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技術 建設機械の車両制御システム及び方法

出願人 ドゥサンインフラコア株式会社
発明者 金東牧チョ伊亨
出願日 2014年12月17日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-255098
公開日 2015年7月2日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2015-121087
状態 特許登録済
技術分野 車両用機関または特定用途機関の制御 内燃機関の複合的制御 掘削機械の作業制御
主要キーワード 制御数値 回転応答性 アップデートレート 制限流量 発生トルク値 電流命令 レギュレータ制御 電磁式ポンプ
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重要な関連分野

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図面 (8)

課題

油圧ポンプの急激な負荷変動に対応し、かつ、より安定的にエンジン制御を行うことができる、建設機械車両制御システム及び方法を提供する。

解決手段

本明細書に記載の実施例は、建設機械の車両制御システム及び方法に関し、油圧ポンプから発生するトルク情報エンジン速度誤差とを用いた補償トルク情報からエンジン目標トルクを計算して送信する。

概要

背景

油圧ショベル(Hydraulic pressure shovel)などのような建設機械は、一般に、原動機としてディーゼルエンジンを備えている。建設機械は、ディーゼルエンジンを用いて、少なくとも1つの可変容量型油圧ポンプ回転駆動させる。建設機械は、油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを駆動させることで、必要な作業を行う。前記ディーゼルエンジンは、アクセルレバーなどのように目標エンジン回転数指令する入力手段を備え、目標のエンジン回転数及び油圧ポンプなどを介して伝達される入力負荷に応じて、燃料噴射量及びエンジン回転数の制御を行う。

このような建設機械は、エンジンと油圧ポンプの制御を行う際に、回転数センサを用いて、本来目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差(回転数偏差)を求める。また、建設機械は、求められた回転数偏差を用いて油圧ポンプの入力トルクを制御する、いわゆるスピードセンシング制御を行う。しかし、このような制御方法では、エンジンコントローラは、油圧ポンプからエンジンへ伝達される大きな負荷変動に対応してエンジンを制御し得る情報として、実際のエンジン回転数しか利用することができない。建設機械を動作させるために絶えず大きく変動する油圧負荷は、油圧ポンプと機械的に直接連結されたエンジンに伝達され、エンジンの発生トルク不足分だけ実際のエンジン回転数が低下する。従って、エンジンコントローラは、実際のエンジン回転数が低下した後に急負荷に対応することが可能となる。

一般に、エンジンコントローラは、ポンプコントローラ又は車両コントローラに比べて、非常に複雑な制御ロジックを有しているため、エンジンコントローラ内で補償制御を行うには、多大な手間と時間をかけて検討する必要がある。さらに、その検証作業にも多大な手間と時間が必要となり、製品開発資源消費が増大するという問題点がある。

また、ポンプコントローラ又は車両コントローラにおいて油圧ポンプのトルクを計算し、エンジンコントローラにおいて補償制御を行うと、計算される油圧ポンプトルクの正確性が低下し、補償トルクの値が増加しても、それをエンジンコントローラのみが知ることができるようになっている。換言すれば、油圧ポンプのトルクを計算するポンプコントローラ又は車両コントローラは、計算されるトルク値の正確性を知ることが難しいという問題点がある。

概要

油圧ポンプの急激な負荷変動に対応し、かつ、より安定的にエンジン制御を行うことができる、建設機械の車両制御システム及び方法を提供する。本明細書に記載の実施例は、建設機械の車両制御システム及び方法に関し、油圧ポンプから発生するトルク情報エンジン速度誤差とを用いた補償トルク情報からエンジンの目標トルクを計算して送信する。

目的

本明細書に記載の実施例は、エンジンコントローラが補償制御を行う際に起こり得る誤りに対して、より安定的に補償制御を行うことができる、建設機械の車両制御システム及び方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

エンジン;前記エンジンから供給される動力により作動する油圧ポンプ;前記油圧ポンプから吐出される油圧により駆動される少なくとも1つのアクチュエータ;油圧ポンプのトルクと、実際のエンジン回転数及び目標のエンジン回転数との間のエンジン速度誤差に応じて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償して、エンジンの目標トルクとして出力する油圧ポンプ制御装置;及び前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいて、エンジンのトルク制御を行うエンジン制御部;を含む、建設機械車両制御システム

請求項2

前記油圧ポンプ制御装置は、油圧ポンプの吐出容積吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する油圧ポンプトルク計算部;実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する速度誤差計算部;前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する補償トルク計算部;前記出力されたエンジンの目標トルクを送信する目標トルク情報送信部;及び前記目標トルク情報送信部から受信されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部;を含む、請求項1に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項3

前記油圧ポンプトルク計算部は、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と、油圧ポンプの吐出圧力とを用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項4

前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項5

前記油圧ポンプトルク計算部は、斜板角を制御するレギュレータ制御圧力又は斜板角センサ値を用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項6

前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項7

前記油圧ポンプトルク計算部は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項8

前記補償トルク計算部は、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、PIDコントローラを用いて補償トルクを計算する、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項9

前記油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの入力値は、ネガコン圧力、ポジコン圧力、ポジコン入力信号のうちの少なくとも1つである、請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項10

前記油圧ポンプ制御装置は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するエンジントルク情報受信部;前記エンジントルク情報受信部を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する油圧ポンプ制限出力計算部;ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプ制限出力計算部で計算された油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断し、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断して流量制限制御機能が活性化されているか否かを判断する油圧ポンプ流量制御判断部;及び前記油圧ポンプ流量制御判断部の判断結果に応じて流量制限制御機能が活性化されている場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御する油圧ポンプ流量制限制御部;をさらに含む、請求項1または請求項2に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項11

ポンプ吐出圧力増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する急負荷判断部をさらに含み、前記エンジントルク情報受信部は、前記急負荷判断部の判断結果に応じて、前記油圧ポンプに急負荷が発生した場合、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信する、請求項10に記載の建設機械の車両制御システム。

請求項12

油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算するステップ;実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算するステップ;前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算するステップ;前記計算された油圧ポンプのトルクを前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力するステップ;及び前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルクを制御するステップ;を含む建設機械の車両制御方法

請求項13

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と、油圧ポンプの吐出圧力と用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含む、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項14

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含む、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項15

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償する、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項16

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算する、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項17

前記補償トルクを計算するステップは、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、PIDコントローラを用いて補償トルクを計算する、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項18

前記油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの入力値は、ネガコン圧力、ポジコン圧力、ポジコン入力信号のうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項19

エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するステップ;油圧ポンプのトルクを算出するステップ;前記エンジンの制御トルク情報及び前記油圧ポンプのトルクを用いて前記油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算するステップ;ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断するステップ;前記油圧ポンプの現在出力が前記油圧ポンプの制限出力より大きい場合、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断するステップ;及び前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御するステップ;をさらに含む、請求項12に記載の建設機械の車両制御方法。

請求項20

ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上であるか否かを判断するステップ;及び前記ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率以上である場合、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上であるか否かを判断するステップをさらに含み、前記ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、油圧ポンプに急負荷が発生していると判断して、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報とを受信する、請求項19に記載の建設機械の車両制御方法。

技術分野

0001

本明細書は、建設機械車両制御システム及び方法に関する。

背景技術

0002

油圧ショベル(Hydraulic pressure shovel)などのような建設機械は、一般に、原動機としてディーゼルエンジンを備えている。建設機械は、ディーゼルエンジンを用いて、少なくとも1つの可変容量型油圧ポンプ回転駆動させる。建設機械は、油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを駆動させることで、必要な作業を行う。前記ディーゼルエンジンは、アクセルレバーなどのように目標エンジン回転数指令する入力手段を備え、目標のエンジン回転数及び油圧ポンプなどを介して伝達される入力負荷に応じて、燃料噴射量及びエンジン回転数の制御を行う。

0003

このような建設機械は、エンジンと油圧ポンプの制御を行う際に、回転数センサを用いて、本来目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差(回転数偏差)を求める。また、建設機械は、求められた回転数偏差を用いて油圧ポンプの入力トルクを制御する、いわゆるスピードセンシング制御を行う。しかし、このような制御方法では、エンジンコントローラは、油圧ポンプからエンジンへ伝達される大きな負荷変動に対応してエンジンを制御し得る情報として、実際のエンジン回転数しか利用することができない。建設機械を動作させるために絶えず大きく変動する油圧負荷は、油圧ポンプと機械的に直接連結されたエンジンに伝達され、エンジンの発生トルク不足分だけ実際のエンジン回転数が低下する。従って、エンジンコントローラは、実際のエンジン回転数が低下した後に急負荷に対応することが可能となる。

0004

一般に、エンジンコントローラは、ポンプコントローラ又は車両コントローラに比べて、非常に複雑な制御ロジックを有しているため、エンジンコントローラ内で補償制御を行うには、多大な手間と時間をかけて検討する必要がある。さらに、その検証作業にも多大な手間と時間が必要となり、製品開発資源消費が増大するという問題点がある。

0005

また、ポンプコントローラ又は車両コントローラにおいて油圧ポンプのトルクを計算し、エンジンコントローラにおいて補償制御を行うと、計算される油圧ポンプトルクの正確性が低下し、補償トルクの値が増加しても、それをエンジンコントローラのみが知ることができるようになっている。換言すれば、油圧ポンプのトルクを計算するポンプコントローラ又は車両コントローラは、計算されるトルク値の正確性を知ることが難しいという問題点がある。

発明が解決しようとする課題

0006

本明細書に記載の実施例は、エンジンコントローラが補償制御を行う際に起こり得る誤りに対して、より安定的に補償制御を行うことができる、建設機械の車両制御システム及び方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の第1の側面によれば、エンジン;前記エンジンから供給される動力により作動する油圧ポンプ;前記油圧ポンプから吐出される油圧により駆動される少なくとも1つのアクチュエータ;油圧ポンプのトルクと、実際のエンジン回転数及び目標のエンジン回転数との間のエンジン速度誤差に応じて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する油圧ポンプ制御装置;及び、前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部;を含む建設機械の車両制御システムを提供することができる。

0008

前記油圧ポンプ制御装置は、油圧ポンプの吐出容積吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する油圧ポンプトルク計算部;実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する速度誤差計算部;前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差を用いて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する補償トルク計算部;前記出力されたエンジンの目標トルクを送信する目標トルク情報送信部;及び、前記目標トルク情報送信部から受信されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部;を含むことができる。

0009

前記油圧ポンプトルク計算部は、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と油圧ポンプの吐出圧力とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。また、前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。

0010

前記油圧ポンプトルク計算部は、斜板角を制御するレギュレータ制御圧力又は斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。

0011

前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで、前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償することができる。

0012

前記油圧ポンプトルク計算部は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

0013

前記補償トルク計算部は、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、PIDコントローラを用いて補償トルクを計算することができる。

0014

上述のシステムは、ネガコン方式の油圧システムポジコン方式の油圧システム及びロードセンシング方式の油圧システムのうちのいずれか1つであることができる。2つのポンプを使用するネガコン方式の油圧システムである場合、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1のネガコン圧力、第2のネガコン圧力、パワーシフト圧力を用いて当該油圧ポンプの吐出流量とトルクを推定することができる。この時、正確な流量及びトルクの計算を行うためには、前述した5つの制御圧力の全てを知る必要がある。ポジコン方式の油圧システムである場合、油圧ポンプのレギュレータ圧力である第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1のポジコン圧力、第2のポジコン圧力、パワーシフト圧力の全てを用いて吐出流量及びトルクを推定することができる。ロードセンシング方式の油圧システムである場合、当該油圧ポンプの第1のレギュレータ制御圧力、第2のレギュレータ制御圧力、第3のレギュレータ制御圧力などのようなレギュレータ制御圧力から、当該油圧ポンプの流量とトルクを推定することができる。

0015

なお、VBO(Virtual Bleed−Off)のような電流命令により流量を制御する電磁式油圧ポンプである場合、第1の吐出圧力、第2の吐出圧、第1の電流命令値、第2の電流命令値、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの流量を計算し、トルクを推定することができる。VBOのような電磁ポンプでは、斜板角を制御するレギュレータが、ポンプコントローラにより計算された電流命令値に応じて作動するようになる。即ち、VBOポンプの流量を計算するためには、斜板角センサ値を用いるか、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いることで、流量を推定することができる。このように推定されたポンプ流量と検知された吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプのトルクを推定することができる。即ち、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値を用いて電磁ポンプのトルクを推定し、又は、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1の電流命令値、第2の電流命令値、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値の全てを用いて電磁ポンプのトルクを推定することができる。

0016

前記油圧ポンプ制御装置は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するエンジントルク情報受信部;前記エンジントルク情報受信部を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する油圧ポンプ制限出力計算部;ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプ制限出力計算部で計算された油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断し、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断して、流量制限制御機能を活性化するか否かを判断する油圧ポンプ流量制御判断部;及び、前記油圧ポンプ流量制御判断部の判断結果に応じて、流量制限制御機能が活性化されている場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御する油圧ポンプ流量制限制御部;をさらに含むことができる。

0017

上述のシステムは、ポンプ吐出圧力増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する急負荷判断部をさらに含み、前記エンジントルク情報受信部は、前記急負荷判断部の判断結果に応じて、前記油圧ポンプに急負荷が発生した場合、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信することができる。

0018

また、本発明の第2の側面によれば、油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算するステップ;実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算するステップ;前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算するステップ;前記計算された油圧ポンプのトルクを前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力するステップ;及び、前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいて、エンジンのトルクを制御するステップ;を含む建設機械の車両制御方法を提供することができる。

0019

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と油圧ポンプの吐出圧力とを用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含むことができる。

0020

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含むことができる。

0021

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延させることで、前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償することができる。

0022

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算することができる。

0023

前記補償トルクを計算するステップは、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、PIDコントローラを用いて補償トルクを計算することができる。

0024

上述の方法は、ネガコン方式の油圧システム、ポジコン方式の油圧システム及びロードセンシング方式の油圧システムのうちのいずれか1つに適用されることができる。2つのポンプを使用するネガコン方式の油圧システムである場合、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1のネガコン圧力、第2のネガコン圧力、パワーシフト圧力を用いて当該油圧ポンプの吐出流量とトルクを推定することができる。この時、正確な流量及びトルクの計算を行うためには、前述した5つの制御圧力の全てを知る必要がある。ポジコン方式の油圧システムである場合、油圧ポンプのレギュレータ圧力である第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1のポジコン圧力、第2のポジコン圧力、パワーシフト圧力の全てを用いて吐出流量及びトルクを推定することができる。ロードセンシング方式の油圧システムである場合、当該油圧ポンプの第1のレギュレータ制御圧力、第2のレギュレータ制御圧力、第3のレギュレータ制御圧力などのようなレギュレータ制御圧力から、当該油圧ポンプの流量とトルクを推定することができる。

0025

なお、VBO(Virtual Bleed−Off)のような電流命令により流量を制御する電磁式油圧ポンプである場合、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1の電流命令値、第2の電流命令値、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの流量を計算し、トルクを推定することができる。VBOのような電磁ポンプでは、斜板角を制御するレギュレータが、ポンプコントローラにより計算された電流命令値に応じて動くようになる。即ち、VBOポンプの流量を計算するためには、斜板角センサ値を用いるか、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値を用いることで、流量を推定することができる。このように推定されたポンプ流量と検知された吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプのトルクを推定することができる。即ち、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値を用いて電磁ポンプのトルクを推定し、又は、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第1の電流命令値、第2の電流命令値、第1の斜板角センサ値、第2の斜板角センサ値の全てを用いて電磁ポンプのトルクを推定することができる。

0026

上述の方法は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するステップ;油圧ポンプのトルクを算出するステップ;前記エンジンの制御トルク情報及び前記油圧ポンプのトルクを用いて前記油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算するステップ;ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断するステップ;前記油圧ポンプの現在出力が前記油圧ポンプの制限出力より大きい場合、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断するステップ;及び、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御するステップ;をさらに含むことができる。

0027

上述の方法は、ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上であるか否かを判断するステップ;及び、前記ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上である場合、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上であるか否かを判断するステップをさらに含み、前記ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、油圧ポンプに急負荷が発生していると判断して、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信することができる。

発明の効果

0028

本明細書に記載の少なくも一部の実施例によれば、エンジンコントローラが補償制御を行う際に起こり得る誤りに対して、より安定的に補償制御を行うことができる。

0029

また、本明細書に記載の少なくとも一部の実施例によれば、油圧ポンプから発生するトルク情報と、エンジン速度誤差を用いた補償トルク情報から、エンジンの目標トルクを計算して送信することにより、油圧ポンプの急激な負荷変動に対応し、且つより安定的にエンジン制御を行うことができる。

図面の簡単な説明

0030

本発明の一実施例に係る建設機械の車両制御システムを示す構成図である。
本明細書の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。
本明細書の一実施例に係る図1中の油圧ポンプトルク計算部を示す構成図である。
本明細書の他の実施例に係る図1中の油圧ポンプトルク計算部を示す構成図である。
本発明の他の実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。
本明細書の一実施例に係る建設機械の車両制御方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御方法を示すフローチャートである。

実施例

0031

本明細書において使用される技術的用語は、特定の実施例を説明するためのもので、本発明を限定するものではないことに留意されたい。また、本発明において使用される技術的用語は、本明細書において、特に断りの無い限り、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が理解できる意味に解釈されるべきであるが、過度な拡大解釈又は過度な縮小解釈してはならない。なお、本明細書において使用される技術的用語が、本発明の思想を正確に表現していない不適な用語である場合は、当業者が正しく理解できる用語に代替して理解する必要があることを理解されたい。また、本発明において使用される一般の用語は、辞書に定義された意味に基づいて、又は、前後の文脈によって解釈されるべきであり、過度に縮小解釈してはならない。

0032

また、本明細書において、単数として表現されている場合、文脈上明白に異なったものを意味していない限り、複数のものを含む。本願において「構成される」又は「含む」などの用語については、明細書に記載の種々の構成要素又は複数のステップを必ず含むものと解釈してはならない。即ち、その一部の構成要素又は一部のステップを含んでいないこともあり、又は、さらに構成要素又はステップを追加して含むことができるものと解釈されるべきである。

0033

また、本明細書に記載の構成要素に付される接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成の便宜を図るために付与又は混用されているもので、それ自体が互いに区別される意味又は役割を持つものではない。

0034

また、本明細書において使用される、第1、第2などのような序数を含んでいる用語は、種々の構成要素を説明する際に使用されることはできるが、その構成要素が当該用語により限定されてはならない。このような用語は、ある1つの構成要素を他の要素と区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第1の構成要素が第2の構成要素として命名されることができ、同じく、第2の構成要素が第1の構成要素として命名されることができる。

0035

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳述するが、同一又は類似した構成要素には同じ参照符号を付して重複説明を省略する。

0036

また、本発明を説明するに当って、関連した公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を濁すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付の図面は、本発明思想の理解を助けるためのもので、添付の図面により本発明の思想を制限して解釈してはならないことに留意されたい。

0037

本発明の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置は、始動オンからオフされるまで、通常は動作が継続している。しかし、特定の場合、即ち、急負荷の条件下においてのみ行われるようにすることができる。特定の場合、エンジン制御部(ECU:Engine Control Unit)と油圧ポンプ制御装置(EPOS:Electronic Power Optimizing System)は、CAN通信を通じてポンプトルク情報のリアルタイムなやり取りが可能である必要がある。この時、制御周期が短ければ短いほど効果が大きくなるため、CANアップデートレート(CAN Update Rate)が高くなるほど、好ましい。現在、建設機械において、最も頻繁なアップデートレートを有する信号は、10ms毎にアップデートが行われているため、補償トルクエンジン制御のための油圧ポンプのトルク情報は、同じく10ms毎にアップデートされることが好ましい。しかし、このためには、CAN情報が多すぎて、CAN負荷率により、安定した動作を補償できないという事態を招来する恐れがある。このような事態に備えるため、急負荷条件下においてのみ本発明に係る油圧ポンプの制御動作を行うことができる。

0038

図1は、本発明の一実施例に係る建設機械の車両制御システムを示す構成図である。

0039

図1に示されるように、本発明に係る車両制御システムは、エンジン110、エンジン制御部120、油圧ポンプ130及び油圧ポンプ制御装置140を含む。

0040

エンジン制御部120は、エンジン110のエンジンの制限トルク情報とエンジンの現在トルク情報とを用いてエンジン110の制御を行う。エンジン制御部120は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報をCAN信号の形態で他の装置へ提供することができる。

0041

油圧ポンプ130は、エンジン110から供給される動力により作動する。

0042

油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプ130のポンプ吐出容積とポンプ吐出圧力を用いて油圧ポンプ130のトルクを算出する。油圧ポンプ制御装置140は、CAN通信を介してエンジン制御部120からエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信することができる。

0043

油圧ポンプ制御装置140は、圧力センサを介して直接的に圧力値を測定し、測定された圧力値を用いて油圧ポンプの吐出圧力を計算する。この時、直接的に測定された圧力値は、外部からの負荷を含むことができる。油圧ポンプ制御装置140は、センサ又はテーブルなどを介して斜板角の位置又は油圧ポンプの容量を計算することができる。

0044

ここで、油圧ポンプ制御装置140が、計算された油圧ポンプの吐出圧力を、CAN信号の形態で伝達しているため、CAN遅延(ディレイ)が発生することがあり得る。従って、油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプの斜板角の位置又は油圧ポンプの現在容量目標容量との中間値を考慮して、油圧ポンプの吐出圧力をエンジン制御部120に伝達することができる。目標容量とは、制御ロジック又はポンプレギュレータによりハードウェア的に制御される目標値を意味する。中間値は、平均((実際値+目標値)/2)に限定されるものではない。この中間値は、実際の車両における試験で調整され、調整因子チューニングパラメータ)として指定されることができる。

0045

前記制御ロジックは、油圧ポンプ制御装置140でない、車両制御部にて行われることができる。すると、油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプ130のみを制御し、車両制御部から制御命令を受信することができる。また、油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの補償制御に用いるための油圧ポンプのトルクを計算して提供する。車両制御部は、補償制御を行うか、エンジン制御部120にポンプトルク情報を伝送することができる。

0046

図2は、本明細書の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。

0047

図2に示されるように、本明細書の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプトルク計算部210、速度誤差計算部220、補償トルク計算部230及び目標トルク情報送信部240を含む。

0048

以下、本明細書の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置140の構成要素のそれぞれについて説明する。

0049

油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する。この時、油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプの要求トルクに遅延を発生させることで、油圧ポンプの斜板角による時間遅延を補償することができる。また、油圧ポンプトルク計算部210は、作動油の状態に応じてトルク誤差が発生するのを防止するため、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力と共に、作動油の温度を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

0050

一方、油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプがネガコン制御方式以外の他の油圧ポンプである場合、油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの制御圧力又は制御信号を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

0051

速度誤差計算部220は、実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する。建設機械は、一定の作業性能を維持するため、エンジン速度を一定に維持する必要があるが、計算された油圧ポンプトルクのみで一定のエンジン速度を維持するためのエンジンの目標トルクを計算することは困難である。従って、補償トルク計算部230が、油圧ポンプのトルクとエンジンの速度誤差とを用いて、エンジンの補償された目標トルクを計算することができるように、速度誤差計算部220は、エンジン速度誤差を計算して補償トルク計算部230に伝達する。

0052

速度誤差計算部220は、2つの方法でエンジン速度誤差を計算することができる。第一、速度誤差計算部220は、エンジン速度誤差のみを計算して補償トルク計算部230に伝達する。すると、補償トルク計算部230は、PID制御などを行うことで油圧ポンプのトルクと共にエンジン速度誤差を補償制御に反映する。第二、速度誤差計算部220は、エンジン速度誤差を基に、PID制御などの方法で、誤差に応じたポンプのトルクを計算する。次に、速度誤差計算部220は、計算されたポンプのトルクを補償トルク計算部230に伝達する。すると、補償トルク計算部230は、ポンプのトルクを用いて補償制御を行うことができる。

0053

補償トルク計算部230は、油圧ポンプトルク計算部210で計算された油圧ポンプのトルクと、速度誤差計算部220で計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算し、この計算された油圧ポンプのトルクを補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する。即ち、補償トルク計算部230は、計算された油圧ポンプのトルクにエンジン速度誤差を用いてエンジンが出すべきエンジンの目標トルクで補償する。エンジン速度誤差が大きければ大きいほど、油圧ポンプのトルクに対する補償値が大きくなって油圧ポンプのトルクとエンジンの目標トルクとの差が大きくなる。逆に、エンジン速度誤差が小さければ小さいほど、油圧ポンプのトルクに対する補償値が小さくなって油圧ポンプのトルクとエンジンの目標トルクとの差が小さくなる。補償トルク計算部230は、エンジン速度及び負荷量に応じた実験的なテーブルを用いることで、エンジン速度誤差に応じた補償トルク値を計算することができる。また、補償トルク計算部230は、PIDコントローラを用いてエンジン速度誤差に応じた補償トルク値を計算することができる。

0054

目標トルク情報送信部240は、補償トルク計算部230により計算された、補償されたエンジンの目標トルクを、エンジン制御部120にエンジンの目標トルクとして送信する。例えば、目標トルク情報送信部240は、油圧ポンプの要求トルクをCANプロトコールを用いてエンジン制御部120に伝達することができる。

0055

エンジン制御部120は、目標トルク情報送信部240を介して受信されたエンジンのエンジン目標トルクを用いて、エンジンが追従すべきエンジンの目標トルクに対するトルク制御を行う。従って、本発明に係るエンジン制御部120は、エンジンの過度な燃料噴射を低減することができ、エンジンが正確なタイミングで正確な量の燃料噴射を行うことが可能となる。

0056

以下、図2に示された油圧ポンプトルク計算部210の一実施例及び他の実施例に係る各構成要素の具体的な構成及び動作を、図3及び図4を参照して説明する。

0057

なお、本発明に係る油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプ130のトルクを、次のように算出することができる。

0058

図3に示されるように、本発明に係る油圧ポンプ制御装置140は、ポンプ吐出容積推定部310及びポンプトルク計算部320などを含むことができる。

0059

ポンプ吐出容積推定部310は、油圧ポンプ130の流量を決定するためのレギュレータを制御する圧力の全てを入力値として受ける。即ち、ポンプ吐出容積推定部310は、ネガコン制御方式の油圧ポンプにおいてレギュレータの制御圧力に含まれるポンプ吐出圧力、ネガコン圧力及びパワーシフト制御用圧力を入力値として受ける。ポンプ吐出容積推定部310は、入力された制御用圧力と当該油圧ポンプの設計及び性能試験資料に基づいて予め設定されたテーブルを用いてポンプの吐出容積を推定することができる。この時、ポンプ吐出容積推定部310は、斜板角の動的遅延の特性を考慮して時間遅延要素を追加し、ポンプ吐出容積を推定することができる。

0060

次に、ポンプトルク計算部320は、測定されたポンプの吐出圧力と、ポンプ吐出容積推定部310により推定されたポンプの吐出容積とを用いて、油圧ポンプ130のトルクを計算する。

0061

この時、ポンプトルク計算部320がポンプトルク圧力とポンプ吐出容積とを用いて油圧ポンプ130のトルクを計算する方法は、2つに大別される。

0062

第一、ポンプトルク計算部320は、下記の数1のように、ポンプ吐出圧力Pd、ポンプ吐出容積q、及びポンプ効率ηを用いて、油圧ポンプ130のトルクを計算することができる。

0063

ここで、TQは、ポンプのトルク、Pdは、ポンプの吐出圧力、qは、ポンプの吐出容積、ηは、ポンプの効率を示す。

0064

第二、ポンプトルク計算部320は、予め格納されたテーブルを用いて、油圧ポンプ130のトルクを計算することができる。ここで、テーブルは、油圧ポンプの設計及び試験結果に基づいたポンプ吐出圧力及びポンプ吐出容積を入力値とするテーブルであることができる。

0065

ポンプトルク計算部320は、テーブルに存在しない入力値については、隣接したテーブルの値に補間法(Interpolation)を適用して油圧ポンプ130のトルクを計算することができる。

0066

ポンプ吐出容積推定部310は、油圧ポンプがネガコン制御方式でない、他の制御方式の油圧ポンプである場合、油圧ポンプ130の斜板132を制御するレギュレータの制御圧力を用いてポンプの吐出容積を推定することができる。ここで、レギュレータは、可変容量型油圧ポンプの斜板を制御することが好ましい。

0067

図4に示されるように、油圧ポンプ130の斜板132を制御するレギュレータが、第1のレギュレータ制御圧力及び第2のレギュレータ制御圧力により制御される場合、ポンプ吐出容積推定部310は、第1のレギュレータ制御圧力及び第2のレギュレータ制御圧力を用いて、ポンプ吐出容積を推定することができる。この時、レギュレータが第1のレギュレータ制御圧力、第2のレギュレータ制御圧力、・・・・・・、第Nのレギュレータ制御圧力により制御される場合、ポンプ吐出容積推定部310は、第1のレギュレータ制御圧力、第2のレギュレータ制御圧力、・・・・・・、第Nのレギュレータの制御圧力を用いてポンプ吐出容積を推定することができる。即ち、レギュレータの制御入力として伝達される第1のレギュレータ制御圧力及び第2のレギュレータ制御圧力などがポンプ吐出容積推定部310に入力されることができる。ポンプ吐出容積推定部310により推定されたポンプの吐出容積は、図2と同様に、ポンプトルク計算部320に伝達されることで、油圧ポンプ130のトルクが計算される。

0068

また、ポンプ吐出容積推定部310は、油圧ポンプ130の斜板132に設けられた斜板角センサにより測定された値を用いてポンプ吐出容積を推定することができる。

0069

油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプ130のトルクとエンジン制御部120から受信したエンジンの制限トルク情報とを用いて、油圧ポンプ130の斜板角又は制限斜板角を制御することができる。

0070

また、エンジンの制限トルク情報に応じた油圧ポンプの制限斜板角は、エンジンのメーカー又は建設機械のメーカーにより予め設定されていても良い。ここで、エンジン制限トルク情報に対応する油圧ポンプの制限斜板角は、テーブルの形態として予め作成されている。なお、テーブルは、エンジンと油圧ポンプの設計及び試験結果に基づいて、テーブル値の形態で油圧ポンプ制御装置140に内蔵されることができる。従って、油圧ポンプ制御装置140は、テーブルに格納された油圧ポンプの制限斜板角に従って油圧ポンプ130の斜板132を制御することが可能となる。ここで、制限斜板角とは、エンジンの制限トルク情報に応じて制御される斜板角の閾値を意味する。このため、エンジンの制限トルク情報にそれぞれ1対1マッチングされる制限斜板角の最大制御数値テーブル化し、又は、エンジンの制限トルク情報と制限斜板角の最大制御数値を関数化することができる。

0071

また、油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ130のトルクを制限することで、油圧ポンプ130の出力を制御することができる。例えば、油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力値との差分値に比例して油圧ポンプ130のトルク上昇の傾きを制限することで、油圧ポンプ130の出力を制御することができる。これにより、油圧ポンプ制御装置140は、同じ基準、即ち、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して、流量制御型ポンプと圧力制御型ポンプとの両方を制御することができる。

0072

また、油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの制限トルク情報と油圧ポンプ130のトルクとの差分値が特定値以上である場合、さらに、油圧ポンプ130の制限斜板角を下向きに補正することができる。油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの制限トルク情報と油圧ポンプ130のトルクとの差分値が特定値以上である場合、油圧ポンプ130の制限斜板角を予め定められた値より大きくして油圧ポンプ130のトルクを大きくすることで、エンジン110の使用可能な出力を最大化することができる。

0073

また、油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの制限トルク情報に基づいて油圧ポンプ130のトルクを常時制御することで、エンジンの現在トルク情報がエンジンの制限トルク情報を超過しないように保持することができる。

0074

また、油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの制限トルク情報を基準にして油圧ポンプ130のトルク上昇の傾きを制限することもできる。即ち、油圧ポンプ制御装置140は、エンジンの制限トルク情報に基づいて油圧ポンプ130のトルク上昇の傾きの制限値トルクレートリミット)を制御変数として使用することで、エンジンの現在トルク情報がエンジンの制限トルク情報を超えないように保持することもできる。

0075

なお、ネガコン圧力とパワーシフト制御用圧力とは、ポンプの容積を推定するため、2つの圧力の両方が必要となる場合がある。又は、いずれか一方の圧力のみが必要となる場合があり得る。図3は、ネガコン制御方式の油圧ポンプである場合に、図4は、通常の場合に適用されることができる。即ち、吐出圧力、ネガコン圧力及びパワーシフト制御用圧力は、いずれも、油圧ポンプのレギュレータにとっては、第1乃至第3のレギュレータ制御圧力などに相当すると見なすことができる。このような関係をポジコン方式のポンプに拡張適用すれば、ポジコン圧力及びパワーシフト制御用圧力に代替することが可能である。パワーシフト制御やポジコン又はネガコン制御の圧力のない単純な機械式ポンプである場合、第1の吐出圧、第2の吐出圧、第3の吐出圧などに代替することができる。

0076

これとは別に、油圧ポンプ制御装置140は、油圧ポンプの斜板角に設けられたセンサから油圧ポンプの容積(流量)を推定することができる。そして、油圧ポンプ制御装置140は、圧力センサの入力値と斜板角センサの容積値とから油圧ポンプのトルクを直接計算することができる。センサの容積値は、斜板角の位置から計算することができる。

0077

図5は、本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。

0078

図5に示されるように、本発明に係る油圧ポンプ制御装置140は、急負荷判断部410、エンジントルク情報受信部420、油圧ポンプ制限出力計算部430、油圧ポンプ流量制御判断部440及び油圧ポンプ流量制限制御部450などをさらに含むことができる。

0079

急負荷判断部410は、ポンプ吐出圧力の増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する。詳しくは、急負荷判断部410は、ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率(△P/△T)以上であるか否かを判断し、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間(△T1)以上であるか否かを判断することで、油圧ポンプ130の急負荷が発生しているか否かを判断する。即ち、急負荷判断部410は、ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率(△P/△T)以上であり、かつポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が予め設定された持続時間(△T1)以上である場合、油圧ポンプ130に急負荷が発生していると判断する。急負荷判断部410の入力端には、ローパスフィルタが適用され、誤動作を防ぐことができる。

0080

エンジントルク情報受信部420は、急負荷判断部410の判断結果に応じて、油圧ポンプ130に急負荷が発生した場合、エンジン制御部120からCANプロトコールを用いてエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信する。ここで、エンジンの制限トルク情報は、排ガス規制によって制限される燃料量、又は、制限される燃料量によって決定されるエンジンのトルク情報と、エンジンの耐久性や性能保護のために制限されるトルク及び燃料量の制限値とを含み、現在発生トルク情報は、エンジンの目標トルク値と現在予測されるエンジンの発生トルク値とを含む。

0081

油圧ポンプ制限出力計算部430は、エンジントルク情報受信部420を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプ130に供給される油圧ポンプの制限出力を計算する。詳しくは、油圧ポンプ制限出力計算部430は、エンジンの制限トルク情報及び油圧ポンプ流量制限制御部450のポンプモデルを用いてエンジンのトルクに対応するポンプの制限流量を計算し、この計算されたポンプ制限流量と現在のポンプ吐出圧力とに基づいて制限されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する。ここで、ポンプ制限流量とは、油圧ポンプ流量制限制御部450により制限されるべき流量である。

0082

油圧ポンプ流量制御判断部440は、油圧ポンプ制限出力計算部430で計算された油圧ポンプの制限出力と、ポンプの吐出圧力及びポンプモデルを用いて計算された流量を用いて計算された油圧ポンプの現在出力とを比較し、油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より大きく、かつエンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が予め設定された基準値(△TQ)以下である場合、流量制御機能が活性化されていると判断する。

0083

また、油圧ポンプ流量制御判断部440は、油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より小さい場合、流量制御機能が活性化していないと判断する。

0084

油圧ポンプ流量制限制御部450は、油圧ポンプ流量制御判断部440の判断結果に応じて、流量制御機能が活性化されている場合、パワーシフト制御圧力(Pf圧力)を用いて油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ130の出力を制御する。

0085

この時、油圧ポンプ流量制限制御部450は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ130のトルクを制限することで、油圧ポンプ130の出力を制御することができる。

0086

また、油圧ポンプ流量制限制御部450は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ130のトルク上昇の傾きを制限することで、油圧ポンプ130の出力を制御することができる。これにより、流量制御型ポンプ及び圧力制御型ポンプの両方を、同じ基準、即ち、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して制御することが可能となる。

0087

さらに、油圧ポンプ流量制限制御部450は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に一定の加重値を付与して様々な環境及び機種に適用されることができる。

0088

上述のように、油圧ポンプ流量制限制御部450のパワーシフト制御により出力が制限されると、斜板は、流量を減少させる方向に作動し、エンジンの負担を低減して過度な燃料噴射を低減することができ、油圧ポンプの負荷が低減され、エンジンの回転応答性を向上することができる。

0089

また、油圧ポンプ流量制限制御部450は、油圧ポンプ流量制御判断部440の判断結果に応じて、流量制御機能が活性化されていない場合、予め設定された値に応じて油圧ポンプ130の出力を制御する。

0090

さらに、油圧ポンプ流量制限制御部450は、目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値(△N)以下である場合、油圧ポンプ130の出力制御を終了する。

0091

図6は、本明細書の一実施例に係る建設機械の車両制御方法を示すフローチャートである。

0092

油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力を用いてポンプ吐出容積を推定する(S402)。

0093

次に、油圧ポンプトルク計算部210は、ポンプの吐出容積と吐出圧力とを用いて油圧ポンプのトルクを計算する(S404)。この時、油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプの要求トルクに遅延を発生させることで、油圧ポンプの斜板角による時間遅延を補償することができる。

0094

次に、速度誤差計算部220は、実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジンの速度誤差を計算する(S406)。補償トルク計算部230が油圧ポンプのトルクとエンジンの速度誤差を用いてエンジンの補償されたエンジンの目標トルクを計算し得るように、速度誤差計算部220は、エンジンの速度誤差を計算して補償トルク計算部230に伝達する。

0095

次に、補償トルク計算部230は、油圧ポンプトルク計算部210で計算された油圧ポンプのトルクと速度誤差計算部220で計算されたエンジンの速度誤差を用いて補償トルクを計算し、この計算された油圧ポンプのトルクを補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する(S408)。即ち、補償トルク計算部230は、計算された油圧ポンプのトルクにエンジンの速度誤差を用いてエンジンが出すべきエンジンの目標トルクで補償する。

0096

目標トルク情報送信部240は、補償トルク計算部230により計算された、補償されたエンジンの目標トルクをエンジン制御部120にエンジンの目標トルクとして送信する(S410)。例えば、目標トルク情報送信部240は、油圧ポンプの要求トルクをCANプロトコールを用いてエンジン制御部120に伝達することができる。

0097

エンジン制御部120は、目標トルク情報送信部240を介して受信されたエンジンの目標トルクを用いてエンジンが追従すべきエンジンの目標トルクに対するトルク制御を行う(S412)。

0098

なお、S402の過程で、油圧ポンプトルク計算部210は、油圧ポンプがネガコン制御方式でない、他の油圧ポンプである場合、油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの制御圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

0099

図7は、本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御方法を示すフローチャートである。

0100

図7に示されるように、急負荷判断部410は、ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率(△P/△T)以上であるか否かを判断する(S502)。

0101

ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上である場合、急負荷判断部410は、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間(△T1)以上であるか否かを判断する(S504)。

0102

ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、エンジントルク情報受信部420は、油圧ポンプ130に急負荷が発生していると判断し、エンジン制御部120からエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信する(S506)。

0103

油圧ポンプ制限出力計算部430は、受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプ130に供給される油圧ポンプの制限出力を計算する(S508)。詳しくは、油圧ポンプ制限出力計算部430は、エンジンの制限トルク情報及び油圧ポンプ流量制限制御部450のポンプモデルを用いてエンジンのトルクに対応するポンプ制限流量を計算し、この計算されたポンプの制限流量と現在のポンプ吐出圧力とに基づいて、制限されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する。

0104

次に、油圧ポンプ流量制御判断部440は、ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された流量を用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断する(S510)。

0105

油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より大きい場合、油圧ポンプ流量制御判断部440は、エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値(△TQ)以下であるか否かを判断する(S512)。

0106

エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、油圧ポンプ流量制限制御部450は、流量制御機能が活性化されていると判断し、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ130の出力を制御する(S514)。

0107

油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より小さいか、エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が予め設定された基準値を超過する場合、油圧ポンプ流量制限制御部450は、流量制御機能が活性化されていないと判断し、予め設定された値に従って油圧ポンプ130の出力を制御する(S520)。

0108

さらに、油圧ポンプ流量制御判断部440は、目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値(△N)以下であるか否かを判断する(S516)。

0109

目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、油圧ポンプ流量制限制御部450は、流量制御機能が活性化されているか否かを問わず、油圧ポンプ130の出力制御を中止する(S518)。

0110

目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値を超過する場合、ステップS506へ戻り、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信した後、次の過程を順次に実行する。

0111

上述の方法は、種々の手段で実現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェアソフトウェア又はこれらの組み合わせなどにより実現することができる。

0112

ハードウェアにより実現する場合、本発明の実施例に係る他の方法は、1又はそれ以上のASICs(Application Specific IntegratedCircuits)、DSPs(Digital Signal Processors)、DSPDs(Digital Signal Processing Devices)、PLDs(Programmable Logic Devices)、FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)、プロセッサコントローラマイクロコントローラマイクロプロセッサなどにより実現することができる。

0113

ファームウェア又はソフトウェアにより実現する場合、本発明の実施例に係る方法は、上述した機能又は動作などを行うモジュール、手続き又は関数などの形態で実現することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに格納され、プロセッサにより駆動されることができる。前記メモリユニットは、前記プロセッサ内部又は外部に位置し、公知の種々の手段により前記プロセッサとの間でデータのやり取りを行うことができる。

0114

以上、本明細書に開示の実施例について添付の図面を参照して説明してきた。しかし、図示の実施例は、限定的に解釈してはならず、本明細書の内容を熟知した当業者により種々組み合わせて実施されることができ、その場合、一部の構成要素は省略できるものと解釈されることができる。

0115

なお、本明細書及び請求の範囲において使用された用語や表現は、一般的又は辞典的な意味に限定して解釈してはならず、本明細書に開示の技術的思想符合する意味と概念に解釈されるべきである。

0116

従って、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、本発明の一実施例に過ぎず、本願に開示の技術的な思想を全て代表するものではないため、本願の出願時点において、代替可能な種々の均等物及び変更例が存在することが可能であることを理解されたい。

0117

110エンジン
120エンジン制御部
130油圧ポンプ
132斜板
140油圧ポンプ制御装置
210油圧ポンプトルク計算部
220速度誤差計算部
230補償トルク計算部
240目標トルク情報送信部
310ポンプ吐出容積推定部
320ポンプトルク計算部
410 急負荷判断部
420エンジントルク情報受信部
430 油圧ポンプ制限出力計算部
440 油圧ポンプ流量制御判断部
450 油圧ポンプ流量制限制御部

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