KR102501634B1 - Diesel Electric Forklift Modification System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디젤 전동 지게차의 개조시스템을 동력시스템, 전력시스템, 유압시스템, 제어시스템 및 센서들로 구성하여 줌으로써, 기존의 디젤 지게차에서 배출되는 입자상물질(PM), 질소산화물(NOX), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있고, 배터리 모듈과 BMS(Battery Management System)가 일체형으로 결합된 배터리팩을 장착하여 줌으로써, 배터리팩의 전압, 전류, 온도의 상태를 배터리상태관리부에서 실시간 모니터링하여 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리잔량알림부를 통해 사용자에게 알려줄 수 있음은 물론 전력시스템의 고장을 진단할 수 있으며, 배터리팩에 충전, 방전시 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없앨 수 있는 셀 밸런스부와, 전지를 안전하게 오래도록 사용할 수 있도록 하는 보호회로부가 내장됨으로써, 배터리의 성능과 수명을 연장할 수 있고, 친환경성과 안전성이 뛰어난 리튬이온 또는 리튬인산철 배터리를 배터리팩의 형태로 사용함으로써, 설치가 용이하며, 유압시스템의 구성 중 리프트 레버 센서의 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 줌으로써, 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절할 수 있고, 유압시스템의 구성 중 틸트/사이드시프트 레버 센서의 레버 조작용 스위치를 자동 또는 수동으로 사용함으로써, 작업자(사용자)의 편의성을 부여할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템에 관한 기술이다.The present invention consists of a power system, a power system, a hydraulic system, a control system and sensors for a retrofitting system of a diesel electric forklift, thereby reducing particulate matter (PM), nitrogen oxides (NO X ), and carbon monoxide emitted from conventional diesel forklifts. It can reduce the emission of air pollutants such as (CO), and by installing a battery pack in which a battery module and BMS (Battery Management System) are integrally combined, the state of the battery pack's voltage, current, and temperature is displayed The management unit monitors in real time and when the remaining battery level drops below a certain level, the user can be informed through the remaining battery level notification unit, as well as to diagnose power system failures, and to prevent overcharging of unit cells during charging and discharging of the battery pack. A cell balance unit that can eliminate voltage deviation between cells and a protection circuit that allows the battery to be used safely for a long time are built-in, so the performance and lifespan of the battery can be extended, and lithium ion or lithium iron phosphate with excellent eco-friendliness and safety By using the battery in the form of a battery pack, it is easy to install, and by attaching a magnet and hall sensor to the lift lever of the lift lever sensor among the configuration of the hydraulic system, the hydraulic motor rpm is determined according to the operation amount of the lever to ascend and descend. It is a technology related to a diesel electric forklift retrofitting system that can adjust the speed and provide convenience to operators (users) by automatically or manually using the switch for operating the lever of the tilt/sideshift lever sensor during the configuration of the hydraulic system. .
종래의 DPF, LPG, 엔진교체, 조기폐차와 관련하여 수도권 대기환경 개선에 관한 특별법과, 하이브리드 차량과 전기자동차와 관련한 친환경 차량의 확대 보급 등의 지속적인 대기질의 개선 노력으로 2004년부터 2012년까지 미세먼지 농도는 감소추세를 보이고 있었으나, 이후에는 개선의 정도가 미미한 실정인데, 특히, 초미세먼지의 전구물질인 질소산화물의 개선 효과는 더욱 미흡한 상태이다.From 2004 to 2012, due to continuous efforts to improve air quality, such as the Special Act on Air Quality Improvement in the Metropolitan Area in relation to conventional DPF, LPG, engine replacement, and early scrapping, and the expansion of eco-friendly vehicles related to hybrid vehicles and electric vehicles, The dust concentration showed a decreasing trend, but after that, the degree of improvement is insignificant. In particular, the improvement effect of nitrogen oxide, a precursor of ultrafine dust, is more insufficient.
건설기계는 일반자동차의 약 2%에 해당하는 50만대 정도로 대수는 적지만, 대형화 및 노후화로 인한 대기오염 기여율이 2%로 높아 저공해 조치가 필요한 상태이다.Although the number of construction machinery is small at around 500,000 units, which is about 2% of general vehicles, the air pollution contribution rate due to large size and aging is high at 2%, so low-emission measures are required.
한편, 도 1에 도시한 바와 같은 기존의 디젤 지게차에서 전동 지게차로 개조할 경우에는 엔진, 변속기, 연료시스템, 냉각시스템, 흡배기 시스템, 컨트롤러(제어기)(ECU)를 탈거해야 한다.On the other hand, when converting a conventional diesel forklift to an electric forklift as shown in FIG. 1, the engine, transmission, fuel system, cooling system, intake and exhaust system, and controller (controller) (ECU) must be removed.
상술한 도 1과 같은 기존의 디젤 지게차로는 대기오염물질을 저감한다는 환경적인 측면과 경제적인 측면 모두를 해결할 수 없는 것이다.Existing diesel forklifts as shown in FIG. 1 described above cannot solve both the environmental and economic aspects of reducing air pollutants.
또한, 기존의 개조된 디젤 지게차에서는 배터리팩의 전압, 전류, 온도의 상태를 배터리상태관리부에서 실시간 모니터링하여 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리잔량알림부를 통해 사용자에게 알려줄 수 있음은 물론 전력시스템의 고장을 진단할 수 있고, 배터리팩에 충전, 방전시 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없앨 수 있는 셀 밸런스부와, 전지를 안전하게 오래도록 사용할 수 있도록 하는 보호회로부를 내장하여 배터리의 성능과 수명을 연장할 수 있으며, 친환경성과 안전성이 뛰어난 리튬이온 또는 리튬인산철 배터리를 배터리팩의 형태로 사용하므로 설치가 용이하며, 유압시스템의 구성 중 리프트 레버 센서의 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 주므로 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절할 수 있는 시스템이 없는 상태이다.In addition, in the existing modified diesel forklift, the voltage, current, and temperature of the battery pack can be monitored in real time by the battery condition management unit, and when the remaining battery level drops below a certain level, the user can be notified through the remaining battery level notification unit. A cell balance unit that can diagnose system failures, prevent overcharging of unit cells during charging and discharging of the battery pack and eliminate voltage deviations between cells, and a protection circuit unit that allows batteries to be used safely for a long time. It can extend the performance and lifespan of the machine, and it is easy to install because it uses lithium-ion or lithium iron phosphate batteries with excellent eco-friendliness and safety in the form of a battery pack. Since the sensor is installed, there is no system that can adjust the rising and falling speed by determining the hydraulic motor rpm according to the operation amount of the lever.
그러므로 디젤 전동 지게차의 개조시스템을 동력시스템, 전력시스템, 유압시스템, 제어시스템 및 센서들로 구성하여 기존의 디젤 지게차에서 배출되는 입자상물질(PM), 질소산화물(NOX), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있고, 배터리 모듈과 BMS(Battery Management System)가 일체형으로 결합된 배터리팩을 장착하여 주므로 배터리팩의 전압, 전류, 온도의 상태를 배터리상태관리부에서 실시간 모니터링하여 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리잔량알림부를 통해 사용자에게 알려줄 수 있음은 물론 전력시스템의 고장을 진단할 수 있으며, 배터리팩에 충전, 방전시 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없앨 수 있는 셀 밸런스부와, 전지를 안전하게 오래도록 사용할 수 있도록 하는 보호회로부가 내장되므로 배터리의 성능과 수명을 연장할 수 있고, 친환경성과 안전성이 뛰어난 리튬이온 또는 리튬인산철 배터리를 배터리팩의 형태로 사용하여 설치가 용이하며, 유압시스템의 구성 중 리프트 레버 센서의 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 주어 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절할 수 있고, 유압시스템의 구성 중 틸트/사이드시프트 레버 센서의 레버 조작용 스위치를 자동 또는 수동으로 사용하므로 작업자(사용자)의 편의성을 부여할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, the modification system of diesel electric forklift is composed of power system, power system, hydraulic system, control system and sensors to reduce particulate matter (PM), nitrogen oxides ( NOx ), carbon monoxide (CO) and It can reduce the emission of the same air pollutants, and since the battery module and BMS (Battery Management System) are installed in an integrated battery pack, the battery condition management department monitors the battery pack's voltage, current, and temperature in real time. When the remaining battery level falls below a certain level, the user can be notified through the remaining battery level notification unit, as well as power system failures can be diagnosed. Since the cell balance part that can eliminate the battery and the protection circuit part that allows the battery to be safely used for a long time are built-in, the performance and lifespan of the battery can be extended. It is easy to install by using it as a hydraulic system, and by attaching a magnet and hall sensor to the lift lever of the lift lever sensor among the configuration of the hydraulic system, the hydraulic motor rpm can be determined according to the amount of operation of the lever to adjust the rising and falling speed, and the hydraulic system The development of a diesel electric forklift retrofitting system that can provide convenience to operators (users) is urgently required because the switch for operating the lever of the tilt/sideshift lever sensor is automatically or manually used.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 디젤 전동 지게차의 개조시스템을 동력시스템, 전력시스템, 유압시스템, 제어시스템 및 센서들로 구성하여 줌으로써, 기존의 디젤 지게차에서 배출되는 입자상물질(PM), 질소산화물(NOX), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was conceived to solve the above problems, and the modification system of a diesel electric forklift is composed of a power system, a power system, a hydraulic system, a control system and sensors, thereby reducing the particle size discharged from the existing diesel forklift. Its purpose is to provide a diesel electric forklift retrofitting system that can reduce emissions of air pollutants such as PM, nitrogen oxides (NO X ), and carbon monoxide (CO).
본 발명의 다른 목적은 배터리 모듈과 BMS(Battery Management System)가 일체형으로 결합된 배터리팩을 장착하여 줌으로써, 배터리팩의 전압, 전류, 온도의 상태를 배터리상태관리부에서 실시간 모니터링하여 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리잔량알림부를 통해 사용자에게 알려줄 수 있음은 물론 전력시스템의 고장을 진단할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to mount a battery pack in which a battery module and a BMS (Battery Management System) are integrally combined, so that the battery condition management unit monitors the state of voltage, current, and temperature of the battery pack in real time so that the remaining amount of the battery is constant. An object of the present invention is to provide a diesel electric forklift retrofitting system capable of notifying the user through a battery remaining amount notification unit when the battery level falls below the level and diagnosing a failure of the power system.
본 발명의 다른 목적은 배터리팩에 충전, 방전시 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없앨 수 있는 셀 밸런스부와, 전지를 안전하게 오래도록 사용할 수 있도록 하는 보호회로부가 내장됨으로써, 배터리의 성능과 수명을 연장할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to prevent overcharging of unit cells during charging and discharging in a battery pack and to eliminate voltage deviation between cells and a protection circuit unit to safely use the battery for a long time, thereby improving the performance of the battery. It is to provide a diesel electric forklift retrofitting system that can extend the life of the forklift.
본 발명의 다른 목적은 친환경성과 안전성이 뛰어난 리튬이온 또는 리튬인산철 배터리를 배터리팩의 형태로 사용함으로써, 설치가 용이한 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a diesel electric forklift retrofitting system that is easy to install by using a lithium ion or lithium iron phosphate battery with excellent eco-friendliness and safety in the form of a battery pack.
본 발명의 다른 목적은 유압시스템의 구성 중 리프트 레버 센서의 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 줌으로써, 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to mount a magnet and a Hall sensor on the lift lever of the lift lever sensor among the configuration of the hydraulic system, thereby determining the hydraulic motor rpm according to the amount of operation of the lever to adjust the lifting and lowering speed. Modification of a diesel electric forklift to provide the system.
본 발명의 다른 목적은 유압시스템의 구성 중 틸트/사이드시프트 레버 센서의 레버 조작용 스위치를 자동 또는 수동으로 사용함으로써, 작업자(사용자)의 편의성을 부여할 수 있는 디젤 전동 지게차 개조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a diesel electric forklift retrofitting system that can provide convenience to operators (users) by automatically or manually using a switch for operating a lever of a tilt/sideshift lever sensor during configuration of a hydraulic system. .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템은 모터 컨트롤러와, 드라이브 모터와, 유압모터와, DC/DC 컨버터에 전원을 공급하는 기능을 갖는 배터리와, 상기 배터리로부터 전원이 공급받고 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 충/방전 관리, 셀 밸런싱으로 성능 및 수명 확보와, 잔존 용량과, 고장 진단을 하는 기능을 갖는 배터리관리시스템(BMS)과, 지게차의 Key-On/Off시 배터리와 모터 컨트롤러 간의 전원을 계폐하는 기능을 갖는 컨텍터와, 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 가능을 갖는 퓨즈와, 배터리의 전압을 저전압로 변경하여 차량의 저전압시스템에 전원을 공급하는 기능을 갖는 DC/DC 컨버터를 포함하는 전력시스템(B)과; 드라이브 모터에 연결되며, 전자식 주차 브레이크를 사용하여 스위치에 의한 작동 또는 Key-off시 주차 브레이크가 작동되게 하는 기능을 갖는 주차 브레이크와, 상기 주차 브레이크와 모터 컨트롤러에 의해 연결되며, 모터 컨트롤러의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되도록 기존의 엔진 역할을 수행하는 기능을 갖는 드라이브 모터와, 상기 드라이브 모터가 구동되면 기존의 변속기와 같은 구동축에 힘을 전달하여 드라이브 액슬로 힘을 전달하는 기능을 갖는 감속기를 포함하는 동력시스템(A)과; 디젤 전동 지게차의 전진, 후진 스위치가 작동되고 악셀 페달을 밟으면 드라이브 모터가 구동되도록 제어하고, 컨트롤 레버 조작에 따라 리프트 센서의 신호와, 브레이크 센서에 의해 브레이크 페달 작동을 감지하여 모터 컨트롤러로 전송하는 신호와, 스티어링 센서의 신호를 받아 일정 각도 이상 회전시 드라이브 모터의 최고속도를 제한하는 기능과, 상기 브레이크 센서의 신호에 의해 드라이브 모터를 정지시키며, 유압모터를 작동하여 브레이크 오일을 공급하는 기능을 갖는 모터 컨트롤러를 포함하는 제어시스템(D)과; 상기 모터 컨트롤러의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되면 기존의 변속기와 연결되어 있던 유압펌프를 구동되도록 하는 기능을 갖는 유압모터와, 상기 유압모터의 작동 제어를 위해 리프트 레버 조작량의 감지를 위해 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절하여 모터 컨트롤러로 전달하는 기능을 갖는 리프트레버 센서와, 지게차의 마스트 기능 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치를 사용하여 자동 또는 수동으로 작동 여부를 감지하는 기능을 갖는 틸트/사이드시프트 레버 센서를 포함하는 유압시스템(C); 을 포함함을 특징으로 한다.A diesel electric forklift retrofitting system according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object includes a battery having a function of supplying power to a motor controller, a drive motor, a hydraulic motor, and a DC/DC converter, and the battery A battery management system (BMS) that receives power from and monitors the voltage, current, and temperature of the battery pack to manage charge/discharge, secure performance and lifespan through cell balancing, and diagnose remaining capacity and failure, and a forklift A contactor with a function to close the power between the battery and the motor controller during Key-On/Off, a fuse with the ability to prevent excessive current from flowing, and a low voltage system of the vehicle by changing the voltage of the battery to a low voltage. a power system (B) including a DC/DC converter having a function of supplying power; It is connected to the drive motor, and a parking brake having a function of activating the parking brake when operated by a switch or key-off using an electronic parking brake, and is connected by the parking brake and a motor controller, and is controlled by the motor controller. A drive motor having a function of performing the role of an existing engine so that a diesel electric forklift is driven by a drive motor, and a reducer having a function of transmitting power to a drive axle by transmitting force to a drive shaft like a conventional transmission when the drive motor is driven A power system (A) comprising; When the forward and reverse switches of the diesel electric forklift are operated and the accelerator pedal is pressed, the drive motor is controlled to operate, and the signal from the lift sensor is detected by the operation of the control lever and the brake pedal operation is detected by the brake sensor and transmitted to the motor controller. And, a function of receiving a signal from the steering sensor to limit the maximum speed of the drive motor when it rotates at a certain angle or more, and a function of stopping the drive motor by the signal of the brake sensor and supplying brake oil by operating the hydraulic motor. A control system (D) including a motor controller; When the diesel electric forklift is driven under the control of the motor controller, a hydraulic motor having a function of driving a hydraulic pump connected to an existing transmission, and a lift lever for detecting the operation amount of the lift lever to control the operation of the hydraulic motor A lift lever sensor with a function of determining the rpm of the hydraulic motor according to the amount of operation of the lever by installing a magnet and a hall sensor on the lift lever and transmitting the control to the motor controller by controlling the speed of the lift and lowering, and the lever that detects the operation of the mast function lever of the forklift A hydraulic system (C) including a tilt/sideshift lever sensor having a function of automatically or manually detecting whether an operating switch is operated; It is characterized by including.
상기 본 발명에 있어서, 상기 배터리관리시스템(BMS)은 배터리로부터 전원을 공급받으며, 충전 보호기능, 과전류 보호기능, 과방전 보호기능, 단락 보호기능을 수행하는 회로가 내장되어 배터리를 안전하게 사용하게 하는 보호회로부와, 배터리의 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없애주는 셀 밸런스부와, 배터리의 전압, 전류, 온도, 이상 상태를 관리하는 배터리상태관리부와, 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리 잔량을 사용자에게 알려주는 배터리잔량알림부를 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the battery management system (BMS) is supplied with power from a battery, and has a built-in circuit that performs a charge protection function, an overcurrent protection function, an overdischarge protection function, and a short circuit protection function to safely use the battery A protection circuit unit, a cell balance unit that eliminates voltage deviations between cells while preventing overcharging of unit cells of the battery, a battery condition management unit that manages voltage, current, temperature, and abnormal conditions of the battery, and the remaining battery is below a certain level If it goes down to , it is characterized in that it includes a battery remaining amount notification unit for notifying the user of the remaining battery amount.
상기 본 발명에 있어서, 상기 차량의 저전압시스템은 작업등, 전조등, 후미등, 백부져에 적용되는 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the low voltage system of the vehicle is characterized in that it is applied to a work light, a head light, a tail light, and a white buzzer.
상기 본 발명에 있어서, 상기 배터리는 리튬이온 또는 리튬인산철인 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the battery is characterized in that it comprises a lithium ion or lithium iron phosphate.
상기 본 발명에 있어서, 상기 드라이브 모터는 개조대상 지게차의 공차중량, 적재중량, 휠 사이즈 관련 사양 및 요구되는 성능인 최고속도, 토크, 등판성능, 견인력에 따라 드라이브 모터의 사양을 선정하며, 출력은 10 ~ 25kW인 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the drive motor selects the specifications of the drive motor according to the specifications related to the empty vehicle weight, loading weight, and wheel size of the forklift to be remodeled, and the maximum speed, torque, climbing performance, and traction force, which are required performances, and the output is It is characterized by including that of 10 to 25 kW.
상기 본 발명에 있어서, 상기 유압모터는 변속기에 장착되어 작동하던 유압펌프를 구동하기 위해 장착하며, 지게차의 적재능력에 따라 3톤급 이하의 소형 지게차에서 15 ~ 35 kW로 선정하는 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the hydraulic motor is mounted to drive a hydraulic pump that has been installed and operated in a transmission, and selects 15 to 35 kW in a small forklift of 3 tons or less according to the loading capacity of the forklift. to be
상기 본 발명에 있어서, 상기 틸트/사이드시프트 레버 센서에서, 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치는 리미트 스위치 또는 푸쉬 스위치이며, 상기 리미트 스위치는 컨트롤밸브 상단에 장착하고, 푸쉬 스위치는 레버 핸들에 장착되는 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, in the tilt / side shift lever sensor, the switch for lever operation that detects the operation of the lever is a limit switch or a push switch, the limit switch is mounted on the top of the control valve, and the push switch is on the lever handle It is characterized by including being mounted.
상기 본 발명에 있어서, 상기 감속기의 경우, OEM 전동지게차는 주행축 디퍼런셜 기어에 직결되므로 감속기가 없고, 디젤 지게차를 전동으로 개조함에 따라 차동기어의 감속비, 타이어 직경에 따라 개조 전과 동등수준의 주행속도를 확보를 위한 감속비를 1 ~ 3으로 선정하는 것을 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, in the case of the speed reducer, since the OEM electric forklift truck is directly connected to the differential gear of the driving shaft, there is no speed reducer, and as the diesel forklift is converted into an electric motor, the driving speed is equivalent to that before modification according to the reduction ratio of the differential gear and the tire diameter. It is characterized by including selecting a reduction ratio of 1 to 3 to secure.
상술한 바와 같이, 본 발명인 디젤 전동 지게차 개조시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.As described above, the diesel electric forklift retrofitting system of the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명은 디젤 전동 지게차의 개조시스템을 동력시스템, 전력시스템, 유압시스템, 제어시스템 및 센서들로 구성하여 줌으로써, 기존의 디젤 지게차에서 배출되는 입자상물질(PM), 질소산화물(NOX), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있다.First, the present invention consists of a power system, a power system, a hydraulic system, a control system, and a sensor for a retrofit system of a diesel electric forklift, thereby reducing particulate matter (PM) and nitrogen oxides ( NOx ) emitted from an existing diesel forklift. , it can reduce the emission of air pollutants such as carbon monoxide (CO).
둘째, 본 발명은 배터리 모듈과 BMS(Battery Management System)가 일체형으로 결합된 배터리팩을 장착하여 줌으로써, 배터리팩의 전압, 전류, 온도의 상태를 배터리상태관리부에서 실시간 모니터링하여 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리잔량알림부를 통해 사용자에게 알려줄 수 있음은 물론 전력시스템의 고장을 진단할 수 있다.Second, the present invention provides a battery pack in which a battery module and a BMS (Battery Management System) are integrally combined, so that the battery condition management unit monitors the state of voltage, current, and temperature of the battery pack in real time so that the remaining battery level is at a certain level. If it goes below, not only can the user be notified through the battery remaining amount notification unit, but also a failure of the power system can be diagnosed.
셋째, 본 발명은 배터리팩에 충전, 방전시 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없앨 수 있는 셀 밸런스부와, 전지를 안전하게 오래도록 사용할 수 있도록 하는 보호회로부가 내장됨으로써, 배터리의 성능과 수명을 연장할 수 있다.Third, the present invention has a cell balance unit that can eliminate voltage deviation between cells while preventing overcharging of unit cells during charging and discharging of the battery pack, and a protection circuit unit that allows the battery to be safely used for a long time. can prolong life.
넷째, 본 발명은 친환경성과 안전성이 뛰어난 리튬이온 또는 리튬인산철 배터리를 배터리팩의 형태로 사용함으로써, 설치가 용이하다.Fourth, the present invention is easy to install by using a lithium ion or lithium iron phosphate battery with excellent eco-friendliness and safety in the form of a battery pack.
다섯째, 본 발명은 유압시스템의 구성 중 리프트 레버 센서의 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 줌으로써, 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절할 수 있다.Fifth, according to the present invention, by attaching a magnet and a Hall sensor to the lift lever of the lift lever sensor among the configuration of the hydraulic system, the hydraulic motor rpm can be determined according to the operation amount of the lever to adjust the rising and falling speed.
여섯째, 본 발명은 유압시스템의 구성 중 틸트/사이드시프트 레버 센서의 레버 조작용 스위치를 자동 또는 수동으로 사용함으로써, 작업자(사용자)의 편의성을 부여할 수 있다.Sixth, according to the present invention, operator's (user's) convenience can be provided by automatically or manually using the switch for operating the lever of the tilt/sideshift lever sensor during configuration of the hydraulic system.
도 1은 기존의 디젤 지게차의 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템의 구성 중 전력시스템에서 BMS(Battery Management System)의 세부 구성을 나타낸 도면.1 is a view shown to explain the configuration of a conventional diesel forklift.
2 is a view showing the configuration of a diesel electric forklift retrofitting system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a detailed configuration of a BMS (Battery Management System) in a power system among configurations of a diesel electric forklift retrofitting system according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 디젤 전동 지게차 개조시스템을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, looking at preferred embodiments of the present invention together with the accompanying drawings, the detailed description of the known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Descriptions will be omitted, and the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator, so the definition is the present invention, which describes the diesel electric forklift retrofitting system. It should be decided based on the contents throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a diesel electric forklift retrofitting system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 전동 지게차 개조시스템의 구성 중 전력시스템에서 BMS(Battery Management System)의 세부 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of a diesel electric forklift retrofit system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a BMS (Battery Management System) in the power system of the diesel electric forklift retrofit system according to an embodiment of the present invention. ) is a diagram showing the detailed configuration of.
본 발명인 디젤 전동 지게차 개조시스템은 동력시스템(A), 전력시스템(B), 유압시스템(C), 제어시스템(D), 악셀 페달(10), 전진, 후진 스위치(11), 배터리(20), BMS(21), 보호회로부(21-1), 셀 밸런스부(21-2), 배터리상태관리부(21-3), 배터리잔량알림부(21-4), 컨텍터(22), 퓨즈(23), DC/DC 컨버터(30), 저전압시스템(40), 모터 컨트롤러(50), 주차 브레이크(60), 드라이브 모터(70), 감속기(80), 드라이브 액슬(81), 유압모터(90), 유압펌프(91), 리프트(레버) 센서(100), 브레이크 센서(110), 스티어링 센서(120), 틸트/사이드시프트 레버 센서(130) 등으로 구성된다.The diesel electric forklift retrofitting system of the present invention includes a power system (A), a power system (B), a hydraulic system (C), a control system (D), an accelerator pedal (10), a forward and reverse switch (11), and a battery (20). , BMS (21), protection circuit unit (21-1), cell balance unit (21-2), battery state management unit (21-3), battery level notification unit (21-4), contactor (22), fuse ( 23), DC/DC converter (30), low voltage system (40), motor controller (50), parking brake (60), drive motor (70), reducer (80), drive axle (81), hydraulic motor (90) ), a
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 디젤 전동 지게차 개조시스템은 모터 컨트롤러(50)와, 드라이브 모터(70)와, 유압모터(90)와, DC/DC 컨버터(30)에 전원을 공급하는 기능을 갖는 배터리(20)와, 상기 배터리(20)로부터 전원이 공급받고 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 충/방전 관리, 셀 밸런싱으로 성능 및 수명 확보와, 잔존 용량과, 고장 진단을 하는 기능을 갖는 배터리관리시스템(BMS)(21)과, 지게차의 Key-On/Off시 배터리(20)와 모터 컨트롤러(50) 간의 전원을 계폐하는 기능을 갖는 컨텍터(22)와, 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 가능을 갖는 퓨즈(23)와, 배터리(20)의 전압을 저전압으로 변경하여 차량의 저전압시스템(40)에 전원을 공급하는 기능을 갖는 DC/DC 컨버터(30)를 포함하는 전력시스템(B)과; 드라이브 모터(70)에 연결되며, 전자식 주차 브레이크(60)를 사용하여 스위치에 의한 작동 또는 Key-off시 주차 브레이크(60)가 작동되게 하는 기능을 갖는 주차 브레이크(60)와, 상기 주차 브레이크(60)와 모터 컨트롤러(50)에 의해 연결되며, 모터 컨트롤러(50)의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되도록 기존의 엔진 역할을 수행하는 기능을 갖는 드라이브 모터(70)와, 상기 드라이브 모터(70)가 구동되면 기존의 변속기와 같은 구동축에 힘을 전달하여 드라이브 액슬(81)로 힘을 전달하는 기능을 갖는 감속기(80)를 포함하는 동력시스템(A)과; 디젤 전동 지게차의 전진, 후진 스위치(11)가 작동되고 악셀 페달(10)을 밟으면 드라이브 모터(70)가 구동되도록 제어하고, 컨트롤 레버 조작에 따라 리프트 센서(100)의 신호와, 브레이크 센서(110)에 의해 브레이크 페달 작동을 감지하여 모터 컨트롤러(50)로 전송하는 신호와, 일정 각도 이상 회전시 드라이브 모터(70)의 최고속도를 제한하는 스티어링 센서(120)의 신호를 받아 유압모터(90)가 구동되도록 제어하는 기능과, 상기 브레이크 센서(110)의 신호에 의해 드라이브 모터(70)를 정지시키며, 유압모터(90)를 작동하여 브레이크 오일을 공급하는 기능을 갖는 모터 컨트롤러(50)를 포함하는 제어시스템(D)과; 상기 모터 컨트롤러(50)의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되면 기존의 변속기와 연결되어 있던 유압펌프(91)를 구동되도록 하는 기능을 갖는 유압모터(90)와, 상기 유압모터(90)의 작동 제어를 위해 리프트 레버 조작량의 감지를 위해 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 레버의 조작량에 따라 유압모터(90) rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절하여 모터 컨트롤러(50)로 전달하는 기능을 갖는 리프트(레버) 센서(100)와, 지게차의 마스트 기능 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치를 사용하여 자동 또는 수동으로 작동 여부를 감지하는 기능을 갖는 틸트/사이드시프트 레버 센서(130)를 포함하는 유압시스템(C); 을 구비한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the diesel electric forklift retrofitting system of the present invention supplies power to a
상기 본 발명인 디젤 전동 지게차 개조시스템 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.The function of each technical means constituting the diesel electric forklift retrofitting system of the present invention will be described as follows.
상기 전력시스템(B)은 모터 컨트롤러(50)와, 드라이브 모터(70)와, 유압모터(90)와, DC/DC 컨버터(30)에 전원을 공급하는 기능을 갖는 배터리(20)와, 상기 배터리(20)로부터 전원이 공급받고 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 충/방전 관리, 셀 밸런싱으로 성능 및 수명 확보와, 잔존 용량과, 고장 진단을 하는 기능을 갖는 배터리관리시스템(BMS)(21)과, 지게차의 Key-On/Off시 배터리(20)와 모터 컨트롤러(50) 간의 전원을 계폐하는 기능을 갖는 컨텍터(22)와, 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 가능을 갖는 퓨즈(23)와, 배터리(20)의 전압을 저전압으로 변경하여 차량의 저전압시스템(40)에 전원을 공급하는 기능을 갖는 DC/DC 컨버터(30)를 포함하는 것이다.The power system (B) includes a battery 20 having a function of supplying power to a
여기서, 상기 배터리(20)는 리튬이온 또는 리튬인산철이며, 이외에도 신품 리튬이온, 납산을 사용해도 무방할 것이고, 개조대상인 디젤지게차의 내부 공간에 따라 용량을 최대로 확보할 수 있도록 조향축 및 컨트롤밸브 간섭을 고려하여 형상을 설계하는 것이다.Here, the battery 20 is lithium ion or lithium iron phosphate, and a new lithium ion or lead acid may be used in addition to the steering shaft and control to maximize the capacity according to the internal space of the diesel forklift to be remodeled. It is to design the shape considering the valve interference.
상기 컨텍터(22)와 퓨즈(23)는 부하운전시 최대 전류를 고려하여 400 ~ 800A가 허용범위인 것이다.For the
또한, 상기 배터리관리시스템(BMS: battery monitoring system)(21)은 여러 개의 전지를 직렬 또는 병렬로 묶어 사용할 때, 각 개별 전지의 전압, 온도, 내부저항을 표시해주는 장치를 넘어서, 배터리의 모니터링과, 보호회로부(21-1), 셀 밸런스부(21-2), 배터리상태관리부(21-3), 배터리잔량알림부(21-4)를 포함하는 것이다.In addition, the battery monitoring system (BMS) 21 goes beyond a device that displays the voltage, temperature, and internal resistance of each individual battery when a plurality of batteries are used in series or parallel, and monitors and monitors the battery. , a protection circuit unit 21-1, a cell balance unit 21-2, a battery state management unit 21-3, and a battery remaining amount notification unit 21-4.
상기 보호회로부(21-1)는 상기 배터리(20)로부터 전원을 공급받으며, 과충전 보호기능, 과전류 보호기능, 과방전 보호기능, 단락 보호기능을 수행하는 회로가 내장되어 배터리를 안전하게 사용하게 하는 것이다.The protection circuit unit 21-1 receives power from the battery 20, and has a built-in circuit that performs overcharge protection function, overcurrent protection function, overdischarge protection function, and short circuit protection function, so that the battery can be used safely. .
또한, 상기 보호회로부(21-1)는 보호회로모듈을 포함하는데, 상기 보호회로모듈(Protection Circuit Module)은 전지를 안전하게 오래도록 사용 할 수 있게 하는 안전장치로서, 전지의 사용시에 항상 같이 사용해야 하는 필수회로이다. 상기 보호회로모듈이 필요한 이유는 리튬이온전지 및 리튬폴리머전지는 최적의 성능을 유지하기 위해 서는 과충전(過充電) 및 과방전(過放電)으로부터 보호되어야 하는데, 셀(Cell)당 충전전압이 최대허용전압을 넘을 경우에는 전해질이 분해되어 가스가 발생하게 되거나, 안전밸브에 압력을 가하므로 셀 간의 압력을 높이는 원인이 된다. 그 결과 셀에서 전해질이 누출하게 되는 것이다. 즉, 폭발의 위험성을 유발하는 원인이 된다. 반면에, 배터리를 과방전시킬 경우에는 음극이 파손되어 배터리의 성능을 저하시킨다. 리튬이온 2차 전지의 위험성을 예방하기 위하여 결과적으로 다음과 같은 기능을 가진 보호회로모듈이 필요한 것이다. 즉, 과충전 보호기능(Overcharge Protection), 과방전 보호기능(Overdischarge Protection), 과전류 보호기능(Overcurrent Protection), 단락 보호기능(Short-circuit Protection)인 것이다.In addition, the protection circuit unit 21-1 includes a protection circuit module, and the protection circuit module is a safety device that allows the battery to be used safely for a long time, and is essential to always use together when using the battery. it is a circuit The reason why the protection circuit module is needed is that lithium ion batteries and lithium polymer batteries need to be protected from overcharge and overdischarge in order to maintain optimal performance. If the allowable voltage is exceeded, the electrolyte is decomposed and gas is generated, or pressure is applied to the safety valve, thereby increasing the pressure between the cells. As a result, electrolyte leaks from the cell. That is, it becomes a cause of causing the risk of explosion. On the other hand, when the battery is over-discharged, the negative electrode is damaged and the performance of the battery is deteriorated. In order to prevent the danger of the lithium ion secondary battery, as a result, a protection circuit module having the following functions is required. That is, overcharge protection, overdischarge protection, overcurrent protection, and short-circuit protection.
상기 과충전 보호 기능은 외부로부터 입력되는 충전전압 및 전류로 인하여 배터리 전압이 상승하면 전지전압을 검출하여 모듈에 설정된 과 충전전압 이상으로 전지가 충전되지 않도록 차단 및 해제하는 기능이고, 상기 과방전 보호기능은 외부로 소비되는 전류에 의하여 전지의 전압이 서서히 방전되면 전지전압을 검출하여 모듈에 설정된 과 방전전압 이하로 전지가 방전되지 않도록 차단 및 해제하는 기능이며, 상기 과전류보호기능은 외부의 단말기 또는 충전기의 이상 현상으로 충전 및 방전 전류가 모듈에 설정된 과전류 이상으로 충전 또는 방전되지 않도록 충전 및 방전 전류를 차단 및 해제하는 기능이고, 상기 단락 보호기능은 배터리의 외부에서 +, - 단자 단락(Short)시 배터리 용량의 20배정도의 전류가 순간적으로 흐르므로 이를 차단함으로써 사고를 방지하고 배터리를 보호하는 기능인 것이다.The overcharge protection function detects the battery voltage when the battery voltage rises due to the charging voltage and current input from the outside, and blocks and releases the battery so that the battery is not charged more than the overcharged voltage set in the module. The overdischarge protection function is a function that detects the battery voltage when the voltage of the battery is gradually discharged by the current consumed externally and blocks and releases the battery so that the battery is not discharged below the over-discharge voltage set in the module, and the overcurrent protection function is an external terminal or charger It is a function to block and release the charging and discharging current so that the charging and discharging current is not charged or discharged more than the overcurrent set in the module due to the abnormal phenomenon of Since a current of about 20 times the battery capacity flows instantaneously, it is a function to prevent accidents and protect the battery by blocking it.
상기 셀 밸런스부(21-2)는 배터리의 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없애주는 것이다.The cell balance unit 21-2 eliminates voltage deviation between cells while preventing overcharging of unit cells of the battery.
또한, 상기 셀 밸런스부(21-2)는 셀 밸런스 모듈을 포함하는데, 상기 셀 밸런스 모듈의 기능인 셀 밸런스(Cell balance)는 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없애는 과정으로서, 여러 개의 전지를 직렬로 혹은 병렬로 사용할 경우, 충전시 단 하나의 셀이라도 설정된 최고전압(약 3.8V) 이상으로 올라가면 충전 회로를 차단시키고 다른 셀에 비해 높은 전압을 가진 셀을 저항을 이용해 열을 발생시켜 소모시키므로 전압을 떨어뜨리고 이렇게 해서 셀들 사이의 전압 편차가 설정된 수치 이하로 떨어지게 만든 후 다시 충전을 시작하는 것이다. 이러한 과정이 충전 중에 계속 반복되는 것이다.In addition, the cell balance unit 21-2 includes a cell balance module. Cell balance, which is a function of the cell balance module, is a process of eliminating voltage deviation between cells while preventing overcharging of unit cells. When batteries are used in series or parallel, if even a single cell rises above the set maximum voltage (about 3.8V) during charging, the charging circuit is cut off and the cell with a higher voltage than other cells generates heat using a resistor. Because it consumes, the voltage drops, and after making the voltage deviation between the cells fall below the set value, charging starts again. This process is repeated continuously during charging.
상기 배터리상태관리부(21-3)는 배터리의 전압, 전류, 온도, 이상 상태를 관리하는 것이다.The battery condition management unit 21-3 manages voltage, current, temperature, and abnormal conditions of the battery.
상기 배터리잔량알림부(21-4)는 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리 잔량을 사용자에게 알려주는 것이다.The battery remaining amount notification unit 21-4 notifies the user of the remaining battery amount when the remaining amount of the battery falls below a certain level.
또한, 상기 차량의 저전압시스템(40)은 작업등, 전조등, 후미등, 백부져에 적용되는 것이다.In addition, the
상기 동력시스템(A)은 드라이브 모터(70)에 연결되며, 전자식 주차 브레이크(60)를 사용하여 스위치에 의한 작동 또는 Key-off시 주차 브레이크(60)가 작동되게 하는 기능을 갖는 주차 브레이크(60)와, 상기 주차 브레이크(60)와 모터 컨트롤러(50)에 의해 연결되며, 모터 컨트롤러(50)의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되도록 기존의 엔진 역할을 수행하는 기능을 갖는 드라이브 모터(70)와, 상기 드라이브 모터(70)가 구동되면 기존의 변속기와 같은 구동축에 힘을 전달하여 드라이브 액슬(81)로 힘을 전달하는 기능을 갖는 감속기(80)를 포함하는 것이다.The power system (A) is connected to the drive motor 70, and the parking brake 60 has a function of operating the parking brake 60 when operated by a switch or key-off using the electronic parking brake 60 ), connected by the parking brake 60 and the
여기서, 상기 드라이브 모터(70)는 개조대상 지게차의 공차중량, 적재중량, 휠 사이즈 관련 사양 및 요구되는 성능인 최고속도, 토크, 등판성능, 견인력에 따라 드라이브 모터의 사양을 선정하며, 출력은 10 ~ 25kW인 것이다.Here, the drive motor 70 selects the specifications of the drive motor according to the specifications related to the empty vehicle weight, loading weight, and wheel size of the forklift to be remodeled, and the maximum speed, torque, climbing performance, and traction force, and the output is 10 ~ 25 kW.
또한, 상기 감속기(80)의 경우, OEM 전동지게차는 주행축 디퍼런셜 기어에 직결되므로 감속기가 없고, 디젤 지게차를 전동으로 개조함에 따라 차동기어의 감속비, 타이어 직경에 따라 개조 전과 동등수준의 주행속도를 확보를 위한 감속비를 1 ~ 3으로 선정하는 것이다.In addition, in the case of the
상기 제어시스템(D)은 디젤 전동 지게차의 전진, 후진 스위치(11)가 작동되고 악셀 페달(10)을 밟으면 드라이브 모터(70)가 구동되도록 제어하고, 컨트롤 레버 조작에 따라 리프트 센서(100)의 신호와, 브레이크 센서(110)에 의해 브레이크 페달 작동을 감지하여 모터 컨트롤러(50)로 전송하는 신호와, 스티어링 센서(120)의 신호를 받아 일정 각도 이상 회전시 드라이브 모터(70)의 드라이브 모터(70)의 최고속도를 제한하는 기능과, 상기 브레이크 센서(110)의 신호에 의해 드라이브 모터(70)를 정지시키며, 유압모터(90)를 작동하여 브레이크 오일을 공급하는 기능을 갖는 모터 컨트롤러(50)를 포함하는 것이다.The control system (D) controls the drive motor 70 to be driven when the forward/
여기서, 상기 모터 컨트롤러(50)가 제어하는 인버터 모터는 배터리 DC 48V 또는 72V를 AC로 변환하여 모터 3상(U,V,W) 전류를 공급하는 것이다.Here, the inverter motor controlled by the
또한, 상기 모터 컨트롤러(50)는 드라이브 모터와 유압모터의 작동시 순간 최대전류에 따라 사양을 결정하는 것이다.In addition, the
상기 유압시스템(C)은 상기 모터 컨트롤러(50)의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되면 기존의 변속기와 연결되어 있던 유압펌프(91)를 구동되도록 하는 기능을 갖는 유압모터(90)와, 상기 유압모터(90)의 작동 제어를 위해 리프트 레버 조작량의 감지를 위해 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 레버의 조작량에 따라 유압모터(90) rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절하여 모터 컨트롤러(50)로 전달하는 기능을 갖는 리프트(레버) 센서(100)와, 지게차의 마스트 기능 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치를 사용하여 자동 또는 수동으로 작동 여부를 감지하는 기능을 갖는 틸트/사이드시프트 레버 센서(130)를 포함하는 것이다.The hydraulic system (C) includes a
여기서, 상기 유압모터(90)는 변속기에 장착되어 작동하던 유압펌프(91)를 구동하기 위해 장착하며, 지게차의 적재능력에 따라 3톤급 이하의 소형 지게차에서 15 ~ 35 kW로 선정하는 것이다.Here, the
또한, 상기 틸트/사이드시프트 레버 센서(130)에서, 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치는 리미트 스위치 또는 푸쉬 스위치인 것이다.In addition, in the tilt/sideshift lever sensor 130, the switch for lever manipulation that detects the manipulation of the lever is a limit switch or a push switch.
상기 리미트 스위치는 컨트롤밸브 상단에 장착하고, 푸쉬 스위치는 레버 핸들에 장착되는 것이다.The limit switch is mounted on the top of the control valve, and the push switch is mounted on the lever handle.
상술한 바와 같은, 디젤 전동 지게차 개조시스템은 디젤 지게차를 대체하여 환경적인 측면과 경제적인 측면을 모두 만족할 수 있는 디젤 전동 지게차에 적용할 수 있으므로 그 적용대상이 광범위하다.As described above, the diesel electric forklift retrofitting system can be applied to a diesel electric forklift that can satisfy both environmental and economical aspects by replacing the diesel forklift, so its application is wide.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다.Anyone skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above embodiments and that various modifications and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
A : 동력시스템 B : 전력시스템
C : 유압시스템 D : 제어시스템
10 : 악셀 페달 11 : 전진, 후진 스위치
20 : 배터리 21 : BMS
21-1 : 보호회로부 21-2 : 셀 밸런스부
21-3 : 배터리상태관리부 21-4 : 배터리잔량알림부
22 : 컨텍터 23 : 퓨즈
30 : DC/DC 컨버터 40 : 저전압시스템
50 : 모터 컨트롤러 60 : 주차 브레이크
70 : 드라이브 모터 80 : 감속기
81 : 드라이브 액슬 90 : 유압모터
91 : 유압펌프 100 : 리프트(레버) 센서
110 : 브레이크 센서 120 : 스티어링 센서
130 : 틸트/사이드시프트 레버 센서A: power system B: power system
C : Hydraulic system D : Control system
10: accelerator pedal 11: forward, reverse switch
20: battery 21: BMS
21-1: protection circuit part 21-2: cell balance part
21-3: Battery status management unit 21-4: Battery remaining amount notification unit
22: contactor 23: fuse
30: DC/DC converter 40: low voltage system
50: motor controller 60: parking brake
70: drive motor 80: reducer
81: drive axle 90: hydraulic motor
91: hydraulic pump 100: lift (lever) sensor
110: brake sensor 120: steering sensor
130: tilt/sideshift lever sensor
Claims (8)
모터 컨트롤러와, 드라이브 모터와, 유압모터와, DC/DC 컨버터에 전원을 공급하는 기능을 갖는 배터리와, 상기 배터리로부터 전원이 공급받고 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 충/방전 관리, 셀 밸런싱으로 성능 및 수명 확보와, 잔존 용량과, 고장 진단을 하는 기능을 갖는 배터리관리시스템(BMS)과, 지게차의 Key-On/Off시 배터리와 모터 컨트롤러 간의 전원을 계폐하는 기능을 갖는 컨텍터와, 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 가능을 갖는 퓨즈와, 배터리의 전압을 저전압으로 변경하여 차량의 저전압시스템에 전원을 공급하는 기능을 갖는 DC/DC 컨버터를 포함하는 전력시스템(B)과;
드라이브 모터에 연결되며, 전자식 주차 브레이크를 사용하여 스위치에 의한 작동 또는 Key-off시 주차 브레이크가 작동되게 하는 기능을 갖는 주차 브레이크와, 상기 주차 브레이크와 모터 컨트롤러에 의해 연결되며, 모터 컨트롤러의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되도록 기존의 엔진 역할을 수행하는 기능을 갖는 드라이브 모터와, 상기 드라이브 모터가 구동되면 기존의 변속기와 같은 구동축에 힘을 전달하여 드라이브 액슬로 힘을 전달하는 기능을 갖는 감속기를 포함하는 동력시스템(A)과;
디젤 전동 지게차의 전진, 후진 스위치가 작동되고 악셀 페달을 밟으면 드라이브 모터가 구동되도록 제어하고, 컨트롤 레버 조작에 따라 리프트 센서의 신호와, 브레이크 센서에 의해 브레이크 페달 작동을 감지하여 모터 컨트롤러로 전송하는 신호와, 스티어링 센서의 신호를 받아 일정 각도 이상 회전시 드라이브 모터의 최고속도를 제한하는 기능과, 상기 브레이크 센서의 신호에 의해 드라이브 모터를 정지시키며, 유압모터를 작동하여 브레이크 오일을 공급하는 기능을 갖는 모터 컨트롤러를 포함하는 제어시스템(D)과;
상기 모터 컨트롤러의 제어에 의해 디젤 전동 지게차가 구동되면 기존의 변속기와 연결되어 있던 유압펌프를 구동되도록 하는 기능을 갖는 유압모터와, 상기 유압모터의 작동 제어를 위해 리프트 레버 조작량의 감지를 위해 리프트 레버에 자석 및 홀센서를 장착하여 레버의 조작량에 따라 유압모터 rpm을 결정하여 상승, 하강 속도를 조절하여 모터 컨트롤러로 전달하는 기능을 갖는 리프트레버 센서와, 지게차의 마스트 기능 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치를 사용하여 자동 또는 수동으로 작동 여부를 감지하는 기능을 갖는 틸트/사이드시프트 레버 센서를 포함하는 유압시스템(C); 을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.In the diesel electric forklift retrofitting system,
A battery having a function of supplying power to a motor controller, a drive motor, a hydraulic motor, and a DC/DC converter, and charging/discharging management by receiving power from the battery and monitoring the voltage, current, and temperature of the battery pack, A battery management system (BMS) with functions of ensuring performance and lifespan with cell balancing, residual capacity, and fault diagnosis, and a contact that has a function of switching power between the battery and motor controller when the forklift is Key-On/Off. a power system (B) including a battery, a fuse having a possibility to prevent excessive current from flowing, and a DC/DC converter having a function of changing the voltage of the battery to a low voltage and supplying power to the low voltage system of the vehicle;
It is connected to the drive motor, and is connected by a parking brake and a motor controller that has a function of activating the parking brake when actuated by a switch or key-off using an electronic parking brake, and is connected by the motor controller to the control of the motor controller. A drive motor having a function of performing the role of a conventional engine so that a diesel electric forklift is driven by a drive motor, and a reducer having a function of transmitting force to a drive axle by transmitting force to a drive shaft like a conventional transmission when the drive motor is driven A power system (A) comprising;
When the forward/backward switch of the diesel electric forklift is operated and the accelerator pedal is pressed, the drive motor is controlled to operate, and the lift sensor signal according to the control lever operation and the brake pedal operation detected by the brake sensor are transmitted to the motor controller. And, a function of receiving a signal from the steering sensor and limiting the maximum speed of the drive motor when it rotates at a certain angle or more, and a function of stopping the drive motor by the signal of the brake sensor and supplying brake oil by operating the hydraulic motor. A control system (D) including a motor controller;
When the diesel electric forklift is driven under the control of the motor controller, a hydraulic motor having a function of driving a hydraulic pump connected to an existing transmission, and a lift lever for detecting a lift lever operation amount for operation control of the hydraulic motor A lift lever sensor having a function of determining the rpm of the hydraulic motor according to the amount of operation of the lever by installing a magnet and a hall sensor on the lever and adjusting the speed of the lift and lowering and transmitting it to the motor controller, and a lever that detects the operation of the mast function lever of the forklift A hydraulic system (C) including a tilt/sideshift lever sensor having a function of automatically or manually detecting whether an operation switch is operated; Diesel electric forklift retrofitting system comprising a.
상기 배터리관리시스템(BMS)은 배터리로부터 전원을 공급받으며, 충전 보호기능, 과전류 보호기능, 과방전 보호기능, 단락 보호기능을 수행하는 회로가 내장되어 배터리를 안전하게 사용하게 하는 보호회로부와, 배터리의 단위 셀의 과충전을 방지하면서 셀 간의 전압편차를 없애주는 셀 밸런스부와, 배터리의 전압, 전류, 온도, 이상 상태를 관리하는 배터리상태관리부와, 배터리의 잔량이 일정 수준 이하로 내려가면 배터리 잔량을 사용자에게 알려주는 배터리잔량알림부를 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
The battery management system (BMS) receives power from the battery, and has a built-in circuit that performs a charge protection function, an overcurrent protection function, an overdischarge protection function, and a short circuit protection function, and a protection circuit unit for safely using the battery, and a battery A cell balance unit that prevents overcharging of unit cells and eliminates voltage deviations between cells, a battery condition management unit that manages voltage, current, temperature, and abnormal conditions of the battery, and A diesel electric forklift retrofitting system comprising a battery level notification unit that informs the user.
상기 차량의 저전압시스템은 작업등, 전조등, 후미등, 백부져에 적용되는 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
The low-voltage system of the vehicle is a diesel electric forklift retrofitting system, characterized in that it is applied to work lights, headlights, tail lights, and white buzzers.
상기 배터리는 리튬이온 또는 리튬인산철인 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
The battery is a diesel electric forklift retrofitting system, characterized in that it comprises a lithium ion or lithium iron phosphate.
상기 드라이브 모터는 개조대상 지게차의 공차중량, 적재중량, 휠 사이즈 관련 사양 및 요구되는 성능인 최고속도, 토크, 등판성능, 견인력에 따라 드라이브 모터의 사양을 선정하며, 출력은 10 ~ 25kW인 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
For the drive motor, the specifications of the drive motor are selected according to the specifications related to the empty vehicle weight, loading weight, wheel size, and required performance of the forklift to be remodeled, such as maximum speed, torque, climbing performance, and traction, and the output includes 10 to 25 kW Diesel electric forklift retrofitting system, characterized in that.
상기 유압모터는 변속기에 장착되어 작동하던 유압펌프를 구동하기 위해 장착하며, 지게차의 적재능력에 따라 3톤급 이하의 소형 지게차에서 15 ~ 35 kW로 선정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
The hydraulic motor is installed to drive a hydraulic pump that has been installed and operated in a transmission, and is selected from 15 to 35 kW in a small forklift of 3 tons or less depending on the load capacity of the forklift. Diesel electric forklift modification, characterized in that system.
상기 틸트/사이드시프트 레버 센서에서, 레버의 조작을 감지하는 레버 조작용 스위치는 리미트 스위치 또는 푸쉬 스위치이며, 상기 리미트 스위치는 컨트롤밸브 상단에 장착하고, 푸쉬 스위치는 레버 핸들에 장착되는 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
In the tilt / side shift lever sensor, the switch for lever operation that detects the operation of the lever is a limit switch or a push switch, the limit switch is mounted on the top of the control valve, and the push switch is mounted on the lever handle. Characterized by diesel electric forklift retrofitting system.
상기 감속기의 경우, OEM 전동지게차는 주행축 디퍼런셜 기어에 직결되므로 감속기가 없고, 디젤 지게차를 전동으로 개조함에 따라 차동기어의 감속비, 타이어 직경에 따라 개조 전과 동등수준의 주행속도를 확보를 위한 감속비를 1 ~ 3으로 선정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 디젤 전동 지게차 개조시스템.According to claim 1,
In the case of the above reducer, since the OEM electric forklift truck is directly connected to the differential gear of the driving shaft, there is no reducer, and as the diesel forklift is converted to electric, the reduction ratio of the differential gear and the tire diameter are used to secure the same level of driving speed as before the modification. A diesel electric forklift retrofitting system comprising selecting 1 to 3.
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| GRNT | Written decision to grant |