KR101980369B1 - 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템에 있어서, 차량용 배터리 시스템에서 다수의 배터리 모듈 각각을 모니터링하고 유선이 아닌 무선 통신을 통해 모니터링 데이터를 전송하는 차량용 배터리 관리 시스템을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템에 관한 것으로,
각각의 배터리 모듈별로 연결되어 배터리 모듈들의 상태를 모니터링하는 다수의 슬레이브부와; 상기 다수의 슬레이브부 각각으로부터 수신된 모니터링 데이터를 이용하여 상기 차량 내 배터리 시스템을 제어하는 마스터부와; 상기 배터리 모듈 일단에 설치하되 슬레이브부와 전기적으로 연결되며 배터리 모듈에 존재하는 먼지량을 측정하는 먼지 측정수단과; 상기 먼지 측정수단에 의해서 먼지가 기준이상 검출되면 알림신호를 외부로 출력하는 통신신호 자동 출력부를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템{Wired and Wireless Hybrid Network System for Battery Management of Electrical Vehicles}

본 발명은 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템에 관한 것으로, 차량용 배터리 시스템에서 다수의 배터리 모듈 각각을 모니터링하고 유선이 아닌 무선 통신을 통해 모니터링 데이터를 전송하는 차량용 배터리 관리 시스템을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 대한 관심이 높아지면서 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에는 자동차의 구동에 사용되는 모터를 구동시키기 위해 전기 에너지가 필요하고 이를 배터리를 통해 공급하게 된다. 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리로는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방전과, 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하는 충전 과정을 반복할 수 있는 이차전지가 주류를 이룬다. 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.

이러한 하이브리드 차량의 배터리 시스템은 다수의 셀연결하여 하나의 배터리 모듈로 패키지화하며, 이 패키지화된 다수의 배터리 모듈의 연결로 이뤄 진다. 일 예로, 현재 제조되는 하이브리드 차량의 고전압 배터리의 구성은 하나의 배터리 모듈에 3.75V 짜리 셀 8개가 직렬로 연결되어 패키지화되며, 이 배터리 모듈 9개를 직렬로 연결되어 270V의 고전압 배터리가 구현된다.

상술한 바와 같이, 다수개의 배터리 셀을 연결하여 하나의 배터리 모듈로 사용할 경우, 배터리 모듈을 이루는단일 배터리 셀들이 지닌 화학적 차이, 물성적 차이, 사용 기간의 차이 등으로 인해 각 단일 배터리 셀간에 전압차가 발생되고, 이로 인해 배터리 모듈의 계속적인 사용 시 각 배터리 셀 중 전압이 낮은 셀은 더욱 전압이 낮아지게 된다.

이렇게 각 배터리 셀간의 전압차로 인해 배터리 모듈의 수명이 단축됨과 동시에 최종적으로는 패키지화된 배터리 모듈 전체를 새로운 배터리 모듈로 교체하여야 한다는 문제점이 있다.

한편, 연료 전지(Fuel Cell) 등의 배터리 셀을 갖는 배터리 모듈을 보다 효율적이고 안정적으로 관리하기 위해 배터리 관리 시스템이 제안되었다. 이 배터리 관리 시스템은 다수개의 배터리 셀에 연결되어 각 배터리 셀의 전압값을 읽어 들인 후 A/D 컨버터 및 분석을 통해 배터리 셀의 충전/방전을 결정 및 제어하도록 이루어진다.

그러나, 이러한 배터리 관리 시스템은 하나의 배터리 관리 시스템이 다수개의 배터리 셀을 제어하도록 이루어짐으로써, 각각의 배터리 셀 관리 시 지연(Delay)이 발생되고, 배터리 셀의 이상 시 즉각적인 조치 및 제어가 어렵다는 문제점이 있다. 이에 각 배터리 셀의 효율적인 관리 및 충전/방전 등에 대한 처리가 신속하지 못하며, 각 배터리 셀의 결함, 손상 등의 이상 유무의 파악이 어려워 전체적 시스템의 저하 등을 불러올 수 있다는 문제점이 있다.

차량용 배터리 시스템에서 다수의 배터리 모듈 각각을 모니터링하고 유선이 아닌 무선 통신을 통해 모니터링 데이터를 전송하는 차량용 배터리 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 각각의 배터리 모듈별로 연결되어 배터리 모듈들의 상태를 모니터링하는 다수의 슬레이브부와; 상기 다수의 슬레이브부 각각으로부터 수신된 모니터링 데이터를 이용하여 상기 차량 내 배터리 시스템을 제어하는 마스터부와; 상기 배터리 모듈 일단에 설치하되 슬레이브부와 전기적으로 연결되며 배터리 모듈에 존재하는 먼지량을 측정하는 먼지 측정수단과; 상기 먼지 측정수단에 의해서 먼지가 기준이상 검출되면 알림신호를 외부로 출력하는 통신신호 자동 출력부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 먼지 측정수단은, 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 구성하고; 상기 적외선 송신수단(A)은, 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과; 상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와; 상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과; 상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 적외선 송신수단(A)은, 상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와; 상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 고정부가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀에는 고정부의 위치를 세팅하기 위한 자석을 삽입 결합하여 이루어지는 것이 특징이다.

본 발명은 차량의 전체 배터리 시스템 관리를 위해 다수의 배터리 모듈 각각에 연결되어 각 배터리 모듈을 모니터링 및 자가 진단이 가능한 슬레이브부와 다수의 슬레이브부로부터 마스터부에서 수신되는 모니터링 데이터를 이용하여 전체 배터리 시스템을 제어함으로써, 딜레이 없이 전체 배터리 시스템의 제어 기능을 수 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 시스템 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리 관리 시스템의 송수신 데이터 구성 예시도.
도 3은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 5는 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 6은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.
도 7은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.
도 8은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 1칸 이동하여 광량을 높인 상태로 광을 출력시키는 제 1 동작도.
도 9는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 1칸 이동하여 광량을 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 2 동작도.
도 10은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 2칸 이동하여 광량을 더 높인 상태로 광을 출력시키는 제 3 동작도.
도 11은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 2칸 이동하여 광량을 더 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 4 동작도.
도 12는 본 발명에 있어서 자석의 위치를 바꾼 제 5 동작도.
도 13은 본 발명의 오목렌즈 각도 측정 개념도.
도 14는 본 발명에 적용되는 제 1 오목렌즈 구성도.
도 15는 본 발명에 적용되는 제 2 오목렌즈 구성도.
도 16은 본 발명에 적용되는 제 3 오목렌즈 구성도.
도 17은 본 발명에 적용되는 제 4 오목렌즈 구성도.
도 18은 본 발명에 적용되는 제 5 오목렌즈 구성도.
도 19는 본 발명의 오목렌즈 중심부 함몰각에 따른 광세기 그래프 구성도.
도 20은 본 발명의 제 1 설치 예시도.
도 21은 본 발명의 제 2 설치 예시도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 시스템 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리 관리 시스템의 송수신 데이터 구성 예시도.

도 3은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.

도 4는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.

도 5는 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.

도 6은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.

도 7은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.

도 8은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 1칸 이동하여 광량을 높인 상태로 광을 출력시키는 제 1 동작도.

도 9는 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 1칸 이동하여 광량을 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 2 동작도.

도 10은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 우측으로 2칸 이동하여 광량을 더 높인 상태로 광을 출력시키는 제 3 동작도.

도 11은 본 발명에 있어서 오목렌즈군을 좌측으로 2칸 이동하여 광량을 더 낮춘 상태로 광을 출력시키는 제 4 동작도.

도 12는 본 발명에 있어서 자석의 위치를 바꾼 제 5 동작도.

도 13은 본 발명의 오목렌즈 각도 측정 개념도.

도 14는 본 발명에 적용되는 제 1 오목렌즈 구성도.

도 15는 본 발명에 적용되는 제 2 오목렌즈 구성도.

도 16은 본 발명에 적용되는 제 3 오목렌즈 구성도.

도 17은 본 발명에 적용되는 제 4 오목렌즈 구성도.

도 18은 본 발명에 적용되는 제 5 오목렌즈 구성도.

도 19는 본 발명의 오목렌즈 중심부 함몰각에 따른 광세기 그래프 구성도.

도 20은 본 발명의 제 1 설치 예시도.

도 21은 본 발명의 제 2 설치 예시도로서,

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 시스템 블록도이다. 도시된 바와 같이, 차량용 배터리 관리 시스템은 다수의 슬레이브부(200_1~n) 및 마스터부(100)를 포함한다.

마스터부(100)는 다수의 슬레이브부(200_1~n)에 의해 모니터링된 배터리 모듈의 상태 정보를 이용하여 차량용 배터리 시스템 전반을 제어한다. 이를 위해, 마스터부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 통신부(120) 및 마스터 제어부(110)를 포함한다.

마스터 제어부(110)는 마스터부(100) 전반을 제어하여 차량용 배터리 시스템을 제어하기 위한 구성이다. 마스터 제어부(110)는 마스터 통신부(120)를 통해 고유 식별자 정보와 배터리 모니터링 명령 정보를 포함하는 모니터링 명령 데이터를 다수의 슬레이브부(200_1~n)로 전송한다. 또한, 다수의 슬레이브부(200_1~n)로부터 수신된 모니터링 결과 데이터를 이용하여 차량용 배터리 시스템의 전반을 제어한다.

마스터 통신부(120)는 무선 통신을 통해 다수의 슬레이브부(200_1~n)와 데이터 송수신을 위한 구성이다. 바람직하게, 마스터 통신부(120)는 IrDA, 블루투스, RF 통신의 근거리 무선 통신 모듈일 수 있다.

다수의 슬레이브부(200_1~n)는 마스터부(100)로 부터 모니터링 명령 데이터가 수신되면 그에 따라 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 모니터링 및 관리한다. 다수의 슬레이브부(200_1~n)는 차량 내 위치하는 배터리 모듈 각각 연결되며, 배터리 모듈에 대응하는 개수만큼 장착된다.

일 예로, 현재 제조되는 하이브리드 차량의 고전압 배터리의 구성은 하나의 배터리 모듈에 3.75V 짜리 셀 8개가 직렬로 연결되어 패키지화되며, 이 배터리 모듈 9개를 직렬로 연결되어 270V의 고전압 배터리가 구현된다. 이러한 경우, 각각의 배터리 모듈에 대응하여 9개의 슬레이브부가 구성된다.

또한, 다수의 슬레이브부(200_1~n) 각각에는 고유 식별자가 부여되어, 마스터부(100)로 부터 수신되는 모니터링 명령 데이터에 포함된 고유 식별자 정보와 일치하는 경우 모니터링 동작을 수행한다.

다수의 슬레이브부(200_1~n) 각각에는 도 1에 도시된 바와 같이 슬레이브 통신부(210_1~n), 배터리 모니터링부(220_1~n) 및 슬레이브 제어부(230_1~n)를 포함한다.

슬레이브 통신부(210_1~n)는 마스터부(100)와 무선 통신을 통해 데이터 송수신을 위한 구성이다. 바람직하게, 슬레이브 통신부(210_1~n)는 IrDA, 블루투스, RF 통신의 근거리 무선 통신 모듈일 수 있다.

배터리 모니터링부(220_1~n)는 슬레이브부(200_1~n)와 연결된 배터리 모듈의 배터리 셀 상태를 모니터링하기 위한 구성이다. 배터리 모니터링부(220_1~n)는 배터리 모듈 내 배터리 셀의 셀전압, 셀밸런싱, 셀 온도 및 냉각상태 등의 배터리 모듈 상태를 모니터링 한다. 배터리 모니터링부(220_1~n)에서 배터리 모듈 모니터링이 완료되면 모니터링 결과 데이터는 슬레이브 제어부(230_1~n)로 전달된다.

슬레이브 제어부(230_1~n)는 배터리 모니터링부(220_1~n)로부터 전달된 모니터링 데이터를 이용하여 슬레이브부(200_1~n)와 연결된 배터리 모듈의 상태를 분석한다. 분석 결과 배터리 모듈의 상태가 메모리에 기설정된 정상범위를 벗어나 에러 발생시, 슬레이브 제어부(230_1~n)는 자가 진단 모드로 전환하여 배터리 모니터링부(220_1~n)를 통해 배터리 모듈의 모니터링을 소정 횟수 반복하여 에러가 지속적으로 발생하는지 확인한다. 소정 횟수 이상 지속적으로 에러가 발생시, 슬레이브 제어부(230_1~n)는 배터리 모듈의 전원을 차단한다.

모니터링 결과 배터리 모듈의 상태가 기설정된 정상 범위 내인 경우, 슬레이브 제어부(230_1~n)는 모니터링 결과 데이터를 슬레이브 통신부(210_1~n)를 통해 마스터부(100)로 전달한다. 마스터부(100)는 다수의 슬레이브 제어부(230_1~n)로부터 모니터링 결과 데이터를 이용하여 차량 내 전체 배터리 시스템을 제어할 수 있다.

상기 마스터부(100)와 슬레이브부(200_1~n) 간의 송수신 데이터는 도 2에 예시된 바와 같은 구성으로 이루어질 수 있다. 송수신 데이터의 사이즈는 32bit, 64bit 등으로 사전에 기설정되며, 여러개로 분할되어 송수신될 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 송수신 데이터는 다수의 슬레이브부(200_1~n)의 고유 식별자 편별을 위한 슬레이브부 ID bit, 송수신을 확인하기 위한 송수신 bit가 포함된다. 또한, 배터리 모듈 모니터링 수행을 위한 커맨드 bit, 모니터링 데이터 사이즈 정보에 대한 데이터 길이 bit, 모니터링 데이터 bit로 세분화되어 모니터링 데이터를 송수신한다. 그리고 배터리 진단 및 통신 데이터의 유효성 확인을 위한 배터리 모듈 진단 정보bit, 배터리 모듈 fault bit, 통신 에러 bit 등을 더 포함하며, 이와 같은 각각의 bit 사이즈는 사용자에 의해 변경 가능하다.

한편, 본 발명은 배터리 모듈 일단에 먼지 측정수단을 설치하여 상기 먼지 측정수단(2000)을 통해 먼지를 파악하고, 기준 이상의 먼지가 검출되면 통신신호 자동 출력부(1000)를 통해 출력하여 관리자로 하여금 배터리 모듈 주변에 기준이상의 먼지가 발생하였음을 알리고 청소를 유도한다.

즉, 배터리 모듈 주변에 일정이상의 먼지가 쌓이게 되면 정상적인 배터리 충방전기능을 수행할 수 없기 때문이다.

그리고, 먼지 측정수단(2000)에 의해서 측정된 데이터는 먼지 측정 계산부(3000)로 전송되며, 먼지 측정 계산부(3000)는 먼지 측정수단에 의해서 측정된 데이터를 계산하여 디스플레이(4000)에 표시한다.

본 발명의 먼지 측정수단(2000)은 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 적외선 송신수단(A)은 먼지 측정 제어부(C)로부터 적외선 송신 제어신호를 인가받아 적외선 송신량을 결정하여 변화된 적외선 송신량을 출력한다.

즉, 적외선 수신수단(B)의 결과값을 먼지 측정 제어부(C)에 전송하면, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 데이터를 근거로 먼지 발생량을 예측하고, 먼지 발생량에 따라서 적외선 송신수단(A)에 제어신호를 출력하여 적외선 송신량을 조절하여 출력토록 유도하는 것이다.

즉, 먼지 측정 제어부에서 적외선 수신수단에서 출력되는 광량 데이터를 읽고, 이를 근거로 적외선 발광수단의 광량을 자동 제어하여 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 먼지로 인한 오염 상황에서도 먼지 검출을 최적의 감도상태로 유지하여 측정할 수 있도록 한 것이다.

다시말해서, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 수신 광량이 미약하면 오염 정도가 높은 것으로 판단하여 보다 정밀한 먼지 측정을 위해서 적외선 송신수단(A)의 광량을 높이도록 제어신호를 출력하며, 적외선 수신수단(C)의 수신 광량이 너무 세면 오염이 없는 상태이나 정밀한 측정이 어려워지므로 적외선 송신수단(A)의 광량을 낮추도록 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 적외선 송신 광량을 적절한 상태로 유지할 필요가 있다. 그래야만 적외선 수신수단을 통해 측정되는 적외선량이 정확해져서 먼지 발생량을 보다 정밀하게 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명의 먼지 측정 제어부에 의해서 측정되는 먼지량 데이터는 신뢰도가 높은 먼지 측정 결과를 출력할 수 있게 된다.

본 발명은 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군(1)과;

상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자(2)와;

상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링(3)과;

상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부(4)를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 스프링과 고정부를 수납하는 하우징(5)과;

상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단(6)과;

상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링(3)의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링(3)을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자(7)와;

상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부(8)를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 고정부(4)가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀(5a, 5b 5c)을 형성하고, 상기 홀에는 고정부(4)의 위치를 세팅하기 위한 자석(9)을 삽입 결합하여 이루어진다.

즉, 고정부(4)는 금속으로 구성하며, 자석(9)을 홀에 삽입하여 고정부를 임시 고정시킨다. 이에 따라 기온이 낮은 지역은 자석을 중앙홀(5b) 또는 왼쪽홀(5a)에 위치시켜 세팅하고, 기온이 높은 지역은 자석(9)을 중앙홀(5b) 또는 오른쪽(5c)에 위치시켜 세팅한다.

그러면 최초 송신소자(2) 위치가 오목렌즈군(1)의 중앙에 위치되고, 이후 온도변화에 따라서 적절히 팽창과 수축을 하여 먼지의 농도를 정확하게 판별할 수 있도록 한다.

본 발명은 온도의 변화에 따라서 송신소자(2)의 출력이 자동으로 조절되도록 구성하였는바, 형상기억 스프링(3)이 기본 온도로 세팅되어 있으며, 이후 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 늘어나면서 송신소자의 광을 줄여서 출력시키고, 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 줄어들면서 송신소자(2)의 광을 낮추어서 출력시킨다.

즉, 먼지는 기체속에 분포되기 때문에 온도가 올라가면 움직임이 활발해져서 송신소자(2)의 출력을 낮추었을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 채크할 수 있으며, 온도가 낮아지면 움직임이 둔해지기 때문에 송신소자(2)의 출력을 높였을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 체크할 수 있다.

이에 따라 본 발명은 온도변화를 반영하여 오목렌즈군(1)을 유동시켜 먼지 농도를 보다 더 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.

실제로의 동작을 살펴보면 먼저 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 송신소자의 빛이 출력된다.

그리고, 주변 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 팽창되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 낮은 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 낮추어서 출력하게 된다. 그리고, 주변 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 수축되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 높은 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자(2)의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 높여서 출력하게 된다.

상기와 같이 본 발명은 주변 온도에 반응하여 형상기억 스프링(3)이 자동으로 팽창과 수축을 함으로서 먼지의 움직임에 따른 광량 변화를 촉진하여 보다 더 정밀한 먼지 농도를 파악할 수 있고, 보다 더 정확한 경보출력이 이루어진다.

한편, 본 발명은 먼지 농도에 따라 송신 제어부(8)가 강제로 오목렌즈군(1)을 움직여서 가장 정확한 먼지 농도를 파악할 수 있도록 구성하는바, 온도 변화가 없더라도 먼지의 농도에 따라 송신소자의 광량을 조절하여 정확한 먼지의 농도를 파악할 수 있도록 하였다.

즉, 본 발명은 적외선 송신수단의 광량 변화를 용이하게 하기 위해서 먼지 측정 제어부(C)가 제어신호를 출력하면 송신 제어부(8)에서 이를 인지하여 발열수단(6) 및 열전소자(7)를 구동하여 가장 적절한 적외선 송신이 이루어지도록 하였다.

먼저, 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 적외선 광을 출력토록하며, 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 발생시켜 형상기억 스프링이 팽창되도록하고 이에 따라 송신소자(2)가 고정되어 있으므로 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되는 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자(2) 위치로 움직이면서 송신소자의 출력광이 제 2 오목렌즈를 통해 출력된다.

그리고, 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 팽창되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 1 오목렌즈(1a)가 송신소자(2)의 위치로 이동되도록 가열하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 1 오목렌즈(1a)를 통해 출력한다.

그리고, 적외선 광을 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽이 설치되는 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자에 위치하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 4 오목렌즈(1d)를 통해 출력된다.

그리고, 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 5 오목렌즈(1e)가 송신소자(2) 위치로 이동되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 5 오목렌즈(1e)를 통해 광을 출력한다.

그리고, 상기 오목렌즈군은 중심부의 함몰 각도에 따라서 적외선 광의 출력 정도를 달리하도록 설계되며, 제 3 오목렌즈(1c)는 기본적으로 작동봉의 가장 중심에 설치되며 함몰각도를 25도로 형성시킨다.

그리고, 제 2 오목렌즈(1b)는 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 15도로 형성시킨다.

그리고, 제 1 오목렌즈(1a)는 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우에 사용되며 제 2 오목렌즈(1b)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 5도로 형성시킨다.

그리고, 제 4 오목렌즈(1d)는 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 35도로 형성시킨다.

그리고, 제 5 오목렌즈(5e)는 적외선 광을 더 많이 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 4 오목렌즈(1d)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 45도로 형성시킨다.

100: 마스터부
110: 마스터 통신부
120: 마스터 제어부
200_1~n: 슬레이브부
1000: 통신신호 자동 출력부
2000: 먼지 측정수단
3000: 먼지 측정 계산부
4000: 디스플레이

Claims (4)

1. 각각의 배터리 모듈별로 연결되어 배터리 모듈들의 상태를 모니터링하는 다수의 슬레이브부와;
   상기 다수의 슬레이브부 각각으로부터 수신된 모니터링 데이터를 이용하여 차량 내 배터리 시스템을 제어하는 마스터부와;
   상기 배터리 모듈 일단에 설치하되 슬레이브부와 전기적으로 연결되며 배터리 모듈에 존재하는 먼지량을 측정하는 먼지 측정수단과;
   상기 먼지 측정수단에 의해서 먼지가 기준이상 검출되면 알림신호를 외부로 출력하는 통신신호 자동 출력부를 포함하고;
   
   상기 먼지 측정수단은,
   적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 구성하고;
   상기 적외선 송신수단(A)은,
   다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과;
   상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와;
   상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과;
   상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 적외선 송신수단(A)은,
   상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과;
   상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과;
   상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와;
   상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정부가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀에는 고정부의 위치를 세팅하기 위한 자석을 삽입 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 관리를 위한 유무선 하이브리드 네트워크 시스템.

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