KR102113771B1 - 차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 차량에 장착된 외부기기에 대한 전원을 제어하여 차량 배터리의 방전을 방지하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 차량 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서와 측정된 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치보다 크고, 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치보다 작을 경우, 배터리에 연결된 외부기기의 전원을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR JUDGING OF CURRENT CONSUMPTION OF BATTERY}
본 발명은 차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법에 관한 것으로서 상세하게는 차량에 장착된 외부기기에 대한 전원을 제어하여 차량 배터리의 방전을 방지하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근의 자동차는 개별기능 중심에서 통합시스템 중심으로의 기술 패러다임의 변화뿐 아니라, 이종 기술간 융합 및 IT, 전기/전자, 환경, 재료기술 등의 관련 기술범위 확대를 통한 안전성, 편의성 관련의 전장부품이 장착된 고안전 지능형 자동차로 진화하고 있다.
여기서 전장부품이란 차량 배터리의 전원을 공급받아 동작하는 전기, 전자 부품 및 저항이나 콘덴서와 같은 소자들로 이루어진 작은 기판을 포함하는 부품 등을 말한다.
특히 전장부품 중, 편의사양이 주로 포함된 정보통신분야의 성장이 뚜렷한데, 예컨대, 무선통신과 GPS기술, 텔레매틱스(Telematics), 지능화된 차량용 정보시스템 등 IT와 자동차산업의 융합이 가속화 되면서 자동차 공간 내 스마트 서비스가 확대되고 있다.
이중 텔레매틱스 기술은 이미지, 음성, 영상, 비디오 등의 디지털 정보를 유무선 네트워크를 연결시켜 멀티미디어 커뮤니케이션을 가능하게 해주는 장치로, 현재 많은 차량에 장착되어 운전자에게 편리함을 제공하는 네비게이션, 차량 모니터링 시스템, 자동주차 시스템, 후방카메라, 블랙박스 등이 텔레매틱스 장치에 해당된다.
이처럼 지능형 시스템의 발전과 IT의 융합으로 등장한 스마트카는 고도화된FMS(차량관리시스템, Fleet Management System)와 Infotainment(Information과 Entertainment의 합성어)의 연계를 통해 다양한 IT서비스를 사용자에게 제공할 것으로 보인다.
따라서 이들 외부기기의 주 동력원 역할을 하는 배터리의 중요성도 점차 커지고 있는데, 배터리와 함께 주목받는 첨단기술이 바로 IBS(Intelligent Battery Sensor, 지능형 배터리 센서)이다.
지능형 배터리 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리의 (-)부에 장착되어 배터리의 전류, 전압 및 온도를 주기적으로 모니터링하고 자기학습 알고리즘에 의거 배터리의 충전상태, 노화상태 및 시동성능을 예측하여 주 제어기(ECU)에 제공한다.
일반적으로 차량에 장착된 외부기기들은 운전자가 차량의 시동을 끄고 난 후에도 차량 배터리 전원을 사용한다. 따라서 운전자가 장기간 차량 주차 시, 외부기기에 의한 차량 배터리의 방전이 일어날 수도 있다.
특히 겨울철에는 추위로 인해 배터리의 성능이 60~70% 이하로 떨어지는데, 이때 차량 내에 존재하는 전기, 전자 장치들에 의한 방전량은 여름철에 비해 급격히 증가한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 전체적인 차량 과부하를 진단하고 제어하는 방법이 개발된 바 있다.
하지만 종래 기술에 따르면, 차량용 배터리 센서는 차량의 전체적인 과부하 진단 및 제어에만 그 목적이 머물러 있기 때문에 외부기기의 소모전류를 개별적으로 제어할 수 없는 문제점이 있다.
이처럼 운전자의 편리성 및 운행의 안전성 등의 이유로 차량 내 장착되는 외부장치는 점차 다양해지지만, 위와 같은 문제점으로 인해 외부기기에 의해 발생하는 많은 소모전류를 효율적으로 제어할 수 없어 장기간 차량 주차 시 차량 배터리의 방전을 일으키는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 차량 주차 시 차량에 장착되어 있는 외부기기에 의해 발생하는 과도한 배터리 소모전류를 차단함으로써 차량 배터리의 방전을 방지하는 차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 과제는, 배터리의 충전상태를 파악하여 차량 내 각각의 외부기기의 암전류를 제어함으로써 외부기기들의 선별적인 소모전류 차단을 통해 외부기기의 성능을 최대한 보장할 수 있는 것을 목적으로 하는 차량용 배터리 소모전류 차단 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일면에 따른 차량용 배터리 소모전류 차단 장치는, 차량 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서, 측정된 상기 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치보다 크고, 상기 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치보다 작을 경우, 상기 배터리에 연결된 외부기기의 전원을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배터리 센서는 측정된 상기 배터리의 암전류가 기 설정된 상기 임계치 전류보다 크며, 상기 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치 충전량보다 작을 경우, 제어부를 노멀모드로 진입시키고, 상기 노멀모드로 진입한 상기 제어부는 상기 외부기기 각각의 암전류를 측정 및 비교하여 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판별하고, 상기 과도한 암전류가 감지되는 외부기기의 전원을 차단하여 상기 배터리의 암전류를 기 설정된 임계치 전류 이하로 된다.
삭제
삭제
본 발명의 일면에 따른 차량용 배터리 소모전류 차단 방법은, 차량의 시동이 꺼진 후, 차량 배터리의 암전류 및 충전량을 측정하는 단계, 획득한 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치 전류 이상이며, 획득한 충전량이 임계치 충전량 이하일 경우, 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판별하는 단계 및 과도한 암전류가 감지되는 외부기기로의 전원공급을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 과도한 암전류가 감지되는 적어도 하나의 외부기기를 판별하는 단계는 측정된 상기 배터리의 상기 암전류와 상기 배터리에 연결된 상기 적어도 하나의 외부기기 중 하나의 전원을 차단한 이후 획득한 암전류의 차이를 차단된 상기 전원이 차단된 외부기기가 사용하는 암전류로 판단 및 저장하고, 상기 적어도 하나의 외부기기 중 나머지 외부기기에도 동일한 방법을 적용하여 각각의 외부기기의 암전류를 측정 하고, 상기 측정된 결과를 바탕으로 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판단한다.
삭제
본 발명은 차량에 장착된 외부기기에 의한 소모전류를 차단하여 장시간 주차 시, 외부기기에 의해 배터리가 방전되는 것을 방지하는 이점을 제공한다.
또한, 배터리의 충전상태 및 외부기기 각각의 상태 정보를 이용하므로 외부장치의 선별적 소모전류 차단이 가능하고, 이를 통하여 외부장치의 성능을 최대한 보장할 수 있는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리, 배터리 센서 및 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 소모전류를 차단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부가 외부기기를 차단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 종래기슬에 따른 차량의 배터리 센서를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리, 배터리 센서(120)(IBS, Intelligent Battery Sensor) 및 제어부(130)를 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 배터리(110) 소모전류 차단 장치는 차량 배터리(110)의 상태를 주기적으로 측정하는 배터리 센서(120)와 배터리(110)에 연결된 외부기기의 전원을 제어하는 제어부(130)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 센서(120)는 차량 주차 후, 엔진이 오프 되면 배터리(110)의 충전량 및 암전류를 측정된 배터리(110)의 충전량 및 암전류 데이터를 제어부(130)로 제공한다.
더불어 배터리 센서(120)는 획득한 배터리(110)의 암전류가 기 설정된 임계치 전류보다 작거나, 임계치 전류보다는 크지만 배터리(110)의 충전량이 임계치 충전량 이상으로 판단될 경우, 배터리 센서(120) 및 제어부(130)를 슬립모드로 하며, 획득한 배터리(110)의 암전류가 기 설정된 임계치 전류보다 크며, 배터리(110)의 충전량이 기 설정된 임계치 충전량보다 작을 경우, 제어부(130)를 노멀모드로 진입시킨다.
이후 노멀모드로 진입한 제어부(130)는 차량에 연결된 외부기기 각각의 암전류를 비교하여 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판단하고, 과도한 암전류가 감지되는 외부기기의 전원을 차단하여 배터리(110)의 암전류를 기 설정된 임계치 전류 이하가 되게 한다.
제어부(130)가 외부기기의 전원을 차단하는 방법으로는, 외부기기로의 전류공급을 직접 제어하거나 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(130)와 외부기기 사이에 연결된 릴레이의 전원을 OFF함으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 릴레이는 전기, 전자 제품의 구동과 신호전달 기능을 수행하는 전자부품으로, 릴레이를 OFF하면 배터리(110)에 연결된 외부 전자장치의 전원도 OFF된다.
또한, 본 발명의 노멀모드는 배터리 센서(120)가 절전 없이 일정량의 전류를 지속적으로 소비하며 배터리(110)의 상태를 검출하는 모드이며, 슬립모드는 주기적인 절전과 웨이크 업(Wake up)을 반복하며 배터리(110)의 상태를 검출하는 모드를 의미한다.
도 1에서는 차량 내 배터리(110)에 연결된 외부기기가 3개일 경우를 예로 나타낸 것으로, 본 발명을 적용할 수 있는 외부기기가 3개라는 의미로 한정하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리(110)의 소모전류를 차단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 시동이 OFF되면(S210), 배터리 센서(120)는 배터리(110)의 상태정보를 획득한다(S220).
획득한 배터리(110)의 상태정보 중, 배터리(110)의 암전류가 기 설정된 임계치 전류 이상이며(S230), 배터리(110)의 충전량이 기 설정된 임계치 충전량 이하일 경우(S240), 배터리 센서(120)는 제어부(130)를 노멀모드로 진입시킨다(S250).
만약 여기서, 배터리(110)의 암전류가 임계치 전류 이하이거나, 배터리(110)의 암전류는 임계치 전류 이상이지만 배터리(110)의 충전량이 임계치 충전량 이상일 경우에 배터리 센서(120)와 제어부(130)는 슬립모드로 진입한다(S260).
노멀모드로 진입한 배터리 센서(120)와 제어부(130)는 과도한 암전류가 감지되는 외부장치를 차단하여(S270), 배터리(110)의 암전류를 기 설정된 임계치 전류 이하가 되게한다(S280).
제어부(130)가 노멀모드로 진입하여 과도한 암전류가 감지되는 외부장치를 차단하는 단계는 이하 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(130)가 외부기기를 차단하는 과정을 보다 상세하게 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 노멀모드로 진입한 제어부(130)는 배터리 센서(120)로부터 입력된 암전류 데이터를 저장한다(S310).
그리고 외부장치 1에 연결된 릴레이를 OFF하여, 외부장치 1에 전원공급을 차단한 후, 배터리 센서(120)의 암전류를 입력받는다(S320).
이때, 기 저장된 배터리(110)의 암전류 데이터와 외부장치 1의 전원공급을 차단 후 입력 받은 암전류 데이터의 차이를 외부장치 1로부터의 암전류로 판단하고 이를 저장한다(S330).
같은 방법으로 외부장치 2에 연결된 릴레이를 OFF하여, 외부장치 2의 전원공급을 차단한 후, 배터리 센서(120)의 암전류를 입력받는다(S340).
외부장치 1의 전원공급을 차단 후 입력 받은 암전류 데이터와 외부장치 2의 전원공급을 차단 후 입력 받은 암전류 데이터의 차이를 외부장치 2로부터의 암전류로 판단하고 이를 저장한다(S350).
외부장치 3에 연결된 릴레이를 OFF하여, 외부장치 3의 전원공급을 차단한 후, 배터리 센서(120)의 암전류를 입력 받는다(S360).
외부장치 2의 전원공급을 차단 후 입력 받은 암전류 데이터와 외부장치 3의 전원공급을 차단 후 입력 받은 암전류 데이터의 차이를 외부장치 3으로부터의 암전류로 판단하고 이를 저장한 후,(S370) 릴레이1,2,3의 전원을 ON한다(S380).
기 저장된 외부장치간의 암전류의 크기를 비교하여 암전류가 가장 큰 외부장치의 릴레이를 OFF한다(S390).
배터리(110)의 암전류를 측정하고, 측정된 암전류가 임계치 전류 이상일 경우(S410), 암전류가 두 번째로 큰 외부장치의 릴레이를 OFF한다(S420).
만약 측정된 암전류가 임계치 전류 이하일 경우, 나머지 외부장치는 배터리(110) 방전에 영향을 찌 않는 것으로 판단하고 프로세스를 종료한다.
이와 같은 방법으로 입력된 암전류가 임계치 전류 이하가 될 때까지 배터리(110)에 연결된 외부장치의 전원을 암전류의 크기에 따라 순차적으로 차단한다.
배터리(110)의 암전류(Background Current)는 차량의 시동을 끄거나 전원을 차단한 경우에도, 차량 배터리(110)의 연결된 전자장치의 작동이 멈추지 않도록 계속하여 공급되는 전류를 의미한다. 과도한 암전류는 차량 배터리(110)의 방전을 일으킨다.
본 발명의 릴레이는 전기, 전자 제품의 구동과 신호전달 기능을 수행하는 전자부품으로, 릴레이를 OFF하면 배터리(110)에 연결된 외부 전자장치의 전원도 OFF된다.
물론, 릴레이를 포함하지 않는 제어부(130)의 직접 제어를 통한 외부장치의 차단이 가능하거나 기타 배터리(110)의 상태에 따라 외부기기의 전원을 제어할 수 있는 장치라면 본 발명의 적용은 가능하다.
또한 본 발명의 외부장치 혹은 외부기기는 차량 운전자의 편리성 및 운행의 안전성 등의 이유로 차량 내에 장착된 전기적인 외부장치를 의미한다. 예컨대, 블랙박스, 네비게이션, 오디오 등이 있다.
뿐만 아니라 본 발명을 적용 가능한 차량용 배터리(110)는 1차 전지 혹은 2차 전지인 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴 전지 등에 한정하지 않으며, 기타 차세대 전지인 리튬 이온 폴리머 전지 등에도 적용 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 센서(120)가 차량 배터리(110)의 상태를 주기적으로 진단한 후, 운전자가 차량 시동을 끄고 차량 주차 시, 과도한 암전류가 감지될 경우 배터리(110)에 연결된 외부기기(예컨대, 블랙박스, 네비게이션 등)의 전원을 차단하여 배터리(110)의 방전을 차단하는 기술이다.
또한, 본 발명은 외부기기 각각의 암전류 데이터를 이용하므로 외부장치의 선별적 소모전류 차단이 가능하고, 이를 통하여 외부장치의 성능을 최대한 보장할 수 있는 이점을 가지고 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 배터리 120: 배터리 센서(IBS)
130: 제어부

Claims (6)

  1. 차량 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서;
    측정된 상기 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치보다 크고, 상기 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치보다 작을 경우, 상기 배터리에 연결된 외부기기의 전원을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배터리 센서는
    측정된 상기 배터리의 암전류가 기 설정된 상기 임계치 전류보다 크며, 상기 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치 충전량보다 작을 경우, 제어부를 노멀모드로 진입시키고,
    상기 노멀모드로 진입한 상기 제어부는 상기 외부기기 각각의 암전류를 측정 및 비교하여 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판별하고, 상기 과도한 암전류가 감지되는 외부기기의 전원을 차단하여 상기 배터리의 암전류를 기 설정된 임계치 전류 이하로 되게 하는 것
    인 차량용 배터리 소모전류 차단 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 배터리 센서 및 제어부는
    상기 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치 전류보다 작거나,
    상기 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치 전류보다는 크지만 상기 배터리의 충전량이 기 설정된 임계치 충전량보다 클 경우, 슬립모드로 진입하는 것
    인 차량용 배터리 소모전류 차단 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 외부기기는
    상기 차량의 운전자의 편의를 위하여 상기 차량 내에 탑재된 블랙박스, 네비게이션, 오디오 중 적어도 하나를 포함하는 외부장치인 것
    인 차량용 배터리 소모전류 차단 장치.
  5. 차량 시동 OFF 후, 차량의 배터리의 암전류 및 충전량를 측정하는 단계;
    측정된 상기 배터리의 암전류가 기 설정된 임계치 전류 이상이고, 측정된 상기 충전량이 임계치 충전량 이하인 경우, 과도한 암전류가 감지되는 적어도 하나의 외부기기를 판별하는 단계; 및
    상기 과도한 암전류가 감지되는 상기 적어도 하나의 외부기기로의 전원공급을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 과도한 암전류가 감지되는 적어도 하나의 외부기기를 판별하는 단계는
    측정된 상기 배터리의 상기 암전류와 상기 배터리에 연결된 상기 적어도 하나의 외부기기 중 하나의 전원을 차단한 이후 획득한 암전류의 차이를 차단된 상기 전원이 차단된 외부기기가 사용하는 암전류로 판단 및 저장하고,
    상기 적어도 하나의 외부기기 중 나머지 외부기기에도 동일한 방법을 적용하여 각각의 외부기기의 암전류를 측정 하고, 상기 측정된 결과를 바탕으로 과도한 암전류가 감지되는 외부기기를 판단하는 것
    인 차량용 배터리 소모전류 차단 방법.
  6. 삭제
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