KR20190092654A - 농업용 전동운반차의 통합제어장치 - Google Patents

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KR20190092654A
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김종규
최위영
박상래
김병수
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주식회사 세웅
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Abstract

본 발명은 농업용 전동운반차의 통합제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전력을 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력소모를 최소화 하는 농업용 전동운반차의 통합제어 장치에 관한 것으로,
조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 전동 모터에 전력을 전달하도록 제어하는 모터드라이브; 상기 조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 유압실린더를 구동하는 유압팩으로 전력을 전달하도록 제어하는 유압시스템; 상기 모터드라이브와 유압시스템을 제어하고, 사용되는 배터리 정보를 사용자에게 제공하는 배터리 관리 시스템; 대기상태를 설정하거나 해제하도록 상기 배터리 관리 시스템에 제어 명령을 전달하는 조작스위치; 및 상기 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전력을 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력 소모를 최소화하는 통합제어모듈;을 포함한다.

Description

농업용 전동운반차의 통합제어장치{Integrated Control Module for Agricultural Motor Vehicles}
본 발명은 농업용 전동운반차의 통합제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전원을 완전 차단하여 전원대기 모드로 전환하여 전력소모를 최소화 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 과수원이나 하우스 등에서 사용되는 운반차는 과일, 과수 등과 같은 적재물을 적재하기 위한 적재대를 구비하며, 작업자는 적재물을 상기 적재대에 적재한 후 주행 레버 등을 조작하여 운반차를 주행시킬 수 있다.
또한, 상기 적재대은 작업자의 조작에 따라 수평을 유지하면서 소정 높이만큼 상승할 수 있으며, 작업자는 상기 적재대 상에서 과수의 가지치기, 과실수확 등과 같은 고소작업을 수행할 수 있다.
그런데 종래의 대차는 이송에 따른 운반력이 전적으로 작업자의 힘에 의해 이루어지게 되므로 상대적으로 많은 화물을 적재할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 점을 감안하여 운반에 따른 구동력을 제공하는 소형엔진 또는 구동모터를 운반차가 제안되었는데, 종래의 대차는 일측에 일정한 높이로 연장되어 설치되는 손잡이를 가지며, 저면에 수개의 활차를 갖는 대차와, 상기 대차의 일측 상면에 수직방향으로 입설되어 내외중첩적으로 형합되는 관형상으로 이루어지는 고정부와 가동부를 통해 길이가 신장.수축되고 복원을 위한 탄성부재를 갖는 적어도 하나 이상의 승강기둥과, 상기 대차상에 별도로 탑재되는 적재대와, 상기 적재대와 상기 대차의 사이에는 상기 대차상에 일측의 일단이 지축으로 설치되고 상기 적재대에 타측의 일단이 지축으로 설치되며, 각기의 타단들은 자유단으로 설치되어 가위식으로 절첩.전개되며 상기 탄성부재의 복원작용에 따라 보조적으로 복원력을 부가하는 보조탄성부재가 구비된 한 쌍의 링크와, 상기 승강기둥과 상기 적재대 각각에 양단부가 연결되고 상기 승강기둥의 신축작용에 의해 연동하며 상기 적재대를 승강시키기 위한 동력을 전달하는 와이어를 구비한다.
또한, 전동운반차는 이동 및 정지수단을 갖는 차량이나 대차에 단순히 상승 및 하강할 수 있도록 하는 승강수단이 구비되어 있다.
그리고 작업자가 적재대에 탑승한 상태에서 상승시켜 높은 위치의 작업을 간편하게 수행할 수 있다.
이러한 농업용 전동운반차는 하나 이상의 붐이 상하 회동하여 작업대를 승강시키는 붐타입(boom type)과, X자형 링크의 승강 작동에 의해 작업대를 승강시키는 리프트타입(lift type) 등과 같이 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
이 중에서, 리프트타입 전동운반차의 일반적인 구조는 무한궤도를 가진 프레임과, 이 프레임의 상부에 설치되어 리프트실린더에 의해 접혀지거나 펼쳐짐에 따라 작업대를 승강시키는 X자형 링크를 포함한다.
그러나 이러한 농업용 전동운반차는 작업 사이에 일정 시간 이상 작업을 중지해야할 하는 경우에도 내부저항에 의한 전력소모가 발생하여 배터리의 전원으로 운행되는 전동운반차는 배터리 소모가 가속화되어 빨리 소모되는 문제가 발생한다.
또한, 배터리가 소모된 상태에서 작업이 재개될 경우, 작업 전 또는 작업 중 다시 충전하는 데 시간을 많이 낭비하게 되는 문제점이 있다.
또한, 작업이 진행 중이거나 완료된 후 조작스위치의 전원을 제대로 오프하지 않고 퇴근하거나 이동할 경우, 배터리 소모에 의한 방전에 의해서 전동운반차의 성능에 문제가 발생할 수 있다.
한국공개특허 제2014-0068451호 한국등록특허 제1098336호 한국공개특허 제2012-0104864호 한국등록특허 제1123630호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전원공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전원을 완전 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력소모를 최소화할 수 있는 농업용 전동운반차의 통합제어장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 대기 모드에서 조작스위치의 첫 입력이 있을 경우 타이머가 0 상태로 리셋되어 전원 공급이 살아나게 되어 대기 모드를 해제함과 동시에 즉시 전원 공급이 될 수 있는 농업용 전동운반차의 통합제어장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 농업용 전동운반차의 통합제어장치에 있어서, 조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 전동 모터에 전력을 전달하도록 제어하는 모터드라이브; 상기 조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 유압실린더를 구동하는 유압팩으로 전력을 전달하도록 제어하는 유압시스템; 상기 모터드라이브와 유압시스템을 제어하고, 사용되는 배터리 정보를 사용자에게 제공하는 배터리 관리 시스템; 대기상태를 설정하거나 해제하도록 상기 배터리 관리 시스템에 제어 명령을 전달하는 조작스위치; 및 상기 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전력을 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력 소모를 최소화하는 통합제어모듈;을 포함한다.
상기 배터리 관리 시스템은 배터리의 전압, 전류, 온도 정보를 조작패널을 통해 사용자에게 제공한다.
상기 통합제어모듈은, 타이머가 0으로 셋팅된 상태에서 일정 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가하도록 설정되고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시, 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가하고, 타이머가 일정 시간(t) 이상이 되었을 경우, 대기 모드(SLEEP MODE)로 전환된다.
상기 대기 모드에서 조작스위치의 첫 입력이 있을 경우 타이머가 0 상태로 리셋되어 전원 공급이 살아나게 된다.
상기 배터리 관리 시스템은, 배터리 단자별 전압 측정 및 밸런싱 저항 On/Off 동작을 제어하는 셀 밸런싱 기능과, 배터리 전압, 전류, 온도, 과충전, 과방전 차단 및 알람을 제어하는 감시 기능을 갖는다.
상기 통합제어모듈은 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강 중에 작업자가 전원 스위치를 끄지 않고 하차한 후 작업을 마무리 한 경우에도 일정 시간(t)이 경과하면처음 출발 상태로 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강이 원상 복귀된 후 전원을 완전 차단시킨다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 복수의 모터드라이브와 유압시스템을 시간의 흐름에 따라 대기 전원으로 전환하도록 제어한다.
또한, 본 발명은 기 설정된 제1 설정시간(t:Threshold)에 비교하여 제1 경과시간(t1)이 제1 설정시간(t) 이상이면 상기 배터리 관리 시스템이 모터드라이브와 유압시스템의 전원을 차단하거나 전원대기 모드로 전환하여 불필요한 전력소모를 현저히 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 대기 모드에서 조작스위치의 첫 입력이 있을 경우 타이머가 0 상태로 리셋되어 전원 공급이 살아나게 되어 대기 모드를 해제함과 동시에 즉시 전원 공급되어 곧바로 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강 중에 작업자가 전원 스위치를 끄지 않고 하차한 후 작업을 마무리 한 경우에도 일정 시간(t)이 경과하면처음 출발 상태로 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강이 원상 복귀된 후 전원이 완전 차단시켜 불필요한 전력소모를 절감시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 농업용 전동운반차의 통합제어 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 조작스위치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 48 V 의 배터리 전압이 DC-DC 컨버터를 통해 각 구성에 전달되는 것을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 잔량 표시와 상태 표시를 나누어 보여주는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 제어 순서를 보여주는 플로챠트이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따라 농업용 전동운반차의 통합제어 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 조작스위치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 통합제어모듈(100), 모터드라이브(11), 유압시스템(13), 및 배터리 관리 시스템(BMS; 20)의 각 기능을 제어할 수 있는 조작스위치(15)와 리모콘(17)을 포함하며, 상기 통합제어모듈(100)의 제어를 받는 궤도대차(1), 대차프레임(3), X자형 링크(5), 메인프레임(9), 적재대(10) 등으로 구성된다.
궤도대차(1)는 대차프레임(3) 및 메인프레임(9)을 흔들림 없이 안정적으로 지지하면서 통합제어모듈(100) 제어에 의해서 양쪽의 무한궤도의 전후좌우 운동이 가능하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 48 V 의 배터리 전압이 DC-DC 컨버터를 통해 하강되어 조작스위치(15)에 전달되고, 상기 조작스위치(15) 중 하나의 특정 스위치를 조작하면, 궤도대차(1), 대차프레임(3), X자형 링크(5), 메인프레임(9) 조작이 가능하며, 진행 중 다른 조작스위치(15)를 누르면 모터드라이브(11) 또는 유압시스템(13)을 구동 시켜 해당 기능이 실행될 수 있도록 한다.
예를 들어 상기 궤도대차(1) 내부는 2개의 구동모터에 의해 양쪽의 무한궤도가 연동되도록 하며, 상기 구동축부를 구동시킬 수 있는 엔진이 구비되며, 통합제어모듈(100)이 모터드라이브(11)를 제어하여 모터구동이 제어된다.
상기 X자형 링크(5)의 상단에는 상면이 평탄한 사각형의 메인프레임(9)이 형성되고, 적재대(10)는 내부에 적재물 또는 작업자가 탑승할 수 있도록 공간이 마련된 사각 구조물로 형성되며, 레벨유닛에 의해 메인프레임(9) 상부에 지지된다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전동모터를 이용한 방식과 유압을 이용한 유압실린더 방법 그리고 파워 실린더 방식이 있는 데, 이를 위해 전동모터의 모터드라이브(11), 유압시스템(13), 조작스위치(15), 및 통합제어모듈(100) 등으로 구성된다.
모터드라이브(11)는 전동운반차의 여러 구성들의 동작을 제어한다.
모터드라이브(11)는 회전 암에 동력을 제공할 수 있으며, 궤도대차(1)의 회전 운동에 따라 전동운반차를 주행시킬 수 있다.
또한, 모터드라이브(11)는 유압실린더(14)의 유압을 제어할 수 있다. 모터드라이브(11)의 제어에 따라 유압실린더(14)의 유압이 제어될 수 있으며, 이에 따라 유압실린더(14)의 로드(14′)가 전진 또 는 후진할 수 있으며 X자형 링크(5)가 접히거나 펼쳐질 수 있다.
즉, 모터드라이브(11)는 조작스위치(15)의 입력에 따라 전동 모터에 전력을 전달하도록 제어하여 전동 운반차의 속도와 조향 등을 제어하는 모듈로서, 트랜스미션을 구동시킬 수 있는 엔진이 구비된 궤도대차(1), 전동운반차 전체의 경사를 용이하게 보상 조정하여 수평으로 맞출 수 있도록 제어되는 대차프레임(3), 유압실린더의 피스톤로드가 출몰됨에 따라 접히고 펼쳐지는 X자형 링크(5)를 제어하는 복수의 전동 모터 전력을 상황에 맞게 제어한다.
유압시스템(13)은 조작스위치(15)의 입력에 따라 유압실린더를 구동하는 유압팩으로 전달하도록 제어하여 하강 및 리프팅 기능을 갖는 모듈로서, 대차프레임(3)의 브래킷 프레임에 유압실린더가 연결 설치되어 좌우측 경사에 대응한 반대 위치로 기울어지도록 통합제어모듈(100)에 의해 유압실린더의 피스톤로드를 출몰시켜 제어한다.
배터리 관리 시스템(20)은 배터리 정보를 사용자에게 제공하는 시스템으로서, 배터리 단자별 전압 측정 및 밸런싱 저항 On/Off 동작을 제어하는 셀 밸런싱 기능과, 배터리 전압, 전류, 온도, 과충전, 과방전 차단 및 알람을 제어하는 감시 기능을 갖고 있다.
또한 도 5의 배터리 관리 시스템(20)은 통합제어모듈(100)에 전압, 전류, 온도 정보를 전달하여, 통합제어모듈(100)은 조작스위치(15)가 배치된 패널의 디스플레이 장치에 배터리 잔량을 표시하는 기능(101)과 배터리 상태를 led 색깔별로 나누어 표시(정상/에러)하는 기능(102)을 갖는다.
상기 조작스위치(15)가 일정 시간 동안 조작되지 않으면, 대기상태로 설정하거나 조작 후 바로 해제하도록 상기 배터리 관리 시스템(20)에 제어 명령을 전달한다.
예를 들어, 기 설정된 제1 설정시간(t:Threshold)에 비교하여 제1 경과시간(t1)이 제1 설정시간(t) 이상이면 상기 배터리 관리 시스템(20)이 배터리의 대기전원을 차단함으로써 불필요한 전력소모를 현저히 절감시킬 수 있다.
통합제어모듈(100)은 상기 조작스위치(15)의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브(11)와 유압시스템(13)의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치(15)의 입력이 없을 시 모터드라이브(11)와 유압시스템(13)의 전원을 완전 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력소모를 최소화 하는 모듈이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 타이머가 0으로 셋팅된다(S101).
여기에서 타이머가 0 상태에서 일정 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가하도록 설정된다.
즉 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시(S102), 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가한다(S103).
그리고 타이머가 일정 시간(t) 이상이 되었을 경우, 바로 대기 모드(SLEEP MODE)로 전환된다(S104, S105).
도 7에 도시된 바와 같이, 도 6과 같은 대기 모드에서 조작스위치의 첫 입력이 있을 경우 타이머가 0 상태로 리셋 되어 전력 공급이 살아나게 된다(S201~S203).
또한 본 발명의 다른 실시예로서, 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강 중에 작업자가 전원 스위치를 끄지 않고 하차한 후 작업을 마무리 한 경우에도 일정 시간(t)이 흐른 후 처음 출발한 상태로 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강이 원상 복귀된 후 전원이 대기 모드로 전환시켜 전원이 완전히 꺼지게 한다.
1 : 궤도대차
3 : 대차프레임
5 : X자형 링크
9 : 메인프레임
10 : 적재대
11 : 모터 드라이브
14 : 유압실린더
14′ : 유압실린더
15 : 조작스위치
20 : 배터리 관리 시스템
100 : 통합제어모듈

Claims (6)

  1. 농업용 전동운반차의 통합제어장치에 있어서,
    조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 전동 모터에 전력을 전달하도록 제어하는 모터드라이브;
    상기 조작스위치의 입력에 따라 배터리 관리 시스템이 유압실린더를 구동하는 유압팩으로 전력을 전달하도록 제어하는 유압시스템;
    상기 모터드라이브와 유압시스템을 제어하고, 사용되는 배터리 정보를 사용자에게 제공하는 배터리 관리 시스템;
    대기상태를 설정하거나 해제하도록 상기 배터리 관리 시스템에 제어 명령을 전달하는 조작스위치; 및
    상기 조작스위치의 조향 및 회동조절레버의 신호를 받아 모터드라이브와 유압시스템의 전력공급을 제어하고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시 모터드라이브와 유압시스템의 전력을 차단하고 전원대기 모드로 전환하여 전력 소모를 최소화하는 통합제어모듈;을 포함하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 배터리의 전압, 전류, 온도 정보를 조작패널을 통해 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통합제어모듈은,
    타이머가 0으로 셋팅된 상태에서 일정 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가하도록 설정되고, 일정시간 동안 조작스위치의 입력이 없을 시, 시간이 흐름에 따라 카운트가 1 씩 증가하고, 타이머가 일정 시간(t) 이상이 되었을 경우, 대기 모드(SLEEP MODE)로 전환되는 것을 특징으로 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 대기 모드에서 조작스위치의 첫 입력이 있을 경우 타이머가 0 상태로 리셋되어 전력 공급이 살아나게 되는 것을 특징으로 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    배터리 단자별 전압 측정 및 밸런싱 저항 On/Off 동작을 제어하는 셀 밸런싱 기능과, 배터리 전압, 전류, 온도, 과충전, 과방전 차단 및 알람을 제어하는 감시 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통합제어모듈은,
    메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강 중에 작업자가 전원 스위치를 끄지 않고 하차한 후 작업을 마무리 한 경우에도 일정 시간(t)이 경과하면 처음 출발 상태로 메인프레임의 수평 조정, 리프트 승하강이 원상 복귀된 후 대기 모드로 전환되어 전원이 완전 차단되는 것을 특징으로 하는 농업용 전동운반차의 통합제어장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101098336B1 (ko) 2011-07-18 2011-12-23 장진만 기울기 조절이 용이한 농업용 고소 작업대
KR101123630B1 (ko) 2011-08-10 2012-03-21 주식회사 세웅 농업기계용 고소작업대
KR20120104864A (ko) 2011-03-14 2012-09-24 주식회사 세웅 농업용 고소작업대
KR20140068451A (ko) 2012-11-28 2014-06-09 주식회사 세웅 리프트타입 고소작업장치

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