KR102053095B1 - 차량 배터리 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

차량 배터리 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 차량 배터리 제어 장치는 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈; 및 차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면 스위치 모듈의 이전 스위치 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 스위치 모듈을 제어하여 제1 배터리와 제2 배터리 중 어느 하나를 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 배터리 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING BATTERY OF VEHICLES}
본 발명은 차량 배터리 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 12V 배터리를 12V 부하에 선택적으로 연결하여 전원을 공급하는 차량 배터리 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 버스, 대형 버스 및 상용 트럭 등과 같은 대형 차량에서는 전원 공급장치로서 24V 배터리를 사용하고 있다.
특히 연료전지 버스에서는 24V 전압뿐만 아니라 12V 전압을 동시에 사용하고 있고 있는데, 12V 배터리 2개를 직렬로 연결하여 24V 전압을 사용하고, 12V 전압이 필요한 제어기 등의 기타 장치들은 12V 배터리 하나만 이용하여 필요한 전압을 사용하고 있다.
즉, 기존에는 24V가 필요한 장치들에 대해서 2개의 12V 배터리를 직렬로 연결하여 사용하고, 12V가 필요한 장치들은 배터리 한 개만을 교체 시점까지 사용하고 있다.
특히, 상용 차량은 기본적으로 24V 전원 체계를 가지고 있다. 차량 개발 투자비나 재료비를 줄이기 위해 기존 개발된 승용 12V 부하들을 채택하여 사용하게 되는 경우가 발생하는데 이에 12V 전원을 제공할 필요성이 제기되었다.
24V 기반 전원체계에서 12V를 사용하는 경우 종래에는 크게 두 가지 방법이 사용되었다.
첫 번째 방법은 DC/DC 컨버터(convertor)를 사용하여 전압을 강하시켜서 연결하는 것이다.
두 번째 방법은 배터리 이퀄라이저(Battery Equalizer;BEQ)를 사용하여 12V 배터리 직렬 두 개 사이에서 하단 12V 전원을 발췌하여 사용한 후 배터리의 전압 차이를 모니터링하여 낮은 쪽에 있는 배터리를 충전시키는 방법이다.
그러나, DC/DC 컨버터를 사용하여 전압을 강하시켜서 연결하는 방법은 기존 12V 부하를 사용하기 위해 DC/DC 벅 컨버터를 주로 사용하였는데, 이는 용량에 한계점이 있으며, 12V B+ 상시 전원을 제공할 수 없는 단점이 있다. 이는 컨버터를 상시 동작시킬 경우 암전류 과다로 인해 배터리가 방전될 위험이 있기 때문이다.
또한, 배터리 이퀄라이저(Battery Equalizer;BEQ)를 사용하는 방법은 용량에 한계점이 있으며 12V 부하가 연결되어 있는 배터리의 열화가 상대적으로 심화될 수 있는 문제점이 있다.
더욱이, 최근에는 군집주행 등 ADAS 시스템에 대응하기 위해 관련 카메라, 레이더 등 개발비가 과대한 유닛들에 대하여 12V 시스템을 사용하는 것에 대한 검토가 적극적으로 이루어지고 있다.
따라서, 보다 간단하고 효율적인 방법으로 24V 차량에 12V 부하들을 사용하기 위한 방법에 대한 필요성이 점점 커지고 있는 추세이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1510332호(2015.04.01)의 '대형 차량용 배터리 제어장치 및 제어방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 24V 전원체계의 상용차 전력 네트워크에 있어 12V 배터리 2개를 교차로 사용하는 이중전원체계를 구축하여 이중전원체계 구성의 비용을 절감하고 시스템 구성의 복잡도를 감소시킨 차량 배터리 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 배터리 제어 장치는 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈; 및 차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면 상기 스위치 모듈의 이전 스위치 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 상기 스위치 모듈을 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 스위치 모듈은 상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및 상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 스위치 모듈의 이전 스위치 상태를 확인한 결과, 상기 제1 스위치부가 턴온 상태이고 상기 제2 스위치부가 턴오프 상태이면 상기 제1 스위치부를 턴오프시키고 상기 제2 스위치부를 턴온시키며, 상기 제2 스위치부가 턴온 상태이고 상기 제1 스위치부가 턴오프 상태이면 상기 제2 스위치부를 턴오프시키고 상기 제1 스위치부를 턴온시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 차량이 운행 중인 상태에서는 상기 스위치 모듈의 스위치 상태를 계속 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량 배터리 제어 장치는 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈; 상기 제1 배터리의 전압을 감지하는 제1 배터리 전압 센서; 상기 제2 배터리의 전압을 감지하는 제2 배터리 전압 센서; 및 차량이 운행 중인 상태이면 상기 제1 배터리 전압 센서에 의해 감지된 상기 제1 배터리의 전압과 상기 제2 배터리 전압 센서에 의해 감지된 상기 제2 배터리의 전압에 따라 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 스위치 모듈은 상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및 상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1 배터리의 전압과 상기 제2 배터리의 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 각각 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제2 배터리의 전압보다 기 설정된 제1 설정값 이상이면 상기 제1 스위치부를 턴온시켜 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 배터리의 전압보다 기 설정된 제1 설정값 이상이면 상기 제2 스위치부를 턴온시켜 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량 시동 상태에서 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 상기 스위치 모듈의 스위치 전환시에 상기 부하에 전원을 공급하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 차량 배터리 제어 장치는 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈; 상기 제1 배터리의 전류를 감지하는 제1 배터리 전류 센서; 상기 제2 배터리의 전류를 감지하는 제2 배터리 전류 센서; 및 차량이 운행 중인 상태이면 상기 제1 배터리 전류 센서에 의해 감지된 상기 제1 배터리의 전류와 상기 제2 배터리 전류 센서에 의해 감지된 상기 제2 배터리의 전류에 따라 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 스위치 모듈은 상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및 상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1 배터리의 전류와 상기 제2 배터리의 전류를 비교하여 비교 결과에 따라 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 각각 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1 배터리의 전류가 상기 제2 배터리의 전류보다 기 설정된 제2 설정값 이상이면 상기 제1 스위치부를 턴온시켜 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 배터리의 전류가 상기 제1 배터리의 전류보다 기 설정된 제2 설정값 이상이면 상기 제2 스위치부를 턴온시켜 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량 시동 상태에서 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 상기 스위치 모듈의 스위치 전환시에 상기 부하에 전원을 공급하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 배터리 제어 장치는 24V 전원체계의 상용차 전력 네트워크에 있어 12V 배터리 2개를 교차로 사용하는 이중전원체계를 구축하여 이중전원체계 구성의 비용을 절감하고 시스템 구성의 복잡도를 감소시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량 배터리 제어 장치는 24V 전원체계를 기반으로 12V 배터리를 효율적으로 사용함으로써 고가의 부품 대체 효과를 얻을 수 있고, 배터리 상태에 따른 선택 적용으로 안정적인 전원 확보가 가능하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 9 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 10 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 11 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 13 은 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치는 스위치 모듈(10) 및 제어부(20)를 포함한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)와 전기적으로 연결시키거나 또는 차단한다.
제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 12V 배터리이다. 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 직렬 연결되어 24V 전원체계의 전력 네트워크를 구성하도록 한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)의 12V 전원을 부하(30)에 공급하거나 또는 제2 배터리(BT2)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다. 즉, 스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)에 전기적으로 연결시키는 이중전원체계로 형성된다.
이를 위해, 스위치 모듈(10)은 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 포함한다.
제1 스위치부(11)는 제1 배터리(BT1)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제1 배터리(BT1)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다. 제1 스위치부(11)는 제1 스위치(A1) 및 제2 스위치(A2)를 포함한다.
제1 스위치(A1)는 일단이 제1 배터리(BT1)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제2 스위치(A2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제1 배터리(BT1)의 (-)단자에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제2 배터리(BT2)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제2 배터리(BT2)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제3 스위치(B1) 및 제4 스위치(B2)를 포함한다.
제3 스위치(B1)는 일단이 제2 배터리(BT2)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제4 스위치(B2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제2 배터리(BT2)의 (-)단자에 연결된다.
여기서, 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12) 각각은 선택적으로 턴온 또는 턴오프되어 제1 배터리(BT1)와 제1 배터리(BT1)는 어느 하나만이 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
제1 배터리(BT1)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제1 스위치부(11)는 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴온)되고, 이 경우 제2 스위치부(12)는 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴오프)된다.
반면에, 제2 배터리(BT2)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제2 스위치부(12)는 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴온)되고, 이 경우 제1 스위치부(11)는 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴오프)된다.
제어부(20)는 차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면 스위치 모듈(10)의 이전 스위치 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 스위치 모듈(10)을 제어하여 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 이전 스위치 상태는 키 오프 상태가 될 때의 스위치 상태이다.
즉, 제어부(20)는 차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면, 스위치 모듈(10)의 이전 스위치 상태를 확인한다.
이 경우, 제1 스위치부(11)의 이전 스위치 상태가 턴온 상태이고 제2 스위치부(12)의 이전 스위치 상태가 턴오프 상태이면, 제어부(20)는 도 2 에 도시된 바와 같이 제1 스위치부(11)를 턴오프시키고, 제2 스위치부(12)를 턴온시킨다.
반면에, 제1 스위치부(11)의 이전 스위치 상태가 턴오프 상태이고 제2 스위치부(12)의 이전 스위치 상태가 턴온 상태이면, 제어부(20)는 도 3 에 도시된 바와 같이 제1 스위치부(11)를 턴온시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프시킨다.
즉, 제어부(20)는 차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 될 때마다 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)의 이전 스위치 상태를 확인하고, 이들 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)의 스위치 상태를 이전 스위치 상태와 반대로 전환한다. 아울러, 제어부(20)는 차량이 운행 중인 상태에서는 스위치 모듈(10)의 스위치 상태를 계속 유지한다.
다음은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 배터리 제어 방법을 도 4 를 참조하여 설명한다.
도 4 를 참조하면, 먼저 제어부(20)는 이그키션 키의 키 신호를 입력받는다.
키 신호가 입력되면, 제어부(20)는 키 오프 상태인지 여부를 판단한다(S100).
단계(S100)에서의 판단 결과 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면, 제어부(20)는 스위치 모듈(10)의 이전 스위치 상태를 확인한다(S110).
스위치 모듈(10)의 이전 스위치 상태를 확인한 결과, 제1 배터리(BT1)가 부하(30)와 전기적으로 연결된 상태(S120), 즉 제1 스위치부(11)의 이전 스위치 상태가 턴온 상태이고 제2 스위치부(12)의 이전 스위치 상태가 턴오프 상태이면, 제어부(20)는 제1 스위치부(11)를 턴오프시키고, 제2 스위치부(12)를 턴온시켜 제2 배터리(BT2)를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다(S130). 이에 따라, 제2 배터리(BT2)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
반면에, 스위치모듈의 이전 스위치 상태를 확인한 결과, 제2 배터리(BT2)가 부하(30)와 전기적으로 연결된 상태(S140), 즉 제1 스위치부(11)의 이전 스위치 상태가 턴오프 상태이고 제2 스위치부(12)의 이전 스위치 상태가 턴온 상태이면, 제어부(20)는 제1 스위치부(11)를 턴온시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프시켜 제1 배터리(BT1)를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다(S150). 이에 따라, 제1 배터리(BT1)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이고, 6 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 8 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치는 스위치 모듈(10), 제1 배터리 전압 센서(40), 제2 배터리 전압 센서(50), 및 제어부(20)를 포함한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)와 전기적으로 연결시키거나 또는 차단한다.
제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 12V 배터리이다. 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 직렬 연결되어 24V 전원체계의 전력 네트워크를 구성하도록 한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)의 12V 전원을 부하(30)에 공급하거나 또는 제2 배터리(BT2)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다. 즉, 스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)에 전기적으로 연결시키는 이중전원체계로 형성된다.
이를 위해, 스위치 모듈(10)은 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 포함한다.
제1 스위치부(11)는 제1 배터리(BT1)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제1 배터리(BT1)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다. 제1 스위치부(11)는 제1 스위치(A1) 및 제2 스위치(A2)를 포함한다.
제1 스위치(A1)는 일단이 제1 배터리(BT1)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제2 스위치(A2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제1 배터리(BT1)의 (-)단자에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제2 배터리(BT2)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제2 배터리(BT2)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제3 스위치(B1) 및 제4 스위치(B2)를 포함한다.
제3 스위치(B1)는 일단이 제2 배터리(BT2)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제4 스위치(B2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제2 배터리(BT2)의 (-)단자에 연결된다.
여기서, 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12) 각각은 선택적으로 턴온 또는 턴오프되어 제1 배터리(BT1)와 제1 배터리(BT1)는 어느 하나만이 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
제1 배터리(BT1)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제1 스위치부(11)는 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴온)되고, 이 경우 제2 스위치부(12)는 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴오프)된다.
반면에, 제2 배터리(BT2)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제2 스위치부(12)는 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴온)되고, 이 경우 제1 스위치부(11)는 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴오프)된다.
제1 배터리 전압 센서(40)는 제1 배터리(BT1)의 전압을 감지한다.
제2 배터리 전압 센서(50)는 제2 배터리(BT2)의 전압을 감지한다.
저장부(C)는 부하(30)와 병렬 연결되며, 차량 시동 상태에서 제1 배터리(BT1) 또는 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 스위치 모듈(10)의 스위치 전환시에 부하(30)에 전원을 공급함으로써, 스위치 순간의 단락을 방지한다.
즉, 저장부(C)는 차량 시동 상태에서 제1 배터리(BT1) 또는 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 스위치 모듈(10)의 스위치 전환시 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)가 모두 연결되지 않는 상태를 미연에 방지한다.
제어부(20)는 차량이 운행 중인 상태이면 제1 배터리 전압 센서(40)에 의해 감지된 제1 배터리(BT1)의 전압과 제2 배터리 전압 센서(50)에 의해 감지된 제2 배터리(BT2)의 전압에 따라 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시키는데, 제1 배터리(BT1)의 전압과 제2 배터리(BT2)의 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 각각 제어한다.
이 경우, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전압이 제2 배터리(BT2)의 전압보다 기 설정된 제1 설정값 이상이면 도 6 에 도시된 바와 같이 제1 스위치부(11)를 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴온)시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴오프)시켜 제1 배터리(BT1)를 부하(30)와 연결시킴으로써, 제1 배터리(BT1)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
여기서, 제1 설정값은 제1 배터리(BT1)과 제2 배터리(BT2)의 전압의 히스테리시스값이다.
반면에, 제어부(20)는 제2 배터리(BT2)의 전압이 제1 배터리(BT1)의 전압보다 제1 설정값 이상이면 도 7 에 도시된 바와 같이 제2 스위치부(12)를 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴온)시키고, 제1 스위치부(11)를 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴오프)시켜 제2 배터리(BT2)를 부하(30)와 연결시킴으로써, 제2 배터리(BT2)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 배터리 제어 방법을 도 8 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8 을 참조하면, 먼저 제어부(20)는 차량이 키 신호, 차량 속도, 기어 상태 등과 같은 차량의 운행 정보를 입력받아 차량이 운행 중인지 여부를 판단한다(S200).
단계(S200)에서의 판단 결과 차량이 운행 중이면, 제어부(20)는 제1 배터리 전압 센서(40) 및 제2 배터리 전압 센서(50)를 각각 제어하여 제1 배터리(BT1)의 전압과 제2 배터리(BT2)의 전압을 감지한다(S210).
제1 배터리(BT1)의 전압과 제2 배터리(BT2)의 전압이 감지됨에 따라, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전압과 제2 배터리(BT2)의 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 각각 제어하여 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다.
즉, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전압이 제2 배터리(BT2)의 전압보다 제1 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S220).
단계(S220)에서의 판단 결과 제1 배터리(BT1) 전압이 제2 배터리(BT2)의 전압보다 제1 설정값 이상이면, 제어부(20)는 제1 스위치부(11)를 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴온)시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴오프)시켜 제1 배터리(BT1)를 부하(30)와 연결시킨다(S230). 이에 따라, 제1 배터리(BT1)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
반면에, 단계(S220)에서의 판단 결과 제1 배터리(BT1)의 전압이 제2 배터리(BT2)의 전압보다 기 설정된 제1 설정값 미만이면, 제어부(20)는 제2 배터리(BT2)의 전압이 제1 배터리(BT1)의 전압보다 제1 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S240).
단계(S240)에서의 판단 결과 제2 배터리(BT2)의 전압이 제1 배터리(BT1)의 전압보다 제1 설정값 이상이면, 제어부(20)는 제2 스위치부(12)를 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴온)시키고, 제1 스위치부(11)를 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴오프)시켜 제2 배터리(BT2)를 부하(30)와 연결시킨다(S250). 이에 따라, 제2 배터리(BT2)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
도 9 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 10 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 11 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 배터리를 연결하는 스위치 모듈의 스위치 상태를 나타낸 도면이며, 도 12 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리의 제어 방법의 순서도이다.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치는 스위치 모듈(10), 제1 배터리 전류 센서(60), 제2 배터리 전류 센서(70), 및 제어부(20)를 포함한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)와 전기적으로 연결시키거나 또는 차단한다.
제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 12V 배터리다. 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)는 직렬 연결되어 24V 전원체계의 전력 네트워크를 구성하도록 한다.
스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)의 12V 전원을 부하(30)에 공급하거나 또는 제2 배터리(BT2)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다. 즉, 스위치 모듈(10)은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 각각을 부하(30)에 전기적으로 연결시키는 이중전원체계로 형성된다.
이를 위해, 스위치 모듈(10)은 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 포함한다.
제1 스위치부(11)는 제1 배터리(BT1)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제1 배터리(BT1)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다. 제1 스위치부(11)는 제1 스위치(A1) 및 제2 스위치(A2)를 포함한다.
제1 스위치(A1)는 일단이 제1 배터리(BT1)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제2 스위치(A2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제1 배터리(BT1)의 (-)단자에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제2 배터리(BT2)와 부하(30)를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 것으로써, 제2 배터리(BT2)의 (+)단자와 (-)단자 사이에 연결된다.
제2 스위치부(12)는 제3 스위치(B1) 및 제4 스위치(B2)를 포함한다.
제3 스위치(B1)는 일단이 제2 배터리(BT2)의 (+)단자에 연결되고 타단이 부하(30)에 연결된다.
제4 스위치(B2)는 일단이 부하(30)에 연결되고 타단이 제2 배터리(BT2)의 (-)단자에 연결된다.
여기서, 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12) 각각은 선택적으로 턴온 또는 턴오프되어 제1 배터리(BT1)와 제1 배터리(BT1)는 어느 하나만이 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
제1 배터리(BT1)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제1 스위치부(11)는 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴온)되고, 이 경우 제2 스위치부(12)는 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴오프)된다.
반면에, 제2 배터리(BT2)가 12V 전원을 부하(30)에 공급할 때에는, 제2 스위치부(12)는 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)가 턴온)되고, 이 경우 제1 스위치부(11)는 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)가 턴오프)된다.
제1 배터리 전류 센서(60)는 제1 배터리(BT1)의 전류를 감지한다. 여기서, 제1 배터리 전류 센서(60)는 제1 배터리(BT1)의 전압을 토대로 산출(SOC=f(x)×제1 배터리(BT1)의 전압)할 수도 있다.
제2 배터리 전류 센서(70)는 제2 배터리(BT2)의 전류를 감지한다. 여기서, 제2 배터리 전류 센서(70)는 제2 배터리(BT2)의 전압을 토대로 산출(SOC=f(x)×제2 배터리(BT2)의 전압)할 수도 있다.
저장부(C)는 부하(30)와 병렬 연결되며 차량 시동 상태에서 제1 배터리(BT1) 또는 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 스위치 모듈(10)의 스위치 전환시에 부하(30)에 전원을 공급함으로써, 스위치 순간의 단락을 방지한다.
즉, 저장부(C)는 차량 시동 상태에서 제1 배터리(BT1) 또는 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 스위치 모듈(10)의 스위치 전환시 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)가 모두 연결되지 않는 상태를 미연에 방지한다.
제어부(20)는 차량이 운행 중인 상태이면 제1 배터리 전류 센서(60)에 의해 감지된 제1 배터리(BT1)의 전류와 제2 배터리 전류 센서(70)에 의해 감지된 제2 배터리(BT2)의 전류에 따라 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다.
이 경우, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전류와 제2 배터리(BT2)의 전류를 비교하여 비교 결과에 따라 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 각각 제어하여 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다.
이 경우, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전류가 제2 배터리(BT2)의 전류보다 기 설정된 제2 설정값 이상이면 도 10 에 도시된 바와 같이 제1 스위치부(11)를 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴온)시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴오프)시켜 제1 배터리(BT1)를 부하(30)와 연결시킴으로써, 제1 배터리(BT1)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
여기서, 제2 설정값은 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2)의 전류의 히스테리시스값이다.
반면에, 제어부(20)는 제2 배터리(BT2)의 전류가 제1 배터리(BT1)의 전류보다 제2 설정값 이상이면 도 11 에 도시된 바와 같이 제2 스위치부(12)를 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴온)시키고, 제1 스위치부(11)를 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴오프)시켜 제2 배터리(BT2)를 부하(30)와 연결시킴으로써, 제2 배터리(BT2)의 12V 전원을 부하(30)에 공급한다.
다음은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 배터리 제어 방법을 도 12 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 12 를 참조하면, 먼저 제어부(20)는 차량이 키 신호, 차량 속도, 기어 상태 등과 같은 차량의 운행 정보를 입력받아 차량이 운행 중인지 여부를 판단한다(S300).
단계(S300)에서의 판단 결과 차량이 운행 중이면, 제어부(20)는 제1 배터리 전류 센서(60) 및 제2 배터리 전류 센서(70)를 각각 제어하여 제1 배터리(BT1)의 전류와 제2 배터리(BT2)의 전류를 감지한다(S310).
제1 배터리(BT1)의 전류와 제2 배터리(BT2)의 전류가 감지됨에 따라, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전류와 제2 배터리(BT2)의 전류를 비교하여 비교 결과에 따라 제1 스위치부(11)와 제2 스위치부(12)를 각각 제어하여 제1 배터리(BT1)와 제2 배터리(BT2) 중 어느 하나를 부하(30)와 전기적으로 연결시킨다.
즉, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전류가 제2 배터리(BT2)의 전류보다 제2 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S320).
단계(S320)에서의 판단 결과 제1 배터리(BT1) 전류가 제2 배터리(BT2)의 전류보다 제2 설정값 이상이면, 제어부(20)는 제1 스위치부(11)를 턴온(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2)를 턴온)시키고, 제2 스위치부(12)를 턴오프(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2)를 턴오프)시켜 제1 배터리(BT1)를 부하(30)와 연결시킨다(S330). 이에 따라, 제1 배터리(BT1)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
반면에, 단계(S220)에서의 판단 결과 제1 배터리(BT1)의 전류가 제2 배터리(BT2)의 전류보다 제2 설정값 미만이면, 제어부(20)는 제2 배터리(BT2)의 전류가 제1 배터리(BT1)의 전류보다 기 설정된 제2 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S340).
단계(S340)에서의 판단 결과 제2 배터리(BT2)의 전류가 제1 배터리(BT1)의 전류보다 제2 설정값 이상이면, 제어부(20)는 제2 스위치부(12)를 턴온(제3 스위치(B1)와 제4 스위치(B2) 턴온)시키고, 제1 스위치부(11)를 턴오프(제1 스위치(A1)와 제2 스위치(A2) 턴오프)시켜 제2 배터리(BT2)를 부하(30)와 연결시킨다(S350). 이에 따라, 제2 배터리(BT2)의 12V 전원이 부하(30)에 공급된다.
도 13 은 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 있어서, 부하(30)가 12V 엔진일 경우, 도 13 에 도시된 바와 같이, 12V 스타터(S)를 제1 배터리(BT1)의 (-)단자와 제2 배터리(BT2)의 (+)단자 사이에 연결하여 12V 스타터(S)가 제2 배터리(BT2)와 연결될 수 있도록 할 수도 있다.
즉, 12V 스타터를 제1 배터리(BT1)와 연결하고, 다른 12V 부하(30)를 제1 배터리(BT1)와 연결함으로써, 제어부(20)는 제1 배터리(BT1)의 전류가 상대적으로 낮을 경우, 제2 배터리(BT2)의 전류의 시동성을 보장하는 범위내에서 제2 스위치(A2)를 선태적으로 연결할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치는 24V 전원체계의 상용차 전력 네트워크에 있어 12V 배터리 2개를 교차로 사용하는 이중전원체계를 구축하여 이중전원체계 구성의 비용을 절감하고 시스템 구성의 복잡도를 감소시킨다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 배터리 제어 장치는 24V 전원체계를 기반으로 12V 배터리를 효율적으로 사용함으로써 고가의 부품 대체 효과를 얻을 수 있고, 배터리 상태에 따른 선택 적용으로 안정적인 전원 확보가 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 스위치 모듈
11: 제1 스위치부
12: 제2 스위치부
20: 제어부
30: 부하
40: 제1 배터리 전압 센서
50: 제2 배터리 전압 센서
60: 제1 배터리 전류 센서
70: 제2 배터리 전류 센서
A1: 제1 스위치
A2: 제2 스위치
B1: 제3 스위치
B2: 제4 스위치
BT1: 제1 배터리
BT2: 제2 배터리
C: 저장부

Claims (16)

  1. 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈; 및
    차량의 이그니션 키가 키 오프 상태가 되면 상기 스위치 모듈의 이전 스위치 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 상기 스위치 모듈을 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하고,
    상기 스위치 모듈은
    상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및
    상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스위치 모듈의 이전 스위치 상태를 확인한 결과, 상기 제1 스위치부가 턴온 상태이고 상기 제2 스위치부가 턴오프 상태이면 상기 제1 스위치부를 턴오프시키고 상기 제2 스위치부를 턴온시키며, 상기 제2 스위치부가 턴온 상태이고 상기 제1 스위치부가 턴오프 상태이면 상기 제2 스위치부를 턴오프시키고 상기 제1 스위치부를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 차량이 운행 중인 상태에서는 상기 스위치 모듈의 스위치 상태를 계속 유지하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  5. 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈;
    상기 제1 배터리의 전압을 감지하는 제1 배터리 전압 센서;
    상기 제2 배터리의 전압을 감지하는 제2 배터리 전압 센서; 및
    차량이 운행 중인 상태이면 상기 제1 배터리 전압 센서에 의해 감지된 상기 제1 배터리의 전압과 상기 제2 배터리 전압 센서에 의해 감지된 상기 제2 배터리의 전압에 따라 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하고,
    차량 시동 상태에서 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 상기 스위치 모듈의 스위치 전환시에 상기 부하에 전원을 공급하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1 배터리의 전압이 상기 제2 배터리의 전압보다 기 설정된 제1 설정값 이상이면 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키되, 상기 제1 설정값은 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리의 전압의 히스테리시스값이고,
    상기 제어부는
    상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 배터리의 전압보다 상기 제1 설정값 이상이면 상기 제2 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위치 모듈은
    상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및
    상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1 배터리의 전압과 상기 제2 배터리의 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 각각 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1 배터리와 제2 배터리 각각을 부하와 전기적으로 연결시키는 스위치 모듈;
    상기 제1 배터리의 전류를 감지하는 제1 배터리 전류 센서;
    상기 제2 배터리의 전류를 감지하는 제2 배터리 전류 센서; 및
    차량이 운행 중인 상태이면 상기 제1 배터리 전류 센서에 의해 감지된 상기 제1 배터리의 전류와 상기 제2 배터리 전류 센서에 의해 감지된 상기 제2 배터리의 전류에 따라 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 제어부를 포함하고,
    차량 시동 상태에서 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리 중 어느 하나로부터 인가된 전원을 저장하여 상기 스위치 모듈의 스위치 전환시에 상기 부하에 전원을 공급하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1 배터리의 전류가 상기 제2 배터리의 전류보다 기 설정된 제2 설정값 이상이면 상기 제1 배터리를 상기 부하와 연결시키되, 상기 제2 설정값은 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리의 전류의 히스테리시스값이고,
    상기 제어부는
    상기 제2 배터리의 전류가 상기 제1 배터리의 전류보다 상기 제2 설정값 이상이면 상기 제2 배터리를 상기 부하와 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 스위치 모듈은
    상기 제1 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제1 스위치부; 및
    상기 제2 배터리와 상기 부하를 전기적으로 연결시키거나 차단하는 제2 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1 배터리의 전류와 상기 제2 배터리의 전류를 비교하여 비교 결과에 따라 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 각각 제어하여 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 중 어느 하나를 상기 부하와 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리 제어 장치.
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