KR101644932B1 - 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치 - Google Patents

차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 자동차 배터리 수명을 연장을 할 수 있고, 배터리 폐기로 인한 환경 오염을 방지하며, 차량의 안정적인 기능을 유지할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 전원을 생성하는 전원 발생부; 전원 발생부에 전기적으로 연결되어 직류 전압을 출력하는 전원 안정화부; 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되는 전원 저장 디바이스; 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되고, 차량의 전기 부품에 전원을 공급하는 주 배터리; 전원 안정화부, 전원 저장 디바이스 및 주 배터리 사이에 연결된 바이패스부; 및 바이패스부를 제어하는 전원 제어부를 포함하고, 전원 제어부는 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 낮으면, 전원 저장 디바이스를 이용하여 주 배터리를 충전시키도록 전원 저장 디바이스와 주 배터리가 접속되도록 함과 동시에 전원 안정화부와 전원 저장 디바이스의 전기적 연결은 차단되도록 하고, 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 높으면, 전원 안정화부와 전원 저장 디바이스가 접속되도록 함과 동시에 전원 저장 디바이스와 주 배터리 사이의 전기적 연결은 차단하도록 바이패스부를 제어하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 개시한다.

Description

차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치{Intelligent battery discharge compensation device for vehicle}
본 발명은 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치에 관한 것이다.
자동차 시스템에서 전압 조정 장치는 일반적으로 약 14.2V 정도의 출력을 내도록 설계된다. 또한, 약 12V의 배터리는 완전 충전 상태를 유지하기 위해, 최소한 14.1V의 전압을 받아야 한다. 그러나, 차량에 있어 배터리의 최고 전압은 부하가 없는 상태에서도 13.9V에 불과하고, 여기에 히터나 등화 장치, 기타 전자 장치 등의 전기적 부하가 추가될 경우 전압은 약 13 ~ 13.5V 이하로 떨어진다. 이러한 저전압이 계속유지될 경우, 배터리의 수명은 급속히 단축될 수 있다.
또한, 이와 같은 저전압에서는 배터리의 극판이 효과적인 재충전을 불가능하게 하는 황산염으로 덮이게 되거나 부식되는 문제가 있다. 또한, 저전압의 충전 상태는 배터리의 수명을 급속히 단축시키는 원인 중의 하나를 제공하지만, 배터리의 사용자는, 배터리가 자신이 있는 위치에서 상당히 떨어져 설치되어 있으므로, 배터리의 충전 상태나 방전 상태를 바로 알지 못하여, 초기에 적절한 대처를 할 수 없다.
따라서, 배터리의 성능 향상 및 수명 연장을 행하면서, 배터리의 충전 상태를 쉽게 알 수 있도록 하는 개선된 기술이 본 분야에서 절실히 요구되고 있다. 종래의 기술은 자동차의 정지 상태에서 배터리가 소모되어 시동을 걸 때 방전으로 인한 운행을 못하고 배터리 긴급 지원 충전이나 배터리 교체를 하는 문제가 존재하였다. 또한, 차량 배터리 교체로 인한 개인적인 경제적 부담 및 배터리 폐기 시 환경적인 문제가 존재하였다. 더욱이, 배터리의 현재 전압을 시각적으로 확인할 수 없기 때문에 이용자의 불편함이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개실용신안공보 실1998-019667호(1998년7월15일) 대한민국 공개특허공보 특1998-053885호(1998년9월25일)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 자동차 배터리 수명을 연장을 할 수 있고, 배터리 폐기로 인한 환경 오염을 방지하며, 차량의 안정적인 기능을 유지할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 배터리 방전으로 인해 시동을 걸었을 때 안 걸리는 단점을 보완하여, 배터리 방전 시 시동을 걸 수 있는 최소의 용량은 더 이상 방전하지 않도록 저장할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 자동차 운행 중 급출발 또는 급제동 시 갑작스럽게 배터리의 방전량 및 엔진의 출력이 높아지므로 연료 소모량이 증가하나, 안정적인 전압 조절 기능에 의해 전압 변동폭을 최소화 하여 연료를 절감할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치는 전원을 생성하는 전원 발생부; 상기 전원 발생부에 전기적으로 연결되어 직류 전압을 출력하는 전원 안정화부; 상기 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되는 전원 저장 디바이스; 상기 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되고, 차량의 전기 부품에 전원을 공급하는 주 배터리; 상기 전원 안정화부, 상기 전원 저장 디바이스 및 상기 주 배터리 사이에 연결된 바이패스부; 및 상기 바이패스부를 제어하는 전원 제어부를 포함하고, 상기 전원 제어부는 상기 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 낮으면, 상기 전원 저장 디바이스를 이용하여 상기 주 배터리를 충전시키도록 상기 전원 저장 디바이스와 상기 주 배터리가 접속되도록 함과 동시에 상기 전원 안정화부와 상기 전원 저장 디바이스의 전기적 연결은 차단되도록 하고, 상기 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 높으면, 상기 전원 안정화부와 상기 전원 저장 디바이스가 접속되도록 함과 동시에 상기 전원 저장 디바이스와 상기 주 배터리 사이의 전기적 연결은 차단하도록 상기 바이패스부를 제어함을 특징으로 한다.
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상기 전원 제어부에 의해 제어되며, 상기 바이패스부와 상기 주 배터리 사이에 연결되어, 상기 전원 저장 디바이스에 의해 상기 주 배터리가 충전되도록 하는 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 주 배터리 및 전원 저장 디바이스의 전압을 측정하여 상기 전원 제어부에 제공하는 전원 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부에 의해 제어되며, 상기 주 배터리 또는 상기 전원 저장 디바이스의 전압을 표시하는 상태 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 저장 디바이스는 슈퍼 캐패시터 또는 전기 이중층 캐패시터일 수 있다.
상기 전원 안정화부, 전원 저장 디바이스 및 전원 제어부는 플라스틱 수지로 몰딩되어 일체화될 수 있다.
상기 전원 발생부와 상기 전원 안정화부 사이에 연결된 입력 단자를 더 포함하고, 상기 입력 단자는 상기 전원 발생부에 전기적으로 연결되는 플러스 단자홀 및 마이너스 단자홀을 갖는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되어 상기 전원 안정화부에 연결되는 커넥터; 및 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 주 배터리 또는 상기 전원 저장 디바이스의 전압을 표시하는 상태 표시부를 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는 상기 전원 감지부를 통하여 상기 주 배터리의 전압이 차량의 부하를 구동할 수 있는 전압 미만으로 판단될 경우, 상기 전원 저장 디바이스의 전원 전압이 상기 주 배터리를 경유하지 않고 상기 부하에 직접 공급되도록 상기 스위칭부 및 바이패스부를 제어할 수 있다.
본 발명은 자동차 배터리 수명을 연장을 할 수 있고, 배터리 폐기로 인한 환경 오염을 방지하며, 차량의 안정적인 기능을 유지할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 배터리 방전으로 인해 시동을 걸었을 때 안 걸리는 단점을 보완하여, 배터리 방전 시 시동을 걸 수 있는 최소의 용량은 더 이상 방전하지 않도록 저장할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 자동차 운행 중 급출발 또는 급제동 시 갑작스럽게 배터리의 방전량 및 엔진의 출력이 높아지므로 연료 소모량이 증가하나, 안정적인 전압 조절 기능에 의해 전압 변동폭을 최소화 하여 연료를 절감할 수 있는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치의 외형을 도시한 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치의 외형을 도시한 개략 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치 중 입력 단자 및 상태 표시부의 일례를 도시한 정면도 및 저면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치를 이용한 연비 절감 테스트 결과를 도시한 표 및 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는 전원 발생부(110), 입력 단자(120), 전원 안정화부(130), 바이패스부(140), 전원 저장 디바이스(150), 스위칭부(160), 출력 단자(170), 주 배터리(180), 전원 감지부(190), 전원 제어부(210) 및 상태 표시부(220)를 포함한다.
또한, 본 발명은 전원 발생부(110)와 주 배터리(180)가 직접 연결되며, 전원 발생부(110)와 주 배터리(180) 사이에 연결된 퓨즈부(230)를 더 포함할 수 있다.
전원 발생부(110)는, 예를 들면, 차량의 엔진에 결합되어 일정한 전원 전압을 공급하는 제너레이터일 수 있다. 이러한 전원 발생부(110)는 퓨즈부(230)를 통하여 주 배터리(180)를 직접 충전하도록 되어 있다. 그러나, 주 배터리(180)는 통상 14.1V보다 큰 전압에 의해 충전됨이 바람직하지만, 실질적으로, 전원 발생부(110)는 14.1V보다 낮은 전압을 주 배터리(180)에 공급한다.
입력 단자(120)는 전원 발생부(110)의 전원 전압을 전원 안정화부(130)에 전달한다. 이러한 입력 단자(120)는 인쇄회로기판 등을 포함하며, 이는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
전원 안정화부(130)는 전원 발생부(110)로부터 전달받은 전원 전압에서 리플을 최소화하고 일정하고 균일한 직류 전압으로 레귤레이팅하여 바이패스부(140)로 전달한다.
바이패스부(140)는 전원 안정화부(130)와 전원 저장 디바이스(150)를 전기적으로 연결하거나, 또는 전원 저장 디바이스(150)와 스위칭부(160)(즉, 주 배터리(180))를 전기적으로 연결한다. 물론, 이러한 바이패스부(140)는 전원 제어부(210)의 제어를 받는다.
전원 저장 디바이스(150)는 전원 안정화부(130)(즉, 전원 발생부(110))로부터 전원 전압을 전달받아 충전된다. 일례로, 전원 저장 디바이스(150)는 충전 및 방전 속도가 빠른 슈퍼 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터, 또는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.
스위칭부(160)는 바이패스부(140)(즉, 전원 저장 디바이스(150))와 출력 단자(170)(즉, 주 배터리(180))를 전기적으로 연결한다. 물론, 이러한 스위칭부(160)는 전원 제어부(210)의 제어를 받는다.
출력 단자(170)는 스위칭부(160)를 주 배터리(180)부에 연결하는 역할을 한다.
주 배터리(180)는 차량의 엔진룸에 설치되어, 엔진이 시동되도록 전원 전압을 공급하거나, 또는 차량 내 각종 전기 전자 부품(예를 들면, 블랙 박스, 네비게이션 등)에 전원 전압을 공급하는 역할을 한다.
전원 감지부(190)는 주 배터리(180) 및/또는 전원 저장 디바이스(150)의 전원 전압을 감지하고, 이를 전원 제어부(210)에 전달한다.
전원 제어부(210)는 전원 저장 디바이스(150)와 주 배터리(180) 사이에 전기적으로 연결되어, 주 배터리(180)의 전압이 기준 전압(예를 들어 14.1V)보다 낮으면 전원 저장 디바이스(150)에 의해 주 배터리(180)가 충전되도록 하고, 주 배터리(180)의 전압이 기준 전압보다 높으면 전원 발생부(110)에 의해 저장 디바이스(150)가 충전되도록 상술한 바이패스부(140) 및 스위칭부(160)를 제어한다.
일례로, 전원 제어부(210)는 전원 감지부(190)를 통하여 주 배터리(180)의 전압이 기준 전압(예를 들어 14.1V)보다 작다고 판단되면, 바이패스부(140)를 제어하여 전원 저장 디바이스(150)와 스위칭부(160)가 연결되도록 하고, 또한 스위칭부(160)를 제어하여 바이패스부(140)와 출력 단자(170)가 연결되도록 한다. 따라서, 전원 저장 디바이스(150)에 저장된 파워 또는 에너지는 바이패스부(140), 스위칭부(160), 출력 단자(170)를 통하여 주 배터리(180)에 전달되고, 이에 따라 주 배터리(180)가 충전된다. 물론, 이때 바이패스부(140)에 의해 전원 안정화부(130)와 전원 저장 디바이스(150) 사이의 전기적 연결은 차단될 수 있다.
또한, 전원 제어부(210)는 전원 감지부(190)를 통하여 주 배터리(180)의 전압이 기준 전압(예를 들어 14.1V)보다 크다고 판단되면, 바이패스부(140)를 제어하여 전원 안정화부(130)와 전원 저장 디바이스(150)가 상호간 전기적으로 연결되도록 한다. 따라서, 전원 발생부(110)로부터의 전원 또는 에너지가 전원 저장 디바이스(150)에 전달되고, 이에 따라 전원 저장 디바이스(150)가 충전된다. 물론, 이때 바이패스부(140)에 의해 전원 저장 디바이스(150)와 주 배터리(180) 사이의 전기적 연결은 차단될 수 있다.
상태 표시부(220)는 전원 제어부(210)의 제어에 의해 주 배터리(180) 및/또는 전원 저장 디바이스(150)의 전원 전압을 표시하는 역할을 한다. 또한, 상태 표시부(220)를 포함하는 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는 차량의 실내인 운전석 주변 또는 인스트루먼트 패널에 설치될 수 있음으로써, 사용자가 실시간으로 주 배터리(180) 및/또는 전원 저장 디바이스(150)의 전원 전압을 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)의 외형을 도시한 개략 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는, 예를 들면, 후면에 전원 발생부(110)에 연결되는 입력 연결부(102)와, 주 배터리(180)에 연결되는 출력 연결부(103)가 구비될 수 있다. 여기서, 입력 연결부(102)는 상대적으로 가는 배선이 지나갈 수 있도록 하나의 연결홀로 이루어지고, 출력 연결부(103)는 상대적으로 두꺼운 배선이 지나갈 수 있도록 두개의 연결홀로 이루어진다. 즉, 입력 연결부(102)를 통해서는 플러스 배선 및 마이너스 배선이 함께 인입되고, 출력 연결부(103)는 통해서는 플러스 배선 및 마이너스 배선이 각각 인출된다. 또한, 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는 상면에 상태 표시부(220)가 설치될 수 있으나, 이러한 설치 위치로 본 발명이 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)의 외형을 도시한 개략 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는, 예를 들면, 일면에 상태 표시부(220)가 설치되고, 내부에 전원 저장 디바이스(150)(예를 들면, 직병렬 연결된 다수의 슈퍼 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등등)가 내장되며, 또한 타측에 전원 안정화부(130)가 설치될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는, 입력 단자(120), 전원 안정화부(130), 바이패스부(140), 전원 저장 디바이스(150), 스위칭부(160), 출력 단자(170), 전원 감지부(190), 전원 제어부(210) 및 상태 표시부(220)가 플라스틱 수지로 몰딩되어 일체화될 수 있다. 즉, 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(100)는 하나의 육면체 형태의 플라스틱 수지로 된 케이스(101)에 수용되어, 간단하게 차량에 탈부착이 가능하다.
한편, 케이스(101)는 외부의 기계적 물리적 화학적 전기적 충격으로부터 견딜 수 있도록 올레핀계 수지 25~39중량%와, 유리섬유 또는 황산바륨이거나 이들의 혼합물인 무기충전제 61~75중량%를 포함하는 폴리올레핀 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 올레핀계 수지는 25~39중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 초고결정성 수지로 무기 충전제의 흐름성을 향상시키고 폴리올레핀 수지 조성물의 내열성, 강성 및 열변형성을 향상시키는 역할을 한다. 25 중량% 미만이면 무기 충전제가 과량으로 사용되어 수지의 흐름성과 성형성을 저하시키는 문제점을 나타내며, 39중량%를 초과하면 사출 성형품으로 제조 시, 강도, 내충격성 및 치수안정성을 향상시키는데 효과적이지 못한 문제점을 가진다.
구체적으로는, 초고결정성 올레핀계 수지는 아이소택틱 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 코폴리머, 프로필렌-1-부텐 코폴리머, 프로필렌-1-헥센 코폴리머 및 프로필렌-4-메틸-1-펜텐 코폴리머 중에서 선택된 1종 이상과 프로필렌의 공중합체 또는 랜덤 공중합체이거나 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 올레핀계 수지는 용융지수가 1~70g/10min(230℃)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3~30g/10min이다. 또한, 올레핀계 수지 중 호모 부분의 C13-NMR에 의한 아이소택틱(isotactic) 펩타드분율이 96~99%인 것이 바람직한데, 96% 미만이면 폴리올레핀 수지 조성물의 내열성, 강성 및 열변형성이 저하되는 문제점을 나타낸다.
무기 충전제는 유리섬유 또는 황산바륨이거나 이들의 혼합물인 것인 것이 바람직한데, 61~75중량%를 포함하여 사출 성형품으로 제조 시, 강도, 내충격성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 무기 충전제가 61중량% 미만이면 강도 및 내충격성이 저하되고 저중량으로 인한 문제점을 나타내며, 75%중량%를 초과하는 경우에는 고중량 및 고강성으로 인하여 생산 공정이 원활하지 않는 문제점을 가진다.
유리섬유는 평균입경이 5~15㎛이고, 길이가 1~16㎜인 쵸핑된 스트랜드(chopped strand) 형태를 사용하는 것이 바람직하며, 평균입경이 5㎛미만이면 혼합하는 동안에 유리섬유가 깨지기 쉬워 강성효과가 미흡한 문제점을 나타내며, 15㎛를 초과하는 경우에는 사출 성형품으로 제조 시, 성형품의 변형이 악화되어 외관 상태가 불량해질 수 있다. 또한, 길이가 1㎜미만이면 강도, 내충격성 및 중량이 저하되는 문제점을 가지며, 16㎜를 초과하는 경우에는 가공 공정에서의 투입이 어려워 생산 공정이 원활하지 않는 문제점을 나타낸다. 구체적으로는, 유리섬유는 불포화 카르본산 또는 그 무수물을 그라프트한 변성 폴리프로필렌에 의해 표면이 처리된 유리섬유인 것이 바람직한데, 사출 성형품으로 제조 시, 성형품의 강도, 내충격성 및 내열성을 개선하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 불포화 카르본산은 아크릴산, 타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 디트라콘산, 소르빈산 및 인그리카산 중에서 선택된 1종인 것이 바람직하며, 상기 무수물은 산무수물, 에스테르, 아미드, 이미드 및 금속염 중에서 선택된 1종 이상이며, 구체적인 예로는 무수말레인산, 무수이타콘산, 무수디트라콘산, 아크릴산 나트륨 및 메타크릴산 나트륨 등이 있다. 상기 유리섬유의 표면을 처리하기 위해서는 결정성 폴리프로필렌에 불포화 카르본산 또는 그 무수물과 촉매를 이축 압출기에 투입하여 180~220℃의 온도에서 가열하여 용융함으로써 제조된 변성 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 변성 폴리프로필렌 및 유리섬유는 1:9의 비율로 표면을 처리하는 것이 바람직하다.
황산바륨은 레이저회절 산란법에 의한 평균입경이 0.5~1㎛인 것이 바람직한데, 유리섬유와 혼합하여 사용할 경우 고중량의 특성을 나타내는데 효과적인 역할을 하며, 0.5㎛ 미만이면 고중량 및 고강성의 물성이 저하되며 가공 공정에서의 투입이 어려운 문제점을 가지며, 1㎛를 초과하면 사출 성형품으로 제조 시 성형품의 표면 외관의 광택이 저하되는 문제점을 가진다.
또한, 상기 유리섬유와 황산바륨을 혼합하여 무기충전제로 사용할 경우에는 유리섬유 및 황산바륨의 혼합비가 2:8~8:2인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4:6~5:5이다.
또한, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 본 기술 분야에서 알려진 수지 조성물의 제조방법 및 가공 조건을 토대로 응용될 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌을 융점 이상에서 배합하고 혼련하여 사용될 수 있다. 즉, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 사출성형 및 압출성형 등의 통상적인 성형법을 통하여 케이스를 제조하기 위하여 사용될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100)는 그 외부를 몰딩하는 케이스(101)에 의해 외부의 기계적 물리적 화학적 전기적 충격으로부터 내부 부품이 안전하게 보호된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100) 중 입력 단자(120) 및 상태 표시부(220)의 일례를 도시한 정면도 및 저면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 전원 발생부(110)와 전원 안정화부(130) 사이에 연결되는 입력 단자(120)는 인쇄회로기판(104), 커넥터(105) 및 상태 표시부(220)를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(104)은 전원 발생부(110)에 전기적으로 연결되는 플러스 단자홀 패턴(120a) 및 마이너스 단자홀 패턴(120b)과, 일측 표면에 실장된 다수의 능동 소자 및 수동 소자(106)를 포함한다. 또한, 인쇄회로기판(104)은 전원 안정화부(130)에 전기적으로 연결되는 커넥터(105)를 더 포함할 수 있으며, 타측 표면에 부착되어 주 배터리(180) 또는 전원 저장 디바이스(150)의 전압을 표시하는 상태 표시부(220)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 능동 소자 및 수동 소자(106)는 상술한 상태 표시부(220)를 구동하는 역할을 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100)를 이용한 연비 절감 테스트 결과를 도시한 표 및 그래프이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100)에 따르면, 차량에 장착 후, 대략 10% 내지 26%의 연료 절감 효과를 확인할 수 있었다. 즉, 순번 1,2에서 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100)의 장착후 연료 절감률이 23%, 탈착후 연료 절감률이 0.1%로 평가되었고, 순번 3,4에서 장착후 연료 절감률이 24%, 탈착후 연료 절감률이 0%, 순번 5,6번에서 장착후 연료 절감률이 26%, 탈착후 연료 절감률이 0.1%, 순번 7,8,9,10에서 장착후 연료 절감률이 23% 및 16%, 탈착후 연료 절감률이 0.2% 및 0%, 순번 11,12에서 장착후 연료 절감률이 13% 및 10%로 관찰되었다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 보상 장치(100)는 자동차 배터리 수명을 연장을 할 수 있고, 배터리 폐기로 인한 환경 오염을 방지하며, 차량의 안정적인 기능을 유지할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 배터리 방전으로 인해 시동을 걸었을 때 안 걸리는 단점을 보완하여, 배터리 방전 시 시동을 걸 수 있는 최소의 용량은 더 이상 방전하지 않도록 저장할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 자동차 운행 중 급출발 또는 급제동 시 갑작스럽게 배터리의 방전량 및 엔진의 출력이 높아지므로 연료 소모량이 증가하나, 안정적인 전압 조절 기능에 의해 전압 변동폭을 최소화 하여 연료를 절감할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(200)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치(200)는 전원 감지부(190)에 의해 감지한 주 배터리(180)의 전압이 부하(240)를 동작시키기에도 부족한 전압일 경우(예를 들면, 주 배터리(180)의 전압이 10V로 완전 방전되어 엔진 시동도 불가능할 경우), 전원 제어부(210)는 바이패스부(140) 및 스위칭부(160)를 제어하여 전원 저장 디바이스(150)의 전원 전압이 바이패스부(140) 및 스위칭부(160)를 통하여 직접 부하(240)에 제공되도록 할 수 있다. 즉, 전원 저장 디바이스(150)의 전원 전압이 주 배터리(180)에 공급되는 것이 아니라 직접 부하(240)에 공급됨으로써, 부하(240)가 동작하도록 한다.
물론, 이러한 상황은 오랜 시간동안 지속되기는 어렵기 때문에, 전원 제어부(210)는 사용자에게 시각적 및 청각적 경고 신호를 출력하는 경고부(250)를 통하여 사용자에게 이러한 상황을 알리도록 한다. 예를 들면, 경고부(250)는 "주 배터리가 완전 방전된 상태이오니, 주 배터리를 교체하거나 점검하여 주십시요"와 같은 사운드를 출력할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 전원 감지부(190)가 전원 발생부(110)의 발전 전압을 감지하여, 전원 발생부(110)로부터 발전 전압이 생성되지 않거나 기준 전압 미만일 경우에도, 경고부(250)를 통하여 사용자에 이러한 상황을 알리도록 한다. 예를 들면, 경고부(250)는 "전원 발생부(250)의 발전 전압이 기준 전압 이하이니, 전원 발생부(250)를 교체하거나 점검하여 주십시요"와 같은 사운드를 출력할 수 있다.
따라서, 사용자는 이러한 경고부(250)의 경고 동작으로 현재 주 배터리(180) 또는 전원 발생부(110)에 문제가 있음을 인식하고, 차량을 안전한 위치로 이동시키거나 또는 차량 정비소로 이동시킨다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 배터리 방전 보상 장치(200)는 주 배터리(180)가 부하(240)를 동작시킬 수도 없을 정도로 전압이 낮을 경우, 전원 저장 디바이스(150)가 주 배터리(180)에 전원을 공급하는 것이 아니라, 직접 부하(240)에 전원을 공급함으로써, 운전자가 임시로 일정 시간동안 차량을 운전하도록 한다.
또한, 본 발명은 전원 발생부(110)가 발전을 하지 못하거나 발전 전압이 기준 전압(예를 들면, 12V) 이하일 경우 경고부(250)를 통하여 사용자에게 이를 즉각적으로 알림으로써, 사용자가 안전한 후속 동작을 취하도록 유도한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명에 따른 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치
110; 전원 발생부 120; 입력 단자
130; 전원 안정화부 140; 바이패스부
150; 전원 저장 디바이스 160; 스위칭부
170; 출력 단자 180; 주 배터리
190; 전원 감지부 210; 전원 제어부
220; 상태 표시부 230; 퓨즈부

Claims (9)

  1. 전원을 생성하는 전원 발생부;
    상기 전원 발생부에 전기적으로 연결되어 직류 전압을 출력하는 전원 안정화부;
    상기 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되는 전원 저장 디바이스;
    상기 전원 안정화부에 전기적으로 연결되어 충전되고, 차량의 전기 부품에 전원을 공급하는 주 배터리;
    상기 전원 안정화부, 상기 전원 저장 디바이스 및 상기 주 배터리 사이에 연결된 바이패스부; 및
    상기 바이패스부를 제어하는 전원 제어부를 포함하고,
    상기 전원 제어부는 상기 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 낮으면, 상기 전원 저장 디바이스를 이용하여 상기 주 배터리를 충전시키도록 상기 전원 저장 디바이스와 상기 주 배터리가 접속되도록 함과 동시에 상기 전원 안정화부와 상기 전원 저장 디바이스의 전기적 연결은 차단되도록 하고, 상기 주 배터리의 전압이 기준 전압보다 높으면, 상기 전원 안정화부와 상기 전원 저장 디바이스가 접속되도록 함과 동시에 상기 전원 저장 디바이스와 상기 주 배터리 사이의 전기적 연결은 차단하도록 상기 바이패스부를 제어함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 제어부에 의해 제어되며,
    상기 바이패스부와 상기 주 배터리 사이에 연결되어, 상기 전원 저장 디바이스에 의해 상기 주 배터리가 충전되도록 하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주 배터리 및 전원 저장 디바이스의 전압을 측정하여 상기 전원 제어부에 제공하는 전원 감지부를 더 포함함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 제어부에 의해 제어되며, 상기 주 배터리 또는 상기 전원 저장 디바이스의 전압을 표시하는 상태 표시부를 더 포함함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 저장 디바이스는 슈퍼 캐패시터 또는 전기 이중층 캐패시터인 것을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 안정화부, 전원 저장 디바이스 및 전원 제어부는 플라스틱 수지로 몰딩되어 일체화된 것을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 발생부와 상기 전원 안정화부 사이에 연결된 입력 단자를 더 포함하고, 상기 입력 단자는
    상기 전원 발생부에 전기적으로 연결되는 플러스 단자홀 및 마이너스 단자홀을 갖는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 설치되어 상기 전원 안정화부에 연결되는 커넥터; 및
    상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 주 배터리 또는 상기 전원 저장 디바이스의 전압을 표시하는 상태 표시부를 포함함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 전원 감지부를 통하여 상기 주 배터리의 전압이 차량의 부하를 구동할 수 있는 전압 미만으로 판단될 경우, 상기 전원 저장 디바이스의 전원 전압이 상기 주 배터리를 경유하지 않고 상기 부하에 직접 공급되도록 상기 스위칭부 및 바이패스부를 제어함을 특징으로 하는 차량용 지능형 배터리 방전 보상 장치.
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