KR20210146564A - 건설용 차량 배터리 보조 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 관한 것으로서, 특히 태양광 에너지를 이용하여 배터리의 충전 상태에 따라 방전을 방지할 수 있도록 보조적으로 충전토록 하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 관한 것이다. 구성은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 있어서, 태양광을 받아 기전력(Electromotive force)을 생성하도록 종 및 횡으로 결합된 형태의 태양전지패널을 포함하여 기중기, 굴삭기와 같은 건설용 차량의 지붕에 설치되는 태양광 발전부와; 상기 태양광 발전부에서 생성되는 전류를 충전시켜 배터리를 충전하기 위한 보조 충전부와; 건설용 차량의 배터리 충전량과 방전량을 감지하는 충전 및 방전 감지부와; 상기 충전 및 방전 감지부에서 감지된 충전 및 방전량에 따라 보조 충전부를 제어하여 생성한 기전력을 배터리에 충전시키거나 충전을 중단시키는 컨트롤부; 를 포함한다.

Description

건설용 차량 배터리 보조 충전장치{Construction Vehicle Battery Auxiliary Charging Unit}

본 발명은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 관한 것으로서, 특히 태양광 에너지를 이용하여 배터리의 충전 상태에 따라 방전을 방지할 수 있도록 보조적으로 충전토록 하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설작업현장이나 토목공사현장 등에서 사용되는 기중기, 굴삭기(Excavator)와 같은 건설용 차량은 구동을 위해 12V 또는 24V의 정격 전압을 가지고 전원을 공급하는 배터리(battery)를 구비하고 있다.

이러한 건설용 차량은 많은 동력이 사용되는 엔진과 설비 및 기구가 배터리 전원으로 구동하기 때문에 배터리의 성능을 최상으로 유지하는 것이 매우 중요하다.

이에 따라 건설용 차량의 배터리 방전시 충전을 위한 보조 충전장치가 요구되었고, 이에 부합하여 다양한 구성의 보조 충전장치가 제시되고 있다.

그러나 종래의 건설용 차량 배터리 보조 충전장치는 단순히 방전되어가거나 방전된 배터리를 충전만 할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 효율적인 배터리 성능을 원활하게 유지하기 어려운 문제점이 있었다.

또, 종래 건설용 차량은 장시간 주차후 사용하는 경우가 많기 때문에 배터리 방전이 빈번하게 발생하며 재충전을 위한 시간적 손실 뿐만 아니라 배터리의 수명 단축과 배터리를 재생해야 하기 때문에 환경을 해치는 문제점이 있었다.

또한, 배터리 전원이 아닌 외부 전원을 건설 중장비에 공급하는 기술이 대한민국등록특허번호 제10-0537369호 및 대한민국 등록특허번호 제10-0727305호에 알려져 있으나, 이러한 종래은 외부 전기를 공급하기 위한 고비용의 전원공급시설을 별도로 설치해야 하고, 건설 중장비가 설치된 전원공급시설 주위에서만 운행되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래기술은 건설 공사 현장에 적용될 경우에 공사 현장까지 가설되는 전기 공급선으로부터 전원을 공급받게 되는데, 이때 공사 현장에서 공급받는 전기는 일반적으로 전압변동이 심하여 안정된 양질의 전기를 공급받지 못하는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 전압변동이 심한 전기를 공급받게 됨에 따라 건설용 차량의 구동모터 동작이 불안정하거나 고장이 자주 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허번호 제10-0537369호 대한민국등록특허번호 제10-0727305호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리의 충전 상태에 따라 태양광 에너지를 이용하여 배터리를 보조적으로 충전할 수 있도록 함으로써, 항상 원활하교 효율적인 배터리 성능을 유지할 수 있도록 하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 있어서, 태양광을 받아 기전력(Electromotive force)을 생성하도록 종 및 횡으로 결합된 형태의 태양전지패널을 포함하여 기중기, 굴삭기와 같은 건설용 차량의 지붕에 설치되는 태양광 발전부와; 건설용 차량의 배터리 충전량과 방전량을 감지하는 충전 및 방전 감지부와; 상기 태양광 발전부에서 생성되는 전류를 충전시켜 배터리를 충전하기 위한 보조 충전부와; 상기 충전 및 방전 감지부에서 감지된 충전 및 방전량에 따라 보조 충전부를 제어하여 생성한 기전력을 배터리에 충전시키거나 충전을 중단시키는 컨트롤부; 를 포함한다.

본 발명은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 있어서, 상기 태양광 발전부는 태양으로부터 조사되는 태양광을 집광할 수 있도록 광센서와 모터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 있어서, 상기 모터는 광센서로부터 감지되는 광량이 가장 강하거나 많은 쪽으로 태양전지패널의 위치를 변환시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 태양광 발전부를 이용하여 배터리의 충전 상태에 따라 자동으로 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자동으로 배터리를 충전하여 사용자의 실수에 의한 배터리 방전에 대처할 수 있도록 함으로써, 작업성 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건설용 차량 배터리 보조 충전장치의 구성요소에 대한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전부를 건설용 차량의 지붕에 설치한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 건설용 배터리 보조 충전장치의 회로도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건설용 차량 배터리 보조 충전장치(100)는 태양광 발전부(110)와, 보조 충전부(120) 및 충전 및 방전 감지부(130)와, 컨트롤부(140)로 대별되어 이루어진다.

상기 태양광 발전부(110)는, 태양광을 받아 기전력(Electromotive force)을 생성하도록 종 및 횡으로 결합된 형태의 태양전지패널(111)을 포함하여 기중기, 굴삭기와 같은 건설용 차량(300)의 지붕에 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 태양광 발전부(110)는 태양광을 모으기 용이하도록 15°∼ 60° 범위로 경사를 형성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 태양광 발전부(110)는 태양으로부터 조사되는 태양광을 원활하고 효율적으로 집광할 수 있도록 광센서(112)와 모터(113)를 더 구비할 수 있다.

즉, 상기 광센서(112)는 태양전지패널(111)의 일측 또는 건설용 차량(300)의 지붕 주변에 설치되어 태양의 광량이 가장 강하거나 많은 쪽을 감지하고 그 신호를 전송한다.

그리고, 상기 모터(113)는 광센서(112)로부터 감지되는 광량이 가장 강하거나 많은 쪽으로 태양전지패널(111)의 위치를 변환시킨다.

이를 위해, 상기 광센서(112)와 모터(113)는 전기적으로 연결되고 상기 모터(113)는 컨트롤부(140)에 의해 회전이 제어될 수 있다.

또, 상기 태양광 발전부(110)의 태양전지패널(111)은 태양으로부터 조사되는 태양광의 원활하게 집광할 수 있도록 사각뿔 또는 피라미드형태로 형성될 수도 있다.

즉, 상기 태양전지패널(111)은 태양광의 원활한 집광을 위해 사방으로 형성될 수 있다.

따라서, 설치공간이 좁은 건설용 차량(300)의 한정된 면적 내에 많은 양의 태양전지패널(111)을 설치할 수 있으므로 동일 면적 내에서 발생하는 발전량을 최대한 확보할 수 있다.

또한, 상기 건설용 차량(300)의 지붕에 설치되는 태양광 발전부(110)는 외부의 충격이나 이물질 등으로부터 보호할 수 있도록 개폐가능한 덮개(미도시)에 의해 보호되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 덮개는 반구형의 철망 또는 금속으로 형성되고 별도의 스위치(미도시) 조작에 의해 개폐 가능하도록 형성될 수 있다.

상기 보조 충전부(120)는, 상기 태양광 발전부(110)에 의해 생성되는 기전력을 공급받아 전류를 보조적으로 충전시켜 컨트롤부(140)의 제어에 따라 배터리(200)에 인가함으로써, 배터리(200)를 보조적으로 충전시킨다.

상기 보조 충전부(120)는 태양광 발전부(110)와 전선으로 연결되어 생성된 기전력을 직접 입력, 저장하여 배터리(200)의 방전을 방지하도록 충전시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 보조 충전부(120)는 태양광 발전부(110)로부터 생성되는 기전력을 정전압 기전력으로 변환하여 출력하는 전압레귤레이터(미도시)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또, 상기 보조 충전부(120)는, 건설용 차량(300)에 장착되는 배터리(200) 사이에 (+)단과 (-)단 사이를 연결하는 단락 릴레이(미도시)가 형성된다.

그리고, 상기 단락 릴레이는 배터리(200)에 충전시 과충전 또는 과방전 여부에 따라 접지 또는 단락된다.

상기 충전 및 방전 감지부(130)는 건설용 차량(300)에 탑재된 배터리(200)의 충전량과 방전량을 감지한다.

즉, 상기 충전 및 방전 감지부(120)는 배터리(200)에서 출력되는 전압 또는 전류량을 통해 현재 배터리(200)의 충전량과 방전량을 확인하여 배터리(200)의 전압값 또는 전류값을 상기 컨트롤부(140)에 전달하고, 상기 컨트롤부(140)가 배터리(200)의 전압값 또는 전류값을 미리 설정된 값과 비교할 수 있게 하여 상기 보조 충전부(120)에 충전된 기전력을 제공하거나 차단토록 한다.

예컨대, 상기 배터리(200)의 전압값 또는 전류값이 설정된 값과 비교하여 과충전 또는 과방전 발생 조건이면, 이를 상기 컨트롤부(140)에 전송하여 상기 보조 충전부(120)의 단락 릴레이를 연결시키거나 연결을 차단(끊음)시키도록 한다.

이에 따라, 상기 단락 릴레이의 on/off 동작에 따라 배터리(200)의 과충전 또는 과방전이 방지될 수 있게 된다.

상기 컨트롤부(140)는 광센서(111)나 충전 및 방전 감지부(130)에 의해 감지된 신호에 따라 상기 모터(112)를 동작시키거나 보조 충전부(120)의 단락 릴레이를 동작시킨다.

예컨대, 상기 광센서(112)로부터 감지되는 신호를 전송받은 경우, 컨트롤부(140)는 광센서(112)로부터 감지되는 광량이 가장 많은 곳으로 모터(113)를 동작시켜 태양전지패널(111)의 위치를 변환시키도록 제어한다.

그리고, 상기 충전 및 방전 감지부(130)로부터 감지되는 신호를 전송받은 경우, 상기 컨트롤부(140)는, 상기 충전 및 방전 감지부(130)에 의해 검출된 배터리(200)의 충전전력 및 방전전력에 따라 각각의 잔존 전력량을 산출하고, 산출한 상기 배터리(200)의 잔존전력량이 기준전력량 이하이면 충전이 이루어지도록 보조 충전부(120)를 제어한다.

또한 상기 컨트롤부(140)는, 상기 배터리(200)의 잔존전력량을 미리 설정된 기준 잔존전력량과 비교하여 잔존전력량이 기준 잔존전력량보다 크게 되면 배터리(200)의 단락 릴레이를 제어하여 충전을 단속하게 한다.

이러한 상기 컨트롤부(140)의 동작은 배터리(200)의 보조 충전시 사용되는 통상적인 제어방식으로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 건설용 차량 배터리 보조 충전장치의 동작 과정을 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 건설용 차량(300)을 이용하여 굴착과 같은 건설 작업시 지붕(310)에 설치된 상기 광센서(112)는 광량을 감지하고 그 결과를 컨트롤부(140)에 전송한다.

이에, 상기 컨트롤부(140)는 광센서(112)에 의해 감지된 광량이 가장 많은 곳으로 태양광 발전부(110)의 태양전지패널(111)이 위치하도록 모터(113)를 회전동작시킨다.

이에 따라, 가장 많은 양의 태양광이 태양광전지패널(111)에 입사되고, 태양광 발전부(110)는 태양 에너지를 전기에너지로 변환한다.

그리고, 상기 태양광 발전부(110)에서 생성된 전기 에너지는 보조 충전부(120)로 충전된다.

계속해서, 상기 충전 및 방전 감지부(130)는 배터리(200)에서 감지된 충전량이 설정량 이하이면 단락 릴레이를 연결시켜 보조 충전부(120)에 충전되어 있는 전기에너지를 배터리(200)로 인가하여 충전시키게 된다.

또, 상기 충전 및 방전 감지부(130)에서 감지된 배터리(200)의 충전량이 설정량 이상이면 단락 릴레이의 연결을 끊어 배터리(200)로 인가되는 전기에너지의 인가를 중단시키게 된다.

즉, 상기 배터리(200)의 충전량이 설정 충전량을 초과하면 종료하고, 반면에, 배터리(200)의 충전량이 설정 충전량 이하이면, 태양광 발전부(110)에 의해 충전되어 있는 보조 충전부(120)의 전력을 배터리(200)에 인가하여 충전시키게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 건설용 차량 배터리 보조 충전장치는 배터리의 충전 상태에 따라 자동으로 배터리를 충전함과 동시에 사용자의 실수에 의한 배터리 방전을 원천적으로 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 건설용 차량 배터리 보조 충전장치 110 : 태양광 발전부
111 : 태양전지패널 112 : 광센서
113 : 모터 120 : 보조 충전부
130 : 충전 및 방전 감지부 140 : 컨트롤부
200 : 배터리 300 : 건설용 차량

Claims (3)

1. 건설용 차량 배터리 보조 충전장치에 있어서,
   태양광을 받아 기전력(Electromotive force)을 생성하도록 종 및 횡으로 결합된 형태의 태양전지패널을 포함하여 기중기, 굴삭기와 같은 건설용 차량의 지붕에 설치되는 태양광 발전부와;
   상기 태양광 발전부에서 생성되는 전류를 충전시켜 배터리를 충전하기 위한 보조 충전부와;
   건설용 차량의 배터리 충전량과 방전량을 감지하는 충전 및 방전 감지부와;
   상기 충전 및 방전 감지부에서 감지된 충전 및 방전량에 따라 보조 충전부를 제어하여 생성한 기전력을 배터리에 충전시키거나 충전을 중단시키는 컨트롤부; 를 포함하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 태양광 발전부는 태양으로부터 조사되는 태양광을 집광할 수 있도록 광센서와 모터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 모터는 광센서로부터 감지되는 광량이 가장 강하거나 많은 쪽으로 태양전지패널의 위치를 변환시키는 것을 특징으로 하는 건설용 차량 배터리 보조 충전장치.

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