KR100192753B1 - 배터리 포크리프트의 제어방법 - Google Patents

배터리 포크리프트의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리를 이용하는 포크리프트 차량의 제어방법에 관한 것으로서, 종래에 주행과 포크와 동시에 작동함에 따라 배터리의 수명이 단축되는 비효율적인 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 주행 및 유압조작레버 작동단계(10)와, 주행 및 유압의 최적제어신호를 발생하는 단계(20)와, 배터리의 전류 및 전압을 센싱하는 단계(30)와, 배터리의 기준레벨을 초과하였는가 판단하는 단계(40)와, 주행 및 유압의 온 펄스의 우선순위를 설정하는 단계(50)와, 주행 및 유압의 온 펄스 신호를 발생하는 단계(60)와, 초퍼제어 단계(70)를 제공하여 배터리 전류를 최소화함으로써 배터리의 수명을 단축시키는 효과를 제공하는 데에 있다.

Description

배터리 포크리프트의 제어방법
제1도는 종래 기술에 대한 타이밍도.
제2도는 종래 기술에 대한 타이밍도.
제3도는 본 발명에 따른 제어 회로도.
제4도는 본 발명의 동작을 나타낸 타이밍도.
제5도는 본 발명의 동작을 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 :제어회로 2 :주행측 최적 펄스발생회로
3 : 주행측 최적 펄스발생회로 4 : 판단회로
5 : 제1 전류센서 6 : 제2전류센서
CH1, CH2 : FET MF : 전진용 컨텍터
MR : 후진용 컨택터
본 발명은 배터리(Battery)를 전원으로 하는 산업용 전동 차량에 있어서 직류직권 전동기를 이용하는 배터리 포크리프트 차량의 제어에 관한 것으로서, 특히 주행용 모터와 포크상승용 유압모터를 각각 초퍼(chopper)제어하는 배터리 포크리프트(Fork lift)의 제어방법에 관한 것이다.
종래에, 주행제어는 전류제어방식의 일환인 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM)를 이용하였고, 포크제어는 전압제어방식의 일환인 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 이용하였다.
그러나, 상기 두가지 방식에 의한 초퍼제어의 최적의 제어방식은 제1도에 나타낸 타이밍도에서와 같이 상기 주행제어 및 포크제어 각각의 단독동작시는 최적의 동작 특성을 얻을 수 있지만 동시에 같이 동작할 때 양자의 온 펄스가 같은 타이밍일 경우에는 제1도에서 나타난 바와 같이 배터리 전류가 중첩된다.
상기 배터리 전류가 중첩되는 경우에 포크리프트 차량의 기동시 전류는 큰 값이어서, 배터리 전압의 큰 폭의 저하와 주회로 배선에서의 전압강하가 발생하기도 한다.
상기 전압 강하로 인하여 상기 주행용 모터(motor) 및 포크상승용 유압모터에 인가되는 전압이 떨어져 주행구동과 포크가 상승을 하는데 지장을 초래하였다.
결국은 전압강하시에 제어가 불안정하여 오동작을 일으키기도 하며, 과대한 배터리 전류에 의해서 배터리 수명단축이라는 에너지의 사용의 비효율성의 문제점을 발생하였다.
또한, 제2도는 종래의 기술에 대한 타이밍도를 나타낸 것으로, 제2도에서 주행 온 펄스의 오프(off)되는 시점과 유압온 펄스 온(off) 시점을 일치시킴으로써 동시에 두 가지 펄스 오프시점의 규칙적 발생분의 시간만큼 효율이 저감되는 또 다른 문제점을 발생하였다.
따라서, 상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은 주행제어와 유압제어를 동시조작시에 양자의 온(on) 펄스가 같은 타이밍이 된 경우에 발생할 수 있는 배터리 전류의 중첩에 의한 전원부의 불안정이나 배터리 수명의 단축을 방지하는 배터리 포크리프트의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적에 따른 본 발명의 기술적인 특징을 요약하면 다음과 같다.
먼저, 운전자에 의해서 주행 및 유압모터의 펄스 온(on)상태를 만들기 위하여 외부에서 주행 및 유압조작레버를 작동하여 동작신호를 출력하는 단계(10)와, 상기 출력된 동작신호에 상응하여 주행측 최적펄스 발생회로(2) 및 유압측 최적펄스 발생회로(3)에 의해서 각각의 소정의 제어신호를 출력하는 단계(20)와, 상기의 소정의 제어신호가 출력됨과 동시에 배터리의 전압 또는 전류의 소정 레벨을 센싱하는 단계(30)와, 상기 소정의 제어신호와 상기 배터리로부터 센싱한 신호에 따라 배터리의 소정 기준레벨을 초과하였는가 판단(4)하여 초과하지 않았으면 주행 및 유압 최적 제어신호를 발생하는 단계(20)의 설정치에 맞춰서 주행 및 유압의 온펄스신호발생단계(60)로 분기하는 단계(40)와, 상기 배터리의 기준레벨를 초과하였으면 제어회로(1)내의 판단회로(4)에 의해서 주행 및 유압의 온펄스신호(G1, G2)의 우선순위를 설정하는 단계(50)와, 상기 우선순위에 상응한 상기 제어회로(1)로부터 주행 및 유압의 온 펄스신호를 발생하는 단계(60)와, 상기 온 펄스신호에 상응하여 초퍼(CH1, CH2)가 소정의 제어신호를 출력하는 단계(70)를 포함하는 것이 특징이다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여 첨부된 도면에 의거하여 상세한 설명을 한다. 먼저, 제3도는 본 발명에 따른 회로도를 나타낸다.
이에 앞서, 도면 부호에 대해서 설명하면, 1은 본 발명을 실행하기 위한 제어회로이고, 이 제어회로내에는 배터리 포크리프트차량의 유압조작레버 및 주행조작레버(도시되지 않았음)에 최적의 펄스를 발생하는 회로인 유압측 최적 펄스발생회로(3)와 주행측 최적펄스 발생회로(2)가 있고, 우선순위를 결정하는 판단회로(4)가 포함되어 있다.
또한, MF는 전진용 컨택터이고 MR은 후진용 컨택터로서 외부에서 운전자가 주행조작레버를 조작함에 따라 동작된다.
유압조작레버(도시되지 않음)는 포크를 상승시키기 위하여 운전자가 조작하는 것을 나타내며, BA는 배터리, 도면부호 5는 상기 주행 조작테버에 의해서 제공되는 전류를 검출하는 제1전류센서, 6은 상기 유압조작레버(에 의해서 제공되는 전류를 검출하는 제2전류센서, 7은 배터리로부터 제공되는 전류 및 전압을 검출하는 배터리 센서를 나타낸다.
상기 제3도에 따른 도면부호를 참조하여 동작을 설명한다. 먼저, 외부로부터 운전자가 배터리 포크리프트의 주행조작레버의 전진용 컨택터(MF) 및 후진용 컨택터(MR)에 조작신호를 인가한다.
이때, 주행모터에 흐르는 전류를 제1전류센서(5)에 의해서 검출한다.
한편, 제2전류센서(6)는 조작레버의 조작으로 유압모터에 흐르는 전류를 검출한다.
또한, 상기 주행모터 및 유압모터(도시되지 않음)를 구동시키기 위해 배터리센서(7)에 의해서 배터리(BA)로부터 출력되는 전압 및 전류를 검출한다.
상기 센서들에 의해서 검출된 신호들은 제어회로(1)에 인가된다.
이때, 상기 제어회로(1)에 있는 주행측 최적 펄스발생회로(2) 및 유압측 최적 펄스발생회로(3)에서는 상기 주행조작레버 및 유압조작레버에서의 동작신호에 따라 주행 및 유압모터의 펄스 온 상태가 되게 하여 최적의 제어신호를 출력한다.
이때, 상기 배터리센서(7)에 의해서 검출된 신호와 상기 제1 전류센서(5)와 상기 제2 전류센서(6)에 의해서 출력된 신호를 받아서 일정레벨이 이상 또는 이하인가를 판단하는 회로(4)에 제공한다.
상기 판단회로(4)는 주행 온 펄스와 유압 온 펄스의 우선 순위를 결정하게 되고 이 결정은 배터리 포크리프트 각부의 전압 혹은 전류신호의 상태에 따라 좌우된다.
상기 판단회로(4)에서 결정된 상기 주행조작레버와 유압조작레버의 동작신호에 따른 제어신호인 주행 온 펄스(G1)와 유압 온 펄스(G2)를 출력한다.
상기 출력된 신호들(G1, G2)은 상기 각 모터의 초퍼장치(CH1, CH2)로 전송되어 유압모터 및 주행모터를 제어하게 된다.
이에 따라, 상기 주행조작레버 및 유압조작레버의 동작신호에 따른 최적의 제어신호를 원하는 대로 출력함으로써 배터리의 급격한 전류상승이나 전압의 강하를 방지하고 장비작업의 최적화는 물론이고 장비수명의 연장 및 효율향상을 꾀할 수 있다.
이에 따라, 상기 제3도의 동작에 따른 본 발명의 타이밍도인 제4도를 설명하면 다음과 같다.
제4도에서 상부는 본 발명의 타이밍의 이상적인 파형을 나타낸 것으로, 상기 제1도 및 제2도에서의 문제점을 해결하기 위하여 제4도에서 나타난 바와 같이 주행 온 펄스파형과 유압 온 펄스파형이 최소한으로 중복되도록 하여 배터리의 전류와 전압이 필요이상으로 출력되지 않도록 한 파형을 나타낸다.
또한, 상기 배터리센서(7)에 의해서 검출된 신호와 비교해서 배터리의 기준전압 이상으로 출력되면 상기 제어회로(1)에 의해서 다시 제어된다.
한편, 제4도에서 하부는 본 발명의 타이밍도를 나타낸 것으로, 상기 이상적인 타이밍도와는 달리 배터리 전류 및 전압의 파형에 있어서 실질상의 차이가 난다.
이에 따라, 상기의 제3도 및 제4도에 따른 동작의 흐름을 제5도를 통하여 설명한다.
먼저, 운전자에 의해서 주행 및 유압모터의 펄스 온 상태를 만들기 위하여 외부에서 주행 및 유압조작레버를 작동하여 동작신호를 출력한다.(10)
상기 출력된 동작신호에 상응하여 주행측 최적 펄스발생회로(2) 및 유압측 최적 펄스발생회로(3)에 의해서 각각의 최적의 제어신호를 출력한다.(20)
상기의 최적의 제어신호가 출력됨과 동시에 배터리센서(7)에 의해서 배터리의 전압 또는 전류가 얼만큼 출력되었는지를 센싱한다.(30)
상기 최적의 제어신호와 상기 배터리로부터 센싱한 신호에 따라 배터리의 기준레벨을 초과하였는가 판단하여 초과하지 않았으면 주행 및 유압 최적 제어신호를 발생하는 단계(20)의 설정치에 맞춰 주행 및 유압의 온펄스신호발생단계(60)를 수행한다.(40)
상기 배터리의 기준레벨을 초과하였으면 제어회로(1)내의 판단회로(4)에 의해서 주행 및 유압의 온 펄스신호(G1, G2)의 우선순위를 설정한다.(50)
이때, 상기 우선순위를 설정하는데 있어서는 배터리의 기준 전압 이하의 시점에서 펄스의 우선 순위를 설정하고, 또한 배터리의 기준전류이상의 시점에서 펄스의 우선순위를 설정한다.
상기 우선순위를 결정하는 기간에 있어서 주행 및 유압펄스의 온 시점에서 주행 및 유압모터에 흐르고 있는 전류 혹은 전압의 상대비교에 의해 우선권을 부여한다.
그리고, 상기 온 시점의 기간을 소정 기간을 주기로 교대로 제어한다.
위와 같은 본 발명은 주행제어와 유압제어를 동시에 할 경우 발생하는 문제를 완전해소하면서 배터리 전류의 중첩에 의해서 발생할 수 있는 전원부의 불안정과 배터리 수명의 단축문제를 완전히 해소함으로써 작업효율의 극대화 및 배터리수명을 충분히 연장할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 운전자에 의해서 주행 및 유압모터의 펄스 온(on)상태를 만들기 위하여 외부에서 주행 및 유압조작레버를 작동하여 동작신호를 출력하는 단계(10)와, 상기 출력된 동작신호에 상응하여 주행측 최적펄스 발생회로(2) 및 유압측 최적펄스 발생회로(3)에 의해서 각각의 소정의 제어신호를 출력하는 단계(20)와, 상기의 소정의 제어신호가 출력됨과 동시에 배터리의 전압 또는 전류의 소정 레벨을 센싱하는 단계(30)와, 상기 소정의 제어신호와 상기 배터리로부터 센싱한 신호에 따라 배터리의 소정 기준레벨을 초과하였는가 판단(4)하여 초과하지 않았으면 상기 소정의 제어신호를 출력하는 단계(20)의 설정치에 상응하는 주행 및 유압의 온펄스신호발생단계(60)로 분기하는 단계(40)와, 상기 배터리의 기준레벨를 초과하였으면 제어회로(1)내의 판단회로(4)에 의해서 주행 및 유압의 온펄스신호(G1, G2)의 우선순위를 설정하는 단계(50)와, 상기 우선순위에 상응한 상기 제어회로(1)로부터 주행 및 유압의 온 펄스신호를 발생하는 단계(60)와, 상기 온 펄스신호에 상응하여 초퍼(CH1, CH2)가 소정의 제어신호를 출력하는 단계(70)를 포함하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주행 및 유압모터의 온 펄스 우선순위를 설정하는 단계(50)는 배터리의 기준전압이하의 시점에서 펄스의 우선순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주행 및 유압모터의 온 펄스 우선순위를 설정하는 단계(50)는 배터리의 기준전류이상의 시점에서 펄스의 우선순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 우선순위를 결정하는 기간에 있어서 주행 및 유압펄스의 온 시점에서 주행 및 유압모터에 흐르고 있는 전류 혹은 전압의 상대비교에 의해 우선권을 부여하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 우선순위를 결정하는 기간에 있어서 주행 및 유압펄스의 온 시점에서 주행 및 유압모터에 흐르고 있는 전류 혹은 전압의 상대비교에 의해 우선권을 부여하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 온 시점의 기간을 소정 기간을 주기로 교대로 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 온 시점의 기간을 소정 기간을 주기로 교대로 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 포크리프트의 제어방법.
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