• Title/Summary/Keyword: 하이브리드 굴삭기

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기술현황분석 - 하이브리드 굴삭기 동력전달계 주요부품의 신뢰성 평가기술 개발

  • Park, Jong-Won;Jeong, Dong-Su;Kim, Hyeong-Ui
    • 기계와재료
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    • v.23 no.3
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    • pp.190-198
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    • 2011
  • 하이브리드 굴삭기는 에너지 재생 및 연비향상을 위하여 기존의 유압부품들 중 일부를 전기부품으로 대체하여 시스템을 구성하고 있다. 따라서, 하이브리드 굴삭기의 신뢰성을 평가하고 보장하기 위해서는 기계적인 부하와 전기적인 부하가 복합적으로 영향을 미쳐 발생되는 고장모드를 고려하여 신뢰성평가기법을 개발하여야 한다. 특히 하이브리드 굴삭기는 가혹한 실외 환경조건에서 운용되므로 새롭게 개발되는 부품들에 대하여 설계 결함을 조기에 발견하기 위한 복합 내환경 시험과 초가속 수명시험이 수행되어야만 한다. 본 연구에서는 FMEA, FMECA, FTA 및 HALT 등의 다양한 신뢰성 기법을 사용하여 하이브리드 굴삭기의 신뢰성평가기법을 개발하였고, 개발대상 하이브리드 굴삭기의 주요 동력전달 파트인 선회구동 시스템에 대한 신뢰성평가장비를 개발하고 구축하였다. 본 연구에서 개발된 하이브리드 굴삭기 신뢰성평가기법은 하이브리드 자동차의 부품들에 대한 신뢰성평가에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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Development of Power Management Strategies for a Compound Hybrid Excavator (복합형 하이브리드 굴삭기를 위한 동력전달계 제어기법 연구)

  • Kim, Hak-Gu;Choi, Jae-Woong;Yoo, Seung-Jin;Yi, Kyoung-Su
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.12
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    • pp.1537-1542
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    • 2011
  • This paper presents the power management strategies for a compound hybrid excavator. The compound hybrid excavator has been replaced the hydraulic swing motor to the electric swing motor. This excavator requires a proper control algorithm to regulate the energy flow between the mechanical coupling and the electric devices. The controller should improve fuel economy and maintain the super capacitor voltage within a proper range. A thermostat controller and ECMS controller are designed such that these objectives can be achieved. The thermostat controller regulates the power of the engine-assist motor on the basis of the super capacitor voltage, and the ECMS controller determines it using the real-time fuel minimization strategy based on the concept of equivalent fuel. Simulation results showed that by using the hybrid excavator, the fuel economy becomes about 20% higher than that obtained using the conventional excavator and that the ECMS controller outperforms the thermostat controller.

기술현황분석 - 하이브리드 굴삭기의 시장 및 기술개발 현황

  • Lee, Geun-Ho;Nam, Yong-Yun;Park, Yeong-Jun;Bang, Je-Seong;Kim, Nak-In
    • 기계와재료
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    • v.23 no.3
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    • pp.148-155
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    • 2011
  • 국제 유가 급등과 배기가스 규제 강화로 인해 건설기계 분야에도 하이브리드 기술을 적용하고자 하는 노력이 커지고 있다. 특히 굴삭기는 연비 성능이 Key Buying Factor로 대두되고 있으며 유지비의 대부분을 연료비가 차지하고 있으므로 하이브리드 시장형성에 유리한 조건을 갖추고 있다. 하이브리드 굴삭기는 동력원으로서 기존의 디젤엔진 외에 전동기 및 전기저장장치를 추가하여 엔진을 고효율 영역에서 운전하고 작업 장치에서 버려지는 에너지를 회수하여 재사용함으로써 에너지 효율을 높이고 배기가스 배출을 저감할 수 있다. 본 논문에서는 하이브리드 굴삭기의 시장 및 기술동향을 기술하여 관련 산업분야의 기수 개발 및 상용화에 기여하고자 한다.

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Improving Fuel Efficiency of a Hybrid Excavator (하이브리드 굴삭기 연비 개선 연구)

  • Cho, Sungwoo;Yoo, Seungjin;Park, Cheol-Gyu
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.39 no.2
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    • pp.211-217
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    • 2015
  • 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.

Study on Accelerated Life Testing of Swing Reduction Gear Box for Hybrid Excavator (하이브리드 굴삭기용 선회감속기의 가속수명시험에 관한 연구)

  • Park, Jong Won;Choi, Byung Oh;Kim, Kyeong Keun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.11
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    • pp.1407-1413
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    • 2013
  • The swing motion drive unit of a hybrid excavator is composed of an electrical motor instead of a hydraulic motor that is used in hydraulic excavators. The method to assess and guarantee the reliability of a hybrid excavator should consider combining the mechanical and the electrical failure mode effects. In particular, the swing reduction gear set of a hybrid excavator is operated under severe outdoor conditions; therefore, an accelerated life test, which is based on field operating condition, should be conducted for the newly developed reduction gear set. In this study, various qualitative methods for reliability engineering, such as FMMA, FMECA, FTA, and QFD, were used to develop the accelerated life test method for the swing drive reduction gear set for the hybrid excavator.

Control of Power Converter for Hybrid Excavator (하이브리드 굴삭기의 전력 변환 장치의 제어)

  • Kwon, Tae-Suk;Lee, Hak-Joon;Lee, Joon-Hwan;Sul, Seung-Ki;Lee, Seon-Woo;Park, Cheol-Gyu;Kim, Nak-In
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2008.10c
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    • pp.111-113
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    • 2008
  • 본 논문에서는 복합형 하이브리드 굴삭기의 전력 변환 장치의 구조 및 제어 방법을 제안한다. 제안된 전력 변환 장치는 엔진 다이나모 장치를 이용하여 그 타당성을 입증하였으며, 제한된 실험 환경 내에서도 기존의 유압식 굴삭기와 비교하였을 때, 약 8% 정도의 연비 향상의 효쏙를 얻을 수 있었다. 현재 실제 굴삭기에 장착하여 성능과 연비 측정을 위한 실험이 진행 중이다.

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Development of Hybrid Excavator for Regeneration of Boom Potential Energy (작업장치 위치에너지 회생을 위한 하이브리드 굴삭기 시스템 개발)

  • Yoon, J.I.;Ahn, K.K.;Truong, D.Q.;Kang, J.M.;Kim, J.H.
    • Transactions of The Korea Fluid Power Systems Society
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    • v.6 no.4
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    • pp.1-8
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    • 2009
  • Nowadays with the high fuel prices, the demands for energy saving and green emission of construction machinery have highly been increased without sacrifice of working performance, safety and reliability. The aim of this paper is to propose a new energy saving hybrid excavator system using an electro-hydraulic actuator driven by an electric motor/generator for the regeneration of potential energy. A 5 ton class excavator is analyzed, developed with the boom for the evaluation of the designed system. The hardware implementation is also presented in this paper. A control strategy for the hybrid excavator is proposed to operate the machine with a highest efficiency. The energy saving ability of the proposed excavator is clearly verified through simulation and experimental results in comparison with a conventional hydraulic excavator.

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Development of Simulation Model for PEMFC Hybrid Excavator (연료전지 시스템을 적용한 하이브리드 굴삭기 해석 모델 개발)

  • Lee, Se Young
    • Journal of Drive and Control
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    • v.16 no.3
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    • pp.16-22
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    • 2019
  • Due to the rise in energy consumption and natural resource prices, the demand to improve energy efficiency in the construction machine has been highlighted. Even though many researchers have contributed to the development of the technology, CO2 gas emissions of heavy machinery remains high. One of the most significant problems of the novel excavator with internal combustion engines is the emission of harmful gas. To reduce emissions in the construction machine, it is necessary to replace the internal combustion engines with the alternative one. To overcome those problems, this paper focuses on the adoption of PEMFC hybrid engine for the excavator system. An internal combustion engine is replaced by new structures with fuel cell, battery and ultra capacitor. The proposed system has been designed and modeled using Simcenter Amesim software and compared with the conventional one through simulation results.