WO2014104700A1 - 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템 - Google Patents

하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a charging system for an energy storage device for a hybrid construction machine, and more particularly, in charging an energy storage device for a hybrid construction machine including an electric swing device, in consideration of regenerative energy, a charging rate of the energy storage device. To a charging system of the energy storage device of the hybrid construction machine, to maintain the proper level.
  • hybrid systems include hybrid systems for heavy equipment such as hybrid cars and excavators.
  • a general excavator system uses an engine as a power source to perform an operation of turning or driving a boom, an arm, and a bucket, which are final loads, through a medium called hydraulic pressure.
  • the hybrid excavator system can improve the overall efficiency of the excavator system by installing a motor and an electric storage device in addition to the general excavator.
  • FIG. 1 is a block diagram of a hybrid excavator in which the turning device is electrically driven and separated from a conventional hydraulic power train.
  • the turning motor 70 is driven by receiving electrical energy from the energy storage device 60, the energy storage device 60 is supplied with power from the engine auxiliary motor (20).
  • the kinetic energy of the swing device is regenerated by the energy storage device 60, and the power lost by friction is supplied from the engine auxiliary motor 20 to the energy storage device 60.
  • the engine 10 the pump 30, the control valve 40 and the boom, the arm, the bucket, the travel actuator 50 is the same component as the conventional engine excavator.
  • the conventional energy storage device charging method of the electric hybrid construction equipment divides the voltage of the energy storage device 60 into a region capable of charging and discharging, and is configured to charge a predetermined target voltage regardless of the operating situation of the actuator. Therefore, in the operation mode in which the voltage of the energy storage device 60 is kept low, in order to supply the same output to the actuator, it is necessary to supply a high current, thereby generating an electrical loss proportional to the square of the current.
  • the regenerated energy of the turning motor 70 cannot be stored in the energy storage device 60, and radiates as thermal energy through heat generating resistance, resulting in energy loss.
  • the fuel efficiency of the electric hybrid construction equipment is deteriorated.
  • the capacity of the energy storage device 60 is designed to be larger than necessary, the cost increases and occupies a large volume when the vehicle is mounted, resulting in restrictions in design.
  • the present invention was derived to solve the above-mentioned problems, in charging the energy storage device of the electric hybrid construction equipment, calculates the amount of regenerative energy expected according to the operating conditions of the actuator, and calculates the calculated amount of regenerative energy
  • the energy storage device charging system of the hybrid construction machine can be calculated by calculating the target charging rate of the energy storage device and finally calculating the amount of generation of the engine auxiliary motor to compensate for the difference between the target voltage and the actual voltage of the energy storage device. To provide.
  • the target charge rate of the energy storage device In calculating the target charge rate of the energy storage device, it reflects the regenerative energy according to the operating state of the actuator, thereby preventing excessive charging and discharging of the energy storage device, thereby preventing energy regeneration at high voltage and electrical loss due to high current at low voltage. (Copper loss) can be prevented and consequently to avoid inefficient operation of the electric hybrid construction equipment.
  • the efficient charging method of the energy storage device proposed in the present invention it is possible to prevent the capacity of the energy storage device from being excessively designed, thereby enabling the miniaturized mounting design of the energy storage device.
  • the present invention provides a hybrid construction machine having an engine, a generator, an energy storage device, and a swing motor driven by electric energy of the energy storage device, the current and voltage of the swing motor. And a regenerative energy calculator configured to receive at least one of the speeds and calculate the regenerative energy of the turning motor.
  • a target voltage calculator configured to calculate a target voltage of the energy storage device based on the regenerable energy calculated by the regenerative energy calculator;
  • a controller configured to calculate an output amount of the generator to compensate for a difference between the calculated target voltage of the energy storage device and the voltage of the actual energy storage device.
  • the regenerative energy calculating unit may include: a turning power calculating unit configured to calculate the turning motor power by receiving at least one of the current, voltage, and speed of the turning motor; A regenerative efficiency determiner configured to determine driving and regenerative efficiency of the swing motor from the output code of the swing motor; A turning motor output integrating unit for calculating regenerative energy by integrating the turning motor output reflecting the determined regenerative efficiency to the calculated turning motor power; A reset unit for resetting a value of the turning motor output integrating unit from the speed and acceleration information of the turning motor; And an upper and lower limit setting unit configured to set upper and lower limits of the regenerative energy of the turning motor in order to prevent an output value of the turning motor output integrating unit from being a predetermined maximum value or a negative value.
  • the target voltage calculator is configured to determine the energy storage device target voltage based on an energy obtained by subtracting the regenerative energy of the turning motor from the energy of the energy storage device corresponding to the highest voltage of the energy storage device. .
  • the controller may be configured to determine the generator target output by applying a difference value between the calculated target voltage of the energy storage device and the actual voltage of the energy storage device to a proportional-integral-derived control scheme.
  • the present invention reflects the regenerative energy according to the operating state of the actuator in calculating the target charging rate of the energy storage device, it prevents excessive charging and discharging of the energy storage device, thereby preventing energy regeneration at high voltage and high current at low voltage. It is possible to prevent the electrical loss (copper loss) due to, and as a result has the effect of avoiding inefficient operation of the electric hybrid construction equipment.
  • FIG. 1 is a block diagram of a hybrid excavator to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram of a charging system of an energy storage device of a hybrid construction machine according to the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the turning motor regenerative energy calculator of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the turning motor regenerative energy calculator of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a turning regenerative energy calculation in a charging system of an energy storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a generator output command calculation in a charging system of an energy storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram of a target voltage of an energy storage device according to turning renewable energy according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view illustrating an operation of an energy storage device according to swingable renewable energy according to an embodiment of the present invention.
  • regenerative efficiency determination unit 120 turning motor output integrating unit
  • the invention is applied to a hybrid excavator in which a swinging device such as that shown in FIG. 1 is driven electrically apart from a conventional hydraulic power train.
  • the present invention stores the energy received from the engine 10, the engine auxiliary motor 20 driven by the engine 10, and the engine auxiliary motor 20.
  • the actuator 50 To operate the actuator 50 other than the turning operation by the driving force of the energy storage device 60, the turning motor 70 driven by the electric energy of the energy storage device 60, and the engine 10. It is applicable to a hybrid excavator with a pump 30 for it.
  • the engine auxiliary motor 20 performs a generator function to charge energy to the energy storage device 60.
  • the turning motor 70 of FIG. 1 is driven by receiving electrical energy from the energy storage device 60, and the energy storage device 60 receives power from the engine auxiliary motor 20.
  • the kinetic energy of the swing device is regenerated by the energy storage device 60, and energy lost by friction is supplied from the engine auxiliary motor 20 to the energy storage device 60. Ensure that the voltage is maintained at an appropriate level.
  • FIG. 2 is a block diagram of a charging system of an energy storage device of a hybrid construction machine according to the present invention.
  • the process of calculating the target output of the engine auxiliary motor to compensate for the difference with the actual voltage of 60) is a block diagram.
  • the charging system of the energy storage device 60 to which the present invention is applied includes a regenerative energy calculator 100, a target voltage calculator 200, and a controller 300.
  • the regenerative energy calculating unit 100 receives at least one of the current, the voltage, and the speed of the turning motor 70 and calculates the regenerative energy of the turning motor 70.
  • the target voltage calculator 200 receives the regenerative energy of the regenerable energy calculator 100 and calculates a target voltage of the energy storage device 60 based on the regenerative energy.
  • the controller 300 calculates an output amount of the engine auxiliary motor 20 to compensate for a difference between the target voltage of the energy storage device 60 and the voltage of the actual energy storage device 60.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the turning motor regenerative energy calculator of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the turning motor regenerative energy calculator of FIG. 2 according to the present invention.
  • the regenerative energy calculating unit 100 includes a regenerative efficiency determining unit 110, a turning motor output integrating unit 120, a reset unit 130, an upper and lower limit setting unit 140, and a turning power calculating unit ( 150).
  • the regenerative efficiency determiner 110 determines whether the swing motor is driven and regenerated from the output code of the swing motor 70, and determines the swing motor output efficiency based on this. On the basis of the sign of the swing output, when the swing output is positive, it means driving. Therefore, the regenerative output is calculated in consideration of the regenerative efficiency, and the regenerative energy of the swing motor is obtained by integrating it. If the turning output is negative, it means regeneration. Therefore, the turning motor output is integrated as it is to remove from the regenerative energy.
  • the turning motor output integrator 120 calculates the regenerative energy by integrating the turning motor output in which the efficiency of the regenerative efficiency determining unit 110 is reflected.
  • the reset unit 130 resets the value of the turning motor output integrating unit 120 from the speed and acceleration information of the turning motor 70. That is, in order to compensate for an error caused by uncertain components due to swing friction and power system loss in the process of calculating the regenerable energy of the swing motor, when the swing motor speed is 0, there is no regenerative kinetic energy. Reset the regenerative energy to zero. When the acceleration, which is the derivative calculated by the differentiation of the revolution speed 131, is 0, there is a driving output by friction, but the regenerative kinetic energy does not change, so that the regenerative energy of the turning motor is maintained at the previous value.
  • the upper and lower limit setting unit 140 sets upper and lower limits of the regenerative energy of the turning motor in order to prevent the output value of the turning motor output integrating unit 120 from coming out as a theoretical maximum value or a negative value.
  • the swing power calculating unit 150 calculates the swing output from the product of the swing motor phase current and the swing motor phase voltage measured for the control of the swing motor 70.
  • the target voltage of the energy storage device 60 can be obtained from Equation 1 below.
  • V max is the maximum voltage of the energy storage device
  • V target energy storage target voltage
  • Equation 2 the target voltage of the energy storage device 60 is as shown in Equation 2 below, which is shown in the diagram of FIG.
  • V target represents an energy storage device target voltage
  • the target voltage of the energy storage device 60 calculated by Equation 2 is compared with a difference with the actual voltage of the energy storage device 60 to compare the target output of the engine auxiliary motor 20 to the next control unit 300. Is calculated from Equation 3 below.
  • P generator target output of the engine auxiliary motor 20
  • Kp proportional gain
  • Ki Integral gain
  • Kd Differential gain
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a turning regenerative energy calculation in a charging system of an energy storage device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an engine auxiliary motor 20 in a charging system of an energy storage device according to an embodiment of the present invention. Is a flow chart for output command operation.
  • the regenerative energy calculating unit 100 calculates the turning output from the product of the turning motor phase current and the turning motor phase voltage measured for the control of the turning motor (S10).
  • the regenerative energy calculation unit 100 means driving when the turning output is positive, so in view of the efficiency to obtain a regenerative output (S30), by integrating it and turning Find the regenerative energy of the motor.
  • the regenerative energy calculating unit 100 means the regeneration when the turning output is negative, so as to integrate the turning motor output as it is to remove from the regenerable energy (S40).
  • the regenerative energy calculation unit 100 checks whether the swing motor speed is zero. (S50).
  • the regenerative energy calculating unit 100 resets the turning motor regenerable energy to 0 since there is no regenerative kinetic energy when the turning motor speed is 0 (S70).
  • the regenerative energy calculating unit 100 checks whether the acceleration, which is a derivative of the turning speed, is 0 (S60).
  • the regenerative energy calculating unit 100 has a drive output by friction when the acceleration which is the derivative of the turning speed is 0, but the regenerative kinetic energy does not change, so the regenerative energy of the turning motor is maintained at the previous value.
  • S80 To be made (S80).
  • the regenerative energy calculation unit 100 is the acceleration, which is the derivative of the turning speed, is not 0, and calculates the turning regenerative energy by adding the product of the turning motor output and the control period to the turning regenerative energy ( S90).
  • the charging system of the energy storage device 60 has an upper and lower limit value in order to prevent the rotational synchronous regenerative energy value obtained by integrating the swing output from being calculated above or above a theoretical maximum value. To be set.
  • the charging system compares the turning maximum regenerative energy with the turning regenerative energy (S100).
  • the charging system sets the turning regeneration possible energy to the turning maximum possible energy (S200).
  • the charging system checks whether the turning regenerative energy is negative when the turning regenerative energy is not greater than the turning turning possible regenerative energy (S300), and if the turning turning regenerative energy is negative, 0 Set to (S400). On the other hand, when the turning regenerative energy is not negative, the charging system obtains a target voltage of the energy storage device 60 by the above-described Equation 1 and Equation 2 (S500).
  • the charging system compares the calculated difference between the calculated target voltage of the energy storage device 60 and the actual voltage of the energy storage device 60, and compares the target output of the engine auxiliary motor 20 with the PID of Equation 3 described above. It calculates from a controller relation (S600). That is, the charging system may determine the generator target output by applying a difference value between the UC target voltage and the actual voltage of UC to the proportional-integral-derivation (PID) control scheme.
  • PID proportional-integral-derivation
  • FIG. 7 is an exemplary view illustrating an operation of an energy storage device according to swingable renewable energy according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows an example when the present invention is applied. In accordance with the turning operation, the rotational synchronous regenerative energy and the target voltage of the energy storage device 60 are shown.
  • the turning regeneration possible energy is increased, and the target voltage of the energy storage device 60 is lowered by reflecting this.
  • the turning speed is constant, the turning output is generated slightly by friction, but the acceleration is 0, so the turning regenerative energy is kept constant.
  • the synchronous rotation is decelerated, since the regenerative energy is generated, the regenerating energy capable of turning is lowered, and the target voltage of the energy storage device 60 is increased.
  • the turning body stops and the rotational synchronous speed becomes zero, since there is no turning kinetic energy, the regenerative energy is reset to zero, and the target voltage of the energy storage device 60 is set to the highest voltage.

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Abstract

본 발명은 하이브리드 건설기계용 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전동식 하이브리드 건설장비의 에너지 저장 장치를 충전하는데 있어서, 액추에이터의 작동상황에 따라 예상되는 회생 가능 에너지량을 연산하고, 연산된 회생 가능 에너지량을 반영하여 에너지 저장 장치의 목표 충전율을 산출하여 최종적으로 에너지 저장 장치의 목표 전압과 실제 전압과의 차이를 보상하기 위해 엔진 보조전동기의 발전량을 연산할 수 있는, 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 관한 것이다.

Description

하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템
본 발명은 하이브리드 건설기계용 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 전동식 선회장치를 구비한 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치를 충전하는데 있어서, 회생 가능 에너지를 고려하여 에너지 저장 장치의 충전율을 적정 수준으로 유지시키는, 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 관한 것이다.
최근에는 유가의 급격한 상승과 함께 엔진의 잉여 동력을 배터리에 저장하고 엔진의 부족한 동력을 배터리로부터 공급하여 연비를 개선한 하이브리드 형태의 건설기계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이와 같이, 엔진과 전기 모터를 공통 동력원으로 사용하고 전기에너지 저장 장치가 있는 시스템을 하이브리드 시스템이라 한다. 예를 들어, 하이브리드 시스템에는 하이브리드 자동차 및 굴삭기와 같은 중장비용 하이브리드 시스템이 있다.
한편, 일반적인 굴삭기 시스템은 엔진을 동력원으로 하여 유압이라는 매개체를 통해서 최종 부하인 붐, 암 및 버켓을 선회시키거나 주행시키는 동작을 수행한다. 이와 달리, 하이브리드 굴삭기 시스템은 일반적인 굴삭기에 모터와 전기저장 장치를 추가로 설치함으로써, 굴삭기 시스템의 전체효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 선회장치가 종래의 유압식 동력전달계로부터 분리되어 전동식으로 구동되는 하이브리드 굴삭기의 구성도이다.
도시된 것과 같이, 선회 전동기(70)는 에너지 저장 장치(60)로부터 전기에너지를 공급받아 구동되고, 에너지 저장 장치(60)는 엔진보조전동기(20)로부터 전력을 공급받는다. 선회 전동기(70)가 감속되는 상황에서는 에너지 저장 장치(60)로 선회 장치의 운동에너지가 회생되며, 마찰 등에 의해 손실되는 전력은 엔진보조전동기(20)로부터 공급이 되어 에너지 저장 장치(60)의 전압이 적정한 수준으로 유지되도록 한다. 한편, 엔진(10), 펌프(30), 제어밸브(40) 및 붐, 암, 버켓, 주행 작동기(50)는 종래의 엔진식 굴삭기와 동일한 구성품이다.
종래의 전동식 하이브리드 건설장비의 에너지 저장 장치 충전방식은 에너지 저장 장치(60)의 전압을 충전, 방전이 가능한 영역으로 구획화시키고, 액추에이터의 작동상황과 무관하게 기 설정된 목표전압을 충전하도록 되어 있다. 따라서, 에너지 저장 장치(60)의 전압이 낮게 유지되는 작업모드에서는 액추에이터에 동일한 출력을 공급하는데 있어서, 높은 전류의 공급이 필요하게 되고 이에 따라 전류의 제곱에 비례하는 전기적 동손 발생이 상당하다.
한편, 에너지 저장 장치의 전압이 높게 유지되는 작업모드에서는 선회 전동기(70)의 회생 가능한 에너지를 에너지 저장 장치(60)에 저장하지 못하고, 발열저항등을 통해 열에너지로 방사하게 되어, 에너지 손실이 발생하고 결과적으로 전동식 하이브리드 건설장비의 연비 효율을 악화시키게 된다. 이와 같은 현상을 방지하고자, 에너지 저장 장치(60)의 용량을 필요 이상으로 크게 설계할 경우, 비용증가와 더불어 차량 탑재 시 많은 부피를 차지하게 되어 설계상에도 제약이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 전동식 하이브리드 건설장비의 에너지 저장 장치를 충전하는데 있어서, 액추에이터의 작동상황에 따라 예상되는 회생 가능 에너지량을 연산하고, 연산된 회생 가능 에너지량을 반영하여 에너지 저장 장치의 목표 충전율을 산출하여 최종적으로 에너지 저장 장치의 목표 전압과 실제 전압과의 차이를 보상하기 위해 엔진 보조전동기의 발전량을 연산할 수 있는, 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템을 제공하고자 한다.
에너지 저장 장치의 목표 충전율을 산출함에 있어서, 액추에이터의 작동상태에 따른 회생 가능한 에너지를 반영하기 때문에, 에너지 저장 장치의 과도한 충전 및 방전을 예방하여, 고전압 시 에너지 회생 불능, 저전압 시 고전류에 의한 전기적 손실(동손)을 방지할 수 있고, 결과적으로 전동식 하이브리드 건설장비의 비효율 운전을 회피하도록 한다. 또한, 본 발명에서 제시된, 에너지 저장 장치의 효율적 충전방법을 적용함으로써, 에너지 저장 장치의 용량이 과다하게 설계되는 것을 예방할 수 있게 되어 에너지 저장 장치의 소형화 탑재 설계를 가능하게 한다.
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 발전기와, 에너지 저장 장치와, 상기 에너지 저장 장치의 전기에너지에 의해 구동되는 선회 전동기를 구비한 하이브리드 건설기계에 있어서, 상기 선회 전동기의 전류, 전압 및 속도 중 적어도 하나를 입력받아 선회 전동기의 회생 가능 에너지를 연산하는 회생 가능 에너지 연산부; 상기 회생 가능 에너지 연산부에서 연산된 회생 가능 에너지를 기초로 하여 상기 에너지 저장 장치의 목표 전압을 연산하는 목표 전압 연산부; 및 상기 연산된 에너지 저장 장치의 목표 전압과 실제 에너지 저장 장치의 전압과의 차이를 보상하기 위한 상기 발전기의 출력량을 연산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회생 가능 에너지 연산부는, 상기 선회 전동기의 전류, 전압 및 속도 중 적어도 하나를 입력받아 선회 전동기 동력을 연산하는 선회 동력 연산부; 상기 선회 전동기의 출력 부호로부터 상기 선회 전동기의 구동 및 회생 여부를 판단하여 상기 선회 전동기 회생 효율을 결정하는 회생 효율 결정부; 상기 연산된 선회 전동기 동력에 상기 결정된 회생 효율을 반영한 선회 전동기 출력을 적분하여 회생 가능 에너지를 산출하는 선회 전동기 출력 적분부; 상기 선회 전동기의 속도 및 가속도 정보로부터 상기 선회 전동기 출력 적분부의 값을 리셋하는 리셋부; 및 상기 선회 전동기 출력 적분부의 출력값이 기 지정된 최대값 또는 음의 값으로 나오는 것을 방지하기 위해 상기 선회 전동기의 회생 가능 에너지의 상하한치를 설정하는 상하한치 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 전압 연산부는, 상기 에너지 저장 장치의 최고 전압에 대응하는 상기 에너지 저장 장치의 에너지에서 상기 선회 전동기 회생 가능 에너지를 차감한 에너지를 기초로 하여 상기 에너지 저장 장치 목표 전압을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 연산된 에너지 저장 장치의 목표전압과 상기 에너지 저장 장치의 실제 전압과의 차이값을 비례-적분-미분 제어 방식에 적용하여 상기 발전기 목표 출력을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 에너지 저장 장치의 목표 충전율을 산출함에 있어서, 액추에이터의 작동상태에 따른 회생 가능한 에너지를 반영하기 때문에, 에너지 저장 장치의 과도한 충전 및 방전을 예방하여, 고전압 시 에너지 회생 불능, 저전압 시 고전류에 의한 전기적 손실(동손)을 방지할 수 있고, 결과적으로 전동식 하이브리드 건설장비의 비효율 운전을 회피할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서 제시된, 에너지 저장 장치의 효율적 충전방법을 적용함으로써, 에너지 저장 장치의 용량이 과다하게 설계되는 것을 예방할 수 있게 되어 에너지 저장 장치의 소형화 탑재 설계를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명이 적용된 하이브리드 굴삭기의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 선회 전동기 회생 가능 에너지 연산부의 상세 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 충전 시스템에서 선회 회생 가능 에너지 연산에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 충전 시스템에서 발전기 출력 지령 연산에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 선회 회생 가능 에너지에 따른 에너지 저장 장치 목표전압에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 선회 회생 가능 에너지에 따른 에너지 저장 장치의 동작에 대한 예시도이다.
<부호의 설명>
10: 엔진 20: 엔진보조전동기
30: 펌프 40: 제어 밸브
50: 붐/암/버켓 주행 작동기 60: 에너지 저장 장치
70: 선회 전동기 100: 회생 가능 에너지 연산부
110: 회생 효율 결정부 120: 선회 전동기 출력 적분부
130: 리셋부 140: 상하한치 설정부
150: 선회 동력 연산부 200: 목표 전압 연산부
300: 제어부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 도 1에 도시된 것과 같은 선회장치가 종래의 유압식 동력전달계로부터 분리되어 전동식으로 구동되는 하이브리드 굴삭기에 적용되는 것이다.
즉, 본 발명은 도 1에 도시된 것과 같이, 엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 엔진보조전동기(20)와, 상기 엔진보조전동기(20)로부터 전달받은 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 장치(60)와, 상기 에너지 저장 장치(60)의 전기에너지에 의해 구동되는 선회 전동기(70)와, 상기 엔진(10)의 구동력에 의해 선회 작업 이외의 작동기(50)를 작동시키기 위한 펌프(30)를 구비한 하이브리드 굴삭기에 적용가능하다. 여기서, 엔진보조전동기(20)는 발전기 기능을 수행하여 에너지 저장 장치(60)로 에너지를 충전하게 된다.
도시된 것과 같이, 도 1의 선회 전동기(70)는 에너지 저장 장치(60)로부터 전기에너지를 공급받아 구동되고, 에너지 저장 장치(60)는 엔진보조전동기(20)로부터 전력을 공급받는다. 선회 전동기(70)가 감속되는 상황에서는 에너지 저장 장치(60)로 선회 장치의 운동에너지가 회생되며, 마찰 등에 의해 손실되는 에너지는 엔진보조전동기(20)로부터 공급이 되어 에너지 저장 장치(60)의 전압이 적정한 수준으로 유지되도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 에너지 저장 장치(60)의 충전 시스템이 액추에이터(선회전동기, 70)의 회생가능한 에너지를 반영하여 에너지 저장 장치(UC, Ultra-Capacitor, 60)의 목표 전압을 연산하고, 에너지 저장 장치(60)의 실제 전압과의 차이를 보상하기 위한 엔진보조전동기의 목표출력을 연산하는 과정을 블록도로 표현한 것이다.
도시된 것과 같이, 본 발명이 적용된 에너지 저장 장치(60)의 충전 시스템은 회생 가능 에너지 연산부(100), 목표 전압 연산부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 전동기(70)의 전류, 전압 및 속도 중 적어도 하나를 입력받아 선회 전동기(70)의 회생 가능 에너지를 연산한다.
목표 전압 연산부(200)는 회생 가능 에너지 연산부(100)의 회생 가능 에너지를 입력받아 이를 기초로 에너지 저장 장치(60)의 목표 전압을 연산한다.
제어부(300)는 에너지 저장 장치(60)의 목표 전압과 실제 에너지 저장 장치(60)의 전압과의 차이를 보상하기 위한 엔진보조전동기(20)의 출력량을 연산한다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 선회 전동기 회생 가능 에너지 연산부의 상세 블록도이다.
도 3에 도시된 것과 같이 회생 가능 에너지 연산부(100)는 회생 효율 결정부(110), 선회 전동기 출력 적분부(120), 리셋부(130), 상하한치 설정부(140) 및 선회 동력 연산부(150)로 구성되어 있다.
회생 효율 결정부(110)는 선회 전동기(70)의 출력 부호로부터 상기 선회 전동기의 구동 및 회생 여부를 판단하고 이를 기초로 선회 전동기 출력 효율을 결정한다. 선회 출력의 부호를 바탕으로, 선회 출력이 양수인 경우 구동을 의미하므로, 회생 효율을 감안하여 회생가능한 출력분을 구하고, 이를 적분하여 선회 전동기의 회생가능한 에너지를 구한다. 선회 출력이 음수인 경우에는 회생을 의미하므로 선회 전동기 출력을 그대로 적분하여 회생가능한 에너지에서 제하도록 한다.
선회 전동기 출력 적분부(120)는 회생 효율 결정부(110)의 효율이 반영된 선회 전동기 출력을 적분하여 회생 가능 에너지를 산출한다.
리셋부(130)는 선회 전동기(70)의 속도 및 가속도 정보로부터 상기 선회 전동기 출력 적분부(120)의 값을 리셋한다. 즉, 상기의 선회 전동기의 회생가능한 에너지를 산출하는 과정에서 선회 마찰 및 전력시스템 손실 등에 의한 불확실한 성분으로 인해 발생하는 오차를 보상하기 위해, 선회 전동기 속도가 0인 경우 회생가능한 운동에너지가 없으므로 선회 전동기 회생가능 에너지를 0으로 리셋시킨다. 그리고 선회 속도의 미분기(131)에 의해 계산된 미분치인 가속도가 0인 경우에는 마찰에 의한 구동출력은 있으나, 회생가능한 운동에너지는 변하지 않으므로, 선회 전동기 회생가능 에너지를 이전 값으로 유지시키도록 한다.
상하한치 설정부(140)는 선회 전동기 출력 적분부(120)의 출력값이 이론적인 최대값 또는 음의 값으로 나오는 것을 방지하기 위해 선회 전동기의 회생 가능 에너지의 상하한치를 설정한다.
선회 동력 연산부(150)는 선회전동기(70)의 제어를 위해 계측된 선회 전동기 상전류 및 선회 전동기 상전압의 곱으로부터 선회 출력을 연산한다.
상기 과정으로부터 계산된 선회 전동기 회생가능 에너지(E)를 반영하여, 에너지 저장 장치(60)의 목표 전압은 하기의 [수학식 1]로부터 구할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2013012069-appb-M000001
여기서, V max: 에너지 저장 장치 최고 전압
V target: 에너지 저장 장치 목표 전압
C: 에너지 저장 장치 용량 상수
E: 선회 전동기 회생 가능 에너지를 나타낸다.
상기 [수학식 1]로부터, 에너지 저장 장치(60)의 목표 전압은 하기의 [수학식 2]와 같으며, 이를 도식화하면 도 6의 선도와 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2013012069-appb-M000002
여기서, V target: 에너지 저장 장치 목표 전압을 나타낸다.
상기 [수학식 2]에서 계산된 에너지 저장 장치(60)의 목표전압은 에너지 저장 장치(60)의 실제 전압과의 차이와 비교하여 엔진보조전동기(20)의 목표 출력을 다음의 제어부(300)의 하기의 [수학식 3]으로부터 계산한다.
수학식 3
Figure PCTKR2013012069-appb-M000003
여기서, P generator: 엔진보조전동기(20) 목표 출력, Kp: 비례이득. Ki: 적분이득. Kd: 미분이득을 나타낸다.
상기의 동작은 하이브리드 굴삭기의 전력제어기에서 실시간으로 연산되며, 도 4 및 도 5의 흐름도를 참조로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 충전 시스템에서 선회 회생 가능 에너지 연산에 대한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 충전 시스템에서 엔진보조전동기(20)의 출력 지령 연산에 대한 흐름도이다.
먼저, 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회전동기의 제어를 위해 계측된 선회 전동기 상전류 및 선회 전동기 상전압의 곱으로부터 선회 출력을 연산한다(S10).
그 다음, 선회 출력의 부호를 바탕으로(S20), 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 출력이 양수인 경우 구동을 의미하므로, 효율을 감안하여 회생가능한 출력분을 구하고(S30), 이를 적분하여 선회 전동기의 회생가능한 에너지를 구한다.
반면, 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 출력이 음수인 경우에는 회생을 의미하므로 선회 전동기 출력을 그대로 적분하여 회생가능한 에너지에서 제하도록 한다(S40).
상기의 선회 전동기의 회생가능한 에너지를 산출하는 과정에서 선회 마찰 및 전력시스템 손실 등에 의한 불확실한 성분으로 인해 발생하는 오차를 보상하기 위해, 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 전동기 속도가 0인지 여부를 확인한다(S50).
상기 확인 결과(S50), 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 전동기 속도가 0이면 회생가능한 운동에너지가 없으므로 선회 전동기 회생가능 에너지를 0으로 리셋시킨다(S70).
반면, 선회 전동기 속도가 0이 아닌 경우, 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 속도의 미분치인 가속도가 0인지 여부를 확인한다(S60).
상기 확인 결과(S60), 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 속도의 미분치인 가속도가 0이면 마찰에 의한 구동출력은 있으나, 회생가능한 운동에너지는 변하지 않으므로, 선회 전동기 회생가능 에너지를 이전 값으로 유지시키도록 한다(S80).
반면, 상기 확인 결과(S60), 회생 가능 에너지 연산부(100)는 선회 속도의 미분치인 가속도가 0이 아니면, 선회 회생 가능 에너지에 선회 전동기 출력과 제어 주기의 곱을 더하여 선회 회생 가능 에너지로 연산한다(S90).
도 5에 도시된 것과 같이, 에너지 저장 장치(60)의 충전 시스템은 선회출력을 적분하여 얻은 선회전동기 회생가능 에너지값이 이론적인 최댓값 이상으로 또는 음의 값으로 계산되는 것을 방지하기 위해 상,하한치를 설정하도록 한다.
충전 시스템은 선회 회생 가능 에너지가 선회 최대 회생 가능 에너지를 비교한다(S100).
상기 비교 결과(S100), 충전 시스템은 선회 회생 가능 에너지가 선회 최대 회생 가능 에너지보다 큰 경우에는 선회 회생 가능 에너지는 선회 최대 가능 에너지로 설정한다(S200).
상기 비교 결과(S100), 충전 시스템은 선회 회생 가능 에너지가 선회 최대 회생 가능 에너지보다 크지 않은 경우에는 선회 회생 가능 에너지가 음수인지 여부를 체크하여(S300), 음수인 경우에는 선회 회생 가능 에너지를 0으로 셋팅한다(S400). 반면, 충전 시스템은 선회 회생 가능 에너지가 음수가 아닌 경우에는 전술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의해 에너지 저장 장치(60)의 목표전압을 구한다(S500).
그리고 충전 시스템은 계산된 에너지 저장 장치(60)의 목표전압과 에너지 저장 장치(60)의 실제 전압과의 차이와 비교하여 엔진보조전동기(20)의 목표 출력을 전술한 [수학식 3]의 PID 제어기 관계식으로부터 계산한다(S600). 즉, 충전 시스템은 UC 목표전압과 UC의 실제 전압과의 차이값을 비례-적분-미분(PID) 제어 방식에 적용하여 발전기 목표 출력을 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 선회 회생 가능 에너지에 따른 에너지 저장 장치의 동작에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명을 적용하였을 때의 예를 나타낸 것으로. 선회 동작에 따라 선회전동기 회생 가능 에너지, 에너지 저장 장치(60)의 목표전압을 나타낸다.
선회속도가 가속되는 구간에서 선회회생가능 에너지가 증가되고, 이를 반영하여 에너지 저장 장치(60)의 목표전압이 낮아진다. 선회 속도가 등속인 경우에는 마찰에 의해 선회출력이 조금 발생하나, 가속도가 0이므로 선회 회생가능 에너지가 일정하게 유지된다.
선회전동기가 감속되는 경우, 회생에너지가 발생하므로 선회 회생가능 에너지가 낮아지고, 에너지 저장 장치(60)의 목표전압은 높아진다. 선회 체가 정지하여 선회전동기 속도가 0이 되면, 선회 운동에너지가 없으므로 회생가능 에너지는 0으로 리셋 되며, 에너지 저장 장치(60)의 목표전압은 최고전압으로 세팅된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 엔진과, 발전기와, 에너지 저장 장치와, 상기 에너지 저장 장치의 전기에너지에 의해 구동되는 선회 전동기를 구비한 하이브리드 건설기계에 있어서,
    상기 선회 전동기의 전류, 전압 및 속도 중 적어도 하나를 입력받아 선회 전동기의 회생 가능 에너지를 연산하는 회생 가능 에너지 연산부;
    상기 회생 가능 에너지 연산부에서 연산된 회생 가능 에너지를 기초로 하여 상기 에너지 저장 장치의 목표 전압을 연산하는 목표 전압 연산부; 및
    상기 연산된 에너지 저장 장치의 목표 전압과 실제 에너지 저장 장치의 전압과의 차이를 보상하기 위한 상기 발전기의 출력량을 연산하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회생 가능 에너지 연산부는,
    상기 선회 전동기의 전류, 전압 및 속도 중 적어도 하나를 입력받아 선회 전동기 동력을 연산하는 선회 동력 연산부;
    상기 선회 전동기의 출력 부호로부터 상기 선회 전동기의 구동 및 회생 여부를 판단하여 상기 선회 전동기 회생 효율을 결정하는 회생 효율 결정부;
    상기 연산된 선회 전동기 동력에 상기 결정된 회생 효율을 반영한 선회 전동기 출력을 적분하여 회생 가능 에너지를 산출하는 선회 전동기 출력 적분부;
    상기 선회 전동기의 속도 및 가속도 정보로부터 상기 선회 전동기 출력 적분부의 값을 리셋하는 리셋부; 및
    상기 선회 전동기 출력 적분부의 출력값이 기 지정된 최대값 또는 음의 값으로 나오는 것을 방지하기 위해 상기 선회 전동기의 회생 가능 에너지의 상하한치를 설정하는 상하한치 설정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 목표 전압 연산부는,
    상기 에너지 저장 장치의 최고 전압에 대응하는 상기 에너지 저장 장치의 에너지에서 상기 선회 전동기 회생 가능 에너지를 차감한 에너지를 기초로 하여 상기 에너지 저장 장치 목표 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 에너지 저장 장치의 목표전압과 상기 에너지 저장 장치의 실제 전압과의 차이값을 비례-적분-미분 제어 방식에 적용하여 상기 발전기 목표 출력을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160133765A (ko) 2015-05-13 2016-11-23 현대중공업 주식회사 작업기계의 제동 시스템 및 제동 방법
DE102016223555B4 (de) * 2015-11-30 2024-06-06 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor sowie Kraftfahrzeug und Netzwerk zur Versorgung elektrisch angetriebener Fahrzeuge
CN106956607B (zh) * 2017-03-21 2023-10-24 杭州蓝力电动科技有限公司 混合动力型工程机械
CN107544581B (zh) * 2017-09-22 2020-04-14 九阳股份有限公司 一种食品加工机的功率控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050000820A (ko) * 2003-06-25 2005-01-06 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 유압에너지 재생 장치 및 제어방법
JP2009293322A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd 昇降圧コンバータの駆動制御装置及びこれを含むハイブリッド型建設機械
KR20120022707A (ko) * 2009-03-31 2012-03-12 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 전원 시스템을 구비한 건설 기계 및 산업 차량
KR20120024736A (ko) * 2009-06-09 2012-03-14 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 하이브리드식 쇼벨 및 그 제어방법
JP4938152B2 (ja) * 2011-12-05 2012-05-23 株式会社メイコー 電気集塵機及び電気集塵機の安全制御装置並びに電気集塵機の安全制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0638575A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Honda Motor Co Ltd 交流電動機のトルク制御装置
US5264764A (en) * 1992-12-21 1993-11-23 Ford Motor Company Method for controlling the operation of a range extender for a hybrid electric vehicle
JP2009247037A (ja) 2008-03-28 2009-10-22 Toyota Motor Corp 車両の駆動力制御装置およびその方法
WO2010095585A1 (ja) 2009-02-23 2010-08-26 ナブテスコ株式会社 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械
EP2429871B1 (en) * 2009-05-12 2013-02-20 El-Forest AB Energy system for a hybrid vehicle
US8853883B2 (en) * 2010-12-29 2014-10-07 Caterpillar Inc. System and methods for starting a prime mover of a power system
JP5585488B2 (ja) * 2011-02-17 2014-09-10 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械の動力源装置
JP5559742B2 (ja) * 2011-05-25 2014-07-23 日立建機株式会社 建設機械の電動駆動装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050000820A (ko) * 2003-06-25 2005-01-06 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 유압에너지 재생 장치 및 제어방법
JP2009293322A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd 昇降圧コンバータの駆動制御装置及びこれを含むハイブリッド型建設機械
KR20120022707A (ko) * 2009-03-31 2012-03-12 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 전원 시스템을 구비한 건설 기계 및 산업 차량
KR20120024736A (ko) * 2009-06-09 2012-03-14 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 하이브리드식 쇼벨 및 그 제어방법
JP4938152B2 (ja) * 2011-12-05 2012-05-23 株式会社メイコー 電気集塵機及び電気集塵機の安全制御装置並びに電気集塵機の安全制御方法

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