WO2010150923A1

WO2010150923A1 - 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템과 그 충전기 및 충전방법

Info

Publication number: WO2010150923A1
Application number: PCT/KR2009/003328
Authority: WO
Inventors: 최선호
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2010-12-29

Abstract

본 발명은 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템 및 그 충전기에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템은 교류입력전압이 입력되는 단자선 각각에 트로이달 변압기를 연결하여 구성되고, 교류입력전압이 입력되면 트로이달 변압기의 탭전압과 권선비에 따른 충전용 직류출력전압을 생성하는 충전기와, 충전용 직류출력전압에 의해 충전되는 배터리와, 충전기와 배터리와 연결되고 충전기를 통해 생성된 충전용 직류출력전압을 상기 배터리로 제공하는 메인 컨트롤러를 포함하고, 충전기는 트로이달 변압기에서 생성되는 직류출력 전압 및 전류 검출결과에 따라 트로이달 변압기의 탭전압을 상기 교류입력전압값에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

Description

충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템과 그 충전기 및 충전방법

본 발명은 산업용 차량 시스템에 관한 것으로서, 특히 충전기를 산업용 차량 시스템 내부에 탑재하고, 탑재된 충전기를 이용하여 차량 배터리를 충전할 수 있도록 하기 위한 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템과 그 충전기 및 충전방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동 지게차와 같이 배터리의 전력을 동력원으로 사용하는 산업용 차량은 배터리가 방전되어 배터리를 충전하기 위해서는 외부에 위치한 거치형 충전기가 있는 곳으로 이동하여 차량 내부에 있는 배터리를 충전기와 연결하여 충전하는 방식으로 충전하고 있다.

이와 같이 거치형 충전기를 위치시킬 별도의 공간이 꼭 필요하게 된다.

이뿐만 아니라, 작업자는 산업용 차량의 배터리가 방전되어 충전이 필요한 경우 반드시 거치형 충전기가 있는 장소로 차량을 이동시켜 충전을 해야 한다. 이에 따라 작업자는 배터리 충전 시 매우 불편함을 느끼고 있다.

또한, 차량 내부에 장착된 배터리를 충전하기 위해서는 차량과 연결되어 있는 배터리 커넥터를 분리하여 충전기에 연결해야 하는 불편함이 있다.

이에 따라 현재 사용중인 누설 변압기(leakage transformer)로 구성되는 충전기를 산업용 차량 내부에 장착하는 시도를 하였지만, 누설 변압기의 크기 및 부피가 커서 차량 내부에 장착하기 어려움이 있다.

또한, 누설 변압기를 이용한 충전기의 충전효율도 60% 정도에 그칠 뿐이다.

이뿐만 아니라, 누설 변압기를 사용으로 인해 충전 시 소음이 발생하고, 변압기 자체의 온도 또한 높아 열 발생이 매우 높은 문제점이 있다.

이와 같이 충전기를 산업용 차량 내부에 장착하려는 시도는 있었지만 상기와 같은 문제점 발생으로 인해 전반적인 사업성에 있어 효과가 없었다.

본 발명은 충전기를 산업용 차량의 내부에 탑재하고, 탑재된 충전기를 이용하여 배터리를 충전할 수 있도록 한다. 이에 따라 충전기 거치를 위한 별도의 공간이 필요하지 않게 되고, 작업자가 배터리 충전을 위해서 충전기가 있는 장소로 이동하지 않고도 보다 쉽게 충전할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 산업용 차량 시스템에 있어서, 교류입력전압을 변압하는 트로이달 변압기와 상기 트로이달 변압기에서 출력되는 교류를 직류로 바꾸어 주는 정류기를 포함하는 충전기; 상기 충전기로부터 직류출력전압을 받아 충전되는 배터리와, 상기 충전기와 상기 배터리와 연결되고, 상기 충전기를 통해 생성된 충전용 직류출력전압을 상기 배터리로 제공하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 산업용 트로이달 충전기에 있어서, 교류입력전압이 입력되는 단자선 각각에 트로이달 변압기를 연결하여 구성되고, 상기 교류입력전압이 상기 트로이달 변압기의 1차측으로 입력되면 탭전압과 권선비에 따른 충전용 교류출력전압을 생성하는 트로이달 변압부와, 상기 트로이달 변압부와 연결되어 상기 충전용 교류출력전압을 입력받아 충전용 직류출력전압으로 전환하는 상기 정류부와, 탭전압 변환신호 입력에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환하는 탭 변환부와, 배터리의 충전량을 확인하고, 상기 배터리 충전량이 미리 설정된 배터리 충전량에 도달하면, 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시키기 위한 탭전압 변환신호를 상기 탭 변화부로 출력하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템에서 상기 충전기를 이용한 배터리 충전방법에 있어서, 교류입력전압을 변압하는 트로이달 변압기와 상기 트로이달 변압기에서 출력되는 교류를 직류로 바꾸어 주는 정류기를 포함하는 충전기를 차량 내부에 장착하는 과정과, 충전을 위해 입력되는 교류입력전압에 따라 상기 트로이달 변압기의 초기 탭전압을 설정하는 과정과, 상기 충전기로부터 생성된 충전용 직류출력전압으로 상기 배터리를 충전하는 과정과, 충전중 배터리의 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하는지 검사하는 과정과, 상기 배터리의 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하면 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시킨 후 상기 배터리를 충전하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 충전기는 차량 캐비닛의 좌측 또는 우측 내벽에 차량 캐비닛 바닥으로부터 일정 높이에 배치되는 마운팅 브래킷(Bracket)을 매개로 하여 고정된 트랜스포머(Transformer); 및 상기 차량 캐비닛의 일측 내벽에 설치되고 상기 트랜스포머를 제어하는 컨트롤 박스(Control Box)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본발명은 트로이달 변압기와 나머지 회로구성들을 로직박스로 모듈화시켜 차량 내부에 조립성이 우수할 뿐 아니라, 충전기가 차량 탑재형이므로, 별도의 충전기 공간이 불필요한 이점이 있다.

또한, 기존 누설 변압기(leakage transformer)를 사용한 충전기는 탭 전환 구성에 대해 고려하지 않은 구성인데 반하여 본 발명은 탭 전환 구성을 포함하고 있다. 이에 따라 기존 누설 변압기를 사용한 충전기에 비해 본 발명은 충전양이 일정한 수준(대략 80%수준)에 도달했을 때 자동적으로 탭전압 전환을 하게 되어 기존 충전방식보다 열의 발생을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 외부 입력전원 220V, 380V, 440V 만 공급이 가능하면 전원선을 차량에 연결하여 배터리를 충전할 수 있어 기존의 충전 방식과 같이 배터리와 차량의 커넥터를 분리하여 배터리를 충전기와 연결할 필요가 없어 작업자가 쉽게 배터리 충전을 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 충전기로 입력되는 입력전원을 자동으로 인식하여 충전이 가능하여 입력전원에 따라 각각의 충전기가 필요하지 않는 이점이 있다.

이뿐만 아니라, 변압기 크기가 누설변압기에 비해 65% 수준이므로 충전기의 크기 및 부피를 줄일 수 있으므로 차량 내부에 충분히 장착이 가능할 뿐 아니라, 트로이달 변압기를 사용한 충전기의 충전효율을 기존 60% 대비 90%까지 증대시킬 수 있는 이점이 있다.또한, 트로이달 변압기를 사용함으로써 누설변압기의 사용에 비해 충전시 소음이 전혀 발생하지 않게 되고, 트로이달 변압기 자체의 온도 또한 실온 80도 이하로 유지 가능하여 열발생을 낮출 수 있는 이점이 있다.

또한, 교류 입력단에 탭 변환부를 사용함에 따라 적은 변압기 용량으로도 충전이 가능하게 되고, 배터리의 온도상승을 억제시킬 수 있어 충전기는 물론 배터리에 무리가 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템의 내부 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 탑재형 트로이달 충전기의 내부 회로도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 탭 변환 시 전압 및 전류의 변화를 나타내는 그래프를 도시하는 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 산업용 차량 내부에 탑재 가능한 탑재형 충전기의 구성과 충전기 탑재 시 산업용 차량 시스템과의 연결 구성과 탑재형 충전기를 이용한 배터리 충전 동작에 대하여 상세히 설명한다.

그러면, 먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 탑재형 충전기를 장착한 산업용 차량 시스템의 내부 구성에 대하여 살펴보도록 한다.

본 발명에 따른 충전기를 장착한 산업용 차량 시스템은 충전기(100), 메인 컨트롤러(200), 컨텍터(300), 배터리(400) 및 주행모터(500), 유압모터(600)를 포함하여 구성된다. 이하, 산업용 차량의 내부 구성 중 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 구성 요소에 대해서는 도면에 도시하지 않고, 이에 대한 설명도 생략하도록 한다.

충전기(100)는 차량 내부에 장착한 탑재형 충전기로써 외부 입력전원(220V, 380V, 440V)이 공급되면 배터리(400) 충전을 위한 충전용 직류출력전압을 생성하여 배터리(400)를 충전한다.

이러한 충전기(100)는 3상 교류(AC)입력전압이 입력되는 R, S, T 단자선 각각에 연결된 트로이달 변압기로 구성되는 트로이달 변압부(10)와, 정류부(20), 탭 변환부(40), 충전 제어부(30), 표시부(50)를 포함하여 구성된다.

그러면, 충전기(100)의 내부 구성에 대하여 도 1및 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탑재형 충전기(100)의 내부 회로를 도시하는 회로도이다.

본 발명이 실시 예에 따른 충전기(100)는 트로이달 변압부(10), 정류부(20), 충전 제어부(30), 탭 변환부(40), 표시부(50), 마그네틱 접촉부(60)를 포함하여 구성된다.

트로이달 변압부(10)는 교류입력전압이 입력되는 R, S, T 단자선 각각에 연결된 트로이달 변압기(T1)로 구성되고, 트로이달 변압기(T1)의 출력단은 정류부(20)와 연결된다. 이때, 트로이달 변압부(10)의 입력측과 출력측은 Y결선 처리함으로써 각 선간전압을 일정하게 유지 및 안정적인 입출력이 이루어지도록 구성할 수 있다.

트로이달 변압부(10)는 R, S, T 단자선을 통해 입력되는 교류입력전압이 트로이달 변압기의 1차측으로 입력되면 설정된 탭전압과 권선비에 따라 충전용 교류출력전압을 생성한다.

이때, 트로이달 변압기(T1)의 충전 초기 탭전압은 조작자에 의해 선택되어 설정된다. 본 발명의 실시 예에서는 충전 초기 탭전압을 조작자가 직접 선택하는 실시 예로 기재하지만, 다른 실시 예로 입력전압 인식이 가능한 컨트롤러를 통해 자동으로 입력전압에 대응되어 미리 설정된 초기 탭전압이 설정되도록 구성될 수도 있다. 만약, 이와 같이 입력전압을 인식하여 입력전압에 대응되는 초기 탭전압을 자동으로 설정되도록 구성하면, 입력전원의 크기에 따라 각각의 충전기가 필요하지 않는 효과를 도출할 수 있게 된다.

또한, 초기 충전 탭전압은 배터리(400)의 충전 진행상태 및 교류입력전압의 변동에 따라 탭전압 전환을 수행하게 된다.

이와 같이 탑재형 충전기의 탭은 입력되는 교류입력전압에 따라 초기 충전 탭을 440V, 420V, 400V로 조정하게 되어 있다. 예를 들어, 충전 시 입력전압이 380V인 경우 초기 충전 탭을 420V로 설정하고, 배터리가 85%충전되면 380V 탭으로 변환 설정되도록 할 수 있다. 또한, 입력전압이 370V이하인 경우 초기 충전 탭을 400V로 설정하고 배터리가 85%충전되면 360V 탭으로 설정할 수 있다. 마지막으로 입력전압이 390V이상인 경우 초기 충전 탭을 440V 탭으로 설정하고, 배터리가 85%충전되면 400V 탭으로 변환하여 설정되도록 할 수 있다. 여기서, 탭 변환을 위한 배터리 충전률을 85%로 기재하였지만, 설계에 따라 변경이 가능하다. 바람직하게는 배터리 충전률은 70 내지 95% 범위로 설계할 수 있다. 더 바람직하게는 80 내지 90% 범위로 설계할 수 있다. 70% 미만으로 할 경우는 배터리의 성능을 열화시켜, 다음 충전부터 배터리의 용량 및 수명이 줄어들게 되므로 바람직하지 않다. 또한, 95% 이상으로 할 경우는 탭전환 기능을 구현하기 위한 장치 및 설치비용을 고려할 때 효율적이지 않기 때문에 탭전환을 수행하는 실익이 적게 된다.

정류부(20)는 복수의 다이오드로 구성되고, 교류전압을 직류전압으로 전환시키고, 역전류를 방지한다. 이때, 다이오드의 용량은 역전류가 입력되는 경우 부품이 손상되지 않을 정도의 용량을 가지는 다이오드를 장착하는 것이 바람직하다.

이러한 정류부(20)의 입력측은 트로이달 변압부(10)와 연결되고, 출력측의 -단지는 메인 컨트롤러(200)의 일단을 통해 배터리(400)의 -단자와 연결되고, +단자는 컨텍터(300)의 일단을 통해 배터리(400)의 +단자와 연결된다. 또한, 정류부(20)는 트로이달 변압부(10)로부터 충전용 교류출력전압이 인가되면 이를 충전용 직류출력전압으로 변환 생성한다.

충전 제어부(30)는 충전기(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

이러한 충전 제어부(30)는 마그네틱 접촉부(M.C)(60)의 스위칭을 제어하여 충전시작 및 완료 시 충전전원을 제어한다.

충전을 위한 교류입력전압이 입력되면, 충전 제어부(30)는 마그네틱 접촉부(M.C)(60)를 스위칭시켜 충전 시작을 제어한다.

또한, 충전 제어부(30)는 트로이달 변압부(10)와 정류부(20)를 통해 출력되는 충전 전압 검출에 의해 충전 완료를 체크한다. 이후, 정해진 시간 내에 전압 변동이 없을 시 R, S, T 단자선의 입력단에 설치한 마그네틱 접촉부(60)에 충전전원을 차단하기 위한 제어명령을 보내 스위칭 제어함으로써 교류입력전압의 입력을 차단하고, 표시부(50)를 통해 충전완료를 표시하게 된다.

그리고, 충전 제어부(30)는 충전이 진행되기 전에 마그네틱 커넥터(M.C)(700)를 오픈(open)시키기 위한 접점 변환 신호를 마그네틱 커넥터(M.C)(700)로 출력하여 차량 시스템에 충전전류가 흐르지 않도록 한다. 즉, 배터리 충전하게 될 경우에는 마그네틱 커넥터(M.C)(700)를 오픈(open)시켜 차량키 스위치(800)의 온(On)/오프(Off)와 상관없이 메인 컨트롤러(200) 동작을 할 수 없도록 하는 것이다.

또한, 충전 제어부(30)는 트로이달 변압부(10)에서 생성되는 직류출력 전압 및 전류 검출결과에 따라 탭 변화부(40)를 통해 현재 설정된 트로이달 변압기(10)의 탭전압을 교류입력전압값에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환시킨다.

즉, 충전 제어부(30)는 트로이달 변압부(10)를 거쳐 생성된 직류 출력전압으로부터 전원을 공급받도록 연결되어 충전 중 트로이달 변압부(10)에서 생성되는 직류출력 전압 및 전류를 검출한다. 이후, 검출결과를 이용하여 배터리(400)의 전압을 감지한다. 이후, 충전 제어부(30)는 감지한 배터리 전압(400)에 따른 배터리 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하는지를 검사한다.

만약, 배터리 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하면, 트로이달 변압부(10)의 탭전압을 상기 교류입력전압값에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환시키기 위한 탭전압 변환신호를 탭 변화부(40)로 출력하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예로는 배터리 충전률 검사에 대해서 충전 제어부(30)가 트로이달 변압부(10)에서 출력되는 직류출력 전압 및 전류의 검출 및 검출된 직류출력 전압 및 전류에 따라 배터리 충전률을 측정할 수 있다.

또 다른 실시 예로는 메인 컨트롤러(200)에서 직접 배터리(400)의 충전률을 검사하고, 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하면, 충전 제어부(30)로 충전률 도달에 따른 탭전압 변환제어신호를 출력하도록 구성할 수도 있다. 그러면, 이에 따라 충전 제어부(30)가 미리 설정된 탭전압으로 변환시키기 위한 탭전압 변환신호를 탭 변화부(40)로 출력함으로써 탭전압 변환 동작을 수행할 수 있게 될 것이다.

이러한 탭전압 변환에 대한 제어동작에 대하여 구체적으로 도 2의 회로를 참조하여 설명하도록 한다. 먼저, 교류입력전압이 380V이고, 탭 변환을 위한 배터리 충전률 기준치가 85%로 설정되어 있다고 가정하고 설명하도록 한다.

먼저, 충전기(100)에 입력전원이 인가되면, 충전 제어부(30)인 자동 제어 유닛(ACU: Auto Contol Unit)의 5번에 배터리 +전원이 인가가 된다. 이후, 85% 충전이 되면 ACU 8번이 -가 되어 표시부(50)의 LED(L2)가 켜지면서 REL2가 동작되고, T2 변압기(transformer)에 의해 380V에서 T2 변압기의 권선비에 따라 다운(Down)된 전원으로 REL2를 통해 흘러 REL 3,4,5번을 동작시켜 주어 85% 충전시에는 각 탭들이 동작하게 되어 탭전환을 하게 된다.

또한, 충전 제어부(30)는 자동 제어 유닛(ACU)의 11번을 통해 상기에서 발생한 220v를 인식하게 되어 충전을 시작하게 되고, 충전량이 85%도달했을 때 탭전압 전환을 하게 되어 기존 누설 변압기로 구성되는 충전기를 이용한 충전방식보다 열 발생을 크게 줄일 수 있게 된다.

즉, 트로이달 변압부(10)를 구성하는 트로이달 변압기(T1)의 권선비에 따라 전원이 2차 측으로 인가되면, 배터리 임피던스에 따라 전류가 흐르는데, 배터리가 85% 충전되면 배터리 임피던스에 의해 충전전류가 점점 낮아지게 된다. 이에 따라 탭 변환을 시켜 배터리에 인가되는 전압을 상승시켜 배터리의 비중을 올리는 작업을 하게 되는 것이다. 이때, 배터리의 충전량이 85%에 도달함에 따라 탭전압 변환 시 전압 및 전류를 나타내는 그래프는 도 3과 같이 도시할 수 있다.

한편, 본 발명의 충전기(100)에는 비상 스위치(ES)(34)를 구비하여 비상 상황 발생 시에 조작자가 비상 스위치(ES)(34)를 작동시키면, 마그네틱 스위치(60)가 떨어져서 충전입력전압이 입력되지 않도록 한다. 이러한 비상스위치(ES)(34)는 자동 제어 유닛(ACU) 3, 4번 쪽에 위치하고, 조작자가 물리적으로 스위칭할 수 있도록 한다. 이때, 비상 상황이라 함은 충전 중 운전할 경우, 불이 나거나 배터리 과열이 발생한 경우와 같이 배터리 충전을 급하게 중단시켜야 하는 상황을 말한다.

탭 변환부(40)는 충전 제어부(30)로부터 탭전압 변환신호가 입력되면, 교류입력전압값에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환한다.

그리고, 이때 변환되는 탭전압은 교류입력전압값에 따라 서로 다르게 설정되는데, 예를 들면, 입력전압이 380V인경우 420V 탭이던 초기 충전 탭은 380V 탭으로 변환되고, 입력전압이 370V이하인 경우 400V 탭이던 초기 충전 탭은 360V 탭으로 변환되고, 입력전압이 390V이상인 경우 440V 탭이던 초기 충전 탭은 400V 탭으로 변환하도록 한다.

표시부(50)는 충전 제어부(30)에 연결되고, 배터리(400)의 충전상태를 표시하기 위한 구성이다. 도 2에 도시된 바와 같이 표시부(50)는 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수 있고, 충전기에 전원이 공급됨을 표시하는 전원 LED(L1)와, 충전 85%상태를 표시하는 충전 표시 LED(L3)와, 충전이 완료됨을 알리기 위한 LED(L2)로 구성될 수 있다.

이제 다시 도 1을 참조하면, 메인 컨트롤러(200)는 충전기(100)와 배터리(400)와 컨텍터(300)를 통해 연결되고, 충전기(100)를 통해 생성된 충전용 직류출력전압을 상기 배터리(400)로 제공하여 배터리(400)를 충전시킨다.

이와 같이 배터리(400) 충전을 위한 충전기(100)와 차량의 연결에 구체적으로 살펴보도록 한다.

충전기(100)에서 정류부(20)를 통해 발생되는 출력의 +단을 컨텍터(300)에 연결되어 있는 배터리(400)의 +단자와 연결하고, -단을 메인 컨트롤러(200)의 -단자에 연결하여 충전기(100)의 충전용 직류(DC)출력을 배터리(400)와 연결하여 배터리(400)를 충전시킬 수 있도록 한다. 이때, 충전기(100)에서 발생하는 충전용 출력전류는 메인 컨트롤러(200)와 오픈루푸(openloop)이기 때문에 차량 시스템에 영향을 받지 않는다.

한편, 본 발명에서는 충전기(100)의 충전 제어부(30)에 연결되어 접점 변환 신호에 따라 동작하는 마그네틱 컨텍터(M.C)(700)를 차량키 스위치(800)의 전단에 위치시켜 3상 입력전원이 충전기(100)에 인가되면 충전이 진행되기 전에 마그네틱 컨텍터(M.C)(700)가 B접점에서 A접점으로 변환되어 오픈(open)상태가 되도록 한다.

이와 같이 충전이 진행되기 전에 마그네틱 컨텍터(M.C)(700)를 동작시키는 이유는 운전자가 차량키 스위치(800)를 끄지 않고, 배터리(400)를 충전할 경우 충전전류가 차량 시스템으로 흘러들어가 차량 시스템을 손상을 주는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서 배터리(400)를 충전하는 동안에는 메인 컨트롤러(400)가 동작되지 않도록 차량키 스위치(800) 전단에 마그네틱 컨텍터(M.C)(700)가 동작되도록 구성한다.

그리고, 충전이 완료되어 차량 시스템에 연결되어 있는 컨텍터(300)를 분리하면 마그네트 컨텍터(M.C)(700)가 A접점에서 B접점으로 변환 동작되어 차량 시스템을 정상정으로 동작할 수 있도록 구성한다.

상기에서 설명한 바와 같이 충전기(100)와 차량을 연결함으로써, 입력전원만 탑재형 충전기에 인가시키면 자동으로 충전이 가능하도록 구성한다.

이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 탑재형 충전기를 사용할 경우 기존과 같이 배터리 충전을 위해 차량용 커넥터와 배터리 커넥터를 분리하여 충전기 커넥터와 배터리 커넥터를 연결하여 배터리 충전이 완료되면 다시 분리하여 배터리 커넥터와 차량커넥터를 연결하는 불편함을 없앨 수 있게 된다.

탑재형 충전기(100)를 장착한 차량 내부는 도 4와 같이 도시할 수 있다. 도 4를 참조하면, 트랜스포머(Transformer)(400)가 차량 캐비닛의 좌측 또는 우측 내벽에 차량 캐비닛 바닥으로부터 일정 높이에 배치되는 마운팅 브래킷(Bracket)(406)을 매개로 하여 고정된다. 이때, 마운팅 브래킷(406)은 차량 캐미닛의 내벽에 고정되거나, 나사 등과 같은 패스터(fastener)에 의해 탈착 가능하게 고정될 수 있다.

또한, 트랜스포머(400)를 제어하기 위한 컨트롤 박스(Control Box)(402)가 차량 캐비닛의 일측 내벽에 설치됨을 알 수 있다. 또한, 배터리 커넥터(404)는 차량 캐비닛 외벽에 설치되고, 컨트롤 박스(402)로부터 출력되는 충전 상황 표시 신호를 알림 지시들을 통해 표시한다.

이때, 트랜스포머(400)는 도 1의 트로이달 변압부(10)에 대응되고, 배터리 커넥터(404)는 표시부(50)에 대응되고, 컨트롤 박스(402)는 트로이달 변압부(10)와 표시부(50)를 제외한 충전기(100)의 내부 구성이 모두 포함된 박스가 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 트랜스포머(400)를 차량 바닥에서 일정 높이에 배치시켜 트랜스포머(400)로부터 발생하는 열에 따른 온도, 환기를 고려하여 구성한다.

그러면, 상기의 도 2와 같이 구성되는 충전기를 탑재한 산업용 차량에서 배터리를 충전하기 위한 동작에 대하여 설명하도록 한다.

충전기(100)는 충전을 위해 입력되는 교류입력전압에 따라 트로이달 변압기(T1)의 초기 탭전압을 설정하고, 마그네틱 접촉부(60)의 스위칭을 제어하여 충전시작을 제어한다.

이후, 충전기(100)에서는 입력되는 교류입력전압으로부터 충전용 직류출력전압을 생성하여 배터리(400)를 충전시킨다.

충전기(100)는 충전중 배터리(400)의 전압을 측정하고, 측정된 배터리 전압에 따른 배터리 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하면, 트로이달 변압기(T1)의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시킨다. 또한, 표시부(50)를 통해 충전이 미리 설정된 충전률 만큼 되었음을 알리는 표시를 하게 된다

그러면, 충전기(100)는 변환된 탭전압에 따라 생성된 충전용 직류출력전압으로 배터리(400)를 충전시킨다.

이후, 트로이달 변압기(T1)를 통해 출력되는 충전 전압 검출에 의해 충전 완료를 체크하고, 정해진 시간 내에 전압 변동이 없을 시에는 충전이 완료되었음을 인지한다.

이후, 충전기(100)는 R, S, T 단자선의 입력단에 설치한 마그네틱 접촉부(60)에 충전전원을 차단하기 위한 제어명령을 보내 스위칭 제어함으로써 교류입력전압의 입력을 차단하고, 표시부(50)를 통해 충전완료를 표시하게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 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.

Claims

산업용 차량 시스템에 있어서,

교류입력전압을 변압하는 트로이달 변압기와 상기 트로이달 변압기에서 출력되는 교류를 직류로 바꾸어 주는 정류기를 포함하는 충전기;

상기 충전기로부터 직류출력전압을 받아 충전되는 배터리;

상기 충전기와 상기 배터리와 연결되고, 상기 충전기를 통해 생성된 충전용 직류출력전압을 상기 배터리로 제공하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 충전기는,

상기 배터리의 충전량을 확인하고, 상기 배터리 충전량이 미리 설정된 배터리 충전량에 도달하면, 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 충전기는, 상기 트로이달 변압기에서 생성되는 충전용 직류출력 전압 및 전류를 검출하고, 검출결과를 이용하여 배터리의 충전량을 확인하는 것을 특징으로 하는 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 충전기는,

교류입력전압이 입력되는 단자선 각각에 트로이달 변압기를 연결하여 구성되고, 상기 교류입력전압이 상기 트로이달 변압기의 1차측으로 입력되면 탭전압과 권선비에 따른 충전용 교류출력전압을 생성하는 트로이달 변압부와,

상기 트로이달 변압부와 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 트로이달 변압부로부터 생성된 상기 충전용 교류출력전압이 인가되면 상기 충전용 교류출력전압을 충전용 직류출력전압으로 전환하는 상기 정류부와,

탭전압 변환신호 입력에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환하는 탭 변환부와,

상기 배터리의 충전량을 확인하고, 상기 배터리 충전량이 미리 설정된 배터리 충전량에 도달하면, 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시키기 위한 탭전압 변환신호를 상기 탭 변화부로 출력하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템.
제 4항에 있어서,

상기 충전 제어부에 연결되어 접점 변환 신호에 따라 동작하는 마그네틱 컨텍터와,

상기 마그네틱 컨텍터와 상기 메인 컨트롤러 사이에 위치하는 차량키 스위치를 더 포함하고,

상기 충전 제어부는 상기 충전을 위한 교류입력전압이 입력되면 충전 진행 전에 상기 마그네틱 커넥터를 오픈(open)시키기 위한 접점 변환 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템.
산업용 트로이달 충전기에 있어서,

교류입력전압이 입력되는 단자선 각각에 트로이달 변압기를 연결하여 구성되고, 상기 교류입력전압이 상기 트로이달 변압기의 1차측으로 입력되면 탭전압과 권선비에 따른 충전용 교류출력전압을 생성하는 트로이달 변압부와,

상기 트로이달 변압부와 연결되어 상기 충전용 교류출력전압을 입력받아 충전용 직류출력전압으로 전환하는 상기 정류부와,

탭전압 변환신호 입력에 따라 미리 설정된 탭전압으로 변환하는 탭 변환부와,

배터리의 충전량을 확인하고, 상기 배터리 충전량이 미리 설정된 배터리 충전량에 도달하면, 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시키기 위한 탭전압 변환신호를 상기 탭 변화부로 출력하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.
제 6항에 있어서, 상기 충전 제어부는,

상기 트로이달 변압기에서 생성되는 충전용 직류출력 전압 및 전류를 검출하고, 검출결과를 이용하여 배터리의 충전량을 확인하는 것을 특징으로 하는 충전기.
충전기를 탑재한 산업용 차량 시스템에서 상기 충전기를 이용한 배터리 충전방법에 있어서,

교류입력전압을 변압하는 트로이달 변압기와 상기 트로이달 변압기에서 출력되는 교류를 직류로 바꾸어 주는 정류기를 포함하는 충전기를 차량 내부에 장착하는 과정과,

충전을 위해 입력되는 교류입력전압에 따라 상기 트로이달 변압기의 초기 탭전압을 설정하는 과정과,

상기 충전기로부터 생성된 충전용 직류출력전압으로 상기 배터리를 충전하는 과정과,

충전중 배터리의 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하는지 검사하는 과정과,

상기 배터리의 충전률이 미리 설정된 배터리 충전률에 도달하면 상기 트로이달 변압기의 탭전압을 미리 설정된 탭전압으로 변환시킨 후 상기 배터리를 충전하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제 8항에 있어서, 상기 미리 설정된 배터리 충전률은 70 내지 95% 범위에 속하는 충전률인 것을 특징으로 하는 충전방법.
제 8항에 있어서, 상기 미리 설정된 배터리 충전률은 80 내지 90% 범위에 속하는 충전률인 것을 특징으로 하는 충전방법.
차량 캐비닛의 좌측 또는 우측 내벽에 차량 캐비닛 바닥으로부터 일정 높이에 배치되는 마운팅 브래킷(Bracket)을 매개로 하여 고정된 트랜스포머(Transformer); 및

상기 차량 캐비닛의 일측 내벽에 설치되고 상기 트랜스포머를 제어하는 컨트롤 박스(Control Box)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.