KR100846103B1 - System and method for a fire diagnosis and automatic fire fighting of a hybrid automobile - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 하이브리드 자동차 시스템의 개략 구조도.1 is a schematic structural diagram of a typical hybrid vehicle system.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템의 연기센서 설치 위치를 보인 개략 구조도.Figure 2 is a schematic structural diagram showing a smoke sensor installation position of the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템의 구성을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 방법을 보인 흐름도.Figure 4 is a flow chart showing a fire diagnosis and automatic fire extinguishing method of a hybrid vehicle according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110 : 에너지 저장장치(배터리) 120 : 연기센서110: energy storage device (battery) 120: smoke sensor
130 : 자동 소화기 140 : 온도 센서130: automatic fire extinguisher 140: temperature sensor
150 : 배터리 제어기150: battery controller
본 발명은 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연기센서를 사용하여 에너지 저장장치의 초기 화재를 진단하고, 그 진단 결과를 이용하여 자동으로 소화시스템을 동작시킴으로써, 초기 화재 진압으로 차량 및 인명을 보호하기 위한 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fire diagnosis and automatic fire extinguishing of a hybrid vehicle, and more particularly, to diagnose an initial fire of an energy storage device using a smoke sensor, and to automatically operate a fire extinguishing system using the diagnosis result, thereby providing an initial fire. The present invention relates to a fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle and a method thereof for protecting a vehicle and human life by suppression.
일반적으로 하이브리드 자동차는 하이브리드 효과를 통하여 에너지 사용 측면에서 그 효율을 극대화한 차량이다. 하이브리드 기술은 기존의 내연기관과 전기모터의 동력을 이용하여 엔진의 효율이 낮은 영역에서는 전기모터가 동력을 보조해 주고, 제동시나 잉여동력이 발생하면 이를 전기모터를 이용하여 전기에너지로 변환시키고 그 에너지를 배터리와 같은 에너지 저장장치에 저장하여 사용함으로써 연료소비량을 줄이게 된다. 또한, 차량이 정지한 상태에서는 정지하고 차량이 출발할 때 다시 전기모터에 의해 엔진을 기동하는 기능을 사용함으로써 연료소비를 줄인다.In general, a hybrid vehicle is a vehicle that maximizes its efficiency in terms of energy use through a hybrid effect. Hybrid technology utilizes the power of the existing internal combustion engine and electric motor to assist the electric motor in areas with low engine efficiency, and converts it into electric energy using the electric motor when braking or surplus power occurs. Energy is stored and used in energy storage devices such as batteries to reduce fuel consumption. In addition, fuel consumption is reduced by using the function of stopping the engine in the stopped state and starting the engine by the electric motor again when the vehicle starts.
도 1에 일반적인 하이브리드 자동차 시스템의 구조가 개시된다.The structure of a general hybrid vehicle system is disclosed in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 하이브리드 차량은 내연기관(1)과 전기모터(2)에 의해 구동된다. 내연기관(1)은 화석연료를 사용하여 구동하고, 전기모터(2)는 고압 축전지(3)의 전원을 사용하여 구동되며, 차량이 정지한 상태에서는 엔진이 정지하고, 차량의 출발시에 축전지(3)의 전기를 사용하여 전기모터(2)를 구동함으로써 시동을 걸어 출발하게 된다.As shown, the hybrid vehicle is driven by the internal combustion engine 1 and the
하이브리드 기술에서 연비를 향상시키기 위해서는 무엇보다 재생된 에너지를 저장하고 필요할 경우 다시 사용하기 위한 배터리와 같은 에너지 저장장치가 필수적이다. 이러한 에너지 저장장치는 수백 볼트의 전압과 높은 전류가 있어 상당히 위험하며, 무엇보다 화재에 취약하다.In order to improve fuel economy in hybrid technology, energy storage such as batteries for storing renewable energy and reusing it if necessary is essential. These energy storage devices are quite dangerous, with voltages and high currents of hundreds of volts, and above all, are vulnerable to fire.
주지한 바와 같이, 하이브리드 기술의 목적은 연비 및 배출가스 저감이며, 이런 목표를 이루기 위한 핵심 요소이며 기술이 에너지 저장장치이다. 이런 에너지 저장장치는 그 효율을 향상시키고 시스템에서 필요한 충분한 에너지를 공급하기 위하여 고전압, 고전류의 특성이 있다.As is well known, the purpose of hybrid technology is to reduce fuel consumption and emissions, a key element in achieving this goal and the technology is an energy storage device. These energy storage devices are characterized by high voltage and high current to improve their efficiency and to supply sufficient energy for the system.
이와 같이 고전압, 고전류를 사용하므로 안전이 그 무엇보다 중요하다. 특히 고용량 배터리의 경우 과충전 및 과전류에 의한 화재 및 폭발의 위험성이 있고, 에너지 저장장치를 제어하는 제어기의 고장 및 이상 작동에 의한 화재시 차량 및 시스템 안전에 상당한 위험이 존재한다.As it uses high voltage and high current, safety is most important. Particularly in the case of a high capacity battery, there is a risk of fire and explosion due to overcharge and overcurrent, and there is a significant risk to vehicle and system safety in the event of a fire due to a malfunction and abnormal operation of a controller that controls the energy storage device.
이러한 위험을 제거하기 위하여 종래에는 에너지 저장장치에 설치되어 있는 온도 센서 및 전류, 전압 센서를 이용하여 화재를 감지하고, 화재로 감지되면 소화기를 작동하였다.In order to eliminate this risk, conventionally, a fire is detected using a temperature sensor, a current, and a voltage sensor installed in an energy storage device, and when a fire is detected, a fire extinguisher is operated.
그러나 이러한 종래의 화재감지 및 소화 방법은, 온도 센서 및 전류/전압 센서로 화재를 초기에 진단하기에는 정확성이 결여되어 차량 및 인명을 보호하지 못하는 경우가 많았으며, 특히 자기 반응이 되는 영역에서는 제어기의 역할이 무의미하여 차량 및 인명 피해가 자주 발생하였다.However, such a conventional fire detection and extinguishing method is often unable to protect the vehicle and the human life due to lack of accuracy in initial diagnosis of the fire by the temperature sensor and the current / voltage sensor. The role was insignificant, resulting in frequent vehicle and human injury.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 하이브리드 차량에 적용된 화재감지 및 소화 방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Therefore, the present invention has been proposed to solve various problems arising in the fire detection and extinguishing method applied to the conventional hybrid vehicle as described above,
본 발명의 목적은 에너지 저장장치의 이상 작동이나 외부 요인으로 인하여 화재가 발생할 경우 이를 정확하게 진단하고, 그 진단 결과에 따라 자동으로 화재를 진압하여 운전자 및 차량을 보호하기 위한 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to accurately diagnose fires due to abnormal operation of energy storage devices or external factors, and to automatically diagnose fires and to automatically extinguish fires according to the diagnosis results to protect drivers and vehicles. A digestive system and method thereof are provided.
본 발명의 다른 목적은 연기센서를 사용하여 에너지 저장장치의 초기 화재를 진단하고, 그 진단 결과를 이용하여 자동으로 소화시스템을 동작시킴으로써, 초기 화재 진압으로 차량 및 인명을 보호하기 위한 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to diagnose the initial fire of the energy storage device using the smoke sensor, and to automatically operate the fire extinguishing system using the diagnosis result, the fire of the hybrid vehicle to protect the vehicle and life by the initial fire suppression To provide a diagnostic and automatic fire extinguishing system and method thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템"은,Fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of the hybrid vehicle according to the present invention for achieving the above object is,
연비를 향상시키기 위해서 재생된 에너지를 저장하고 필요할 경우 다시 사용하기 위한 배터리와 같은 에너지 저장장치와 상기 에너지 저장장치의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비한 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템에 있어서,In the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle having an energy storage device such as a battery for storing the recycled energy to improve fuel efficiency and reuse it if necessary and a temperature sensor detecting the temperature of the energy storage device,
상기 에너지 저장장치의 임의 위치에 설치되어, 연기 발생을 검출하는 연기 센서와;A smoke sensor installed at an arbitrary position of the energy storage device and detecting smoke generation;
상기 연기센서와 온도 센서에서 각각 검출되는 연기 검출 정보와 온도 정보를 조합하여 화재 발생 여부를 판단하고, 그 판단 결과 화재로 진단되면 자동으로 자동 소화기를 동작시키는 배터리 제어기를 포함한다.And a combination of smoke detection information and temperature information detected by the smoke sensor and the temperature sensor, respectively, to determine whether a fire has occurred, and as a result of the determination, a battery controller for automatically operating an automatic fire extinguisher.
여기서 연기센서는 상기 에너지 저장장치의 배터리 냉각을 위한 입구 덕트와 출구 덕트 및 상기 에너지 저장장치의 중앙부에 설치되며, 빛 중의 연기 미립자에 의한 산란 광을 검출하거나 연기가 통과하는 것에 의해 변환하는 수광 량을 검출하여 연기의 발생 유무 판단을 위한 정보로 출력한다.Wherein the smoke sensor is installed in the inlet and outlet ducts for cooling the battery of the energy storage device and the central portion of the energy storage device, the amount of light received by the detection of scattered light by the smoke particles in the light or by passing the smoke passes Is detected and output as information for judging whether smoke has occurred.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 방법"은,Fire diagnosis and automatic fire extinguishing method of the hybrid vehicle according to the present invention for achieving the above object,
연비를 향상시키기 위해서 재생된 에너지를 저장하고 필요할 경우 다시 사용하기 위한 배터리와 같은 에너지 저장장치와 상기 에너지 저장장치의 온도를 검출하는 온도 센서와 상기 에너지 저장장치의 임의 위치에 장착되어 연기를 검출하는 연기센서를 구비한 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 방법에 있어서,In order to improve fuel economy, an energy storage device such as a battery for storing and reused energy if necessary and a temperature sensor for detecting the temperature of the energy storage device and a smoke sensor mounted at an arbitrary position of the energy storage device for detecting smoke In the fire diagnosis and automatic fire extinguishing method of a hybrid vehicle having a smoke sensor,
상기 에너지 저장장치 제어기를 구동시키고, 상기 에너지 저장장치의 온도와 연기를 검출하는 단계와;Driving the energy storage controller and detecting temperature and smoke of the energy storage device;
상기 검출한 온도와 연기 정보를 분석하여 어느 하나만 비정상적일 경우 에러로 판단을 하여 화재진단 및 자동소화 시스템을 정지시키는 단계와;Analyzing the detected temperature and smoke information to determine if any one is abnormal and stopping the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system;
상기 검출한 온도가 비정상적이고 연기가 검출될 경우, 화재 발생으로 판단하고 자동으로 소화기를 구동시켜 화재를 진압하는 단계를 포함한다.If the detected temperature is abnormal and smoke is detected, it is determined that a fire occurs and automatically extinguish the fire by driving a fire extinguisher.
이러한 본 발명에 따르면, 에너지 저장장치의 이상 작동이나 외부 요인으로 인하여 화재가 발생할 경우 이를 정확하게 진단하고, 그 진단 결과에 따라 자동으로 화재를 진압하여 운전자 및 차량을 보호할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when a fire occurs due to abnormal operation or external factors of the energy storage device, it is accurately diagnosed, and according to the diagnosis result, there is an advantage that can automatically suppress the fire to protect the driver and the vehicle.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. If it is determined that the detailed description of the known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템의 연기센서 설치 위치를 보인 개략 구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템의 구성을 보인 블록도로서, 에너지 저장장치(110), 연기센서(120), 자동 소화기(130), 온도 센서(140), 배터리 제어기(150)로 구성된다.2 is a schematic structural diagram showing a smoke sensor installation position of a fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of a hybrid vehicle according to the present invention. , The
에너지 저장장치(110)는 연비를 향상시키기 위해서 재생된 에너지를 저장하고 필요할 경우 다시 사용하기 위한 것으로서, 배터리를 의미한다.The
연기센서(120)는 상기 에너지 저장장치(110)의 임의 위치에 설치되어, 연기 발생을 검출하게 된다. 여기서 연기센서(120)는 상기 에너지 저장장치(110)의 배터리 냉각을 위한 입구 덕트와 출구 덕트 및 상기 에너지 저장장치의 중앙부에 설치되며, 빛 중의 연기 미립자에 의한 산란 광을 검출하거나 연기가 통과하는 것에 의해 변환하는 수광 량을 검출하여 연기의 발생 유무 판단을 위한 정보로 출력하게 된다.The
온도센서(140)는 상기 에너지 저장장치(110)의 온도를 검출하게 된다.The
배터리 제어기(150)는 상기 연기센서(120)와 온도 센서(140)에서 각각 검출되는 연기 검출 정보와 온도 정보를 조합하여 화재 발생 여부를 판단하고, 그 판단 결과 화재로 진단되면 자동으로 자동 소화기(130)를 동작시키게 된다.
자동 소화기(130)는 사람이 직접 동작하지 않고도 안전핀이 꽂혀 있는 상태에서 자동으로 약제를 방출하는 기기로서, 일반 스프링클러나 자동확산 소화기처럼 약제가 자동으로 방출되어 화재를 끄거나 화재의 확산 속도를 늦추어 인명 및 재산의 피해를 현저히 감소하는 기능을 한다. 일반적으로 널리 알려진 자동차용 하론 소화기를 적용할 수도 있고, 약제 방출구인 헤드를 자동 작동 신호(배터리 제어기의 전기적인 출력 신호)에 의해 동작할 수 있는 전자 솔레노이드 헤드를 이용하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템"은, 먼저 다수의 연기센서(120)를 에너지 저장장치(110)의 입구 덕트, 출구 덕트 그리고 중앙부에 각각 장착한다.The
In the "fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of the hybrid vehicle" according to the present invention configured as described above, first, a plurality of
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일반적으로 배터리 냉각(cooling)을 위한 공기가 입구 덕트로부터 출구 덕트로 흐르므로, 화재가 발생하면 주로 출구 쪽 및 중앙부에 장착된 연기센서에 의해 연기가 검출된다. 입구 덕트에 설치된 연기 센서일 경우 외부의 환경으로 연기가 유입되었을 경우 이를 감지하여 에너지 저장장치에서 화재가 발생하지 않았다는 것을 검증하기 위한 용도로 사용된다.In general, since air for battery cooling flows from the inlet duct to the outlet duct, when a fire occurs, smoke is mainly detected by smoke sensors mounted at the outlet side and the center portion. In case of smoke sensor installed in the inlet duct, it is used to verify that there is no fire in the energy storage device by detecting smoke when it enters the outside environment.
연기센서(120)는 빛 중의 연기 미립자에 의한 산란 광을 검출하거나 연기가 통과하는 것에 의해 변환하는 수광 량을 검출하여 연기의 발생 유무 판단을 위한 정보로 출력하는 것으로서, 공지의 연기센서를 사용한다.The
배터리 제어기(150)는 상기 연기센서(120)의 연기 검출 정보와 상기 온도센서(140)의 검출 온도를 분석하여, 온도가 설정 온도 이상이고 연기가 검출되는 경우에 한하여 화재로 판단을 하고, 자동 소화기(130)를 동작시켜 소화가 이루어지도록 제어를 한다.The
도 4는 본 발명에 따른 "하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 방법"을 보인 흐름도로서, S는 단계(Step)를 나타낸다.4 is a flowchart showing a "fire diagnosis and automatic fire extinguishing method for a hybrid vehicle" according to the present invention, where S represents a step.
이에 도시된 바와 같이, 에너지 저장장치 제어기(150)를 구동시키고, 상기 에너지 저장장치(110)의 온도와 연기를 검출하는 단계(S101 ~ S105)와; 상기 검출한 온도와 연기 정보를 분석하여 어느 하나만 비정상적일 경우 에러로 판단을 하여 화재진단 및 자동소화 시스템을 정지시키는 단계(S107 ~ S113)와; 상기 검출한 온도가 비정상적이고 연기가 검출될 경우, 화재 발생으로 판단하고 자동으로 자동 소화기(130)를 구동시켜 화재를 진압하는 단계(S117 ~ S121)로 이루어진다.As shown therein, driving the energy
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 "하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 방법"은, 먼저 단계 S101에서 에너지 저장장치 제어기(150)를 구동시키고, 단계 S103 및 단계 S105에서 온도센서(140)와 연기센서(120)를 구동시켜 상기 에너지 저장장치(110)의 온도와 연기를 각각 검출하게 된다.In this way, the "fire diagnosis and automatic fire extinguishing method for a hybrid vehicle" according to the present invention first drives the
이후 단계 S107에서 검출한 온도가 정상적인지 확인하여 정상적인 경우, 즉, 일정 온도 이하일 경우 단계 S109로 이동하여 연기가 발생했는지를 판단하게 된다.Subsequently, it is checked whether the temperature detected in step S107 is normal, and if it is normal, that is, if the temperature is lower than a predetermined temperature, the process moves to step S109 to determine whether smoke has occurred.
이 판단 결과 연기가 발생하지 않았을 경우에는 전술한 단계 S103으로 이동하고, 이와는 달리 연기가 검출될 경우에는 단계 S111에서 하이브리드 자동차의 화재진단 및 자동소화 시스템의 에러로 판단을 하고, 단계 S113에서 상기 시스템의 구동을 정지하게 된다. 즉, 검출한 온도와 연기 정보를 분석하여 어느 하나만 비정상적일 경우에는 시스템의 에러로 판단을 하여 화재진단 및 자동소화 시스템을 정지시키게 된다.If no smoke has occurred as a result of this determination, the process moves to the above-described step S103. Otherwise, if smoke is detected, it is determined as an error of the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system of the hybrid vehicle in step S111, and the system in step S113. Stops driving. That is, if only one abnormality is analyzed by analyzing the detected temperature and smoke information, it is judged as an error of the system and stops the fire diagnosis and automatic fire extinguishing system.
한편, 검출한 배터리 온도가 정상적이지 않을 경우, 즉, 설정 온도 이상일 경우 단계 S115에서 연기가 발생했는지를 확인하여 연기가 검출되지 않을 경우에는 전술한 단계 S111로 이동하여 시스템 에러로 판단을 하고, 시스템을 정지시키게 된다(113).On the other hand, if the detected battery temperature is not normal, i.e., if the temperature is above the set temperature, check whether the smoke has occurred in step S115, and if the smoke is not detected, go to step S111 described above to determine a system error, It will be stopped (113).
이와는 달리 상기 검출한 온도가 비정상적이고, 즉, 설정 온도 이상이고 연기가 검출될 경우에는 단계 S117로 이동하여 화재 발생으로 판단하고, 단계 S119로 이동하여 자동으로 자동 소화기(130)를 구동시켜 화재를 진압하게 된다. 이후 단계 S121로 이동하여 화재진단 및 자동소화 시스템의 구동을 정지하게 된다.On the contrary, if the detected temperature is abnormal, that is, the temperature is higher than the set temperature and smoke is detected, it is determined that a fire has occurred by moving to step S117, and the
다시 말해, 연기가 검출되고 배터리의 온도가 설정 온도 이상으로 올라가게 되면 화재로 판단을 하고, 자동 소화기를 동작시켜 초기에 화재를 진압하게 되는 것이다.In other words, when smoke is detected and the temperature of the battery rises above the set temperature, it is determined as a fire, and an automatic fire extinguisher is operated to extinguish the fire initially.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
이러한 본 발명에 따르면, 에너지 저장장치의 이상 작동이나 외부 요인으로 인하여 화재가 발생할 경우 이를 정확하게 진단하고, 그 진단 결과에 따라 자동으로 화재를 진압할 수 있어, 운전자 및 차량을 보호할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when a fire occurs due to abnormal operation or external factors of the energy storage device, it is possible to accurately diagnose the fire and automatically extinguish the fire according to the diagnosis result, thereby protecting the driver and the vehicle. have.
또한, 연기센서와 온도센서를 이용하여 에너지 저장장치의 화재 여부를 진단 함으로써, 화재 진단에 정확성을 도모하는 장점도 있다.In addition, by using a smoke sensor and a temperature sensor to diagnose the fire of the energy storage device, there is an advantage to improve the accuracy of the fire diagnosis.
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