KR100591826B1 - 자동차 배터리의 완전방전 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에·씨·씨(ACC) 오프 상태에서 차량의 전장품 사용 시 배터리의 방전을 방지하기 위한 자동차 배터리의 완전방전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 ACC 오프 상태에서 다수의 전장품들로 전원을 공급하는 배터리와 ACC 온 상태에서 상기 전장품들로 전원을 공급하는 발전기를 구비하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치에 있어서, 상기 배터리로부터 제공되는 전류에 의해 배터리량을 측정하고, ACC 오프 상태에서 측정된 배터리량이 미리 저장되어 있는 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하는 배터리량 측정부와, 상기 ACC 오프 상태에서 배터리의 전원을 입력받고 소정의 제어를 받아 상기 전원을 선택적으로 출력하는 제2스위칭부와, 상기 배터리량 측정부로부터 상기 배터리 방전 예측 신호가 입력하면 상기 제2스위칭부를 제어하여 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 마이컴으로 이루어짐을 특징으로 한다.

ACC, ACC Off, 배터리량, 배터리 사용량, 전류 소모량

Description

자동차 배터리의 완전방전 방지 장치 및 그 방법{PREVENTION COMPLTE DISCHARGE APPARATUS AND METHOD OF THE CAR BATTERY}

도 1은 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전방전 방지 장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 상기 도 1의 전류 검출부의 구성을 나타내 도면

도 3은 본 발명에 따른 자동차 배터리의 완전 방전을 방지하기 위한 배터리 방전 예측 신호를 생성 방법을 나타낸 흐름도

도 4는 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전방전 방지 방법을 나타내는 흐름도

본 발명은 자동차의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에·씨·씨(ACC) 오프 상태에서 차량의 전장품 사용 시 배터리의 방전을 방지하기 위한 배터리의 완전방전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 전원은 자동차 배터리에서 제공되는 전원과 발진기에서 제공되는 전원으로 구분된다. 상기 배터리는 백업 전원으로서 시동을 걸 때, 또는 시동이 꺼진 상태에서 자동차의 전장품들로 전원을 공급한다. 발진기는 시동이 걸린 상태에서 자동차의 전장품들로 전원을 공급한다.

구체적으로, 자동차의 전원은 자동차의 키박스에 꼽힌 자동차키의 위치에 따라 배터리의 전원을 사용하거나 발전기의 전원을 사용한다. 통상 자동차의 전원공급은 자동차의 키박스에서 자동차키의 위치에 따른 LOCK→ACC→ON→START로 이루어진다. 상기 LOCK 위치에서는 자동차키가 키박스에 단순히 삽입되는 위치로 전원이 공급되지 않는 위치이다. ACC 위치에서는 상기 LOCK 위치에서 오른쪽으로 한단계 회전시킨 위치로 일부 전장품에 배터리의 전원을 공급하는 위치이다. 자동차키가 ON 위치에 있는 경우에는 두 가지 경우로 구분된다. 첫 번째는 시동 걸기 전에 배터리의 전원을 자동차 전체의 전장품들에 제공하는 위치(이를 이하 "초기 온 위치"라 함)이고, 시동을 건 후 키가 리턴되는 위치(이하 "후기 온 위치" 또는 "ACC 온 상태"라 함) 발전기에서 생성된 전원을 전장품들로 공급하는 위치이다.

START위치는 자동차의 시동을 거는 위치로 배터리의 전원을 인가받아 자동차의 점화플러그를 동작시켜 시동을 건다. 그러나 상기 자동차키는 상기 START 위치에 지속적으로 위치하지 않고 상기 후기 온 위치로 자동으로 리턴한다. 상기 후기 ON 위치에서는 발전기에 의해 생성되는 전원이 자동차의 전장품들로 공급된다.

이하 하기의 설명에서는 설명을 용이하게 하기 위해 자동차키가 ACC와 초기 ON 위치에 놓여 있을 경우를 ACC 오프(Off) 상태라 한다.

상술한 바와 같이 ACC 오프 상태에서는 자동차의 전장품들의 전원으로 배터리를 사용한다. 그러나 배터리의 경우 자동차의 시동 시 발전기에 의해 생성되는 전원에 의해 충전하고 용량이 제한되어 있으므로, ACC 오프상태에서 전장품을 오래 사용하여 배터리의 충전전원이 완전 소모되는 경우, 즉 배터리가 완전 방전되는 경우 시동을 걸지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 배터리가 완전 방전되는 경우 운전자는 주변의 다른 자동차 운전자에게 도움을 요청하거나 자동차 서비스 센터에 전화를 걸어 배터리를 쇼트시키거나 배터리를 교체해야 하므로 운전자는 아까운 시간을 소비하고 수리·교체비용을 소비할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 에·씨·씨(Accessories: 이하 "ACC"라 함) 오프 상태에서 차량의 전장품 사용 시 배터리의 완전 방전을 방지하기 위한 자동차 배터리의 완전방전 방지 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; ACC 오프 상태에서 다수의 전장품들로 전원을 공급하는 배터리와 ACC 온 상태에서 상기 전장품들로 전원을 공급하는 발전기를 구비하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치에 있어서, 상기 배터리로부터 제공되는 전류에 의해 배터리량을 측정하고, ACC 오프 상태에서 측정된 배터리량이 미리 저장되어 있는 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하는 배터리량 측정부와, 상기 ACC 오프 상태에서 배터리의 전 원을 입력받고 소정의 제어를 받아 상기 전원을 선택적으로 출력하는 제2스위칭부와, 상기 배터리량 측정부로부터 상기 배터리 방전 예측 신호가 입력하면 상기 제2스위칭부를 제어하여 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 마이컴으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 배터리와, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 선택적으로 다수의 전장품들로 출력하는 제2스위칭부와, 계산된 배터리량과 상기 제1기준 배터리량과 제2기준 배터리량을 저장하는 저장부와 배터리량 측정부와 마이컴을 구비하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 방법에 있어서, ACC 오프 상태에서 배터리량 측정부가 상기 배터리의 배터리량을 계산하고, 상기 계산된 배터리량이 상기 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하는 과정과, 상기 마이컴이 상기 배터리 방전 예측 신호를 입력받고 상기 제2스위칭부를 제어하여 다수의 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 자동차의 배터리량을 측정하고, 상기 측정된 배터리량이 배터리 전원 차단 조건, 즉 상기 배터리량이 미리 설정된 제1기준 배터리량 이하인 조건을 만족하면 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 것이다.

또한, 본 발명은 배터리 전원 차단 후 시동이 걸려 발진기로부터 전원이 공급되고, 배터리의 전원이 제2기준 배터리량을 초과하면 상기 배터리 전원 차단을 해제하는 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전방전 방지 장치의 구성 및 동작을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전방전 방지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치는 마이컴(10)과 배터리(20)와 발전기(30)와 시동부(40)와 스위치(50)와 제1스위칭부(60)와 제2스위칭부(80)와 다수의 전장품(90)들로 구성된다.

상기 마이컴(10)은 본 바명에 따른 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치의 전반적인 동작을 제어한다.

배터리(20)는 자동차의 충전 배터리로서 ACC 오프 상태에서 전장품들(90)로 전원을 공급한다. 자동차 배터리는 소형차의 경우 12V 35A의 용량을 사용하고, 중형차 및 디젤 자동차의 경우 12V 50A의 용량을 사용한다.

발전기(30)는 자동차가 시동이 걸렸을 때, 즉 ACC 온 상태에서 동작하여 자동차의 전장품들에 전원을 공급한다.

시동부(40)는 ACC 오프 상태에서 상기 배터리(20)로부터 전원을 인가받아 점 화플러그(도시하지 않음)를 동작시켜 시동을 건다.

제1스위칭부(60)는 상기 배터리(20), 발전기(30), 시동부(40) 및 제2스위칭부(80)와 연결되고, 상기 마이컴(10)의 제어를 받아 배터리(20) 또는 발전기(30)로부터 제공되는 전원을 시동부(40) 및 제2스위칭부(80)로 공급한다.

스위치(50)는 상기 제1스위칭부(60)와 시동부(40) 사이에 연결되고 상기 마이컴(10)의 제어를 받아 상기 제1스위칭부(60)와 시동부(40)의 연결을 스위칭한다.

배터리량 측정부(70)는 상기 배터리(20)로부터 전원을 인가받고 상기 배터리(20)의 잔량, 즉 배터리량을 계산하고, ACC 오프 상태에서 계산된 배터리량이 미리 설정되어 있는 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 상기 마이컴(10)으로 출력한다. 또한, 배터리량 측정부(70)는 ACC 온 상태에서 상기 배터리(20)로부터 전원을 인가받고 계산된 배터리량이 미리 설정되어 있는 제2기준 배터리량보다 크면 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 상기 마이컴(10)으로 출력한다.

도 2는 도 1의 배터리량 측정부(70)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차 배터리의 완전 방전을 방지하기 위한 배터리 방전 예측 신호를 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 배터리 측정부(60)의 동작을 설명한다.

배터리량 측정부(70)는 배터리(20)의 전원을 인가받고 아날로그/디지털 변환을 수행하여 배터리의 전원을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(75)와, 상기 변환된 디지털값과 상기 제1기준 배터리량 및 제2기준 배터리 량을 저장하는 저장부(73)와 상기 변환된 디지털값으로부터 배터리량을 계산하고, ACC 오프 상태에서 계산된 배터리량과 상기 제1기준 배터리량을 비교하여 계산된 배터리량이 상기 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하고, ACC 온 상태에서 계산된 배터리량과 상기 제2기준 배터리량을 비교하여 계산된 배터리량이 상기 제2기준 배터리량보다 크면 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 출력하는 제어부(71)와, 상기 배터리 방전 예측 신호와 배터리 충전 완료 신호를 입력받고 상기 마이컴(10)으로 출력하는 인터페이스부(77)로 구성된다.

제어부(71)는 도 3의 301단계에서 ADC(75)로부터 입력하는 디지털값에 의해 배터리(20)의 배터리량을 계산한다. 상기 배터리량이 계산되면 제어부(71)는 303단계로 진행하여 계산된 배터리량과 상기 제1기준 배터리량보다 작은지를 판단하다. 판단 결과, 계산된 배터리량이 상기 제1기준 배터리량 보다 작으면 제어부(71)는 305단계로 진행하여 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력한다. ACC 온 상태에서는 발전기(30)에서 출력되는 전원을 사용하므로 상기 303단계의 조건은 ACC 오프상태에서만 조건을 만족할 것이다.

반면, 상기 계산된 배터리량이 미리 설정된 제1기준 배터리량보다 크면 제어부(10)는 307단계로 진행하여 계산된 배터리량이 제2기준 배터리량보다 큰지를 판단한다. 판단 결과, 계산된 배터리량이 제2기준 배터리량보다 크다면 제어부(71)는 309단계로 진행하여 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 출력한다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차 배터리 완전방전 방지 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 도 1 및 도 4를 참조하여 설명한다.

마이컴(10)은 411단계와 419단계에서 현재의 전원 공급 상태가 ACC 온 상태인지, 즉 시동이 걸려 발전기(30)로부터 전원을 인가받고 있는지 아니면 ACC 오프 상태, 즉 배터리(20)의 전원을 인가받고 있는지, 아니면 차량 전원 오프되는지를 판단한다. 판단 결과 ACC 온 오프 상태이면 마이컴(10)은 421단계로 진행하여 배터리량 측정부(70)로부터 배터리 방전 예측 신호가 입력하는지를 검사한다. 상기 검사중에 배터리 방전 예측 신호가 입력하면 마이컴(10)은 423단계로 진행하여 전류 소모 기기, 예로, 차량등(91), 전동장치(93), 혼장치(95), 시거잭(97) 및 카오디오(99)로 제공되는 전원을 차단한다.

반면, 상기 411, 419 및 425단계의 판단에서 ACC 온 상태인 것으로 판단되면 마이컴(10)은 413단계로 진행하여 발전기(30)를 구동하고, 제1스위칭부(60)를 제어하여 상기 발전기(30)에서 생성되는 전원을 배터리(20) 및 제2스위칭부(80)로 제공한다. 상기 배터리(20)는 상기 발전기(30) 구동 시 상기 발전기(30)로부터 제공되는 전원을 인가받아 충전한다.

상기 발전기(30)로부터 전원이 공급되어 배터리(20)가 충전되기 시작하면 마이컴(10)은 415단계로 진행하여 배터리 충전 완료 신호가 배터리량 측정부(70)로부터 입력하는지를 검사한다.

상기 검사중에 배터리 충전 완료 신호가 입력하면 마이컴(10)은 417단계로 진행하여 이전에 전장품들로의 전원 공급이 차단되었는지의 여부를 판단하여 차단된 경우 제2스위칭부(80)를 제어하여 전장품들로 전원을 공급한다. 상기 전장품들로의 전원 공급 차단 여부 판단은 마이컴(10)이 전장품들로의 전원 차단 여부를 나 타내는 플래그를 가지고 있고, 상기 423단계에서 차단되는 경우 상기 플래그를 셋(또는 리셋)하여 하고, 상기 417단계에서 상기 플래그를 검사하여 차단 여부를 확인한할 수 있다. 마이컴(10)은 417단계에서 상기 플래그를 검사하여 차단 설정, 즉 플래그가 셋(또는 리셋)된 것으로 판단하고 제2스위칭부(60)를 제어하여 차단 해제를 수행하여 전원을 전장품들로 다시 공급한다. 또한 상기 마이컴(10)은 상기 차단 해제 시 상기 플래그를 리셋(또는 셋)하여야 한다.

또한, 상기 플래그를 구비하지 않고 421단계의 조건을 만족하는 경우 무조건 차단하고, 417단계의 조건을 만족하는 경우 차단해제를 수행하도록 할 수도 있을 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 배터리량을 주기적으로 측정하여 시동을 걸 수 있는 최소한의 배터리량을 유지할 수 있으므로 배터리가 방전되는 것을 사전에 방지할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 배터리량을 체크하고 배터리가 완전 방전되는 것을 사전에 방지할 수 있으므로 시동불능 및 동작불능 등의 문제점을 개선할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (5)

1. ACC 오프 상태에서 다수의 전장품들로 전원을 공급하는 배터리와 ACC 온 상태에서 상기 전장품들로 전원을 공급하는 발전기를 구비하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치에 있어서,

   상기 배터리로부터 제공되는 전원에 의해 배터리량을 계산하고, ACC 오프 상태에서 계산된 배터리량이 미리 저장되어 있는 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하는 배터리량 측정부와,

   상기 ACC 오프 상태에서 배터리의 전원을 입력받고 소정의 제어를 받아 상기 전원을 선택적으로 출력하는 제2스위칭부와,

   상기 배터리량 측정부로부터 상기 배터리 방전 예측 신호가 입력하면 상기 제2스위칭부를 제어하여 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 마이컴으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전장품들로의 전원 차단 상태에서 상기 배터리량 측정부가 상기 ACC 온 상태에서 측정된 배터리량이 제2기준 배터리량보다 크면 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 출력하고, 상기 제어부가 상기 충전 완료 신호를 입력받아 상기 전장품들로 전원 차단을 해제하여 전원을 공급함을 특징으로 하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 배터리량 측정부가,

   배터리로부터 입력되는 전원을 디지털값으로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 컨버터와,

   배터리량과 상기 제1기준 배터리량과 제2기준 배터리량을 저장하는 저장부와,

   상기 디지털값을 입력받고 배터리량을 계산하여 상기 저장부에 저장하고, 상기 계산된 배터리량과 상기 제1기준 배터리량을 비교하여 상기 계산된 배터리량이 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하고, 상기 계산된 배터리량과 상기 제2기준 배터리량을 비교하여 크면 상기 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 출력하는 제어부와,

   상기 배터리 방전 예측 신호 및 배터리 충전 완료 신호를 상기 마이컴으로 전송하는 인터페이스부로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 장치.
4. 배터리와, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 선택적으로 다수의 전장품들 로 출력하는 제2스위칭부와, 계산된 배터리량과 상기 제1기준 배터리량과 제2기준 배터리량을 저장하는 저장부와 배터리량 측정부와 마이컴을 구비하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 방법에 있어서,

   ACC 오프 상태에서 배터리량 측정부가 상기 배터리의 배터리량을 계산하고, 상기 계산된 배터리량이 상기 제1기준 배터리량보다 작으면 배터리 방전 예측 신호를 생성하여 출력하는 과정과,

   상기 마이컴이 상기 배터리 방전 예측 신호를 입력받고 상기 제2스위칭부를 제어하여 다수의 전장품들로 제공되는 전원을 차단하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 배터리량 측정부가, 상기 전원 차단 후, ACC 온 상태에서 상기 계산된 배터리량이 상기 제2기준 배터리량보다 크면 배터리 충전 완료 신호를 생성하여 출력하는 과정과,

   상기 마이컴이 상기 배터리 충전 완료 신호를 입력받고 상기 제2스위칭부를 제어하여 상기 전장품들로 전원을 공급하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 자동차 배터리 완전 방전 방지 방법.

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