KR20080095855A

KR20080095855A - 배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식포크리프트

Info

Publication number: KR20080095855A
Application number: KR1020087017223A
Authority: KR
Inventors: 유타카 구보타; 다카오 사쿠라이; 스케 가메이
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2008-10-29
Also published as: EP2058201A4; JP4831824B2; WO2008032809A1; US20090051322A1; EP2058201A1; JP2008062904A; US7990100B2

Abstract

배터리의 SOC를 고밀도로 추정 가능하게 함과 아울러, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결시킬 수 있는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식 포크리프트. 배터리의 SOC(충전율)을, 배터리 전압과 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/SOC 설정 수단으로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하여, 배터리에 의한 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지했을 때 배터리의 배터리 전압과 배터리 전류와 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 수단으로부터 보정 SOC을 산출해서, 해당 보정 SOC를 상기 초기 SOC로 치환하여 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식 포크리프트{BATTERY CONTROL APPARATUS AND HYBRID FORKLIFT HAVING THE SAME}

본 발명은, 엔진 또는 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해 차륜(車輪)을 구동하는 주행부와, 상기 엔진 또는 상기 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해서 구동되는 하역용 액츄에이터에 의해 적하(積荷)를 들어올리고 들어내리는 하역부를 구비한 하이브리드식 포크리프트(hybrid forklift)의 배터리 충전량을 제어하는 배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식 포크리프트에 관한 것이다.

포크리프트에 있어서는, 최근, 고출력이고 고효율인 동력 장치로서, 하이브리드식 동력 장치가 채용되게 되어 왔다.

이러한 하이브리드식 동력 장치는, 엔진 또는 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해 차륜을 구동하는 주행부와, 엔진 또는 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해서 구동되는 하역용 액츄에이터에 의해 적하를 쌓아내리게 하는 하역부를 구비하고 있으며, 주행시 또는 하역시에 따라 엔진 구 동, 모터(모터 발전기) 구동, 혹은 엔진+모터 구동으로 선택 사용하게 되어 있다.

도 8은 이러한 하이브리드식 포크리프트의 동력 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.

도 8에 있어서, 1은 배터리, 2는 포크리프트의 주행 및 하역 동작을 행하는 포크리프트 구동용 액츄에이터(이하 액츄에이터라고 함), 3은 엔진, 4는 모터 발전기, 6은 상기 엔진(3)으로부터의 동력과 모터 발전기(4)로부터의 동력(또는 모터 발전기(4)에 입력되는 동력)의 동력 전달을 행하는 기어 기구 등으로 이루어지는 동력 전달 장치, 5는 상기 배터리(1)와 모터 발전기(4) 사이의 전기 회로에 개재된 인버터이다.

010은 상기 배터리(1)의 배터리 전압 및 해당 배터리(1)로부터의 배터리 전류의 검출값에 근거하여 상기 배터리(1)의 충전량을 관리하는 배터리 관리 장치이다. 100은 제어기이며, 제어기(100)는 해당 배터리 관리 장치(010)가 마련됨과 아울러, 상기 엔진(3)으로의 운전 제어 신호 및 상기 모터 발전기(4)로의 운전 제어 신호를 출력하는 것이다.

이러한 하이브리드식 포크리프트에 있어서는, 상기 배터리(1)의 충전율(이하 SOC라고 함)은, 상기 배터리(1)의 배터리 전압의 검출값 및 해당 배터리(1)로부터 모터 발전기(4)로 방전되는 배터리 전류의 검출값을 상기 제어기(100)의 배터리 관리 장치(010)에 입력하여, 해당 배터리 관리 장치(010)에 의해서 배터리 전압값 및 배터리 전류의 적산값에 근거해서 SOC를 일정 범위 내로 제어하고 있다.

또한, 특허 문헌 1(일본 특허 제3304507호 공보)에는, 배터리 전압의 검출값 및 해당 배터리로부터 모터 발전기로 방전되는 배터리 전류의 검출값, 및 배터리의 단자 전압, 단자 전류, 및 온도로부터 배터리의 잔존 용량을 산출하여 기억 수단에 기억시킴과 아울러, 해당 잔존 용량을 표시 장치에 표시하도록 한 전동차량의 배터리 충전량 제어 장치가 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2(일본 특허 공개 평성 제6-59002호 공보)에는, 환경 화일에 저장된 측정 조건에 따라, 전류 측정 수단 및 전압 측정 수단에 부하 구동시의 배터리의 방전 전류 및 단자 전압을 측정시켜, 이들 값을 이용하여 상관 테이블에 저장된 방전 전류를 파라미터로 하는 단자 전압-잔량 특성으로부터 배터리의 잔량을 구하는 배터리 잔량 산출 처리 방식이 개시되어 있다.

하이브리드식 포크리프트에 있어서는, 배터리의 SOC(충전율)이 지나치게 낮아지면, 배터리의 열화를 촉진하고, 반면 SOC이 일정한 허용값보다도 높은 상태가 계속되면, 충전 가능 출력이 저하됨과 아울러 배터리 전압이 극도로 상승한다고 하는 문제가 발생한다.

또한, 하이브리드식 포크리프트에 있어서는, 배터리에 충전, 방전이 빈번히 행해지기 때문에, 도 8의 종래기술과 같이, 배터리 관리 장치(010)에 의해서, 배터리 전압 및 배터리 전류의 적산값에 근거하여 배터리의 SOC를 추정하는 방식에서는, 배터리에서의 열의 영향 등에 의해, SOC에 추정 오차가 커진다. 이러한 배터리 전류의 적산값에 의한 오차를 수정하는 수단도 제공되고는 있지만, 충방전의 정지 시간이 짧은 상황 하에서는 SOC의 추정 정밀도를 높이는 것은 어려움을 수반한다.

또한, 주행용, 하역용의 2개의 액츄에이터로부터 동시에 동력의 회생을 행한 경우, SOC가 적정하게 제어되어 있지 않으면, 배터리의 충전 가능 전력이 낮아 충전 끊어짐이 없는 경우나 충전 전력을 출력할 수 없는 경우가 일어날 수 있으므로, 배터리의 출력 가능 전력을 고려하여 엔진과 배터리의 출력 배분을 결정하는 것이 요구되지만, 도 8의 종래기술과 같은 배터리 전압 및 배터리 전류의 적산값에 근거하여 배터리의 SOC를 추정하는 방식에서는, 이러한 요구에 응하는 것은 불가능하다.

또한, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에는, 단지 배터리의 잔존 용량을 정확히 검지하는 수단이 개시되어 있는 뿐이며, 상기 SOC를 정확히 추정하여 엔진과 배터리의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결시키는 기술은 개시되어 있지 않다.

발명의 개시

본 발명은 이러한 종래기술의 과제를 감안하여, 배터리의 SOC를 포크리프트의 주행 및 하역의 액츄에이터 동작, 온도 상태 등의 요소를 취입해서 고밀도로 추정 가능하게 함과 아울러, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결킬 수 있는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식 포크리프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하는 것으로, 엔진 또는 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해 차륜을 구동하는 주행부와, 상기 엔진 또는 상기 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해서 구동되는 하역용 액츄에이터에 의해 적하를 들어올리고 들어내리는 하역부를 구비한 하이브리드식 포크리프트에 있어서, 상기 배터리의 SOC(충전율)을, 배터리 전압과 상기 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/SOC 설정 수단으로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하여, 상기 배터리에 의한 상기 주행부 또는 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지(保持)했을 때, 상기 배터리의 배터리 전압과 배터리 전류와 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 수단으로부터 보정 SOC을 산출하고, 해당 보정 SOC을 상기 초기 SOC로 치환하여 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 한다.

이러한 발명에 의하면, 배터리 전압/SOC 설정 수단으로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하여, 배터리의 방전에 의한 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 전압/배터리 전류/SOC의 관계 설정 수단으로부터 보정 SOC을 산출하여, 해당 보정 SOC을 상기 초기 SOC로 치환해서 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복하기 때문에, 배터리 전류의 적산용의 초기 SOC를 배터리의 방전시의 주행용 및 하역용 액츄에이터의 작동시에 있어서 배터리 전압/배터리 전류/SOC의 관계를 설정한 설정 테이블로부터 산출한 보정 SOC로 리셋하는 것을 반복하여 배터리 전류의 적산을 행하는 것에 의해, 차량의 가속·감속, 하역용 리프터의 업·다운을 빈번히 반복하는 하이브리드식 포크리프트에서 배터리 전류의 적산 오차를 소멸할 수 있어, 배터리의 SOC를 고밀도로 추정할 수 있다.

또한, 상기 배터리에 의한 상기 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지했을 때, 상기 보정 SOC를 산출하여, 해당 보정 SOC을 상기 초기 SOC로 치환해서 배터리 전류의 적산 동작을 행하기 때문에, 배터리의 방전에 의한 주행 혹은 하역용 액츄에이터의 출력에 의해 포크리프트가 주행 혹은 작업을 계속하고 있는 상태에서도, 상기 SOC의 추정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

이에 따라, 배터리의 충전 가능 전력 및 출력 가능 전력을 상시 정확히 검지할 수 있어, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결시킬 수 있다.

이러한 발명에 있어서, 구체적으로는 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) 상기 제어기는, 상기 포크리프트의 리프트 레버 조작량의 검출 수단 또는 틸트 레버 조작량의 검출 수단(tilt lever sensor) 중 어느 하나 또는 쌍방으로부터 입력되는 레버 조작량에 근거하여 상기 배터리 출력의 일정값 보지의 유무를 검지하도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, 상기 SOC의 추정을 위한 배터리 출력 일정 상태를 리프트 레버 조작량, 틸트 레버 조작량 등의 레버 조작량의 검출값에 의해서 검지할 수 있기 때문에, 배터리 출력을 검출하기 위한 센서 및 연산 장치를 특별히 마련하는 일없이, 저비용의 수단으로 배터리 출력의 일정 상태를 검지할 수 있다.

(2) 상기 제어기는 상기 엔진의 점화(ignition) ON시 혹은 운전자가 운전석에서 떠난 때 중 어느 한 시점에서 상기 초기 SOC를 리셋하도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, SOC를 추정할 때의, 초기 SOC를 리셋하는 포인트를 증가시킴으로써, SOC의 추정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 배터리의 방전 출력 라인 및 충전 라인이 설정된 배터리 출력 특성 설정 수단을 구비하며, 상기 제어기는, 상기 보정 SOC의 산출값으로부터 상기 배터리의 출력 가능 전력을 산출하여 상기 배터리 출력 특성 설정 수단에 설정된 방전 출력 라인 및 충전 라인에 대응시켜 상기 엔진 혹은 모터 발전기의 동력 배분을 제어하도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, 상기한 바와 같이 하여 고밀도로 추정한 배터리의 SOC에 근거하여 엔진 혹은 모터 발전기의 동력 배분을 제어함으로써, 배터리의 출력 가능 전력을 상시 방전 한계 라인과 충전 한계 라인간의 허용 출력 범위 내로 확실히 유지하여, 주행 혹은 하역 액츄에이터의 작동 및 해당 액츄에이터로부터의 회생 동작을 행할 수 있다.

이에 따라, 회생량이 과대하게 되어도 배터리에 과도의 충전이 걸리는 것을 방지할 수 있어, 배터리를 보호할 수 있음과 아울러, 이러한 과도한 충전에 따르는 배터리의 전압 상승에 기인하는 다른 기기의 손상의 발생을 방지할 수 있다.

(4) 상기 제어기는 상기 SOC가 일정값 이하일 때 엔진 출력의 일부를 배터리의 충전으로 충당하도록 구성되게 된다.

이와 같이 구성하면, 배터리의 SOC가 일정값 이하로 되었을 때, 엔진 출력의 일부를 배터리의 충전으로 충당함으로써, 배터리의 SOC의 이상 저하를 회피할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 배터리 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트를 제공하는 것이다.

이러한 발명에 의하면, 배터리의 충전 가능 전력 및 출력 가능 전력을 상시 정확히 검지할 수 있어, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어로 정밀도 좋게 연결시킬 수 있는 하이브리드식 포크리프트를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리 전압/SOC 설정 수단으로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하여, 배터리의 방전에 의한 주행 혹은 하역 액츄에이터의 작동시에 있어서의 배터리 전압/배터리 전류/SOC의 관계 설정값으로부터 보정 SOC을 산출해서, 해당 보정 SOC을 초기 SOC로 리셋하여 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복해서 배터리 전류의 적산을 행하는 것에 의해, 차량의 가속·감속, 하역용 리프터의 업·다운을 빈번히 반복하는 하이브리드식 포크리프트에서 배터리 전류의 적산 오차를 소멸할 수 있어, 배터리의 SOC를 고밀도로 추정할 수 있다.

또한, 상기 배터리에 의한 상기 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지했을 때, 상기 보정 SOC를 산출하여, 해당 보정 SOC를 상기 초기 SOC로 치환해서 배터리 전류의 적산 동작을 행하기 때문에, 배터리의 방전에 의한 주행 혹은 하역용 액츄에이터의 출력에 의해 포크리프트가 주행 혹은 작업을 계속하고 있는 상태에서도, 상기 SOC의 추정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 고밀도로 추정한 배터리의 SOC에 근거하여 엔진 혹은 모터 발전기의 동력 배분을 제어함으로써, 배터리의 출력 가능 전력을 상시 방전 한계 라인과 충전 한계 라인간의 허용 출력 범위 내로 확실히 보지하여, 주행 혹은 하역 액츄에이터의 작동 및 해당 액츄에이터로부터의 회생 동작을 행하게 하는 것이 가능해져, 회생량이 과대하게 되어도 배터리에 과도의 충전이 걸리는 것을 방지할 수 있어 배터리를 보호할 수 있음과 아울러, 이러한 과도한 충전에 따르는 배터리의 전압 상승에 기인하는 다른 기기의 손상의 발생을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1~실시예 4에 따른 하이브리드식 포크리프트의 동력 장치의 구성을 나타내는 계통도,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 관리 장치의 제어 흐름도,

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 SOC와 배터리 출력 가능 전력의 관계 테이블(그 1),

도 4는 상기 실시예 2에 있어서의 SOC와 배터리 출력 가능 전력의 관계 테이블(그 2),

도 5는 상기 실시예 1에 있어서의 SOC와 배터리 전압의 관계 테이블,

도 6은 상기 실시예 1에 있어서의 배터리 전압~배터리 전류~SOC 관계 테이 블(온도 25℃일 때),

도 7은 상기 실시예 1에 있어서의 배터리 전압~배터리 전류~SOC 관계 테이블(온도 0℃일 때),

도 8은 종래기술에 따른 하이브리드식 포크리프트의 동력 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시예를 이용하여 상세히 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예 1~실시예 2에 따른 하이브리드식 포크리프트의 동력 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.

도 1에 있어서, 1은 배터리, 2는 포크리프트의 주행 및 하역 동작을 행하는 포크리프트 구동용 액츄에이터(이하 액츄에이터라고 함), 3은 엔진, 4는 모터 발전기, 6은 상기 엔진(3)으로부터의 동력과 모터 발전기(4)로부터의 동력(또는 모터 발전기(4)에 입력되는 동력)의 동력 전달을 행하는 기어 기구 등으로 이루어지는 동력 전달 장치, 5는 상기 배터리(1)와 모터 발전기(4) 사이의 전기 회로에 개재된 인버터이다.

이러한 하이브리드식 포크리프트에 있어서, 엔진(3) 혹은 모터 발전기(4)의 동력에 의해서 상기 액츄에이터(2)에 의해 포크리프트의 주행 혹은 하역 동작을 행한다. 역행 운전의 엔진(3)에 의한 구동에서는, 엔진(3)의 동력이 상기 동력 전달 장치(6)를 거쳐서 상기 액츄에이터(2)에 전달되고, 차량의 주행시에는 해당 액츄에이터(2)가 차륜을 구동하고, 하역 작업시에는 해당 액츄에이터(2)가 하역용 리프터를 구동하여 하역 동작을 행한다.

또한, 상기 역행 운전의 모터 발전기(4)에 의한 운전에서는, 상기 배터리(1)로부터의 축전 전력이 상기 인버터(5)에 의해 주파수 제어가 가능한 교류 전력으로 변환되어, 해당 교류 전력에 의해 모터 발전기(4)가 구동되고, 해당 모터 발전기(4)의 동력이 상기 동력 전달 장치(6)를 거쳐서 상기 액츄에이터(2)에 전달되며, 차량의 주행시에는 해당 액츄에이터(2)가 차륜을 구동하고, 하역 작업시에는 해당 액츄에이터(2)가 하역용 리프터를 구동하여 하역 동작을 행한다.

또한 상기 역행 운전의 엔진+모터 운전에서는, 포크리프트의 주행시에는 엔진(3) 및 모터 발전기(4)로부터의 동력이 상기 동력 전달 장치(6)를 거쳐서 상기 액츄에이터(2)에 전달되어, 해당 액츄에이터(2)가 상기 엔진(3) 및 모터 발전기(4)의 합계 동력으로 차륜을 구동한다.

또한, 포크리프트의 하역 작업시에는, 엔진(3) 및 모터 발전기(4)로부터의 동력이 상기 동력 전달 장치(6)를 거쳐서 상기 액츄에이터(2)에 전달되어, 해당 액츄에이터(2)가 상기 엔진(3) 및 모터 발전기(4)의 합계 동력으로 하역용 리프터를 구동하여 하역 동작을 행한다.

100은 제어기이며, 상기 배터리(1)의 배터리 전압 및 해당 배터리(1)로부터의 배터리 전류의 검출값에 근거하여 배터리(1)의 충전량을 관리하는 배터리 관리 장치(10), 및 상기 엔진(3) 및 인버터(5)를 거친 모터 발전기(4)로부터의 액츄에이터(2)로의 동력 배분을 행하여 해당 엔진(3)으로의 운전 제어 신호(엔진 제어 지령) 및 모터 발전기(4)로의 운전 제어 신호(모터/인버터 제어 지령)를 출력하는 동력 배분 제어 장치(11)를 구비하고 있다(모두 상세한 것은 후술).

24는 상기 배터리(1)의 배터리 전압을 검출하는 배터리 전압계, 25는 상기 배터리(1)의 배터리 전류를 검출하는 배터리 전류계이다. 21은 포크리프트의 하역용 리프트 레버의 위치를 검출하는 리프트 레버 센서, 22는 포크리프트의 하역용 틸트 레버의 위치를 검출하는 틸트 레버 센서, 23은 상기 엔진(3)의 개시의 작동 신호(점화 신호)를 출력하는 점화 센서이다.

상기 배터리 전압계(24)로부터의 배터리 전압의 검출값 및 상기 배터리 전류계(25)로부터의 배터리 전류의 검출값은 상기 제어기(100)의 배터리 관리 장치(10)에 입력된다.

또한, 상기 리프트 레버 센서(21)로부터의 하역용 리프트 레버 위치의 검출값 및 상기 틸트 레버 센서(22)로부터의 하역용 틸트 레버 위치의 검출값 및 상기 점화 센서(23)로부터의 점화 신호는 상기 제어기(100)의 배터리 관리 장치(10) 및 동력 배분 제어 장치(11)에 입력된다.

(실시예 1)

다음에, 도 1~도 2 및 도 5~도 7을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치에 있어서의 상기 배터리 관리 장치(10)의 동작을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 관리 장치(10)의 제어 흐름도이다.

도 2에 있어서, 배터리(1)에 의한 포크리프트의 작동이 시작되면(단계 (1)), 상기 배터리 전압계(24)로부터의 배터리 전압의 검출값을, 미리 설정되어 있는 도 5의 SOC와 배터리 전압의 관계 테이블에 대응시켜, SOC의 초기값을 결정한다(단계 (2)).

이어서, 상기 배터리 전류계(25)로부터의 배터리 전류의 검출값에 근거하여 배터리 전류를 적산하고, 해당 적산값에 의해 SOC를 산출한다(단계 (3)). 다음으로, 상기 배터리(1)의 출력이 0(zero)인지 여부, 즉 배터리(1)로부터의 방전에 의해 상기 모터 발전기(4)가 작동하고 있는지 여부를 판단한다(단계 (4)).

이러한 판단은 상기 배터리 전류계(25)로부터의 배터리 전류의 검출값에 근거하여 행하지만, 상기 점화 센서(23)로부터의 점화 신호가 출력되었는지 여부로 판단할 수도 있다. 이와 같이 하면, 미리 마련된 점화 센서(23)로부터의 점화 신호에 의해, SOC를 추정할 때의, 상기 초기 SOC를 리셋하는 포인트를 증가시킴으로써, SOC의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 배터리(1)의 출력이 0(zero)이 아닐 때, 즉 상기 모터 발전기(4)가 작 동하고 있다고 판단했을 때는, 상기 배터리(1)의 출력이 변동되지 않고 일정하게 되어 있는지 여부를 판단한다(단계 (5)). 또한, 상기 배터리(1)의 출력이 0(zero)일 때는, 상기 (단계 (2))의 초기 SOC의 설정으로 되돌아간다.

배터리(1)로부터의 방전에 의해 상기 모터 발전기(4)가 작동하고 있는 경우는, 배터리 출력이, 미리 설정된 소정 시간 일정값을 보지하고 있는지 여부를 판단한다(단계 (5)).

이러한 일정값을 소정 시간 보지하고 있는지 여부의 판단에는, 상기 리프트 레버 센서(21)로부터의 하역용 리프트 레버 위치의 검출값 및 상기 틸트 레버 센서(22)로부터의 하역용 틸트 레버 위치의 검출값 중 어느 하나 또는 쌍방을 이용하여, 이들의 레버 조작량이 소정 시간 일정값을 보지하고 있는지 여부를 검지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, SOC의 추정을 위한 배터리 출력 일정 상태를 리프트 레버 조작량, 틸트 레버 조작량 등의 레버 조작량의 검출값에 의해서 검지할 수 있기 때문에, 배터리 출력을 검출하기 위한 센서 및 연산 장치를 특별히 마련하지 않고, 저비용의 수단으로 배터리 출력 일정 상태를 검지할 수 있다.

그리고, 모터 발전기(4)의 작동 중에 있어서 배터리 출력이 상기 소정 시간 일정값을 보지한 것을 확인했을 때, 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 테이블에 설정된 관계를 이용하여 보정 SOC을 산출(결정)한다.

즉, 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 테이블에는, 도 6~도 7에 나타내어진 바와 같이, 배터리 온도마다 배터리 전압[V]과 배터리 전류[A]에 대응한 SOC가 설 정되어 있다. 도 6은 배터리 온도가 25℃일 때, 도 7은 배터리 온도가 0℃일 때의 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 테이블이다.

또한, 배터리 출력이 상기 소정 시간 일정값을 보지하고 있지 않을 때에는, 상기 보정 SOC의 산출은 행해지지 않고 단계 (3)으로 되돌아간다.

상기 배터리 관리 장치(10)에 있어서는, 상기 배터리 전압계(24)로부터의 배터리 전압의 검출값 및 상기 배터리 전류계(25)로부터의 배터리 전류의 검출값, 및 도시하지 않은 배터리 온도 검출 수단으로부터의 배터리 온도의 검출값에 상당하는 보정 SOC를 상기 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 테이블로부터 산출한다(단계 (6)).

그리고, 이렇게 하여 산출된 보정 SOC를 상기 초기 SOC로 리셋(치환)하고, 전술한 단계 (3)~(6)의 동작을 반복한다. 이러한 동작을 반복하는 것에 의해, 차량의 가속·감속, 하역용 리프터의 업·다운을 빈번히 반복하는 포크리프트의 작동 중에 있더라도, 고밀도로 SOC를 추정하는 것이 가능해진다.

이러한 실시예 1에 의하면, 제어기(100)의 배터리 관리 장치(10)에 있어서, 배터리 전압/SOC 설정 테이블로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하고, 배터리(1)의 방전에 의한 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 전압/배터리 전류/SOC의 관계 설정 테이블로부터 보정 SOC을 산출하여, 해당 보정 SOC를 상기 초기 SOC에 리셋해서 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복하기 때문에, 배터리 전류의 적산용의 초기 SOC를 배터리의 방전시의 액츄에이터(2)의 작동시에 있어서 배터리 전압/배터리 전류/SOC의 관계 설정 테이블로부터 산출한 보정 SOC로 리셋하는 것을 반복해서 배터리 전류의 적산을 행하는 것에 의해, 배터리 전류의 적산 오차를 소멸할 수 있어, 배터리(1)의 SOC를 고밀도로 추정할 수 있다.

이에 따라, 배터리(1)의 충전 가능 전력 및 출력 가능 전력을 상시 정확히 검지할 수 있어, 해당 배터리(1)의 SOC 추정 결과를 엔진(3)과 배터리(1)로부터의 모터 발전기(4)의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결시킬 수 있다.

또한, 이러한 실시예 1에 의하면, 상기 제어기(100)의 배터리 관리 장치(10)는, 상기 배터리(1)에 의한 상기 액츄에이터(2)의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지했을 때, 상기 보정 SOC를 산출하여, 해당 보정 SOC를 상기 초기 SOC로 치환해서 배터리 전류의 적산 동작을 행하도록 구성했기 때문에, 배터리 출력이 일정하게 되었을 때에 배터리(1)의 SOC의 추정을 행하게 되어, 배터리(1)의 방전에 의한 주행 혹은 하역용 액츄에이터(2)의 출력에 의해 포크리프트가 주행 혹은 작업을 계속하고 있는 상태에서도, 상기 SOC의 추정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

(실시예 2)

본 실시예 2에 있어서는, 도 1의 제어기(100)의 동력 배분 제어 장치(11)에, 도 3에 나타내어진 바와 같은 배터리(1)의 방전 출력 라인 W1 및 충전 라인 W2가 설정된 배터리 출력 특성 설정 테이블을 구비하고 있다.

그리고, 상기 동력 배분 제어 장치(11)에 있어서는, 상기 실시예 1과 같이 하여 고밀도로 추정한 보정 SOC의 산출값으로부터 상기 배터리(1)의 출력 가능 전 력을 산출하고, 도 3에 나타내어진 배터리 출력 특성 설정 테이블에 설정된 방전 출력 라인 W1 및 충전 라인 W2에 대응시켜, 상기 배터리(1)의 출력 가능 전력이, 상기 방전 출력 라인 W1과 충전 라인 W2에 둘러싸인 W0으로 되는 허용 출력 범위 내를 유지하도록, 상기 엔진(3) 혹은 모터 발전기(4)의 동력 배분을 제어한다.

이러한 실시예 2에 의하면, 전술한 바와 같이 하여 고밀도로 추정한 배터리(1)의 SOC에 근거해서 엔진(3) 혹은 모터 발전기(4)의 동력 배분을 제어함으로써, 배터리(1)의 출력 가능 전력을 상시 방전 한계 라인 W1과 충전 한계 라인 W2간의 허용 출력 범위 W0 내로 확실히 보지하여, 주행 혹은 하역 액츄에이터(2)의 작동 및 해당 액츄에이터(2)로부터의 회생 동작을 행할 수 있다.

이에 따라, 회생량이 과대하게 되어도 배터리(1)에 과도한 충전이 걸리는 것을 방지할 수 있어, 해당 배터리(1)를 보호할 수 있음과 아울러, 이러한 과도한 충전에 따르는 배터리(1)의 전압 상승에 기인하는 다른 기기의 손상의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 이러한 실시예 2에 있어서, 상기 제어기(100)의 동력 배분 제어 장치(11)에 있어서는, 상기 SOC의 추정값이 미리 설정된 일정한 하한값 이하로 되었을 때, 도 4의 Y1(사선부)로 표시되는 부분에 상당하는 충전량(40%의 범위)을, 엔진(3)의 출력의 일부에서 충당하여 배터리(1)의 충전 범위를 Y2(파선 사선부)의 부분으로 좁혀, 충전 한계 라인을 Y3까지 업하여, 배터리(1)의 출력 가능 전력을 업하도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, 배터리(1)의 SOC가 일정한 하한값 이하로 되었을 때, 엔진(3)의 출력의 일부를 배터리(1)의 충전으로 충당함으로써, 배터리의 출력 가능 전력을 업하여, SOC의 이상 저하를 회피할 수 있다.

이상의 실시예 1, 2에 의하면, 배터리의 충전 가능 전력 및 출력 가능 전력을 상시 정확히 검지할 수 있어, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어로 정밀도 좋게 연결시킬 수 있는 하이브리드식 포크리프트를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리의 SOC를 포크리프트의 주행 및 하역의 액츄에이터 동작, 온도 상태 등의 요소를 취입하여 고밀도로 추정 가능하게 함과 아울러, 배터리의 SOC 추정 결과를 엔진과 배터리의 출력 배분 제어의 정밀도 향상으로 연결시킬 수 있는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치 및 이것을 구비한 하이브리드식 포크리프트를 제공할 수 있다.

Claims

엔진 또는 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해 차륜을 구동하는 주행부와, 상기 엔진 또는 상기 배터리로 구동되는 모터 발전기의 적어도 한쪽에 의해서 구동되는 하역용 액츄에이터에 의해 적하를 들어올리고 들어내리는(lift up and lift down) 하역부를 구비한 하이브리드식 포크리프트(hybrid forklift)에서, 상기 배터리의 SOC(충전율)를, 배터리 전압과 상기 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/SOC 설정 수단으로부터 산출한 SOC를 초기 SOC로서 배터리 전류를 적산하고, 상기 배터리에 의한 상기 주행부 혹은 하역부의 작동시에 있어서의 배터리 출력이 소정 시간 일정값을 보지(保持)했을 때, 상기 배터리의 배터리 전압과 배터리 전류와 SOC의 관계를 설정한 배터리 전압/배터리 전류/SOC 설정 수단으로부터 보정 SOC를 산출해서, 상기 보정 SOC를 상기 초기 SOC로 치환하여 배터리 전류의 적산을 행하는 것을 반복하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 포크리프트의 리프트 레버 조작량의 검출 수단 또는 틸트 레버 조작량의 검출 수단 중 어느 하나 또는 쌍방으로부터 입력되는 레버 조작량에 근거하여 상기 배터리 출력의 일정값 보지의 유무를 검지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 엔진의 점화(ignition) ON시 혹은 운전자가 운전석에서 떠났을 때 중 어느 한 시점에 상기 초기 SOC를 리셋하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배터리의 방전 출력 라인 및 충전 라인이 설정된 배터리 출력 특성 설정 수단을 구비하며, 상기 제어기는 상기 보정 SOC의 산출값으로부터 상기 배터리의 출력 가능 전력을 산출하여 상기 배터리 출력 특성 설정 수단에 설정된 방전 출력 라인 및 충전 라인에 대응시켜 상기 엔진 혹은 모터 발전기의 동력 배분을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트의 배터리 제어 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 SOC가 일정값 이하일 때 엔진 출력의 일부를 배터리의 충전으로 충당하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트 의 배터리 제어 장치.
상기 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 배터리 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드식 포크리프트.