KR101302407B1

KR101302407B1 - 전기구동식 농용 작업차

Info

Publication number: KR101302407B1
Application number: KR1020110104942A
Authority: KR
Inventors: 이문일; 양수현
Original assignee: 대동공업주식회사
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: KR20130040287A

Abstract

전기구동식 농용 작업차가 개시된다. 본 발명에 따른 전기구동식 농용 작업차는, 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 농용 작업차로서, 다수의 배터리 셀(battery cell)로 된 배터리 팩이 보닛에 의해 보호되는 전륜 측 보닛공간 하부의 기체 프레임에 착탈 가능하게 탑재되고, 동력 발생을 위한 모터는 상기 배터리 팩 후방으로 연장되는 기체 프레임에 장치되며, 후륜 측에 근접한 모터 후방의 기체 프레임 후단에 변속기가 배치되어 상기 모터와 동력전달 가능하게 직결되는 구성인 것을 요지로 한다.

Description

전기구동식 농용 작업차{Electric vehicle for agriculture}

본 발명은 경작(耕作)을 위해 주로 이용되는 농용 작업차에 관한 것으로, 상세하게는 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 농용 작업차에 관한 것이다.

'트랙터(Tractor)'라 불리우는 농용 작업차는 구조적으로 일반 자동차와 비슷하지만 강력한 엔진을 장착하고 있어 견인력이 좋고 튼튼하여 경작용(耕作用)으로 주로 이용되고 있으며, 경작의 용도로 활용을 위해 기체 후방으로 다양한 형태의 작업기 예를 들어, 복토 내지는 땅을 고르는 정지작업을 위한 로터리 장치를 필요에 따라 선택적으로 부착하거나 떼어낼 수 있도록 되어 있다.

기계식 엔진(디젤엔진)을 장착하던 종래와는 달리 최근에는, 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해, 공해물질이 전혀 발생되지 않고 소음이 극히 적은 전기에너지를 이용하는 전기구동식에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 전기구동식은 또한, 종래 기계식 엔진방식과는 달리 복잡한 구성의 동력전달장치 등이 요구되지 않기 때문에 경량화 구현 및 기체 단순화에 유리한 장점이 있다.

하지만 기계식과 전기구동식은 구동방식의 상이함으로 인해 이를 구성하는 구성품 및 전체적인 차량 구조에 있어 큰 차이가 있다. 따라서 기계식이던 종래의 농용 작업차를 전기구동식으로 전환하여 양산하기 위해서는, 전기구동식에 맞게 전체적으로 설계변경을 해야 하고, 전체적인 설계가 변경되면 그에 맞추어 전체적인 생산라인 또한 개축하거나 증축해야 하는 등 막대한 초기개발 투자비용이 발생하는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 기계식 농용 작업차 외형을 크게 벗어나지 않는 범위 내에서 부품을 효율적으로 배치할 수 있고, 차량 정비성이 우수하면서도 편중 없는 고른 중량분배로 주행효율을 극대화시킬 수 있는 최적화된 배치구조를 갖는 전기구동식 농용 작업차를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 농용 작업차로서, 다수의 배터리 셀(battery cell)로 된 배터리 팩이 보닛에 의해 보호되는 전륜 측 보닛공간 하부의 기체 프레임에 착탈 가능하게 탑재되고, 동력 발생을 위한 모터는 상기 배터리 팩 후방으로 연장되는 기체 프레임에 장치되며, 후륜 측에 근접한 모터 후방의 기체 프레임 후단에 변속기가 배치되어 상기 모터와 동력전달 가능하게 직결되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 농용 작업차를 제공한다.

본 실시예에서 상기 배터리 팩 상방의 보닛공간에는, 배터리 팩 제어 및 관리를 위한 BMS(Battery Management System), 배터리 팩 전류를 승압 또는 감압시키는 DC/DC 컨버터, 소형의 보조 배터리 및, 모터 출력제어를 위한 콘트롤러가 배치될 수 있다.

그리고, 상기 보닛공간에 설치되며 배터리의 종류와 무관하게 하나의 충전기를 이용하여 다양한 종류의 배터리 충전을 구현시켜주는 내부 충전기를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 내부 충전기는 보닛공간에 설치되는 다른 부품 보다 앞서는 위치의 보닛공간 전방에 배치될 수 있다.

또한, 상기 기체 프레임은, 상기 배터리 팩이 탑재되는 앞차축부와, 상기 앞차축부 후방으로 연장되며 상기 모터 및 변속기가 장치되는 뒤차축부가 일체형으로 이루어진 구성일 수 있다.

이때, 상기 기체 프레임의 앞차축부는 기체 길이방향으로 긴 장방의 사각형 구획을 갖고, 뒤차축부는 평행하게 이격된 두 개의 프레임이 상기 앞차축부 후단 좌, 우 측면에서 차체 후방으로 연장되는 구성일 수 있다.

또한, 상기 모터는 차체 길이방향 중심선을 기준으로 두 개의 모터가 좌, 우로 병렬 배치된 듀얼타입 모터일 수 있으며, 이 경우, 병렬 배치된 상기 두 개의 모터 중 하나는 기체 주행을 위한 주행용 모터이며, 다른 하나는 농용 작업차 후방에 선택적으로 연결되는 외부작업기 승강을 위한 작업기 모터일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차에 따르면, 전체적인 외형은 종래의 기계식 농용 작업차 외형을 크게 벗어나지 않기 때문에, 전기구동식 구현을 위한 종개 기계식 작업차의 설계변경 및 그에 따른 생산라인의 개축, 증축 등의 최소화를 실현할 수 있으며, 결과적으로 친환경 전기구동식 농용 작업차 개발 및 양산에 드는 제반 비용을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 기계식 농용 작업차 외형을 크게 벗어나지 범위 내에서의 최적화된 부품배치를 통해, 우수한 차량 정비성을 가지면서 어느 한 쪽으로의 편중됨이 없는 차량 전반에 걸쳐 주행하기에 최적화된 중량분배를 갖는 전기구동식 농용 작업차를 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용된 전기구동식 농용 작업차의 사시도.
도 2는 도 1에 나타난 전기구동식 농용 작업차를 구성하는 구성품들의 배치구조를 보여주기 위한 측면 개략 구성도.
도 3은 도 1에 나타난 전기구동식 농용 작업차를 구성하는 구성품들의 배치구조를 보여주기 위한 평면 개략 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차 구조의 주요부 구조를 도시한 요부 사시도.
도 5는 도 4에 나타난 기체 프레임의 구성을 보여주기 위한 분해 사시도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용된 전기구동식 농용 작업차의 사시도이며, 도 2는 도 1에 나타난 전기구동식 농용 작업차를 구성하는 구성품들의 배치구조를 보여주기 위한 측면 개략 구성도이다. 그리고 도 3은 도 1에 나타난 전기구동식 농용 작업차를 구성하는 구성품들의 배치구조를 보여주기 위한 평면 개략 구성도이다.

그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차 구조의 주요부 구조를 도시한 요부 사시도이며, 도 5는 도 4에 나타난 기체 프레임의 구성을 보여주기 위한 분해 사시도를 나타낸다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차는, 차량 기동을 위한 전기에너지를 저장한 배터리 팩(2)이 상향 여닫이 식 보닛에 의해 보호되는 전륜(1a) 측 보닛공간(10)(종래의 엔진룸) 하부의 기체 프레임(4)에 탑재된 구성을 이룬다. 배터리 팩(2)은 직렬 연결되는 다수의 배터리 셀들에 의해 구성되며, 슬라이딩 인출과 같은 교체가 용이한 방식으로 상기 기체 프레임(4)에 착탈 가능하게 탑재될 수 있다.

기체 프레임(4)에 배터리 팩(2)을 탑재함에 있어서는, 종래 기계식 엔진 작업차의 레이아웃은 그대로 유지하면서 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록, 상기 배터리 팩(2)을 구성하는 배터리 셀이 기체 길이방향을 따라 일렬로 종(縱) 배치를 이루도록 배치하는 것이 바람직하고, 배터리 팩(2) 상방의 보닛공간(10)에는 전기구동식 구현을 위한 다수의 전장품이 효율적인 공간활용을 실현할 수 있는 구조로 배치될 수 있다.

전장품으로는 배터리의 잔량 및 충전시기, 발열제어 등 상기 배터리 팩(2)에 대한 전반적인 제어 및 관리를 수행하는 BMS(Battery Management System, 9)와, 배터리 팩에서 제공되는 전압을 외부기기 구동에 필요한 직류전류 승압시키거나 감압시키는 DC/DC 컨버터(7)와, 배터리 팩 방전 시 비상등과 같은 비상수단 작동을 위한 소형의 보조 배터리(6) 및, 후술될 모터 출력제어를 위한 콘트롤러(8)가 있다.

도면에서는 상기 콘트롤러(8)로서 독립된 두 개의 콘트롤러(8a)(8b)가 좌, 우로 배치된 구성에 대해 도시하고 있는데, 이는 후술하게 될 듀얼타입 모터에서 두 개 모터(3a)(3b)의 출력을 독립적으로 제어할 수 있도록 한 것이다. 구체적으로는, 도면부호 8a는 후술될 주행용 모터(3a) 출력제어를 위한 콘트롤러이며, 8b는 후술될 작업기 승강을 위한 작업기 모터(3b) 출력을 제어하기 위한 콘트롤러를 가리킨다.

전기구동식 구현에 핵심이 되는 동력 발생을 위한 모터(3)는 상기 배터리 팩(2) 후방으로 연장되는 기체 프레임(4)에 장치되며, 후륜(1b) 측에 근접한 모터 후방의 기체 프레임(4) 후단에는 변속기가 배치되어 상기 모터(3)와 동력전달 가능하게 직결된다. 따라서 페달조작으로 콘트롤러(8a 또는 8b)를 통해 출력신호가 모터로 입력되면, 모터(3)는 신호 값으로 회전하고 그 회전출력은 변속기(5)를 거쳐 주행 또는 작업기 승강에 적합한 속도로 변환된다.

모터(3) 후방으로 상기 변속기(5)를 배치함에 있어서도, 도면과 같이 상기 두 구성요소(구동모터(3)와 변속기(5))가 기체 길이방향을 따라 직렬로 배치하여 상호 동력 전달 가능하게 연결되는 구조를 이루도록 하면, 기존 기체 프레임(4)의 폭을 늘이거나 수치를 크게 변경하지 않고도 장착이 가능하므로, 전기구동식 농용 작업차를 구현함에 있어 기존 기체 프레임의 설계변경을 최소화할 수 있다.

기체 프레임(4)은 상기 배터리 팩이 탑재되는 앞차축부(4a)와, 상기 앞차축부(4a) 후방으로 연장되며 상기 모터(3) 및 변속기(5)가 장치되는 뒤차축부(4b) 일체형으로 이루어진 구성일 수 있다. 앞차축부(4a)는 기체 길이방으로 배치되는 배터리 팩(2) 탑재를 위해 기체 길이방향으로 긴 장방의 사각형 구획을 갖고, 뒤차축부(4b)는 평행한 두 개의 프레임이 상기 앞차축부(4a) 후단 좌, 우 측면에서 기체 후방으로 연장된 구성일 수 있다(도 5참조).

본 실시예에서 상기 모터(3)는 도면의 도시와 같이, 차체 길이방향 중심선(C)을 기준으로 두 개의 모터(3a)(3b)가 좌, 우로 병렬 배치된 듀얼타입 모터일 수 있다. 이 경우 병렬 배치된 상기 두 개의 모터 중 하나는 기체 주행을 위한 동력을 출력하는 주행용 모터(3a)가 되고, 다른 하나는 본 실시예에 따른 농용 작업차 후방에 선택적으로 연결되는 외부작업기 예컨대, 로터리 승강용 동력을 출력하는 작업기 모터(3b)일 수 있다.

도면부호 12는 배터리의 종류와 무관하게 하나의 충전기를 이용하여 다양한 종류의 배터리 충전을 구현시켜주는 내부 충전기를 가리킨다. 이처럼 본 실시예에서는 메인 배터리에 해당하는 상기 배터리 팩(2)과 비상보조전력을 위한 보조 배터리(6)를 충전함에 있어, 각각 별도의 충전기를 이용하지 않고도 하나의 충전기로서 여러 종류의 배터리를 충전할 수 있도록 하는 내부 충전기(On board charger)를 더 포함할 수 있다.

이러한 내부 충전기(12)는, 일반적으로 상향 여닫이식 개폐가 이루어지는 보닛(bonnet)을 개방했을 때 제일 먼저 노출될 수 있는 위치 즉, 도면의 도시와 같이 보닛공간에 설치되는 다른 부품 보다 앞서는 위치의 보닛공간 전방에 위치하도록 배치될 수 있다. 도면과 같이 보닛공간 전방으로 상기 내부 충전기(12)가 위치하게 되면, 외부 충전용 잭을 연결함에 있어 다른 부품에 의한 간섭이 발생하지 않아 잭 연결에 유리하다.

한편, 도시하진 않았으나 배터리 팩(2)에서 제공되는 직류전류이며 상기 모터(3)는 교류전류로서 구동된다. 따라서 전기구동식 작업차를 구현함에 있어서는, 상기한 배터리 팩(2)으로부터 제공되는 직류 전류를 모터(3) 구동에 적합한 교류 전류로 변환시켜주는 인버터(도시 생략)가 요구된다. 도면을 통해 구체적으로 도시하진 않았으나 이러한 인버터 역시 본 실시예에서는 배터리 팩 상방의 상기 보닛공간 적소에 배치될 수 있다.

도면에서 미설명 부호 14a와 14b는 상기한 기체 프레임(4)의 앞차축부(4a)와 뒤차축부(4b)에 각각에 설치되는 앞차축과 뒤차축을 가리킨다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 농용 작업차 구조에 따르면, 전체적인 외형은 종래의 기계식 농용 작업차 외형을 크게 벗어나지 않기 때문에, 전기구동식 구현을 위한 종개 기계식 작업차의 설계변경 및 그에 따른 생산라인의 개축, 증축 등의 최소화를 실현할 수 있으며, 결과적으로 친환경 전기구동식 농용 작업차 개발 및 양산에 드는 제반 비용을 현저히 줄일 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1a, 1b : 전륜, 후륜 2 : 배터리 팩
3 : 모터
3a : 주행용 모터 3b : 작업기 모터
4 : 기체 프레임
4a : 앞차축부 4b : 뒤차축부
5 : 변속기 6 : 보조 배터리
7 : DC/DC 컨버터
8 : 콘트롤러
8a : 주행 모터 콘트롤러 8b : 작업기 모터 콘트롤러
9 : BMS(Battery Management System)
10 : 보닛공간 12 : 내부 충전기(OBC)
C: 기체 중심선

Claims

전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 농용 작업차로서,
다수의 배터리 셀(battery cell)로 된 배터리 팩이 보닛에 의해 보호되는 전륜 측 보닛공간 하부의 기체 프레임에 착탈 가능하게 탑재되고, 상기 배터리 팩 상방의 보닛공간에는 배터리 팩 제어 및 관리를 위한 BMS(Battery Management System), 배터리 팩 전류를 승압 또는 감압시키는 DC/DC 컨버터, 소형의 보조 배터리 및 모터 출력제어를 위한 콘트롤러가 배치되며, 동력 발생을 위한 모터는 상기 배터리 팩 후방으로 연장되는 기체 프레임에 장치되고, 후륜 측에 근접한 모터 후방의 기체 프레임 후단에 변속기가 배치되어 상기 모터와 동력전달 가능하게 직결되며, 상기 기체 프레임은 상기 배터리 팩이 탑재되는 앞차축부 및 상기 앞차축부 후방으로 나란하게 연장되며 상기 모터 및 변속기가 장치되는 뒤차축부가 일체형으로 이루어진 것이고, 상기 기체 프레임의 앞차축부는 기체 길이방향으로 긴 장방의 사각형 구획을 갖고, 뒤차축부는 평행하게 이격된 두 개의 프레임이 상기 앞차축부 후단 좌, 우 측면에서 차체 후방으로 연장되는 구성이며, 상기 모터는 차체 길이방향 중심선을 기준으로 두 개의 모터가 좌, 우로 병렬 배치된 듀얼타입 모터로서 상기 병렬 배치된 두 개의 모터 중 하나는 기체 주행을 위한 주행용 모터이고, 다른 하나는 농용 작업차 후방에 선택적으로 연결되는 외부작업기 승강을 위한 작업기 모터인 것을 특징으로 하는 전기구동식 농용 작업차.
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제 1 항에 있어서,
상기 보닛공간에 설치되며 배터리의 종류와 무관하게 하나의 충전기를 이용하여 다양한 종류의 배터리 충전을 구현시켜주는 내부 충전기를 더 포함하며,
상기 내부 충전기는 보닛공간에 설치되는 다른 부품 보다 앞서는 위치의 보닛공간 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 농용 작업차.
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