KR101654049B1 - 차량용 배터리 충전 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 차량용 배터리 충전 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속함으로써, 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품의 전원을 공급하는 보조 배터리의 선 충전으로 인한 차량의 운행 지연 및 고장을 근본적으로 방지할 수 있고, 상기 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품을 구동하는 보조 배터리의 충전을 주 배터리 충전 시 제어하는 것을 단속하는 보조 충전 관리부를 간단하게 구현함으로써, 차량용 배터리 충전 장치의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제조 단가를 근본적으로 절감할 수 있게 된다.

Description

차량용 배터리 충전 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGING BATTERY OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 주행 관련 주배터리 이외에 보조 배터리 충전을 단속할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동자의 각종 전기 장치를 움직이는 전원으로 발전기 및 주 배터리가 있다. 엔진이 작동하고 있을 때에는 발전기가 차량의 운행 관련 전원으로 작동하지만, 엔진이 정지하고 있을 때나 시동 시에는 발전기가 작동하지 않으므로 필요한 전력은 주 배터리에 의존하게 된다.

상기한 시스템을 구성하기 위하여 배터리 센서가 추가 되었는데 상기한 배터리 센서에서는 배터리로 입출되는 전류량, 배터리 액온, 배터리전압 등을 측정/출력하고 수신한 전류량을 통하여 전하량 누적 방식으로 주 배터리 충전율을 계산/출력하고 있다.

이러한 배터리 센서가 장착된 차량의 주 배터리는 차량 운행 관련 부하를 통해 방전함은 물론 무부하 상태로 장시간 주차된 경우에도 자기 방전함으로써 전력이 소모되는 경우가 발생할 수 있다.

상기한 차량에 있어서, 차량 운행 관련 전원을 공급하는 주 배터리 이외의 주행 중 도로 또는 주차 중 주차장의 상태를 녹화하는 블랙박스 등 차량 운행 관련 부하 이외의 전장 부하에 전원을 공급하는 보조 배터리와 상기 보조배터리를 급속 충전하는 보조 충전기가 별도로 마련되어 있다.

그러나, 장시간 주차되어 차량 운행 관련 전원을 공급하는 주 배터리가 소모 되었음에도 불구하고 보조 충전기는 보조 배터리를 우선하여 충전된다.

이에 따라, 장기 주차 후 차량의 점화스위치 온 상태(즉, IG-on 상태)에서 주 배터리에 충전 전압이 방전되게 되면 차량에서의 운행 관련 전자 제어로 실행하는 차량의 운행이 불가하게 되는 문제점이 발생하게 되므로, 차량의 점화 스위치가 온 상태에서 일정 시간 동안 충전기에 의한 보조 배터리가 충전되지 않도록 별도 관리하는 방안이 요구된다 할 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0104257 호 (2011.09.22.)

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 운행 관련하여 기 정해진 다수의 데이터를 토대로 차량의 점화 스위치가 온 상태에서 차량이 안정 상태인 지를 판단하고, 판단 결과 차량이 안정 상태가 아닌 경우 보조 배터리의 충전을 제어하는 충전 관리부를 별도로 마련하여 차량의 점화 스위치 온 상태 이후 보조 배터리 충전을 실행하기 위한 차량의 배터리 충전 장치를 제공하고자 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 운행 관련하여 기 정해진 다수의 데이터를 토대로 차량의 점화 스위치가 온 상태에서 차량이 안정 상태인 지를 판단하고, 판단 결과 차량이 안정 상태인 경우 주 배터리 충전이 완료되었는 지를 판단하며, 주 배터리 충전이 완료되지 아니한 경우 보조 배터리의 충전을 제어하는 로직을 실행하여 차량의 점화 스위치 온 상태 이후 보조 배터리 충전을 관리하기 위한 차량의 배터리 충전 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 차량의 배터리 충전 장치는,

시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고 엔진의 점화에 따라 발전기가 구동되어 주 배터리를 충전하는 주 충전부와,

상기 발전기의 전기 에너지를 제공받아 충전하는 보조 배터리의 충전 전압을 제공받아 차량의 주행과 관련되지 아니한 전장품에 공급하는 보조 충전부와,

외부로부터 공급되는 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과를 토대로 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 충전되는 것을 관리하는 보조 충전 관리부와,

상기 보조 충전 관리부의 관리에 따라 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 것을 단속하는 보조 충전 단속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 보조 충전 관리부는,

상기 데이터를 토대로 차량이 안정 상태가 아닌 경우 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 차단하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 보조 충전 단속부에 공급하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 충전 단속부는,

주 배터리의 충전을 위한 엔진 회전수가 기 정해진 임계 범위 내에 존재 여부 및 대기 온도가 기 설정된 판단 기준 범위 내의 존재 여부 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 보조 충전 단속부는,

상기 제어 신호를 제공받아 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 차단하여 보조 배터리의 충전을 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 충전 단속부는,

상기 보조 충전 관리부의 제어 신호에 따라 상기 발전기의 전기 에너지가 상기 보조 배터리에 공급되는 것을 기 정해진 소정 시간 동안 지연시키는 지연부로 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2관점에 따른 차량의 배터리 충전 방법은

시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고 엔진의 점화에 따라 발전기가 구동되어 주 배터리를 충전하는 단계와,

외부로부터 공급되는 정해진 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과 차량이 안정된 상태인 경우 발전기의 전기 에너지를 보조 배터리로 공급하여 보조 충전하는 단계를 포함하되,

상기 차량이 안정된 상태가 아닌 경우 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리로 공급하는 것을 차단하기 위한 보조 충전 관리부의 제어 신호를 제공받아 보조 배터리 충전을 차량이 안정 상태에 도달할 때까지 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 장치 및 방법에 따르면, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속함으로써, 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품의 전원을 공급하는 보조 배터리의 선 충전으로 인한 차량의 운행 지연 및 고장을 근본적으로 방지할 수 있는 효과를 얻는다.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품을 구동하는 보조 배터리의 충전을 주 배터리 충전 시 제어하는 것을 단속하는 보조 충전 관리부를 간단하게 구현함으로써, 차량용 배터리 충전 장치의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제조 단가를 근본적으로 절감할 수 있는 잇점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리 충전 장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 배터리 충전 과정을 보인 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리 충전 장치의 구성을 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리 충전 장치는, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속하도록 구비되며, 이러한 장치는, 주 충전부(10), 보조 충전부(30), 보조 충전 관리부(50), 및 보조 충전 단속부(70)를 포함한다.

여기서, 상기 주 충전부(10)는 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고 엔진의 점화에 따라 발전기가 구동되어 주 배터리를 충전하는 기능을 수행하는 바, 예를 들어, 시동 모터(11), 엔진(12), 발전기(13), 및 주 배터리(14)의 구성을 갖춘다.

여기서, 상기 주 배터리(14)는, 차량의 운행과 관련된 전장품의 전원을 공급하기 위한 장치로서, 통상의 시동 모터(11), 엔진(12), 및 발전기(13)의 전원을 공급하도록 마련된다.

상기 주 배터리(14)의 전원에 따라 운전자에 의한 시동키 조작으로 시동 모터(11)가 동작되고, 시동 모터(11)의 동작에 따라 엔진(12)에 동작되며, 엔진의 동작으로 발전기(13)가 동작되어 발전기(13)의 전기 에너지를 주 배터리(14)로 공급하는 일련의 과정은 일반적인 주 배터리(14)를 충전하는 일련의 과정과 동일 또는 유사하다.

한편, 상기 보조 충전부(30)는 상기 발전기(13)의 전기 에너지를 제공받아 보조 배터리를 충전하는 기능을 수행하는 바, 보조 배터리는 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품, 예를 들어 차량용 블랙 박스의 전원을 공급하도록 마련된다.

또한 상기 보조 충전 관리부(50)는, 외부로부터 공급되는 정해진 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과를 토대로 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 충전되는 것을 관리하는 기능을 수행한다.

즉, 상기 보조 충전 관리부(50)는, 상기 데이터를 토대로 차량이 안정 상태가 아닌 경우 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 차단하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 보조 충전 단속부(70)에 공급한다.

여기서 상기 차량의 안정 상태라 함은, 엔진 회전수가 10Km/h 이고, 전압이 10V 이상 16V 이하이며, 람다 제어를 통해 연소가 이루어지며, 대기압이 750 hPa 이상이며, 캐니스터 내의 잔여 가스가 0.38 이상이고, 냉각수 온도가 50도 이상 142도 이하이고, 대기 온도가 -8도 이상 62도 이하이며, 연료 레벨은 80% 이하이며, 처지는 충분한 시간 동안 수행되었으며, 연료 탱크 내의 압력값이 -11 hPa 이상 4hPa 이하인 경우, 차량 속도 센서 퍼지 밸브 센서, 연료 탱크 압력 센서 등의 각 종 센서들이 정상인 경우 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 그에 더하여 배터리 충전을 위한 엔진 구동 중의 충전 엔진 회전수(1300-1700 rpm), 충전 시작 후 경과 시간(20초), 충전 시작 레벨 및 현재 레벨의 오차(+3%)인 경우 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 엔진 회전수 및 외부 온도를 토대로 설정되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 보조 충전 관리부(50)는, 엔진이 람다 제어를 통한 연소를 통해 현재 엔진 회전수가 임계 범위(10Km/h 이하) 내에 존재하고, 대기 온도는 판단 기준 범위(-8도 이상 62도 이하) 내에 존재하는 경우 차량이 안정 상태인 것으로 판단한다.

상기 보조 충전 관리부(50)에서 차량의 안정 상태가 아니라고 판단되는 경우 발전기(13)의 전기 에너지가 보조 충전 단속부(70)를 통해 보조 배터리로 공급되는 것을 차단하기 위한 제어 신호를 생성하며, 생성된 제어 신호는 보조 충전 단속부(70)로 전달된다.

상기 보조 충전 단속부(70)는 상기 보조 충전 관리부(50)의 제어 신호에 따라 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 것을 단속하는 기능을 수행하는 바, 예를 들어, 상기 보조 충전 관리부(50)의 제어 신호가 수신되는 경우 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리로 공급되는 것을 차단하여 보조 배터리의 충전이 방지된다.

상기 보조 충전 단속부(70)는 상기 보조 충전 관리부(50)의 제어 신호에 따라 상기 발전기의 전기 에너지가 상기 보조 배터리에 공급되는 것을 차단시키는 다양한 스위칭 등의 모듈로 마련될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 차량이 안정 상태에 놓여지는 소정 시간 동안 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 것을 차단하는 지연기로 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 보조 충전 관리부(50)에서 차량이 안정 상태가 아닌 경우 주 배터리(14)의 충전을 우선으로 실행하기 위해, 보조 충전부(30)의 보조 배터리의 충전을 차량의 안정 상태가 될 때까지 기 정해진 소정 시간 동안 일시 제어한다.

이에 따라, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속함으로써, 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품의 전원을 공급하는 보조 배터리의 선 충전으로 인한 차량의 운행 지연 및 고장을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하는 일련의 과정을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 차량용 배터리 충전 장치의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 배터리 충전 과정을 설명한다.

우선, 주 충전부(10)는, 시동 모터(11)의 구동에 따라 엔진(12)이 점화되고 엔진의 점화에 따라 발전기(13)가 구동되어 주 배터리(14)를 충전한다(단계 101).

그리고, 상기 보조 충전 관리부(50)는, 외부로부터 공급되는 정해진 엔진 회전수 및 대기 온도 중 적어도 하나 이상의 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과 차량이 안정된 상태인 경우 발전기의 전기 에너지를 보조 배터리로 공급하기 위한 제어 신호를 생성하여 보조 충전 단속부로 전달함에 따라 보조 배터리가 충전하게 된다(단계 102. 103, 105, 107).

이어 상기 보조 충전 관리부(50)는 주 배터리 및 보조 배터리의 충전 상태를 제공받아 주 배터리 및 보조 배터리의 충전이 완료되었는 지를 판단하고 판단 결과 주 배터리 및 보조 배터리의 충전이 완료된 경우 본 프로그램을 종료한다(단계 108).

상기 단계(103)에서 차량이 안정된 상태가 아닌 경우 보조 배터리에 상기 발전기의 전기 에너지기 공급되는 것을 차단하기 위한 제어 신호를 생성하여 보조 충전 단속부(70)로 전달하고 상기 보조 충전 단속부(70)는 발전기(13)의 전기 에너지가 보조 충전부(30)의 보조 배터리에 공급되는 것을 차단하여 보조 배터리 충전을 제어한다(단계 109, 111).

본 발명의 실시 예에 따르면, 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속함으로써, 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품의 전원을 공급하는 보조 배터리의 선 충전으로 인한 차량의 운행 지연 및 고장을 근본적으로 방지할 수 있고, 상기 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품을 구동하는 보조 배터리의 충전을 주 배터리 충전 시 제어하는 것을 단속하는 보조 충전 관리부를 간단하게 구현함으로써, 차량용 배터리 충전 장치의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제조 단가를 근본적으로 절감할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고, 엔진 점화에 따라 구동되는 발전기의 전기 에너지를 제공받아 주 배터리를 우선적으로 충전하고 주 배터리의 충전 중 보조 배터리의 충전을 제어하도록 단속함으로써, 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품의 전원을 공급하는 보조 배터리의 선 충전으로 인한 차량의 운행 지연 및 고장을 근본적으로 방지할 수 있고, 상기 차량의 운행과 관련되지 아니한 전장품을 구동하는 보조 배터리의 충전을 주 배터리 충전 시 제어하는 것을 단속하는 보조 충전 관리부를 간단하게 구현함으로써, 차량용 배터리 충전 장치의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제조 단가를 근본적으로 절감할 수 있는 차량용 배터리 충전 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 차량용 배터리 및 블랙 박스의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (6)

1. 시동 모터의 구동에 따라 엔진이 점화되고 엔진의 점화에 따라 발전기가 구동되어 주 배터리를 충전하는 주 충전부와,
   상기 발전기의 전기 에너지를 제공받아 충전하는 보조 배터리의 충전 전압을 제공받아 차량의 주행과 관련되지 아니한 전장품에 공급하는 보조 충전부와,
   외부로부터 공급되는 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과 차량이 안전 상태인 경우 상기 발전기의 전기 에너지를 보조 배터리에 충전하는 보조 충전 관리부와,
   상기 보조 충전 관리부의 관리에 따라 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 것을 단속하는 보조 충전 단속부를 포함하고,
   상기 보조 충전 관리부는,
   상기 발전기의 전기 에너지가 상기 보조 배터리에 공급되는 것을 기 정해진 소정 시간 동안 지연시키는 지연부를 포함하고,
   상기 데이터를 토대로 판단 결과 차량이 안전 상태가 아닌 경우 상기 지연부의 소정 시간 경과 후 상기 데이터를 토대로 차량의 안정 상태인 지를 판단하고 판단 결과 차량이 안전 상태인 경우 상기 발전기의 전기 에너지를 보조 배터리에 충전하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 충전 관리부는,
   상기 데이터를 토대로 차량이 안정 상태가 아닌 경우 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 차단하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 보조 충전 단속부에 공급하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 보조 충전 관리부는,
   상기 주 배터리의 충전을 위한 엔진 회전수가 기 정해진 임계 범위 내에 존재하고 대기 온도가 기 설정된 판단 기준 범위 내에 존재하는 경우 차량의 안정 상태인 것으로 판단하여 상기 발전기의 전기 에너지를 보조 배터리에 충전하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 보조 충전 단속부는,
   상기 제어 신호를 제공받아 상기 발전기의 전기 에너지가 보조 배터리에 공급되는 것을 차단하여 보조 배터리의 충전을 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
   
   
   
5. 삭제
6. 삭제

Images