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KR101378249B1 - 하이브리드형 건설기계 - Google Patents

하이브리드형 건설기계 Download PDF

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KR101378249B1
KR101378249B1 KR1020127006024A KR20127006024A KR101378249B1 KR 101378249 B1 KR101378249 B1 KR 101378249B1 KR 1020127006024 A KR1020127006024 A KR 1020127006024A KR 20127006024 A KR20127006024 A KR 20127006024A KR 101378249 B1 KR101378249 B1 KR 101378249B1
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pump
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hydraulic
engine
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KR1020127006024A
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데츠지 오노
춘난 우
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

엔진(11)과, 축전장치(19B)와, 제1 및 제2 펌프(28, 14)와, 제1 펌프(28)를 구동시키는 전동기(27)와, 제1 및 제2 펌프(28, 14)에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터(A, 1B, 7, 8 및 9)를 구비하는 하이브리드형 건설기계(100)로서, 제1 및 제2 펌프(28, 14)는, 복수의 액츄에이터(A, 1B, 7, 8 및 9) 중 적어도 각 1개를, 서로 독립하여 제어하도록 배치되고, 제1 펌프(28)는, 축전장치(19B)로부터의 전력을 이용하여 전기적으로 구동되고, 제2 펌프(14)는, 엔진(11)에 직결되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드형 건설기계{Hybrid construction machine}
본 발명은, 구동기구의 일부를 전동화한 하이브리드형 건설기계에 관한 것이다.
종래부터, 구동기구의 일부를 전동화한 하이브리드형 건설기계 자체는 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 하이브리드형 건설기계에서는, 엔진에 발전기 및 전동기로서 기능하는 전동발전기가 직결되고, 이 전동발전기의 회전축에 가변용량형의 제1 펌프 및 제2 펌프의 회전축이 직렬로 연결되어 있다. 이들 제1 펌프 및 제2 펌프에 대하여, 전동·발전기에 의하여 구동되는 가변용량형의 제3 펌프가 별도로 설치되어 있다. 제1 펌프는, 주로 붐 실린더를 제어하는 붐 실린더 회로에 탱크 내의 유체를 공급하고, 제2 펌프는, 주로 암 실린더를 제어하는 암 실린더 회로에 탱크 내의 유체를 공급하며, 제3 펌프는, 선회모터를 제어하는 선회모터 회로에 탱크 내의 유체를 공급하는 유체압모터 기능을 가진다. 또한, 이 제3 펌프의 토출포트에는, 붐 실린더 회로 및 암 실린더 회로에 압력유체를 보급하는 압력유체 보급회로가 접속되어 있다.
일본 특허공개 2007-10006호 공보
그런데, 일반적인 건설기계에서는, 특허문헌 1에 기재된 구성도 마찬가지이지만, 엔진에 직결된 전동발전기의 회전축에 직렬로 연결되는 펌프는, 2개 (제1 펌프 및 제2 펌프) 설정되어 있다. 그러나, 건설기계의 동작에 따라서는, 반드시 2개의 펌프의 쌍방을 사용할 필요가 없는 경우가 있고, 이러한 경우에, 2개의 펌프가 엔진에 결합되어 있는 것은 에너지적으로 낭비이다. 또한, 하이브리드화에 따라서, 2개의 펌프 중 일방의 사용빈도가 낮아지는 경향이 있다. 예컨대, 선회모터를 전동화한 경우, 예컨대 붐 하강과 선회의 복합동작시에는, 2개의 펌프 중 일방만을 사용하면 충분한 경우가 있다.
따라서, 본 발명은, 2개의 펌프가 효율적인 태양으로 배치된 하이브리드형 건설기계의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 한 측면에 의하면, 엔진과, 축전장치와, 제1 및 제2 펌프와, 상기 제1 펌프를 구동시키는 전동기와, 상기 제1 및 제2 펌프에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터를 구비하는 하이브리드형 건설기계로서,
상기 제1 및 제2 펌프는, 상기 복수의 액츄에이터 중 적어도 각 1개를, 서로 독립하여 제어하도록 배치되고,
상기 제1 펌프는, 상기 축전장치로부터의 전력을 이용하여 상기 전동기에 의하여 전기적으로 구동되고,
상기 제2 펌프는, 상기 엔진에 직결되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드형 건설기계가 제공된다.
본 발명에 의하면, 2개의 펌프가 효율적인 태양으로 배치된 하이브리드형 건설기계를 얻을 수 있다.
[도 1] 본 발명에 의한 하이브리드형 건설기계(100)의 특징적 구성을 나타내는 요부 구성도이다.
[도 2] 실시예 1에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다.
[도 3] 실시예 1에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
[도 4] 엔진(11)의 엔진회전수와 제1 유압펌프(28)의 회전수의 관계의 시계열의 한 예를 나타내는 그래프이다.
[도 5] 실시예 2에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다.
[도 6] 실시예 2에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
[도 7] 실시예 3에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다.
[도 8] 실시예 3에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 설명을 행한다.
도 1은, 본 발명에 의한 하이브리드형 건설기계(100)의 특징적 구성을 나타내는 요부 구성도이다. 다만, 하이브리드형 건설기계(100)는, 유압쇼벨이나 리프팅마그넷(리프마그) 등을 포함하는 임의의 타입이어도 된다. 이 도 1에서는, 기계적 동력계를 이중선, 유압라인을 실선, 전기구동계를 굵은선으로 각각 나타낸다.
하이브리드형 건설기계(100)는, 내연기관으로 이루어지는 엔진(11)을 구비한다. 엔진(11)에는, 전동발전기(M/G)(12)가 기계적으로 직결된다. 전동발전기(12)의 회전축에는, 가변용량식 유압펌프(14)(이하, 제2 유압펌프(14)라 함)가 기계적으로 접속된다.
제2 유압펌프(14)는, 예컨대 가변(可變)경사판식 유압펌프이며, 경사판의 각도를 변경함으로써 펌프출력을 변경할 수 있다. 즉, 제2 유압펌프(14)에의 제어전류를 변경함으로써 경사판의 각도를 조정하고, 이로써 제2 유압펌프(14)의 출력을 변경할 수 있다. 제2 유압펌프(14)는, 엔진(11) 및/또는 전동발전기(12)의 출력에 의하여 구동되어 고압의 작동유를 토출한다. 다만, 엔진(11) 및 전동발전기(12)는, 스플리터(동력분배기구)에 접속되고, 스플리터를 통하여 제2 유압펌프(14)에 동력을 전달하여도 된다.
전동발전기(12)는, 인버터(18)를 통하여 배터리유닛(19)에 전기적으로 접속되어 있다. 배터리유닛(19)은, 컨버터(19A)와 배터리(19B)를 포함한다. 배터리(19B)는, 2차 배터리라면 임의의 배터리이어도 되고, 예컨대 납 배터리, 니켈수소 배터리, 리튬이온 배터리나 전기2중층 커패시터이어도 된다. 다만, 인버터(18)는, 컨트롤러(30)에 의하여 제어된다.
배터리유닛(19)에는, 인버터(20)를 통하여 선회모터(21)가 전기적으로 접속된다. 선회모터(21)의 출력축에는, 하이브리드형 건설기계(100)의 상부선회체를 선회시키기 위한 선회기구(24)가 접속된다. 이로써, 선회기구(24)는, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동된다. 인버터(20)는, 선회 조작용 레버의 조작 태양에 근거하여 컨트롤러(30)에 의하여 제어된다. 다만, 후술하는 실시예 1에서 설명하는 바와 같이, 배터리유닛(19) 및 인버터(20)에 의하여 전기적으로 구동되는 선회모터(21)(도 1 참조) 대신에, 후술하는 제1 유압펌프(28)(또는 제2 유압펌프(14))가 발생시키는 유압에 의하여 구동되는 선회모터(21)가 사용되어도 된다.
배터리유닛(19)에는, 인버터(25)를 통하여 전동발전기(M/G)(27)가 전기적으로 접속된다. 전동발전기(27)의 출력축에는, 가변용량식 유압펌프(28)(이하, 제1 유압펌프(28)라 함)가 기계적으로 접속된다. 다만, 인버터(25)는, 컨트롤러(30)에 의하여 제어된다.
제1 유압펌프(28)는, 예컨대 가변경사판식 유압펌프이며, 경사판의 각도를 변경함으로써 펌프출력을 변경할 수 있다. 즉, 제1 유압펌프(28)에의 제어전류를 변경함으로써 경사판의 각도를 조정하고, 이로써 제1 유압펌프(28)의 출력을 변경할 수 있다. 제1 유압펌프(28)는, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동된다. 즉, 제1 유압펌프(28)는, 전동발전기(27)의 출력에 의하여 구동되어 고압의 작동유를 토출한다.
제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)는, 컨트롤밸브(17)를 통하여, 각각 대응되어 있는 각종 액츄에이터에 유압회로로 접속된다. 도시한 예에서는, 각종 액츄에이터는, 하이브리드형 건설기계(100)의 우측 차륜을 구동하기 위한 주행 우측 모터(1A), 그 좌측 차륜을 구동하기 위한 주행 좌측 모터(1B), 붐을 상승·하강 구동하기 위한 붐 실린더(7), 암을 개폐 구동하기 위한 암 실린더(8), 및 버킷을 개폐 구동하기 위한 버킷 실린더(9)이다.
여기서, 본 발명의 특징적 구성으로서, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)는, 각종 유압 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9) 중 적어도 각 1개를, 서로 독립하여 제어하도록 배치된다. 즉, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)에는, 각각, 전용의 구동대상인 유압 액츄에이터가 적어도 하나 할당된다. 이때, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)에 각각 할당되는 전용의 구동대상인 유압 액츄에이터의 종류는 임의인데, 예컨대, 제1 유압펌프(28)는, 주행 좌측 모터(1B)를, 제2 유압펌프(14)로부터 독립하여 제어하도록 구성되고, 제2 유압펌프(14)는, 주행 우측 모터(1A)를, 제1 유압펌프(28)로부터 독립하여 제어하도록 구성된다. 단, 이 경우도, 제1 유압펌프(28)에 전환밸브를 통하여 주행 우측 모터(1A)가 연통(連通) 가능하게 되고, 제2 유압펌프(14)에 전환밸브를 통하여 주행 좌측 모터(1B)가 연통 가능하게 되어도 된다.
또한, 본 발명의 특징적 구성으로서, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용의 유압펌프는, 제2 유압펌프(14) 뿐이다. 즉, 유일한 제2 유압펌프(14)가, 액츄에이터 구동용으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속된다. 바꾸어 말하면, 일반적으로는, 액츄에이터 구동용으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에는, 2개의 유압펌프가 직결되지만, 그 2개의 유압펌프 중 일방의 유압펌프는, 제2 유압펌프(14)로서 그대로 남겨지는 한편, 타방의 유압펌프는 제거되며, 그 대신에, 배터리유닛(19)으로부터의 전력을 이용하여 전동발전기(27)(전동발전기(12)와는 별개인 전동발전기)에 의하여 구동되는 액츄에이터 구동용 유압펌프(제1 유압펌프(28))가 설정된다. 다만, 액츄에이터 구동용이 아닌 다른 유압펌프, 예컨대 유압 조작계에 필요한 파일럿압을 발생하는 파일럿 펌프가, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되어도 된다.
이러한 본 발명의 특징적 구성에 의하면, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 하나만으로 이루어지므로, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 2개 이상 존재하는 일반적인 구성에 비하여, 아이들링시의 펌프손실을 반감 이하로 할 수 있다. 또한, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지는 대신, 배터리유닛(19)으로부터의 전력을 이용하여 전동발전기(27)(전동발전기(12)와는 별개인 전동발전기)에 의하여 구동되는 액츄에이터 구동용 유압펌프(제1 유압펌프(28))가 설정되므로, 각종 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9)에 대하여 필요한 유압·유량을 공급 가능하게 하면서, 출력의 허비를 줄일 수 있다.
다음으로, 이상의 특징적 구성에 대하여, 그 상세를 몇 가지 실시예로 나누어 설명한다.
실시예 1
도 2는, 실시예 1에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서 도 1과 마찬가지라도 되는 구성에 대해서는, 동일한 참조부호를 붙이고 있다. 또한, 도 2에서는, 기계적 동력계가 이중선, 유압라인이 실선, 전기계가 굵은선, 제어계가 파선으로 각각 나타나 있다.
다만, 본 실시예 1에서는, 도 1을 참조하여 설명한 구성과는 달리, 배터리유닛(19) 및 인버터(20)에 의하여 전기적으로 구동되는 선회모터(21) (전동모터, 도 1 참조) 대신에, 제1 유압펌프(28)가 발생시키는 유압에 의하여 구동되는 선회모터(유압모터)(21)가 이용된다.
컨트롤밸브(17)는, 복수의 전환밸브(171-178)를 구비한다. 복수의 전환밸브(171-178)는, 제1 유압펌프(28)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제1 유로(42)에 설치되는 전환밸브(171-174)의 집합과, 제2 유압펌프(14)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제2 유로(44)에 설치되는 전환밸브(175-178)의 집합으로 이루어진다.
전환밸브(171-174)는, 각각, 주행 좌측 모터(1B)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(171), 선회모터(21)에 의한 선회동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(172), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승 동작(2속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(173), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(174)이다.
전환밸브(175-178)는, 각각, 주행 우측 모터(1A)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(175), 버킷 실린더(9)에 의한 버킷 개폐 동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(176), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승·하강 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(177), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(2속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(178)이다.
제1 유압펌프(28)측의 제1 유로(42)에 있어서, 전환밸브(174)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(46)(부(負)귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(46)의 상류측 압력)(Pn1)이 레귤레이터(54)에 부(負)귀환된다. 제1 유로(42)에는, 제1 유로(42)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(50)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(54)는, 네가콘압(Pn1)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제1 유압펌프(28)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제1 유압펌프(28)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다).
마찬가지로, 제2 유압펌프(14)의 제2 유로(44)에 있어서, 전환밸브(178)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(48)(부귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(48)의 상류측 압력)(Pn2)이 레귤레이터(56)에 부귀환된다. 제2 유로(44)에는, 제2 유로(44)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(52)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(56)는, 네가콘압(Pn2)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제2 유압펌프(14)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제2 유압펌프(14)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다). 이와 같이, 제1 유압펌프(28)와 제2 유압펌프(14)는 기계적으로 분리되어 있다.
또한, 제1 유로(42) 및 제2 유로(44)에는, 유압회로의 최고압을 제한하는 릴리프밸브(60)가 접속되어 있다. 릴리프밸브(60)는, 유압회로 내의 압력이 소정의 설정압을 넘으면 작동하고, 리저버 탱크(62)에 유압회로를 연통시킨다.
도 3은, 실시예 1에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 단독에서의 선회동작시에는, 제1 유압펌프(28)만이 사용되고, 제2 유압펌프(14)가 미작동이 된다. 이 경우, 엔진(11)은 계속하여 회전하기 때문에, 제2 유압펌프(14)의 회전운동은 계속되지만, 제2 유압펌프(14)가 출력하지 않는 상태가 된다. 또한, 단독에서의 붐 상승 동작(1속)시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 단독에서의 붐 하강 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 이 경우, 제1 유압펌프(28)는, 전동발전기(27)에 의하여 회전운동이 계속되지만, 출력하지 않는 상태가 된다. 또한, 단독에서의 버킷 개폐 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 하강과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 상승 동작(1속)과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다.
여기서, 본 실시예 1의 특징적 구성으로서 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)는, 각종 유압 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8, 9 및 21) 중 적어도 각 하나를, 서로 독립하여 제어하도록 배치된다. 구체적으로는, 제1 유압펌프(28)는, 주행 좌측 모터(1B) 및 선회모터(21)를, 제2 유압펌프(14)로부터 독립하여 제어하도록 구성되고, 제2 유압펌프(14)는, 주행 우측 모터(1A) 및 버킷 실린더(9)를, 제1 유압펌프(28)로부터 독립하여 제어하도록 구성된다. 단, 이 경우도, 제1 유압펌프(28)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 우측 모터(1A)가 연통 가능하게 되고, 제2 유압펌프(14)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 좌측 모터(1B)가 연통 가능하게 되어도 된다.
또한, 본 실시예 1의 특징적 구성으로서, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프는, 제2 유압펌프(14) 뿐이다. 즉, 유일한 제2 유압펌프(14)가, 액츄에이터 구동용으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속된다.
이러한 본 실시예 1의 특징적 구성에 의하면, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지므로, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 2 이상 존재하는 구성에 비하여, 아이들링시의 펌프손실을 반감 이하로 할 수 있다. 또한, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지는 대신에, 배터리유닛(19)으로부터의 전력을 이용하여 전동발전기(27)(전동발전기(12)와는 별개인 전동발전기)에 의하여 구동되는 액츄에이터 구동용 유압펌프(제1 유압펌프(28))가 설정되므로, 각종 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8, 9 및 21)에 대하여 필요한 유압·유량을 공급 가능하게 하면서, 출력의 허비를 줄일 수 있다. 구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예컨대 붐 상승 동작(2속)의 단독 동작시에는, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)의 쌍방이 작동하여, 붐 실린더(7)에 필요 충분한 유압·유량을 공급할 수 있다. 한편, 예컨대 붐 상승 동작(1속)의 단독 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 작동하여, 붐 실린더(7)에 필요 충분한 유압·유량을 공급하면서, 제1 유압펌프(28)를 정지함으로써 에너지 손실을 저감할 수 있다. 예컨대 도 4에 개념적으로 나타내는 바와 같이, 제1 유압펌프(28)에서 필요한 회전수(N1)가 엔진(11)의 회전수(Ne)보다 충분히 작은 경우에도(예컨대, Ne가 1800 rpm이고, N1이 0-1000rpm 사이인 경우), 제1 유압펌프(28)의 회전수(N1)가 엔진(11)의 회전수(Ne)에 맞추어 너무 커지는 일 없이, 제1 유압펌프(28)를 최적의 회전수(N1)로 작동시킬 수 있어서, 제1 유압펌프(28) 출력의 허비를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예 1에서는, 제1 유압펌프(28)의 회전운동이 계속되는 경우를 설명하였지만, 제1 유압펌프(28)는 엔진(11)과 비(非)결합이기 때문에, 전동발전기(27)의 회전운동을 정지시킬 수도 있다. 이 경우, 제1 유압펌프(28)의 회전운동도 정지시킬 수도 있으므로, 더욱 에너지 손실을 저감할 수 있다.
다만, 본 실시예 1에 있어서, 전동발전기(27)는, 반드시 발전기능을 가질 필요가 없기 때문에, 전동기에 의하여 실현되어도 된다.
실시예 2
도 5는, 실시예 2에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다. 도 5에 있어서 도 1과 마찬가지라도 되는 구성에 대해서는, 동일한 참조부호를 붙이고 있다. 또한, 도 5에서는, 기계적 동력계가 이중선, 유압라인이 실선, 전기계가 굵은선, 제어계가 파선으로 각각 나타나 있다.
본 실시예 2에서는, 도 1을 참조하여 설명한 구성과 마찬가지로, 배터리유닛(19) 및 인버터(20)에 의하여 전기적으로 구동되는 선회모터(21)(전동모터)가 이용된다.
배터리유닛(19)에는, 인버터(20)를 통하여 선회모터(21)가 전기적으로 접속된다. 선회모터(21)의 출력축에는, 하이브리드형 건설기계(100)의 상부선회체를 선회시키기 위한 선회기구(24)가 접속된다. 이로써, 선회기구(24)는, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동된다. 인버터(20)는, 선회 조작용 레버의 조작 태양에 근거하여 컨트롤러(30)에 의하여 제어된다.
선회모터(21)는, 역행(力行)운전 및 회생(回生)운전의 쌍방이 가능한 전동기이며, 상기 서술한 인버터(20)에 의하여 PWM(Pulse Width Modulation) 구동된다. 선회모터(21)는, 바람직하게는, 자석이 로터 내부에 내장된 IPM 모터이다. 선회모터(21)는, 역행운전시에는, 선회모터(21)의 회전구동력의 회전력이 선회기구(24)에서 증폭되고, 하이브리드형 건설기계(100)의 상부선회체가 가감속 제어되어 회전운동을 행한다. 또한, 하이브리드형 건설기계(100)의 상부선회체의 관성회전에 의하여, 선회기구(24)에서 회전수가 증가되어 선회모터(21)에 전달되어, 회생전력을 발생시킬 수 있다.
컨트롤밸브(17)는, 복수의 전환밸브(171-178)를 구비한다. 단, 선회모터(21)의 전동화에 따라서, 상기 서술한 실시예 1에서 사용되었던 선회모터(21)용 전환밸브(172)는 생략된다. 복수의 전환밸브(171-178)는, 제1 유압펌프(28)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제1 유로(42)에 설치되는 전환밸브(171-174)의 집합과, 제2 유압펌프(14)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제2 유로(44)에 설치되는 전환밸브(175-178)의 집합으로 이루어진다.
전환밸브(171-174)는, 각각, 주행 좌측 모터(1B)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(171), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승 2속 동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(173), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(174)이다.
전환밸브(175-178)는, 각각, 주행 우측 모터(1A)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(175), 버킷 실린더(9)에 의한 버킷 개폐 동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(176), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승·하강 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(177), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(2속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(178)이다.
제1 유압펌프(28)측의 제1 유로(42)에 있어서, 전환밸브(174)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(46)(부귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(46)의 상류측 압력)(Pn1)이 레귤레이터(54)에 부귀환된다. 제1 유로(42)에는, 제1 유로(42)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(50)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(54)는, 네가콘압(Pn1)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제1 유압펌프(28)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제1 유압펌프(28)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다).
마찬가지로 제2 유압펌프(14)의 제2 유로(44)에 있어서, 전환밸브(178)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(48)(부귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(48)의 상류측 압력)(Pn2)이 레귤레이터(56)에 부귀환된다. 제2 유로(44)에는, 제2 유로(44)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(52)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(56)는, 네가콘압(Pn2)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제2 유압펌프(14)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제2 유압펌프(14)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다). 이와 같이, 제1 유압펌프(28)와 제2 유압펌프(14)는 기계적으로 분리되어 있다.
또한, 제1 유로(42) 및 제2 유로(44)에는, 유압회로의 최고압을 제한하는 릴리프밸브(60)가 접속되어 있다. 릴리프밸브(60)는, 유압회로 내의 압력이 소정의 설정압을 넘으면 작동하여, 리저버 탱크(62)에 유압회로를 연통시킨다.
도 6은, 실시예 2에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 단독에서의 선회동작시에는, 선회모터(21)의 전동화에 따라서, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)가 미작동이 된다. 이때, 선회동작은, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동되는 선회모터(21)에 의하여 실현된다. 또한, 단독에서의 붐 상승 동작(1속)시는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 단독에서의 붐 하강 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 단독에서의 버킷 개폐 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 하강과 선회의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 이때, 선회동작은, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동되는 선회모터(21)에 의하여 실현된다. 또한, 붐 하강과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 상승 동작(1속)과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다.
여기서, 본 실시예 2의 특징적 구성으로서, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)는, 각종 유압 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9) 중 적어도 각 1개를, 서로 독립하여 제어하도록 배치된다. 구체적으로는, 제1 유압펌프(28)는, 주행 좌측 모터(1B)를, 제2 유압펌프(14)로부터 독립하여 제어하도록 구성되고, 제2 유압펌프(14)는, 주행 우측 모터(1A) 및 버킷 실린더(9)를, 제1 유압펌프(28)로부터 독립하여 제어하도록 구성된다. 단, 이 경우도, 제1 유압펌프(28)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 우측 모터(1A)가 연통 가능하게 되고, 제2 유압펌프(14)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 좌측 모터(1B)가 연통 가능하게 되어도 된다.
또한, 본 실시예 2의 특징적 구성으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프는, 제2 유압펌프(14) 뿐이다. 즉, 유일한 제2 유압펌프(14)가, 액츄에이터 구동용으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속된다.
이러한 본 실시예 2의 특징적 구성에 의하면, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지므로, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 2 이상 존재하는 구성에 비하여, 아이들링시의 펌프손실을 반감 이하로 할 수 있다. 또한, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지는 대신에, 배터리유닛(19)으로부터의 전력을 이용하여 전동발전기(27)(전동발전기(12)와는 별개인 전동발전기)에 의하여 구동되는 액츄에이터 구동용 유압펌프(제1 유압펌프(28))가 설정되므로, 각종 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9)에 대하여 필요한 유압·유량을 공급 가능하게 하면서, 출력의 허비를 줄일 수 있다. 구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예컨대 붐 상승 동작(2속)의 단독 동작시에는, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)의 쌍방이 작동하여, 붐 실린더(7)에 필요 충분한 유압·유량을 공급할 수 있다. 한편, 예컨대 붐 상승 동작(1속)의 단독 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 작동하여, 붐 실린더(7)에 필요 충분한 유압·유량을 공급하면서, 제1 유압펌프(28)를 정지함으로써 에너지 손실을 저감할 수 있다.
또한, 쇼벨에서는, 작업내용에 따라서 선회동작이 빈번하게 행하여진다. 이로 인하여, 선회동작만을 행할 때에는, 제1 유압펌프(28)는 미동작 상태로 할 수 있다. 또한, 제1 유압펌프(28)의 회전동작 자체를 정지할 수도 있다. 이로 인하여, 불필요하게 작동유를 흘려보낼 필요가 없기 때문에, 에너지손실을 저감할 수 있다.
또한, 선회동작과의 복합동작이 많은 작업에서는, 붐의 동작과 조합된 복합동작이다. 이 경우에도, 붐에 작동유를 흘려보내는 유압펌프를, 엔진(11)과 연결한 제2 유압펌프(14)로 함으로써, 제1 유압펌프(28)의 회전동작을 정지할 수도 있다. 이로 인하여, 복합동작을 행할 때에도, 불필요하게 작동유를 흘려보낼 필요가 없기 때문에, 에너지손실을 저감할 수 있다.
다만, 본 실시예 2에 있어서, 전동발전기(27)는, 반드시 발전기능을 가질 필요가 없기 때문에, 전동기에 의하여 실현되어도 된다.
실시예 3
도 7은, 실시예 3에 의한 유압시스템 구성의 요부를 나타내는 블록도이다. 도 7에 있어서 도 1과 마찬가지라도 되는 구성에 대해서는, 동일한 참조부호를 붙이고 있다. 또한, 도 7에서는, 기계적 동력계가 이중선, 유압라인이 실선, 전기계가 굵은선, 제어계가 파선으로 각각 나타나 있다.
본 실시예 3에서는, 도 1을 참조하여 설명한 구성과 마찬가지로, 배터리유닛(19) 및 인버터(20)에 의하여 전기적으로 구동되는 선회모터(21)(전동모터)가 이용된다.
컨트롤밸브(17)는, 복수의 전환밸브(171-178)를 구비한다. 단, 선회모터(21)의 전동화에 따라서, 상기 서술한 실시예 1에서 사용되었던 선회모터(21)용 전환밸브(172)는 생략된다. 복수의 전환밸브(171-178)는, 제1 유압펌프(28)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제1 유로(42)에 설치되는 전환밸브(171-174)의 집합과, 제2 유압펌프(14)의 토출측과 리저버 탱크(40)를 연결하는 제2 유로(44)에 설치되는 전환밸브(175-178)의 집합으로 이루어진다.
전환밸브(171-174)는, 각각, 주행 좌측 모터(1B)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(171), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승 2속 동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(173), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(2속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(174)이다.
전환밸브(175-178)는, 각각, 주행 우측 모터(1A)에 의한 주행동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(175), 버킷 실린더(9)에 의한 버킷 개폐 동작을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(176), 붐 실린더(7)에 의한 붐 상승·하강 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(177), 및, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(1속)을 실현하기 위한 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브(178)이다.
제1 유압펌프(28)측의 제1 유로(42)에 있어서, 전환밸브(174)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(46)(부귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(46)의 상류측 압력)(Pn1)이 레귤레이터(54)에 부귀환된다. 제1 유로(42)에는, 제1 유로(42)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(50)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(54)는, 네가콘압(Pn1)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제1 유압펌프(28)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제1 유압펌프(28)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다).
마찬가지로, 제2 유압펌프(14)의 제2 유로(44)에 있어서, 전환밸브(178)보다 하류측과 리저버 탱크(40) 사이에는, 네가콘 조리개(48)(부귀환용 조리개)가 삽입되고, 네가콘압(네가콘 조리개(48)의 상류측 압력)(Pn2)이 레귤레이터(56)에 부귀환된다. 제2 유로(44)에는, 제2 유로(44)의 릴리프압을 조정하는 가변 릴리프밸브(52)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30) 및 레귤레이터(56)는, 네가콘압(Pn2)에 근거하여, 리저버 탱크(40)에 되돌아오는 제2 유압펌프(14)의 토출유량의 손실을 저감하는 태양으로, 제2 유압펌프(14)를 제어한다(이른바 네가콘 제어를 행한다). 이와 같이, 제1 유압펌프(28)와 제2 유압펌프(14)는 기계적으로 분리되어 있다.
또한, 제1 유로(42) 및 제2 유로(44)에는, 유압회로의 최고압을 제한하는 릴리프밸브(60)가 접속되어 있다. 릴리프밸브(60)는, 유압회로 내의 압력이 소정의 설정압을 넘으면 작동하여, 리저버 탱크(62)에 유압회로를 연통시킨다.
본 실시예 3에서는, 제1 유압펌프(28)는, 펌프모터 사양(仕樣)으로서, 전동발전기(27)와 협동하여, 에너지의 회생이 가능하다. 구체적으로는, 모터로서 기능할 때에, 붐 실린더(7)의 헤드실(7a)로부터의 복귀유를 유입하고, 탱크(62)로 토출할 때에, 복귀유에 의하여 제1 유압펌프(28)를 회전시킨다. 이 회전에 의하여, 전동발전기(27)를 회전시킴으로써 회생운전을 행한다. 이에 대응하여, 붐 실린더(7)의 1속 동작용 전환밸브(177)와 제1 유압펌프(28) 사이에 회생회로(64)가 설치된다. 회생회로(64)는, 전환밸브(177)의 위치에 따라서, 붐 실린더(7)의 헤드실(7a)과 제1 유압펌프(28)를 연통시킨다. 회생회로(64)에는, 컨트롤러(30)에 의하여 제어되는 유량제어밸브(66), 및, 역지밸브(68)가 설치된다.
또한, 제1 유압펌프(28)의 포트(28a)는, 토출유입 포트이다. 제1 유압펌프(28)는, 펌프로서 탱크(62)로부터 작동유를 흡입하여 각 구동부로 토출하는 경우에도, 모터로서 붐 실린더(7)의 헤드실(7a)로부터의 복귀유를 유입하고, 탱크(62)로 토출하는 경우에도, 동일한 회전방향이 유지된다. 이로 인하여, 토출방향이 전환되어도, 원활히 펌프와 모터의 기능을 전환할 수 있다.
도 7에는, 붐 하강 동작시에 있어서의 회생회로(64)를 포함하는 유압회로 내의 작동유의 흐름이 화살표(r1~r12)에 의하여 나타나 있다. 붐 하강 동작시, 제1 유압펌프(28)로부터 토출되는 작동유는, 화살표(r1~r6)에 나타내는 바와 같이, 전환밸브(177)를 통하여 붐 실린더(7)의 로드실(7b)에 공급된다. 이와 동시에, 붐 실린더(7)의 헤드실(7a)로부터 배출되는 작동유는, 화살표(r7~r12)로 나타내는 바와 같이, 전환밸브(177)를 통하여 회생회로(64)를 지나서 제1 유압펌프(28)에 공급된다. 이로써, 제1 유압펌프(28)가 전동발전기(27)를 회생운전시켜서, 회생동작이 실현된다. 다만, 이때 얻어지는 회생에너지(전기에너지)는, 인버터(25)를 통하여 배터리유닛(19)의 배터리(19B)의 충전에 이용된다. 그리고, 인버터(20)를 통하여 선회모터(21)에 공급하거나, 인버터(18)를 통하여 전동발전기(12)에 공급하거나 할 수 있다.
도 8은, 실시예 3에 있어서의 하이브리드형 건설기계(100)의 각종 동작과 그때에 사용하는 유압펌프의 관계를 나타내는 도표이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 단독에서의 선회동작시에는, 선회모터(21)의 전동화에 따라서, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)가 미작동이 된다. 이때, 선회동작은, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동되는 선회모터(21)에 의하여 실현된다. 또한, 단독에서의 붐 상승 동작(1속)시는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 단독에서의 붐 하강 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 또한, 단독에서의 버킷 개폐 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 하강과 선회의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 이때, 선회동작은, 배터리유닛(19)으로부터의 전력에 의하여 구동되는 선회모터(21)에 의하여 실현된다. 또한, 붐 하강과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 또한, 붐 하강과 암 클로즈(1속)의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 또한, 붐 하강과 암 오픈의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 또한, 붐 하강과 주행의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)는 상기 서술한 회생동작을 실현한다. 이때, 주행은 제2 유압펌프(14)만으로 실현된다. 또한, 버킷 개폐와 암 클로즈(1속)의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 버킷 개폐와 암 오픈의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 상승(1속)과 버킷 개폐의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 상승(1속)과 암 클로즈(1속)의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다. 또한, 붐 상승(1속)과 암 오픈의 복합동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 사용되고, 제1 유압펌프(28)가 미작동이 된다.
여기서, 본 실시예 3의 특징적 구성으로서, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)는, 각종 유압 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9) 중 적어도 각 1개를, 서로 독립하여 제어하도록 배치된다. 구체적으로는, 제1 유압펌프(28)는, 주행 좌측 모터(1B)를, 제2 유압펌프(14)로부터 독립하여 제어하도록 구성되고, 제2 유압펌프(14)는, 주행 우측 모터(1A) 및 버킷 실린더(9)를, 제1 유압펌프(28)로부터 독립하여 제어하도록 구성된다. 단, 이 경우도, 제1 유압펌프(28)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 우측 모터(1A)가 연통 가능하게 되고, 제2 유압펌프(14)에 전환밸브(미도시)를 통하여 주행 좌측 모터(1B)가 연통 가능하게 되어도 된다.
또한, 본 실시예 3의 특징적 구성으로서, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프는, 제2 유압펌프(14) 뿐이다. 즉, 유일한 제2 유압펌프(14)가, 액츄에이터 구동용으로서 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속된다.
이러한 본 실시예 3의 특징적 구성에 의하면, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지므로, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 2 이상 존재하는 구성에 비하여, 아이들링시의 펌프손실을 반감 이하로 할 수 있다. 또한, 엔진(11) 및 전동발전기(12)에 접속되는 액츄에이터 구동용 유압펌프가 1개로만 이루어지는 대신에, 배터리유닛(19)으로부터의 전력을 이용하여 전동발전기(27)(전동발전기(12)와는 별개인 전동발전기)에 의하여 구동되는 액츄에이터 구동용 유압펌프(제1 유압펌프(28))가 설정되므로, 각종 액츄에이터(1A, 1B, 7, 8 및 9)에 대하여 필요한 유압·유량을 공급 가능하게 하면서, 출력의 허비를 줄일 수 있다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 예컨대 붐 상승 동작(2속)의 단독 동작시에는, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)의 쌍방이 작동하여, 붐 실린더(7)에 필요 충분한 유압·유량을 공급할 수 있다. 한편, 예컨대 버킷 개폐의 단독 동작시에는, 제2 유압펌프(14)만이 작동하여, 버킷 실린더(9)에 필요 충분한 유압·유량을 공급하면서, 제1 유압펌프(28)를 정지함으로써 에너지손실을 저감할 수 있다. 또한, 특히 본 실시예 3에 의하면, 제1 유압펌프(28)를 펌프모터 사양으로 하고, 제1 유압펌프(28)와 붐 실린더(7) 사이에 회생회로(64)를 설치함으로써, 붐 하강 동작을 수반할 때(도 8의 번호 5, 10, 11, 12, 14 및 15 참조), 제1 유압펌프(28) 및 전동발전기(27)에 의하여 회생에너지를 얻을 수 있다. 이로써, 붐 하강 동작에 따른 회생을 실현하여 더욱 에너지절약화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예 3의 특징적 구성으로서, 상기 서술한 실시예 1, 2와는 대조적으로, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(1속)용 전환밸브(178)가, 제2 유압펌프(14)측의 제2 유로(44)에 설치되고, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(2속)용 전환밸브(174)가, 제1 유압펌프(28)측의 제1 유로(42)에 설치된다. 이로써, 제1 유압펌프(28)를 정지할 수 있는 동작수(동작종류의 수)를 증가시킬 수 있다. 예컨대, 도 8과 도 3 또는 도 6을 대비하는 데에 있어서, 상기 서술한 실시예 1, 2에서는, 버킷 개폐와 암 오픈의 복합동작시(번호 18)나 붐 상승(1속)과 암 클로즈(1속)의 복합동작시(번호 20) 등에는, 제1 유압펌프(28) 및 제2 유압펌프(14)의 쌍방을 작동시키는데 대하여, 본 실시예 3에서는, 그 동작시에 제2 유압펌프(14)만을 동작시키는 것만으로도 되는 것이 된다. 단, 본 실시예 3의 변형예로서, 상기 서술한 실시예 1, 2와 마찬가지로, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(1속)용 전환밸브(178)가, 제1 유압펌프(28)측의 제1 유로(42)에 설치되고, 암 실린더(8)에 의한 암 개폐 동작(2속)용 전환밸브(174)가, 제2 유압펌프(14)측의 제2 유로(44)에 설치되어도 된다. 이 경우도, 상기 서술한 실시예 2의 효과를 얻을 수 있음과 함께 회생에 의한 에너지절약화를 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은, 상기 서술한 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이, 상기 서술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
다만, 본 국제출원은, 2009년 9월 15일에 출원한 일본 특허출원 2009-213642호에 근거하는 우선권을 주장하는 것으로서, 그 전체 내용은 본 국제출원에 여기에서의 참조에 의하여 원용되는 것으로 한다.
1A 주행 우측 모터
1B 주행 좌측 모터
7 붐 실린더
8 암 실린더
9 버킷 실린더
11 엔진
12 전동발전기
14 제2 유압펌프
17 컨트롤밸브
18 인버터
19 배터리유닛
19B 배터리
20 인버터
21 선회모터
24 선회기구
25 인버터
27 전동발전기
28 제1 유압펌프
30 컨트롤러
40 리저버 탱크
42 제1 유로
44 제2 유로
46, 48 네가콘 조리개
50, 52 가변 릴리프밸브
54, 56 레귤레이터
60 릴리프밸브
62 리저버 탱크
64 회생회로
66 유량제어밸브
68 역지밸브
100 하이브리드형 건설기계
171-178 컨트롤밸브의 각종 전환밸브

Claims (8)

  1. 엔진과, 축전장치와, 제1 및 제2 펌프와, 상기 제1 펌프를 구동시키는 전동기와, 상기 제1 및 제2 펌프에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터를 구비하는 하이브리드형 건설기계로서,
    상기 제1 및 제2 펌프는, 상기 복수의 액츄에이터 중 적어도 각 하나를, 서로 독립하여 제어하도록 배치되고,
    상기 제1 펌프는, 상기 축전장치로부터의 전력을 이용하여 상기 전동기에 의하여 전기적으로 구동되고,
    상기 제2 펌프는, 상기 엔진에 직결되어 있고,
    상기 복수의 액츄에이터 중 적어도 두 개는, 동일한 컨트롤밸브를 통하여 상기 제1 펌프 및 제2 펌프에 접속되는 것
    을 특징으로 하는, 하이브리드형 건설기계.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 동일한 컨트롤밸브는, 상기 복수의 액츄에이터에의 작동유의 공급상태를 전환하는 전환밸브를 구비하는, 하이브리드형 건설기계.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진과 기계적으로 접속된 전동발전기를 구비하는, 하이브리드형 건설기계.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 펌프는 엔진이 아이들링상태일 때에 부작동(不作動)상태가 되는, 하이브리드형 건설기계.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터는, 상기 제1 펌프에 접속되는 붐 액츄에이터를 포함하고,
    상기 제1 펌프와 상기 붐 액츄에이터 사이에 회생(回生)회로를 구비하는, 하이브리드형 건설기계.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 건설기계의 선회동작을 실현하는 선회모터를 구비하고, 상기 선회모터는, 상기 축전장치로부터의 전력에 의하여, 혹은, 상기 전동기에 의하여 발전된 회생(回生)에너지에 의하여 구동되는 전동모터인, 하이브리드형 건설기계.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진에 직결된 전동발전기를 더욱 구비하고, 상기 전동발전기에 상기 전동기에 의하여 발전된 회생에너지를 공급하는, 하이브리드형 건설기계.
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