KR101345036B1 - 자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법 - Google Patents

자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법이 개시된다. 차량에 구비되는 축전지를 충전하는 장치는 상기 축전지로부터 입력 되는 전압을 측정하고 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 상기 차량의 시동모터를 구동시키는 시동모터 구동 신호를 생성하는 제어부 및 상기 생성된 시동모터 구동 신호를 출력함으로써 상기 축전지를 충전시키는 출력부를 포함할 수 있다.

Description

자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING BATTERY OF AN VEHICLE AUTOMATICALLY}
본 발명의 실시예들은 자동차의 축적지를 자동으로 충전하는 자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 따라 자동차, 버스 등과 같은 차량에 블랙박스와 같은 전자장비의 사용이 늘고 있는 추세이다. 이러한 전자장비는 차량에 구비되는 축전지로부터 전원을 공급받으며, 축전지는 발전기의 원리로 차량에 구비되는 엔진에서 발생되는 회전력으로부터 전원을 공급받아 충전된다.
전자장비 중 블랙박스의 경우, 차량의 주차 시 감시 용도로 많이 쓰이고 있다. 그러나 주차 시에는 차량의 엔진이 가동하지 않기 때문에 전자장비의 가동은 축전지에 충전되어 있는 전원에 의존하고 있다. 따라서, 주차 중 전자장비의 가동은 축전지의 방전을 초래한다. 그러므로 주차 시간이 길어질 경우 전자장비의 가동이 중단되거나 차량의 시동도 걸지 못하는 상황이 발생하고 있는 실정이다.
한편, 공개특허공보 10-2007-0018302(공개일자 2007년 02월 14일) "보조 배터리를 이용한 차량용 충전 시스템 및 그 제어 방법"에는 보조 배터리에 충전된 전원을 이용하여 차량에 설치된 전기장치 및 주배터리를 충전하도록 함으로써 주배터리의 완전방전을 방지하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 이와 같은 보조 배터리를 이용하는 경우 보조 배터리에 충전된 전원이 남아 있는 동안에는 주배터리의 완전방전을 방지할 수 있기 때문에 보다 장시간 전자장비가 가동되도록 할 수는 있지만, 장시간 주차 또는 전자장비의 과도한 전력 소비 등으로 인하여 보조 배터리에 충전된 전원과 주배터리에 충전된 전원이 모두 소모되면 종래와 마찬가지로 전자장비의 가동이 중단되거나 차량의 시동을 걸지 못하는 상황이 발생하게 된다는 문제점이 있다.
따라서, 장시간 주차를 하거나 전자장비의 전력 소비량이 많더라도 축전지가 방전되지 않도록 할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
차량에 구비된 축전지의 전압이 낮아지는 경우 자동으로 이를 충전함으로써 장시간 주차를 하거나 전자장비의 전력 소비량이 많은 경우에도 축전지가 방전되는 것을 방지할 수 있는 자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법이 제공된다.
차량에 구비되는 축전지를 충전하는 장치는 상기 축전지로부터 입력 되는 전압을 측정하고 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 상기 차량의 시동모터를 구동시키는 시동모터 구동 신호를 생성하는 제어부 및 상기 생성된 시동모터 구동 신호를 출력함으로써 상기 축전지를 충전시키는 출력부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제어부는 상기 시동모터 구동 신호 생성 시 상기 차량에 구비된 발전기의 전압을 측정하고 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압 이상인 경우 기 설정된 시간 동안 시동을 유지한 후 상기 시동모터를 정지시키는 시동모터 정지 신호를 생성할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 측정된 발전기의 전압이 기 설정된 전압보다 낮게 측정되는 경우 시동을 실패한 것으로 판단하여 상기 기 설정된 횟수보다 적게 시동을 실패한 것으로 판단되는 경우 소정 시간 대기한 후 상기 시동모터를 구동시키고, 상기 기 설정된 횟수 이상 시동을 실패한 것으로 판단되는 경우 이상 상태 정보를 표시할 수 있다.
또 다른 측면에 다르면, 상기 제어부는 상기 차량의 도어 상태, 기어 상태 및 제동 상태 중 적어도 하나 대한 정보를 입력 받아 이를 감시할 수 있다.
또 다른 측면에 다르면, 상기 제어부는 상기 차량의 시동이 정지해 있을 때 상기 축전지의 전압을 측정할 수 있다.
차량에 구비되는 축전지를 충전하는 방법은 상기 축전지의 전압을 측정하는 단계 및 상기 측정된 축전지의 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 상기 차량의 시동모터를 구동시켜 상기 축전지를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
차량에 구비된 축전지의 전압이 낮아지는 경우 자동으로 차량에 시동을 걸어 축전지가 충전되도록 함으로써 장시간 주차를 하거나 전자장비의 전력 소비량이 많은 경우에도 축전지가 방전되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 장치를 나타내는 정면도이다.
본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치의 구성은 다음과 같다.
입력
전원 입력: 2핀 커넥터(110)를 통하여 입력된다. 2핀 커넥터(110)는 본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치의 동작 및 축전지 전압 측정에 사용된다. 상기 2핀 커넥터(110)의 좌측 핀은 빨강색으로 표시될 수 있으며, 축전지의 "+" 단자에 연결될 수 있다. 우측 핀은 갈색 선으로 자동차의 샤시 또는 축전지의 "?quot; 단자에 연결될 수 있다. 상기 2핀 커넥터(110)는 12V 축전지를 사용하는 차량용으로 제작될 수 있다.
상태 입력(Status Input): 도어의 개폐 상태, 기어의 중립 상태, 차량의 제동 상태 등을 감시하기 위한 것으로, 3핀 커넥터(120)의 1번 핀을 통하여 도어의 상태 신호가 입력될 수 있다. 1번 핀은 오렌지색의 선으로 인출될 수 있으며, 이 선에 +12V가 인가되면 문이 열린 상태로 인식할 수 있다. 2번 핀 및 3번 핀을 이용하여 기어의 중립 및 제동 상태를 확인할 있다.
발전기 전압입력(Analog Input): 시동이 걸린 것을 확인하기 위한 것으로 발전기(Generator)의 전압을 측정한다. 4핀 커넥터(130)의 4번 핀이 황색 선으로 인출될 수 있으며 발전기의 "+" 선에 연결할 수 있다.
한편, 표시장치에는 다음과 같은 6가지 표시 내용을 선택할 수 있는 사용자 입력 스위치가 포함될 수 있다.
1) 축전지의 전압표시: 전원을 투입한 상태에서 자동으로 선택되는 표시이다.
2) 설정 전압표시: 스위치를 한번 누르면 선택된다. 축전지의 전압이 기 설정된 전압 이하로 떨어졌을 때 시동을 걸어 충전시키기 위한 값이다. DIP 스위치(140) 4개 중에 왼쪽부터 두 개를 이용하여 설정할 수 있다. 일 예로 11.6V, 11.8V, 12.0V, 12.2V 중 택일하도록 할 수 있다.
3) 발전기 전압표시: 스위치를 한번 더 누르면 선택된다.
4) 엔진 설정표시: 스위치를 한번 더 누르면 선택되는 표시로 "dI"로 표시되면 디젤엔진, "9A"로 표시되면 휘발유 엔진으로 설정되어 있다는 것을 나타낼 수 있다. DIP 스위치(140) 4개 중에 왼쪽부터 세 번째 스위치를 이용하여 설정할 수 있다. 이 스위치를 위로 올리면 휘발유엔진, 아래로 내리면 디젤엔진으로 선택되도록 할 수 있다.
5) 엔진가동 시간표시: 스위치를 한번 더 누르면 선택되는 표시로 축전지 전압이 떨어져 자동 시동으로 충전시키기 위하여 엔진을 가동하는 시간을 나타낸다. 단위는 분으로 설정될 수 있다. DIP 스위치(140) 4개 중에 왼쪽부터 네 번째 스위치를 이용하여 설정할 수 있다. 일 예로, 이 스위치를 올리면 20분, 내리면 15분으로 선택될 수 있다.
6) 표시장치 off모드: 스위치를 한번 더 누르면 선택되는 것으로 표시장치를 오프함으로써 표시장치가 사용하는 전력도 줄이고자 하는 경우 사용될 수 있다. 일 예로, 표시장치 사용 시의 소모전력은 0.7W, 표시장치 미사용 시의 소모전력은 0.25W일 수 있다.
출력
메인 전원출력: 2핀 커넥터(150)의 1번 핀으로 출력되며 자동차의 주 전원에 연결될 수 있다. 차량에 시동키를 넣고 우측으로 한 스텝 돌린 것과 같이 동작하도록 할 수 있다.
시동출력: 메인 전원이 출력되고 있는 상태에서 시동을 걸 수 있는 신호로 차량의 릴레이를 통하여 셀프 모터를 돌려주는 신호이다. 2핀 커넥터(160)의 1번 핀으로 출력될 수 있다. 차량에 시동키를 넣고 우측으로 두 스텝 돌린 것과 같이 동작하도록 할 수 있다.
표시장치: 3자리의 7세그먼트를 이용하여 숫자 및 문자로 각종 정보를 표시할 수 있다. 축전지 전압이 설정 전압보다 낮을 때 적색 LED가 켜질 수 있다. 적색 LED가 점멸하는 경우 이상이 있다는 것을 나타낼 수 있다. 일 예로, 몇 차례 시동을 시도했으나 시동이 실패로 끝나는 경우 및 시동을 걸지 못할 정도로 축전지 전압이 낮은 경우가 이에 해당할 수 있다. 축전지 전압이 설정 전압 이상인 경우에는 녹색 LED가 켜질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 장치를 나타내는 블록도이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치의 기능에 대해 보다 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 자동차 축전지 자동 충전 장치는 보호 및 신호 처리기(210), 아날로그 멀티플렉서(220), AD 컨버터(230), 리셋부(240), 제어부(250), 디스플레이 모듈(260), 출력부(270), 12MHz 크리스탈(280) 및 전원부(290)를 포함할 수 있다.
보호 및 신호 처리기(210)는 차량에 구비된 축전지의 전압과 발전기의 전압, 문의 개폐 상태에 대한 신호, 기어 상태에 대한 신호, 제동 상태에 대한 신호 등을 입력 받고 사용자의 입력을 제어부(250)의 입력에 맞도록 처리한다.
아날로그 멀티플렉서(220)는 보호 및 신호 처리기(210)에서 처리된 복수개의 신호 중 제어부(250)에서 처리할 신호를 선택한다.
AD 컨버터(230)는 아날로그 멀티플렉서(220)에서 선택된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(250)로 전송한다.
리셋부(240)는 축전지의 충전시키기 위해 기 설정된 전압, 엔진 가동을 위해 기 설정된 시간 등에 대한 정보를 초기화하는데 이용될 수 있다.
제어부(250)는 보호 및 신호 처리기(210)를 통해 축전지의 전압을 측정한다. 이 때, 측정된 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 차량의 시동모터를 구동시키는 시동모터 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 시동모터 구동 신호 생성 시 차량에 구비된 발전기의 전압을 측정한다. 이 때, 측정된 전압이 기 설정된 전압 이상인 경우 기 설정된 시간 동안 시동을 유지한 후 시동모터를 정지시키는 시동모터 정지 신호를 생성할 수 있다. 그러나, 발전기의 전압이 기 설정된 전압보다 낮게 측정되는 경우에는 시동이 실패한 것으로 판단한다. 여기서, 기 설정된 횟수보다 적게 시동을 실패한 것으로 판단될 경우(예를 들어 5회) 제어부(250)는 소정 시간 대기한 후 시동모터를 다시 구동시키고, 기 설정된 횟수 이상 시동을 실패한 것으로 판단되는 경우에는 이상 상태 정보를 표시할 수 있다.
한편, 제어부(250)는 보호 및 신호 처리기(210)를 통해 차량의 도어 상태, 기어 상태 및 제동 상태 중 적어도 하나 대한 정보를 입력 받아 이를 감시함으로써 차량의 문이 열려있거나 기어가 중립 상태가 아닌 경우 등에는 시동모터가 구동되지 않도록 할 수 있다.
상기 제어부(250)는 차량이 주행 중일 경우에는 축전지가 방전되지 않기 때문에 발전기에서 측정되는 전압을 기초로 차량의 시동이 정지해 있을 때 축전지의 전압을 측정할 수 있다.
디스플레이 모듈(260)은 축전지의 전압, 설정 전압, 발전기의 전압, 엔진 설정 상태, 엔진 가동 시간 등을 표시할 수 있다.
출력부(270)는 필요에 따라 제1 출력부(272)와 제2 출력부(274)로 구분될 수 있는데, 상기 제1 출력부(272)는 축전지가 충전될 수 있도록 차량의 주 전원에 연결되어 제어부(250)에서 생성된 시동모터 구동 신호를 출력할 수 있고, 상기 제2 출력부(274)는 메인 전원이 출력되고 있는 상태에서 시동을 걸 수 있도록 셀프 모터를 돌려주는 신호를 출력할 수 있다.
12MHz 크리스탈(280)은 12MHz의 클럭 신호를 발진할 수 있고, 전원부(290)는 자동차 축전지 자동 충전 장치에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자동차 축전지 자동 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치는 차량에 구비된 축전지의 충전 여부를 판단하기 위하여 먼저 축전지의 전압을 측정한다(S310).
그리고, 측정된 축전지의 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 전압으로 기 설정된 시간(예를 들어 1분) 이상 지속되는 것으로 판단되면(S320) 충전을 위하여 차량에 시동이 걸리도록 한다(S330).
이 경우, 자동차 축전지 자동 충전 장치의 메인 전원출력을 통하여 차량에 전원이 공급되고, 엔진에 따라 설정된 워밍업 타임(일 예로, 휘발유의 경우 4초, 디젤의 경우 8초) 후에 시동모터 출력을 통해 차량의 시동모터가 기 설정된 시간(예를 들어 0.8초)동안 구동된다.
그리고, 발전기의 전압을 측정하여 차량에 시동이 걸렸는지 판단한다(S350). 이 사이에 시동이 걸려 발전기에서 전압이 일정 이상의 값으로 측정되면 차량에 시동이 걸린 것으로 판단하여 기 설정된 시간만큼 시동을 유지한 후 시동모터를 정지한다(S360).
그러나 시동이 걸리지 않은 것으로 판단되면 일정 시간(예를 들어 5초) 대기한 후(S380) 다시 시동모터를 1.2초 동안 구동한다.
이 사이에 시동이 걸려 발전기에서 전압이 일정 이상의 값으로 측정되면 기 설정된 시간만큼 시동이 유지되고 정지한다.
그러나 이번에도 시동이 걸리지 않으면 다시 일정 시간(예를 들어 5초) 대기한 후에 다시 시동모터를 1.5초 동안 구동한다.
이 사이에 시동이 걸려 발전기에서 전압이 일정 이상의 값으로 측정되면 기 설정된 시간만큼 시동이 유지되고 정지한다.
그러나 이번에도 시동이 걸리지 않으면 1차 시동 실패로 판단하고(S370) 메인 전원출력도 off 시키고 1시간 후에 다시 처음부터 반복한다(S390). 5차까지 시동을 실패하면(S370) 적색 LED가 점멸하며 차량의 이상 상태를 알리고 시동을 시도하지 않는다(S390).
한편, 본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치는 정상적으로 시동을 걸고 충전 중이라도 차량 주인이 도어를 열고 탑승할 경우에는(도어 상태 입력으로 감지됨) 일정 시간(예를 들어, 15초) 경과 후에 시동을 멈출 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 축전지 자동 충전 장치 및 방법은 차량에 구비된 축전지의 전압이 낮아지는 경우 자동으로 시동을 걸어 축전지가 충전되도록 하기 때문에, 장시간 주차를 하거나 전자장비의 전력 소비량이 많은 경우에도 축전지가 방전되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 차량에 구비되는 축전지를 충전하는 장치에 있어서,
    상기 축전지로부터 입력 되는 전압을 측정하고 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 상기 차량의 시동모터를 구동시키는 시동모터 구동 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 생성된 시동모터 구동 신호를 출력함으로써 상기 축전지를 충전시키는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 시동모터 구동 신호 생성 시 상기 차량에 구비된 발전기의 전압을 측정하고 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압 이상인 경우 기 설정된 시간 동안 시동을 유지한 후 상기 시동모터를 정지시키는 시동모터 정지 신호를 생성하고,
    상기 측정된 발전기의 전압이 기 설정된 전압보다 낮게 측정되는 경우 시동을 실패한 것으로 판단하여 상기 기 설정된 횟수보다 적게 시동을 실패한 것으로 판단되는 경우 소정 시간 대기한 후 상기 시동모터를 구동시키고, 상기 기 설정된 횟수 이상 시동을 실패한 것으로 판단되는 경우 이상 상태 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 축전지 자동 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 도어 상태, 기어 상태 및 제동 상태 중 적어도 하나 대한 정보를 입력 받아 이를 감시하는 것을 특징으로 하는 축전지 자동 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 시동이 정지해 있을 때 상기 축전지의 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 축전지 자동 충전 장치.
  6. 차량에 구비되는 축전지를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 축전지의 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정된 축전지의 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 상기 차량의 시동모터를 구동시켜 상기 축전지를 충전하는 단계;
    상기 차량에 구비된 발전기의 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정된 발전기의 전압이 기 설정된 전압 이상인 경우 기 설정된 시간 동안 시동을 유지한 후 상기 시동모터를 정지시키는 단계;
    상기 발전기에서 측정된 전압이 기 설정된 전압보다 낮은 경우 기 설정된 횟수 이상 시동을 실패했는지 판단하는 단계; 및
    상기 기 설정된 횟수보다 적게 시동을 실패한 경우 소정 시간 대기한 후 상기 시동모터를 구동시키고, 상기 기 설정된 횟수 이상 시동을 실패한 경우 이상 상태 정보를 표시하는 단계
    를 포함하는 축전지 자동 충전 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 충전하는 단계 이전에,
    상기 차량의 도어 상태, 기어 상태 및 제동 상태 중 적어도 하나를 감시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 축전지 자동 충전 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 차량의 시동이 정지해 있을 때 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 축전지 자동 충전 방법.
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