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전기굴삭기 에너지 효율 향상을 위한 유압펌프-전동기 통합 제어 알고리즘
Integrated Control Algorithm of Hydraulic Pump with Electric Motor to Improve Energy Efficiency of Electric Excavator 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.39 no.2, 2015년, pp.195 - 201  

이지호 (한양대학교 전기공학과) ,  이지혜 (한양대학교 전기공학과) ,  이형철 (한양대학교 전기.생체공학부) ,  오창은 (현대중공업)

초록
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전기굴삭기는 배터리에 저장된 에너지로 전동기-유압펌프를 구동해서 유압 에너지를 생성하고 이를 작업에 활용한다. 기존 유압굴삭기의 유압펌프는 디젤 엔진의 운전 효율에 최적화된 레귤레이터에 의해 제어되고, 유압펌프 자체의 효율은 고려되지 않았다. 전기굴삭기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 전동기의 효율뿐 아니라 유압펌프의 효율을 함께 고려한 제어가 요구된다. 통합 제어를 위해서 유압펌프와 전동기의 출력과 효율 특성을 분석하여 효율맵을 작성하였고, 이를 바탕으로 최적동작맵을 구성하고 통합 제어 알고리즘을 개발했다. 알고리즘의 효과를 확인하기 위해 전기굴삭기 MILS 를 구성해서 통합 제어 알고리즘을 적용했다. 굴삭기 작업 시뮬레이션 결과는 통합 제어 알고리즘이 시스템 효율을 향상 시켰음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An electric excavator consumes battery energy to drive an electric motor attached to a hydraulic pump to generate hydraulic power. In a conventional hydraulic excavator, the hydraulic pump is controlled by regulators, which are used to optimize the diesel engine efficiency. Because of a lack of batt...

주제어

#유압펌프   #전동기   #전기굴삭기   #효율맵  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 전기굴삭기의 동력을 생산하는 유압펌프-전동기 시스템의 효율을 분석해서 최적의 효율을 가지는 최적동작맵을 도출하고, 동일한 작업을 수행 시 향상된 에너지 효율을 발휘하도록 제어알고리즘을 수립했다. 제어알고리즘의 효용성을 확인하기 위해 전기굴삭기 시뮬레이션 프로그램을 활용해 배터리 SOC (State of Charge) 추이, 에너지 소모량, 전동기의 동작점 변화를 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기굴삭기의 통합 제어가 요구되는 이유는? 기존 유압굴삭기의 유압펌프는 디젤 엔진의 운전 효율에 최적화된 레귤레이터에 의해 제어되고, 유압펌프 자체의 효율은 고려되지 않았다. 전기굴삭기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 전동기의 효율뿐 아니라 유압펌프의 효율을 함께 고려한 제어가 요구된다. 통합 제어를 위해서 유압펌프와 전동기의 출력과 효율 특성을 분석하여 효율맵을 작성하였고, 이를 바탕으로 최적동작맵을 구성하고 통합 제어 알고리즘을 개발했다.
전기굴삭기는 어떻게 작업에 활용되는가? 전기굴삭기는 배터리에 저장된 에너지로 전동기-유압펌프를 구동해서 유압 에너지를 생성하고 이를 작업에 활용한다. 기존 유압굴삭기의 유압펌프는 디젤 엔진의 운전 효율에 최적화된 레귤레이터에 의해 제어되고, 유압펌프 자체의 효율은 고려되지 않았다.
기존 유압굴삭기의 유압펌프의 특징은? 전기굴삭기는 배터리에 저장된 에너지로 전동기-유압펌프를 구동해서 유압 에너지를 생성하고 이를 작업에 활용한다. 기존 유압굴삭기의 유압펌프는 디젤 엔진의 운전 효율에 최적화된 레귤레이터에 의해 제어되고, 유압펌프 자체의 효율은 고려되지 않았다. 전기굴삭기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 전동기의 효율뿐 아니라 유압펌프의 효율을 함께 고려한 제어가 요구된다.
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참고문헌 (16)

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  14. Jung, D.S., Kim, H.E., Jeong, H.S., Kang, B.S., Lee, Y.B., Kim, J.K. and Kan, E.S., 2005, "Experimental Study on The Performance Estimation Efficiency Model of a Hydraulic Axial Piston Motors," Proceedings of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power, pp. 284-290. 

  15. Data Sheet for K3VG112, Kawasaki Precision Machinery. 

  16. Won, K. H., Lee, J. H., Oh, C. E. and Lee, H. C., 2012, "Modeling and Analysis of the Electric Drive System for Excavators," KSAE 2012 Annual Conference, pp. 2435-2441. 

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