KR102380003B1 - 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치에 관한 것으로서, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치는, 키 스위치와, 배터리로부터 차량의 하나 이상의 전기장치에 공급 전원을 차단 또는 연결하는 배터리 릴레이와, 엔진의 시동이 걸린 상태에서 소정의 전압을 출력하여 상기 전기장치에 전원을 공급하기 위한 알터네이터와, 상기 알터네이터에서 출력되는 전류값, 상기 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 상기 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 센싱하는 전류센서 및 상기 키 스위치의 시동 오프 신호 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값과 미리 설정된 기준전류값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 배터리 릴레이의 동작을 제어하는 콘트롤러를 포함한다.

Description

건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치{Apparatus for protecting circuit by controlling battery relay of construction equipment}

본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치에 관한 것이다.

건설장비에 구비되는 배터리 릴레이는 배터리로부터 차량의 전기장치에 공급전원을 차단 또는 연결하는 역할을 하고, 알터네이터는 엔진 가동 시에 배터리 충전을 위한 전원을 공급하는 역할을 한다.

종래의 배터리 릴레이는 키 스위치 또는 알터네이터로부터 출력되는 전압에 의해 제어되었다. 이에 따라 건설장비의 시동이 오프되면 소정의 알터네이터 전압 이하에서는 배터리 릴레이의 동작이 차단된다.

그러나, 알터네이터는 배터리 릴레이의 동작이 중지된 상태에서도 관성으로 인하여 일정시간 동안 전압을 생성하므로, 배터리 릴레이의 동작이 중지된 상태에서 상기 알터네이터로부터 배터리 충전을 위해 발생된 전류는 서지전압으로 차량의 전기장치에 악영향을 끼치는 문제점이 있다.

본 명세서의 일 실시 예는 건설장비의 시동 오프 시, 배터리 릴레이의 동작이 즉시 차단되는 것을 방지하여 서지전압을 최소화할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치는, 키 스위치와, 배터리로부터 차량의 하나 이상의 전기장치에 공급 전원을 차단 또는 연결하는 배터리 릴레이와, 엔진의 시동이 걸린 상태에서 소정의 전압을 출력하여 상기 전기장치에 전원을 공급하기 위한 알터네이터와, 상기 알터네이터에서 출력되는 전류값, 상기 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 상기 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 센싱하는 전류센서 및 상기 키 스위치의 시동 오프 신호 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값과 미리 설정된 기준전류값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 배터리 릴레이의 동작을 제어하는 콘트롤러를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전류센서는 상기 알터네이터와 상기 전기장치 사이에 연결되거나, 또는 상기 알터네이터와 상기 배터리 사이에 연결되며, 상기 전류센서가 센싱한 전류값은 상기 콘트롤러에 전달되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 미리 설정된 기준전류값은, 상기 차량의 하나 이상의 전기장치에 대하여 발생하지 않을 정도의 전류값인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 콘트롤러는 상기 비교 결과, 상기 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값이 상기 미리 설정된 기준전류값 이하인 경우, 상기 배터리 릴레이의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 콘트롤러는 상기 비교 결과, 상기 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값이 상기 미리 설정된 기준전류값을 초과하는 경우, 상기 배터리 릴레이를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

본 명세서의 일 실시 예에 따르면, 건설장비의 전기장치의 내구성에 악영향을 미치는 서지전압을 최소화할 수 있어 전기장치의 내구성 증가 및 장비의 수명 증가가 이루어질 수 있게 한다. 또한, 서지전압으로 인해 발생 가능한 안전 상의 문제를 미리 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1의 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치의 배터리 릴레이 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치를 나타내는 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치는, 키 스위치(10), 콘트롤러(20), 배터리 릴레이(30), 알터네이터(40) 및 전류센서(50)를 포함할 수 있다.

키 스위치(10)는 배터리와 배터리 릴레이(30) 사이에 배치되어 배터리와 배터리 릴레이(30)를 단속적으로 연결시키게 된다. 키 스위치(10)의 일단부가 배터리에 연결되어 배터리 전원의 전기장치로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 건설장비 운전자의 조작에 따라 키 스위치(10)의 온(On) 동작시 배터리 전원이 배터리 릴레이(30)로 전달되어 엔진의 시동이 걸리게 된다.

상기 배터리(미도시)는 축전지라고도 하며 건설장비에 구비되어 상기 키 스위치(10)의 동작에 따라 엔진의 시동을 위한 전원을 공급하고 차량의 전기 장치의 작동을 위해 전원을 공급하는 역할을 한다. 상기 배터리는 전기 에너지를 저장해 두었다가 필요할 때마다 전기 에너지가 사용되는 곳에 전원을 공급하는 전기 에너지의 저장소이다. 건설장비에 구비되는 배터리는 후술하는 알터네이터(40)에 의해 충전되기 전에는 재사용되기 어려운 2차 전지를 사용하는 것이 일반적이다.

배터리 릴레이(30)는 배터리로부터 차량의 전기장치에 공급 전원을 차단 또는 연결한다. 즉 배터리의 동작전원 공급을 제어하는 역할을 한다. 여기서, 상기 차량의 전기 장치는 건설장비에 구비되는 전기 시스템의 모든 전기 부품을 포함한다. 상기 차량의 전기 장치의 예로는 건설장비에 구비되는 각종 램프를 포함하고, 건설장비의 작업 장비를 작동시키기 위한 유압 장치 등을 구동하기 위한 전기 시스템이 될 수 있다.

알터네이터(40)는 엔진이 구동되는 상태에서 소정의 전압을 발생시켜 배터리에 충전전류를 공급한다.

전류센서(50)는 저가이면서도 높은 정밀도로 상기 알터네이터(40)를 통해 공급되는 전류값을 센싱할 수 있는 션트 저항(Shunt Register)이며, 상기 션트 저항은 알터네이터(40)와 전기장치 사이에 연결되거나, 또는 상기 알터네이터(40)와 배터리 사이에 연결됨으로써 알터네이터(40)에서 출력되는 전류값, 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 센싱할 수도 있다. 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값은 콘트롤러(20)에 전달된다.

콘트롤러(20)는 건설장비 운전자의 조작에 따라 키 스위치(10)의 시동 오프 신호 발생 시에 전류센서(50)로부터 상기 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값을 획득하고, 획득된 상기 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값과 미리 설정된 기준전류값을 비교하며, 비교 결과에 따라 배터리 릴레이(30)의 동작을 제어한다. 이때, 상기 센싱된 전류값은 알터네이터(40)와 전기장치 사이에 연결되거나, 또는 상기 알터네이터(40)와 배터리 사이에 연결된 션트 저항에 의해 센싱된 알터네이터(40)에서 출력되는 전류값, 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 기준전류값은, 상기 차량의 하나 이상의 전기장치에 대하여 발생하지 않을 정도의 전류값인 것을 특징으로 한다.

콘트롤러(20)는 키 스위치(10)의 시동 오프 신호 발생 시에 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값 이하인 경우, 배터리 릴레이(30)의 동작을 중지시킨다.

또한, 콘트롤러(20)는 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값을 초과하는 경우, 상기 배터리 릴레이를 동작시킨다.

종래에는, 건설장비의 시동이 오프되면 소정의 알터네이터(40) 전압 이하에서는 배터리 릴레이(30)의 동작이 차단되며, 알터네이터(40)는 배터리 릴레이(30)의 동작이 중지된 상태에서도 일정시간 동안 전압을 생성하고 이때 발생된 전류는 서지전압으로 차량의 전기장치에 악영향을 미친다.

그러나, 상술한 바와 같이 콘트롤러(20)는 키 스위치(10)의 시동 오프 신호 발생 시에 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값 이하인 경우에 배터리 릴레이(30)의 동작을 중지시킴으로써 건설장비의 시동 오프 시, 배터리 릴레이의 동작이 즉시 차단되는 것을 방지하여 서지전압을 최소화할 수 있게 된다.

도 2는 도 1의 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치의 배터리 릴레이 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

먼저, 건설장비 운전자의 조작에 따라 키 스위치(10)로부터 시동 오프 신호가 발생하면(S210), 전류센서(50)는 알터네이터(40)에서 출력되는 전류값, 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 센싱한다(S220).

여기서, 상기 전류센서(50)는 알터네이터(40)를 통해 공급되는 전류값을 센싱할 수 있는 션트 저항(Shunt Register)일 수 있으며, 알터네이터(40)를 통해 공급되는 전류값을 센싱하기 위해 상기 션트 저항은 알터네이터(40)와 전기장치 사이에 연결되거나, 또는 상기 알터네이터(40)와 배터리 사이에 연결될 수 있다.

콘트롤러(20)는 상기 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값을 획득하고, 획득된 상기 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값과 미리 설정된 기준전류값을 비교한다(S230). 여기서, 상기 미리 설정된 기준전류값은, 차량의 하나 이상의 전기장치에 대하여 발생하지 않을 정도의 전류값으로, 콘트롤러(20)는 단계 S230에서 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값 이하인지 판단한다.

단계 S230에서 콘트롤러(20)의 판단 결과, 콘트롤러(20)는 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값을 초과하는 경우, 배터리 릴레이(30)를 동작시켜 배터리로부터 차량의 전기장치에 공급 전원을 전달할 수 있다.

단계 S230에서 콘트롤러(20)의 판단 결과, 전류센서(50)에 의해 센싱된 전류값이 미리 설정된 기준전류값 이하인 경우에 배터리 릴레이(30)의 동작을 중지시키고 콘트롤러(20)는 전류센서(50)가 소정의 시간 동안에 알터네이터(40)를 통해 공급되는 전류값을 센싱하도록 제어할 수 있다.

이상에서 본 명세서에 개시된 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시 예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 : 키 스위치
20 : 콘트롤러
30 : 배터리 릴레이
40 : 알터네이터
50 : 션트 저항

Claims (5)

1. 키 스위치;
   배터리로부터 차량의 하나 이상의 전기장치에 공급 전원을 차단 또는 연결하는 배터리 릴레이;
   엔진의 시동이 걸린 상태에서 소정의 전압을 출력하여 상기 전기장치에 전원을 공급하기 위한 알터네이터;
   상기 알터네이터에서 출력되는 전류값, 상기 배터리에 공급되는 전류값, 그리고 상기 전기장치에 공급되는 전류값 중 적어도 하나를 센싱하는 전류센서; 및
   상기 키 스위치의 시동 오프 신호 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값과 미리 설정된 기준전류값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 배터리 릴레이의 동작을 제어하는 콘트롤러
   를 포함하고,
   상기 콘트롤러는 상기 비교 결과, 상기 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값이 상기 미리 설정된 기준전류값 이하인 경우, 상기 배터리 릴레이의 동작을 중지시키고,
   상기 콘트롤러는 상기 비교 결과, 상기 키 스위치의 시동 오프 신호의 발생 시에 상기 전류센서에 의해 센싱된 전류값이 상기 미리 설정된 기준전류값을 초과하는 경우, 상기 배터리 릴레이를 동작시키는 것을 특징으로 하는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전류센서는 상기 알터네이터와 상기 전기장치 사이에 연결되거나, 또는 상기 알터네이터와 상기 배터리 사이에 연결되며,
   상기 전류센서가 센싱한 전류값은 상기 콘트롤러에 전달되는 것을 특징으로 하는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 미리 설정된 기준전류값은, 상기 차량의 하나 이상의 전기장치에 대하여 발생하지 않을 정도의 전류값인 것을 특징으로 하는 건설장비의 배터리 릴레이 제어를 통한 전장회로 보호장치.
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5. 삭제

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