KR101018263B1

KR101018263B1 - 차량 배터리의 자동 충전 장치

Info

Publication number: KR101018263B1
Application number: KR20040061599A
Authority: KR
Inventors: 이성구
Original assignee: 주식회사 대우아이에스
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2011-03-04
Also published as: KR20060012889A

Abstract

본 발명은 차량 배터리의 자동 충전 장치에 관한 것으로서, 차량의 엔진을 제어하는 MCU와, 상기 MCU로부터 차량 시동 상태 정보를 취득하여 엔진 정지 기간을 카운트하며 엔진 정지 기간이 배터리 충전 주기에 도달하면 상기 MCU에 차량 시동 명령을 인가하는 제어 수단을 포함한다. 이 때, 상기 MCU는 상기 제어 장치로부터 제공되는 차량 시동 명령에 따라 엔진을 일정 시간 동안 시동시켜서 차량 배터리를 충전한다. 본 발명에 따르면, 차량 배터리의 과방전을 방지할 수 있으며, 특히 배터리의 자연 방전에 따른 시동 불능을 방지할 수 있는 장점이 있다.

배터리, Battery, 충전, 방전, 카 오디오, MCU, 시동 모터

Description

차량 배터리의 자동 충전 장치{DEVICE FOR AUTOMATICALLY CHARGING BATTERIES IN A VEHICLE}

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 방전 방지장치의 예시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 차량 배터리의 자동 충전 장치의 구성도.

도 3은 도 2의 배터리 자동 충전 장치의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도.

본 발명은 차량 배터리의 과방전을 방지하기 위한 자동 충전 장치에 관한 것으로서, 특히 카 오디오를 이용하여 차량 배터리의 자동 충전 기능을 구현하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 배터리는 차량 내외부의 각종 등화 장치(예컨대 차폭등, 실내등, 미등) 및 카 오디오 등의 전장 부품의 전원으로 사용될 뿐만 아니라, 차량 시동시에 엔진 시동을 위한 시동 모터의 전원으로 사용된다. 따라서, 차량 시동을 위해서는 배터리의 과방전을 방지하고, 잔존 용량을 일정 수준 이상으로 유지하는 것이 매우 중요하다.

그런데, 전술한 차량의 등화 장치의 경우에는 시동을 오프한 경우에도 그 점등 상태가 유지되므로, 결국 장시간 주차 상태에서는 배터리의 방전이 촉진되며, 차량의 전장 부품의 경우에도 엔진의 시동이 정지(OFF)되어 있더라도 백업 전류로 인하여 배터리가 방전될 수 있다. 특히, 차량을 장기간 운행하지 않는 경우에는 배터리 자체의 자연 방전에 의하여 차량의 시동이 불가능한 상태로 될 수 있다.

이를 해결하기 위한 종래의 기술로서, 엔진 정지시에 소정 시간의 경과하면 배터리의 전원 경로를 차단하여 배터리의 과방전을 방지하는 구성이 제안되어 있으며, 이를 통해 시동 정지시에 차량 등화 장치의 점등에 의한 배터리의 방전을 방지할 수 있었다.

도 1은 종래 기술의 일례로서 한국 공개실용신안공보 제2000-4938호에 개시된 배터리 방전 방지장치의 구성을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 키스위치(22)는 접점(25p)을 통과하기 전의 전원선(P′)과 추가로 연결되고, 키스위치의 회전시 연동되어 별도의 작동선(ACC′)에 통전한다. 액츄에어터(25)에 정역 구동의 전원을 인가하는 릴레이(24)는 작동선(ACC′)에 연결되고, 액츄에어터(25)에 소정의 시간 이상 전원이 인가되는 것을 방지하는 타이머(27)가 설치되어 있다. 액츄에어터(25)는 자동차의 파워 윈도우 구동회로에서 구동모터의 정역회전 회로처럼 구성하고, 배터리(21)로부터의 전원선(N)과 연결되는 부분에서 타이머(27)와 직렬로 연결되어 있다. 타이머(27)는 통전시 소정의 시간(예컨대 3초) 이상 경과되면 회로를 개방하고 통전 차단시 복귀되어 회로를 단락하는 형식을 택하고, 릴레이(24)는 통전시 일측으로 연동되고 통전 차단시 타측으로 복귀되는 한 쌍의 접점을 지니는 형식을 택한다. 이때 액츄에어터(25)는 릴레이(24)의 온 상태에서 작동선(ACC′)의 전원에 의해 일방향으로 회전되어 접점(25p)을 단락시키고, 릴레이(24)의 오프 상태에서 상기 전원선(P)의 전원에 의해 타방향으로 복귀되어 접점(25p)을 개방시킨다. 이를 통해, 자동차의 운행을 종료하여 시동키를 OFF 위치에 두는 순간 릴레이(24)가 오프되면서 그 접점이 이동하여 액츄에어터(25)에 전원선(P)이 연결된다. 액츄에어터(25)의 작동으로 접점(25p)이 개방되는 순간 액츄에어터(25)의 통전도 차단되므로 이후 불필요한 전기소모가 없게 된다.

그러나, 전술한 종래 기술에 의하더라도, 차량을 장기간 운행하지 않을 때 배터리가 자연 방전되는 현상은 배터리 자체의 특성에 기인하는 바, 배터리의 전원 경로를 차단하더라도 이를 해결할 수는 없다. 즉, 등화 장치의 점등에 의한 배터리 방전은 부하 전류에 의하여 상대적으로 단시간에 발생함에 반하여, 배터리의 자연 방전은 부하 전류와 무관하게 발생하므로, 차량을 오랜 시간 미운전 상태로 방치할 경우에는 배터리의 과방전을 피할 수 없었다.

한편, 배터리의 과방전을 방지하기 위해서는 배터리의 충전 시기를 판정하는 것이 중요하며, 종래에는 배터리의 단자 전압, 내부 저항값, 전해액의 비중 등으로부터 배터리 잔존 용량을 추정하여 배터리 충전 시기를 판정하였다. 그러나, 배터리의 내부 저항 및 전해액 비중을 이용한 방법은 경시 변화를 수반하므로 측정 편차가 상당하며, 배터리 단자 전압을 측정하는 방법은 부하 전류의 존부 및 전해액의 안정 유무에 따라 측정값의 오차가 발생하는 단점을 피할 수 없었다.

이에 본 발명은 배터리의 과방전을 방지하고, 특히 배터리의 자연 방전에 따른 시동 불능을 방지하기 위해 배터리 자동 충전 기능을 구비한 카 오디오 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 종래의 배터리의 잔존 용량을 판정하는 방법을 대체하여 보다 간편하게 배터리 충전시기를 판정하는 데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 배터리를 자동으로 충전하는 장치가 제공되며, 차량의 엔진을 제어하는 MCU와, 상기 MCU로부터 차량 시동 상태 정보를 취득하여 엔진 정지 기간을 카운트하며 엔진 정지 기간이 배터리 충전 주기에 도달하면 상기 MCU에 차량 시동 명령을 인가하는 제어 수단을 포함한다. 이 때, 상기 MCU는 상기 제어 장치로부터 제공되는 차량 시동 명령에 따라 엔진을 일정 시간 동안 시동시켜서 차량 배터리를 충전한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 차량 배터리의 자동 충전 장치의 구성을 도시한 것으로서, 카 오디오(30), 차량의 메인 컨트롤러(40)(이하, "MCU"라 함) 및 시동 모터(50)로 구성되어 있다.

먼저, 카 오디오(30)는 차량의 메인 컨트롤러(40)로부터 엔진의 시동 상태(ON/OFF)에 관한 정보와 기어 위치[예컨대, 주차(P), 중립(N), 주행(D), 후진(R) 등]에 관한 정보를 취득하고, 시동이 OFF 상태인 경우에는 타이머(도시되지 않음)를 작동시키며, 상기 타이머 값으로부터 일정 시간 이상 차량 시동이 이루어지지 않았음이 판정될 경우에는 차량 시동 명령을 MCU(40)에 인가하도록 구성될 수 있다. 전술한 카 오디오(30)의 타이머는 카 오디오 내부에 구비된 마이컴에 의하여 구현되는 것이 바람직하며, 대안으로서 별도의 타이머를 내장하여 구현될 수 있다.

한편, 카 오디오(30)와 MCU(40) 간의 접속은 통상의 와이어 하네스를 사용하거나 캔(CAN) 인터페이스를 사용할 수 있다.

MCU(40)는 차량의 엔진, 기어 등의 상태를 모니터링하고 이들을 제어하는 통상의 기능을 수행하며, 예컨대 운전자가 차량을 시동시킬 경우에는 시동 모터(50)를 작동시켜서 엔진(도시되지 않음)을 시동시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, MCU(40)는 주기적으로 또는 차량 시동 상태에 변화가 있는 경우에 차량 시동 상태에 관한 정보를 카 오디오(30)에 제공하며, 카 오디오(30)로부터 인가되는 시동 명령에 따라 시동 모터(50)를 작동시켜서 일정 시간 동안 엔진을 시동시킨다. 이 때, 엔진이 시동되면 배터리(도시되지 않음)가 자동으로 충전된다.

시동 모터(50)는 전술한 바와 같이, MCU(40)로부터의 제어 신호에 응답하여 엔진을 시동시키는 통상의 기능을 수행한다.

도 3은 도 2의 배터리 자동 충전 장치의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 카 오디오는 MCU로부터 주기적으로 또는 차량 시동 상태에 대한 변화가 발생한 경우에 MCU로부터 전달되는 차량 시동 상태에 관한 정보를 취득한다(S100). 만약 차량의 시동이 정지되면(S110), 카 오디오에 구비된 타이머가 작동된다(S120). 한편, 단계(S110)에서 차량의 시동이 ON 상태인 경우에는 타이머작동이 종료되고 리셋이 이루어지며(S130), 단계(S100)로 복귀하여 차량 시동 상태 정보의 변화를 계속하여 감시한다.

단계(S140)에서는 타이머 값으로부터 배터리 충전이 필요한 주기가 도달하였는지를 판단한다. 예컨대, 72 시간 이상 차량의 계속하여 시동이 걸리지 않은 경우에는 배터리 과방전의 우려가 있으므로 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단할 수 있으며, 전술한 배터리 충전 주기의 설정은 배터리의 자연 방전 특성, 용량 및 백업 전류의 크기 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

단계(S140)에서 차량이 충전 주기의 도달이 판정될 경우에는, 카 오디오는 MCU로부터의 기어 상태 정보에 기초하여 기어가 예컨대 중립(N) 또는 주차(P) 상태인지를 판정한다(S150).

만약, 단계(S150)에서 기어가 예컨대 중립(N) 또는 주차(P) 상태인 경우에는 엔진을 자동으로 시동시키더라도 차량이 주행할 우려가 없으므로, 단계(S160)에서 카 오디오는 MCU에 시동 명령을 인가한다. 만약 기어가 주행(D), 후진(R) 등의 상태에 있는 경우에는 엔진 시동시 차량이 전진 또는 후진할 우려가 있으므로, 엔진을 시동시키지 아니하고 단계(S100)로 복귀한다.

단계(S160)에서, MCU는 카 오디오의 시동 명령에 따라 시동 모터를 작동하여 엔진을 시동시키며, 배터리의 충전에 필요한 일정 시간 동안 엔진 시동 상태를 유지한다. 전술한 배터리의 충전에 필요한 시간의 설정도 배터리의 특성, 용량 및 엔진 정지 상태의 부하 전류(백업 전류)의 크기 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대 30 분, 1 시간 등으로 설정하는 것이 가능하다.

한편, 단계(S160)에서, 엔진이 시동된 후 일정 시간 동안 유지되면, 카 오디오가 MCU에 엔진 정지 명령을 전달하거나, 대안으로서 MCU 자체적으로 시간 도달을 판정하여 엔진을 정지시키도록 구성할 수 있다.

단계(S160)에서 엔진 시동이 이루어지는 시점에서, 단계(S100, S110)를 거쳐 단계(S130)에서 타이머가 리셋되고, 후속하여 차량 시동 상태에 대한 모니터링이 지속된다(S100, S110).

단계(S160)에서 배터리가 일정 시간 충전되고 시동이 OFF되면, 단계(S100, S110)를 거쳐 단계(S120)에서 타이머 작동이 개시되며, 이에 따라 다음 충전 주기에 도달할 때까지 단계(S100, S110)를 반복한다.

이상 첨부 도면과 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 당업자라면 다양한 변형과 변경을 용이하게 행할 수 있을 것이다. 예컨대, 도 3의 단계(S150)에서 기업의 중립 또는 주차 여부는 MCU로부터 제공되는 기어 위치 정보에 따라 카 오디오에서 판단하는 것으로 기술하였으나, 카 오디오는 충전 주기가 도달하면 기어 위치에 관계없이 엔진 시동 명령을 인가할 수 있으며, 이 때는 MCU가 기어 위치에 따라 엔진 시동 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위의 해석에 의하여 정하여져야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 차량 배터리의 과방전을 방지할 수 있으며, 특히 배터리의 자연 방전에 따른 시동 불능을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 배터리의 잔존 용량을 추정하지 아니하고, 배터리의 자연 방전 특성, 백업 전류의 크기 등으로부터 사전에 설정된 충전 주기에 따라 배터리 충전이 이루어지므로, 배터리 충전 주기의 도달을 타이머 등으로 용이하게 판정할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

Claims

차량 배터리를 자동으로 충전하는 장치로서,

차량의 엔진을 제어하는 MCU와,

상기 MCU로부터 차량 시동 상태 정보를 취득하여 엔진 정지 기간을 카운트하며, 엔진 정지 기간이 배터리 충전 주기에 도달하면 상기 MCU에 차량 시동 명령을 인가하는 제어 수단을 포함하며,

상기 MCU는 상기 제어 장치로부터 제공되는 차량 시동 명령에 따라, 엔진을 일정 시간 동안 시동시켜서 차량 배터리를 충전하는 것

인 차량 배터리 자동 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 수단은 상기 엔진 정지 기간을 카운트하는 타이머가 포함된 카 오디오

인 차량 배터리 자동 충전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제어 장치는 차량의 기어가 중립 및 주차 중 어느 하나에 위치한 경우에만 상기 차량 시동 명령을 상기 MCU에 인가하는 것인 차량 배터리 자동 충전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 MCU는 차량의 기어가 중립 및 주차 중 어느 하나에 위치한 경우에만 상기 차량 시동 명령에 따라 엔진을 시동시키는 것인 차량 배터리 자동 충전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 배터리 충전 주기는 상기 배터리의 자연 방전 특성에 기초하여 사전에 설정되는 것인 차량 배터리 자동 충전 장치.