KR101289052B1 - 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
하는 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 시동 제어 시스템 상기 주행모터의 출력을 제어하는 인버터, 전장품 구동을 위한 저전압의 전기에너지를 저장하는 저전압 배터리, 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 전반적인 제어 및 관리를 위한 BMS(Battery Management System), 시스템의 전반적인 신호 입출력을 제어하는 통합제어기 및, 저전압 배터리와 전기적으로 연결되고 상기 메인 릴레이의 통전을 단속하는 시동 스위치와 시동 릴레이를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 요지로 한다.
Description
본 발명은 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 전기에너지를 주행 동력원으로 하는 전기구동식 농용 작업차에서 별도의 저전압 배터리를 이용하여 고전압 배터리의 메인 전원의 출력을 단속할 수 있도록 한 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템에 관한 것이다.
'트랙터(Tractor)'라 불리우는 농용 작업차는 구조적으로 일반 자동차와 비슷하지만 강력한 엔진을 장착하고 있어 견인력이 좋고 튼튼하여 경작용(耕作用)으로 주로 이용되고 있다. 경작의 용도로 활용을 위해 기체 후방으로 다양한 형태의 작업기 예를 들어, 복토 내지는 땅을 고르는 정지작업을 위한 로터리 장치를 필요에 따라 선택적으로 부착하거나 떼어낼 수 있도록 되어 있다.
기계식 엔진(디젤엔진)을 장착하던 종래와는 달리 최근에는, 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해, 공해물질이 전혀 발생되지 않고 소음이 극히 적은 전기에너지를 이용하는 전기구동식에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 전기구동식은 또한, 종래 기계식 엔진방식과는 달리 복잡한 구성의 동력전달장치 등이 요구되지 않기 때문에 경량화 구현 및 기체 단순화에 유리한 장점이 있다.
전기구동식 트랙터를 구현함에 있어 무엇보다 중요한 것은 보다 긴 주행거리 및 작업시간의 확보이다. 긴 주행거리 및 작업시간의 확보를 위해서는 보다 큰 용량의 배터리가 요구되며, 이를 위해 전기구동식 농용 작업차의 경우 일반적으로 12V의 기전력을 발생하는 단위 배터리 여러 개를 직렬로 연결하여 하나의 배터리 팩을 형성시킴으로써 대용량의 기전력이 발생하도록 구성하고 있다.
그러나 종래 전기구동식 트랙터의 경우, 시동 스위치가 키온(key on) 에 위치하여 통전이 허락된 상태에서나 전체적으로 전기가 흘러 트랙터를 구성하는 전장품들이 구동됨으로써, 메인 배터리에 저장된 전기에너지가 모두 소진되었거나 차량 시동이 걸려 있지 않은 상태에서는 전장품 예컨대, 혼(horn)이나 비상등과 같이 비상 상황에서 응급대처를 위한 수단이 동작하지 않는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 시동 스위치의 접속과 무관하게 전장품(혼(horn), 비상등, 램프 등)에는 저전압 배터리로부터 상시 전기가 제공됨에 따라, 키오프(key off) 상태에서도 전장품이 구동될 수 있도록 하는 것이다.
과제 해결 수단으로서 본 발명은, 기체 구동을 위한 고전압의 전기에너지를 저장하는 고전압 배터리; 고전압의 전기에너지 흐름을 단속하는 메인 릴레이; 고전압 배터리에서 제공된 전기에너지를 주행모터 구동에 필요한 교류로 변환시켜 상기 주행모터의 출력을 제어하는 인버터; 전장품 구동을 위한 저전압의 전기에너지를 저장하는 저전압 배터리; 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 전반적인 제어 및 관리를 위한 BMS(Battery Management System); 시스템의 전반적인 신호 입출력을 제어하는 통합제어기; 및 저전압 배터리와 전기적으로 연결되고 상기 메인 릴레이의 통전을 단속하는 시동 스위치와 시동 릴레이;를 포함하는 구성으로 이루어져, 상기 시동 스위치를 조작하면 저전압 배터리의 저전압 전기에너지에 의해 상기 시동 릴레이가 접속되고, 시동 릴레이가 접속되면 상기 메인 릴레이가 고전압의 전기에너지 흐름을 허용하는 방향으로 통전 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템을 제공한다.
본 실시예에서 상기 저전압 배터리는 상기 BMS 제어를 통해 고전압 배터리로부터 전기에너지를 제공받아 충전될 수 있다.
그리고 상기 BMS와 저전압 배터리를 전기적으로 잇는 충전 경로에는 저전압 측에서 고전압 측으로 전류가 흐르는 것을 방지하는 다이오드가 마련될 수 있다.
또한, 상기 저전압 배터리는 전장품에 그 저장된 저전압 전기에너지를 시동 스위치의 접속과 무관하게 상시 제공할 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템에 의하면, 저전압 측 시동 릴레이를 통해 차량 구동과 직결된 고전압 측 메인 릴레이의 접속을 단속할 수 있도록 구성됨으로써, 안전시동이 구현될 수 있으며, 시동 스위치의 접속과 무관하게 전장품(혼(horn), 비상등, 램프 등)에는 저전압 배터리로부터 상시 전기가 제공됨에 따라, 키오프(key off) 상태에서도 전장품이 구동될 수 있는 전기구동식 농용 작업차를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저전압 배터리를 이용한 시동 제어 시스템의 회로 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시동 제어 시스템을 탑재한 전기구동식 농용 작업차를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시동 제어 시스템을 탑재한 전기구동식 농용 작업차를 나타내는 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저전압 배터리를 이용한 시동 제어 시스템의 회로 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시동 제어 시스템을 탑재한 전기구동식 농용 작업차를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템은, 기체 구동을 위한 고전압의 전기에너지를 저장하는 고전압 배터리(1)를 포함한다. 상기 고전압 배터리(1)는 직렬 연결되는 다수의 배터리 셀들에 의해 구성되며 보닛에 의해 보호되는 전륜 측 보닛공간에 용이한 교체 구현될 수 있는 형태로 탑재될 수 있다.
고전압 배터리(1)에 저장된 고전압의 전기에너지는 메인 릴레이(2)를 통해 그 흐름이 단속되며, 메인 릴레이(2) 접속에 따른 통전으로 흐름이 허용된 고전압의 전기에너지는 인버터(3)(inverter)를 거쳐 주행동력을 출력하는 주행모터(4)로 제공된다.
인버터(3)에서는 고전압 배터리(1)에서 제공되는 직류전원을 상기 주행모터(4) 구동에 필요한 교류전원으로 변환시키며, 인버터(3)를 거쳐 변환 출력된 교류전원으로서 주행모터(4)의 출력이 제어된다.
고전압의 전기에너지를 통전시키는 메인 릴레이(2)는 시동 스위치(5) 및 이에 연동된 시동 릴레이(6)로서 그 구동이 제어된다. 그리고 시동 스위치(5)는 저전압의 전기에너지를 저장하는 저전압 배터리(7)와 전기적으로 연결된다.
따라서 시동 스위치(5)를 접속시키는 조작이 행해지면, 저전압 배터리(7)로부터 제공되는 저전압의 전기에너지에 의해 상기 시동 릴레이(6)가 먼저 접속되고, 이후 메인 릴레이(2)가 접속되어 고전압의 전기에너지가 흐르게 된다.
저전압의 전기에너지를 저장하는 저전압 배터리(7)와 고전압의 전기에너지를 저장하는 고전압 배터리(1)는 BMS(Battery Management System, 8)에 의해 전반적으로 관리 및 제어된다.
BMS(8)에 의한 제어를 통해 저전압 배터리(7)는 상기 고전압 배터리(1)로부터 전기에너지를 제공받아 부족한 전기에너지를 충전하며, 저전압 배터리(7)에 충전된 저전압 전기에너지는 상기 시동 스위치(5)뿐만 아니라 전장품(9) 구동을 위한 에너지로서 활용된다.
저전압 배터리(7)에 저장된 저전압 전기에너지는 상기 시동 스위치(5)의 접속과 무관하게 전장품(9)에 상시 제공될 수 있도록, 상기 저전압 배터리(7)와 전장품(9)은 상시 통전 가능한 전기적 연결을 이루고 있다.
따라서 상기 시동 스위치(5)의 접속과는 무관하게 전장품(9) 예컨대, 혼(horn), 비상등, 램프 등은 키오프(key off) 상태에서도 저전압 배터리(7)로부터의 전기에너지에 의해 동작될 수 있다.
한편, 고전압 배터리(1) 측에서 제공되는 전기에너지에 의해 저전압 배터리(7)의 충전이 완료되었거나 고전압 배터리(1)가 모두 소진된 경우에는 거꾸로, 저전압 배터리(7) 측에서 고전압 배터리(1) 측으로 전류가 역으로 흐를 수 있다.
따라서 상기 BMS(8)와 저전압 배터리(7)를 전기적으로 잇는 충전 경로에는, 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나 다이오드와 같이 전류가 역으로 흐르는 것을 방지하는 수단이 장착될 수 있다.
도면에서 미설명 부호 10은 본 발명에 따른 시동 제어 시스템을 이루는 상기한 구성요소들의 전반적인 신호 입출력을 제어하는 통합제어기이며, 12는 고전압 배터리(1)에서 제공되는 고전압의 직류전압을 외부기기 구동에 적합한 직류전압으로 승압시키거나 감압시키기 위한 DC/DC 컨버터를 나타낸다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 시동 제어 시스템에 의해 행해지는 전기구동식 농용 작업차 시동 제어에 대해 간단히 살펴보기로 한다.
도 1을 다시 참조하면, 시동을 걸기 위해 운전자가 키를 돌리거나 버튼형인 스위치를 눌러 시동 스위치(5)를 온(ON) 조작하면, 저전압 배터리(7)에서 제공되는 저전압 전기에너지에 의해 상기 시동 스위치(5)와 전기적으로 연결된 시동 릴레이(6)가 메인 릴레이(2) 통전과 관련한 회로에 전기를 도통시키도록 구동된다.
시동 릴레이(6) 구동으로 메인 릴레이(2) 통전과 관련한 회로에 전기가 흐르면, 상기 메인 릴레이(2)가 고전압의 전기에너지 흐름을 허용하는 방향으로 구동하여 해당 스위치가 접속됨으로써 시동이 걸리게 되고, 따라서 고전압 배터리(1)에 저장된 고전압의 전기에너지는 인버터(3) 측으로 흐를 수 있게 된다.
위와 같은 시동 온(ON) 상태에서 고전압 배터리(1)에서 출력되는 전기에너지는 BMS(8)를 통해 제어 및 관리되며, BMS(8)는 배터리 관리 및 제어 과정에서 획득된 배터리와 관련한 정보(전압, 전류, 잔량, 주행 가능거리, 충전시기 등)를 통합제어기에 전달한다. 그리고 통합제어기는 해당 정보가 계기판을 통해 외부로 출력될 수 있도록 제어한다.
한편, 전장품(9)은 저전압 배터리(7)와 상시 통전 가능한 전기적 연결을 이루고 있다. 따라서 상기한 시동 스위치(5)의 접속과는 상관 없이 즉, 시동이 걸려 있거나 그렇지 않은 상태이건 관계 없이 운전자의 해당 스위치 또는 레버 조작을 통해 언제든 동작될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템에 의하면, 저전압 측 시동 릴레이를 통해 차량 구동과 직결된 고전압 측 메인 릴레이의 접속이 단속됨으로써, 안전시동이 구현될 수 있고, 시동이 걸려 있지 않은 경우라도 전장품 구동이 구현될 수 있어, 키오프 상태에서 비상상황이 발생한 경우라도 비상등과 같은 알림 수단을 동작시켜 이에 대처할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 고전압 배터리
2 : 메인 릴레이
3 : 인버터
4 : 주행모터
5 : 시동 스위치
6 : 시동 릴레이
7 : 저전압 배터리
8 : BMS(배터리 제어 시스템)
9 : 전장품
10 : 통합제어기
12 : DC/DC 컨버터
2 : 메인 릴레이
3 : 인버터
4 : 주행모터
5 : 시동 스위치
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7 : 저전압 배터리
8 : BMS(배터리 제어 시스템)
9 : 전장품
10 : 통합제어기
12 : DC/DC 컨버터
Claims (4)
- 기체 구동을 위한 고전압의 전기에너지를 저장하는 고전압 배터리;
고전압의 전기에너지 흐름을 단속하는 메인 릴레이;
고전압 배터리에서 제공된 전기에너지를 주행모터 구동에 필요한 교류로 변환시켜 상기 주행모터의 출력을 제어하는 인버터;
전장품 구동을 위한 저전압의 전기에너지를 저장하는 저전압 배터리;
고전압 배터리 및 저전압 배터리 제어 및 관리를 위한 BMS(Battery Management System);
시스템을 제어하는 통합제어기; 및
저전압 배터리와 전기적으로 연결되고 상기 메인 릴레이의 통전을 단속하는 시동 스위치와 시동 릴레이;를 포함하는 구성으로 이루어져,
상기 시동 스위치를 조작하면 저전압 배터리의 저전압 전기에너지에 의해 상기 시동 릴레이가 접속되고, 시동 릴레이가 접속되면 상기 메인 릴레이가 고전압의 전기에너지 흐름을 허용하는 방향으로 통전 가능하게 접속되며,
상기 BMS와 저전압 배터리를 전기적으로 잇는 충전 경로에는 저전압 측에서 고전압 측으로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 다이오드가 마련되는 것을 특징으로 하는 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 저전압 배터리는 상기 BMS 제어를 통해 고전압 배터리로부터 전기에너지를 제공받아 충전되는 것을 특징으로 하는 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저전압 배터리는 전장품에 그 저장된 저전압 전기에너지를 시동 스위치의 접속과 무관하게 상시 제공하는 것을 특징으로 하는 저전압 배터리를 이용한 전기구동식 농용 작업차의 시동 제어 시스템.
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KR20130073303A (ko) | 2013-07-03 |
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