Improving Fuel Efficiency of a Hybrid Excavator

날이 갈수록 높아져가는 환경문제에 대한 관심으로 해엄격 한온실가스에 대규제는시 적흐름으로 자리잡고 있다. 이러한 움직임은 승용차 업계에서 시작하여 건설기계 업계까지 빠르게 전파되고 있다. 북미 지역에서 1996 년 Tier 1 규제가 발효된 이래로, 2015 년부터 적용될 Tier 4 까지 규제의 수위는 날이 Key Words: Compound-type Hybrid Excavator(복합형 하이브리드 굴삭기), Fuel Efficiency(연비), Variable Engine Speed Control(엔진 가변속도 제어), Pump Control(펌프 제어), Ultra-capacitor Voltage Control(울트라 캐패시터 전압제어) 초록: 환경 문제 및 화석연료 고갈에 대한 관심으로 인하여 배기가스에 대한 규제는 나날이 엄격해지고 있으며 높은 연비에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 시대적 요구를 뒷받침하기 위하여 저배기-고연비가 특징인 하이브리드 굴삭기가 현실적인 대안으로서 각광받고 있으며 지속적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 선회 구동 전동기, 엔진보조 전동기, 울트라 캐패시터, 전력변환장치를 중형 굴삭기에 탑재한 복합형 하이브리드 굴삭기를 개발하였으며, 일반적인 복합형 하이브리드 굴삭기의 연비개선요소(선회 구동 에너지 회생, 엔진 작동 속도 변경)외에 추가적으로 적용된 연비개선 방법론들에 대하여 다루고 있다. 본 방법론들을 적용함으로써 연비와 운전 조작성을 동시에 개선할 수 있었다. Abstract: Emission gas regulations and constantly increasing fuel costs call for the worldwide use of environmentally friendly and energy-efficient machines in industry. To meet these requirements, a hybrid excavator prototype has been developed that incorporates an electric swing motor, engine assist motor, and ultra-capacitor module into a conventional hydraulic excavator of the 22-ton class. This paper mainly describes a few techniques to optimize its energy efficiency. These include 1) controlling the engine speed in proportion to the load torque, 2) controlling the pump displacement when driving the electric swing system, 3) managing the ultra-capacitor voltage to minimize the electrical energy loss, and 4) reducing the cooling fan speed to improve the energy efficiency of the system.