KR100385295B1 - 배터리를 포함하는 수송 수단에 사용되는 전기 액세서리용배터리 방전 보호 시스템 - Google Patents

배터리를 포함하는 수송 수단에 사용되는 전기 액세서리용배터리 방전 보호 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수송 수단이 운행되지 않을 때 배터리 전력 공급 전화 장치의 연장된 사용에 의해 수송 수단의 배터리의 부주의한 과도 방전을 방지하기 위해 배터리 전력 공급 전화 장치의 에너지 소비를 측정한다. 바람직한 실시예에서, 상기 장치로의 전류는 다른 관련 파라미터의 측정으로부터 점진적으로 측정되거나 추정된다. 전류의 점진적인 측정은 총 에너지 소비를 나타내는 총 전류 소비를 산출하도록 누적된다. 점진적인 측정 후의 각 갱신시에, 누적된 총계는 미리 설정되거나 적응하여 결정된 것과 비교된다. 총 에너지 소비가 임계치 이상일 때, 배터리 전력 공급 전화 장치로의 전력은 수송 수단을 시동하고 다른 주변 시스템을 작동시키기에 충분한 크기의 전력을 유지하기 위해 중단된다.

Description

배터리를 포함하는 수송 수단에 사용되는 전기 액세서리용 배터리 방전 보호 시스템{BATTERY-DISCHARGE-PROTECTION SYSTEM FOR ELECTRONIC ACCESSORIES USED IN VEHICLES CONTAINING A BATTERY}
다수의 복잡한 전기 액세서리가 승용차, 유람선, 또는 개인용 항공기와 같은 탑승용 수송 수단에 공통으로 사용되는 점으로 현대의 기술이 발전되고 있다. 이들 액세서리는 예컨대, 자동 응답 셀룰러 전화 및 전화 응답 머신 조합을 포함한다. 그러한 의도된 기능의 일부분으로서, 이들 액세서리가 일반적으로 사용되거나 사용자가 수송 수단에서 벗어날 때 파워온 상태로 남게 된다. 그런 상황에서, 이들 액세서리는 전원으로서 수송 수단의 배터리에 의존한다. 따라서, 이들 액세서리의 사용에 의해 수송 수단이 장시간 동안 운행되지 않는 상태로 있을 때 수송 수단의 주배터리를 과도하게 방전시킬 가능성이 증가한다. 더욱이, 배터리가 수송 수단을 시동하는데 사용되기 때문에, 과도하게 방전된 배터리는 수송 수단을 시동할 수 없게된 사용자를 매우 불편하게 한다. 이러한 문제점은 또한 배터리가 시동하기에 완전히 충전되지 않은 경우, 낮은 주변 온도가 배터리를 약화시킨 경우, 또는 배터리가 오래되고 약화된 상태로 된 경우 악화될 수 있다.
종래 기술은 이러한 문제점에 대해 3가지 유형의 개선안을 제안하고 있다. 이러한 개선안 중 첫번째 안은 수송 수단의 점화 스위치가 오프 위치에 있을 때 배터리 전력 공급 액세서리로의 전력을 간단히 중단하는 것이다. 이 방법은 수송 수단이 운행되지 않을 때 자동 응답 셀룰러 전화 또는 전화 응답 머신과 같은 임의의 액세서리가 사용될 수 없게 하는 명백한 단점을 가진다. 이러한 제한은 이들 액세서리의 용도를 명백히 부정하고, 수송 수단의 사용자에게 불편을 준다.
종래 기술에 의해 제안된 두번째 유형의 개선안은 수송 수단의 배터리의 단자 전압이 측정되고 그 이하에서 배터리가 과도하게 방전된 상태인 소정의 전압 임계치와 비교되는 절차를 포함한다. 배터리의 단자 전압이 이 임계 전압 이하일 때, 액세서리로의 전력 공급은 중단된다. 그러나, 이러한 광범위하게 사용되는 방법은 교정 동작이 취해질 때가지 배터리가 이미 실질적인 방전 상태에 있다고 하는 결점을 가진다. 따라서, 수송 수단의 사용자는 배터리가 수송 수단을 시동하도록 충분히 충전되지 않은 상태로 있는 경우 여전히 불편하게 될 수 있다.
종래 기술에 의해 제안된 세번째 유형의 개선안은 타이머의 사용을 포함한다. 이 방법에 의해, 수송 수단의 점화 오프 위치로의 스위칭 후에 소정의 시간 후에 액세서리로의 전력 공급이 중단된다. 그러나, 이 개선안은 배터리 전력 공급 액세서리스에 의해 인출된 단일 레벨의 전류만을 조정한다. 다시 말해, 이 방법은 액세서리들 사이 또는 하나의 액세서리의 작동 모드 사이에 상이할 수 있고 그에 따라 상이한 비율로 배터리를 방전할 수 있는 전류 인출을 고려하지 않는다. 예를 들어, 셀룰러 전화 및 응답 머신은 착신 호출이 없을 때 약간의 전류를 인출할 수 있다. 이 상태에서, 이들 액세서리는 배터리를 과도하게 방전시킴 없이 비교적 장시간 동안 파워온 상태를 유지할 수 있다. 반면에, 다량의 사용을 나타내는 다수의 착신 호출은 대체로 높은 평균 전류 인출을 초래하고, 그에 따라 대체로 높은 배터리 방전을 초래한다. 이 상태는 배터리내에 충분한 양의 충전을 유지하도록 비교적 짧은 시간 후에 액세서리로의 전력 공급이 중단되게 하는 것이 필요하다. 따라서, 이러한 방법의 일정한 전류의 전제 조건에의 의존성은 이 방법을 다양한 액세서리의 전류 인출의 사용 의존성에 비추어 매우 불충분하게 만든다.
물론, 배터리 전력 공급 액세서리로 인해 수송 수단의 배터리가 과도하게 방전되는 것으로부터 보호하는 방법에 장점이 있으며, 그것에 의해 이 방법은 수송 수단을 시동하기에 충분한 배터리내의 충전을 유지하면서 그러한 액세서리가 최대 시간 동안 실제 에너지 소비율 또는 이 액세서리의 전류 인출과 같은 정도로 동작하게 한다.
추가의 장점은 배터리 방전 보호 방법이 외부 인자에 적응하는 경우 얻어진다. 이들 외부 인자는 배터리의 효율, 배터리의 수명 및 상태, 또는 배터리의 충전의 초기 상태에 영향을 주는 외부 주위 온도를 포함할 수 있다. 이러한 특징은 액세서리를 분리 및 재접속함으로써, 수송 수단을 시동하지 않고 점화 스위치를 액세서리 위치로 이동시킴으로써, 또는 수송 수단이 배터리를 완전히 재충전하도록 충분한 시간 동안 운행되지 않게 함으로써 사용자가 배터리 방전 보호 방법을 부적절하게 바이패싱하는 것을 방지한다.
본 발명은 수송 수단용 보호 장치에 관한 것으로, 특히 전화 액세서리와 같은 전기 액세서리가 수송 수단이 운행되지 않는 동안 배터리에 의해 전력이 공급될 때 배터리의 최소 충전을 유지하기 위해 배터리를 포함하는 수송 수단에 사용되는 배터리 방전 보호 시스템에 관한 것이다.
도 1은 차량의 배터리 방전 보호 시스템 및 전기 시스템의 블록도.
도 2는 전류 센서의 일 실시예를 도시하는 블록도.
도 3은 배터리 방전 보호 시스템의 제어 유닛에 의해 사용되는 로직(logic)을 도시하는 흐름도.
도 4는 다중 전화 액세서리의 작동을 용이하게 하기 위한 전력 버스를 포함하고 그러한 액세서리가 배터리를 방전시키게 되는 크기를 변화시키기 위한 적응 임계 입력을 포함하도록 배터리 방전 보호 시스템의 적응성을 나타내는 본 발명의 블록도.
도 5는 전화 액세서리가 공지된 선험적 전력 소비를 가지는 이산 전력 상태로 동작하는 전화 액세서리로의 배터리 방전 보호 시스템의 적응성을 나타내는 본 발명의 블록도.
도 6은 배터리 방전이 액세서리의 전력 상태에 기초하여 결정되는 제어 유닛에 의해 사용되는 로직을 도시하는 흐름도.
본 발명은 수송 수단이 운행되지 않을 때 상기 액세서리의 연장된 사용에 의해 수송 수단의 배터리를 부주의하게 과도하게 방전시키는 것을 방지하기 위해 배터리 전력 공급 액세서리의 소비를 측정 및 조절한다. 액세서리에 의해 인출된 전류는 주기적으로 측정되거나 다른 측정으로부터 또는 다른 관련 파라미터의 지식으로부터 추정된다. 전류의 주기적인 측정값은 액세서리에 의해 초래되는 배터리 방전의 추정치를 산출하도록 누산된다. 각 방전 추정치의 갱신시에, 누산된 총계는 액세서리가 배터리를 방전시키게 되는 한도에 대한 경계를 설정하는 미리 설정되거나 적응하여 결정되는 임계치와 비교된다. 방전 추정치가 임계치 이상일 때, 배터리 전력 공급 액세서리로의 전력은 중단된다.
엔진이 작동 중이고 배터리가 재충전되고 있음을 나타내는 교류 발전기로부터 수송 수단의 배터리로 전류 흐름을 시스템이 검출할 때까지, 전력은 배터리 전력 공급 액세서리로 복귀되지 않는다. 이러한 점에서, 엔진을 턴오프시키면 상기 사이클이 반복하는 결과를 초래한다. 그러나, 배터리는 완전히 재충전될 수 없다. 따라서, 시스템에는 배터리의 충전 상태를 검출하여 그에 따라 임계 레벨을 조정할 수 있는 적응 임계 입력이 제공된다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 참조 번호 10으로 전체적으로 표시된 본 발명의 배터리 방전 보호 시스템의 기본 실시예를 도시한다. 배터리 방전 보호 시스템(10)은 참조 번호 60으로 표시된 수송 수단의 전기 시스템 및 참조 번호 100으로 표시된 배터리 전력 공급 전화 액세서리 사이에 인터페이스를 제공하는데 특히 적합하다. 전화 액세서리(100)의 예는 셀룰러 전화 또는 전화 응답 머신을 포함한다. 상기 시스템(10)은 수송 수단의 전기 시스템의 일부로서, 하나의 배터리 전력 공급 전화 액세서리 또는 다중 전화 액세서리용 독립형 어댑터로서, 또는 특정배터리 전력 공급 전화 액세서리의 통합부로서 제공될 수 있다. 어느 경우에나, 수송 수단의 배터리로부터의 전력은 전화 액세서리(100)에 전력 공급을 위해 상기 시스템(10)을 통과한다. 근본적으로, 배터리 방전 보호 시스템(10)의 기능은 수송 수단의 교류 발전기가 배터리를 재충전하지 않을 때 전화 액세서리(100)에 의해 배터리의 방전을 모니터하는 것이다. 전화 액세서리(100)가 배터리를 임의의 양만큼 방전할 때, 상기 시스템(10)은 상기 액세서리(100)의 동작이 배터리를 과도하게 방전시키지 않게 하기 위해 상기 액세서리(100)로의 전력을 중단한다.
배터리 방전 보호 시스템의 기능의 일반적인 예는 자동차의 전기 시스템으로의 접속에 의해 전력 공급되는 자동 응답 셀룰러 전화 및 전화 응답 머신 조합의 사용으로 예시된다. 소유자가 장거리 출장을 떠났을 때와 같이, 자동차가 장시간 동안 운행되지 않는 상태로 있는 경우, 상기 전화 및 응답 머신 조합은 배터리를 과도하게 방전시킬 잠재력을 가지며, 그에 따라 배터리가 자동차를 시동할 수 없게 만든다. 배터리 방전 보호 시스템이 자동차와 상기 전화 및 응답 머신 조합 사이의 인터페이스로서 사용될 때, 이들 액세서리에 의해 방전되는 배터리의 실제량이 추정된다. 상기 시스템은 전화 액세서리로의 배터리 전류를 측정한 후 감지된 전류의 기능으로서 방전의 양을 계산함으로써 이 기능을 수행한다. 상기 시스템은 액세서리가 소정량만큼 배터리를 방전시킬 때 액세서리로의 전력을 중단 또는 단절시킨다. 이러한 전력 중단 설계의 의도는 자동차를 시동하거나 자동차 경보 시스템과 같은 다른 임계 시스템을 동작하기에 충분한 배터리의 충전 레벨을 유지하고, 배터리의 반복적인 과도 방전에 의한 손상을 방지하는 것이다.
바람직한 실시예에서, 배터리 방전 보호 시스템(10)은 액세서리 전류 센서(20), 이네이블 스위치(30), 교류 발전기 전류 센서(35), 제어 유닛(40) 및 누산기(45)를 포함한다. 수송 수단(60)의 전기 시스템은 배터리(70) 및 교류 발전기(80)로 더욱 완전히 표시된다. 액세서리 전류 센서(20)는 전화 액세서리(10)로의 전류를 측정한다. 이네이블 스위치(30)는 전화 액세서리(100)로의 전류 흐름을 제어한다. 교류 발전기 전류 센서(35)는 수송 수단이 운행 중임을 나타내는 교류 발전기(80)로부터 배터리(70)로의 재충전 전류 흐름의 존부를 감지하여 제어 유닛(40)에 입력을 제공한다. 제어 유닛(40)은 상기 액세서리(100)에 의해 초래되는 배터리 방전을 모니터하여 이네이블 스위치(30)의 위치를 제어한다. 누산기(45)는 전화 액세서리(100)로의 전류 흐름의 샘플의 진행 합계를 저장한다.
전화 액세서리(100)는 액세서리 전류 센서(20) 및 이네이블 스위치(30)와 직렬로 수송 수단의 배터리(70)에 전기 접속된다. 이네이블 스위치(30)가 폐쇄 위치에 있을 때, 전류를 액세서리 전류 센서(20)를 통해 전화 액세서리(100)로 전달된다. 역으로, 이네이블 스위치(30)가 개방 위치에 있을 때, 전화 액세서리(100)로의 전류는 중단된다.
액세서리 전류 센서(20)의 실시예는 도 2에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 액세서리 전류 센서(20)는 감지 저항(22), 차동 증폭기(24) 및 아날로그-디지털(A/D) 변환기(26)를 포함한다. 수송 수단의 배터리(70)로부터의 전류는 감지 저항(22)을 통과한다. 차동 증폭기(24)는 감지 저항(22) 양단의 전압 강하를 감지한다.
당업자라면 차동 증폭기(24)의 출력이 감지 저항(22)을 통해 흐르는 전류에 정비례하는 것을 쉽게 이해할 것이다. 차동 증폭기(24)의 출력은 아날로그-디지털 변환기(26)로 전달되어 각 샘플링 시간에 차동 증폭기(24)의 출력을 제어 유닛(40)에 의해 해석될 수 있는 디지털 코드 워드로 변환한다.
도 1을 다시 참조하면, 교류 발전기 전류 센서(35)가 교류 발전기(80)로부터 배터리(70)로의 재충전 전류의 존재를 검출하기 위해 수송 수단 전기 시스템(60)내의 교류 발전기(80)의 출력 리드(lead)에 접속된다. 교류 발전기 전류 센서(35)는 배터리(70)로부터 직접 전력 공급되는 배터리 방전 보호 시스템(10)의 제어 유닛(40)에 접속된다. 또한, 제어 유닛(40)은 액세서리 전류 센서(20), 이네이블 스위치(30) 및 누산기(45)에 더 접속된다. 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)와 액세서리 전류 센서(20)에 모두 유도되는 제어 신호를 발생할 능력을 가진다. 이네이블 스위치(30)는 제어 유닛(40)에 의해 발생된 제어 신호에 응답하여 이네이블 스위치(30)를 개방 또는 폐쇄한다. 일반적으로, 교류 발전기 전류 센서(35)는 제어 유닛(40)에 재충전 전류가 존재하는 것을 표시하고, 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)가 폐쇄되게 하는 설정 신호를 이네이블 스위치(30)에 발생한다. 이어서, 교류 발전기 전류 센서(35)가 재충전 전류가 존재하지 않다고 결정하고, 제어 유닛(40)이 이네이블 스위치(30)가 폐쇄 위치에 있음을 검출할 때, 제어 유닛(40)은 배터리(70)로부터 전화 액세서리(100)로의 전류 흐름을 측정하기 시작한다.
제어 유닛(40)은 전화 액세서리(100)로의 전류의 측정을 실행하도록 액세서리 전류 센서(20)내의 아날로그-디지털 변환기(26)의 이네이블 라인을 트리거하고,액세서리 전류 센서(20)는 감지된 전류의 값을 제어 유닛(40)에 복귀시킨다. 제어 유닛(40)은 누산기(45)내에 유지된 총계에 샘플링된 값을 가산한다. 임의의 후속 전류의 측정치는 초기 측정 후에 주기적인 간격으로 실행되어 누산기(45)내에 저장된 값에 가산된다. 누산기(45)내에서 전류 측정치의 각 합산 후에, 제어 유닛(40)은 누산기(45)내에 저장된 값과 소정의 임계값을 비교한다. 누산된 전류 샘플과 임계치의 규칙적인 비교에 의해, 액세서리의 인출이 모니터되고 액세서리의 동작이 수송 수단의 배터리가 과도 방전되게 구동하지 않도록 지속적으로 체크한다.
배터리로부터의 방전의 소정의 임계값은 다양한 수송 수단, 배터리, 상태 등의 실험에 의해 경험적으로 결정될 수 있다. 반면에, 임계치는 일반적인 배터리의 총충전 용량 대 수송 수단의 엔진을 시동함으로써 부과되는 최악의 경우의 요구량 사이의 차이와 같이 모든 상태에 대해 일반적인 값으로서 설정될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 배터리는 60 amp-hours의 정격 용량을 가질 수 있다. 최악의 경우의 상태에서, 수송 수단의 엔진을 시동하기 위해 시동 장치에 전력을 공급하도록 배터리로부터 대략 50 amp-hours가 필요하게 될 수 있다. 환언하면, 시동 장치 및 정격 시스템은 엔진, 특히 글로 플러그(glow-plug)에 의해 예열을 요구하는 엔진을 시동하기 위해 최대 5분 동안 600 amps를 인출할 수 있다. 따라서, 임계치는 이론적으로 10 amp-hours로 설정될 수 있다. 그러나, 경보 시스템과 같은 수송 수단의 다른 시스템은 해석되지 않은 전력을 요구할 수 있고, 임계치는 이들 시스템을 작동하는데 필요한 에너지를 보상하도록 조정되어야 한다. 더욱이, 상기 임계치의 설정시에 동작 마진(working margin) 또는 안전율(factor of safety)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 이 예에서 허용 가능한 임계치는 2의 안전율이 제공되는 5 amp-hours일 수 있다. 환언하면, 10 amp-hours가 수송 수단을 시동하기에 충분한 에너지를 남기면서 배터리로부터 방전될 수 있지만, 그 양의 반 또는 5 amp-hours가 2의 안전율을 제공한다. 일반적인 전화 액세서리가 전류를 대략 mA로 인출할 수 있다고 가정할 때, 이 임계치는 액세서리의 동작이 상당한 기간 동안 가능하게 하기에 충분하게 된다.
누산기(45)내의 값이 임계값보다 작은 경우, 제어 유닛(40)은 주기적인 간격으로 전류 측정을 계속 실행한다. 각 결과 샘플은 누산기(45)내에 저장된 이전값에 가산된다. 누산기(45)내의 값이 임계값 이상일 때, 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)를 개방하고 전화 액세서리(100)로의 전력의 공급을 중단시키는 리세트 신호를 발생한다. 동시에, 제어 유닛(40)은 저장된 값을 0으로 설정함으로써 누산기(45)를 클리어시킨다.
재충전 전류가 제어 유닛(40)에 의해 검출될 때, 전력이 전화 액세서리(100)로 복귀된다. 즉, 교류 발전기(80)가 배터리(70)를 재충전하고 있거나 수송 수단의 엔진이 작동 중일 때, 교류 발전기 전류 센서(35)는 재충전 전류가 존재하는 것을 제어 유닛(40)에 표시한다. 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)를 폐쇄하고 전화 액세서리(100)에 전력을 복귀시키는 설정 신호를 발생한다.
이제 도 3을 참조하면, 흐름도는 배터리 방전 보호 시스템(10)의 제어 유닛(40)의 동작을 도시한다. 프로세스가 개시할 때(블록 200), 이네이블 스위치(30)가 개방되어 전화 액세서리(100)로 전류를 전달하지 않는다. 재충전 전류가 교류 발전기 전류 센서(35)에 의해 감지될 때(블록 205), 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)를 폐쇄하는 설정 신호를 발생하여 전화 액세서리(100)로의 전류의 흐름을 이네이블시키고(블록 210), 자체의 내부 클록을 개시한다(블록 215). 자체의 클록을 개시한 후, 제어 유닛(40)은 소정의 시간 대기하고(블록 220) 재충전 전류가 존재하는지의 여부를 결정한다(블록 225). 이 때, 배터리(70)가 교류 발전기(80)에 의해 계속적으로 재충전되기 때문에, 제어 유닛(40)은 재충전 전류가 더 이상 존재하지 않을 때까지 계속적으로 루프한다.
재충전 전류가 존재하지 않음을 통지할 때, 제어 유닛(40)은 내부 클록에 의해 표시된 경과 시간의 규칙적인 간격으로 액세서리 전류 센서(20)를 통해 전화 액세서리(100)로의 전류를 샘플하기 시작한다. 클록 신호가 발생될 때, 제어 유닛(40)은 액세서리 전류 센서(20)에서 전류를 측정한다(블록 230). 제어 유닛(40)은 누산기(45)에 저장된 값에 전류 샘플의 값을 가산한다(블록 240). 이 때, 제어 유닛(40)은 누산기(45)에 이제 막 저장된 갱신값과 임계값, 다시 말해 상기 액세서리(100)가 배터리를 방전시킬 수 있게 되는 정도로 부과된 한계를 비교한다(블록 245).
누산기(45)내의 값이 임계값보다 작고, 제어 유닛(40)이 재충전 전류가 존재하는 것을 교류 발전기 전류 센서(35)에 의해 통지받은 경우(블록 250), 제어 유닛(40)은 누산기(45)를 리세트한다(블록 255). 재충전 전류의 부재가 다시 검출될 때, 제어 유닛(40)은 전류 측정 프로세스를 새로이 시작한다(블록 220). 그러나, 재충전 전류의 존재가 이전의 측정 이후에 검출되지 않은 경우(블록 250), 제어 유닛(40)은 누산기(45)를 리세트하지 않고 후속 샘플링 시간을 대기한다(블록 220). 전류의 제2 및 임의의 후속 샘플링값들이 누산기(45)내에 저장된 이전의 합계에 가산된다(블록 240). 또한, 각각의 새로운 샘플이 누산기(45)에 가산된 후에, 제어 유닛(40)은 누적된 저장값과 소정의 임계값을 비교한다(블록 245).
누산기(45)내에 저장된 누적값이 임계값 이상일 때(블록 245), 제어 유닛(40)은 누산기내의 값을 0으로 리세트하고(블록 260), 이네이블 스위치(30)를 개방하는 리세트 신호를 발생하며(블록 265), 전화 액세서리(100)로의 전력을 중단한다.
이제 도 4를 참조하면, 전술한 시스템(10)은 전력 버스(90)를 포함하는 수송 수단에 또한 적용될 수 있다. 이러한 구성에서, 전력 버스(90)가 액세서리 전류 센서(20) 및 이네이블 스위치(30)와 직렬로 배터리(70)에 접속되어 있다. 전력 버스(90)는 다중 액세서리(100)를 조절하도록 복수의 접속 포인트를 포함한다. 예를 들어, 셀룰러 전화, 전화 응답 머신 및 팩스 머신이 배터리(70)에 의해 제공되는 전력으로 작동할 수 있게 하기 위해 전력 버스(90)에 모두 접속될 수 있다. 여기에서, 상기 시스템(10)은 전력 버스(90)로의 전류를 측정한다. 따라서, 상기 시스템(10)은 전력 버스(90)에서의 전류 측정치로부터 배터리 방전을 추정하고, 완전한 방전은 전화 액세서리(100)가 작동되는 것과 무관하다. 전력 버스(90)의 이러한 개념은 복수의 전화 액세서리(100)가 공통 전력 버스와 명령 및 제어 버스에 의해 링크될 수 있는 상황까지 확대될 수 있으며, 여기에서 상기 액세서리 중 하나는 상기 액세서리 중 나머지에 전력을 제공하고 그에 대한 제어 센터이다. 이들 전화 액세서리(100)로의 총전류가 측정 또는 추정될 수 있는 한, 상기 시스템(10)은 의도된 목적을 충족시킬 수 있다.
배터리 방전 보호 시스템(10)에 포함될 수 있는 도 4에 도시되어 있는 또 다른 특징은 참조 번호 50으로 표시된 적응 임계 입력이다. 적응 임계 입력(50)은 상기 액세서리(100)에 의해 초래될 수 있는 방전량을 더 정확히 제어하는 수단을 제공한다. 적응 임계 입력(50)은 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 낮은 주위 온도가 배터리의 화학 반응을 저해하고 배터리로부터 사용 가능한 전력량을 효율적으로 저하시키는 것이 알려져 있다. 또한, 다수의 현대의 수송 수단에는 수송 수단의 소유자에게 외부 주위 온도를 표시하는 온도 측정 장치가 설치되어 있다는 것이 알려져 있다. 이러한 상황에서, 적응 임계 입력(50)은 수송 수단의 온도 측정 장치에 접속되어 외부 주위 온도의 기능으로서 배터리(70)의 허용된 방전의 임계값을 조정한다. 또 다른 예들은 배터리(70)의 수명을 보상하거나, 방전 사이클에 따르는 배터리로의 재충전량에 따라서 임계치를 변경시키거나, 배터리의 충전 상태의 실제 측정에 기초하여 임계치를 설정하는 적응 임계 입력(50)을 포함할 수 있다.
또한, 도 1, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 배터리 방전 보호 시스템(10)의 구성은 상이한 형태를 취할 수 있다는 것은 중요하다. 예를 들어, 상기 시스템(10)은 상기 액세서리(100)내에 포함될 수 있으며, 여기에서 와이어 접속이 수송 수단(60)의 전기 시스템과의 상호 관계를 용이하게 한다. 두번째 형태로, 상기 시스템(10)은 수송 수단에 접속되는 거치대(cradle)로 배선에 의해 연결될 수있으며, 여기에서 거치대는 일반적으로 특정 전화 액세서리(100) 또는 전화 액세서리(100)를 수용하도록 구성될 수 있다. 이와 달리, 상기 시스템(10)은 상기 액세서리(100) 및 수송 수단(60)의 전기 시스템 사이의 인터페이스를 형성하는 일반적이거나 특정의 어댑터일 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템(10)을 포함하는 거치대/어댑터는 포트를 통해 수송 수단(60)의 전기 시스템에 접속한다. 동시에, 상기 거치대/어댑터에는 상기 액세서리(100)로부터의 담배용 라이터 플러그(cigarette lighter plug)용 소켓이나 특정 액세서리(100)의 전력 입력 포트를 설비한 커넥터중 하나가 설치된다. 세번째 형태로, 상기 시스템(10)은 전술한 바와 같이 복수의 액세서리(100)를 링크하는 명령 및 제어 버스와 공통 전력의 일부이다. 또한 네번째 형태로, 상기 시스템(10)은 수송 수단(60) 자체의 전기 시스템내에 전적으로 존재할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 배터리 방전 보호 시스템(10)의 다른 실시예가 도시되어 있고, 여기에서 상기 시스템(10)의 일부는 상기 액세서리(100) 자체내에 포함되어 있다. 이러한 구성에서, 상기 액세서리(100)는 특정된 수의 이산 전력 상태로 동작하는 것이 알려져 있으며, 각 상태에서 상기 액세서리(100)의 에너지 소비도 또한 알려져 있다. 에너지 소비의 계산은 간단히 전화 액세서리(100)가 작동 중인 전력 상태 및 이 전력 상태에서 전화 액세서리(100)에 의해 소비되는 시간량에 관한 문제이다. 소비되는 총 에너지는 전화 액세서리(100)의 각 작동 상태에서의 에너지 소비를 합산함으로써 계산된다. 에너지 소비는 대략 일정하게 남도록 취해지는 배터리의 단자 전압에 의한 배터리 방전에 관련되므로, 이 실시예에서는, 에너지 소비가 방전에 대한 대용으로서 사용된다.
이러한 개념의 예로서, AMPS 셀룰러 전화는 RF 송신 전력 제어 알고리듬 하에 작동하며, 전화가 접속되는 기지국은 추정된 RF 링크 손실에 따라서 자체의 RF 레벨을 조정하도록 전화에 명령한다. 종별 Ⅲ AMPS 셀룰러 전화에 있어서, 이하의 7개의 별개의 작동 전력 상태가 유효하다: (1) 수신; (2) 전력 레벨 0, 1, 또는 2에서 송신; (3) 전력 레벨 3에서 송신; (4) 전력 레벨 4에서 송신; (5) 전력 레벨 5에서 송신; (6) 전력 레벨 6에서 송신; (7) 전력 레벨 7에서 송신. 이들 각 작동 전력 상태에서, 전화는 상이한 비율로 에너지를 소비한다. 그러므로, 전력 제어 알고리듬 하에서, 각 상태에서의 전화의 에너지 소비율은 선험적으로 공지되어 있다. 따라서, 전화에 의해 소비되는 총 에너지는 전화의 작동 상태 및 각 작동 상태에서 전화에 의해 소비되는 시간량을 결정함으로써 계산될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이러한 구성은 배터리 방전 보호 시스템(10)내에 액세서리 전류 센서(20)를 필요로 하지 않는다. 전화 액세서리(100)에는 배터리(70)로의 이네이블 스위치(30)와의 직렬 접속을 통해 전력이 공급된다. 여기에서, 상기 액세서리(100)는 베이스 액세서리(110) 및 전력 상태 검출기(120)를 포함한다. 전력 상태 검출기(120)는 베이스 액세서리(110)의 작동 상태를 결정하고 상기 시스템(10)의 제어 유닛(40)에 접속된다.
이러한 구조에 의해, 상기 시스템(10)은 전화 액세서리(100)에 의해 소비되는 에너지와 임계치 사이의 주기적인 비교를 또한 실행한다. 소비되는 에너지와 임계치 사이의 비교는 작동 상태의 변화 또는 단일 전력 상태에서 소비되는 소정의시간량에 의해 트리거된다. 제어 유닛(40)은 측정을 실행하고, 누산기(45)내의 상기 액세서리(100)에 의해 소비되는 연속적인 총 에너지를 유지한다. 각 합산 후에, 누산기(45)내의 값은 임계값과 비교된다. 누산기(45)내의 값이 임계값 이상일 때 리세트 신호가 발생된다.
이제 도 6을 참조하면, 흐름도가 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 배터리 방전 보호 시스템(10)의 다른 실시예의 제어 유닛(40)의 동작을 도시한다. 프로세스가 개시될 때(블록 300), 이네이블 스위치(30)가 개방되어 전화 액세서리(100)에 전류를 전달하지 않는다. 재충전 전류가 교류 발전기 전류 센서(35)에 의해 감지될 때(블록 305), 제어 유닛(40)은 이네이블 스위치(30)를 폐쇄시키는 설정 신호를 발생하여 전화 액세서리(100)로의 전류의 흐름을 이네이블시키고(블록 310), 자체의 내부 클록을 개시한다(블록 315). 자체의 클록을 개시한 후에, 제어 유닛(40)은 소정의 시간 동안 대기하고(블록 320), 재충전 전류가 존재하는지의 여부를 결정한다(블록 325). 이 때 재충전 전류가 존재하는 경우, 배터리(70)가 수송 수단(60)의 전기 시스템의 교류 발전기(80)에 의해 지속적으로 재충전되기 때문에, 제어 유닛(40)은 재충전 전류가 더 이상 존재하지 않을 때까지 지속적으로 루프시킨다.
재충전 전류가 존재하지 않음이 통지될 때, 제어 유닛(40)은 내부 클록에 의해 표시되는 경과된 시간의 규칙적인 간격으로 전력 상태 검출기(120)를 통해 상기 장치(100)의 전력 상태를 모니터하기 시작한다(블록 330). 클록 신호가 발생될 때, 제어 유닛(40)은 상기 장치(100)의 전력 상태를 결정한다(블록 330). 제어유닛(40)은 샘플링 시간 동안 에너지 소비를 계산하고 누산기(45)에 저장된 값에 그 값을 가산한다(블록 340). 이 때, 제어 유닛(40)은 누산기(45)에 이제 막 저장된 갱신값을 임계값, 다시 말해 상기 액세서리(100)가 배터리를 방전시킬 수 있게 되는 정도로 부과된 한계와 비교한다(블록 345).
누산기(45)내의 값이 임계값보다 작고, 제어 유닛(40)이 재충전 전류가 존재함을 교류 발전기 전류 센서(35)에 의해 통지받은 경우(블록 350), 제어 유닛(40)은 누산기(45)를 리세트한다(블록 355). 재충전 전류가 부재함이 다시 검출될 때, 제어 유닛(40)은 전력 상태 계산 프로세스를 새롭게 시작한다(블록 320). 그러나, 재충전 전류의 존재가 이전의 측정 이후에 검출되지 않는 경우(블록 350), 제어 유닛(40)은 누산기(45)를 리세트하지 않고 단순히 후속 샘플링 시간을 대기한다(블록 320). 소비되는 에너지의 제2 및 임의의 후속 샘플링값이 누산기(45)내에 저장된 이전의 합계에 가산된다(블록 340). 또한, 새로운 각 샘플이 누산기(45)에 가산된 후에, 제어 유닛(40)은 누적 저장된 값과 소정의 임계값을 비교한다(블록 345).
누산기(45)내에 저장된 누적값이 임계값 이상일 때(블록 345), 제어 유닛(40)은 누산기내의 값을 0으로 리세트하고(블록 365), 이네이블 스위치(30)를 개방시키는 리세트 신호를 발생하며(블록 370), 전화 액세서리(100)로의 전력을 중단시킨다.
본 발명은 물론, 본 발명의 사상 및 근본적인 특징으로부터 벗어남 없이 여기에 나타낸 것과 다른 특정 방식으로 수행될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 예시하기 위한 것이고 제한하고자 하는 의도가 아님을 고려해야 하고, 첨부된 청구의 범위의 의미 및 등가의 범위내에서 이루어지는 모든 변형을 포함한다.

Claims (32)

  1. 배터리에 의해 전력 공급되는 이동 전기 통신 장치용 배터리 방전 보호 시스템에 있어서:
    a) 상기 전기 통신 장치를 수송 수단의 배터리에 접속하는 전원선과;
    b) 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 모니터하고,
    ⅰ) 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 이산 시간 간격으로 결정하는 액세서리 전류 센서와;
    ⅱ) 소비되는 총 누적 전류를 얻기 위해 상기 복수의 시간 간격 동안 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 합산하는 누산기와;
    ⅲ) 상기 누적 총계로 표시되는 바와 같이 소비되는 상기 총 전류가 임계치에 도달할 때 제어 신호를 발생하는 수단을 포함하는 제어 유닛과;
    c) 상기 배터리 및 상기 전기 통신 장치 사이의 상기 전원선내에 배치되고 상기 제어 유닛에 효율적으로 접속되어, 상기 제어 유닛으로부터의 상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 통신 장치로의 전력을 중단시키는 전력 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛의 입력 접속되는 교류 발전기 전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 교류 발전기 전류 센서에 응답하여 재충전 전류가 존재하지 않을 때 소비되는 전류의 양을 모니터하기 시작하는 것을 특징으로 하는배터리 방전 보호 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치에 접속되는 어댑터내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 수송 수단 전기 시스템내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전원선에 복수의 장치를 접속하는 전력 버스를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 전력 버스를 통해 전류 흐름을 모니터하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 임계치는 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 임계치는 주위 온도의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 임계치는 배터리 상태의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  10. 배터리에 의해 전력 공급되는 이동 전기 통신 장치용 배터리 방전 보호 시스템에 있어서:
    a) 상기 전기 통신 장치를 수송 수단의 배터리에 접속하는 전원선과;
    b) 상기 전기 통신 장치에 의해 초래되는 배터리 방전을 모니터하고,
    ⅰ) 전원을 통해 상기 전기 통신 장치로 흐르는 전류를 이산 시간 간격으로 측정하는 액세서리 전류 센서와;
    ⅱ) 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 총 누적 전류를 저장하는 누산기와;
    ⅲ) 상기 누적 총계로 표시되는 바와 같이 상기 장치에 의해 소비되는 전류가 임계치에 도달할 때 제어 신호를 발생하는 수단을 포함하는 제어 유닛과;
    c) 상기 배터리 및 상기 전기 통신 장치 사이의 상기 전원선내에 배치되고 상기 제어 유닛에 효율적으로 접속되어, 상기 제어 유닛으로부터의 상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 통신 장치로의 전력을 중단시키는 전력 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛의 입력에 접속되는 교류 발전기 전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 교류 발전기 전류 센서에 응답하여 재충전 전류가 존재하지 않을 때 소비되는 전류의 양을 모니터하기 시작하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치에 접속되는 어댑터내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은 수송 수단 전기 시스템내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 전원선에 복수의 액세서리를 접속하는 전력 버스를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 전력 버스를 통해 흐르는 전류를 모니터하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 상기 임계치는 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 임계치는 주위 온도의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 임계치는 배터리 상태의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  19. 배터리에 의해 전력 공급되고 복수의 전력 상태를 가지며, 소비되는 전력이 그 전력 상태에 기초하여 변화하는 이동 전기 통신 장치용 배터리 방전 보호 시스템에 있어서:
    a) 상기 이동 전기 통신 장치를 수송 수단의 배터리에 접속하는 전원선과;
    b) 상기 이동 전기 통신 장치에 의해 소비되는 에너지를 모니터하고,
    ⅰ) 상기 이동 전기 통신 장치의 전력 상태를 결정하는 전력 상태 검출기와;
    ⅱ) 각 전력 상태에서 상기 이동 전기 통신 장치에 의해 소비되는 에너지를 계산하는 프로세서와;
    ⅲ) 상기 이동 전기 통신 장치에 의해 소비되는 총 누적 에너지를 유지하는 누산기와;
    ⅳ) 상기 누적 총계로 표시되는 바와 같이 소비되는 상기 총 에너지가 임계치에 도달할 때 제어 신호를 발생하는 수단을 포함하는 제어 유닛과;
    c) 상기 배터리 및 상기 전기 통신 장치 사이의 상기 전원선내에 배치되고 상기 제어 유닛에 효율적으로 접속되어, 상기 제어 유닛으로부터의 상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 통신 장치로의 전력을 중단시키는 전력 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어 유닛의 입력에 접속되는 교류 발전기 전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 교류 발전기 전류 센서에 응답하여 재충전 전류가 존재하지 않을 때 소비되는 에너지의 양을 모니터하기 시작하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전기 통신 장치에 접속되는 어댑터내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제어 유닛은 수송 수단 전기 시스템내에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  24. 제19항에 있어서, 상기 임계치는 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 임계치는 주위 온도의 함수로서 적응하여 결정되는것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 임계치는 배터리 상태의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보호 시스템.
  27. 수송 수단이 배터리를 충전하지 않을 때 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법에 있어서:
    a) 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 이산 시간 간격으로 결정하는 단계와;
    b) 소비되는 전류의 누적 총계를 결정하기 위해 복수의 상기 시간 간격 동안 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 합산하는 단계와;
    c) 상기 누적 총계로 표시되는 바와 같이 소비되는 상기 전류를 임계치와 주기적으로 비교하는 단계와;
    d) 소비되는 전류가 상기 임계치를 초과할 때 상기 전기 통신 장치로의 전류를 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 결정하는 단계는 상기 전기 통신 장치로의 전류를 샘플링 및 누적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을방지하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 전기 통신 장치에 의해 소비되는 전류를 결정하는 단계는 상기 전기 통신 장치의 전력 상태를 결정하는 단계, 상기 전기 통신 장치가 상기 전력 상태에 있을 때의 시간량을 결정하는 단계 및 상기 전력 상태 및 시간의 함수로서 소비되는 전류를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 임계치를 적응하여 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 임계치는 주위 온도의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 임계치는 배터리 상태의 함수로서 적응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치가 수송 수단내의 배터리를 과도하게 방전하는 것을 방지하는 방법.
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