이브리드 기기의 온도를 검출한다. 팬 제어부는, 복수의 센서에 의해 검출된 하이브리드 기기의 온도에 기초하여, 가변 기구를 제어하여 팬의 회전수를 제어한다.

Description

작업 차량{WORK VEHICLE}
본 발명은 작업 차량에 관한 것이다.
작업 차량의 엔진에는, 일반적으로, 냉각용의 팬이 연결되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 엔진의 출력축에 클러치(팬 클러치)를 통해 연결된 팬이 개시되어 있다. 팬 클러치는, 팬의 회전수를 조절 가능하다.
특허문헌 1에는, 팬의 회전수의 제어에 관해서, 예컨대 엔진 냉각수 등이 소정의 온도 범위에 있는지의 여부를 판단하는 임계값을 마련하여, 상기 임계값을 넘었는지의 여부에 따라, 팬 클러치의 접속/절단을 제어하는 방식이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 팬 클러치의 제어에 관해서, 차량의 운전 상태를 추정하여, 추정한 운전 상태에 대응하는 팬의 회전수를 조정하는 제어 맵에 의해 팬 클러치를 제어하는 방식이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2005-3131호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2013-47470호 공보
한편으로, 최근, 유압 셔블에 있어서 동력원에 엔진과 전기 모터의 쌍방을 이용하는 하이브리드화가 진행되고 있다. 이 하이브리드 유압 셔블에서는, 종래의 냉각 대상에 더하여, 인버터 등의 전기 기기(하이브리드 기기라고도 함)를 갖는 전동기 시스템을 냉각할 필요가 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에는, 상기 하이브리드 기기를 냉각하기 위해 효율적으로 팬의 회전수를 조정하는 점에 대해서는 개시되어 있지 않다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 하이브리드 기기의 상태에 기초하여 효율적으로 팬의 회전수를 제어하는 것이 가능한 작업 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외의 과제와 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.
본 발명의 어떤 양태에 따른 작업 차량은, 복수의 하이브리드 기기와, 냉매 회로와, 라디에이터와, 팬과, 가변 기구와, 복수의 센서와, 팬 제어부를 구비한다. 냉매 회로는, 복수의 하이브리드 기기에 연통되며, 복수의 하이브리드 기기를 냉각하기 위한 냉매를 하이브리드 기기에 순환시킨다. 라디에이터는, 냉매 회로와 접속된다. 팬은, 라디에이터를 냉각하기 위한 냉각풍을 생성한다. 가변 기구는, 팬의 회전수를 변경 가능하다.
복수의 센서는, 복수의 하이브리드 기기에 각각 대응하여 마련되며, 각각이 대응하는 하이브리드 기기의 온도를 검출한다. 팬 제어부는, 복수의 센서에 의해 검출된 하이브리드 기기의 온도에 기초하여, 가변 기구를 제어하여 팬의 회전수를 제어한다.
본 발명의 작업 차량에 따르면, 팬 제어부는, 복수의 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 가변 기구를 제어하여 팬의 회전수를 제어하기 때문에, 각 하이브리드 기기의 상태에 기초하여 효율적으로 팬의 회전수를 제어하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 작업 차량은, 기억부를 더 구비한다. 기억부는, 하이브리드 기기의 온도와 팬의 회전수의 관계를 규정하는 관계 데이터를, 복수의 하이브리드 기기에 따라 복수 기억한다. 팬 제어부는, 복수의 센서에 의해 검출된 각각의 온도에 기초하여, 기억부에 기억된 복수의 관계 데이터에 따라 설정되는 팬의 회전수 중, 가장 높은 회전수가 되도록 팬의 회전수를 제어한다.
상기에 따르면, 팬 제어부는, 복수의 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 기억부에 기억된 복수의 관계 데이터에 따라 설정하는 팬의 회전수가 가장 높은 회전수가 되도록 팬의 회전수를 제어하기 때문에, 효율적으로 팬의 회전수를 제어하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 팬 제어부는, 작업 차량에서 이용되는 작동유의 온도 및 복수의 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 가변 기구를 제어하여 팬의 회전수를 제어한다. 기억부는, 작동유를 냉각하기 위해 작동유의 온도에 따라 상이한 팬의 회전수로 설정하기 위한 작동유 관계 데이터를 더 기억한다. 작동유 관계 데이터에 있어서의 작동유의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율보다, 각 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율 쪽이 크다.
상기에 따르면, 작동유 관계 데이터에 있어서의 작동유의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율보다, 각 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율 쪽이 크다. 따라서, 급격하게 변화하는 전자 부품의 온도에 대하여 적절한 팬의 회전수를 설정하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 복수의 관계 데이터는, 각각 대응하는 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율이 작은 제1 영역과, 제1 영역의 뒤에 제1 영역보다 변화율이 큰 제2 영역을 갖는다.
상기에 따르면, 팬의 회전수의 변화율이 작은 영역, 큰 영역의 순서로 팬의 회전수가 설정되기 때문에 불필요하게 회전수를 상승시키는 일없이 효율적으로 팬의 회전수를 설정하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 작업 차량은, 엔진을 더 구비한다. 엔진은, 팬에 회전을 위한 구동력을 부여한다. 가변 기구는, 엔진과 팬 사이에 마련된다.
상기에 따르면, 엔진의 회전수에 대하여 팬의 회전수를 변경 가능하기 때문에 팬의 회전수를 적절하게 조정함으로써 엔진의 연비 개선을 도모하는 것이 가능하다.
하이브리드 기기의 상태에 기초하여 효율적으로 팬의 회전수를 제어하는 것이 가능하다.
도 1은 실시형태에 기초한 작업 차량(101)의 외관을 설명하는 도면이다.
도 2는 실시형태에 기초한 냉각 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시형태에 기초한 냉각 유닛의 배면측의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 실시형태에 기초한 팬(200)의 외관도이다.
도 5는 본 실시형태에 기초한 팬 구동부(210)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시형태에 기초한 냉각 시스템(300)에 대해서 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 기초한 냉각 시스템(300)의 순환 경로(L)를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태에 기초한 팬(200)을 제어하는 기능 블록도이다.
도 9는 실시형태에 기초한 복수의 제어 맵의 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은 복수의 제어 맵을 이용하여 팬(200)을 제어하는 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.
<전체 구성>
도 1은 실시형태에 기초한 작업 차량(101)의 외관을 설명하는 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 기초한 작업 차량(101)으로서, 본 예에 있어서는, 주로 하이브리드형의 유압 셔블을 예로 들어 설명한다.
하이브리드형의 유압 셔블은, 선회 전기 모터, 발전기 모터, 변환기로서의 인버터, 축전기로서의 커패시터, 및 엔진 등을 구비한다. 그리고, 하이브리드형의 유압 셔블에서는, 차체 선회의 감속 시에 선회 전기 모터에서 발생하는 전기 에너지와, 엔진과 직결된 발전기 모터에서 발생되는 전기 에너지가 커패시터에 축적된다. 커패시터에 축적된 전기 에너지는, 발전기 모터를 통하여 엔진 가속 시의 보조 에너지로서 이용된다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「전」「후」「좌」「우」란, 운전석에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 하여 결정되는 방향이다.
작업 차량(101)은, 주행체(1)와, 선회체(3)와, 작업기(4)를 주로 구비한다. 작업 차량 본체는, 주행체(1)와 선회체(3)에 의해 구성된다. 주행체(1)는, 좌우 한쌍의 무한 궤도를 구비한다. 선회체(3)는, 주행체(1)의 상부의 선회 기구(선회 전기 모터)를 통해 선회 가능하게 장착된다.
작업기(4)는, 선회체(3)에 있어서, 상하 방향으로 작동 가능하게 축 지지되어 있으며, 토사의 굴착 등의 작업을 행한다. 작업기(4)는, 붐(5)과, 아암(6)과, 버킷(7)을 포함한다. 붐(5)은, 기초부에 있어서 선회체(3)에 가동 가능하게 연결되어 있다. 아암(6)은, 붐(5)의 선단에 가동 가능하게 연결되어 있다. 버킷(7)은, 아암(6)의 선단에 가동 가능하게 연결되어 있다. 또한, 선회체(3)는, 운전실(8) 등을 포함한다. 선회체(3)의 후방부에는, 엔진이 배치되며, 후술하는 냉각 유닛이 배치되어 있다.
<냉각 유닛의 구성>
도 2는 실시형태에 기초한 냉각 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시형태에 기초한 냉각 유닛의 배면측의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 냉각 유닛은, 냉각 대상물로서, 작업기(4)의 구동에 이용되는 작동유를 냉각하는 오일 쿨러(22)와, 엔진을 냉각하는 엔진 냉각수를 냉각하는 엔진 라디에이터(24)와, 전동기 시스템을 냉각하는 냉각수(하이브리드 냉각수라고도 함)를 냉각하는 라디에이터(하이브리드 라디에이터라고도 함)(29)를 포함한다. 또한, 본 예에 있어서는, 물을 냉매로서 이용하는 구성에 대해서 설명하지만 특별히 물에 한정되지 않고, 냉각 효율이 높은 다른 냉매를 이용하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
오일 쿨러(22)는, 도시하지 않는 오일 쿨러 입구로부터 작동유의 공급을 받아, 오일 쿨러 출구로부터 냉각된 작동유가 배출된다.
엔진 라디에이터(24)는, 도시하지 않는 라디에이터 입구 호스로부터 엔진 냉각수의 공급을 받아, 라디에이터 출구 호스로부터 냉각된 엔진 냉각수가 배출된다.
하이브리드 라디에이터(29)는, 도시하지 않는 라디에이터 입구 호스로부터 하이브리드 냉각수의 공급을 받아, 라디에이터 출구 호스로부터 냉각된 하이브리드 냉각수가 배출된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 냉각 유닛의 배면측에 팬(200)이 마련되며, 팬의 냉각풍에 의해 냉각 유닛을 냉각하는 구성으로 되어 있다. 또한, 팬(200)은, 엔진(10)의 출력축과 연결되어 회전한다. 또한, 팬(200)을 덮도록 팬 커버(17)가 마련된다.
<팬의 구성>
도 4는 본 실시형태에 기초한 팬(200)의 외관도이다.
도 4를 참조하여, 팬(200)은, 11장의 날개로 구성된다. 팬 구동부(210)는, 엔진(10)의 출력축(202)과 연결되며, 유체 클러치에 의해 팬(200)의 회전을 제어한다.
도 5는 본 실시형태에 기초한 팬 구동부(210)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하여, 팬 구동부(210)는, 케이스(240)와, 클러치부(230)와, 스프링(221)과, 솔레노이드 가동자(216)와, 솔레노이드 코일(214)과, 조정 부재(220)와, 홀 소자(215)를 포함한다.
케이스(240) 내의 오일 저장소(241)에는 실리콘 오일이 충전되어 있고, 클러치부(230)에의 실리콘 오일량을 조정함으로써 팬(200)의 회전 제어가 행해진다.
솔레노이드 가동자(216)는, 조정 부재(220)와 연결된다. 솔레노이드 코일(214)에 공급하는 전류량을 증가시킴으로써 솔레노이드 가동자(216)는, 스프링(221)을 단축하여 조정 부재(220)를 하측 방향으로 눌러 내린다. 한편, 솔레노이드 코일(214)에 공급하는 전류량을 감소시킴으로써 솔레노이드 가동자(216)를 하측 방향으로 눌러 내리는 힘이 약해져, 스프링(221)의 반발력에 의해 조정 부재(220)는 상측 방향으로 밀어 올려진다.
조정 부재(220)의 위치에 따라 오일 저장소(241)로부터 클러치부(230)에 유입되는 실리콘 오일량이 조절된다. 조정 부재(220)를 하측 방향으로 눌러 내림으로써 클러치부(230)에 유입되는 실리콘 오일량이 감소한다. 한편, 조정 부재(220)를 상측 방향으로 밀어 올림으로써 클러치부(230)에 유입되는 실리콘 오일량이 증가한다.
실리콘 오일량이 변화함으로써 전단 저항이 변화하고, 팬(200)의 회전수가 변화한다. 클러치부(230)에 유입되는 실리콘 오일량이 증가함으로써 전단 저항이 증가하여 팬(200)의 회전수가 증가한다. 한편으로, 클러치부(230)에 유입되는 실리콘 오일량이 감소함으로써 전단 저항이 저하하여 팬(200)의 회전수가 감소한다.
홀 소자(215)는, 팬(200)의 회전수를 검출하여, 검출 결과를 후술하는 팬 컨트롤러에 출력한다. 팬 컨트롤러는, 홀 소자(215)에서 검출된 팬(200)의 회전수가 원하는 회전수가 되도록 솔레노이드 코일(214)에 공급하는 전류량을 제어한다.
또한, 상기 팬 구동부(210)는, 실리콘 오일을 이용한 유체 클러치에 의해 팬(200)의 회전수를 조정하는 방식에 대해서 설명하고 있지만, 특별히 이것에 한정되지 않고, 전자 클러치 등의 방식을 이용하여 팬(200)의 회전수를 조정하도록 하여도 좋다.
<전동기 시스템의 냉각 구성>
도 6은 실시형태에 기초한 냉각 시스템(300)에 대해서 설명하는 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 작업 차량(101)의 냉각 시스템(냉매 회로)(300)은, 하이브리드 기기로 구성되는 전동기 시스템을 냉각한다.
본 예에 있어서는, 하이브리드 기기로서, 일례로서, 선회 전기 모터(302), 인버터(308), 커패시터(306) 등을 냉각한다. 본 예에 있어서의 하이브리드 기기는, 전기 에너지에 기초하여 구동하는 전기 기기이다. 선회 전기 모터(302)는, 작업기(4)가 연결된 선회체의 감속 시에 발생하는 전기 에너지를 회수 가능하게 마련되어 있다. 커패시터(306)는, 전기 에너지를 축전 가능하게 마련되어 있다. 인버터(308)는, 선회 전기 모터(302)와 커패시터(306) 사이에 마련되며, 선회 전기 모터(302)에서 회수한 전기 에너지를 커패시터(306)에 축전 제어한다. 또한, 인버터(308)는, 커패시터(306)에 축전된 전기 에너지를 이용하여 선회 전기 모터(302)에의 전력의 공급 동작을 제어한다. 또한, 하이브리드 기기는, 상기 이외의 전기 기기도 포함된다.
냉각 시스템(300)은, 복수의 하이브리드 기기[선회 전기 모터(302), 인버터(308), 커패시터(306)]와, 복수의 하이브리드 기기에 연통된 순환 경로(L)와, 하이브리드 라디에이터(29)와, 냉각수 펌프(304)를 포함한다. 또한, 본 예에 있어서는, 커패시터(306), 인버터(308), 선회 전기 모터(302)에 대하여 직렬로 순환 경로(L)가 연통하는 구성에 대해서 설명하지만, 특별히 직렬로 순환 경로(L)가 연통하는 구성에 한정되지 않고, 병렬로 연통하는 구성 및 양방 조합한 구성으로 하여도 좋다.
복수의 하이브리드 기기로 공통의 냉매 회로를 마련함으로써, 독립적으로 각각의 냉매 회로를 마련하는 것보다 레이아웃 효율을 높이는 것이 가능하다.
냉각수 펌프(304)는, 순환 경로(L)에 하이브리드 냉각수를 순환시킨다.
하이브리드 라디에이터(29)는, 하이브리드 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터이다. 그리고, 팬(200)에 의해 생성된 냉각풍에 의해 라디에이터 내의 하이브리드 냉각수가 냉각된다.
또한, 본 예에 있어서는, 팬(200)에 의해 냉각되는 냉각 유닛을 구성하는 엔진 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(22)도 도시되어 있다.
또한, 엔진(10)과 직결된 발전기 모터(11) 및 메인 펌프(12)도 도시되어 있다. 메인 펌프(12)는, 엔진(10)의 구동에 의해 작업기(4)를 구동하는 작동유를 공급하는 펌프이며, 작동유를 냉각하는 냉각 시스템의 상세에 대해서는 도시하지 않지만 메인 펌프(12)로부터 작업기(4)에 공급된 작동유는, 오일 쿨러(22)로 냉각되어 재차 메인 펌프(12)로부터 작업기(4)에 공급된다.
또한, 냉각 시스템(300)은, 복수의 온도 센서를 더 포함한다. 복수의 온도 센서는, 복수의 하이브리드 기기[선회 전기 모터(302), 인버터(308), 커패시터(306)]에 각각 대응하여 마련되며, 각각이 대응하는 하이브리드 기기의 온도를 검출한다.
본 예에 있어서는, 냉각 시스템(300)은, 선회 전기 모터(302)의 온도를 검출하는 선회 전기 모터 온도 센서(123)와, 커패시터(306)의 셀의 온도를 검출하는 커패시터 온도 센서(122)와, 인버터(308)의 인덕터의 온도를 검출하는 인버터 온도 센서(121, 124)를 구비한다.
인버터 온도 센서(121)는, 인버터(308) 내에 포함되는 전자 부품 중 승압기 인덕터의 온도를 검출하는 센서이다.
인버터 온도 센서(124)는, 인버터(308) 내에 포함되는 전자 부품 중 승압기 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 온도를 검출하는 센서이다.
또한, 본 예에 있어서는, 각 하이브리드 기기의 전자 부품의 온도를 검출하는 온도 센서에 대해서 설명하였지만, 특별히 상기 전자 부품에 한정되지 않고 다른 전자 부품의 온도를 검출하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 본 예에 있어서는, 일례로서 각 하이브리드 기기에 대하여 적어도 하나의 온도 센서를 마련하는 구성에 대해서 설명하고 있지만, 복수의 온도 센서를 더 마련하여 하이브리드 기기의 전자 부품의 상태를 검출하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
하이브리드 기기는 전자 부품이기 때문에 부하의 변동에 따라 온도가 급상승할 가능성이 있다. 기기의 안정된 동작을 보장하기 위해서는 그 온도를 적정하게 조정하는 것이 중요하다.
본 실시형태에 있어서는, 복수의 하이브리드 기기에 대하여 공통의 냉매 회로를 마련한 구성이기 때문에, 냉매의 온도를 검출하는 것만으로는, 어느 하이브리드 기기의 온도를 적정하게 제어하여야 하는지 특정할 수는 없다. 따라서, 복수의 하이브리드 기기의 전자 부품의 상태로서, 각각에 마련된 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 팬(200)의 회전수를 제어한다.
또한, 본 예에 있어서는, 오일 쿨러(22)에는, 작동유의 온도를 검출하는 작동유 온도 센서(130)가 마련되어 있고, 후술하는 바와 같이 상기 작동유 온도 센서(130)에 의해 검출된 작동유의 온도도 고려하여 팬(200)의 회전수를 제어하는 것이 가능하다.
도 7은 실시형태에 기초한 냉각 시스템(300)의 순환 경로(L)를 설명하는 도면이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 하이브리드 기기인 선회 전기 모터(302), 냉각수 펌프(304) 및 커패시터(306)는, 차체 프레임(95)에 지지되어 있다. 인버터(308)는, 커패시터(306)의 상부에 배치되어 있다.
인버터(308) 및 커패시터(306)는, 차체 프레임(95)의 길이 방향(X 방향)의 전방 단부(도면 중 앞쪽측)에 배치되어 있다. 선회 전기 모터(302)는, 차체 프레임(95)의 중앙부에 배치되어 있다.
하이브리드 라디에이터(29)는, 차체 프레임(95)의 길이 방향(X 방향)의 후방 단부에 배치되어 있다.
본 예에 있어서는, 냉각수 펌프(304)로부터 공급되는 하이브리드 냉각수가, 커패시터(306), 인버터(308), 선회 전기 모터(302), 하이브리드 라디에이터(29)의 순서로 순환 경로(L)를 통해 공급되고, 재차 냉각수 펌프(304)로 되돌아가는 상태가 도시되어 있다.
냉각 시스템(300)에서는, 순환 경로(L) 내를 흐르는 하이브리드 냉각수와 각 하이브리드 기기의 전자 부품 사이에서 열 교환이 행해진다.
<팬 제어 시스템>
도 8은 실시형태에 기초한 팬(200)을 제어하는 기능 블록도이다.
도 8을 참조하여, 팬 제어 시스템은, 인버터 온도 센서(승압기 IGBT)(121), 커패시터 온도 센서(122), 선회 전기 모터 온도 센서(123), 인버터 온도 센서(승압기 인덕터)(124), 메모리(125), 팬 컨트롤러(126), 엔진 컨트롤러(127), 엔진 회전 센서(129), 작동유 온도 센서(130), 팬 구동부(210), 팬(200)을 포함한다.
팬 컨트롤러(126)는, 엔진 회전 센서(129)에서 검출된 엔진 회전수를 엔진 컨트롤러(127)를 통해 취득한다.
팬 컨트롤러(126)는, 인버터 온도 센서(승압기 IGBT)(121) 및 인버터 온도 센서(승압기 인덕터)(124)에서 검출된 인버터(308)의 온도를 각각 취득한다.
팬 컨트롤러(126)는, 커패시터 온도 센서(122)에서 검출된 커패시터(306)의 온도를 취득한다.
팬 컨트롤러(126)는, 선회 전기 모터 온도 센서(123)에서 검출된 선회 전기 모터(302)의 온도를 취득한다.
팬 컨트롤러(126)는, 작동유 온도 센서(130)에서 검출된 작동유의 온도를 취득한다.
팬 컨트롤러(126)는, 각 온도 센서로부터 취득한 하이브리드 기기의 상태를 검출하는 검출부(126A)와, 팬 구동부(210)를 제어하여 팬(200)의 회전수를 조정하는 조정부(126B)를 포함한다.
조정부(126B)는, 메모리(125)에 저장되어 있는 각종 정보에 기초하여 팬(200)의 목표 회전수를 설정하고, 설정된 목표 회전수로 상기 팬(200)을 회전시키기 위해 팬 구동부(210)를 제어한다.
메모리(125)는, 팬 컨트롤러(126)가 팬(200)의 목표 회전수로 설정하기 위한 복수의 제어 맵(관계 데이터)을 저장한다.
<제어 맵>
도 9는 실시형태에 기초한 복수의 제어 맵의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 예에 있어서는, 각 하이브리드 기기에 대응하여 마련된 제어 맵이 도시되어 있다.
본 예에 있어서는, 일례로서, 메모리(125)에 저장되는 인버터(승압기 IGBT) 제어 맵, 커패시터 제어 맵, 선회 전기 모터 제어 맵, 인버터(승압기 인덕터) 제어 맵, 작동유 제어 맵(작동유 관계 데이터)이 도시되어 있다.
각 제어 맵과, 각 온도 센서에서 검출된 온도에 기초하여 팬(200)의 목표 회전수가 설정된다.
제어 맵에서는, 원하는 냉각 풍량을 확보하는 것이 가능한 팬(200)의 목표 회전수가, 하이브리드 라디에이터(29)의 성능에 기초하여 설정되어 있다. 상기 제어 맵에 따르면, 하이브리드 냉각수를 순환 경로(L)에 순환시켜 각 하이브리드 기기에서 열 교환을 행한 경우에, 히트 밸런스를 성립시키는 것이 가능해진다.
여기서, 각 하이브리드 기기에 대응하여 마련되는 제어 맵의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율은, 작동유 제어 맵에 있어서의 작동유의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율보다, 크게 설정된다.
하이브리드 기기는, 전자 부품으로 구성되어 있고, 전자 부품의 온도 변화는 작동유의 온도 변화보다 급격하다. 이 때문에 전자 부품의 안정된 동작을 보장하기 위해 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율은, 작동유의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율보다 크게 설정되어 있다.
또한, 하이브리드 기기에 대응하는 각 제어 맵은, 대응하는 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율이 작은 제1 영역과, 제1 영역의 뒤에 제1 영역보다 변화율이 큰 제2 영역과, 제2 영역의 뒤에 제2 영역보다 변화율이 작은 제3 영역과, 제3 영역의 뒤에 제3 영역보다 변화율이 큰 제4 영역을 갖는다.
도 9에 있어서는, 커패시터 제어 맵에 대해서, 제1~제4 영역이 일례로서 도시되어 있다. 커패시터 온도 센서(122)에서 검출된 온도에 따라 팬(200)의 목표 회전수를 조정한다.
제1 영역은, 온도(T1)가 될 때까지 팬(200)의 목표 회전수를 F0으로 설정한다.
제2 영역은, 온도(T1로부터 T2)로 변화하는 경우에 팬(200)의 목표 회전수를 F0~FA로 설정한다.
제3 영역은, 온도(T2로부터 T3)로 변화하는 경우에 팬(200)의 목표 회전수를 FA~FB로 설정한다.
제4 영역은, 온도(T3으로부터 T4)로 변화하는 경우에 팬(200)의 목표 회전수를 FB~FC로 설정한다.
본 예에 있어서는, 목표 회전수가 FA로 설정될 때까지, 온도 변화에 대하여 목표 회전수의 변화율이 0인 제1 영역과, 목표 회전수의 변화율이 큰 제2 영역이 마련되어 있다.
또한, 목표 회전수가 FC로 설정될 때까지, 온도 변화에 대하여 목표 회전수의 변화율이 작은 제3 영역과, 목표 회전수의 변화율이 큰 제4 영역이 마련되어 있다.
이와 같이, 팬(200)의 회전수를 조정할 필요가 생길 때까지, 온도 변화에 대하여 목표 회전수의 변화율이 작은 영역을 마련함으로써 불필요하게 팬의 회전수를 상승시키는 것을 억제할 수 있다. 쓸데 없는 팬 회전을 저감함으로써, 엔진의 출력을 효율 좋게 이용하는 것이 가능해져, 연비의 향상을 도모할 수 있다.
작동유 제어 맵은, 온도 변화에 대하여 선형으로 팬의 회전수가 상승하는 구성이다. 한편, 하이브리드 기기에 대응하는 제어 맵은, 온도 변화에 대하여 목표 회전수의 변화율이 작은 영역으로부터 큰 영역으로 이행하는 사양이기 때문에, 팬(200)의 회전수를 올릴 필요가 생길 때까지 팬의 회전을 억제할 수 있어, 보다 효율적인 팬의 제어가 가능해진다.
또한, 본 예에 있어서는, 하이브리드 기기의 온도와, 팬의 회전수의 관계를 규정하는 관계 데이터로서 제어 맵의 구성에 대해서 설명하였지만, 특별히 상기 구성에 한정되지 않고 양자의 관계를 규정할 수 있는 데이터이면 어떠한 것이어도 좋다. 일례로서 양자의 관계를 규정하는 데이터 테이블의 형식의 관계 데이터여도 좋고, 양자의 관계를 규정하는 수식의 형식의 관계 데이터여도 좋다.
도 10은 복수의 제어 맵을 이용하여 팬(200)을 제어하는 개념도이다.
상기 처리는, 팬 컨트롤러(126)에 있어서의 검출부(126A) 및 조정부(126B)에 있어서의 처리이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 조정부(126B)는, 엔진 회전 센서(129)에서 검지된 엔진 회전수에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 엔진 회전수 제어 맵을 참조하여 팬 회전수를 설정한다. 엔진 회전수 제어 맵은, 엔진(10)의 회전수에 따라 팬 구동부(210)를 통해 팬(200)의 회전수를 설정하기 위한 제어 맵이다.
조정부(126B)는, 인버터 온도 센서(121)에서 검출된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 인버터(승압기 IGBT) 제어 맵을 참조하여 팬의 회전수를 설정한다.
조정부(126B)는, 커패시터 온도 센서(122)에서 검출된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 커패시터 제어 맵을 참조하여 팬의 회전수를 설정한다.
조정부(126B)는, 선회 전기 모터 온도 센서(123)에서 검출된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 선회 전기 모터 제어 맵을 참조하여 팬의 회전수를 설정한다.
조정부(126B)는, 인버터 온도 센서(124)에서 검출된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 인버터(승압기 인덕터) 제어 맵을 참조하여 팬의 회전수를 설정한다.
조정부(126B)는, 작동유 온도 센서(130)에서 검출된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 작동유 제어 맵을 참조하여 팬의 회전수를 설정한다.
상기한 바와 같이 조정부(126B)는, 복수의 온도 센서에서 검지된 온도에 따라 메모리(125)에 저장되어 있는 제어 맵을 참조하여 팬 회전수를 설정한다.
그리고, 조정부(126B)는, 제어 맵을 참조하여 설정된 팬 회전수를 참조하여 설정된 팬 회전수 중 가장 높은 회전수를 선택한다.
본 예에 있어서는, 복수의 하이브리드 기기의 상태에 기초하여 냉각에 필요한 가장 높은 팬 회전수를 선택(고회전 선택)한다.
또한, 상기한 바와 같이 냉각 유닛에는, 하이브리드 라디에이터(29)와 함께, 오일 쿨러(22)도 포함되기 때문에 조정부(126B)는, 복수의 하이브리드 기기의 상태에 기초한 팬 회전수와, 작동유의 온도에 따라 작동유 제어 맵을 참조하여 설정하는 팬 회전수를 비교하여 가장 높은 회전수를 선택(고회전 선택)한다.
그리고, 조정부(126B)는, 엔진 회전수 제어 맵을 참조하여 설정된 팬 회전수와, 상기 가장 높은 팬 회전수 중 낮은 쪽의 팬 회전수를 선택(저회전 선택)한다.
팬(200)은, 팬 구동부(210)를 통해 엔진(10)의 출력축과 연결되어, 엔진(10)의 구동력에 의해 회전한다. 따라서, 엔진 회전수 제어 맵에 따라 설정되는 팬 회전수는, 엔진의 구동에 의해 회전 가능한 최대의 팬 회전수이다. 따라서, 선택된 가장 높은 팬 회전수(고회전 선택)가, 엔진 회전수 제어 맵에 따라 설정되는 팬 회전수보다 큰 경우에는, 엔진 회전수 제어 맵에 따라 설정되는 최대의 팬 회전수로 제한된다.
한편으로, 선택된 가장 높은 팬 회전수(고회전 선택)가, 엔진 회전수 제어 맵에 따라 설정되는 팬 회전수 이하인 경우에는, 선택된 가장 높은 팬 회전수(고회전 선택)로 설정된다. 지나친 팬 회전수로 팬(200)을 회전시키는 일 없이 효율적으로 팬(200)을 회전시키는 것이 가능하다.
상기 방식에 따라, 다른 냉각 대상물의 상태도 고려하여 복수의 제어 맵에 기초하여 팬의 회전수를 적절하게 조정하는 것이 가능하다.
<그 외>
또한, 본 예에 있어서는, 작업 차량으로서, 유압 셔블을 예로 들어 설명하였지만, 불도저, 휠 로더 등의 작업 차량에도 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 금번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 표시되고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 주행체 3 : 선회체
4 : 작업기 5 : 붐
6 : 아암 7 : 버킷
10 : 엔진 11 : 발전기 모터
12 : 메인 펌프 17 : 팬 커버
22 : 오일 쿨러 24 : 엔진 라디에이터
29 : 하이브리드 라디에이터 95 : 차체 프레임
101 : 작업 차량 121, 124 : 인버터 온도 센서
122 : 커패시터 온도 센서 123 : 선회 전기 모터 온도 센서
125 : 메모리 126 : 팬 컨트롤러
126A : 검출부 126B : 조정부
127 : 엔진 컨트롤러 129 : 엔진 회전 센서,
130 : 작동유 온도 센서 200 : 팬
202 : 출력축 210 : 팬 구동부
214 : 솔레노이드 코일 215 : 홀 소자
216 : 솔레노이드 가동자 220 : 조정 부재
221 : 스프링 230 : 클러치부
240 : 케이스 300 : 냉각 시스템
302 : 선회 전기 모터 304 : 냉각수 펌프
306 : 커패시터 308 : 인버터

Claims (6)

  1. 복수의 하이브리드 기기와,
    상기 복수의 하이브리드 기기에 연통되며, 상기 복수의 하이브리드 기기를 냉각하기 위한 냉매를 상기 하이브리드 기기에 순환시키는 냉매 회로와,
    상기 냉매 회로와 접속된 라디에이터와,
    상기 라디에이터를 냉각하기 위한 냉각풍을 생성하는 팬과,
    상기 팬의 회전수를 변경 가능한 가변 기구와,
    상기 복수의 하이브리드 기기에 각각 대응하여 마련되며, 각각이 대응하는 상기 하이브리드 기기의 온도를 검출하는 복수의 센서와,
    상기 복수의 센서에 의해 검출된 상기 하이브리드 기기의 온도에 기초하여, 상기 가변 기구를 제어하여 상기 팬의 회전수를 제어하는 팬 제어부
    를 구비하는 작업 차량.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 기기의 온도와 상기 팬의 회전수의 관계를 규정하는 관계 데이터를, 상기 복수의 하이브리드 기기에 따라 복수 기억하는 기억부를 더 구비하고,
    상기 팬 제어부는, 상기 복수의 센서에 의해 검출된 각각의 온도에 기초하여, 상기 기억부에 기억된 복수의 관계 데이터에 따라 설정되는 팬의 회전수 중, 가장 높은 회전수가 되도록 상기 팬의 회전수를 제어하는 것인 작업 차량.
  3. 제2항에 있어서, 상기 팬 제어부는, 상기 작업 차량에서 이용되는 작동유의 온도 및 상기 복수의 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 가변 기구를 제어하여 상기 팬의 회전수를 제어하고,
    상기 기억부는, 상기 작동유를 냉각하기 위해 작동유의 온도에 따라 상이한 팬의 회전수로 설정하기 위한 작동유 관계 데이터를 더 기억하며,
    상기 작동유 관계 데이터에 있어서의 작동유의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율보다, 각 상기 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 최소 회전수로부터 최대 회전수로의 팬의 회전수의 변화율 쪽이 큰 것인 작업 차량.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복수의 관계 데이터는, 각각 대응하는 하이브리드 기기의 온도 변화에 대한 팬의 회전수의 변화율이 작은 제1 영역과, 상기 제1 영역의 뒤에 상기 제1 영역보다 상기 변화율이 큰 제2 영역을 갖는 것인 작업 차량.
  5. 제1항에 있어서, 상기 팬에 회전을 위한 구동력을 부여하는 엔진을 더 구비하고,
    상기 가변 기구는, 상기 엔진과 상기 팬 사이에 마련되는 것인 작업 차량.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 하이브리드 기기는, 선회체의 감속 시에 발생하는 전기 에너지를 회수 가능한 전기 모터와, 전기 에너지를 축전하는 커패시터와, 상기 전기 모터로 회수한 전기 에너지를 상기 커패시터에 축전 제어하는 인버터를 적어도 포함하는 것인 작업 차량.
KR1020157008341A 2014-12-04 2014-12-04 작업 차량 KR101690439B1 (ko)

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