전기 굴삭기 시스템의 탠덤펌프 유량분배 제어 알고리즘에 관한 연구

Abstract

자동차 산업 및 각종 산업 분야에서는 CO2 감축 및 연료 효율 향상을 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 건설기계산업분야에서는 가장 빈번하게 사용되는 굴삭기의 연비개선, 하이브리드 시스템, 전기동력 시스템에 관한 연구가 진행되고 있다. 엔진식 굴삭기와 달리 전기굴삭기 시스템은 전동기를 동력원으로 사용하기 때문에 배터리의 효율적인 사용이 요구된다. 그러므로 전기굴삭기 시스템에서 메인전동기와 유압펌프의 통합효율을 개선시키는 방향으로 연구가 필요하다. 따라서 기존의 굴삭기 시스템에서는 엔진의 효율을 높이는 데 중점을 두었다면, 전기굴삭기 시스템에서는 모터의 효율이 엔진에 비해 충분히 높으므로 유압펌프의 효율을 향상시켜 시스템의 전체 효율을 개선시키기 위한 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에는 백워드시뮬레이션 기법이 이용되었기 때문에 원래의 동력 흐름의 반대 방향으로 입력과 출력이 결정된다. 따라서 작업부에서 요구하는 토출 압력 및 파워를 전체 시스템의 입력으로, 배터리에서 소모되는 에너지를 출력으로 하였다. 본 논문에서는 작업부의 동일한 유압펌프 요구파워와 토출 압력에 대하여 굴삭기가 최대 통합 효율지점에서 동작하도록 탠덤펌프의 유량 분배비를 조절하여 배제용적과 회전속도의 최적 조합을 모색하는 알고리즘을 제안하였다. 그리고 이를 전기에너지 소모량, 배터리 SOC 감소 추이, 회전속도의 변화에 따른 메인전동기의 동작점 분포에 대하여 기존의 엔진식 굴삭기를 모델링한 시스템과 유량분배제어 알고리즘이 적용된 전기굴삭기 시스템을 비교하였다.