以下の説明は当業者が本発明を実現できるように本発明を開示している。以下の説明における好適実施例は例示的なものに過ぎず、当業者であれば、明らかな変形を想到し得る。以下の説明において限定された本発明の基本的な原理はほかの実施形態、変形形態、改良形態、同等形態及び本発明の精神と範囲を逸脱しないほかの技術案にも適用できる。
明細書の図面における図1−図6に示されるように、本発明による電動植物保護機械は、機体10、駆動システム20、スプレーシステム30、昇降システム50及び制御システム60を備え、前記スプレーシステム30は前記機体10の後部に装着され、前記材料貯蔵システム40は前記機体10の後端に装着され、前記昇降システム50は前記スプレーシステム30に接続されて、前記スプレーシステム30が各種高さの農作物に適用できるように前記スプレーシステム30の高さを調整し、前記スプレーシステム30、前記材料貯蔵システム40及び前記昇降システム50はいずれも前記機体10に設置された前記駆動システム20に接続されて、前記駆動システム20で駆動されて対応した作業を行う。
前記制御システム60は、前記駆動システム20に電気的に接続されて、前記電動植物保護機械の各種動作、たとえば水散布、農薬散布、施肥、転舵、走行速度などを制御する。前記制御システム60は、操作ユニット61、ハンドル62及びコントローラ63を含み、前記コントローラ63は、前記操作ユニット61と前記駆動システム20に電気的に接続され、前記操作ユニット61は、前記スプレーシステム30に接続されて、コマンドを前記コントローラ63に送信し、コマンドは前記コントローラ63で処理された後に前記駆動システム20に転送され、それによって、前記電動植物保護機械によるスプレーと施肥を制御し、前記ハンドル62は前記電動植物保護機械による転舵、作業速度などを制御する。
前記機体10は、フレーム11、作動プラットフォーム12、4つの走行輪13及び運転室14を含み、前記作動プラットフォーム12は前記フレーム11の中央部に設置され、4つの前記走行輪13はそれぞれ間隔を空けて前記フレーム11の底部に設置され、2つの前記走行輪13は前記フレーム11の前部に装着され、2つの前記走行輪13は前記フレーム11の後部に装着され、前記フレーム11を支持するとともに、前記フレーム11を連動して走行させ、前記運転室14は、運転手が前の道路を明瞭に視認して、農作物を損なわずに植物保護作業を行うように、前記フレーム11の前部に装着され、前記制御システム60は、運転手が容易に前記電動植物保護機械の各種作業を設定して操作するように、前記運転室14の内部に装着される。
好ましくは、前記走行輪13は前記操作ユニット61に接続され、対応した前記走行輪13の間の間隔が農作物の栽培間隔に合わせて、さらに前記電動植物保護機械の作動過程において、農作物を損なわずに前記走行輪13が2行の農作物間を走行するように、前記操作ユニット61により前部の2つの前記走行輪13、後部の2つの前記走行輪13の間の距離が調整され、また、前記走行輪13の間の間隔を調整可能にすることによって、前記電動植物保護機は異なる栽培間隔を有する農作物に適用でき、農作物を傷害から守る。
好ましくは、農薬をスプレーする過程において農薬が揮発して前記運転室14に入って人体へダメージを与えることを回避するために、前記運転室14は密閉状態とされる。
前記駆動システム20は、少なくとも1つのエンジン21と、1つの給電ユニット22とを含み、別の実施例において、前記エンジンはハブモータ23としてもよい。前記エンジン21は、前記制御システム60に接続されて、前記制御システム60を駆動して対応した作動を実行させ、前記給電ユニット22は、前記エンジン21又は前記ハブモータ23と前記制御システム60に接続されて、これらに電気エネルギーを提供する。すなわち、本発明における植物保護機械は、電力で駆動されるエンジンにより作動可能な電動植物保護機械である。また、ハブモータで植物保護機械の走行機能を実現するとともに、別のモータで植物保護機能を果たす。
さらに、4つの前記ハブモータ23はそれぞれ4つの前記走行輪13の内部に装着され、且つ前記エンジン21と前記給電ユニット22に電気的に接続され、そのうち、各前記走行輪13の内部に装着された前記ハブ13は対応した前記走行輪13を駆動して運動させて、動力、伝動及び制動をすべて前記ハブモータ23に統合することで、前記電動植物保護機械から大量の伝動部件を省略して、構造を簡素化させて、故障率を低下させ、後期のメンテナンスを容易にし、コストをさらに低下させ、普及させやすくする。この他、前記ハブモータ23はそれぞれ、それに接続された前記走行輪13を駆動して運動させ、すなわち、各前記ハブモータ23は1つの前記走行輪13を駆動して運動させ、複数種の駆動方式を有し、それによって前記フレーム11の左右両側に設けられる前記走行輪13には異なる回転数を付与し、さらに前記電動植物保護機械の走行速度、カーブランプを道路状況に応じて自在に調整することができ、異なる畑による要求を満たし、たとえば平原、丘陵、山地などのいずれにも適用できる。さらに、前記ハブモータ23がそれぞれ各前記走行輪13を制御すると、前記電動植物保護機械の旋回半径を減少させて、大面積の畑での作業、たとえば、農場、農作物の栽培拠点、園林緑化などにも、小面積の畑での作業、たとえば家庭用などにも用いられ得る。
なお、本発明における前記電動植物保護機械の一好適実施例では、前記走行輪13はハブモータ23が配置されたハブであり、このような方式により、前記電動植物保護機械の伝動システムを減少させるとともに前記電動植物保護機械自体の重量を低下させ、前記電動植物保護機械の操作性を向上させることに寄与する。
前記スプレーシステム30は、液体タンク31、フレーム32、複数のノズル33及び噴出管34を含み、前記フレーム32は前記フレーム11の後部に装着され、且つ折り畳み可能であり、水散布又は農薬散布をするとき、前記フレーム32を展開させて、その両翼を横方向に前記フレーム11の両側へ伸ばして、大面積に亘りスプレーできるようにし、前記液体タンク31は、前記フレーム11に配置され、前記液体タンク31の内部に電動ポンプを有し、前記電動ポンプは、前記操作ユニット61により起動されて農作物の干ばつ防止、病害防除、虫害防除などのために水散布又は農薬散布を行うように、前記操作ユニット61に接続され、前記噴出管34は、前記ノズル33と前記液体タンク31の間に接続されて、前記液体タンク31の内部における液体を前記ノズル33に輸送し、前記ノズル33は前記噴出管34の底部に装着され、このように、作業過程において、液体を前記フレーム32の下部の農作物にスプレーして植物保護を行うことができる。
前記スプレーシステム30の前記噴出管34はさらに、2つの折り畳み部を含み、前記折り畳み部は前記フレームに設置され、好ましくは、2つの前記折り畳み部の間の距離は前記フレーム11の間の距離に等しく、このように、前記スプレーシステム30を使用しないとき、前記折り畳み部を介して前記フレーム11の2つの側部に折り畳み、使用するときに、前記折り畳み部を展開させることができ、操作しやすく、使用しやすい。本発明の一実施例によれば、前記折り畳み部は、純粋な機械機構であり、ユーザが手動で前記折り畳み部を操作して折り畳むようにしてもよく、本発明の別の実施例によれば、前記折り畳み部は、前記操作ユニット61と前記駆動システム20に電気的に接続されることで、前記操作ユニット61における対応制御モジュールを操作して前記折り畳み部を起動させて、自動的に折り畳みを実行させるようにしてもよい。
なお、前記スプレーシステム30は、乾燥天気の場合に農作物、果樹園、野菜栽培拠点、園林緑化などの旱魃を緩和させるために水を散布してもよく、農作物、花草などの除草、除虫、病害防除のために農薬をスプレーしてもよく、様々なニーズに応えるように、前記ノズル33を調整することにより霧状液体も線状液体又は粒状液体もスプレーでき、このようにして、マシンの汎用性を高めて、植物保護のためのコストを低下させる。
なお、ユーザは、前記操作ユニット61で前記電動植物保護機械を制御して、前記スプレーシステム30と前記材料貯蔵システム40を選択的に起動させることができ、このようにして、前記電動植物保護機械は、独立してスプレー作業を行ってもよいし、独立して施肥作業を行ってもよい子、同時に施肥とスプレーを行ってもよく、必要に応じて選択すればよい。
前記昇降システム50は、昇降調整装置51と伝動軸52とを含み、前記伝動軸52は前記フレーム32に接続され、前記昇降調整装置51は前記伝動軸52に接続され、手動で前記昇降調整装置51を調整して、動力が前記伝動軸52を介して前記フレーム32に伝達されて、前記フレーム32の高さをニーズに応じて制御する。
本発明の一好適実施例によれば、前記昇降調整装置51はさらに前記操作ユニット61に接続されてもよく、前記操作ユニット61におけるボタンで前記昇降調整装置51を自動的且つ定量的に調整し、更に前記伝動軸52を介して前記フレーム32に伝達し、前記フレーム32の高さを制御して、ニーズに対応して自動的に所定高さに調整し、それによって農作物へのダメージを防止する。
前記昇降システム50の調整により、前記電動植物保護機械は、たとえば小麦、綿、野菜などの低い農作物にも、たとえばトウモロコシ、果樹などの高い農作物にも用いられ得、且つ異なる成長期間の農作物に対応できるように、異なる成長期間において異なる高さを有する農作物の高さに応じて前記フレーム32の高さを調整できる。
前記制御システム60はさらに通信ユニット64を含み、前記通信ユニット64は前記給電ユニット22と前記コントローラ63に接続され、前記通信ユニット64は各前記電動植物保護機械における前記コントローラ63のコマンドを受信して、複数の前記電動植物保護機械の間で情報を伝達して、前記電動植物保護機械同士が協力して作業することを可能にし、特に農場などの大面積の畑での作業に用いて、作業効率を向上させることができる。この他、前記通信ユニット64により運転手以外の人に運転手に電動植物保護機の運転を指示し、又は、前記通信ユニット64とリモコンを接続して、前記リモコンを介して前記電動植物保護機械を遠距離で制御することにより、運転手なしで植物保護を行い、労力と資材を節約する。
前記制御システム60はさらにデジタル表示ユニット65を含み、前記デジタル表示ユニット65は前記給電ユニット22、前記スプレーシステム30、前記昇降システム50、前記操作ユニット61及び前記コントローラ63に接続されて、前記コントローラ63のコマンドを受信し、前記給電ユニット22の残量、前記スプレーシステム30の前記液体タンク31に残った液体の体積及び前記ノズル33のスプレー速度、液滴の大きさなどの情報、前記昇降システム50の調整状況及び前記フレーム32の高さ、前記操作ユニット61が実行している操作を表示させ、それによって、操作者が関連する状況を把握して、タイムリーな調整を行うことができ、よりインテリジェントで使いやすくなる。
前記給電ユニット22は、前記電動植物保護機械の各システムに電気エネルギーを提供して、前記電動植物保護機械の正常な動作を確保する。前記給電ユニット22は、複数の蓄電池モジュール221、1つの電池管理モジュール222、少なくとも1つの検出モジュール223及び少なくとも1つの出力端コネクタ224を含み、前記出力端コネクタ224により、各前記蓄電池モジュール221は前記エンジン21、各前記ハブモータ23、前記スプレーシステム30、前記昇降システム50及び前記制御システム60に電気的に接続されて、各部品に電気エネルギーを提供し、各部品の正常な動作を確保し、前記電池管理モジュール222は、前記各前記蓄電池モジュール221と各前記検出モジュール223に接続されて、各前記蓄電池モジュール221について保護及び安全管理を行い、電池データを収集して分析し、各電池をバランスよく制御し、前記検出モジュール223は、前記蓄電池モジュール221の残量を検出して、前記電池管理モジュール222にフィードバックし、各前記蓄電池モジュール221の充放電について管理と制御を行わせて、その正常な動作を確保し、異常があった場合、異常を診断して分析し、タイムリーに処理を行い、前記電動植物保護機械の作業効率を向上させるとともに耐用年数を延ばす。
前記給電ユニット22はさらに、電源アダプタ225、電流計226及び充電器227を含み、前記電源アダプタ225は前記蓄電池モジュール221と前記電池管理モジュール222に接続されて、各部品に適切な電量を提供し、それにより各前記蓄電池モジュール221を十分に利用するとともに、各前記蓄電池モジュール221を取り外して複数の電池パックを構成してその他の小型農業機械に取り付けることで、各電池を季節の変化に応じて十分に利用する。前記電流計226は、各前記蓄電池モジュール221と前記電池管理モジュール222に接続されて、前記電池管理モジュール222によるデータ分析のために根拠を提供する。前記充電器227は、各前記蓄電池モジュール221に接続されて、各前記蓄電池モジュール221を充電し、電気エネルギーを連続的に提供する。
前記給電ユニット22はさらに電池モニタシステム228を含み、前記電池モニタシステム228は温度センサ2281、電圧センサ2282及び電流センサ2283を含み、前記温度センサ2281は各前記蓄電池モジュール221と前記電池管理モジュール222に電気的に接続されて、各前記蓄電池モジュール221の温度を検出し、前記電池管理モジュール222による前記蓄電池モジュール221の熱管理と制御に寄与し、前記電圧センサ2282と前記電流センサ2283は前記出力端コネクタ224と前記電池管理モジュール222に電気的に接続されて、ケーブルが各部品に給電する過程における電圧と電流を検出し、且つ情報を前記電池管理モジュール222にフィードバックして、電池給電を管理するために根拠を提供する。
なお、前記給電ユニット22は、前記出力端コネクタ24が前記ハウジング229から伸びてほかの部品に接続される以外、一体としてハウジング229によりシールされる。
なお、各前記蓄電池モジュール221は鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などであってもよく、各前記蓄電池モジュール221は並列接続されてもよく、直列接続されてもよく、前記電池管理モジュール222により監視された実際な状況に応じて調整される。
この他、各前記蓄電池モジュール221のインターフェースはすべて共通化されるものとし、それは、前記電動植物保護機械には多数の前記蓄電池モジュール221が使用されているが、植物保護機械を使用する必要がない季節では、電池がアイドル状態にあると電池の無駄になり、各前記蓄電池モジュール221を共通化されるものとすると、前記電動植物保護機械を使用しない期間では、前記電動植物保護機械における各前記蓄電池モジュール221を取り外して、複数の電池パックを構成し、それぞれほかの小型農業機械に取り付け、このように、各前記蓄電池モジュール221の最大利用効率を向上させるためである。
さらに、前記エンジン21と前記給電ユニット22は前記機体10の前記フレーム11の前部に装着され、前記作動プラットフォーム12及びその他の各部品に近いので、より容易に給電でき、前記電動植物保護機械を効率よく駆動できる。同時に、前記スプレーシステム30から離れるため、前記エンジン21と前記給電ユニット22の液体侵食を防止して、更に前記電動植物保護機械の耐用年数を延長させ、正常な動作を確保する。
図1と図7に示されるように、前記電動植物保護機械は、農業機械本体402と、前記農業機械本体402に接続されるように設置された前記農業機械動力システム400とを備え、前記農業機械動力システム400は、動力を発生させて前記農業機械本体402に伝達し、それによって、前記農業機械本体402を利用して前記電動植物保護機械の操作者による農業作業を支援する。好ましくは、前記農業機械動力システム400は前記農業機械本体402の先端に設置され、このような方式によれば、前記電動植物保護機械の操作者は前記電動植物保護機械を簡便且つ柔軟に操作することができ、特に前記電動植物保護機械が旋回するように操作するときに、前記電動植物保護機は、後輪を支点として先端を容易に持ち上げて、旋回操作をすることができる。
前記農業機械動力システム400は、電動装置401と、前記電動装置401と前記農業機械本体402に接続された動力機構450とを含み、前記動力機構450は前記電動装置401に接続され、前記動力機構450は前記農業機械本体402に設置され、且つ前記動力機構450は前記農業機械本体502に接続される。前記電動装置401は、電気エネルギーを提供するとともに、電気エネルギーを前記動力機構450に伝達し、前記動力機構450は、動力を発生させて前記農業機械本体402に伝達し、それによって、前記農業機械本体402を利用して前記電動植物保護機械の操作者による農業操作を支援する。
図1と図8に示されるように、前記電動装置401はさらに、1つの電池パック420と少なくとも2つのコネクタ440とを含み、少なくとも一方の前記コネクタ440は入力コネクタ、他方の前記コネクタ440は出力コネクタであり、前記入力コネクタと前記出力コネクタはそれぞれ前記電池パック420の入力端と出力端に接続され、且つ前記動力機構450は前記出力コネクタに接続され、前記入力コネクタにより外部の電気エネルギーが前記電池パック420に補充され、且つ前記出力コネクタにより前記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーが前記動力機構450に出力され、前記動力機構450は動力を発生させて、前記動力を前記農業機械本体402に伝達して、前記農業機械本体402を駆動して作動させる。
図4に示されるように、前記電動装置401はさらに容器410を含み、前記電池パック420は前記容器410に収容され、前記入力コネクタと前記出力コネクタはそれぞれ前記容器410に設置され、且つ前記入力コネクタと前記出力コネクタはそれぞれ前記容器410の内部から外部へ伸び、それにより前記入力コネクタは前記容器410の内部で前記電池パック420の入力端に接続され、前記出力コネクタは前記容器410の内部で前記電池パック420の出力端に接続される。なお、前記入力コネクタによって前記容器410の外部で電気エネルギーを前記電池パック420に補充し、且つ前記出力コネクタによって前記容器410の外部で前記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーを前記動力機構450に提供することができる。
前記電動装置401はさらに電源管理モジュール430を含み、前記電源管理モジュール430は前記容器410に収容され、且つ前記電源管理モジュール430は前記電池パック420に接続される。前記電源管理モジュール430は、前記電池パック420に前記入力コネクタを介して電気エネルギーが補充されたとき及び前記電池パック420から前記出力コネクタを介して電気エネルギーが出力されたときに、前記電池パック420のリアルタイムデータを収集することで前記電池パック420のリアルタイム状態を取得し、それに基づいて、前記電池パック420がバランスよく電気エネルギーを出力できるように前記電池パック420を管理し、このような方式によれば、前記電源管理モジュール430は、前記電池パック420の過充電又は過放電操作を防止して、前記電池パック420の耐用年数を延長させることができる。
前記電池パック420と前記電源管理モジュール430はそれぞれ前記容器410に収容されて、前記容器410を介して前記電池パック420と前記電源管理モジュール430を前記容器410の外部環境から分離する。つまり、前記容器410は、前記電池パック420と前記電源管理モジュール430をシールすることで、前記容器410の外部の水蒸気や湿気の前記容器410の内部への侵入を防止し、このような方式によれば、本発明の前記農業機械動力システム400を配置した前記電動植物保護機械は、特に水田又はその他の高湿度の環境に適用できる。なお、前記電池パック420は、少なくとも2つの充電電池421を含む。本発明の前記農業機械動力システム400では、前記充電電池421はそれぞれ並列接続方式で接続されて前記電池パック420を構成し、このような方式によれば、前記電池パック420の容量を増大して前記電池パック420のコストを低下させる。本発明では、前記電池パック420を構成する前記充電電池421のタイプについて限制がなく、たとえば前記充電電池421は鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、亜鉛空気電池、太陽電池、バイオ電池又は燃料電池などであってもよいが、それらに制限されない。
本発明の前記農業機械動力システム400の前記動力機構450はさらに、モータユニット451と動力伝達ユニット452を含み、前記モータユニット451は前記電池パック420に接続され、前記動力伝達ユニット452は前記モータユニット451に接続される。具体的には、前記出力コネクタはさらに前記モータユニット451に接続されて、前記出力コネクタにより前記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーを前記モータユニット451に提供して動力を発生させ、つまり、前記モータユニット451は、前記出力コネクタを介して前記電池パック420に接続され、前記動力伝達ユニット452はそれぞれ前記モータユニット451と前記農業機械本体402に接続され、前記動力伝達ユニット452により前記モータユニット451が生じた動力を前記農業機械本体402に伝達し、それにより前記農業機械本体402を駆動して作動させる。
図7に示されるように、前記電動装置401は放熱機構460を含み、前記放熱機構460は前記容器410に設置され、且つ前記放熱機構460は、前記容器410に収容した前記電池パック420が作動するときに生じた熱量を前記容器410の外部環境へ放熱して、前記容器410の内部の温度を適切な範囲に保持するために、前記電池パック420に隣接して設置される。
前記放熱機構460はさらに前記電源管理モジュール430に接続されてもよく、このようにして、前記電源管理モジュール430により前記放熱機構460の作動状態を管理することができ、たとえば前記電源管理モジュール430は、前記放熱機構460の回転数などの作動状態を制御することで、前記容器410の内部温度を適切な範囲に保持して、本発明の前記農業機械動力システム400の前記電動装置401の使用時の安定性を確保する。
図8に示されるように、前記電源管理モジュール430はさらに、互いに接続された収集モジュール431、分析モジュール432及び制御モジュール433を含む。前記収集モジュール431は前記電池パック420に接続されて、前記電池パック420のリアルタイムデータを収集して前記リアルタイムデータを前記分析モジュール432に送信し、前記分析モジュール432は、前記収集モジュール431が収集したリアルタイムデータに基づいて前記電池パック420のリアルタイム状態を取得し、前記制御モジュール433は、前記分析モジュール432が取得した前記電池パック420のリアルタイム状態に基づいて前記電池パック420を管理する。
前記電源管理モジュール430は前記電池パック420の放電過程を管理できる。前記収集モジュール431は、前記電池パック420が外部へ電気エネルギーを出力するときにそれぞれの前記充電電池421のリアルタイムデータを収集でき、たとえば前記収集モジュール431は、それぞれの前記充電電池421が外部へ出力する電圧及び/又は電流などのリアルタイムデータを収集して、且つ前記リアルタイムデータを前記分析モジュール432に送信することができる。前記分析モジュール432は、前記収集モジュール431が収集したそれぞれの前記充電電池421のリアルタイムデータに基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421のリアルタイム状態を取得し、たとえば、前記分析モジュール432は、前記収集モジュール431が取得したそれぞれの前記充電電池421が外部へ出力した電圧及び/又は電流に基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421の残量を取得する。前記制御モジュール433は、前記分析モジュール432が取得した前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421のリアルタイム状態に基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421を管理することができ、たとえば、前記制御モジュール433は、それぞれの前記充電電池421の残量に基づいて、それぞれの前記充電電池421が外部へ出力した電気エネルギーの両を制御し、それにより前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421の残量のバランスを取ることができ、このような方式によれば、前記電源管理モジュール430は、前記電池パック420の放電過程を管理し得る。
前記電源管理モジュール430は、前記電池パック420の充電過程を管理できる。前記収集モジュール431は、前記電池パック420が充電されたときにそれぞれの前記充電電池421のリアルタイムデータを収集し、たとえば、前記収集モジュール431は、それぞれの前記充電電池421に充電された電気エネルギーの電圧及び/又は電流などのリアルタイムデータを収集し、且つ前記リアルタイムデータを前記分析モジュール432に送信することができる。前記分析モジュール432は、前記収集モジュール431が収集したそれぞれの前記充電電池421のリアルタイムデータに基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421のリアルタイム状態を取得し、たとえば、前記分析モジュール432は、前記収集モジュール431が取得したそれぞれの前記充電電池421に充電された電気エネルギーの電圧及び/又は電流に基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421の電量を取得する。前記制御モジュール433は、前記分析モジュール432が取得した前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421のリアルタイム状態に基づいて、前記電池パック420と前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421を管理し、たとえば、前記制御モジュール433は、それぞれの前記充電電池421の電量に基づいて、それぞれの前記充電電池421に充電された電気エネルギーの量を制御し、それにより前記電池パック420のそれぞれの前記充電電池421に充電された電量のバランスを取ることができ、このような方式によれば、前記電源管理モジュール430は前記電池パック420の充電過程を管理し得る。
さらに、前記収集モジュール431は、電圧センサ4311、電流センサ4312及び温度センサ4313のうちの少なくとも1種を含み、前記電圧センサ4311と前記電流センサ4312によっては、前記収集モジュール431は、前記電池パック420を用いて外部へ電気エネルギーを出力し又は前記電池パック420に電気エネルギーを充電するときに、前記電池パック420のリアルタイム状態を収集して取得し、前記温度センサ4313によっては、前記収集モジュール431は、前記容器410の内部温度を収集して、x前記電池パック420のリアルタイム状態を収集することができる。好ましくは、前記収集モジュール431の前記電圧センサ4311、前記電流センサ4312及び前記温度センサ4313は、CANバス(Controller Area Networkバス)を介して前記電源管理モジュール430に接続される。
前記電動装置401はさらに表示機構480を含み、前記電源管理モジュール430はさらに、前記表示機構480に接続されたフィードバックモジュール434を含み、前記フィードバックモジュール434は、前記電源管理モジュール430が取得した前記電池パック420のリアルタイム状態を前記表示機構480に送信し、前記電動植物保護機械の操作者により確認され、このような方式によれば、前記電動植物保護機械の操作者と前記電動植物保護機械の間の交流を可能にし、それにより、前記電動植物保護機械の操作者は前記電動植物保護機械を好適に操作できる。当業者であれば、前記フィードバックモジュール434は前記収集モジュール431、前記分析モジュール432及び前記制御モジュール433に互いに接続されることを理解すべきである。
図9には、前記電源管理モジュール630の第1替代モードが示されており、前記電源管理モジュール630は、診断モジュール631A、管理モジュール632A及び表示ユニット633Aを含む。前記電池パック620はそれぞれ前記診断モジュール631A、前記管理モジュール632A及び前記表示ユニット633Aに電気的に接続され、前記診断モジュール631A、前記管理モジュール632A及び前記表示ユニット633Aはそれぞれ組み合わせて使用されて、様々な管理及び制御、たとえばデータ収集、電池状態推定、エネルギー管理、安全管理、通信機能、熱管理、充電確保機能、故障診断及び履歴データ記憶などを行う。
図10には、前記電源管理モジュール630の第2替代モードが示されており、前記電源管理モジュール630は、制御ユニット6301、温度センサ6302、等化回路6303、電圧収集回路6304、電流収集回路6305、駆動処理回路6306、充放電ユニット6307、短絡保護回路6308、記憶装置6309、電源回路6310、RS311通信ドライバ6311、及びCAN−BUS通信ドライバ6312を含み、以上の各ユニットと回路は、設計ニーズに応じて接続されて、前記電池パック620について効果的な管理と安全監視を行う。前記電源管理モジュール630による前記電池パック620の管理は、SOCを正確に予測し、すなわち、前記電池パック620の電池残量と呼ばれる荷電状態(State of Charge、SOC)を正確に予測し、且つ前記電源管理モジュール630によりSOCを合理的な範囲に維持して、過充電又は過放電による前記電池パック620の損害を防止し、さらに前記電池パック620に残されるエネルギー又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態を常に予報することを含む。
図11には、前記電源管理モジュール630の第3替代モードが示されており、前記電源管理モジュール630は、制御ユニット631B、電圧検出ユニット632B、温度検出ユニット633B、保護ユニット634B、充電均等ユニット635B、記憶装置636B、電量計637B、保護回路638B及びアダプタモジュール639Bを含み、以上の各ユニットと回路は、設計ニーズに応じて接続されて、前記電池パック620について効果的な管理と安全監視を行う。前記電源管理モジュール630による前記電池パック620の管理は、SOCを正確に予測し、すなわち、前記電池パック620の電池残量と呼ばれる荷電状態(State of Charge、SOC)を正確に予測し、且つ前記電源管理モジュール630によりSOCを合理的な範囲に維持して、過充電又は過放電による前記電池パック620の損害を防止し、さらに前記電池パック620に残されるエネルギー又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態を常に予報することを含む。
さらに、なお、前記電動装置601における前記電池パック620の電気エネルギーが使用し切れたとき、直接前記コネクタ640を介して充電してもよく、直接前記電動植物保護機械において前記電動装置601を交換してもよい。つまり、前記電動植物保護機械は、前記電動装置601を取り外し可能に固定するための取付溝を含み、このように前記電動装置601は前記電動植物保護機械から容易に交換でき、それにより、前記電動装置601における前記電気エネルギーが使用し切れた場合、電気エネルギーを十分に充電した別の電動装置601を交換して、前記電動植物保護機械の操作への影響を避けることができる。特に、前記電動装置601の前記電動植物保護機械での取付位置については、従来の植物保護機械の構造をできるだけ変化しないように、できるだけ従来の植物保護機械の内燃機関の位置に配置する。別の例では、前記電動装置601は、前記電動植物保護機械のバランスを容易に取り、簡便且つ安全に使用できるように、前記電動植物保護機械の重心位置に設置されてもよい。
図12には、前記電動植物保護機械の電池ボックス710などの電気部分をモニタするための前記電動植物保護機械の機体モニタユニット750が示されている。
具体的には、前記電動植物保護機械は、電池ボックス710、制御システム720、駆動システム730、機械伝動機構740、機能実行ユニット760及び本体770を含む。前記本体770は、機体支持フレーム771と走行ユニット772とを含み、前記走行ユニット772は転がり可能に前記機体支持フレーム771に設置される。前記電池ボックス710、前記機械伝動機構740、前記駆動システム730及び前記制御システム720はいずれも前記機体支持フレーム771に設置され、前記機能実行ユニット760と前記走行ユニット772はそれぞれ前記機械伝動機構740に駆動可能に設置される。前記電池ボックス710は、電気エネルギーを出力して、前記機械伝動機構740を駆動するように前記駆動システム730を制御し、前記機械伝動機構740は、前記電動植物保護機械の前進と後進などの運転を行い、且つ前記機能実行ユニット760を連動して農作物耕作などの機能を完成するという目的を実現する。
図12に示されるように、前記電池ボックス710は、前記電動植物保護機械に電力エネルギーを提供できる。具体的には、前記電池ボックス710は、電池ボックス711、電池パック712、電池管理システム713及び出力端コネクタ714を含む。前記電池パック712と前記電池管理システム713は電気的に接続され、且つ前記電池パック712と前記電池管理システム713は前記電池ボックス711内に設置される。前記出力端コネクタ714は、前記電池ボックスの側部に設置され、前記出力端コネクタ714は前記制御システム720と前記機体モニタユニット750に接続される。前記出力端コネクタ714はさらに、CAN出力端7141と電源ケーブル出力端7142とを含む。前記CAN出力端7141は、前記電池パック712、前記制御システム720及び前記機体モニタユニット750に接続され、前記CAN出力端7141はCANバス方式でその他の部品と情報交換を行い、たとえば、前記CAN出力端7141は、前記電池パック712、前記制御システム720及び前記機体モニタユニット750と情報交換を行える。前記電源ケーブル出力端7142は前記電池パック712に接続され、且つ電源アダプタ790に接続されてもよく、前記電源アダプタ790は交流電気源に外付けされて、前記電池パック712を充電する。
さらに、前記電池パック712の内部に複数の電池ユニット7120を有し、各前記電池ユニット7120は、並列接続された後に、前記電池管理システム713に電気的に接続される。前記電池パック712は、前記電池管理システム713で検出された後に、電気エネルギーを出力し、それにより前記電動植物保護機械に動力エネルギーを提供する。
つまり、本発明の好適実施例では、前記電池ボックス711はさらに2つのエンドカバーを含み、前記出力端コネクタ714は、前記エンドカバーの両側に設置される。前記電池管理システム713は、CANバス方式で、前記電動植物保護機械の前記制御システム720と情報交換を行う。前記電池管理システム713は、前記機体モニタユニット750に電気的に接続されて、前記出力端コネクタ714により前記電池パック712の情報を前記機体モニタユニット750に出力し、ヒューマン・コンピュータ相互作用を容易にする。前記駆動システム730の状態情報は、前記制御システム720によって前記機体モニタユニット750に出力でき、前記機能実行ユニット760の作動状態情報も、前記機体モニタユニット750に出力でき、このように、操作者は前記機体モニタユニット750の表示情報に基づいて、前記電動植物保護機械の各状態についてリアルタイムにモニタと調整を行い、前記電動植物保護機械全体の正常な動作状態を確保することができる。
より具体的には、前記電池管理システム713(英語名BATTERY MANAGEMENT SYSTEM、以下、略称BMS)は、前記電池パック712と操作者の間のブリッジと言え、主な対象が前記電池ユニット7120であり、たとえば、前記電池ユニット7120は充電電池であってもよいが、それに制限されない。前記電池管理システム(BMS)713は主に、電池の利用率を向上させて、電池の過充電と過放電を防止し、電池の耐用年数を延長させ、電池状態を監視するものである。
前記電動植物保護機械の前記電池管理システム(BMS)713は主に、前記電動植物保護機械の電池パラメータに対するリアルタイムモニタリング、故障診断、SOC推定、短絡保護、リーク検出、表示警報、充放電選択などを行い、且つCANバス方式で前記電動植物保護機械の前記制御システム720を介して前記機体モニタユニット750と情報交換を行い、それによって前記電動植物保護機械が高効率で確実且つ安全に作業することを確保する。
従って、前記電池管理システム(BMS)713はさらに、制御ユニットモジュール7131、検出モジュール7132、電量均等・制御モジュール7133及びデータ通信・伝送モジュール7134を含む。各前記電池ユニット7120はそれぞれ前記検出モジュール7132に接続され、前記検出モジュール7132は前記制御ユニットモジュール7131に電気的に接続され、前記制御ユニットモジュール7131は前記電量均等・制御モジュール7133に接続される。前記制御ユニットモジュール7131はCANバスを介して前記出力端コネクタ714により前記制御システム720に接続されて情報交換を行う。前記データ通信・伝送モジュール134は、前記電池パック712の各情報を、前記CAN出力端141により前記機体モニタユニット750に転送できる。前記検出モジュール7132はさらに、データ収集・分析モジュール71321と絶縁検出モジュール71322を含み、前記制御ユニットモジュール7131は、SOCモジュール(State of Charge)71311、充放電管理・制御モジュール71312及び熱管理・制御モジュール71313を含む。
より具体的には、前記データ収集・分析モジュール71321は、前記電池パックの充放電過程において、前記電動植物保護機械の前記電池パック712における各電池の端子電圧と温度、充放電電流及び電池パックの総電圧をリアルタイムに収集する。前記SOCモジュール71311は、電池パックの荷電状態、すなわち電池の残量を正確に予測して、SOCを合理的な範囲に維持し、過充電又は過放電による電池の損害を防止するとともに、前記電動植物保護機械の前記電池パック712に残されたエネルギー、すなわちエネルギー貯蔵電池の荷電状態を常に表示する。前記充放電管理・制御モジュール71312は、前記電池パック712の過充電又は過放電現象を防止する。前記電量均等・制御モジュール7133は、各前記電池ユニット7120について均等充電を行い、判断して自動的に均等処理を行って、前記電池パック712における各前記電池ユニット7120を均等状態にすることができる。前記電池パック712の主な情報は、前記電池管理システム713の前記データ通信・伝送モジュール7134によって前記機体モニタユニット750においてリアルタイムに表示される。前記熱管理・制御モジュール71313は、前記電池パック712の前記電池ユニット7120内の測定点温度をリアルタイムに収集して、放熱ファンを制御することで電池温度の過度上昇を防止する。前記絶縁検出モジュール71322は、給電短絡やリークなどの人間や装置へ危害を与えるリスクのある状況を監視する。前記電池パック712と各前記検出モジュール7132の間には、高精度・高安定性のセンサ(たとえば電流センサ、電圧センサ及び温度センサなど)を用いてリアルタイムに検出できる。
なお、前記出力端コネクタ714の各出力端インターフェースとしてはすべて汎用インターフェースが使用されている。それにより、必要な電力に応じて分割したり組み合わせたりして使用できる。
さらに、前記制御システム720は、前記駆動システム730を検出して実行可能な作動情報を提供し、リアルタイムに前記駆動システム730にコマンドを抵抗する。前記駆動システム730は、前記機械伝動機構740によって各機能モジュールに動力を提供する。操作者は、前記機体モニタユニット750が提供した情報に基づいて、前記本体770に設置された関連する前記機能実行ユニット760を操作して、農作物耕作などの目的を達成させる。
より具体的には、前記制御システム720は、CAN通信モジュール721と電気制御ユニットモジュール722とを含む。前記CAN通信モジュールは、前記出力端コネクタ714及び前記機体モニタユニット750に電気的に接続されて、情報の通信と伝送を行う。前記電気制御ユニットモジュール22は、前記駆動システム730を検出して、実行可能な作動情報を提供し、リアルタイムに前記駆動システム730にコマンドを提供する。
なお、本発明の好適実施例では、前記制御システム720は集積式の操作方式を用いる。集積式の前記制御システム720は、前記本体770に設置されて、有線又は無線方式で各機能モジュールに接続される。本発明のほかの実施例では、前記制御システム720の操作方式は遠隔監視タイプであり、つまり、操作者はリモートモニタを用いて前記電動植物保護機械について遠隔監視を行うことができる。
前記駆動システム730は、モータ731、トランスミッション732、クラッチ733及び出力軸734を含む。前記クラッチは前記モータ731と前記トランスミッション733に接続され、前記トランスミッション733は前記出力軸734に接続され、前記モータ731は、前記トランスミッション32が前記機械伝動機構740を駆動するように制御する。空間を好適に節約して前記電動植物保護機械の外観を保持するために、前記モータ731の取り付け位置は前記本体770の先端とされ、好ましくは、前記モータ731は前記電池ボックス710の下方に設置される。前記モータ731の初期回転数及び前記出力軸734の回転数はそれぞれ回転数センサ7351と7352により検出されて前記制御システム720にフィードバックされる。前記制御システム720の前記電気制御ユニットモジュール722は、アクチュエータユニット736によって前記駆動システム730にコマンドを送信する。つまり、前記駆動システム730はさらに、前記アクチュエータユニット736を含み、前記アクチュエータユニット736は、電動アクチュエータ7361、クラッチアクチュエータ7362及びシフト駆動アクチュエータ7363を含む。前記電気制御ユニットモジュール722は、前記電動アクチュエータ7361によって前記モータ731を制御し、前記電気制御ユニットモジュール722は前記クラッチアクチュエータ7362によって前記クラッチ733を制御し、前記電気制御ユニットモジュール722は前記シフト駆動アクチュエータ7363によって前記トランスミッション732を制御する。つまり、前記電動アクチュエータ7361は、前記モータ731と前記電気制御ユニットモジュール722に接続され、前記クラッチアクチュエータ7362は前記クラッチ733と前記電気制御ユニットモジュール722に接続され、前記シフト駆動モジュール7363は前記トランスミッション732と前記電気制御ユニットモジュール722に接続される。
また、前記モータ731の回転数の調整範囲を広げるために、前記モータ731の回転数を必要に応じて選択できるようにする。前記駆動システム730はさらに、前記モータ731の回転数範囲をさらに調整できるモータ速度調整装置を含む。前記モータ速度調整装置は前記モータ731に接続される。前記モータ速度調整装置としてCurtis(米国CURTIS社、主な製品はモータ制御システム、メータ、電力変換器、出力/入力装置、電流切替製品などである)製のAC Motor Controllers 1232モデルが使用され得る。好ましくは、この本発明の好適実施例では、前記モータ速度調整装置は、内部機能を簡略化させ、モータを制御して前進と後進を完成する機能を有し、機械全体の生産コストを低下させる。
この他、前記電動植物保護機械の作動の特殊性のため、強力なトルクと高い絶縁性が要求されるので、メンテナンスを必要とせずに、構成が簡単で、速度調整範囲が広い交流可変周波数モータが使用される。前記電動植物保護機械が旋回するときに旋回機能を発揮させるのに前記本体770の先端を持ち上げる必要があるため、前記モータ731の重量について要求が高い。つまり、前記モータ731のタイプについてはかご形交流モータ(回転子巻線が絶縁ワイヤを巻き付けてなるものではなく、アルミニウムバー又は銅バーと短絡リングとを溶接してなる又は鋳造してなる3相非同期モータはかご形モータと呼ばれる)が使用され、前記モータ731は固定子と回転子を含む。前記回転子は3相非同期モータの回転部分であり、前記回転子は回転子鉄心、回転子巻線及び回転軸を含む。前記回転子鉄心も前記モータ731の磁気回路の一部となり、外円周において均等に巻線溝が打ち抜かれた珪素鋼板を積層してなり、且つ前記回転軸に固定される。前記回転子鉄心の巻線溝に前記回転子巻線が設置される。前記回転子巻線形状はかご状であり、その構造としては巻線溝に嵌め込まれた銅バーが導体であり、銅バーの両端が短絡リングにより一体に溶接され、また銅の代わりに低価なアルミニウムを用いて、回転子導体、短絡リング及びファンなどを一体に鋳造して、鋳造アルミニウム製のかご式回転子としてもよい。前記モータ731は、前記固定子の外部でアルミニウム合金をハウジングとする。このように、前記モータ731の重量を減少させる一方、前記モータ731の放熱機能を高める。また、前記モータ731の2つのモータエンドカバーにはアルミニウム合金の圧力鋳造プロセスが使用される。
なお、前記モータ731と前記トランスミッション732の接続方式にはギア接続、軸接続、ベルト接続及びスプライン接続方式がある。本発明の好適実施例では、前記モータ731と前記トランスミッション732の接続方式としてギア接続が使用される。ギア接続には歯車軸、伝動軸及びチェーン、ギア、プーリ、ポジティブホイールがすべて含まれる。
さらに、前記出力軸734はさらに、走行出力軸7342と植物保護出力軸7341とを含み、前記走行出力軸7342と前記植物保護出力軸7341はそれぞれ前記トランスミッション732に接続される。前記機械伝動機構740はさらに、走行伝動機構742と植物保護伝動機構741を含む。前記走行伝動機構742は前記走行出力軸7342に接続される。前記走行伝動機構742は、前記走行出力軸7342の駆動下で前記電動植物保護機械の前記走行ユニット772を連動する。つまり、この本発明の好適実施例では、前記モータ731は、前記電動植物保護機械のホイールを駆動して回転させ、各前記ホイールの回転により前記電動植物保護機械の前進、後進や変速などの走行機能が実現される。
さらに、前記植物保護伝動機構721は前記植物保護出力軸7341と前記機能実行ユニット760に接続され、前記モータ731により駆動されながら農作物耕作などの機能を果たす。
なお、本発明の別の実施例では、前記電動植物保護機械はハブモータ技術を採用してもよく、つまり、動力、伝動及び制動装置をすべてハブに集積することで、前記電動植物保護機械の機械部分を大幅に簡略化させる。ハブモータ技術を応用すると、大量の転送部品を省略して、前記電動植物保護機械の構造をより簡素化させて、重量を軽減させ、さらに伝動効率を向上させることができる。ハブモータは、1つの車輪を独立して駆動する特性を有し、前後車輪の異なる回転数または反転により差動ステアリングを実現し、車両の旋回半径を大幅に減少させ、特別な場合にはほぼ現場で方向を変えることができ、それにより前記電動植物保護機械が畑で作業を行う時により容易に方向を変えることができる。
前記機体モニタユニット750は、重要なヒューマン・コンピュータ相互作用システムであり、モニタ機能と警報機能を有する。前記電動植物保護機械の作動過程において、電池の各種情報、前記電動植物保護機械の機体の運転状態、モータの作動状態のフィードバック、前記電動植物保護機械が特定機能を実行するときの作動状態(たとえばほかの実施例では、電動植物保護機械の走行速度)を監視し、電池の異常状態では警報などをリアルタイムに出す必要がある。たとえば、前記電池ボックス710にh電池短絡、電池過充電、電量不足や電量切れなどの故障が生じたとき、故障を解消するようにタイムリーに操作者にフィードバックして、前記電動植物保護機械の正常な運転を確保する。
具体的には、前記電動植物保護機械の前記機体モニタユニット750は、電池情報モニタモジュール751、機体状態モニタモジュール752、表示画面753及び複数のセンサ754を含む。前記センサ754は、前記機能実行ユニット760と前記機体状態モニタモジュール752に接続され、前記センサ754は、検出した前記機能実行ユニット760の各種作動状態情報を前記機体状態モニタモジュール752に入力できる。前記電池情報モニタモジュール751と前記機体状態モニタモジュール752はそれぞれ前記表示画面753に接続されて、それによって、前記電池情報モニタモジュール751と前記機体状態モニタモジュール752の情報は前記表示画面753に表示でき、操作者は前記表示画面753における情報に基づいて、前記制御システム720により前記電動植物保護機械の作動状態をタイムリーに調整できる。
前記表示画面753は、前記本体770のコントロールアームに設置され、それにより操作者は前記機体モニタユニット750がフィードバックした情報を容易に読み取ることができる。当業者であれば、本発明の別の実施例では、前記表示画面753は前記電池ボックス710の外側に設置されてもよいことを理解すべきである。本発明の好適実施例では、前記機体モニタユニット750の内部モジュールの接続方式として集積式が使用される。
さらに、前記電池情報モニタモジュール751はさらに、集積式で回路基板に電気的に接続された、SOC状態表示モジュール7511、電圧モニタモジュール7512、電流モニタモジュール7513及び電量モニタモジュール7514を備えてもよい。前記電池情報モニタモジュール751はタイムリーに情報を前記表示画面753に伝送して表示させる。より具体的には、前記SOC状態表示モジュール7511は、前記SOCモジュール71311に電気的に接続されて、SOC状態情報をタイムリーに前記表示画面753に表示させる。前記電圧モニタモジュール7512は、前記検出モジュール7132に電気的に接続されて、前記電池パック712の電圧状態(単一端子の電圧及び総電圧を含む)をタイムリーに前記表示画面753に表示させる。前記電流表示モジュール7513は、前記検出モジュール7132に電気的に接続されて、タイムリーに前記電池パック712の電流状態(単一電流及び総電流を含む)を前記表示画面753に表示させる。前記電量モニタモジュール7514は、前記充放電管理・制御モジュール71312に電気的に接続されて、タイムリーに前記電池パック712の電量情報を表示画面753に表示させる。なお、前記電池情報モニタモジュール751はさらに、警報発声モジュール7515を含み、前記警報発声モジュール7515は、前記熱管理・制御モジュール71313に電気的に接続されて、電池短絡や電池過熱などの状況が発生したときに、声音警報をタイムリーに操作者に送信する。
前記機体状態モニタモジュール752はさらに、モータ回転数モニタモジュール7521、農業機械走行速度モニタモジュール7522及び機能状態モニタモジュール7524を含む。前記駆動システム730の前記回転数センサ7351は、前記モータ731の回転数情報を前記制御システム720により前記機体モニタユニット750の前記モータ回転数モニタモジュール7521に伝送し、前記モータ回転数モニタモジュール7521はタイムリーに前記モータ731の回転数情報を前記表示画面753に表示させる。前記駆動システム730の前記回転数センサ7352は、前記走行ユニット772の走行速度情報を前記制御システム720により前記機体モニタユニット750の前記農業機械走行速度モニタモジュール7522に伝送する。前記センサ754は、前記機能実行ユニット760に接続されて、機能実行状態情報を前記機能状態モニタモジュール7524によりタイムリーに前記表示画面753に出力し、それにより、操作者は、前記表示画面753から情報フィードバックを取得し、且つタイムリーに調整できる。
なお、前記機体状態モニタモジュール752はさらにタイマー7523を含み、前記タイマー523は、前記制御システム720と前記機能実行ユニット760に電気的に接続されて、前記電動植物保護機械のタイミング機能を果たす。
なお、本発明の好適実施例では、前記機体モニタユニット750は集積式とされおり、有線又は無線の方式で各機能モジュールに接続される。本発明のほかの実施例では、前記機体モニタユニット750は遠隔監視タイプであり、つまり、操作者はリモートモニタを用いて前記電動植物保護機械について遠隔監視を行うことができる。より具体的には、前記機体モニタユニット750はさらにインテリジェントルーティングモジュール755を含み、前記インテリジェントルーティングモジュール755はインターネットに接続されて、それにより前記表示画面753においてフィードバックした各種情報は、無線伝送方式で、操作者のモバイル表示端末装置、たとえばリモートモニタ又は携帯電話、ノートパソコンなどの装置に伝送される。
つまり、本発明のほかの実施例では、前記機体モニタユニット750はさらに前記インテリジェントルーティングモジュール755を含み、前記インテリジェントルーティングモジュール755は、前記電池情報モニタモジュール751と前記機体状態モニタモジュール752に接続され、前記表示画面753は前記電動植物保護機械に取り外し可能に接続され、前記表示画面753は情報受信モジュールを含み、前記インテリジェントルーティングモジュール755は、無線又は有線の方式で前記表示画面753の前記情報受信モジュールに伝送される。操作者は、前記表示画面753を前記電動植物保護機械においてモニタしやすい位置に取り付けてもよく、前記表示画面753を前記電動植物保護機械から取り外して、遠隔監視のために携帯してもよい。
つまり、本発明のほかの実施例では、前記機体モニタユニット750はさらに前記インテリジェントルーティングモジュール755を含み、前記インテリジェントルーティングモジュール755は前記電池情報モニタモジュール751と前記機体状態モニタモジュール752に接続され、前記インテリジェントルーティングモジュール755は情報伝送モジュールを含み、前記情報伝送モジュールは、受信した情報を無線伝送方式で移動クライアントに転送する。操作者は、携帯電話又はノートパソコンからクライアントをダウンロードして、常に前記電動植物保護機械の作動状況をモニタできる。
図13には、前記電動植物保護機械が作動するときの電気エネルギーの状態を管理して制御するための本発明の上記好適実施例による前記電動植物保護機械の電池制御ユニットが示されており、つまり、前記電池制御ユニットは、電池について効果的に管理と安全監視を行うことで、前記電池の仕事効率と信頼性を向上させるとともに前記電池の耐用年数を延ばす。また、前記電池制御ユニットは電池管理システム(Battery Management System、BMS)とも呼ばれる。前記電池制御ユニット10100によって前記電動植物保護機械の関連情報パラメータを検出して処理した後に、前記電動植物保護機械の制御システム10300に電気エネルギーを出力し、ここで、前記電気エネルギーは電池又は電池パック10200により提供され、前記制御システム10300は駆動機構10500を検出して実行可能な前記情報パラメータを前記電池制御ユニット10100に提供し、最後に操作者は、表示システム10400により提供した前記情報パラメータに基づいて、関連する機械伝動機構10600を操作して、前記前記電動植物保護機械の運転と植物保護の目的を達成させる。さらに、なお、前記制御システム10300は、前記駆動機構10500にコマンドを送信し、同時に、前記駆動機構10500は各機械伝動機構10600により各機能700に必要な動力源を提供する。
図13に示されるように、前記電池制御ユニット10100は、前記電池パック10200と前記制御システム10300の間に電気的に接続され、このように前記電池制御ユニット10100は前記電池の使用状態を制御して管理し、同時に前記電池の前記電気エネルギーを前記電動植物保護機械の前記制御システムに出力できる。さらに、前記制御システム10300は、前記駆動機構10500を検出して、前記駆動機構10500の前記情報パラメータを前記電池制御ユニット10100に転送できる。なお、前記電池制御ユニット10100は、前記表示システム10400に電気的に接続され、このように、前記情報パラメータは前記電池制御ユニット10100により前記表示システム10400に転送され、且つ前記表示システム10400によって各種の設計数値が表示される。特に、前記駆動機構10500は、前記制御システム10300に電気的に接続され、且つ前記機械伝動機構10600に接続され、このように、前記制御システム10300が前記駆動機構10500に操作コマンドを送信すると、前記駆動機構10500は動力源を前記機械伝動機構10600に提供し、それにより前記機械伝動機構10600は、前記電動植物保護機械において予め設定された各機能700を果たす。
本発明の好適実施例によれば、図14に示されるように、前記電動植物保護機械の前記電池制御ユニットは、診断モジュール10101、管理モジュール10102及び表示ユニット10103を含む。前記電池パック10200はそれぞれ、前記診断モジュール10101、前記管理モジュール10102及び前記表示ユニット10103に電気的に接続され、前記診断モジュール10101、前記管理モジュール10102及び前記表示ユニット10103はそれぞれ組み合わせて使用されて、たとえばデータ収集、電池状態推定、エネルギー管理、安全管理、通信機能、熱管理、充電確保機能、故障診断及び履歴データ記憶などの各種の制御管理を実現する。
特に、前記診断モジュール10101は、前記電池パックの電圧信号を受信して高又は低電圧保護などの機能を発揮させるための少なくとも1つの診断チップを含み、前記管理モジュール10102は、前記電池パックの電圧、電流、温度を受信して、SOC予測、電池サイクル寿命の予測、過電流、過熱保護を行うための少なくとも1つの管理チップを含む。
なお、前記データ収集とは、前記電動植物保護機械の作動時の各種状態及び対応した前記電池パックの前記電動植物保護機械の作動時の状態を収集することを意味し、各種データ収集とは、前記電池制ユニット100の性能に対して重要な指標である。従って、電池状態推定はSOCとSOHなどを含み、前記電動植物保護機械はエネルギーと電力を制御するための重要な根拠となり、前記電動植物保護機械を使用するときに前記電動植物保護機械の消費エネルギーを常に計算して、電力設定を提供することが求められる。前記エネルギー管理とは、電流、電圧、温度、SOC、SOHなどを入力パラメータとして均等充電、放電過程の監視と管理を行うことを意味し、従って、なお、前記電池制御ユニットはさらに、前記管理モジュール10102と前記診断モジュール10101に接続されて、充電電圧の均等を確保する均等電源モジュールを備える。前記安全管理は、電池電圧、電流及び温度が限界を超えているかを監視して、電池の過充電と過放電、特に熱暴走を防止することを含み、一般的には、電源切断、警告及び短絡などの3種類の方式で安全管理を行う。前記通信機能は、アナログ信号、PWM信号、CANバス又はI2Cシリアルインタフェースなどの方式を用いる。前記熱管理とは、電池温度の均等を維持して、且つ合理的な範囲で高温電池を放熱して、低温電池を加熱することを意味する。前記充電確保機能とは、各電池の作動状態を検出して把握した後、充電制御により性能に差異がある異なる電池を用いて充放電差別処理を行うことで、過充電又は過放電の現象を防止し、従って、前記電池制御ユニットはさらに、前記電池パックと前記管理モジュールに接続された保護モジュールを含む。前記履歴データ記憶とは、後続の分析判断のために前記電池パックの履歴を記憶することを意味する。
前記電池制御ユニット10100はさらに、前記電動植物保護機械の使用状態での情報を取得して処理するために、アナログ信号、PWM信号、CANバス又はI2Cシリアルインタフェースからなる群から選ばれる通信モジュールを含む。
本発明の好適実施例によれば、図15には、前記電動植物保護機械の前記電池制御ユニットの別の設計モードが示されており、前記電池制御ユニット10100は、制御ユニット1011、温度センサ1012、等化回路1013、電圧収集回路1014、電流収集回路1015、駆動処理回路1016、充放電ユニット1017、短絡保護回路1018、記憶装置1019、電源回路1020、RS232通信ドライバ1021、及びCAN−BUS通信ドライバ1022を含み、以上の各ユニットと回路は、設計ニーズに応じて接続されて、前記電動植物保護機械の電動システムに用いて、前記電池パックについて効果的な管理と安全監視を行う。前記電源制御ユニットによる前記電池パックの管理は、SOCを正確に予測し、すなわち、前記電池パックの電池残量と呼ばれる荷電状態(State of Charge、SOC)を正確に予測し、且つ前記電源制御ユニットによりSOCを合理的な範囲に維持して、過充電又は過放電による前記電池パックの損害を防止し、さらに前記電池に残されるエネルギー又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態を常に予報することを含む。
なお、前記電池パックの充放電過程において、タイムリーに前記電池パックにおける各中電池の端子電圧と温度、充放電電流及び電池パックの総電圧を収集して、電池の過充電又は過放電現象を防止する。同時に、前記電池状況をタイムリーに提供して、故障する前記電池を選択して、電池パック全体の運転の信頼性と高効率を維持し、残量推定モデルの実現を可能にする。これに加えて、新しいタイプの電池、充電器などをさらに最適化して開発するためには、各電池の使用履歴を作成する必要がある。
本発明の好適実施例によれば、図16には、前記電動植物保護機械の前記電池制御ユニットのさらなる設計モードが示されており、前記電池制御ユニット10100は、制御ユニット1011A、電圧検出1012A、温度検出1013A、保護ユニット1014A、充電均等ユニット1015A、記憶装置1016A、電量計1017A、保護回路1018A及びアダプタモジュール1019Aを含み、以上の各ユニットと回路は、設計ニーズに応じて接続されて、前記電動植物保護機械の電動システムに用いて、前記電池パックについて効果的な管理と安全監視を行う。前記電源制御ユニット10100による前記電池パック10200の管理は、SOCを正確に予測し、すなわち、前記電池パックの電池残量と呼ばれる荷電状態(State of Charge、SOC)を正確に予測し、且つ前記電源制御ユニットによりSOCを合理的な範囲に維持して、過充電又は過放電による前記電池パックの損害を防止し、さらに前記電池に残されるエネルギー又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態を常に予報することを含む。
なお、前記電池パックの充放電過程において、タイムリーに前記電池パックにおける各中電池の端子電圧と温度、充放電電流及び電池パックの総電圧を収集して、電池の過充電又は過放電現象を防止する。同時に、前記電池状況をタイムリーに提供して、故障する前記電池を選択して、電池パック全体の運転の信頼性と高効率を維持し、残量推定モデルの実現を可能にする。これに加えて、新しいタイプの電池、充電器などをさらに最適化して開発するためには、各電池の使用履歴を作成する必要がある。
当業者にとって明らかなように、上記の各種電池制御ユニットの設計モードは各種異なるニーズに応じて設計を調整することができ、たとえば、異なる農業機械、異なる環境、異なるニーズに応じて設計を変えることができる。特に、本発明は、主に前記電池制御ユニットによって前記電動植物保護機械の電動システムを制御して管理し、つまり、前記電池制御ユニットは、前記電動植物保護機械の前記電池に結合されて、前記電池の電圧、温度、電流を検出するとともに、熱管理、電池均等管理、警告通知、リーク検出、残量計算、放電電力、SOC&SOH状態報告などを行い、さらに、前記電池パックの最適化使用方法を提供し、電池パックの不正使用や不合理的な使用を防止し、使用の安全性と長い耐用年数を確保するとともに、その性能を最大限に発揮させ、電池容量とエネルギーを効率よく利用する。
当業者であれば、上記説明及び図面に示されている本発明の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明を制限するものではないことを理解すべきである。本発明の目的は、完全にかつ効果的に達成される。本発明の機能及び構造の原理については実施例において説明したが、本発明の原理を逸脱しない限り、本発明の上記実施形態について様々な変形又は修正を行うことができる。