KR20150046335A - 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템 - Google Patents

하이브리드 건설 기계의 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

선회 모터의 선회 압력 또는 브레이크 압력을 검출하는 압력 검출기와, 압력 검출기의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달한 경우에 밸브를 개방하여, 선회 회로로부터 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 선회 회생을 행하는 선회 회생용 전환 밸브와, 유체압 실린더의 동작 상태를 검출하는 동작 상태 검출기와, 동작 상태 검출기의 검출 결과에 기초하여 밸브를 개방하여, 유체압 실린더로부터 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 실린더 회생을 행하는 실린더 회생용 전환 밸브를 구비하고, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되지 않고 회생 모터로 유도되고, 선회 회생과 실린더 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되어 유체압 실린더로부터의 작동 유체와 합류되어 회생 모터로 유도된다.

Description

하이브리드 건설 기계의 제어 시스템 {CONTROL SYSTEM FOR HYBRID CONSTRUCTION EQUIPMENT}
본 발명은 액추에이터로부터 유도되는 작동 유체를 이용하여 에너지 회생을 행하는 회생 장치를 구비하는 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템에 관한 것이다.
종래의 하이브리드 건설 기계로서, 선회 모터로부터 유도되는 작동유를 이용하여 유압 모터를 회전시켜 에너지 회생을 행하는 것이 알려져 있다.
JP 2009-281525A에는, 선회 모터의 선회 시의 선회 압력 혹은 브레이크 시의 브레이크 압력을 검출하는 압력 센서의 압력 신호가 미리 설정된 압력에 도달했을 때에, 전자기 전환 밸브를 개방 위치로 전환하여 선회 회생을 행함과 함께, 안전 밸브와 병렬로 설치된 비례 전자기 스로틀 밸브의 개방도를 제어함으로써 안전 밸브에 의한 통로 저항을 적게 하는 것이 개시되어 있다.
상기 종래 기술에서는, 선회 모터의 선회 압력을 유지하도록 비례 전자기 스로틀 밸브의 개방도를 제어하는 것이므로, 회생 제어가 복잡하다. 또한, 비례 전자기 스로틀 밸브의 개방도가 커진 경우에는, 선회 모터의 선회 압력이 저하되고 전자기 전환 밸브가 폐쇄 위치로 전환되어 선회 회생이 정지하고, 그 후, 선회 모터가 선회 중이면, 다시 선회 압력이 상승하여 전자기 전환 밸브가 개방 위치로 전환되어 선회 회생이 재개되는 것과 같이, 전자기 전환 밸브가 개폐를 반복할 우려가 있다. 이와 같은 사태가 발생된 경우에는, 전자기 전환 밸브의 개폐에 의한 압력 변동에 의해 진동이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 사태를 회피하기 위해, 비례 전자기 스로틀 밸브의 개방도를 작게 억제하도록 제어하는 것을 생각할 수 있지만, 그 경우에는 회생량이 작아져 효율이 나쁘다.
본 발명은, 간단한 회생 제어로 효율적인 회생이 가능한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템이며, 선회 모터 및 유체압 실린더의 구동원인 유체압 펌프와, 상기 선회 모터를 구동하기 위한 선회 회로로부터 유도되는 작동 유체 및 상기 유체압 실린더로부터 유도되는 작동 유체에 의해 회전하는 회생용의 회생 모터와, 상기 회생 모터에 연결된 회전 전기와, 상기 선회 모터의 선회 동작 시의 선회 압력 또는 브레이크 동작 시의 브레이크 압력을 검출하는 압력 검출기와, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 미리 설정된 선회 회생 개시 압력에 도달한 경우에 밸브를 개방하여, 상기 선회 회로로부터 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 선회 회생을 행하는 선회 회생용 전환 밸브와, 상기 유체압 실린더의 동작 상태를 검출하는 동작 상태 검출기와, 상기 선회 회생용 전환 밸브와 병렬로 설치되고, 상기 동작 상태 검출기의 검출 결과에 기초하여 밸브를 개방하여, 상기 유체압 실린더로부터 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 실린더 회생을 행하는 실린더 회생용 전환 밸브를 구비하고, 상기 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되지 않고 상기 회생 모터로 유도되고, 상기 선회 회생과 상기 실린더 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되어 상기 유체압 실린더로부터의 작동 유체와 합류되어, 상기 회생 모터로 유도된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템을 도시하는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템을 도시하는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템을 도시하는 회로도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템에 대해 설명한다. 이하의 실시 형태에서는, 하이브리드 건설 기계가 유압 셔블인 경우에 대해 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(100)에 대해 설명한다.
유압 셔블은, 엔진(73)으로 구동하는 유체압 펌프로서의 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)를 구비한다. 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)는 틸팅각이 조정 가능한 가변 용량형 펌프이고, 동축 회전한다.
제1 메인 펌프(71)로부터 토출되는 작동유(작동 유체)는, 상류측으로부터 순서대로 선회 모터(76)를 제어하는 조작 밸브(1), 아암 실린더(도시하지 않음)를 제어하는 아암 1속용의 조작 밸브(2), 붐 실린더(77)를 제어하는 붐 2속용의 조작 밸브(3), 예비용 어태치먼트(도시하지 않음)를 제어하는 조작 밸브(4) 및 좌측 주행용의 제1 주행용 모터(도시하지 않음)를 제어하는 조작 밸브(5)에 공급된다. 각 조작 밸브(1 내지 5)는, 제1 메인 펌프(71)로부터 각 액추에이터로 유도되는 작동유의 유량을 제어하여, 각 액추에이터의 동작을 제어한다. 각 조작 밸브(1 내지 5)는, 유압 셔블의 오퍼레이터가 조작 레버를 수동 조작하는 것에 수반하여 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다.
각 조작 밸브(1 내지 5)는 서로 병렬된 중립 유로(6)와 패러렐 유로(7)를 통해 제1 메인 펌프(71)에 접속되어 있다. 중립 유로(6)에 있어서의 조작 밸브(5)의 하류측에는, 파일럿압을 생성하기 위한 파일럿압 생성 기구(8)가 설치된다. 파일럿압 생성 기구(8)는, 통과하는 유량이 많으면 상류측에 높은 파일럿압을 생성하고, 통과하는 유량이 적으면 상류측에 낮은 파일럿압을 생성하는 것이다.
중립 유로(6)는, 조작 밸브(1 내지 5) 모두가 중립 위치 또는 중립 위치 근방에 있을 때에는, 제1 메인 펌프(71)로부터 토출된 작동유의 전부 또는 일부를 탱크로 유도한다. 이때, 파일럿압 생성 기구(8)를 통과하는 유량이 많아지므로, 높은 파일럿압이 생성된다.
한편, 조작 밸브(1 내지 5)가 풀 스트로크로 전환되면, 중립 유로(6)가 폐쇄되어 작동유의 유통이 없어진다. 이 경우에는, 파일럿압 생성 기구(8)를 통과하는 유량이 거의 없어져, 파일럿압은 제로를 유지하게 된다. 단, 조작 밸브(1 내지 5)의 조작량에 따라서는, 제1 메인 펌프(71)로부터 토출된 작동유의 일부가 액추에이터로 유도되고, 나머지가 중립 유로(6)로부터 탱크로 유도되게 되므로, 파일럿압 생성 기구(8)는 중립 유로(6)의 작동유의 유량에 따른 파일럿압을 생성한다. 즉, 파일럿압 생성 기구(8)는 조작 밸브(1 내지 5)의 조작량에 따른 파일럿압을 생성한다.
파일럿압 생성 기구(8)에는 파일럿 유로(9)가 접속되고, 파일럿 유로(9)에는 파일럿압 생성 기구(8)에서 생성된 파일럿압이 유도된다. 파일럿 유로(9)는 제1 메인 펌프(71)의 틸팅각을 제어하는 레귤레이터(10)에 접속된다. 레귤레이터(10)는 파일럿 유로(9)의 파일럿압과 역비례하여 제1 메인 펌프(71)의 틸팅각을 제어하고, 제1 메인 펌프(71)의 1회전당의 배수 용적량을 제어한다. 따라서, 조작 밸브(1 내지 5)가 풀 스트로크로 전환되어 중립 유로(6)의 흐름이 없어져, 파일럿 유로(9)의 파일럿압이 제로로 되면, 제1 메인 펌프(71)의 틸팅각이 최대로 되어, 1회전당의 배수 용적량이 최대로 된다.
파일럿 유로(9)에는, 파일럿 유로(9)의 압력을 검출하는 제1 압력 센서(11)가 설치된다.
제2 메인 펌프(72)로부터 토출되는 작동유는, 상류측으로부터 순서대로 우측 주행용의 제2 주행용 모터(도시하지 않음)를 제어하는 조작 밸브(12), 버킷 실린더(도시하지 않음)를 제어하는 조작 밸브(13), 붐 실린더(77)를 제어하는 붐 1속용의 조작 밸브(14) 및 아암 실린더(도시하지 않음)를 제어하는 아암 2속용의 조작 밸브(15)로 공급된다. 각 조작 밸브(12 내지 15)는 제2 메인 펌프(72)로부터 각 액추에이터로 유도되는 작동유의 유량을 제어하여, 각 액추에이터의 동작을 제어한다. 각 조작 밸브(12 내지 15)는 유압 셔블의 오퍼레이터가 조작 레버를 수동 조작하는 것에 수반하여 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다.
각 조작 밸브(12 내지 15)는 중립 유로(16)를 통해 제2 메인 펌프(72)에 접속되어 있다. 또한, 조작 밸브(13) 및 조작 밸브(14)는 중립 유로(16)와 병렬인 패러렐 통로(17)를 통해 제2 메인 펌프(72)에 접속되어 있다. 중립 유로(16)에 있어서의 조작 밸브(15)의 하류측에는, 파일럿압을 생성하기 위한 파일럿압 생성 기구(18)가 설치된다. 파일럿압 생성 기구(18)는 제1 메인 펌프(71)측의 파일럿압 생성 기구(8)와 동일한 기능을 갖는 것이다.
파일럿압 생성 기구(18)에는 파일럿 유로(19)가 접속되고, 파일럿 유로(19)에는 파일럿압 생성 기구(18)에서 생성된 파일럿압이 유도된다. 파일럿 유로(19)는 제2 메인 펌프(72)의 틸팅각을 제어하는 레귤레이터(20)에 접속된다. 레귤레이터(20)는 파일럿 유로(19)의 파일럿압과 역비례하여 제2 메인 펌프(72)의 틸팅각을 제어하고, 제2 메인 펌프(72)의 1회전당의 배수 용적량을 제어한다. 따라서, 조작 밸브(12 내지 15)가 풀 스트로크로 전환되어 중립 유로(16)의 흐름이 없어져, 파일럿 유로(19)의 파일럿압이 제로로 되면, 제2 메인 펌프(72)의 틸팅각이 최대로 되어, 1회전당의 배수 용적량이 최대로 된다.
파일럿 유로(19)에는, 파일럿 유로(19)의 압력을 검출하는 제2 압력 센서(21)가 설치된다.
엔진(73)에는, 엔진(73)의 여력을 이용하여 발전하는 발전기(22)가 설치된다. 발전기(22)에서 발전된 전력은 배터리 차저(23)를 통해 배터리(24)에 충전된다. 배터리 차저(23)는, 통상의 가정용의 전원(25)에 접속한 경우에도, 배터리(24)에 전력을 충전할 수 있도록 하고 있다.
다음에, 선회 모터(76)에 대해 설명한다.
선회 모터(76)는 선회 모터(76)를 구동하기 위한 선회 회로(75)에 설치된다. 선회 회로(75)는 제1 메인 펌프(71)와 선회 모터(76)를 접속하여, 조작 밸브(1)가 개재 장착되는 한쌍의 급배 통로(26, 27)와, 급배 통로(26, 27)의 각각에 접속되어, 설정 압력으로 밸브를 개방하는 릴리프 밸브(28, 29)를 구비한다.
조작 밸브(1)가 중립 위치(도 1에 도시하는 상태)인 경우에는, 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트가 폐쇄되므로, 선회 모터(76)에 대한 작동유의 급배가 차단되어, 선회 모터(76)는 정지 상태를 유지한다.
조작 밸브(1)가 도 1 중 우측 위치로 전환되면, 급배 통로(26)가 제1 메인 펌프(71)에 접속되고, 급배 통로(27)가 탱크에 연통된다. 이에 의해, 급배 통로(26)를 통해 작동유가 공급되어 선회 모터(76)가 선회함과 함께, 선회 모터(76)로부터의 복귀 작동유가 급배 통로(27)를 통해 탱크로 배출된다. 한편, 조작 밸브(1)가 도 1 중 좌측 위치로 전환되면, 급배 통로(27)가 제1 메인 펌프(71)에 접속되고, 급배 통로(26)가 탱크에 연통되고, 선회 모터(76)는 역방향으로 선회된다.
선회 모터(76)의 선회 동작 시에, 급배 통로(26, 27)의 선회 압력이 릴리프 밸브(28, 29)의 설정 압력에 도달한 경우에는, 릴리프 밸브(28, 29)가 개방되어 고압측의 잉여 유량이 저압측으로 유도된다.
선회 모터(76)의 선회 동작 중에, 조작 밸브(1)가 중립 위치로 전환되면, 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트가 폐쇄되고, 급배 통로(26, 27), 선회 모터(76) 및 릴리프 밸브(28, 29)로 폐쇄 회로가 구성된다. 이와 같이 조작 밸브(1)의 액추에이터 포트가 폐쇄되어도, 선회 모터(76)는 관성 에너지로 계속해서 회전하여 펌프 작용을 발휘한다. 이에 의해, 선회 동작 시에는 저압이었던 급배 통로(26, 27)의 한쪽이 고압, 선회 동작 시에는 고압이었던 급배 통로(26, 27)의 다른 쪽이 저압으로 되어, 선회 모터(76)에 브레이크력이 작용하여 브레이크 동작이 행해진다. 이 때, 급배 통로(26, 27)의 브레이크 압력이 릴리프 밸브(28, 29)의 설정 압력에 도달한 경우에는, 릴리프 밸브(28, 29)가 개방되어 고압측의 브레이크 유량이 저압측으로 유도된다.
선회 모터(76)의 브레이크 동작 시에, 선회 모터(76)의 흡입 유량이 부족한 경우에는, 탱크로부터 급배 통로(26, 27)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(54, 55)를 통해 탱크의 작동유가 흡입된다.
다음에, 붐 실린더(77)에 대해 설명한다.
붐 실린더(77)의 동작을 제어하는 조작 밸브(14)는, 유압 셔블의 오퍼레이터가 조작 레버(93)를 수동 조작하는 것에 수반하여 파일럿 펌프(94)로부터 파일럿 밸브(95)를 통해 파일럿실(96a, 96b)에 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다. 붐 2속용의 조작 밸브(3)는 조작 밸브(14)와 연동하여 전환된다.
파일럿실(96a)에 파일럿압이 공급된 경우에는, 조작 밸브(14)는 도 1 중 우측 위치로 전환되고, 제2 메인 펌프(72)로부터 토출된 작동유가 급배 통로(30)를 통해 붐 실린더(77)의 피스톤측실(31)로 공급됨과 함께, 로드측실(32)로부터의 복귀 작동유가 급배 통로(33)를 통해 탱크로 배출되어, 붐 실린더(77)는 신장된다. 한편, 파일럿실(96b)에 파일럿압이 공급된 경우에는, 조작 밸브(14)는 도 1 중 좌측 위치로 전환되고, 제2 메인 펌프(72)로부터 토출된 작동유가 급배 통로(33)를 통해 붐 실린더(77)의 로드측실(32)에 공급됨과 함께, 피스톤측실(31)로부터의 복귀 작동유가 급배 통로(30)를 통해 탱크로 배출되어, 붐 실린더(77)는 수축된다. 파일럿실(96a, 96b)에 파일럿압이 공급되지 않은 경우에는, 조작 밸브(14)는 중립 위치(도 1에 도시하는 상태)로 전환되고, 붐 실린더(77)에 대한 작동유의 급배가 차단되어, 붐은 정지된 상태를 유지한다.
조작 밸브(14)를 중립 위치로 전환하여 붐의 움직임을 멈춘 경우, 버킷, 아암 및 붐 등의 자중에 의해, 붐 실린더(77)에는 수축되는 방향의 힘이 작용한다. 이와 같이, 붐 실린더(77)는, 조작 밸브(14)가 중립 위치인 경우에는 피스톤측실(31)에 의해 부하를 보유 지지하는 것으로, 피스톤측실(31)이 부하측 압력실로 된다.
하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(100)은, 선회 회로(75) 및 붐 실린더(77)로부터의 작동유의 에너지를 회수하여 에너지 회생을 행하는 회생 장치를 구비한다. 이하에서는, 그 회생 장치에 대해 설명한다.
회생 장치에 의한 회생 제어는 컨트롤러(90)에 의해 행해진다. 컨트롤러(90)는, 회생 제어를 실행하는 CPU와, CPU의 처리 동작에 필요한 제어 프로그램이나 설정값 등이 기억된 ROM과, 각종 센서가 검출한 정보를 일시적으로 기억하는 RAM을 구비한다.
선회 모터(76)에 접속되는 급배 통로(26, 27)에는, 각각 분기 통로(57, 58)가 접속된다. 분기 통로(57, 58)는 합류하여, 선회 회로(75)로부터의 작동유를 회생용의 회생 모터(88)로 유도하기 위한 선회 회생 통로(45)에 접속된다. 분기 통로(57, 58)의 각각에는, 급배 통로(26, 27)로부터 선회 회생 통로(45)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(46, 47)가 설치된다. 선회 회생 통로(45)는 합류 회생 통로(44)를 통해 회생 모터(88)에 접속된다.
회생 모터(88)는 틸팅각이 조정 가능한 가변 용량형 모터이고, 발전기 겸용의 회전 전기로서의 전동 모터(91)와 동축 회전하도록 연결되어 있다. 전동 모터(91)가 발전기로서 기능한 경우에는, 전동 모터(91)에서 발전된 전력은 인버터(92)를 통해 배터리(24)에 충전된다. 회생 모터(88)와 전동 모터(91)는 직접 연결해도 되고, 감속기를 통해 연결해도 된다.
선회 회생 통로(45)에는, 컨트롤러(90)로부터 출력되는 신호에 의해 전환 제어되는 선회 회생용 전환 밸브로서의 전환 밸브(48)가 설치된다. 또한, 전환 밸브(48)와 체크 밸브(46, 47) 사이에는, 선회 모터(76)의 선회 동작 시의 선회 압력 또는 브레이크 동작 시의 브레이크 압력을 검출하는 압력 검출기로서의 압력 센서(49)가 설치된다. 압력 센서(49)에서 검출된 압력 신호는 컨트롤러(90)로 출력된다.
전환 밸브(48)는 솔레노이드가 비여자일 때에 폐쇄 위치(도 1에 도시하는 상태)로 설정되어 선회 회생 통로(45)를 차단하고, 솔레노이드가 여자되었을 때에 개방 위치로 설정되어 선회 회생 통로(45)를 개통한다. 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 미리 설정된 선회 회생 개시 압력에 도달했다고 판정한 경우에는, 전환 밸브(48)를 개방 위치로 전환한다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생이 행해진다. 이와 같이, 전환 밸브(48)는 선회 회생을 행하기 위한 것이다.
선회 회로(75)로부터 회생 모터(88)로의 작동유의 경로에 대해 설명한다. 예를 들어, 급배 통로(26)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회 모터(76)가 선회하는 선회 동작 시에는, 급배 통로(26)의 잉여유가 분기 통로(57) 및 체크 밸브(46)를 통해 선회 회생 통로(45)로 유입되여, 회생 모터(88)로 유도된다. 또한, 급배 통로(26)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회 모터(76)가 선회하고 있을 때에 조작 밸브(1)가 중립 위치로 전환되는 브레이크 동작 시에는, 선회 모터(76)의 펌프 작용에 의해 토출된 작동유가 분기 통로(58) 및 체크 밸브(47)를 통해 선회 회생 통로(45)로 유입되어, 회생 모터(88)로 유도된다.
전환 밸브(48)를 개방 위치로 전환하기 위한 선회 회생 개시 압력을 릴리프 밸브(28, 29)의 설정 압력보다도 낮은 압력으로 설정한 경우에는, 전환 밸브(48)가 개방 위치로 전환되었을 때에, 선회 회로(75)의 압력이 선회 모터(76)의 선회 동작 혹은 브레이크 동작에 필요한 압력으로 유지되지 않을 우려가 있다. 또한, 선회 회생 개시 압력을, 릴리프 밸브(28, 29)의 설정 압력과 동등하게 설정한 경우에는, 전환 밸브(48)가 개방 위치로 전환되었을 때에, 선회 모터(76)의 선회 동작 시의 잉여 유량 또는 브레이크 동작 시의 브레이크 유량의 대부분이 릴리프 밸브(28, 29)로 흘러 버려, 회생량이 작아져 버릴 우려가 있다. 따라서, 선회 회생 개시 압력은, 선회 모터(76)의 선회 동작 혹은 브레이크 동작에 영향을 미치지 않고, 또한 회생량을 확보하기 위해, 릴리프 밸브(28, 29)의 설정 압력보다도 조금 낮은 압력으로 설정된다.
선회 회생 통로(45)에 있어서의 전환 밸브(48)의 하류측에는, 감압 밸브(50)가 설치된다. 감압 밸브(50)는 입구와 출구의 차압이 일정값으로 되도록 동작하는 차압 일정형의 밸브이다.
선회 회생 통로(45)에는, 감압 밸브(50)를 바이패스하는 바이패스 통로(56)가 접속된다. 바이패스 통로(56)에는, 차단 위치와 연통 위치를 갖는 바이패스 밸브(51)가 설치된다. 바이패스 밸브(51)는 파일럿 조작형의 전환 밸브이다. 바이패스 밸브(51)는, 파일럿실(51a)에 파일럿압이 공급되지 않는 노멀 상태에서는 연통 위치(도 1에 도시하는 상태)로 되고, 조작 밸브(14)의 파일럿실(96b)에 파일럿압이 공급되었을 때에, 동시에 동일한 압력의 파일럿압이 파일럿실(51a)에 공급되어 차단 위치로 설정된다. 즉, 바이패스 밸브(51)는, 붐 실린더(77)의 피스톤측실(31)이 수축하는 방향으로 조작 밸브(14)를 조작하는 파일럿압에 의해 차단 위치로 설정되는 것으로, 붐 실린더(77)의 수축 동작에 연동되어 전환된다.
붐 실린더(77)의 피스톤측실(31)과 조작 밸브(14)를 접속하는 급배 통로(30)에는, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 개방도가 제어되는 전자기 비례 스로틀 밸브(34)가 설치된다. 전자기 비례 스로틀 밸브(34)는 노멀 상태에서 완전 개방 위치를 유지한다.
급배 통로(30)에는, 피스톤측실(31)과 전자기 비례 스로틀 밸브(34) 사이로부터 분기하는 실린더 회생 통로로서의 붐 회생 통로(52)가 접속된다. 붐 회생 통로(52)는 피스톤측실(31)로부터의 복귀 작동유를 회생 모터(88)로 유도하기 위한 통로이다. 선회 회생 통로(45)와 붐 회생 통로(52)는 합류되어 합류 회생 통로(44)에 접속된다.
붐 회생 통로(52)에는, 컨트롤러(90)로부터 출력되는 신호에 의해 전환 제어되는 실린더 회생용 전환 밸브로서의 전환 밸브(53)가 설치된다. 전환 밸브(53)는, 솔레노이드가 비여자일 때에 폐쇄 위치(도 1에 도시하는 상태)로 설정되어 붐 회생 통로(52)를 차단하고, 솔레노이드가 여자되었을 때에 개방 위치로 설정되어 붐 회생 통로(52)를 개통한다. 전환 밸브(48)와 전환 밸브(53)는 병렬로 설치된다.
조작 밸브(14)에는, 조작 밸브(14)의 조작 방향과 그 조작량을 검출하는 센서(97)가 설치된다. 센서(97)에서 검출된 압력 신호는 컨트롤러(90)로 출력된다. 조작 밸브(14)의 조작 방향과 그 조작량을 검출하는 것은, 붐 실린더(77)의 신축 방향과 그 신축량을 검출하는 것과 동등하다. 따라서, 센서(97)는 붐 실린더(77)의 동작 상태를 검출하는 동작 상태 검출기로서 기능한다. 또한, 동작 상태 검출기로서, 센서(97) 대신에, 붐 실린더(77)에 피스톤 로드의 이동 방향과 그 이동량을 검출하는 센서를 설치하도록 해도 되고, 또는, 조작 레버(93)에 조작 레버(93)의 조작 방향과 그 조작량을 검출하는 센서를 설치해도 된다.
컨트롤러(90)는, 센서(97)의 검출 결과에 기초하여, 오퍼레이터가 붐 실린더(77)를 신장시키려고 하는지, 또는 수축시키려고 하는지를 판정한다. 컨트롤러(90)는, 붐 실린더(77)의 신장 동작을 판정하면, 전자기 비례 스로틀 밸브(34)를 노멀 상태인 완전 개방 위치로 유지함과 함께, 전환 밸브(53)를 폐쇄 위치로 유지한다. 한편, 컨트롤러(90)는, 붐 실린더(77)의 수축 동작을 판정하면, 조작 밸브(14)의 조작량에 따라서 오퍼레이터가 구하고 있는 붐 실린더(77)의 수축 속도를 연산함과 함께, 전자기 비례 스로틀 밸브(34)를 폐쇄하여 전환 밸브(53)를 개방 위치로 전환한다. 이에 의해, 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유의 전체량이 회생 모터(88)로 유도되어, 붐 회생이 행해진다. 그러나, 회생 모터(88)에서 소비하는 유량이, 오퍼레이터가 구한 붐 실린더(77)의 수축 속도를 유지하기 위해 필요한 유량보다도 적으면, 붐 실린더(77)는 오퍼레이터가 구한 수축 속도를 유지할 수 없다. 이와 같은 때에는, 컨트롤러(90)는, 조작 밸브(14)의 조작량, 회생 모터(88)의 틸팅각 및 전동 모터(91)의 회전수 등을 기초로 하여, 회생 모터(88)가 소비하는 유량 이상의 유량을 탱크로 복귀시키도록 전자기 비례 스로틀 밸브(34)의 개방도를 제어하여, 오퍼레이터가 구하는 붐 실린더(77)의 수축 속도를 유지한다.
다음에, 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)의 출력을 어시스트하는 서브 펌프(89)에 대해 설명한다. 서브 펌프(89)는 틸팅각이 조정 가능한 가변 용량형 펌프이고, 회생 모터(88)와 동축 회전하도록 연결되어 있다. 서브 펌프(89)는 전동 모터(91)의 구동력으로 회전한다. 전동 모터(91)의 회전수는 인버터(92)를 통해 컨트롤러(90)에 의해 제어된다. 서브 펌프(89) 및 회생 모터(88)의 틸팅각은 경사각 제어기(35, 36)를 통해 컨트롤러(90)에 의해 제어된다.
서브 펌프(89)에는 토출 통로(37)가 접속된다. 토출 통로(37)는 제1 메인 펌프(71)의 토출측에 합류되는 제1 어시스트 유로(38)와, 제2 메인 펌프(72)의 토출측에 합류되는 제2 어시스트 유로(39)로 분기되어 형성된다. 제1, 2 어시스트 유로(38, 39)의 각각에는, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 개방도가 제어되는 제1, 2 전자기 비례 스로틀 밸브(40, 41)가 설치된다. 또한, 제1, 2 어시스트 유로(38, 39)의 각각에는, 제1, 2 전자기 비례 스로틀 밸브(40, 41)의 하류에, 서브 펌프(89)로부터 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(42, 43)가 설치된다.
전동 모터(91)의 구동력으로 서브 펌프(89)가 회전하면, 서브 펌프(89)는 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)의 출력을 어시스트한다. 컨트롤러(90)는, 제1, 2 압력 센서(11, 21)로부터의 압력 신호에 따라, 제1, 2 전자기 비례 스로틀 밸브(40, 41)의 개방도를 제어하여, 서브 펌프(89)로부터 토출된 작동유를 안분하여 제1, 제2 메인 펌프(71, 72)의 토출측에 공급한다.
합류 회생 통로(44)를 통해 회생 모터(88)에 작동유가 공급되어, 회생 모터(88)가 회전하면, 회생 모터(88)의 회전력은 동축 회전하는 전동 모터(91)에 대한 어시스트력으로서 작용한다. 따라서, 회생 모터(88)의 회전력만큼, 전동 모터(91)의 소비 전력을 적게 할 수 있다.
회생 모터(88)를 구동원으로 하고 전동 모터(91)를 발전기로 하여 사용할 때에는, 서브 펌프(89)는 틸팅각이 제로로 설정되어 거의 무부하 상태로 된다.
이하에서는, 선회 회생 및 붐 회생의 회생 제어에 대해 설명한다.
우선, 선회 회생만이 행해지는 경우에 대해 설명한다.
컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달했다고 판정한 경우에는, 전환 밸브(48)를 개방 위치로 전환한다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생이 행해진다. 한편, 컨트롤러(90)는, 센서(97)의 검출 결과에 기초하여, 붐 실린더(77)가 신장 동작 중 또는 정지 중이라고 판정하면, 전환 밸브(53)를 폐쇄 위치로 설정한다. 이에 의해, 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유는 회생 모터(88)로 유도되지 않아, 붐 회생은 행해지지 않는다. 여기서, 붐 실린더(77)의 신장 동작 시 및 정지 시에는, 조작 밸브(14)의 파일럿실(96b)에 파일럿압이 공급되지 않으므로, 바이패스 밸브(51)의 파일럿실(51a)에도 파일럿압이 공급되지 않아, 바이패스 밸브(51)는 연통 위치로 된다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)를 바이패스하고 바이패스 밸브(51)를 통해 회생 모터(88)로 유도된다.
이와 같이, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 바이패스 밸브(51)는 연통 위치로 설정되고, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도된다. 따라서, 효율적인 회생이 행해진다.
여기서, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도되므로, 선회 회로(75)의 압력이 저하되기 쉬워진다. 선회 회로(75)의 압력이 선회 회생 개시 압력보다도 저하된 경우에는, 전환 밸브(48)가 폐쇄 위치로 전환되어 선회 회생이 정지되고, 그 후, 선회 모터(76)가 선회 동작 중이면, 다시 선회 회로(75)의 압력이 상승하여 선회 회생 개시 압력에 도달하면 전환 밸브(48)가 개방 위치로 전환되어 선회 회생이 재개되도록, 전환 밸브(48)가 개폐를 반복할 우려가 있다. 이와 같은 사태가 발생한 경우에는, 전환 밸브(48)의 개폐에 의한 압력 변동에 의해 진동이 발생될 우려가 있다.
따라서, 컨트롤러(90)는, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력보다도 저하되지 않도록, 회생 모터(88)의 틸팅각 및 회전수를 제어하여 회생 모터(88)로 유도되는 회생 유량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력으로부터 이론 선회 회생 유량을 연산하여, 회생 모터(88)로 유도되는 회생 유량이 이론 선회 회생 유량을 초과하지 않도록 회생 모터(88)의 틸팅각 및 회전수를 제어한다. 이론 선회 회생 유량은 압력 센서(49)의 검출 압력과 릴리프 밸브(28, 29)에 흐르는 릴리프 유량의 관계를 규정한 맵을 사용하여 연산된다. 즉, 컨트롤러(90)는, 맵을 참조함으로써 압력 센서(49)의 검출 압력으로부터 릴리프 밸브(28, 29)에 흐르는 릴리프 유량(이론 선회 회생 유량)을 연산하여, 그 릴리프 유량을 초과하지 않도록 회생 모터(88)로 유도되는 회생 유량을 제어한다. 이에 의해, 선회 회생만이 행해지고, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 감압 밸브(50)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도되는 경우라도, 선회 회로(75)의 압력을, 선회 모터(76)의 선회 동작 혹은 브레이크 동작에 영향을 미치지 않는 압력으로 유지할 수 있다.
다음에, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에 대해 설명한다.
컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달했다고 판정한 경우에는, 전환 밸브(48)를 개방 위치로 전환한다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생이 행해진다. 한편, 컨트롤러(90)는, 센서(97)의 검출 결과에 기초하여, 붐 실린더(77)가 수축 동작 중이라고 판정하면, 전환 밸브(53)를 개방 위치로 전환한다. 이에 의해, 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유는 회생 모터(88)로 유도되어, 붐 회생이 행해진다. 여기서, 붐 실린더(77)의 수축 동작 시에는, 조작 밸브(14)의 파일럿실(96b)에 파일럿압이 공급됨과 동시에, 바이패스 밸브(51)의 파일럿실(51a)에도 파일럿압이 공급되므로, 바이패스 밸브(51)는 차단 위치로 설정된다. 이에 의해 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)를 통해 회생 모터(88)로 유도된다.
이와 같이, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 바이패스 밸브(51)는 차단 위치로 설정되고, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)에 의해 감압되어 회생 모터(88)로 유도된다. 따라서, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압되어 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유와 합류되어, 회생 모터(88)로 유도된다.
붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유의 압력은, 선회 회로(75)로부터의 작동유의 압력과 비교하여 작다. 감압 밸브(50)는 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유와 선회 회로(75)로부터의 작동유의 차압을 보충하는 작용을 한다. 즉, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 감압 밸브(50)에 의해 감압됨으로써, 선회 회로(75)로부터의 작동유와 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유가 합류 회생 통로(44)에서 안정적으로 합류되게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 선회 회생 시에는, 전환 밸브(48)의 개폐에 의한 압력 변동에 의해 진동이 발생할 우려가 있다. 그러나, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 감압 밸브(50)에 의해 감압되므로, 선회 회로(75)의 압력은 회생 모터(88)의 압력에 감압 밸브(50)의 압력 손실이 더해진 압력으로 된다. 따라서, 선회 회로(75)의 압력 저하가 방지되어, 선회 회로(75)의 압력 저하에 기인하는 진동의 발생을 방지할 수 있다.
이상의 제1 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 작용 효과를 발휘한다.
본 실시 형태의 회생 제어에서는, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 감압 밸브(50)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 감압 밸브(50)에 의해 감압되어 회생 모터(88)로 유도되므로, 간단한 제어이다. 또한, 선회 회생만이 행해지는 경우에는 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도되므로, 효율적인 회생이 행해진다. 따라서, 간단한 회생 제어로 효율적인 회생이 가능하게 된다.
이하에, 제1 실시 형태의 변형예를 나타낸다.
제1 실시 형태에서는 바이패스 밸브(51)가 파일럿 조작형의 전환 밸브인 경우에 대해 설명했다. 이것 대신에, 바이패스 밸브(51)를 전자기 밸브로 구성하도록 해도 된다. 이 경우에는, 바이패스 밸브(51)는 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 컨트롤러(90)로부터 출력되는 신호에 의해 차단 위치로 설정된다. 구체적으로는, 컨트롤러(90)는 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 붐 실린더(77)가 수축 동작 중이라고 판정한 경우에는, 바이패스 밸브(51)를 차단 위치로 전환한다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 유체압 실린더로부터의 복귀 작동유를 이용하여 회생을 행하는 예로서, 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유를 이용하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 붐 실린더(77) 대신에, 아암 구동용의 아암 실린더 또는 버킷 구동용의 버킷 실린더로부터의 복귀 작동유를 이용하여 회생을 행하도록 해도 된다. 아암 실린더 및 버킷 실린더는, 조작 밸브(2, 13)가 중립 위치인 경우에는 로드측실에 의해 부하를 보유 지지하는 상태가 많으므로, 로드측실을 부하측 압력실로 해도 된다.
<제2 실시 형태>
도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(200)에 대해 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 기능을 갖는 구성에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(200)에서는, 선회 회생 통로(45)에, 상기 제1 실시 형태의 전환 밸브(48) 및 바이패스 밸브(51)의 기능을 갖는 선회 회생용 전환 밸브로서의 전환 밸브(201)가 설치된다.
전환 밸브(201)는 차단 위치 A, 제1 연통 위치 B 및 제2 연통 위치 C의 3포지션을 갖고, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 포지션이 전환되는 전자기 밸브이다. 또한, 전환 밸브(201)는, 선회 회로(75)의 압력이 유도되는 입구 포트(201a), 감압 밸브(50)에 연통하는 출구 포트(201b) 및 바이패스 통로(56)에 연통하는 바이패스 포트(201c)의 3포트를 갖는다. 바이패스 통로(56)는, 전환 밸브(201)의 바이패스 포트(201c)와 선회 회생 통로(45)에 있어서의 감압 밸브(50)의 하류측을 접속한다.
전환 밸브(201)의 차단 위치 A에서는, 입구 포트(201a)에 대한 출구 포트(201b) 및 바이패스 포트(201c)의 연통이 차단된다. 제1 연통 위치 B에서는, 입구 포트(201a)에 대해 출구 포트(201b) 및 바이패스 포트(201c)가 연통된다. 제2 연통 위치 C에서는, 입구 포트(201a)에 대해 출구 포트(201b)가 연통되고, 입구 포트(201a)에 대한 바이패스 포트(201c)의 연통이 차단된다.
컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력 미만이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(201)를 차단 위치 A로 설정한다. 차단 위치 A에서는, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 회생 모터(88)로 유도되지 않고, 선회 회생은 행해지지 않는다.
또한, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 붐 실린더(77)가 신장 동작 중 또는 정지 중이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(201)를 제1 연통 위치 B로 설정함과 함께, 전환 밸브(53)를 폐쇄 위치로 설정한다. 즉, 전환 밸브(201)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 전환 밸브(53)가 폐쇄 위치인 경우에는, 제1 연통 위치 B로 설정된다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유만이 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생만이 행해진다. 이때, 전환 밸브(201)에 의해 바이패스 통로(56)가 개통되므로, 선회 회로(75)로부터의 작동유는, 감압 밸브(50)를 바이패스하여 회생 모터(88)로 유도된다. 이와 같이, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도된다.
또한, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 붐 실린더(77)가 수축 동작 중이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(201)를 제2 연통 위치 C로 설정함과 함께, 전환 밸브(53)를 개방 위치로 설정한다. 즉, 전환 밸브(201)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 전환 밸브(53)가 개방 위치인 경우에는, 제2 연통 위치 C로 설정된다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유 및 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유가 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해진다. 이때, 전환 밸브(201)에 의해 선회 회생 통로(45)가 개통되는 한편, 바이패스 통로(56)는 차단되므로, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)를 통해 회생 모터(88)로 유도된다. 이와 같이, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압 밸브(50)에 의해 감압되어 회생 모터(88)로 유도된다.
이상의 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘함과 함께, 제1 실시 형태에서는 필요했던 바이패스 밸브(51)가 불필요해지므로, 비용을 저감할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 3 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(300)에 대해 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 기능을 갖는 구성에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
하이브리드 건설 기계의 제어 시스템(300)에서는, 선회 회생 통로(45)에, 상기 제1 실시 형태의 전환 밸브(48), 감압 밸브(50) 및 바이패스 밸브(51)의 기능을 갖는 선회 회생용 전환 밸브로서의 전환 밸브(301)가 설치된다.
전환 밸브(301)는, 차단 위치 A, 제1 연통 위치 B 및 제2 연통 위치 C의 3포지션을 갖고, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 포지션이 전환되는 전자기 밸브이다. 전환 밸브(301)는, 차단 위치 A에서는 선회 회생 통로(45)를 차단하고, 제1 연통 위치 B에서는 선회 회로(75)로부터의 작동유를 감압하지 않고 회생 모터(88)로 유도하고, 제2 연통 위치 C에서는 선회 회로(75)로부터의 작동유를 오리피스에 의해 감압하여 회생 모터(88)로 유도한다.
컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력 미만이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(301)를 차단 위치 A로 설정한다. 차단 위치 A에서는, 선회 회로(75)로부터의 작동유가 회생 모터(88)로 유도되지 않고, 선회 회생은 행해지지 않는다.
또한, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 붐 실린더(77)가 신장 동작 중 또는 정지 중이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(301)를 제1 연통 위치 B로 설정함과 함께, 전환 밸브(53)를 폐쇄 위치로 설정한다. 즉, 전환 밸브(301)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 전환 밸브(53)가 폐쇄 위치인 경우에는, 제1 연통 위치 B로 설정된다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유만이 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생만이 행해진다. 이때, 선회 회로(75)로부터의 작동유는, 전환 밸브(301)에 의해 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도된다. 이와 같이, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 감압되지 않고 회생 모터(88)로 유도된다.
또한, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 센서(97)의 검출 결과에 기초하여 붐 실린더(77)가 수축 동작 중이라고 판정한 경우에는, 전환 밸브(301)를 제2 연통 위치 C로 설정함과 함께, 전환 밸브(53)를 개방 위치로 설정한다. 즉, 전환 밸브(301)는, 압력 센서(49)의 검출 압력이 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 전환 밸브(53)가 개방 위치인 경우에는, 제2 연통 위치 C로 설정된다. 이에 의해, 선회 회로(75)로부터의 작동유 및 붐 실린더(77)로부터의 복귀 작동유가 회생 모터(88)로 유도되어, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해진다. 이때, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 전환 밸브(301)에 의해 조여져 회생 모터(88)로 유도된다. 이와 같이, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 선회 회로(75)로부터의 작동유는 오리피스에 의해 감압되어 회생 모터(88)로 유도된다.
이상의 제3 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘함과 함께, 제1 실시 형태에서는 필요했던 감압 밸브(50), 바이패스 통로(56) 및 바이패스 밸브(51)가 불필요해지므로, 비용을 저감할 수 있다.
이하에, 제3 실시 형태의 변형예를 나타낸다.
전환 밸브(301)를, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 개방도가 제어되는 전자기 비례 스로틀 밸브로 구성하도록 해도 된다. 이 경우에는, 컨트롤러(90)는, 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 전환 밸브(301)의 오리피스의 개구 면적을 최대로 설정한다. 한편, 선회 회생과 붐 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 전환 밸브(301)의 입구와 출구의 차압이 통과하는 유량에 의하지 않고 일정해지도록, 전환 밸브(301)의 오리피스의 개구 면적을 조정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(90)는, 압력 센서(49)의 검출 압력으로부터 이론 선회 회생 유량을 연산하고, 그 이론 선회 회생 유량에 따라서 오피피스의 개구 면적을 조정한다. 또한, 전환 밸브(301)를 이와 같이 구성하는 경우에는, 컨트롤러(90)의 출력 신호에 의해 파일럿압을 제어하고, 그 파일럿압으로 오리피스의 개구 면적을 제어하도록 해도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.
본 출원은 2012년 11월 7일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-245559호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (7)

  1. 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템이며,
    선회 모터 및 유체압 실린더의 구동원인 유체압 펌프와,
    상기 선회 모터를 구동하기 위한 선회 회로로부터 유도되는 작동 유체 및 상기 유체압 실린더로부터 유도되는 작동 유체에 의해 회전하는 회생용의 회생 모터와,
    상기 회생 모터에 연결된 회전 전기와,
    상기 선회 모터의 선회 동작 시의 선회 압력 또는 브레이크 동작 시의 브레이크 압력을 검출하는 압력 검출기와,
    상기 압력 검출기의 검출 압력이 미리 설정된 선회 회생 개시 압력에 도달한 경우에 밸브를 개방하여, 상기 선회 회로로부터 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 선회 회생을 행하는 선회 회생용 전환 밸브와,
    상기 유체압 실린더의 동작 상태를 검출하는 동작 상태 검출기와,
    상기 선회 회생용 전환 밸브와 병렬로 설치되고, 상기 동작 상태 검출기의 검출 결과에 기초하여 밸브를 개방하여, 상기 유체압 실린더로부터 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하여 실린더 회생을 행하는 실린더 회생용 전환 밸브를 구비하고,
    상기 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되지 않고 상기 회생 모터로 유도되고, 상기 선회 회생과 상기 실린더 회생이 동시에 행해지는 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체는 감압되어 상기 유체압 실린더로부터의 작동 유체와 합류되어, 상기 회생 모터로 유도되는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선회 회생용 전환 밸브가 설치되는 선회 회생 통로와,
    상기 실린더 회생용 전환 밸브가 설치되는 실린더 회생 통로와,
    상기 선회 회생 통로와 상기 실린더 회생 통로가 합류하여 접속되고, 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하는 합류 회생 통로와,
    상기 선회 회생 통로에 있어서의 상기 선회 회생용 전환 밸브의 하류측에 설치된 감압 밸브와,
    상기 선회 회생 통로에 접속되어 상기 감압 밸브를 바이패스하는 바이패스 통로와,
    상기 바이패스 통로에 설치되어, 차단 위치와 연통 위치를 갖는 바이패스 밸브를 더 구비하고,
    상기 바이패스 밸브는, 상기 선회 회생만이 행해지는 경우에는 상기 연통 위치로 설정되고, 상기 선회 회생과 상기 실린더 회생이 동시에 행해지는 경우에는 상기 차단 위치로 설정되는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 파일럿압에 의해 조작되어, 상기 유체압 펌프로부터 상기 유체압 실린더로 유도되는 작동 유체의 유량을 제어하는 조작 밸브와,
    상기 바이패스 밸브는, 상기 유체압 실린더의 부하측 압력실이 수축하는 방향으로 상기 조작 밸브를 조작하는 파일럿압에 의해 상기 차단 위치로 설정되는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선회 회생용 전환 밸브가 설치되는 선회 회생 통로와,
    상기 실린더 회생용 전환 밸브가 설치되는 실린더 회생 통로와,
    상기 선회 회생 통로와 상기 실린더 회생 통로가 합류하여 접속되고, 상기 회생 모터로 작동 유체를 유도하는 합류 회생 통로와,
    상기 선회 회생 통로에 있어서의 상기 선회 회생용 전환 밸브의 하류측에 설치된 감압 밸브와,
    상기 선회 회생 통로에 접속되어 상기 감압 밸브를 바이패스하는 바이패스 통로를 더 구비하고,
    상기 선회 회생용 전환 밸브는, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력 미만인 경우에는 차단 위치로 설정되고, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 상기 실린더 회생용 전환 밸브가 폐쇄 밸브 상태인 경우에는, 상기 바이패스 통로를 개통하는 제1 연통 위치로 설정되고, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 상기 실린더 회생용 전환 밸브가 개방 밸브 상태인 경우에는, 상기 선회 회생 통로를 개통하여 상기 바이패스 통로를 차단하는 제2 연통 위치로 설정되는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선회 회생용 전환 밸브는, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력 미만인 경우에는 차단 위치로 설정되고, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 상기 실린더 회생용 전환 밸브가 폐쇄 밸브 상태인 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체를 감압하지 않고 상기 회생 모터로 유도하는 제1 연통 위치로 설정되고, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력에 도달하고 또한 상기 실린더 회생용 전환 밸브가 개방 밸브 상태인 경우에는, 상기 선회 회로로부터의 작동 유체를 조여서 상기 회생 모터로 유도하는 제2 연통 위치로 설정되는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 건설 기계의 회생 제어를 행하는 컨트롤러를 더 구비하고,
    상기 회생 모터는 틸팅각이 조정 가능한 가변 용량형 모터이고,
    상기 컨트롤러는, 상기 선회 회생만이 행해지는 경우에는, 상기 압력 검출기의 검출 압력이 상기 선회 회생 개시 압력보다도 저하되지 않도록, 상기 회생 모터의 틸팅각 및 회전수를 제어하는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 압력 검출기의 검출 압력으로부터 이론 선회 회생 유량을 연산하여, 상기 회생 모터로 유도되는 회생 유량이 상기 이론 선회 회생 유량을 초과하지 않도록, 상기 회생 모터의 틸팅각 및 회전수를 제어하는, 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템.
KR1020157008204A 2012-11-07 2013-11-01 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템 KR101718255B1 (ko)

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