JP2017099250A - 車両用バッテリーの過放電防止装置及びその方法 - Google Patents

車両用バッテリーの過放電防止装置及びその方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の電装負荷に電源を供給するバッテリー（一例として、１２Ｖリチウムイオンバッテリー）の過放電を防止する。
【解決手段】バッテリーの電圧を感知する電圧センサ１１０、バッテリーの過放電防止用リレー１２０、イグニッションオン状態を感知する電源状態感知器１５０、及びイグニッションオン状態でバッテリーの電圧が第１臨界値になると、警告メッセージを出力し、それ以後バッテリーの電圧が、第１臨界値より低い第２臨界値になると、車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了命令を伝送した後、リレーをオフさせる制御器１７０を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用バッテリーの過放電防止装置及びその方法に関し、さらに詳しくは、車両の電装負荷に電源を供給するバッテリー（一例として、１２Ｖリチウムイオンバッテリー）の過放電を防止するためのリレーオフ時に、車両内の各制御器の終了（ｓｈｕｔ ｏｆｆ）シーケンスが行われるように制御し、１２Ｖリチウムイオンバッテリーはもちろん、各制御器までも安全に保護することができる技術に関する。
本発明は、親環境車両に適用することができ、親環境車両は高電圧バッテリーを用いて電気モータを駆動させて走行する車両であって、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＦＣＥＶ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などを含む。
一般に、親環境車両は、駆動用電源を供給するための高電圧バッテリーと、内部電気装置（電装負荷）に動作電源を供給するための補助バッテリーを備える。このとき、補助バッテリー及び電気装置と連結されているＬＤＣ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、上位制御器の制御下で補助バッテリーの電圧が基準値を超過しないと、高電圧バッテリーの高電圧を補助バッテリーの充電用電圧に低めて（ｄｏｗｎ ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）補助バッテリーを充電する。
このような補助バッテリーは、車両の始動はもちろん、各種ランプ、システム、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）などのような電気装置に動作電源を供給する役割を行う。
今まで車両の補助バッテリーは、完全放電になっても再び充電して使用することができる長所によって、鉛蓄電池（ｌｅａｄ−ａｃｉｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｂａｔｔｅｒｙ）が主に使用されたが、このような鉛蓄電池は重くかつ充電密度が低く、特に鉛酸は環境汚染物質であるため、最近、親環境車両ではリチウムイオンバッテリー（ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ）に代替されている。
しかし、リチウムイオンバッテリーは過放電になると、再充電の際に深刻な性能低下を表す弱点があり、これを補完するためにＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）は過放電防止用リレーを備え、リチウムイオンバッテリーの過放電を防止する技術が続々と開発されている。
従来の技術として、車両用バッテリーが過放電状態になると、リレーをオフさせてバッテリーを保護する技術があるが、これは単純に車両用バッテリーのみを保護するための技術であって、イグニッションオン（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｏｎ）状態で動作している車両内の各制御器を保護できない問題点がある。
前記のような従来の技術の問題点を解決するため、本発明は、車両の電装負荷に電源を供給するバッテリー（一例として、１２Ｖリチウムイオンバッテリー）の過放電を防止するためのリレーオフ時に、車両内の各制御器の終了（ｓｈｕｔ ｏｆｆ）シーケンスが行われるように制御し、１２Ｖリチウムイオンバッテリーはもちろん、車両内の各制御器までも安全に保護することができる車両用バッテリーの過放電防止装置及びその方法を提供することにその目的がある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解されてよく、本発明の実施形態によってより明らかに分かるようになる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現され得ることが容易に分かる。
前記目的を達成するための本発明の装置は、車両用バッテリーの過放電防止装置において、バッテリーの電圧を感知する電圧センサ；バッテリーの過放電防止用リレー；イグニッションオン状態を感知する電源状態感知器；及び前記イグニッションオン状態でバッテリーの電圧が第１臨界値になると、警告メッセージを出力し、それ以後バッテリーの電圧が第２臨界値になると、車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了命令を伝送した後、リレーをオフさせる制御器を含む。
前記目的を達成するための本発明の方法は、車両用バッテリーの過放電防止方法において、電源状態感知器がイグニッションオン状態を感知する段階；電圧センサがバッテリーの電圧を感知する段階；前記イグニッションオン状態でバッテリーの電圧が第１臨界値になると、制御器が警告メッセージを出力する段階；バッテリーの電圧が第２臨界値になると、前記制御器が車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了命令を伝送する段階；及び前記制御器がバッテリーの過放電防止用リレーをオフさせる段階を含む。
前記のような本発明は、車両の電装負荷に電源を供給するバッテリー（一例として、１２Ｖリチウムイオンバッテリー）の過放電を防止するためのリレーオフ時に、車両内の各制御器の終了（ｓｈｕｔ ｏｆｆ）シーケンスが行われるように制御し、１２Ｖリチウムイオンバッテリーはもちろん、車両内の各制御器までも安全に保護することができる効果がある。
また、本発明は、車両の始動がかかっているか、走行中の状態では、リレーのオフを禁止することにより、車両はもちろん車両内の搭乗者の安全を図ることができる効果がある。
本発明に係る車両用バッテリーの過放電防止装置に対する一実施形態の構成を示す図である。 本発明に係る車両用バッテリーの過放電防止方法に対する一実施形態のフローチャートである。
前述した目的、特徴及び長所は、図面を参照しながら、詳しく後述されている詳細な説明を介してより明確になるはずであり、それによって本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が、本発明の技術的思想を容易に実施することができる。また、本発明を説明するにおいて、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼやかし得ると判断される場合、その詳細な説明を略する。以下、図面を参照して、本発明に係る好ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明に係る車両用バッテリーの過放電防止装置に対する一実施形態の構成を示す図である。
図１に示すように、本発明に係る車両用バッテリーの過放電防止装置は、バッテリー１００、電圧センサ１１０、リレー１２０、電流センサ１３０、エンジンルーム接合器（Ｅ−ｒｏｏｍ Ｊｕｃｔｉｏｎ Ｂｏｘ，Ｊ／Ｂ）１４０、電源状態感知器１５０、スイッチ１６０、及び制御器１７０などを含む。
前記各構成要素等に対して検討してみれば、先ず、バッテリー１００は、一例として１２Ｖリチウムイオンバッテリー（低電圧補助バッテリー）であって、車両の電装負荷で要求される電源を供給する。このようなバッテリー１００は、鉛酸電池に具現されてもよい。
次に、電圧センサ１１０は、バッテリー１００の電圧を感知する。
次に、リレー１２０は、バッテリー１００からの電源を電装負荷に供給したり、遮断したりする役割を行ってバッテリー１００の過放電を防止することができ、さらに電装負荷に流れる暗電流からバッテリー１００を完全に遮断することもできる。このとき、リレー１２０は、パルス（Ｐｕｌｓｅ）信号によって制御されるラッチングタイプ（Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｔｙｐｅ）のリレーに具現され得る。
次に、電流センサ１３０は、リレー１２０とエンジンルーム接合器１４０との間に位置し、バッテリー１００の電流を感知する。
次に、エンジンルーム接合器１４０は、バッテリー１００の電源を各電装負荷に分岐させるための線路を含む。特に、電源状態感知器１５０に動作用電源を供給する。
次に、電源状態感知器１５０は、バッテリー１００の電源が電装負荷に供給される状態（以下、電源状態）を感知する。このとき、電源状態はロック（Ｒｏｃｋ）、アクセサリー（ＡＣＣ）、イグニッションオン（ＯＮ）、始動（Ｓｔａｒｔ）の４つの状態を含み、これは始動キー方式と始動ボタン方式の全てに同一に適用される。本発明において、イグニッションオン状態は、バッテリーの電源が車両内の電装負荷（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｏａｄｓ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ）に供給される状態を意味する。
次に、スイッチ１６０は、受動型（Ｐａｓｓｉｖｅ）スイッチであって、ユーザの操作によって動作してリレー１２０をオンさせる。すなわち、バッテリー１００の過放電を防止するために制御器１７０がリレー１２０をオフさせた状態で、運転者が車両に搭乗してスイッチ１６０をオンさせると、リレー１２０がオンになり、バッテリー１００からの電源が電装負荷に供給される。
次に、制御器１７０は、前記各構成要素等が本来の機能を正常に行うことができるように全般的な制御を行う。
特に、制御器１７０は、車両の電装負荷に電源を供給するバッテリー１００の過放電を防止するため、内部に備えられたスイッチ１７１を用いてリレー１２０をオフさせる。
すなわち、リレーオフ準備段階として、制御器１７０はイグニッションオン状態でバッテリー１００の電圧が第１臨界値（一例として、１１Ｖ）になると、クラスタを介して運転者の始動を誘導する警告メッセージを出力する。
それ以後、リレーオフ段階として、制御器１７０は運転者によって車両の始動がかからず、バッテリー１００の電圧が第２臨界値（第１臨界値（一例として、１０．５Ｖ）より小さい値）になると、車両ネットワークを介して車両内のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了（ｓｈｕｔ ｏｆｆ）命令を伝送した後、リレー１２０をオフさせる。このとき、制御器１７０は、車両内の各ＥＣＵから完了メッセージを受信した後、リレー１２０をオフさせることもでき、車両ネットワークを介してＥＣＵの出力をモニタリングして、ＥＣＵが動作しない場合にリレー１２０をオフさせることもでき、車両内の各ＥＣＵに終了命令を伝送した後、所定時間経過後にリレー１２０をオフさせることもできる。
ここで、車両ネットワークは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、フレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）などを含む。
それ以後、運転者がスイッチ１６０を用いてリレーをオンさせた後、イグニッションオンの際に、制御器１７０はクラスタを介して警告メッセージを出力し、臨界時間内に車両の始動がかからないと、リレー１２０を再びオフさせる後処理過程を行う。
前記後処理過程は、定められた回数だけ繰り返して行われ得、このとき、回数が繰り返されるほど、臨界時間は短く設定されることが好ましい。例えば、回数が３回である場合、１次には３分、２次には１分、３次には３０秒に設定され得る。
また、前記定められた回数を超過すれば、バッテリー１００の使用が完全に遮断される。それ以後、Ａ／Ｓ整備者がシステムに直接接近して遮断を解除しなければバッテリー１００を使用することができない。
本発明は、車両の走行中の場合には、運転者の安全のために動作しないように具現されるのが好ましい。但し、バッテリー１００の過放電が感知された場合に、車両をリンプホームモード（非常制御モードあるいは安全モード）に進入させることができる。
また、本発明で車両内の各ＥＣＵは、終了命令に従ってシステムの安定的な終了のための終了シーケンスを行う。
図２は、本発明に係る車両用バッテリーの過放電防止方法に対する一実施形態のフローチャートである。
先ず、電源状態感知器１５０がイグニッションオン状態を感知する（２０１）。
それ以後、電圧センサ１１０がバッテリー１００の電圧を感知する（２０２）。
それ以後、イグニッションオン状態でバッテリー１００の電圧が第１臨界値（一例として１１Ｖ）になると、制御器１７０が警告メッセージを出力する（２０３）。
時間が経過して、バッテリー１００の電圧が第２臨界値（一例として１０．５Ｖ）になると、制御器１７０が車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了（Ｓｈｕｔ ｏｆｆ）命令を伝送する（２０４）。
それ以後、制御器１７０がバッテリー１００の過放電防止用リレー１２０をオフさせる（２０５）。
このような過程を介して、車両内の各制御器の終了（ｓｈｕｔ ｏｆｆ）シーケンスが行われるように制御し、１２Ｖリチウムイオンバッテリーはもちろん、車両内の各制御器までも安全に保護することができる。
一方、前述したような本発明の方法は、コンピュータプログラムで作成が可能である。そして、前記プログラムを構成するコード及びコードセグメントは、当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論され得る。また、前記作成されたプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（情報貯蔵媒体）に貯蔵され、コンピュータによって判読され実行されることにより、本発明の方法を具現する。そして、前記記録媒体は、コンピュータが判読可能な全ての形態の記録媒体を含む。
以上で説明した本発明は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者において、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能なので、前述した実施形態及び図面によって限定されるものではない。
１００：バッテリー
１１０：電圧センサ
１２０：リレー
１３０：電流センサ
１４０：Ｊ／Ｂ
１５０：電源状態感知器
１６０：スイッチ
１７０：制御器

Claims (20)

  1. バッテリーの電圧を感知する電圧センサ；
    バッテリーの過放電防止用リレー；
    イグニッションオン状態を感知する電源状態感知器；及び
    前記イグニッションオン状態でバッテリーの電圧が第１臨界値になると、警告メッセージを出力し、それ以後バッテリーの電圧が第２臨界値になると、車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了命令を伝送した後、リレーをオフさせる制御器
    を含む車両用バッテリーの過放電防止装置。
  2. 前記制御器は、
    車両内の各ＥＣＵから完了メッセージを受信した後、リレーをオフさせることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  3. 前記制御器は、
    車両ネットワークを介して各ＥＣＵの動作をモニタリングし、各ＥＣＵが動作しない場合にリレーをオフさせることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  4. 前記制御器は、
    車両内の各ＥＣＵに終了命令を伝送した後、第１臨界時間経過後にリレーをオフさせることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  5. 前記リレーをオンさせる受動型スイッチをさらに含み、
    前記スイッチによってリレーがオンになり、イグニッションオン状態になると、制御器がクラスタを介して警告メッセージを再び出力し、第２臨界時間内に車両の始動がかからないと、前記リレーを再びオフさせる後処理過程を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  6. 前記制御器は、
    設定された回数まで前記後処理過程を繰り返して行い、前記設定された回数を超過すれば、バッテリーの使用を完全に遮断することを特徴とする請求項５に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  7. 前記制御器は、
    前記設定された回数が繰り返されるほど、第２臨界時間を短く設定することを特徴とする請求項６に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  8. 前記バッテリーは、
    １２Ｖリチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  9. 前記リレーは、
    パルス（Ｐｕｌｓｅ）信号によって制御されるラッチングタイプ（Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｔｙｐｅ）のリレーであることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  10. 前記車両ネットワークは、
    ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、フレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの過放電防止装置。
  11. 電源状態感知器がイグニッションオン状態を感知する段階；
    電圧センサがバッテリーの電圧を感知する段階；
    前記イグニッションオン状態でバッテリーの電圧が第１臨界値になると、制御器が警告メッセージを出力する段階；
    バッテリーの電圧が第２臨界値になると、前記制御器が車両ネットワークを介して各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ）に終了命令を伝送する段階；及び
    前記制御器がバッテリーの過放電防止用リレーをオフさせる段階
    を含む車両用バッテリーの過放電防止方法。
  12. 前記リレーをオフさせる段階は、
    車両内の各ＥＣＵから完了メッセージを受信した後、リレーをオフさせることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  13. 前記リレーをオフさせる段階は、
    車両ネットワークを介して各ＥＣＵの動作をモニタリングし、各ＥＣＵが動作しない場合にリレーをオフさせることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  14. 前記リレーをオフさせる段階は、
    車両内の各ＥＣＵに終了命令を伝送した後、第１臨界時間経過後にリレーをオフさせることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  15. 受動型スイッチによって前記リレーがオンになる段階；及び
    運転者によって再びイグニッションオン状態になると、制御器がクラスタを介して警告メッセージを再び出力し、第２臨界時間内に車両の始動がかからないと、前記リレーを再びオフさせる後処理過程を行う段階
    をさらに含む請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  16. 前記後処理過程は、
    設定された回数まで繰り返して行い、前記設定された回数を超過すれば、制御器によってバッテリーの使用が完全に遮断されることを特徴とする請求項１５に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  17. 前記後処理過程は、
    前記回数が繰り返されるほど、第２臨界時間を短く設定することを特徴とする請求項１６に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  18. 前記バッテリーは、
    １２Ｖリチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  19. 前記リレーは、
    パルス（Ｐｕｌｓｅ）信号によって制御されるラッチングタイプ（Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｔｙｐｅ）のリレーであることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
  20. 前記車両ネットワークは、
    ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、フレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１１に記載の車両用バッテリーの過放電防止方法。
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