KR100384485B1 - 배터리 과방전제어방법 - Google Patents

배터리 과방전제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 과방전제어방법에 관한 것으로서, 배터리(30)의 용량을 일정 기간 감지하여 과방전을 방지하기 위해 키스위치(50)가 오프되어 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 제어장치(20)가 초기화되면서 배터리(30)의 용량을 감지하기 위한 실제 감지 총 시간이나 실제 감지 총날짜를 연산하기 위해 제어장치(20)가 배터리(30)의 용량을 감지된 시간에 기준시간을 가산하고 실제 날짜를 연산하기 위해 감지시간에서 기준날짜 하루를 가산하여 연산하고, 연산된 실제 시간과 실제 날짜에서 일정값을 가감하여 감지시간 또는 감지날짜가 아니며 실전압이 기준전압이하가 아닌 경우에 최대전압과 엔진의 회전수가 일정 회전수로 유지될 수 있도록 한 상태에서 배터리(30) 충전기능을 해제하고 엔진 정지가 이루어지게 되는 배터리 안전모드가 동작되게 제어하는 방법을 통해 운전자가 배터리에 대해서 부주의 하더라도 배터리의 성능을 최상으로 유지시킬 수 있는 효과가 있는 배터리 과방전제어방법에 관한 것이다.

Description

배터리 과방전제어방법{Control Methode for Battery-Discharge}
본 발명은 배터리 과방전제어방법에 관한 것으로서, 배터리의 충전상태 및 방전상태를 알 수 있도록 일정기간을 단계별로 분리하여 감지하게 되므로 운전자가 배터리에 대해서 부주의 하더라도 배터리의 성능을 최상으로 유지시킬 수 있는 배터리 과방전제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진을 시동하여 운전하기 위해 시동장치에 전원을 공급하는 배터리와, 엔진을 시동하기 위한 기동장치, 배터리를 충전함과 동시에 운전중에 각 전기장치에 전원을 공급하는 충전장치가 있다.
이러한 배터리는 전기에너지를 화학적 에너지로 변환하여 저장해두고 필요에 따라 전기에너지로 방전을 하기 위한 구조로서 양극판과 음극판 사이에 격리판이 설치되어 전해액을 채운 케이스에 담겨져 있다. 한 개의 셀의 양극과 음극의 단자 전압은 양 2V 이며 12V 배터리는 6개의 셀을 직렬로 접속하여 형성되어 있다.
또한 배터리의 충방전 작용은 작용물질인 과산화납, 해면상납 및 묽은 황상에 의해 이루어진다. 배터리가 충전하면 극판의 작용물질은 전해액의 황산분과 결합하여 황산납을 만들고 역으로 전해액중의 황산분이 감소하여 황산의 수소와 양극판의 산소와 결합하여 물이 생성된다.
극판이 황산납으로 변함에 따라 배터리의 내부 저항은 증가하여 전류는 조금씩 흐르지 않게 된다. 일반적으로 1셀당의 전자 전압은 1.75V로, 12V 배터리는 10.5V 가 방전종지 전압으로서 과방전에 의한 성능 열화를 방지하기 위한 기준으로 전하고 있다.
배터리의 방전특성은 방전시간에 대한 단자 전압과 비중의 관계에 따라 변화게 되는데 비중측정에 의한 방전량은 다음과 같은 식으로 나타낸다.
방전량=정격용량×(완전충전기의 비중-측정비중/완전충전기의 비중-전방전시)의 비중[Ah]이다.
따라서, 배터리는 전해액의 비중이 충방전량에 다라 변하기 때문에 전해액의 비중을 측정하므로 인하여 간접적으로 충전과 방전상태를 알 수 있는 것이다.
이러한 종래 배터리 연결 구조를 살펴보면, 차량이 구동될 수 있도록 동력을 발생시키는 엔진(1)의 크랭크 축이 회전될 수 있도록 회전동력을 발생하여 전달하는 스타터모터(2)와, 램프 및 계기등이 동작할 수 있도록 하는 전기장치(3)와, 차량의 동작상태를 감지하여 감지한 신호를 전기적으로 출력하는 감지장치(4)와, 상기 감지장치(4) 및 전기장치(3)와 스타터모터(2)의 출력단에 연결되어 동작이 원활할 수 있도록 제어신호를 출력하는 제어장치와(5), 상기 제어장치(5)에 전원을 인가하여 동작이 이루어질 수 있도록 하는 배터리(6)가 연결되어 있다.
이와 같이 연결되는 종래의 배터리 연결구조는 차량의 시동이 걸릴 수 있도록 하기 위해 운전자가 키스위치의 입력으로 배터리의 전원이 스타터모터(2)에 인가되면 스타터모터(2)는 회전되면서 엔진(1)의 크랭크축을 상하로 이동시켜 엔진(1)이 동력을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
또한 배터리(6)는 감지장치(4)에 전원을 인가하여 차량의 동작상태를 감지한 후 제어장치(5)에 감지된 내용의 신호를 출력하게 되면, 제어장치(5)는 감지장치(4)에서 감지된 차량의 상태를 내부에 설정된 프로그램과 내부에 저장된 메모리와 비교한 후 차량의 상태를 인지하여 차량의 시동시나 운전시에 스타터모터(2)나 전기장치(3)에 전원이 끊이지 않고 지속적으로 인가될 수 있도록 제어신호를 출력하게 되는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 배터리의 연결구조는 엔진이 운전중일 때발전기(alternator)에 의해 발생된 전기를 차량이 필요로 하는 소요전원으로 사용되며 동시에 배터리의 충전을 하는 시스템의 경우 고속주행이나 장거리의 주행시는 배터리의 충전상태가 양호하나 엔진의 아이들 상태로 오랜시간 정차하거나 다양한 전기장치(소형TV, CD 플레이어, 청소기, 면도기등)를 과다하게 사용하게 될 경우 배터리의 충전보다 방전량이 더 커져 배터리의 성능이 점차 저하되어 재시동시 시동이 걸리지 않게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위기 위한 것으로서 그 목적은 배터리의 충전상태 및 방전상태를 알 수 있도록 일정기간을 단계별로 분리하여 감지하게 되므로 운전자가 배터리에 대해서 부주의 하더라도 배터리의 성능을 최상으로 유지시킬 수 있도록 하는 데 있다.
도 1은 종래의 엔진에 전원을 공급하는 배터리의 연결상태의 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 충전시키기 위한 제어장치의 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 충전시키기 위한 제어방법의 흐름도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호설명-
1,10;엔진 2,11;스타터모터
3,12;전기장치 4;감지장치
5,20;제어장치 6,30;배터리
40;발전기 50;키스위치
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 방전된 배터리를 자동으로 충전시킬 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서,
차량이 구동될 수 있도록 동력을 발생시키는 엔진(10)의 크랭크 축이 회전될 수 있도록 회전동력을 발생하여 전달하는 스타터모터(11)와, 램프 및 계기등이 동작할 수 있도록 하는 전기장치(12)와, 차량의 시동이 걸려질 수 있도록 수동 조작하는 키스위치(50)와, 상기 키스위치(50)의 동작에 의해 전기장치(12)와 스타터모터(11)에 전원을 인가하는 배터리(30)와, 상기 배터리(30)와 연결되어 엔진(10)의 배터리(30)의 충방전이 이루어질 수 있도록 엔진(10)의 회전에 의해 구동되는 발전기(40)와, 상기 배터리(30)의 출력전압이 일정 전압이하인지를 내부의 프로그램과 메모리에 저장된 데이터를 통해 판단한 후 배터리(30)의 전원이 충전될 수 있도록 엔진(10)의 회전수가 일정 이상이 될 수 있도록 제어하는 제어장치(20)가 연결되는 구성을 갖는다.
본 발명은 배터리의 용량을 일정 기간 감지하여 과방전을 방지하기 위한 방법으로는 첨부도면 도에서 보는 바와 같이 키스위치(50)가 오프되어 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 제어장치(20)가 초기화되면서 배터리(30)의 용량을 감지한 시간(TS)에 초기 1시간을 가산하여 배터리(30)의 용량을 감지한 전체 시간을 카운팅하고, 이 카운팅된 감지전체시간에서 25시간을 감산한 결과 현재 감지시간과 동일한지의 여부와 동시에 실전압이 10(V)이하가 아닌 경우 배터리 안전모드로 전환시킬 수 있도록 하는 제어방법구성을 갖는다.
또한 배터리(30)의 용량을 일정 기간 감지하여 과방전을 방지하기 위한 방법으로는 배터리(30)의 전압을 감지한 24시간이후에 1개월 배터리(30) 전압을 모니터링 하기 위해 키스위치(50)가 오프되어 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 제어장치가 초기화되면서 배터리(30)의 용량을 감지한 시간(Ts)에 초기 1일을 가산하여 배터리(30)의 용량을 감지한 전체날짜(Dr)를 카운팅하고, 이 카운팅된 감지전체날짜에서 31일을 감산한 결과 현재 감지날짜와 동일한지의 여부와 동시에 실전압이 10(V)이하가 아닌 경우 배터리 안전모드로 전환시킬 수 있도록 하는 제어방법 구성을 갖는다.
또한 배터리(30) 실전압이 10(V) 이하로서 안전모드로 변환되는 경우 키스위치(50)가 오프되어 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 제어장치(20)가 초기화되면서 최대전압이 일정전압(12.5V)을 유지시키고 주차로 인해 차량 주행을 멈춘 경우 엔진(10)의 회전수가 일정 회전수(15000 rpm)가 유지할 수 있도록 하고 배터리(30)의 현재 전압이 최대전압과 동일하면 배터리(30) 충전기능을 해제하고 엔진(10)을 정지시키는 것으로 배터리 안전모드가 종결될 수 있도록 하는 방법구성을 갖는다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 배터리의 과방전을 방지할 수 있도록 하는 것으로서, 운전자가 차량의 운행을 정지시키고자 키스위치(50)를 오프시키게 되면, 키스위치(50)의 오프 신호를 제어장치(20)가 입력하여 내부의 프로그램을 실행하게 된다.
키스위치(50)가 오프된 상태가 아닌 경우에는 엔진(10) 운전중으로 배터리 전압의 모티너링 과정을 정지하거나 측정 저장값을 재 설정하게 된다.
제어장치(20)는 키스위치(50)의 오프 신호를 입력과 동시에 배터리(30)의 용량을 감지하기 위한 기본시간(1시간)에 배터리(30)의 용량을 감지한 현재의 감지시간(Ts)을 가산하여 배터리 용량을 감지하기 위한 전체 시간(Tr)을 카운팅하게 된다.
이때 제어장치(20)는 배터리(30)의 용량을 모니터링하는 과정에서 실제 감지한 전체시간(Tr)에서 25시간을 감산한 결과값이 현재 감지시간(Ts)과 일치하는지의 여부와 현재 전압이 10(V) 이하가 이하인지 여부를 판단하게 된다.
여기서, 제어장치(20)는 현재전압이 10(V)이하인 경우나 배터리(30) 용량을 감지한 현재시간 결과값이 현재 감지시간과 일치한 경우 24시간을 초과하게되므로 배터리(30) 전압 모니터링 정지후 1개월단위로 배터리 용량을 모니터링 할 수 있도록 한다.
한편, 제어장치(20)가 1개월 단위로 배터리 용량을 모니터링 하고자 할 경우 먼저, 배터리(30) 용량을 감지하는 시간이 적어도 24시간 이상을 경과한 이후가 되면 제어장치(20)는 키스위치(50)의 동작상태여부 확인과 동시에 감지한 이후의 총 실제날짜(Dr)를 감지시간(Ts)에서 1일을 가산하여 배터리(30) 용량을 감지하기 위한 전체 총 실제날짜(Dr)을 카운팅하게 되는 것이다.
이때 제어장치(20)는 배터리(30)의 용량을 모니터링하는 과정에서 실제 감지한 전체날짜(Dr)에서 31일을 감산한 결과값이 현재 감지날짜(Ds)와 일치하는지의 여부와 현재 전압이 10(V) 이하가 여부를 판단하게 된다.
이러한 제어장치(20)는 1개월단위로 배터리(30) 용량을 모니터링하거나 24시간 이내의 일정시간 단위로 배터리(30) 용량을 모니터링 하던중 실전압(Vr)이 10(V)이하가 아닌 경우 배터리(30) 안전모드로 전환되어 동작하게 되는 것이다.
배터리 안전모드는 키스위치(50)가 오프된 상태에서 최대 전압(Vm)이 12.5(V)가 유지되도록 하고, 운전자가 차량을 주차시켜 운행을 중단하게 되면 제어장치에 의해 엔진(10)의 시동이 1500(rpm)이 유지될 수 있도록 함과 동이에배터리(30) 전압이 최대 전압을 유지하고 있는 상태에서 배터리(30)의 충전기능을 해제하고 엔진(10)을 정지시키는 것으로 배터리(30)의 용량을 감지하기 위한 안전모드의 모든 동작이 종결되는 것이다.
이와 같이 작용하는 본 발명은 배터리의 충전상태 및 방전상태를 알 수 있도록 일정기간을 단계별로 분리하여 감지하게 되므로 운전자가 배터리에 대해서 부주의 하더라도 배터리의 성능을 최상으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 배터리(30)의 용량을 일정 기간 감지하여 과방전을 방지하기 위해 키스위치(50)가 오프되어 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 제어장치(20)가 초기화되면서 배터리(30)의 용량을 감지하기 위한 실제 감지 총 시간이나 실제 감지 총날짜를 연산하기 위해 제어장치(20)가 배터리(30)의 용량을 감지된 시간에 기준시간을 가산하고 실제 날짜를 연산하기 위해 감지시간에서 기준날짜 하루를 가산하여 연산하고, 연산된 실제 시간과 실제 날짜에서 일정값을 가감하여 감지시간 또는 감지날짜가 아니며 실전압이 기준전압이하가 아닌 경우에 최대전압과 엔진의 회전수가 일정 회전수로 유지될 수 있도록 한 상태에서 배터리(30) 충전기능을 해제하고 엔진 정지가 이루어지게 되는 배터리 안전모드가 동작되게 제어하는 배터리 과방전제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어장치(20)가 실제 감지시간을 연상하는 과정에서 감지시간이 실제 감지총시간에서 일정 값을 감산한 값과 동일할 경우 1일 배터리(30) 전압 모니터링 동작을 정지한 후 1개월 배터리(30) 전압모니터링 동작이 이루어질 수 있도록 하는 배터리 과방전제어방법.
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