KR20180003654A - Charging apparatus of plug-in hybrid electric ladder truck and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 사다리차의 충전장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가정 또는 차고지의 상용전원이나, 차량엔진의 동력인출장치(power take off : PTO)를 통한 PTO 발전전력, 또는 운반카 하강시 발생하는 회생전력을 ESS에 충전하였다가 ESS의 충전전원으로 사다리차를 구동하도록 함으로써, 도심에서 차량엔진의 공회전을 줄여 불필요한 연료소비와 배출가스 및 소음을 줄일 수 있도록 하는 하이브리드 사다리차의 충전장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid ladder carriage charging device and a control method thereof, and more particularly, to a hybrid ladder carriage charging device and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a hybrid ladder carriage charging device and a control method thereof, And a hybrid ladder car charging device and control for reducing unnecessary fuel consumption, exhaust gas and noise by reducing the idling of the vehicle engine in the city center by charging the regenerative electric power generated by the ESS and driving the ladder motor by the charging power of the ESS ≪ / RTI >
일반적으로 사다리차는 신축되는 붐대에 운반카가 설치되어 운반카가 붐대를 승강하면서 지상에서 고층 건물 간에 화물을 신속하고 편리하게 운송할 수 있도록 하거나, 또는 붐대의 상단에 탑승함이 설치되어 탑승함에 탑승한 작업자가 신속하게 고소에서 편리하고 안전하게 작업할 수 있도록 되어 있다.Generally, a ladder car is provided with a transportation car installed on a boom bar extending and retracted, so that the transportation car can move freely between the high-rise buildings on the ground while raising and lowering the boom platform, or a cabin is installed at the upper end of the boom, So that it can be operated conveniently and safely at a high altitude.
이러한 사다리차의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 사다리차(1)는 차량의 베이스프레임 위에서 다단의 붐이 신축가능하게 설치되어 있는 붐대(10)와, 다단의 붐을 타고 승강하는 운반카(11), 드럼에 권취되어 있는 와이어의 일단을 상기 운반카(11)에 연결하여 운반카(11)를 승강시킬 수 있도록 최하단 붐의 하단에 설치되는 운반카 윈치 유니트(12), 다단의 붐들을 와이어로 연결하여 붐을 인출할 수 있도록 최하단 붐의 중간 하부에 설치되는 붐 윈치 유니트(13), 붐의 상승 및 하강 각도를 조절하는 붐대 각도조절 실린더(14), 베이스프레임의 앞쪽 및 뒤쪽에서 좌측과 우측으로 다단으로 길이가 신축되도록 설치되어 차량을 지지하는 복수의 아웃트리거(15), 상기 붐대(10)를 수평방향으로 선회시킬 수 있는 턴테이블 등이 구비된다.An example of such a ladder car is shown in Fig. As shown in Fig. 1, the
상기 아웃트리거(15)나 붐대 각도조절 실린더(14) 등은 유압으로 작동되는 실린더에 의해 구동되고, 붐대(10)는 유압으로 작동되는 붐 윈치 유니트(13)의 구동에 의해 신축되며, 운반카(11)는 유압으로 작동되는 운반카 윈치 유니트(12)의 구동에 의해 승강된다.The
이와 같이 사다리차의 붐대 및 운반카의 작동과 관련된 주요 구성요소들은 유압으로 구동되도록 이루어져 있으며, 이들의 구동에 필요한 유압은 차량의 변속기에 동력인출장치(power take off : PTO)를 설치하고 엔진의 구동력으로 동력인출장치가 유압펌프를 작동시켜 유압을 발생시키도록 되어 있다.In this way, the main components related to the operation of the boom belt and the conveyance car of the ladder are driven by hydraulic pressure. The hydraulic pressure required for driving the boom belt and the conveyance car is such that a power take off (PTO) is installed in the transmission of the vehicle, So that the power take-off device operates the hydraulic pump to generate the hydraulic pressure.
그런데 아웃트리거(15)나 붐대(10) 등은 한번 작업위치로 셋팅된 상태에서는 유압을 공급할 필요가 없지만, 운반카를 통해 물품을 운송하고자 하는 경우에는 운반카에 물품을 적재하기 위해 운반카가 대기하고 있는 동안이나 운반카에 적재된 물품을 운송하기 위해 운반카가 승강하고 있는 동안 내내 동력인출장치로부터 유압을 제공받아야 하므로 주로 디젤엔진으로 이루어지는 차량엔진을 작동시켜야 한다.However, when the
그러나 차량엔진이 작동되고 있는 동안에는 계속 연료가 소모되면서 배출가스를 발생하여 대기를 오염시키게 되고, 엔진소음을 발생시켜 특히 도심주거지역에서 작업하는 경우 민원이 제기되어 작업이 제한되는 경우도 있으며, 차량엔진의 소모성 부품 및 엔진오일의 사용시간이 증가되어 교체주기가 빨라지게 되는 문제점이 있었다.However, during the operation of the vehicle engine, the fuel is continuously consumed and the exhaust gas is generated to pollute the atmosphere. In the case of working in the residential area in the city center, the engine noise may be generated, The use time of the consumable parts of the engine and the engine oil is increased, and the replacement cycle becomes faster.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 차량이 차고지에서 공급받는 상용전원, 차량이 작업장소로 이동하는 동안에 차량엔진의 동력인출장치에 발전기를 연결하여 차량의 주행중에 발전한 PTO 발전전력, 그리고 운반카의 하강 중 회생제동을 이용하여 발전한 회생전력을 ESS(Energy Storage System; 에너지 저장 시스템)에 충전하고, 상기 ESS의 충전전원으로 사다리차의 유압펌프를 구동하여 사다리차를 작동시키는데 필요한 유압을 공급하도록 함으로써, 특히 도심지역에서는 차량엔진의 시동을 끄고도 운반카를 비롯한 사리리차의 전반적인 유압계통을 작동시킬 수 있음과 아울러 배터리의 사용시간을 증기시킬 수 있도록 된 하이브리드 사다리차의 충전장치 및 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a commercial power source for a vehicle in which a vehicle is supplied from a garage, a power generator for generating a PTO power generated during the running of the vehicle, Then, the regenerative power generated by regenerative braking during the descent of the vehicle is charged into an energy storage system (ESS), and the hydraulic pressure required for operating the ladder car is supplied by driving the hydraulic pump of the ladder with the charging power of the ESS The present invention provides a charging device and a control method of a hybrid ladder motor capable of operating an overall hydraulic system of a vanity car including a transportation car and increasing the use time of the battery even when the vehicle engine is turned off in an urban area The purpose of the invention is to solve the problem.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 사다리차의 충전장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid ladder-
차량엔진으로부터 동력을 인출하는 동력인출장치와 상기 동력인출장치의 구동으로 유압을 발생시키는 메인 유압펌프, 상기 메인 유압펌프에서 공급되는 유압을 소정 유압계통으로 공급하는 메인 컨트롤 밸브를 포함하여 이루어지는 하이브리드 사다리차의 충전장치에 있어서, And a main control valve for supplying a hydraulic pressure supplied from the main hydraulic pump to a predetermined hydraulic system, wherein the main control valve includes a power take-off device that draws power from a vehicle engine, a main hydraulic pump that generates hydraulic pressure by driving the power take- In the charging device of the present invention,
상기 동력인출장치에 연결되어 차량 주행시 발전하는 발전기; 가정 또는 차고지에서 상용전원에 연결되어 충전할 전원을 공급받는 상용전원공급부; 상기 상용전원공급부에서 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 충전기; 상기 발전기와 상기 충전기에서 공급되는 직류전원을 저장하는 ESS; 상기 ESS에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터; 상기 인버터에서 공급되는 교류전원으로 회전력을 발생시키는 전동기; 상기 전동기의 회전력으로 유압을 발생시켜 상기 메인 컨트롤밸브로 공급하는 보조 유압펌프;를 포함하여 이루어져 있다.A generator connected to the power take-off unit and generating power when traveling; A commercial power supply connected to a commercial power source in a home or a garage and supplied with power to be charged; A charger for converting AC power outputted from the commercial power supply unit into DC power; An ESS for storing the generator and the DC power supplied from the charger; An inverter for converting a DC power output from the ESS into an AC power; An electric motor for generating a rotational force by an AC power supplied from the inverter; And an auxiliary hydraulic pump that generates hydraulic pressure by the rotational force of the electric motor and supplies the generated hydraulic pressure to the main control valve.
상기 전동기는 운반카 하강시 운반카 윈치 유니트에 구비된 운반카 승강 유압모터 및 보조 유압펌프의 역회전으로 발전기 영역에서 동작되어 발전한 회생전력을 상기 ESS에 충전하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The electric motor is configured to charge the ESS with regenerative electric power generated in the generator region by reverse rotation of the transporting car lift-up hydraulic motor and the auxiliary hydraulic pump provided in the transport car winch unit when the transport car descends.
상기 ESS는 배터리와 슈퍼 캐패시터 및 상기 배터리와 슈퍼캐패시터의 충방전상태를 모니터링하여 충방전을 제어하는 BCMS로 이루어진 것을 특징으로 한다.The ESS includes a battery, a supercapacitor, and a BCMS for controlling charge / discharge by monitoring the charge / discharge state of the battery and the supercapacitor.
상기 배터리에는 동력인출장치의 발전기에서 공급되는 전원이 충전되고 슈퍼캐패시터에는 운반카 하강시 전동기가 발전기 영역에서 발전하는 회생전력이 충전되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The battery is charged with the power supplied from the generator of the power take-off device, and the super capacitor is charged with the regenerative electric power generated by the electric motor in the generator area when the car is lowered.
상기 전동기에는 전동기의 토크와 회전속도를 측정하는 토크/속도 측정부와 전압과 전류를 측정하는 전동기 발전 전압/전류 측정부가 연결되고, 상기 컨트롤러는 상기 토크/속도 측정부와 전동기 발전 전압/전류 측정부의 측정신호를 수신하여 전동기가 발전기 영역에서 동작할 때 전동기의 효율이 높은 구간에서 동작되도록 제어함을 특징으로 한다.The electric motor is connected to a torque / speed measuring unit for measuring the torque and the rotation speed of the electric motor and an electric motor generating voltage / current measuring unit for measuring voltage and current. The controller is connected to the torque / speed measuring unit and the motor generator voltage / And controls the electric motor to operate in a high efficiency section when the electric motor operates in the generator region.
본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 충전장치 제어방법은, 컨트롤러가,A method for controlling a charging device for a hybrid ladder car according to the present invention is characterized in that,
a) 차량이 이동 중인지 여부를 감지하는 단계;a) detecting whether the vehicle is moving;
b) 상기 a단계에서 차량이 이동 중인 것으로 감지되면, 배터리에 충전이 필요한지 여부를 감지하는 단계;b) if it is detected in step a that the vehicle is moving, detecting whether charging is required in the battery;
c) 상기 b단계에서 배터리에 충전이 필요한 것으로 판단되면, 동력인출장치에 연결된 발전기를 동작시켜 발전하는 PTO 발전전력을 배터리에 충전하는 단계;c) charging the battery with PTO power generated by operating a generator connected to the power take-off device if it is determined in step b that the battery needs to be charged;
d) 상기 c단계를 수행하는 과정에서 배터리의 과충전여부를 판단하여 과충전되는 것으로 판단되면, 상기 발전기의 발전동작을 중지시키고 b단계로 돌아가도록 하는 단계를 수행하도록 되어 있다.d) If it is determined that the battery is overcharged in the process of performing step c, it is determined that the battery is overcharged, and then the power generation operation of the generator is stopped and the process returns to step b.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 충전장치 제어방법은, 컨트롤러가, Further, in the hybrid ladder car charging apparatus control method according to the present invention,
a) 운반카의 승강동작을 감지하여 운반카가 하강 중인지 여부를 감지하는 단계;a) detecting whether the transporting car is descending by sensing a lifting operation of the transporting car;
b) 상기 a단계에서 운반카가 하강 중인 것으로 판단되면, ESS의 출력측에 연결된 전동기를 발전기 영역에서 동작시켜 발전한 회생전력을 ESS의 슈퍼캐패시터에 충전하는 단계;b) charging the regenerative electric power generated by operating the electric motor connected to the output side of the ESS in the generator region to the supercapacitor of the ESS, if it is determined in the step a) that the transportation car is descending;
c) 상기 b단계를 수행하는 동안 슈퍼캐패시터의 전압이 배터리의 전압보다 높은지 여부를 판단하여 슈퍼캐패시터의 전압이 배터리의 전압보다 높으면, 슈퍼캐패시터의 전압을 배터리에 충전하는 단계;c) determining whether the voltage of the supercapacitor is higher than the voltage of the battery during the step b; if the voltage of the supercapacitor is higher than the voltage of the battery, charging the battery with the voltage of the supercapacitor;
d) 상기 c단계를 수행하는 동안 슈퍼캐패시터가 과충전되는지 여부를 판단하여 과충전되는 것으로 판단되면, ESS의 출력측에 연결된 전동기에서 슈퍼캐패시터로 공급되는 회생전력의 공급을 차단함과 아울러 발전기 영역에서 동작 중인 ESS 출력측 전동기를 다시 전동기로 동작시키고 운반카의 하강을 감지하는 a단계로 돌아가도록 하는 단계를 수행하도록 되어 있다.If it is determined that the supercapacitor is overcharged during the step c, the supply of regenerative power supplied from the motor connected to the output side of the ESS to the supercapacitor is interrupted, The ESS output side motor is operated again with the electric motor and the step of returning to the step a for detecting the descent of the transportation car is performed.
상기와 같은 본 발명은 고소 사다리차의 유압계통을 작동시키는데 필요한 유압을 ESS에 저장된 전원으로 유압모터를 작동시켜 발생시키되, 상기 ESS에 충전할 때에는 차고지에서 상용전원을 입력받아 충전하거나, 사다리차가 주행 중일 때 동력인출장치를 이용하여 발전하는 PTO 발전전력을 충전하거나, 운반카가 하강 중일 때 발전하는 회생전력을 이용하여 충전하도록 함으로써, 사다리차의 유압계통에 연결된 액튜에이터들을 작동시킬 때 차량엔진을 끈 상태에서도 작동시킬 수 있게 되어 사다리차차량의 불필요한 연료소모를 방지할 수 있는 장점이 있다.In the present invention as described above, the hydraulic pressure required for operating the hydraulic system of the high-elevator ladder is generated by operating a hydraulic motor with the power stored in the ESS. When the ESS is charged, the commercial power is input from the car to charge the ladder, The electric power drawn by the power take-off device is used to charge the electric power generated by the PTO or the regenerative electric power generated when the transportation car is descending, thereby operating the actuators connected to the hydraulic system of the ladder car, So that unnecessary fuel consumption of the ladder vehicle can be prevented.
또한, 운반카 승강시 차량엔진에서 발생되던 배출가스나 소음이 발생하지 않아 친환경적이며, 차량엔진의 작동시간을 줄여 차량엔진의 소모성 부품이나 엔진오일 등의 교환주기가 늘어나는 효과가 있다.In addition, the exhaust gas or noise generated in the vehicle engine during the lifting and lowering of the transportation car is not environmentally friendly, and the operation time of the vehicle engine is reduced, thereby increasing the replacement cycle of consumable parts and engine oil of the vehicle engine.
특히, 도심지역에서 주로 ESS에 충전된 전원을 이용하여 사다리차를 구동시킴으로써 도심의 소음을 줄일 수 있다.Especially, in urban areas, by driving the ladder with the power mainly charged to the ESS, the noise of the city center can be reduced.
도 1은 종래 사다리차의 유압라인 계통도,
도 2는 본 발명의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 ESS의 상세구성도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 차량이동 중 충전장치 제어방법을 설명하는 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 운반카하강 중 충전장치 제어방법을 설명하는 흐름도,1 is a hydraulic line diagram of a conventional ladder car,
Fig. 2 is a configuration diagram of the present invention,
3 is a detailed configuration diagram of an ESS according to the present invention,
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling a charging device during vehicle movement of a hybrid ladder vehicle according to the present invention,
FIG. 5 is a flow chart for explaining a charging device control method during a transportation car descent of a hybrid ladder car according to the present invention;
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments are provided so that those skilled in the art can understand the present invention more fully and will not be described in detail with respect to known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention .
도 2는 본 발명의 구성도를 나타낸다.2 shows a configuration diagram of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 주로 디젤엔진으로 이루어지는 차량엔진(21)에는 동력인출장치(power take off : PTO)(22)가 설치되어 차량엔진(21)으로부터 회전력을 인출할 수 있도록 되어 있다.2, a
상기 동력인출장치(22)에는 메인 유압펌프(23)가 결합되어 인출된 회전력을 이용하여 유압을 발생시키도록 되어 있는데, 상기 메인 유압펌프(23)는 유압탱크(90)에서 작동유를 흡입하여 유압라인(L1)을 통해 메인 컨트롤밸브(24)측으로 토출하고, 토출된 작동유는 메인 컨트롤밸브(24)를 통과하여 각종 액튜에이터들을 작동시킨 후 유압탱크(90)로 되돌아온다. 예컨대, 메인 컨트롤 밸브(24)에 연결되는 액튜에이터들로는 붐대 각도조절 실린더(25), 아웃트리거 신축 실린더(26), 붐대신축 유압모터(27) 및 운반카 승강 유압모터(28) 등이 포함되어 있어서, 메인 컨트롤 밸브(24)의 제어를 통해 구동하고자 하는 액튜에이터에 유압을 공급할 수 있도록 되어 있다.The main
또한, 상기 메인 컨트롤밸브(24)의 입력측에는 상기 동력인출장치(22)에 연결된 메인 유압펌프(23)에서 발생시키는 유압을 공급하는 유압라인(L1) 이외에, ESS(30)의 충전전원으로 유압을 발생시켜 공급하는 유압라인(L2)이 병렬로 연결되어 있다. In addition to the hydraulic line L1 for supplying the hydraulic pressure generated by the main
즉, 상기 ESS(30)의 출력측에는 인버터(61)를 매개로 전동기(62)가 연결되고, 상기 전동기(62)에는 보조 유압펌프(63)가 연결되어 있다. 상기 보조 유압펌프(63)는 ESS(30)에서 공급되는 충전전원으로 작동되는 전동기(62)로부터 회전력을 전달받아 유압탱크(90)에서 작동유를 흡입하여 상기 메인 컨트롤밸브(24)측으로 토출하고, 토출된 작동유는 메인 컨트롤밸브(24)를 통과하여 각종 액튜에이터들을 작동시킨 후 유압탱크(90)로 되돌아오도록 되어 있다.That is, an
그리하여 사다리차의 유압계통 액튜에이터들은 사용자의 조작에 따라 동력인출장치(22) 또는 ESS(30)의 작동에 따라 발생되는 유압을 선택적으로 공급받아 작동되도록 이루어져 있으며, 특히 사용자는 주로 ESS(30)의 충전전원을 이용하여 운사다리차의 유압계통 액튜에이터들을 구동하다가 ESS(30)의 충전전원이 상기 액튜에이터들을 구동하는데 부족하다고 판단하는 경우 메인 컨트롤 밸브(24)를 조정하여 PTO(22)측의 유압라인(L1)에서 공급되는 유압으로 전환하여 상기 액튜에이터들을 작동시킬 수 있도록 되어있다. Therefore, the hydraulic system actuators of the ladder truck are selectively operated to receive the hydraulic pressure generated by the operation of the power take-off
다음에는 차량이 차고지나, 차량이동 중, 또는 운반카 하강 중 ESS(30)에 전원을 충전하여 운반카 승강 유압모터(28)에 유압을 공급하는 구성에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a configuration in which the ESS 30 is charged with electric power while the vehicle is moving, the vehicle is moving, or the carriage is descending, and the hydraulic pressure is supplied to the elevator car
상기 ESS(30)는 전기를 미리 저장장치에 저장하였다가 전력이 필요할 때 공급하여 전력사용 효율을 향상시킬 수 있도록 된 장치로서, 본 발명에 따른 ESS(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 배터리(31)와 슈퍼캐패시터(32) 및 BCMS(33)로 구성된다. 배터리(31)는 상기 액튜에이터들을 구동할 전기에너지를 저장하는 수단이고, 슈퍼캐패시터(32)는 후술되는 바와 같이 운반카가 하강할 때 발전기 영역으로 동작하는 전동기(62)가 발전기로 동작하게 되는 순간 발생하는 전력을 배터리(31)에 저장을 하게 되면 배터리(31)가 손상을 입을 수 있으므로 전동기(62)가 발전기 영역에서 동작하여 발전하는 회생전력을 먼저 저장한 후, 배터리(31)와의 전위차를 이용하여 배터리(31)의 전압보다 높은 경우 배터리(31)에 안정적으로 전력을 공급하도록 하는 수단으로서 급속 충방전이 가능한 수단이며, BCMS(33)는 배터리(31)와 슈퍼캐패시터(32)의 충방전상태를 모니터링하여 배터리가 최대의 성능을 발휘할 수 있도록 충방전을 제어하는 수단이다.The ESS 30 according to the present invention is a device in which electric power is stored in a storage device in advance and is supplied when power is needed to improve power use efficiency. (31), a super capacitor (32), and a BCMS (33). The
다시 도 2를 참조하여 가정이나 차고지에서 상용전원을 ESS(30)에 충전하는 구성에 대하여 설명한다.Referring to FIG. 2 again, a configuration for charging a commercial power supply to the ESS 30 in a home or a garage will be described.
ESS(30)의 입력 일측에는 상용전원공급부(41)가 충전기(42)를 매개로 연결되어 있다. 상기 상용전원공급부(41)는 주로 가정이나 차고지에 구비된 상용전원에 플러그인 방식으로 접속되어 상용전원을 공급받는 장치이며, 상기 충전기(42)는 상기 상용전원공급부(41)에서 공급받는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 ESS(30)에 공급하는 수단이다. 상기 상용전원공급부(41)로부터 공급받는 전원은 ESS(30)에 구비된 저장매체 중에서 배터리(31)에 저장된다. 이는 상용전원공급부(41)로부터 공급받는 전원이 큰 변동없이 일정한 레벨로 안정적으로 공급되기 때문이다.A commercial
다음에는 차량 이동 중에 자체 구비된 PTO에 의한 발전전력을 ESS(30)에 충전하는 구성에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a configuration for charging the
차량이동 중 ESS(30)에 충전할 전기를 생성하기 위하여 동력인출장치(22)에는 별도의 발전기(50)가 연결되고, 상기 발전기(50)에서 생성되는 PTO 발전전력은 상기 ESS(30) 특히 배터리(31)에 직접 저장되도록 연결되어 있다. 이는 PTO(22)에 연결된 발전기(50)에는 발전전압을 일정하게 유지될 수 있도록 레귤레이터(도시되지 않음)가 구비되어 있어서, 발전기(50)에서 발전된 전압이 일정한 레벨로 안정적으로 공급되기 때문이다.A
마지막으로, 운반카가 하강 중에 생성하는 회생전력을 ESS(30)에 충전하는 구성에 대하여 설명한다.Finally, a configuration for charging the
ESS(30)의 충전전원으로 운반카를 승강시키기 위해서 ESS(30)의 출력측에는 인버터(61)를 매개로 전동기(62)가 연결되어 있다. 상기 인버터(61)는 ESS(30)에서 출력되는 직류전압을 소정 레벨의 교류전압으로 변환하여 전동기(62)에 공급함과 아울러, 운반카의 이동속도를 조절할 수 있도록 전동기(62)에 공급되는 교류전압의 주파수를 조절하여 공급할 수 있도록 되어 있다.An
상기 전동기(62)는 교류전동기로서, 인버터(61)에서 공급되는 교류전원으로 회전력을 발생시키는 수단이며, 본 발명에서는 운반카가 하강할 때 발전기 영역에서 동작하도록 하여 운반카가 하강할 때 회생제동을 이용하여 발전을 한 후 ESS(30)에 충전하는 발전수단도 구비하여 에너지 효율을 높일 수 있도록 되어 있다.The
상기 전동기(62)의 회전축에는 보조 유압펌프(63)가 연결되어, 전동기(62)의 회전에 따라 보조 유압펌프(63)에서 유압을 발생시켜 상기 메인 컨트롤밸브(24)로 공급함으로써 사다리차의 유압계통에 연결된 액튜에이터들을 구동할 수 있도록 되어 있다.An auxiliary
한편, 운반카 윈치 유니트(12)의 윈치에는 와이어의 일단이 감겨 있고 와이어의 다른 일단에 운반카가 고정되어 있으며, 상기 윈치는 메인 컨트롤밸브(24)에서 공급되는 유압이 운반카 윈치 유니트(12)에 구비된 운반카 승강 유압모터(28)에 공급되면 회전되도록 이루어져 있어서, 상기 운반카 승강 유압모터(28)의 작동에 의해 윈치가 구동되어 와이어가 윈치에 감기거나 풀림에 따라 운반카가 상승 또는 하강하게 된다.On the other hand, one end of the wire is wound around the winch of the car-
특히, 상기 ESS(30)의 충방전 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(80)가 구비되어 있고, 상기 전동기(62)에는 전동기(62)의 토크와 속도를 측정하여 상기 컨트롤러(80)로 전송하는 토크/속도 측정부(71)와 상기 전동기(62)가 발전기 영역에서 동작할 때 전동기(62)에서 출력되는 전압과 전류를 측정하여 상기 컨트롤러(80)로 전송하는 전동기 전압/전류 측정부(72)가 연결되어 있다.Particularly, a
이에 따라 상기 컨트롤러(80)는 상기 토크/속도 측정부(71)와 전동기 발전 전압/전류 측정부(72)의 측정신호를 수신하여 전동기(62)가 발전기 영역에서 동작할 때 전동기(62)의 효율이 높은 구간 즉 발전효율이 높은 구간에서 동작되도록 제어한다. 보통 전동기(62)의 출력은 회전수와 토크의 곱으로 나타나며, 전동기 입력은 전류와 전압으로 나타나게 되는데, 상기 컨트롤러(80)는 이러한 입력과 출력의 효율을 계산하여 효율이 높은 구간에서 발전기로 동작되도록 제어한다.The
그리하여 상기 컨트롤러(80)에서는 운반카를 하강시킬 때 위해 운반카 컨트롤밸브의 해제압을 조절하여 운반카 승강 유압모터(28)를 작동시키게 되는데, 운반카 승강 유압모터(28)를 정지시키기 위해 전동기(62)의 전원주파수를 점차적으로 감소시키면 전동기(62) 회전자의 관성 때문에 순간적으로 동기속도보다 높아지게 되며, 이때 적재물이 실린 운반카를 자유낙하시켜 발전하게 된다. 즉, 컨트롤러(80)에서 지령된 속도보다 더 높은 속도로 회전할 수 있도록 주파수를 조절해 운반카 하강시 지령된 속도보다 전동기(62)가 더 빠르게 회전할 수 있도록 하며, 이때 전동기(62)는 발전기 영역에서 동작하게 된다.The
이와 같이 운반카가 하강할 때 전동기(62)를 발전기 영역에서 동작시켜 발전하는 회생전력을 상기 ESS(30)에 충전한다.The
이와 더불어 상기 ESS(30)에는 상기 ESS(30)에서 출력되는 전압과 전류를 측정하는 ESS 전압/전류 측정부(35)가 연결되어 측정된 ESS(30)의 전압/전류 신호를 상기 컨트롤러(80)로 전송하도록 되어 있다. 이에 따라 상기 컨트롤러(80)에서는 ESS 전압/전류 측정부(35)에서 측정되는 전압 및 전류 신호를 입력받아 소정의 충전전압 이상 충전되는 경우 ESS(30)의 충전동작을 차단하도록 제어한다.In addition, an ESS voltage /
이하에서는 도 4에 의거하여 본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 충전장치의 차량이동 중 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for controlling the hybrid ladder carriage charging apparatus during vehicle movement according to the present invention will be described with reference to FIG.
먼저 컨트롤러(80)는 사다리차의 이동여부를 감지하고, 사다리차가 이동 중인 것으로 감지되면, ESS 전압/전류 측정부(35)를 통해 수신하는 ESS(30)의 전압신호와 전류신호를 분석하여 ESS(30)에 충전이 필요한지 여부를 판단한다.First, the
상기 컨트롤러(80)에서는 ESS(30)에 충분한 전압이 충전되어 있지 않다고 판단된 경우, PTO(22)측에 연결되어 있는 발전기(50)를 동작시켜 발전을 하고, 이로부터 발전되는 PTO 발전전력을 ESS(30)에 충전한다.When it is determined that the
이때, 컨트롤러(80)에서는 상기 발전기(50)에서 발전된 PTO 발전전력을 ESS(30)에 충전하는 과정에서 ESS 전압/전류 측정부(35)를 통해 ESS(30)의 전압과 전류를 측정하여 과충전 여부를 판단하고, 과충전되는 것으로 판단되면 충전전류를 차단하여 과충전되지 않도록 제어한다.At this time, the
다음에는 도 5에 의거하여 본 발명에 따른 하이브리드 사다리차의 충전장치의 운반카 하강 중 제어방법에 대하여 설명한다.Next, the control method during the descent of the transportation car of the hybrid ladder car charging apparatus according to the present invention will be described with reference to Fig.
먼저 컨트롤러(80)는 사다리차의 붐대를 고소의 위치까지 신장시킨 후, 신장된 붐대를 따라 운반카가 승강하도록 제어하며 운반카에 적재된 화물을 운반하는 과정에서 운반카가 하강 중인지 여부를 감지하고, 운반카가 하강 중인 것으로 감지되면, ESS 전압/전류 측정부(35)를 통해 수신하는 ESS(30)의 전압신호와 전류신호를 분석하여 ESS(30)에 충전이 필요한지 여부를 판단한다.First, the
상기 컨트롤러(80)에서는 ESS(30)에 충분한 전압이 충전되어 있지 않다고 판단된 경우, 운반카가 하강 중일 때 전동기(62)를 발전기 영역에서 동작시켜 발전을 하고, 이로부터 발전되는 회생전력을 ESS(30) 특히 ESS(30)에 구비되어 있는 슈퍼캐패시터(32)에 충전한다.When it is determined that the
이때 ESS(30)에 구비되어 있는 BCMS(33)에서는 슈퍼캐패시터(32)의 전압과 배터리(31)의 전압을 측정하여 컨트롤러(80)로 전송하며, 이에 따라 컨트롤러(80)에서는 슈퍼캐패시터(32)의 전압과 배터리(31)의 전압을 비교하여 슈퍼캐패시터(32)의 전압이 배터리(31)의 전압보다 높은 것으로 판단되면 슈퍼캐패시터(32)의 전력을 배터리(31)에 충전시키는 한편, 슈퍼캐패시터(32)의 전압이 배터리(31)의 전압보다 낮은 것으로 판단되면 배터리(31)로의 충전동작을 차단한 상태에서 슈퍼캐패시터(32)에 회생전력을 충전한다.At this time, in the
이와 같이 운반카가 하강하는 동안에 전동기(62)를 발전기 영역에서 동작시켜 발전한 회생전력을 배터리(31)에 충전하는 과정에서 ESS 전압/전류 측정부(35)를 통해 슈퍼캐패시터(32)의 충전전압과 충전전류를 측정하여 과충전여부를 판단하다가, 슈퍼캐패시터(32)가 과충전되는 것으로 판단되면 전동기(62)에서 발전하는 회생전력이 ESS(30)에 충전되는 것을 차단하고 전동기(62)를 발전기 영역에서 다시 전동기로 동작시킨다.During charging the regenerative electric power generated by operating the
위와 같이 컨트롤러(80)는 운반카를 이용하여 화물을 운송할 수 있도록 붐대를 건물의 목적지까지 인출하여 고정한 후, 운반카가 하강하는 동안에 전동기(62)를 발전기로 동작시키고, 이때 발전하는 회생전력을 ESS(30)에 충전한다.As described above, the
상기와 같이 본 발명에서는 사다리차가 차고지에 대기 중일 때 차고지로부터공급받는 상용전원이나, 차량이 이동 중일 때 PTO로부터 인출하는 동력으로 생성하는 PTO발전전력이나, 운반카가 하강 중일 때 생성하는 회생전력을 공급받아 ESS(30)에 충전을 한 후, ESS(30)의 충전전원을 이용하여 발생시키는 유압으로 운반카를 승강시킴에 따라 차량엔진을 끈 상태에서도 운반카를 승강시킬 수 있음은 물론 사다리차의 전반적인 유압계통 액튜에이터들을 작동시키게 됨으로써, 차량엔진의 공회전이 방지되고, 차량엔진의 공회전으로 발생되던 환경오염, 소음, 소모성 부품이나 엔진오일 교환주기 단축 등이 일어나지 않게 된다.As described above, according to the present invention, when the ladder vehicle is in the waiting state, it is supplied with the commercial power supplied from the garage, the PTO generation power generated by the power drawn from the PTO when the vehicle is moving, and the regenerative power generated when the transportation car is descending. As a result, the transport vehicle can be lifted and lowered even when the vehicle engine is turned off by elevating the transport vehicle with the hydraulic pressure generated by using the charging power of the
또한, 사다리차가 차고지에서 대기 중이거나 이동 중, 혹은 운반카의 하강 시간에 ESS(30)에 운반카를 구동시킬 수 있는 전원을 공급받아 충전하게 되므로 별도의 충전시간이 필요하지 않고 운반카의 구동에 영향을 주지 않는다. In addition, since the ladder vehicle is supplied with power to drive the carriage car in the standby state, during transportation, or during the descending time of the carriage car, no additional charging time is required and driving of the carriage car It does not affect.
만일, 필요한 경우에는 수조작으로 메인 컨트롤 밸브(23)를 조절하여 동력인출장치(22)에서 인출되는 동력으로 유압을 발생시켜 운반카를 구동할 수 있으므로 사용상 편리성이 배가된다.If necessary, the
21 -- 차량엔진,
22 -- 동력인출장치(PTO),
23 -- 메인 유압펌프,
24 -- 메인 컨트롤 밸브,
25 -- 붐대 각도조절 실린더,
26 -- 아웃트리거 신축 실린더,
27 -- 붐대신축 유압모터,
28 -- 운반카 승강 유압모터,
30 -- ESS,
35 -- 전압/전류 측정부,
41 -- 상용전원공급부,
42 -- 충전기,
50 -- 발전기,
61 -- 인버터,
62 -- 전동기,
63 -- 보조 유압펌프,
71 -- 토크/속도 측정부,
72 -- 전동기 전압/전류 측정부,
80 -- 컨트롤러,
L1: L2 -- 유압라인.21 - vehicle engine, 22 - power take-off,
23 - main hydraulic pump, 24 - main control valve,
25 - Boom Angle Adjustable Cylinder, 26 - Out Trigger Extension Cylinder,
27 - boom bar extension new hydraulic motor, 28 - lift car lift hydraulic motor,
30 - ESS, 35 - Voltage / current measuring part,
41 - commercial power supply, 42 - charger,
50 - Generator, 61 - Inverter,
62 - electric motor, 63 - auxiliary hydraulic pump,
71 - Torque / speed measuring section, 72 - Motor voltage / current measuring section,
80 - Controller, L1: L2 - Hydraulic line.
Claims (7)
상기 동력인출장치에 연결되어 차량 주행시 발전하는 발전기; 상용전원에 연결되어 충전할 전원을 공급받는 상용전원공급부; 상기 상용전원공급부에서 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 충전기; 상기 발전기와 상기 충전기에서 공급되는 직류전원을 저장하는 ESS; 상기 ESS에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터; 상기 인버터에서 공급되는 교류전원으로 회전력을 발생시키는 전동기; 상기 전동기의 회전력으로 유압을 발생시켜 상기 메인 컨트롤밸브로 공급하는 보조 유압펌프;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 사다리차의 충전장치.
A main hydraulic pump for generating hydraulic pressure by driving the power take-off device; a main control valve for supplying hydraulic pressure supplied from the main hydraulic pump to a predetermined hydraulic system hydraulic actuator provided in the ladder; The hybrid ladder car charging apparatus according to claim 1,
A generator connected to the power take-off unit and generating power when traveling; A commercial power supply connected to a commercial power supply and supplied with power to be charged; A charger for converting AC power outputted from the commercial power supply unit into DC power; An ESS for storing the generator and the DC power supplied from the charger; An inverter for converting a DC power output from the ESS into an AC power; An electric motor for generating a rotational force by an AC power supplied from the inverter; And an auxiliary hydraulic pump for generating hydraulic pressure by the rotational force of the electric motor and supplying the generated hydraulic pressure to the main control valve.
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric motor is configured to charge the ESS with regenerative electric power generated in the generator region by reverse rotation of the transporting car lift-up hydraulic motor and the auxiliary hydraulic pump provided in the transport car winch unit when the transport car descends, Of the hybrid ladder carriage.
The apparatus of claim 1 or 2, wherein the ESS comprises a battery, a supercapacitor, and a BCMS for controlling charging and discharging by monitoring a charging and discharging state of the battery and the supercapacitor.
4. The hybrid ladder car charging device according to claim 3, wherein the battery is charged with the power supplied from the generator of the power take-off device, and the supercapacitor is charged with the regenerative electric power generated by the motor in the generator region when the car is lowered. .
The motor / generator according to claim 1 or 2, wherein the electric motor is connected to a torque / speed measuring unit for measuring a torque and a rotation speed of the electric motor and a motor generator voltage / current measuring unit for measuring voltage and current, Wherein the control unit is configured to receive the measurement signals of the speed measuring unit and the motor generator voltage / current measuring unit so that the motor operates in a section where the efficiency of the motor is high when the motor operates in the generator region.
a) 차량이 이동 중인지 여부를 감지하는 단계;
b) 상기 a단계에서 차량이 이동 중인 것으로 감지되면, 배터리에 충전이 필요한지 여부를 감지하는 단계;
c) 상기 b단계에서 배터리에 충전이 필요한 것으로 판단되면, 동력인출장치에 연결된 발전기를 동작시켜 발전하는 PTO 발전전력을 배터리에 충전하는 단계;
d) 상기 c단계를 수행하는 과정에서 배터리의 과충전여부를 판단하여 과충전되는 것으로 판단되면, 상기 발전기의 발전동작을 중지시키고 b단계로 돌아가도록 하는 단계를 수행하도록 하는 하이브리드 사다리차의 충전장치 제어방법.
The controller,
a) detecting whether the vehicle is moving;
b) if it is detected in step a that the vehicle is moving, detecting whether charging is required in the battery;
c) charging the battery with PTO power generated by operating a generator connected to the power take-off device if it is determined in step b that the battery needs to be charged;
d) determining whether the battery is overcharged in the process of performing step c), and if it is determined that the battery is overcharged, stopping the power generation operation of the generator and returning to step b.
a) 운반카의 승강동작을 감지하여 운반카가 하강 중인지 여부를 감지하는 단계;
b) 상기 a단계에서 운반카가 하강 중인 것으로 판단되면, ESS의 출력측에 연결된 전동기를 발전기 영역에서 동작시켜 발전한 회생전력을 ESS의 슈퍼캐패시터에 충전하는 단계;
c) 상기 b단계를 수행하는 동안 슈퍼캐패시터의 전압이 배터리의 전압보다 높은지 여부를 판단하여 슈퍼캐패시터의 전압이 배터리의 전압보다 높으면, 슈퍼캐패시터의 전압을 배터리에 충전하는 단계;
d) 상기 c단계를 수행하는 동안 슈퍼캐패시터가 과충전되는지 여부를 판단하여 과충전되는 것으로 판단되면, ESS의 출력측에 연결된 전동기에서 슈퍼캐패시터로 공급되는 회생전력의 공급을 차단함과 아울러 발전기 영역에서 동작 중인 ESS 출력측 전동기를 다시 전동기로 동작시키고 운반카의 하강을 감지하는 a단계로 돌아가도록 하는 단계를 수행하도록 하는 하이브리드 사다리차의 충전장치 제어방법.The controller,
a) detecting whether the transporting car is descending by sensing a lifting operation of the transporting car;
b) charging the regenerative electric power generated by operating the electric motor connected to the output side of the ESS in the generator region to the supercapacitor of the ESS, if it is determined in the step a) that the transportation car is descending;
c) determining whether the voltage of the supercapacitor is higher than the voltage of the battery during the step b; if the voltage of the supercapacitor is higher than the voltage of the battery, charging the battery with the voltage of the supercapacitor;
If it is determined that the supercapacitor is overcharged during the step c, the supply of regenerative power supplied from the motor connected to the output side of the ESS to the supercapacitor is interrupted, The ESS output-side motor is operated again with the electric motor and the step of returning to the step a for detecting the descent of the transportation car is performed.
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