KR102180467B1 - 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치 - Google Patents

전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차량에 일체로 탑재되어 전력을 발생시키는 발전부, 차량의 상태 및 필요에 따라 상기 발전부의 출력을 제어하는 제어부, 상기 발전부의 상태를 진단하고, 차량의 상태를 감지하는 센서부, 차량의 상태에 따라 상기 발전부의 전원을 제어하는 전원부 및 상기 센서부를 통해 감지된 정보를 상기 제어부로 전송하는 통신부를 포함한다.

Description

전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치{ELECTRIC VEHICLE-MOUNTED GENERATOR CONTROL SYSTEM AND DEVICE}
본 발명은 발전기 제어시스템 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 차량 배터리 방전시 비상 충전과 발전기의 안정된 출력을 위하여 제어시스템을 개발하여 전기 차량의 원거리 주행과 작업시간 연장이 가능하도록 구비된 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키기 위한 장치로서 다이나모(Dynamo) 또는 제너레이터(generator)라고도 하며, N극과 S극으로 이루어지는 자기장 속에 직선도체를 두고, 이 직선도체와 자기장이 서로 직각 방향을 유지하면서 회전되도록 하여 전자기 유도작용에 의한 기전력을 발생시키므로서 전기를 얻게 되는 데, 그 종류로는 크게 직류발전기와 교류발전기로 나눌 수 있으며, 대부분의 산업분야에서는 교류발전기가 주종을 이루고 있으므로 발전기라 함은 흔히 교류발전기를 의미하는 경우가 대부분이다.
상기한 교류발전기 중에서 자극을 회전시키는 구조로 된 것을 회전계자형이라 하는 데, 증기터빈을 원동기로 하는 원자력 또는 화력발전소의 터빈발전기를 포함하여 수차를 원동기로 하는 수력발전소의 수차발전기와 같은 대형발전기가 대부분 이러한 형식을 취하고 있으며, 자극이 고정자쪽에 있고 교류전압이 발생되는 코일이 회전자쪽에 설치된 구조를 회전전기자형이라 하는 데, 디젤엔진이나 가스엔진을 원동기로 하는 엔진발전기를 포함하여 낙도의 전원 또는 대형건물의 예비전원으로 사용되는 중, 소형발전기가 대부분 이러한 형식을 취하고 있다.
상기한 중, 소형 발전기중에서 엔진발전기의 경우에는 농가나 산간 오지 등과 같이 전력의 공급이 원활하지 못한 지역이나, 전기시설이 제대로 갖추어져 있지 않은 장소에서 디젤엔진이나 가스엔진과 같은 내연기관을 발전기에 창착하여 내연기관에서 발생되는 동력으로 발전기를 작동시켜, 간단한 자가발전이나 급배수 펌프 및 압축기의 구동에 필요한 전기에너지를 얻을 수 있도록 한 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 엔진발전기는 발전기와 함께 사용되는 내연기관에 의하여 그 크기와 부피가 매우 크고 중량 또한 무겁기 때문에 발전기의 운반 및 설치가 매우 까다로운 문제점이 있었고, 발전기를 구성하는 장비가 대단히 복잡하여 전문적인 기술자가 아니면 발전기를 제대로 다루기가 어려운 문제점이 있었으며, 이로 인하여 발전기의 사용에 많은 제약이 따를 뿐만 아니라 내연기관에 의하여 발전기의 가격 또한 매우 고가가 되는 문제점이 있었다.
또한, 최근에는 이러한 문제점을 극복하고자 농업용 전기차가 속속히 도입되고 있지만, 이러한 농업용 전기차는 현장에서 사용하는 작업도구에 전력을 공급하기에 한계가 있어 단순 이동용으로만 사용되고 있는 현실이다.
등록특허공보 제 10- 0500972호(2005.07.04.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기차의 배터리 방전 시와 같은 응급상황이나 발전기의 안정된 출력을 통해 전기차의 원거리 주행과 작업시간의 연장을 위해 발전기를 제어하고, 발전기의 상태 정보를 확인하여 발전에 이상 있을 경우, 발전기를 정지하도록 하였으며, 통신부를 통해 발전기 상태 정보를 메인 시스템에 전송할 수 있는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템은 전기차량에 일체로 탑재되어 전력을 발생시키는 발전부, 차량의 상태 및 필요에 따라 상기 발전부의 출력을 제어하는 제어부, 상기 발전부의 상태를 진단하고, 차량의 상태를 감지하는 센서부, 차량의 상태에 따라 상기 발전부의 전원을 제어하는 전원부 및 상기 센서부를 통해 감지된 정보를 상기 제어부로 전송하는 통신부를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부는 온도센서, 오일량 센서, 전압 센서, 전류 센서 및 알피엠 측정센서로 구성되어 발전부 및 차량의 구체적인 정보를 습득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부에서 발전기 온도, 연료 온도 및 오일 온도는 케이타입 센서로 구성되고, 상기 통신부에서 에스피아이통신을 이용하여 데이터를 입력받는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부에서 전압, 전류, 오일 량 데이터는 아날로그 신호로 상기 통신부로 전달되고, 저역필터 또는 디지털 저역필터를 통해 외부잡음에 대응하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 알피엠 측정센서는 발전기의 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 통해 신호를 처리하고 인터럽트 신호를 상기 통신부로 전달하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 차량의 상태를 파악하고, 상기 발전부의 스로틀을 조절하여 출력을 제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 발전부는 서보모터의 구동회로를 사용하여 스로틀을 실시간 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 제어부의 요구 전류값과 발전부의 요구 전류값을 피아이 제어기에 적용하여 스로틀을 제어함으로써 상기 발전부의 출력을 일정하게 유지시키는 것도 가능하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기차에 탑재되어 안정된 출력을 제공하는 전기차 탑재형 발전기장치는 전기에 의해서 구동되는 차량에 일체로 탑재되는 발전기, 상기 발전기와 전기적으로 결합되고, 상기 발전기의 출력을 제어하도록 구비된 제어기, 상기 제어기에 상기 발전기 및 차량의 정보를 제공하도록 연결된 센서, 상기 발전기의 상태정보를 메인 제어 시스템으로 전송하는 전송부, 상기 발전기 및 차량의 상태에 따라 상기 발전기의 전원을 온오프하는 전원공급부 및 상기 발전기와 차량의 정보를 전송받아 화면으로 표시하는 디스플레이부를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어기는 보호회로기판으로 구성되어 상기 센서, 전송부, 전원공급부 및 디스플레이부와 연결되어 상기 발전기를 제어하도록 구비된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 발전기의 출력을 일정하게 제어하도록 발전기에 구비된 스로틀을 제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 출력을 3kW, 회전속도는 3600RPM으로 일정하게 유지하도록 구비된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어기는 발전기의 출력변화가 감지될 경우, 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 속도를 미세하게 조정하여 출력을 제어하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어기는 발전기 주변온도보다 발전기의 온도가 높아지거나, 설정된 출력보다 높은 알피엠으로 가동될 경우 전원공급부를 통해 전원을 차단하여 발전기의 가동을 정지시키는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전기차 탑재형 발전기 제어시스템은 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 농업용 전기차 탑재형 발전기 제어시스템일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전기차 탑재형 발전기장치는 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 것으로 농업용 전기차 탑재형 발전기장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치는 전기차의 배터리 방전 시와 같은 응급상황이나 발전기의 안정된 출력을 통해 전기차의 원거리 주행과 작업시간의 연장을 위해 발전기를 제어하고, 발전기의 상태 정보를 확인하여 발전에 이상 있을 경우, 발전기를 정지하도록 하였으며, 통신부를 통해 발전기 상태 정보를 메인 시스템에 전송할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템의 PI 제어기가 적용된 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치의 구상도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기 및 센서를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 알피엠 측정을 위한 발전기 내부 회로 및 장치를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 제어기의 기판을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기의 출력보정에 대한 실험을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템의 PI 제어기가 적용된 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템 및 장치의 구상도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치를 나타낸 사진이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기 및 센서를 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 알피엠 측정을 위한 발전기 내부 회로 및 장치를 나타낸 사진이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 제어기의 기판을 나타낸 사진이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기의 출력보정에 대한 실험을 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템(100)은 전기차량에 일체로 탑재되어 전력을 발생시키는 발전부, 차량의 상태 및 필요에 따라 상기 발전부의 출력을 제어하는 제어부(120), 상기 발전부의 상태를 진단하고, 차량의 상태를 감지하는 센서부(130), 차량의 상태에 따라 상기 발전부의 전원을 제어하는 전원부(140) 및 상기 센서부(130)를 통해 감지된 정보를 상기 제어부(120)로 전송하는 통신부(150)를 제공한다.
본 발명에 따른 전기차 탑재형 발전기 제어시스템(100)은 전기차량에 일체로 탑재되어 전력을 발생시키는 발전부(110)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 발전부(110)는 전기차의 배터리 방전과 같은 응급상황에서 배터리를 비상충전하거나, 발전부(110)의 안정된 출력을 통해 전기 차량의 원거리 주행, 작업시간 연장, 장비가동 등을 위해 차량에 일체로 탑재되고, 이로 인해 추가적인 장비나 장치없이 효율적으로 발전부(110)를 활용할 수 있다.
또한, 차량의 상태 및 필요에 따라 상기 발전부(110)의 출력을 제어하는 제어부(120)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 제어부(120)는 차량의 상태나 사용자의 필요에 따라 상기 발전부(110)가 안정적인 전력을 공급할 수 있도록 발전부(110)의 출력을 제어할 수 있다.
따라서, 응급상황이나 대용량의 전력이 필요할 때, 상기 발전부(110)가 안정적으로 전력을 공급하도록 상기 제어부(120)가 이를 제어한다.
또한, 발전부(110)의 상태를 진단하고, 차량의 상태를 감지하는 센서부(130)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 센서부(130)는 발전부(110)의 출력과 같이 여러 정보와 차량의 상태를 감지하고, 이를 기반으로 상기 제어부(120)를 통해 상기 발전부(110)가 가동되도록 여러 정보를 감지 및 제공한다.
따라서, 상기 발전부(110)는 상기 센서부(130)의 정보를 기초로 출력이 제어된다.
또한, 차량의 상태에 따라 상기 발전부(110)의 전원을 제어하는 전원부(140)가 구비된다.
상기 전원부(140)는 차량의 방전이나 상기 발전부(110)의 급격한 온도 상승 등과 같은 응급상황이나, 차량의 각종 상태에 따라 상기 발전부(110)로 공급되는 전원을 차단하거나 차량의 방전 등과 같은 상황에서 차단된 전원을 다시 발전부(110)에 공급하여 비상 충전을 실시하도록 제어할 수 있다.
또한, 센서부(130)를 통해 감지된 정보를 상기 제어부(120)로 전송하는 통신부(150)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 통신부(150)는 상기 센서부(130)를 통해서 감지된 차량의 각종정보나 발전부(110)의 정보를 상기 제어부(120)로 전송하고 이를 통해 상기 발전부(110)의 출력을 제어하거나 전원부(140)를 통해 전원을 공급 또는 차단할 수 있다.
또한, 센서부(130)는 온도센서, 오일량 센서, 전압 센서, 전류 센서 및 알피엠 측정센서로 구성되어 발전부(110) 및 차량의 구체적인 정보를 습득할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 센서부(130)는 상기 발전부(110) 및 차량의 구체적인 정보를 습득하여 상기 발전부(110)의 출력이나 가동여부 제어하도록 온도센서, 오일량 센서, 전압 센서, 전류 센서 및 알피엠 측정센서가 장착되고 상기 통신부(150)를 통해 전달받은 각종 정보를 전달받게 된다.
또한, 센서부(130)에서 발전기 온도, 연료 온도 및 오일 온도는 케이타입 센서로 구성되고, 상기 통신부(150)에서 에스피아이통신을 이용하여 데이터를 입력받을 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 센서부(130)는 에스피아이통신(SPI: Seiral Peripheral Interface) 이용하여 센서부(130)를 통해 데이터를 입력받을 수 있고, 상기 에스피아이통신은 MOSI, MISO 두개의 전선으로 데이터 송수신을 분리하여 통신하는 방식으로 송/수신이 동시에 일어나는 통신이다.
따라서, 발전기 온도, 연료 온도 및 오일 온도를 측정하는 케이타입 센서로 전달받은 정보를 빠르게 전달받게 된다.
또한, 센서부(130)에서 전압, 전류, 오일 량 데이터는 아날로그 신호로 상기 통신부(150)로 전달되고, 저역필터 또는 디지털 저역필터를 통해 외부잡음에 대응된다.
보다 상세하게는, 상기 센서부(130)는 전압, 전류, 오일 량 데이터는 아날로그 신호로 상기 통신부(150)로 전달하게 되고, 이로 인해 발생되는 외부잡음은 저역필터 (LPF: Lowpass Filter), 디지털 저역필터(DLPF: Digital Lowpass Filter) 등으로 방지하게 된다.
또한, 알피엠 측정센서는 발전기의 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 통해 신호를 처리하고 인터럽트 신호를 상기 통신부(150)로 전달할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 알피엠 측정센서는 발전부(110)에 구비된 발전기의 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 통해 상기 통신부(150)로 전달하게 되고, 설정된 출력과 비교하여 높은 알피엠이 발생하였을 경우 인터럽트 신호를 상기 통신부(150)로 전달하여 발전부(110)를 정지시킬 수 있다.
또한, 제어부(120)는 상기 센서부(130)를 통해 차량의 상태를 파악하고, 상기 발전부(110)의 스로틀을 조절하여 출력을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 발전부(110) 및 차량에는 온도센서, 오일 량 센서, 전압, 전류 센서, RPM 측정센서 등과 같은 센서가 장착되어 있고, 이러한 센서를 통해 발전부(110) 및 차량의 정보를 전달받을 수 있다. 따라서, 상기 정보를 종합하여 스로틀을 제어하여 발전부(110)의 출력을 제어할 수 있다.
이때, 상기 스로틀의 개방 및 폐쇄는 상기 제어부(120)와 연결된 서보모터의 구동회로를 통해 실시간으로 제어하게 된다.
또한, 제어부(120)는 제어부(120)의 요구 전류값과 발전부(110)의 전류값을 피아이(PI: Proportional-Intergral) 제어기에 적용하여 스로틀을 제어함으로써 상기 발전부(110)의 출력을 일정하게 유지시키게 된다.
보다 상세하게는, 상기 제어부(120)의 요구 전류값과 발전부(110)의 전류값을 비교하여 상기 발전부(110)의 전류값이 상기 제어부(120)의 요구 전류값보다 높을 경우 스로틀을 제어하여 발전부(110)의 출력을 낮추거나, 상기 발전부(110)의 전류값이 상기 제어부(120)의 요구 전류값보다 낮을 경우 스로틀을 제어하여 발전부(110)의 출력을 높여 일정한 출력을 유지시킬 수 있도록 한다.
따라서, 스로틀을 제어하여 발전부(110)의 출력을 일정하게 유지함으로써, 안정적인 전력 공급을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 전기차 탑재형 발전기장치는 전기에 의해서 구동되는 차량에 일체로 탑재되는 발전기, 상기 발전기와 전기적으로 결합되고, 상기 발전기의 출력을 제어하도록 구비된 제어기, 상기 제어기에 상기 발전기 및 차량의 정보를 제공하도록 연결된 센서, 상기 발전기의 상태정보를 메인 제어 시스템으로 전송하는 전송부, 상기 발전기 및 차량의 상태에 따라 상기 발전기의 전원을 온오프하는 전원공급부 및 상기 발전기 및 차량의 정보를 전송받아 화면으로 표시하는 디스플레이부를 제공한다.
본 발명은, 전기에 의해서 구동되는 차량에 일체로 탑재되는 발전기를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 발전기는 전기차의 배터리와 연결되어 구동되거나, 외부로부터 전력을 공급받아 구동되도록 차량에 일체로 탑재된다. 상기 발전기의 위치는 차량의 배터리와 연결되거나 외부로부터 전력을 공급받을 수 있도록 차량에 장착될 수 있다면 크게 제한되지 않는다.
또한, 발전기와 전기적으로 결합되고, 상기 발전기의 출력을 제어하도록 제어기가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 제어기는 발전기를 제어하도록 발전기와 전기적으로 연결되고, 발전기의 상태나 차량의 상태에 따라 발전기의 전원이나 출력 등을 제어하도록 구비된다.
따라서, 상기 제어기는 발전기나 차량의 정보를 통해 자동으로 상기 발전기를 제어하거나 사용자에 의해서 수동으로 제어될 수 있다.
또한, 제어기에 상기 발전기 및 차량의 정보를 제공하도록 센서가 연결된다.
보다 상세하게는, 상기 센서는 온도센서, 오일 량 센서, 전압, 전류 센서, RPM 측정센서 등이 구비되고, 이러한 센서를 발전기 온도, 연료 온도, 오일 온도, 전압, 전류, 오일 량, 알피엠 수치 등의 정보를 수집할 수 있다.
따라서, 상기 센서를 발전기 및 차량에 장착되고, 이를 통해 수집된 정보를 전기적으로 연결된 상기 제어기로 전달하게 된다.
또한, 발전기의 상태정보를 제어기로 전송하는 전송부가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 전송부는 상기 센서로부터 수집된 정보를 상기 제어기로 전송하도록 구비되고, 상기 전송부는 CAN(Controller Area Network) 또는 UART(범용 비동기화 송수신기: Universal asynchronous receiver/transmitter) 통신을 이용해 발전기 및 차량의 상태 정보를 제어기에 전송하고 이를 통해 제어기가 상기 발전기를 제어하게 된다.
또한, 발전기 및 차량의 상태에 따라 상기 발전기의 전원을 온오프하는 전원공급부가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 전원공급부는 상기 센서로부터 수집된 정보에 따라 상기 발전기의 전원을 온오프하게 된다. 즉, 상기 전원공급부는 상기 제어기와 연결되고, 상기 센서로부터 수집된 정보나 사용자의 조작에 따라 발전기의 전원을 온오프할 수 있다.
또한, 발전기 및 차량의 정보를 전송받아 화면으로 표시하도록 디스플레이부가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 센서로부터 수집된 발전기 및 차량의 정보를 전송부를 통해 전송받고 이를 육안으로 확인할 수 있다. 따라서, 상기 발전기 및 차량의 정보를 통해 상기 발전기를 제어할 수 있다.
또한, 제어기는 보호회로기판으로 구성되어 상기 센서, 전송부, 전원공급부 및 디스플레이부와 연결되어 상기 발전기를 제어하도록 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제어기는 센서, 전송부, 전원공급부 및 디스플레이부와 각각 연결되고, 상기 센서로부터 받은 정보를 상기 전송부를 통해 전송받고 이를 디스플레이부에 표시하여 상기 발전기를 제어하고, 상황에 따라 전원공급의 가동 또는 중단을 전원부(140)를 통해 제어하게 된다.
또한, 제어기는 상기 발전기의 출력을 일정하게 제어하도록 발전기에 구비된 스로틀을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 스로틀은 상기 발전기의 출력을 제어하도록 구비되고, 공기와 연료의 혼합 가스량을 조절함으로써, 발전기에 구비된 엔진의 회전 속도를 변화시켜 출력을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 제어기는 스로틀을 제어하여 공기와 연료의 혼합 가스량을 조절함으로써, 상기 발전기의 출력을 제어할 수 있다.
또한, 제어기는 상기 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 출력을 3kW, 회전속도는 3600RPM으로 일정하게 유지하도록 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 발전기의 출력을 일정하게 유지하여 안정적으로 전력을 공급하고, 전력의 과공급 방지 및 발전기의 과부하를 방지하도록 상기 발전기의 출력은 3kW, 회전속도는 3600RPM으로 일정하게 유지하도록 상기 제어기는 스로틀을 조절할 수 있다.
또한, 제어기는 발전기의 출력변화가 감지될 경우, 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 속도를 미세하게 조정하여 출력을 제어할 수 있다.
상기 제어기의 요구 출력값과 발전기의 출력값을 비교하여 상기 발전기의 출력값이 상기 제어기의 요구 출력값보다 높을 경우 스로틀을 제어하여 발전기의 출력을 낮추거나, 상기 발전기의 출력값이 상기 제어기의 요구 출력값보다 낮을 경우 스로틀을 제어하여 발전기의 출력을 높여 일정한 출력을 유지시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어기는 발전기 주변온도보다 발전기의 온도가 높아지거나, 설정된 출력보다 높은 알피엠으로 가동될 경우 전원공급부를 통해 전원을 차단하여 발전기의 가동을 정지시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 전기차 탑재형 발전기 제어시스템은 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 것을 특징으로 하는 농업용 전기차 탑재형 발전기 제어시스템일 수 있고, 상기 전기차 탑재형 발전기장치는 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 것을 특징으로 하는 농업용 전기차 탑재형 발전기장치일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치를 나타낸 사진이다.
도4를 참조하면, 발전기와 제어기가 연결되어 있고, 상기 발전기의 출력은 3kW이며 회전속도는3600RPM으로 설정된다. 또한, 발전기 출력은 스로틀을 이용하여 조정하며, 주변에는 온도센서 3개와 오일 량 센서, 전압, 전류 센서, RPM 측정센서가 부착되어 있어 발전기의 상태를 실시간으로 확인 할 수 있으며, 발전기의 시동 및 정지는 제어기를 통해 제어할 수 있도록 하였다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기 및 센서를 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 알피엠 측정을 위한 발전기 내부 회로 및 장치를 나타낸 사진이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 발전기 주변에 온도센서 3개와 오일 량 센서, 전압, 전류 센서, RPM 측정센서가 부착되고 이를 통해 발전기의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 제어기의 기판을 나타낸 사진이다.
도 7을 참조하면, 제어기는 PCB 회로로 구성되고, 발전기 온도, 연료 온도, 오일 온도는 케이타입센서(K type Sensor)를 이용해 SPI 통신으로 데이터를 입력 받으며, 전압, 전류, 오일 량 데이터는 아날로그(Analog) 신호로 입력받아 LPF(Lowpass Filter), DLPF(Digital Lowpass Filter)를 이용해 외부잡음에 대응하였고, 알피엠 측정은 발전기의 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 추가하여 신호처리 후 인터럽트 신호로 입력 받는다. 또한, 발전기 출력은 서보모터의 구동 회로를 사용하여 스로틀과 연결해 실시간 제어가 가능하게 하였다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 탑재형 발전기장치의 발전기의 출력보정에 대한 실험을 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 전류측정 장비에서 출력된 전류 값(파란색 실선)과 제어기(붉은색 실선)를 이용한 두 측정 전류의 값이 약 ±1A 차이를 보이고 상기 제어기의 전류값의 변화에 따라 스로틀이 조정되어 일정한 출력을 유지하도록 제어할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전기차 탑재형 발전기 제어시스템
110: 발전부
120: 제어부
130: 센서부
140: 전원부
150: 통신부

Claims (16)

  1. 전기차량에 일체로 탑재되어 전력을 발생시키는 발전부;
    차량의 상태 및 필요에 따라 상기 발전부의 스로틀을 조절하여 상기 발전부의 출력을 제어하는 제어부;
    상기 발전부의 상태를 진단하고, 차량의 상태를 감지하도록 상기 발전부의 온도를 측정하는 온도센서, 오일 온도를 측정하는 오일량 센서, 상기 발전부의 전압을 측정하는 전압 센서, 상기 발전부의 전류를 측정하는 전류 센서 및 상기 발전부의 알피엠 수치를 측정하는 알피엠 측정센서를 구비하는 케이타입 센서로 구성되는 센서부;
    차량의 상태에 따라 상기 발전부의 전원을 제어하는 전원부; 및
    상기 센서부를 통해 감지된 정보를 상기 제어부로 전송하는 통신부를 포함하며,
    상기 알피엠 측정센서는 상기 발전부에 구비된 발전기의 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 통해 상기 통신부로 전달하게 마련되고, 기설정된 출력과 비교하여 높은 알피엠이 발생하였을 때 인터럽트 신호를 상기 통신부로 전달하여 상기 발전부를 정지시키도록 마련되며,
    상기 제어부는, 상기 스로틀을 통해 공기와 연료의 혼합 가스량을 조절하여 상기 발전부에 구비된 엔진의 회전 속도를 변화시키도록 마련되고,
    상기 통신부는 상기 센서부로부터 측정된 상기 발전부의 온도, 연료 온도 및 상기 오일 온도를 에스피아이통신을 이용하여 입력받아 상기 제어부로 전송하며,
    상기 제어부는 상기 센서부로부터 측정된 상기 발전부의 온도, 상기 오일 온도, 상기 발전부의 전압, 상기 발전부의 전류 및 상기 발전부의 알피엠 수치에 대한 정보를 기반으로 상기 발전기의 상태를 실시간으로 제어하고,
    상기 제어부는, 기설정된 요구 전류값과 상기 발전부의 전류값을 비교하여 상기 발전부의 전류값이 상기 요구 전류값보다 높을 경우 상기 스로틀의 개폐율을 낮춰 혼합 가스량을 감소시키고, 상기 발전부의 전류값이 상기 요구 전류값보다 낮을 경우 상기 스로틀의 개폐율을 높여 혼합 가스량을 증가시킴으로써 상기 발전부의 출력이 기설정된 출력을 유지하도록 마련되며,
    상기 제어부는 상기 기설정된 요구 전류값과 상기 발전부의 전류값의 차이가 ±1A를 유지하도록 상기 스로틀을 제어함으로써 상기 기설정된 출력을 유지시키고,
    상기 제어부는, 전력의 과공급 방지 및 상기 발전부의 과부하를 방지하도록 상기 스로틀을 제어하여 상기 발전부의 출력은 3kW, 회전속도는 3600RPM으로 일정하게 유지시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부에서 전압, 전류, 오일 량 데이터는 아날로그 신호로 상기 통신부로 전달되고, 저역필터 또는 디지털 저역필터를 통해 외부잡음에 대응하는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 차량의 상태를 파악하고, 상기 발전부의 스로틀을 조절하여 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 발전부는 서보모터의 구동회로를 사용하여 스로틀을 실시간 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는 제어부의 요구 전류값과 발전부의 요구 전류값을 피아이 제어기에 적용하여 스로틀을 제어함으로써 상기 발전부의 출력을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  9. 전기차에 탑재되어 안정된 출력을 제공하는 전기차 탑재형 발전기장치에 있어서,
    전기에 의해서 구동되는 차량에 일체로 탑재되는 발전기;
    상기 발전기와 전기적으로 결합되고, 상기 발전기의 스로틀을 조절하여 상기 발전기의 출력을 제어하도록 구비된 제어기;
    상기 제어기에 상기 발전기 및 차량의 정보를 제공하도록 연결되며, 상기 발전기의 온도를 측정하는 온도센서, 오일 온도를 측정하는 오일량 센서, 상기 발전기의 전압을 측정하는 전압 센서, 상기 발전기의 전류를 측정하는 전류 센서 및 상기 발전기의 알피엠 수치를 측정하는 알피엠 측정센서를 구비하는 케이타입 센서로 구성되는 센서부;
    상기 발전기의 상태정보를 메인 제어 시스템으로 전송하는 전송부;
    상기 발전기 및 차량의 상태에 따라 상기 발전기의 전원을 온오프하는 전원공급부; 및
    상기 발전기 및 차량의 정보를 전송받아 화면으로 표시하는 디스플레이부를 포함하며,
    상기 알피엠 측정센서는 상기 발전기에 구비된 점화코일에서 발생되는 신호를 아날로그 회로를 통해 상기 전송부로 전달하게 마련되고, 기설정된 출력과 비교하여 높은 알피엠이 발생하였을 때 인터럽트 신호를 상기 전송부로 전달하여 상기 발전기를 정지시키도록 마련되며,
    상기 제어기는, 상기 스로틀을 통해 공기와 연료의 혼합 가스량을 조절하여 상기 발전기에 구비된 엔진의 회전 속도를 변화시키도록 마련되고,
    상기 전송부는 CAN(Controller Area Network) 또는 UART(범용 비동기화 송수신기: Universal receiver/transmitter) 통신을 이용하여 상기 발전기 및 상기 차량의 정보를 상기 제어기로 전송하며,
    상기 제어기는 상기 센서부로부터 측정된 상기 발전기의 온도, 상기 오일 온도, 상기 발전기의 전압, 상기 발전기의 전류 및 상기 발전기의 알피엠 수치에 대한 정보를 기반으로 상기 발전기의 상태를 실시간으로 제어하고,
    상기 제어기는, 기설정된 요구 전류값과 상기 발전기의 전류값을 비교하여 상기 발전기의 전류값이 상기 요구 전류값보다 높을 경우 상기 스로틀의 개폐율을 낮춰 혼합 가스량을 감소시키고, 상기 발전기의 전류값이 상기 요구 전류값보다 낮을 경우 상기 스로틀의 개폐율을 높여 혼합 가스량을 증가시킴으로써 상기 발전기의 출력이 기설정된 출력을 유지하도록 마련되며,
    상기 제어기는 상기 기설정된 요구 전류값과 상기 발전기의 전류값의 차이가 ±1A를 유지하도록 상기 스로틀을 제어함으로써 상기 기설정된 출력을 유지시키고,
    상기 제어기는, 전력의 과공급 방지 및 상기 발전기의 과부하를 방지하도록 상기 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 출력은 3kW, 회전속도는 3600RPM으로 일정하게 유지시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어기는 보호회로기판으로 구성되어 상기 센서, 전송부, 전원공급부 및 디스플레이부와 연결되어 상기 발전기를 제어하도록 구비된 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 제어기는 발전기의 출력변화가 감지될 경우, 스로틀을 제어하여 상기 발전기의 속도를 미세하게 조정하여 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어기는 발전기 주변온도보다 발전기의 온도가 높아지거나, 설정된 출력보다 높은 알피엠으로 가동될 경우 전원공급부를 통해 전원을 차단하여 발전기의 가동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전기차 탑재형 발전기장치.
  15. 제 1 항에 따른, 상기 전기차 탑재형 발전기 제어시스템은 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 것을 특징으로 하는 농업용 전기차 탑재형 발전기 제어시스템.
  16. 제 9 항에 따른, 상기 전기차 탑재형 발전기장치는 농업용 전기차에 적용되어 동력취출되는 것을 특징으로 하는 농업용 전기차 탑재형 발전기장치.
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