KR20220019876A - 하이브리드 특수 상용차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 특수 상용차에 관한 것으로, 특히 이동을 위해 주행중에는 엔진으로 주행부를 구동시키고, 정지 상태에서 작업 중에는 배터리 전원으로 작업부를 작동시키며, 배터리 방전시에는 엔진에 의한 유압 발전으로 배터리의 충전을 가능하게 하는 하이브리드 특수 상용차에 관한 것이다.

Description

하이브리드 특수 상용차{HYBRID SPECIAL VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 특수 상용차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동을 위해 주행중에는 엔진으로 주행부를 구동시키고, 정지 상태에서 작업 중에는 배터리 전원으로 작업부를 작동시키며, 배터리 방전시에는 엔진에 의한 유압 발전으로 배터리의 충전을 가능하게 하는 하이브리드 특수 상용차에 관한 것이다.
일반적으로 상용 특장차는 이동을 위한 주행부 및 정지 상태에서의 작업을 위한 작업부를 포함하는 것으로, 고소 작업차, 고가 사다리차 및 이동 크래인 등 다양한 타입의 차량이 있다.
그런데, 상용 특장차는 엔진의 동력으로 주행 이동을 함은 물론, 고소 작업, 이사짐 이동 및 중량물 견인 등과 같은 작업까지 하기 때문에 항상 엔진이 구동되면서 생기는 매연, 소음 및 연료 과다의 단점이 존재한다.
이러한 단점을 개선하고자 유럽이나 일본의 선진시장을 중심으로 e-PTO(electric Power Take Off) 라는 명칭으로 상용 특장차의 주행시와 작업시 이용되는 동력원을 분리하는 움직임이 있다.
구체적으로 주행 중에는 기존의 디젤 엔진과 트랜스미션을 사용하고, 작업장에 도착해서는 배터리 및 모터로 작업부를 작동시킴으로써 도심 공간 등에서 매연이나 소음이 없는 친환경 상용 특장차로 발전하고 있다.
그러나, 현재까지 e-PTO 시스템을 장착한 상용 특장차는 배터리 용량의 한계로 가동 시간의 제약이 크고, 방전에 따른 비상상황이 발생할 경우 외부로부터 별도의 전기를 공급받아야만 작동부를 움직일 수 있다는 문제가 있었다.
또한 작업 전 충전을 하는 경우에는 전용 충전기로 야간 시간 등에 미리 충전을 할 수 있지만, 작업중 배터리가 방전되면 전기차 충전소로 이동하거나 혹은 외부 전력을 끌어와야 하는 단점이 있었다.
특히, 건설 현장의 경우 외부 전력을 끌어오기가 불편하고, 작업 중 배터리의 방전에 따른 비상상황 발생시 즉각적인 대처가 어려운 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0061610호 대한민국 공개특허 제10-2000-0066885호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동을 위해 주행중에는 엔진으로 주행부를 구동시키고, 정지 상태에서 작업 중에는 배터리 전원으로 작업부를 작동시키며, 배터리 방전시에는 엔진에 의한 유압 발전으로 배터리의 충전을 가능하게 하는 하이브리드 특수 상용차를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명은 주행부 및 작업부를 구비한 하이브리드 특수 상용차에 있어서, 연료를 공급받아 상기 주행부를 구동시키는 엔진과; 상기 작업부를 작동시키는 전원을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리부의 충전 전원으로 유압유(Hydraulic Operating Fluid)를 순환시켜 상기 작업부를 작동시키는 메인 구동부와; 상기 배터리부의 충전 전원으로 상기 작업부를 작동시키거나 상기 엔진에 의해 순환되는 유압유로 발전을 하여 상기 배터리를 충전시키는 서브 구동부; 및 상기 메인 구동부 및 서브 구동부를 거쳐 순환하도록 배치된 유압 계통부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 엔진의 출력측에 설치되며, 주행 중에는 상기 엔진으로 상기 주행부를 작동시키고, 상기 주행을 정지하고 작업 중에는 상기 엔진으로 유압유를 순환시키도록 상기 엔진의 출력을 전환시키는 출력 선택기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리부는 배터리 팩과; 상기 배터리 팩의 충전 전원을 변환하여 상기 메인 구동부에 제공하는 제1 전력 변환기; 및 작동 모드에 따라 상기 배터리부의 충전 전원을 변환하여 상기 작업부를 작동시키거나 상기 유압유에 의해 발전된 발전 전원을 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 제2 전력 변환기;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 구동부는 상기 배터리부의 충전 전원에 의해 구동되는 메인 모터; 및 상기 메인 모터의 구동시 발생되는 동력으로 상기 유압유를 순환시키는 메인 펌프;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 서브 구동부는 상기 배터리부의 충전 전원에 의해 구동되는 서브 모터 또는 상기 유압유에 의해 발전을 하는 발전기로 동작하는 제1 이중 작동기; 및 상기 서브 모터에 의해 상기 유압유를 순환시키는 서브 펌프 또는 상기 유압유에 의해 구동되어 상기 발전기를 구동시키는 발전 모터로 동작하는 제2 이중 작동기;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 작업부는 상기 유압유에 의해 작동되는 제1 작업기와; 상기 유압유에 의해 작동되는 제2 작업기와; 상기 제1 작업기에 유압유를 공급하는 제1 메인 컨트롤 밸브; 및 상기 제2 작업기에 유압유를 공급하는 제2 메인 컨트롤 밸브;를 포함하며, 상기 유압 계통부는 상기 메인 구동부는 상기 제1 메인 컨트롤 밸브 및 제2 메인 컨트롤 밸브로 상기 유압유를 분할하여 공급하고, 상기 서브 구동부는 상기 제2 메인 컨트롤 밸브로 유압유를 공급하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유압 계통부는 상기 배터리부의 충전 전원에 의해 순환되는 유압유를 상기 작업부로 공급하는 제1 전자밸브와; 상기 엔진에 의해 순환되는 유압유를 상기 서브 구동부로 공급하는 제2 전자밸브; 및 상기 유압유를 상기 서브 구동부에서 오일 탱크로 흐르게 하거나 상기 오일 탱크에 충진된 유압유를 상기 서브 구동부로 흐르게 하는 방향전환밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전원 계통이 불능인 상태에서도 상기 작업부를 작동시키도록, 상기 엔진에 의해 순환되는 유압유를 공급시키는 비상제어밸브를 더 포함하되, 상기 유압계통부는 상기 비상제어밸브의 개방에 따라 출력된 유압유를 상기 작업부로 순환시키는 유압 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 이동을 위해 주행중에는 엔진으로 주행부를 구동시키고, 정지 상태에서 작업 중에는 배터리 전원으로 작업부를 작동시킨다. 따라서, 작업중에는 엔진의 가동이 없어 연료를 절감하고, 매연, 소음이 없는 친환경 상용 특장차를 제공한다.
또한, 배터리 방전시에는 엔진에 의해 순환되는 유압유로 발전을 하고, 발전 전력으로 배터리를 충전하여 작업부를 사용할 수 있도록 한다. 따라서, 작업 시간을 향상시키고 배터리 방전에 따른 비상상황에 즉각적인 대처를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 하리브리드 특수 상용차를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차의 정상작업 동작 상태도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차의 비상작업 동작 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차의 비상충전 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차의 비상작업 2단계 동작 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 특수 상용차에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하리브리드 특수 상용차를 나타낸 구성도로, 여러 운전 및 작업 모드에서 적용되는 배터리 전력 공급 라인 및 유압유(Hydraulic Operating Fluid)의 흐름이 모두 도시된 상태이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차(100)는 주행부 및 작업부를 구비한 특수 상용차에 하이브리드 동력원을 탑재한 것으로, 엔진(110), 배터리부(120), 메인 구동부(130), 서브 구동부(140) 및 유압 계통부(150)를 포함한다.
또한, 다른 실시예로서 전원 계통이 불능인 상태에서도 상기 작업부를 작동시키도록, 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 공급시키는 비상제어밸브(190)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
특수 상용차는 상용 특장차라고도 하는 것으로, 이동을 위한 주행부 및 정지 상태에서의 작업을 위한 작업부를 포함한다. 일 예로 특수 상용차는 고소 작업차, 고가 사다리차 및 이동 크래인 등이 있으며, 작업부는 유압유로 고소 작업, 이사짐 이동 및 중량물 견인 등과 같은 작업을 수행한다.
위와 같은 본 발명은 이동을 위해 주행중에는 엔진(110)으로 주행부를 구동시키고, 정지 상태에서 작업 중에는 배터리부(120)의 전원으로 작업부를 작동시킨다. 따라서, 작업중에는 엔진(110)의 가동이 없어 연료를 절감하고, 매연, 소음이 없는 친환경 상용 특장차를 제공한다.
또한, 배터리 방전시에는 엔진(110)에 의한 고압의 유압유로 발전을 하고, 발전 전력으로 배터리부(120)를 충전하여 작업부를 사용할 수 있도록 한다. 따라서, 작업 시간을 향상시키고 작업 중 배터리 방전에 따른 비상상황에 즉각적인 대처를 가능하게 한다.
이를 위해 상기 엔진(110)은 연료를 공급받아 주행부를 구동시킨다. 특수 상용차는 대표적인 예로 디젤유(diesel oil)를 사용하므로 엔진(110)은 디젤 엔진이며, 엔진(110)은 트랜스미션 등의 동력 전달장치를 통해 차축 및 차륜에 연결된다.
이러한 엔진(110)은 주행(이동) 중에는 엔진(110)의 출력을 회전력으로 변환하여 주행부의 차륜에 전달한다. 차륜은 휠(wheel) 타입이 대표적이나 특수 사용차의 종류에 따라 무한궤도 타입도 포함할 수 있다.
또한 작업 중 디젤 엔진(110)은 그 출력으로 유압유를 순환시키는 압력을 생성할 수 있다. 예컨대 배터리 방전시 디젤 엔진(110)으로 보조 펌프(143)를 작동시켜 유압유를 순환시킨다. 엔진(110)에 의한 유압유는 배터리의 충전에 이용된다.
이와 같이 주행부에 의한 주행 모드 및 작업 중 배터리 방전에 의한 비상모드 등에 따라 서로 다른 형태의 출력을 제공하도록, 엔진(110)의 출력단에는 출력 선택기(111)가 더 포함된다. 출력 선택기(111)는 e-PTO(electric Power Take Off)를 구성하는 것으로 동력원을 분리한다.
구체적으로 출력 선택기(111)는 엔진(110)의 출력측에 설치되어, 주행 중에는 엔진(110)으로 주행부를 작동시키고, 주행을 정지하고 작업 중에는 상술한 바와 같이 엔진(110)으로 유압유를 순환시키도록 동력원을 분리 혹은 전환시킨다.
배터리부(120)는 작업부를 작동시키는 전원을 공급한다. 배터리부(120)는 설정된 시간 이상 작업을 가능하게 하는 용량을 보장하며, 특히 방전 중에는 자체 발전 시스템에 의해 충전도 가능하다.
실시예로 배터리부(120)는 배터리 팩(121)과, 제1 전력 변환기(122) 및 제2 전력 변환기(123)를 포함한다.
그 중 배터리 팩(121)은 일 예로 리튬이온 배터리 모듈이 적용되며, 배터리 모듈이 다수개 적층된 배터리 팩(121)으로 이루어져 충전소에서 전용 충전기로 충전되며, 비상시에는 본 발명의 탑재된 발전 시스템에 의해 충전된다.
제1 전력 변환기(122)는 배터리 팩(121)의 충전 전원을 변환하여 메인 구동부(130)에 제공한다. 메인 구동부(130)는 작업부를 작동시키는 유압유를 순환시키는 것으로 후술하는 메인 모터(131) 등을 포함한다. 따라서, 제1 전력 변환기(122)는 일 예로 DC-AC 인버터가 사용된다.
제2 전력 변환기(123)는 작동 모드에 따라 배터리부(120)의 충전 전원을 변환하여 작업부를 작동시키거나 유압유에 의해 발전된 발전 전원을 변환하여 배터리를 충전시키도록 2중 모드로 동작한다.
구체적으로, 제2 전력 변환기(123)는 택일적으로 사용되는 DC-AC 인버터 및 AC-DC 컨버터를 각각 포함하거나 이들 기능이 일체로 구현된 전력 변환기로 구성된다. 따라서, 작업 중에는 배터리의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터를 구동시킨다. 반면, 충전시에는 발전된 교류 전원을 직류로 변환하여 배터리를 충전시킨다.
메인 구동부(130)는 배터리부(120)의 충전 전원으로 유압유(Hydraulic Operating Fluid)를 순환시켜 작업부를 작동시키는 것으로, 작업부를 작동시키는 다수의 유압 액츄에이터(180) 중 적어도 하나 이상에 유압유를 공급한다.
이러한 메인 구동부(130)는 후술하는 서브 구동부(140)와 다르게 오직 작업부의 작동에만 사용되며, 서브 구동부(140)에 의해 배터리를 충전 중에는 필요에 따라 작동을 멈춰 배터리 소모를 차단할 수 있다.
실시예로 메인 구동부(130)는 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 구동되는 메인 모터(131) 및 상기 메인 모터(131)의 구동시 발생되는 동력으로 유압유를 순환시키는 메인 펌프(132)를 포함한다.
메인 모터(131)는 배터리부(120)의 제1 전력 변환기(122) 즉, DC-AC 인버터에 의해 정격 동작 전원을 공급받아 모터 축이 회전된다. 메인 펌프(132)는 메인 모터(131)의 회전축에 축 결합되어 펌프로 작동하며 펌핑 동작으로 유압유를 고압으로 순환시킨다.
후술하지만 메인 펌프(132)에 공급되는 고압의 유압유는 메인 컨트롤 밸브(160)를 통해 유압 액츄에이터에 공급되어 작업부를 작동시키고, 사용을 마친 유압유는 오일 탱크(170)에 일시 수집된 후 다시 메인 펌프(132)로 돌아오는 순환이 이루어진다.
서브 구동부(140)는 배터리부(120)의 충전 전원으로 작업부를 작동시키거나 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유로 발전을 하는 것으로, 특수 상용차가 주행 중인 경우, 일반적인 작업의 경우 및 작업 중 배터리부(120)가 방전된 비상 상태의 3가지 모드를 포함한다.
이를 위해 서브 구동부(140)는 제1 이중 작동기(141) 및 제2 이중 작동기(142)를 포함한다. 제1 이중 작동기(141)와 제2 이중 작동기(142)는 서로 연동되어 유압유를 순환시키거나 발전을 통해 배터리를 충전시킨다.
실시예로 제1 이중 작동기(141)는 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 구동되는 서브 모터 또는 유압유에 의해 발전을 하는 발전기로 동작한다. 즉, 충전 전원을 공급받아 모터로 동작하거나 유압유에 의해 회전자(rotor)를 회전시키는 발전기로 동작한다.
제2 이중 작동기(142)는 서브 모터로 기능하는 제1 이중 작동기(141)에 의해 유압유를 순환시키기 위한 서브 펌프로 기능한다. 또한 유압유에 의해 구동되어 발전기로 동작하는 제1 이중 작동기(141)를 구동시키기 위한 발전 모터로 동작한다.
정리하면 제1 이중 작동기(141)가 서브 모터로 기능하면 제2 이중 작동기(142)는 서브 모터에 의해 구동되는 서브 펌프로 기능하고, 제2 이중 작동기(142)가 발전 모터로 기능하면 제1 작동기는 발전 모터에 의해 회전자가 회전하는 발전기로 동작한다.
유압 계통부(150)는 상술한 메인 구동부(130) 및 서브 구동부(140)를 거쳐 순환하도록 배치되며 유압유를 저장하는 오일 탱크(170) 및 유압 배관(도시 생략)을 포함한다. 또한 제1 전자밸브(151), 제2 전자밸브(152) 및 방향전환밸브(153)를 포함한다. 물론 유압유를 최적의 순환경로로 순환시키기 위해 필요한 그 외 다양한 부속품을 더 포함할 수도 있다.
오일 탱크(170)는 그 내부에 유압유가 충진되어 유압유를 공급하거나 순환을 마친 유압유를 일시 저장하고, 유압 배관은 상술한 유압유가 순환하며 거치는 구성들을 서로 연결된다.
이때, 제1 전자밸브(151)는 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 순환되는 유압유를 작업부로 공급하고, 제2 전자밸브(152)는 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 서브 구동부(140)로 공급한다.
도시된 바와 같이 제1 전자밸브(151)는 서브 구동부(140)를 순환하는 유압유를 공급하거나 차단하도록 단속하고, 제2 전자밸브(152)는 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 공급하거나 차단하도록 단속한다. 제1 전자밸브(151) 및 제2 전자밸브(152)는 제어 모듈(190)의 제어하여 개방 또는 폐쇄되는 전자식 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.
방향전환밸브(153)는 유압유를 서브 구동부(140)에서 오일 탱크(170)로 흐르게 하거나 오일 탱크(170)에 충진된 유압유를 상기 서브 구동부(140)로 흐르게 하는 것으로, 일 예로 스풀(spool)이 사용된다. 따라서, 상술한 바와 같이 서브 구동부(140)이 작동 모드에 따라 유압유의 방향을 전환시킨다.
한편, 본 발명의 특수 상용차는 유압유에 의해 작동되는 작업부를 포함하는데, 실시예로써 작업부는 각각 유압유에 의해 작동되는 제1 작업기 및 제2 작업기를 포함하여 다수개로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 작업기는 선회 등을 위한 회전기이고, 제2 작업기는 실린더와 같은 신장기이다.
또한, 작업기에 유압을 제공하는 메인 컨트롤 밸브(160)는 제1 작업기에 유압유를 공급하는 제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제2 작업기에 유압유를 공급하는 제2 메인 컨트롤 밸브(162)를 포함할 수 있다. 일 예로 제1 메인 컨트롤 밸브(161)에 의해 선회를 위한 회전기를 제어하고, 제2 메인 컨트롤 밸브(162)에 의해 실린더와 같은 신장기를 제어할 수 있다.
이때, 메인 구동부(130)는 상기 제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제2 메인 컨트롤 밸브(162)로 유압유를 분할하여 공급하고, 서브 구동부(140)는 제2 메인 컨트롤 밸브(162)로 유압유를 공급하도록 유압 계통부(150)를 구성한다. 따라서, 메인 구동부(130)가 작업부의 메인 작동기로 작동한다. 예컨대, 서브 구동부(140)가 정지되어도 메인 구동부(130)로 모든 작업부를 작동시킨다.
비상제어밸브(190)는 전원 계통이 불능인 상태에서도 상기 작업부를 작동시키도록, 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 공급시킨다. 이를 위해 유압계통부(150)는 비상제어밸브(190)의 개방에 따라 출력된 유압유를 작업부로 순환시키는 유압 라인을 더 포함한다.
실시예로 비상제어밸브(190)는 작업 중 배터리부(120), 메인 구동부(130) 및 서브 구동부(140)들 중 어느 하나 이상에 고장이나 완전불능 상태가 됨에 따라 전원 계통으로 작업이 불능한 경우 작업자가 직접 작동시킬 수 있다.
이를 위해 비상제어밸브(190)는 작업자에 의해 개폐 가능한 비상 코크 등을 포함하여 구성되며, 제2 전자밸브(152)를 통해 보조 펌프(143)에 연결되거나 혹은 보조 펌프(143)에 직접 연결되어 엔진(110)에 의해 출력 및 순환되는 유압유를 작업부로 공급한다.
또한, 유압유를 작업부로 공급하기 위해 유압계통부(150)는 비상제어밸브(190)를 메인 컨트롤 밸브(160)에 연결시키는 유압 라인을 포함한다. 이를 통해 유압유는 보조 펌프(143), 비상제어밸브(190), 메인 컨트롤 밸브(160), 유압 액츄에이터(180) 및 오일탱크(170)를 순환하게 된다.
다만, 도 1에서는 비상제어밸브(190)에 의해 공급되는 유압유가 메인 컨트롤 밸브(160) 중 실린더 등의 신장기와 같은 제2 유압 엑츄에이터(182)를 작동시키는 제2 메인 컨트롤 밸브(162) 연결되는 것을 예로 들었다. 그러나, 비상 작업을 위해 필요하다면 회전기(선회 등)를 위한 제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제1 유압 엑츄에이터(181)에도 연결될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차에 의해 구동 가능한 운전 모드별 유압유의 흐름을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 특수 상용차의 정상작업 동작 상태도이고, 도 3은 비상작업 동작 상태도이고, 도 4는 비상충전 동작 상태도이며, 도 5는 비상작업 2단계 동작 상태도이다.
먼저, 본 발명은 하이브리드 특수 상용차가 작업장으로 이동시에는 디젤유로 디젤 엔진(110)을 구동시켜 주행부로 차량을 주행시키고, 작업장에 도달해서는 주행부를 정지시키고 디젤 엔진(110)도 정지시킨다.
그 후, 도 2와 같이 작업장에서 디젤 엔진(110)을 정지시키고 배터리부(120)로 작업부를 작동시켜 특수 상용자의 종류에 따라 작업 가능한 작업을 진행한다. 또한, 엔진(110)의 정지로 보조 펌프(143)는 정지되고 제2 솔레노이드 밸브는 폐쇄된다.
도시된 바와 같이 정상 작업 상태는 배터리부(120)에 의해 정상적으로 충전 전원을 공급하는 상태로, 배터리부(120)의 배터리 팩(121)에서 공급된 충전전원은 제1 전력 변환기(122)인 DC-AC 인버터를 통해 메인 모터(131)로 공급된다.
메인 모터(131)로 전원이 공급되면 모터 축이 회전하여 메인 펌프(132)를 작동시키고, 메인 펌프(132)에 의해 오일 탱크(170)에 수용되어 있던 유압유가 제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제2 메인 컨트롤 밸브(162)를 통해 제1 유압 엑츄에이터(181) 및 제2 유압 엑츄에이터를 작동시킨다.
제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제2 메인 컨트롤 밸브(162)의 개폐는 제어 모듈(190)의 제어 신호에 따라 조절되며, 일 예로 메인 펌프(132)에 의해 회전기를 위한 제1 유압 엑츄에이터(181) 및 신장기를 위한 제2 유압 엑츄에이터(182) 모두를 작동시킨다.
이와 같이 공급된 고압의 유압유는 제1 유압 엑츄에이터(181) 및 제2 유압 엑츄에이터(182)를 작동시키는 과정에서 압력이 낮아지고, 저압의 유압유는 오일 탱크(170)로 회수된 후 다시 메인 펌프(132)로 공급된다.
또한 저압의 유압유는 메인 모터(131)에 의해 작동되는 메인 펌프(132)에 의해 다시 고압으로 전환되어 제1 유압 엑츄에이터(181) 및 제2 유압 엑츄에이터(182)를 작동시키며, 이러한 유압유의 순환은 작업 중 계속된다.
그와 동시에 서브 구동부(140) 역시 가동되는 경우 제어 모듈(190)의 제어에 의해 제2 전력 변환기(123)는 DC-AC 인버터가 선택되고, 제1 이중 작동기(141)는 서브 모터로 선택되며, 제2 이중 작동기(142)는 서브 펌프로 선택된다.
따라서, 배터리 팩(121)의 충전 전원이 DC-AC 인버터인 제2 전력 변환기(123)를 거쳐 제1 이중 작동기(141)인 서브 모터에 공급되고, 서브 모터가 제2 이중 작동기(142)인 서브 펌프를 작동시켜 고압이 유압유를 공급한다.
서브 펌프에서 공급된 고압의 유압유는 제1 전자밸브(151)를 통해 제2 메인 컨트롤 밸브(162)로 공급되고, 이를 통해 출력된 고압의 유압유는 제2 유압 엑츄에이터(182)를 작동시킨 후 오일 탱크(170)로 회수된다. 오일 탱크(170)로 회수된 유압유는 방향전환밸브(153)를 통해 다시 서브 펌프로 공급되는 순환이 계속된다.
다음, 도 3과 같이 비상 운전 상태에서는 메인 구동부(130)에 의해 작업부를 작동시키면서 그와 동시에 서브 구동부(140)에 의해 배터리부(120)를 충전한다. 서브 구동부(140)는 정지되어 작업부의 구동에 사용되지 않는다.
이를 위해 연료 점화로 엔진(110)이 구동하고, 엔진(110)에 의해 오일 탱크(170)에 수용되어 있던 오일유가 보조 펌프(143)에 의해 공급되기 시작한다. 보조 펌프(143)에서 방출된 고압의 유압유는 제2 전자밸브(152)르 통해 서브 구동부(140)에 공급된다.
이때, 제어 모듈(190)에 의해 서브 구동부(140) 중 제2 이중 작동기(142)는 발전 모터로 선택되고, 제1 이중 작동기(141)는 발전기로 선택되며, 제2 전력 변환기는 AC-DC 컨버터로 선택된다.
따라서, 고압의 유압유로 발전 모터의 모터 축이 회전하고, 발전 모터에 의해 발전기가 가동되어 발전된 교류 전력은 AC-DC 컨버터에 의해 충전 전원으로 변환되어 배터리 팩(121)을 충전시키게 된다.
또한, 발전에 이용된 고압의 유압유는 저압으로 전환되어 발전 모터에서 방향전환밸브(153)로 배출되고, 방향전환밸브(153)에서 오일 탱크(170)로 회수된 저압의 유압유는 다시 보조 펌프(143)로 공급되어 계속해서 엔진(110)에 의한 발전이 이루어지게 한다.
이때, 메인 구동부(130)는 도 2에서 설명한 바와 마찬가지로 배터리 팩(121)의 충전 전원에 의해 제1 유압 엑츄에이터(181) 및 제2 유압 엑츄에이터(182)를 작옹시켜, 작업부에 의한 작업이 이루어지게 한다.
다음, 도 4와 같이 비상 충전 상태에서는 메인 구동부(130)의 작동을 정지시켜 배터리 팩(121)의 전원 사용을 차단하고, 오직 서브 구동부(140)에 의해 배터리 팩(121)을 충전하는 동작만을 수행한다.
이를 위해 제어 모듈(190)에 의해 배터리 팩(121)에서 제1 전력 변환기(122)로 공급되는 충전 전원이 차단되고, 그 후단의 메인 모터(131) 및 메인 펌프(132) 역시 작동을 멈추고 정지 상태가 된다.
반면, 서브 구동부(140)는 엔진(110)에 의해 발전을 하고 발전 전원으로 배터리 팩(121)을 충전시키도록 한다.
즉, 엔진(110)의 구동에 의해 오일 탱크(170)에 수용되어 있던 오일유가 보조 펌프(143)에 의해 공급되고, 보조 펌프(143)에서 방출된 고압의 유압유는 제2 전자밸브(152)를 통해 서브 구동부(140)에 공급된다.
서브 구동부(140)에 공급된 고압의 유압유로 제2 이중 작동기(142)인 발전 모터가 작동하고, 발전 모터에 의해 제1 이중 작동기(141)인 발전기가 가동되며, 발전된 교류 전력은 제2 전력 변환기(123)인 AC-DC 컨버터에 의해 충전 전원으로 변환되어 배터리 팩(121)을 충전시키게 된다.
따라서, 본 발명은 배터리 팩(121) 방전시 디젤 엔진(110)에 의한 유압유로 발전을 하고, 발전 전력으로 배터리를 충전하여 작업부를 사용할 수 있게 하므로, 작업 시간을 향상시키고 배터리 방전에 따른 비상상황에 즉각적인 대처를 가능하게 한다.
다음, 비상작업 2단계 동작은 전원 계통이 불능인 상태 발생시 작업부를 비상 작동시키는 것으로, 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유가 비상제어밸브(190)를 통해 출력되고, 비상 출력된 유압유는 유압계통부(150)의 유압 라인을 통해 바로 메인 컨트롤 밸브(160)에 공급된다.
이를 위해 비상제어밸브(190)는 작업자에 의해 개폐 가능한 비상 코크 등을 포함하여 구성되며, 제2 전자밸브(152)를 통해 보조 펌프(143)에 연결되거나 혹은 보조 펌프(143)에 직접 연결되어 엔진(110)에 의해 출력 및 순환되는 유압유를 작업부로 공급한다.
또한, 유압유를 작업부로 공급하기 위해 유압계통부(150)는 비상제어밸브(190)를 메인 컨트롤 밸브(160)에 연결된다. 따라서, 유압유는 엔진(110)의 동력에 의해 보조 펌프(143), 비상제어밸브(190), 메인 컨트롤 밸브(160), 유압 액츄에이터(180) 및 오일탱크(170)를 순환하고, 비상 작업이 이루어진다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 엔진
120: 배터리부
121: 배터리 팩
122: 제1 전력 변환기(인버터)
123: 제2 전력 변환기(인버터/컨버터)
130: 메인 구동부
131: 메인 모터
132: 메인 펌프
140: 서브 구동부
141: 제1 이중 작동기(서브 모터/발전기)
142: 제2 이중 작동기(서브 펌프/발전 모터)
150: 유압 계통부
151: 제1 전자밸브
152: 제2 전자밸브
153: 방향 전환 밸브
160: 메인 컨트롤 밸브
170: 오일 탱크
180: 유압 액츄에이터
190: 비상제어밸브

Claims (8)

  1. 주행부 및 작업부를 구비한 하이브리드 특수 상용차에 있어서,
    연료를 공급받아 상기 주행부를 구동시키는 엔진(110)과;
    상기 작업부를 작동시키는 전원을 공급하는 배터리부(120)와;
    상기 배터리부(120)의 충전 전원으로 유압유(Hydraulic Operating Fluid)를 순환시켜 상기 작업부를 작동시키는 메인 구동부(130)와;
    상기 배터리부(120)의 충전 전원으로 상기 작업부를 작동시키거나 상기 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유로 발전을 하여 상기 배터리를 충전시키는 서브 구동부(140); 및
    상기 메인 구동부(130) 및 서브 구동부(140)를 거쳐 순환하도록 배치된 유압 계통부(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진(110)의 출력측에 설치되며,
    주행 중에는 상기 엔진(110)으로 상기 주행부를 작동시키고,
    상기 주행을 정지하고 작업 중에는 상기 엔진(110)으로 유압유를 순환시키도록 상기 엔진(110)의 출력을 전환시키는 출력 선택기(111)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리부(120)는,
    배터리 팩(121)과;
    상기 배터리 팩(121)의 충전 전원을 변환하여 상기 메인 구동부(130)에 제공하는 제1 전력 변환기(122); 및
    작동 모드에 따라 상기 배터리부(120)의 충전 전원을 변환하여 상기 작업부를 작동시키거나 상기 유압유에 의해 발전된 발전 전원을 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 제2 전력 변환기(123);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 구동부(130)는,
    상기 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 구동되는 메인 모터(131); 및
    상기 메인 모터(131)의 구동시 발생되는 동력으로 상기 유압유를 순환시키는 메인 펌프(132);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브 구동부(140)는,
    상기 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 구동되는 서브 모터 또는 상기 유압유에 의해 발전을 하는 발전기로 동작하는 제1 이중 작동기(141); 및
    상기 서브 모터에 의해 상기 유압유를 순환시키는 서브 펌프 또는 상기 유압유에 의해 구동되어 상기 발전기를 구동시키는 발전 모터로 동작하는 제2 이중 작동기(142);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작업부는,
    상기 유압유에 의해 작동되는 제1 작업기와; 상기 유압유에 의해 작동되는 제2 작업기와; 상기 제1 작업기에 유압유를 공급하는 제1 메인 컨트롤 밸브(161); 및 상기 제2 작업기에 유압유를 공급하는 제2 메인 컨트롤 밸브(162);를 포함하며,
    상기 유압 계통부(150)는,
    상기 메인 구동부(130)는 상기 제1 메인 컨트롤 밸브(161) 및 제2 메인 컨트롤 밸브(162)로 상기 유압유를 분할하여 공급하고, 상기 서브 구동부(140)는 상기 제2 메인 컨트롤 밸브(162)로 유압유를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유압 계통부(150)는,
    상기 배터리부(120)의 충전 전원에 의해 순환되는 유압유를 상기 작업부로 공급하는 제1 전자밸브(151)와;
    상기 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 상기 서브 구동부(140)로 공급하는 제2 전자밸브(152); 및
    상기 유압유를 상기 서브 구동부(140)에서 오일 탱크(170)로 흐르게 하거나 상기 오일 탱크(170)에 충진된 유압유를 상기 서브 구동부(140)로 흐르게 하는 방향전환밸브(153);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
  8. 제1항에 있어서,
    전원 계통이 불능인 상태에서도 상기 작업부를 작동시키도록,
    상기 엔진(110)에 의해 순환되는 유압유를 공급시키는 비상제어밸브(190)를 더 포함하되,
    상기 유압계통부(150)는 상기 비상제어밸브(190)의 개방에 따라 출력된 유압유를 상기 작업부로 순환시키는 유압 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 특수 상용차.
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