WO2012087083A2 - 하이브리드 건설기계의 선회제어장치 - Google Patents

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WO2012087083A2
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김경근
김상일
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid construction machine, and more particularly, to a swing control apparatus of a hybrid construction machine capable of controlling the zero speed of the rotational synchronous when the engine is stopped or the driver's key-off operation during the turning drive of the upper swing body. It is about.
  • the hybrid construction machine such as the excavator has a hydraulic pump for hydraulically driving work elements such as a boom, an arm and a bucket, and an engine auxiliary motor is connected to an engine for driving the hydraulic pump.
  • the engine auxiliary motor assists the driving of the engine and charges the electrical energy storage device with electrical energy generated by power generation.
  • a swing control device for turning the upper swing structure by using a rotational motor driven by the electrical energy of the electrical energy storage device has been developed.
  • the hydraulic pump is driven by the engine and the engine auxiliary motor, the surplus power of the engine and the regenerative energy of the engine auxiliary motor is converted into electrical energy in the electrical energy storage device and stored.
  • the electrical energy is stored in the electrical energy storage device or driven by the electrical energy stored in the electrical energy storage device.
  • the pre-rotational motor for driving the upper swinging body is driven by the electric energy, and the electric energy between the electric energy storage device and the engine auxiliary motor or between the electric energy storage device and the pre-rotational motor is converted and used by the power converter.
  • the components are connected to the power conversion device and their operations are controlled by a hybrid control unit (HCU).
  • HCU hybrid control unit
  • SMPS switching mode power supply
  • Key 1 operated by a key on signal by an operator
  • the driving direction and the driving speed of the rotational motor are controlled according to the signal transmitted from the hybrid controller. For this reason, when the power supply of the battery supplying power to the hybrid controller controlling the pre-rotation synchronous is cut off, that is, when the switch (Key 1) is opened by the engine stop or the driver's key-off, the control operation of the hybrid controller is stopped. As a result, the turning rotor is in an uncontrollable state so that the upper swinging body continues the turning operation for a predetermined time.
  • the upper turning body will be hit by obstacles around the turning radius due to the large rotational inertia of the upper turning body. Or if the front hits the ground in the hills, such as vehicles or equipment is damaged or cause damage to life.
  • the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is a hybrid construction capable of safely controlling the zero speed of the rotational motor when the power supply of the battery is cut off to the hybrid control device during the swing driving of the upper swing structure. It is to provide a turning control device for the machine.
  • the swing control device of the hybrid construction machine the engine 10, the hydraulic pump 20, the electric energy storage device 30, the engine auxiliary motor 40, the rotational motor 50, power conversion
  • the operation power is supplied to the hybrid control device (HCU) by receiving operating power from the device 60, the battery 300 mounted in the vehicle, the hybrid control device (HCU), and the battery 300 separately from the electric energy storage device.
  • a second switch Key2 for switching a VKey_Out path for supplying operating power to the SMPS from the battery, wherein the second switch Key2 is operated in a state in which the operation of the first switch Key1 is stopped.
  • Pre-rotational synchronous motor (50) is running If the confirmation that it is preferable that the switching.
  • the swing control device of the hybrid construction machine according to another embodiment of the present invention, the engine 10, the hydraulic pump 20, the electric energy storage device 30, the engine auxiliary motor 40, the rotational motor 50, power
  • the operating power is supplied to the hybrid control unit (HCU) by receiving operating power from the converter (60), the battery (300), a hybrid control unit (HCU), and the battery 300 mounted in a vehicle separately from the electric energy storage device.
  • a second switch Key2 for switching Vkey_out which is a path for supplying operation power from the battery to the SMPS, and a Vkey_on path connected to the battery, and are switched when the key-on signal of the driver is input, And a first switch Key1 for switching the switch Key2 to be in an on state.
  • the hybrid control device HCU when the driving of the pre-rotating synchronous proceeds, causes the second switch Key2 to become the first switch. Switch (Key1) Even if the on state is characterized in that the control to continue.
  • the hybrid control device when the first switch (Key1) is turned off in the state that the second switch (Key2) is switched by the drive of the pre-rotational synchronization 50, the pre-rotational synchronization (50) It is preferable to stop the pre-rotational synchronous motor 50 by controlling the braking and then turn off the second switch Key2 to cut off the operating power supplied from the battery.
  • the hybrid control device HCU is operated by the operator. It is more preferable to ignore it.
  • the hybrid control device monitors the state of the engine 10, when the engine 10 is likely to stall, forcibly stops driving of the first switch (Key1) and the second switch It is preferable to switch (Key2), and the first switch (Key1) is more preferably stopped driving when the stall of the engine 10 or the user's key off signal.
  • the present invention supplies the operating power from the battery to the SMPS when the VKey_On path is blocked according to the stall of the engine, in addition to the VKey_On path for supplying the operating power from the battery to the SMPS according to the key on signal of the operator.
  • the hybrid controller can enable zero speed control of the pre-rotation synchronous.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a driving circuit diagram of a hybrid control device in the hybrid construction machine of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view showing a driving circuit diagram of a hybrid control device in the hybrid construction machine of FIG. 1.
  • Figure 3 is a control flow diagram showing the operation of the hybrid control device in the hybrid construction machine of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a driving circuit diagram of a hybrid control apparatus of a hybrid construction machine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a driving circuit diagram of the hybrid control device in the hybrid construction machine of FIG.
  • the power control device of the hybrid construction machine As shown in Figure 1 and 2, the power control device of the hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention, the variable displacement hydraulic pump 20 driven by the engine 10, of the engine 10 Electrical energy storage device 30 for storing the electrical energy converted from the surplus power to the engine auxiliary motor 40, electrical energy stored in the electrical energy storage device 30 or stored in the electrical energy storage device 30
  • the engine auxiliary motor 40 which is driven by the hydraulic pump 30, stores the electric energy in the electric energy storage device 30 or is driven by the electric energy stored in the electric energy storage device 30 and is turned.
  • Auxiliary inverter (61) Electric energy is supplied by operating power from a power converter 60 composed of a disposable inverter 62 and a DC / DC converter 63 and a battery of the electric energy storage device 30 to control the power converter 60.
  • a hybrid controller (HCU) for controlling charging and discharging of the storage device 30 and driving of the linear rotational motor 50.
  • the engine 10 is to provide a driving force for driving work devices of the construction machine together with the engine auxiliary motor 40, one side of the engine 10 through the engine auxiliary motor 40, the hydraulic pump 20 ) Is connected to the power transmission.
  • the hydraulic pump 20 may vary the flow rate of the hydraulic oil discharged per unit stroke in accordance with the angle of the swash plate, and by supplying the control valve by varying the flow rate of the hydraulic oil discharged. That is, the hydraulic pump 20 is discharged according to the angle of the swash plate is variable, the angle of the swash plate is controlled by the pump regulator.
  • the electrical energy storage device 30 is to store the surplus power of the engine 10 in the form of electrical energy, it may be composed of a general battery or a plurality of ultracapacitors.
  • the electric energy storage device 30 drives the engine auxiliary motor 40 by storing energy generated by the engine auxiliary motor 40 or supplying energy to the engine auxiliary motor 40.
  • the engine auxiliary motor 40 is driven according to an applied current to provide power to the engine 10 as well as a generator for generating surplus power of the engine 10. Since the engine auxiliary motor 40 having a function of motoring or power generation is already known, a detailed description thereof will be omitted.
  • the rotary synchronous motor 50 is also driven according to the current applied to have a function of a generator to swing the upper swing structure, that is, the swinging device 71 or to generate surplus power of the upper swing structure. Since the pre-rotational synchronous motor 50 that functions as a motoring or power generation is already known configuration, detailed description thereof will be omitted.
  • the power converter 60 is connected between the electric energy storage device 30 and the engine auxiliary motor 40, the engine auxiliary inverter 61 and the electric energy storage device 30 for converting the electrical energy and It is connected to the rotational inverter (50) is connected to the turning inverter 62 for converting the electrical energy, respectively, to store the electrical energy in the electrical energy storage device 30 or to assist the electrical energy of the electrical energy storage device (30) engine It includes a DC / DC converter (63) for transmitting to the electric motor 40 and the pre-rotating motor (50).
  • the braking valve 70 is for selectively braking the drive of the swinging device 71 by the linear rotational synchronizer 50.
  • a secondary accident due to the braking shock of the turning device is a problem, and is released before the start of the turning, and controlled to brake after a predetermined time after the turning is completed.
  • Braking by the braking valve 70 described above is used to keep the turning device 71 in a stationary state in a stationary state.
  • the hybrid control unit is for electrical control of the power converter 60 and the above-described components, and receives operating power from the battery 300.
  • the battery 300 is provided in the vehicle separately from the electric energy storage device 30 in order to supply electricity to the electric supply for starting the engine of the vehicle or various electrical appliances.
  • the hybrid control unit (HCU) is connected to the SMPS to control the power supplied from the battery 300 to provide to the hybrid control unit (HCU).
  • the SMPS according to the embodiment of the present invention is distinguished from the prior art in that it has two power input ports.
  • One power input port is connected to a Vkey_on path whose short is controlled by a first switch (Key 1) which is operated in response to the driver's Key On operation, and the other power input port is connected to the Vkey_on path in parallel with the battery ( Connected to Vkey_out connected to 300).
  • the Vkey_out is short-circuited by the second switch Key2.
  • the second switch Key2 may allow the voltage of the battery 300 to be supplied to the SMPS by an operation of the first switch Key1, that is, a key on operation of the driver, and the hybrid control unit HCU. Switching by control.
  • the short circuit may be controlled in response to the stop of the engine, the key off operation of the driver, or the driving of the pre-rotational motor.
  • the second switch Key 2 prepares to be switched.
  • the controller recognizes this as a stall of the engine 10 and switches the VKey_Out path to supply operating power from the battery to the SMPS.
  • the hybrid controller HCU is configured to reduce the rotational speed measured from the ECU or the engine auxiliary motor 40 to a predetermined value or less, thereby recognizing the possibility of stalling of the engine 10 or the operation of the first switch Key1.
  • the second switch (Key2) is switched so that the control to stop the rotational motion of the pre-rotational motor 50 regardless of the operator's will It can be done.
  • the hybrid controller HCU switches the first switch Key1 to supply the operating power, that is, VBattery, from the battery to the SMPS through the VKey_On path.
  • the corresponding operation of the components is controlled through a power supply.
  • the hybrid controller reduces the rotational speed measured from the ECU or the engine auxiliary motor 40 to a predetermined value or less, so that the possibility of stalling of the engine 10 is recognized or the engine 10 is stalled.
  • the second switch (Key2) By switching the second switch (Key2) so that the operating power is supplied to control the zero speed of the rotary motor 50 through the operating power to stop the turning operation to the upper swing structure unintended during the stall of the engine 10 Can prevent movement.
  • the first switch (Key1) it is preferable that the drive is stopped when the stall of the engine 10 or the key off signal of the operator (Key Off).
  • the second switch (Key 2) may be switched in response to the turning drive. That is, the hybrid control unit (HCU) switches the second switch (Key 2) during the operation of the pre-rotation synchronous operation so that SMPS can receive power from the battery 300 even if the first switch (Key 1) is off for various reasons. It will be possible.
  • the second switch (Key 2) may be controlled to be off. This prevents the electric power of the battery 300 from being inputted into the SMPS through the second switch (Key 2), thereby preventing the battery 300 from being discharged while the driver is keyed off and the vehicle driving is stopped. It is to.
  • FIG. 3 is a control flow diagram illustrating the operation of the hybrid control device in the hybrid construction machine of FIG.
  • the swing control device of the hybrid construction machine first, when a key on (Key On) signal is generated by the operator (S105), the hybrid control device (HCU) The first switch Key1 is switched and thus operating power is supplied from the battery 300 through the power converter 160 along the VKey_On path from the battery to the SMPS so that the hybrid controller HCU The operation is controlled (S110).
  • a key on (Key On) signal is generated by the operator (S105)
  • the hybrid control device HCU
  • the first switch Key1 is switched and thus operating power is supplied from the battery 300 through the power converter 160 along the VKey_On path from the battery to the SMPS so that the hybrid controller HCU The operation is controlled (S110).
  • the hybrid controller HCU determines whether the engine 10 is stalled or the driver has performed a key off operation through the rotational speed measured from the ECU or the engine auxiliary motor 40 (S115). As a result, when it is determined that the engine 10 is stalled or the first switch Key1 is turned off by the driver's key off operation, whether the upper swing body is turning, that is, the turning motor 50 is rotating. Determine (S120).
  • the hybrid control device HCU does not operate the first switch Key1 because the key on signal is released by the operator.
  • the second switch Key2 is switched to supply the operating power through the VKey_Out path.
  • step S115 if the first switch (key 1) is not in the off state as a result of the determination of step S115, the hybrid controller HCU returns to the step S110, and as a result of the determination of the step S120, the pre-rotation synchronizer 50 is performed. If not, the hybrid control unit (HCU) proceeds to step S155 described below.
  • the hybrid control device (HCU), after the operation power is supplied through the VKey_Out path as described above, blocks the turning signal generated from the input means such as a joystick operated by the operator (S135), then, the turning
  • the shaft between the pre-rotational motor 50 and the upper swinging body is then braked. It locks mechanically through the control of 70 (S145).
  • the above-described turning signal is blocked because the hybrid controller HCU is supplied with power, because the pre-rotation synchronizer 50 is operable by the electric energy saving device 30.
  • the braking control of the turning motor should be performed after the driving corresponding to the turning signal is completed. This is because the engine is in a stopped state or a state in which generated power is not input through the engine auxiliary motor 40 or the like. That is, if a new rotational energy is driven in a state where new electric energy is not stored in the electric energy storage device 30, the electric power stored in the electric energy storage device 30 is exhausted and the rotational motor 50 is braked after completion of the rotational drive. This is because the power to do so may be short.
  • the hybrid controller HCU determines whether the upper swing structure is turning, that is, whether the rotational synchronous motor 50 is rotating (S150), and if the rotational synchronous motor 50 is still rotating, the step S140.
  • operation S155 when the rotation of the pre-rotation synchronizer 50 is terminated, the operation power supplied from the battery is cut off.
  • the hybrid construction machine in addition to the VKey_On path for supplying the operating power from the battery to the SMPS according to the key on signal of the operator to the hybrid control device, the VKey_On path is blocked or stall of the engine In the state where the possibility is determined, the VKey_Out path is further connected to supply the operating power from the battery to the SMPS when the pre-rotational motor is driven. Accordingly, even if the power of the battery 300 is not supplied to the hybrid controller due to the engine stop or the driver's key off operation, if the rotary motor is turning, the operating power is supplied to the hybrid controller through the Vkey_out path. It can be supplied separately to enable the hybrid controller to control the zero speed of the pre-rotating synchronous.
  • Figure 4 shows a swing control device of a hybrid construction machine according to another embodiment of the present invention.
  • the swing control device of the hybrid construction machine in this embodiment is different from the previous embodiment in that the Vkey_on path is used as the switching power supply of the second switch Key2 without being connected to the SMPS.
  • the second switch Key 2 is switched through the Vkey_on path. Accordingly, the power of the battery 300 is applied to the SMPS via the Vkey_out path and the second switch (Key 2) to enable the operation of the hybrid controller HCU. If the first switch Key 1 is turned off due to an emergency such as driver's operation or engine stop, the second switch Key 2 is also turned off.
  • the second switch (Key 2) in the present embodiment is to be controlled by the hybrid control unit (HCU) separately from the control of the first switch (Key 1). That is, while the pre-rotation synchronous is being driven, the second switch Key 2 is controlled to remain switched even if the first switch Key1 is turned off.
  • the second switch (Key 2) can maintain the switching state to provide the operating power to the hybrid controller (HCU), the hybrid controller The HCU controls the second switch Key 2 to be turned off after the turning of the turning synchronous is stopped and the turning of the turning device is completely stopped. In other words, the application of the operating power to the hybrid control unit (HCU) is prevented during the turning drive.
  • the Vkey_on path can be simplified compared to the previous embodiment. That is, according to the embodiment shown in FIG. 2, although not shown in the Vkey_on path, separate stabilizers are installed to provide stable operating power to the SMPS, and a power line capable of accommodating a large amount of power must be used.
  • the structure of the SMPS is also simplified, and the configuration of the Vkey_on path can be simplified.

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Abstract

이를 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치는, 엔진(10), 유압펌프(20), 전기에너지저장장치(30), 엔진보조전동기(40), 선회전동기(50), 전력변환장치(60), 상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 탑재된 배터리(300), 하이브리드제어장치(HCU), 상기 배터리(300)으로부터 동작 전원을 공급받아 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 인가하는 SMPS와, 운전자의 키 온(Key On) 신호 입력시 상기 배터리로부터 SMPS로 동작 전원 을 공급하는 VKey_On 경로를 스위칭시키는 제1스위치(Key1), 및 상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 경우 상기 배터리로부터 SMPS에 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로를 스위칭시키는 제2스위치(Key2)를 포함하며, 상기 제2스위치(Key2)는 상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 상태에서 상기 선회전동기(50)가 구동 중에 있음이 확인된 경우 스위칭되는 것이 바람직하다.

Description

하이브리드 건설기계의 선회제어장치
본 발명은 하이브리드 건설기계에 관한 것으로, 상세하게는 상부 선회체의 선회 구동 중 엔진의 정지 또는 운전자의 키오프 조작시 선회전동기의 영속도 제어를 가능하게 할 수 있는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치에 관한 것이다.
최근에는 유가의 급격한 상승과 함께 엔진의 잉여 동력을 배터리, 울트라 캐패시터 등의 전기에너지 저장장치에 저장하고 엔진의 부족한 동력을 전기에너지 저장장치로부터 공급하여 연비를 개선한 하이브리드 건설기계에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 상기 굴삭기와 같은 하이브리드 건설기계는 붐, 암 및 버켓 등의 작업요소를 유압 구동하는 유압펌프를 구비하고 상기 유압펌프를 구동하기 위한 엔진에 엔진보조전동기가 접속된다. 상기 엔진보조전동기는 엔진의 구동을 어시스트 함과 함께, 발전에 의한 전기에너지를 전기에너지저장장치에 충전한다. 또한, 상부 선회체를 전기에너지 저장장치의 전기에너지에 의해 구동되는 선회전동기를 이용하여 상부 선회체를 선회시키는 선회제어장치가 개발되고 있다.
종래의 하이브리드 건설기계는, 엔진과 엔진보조전동기에 의해 유압펌프가 구동되고, 상기 엔진의 잉여 동력과 엔진보조전동기의 회생에너지가 전기에너지저장장치에 전기에너지로 변환 저장되며, 상기 엔진보조전동기는 전기에너지저장장치에 전기에너지를 저장하거나 전기에너지저장장치에 저장된 전기에너지에 의해 구동된다. 상부 선회체를 구동시키는 선회전동기는 상기 전기에너지에 의해 구동되며, 전력변환장치에 의해 전기에너지저장장치와 엔진보조전동기 또는 전기에너지저장장치와 선회전동기 사이의 전기에너지가 변환사용된다. 여기서, 상기 구성부들은 상기 전력변환장치에 연결되어 하이브리드제어장치(HCU)에 의해 그 동작들이 제어된다.
그러나 상기와 같은 종래의 하이브리드 건설기계는, 차량의 엔진 시동을 위한 전기공급 또는 각종 전장품에 전기를 공급하기 위해 상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 마련된 통상의 배터리로부터 전원이 하이브리드제어장치로 공급된다. 즉, 상기 배터리로부터 스위칭모드파워서플라이(이하, SMPS)에 작업자에 의한 키 온(Key On) 신호에 동작되는 스위치(Key 1)에 의해 전기에너지가 공급되고, 상기 SMPS는 공급된 전력을 제어하여 하이브리드제어장치에 공급한다.
한편, 선회전동기를 이용하여 상부 선회체를 선회 구동시키는 경우, 하이브리드제어장치로부터 전송된 신호에 따라 선회전동기의 구동방향 및 구동속도가 제어된다. 이러한 이유로, 선회전동기를 제어하는 하이브리드제어장치에 전력을 공급하는 배터리의 전원이 차단되면, 즉, 엔진 정지 또는 운전자의 키 오프에 의해 스위치(Key 1)이 오픈되면 하이브리드제어장치의 제어동작도 멈추게 되고 이로 인하여, 선회전동기는 제어 불능 상태가 되어 일정시간 상부 선회체가 선회 동작을 계속하게 된다.
상기와 같이 엔진 정지 또는 운전자의 키오프가 선회동작 중에 이루어져 상부 선회체의 선회동작 제어가 불가능하게 되면, 상부 선회체의 회전 관성이 크기 때문에, 선회 반경 내의 주위의 장애물 등에 상부 선회체가 부딪치거나 또는 언덕 등에서 프론트가 땅에 부딪치면 차량이나 장비 등이 파손되거나 인명의 피해를 유발하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 상부 선회체의 선회 구동 중 하이브리드제어장치에 배터리의 전원공급이 차단된 경우 안전하게 선회전동기의 영속도 제어가 가능한 하이브리드 건설기계의 선회제어장치를 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치는, 엔진(10), 유압펌프(20), 전기에너지저장장치(30), 엔진보조전동기(40), 선회전동기(50), 전력변환장치(60), 상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 탑재된 배터리(300), 하이브리드제어장치(HCU), 상기 배터리(300)으로부터 동작 전원을 공급받아 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 인가하는 SMPS와, 운전자의 키 온(Key On) 신호 입력시 상기 배터리로부터 SMPS로 동작 전원 을 공급하는 VKey_On 경로를 스위칭시키는 제1스위치(Key1), 및 상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 경우 상기 배터리로부터 SMPS에 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로를 스위칭시키는 제2스위치(Key2)를 포함하며, 상기 제2스위치(Key2)는 상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 상태에서 상기 선회전동기(50)가 구동 중에 있음이 확인된 경우 스위칭되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치는, 엔진(10), 유압펌프(20), 전기에너지저장장치(30), 엔진보조전동기(40), 선회전동기(50), 전력변환장치(60), 상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 탑재된 배터리(300), 하이브리드제어장치(HCU), 상기 배터리(300)으로부터 동작 전원을 공급받아 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 인가하는 SMPS, 상기 배터리로부터 SMPS로 동작 전원을 공급하는 경로인 Vkey_out를 스위칭하는 제2스위치(Key2), 및 상기 배터리와 연결된 Vkey_on 경로에 설치되며, 운전자의 키 온 신호 입력시 스위칭되어 상기 제2스위치(Key2)를 온상태가 되도록 스위칭시키는 제1스위치(Key1)를 포함하며, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 선회전동기의 구동이 진행되면, 상기 제2스위치(Key2)가 상기 제1스위치(Key1)가 오프되더라도 온상태가 지속되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 선회전동기(50)의 구동에 의해 상기 제2스위치(Key2)가 스위칭된 상태에서 상기 제1스위치(Key1)이 오프된 경우, 선회전동기(50)의 제동 제어를 진행하여 선회전동기(50)를 정지시킨 후 상기 제2스위치(Key2)를 오프시켜 상기 배터리로부터 공급되는 동작 전원이 차단되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 제 1 스위치(Key1)가 오프되고 상기 선회동작에 의해 상기 제2스위치(Key2)가 온상태를 유지하는 경우, 상기 작업자에 의해 입력되는 선회조작은 무시하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 하이브리드제어장치(HCU는, 상기 엔진(10) 상태를 모니터링하여, 상기 엔진(10)이 스톨될 가능성이 높은 경우, 상기 제1스위치(Key1)의 구동을 강제 중단시키고 상기 제2스위치(Key2)를 스위칭시키는 것이 바람직하며, 상기 제1스위치(Key1)는 엔진(10)의 스톨 또는 사용자의 키 오프 신호시 구동이 중단되는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명은 하이브리드제어장치에 작업자의 키 온 신호에 따라 SMPS에 배터리로부터 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_On 경로 이외에, 엔진의 스톨에 따라 VKey_On 경로 차단시 따라 SMPS에 배터리로부터 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로를 더 구성함으로써, 엔진이 스톨되어도 하이브리드제어장치에 동작 전원이 별도로 공급되도록 하여 하이브리드제어장치로 하여금 선회전동기의 영속도 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 하이브리드 건설기계에 있어서 하이브리드제어장치의 구동 회로도를 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 하이브리드 건설기계에 있어서 하이브리드제어장치의 동작을 나타낸 제어흐름도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 하이브리드제어장치의 구동회로도를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 첨부하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 공지된 구성요소에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 건설기계에 있어서 하이브리드제어장치의 구동 회로도를 나타낸 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 동력제어장치는, 엔진(10)에 의해 구동되는 가변용량형 유압펌프(20), 상기 엔진(10)의 잉여 동력을 엔진보조전동기(40)로 변환시킨 전기에너지를 저장하는 전기에너지저장장치(30), 상기 전기에너지저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 전기에너지저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 구동되어 유압펌프(30)를 구동시키는 엔진보조전동기(40), 상기 전기에너지저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 전기에너지저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 구동되어 선회장치(71) 를 선회 구동시키는 선회전동기(50), 상기 전기에너지저장장치(30)와 엔진보조전동기(40) 또는 전기에너지저장장치(30)와 선회전동기(50) 사이의 전기에너지를 변환하는 엔진보조용인버터(61)와 선회용인버터(62) 및 DC/DC컨버터(63)로 구성된 전력변환장치(60), 상기 전기에너지저장장치(30)의 배터리로부터 동작 전원을 공급받아 상기 전력변환장치(60)를 제어하여 전기에너지저장장치(30)의 충방전과 상기 선회전동기(50)의 구동을 제어하는 하이브리드제어장치(HCU)를 포함한다.
상기 엔진(10)은 엔진보조전동기(40)와 함께 건설기계의 작업장치들을 구동시키기 위한 구동력을 제공하기 위한 것으로, 엔진(10)의 일측은 엔진보조전동기(40)를 통해 상기 유압펌프(20)와 동력 전달 가능하게 연결되어 있다.
상기 유압펌프(20)는 사판의 각도에 따라 단위 스트로크당 토출되는 작동유의 유량을 가변시킬 수 있고, 이렇게 작동유의 유량을 가변시켜 토출함으로써 컨트롤밸브에 공급한다. 즉, 상기 유압펌프(20)는 사판의 각도에 따라 토출되는 유량이 가변되며, 상기 사판의 각도는 펌프레귤레이터에 의해 제어된다.
상기 전기에너지저장장치(30)는 상기 엔진(10)의 잉여 동력을 전기에너지의 형태로 저장하는 것으로, 일반 배터리나 다수의 울트라커패시터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전기에너지저장장치(30)는 상기 엔진보조전동기(40)에 의해 발전된 에너지가 저장되거나 엔진보조전동기(40)에 에너지를 공급하여 엔진보조전동기(40)를 구동시킨다.
상기 엔진보조전동기(40)는 인가되는 전류에 따라 구동되어 상기 엔진(10)에 동력을 제공하는 기능뿐만 아니라 상기 엔진(10)의 잉여 동력을 발전하는 발전기의 기능도 가진다. 모터링 또는 발전의 기능을 하는 엔진보조전동기(40)는 이미 공지된 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 선회전동기(50)는 인가되는 전류에 따라 구동되어 상부 선회체, 즉 선회장치(71)를 선회시키거나 상부 선회체의 잉여 동력을 발전하는 발전기의 기능도 가진다. 모터링 또는 발전의 기능을 하는 선회전동기(50)는 이미 공지된 구성이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 전력변환장치(60)는, 상기 전기에너지저장장치(30)와 엔진보조전동기(40) 사이에 연결되어 전기에너지를 변환하는 엔진보조용인버터(61)와 상기 전기에너지저장장치(30)와 선회전동기(50) 사이에 연결되어 전기에너지를 변환하는 선회용인버터(62)에 각각 연결되어 전기에너지저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 전기에너지저장장치(30)의 전기에너지를 엔진보조전동기(40)와 선회전동기(50)에 전달하는 DC/DC컨버터(63)를 포함한다.
상기 제동밸브(70)는, 상기 선회전동기(50)에 의한 선회장치(71)의 구동을 선택적으로 제동시키기 위한 것이다. 일반적으로는, 선회장치의 제동충격에 의한 2차 사고가 우려되는 문제로, 선회 시작 전에 해제되고, 선회완료후 일정 시간이 지난 후 제동을 하도록 제어된다. 상술한 제동밸브(70)에 의하 제동은 결국 정지상태의 선회장치(71)가 정지상태를 유지시키는 것에 사용된다.
상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 전력변환장치(60) 및 상술한 구성부들의 전기제어를 위한 것으로, 배터리(300)로부터 동작 전원을 공급받는다. 상기 배터리(300)는 차량의 엔진 시동을 위한 전기공급 또는 각종 전장품에 전기를 공급하기 위해 상기 전기에너지저장장치(30)와 별도로 차량에 마련된다. 이러한 하이브리드제어장치(HCU)는 상기 배터리(300)로부터 공급받는 전력을 제어하여 상기 하이브리드제어장치(HCU)에 제공하는 SMPS와 연결된다. 본 발명의 실시예에 따른 SMPS는 두 개의 전력입력포트를 구비하는 점에 있어서 종래기술과 차별된다. 하나의 전력입력포트는 운전자의 키온(Key On) 조작에 대응하여 동작되는 제1스위치(Key 1)의 의해 단락이 제어되는 Vkey_on 경로와 연결되고, 다른 전력입력포트는 Vkey_on 경로와 병렬로 배터리(300)과 연결된 Vkey_out과 연결된다. 상기 Vkey_out은 제2스위치(Key2)에 의해 단락이 제어된다. 제2스위치(Key2)는 제1스위치(Key1)의 동작, 즉, 운전자의 키 온(Key on) 조작에 의해 배터리(300)의 전압을 SMPS에 공급되도록 할 수 있으며, 하이브리드제어장치(HCU) 제어에 의해 스위칭된다. 아울러, 엔진의 정지, 운전자의 키 오프(Key off) 조작 또는 선회전동기의 구동에 대응하여 단락이 제어될 수도 있다. 운전자의 키 온(Key on)과 키 오프(Key off) 및 엔진 정지와 관련된 제2스위치(Key2)의 동적을 예로 들어 설명하면 아래와 같다. 우선, 운전자의 키 온(Key on) 조작에 의한 제1스위치(Key 1)이 스위칭되면 제2스위치(Key 2)는 스위칭될 준비를 한다. 작업자에 의한 키 온(Key On) 신호가 해제되어 상기 제1스위치(Key1)가 동작되지 않은 경우 이를, 엔진(10)의 스톨로 인식하여 배터리로부터 SMPS에 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로를 스위칭시키는 제2스위치(Key2)를 포함하며, 엔진(10)을 제어하는 ECU로부터 엔진(10)의 회전 속도를 구하거나 직접 측정하여 엔진의 상태를 모니터링하고 이때, 엔진(10)의 스톨 상태가 감지되면 상기 제동밸브(70)에 OFF 명령 신호를 인가하여 브레이크(71)가 선회전동기(50)가 정지에 가까운 일정 회전수 이하로 회전되도록 제어한 후 배터리로부터 공급되는 동작 전원이 차단되도록 한다. 즉, 하이브리드제어장치(HCU)는, ECU 또는 엔진보조전동기(40)로부터 측정된 회전 속도가 일정값 이하로 감소하여 엔진(10)의 스톨 가능성이 인지되거나 또는 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 상태에서, 상기 선회전동기(50)가 구동 중인 것으로 확인되면 상기 제2스위치(Key2)가 스위칭되도록 하여 작업자의 의지와 관계없이 선회전동기(50)의 선회 운동을 정지하도록 할 수 있는 제어가 진행되도록 할 수 있다.
다시 말해서, 하이브리드제어장치(HCU)는, 작업자로부터 키 온(Key On) 신호가 발생되면 배터리로부터 SMPS에 VKey_On 경로를 통하여 동작 전원 즉, VBattery가 공급되도록 제1스위치(Key1)를 스위칭시켜 상기 동작 전원을 통하여 상기 구성부들의 해당 동작을 제어한다. 이 상태에서, 하이브리드제어장치(HCU)는, ECU 또는 엔진보조전동기(40)로부터 측정된 회전 속도가 일정값 이하로 감소하여 엔진(10)의 스톨 가능성이 인지되거나 또는 엔진(10)이 스톨되어 상기 작업자에 의한 키 온(Key On) 신호가 해제되어 상기 제1스위치(Key1)가 동작되지 않는 상태에서, 상기 선회전동기(50)가 구동 중에 있음이 확인되는 경우 배터리로부터 SMPS에 VKey_Out 경로를 통하여 동작 전원이 공급되도록 제2스위치(Key2)를 스위칭시켜 상기 동작 전원을 통하여 상기 선회전동기(50)의 영속도를 제어하여 선회 동작이 정지되도록 하여 엔진(10)의 스톨시 의도되지 않은 상부 선회체의 움직임을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제1스위치(Key1)는, 엔진(10)의 스톨 또는 작업자의 키 오프(Key Off) 신호시 구동이 중단되는 것이 바람직하다.
한편, 제2스위치(Key 2)는 선회구동여부에 대응하여 스위칭이 될 수 있다. 즉, 하이브리드제어장치(HCU)는 선회전동기의 동작이 진행되는 동안 제2스위치(Key 2)를 스위칭시킴으로써 여러 이유로 제1스위치(Key 1)가 오프되더라도 SMPS가 배터리(300)로부터 전력을 공급받을 수 있게 되는 것이다. 상술한 선회구동이 정지되면 제2스위치(Key 2)는 오프되도록 제어되는 것이 좋다. 이는 제2스위치(Key 2)를 통해 배터리(300)의 전력이 SMPS로 입력되는 것을 방지함으로써, 운전자가 키 오프(Key off)하여 차량구동이 정지된 상태에서 배터리(300)가 방전되는 것을 예방하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 하이브리드 건설기계에 있어서 하이브리드제어장치의 동작을 나타낸 제어흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치는, 먼저, 작업자에 의해 키 온(Key On) 신호가 발생되면(S105), 하이브리드제어장치(HCU)의 제1스위치(Key1)가 스위칭되고 이에 따라, 배터리로부터 SMPS에 VKey_On 경로를 따라 전력변환장치(160)를 통해 배터리(300)로부터 동작 전원이 공급되어 상기 하이브리드제어장치(HCU)가 하이브리드 건설기계의 해당 작업을 제어하게 된다(S110).
이후, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는 ECU 또는 엔진보조전동기(40)로부터 측정된 회전 속도를 통하여 엔진(10)이 스톨되거나 운전자가 키 오프(Key off) 조작을 하였는지 판단한 후(S115), 판단 결과 엔진(10)이 스톨되거나 운전자의 키 오프(Key off) 조작에 의해 제1스위치(Key1)이 오프된 상태로 판정되면, 상부 선회체가 선회 중인지를 즉, 선회전동기(50)가 회전 중인지를 판단한다(S120).
만약, 선회전동기(50)가 회전 중이면, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 작업자에 의한 키 온(Key On) 신호가 해제되어 상기 제1스위치(Key1)가 동작되지 않으므로, 배터리로부터 SMPS에 VKey_Out 경로를 통하여 동작 전원이 공급되도록 제2스위치(Key2)를 스위칭시켜 동작 전원을 공급받는다(S125).
여기서, 상기 S115 단계의 판단 결과 제1스위치(key 1)가 오프(Off)된 상태가 아니라면 하이브리드제어장치(HCU)는 상기 S110 단계로 복귀하고, 상기 S120 단계의 판단 결과 선회전동기(50)가 동작하지 않으면 하이브리드제어장치(HCU)는 후술된 S155 단계로 진행한다.
이후, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기와 같이 VKey_Out 경로를 통하여 동작 전원이 공급받은 후, 작업자로부터 조작되는 조이스틱 등의 입력수단으로부터 발생되는 선회 신호를 차단하며(S135), 이어서, 상기 선회전동기(50)가 정지에 가까운 일정 회전수 이하로 회전되도록 하는 제어신호를 통하여 선회전동기(50)를 제어한 후(S140), 이어서, 선회전동기(50)와 상부 선회체 사이의 샤프트를 제동밸브(70)의 제어를 통해 기구적으로 락킹한다(S145). 상술한 선회 신호의 차단은 하이브리드제어장치(HCU)가 전력을 공급받는 상태라면, 전기에너지저장치(30)의 전력으로 선회전동기(50)가 동작 가능한 상태이기 때문에 이루어진다. 제1스위치(Key 1)이 오프(off)된 비상상태에서 추가로 생성되는 선회 신호를 차단하지 않을 경우, 해당 선회 신호에 해당되는 구동이 완료된 후 선회 전동기의 제동 제어를 하여야 한다. 이는 엔진은 정지되어 있는 상태 또는 엔진보조전동기(40) 등을 통해 발전 전력이 입력되지 않는 상태이기 때문이다. 즉, 신규 전기에너지가 전기에너지저장장치(30)에 저장되지 않는 상태에서 신규로 선회구동이 이루어진다면 전기에너지저장장치(30)에 저장된 전력이 소진되어 선회구동 완료 후 선회전동기(50)가 제동되도록 하는 전력이 모자를 수 있기 때문이다.
이후, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는 상부 선회체가 선회 중인지를 즉, 선회전동기(50)가 회전 중인지를 다시 한번 판단한 후(S150), 판단 결과 아직 선회전동기(50)가 회전 중이면 상기 S140 단계로 진행하고, 판단 결과 선회전동기(50)의 회전이 종료된 상태이면 배터리로부터 공급되는 동작 전원이 차단되도록 한다(S155).
따라서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 건설기계는, 하이브리드제어장치에 작업자의 키 온 신호에 따라 SMPS에 배터리로부터 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_On 경로 이외에, VKey_On 경로 차단되거나 엔진의 스톨 가능성이 판단된 상태에서 선회전동기의 구동시 SMPS에 배터리로부터 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로가 더 연결된다. 이에 따라, 엔진의 정지 또는 운전자의 키 오프(Key off) 조작에 의해 배터리(300)의 전력이 하이브리드제어장치에 공급되지 않더라도, 선회전동기가 선회 중이라면 Vkey_out 경로를 통해 하이브리드제어장치에 동작 전원이 별도로 공급될 수 있어 하이브리드제어장치로 하여금 선회전동기의 영속도 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 선회제어장치를 도시한 것이다.
본 실시예에서의 하이브리드 건설기계의 선회제어장치는, Vkey_on 경로가 SMPS로 연결되지 않고 제2스위치(Key2)의 스위칭 전원으로 사용되는 점에 있어 앞선 실시예와 차이가 있다.
이러한 구성 차이에 의한 동작을 간략하게 설명하면 아래와 같다. 우선, 운전자가 키 온(Key on) 조작을 하면 Vkey_on 경로를 통해 제2스위치(Key 2)가 스위칭된다. 이에 따라 배터리(300)의 전원은 Vkey_out 경로 및 제2스위치(Key 2)를 경유하여 SMPS에 인가되어 하이브리드제어장치(HCU)의 동작이 가능해 진다. 만약, 운전자의 조작 또는 엔진 정지와 같은 비상상황에 의해 제1스위치(Key 1)가 오프(off)된 경우, 제2스위치(Key 2)도 오프된다. 하지만, 본 실시예에서의 제2스위치(Key 2)는 제1스위치(Key 1)의 제어와 별도로 하이브리드제어장치(HCU)의 제어를 받도록 되어 있다. 즉, 선회전동기의 구동 중에는 제1스위치(Key1)가 오프되더라도 제2스위치(Key 2)가 스위칭된 상태를 유지하도록 제어되는 것이다. 이에 의하면, 선회구동 중에 제1스위치(Key 1)이 오프되더라도, 제2스위치(Key 2)는 스위칭 상태를 유지할 수 있어 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 제공할 수 있게 되고, 하이브리드제어장치(HCU)는 선회전동기의 구동이 정지되고, 선회장치의 선회가 완전이 정지한 이후에 제2스위치(Key 2)가 오프되도록 제어한다. 즉, 선회구동중에 하이브리드제어장치(HCU)에 동작전원 인가가 중단되는 것을 예방하는 것이다.
이러한 본 실시예에 따르면, SPMS에 전력입력포트를 하나만 구성하면 된다. 아울러, Vkey_on 경로로 앞선 실시예에 비해 단순화 시킬 수 있게 된다. 즉, 도2에 나타난 실시예에 따르면, Vkey_on 경로에 도시되지는 않았지만 SMPS에 안정적인 동작전원을 제공하기 위한 별도의 안정장치들이 설치되고, 대용량 전력을 수용할 수 있는 전력선을 사용해야 한다. 하지만, 본 실시예에 의하면 SMPS의 구조도 간단해 지고, Vkey_on 경로의 구성도 간단하게 할 수 있게 된다. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 엔진(10), 유압펌프(20), 전기에너지저장장치(30), 엔진보조전동기(40), 선회전동기(50), 전력변환장치(60)상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 탑재된 배터리(300) 및 하이브리드제어장치(HCU)로 구성된 하이브리드 건설기계에 있어서,
    상기 배터리(300)으로부터 동작 전원을 공급받아 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 인가하는 SMPS;
    운전자의 키 온(Key On) 신호 입력시 상기 배터리로부터 SMPS로 동작 전원 을 공급하는 VKey_On 경로를 스위칭시키는 제1스위치(Key1); 및
    상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 경우 상기 배터리로부터 SMPS에 동작 전원이 공급되도록 하는 VKey_Out 경로를 스위칭시키는 제2스위치(Key2)를 포함하며,
    상기 제2스위치(Key2)는 상기 제1스위치(Key1)의 동작이 중단된 상태에서 상기 선회전동기(50)가 구동 중에 있음이 확인된 경우 스위칭되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는,
    상기 선회전동기(50)의 구동에 의해 상기 제2스위치(Key2)의 스위칭된 상태에서 상기 제1스위치(Key1)이 오프된 경우, 선회전동기(50)의 제동 제어를 진행하여 선회전동기(50)를 정지시킨 후 상기 제2스위치(Key2)를 오프시켜 상기 배터리로부터 공급되는 동작 전원이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 스위치(Key1)가 오프되고 상기 선회동작에 의해 상기 제2스위치(Key2)가 온상태를 유지하는 경우, 상기 작업자에 의해 입력되는 선회조작은 무시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하이브리드제어장치는,
    상기 엔진(10) 상태를 모니터링하여, 상기 엔진(10)이 스톨될 가능성이 높은 경우, 상기 제1스위치(Key1)의 구동을 강제 중단시키고 상기 제2스위치(Key2)를 스위칭시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1스위치(Key1)는 엔진(10)의 스톨 또는 사용자의 키 오프 신호시 구동이 중단되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  6. 엔진(10), 유압펌프(20), 전기에너지저장장치(30), 엔진보조전동기(40), 선회전동기(50), 전력변환장치(60)상기 전기에너지저장장치와 별도로 차량에 탑재된 배터리(300) 및 하이브리드제어장치(HCU)로 구성된 하이브리드 건설기계에 있어서,
    상기 배터리(300)으로부터 동작 전원을 공급받아 하이브리드제어장치(HCU)에 동작 전원을 인가하는 SMPS;
    상기 배터리로부터 SMPS로 동작 전원을 공급하는 경로인 Vkey_out를 스위칭하는 제2스위치(Key2); 및
    상기 배터리와 연결된 Vkey_on 경로에 설치되며, 운전자의 키 온 신호 입력시 스위칭되어 상기 제2스위치(Key2)를 온상태가 되도록 스위칭시키는 제1스위치(Key1);를 포함하며,
    상기 하이브리드제어장치(HCU)는, 상기 선회전동기의 구동이 진행되면, 상기 제2스위치(Key2)가 상기 제1스위치(Key1)가 오프되더라도 온상태가 지속되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는,
    상기 선회전동기(50)의 구동에 의해 상기 제2스위치(Key2)가 스위칭된 상태에서 상기 제1스위치(Key1)이 오프된 경우, 선회전동기(50)의 제동 제어를 진행하여 선회전동기(50)를 정지시킨 후 상기 제2스위치(Key2)를 오프시켜 상기 배터리로부터 공급되는 동작 전원이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는,
    상기 제 1 스위치(Key1)가 오프되고 상기 선회동작에 의해 상기 제2스위치(Key2)가 온상태를 유지하는 경우, 상기 작업자에 의해 입력되는 선회조작은 무시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 하이브리드제어장치(HCU)는,
    상기 엔진(10) 상태를 모니터링하여, 상기 엔진(10)이 스톨될 가능성이 높은 경우, 상기 제1스위치(Key1)의 구동을 강제 중단시키고 상기 제2스위치(Key2)를 스위칭시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1스위치(Key1)는 엔진(10)의 스톨 또는 사용자의 키 오프 신호시 구동이 중단되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 선회제어장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5766358B2 (ja) * 2012-08-13 2015-08-19 三菱電機株式会社 エンジンハイブリッド鉄道車両の推進制御装置
JP5827376B1 (ja) * 2014-06-09 2015-12-02 株式会社シマノ 電源供給システム、電動アシストシステム、および、電動変速システム
CN104407548B (zh) * 2014-11-27 2019-01-25 上海任重仪表电器有限公司 用于旋转机械的零速度测量控制装置
JP6247236B2 (ja) * 2015-01-22 2017-12-13 日立建機株式会社 建設機械
JP6844940B2 (ja) * 2015-03-10 2021-03-17 住友建機株式会社 ショベル
JP7063796B2 (ja) * 2018-12-19 2022-05-09 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 電動式建設機械
JP7112996B2 (ja) * 2019-09-17 2022-08-04 日立建機株式会社 作業機械

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819116A (ja) * 1994-06-29 1996-01-19 Suzuki Motor Corp 電動車両の駆動装置
JP3650846B2 (ja) * 1997-04-23 2005-05-25 株式会社鈴機商事 電源装置付き建設機械
JP3782251B2 (ja) 1999-03-31 2006-06-07 株式会社神戸製鋼所 蓄電器を備えた作業機械
KR100466766B1 (ko) * 1999-06-25 2005-01-24 코벨코 겐키 가부시키가이샤 하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치
JP3781584B2 (ja) 1999-06-25 2006-05-31 株式会社神戸製鋼所 ハイブリッド建設機械の制御装置
JP2001011888A (ja) * 1999-06-29 2001-01-16 Kobe Steel Ltd ショベル
EP1125781B1 (en) * 2000-01-24 2004-03-24 Hino Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle
US7619378B2 (en) * 2004-07-05 2009-11-17 Komatsu Ltd. Rotation control device, rotation control method and construction machine
JP4341712B2 (ja) * 2007-09-10 2009-10-07 トヨタ自動車株式会社 蓄電機構の充電制御装置および充電制御方法
JP5674086B2 (ja) 2008-11-10 2015-02-25 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型建設機械
JP5583901B2 (ja) 2008-11-12 2014-09-03 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型建設機械
JP5204150B2 (ja) * 2010-05-21 2013-06-05 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8862343B2 (en) 2014-10-14

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