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KR102420682B1 - 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조 - Google Patents

전기구동 트랙터의 플랫폼 구조 Download PDF

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KR102420682B1
KR102420682B1 KR1020210172853A KR20210172853A KR102420682B1 KR 102420682 B1 KR102420682 B1 KR 102420682B1 KR 1020210172853 A KR1020210172853 A KR 1020210172853A KR 20210172853 A KR20210172853 A KR 20210172853A KR 102420682 B1 KR102420682 B1 KR 102420682B1
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tractor
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battery
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KR1020210172853A
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English (en)
Inventor
김용주
전현호
Original Assignee
충남대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것으로, 배터리를 캐빈 아래 전방측에 설치하고, 후방측에 작업기를 제어하기 위한 유압시스템을 설치하는 것에 의해 트랙터를 안정적으로 제어할 수 있도록 한, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것으로, 안정적인 무게 중심을 유지하며 작업할 수 있는 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조로서, 4륜 구동에 의해 동력을 전달하는 전륜부(10) 및 후륜부(20); 상기 전륜부(10)와 후륜부(20) 사이에 설치되고, 작업자가 승용할 수 있도록 설치된 캐빈(30); 전기구동 트랙터에 동력을 공급하는 배터리부(40); 작업기를 구동하는 유압시스템(50); 상기 유압시스템(50)의 후방에 설치되어 작업기를 부착시키는 3점 히치(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.

Description

전기구동 트랙터의 플랫폼 구조{Platform Structure of Electrically Driven Tractor}
본 발명은, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것으로, 배터리를 캐빈 아래 전방측에 설치하고, 후방측에 작업기를 제어하기 위한 유압시스템을 설치하는 것에 의해 트랙터를 안정적으로 제어할 수 있도록 한, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.
전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 선행기술로, 등록특허공보 제10-1302405호(2013. 8. 27. 등록)에는, 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 농용 작업차로서, 다수의 배터리 셀(battery cell)로 된 배터리 팩이 보닛에 의해 보호되는 전륜 측 보닛공간에 배치되고, 기체 구동을 위한 동력을 발생시키는 구동모터는 배터리 팩 하방에 배치되며, 구동모터와 동력 전달 가능하게 연결되는 변속기는 구동모터 후방의 차체 프레임에 배치되고, 유압발생을 위한 유압 발생기는 후륜 측에 근접한 운전석 하방에 배치되는 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-1260751호(2013. 4. 29. 등록)에는, 조향용 전륜과 구동용 후륜이 구비된 프레임과, 트랙터의 엔진룸에 구비된 엔진과, 후방에 구비된 변속 장치가 순차적으로 탑재되고, 엔진 후방 측의 프레임 상부에는 탑승 운전부가 탑재되고, 변속 장치의 후방에는 후륜의 구동을 위한 후방 차축이 연결되며, 변속 장치의 PTO 변속부로부터는 PTO축이 연장되어 후미부의 리프트 장치에 설치되는 작업기를 구동하도록 하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 공개특허공보 제10-2016-0043446호(2016. 4. 21. 공개)에는, 상기 농업용 작업차는 전륜(FW)과 후륜(RW)으로 구분되는 주행륜을 갖고, 기체 조작을 위한 운전석이 투명한 유리로 된 박스 형태의 캐빈(cabin)에 의해 보호되며, 캐빈의 전방에는 엔진을 비롯하여 차량 구동에 관련한 주요부품이 탑재될 수 있는 공간을 형성하는 엔진룸이 형성되는 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2120174호(2020. 6. 2. 등록)에는, 트랙터의 운행에 필요한 전기를 공급하기 위한 배터리, 배터리에 연결된 복수의 주행모터, 트랙터의 동작 제어를 위한 제어유닛을 포함하는 전기 구동 트랙터에 있어서, 전기 구동 트랙터의 복수의 주행모터는 배터리로부터 필요한 동력을 공급받고 제어유닛은 트랙터의 휠 또는 바퀴에 연결된 주행모터를 독립적으로 제어하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 등록특허공보 제10-1302405호(2013. 8. 27. 등록) 특허문헌 2 : 등록특허공보 제10-1260751호(2013. 4. 29. 등록) 특허문헌 3 : 공개특허공보 제10-2016-0043446호(2016. 4. 21. 공개) 특허문헌 4 : 등록특허공보 제10-2120174호(2020. 6. 2. 등록)
본 발명은 주행 및 농작업을 수행하는 전기구동 트랙터에 적용하고자 하는 것으로, 노지 및 경사지에서 작업되는 트랙터의 안정성을 확보하기 위하여 배터리를 캐빈 아래 전방측에 설치하고, 후방측에 작업기를 제어하기 위한 유압시스템을 설치하여, 트랙터를 안정적으로 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작업기에 동력을 제공하기 위한 별도의 독립 모터를 설치하지 않고, 후륜 구동 모터에 의하여 작업기의 동력을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 배터리 및 변속기 작동유 등의 냉각을 위하여 배터리 전방측에 쿨러 및 라지에이터를 설치하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 트랙터의 안정성을 확보하기 위하여, 배터리와 유압시스템을 전, 후방에 설치하며, 배터리와 유압시스템의 무게 중심이 트랙터의 전륜과 후륜 사이에 위치되도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 안정적인 무게 중심을 유지하며 작업할 수 있는 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조로서, 4륜 구동에 의해 동력을 전달하는 전륜부(10) 및 후륜부(20); 상기 전륜부(10)와 후륜부(20) 사이에 설치되고, 작업자가 승용할 수 있도록 설치된 캐빈(30); 전기구동 트랙터에 동력을 공급하는 배터리부(40); 작업기를 구동하는 유압시스템(50); 상기 유압시스템(50)의 후방에 설치되어 작업기를 부착시키는 3점 히치(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 캐빈(30)은, 상기 배터리부(40)와 상기 유압시스템(50) 사이에 설치되는 상부 프레임(미도시)에 설치되는 것을 특징으로 하는, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 배터리부(40)의 전방에는 배터리부(40)를 냉각시키는 라지에이터(60)가 설치되며, 상기 전륜부(10) 및 후륜부(20)는, 전륜 구동모터(11) 및 후륜 구동모터(21)와, 상기 전륜 구동모터(11) 및 후륜 구동모터(21)에는, 각각 연결되는 전륜 구동 변속기(12) 및 후륜 구동 변속기(22)로 이루어지고, 상기 유압시스템(50)의 후방에는 3점 히치(70)를 설치하여, 작업기를 부착시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [4] 상기 [1]에 있어서, 상기 유압시스템(50)은, 후륜 구동 모터(22)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는, 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것이므로, 주행 및 농작업을 수행하는 트랙터 등 농업기계에 적용하는 경우에, 4개의 바퀴를 4개의 모터로 각각 구동시키는 독립 구동형 전기 플랫폼의 슬립 제어 시스템을 적용하는 것에 의하여, 수분 함량이 높거나 강도가 낮은 토양에서는 바퀴가 헛도는 슬립 현상이 발생하는 경우에도 쉽게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 과부하에 의해 모터의 회전속도가 줄어드는 모터 슬립이 발생할 경우에, 인버터의 출력 전류를 증가시키는 것에 의하여 모터의 회전수 및 출력 토크를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 차륜 슬립이 발생하는 경우에, 이를 인식하여 모터의 출력을 증가시킴으로써 험지 탈출, 견인력 상승 등의 효과를 기재할 수 있다.
도 1은 본 발명의 플랫폼 구조의 개념도
도 2는 본 발명의 전륜부 및 후륜부 구조의 개념도
도 3은 본 발명의 차량 하부 프레임 구조의 개념도
도 4는 본 발명의 전륜부 및 후륜부가 차량 하부 프레임에 결합된 구조의 개념도
도 5는 도 4에 배터리부가 결합된 구조의 개념도
본 발명을 설명함에 있어 종래기술과 동일한 기술 구성에 대하여는 동일한 명칭을 그대로 부여하여 설명한다.
본 발명은 안정적인 무게 중심을 유지하며 작업할 수 있는 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조로서, 4륜 구동에 의해 동력을 전달하는 전륜부(10) 및 후륜부(20); 상기 전륜부(10)와 후륜부(20) 사이에 설치되고, 작업자가 승용할 수 있도록 설치된 캐빈(30); 전기구동 트랙터에 동력을 공급하는 배터리부(40); 작업기를 구동하는 유압시스템(50); 상기 유압시스템(50)의 후방에 설치되어 작업기를 부착시키는 3점 히치(70)로 구성되는 것으로, 아래에서는 도면을 살펴보면서, 각각의 구성들에 대해서, 구체적으로 설명한다.
[전륜부(10), 후륜부(20), 캐빈(30)]
본 발명의 전륜부(10) 및 후륜부(20)는, 도 1 내지 도 5에 나타내고 있는 것과 같이, 일반적인 트랙터에서의 구성과 실질적으로 동일하다.
다만, 본 발명의 상기 전륜부(10) 및 후륜부(20)는 아래에서 설명하는 전륜 구동 모터(11), 전륜 변속기(12), 후륜 구동 모터(21), 후륜 변속기(22)에 의해 전륜 차축(13) 및 후륜 차축(23)을 구동시키는 것이라는 점에서, 종래 엔진에 의해 구동되는 것과는 상이하다.
본 발명의 캐빈(30)도, 일반적인 트랙터에서의 구성과 실질적으로 동일하다.
다만, 본 발명의 캐빈(30)은, 아래에서 설명하는 배터리부(40)와 유압시스템(50)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 이때 상기 캐빈(30)은 배터리부(40) 및 유압시스템(50)의 사이에 별도로 설치되는 상부 프레임(미도시)에 고정 설치된다.
본 발명에서는 상기와 같이, 전륜부(10) 및 후륜부(20)에 각각 전륜 구동 모터(11)와 후륜 구동 모터(21)를 설치하는 것으로, 상측 공간에 배터리 공간을 확보하는 것이다.
[배터리부(40)]
본 발명의 배터리부(40)는, 통상적인 연료전지 배터리로, 다수의 배터리 셀로 이루어진 것이다.
상기 배터리부(40)는, 본 발명의 플랫폼 구조에 있어서, 비교적 중량이 많이 나가는 것이므로, 차량 하부 프레임(P)의 상측에, 또한 캐빈(30)의 전방측에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 배터리부(40)의 상측에는, 캐빈(30)의 전방으로 배터리 제어 모듈(41)을 설치한다. 상기 배터리 제어 모듈(BMS, battery management system, 41)은 본 발명의 전기구동 트랙터의 배터리의 충, 방전을 주행 상태에 맞춰서 관리하게 된다. 즉 상기 배터리 제어 모듈(41)은 배터리와 데이터 통신을 수행하며, 배터리의 온도, 전류, 충전 상태 등 전반적인 제어를 수행하게 된다.
[유압시스템(50),]
본 발명의 유압시스템(50)은, 트랙터의 후방에 설치되는 작업차를 위한 3점 히치(70), 조향장치를 구동하기 위한 유압 펌프, 유압 모터 및 각종 밸브 등으로 구성되는 것으로, 일반적인 트랙터에서의 구성과 실질적으로 동일하다.
다만, 본 발명의 상기 유압시스템(50)은, 후륜부(20)에 설치되는 후륜 구동모터(21)로부터 동력을 전달받는 것이라는 점에서, 종래 유압시스템(50)과 상이하다.
또한 상기 3점 히치(70)는, 트랙터에 작업기를 탈부착하기 위해 설치된 것으로 국제 규격(ISO11783)에 맞추어 설치한다.
[라지에이터(60)]
본 발명의 라지에이터(60)는, 배터리부(40)의 전방에 설치되어 배터리부(40)를 냉각시키는 것이다.
상기 라지에이터(60)는, 트랙터의 작업속도가 일반적인 차량에 비하여 매우 느리기 때문에 최대한 열교환이 많이 이루어질 수 있도록 트랙터의 전방부에 설치되는 것이 유리하므로, 배터리부(40)의 전방에 설치한다.
또한 상기 라지에이터(60)는 상기 배터리부(40)의 냉각뿐만 아니라, 작동유(변속기 오일 등)의 냉각 기능도 하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
예를들어 본 발명의 실시예에서는 전기구동 트랙터(T)에 적용하는 것으로 설명하였으나, 반드시 전기구동 트랙터(T)에만 적용하는 것이 아니라, 트랙터 등 일반 농업기계에도 적용할 수 있으며, 다른 전기차량에도 적용이 가능하다.
그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 전륜부
11 : 전륜 구동 모터
12 : 전륜 변속기
13 : 전륜 차축
20 : 후륜부
21 : 후륜 구동 모터
22 : 후륜 변속기
23 : 후륜 차축
30 : 캐빈
40 : 배터리부
41 : 배터리 제어모듈
50 : 유압시스템
60 : 라지에이터
70 : 3점 히치
P : 차량 하부 프레임

Claims (4)

  1. 안정적인 무게 중심을 유지하며 작업할 수 있는 전기구동 트랙터의 플랫폼 구조로서,
    4륜 구동에 의해 동력을 전달하는 전륜부(10) 및 후륜부(20);
    상기 전륜부(10)와 후륜부(20) 사이에 설치되고, 작업자가 승용할 수 있도록 설치된 캐빈(30);
    전기구동 트랙터에 동력을 공급하는 배터리부(40);
    작업기를 구동하는 유압시스템(50);
    상기 유압시스템(50)의 후방에 설치되어 작업기를 부착시키는 3점 히치(70)로 구성되며,
    상기 캐빈(30)은, 전방에 설치되는 상기 배터리부(40)와 후방에 설치되는 상기 유압시스템(50) 사이에 설치되는 상부 프레임(미도시)에 설치되며,
    상기 배터리부(40)의 전방에는 배터리부(40)를 냉각시키는 라지에이터(60)가 설치되며,
    상기 전륜부(10) 및 후륜부(20)는, 전륜 구동모터(11) 및 후륜 구동모터(21)와, 상기 전륜 구동모터(11) 및 후륜 구동모터(21)에 각각 연결되는 전륜 구동 변속기(12) 및 후륜 구동 변속기(22)와, 상기 전륜 구동 변속기(12) 및 후륜 구동 변속기(22)에 각각 연결되는 전륜 차축(13) 및 후륜 차축(23)으로 이루어지고,
    상기 유압시스템(50)의 후방에는 3점 히치(70)를 설치하여, 작업기를 부착시킬 수 있도록 하며,
    상기 유압시스템(50)은, 후륜 구동 모터(22)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는,
    전기구동 트랙터의 플랫폼 구조.



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