KR20220024740A - 전동식 유압 건설 기계 - Google Patents

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KR20220024740A
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유이치 오가와
다케시 이시이
세이이치 기하라
기와무 다카하시
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가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라
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Abstract

전동 모터로 유압 펌프를 구동하는 구동 시스템을 구비한 전동식 유압 건설 기계에 있어서, 액추에이터의 구동 개시 시에, 전력원의 상태에 따라서 전동 모터의 소비 전력의 증가를 억제하고, 기기를 적절한 상태에서 사용할 수 있도록 한다. 그 때문에, 컨트롤러(50)는 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있지 않고 또한 배터리(62)의 축전량 SOC(t)(전력원의 상태량)가 역치 S1 이상일 때, 릴리프 밸브(3)의 목표 릴리프 압으로서 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)을 설정하고, 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있지 않고 또한 배터리(62)의 축전량 SOC(t)(전력원의 상태량)가 역치 S1보다 작을 때, 목표 릴리프 압으로서 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)보다 낮은 저감 릴리프 압 Pr(t)(제2 릴리프 압)를 설정한다.

Description

전동식 유압 건설 기계
본 발명은 전동 모터에 의하여 유압 펌프를 구동하는 구동 시스템을 구비한 전동식 유압 건설 기계에 관한 것이다.
구동원을 엔진으로부터 전동 모터로 변경하고, 전동 모터로 유압 펌프를 구동하는 구동 시스템을 구비한 전동식 유압 건설 기계가 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있다.
WO2018/168887호 공보
구동원을 엔진으로부터 전동 모터로 변경한 특허문헌 1에 기재되는 전동식 유압 건설 기계는, 배기 가스가 배출되지 않으므로 환경 부하가 낮고, 또한 종래의 엔진을 구동원으로 한 유압 셔블에 비하여 조용하다는 장점이 있다. 그러나, 예를 들어 주행 동작 등에서 유압 펌프의 토출압이 릴리프 밸브의 설정압(릴리프 압)까지 상승하고, 유압 펌프의 부하 토크가 갑자기 증대한 경우, 전동 모터는 유압 펌프의 부하 토크의 증대에 맞는 크기의 토크를 출력하기 때문에, 전동 모터에 공급하는 전류가 급증해 버린다. 전력원이 배터리일 경우, 배터리의 잔량이 적은 상태에서 전류를 급증시키면, 배터리의 열화가 진행해 버린다. 또한, 전력원이 외부의 전원일 경우, 전류의 급변에 의하여 전압이 급변동하기 때문에, 적절한 전압 범위에서 기기를 사용할 수 없고, 기기를 적절하게 작동시킬 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 전동 모터로 유압 펌프를 구동하는 구동 시스템을 구비한 전동식 유압 건설 기계에 있어서, 액추에이터의 구동 개시 시에, 전력원의 상태에 따라서 전동 모터의 소비 전력의 증가를 억제하고, 기기를 적절한 상태에서 사용할 수 있는 전동식 유압 건설 기계를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 동작 속도 및 방향을 지시하는 조작 레버 장치와, 상기 조작 레버 장치의 조작 상태 정보를 취득하는 조작 상태 검출 장치와, 상기 유압 펌프와 상기 액추에이터를 접속하는 유로에 접속되고, 상기 유로의 압력이 미리 설정한 목표 릴리프 압에 달하면 상기 유로의 압유를 탱크에 배출하는 릴리프 밸브와, 전력원으로부터 전력이 공급되어 상기 유압 펌프를 구동하는 전동 모터를 구비한 전동식 유압 건설 기계에 있어서, 상기 조작 상태 정보와 상기 전력원의 상태량에 기초하여 상기 릴리프 밸브의 상기 목표 릴리프 압을 변화시키는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 상기 전력원의 상태량이 미리 설정한 역치 이상일 때, 상기 목표 릴리프 압으로서 제1 릴리프 압을 설정하고, 상기 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 상기 전력원의 상태량이 상기 역치보다 작을 때, 상기 목표 릴리프 압으로서 상기 제1 릴리프 압보다 낮은 제2 릴리프 압을 설정하는 것으로 한다.
이와 같이 컨트롤러는, 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 전력원의 상태량이 미리 설정한 역치 이상일 때, 목표 릴리프 압으로서 제1 릴리프 압을 설정하고, 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 전력원의 상태량이 상기 역치보다 작을 때, 목표 릴리프 압으로서 제1 릴리프 압보다 낮은 제2 릴리프 압을 설정함으로써, 조작 레버 장치를 조작하여 액추에이터의 구동을 개시할 때, 유압 펌프의 토출압은 제1 릴리프 압보다도 낮은 제2 릴리프 압까지밖에 상승하지 않게 된다. 이에 의하여 액추에이터의 구동 개시 시에, 전력원의 상태에 따라서 전동 모터의 소비 전력의 증가를 억제하고, 기기를 적절한 상태로 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액추에이터의 구동 개시 시에, 전력원의 상태에 따라서 전동 모터의 소비 전력의 증가를 억제하고, 기기를 적절한 상태에서 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 건설 기계의 외관을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 셔블에 구비된 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 5는 조작 상태 판정부의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 조작압과 방향 제어 밸브의 미터인 개구 면적과의 관계를 도시하는 도면이며, 조작압의 역치 정의를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시하는 저감 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시하는 릴리프 압 증가량 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 4에 도시하는 목표 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 펌프 출력과 인버터 입력 전력과의 관계식을 도시하는 도면이다.
도 11은 제1 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 축전량에 따라서 도 8에 도시하는 SOC-릴리프 압 증가량 테이블로 계산되는 릴리프 압 증가량이 다른 경우의 펌프 토출압과 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 제1 실시 형태의 변형예 1의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 14는 제1 실시 형태의 변형예 2의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 15는 제1 실시 형태의 변형예 3의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 16은 제1 실시 형태의 변형예 4의 도 11과 마찬가지인 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 18은 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 19는 제2 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 20은 제2 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 21은 제2 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 22는 제2 실시 형태의 변형예인 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시 형태 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 24는 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 25는 제3 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 26은 제3 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 27은 제3 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 제4 실시 형태 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 29는 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 30은 제4 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 31은 제4 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 32는 제4 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 34는 제5 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 35는 제5 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 36은 제5 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라 설명한다.
<제1 실시 형태>
<구성>
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 건설 기계의 외관을 도시하는 도면이다.
본 실시 형태에 있어서, 전동식 유압 작업 기계는 전동식 유압 셔블이며, 전동식 유압 셔블은, 하부 주행체(101)와, 상부 선회체(102)와, 스윙식의 프론트 작업기(104)를 구비하고, 프론트 작업기(104)는 붐(111), 암(112), 버킷(113)으로 구성되어 있다. 프론트 작업기(104)의 붐(111), 암(112), 버킷(113)은 붐 실린더(111a), 암 실린더(112a), 버킷 실린더(113a)의 신축에 의하여 상하 방향으로 회동 가능하다. 상부 선회체(102)와 하부 주행체(101)는 선회륜(215)에 의하여 회전 가능하게 접속되고, 상부 선회체(102)는 하부 주행체(101)에 대하여 선회 모터(102a)의 회전에 의하여 선회 가능하다. 상부 선회체(102)의 전방부에는 스윙 포스트(103)가 설치되고, 이 스윙 포스트(103)에 프론트 작업기(104)가 상하 이동 가능하게 설치되어 있다. 스윙 포스트(103)는 스윙 실린더(103a)의 신축에 의하여 상부 선회체(102)에 대하여 수평 방향으로 회동 가능하고, 하부 주행체(101)의 중앙 프레임에는, 좌우의 주행 장치(105a, 105b)와, 블레이드 실린더(106a)의 신축에 의하여 상하 동작을 행하는 블레이드(106)가 설치되어 있다. 좌우의 주행 장치(105a, 105b)는 각각 구동륜(210a, 210b), 아이들러(211a, 211b), 크롤러 벨트(212a, 212b)를 구비하고, 좌우의 주행 모터(101a, 101b)의 회전을 구동륜(210a, 210b)을 통하여 크롤러 벨트(212a, 212b)를 구동함으로써 주행을 행한다.
상부 선회체(102)에는, 선회 프레임(107) 상에 배터리(62)(도 2 참조)를 탑재하고, 카운터 웨이트를 겸하는 배터리 탑재부(109)와, 내부에 운전실(108)을 형성한 캐빈(110)이 설치되고, 운전실(108) 내에는, 운전석(122)과, 붐 실린더(111a), 암 실린더(112a), 버킷 실린더(113a), 선회 모터(102a) 용의 좌우 조작 레버 장치(124A, 124B)와, 스윙 실린더(103a), 좌우의 주행 모터(101a, 101b), 블레이드 실린더(106a) 용의 도시하지 않은 조작 레버 장치와, 모니터(80) 등이 마련되어 있다.
이하의 설명에 있어서, 상부 선회체(102)를 차체라고 하는 경우가 있다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 셔블에 구비된 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2에 있어서, 구동 시스템은, 전동 모터(60), 유압 펌프(1), 릴리프 밸브(3), 탱크(5), 방향 제어 밸브(42), 체크 밸브(40), 유압 모터(43), 조작 레버 장치(44)를 구비하고 있다.
유압 펌프(1)는 고정 용량형이며, 전동 모터(60)에 의하여 구동된다. 유압 펌프(1)는 유로(2)를 통하여 방향 제어 밸브(42)와 접속되어 있다. 유로(2) 상에 있고 또한 방향 제어 밸브(42)의 상류에는, 릴리프 유로(4)가 접속되어 있다. 릴리프 유로(4) 상에는, 릴리프 밸브(3)이 설치되어 있다. 릴리프 밸브(3)의 하류 측은 탱크(5)에 접속되어 있다. 유로(2) 상 또한 릴리프 유로(4)와의 접속점보다 하류 또한 방향 제어 밸브(42)의 상류에는, 체크 밸브(40)이 접속되어 있다. 압유는 체크 밸브(40)를, 유압 펌프(1)로부터 방향 제어 밸브(42)의 방향으로 흐를 수는 있지만, 그 역방향으로는 흐를 수 없다.
방향 제어 밸브(42)는 유로(2)에 접속되고, 또한 유압 모터(43)의 좌회전 측실과 접속하고 있는 좌회전 유로(43L), 유압 모터(43)의 우회전 측실과 접속하고 있는 우회전 유로(43R), 탱크(5)와 접속하고 있는 탱크 유로(43T)에 접속되어 있다.
방향 제어 밸브(42)는 조작 포트(42l)의 압력과 조작 포트(42r)의 압력에 의하여 구동된다. 조작 포트(42l, 42r)의 압력이 모두 낮은 경우, 방향 제어 밸브(42)는 도시의 중립 위치에 있고, 유로(2)는 탱크 유로(43T)와 접속되고, 그 외의 유로는 차단되어 있다. 조작 포트(42l)의 압력이 높은 경우, 방향 제어 밸브(42)는 도시 상측의 위치로 전환되고, 유로(2)가 좌회전 유로(43L)와, 탱크 유로(43T)가 우회전 유로(43R)와 접속된다. 조작 포트(42r)의 압력이 높은 경우, 방향 제어 밸브(42)는 도시 하측의 위치로 전환되고, 유로(2)가 우회전 유로(43R)와, 탱크 유로(43T)가 좌회전 유로(43L)와 접속된다.
조작 레버 장치(44)는 조작 레버(44a)와 조작 레버(44a)에 설치된 파일럿 밸브(45)를 갖고, 파일럿 밸브(45)는 파일럿 유로(28)를 통하여 방향 제어 밸브(42)의 조작 포트(42l)에, 파일럿 유로(26)를 통하여 방향 제어 밸브(42)의 조작 포트(42r)에, 각각 접속하고 있고, 조작 레버(44a)의 조작량에 따른 조작압이, 파일럿 밸브(45)로부터 방향 제어 밸브(42)의 조작 포트(42r) 또는 조작 포트(42l)로 유도된다.
유압 모터(43)는 도 1에 도시한 복수의 액추에이터인 붐 실린더(111a), 암 실린더(112a), 버킷 실린더(113a), 선회 모터(102a), 스윙 실린더(103a), 좌우의 주행 모터(101a, 101b), 블레이드 실린더(106a) 중 1개를 대표하고 있고, 예를 들어 좌우의 주행 모터(101a, 101b) 중 한쪽이다. 방향 제어 밸브(42) 및 조작 레버 장치 44도 마찬가지이며, 방향 제어 밸브(42)는 도 1에 도시한 복수의 액추에이터 용의 복수의 방향 제어 밸브 중 1개를 대표하고, 조작 레버 장치(44)는 도 1에 도시한 복수의 액추에이터 용의 조작 레버 장치(124A 및 124B)를 포함하는 복수의 조작 레버 장치 중 1개를 대표하고 있다.
또한, 유압 모터(43)는 유압 펌프(1)로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 액추에이터이며, 조작 레버 장치(44)는 유압 모터(43)(액추에이터)의 동작 속도 및 속도를 지시하는 조작 레버 장치이다.
구동 시스템은 또한 컨트롤러(50), 인버터(61), 배터리(62), 배터리 제어 컨트롤러(63), 압력 센서(70), 셔틀 밸브(72)를 구비하고 있다.
배터리(62)는 전력을 저장하는 축전 장치이며, 전동 모터(60)에 전력을 공급하는 전력원이다. 배터리(62)로부터 출력된 직류 전류는, 전선(82)을 통하여 인버터(61)에 입력된다. 인버터(61)는 입력된 직류 전류를 교류 전류로 변환하고, 컨트롤러(50)으로부터 송신된 회전수 지령 값에 따라 전동 모터(60)가 회전하도록 변환한 교류 전류를 출력한다. 출력된 교류 전류는, 전선(81)을 통하여 전동 모터(60)에 입력된다. 배터리(62)의 출력 제어나 축전량의 계산은, 배터리 제어 컨트롤러(63)가 행한다.
셔틀 밸브(72)는 파일럿 유로(26)와 파일럿 유로(28)와 접속되어 있고, 각각의 유로(26, 28)의 압력(조작압) 중 큰 쪽이, 조작 상태 검출 장치인 압력 센서(70)로 유도된다. 압력 센서(70)는 유로(26, 28)의 압력(조작압) 중 큰 쪽을 조작 레버 장치(44)의 조작 상태 정보로서 검출하고, 압력 신호를 컨트롤러(50)에 송신한다. 압력 센서(70)는 조작 레버 장치(44)의 조작 상태 정보를 취득하는 조작 상태 검출 장치이다.
컨트롤러(50)는 압력 센서(70)와 전기적으로 접속되어 있고, 압력 센서(70)로부터 압력 신호를 수신한다. 또한, 배터리 제어 컨트롤러(63)와도 전기적으로 접속되어 있고, 통신에 의하여 정보를 송수신하고 있다. 배터리 제어 컨트롤러(63)로부터는, 배터리(62)의 축전량이 컨트롤러(50)에 송신되고 있다. 또한, 컨트롤러(50)는 인버터(61)와도 전기적으로 접속되어 있고, 통신에 의하여 정보를 송수신하고 있다. 컨트롤러(50)으로부터는, 전동 모터(60)의 회전수 지령 값이 인버터(61)에 송신되고 있다.
릴리프 밸브(3)는 통상의 릴리프 압(제1 릴리프 압)을 설정하는 스프링(3a)과, 스프링(3a)에 대항하는 측에 마련되고, 유로(2)의 압력(유압 펌프(1)의 토출압)이 유도되는 수압부(3b)와, 수압부(3b)와 같은 측에 마련되고, 스프링(3a)이 설정하는 통상의 릴리프 압을 저감시키는 솔레노이드(3c)를 구비한 가변 릴리프 밸브이다.
릴리프 밸브(3)는 유압 펌프(1)와 유압 모터(43)(액추에이터)를 접속하는 유로 중 1개인 유로(2)에 접속되고, 유로(2)의 압력(유압 펌프(1)의 토출압)이 미리 설정한 목표 릴리프 압에 달하면 유로(2)의 압유를 탱크(5)에 배출하는 릴리프 밸브이다.
컨트롤러(50)는 릴리프 밸브(3)의 솔레노이드(3c)와도 전기적으로 접속되어 있고, 통상의 릴리프 압을 저감시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 컨트롤러(50)에는 상기 이외의 정보나 지령 값이 송수신되고 있어도 좋다. 또한, 인버터(61)로의 회전수 지령 값은, 본 실시 형태에서는 일정 값으로 하고 있다.
컨트롤러(50)는 압력 센서(70)로부터의 압력 신호(조작 상태 정보)에 기초하여 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있는지의 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 배터리(62)의 축전량(전력원의 상태량)에 따라서 릴리프 밸브(3)의 목표 릴리프 압을 변화시킨다.
이하에, 컨트롤러(50)의 상기 기능의 상세를 설명한다.
도 3은, 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50)의 기능을 도시하는 블록도이다.
컨트롤러(50)는 센서 신호 변환부(50a), 축전량 신호 변환부(50d), 상수·테이블 기억부(50b), 압력 상한값 연산부(50c), 출력 신호 변환부(50z)를 구비하고 있다.
센서 신호 변환부(50a)는 압력 센서(70)로부터 보내져 오는 압력 신호(조작 레버 장치(44)에 의하여 생성되는 조작압의 신호)를 수신하고, 그것을 기초로 하여 조작압 P70(t)를 계산하고, 압력 상한값 연산부(50c)에 송신한다.
축전량 신호 변환부(50d)는 배터리 제어 컨트롤러(63)로부터 송신되는 축전량 신호를 기초로 하여 축전량 SOC(t)를 계산하고, 압력 상한값 연산부(50c)에 송신한다.
상수·테이블 기억부(50b)는 계산에 필요한 상수나 테이블을 기억하고 있고, 그것들을 압력 상한값 연산부(50c)에 송신한다. 또한, 상수에는 전동 모터(60)의 목표 회전수가 포함되어 있고, 이 정보는 인버터(61)에 송신된다.
압력 상한값 연산부(50c)는 센서 신호 변환부(50a)로부터 송신되는 조작압 P70(t), 축전량 신호 변환부(50d)로부터 송신되는 축전량 SOC(t), 상수·테이블 기억부(50b)로부터 송신되는 상수나 테이블 정보를 수신하고, 목표 릴리프 압을 연산한다. 그리고, 압력 상한값 연산부(50c)는 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압을 출력한다.
출력 신호 변환부(50z)는 릴리프 밸브(3)의 릴리프 압이 목표 릴리프 압이 되는 것 같은 출력을 계산하고, 릴리프 밸브(3)의 솔레노이드(3c)에 출력한다.
도 4는, 제1 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50c)의 기능을 도시하는 블록도이다. 또한, 컨트롤러(50)의 샘플링 시간(연산 주기)은 Δt이며, 샘플링 시간 Δt마다 압력 상한값(목표 릴리프 압)의 연산이 반복해 실행된다.
압력 상한값 연산부(50c)는 조작 상태 판정부(50c-1), 저감 릴리프 압 산출부(50c-2), 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3), 목표 릴리프 압 산출부(50c-4), 지연 요소(50c-5)를 갖고 있다.
조작 상태 판정부(50c-1)는 조작압 P70(t)로부터 조작 레버(44a)가 조작되고 있는지의 여부를 판정하고, 조작 플래그 F70(t)를 출력한다. 조작되고 있다고 판정하면 조작 플래그 F70(t)를 true(유효)로, 무조작이라고 판정하면 조작 플래그 F70(t)를 false(무효)로, 각각 설정한다. 이 조작 플래그 F70(t)의 정보는, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신된다.
저감 릴리프 압 산출부(50c-2)는 후술하는 산출 방법에 기초하여, 축전량 SOC(t)로부터 저감 릴리프 압 Pr(t)를 산출한다. 이 저감 릴리프 압 Pr(t)의 정보는, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신된다.
릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)는, 후술하는 산출 방법에 기초하여, 축전량 SOC(t)로부터 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출한다. 이 릴리프 압 증가량 ΔP(t)의 정보는, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신된다.
목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 조작 플래그 F70(t), 저감 릴리프 압 Pr(t), 릴리프 압 증가량 ΔP(t)와, 목표 릴리프 압 P3(t)의 현재 값인 1 샘플링 시간 Δt 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)를 기초로, 목표 릴리프 압 P3(t)를 산출하고, 출력한다.
도 5는, 조작 상태 판정부(50c-1)의 연산 플로를 도시하는 흐름도이며, 컨트롤러(50)가 동작하고 있는 동안, 샘플링 시간 Δt마다 반복 실행된다.
스텝 S101에 있어서 조작 상태 판정부(50c-1)의 연산이 스타트한다.
스텝 S102에 있어서, 조작 상태 판정부(50c-1)는 조작압의 값인 조작압 P70(t)가 역치 Pith보다 큰지를 판정한다. 조작압 P70(t)가 역치 Pith보다 큰 경우에는 Yes로 판정하고, 스텝 S103의 처리로 진행하고, 조작압 P70(t)가 역치 Pith 이하인 경우에는 No로 판정하고, 스텝 S104의 처리로 진행한다.
스텝 S103에 있어서, 조작 상태 판정부(50c-1)는 조작 레버(44a)는 조작되고 있다고 판정하여 조작 플래그 F70(t)를 true(유효)로 설정하고, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 그 조작 플래그 F70(t)의 정보를 송신한다.
스텝 S104에 있어서, 조작 상태 판정부(50c-1)는 조작 레버(44a)는 조작되고 있지 않다고 판정하여 조작 플래그 F70(t)를 false(무효)로 설정한다. 그리고, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 이 정보를 송신한다.
조작압 P70(t)의 역치 Pith의 정의를, 도 6을 사용하여 설명한다.
도 6은, 조작압 P70(t)와 방향 제어 밸브(42)의 미터인 개구 면적과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6에 있어서, Pith는 조작 레버(44a)가 조작되고, 조작압 P70(t)가 상승할 때, 방향 제어 밸브(42)의 미터인 개구가 개방하기 시작하는 압력 값이다. 즉, 조작압 P70(t)가 Pith의 값이 될 때까지는 방향 제어 밸브(42)의 미터인 개구는 개방하지 않으므로, 유압 모터(43)는 작동하지 않는다. 조작압 P70(t)가 Pith를 초과하면 방향 제어 밸브(42)의 미터인 개구는 개방하고, 유압 모터(43)는 작동한다. 조작 상태 판정부(50c-1)는 그 미터인 개구가 개방하기 시작하는 조작압의 압력 값 Pith를 역치로서 설정하고 있다.
도 7은, 도 4에 도시하는 저감 릴리프 압 산출부(50c-2)의 연산 플로를 도시하는 도면이며, 그 연산 플로는 컨트롤러(50)가 동작하고 있는 동안, 샘플링 시간 Δt마다 반복 실행된다.
도 7에 있어서, 축전량 SOC(t)는 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)에 입력되고, 그때의 축전량 SOC(t)에 대응하는 저감 릴리프 압 Pr(t)가 산출된다. SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)에는, 도 7의 하측에 도시하는 바와 같이, 축전량 SOC(t)가 S1 이상일 때는, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 통상 시의 릴리프 압 Pn이며, 축전량 SOC(t)가 S1로부터 S2로 감소할 때는, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 통상 시의 릴리프 압 Pn으로부터 최소 릴리프 압 Prmin까지 저하되고, 축전량 SOC(t)가 S2 이하로 감소하면 저감 릴리프 압 Pr(t)는 최소 릴리프 압 Prmin으로 유지되도록 축전량 SOC(t)와 저감 릴리프 압 Pr(t)와의 관계가 설정되어 있다.
여기서, S1은, 전력원인 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 감소했을 때, 릴리프 밸브(3)의 스프링(3a)에 의하여 설정되는 통상의 릴리프 압을 저하시켜 배터리(62)가 열화되지 않도록 보호할 필요가 있는지 여부를 판정하기 위한 축전량 SOC(t)의 미리 설정한 역치이다.
저감 릴리프 압 산출부(50c-2)는 이러한 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)을 사용하여 축전량 SOC(t)에 따른 저감 릴리프 압 Pr(t)를 산출하고, 산출한 저감 릴리프 압 Pr(t)를 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신한다.
도 8은, 도 4에 도시하는 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)의 연산 플로를 도시하는 도면이며, 컨트롤러(50)가 동작하고 있는 동안, 샘플링 시간 Δt마다 반복 실행된다.
도 8에 있어서, 축전량 SOC(t)는 SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)에 입력되고, 그때의 축전량 SOC(t)에 대응하는 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 산출된다. SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)에는, 도 8의 하측에 도시하는 바와 같이, 축전량 SOC(t)가 S3 이상일 때는, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 ΔPmax이며, 축전량 SOC(t)가 S3으로부터 S4로 감소할 때는, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 릴리프 압 증가량 ΔPmax로부터 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin까지 저하되고, 축전량 SOC(t)가 S4 이하로 감소하면 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin으로 유지되도록 축전량 SOC(t)와 릴리프 압 증가량 ΔP(t)와의 관계가 설정되어 있다.
릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)는 이러한 SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)를 사용하여 축전량 SOC(t)에 따른 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하고, 산출한 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신한다.
도 9는, 도 4에 도시하는 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)의 연산 플로를 도시하는 흐름도이며, 컨트롤러(50)가 동작하고 있는 동안, 샘플링 시간 Δt마다 반복 실행된다.
스텝 S401에 있어서 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)의 연산이 스타트한다.
스텝 S402에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 조작 플래그 F70(t)가 true(유효)인가를 판정한다. 조작 플래그 F70(t)가 true인 경우에는 Yes로 판정하고, 스텝 S403의 처리로 진행한다. 조작 플래그 F70(t)가 false(무효)인 경우에는 No로 판정하고, 스텝 S406의 처리로 진행한다.
스텝 S403에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 1 샘플링 시간 Δt 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 릴리프 압 증가량 ΔP(t)의 합이 통상 시의 릴리프 압 Pn보다도 큰지를 판정한다. 1 샘플링 시간 Δt 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)는 목표 릴리프 압의 현재 값이다. P3(t-Δt)와 ΔP(t)의 합이 통상 시의 릴리프 압 Pn보다도 큰 경우, 스텝 S403에 있어서 Yes로 판정하고, 스텝 S404의 처리로 진행한다. P3(t-Δt)와 ΔP(t)의 합이 통상 시의 릴리프 압 Pn 이하인 경우, 스텝 S403에 있어서 No로 판정하고, 스텝 S405의 처리로 진행한다.
스텝 S404에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 목표 릴리프 압 P3(t)를 통상 시의 릴리프 압 Pn으로 설정한다. 그리고, 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압 P3(t)를 출력한다.
스텝 S405에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 목표 릴리프 압 P3(t)를 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 릴리프 압 증가량 ΔP(t)의 합으로 설정한다. 그리고, 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압 P3(t)를 출력한다.
스텝 S406에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 목표 릴리프 압 P3(t)를 저감 릴리프 압 Pr(t)로 설정한다. 그리고, 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압 P3(t)를 출력한다.
이와 같이 본 실시 형태에 있어서, 컨트롤러(50)는 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있지 않고 또한 배터리(62)의 축전량 SOC(t)(전력원의 상태량)가 역치 S1 이상일 때, 릴리프 밸브(3)의 목표 릴리프 압으로서 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)을 설정하고, 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있지 않고 또한 배터리(62)의 축전량 SOC(t)(전력원의 상태량)가 역치 S1보다 작을 때, 목표 릴리프 압으로서 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)보다 낮은 저감 릴리프 압 Pr(t)(제2 릴리프 압)를 설정한다.
또한, 컨트롤러(50)는 목표 릴리프 압이 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)보다 낮은 저감 릴리프 압 Pr(t)(제2 릴리프 압)일 때 조작 레버 장치(44)를 조작하여 유압 모터(43)(액추에이터)의 구동을 개시했을 경우에는, 목표 릴리프 압을 소정의 비율로 증가시켜, 목표 릴리프 압을 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)으로 한다.
또한, 컨트롤러(50)는 목표 릴리프 압이 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)보다 낮은 저감 릴리프 압 Pr(t)(제2 릴리프 압)일 때 조작 레버 장치(44)를 조작하여 유압 모터(43)(액추에이터)의 구동을 개시했을 경우에는, 소정 시간(샘플링 시간 Δt)마다 배터리(62)의 축전량 SOC(t)(전력원의 상태량)가 작아짐에 따라서 작아지는 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하고, 목표 릴리프 압의 현재 값에 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 가산시켜, 목표 릴리프 압을 소정의 비율로 증가시켜, 목표 릴리프 압을 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)으로 한다.
다음으로, 제1 실시 형태에 있어서의 효과를 설명하기 전에, 유압 펌프(1)의 출력 파워(펌프 출력)와 인버터(61)의 입력 전력(인버터 입력 전력)의 관계에 대하여 설명한다.
도 10은, 펌프 출력과 인버터 입력 전력과의 관계식을 도시하는 도면이다.
도 10의 식 (1)의 좌변 중 μ 이외의 부분 VA는, 인버터(61)에 입력되어 소비하는 전력의 계산식이다. 인버터(61)로의 입력 단자 측의 전압 V와 인버터(61)로의 입력 단자 측의 직류 전류 A의 곱이, 인버터(61)가 소비하는 전력이다.
도 10의 식 (1)의 좌변의 μ는, 인버터(61)에 입력되고 나서 유압 펌프(1)로부터 출력될 때까지의 에너지 변환 효율이다. μ를 전력 VA에 곱함으로써, 유압 펌프(1)의 출력 파워가 구해진다.
도 10의 식 (1)의 우변은, 유압 펌프(1)의 출력 파워의 계산식이다. 유압 펌프(1)의 토출압(펌프 토출압) P와 유압 펌프(1)의 토출 유량(펌프 유량) Q를 곱함으로써 유압 펌프(1)의 출력 파워가 구해진다.
여기서, 유압 펌프(1)에 부하가 작용한 경우에는 전동 모터(60)가 유압 펌프(1)로부터 부하 토크를 받아서 회전수가 변동하는데, 본 실시 형태에서는 그 변동폭은 목표 회전수에 비하여 충분히 작은 것으로 한다. 그 경우, 펌프 유량 Q는 거의 변동하지 않는 것이 된다. 또한, 인버터(61)로의 입력 단자 측의 전압 V도 거의 변동하지 않는 것으로 한다. 또한, 에너지의 변환 효율 μ는 크게는 변화하지 않는 것으로 한다.
이상의 전제와 도 10의 식 (1)보다, 인버터(61)로의 입력 단자 측의 직류 전류 A는, 펌프 토출압 P에 비례하게 된다. 그 때문에, 펌프 토출압 P의 변동을 억제하면, 인버터(61)로의 입력 단자 측의 직류 전류 A의 변동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 제1 실시 형태의 효과를 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 사용하여 설명한다.
도 11은, 제1 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다. 도 11의 맨 위 그래프는 조작압 P70(t)의 시간 변화를, 중앙의 그래프는 펌프 토출압의 시간 변화를, 맨 아래의 그래프는 펌프 출력(유압 펌프(1)의 출력 파워)을 각각 나타내고 있다.
도 11에 도시하는 추이 예는, 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 도 7 및 도 8에 도시한 테이블에 있어서 역치 S1보다 작은 Sa에 있는 경우의 것이다. 이때, 목표 릴리프 압 P3(t)는 통상의 릴리프 압 Pn보다 저감되어, 도 7에 도시하는 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)로 산출되는 저감 릴리프 압 Pr(t)는 최소 릴리프 압 Prmin이며, 도 8에 도시하는 SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)로 산출되는 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 릴리프 압 증가량 ΔPmax와 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin의 사이의 값 ΔPa이다. 또한, 조작 레버(44a)가 조작되고 있지 않은 상태에서는, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)는 도 9의 스텝 S406에 있어서, 저감 릴리프 압 Pr(t)=최소 릴리프 압 Prmin의 목표 릴리프 압 P3(t)를 산출한다.
도 11에 있어서, 시각 t0에서는 조작 레버(44a)는 조작되고 있지 않고, 조작압 P70(t)는 역치 Pith를 하회하고 있다. 또한, 도 9의 스텝 S406에 있어서, 저감 릴리프 압 Pr(t)=최소 릴리프 압 Prmin의 목표 릴리프 압 P3(t)가 산출되어, 목표 릴리프 압 P3(t)는 최소 릴리프 압 Prmin으로 설정되어 있다.
그 후 조작 레버(44a)가 조작되고, 시각 t1에서 조작압 P70(t)가 역치 Pith에 달했다고 한다. 이 경우, 시각 t1까지 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 하회하고 있기 때문에, 그 동안, 목표 릴리프 압 P3(t)는 최소 릴리프 압 Prmin으로 설정된 채이다.
시각 t1의 후, 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 상회한다. 이때, 방향 제어 밸브(42)의 미터인 개구가 개방하기 때문에, 유압 모터(43)의 부하 크기에 따라서 펌프 토출압이 상승하기 시작한다. 또한, 도 9의 스텝 S402에서 Yes, 스텝 S403에서 No로 판정되므로, 목표 릴리프 압 P3(t)가 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 ΔP(t)(=ΔPa)의 합으로 설정되고, 목표 릴리프 압 P3(t)는 최소 릴리프 압 Prmin으로부터 ΔPa/Δt의 기울기(변화율)로 증가한다. 스텝 S402와 S403의 계산은, 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 상회하고 있는 동안, 시각 t4에서 통상 시의 릴리프 압 Pn에 달할 때까지 반복된다. 그 후는 스텝 S404의 처리에 의하여 목표 릴리프 압 P3(t)는 통상의 릴리프 압 Pn으로 설정된다.
시각 t2에 있어서, 유압 모터(43)의 부하의 크기에 따라서 상승하는 펌프 토출압이 그 시점에서의 목표 릴리프 압 P3(t2)에 일치한다. 이때, 본 발명의 제어가 행해지고 있지 않은 경우에는 점선으로 도시하는 바와 같이 펌프 토출압이 크게 변동(상승)하는 것에 대해, 본 발명의 제어가 행해지고 있는 경우에는, 이 시점에서 릴리프 밸브(3)이 개방하여 탱크에 압유가 배출되고, 펌프 토출압은 목표 릴리프 압 P3(t)를 초과하지 않도록 상승하기 때문에, 실선으로 도시하는 바와 같이 펌프 토출압의 급변(상승)을 억제할 수 있다.
시각 t2로부터 시각 t3의 동안에 유압 모터(43)의 부하가 감소하기 시작하고, 시각 t3에 있어서, 펌프 토출압과 목표 릴리프 압 P3(t3)이 일치한다. 이 이후의 펌프 토출압은 목표 릴리프 압 P3(t)를 하회하고 있으므로, 목표 릴리프 압 P3(t)로 제한되는 일 없이 변화한다.
이상과 같이, 조작을 개시한 직후에 펌프 토출압이 급격하게 상승할 것 같이 된 경우에도, 본 발명의 제어에 의하여 목표 릴리프 압 P3(t)가 저감되어 있기 때문에, 펌프 토출압의 변동폭은 억제된다. 그 결과, 도 11의 최하단에 나타나는 바와 같이 펌프 출력도 억제되고, 인버터(61)가 소비하는 직류 전류의 변동도 억제된다. 또한, 조작을 개시한 후에는 릴리프 압이 소정의 시간 비율로 증가하기 때문에, 유압 셔블이 동작하기 위하여 필요한 압력을 최종적으로는 얻을 수 있다.
다음으로, 설정되는 릴리프 압 증가량이 축전량 SOC(t)에 따라서 가변인 것에 의한 효과에 대하여 설명한다.
도 12는, 축전량 SOC(t)에 따라서 도 8에 도시하는 SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)로 계산되는 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 다른 경우의 펌프 토출압과 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 7에 도시하는 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)로 계산되는 저감 릴리프 압 Pr(t)는 도 11의 추이 예와 같은 최소 릴리프 압 Prmin이며, 본 발명의 제어가 행해지고 있지 않은 경우의 펌프 토출압의 시간 변화도 도 11의 추이 예와 같다고 한다.
도 8에 있어서, 축전량 SOC(t)가 적어지면, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 작아져, 예를 들어 축전량 SOC(t)가 Sa로부터 Sb에 저하한 경우, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 ΔPa로부터 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin으로 변화한다. 도 12에 있어서, 「축전량: 고」는 도 11의 추이 예의 경우(축전량 SOC(t)가 Sa에서, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 ΔPa인 경우)를 나타내고, 「축전량: 저」는, 축전량 SOC(t)가 Sb에서 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 ΔPmin인 경우를 나타내고 있다. 「축전량: 저」의 경우, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)가 ΔPmin이며, ΔPa보다 작기 때문에, 목표 릴리프 압 P3(t)가 통상 시의 릴리프 압 Pn에 도달하는 시각은, 「축전량: 고」의 경우의 시각 t4보다 늦은 시각 t4'가 된다. 이에 의하여 동일한 시각에서의 목표 릴리프 압 P3(t)는 축전량 SOC(t)가 적은 경우의 쪽이 낮아진다. 그 결과, 펌프 토출압의 변동(상승)에 의한 펌프 출력의 변동(증가), 나아가서는 전류의 변동(증가)을 또한 억제할 수 있다.
<효과>
이상과 같이 본 실시 형태에 있어서는, 조작 레버 장치(44)가 조작되고 있지 않고 또한 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 역치 S1보다 작을 때, 목표 릴리프 압 P3(t)로서 통상의 릴리프 압 Pn보다 낮은 릴리프 압이 설정되기 때문에, 조작 레버 장치(44)의 조작을 개시한 직후에 유압 펌프(1)의 토출압이 급격하게 상승할 것 같이 된 경우, 유압 펌프(1)의 토출압 상승은 통상의 릴리프 압 Pn보다도 낮은 릴리프 압으로 억제되고, 유압 펌프(1)의 부하 토크의 증대가 억제된다. 그 결과, 전동 모터(60)의 소비 전력의 증가가 억제되기 때문에, 배터리(62)(기기)를 적절한 상태에서 사용할 수 있고, 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 낮은 상태에 있을 때의 배터리(62)의 열화가 방지된다.
또한, 조작 레버 장치(44)의 조작을 개시한 후는, 조작 레버 장치(44)의 조작이 계속되고 있는 동안, 목표 릴리프 압 P3(t)가 통상의 릴리프 압 Pn에 도달할 때까지, 목표 릴리프 압 P3(t)가 소정의 비율(ΔP/Δt)로 증가하기 때문에, 최종적으로 유압 셔블이 동작하는 데 필요한 유압 펌프(1)의 토출압을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 조작 레버 장치(44)를 조작하여 유압 모터(43)(액추에이터)의 구동을 개시하고, 또한 그때의 목표 릴리프 압이 통상의 릴리프 압 Pn(제1 릴리프 압)보다 낮은 저감 릴리프 압 Pr(t)(제2 릴리프 압)일 때, 샘플링 시간 Δt마다 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 작아짐에 따라서 작아지는 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하고, 목표 릴리프 압 P3(t)의 현재 값에 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 가산함으로써, 목표 릴리프 압 P3(t)를 소정의 비율(ΔP/Δt)로 증가시킨다. 이 때문에 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 낮은 경우, 목표 릴리프 압 P3(t)가 통상 시의 릴리프 압 Pn에 도달하는 시각은, 배터리(62)의 축전량 SOC(t)가 높은 경우의 시각보다 늦은 시각 t4'가 되고, 동일한 시각에서의 목표 릴리프 압 P3(t)는 축전량 SOC(t)가 적은 경우의 쪽이 낮아진다. 그 결과, 축전량 SOC(t)의 감소의 정도에 따라서 펌프 토출압의 상승에 의한 펌프 출력의 증가, 나아가서는 전동 모터(60)의 소비 전력의 증가를 억제하고, 배터리(62)(기기)를 적절한 상태에서 사용할 수 있고, 배터리(62)의 열화를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)를 마련하고, 유압 펌프(1)의 토출압을 통상의 릴리프 압 Pn까지 상승할 수 있도록 했지만, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)를 생략하고, 목표 릴리프 압 P3(t)를 통상의 릴리프 압 Pn보다 낮은 릴리프 압인 채로 해도 좋다. 이 경우에는, 유압 펌프(1)의 출력은 조금 저하되지만, 배터리(62)의 열화를 방지한다는 효과는 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)를 마련하고, 배터리(62)의 축전량 SOC(t)에 따라서 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 가변하도록 했지만, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3)를 마련하지 않고, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 일정 값으로 해도 좋다. 이것에 의해서도 조작 레버 장치(44)의 조작이 계속되고 있는 동안, 목표 릴리프 압 P3(t)가 통상의 릴리프 압 Pn에 도달할 때까지 증가하고, 최종적으로 유압 셔블이 동작하는 데 필요한 유압 펌프(1)의 토출압을 얻을 수 있다.
<제1 실시 형태의 변형예>
<변형예 1>
제1 실시 형태에 있어서, 유압 펌프(1)는 고정 용량형이었지만, 유압 펌프는 가변 용량형이어도 좋다. 도 13은, 그러한 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 13에 있어서, 유압 펌프(1A)는 가변 용량형이며, 레귤레이터(30)를 구비하고 있다. 또한, 레귤레이터(30)는 유압 펌프(1A)의 토출압을 입력하고, 유압 펌프(1A)의 흡수 토크가 소정의 값을 초과하지 않도록 유압 펌프(1A)의 경사각(용량)을 제어하고, 유압 펌프(1A)의 토출 유량 w 제어함으로써, 마력 제어를 행한다. 이러한 마력 제어를 행하는 구동 시스템에 본 발명을 적용한 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<변형예 2>
변형예 1은 레귤레이터(30)에 유압 펌프(1A)의 토출압을 직접 입력했지만, 유압 펌프(1A)의 토출압을 전기적으로 검출하고, 그 검출 신호에 기초하여 레귤레이터를 구동함으로써 마력 제어를 행해도 좋다. 도 14는, 그러한 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 14에 있어서, 구동 시스템은 유압 펌프(1A)의 토출압을 전기적으로 검출하는 압력 센서(51)를 구비하고, 압력 센서(51)의 검출 신호(전기 신호)는 컨트롤러(50)에 송신된다. 컨트롤러(50)는 그 전기 신호에 기초하여 마력 제어의 제어 신호를 생성하고, 레귤레이터(30A)에 송신한다. 레귤레이터(30A)는 그 제어 신호를 받고, 유압 펌프(1A)의 흡수 토크가 소정의 값을 초과하지 않도록 유압 펌프(1A)의 토출 유량을 제어한다. 이러한 제어를 행하는 구동 시스템에 본 발명을 적용한 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<변형예 3>
본 발명의 구동 시스템은, 레귤레이터에 유압 펌프(1A)의 토출압을 직접 입력 하며, 또한 유압 펌프(1A)의 토출압을 전기적으로 검출하고, 제어 신호를 레귤레이터에 송신하는 구성이어도 좋다. 도 15는, 그러한 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 15에 있어서, 레귤레이터(30B)는 유압 펌프(1A)의 토출압을 입력하고, 유압 펌프(1A)의 마력 제어를 행한다. 또한, 구동 시스템은, 유압 펌프(1A)의 토출압을 전기적으로 검출하는 압력 센서(51)를 구비하고, 압력 센서(51)의 검출 신호(전기 신호)는 컨트롤러(50)에 송신된다. 컨트롤러(50)는 그 전기 신호에 기초하여 마력 제어의 보정 신호를 생성하고, 레귤레이터(30B)에 송신한다. 마력 제어의 보정 신호는, 예를 들어, 구동 시스템의 출력 모드에 따라서 마력 제어의 최대 마력을 보정하는 신호로 할 수 있다. 즉, 구동 시스템은, 예를 들어 동력원(전동 모터(60))의 출력 제어 모드를 통상 모드, 파워 모드, 이코노미 모드로 절환 가능하게 구성되고, 마력 제어의 보정 신호에 의하여, 그 출력 제어 모드에 맞춰서 마력 제어 개시 압을 보정하고, 마력 제어의 최대 마력을 보정한다. 이러한 마력 제어를 행하는 구동 시스템에 본 발명을 적용한 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<변형예 4>
제1 실시 형태에 있어서는, 도 9의 스텝 S405에 있어서, 1s 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)에 일정한 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 가산하여 목표 릴리프 압 P3(t)를 설정하였다. 그러나, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 계시적으로 증가하는 가변 값이어도 좋다. 도 16은, 그러한 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 사용한 경우인 도 11과 마찬가지인 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 계시적으로 증가하는 가변 값으로 함으로써, 목표 릴리프 압 P3(t)의 증가량은 계시적으로 증가한다. 이에 의하여 조작 레버(14a)가 조작되고, 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 상회하는 시각 t1 직후에 있어서는, 펌프 토출압의 상승을 또한 억제하여 배터리(62)의 열화를 방지하며, 또한 그 후, 빠르게 목표 릴리프 압 P3(t)를 증가시켜, 시간 지연 없이 필요한 펌프 출력을 확보하는 것이 가능하게 된다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 17 내지 도 21을 사용하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지인 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 17은, 제2 실시 형태의 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 17에 있어서, 제2 실시 형태의 구동 시스템이 제1 실시 형태와 다른 것은, 전력원으로서, 배터리(62) 및 배터리 제어 컨트롤러(63) 대신에 외부 전력 변환 장치인 AC/DC 컨버터(64)를 구비하고, AC/DC 컨버터(64)의 출력측 단자가 전선(82)을 통하여 인버터(61)의 입력측 단자에 접속되어 있는 점이다. 이 AC/DC 컨버터(64)는 차체 외부에 설치되어 있는 외부 전원(65)에 접속 가능하고, 외부 전원(65)으로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하고, 전선(82)을 통하여 인버터(61)에 출력한다. 또한, AC/DC 컨버터(64)는 컨트롤러(50C)와도 전기적으로 접속되어 있고, 통신에 의하여 정보를 송수신하고 있다. AC/DC 컨버터(64)로부터는, 인버터(61)에 출력할 수 있는 공급 가능 전력량이 컨트롤러(50C)에 송신되고 있다. 또한, AC/DC 컨버터(64)와 컨트롤러(50C) 사이에는 상기 이외의 정보가 송수신되고 있어도 좋다.
도 18은, 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50C)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 18에 있어서, 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50C)의 기능이 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 신호 변환부(50d) 대신에 공급 가능 전력량 신호 변환부(50dC)를 구비하고, 공급 가능 전력량 신호 변환부(50dC)에 있어서, AC/DC 컨버터(64)로부터 송신되어 온 공급 가능 전력량 신호를 기초로 하여 공급 가능 전력량 Wo(t)를 계산하는 점, 압력 상한값 연산부(50c) 대신에 압력 상한값 연산부(50cC)를 구비하고, 압력 상한값 연산부(50cC)에 있어서, 공급 가능 전력량 신호 변환부(50dC)로부터 송신되는 공급 가능 전력량 Wo(t)를 수신하여 목표 릴리프 압을 연산하는 점이다.
도 19는, 제2 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cC)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 19에 있어서, 제2 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cC)의 기능이 제1 실시 형태와 다른 것은, 저감 릴리프 압 산출부(50c-2) 대신에 저감 릴리프 압 산출부(50c-2C)를 구비하고, 저감 릴리프 압 산출부(50c-2C)에 있어서, 공급 가능 전력량 Wo(t)로부터 저감 릴리프 압 Pr(t)를 산출하는 점, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3) 대신에 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3C)를 구비하고, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3C)에 있어서, 공급 가능 전력량 Wo(t)로부터 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하는 점이다.
도 20은, 제2 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부(50c-2C)의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 20에 있어서, 제2 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부(50c-2C)의 연산 플로가 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 SOC(t)가 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)에 입력되는 대신, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 공급 가능 전력량-저감 릴리프 압 테이블(50c-2CT)에 입력되는 점이다. 공급 가능 전력량-저감 릴리프 압 테이블(50c-2CT)에는, 도 20의 하측에 도시하는 바와 같이, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W1 이상일 때는, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 통상 시의 릴리프 압 Pn이며, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W1로부터 W2로 감소할 때는, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 통상 시의 릴리프 압 Pn으로부터 최소 릴리프 압 Prmin까지 저하되고, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W2 이하로 감소하면 저감 릴리프 압 Pr(t)는 최소 릴리프 압 Prmin으로 유지되도록 공급 가능 전력량 Wo(t)와 저감 릴리프 압 Pr(t)와의 관계가 설정되어 있다.
여기서 W1은, 전술한 제1 실시 형태에 있어서의 S1과 마찬가지로, 전력원인 AC/DC 컨버터(64)(외부 전력 변환 장치)의 공급 가능 전력량 Wo(t)가 감소했을 때, 릴리프 밸브(3)의 스프링(3a)에 의하여 설정되는 통상의 릴리프 압을 저하시켜 AC/DC 컨버터(64)가 적절하게 작동할 수 있도록 보호할 필요가 있는지 여부를 판정하기 위한 공급 가능 전력량 Wo(t)의 미리 설정한 역치이다.
저감 릴리프 압 산출부(50c-2C)는, 이러한 공급 가능 전력량-저감 릴리프 압 테이블(50c-2CT)을 사용하여 공급 가능 전력량 Wo(t)에 따른 저감 릴리프 압 Pr(t)를 산출하고, 산출한 저감 릴리프 압 Pr(t)를 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신한다.
도 21은, 제2 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3C)의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 21에 있어서, 제2 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3C)의 연산 플로가 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 SOC(t)가 SOC-릴리프 압 증가량 테이블에 입력되는 대신, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 공급 가능 전력량-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3CT)에 입력되는 점이다.
공급 가능 전력량-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3CT)에는, 도 21의 하측에 도시하는 바와 같이, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W3 이상일 때는, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 ΔPmax이며, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W3으로부터 W4로 감소할 때는, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 릴리프 압 증가량 ΔPmax로부터 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin까지 저하되고, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 W4 이하로 감소하면 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin으로 유지되도록 공급 가능 전력량 Wo(t)와 릴리프 압 증가량 ΔP(t)와의 관계가 설정되어 있다.
릴리프 압 증가량 산출부(50c-3C)는, 이러한 공급 가능 전력량-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3CT)을 사용하여 공급 가능 전력량 Wo(t)에 따른 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하고, 산출한 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 송신한다.
목표 릴리프 압 산출부(50c-4)에 있어서는, 제1 실시 형태의 목표 릴리프 압 산출부(50c-4)와 마찬가지로, 조작 플래그 F70(t), 저감 릴리프 압 Pr(t), 릴리프 압 증가량 ΔP(t)와, 목표 릴리프 압 P3(t)의 현재 값인 1 샘플링 시간 Δt 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)를 기초로, 목표 릴리프 압 P3(t)를 산출하고, 출력한다.
<효과>
이상과 같이 구성한 제2 실시 형태에 있어서는, 전력원이 외부 전력 변환 장치인 AC/DC 컨버터(64)이며, 차체 외부에 설치되어 있는 외부 전원(65)을 사용하여 전동 모터(60)을 구동하는 전동식 유압 건설 기계에 있어서, 조작 레버 장치(44)의 조작을 개시한 직후에 유압 펌프(1)의 토출압이 급격하게 상승할 것 같이 된 경우, 유압 펌프(1)의 토출압 상승은 통상의 릴리프 압 Pn보다도 낮은 릴리프 압으로 억제되고, 유압 펌프(1)의 부하 토크의 증대가 억제되어, 전동 모터(60)의 소비 전력이 과대한 증대가 억제된다. 이에 의하여 AC/DC 컨버터(64)를 적절한 전압 범위(적절한 상태)에서 사용할 수 있고, AC/DC 컨버터(64)(기기)를 적절하게 작동시킬 수 있다.
<제2 실시 형태의 변형예>
도 22는, 제2 실시 형태의 변형예인 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
제2 실시 형태에서는 차체 외부에 있는 외부 전원(65)으로부터의 교류 전류를 차체에 탑재되어 있는 AC/DC 컨버터에서 직류로 변환했지만, 도 22에 도시하는 바와 같이, 외부 전력 공급 장치로서 차체 외부에 있어서 직류 전류를 출력하는 외부 배터리(66)를 사용하고, 외부 배터리(66)를 전선(82)을 통하여 인버터(61)에 접속하고, 컨트롤러(50C)가 외부 배터리(66)와 통신을 하여 외부 배터리(66)의 공급 가능 전력량의 정보를 수신해도 상관없다. 이에 의하여 외부 배터리(66)의 축전량 SOC(t)가 낮을 때 인버터(61)을 적절한 전압 범위(적절한 상태)에서 사용할 수 있고, 인버터(61)(기기)를 적절하게 작동시킬 수 있다. 또한, 외부 배터리(66)의 열화를 방지하고, 외부 배터리(66)의 건전성을 확보할 수 있다.
<제3 실시 형태>
본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도 23 내지 도 27을 사용하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지인 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 23은, 제3 실시 형태의 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 23에 있어서, 제3 실시 형태는 제1 실시 형태와 제2 실시 형태를 조합한 구성으로 되어 있고, 배터리(62)와 AC/DC 컨버터(64)가 인버터(61)에 대하여 전기적으로 병렬이 되도록 전선(82)을 통하여 접속되어 있다. 배터리(62)에는 배터리 제어 컨트롤러(63)가 탑재되어 있다. AC/DC 컨버터(64)는 차체 외부의 외부 전원(65)으로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하고, 전선(82)을 통하여 인버터(61)에 출력한다. 인버터(61) 및 AC/DC 컨버터(64)는 컨트롤러(50D)와도 전기적으로 접속되어 있고, 통신에 의하여 정보를 송수신하고 있다.
도 24는, 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50D)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 24에 있어서, 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50D)의 기능이 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 신호 변환부(50d) 대신에 축전량/공급 가능 전력량 신호 변환부(50dD)를 구비하고, 축전량/공급 가능 전력량 신호 변환부(50dD)에 있어서, 배터리 제어 컨트롤러(63)로부터 송신되어 온 축전량 신호를 기초로 하여 축전량을 계산함과 동시에, AC/DC 컨버터(64)로부터 송신되어 온 공급 가능 전력량 신호를 기초로 하여 공급 가능 전력량 Wo(t)를 계산하는 점, 압력 상한값 연산부(50c) 대신에 압력 상한값 연산부(50cD)를 구비하고, 압력 상한값 연산부(50cD)에 있어서, 축전량/공급 가능 전력량 신호 변환부(50dD)로부터 송신되는 공급 가능 전력량 Wo(t)도 또한 수신하여 목표 릴리프 압을 연산하는 점이다.
도 25는, 제3 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cD)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 25에 있어서, 제3 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cD)가 제1 실시 형태와 다른 것은, 저감 릴리프 압 산출부(50c-2) 대신에 저감 릴리프 압 산출부(50c-2D)를 구비하고, 저감 릴리프 압 산출부(50c-2D)에 있어서, 축전량 SOC(t)와 공급 가능 전력량 Wo(t)로부터 저감 릴리프 압 Pr(t)를 산출하는 점, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3) 대신에 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3D)를 구비하고, 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3D)에 있어서, 축전량 SOC(t)와 공급 가능 전력량 Wo(t)로부터 릴리프 압 증가량 ΔP(t)를 산출하는 점이다.
도 26은, 제3 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부(50c-2D)의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 26에 있어서, 제3 실시 형태에 있어서의 저감 릴리프 압 산출부(50c-2D)가 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 SOC(t)가 SOC-저감 릴리프 압 테이블(50c-2T)에 입력됨과 함께, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 공급 가능 전력량-저감 릴리프 압 테이블(50c-2CT)에 입력되고, 2개의 테이블(50c-2T, 50c-2CT)로부터의 출력값 중 큰 쪽을 저감 릴리프 압 Pr(t)로서 출력하는 점이다. 이에 의하여, 예를 들어 공급 가능 전력량 Wo(t)가 작지만 축전량 SOC(t)는 큰 경우에는 저감 릴리프 압 Pr(t)를 통상 시의 릴리프 압 Pn으로 설정하고, 릴리프 압을 저감하지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
도 27은, 제3 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3D)의 연산 플로를 도시하는 도면이다.
도 27에 있어서, 제3 실시 형태에 있어서의 릴리프 압 증가량 산출부(50c-3D)가 제1 실시 형태와 다른 것은, 축전량 SOC(t)가 SOC-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3T)에 입력됨과 함께, 공급 가능 전력량 Wo(t)가 공급 가능 전력량-릴리프 압 증가량 테이블(50c-3CT)에 입력되고, 2개의 테이블(50c-3T, 50c-3CT)로부터의 출력값 중 큰 쪽을 릴리프 압 증가량 ΔP(t)로서 출력하는 점이다. 이에 의하여, 예를 들어 공급 가능 전력량 Wo(t)가 작지만 축전량 SOC(t)는 큰 경우에는 릴리프 압의 증가량을 크게 설정하는 것이 가능하게 된다.
제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 제2 실시 형태의 양쪽 전력원을 구비한 전동식 건설 기계에 있어서, 배터리(62)를 적절한 상태에서 사용하고, 배터리(62)의 열화를 방지할 수 있음과 함께, AC/DC 컨버터(64)를 적절한 전압 범위(적절한 상태)에서 사용하고, AC/DC 컨버터(64)(기기)를 적절하게 작동시킬 수 있다.
<제4 실시 형태>
본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 도 28 내지 도 32를 사용하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지인 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 28은, 제4 실시 형태의 구동 시스템을 도시하는 도면이다. 도 28에 있어서, 제4 실시 형태의 구동 시스템이 제1 실시 형태와 다른 것은, 릴리프 유로(4)에 유압 펌프(1)의 토출압을 검출하는 압력 센서(51)가 접속되어 있는 점, 압력 센서(51)는 컨트롤러(50E)와 전기적으로 접속되어 있고, 압력 센서(51)가 송신하는 압력 신호를 컨트롤러(50E)가 수신하고 있는 점이다.
컨트롤러(50E)는 목표 릴리프 압의 현재 값(1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압) P3(t-Δt)와 압력 센서(51)에 의하여 검출된 유압 펌프(1)의 토출압 P51(t)와의 차가 미리 설정한 판정 차압(상한압 도달 차압 판정값) Pd보다도 작은지의 여부를 판정하고, 목표 릴리프 압의 현재 값 P3(t-Δt)와 유압 펌프(1)의 토출압 P51(t)와의 차가 판정 차압 Pd 이상일 때, 그때의 목표 릴리프 압의 현재 값 P3(t-Δt)를 목표 릴리프 압 P3(t)로서 설정한다.
도 29는, 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50E)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 29에 있어서, 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50E)의 기능이 제1 실시 형태와 다른 것은, 센서 신호 변환부(50a) 대신에 센서 신호 변환부(50aE)를 구비하고, 센서 신호 변환부(50aE)에 있어서, 압력 센서(70) 및 압력 센서(51)로부터 보내져 오는 신호를 수신하고, 그것을 기초로 하여 조작압 P70(t) 및 유압 펌프(1)의 토출압(펌프 토출압) P51(t)를 계산하는 점, 압력 상한값 연산부(50c) 대신에 압력 상한값 연산부(50cE)를 구비하고, 압력 상한값 연산부(50cE)에 있어서, 센서 신호 변환부(50aE)로부터 송신되는 조작압 P70(t) 및 펌프 토출압 P51(t), 전력량 신호 변환부(50d)로부터 송신되는 축전량 SOC(t), 상수·테이블 기억부(50b)로부터 송신되는 상수 정보나 테이블 정보를 수신하고, 목표 릴리프 압을 연산하는 점이다.
도 30은, 제4 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cE)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 30에 있어서, 제4 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cE)의 기능이 제1 실시 형태와 다른 것은, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4) 대신에 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)를 구비하고, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)에 있어서, 펌프 토출압 P51(t)를 또한 수신하여 목표 릴리프 압 P3(t)를 산출하는 점이다.
도 31은, 제4 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 31에 있어서, 제4 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)의 연산 플로가 제1 실시 형태와 다른 것은, 스텝 S402에 있어서 Yes로 판정된 경우에, 스텝 S403이 아니고 스텝 SS407의 처리로 진행하는 점이다.
스텝 S407에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)는, 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 펌프 토출압 P51(t)의 차가 상한압 도달 차압 판정값(이하, 판정 차압이라고 함) Pd보다도 작은지를 판정한다. 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 펌프 토출압 P51(t)의 차가 판정 차압 Pd보다도 작은 경우, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)는 Yes로 판정하고, 스텝 S403의 처리로 진행한다. 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 펌프 토출압 P51(t)의 차가 판정 차압 Pd 이상인 경우, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)는 No로 판정하고, 스텝 S408의 처리로 진행한다.
스텝 S408에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E)는, 목표 릴리프 압 P3(t)를 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)로 설정한다. 그리고, 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압 P3(t)를 출력한다.
다음으로, 제4 실시 형태의 효과를 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 사용하여 설명한다.
도 32는, 제4 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다. 도 32의 맨 위 그래프는 조작압 P70(t)의 시간 변화를, 중앙의 그래프는 펌프 토출압의 시간 변화를, 맨 아래의 그래프는 펌프 출력(유압 펌프(1)의 출력 파워)을 각각 나타내고 있다.
또한, 제1 실시 형태의 경우와 동일하게, 축전량 SOC(t)는 작고, 예를 들어 도 7 및 도 8의 Sa이며, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 최소 릴리프 압 Prmin, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 릴리프 압 증가량 ΔPmax와 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin의 사이의 값 ΔPa인 경우에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태와 마찬가지로, 시각 t1에서 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 상회하여 펌프 토출압이 상승하기 시작하고, 시각 t2에서 펌프 토출압이 그 시점에서의 목표 릴리프 압 P3(t2)에 일치하고, 시각 t3에서 본 발명의 제어가 행해지고 있지 않은 경우의 압력이 그 시점의 목표 릴리프 압 P3(t3)에 일치한다.
시각 t5에서, 목표 릴리프 압 P3(t5)와 펌프 토출압 P51(t5)의 차가, 판정 차압 Pd 이상이 된다. 이 시점으로부터, 도 31의 스텝 S407에서 No로 판정되어, 스텝 S408의 처리로 진행한다. 스텝 S408의 처리에 의하여, 목표 릴리프 압 P3(t)는 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)가 되고, 목표 릴리프 압이 일정 값으로 유지된다. 이 처리는, 시각 t6에서 목표 릴리프 압 P3(t5)와 펌프 토출압 P51(t5)의 차가 판정 차압 Pd보다도 작아지는 시점까지 계속된다.
시각 t6 이후는, 목표 릴리프 압 P3(t)와 펌프 토출압 P51(t)의 차가 판정 차압 Pd보다도 작기 때문에, 스텝 S405의 처리에 의하여 목표 릴리프 압이 증가해 간다. 시각 t4에서 통상 시의 릴리프 압 Pn을 상회한 후는 스텝 S404의 처리에 의하여 목표 릴리프 압 P3(t)는 Pn으로 설정된다.
이상과 같이 제4 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 제4 실시 형태에서는, 펌프 토출압이 일단 저하된 후에 다시 급격하게 증가할 것 같이 된 경우에도, 펌프 토출압의 상승을 도억제하고, 결과적으로 펌프 토출압의 상승에 의한 펌프 출력의 증가, 나아가서는 전동 모터(60)의 소비 전력의 증가를 억제하고, 배터리(62)를 보다 적절한 상태에서 사용할 수 있다.
<제5 실시 형태>
본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 도 33 내지 도 36을 사용하여 설명한다. 또한, 제4 실시 형태와 마찬가지인 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
제5 실시 형태에 있어서의 구동 시스템의 구성은, 도 28에 도시한 제4 실시 형태와 같다. 단, 컨트롤러(50E)는 컨트롤러(50F)로 변경되어 있다.
컨트롤러(50F)는 목표 릴리프 압의 현재 값(1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압) P3(t-Δt)와 압력 센서(51)에 의하여 검출된 유압 펌프(1)의 토출압 P51(t)와의 차가 미리 설정한 판정 차압 Pd보다도 작은지의 여부를 판정하고, 목표 릴리프 압의 현재 값 P3(t-Δt)와 유압 펌프(1)의 토출압 P51(t)와의 차가 판정 차압 Pd 이상일 때, 목표 릴리프 압 P3(t)가 제2 릴리프 압(저감 릴리프 압) Pr(t)에 저하될 때까지의 동안, 유압 펌프(1)의 토출압 P51(t)에 판정 차압 Pd를 가산한 값을 목표 릴리프 압 P3(t)로서 설정한다.
도 33은, 제5 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50F)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 33에 있어서, 제5 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(50F)의 기능이 제4 실시 형태와 다른 것은, 압력 상한값 연산부(50cE) 대신에 압력 상한값 연산부(50cF)를 구비하고, 압력 상한값 연산부(50cF)의 기능의 일부가 상이한 점이다.
도 34는, 제5 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cF)의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 34에 있어서, 제5 실시 형태에 있어서의 압력 상한값 연산부(50cF)의 기능이 제4 실시 형태와 다른 것은, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4E) 대신에 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)를 구비하고, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)에 있어서, 목표 릴리프 압 P3(t)의 산출 방법이 상이한 점이다.
도 35는, 제5 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)의 연산 플로를 도시하는 흐름도이다.
도 35에 있어서, 제5 실시 형태에 있어서의 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)의 연산 플로가 제4 실시 형태와 다른 것은, 스텝 S407에서 No로 판정된 경우에, 스텝 S408이 아니고 스텝 S409의 처리로 진행하는 점이다.
스텝 S409에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)는, 펌프 토출압 P51(t)와 판정 차압 Pd의 합이 현시점의 저감 릴리프 압 Pr(t)보다도 큰지를 판정한다. 펌프 토출압 P51(t)와 판정 차압 Pd의 합이 현시점의 저감 릴리프 압 Pr(t)보다도 큰 경우, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)는 Yes로 판정하고, 스텝 S410의 처리로 진행한다. 펌프 토출압 P51(t)와 판정 차압 Pd의 합이 현시점의 저감 릴리프 압 Pr(t) 이하인 경우, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)는 No로 판정하고, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)는 스텝 S406의 처리로 진행한다.
스텝 S410에 있어서, 목표 릴리프 압 산출부(50c-4F)는 목표 릴리프 압 P3(t)를 펌프 토출압 P51(t)와 판정 차압 Pd의 합으로 설정한다. 그리고, 출력 신호 변환부(50z)에 목표 릴리프 압 P3(t)를 출력한다.
다음으로, 제5 실시 형태의 효과를 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 사용하여 설명한다.
도 36은, 제5 실시 형태에 있어서의 펌프 토출압 및 펌프 출력의 추이 예를 도시하는 도면이다. 도 36의 맨 위 그래프는 조작압 P70(t)의 시간 변화를, 중앙의 그래프는 펌프 토출압의 시간 변화를, 맨 아래의 그래프는 펌프 출력(유압 펌프(1)의 출력 파워)을 각각 나타내고 있다.
또한, 제1 및 제4 실시 형태의 경우와 동일하게, 축전량 SOC(t)는 작고, 예를 들어 도 7 및 도 8의 Sa이며, 저감 릴리프 압 Pr(t)는 최소 릴리프 압 Prmin, 릴리프 압 증가량 ΔP(t)는 최대 릴리프 압 증가량 ΔPmax와 최소 릴리프 압 증가량 ΔPmin의 사이의 값 ΔPa인 경우에 대하여 설명한다.
제4 실시 형태와 마찬가지로, 시각 t1에서 조작압 P70(t)가 역치 Pith를 상회하여 펌프 토출압이 상승하기 시작하고, 시각 t2에서 펌프 토출압이 그 시점에서의 목표 릴리프 압 P3(t2)에 일치하고, 시각 t3에서 본 발명의 제어가 행해지고 있지 않은 경우의 압력이 그 시점의 목표 릴리프 압 P3(t3)에 일치한다.
시각 t5에서, 목표 릴리프 압 P3(t5)와 펌프 토출압 P51(t5)의 차가 판정 차압 Pd 이상이 된다. 이 시점으로부터, 도 35의 스텝 S407에서 No로 판정되어 스텝 S409의 처리로 진행하고, 스텝 S409에서 Yes로 판정되어 스텝 S410의 처리로 진행한다. 스텝 S410의 처리에 의하여, 목표 릴리프 압 P3(t)는 펌프 토출압 P51(t)와 판정 차압 Pd의 합이 된다. 그 결과, 목표 릴리프 압이 P51(t)보다도 일정 값만큼 위의 값이 된다.
시각 t7보다, 펌프 토출압 P51(t)가 증가하기 시작한다. 그렇게 하면, 목표 릴리프 압 P3(t)와 펌프 토출압 P51(t)의 차가 판정 차압 Pd보다 작아지기 때문에, 스텝 S407에서 Yes로 판정되어 스텝 S403의 처리로 진행하고, 스텝 S403에서 No로 판정되어 스텝 S405의 처리로 진행한다. 그 결과, 목표 릴리프 압 P3(t)가 1 샘플링 시간 전의 목표 릴리프 압 P3(t-Δt)와 ΔP(t)의 합으로 설정된다.
이상과 같이 제5 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 제5 실시 형태에서는, 펌프 토출압이 일단 저하된 후에 다시 급격하게 증가할 것 같이 된 경우에, 펌프 토출압의 상승을 제4 실시 형태보다도 억제하고, 결과적으로 펌프 토출압의 상승에 의한 펌프 출력의 증가, 나아가서는 전동 모터(60)의 소비 전력의 증가를 억제하고, 배터리(62)를 또한 적절한 상태에서 사용할 수 있다.
1: 고정 용량형의 유압 펌프
1A: 가변 용량형의 유압 펌프
2: 유로
3: 릴리프 밸브
4: 릴리프 유로
5: 탱크
30, 30A: 레귤레이터
42: 방향 제어 밸브
43: 유압 모터(액추에이터)
44: 조작 레버 장치
45: 파일럿 밸브
50, 50C, 50D, 50E, 50F: 컨트롤러
51: 압력 센서
60: 전동 모터
61: 인버터
62: 배터리(축전 장치)
63: 배터리 제어 컨트롤러
64: AC/DC 컨버터(외부 전력 변환 장치)
65: 외부 전원
66: 외부 배터리
70: 압력 센서(조작 상태 검출 장치)
72: 셔틀 밸브

Claims (8)

  1. 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 액추에이터와,
    상기 액추에이터의 동작 속도 및 방향을 지시하는 조작 레버 장치와,
    상기 조작 레버 장치의 조작 상태 정보를 취득하는 조작 상태 검출 장치와,
    상기 유압 펌프와 상기 액추에이터를 접속하는 유로에 접속되고, 상기 유로의 압력이 미리 설정한 목표 릴리프 압에 달하면 상기 유로의 압유를 탱크에 배출하는 릴리프 밸브와,
    전력원으로부터 전력이 공급되어 상기 유압 펌프를 구동하는 전동 모터를 구비한 전동식 유압 건설 기계에 있어서,
    상기 조작 상태 정보와 상기 전력원의 상태량에 기초하여 상기 릴리프 밸브의 상기 목표 릴리프 압을 변화시키는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 상기 전력원의 상태량이 미리 설정한 역치 이상일 때, 상기 목표 릴리프 압으로서 제1 릴리프 압을 설정하고, 상기 조작 레버 장치가 조작되고 있지 않고 또한 상기 전력원의 상태량이 상기 역치보다 작을 때, 상기 목표 릴리프 압으로서 상기 제1 릴리프 압보다 낮은 제2 릴리프 압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 릴리프 압이 상기 제2 릴리프 압일 때 상기 조작 레버 장치가 조작되어 상기 액추에이터의 구동이 개시된 경우에는, 상기 목표 릴리프 압을 소정의 비율로 증가시켜, 상기 목표 릴리프 압을 상기 제1 릴리프 압으로 하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 릴리프 압이 상기 제2 릴리프 압일 때 상기 조작 레버 장치가 조작되어 상기 액추에이터의 구동이 개시된 경우에는, 소정 시간마다 상기 전력원의 상태량이 작아짐에 따라서 작아지는 릴리프 압 증가량을 산출하고, 상기 목표 릴리프 압의 현재 값에 상기 릴리프 압 증가량을 가산시켜, 상기 목표 릴리프 압을 소정의 비율로 증가시켜, 상기 목표 릴리프 압을 상기 제1 릴리프 압으로 하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력원은 전력을 저장하는 축전 장치이며,
    상기 전력원의 상태량은 상기 축전 장치의 축전량이며,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치로부터 송신되는 축전량 신호에 기초하여 상기 축전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력원은, 차체 외부로부터 공급되는 전력을 변환하여 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 외부 전력 변환 장치이며,
    상기 전력원의 상태량은 상기 외부 전력 변환 장치의 공급 가능 전력량이며,
    상기 컨트롤러는, 상기 외부 전력 변환 장치로부터 송신되는 전력 신호에 기초하여 상기 공급 가능 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력원은, 차체 외부에 설치되고, 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 외부 전력 공급 장치이며,
    상기 전력원의 상태량은 상기 외부 전력 공급 장치의 공급 가능 전력량이며,
    상기 컨트롤러는, 상기 외부 전력 공급 장치로부터 송신되는 전력 신호에 기초하여 상기 공급 가능 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유압 펌프의 토출압을 검출하는 압력 센서를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 릴리프 압의 현재 값과 상기 압력 센서에 의하여 검출된 상기 유압 펌프의 토출압과의 차가 미리 설정한 판정 차압 이상일 때, 상기 목표 릴리프 압의 현재 값을 상기 목표 릴리프 압으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 유압 펌프의 토출압을 검출하는 압력 센서를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 릴리프 압의 현재 값과 상기 압력 센서에 의하여 검출된 상기 유압 펌프의 토출압과의 차가 미리 설정한 판정 차압 이상일 때, 상기 목표 릴리프 압이 상기 제2 릴리프 압으로 저하될 때까지의 동안, 상기 유압 펌프의 토출압에 상기 판정 차압을 가산한 값을 상기 목표 릴리프 압으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 건설 기계.
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