KR20140117007A - PCA hydraulic system of Construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건설기계의 PCA(Pump Controlled Actuation) 유압시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 액추에이터가 구비되는 건설기계에 있어서, 각 액추에이터마다 펌프/모터가 구비되고, 각 액추에이터는 해당 펌프/모터의 제어에 의해 작동되며, 각 펌프/모터는 단일 엔진으로부터 동력을 제공받아 구동되는 건설기계의 PCA 유압시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로 건설기계의 유압시스템은 동력을 발생시키는 엔진과, 엔진의 동력을 전달받아 구동되어 작동유를 토출하는 메인 유압펌프와, 작업을 수행하는 복수의 액추에이터와, 소망하는 작업기의 액추에이터를 작동시키도록 조작되는 조작부와, 조작부의 조작에 의해 요구되는 작동유를 해당 액추에이터로 분배하는 메인컨트롤 밸브를 포함하여 구성된다.Generally, a hydraulic system of a construction machine includes an engine for generating power, a main hydraulic pump driven to receive the power of the engine to discharge the hydraulic oil, a plurality of actuators for performing the work, And a main control valve for distributing the operating fluid required by the operation of the operating section to the actuator.
조작부는 작업자가 조작하는 조작 변위에 따라 요구 값(유량)이 형성되고, 요구 값에 의해 유압펌프에서 토출되는 작동유의 유량이 제어된다. 조작부는 예를 들면 조이스틱, 페달 등이 있다. 상술한 바와 같이, 작동유의 유량을 제어하는 것을 유압시스템의 유량제어라 한다.
The operating portion is formed with a required value (flow rate) in accordance with the operation displacement operated by the operator, and the flow rate of the operating fluid discharged from the hydraulic pump is controlled by the required value. The operating portion includes, for example, a joystick, a pedal, and the like. As described above, the control of the flow rate of the hydraulic oil is referred to as the flow rate control of the hydraulic system.
또한, 메인 유압펌프에서 작동유를 토출시키려면 펌프에 회전토크를 형성시켜야 한다. 이러한 토크는 펌프 토크라 한다. 펌프 토크(T)는 펌프용적과 작동유에 형성된 압력(P)의 곱으로 계산된다. 상술한 펌프용적은 펌프 샤프트 1회전당 토출되는 작동유의 유량이다.In order to discharge hydraulic oil from the main hydraulic pump, a rotational torque must be formed in the pump. This torque is called pump torque. The pump torque T is calculated as the product of the pump volume and the pressure P formed on the working oil. The above-mentioned pump volume is the flow rate of the hydraulic oil discharged per one rotation of the pump shaft.
유압 펌프의 용적은 사판의 경사각도와 엔진 회전수(rpm)에 의해 가변될 수 있다. 사판의 경사각도가 작을수록 용적이 작아지고, 사판의 경사각도가 커질수록 용적이 커진다. 사판의 경사각도는 해당 유압펌프의 펌프 제어부에 의해 제어된다. 또한, 엔진 회전수(rpm)가 빠를수록 유량이 증가되고, 엔진 회전수(rpm)가 느릴수록 유량이 감소된다. 같은 맥락으로, 엔진 회전수(rpm)가 빠를수록 메인유압펌프에서 토출되는 작동유의 압력이 증가되고, 엔진 회전수(rpm)가 느릴수록 메인유압펌프에서 토출되는 작동유의 압력이 낮아진다. The volume of the hydraulic pump can be varied by the inclination angle of the swash plate and the engine speed (rpm). The smaller the inclination angle of the swash plate is, the smaller the volume is, and the larger the inclination angle of the swash plate is, the larger the volume is. The inclination angle of the swash plate is controlled by the pump control unit of the hydraulic pump. Also, as the engine speed (rpm) increases, the flow rate increases, and as the engine speed (rpm) decreases, the flow rate decreases. In the same vein, as the engine speed rpm increases, the pressure of the hydraulic fluid discharged from the main hydraulic pump increases, and as the engine speed rpm decreases, the pressure of the hydraulic fluid discharged from the main hydraulic pump decreases.
액추에이터에 작업부하가 작용되지 않은 상태에서 빠르게 작동시키고자 할 때에는 유량이 증가되도록 펌프 제어부에 의해 유압펌프가 제어된다. 반면에, 액추에이터에 큰 작업부하가 적용되는 상태에서는 엔진의 제한된 토크에 맞추기 위하여 펌프 제어부에 의해 토출유량이 감소되도록 유압 펌프가 제어된다. 이와 같이 유압 펌프에서 구현되는 펌프 토크를 제어하는 제어를 유압시스템의 마력제어라 한다.
The hydraulic pump is controlled by the pump control unit so that the flow rate is increased when the actuator is to be operated quickly without a working load. On the other hand, in a state where a large work load is applied to the actuator, the hydraulic pump is controlled so that the discharge flow rate is reduced by the pump control unit to meet the limited torque of the engine. The control for controlling the pump torque implemented in the hydraulic pump is referred to as a horsepower control of the hydraulic system.
상술한 바와 같은 종래에 알려진 유압시스템은 유압펌프가 1개 또는 2개의 메인펌프에서 토출되는 작동유를 메인컨트롤밸브의 제어에 의해 각각의 액추에이터에 분배하는 것이다. 즉, 메인 컨트롤 밸브에서 토출된 작동유의 압력은 메인컨트롤밸브와 각종 밸브를 경유하는 과정에서 압력손실이 발생할 수밖에 없어 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.
In the known hydraulic system as described above, the hydraulic pump distributes the hydraulic oil discharged from one or two main pumps to the respective actuators by the control of the main control valve. That is, the pressure of the hydraulic fluid discharged from the main control valve is inevitably low due to the pressure loss during the passage through the main control valve and various valves.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액추에이터마다 전용의 펌프/모터가 구비되는 건설기계의 PCA 유압시스템을 제공하고, PCA 유압시스템에 있어서, 복수의 액추에이터의 작동이 요구될 때에, 엔진의 가용 토크 범위 내에서 각각의 펌프/모터에서 구현될 토크를 일정 비율로 나누어 각 펌프/모터가 작동되도록 제어하여 엔진의 멈춤현상(engine stall)현상을 방지하여 안정되게 PCA 유압시스템을 운용할 수 있도록 하는 건설기계의 PCA 유압시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a PCA hydraulic system of a construction machine having a dedicated pump / motor for each actuator, and in a PCA hydraulic system, when an operation of a plurality of actuators is required, A construction machine that can stably operate the PCA hydraulic system by preventing the engine stall phenomenon by controlling the operation of each pump / motor by dividing the torque to be implemented in each pump / Of the PCA hydraulic system of the present invention.
본 발명이 다른 목적은, 건설기계의 PCA 유압시스템에서 토크로 제한되는 경우에 각 액추에이터 작동속도 간에 균형을 유지할 수 있도록 하는 건설기계의 PCA 유압시스템을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a PCA hydraulic system of a construction machine that allows a balance between the respective actuator operating speeds when limited to torque in a PCA hydraulic system of a construction machine.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to at least partially solve the problems in the conventional arts. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 엔진 회전수(w)가 엔진 토크 맵(210)에 입력되어 생성된 엔진 토크(tau); 조작부(120)의 요구 값이 요구-용적 맵(220)에 입력되어 생성된 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn); 복수의 펌프/모터(40)의 압력(Dp1, Dp2,……. Dpn)과 상기 복수의 펌프/모터(40)의 용적(b1, b2,……. bn)을 곱하여 생성된 요구 토크(treq); 상기 엔진 토크(tau)에서 상기 요구 토크(treg)를 나누어 생성된 토크 비율의 토크 상수(a); 상기 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)과 상기 토크 상수(a)를 곱하여 생성된 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn);을 포함하고, 최종적으로 생성된 상기 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn)에 의해 상기 복수의 펌프/모터(40)가 제어되는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a PCA hydraulic system for a construction machine, comprising: an engine torque tau generated by inputting an engine revolution speed w into an
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템의 상기 토크 상수(a)는, 상기 엔진 토크(tau)가 상기 요구 토크(treq)보다 크면 1(100%)값이 설정되는 것일 수 있다.Further, the torque constant a of the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention may be set to a value of 1 (100%) if the engine torque tau is greater than the required torque treq.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은 각 조이스틱의 변위량에 상응하는 각 펌프/모터의 요구용적(bj1, bj2,……. bjn); 각 펌프/모터의 회전수(w1, w2,……. wn); 상기 엔진 회전수(w)에서 상기 각 펌프/모터의 회전수(w1, w2,……. wn)의 비율에 상기 각 요구용적(bj1, bj2,……. bjn)을 곱하고, 상기 각각의 요구용적(bj1, bj2,……. bjn)을 더하여 구해진 총 요구 용적(bt); 용적 제한 값(bl)에서 총 요구 용적(bt)을 나누어 생성된 요구 유량에 대한 용적비율 상수(c); 상기 토크 상수(a)와 상기 용적비율 상수(c) 중에 작은 값이 선택된 결정상수(d); 및 상기 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)과 상기 결정 상수(d)를 곱하여 생성된 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn);을 더 포함하고, 최종적으로 생성된 상기 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn)에 의해 상기 복수의 펌프/모터(40)가 제어되는 것일 수 있다.In addition, the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention has the required volume (bj1, bj2, ..., bjn) of each pump / motor corresponding to the displacement amount of each joystick; The number of revolutions of each pump / motor (w1, w2, ..., wn); The ratio of the rotational speeds w1, w2, ..., wn of the respective pumps / motors to the engine speeds w is multiplied by the respective required volumes bj1, bj2, ..., bjn, The total required volume (bt) obtained by adding the volumes (bj1, bj2, ..., bjn); A volume ratio constant (c) to the required flow rate generated by dividing the total required volume (bt) by the volume limit value (bl); (D) a smaller value of the torque constant (a) and the volume ratio constant (c) is selected; And a second volume command (bcmdj1, bcmdj2, ...... bcmdjn) generated by multiplying the first volume command (bcmd1, bcmd2, ..., bcmdn) by the crystal constant (d) The plurality of pump /
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템의 상기 용적비율 상수(c)는, 상기 용적 제한값(bl)이 상기 총 요구 용적(bt)보다 크면 1(100%)값이 설정되는 것일 수 있다.Further, the volume ratio constant c of the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention may be set to a value of 1 (100%) when the volume limit value bl is larger than the total required volume bt .
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 펌프/모터의 용적을 제한하는 방법에 관한 것으로, 엔진 멈춤(stall)이나 엔진 회전수 저하(drop) 없이 설정된 토크 이하로 정숙하게 운전할 수 있다.The PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention as described above relates to a method of limiting the volume of a pump / motor, and is a method of controlling the volume of a pump / motor by quietly setting a torque below a set torque without an engine stall or engine speed drop I can drive.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 토크로 제한되는 경우, 각 액추에이터의 토출 유량을 일정 비율로 줄임으로써, 각 액추에이터 작동속도간의 균형(balance)을 유지할 수 있다.In addition, when the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention is limited to the torque, the balance between the actuating speeds of the actuators can be maintained by reducing the discharge flow rate of each actuator by a certain ratio.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 복합 동작을 수행하는 경우에 종래에 알려진 네가콘 타입의 유압시스템 및 포지콘 타입의 유압시스템에서 구현되는 액추에이터 작동속도와 유사하게 구현될 수 있어, 건설기계의 조작성이 안정된다.In addition, the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention can be implemented similarly to the actuator operating speed realized in the conventionally known negative pressure type hydraulic system and the positive pressure type hydraulic system in the case of performing the combined operation , The operability of the construction machine is stabilized.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 마력제어가 가능하므로 건설기계에서 보편화된 다양한 작업부하 모드(예, 중부하 모드, 표준 부하 모드, 경부하 모드 등)를 구현할 수 있다.
In addition, since the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention can control the horsepower, various work load modes (e.g., heavy load mode, standard load mode, light load mode, etc.) that are common in construction machines can be implemented.
도 1은 건설기계의 PCA 유압시스템을 설명하기 위한 유압회로 도면이다.
도 2는 건설기계의 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 건설기계의 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래의 포지콘/네가콘 타입 유압시스템의 마력제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1, 제2 실시예에 따른 PCA 유압시스템의 마력 제어를 설명하기 위한 도면이다.1 is a hydraulic circuit diagram for explaining a PCA hydraulic system of a construction machine.
2 is a view for explaining the pump / motor control according to the first embodiment of the present invention in the PCA hydraulic system of the construction machine.
3 is a view for explaining the pump / motor control according to the second embodiment of the present invention in the PCA hydraulic system of the construction machine.
4 is a view for explaining horsepower control of a conventional PosiCone / Negon type hydraulic system.
5 is a view for explaining the horsepower control of the PCA hydraulic system according to the first and second embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the embodiments described below are provided for illustrative purposes only, and that the present invention may be embodied with various modifications and alterations. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention. The accompanying drawings are not necessarily drawn to scale to facilitate understanding of the invention, but may be exaggerated in size.
한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
건설기계의 PCA 유압시스템은 종래에 메인펌프가 1개 또는 2개의 유압펌프에서 작동유를 토출하고, 유압펌프에서 토출된 작동유는 메인 컨트롤 밸브(MCV)에서 각각의 액추에이터로 작동유를 분배되는 구성이다. 그러나 메인 컨트롤 밸브가 구비된 유압시스템은 메인컨트롤밸브를 경유하는 과정에서 압력손실이 발생하여 에너지 효율이 낮은 문제점이 있었다.The PCA hydraulic system of the construction machine conventionally has a configuration in which the main pump discharges the hydraulic oil from one or two hydraulic pumps and the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is distributed to the respective actuators from the main control valve MCV. However, the hydraulic system having the main control valve has a problem of low energy efficiency due to pressure loss during the passage through the main control valve.
에너지 효율을 개선하기 위한 유압시스템으로서 각각의 액추에이터마다 독립된 펌프/모터를 구비하고, 펌프/모터를 제어함으로써 해당 액추에이터가 제어되도록 하는 유압시스템이 개발되고 있다. 이와 같은 펌프/모터에 의해 해당 액추에이터가 제어되는 건설기계의 유압시스템은 "PCA(Pump Controlled Actuation) 유압시스템"으로 불린다.As a hydraulic system for improving energy efficiency, a hydraulic system has been developed which includes an independent pump / motor for each actuator and controls the actuator by controlling the pump / motor. The hydraulic system of a construction machine in which the corresponding actuator is controlled by such a pump / motor is referred to as a "PCA (Pump Controlled Actuation) hydraulic system ".
PCA 유압시스템은 각각의 액추에이터에 각각의 양방향 형식의 펌프/모터로부터 유량을 공급받아 작동하고, 별도의 미터링 밸브(컨트롤 밸브)가 없으므로 작동유가 각종 밸브를 통과할 때에 저항이 없으므로 작동유의 압력손실 적고, 이로써 실질적으로 액추에이터를 작동시키도록 하는 에너지 효율이 높다.The PCA hydraulic system operates by supplying the flow rate from each bidirectional type pump / motor to each actuator. Since there is no separate metering valve (control valve), there is no resistance when the hydraulic oil passes through various valves. , So that the energy efficiency to actuate the actuator substantially is high.
이하에 기재되는 "PCA 유압시스템"은 각각의 액추에이터에 대해 독립된 양방향 펌프/모터가 할당된 PCA 유압시스템을 의미하고, 이는 첨부도면 도 1을 참조하여 설명한다. 첨부도면 도 1은 건설기계의 PCA 유압시스템을 설명하기 위한 유압회로 도면이다The "PCA hydraulic system" described below means a PCA hydraulic system to which an independent bidirectional pump / motor is assigned for each actuator, which will be described with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a hydraulic circuit diagram illustrating a PCA hydraulic system of a construction machine
도 1에 나타낸 바와 같이, PCA 유압시스템은 동력을 발생하는 엔진(10)과, 엔진(10)에서 발생한 동력을 복수의 펌프/모터(40)에 분배하는 동력분배 유닛(20)과, 각 펌프/모터(40)에서 토출되는 작동유에 의해 작동되는 액추에이터(70)를 포함하여 구성된다.1, the PCA hydraulic system includes an
펌프/모터(40)는 유압펌프 작용과 유압 모터의 작용을 겸하는 유압 구성요소이다. 즉, 펌프/모터(40)는 액추에이터(70)를 작동시키고자 할 때에 유압펌프로 이용되고, 반대로 펌프/모터(40)는 액추에이터(70)의 운동에너지 또는 관성에너지에 의해 작동유가 유동될 때에 유압모터로 이용된다.The pump /
펌프/모터(40)가 유압모터로 이용될 때에는 엔진(10)에 의해 구동되는 토크에 도움이 될 수 있다. 이에 부연설명하면, 엔진(10)의 동력은 동력분배 유닛(20)에 의해 각 펌프/모터(40)의 축을 회전시키는데, 펌프/모터(40)가 액추에이터(70)에 의해 생성되는 위치에너지/관성에너지에 의해 유압모터로 작동되면 펌프/모터(40)의 축은 엔진동력에 의해 회전하던 방향으로 회전력을 더하게 되므로 엔진부하가 저감되는 효과가 있다.When the pump /
한편, 복수의 펌프/모터(40)의 한쪽에는 차징 펌프(30: Charging Pump)가 구비되고, 차징 펌프(30)는 작동유를 토출하여 어큐뮬레이터(80)에 에너지를 저장한다. 여기에서 에너지는 작동유에 작용되는 압력에너지 일 수 있다.On the other hand, a charging pump 30 (Charging Pump) is provided on one side of the plurality of pumps /
상술한 바와 같은 PCA 유압시스템은 조작부(120)를 조작하면, 조작부(120)의 조작에 의해 액추에이터(70)를 제어하도록 하는 펌프/모터(40)에 대한 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)이 생성된다.The PCA hydraulic system as described above includes a first volume command (bcmd1, bcmd2, ...) for the pump /
제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)은 펌프/모터 제어부(100)에 제공된다. 좀 더 상세하게는, 각 제어지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)은 각 펌프/모터 제어부(pc1, pc2,……. pcn)에 각각 제공되어 펌프/모터(40)에 구비된 사판의 사판각도를 제어한다.The first volume command (bcmd1, bcmd2, ..., bcmdn) is provided to the pump /
한편, 각 펌프/모터(40)에는 각각 작동유 압력센서(sp1, sp2,……. spn)와 사판각 센서(sq1, sq2,……. sqn)가 구비된다... Spn and swash plate angle sensors sq1, sq2, ..., sqn are provided in the pump /
작동유 압력센서(sp1, sp2,……. spn)는 각 펌프/모터(40)에서 토출되는 작동유의 압력을 주기적으로 검출하여 제어부(110)에 제공한다. 이로써 제어부(110)에서는 매순간마다 각 펌프/모터(40)의 입출구 압력의 차이(Dp1, Dp2,……. Dpn)을 계산함으로써, 제어부(110)는 각 펌프/모터(40)에서 토출되는 작동유 압력을 알 수 있다.The operating oil pressure sensors sp1, sp2, ... spn periodically detect the pressure of the operating oil discharged from the respective pumps /
사판각 센서(sq1, sq2,……. sqn)는 각 펌프/모터(40)의 사판각도를 주기적으로 검출하여 제어부(110)에 제공한다. 사판각도는 각 펌프/모터(40)의 용적을 계산하는 정보로 이용된다. 즉, 제어부(110)는 매순간마다 각 펌프/모터(40)의 용적(b1, b2,……. bn)을 계산함으로써, 각 펌프/모터(40)에서 토출되는 작동유 토출 유량을 알 수 있다.The swash plate angle sensors sq1, sq2, ..., sqn periodically detect the swash plate angle of each pump /
또한, PCA 유압시스템에는 작동유 차징 유압회로(charging system)이 도입된다, 작동유 차징 유압회로는 차징펌프(30)와 체크밸브 유닛(50)과 릴리프 밸브(60)와 어큐뮬레이터(80)와 차징 릴리프 밸브(90)를 포함하여 구성된다.The operating oil-draining hydraulic circuit includes a charging
차징 펌프(30)는 엔진 동력에 의해 작동유를 토출한다. 차징 펌프(30)에서 토출된 작동유는 어큐뮬레이터(80)에 제공된다.The charging
체크밸브 유닛(50)은 어큐뮬레이터(80)에서 펌프/모터(40) 또는 액추에이터(70)쪽으로 작동유가 흐르게 하거나, 반대로 작동유가 펌프/모터(40) 또는 액추에이터(70)에서 어큐뮬레이터(80)로 흐르게 한다.The
릴리프 밸브(60)는 펌프/모터(40) 또는 액추에이터(70)의 최대 아ㅣㅂ력을 제한하기 위한 것으로, 설정된 압력보다 높은 압력이 형성될 때에 개방되어 작동유의 일부를 어큐뮬레이터(80)쪽으로 배출하는 작용을 한다.The
어큐뮬레이터(80)는 작동유를 저장하는 것으로, 앞서 설명한 바와 같이, 작동유에 작용되는 압력 에너지가 저장되는 것이다.The
차징 릴리프 밸브(90)는 차징 되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높은 압력이 형성될 때에 개방되어 작동유 차징 유압회로의 내에 설정된 압력을 유지하도록 하는 것이다.The charging
미설명 부호 sw는 엔진회전수 센서이고, 미설명 부호 w는 엔진회전수(rpm)이며, 미설명 부호 w1, w2,……. wn는 각 펌프/모터의 회전수다. 엔진회전수(rpm)는 토크를 계산할 때에 이용되는 정보이다. 또한, tau는 엔진(10)에서 현재 구현할 수 있는 최대 토크이다.
The unexplained reference numeral sw denotes an engine speed sensor, the reference numeral w denotes an engine speed (rpm), and reference numerals w1, w2, ... ... . wn is the rotation number of each pump / motor. The engine speed (rpm) is information used when calculating the torque. Further, tau is the maximum torque that can be implemented in the
이하, 도 2를 참조하여 건설기계의 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명한다.Hereinafter, the pump / motor control according to the first embodiment of the present invention in the PCA hydraulic system of the construction machine will be described with reference to FIG.
첨부도면 건설기계의 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a pump / motor control according to a first embodiment of the present invention in a PCA hydraulic system of a construction machine.
PCA 유압시스템의 구동 토크는 엔진(10)의 가용 토크 내에서 제어 되어야 한다. 엔진(10)의 가용 토크를 넘어서는 경우에는 엔진 회전수(rpm)가 급격하게 낮아지고, 심지어 엔진 정지(engine stall)현상이 발생될 수 있다. 즉, 엔진(10)에서 구현할 수 있는 가용 토크(tau) 내에서 PCA 유압시스템의 구동 토크를 제어하는 것이 필요하다. 이는 연비를 위해 최적 운전에 도움이 된다.The drive torque of the PCA hydraulic system must be controlled within the available torque of the
엔진(10)의 가용 토크(tau)는 엔진 토크 맵(210)에서 제시되는 엔진 특성 선도로부터 구해진다. 즉, 주어진 엔진 회전수(w)에서의 최대 토크 또는 최대 토크 보다 작은 임의의 값으로 설정될 수 있다.The available torque tau of the
PCA 유압시스템의 구동 토크는 수학식 1과 같이 계산된다.The driving torque of the PCA hydraulic system is calculated as shown in Equation (1).
t: 엔진 가동 토크t: engine operation torque
η: 펌프/모터 및 동력분배 유닛의 통합적 기계 효율η: Integrated mechanical efficiency of pump / motor and power distribution unit
w: 엔진회전수(rpm)w: Engine speed (rpm)
w1, w2,……. wn: 각 펌프/모터의 회전수w1, w2, ... ... . wn: number of revolutions of each pump / motor
b1, b2,……. bn: 각 펌프/모터의 용적b1, b2, ... ... . bn: Volume of each pump / motor
Dp1, Dp2,……. Dpn: 각 펌프/모터의 입출구 압력의 차이
Dp1, Dp2, ... ... . Dpn: Difference of inlet / outlet pressure of each pump / motor
PCA 유압시스템의 구동 토크를 제어하는 방법은 도 4를 참조하여 설명한다.A method of controlling the drive torque of the PCA hydraulic system will be described with reference to Fig.
조작부(120)를 조작하면, 예를 들어 조이스틱을 조작하면 조작된 변위량에 상응하는 요구 값이 생성된다. 요구 값은 요구-용적 맵(220)에 제공되고, 요구-용적 맵(220)에 제시된 요구 값 대비 펌프/모터 용적 선도에 의해 펌프/모터 용적이 설정된다. 펌프/모터 용적으로 설정된 값은 제1 펌프/용적 지령이다. 조이스틱의 조작 변위량이 증가되면 펌프/모터(40)의 용적이 증가되어 액추에이터(70)의 작동속도가 더 빨라는 것이다.When the
즉, 제1 용적 지령은 구동토크(tau)가 엔진 가용 토크(t)보다 작은 경우에는 아무런 제약 없이 그대로 펌프/모터(40)를 제어하도록 하는 용적 지령(bcmd j)으로 사용된다.That is, the first volume command is used as the volume command (bcmd j) to control the pump /
그러나 구동토크(tau)가 엔진 가용 토크(t)을 넘어서는 경우에는 더 작은 값으로 제한되어야 한다. 요구되는 요구 토크(treq)는 각 펌프/모터의 용적(b1, b2,……. bn)과 펌프/모터 압력(Dp1, Dp2, ……. Dpn)을 통해 계산된다(230).However, if the drive torque tau exceeds the available torque t of the engine, it should be limited to a smaller value. The required demand torque treq is calculated 230 through the respective pump / motor volumes b1, b2, ..., bn and the pump / motor pressures Dp1, Dp2, ..., Dpn.
각 펌프/모터의 용적(b1, b2,……. bn)은 요구 값(bj1, bj2,……. bjn)에 상응하는 값이다. 각 펌프/모터 압력(Dp1, Dp2, ……. Dpn)은 각 작동유 압력센서(sp1, sp2,……. spn)를 통해 검출된 값에 의해 구해지는 값이다.The volume b1, b2, ..., bn of each pump / motor is a value corresponding to the required value (bj1, bj2, ..., bjn). Each pump / motor pressure (Dp1, Dp2, ..., Dpn) is a value obtained by a value detected through each hydraulic pressure sensor (sp1, sp2, ..., spn).
요구 토크(treg)는 다음의 수학식 2에 의해 계산된다.The required torque treg is calculated by the following equation (2).
treq: 요구 토크treq: demand torque
η: 펌프/모터 및 동력분배 유닛의 통합적 기계 효율η: Integrated mechanical efficiency of pump / motor and power distribution unit
w: 엔진회전수(rpm)w: Engine speed (rpm)
w1, w2,……. wn: 각 펌프/모터의 회전수w1, w2, ... ... . wn: number of revolutions of each pump / motor
bj1, bj2,……. bjn: 각 조이스틱 각도에 상응하는 펌프/모터의 용적bj1, bj2, ... ... . bjn: Volume of pump / motor corresponding to each joystick angle
Dp1, Dp2,……. Dpn: 각 펌프/모터의 입출구 압력의 차이
Dp1, Dp2, ... ... . Dpn: Difference of inlet / outlet pressure of each pump / motor
PCA 유압시스템에서 현재 요구하는 요구 토크(treq)가 엔진 가용 토크(t)을 넘어서는 경우에는 다음의 수학식 3과 같이 엔진 가용토크(t)의 범위에서 구동될 토크 상수(a)을 계산한다(240).When the required torque treq currently required in the PCA hydraulic system exceeds the available torque t of the engine, the torque constant a to be driven is calculated in the range of the available torque t as shown in the following equation (3) 240).
t: 엔진 가용 토크t: Engine available torque
treq: 요구 토크treq: demand torque
a: 선택된 토크값
a: selected torque value
즉, 선택된 토크 상수(a)은 요구 토크(treq)가 엔진 가용 토크(t)보다 작으면, 1로 정해진다(250).That is, the selected torque constant a is set to 1 if the required torque treq is smaller than the engine-useable torque t (250).
예를 들어, 요구 토크(treq) 값이 12이고 엔진 가용 토크(t)는 10이라면, 10/12이므로 1보다 작은 수이다. 이때에 토크 상수(a)은 수학식 3에 의해 제시된 값 10/12로 정해진다.For example, if the required torque (treq) is 12 and the available torque t of the engine is 10, then it is 10/12, so it is less than 1. [ At this time, the torque constant (a) is set to the
반대로, 토크 상수(a)은 요구 토크(treq)가 엔진 가용 토크(t)보다 작으면, 예를 들어, 요구 토크(treq) 값이 8이고 엔진 가용 토크(t)는 10이라면, 10/8이므로 1보다 크다. 이때 선택되는 토크 상수(a)은 1과 10/8 중에 작은 수가 선택되므로 1이 된다.Conversely, if the required torque treq is smaller than the engine-use torque t, for example, if the required torque treq is 8 and the engine-usable torque t is 10, then the torque constant a is 10/8 Therefore, it is larger than 1. At this time, the selected torque constant (a) becomes 1 since a small number of 1 and 10/8 is selected.
선택된 토크 상수(a)을 요구-용적 맵(220)에서 지정된 펌프/모터 용적 값에 곱하고, 이렇게 구해진 감소된 펌프/모터 용적은 제2 용적 지령(bcmd j)가 된다(260).The selected torque constant a is multiplied by the pump / motor volume value specified in the request-
이에 부연 설명하면, 여러 개의 액추에이터(70)가 작동하는 경우에, 각 액추에이터(70)의 작동속도는 엔진 가용토크(t) 대비 요구되는 요구토크(treq) 비율만큼 감소된다. 요구 값에 의해 결정되었던 각 액추에이터(70)의 작동속도는 저속으로 느려지지만, 각각의 액추에이터(70) 간의 작동속도는 같은 비율로 유지된다.In other words, when the plurality of
이로써, 여러 개의 액추에이터(70)를 동시에 작동시킬 때에 최종적으로 구동되는 토크의 합이 엔진 가용 토크(t)을 넘어가는 부하로 요구되면, 각 액추에이터(70)의 작동속도는 일정 비율만큼 구체적으로는 토크 상수(a)만큼 느려지고, 각 액추에이터(70) 간의 상대적인 작동속도 비율은 변화하지 않는다.
Thus, when the sum of the finally actuated torques required when simultaneously operating the plurality of
이하, 도 3을 참조하여 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명한다. Hereinafter, the pump / motor control according to the second embodiment of the present invention in the PCA hydraulic system will be described with reference to FIG.
첨부도면 도 3은 건설기계의 PCA 유압시스템에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프/모터 제어를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 따른 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명은 생략한다.3 is a diagram for explaining the pump / motor control according to the second embodiment of the present invention in the PCA hydraulic system of the construction machine. In the second embodiment according to the present invention, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
PCA 유압시스템은 종래에 알려진 포지콘 제어방식 유압시스템 또는 네가콘 제어방식의 유압시스템에 비해서 많은 수, 좀 더 상세하게는 3개 이상의 펌프/모터(40)가 구비되므로 토출될 수 있는 작동유의 양 즉, 전체 용적이 매우 크다.Since the PCA hydraulic system is provided with a larger number of pumps, more specifically, three or more pump /
특히, 다수의 액추에이터를 동시에 움직이는 운전의 경우에, PCA 유압시스템과 종래에 알려진 유압시스템이 같은 수준의 토크를 사용하더라도, PCA 유압시스템의 전체 용적이 종래에 알려진 유압시스템의 것보다 클 수가 있다. 이는 다수의 액추에이터들이 상대적으로 더 빠른 작동속도로 작동된다는 것을 의미한다.In particular, in the case of operation of moving multiple actuators simultaneously, the overall volume of the PCA hydraulic system can be larger than that of conventionally known hydraulic systems, even though the PCA hydraulic system and the conventionally known hydraulic system use the same level of torque. This means that multiple actuators operate at a relatively faster operating speed.
즉, 본 발명에 따른 PCA 유압시스템이 탑재된 건설기계는 종래에 알려진 유압시스템이 탑재된 건설기계와는 다른 양상의 작동상태가 나타날 수 있다.That is, the construction machine equipped with the PCA hydraulic system according to the present invention may exhibit an operation state different from that of the conventional construction machine equipped with the hydraulic system.
그러나 종래의 건설기계에 익숙해져 있는 사용자에게는 작업기가 더 빠른 속도로 움직일 때에 당황할 수 있고, 작업성의 개선보다는 오히려 건설기계를 제어하기 어려워하는 문제점이 나타난다.However, for a user who is accustomed to a conventional construction machine, there is a problem that it is difficult to control the construction machine rather than improving the workability, when the work machine moves at a higher speed.
따라서 PCA 유압시스템의 전체 용적을 종래에 알려진 포지콘 타입의 유압시스템 또는 네가콘 타입의 유압시스템의 전체 용적을 넘어서지 않도록 제어하는 유압시스템 제어가 필요하다.Therefore, there is a need for a hydraulic system control that controls the overall volume of the PCA hydraulic system so that it does not exceed the full capacity of conventionally known Posi-con type hydraulic systems or Negon type hydraulic systems.
본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은 용적 지령(bcmd j)에 토크 및 용적으로 제한된 값을 반영하려는 것이다.The PCA hydraulic system of the construction machine according to the second embodiment of the present invention is intended to reflect the torque command and the volume limit to the volume command (bcmd j).
도 3에 나타낸 바와 같이, 요구되는 총 요구 용적 계산(310)은 각각 요구 용적 값(bj1, bj2,……. bjn)을 모두 더하여 계산된다(310). 좀 더 구체적으로 용적 지령을 사용하여 총 요구 용적을 수학식 4와 같이 계산한다(310).3, the required total
bt: 총 요구 용적bt: Total required volume
w: 엔진회전수(rpm)w: Engine speed (rpm)
w1, w2,……. wn: 각 펌프/모터의 회전수w1, w2, ... ... . wn: number of revolutions of each pump / motor
bj1, bj2,……. bjn: 각 조이스틱의 변위량에 상응하는 각 펌프/모터의 요구용적
bj1, bj2, ... ... . bjn: Required volume of each pump / motor corresponding to displacement of each joystick
이후, 용적 제한 값(bl) 대비 총 요구 유량의 비율의 용적비율 상수(c)는 수학식 5와 같이 계산한다(320).Then, the volume ratio constant (c) of the ratio of the total required flow rate to the volume limit value (bl) is calculated (320) as shown in Equation (5).
c: 계산된 요구 유량에 대한 용적비율 상수c: volume ratio constant for the calculated required flow rate
bt: 총 요구 용적bt: Total required volume
bl: 용적 제한 값
bl: volume limit value
이후, 용적비율 상수(c)과 토크 상수(a)중에 작은 값인 결정상수(d)를 설정한다(330). 여기서 토크 상수(a)은 제1 실시예에서 설명된 토크 상수(a)이다. 즉 요구토크(treg)대비 엔진 가용 토크(t)에서 요구토크(treq)가 엔진 가용 토크(t)보다 큰 경우에 계산된 비율 값을 선택하고, 요구토크(treq)가 엔진 가용 토크(t)보다 작은 경우에 1을 선택하도록 하는 값이다.Then, a small-value crystal constant d is set between the volume ratio constant c and the torque constant a (330). Here, the torque constant (a) is the torque constant (a) described in the first embodiment. That is, when the required torque treq is larger than the engine-operating torque t at the engine-operable torque t with respect to the required torque tre, and when the required torque treq is smaller than the engine- 1 " is selected.
이후, 결정 상수(d)와 각 조이스틱 각도에 상응하는 각 펌프/모터의 요구용적(bj1, bj2,……. bjn)을 곱하여 최종적으로 펌프/모터(40)를 제어하도록 하는 제2 용적 지령(bcmd j: bcmdj1, bcmdj2.……. bcmdjn)이 생성된다.Thereafter, the second volume command (dj) for finally controlling the pump /
즉, 최종적으로 생성된 용적 지령(bcmd j)은 토크와 용적으로 제한된 값이다. 토크와 용적으로 제한된 용적 지령(bcmd j)에 의해 PCA 유압시스템이 운용되면 종래에 알려진 유압시스템과 유사한 작업성을 가지면서도 더 낮은 토크를 사용할 수 있다. 나아가 낮은 토크를 사용함으로써 연비를 개선할 수 있다.
That is, the final volume command (bcmd j) is limited to torque and volume. When the PCA hydraulic system is operated by the volume command (bcmd j) limited by the torque and the volume, a lower torque can be used while having workability similar to a hydraulic system known in the prior art. Furthermore, the fuel consumption can be improved by using a low torque.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 종래에 알려진 유압시스템의 마력제어와 PCA 유압시스템의 마력제어를 설명한다.4 and 5, the horsepower control of the known hydraulic system and the horsepower control of the PCA hydraulic system will be described.
첨부도면 도 4는 종래의 포지콘/네가콘 타입 유압시스템의 마력제어를 설명하기 위한 도면이다. 첨부도면 도 5는 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 PCA 유압시스템의 마력 제어를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining horsepower control of a conventional Posi con / Negon type hydraulic system. 5 is a view for explaining horsepower control of the PCA hydraulic system according to the first and second embodiments of the present invention.
종래에 알려진 포지콘(PFC)타입 유압시스템 또는 네가콘(NFC) 타입 유압시스템의 마력제어는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 조이스틱의 조작에 의하여 제1 유압펌프(Pump1)에 소요 마력이 많고, 상대적으로 제2 유압펌프(Pump2)의 소요 마력이 적게 요구되는 경우가 있을 수 있다. 이때에 요구 되는 마력의 총합이 엔진 가용 마력(Pmax)보다 클 수 있고, 이때에 마력 제어(토크 제어)가 이루어지게 된다.The horsepower control of a conventionally known PFC type hydraulic system or a NFC type hydraulic system is performed by operating the joystick to the first
종래에 알려진 포지콘 타입 유압시스템 또는 네가콘 타입 유압시스템의 마력 제어 방식은 두 펌프의 토출 압력의 평균(1/2(p1+p2))에 의하여 최대 허용되는 제한 유량(용적, Qlimit)이 결정된다.The hysteresis control method of the conventionally known Posi-con type hydraulic system or Negon type hydraulic system determines the maximum allowable limiting flow amount (volume, Qlimit) by the average of the discharge pressures of the two pumps (1/2 (p1 + p2) do.
제1 유압펌프(Pump1)는 제한 유량(Qlimit)을 넘어서므로 제1 유압펌프(Pump1)에서 토출될 유량은 제한 유량(Qlimit)으로 제한된다.Since the first
그러나 제2 유압펌프(Pump2)의 유량은 제한 유량(Qlimit)의 범위 내이므로 그대로 유지된다.However, since the flow rate of the second hydraulic pump (Pump 2) is within the range of the limited flow rate (Qlimit), it is maintained.
이로써, 마력제어에 의해 조절되면, 도 4의 (b)와 같이 토출될 작동유의 유량이 변화된다. 특히, 제1 유압펌프(Pump1)의 펌프 마력과 제2 유압펌프(Pump2)의 펌프 마력을 더하면 엔진 가용 마력(Pmax)보다 작게 된다.As a result, when it is adjusted by the horsepower control, the flow rate of the hydraulic fluid to be discharged is changed as shown in Fig. 4 (b). Particularly, when the pump horsepower of the first
즉, 엔진 가용 마력(Pmax)에 여유가 있음에도 엔진 가용 마력(Pmax)를 충분히 활용하지 못하는 경우가 발생된다. 이에 부연설명하면, 종래에 알려진 포지콘 타입 유압시스템 또는 네가콘 타입 유압시스템의 마력 제어는 유압펌프간의 유량 비율을 유지하지 못하고, 상술한 예에서처럼 최대 엔진 가용 마력에서 사용되지 않는 토크를 낭비하는 문제가 있다.That is, there may be a case where the engine available horsepower (Pmax) can not be fully utilized although there is a margin in the engine available horsepower (Pmax). In other words, the conventional horsepower control of the Posi-con type hydraulic system or the Negon type hydraulic system can not maintain the flow rate ratio between the hydraulic pumps and wastes unused torque in the maximum engine available horsepower as in the above example .
이에 반하여, PCA 유압시스템의 마력 제어는 각 유압펌프(40)간에 유량 비율이 일정한 비율로 감소되게 제어된다.On the other hand, the horsepower control of the PCA hydraulic system is controlled such that the flow rate ratio between the
즉, 도 5의 (a)에서처럼, 조이스틱의 조작에 의하여 제1 유압펌프(Pump1)에 소요 마력이 많고, 상대적으로 제2 유압펌프(Pump2)의 소요 마력이 적게 요구되는 경우가 있을 수 있다. 이때에 요구 되는 마력의 총합이 엔진 가용 마력(Pmax)보다 클 수 있고, 이때에 마력 제어(토크 제어)가 이루어지게 된다.That is, as shown in FIG. 5 (a), there may be a case where the required horsepower is large in the first
PCA 유압시스템의 마력 제어가 이루어지면 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 모든 유압펌프(40)에서 구현되는 마력이 동일한 비율로 감소된다.When the horsepower control of the PCA hydraulic system is performed, the horsepower realized by all the
특히, 마력제어가 이루어진 후에 각 유압펌프(40)의 마력, 즉 제1 유압펌프(Pump1)의 마력과 제2 유압펌프(Pump2)의 마력을 합한 마력의 총합은 엔진 가용 마력(Pmax)와 동일하게 된다.In particular, after the horsepower control is performed, the sum of the horsepower of each
따라서 본 발명에 따른 PCA 유압시스템은 엔진에서 구현되는 마력(토크)을 모두 이용할 수 있게 되는 것으로 에너지 효율이 종래에 알려진 유압시스템에 비교하여 향상될 수 있는 것이다.
Therefore, the PCA hydraulic system according to the present invention can utilize all the horsepower (torque) implemented in the engine, so that the energy efficiency can be improved as compared with the conventionally known hydraulic system.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 펌프/모터의 용적을 제한하여 펌프/모터를 제어함으로써 엔진 멈춤(stall)이나 엔진 회전수 저하(drop) 없이 설정된 토크 이하로 정숙하게 운전할 수 있다.The PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention constructed as described above can control the pump / motor by restricting the volume of the pump / motor so that the pump can be smoothly set below the set torque without engine stall or engine speed drop. You can drive.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 토크로 제한되는 경우, 각 액추에이터의 토출 유량을 일정 비율로 줄임으로써, 각 액추에이터 작동속도간의 균형(balance)을 유지할 수 있다.In addition, when the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention is limited to the torque, the balance between the actuating speeds of the actuators can be maintained by reducing the discharge flow rate of each actuator by a certain ratio.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 복합 동작을 수행하는 경우에 종래에 알려진 네가콘 타입의 유압시스템 포지콘 타입의 유압시스템에서 구현되는 액추에이터 작동속도와 유사하게 구현될 수 있어, 건설기계의 조작성이 안정된다.In addition, the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention can be implemented in a manner similar to the actuator operating speed realized in the conventionally known negative control type hydraulic system positive hydraulic system, The operability of the construction machine is stabilized.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은, 마력제어가 가능하므로 건설기계에서 보편화된 다양한 작업부하 모드(예, 중부하 모드, 표준 부하 모드, 경부하 모드 등)를 구현할 수 있다.
In addition, since the PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention can control the horsepower, various work load modes (e.g., heavy load mode, standard load mode, light load mode, etc.) that are common in construction machines can be implemented.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims. The scope of the claims and their equivalents It is to be understood that all changes or modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.
본 발명에 따른 건설기계의 PCA 유압시스템은 액추에이터마다 전용 펌프/모터가 구비되어 펌프/모터의 제어에 의해 액추에이터가 작동되도록 하는 유압시스템을 제어하는 데에 이용될 수 있다.
The PCA hydraulic system of the construction machine according to the present invention can be used to control a hydraulic system in which a dedicated pump / motor is provided for each actuator so that the actuator can be operated by control of the pump / motor.
10: 엔진 20: 동력 분배 유닛
30: 차장 펌프(Charging Pump) 40: 펌프/모터
50: 체크밸브 유닛 60: 릴리프 밸브 유닛
70: 액추에이터 80: 어큐뮬레이터(Accumulator)
90: 차징 릴리프 밸브 100: 펌프/모터 제어부
110: 제어부 120: 조작부
pc1, pc2,……. pcn: 각 펌프/모터 제어부
sw: 엔진회전수 센서
sp1, sp2,……. spn: 작동유 압력센서
sq1, sq2,……. sqn: 사판각 센서
w: 엔진회전수(rpm)
w1, w2,……. wn: 각 펌프/모터의 회전수
b1, b2,……. bn: 각 펌프/모터의 용적
bj1, bj2,……. bjn: 각 요구값의 요구 용적
bcmd: 펌프/모터에 대한 제어지령
bcmd1, bcmd2,……. bcmdn: 각 펌프/모터에 대한 용적지령
bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn: 각 펌프/모터에 대한 최종 용적지령
Dp1, Dp2,……. Dpn: 각 펌프/모터의 입출구 압력의 차이10: engine 20: power distribution unit
30: Charging pump 40: Pump / motor
50: Check valve unit 60: Relief valve unit
70: Actuator 80: Accumulator
90: charging relief valve 100: pump / motor control unit
110: control unit 120:
pc1, pc2, ... ... . pcn: Each pump / motor control section
sw: engine speed sensor
sp1, sp2, ... ... . spn: hydraulic pressure sensor
sq1, sq2, ... ... . sqn: swash plate angle sensor
w: Engine speed (rpm)
w1, w2, ... ... . wn: number of revolutions of each pump / motor
b1, b2, ... ... . bn: Volume of each pump / motor
bj1, bj2, ... ... . bjn: Required volume of each demand value
bcmd: Control command for pump / motor
bcmd1, bcmd2, ... ... . bcmdn: Volume command for each pump / motor
bcmdj1, bcmdj2, ... ... . bcmdjn: Final volume command for each pump / motor
Dp1, Dp2, ... ... . Dpn: Difference of inlet / outlet pressure of each pump / motor
Claims (4)
조작부(120)의 요구 값이 요구-용적 맵(220)에 입력되어 생성된 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn);
복수의 펌프/모터(40)의 압력(Dp1, Dp2,……. Dpn)과 상기 복수의 펌프/모터(40)의 용적(b1, b2,……. bn)을 곱하여 생성된 요구 토크(treq);
상기 엔진토크(tau)에서 상기 요구 토크(treq)를 나누어 생성된 토크 비율의 토크 상수(a);
상기 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)과 상기 토크 상수(a)를 곱하여 생성된 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn);을 포함하고,
최종적으로 생성된 상기 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn)에 의해 상기 복수의 펌프/모터(40)가 제어되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 PCA 유압시스템.
The engine torque tau generated by inputting the engine speed w into the engine torque map 210;
The first volume command (bcmd1, bcmd2, ..., bcmdn) generated by inputting the request value of the operation unit 120 to the request-volume map 220;
The required torque treq (bq) generated by multiplying the pressures Dp1, Dp2, ..., Dpn of the plurality of pumps / motors 40 by the volumes b1, b2, ..., bn of the plurality of pumps / );
A torque constant (a) of a torque ratio generated by dividing the required torque (treq) at the engine torque (tau);
A second volume command bcmdj1, bcmdj2, ..., bcmdjn generated by multiplying the first volume command bcmd1, bcmd2, ..., bcmdn by the torque constant a,
Wherein the plurality of pump / motors (40) are controlled by the finally generated second volume commands (bcmdj1, bcmdj2, ..., bcmdjn).
상기 토크 상수(a)는, 상기 엔진 토크(tau)가 상기 요구 토크(treq)보다 크면 1(100%)값이 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 PCA 유압시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the torque constant (a) is set to a value of 1 (100%) when the engine torque tau is greater than the demand torque treq.
각 조이스틱의 변위량에 상응하는 각 펌프/모터의 요구용적(bj1, bj2,……. bjn);
각 펌프/모터의 회전수(w1, w2,……. wn);
상기 엔진 회전수(w)에서 상기 각 펌프/모터의 회전수(w1, w2,……. wn)의 비율에 상기 각 요구용적(bj1, bj2,……. bjn)을 곱하고,
상기 각각의 요구용적(bj1, bj2,……. bjn)을 더하여 구해진 총 요구 용적(bt);
용적 제한 값(bl)에서 총 요구 용적(bt)을 나누어 생성된 요구 유량에 대한 용적비율 상수(c);
상기 토크 상수(a)와 상기 용적비율 상수(c) 중에 작은 값이 선택된 결정상수(d); 및
상기 제1 용적 지령(bcmd1, bcmd2,……. bcmdn)과 상기 결정 상수(d)를 곱하여 생성된 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn);을 더 포함하고,
최종적으로 생성된 상기 제2 용적 지령(bcmdj1, bcmdj2,……. bcmdjn)에 의해 상기 복수의 펌프/모터(40)가 제어되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 PCA 유압시스템.
The method according to claim 1,
The required volume of each pump / motor corresponding to the displacement of each joystick (bj1, bj2, ..., bjn);
The number of revolutions of each pump / motor (w1, w2, ..., wn);
The ratio of the number of revolutions (w1, w2, ..., wn) of each pump / motor to the engine speed (w) is multiplied by each of the required volumes (bj1, bj2, ..., bjn)
A total required volume bt obtained by adding the respective required volumes bj1, bj2, ..., bjn;
A volume ratio constant (c) to the required flow rate generated by dividing the total required volume (bt) by the volume limit value (bl);
(D) a smaller value of the torque constant (a) and the volume ratio constant (c) is selected; And
A second volume instruction (bcmdj1, bcmdj2, ..., bcmdjn) generated by multiplying the first volume command (bcmd1, bcmd2, ..., bcmdn) by the crystal constant (d)
Wherein the plurality of pump / motors (40) are controlled by the finally generated second volume commands (bcmdj1, bcmdj2, ..., bcmdjn).
상기 용적비율 상수(c)는, 상기 용적 제한값(bl)이 상기 총 요구 용적(bt)보다 크면 1(100%)값이 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 PCA 유압시스템.The method of claim 3,
Wherein the volume ratio constant (c) is set to a value of 1 (100%) if the volume limit value (bl) is greater than the total required volume (bt).
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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X091 | Application refused [patent] | ||
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GRNT | Written decision to grant |