KR102597391B1 - IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에 있어서, 차량배터리(2)에 위치되며 차량배터리(2)의 방전을 단속하기 위해 배터리 킬스위치부(10)와 킬스위치 구동부(12)를 갖는 배터리방전 단속 어셈블리(4)와, 차량배터리 관리용 모바일앱(62)을 갖는 모바일기기(60)와의 근거리 무선통신이 가능한 근거리 무선통신부(52)와, 차량배터리(2)의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부(10)가 차단되게 킬스위치 구동부(12)를 제어하고 상기 근거리 무선통신부(52)를 통해 접속된 모바일기기(60)로 차량배터리 비상 차단상태임을 알리고, 차단임계값 이하에서 모바일기기(60)로부터의 비상조치 요구가 근거리 무선통신부(52)를 통해 수신됨에 따라 차단상태의 배터리 킬스위치(10)가 연결되게 킬스위치 구동부(12)를 제어하는 킬스위치 구동용 제어기(50)로 구성하며; 배터리방전 단속 어셈블리(4)는, 스플라인축 회전체부(20)의 정역회전에 따라 차량배터리(2)에 전기연결된 전극단자 결속편(24)과 배전케이블(8)에 전기연결된 케이블단자 결속편(26) 간의 전기접속을 단속하는 배터리 킬스위치부(10)와, 상기 배터리 킬스위치부(10)를 자동클러치 작동방식과 수동클러치 작동방식중 선택된 하나로 스위칭 구동이 가능한 킬스위치 구동부(12)로 구성한 것이다.

Description

IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 그의 제어방법{IoT BASED SMART CONTROL APPARATUS FOR PREVENTING DISCHARGE OF VEHICLE BATTERY AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차랑용 배터리 제어장치에 관한 것으로, 특히 일반 내연기관차량의 축전지나 전기차량의 보조배터리와 같은 차량배터리에서의 방전을 방지하며 스마트폰을 이용한 차량배터리 충전조치가 가능하도록 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
요즈음 자가 차량(이륜차도 포함됨)을 보유하거나 리스 차량을 이용하는 사람들이 많은 관계로, 차량의 안전운전을 위해서는 차량 관리에 신경을 쓸 수 밖에 없다.
차량을 운행중에 사용자는 야간시간 대에 안전한 주행을 위해 헤드라이트를 켜고 추운 겨울에는 좌석 열선시트를 가동하며 더운 여름철에는 차량 에어컨을 가동하는 등과 같은 차량내 구비된 다양한 기능을 활용하게 된다. 이러한 차량의 다양한 기능을 작동시키기 위해서는 차량내 탑재된 배터리에 충전된 전기를 사용한다.
차량이 내연기관일 경우에는 대개가 엔진룸에 장착된 차량배터리(주로 축전지 타입임)에 충전된 전기를 공급받는다. 만일 차량 배터리가 완전 방전되면 자동차는 시동조차 걸리지 않는다. 그러므로 차량을 유지관리하는데 있어 배터리가 방전되지 않도록 관리하는 것이 매우 중요하다.
차량 운전자는 추운 겨울이나 바쁜 출근 시간에 차량 배터리가 방전되었으면 알게 되면 정말 난감해진다. 우리나라의 경우 자동차 보험사를 호출하면 해결이 가능한 것이나 히터도 없는 추운 곳에서 보험사의 긴급출동 지원팀을 기다리기에는 10~30분이 길게만 느껴지며 출근시간을 놓치고 일정에 차질이 생기는 등으로 인해 심적 애로사항은 가중된다.
근래에 들어와서는 주류를 이루는 내연기관 차량과 아울러 전기차의 보급도 속속 이루어지고 있다. 이러한 전기차의 경우에도 내연기관 차량과 마찬가지로 차량용 배터리의 방전에 대한 고민을 해야만 한다.
전기차는 주 메인 고압 배터리와 전기차 내부의 전자기기들을 작동시키는 보조배터리로 나뉘는데, 주 메인 고압 배터리(64kwh)는 방전에 대해서는 큰 염려를 할 필요가 없지만 보조 배터리(12V)의 경우는 기온이나 차량내 환경에 따라 항상 방전 위험에 노출된다.
전기차의 보조배터리는 전기차 내부의 전자기기(내비게이션, 오디오, 내부 조명 등)를 작동시킬 때 필요한 전원을 공급하여주고 특히 BMS(Battery Management System)를 구동시킨다. BMS는 바로 메인 배터리를 작동시키려면 반드시 구동이 되어야 하는 장치이기 때문에 전기차의 보조배터리가 방전되면 고압 메인 배터리의 전원이 켜지지 않는다. 즉 전기차의 시동이 걸리지 않는다.
전기차의 보조배터리는 겨울이 되고 기온이 떨어지면 방전이 될 수 있고 블랙박스를 상시 전원상태로 두거나 차량 내외 전등을 끄지 않고 방치할 경우나 시동을 걸 수 없는 장기간 주차의 경우나 배터리 사용량이 많은 장치(MP3플레이어, USB충전포트, 공기청정기 등)를 추가해둔 경우에도 방전이 될 수 있으므로 그로 인해 전기차의 시동이 걸리지 않는다.
그러므로 만일 일반 내연기관 차량의 축전지나 전기차량의 보조배터리와 같은 차량배터리에서의 완전 방전이 자동으로 방지될 수 있고 추후 충전조치도 수월하게 이루어지게 구현된다면 차량 이용자 및 차량 관련자에게 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다.
등록특허공보 제10-1325178호 "차량 배터리용 커넥터 구동장치"
따라서 본 발명의 목적은 일반 내연기관 차량의 축전지나 전기차량의 보조배터리와 같은 차량 배터리에서의 완전 방전을 방지함과 아울러 스마트폰을 이용한 차량배터리의 충전조치가 가능하도록 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 IoT(Internet of Things)기능이 가능하고 차량배터리 방전에 따른 시동불능을 방지하는 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량배터리 방전에 의한 시동불능상태에도 통상적인 비상조치없이 스마트폰을 이용해 차량의 시동이 걸리게 하는 IoT기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은,
IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에 있어서,
차량배터리에 위치되며 차량배터리의 방전을 단속하기 위해 배터리 킬스위치부와 킬스위치 구동부를 갖는 배터리방전 단속 어셈블리와,
차량에 탑재되며, 차량배터리 관리용 모바일앱을 갖는 모바일기기와의 근거리 무선통신이 가능한 근거리 무선통신부와,
차량에 탑재되며, 차량배터리의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부가 차단되게 킬스위치 구동부를 제어하고 상기 근거리 무선통신부를 통해 접속된 모바일기기로 차량배터리 비상 차단상태임을 알리고, 차단임계값 이하에서 모바일기기로부터의 차량배터리 차단 해제에 대응된 비상조치 요구가 근거리 무선통신부를 통해 수신됨에 따라 차단상태의 배터리 킬스위치가 연결되게 킬스위치 구동부를 제어하는 킬스위치 구동용 제어기로 구성하며;
상기 배터리방전 단속 어셈블리는,
스플라인축 회전체부에 구비된 도전성 스위치볼트가 차량배터리의 일측 전극단자에 결속된 전극단자결속편과 배전케이블에 결속된 케이블단자결속편 간을 나사연결로 전기접속을 단속하되 스플라인축 회전체부의 정역회전에 따라 차량배터리에 전기연결된 전극단자 결속편과 배전케이블에 전기연결된 케이블단자 결속편 간의 전기접속을 단속하는 배터리 킬스위치부와,
상기 배터리 킬스위치부를 자동클러치 작동방식과 수동클러치 작동방식중 선택된 하나로 스위칭 구동이 가능한 구동부로 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 배터리방전 단속 어셈블리는,
차량배터리의 전극단자에 고정된 배터리 킬 스위치부에 의해서 받침패드가 결속 고정되게 구성하고, 킬스위치 구동부가 받침패드상에 탑재되고 수납용 하우징내에 수납되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기 킬스위치 구동부는,
정역회전 가능한 웜기어드모터와,
웜기어드모터의 웜에 기어연결되며 클러치 내륜 기어홈을 갖는 웜휠과,
배터리 킬 스위치부의 스플라인축 회전체부에 스플라인축 결합되며 자동클러치 작동방식에 상응하여 웜힐의 내륜 기어홈에 삽입되어 기어맞물림 가능한 기어축돌부를 구비하고 기어축돌부 상부에는 수동클러치 작동방식용의 수동핸들과 결합되는 지지돌봉이 형성된 전환 클러치로 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 배터리 킬 스위치의 지속적인 전기 접속상태 유지를 위해 배터리 킬스위치 접점에서의 접촉저항을 측정하여 킬스위치 구동용 제어기로 제공하는 킬스위치 접촉저항 측정부를 더 구비함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 견지로서,
차량배터리의 방전을 단속하기 위해 배터리 킬스위치부를 구비하고 웜기어드모터와 웜휠로 된 킬스위치 구동부를 갖는 배터리방전 단속 어셈블리를 차량배터리에 장착한 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 제어방법에 있어서,
차량에 탑재된 킬스위치 구동용 제어기가 차량배터리의 잔량을 체크하는 과정과,
킬스위치 구동용 제어기는 차량배터리의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부가 차단되게 킬스위치 구동부를 제어하고 근거리 무선통신부를 통해 접속된 차량배터리 관리용 모바일앱이 설치된 차량 사용자의 모바일기기로 차량배터리 비상 차단상태임을 알리는 과정과,
킬스위치 구동용 제어기는 차단임계값 이하에서 차량배터리 관리용 모바일앱을 이용한 차량사용자의 모바일기기로부터의 차량배터리 차단 해제에 대응된 비상조치 요구가 근거리 무선통신부를 통해 수신됨에 따라 킬스위치 구동부를 제어하여서 차단상태의 배터리 킬스위치가 전기접속되게 하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
더욱이 본 발명의 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 제어방법에서, 킬스위치 구동용 제어기는 배터리 킬스위치 접점에서의 접촉저항이 미리 설정된 통전상태 접촉저항 기준치보다 높게 됨에 따라 배터리 킬 스위치의 접촉저항이 낮아지도록 킬스위치 구동부에 추가 토크제어를 수행하는 과정을 더 가짐을 특징으로 한다.
본 발명에서 언급된 "차량"은 충전 가능한 배터리가 탑재된 운반체를 일컫는 광의의 차량 개념이며, 내연기관 차량이나 전기 차량은 물론이고 전동휠체어, 지게차, 트랙터, 운반용 전동카트, 골프용 전동카트 등도 모두가 포함되는 것이다.
본 발명은 일반 내연기관 차량의 축전지나 전기차량의 보조배터리와 같은 차량 배터리에서의 완전 방전을 방지하고 또 스마트폰과 같은 모바일기기를 이용한 차량배터리의 충전조치를 가능케 하는 장점이 있고, 또 IoT(Internet of Things)기능이 가능하고 차량배터리 방전에 따른 시동불능상태가 해소되게 하는 장점이 있다. 또한 본 발명은 차량배터리 방전에 의한 시동불능상태에도 점퍼선을 이용한 통상적인 비상조치에 의한 차량배터리 충전함에 없이 스마트폰과 같은 모바일기기를 이용해 차량의 시동이 걸리게 하는 장점이 있다.
도 1은 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서 배터리방전 단속 어셈블리가 설치된 사시도,
도 2는 도 1의 배터리방전 단속 어셈블리의 사시도,
도 3은 차량배터리에서 분리된 본 발명의 배터리방전 단속 어셈블리의 저면 분리 사시도,
도 4는 도 1의 배터리방전 단속 어셈블리의 부품 분해 사시도,
도 5는 도 2의 배터리방전 단속 어셈블리중 킬 스위치 구동부의 분리 사시 확대 구성도,
도 6은 도 2의 A-A 절단면도,
도 7은 도 2의 B-B 절단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동클러치 작동방식에 의거한 차량배터리 방전 차단상태를 설명하는 단면 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수동클러치 작동방식으로 차량배터리 방전 차단상태를 해제시키는 것을 보여주는 단면 구성도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수동클러치 작동방식으로 차량배터리의 완전방전을 차단시키는 것을 보여주는 단면 구성도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치의 회로블록 구성도,
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 동작제어 흐름도,
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서 모바일기기에 설치된 차량관리용 모바일앱의 화면 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 일반 내연기관 차량의 축전지나 전기차량의 보조배터리와 같은 차량 배터리에서의 완전 방전을 방지함과 아울러 스마트폰과 같은 모바일기기를 이용해 차량배터리의 충전조치가 가능하도록 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치를 구현한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치의 회로블록 구성도이고, 도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 동작제어 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치는 도 11에 도시된 바와 같이, 차량배터리(2) 부근에 설치되는 배터리방전 단속 어셈블리(4)와, 차량에 설치되는 킬스위치 구동용 제어기(50)와, 킬스위치 구동용 제어기(50)와 운전자의 스마트폰과 같은 모바일기기(60)간의 근거리 무선통신을 지원하는 근거리무선통신부(52)와, 및 차량배터리 관리용 모바일앱(62)이 설치된 모바일기기(60)로 구성한다.
도 11을 참조하면, 차량배터리(2) 부근에 설치되는 배터리방전 단속 어셈블리(4)는 차량배터리(2)의 방전을 단속하기 위해 전기접속 스위칭과 상기 전기접속 스위칭이 이루어지도록 구동시키는 배터리 킬스위치(10)와 킬 스위치 구동부(12)를 구비하며, 차량배터리(2)의 현재 충전상태를 체크하는 배터리상태 체크부(46)와, 배터리 킬 스위치(10)의 지속적인 온전한 전기 접속상태 유지를 위해 수시로 배터리 킬 스위치(10) 접점에서의 접촉저항을 측정하는 킬스위치 접촉저항 측정부(48)도 포함한다.
또 본 발명의 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치를 구성하는 근거리 무선통신부(52)는 차량(챠량 대시보드나 승객실측 등)에 탑재되며 차량에 탑재된 킬스위치 구동용 제어기(50)와 차량배터리 관리용 모바일앱(62)을 갖는 운전자의 모바일기기(60) 간의 근거리 무선통신을 가능케 하는 통신수단이다.
그리고, 킬스위치 구동용 제어기(50)는 차량(챠량 대시보드나 승객실측 등)에 탑재되며, 메모리부(51)에는 차량배터리(2)의 방전경고나 비상차단에 관련된 '경고임계값'과 '차단 임계값', 통전상태의 배터리 킬스위치 접점 저항에 관련된 '통전상태 접촉저항 기준치' 등이 저장된다.
킬스위치 구동용 제어기(50)는 차량배터리(2)의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부(10)가 차단되게 킬스위치 구동부(12)를 제어하고 근거리 무선통신부(52)를 통해 접속된 모바일기기(60)로 차량배터리 비상 차단상태임을 알린다. 또한 킬스위치 구동용 제어기(50)는 차단임계값 이하의 차량배터리 비상차단상태에서 차량배터리(2)의 비상차단을 해제하려는 운전자에 의해서 모바일기기(60)로부터의 차량배터리 차단해제에 대응된 비상조치 요구가 근거리 무선통신부(52)를 통해 수신됨에 따라 차단상태의 배터리 킬스위치(10)가 전기접속되게 킬스위치 구동부(12)를 제어한다.
차량배터리(2)를 대표하는 일예인 납축전기는 원리상 전원유지와 전원차단 관리만 잘 해주어도 그 수명이 현격하게 늘어나므로, 차량배터리(2)의 전극단자(4)와 배전케이블(8) 사이에 배터리 전원 차단수단을 구비하여서 단선시켜줄 수 있다면 차량배터리(2)의 추가적인 배터리 소모와 완전 방전을 방지할 수 있다.
차량 시동을 끈 상태에서 예컨대 차량 전기제품의 전류에 비해 거의 10배가 넘는 급속한 전류소모를 하는 차량 블랙박스 등이 여전히 작동하게 되면 차량배터리(2)에서의 방전이 급속하게 이루어질 수 있는데, 본 발명에서는 차량배터리(2)의 완전방전이 이루어지게 이전에 자동으로 차량배터리(2)의 방전을 차단해주고 차량배터리(2)의 비상 차단상태를 운전자에게 모바일기기(도 11의 60)를 통해 알려준다(도 12와 함께 후술될 것임).
또한 본 발명에서는 운전자가 차량배터리(2)의 전원을 사용하고자 할 경우에는 다시 스마트폰과 같은 모바일기기(60)를 이용해 배터리 비상 차단상태의 해제를 요구하면 차량에 탑재된 킬 스위치 구동용 제어기(50)의 제어 하에 킬 스위치 구동부(12)가 배터리 킬스위치부(10)를 다시 전기 접속시켜준다(도 13과 함께 후술될 것임). 또 본 발명의 배터리방전 단속 어셈블리(4)는 운전자가 필요에 따라 수동으로도 차량배터리(2)의 전원을 차단하거나 차단해제할 수 있도록 구현된다.
도 1 내지 도 10은 차량배터리(2)의 부근에 설치된 배터리방전 단속 어셈블리(4)에 관련된 도면들이다.
그중 도 1은 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서 배터리방전 단속 어셈블리(4)가 차량배터리(2)의 전극단자(2)에 관련해서 설치된 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리방전 단속 어셈블리(2)의 확대 사시 구성도이며, 도 3은 차량배터리(2)의 전극단자(6)로부터 분리된 본 발명의 배터리방전 단속 어셈블리(4)의 저면 분리 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 1의 배터리방전 단속 어셈블리(4)의 부품 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리방전 단속 어셈블리(4)는 차량배터리(2) 상에 얹혀셔 차량배터리(2) 전극단자(6)에 고정 설치되며, 구성요소인 배터리 킬스위치부(10)와 킬스위치 구동부(12)가 받침패드(14)와 수납용 하우징(16)에 탑재되고 수납되게 구성한다. 즉 차량배터리(2)의 전극단자(6)에 고정된 배터리 킬 스위치부(10)에 의해서 받침패드(14)가 결속 고정되게 구성하고, 킬스위치 구동부(12)가 받침패드(14)상에 탑재되고 수납용 하우징(16)내에 수납되게 구성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 킬스위치부(10)는 전극단자 결속편(24)과 케이블단자 결속편(26)과 도전성 스위치볼트(22)를 갖는 스플라인축 회전체부(20)로 구성하며, 전극단자 결속편(24)과 케이블 단자 결속편(26) 간에는 절연시트 스페이서(28)가 개재되어서 도전성 스위치볼트(22)를 제외하고는 상호간 전기적 절연이 이루어지도록 구성한다.
본 발명의 배터리 킬스위치(10)는 차량배터리(2)에 전기연결된 전극단자 결속편(24)과 배전케이블(8)에 전기연결된 케이블단자 결속편(26) 간의 전기접속을 도전성 스위치볼트(22)를 이용하여 단속한다. 즉 배터리 킬스위치부(10)는 스플라인축 회전체부(20)에 구비된 도전성 스위치볼트(20)가 차량배터리(2)의 일측 전극단자(6)에 결속된 전극단자결속편(26)과 배전케이블(8)에 결속된 케이블단자결속편(28) 간을 나사 연결로 전기접속을 단속하되 스플라인축 회전체부(20)의 정역회전에 따라 차량배터리(2)에 전기연결된 전극단자 결속편(24)과 배전케이블(8)에 전기연결된 케이블단자 결속편(26) 간의 전기접속을 단속한다.
도 4를 계속 참조하면, 받침패드(14)의 일측부는 조립편(14a)와 고정브라켓(14b)으로 배터리 킬 스위치부(10)의 전극단자 결속편(24) 몸체에 견고히 고정되며 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)가 상방으로 돌출되게 구성한다. 받침패드(14)의 타측부는 킬스위치 구동부(12)의 구성요소중 웜기어드모터(30)가 안전하게 탑재되는 안착면을 구비한다.
받침패드(14) 상에 배치되어서 배터리 킬스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)를 구동시키는 본 발명의 킬스위치 구동부(12)는 자동클러치 작동방식과 수동클러치 작동방식중 선택된 하나로 배터리 킬 스위치부(10)에서의 스위칭 구동이 가능하도록 구성된다.
도 5는 본 발명의 배터리방전 단속 어셈블리(4)중 킬 스위치 구동부(12)의 분리 사시 확대 구성도이다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 킬스위치 구동부(12)는, 정역회전 가능한 웜기어드모터(30)와, 웜기어드모터(30)의 웜(32)에 기어연결되며 클러치 내륜 기어홈(36)을 갖는 웜휠(34)과, 자동클러치 작동방식에 따른 웜기어드모터(30)으로부터 전달되는 웜휠(34)의 회전동력이나 수동클러치 작동방식에 따른 수동핸들(44)로부터 전달되는 회전동력중 하나를 선택하여 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(22)에 전달하는 전환 클러치(38)로 구성한다.
전환 클러치(38)는, 도 5에서와 같이, 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(22)에 하측 보스(39)가 스플라인축 결합되게 구성하되 하측 보스(39)에는 자동 및 수동 클러치 작동시의 승강을 허락하는 깊이를 갖는 보스 작동홈이 하방으로 형성된다. 또한 전환 클러치(38)는 하측 보스(39)의 상부에 자동클러치 작동방식에 상응하여 웜힐(34)의 내륜 기어홈(36)에 삽입되어 기어맞물림 가능한 기어축돌부(40)를 일체형으로 구비하며, 기어축돌부(40) 상부에는 수동클러치 작동방식용의 수동핸들(44)과 결합되는 지지돌봉(42)이 형성된 구성이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 배터리방전 단속 어셈블리(4)의 구성부품은 차량 엔진룸에 진동 및 열 등의 열약한 환경을 견딜 수 있도록 수납용 하우징(16)내에 수납되며, 수동클러치 작동방식용의 수동핸들(44)은 운전자와 같은 차량사용자가 수동조작을 용이하게 할 수 있도록 수납용 하우징(16) 위로 탄성스프링(46)이 끼워진 상태로 노출되도록 구성한다.
도 6은 도 2에서의 A-A 절단면 구성도이고, 도 7은 도 2에서의 B-B 절단면 구성도로서, 받침패드(14) 및 수납용 하우징(16)에 탑재되고 수납된 배터리 킬 스위치부(10) 및 킬 스위치 구동부(12)의 결합 상태를 보여주고 있다.
도 6 및 도 7에서 미설명된 부호 "18"은 외부의 강한 충격에 의한 웜휠(34)의 하방 이탈방지를 위한 환테형 받침브라켓(18)으로서, 수납용 하우징(16)의 내벽면에 무두볼트에 의해서 체결 고정된다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동클러치 작동방식 및 그에 따른 전기흐름(i)을 보여주는 도면으로서, 도 6 및 도 7은 자동클러치 작동방식에 따라 차량배터리(2)의 '스위치 온'상태 구성도이고, 도 8은 자동클러치 작동방식에 의거한 차량배터리(2)의 방전 차단상태 즉 '스위치 오프'상태 구성도이다.
그리고 도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수동클러치 작동방식 및 그에 따른 전류흐름경로(i)를 보여주는 도면으로서, 도 9는 수동클러치 작동방식에 따라 차량배터리(2)의 '스위치 온'상태 구성도이고, 도 10은 수동클러치 작동방식에 의거한 차량배터리(2)의 방전 차단상태 즉 '스위치 오프'상태 구성도이다.
본 발명에서 "자동클러치 작동방식"은 킬 스위치 구동용 제어기(도 11의 50)의 제어 하에 킬스위치 구동부(12)의 웜기어드모터(30)가 작동하여서 배터리 킬 스위치(10)를 '스위치 온' 또는 '스위치 오프'시키는 작동방식이고, "수동클러치 작동방식"은 차량사용자의 힘에 의해 수동핸들(44)이 작동되어서 배터리 킬 스위치(10)를 '스위치 온' 또는 '스위치 오프'시키는 작동방식이다.
자동클러치 작동방식이나 수동클러치 작동방식은 전환 클러치(38)에 의해서 상호 방식이 전환될 수 있으며, 평상시에는 자동클러치 작동방식으로 선택되도록 디폴트되어 있다. 만일 수동클러치 작동방식으로 수행할 필요가 있을 경우 차량사용자가 차량 본네트를 열고 엔진룸에 위치한 수동핸들(44)을 누르게 되면 전환 클러치(38)의 기어축돌부(40)가 기어 맞물림된 웜휠(34)의 내륜 기어홈(36)으로부터 밑으로 빠져나오면서 수동클러치 작동방식으로 전환된다.
수동클러치 작동방식으로 스위치 온 또는 스위치 오프 작동을 시킨 후 눌려져 있던 수동핸들(44)을 놓게 되면 탄성스프링(43)의 탄발력에 의해서 전환 클러치(36)의 기어축돌부(40)가 웜휠(34)의 내륜 기어홈(36)으로 올려지면서 다시 기어맞물림이 이루어져 자동클러치 작동이 가능한 상태로 전환된다.
평소의 자동클러치 작동방식일 경우에는 킬스위치 구동부(12)의 웜기어드모터(30)의 웜(32)이 도 7에서와 같이 시계방향으로 회전하게 되면 웜휠(34)과 그 웜휠(34)에 기어 맞물림된 전환 클러치(38)가 시계방향으로 회전하면서 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)를 시계방향으로 회전시킨다. 그에 따라 스플라인축 회전체부(20)의 도전성 스위치볼트(22)가 전극단자 결속편(24)과 케이블단자 결속편(26)을 전기적으로 접속함으로써 차량배터리(2)의 전류흐름경로(i)이 도 6 및 도 7와 같이 형성된다.
그리고 차량배터리(2)의 전원차단이 긴급하게 이루어져야 할 경우에는 킬스위치 구동용 제어기(50)의 제어 하에 킬스위치 구동부(12)의 웜기어드모터(30)의 웜(32)이 도 8에서와 같이 반시계방향으로 회전하게 되며 그에 따라 웜휠(34)과 웜휠(34)에 기어 맞물림된 전환 클러치(38)가 반시계방향으로 회전하면서 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)를 반시계방향으로 회전시킨다. 그에 따라 스플라인축 회전체부(20)의 도전성 스위치볼트(22)의 접촉면이 전극단자 결속편(24)으로부터 이격되면서 전극단자 결속편(24)과 케이블단자 결속편(26)간의 전기적 접속이 끊어지게 되고 차량배터리(2)의 전류흐름경로(i)는 차단된다.
수동클러치 작동방식의 경우는, 도 9에서와 같이 운전자와 같은 차량사용자가 수동핸들(44)을 누른 후 시계방향으로 회전하게 되면 전환 클러치(38)가 웜휠(34)로부터 빠져나온 후 시계방향으로 회전하면서 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)를 시계방향으로 회전시킨다. 그에 따라 스플라인축 회전체부(20)의 도전성 스위치볼트(22)가 전극단자 결속편(24)과 케이블단자 결속편(26)을 전기적으로 접속함으로써 차량배터리(2)의 전류흐름경로(i)를 형성하게 된다.
또 도 10에서와 같이 운전자와 같은 차량사용자가 수동핸들(44)을 누른 후 반시계방향으로 회전하게 되면 전환 클러치(38)가 웜휠(34)로부터 빠져나온 후 반시계방향으로 회전하면서 배터리 킬 스위치부(10)의 스플라인축 회전체부(20)를 반시계방향으로 회전시킨다. 그에 따라 스플라인축 회전체부(20)의 도전성 스위치볼트(22)의 접촉면이 전극단자 결속편(24)으로부터 이격되면서 전극단자 결속편(24)과 케이블단자 결속편(26)간의 전기적 접속이 끊어지게 되고 차량배터리(2)의 전류흐름경로(i)는 차단된다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 동작제어 흐름도로서, 도 11의 제어장치와 함께 수행된다.
도 12는 차량 시동을 끈 다음 차후 완전방전으로 향하게 되는 차량배터리(2)에 대한 배터리 방전 비상차단을 수행하는 제어흐름도이고, 도 13은 운전자인 차량사용자가 모바일기기(60)를 이용하여 차량배터리의 방전차단 상태를 해제하는 제어흐름도이다.
도 11의 킬스위치 구동용 제어기(50)의 메모리부(51)에는 도 12에 도시된 바와 같이, '경고임계값'과 '차단 임계값'이 저장된다. 도 12에 흐름도와 함께 도시된 메모리부(51)에 표시된 '차량배터리 실제 동작불능 레벨값'은 참고를 위해 나타내었다.
메모리부(51)에 설정된 '경고임계값'은 차량시동을 끈 상태에서 운전자와 같은 차량사용자에게 차량배터리(2)의 충전필요가 있음을 경고알람하기 위한 임계값으로서, 예컨대 12.2V가 될 수 있다.
메모리부(51)에 설정된 '차단 임계값'은 차량시동을 끈 상태에서 차량배터리(2)의 배터리잔량이 운전자와 같은 차량사용자가 배터리 소진상태로 인식하지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 임계값이다. 차단 임계값은 예컨대 12V이다.
그리고 도 11에서, 킬스위치 구동용 제어기(50)와 모바일기기(60)간의 근거리 무선통신을 제공하는 근거리 무선통신부(52)는 블루투스통신이 가능한 블루투스모듈(52a)이나 와이파이통신이 가능한 와이파이모듈(52b)중 하나 이상으로 구현하는 것이 바람직하며, 그외 균등물로도 대체가능하다.
본 발명에 따라 차량에 장착된 킬스위치 구동용 제어기(50)와 모바일기기(60) 간의 무선통신을 매개로 한 사용자 인터페이스를 위해서 모바일기기(60)에는 차량배터리 관리용 모바일앱(62)이 모바일 어플리케이션 다운로드 등을 통해 설치된다.
차량배터리 관리용 모바일앱(62)은 차량사용자가 화면터치하면 도 14와 같은 앱관리창이 표시되며, 차량사용자가 차량배터리 관리용 모바일앱(62)을 이용하여 차량 배터리잔량 확인요구를 하게 되면 차량에 탑재된 킬스위치 구동용 제어기(50)와의 근거리무선 통신을 통해 획득한 차량배터리(2)의 배터리잔량 상태를 도 15와 같이 표시한다.
이제 차량배터리(2)에 대한 비상차단을 수행하는 본 발명 제어장치에서의 제어 동작을 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
킬스위치 구동용 제어기(50)는 차량 시동이 꺼진후 배터리상태 체크부(46)를 통해서 배터리상태를 체크한다(도 12의 100단계).
킬스위치 구동용 제어기(50)는 차량배터리(2)의 방전으로 배터리잔량이 메모리부(51)에 저장된 경고 임계값이 되면 근거리 무선통신부(52)를 통해 접속된 운전자와 같은 차량사용자의 모바일기기(60)로 차량배터리(2)의 방전이 지속됨을 경고알람메시지로 무선전송한다(도 12의 102단계). 그러므로 운전자는 자신의 차량과 근거리 무선통신 가능한 거리에 있을 경우 모바일기기(60)의 차량배터리 관리용 모바일 앱(62)을 통해서 차량배터리(2) 방전 관련한 경고알람 메시지를 확인하고 차량의 배터리 충전이 이루어지는 조치를 취할 수 있다.
운전자가 경고알람 메시지를 수신하지 못하거나 무시하여서 차량배터리(2)의 방전이 계속 이루어져, 차량배터리(2)의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨을 메모리부(51)를 통해 킬 스위치 구동용 제어기(50)가 판단하게 되면, 킬스위치 구동용 제어기(50)는 배터리 킬스위치부(10)가 차단되게 킬스위치 구동부(12)를 제어하여서 차량배터리(2)의 전원을 차단한다(도 12의 104단계).
아울러 킬스위치 구동용 제어기(50)는 근거리 무선통신부(52)를 통해 모바일기기(60)가 무선접속 되면(도 12의 106단계), 차량배터리(2)가 비상 차단된 상태임을 무선전송한다(도 12의 108단계).
그에 따라 운전자는 자신의 차량과 근거리 무선통신 가능한 거리에 있게 되면 모바일기기(60)의 차량배터리 관리용 모바일 앱(62)을 통해서 차량배터리(2)가 안전하게 비상 차단상태가 되었음을 확인할 수 있으며, 운전가가 원할 경우 후술될 도 13과 같이 모바일기기(60)를 이용해서 차량의 배터리방전 차단상태를 해제할 수 있다.
도 13은 운전자인 차량사용자가 모바일기기(60)를 이용하여 차량배터리(2)의 방전차단 상태를 해제하는 제어흐름도이다.
도 13을 참조하여 운전자가 차량 시동을 걸기 위해 차량배터리(2)의 비상차단상태를 해제시키는 과정을 상세히 설명하면 아래와 같다.
운전자가 소지한 모바일기기(60)가 자신의 차량과 근거리 무선통신 가능한 거리에 접근하게 되면 근거리 무선통신부(52)를 통해 모바일기기(60)와 킬 스위치 구동용 제어기(50)가 무선접속된다(도 13의 200단계).
만일 접속된 근거리 무선통신부(52)를 통해서 모바일기기(60)로 경고알람메시지가 수신되면 모바일기기(60)에서는 차량배터리 관리용 모바일 앱(62)을 이용해서 차량배터리 관리화면창을 팝업시키고 차량배터리 경고알람 표시를 하게 된다(도 13의 202단계).
또 만일 접속된 근거리 무선통신부(52)를 통해서 모바일기기(60)로 비상차단상태 메시지가 수신되면 모바일기기(60)에서는 차량배터리 관리용 모바일 앱(62)을 이용해서 차량배터리 관리화면창을 팝업시키고 차량배터리 비상차단상태임을 알린(도 13의 204단계).
차량배터리(2)의 배터리상태가 비상차단상태임을 인지한 운전자가 모바일기기(60)의 차량배터리 관리 모바일앱(62)을 이용해서 비밀번호 입력 및 시동 비상조치를 요구하면 모바일기기(60)에서는 비밀번호를 포함한 시동비상조치를 근거리 무선통신부(52)를 통해 킬스위치 구동용 제어기(50)로 무선전송한다(도 13의 206단계).
그에 따라 킬스위치 구동용 제어기(50)에서는 차단임계값 이하에서 모바일기기(60)로부터 근거리 무선통신부(52)를 통해 시동 비상조치 요구가 있음에 따라 비밀번호를 확인후 일치하면 배터리 킬스위치부(10)가 전기접속 되게끔 킬스위치 구동부(12)를 제어한다(도 13의 208단계).
그러면 차량배터리(2)는 방전차단 상태가 해제되므로 차량의 시동이 가능한 상태가 된다(도 13의 210단계).
또한 운전자 등의 차량사용자는 모바일기기(40)의 차량배터리 관리용 모바일앱(62)을 통해서 차량배터리(2)의 배터리잔량을 수시로 확인할 수 있으므로 차량배터리(2)의 관리가 매우 수월하며, 또 배터리 킬 스위치(10)가 통전중의 접촉저항 상태도 양호한지를 수시로 확인할 수 있다.
본 발명의 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에 구비된 배터리 킬 스위치부(10)는 통전상태일 경우에는 차량에 탑재됨으로 인한 외부 진동이 지속적으로 있음에도 불구하고 온전한 전기 접촉상태를 잘 유지해야 한다. 이를 위해서 본 발명에서는 킬 스위치 구동부(12)가 웜과 웜기어구조이므로 큰 토크를 가할 수 있어 배터리 킬 스위치(10)의 접촉상태 유지에 상당히 우수하며 웜에 의해서만 구동되고 웜기어(웜힐)에 의해서는 구동되지 않으므로 진동에 안전하기도 하다. 더욱이 본 발명에서는 킬 스위치 접촉저항 측정부(48)를 구비하고 킬 스위치 구동용 제어기(50)가 배터리 킬 스위치(10) 접점에서의 접촉저항값을 통해 수시로 체크함으로써 접촉 안전 보장이 확실하다. 즉 만일 접촉저항값이 메모리부(51)에 미리 설정된 통전상태 접촉저항 기준치보다 높게 되면(접촉상태가 좋지 못하면 이런 현상이 발생됨) 킬 스위치 구동용 제어기(50)는 킬 스위치 구동부(12)에 추가 토크제어를 가하여 배터리 킬 스위치(10)의 접촉 저항이 상기 기준치보다 낮아지도록 함으로써 통전시 배터리 킬스위치(10)에서의 온전한 통전이 성취되게 한다.
킬 스위치 접촉저항 측정부(48)는 옴메타(Ohmmeter)가 포함된 멀티미터로 구현 가능하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명은 이륜차 내지 사륜차 등과 같은 차량배터리의 방전소모 및 완전방전 방지에 이용할 수 있다.
(2)-- 차량배터리 (4)-- 배터리방전 단속 어셈블리
(6)-- 전극단자 (8)-- 배전케이블
(10)-- 배터리 킬 스위치부 (12)-- 킬 스위치 구동부
(14)-- 받침패드 (14a)-- 조립편
(14b)-- 고정브라켓 (16)-- 수납용 하우징
(18)-- 환테형 받침브라켓 (20)-- 스플라인축 회전체부
(22)-- 도전성 스위치볼트 (24)-- 전극단자 결속편
(26)-- 케이블단자 결속편 (28)-- 절연시트 스페이서
(30)-- 웜기어드모터 (32)-- 웜
(34)-- 웜휠 (36)-- 내륜 기어홈
(38)-- 전환 클러치 (39)-- 하부보스
(40)-- 기어축돌부 (42)-- 지지돌봉
(43)-- 탄성스프링 (44)-- 수동핸들
(46)-- 배터리상태 체크부 (48)-- 킬스위치 접촉저항 측정부
(50)-- 킬스위치 구동용 제어기 (51)-- 메모리부
(52)-- 근거리 무선통신부 (52a)-- 블루투스모듈
(52b)-- 와이파이모듈 (60)-- 모바일기기
(62)-- 차량배터리 관리용 모바일앱

Claims (6)

  1. IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에 있어서,
    차량배터리에 위치되며 차량배터리의 방전을 단속하기 위해 배터리 킬스위치부와 킬스위치 구동부를 갖는 배터리방전 단속 어셈블리와,
    차량에 탑재되며, 차량배터리 관리용 모바일앱을 갖는 모바일기기와의 근거리 무선통신이 가능한 근거리 무선통신부와,
    차량에 탑재되며, 차량배터리의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부가 차단되게 킬스위치 구동부를 제어하고 상기 근거리 무선통신부를 통해 접속된 모바일기기로 차량배터리 비상 차단상태임을 알리고, 차단임계값 이하에서 모바일기기로부터의 차량배터리 차단해제에 대응된 비상조치 요구가 근거리 무선통신부를 통해 수신됨에 따라 차단상태의 배터리 킬스위치가 연결되게 킬스위치 구동부를 제어하는 킬스위치 구동용 제어기로 구성하며;
    상기 배터리방전 단속 어셈블리는,
    스플라인축 회전체부에 구비된 도전성 스위치볼트가 차량배터리의 일측 전극단자에 결속된 전극단자결속편과 배전케이블에 결속된 케이블단자결속편 간을 나사연결로 전기접속을 단속하되 스플라인축 회전체부의 정역회전에 따라 차량배터리에 전기연결된 전극단자 결속편과 배전케이블에 전기연결된 케이블단자 결속편 간의 전기접속을 단속하는 배터리 킬스위치부와,
    상기 배터리 킬스위치부를 자동클러치 작동방식과 수동클러치 작동방식중 선택된 하나로 스위칭 구동이 가능한 킬스위치 구동부로 구성함을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리방전 단속 어셈블리는,
    차량배터리의 전극단자에 고정된 배터리 킬 스위치부에 의해서 받침패드가 결속 고정되게 구성하고, 킬스위치 구동부가 받침패드상에 탑재되고 수납용 하우징내에 수납되게 구성함을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 킬스위치 구동부는,
    정역회전 가능한 웜기어드모터와,
    웜기어드모터의 웜에 기어연결되며 클러치 내륜 기어홈을 갖는 웜휠과,
    배터리 킬 스위치부의 스플라인축 회전체부에 스플라인축 결합되며 자동클러치 작동방식에 상응하여 웜힐의 내륜 기어홈에 삽입되어 기어맞물림 가능한 기어축돌부를 구비하고 기어축돌부 상부에는 수동클러치 작동방식용의 수동핸들과 결합되는 지지돌봉이 형성된 전환 클러치로 구성함을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 배터리 킬 스위치의 지속적인 전기 접속상태 유지를 위해 배터리 킬스위치 접점에서의 접촉저항을 측정하여 킬스위치 구동용 제어기로 제공하는 킬스위치 접촉저항 측정부를 더 구비함을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치.
  5. 차량배터리의 방전을 단속하기 위해 배터리 킬스위치부를 구비하고 웜기어드모터와 웜휠로 된 킬스위치 구동부를 갖는 배터리방전 단속 어셈블리를 차량배터리에 장착한 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 제어방법에 있어서,
    차량에 탑재된 킬스위치 구동용 제어기가 차량배터리의 잔량을 체크하는 과정과,
    킬스위치 구동용 제어기는 차량배터리의 배터리잔량이 운전자에게는 배터리 방전상태로 인식되지만 배터리 비상전력 용도로 배터리잔량이 예비되어 있는 차단임계값이 됨에 따라 배터리 킬스위치부가 차단되게 킬스위치 구동부를 제어하고 근거리 무선통신부를 통해 접속된 차량배터리 관리용 모바일앱이 설치된 차량 사용자의 모바일기기로 차량배터리 비상 차단상태임을 알리는 과정과,
    킬스위치 구동용 제어기는 차단임계값 이하에서 차량배터리 관리용 모바일앱을 이용한 차량사용자의 모바일기기로부터의 차량배터리 차단 해제에 대응된 비상조치 요구가 근거리 무선통신부를 통해 수신됨에 따라 킬스위치 구동부를 제어하여서 차단상태의 배터리 킬스위치가 전기접속되게 하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 킬스위치 구동용 제어기는 배터리 킬스위치 접점에서의 접촉저항이 미리 설정된 통전상태 접촉저항 기준치보다 높게 됨에 따라 배터리 킬 스위치의 접촉저항이 낮아지도록 킬스위치 구동부에 추가 토크제어를 수행하는 과정을 더 가짐을 특징으로 하는 IoT 기반이 가능한 차량배터리 방전방지용 스마트 제어장치에서의 제어방법.
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