KR20100115706A - 하이브리드형 작업기계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 하이브리드형 작업기계에 있어서 복수의 전기부하가 요구하는 전력의 합계가 공급가능한 전력보다 커졌을 때, 한정된 전력을 복수의 전기부하에 적절히 분배하는 것을 과제로 한다.
컨트롤러(30)의 우선도 설정부(32)는 복수의 전기부하 각각에 대해 우선도를 설정한다. 공급전력 산출부(34)는 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 전기부하에 공급가능한 전력을 산출하여 공급가능 전력을 구한다. 합계전력 산출부(36)는 전기부하가 요구하고 있는 전력의 합계를 산출하여 합계전력을 구한다. 전력분배부(38)는 공급가능 전력과 합계전력을 비교하여, 공급가능 전력이 상기 합계전력보다 클 때에는 우선도에 기초하여 각 전기부하에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하고 각 전기부하로의 공급전력을 제한한다.
컨트롤러(30)의 우선도 설정부(32)는 복수의 전기부하 각각에 대해 우선도를 설정한다. 공급전력 산출부(34)는 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 전기부하에 공급가능한 전력을 산출하여 공급가능 전력을 구한다. 합계전력 산출부(36)는 전기부하가 요구하고 있는 전력의 합계를 산출하여 합계전력을 구한다. 전력분배부(38)는 공급가능 전력과 합계전력을 비교하여, 공급가능 전력이 상기 합계전력보다 클 때에는 우선도에 기초하여 각 전기부하에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하고 각 전기부하로의 공급전력을 제한한다.
Description
본 출원은 2009년 4월 20일에 출원된 일본 특허출원 제2009-102322호에 기초한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 중에 참조에 의해 원용되어 있다.
본 발명은 하이브리드형 작업기계에 관한 것으로, 특히 복수의 전기부하를 가지는 하이브리드형 작업기계에 관한 것이다.
하이브리드형 작업기계는 일반적으로 엔진(내연기관)의 출력으로 유압펌프를 구동시켜, 발생된 유압에 의해 작업을 행한다. 그리고 전동발전기를 전동 모터로서 운전해 엔진을 어시스트함으로써 엔진을 효율적으로 운전한다. 전동발전기는 주로 배터리에서 공급되는 전력에 의해 구동된다. 배터리는 충방전식이며, 엔진을 어시스트할 때에는 방전하여 전동발전기에 전력을 공급한다. 한편, 전동발전기가 엔진을 어시스트하지 않을 때에는 전동발전기는 엔진의 동력으로 구동되어 발전기로서 기능한다. 발전기로서 운전된 전동발전기로부터의 전력은 배터리에 충전된다. 이것에 의해 배터리를 항상 어느 정도 충전된 상태로 유지하여 엔진을 어시스트할 수 있게 하고 있다.
이와 같이 하이브리드형 작업기계에서는 엔진을 전동발전기로 어시스트할 수 있기 때문에, 엔진의 최대출력을 작게 해 소형 엔진으로 할 수 있다. 또 엔진의 최대출력보다 큰 출력이 유압펌프에 요구된 경우에는 전동발전기로 어시스트하여 그 요구에 대응할 수 있다.
전동발전기로 엔진을 어시스트하여 유압펌프의 요구에 대응하는 경우, 전동발전기가 엔진을 어시스트하기 위해 출력해야 할 파워를 결정할 필요가 있다. 그래서 유압펌프 요구 파워를 구하여 펌프 요구 파워에 따라 전동발전기가 엔진을 어시스트하기 위해 출력해야 할 전동발전기의 출력 파워의 배분을 결정함과 함께, 엔진의 목표 회전수와 실제 회전수의 편차를 구하여 이 편차가 해소되는 방향으로 파워배분을 보정하는 것이 제안되어 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조.).
하이브리드형 작업기계는 전기부하로서 전동발전기뿐만 아니라 다른 전기부하를 가지고 있는 경우가 많다. 예를 들어 하이브리드형 유압쇼벨의 경우, 다른 전기부하로서 선회용 전동기, 주행용 전동기, 리프팅 마그넷 등이 있다.
이들 전기부하는 주로 배터리로부터 전력이 공급되어 구동된다. 그러나 배터리로부터의 전력공급량은 배터리의 방전능력이나 충전량에 따라 제한이 있어, 복수의 전기부하가 동시에 큰 전력을 요구한 경우에는 모든 전기부하에 대해 요구대로의 전력을 공급할 수 없을 우려가 있다.
그래서 복수의 전기부하가 요구하는 전력의 합계가 공급가능한 전력보다 커졌을 때, 한정된 전력을 복수의 전기부하에 어떻게 공급할지 결정해 두어야 한다.
상기 서술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 유압펌프를 구동하는 엔진과, 이 엔진을 어시스트하는 전동발전기와, 복수의 전기부하와, 이 전동발전기 및 이 전기부하에 전력을 공급하는 축전부와, 상기 엔진, 상기 전동발전기, 상기 전기부하 및 상기 축전부를 제어하는 제어부를 가지며, 이 제어부는, 상기 복수의 전기부하 각각에 대해 우선도를 설정하는 우선도 설정부와, 상기 전동발전기 및 상기 축전부로부터 상기 전기부하에 공급가능한 전력을 산출하여 공급가능 전력을 구하는 공급전력 산출부와, 상기 전기부하가 요구하고 있는 전력의 합계를 산출하여 합계전력을 구하는 합계전력 산출부와, 상기 공급가능 전력과 상기 합계전력을 비교하여, 상기 공급가능 전력이 상기 합계전력보다 클 때에는 상기 우선도에 기초하여 각 전기부하에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하고 각 전기부하로의 공급전력을 제한하는 전력분배부를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계가 제공된다.
상기 서술한 하이브리드형 작업기계에 있어서, 상기 전력분배부는 상기 우선도가 가장 높은 전기부하에 대해 공급전력이 제한되지 않도록 분배비율을 결정하는 것이 바람직하다. 또한 상기 전력분배부는 상기 우선도가 가장 높은 전기부하로부터의 요구 전력이 공급가능 전력보다 클 때에는 공급가능 전력 전부가 상기 우선도가 가장 높은 전기부하에 공급되도록 분배비율을 결정하는 것이 바람직하다. 또한 상기 전력분배부는 상기 우선도가 동일한 전기부하가 복수 존재할 때에는 상기 우선도가 동일한 복수의 전기부하로부터의 전력 요구의 비율에 따라 상기 우선도가 동일한 복수의 전기부하 각각에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하는 것으로 해도 된다. 그리고 상기 우선도 설정부는 상기 복수의 전기부하에 리프팅 마그넷이 포함되는 경우에는 이 리프팅 마그넷에 가장 높은 우선도를 설정하는 것으로 해도 된다.
상기 서술한 발명에 의하면, 복수의 전기부하로부터의 요구 전력의 합계가 전기부하에 대해 공급가능한 전력보다 큰 경우, 공급가능한 전력을 각 전기부하의 특성이나 운전조건을 고려하면서 각 전기부하에 적절히 분배할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 의한 하이브리드형 작업기계의 일례인 하이브리드형 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 하이브리드형 쇼벨의 구동계 및 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 축전부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 전기부하 출력 제한 기능을 행하는 전력분배 처리의 플로우차트이다.
도 5는 도 4에서의 스텝 S1∼S3을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 4에서의 스텝 S8을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 컨트롤러에서의 전력분배 제한 기능을 기능 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명을 적용할 수 있는 시리즈 방식의 하이브리드형 작업기계인 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 유압쇼벨의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 하이브리드형 쇼벨의 구동계 및 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 축전부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 전기부하 출력 제한 기능을 행하는 전력분배 처리의 플로우차트이다.
도 5는 도 4에서의 스텝 S1∼S3을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 4에서의 스텝 S8을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 컨트롤러에서의 전력분배 제한 기능을 기능 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명을 적용할 수 있는 시리즈 방식의 하이브리드형 작업기계인 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 유압쇼벨의 구성을 나타내는 블록도이다.
다음에 본 발명의 한 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명이 적용되는 하이브리드형 작업기계로는, 배터리로부터의 전력에 의해 구동하는 전동발전기로 엔진을 어시스트하면서 유압펌프를 구동하고, 유압펌프에서 발생된 유압으로 작업을 행하는 유압식 작업기계라면 어떠한 작업기계여도 된다. 그러한 하이브리드형 작업기계로서 예를 들어 파워 쇼벨, 리프팅 마그넷, 크레인, 휠로더 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 의한 하이브리드형 작업기계의 일례인 하이브리드형 쇼벨의 측면도이다. 하이브리드형 쇼벨의 하부 주행체(1)에는 선회 기구(2)를 개재하여 상부 선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)로부터 붐(4)이 연장되며 붐(4)의 선단에 암(5)이 접속된다. 그리고 암(5)의 선단에 버킷(6)이 접속된다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은 붐 실린더(7), 암 실린더(8) 및 버킷 실린더(9)에 의해 각각 유압구동된다. 또한 상부 선회체(3)에는 캐빈(10) 및 동력원(도시생략)이 탑재된다.
도 2는 도 1에 나타내는 하이브리드형 쇼벨의 구동계 및 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압 유압라인은 굵은 실선, 전기구동계는 가는 실선, 전기제어계는 점선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11) 및 어시스트 구동부로서의 전동발전기(M/G)(12)는 모두 증력기 및 감속기로서 기능하는 스플리터(13)의 입력축에 접속되어 있다. 스플리터(13)의 출력축에는 유압펌프(14)가 접속되어 있다. 유압펌프(14)에는 고압 유압라인(16)을 개재하여 컨트롤 밸브(17)가 접속되어 있다.
컨트롤 밸브(17)는 유압계를 제어하는 제어장치이다. 컨트롤 밸브(17)에는 붐 실린더(7), 암 실린더(8) 및 버킷 실린더(9)가 고압 유압라인을 개재하여 접속된다.
전동발전기(12)는 인버터(18)를 개재하여 배터리를 포함한 축전부(19)에 접속되어 있다. 또한 축전부(19)에는 인버터(20)를 개재하여 선회용 전동기(선회 모터)(21)가 접속되어 있다. 선회용 전동기(21)는 하이브리드형 쇼벨에서의 전기부하이다. 그리고 축전부(19)에는 인버터(22)를 개재하여 주행용 전동기(주행 모터)(23)가 접속되어 있다. 주행용 전동기(23)도 하이브리드형 쇼벨에서의 전기부하이다.
또 축전부(19)에는 드라이버(24)를 개재하여 리프팅 마그넷(25)이 접속되어 있다. 리프팅 마그넷(25)은 옵션으로서 하이브리드형 쇼벨에 장착되는 툴이며, 버킷(6) 대신에 암(5)의 선단에 장착된다. 리프팅 마그넷(25)을 장착한 경우는 하이브리드형 쇼벨은 쇼벨이 아니라 철강재 등의 운반기로서 기능한다.
여기서 축전부(19)에 관해 설명한다. 도 3은 축전부(19)의 구성을 나타내는 블록도이다. 축전부(19)는 일정 전압 축전부로서의 DC 버스(110), 축전제어부로서의 승강압 컨버터(100) 및 변동 전압 축전부로서의 배터리(120)에 의해 구성된다.
승강압 컨버터(100)는 DC 버스(110)와 배터리(120) 사이에 접속되어 있으며, DC 버스(110)의 전압이 일정한 범위 내에 들어가도록 승압 또는 강압을 전환하는 제어를 한다. 예를 들어, 전동발전기(12)가 전동(어시스트) 운전을 하는 경우에는, 인버터(18)를 개재하여 전동발전기(12)에 전력을 공급할 필요가 있기 때문에 승강압 컨버터(100)는 DC 버스(110) 전압을 승압한다. 한편 전동발전기(12)가 발전운전을 하는 경우에는, 발전된 전력을 인버터(18)를 개재하여 배터리(120)에 공급하여 충전하기 때문에 승강압 컨버터(100)는 DC 버스(110)의 전압을 강압한다. 이것은 선회용 전동기(21) 및 주행용 전동기(23)의 역행(力行)운전과 회생운전에서도 마찬가지이다.
전동발전기(12)는 엔진(11)의 부하 상태에 따라 운전 상태가 전환되고, 선회용 전동기(21)는 상부 선회체(3)의 선회 동작에 따라 운전 상태가 전환되며, 주행용 전동기(23)는 주행 동작에 따라 운전 상태가 전환되기 때문에, 전동발전기(12), 선회용 전동기(21) 및 주행용 전동기(23)에는 어느 하나가 전동(어시스트)운전 또는 역행운전을 하고, 어느 하나가 발전운전 또는 회생운전을 하는 상황이 생길 수 있다. 이 때문에, 승강압 컨버터(100)는 전동발전기(12), 선회용 전동기(21) 및 주행용 전동기(23)의 운전 상태에 따라 DC 버스(110)의 전압을 일정한 범위 내에 들어가도록 승압 동작과 강압 동작을 전환하는 제어를 한다.
DC 버스(110)는 인버터(18, 20, 22)와 승강압 컨버터(100) 사이에 배치되어 있고, 배터리(120)와, 전동발전기(12), 선회용 전동기(21) 및 주행용 전동기(23)와의 사이에서 큰 전력(큰 전류)을 주고받을 수 있게 구성되어 있다. 또 본 실시형태에서는 리프팅 마그넷(25)을 구동하는 드라이버(24)도 DC 버스(110)에 접속되어 있으며, DC 버스(110)로부터 드라이버(24)를 개재하여 리프팅 마그넷(25)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(120)는 충방전 가능한 축전기 또는 전지이면 되지만, 본 실시형태에서는 배터리(120)로서 커패시터(전기 이중층 콘덴서)가 이용된다. 배터리(120)와 컨버터(100) 사이에는 배터리(120)의 전압을 검출하는 전압 센서(112)가 형성된다. 전압 센서(112)가 검출한 배터리(120)의 전압은 컨트롤러(30)에 공급된다.
도 2로 돌아가 설명을 계속한다. 하이브리드형 쇼벨의 캐빈(10)에는 조작장치(26)가 형성되어 있다. 조작장치(26)는 운전자가 작업을 하기 위해 조작하는 조작레버군(26a)과, 운전 상태 등의 각종 정보를 표시하거나 조작 지령이나 입력정보를 입력하거나 할 수 있는 조작패널(26b)을 가지고 있다. 조작레버군(26a)을 조작함으로써 생성되는 동작지령은 유압을 제어하는 컨트롤 밸브(17)에 공급된다. 컨트롤 밸브(17)는 동작지령에 기초하여 유압밸브를 제어하고, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9) 등을 구동시킨다.
조작 레버군(26a)을 조작함으로써 생성된 동작지령 및 조작패널(26b)로부터 입력된 입력정보는 하이브리드형 쇼벨의 운전을 제어하는 제어부인 컨트롤러(30)에도 공급된다. 컨트롤러(30)는 프로세서나 메모리를 가지는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성된다. 컨트롤러(30)의 구성 및 기능에 대해서는 후술한다.
여기서, 제어부로서의 컨트롤러(30)에는 각 구동부의 상태를 나타내는 정보가 공급된다. 먼저 엔진(11)의 회전 속도는 엔진의 출력축에 형성된 속도 센서(40)에 의해 검출되며, 검출된 속도치는 컨트롤러(30)에 공급된다. 또 유압펌프(14)에서 토출된 작동유의 압력 및 유량은 고압 유압라인(16)에 형성된 압력·유량 센서(41)에 의해 검출되며, 검출된 압력치 및 유량치는 컨트롤러(30)에 공급된다.
선회용 전동기(21)의 회전 속도는 선회용 전동기(21)에 형성된 속도 센서(42)에 의해 검출되며, 검출된 속도치는 컨트롤러(30)에 공급된다. 주행용 전동기(23)의 회전 속도는 주행용 전동기(23)에 형성된 속도 센서(43)에 의해 검출되며, 검출된 속도치는 컨트롤러(30)에 공급된다. 또한 리프팅 마그넷(25)에 공급되는 전압 및 전류는 드라이버(24)와 리프팅 마그넷(25) 사이에 형성된 전압 센서(44) 및 전류 센서(45)에 의해 검출되며, 검출된 전압치 및 전류치는 컨트롤러(30)에 공급된다.
이상의 구성을 가지는 하이브리드형 쇼벨에 있어서, 각 부의 구동 제어는 컨트롤러(30)에 의해 행해진다. 상기 서술한 바와 같이 하이브리드형 쇼벨은 축전부(19)로부터의 전력에 의해 구동되는 선회용 전동기(21), 주행용 전동기(23), 리프팅 마그넷(25)과 같이 복수의 전기부하를 가지고 있다.
이들 전기부하는 운전자의 조작에 의해 각각 별개로 구동할 수 있다. 예를 들어, 조작레버군(26a)을 조작하여, 리프팅 마그넷(25)에 의해 재료를 흡착해 들어 올리면서 주행하고, 또한 상부 선회체(3)를 선회시키는 것 같은 조작을 행할 수도 있다. 이 경우, 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21) 모두가 작동하려고 하여 전력을 요구한다. 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21)가 요구하는 전력의 합계가 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 공급가능한 전력 이하이면, 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21) 모두에 대해 요구하는 전력을 공급하여 구동할 수 있다. 그러나 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21)가 요구하는 전력의 합계가 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 공급가능한 전력보다 커지는 경우도 있을 수 있다. 그러한 경우에는 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 공급가능한 전력을 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21)에 적절히 배분할 필요가 생긴다.
그래서 본 실시형태에서는, 복수의 전기부하인 리프팅 마그넷(25), 주행용 전동기(23) 및 선회용 전동기(21)에 대해 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 공급가능한 전력이 적절히 배분되도록 각 전기부하에 실제로 공급하는 전력을 컨트롤러(30)가 제어한다. 이하, 각 전기부하에 실제로 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤러(30)의 기능에 대해 설명한다. 또한 도 2의 컨트롤러(30) 내에는 컨트롤러(30)의 제어기능이 나타나 있다.
먼저 컨트롤러(30)가 행하는 전기부하계의 제어기능에 대해 설명한다. 도 2의 컨트롤러(30) 내의 기능을 참조하면, 컨트롤러(30)는 전동발전기(12)의 출력을 제어하는 출력 제어 기능(50)을 가지고 있다. 출력 제어 기능(50)은 인버터(18)를 제어함으로써 전동발전기(12)의 구동을 제어하고, 전동발전기(12)를 전동기로서 기능시켜 엔진(11)을 어시스트시키거나 발전기로서 기능시켜 발전시키거나 한다.
또한 컨트롤러(30)는 선회용 전동기(21)의 구동을 제어하는 속도 제어 기능(51)을 가지고 있다. 속도 제어 기능(51)은 속도 센서(42)로부터의 속도 검출치에 기초하여 인버터(20)를 제어함으로써 선회용 전동기(21)의 회전 속도를 제어한다. 그리고 컨트롤러(30)는 주행용 전동기(23)의 구동을 제어하는 속도 제어 기능(52)을 가진다. 속도 제어 기능(52)은 속도 센서(43)로부터의 속도 검출치에 기초하여 인버터(22)를 제어함으로써 주행용 전동기(23)의 회전 속도를 제어한다. 그리고 컨트롤러(30)는 리프팅 마그넷(25)의 작동을 제어하는 전압 제어 기능(53)을 가진다. 전압 제어 기능(53)은 전압 센서(44)로부터의 전압검출치 및 전류 센서(45)로부터의 전류 검출치에 기초하여 드라이버(24)를 제어함으로써 리프팅 마그넷(25)에 인가하는 전압을 제어한다.
이상과 같이 컨트롤러(30)는 전기부하의 각각의 구동을 제어하는 기능을 가지고 있다.
또한 컨트롤러(30)는 전기부하 요구 출력 산출 기능(54)을 가지고 있다. 전기부하 요구 출력 산출 기능(54)은 선회용 전동기(21)의 속도 제어 기능(51)으로부터 얻어지는 요구 전력과, 주행용 전동기(23)의 속도 제어 기능(52)으로부터 얻어지는 요구 전력과, 리프팅 마그넷(25)의 전압 제어 기능(53)으로부터 얻어지는 요구 전력을 합산하고, 합산해서 얻어진 합계 요구 전력치(Pelcreq)를 출력조건 산출 및 동력 분배 기능(60)에 통지한다.
한편 컨트롤러(30)는 유압부하 요구 출력 산출 기능(55)을 가지고 있다. 유압부하 요구 출력 산출 기능(55)은 압력·유량 센서(41)로부터 공급되는 압력치 및 유량치에 기초하여 유압부하가 요구하고 있는 동력을 산출한다. 유압부하 요구 출력 산출 기능(55)이 산출한 유압부하 요구 출력은 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)에 통지된다.
출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)은 엔진(11)의 속도 센서(40)로부터 통지되는 속도 검출치에 기초하여 엔진(11)의 최대출력(출력가능한 값)을 결정한다. 또 동력 분배 기능(60)은 축전부(19)의 전압 센서(112)로부터 통지되는 전압검출치에 기초하여 배터리의 최대 방전 전력 및 최대 충전 전력을 결정한다. 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)은 결정한 엔진 최대출력, 배터리 최대 방전 전력, 배터리 최대 충전 전력과, 유압부하 요구 출력, 전기부하 요구 출력에 기초하여 전동발전기(12)의 출력지령과 유압부하 출력 제한치, 전기부하 출력 제한치를 결정한다. 이것에 의해, 전동발전기(12)로부터 공급가능한 전력이 결정된다. 유압부하 출력 제한 기능(56)은 유압펌프(14)의 출력을 산출하여 유압부하 출력 제한치가 되도록, 유압펌프(14)의 마력비례밸브 전류를 제어한다. 전동발전기(12)의 출력 제어 기능(50)은 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)이 산출한 전동발전기(12)의 출력지령에 기초하여 인버터(18)를 제어한다.
그리고 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)은 산출한 전기부하 출력 제한치(Pelclmt)를 전기부하 출력 제한 기능(57)에 통지한다. 전기부하 출력 제한 기능(57)은, 통지된 합계 요구 전력치(Pelcreq) 미만의 경우, 각 전기부하(즉, 선회용 전동기(21), 주행용 전동기(23) 및 리프팅 마그넷(25))에 대해 공급하는 전력을 제한하기 위한 출력 제한치를 생성하고, 선회용 전동기(21)의 속도 제어 기능(51), 주행용 전동기(23)의 속도 제어 기능(52) 및 리프팅 마그넷(25)의 전압 제어 기능(53)에 통지한다. 선회용 전동기(21)의 속도 제어 기능(51), 주행용 전동기(23)의 속도 제어 기능(52) 및 리프팅 마그넷(25)의 전압 제어 기능(53)은 통지된 출력 제한치를 만족하도록 선회용 전동기(21)의 인버터(20), 주행용 전동기(23)의 인버터(22) 및 리프팅 마그넷(25)의 드라이버(24)를 제어한다.
또한 전기부하 출력 제한치(Pelclmt)가 합계 요구 전력치(Pelcreq) 이상인 경우는, 각 전기부하의 출력 제한을 행할 필요는 없다. 따라서 주행용 전동기(23)의 속도 제어 기능(52) 및 리프팅 마그넷(25)의 전압 제어 기능(53)은 선회용 전동기(21), 주행용 전동기(23) 및 리프팅 마그넷(25)이 요구한 대로의 전력을 공급하도록 선회용 전동기(21)의 인버터(20), 주행용 전동기(23)의 인버터(22) 및 리프팅 마그넷(25)의 드라이버(24)를 각각 제어한다.
여기서 상기 서술한 전기부하 출력 제한 기능(57)이 행하는 제한 지령의 생성에 대해 설명한다. 출력 제한치(Pelclmt)가 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)으로부터 통지되면, 전기부하 출력 제한 기능(57)은 먼저 출력 제한치(Pelclmt)를 각 전기부하에 분배한다. 이 분배는 각 전기부하에 설정되어 있는 우선도에 기초하여 행해진다. 각 전기부하의 우선도는 미리 결정되어 컨트롤러(30)에 정보로서 저장되어 있다. 우선도는 조작장치(26)의 조작패널(26b)을 통하여 운전자 등이 입력하거나 변경할 수도 있다.
본 실시형태에서는 리프팅 마그넷(25)에 대해 「우선도 1」이 설정되고, 선회용 전동기(21) 및 주행용 전동기(23)에 대해 동일한 우선도 2가 설정되어 있는 것으로 한다. 우선도의 숫자가 작은 쪽이 우선적으로 전력을 공급해야 하는 것을 나타낸다. 본 실시형태에서는 「우선도 1」이 설정되어 있는 전기부하에는 공급하는 전력을 제한하지 않고 요구 그대로의 전력을 공급하는 것으로 한다. 「우선도 2」가 설정된 전기부하에는 공급가능한 전력에서 「우선도 1」이 설정된 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 만큼의 전력이 공급된다. 동일한 우선도가 설정된 전기부하가 복수 있는 경우에는 그들 전기부하의 요구 전력에 비례하여 공급할 수 있는 전력을 배분한다.
도 4는 전기부하 출력 제한 기능(57)이 행하는 전력분배 처리의 플로우차트이다. 출력 제한치(Pelclmt)가 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)으로부터 공급되면, 전기부하 출력 제한 기능(57)은 먼저 스텝 S1에서 최고 우선도의 전기부하를 선택한다. 본 실시형태의 경우, 리프팅 마그넷(25)에 최고 우선도인 「우선도 1」이 설정되어 있으며, 스텝 S1에서 리프팅 마그넷(25)이 선택된다. 리프팅 마그넷(25)은 전자석에 의해 구성되고, 전력(전류)이 공급됨으로써 자력을 발생시켜 철강재 등을 흡착해 지지한다. 따라서 리프팅 마그넷(25)에 공급하는 전력(전류)이 제한되면 자력이 약해지고, 작업성이 저하된다. 이 때문에 리프팅 마그넷(25)에 공급하는 전력은 제한하지 않는 것으로 하며, 리프팅 마그넷(25)에 「우선도 1」이 설정되어 있다.
스텝 S1에서 「우선도 1」이 설정되어 있는 리프팅 마그넷(25)이 선택되면, 계속해서 스텝 S2에서 선택된 전기부하가 복수 있는지 아닌지에 대해 판정된다. 즉, 최고 우선도의 부하가 복수인지 아닌지가 판정된다. 스텝 S2에서 선택된 전기부하가 복수는 아니라고, 즉 단수라고 판정되면 처리는 스텝 S3으로 진행된다. 스텝 S3에서는, 공급가능한 전력을 선택된 전기부하에 분배한다. 본 실시형태에서는 「우선도 1」이 설정되어 있는 전기부하는 리프팅 마그넷(25)뿐이며 선택된 전기부하는 단수이므로, 스텝 S3에서 리프팅 마그넷(25)에 대해서만 공급가능한 전력이 분배된다. 통상 리프팅 마그넷(25)에 공급해야 할 전력은 전동발전기(12) 및 축전부(19)가 공급가능한 전력(즉, 출력 제한치(Pelclmt))보다 작기 때문에, 리프팅 마그넷(25)이 요구하는 전력이 그대로 리프팅 마그넷(25)에 실제로 공급되는 전력이 된다.
도 5는 상기 서술한 스텝 S1∼S3을 설명하기 위한 도이다. 도 5에 있어서, 주행용 전동기(23)의 요구 전력과 선회용 전동기(21)의 요구 전력과 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력이 막대그래프로 나타나 있다. 그 옆에는 주행용 전동기(23)의 요구 전력(Ptrvreq)과 선회용 전동기(21)의 요구 전력(Pswgreq)과 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력(Plmgreq)을 합계한 전력, 즉 전기부하 요구 출력 산출 기능(54)으로 산출한 합계 요구 전력(Pelcreq)이 막대그래프로 나타나 있다. 전력 분배 처리가 행해진다고 하는 것은 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)으로부터 공급되는 출력 제한치(Pelclmt)가 합계 요구 전력치(Pelcreq) 이하인 것을 의미한다. 도 5에 있어서, 합계 요구 전력(Pelcreq)을 나타내는 막대그래프에 출력 제한치(Pelclmt)가 점선으로 나타나 있다.
여기서, 스텝 S1에서 선택된 「우선도 1」의 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력(Plmgreq)은 출력 제한치(Pelclmt) 이하이며, 일점 쇄선으로 나타내는 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력(Plmgreq)이 그대로 리프팅 마그넷(25)에 실제로 공급하는 전력(Plmglmt)이 된다. 이와 같이 「우선도 1」의 전기부하에는 제한없이 전력이 공급된다.
한편 스텝 S2에서 선택된 전기부하가 복수라고 판정되면 처리는 스텝 S4로 진행된다. 스텝 S4에서는 공급가능한 전력을 선택된 복수의 전기부하에 분배한다. 공급가능한 전력의 분배 방법은 상기 서술한 것과 같이 동일한 우선도가 설정된 전기부하가 복수 있는 경우에는 그들 전기부하의 요구 전력에 비례하여 공급할 수 있는 전력을 배분하는 방법이다. 또한 최고 우선도인 「우선도 1」을 설정하는 전기부하에는 요구 그대로의 전력을 항상 공급하는 것이 바람직하고, 「우선도 1」을 설정하는 전기부하는 1개(단수)로 해 두는 것이 바람직하다. 따라서 통상은 스텝 S4로는 진행되지 않고 스텝 S3에서 스텝 S5로 진행되게 된다.
스텝 S5에서는 「우선도 1」 다음으로 높은 우선도의 전기부하, 즉 「우선도 2」로 설정된 전기부하를 선택한다. 본 실시형태에서는 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21)가 동일한 「우선도 2」로 설정되어 있으며, 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21)가 선택된다. 계속해서 스텝 S6에서 선택된 전기부하가 복수 있는지에 대해 판정된다.
스텝 S6에서 선택된 전기부하가 단수라고 판정되면, 처리는 스텝 S7로 진행된다. 스텝 S7에서는, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 스텝 S3에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력이, 선택된 전기부하에 공급된다. 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 스텝 S3에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력은, 도 5에 있어서의 합계 요구 전력치(Pelcreq)의 막대그래프에서 2점쇄선으로 나타내는 부분에 상당한다. 스텝 S6에서 선택된 전기부하의 요구 전력이, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지의 전력 이하이면, 스텝 S6에서 선택된 전기부하에는 요구한 전력 그대로의 전력이 공급된다. 한편 스텝 S6에서 선택된 전기부하의 요구 전력이, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지의 전력보다 큰 경우에는, 스텝 S6에서 선택된 전기부하에 공급하는 전력은 제한되며, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력만이 스텝 S6에서 선택된 전기부하에 공급된다.
한편, 스텝 S6에서 선택된 전기부하가 복수라고 판정되면, 처리는 스텝 S8로 진행된다. 스텝 S8에서는, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 스텝 S3에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력이 선택된 복수의 전기부하에 공급된다. 스텝 S6에서 선택된 복수의 전기부하의 요구 전력의 합계가, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력 이하이면, 스텝 S6에서 선택된 복수의 전기부하에는 요구한 전력과 동일한 전력이 공급된다. 한편 스텝 S6에서 선택된 복수의 전기부하의 요구 전력의 합계가, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력보다 큰 경우에는, 스텝 S6에서 선택된 복수의 전기부하에 공급하는 전력은 제한되며, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력이 선택된 복수의 전기부하에 분배된다. 이 분배 방법은, 상기 서술한 바와 같이 전기부하의 요구 출력의 크기에 비례하여 분배한다고 하는 방법이다.
본 실시형태에서는 「우선도 1」 다음의 「우선도 2」가 설정된 전기부하로서 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21)가 있으므로, 스텝 S5에서는 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21) 2개의 전기부하가 선택된다. 그리고 스텝 S6에서 선택된 전기부하가 복수라고 판정되고, 처리는 스텝 S8로 진행된다. 스텝 S8에서는 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력이 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21)에 분배된다.
도 6은 상기 서술한 스텝 S8을 설명하기 위한 도이다. 도 6에 있어서, 주행용 전동기(23)의 요구 전력과 선회용 전동기(21)의 요구 전력과 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력이 막대그래프로 나타나 있다. 그 옆에는 주행용 전동기(23)의 요구 전력(Ptrvreq)과 선회용 전동기(21)의 요구 전력(Pswgreq)과 리프팅 마그넷(25)의 요구 전력(Plmgreq)을 합계한 전력, 즉 전기부하 요구 출력 산출 기능(54)으로 산출한 합계 요구 전력치(Pelcreq)가 막대그래프로 나타나 있다. 스텝 S8에서 전력분배 처리가 행해진다고 하는 것은 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)으로부터 공급되는 출력 제한치(Pelclmt)가 합계 요구 전력치(Pelcreq) 이하인 것을 의미한다. 도 6에 있어서, 합계 요구 전력치(Pelcreq)를 나타내는 막대그래프에 출력 제한치(Pelclmt)가 점선으로 나타나 있다. 또 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력이 이점쇄선으로 나타나 있다.
스텝 S8의 분배 처리에서는, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력(2점쇄선으로 나타내는 부분)이 주행용 전동기(23)와 선회용 전동기(21)의 요구 전력의 크기에 비례하여 분배된다. 도 6에 있어서 주행용 전동기(23)에 분배된 전력(Ptrvlmt)은 간격이 좁은 점선으로 나타나고, 선회용 전동기(21)에 분배된 전력(Pswglmt)은 일점쇄선으로 나타나 있다. 공급가능한 전력에 여유가 없기 때문에, 주행용 전동기(23)에 실제로 공급하는 전력(Ptrvlmt)은 요구 전력(Ptrvreq)보다 작게 제한되고, 선회용 전동기(21)에 실제로 공급하는 전력(Pswglmt)도 요구 전력(Pswgreq)보다 작게 제한되어 있는 것을 알 수 있다.
즉, 공급가능한 전력(Pelclmt)에서 「우선도 1」의 전기부하에 공급하는 전력을 뺀 나머지 전력은 주행용 전동기(23)의 요구 전력(Ptrvreq)과 선회용 전동기(21)의 요구 전력(Pswgreq)의 비(X:Y)로 나눌 수 있고, 주행용 전동기(23)의 요구 전력(Ptrvreq)의 비율 X에 상당하는 전력(Ptrvlmt)이 주행용 전동기(23)에 분배되고, 선회용 전동기(21)의 요구 전력(Pswgreq)의 비율 Y에 상당하는 전력(Pswglmt)이 선회용 전동기(21)에 분배된다.
스텝 S8의 처리가 종료되면, 이후, 선택해야 할 전기부하가 없어질 때까지 스텝 S5∼스텝 S8의 처리가 반복 행해진다.
도 7은 상기 서술한 컨트롤러(30)에서의 전력분배 제한 기능을 기능 블록으로 나타낸 블록도이다. 도 7에 있어서, 컨트롤러(30)의 모든 기능 중 전력분배 제한 기능을 실시하는 부분만 기능 블록으로 나타나 있다.
컨트롤러(30)의 우선도 설정부(32)는 표시패널(26b)을 통하여 입력된 정보에 기초하여 각 전기부하에 대해 우선도를 설정한다. 우선도는 미리 결정되어 컨트롤러(30) 내에 우선도 정보로서 저장되어 있어도 된다. 우선도 설정부(32)는 도 2의 조작패널(26b)로부터 전기부하 출력 제한 기능(57)을 향하는 점선 화살표에 상당한다.
컨트롤러(30)의 공급전력 산출부(34)는 전동발전기(12)의 출력 상태와 축전부(19)의 출력 상태에 기초하여 전동발전기(12) 및 축전부(19)로부터 전기부하에 공급가능한 전력을 산출해 공급가능 전력치를 산출한다. 전동발전기(12)의 출력 상태는 유압부하 요구 출력과 엔진의 출력에 기초하여 구할 수 있다. 전동발전기(12)의 출력 상태는, 도 2의 컨트롤러(30)에 있어서, 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)이, 엔진(11)의 속도 센서(40)로부터의 속도 검출치와 유압부하 요구 출력 산출 기능(55)으로부터의 유압부하 요구에 기초하여 구할 수 있다. 축전부의 출력 상태는, 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)이, 축전부(19)의 전압 센서(112)로부터의 전압검출치에 기초하여 구할 수 있다. 이와 같이 공급전력 산출부(34)는 도 2의 컨트롤러(30)에서의 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)의 일부에 상당한다.
컨트롤러(30)의 합계전력 산출부(36)는 각 전기부하의 요구 전력을 합계하는 부분이며, 도 2의 컨트롤러(30)에서의 전기부하 요구 출력 산출 기능(54)에 상당한다. 즉, 합계전력 산출부(36)는 선회용 전동기(21)의 속도 제어 기능(51)과 주행용 전동기(23)의 속도 제어 기능(52)과 리프팅 마그넷(25)의 전압 제어 기능(53)으로부터 공급되는 요구 전력을 합산한 합계전력치로서 합계 요구 전력치(Pelcreq)를 구한다.
컨트롤러(30)의 전력분배부(38)는 공급전력 산출부(34)로부터 공급되는 공급가능 전력치와 합계전력 산출부(36)로부터 공급되는 합계전력치를 비교하여, 합계전력치가 공급가능 전력치보다 큰지 아닌지 판정한다. 이 판정은 도 2에서의 컨트롤러(30)의 출력 조건 산출 및 동력 분배 기능(60)의 일부에 상당한다. 그리고 합계전력치가 공급가능 전력치보다 큰 경우에는 전력분배부(38)는 우선도 설정부(32)로부터 공급되는 우선도에 기초하여 각 전기부하에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하고, 각 전기부하로의 공급전력을 제한하기 위한 제한 지령을 출력한다. 이 기능은 도 2에서의 컨트롤러(30)의 전기부하 출력 제한 기능(57)에 상당한다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 복수의 전기부하가 요구하는 전력의 합계가 공급가능한 전력보다 커졌을 때, 각 전기부하의 특성이나 운전조건을 고려해 우선도를 설정해 두는 것에 의해 공급가능한 한정된 전력을 각 전기부하에 적절하게 분배할 수 있다.
또한 상기 서술한 실시형태에서는 리프팅 마그넷(25)에 대해 「우선도 1」을 설정했지만, 리프팅 마그넷을 반드시 최고 우선도로 할 필요는 없다. 우선도는 운전조건이나 조작자의 의향에 따라 적당히 설정할 수 있다. 단, 조작자가 용이하게 우선도를 변경할 수 없게 해 두는 것이 바람직하다.
또한 상기 서술한 실시형태에서는 패럴렐 방식의 하이브리드형 작업기계를 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이른바 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 작업기계에 적용할 수도 있다.
도 8은 본 발명을 적용할 수 있는 시리즈 방식의 하이브리드형 작업기계인 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 유압쇼벨의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 8에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 유압라인은 굵은 실선, 전기 구동계는 가는 실선, 전기 제어계는 점선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부(211)의 엔진(212)은 발전부(213)의 발전기(214)를 구동한다. 발전기(214)에 의해 생성된 전력은 발전부(213)의 인버터(215)를 개재하여 축전부(216)에 공급된다. 축전부(216)에 공급된 전력은 컨버터(도시생략)에 의해 축전기로서의 배터리(도시생략)에 공급된다. 이것에 의해 배터리가 충전된다.
배터리로부터 전력공급을 받아 구동되는 전기부하계(220)에는 선회용 전동기(221)와 펌프구동용 전동기(222)가 형성되어 있다. 선회용 전동기(221)는 선회기구를 구동해 상부 선회체를 선회시키기 위한 모터이다. 선회용 전동기(221)에는 배터리로부터 인버터(223)를 개재하여 전력이 공급된다.
펌프구동용 전동기(222)에도 인버터(224)를 개재하여 배터리로부터 전력이 공급된다. 펌프구동용 전동기(222)는 유압부하계(225)의 유압펌프(226)를 구동하기 위한 모터이다.
유압펌프(226)에서 발생한 유압은 컨트롤 밸브(227)를 개재하여 버킷 실린더(209), 암 실린더(208), 붐 실린더(207), 주행(우측) 모터(228) 및 주행(좌측) 모터(229) 각각에 공급된다. 버킷 실린더(209)는 버킷을 구동하기 위한 유압 실린더이다. 암 실린더(208)는 암을 구동하기 위한 유압 실린더이다. 붐 실린더(207)는 붐(4)을 구동하기 위한 유압 실린더이다.
주행(우측) 모터(228)는 하부 주행체 우측의 크롤러를 구동하기 위한 발전가능한 전동 모터이며, 주행(좌측) 모터(229)는 하부 주행체 좌측의 크롤러를 구동하기 위한 발전가능한 전동 모터이다. 주행 모터(228, 229)의 구동은 인버터(230)에 의해 제어된다. 또한 리프팅 마그넷(232)은 드라이버(234)에 의해 제어된다.
또한 배터리로서 전기 이중층 커패시터와 같은 축전기를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 다른 충방전가능한 축전기를 이용해도 된다. 축전기는 단자간 전압으로부터 축전율 SOC를 용이하게 구할 수 있다는 이점을 가진다. 또한 배터리의 단자간 전압을 검출하기 위한 전압검출기(도시생략)가 배터리의 단자에 접속되어 있다.
컨트롤러(240)는 인버터(215, 223, 224) 및 컨버터(도시생략)를 제어하여 발전기(214)로부터 배터리로의 공급전력(배터리의 충전량) 및 배터리로부터 전기부하계(220)로의 공급전력(배터리의 방전량)을 제어한다. 또한 컨트롤러(240)는 전압검출기(230)로부터의 검출 전압에 기초하여 배터리의 축전율 SOC를 구하고, 구한 축전율 SOC에 기초하여 배터리의 출력(충방전량)을 제어한다.
상기 서술한 구성의 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 유압쇼벨에 있어서, 발전기(214)와 인버터(215) 사이에 전류 센서를 설치하고, DC 버스(219)의 전압을 검출하는 전압 센서를 설치한다. 그리고 상기 서술한 패럴렐 방식의 하이브리드형 유압쇼벨과 마찬가지로 컨트롤러(240)에 있어서 DC 버스(219)의 전압 제어를 전환함으로써 발전기(214)를 제어하여 전류를 DC 버스(219)에 공급해 전기부하를 구동할 수 있다. 또한 시리즈 전전동방식의 하이브리드형 유압쇼벨에서는 유압펌프(226)는 펌프구동용 전동기(222)에 의해 구동되므로, 유압부하의 구동도 발전기(214)의 발전에 의한 전류에 의한 것이 된다.
1:하부 주행체 1A, 1B:주행 기구
2:선회 기구 3:상부 선회체
4:붐 5:암
6:버킷 7:붐 실린더
8:암 실린더 9:버킷 실린더
10:캐빈 11:엔진
12:전동발전기 13:감속기
14:유압펌프 16:고압 유압라인
17:컨트롤 밸브 18, 20, 22:인버터
19:축전부 21:선회용 전동기
23:주행용 전동기 24:드라이버
25:리프팅 마그넷 26:조작장치
26a:조작 레버 군 26b:조작 패널
30:컨트롤러 32:우선도 설정부
34:공급전력 산출부 36:합계전력 산출부
38:전력분배부 40, 42, 43:속도 센서
41:압력·유량 센서 44:전압 센서
45:전류 센서 50:출력 제어 기능
51, 52:속도 제어 기능 53:전압 제어 기능
54:전기부하 요구 출력 산출 기능
55:유압부하 요구 출력 산출 기능
56:유압부하 출력 제한 기능
57:전기부하 출력 제한 기능
60:출력 조건 산출 및 동력 분배 기능
100:승강압 컨버터 110:DC 버스
120:배터리 112:전압 센서
211:기계식 구동부 212:엔진
213:발전부 214:발전기
215, 223, 224:인버터 216:축전부
219:DC 버스 220:전기부하계
221:선회용 전동기 222:펌프구동용 전동기
225:유압부하계 226:유압펌프
227:컨트롤 밸브 228, 229:주행 모터
230:인버터 232:리프팅 마그넷
234:드라이버 240:컨트롤러
2:선회 기구 3:상부 선회체
4:붐 5:암
6:버킷 7:붐 실린더
8:암 실린더 9:버킷 실린더
10:캐빈 11:엔진
12:전동발전기 13:감속기
14:유압펌프 16:고압 유압라인
17:컨트롤 밸브 18, 20, 22:인버터
19:축전부 21:선회용 전동기
23:주행용 전동기 24:드라이버
25:리프팅 마그넷 26:조작장치
26a:조작 레버 군 26b:조작 패널
30:컨트롤러 32:우선도 설정부
34:공급전력 산출부 36:합계전력 산출부
38:전력분배부 40, 42, 43:속도 센서
41:압력·유량 센서 44:전압 센서
45:전류 센서 50:출력 제어 기능
51, 52:속도 제어 기능 53:전압 제어 기능
54:전기부하 요구 출력 산출 기능
55:유압부하 요구 출력 산출 기능
56:유압부하 출력 제한 기능
57:전기부하 출력 제한 기능
60:출력 조건 산출 및 동력 분배 기능
100:승강압 컨버터 110:DC 버스
120:배터리 112:전압 센서
211:기계식 구동부 212:엔진
213:발전부 214:발전기
215, 223, 224:인버터 216:축전부
219:DC 버스 220:전기부하계
221:선회용 전동기 222:펌프구동용 전동기
225:유압부하계 226:유압펌프
227:컨트롤 밸브 228, 229:주행 모터
230:인버터 232:리프팅 마그넷
234:드라이버 240:컨트롤러
Claims (5)
- 유압펌프를 구동하는 엔진과,
상기 엔진을 어시스트하는 전동발전기와,
복수의 전기부하와,
상기 전동발전기 및 상기 전기부하에 전력을 공급하는 축전부와,
상기 엔진, 상기 전동발전기, 상기 전기부하 및 상기 축전부를 제어하는 제어부를 가지며,
상기 제어부는,
상기 복수의 전기부하 각각에 대해 우선도를 설정하는 우선도 설정부와,
상기 전동발전기 및 상기 축전부로부터 상기 전기부하에 공급가능한 전력을 산출하여 공급가능 전력을 구하는 공급전력 산출부와,
상기 전기부하가 요구하고 있는 전력의 합계를 산출하여 합계전력을 구하는 합계전력 산출부와,
상기 공급가능 전력과 상기 합계전력을 비교하여, 상기 공급가능 전력이 상기 합계전력보다 클 때에는 상기 우선도에 기초하여 각 전기부하에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하고 각 전기부하로의 공급전력을 제한하는 전력분배부
를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계. - 청구항 1에 있어서,
상기 전력분배부는, 상기 우선도가 가장 높은 전기부하에 대해 공급전력이 제한되지 않도록 분배비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 전력분배부는, 상기 우선도가 가장 높은 전기부하로부터의 요구 전력이 공급가능 전력보다 클 때에는 공급가능 전력 전부가 상기 우선도가 가장 높은 전기부하에 공급되도록 분배비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력분배부는, 상기 우선도가 동일한 전기부하가 복수 존재할 때에는 상기 우선도가 동일한 복수의 전기부하로부터의 전력 요구의 비율에 따라 상기 우선도가 동일한 복수의 전기부하 각각에 공급하는 전력의 분배비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 우선도 설정부는, 상기 복수의 전기부하에 리프팅 마그넷이 포함되는 경우에는 상기 리프팅 마그넷에 가장 높은 우선도를 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 작업기계.
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