KR101580089B1 - Hybrid excavator and initial charging method for storage battery of thereof - Google Patents

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KR101580089B1
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이종찬
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Abstract

An embodiment of the present invention is a method to initially charge a storage battery of a hybrid excavator. The hybrid excavator comprises: an engine; an electrical generation device mechanically connected to a driving shaft of the engine; the storage battery storing electric energy generated by the electric generation device; an inverter converting the electric energy of an alternating current type, generated by the electric generation device, into an electric energy of a direct current type to be supplied to the storage battery; and a power blocking device connecting the inverter and the storage battery. The method to initially charge the storage battery of the hybrid excavator comprises: a step of detecting a voltage of the inverter and the voltage of the storage battery in a state where the engine is rotated at an idle speed; a step of determining a time period of permissive electric current applying where an initial charge resistance resists when a difference between the voltage of the detected storage battery and the voltage of the inverter is greater than or equal to the permissive voltage difference of the initial charge resistance of an interior of a power blocking device, and turning on a charge relay connected to the initial charge resistance in series during a determined period of applying the permissive electric current; and a step of determining the continuous permissive electric current applying by an initial charge resistance when the difference between the voltage of the storage battery and the voltage of the inverter is smaller than a permissive voltage difference of the initial charge resistance of the interior of the power blocking device, and turning on the initial charge relay during a predetermined period while controlling the voltage of the inverter to allow a determined and continuous permissive electric current to uniformly flow.

Description

하이브리드 굴삭기 및 이의 축전지 초기 충전 방법{HYBRID EXCAVATOR AND INITIAL CHARGING METHOD FOR STORAGE BATTERY OF THEREOF}[0001] HYBRID EXCAVATOR AND INITIAL CHARGING METHOD FOR STORAGE BATTERY OF THEREOF [0002]

본 출원은 하이브리드 굴삭기 및 이의 축전지 초기 충전 방법에 관한 것이다.
The present application relates to a hybrid excavator and an initial charging method for the battery.

근래에는 친환경과 에너지 절약을 모토로 하여, 화석연료와 전기에너지를 동시에 이용하는 하이브리드 시스템이 보급되고 있으며, 이러한 하이브리드 시스템은 자동차 분야에 이어서 굴삭기와 같은 중장비 분야에도 적용되고 있다. In recent years, hybrid systems that use fossil fuel and electric energy simultaneously have been popular with the motto of environment-friendly and energy-saving. Such hybrid systems are applied to heavy equipment such as excavator following automobile sector.

하이브리드 굴삭기는, 건설현장에서 배수로 묻기, 파이프 묻기, 건물 기초 바닥파기, 토사적재 등 다양한 기능을 수행하는 건설기계장비이다. 상기 하이브리드 굴삭기는 크게 상부 선회체, 하부 구동체 및 작업 전부 장치로 구성되며, 이들의 구동에 필요한 유압을 생성하기 위해, 화석연료를 연소하여 동력을 발생시키는 엔진과, 엔진으로부터 발생된 동력을 이용하여 전기에너지를 생성하고 차후에 축전지에 저장해 두었던 전기에너지를 이용하여 보조동력을 발생시키는 전동 및 발전 장치를 동시에 이용한다. The hybrid excavator is a construction machinery equipment that performs various functions such as burying pipes, burying pipes, digging down the foundation of the building, and loading the earth. The hybrid excavator mainly comprises an upper revolving body, a lower driving body, and an operation front device, and includes an engine for generating power by burning the fossil fuel to generate a hydraulic pressure required for driving the hybrid excavator, To generate electric energy, and to use electric power and power generation devices that generate auxiliary power by using electric energy which is stored in a battery in the future.

상기 하이브리드 굴삭기의 동작을 위하여 반드시 필요한 장치 중 하나는 축전지이다. 상기 하이브리드 굴삭기의 생산 과정에서 축전지를 최초로 장착하거나, 또는 고장 등에 의하여 축전지를 교환할 경우, 축전지가 작업자의 안전을 위하여 충전되어 있지 않은 경우가 많다. 특히 울트라 커패시터(ultra-capacitor) 등의 축전지를 이용하는 경우, 새롭게 장착하는 축전지는 전혀 충전되어 있지 않아 출력단자전압이 매우 낮은 0 ~ 수십 볼트(Voltage)이다. 따라서, 축전지를 최초로 장착하거나, 또는 고장 등에 의하여 축전지를 교환할 경우, 축전지를 초기 충전할 필요가 있다. One of the devices necessary for the operation of the hybrid excavator is a battery. In the production of the hybrid excavator, when the battery is first replaced or when the battery is replaced due to a failure or the like, the battery is often not charged for the safety of the operator. Particularly, when a battery such as an ultra-capacitor is used, the newly installed battery is not charged at all and the output terminal voltage is 0 to several tens of volts which is very low. Therefore, when the storage battery is first replaced or when the storage battery is replaced by a failure or the like, it is necessary to initially charge the storage battery.

하지만, 상기 하이브리드 굴삭기의 축전지가 충전되어 있지 않은 상태(즉, 축전지의 전압이 매우 낮은 상태)에서 축전지를 초기 충전할 경우, 축전지에 과대한 충전전류가 흐를 수 있다. 하이브리드 굴삭기의 엔진이 구동되어 아이들(idle) 속도로 회전하면, 엔진의 구동축과 기계적으로 연결되어 있는 전동 및 발전 장치는 엔진과 같은 속도로 회전하고, 이로 인하여 전동 및 발전 장치는 일정 유기 전압을 발생시키게 되며, 이와 같이 발생된 전동 및 발전 장치의 전압은 인버터에 의하여 직류전압으로 변환된다. 이때 상기 변환된 직류전압은 초기 축전지의 전압보다 매우 크며, 이와 같이 축전지와 인버터 간 전압 차이가 매우 큰 상태에서 전원차단장치를 통하여 서로 연결하게 되면, 인버터와 축전지 사이에 매우 큰 돌입전류가 흐르게 된다. 이는 인버터, 전동 및 발전 장치 및 축전지에 큰 전기적 충격을 주고, 엔진과 전동 및 발전 장치에는 매우 큰 부하 변동으로 인하여 기계적인 충격을 발생시켜 손상을 초래할 수 있다.
However, when the battery of the hybrid excavator is initially charged in a state where the battery is not charged (i.e., the voltage of the battery is extremely low), an excessive charging current may flow through the battery. When the engine of the hybrid excavator is driven and rotated at an idle speed, the electric and electric power generating devices mechanically connected to the drive shaft of the engine rotate at the same speed as the engine. As a result, And the voltages of the electric and electric power generating devices thus generated are converted into DC voltage by the inverter. In this case, the converted DC voltage is much larger than the voltage of the initial battery. When the voltage difference between the battery and the inverter is very large, the large inrush current flows between the inverter and the battery . This may cause a large electric shock to the inverter, electric power and power generation device and the battery, and mechanical shock due to a very large load fluctuation in the engine, electric power and power generation device, which may cause damage.

상기한 문제점을 해소하기 위하여, 하이브리드 굴삭기에서 축전지를 초기 충전할 경우 과대한 충전전류를 억제하고 적정한 충전전류가 흐르도록 하기 위한 방안이 요구되고 있다.
In order to solve the above problem, there is a demand for a method for suppressing an excessive charge current and allowing a proper charge current to flow when the battery is initially charged in a hybrid excavator.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 엔진, 상기 엔진의 구동축과 기계적으로 연결된 전동 및 발전 장치, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 교류형태의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 축전지에 공급하는 인버터, 및 상기 인버터와 축전지를 서로 연결하는 전원차단장치를 구비하는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법은, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압과 축전지의 전압을 검출하는 단계; 상기 검출된 축전지와 인버터의 전압의 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하여, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계; 및 상기 축전지와 인버터의 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계;를 포함할 수 있다. An engine according to an embodiment of the present invention, a motor and generator device mechanically connected to the drive shaft of the engine, a battery storing electric energy generated by the motor and generator, an alternating current mode generated by the motor and generator And a power cut-off device for connecting the inverter and the battery to each other, the method comprising the steps of: starting the inverter in the state where the engine is rotating at the idle speed; Detecting a voltage of the battery and a voltage of the battery; Determining an allowable energization time that the initial charging resistance can withstand if the difference between the detected voltage of the battery and the voltage of the inverter is greater than or equal to an allowable voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, Turning on an initial charge relay in series with the resistor; And determining a permissible continuous current permissible current by the initial charging resistance when the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than an allowable voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, And turning on the initial charge relay for a predetermined time while controlling the charge relay.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 굴삭기는, 엔진, 상기 엔진의 구동축과 기계적으로 연결된 전동 및 발전 장치, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 교류형태의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 축전지에 공급하는 인버터, 상기 인버터와 축전지를 서로 연결하는 전원차단장치, 및 상기 축전지의 초기 충전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압과 축전지의 전압을 검출하고, 상기 검출된 축전지와 인버터의 전압의 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하여, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시키며, 상기 축전지와 인버터의 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시킬 수 있다.
A hybrid excavator according to an embodiment of the present invention includes an engine, an electric power generating device mechanically connected to a drive shaft of the engine, a battery storing electric energy generated by the electric power generating device, An inverter for converting the generated alternating electric energy into a direct current and supplying the direct current to the battery, a power cutoff device for connecting the inverter and the battery, and a controller for controlling initial charging of the battery, If the difference between the detected voltage of the battery and the voltage of the inverter is greater than or equal to the permissible voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, Determining an allowable energization time that the resistance can withstand, When the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than the permissible voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, the initial charging relay is turned on in series with the initial charging resistance, And the initial charge relay can be turned on for a predetermined time while controlling the inverter voltage so that the determined continuous current allowing current flows constantly.

하이브리드 굴삭기 내 전원차단장치(PDU)의 내부 부품 중의 하나인 초기 충전 저항의 소비전력을 기존 수십 왓트(W)에서 수백 왓트(예를 들어, 300W ~500W)로 증가시키고, 이에 적합한 초기 충전 제어 로직을 추가함으로써, 축전지 초기 충전 시 과대한 충전전류를 억제하고 적정한 충전전류가 흐르도록 할 수 있다.
The power consumption of the initial charge resistance, which is one of the internal components of the power cut-off device (PDU) in the hybrid excavator, is increased from several tens Watts (W) to several hundred Watts (for example, 300W to 500W) It is possible to suppress an excessive charging current at the time of initial charging of the battery and allow an appropriate charging current to flow.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기의 장치 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기 내 전원차단장치의 상세 구성을 도시한 도면,
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법을 도시한 흐름도, 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 시 인버터의 전압, 전원차단장치의 릴레이 동작, 축전지의 전류 및 전압을 비교 도시한 그래프이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view illustrating a detailed configuration of a power cut-off device in a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3A and 3B are flowcharts showing an initial charging method of a battery of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 4 is a graph showing a comparison of a voltage of an inverter, a relay operation of a power cutoff device, a current and a voltage of a battery in an initial charge of a battery of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다", "구비한다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises," "comprising," or " comprising ", etc. should not be construed as necessarily including the various components or steps described in the specification, Or some steps may not be included, or may be interpreted to include additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Also, suffixes "module", "unit" and "part" for the components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of specification, and each component having its own distinct meaning or role no.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시 형태인 하이브리드 굴삭기 및 이의 축전지 초기 충전 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention and its initial charging method for a battery will be described.

여기서, 초기 충전이란, 축전지가 충전되어 있지 않은 상태에서 축전지를 처음으로 충전하는 것으로 한정되지 않으며, 축전지의 전압이 매우 낮은 상태에서의 충전을 모두 포함하는 의미이다.
Here, the initial charging is not limited to charging the battery for the first time in a state in which the battery is not charged, and includes all charging in a state where the voltage of the battery is extremely low.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기의 장치 구성을 도시한 블럭도이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기는, 엔진(100), 전동 및 발전 장치(110), 유압펌프(120), 제어부(130), 축전지(140), 인버터(150), 전원차단장치(PDU: Power Disconnect Unit)(160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention includes an engine 100, an electric generator 110, a hydraulic pump 120, a controller 130, a battery 140, an inverter 150, and a power disconnect unit (PDU) 160.

상기 엔진(100)은 일반적인 화석연료(휘발유, 경유 또는 가스)를 연소하여 하이브리드 굴삭기의 구동에 필요한 기본적인 동력을 발생시킨다. 또한, 상기 엔진(100)은 발생된 동력을 통해 엔진(100)의 구동축을 회전시킨다.The engine 100 generates a basic power required for driving the hybrid excavator by burning general fossil fuel (gasoline, light oil or gas). In addition, the engine 100 rotates the driving shaft of the engine 100 through the generated power.

상기 전동 및 발전 장치(110)는 발전기와 전동기 모두의 역할 수행이 가능한 것으로, 영구자석 전동기로 구현될 수 있으며, 상기 엔진(100)의 구동축과 기계적으로 연결되어 엔진(100)으로부터 발생된 동력을 이용하여 전기에너지를 생성하고, 축전지(140)에 저장된 전기에너지를 이용하여 보조동력을 발생시킨다. The power generating and generating device 110 may be implemented as a permanent magnet motor and may be mechanically connected to a drive shaft of the engine 100 to generate power from the engine 100. [ And generates an auxiliary power by using the electric energy stored in the battery 140. [

상기 유압펌프(120)는 상기 엔진(100)에 의해 발생된 동력과 전동 및 발전 장치(110)에 의해 발생된 보조동력을 이용하여 유압을 생성한다. 이와 같이 생성된 유압은, 주제어밸브(도시하지 않음)를 통해, 하부 구동체(도시하지 않음)를 주행시키기 위한 주행용 유압모터(도시하지 않음), 작업 전부 장치(즉, 붐, 암, 버킷 등)(도시하지 않음)를 구동시키기 위한 실린더(도시하지 않음) 등으로 적절히 분배되어 전달된다. 참고로, 상부 선회체(도시하지 않음)는 별도의 선회용 인버터(도시하지 않음) 및 전동 및 발전 장치(도시하지 않음)를 기반으로 회전된다.The hydraulic pump 120 generates hydraulic pressure by using the power generated by the engine 100 and the auxiliary power generated by the electric power generating and generating device 110. The hydraulic pressure thus generated is supplied to a hydraulic motor for running (not shown) for running a lower drive (not shown) through a main control valve (not shown), an operation unit Etc.) (not shown), and the like (not shown). For reference, the upper revolving structure (not shown) is rotated on the basis of a separate pivoting inverter (not shown) and an electric power generator (not shown).

상기 제어부(130)는 하이브리드 굴삭기의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 상기 축전지(140)의 초기 충전을 제어한다. 상세히 설명하면, 상기 제어부(130)는 상기 엔진(100)이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터(150)의 전압과 축전지(140)의 전압을 검출하고, 상기 축전지(140)의 전압이, 엔진(100)이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터(150)의 전압보다 작으면서, 상기 검출된 축전지(140)와 인버터(150)의 전압의 차가 전원차단장치(160) 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하여, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시킨다. 반면, 상기 축전지(140)의 전압이, 엔진(100)이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터(150)의 전압보다 작으면서, 상기 축전지(140)와 인버터(150)의 전압 차가 전원차단장치(160) 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터(150)의 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시킨다. 또한, 상기 축전지(140)의 전압이, 엔진(100)이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터(150)의 전압보다 크거나 같으면, 전원차단장치(160) 내부 초기 충전 저항 및 초기 충전 릴레이와 병렬 연결된 주 릴레이를 온(on)시키고, 축전지(140)와 전동 및 발전 장치(110)의 사양에 따라 발전 전류 지령치를 결정하고, 상기 축전지(140)의 전압이 축전지(140)의 정격 전압보다 크거나 같아질 때까지, 상기 결정된 발전 전류 지령치를 기반으로 전동 및 발전 장치(110)의 발전 전류를 제어한다. The controller 130 controls the overall operation of the hybrid excavator, in particular, the initial charge of the battery 140. The control unit 130 detects the voltage of the inverter 150 and the voltage of the battery 140 in a state where the engine 100 rotates at the idle speed, The difference between the detected voltage of the battery 140 and the voltage of the inverter 150 is smaller than the voltage of the inverter 150 in the state where the engine 100 rotates at the idle speed, And determines an allowable energizing time that the initial charging resistance can tolerate and turns on the initial charging relay connected in series with the initial charging resistance for the determined allowable energizing time. On the other hand, when the voltage of the battery 140 is smaller than the voltage of the inverter 150 in the state where the engine 100 rotates at the idle speed, the voltage difference between the battery 140 and the inverter 150 is lower than the voltage of the power- Determines the continuous permissible current to flow through the initial charging resistor and controls the voltage of the inverter (150) so that the determined permissible continuous current flows constantly, The initial charge relay is turned on for a predetermined time. If the voltage of the battery 140 is equal to or higher than the voltage of the inverter 150 in the state where the engine 100 rotates at the idle speed, the initial charge resistance of the power interrupter 160 and the initial charge relay The main relay connected in parallel is turned on and the generator current command value is determined according to specifications of the battery 140 and the electric power and generator 110. When the voltage of the battery 140 is higher than the rated voltage of the battery 140 And controls the generation current of the electric power generation device 110 based on the determined generated current command value until it becomes equal to or greater than the predetermined value.

상기 축전지(140)는 상기 전동 및 발전 장치(110)에 의해 생성된 전기에너지를 저장하고, 상기 전동 및 발전 장치(110)가 보조동력을 발생시킬 수 있도록 상기 전동 및 발전 장치(110)로 저장된 전기에너지를 공급한다. The battery 140 stores electric energy generated by the electric power generating apparatus 110 and is stored in the electric power generating and generating apparatus 110 so that the electric power generating apparatus 110 can generate auxiliary power. And supplies electric energy.

상기 인버터(150)는 상기 전동 및 발전 장치(110)에 의해 생성된 전기에너지가 상기 축전지(140)에 저장될 수 있도록, 상기 전동 및 발전 장치(110)로부터 출력되는 교류형태의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 축전지(140)에 공급한다. 또한, 상기 인버터(150)는 상기 축전지(140)로부터 출력되는 직류형태의 전기에너지를 교류로 변환하여 상기 전동 및 발전 장치(110)에 공급한다. The inverter 150 converts the alternating electric energy output from the electric power and electric power generating apparatus 110 into direct current (DC) power so that the electric energy generated by the electric power generating and generating apparatus 110 can be stored in the battery 140. [ And supplies it to the battery 140. The inverter 150 converts the direct-current electric energy output from the battery 140 into alternating current and supplies the alternating current to the electric generator 110.

상기 전원차단장치(160)는 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 인버터(150)와 축전지(140)를 서로 연결하여 상기 인버터(150)에서 축전지(140)로 충전이 이루어지도록 한다. 상기 전원차단장치(160)는 내부 부품으로서 초기 충전 저항과 초기 충전 릴레이, 주 릴레이를 포함하며, 도 2와 같이, 초기 충전 저항(200)과 초기 충전 릴레이(202)가 직렬 연결되고, 상기 직렬 연결된 초기 충전 저항(200)과 초기 충전 릴레이(202)가 주 릴레이(204)와 병렬 연결된다. 상기 제어부(130)의 제어에 따라 초기 충전 릴레이(202)가 온(on)되면, 상기 전원차단장치(160)는 상기 초기 충전 저항(200) 및 초기 충전 릴레이(202)를 통해 상기 인버터(150)와 축전지(140)를 서로 연결하여 상기 인버터(150)에서 축전지(140)로 충전이 이루어지도록 하고, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 주 릴레이(204)가 온(on)되면, 상기 전원차단장치(160)는 상기 주 릴레이(204)를 통해 상기 인버터(150)와 축전지(140)를 서로 연결하여 상기 인버터(150)에서 축전지(140)로 충전이 이루어지도록 한다. 여기서, 축전지(140) 초기 충전 시 축전지(140)에 과대한 충전전류가 흐르는 현상을 방지하기 위하여, 상기 초기 충전 저항의 소비전력은 기존 수십 왓트(W)에서 수백 왓트(예를 들어, 300W ~500W)로 증가시킨다. 이는 기존 수십 왓트로 축전지(140)를 초기 충전할 경우 매우 긴 시간이 소요되므로, 수백 왓트로 증가시켜 축전지(140) 초기 충전에 소요되는 시간을 줄이기 위함이다.
The power cut-off device 160 connects the inverter 150 and the battery 140 according to the control of the controller 130 so that the inverter 150 charges the battery 140. 2, the initial charging resistor 200 and the initial charging relay 202 are connected in series, and the series connection of the initial charging resistor 200 and the initial charging relay 202 is performed. Connected initial charging resistor 200 and initial charging relay 202 are connected in parallel with main relay 204. [ When the initial charge relay 202 is turned on under the control of the controller 130, the power shutoff device 160 turns on the inverter 150 through the initial charge resistor 200 and the initial charge relay 202, And the battery 140 are connected to each other to charge the battery 140 in the inverter 150. When the main relay 204 is turned on under the control of the controller 130, The interrupting device 160 connects the inverter 150 and the battery 140 via the main relay 204 so that the inverter 150 charges the storage battery 140. The power consumption of the initial charging resistor may vary from several tens of watts to several hundreds of watts (for example, 300 W to 300 W) in order to prevent an excessive charging current from flowing to the battery 140 during the initial charging of the battery 140. [ 500W). This is because it takes a very long time to initial charge the battery 140 by the conventional several tens of watts, so that it is increased to several hundred watts to reduce the time required for the initial charging of the battery 140.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법을 도시한 흐름도이다. 3A and 3B are flowcharts showing an initial charging method of a battery of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴삭기는 301단계에서 엔진이 구동되어 아이들(Idle) 속도로 회전하는지 여부를 검사한다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the hybrid excavator according to an exemplary embodiment of the present invention checks whether the engine is driven at idle speed in step 301. FIG.

상기 301단계에서, 엔진이 구동되어 아이들 속도로 회전하면, 상기 하이브리드 굴삭기는 303단계에서 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압과 축전지의 전압을 검출한다. In step 301, when the engine is driven to rotate at the idle speed, the hybrid excavator detects the voltage of the inverter and the voltage of the battery in a state where the engine rotates at the idle speed.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 305단계에서 상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 작은지 여부를 검사한다. The hybrid excavator then checks in step 305 whether the voltage of the battery is less than the voltage of the inverter in the state where the engine is rotating at the idle speed.

상기 305단계에서, 상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 작으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 307단계에서 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같은지 여부를 검사한다. If the voltage of the battery is smaller than the voltage of the inverter in the state where the engine is rotating at the idle speed, the hybrid excavator calculates the voltage difference between the battery and the inverter in step 307, Is greater than or equal to the allowable voltage difference.

상기 307단계에서, 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 309단계 내지 313단계에서 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하고, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시킨다. 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같다는 것은, 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 과대한 충전전류가 흐를 수 있다는 것을 의미하며, 이에 따라 초기 충전 저항이 손상될 수 있으므로, 상기 하이브리드 굴삭기는 이를 방지하기 위하여 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하고 해당 허용 통전 시간 동안만 초기 충전 릴레이를 온(on)시킬 수 있다. If the voltage difference between the battery and the inverter is greater than or equal to the permissible voltage difference of the initial charge resistance in the power cutoff device, the hybrid excavator calculates an allowable energization time tolerable to the initial charge resistance in steps 309 through 313 And turns on the initial charge relay connected in series with the initial charge resistance during the determined allowable energization time. The fact that the voltage difference between the battery and the inverter is greater than or equal to the permissible voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter means that an excessive charging current can flow from the inverter to the battery through the power interrupter, The hybrid excavator can determine the allowable energization time that the initial charging resistance can withstand to prevent it and turn on the initial charging relay only for the allowable energizing time.

상기 309단계 내지 313단계를 상세히 설명하면, 상기 하이브리드 굴삭기는 309단계에서 상기 축전지와 인버터 간 전압 차 및 초기 충전 저항의 소비전력을 고려하여 초기 충전 저항의 허용 통전 시간을 결정한다. 예를 들어, 상기 축전지와 인버터 간 전압 차 값이 100[V]이고 초기 충전 저항 값이 10[Ω]인 경우, 통전 전류 값은 10[A] (즉, 전류=전압/저항=100/10)가 되며, 이때 전력 값은 1000[W] (즉, 전력=전압*전류=100*10)가 된다. 여기서, 초기 충전 저항의 소비전력 값이 400[W]라면, 상기 전력 값과 소비전력 값을 기반으로 허용 통전 시간은 0.4초 (즉, 400[W]/1000[W])로 결정될 수 있다. In step 309, the hybrid excavator determines the allowable energization time of the initial charging resistance in consideration of the voltage difference between the battery and the inverter and the power consumption of the initial charging resistance. For example, when the voltage difference value between the battery and the inverter is 100 [V] and the initial charging resistance value is 10 [?], The current value is 10 [A] (i.e., current = voltage / resistance = ), And the power value becomes 1000 [W] (i.e., power = voltage * current = 100 * 10). Here, if the power consumption value of the initial charging resistance is 400 [W], the allowable energization time may be determined to be 0.4 second (i.e., 400 [W] / 1000 [W]) based on the power value and the power consumption value.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 311단계에서 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이(Relay)를 온(on)시켜 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 충전전류가 흐르게 한다. 도 4를 참조하면, 초기 충전 릴레이를 온(on)시킨 직후에는 축전지와 인버터 간 큰 전압 차로 인하여 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 비교적 큰 충전전류가 흐르고, 이후부터는 축전지의 전압 증가에 따라 반비례로 감소된 충전전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. Then, in step 311, the hybrid excavator turns on an initial charge relay connected in series with the initial charge resistance during the determined allowable energization time so that the charge current flows from the inverter to the battery through the power cutoff device. 4, immediately after the initial charge relay is turned on, a relatively large charge current flows from the inverter to the battery through the power interrupter due to a large voltage difference between the battery and the inverter. Thereafter, inversely proportional to the voltage increase of the battery It can be confirmed that a reduced charge current flows.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 313단계에서 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 오프(off)시킨 후, 상기 301단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. After that, the hybrid excavator turns off the initial charge relay for a predetermined time in step 313, and then returns to step 301 to repeat the following steps.

반면, 상기 307단계에서, 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 315단계 내지 319단계에서 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 계속 온(on)시킨다. 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작다는 것은, 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 과대한 충전전류가 흐르지 않아 초기 충전 릴레이를 계속 온(on)시켜 연속 통전할 수 있다는 것을 의미한다. 다만, 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 너무 작으면 충전시간이 오래 걸리므로, 상기 하이브리드 굴삭기는 충전시간을 줄이기 위하여 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 해당 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 초기 충전 릴레이를 계속 온(on)시킬 수 있다. On the other hand, if the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than the permissible voltage difference of the initial charging resistance in the power cutoff device, the hybrid excavator proceeds to step 307, And keeps the initial charge relay on for a predetermined time while controlling the inverter voltage so that the determined continuous current allowing current flows constantly. The fact that the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than the allowable voltage difference of the initial charging resistance inside the power interrupter means that an excessive charging current does not flow from the inverter to the battery through the power interrupter, It means that power can be energized. However, if the voltage difference between the storage battery and the inverter is too small, the hybrid excavator takes a long charging time. Therefore, the hybrid excavator determines a continuous permissible current with the initial charging resistance to reduce the charging time, , The initial charge relay can be turned on continuously while controlling the inverter voltage.

상기 315단계 내지 319단계를 상세히 설명하면, 상기 하이브리드 굴삭기는 315단계에서 상기 초기 충전 저항의 소비전력을 기준으로 연속 통전 허용 전류를 결정한다. The hybrid excavator determines the continuous current allowable current based on the power consumption of the initial charging resistor in step 315. In step 315,

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 317단계에서 상기 결정된 연속 통전 허용 전류를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 흐를 수 있는 상기 축전지와 인버터 간 전압 차를 결정하고, 상기 결정된 축전지와 인버터 간 전압 차에 현재 축전지의 전압을 더하여 인버터의 전압 지령치를 결정한 후, 상기 결정된 인버터 전압 지령치를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어한다. 예를 들어, 초기 충전 저항 값이 10[Ω]이고, 초기 충전 저항의 소비전력 값이 400[W]인 경우, 연속 통전 허용 전류 값은

Figure 112014068772346-pat00001
[A] (즉,
Figure 112014068772346-pat00002
)가 되고, 이때 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 흐를 수 있는 상기 축전지와 인버터 간 전압 차는
Figure 112014068772346-pat00003
[V] (즉, 전압=전류×저항=
Figure 112014068772346-pat00004
)가 된다. 여기서, 상기 인버터 전압 지령치는, 상기 결정된 축전지와 인버터 간 전압 차에 현재 축전지의 전압을 더한 값으로 결정될 수 있다. In step 317, the hybrid excavator determines a voltage difference between the battery and the inverter through which the determined allowable current for continuous conduction flows based on the determined continuous current allowable current. In the determined voltage difference between the battery and the inverter, And determines the voltage command value of the inverter, and controls the inverter voltage so that the determined continuous conduction allowable current flows constantly based on the determined inverter voltage command value. For example, when the initial charging resistance value is 10 [?] And the power consumption value of the initial charging resistance is 400 [W], the continuous current allowable current value is
Figure 112014068772346-pat00001
[A] (i.e.,
Figure 112014068772346-pat00002
), And the voltage difference between the battery and the inverter, at which the determined permissible continuous current can flow,
Figure 112014068772346-pat00003
[V] (i.e., voltage = current x resistance =
Figure 112014068772346-pat00004
). Here, the inverter voltage command value may be determined by adding the voltage of the current battery to the voltage difference between the determined battery and the inverter.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 319단계에서 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 계속 온(on)시켜 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류만큼의 충전전류가 일정하게 흐르게 한 후, 상기 301단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 축전지와 인버터 간 전압 차가 비교적 작아진 이후부터는 상기와 같은 인버터 전압 제어에 따라 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 비교적 작은 충전전류가 일정하게 흐르고, 이에 따라 축전지의 전압이 서서히 증가하는 것을 확인할 수 있다. In step 319, the hybrid excavator continues to turn on the initial charge relay connected in series with the initial charge resistance for a predetermined time in step 319, so that the charge current of the inverter from the inverter through the power cut- The flow returns to step 301 and the following steps are repeated. Referring to FIG. 4, after the voltage difference between the battery and the inverter becomes relatively small, a relatively small charge current flows constantly from the inverter to the battery through the power cutoff device according to the inverter voltage control as described above, Is gradually increasing.

반면, 상기 305단계에서, 상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 크거나 같으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 321단계에서, 상기 317단계를 통해 수행된 인버터 전압 제어를 중지하고, 전원차단장치 내부 초기 충전 저항 및 초기 충전 릴레이와 병렬 연결된 주 릴레이를 온(on)시켜 상기 축전지와 인버터를 전기적으로 연결한다. On the other hand, if it is determined in step 305 that the voltage of the battery is equal to or greater than the voltage of the inverter in the state where the engine rotates at the idle speed, the hybrid excavator performs inverter voltage control performed in step 317 And electrically connects the battery and the inverter by turning on the main relay connected in parallel with the initial charge resistance and the initial charge relay in the power interrupter.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 323단계에서 축전지와 전동 및 발전 장치의 사양에 따라 발전 전류 지령치를 결정하고, 상기 결정된 발전 전류 지령치를 기반으로 전동 및 발전 장치의 발전 전류를 제어한다. In step 323, the hybrid excavator determines a generator current command value according to specifications of the battery, the electric power generator, and the generator current based on the determined generator current command value.

이후, 상기 하이브리드 굴삭기는 325단계에서 상기 축전지의 전압이 축전지의 정격 전압보다 크거나 같은지 여부를 검사한다. The hybrid excavator then checks in step 325 whether the voltage of the battery is greater than or equal to the rated voltage of the battery.

상기 325단계에서, 상기 축전지의 전압이 축전지의 정격 전압보다 작으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 상기 323단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. If the voltage of the battery is less than the rated voltage of the battery in step 325, the hybrid excavator returns to step 323 and repeats the following steps.

반면, 상기 325단계에서, 상기 축전지의 전압이 축전지의 정격 전압보다 크거나 같으면, 상기 하이브리드 굴삭기는 축전지의 초기 충전이 완료되었다고 판단하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 크거나 같은 이후에는 주 릴레이의 온(on) 및 발전기 전류 제어에 따라 전원차단장치를 통해 인버터에서 축전지로 비교적 큰 충전전류가 흐르고, 이로 인하여 축전지의 전압이 정격 전압까지 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, if it is determined in step 325 that the voltage of the battery is greater than or equal to the rated voltage of the battery, the hybrid excavator determines that the initial charging of the battery is completed and terminates the algorithm according to the present invention. 4, when the voltage of the battery is equal to or greater than the voltage of the inverter in the state where the engine rotates at the idle speed, the main relay is turned on and the generator is controlled according to the generator current control It can be seen that a relatively large charge current flows from the battery to the inverter, and the voltage of the battery rises rapidly to the rated voltage.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드 굴삭기 및 이의 축전지 초기 충전 방법은, 전원차단장치(PDU)의 내부 부품 중의 하나인 초기 충전 저항의 소비전력을 기존 수십 왓트(W)에서 수백 왓트(예를 들어, 300W ~500W)로 증가시키고, 이에 적합한 초기 충전 제어 로직을 추가함으로써, 축전지 초기 충전 시 과대한 충전전류를 억제하고 적정한 충전전류가 흐르도록 할 수 있는 이점이 있다.
As described above, the hybrid excavator according to the embodiment of the present invention and its initial charging method for the battery are designed to reduce the power consumption of the initial charging resistance, which is one of the internal components of the power shutdown device (PDU), from the conventional several tens of watts to several hundreds of Watts 300 W to 500 W), and by adding an appropriate initial charge control logic thereto, there is an advantage that an excessive charge current can be suppressed and an appropriate charge current can flow when the battery is initially charged.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

100: 엔진
110: 전동 및 발전 장치
120: 유압펌프
130: 제어부
140: 축전지
150: 인버터
160: 전원차단장치100: engine
110: Electric and power generation equipment
120: Hydraulic pump
130:
140: Battery
150: Inverter
160: Power disconnect device

Claims (10)

엔진, 상기 엔진의 구동축과 기계적으로 연결된 전동 및 발전 장치, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지, 상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 교류형태의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 축전지에 공급하는 인버터, 및 상기 인버터와 축전지를 서로 연결하는 전원차단장치를 구비하는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법에 있어서,
엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압과 축전지의 전압을 검출하는 단계;
상기 검출된 축전지와 인버터의 전압의 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하여, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계; 및
상기 축전지와 인버터의 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계;를 포함하는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법.
An electric motor and an electric power generating device mechanically connected to the drive shaft of the engine, a storage battery for storing electric energy generated by the electric motor and the electric power generating device, an AC electric energy generated by the electric motor and the electric power generating device, And a power cut-off device for connecting the inverter and the battery to each other, the initial charging method for the battery of the hybrid excavator,
Detecting a voltage of the inverter and a voltage of the battery while the engine is rotating at idle speed;
Determining an allowable energization time that the initial charging resistance can withstand if the difference between the detected voltage of the battery and the voltage of the inverter is greater than or equal to an allowable voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, Turning on an initial charge relay in series with the resistor; And
Determining a permissible continuous current permissible current by the initial charging resistance if the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than an allowable voltage difference of the initial charging resistance inside the power interrupter, And turning on the initial charge relay for a predetermined period of time while controlling the first charge relay of the hybrid excavator.
제 1 항에 있어서,
상기 허용 통전 시간은, 상기 축전지와 인버터의 전압 차 및 초기 충전 저항의 소비전력을 고려하여 결정되는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the allowable energizing time is determined in consideration of a voltage difference between the battery and the inverter and a power consumption of the initial charging resistance.
제 1 항에 있어서, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계는,
상기 초기 충전 저항의 소비전력을 기준으로 상기 연속 통전 허용 전류를 결정하는 단계;
상기 결정된 연속 통전 허용 전류를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 흐를 수 있는 상기 축전지와 인버터 간 전압 차를 결정하는 단계;
상기 결정된 축전지와 인버터 간 전압 차에 현재 축전지의 전압을 더하여 인버터의 전압 지령치를 결정하는 단계;
상기 결정된 인버터 전압 지령치를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하는 단계;
미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 단계;를 포함하는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법.
2. The method according to claim 1, further comprising: determining an allowable continuous current allowable current with the initial charging resistor, turning on the initial charging relay for a predetermined time while controlling the inverter voltage so that the determined continuous current allowable current flows constantly In the step,
Determining the continuous current allowing current based on the power consumption of the initial charging resistor;
Determining a voltage difference between the battery and the inverter through which the determined permissible continuous current can flow based on the determined permissible continuous current;
Determining a voltage command value of the inverter by adding the voltage of the current battery to the determined voltage difference between the battery and the inverter;
Controlling the inverter voltage so that the determined continuous current allowing current flows constantly based on the determined inverter voltage command value;
And turning on the initial charge relay for a predetermined period of time.
제 1 항에 있어서,
상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 크거나 같으면, 전원차단장치 내부 초기 충전 저항 및 초기 충전 릴레이와 병렬 연결된 주 릴레이를 온(on)시키는 단계;
축전지와 전동 및 발전 장치의 사양에 따라 발전 전류 지령치를 결정하고, 상기 축전지의 전압이 축전지의 정격 전압보다 크거나 같아질 때까지, 상기 결정된 발전 전류 지령치를 기반으로 전동 및 발전 장치의 발전 전류를 제어하는 단계;를 더 포함하는 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법.
The method according to claim 1,
If the voltage of the battery is greater than or equal to the voltage of the inverter in the state where the engine is rotating at the idle speed, turning on the main relay connected in parallel with the initial charging resistance and the initial charging relay inside the power interrupter;
The generator current command value is determined according to the specifications of the battery, the electric power and the generator, and the generated current of the electric motor and the generator is calculated based on the determined generator current command value until the voltage of the battery becomes equal to or greater than the rated voltage of the battery Wherein the first excavator is a first excavator and the second excavator is a second excavator.
제 1 항에 있어서,
상기 전동 및 발전 장치는, 영구자석 전동기인 하이브리드 굴삭기의 축전지 초기 충전 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electric power and electric power generation device is a permanent magnet electric motor.
엔진,
상기 엔진의 구동축과 기계적으로 연결된 전동 및 발전 장치,
상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지,
상기 전동 및 발전 장치에 의해 생성된 교류형태의 전기에너지를 직류로 변환하여 상기 축전지에 공급하는 인버터,
상기 인버터와 축전지를 서로 연결하는 전원차단장치, 및
상기 축전지의 초기 충전을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압과 축전지의 전압을 검출하고,
상기 검출된 축전지와 인버터의 전압의 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 크거나 같으면, 상기 초기 충전 저항이 견딜 수 있는 허용 통전 시간을 결정하여, 상기 결정된 허용 통전 시간 동안 상기 초기 충전 저항과 직렬 연결된 초기 충전 릴레이를 온(on)시키며,
상기 축전지와 인버터의 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항으로 가능한 연속 통전 허용 전류를 결정하고, 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하면서, 미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 하이브리드 굴삭기.
engine,
A power generating and generating device mechanically connected to the drive shaft of the engine,
A battery for storing electric energy generated by the electric power generating device,
An inverter for converting an alternating current type electric energy generated by the electric power generating device into a direct current and supplying the direct current to the accumulator,
A power cutoff device for connecting the inverter and the battery to each other, and
And a control unit for controlling initial charging of the battery,
Wherein,
Detecting the voltage of the inverter and the voltage of the battery in a state where the engine rotates at the idle speed,
Determining an allowable energization time that the initial charging resistance can withstand if the difference between the detected voltage of the battery and the voltage of the inverter is greater than or equal to an allowable voltage difference of the initial charging resistance in the power interrupter, The initial charge relay in series with the resistor is turned on,
Determining a permissible continuous current permissible current by the initial charging resistance if the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than an allowable voltage difference of the initial charging resistance inside the power interrupter, And turns on the initial charge relay for a predetermined time while controlling the hybrid excavator.
제 6 항에 있어서,
상기 허용 통전 시간은, 상기 축전지와 인버터의 전압 차 및 초기 충전 저항의 소비전력을 고려하여 결정되는 하이브리드 굴삭기.
The method according to claim 6,
Wherein the allowable energization time is determined in consideration of the voltage difference between the battery and the inverter and the power consumption of the initial charging resistance.
제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 축전지와 인버터의 전압 차가 전원차단장치 내부 초기 충전 저항의 허용 전압 차보다 작으면, 상기 초기 충전 저항의 소비전력을 기준으로 상기 연속 통전 허용 전류를 결정하고,
상기 결정된 연속 통전 허용 전류를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 흐를 수 있는 상기 축전지와 인버터 간 전압 차를 결정하고,
상기 결정된 축전지와 인버터 간 전압 차에 현재 축전지의 전압을 더하여 인버터의 전압 지령치를 결정하고,
상기 결정된 인버터 전압 지령치를 기반으로 상기 결정된 연속 통전 허용 전류가 일정하게 흐르도록 인버터 전압을 제어하고,
미리 정해진 시간 동안 초기 충전 릴레이를 온(on)시키는 하이브리드 굴삭기.
7. The apparatus of claim 6,
Determining the continuous energization permissible current based on the power consumption of the initial charging resistor when the voltage difference between the battery and the inverter is smaller than the allowable voltage difference of the initial charging resistance inside the power interrupter,
Determining a voltage difference between the battery and the inverter through which the determined continuous energization allowable current can flow based on the determined continuous energization allowable current,
Determining a voltage command value of the inverter by adding the voltage of the current battery to the determined voltage difference between the battery and the inverter,
Controlling the inverter voltage so that the determined continuous current allowing current flows constantly based on the determined inverter voltage command value,
A hybrid excavator for turning on an initial charge relay for a predetermined time.
제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 축전지의 전압이, 엔진이 아이들 속도로 회전하는 상태에서의 인버터의 전압보다 크거나 같으면, 전원차단장치 내부 초기 충전 저항 및 초기 충전 릴레이와 병렬 연결된 주 릴레이를 온(on)시키고,
축전지와 전동 및 발전 장치의 사양에 따라 발전 전류 지령치를 결정하고, 상기 축전지의 전압이 축전지의 정격 전압보다 크거나 같아질 때까지, 상기 결정된 발전 전류 지령치를 기반으로 전동 및 발전 장치의 발전 전류를 제어하는 하이브리드 굴삭기.
7. The apparatus of claim 6,
If the voltage of the battery is equal to or higher than the voltage of the inverter in the state in which the engine rotates at the idle speed, the main relay connected in parallel with the initial charging resistance and the initial charging relay in the power interrupter,
The generator current command value is determined according to the specifications of the battery, the electric power and the generator, and the generated current of the electric motor and the generator is calculated based on the determined generator current command value until the voltage of the battery becomes equal to or greater than the rated voltage of the battery Hybrid excavator to control.
제 6 항에 있어서,
상기 전동 및 발전 장치는, 영구자석 전동기인 하이브리드 굴삭기.The method according to claim 6,
Wherein the electric and power generation device is a permanent magnet motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111284366A (en) * 2020-03-02 2020-06-16 山东汽车制造有限公司 Power battery charging heating circuit, control method thereof and electric automobile

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002213272A (en) * 2001-01-16 2002-07-31 Fuji Electric Co Ltd Power system of hybrid electric vehicle
KR100837968B1 (en) * 2007-07-20 2008-06-13 현대자동차주식회사 Method of detecting failure of high voltage relay for automobile
JP2012157136A (en) * 2011-01-25 2012-08-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Hybrid construction machine
KR20140081485A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 현대자동차주식회사 Power net system of fuel cell hybrid vehicle and emergency starting method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002213272A (en) * 2001-01-16 2002-07-31 Fuji Electric Co Ltd Power system of hybrid electric vehicle
KR100837968B1 (en) * 2007-07-20 2008-06-13 현대자동차주식회사 Method of detecting failure of high voltage relay for automobile
JP2012157136A (en) * 2011-01-25 2012-08-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Hybrid construction machine
KR20140081485A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 현대자동차주식회사 Power net system of fuel cell hybrid vehicle and emergency starting method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111284366A (en) * 2020-03-02 2020-06-16 山东汽车制造有限公司 Power battery charging heating circuit, control method thereof and electric automobile

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