KR101324013B1 - 전기 구동식 농용 작업차 - Google Patents

Abstract

전기 구동식 농용 작업차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 구동식 농용 작업차는 전기로 구동되는 농용 작업차의 후륜 차축과 연결된 제1 기어박스에 구동력을 전달하는 제1 구동모터; 상기 농용 작업차의 전륜 차축과 연결된 제2 기어박스에 구동력을 전달하고 상기 제1 구동모터와 독립적으로 이격된 제2 구동모터; 상기 제1,2 구동모터에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 농용 작업차의 주행 상태에 따라 상기 제1 구동모터의 온, 오프 상태를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전기 구동식 농용 작업차{Electric drive type agriculture vehicles}

본 발명은 농용 작업차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기를 동력원으로 하는 농용 작업차의 구동축과 종동축에 구동력을 전달하는 구동모터를 설치하여 2륜 또는 4륜 구동의 전환이 자유롭고 무게가 경량화된 농용 작업차에 관한 것이다.

일반적으로 농용 작업차는 여러 가지 농작업을 수행하기 편리한 구조로 이루어져 있다. 예를 들면 플라우(plow), 로터베이터 등의 작업기를 부착하여 경운, 쇄토작업 및 병해충방제, 양수, 탈곡 등 각종 농작업을 손쉽게 실시할 수 있다.

일 예로 농용 작업차로 사용되는 트랙터는 기관, 차체, 동력전달장치, 주행장치, 동력취출장치, 작업기 연결장치, 유압장치 및 전기장치와 같이 다수의 부속 장치의 조합으로 이루어지며 상기 기관은 연료의 경제성이 우수한 디젤 기관이 주로 장착되고, 상기 디젤엔진에서 출력되는 동력을 이용하여 농업에서 이루어지는 대부분의 작업을 수행할 수 있다.

디젤엔진이 장착된 종래의 트랙터에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 트랙터(20)는 기체의 전방에 좌우 한 쌍의 전륜(2a)이 배치되고, 후방에는 후륜(2b)이 배치되며, 상기 기체에는 엔진(4)과 클러치(5) 및 변속기케이스(6)가 설치된다. 상기 클러치(5)와 변속기케이스(6)는 세로 플레이트로 구성된 좌우 한 쌍의 기체프레임(3)을 매개로 연결된다.

트랙터(2)는 무단변속장치(7)가 변속기케이스(6)의 전방에 배치되고, 변속페달(8)이 상기 무단변속장치(7)의 전방에 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 트랙터(20)는 클러치(5)와, 변속기케이스(6)와, 무단변속장치(7)와 같이 복잡하고 무거운 구성물들이 다량 설치되면서 트랙터(20) 전체의 무게가 전체적으로 무거워지고, 구동효율이 떨어지며 특히 선회를 실시하고자 할 경우에 무단변속장치(7)를 통해 변속이 이루어지게 됨으로써 신속한 배속턴이 구현되기 어려운 문제점이 유발되었다.

예를 들어 종래의 트랙터(20)를 이용하여 밭을 경작할 때 직선 구간을 주행한 후에 선회를 실시할 때 소정의 곡률을 가지고 회전됨으로써 회전 반경이 증가되고 이로 인해 트랙터(20)의 신속한 이동이 어려워지는 문제점이 유발되었다. 따라서 작업자의 작업 속도 및 효율이 저하되어 이에 대한 대책을 필요로 하였다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0051250 (공개일: 2010년05월17일)

본 발명의 실시예들은 2개의 구동모터를 이용하여 구조가 간단하고 2륜 또는 4륜 구동이 선택적으로 구현 가능한 전기 구동식 농용 작업차를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기로 구동되는 농용 작업차의 후륜 차축과 연결된 제1 기어박스에 구동력을 전달하는 제1 구동모터;와, 상기 농용 작업차의 전륜 차축과 연결된 제2 기어박스에 구동력을 전달하고 상기 제1 구동모터와 독립적으로 이격된 제2 구동모터;와, 상기 제1,2 구동모터에 전원을 공급하는 전원 공급부;와, 상기 농용 작업차의 주행 상태에 따라 상기 제2 구동모터의 온, 오프 상태를 선택적으로 제어하는 제어부; 및 상기 전륜의 조향 각도를 검출하는 조향각 센서;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 조향각 센서를 통해 전륜의 조향각이 기설정된 설정 조향각 이상일 경우에 상기 제2 구동모터의 분당 회전수를 기설정된 값 이상으로 증가시킴으로써 상기 농용 작업차의 선회 반경을 감소시키도록 제어한다.

상기 제2 구동모터는 상기 제1 구동모터에 비해 상대적으로 작은 출력을 가지는 구동모터가 사용되는 것을 특징으로 한다.

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그리고, 상기 전원 공급부는 배터리 또는 연료전지 중의 어느 하나가 사용될 수 있다.

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본 발명의 실시예들은 전기 구동식 농용 작업차의 신속한 배속턴이 가능해지면서 작업 효율과 구동 효율이 증가되고, 농용 작업차의 중량이 전체적으로 경량화되어 배터리의 사용시간이 현저하게 증가됨으로써 장시간 전기 구동식 농용 작업차의 구동이 가능해질 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 디젤엔진이 장착된 트랙터를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 구동식 농용 작업차를 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 구동식 농용 작업차에 설치된 제어부 및 상기 제어부와 연계된 주변 구성을 도시한 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 구동식 농용 작업차의 작동 상태도.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 구동식 농용 작업차의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 구동식 농용 작업차(1)는 후륜 차축(2)과 연결된 제1 기어박스(110)에 구동력을 전달하는 제1 구동모터(100)와, 상기 전기 구동식 농용 작업차(1)의 전륜 차축(3)과 연결된 제2 기어박스(210)에 구동력을 전달하고 상기 제1 구동모터(100)와 독립적으로 이격된 제2 구동모터(200)와, 상기 제1, 2 구동모터(100,200)에 전원을 공급하는 전원 공급부(300) 및 상기 전기 구동식 농용 작업차(1)의 주행 상태에 따라 상기 제2 구동모터(200)의 온, 오프 상태를 선택적으로 제어하는 제어부(400)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제1,2 구동모터에 대해 설명한다.

제1 구동모터(100)는 제1 기어박스(110)와 직결되어 전기 구동식 농용 작업차(1)의 내측 하부 베이스 프레임(미도시)에 설치된다. 제1 구동모터(100)는 제1 기어박스(110)에 설치된 입력축(미도시)과 상기 제1 구동모터(100)의 모터축이 직결되거나, 별도로 구비된 커플링(미도시)과 연결되어 제1 기어박스(110)와 이격된 위치에서도 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다.

농용 작업차(1)는 후륜(2)이 구동축에 해당 되므로 상기 후륜(2)의 안정적인 구동을 위해 제1 구동모터(100)는 특정 사양을 가지는 구동모터가 설치된다. 본 실시예에서는 상기 제1 구동모터(100)의 사양에 대해 특별히 한정하지 않으나 트랙터의 통상적인 작업 조건과 용도를 고려하여 설정된다.

제2 구동모터(200)는 제2 기어박스(210)와 직결되어 전기 구동식 농용 작업차(1)의 내측 하부 베이스 프레임(미도시)에 설치된다. 제2 구동모터(200)는 제2 기어박스(210)에 설치된 입력축(미도시)과 상기 제2 구동모터(100)의 모터축이 직결되거나, 별도로 구비된 커플링(미도시)과 연결되어 제2 기어박스(210)와 이격된 위치에서도 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다.

농용 작업차(1)는 전륜(3)이 후륜(2)과 달리 구동축이 아니고 농용 작업차(1)의 방향 전환 및 선회를 위한 용도로 주로 사용되므로, 상기 전륜(3)에 구동력을 제공하는 제2 구동모터(200)는 제1 구동모터(100)에 비해 상대적으로 작은 출력을 가지는 구동모터가 설치된다.

즉, 제2 구동모터(200)는 전륜(3)의 회전을 위한 용도와, 후륜(2)과 더불어서 4륜 구동을 구현하기 위해 농용 작업차(1)의 작업 조건 및 주행 상태에 따라 선택적으로 사용되므로 큰 출력을 가지는 구동모터가 사용되지 않고 전륜(3)의 이동을 위한 용도로 주로 사용된다.

본 실시예에 의한 전기 구동식 농용 작업차(1)는 운전석의 계기판에 제1,2 구동모터(100,200)의 이상 유무가 표시되는 모터 표시기(미도시)를 포함한다. 모터 표시기는 제1 구동모터(100)와 제2 구동모터(200)가 별도의 아이콘 형태로 표시되고 에러 발생 또는 고장시에 점멸 또는 경고음이 출력되도록 이루어진다.

본 실시예에 의한 전기 구동식 농용 작업차(1)는 전륜(3)의 조향 각도를 검출하는 조향각 센서(10)를 더 포함한다. 조향각 센서(10)는 전륜(3)의 조향 각도를 감지하여 제어부(400)에 전송하여 현재 전기 구동식 농용 작업차(1)의 조향 각도에 대한 정보를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제어부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 제어부(400)는 조향각 센서(10)를 통해 전륜(3)의 조향각이 기 설정된 설정 조향각 이상일 경우에 상기 제2 구동모터(200)의 분당 회전수가 증가 되도록 제어한다.

제어부(400)는 전기 구동식 농용 작업차(1)의 주행 상태에 따른 정보가 연산부로 입력되고, 상기 연산부는 이를 입력받아 기 저장된 설정 조향각의 각도 범위 이내에 해당되는지 판단한다. 예를 들어 전기 구동식 농용 작업차(1)가 단순히 방향 전환을 위해 선회될 경우에는 제2 구동모터(200)가 작동되지 않고 제1 구동모터(100)만 단독으로 작동되면서 2륜 구동 상태로 주행이 이루어진다.

만약, 전기 구동식 농용 작업차(1)가 밭을 경작하기 위해 급선회를 실시하여 전륜(2)이 설정 조향각을 초과하는 경우에는 제2 구동모터(200)의 분당 회전수를 특정 알피엠 상태로 작동되도록 제어하여 전기 구동식 농용 작업차(1)의 신속한 배속턴을 가능하게 한다.

본 실시예에서 설명하는 배속턴은 기존의 디젤 엔진이 장착된 트랙터에서 실시하는 배속턴과 다르게 회전에 따른 선회 반경이 최소화된 상태로 제자리에서 신속한 배속턴이 이루어지는 것을 의미한다.

참고로 본 실시예에서는 제2 구동모터(200)의 분당 회전수에 대해 특별히 한정하지는 않으나, 전기 구동식 농용 작업차(1)의 배속턴을 위해 기 설정된 분당 회전수의 중간 범위 이상의 분당 회전수를 가지며 작동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제1,2 기어박스에 대해 설명한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 제1,2 기어박스(110,210)는 후륜 차축(1a) 및 전륜 차축(1b)과 연결되므로 변속기어(미도시)와 디퍼렌셜 기어(미도시)의 조합으로 구성된다. 즉, 디젤엔진이 장착된 트랙터와 달리 본 발명의 전기 구동식 농용 작업차(1)는 제1,2 구동모터(100,200)에 의해 주행되므로 복잡한 변속유닛이 설치되지 않고 후륜(2)과 전륜(3)에 제1,2 구동모터(100,200)의 구동력을 손실 없이 안정적으로 전달 가능한 정도의 변속기어와 디퍼렌션 기어가 설치될 수 있다.

또한 본 실시예에서 구체적으로 제1,2 기어박스(110,210)의 세부 구성에 대해 언급하지 않았으나 상기 제1,2 구동모터(100,200)의 구동력을 증가시킬 수 있는 다른 구성이 추가되는 것도 가능함을 밝혀 둔다.

본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급부에 대해 설명한다.

전원 공급부(300)는 배터리 또는 연료전지 중의 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 배터리가 사용되는 것으로 한정하여 설명한다.

배터리는 완속 또는 급속 충전이 가능한 전기 자동차 또는 전기 구동식 농용 작업차에 사용되는 배터리가 사용될 수 있으며, 다수개의 구동모터에 전원을 공급하기 위한 포트가 설치된다.

제어부(400)는 배터리와 연결되어 상기 배터리의 전력 상태를 실시간으로 점검하고, 배터리의 잔여 용량을 운전석에 설치된 계기판 상에 표시한다. 따라서 운전자는 배터리의 잔여 용량을 시각적으로 손쉽게 인지할 수 있으며, 제1,2 구동모터(100,200)에 안정적으로 전원을 어시스트할 수 없을 경우에는 별도의 경고등 또는 알람음이 작동되도록 제어한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 구동식 농용 작업차의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2 또는 도 4를 참조하면, 작업자는 사각으로 도시되고 임의의 크기를 가지는 밭을 경작하기 위해 전기 구동식 농용 작업차(1)에 탑승한 상태에서 시동을 온(On) 시키고, 계기판(미도시)을 통해 전원 공급부(300) 및 제1,2 구동모터(100,200)의 상태를 확인한다.

예를 들어 전원 공급부(300)의 충전 상태가 50% 이하이거나 제1 구동모터(100) 또는 제2 구동모터(200) 중의 어느 하나의 구동모터에 고장 또는 에러가 발생될 경우에는 즉시 이를 확인하고 작업을 중지하고 고장 유무를 확인한다.

작업자는 계기판을 통해 별다른 이상 유무가 확인되지 않을 경우에는 P1의 위치에서 스티어링 휠을 조작하여 화살표 방향을 따라 주행을 시작한다. 전기 구동식 농용 작업차(1)가 직선 경로를 따라 주행이 이루어질 경우에는 제1 구동모터(100)에서 발생된 구동력이 제1 기어박스(110)와 후륜 차축(1a)을 경유하여 후륜(2)에 전달되고, 도면에 도시된 바와 같이 P1의 위치에서 P2의 위치로 이동된다.

작업자는 P2의 위치에서 스티어링 휠을 좌측으로 완전히 회전시켜 전기 구동식 농용 작업차(1)의 선회를 실시하고, 전륜(3)은 확대도에 도시된 바와 같이 좌측 방향을 향해 회전되며 조향각 센서(10)가 상기 전륜(3)의 조향 각도를 검출하여 제어부(400)에 전송한다.

제어부(400)는 현재 전륜(3)의 조향각이 기 설정된 설정 조향각 이상인 것으로 판단하고, 제2 구동모터(200)에 전원 신호를 인가하여 곧바로 제2 구동모터(200)의 작동을 가능하게 하되, 상기 제2 구동모터(200)의 분당 회전수가 특정 알피엠 이상으로 유지되도록 제어한다.

전기 구동식 농용 작업차(1)는 전륜(3)이 제2 구동모터(200)에 의해 고속으로 회전되면서 4륜 구동이 이루어지고 P2의 위치에서 P3의 위치로 신속한 배속턴을 실시하여 선회 반경이 최소화된 상태로 제자리에서 곧바로 방향 전환이 이루어진다.

전기 구동식 농용 작업차(1)는 P3의 위치에서 화살표 방향을 따라 P4의 위치로 직선 주행을 실시한 후에 P5의 위치로 앞서 설명한 방식과 동일한 방식으로 전륜을 통한 배속턴을 실시하여 상기 전기 구동식 농용 작업차(1)의 이동이 이루어지고, 나머지 부분에 대한 후속 작업을 실시하면 된다.

본 발명에 의한 전기 구동식 농용 작업차(1)는 겨울철에 경사도로를 따라 주행을 실시해야 될 경우가 있으며, 이 경우에는 계기판 일측에 설치된 4륜 구동 스위치(미도시)를 작동시켜 전륜과 후륜을 모두 구동시켜 경사도로를 주행할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1 : 전기 구동식 농용 작업차
2, 3 : 후륜, 전륜
100 : 제1 구동모터
110 : 제1 기어박스
200 : 제2 구동모터
210 : 제2 기어박스
300 : 전원 공급부
400 : 제어부

Claims (5)

1. 전기로 구동되는 농용 작업차의 후륜 차축과 연결된 제1 기어박스에 구동력을 전달하는 제1 구동모터;
   상기 농용 작업차의 전륜 차축과 연결된 제2 기어박스에 구동력을 전달하고 상기 제1 구동모터와 독립적으로 이격된 제2 구동모터;
   상기 제1,2 구동모터에 전원을 공급하는 전원 공급부;
   상기 농용 작업차의 주행 상태에 따라 상기 제2 구동모터의 온, 오프 상태를 선택적으로 제어하는 제어부; 및
   상기 전륜의 조향 각도를 검출하는 조향각 센서;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 조향각 센서를 통해 전륜의 조향각이 기설정된 설정 조향각 이상일 경우에 상기 제2 구동모터의 분당 회전수를 기설정된 값 이상으로 증가시킴으로써 상기 농용 작업차의 선회 반경을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 구동식 농용 작업차.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구동모터는 상기 제1 구동모터에 비해 상대적으로 작은 출력을 가지는 구동모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 구동식 농용 작업차.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 전원 공급부는 배터리 또는 연료전지 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 구동식 농용 작업차.

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