KR100752114B1 - 전동 지게차의 제동 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

전동 지게차의 제동 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 지게차의 브레이킹 모드에 따른 브레이킹 시스템의 제동력을 각기 다르게 설정하여 능동적으로 브레이킹 동작을 수행할 수 있는 전동 지게차의 제동 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은 (a) 상기 전동 지게차의 방향전환 브레이킹 모드에 대한 제 1 제동력과, 자연 브레이킹 모드에 대한 제 2 제동력 및 상기 자연 브레이킹 모드 수행 도중의 방향전환 브레이킹 모드에 대한 제 3 제동력을 각기 다르게 설정하는 단계; (b) 상기 전동 지게차의 주행 모드 중에 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 1 제동력에 의거한 방향전환 브레이킹 모드를 수행하는 단계; (c) 상기 주행 모드 중에 액셀러레이터가 오프되면, 상기 제 2 제동력에 의거한 자연 브레이킹 모드를 수행하는 단계; 및 (d) 상기 자연 브레이킹 모드 수행중 상기 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 3 제동력에 의거한 브레이킹 모드를 수행하는 단계를 포함하여 구성한다. 그리고, 이러한 본 발명에 따르면, 전동 지게차의 다양한 브레이킹 상태에 따라 그 제동력을 각기 달리하여 적응적으로 제어함으로써, 전동 지게차의 브레이킹 시스템에 대한 전반적인 성능을 향상시킬 수 있음은 물론, 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전동 지게차의 제동 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING A BRAKING SYSTEM OF AN ELECTROMOTIVE FORKLIFT TRUCK AND METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 전동 지게차에서의 브레이킹 동작 과정을 설명하기 위해 도시한 플로우차트.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 지게차의 제동 제어장치의 구성을 상세히 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 지게차의 제동 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 플로우차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 배터리 12 : 브레이크 FET
13 : 아마츄어 FET 14 : 션트 저항
15 : 아마츄어 코일 16 : 프리휠링 다이오드
17 : 리제너레이션 다이오드 18 : OP AMP
20a, 20b, 20c : 제 1. 제 2 및 제 3 볼륨 조절부
21, 22, 23 : 제 1, 제 2 및 제 3 비교기
25 : 제어부
본 발명은 전동 지게차의 제동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 지게차에서의 방향전환 브레이킹 동작과 자연 브레이킹 동작에 따라 제동 특성을 각기 달리하여 브레이킹 시스템을 적응적으로 제어할 수 있도록 하는 전동 지게차의 제동 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지게차는 그 동력원에 따라 연료를 사용하는 엔진식 지게차와 전력을 사용하는 전동식 지게차로 구분된다. 여기서, 전동식 지게차는 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 작동되는 것으로, 배기가스가 없고 소음이 작아서 실내 작업환경에서 주로 사용된다.
본 발명과 관련하여, 전동 지게차에서의 브레이킹 동작은 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 동작되는 기계적인 브레이킹 동작 외에 방향전환 브레이킹 동작과 자연 브레이킹 동작이 있다. 여기서, 방향전환 브레이킹 동작은 운전자가 전진 기어에서 후진기어로 또는 후진기어에서 전진기어로 기어를 전환했을 때 차량의 속도가 감속되는 동작을 의미하며, 자연 브레이킹 동작은 운전자가 액셀러레이터에서 발을 뗐을 때 차량의 속도가 감속되는 동작을 의미한다.
이와 관련하여, 전동 지게차에서는 차량의 운전 모드 중에서의 방향전환 브레이킹 동작과 자연 브레이킹 동작은 실제 그 제동 정도가 각기 다르게 요구된다. 즉, 방향전환 브레이킹 동작에서는 차량이나 운전자에게 무리가 없는 한 빠르게 동 작하여 정지한 후, 방향 전환을 수행하여 다시 전환된 방향으로 주행해야 하며, 자연 브레이킹 동작에서는 운전자가 불편함을 느끼지 않는 범위 내에서 상대적으로 약하게 설정되어야 한다.
하지만, 종래의 일반적인 전동 지게차에서는 브레이킹 모드와 관계없이 하나의 기준 제동력으로 브레이킹 시스템이 동작하여 운전자에게 불편함을 주었다. 또한, 자연 브레이킹 동작중에 방향 전환 신호가 입력되면, 브레이킹 시스템에서는 방향 전환 시점을 감안한 브레이킹 동작이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
도 1은 이러한 종래의 전동 지게차에서의 브레이킹 동작 과정을 설명하기 위해 도시한 플로우차트로서, 동도면을 참조하여 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에는 전동 지게차의 주행 모드 도중에(단계101) 운전자의 조작에 의한 방향전환 기어가 입력되면(단계 103) 브레이킹 시스템에서는 기설정된 제동력으로 브레이킹 모드를 수행하고(단계 105), 차량 속도가 '0', 즉 차량이 정지했는지를 판단하여(단계 107) 차량이 정지한 것으로 판단되면, 운전자가 조작한 방향으로 방향전환(후진 또는 전진)을 수행하게 된다(단계 109).
이와는 달리, 차량의 주행 모드 도중에(단계 101) 운전자의 조작에 의해 액셀러레이터가 오프되면(단계 111), 브레이킹 시스템에서는 상술한 단계(105)에서와 동일한 제동력의 브레이킹 모드를 수행하게 된다(단계 113).
만일, 이와 같이 액셀러레이터 오프에 따른 브레이킹 모드를 수행하는 도중에 운전자의 조작에 의해 방향전환 기어가 입력되면(단계 115), 브레이킹 시스템은 상술한 방향전환 브레이킹 모드에서의 단계(107)로 전환되어 차량이 정지되었는지를 판단한 후 운전자가 조작한 방향으로 방향을 전환하게 된다(단계 109).
이와는 달리, 상술한 단계(115)에서 방향전환 기어가 입력되지 않고, 그 대신에 다시 액셀러레이터의 신호가 입력되면(단계 117), 상술한 단계(113)에서 수행된 브레이킹 모드가 해제되어 차량이 현재 주행방향으로 다시 차량을 진행하게 된다(단계 119).
결론적으로, 종래의 일반적인 전동 지게차의 브레이킹 시스템에서는 단일 제동력을 기준으로 하여 방향전환 브레이킹 모드와 자연 브레이킹 모드를 수행하고, 그로 인해 자연 브레이킹 동작중에 방향 전환 신호가 입력되는 경우에 브레이킹 시스템에서는 방향 전환 시점을 감안한 브레이킹 동작이 이루어지지 않는바, 특히 고속 주행에서의 방향전환시에는 차량의 전복 위험이나 부품에 무리가 가해지는 문제점이 있으며, 그로 인해 운전자가 기계적인 브레이킹 동작을 수행하여 차량을 물리적으로 정지시킨 후 방향을 전환해야 하는 불편함이 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 전동 지게차의 브레이킹 모드에 따른 브레이킹 시스템의 제동력을 각기 다르게 설정하여 운전자의 편의성을 향상시키는 동시에 자연 브레이킹 모드에서 방향 전환 신호가 입력될 경우에 브레이킹 시스템이 이를 감지하여 능동적으로 브레이킹 동작을 수행할 수 있는 전동 지게차의 제동 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은,
전동 지게차의 제동 제어 장치에 있어서, 상기 전동 지게차의 방향전환 브레이킹 모드에 대응하는 제동력을 갖는 제 1 브레이킹 레벨이 설정된 제 1 비교기; 상기 전동 지게차의 자연 브레이킹 모드에 대응하는 제동력을 갖는 제 2 브레이킹 레벨이 설정된 제 2 비교기; 상기 자연 브레이킹 모드로 동작하는 도중에 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되는 경우에 대응하는 제동력을 갖는 제 3 브레이킹 레벨이 기설정된 제 3 비교기; 상기 전동 지게차의 전/후진 스위치 및 액셀러레이터의 입력을 감지하여 상기 방향전환 브레이킹 모드가 수행되면 상기 제 1 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하고, 상기 자연 브레이킹 모드가 수행되면 상기 제 2 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하며, 상기 자연 브레이킹 모드에서 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되면 상기 제 3 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하여 상기 전동 지게차의 브레이킹 모드를 제어하는 제어부를 포함하는 전동 지게차의 제동 제어 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은,
전동 지게차의 제동 제어 방법에 있어서, (a) 상기 전동 지게차의 방향전환 브레이킹 모드에 대한 제 1 제동력과, 자연 브레이킹 모드에 대한 제 2 제동력 및 상기 자연 브레이킹 모드 수행 도중에 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되는 경우에 따른 제 3 제동력을 각기 다르게 설정하는 단계; (b) 상기 전동 지게차의 주행 모드 중에 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 1 제동력에 의거한 방향전환 브레이킹 모드를 수행하는 단계; (c) 상기 주행 모드 중에 액셀러레이터가 오프되면, 상기 제 2 제동력에 의거한 자연 브레이킹 모드를 수행하는 단계; 및 (d) 상기 자연 브레이킹 모드 수행중 상기 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 3 제동력에 의거한 브레이킹 모드를 수행하는 단계를 포함하는 전동 지게차의 제동 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해 질 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 지게차의 제동 제어장치의 구성을 상세히 도시한 회로도로서, 배터리(11), 브레이크 FET(Field Effect Trans istor)(12), 아마츄어(Armature) FET(13), 션트(shunt) 저항(14), 아마츄어 코일 (Armature Coil)(15), 프리휠링 다이오드(Freewheeling Diode)(16), 리제너레이션 다이오드(Regeneration Diode)(17), 볼륨 조절부(20a, 20b, 20c), 제 1, 제 2 및 제 3 비교기(21, 22 및 23), 제어부(25)를 포함한다.
동도면에서 도면 부호 15는 전동 지게차의 구동 모터에 대한 도식을 나타내고 있으나, 본 발명에서는 설명의 편의상 모터를 구성하고 있는 아마츄어 코일로 명명하여 설명한다. 또한, 제어부(25)는 통상의 전동 지게차에서 사용되는 제어 수단과 마찬가지로 도시 생략된 액셀러레이터 및 전/후진기어와 접속되어 운전자의 조작에 의한 액셀러레이터 및 전/후진기어의 입력을 감지할 수 있으며, 후술하는 각 구성수단의 ON/OFF를 제어하는 기능도 수행한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제동 제어 장치에 대해 설명하면, 먼저 전 동 지게차의 주행 시에는 아마츄어 FET(13)의 ON/OFF를 제어하여 차량의 주행 속도를 제어하게 되는데, 아마츄어 FET(13)가 ON일 경우에는 배터리(11)에서 발생한 전류가 션트 저항(14)을 통하여 아마츄어 코일(15)과 아마츄어 FET(13)를 거쳐서 배터리(11)의 (-)단으로 흘러 들어가고, 아마츄어 FET(13)가 OFF일 경우에는 아마츄어 코일(15)에 흐르던 전류는 션트 저항(140과 아마튜어 코일(15)과 프리휠링 다이오드(16)를 거쳐 환류하게 된다.
이와는 달리, 전동 지게차의 브레이킹 모드에서는 아마츄어 코일(15)에 유기기전력이 발생하는데, 이 유기기전력에서 발생하는 전류를 배터리로 되돌려 충전하게 된다. 이때 흐르는 전류는 모터의 회전을 방해하는 방향으로 작용하여 차량의 브레이킹 효과가 된다. 즉, 브레이크 FET(12)를 ON시키면 아마츄어 코일(15)에서 발생한 전류는 션트 저항(14)과 브레이크 FET(12)를 거쳐 흐르게 된다.
여기서, 아마튜어 코일(15)을 통해 흐르는 전류가 소정 값 이상일 경우에는 브레이크 FET(12)를 OFF시키게 되고 이러한 브레이크 FET(12)의 OFF상태에서는 아마츄어 코일(15)에서 나오는 전류가 션트 저항(14)을 거쳐 배터리(11)의 (+)단으로 유입되어 (-)단에서 제 2 다이오드(17)를 통해 아마츄어 코일(15) 하단으로 흐르게 된다. 그리고, 이러한 과정에서 브레이크 FET(12)를 ON/OFF하는 소정의 전류값을 변경함으로써 제동력을 변경할 수 있고 그에 따라 제동 거리를 조절할 수 있게 된다.
따라서, 도 2에 도시한 본 실시예에서 상술한 아마츄어 코일(15)에 흐르는 전류는 션트 저항(14)과 OP AMP(18)를 이용하여 센싱하고, 이 센싱된 전류를 각각 의 비교기(21, 22, 23)를 이용하여 임의의 값 이상에서는 브레이크 구동 펄스를 차단하도록 한다. 이때 각각의 비교기(21, 22, 23)는 가변 저항(Variable Register)으로 구성된 각 볼륨 조절부(20a, 20b, 20c)에 기설정된 볼륨값에 의거하여 각기 다른 브레이킹 레벨을 적용한다. 즉, 제 1 비교기(21)는 전동 지게차의 방향전환시 제 1 볼륨 조절부(20a)에 의해 기설정된 브레이킹 레벨을 적용하고, 제 2 비교기 (22)는 자연 브레이킹시 제 2 볼륨 조절부(20b)에 의해 기설정된 브레이킹 레벨을 적용하며, 제 3 비교기(23)는 자연 브레이킹 모드를 수행하는 도중 방향전환 기어가 입력될 경우에 제 3 볼륨 조절부(20c)에 의해 기설정된 브레이킹 레벨을 각각 적용한다. 따라서, 전동 지게차는 각 브레이킹 레벨에 따라 각기 다른 제동력이 발생하게 되며, 이때 각 브레이킹 모드별 제동력의 크기는 '제 3 브레이킹 레벨 > 제 1 브레이킹 레벨 > 제 2 브레이킹 레벨'이 된다. 여기서, 각 브레이킹 모드별 브레이킹 레벨은 각 볼륨 조절부(20a, 20b, 20c)를 구성하는 가변 저항을 조절함으로써 가변할 수 있다.
그리고, 제어부(25)는 각각의 브레이킹 모드에서 브레이크 FET(12)의 구동 ON 펄스를 차단하는 신호가 각각의 브레이킹 모드에 해당되도록 선택 출력하게 된다. 즉, 제어부(25)에 연결된 제 1 라인(L1)에서는 자연 브레이킹 모드에서 방향전환 기어가 입력된 경우에 선택 신호를 출력하게 되고, 제 2 라인(L2)에서는 자연 브레이킹 모드에 따른 선택신호를 출력하게 되며, 그리고 제 3 라인(L3)에서는 방향전환 기어 입력에 따른 선택신호가 출력하게 되고, 제 4 라인(L4)에서는 모터 브레이킹 ON 펄스를 출력하게 된다.
결과적으로, 본 발명에서는 종래의 전동 지게차에 장착된 브레이크 시스템이 기설정된 단일 제동력으로 각 브레이킹 모드를 제어하는 것과는 달리, 방향전환 브레이킹 시에는 자연 브레이킹 모드에서 보다 강하게 정지하여 방향을 전환을 한 후 다시 출발할 수 있도록 하고 자연 브레이킹 시에는 상대적으로 약하게 제동력을 발생하도록 한다. 또한, 자연 브레이킹 모드 중에 방향전환 기어가 입력되는 경우를 대비하여 자연 브레이킹 모드의 제동력 보다 강하게 설정된 제동력을 제 3 비교기에 별도로 설정하여 차량을 정지시키고 속도가 저하된 상태에서 방향전환을 수행할 수 있도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 제동 제어장치를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 지게차의 제동 제어 과정을 도시한 플로우차트로서, 동도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전동 지게차가 주행 모드로 운전중인 상태에서(단계 301) 운전자의 조작에 의해 차량의 주행 방향을 전환하기 위한 방향전환 기어가 입력되면(단계 303), 전동 지게차가 방향전환 브레이킹 모드로 전환되고, 제어부(25)는 제 1 비교기(21)에 의한 제 1 브레이킹 레벨의 방향전환 브레이킹 모드를 수행하게 된다(단계 305). 그리고, 차량의 속도를 감지하여 차량이 정지되었는지를 판단하여(단계 307), 차량이 정지되었을 경우에 차량의 주행 방향이 운전자가 조작한 방향으로 전환된다(단계 309).
이와는 달리, 전동 지게차의 주행 모드 수행도중에 운전자의 조작에 의해 액셀러레이터가 오프되면(단계 311), 전동 지게차의 동작은 자연 브레이킹 모드로 전 환되고, 제어부(25)는 제 2 비교기(22)에 의한 제 2 브레이킹 레벨의 자연 브레이킹 모드를 수행하여(단계 313) 차량의 속도를 감속시키게 된다. 그리고, 이러한 제 2 비교기(22)에 의한 브레이킹 모드가 수행되는 상태에서 다시 액셀러레이터 신호가 입력되는 경우에는 제어부(25)는 제 2 브레이킹 레벨의 브레이킹 모드를 해제하고 현재 차량이 진행하는 방향으로 계속해서 주행시키게 된다(단계 325).
만일, 이와는 달리 상술한 단계(313)를 거쳐 제 2 비교기(22)에 의한 제 2 브레이킹 레벨의 자연 브레이킹 모드를 수행하는 도중에 다시 운전자의 조작에 의한 방향전환 기어가 입력되면(단계 315), 제어부(25)는 전동 지게차의 브레이킹 모드를 제 3 비교기(23)에 의한 제 3 브레이킹 레벨의 브레이킹 모드, 즉 자연 브레이킹 모드 중의 방향전환 브레이킹 모드를 수행하게 된다(단계 317). 그리고, 차량의 속도가 감속되어 정지된 것으로 판단되면(단계 319), 상술한 단계(315)에서 입력된 방향전환 기어에 대응하는 방향으로 차량의 방향을 전환한다(단계 321).
결과적으로, 본 발명에 따른 전동 지게차의 브레이킹 제어 방법에서는 방향전환 브레이킹 모드에서의 제동력과 자연 브레이킹 모드에서의 제동력 및 자연 브레이킹 모드 중의 방향전환 브레이킹 모드에 따른 각각의 기준 제동력을 달리 설정하여 차량의 운전 상태에 따라 적응적으로 브레이킹 모드를 수행할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전동 지게차의 다양한 브레이킹 상태에 따라 그 제동력을 각기 달리하여 적응적으로 제어함으로써, 전동 지게차의 브레이킹 시스템에 대한 전반적인 성능을 향상시킬 수 있음은 물론, 운전자의 편의 성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 전동 지게차의 제동 제어 장치에 있어서,
    상기 전동 지게차의 방향전환 브레이킹 모드에 대응하는 제동력을 갖는 제 1 브레이킹 레벨이 설정된 제 1 비교기;
    상기 전동 지게차의 자연 브레이킹 모드에 대응하는 제동력을 갖는 제 2 브레이킹 레벨이 설정된 제 2 비교기;
    상기 자연 브레이킹 모드로 동작하는 도중에 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되는 경우에 대응하는 제동력을 갖는 제 3 브레이킹 레벨이 기설정된 제 3 비교기;
    상기 전동 지게차의 전/후진 스위치 및 액셀러레이터의 입력을 감지하여 상기 방향전환 브레이킹 모드가 수행되면 상기 제 1 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하고, 상기 자연 브레이킹 모드가 수행되면 상기 제 2 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하며, 상기 자연 브레이킹 모드에서 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되면 상기 제 3 브레이킹 레벨에 대응하는 제동신호를 발생하여 상기 전동 지게차의 브레이킹 모드를 제어하는 제어부를 포함하는 전동 지게차의 제동 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 비교기에는, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 브레이킹 레벨에 대응하는 상 기 제동력의 강도를 가변 조절할 수 있는 제 1, 제 2 및 제 3 볼륨 조절부가 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 지게차의 제동 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 비교기에 설정된 상기 제 1, 제 2 및 제 3 브레이킹 레벨은 '제 3 브레이킹 레벨 > 제 1 브레이킹 레벨 > 제 2 브레이킹 레벨'의 상호 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전동 지게차의 제동 제어 장치.
  4. 전동 지게차의 제동 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 전동 지게차의 방향전환 브레이킹 모드에 대한 제 1 제동력과, 자연 브레이킹 모드에 대한 제 2 제동력 및 상기 자연 브레이킹 모드 수행 도중에 상기 방향전환 브레이킹 모드로 전환되는 경우에 따른 제 3 제동력을 각기 다르게 설정하는 단계;
    (b) 상기 전동 지게차의 주행 모드 중에 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 1 제동력에 의거한 방향전환 브레이킹 모드를 수행하는 단계;
    (c) 상기 주행 모드 중에 액셀러레이터가 오프되면, 상기 제 2 제동력에 의거한 자연 브레이킹 모드를 수행하는 단계; 및
    (d) 상기 자연 브레이킹 모드 수행중 상기 방향전환 기어가 입력되면, 상기 제 3 제동력에 의거한 브레이킹 모드를 수행하는 단계를 포함하는 전동 지게차의 제동 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 제동력은 '제 3 제동력 > 제 1 제동력 > 제 2 제동력'의 상호 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전동 지게차의 제동 제어 방법.
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