KR101532787B1

KR101532787B1 - Power control apparatus for hybrid contruction machinery and power control method thereof

Info

Publication number: KR101532787B1
Application number: KR1020080133270A
Authority: KR
Inventors: 박철규
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2015-06-30
Also published as: KR20100074756A

Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 동력제어장치는 최소 동력(Peng_min)과 최대 동력(Peng_max)의 사이 영역에서만 구동되도록 설정되는 엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 가변 용량형 펌프(20)와, 상기 엔진(10)의 잉여 동력과 붐 또는 상부 선회체 중 적어도 어느 하나의 회생 에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하는 전기에너지 저장장치(30)와, 상기 전기에너지 저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 구동되어 상기 엔진(10)과 함께 상기 펌프(20)를 구동하는 엔진보조 전동기(40)와, 상기 저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 상기 저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 붐 또는 상부 선회체 중 적어도 어느 하나를 구동하는 작업용 전동기(50)와, 상기 전기에너지 저장장치(30)와 엔진보조 전동기(40) 및 작업용 전동기(50) 간에 교환될 전기 에너지를 변환하는 전력변환장치(61)와, 상기 가변 용량형 펌프(20)의 유량을 가변 제어하고, 상기 펌프(20)의 토출압력에 기초하여 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)을 산출하며, 상기 전기에너지 저장장치(30)와 상기 엔진보조 전동기(40)와 작업용 전동기(50)와 상기 전력변환장치(61)를 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

작업용 전동기, 작업 효율, 우선 순위, 배터리, 울트라 커패시터

The power control apparatus for a hybrid construction machine according to the present invention includes an engine 10 set to be driven only in a region between a minimum power Peng_min and a maximum power Peng_max, An electric energy storage device 30 for converting the regenerative energy of at least one of the surplus power of the engine 10 and the boom or the upper revolving body to electric energy and storing the electric energy, An engine auxiliary motor 40 that stores electric energy in the electric energy storage device 30 or is driven by electric energy stored in the electric energy storage device 30 to drive the pump 20 together with the engine 10, (30), and an electric motor (50) for driving at least either the boom or the upper revolving body by the electric energy stored in the storage device (30) A power conversion device 61 for converting electric energy to be exchanged between the advanced electric motor 40 and the working electric motor 50 and a controller 60 for controlling the flow rate of the variable displacement pump 20, The required electric power Ppump of the pump 20 is calculated based on the pressure and the electric energy storage device 30, the engine auxiliary electric motor 40, the working electric motor 50 and the electric power conversion device 61 And a control unit 60 for controlling.

Working motors, work efficiency, priority, batteries, ultracapacitors

Description

하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법{POWER CONTROL APPARATUS FOR HYBRID CONTRUCTION MACHINERY AND POWER CONTROL METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power control apparatus and a power control method for a hybrid construction machine,

본 발명은 하이브리드 건설기계에 관한 것으로서, 특히 에너지 회생 가능한 작업용 전동기에 우선하여 동력을 제공하여 작업의 신뢰성을 확보할 수 있는 하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid construction machine, and more particularly, to a power control device and a power control method of a hybrid construction machine capable of securing work reliability by supplying power to a workable electric motor.

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.In recent years, studies have been actively conducted on a hybrid type construction machine in which the surplus oil price is rapidly increased, the surplus power of the engine is stored in the battery, and the insufficient power of the engine is supplied from the battery to improve the fuel efficiency.

그러나 하이브리드 건설기계는 붐이나 선회장치와 같은 큰 동력이 필요할 뿐만 아니라 사용 빈도가 높은 작업기의 경우, 다른 작업기와 복합 동작시 동력의 부족으로 구동이 되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 사용 빈도가 높은 작업기가 구동되지 않을 경우 작업의 효율성이 저하될 수 밖에 없다.However, the hybrid construction machine not only requires a large power such as a boom or a revolving device, but also may cause a case where a work machine having a high frequency of use is not driven due to a lack of power during a combined operation with another work machine. If the work machine having a high frequency of use is not driven, the efficiency of the work will be reduced.

또한, 붐이나 선회장치와 같이 큰 동력을 요하는 작업기는 자중이나 관성에 의해 소모되는 에너지가 크다. 이러한 이유로, 최근에는 붐이나 선회장치와 같은 작업기로부터 에너지를 회생하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 회생되는 에너지는 그 사용방법에 따라 에너지 소비효율이 달라진다. 따라서, 회생된 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 동력제어방법의 중요성이 한층 부각되고 있다.In addition, a work machine that requires a large power such as a boom or a revolving machine has a large energy consumed by self weight or inertia. For this reason, recently, researches are actively conducted to regenerate energy from a working machine such as a boom or a swing device. However, the efficiency of energy consumption varies depending on the usage method. Therefore, the importance of the power control method that can efficiently use the regenerated energy is more emphasized.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 사용빈도가 높고 큰 동력이 필요한 작업기에 우선적으로 동력을 공급하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a power control apparatus and a power control method of a hybrid construction machine capable of supplying power to a work machine, The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 작업기에 의해 회생된 에너지를 효율적으로 사용하여 연비를 개선할 수 있는 하이브리드 건설기계의 동력제어장치 및 동력제어방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a power control device and a power control method of a hybrid construction machine capable of improving fuel efficiency by efficiently using energy regenerated by a working machine.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계의 동력제어장치는 최소 동력(Peng_min)과 최대 동력(Peng_max)의 사이 영역에서만 구동되도록 설정되는 엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 가변 용량형 펌프(20)와, 상기 엔진(10)의 잉여 동력과 붐 또는 상부 선회체 중 적어도 어느 하나의 회생 에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하는 전기에너지 저장장치(30)와, 상기 전기에너지 저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 구동되어 상기 엔진(10)과 함께 상기 펌프(20)를 구동하는 엔진보조 전동기(40)와, 상기 저장장치(30)에 전기에너지를 저장하거나 상기 저장장치(30)에 저장된 전기에너지에 의해 붐 또는 상부 선회체 중 적어도 어느 하나를 구동하는 작업용 전동기(50)와, 상기 전기에너지 저장장치(30)와 엔진 보조 전동기(40) 및 작업용 전동기(50) 간에 교환될 전기 에너지를 변환하는 전력변환장치(61)와, 상기 가변 용량형 펌프(20)의 유량을 가변 제어하고, 상기 펌프(20)의 토출압력에 기초하여 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)을 산출하며, 상기 전기에너지 저장장치(30)와 상기 엔진보조 전동기(40)와 작업용 전동기(50)와 상기 전력변환장치(61)를 제어하는 제어부(60)를 포함한다.In order to achieve the above object, a power control apparatus for a hybrid construction machine according to the present invention includes an engine 10 set to be driven only in a region between a minimum power Peng_min and a maximum power Peng_max, An electric energy storage device 30 for converting and storing the regenerative energy of at least one of the surplus power of the engine 10 and the boom or the upper revolving body into electric energy, An engine auxiliary motor (not shown) for storing electric energy in the electric energy storage device 30 or driven by electric energy stored in the electric energy storage device 30 to drive the pump 20 together with the engine 10, (40) for storing electric energy in the storage device (30), and a power transmission for driving at least one of the boom or the upper revolving body by electric energy stored in the storage device A power conversion device 61 for converting electric energy to be exchanged between the electric energy storage device 30 and the engine auxiliary electric motor 40 and the working electric motor 50; And calculates the required power Ppump of the pump 20 based on the discharge pressure of the pump 20 and controls the electric energy storage device 30 and the engine auxiliary electric motor 40 And a control unit (60) for controlling the working electric motor (50) and the power conversion device (61).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 엔진보조 전동기(40)는 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)보다 작은 경우, 상기 전기에너지 저장장치(30)로부터 제공된 전기에너지에 의해 구동되어 상기 펌프(20)에 동력을 제공하고, 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)보다 큰 경우, 상기 엔진(10)의 잉여 동력을 전기에너지로 변환하여 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장한다.According to an embodiment of the present invention, when the maximum power Peng_max of the engine 10 is lower than the required power Ppump of the pump 20, the engine auxiliary motor 40 (Peng_min) of the engine (10) is larger than the required power (Ppump) of the pump (20), the engine (10) is driven by the electric energy provided from the engine (10) is converted into electric energy and stored in the electric energy storage device (30).

상기 작업용 전동기(50)는 붐의 자중에 의한 하강 에너지를 붐을 상승시키기 위해 동력으로 제공하거나 붐의 자중에 의한 에너지를 전기에너지로 회수하여 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장하는 붐 전동유닛이 될 수 있다.The working electric motor (50) comprises a boom transmission unit (40) for supplying energy for lowering the weight of the boom to raise the boom or for recovering the energy due to the weight of the boom by electric energy and storing it in the electric energy storage device .

또한, 상기 작업용 전동기(50)는 상부 선회체를 선회시키는 동력을 제공하거나 상부 선회체의 선회 관성을 전기에너지로 회수하여 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장하는 선회 전동기가 될 수 있다. In addition, the working electric motor 50 may be a swinging motor that provides power for turning the upper revolving body or recovering the swing inertia of the upper revolving body as electric energy and stores the electric energy in the electric energy storage device 30. [

상기 전기에너지 저장장치(30)는 배터리(32)와 울트라 커패시터(Ultracapacitor, 31)를 포함한다.The electric energy storage device 30 includes a battery 32 and an ultracapacitor 31.

한편, 상기 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)로부터 모터링을 위해 필요 한 동력(Pmg2)이 입력되고, 상기 필요 동력(Pmg2)과 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 비교하고, 비교결과 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 크면, 상기 전기에너지 저장장치(30)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 필요 동력(Pmg2)을 제공하며, 비교결과 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 작으면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하고, 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)에 부족한 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 제공하도록 제어한다.The control unit 60 receives a power Pmg2 required for motoring from the working electric motor 50 and outputs the required driving force Pmg2 and the discharging power Pbat of the electric energy storage device 30 Puc) of the electric energy storage device 30 is greater than the required power Pmg2 of the working electric motor 50 as a result of the comparison. (Pbat + Puc) of the electric energy storage device (30) is higher than the required power (Pmg2) of the working electric motor (50) from the working electric motor (Pbat + Puc) of the electric energy storage device (30) is supplied to the working electric motor (50), and a power which is insufficient for the required electric power (Pmg2) of the working electric motor (50) To the working electric motor (50) from the electric motor (40).

한편, 전술한 바와 같은 목적은 엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 펌프(20)와, 전기에너지 저장장치(30)와, 상기 엔진(10)의 동력을 전기적 에너지로 변환하거나 제공된 전기적 에너지에 의해 구동되어 상기 펌프(20)를 구동시키는 엔진보조 전동기(40)와, 자중이나 관성에 의한 운동에너지를 전기적 에너지로 변환하는 회생 구동과 제공된 전기적 에너지에 의해 구동되는 모터링 구동이 가능한 작업용 전동기(50)를 포함하는 하이브리드 건설기계에 적용되는 것으로서, a) 상기 작업용 전동기(50)로부터 모터링 구동신호가 입력되면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 전기적 에너지와 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 변환된 전기적 에너지 중 적어도 어느 하나의 전기적 에너지를 상기 펌프(20)에 우선하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.The above-described object is achieved by an engine 10, a pump 20 driven by the engine 10, an electric energy storage device 30, An engine auxiliary motor (40) driven by the provided electric energy to drive the pump (20), a regenerative drive for converting kinetic energy by self weight or inertia into electric energy, and a motoring drive (50), wherein: when a motoring drive signal is inputted from the working electric motor (50), the electric energy of the electric energy storage device (30) and the engine auxiliary Providing at least any one electric energy among the electric energy converted by the electric motor 40 to the working electric motor 50 prior to the pump 20 It can be achieved by the power control method for a hybrid construction machine.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 a) 단계는 a1) 상기 작업용 전동기(50)로부터 모터링을 위해 필요한 동력(Pmg2)이 입력되는 단계; a2) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)과 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 비교하는 단계; a3) 상기 a2) 단계의 비교결과, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 크면, 상기 전기에너지 저장장치(30)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 필요 동력(Pmg2)을 제공하는 단계; 및 a4) 상기 a2)단계의 비교결과, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 작으면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하고, 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)에 부족한 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the step a) comprises: a1) inputting a power Pmg2 required for motoring from the working electric motor 50; a2) comparing the required power Pmg2 of the working electric motor 50 with the dischargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30; a3) If the dischargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 is greater than the required power Pmg2 of the working electric motor 50 as a result of the a2) (Pmg2) to the working electric motor (50) from the electric motor (50). And a4) if the dischargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 is smaller than the required power Pmg2 of the working electric motor 50 as a result of the a2) (Pbat + Puc) of the working motor (30) is supplied to the working electric motor (50), and a power insufficient for the required power (Pmg2) of the working electric motor (50) is supplied from the engine auxiliary electric motor (50).

상기 a3) 단계는 a31) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 제 1 기준 동력(Pref1)을 초과하면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 저장된 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 우선적으로 제공하고, 제공된 동력이 상기 필요 동력(Pmg2)에 부족하면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)의 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계; 및 a32) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 상기 제 1 기준 동력(Pref1) 이하이면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 저장된 전기에너지를 상기 작업용 전동기(50)에 우선적으로 제공하고, 제공된 동력이 상기 필요 동력(Pref1)에 부족하면, 상기 전기에너 지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)의 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함한다.If the required power Pmg2 of the working electric motor 50 exceeds the first reference power Pref1, the power stored in the ultracapacitor 31 of the electric energy storage device 30 may be stored in Providing the power of the battery 32 of the electric energy storage device 30 to the working electric motor 50 when the provided power is insufficient for the working electric power Pmg2, ; And a32) if the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is equal to or less than the first reference power Pref1, the electric energy stored in the battery 32 of the electric energy storage device 30 is supplied to the working motor 50 , And providing the power of the ultracapacitor (31) of the electric energy storage device (30) to the working electric motor (50) if the provided power is insufficient for the required power (Pref1) do.

상기 a4) 단계는 a41) 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 상기 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)을 산출하는 단계; a42) 상기 전기에너지 저장장치(30)의 최대 공급 가능 동력(Pbat+Puc)을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계; a43) 상기 a41) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)과 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 비교하는 단계; a44) 상기 a43) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)이 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)보다 작은 경우, 상기 엔진(10)의 동력 중 상기 a41) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)을 전기에너지로 변환하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계; 및 a45) 상기 a43) 단계에서 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)이 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max) 이상인 경우, 상기 엔진보조 전동기(40)로 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 전기적 에너지로 변환하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함한다.The step a4) includes: a41) calculating a power Pmg1 to be supplied to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40; a42) providing the maximum allowable power (Pbat + Puc) of the electric energy storage device (30) to the working electric motor (50); a43) comparing the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 calculated in step a41) with the maximum power Peng_max of the engine 10; If the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 is smaller than the maximum power Peng_max of the engine 10 as a result of the a43) Converting the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 calculated in the step a41) into electric energy and providing it to the working electric motor 50; And a45) if the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 is equal to or greater than the maximum power Peng_max of the engine 10 in the step a43), the engine 10 (Peng_max) of the working motor (50) to electric energy (50).

한편, 전술한 바와 같은 동력제어방법은 b) 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생 구동신호가 입력되면, 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)에 우선적으로 충전한 후 잉여 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the power control method as described above, when the regenerative drive signal is inputted from the working electric motor 50, the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 is given priority to the electric energy storage device 30 And supplying surplus power to the engine auxiliary electric motor 40. The engine auxiliary electric motor 40 may be provided with a surplus power.

상기 b) 단계는 b1) 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)을 상 기 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc)과 비교하는 단계; b2) 상기 b1) 단계에서 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)이 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 이상인 경우, 상기 작업용 전동기(50)에 의해 회생된 동력(Pmg2) 중 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전 가능 동력(Pbat+Puc)을 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)에 따라 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계; 및 b3) 상기 b1) 단계에서 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)이 상기 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 미만인 경우, 상기 작업용 전동기(50)에 의해 회생된 동력(Pmg2)을 모두 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전하는 단계를 포함한다.The step b) includes the steps of: b1) comparing the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 with the chargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30; and b2) when the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 in the step b1) is equal to or greater than the chargeable power Pbat + Puc, the electric energy Pmg2 regenerated by the working electric motor 50 Providing the surplus regenerative power to the engine auxiliary electric motor 40 according to the required power Ppump of the pump 20 after charging the storage device 30 with the chargeable power Pbat + Puc; And b3) if the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 in the step b1) is less than the chargeable power Pbat + Puc, the power Pmg2 regenerated by the working electric motor 50 is all And charging the electrical energy storage device (30).

상기 b2) 단계는 b21) 상기 작업용 전동기(50)에 의해 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 회생 동력(Pext=Pmg2- Pbat-Puc)을 산출하는 단계; b22) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2) 중 상기 충전 가능 동력(Pbat+Puc)을 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전시키는 단계; b23) 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)을 비교하는 단계; b24) 상기 b23) 단계에서, 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)을 초과하면, 상기 b21) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)을 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력과 비교하는 단계; b25) 상기 b24) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력 이하이면, 상기 작 업용 전동기(50)로부터 회생된 동력 중 상기 b21) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계; 및 b26) 상기 b24) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력을 초과하면, 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2) 중 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min) 차이 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계를 포함한다.The step b2) comprises: b21) calculating a regenerative power (Pext = Pmg2-Pbat-Puc) to be provided to the engine auxiliary electric motor (40) by the working electric motor (50); b22) charging the electric energy storage device (30) with the chargeable power (Pbat + Puc) of the regenerative power (Pmg2) of the working electric motor (50); b23) comparing the required power (Ppump) of the pump (20) with the minimum power (Peng_min) of the engine (10); b24) If the required power Ppump of the pump 20 exceeds the minimum power Peng_min of the engine 10 in the step b23), the engine auxiliary electric motor 40 calculated in the step b21) Comparing the power Pext to be provided with the difference power between the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10; the power Pext to be supplied to the engine auxiliary electric motor 40 is lower than the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10. [ Providing the engine auxiliary electric motor 40 with a power Pext to be provided to the engine auxiliary electric motor 40 calculated in the step b21) among the power regenerated from the working electric motor 50 when the difference power is equal to or less than the difference power ; And b26) the power Pext to be provided to the engine auxiliary electric motor 40 is compared with the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10, (Peng_min) difference power between the required power (Ppump) of the pump (20) and the minimum power (Peng_min) of the engine (10) among the power (Pmg2) regenerated from the working electric motor (50) To the electric motor (40).

상기 b3) 단계는 b31) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2)을 초과하면, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 우선적으로 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 충전하는 단계; 및 b32) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2) 이하이면, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 우선적으로 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 충전하는 단계를 포함한다.Wherein the step b3) includes the steps of: b31) when the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 exceeds the second reference power Pref2, the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is supplied to the electric energy storage device Charging the battery (32) of the electric energy storage device (30) by first charging the ultracapacitor (31) of the electric energy storage device (30); And b32) when the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is equal to or less than the second reference power Pref2, the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is supplied to the battery 32) and then charging the ultracapacitor (31) of the electric energy storage device (30) with surplus regeneration power.

전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 전기에너지 저장장치와 엔진보조 전동기의 동력을 펌프보다 사용빈도가 높고 큰 동력을 필요로 하는 작업용 전동기에 우선적으로 공급함으로써, 작업의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the above-mentioned problem, the power of the electric energy storage device and the engine auxiliary electric motor is preferentially supplied to the working electric motor, which requires a higher frequency of use and a higher power than the pump, so that the efficiency of the work can be improved .

또한, 작업용 전동기의 필요 동력이 제 1 기준 동력보다 크면, 울트라 커패 시터의 동력을 작업용 전동기에 제공하고 작업용 전동기의 필요 동력이 제 1 기준 동력(Pref1)보다 작으면, 배터리의 전기에너지를 사용함으로써, 배터리 및 울트라 커패시터의 특성에 맞게 전기에너지 저장장치를 효율적으로 운용할 수 있게 된다. 이에 의해 전기에너지 저장장치의 방전 효율을 향상시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전기에너지 저장장치의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.If the required power of the working motor is greater than the first reference power, the power of the ultracapacitor is supplied to the working motor, and if the required power of the working motor is smaller than the first reference power Pref1, , It is possible to efficiently operate the electric energy storage device according to the characteristics of the battery and the ultracapacitor. As a result, the discharge efficiency of the electric energy storage device can be improved to improve the energy efficiency, and the life of the electric energy storage device can be extended.

또한, 작업용 전동기의 회생 동력이 제 2 기준 동력(Pref2) 보다 큰 경우, 작업용 전동기의 회생 동력을 울트라 커패시터에 충전한 후 잉여 회생동력을 배터리에 충전하고, 작업용 전동기의 회생 동력이 제 2 기준 동력 보다 작은 경우, 작업용 전동기의 회생 동력을 상기 배터리에 충전한 후 잉여 동력을 울트라 커패시터에 저장함으로써, 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전기에너지 저장장치의 수명을 더욱 연장시킬 수 있게 된다.When the regenerative power of the working electric motor is greater than the second reference power Pref2, the regenerative power of the working electric motor is charged in the ultracapacitor, the surplus regenerative power is charged in the battery, and the regenerative power of the working electric motor becomes the second reference power It is possible to further enhance the energy efficiency and extend the service life of the electric energy storage device by storing the surplus power in the ultracapacitor after charging the regenerative power of the working electric motor to the battery.

한편, 엔진이 고효율 영역에서 구동되도록 최소동력과 최대동력 사이로 구동되도록 제한할 수 있어 연비를 더욱 획기적으로 개선할 수 있게 된다. On the other hand, it is possible to restrict the engine to be driven between the minimum power and the maximum power so as to be driven in the high efficiency region, so that the fuel economy can be further improved remarkably.

또한, 작업용 전동기의 잉여 회생 동력(Pext)을 엔진보조 전동기에 제공하여 엔진보조 전동기를 구동시킴으로써, 엔진은 최소 동력만 출력할 수 있도록 제어될 수 있고, 이에 의해 연비를 더욱 향상시킬 수 있다. Further, by providing the engine regenerative power Pext of the working electric motor to the engine auxiliary electric motor to drive the engine auxiliary electric motor, the engine can be controlled so as to output only the minimum power, thereby further improving the fuel economy.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 동력제어방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of controlling power of a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 건설기계의 동력 제어장치는 엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 기계적으로 연결되어 함께 회전하는 펌프(20)와, 전기에너지 저장장치(30)와, 상기 엔진(10)의 동력을 전기에너지로 변환하거나 공급된 전기에너지에 의해 구동되어 상기 펌프(20)에 동력을 제공하는 엔진보조 전동기(40)와, 전기적 에너지에 의해 모터링 구동되거나 전기적 에너지를 생성하는 작업용 전동기(50) 및 제어부(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a power control apparatus for a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention includes an engine 10, a pump 20 mechanically connected to the engine 10 to rotate together, An engine auxiliary motor (40) that converts the power of the engine (10) into electric energy or is driven by supplied electric energy to provide power to the pump (20) And includes a working electric motor 50 and a control unit 60 that are ring-driven or generate electric energy.

상기 엔진(10)은 엔진보조 전동기(40)와 함께 건설기계의 작업장치들을 구동시키기 위한 구동력을 제공하기 위한 것이다. 이러한 엔진(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 고효율 영역이 설정된다. 이러한 고효율 영역에서 엔진(10)을 구동시키기 위해 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)과 최소동력(Peng_min)이 설정되며, 상기 엔진(10)은 최소 동력(Peng_min)과 최대 동력(Peng_max)의 사이 영역에서만 구동된다.The engine 10 is for providing the driving force for driving the working devices of the construction machine together with the engine auxiliary electric motor 40. In this engine 10, a high-efficiency region is set as shown in Fig. A maximum power Peng_max and a minimum power Peng_min of the engine 10 are set to drive the engine 10 in such a high efficiency region and the engine 10 sets the minimum power Peng_min and the maximum power Peng_max, Only in the region between.

상기 펌프(20)는 상기 제어부(60)로부터 출력되는 신호에 따라 그 유량이 가변되는 가변 용량형 펌프이다. 보다 구체적으로, 상기 펌프(20)에는 사판이 마련되며 상기 사판의 각도에 따라 단위 스트로크당 토출되는 작동유의 양이 가변되게 된다.The pump 20 is a variable displacement pump whose flow rate is varied according to a signal output from the controller 60. More specifically, the pump 20 is provided with a swash plate, and the amount of the hydraulic fluid discharged per unit stroke varies depending on the angle of the swash plate.

한편, 상기 펌프(20)로부터 토출되는 작동유가 흐르는 유로상에는 작동유의 압력을 감지하기 위한 압력센서가 설치될 수 있으며, 이 압력센서에 의해 감지된 작동유의 압력은 상기 제어부(60)로 전송된다. 이와 같이, 제어부(60)로 전송된 사판각에 대한 정보와 토출 압력에 대한 정보는 펌프(20)의 회전속도와 함께 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)을 산출하기 위한 정보로 이용될 수 있다.On the other hand, a pressure sensor for sensing the pressure of the operating oil may be installed on the flow path of the operating oil discharged from the pump 20, and the pressure of the operating oil sensed by the pressure sensor is transmitted to the controller 60. The swash plate angle information and the discharge pressure information transmitted to the controller 60 can be used as information for calculating the required power Ppump of the pump 20 together with the rotational speed of the pump 20 have.

상기 전기에너지 저장장치(30)는 전기에너지를 저장하기 위한 장치로서, 배터리(32)와 울트라 커패시터(Ultracapacitor, 31)를 포함한다. 이와 같이, 서로 다른 종류의 저장장치를 이용하는 것은 각 저장장치의 장점을 이용하여 에너지 효율을 극대화하기 위함이다.The electric energy storage device 30 is an apparatus for storing electric energy, and includes a battery 32 and an ultracapacitor 31. Thus, using different types of storage devices is to maximize energy efficiency by taking advantage of each storage device.

도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리(32)는 저장 에너지 밀도가 울트라 커패시터(31)보다 크다. 그러나 출력 밀도는 울트라 커패시터(31)가 배터리(32)보다 크다. 또한, 충방전 횟수에 대한 DoD(Depth of Discharge)는 울트라 커패시터(31)가 배터리(32)보다 크다. 따라서, 빈번하게 이루어지거나 큰 동력은 울트라 커패시터(31)가 담당하고, 작은 동력과 장기적으로 필요한 대용량의 에너지는 배터리(32)가 담당하는 것이 에너지 효율을 최대화할 수 있는 방법이 된다. 이와 같은 각 저장장치의 특성에 맞추어 동력을 제어하는 방법은 동력제어방법의 설명란에서 상세히 설명한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the storage energy density of the battery 32 is larger than that of the ultracapacitor 31. However, the output density is higher than that of the battery 32 of the ultracapacitor 31. Also, the DoD (Depth of Discharge) with respect to the number of charging / discharging times is larger than that of the battery 32 in the ultra capacitor 31. Therefore, the frequent or large power is taken by the ultracapacitor 31, and the small power and the large amount of energy required in the long term are taken by the battery 32, which is a method of maximizing the energy efficiency. A method of controlling the power according to the characteristics of each of the storage devices will be described in detail in the description of the power control method.

상기 엔진보조 전동기(40)는 상기 엔진(10)의 잉여 동력을 전기에너지로 변환하여 저장하거나 저장된 전기에너지에 의해 구동되어 상기 펌프(20)에 제공하기 위한 것이다. 이러한 엔진보조 전동기(40)에 의해 생성된 전기에너지는 작업용 전동기(50)에 공급되거나 전기에너지 저장장치(30)에 저장된다. 또한, 상기 엔진보조 전동기(40)는 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)보다 작은 경우, 제공된 전기에너지로 구동되어 상기 펌프(20)에 동력을 제공한다. 또한, 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)이 상기 펌프(20)의 필요 동력보다 큰 경우, 상기 엔진(10)이 잉여 동력을 전기에너지로 변환한다.The engine auxiliary electric motor 40 converts the surplus power of the engine 10 into electrical energy and stores it or supplies it to the pump 20 driven by the stored electrical energy. The electric energy generated by the engine auxiliary electric motor 40 is supplied to the working electric motor 50 or is stored in the electric energy storage device 30. [ When the maximum power Peng_max of the engine 10 is smaller than the required power Ppump of the pump 20, the engine auxiliary motor 40 is driven by the supplied electric energy to power the pump 20 to provide. Further, when the minimum power Peng_min of the engine 10 is larger than the required power of the pump 20, the engine 10 converts surplus power into electric energy.

상기 작업용 전동기(50)는 전기적 에너지에 의해 모터링 구동되거나 전기적 에너지를 생성하기 위한 회생 구동을 한다. 이러한 작업용 전동기(50)는, 일 예로, 붐을 구동시키기 위한 붐 전동유닛이나 상부 선회체를 선회시키기 위한 선회 전동기일 수 있다. 붐 전동기와 같은 경우, 붐을 상승시키기 위해 큰 동력이 소비되어야 할 뿐만 아니라 붐의 자중에 의해 회수될 수 있는 동력 또한 크다. 또한, 선회 전동기는 하중이 큰 상부 선회체를 선회시켜야 하기 때문에 큰 동력이 소비될 뿐만 아니라 상부 선회체의 큰 선회 관성 때문에 선회를 감속시키는 것으로부터 많은 동력을 회생할 수 있다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 작업용 전동기(50)는 붐 전동기와 선회 전동기 이외에도 다양한 전동기가 될 수도 있다.The working electric motor (50) is motor-driven by electric energy or regenerative drive for generating electric energy. The working electric motor 50 may be, for example, a boom electromotive unit for driving the boom or a swing motor for turning the upper revolving body. In the case of a boom motor, not only a large power is consumed to raise the boom, but also the power that can be recovered by the weight of the boom is also great. In addition, since the swing motor needs to rotate the upper swing body having a large load, not only a large power is consumed but also a large amount of power can be regenerated because the swing is decelerated due to the large swing inertia of the upper swing body. However, unlike the present embodiment, the working electric motor 50 may be various electric motors other than the boom motor and the swing motor.

이러한 작업용 전동기(50)는 상기 엔진보조 전동기(40)와 전기에너지 저장장치(30)에 저장된 전기에너지가 제공되어 구동된다. 또한, 상기 작업용 전동기(50)에 의해 회생된 전기에너지는 상기 전기에너지 저장장치(30)에 저장될 수 있을 뿐만 아니라 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공될 수도 있다. 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공되는 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력은 상기 펌프(20)를 구동시키는 동력으로 이용될 수 있다.The working electric motor (50) is provided with electric energy stored in the engine auxiliary electric motor (40) and the electric energy storage device (30) and is driven. The electric energy regenerated by the working electric motor 50 may be stored in the electric energy storage device 30 or may be provided to the engine auxiliary electric motor 40. The regenerative power of the working electric motor 50 provided in the engine auxiliary electric motor 40 can be used as a power for driving the pump 20. [

상기 제어부(60)는 전력변환장치(61)와 제어기(62)를 포함한다. 상기 전력변환장치(61)는 전기에너지 저장장치(30)와 엔진보조 전동기(40) 및 작업용 전동기(50) 간에 교환될 전기 에너지의 형태를 변환하기 위한 것이다. 통상 전기에너지 저장장치(30)에는 직류 형태의 전기에너지가 저장되는 반면, 상기 전동기(40)(50)에는 교류 형태의 전기에너지가 이용된다. 이와 같이 상기 전력변환장치(61)는 서 로 다른 형태의 전기 에너지를 각 장치에 맞게 변환하는 기능을 한다. 또한, 상기 전력변환장치(61)는 상기 제어기(62)로부터 출력되는 제어신호에 대응하여 각 장치들에 에너지를 제공, 회수 및 분배 등을 담담할 수 있다. 전술한 바와 같은 전력변환장치(61)와 제어기(62)는 공지된 다양한 형태로 구현될 수 있으므로, 이하에서는 제어부(60)로 통칭하여 설명한다.The control unit 60 includes a power conversion unit 61 and a controller 62. [ The power conversion device 61 is for converting the type of electric energy to be exchanged between the electric energy storage device 30 and the engine auxiliary electric motor 40 and the working electric motor 50. [ Usually, the electric energy storage device 30 stores electric energy in the form of direct current, whereas the alternating electric energy is used in the electric motors 40 and 50. Thus, the power conversion device 61 functions to convert other types of electric energy to each device. In addition, the power converter 61 may provide energy to the respective devices in response to the control signal output from the controller 62, and may be able to collect and distribute energy. Since the power conversion device 61 and the controller 62 described above can be implemented in various known types, the control unit 60 will be collectively described below.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the power control method of the hybrid construction machine having the above-described configuration will be described in detail.

도 5를 참조하면, 기본적으로 하이브리드 건설기계의 동력제어는 노드 1(node 1)과 노드 2(node 2)에서 동력 평형 조건을 만족시켜야 한다.Referring to FIG. 5, the power control of the hybrid construction machine must basically satisfy the power balance condition at node 1 (node 1) and node 2 (node 2).

노드 1에서 동력 평형식은 다음과 같다.The power balance equation at node 1 is as follows.

Pbat + Puc = Pmg1 + Pmg 2Pbat + Puc = Pmg1 + Pmg2

다음으로 노드 2에서 동력 평형식은 다음과 같다.Next, the power balance equation at node 2 is as follows.

Peng = Ppump - Pmg1Peng = Ppump - Pmg1

여기서, 상기 Pbat는 배터리(32)의 출력동력을 의미하며, 방전시 '+'이고, 충전시 '-'이다. 상기 Puc는 울트라 커패시터(31)의 출력동력을 의미하며, 방전시 '+'이고, 충전시 '-'이다. 상기 Pmg1은 엔진보조 전동기(40)의 동력을 의미하며, 모터링(motoring) 시 '+'이고, 전기에너지 생성(generating)시 '-'이다. 상기 Pmg2는 작업용 전동기(50)의 동력을 의미하며, 모터링(motoring) 시 '+'이고, 전기에너 지 회생(generating)시 '-'이다. 상기 Ppump는 펌프(20)의 필요 동력이고, Peng는 엔진(10)의 출력동력을 의미한다.Here, Pbat represents the output power of the battery 32, which is '+' during discharging and '-' during charging. The Puc indicates the output power of the ultra capacitor 31, and is '+' during discharging and '-' during charging. Pmg1 means the power of the engine auxiliary motor 40 and is '+' when motoring and '-' when generating electric energy. Pmg2 denotes the power of the working electric motor 50 and is '+' when motoring and '-' when electric energy is generated. Ppump is the required power of the pump 20 and Peng is the output power of the engine 10. [

전술한 바와 같은 동력 평형식을 기초로 본 실시예에 따른 동력제어방법을 설명한다. A power control method according to the present embodiment will be described based on the above power flat type.

도 6을 참조하면, 우선, 제어부(60)에 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)과 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 입력된다(S100). 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)은 작업용 전동기(50)에 공급된 전류와 상기 작업용 전동기(50)로부터 검출된 구동속도로부터 산출될 수 있을 뿐만 아니라 작업용 전동기(50)의 조작부로부터 전송된 조작량으로부터 산출될 수도 있다. 한편, 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)은 전술한 바와 같이 제어부(60)로 전송된 토출 유량과 토출 압력에 대한 정보 및 펌프(20)의 회전속도로부터 산출될 수 있을 뿐만 아니라 펌프(20)에 의해 토출되는 작업기의 조작부로부터 전송된 조작량으로부터 산출될 수도 있다. 본 실시예에서는 제어부(60)에 필요 동력(Pmg2)(Ppump)이 입력되는 것을 예시하였으나, 필요 동력(Pmg2)(Ppump)에 필요한 정보만 제어부(60)로 입력되고, 상기 제어부(60)가 입력된 정보로부터 필요 동력(Pmg2)(Ppump)을 산출할 수도 있다.6, the required power Pmg2 of the working electric motor 50 and the required power Ppump of the pump 20 are input to the control unit 60 (S100). The required power Pmg2 of the working electric motor 50 can be calculated not only from the electric current supplied to the working electric motor 50 and the driving speed detected from the working electric motor 50 but also from the operation part of the working electric motor 50 And may be calculated from the manipulated variables. The required power Ppump of the pump 20 can be calculated from the information on the discharge flow rate and the discharge pressure transmitted to the controller 60 and the rotational speed of the pump 20 as described above, 20 from the manipulated variable transmitted from the manipulating portion of the working machine. In the present embodiment, the required power Pmg2 (Ppump) is input to the control unit 60. However, only the information necessary for the required power Pmg2 (Ppump) is input to the control unit 60, The required power Pmg2 (Ppump) can also be calculated from the input information.

펌프(20) 및 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Ppump)(Pmg2)이 입력되면, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)가 모터링 구동되어야 하는지 아니면 전기에너지를 회생해야하는지를 판단한다(S110). 이러한 판단은 작업용 전동기(50)의 조작부로부터 출력된 신호와 작업용 전동기(50)에 인가된 전류로부터 산출될 수 있다. 즉, 상기 제어부(60)는 상기 조작부의 신호와 작업용 전동기(50)에 인가된 전류로부터 상기 작업용 전동기(50)를 가속시켜야하는 것으로 판단하면 작업용 전동기(50)를 모터링 구동시켜야 하는 것으로 판단한다. 반면, 상기 작업용 전동기(50)를 감속 또는 정지시켜야 하는 것으로 판단하면, 상기 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)를 회생 구동(generating)시켜야 하는 것으로 판단한다. When the required power Ppump (Pmg2) of the pump 20 and the working electric motor 50 is input, the control unit 60 determines whether the working electric motor 50 should be motorized or regenerate electric energy (S110 ). This determination can be made from the signal output from the operation unit of the working electric motor 50 and the electric current applied to the working electric motor 50. [ That is, when the control unit 60 determines that the working motor 50 should be accelerated from the signal of the operating unit and the current applied to the working motor 50, it is determined that the working motor 50 should be driven by motoring . On the other hand, if it is determined that the working electric motor 50 should be decelerated or stopped, the controller 60 determines that the working electric motor 50 should be regenerated.

상기 S110 단계에서, 상기 작업용 전동기(50)를 모터링 구동해야 하는 것으로 판단하면, 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)을 전기에너지 저장장치(30)의 공급 가능 동력(Pbat+Puc)과 비교한다(S120).If it is determined in step S110 that the working motor 50 should be driven by motoring, the controller 60 sets the required power Pmg2 of the working motor 50 to the power supply enabling power of the electric energy storage device 30 (Pbat + Puc) (S120).

비교결과, 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 전기에너지 저장장치(30)의 공급 가능 동력(Pbat+Puc)보다 작으면, 상기 제어부(60)는 전기에너지 저장장치(30)의 전기에너지를 상기 작업용 전동기(50)에 제공하여 모터링 구동시킨다(S130). If the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is smaller than the power supply permissible power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30, the controller 60 controls the electric energy storage device 30 Electric energy is supplied to the working electric motor 50 and motoring driving is performed (S130).

도 7을 참조하여 S130 단계를 보다 상세히 설명한다.Step S130 will be described in more detail with reference to FIG.

우선, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)을 제 1 기준 동력(Pref1)과 비교하고(S131), 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 상기 제 1 기준 동력(Pref1)보다 크면, 상기 울트라 커패시터(31)의 공급 가능 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 제공한다(S132). 물론, 상기 울트라 커패시터(31)의 동력만으로 부족할 경우, 제어부(60)는 배터리(32)의 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 공급한다. First, the control unit 60 compares the required power Pmg2 of the working electric motor 50 with the first reference power Pref1 (S131), and when the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is higher than the first reference power (Pref1), the power available for supplying the ultracapacitor 31 is supplied to the working electric motor 50 (S132). Of course, when only the power of the ultracapacitor 31 is insufficient, the controller 60 supplies the power of the battery 32 to the working electric motor 50.

한편, 상기 S131단계에서 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 상기 제 1 기준 동력(Pref1)보다 작으면, 배터리(32)의 공급 가능 동력(Pbat)을 상기 작업용 전동기(50)에 공급하고 부족한 동력은 상기 울트라 커패시터(31)의 동력을 제공한다(S133).If the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is smaller than the first reference electric power Pref1 in the step S131, the supply possible power Pbat of the battery 32 is supplied to the working electric motor 50 And the insufficient power provides the power of the ultracapacitor 31 (S133).

이와 같이, 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 작은 경우, 배터리(32)의 동력을 작업용 전동기(50)에 제공하고, 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 크면, 울트라 커패시터(31)의 동력을 작업용 전동기(50)에 제공함으로써, 배터리(32) 및 울트라 커패시터(31)의 특성에 맞게 전기에너지 저장장치(30)를 운용할 수 있게 된다. 이에 의해 전기에너지 저장장치(30)의 충방전 효율을 향상시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전기에너지 저장장치(30)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다. When the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is small and the power of the battery 32 is supplied to the working electric motor 50 and the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is large, It is possible to operate the electric energy storage device 30 in accordance with the characteristics of the battery 32 and the ultracapacitor 31 by providing the power of the electric motor 31 to the working electric motor 50. [ As a result, the charging / discharging efficiency of the electric energy storage device 30 can be improved to improve the energy efficiency and to prolong the life of the electric energy storage device 30.

한편, S120단계에서 비교한 결과, 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 전기에너지 저장장치(30)의 공급 가능 동력(Pbat+Puc)보다 크면, 상기 제어부(60)는 전기에너지 저장장치(30)의 전기에너지와 엔진보조 전동기(40)에 의해 생성된 전기에너지를 상기 작업용 전동기(50)에 제공하여 모터링 구동시킨다(S140).If it is determined in step S120 that the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is greater than the available power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30, The electric energy of the device 30 and the electric energy generated by the engine auxiliary electric motor 40 are supplied to the working electric motor 50 for motoring driving in operation S140.

도 8을 참조하여 S140 단계를 보다 상세히 설명한다.Step S140 will be described in more detail with reference to FIG.

우선, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40)가 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)을 산출한다(S141). 여기서, 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)은 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)으로부터 전기에너지 저장장치(30)에 의해 공급 가능한 동력(Pbat+Puc)을 뺀 나머지의 동력이 된다.First, the control unit 60 calculates the power Pmg1 to be provided to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40 (S141). The power Pmg1 to be supplied to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40 is derived from the required electric power Pmg2 of the working electric motor 50 by the power Pbat + Puc) minus the remaining power.

S141 단계를 수행한 후에, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40)가 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)이 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)와 비교한다(S142). 비교결과, 엔진보조 전동기(40)가 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)이 엔진(10)의 최대출력(Peng_max)보다 작으면, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40)가 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)만큼 엔진(10)의 동력(Peng)을 엔진보조 전동기(40)를 통해 발전시키고 엔진보조 전동기(40)에 의해 생성된 전기에너지를 작업용 전동기(50)에 제공한다(S143). After performing step S141, the control unit 60 compares the power Pmg1 to be supplied to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40 with the maximum electric power Peng_max of the engine 10 (S142). As a result of the comparison, if the power Pmg1 to be provided to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40 is smaller than the maximum output Peng_max of the engine 10, the control unit 60 determines that the engine auxiliary electric motor 40 The power Peng of the engine 10 is generated through the engine auxiliary electric motor 40 by the power Pmg1 to be supplied to the electric motor 50 and the electric energy generated by the engine auxiliary electric motor 40 is supplied to the working electric motor 50. [ (S143).

S142단계에서 비교결과, 엔진보조 전동기(40)가 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)이 엔진(10)의 최대출력보다 크면, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40)가 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 발전하도록 제어하고(S142), 전기적 에너지로 변환된 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 작업용 전동기(50)에 제공한다(S143). 이때, 수학식 1 및 수학식 2의 동력 평형의 요건을 만족시키기 위해, 펌프(20)는 엔진(10)의 동력(Peng)을 극소량만 이용하여야 하기 때문에 최소 유량이 토출되도록 제어되어야 한다. 즉, 엔진(10)의 동력(Peng)을 전기적 에너지로 변환하여 작업용 전동기(50)에 우선적으로 제공하는 것이다. 따라서, 복수의 작업기를 복합 동작시 작업용 전동기(50)에 의해 구동되는 작업기를 최우선적으로 구동될 수 있도록 제어하여 작업의 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다. If it is determined in step S142 that the power Pmg1 to be supplied to the working electric motor 50 by the engine auxiliary electric motor 40 is greater than the maximum output of the engine 10, the controller 60 determines that the engine auxiliary electric motor 40 (S142), and provides the maximum power Peng_max of the engine 10 converted to electrical energy to the working electric motor 50 (S143). The maximum power Peng_max of the engine 10 is converted into electrical energy. In order to satisfy the requirements of equations (1) and (2), the pump 20 must use only a small amount of the power Peng of the engine 10, so that the minimum flow rate must be controlled to be discharged. That is, the power Peng of the engine 10 is converted into electrical energy and is preferentially provided to the working electric motor 50. [ Accordingly, it is possible to maximize the efficiency of the work by controlling the plurality of work machines to be operated with the work machine driven by the work-related electric motor 50 at the highest priority during the combined operation.

한편, 상기 S110 단계에서 비교한 결과, 상기 작업용 전동기(50)를 회생 구동시켜야 하는 것으로 판단하면, 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력이 0인지를 판단한다(S150). 판단결과, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력이 0 인 경우, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40) 및 엔진(10)을 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)에 따라 제어한다(S160).If it is determined in step S110 that the regenerative operation of the working electric motor 50 is to be regenerated, the controller 60 determines whether the regenerative power of the working electric motor 50 is zero (S150). If the regenerative power of the working electric motor 50 is 0, the controller 60 controls the engine auxiliary electric motor 40 and the engine 10 according to the required power Ppump of the pump 20 (S160 ).

도 9를 참조하여, S160 단계를 보다 상세히 설명한다.Referring to FIG. 9, step S160 will be described in more detail.

우선, 제어부(60)는 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)을 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)과 비교한다(S161). 비교결과, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max) 보다 큰 경우, 제어부(60)는 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)의 차이 동력만큼 상기 엔진보조 전동기(40)에 전기에너지를 제공하여 모터링 구동시킨다. 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공되는 전기에너지는 전기에너지 저장장치(30)에 저장된 전기에너지이다. First, the control unit 60 compares the required power Ppump of the pump 20 with the maximum power Peng_max of the engine 10 (S161). If the required power Ppump of the pump 20 is larger than the maximum power Peng_max of the engine 10 as a result of the comparison, the controller 60 determines that the required power Ppump of the pump 20 and the maximum And supplies electric energy to the engine auxiliary electric motor 40 by the difference power of the power Peng_max to drive motoring. The electric energy provided to the engine auxiliary electric motor (40) is electric energy stored in the electric energy storage device (30).

한편, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)보다 작거나 같으면, 제어부(60)는 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)보다 작은지를 판단한다(S163). 판단결과, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)보다 작으면, 제어부(60)는 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)과 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)의 차이 동력을 엔진보조 전동기(40)로 발전하여 전기에너지 저장장치(30)에 저장한다(S164). 반면, 상기 S163 단계에서 판단결과, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min) 보다 작지 않으면, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)은 엔진(10)의 최소 동력보다 크거나 같고 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)보다 작거나 같은 경우이다. 이러한 경우, 제어부(60)는 엔진보조 전동기(40)의 구동을 정지시키고 엔진(10)의 회전속도를 조절하여 엔진(10)의 동력(Peng)을 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump) 과 동일하도록 제어한다(S165).If the required power Ppump of the pump 20 is less than or equal to the maximum power Peng_max of the engine 10, the controller 60 determines that the required power Ppump of the pump 20 is the minimum Is smaller than the power Peng_min (S163). If the required power Ppump of the pump 20 is smaller than the minimum power Peng_min of the engine 10 as a result of the determination, the controller 60 determines whether the minimum power Peng_min of the engine 10 and the required The difference power of the power Ppump is generated by the engine auxiliary electric motor 40 and stored in the electric energy storage device 30 (S164). On the other hand, if it is determined in step S163 that the required power Ppump of the pump 20 is not less than the minimum power Peng_min of the engine 10, Is equal to or greater than the minimum power and less than or equal to the maximum power (Peng_max) of the engine (10). The control unit 60 stops the driving of the engine auxiliary motor 40 and adjusts the rotational speed of the engine 10 to adjust the power Peng of the engine 10 to the required power Ppump of the pump 20, (S165).

이와 같이, 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)과 최대 동력(Peng_max) 사이의 동력을 출력하도록 제한함으로써, 엔진(10)을 고효율 영역에서 운용할 수 있고, 이로 인해 에너지 효율을 대폭 개선하여 연비를 향상시킬 수 있게 된다. In this manner, by limiting the output of the power between the minimum power Peng_min and the maximum power Peng_max of the engine 10, the engine 10 can be operated in the high efficiency region, thereby significantly improving the energy efficiency, Can be improved.

한편, 상기 S150단계에서 판단결과, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력이 0이 아닌 경우, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)을 전기에너지 저장장치(30)에 우선적으로 충전하고, 남은 회생 동력은 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공한다(S170).If it is determined in step S150 that the regenerative power of the working electric motor 50 is not 0, the controller 60 controls the electric power storage device 30 to output the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 And the remaining regenerative power is supplied to the engine auxiliary electric motor 40 (S170).

도 10을 참조하여, S170단계를 보다 상세하게 설명한다.Referring to FIG. 10, step S170 will be described in more detail.

우선, 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc)과 비교한다(S171). 비교결과, 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 보다 큰 경우, 제어부(60)는 전동기(60)의 회생 동력(Pmg2) 중 엔진보조 전동기(40)에 제공할 수 있는 잉여 동력(Pext)을 산출한다. 여기서, 엔진보조 전동기(40)에 제공할 수 있는 잉여 동력(Pext)은 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)에서 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc)을 뺀 동력이 된다.First, the control unit 60 compares the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 with the chargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 (S171). As a result of the comparison, when the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is larger than the chargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30, the controller 60 controls the regenerative power Pmg2 of the electric motor 60, The surplus power Pext that can be provided to the engine-assisted electric motor 40 is calculated. Here, the surplus power Pext that can be provided to the engine auxiliary electric motor 40 is calculated by subtracting the power (Pbat + Puc) of the electric energy storage device 30 from the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 .

그런 후에, 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2) 중 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc)을 전기에너지 저장장치(30)에 충전한다(S173). 또한, 제어부(60)는 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)보다 큰지 여부를 판단한다(S174). 판단결과, 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)보다 크면, 제어부(60)는 상기 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력(Pext)을 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력과 비교한다(S175). Thereafter, the controller 60 charges the electric energy storage device 30 with the chargeable power (Pbat + Puc) of the electric energy storage device 30 of the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 (S173 ). The control unit 60 determines whether the required power Ppump of the pump 20 is greater than the minimum power Peng_min of the engine 10 (S174). If the required power Ppump of the pump 20 is greater than the minimum power Peng_min of the engine 10 as a result of the determination, the controller 60 controls the pump 20 to supply the surplus regenerative power Pext of the working electric motor 50, With the difference between the required power Ppump of the engine 10 and the minimum power Peng_min of the engine 10 (S175).

비교결과, 상기 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력(Pext)이 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력보다 작거나 같으면, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력(Pext)을 엔진보조 전동기(40)에 제공하여 엔진보조 전동기(40)를 구동시킨다(S176). 이때, 엔진(10)은 최소 동력(Peng_min)을 출력하도록 제어된다. 이에 의해 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력을 펌프(20)에 제공하고 엔진(10)의 출력을 최소화함으로써, 연비를 대폭 개선할 수 있게 된다.If the surplus regenerative power Pext of the working electric motor 50 is less than or equal to the difference power between the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10, The surplus regenerative power Pext of the working electric motor 50 is supplied to the engine auxiliary electric motor 40 to drive the engine auxiliary electric motor 40 (S176). At this time, the engine 10 is controlled to output the minimum power Peng_min. As a result, the surplus regenerative power of the working electric motor 50 is supplied to the pump 20 and the output of the engine 10 is minimized, so that the fuel consumption can be remarkably improved.

한편, S175 단계에서 상기 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력(Pext)이 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력보다 크면, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 잉여 회생 동력(Pext) 중 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력만 엔진보조 전동기(40)에 제공하여 모터링 구동시킨다(S177)(S176).If the surplus regenerative power Pext of the working electric motor 50 is greater than the difference power between the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10 in step S175, Only the difference power between the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10 among the surplus regenerative power Pext of the working electric motor 50 is supplied to the engine auxiliary electric motor 40, (S177) (S176).

S171 단계에서 비교한 결과, 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 보다 작은 경우, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 제 2 기준 동력(Pref2)과 비교한다(S178). 비교결과, 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2) 보다 큰 경우, 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 울트라 커패시터(31)에 충전한 후 잉여 회생동력을 배터리(32)에 충전한다(S179). 한편, S178 단계에서 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2) 보다 작은 경우, 상기 제어부(60)는 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 상기 배터리(32)에 충전한 후 잉여 동력을 울트라 커패시터(31)에 저장하게 된다. If the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is smaller than the chargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 as a result of the comparison in the step S171, The regenerative power Pmg2 is compared with the second reference power Pref2 (S178). As a result of the comparison, when the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is larger than the second reference power Pref2, the control unit 60 charges the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 to the ultracapacitor 31 The surplus regenerative power is charged into the battery 32 (S179). If the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is smaller than the second reference electric power Pref2 in step S178, the controller 60 sets the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 to the battery 32 And the surplus power is stored in the ultracapacitor 31.

이에 의해 전술한 바와 같이 각 전기에너지 저장장치의 특성에 맞게 전기에너지를 효율적으로 충전할 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다. As a result, the electric energy can be efficiently charged according to the characteristics of each electric energy storage device as described above, and energy efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 건설기계를 개략적으로 나타낸 블록도,1 is a block diagram schematically illustrating a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention;

도 2는 고효율 영역이 표시된 엔진 회전속도에 대한 엔진 토크를 개략적으로 나타낸 그래프,FIG. 2 is a graph schematically showing the engine torque with respect to the engine rotation speed in which the high-efficiency region is indicated;

도 3은 배터리와 울트라 커패시터의 출력밀도에 대한 에너지 밀도를 개략적으로 나타낸 그래프,FIG. 3 is a graph schematically showing the energy density with respect to the output density of the battery and the ultracapacitor,

도 4는 배터리와 울트라 커패시터의 충방전 횟수에 따른 DoD를 개략적으로 나타낸 그래프,4 is a graph schematically showing the DoD according to the number of times of charge and discharge of the battery and the ultracapacitor,

도 5는 도 1에 도시된 하이브리드 건설기계의 동력 흐름도를 개략적으로 나타낸 개념도,FIG. 5 is a conceptual diagram schematically showing a power flow diagram of the hybrid construction machine shown in FIG. 1;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력제어방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,6 is a flowchart schematically showing a power control method according to an embodiment of the present invention,

도 7은 도 6의 S130 단계를 상세히 나타낸 흐름도,FIG. 7 is a flow chart showing in detail the step S130 of FIG. 6,

도 8은 도 6의 S140 단계를 상세히 나타낸 흐름도,8 is a flowchart showing in detail the step S140 of FIG. 6,

도 9는 도 6의 S160 단계를 상세히 나타낸 흐름도,FIG. 9 is a flowchart showing details of step S160 of FIG. 6,

도 10은 도 6의 S170 단계를 상세히 나타낸 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating in detail step S170 of FIG.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

10; 엔진 20; 펌프10; Engine 20; Pump

30; 전기에너지 저장장치 31; 울트라 커패시터30; Electrical energy storage device 31; Ultracapacitor

32; 배터리 40; 엔진보조 전동기32; Battery 40; Engine auxiliary motor

50; 작업용 전동기 60; 제어부50; A working electric motor 60; The control unit

61; 전력변환장치 62; 제어기61; Power converter 62; Controller

Claims

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엔진(10)과, 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 펌프(20)와, 전기에너지 저장장치(30)와, 상기 엔진(10)의 동력을 전기적 에너지로 변환하거나 제공된 전기적 에너지에 의해 구동되어 상기 펌프(20)를 구동시키는 엔진보조 전동기(40)와, 자중이나 관성에 의한 운동에너지를 전기적 에너지로 변환하는 회생 구동과 제공된 전기적 에너지에 의해 구동되는 모터링 구동이 가능한 작업용 전동기(50)를 포함하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법에 있어서,An electric power storage system comprising an engine (10), a pump (20) driven by the engine (10), an electric energy storage device (30) An engine auxiliary electric motor 40 for driving the pump 20, a working electric motor 50 capable of motoring driving by regenerative drive for converting kinetic energy due to its own weight or inertia into electric energy, A method for controlling power of a hybrid construction machine,

a) 상기 작업용 전동기(50)로부터 모터링 구동신호가 입력되면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 전기적 에너지와 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 변환된 전기적 에너지 중 적어도 어느 하나의 전기적 에너지를 상기 펌프(20)에 우선하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함하며,a) an electric energy of at least one of the electric energy of the electric energy storage device (30) and the electric energy converted by the engine auxiliary electric motor (40) when the motoring drive signal is inputted from the working electric motor To the working electric motor (50) in preference to the pump (20)

상기 a) 단계는,The step a)

a1) 상기 작업용 전동기(50)로부터 모터링을 위해 필요한 동력(Pmg2)이 입력되는 단계;a1) inputting the power (Pmg2) required for motoring from the working electric motor (50);

a2) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)과 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 비교하는 단계;a2) comparing the required power Pmg2 of the working electric motor 50 with the dischargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30;

a3) 상기 a2) 단계의 비교결과, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 크면, 상기 전기에너지 저장장치(30)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 필요 동력(Pmg2)을 제공하는 단계; 및a3) If the dischargeable power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 is greater than the required power Pmg2 of the working electric motor 50 as a result of the a2) (Pmg2) to the working electric motor (50) from the electric motor (50). And

a4) 상기 a2)단계의 비교결과, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동 력(Pbat+Puc)이 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)보다 작으면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 방전가능동력(Pbat+Puc)을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하고, 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)에 부족한 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)로부터 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.a4) If the dischargeable electric power Pbat + Puc of the electric energy storage device 30 is smaller than the required electric power Pmg2 of the working electric motor 50 as a result of the a2) 30 and 30 to the working electric motor 50 and supplies a power insufficient for the required electric power Pmg2 of the working electric motor 50 from the engine auxiliary electric motor 40 to the working electric motor 50 50). &Lt; / RTI > < RTI ID = 0.0 > 40. < / RTI >

제 7 항에 있어서, 상기 a3) 단계는,8. The method of claim 7, wherein step a3)

a31) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 제 1 기준 동력(Pref1)을 초과하면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 저장된 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 우선적으로 제공하고, 제공된 동력이 상기 필요 동력(Pmg2)에 부족하면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)의 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계; 및a31) When the required power Pmg2 of the working motor 50 exceeds the first reference power Pref1, the power stored in the ultracapacitor 31 of the electric energy storage device 30 is supplied to the working motor 50, Providing the power of the battery 32 of the electric energy storage device 30 to the working electric motor 50 when the provided power is insufficient for the required power Pmg2; And

a32) 상기 작업용 전동기(50)의 필요 동력(Pmg2)이 상기 제 1 기준 동력(Pref1) 이하이면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 저장된 전기에너지를 상기 작업용 전동기(50)에 우선적으로 제공하고, 제공된 동력이 상기 필요 동력(Pref1)에 부족하면, 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)의 동력을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.a32) When the required power Pmg2 of the working electric motor 50 is equal to or less than the first reference power Pref1, the electric energy stored in the battery 32 of the electric energy storage device 30 is supplied to the working electric motor 50, , And providing the power of the ultracapacitor (31) of the electric energy storage device (30) to the working electric motor (50) if the provided power is insufficient for the required power (Pref1) Wherein the power control method of the hybrid construction machine.

제 7 항에 있어서, 상기 a4) 단계는,8. The method of claim 7, wherein step a4)

a41) 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 상기 작업용 전동기(50)에 제공할 동력(Pmg1)을 산출하는 단계;a41) calculating a power (Pmg1) to be provided to the working electric motor (50) by the engine auxiliary electric motor (40);

a42) 상기 전기에너지 저장장치(30)의 최대 공급 가능 동력(Pbat+Puc)을 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계;a42) providing the maximum allowable power (Pbat + Puc) of the electric energy storage device (30) to the working electric motor (50);

a43) 상기 a41) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)과 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 비교하는 단계;a43) comparing the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 calculated in step a41) with the maximum power Peng_max of the engine 10;

a44) 상기 a43) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)이 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)보다 작은 경우, 상기 엔진(10)의 동력 중 상기 a41) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)을 전기에너지로 변환하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계; 및If the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 is smaller than the maximum power Peng_max of the engine 10 as a result of the a43) Converting the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary electric motor 40 calculated in the step a41) into electric energy and providing it to the working electric motor 50; And

a45) 상기 a43) 단계에서 상기 엔진보조 전동기(40)에 의해 제공될 동력(Pmg1)이 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max) 이상인 경우, 상기 엔진보조 전동기(40)로 상기 엔진(10)의 최대 동력(Peng_max)을 전기적 에너지로 변환하여 상기 작업용 전동기(50)에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.a45) In step a43), when the power Pmg1 to be provided by the engine auxiliary motor 40 is equal to or greater than the maximum power Peng_max of the engine 10, the engine 10 is controlled by the engine auxiliary motor 40, And converting the maximum power Peng_max of the power generator into electric energy and providing the electric power to the working electric motor (50).

제 7 항에 있어서,8. The method of claim 7,

b) 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생 구동신호가 입력되면, 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)에 우선적으 로 충전한 후 잉여 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.b) a regenerative drive signal is inputted from the working electric motor 50, the electric power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 is preferentially charged in the electric energy storage device 30, To the auxiliary electric motor (40).

제 10 항에 있어서, 상기 b) 단계는,11. The method of claim 10, wherein step b)

b1) 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 충전 가능 동력(Pbat+Puc)과 비교하는 단계;b1) comparing the power (Pmg2) regenerated from the working electric motor (50) with the chargeable power (Pbat + Puc) of the electric energy storage device (30);

b2) 상기 b1) 단계에서 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)이 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 이상인 경우, 상기 작업용 전동기(50)에 의해 회생된 동력(Pmg2) 중 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전 가능 동력(Pbat+Puc)을 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)에 따라 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계; 및and b2) when the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 in the step b1) is equal to or greater than the chargeable power Pbat + Puc, the electric energy Pmg2 regenerated by the working electric motor 50 Providing the surplus regenerative power to the engine auxiliary electric motor 40 according to the required power Ppump of the pump 20 after charging the storage device 30 with the chargeable power Pbat + Puc; And

b3) 상기 b1) 단계에서 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2)이 상기 충전 가능 동력(Pbat+Puc) 미만인 경우, 상기 작업용 전동기(50)에 의해 회생된 동력(Pmg2)을 모두 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.b3) When the power Pmg2 regenerated from the working electric motor 50 in the step b1) is less than the chargeable power Pbat + Puc, all the power Pmg2 regenerated by the working electric motor 50 And charging the electric energy storage device (30).

제 11 항에 있어서, 상기 b2) 단계는,12. The method of claim 11, wherein step b2)

b21) 상기 작업용 전동기(50)에 의해 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 회생 동력(Pext=Pmg2- Pbat-Puc)을 산출하는 단계;b21) calculating a regenerative power (Pext = Pmg2-Pbat-Puc) to be provided to the engine auxiliary electric motor (40) by the working electric motor (50);

b22) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2) 중 상기 충전 가능 동 력(Pbat+Puc)을 상기 전기에너지 저장장치(30)에 충전시키는 단계;b22) charging the electric energy storage device (30) with the chargeable power (Pbat + Puc) of the regenerative power (Pmg2) of the working electric motor (50);

b23) 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)을 비교하는 단계;b23) comparing the required power (Ppump) of the pump (20) with the minimum power (Peng_min) of the engine (10);

b24) 상기 b23) 단계에서, 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)이 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)을 초과하면, 상기 b21) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)을 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력과 비교하는 단계;b24) If the required power Ppump of the pump 20 exceeds the minimum power Peng_min of the engine 10 in the step b23), the engine auxiliary electric motor 40 calculated in the step b21) Comparing the power Pext to be provided with the difference power between the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10;

b25) 상기 b24) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력 이하이면, 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력 중 상기 b21) 단계에서 산출된 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계; 및the power Pext to be supplied to the engine auxiliary electric motor 40 is lower than the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10. [ Providing the engine auxiliary electric motor (40) with a power (Pext) to be supplied to the engine auxiliary electric motor (40) calculated in the step b21) among the power regenerated from the working electric motor (50) And

b26) 상기 b24) 단계에서 비교한 결과, 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공할 동력(Pext)이 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min)의 차이 동력을 초과하면, 상기 작업용 전동기(50)로부터 회생된 동력(Pmg2) 중 상기 펌프(20)의 필요 동력(Ppump)과 상기 엔진(10)의 최소 동력(Peng_min) 차이 동력을 상기 엔진보조 전동기(40)에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.b26) As a result of the comparison in the step b24), the power Pext to be provided to the engine auxiliary motor 40 is lower than the required power Ppump of the pump 20 and the minimum power Peng_min of the engine 10. [ When the difference power is exceeded, the power difference (Ppump) required between the pump (20) and the minimum power (Peng_min) of the engine (10) among the power (Pmg2) regenerated from the working electric motor (50) (40). &Lt; / RTI > The method of claim < RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >

제 11 항에 있어서, 상기 b3) 단계는,12. The method of claim 11, wherein step b3)

b31) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2)을 초과하면, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 우선적으로 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 충전하는 단계; 및b31) When the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 exceeds the second reference power Pref2, the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is supplied to the ultracapacitor of the electric energy storage device 30 (31) and then charging the battery (32) of the electric energy storage device (30) with surplus regeneration power; And

b32) 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)이 제 2 기준 동력(Pref2) 이하이면, 상기 작업용 전동기(50)의 회생 동력(Pmg2)을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 배터리(32)에 우선적으로 충전한 후 잉여 회생 동력을 상기 전기에너지 저장장치(30)의 울트라 커패시터(31)에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계의 동력제어방법.b32) When the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is equal to or less than the second reference power Pref2, the regenerative power Pmg2 of the working electric motor 50 is supplied to the battery 32 of the electric energy storage device 30 And charging the ultracapacitor (31) of the electric energy storage device (30) with surplus regeneration power.