KR100395322B1 - 배터리 과방전제어시스템 - Google Patents

배터리 과방전제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 과방전제어시스템에 관한 것으로서, 배터리 충전을 제어할 수 있도록 키스위치(50) 조작에 의해 차량의 시동상태 여부를 확인하는 단계(S1)와, 상기 단계로부터 시동상태가 아닌 경우 배터리(30)의 전압이 기준전압인 10V 미만인지를 확인하는 단계(S2)와, 상기 단계로부터 차량이 주차된 상태인지를 확인 한 후 주차상태인 경우 스타터모터(11)에 전원을 2내지 3초 인가하여 엔진(10)의 회전수가 증가될 수 있도록 하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)로부터 엔진(10)의 냉각수온이 70도 이하인지를 확인하고 기본 목표 엔진(10)의 아이들 회전수에 비해 일정 회전수 이상 증가될 수 있도록 한 후 배터리(30)의 전압이 12V 미만인지를 확인으로 배터리(30)의 충전기능을 해제하고 기본 목표의 엔진(10)회전수로 전환될 수 있도록 하는 단계(S4)와, 상기 단계(S1)로부터 시동 상태인 경우 차속 및 스로틀포지션과 엔진(10)의 회전수가 일정회전수 이하인 경우에는 배터리(30)에 전원을 충전시킨 후 기본목표 아이들 회전수에서 일정회전수가 증가하여 회전될 수 있도록 하는 단계(S5)가 포함되는 구성으로부터 배터리의 전압이 일정 전압 이하일 경우 엔진이 시동되어 충전장치에 의해 자동으로 배터리가 충전될 수 있는 효과를 갖는다.

Description

배터리 과방전제어시스템{control system of over discharge for vehicls battery}
본 발명은 배터리 과방전제어시스템에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 배터리의 전압이 일정 전압 이하일 경우 엔진이 시동되어 충전장치에 의해 자동으로배터리가 충전될 수 있도록 하는 배터리 과방전제어시스템에 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 따라 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 전압이 일정 전압 이하일 경우 엔진이 시동되어 충전장치에 의해 자동으로 배터리가 충전될 수 있도록 하는데 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 제어장치의 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.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 충전시키기 위한 제어장치의 블록구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 충전시키기 위한 제어장치의 흐름도이다.
본 발명은 방전된 배터리를 자동으로 충전시킬 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서, 도 2 또는 도 3에서 보는 바와 같이 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.
배터리 충전을 제어할 수 있는 방법에 있어서, 키스위치(50) 조작에 의해 차량의 시동상태 여부를 확인하는 단계(S1)와, 상기 단계로부터 시동상태가 아닌 경우 배터리(30)의 전압이 기준전압인 10V 미만인지를 확인하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2)로부터 차량이 주차된 상태인지를 확인 한 후 주차상태인 경우 스타터모터(11)에 전원을 2내지 3초 인가하여 엔진(10)의 회전수가 증가될 수 있도록 하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)로부터 엔진(10)의 냉각수온이 70도 이하인지를 확인하고 기본 목표 엔진(10)의 아이들이 회전수에 비해 일정 회전수 이상 증가될 수 있도록 한 후 배터리(30)의 전압이 12V 미만인지를 확인으로 배터리(30)의 충전기능을 해제하고 기본 목표의 엔진(10)회전수로 전환될 수 있도록 하는 단계(S4)와, 상기 단계(S1)로부터 시동상태인 경우 차속 및 스로틀포지션과 엔진(10)의 회전수가 일정회전수 이하인경우에는 배터리(30)에 전원을 충전시킨 후 기본목표 아이들 회전수에서 일정회전수가 증가하여 회전될 수 있도록 하는 단계(S5)가 포함되어 이루어진 구성을 갖는다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 방전된 배터리를 자동으로 충전시킬 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서, 도 2 또는 도 3에서 보는 바와 같이 키스위치(50) 조작으로 운전자가 시동을 걸게 되면 제어장치(20)가 초기화를 이루면서 키스위치(50)의 온동작으로부터 인가되는 시동신호로부터 현재 차량이 시동상태인지 아닌지를 확인하게 된다(S1).
이때 시동상태가 아닌 경우에는 제어장치(20)는 배터리(30)의 전압이 기준전압인 10V 미만인지를 확인하여 배터리(30)의 충전상태를 검진하게 되는 것이다(S2).
또한 제어장치(20)는 배터리(30)의 전압이 기준전압인 10V 미만인 경우 차량이 주행중인지 아니면 주차중인지를 확인하여 주차중인 경우에는 배터리(30)의 방전상태임을 판단하고 배터리(30)가 재 충전될 수 있도록 먼저, 스타터모터(11)에 전원을 2 내지 3초정도 전원을 인가하여 회전될 수 있도록 한 후 스타터모터(11)의 회전에 의해 엔진(10)이 구동될 수 있도록 하는 것이다(S3).
스타터모터(11)에 의해 엔진(10)이 구동되면, 제어장치(20)는 엔진(10)의 냉각수온도가 기준온도인 70℃이하인지 확인한 후 내부 메모리에 설정된 기본목표 엔진(10) 아이들 회전수를 읽은 후 그 기본 목표 엔진(10) 아이들 회전수에 일정회전수를 증가시켜 발전기(40)가 동작됨과 동시에 배터리(30)의 전원 충전상태가 12V에 도달하지 않도록 하고 배터리(30)의 충전상태가 완충전되었다고 판단되면 발전기(40)로부터 배터리(30)의 충전을 중단하고 기본목표 엔진(10)아이들 회전수가 다시 유지될 수 있도록 하는 것으로 배터리(30) 충전수행을 종결하게 되는 것이다(S4). 엔진(10)의 냉각수온도가 기준온도인 70℃이상인 경우에는 이미 엔진이 시동중인 것을 의미하므로 배터리(30)의 충전이 이미 진행중임을 알 수 있다.
또한, 제어장치(20)는 차량이 주행중이라고 판단하는 경우, 차속 및 스로틀포지션과 엔진(10)의 회전수가 일정회전수 이하인지를 판단하게 되는 데 이때 차속이 0km/h이고 스로틀 포지션이 "0"이며 rpm 회전수가 1000 미만인 경우 제어장치(20)는 배터리(30)의 전원이 완전 방전된 것으로 판단하여 배터리(30)가 충전될 수 있도록 하는 것이다(S5)
이와 같이 작용하는 본 발명은 배터리의 전압이 일정 전압 이하일 경우 엔진이 시동되어 충전장치에 의해 자동으로 배터리가 충전될 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 배터리 충전을 제어할 수 있는 방법에 있어서, 키스위치(50) 조작에 의해 차량의 시동상태 여부를 확인하는 단계(S1)와, 상기 단계로부터 시동상태가 아닌 경우 배터리(30)의 전압이 기준전압인 10V 미만인지를 확인하는 단계(S2)와, 상기 단계로부터 차량이 주차된 상태인지를 확인 한 후 주차상태인 경우 스타터모터(11)에 전원을 2내지 3초 인가하여 엔진(10)의 회전수가 증가될 수 있도록 하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)로부터 엔진(10)의 냉각수온이 70도 이하인지를 확인하고 기본 목표 엔진(10)의 아이들이 회전수에 비해 일정 회전수 이상 증가될 수 있도록 한 후 배터리(30)의 전압이 12V 미만인지를 확인으로 배터리(30)의 충전기능을 해제하고 기본 목표의 엔진(10)회전수로 전환될 수 있도록 하는 단계(S4)와, 상기 단계(S1)로부터 시동상태인 경우 차속 및 스로틀포지션과 엔진(10)의 회전수가 일정회전수 이하인경우에는 배터리(30)에 전원을 충전시킨 후 기본목표 아이들 회전수에서 일정회전수가 증가하여 회전될 수 있도록 하는 단계(S5)가 포함되어 이루어진 배터리 과방전제어방법.
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