WO2014007413A1 - 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a battery charging system and a charging method of the hybrid construction machine using the rotational power of the fan, and more particularly, to save the fuel consumption by saving the engine operating time by storing the electrical energy generated by the rotational power of the fan in the battery
  • the present invention relates to a battery charging system and a charging method thereof of a hybrid construction machine using a rotational force of a fan.
  • a coolant circulation system including a DC bus connected to the swing motor through the inverter circuit, a battery connected to the DC bus through the step-up converter and the switch, a controller for driving the inverter circuit and the step-up converter, and a pump motor; And an inverter circuit connected to the DC bus and driving the pump motor.
  • the controller has a mode for lowering the voltage of the DC bus, and in this mode, the inverter circuit is operated after the switch is disconnected, thereby consuming power to the pump motor.
  • the present invention was developed to solve the above problems, and when the cooling water temperature is low by mounting a braking device and a controller to reduce the fan rotation speed by the braking device to generate more electric energy
  • the battery charging system of the hybrid construction machine using the rotational power of the fan, and the electrical energy generated during rotation is stored in the battery (Battery) to provide a useful energy recovery system for the charging system of the hybrid system and its It is an object to provide a charging method.
  • a charging method for a hybrid construction machine battery charging system having a predetermined fan, a controller for controlling the braking device of the fan, and a battery for charging electric energy, the controller comprising a current coolant temperature, hydraulic oil temperature, and engine intake air. Controlling the braking device to reduce the fan rotation speed to the target rotation speed when the current target fan rotation speed obtained according to the temperature is smaller than the actual fan rotation speed at the time of measurement; And charging the battery with electric energy due to the rotational force generated when the rotational speed of the fan is reduced from the actual fan rotational speed at the time of measurement to the target rotational speed by a braking device. do.
  • the controlling of the braking device may be performed according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature by using the target fan rotation speed set by the controller differently according to the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature.
  • Obtaining a current target fan rotational speed comparing the obtained current target rotational speed with the actual fan rotational speed at the time of measurement, and if the target rotational speed is greater than the actual fan rotational speed at the time of measurement, Outputting the first control signal to the fan to increase the fan rotation speed to a target rotation speed; and when the comparison result shows that the fan rotation speed is smaller than the actual fan rotation speed at the time of measurement, the fan rotation speed is increased to the target rotation speed.
  • Outputting a second control signal to the braking device to reduce the And a gong.
  • Velocity measuring means for measuring the actual fan rotation speed at the time of measurement, the current target fan rotation speed determined according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature is smaller than the actual fan rotation speed at the measurement measured by the speed measurement means.
  • a controller for outputting a control signal to reduce the fan rotation speed to the target rotation speed, a braking device for braking the rotation operation of the fan under control of the controller, and a rotation speed of the fan by the braking device. It characterized in that it comprises a battery for charging the electrical energy by the rotational force generated when the reduction from the actual fan rotational speed at the measurement to the target rotational speed.
  • the controller obtains the current target fan rotational speed according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, the engine intake air temperature by using a target fan rotational speed set differently according to the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, the engine intake air temperature. And comparing the obtained current target rotational speed with the actual fan rotational speed at the time of measurement to increase the fan rotational speed up to the target rotational speed if the target rotational speed is greater than the actual fan rotational speed at the time of measurement. 1 outputting a control signal to the fan, and outputting a second control signal to the braking device to reduce the fan rotation speed to the target rotation speed when the comparison result shows that the target rotation speed is smaller than the actual fan rotation speed at the time of measurement. It is characterized by.
  • the present invention is a system for storing the electrical energy generated by the rotational movement of the cooling fan (Battery) in the battery (Battery), in the "Hybrid Concept" to generate an additional energy source to store the battery (Battery) to operate the engine By saving time, you can save fuel.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a battery charging system of a hybrid construction machine using the rotational force of the fan according to the present invention
  • Figure 2 is a flow chart showing in sequence the operation of the battery charging system of the hybrid construction machine using the rotational force of the fan according to the present invention
  • FIG. 3 is a view showing an example of a battery charging system of a hybrid construction machine according to the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a battery charging system of a hybrid construction machine using the rotational force of the fan according to the present invention.
  • the system includes a plurality of temperature sensors 101 to 103, a speed measuring means (eg, a tachometer) 104, a fan 105, a controller 106, a braking device 107, and It is a structure including a battery 108.
  • a speed measuring means eg, a tachometer
  • the plurality of temperature sensors 101 to 103 may include a first temperature sensor 101 for detecting a coolant temperature, a second temperature sensor 102 for detecting a hydraulic oil temperature, and a third temperature sensor for detecting an engine intake air temperature.
  • the controller 106 calculates the current target fan rotation speed by using the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature information detected by the temperature sensors 101 to 103.
  • the speed measuring means 104 is electrically connected to the controller, and measures the rotational speed of the current fan and inputs it to the connected controller.
  • a tachometer may be used.
  • the rotational speed of the current fan input to the controller is used to determine the control signal to output.
  • the fan 105 may be a cooling fan fixed to the engine crankshaft.
  • the rotation speed is forcibly reduced by the braking device to generate more electric energy.
  • the electrical energy generated at that time is stored in a battery.
  • the controller 106 is configured to the target rotational speed if the current target fan rotational speed determined according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature is smaller than the actual fan rotational speed at the time of measurement measured by the speed measurement means 104. It is to output a control signal to reduce the fan rotation speed. That is, using the target fan rotational speed set differently according to the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature, according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature respectively inputted from the temperature sensors 101 to 103. The current target fan rotation speed is obtained, and the obtained current target rotation speed is compared with the actual fan rotation speed at the measurement. When the comparison results, the target rotation speed is greater than the actual fan rotation speed at the measurement.
  • the second control signal is output to the braking device 107.
  • the braking device (for example, the clutch) 107 brakes the rotation of the fan 105 under the control of the controller 106.
  • the battery 108 charges electrical energy by the rotational force generated when the rotational speed of the fan is reduced by the braking device 107 from the actual fan rotational speed at the measurement to the target rotational speed. That is, in the case of a cooling fan fixed to the engine crank shaft, the fan rotates in proportion to the engine rpm regardless of the coolant temperature. Even if the coolant temperature is low, if the engine RPM is high, the fan rotation speed is high and inefficient.
  • the present invention is equipped with a braking device and a controller according to the present invention, when the coolant temperature is low, the braking device can forcibly reduce the rotational speed of the fan (Fan) to generate more electrical energy, the generated electrical energy at the battery Storage in the Battery makes it useful for charging systems in Hybrid systems.
  • FIG. 2 is a view showing in sequence the operation of the battery charging system of the hybrid construction machine using the rotational force of the fan according to the present invention.
  • a plurality of temperature sensors 101 to 103 respectively detect the coolant temperature, hydraulic oil temperature, engine intake air temperature (S201 ⁇ S203).
  • the speed measuring means eg tachometer
  • the speed measuring means measures the rotational speed of the current fan.
  • the target A control signal is output to reduce the fan rotation speed up to the rotation speed.
  • the calculated current target rotational speed is compared with the actual fan rotational speed at the measurement (S205).
  • the first control signal for increasing the fan rotational speed up to the target rotational speed is output to the fan 105 (S206 to S207).
  • a second control signal for reducing the fan rotational speed to the target rotational speed is output to the brake device 107 (S208).
  • the braking device for example, the clutch
  • the braking device 107 brakes the rotation operation of the fan 105 under the control of the controller 106 (S209).
  • a cooling fan fixed to an engine crank shaft rotates in proportion to the engine rpm regardless of the coolant temperature. Even if the coolant temperature is low, if the engine RPM is high, the fan rotation speed is high and inefficient.
  • the present invention is equipped with a braking device and a controller according to the present invention, when the coolant temperature is low, the braking device can forcibly reduce the rotational speed of the fan (Fan) to generate more electrical energy, the generated electrical energy at the battery Storage in the Battery makes it useful for charging systems in Hybrid systems.
  • the braking device and the controller are mounted, when the coolant temperature is low, the braking device can forcibly reduce the fan rotation speed to generate more electric energy and generate electricity. Energy is stored in a battery, which reduces engine uptime, resulting in fuel savings.
  • FIG. 3 is a view showing an example of a battery charging system of a hybrid construction machine according to the present invention.
  • the present system includes a controller for controlling a predetermined fan, a braking device of the fan (a clutch C in the drawing, a brake system B), and an electric energy charge. It is equipped with a battery.
  • the controller may be configured to reduce the fan rotation speed to the target rotation speed when the current target fan rotation speed determined according to the current coolant temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine intake air temperature is smaller than the actual fan rotation speed at the time of measurement.
  • the apparatus (the clutch C in the drawing and the brake system B) is controlled.
  • control unit charges the battery with electrical energy due to the rotational force generated when the rotational speed of the fan is reduced from the actual fan rotational speed at the measurement to the target rotational speed by the braking device.
  • control of the braking device using the target fan rotational speed set by the controller according to the coolant temperature, hydraulic oil temperature, engine intake air temperature, the current target according to the current coolant temperature, hydraulic oil temperature, engine intake air temperature Find the fan rotation speed.
  • the obtained current target rotational speed is compared with the actual fan rotational speed at the time of measurement.
  • the first control signal for increasing the fan rotational speed to the target rotational speed is output to the fan.
  • the second control signal for reducing the fan rotational speed to the target rotational speed is output to the braking device.
  • the tachometer T as a speed measuring means is used to measure the rotational speed of the current fan.
  • the present invention is used in a battery charging system and a charging method of the hybrid construction machine using the fan's rotational power to reduce the engine operating time by storing the electrical energy generated by the rotational power of the fan to reduce the engine operating time, so that the fuel economy can be obtained It is possible.

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Abstract

본 발명은 소정의 팬과 상기 팬의 제동장치를 각기 제어하는 콘트롤러와, 전기에너지를 충전하는 배터리를 구비한 하이브리드 건설기계 배터리 충전 시스템의 충전 방법에 있어서, 상기 콘트롤러가 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 상기 제동장치를 제어하는 단계 및, 상기 제어를 통해 상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 배터리에 충전하는 단계를 포함하여 이루어진 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 충전 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 팬의 회전력에 의해 발생된 전기에너지를 배터리에 저장하여 엔진 가동 시간을 줄이므로 연비 절감 효과를 얻을 수 있다.

Description

팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법
본 발명은 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팬의 회전력에 의해 발생된 전기에너지를 배터리에 저장하여 엔진 가동 시간을 줄이므로 연비 절감 효과를 얻을 수 있도록 하는, 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 한국특허공개 "KR1020110084960A Working machine"에 공개된 발명과 같이, 작업기계로서의 하이브리드형 건설기계는,
인버터회로를 통하여 선회용 전동기에 접속된 DC 버스와, 승강압 컨버터 및 스위치를 통하여 DC 버스에 접속된 배터리와, 인버터회로 및 승강압 컨버터를 구동하는 컨트롤러와, 펌프모터를 포함하는 냉각액 순환시스템과, DC 버스에 접속되고 펌프모터를 구동하는 인버터회로를 구비한다.
그리고, 컨트롤러는 DC 버스의 전압을 저하시키기 위한 모드를 가지고, 그 모드에 있어서, 스위치를 비접속상태로 한 후 인버터회로를 작동시켜서 펌프모터에 전력을 소비시키는 것을 특징으로 한다.
하지만, 이러한 종래 기술에 있어서 통상의 엔진 크랭크 샤프트(Crank shaft)에 고정되어 있는 쿨링 팬(cooling fan)의 경우, 냉각수 온도에 상관없이 엔진 rpm에 비례하여 같이 회전을 하게 된다.
그래서, 냉각수 온도가 낮아도 엔진 rpm이 높을 경우 팬(Fan) 회전속도는 하이(High)로 회전하게 되어 비효율적인 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 제동장치 및 제어기를 장착하여 냉각수 온도가 낮을 경우에는 제동 장치로 팬(Fan) 회전속도를 강제로 줄여 보다 많은 전기 에너지를 생성할 수 있도록 하고, 회전시에 발생되는 전기에너지는 배터리(Battery)에 저장함으로 하이브리드(Hybrid) 시스템의 충전 시스템에 유용한 에너지 재생시스템을 제공할 수 있도록 하는, 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 충전 방법은,
소정의 팬과 상기 팬의 제동장치를 각기 제어하는 콘트롤러와, 전기에너지를 충전하는 배터리를 구비한 하이브리드 건설기계 배터리 충전 시스템의 충전 방법에 있어서, 상기 콘트롤러가 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 측정시의 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 상기 제동장치를 제어하는 단계 및, 상기 제어를 통해 상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 배터리에 충전하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제동장치를 제어하는 단계는 상기 콘트롤러가 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구하는 단계, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교하는 단계 및, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬으로 출력하고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치로 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템은,
측정시의 실제 팬 회전 속도를 측정하는 속도측정수단, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 상기 속도측정수단에서 측정한 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제어신호를 출력하는 콘트롤러, 상기 콘트롤러의 제어에 따라 상기 팬의 회전동작을 제동시키는 제동장치 및, 상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 충전하는 배터리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 콘트롤러는 상기 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구하고, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교하여 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬으로 출력하고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 쿨링 팬(Cooling fan)의 회전운동에 의해서 발생되는 전기에너지를 배터리(Battery)에 저장하는 시스템으로, "Hybrid Concept"에 있어서 추가적인 에너지원을 생성하여 배터리(Battery)에 저장하여 엔진 가동 시간을 줄이므로 해서 연비 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템을 도시한 블록구성도
도 2는 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 동작을 순서대로 도시한 플로우 챠트
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템을 예로 들어 도시한 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 다수의 온도센서(101 ~ 103), 속도측정수단(예: 타코미터)(104), 팬(105), 콘트롤러(106), 제동장치(107) 및, 배터리(108)를 포함하여 이루어진 구조이다.
여기서, 다수의 온도센서(101 ~ 103)는 냉각수 온도를 감지하는 제1 온도센서(101)와, 유압유 온도를 감지하는 제2 온도센서(102), 엔진 흡입 공기 온도를 감지하는 제3 온도센서(103)를 포함하여 된 것으로, 상기 각 온도센서(101 ~ 103)가 감지한 냉각수 온도와, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도 정보를 이용해 상기 콘트롤러(106)가 현재 목표 팬 회전 속도를 구하게 된다.
속도측정수단(104)은 콘트롤러와 전기적으로 연결되어, 현재 팬의 회전 속도를 측정하여 상기 연결된 콘트롤러로 입력해주는 것으로 예를 들어, 타코미터가 사용될 수 있다. 상기 콘트롤러로 입력된 현재 팬의 회전 속도는 출력할 제어 신호를 결정하는데 사용된다.
팬(105)은 엔진 크랭크 샤프트에 고정되어 있는 쿨링 팬(cooling fan)이 될 수 있는데, 냉각수 온도가 낮을 경우에는 제동 장치에 의해 회전속도가 강제로 줄어들게 되어 보다 많은 전기 에너지를 생성할 수가 있으며, 그때 생성된 전기에너지는 배터리(Battery)에 저장된다.
콘트롤러(106)는 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 상기 속도측정수단(104)에서 측정한 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 상기 온도센서(101 ~ 103)로부터 각기 입력받은 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구하고, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교하여 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬(105)으로 출력하고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치(107)로 출력하는 것이다.
제동장치(예: 클러치)(107)는 콘트롤러(106)의 제어에 따라 상기 팬(105)의 회전동작을 제동시키는 것이다.
배터리(108)는 상기 제동장치(107)에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 충전하는 것이다. 즉, 엔진 크랭크 샤프트(Crank shaft)에 고정되어 있는 팬(cooling fan)의 경우, 냉각수 온도에 상관없이 엔진 rpm에 비례하여 같이 회전을 한다. 냉각수 온도가 낮아도 엔진 RPM이 높을 경우 팬(Fan) 회전속도는 하이(High)로 회전하게 되어 비효율적이다. 이에 본 발명은 제동장치 및 콘트롤러를 장착하게 됨에 따라서 냉각수 온도가 낮을 경우에는 제동 장치로 팬(Fan)의 회전속도를 강제로 줄여서 보다 많은 전기 에너지를 생성할 수가 있고, 그때 생성된 전기에너지를 배터리(Battery)에 저장함으로 해서 하이브리드(Hybrid) 시스템의 충전 시스템에 유용하게 된다.
이하, 도 1의 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 동작을 첨부된 도 2를 참조해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 동작을 순서대로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 먼저, 다수의 온도센서(101 ~ 103)가 각기 냉각수 온도와, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도를 감지한다(S201~S203).
그리고, 속도측정수단(예: 타코미터)(104)은 현재 팬의 회전 속도를 측정한다.
다음, 콘트롤러(106)는 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 상기 속도측정수단(104)에서 측정한 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우, 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제어신호를 출력한다.
구체적으로는 다음과 같다.
먼저, 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 상기 온도센서(101 ~ 103)로부터 각기 입력받은 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구한다(S204).
그런 다음, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교한다(S205).
상기 비교 결과, 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬(105)으로 출력한다(S206~S207).
반면, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치(107)로 출력한다(S208).
그러면, 제동장치(예: 클러치)(107)는 콘트롤러(106)의 제어에 따라 상기 팬(105)의 회전동작을 제동시킨다(S209).
이때, 상기 제동장치(107)에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 회전력이 발생되고, 그 회전력에 의해 발생되는 전기에너지를 배터리(108)에 충전하게 된다(S210).
즉, 상기 제어를 통해 상기 제동장치(107)에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 배터리(108)에 충전하게 된다.
예를 들어, 엔진 크랭크 샤프트(Crank shaft)에 고정되어 있는 팬(cooling fan)의 경우, 냉각수 온도에 상관없이 엔진 rpm에 비례하여 같이 회전을 한다. 냉각수 온도가 낮아도 엔진 RPM이 높을 경우 팬(Fan) 회전속도는 하이(High)로 회전하게 되어 비효율적이다. 이에 본 발명은 제동장치 및 콘트롤러를 장착하게 됨에 따라서 냉각수 온도가 낮을 경우에는 제동 장치로 팬(Fan)의 회전속도를 강제로 줄여서 보다 많은 전기 에너지를 생성할 수가 있고, 그때 생성된 전기에너지를 배터리(Battery)에 저장함으로 해서 하이브리드(Hybrid) 시스템의 충전 시스템에 유용하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 제동장치 및 제어기를 장착하게 됨에 따라서 냉각수 온도가 낮을 경우에는 제동 장치로 팬(Fan) 회전속도를 강제로 줄여서 보다 많은 전기 에너지를 생성할 수 있고, 회전시에 발생되는 전기에너지는 배터리(Battery)에 저장함으로, 엔진 가동 시간을 줄여 연비 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템을 예로 들어 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 소정의 팬과 상기 팬의 제동장치(도면의 클러치(C)와, 브레이크 시스템(Break system)(B))를 각기 제어하는 콘트롤러와, 전기에너지를 충전하는 배터리를 구비한 것이다.
여기서, 상기 콘트롤러는 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 상기 제동장치(도면의 클러치(C)와, 브레이크 시스템(Break system)(B))를 제어한다.
그리고, 상기 제어를 통해 상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 배터리에 충전하게 된다.
한편, 상기 제동장치에 대한 제어는 상기 콘트롤러가 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구한다.
그런 다음, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교한다.
그래서, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬으로 출력한다.
그리고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치로 출력하게 된다.
참고로, 속도측정수단인 타코미터(T)는 현재 팬의 회전 속도를 측정하는데 사용된다.
본 발명은 팬의 회전력에 의해 발생된 전기에너지를 배터리에 저장하여 엔진 가동 시간을 줄이므로 연비 절감 효과를 얻을 수 있도록 하는, 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템 및 그의 충전 방법에 사용가능하다.

Claims (4)

  1. 소정의 팬과 상기 팬의 제동장치를 각기 제어하는 콘트롤러와, 전기에너지를 충전하는 배터리를 구비한 하이브리드 건설기계 배터리 충전 시스템의 충전 방법에 있어서,
    상기 콘트롤러가 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 상기 제동장치를 제어하는 단계; 및
    상기 제어를 통해 상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 배터리에 충전하는 단계를 포함하여 이루어진 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제동장치를 제어하는 단계는
    상기 콘트롤러가 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구하는 단계;
    상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬으로 출력하고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치로 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
  3. 측정시의 실제 팬 회전 속도를 측정하는 속도측정수단;
    현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 구한 현재 목표 팬 회전 속도가 상기 속도측정수단에서 측정한 측정시의 실제 팬 회전 속도 보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제어신호를 출력하는 콘트롤러;
    상기 콘트롤러의 제어에 따라 상기 팬의 회전동작을 제동시키는 제동장치; 및
    상기 제동장치에 의해 상기 팬의 회전속도가 상기 측정시의 실제 팬 회전 속도에서 상기 목표 회전 속도까지 감소될 때 발생되는 회전력에 의한 전기에너지를 충전하는 배터리를 포함하여 이루어진 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는
    상기 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 상이하게 설정한 목표 팬 회전 속도를 이용해, 현재 냉각수 온도, 유압유 온도, 엔진 흡입 공기 온도에 따라 현재 목표 팬 회전 속도를 구하고, 상기 구한 현재 목표 회전 속도와 측정시의 실제 팬 회전 속도를 비교하여 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 큰 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 증가시키도록 하는 제1 제어 신호를 팬으로 출력하고, 상기 비교 결과 목표 회전 속도가 측정시의 실제 팬 회전 속도보다 작은 경우 상기 목표 회전 속도까지 상기 팬 회전 속도를 감소시키도록 하는 제2 제어 신호를 제동장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 팬의 회전력을 이용한 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템.
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