WO2016195410A1 - 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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WO2016195410A1
WO2016195410A1 PCT/KR2016/005899 KR2016005899W WO2016195410A1 WO 2016195410 A1 WO2016195410 A1 WO 2016195410A1 KR 2016005899 W KR2016005899 W KR 2016005899W WO 2016195410 A1 WO2016195410 A1 WO 2016195410A1
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WO
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torque
hydraulic pump
power source
auxiliary power
engine
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005899
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이택진
안민하
정우용
Original Assignee
두산인프라코어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives

Definitions

  • the present invention relates to a control apparatus and a control method, and more particularly, to an apparatus and method for controlling a hydraulic pump of a construction machine such as an excavator.
  • the hydraulic system includes a hydraulic pump, which is driven by power from an engine, and various work machines are operated by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump. That is, in order for a construction machine to perform a specific operation, a hydraulic pump must be operated, and a power source of the hydraulic pump is an engine. Therefore, the pump torque of the hydraulic pump is closely related to the output of the engine, and the maximum pump torque of the hydraulic pump is limited to the dynamic characteristics of the engine.
  • Patent Document 1 KR10-2010-0072473 A
  • An object of the present invention is to provide a hydraulic pump control apparatus and control method for a construction machine capable of controlling the pump torque of the hydraulic pump by the torques provided by the torques provided.
  • the operation unit operated by the user In order to solve the above problems, the present invention, the operation unit operated by the user;
  • Hydraulic pump An engine providing a driving force to the hydraulic pump; An operation mode selection unit for controlling the output of the engine; An auxiliary power source connected to the engine to assist driving power; And a controller for calculating the available torque by adding the torque of the auxiliary power source to the torque of the engine and controlling the pump torque of the hydraulic pump based on the available torque.
  • the controller may determine whether the auxiliary power source is capable of assisting torque, and calculate the available torque by adding the torque of the auxiliary power source to the torque of the engine.
  • the controller may determine that torque assistance of the auxiliary power source is necessary when the speed of increase of the pump torque of the hydraulic pump is equal to or greater than a reference value.
  • the control unit may further include the torque of the engine and the auxiliary power source calculated using at least one of information about the swash plate angle of the hydraulic pump, an operation amount of the operation unit, a selection value of the operation mode selection unit, and a discharge pressure value of the hydraulic pump.
  • the available torque can be calculated by processing the torque value.
  • the torque of the engine may be set using a torque gradient generated by checking the dynamic characteristics of the engine according to the hydraulic load.
  • the controller may determine that torque assistance of the auxiliary power source is necessary when the magnitude of the pump torque of the hydraulic pump is equal to the magnitude of the torque that the engine can supply to drive the hydraulic pump.
  • the control unit may lower the output of the auxiliary power source when the pump torque required for the hydraulic pump is smaller than the available torque.
  • the control unit may calculate the flow rate discharged from the hydraulic pump using the swash plate angle information of the hydraulic pump, calculate the discharge flow rate required for the hydraulic pump using the operation amount information of the operation unit, and then And a flow rate control unit configured to compare a flow rate discharged from the pump and a discharge flow rate required for the hydraulic pump and calculate a first pressure value for controlling the hydraulic pump.
  • the hydraulic pump may include at least two hydraulic pumps, and the flow controller may calculate a torque distribution ratio that is a ratio at which the available torque is distributed to the at least two hydraulic pumps.
  • the control unit may control the pump torque of the at least two hydraulic pumps by calculating a second pressure value corresponding to the magnitude of the torque to be applied to the at least two hydraulic pumps, respectively, according to the available torque and the torque distribution ratio. can do.
  • the control unit may control the hydraulic pump by selecting a smaller value among the first pressure value and the second pressure value.
  • auxiliary power source may include an electric motor or a hydraulic accumulator.
  • the calculating of the available torque may further include determining whether or not torque assistance of the auxiliary power source is possible.
  • the torque of the auxiliary power source may be included in the available torque only when torque assistance of the auxiliary power source is possible.
  • the calculating of the torque generated in the engine may use the slope of the torque generated by checking the dynamic characteristics of the engine according to the hydraulic load.
  • the calculating of the available torque may further include determining whether torque assistance of the auxiliary power source is required.
  • the step of determining whether the torque assistance of the auxiliary power source is required it may be determined that the torque assistance of the auxiliary power source is required when the increase speed of the pump torque of the hydraulic pump is more than the reference value.
  • torque assistance of the auxiliary power source when the magnitude of the pump torque of the hydraulic pump is the same as the amount of torque that the engine can supply to drive the hydraulic pump, torque assistance of the auxiliary power source Can be determined as necessary.
  • the method may include setting a value obtained by adding the torque of the engine and the torque of the auxiliary power source to the available torque.
  • the torque provided by the engine when the torque assistance of the auxiliary power source is needed is combined with the torque provided by the auxiliary power source. Since the hydraulic pump is controlled by the available torque set to the value, the control torque and performance of the construction machine are improved by increasing the pump torque limit value of the hydraulic pump.
  • FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a hydraulic pump control device for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an embodiment of an auxiliary power source in the hydraulic pump control apparatus and control method for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing another embodiment of the auxiliary power source in the hydraulic pump control apparatus and control method for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an example in which the auxiliary power source is operated in accordance with the pump torque change of the hydraulic pump in the hydraulic pump control apparatus and control method of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart of a method for controlling a hydraulic pump of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an embodiment of a torque gradient map as a reference for setting the torque that the engine can supply to drive the hydraulic pump.
  • FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a hydraulic pump control apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figures 2 and 3 are auxiliary in the hydraulic pump control apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1 shows one embodiment and another embodiment of a power source.
  • 4 is a view showing an example in which the auxiliary power source is operated in accordance with the pump torque change of the hydraulic pump in the hydraulic pump control apparatus and control method of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a flow chart of a method for controlling a hydraulic pump of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • the hydraulic pump control apparatus of a construction machine may be applied to a hydraulic system having an engine 40, an auxiliary power source 60, hydraulic pumps 52 and 54, and an operation unit 10.
  • the engine 40 provides power for driving the hydraulic pumps 52, 54.
  • the engine 40 may be controlled to be driven by an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • the engine 40 may be provided with a rotation speed sensor for measuring the engine rotation speed.
  • the auxiliary power source 60 assists the driving force of the engine 40 by providing auxiliary torque to the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the auxiliary power source 60 may be a means for generating torque electrically, for example, a battery 62 for supplying power, a converter 63 for converting power supplied from the battery, and a converter 63. It may include an electric motor 64 is driven by the power converted by the to generate a torque.
  • the auxiliary power source 60 may be a means for generating torque in a hydraulic manner.
  • the hydraulic power accumulator 68 and hydraulic accumulator 68 storing hydraulic pressure may be driven and driven to generate torque. It may include a hydraulic motor (69).
  • the auxiliary power source 60 may generate torque in various ways to provide the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the hydraulic pumps 52 and 54 may be driven by the engine 40 and the auxiliary power source 60 to discharge hydraulic oil for operating the actuator. Only one hydraulic pump 52 or 54 may be provided or a plurality may be provided. In the present embodiment will be described on the basis that the first hydraulic pump 52 and the second hydraulic pump 54 is provided.
  • the hydraulic pumps 52 and 54 may be variable displacement pumps capable of varying the volume. The volume of the hydraulic pumps 52 and 54 can be varied by the inclination angle of the swash plate. The inclination angle of the swash plate may be controlled by the pump control unit 140.
  • Each hydraulic pump 52, 54 may be provided with an electronic proportional pressure reducing valve (EPPR Valve) and a regulator for adjusting the angle of the swash plate.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve and the regulator may be controlled by a control signal to change the inclination angles of the swash plates of the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the operation unit 10 is operated by a user to perform a specific operation of the construction machine, for example, may be a joystick, a pedal or the like.
  • the operation amount may be detected by the detection sensor, and the detected operation amount may be transmitted to the torque setting unit 110 and the flow rate control unit 120.
  • the hydraulic system to which the hydraulic pump control apparatus and method of the construction machine according to an embodiment of the present invention may be applied may further include an operation mode selection unit 30, the engine speed setting unit 30.
  • the operation mode selection unit 30 is for controlling the output of the engine with at least two characteristics, and may be provided in the cabin of the excavator so as to select the operation mode of the excavator.
  • the operation mode selector 30 may be implemented in various forms such as a toggle button, a touch screen, and a switchable lever.
  • the operating mode of the excavator can include at least two working modes, such as, for example, power mode, standard mode, economy mode. In each mode, the maximum output torque of the engine may be different. For example, when the maximum output torque of the engine in the power mode is 100%, the maximum output torque of the engine may be set to 80% in the standard mode and 60% in the economy mode. Can be.
  • the maximum output of the engine according to the type of operation mode and the operation mode may be stored in the memory.
  • the electronic control unit When a specific operation mode is selected by the user, the electronic control unit outputs the engine output to the maximum output torque of the operation mode stored in the memory. It can limit to the following.
  • the user can select the operation mode of the excavator in consideration of the weight of the object to be worked by the excavator, the working speed, the fuel economy of the engine, etc.
  • the electronic control unit may automatically select the operation mode as necessary.
  • the engine rotation speed setting unit 30 is for allowing a user to arbitrarily select a rotation speed of the engine 40.
  • the engine speed setting unit 30 may be configured, for example, in the form of a dial, and the user may set a desired engine speed by adjusting the dial. The higher the engine rotational speed is set, the more the engine 40 can provide more power to the hydraulic pumps 52 and 54, but it is preferable to set an appropriate engine rotational speed since the fuel consumption increases.
  • Hydraulic pump control device for a construction machine may include a control unit (100).
  • the control unit 100 may include a torque setting unit 110, a flow control unit 120, a torque distribution unit 130, and a pump control unit 140.
  • the controller 100 may calculate the available torque by adding the torque of the auxiliary power source 60 to the torque of the engine 40, and may control the pump torques of the hydraulic pumps 52 and 54 based on the available torque.
  • the function of the controller 100 will be described in detail.
  • the flow rate control unit 120 receives the swash plate angle information of the hydraulic pumps 52 and 54, calculates the discharge flow rate currently being discharged from the hydraulic pumps 52 and 54, and transmits the manipulation amount information of the operation unit 10. take calculating the discharge flow rate required for this, based on the hydraulic pump (52, 54), a first pressure value (P i) for controlling the hydraulic pump (52, 54) compares the two values, the pump control unit (140 Can be printed as In addition, when the hydraulic pumps 52 and 54 are provided in plural, the flow rate control unit 120 distributes available torques provided from the engine 40 and the auxiliary power source 60 to the plurality of hydraulic pumps 52 and 54.
  • the torque distribution ratio which is a ratio, may be calculated and output to the torque distribution unit 130.
  • the hydraulic pumps 52 and 54 are controlled so that the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 is within the range of available torque. desirable.
  • One embodiment for controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump (52, 54) can be performed as follows.
  • the discharge flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps 52, 54 is controlled by the operation amount of the operation unit 10.
  • the control of the discharge flow rates of the hydraulic pumps 52 and 54 can be controlled according to the flow rate-pressure diagram. Since the amount of available torque that can be provided from the engine 40 is limited, the torque that can be provided to the hydraulic pumps 52, 54 is a value corresponding to any one point in the inner region of the flow-pressure diagram.
  • the torque setting unit 110 determines whether torque assistance of the auxiliary power source 60 is possible, and if torque assistance of the auxiliary power source 60 is possible, determines whether torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary, and thus, the auxiliary power source.
  • the auxiliary power source 60 is operated and the torque obtained by adding the torque of the auxiliary power source 60 to the torque of the engine 40 is available torque. Can be set to
  • Torque setting unit 110 is the swash plate angle of the hydraulic pump (52, 54), the operation amount of the operation unit 10, the selected value of the operation mode selection unit 30, the engine speed setting value, the engine speed, the auxiliary power source 60 ) Torque value, the discharge pressure value of the hydraulic pump (52, 54) can be input.
  • the torque setting unit 110 may process the inputted information to calculate the available torque, and the calculated available torque value may be output to the torque distribution unit 130.
  • the torque setting unit 110 determines whether or not the auxiliary power source 60 is capable of assisting torque, when the auxiliary power source 60 is a means for generating torque electrically as shown in FIG. When enough electric power is left to drive the electric motor 64, the torque setting unit 110 may determine that torque assistance of the auxiliary power source 60 is possible. Further, when the auxiliary power source 60 is a means for generating torque hydraulically as shown in FIG. 3, the torque when the hydraulic accumulator 68 is sufficiently stored to drive the hydraulic motor 69. The setting unit 110 may determine that torque assistance of the auxiliary power source 60 is possible.
  • the torque setting unit 110 determines that the torque assistance of the auxiliary power source 60 is impossible, and in this case, Only the torque provided from the engine 40 can be set to the available torque.
  • the torque setting unit 110 may determine whether torque assistance of the auxiliary power source 60 is required based on the following criteria.
  • the increase speed of the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 is equal to or greater than the reference value.
  • the size of the pump torque can be calculated from the actual discharge flow rates and the discharge pressure of the hydraulic pumps 52 and 54. Referring to the pump torque graphs of the hydraulic pumps 52 and 54 shown in FIG. 4, the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 changes as time passes, and the pump torque gradually increases slowly at a specific time. You can see a rapid increase from. As such, the increase speed of the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 (the slope value of the pump torque at a specific time point in the pump torque graph shown in FIG.
  • the reference value (indicated by the reference torque slope in FIG. 4). From this point of view, it can be determined that torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary, and from this time, the auxiliary power source 60 can be operated. This is because, when the increase speed of the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 becomes more than the reference value, the pump torque is likely to continue to increase and the possibility of exceeding the available torque provided by the engine 40 is high.
  • the reference value may be set to various values according to the characteristics of the construction machine.
  • the magnitude of the pump torque of the hydraulic pumps 52, 54 with the auxiliary power source 60 inactive is equal to the magnitude of the torque that the engine 40 can supply to drive the hydraulic pumps 52, 54.
  • the torque that can be supplied by the engine 40 to drive the hydraulic pumps 52 and 54 can be supplied by the engine 40 within a range that does not cause an unexpected start-off of the engine 40 or a sudden decrease in engine speed. It may be the maximum torque, which may be set in the torque setting unit 110 or the electronic control unit.
  • the magnitude of the pump torque is equal to the magnitude of the torque that the engine 40 can supply to drive the hydraulic pumps 52 and 54
  • the magnitude of the pump torque actually required by the hydraulic pumps 52 and 54 is the engine 40. It is likely that the magnitude of the torque provided by the engine is greater than that, and even if the magnitude of the pump torque required by the hydraulic pumps 52 and 54 is supplied by the engine 40 to drive the hydraulic pumps 52 and 54. This is because it is more likely to be larger than the torque.
  • it may be determined that the torque assistance of the auxiliary power source 60 is required as soon as the magnitude of the torque that the engine 40 can supply is the same, or the pump is operated for a predetermined time. It may be determined that torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary when the magnitude of the torque is maintained at the same state as the magnitude of the torque that the engine 40 can supply to drive the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the torque that can be supplied by the engine 40 to drive the hydraulic pumps 52 and 54 may be set by the torque gradient map.
  • Figure 6 is an embodiment of a torque gradient map as a reference for setting the torque that the engine can supply to drive the hydraulic pump.
  • Torque gradient map 220 is a torque gradient generated by checking the dynamic characteristics of the engine according to the hydraulic load.
  • the horizontal axis is the load (%) and the vertical axis is the torque rate [Nm / sec].
  • the torque slope map represents the speed of torque change in a particular load interval.
  • the torque gradient map may be provided to the torque setting unit 110.
  • the torque slope map is a value reflecting engine dynamics, an unintended starting of the engine 40 when the torque that the engine 40 can supply to drive the hydraulic pumps 52 and 54 is set based on the torque slope map. It can prevent the engine from turning off or sudden drop in engine speed. As shown in FIG. 6, when the load is low, the torque slope may be large while the torque slope may gradually decrease as the load increases. This is because when the load is small, the drop of the engine speed may not be noticeable, but when the load is high, the drop of the engine speed may appear large.
  • the available torque set by the torque setting unit 110 may be set as the sum of the torque provided by the engine 40 and the torque provided by the auxiliary power source 60.
  • the output of the auxiliary power source 60 is reduced to save the power of the auxiliary power source 60, and the pump torque required for the hydraulic pumps 52 and 54 is reduced.
  • the output of the auxiliary power source 60 can be increased as much as possible so that the available torque can correspond to the pump torque required for the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the torque distribution unit 130 applies the available torque input from the torque setting unit 110 to the first hydraulic pump 52 and the second hydraulic pump 54 according to the torque distribution ratio provided from the flow controller 120.
  • the second pressure value P d corresponding to the magnitude of the torque to be output is output to the pump controller 140.
  • the second pressure value P d may include a control signal for controlling each of the plurality of hydraulic pumps 52 and 54.
  • the pump control unit 140 may output a control signal for controlling the hydraulic pumps 52 and 54 based on the available torque set by the torque setting unit 110.
  • the pump control unit 140 may input a maximum discharge pressure value P max that the hydraulic pumps 52 and 54 can output.
  • the pump controller 140 is the maximum delivery pressure value (P max), the first pressure value received from the pump control unit 140 (P i), torque minutes a second pressure value (P d) which is input from the distributor (130)
  • the smallest value may be selected and output as a control signal of the hydraulic pumps 52 and 54.
  • the control signals of the hydraulic pumps 52 and 54 are the first pump command P1 cmd and the second hydraulic pump 54 for controlling the first hydraulic pump 52.
  • the second pump command (P2 cmd ) for controlling the output may be divided, and the first and second hydraulic pumps (52, 54) respectively correspond to the first and second pump commands (P1 cmd , P2 cmd ) It is operated to have discharge flow rate and discharge pressure.
  • the hydraulic pumps 52, 54 based on the set available torque Control may include a step (S60).
  • the pump torques of the hydraulic pumps 52 and 54 are hydraulic pumps. From the discharge flow rates and discharge pressures of 52 and 54, it can be calculated by the following equation.
  • T is the pump torque of the hydraulic pump
  • step S20 of determining whether the auxiliary power source 60 can be assisted in torque the state of the auxiliary power source 60 is determined to determine whether torque assistance is possible.
  • the state of the auxiliary power source 60 is determined to determine whether torque assistance is possible.
  • it is determined whether torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary S30.
  • the auxiliary power source 60 is excluded from the driving of the hydraulic pumps 52 and 54, and the hydraulic pump The available torque to be provided to 52 and 54 is set to the torque provided by the engine 40.
  • torque assistance of the auxiliary power source 60 When it is determined that torque assistance of the auxiliary power source 60 is possible, it is determined whether torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary (S30), and as described above, an increase rate of the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 is increased. It may be determined that the torque assistance of the auxiliary power source 60 is necessary when the magnitude of the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 is equal to or greater than the reference value or the same as the magnitude of the torque provided by the engine 40.
  • the available torque for the hydraulic pumps 52 and 54 is the sum of the torque provided by the engine 40 and the torque provided by the auxiliary power source 60. It can be set to a value. In this case, when the pump torque required for the hydraulic pumps 52 and 54 is smaller than the available torque in order to prevent waste of power, the output of the auxiliary power source 60 may be lowered so that the available torque is equal to the pump torque.
  • the hydraulic pumps 52 and 54 are controlled based on this value (S60), after which the process returns to the step of calculating the pump torque of the hydraulic pumps 52 and 54 and repeats the above process. .
  • operation unit 40 engine

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Abstract

본 발명은 굴삭기와 같은 건설기계의 유압펌프를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치는 사용자에 의해 조작되는 조작부, 유압펌프, 상기 유압펌프에 구동력을 제공하는 엔진, 상기 엔진의 출력을 제어하기 위한 작동모드 선택부, 상기 엔진에 연결되어 구동력을 보조하는 보조 동력원, 및 상기 엔진의 토크에 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 가용토크를 산정하고, 상기 가용토크를 바탕으로 상기 유압펌프의 펌프토크를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법
본 발명은 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴삭기와 같은 건설기계의 유압펌프를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계에는 각종 작업기를 작동시키기 위하여 유압시스템이 구비된다. 유압시스템은 유압펌프를 포함하는데, 유압펌프는 엔진으로부터 동력을 제공받아 구동되고, 유압펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 각종 작업기가 작동된다. 즉, 건설기계가 특정한 동작을 수행하기 위해서는 유압펌프가 가동되어야 하고, 유압펌프의 동력원은 엔진이다. 따라서, 유압펌프의 펌프토크는 엔진의 출력과 밀접하게 관련되며, 유압펌프의 최대 펌프토크는 엔진의 동특성에 맞춰 제한된다.
한편, 최근에는 건설기계의 연비 및 출력을 향상시키기 위하여 배터리 등의 보조 동력원에 의해 구동되어 엔진의 구동력을 보조하는 시스템이 제안되었다. 그런데, 기존의 유압시스템은 보조 동력원 유무에 관계없이 펌프토크를 엔진 동특성에 맞춰 제한하는데, 다시 말해 보조 동력원이 엔진 토크를 보조하여 가용토크에 여유가 있음에도 불구하고 유압펌프의 펌프토크를 엔진 동특성을 기준으로 제한함으로써 유압시스템의 제어성 및 성능이 저하되는 문제가 있었다.
<선행기술문헌>
(특허문헌 1) KR10-2010-0072473 A
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 보조 동력원에 의해 유압펌프를 구동시키기 위한 구동력의 보조가 가능한 경우, 유압펌프에 큰 펌프토크가 필요할 때 엔진에 의해 제공되는 토크에 보조 동력원에 의해 제공되는 토크를 합한 토크로 유압펌프의 펌프토크를 제어할 수 있는 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 사용자에 의해 조작되는 조작부;
유압펌프; 상기 유압펌프에 구동력을 제공하는 엔진; 상기 엔진의 출력을 제어하기 위한 작동모드 선택부; 상기 엔진에 연결되어 구동력을 보조하는 보조 동력원; 및 상기 엔진의 토크에 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 가용토크를 산정하고, 상기 가용토크를 바탕으로 상기 유압펌프의 펌프토크를 제어하는 제어부를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어 장치를 제공할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 보조 동력원의 토크 보조 가능 여부를 판단하여 상기 엔진의 토크에 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 상기 가용 토크를 산정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 유압펌프의 상기 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상일 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 유압펌프의 사판각도, 상기 조작부의 조작량, 상기 작동모드 선택부의 선택값, 유압펌프의 토출압력값 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 산정된 상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크값을 처리하여 상기 가용토크를 산정할 수 있다.
또한, 상기 엔진의 토크는 유압부하에 따른 상기 엔진의 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크 기울기를 이용하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 유압펌프의 펌프토크의 크기가 상기 유압펌프를 구동시키기 위해 상기 엔진이 공급 가능한 토크의 크기와 동일할 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 유압펌프에 요구되는 펌프토크가 상기 가용토크보다 작을 때는 상기 보조 동력원의 출력을 낮출 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 유압펌프의 사판각도 정보를 이용하여 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 산출하고, 상기 조작부의 조작량 정보를 이용하여 상기 유압펌프에 요구되는 토출유량을 산출한 후, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량 및 상기 유압펌프에 요구되는 토출유량을 비교한 후 상기 유압펌프를 제어하기 위한 제1 압력값을 산출하는 유량제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유압펌프는 적어도 둘의 유압펌프를 포함하고, 상기 유량제어부는 상기 가용토크가 상기 적어도 둘의 유압펌프에 분배되는 비율인 토크분배비율을 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 가용토크와 상기 토크분배비율에 따라 상기 적어도 둘의 유압펌프에 각각 인가될 토크의 크기에 대응되는 제2 압력값을 산정하여 상기 적어도 둘의 유압펌프의 펌프토크를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값 중 더 작은 값을 선택하여 유압펌프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 보조 동력원은 전기모터 또는 유압 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 엔진에서 발생되는 토크를 계산하는 단계; 보조 동력원의 토크를 계산하는 단계; 상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 가용토크를 산정하는 단계; 및 상기 가용토크를 이용하여 유압펌프를 제어하는 단계를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어방법을 제공할 수 있다.
이때, 상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조 가능 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 가능할 경우에만 상기 보조 동력원의 토크를 상기 가용토크에 포함시킬 수 있다.
또한, 상기 엔진에서 발생되는 토크를 계산하는 단계는, 유압부하에 따른 상기 엔진의 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크의 기울기를 이용할 수 있다.
또한, 상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 유압펌프의 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상일 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부 판단하는 단계에서, 상기 유압펌프의 펌프토크의 크기가 상기 유압펌프를 구동시키기 위해 상기 엔진이 공급 가능한 토크의 크기와 동일할 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요하다고 판단하는 경우, 상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크를 더한 값을 상기 가용토크로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 보조 동력원에 의해 유압펌프를 구동시키기 위한 구동력의 보조가 가능한 경우, 보조 동력원의 토크 보조가 필요할 때 엔진에 의해 제공되는 토크와 보조 동력원에 의해 제공되는 토크를 합한 값으로 설정되는 가용토크에 의해 유압펌프가 제어되므로, 유압펌프의 펌프토크 제한값이 상승함으로써 건설기계의 제어성 및 성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법에 있어서 보조 동력원의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법에 있어서 보조 동력원의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법에 있어서 유압펌프의 펌프토크 변화에 따라 보조 동력원이 가동되는 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 방법의 순서도이다.
도 6은 유압펌프를 구동시키기 위해 엔진이 공급 가능한 토크를 설정하기 위한 기준이 되는 토크기울기 맵의 일 실시예이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치에 있어서 보조 동력원의 일 실시예 및 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 제어 방법에 있어서 유압펌프의 펌프토크 변화에 따라 보조 동력원이 가동되는 일례를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치는 엔진(40), 보조 동력원(60), 유압펌프(52, 54), 조작부(10)가 구비되는 유압시스템에 적용될 수 있다.
엔진(40)은 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위한 동력을 제공한다. 엔진(40)은 전자제어유닛(Electronic Control Unit; ECU)에 의해 구동이 제어될 수 있다. 엔진(40)에는 엔진회전속도를 측정하기 위한 회전속도센서가 구비될 수 있다.
보조 동력원(60)은 유압펌프(52, 54)에 보조토크를 제공하여 엔진(40)의 구동력을 보조한다. 도 2를 참조하면, 보조 동력원(60)은 전동식으로 토크를 발생시키는 수단일 수 있는데, 예컨대 전력을 공급하는 배터리(62), 배터리로부터 공급되는 전력을 변환하는 컨버터(63), 컨버터(63)에 의해 변환되는 전력에 의해 구동되어 토크를 발생시키는 전기모터(64)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 보조 동력원(60)은 유압식으로 토크를 발생시키는 수단일 수 있는데, 예컨대 유압을 저장하는 유압 어큐뮬레이터(68), 유압 어큐뮬레이터(68)로부터 작동유를 공급받아 구동되어 토크를 발생시키는 유압모터(69)를 포함할 수 있다. 이외에도 보조 동력원(60)은 다양한 방식으로 토크를 발생시켜 유압펌프(52, 54)에 제공하는 것일 수 있다.
유압펌프(52, 54)는 엔진(40) 및 보조 동력원(60)에 의해 구동되어 액추에이터를 작동시키기 위한 작동유를 토출할 수 있다. 유압펌프(52, 54)는 하나만 구비될 수도 있고 복수로 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1 유압펌프(52) 및 제2 유압펌프(54)가 구비되는 것을 기준으로 설명한다. 유압펌프(52, 54)는 용적을 가변시킬 수 있는 가변용량형 펌프일 수 있다. 유압펌프(52, 54)의 용적은 사판의 경사각도에 의해 가변될 수 있다. 사판의 경사각도는 펌프제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 각 유압펌프(52, 54)에는 사판의 각도를 조절하기 위한 전자비례감압밸브(EPPR Valve) 및 레귤레이터가 구비될 수 있다. 전자비례감압밸브 및 레귤레이터는 제어신호에 의해 제어되어 유압펌프(52, 54)의 사판의 경사각도를 변경시킬 수 있다.
조작부(10)는 건설기계가 특정 동작을 수행하도록 사용자에 의해 조작되는 것으로서, 예컨대 조이스틱, 페달 등이 될 수 있다. 사용자가 조작부(10)를 조작하면 검출센서에 의해 조작량이 검출될 수 있고, 검출된 조작량은 토크설정부(110)와 유량제어부(120)로 전달될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치 및 방법이 적용되는 유압시스템은 작동모드 선택부(30), 엔진회전속도 설정부(30)를 더 포함할 수 있다.
작동모드 선택부(30)는 적어도 두 가지의 특성으로 엔진의 출력을 제어하기 위한 것으로서, 굴삭기의 작동모드를 선택할 수 있도록 굴삭기의 캐빈 내에 마련될 수 있다. 작동모드 선택부(30)는 토글 버튼, 터치식 화면, 전환식 레버와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 굴삭기의 작동모드는, 예컨대 파워 모드, 스탠다드 모드, 이코노미 모드와 같이 적어도 둘의 작업 모드를 포함할 수 있다. 각 모드에서는 엔진의 최대 출력 토크가 서로 다를 수 있는데, 예컨대 파워 모드에서의 엔진의 최대 출력 토크가 100%일 때, 스탠다드 모드에서는 80%, 이코노미 모드에서는 60%으로 엔진의 최대 출력 토크가 설정될 수 있다. 이와 같은 작동모드의 종류 및 작동모드에 따른 엔진의 최대 출력은 메모리에 저장될 수 있고, 사용자에 의해 특정 작동모드가 선택되면 전자제어유닛은 엔진의 출력을 메모리에 저장된 해당 작동모드의 최대 출력 토크 이하로 제한할 수 있다. 사용자는 굴삭기에 의해 작업될 대상물의 중량, 작업 속도, 엔진의 연비 등을 고려하여 굴삭기의 작동모드를 선택할 수 있으며, 필요에 따라서는 전자제어유닛이 자동으로 작동모드를 선택할 수도 있다.
엔진회전속도 설정부(30)는 엔진(40)의 회전속도를 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 하기 위한 것이다. 엔진회전속도 설정부(30)는, 예컨대 다이얼 형태로 구성될 수 있으며, 사용자는 다이얼을 조절하여 희망하는 엔진회전속도를 설정할 수 있다. 엔진회전속도를 높게 설정할수록 엔진(40)은 더 큰 동력을 유압펌프(52, 54)에 제공할 수 있지만 연료 소모가 증가하므로 적정한 엔진회전속도를 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치는 제어부(100)를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 토크설정부(110), 유량제어부(120), 토크분배부(130), 펌프제어부(140)를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 엔진(40)의 토크에 보조 동력원(60)의 토크를 더하여 가용토크를 산정하고, 이 가용토크를 바탕으로 유압펌프(52, 54)의 펌프토크를 제어할 수 있다. 이하에서는 제어부(100)의 기능에 대해 자세히 설명한다.
유량제어부(120)는 유압펌프(52, 54)의 사판 각도 정보를 전달받아 이를 바탕으로 현재 유압펌프(52, 54)에서 토출되고 있는 토출유량을 산출하고, 조작부(10)의 조작량 정보를 전달받아 이를 바탕으로 유압펌프(52, 54)에 요구되는 토출유량을 산출하여, 두 값을 비교한 후 유압펌프(52, 54)를 제어하기 위한 제1 압력값(Pi)을 펌프제어부(140)로 출력할 수 있다. 또한, 유압펌프(52, 54)가 복수로 구비될 경우, 유량제어부(120)는 엔진(40) 및 보조 동력원(60)으로부터 제공되는 가용토크가 복수의 유압펌프(52, 54)에 분배되는 비율인 토크분배비율을 산출하고, 이를 토크분배부(130)로 출력할 수 있다. 엔진(40) 및 보조 동력원(60)에 의해 제공되는 토크 중에서 유압펌프(52, 54)의 구동에 이용될 수 있는 것을 가용토크로 정의할 수 있다. 따라서, 엔진(40)의 의도하지 않은 시동 꺼짐이나 갑작스런 엔진회전속도 저하를 방지하기 위해서는 유압펌프(52, 54)의 펌프토크가 가용토크의 범위 내에 있도록 유압펌프(52, 54)가 제어되는 것이 바람직하다.
유압펌프(52, 54)의 토출유량을 제어하기 위한 일 실시예는 다음과 같이 수행될 수 있다. 사용자가 조작부(10)를 조작하면, 조작부(10)의 조작량에 의해 유압펌프(52, 54)에서 토출되는 작동유의 토출유량이 제어된다. 유압펌프(52, 54)의 토출유량의 제어는 유량-압력 선도에 따라 제어될 수 있다. 엔진(40)으로부터 제공될 수 있는 가용토크의 크기는 제한되어 있으므로, 유압펌프(52, 54)에 제공될 수 있는 토크는 유량-압력 선도의 내부 영역의 임의의 한 지점에 대응되는 값이다.
토크설정부(110)는 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능한지 여부를 판단하고, 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능한 경우 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하여, 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능하고 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단되면 보조 동력원(60)을 가동시키고 엔진(40)의 토크에 보조 동력원(60)의 토크를 합한 값을 가용토크로 설정할 수 있다.
토크설정부(110)는 유압펌프(52, 54)의 사판 각도, 조작부(10)의 조작량, 작동모드 선택부(30)의 선택값, 엔진회전속도 설정값, 엔진회전속도, 보조 동력원(60)의 토크값, 유압펌프(52, 54)의 토출압력값을 입력받을 수 있다. 토크설정부(110)는 입력되는 정보들을 처리하여 가용토크를 계산하고, 계산된 가용토크 값은 토크분배부(130)로 출력될 수 있다.
토크설정부(110)가 보조 동력원(60)의 토크 보조 가능 여부를 판단하는데 있어서, 보조 동력원(60)이 도 2에 도시된 바와 같이 전동식으로 토크를 발생시키는 수단일 경우, 배터리(62)에 전기모터(64)를 구동시킬 수 있을 만큼 충분한 전력이 남아 있을 경우 토크설정부(110)는 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능하다고 판단할 수 있다. 또한, 보조 동력원(60)이 도 3에 도시된 바와 같이 유압식으로 토크를 발생시키는 수단일 경우, 유압 어큐뮬레이터(68)가 유압모터(69)를 구동시킬 수 있을 만큼 충분하게 축압이 되어 있을 경우 토크설정부(110)는 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능하다고 판단할 수 있다. 반대로, 배터리(62)가 충분히 충전되어 있지 않거나, 유압 어큐뮬레이터(68)가 충분히 축압되어 있지 않은 경우에는 토크설정부(110)는 보조 동력원(60)의 토크 보조가 불가능한 것으로 판단하고, 이 경우에는 엔진(40)으로부터 제공되는 토크만이 가용토크로 설정될 수 있다.
보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능한 것으로 판단되는 경우, 토크설정부(110)가 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 것은 다음과 같은 기준에 의해 수행될 수 있다.
한 가지 기준으로서, 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상일 경우에 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단할 수 있다. 펌프토크의 크기는 유압펌프(52, 54)의 실제 토출유량과 토출압력으로부터 산출할 수 있다. 도 4에 도시된 유압펌프(52, 54)의 펌프토크 그래프를 참조하면, 시간이 경과함에 따라 유압펌프(52, 54)의 펌프토크가 변하는데, 펌프토크가 초기에는 완만하게 증가하다가 특정 시점부터 급격하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 증가 속도(도 4에 도시된 펌프토크 그래프에서 특정 시점에서의 펌프토크의 기울기 값)가 기준값(도 4에서는 기준 토크 기울기로 표시됨) 이상이 되는 시점부터 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단할 수 있고, 이 때부터 보조 동력원(60)을 가동시킬 수 있다. 왜냐하면, 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상이 되는 경우에는 펌프토크가 계속 증가할 가능성이 높으며 엔진(40)에 의해 제공되는 가용토크를 초과할 가능성이 높기 때문이다. 이때, 기준값은 건설기계의 특성에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
다른 기준으로서, 보조 동력원(60)이 미가동인 상태에서 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 크기가 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크의 크기와 동일한 경우 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단할 수 있다. 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크는 엔진(40)의 의도하지 않은 시동 꺼짐이나 갑작스런 엔진회전속도 저하를 유발하지 않는 범위 내에서 엔진(40)이 공급할 수 있는 최대 토크일 수 있으며, 이는 토크설정부(110)나 전자제어유닛 등에서 설정될 수 있다. 펌프토크의 크기가 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크의 크기와 동일할 때는 유압펌프(52, 54)에서 실제로 요구되는 펌프토크의 크기가 엔진(40)에 의해 제공되는 토크의 크기보다 클 가능성이 높으며, 그렇지 않은 경우에도 유압펌프(52, 54)에서 요구되는 펌프토크의 크기가 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크의 크기보다 커질 가능성이 높기 때문이다. 이때, 펌프토크와 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크의 크기가 동일해지는 즉시 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단할 수도 있고, 소정 시간 동안 펌프토크의 크기가 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크의 크기와 동일한 상태를 유지하는 경우 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단할 수도 있다.
유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크는 토크기울기 맵에 의해 설정될 수 있다. 도 6은 유압펌프를 구동시키기 위해 엔진이 공급 가능한 토크를 설정하기 위한 기준이 되는 토크기울기 맵의 일 실시예이다. 토크기울기 맵(220)은 유압부하에 따른 엔진의 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크 기울기이다. 토크기울기 맵에서 가로축은 부하(%)이고 세로축은 토크 기울기(Torque Rate)[Nm/sec]이다. 따라서, 토크기울기 맵은 특정한 부하 구간에서의 토크 변화 속도를 나타낸다. 토크기울기 맵은 토크설정부(110)에 제공될 수 있다. 토크기울기 맵은 엔진 동특성이 반영된 값이기 때문에, 유압펌프(52, 54)를 구동시키기 위해 엔진(40)이 공급 가능한 토크가 토크기울기 맵을 기준으로 설정될 경우 엔진(40)의 의도하지 않은 시동 꺼짐이나 갑작스런 엔진회전속도 저하를 방지할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 부하가 낮을 때는 토크 기울기가 큰 반면 부하가 증가할수록 토크 기울기가 점차 감소할 수 있다. 이는 부하가 작은 때는 엔진회전속도의 드롭(drop) 현상이 두드러지지 않을 수 있지만 부하가 큰 때는 엔진회전속도의 드롭 현상이 크게 나타날 수 있기 때문이다.
보조 동력원(60)이 가동되면 토크설정부(110)에 의해 설정되는 가용토크는 엔진(40)에 의해 제공되는 토크와 보조 동력원(60)에 의해 제공되는 토크의 합으로 설정될 수 있는데, 이때 유압펌프(52, 54)에 요구되는 펌프토크가 가용토크보다 작을 때는 보조 동력원(60)의 출력을 낮추어 보조 동력원(60)의 동력을 절약하고, 유압펌프(52, 54)에 요구되는 펌프토크가 가용토크보다 같거나 클 때는 보조 동력원(60)의 출력을 최대한 증가시켜 가용토크가 유압펌프(52, 54)에 요구되는 펌프토크에 대응될 수 있도록 할 수 있다.
토크분배부(130)는 토크설정부(110)로부터 입력받은 가용토크를 유량제어부(120)로부터 제공받은 토크분배비율에 따라 제1 유압펌프(52)와 제2 유압펌프(54)에 각각 인가될 토크의 크기에 대응되는 제2 압력값(Pd)을 펌프제어부(140)로 출력한다. 제2 압력값(Pd)은 복수의 유압펌프(52, 54) 각각을 제어하기 위한 제어신호를 포함할 수 있다.
펌프제어부(140)는 토크설정부(110)에 의해 설정된 가용토크를 바탕으로 유압펌프(52, 54)를 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 펌프제어부(140)에는 유압펌프(52, 54)가 출력할 수 있는 최대토출압력값(Pmax)이 입력될 수 있다. 펌프제어부(140)는 최대토출압력값(Pmax), 펌프제어부(140)로부터 입력되는 제1 압력값(Pi), 토크분배부(130)로부터 입력되는 제2 압력값(Pd) 중에 가장 작은 값을 선택하여 유압펌프(52, 54)의 제어신호로 출력할 수 있다. 유압펌프(52, 54)가 복수로 구비되는 경우 유압펌프(52, 54)의 제어신호는 제1 유압펌프(52)를 제어하기 위한 제1 펌프지령(P1cmd)과 제2 유압펌프(54)를 제어하기 위한 제2 펌프지령(P2cmd)으로 구분되어 출력될 수 있고, 제1, 2 유압펌프(52, 54)는 각각 제1, 2 펌프지령(P1cmd, P2cmd)에 대응되는 토출유량과 토출압력을 가지도록 작동된다.
이하에서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 장치를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 방법에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어 방법은 유압펌프(52, 54)의 펌프토크를 계산하는 단계(S10), 보조 동력원(60)의 토크 보조 가능 여부를 판단하는 단계(S20), 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능하다고 판단되는 경우 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 단계(S30), 보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능하지 않거나 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하지 않다고 판단되는 경우 엔진(40)에 의해 제공되는 토크를 가용토크로 설정하는 단계(S40), 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요하다고 판단하는 경우 엔진(40)에 의해 제공되는 토크와 보조 동력원(60)에 의해 제공되는 토크를 합한 값을 가용토크로 설정하는 단계(S50), 설정된 가용토크를 바탕으로 유압펌프(52, 54)를 제어하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
유압펌프(52, 54)를 제어하기 위한 첫 단계로서, 유압펌프(52, 54)에 요구되는 펌프토크를 계산하는 단계(S10)에서는, 유압펌프(52, 54)의 펌프토크는 유압펌프(52, 54)의 토출유량과 토출압력으로부터 다음과 같은 식에 의해 계산될 수 있다.
T=P×Q/A
여기서, T: 유압펌프의 펌프토크
P: 유압펌프의 토출압력
Q: 유압펌프의 토출유량
A: 상수
다음으로, 보조 동력원(60)의 토크 보조 가능 여부를 판단하는 단계(S20)에서는, 보조 동력원(60)의 상태를 파악하여 토크 보조 가능 여부를 판단한다. 현재, 보조 동력원(60)이 토크를 보조하기 위한 충분한 동력을 제공할 수 있다고 판단되는 경우에는, 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하게 된다(S30). 이와 달리 현재 보조 동력원(60)이 토크를 보조하기 위한 충분한 동력을 제공할 수 있는 상태가 아니라고 판단되는 경우에는 보조 동력원(60)은 유압펌프(52, 54)의 구동에서 배제가 되며, 유압펌프(52, 54)에 제공되기 위한 가용토크는 엔진(40)에 의해 제공되는 토크로 설정된다.
보조 동력원(60)의 토크 보조가 가능한 것으로 판단되면, 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는데(S30), 상술한 바와 같이 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상이 된다던가, 유압펌프(52, 54)의 펌프토크의 크기가 엔진(40)에 의해 제공되는 토크의 크기와 동일한 경우에 보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한 것으로 판단될 수 있다.
보조 동력원(60)의 토크 보조가 필요한 것으로 판단되면, 유압펌프(52, 54)에 제공되기 위한 가용토크는 엔진(40)에 의해 제공되는 토크와 보조 동력원(60)에 의해 제공되는 토크를 합한 값으로 설정될 수 있다. 이때, 동력의 낭비를 방지하기 위하여 유압펌프(52, 54)에 요구되는 펌프토크가 가용토크보다 작은 경우에는 가용토크가 펌프토크와 동일하게 되도록 보조 동력원(60)의 출력을 낮출 수도 있다.
가용토크가 설정되면 이 값을 바탕으로 유압펌프(52, 54)를 제어하게 되며(S60), 이후에는 다시 유압펌프(52, 54)의 펌프토크를 계산하는 단계로 돌아가 상기의 과정을 반복한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
10: 조작부 40: 엔진
52, 54: 유압펌프 60: 보조 동력원
110: 토크설정부 120: 유량제어부
130: 토크분배부 140: 펌프제어부

Claims (20)

  1. 사용자에 의해 조작되는 조작부;
    유압펌프;
    상기 유압펌프에 구동력을 제공하는 엔진;
    상기 엔진의 출력을 제어하기 위한 작동모드 선택부;
    상기 엔진에 연결되어 구동력을 보조하는 보조 동력원; 및
    상기 엔진의 토크에 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 가용토크를 산정하고, 상기 가용토크를 바탕으로 상기 유압펌프의 펌프토크를 제어하는 제어부를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하여 상기 엔진의 토크에 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 상기 가용 토크를 산정하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 유압펌프의 상기 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상일 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단하는 건설기계의 유압펌프 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 유압펌프의 펌프토크의 크기가 상기 유압펌프를 구동시키기 위해 상기 엔진이 공급 가능한 토크의 크기와 동일할 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단하는 건설기계의 유압펌프 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유압펌프의 사판각도, 상기 조작부의 조작량, 상기 작동모드 선택부의 선택값, 유압펌프의 토출압력값 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 산정된 상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크값을 처리하여 상기 가용토크를 산정하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 토크는 유압부하에 따른 상기 엔진의 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크 기울기를 이용하여 설정되는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 유압펌프에 요구되는 펌프토크가 상기 가용토크보다 작을 때는 상기 보조 동력원의 출력을 낮추는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 유압펌프의 사판각도 정보를 이용하여 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 산출하고, 상기 조작부의 조작량 정보를 이용하여 상기 유압펌프에 요구되는 토출유량을 산출한 후, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량 및 상기 유압펌프에 요구되는 토출유량을 비교한 후 상기 유압펌프를 제어하기 위한 제1 압력값을 산출하는 유량제어부를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유압펌프는 적어도 둘의 유압펌프를 포함하고,
    상기 유량제어부는 상기 가용토크가 상기 적어도 둘의 유압펌프에 분배되는 비율인 토크분배비율을 산출하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 가용토크와 상기 토크분배비율에 따라 상기 적어도 둘의 유압펌프에 각각 인가될 토크의 크기에 대응되는 제2 압력값을 산정하여 상기 적어도 둘의 유압펌프를 제어하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값 중 더 작은 값을 선택하여 유압펌프를 제어하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보조 동력원은 전기모터 또는 유압 어큐뮬레이터를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어 장치.
  13. 엔진에서 발생되는 토크를 계산하는 단계;
    보조 동력원의 토크를 계산하는 단계;
    상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크를 더하여 가용토크를 산정하는 단계; 및
    상기 가용토크를 이용하여 유압펌프를 제어하는 단계를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조 가능 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 가능할 경우에만 상기 보조 동력원의 토크를 상기 가용토크에 포함시키는 건설기계의 유압펌프 제어방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 엔진에서 발생되는 토크를 계산하는 단계는, 유압부하에 따른 상기 엔진의 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크의 기울기를 이용하는 건설기계의 유압펌프 제어방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 가용토크를 산정하는 단계는, 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 유압펌프의 펌프토크의 증가 속도가 기준값 이상일 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단하는 건설기계의 유압펌프 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한지 여부 판단하는 단계에서, 상기 유압펌프의 펌프토크의 크기가 상기 유압펌프를 구동시키기 위해 상기 엔진이 공급 가능한 토크의 크기와 동일할 때 상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요한 것으로 판단하는 건설기계의 유압펌프 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 보조 동력원의 토크 보조가 필요하다고 판단하는 경우, 상기 엔진의 토크와 상기 보조 동력원의 토크를 더한 값을 상기 가용토크로 설정하는 단계를 포함하는 건설기계의 유압펌프 제어 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008121659A (ja) * 2006-10-20 2008-05-29 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド作業機械
KR20100074756A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법
KR101112136B1 (ko) * 2009-07-29 2012-02-22 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 하이브리드식 건설기계의 제어시스템 및 방법
KR20140083154A (ko) * 2012-12-24 2014-07-04 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 건설기계의 붐 구동 시스템 및 그 방법
KR20140119909A (ko) * 2013-03-29 2014-10-13 두산인프라코어 주식회사 건설기계 유압펌프 제어 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101527219B1 (ko) 2008-12-22 2015-06-08 두산인프라코어 주식회사 건설기계의 유압펌프 제어장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008121659A (ja) * 2006-10-20 2008-05-29 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド作業機械
KR20100074756A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법
KR101112136B1 (ko) * 2009-07-29 2012-02-22 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 하이브리드식 건설기계의 제어시스템 및 방법
KR20140083154A (ko) * 2012-12-24 2014-07-04 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 건설기계의 붐 구동 시스템 및 그 방법
KR20140119909A (ko) * 2013-03-29 2014-10-13 두산인프라코어 주식회사 건설기계 유압펌프 제어 장치

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