KR102542736B1 - 전기추진선박 제어장치 - Google Patents
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Abstract
전기모터의 출력을 조절하는 전기추진선박 제어장치가 개시되어 있다.
이 개시된 전기추진선박 제어장치는 본체와; 본체에 설치되는 조작레버와; 조작레버에 의하여 회동 가능하게 본체 내에 설치되는 것으로, 소정 캠 프로파일을 가지는 구동유닛과; 조작레버에 의하여 구동유닛의 회동시 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴 조작을 수행하는 클러치 제어부; 및 조작레버에 의하여 구동유닛의 회동시, 전기모터의 출력을 전기적으로 제어하는 스로틀 제어부를 포함할 수 있다.
이 개시된 전기추진선박 제어장치는 본체와; 본체에 설치되는 조작레버와; 조작레버에 의하여 회동 가능하게 본체 내에 설치되는 것으로, 소정 캠 프로파일을 가지는 구동유닛과; 조작레버에 의하여 구동유닛의 회동시 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴 조작을 수행하는 클러치 제어부; 및 조작레버에 의하여 구동유닛의 회동시, 전기모터의 출력을 전기적으로 제어하는 스로틀 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 조작레버에 의하여 클러치 제어 및 추진력을 제어할 수 있도록 된 전기추진선박 제어장치에 관한 것으로서, 상세하게는 조작레버의 기계적 동작을 전기 신호로 변환할 수 있도록 된 전기추진선박 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 소형 선박은 동력원으로 엔진을 사용한다. 이 소형 선박은 운전석에 설치된 조작레버에 의하여 스로틀(throttle) 제어 및 클러치(clutch) 제어를 수행한다. 스로틀 제어는 엔진 회전수를 제어하는 것을 의미하고, 클러치 제어는 선박의 전진-중립-후진 전환 제어를 의미한다.
종래의 선박용 엔진 제어장치는 소정 캠 프로파일을 가지는 구동 디스크를 조작레버로 회전시키면, 중립 위치 전후의 소정 각도 범위에서는 클러치 암(clutch arm) 만이 움직인다. 이 경우 클러치 조작 케이블을 통하여 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴의 전환 조작이 이루어진다.
또한 조작레버에 의해 상기한 각도 범위를 넘어 구동 디스크가 회전되면, 스로틀 암(throttle arm) 만이 움직이게 되고, 스로틀 조작 케이블을 통해 엔진의 출력 조정이 이루어진다.
한편 환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(약칭: 친환경선박법)이 제정되고, 2020년 1월 1일자로 시행됨에 따라 공공기관 및 지방공기업의 경우 선박을 구입함에 있어서 환경친화적 선박을 의무적으로 구입하여야 한다. 또한 기존 엔진선박을 전기추진선박으로 개조할 필요성이 증대되고 있다.
전기추진선박의 경우는 동력원으로 엔진 대신 모터를 사용하며, 모터의 회전속도를 제어하기 위해서는 기계적 제어가 아닌 전기적 신호 제어가 요구된다.
도 1은 종래의 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 전기추진선박 제어장치는 본체(1)와, 이 본체(1)의 일 측에 설치되는 조작레버(3) 및 전기제어유닛(5)을 포함한다. 여기서 전기제어유닛(5)은 조작레버(3)가 설치되는 않는 본체(1)의 일 측에 돌출 형성된다. 이와 같이 구성된 종래의 전기추진선박 제어장치는 전기제어유닛(5)이 본체(1)의 일 측에 돌출 설치되어 있으므로, 조작레버(3)는 본체(1)의 타측에 설치될 수밖에 없다. 즉 전기추진선박 제어장치는 좌측 또는 우측 전용으로 제조되므로, 조작레버(3)의 위치를 변경하여 설치하고자 하는 경우 장치 자체를 다른 장치로 변경하여야 하는 불편이 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 창안된 것으로서, 동력원으로 모터를 사용하는 경우 조작레버의 기계적 동작을 전기 신호로 변환할 수 있도록 구조가 개선된 전기추진선박 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기추진선박 제어장치는 본체와; 손잡이 부분이 상기 본체 외부로 돌출되도록 상기 본체에 설치되는 조작레버와; 상기 조작레버에 의하여 회동 가능하게 상기 본체 내에 설치되는 것으로, 소정 캠 프로파일을 가지는 구동유닛과; 상기 조작레버에 의하여 상기 구동유닛의 회동시 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴 조작을 수행하는 클러치 제어부와; 상기 조작레버에 의하여 상기 구동유닛의 회동시, 상기 전기모터의 출력을 전기적으로 제어하는 스로틀 제어부를 포함한다.
상기 스로틀 제어부는, 일측이 상기 구동유닛에 연결되는 것으로, 상기 구동유닛의 회전에 연동하여 작동되는 링크부재와; 상기 본체 내에 위치되며, 상기 링크부재에 의해 작동되는 것으로 상기 구동유닛의 회전 정도에 따라 가변되는 전기신호를 출력하는 전기신호출력부;를 포함할 수 있다.
상기 전기신호출력부는, 상기 본체 내에 고정 설치되는 것으로, 적어도 일측에 제1전기단자를 가지는 저항본체와; 상기 저항본체에 대해 슬라이딩 가능하게 설치되는 것으로, 상기 링크부재에 의해 위치 결정되며 제2전기단자를 가지는 저항조절기를 포함하는 슬라이드 가변저항기로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 조작레버의 위치에 따른 상기 제1전기단자와 상기 제2전기단자 사이의 간격은 상기 조작레버의 위치에 따라 조건식 1을 만족할 수 있다.
<조건식 1>
dD < dR < dN
여기서, dD, dR, dN은 상기 조작레버가 전진, 후진 및 중립 위치 각각에서의 상기 제1전기단자와 상기 제2전기단자 사이의 간격이다.
또한, 상기 링크부재는, 상기 본체에 마련되는 고정축에 대해 회동 가능하게 설치되는 것으로, 상기 회동 위치에 따라 길이 방향으로 위치 가변되도록 일단부에 장공이 형성된 메인레버와; 상기 구동유닛과 상기 메인레버 사이에 설치되는 것으로, 상기 구동유닛의 회전 위치에 따라 상기 메인레버의 위치 및 회동 각도를 가변시키는 제1중계레버와; 상기 메인레버와 상기 저항 조절기 사이에 설치되는 것으로, 상기 메인레버의 위치 및 회동 각도에 따라 상기 저항 조절기의 위치를 가변시키는 제2중계레버를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기추진선박 제어장치는 조작레버의 기계적 동작에 연동되어, 전기모터의 출력을 전기적으로 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기추진선박 제어장치는 본체의 외형 변경 없이 본체 내부에 전기신호 출력부 즉, 슬라이드 가변저항을 설치할 수 있다. 이에 따라 본체의 양 측면에 돌출되는 부분이 없으므로, 필요에 따라 운전석의 좌측 또는 우측에 자유롭게 설치 가능하다.
도 1은 종래의 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치의 외형을 보인 개략적인 도면.
도 3 내지 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면으로서, 도 3 내지 도 5 각각은 전진, 중립, 후퇴 작동 모드를 보인 도면.
도 6a, 도 6b 각각은 도 3의 전기추진선박 제어장치의 개략적인 구동회로를 보인 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치의 외형을 보인 개략적인 도면.
도 3 내지 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면으로서, 도 3 내지 도 5 각각은 전진, 중립, 후퇴 작동 모드를 보인 도면.
도 6a, 도 6b 각각은 도 3의 전기추진선박 제어장치의 개략적인 구동회로를 보인 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면.
이하 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치의 외형을 보인 개략적인 도면이고, 도 3 내지 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치의 작동 모드에 따른 동작 상태를 보인 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 5을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치는 전기에 의하여 구동되는 구동원인 전기모터의 출력을 조절하는 것으로, 본체(10), 조작레버(30), 구동유닛(50), 클러치 제어부(70) 및 스로틀 제어부(100)를 포함한다.
본체(10)는 선박의 운전석(미도시)의 좌측 및/또는 우측에 설치되는 것으로, 선장의 요청에 따라 운전석의 좌측 또는 우측에 설치될 수 있다. 조작레버(30)는 본체(10)에 설치되는 것으로, 본체(10)의 외부로 돌출되는 손잡이(35)를 포함한다. 즉 조작레버(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)의 일 측에 설치될 수 있다. 여기서 본체(10)는 돌출된 구조가 없는 제1 및 제2측면(10a)(10b)을 가지며, 조작레버(30)는 선장 위치의 반대측에 위치되는 측면에 설치된다. 도 2는 제2측면(10b)에 조작레버(30)가 설치된 예를 나타낸 것이다. 상기한 바와 같이 본체(10) 및 조작레버(30)를 구비하는 경우, 선장의 요구 등 필요에 따라 제1측면(10a) 또는 제2측면(10b)를 선택하여 조작레버(30)를 설치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 구동유닛(50)은 소정 캠 프로파일을 가지는 것으로, 조작레버(30)에 의하여 회동 가능하게 본체(10) 내에 설치된다. 이 구동유닛(50)은 원반 형태의 구동 디스크로 이루어질 수 있다.
클러치 제어부(70)는 구동유닛(50)을 조작레버(30)로 회전시키면 클러치 조작 케이블을 통하여 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴 조작을 수행한다. 도 3 내지 도 5 각각은 전진, 중립, 후퇴 작동 모드를 보인 도면이다.
스로틀 제어부(100)는 조작레버(30)에 의하여 구동유닛(50)의 회동시, 전기모터의 출력을 전기적으로 제어한다.
이 스로틀 제어부(100)는 링크부재(110) 및 전기신호출력부(150)를 포함한다. 링크부재(110)는 일측이 상기 구동유닛(50)에 연결되는 것으로, 구동유닛(50)의 회전에 연동하여 작동된다. 이 링크부재(110)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 구조의 레버부재로 구성될 수 있다. 또한 링크부재(110)는 스트링 구조로 구성되는 것도 가능하다.
전기신호출력부(150)는 본체(10) 내에 위치되며, 링크부재(110)에 의해 작동된다. 이 전기신호출력부(150)는 구동유닛(50)의 회전 정도에 따라 가변되는 전기신호를 출력한다. 이 전기신호출력부(150)는 슬라이드 가변저항기(151)를 포함할 수 있다. 이 슬라이드 가변저항기(151)는 본체(10) 내부에 고정 설치되는 저항본체(153)와, 이 저항본체(153)에 대해 선형운동 즉 슬라이딩 가능하게 설치되는 저항조절기(155)를 포함한다. 저항본체(153)는 적어도 일측에 연결된 제1전기단자(154)를 구비한다. 저항조절기(155)는 링크부재(110)에 의해 가변 위치가 결정되며 제2전기단자(156)를 가진다. 이와 같이 구성된 슬라이드 가변저항기(151)는 제1전기단자(154)와 제2전기단자(156) 사이의 간격이 가변됨에 따라 전기 저항값이 변화하게 되며, 이를 기초로 전기모터의 출력을 전기적으로 제어할 수 있다.
도 6a는 도 3의 전기추진선박 제어장치의 개략적인 구동회로를 보인 도면이다.
도 6a를 참조하면, 전기추진선박의 구동회로는 전기모터 및 인버터로 이루어진 구동원(161)과, 구동원(161)에 대해 전기를 인가하는 배터리(165) 및 슬라이드 가변저항기(151)를 포함할 수 있다. 여기서 슬라이드 가변저항기(151)는 배터리(165)에 대해 직렬 배치될 수 있다. 이 경우 조작레버(30)의 위치에 따른 제1전기단자(154)와 제2전기단자(156) 사이의 간격(d)은 조작레버(30)의 위치에 따라 수학식 1의 조건을 만족할 수 있다.
여기서, dD, dR, dN은 상기 조작레버(30)가 전진, 후진 및 중립 위치 각각에서의 제1전기단자(154)와 제2전기단자(156) 사이의 간격이다.
이와 같이 구성되는 경우, 조작레버(30)가 도 4에 도시된 바와 같이 중립위치에 있을 때, 슬라이드 가변저항기(151)의 전기 저항이 최대가 되도록 구동유닛(50)및 링크부재(110)가 작동된다. 이에 따라 구동원(161)에 인가되는 전압이 최소가 되면서, 전기모터의 출력 또한 최소가 된다.
이어서 조작레버(30)가 도 4에 도시된 바와 같이 후진위치에 위치된 경우 슬라이드 가변저항기(151)의 전기 저항이 중간 정도가 되면서, 구동원(161)에 인가되는 전압이 중립위치 대비 증가하게 된다. 이에 따라 전기모터의 출력이 중립위치 대비 증가하게 되면서 후진 추력을 제공할 수 있다.
또한 조작레버(30)가 도 5에 도시된 바와 같이 전진위치에 위치된 경우 슬라이드 가변저항기(151)의 전기 저항이 최소가 되면서, 구동원(161)에 인가되는 전압이 최대가 된다. 이에 따라 전기모터의 출력이 최대가 된다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 6b를 참조하면, 전기추진선박의 구동회로는 전기모터 및 인버터로 이루어진 구동원(171)과, 구동원(171)에 대해 전기를 인가하는 배터리(175) 및 슬라이드 가변저항기(151)를 포함할 수 있다. 여기서 슬라이드 가변저항기(151)는 배터리(175)에 대해 병렬 배치될 수 있다. 이 경우 조작레버(30)의 위치에 따른 제1전기단자(154)와 제2전기단자(156) 사이의 간격(d')은 조작레버(30)의 위치에 따라 수학식 2의 조건을 만족할 수 있다.
여기서, dD', dR', dN'은 상기 조작레버가 전진, 후진 및 중립 위치 각각에서의 제1전기단자(154)와 제2전기단자(157) 사이의 간격이다.
이와 같이 구성되는 경우, 조작레버(30)의 작동 위치에 따른 슬라이드 가변저항기(151)의 저항 변화는 도 4 내지 도 6 각각에 도시된 바와 반대 방향으로 작동되도록 설계될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 링크부재(110)는 메인레버(111), 제1 및 제2중계레버(113)(115)를 포함할 수 있다. 메인레버(111)는 본체(10)에 마련되는 고정축(11)에 대해 회동 가능하게 설치된다. 이 메인레버(111)는 그 회동 위치에 따라 길이 방향으로 위치 가변되도록 일단부에 장공(111a)이 형성될 수 있다. 제1중계레버(113)는 구동유닛(50)와 메인레버(111) 사이에 설치된다. 이 제1중계레버(113)는 구동유닛(50)의 회전 위치에 따라 메인레버(111)의 위치 및 회동 각도를 가변시킨다.
제2중계레버(115)는 메인레버(111)와 저항 조절기(155) 사이에 설치되는 것으로, 메인레버(111)의 위치 및 회동 각도에 따라 저항 조절기(155)의 위치를 가변시킨다.
본 실시예에 있어서, 조작레버(30)가 메인레버(111), 제1 및 제2중계레버(113)(115)로 이루어진 점을 예로 들어 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니며 구동유닛(50)의 회전력을 저항 조절기(155)의 선형 운동으로 변경하는 구성이라면 다양한 형태로 변경 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치를 보인 개략적인 정면도이고, 도 8은 도 7의 측면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치는 복수의 선외기(미도시)를 채용하는 전기추진선박에 적용 가능한 구성으로서, 한 쌍의 본체(10), 조작레버(30), 구동유닛, 클러치 제어부 및 스로틀 제어부(100)를 포함할 수 있다.
여기서 스로틀 제어부(100)는 링크부재(110) 및 전기신호출력부(150)를 포함하는 것으로, 그 자세한 구성은 일 실시예에 따른 전기추진선박 제어장치의 스로틀 제어부의 구성 및 작동원리와 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10: 본체 30: 조작레버
35: 손잡이 50: 구동유닛
70: 클러치 제어부 100: 스로틀 제어부
110: 링크부재 150: 전기신호출력부
151: 슬라이드 가변저항기 153: 저항본체
155: 저항조절기 154: 제1전기단자
156: 제2전기단자
161, 171: 구동원 165, 175: 배터리
35: 손잡이 50: 구동유닛
70: 클러치 제어부 100: 스로틀 제어부
110: 링크부재 150: 전기신호출력부
151: 슬라이드 가변저항기 153: 저항본체
155: 저항조절기 154: 제1전기단자
156: 제2전기단자
161, 171: 구동원 165, 175: 배터리
Claims (5)
- 삭제
- 전기모터의 출력을 조절하는 전기추진선박 제어장치에 있어서,
본체와;
손잡이 부분이 상기 본체 외부로 돌출되도록 상기 본체에 설치되는 조작레버와;
상기 조작레버에 의하여 회동 가능하게 상기 본체 내에 설치되는 것으로, 소정 캠 프로파일을 가지는 구동유닛과;
상기 조작레버에 의하여 상기 구동유닛의 회동시 기계적으로 클러치의 전진-중립-후퇴 조작을 수행하는 클러치 제어부와;
상기 조작레버에 의하여 상기 구동유닛의 회동시, 상기 전기모터의 출력을 전기적으로 제어하는 스로틀 제어부를 포함하며,
상기 스로틀 제어부는,
일측이 상기 구동유닛에 연결되는 것으로, 상기 구동유닛의 회전에 연동하여 작동되는 링크부재와;
상기 본체 내에 위치되며, 상기 링크부재에 의해 작동되는 것으로 상기 구동유닛의 회전 정도에 따라 가변되는 전기신호를 출력하는 전기신호출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박 제어장치. - 제2항에 있어서,
상기 전기신호출력부는,
상기 본체 내에 고정 설치되는 것으로, 적어도 일측에 제1전기단자를 가지는 저항본체와;
상기 저항본체에 대해 슬라이딩 가능하게 설치되는 것으로, 상기 링크부재에 의해 위치 결정되며 제2전기단자를 가지는 저항조절기를 구비하는 슬라이드 가변저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박 제어장치. - 제3항에 있어서,
상기 조작레버의 위치에 따른 상기 제1전기단자와 상기 제2전기단자 사이의 간격은 상기 조작레버의 위치에 따라 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박 제어장치.
<조건식 1>
dD < dR < dN
여기서, dD, dR, dN은 상기 조작레버가 전진, 후진 및 중립 위치 각각에서의 상기 제1전기단자와 상기 제2전기단자 사이의 간격이다. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 링크부재는,
상기 본체에 마련되는 고정축에 대해 회동 가능하게 설치되는 것으로, 상기 회동 위치에 따라 길이 방향으로 위치 가변되도록 일단부에 장공이 형성된 메인레버와;
상기 구동유닛과 상기 메인레버 사이에 설치되는 것으로, 상기 구동유닛의 회전 위치에 따라 상기 메인레버의 위치 및 회동 각도를 가변시키는 제1중계레버와;
상기 메인레버와 상기 저항 조절기 사이에 설치되는 것으로, 상기 메인레버의 위치 및 회동 각도에 따라 상기 저항 조절기의 위치를 가변시키는 제2중계레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박 제어장치.
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