KR20100075310A - Electric power supply for industrial vehicle and control method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A power supply device for an industrial vehicle and a control method thereof are provided to extend the lifetime of battery and to prevent the performance degradation of a vehicle by preventing large current from flown to a battery by an ultra-capacitor which outputs large current during an initial acceleration. CONSTITUTION: A power supply device for an industrial vehicle comprises a battery(20) which supplies DC power to an industrial vehicle, an ultra-capacitor(23) which is connected with the battery in parallel, a DC converter circuit(26) which is serially connected with the ultra capacitor, a DC link(21) which is connected with the ultra capacitor in parallel, an inverter(22) which changes the DC power of the battery into AC power suitable for the motor driving, and a controller(24) which charges the ultra capacitor over a set value if a key switch is switched on.

Description

산업 차량용 전원 공급 장치 및 그 제어 방법{ELECTRIC POWER SUPPLY FOR INDUSTRIAL VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}Power supply for industrial vehicle and its control method {ELECTRIC POWER SUPPLY FOR INDUSTRIAL VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 산업 차량에서 사용되는 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 에너지 저장장치와 전기 모터를 이용하여 동력을 발생시키는 전동 지게차의 전원 공급 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device used in an industrial vehicle, and more particularly, to a power supply device for an electric forklift truck that generates power using an electric energy storage device and an electric motor, and a control method thereof.

일반적으로 산업 차량, 특히 전동 지게차는 에너지 저장장치로 납축 전지 등의 배터리 전압을 이용하고 구동 액츄에이터로 전기 모터를 사용하여 구동하는 방식을 채택하고 있다. In general, industrial vehicles, in particular, electric forklifts adopt a method of using a battery voltage such as a lead acid battery as an energy storage device and using an electric motor as a driving actuator.

이러한 전동 지게차는 인버터로 배터리의 전압을 변환하여 전기 모터에 에너지를 인가함으로써 차량을 움직일 수 있고, 전기 모터의 전압과 전류를 조정하여 전기 모터의 회전 속도를 증감시킴으로써 차량의 속도를 가감속시킬 수 있다.The electric forklift can move the vehicle by converting the voltage of the battery with an inverter and applying energy to the electric motor, and by accelerating and decelerating the speed of the vehicle by adjusting the voltage and current of the electric motor to increase and decrease the rotational speed of the electric motor. have.

이와 같은 전동 지게차에 전원을 공급하는 장치의 일 예가 도 1에 도시된다.An example of an apparatus for supplying power to such an electric forklift is shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 일반적인 산업 차량의 전원 공급 장치는 배터리(10)가 DC/AC 인터버(12) 및 모터(15)와 직렬로 연결되어 있다. DC/AC 인버터(12)는 배터리(10)의 DC 전력을 AC 모터(15) 구동에 적합한 형태의 AC 전력으로 변환하여 모 터(15)에 공급한다. Referring to FIG. 1, in a general industrial vehicle power supply, a battery 10 is connected in series with a DC / AC interleaver 12 and a motor 15. The DC / AC inverter 12 converts the DC power of the battery 10 into AC power of a form suitable for driving the AC motor 15 and supplies it to the motor 15.

배터리(10)와 DC/AC 인버터(12) 사이에는 DC 링크(11)가 연결되어 있다. DC 링크(11)에는 전동 지게차의 구동 유무에 따라 배터리(10)의 전압이 충방전된다. DC 링크(11)가 충전될 경우 운전자의 레버 조작에 의해 마그네틱 컨택터(MC1)를 연결하더라도 큰 돌입전류가 흐르는 현상을 방지할 수 있다. The DC link 11 is connected between the battery 10 and the DC / AC inverter 12. The DC link 11 is charged and discharged with the voltage of the battery 10 depending on whether the electric forklift is driven. When the DC link 11 is charged, even when the magnetic contactor MC1 is connected by the driver's lever operation, a large inrush current can be prevented from flowing.

제어부(14)는 키 스위치(S)의 온/오프에 따라 DC 링크(11)의 전압 충전 여부, 모터(15)의 구동 여부를 제어한다. 또한, 레버 조작 여부, DC 링크(11)의 전압 충전 상태에 따라 마그네틱 컨택터(MC1)의 연결 유무를 제어한다.The controller 14 controls whether the DC link 11 is charged with voltage or whether the motor 15 is driven according to the on / off of the key switch S. FIG. In addition, it is controlled whether or not the magnetic contactor MC1 is connected according to whether the lever is operated and the voltage charging state of the DC link 11.

보다 구체적으로 일반적인 전원 공급 장치의 제어과정을 설명하면 다음과 같다.More specifically, the control process of a general power supply is as follows.

도 2를 참조하면, 먼저 제어부(14)는 운전자의 조작에 의해 키 스위치(S)가 온 되었는지의 여부를 판단한다(S100). 키 스위치(S)가 온 되었다고 판단되면 배터리(10)의 전압을 예비충전저항(13)을 통해 공급하여 DC 링크(11)를 서서히 충전시킨다(S110).Referring to FIG. 2, first, the controller 14 determines whether the key switch S is turned on by the driver's operation (S100). When it is determined that the key switch S is turned on, the voltage of the battery 10 is supplied through the precharge resistor 13 to gradually charge the DC link 11 (S110).

DC 링크(11)에 충전된 전압이 미리 설정된 설정값, 예를 들어 배터리(10) 전압의 약 75% 이상인지의 여부를 판단한다(S120). 이는 상술한 바와 같이, DC 링크(11)의 전압이 일정치 이상이 되면 운전자의 레버 조작에 의해 마그네틱 컨택터(MC1)가 연결되더라도 큰 돌입전류가 흐르는 현상을 방지할 수 있기 때문이다.It is determined whether the voltage charged in the DC link 11 is a predetermined value, for example, about 75% or more of the voltage of the battery 10 (S120). This is because, as described above, when the voltage of the DC link 11 is greater than or equal to a predetermined value, even if the magnetic contactor MC1 is connected by the driver's lever operation, a large inrush current flows.

계속하여, DC 링크(11)의 충전 전압이 상기 설정값 이상인 경우 전/후진 등의 레버 조작 신호가 입력되었는지 여부를 판단한다(S130). 레버 조작 신호가 입력 되었을 경우 마그네틱 컨택터(MC1)를 온 시키고 이에 따라 산업 차량이 구동된다(S140). 한편, 레버 조작 신호가 입력되지 않았을 경우 마그네틱 컨택터(MC1)는 오프 상태로 유지된다(S150).Subsequently, when the charging voltage of the DC link 11 is equal to or greater than the set value, it is determined whether a lever operation signal such as forward / reverse is input (S130). When the lever operation signal is input, the magnetic contactor MC1 is turned on and the industrial vehicle is driven accordingly (S140). On the other hand, when the lever operation signal is not input, the magnetic contactor MC1 is maintained in the off state (S150).

이와 같이 구성된 전원 공급 장치는 배터리(10)의 특성상 내부 저항이 높아 모터(15)의 감속시에 발생하는 회생 에너지의 재사용 효율이 매우 낮다. 예를 들어, 회생 에너지의 약 10%만 재사용이 가능하고 나머지는 열로 소모되어 버린다는 문제점이 있었다.The power supply device configured as described above has a high internal resistance due to the characteristics of the battery 10, and thus has very low reuse efficiency of regenerative energy generated when the motor 15 is decelerated. For example, only about 10% of the regenerative energy is reusable and the rest is consumed as heat.

또한, 배터리(10)의 특성상 대전류가 흐를 때 배터리(10)의 내부 저항으로 인해 전압 강하가 커져 최대토크 출력시에 파워가 제한되고, 이에 따라, 차량의 성능이 저하된다고 하는 문제가 있었다.In addition, due to the characteristics of the battery 10, when a large current flows, the internal resistance of the battery 10 causes a large voltage drop, thereby limiting the power at the maximum torque output, thereby degrading the performance of the vehicle.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 산업 차량의 초기 기동 특성을 향상시킬 수 있는 산업 차량의 전원 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described point, and an object thereof is to provide a power supply device for an industrial vehicle and a control method thereof capable of improving an initial starting characteristic of the industrial vehicle.

또한, 감속시에 생성되는 회생 에너지의 재사용률을 높여 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 모터가 높은 전류로 기동되어도 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 산업 차량의 전원 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention also provides a power supply device for an industrial vehicle and a method of controlling the same, which can improve energy efficiency by increasing the reuse rate of regenerative energy generated during deceleration and stably supply power even when the motor is started with a high current. There is another purpose.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치는 산업 차량에 DC 전력을 공급하는 배터리(20); 상기 배터리(20)와 병렬로 연결되고 상기 산업 차량의 구동을 개시시키는 키 스위치(S)의 접속 여부에 따라 충방전되는 울트라 커패시터(23); 상기 울트라 커패시터(23)와 직렬로 연결되고 상기 배터리(20)의 전압을 상기 울트라 커패시터(23)에 충전시키는 DC 컨버터 회로(26); 상기 울트라 커패시터(23)와 병렬로 연결되고 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 상기 DC 컨버터 회로(26)를 통해 공급받아 충전되는 DC 링크(21); 상기 배터리(20)의 DC 전력을 모터(25)의 구동에 적합한 AC 전력으로 변환하여 상기 모터(25)에 공급하는 인버터(22); 및 상기 키 스위치(S)가 온 되면 상기 울트라 커패시터(23)를 미리 설정된 값 이상으로 충전시키 고, 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압으로 상기 DC 링크(21)를 미리 설정된 값 이상으로 충전시킨 후 상기 산업 차량의 레버 조작 신호에 따라 상기 산업 차량을 구동시키는 제어부(24)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the power supply of the industrial vehicle according to an embodiment of the present invention is a battery 20 for supplying DC power to the industrial vehicle; An ultracapacitor 23 connected in parallel with the battery 20 and charged / discharged depending on whether a key switch S for starting driving of the industrial vehicle is connected; A DC converter circuit (26) connected in series with the ultra capacitor (23) and charging the ultra capacitor (23) with the voltage of the battery (20); A DC link 21 connected in parallel with the ultra capacitor 23 and supplied with a voltage charged in the ultra capacitor 23 through the DC converter circuit 26 to be charged; An inverter (22) for converting DC power of the battery (20) into AC power suitable for driving the motor (25) and supplying it to the motor (25); And when the key switch S is turned on, charges the ultracapacitor 23 to a predetermined value or more, and charges the DC link 21 to a preset value or more using a voltage charged in the ultracapacitor 23. And a controller 24 for driving the industrial vehicle according to the lever operation signal of the industrial vehicle.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부(24)는, 상기 키 스위치(S)가 오프되면 상기 DC 컨버터 회로(26)를 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the control unit 24, when the key switch (S) is off, using the DC converter circuit 26 to discharge the voltage charged in the ultra capacitor 23, characterized in that It is done.

또한, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압을 상기 제어부(24)의 구동 전원으로 사용하고, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 미만인 경우 상기 제어부(24) 내의 UPS 기능을 이용하여 상기 제어부(24)가 상기 울트라 커패시터(23)를 완전히 방전시키는 것을 특징으로 한다.When the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is equal to or greater than a preset value, the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is used as a driving power source of the controller 24, and the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is previously set. When the value is less than the set value, the controller 24 completely discharges the ultracapacitor 23 by using a UPS function in the controller 24.

본 발명의 일 실시예에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치의 제어 방법은 산업 차량의 구동을 개시시키는 키 스위치(S)가 온 되면 상기 산업 차량에 DC 전력을 공급하는 배터리(20)의 전압을 상기 배터리(20)와 병렬로 연결된 울트라 커패시터(23)에 충전시키는 단계; 상기 울트라 커패시터(23)가 미리 설정된 값 이상으로 충전된 경우 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 상기 울트라 커패시터(23)와 병렬로 연결된 DC 링크(21)에 충전시키는 단계; 상기 DC 링크(21)가 미리 설정된 값 이상으로 충전된 경우 상기 산업 차량의 레버 조작 신호에 따라 상기 산업 차량을 구동시키는 단계; 및 상기 키 스위치(S)가 오프되면 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 방전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of controlling a power supply device for an industrial vehicle may include detecting a voltage of a battery 20 that supplies DC power to the industrial vehicle when a key switch S for starting driving of the industrial vehicle is turned on. Charging an ultracapacitor 23 connected in parallel with the battery 20; When the ultracapacitor (23) is charged above a preset value, charging a voltage charged in the ultracapacitor (23) to a DC link (21) connected in parallel with the ultracapacitor (23); Driving the industrial vehicle according to a lever operation signal of the industrial vehicle when the DC link 21 is charged above a preset value; And discharging the voltage charged in the ultra capacitor 23 when the key switch S is turned off.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 울트라 커패시터(23)를 방전시키는 단계는, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압을 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 동작을 수행하고, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 미만인 경우 내장된 UPS 기능을 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)를 완전히 방전시키는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present disclosure, the discharging of the ultracapacitor 23 may be performed by using a discharge voltage of the ultracapacitor 23 when the ultracapacitor 23 has a discharge voltage greater than or equal to a preset value. When the discharge operation of the capacitor 23 is performed, and the discharge voltage of the ultra capacitor 23 is less than a preset value, the ultra capacitor 23 is completely discharged by using an embedded UPS function.

이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치 및 그 제어 방법은 울트라 커패시터의 높은 출력 밀도로 차량의 초기 기동 특성을 향상시킬 수 있다. According to the problem solving means described above, the power supply device and the control method of the industrial vehicle according to the present invention can improve the initial starting characteristics of the vehicle with a high output density of the ultracapacitor.

또한, 초기 가속시 높은 전류를 울트라 커패시터가 대신 출력함으로써 배터리에 대 전류가 흐르는 것을 방지하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있고, 차량의 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, the ultra-capacitor instead of the high current at the initial acceleration can prevent the current flowing to the battery to extend the life of the battery, it is possible to prevent the performance degradation of the vehicle.

또한, 모터의 감속시에 생성되는 회생 에너지를 울트라 커패시터에 저장하여 재사용함으로써 에너지 효율이 향상되다.In addition, energy efficiency is improved by storing and reusing the regenerative energy generated when the motor is decelerated in an ultracapacitor.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of a power supply device and a control method of the industrial vehicle according to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram schematically illustrating a power supply device for an industrial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 배터리(20)의 에너지를 이용하여 모터(25)에 동력을 공급하기 위한 것으로서, 전기 에너지 저장장치인 배터리(20)와, 제어용 전기 에너지의 임시 저장 공간인 DC 링크(21)와, DC 전력을 모터(25) 구동용 AC 전력으로 변환시키는 DC/AC 인버터(22)와, 순간 파워 출력이 매우 높은 울트라 커패시터(23)와, 울트라 커패시터(23)의 에너지 충방전을 위한 DC/DC 컨버터(26)와, 운전자의 조작에 따라 온/오프되는 키 스위치(S)와, 전원 공급 장치에 공급되는 전류를 차단 또는 연결시키기 위한 마그네틱 컨택터들(MC1)(MC2)과, 전원 공급 장치의 구동 전반을 제어하는 제어부(24)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a power supply device according to an embodiment of the present invention is for supplying power to the motor 25 by using energy of the battery 20, and a battery 20, which is an electrical energy storage device, DC link 21 which is a temporary storage space of control electrical energy, DC / AC inverter 22 which converts DC power into AC power for driving motor 25, ultracapacitor 23 having very high instantaneous power output, , The DC / DC converter 26 for energy charging and discharging the ultracapacitor 23, the key switch S on / off according to the driver's operation, and for blocking or connecting the current supplied to the power supply device. Magnetic contactors MC1 and MC2, and a control unit 24 for controlling the overall driving of the power supply.

더욱 상세하게는, 배터리(20)는 모터(25)의 구동에 필요한 DC 전력을 공급해주는 에너지 공급원이다. DC 링크(21)는 모터(25)가 잦은 가감속 동작을 수행할 때 모터(25)와 배터리(20) 사이에 큰 돌입 전류가 흐르는 것을 방지해주고, 회생 전류가 모터(25)로부터 배터리(20)에 공급될 때 발생하는 전압의 변동을 억제하는 역할을 수행한다.More specifically, the battery 20 is an energy supply source for supplying DC power required for driving the motor 25. The DC link 21 prevents large inrush current from flowing between the motor 25 and the battery 20 when the motor 25 performs frequent acceleration / deceleration operations, and the regenerative current is prevented from the motor 25 by the battery 20. It suppresses the fluctuation of voltage generated when supplied to

DC/AC 인버터(22)는 배터리(20)의 DC 전력을 AC 유도 모터로 구성된 모터(25)의 구동에 적합한 형태의 AC 전력으로 변환하여 모터(25)에 공급해주는 역할을 수행한다.The DC / AC inverter 22 converts DC power of the battery 20 into AC power of a type suitable for driving the motor 25 configured as an AC induction motor and supplies the power to the motor 25.

울트라 커패시터(23)는 커패시터의 성능 중 특히 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로서, 전기적으로 충전지와 같은 기능을 갖는다. 전력을 모아서 필요에 따라 방출할 수 있으며 충방전을 반복하는 환경에서 오랜 시간이 경과해도 안정되게 동작한다는 특징이 있다. 이러한 울트라 커패시터(23)는 배터리(20)와 병렬로 연결되어 마이크로 컨택터 1(MC1)이 연결되어 있을 때 배터리(20)로부터 전압을 공급받아 충전된다. The ultracapacitor 23 mainly reinforces the performance of the capacitor, particularly the capacity of the capacitor, and has an electrically rechargeable battery-like function. The power can be collected and released as needed, and it operates stably even after a long time in an environment where charge and discharge are repeated. The ultra capacitor 23 is connected in parallel with the battery 20 and is charged with a voltage from the battery 20 when the micro contactor 1 MC1 is connected.

DC/DC 컨버터(26)는 울트라 커패시터(23)와 직렬로 연결되어 배터리(20)의 전압을 소정의 전압변환비로 변환하여 울트라 커패시터(23)에 공급하기 위한 것이다. 또한, 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 DC 링크(21)에 공급하여 DC 링크(21)를 예비 충전시키는 역할도 수행한다.The DC / DC converter 26 is connected in series with the ultra capacitor 23 to convert the voltage of the battery 20 into a predetermined voltage conversion ratio and supply the ultra capacitor 23. In addition, by supplying a voltage charged in the ultra capacitor 23 to the DC link 21 serves to precharge the DC link 21.

마그네틱 컨택터 1(MC1)은 배터리(20)와 울트라 커패시터(23) 및 DC/DC 컨버터(26) 사이에 구비되어, 연결 여부에 따라 울트라 커패시터(23)가 충방전된다. 마그네틱 컨택터 2(MC2)는 울트라 커패시터(23)와 DC 링크(21) 사이에 구비되어, 연결 여부에 따라 DC 링크(21)의 충방전이 제어되고 모터(25)의 구동 여부가 제어된다.  The magnetic contactor 1 MC1 is provided between the battery 20, the ultra capacitor 23, and the DC / DC converter 26, and the ultra capacitor 23 is charged and discharged depending on whether the magnetic contactor 1 (MC1) is connected. The magnetic contactor 2 (MC2) is provided between the ultra capacitor 23 and the DC link 21, the charge and discharge of the DC link 21 is controlled according to whether or not the connection is connected, and whether the motor 25 is driven.

제어부(24)는 키 스위치(S)의 온/오프 신호를 입력받고, 키 스위치(S)의 온/오프 여부에 따라 울트라 커패시터(23)의 충방전 동작을 제어한다. 또한, 마그네틱 컨택터들(MC1)(MC2)의 연결 여부도 제어한다. 제어부(24)에는 UPS(Uninterruptible Power Supply) 기능이 내장되어 있어 안정적으로 전원을 공급할 수 있도록 한다. 이에 대한 자세한 사항은 후술한다.The controller 24 receives the on / off signal of the key switch S and controls the charge / discharge operation of the ultracapacitor 23 according to whether the key switch S is on or off. In addition, it controls whether the magnetic contactors MC1 and MC2 are connected. The control unit 24 has a built-in UPS (Uninterruptible Power Supply) function to ensure a stable supply of power. Details thereof will be described later.

이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 산업 차량의 전원 공급 장치의 제어 과정에 대하여 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a control process of a power supply device for an industrial vehicle having the above configuration will be described in detail with reference to FIG. 4.

먼저, 키 스위치(S)가 온(ON) 상태일 경우의 구동 제어 과정에 대해 설명한 다.First, a driving control process when the key switch S is in an ON state will be described.

도 4를 참조하면, 운전자가 차량을 동작하기 위해 키 스위치(S)를 온 시켰는지의 여부를 제어부(24)에서 판단한다(S200).Referring to FIG. 4, the controller 24 determines whether the driver has turned on the key switch S to operate the vehicle (S200).

키 스위치(S)가 온 상태라고 판단될 경우, 제어부(24)는 마그네틱 컨택터 1(MC1)을 연결하고, 마그네틱 컨택터 2(MC2)는 오프 상태로 둔다(S210). 이에 따라, 배터리(20)의 전압이 DC/DC 컨버터(26)를 거쳐 울트라 커패시터(23)에 충전되기 시작한다(S220).When it is determined that the key switch S is in the on state, the control unit 24 connects the magnetic contactor 1 MC1 and leaves the magnetic contactor 2 MC2 in the off state (S210). Accordingly, the voltage of the battery 20 begins to be charged to the ultra capacitor 23 through the DC / DC converter 26 (S220).

제어부(24)는 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압이 미리 설정된 설정값, 예를 들어 배터리(20) 전압의 약 50% 이상으로 충전되었는지의 여부를 판단한다(S230). 울트라 커패시터(23)가 설정값 이상으로 충전되었다고 판단되었을 경우 마그네틱 컨택터 1(MC1)을 오프 상태로 변경하고, 마그네틱 컨택터 2(MC2)를 연결한다(S240).The controller 24 determines whether or not the voltage charged in the ultracapacitor 23 is charged to a preset value, for example, about 50% or more of the voltage of the battery 20 (S230). When it is determined that the ultracapacitor 23 is charged above the set value, the magnetic contactor 1 MC1 is turned off, and the magnetic contactor 2 MC2 is connected (S240).

계속하여, 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 DC/DC 컨버터(26)를 거쳐 DC 링크(21)에 충전하기 시작한다(S250). 이와 같이 DC 링크(21)를 예비 충전하는 이유는 상술한 바와 같이 운전자의 레버 조작으로 마그네틱 컨택터 1(MC1)이 연결되었을 경우 배터리(20)로부터의 돌입 전류를 방지하기 위함이다. Subsequently, the voltage charged in the ultracapacitor 23 begins to be charged to the DC link 21 via the DC / DC converter 26 (S250). The reason for precharging the DC link 21 as described above is to prevent the inrush current from the battery 20 when the magnetic contactor 1 MC1 is connected by the driver's lever operation as described above.

이어서, DC 링크(21)에 예비 충전된 전압이 미리 설정된 설정값 이상인지의 여부를 판단한다(S260). DC 링크(21)의 전압이 상기 설정값 이상일 경우 제어부(24)는 레버 조작 신호가 입력되었는지의 여부를 판단한다(S270).Subsequently, it is determined whether or not the voltage precharged to the DC link 21 is equal to or greater than a preset value (S260). When the voltage of the DC link 21 is greater than or equal to the set value, the controller 24 determines whether a lever operation signal is input (S270).

레버 조작 신호, 예를 들어 차량의 전진 또는 후진 등을 지시하는 신호가 입 력되었을 경우 마그네틱 컨텍터 1(MC1)을 연결한다(S280). 한편, 레버 조작 신호의 입력이 없을 경우 마그네틱 컨택터 1(MC1)은 오프 상태를 유지한다(S290). When the lever operation signal, for example, a signal indicating the forward or backward of the vehicle is input, the magnetic contactor 1 (MC1) is connected (S280). On the other hand, when there is no input of the lever operation signal, the magnetic contactor 1 (MC1) maintains the off state (S290).

이와 같이 본원발명은 울트라 커패시터(23)를 구비하여 배터리(20)의 전압을 울트라 커패시터(23)에 충전시키고, 울트라 커패시터(23)의 전압을 다시 DC 링크(21)에 예비 충전시킨 후 레버 조작에 따라 마그네틱 컨택터 1(MC1)을 연결하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 높은 출력 밀도의 울트라 커패시터(23)를 구비함에 따라 차량의 초기 기동 특성을 향상시킬 수 있고, 초기 가속시 울트라 커패시터(23)에서 높은 전류를 출력해줄 수 있어 배터리(20)에 높은 전류가 흐르는 구간을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.As such, the present invention includes an ultracapacitor 23 to charge the voltage of the battery 20 to the ultracapacitor 23, and precharge the voltage of the ultracapacitor 23 to the DC link 21, and then operate the lever. According to the magnetic contactor 1 (MC1) is characterized in that for connecting. As such, the ultracapacitor 23 having a high output density may improve the initial starting characteristic of the vehicle, and may output a high current from the ultracapacitor 23 during initial acceleration, thereby providing a high current to the battery 20. There is an advantage in that the flowing section can be reduced.

다음으로, 키 스위치(S)가 오프(OFF) 상태일 경우의 구동 제어 과정에 대해 설명한다.Next, the driving control process in the case where the key switch S is in the OFF state will be described.

운전자가 차량의 동작을 마치고 키 스위치(S)를 오프로 하게 되면 제어부(24)가 이를 감지한다(S300). 이에 따라, 마그네틱 컨택터 1(MC1)를 연결시키고, 마그네틱 컨택터 2(MC2)를 오프시킨다(S310). When the driver finishes the operation of the vehicle and turns off the key switch S, the controller 24 detects this (S300). Accordingly, the magnetic contactor 1 (MC1) is connected, and the magnetic contactor 2 (MC2) is turned off (S310).

계속하여, DC/DC 컨버터(26)를 이용하여 울트라 커패시터(23)에 충전되어 있던 전압의 방전을 시작한다(S320). 이 경우, 키 스위치(S)가 오프된 후에도 제어부(24)는 울트라 커패시터(23)의 전압을 에너지원으로 사용하여 동작이 가능하다. 기존의 산업 차량의 경우 키 스위치가 오프되면 제어부의 전원이 동시에 차단되어 제어부는 어떠한 제어 동작도 수행할 수 없었다. 그러나, 본 발명의 전원 공급 장치는 울트라 커패시터(23)에 충전되어 있던 전압을 이용하여 제어부(24)가 울트라 커패시터(23)의 방전 동작을 제어할 수 있게 된다. Subsequently, the discharge of the voltage charged in the ultra capacitor 23 is started using the DC / DC converter 26 (S320). In this case, even after the key switch S is turned off, the controller 24 can operate using the voltage of the ultracapacitor 23 as an energy source. In the conventional industrial vehicle, when the key switch is turned off, the power of the control unit is cut off at the same time, and thus the control unit cannot perform any control operation. However, in the power supply apparatus of the present invention, the controller 24 can control the discharge operation of the ultracapacitor 23 by using the voltage charged in the ultracapacitor 23.

울트라 커패시터(23)의 방전 동작을 수행하면서 제어부(24)는 울트라 커패시터(23)의 전압이 미리 설정된 값 이하로 떨어졌는지의 여부를 판단한다(S330).While performing the discharging operation of the ultracapacitor 23, the controller 24 determines whether the voltage of the ultracapacitor 23 falls below a preset value (S330).

울트라 커패시터(23)의 전압이 설정값 이하로 방전되었을 경우에는 더이상 울트라 커패시터(23)의 전압으로 제어부(24)가 동작할 수 없다고 판단하고, 마그네틱 컨택터 1(MC1)과 마그네틱 컨텍터 2(MC2) 모두를 오프 상태로 변경한다(S340).When the voltage of the ultracapacitor 23 is discharged below the set value, it is determined that the controller 24 cannot operate at the voltage of the ultracapacitor 23 anymore, and the magnetic contactor 1 (MC1) and the magnetic contactor 2 ( MC2) change all to the off state (S340).

한편, 이 경우에도 상술한 바와 같이 제어부(24)에는 UPS 기능이 내장되어 있어 일정시간은 제어 동작을 안정적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 울트라 커패시터(23)를 완전시 방전시킬 수 있다.On the other hand, in this case, as described above, the control unit 24 has a built-in UPS function so that the control operation can be stably performed for a predetermined time. Thereby, the ultracapacitor 23 can be discharged completely.

이와 같이, 키 스위치(S)의 오프 시에도 울트라 커패시터(23)의 전압 레벨을 적절하게 제어해 줌으로써 레버의 오작동에 의한 사고를 사전에 방지할 수 있고, 안정적으로 전원 공급 장치를 제어할 수 있게 된다.In this way, by controlling the voltage level of the ultracapacitor 23 appropriately even when the key switch S is turned off, an accident due to a malfunction of the lever can be prevented in advance, and the power supply can be stably controlled. do.

상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 전원 공급 소자, 즉 배터리(20)와 울트라 커패시터(23)를 구비하여, 키 스위치(S)가 온 된 경우에 울트라 커패시터(23)와 DC 링크(21)를 충전하여 차량을 안정적으로 동작시키고, 키 스위치(S)가 오프 된 경우에 울트라 커패시터(23)의 전압을 완전히 방전시켜 각종 소자들이 무리없이 연결되고, 고장의 요소를 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention includes a plurality of power supply elements, that is, the battery 20 and the ultracapacitor 23, so that the ultracapacitor 23 and the DC link 21 when the key switch S is turned on. The vehicle can be stably operated by charging the battery, and when the key switch S is turned off, the voltage of the ultracapacitor 23 is completely discharged so that various elements can be connected without difficulty and the element of failure can be reduced. have.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양 한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be capable of various modifications, changes, additions within the spirit and scope of the present invention, such modifications, changes And additions should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 일반적인 산업 차량의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram schematically showing a power supply device of a general industrial vehicle.

도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 제어과정을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a control process of the power supply device of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업 차량의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram schematically illustrating a power supply device for an industrial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 전원 공급 장치의 제어과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control process of the power supply device of FIG. 3.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

20; 배터리 21; DC 링크20; Battery 21; DC link

22; DC/AC 인버터 23; 울트라 커패시터22; DC / AC inverter 23; Ultra capacitors

24; 제어부 25; 모터24; A controller 25; motor

26; DC/DC 컨버터 S; 키 스위치26; DC / DC converter S; Key switch

MC1, MC2; 마그네틱 컨택터MC1, MC2; Magnetic contactor

Claims (5)

산업 차량에 DC 전력을 공급하는 배터리(20);A battery 20 for supplying DC power to an industrial vehicle; 상기 배터리(20)와 병렬로 연결되고 상기 산업 차량의 구동을 개시시키는 키 스위치(S)의 접속 여부에 따라 충방전되는 울트라 커패시터(23);An ultracapacitor 23 connected in parallel with the battery 20 and charged / discharged depending on whether a key switch S for starting driving of the industrial vehicle is connected; 상기 울트라 커패시터(23)와 직렬로 연결되고 상기 배터리(20)의 전압을 상기 울트라 커패시터(23)에 충전시키는 DC 컨버터 회로(26);A DC converter circuit (26) connected in series with the ultra capacitor (23) and charging the ultra capacitor (23) with the voltage of the battery (20); 상기 울트라 커패시터(23)와 병렬로 연결되고 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 상기 DC 컨버터 회로(26)를 통해 공급받아 충전되는 DC 링크(21);A DC link 21 connected in parallel with the ultra capacitor 23 and supplied with a voltage charged in the ultra capacitor 23 through the DC converter circuit 26 to be charged; 상기 배터리(20)의 DC 전력을 모터(25)의 구동에 적합한 AC 전력으로 변환하여 상기 모터(25)에 공급하는 인버터(22); 및An inverter (22) for converting DC power of the battery (20) into AC power suitable for driving the motor (25) and supplying it to the motor (25); And 상기 키 스위치(S)가 온 되면 상기 울트라 커패시터(23)를 미리 설정된 값 이상으로 충전시키고, 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압으로 상기 DC 링크(21)를 미리 설정된 값 이상으로 충전시킨 후 상기 산업 차량의 레버 조작 신호에 따라 상기 산업 차량을 구동시키는 제어부(24)When the key switch S is turned on, the ultracapacitor 23 is charged above a preset value, and the DC link 21 is charged above a preset value by a voltage charged in the ultracapacitor 23. Control unit 24 for driving the industrial vehicle in accordance with the lever operation signal of the industrial vehicle 를 포함하는 산업 차량용 전원 공급 장치.Industrial vehicle power supply comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부(24)는, 상기 키 스위치(S)가 오프되면 상기 DC 컨버터 회로(26)를 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 산업 차량용 전원 공급 장치.The control unit (24), when the key switch (S) is off, the power supply device for an industrial vehicle, characterized in that for discharging the voltage charged in the ultra-capacitor (23) using the DC converter circuit (26). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압을 상기 제어부(24)의 구동 전원으로 사용하고, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 미만인 경우 상기 제어부(24) 내의 UPS 기능을 이용하여 상기 제어부(24)가 상기 울트라 커패시터(23)를 완전히 방전시키는 것을 특징으로 하는 산업 차량용 전원 공급 장치.When the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is equal to or greater than a preset value, the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is used as a driving power source of the controller 24, and the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is a preset value. If less than, the power supply device for an industrial vehicle, characterized in that the control unit 24 completely discharges the ultra capacitor (23) by using a UPS function in the control unit (24). 산업 차량의 구동을 개시시키는 키 스위치(S)가 온 되면 상기 산업 차량에 DC 전력을 공급하는 배터리(20)의 전압을 상기 배터리(20)와 병렬로 연결된 울트라 커패시터(23)에 충전시키는 단계;Charging an ultracapacitor (23) connected in parallel with the battery (20) when the key switch (S) for initiating driving of the industrial vehicle is turned on; 상기 울트라 커패시터(23)가 미리 설정된 값 이상으로 충전된 경우 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 상기 울트라 커패시터(23)와 병렬로 연결된 DC 링크(21)에 충전시키는 단계; When the ultracapacitor (23) is charged above a preset value, charging a voltage charged in the ultracapacitor (23) to a DC link (21) connected in parallel with the ultracapacitor (23); 상기 DC 링크(21)가 미리 설정된 값 이상으로 충전된 경우 상기 산업 차량의 레버 조작 신호에 따라 상기 산업 차량을 구동시키는 단계; 및Driving the industrial vehicle according to a lever operation signal of the industrial vehicle when the DC link 21 is charged above a preset value; And 상기 키 스위치(S)가 오프되면 상기 울트라 커패시터(23)에 충전된 전압을 방전시키는 단계Discharging the voltage charged in the ultracapacitor 23 when the key switch S is turned off. 를 포함하는 산업 차량용 전원 공급 장치의 제어 방법. Control method of a power supply for an industrial vehicle comprising a. 제4항에 있어서, 상기 울트라 커패시터(23)를 방전시키는 단계는, The method of claim 4, wherein the discharging of the ultra capacitor 23 is performed by: 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압을 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 동작을 수행하고, 상기 울트라 커패시터(23)의 방전 전압이 미리 설정된 값 미만인 경우 내장된 UPS 기능을 이용하여 상기 울트라 커패시터(23)를 완전히 방전시키는 것을 특징으로 하는 산업 차량용 전원 공급 장치의 제어 방법.When the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is equal to or greater than a preset value, the discharge operation of the ultracapacitor 23 is performed by using the discharge voltage of the ultracapacitor 23, and the discharge voltage of the ultracapacitor 23 is increased. If less than a predetermined value, the control method of a power supply for an industrial vehicle, characterized in that to discharge the ultracapacitor (23) completely by using a built-in UPS function.
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