KR101133999B1 - 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리의 충전상태를 베터리센서의 신호로 판단하고 알터네이터의 발전에 따른 구동부하 영향이 엔진에 최소로 전달되도록 제어부를 정션박스에 설치하여 알터네이터를 제어함으로써, 차량의 가속성능 및 주행연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 엔진구동으로 발전하는 알터네이터와, 상기 알터네이터의 발전전력을 충전하는 배터리와, 상기 차량의 전기장치에 전기회로를 통해 전기를 공급하고 보호하도록 릴레이가 설치되는 정션박스에 있어서, 상기 배터리에 장착되어 배터리의 충전상태를 연산한 신호를 정션박스에 인가하는 배터리센서와; 상기 배터리센서 및 엔진 ECU의 부하 신호에 따라 릴레이 및 전력소자를 제어하고, 알터네이터의 발전비율도 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스{JUNCTION BOX HAVING FUNCTION OF GENERATION CONTROLLER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리의 충전상태를 베터리센서의 신호로 판단하고 알터네이터의 발전에 따른 구동부하 영향이 엔진에 최소로 전달되도록 제어부를 정션박스에 설치하여 알터네이터를 제어함으로써, 차량의 가속성능 및 주행연비를 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스에 관한 것이다.

차량 발전장치는, 구동엔진에 의하여 작동되는 알터네이터와, 발전된 전기에너지를 축적하는 배터리를 포함한다.

특허등록 제10-0901565호의 차량용 발전장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리(4) 전기로 스타트 모터를 작동시켜 엔진(6)을 시동시키고, 이후 알터네이터(8)의 작동으로 차량의 주행에 필요한 전기를 생산하고 남은 전기는 배터리(4)에 충전되도록 되어 있다.

이러한 차량 발전장치는, 차량의 구동엔진에 의해 회전하는 알터네이터(8)를 엔진 ECU(10)에서 제어한다.

즉, 엔진 ECU는, 엔진의 구동부하가 높은 경우에 알터네이터의 발전량을 줄이고, 엔진의 구동부하가 낮은 경우에 알터네이터의 발전량을 증대시켜 차량 운행에 따른 발전비율을 효율적으로 제어한다.

이와 같이 알터네이터가 엔진 ECU에 의하여 효율적으로 제어됨에 따라 차량의 가속성능이 향상되고 주행연비가 개선된다.

상기한 알터네이터를 제어하는 엔진 ECU내에는, 알터네이터 제어기(도시생략)가 내장되어 있다.

그런데 상기한 알터네이터 제어기는, 차량이 이미 개발되어 있는 경우에는 적용하기가 어렵다. 즉, 엔진 ECU의 프로그램 수정 및 회로변경이 매우 어려워 차량을 개발하는 초기에 적용시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 알터네이터 제어기는, 차량에서 소비되고 있는 전기부하 자체를 제어할 수 없어 알터네이터의 발전 전력을 제어하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 알터네이터 제어부가 장착되어 있지 않은 차량에 용이하게 설치할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 엔진 ECU와 별도로 알터네이터를 제어할 수 있는 제어부를 설치하여 차량내부에서 소모되는 전기부하에 따라 제어할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엔진에서 많은 부하가 요구될 때에는 차량내부의 전기소모량을 줄이면서 알터네이터의 발전전력도 줄일 수 있도록 알터네이터 구동을 선택적으로 제어할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엔진의 부하가 적을 때에는 알터네이터의 발전전력을 높힘으로써, 차량 가속과 감속에 따른 발전량을 효율적으로 제어하여 차량 가속성능과 주행연비를 향상시킬 수 있도록 하는데 있다,

본 발명의 또 다른 목적은, 겨울철에 차량 시동시 차량내부 전기부하를 최소로 하고 알터네이터의 발전비율도 낮게 설정하여 초기 시동성이 향상되도록 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 엔진구동으로 발전하는 알터네이터와, 상기 알터네이터의 발전전력을 충전하는 배터리와, 상기 차량의 전기장치에 전기회로를 통해 전기를 공급하고 보호하도록 릴레이가 설치되는 정션박스에 있어서, 상기 배터리에 장착되어 배터리의 충전상태를 연산한 신호를 정션박스에 인가하는 배터리센서와; 상기 배터리센서 및 엔진 ECU의 부하 신호에 따라 차량에서 전기에너지를 이용하는 부하와 연결된 릴레이 및 전력소자를 제어하고, 알터네이터의 발전비율도 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 정션박스의 제어부는, 스타트 모터가 작동되어 엔진이 시동 되기까지는 알터네이터를 저 발전비율로 작동시키고 엔진 시동 후에는 정상 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기한 정션박스의 제어부는, 전압센서를 통해 인지되는 배터리센서의 신호가 기 설정된 허용오차 이내일 경우 배터리센서를 정상상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기한 정션박스의 제어부는, 배터리센서와 엔진 ECU의 엔진부하 신호에 따라 릴레이 및 전력소자를 작동시켜 차량내부 소비 전류를 증감시키고, 상기 릴레이 및 전력소자에 연동시켜 알터네이터의 발전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 알터네이터를 제어하는 제어부를 정션박스에 장착함으로써, 차량의 내부변경을 최소화할 수 있고 설계 자유도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 배터리센서 및 엔진 ECU의 부하 신호에 따라 구동부하가 높을 때는 알터네이터의 발전비율을 낮추면서 차량내부의 전류 소모도 줄여 차량 주행 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 구동부하가 낮을 때는 알터네이터의 발전비율을 높여 차량내부 전기부하를 해소하도록 함으로써, 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 시동 초기 알터네이터를 제어하여 발전비율을 낮춤으로써, 겨울철에 차량 시동을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 종래기술에 따른 차량용 발전장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스를 개략적으로 도시한 구성도.
도 3은, 도 2에 나타낸 알터네이터가 배터리센서의 신호에 따라 작동을 변경하게 됨을 도시한 그래프.
도 4는, 도 2에 나타낸 정션박스의 제어부가, 스타트 모터가 작동되어 엔진이 시동 되기까지는 알터네이터를 저 발전비율로 작동시키고, 시동 후에는 정상 작동시키는 것을 도시한 그래프.
도 5a)b)는, 도 2에 나타낸 정션박스의 제어부가 전압센서 신호로 배터리 센서의 정상 작동 유무를 표시한 도면.
도 6은, 도 2에 나타낸 정션박스의 제어부에 릴레이 및 전력소자가 전기적으로 연결됨을 도시한 도면.
도 7a)b)는, 도 2에 나타낸 알터네이터의 제어결과를 도시한 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다(종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다).

차량 발전장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리(4) 전기로 스타트 모터를 작동시켜 엔진(6)을 시동시키고, 이후 알터네이터(8)의 작동으로 차량의 주행에 필요한 전기를 생산하고 남은 전기는 배터리(4)에 충전되도록 되어 있다.

이러한 차량 발전장치는, 차량의 구동엔진(6)에 의해 회전하는 알터네이터(8)를 엔진 ECU(10)에서 제어한다.

즉, 엔진 ECU는, 엔진의 구동부하가 높은 경우에는 알터네이터(8)의 발전량을 줄이고, 엔진의 구동부하가 낮은 경우에는 알터네이터(8)의 발전량을 증대시켜 차량 운행에 따른 발전비율을 효율적으로 제어한다.

상기한 알터네이터(8)를 제어하는 엔진 ECU(10)내에는, 알터네이터 제어기(도시생략)가 내장되어 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스의 특징부를 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.

차량 발전장치는, 차량의 내부에 장착되는 배터리(4)를 구비한다. 또한, 상기 차량 발전장치에는, 상기 배터리(4)에 장착되어 배터리(4)의 충전상태를 연산한 신호를 제어부(20)에 인가하는 배터리센서(22)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 차량 발전장치는, 배터리센서(22) 및 엔진 ECU(10)의 부하 신호에 따라 릴레이(24), 전력소자(26) 등을 제어부(20)에 의해 제어하는 정션박스(28)를 구비한다.
상기한 릴레이(24) 및 전력소자(26)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 정션박스(28) 내에서 제어부(20)와 전기적으로 연결 설치되어, 공조기 전기히터, 시트 열선, 뒷유리 열선, 에어컨(도시 생략) 등 차량에서 전기에너지를 이용하는 전기부하를 제어한다.

상기한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 배터리센서(22)가 높은 충전상태의 신호를 전송할 때 차량의 엔진에 높은 부하가 요구되면 알터네이터(8)의 작동비율을 낮추고, 주행 중 차량에서 필요한 만큼의 전력을 발전시켜 공급함으로써, 차량의 가속성능 및 주행연비가 향상되도록 한다.
예컨데, 차량의 급가속시에는 순간적으로 차량 내부의 전기부하를 감소시켜 알터네이터(8) 구동부하를 감소시키는 것이다.

또한, 상기 정션박스(28)의 제어부(20)는, 전원 및 통신이 입출력 신호에 의하여 제어될 수 있도록 커넥터(도시생략)가 설치되어 있다.

그리고 상기 차량 발전장치에는, 차량의 엔진(6)에 장착되고 정션박스(28)의 신호를 통해 발전비율이 선택적으로 제어되는 알터네이터(8)가 설치되어 있다.

이러한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스타트 모터(도시 생략)가 작동되어 엔진(6)이 시동 되기까지는 알터네이터(8)를 저 발전비율로 작동시키고, 엔진 시동 후에는 정상 작동되도록 제어한다.

상기한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 스타트 모터가 작동되어 엔진(6)이 시동 되기까지는 알터네이터(8)를 저 발전비율로 작동하다가 시동 후 정상 발전비율로 발전하도록 변경한다.

즉, 제어부(20)는 시동 초기 차량내부의 높은 소비전류를 줄이고 알터네이터(8) 작동에 따른 차량의 구동부하를 줄이게 된다.

상기한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 도 5a)b)에 도시한 바와 같이, 전압센서(30)를 통해 인지되는 배터리센서(22)의 신호가 점선으로 표시된 기 설정된 허용오차 이내일 경우 배터리센서(22) 상태를 정상으로 판단하게 된다.

즉, 제어부(20)는, 정션박스(28)의 전압센서(30)가 배터리 센서(22)에서 전달되는 배터리(4) 충전상태 정보와 비교한다.

이때, 도 5b)에 점선으로 표시된 허용오차 이내일 경우에는, 배터리센서(22)의 정보를 정상으로 판단한다.

그리고, 도 5b)에 점선으로 표시된 허용오차를 벗어날 경우에는, 배터리(4) 또는 배터리센서(22)의 이상 작동을 판단해 발전을 중지하고 안전모드로 작동하게 된다.

상기한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 배터리센서(22)와 엔진 ECU(10)의 엔진부하 신호에 따라 릴레이(24) 및 전력소자(26)를 작동시켜 차량내부 소비 전류를 증감시키고, 상기 릴레이(24) 및 전력소자(26)에 연동시켜 알터네이터(8)의 발전비율을 제어한다.
예컨대 차량의 급가속시에는 순간적으로 차량 내부의 전기부하를 감소시켜 알터네이터(8)의 구동부하를 감소시킨다.

상기한 정션박스(28)의 제어부(20)는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 알터네이터(8)를 제어하면서 릴레이(24)와 전력소자(26)를 제어하게 된다.

즉, 제어부(20)는, 공조기 전기히터, 시트 열선, 뒷유리 열선, 에어컨(도시 생략) 등 차량에서 전기에너지를 이용하는 부하와 연결된 릴레이(24) 및 전력소자(26)를 제어하여, 엔진(6)에 높은 부하가 요구되면 차량에서 소비되는 전기부하를 감소시킨다.

그리고, 상기 제어부(20)는, 알터네이터(8)에 의해 발전되는 발전전력 중 기존의 알터네이터 발전량(e1)에서 알터네이터 발전량(e2)으로 감소시켜 차량에서 필요한 알터네이터(8)의 전류부하를 최소한으로 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이 정션박스(28) 제어부(20)는, 알터네이터(8)의 발전전력에 의한 구동부하를 제어하면서 차량에서 소비되고 있는 전류를 제어하여 보다 효과적으로 차량내부의 전기부하를 관리할 수 있도록 함으로써, 차량의 가속성능을 향상시키고 주행연비를 향상 시킬 수 있게 된다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 배터리(4)에 장착되어 있는 배터리센서(22)가 배터리(4)의 충전 상태를 정션박스(28)에 신호를 보낸다.

이에 따라, 정션박스(28)의 제어부(20)는 배터리(4) 충전이 필요하면, 알터네이터(8)를 제어하여 발전비율을 높여 배터리(4)를 충전시키고 차량에 전원이 공급되도록 한다.

또한, 상기 정션박스(28)의 제어부(20)는 배터리센서(22)의 신호를 판단해 배터리(4)의 충전율 높으면, 알터네이터(8)를 제어하여 발전비율을 낮추고 배터리(4)에 대한 충전을 최소화하면서 차량에 전원이 공급되도록 한다.

그리고, 상기 제어부(20)는, 배터리센서(22)의 신호로 배터리(4) 충전상태를 판단하여 알터네이터(8)의 발전비율을 가변적으로 변경함으로써, 차량엔진(6)에 가해지는 알터네이터(8)의 구동부하 영향을 최소화하게 된다.

본 발명은, 정션박스에 배터리의 충전상태를 베터리센서의 신호로 판단하고 알터네이터의 발전에 따른 구동부하 영향이 엔진에 최소로 전달되도록 알터네이터를 제어부로 제어함으로써, 차량의 가속성능 및 주행연비를 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 자동차 산업분야에 널리 이용될 수 있다.

4: 배터리(Battery)
20: 제어부
22: 배터리센서(Battery Sensor)
24: 릴레이(Relay)
26: 전력소자
28: 정션박스(Junction Box)
30: 전압센서

Claims (4)

1. 차량의 엔진구동으로 발전하는 알터네이터(8)와, 상기 알터네이터(8)의 발전전력을 충전하는 배터리(4)와, 상기 차량의 전기장치에 전기회로를 통해 전기를 공급하고 보호하도록 릴레이(24)가 설치되는 정션박스(28)에 있어서,
   상기 배터리(4)에 장착되어 배터리(4)의 충전상태를 연산한 신호를 정션박스(28)에 인가하는 배터리센서(22)와;
   상기 배터리센서(22) 및 엔진 ECU(10)의 부하 신호에 따라 차량에서 전기에너지를 이용하는 부하와 연결된 릴레이(24) 및 전력소자(26)를 제어하고, 알터네이터(8)의 발전비율도 선택적으로 제어하는 제어부(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 정션박스(28)의 제어부(20)는, 스타트 모터가 작동되어 엔진(6)이 시동 되기까지는 알터네이터(8)를 저 발전비율로 작동시키고, 엔진 시동 후에는 정상 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 정션박스(28)의 제어부(20)는, 전압센서(30)를 통해 인지되는 배터리센서(22)의 신호가 기 설정된 허용오차 이내일 경우 배터리센서(22)의 정상상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 정션박스(28)의 제어부(20)는, 배터리센서(22)와 엔진 ECU(10)의 엔진부하 신호에 따라 차량에서 전기에너지를 이용하는 부하와 연결된 릴레이(24) 및 전력소자(26)를 작동시켜 차량내부 소비 전류를 증감시키고, 상기 릴레이(24) 및 전력소자(26)에 연동시켜 알터네이터(8)의 발전을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전 제어기능이 내장된 정션박스.

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