KR101795169B1 - 배터리 점프 시동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 점프 시동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정한 후, 차량의 시동 시 배터리 교체 및 충전이 불가능한 상황에서 차량의 임시 주행이 가능하도록 하는 배터리 점프 시동 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법은 차량에 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계, 상기 차량에 점프 시동이 가능한 상황이면, 릴레이를 제어하는 스위치를 오프시키는 단계 및 상기 차량의 시동 시, 상기 스위치의 오프를 유지된 상태에서 상기 차량이 임시 주행하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 점프 시동 방법{Method for jumping ignition of battery}
본 발명은 배터리 점프 시동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 교체 및 충전이 불가능한 상황에서 차량의 임시 주행이 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.
종래의 자동차는 주로 가솔린 엔진 구동에 따라 주행되는 자동차이며, 가솔린 엔진 자동차에 의한 환경 오염의 증가로 인하여 전기에 의한 모터 동작에 의하여 엔진이 구동되는 전기 자동차가 개발되고 있다.
가솔린 자동차는 배기 가스가 많이 배출되어 환경 오염을 증가시키는 단점이 있으며, 전기 자동차는 환경 오염을 방지할 수 있는 장점은 있으나 배터리에 의하여 구동되기 때문에 오랜 시간 동안 주행할 수 없는 단점이 있다.
이러한 가솔린 자동차와 전기 자동차의 단점을 해결하기 위하여, 가솔린 자동차와 전기 자동차의 기능을 복합적으로 구성한 차량이 하이브리드 전기 자동차이다.
하이브리드 전기 자동차란, 일반 가솔린 엔진 구동 기능과 전기 모터 구동 기능이 내재된 차량으로, 필요에 따라 일반 가솔린 자동차로 주행하거나 전기 자동차로 주행할 수 있는 차량을 나타낸다.
하이브리드 전기 자동차는 엔진, 알터네이터, 배터리, 모터 등 기존의 가솔린 자동차 및 전기 자동차와는 다른 구성 요소로 이루어지기 때문에, 차량 주행 시에 배터리 파워 조건에 따른 엔진 알터네이터 온/오프 제어 등 다양한 시동 방법이 요구된다.
한편, 하이브리드 전기 자동차의 방전 시 일반적 시동은 가정용 전원을 하이브리드 전기 자동차에 마련된 점프 포트에 연결하면 AC-DC 컨버터를 거쳐 구동 배터리, DC-DC 컨버터, 제너레이터를 거친 전원을 이용하여 엔진을 시동하게 되어 있다.
그러나, 종래의 납산 배터리가 리튬이온 배터리로 대체되면서, 하이브리드 전기 자동차의 과방전 시에 외부 전원을 이용한 점프 시동 방법이 지속적으로 이용되고 있으나, 점프 시동 시에 릴레이가 융착되거나 리튬 이온 배터리가 손상되는 문제가 지속적으로 발생하고 있다.
[특허문헌] 한국공개특허 2001-0111135호.
본 발명은 배터리 점프 시동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정한 후, 차량의 시동 시 배터리 교체 및 충전이 불가능한 상황에서 차량의 임시 주행이 가능하도록 하는 배터리 점프 시동 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법은 차량에 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계, 상기 차량에 점프 시동이 가능한 상황이면, 릴레이를 제어하는 스위치를 오프시키는 단계 및 상기 차량의 시동 시, 상기 스위치의 오프를 유지된 상태에서 상기 차량이 임시 주행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 차량에 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 릴레이의 전단 및 후단의 전위차가 설정된 전위차 이상인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 릴레이의 후단의 전위가 0보다 큰지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 릴레이의 전단 전위는 배터리 전압의 총합일 수 있다.
또한, 상기 릴레이의 후단 전위는 컨버터에서 공급된 전압일 수 있다.
또한, 상기 스위치는 상시 온 상태이며, 상기 차량의 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계에서 상기 스위치는 오프 상태로 변경될 수 있다.
또한, 상기 차량이 임시 주행하는 단계는, 상기 차량이 점프 되어 시동이 온 되면, 파워 릴레이 어셈블리는 출력되는 릴레이 제어 신호에 따라 온 되는 단계 및상기 파워 릴레이 어셈블리가 온 되면, 배터리가 컨버터에 전력을 공급하고, 상기 컨버터가 온 되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량이 임시 주행하는 단계 이후, 상기 차량의 속도를 제한하고, 상기 차량이 임시 주행임을 알리는 경고음 또는 경고 문구를 운전자에게 알리는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량의 시동 시, 상기 릴레이를 온 하여 배터리를 자동 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 차량의 시동 시 배터리 교체 및 충전이 불가능한 상황에서 차량의 임시 주행이 가능한 기술이다.
아울러, 본 기술은 차량의 안정적인 점프 시동이 가능하고, 릴레이의 적정 사양을 유지할 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 점프 시동에 따른 A/S 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 배터리의 점프 시동 상황에서 차량에 구비된 제 1 배터리(100), 릴레이(110), 제 1 스위치(111), 제 2 스위치(113), 제 3 스위치(112), 배터리 제어 시스템(120), 정션박스(130), 전장부하(140), 컨버터(150), 파워 릴레이 어셈블리(160) 및 제 2 배터리(170)를 포함하는 배터리 점프 시동 장치가 동작한다.
제 1 배터리(100)는 보조 배터리 또는 저전압 배터리로서, 차량의 엔진 시동에 필요한 전원과 전장부하(140, 전장품)에서 소모되는 전원을 공급한다.
릴레이(110)는 보조배터리 릴레이로서, 제 1 배터리(100)와 전장부하(140) 사이에 전류를 온 또는 오프 시키는 구성요소이며, 제 1 배터리(100)의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있고, 전장부하(140)들에 흐르는 암전류에 의한 배터리의 소모 전류를 방지할 수 있다.
제 1 스위치(111)는 릴레이(110)를 온 시키는 스위치이고, 제 2 스위치(113)는 릴레이(110)를 오프시키는 스위치이며, 제 2 스위치(113)는 릴레이(110)를 온 또는 오프 시키는 스위치이다. 이러한 제 2 스위치(113)는 상시 온 상태이지만, 배터리의 점프 시동 상황에서는 오프 상태로 변경된다.
배터리 제어 시스템(Battery Management System, BMS)(120)은 배터리의 온도, 전압, 충/방전 전류, 배터리 SOC(State Of Charge) 등에 관한 배터리 상태 정보를 수집하고, 수집되는 배터리 상태 정보를 차량 제어에 이용될 수 있도록 차량 내 타 제어기에 제공한다.
특히, 배터리 제어 시스템(120)은 배터리의 상태를 확인하여 배터리 상태가 일정한 수준 이상을 유지할 수 있도록 관리한다.
아울러, 배터리 제어 시스템(120)은 배터리 내구성 저하에 따른 수명 단축을 방지하는 한편, 총합제어를 수행하는 차량 제어기에 배터리 SOC 정보를 알려줌으로써 배터리 상태를 고려한 차량 주행이 가능하도록 하고, 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정한다.
정션박스(130, Junction Box, J/B)는 퓨즈 박스로서, 전장부하(140)에 공급되는 전류를 센싱하거나 송신한다.
컨버터(150, Low DC/DC Converter, LDC)는 제 2 배터리(170)의 고전압을 저전압(예를 들어, 14.3V ~ 13.5V)으로 변환하여 제 1 배터리(100) 및 각 전장부하(140)에서 사용되는 전압에 맞게 전기를 공급하는 역할을 한다.
파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(160)는 주 전원접점인 두 개의 릴레이와, 두 개의 릴레이 중 1개를 우회하는 회로 상에 설치되는 프리차지 릴레이(Precharge Relay) 및 프리차지 저항(Precharge Resistance)을 포함한다.
즉, 제 2 배터리(170)의 (+)단과 DC 링크 (+)단 사이의 회로 상에 제 1 릴레이(즉, (+) 릴레이)가 설치되고, 제 2 배터리(170)의 (-)단과 DC 링크 (-)단 사이의 회로 상에 제 2 릴레이(즉, (-) 릴레이)가 설치되며, 제 1 릴레이를 우회하는 바이패스 회로 상에 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항이 구비된다.
이러한 파워 릴레이 어셈블리(160)의 릴레이들은 일반적으로 배터리 제어 시스템(120) 또는 모터 제어기(Motor Controller Unit, MCU)에서 출력되는 릴레이 제어신호에 따라 온 또는 오프 제어된다.
제 2 배터리(170)는 메인 배터리 또는 고전압 배터리로서, 차량 가속 시 모터 어시스트에 필요한 전기 에너지를 공급하고, 감속 또는 엔진 여유 출력 발생 시 모터 회생에 의해 발생한 전기에너지를 저장한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 점프 시동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 제어 시스템(BMS)은 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정한다(S11).
구체적으로, 배터리 제어 시스템(BMS)은 릴레이가 오프 된 상태인지 여부를 판단할 수 있고, 제 3 스위치가 오프된 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 배터리 제어 시스템(BMS)은 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정 시 릴레이의 전단과 후단의 전위차가 설정된 전위차보다 큰 값을 갖는지 여부를 판단할 수 있고, 릴레이의 후단의 전위가 0V보다 큰 값을 갖는 경우에 차량의 점프 시동 가능 상황이 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 배터리 제어 시스템(BMS)은 릴레이의 전단과 후단의 전위차가 없으면(릴레이의 전단과 후단의 전위차가 설정된 전위차보다 작으면), 제 1 배터리로부터 공급된 전원과 컨버터로부터 공급된 전원이 일정하기 때문에 릴레이가 온 되어 있다고 판단한다.
그러나, 배터리 제어 시스템(BMS)은 릴레이의 전단과 후단의 전위차가 있으면(릴레이의 전단과 후단의 전위차가 설정된 전위차보다 크면), 차량의 점프 시동이 가능한 상황이며, 릴레이가 오프되어 있다고 판단한다.
아울러, 배터리 제어 시스템(BMS)은 저장된 릴레이의 오프 동작, 제 2 스위치의 오프 동작 또는 차량의 시동 오프 동작 여부를 판단하여 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정할 수 있다.
다음에는, 배터리 제어 시스템(BMS)은 차량의 점프 시동 가능 상황을 판정한 후, 제 1 스위치의 동작이 실시되지 못하도록 제 2 스위치를 오프시킨다(S13).
여기서, 제 1 스위치의 동작이 실시되지 못하도록 하는 이유는 차량의 점프 시동 시, 릴레이는 오프된 상태이고, 낮은 전압을 갖는 상태임에도 불구하고 제 1 스위치가 온 되어 있으면, 릴레이의 전단 전위와 후단 전위의 차이에 따른 과전류로 인하여 릴레이 또는 배터리가 손상될 수 있기 때문이다.
다음으로, 운전자가 차량의 시동을 온 시키게 되면, 차량은 임시 주행이 가능하다(S15~S17).
여기서, 배터리 제어 시스템(BMS)은 차량의 시동 시 외부 전원을 공급하는 문구를 차량 내에 표시할 수 있고, 차량의 시동 시 릴레이를 온 하여 배터리를 자동 충전할 수 있다.
아울러, 차량의 임시 주행이 가능한 방법은 제 2 스위치의 오프를 유지한 상태에서 컨버터를 상시 온 상태로 제어함으로써 가능하다.
구체적으로, 차량이 점프 시동으로 온 되면, 파워 릴레이 어셈블리는 출력된 릴레이 제어 신호에 따라 온 된다.
다음으로, 파워 릴레이 어셈블리가 온 되면, 제 2 배터리는 컨버터에 전기 에너지를 공급하고, 컨버터가 온 된다.
여기서, 차량의 시동이 온 되어서 차량이 임시 주행하게 되면, 차량 내 제어기가 차량의 속도를 제한하고, 차량이 임시 주행 상태임을 알리는 경고음 또는 경고 문구를 운전자에게 알리거나 차량에 표시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 차량의 시동 시 배터리 교체 및 충전이 불가능한 상황에서 차량의 임시 주행이 가능한 기술이다.
아울러, 본 기술은 차량의 안정적인 점프 시동이 가능하고, 릴레이의 적정 사양을 유지할 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 점프 시동에 따른 A/S 비용이 절감될 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 차량의 과방전 시에 BMS가 상기 차량의 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 차량에 점프 시동이 가능하면, 제 1 배터리와 정션박스 사이에 구비된 릴레이와 연결된 제 1 스위치가 상기 릴레이를 온 시키지 않도록 상기 릴레이와 제 1 스위치 사이에 구비된 제 2 스위치가 오프되는 단계; 및
    상기 차량에 시동이 걸리면, 상기 제 2 스위치가 오프된 상태에서 상기 차량이 임시 주행되는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량에 점프 시동이 가능한 상황인지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 릴레이의 전단 및 후단의 전위차가 설정된 전위차 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 릴레이의 후단의 전위가 0보다 큰지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이의 전단 전위는 배터리 전압의 총합인 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이의 후단 전위는 컨버터에서 공급된 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량이 임시 주행하는 단계는,
    상기 차량이 점프 되어 시동이 온 되면, 파워 릴레이 어셈블리는 출력되는 릴레이 제어 신호에 따라 온 되는 단계; 및
    상기 파워 릴레이 어셈블리가 온 되면, 배터리가 컨버터에 전력을 공급하고, 상기 컨버터가 온 되는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량이 임시 주행하는 단계 이후,
    상기 차량의 속도를 제한하고, 상기 차량이 임시 주행임을 알리는 경고음 또는 경고 문구를 운전자에게 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량의 시동 시, 상기 릴레이를 온 하여 배터리를 자동 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 점프 시동 방법.

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