KR102221854B1 - Torque booster for farm master of vegetable garden - Google Patents

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KR102221854B1
KR102221854B1 KR1020200057530A KR20200057530A KR102221854B1 KR 102221854 B1 KR102221854 B1 KR 102221854B1 KR 1020200057530 A KR1020200057530 A KR 1020200057530A KR 20200057530 A KR20200057530 A KR 20200057530A KR 102221854 B1 KR102221854 B1 KR 102221854B1
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김왕순
이기천
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주식회사 더블유엔에스
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Abstract

The present invention discloses a power booster device of a vegetable garden manager which can increase or decrease a torque of the vegetable garden manager. A booster device according to the present invention comprises: an electric motor including an electromagnetic clutch for transmitting or blocking power to the rear wheels or performing a brake function; a generator that generates electric energy by receiving power from the rear wheel; a battery management device for controlling charging or discharging electric energy to the battery; a sensor unit that detects the inclination state or operating speed of the vegetable garden manager by installing a gyro sensor; and a control device driving the electric motor in response to the inclination state of the sensor unit or generating charging energy by driving the generator, recognizing the road surface condition based on the detection signal of the sensor unit, and performing acceleration/deceleration or brake control of the electric motor according to the road surface condition and operating speed. Therefore, the present invention constitutes a separate power means and charging means using electric power for a saddle of the vegetable garden manager consisting of the engine part and a saddle part, activates the power means or charging means of the saddle in response to the change in the running speed compared to the torque of the engine part, thereby being able to secure operation stability of the vegetable garden manager.

Description

텃밭 관리기의 동력 부스터 장치{TORQUE BOOSTER FOR FARM MASTER OF VEGETABLE GARDEN}Power booster device of garden manager {TORQUE BOOSTER FOR FARM MASTER OF VEGETABLE GARDEN}

본 발명은 텃밭 관리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노면의 경사도 상태에 따라 텃밭 관리기의 동력을 가속시키거나 충전모드로 전환 제어하여, 텃밭 관리 운용의 편의성 및 안정성을 확보할 수 있는 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a garden manager, and more specifically, the power of the garden manager that can secure the convenience and stability of the garden management operation by accelerating the power of the garden manager or switching to the charging mode according to the state of the road surface inclination. It relates to a booster device.

일반적으로 텃밭 관리기는 통상의 경운기의 경량화를 구현한 것으로, 경운기에 비해 토크가 낮아 주로 텃밭을 가꾸는데 사용되는 장비이다. 이러한 텃밭 관리기는 경운기를 변형한 구조로서, 경운기와 유사하게 엔진 및 조향 구동축, 변속장치 등을 구비한다. 반면, 텃밭 관리기는 경운기와 다르게 무거운 트레일러 등과 연결하여 사용하기에는 토크에 많은 무리가 발생하며, 작업자의 이동 수단으로 사용되거나 텃밭에서의 흙파기 등 간단한 작업용도로 사용된다.In general, the garden manager implements the weight reduction of a conventional cultivator, and is an equipment mainly used to cultivate the garden due to its low torque compared to the cultivator. Such a garden manager is a modified structure of a cultivator, and is provided with an engine, a steering drive shaft, a transmission, and the like similar to the cultivator. On the other hand, the garden manager, unlike a cultivator, generates a lot of torque in connection with a heavy trailer, etc., and is used as a means of transportation for workers or for simple work such as digging soil in a garden.

전술된 텃밭 관리기는 경운기의 기능적 구성과 유사하며 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도시한 바와 같이, 경운기의 동력원이 되는 엔진(10), 엔진 동력을 갈이구동축(201) 및 조향구동축(202)으로 전달하는 변속장치(20), 조향구동축(202)의 동력을 경운기 후방에 장착되는 트레일러의 차동기어장치(50)로 전달하기 위한 기어박스(30)와 클러치박스(40)로 구성된다.The above-described garden manager is similar to the functional configuration of the cultivator, and will be described with reference to FIG. 1 as follows. As shown, the engine 10 serving as the power source of the cultivator, the transmission 20 that transmits engine power to the grinding drive shaft 201 and the steering drive shaft 202, and the power of the steering drive shaft 202 are mounted at the rear of the cultivator. It consists of a gear box 30 and a clutch box 40 for transmission to the differential gear device 50 of the trailer.

위와 같은 주요 구성 요소에서 엔진(10)은 일반적인 경운기에 있어서 공통적인 요소로서 디젤기관을 설치하여 동력을 생산하게 된다. 변속장치(20)는 경운기의 엔진(10)에서 발생한 동력을 내부에 설치된 다단기어 장치를 이용해 경운기의 바퀴로 전달하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 동력인출장치인 갈이구동축(201)이나 조향구동축(202)으로 엔진 동력을 출력하게 된다.In the above major components, the engine 10 generates power by installing a diesel engine as a common element in a general tiller. The transmission 20 not only plays a role of transmitting the power generated from the engine 10 of the cultivator to the wheels of the cultivator using a multi-stage gear device installed inside, but also serves to transfer the power generated by the engine 10 of the cultivator to the wheels of the cultivator. 202) to output engine power.

변속장치(20) 후방에는 기어박스(30)가 설치되어 경운기 후방에 장착되는 각종 부속 기구에 동력을 전달하게 되는데 가장 대표적인 부속 기구 중 하나인 트레일러를 경운기의 후방에 장착할 경우에는 트레일러의 차동기어장치(50)로 전달되는 동력을 단속하기 위하여 기어박스(30)와 차동기어장치(50)의 중간에는 클러치박스(40)를 설치함으로써, 변속장치(20)의 동력을 기어박스(30), 클러치박스(40)를 통해서 차동기어장치(50)로 전달하게 된다.A gearbox 30 is installed at the rear of the transmission 20 to transmit power to various accessories mounted at the rear of the cultivator. When a trailer, one of the most representative accessories, is mounted on the rear of the cultivator, the differential gear of the trailer In order to regulate the power transmitted to the device 50, by installing a clutch box 40 between the gear box 30 and the differential gear device 50, the power of the transmission device 20 is transmitted to the gear box 30, It is transmitted to the differential gear device 50 through the clutch box 40.

한편, 변속장치(20)의 일측면으로 돌출된 갈이구동축(201)과 조향구동축(202)의 외측 단부에는 각각 체인풀리(P1,P2)를 설치하게 된다. 또한, 상기 기어박스(30)의 양측면에 설치된 입력축(301,301') 외측에도 각각 체인풀리(P3,P4)를 설치하게 된다.On the other hand, chain pulleys P1 and P2 are respectively installed at outer ends of the grinding drive shaft 201 and the steering drive shaft 202 protruding toward one side of the transmission 20. In addition, chain pulleys P3 and P4 are also installed outside the input shafts 301 and 301' installed on both sides of the gearbox 30, respectively.

그리하여 갈이구동축(201)의 체인풀리(P1)와 입력축(301)의 체인풀리(P3)를 체인으로 연결하고, 조향구동축(202)의 체인풀리(P2)와 또 다른 입력축(301')의 체인풀리(P4)를 체인으로 연결함으로써, 변속장치(20)의 갈이 구동축(201) 또는 조향구동축(202)에서 출력되는 동력을 기어박스(30)의 입력축(301,301')에 전달할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 조향구동축(202)과 기어박스(30)의 입력축(301)에는 각각 클러치(C1,C2)를 설치함으로써, 변속장치(20)의 갈이구동축(201) 또는 조향구동축(202)에서 출력되는 동력을 기어박스(30)에 선택적으로 전달할 수 있게 된다.Thus, the chain pulley (P1) of the drive shaft 201 and the chain pulley (P3) of the input shaft 301 are connected with a chain, and the chain pulley (P2) of the steering drive shaft 202 and another input shaft (301') are chained. By connecting the pulley P4 with a chain, the power output from the grinding drive shaft 201 or the steering drive shaft 202 of the transmission 20 can be transmitted to the input shafts 301 and 301' of the gearbox 30. In addition, by installing clutches C1 and C2 on the steering drive shaft 202 and the input shaft 301 of the gearbox 30, respectively, It is possible to selectively transmit power to the gearbox 30.

그러나, 이와 같은 경운기는 엔진의 강력한 토크를 경운기의 부속기기로 전달하여 농업용 장치와 연동하도록 하고 있으나, 텃밭 관리기는 작은 토크로 인해 부속기기와의 연동이 쉽지 않은 구조이다. 따라서, 텃밭 관리기는 텃밭 관리 용도 이외에 주로 작업자의 운송수단으로 사용되기 때문에 운행 안전이 무엇 보다 중요한 요소로 자리하고 있다. 이에 종래의 텃밭 관리기는 전술된 경운기와 같이 엔진의 토크로 운행되는 공통점과는 달리, 중량이 낮은 텃밭 관리기의 운행 속도가 높고 원활한 속도 제어가 이루어지지 못한다는 문제점이 야기되고 있다. 특히, 경사진 곳을 운행하기 위해서는 극히 저속으로 운행되거나, 과속을 할 수밖에 없어 운행의 안정성이 크게 훼손되고 있다.However, such a cultivator transmits a strong torque of the engine to an accessory device of the cultivator to link it with an agricultural device, but the garden manager has a structure that is not easy to link with the accessory device due to the small torque. Therefore, since the garden manager is mainly used as a means of transportation for workers in addition to the garden management purpose, driving safety is the most important factor. Thus, unlike the common point that the conventional garden manager is operated by the torque of the engine like the above-described tiller, there is a problem that the operation speed of the garden manager having a low weight is high and smooth speed control cannot be achieved. In particular, in order to operate in an inclined place, it is operated at an extremely low speed or has no choice but to speed up, which greatly impairs the stability of the operation.

대한민국 등록실용신안 제 20-0438096호, 등록일자 2008년 01월 14일, 고안의 명칭 '경운기의 동력 전달 장치'Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0438096, registration date January 14, 2008, the name of the design,'Power transmission device of a cultivator'

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진부와 안장부로 구성되는 텃밭 관리기의 안장부를 전기 동력을 이용한 별도의 동력 수단 및 충전 수단을 구성하고, 엔진부의 토크 대비 운행속도의 변화량에 대응하여 안장부의 동력수단 또는 충전 수단을 기동함으로써, 텃밭 관리기의 운행 안정성을 확보할 수 있는 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치를 제공함에 있다.The present invention was created to solve such a problem, and an object of the present invention is to configure a separate power means and charging means using electric power for the saddle of a garden manager consisting of an engine part and a saddle part, and compare the torque of the engine part. It is intended to provide a power booster device for a garden manager capable of securing the operation stability of the garden manager by activating the power means or charging means of the saddle in response to a change in the driving speed.

본 발명의 다른 목적은, 텃밭 관리기의 엔진부 및 안장부 간의 경사도를 측정하여 텃밭 관리기의 운행 속도를 자동 제어함으로써, 노면의 경사도를 사전에 예측하여 운행 패턴을 제어하여 안정적인 운행을 수행할 수 있는 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to automatically control the running speed of the garden manager by measuring the slope between the engine unit and the saddle of the garden manager, thereby predicting the slope of the road surface in advance and controlling the driving pattern to perform a stable operation. It is to provide a power booster device for the garden manager.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치는, 추진력을 제공하기 위한 엔진과, 방향성을 제어하기 위한 핸들 및 전륜으로 이루어진 엔진부; 작업자가 안착하기 위한 안장과, 상기 안장의 하단에 마련된 후륜과, 상기 후륜으로 전기적 동력을 전달하며, 노면의 기울기에 대응하는 동력 제어를 수행하는 부스터 및 배터리로 이루어진 안장부로 이루어져, 상기 엔진부의 토크를 가감 제어하기 위한 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치에 있어서, 상기 부스터는 후륜의 구동축에 연결되며, 상기 텃밭 관리기의 기울기 변화에 대응하여 상기 후륜을 기동시키거나, 후륜의 동력을 차단하고 회전동력을 전기적 에너지로 변환하여 상기 배터리로 충전시키는 것을 특징으로 한다.A power booster device of a garden manager according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes an engine for providing propulsion, an engine unit comprising a handle and a front wheel for controlling directionality; Consisting of a saddle for the operator to seat, a rear wheel provided at the lower end of the saddle, and a saddle part consisting of a booster and a battery that transmits electrical power to the rear wheel and performs power control corresponding to the slope of the road surface, the torque of the engine unit In the power booster device of the garden manager for controlling the adjustment, the booster is connected to the drive shaft of the rear wheel, and activates the rear wheel in response to a change in inclination of the garden manager, or cuts off the power of the rear wheel and electric power of rotation It is characterized in that it is converted into energy and charged with the battery.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 부스터는, 후륜으로 동력을 전달 또는 차단하거나, 브레이크 기능을 수행하기 위한 전자 클러치를 포함하는 전기모터; 상기 후륜의 동력을 제공받아 전기 에너지를 생성하는 발전기; 상기 배터리로 전기 에너지를 충전 또는 방전 제어하기 위한 배터리 관리장치; 자이로 센서를 내설함으로써 상기 텃밭 관리기의 기울기 상태 또는 운행속도를 검출하는 센서부; 및 상기 센서부의 기울기 상태에 대응하여 상기 전기모터를 구동하거나, 상기 발전기를 구동시켜 충전 에너지를 생성하며, 상기 센서부의 검출 신호에 기초하여 노면 상태를 인지하고, 노면 상태 및 운행속도에 따라 상기 전기모터의 가감속 또는 브레이크 제어를 수행하는 제어장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.The booster according to a preferred embodiment of the present invention includes an electric motor including an electromagnetic clutch for transmitting or blocking power to a rear wheel or performing a brake function; A generator for generating electric energy by receiving power from the rear wheel; A battery management device for controlling charging or discharging of electric energy with the battery; A sensor unit that detects a tilt state or a running speed of the garden manager by installing a gyro sensor; And driving the electric motor in response to the inclination state of the sensor unit, or generating charging energy by driving the generator, recognizing the road surface condition based on the detection signal of the sensor unit, and generating the electricity according to the road surface condition and the driving speed. It is characterized by consisting of a control device that performs acceleration/deceleration or brake control of the motor.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 센서부는, 노면상태에 의한 텃밭 관리기의 기울기와, 텃밭 관리기의 운행 속도를 검출하는 것으로, 3축 자이로센서가 사용되며, 3축 자이로센서로부터 검출되는 기울기 정보 및 운행속도 정보는 디지털 신호로 변환되어 상기 제어장치로 제공되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the sensor unit according to a preferred embodiment of the present invention detects the slope of the garden manager according to the road surface condition and the running speed of the garden manager, and a 3-axis gyro sensor is used, and the slope detected from the 3-axis gyro sensor Information and driving speed information are converted into digital signals and provided to the control device.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 배터리 관리장치는, 상기 배터리의 충방전을 효율적으로 제어하기 위한 것으로, 과충전보호기능과, 과방전보호기능, 과전류차단기능 및 단락보호기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the battery management apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is for efficiently controlling the charging and discharging of the battery, and performing an overcharge protection function, an overdischarge protection function, an overcurrent blocking function, and a short circuit protection function. It is characterized.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 제어장치는, 상기 센서부로부터 검출된 현재의 노면 기울기가 평지상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터의 공급 전원을 차단하며; 상기 노면 기울기가 최소 오르막 상태와 최대 오르막 상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터의 듀티비를 최소 80%에서 100%로 비례 제어하여 가속시키고; 상기 노면 기울기가 최소 내리막 상태와 최대 내리막 상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터의 기동을 정지시키며, 상기 발전기를 동작시켜 텃밭 관리기의 동력을 전기에너지로 충전 제어하며; 상기 노면 기울기가 최대 내리막 상태를 초과하는 경우, 상기 전기모터의 브레이크 기능을 수행토록 제어하고; 상기 노면의 기울기가 평지상태 및 최소 오르막 상태 사이일 경우와, 상기 노면의 기울기가 평지상태 및 최소 내리막 상태 사이일 경우, 상기 전기모터및 발전기의 전상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the control device according to a preferred embodiment of the present invention, when it is determined that the current road surface slope detected by the sensor unit is in a flat state, cut off the power supply of the electric motor; When it is determined that the road surface slope is a minimum uphill state and a maximum uphill state, the duty ratio of the electric motor is proportionally controlled from 80% to 100% to accelerate; When it is determined that the slope of the road surface is a minimum downhill state and a maximum downhill state, starting the electric motor is stopped, and the power of the garden manager is charged and controlled by electric energy by operating the generator; When the road surface slope exceeds the maximum downhill state, controlling the electric motor to perform a brake function; When the slope of the road surface is between a flat state and a minimum uphill state, and when the slope of the road surface is between a flat state and a minimum downhill state, the electric motor and the generator are maintained in all states.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 노면의 평지상태에 따른 노면의 기울기는 ±10°이고, 상기 노면의 최소 오르막 상태에 따른 노면의 기울기는 +40°이며, 노면의 최대 오르막 상태에 따른 노면의 기울기는 +60°이고, 상기 노면의 최소 내리막 상태에 따른 노면의 기울기는 -30°이며, 상기 노면의 최대 내리막 상태에 따른 노면의 기울기는 -40°인 것을 특징으로 한다.Meanwhile, according to a preferred embodiment of the present invention, the slope of the road surface according to the flat state of the road surface is ±10°, the slope of the road surface according to the minimum ascent state of the road surface is +40°, and the maximum ascent state of the road surface is The slope of the road surface is +60°, the slope of the road surface according to the minimum downhill state of the road surface is -30°, and the slope of the road surface according to the maximum downhill state of the road surface is -40°.

본 발명에 따른 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치는, 엔진부와 안장부로 구성되는 텃밭 관리기의 안장부를 전기 동력을 이용한 별도의 동력 수단 및 충전 수단을 구성하고, 엔진부의 토크 대비 운행속도의 변화량에 대응하여 안장부의 동력수단 또는 충전 수단을 기동함으로써, 텃밭 관리기의 운행 안정성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 텃밭 관리기의 엔진부 및 안장부 간의 경사도를 측정하여 텃밭 관리기의 운행 속도를 자동 제어함으로써, 노면의 경사도를 사전에 예측하여 운행 패턴을 제어하여 안정적인 운행을 수행할 수 있는 효과가 있다.In the power booster device of the garden manager according to the present invention, the saddle part of the garden manager composed of the engine part and the saddle part constitutes a separate power means and charging means using electric power, and corresponds to a change in the driving speed compared to the torque of the engine part By starting the power means or the charging means of the saddle, it provides the effect of securing the operation stability of the garden manager. In addition, by automatically controlling the running speed of the garden manager by measuring the slope between the engine unit and the saddle part of the garden manager, there is an effect that stable driving can be performed by controlling the driving pattern by predicting the slope of the road surface in advance.

도 1은 종래 경운기의 동력 전달장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 텃밭 관리기의 구성을 설명하기 위한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 텃밭 관리기의 부스터 장치의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 텃밭 관리기의 동작 상황을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a power transmission device of a conventional tiller.
2 is a photograph for explaining the configuration of the garden manager according to the present invention.
3 is a configuration diagram for explaining the main functions of the booster device of the garden manager according to the present invention.
4 is a view for explaining the operation situation of the garden manager according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 텃밭 관리기를 나타낸 사시도이다. 도시한 바와 같이, 텃반 관리기(200)는 추진력을 제공하기 위한 엔진(215)과, 방향성을 제어하기 위한 핸들(217) 및 전륜(213)으로 이루어진 엔진부(210)와, 작업자가 안착하기 위한 안장(255)과, 상기 안장(255)의 하단에 마련된 후륜(253)과, 상기 후륜(253)으로 전기적 동력을 전달하며, 노면의 기울기에 대응하는 동력 제어를 수행하는 부스터(257) 및 배터리(259)로 이루어진 안장부(250)와, 상기 안장부(250)의 후방에 연결되어 텃밭 관리를 수행하기 위한 부속기기(230)로 이루어지며, 상기 엔진부(210)와 안장부(250) 사이로 연결 프레임(220)을 포함한다.2 is a perspective view showing a garden manager according to the present invention. As shown, the tabletop manager 200 includes an engine 215 for providing propulsion, an engine unit 210 consisting of a handle 217 and a front wheel 213 for controlling directionality, and an operator for seating. A booster 257 and a battery that transmits electrical power to the saddle 255, the rear wheels 253 provided at the bottom of the saddle 255, and the rear wheels 253, and performs power control corresponding to the slope of the road surface. Consisting of a saddle part 250 made of 259 and an accessory device 230 connected to the rear of the saddle part 250 to perform garden management, the engine part 210 and the saddle part 250 It includes a connecting frame 220 between.

상기 부스터(257)는 후륜(253)의 구동축에 연결되며, 상기 안장부(250)와 엔진부(210) 간의 수평도의 변화에 대응하여 상기 후륜(253)을 기동시키거나, 후륜(253)의 동력을 차단하고 회전동력을 전기적 에너지로 변환하여 상기 배터리(259)로 충전시킨다. 즉, 안장부(250)와 엔진부(210) 간의 기울기가 기준치 이상일 경우에는 상기 부스터(257)가 후륜(253)을 기동시켜 추진력을 가미시킨다. 반면, 상기 안장부(250)와 엔진부(210) 간의 기울기가 설정치 이하일 경우에는 상기 부스터(257)은 후륜(253)의 동력을 차단하고 후륜(253)의 회전력을 전기적 에너지로 변환한 후 배터리(259)로 충전 제어한다.The booster 257 is connected to the drive shaft of the rear wheel 253, and activates the rear wheel 253 in response to a change in the horizontal degree between the saddle unit 250 and the engine unit 210, or the rear wheel 253 It cuts off the power of and converts the rotational power into electrical energy, and charges the battery 259. That is, when the slope between the saddle 250 and the engine 210 is greater than or equal to the reference value, the booster 257 activates the rear wheels 253 to add propulsion. On the other hand, when the slope between the saddle part 250 and the engine part 210 is less than or equal to the set value, the booster 257 cuts off the power of the rear wheels 253 and converts the rotational force of the rear wheels 253 into electrical energy. Charge control with 259.

한편, 상기 부스터(257)는 상기 안장부(250)와 엔진부(210) 간의 수평도의 변화에 대응하는 기울기의 변화량이 점진적이지 않고, 일시적인 오르막 기울기 변화(+방향)를 감지할 경우에는 후륜(253)의 동력을 가속시킨다. 이는 일시적인 기울기의 변화로서 과속 방지턱 또는 일시적 장애물 등에 의한 변화로 인지한 것으로, 동력의 손실을 일시적으로 보상하기 위해 후륜(253)의 가속 제어를 수행한다. 동일한 원리로, 기울기의 변화량이 점진적이지 않더라도, 일시적인 내리막 기울기 변화(-방향)일 경우에도 상기 후륜(253)을 가속시켜 추진력을 가미시킨다.On the other hand, the booster 257 is not gradual in the amount of change in the inclination corresponding to the change in the horizontal degree between the saddle part 250 and the engine part 210, and when detecting a temporary change in slope (+ direction), the rear wheel Accelerate the power of (253). This is a temporary change in inclination, which is recognized as a change due to a speed bump or a temporary obstacle, and acceleration control of the rear wheels 253 is performed to temporarily compensate for the loss of power. According to the same principle, the rear wheel 253 is accelerated to add a propulsion force even if the change in the inclination is not gradual or even if it is a temporary downhill inclination change (-direction).

도 3은 본 발명에 따른 부스터의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시한 바와 같이, 상기 부스터(257)는 후륜(253)으로 동력을 전달 또는 차단하거나, 브레이크 기능을 수행하기 위한 전자 클러치를 포함하는 전기모터(303)와, 상기 후륜(253)의 동력을 제공받아 전기 에너지를 생성하는 발전기(305)와, 상기 배터리(259)로 전기 에너지를 충전 또는 방전 제어하기 위한 배터리 관리장치(309)와, 자이로 센서를 내설함으로써 상기 텃밭 관리기(200)의 기울기 상태 또는 운행속도를 검출하는 센서부(307)와, 상기 센서부(307)의 기울기 상태에 대응하여 상기 전기모터(303)를 구동하거나, 상기 발전기(305)를 구동시켜 충전 에너지를 생성하며, 상기 센서부(307)의 검출 신호에 기초하여 노면 상태를 인지하고, 노면 상태 및 운행속도에 따라 상기 전기모터(303)의 가감속 또는 브레이크 제어를 수행하는 제어장치(301)로 이루어진다.3 is a configuration diagram for explaining the main functions of the booster according to the present invention. As shown, the booster 257 transmits or blocks power to the rear wheels 253 or provides an electric motor 303 including an electromagnetic clutch for performing a brake function, and the power of the rear wheels 253 An inclined state of the garden manager 200 by installing a generator 305 receiving and generating electric energy, a battery management device 309 for controlling charging or discharging of electric energy with the battery 259, and a gyro sensor A sensor unit 307 that detects the driving speed and the electric motor 303 is driven in response to the inclination state of the sensor unit 307 or the generator 305 is driven to generate charging energy, and the sensor A control device 301 that recognizes a road surface condition based on a detection signal from the unit 307 and performs acceleration/deceleration or brake control of the electric motor 303 according to the road surface condition and driving speed.

상기 센서부(307)는 노면상태에 의한 텃밭 관리기(200)의 기울기와, 텃밭 관리기(200)의 운행 속도를 검출하는 것으로, 3축 자이로센서가 사용되며, 3축 자이로센서로부터 검출되는 기울기 정보 및 운행속도 정보는 디지털 신호로 변환되어 상기 제어장치(301)로 제공된다.The sensor unit 307 detects the slope of the garden manager 200 according to the road surface condition and the running speed of the garden manager 200, and a 3-axis gyro sensor is used, and slope information detected from the 3-axis gyro sensor And the driving speed information is converted into a digital signal and provided to the control device 301.

상기 배터리 관리장치(309)는 상기 배터리(259)의 충방전을 효율적으로 제어하기 위한 것으로, 과충전보호기능과, 과방전보호기능, 과전류차단기능 및 단락보호기능을 수행한다. 이와 같은 배터리 보호 기능은 2차 전지에 대한 폭발 방지, 충방전 효율 등을 수행한다.The battery management device 309 is for efficiently controlling charging and discharging of the battery 259 and performs an overcharge protection function, an overdischarge protection function, an overcurrent cutoff function, and a short circuit protection function. Such a battery protection function prevents explosion of the secondary battery and performs charging/discharging efficiency.

상기 전기모터(303)는 후륜(253)을 동작시키기 위한 것으로, 텃밭 관리기(200)의 운행 속도 및 기울기에 대응하여 운행되는 것으로, 상기 제어장치(301)의 프로그래밍화된 제어신호에 따라 제어된다. 상기 전기모터(303)는 전자클러치를 보유하고 있으며, 상기 전자클러치는 발전기(305)와 연동되어 후륜(253)으로 제공되는 동력을 발전기(305)로 전달하거나 차단토록 한다. 즉, 전기모터(303)의 동력이 후륜(253)으로 제공될 때, 발전기(305)로 연동되는 동력은 차단된다. 또한, 전기모터(303)의 동력이 차단된 상태에서, 후륜(253)의 회전력을 발전기(305)로 전달하기 위해 전자클러치가 사용된다.The electric motor 303 is for operating the rear wheels 253, and is operated in response to the driving speed and slope of the garden manager 200, and is controlled according to a programmed control signal of the control device 301. . The electric motor 303 has an electronic clutch, and the electronic clutch is interlocked with the generator 305 to transmit or cut off the power provided to the rear wheels 253 to the generator 305. That is, when the power of the electric motor 303 is provided to the rear wheels 253, the power interlocked with the generator 305 is cut off. In addition, in a state in which the power of the electric motor 303 is cut off, an electronic clutch is used to transmit the rotational force of the rear wheels 253 to the generator 305.

한편, 상기 전기모터(303)는 공급 전원을 차단한 상태에서 상기 전자클러치를 온(ON)시킬 경우에는, 전기모터(303)의 회전축과 상기 후륜(253)의 회전축이 연결되어 후륜(253)의 회전력을 억제하는 강제 감속기능을 수행할 수 있다. 이는 텃밭 관리기(200)의 하향 가속상태에서 기준치 이상의 가속이 발생할 경우에 자동으로 브레이크 기능을 수행하는 것으로, 텃밭 관리기(200)가 내리막길에서 가속되거나 또는 내리막길의 기울기가 설정치 이하일 경우에 위험상황임으로 판단하여 자동 실행된다.On the other hand, when the electric motor 303 turns on the electronic clutch in a state where the supply power is cut off, the rotation shaft of the electric motor 303 and the rotation shaft of the rear wheel 253 are connected to the rear wheel 253 It can perform a forced deceleration function that suppresses the rotational force of the motor. This is to automatically perform a brake function when acceleration above the reference value occurs in the downward acceleration state of the garden manager 200, and a dangerous situation when the garden manager 200 is accelerated on a downhill or the slope of the downhill is less than a set value. It is judged as random and is automatically executed.

이하, 본 발명의 주요 동작을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the main operation of the present invention will be described.

먼저, 상기 안장부(250)는 연결 프레임(220)에 의해 상기 엔진부(210)와 체결된 상태이며, 엔진부(210)를 구성하는 엔진(215)은 출력토크가 낮게 설계되어 텃밭 관리용으로 적용된다. 즉, 텃밭 관리기(200)의 구조는 경운기와 유사하나, 출력 토크는 경운기에 비해 매우 낮은 상태로서 텃밭 환경에서만 사용된다. 따라서, 텃밭 관리기(200)가 사용되는 농가에서 텃밭 관리기(200)를 이용하여 텃밭 관리가 이루어지며 더불어 운송수단으로 사용된다. 이에, 텃밭 관리기(200)는 텃밭 관리에 효율적인 작업수단이기는 하나, 운송 시에는 토크가 낮아 사용의 불편이 발생할 수밖에 없다. 본 발명에서 제시하는 부스터(257)는 텃밭 관리기(200)의 안장부(250)에 설치되어, 운행 토크를 향상시키거나 과속 상태에서 운행속도를 감속시키게 된다.First, the saddle part 250 is in a state coupled to the engine part 210 by the connection frame 220, and the engine 215 constituting the engine part 210 is designed to have a low output torque for garden management. Is applied. That is, the structure of the garden manager 200 is similar to the cultivator, but the output torque is very low compared to the cultivator and is used only in the garden environment. Therefore, garden management is performed using the garden manager 200 in the farm where the garden manager 200 is used, and is used as a transportation means. Thus, the garden manager 200 is an efficient work means for garden management, but during transportation, the torque is low, which inevitably causes inconvenience in use. The booster 257 proposed in the present invention is installed in the saddle 250 of the garden manager 200 to improve the driving torque or reduce the driving speed in the overspeed state.

따라서, 상기 제어장치(301)는 텃밭 관리기(200)의 현재 운행속도 및 노면상태에 따른 기울기 상태를 상기 센서부(307)로부터 인지한다. 센서부(307)는 최소 3축 자이로 센서가 적용되며, 자이로 센서로부터 검출된 데이터는 제어장치(301)로 제공된다.Accordingly, the control device 301 recognizes the current driving speed of the garden manager 200 and a slope state according to the road surface condition from the sensor unit 307. The sensor unit 307 is applied with a minimum 3-axis gyro sensor, and data detected from the gyro sensor is provided to the control device 301.

도 4는 본 발명에 따른 텃밭 관리기(200)의 동작 상황을 설명하기 위한 도면이다. 도시한 바와 같이, 상기 제어장치(301)는 센서부(307)로부터 텃밭 관리기(200)의 기울기 상태 및 운행 속도 정보를 제공받는다. 여기서, 운행속도 정보는 텃밭 관리기(200)의 운행이 정주행인지 또는 역주행인지에 대한 방향성 판단과 더불어, 주행의 기울기 정보를 포함한다.4 is a view for explaining the operation state of the garden manager 200 according to the present invention. As shown, the control device 301 receives information on the inclination state and driving speed of the garden manager 200 from the sensor unit 307. Here, the driving speed information includes direction determination as to whether the operation of the garden manager 200 is normal driving or reverse driving, as well as information on the inclination of driving.

먼저, 상기 제어장치(301)는 센서부(307)로부터 입력된 기울기 정보를 기반으로 전기모터(303)를 가속시킬 것인지 또는 발전기(305)를 구동하여 충전할 것인지를 결정하며, 필요에 따라 상기 전기모터(303)에 장착된 전자클러치를 이용하여 전기모터(303)에 의한 엔진 브레이크를 수행할 것인지를 결정한다. 예컨대, 상기 센서부(307)에서 검출된 기울기 정보가 예컨대, ±10 도 범위에 있을 경우에는 상기 제어장치(301)는 전기모터(303)로 전원 공급을 차단한다. 이는 텃밭 관리기(200)의 기울기가 평지상태로 인지함으로써, 상기 엔진(215)의 과부하 상태가 아님으로 판단한다.First, the control device 301 determines whether to accelerate the electric motor 303 or drive the generator 305 to charge based on the tilt information input from the sensor unit 307, and if necessary, the It is determined whether to perform the engine brake by the electric motor 303 by using the electronic clutch mounted on the electric motor 303. For example, when the tilt information detected by the sensor unit 307 is in the range of, for example, ±10 degrees, the control device 301 cuts off the power supply to the electric motor 303. This determines that the inclination of the garden manager 200 is in a flat state, so that the engine 215 is not in an overload state.

즉, 도 4에서와 같이 평지에서는 전기모터(303)를 OFF 시켜 엔진(215)의 동력에 의존한다. 그러나, 상기 센서부(307)에서 검출된 기울기가 예컨대, +40°를 넘을 경우에는 상기 제어장치(301)는 전기모터(303)를 가속시킨다. 상기 전기모터(303)의 가속은 노면의 기울기가 +40° 이상이나, 텃밭 관리기(200)의 토크를 감안하여 +60°를 넘지 않도록 한다. 즉, +60°이상의 기울기에서는 텃밭 관리기(200)의 운행 불가 지역으로 정의한다. That is, as shown in FIG. 4, the electric motor 303 is turned off on a flat ground, depending on the power of the engine 215. However, when the slope detected by the sensor unit 307 exceeds, for example, +40°, the control device 301 accelerates the electric motor 303. The acceleration of the electric motor 303 is such that the slope of the road surface is not more than +40°, but does not exceed +60° in consideration of the torque of the garden manager 200. That is, a slope of +60° or more is defined as an unoperable area of the garden manager 200.

이에, 상기 제어장치(301)는 기울기에 대응하는 전기모터(303)의 가속 상태를 가변시킬 수 있는데, 전기모터(303)의 토크량을 기울기 즉, +40° ~ +60°범위 내에서 비례적으로 토크량을 증가시킬 수 있다. 토크량의 증가는 전기모터(303)를 구동함에 있어 PWM 방식으로 제어하는 것으로, 기울기가 +40°일 경우에 PWM의 듀티를 80%로 설정하고, 기울기가 +60°일 경우에 PWM의 듀티를 100%로 설정하며 그 사이 값은 비례적으로 정의될 수 있을 것이다.Accordingly, the control device 301 may vary the acceleration state of the electric motor 303 corresponding to the slope, and the torque amount of the electric motor 303 is proportional to the slope, that is, within the range of +40° to +60°. You can increase the amount of torque as an alternative. Increasing the torque amount is controlled by the PWM method when driving the electric motor 303. When the slope is +40°, the duty of the PWM is set to 80%, and when the slope is +60°, the duty of the PWM is Is set to 100% and the value in between can be defined proportionally.

이와 같이, 노면의 기울기가 +40°이상일 경우에는 전기모터(303)를 제어하는 PWM 신호의 듀티를 80% 이상으로 설정 제어한다. 이는 텃밭 관리기(200)의 운행 과정에서 노면의 기울기에 비례하여 토크량을 조절하기 위한 것이다. 한편, 상기 제어장치(301)는 노면의 기울기가 +10°~ +40°사이일 경우 전상태 유지로 설정함으로써, 시스템의 안정성을 유지할 수 있을 것이다.In this way, when the slope of the road surface is +40° or more, the duty of the PWM signal controlling the electric motor 303 is set to 80% or more. This is to adjust the amount of torque in proportion to the slope of the road surface during the operation of the garden manager 200. Meanwhile, when the slope of the road surface is between +10° and +40°, the control device 301 may maintain the stability of the system by setting it to maintain the entire state.

예컨대, 노면의 기울기가 +40°를 초과하여 상기 전기모터(303)가 가속이 된 후, 노면의 기울기가 +20°로 낮춰지더라도 상기 전기모터(303)의 가속은 지속된다. 이는 전기모터(303)의 PWM 듀티가 80%로 지속되는 것으로 오르막 길에서의 텃밭 관리기(200)의 운행 토크에 대한 손실을 지속적으로 보완하는 것이다.For example, after the electric motor 303 is accelerated because the road surface inclination exceeds +40°, the acceleration of the electric motor 303 continues even if the inclination of the road surface is lowered to +20°. This is because the PWM duty of the electric motor 303 is maintained at 80%, which continuously compensates for the loss of the driving torque of the garden manager 200 on the uphill road.

한편, 노면의 기울기가 예컨대 -30°이상일 경우에는 상기 전기모터(303)의 동력을 차단하고, 상기 발전기(305)를 기동하여 내리막 길에서 동력 에너지를 저장하게 된다. 이는 후륜(253)의 회전력을 발전기(305)로 전달함으로써, 발전기(305)에 의해 생성되는 전기에너지를 상기 배터리 관리장치(309)를 통해 배터리(259)로 비축하게 된다. 물론, 노면의 기울기가 -10°~ -30°미만인 경우에는 전상태 유지를 하는 것으로, 최초 노면의 기울기가 -20°인 경우에는 전기모터(303) 및 발전기(305)의 동작은 정지상태이며, 이후 노면의 기울기가 -30°를 넘을 경우에는 상기 발전기(305)를 통한 전기에너지의 충전이 이루어진다. 또한, 이후 노면의 기울기가 -20°로 완화되더라도 전상태 유지동작으로 발전기(305)의 발전 상태는 지속된다.On the other hand, when the slope of the road surface is, for example, -30° or more, the power of the electric motor 303 is cut off and the generator 305 is started to store power energy on a downhill road. This transfers the rotational force of the rear wheels 253 to the generator 305 to store electric energy generated by the generator 305 to the battery 259 through the battery management device 309. Of course, when the slope of the road surface is less than -10° to -30°, the entire state is maintained, and when the initial slope of the road surface is -20°, the operation of the electric motor 303 and the generator 305 is stopped. When the slope of the road surface exceeds -30° after that, electric energy is charged through the generator 305. In addition, even if the slope of the road surface is then reduced to -20°, the electric power generation state of the generator 305 is maintained as a pre-state maintenance operation.

또한, 상기 노면의 기울기가 예컨대 -40° 이상일 경우에는 텃밭 관리기(200)의 운행 위험성이 존재하는 것으로, 상기 제어장치(301)는 전기모터(303)로 브레이크 제어를 수행한다. 브레이크 제어는 모터로 전력을 공급하나 회전하지 않는 상태로서, 상기 전자 클러치는 전기모터(303)와 후륜(253)의 연결 상태를 유지한다. 따라서 상기 후륜(253)은 엔진(215)의 기동 상태에서도 회전되지 않으며 우륜(253)의 정지상태를 유지한다. 이는 내리막 경사도가 심한 경우에는 안장부(250)에서 브레이크 기능을 수행함으로써, 내리막 가속을 방지하는 것이다. 필요에 따라, 상기 제어장치(301)는 내리막 길에서의 위급 상태 시 상기 전기모터(303)의 역회전을 통한 텃밭 관리기(200)의 운행 위험 요소를 사전에 억제할 수 있을 것이다.In addition, when the slope of the road surface is, for example, -40° or more, there is a risk of operation of the garden manager 200, and the control device 301 performs brake control with the electric motor 303. The brake control is a state in which power is supplied to the motor but does not rotate, and the electromagnetic clutch maintains a connection state between the electric motor 303 and the rear wheels 253. Accordingly, the rear wheel 253 does not rotate even in the starting state of the engine 215 and maintains the stop state of the right wheel 253. This is to prevent downhill acceleration by performing a brake function in the saddle 250 when the downhill slope is severe. If necessary, the control device 301 may be capable of suppressing a risk factor in advance of the operation of the garden manager 200 through the reverse rotation of the electric motor 303 in an emergency situation on a downhill road.

이와 같이, 텃밭 관리기(200)는 엔진(215)의 운행 토크가 낮기 때문에, 일정 경사도 이상에서의 운행이 어려울 뿐만 아니라, 내리막 길에서의 위험성 또한 높기 때문에, 안장부(250)의 후륜(253)에 의한 토크 제어가 요구되는 것이다.In this way, the garden manager 200 has a low driving torque of the engine 215, so it is difficult not only to operate at a certain inclination or more, but also because the risk on a downhill road is high, the rear wheels 253 of the saddle unit 250 Torque control is required.

200 : 텃밭 관리기 210 : 엔진부
213 : 전륜 215 : 엔진
217 : 핸들 220 : 연결 프레임
230 : 부속 기기 250 : 안장부
253 : 후륜 255 : 안장
257 : 부스터 259 : 배터리
301 : 제어장치 303 : 전기모터
305 : 발전기 307 : 센서부
309 : 배터리 관리장치200: garden manager 210: engine unit
213: front wheel 215: engine
217: handle 220: connection frame
230: accessory device 250: saddle
253: rear wheel 255: saddle
257: booster 259: battery
301: control device 303: electric motor
305: generator 307: sensor unit
309: battery management device

Claims (6)

후륜(253)으로 동력을 전달 또는 차단하거나, 브레이크 기능을 수행하기 위한 전자 클러치를 포함하는 전기모터(303); 상기 후륜(253)의 동력을 제공받아 전기 에너지를 생성하는 발전기(305); 배터리(259)로 전기 에너지를 충전 또는 방전 제어하기 위한 배터리 관리장치(309); 자이로 센서를 내설함으로써 텃밭 관리기(200)의 기울기 상태 또는 운행속도를 검출하는 센서부(307); 및 상기 센서부(307)의 기울기 상태에 대응하여 상기 전기모터(303)를 구동하거나, 상기 발전기(305)를 구동시켜 충전 에너지를 생성하며, 상기 센서부(307)의 검출 신호에 기초하여 노면 상태를 인지하고, 노면 상태 및 운행속도에 따라 상기 전기모터(303)의 가감속 또는 브레이크 제어를 수행하는 제어장치(301)로 구성된 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치에 있어서,
상기 제어장치(301)는 상기 센서부(307)로부터 검출된 현재의 노면 기울기가 평지상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터(303)의 공급 전원을 차단하며;
상기 노면 기울기가 최소 오르막 상태와 최대 오르막 상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터(303)의 듀티비를 최소 80%에서 100%로 비례 제어하여 가속시키고;
상기 노면 기울기가 최소 내리막 상태와 최대 내리막 상태임으로 판단할 경우, 상기 전기모터(303)의 기동을 정지시키며, 상기 발전기(305)를 동작시켜 상기 텃밭 관리기(200)의 동력을 전기에너지로 충전 제어하며;
상기 노면 기울기가 최대 내리막 상태를 초과하는 경우, 상기 전기모터(303)의 브레이크 기능을 수행토록 제어하고;
상기 노면의 기울기가 평지상태 및 최소 오르막 상태 사이일 경우와, 상기 노면의 기울기가 평지상태 및 최소 내리막 상태 사이일 경우, 상기 전기모터(303)및 발전기(305)의 전상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치.An electric motor 303 including an electromagnetic clutch for transmitting or blocking power to the rear wheels 253 or performing a brake function; A generator 305 receiving power from the rear wheels 253 to generate electric energy; A battery management device 309 for controlling charging or discharging of electric energy with the battery 259; A sensor unit 307 that detects a tilt state or a running speed of the garden manager 200 by installing a gyro sensor; And driving the electric motor 303 in response to the inclination state of the sensor unit 307 or driving the generator 305 to generate charging energy, and the road surface based on the detection signal of the sensor unit 307 In the power booster device of the garden manager consisting of a control device 301 that recognizes a state and performs acceleration/deceleration or brake control of the electric motor 303 according to a road surface condition and a driving speed,
The control device 301 cuts off the power supply of the electric motor 303 when it is determined that the current road surface slope detected by the sensor unit 307 is in a flat state;
When it is determined that the road surface slope is the minimum uphill state and the maximum uphill state, the duty ratio of the electric motor 303 is proportionally controlled from at least 80% to 100% to accelerate;
When it is determined that the road surface slope is a minimum downhill state and a maximum downhill state, starting of the electric motor 303 is stopped, and the power of the garden manager 200 is charged with electric energy by operating the generator 305 And;
When the road surface slope exceeds the maximum downhill state, controlling the electric motor 303 to perform a brake function;
When the slope of the road surface is between a flat state and a minimum uphill state, and when the slope of the road surface is between a flat state and a minimum downhill state, the electric motor 303 and the generator 305 are maintained in all states. The power booster device of the garden manager. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 노면의 평지상태에 따른 노면의 기울기는 ±10°이고, 상기 노면의 최소 오르막 상태에 따른 노면의 기울기는 +40°이며, 노면의 최대 오르막 상태에 따른 노면의 기울기는 +60°이고, 상기 노면의 최소 내리막 상태에 따른 노면의 기울기는 -30°이며, 상기 노면의 최대 내리막 상태에 따른 노면의 기울기는 -40°인 것을 특징으로 하는 텃밭 관리기의 동력 부스터 장치.

The method of claim 1,
The slope of the road surface according to the flat state of the road surface is ±10°, the slope of the road surface according to the minimum ascent state of the road surface is +40°, and the slope of the road surface according to the maximum ascent state of the road surface is +60°, and the The power booster device of the garden manager, characterized in that the slope of the road surface according to the minimum downhill state of the road surface is -30°, and the slope of the road surface according to the maximum downhill state of the road surface is -40°.
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