KR101144916B1 - 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법 - Google Patents

차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무인 감시를 위해 차량의 비 운행시에 차량용 블랙박스 등의 차량용 기기로 공급되는 배터리의 출력전압을 지속적으로 체크하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하고 강하기의 시작이 인식된 후 전원 공급을 차단함으로써 배터리가 과방전 되는 것을 방지할 수 있게 한 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법에 관한 것이다.

Description

차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법{Overdischarging protection apparatus for battery and thereof protection method}
본 발명은 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무인 감시를 위해 차량의 비 운행시에 차량용 블랙박스 등의 차량용 기기로 공급되는 배터리의 출력전압을 지속적으로 체크하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하고 강하기의 시작이 인식된 후 전원 공급을 차단함으로써 배터리가 과방전 되는 것을 방지할 수 있게 한 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법에 관한 것이다.
근래에 차량과 관련된 사건 사고가 빈발하면서 사고 당시의 정황을 보다 정확히 파악할 수 있도록 차량의 외부 상황을 녹화 및 녹음하는 차량용 블랙박스의 보급이 증가하고 있다.
차량과 관련된 사고는 일반적으로 차량의 주행 중 발생하게 되지만, 지정된 주차구역에 주차시킨 상태에서도 차량 내부의 물건을 절취하는 도난이나, 외부 차량에 의한 파손 등 사고가 심심치 않게 발생하고 있다. 그에 따라, 운행 중의 상황을 녹화할 뿐만 아니라 운행을 정지한 상태에서도 차량 주변의 상황을 녹화할 수 있는 무인 감시 장치가 제안되고 있다.
일반적으로 차량용 블랙박스 등 차량용 기기에서 무인 감시 기능을 활성화시키기 위해서는 차량이 운행하지 않는 동안 배터리의 전원을 사용하여 동작하게 된다. 그에 따라, 무인 감시 기능이 활성화되는 동안에는 차량용 배터리의 충전이 이루어지지 않게 되어 과도한 방전으로 인한 배터리 고장과 이로 인한 시동 불능 상태 등이 발생하지 않게 하는 것이 필요하게 된다.
즉, 차량용 배터리는 차량의 운행시 발전기(Alternator)로부터 전원을 공급받아 충전되는데, 운행을 중지하고 시동을 끈 후에 무인 감시 기능을 실행하면 배터리의 전원을 무인 감시 기능을 실행하는 차량용 기기에서 소모하면서 방전하게 된다.
그러나, 배터리의 전원은 무인 감시 기능을 실행하는 차량용 기기나, 차량에 구비된 시가 소켓, 오디오 장치, 조명 장치 등 액세서리 전원으로만 기능하는 것이 아니라, 차량의 시동의 거는데 꼭 필요한 기능을 담당하게 된다.
따라서, 차량의 운행이 정지된 후에는 추후 시동을 걸 때 요구되는 수준의 전압을 충분히 공급할 수 있을 정도의 전원이 배터리에 충전되어 있어야 하므로, 시동을 끈 후 무인 감시 기능을 지속적으로 사용함에는 일정한 한계가 존재하였다.
또한, 차량용 배터리의 경우 장기간 사용함에 따라 배터리의 충전용량이 점차 줄어서 차량의 주행시에 완전히 충전되는 전압이 신품 배터리보다 낮아지게 되는데, 이와 같이 배터리의 사용에 따라 감소되는 충전 정도를 정확히 파악하기 어려워 무인 감시 기능을 활성화하면서 차량 시동에 요구되는 전압을 안정적으로 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는 차량의 비 운행시에 차량용 기기로 공급되는 배터리의 출력전압을 지속적으로 체크하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하고 강하기의 시작이 인식된 후 전원 공급을 차단함으로써, 배터리가 과방전 되는 것을 방지할 수 있게 한 차량용 배터리의 과방전 방지 장치 및 과방전 방지 방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위한 차량용 배터리의 과방전 방지 장치는,
배터리에서 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 공급된 전압을 측정하는 전압측정부; 상기 전압측정부에서 측정되는 전압을 이용하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하는 방전곡선 감지부; 및 상기 방전곡선 감지부에서 배터리 전압이 급격한 기울기를 갖고 감소하는 방전곡선 강하기의 시작이 인식되면 상기 차량용 기기를 오프시켜 배터리로부터의 전원공급을 차단하는 전원차단 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방전곡선 감지부는 방전곡선에서 시간에 따라 배터리 전압이 줄어드는 변화율의 감쇠정도를 인식하는 변화율 인식부로 구성되며, 상기 변화율 인식부는, 상기 전압측정부에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리; 상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압과 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압의 차이를 연산하여 측정전압 변화율을 연산하는 변화율 연산부; 연산된 변화율을 상기 메모리에 일시 저장하고 기설정된 기준 변화율과 비교하는 변화율 비교부; 및 상기 변화율의 비교 결과를 이용하여 방전곡선에서의 급격한 강하기가 시작됨을 인식하는 제1강하기 인식부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전곡선 감지부는 배터리의 전압이 일정시간 동안 지속적으로 감속되는 것을 인식하는 연속강하 인식부로 구성될 수 있으며, 상기 연속강하 인식부는, 상기 전압측정부에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리; 상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압을 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압과 비교하여 전압의 강하 여부를 판단하는 측정전압 비교부; 상기 측정전압 비교부에서의 결과에 따라 전압이 연속적으로 하강하는 횟수를 세는 카운터; 및 상기 카운터에서 센 하강횟수가 기설정된 기준 하강횟수보다 클 경우에는 배터리 전압이 급격하게 줄어드는 강하기의 시작으로 인식하는 제2강하기 인식부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 이루기 위한 차량용 배터리의 과방전 방지 방법은,
배터리에서 공급되어 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 입력된 전압을 타이머에서 설정된 일정 시간을 주기로 측정하여 메모리에 저장하는 전압측정단계; 상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압과 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압의 차이를 연산하여 타이머에서 설정된 일정 시간 동안의 측정전압 변화율을 연산하는 변화율 연산단계; 연산된 측정전압 변화율을 기설정된 방전곡선의 기준 변화율과 비교하는 변화율 비교단계; 상기 변화율의 비교 결과 연산된 측정전압 변화율이 기설정된 기준 변화율보다 크면 강하기의 시작으로 인식하는 강하기 인식단계; 및 강하기가 시작됨을 인식한 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시키는 전원차단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 이루기 위한 차량용 배터리의 과방전 방지 방법은,
배터리에서 공급되어 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 입력된 전압을 타이머에서 설정된 일정 시간을 주기로 측정하여 메모리에 저장하는 전압측정단계; 상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압과 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압의 차이를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 하강횟수를 변경시키는 측정전압 비교단계; 상기 측정전압의 비교 결과에 따라 변경된 하강횟수를 기설정된 기준 하강횟수와 비교하는 하강횟수 비교단계; 상기 비교된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우 강하기의 시작으로 인식하는 강하기 인식단계; 및 강하기가 시작됨을 인식한 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시키는 전원차단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기를 차량의 시동을 끈 후 배터리의 전원을 이용하여 동작시키더라도, 배터리의 전압이 급격히 감소하는 강하기의 초입에서 방전이 멈추게 되어 추후 시동을 걸 수 있는 충분한 전압을 안정적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 배터리에서 차량용 기기까지의 배선의 종류 및 내부 부품들에 존재하는 오차로 인하여 상이하게 되는 실제 배터리의 출력전압과 전압측정부에서의 측정전압의 차이를 보상함으로써 배터리에서 출력되는 전압의 상태를 전압측정부에서 보다 정확히 파악하고 과방전을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 장치의 구성도.
도 2는 차량용 배터리의 시간에 따른 방전 정도를 나타내는 배터리 방전곡선 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 방전곡선 감지부의 제1실시예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 방전곡선 감지부의 제2실시예를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제1실시예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제1실시예를 나타내는 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제2실시예를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제2실시예를 나타내는 순서도.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 장치(10)는 배터리에서 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 공급된 전압을 측정하는 전압측정부(100)와, 상기 전압측정부에서 측정되는 전압을 이용하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하는 방전곡선 감지부(200)와, 일정하게 설정된 오프전압에의 도달여부를 인식하는 오프전압 감지부(500)와, 상기 방전곡선 감지부나 오프전압 감지부에서 배터리 전압이 급격한 기울기를 갖고 감소하는 방전곡선 강하기의 시작이 인식되면 상기 차량용 기기를 오프시켜 배터리로부터의 전원공급을 차단하는 전원차단 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
이를 위하여 차량의 비운행시 무인 감시 기능을 수행하며 차량 주변의 영상 등을 녹화할 수 있는 카메라 또는 시가 소켓, 오디오 장치, 조명 장치, 시계 등의 액세서리 장치로 이루어진 차량용 기기(20)와, 차량에 설치되어 있으며 무인 감시 기능을 수행하기 위해 차량의 비운행시 시동을 끈 후 상기 차량용 기기로 일정한 전원을 공급하는 배터리(30)를 더 포함하여 구성됨은 물론이다.
또한, 차량의 시동이 걸린 상태에서 상기 액세서리 장치에의 전원공급을 조절하는 액세서리 스위치(ACC 스위치)(40)와, 상기 액세서리 스위치를 통하여 배터리에서 과도한 전압이 차량용 기기로 공급되는 것을 방지하기 위한 퓨즈박스(50)를 더 포함하여 구성된다.
이때, 상기 차량용 기기에서 무인 감시 기능을 수행하는 카메라 등의 차량용 블랙박스 장치는 시동이 꺼진 상태에서만 활성화될 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 시동이 걸린 상태에서도 차량용 블랙박스의 기능을 수행할 수 있도록 전원을 공급받을 수 있음은 물론이다.
상기 방전곡선 감지부(200)와 오프전압 감지부(500)는 시동을 끈 상태에서의 무인 기능 활성화시에 배터리가 과방전되는 것을 방지할 수 있게 배터리의 방전 정도를 인식하기 위한 것으로서 모두 과방전 인식수단이 된다.
이때, 상기 과방전 인식수단이 방전곡선 감지부나 오프전압 감지부 중 어느 하나만으로 구성될 수도 있으나, 배터리의 사용 연수나 날씨 또는 배터리의 상태에 따라 배터리가 과방전되는 것을 보다 안정적으로 방지할 수 있도록 상기 방전곡선 감지부와 오프전압 감지부가 함께 구비되어 2중의 과방전 방지책을 구비하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 방전곡선 감지부에 대해서는 후술한다.
상기 오프전압 감지부(500)는 배터리의 상태에 따라 과방전이 발생하는 전압의 값이 달라질 수 있으므로, 방전곡선에서의 강하기 시작과 무관하게 배터리에서 출력되는 전압이 일정한 임계전압에 도달하면 전원차단 제어부(600)에서 차량용 기기를 오프시켜 배터리에서 과방전이 진행되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.
그에 따라, 상기 오프전압 감지부(500)는 상기 전압측정부(100)에서의 측정전압을 기설정된 임계전압과 비교하는 비교기를 포함하여 구성되며, 상기 비교기에서의 비교 결과 상기 측정전압이 임계전압보다 작거나 같아지면 상기 차량용 기기를 오프시키는 제어신호를 상기 전원차단 제어부로 전송하여, 상기 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시켜 베터리로부터의 전원공급을 차단시키게 된다.
이때, 상기 전원차단 제어부(600)는 상기 차량용 기기 자체를 강제로 오프시켜 추가적인 배터리 전원이 공급되지 않도록 구성될 수 있음은 물론, 별도의 배터리 스위치를 차단하여 배터리 전원이 공급되지 않게 할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 장치는 배터리에서 차량용 기기까지의 배선의 종류 및 내부 부품들에 존재하는 오차로 인하여 상이하게 되는 실제 배터리의 출력전압과 배터리 체크지점, 즉 전압측정부에서의 측정전압의 차이를 보상하기 위한 전압튜닝부(700)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그에 따라, 상기 전압튜닝부(700)는 배터리의 출력단에서 출력되는 전압을 측정하고, 배선 등을 경유한 후 차량용 기기로 공급되는 전압을 측정하여, 상기 배터리의 출력전압과 차량용 기기에 공급되는 전압의 차이를 보상하도록 구성된다.
이때, 상기 전압튜닝부(700)는 액세서리 전원을 오프시킨 상태에서 전압을 조정하도록 구성된다. 즉, 액세서리 전원이 온상태에 있으면 기기의 전원 공급 경로가 ‘배터리-ACC_IN’과, ‘배터리-BAT_IN’으로 분산되지만, 무인 감시 상태는 액세서리 전원이 오프된 상태이므로 전원의 공급경로가 ‘BAT_IN’ 한 곳만 존재하게 되는데, 상기 액세서리 전원이 온 상태에서 전압을 조정하게 되면 무인 감시 상태와 다른 전압으로 조정되어 오류가 발생하게 되기 때문이다.
또한, 전압을 조정하기 위해서는 상기 ‘배터리_BAT_IN’사이의 배선에 다른 기기를 연결하지 않는 것이 바람직한데, 이는 다른 기기가 연결되어 있으면 배선 선로로 인한 전압 손실에 영향을 미칠 수 있어 조정하는 전압값에 오류가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 전압측정부는 배터리와 차량용 기기의 사이에 설치될 수도 있으나, 조정된 전압값에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 상기 차량용 기기 자체로 입력된 전원값을 차량용 기기에서 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 액세서리 전원을 오프시키고 다른 배선을 연결하지 않은 상태에서 멀티 테스터기로 배터리 전압을 측정한 후 그 값을 상기 차량용 기기에서 측정하고 있는 전압측정부의 값과 비교하고, 상기 전압튜닝부에서 그 차이만큼 보상하여 상기 차량용 기기에서 측정되는 전압을 배터리에서 출력되는 전압과 같게 동기시키도록 구성된다. 이때, 상기 전압튜닝부에서의 전압 조정은 0.2V 단위로 설정하여 전압의 동기시 정확도를 높일 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이렇게 동기화된 값은 이미 설치된 배선 및 내부 부품들에 의한 오차를 보상하는 것이므로 배터리를 교체하여도 항상 정확한 값을 나타낼 수 있게 된다.
도 2는 본 차량용 배터리의 시간에 따른 방전 정도를 나타내는 배터리 방전곡선 그래프이다.
도 2를 참조하면, 차량용 배터리에서의 방전은 장시간동안 조금씩 감소하면서 이루어지지만, 일정한 시간이 경과하게 되면 배터리의 전압이 급격하게 감소하면서 과방전이 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 일반적인 차량용 배터리의 방전곡선은 배터리의 전압이 소량씩 안정적으로 방전하는 안정기와, 장시간의 안정기 이후에 급격하게 방전하며 배터리 전압이 감소하는 강하기로 구성됨을 알 수 있다.
도 2에 도시된 방전곡선에서는 시동을 끈 후부터 대략 260분 정도 까지는 안정기를 형성하고, 260분을 지나 대략 265분이 경과하는 시점 이후에는 급격하게 방전되는 강하기를 나타냄을 알 수 있다.
물론, 차량의 시동을 끈 후 짧은 시간 동안 배터리의 전압이 급격하게 감소되는 첫 번째 강하기가 존재하지만, 이러한 첫 번째 강하기 동안 감소된 이후의 배터리 전압은 추후 시동을 걸때 요구되는 전압보다 충분히 높은 값을 갖게 되므로, 상기 방전곡선 감지부에서는 장시간 방전이 이루어진 후에 다시 급격한 방전이 이루어지는 두 번째 강하기를 인식하도록 구성된다.
이와 같이 장시간 동안 조금씩 방전되는 동안에만 차량용 기기를 이용한 무인 감시 기능이 활성화될 수 있도록, 상기 방전곡선 감지부에서 급격하게 방전이 이루어지는 방전곡선의 강하기 시작지점을 인식하여 배터리에서 전원이 공급되는 것을 차단하게 된다.
이러한 방전곡선의 강하기 시작지점을 인식하기 위한 상기 방전곡선 감지부(200)는 배터리의 방전정도를 나타내는 방전곡선에서 변화율의 감쇠정도를 인식하여 강하기를 감지하는 변화율 인식부(300)로 구성되거나, 방전에 의한 배터리 출력전압이 일정시간동안 지속적으로 감소되는 것을 인식하여 강하기를 감지하는 연속강하 인식부(400)로 구성될 수 있다.
먼저, 상기 방전곡선 감지부가 변화율 인식부로 구성되는 제1실시예를 설명한 후, 상기 방전곡선 감지부가 연속강하 인식부로 구성되는 제2실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 방전곡선 감지부의 제1실시예를 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 방전곡선 감지부는 방전곡선에서 시간에 따라 배터리 전압이 줄어드는 변화율의 감쇠정도를 인식하는 변화율 인식부로 구성되며, 이러한 변화율 인식부(300)는 배터리에서 차량용 기기로 공급된 전압을 측정하는 전압측정부(100)에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리(310)와, 상기 메모리에 저장된 측정전압의 차이를 이용하여 측정전압 변화율을 연산하는 변화율 연산부(320)와, 연산된 변화율을 상기 메모리에 일시 저장하고 기설정된 기준 변화율과 비교하는 변화율 비교부(330)와, 상기 변화율의 비교 결과를 이용하여 방전곡선에서의 급격한 강하기가 시작됨을 인식하는 제1강하기 인식부(340)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 전압측정부(100)에서의 전압 측정이 일정한 시간마다 규칙적으로 이루어질 수 있도록 전압 측정시간을 설정하는 타이머(110)를 더 포함하여 구성된다. 상기 타이머(110)에서 전압을 측정하는 시간은 임의로 설정할 수 있으나 대략 1분 단위로 전압을 측정하도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 타이머에서의 설정 시간에 따라 전압측정부(100)에서 측정된 전압은 메모리에 순차적으로 저장된다. 이때, 상기 메모리(310)에는 측정되는 모든 전압값이 저장되도록 구성될 수도 있으나, 상기 타이머에서 설정된 시간 동안의 측정전압 변화율을 연산하기 위해서는 두 개의 측정전압값이 요구되는바, 현재 상기 전압측정부에서 측정된 현재측정전압인 제1측정전압과, 상기 제1측정전압 직전에 측정되었던 이전측정전압인 제2측정전압이 함께 저장되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 변화율 연산부(320)는 상기 메모리에 저장된 제2측정전압과 제1측정전압의 차이를 연산하여 상기 타이머에서 설정된 시간동안의 측정전압 변화율을 연산하도록 구성된다. 이와 같이 연산된 측정전압 변화율은 상기 타이머에서 설정된 시간동안 배터리에서 방전되는 전압의 변화율을 나타내게 되어 방전곡선과 같은 형태의 변화율 변경을 나타내게 된다.
상기 변화율 비교부(330)는 상기 변화율 연산부에서 연산된 측정전압 변화율을 기 설정된 기준 변화율과 비교하는 비교기를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 기준 변화율은 배터리의 일반적인 방전곡선에서 나타나는 강하기 시작점의 변화율값을 미리 저장함으로써 설정된다.
상기 제1강하기 인식부(340)는 상기 변화율 비교부에서 기준 변화율과의 비교 결과, 연산된 변화율의 크기가 기준 변화율의 크기보다 작을 경우에는 안정적으로 방전이 일어나는 방전곡선의 안정기로 판단하게 되지만, 상기 연산된 변화율의 크기가 기준 변화율의 크기보다 크거나 같을 경우에는 이후에 배터리 전압이 급격하게 줄어드는 강하기의 시작으로 인식하게 된다.
이와 같이 상기 제1강하기 인식부(340)에서 강하기가 시작되는 것으로 인식되면, 이러한 판단 결과를 전원차단 제어부(600)로 전송하게 되고, 상기 전원차단 제어부는 차량용 기기를 오프시켜 배터리에서 추가적인 방전이 이루어지지 않게 한다.
다음에는 방전곡선 감지부가 연속강하 인식부로 구성되는 제2실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 방전곡선 감지부의 제2실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 방전곡선 감지부는 배터리의 출력전압이 일정시간동안 지속적으로 감소되는 것을 인식하는 연속강하 인식부로 구성되며, 이러한 연속강하 인식부(400)는 배터리에서 차량용 기기로 공급되는 전압을 측정하는 전압측정부(100)에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리(410)와, 상기 메모리에 순차적으로 저장되는 측정전압을 그 직전에 측정된 측정전압과 비교하여 전압의 강하 여부를 판단하는 측정전압 비교부(420)와, 상기 측정전압 비교부에서의 결과에 따라 전압이 연속적으로 하강하는 횟수를 세는 카운터(430)와, 상기 카운터에서 센 하강횟수가 기설정된 기준 하강횟수보다 큰지 여부를 비교하여 방전곡선에서의 강하기가 시작됨을 인식하는 제2강하기 인식부(440)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1실시예와 마찬가지로 상기 전압측정부(100)에서의 전압 측정이 일정한 시간마다 규칙적으로 이루어질 수 있도록 전압 측정시간을 설정하는 타이머(110)를 더 포함하여 구성된다. 상기 타이머에서 전압을 측정하는 시간은 임의로 설정할 수 있으나 대략 1분 단위로 전압을 측정하도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 타이머에서 설정된 시간에 따라 전압측정부에서 측정된 전압은 메모리에 순차적으로 저장되고, 상기 측정전압 비교부(420)는 상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압을 그 바로 직전에 측정되어 저장된 이전측정전압인 제2측정전압과 비교하는 비교기를 포함하여 구성된다.
상기 카운터(430)는 상기 측정전압 비교부에서의 비교 결과를 수신하여 전압이 연속적으로 하강하는 횟수를 세도록 구성된다. 그에 따라, 상기 카운터(430)는 상기 측정전압 비교부에서의 비교 결과 제1측정전압이 제2측정전압보다 크거나 같을 경우에는 하강횟수를 0으로 초기화하고, 비교 결과 제1측정전압이 제2측정전압보다 작을 경우에는 하강횟수를 하나 증가시키도록 구성된다.
이와 같이 카운터의 하강횟수를 하나 증가시킨 이후의 비교 결과도 제1측정전압이 제2측정전압보다 작을 경우에는 하강횟수를 순차적으로 하나씩 증가시키게 된다.
상기 제2강하기 인식부(440)는 상기 카운터에서 초기화되거나 증가된 하강횟수를 미리 설정되어 있는 기준 하강횟수와 비교하여, 상기 하강횟수가 기준 하강횟수 보다 작을 경우에는 방전곡선의 안정기로 판단하지만, 상기 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우에는 이후에 배터리 전압이 급격하게 줄어드는 강하기의 시작으로 인식하게 된다.
이와 같이 상기 제2강하기 인식부(440)에서 강하기가 시작되는 것으로 인식되면, 이러한 판단 결과를 전원차단 제어부(600)로 전송하게 되고, 상기 전원차단 제어부(600)는 차량용 기기를 오프시켜 배터리에서 추가적인 방전이 이루어지지 않게 한다.
다음에는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제1실시예를 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제1실시예를 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법은 배터리에서 공급되어 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 입력된 전압을 타이머에서 설정된 일정 시간을 주기로 측정하여 메모리에 저장하는 전압측정단계(S110)와, 상기 전압측정단계에서 측정된 전압의 변화율을 연산하는 변화율 연산단계(S120)와, 연산된 측정전압 변화율을 기설정된 기준 변화율과 비교하는 변화율 비교단계(S130)와, 상기 변화율의 비교 결과 연산된 측정전압 변화율이 기설정된 기준 변화율보다 크면 강하기의 시작으로 인식하는 강하기 인식단계(S140)와, 강하기가 시작됨을 인식한 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시키는 전원차단단계(S150)를 포함하여 구성된다.
상기 전압측정단계(S110)는 타이머에서 설정된 일정 시간마다 상기 차량용 기기로 입력된 전압을 측정하여 메모리에 일시 저장한다. 이때, 측정전압 변화율을 연산하기 위해서는 두 개의 전압값만 요구되는바, 지금 측정된 후 저장되는 전압은 현재측정전압인 제1측정전압이 되고, 그 직전에 측정되어 저장된 전압은 이전측정전압인 제2측정전압이 된다.
상기 변화율 연산단계(S120)는 상기 제1측정전압과 제2측정전압의 차이를 연산하여 상기 타이머에서 설정된 일정 시간 동안의 측정전압 변화율을 연산한다. 이때, 상기 타이머에서 설정된 전압의 측정시간은 동일하므로, 단지 제1측정전압과 제2측정전압의 차이를 측정전압 변화율로 인식할 수 있게 된다.
상기 변화율 비교단계(S130)는 차량용 배터리의 일반적인 방전곡선에서 나타나는 강하기 시작점의 전압 변화율을 기준 변화율(d)로 미리 설정하여 저장한 후, 상기 변화율 연산단계에서 연산된 측정전압 변화율과 비교한다. 이때 상기 타이머에서의 전압 측정 주기를 1분으로 설정하고, 상기 기준 변화율도 1분당 전압 변화율로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 강하기 인식단계(S140)는 상기 변화율 비교단계에서 연산된 측정전압 변화율이 기준 변화율(d)보다 작을 경우(도 6에서는 ‘아니오’로 도시됨)에는 다시 다음 주기의 측정전압 변화율이 연산될 때까지 대기하고, 상기 연산된 측정전압 변화율이 기준 변화율(d)보다 클 경우(도 6에서는 ‘예’로 도시됨)에는 강하기의 시작으로 인식하여 차량용 기기를 오프 시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제2실시예를 나타내는 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제2실시예를 나타내는 순서도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법은 배터리에서 공급되어 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 입력된 전압을 타이머에서 설정된 일정 시간을 주기로 측정하여 저장하는 전압측정단계(S210)와, 상기 전압측정단계에서 측정된 현재측정전압인 제1측정전압을 그 직전에 측정되어 저장되어 있는 이전측정전압인 제2측정전압과 비교하고 그 비교 결과에 따라 하강횟수를 변경시키는 측정전압 비교단계(S220)와, 측정전압의 비교 결과에 따라 변경된 하강횟수를 기 설정된 기준 하강횟수와 비교하는 하강횟수 비교단계(S230)와, 상기 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우 강하기의 시작으로 인식하는 강하기 인식단계(S240)와, 강하기가 시작됨을 인식한 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시키는 전원차단단계(S250)를 포함하여 구성된다.
상기 전압측정단계(S210)는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 과방전 방지 방법의 제1실시예에서와 마찬가지로 타이머에서 설정된 일정 시간마다 상기 차량용 기기로 입력된 전압을 측정하여 메모리에 일시 저장한다. 이때, 지금 측정된 후 저장되는 전압은 현재측정전압인 제1측정전압이 되고, 그 직전에 측정되어 저장된 전압은 이전측정전압인 제2측정전압이 되어 양 전압 간의 차이를 비교하여 전압의 하강여부를 판단하게 된다.
상기 측정전압 비교단계(S220)는 상기 제1측정전압을 제2측정전압과 비교하여 차량용 기기로 입력된 전압의 강하여부를 판단하게 되며, 판단 결과 제1측정전압이 제2측정전압보다 작을 경우(도 8에서는 ‘아니오1’로 도시됨)에는 하강횟수(Count)를 0으로 초기화하고, 판단 결과 상기 제1측정전압이 제2측정전압보다 클 경우(도 8에서는 ‘예1’로 도시됨)에는 하강횟수를 하나 증가(Count++)시키도록 구성된다.
상기 하강횟수 비교단계(S230)는 상기 측정전압 비교단계에서의 비교 결과에 의해 증가된 하강횟수가 기설정된 기준 하강횟수(도 8에서는 기준 하강횟수를 5로 설정함)보다 큰가를 비교하며, 상기 강하기 인식단계는 변경된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 작을 경우(도 8에서는 ‘아니오2’로 도시됨)에는 다시 전압을 측정하는 과정을 반복하게 되고, 변경된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우(도 8에서는 ‘예2’로 도시됨)에는 강하기의 시작으로 인식하여 차량용 기기를 오프시키게 된다.
그에 따라, 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기를 차량의 시동을 끈 후 배터리의 전원을 이용하여 동작시키더라도, 상기 배터리는 전압이 급격히 감소하게 되는 강하기의 초입에서 방전이 멈추게 되어 추후 시동을 걸 수 있는 충분한 전압을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 - 과방전 방지 장치 20 - 차량용 기기
30 - 배터리 100 - 전압측정부
200 - 방전곡선 감지부 300 - 변화율 인식부
310 - 메모리 320 - 변화율 연산부
330 - 변화율 비교부 340 - 제1강하기 인식부
400 - 연속강하 인식부 420 - 측정전압 비교부
430 - 카운터 440 - 제2강하기 인식부
500 - 오프전압 감지부 600 - 전원차단 제어부
700 - 전압튜닝부

Claims (12)

  1. 배터리에서 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 공급된 전압을 측정하는 전압측정부;
    상기 전압측정부에서 측정되는 전압을 이용하여 배터리의 방전곡선에서 나타나는 강하기의 시작을 인식하는 방전곡선 감지부;
    상기 방전곡선 감지부에서 배터리 전압이 급격한 기울기를 갖고 감소하는 방전곡선 강하기의 시작이 인식되면 상기 차량용 기기를 오프시켜 배터리로부터의 전원공급을 차단하는 전원차단 제어부; 및
    상기 배터리의 출력전압과 상기 전압측정부에서 측정되는 측정전압의 차이를 보상하는 전압튜닝부; 를 포함하여 이루어지며,
    상기 전압튜닝부는 액세서리 전원을 오프시키고 다른 배선을 연결하지 않은 상태에서 멀티 테스터기로 배터리 전압을 측정한 후 그 값을 상기 전압측정부에서 측정되는 측정전압의 값과 비교하고, 두 값의 차이만큼 측정전압을 조정하여 상기 측정전압을 배터리에서 출력되는 배터리 전압과 같게 동기시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방전곡선 감지부는 방전곡선에서 시간에 따라 배터리 전압이 줄어드는 변화율의 감쇠정도를 인식하는 변화율 인식부로 구성되며,
    상기 변화율 인식부는,
    상기 전압측정부에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리;
    상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압과 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압의 차이를 연산하여 측정전압 변화율을 연산하는 변화율 연산부;
    연산된 변화율을 상기 메모리에 일시 저장하고 기설정된 기준 변화율과 비교하는 변화율 비교부; 및
    상기 변화율의 비교 결과를 이용하여 방전곡선에서의 급격한 강하기가 시작됨을 인식하는 제1강하기 인식부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1강하기 인식부는 상기 변화율 비교부에서 기준 변화율과의 비교 결과, 연산된 변화율의 크기가 상기 기준 변화율의 크기보다 크거나 같을 경우에는 배터리 전압이 급격하게 줄어드는 강하기의 시작으로 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방전곡선 감지부는 배터리의 전압이 일정시간 동안 지속적으로 감속되는 것을 인식하는 연속강하 인식부로 구성되며,
    상기 연속강하 인식부는,
    상기 전압측정부에서의 측정전압을 일시 저장하는 메모리;
    상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압을 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압과 비교하여 전압의 강하 여부를 판단하는 측정전압 비교부;
    상기 측정전압 비교부에서의 결과에 따라 전압이 연속적으로 하강하는 횟수를 세는 카운터; 및
    상기 카운터에서 센 하강횟수가 기설정된 기준 하강횟수보다 클 경우에는 배터리 전압이 급격하게 줄어드는 강하기의 시작으로 인식하는 제2강하기 인식부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전압측정부에서의 측정전압을 기설정된 임계전압과 비교하여 상기 측정전압이 임계전압보다 작거나 같아지면 차량용 기기를 오프시키는 제어신호를 상기 전원차단 제어부로 전송하는 오프전압 감지부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 배터리에서 공급되어 무인 감시 기능을 수행하는 차량용 기기로 입력된 전압을 타이머에서 설정된 일정 시간을 주기로 측정하여 메모리에 저장하는 전압측정단계;
    상기 메모리에 저장되는 현재측정전압인 제1측정전압과 그 직전에 저장된 이전측정전압인 제2측정전압의 차이를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 하강횟수를 변경시키는 측정전압 비교단계;
    상기 측정전압의 비교 결과에 따라 변경된 하강횟수를 기설정된 기준 하강횟수와 비교하는 하강횟수 비교단계;
    상기 비교된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우 강하기의 시작으로 인식하는 강하기 인식단계; 및
    강하기가 시작됨을 인식한 전원차단 제어부에서 차량용 기기를 오프시키는 전원차단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 측정전압 비교단계는 상기 제1측정전압을 제2측정전압과 비교하여 차량용 기기로 입력된 전압의 강하여부를 판단하게 되며, 판단 결과 상기 제1측정전압이 제2측정전압보다 작을 경우에는 하강횟수(Count)를 0으로 초기화하고, 판단 결과 상기 제1측정전압이 제2측정전압보다 클 경우에는 하강횟수를 하나 증가(Count++)시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 강하기 인식단계는 변경된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 작을 경우에는 전압을 측정하는 과정을 반복하게 되고, 변경된 하강횟수가 기준 하강횟수보다 클 경우에는 강하기의 시작으로 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 과방전 방지 방법.
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