KR100381759B1 - 전동차량 - Google Patents

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KR100381759B1
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도시아키 나카니시
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전지의 호환성에 뛰어나고, 또한 신뢰성이나 경제성에 뛰어난 전동차량을 제공한다. 본 발명의 전동차량은 전력에 의해 구동하는 구동부, 구동부를 제어하는 차량 컨트롤러, 구동부에 전력을 공급하는 배터리 유니트 및 배터리 유니트를 충전하는 충전부를 구비하며, 배터리 유니트가, 다수의 이차전지 및 이차전지의 상태를 감시하고 또한 얻어진 정보에 기초하여 신호를 차량 컨트롤러로 발신하는 감시수단을 구비한다.

Description

전동차량
본 발명은 이차전지를 동력원으로 하는 전동차량에 관한 것으로, 특히 그 이차전지의 충전 및 방전의 제어방법에 관한 것이다.
연산(鉛酸)축전지, 니켈·수소축전지, 리튬이차전지 등의 이차전지의 성능이나 신뢰성의 향상에 따라, 이들 이차전지를 사용한 기기가 많이 개발되고 있다. 특히, 근년에는, 크린에너지 지향의 확대와 함께, 이차전지를 동력원으로 하여 모터로 구동하는 자동차, 스쿠터, 포크 리프트 등의 전동차량이 주목을 끌고 있다.
이와 같은 전동차량에 있어서는, 차량본체에 탑재된 차량 컨트롤러에 의해, 모터의 출력제어나 전지의 감시제어를 행하고 있다. 차량 컨트롤러는 차량에 탑재된 전지의 잔존용량, 출력전압, 냉각상태 등을 감시하여 열화상황 등의 전지상태를 파악하고, 얻어진 전지의 정보에 기초하여 모터로의 출력이나 전지의 충전을 제어한다. 또한, 차량 컨트롤러는 필요에 따라 탑승자에게 경고를 준다.
종래의 전동차량에서는, 전지는 단순한 동력원으로 간주되고 있었다. 따라서, 차량 컨트롤러는 차량본체에 고정되어 있고, 열화나 고장에 의해 전지를 교환할 때는, 전지만을 교환하는 구조로 되어 있었다. 따라서, 사양이 다른 전지로 교환할 경우에는, 그 때마다, 사용하고자 하는 전지의 사양에 맞추어, 차량 컨트롤러의 설정을 변경해야 했다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지의 호환성에 뛰어나고, 신뢰성이 높은 전동차량을 염가로 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전동차량은, 전력에 의해 전동차량을 구동하는 구동부, 구동부를 제어하는 차량 컨트롤러, 구동부에 전력을 공급하는 배터리 유니트, 및 배터리 유니트를 충전하는 충전부를 구비한다. 배터리 유니트는 다수의 이차전지 및 이차전지의 상태를 감시하여, 얻어진 정보에 기초하여 신호를 차량 컨트롤러로 발신하는 감시수단을 구비한다. 차량 컨트롤러는 배터리 유니트로부터의 신호에 따라, 구동부 및 충전부를 제어한다. 상기 배터리 유니트 내에 탑재된 각 배터리의 상태를 감시하는 감시수단과 차량 컨트롤러가 분리하여 배치되어 있다.
종래의 전동차량에서는 차량에 고정된 차량 컨트롤러가 전지의 정보를 감시하고 있었다. 이에 대하여, 본 발명의 전동차량에서는, 전지 및 전지를 감시하는 수단을 하나의 유니트로 구성한다. 즉, 전지와 동일한 유니트내에서 전지의 정보를 취득하고, 유니트 외부의 차량 컨트롤러에 제어 지령을 내린다. 차량 컨트롤러는 배터리 유니트로부터의 지령신호에 따라, 구동부나 충전부를 제어한다.
대체로, 전지의 내구성은 전동차량의 샤시의 내구성에 비해서 짧다. 따라서, 많은 경우, 샤시가 아직 사용되고 있어도, 수명에 의해 전지를 교환할 필요가 있다. 그래서, 전동차량의 주행거리가 소정치에 달하거나, 전지의 사용기간이 소정치에 달하면, 전지는 교환된다. 또한, 차량의 동력성능의 향상을 위해, 보다 고성능 전지로 교환할 필요도 생각할 수 있다. 이러한 전지의 교환은 유니트마다 행한다.
배터리 유니트가 차량 컨트롤러에 내리는 지령신호가 표준화되어 있고, 감시수단으로 유니트내의 전지의 사양에 적합한 설정이 되어 있으면, 사양이 다른 전지를 사용한 경우에도, 번거로운 차량 제어용의 설정치의 변경이 불필요해진다. 또한, 효과적으로 전지의 출력을 제어할 수 있으므로, 전지의 성능을 충분히 발휘할 수가 있어, 높은 신뢰성이 확보된다.
차량에는, 미리 전지탑재용의 소정의 스페이스가 확보되어 있다. 따라서, 새로운 전지가 원래 사용된 전지보다도 소형이고, 배터리 유니트를 이 스페이스에 수용할 수 있으면, 당초보다 많은 전지를 사용할 수 있다. 따라서, 스페이스의 효율적 이용이라는 관점에서도 효과적이다. 또한, 전지의 성능 향상에 용이하게 대응할 수 있다.
본 발명의 전동차량의 바람직한 실시형태에 있어서, 배터리 유니트를 차량으로부터 분해 가능한 하나의 유니트로서 구성한다. 예를 들면, 배터리 유니트를 구성하는 모든 요소를 바구니형의 케이스에 수용하여 하나의 유니트로 하고, 이 케이스를 차량으로부터 붙이고 떼기 가능하게 하면, 전지의 교환시의 작업성은 대폭 향상한다.
본 발명의 전동차량의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 감시수단은 이차전지의 전압 또는 온도를 검출한다.
바람직하게는, 배터리 유니트에는 이차전지를 냉각하기 위한 냉각수단을 설치한다. 차량 즉 차량 컨트롤러로부터 독립하여, 유니트에 냉각팬 및 통풍구조를 조합시키고, 물펌프 및 물 유통구조를 조합시키는 등의 냉각수단을 설치한다. 보다 바람직하게는 냉각수단은 감시수단이 검출한 이차전지의 온도에 대응하여 동작한다. 장시간의 운전에 의한 온도상승 등에 대하여, 유니트마다 그 내부의 전지에 대하여 그 특성에 알맞은 냉각을 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 전기자동차의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 동 전기자동차에 사용한 배터리 유니트의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은 동 배터리 유니트의 감시수단의 구성을 나타내는 개략도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 배터리부 3 : 감시수단
4 : 팬 5 : 전류센서
6 : 온도 센서 7, 33, 34 : 하네스
8 : 흡기 온도 센서 10 : 배터리 유니트
11 : 차량 컨트롤러 12 : 충전부(충전장치)
13 : 인버터 14 : 표시수단
15 : 모터 16 : 차륜
17 : 공기구 19 : 코넥터
21 :전류검출부 22 : 온도검출부
23 : 전압검출부 24 : 연산부
25 : 타이머 30 : 케이스
32 : 공기구
이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시예의 전동차량의 구성을 도 1에 나타낸다. 이 전동차량에서는, 배터리 유니트(10)의 출력전류가, 모터(15)를 회전시켜, 차륜(16)을 구동시킨다. 그래서, 배터리 유니트(10)가 출력한 직류전류는 인버터(l3)에 의해 교류전류로 변환된 후, 모터(l5)에 공급된다. 또한, 제동시의 운동에너지는 모터(15) 및 인버터(13)를 발전기로서 기능시키는 것에 의해 전기에너지로 변환된다. 그 후, 생성된 직류전류는 배터리 유니트(10)에 공급된다.
배터리 유니트(10)는 전동차량으로부터 분해 가능한 하나의 유니트로서 구성되어 있다. 배터리 유니트(10)는 도 2에 나타낸 바와 같이 바구니형의 케이스(30)에 수용되어 있다. 바구니형의 케이스(30)내의 배터리 유니트(l0)는 부착용 부재(31)를 볼트(도시하지 않음)로 고정함으로써, 전동차량에 부착된다. 전력 입출력용 하네스(33)는 배터리 유니트(10)내의 배터리부(l)를 충전장치(l2) 및 인버터(l3)와 접속한다. 감시수단 신호용 하네스(34)는 배터리 유니트(10)내의 감시수단(3)을 차량 컨트롤러(1l)와 접속한다. 냉각용 공기구(32)는 냉각용 공기를 바구니형의 케이스(30)의 내부, 즉 배터리 유니트(10)의 내부로 받아드린다.
배터리 유니트(10)의 출력원이 되는 배터리부(1)는 직렬접속된 복수의 이차전지에 의해 구성된다. 이차전지로는 예를 들면, 니켈·수소축전지가 사용된다.
팬(4)은 배터리부(1)를 냉각하여, 그 온도상승을 방지한다. 배터리 전류 센서(5)는 배터리부(1)의 출력전류를 검출하고, 검출한 전류량에 관한 신호를 감시수단(3)으로 보낸다. 온도 센서(6)는 배터리부(1)의 온도를 검출하고, 대응하는 신호를 감시수단(3)으로 보낸다. 냉각용 공기구(32)의 부근에 설치된 흡기온도 센서(8)는 배터리 유니트(10)내에 흡입된 공기의 온도를 검출하고, 대응하는 신호를 감시수단(3)으로 보낸다. 그래서, 온도 센서(6) 및 흡기온도 센서(8)에는, 예를 들면 서미스터(thermistor)나 열전대를 이용한다.
배터리 유니트(10)의 출력은 인버터(13)를 통해 모터(15)에 공급된다. 또, 충전시에는, 외부전원(도시하지 않음)은 코넥터(19)에 접속되어, 외부전원으로부터의 전류는, 충전부(l2)를 통해 배터리 유니트(10)에 공급된다.
감시수단(3)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 입력한 신호를 검출하는 전류검출부(21), 온도검출부(22) 및 전압검출부(23)를 갖는다. 전류검출부(21)는 배터리 전류 센서(5)로부터의 신호에 따라 배터리부(1)의 출력전류를 검출한다. 온도검출부(22)는 온도 센서(6)로부터의 신호에 따라 배터리부(l)의 온도를 검출하고, 또한 흡기온도 센서(8)로부터의 신호에 따라 흡입한 공기의 온도를 검출한다. 전압검출부(23)는 배터리부(1)에 접속된 하네스(7)를 통해서, 배터리부(1)의 총 전압 또는 여러개의 이차전지로 이루어지는 블록의 전압을 검출한다.
이들 배터리 유니트(10)에 관한 정보는 연산부(24)로 출력된다. 연산부(24)는 미리 기억된 프로그램에 따라서 이들 정보를 해석하고, 차량 컨트롤러(11)에 지령신호를 보낸다. 타이머(25)는 연산부(24)에 연산결과를 일정시간마다 차량 컨트롤러(11)로 출력시킨다.
또한, 연산부(24)는 팬(4)의 회전을 제어한다. 연산부(24)는 예를 들면 장시간의 주행에 의해 배터리부(1)의 온도가 상승하여, 소정의 온도보다도 높게 되거나, 배터리부(l)의 온도와 흡기 온도의 차가 설정치보다도 커지거나 하면, 팬(4)을 보다 빨리 회전시켜서, 배터리부(1)의 냉각효율을 높인다.
이상의 감시수단(3)은 종래 기술을 이용함으로써, 용이하게 하나의 장치로 구성할 수 있다.
차량 컨트롤러(11)는 감시수단(3)으로부터의 지령신호에 따라서, 충전부(12) 및 인버터(l3)를 제어한다.
충전부(12)는 차량 컨트롤러(11)로부터의 제어신호에 따라, 배터리부(1)의 충전을 제어한다.
인버터(13)는 차량 컨트롤러(11)로부터의 제어신호에 따라, 배터리 유니트(10)로부터 모터(15)로 보내는 전류량을 조정한다. 감시수단(3)은 배터리부(1)의 급격한 발열 등의 이상을 검출하면, 차량 컨트롤러(11)를 향하여, 인버터(13)에 모터(15)로의 전력공급을 강제적으로 감소시키거나, 일정시간 경과 후에 전력공급을 정지시키도록 지령을 내린다. 예를 들면, 감시수단(3)은 배터리 유니트(10)의 고장의 유무, 전지의 열화의 정도나 내부 저항치 등의 정보를 해석한다. 그리고, 감시수단(3)은 차량 컨트롤러에, 모터(15)의 출력을 저하시켜, 전지의 열화의 진행을 억제하거나, 차량의 주행거리를 연장시키도록 지령을 내린다.
또한, 차량 컨트롤러(l1)는 배터리 유니트(10)로부터 얻은 전지의 정보를 표시수단(l4)으로 표시한다.
표시수단(l4)으로는, 예를 들면 배터리 유니트(10)내의 각 구성요소의 고장정보, 배터리 유니트(10)의 교환의 필요성이나 적절한 교환시기, 바람직한 충전시기, 배터리부(l)의 잔존용량, 내부저항, 열화의 정도 등의 배터리부(1)의 상태에 관한 정보를 표시한다. 또한, 배터리 유니트(10)의 이상에 대한 대처방법, 배터리 유니트(10)의 예측수명이나 적절한 교환시기의 통지를 행할 수 있다. 사용자에 대하여 주의를 촉구하는 메시지 등, 배터리부(1)에 관하여 안전성이나 신뢰성 확보에 필요한 모든 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 표시수단(l4)으로는, 예를 들면 LED나 액정패널을 이용한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 신뢰성이 높은 전동차량을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 전동차량은 전원을 차량본체와 분리하여 개발할 수 있기 때문에, 전지수단을 포함하는 차량 전체로 개발을 행하는 것보다도, 개발기간을 단축할 수 있다. 따라서, 총합적 개발비용을 저감할 수도 있다.

Claims (7)

  1. 전력에 의해 구동하는 구동부; 상기 구동부를 제어하는 차량 컨트롤러; 상기 구동부에 전력을 공급하는 배터리 유니트; 및 상기 배터리 유니트를 충전하는 충전부를 구비하고,
    상기 배터리 유니트가 다수의 이차전지, 및 상기 이차전지의 상태를 감시하고 또한 얻어진 정보에 기초하여 신호를 상기 차량 컨트롤러에 발신하는 감시수단을 구비하며,
    상기 차량 컨트롤러가, 상기 배터리 유니트로부터의 신호에 따라, 상기 구동부 및 상기 충전부를 제어하고,
    상기 배터리 유니트 내에 탑재된 각 배터리의 상태를 감시하는 감시수단과 차량 컨트롤러가 분리하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동차량.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 유니트가, 차량으로부터 분해 가능한 하나의 유니트로서 구성되어 있는 전동차량.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감시수단이, 상기 이차전지의 전압을 검출하는 전동차량.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감시수단이, 상기 이차전지의 온도를 검출하는 전동차량.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 유니트가, 상기 이차전지를 냉각하기 위한 냉각수단을 구비하는 전동차량.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각수단이, 상기 감시수단이 검출한 상기 이차전지의 온도에 대응하여 동작하는 전동차량.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 차량컨트롤러는 배터리 유니트로부터 얻은 정보를 표시하는 표시부를 구비하고,
    상기 표시부는 상기 배터리 유니트내의 각 구성요소의 고장정보, 배터리 유니트의 교환시기, 충전시기, 배터리부의 잔존용량 등 배터리부의 상태에 관한 정보를 표시하는 전동차량.
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