농기계용 배터리 방전 방지장치, 및 농기계용 배터리 커버{Battery discharge preventive device for farming machines and battery cover for farming machines}
본 발명은 농기계 배터리의 방전 방지장치, 및 농기계용 배터리 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경운기나 관리기, 트랙터 등의 농기계에 간편하게 장착되어 태양광을 통해 자가 발전되는 전류를 배터리에 지속적으로 충전시켜 배터리의 자연 방전의 발생을 억제시킴으로써, 배터리의 수명 연장과 안정된 시동이 가능하도록 한 농기계 배터리의 방전 방지장치, 및 농기계용 배터리 커버에 관한 것이다.
전통적으로 경운기 등의 농기계는, 작업자가 핸들을 돌려 엔진을 시동하는 방식이 주로 채택되었으나, 근래에는 배터리와 스타팅 모터를 포함하는 자가 시동구조가 마련되어, 스타팅 모터의 구동을 통해 시동이 가능하도록 하고 있다. 그리고, 기존 농기계들은 엔진의 구동을 이용하여 주행하는 형태가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 전동모터의 구동을 통해 주행이나 각종 기능을 수행하는 형태로 변모되고 있다. 또한, 상기 스타팅 모터나 전동모터에 구동전류를 공급하는 배터리는 주기적인 충전이 요구되는데, 당분야에서는 엔진에 발전기를 설치하여 엔진의 구동과정에 배터리를 충전하기도 하고, 또 별도의 충전기를 통해 배터리의 충전을 도모하도록 하고 있다. 한편, 상기 농기계는 농번기에는 주기적으로 사용되지만, 비 농번기에는 운행을 하지 아니하고 주차된 상태로 방치되고 있는 실정이다. 그런데, 상기 농기계에 탑재되어 스타팅 모터나 전동모터에 구동전류를 공급하는 배터리는, 그 특성상 장시간 방치하면 자연 방전이 발생되고 이러한 자연방전이 지속적으로 이루어지면 완전 방전 상태에 이르게 된다. 상기 배터리의 완전방전이 발생되면, 배터리의 충전효율 및 수명이 급격히 떨어질 뿐 아니라, 필요시 해당 스타팅 모터나 전동모터를 구동하지 못하는 문제점이 야기되므로, 농기계의 원활한 시동성을 구현하지 못한다. 물론, 농한기에 작업자가 주기적으로 농기계를 운행하거나, 충전기를 통해 배터리를 충전하면 이러한 현상은 해소될 수 있으나, 실질적으로 이러한 주기적인 충전이 이루어지기는 사실상 어렵다. (특허문헌 1) KR10-1998-0012692 A (특허문헌 2) KR10-0953836 B1
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 별도의 조작이나 관리없이 경운기나 관리기, 트랙터 등의 농기계에 간편하게 장착되어, 태양광을 통해 발전되는 전류를 배터리에 지속적으로 충전시켜 배터리의 자연 방전의 발생을 억제시킴으로써, 배터리의 수명 연장과 농기계의 안정된 시동이 가능하도록 한 농기계 배터리의 방전 방지장치, 및 농기계용 배터리 커버를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 농기계 배터리의 방전 방지장치는, 배터리가 장착된 농기계에 고정되며, 표면에 조사되는 태양광을 통해 충전전류를 생성하는 솔라패널이 형성된 하나 이상의 본체와; 상기 본체에 형성된 솔라패널과 배터리의 전원단자 사이에 배치되어, 솔라패널에서 인가되는 충전전류를 배터리에 충전하는 충전 제어모듈을 포함하여 구성되어, 상기 충전 제어모듈은, 솔라패널에서 생성된 충전전류를 농기계에 탑재된 배터리에 지속적으로 충전시켜, 배터리의 방전 발생이 억제되도록 구성한 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 본체는, 농기계의 배터리의 상부에 고정되어 전원단자가 형성된 배터리의 상부를 전체적으로 커버하고 표면에 솔라패널이 배치된 커버형으로 구성되어, 상기 커버형으로 이루어진 본체는, 전원단자가 노출된 배터리를 보호하는 커버기능과 배터리에 전류를 자가 충전하는 충전기능을 수행하도록 구성된다. 보다 바람직하게는, 상기 커버형으로 이루어진 본체의 저면에는 배터리의 상부에 형성된 전원단자와 접점을 형성하는 충전 제어모듈의 충전단자가 대응되게 형성되어, 상기 본체를 배터리의 상부에 안착시켜 고정하면 본체의 저면에 형성된 충전단자는 배터리의 전원단자와 도전상태를 형성하도록 구성된다. 그리고, 상기 본체에는 배터리가 수납되는 수납함의 체결부와 대응되는 체결부가 형성되어, 상기 배터리를 수납한 수납함의 상부에 안착되어 배터리의 상부를 커버한 본체는, 체결부를 관통하는 고정볼트를 통해 수납함의 상부에 고정되도록 구성한다. 그리고, 상기 충전 제어모듈에는 배터리에 충전된 전류량을 계측하는 전압 감지부와, 솔라패널과 배터리의 전원단자 사이의 도전상태를 제어하는 스위칭부가 형성되어, 상기 배터리가 완충되면 스위칭부는 솔라패널과 배터리에 형성된 전원단자를 단선하도록 구성된다. 한편, 본 발명에 따른 농기계용 배터리 커버는, 상부에 전원단자가 형성된 농기계의 배터리의 상부에 고정되어 배터리의 상부면을 전체적으로 커버하는 커버형 본체와; 상기 커버형 본체의 표면에 고정되며 표면에 조사되는 태양광을 통해 충전전류를 생성하는 솔라패널과; 상기 솔라패널과 배터리의 전원단자 사이에 배치되어, 솔라패널에서 인가되는 충전전류를 배터리에 충전하는 충전 제어모듈을 포함하여 구성되어, 전원단자가 노출된 배터리를 보호하는 커버기능과 배터리에 전류를 자가 충전하는 충전기능을 수행하도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 경운기, 관리기, 트랙터 등의 농기계에 간편하게 장착되어 태양광을 통해 발전되는 충전전류를 배터리에 지속적으로 인가시켜 배터리의 방전을 방지하는 농기계용 배터리 방전 방지장치를 제안하고 있다. 이러한 방전 방지장치를 설치하면, 주기적인 운행이 어려운 농한기에 농기계에 탑재된 배터리의 자연 방전에 의한 완전 방전현상이 예방되고, 결과적으로 배터리의 수명이 연장되고 시동 안정성이 확보된다. 특히, 본 발명에서는 배터리의 상부를 커버하는 커버형으로 구성함에 따라, 전원단자가 노출된 배터리를 보호하는 커버기능과 배터리에 전류를 자가 충전하는 충전기능을 수행할 수 있고, 기존 농기계에 간편한 탈착이 가능하다. 그리하여, 본 발명은 새로이 시판되는 농기계에 간편하게 적용이 가능할 뿐 아니라, 기존 경운기 등의 농기계에서 기존 배터리 커버를 제거한 다음 커버형으로 이루어진 본 장치를 간편하게 치환 설치하여 배터리의 방전 방지를 도모할 수 있어서, 과도한 비용이나 구조적 변경없이 간편한 설치를 통해 배터리의 방전을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 커버형으로 이루어진 농기계 배터리의 방전 방지장치를 농기계인 경운기에 장착한 상태를 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치의 전체 구성을 보여주는 블럭도이고,
도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치의 전체 구성과, 장착 상태를 각각 보여주는 것이고,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치와 배터리의 연결상태를 보여주는 것이고,
도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 커버형으로 이루어진 농기계 배터리의 방전 방지장치에 있어, 충전 제어모듈의 회로 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치; 및 농기계용 배터리 커버를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 커버형으로 이루어진 농기계 배터리의 방전 방지장치를 농기계인 경운기에 장착한 상태를 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치의 전체 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치의 전체 구성과, 장착 상태를 각각 보여주는 것이고, 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 농기계 배터리의 방전 방지장치와 배터리의 연결상태를 보여주는 것이고, 도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 커버형으로 이루어진 농기계 배터리의 방전 방지장치에 있어, 충전 제어모듈의 회로 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다. 본 발명에 따른 방전 방지기능을 갖는 농기계 배터리의 방전 방지장치(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이 경운기 등의 농기계(100)에 장착되어, 태양광에 의해 생성된 충전전류를 배터리(120)에 인가시켜 충전하는 보조 충전장치이다. 상기 농기계 배터리의 방전 방지장치(1)는, 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이 배터리(120)가 장착된 농기계(100)에 고정되며 표면에 조사되는 태양광을 통해 충전전류를 생성하는 솔라패널(11)이 형성된 본체(10)와; 상기 본체(10)에 형성된 솔라패널(11)의 출력단자(12)와 배터리(120)의 전원단자(121) 사이에 배치되어, 상기 솔라패널(11)에서 생성된 충전전류를 배터리(120)에 인가시켜 충전하는 충전 제어모듈(20)을 포함한다. 그리고, 상기 농기계(100)에는 도 1과 같이 태양광의 조사가 용이한 각 지점에 솔라패널이 형성된 복수의 본체(10, 10')가 배치될 수 있다. 또한, 상기 충전 제어모듈(20)에는 도 2와 같이 배터리(120)에 충전된 전류량을 계측하는 전압 감지부(21)와, 솔라패널(11)의 출력단자(12)와 배터리(120)의 전원단자(121) 사이의 도전상태를 제어하는 스위칭부(22); 및 배터리(120)에서 충전된 전류의 역류를 방지하는 역류 방지부(23)가 형성되어, 상기 배터리(120)의 충전이 완료되면 스위칭부(22)를 통해 솔라패널(11)의 출력단자(12)와 배터리(120)의 전원단자(121)를 단선시켜 배터리(120)의 과충전을 방지하도록 한다. 그리고, 상기 충전 제어모듈(20)에는 상기 전압 감지부(21)에 의해 계측된 전류량을 표시하는 전류량 표시부(24)와, 솔라패널(11), 또는 배터리(120)에 축전된 전류를 외부로 인출하는 출력포트(25), 그리고 충전기(미도시)에서 인가되는 충전전류를 배터리(120)에 인가시켜 충전하는 충전포트(26)가 각각 형성되어, 사용자는 전류량 표시부(24)를 통해 배터리(120)에 충전된 전류량의 확인이 가능하고, 또 출력포트(25)에 휴대폰이나 라디오, 전등 등의 각종 전자기기를 연결시켜 사용 가능하고, 또 필요시 충전포트(26)에 충전기(미도시)를 연결시켜서 배터리(120)의 급속 충전을 도모하는 것도 가능하다. 도 6은 상기 충전 제어모듈의 회로 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도로, 상기 충전 제어모듈(20)의 회로에는 도 6에서 보는 바와 같이 솔라패널에서 인가되는 역전압을 차단하는 역전압 보호기, 배터리의 출력전압을 기준전압으로 변환하는 선택기, 상기 선택기에 의해 변환된 기준전압을 인지하는 비교기, 상기 비교기의 비교값에 따라 태양전지와 배터리 사이의 연결상태를 제어하는 출력 제어기 및 배터리의 충전 상태를 표시하는 충전 표시등을 포함하는 주회로 유닛을 포함한다. 따라서, 상기 주회로 유닛은 비교기를 통해 배터리의 전압을 변환하여 기준 전압(2.5V) 미만으로 떨어지면, 출력 제어기를 통해 솔라패널에서 출력되는 전류를 배터리에 인가하고, 또 기준 전압(2.5V)을 초과하면 출력 제어기(스위칭부)를 통해 솔라패널에서 출력되는 전류를 차단하여 배터리의 과충전을 방지한다. 그리고, 상기 주회로 유닛에는 출력 전압이 다른 리튬 배터리나 납전지 배터리의 출력 전압을 기준전압(2.5)으로 변환하는 선택기가 마련되어, 출력전압이 다른 리튬 배터리나 납전지 배터리를 공용하여 연결 가능하도록 한다. 또한, 상기 주 회로유닛과 배터리 사이에는, 배터리의 극성을 반대로 연결함에 따른 주 회로 유닛을 보호하는 보호 회로유닛이 마련된다. 상기 보호 회로유닛은 전극의 오 연결에 의해 과전류 보호기에 과전류를 인가하는 전기극성 반전검출기(다이오드)와; 상기 과전류에 의해 순간적으로 가열되어 배터리와 주회로 유닛 사이를 일시적으로 단선하는 과전류 보호기, 및 이를 표시하는 고장 표시등, 및 지속적인 과전류에 의해 회로를 영구적으로 단선시키는 PCB 퓨즈를 포함한다. 따라서, 본 실시예에 따른 농기계용 배터리 방전 방지장치(1)는, 기본적으로 태양광을 이용하여 솔라패널(11)에서 생성된 충전전류에 의해 배터리(120)의 지속적인 충전을 도모하므로, 자연 방전 현상에 의한 농기계(100)에 탑재된 배터리(120)의 완전 방전을 예방하고, 결과적으로 배터리(120)의 수명이 연장되는 한편 안정적인 운행이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 도 3과 도 4b 및 도 4c와 같이 상기 솔라패널(11)이 형성된 본체(10)의 가장자리에, 외측으로 산란되는 태양광을 솔라패널(11)에 반사시켜 조사시키는 원호형의 반사면(16a)을 갖는 집광부재(16)를 배치하여, 솔라패널(11)에 보다 많은 태양광이 조사되어 자가 발전에 따른 향상된 효율성을 갖도록 한다. 도면을 보면 상기 본체에는 집광부재(16)를 고정하는 자력 고정부(10a)가 형성되어, 자성체로 이루어진 집광부재(16)는 자력 고정부(10a)에 의해 다양한 위치 및 설치 각도로 고정된다. 그리고, 도 4d와 같이 상기 집광부재(16)를 절첩선(16b)을 통해 정형화되게 절첩 및 전개되는 자바라형으로 구성하면, 농기계(100)의 운행 및 작업과정에서는 절첩을 통해 부피를 축소시키셔 작업에 장애나 훼손이 초래되지 아니하도록 구성되고, 필요시 적합한 각도로 전개시켜서 안정된 태양광의 집광을 도모하도록 한다. 한편, 본 발명에서는 상기 솔라패널(11)을 농기계(100)의 일지점에 고정하며 충전 제어모듈(20)의 수납 기능을 수행하는 본체(10)를, 전원단자(121)가 형성된 배터리(120)의 상부를 커버하는 커버형으로 구성하여서, 전원단자(121)가 노출된 배터리(120)의 상부를 커버하는 배터리 커버 기능을 겸비하도록 한다. 이때, 상기 커버형으로 이루어진 본체(10)의 저면에는 도 5와 같이 배터리(120)의 상부에 형성된 전원단자(121)와 접점을 형성하는 충전 제어모듈(120)의 충전단자(27)가 대응되게 형성되어, 상기 본체(10)를 배터리(120)의 상부에 안착시켜 고정하면 본체(10)의 저면에 형성된 충전단자(27)는 배터리(120)의 전원단자(121)에 밀착되어 도전상태를 형성한다. 그리고, 상기 본체(10)의 저면에 형성된 충전단자(27)는 단자편(27a)이 스프링(27b)에 의해 탄지되어, 상기 스프링(27b)에 의한 탄지력에 의해 충전단자(27)의 단자편(27a)은 배터리(120)의 상부면에 형성된 전원단자(121)에 긴밀하게 밀착되어 안정된 도전상태를 형성하도록 한다. 따라서, 본 발명은 솔라패널(11)에서 생성된 충전전류를 배터리(120)에 인가시키는 충전 제어모듈(20)의 충전단자(27)와 배터리(120)에 형성된 전원단자(121)는 본체(10)를 배터리(120)의 상부에 적층되게 고정하는 과정에 자동으로 연결되므로, 이들 사이에 별도의 배선을 형성하여 이들 사이를 연결하는 배선구조가 불필요하다. 또한, 상기 본체(10)에는 배터리(120)를 수납한 수납함(110)에 형성된 체결부(111)와 대응되는 체결부(15)가 형성되어, 상기 배터리(120)의 상부에 안착되어 배터리(120)의 상부를 커버한 본체(10)는 상호 연통하는 수납함(110)과 본체(10)의 체결부(15,111)를 관통하여 체결되는 체결볼트(B)에 의해서 수납함(110)의 상부에 안정되게 고정된다. 따라서, 본 발명은 별도의 설치구조를 형성할 필요없이 기존 배터리 커버를 대체하여, 배터리의 충전과 전원단자가 노출된 배터리의 상부면을 커버하는 기능을 도모하는 것이 가능하다. 그리하여, 기존 농기계에서는 기존 배터리 커버를 제거한 다음, 본 실시예에 따른 배터리 방전 방지장치를 치환 설치하여 배터리의 충전을 도모할 수 있고, 또 새로이 시판되는 농기계에서는 본 실시예에 따른 배터리 방전 방지장치를 배터리 커버로 채택하여 시판함으로써, 배터리의 방전방지 기능과 배터리 보호 기능을 안정되게 수행할 수 있다. 이와 더불어, 본 실시예에서는 상기 본체(10)에 확장 솔라패널(14)이 형성된 확장부재(13)를 설치하여, 보다 많은 충전전류가 요구될 경우 상기 본체(10)에 확장부재(13)를 본체(10)의 외측으로 확장시켜서, 확장부재(13)에 형성된 확장 솔라패널(14)을 통해서도 충전전류의 생성이 가능하도록 한다. 바람직한 실시예를 보여주는 도 3에서는, 상기 본체(10)에 확장부재(13)를 진퇴구조로 설치하여, 필요시 확장부재(13)를 본체의 외측으로 진출시켜 확장 솔라패널(14)이 외부에 노출되도록 한다. 그리고, 또 다른 실시예를 보여주는 도 4에서는 본체(10)의 외측에 확장부재(13)를 힌지(13b)구조로 설치하여, 확장부재(13)는 수납함(110)의 상부를 커버한 본체(10)의 측부에 힌지(13b)구조로 전개되어 수납함(110)의 측면을 커버하도록 하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 농기계용 배터리 방전 방지장치(1)는, 필요시 확장 솔라패널(14)이 형성된 확장부재(13)를 외부로 노출시켜 보다 많은 양의 충전전류를 배터리(120)에 인가시켜 충전 가능하고, 필요시 복수의 본체(10)를 농기계(120)의 각 지점에 배치하여 충전 제어모듈(20)은 이들 각 본체(10)에서 제공되는 충전전류를 배터리(120)에 충전시켜서, 배터리(120)의 신속하고 안정된 고속 충전을 도모할 수 있다.
1. 농기계용 배터리 방전 방지장치
10. 본체 10a. 자력 고정부
11, 11'. 솔라패널
12. 출력단자 13. 확장부재
14. 확장 솔라패널 15. 체결부
16. 집광부재 16b. 반사면
16b. 절첩선
20. 충전모듈 21. 전압 감지부
22. 스위칭부 23. 역류 방지부
24. 잔류량 표식부 25. 외부포트
26. 충전포트 27. 충전단자
27a. 단자편 27b. 스프링
100. 경운기 110. 수납함
111. 체결부 120. 배터리
121. 전원단자 |
