KR102621295B1 - 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 상태/모드를 구분하여 배터리 센서에서 모니터링하는 데이터를 가변 제어하는 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법을 제안한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 차량의 상태/모드 구분에 따른 배터리 센서의 모니터링 가변 제어를 통해 각 상태별 모니터링에 따라 필요한 배터리 데이터 분석의 정확도 및 신뢰성을 확보할 수 있게 된다. 이에 따라 부하의 정상 동작 검사 시 배터리 전류 모니터링 가변 제어를 통한 전류 값 실시간 모니터링을 통해 많은 전류 데이터를 진단기로 전달하여 부하 동작 검사에 대한 정확도를 높일 수 있고, 부하 정상 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 검사를 수행함으로써 차량의 전장 부하 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 차량의 상태/모드 구분에 따른 배터리 센서의 모니터링 가변 제어를 통해 각 상태별 모니터링에 따라 필요한 배터리 데이터 분석의 정확도 및 신뢰성을 확보할 수 있게 된다. 이에 따라 부하의 정상 동작 검사 시 배터리 전류 모니터링 가변 제어를 통한 전류 값 실시간 모니터링을 통해 많은 전류 데이터를 진단기로 전달하여 부하 동작 검사에 대한 정확도를 높일 수 있고, 부하 정상 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 검사를 수행함으로써 차량의 전장 부하 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 차량의 상태/모드를 구분하여 배터리 센서에서 모니터링하는 데이터를 가변 제어하는 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 배터리는 다양한 전장 부하와 각종 제어기들에 동작 전원을 공급한다.
차량의 시동을 오프시키면, 차량용 배터리에서 차량의 주행에 관련된 장치들과 라디오 등과 같은 각종 액세서리에 공급되는 전원은 차단되지만, 이후에 다시 시동을 온 시킬 때 즉각적인 이그니션 진입이 이루어지게 함과 동시에 전장 부하의 기본적인 작동이 이루어지도록 시동 온/오프와 관계없이 전류의 공급이 이루어지는데, 이때의 전류를 암전류(Dark Current)라 한다.
최근에는 차량 IT 기술의 발달로 각종 전자 장치들(예를 들어, 블랙 박스, 내비게이션, 후방 감시 카메라 등)이 차량에 설치되고 있다. 이 중에서 블랙 박스 또는 후방 감시 카메라와 같은 장치는 차량의 시동이 오프된 후 주차된 상태에서도 지속적으로 주변을 촬영할 수 있도록 전원이 공급되어야 한다.
암전류는 이러한 이유로 차량에 꼭 필요하지만, 차량용 배터리는 충전용이므로 암전류를 제한하지 않고는 배터리의 수명이 오래 가지 못하게 된다.
이에, 종래에는 배터리 센서를 이용하여 배터리의 전압, 전류 및 온도를 측정하고, 이를 기반으로 배터리의 상태를 모니터링한다.
그러나, 종래 배터리 센서에서 모니터링하는 데이터는 차량의 상태/모드 구분없이 모든 시동/주행/주차 조건에서 배터리 전압, 전류 및 온도 등을 실시간으로 측정하므로, 실시간으로 측정되는 배터리 전류 값에 대한 확인이 제한적이다. 이에 따라 주차 모드 시에는 암전류 값에 대한 실시간 모니터링이 어렵고, 진단 모드 시에는 부하의 정상 동작 검사를 위한 소전류 측정이 어려워 부하 동작 검사에 대한 신뢰성이 저하된다.
본 발명의 일 측면은, 차량의 상태/모드를 구분하여 배터리 센서에서 모니터링하는 데이터를 가변 제어함으로써 각 상태별 검사에 대한 정확도를 높일 수 있는 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 차량에 전원을 공급하는 배터리; 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서; 차량의 상태/모드를 판단하여 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어하는 게이트웨이;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 차량에 설치되고, 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하는 다수의 전장 부하; 부하의 상태를 측정하는 차량 제어기;를 더 포함하고, 게이트웨이는, 차량 제어기로부터 상태 정보를 수신하여 차량의 상태/모드를 판단하고, 각 상태별로 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어한다.
게이트웨이는, 차량 제어기로부터 차량의 시동 상태 정보를 수신하여 차량의 시동 온, 오프/이그니션 상태/주차 모드를 판단한다.
또한, 게이트웨이는, 차량의 시동 온 및 이그니션 진입 시, 배터리 센서로부터 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 요청한다.
배터리 센서는, 게이트웨이의 정보 요청에 따라 배터리의 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 모니터링하여 게이트웨이에 전달한다.
게이트웨이는, 차량의 시동 오프 및 주차 모드 진입 시, 배터리 센서로부터 전류, SOC 정보를 요청한다.
배터리 센서는, 게이트웨이의 정보 요청에 따라 배터리의 전류, SOC 정보를 모니터링하여 게이트웨이에 전달한다.
또한, 배터리 센서는, 암전류 값 및 SOC 모니터링 수행 후, 특정 값 진입 시 게이트웨이를 웨이크업(Wake-up)하는 기능을 수행한다.
게이트웨이는, 배터리 센서의 웨이크업(Wake-up) 정보를 수신하여 암전류 차단 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 부하의 정상 동작 유무를 검사하는 진단기;를 더 포함하고, 게이트웨이는, 진단기로부터 검사 정보를 수신하여 부하의 동작 검사를 위한 진단 모드를 판단하고, 진단 모드에 따라 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어한다.
게이트웨이는, 부하 동작 검사 시, 배터리 센서로부터 전류 값을 요청한다.
배터리 센서는, 게이트웨이의 정보 요청에 따라 배터리의 전류 값을 모니터링하여 게이트웨이에 전달한다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 차량에 전원을 공급하는 배터리; 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서; 차량의 각종 전장 부하의 상태를 측정하는 차량 제어기; 차량 제어기로부터 상태 정보를 수신하여 차량의 상태/모드를 판단하고, 각 상태별로 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어하는 게이트웨이;를 포함하고, 게이트웨이는, 상태별로 배터리 센서에 요청하는 배터리 모니터링 정보를 가변하고, 배터리 센서는, 게이트웨이의 정보 요청에 따라 배터리의 모니터링 정보를 가변하여 게이트웨이에 전달한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 부하의 정상 동작 유무를 검사하는 진단기;를 더 포함하고, 게이트웨이는, 진단기로부터 검사 정보를 수신하여 부하의 동작 검사를 위한 진단 모드를 판단하고, 부하 동작 검사 시, 배터리 센서에 요청하는 배터링 모니터링 정보를 가변하고, 배터리 센서는, 게이트웨이의 정보 요청에 따라 배터리의 모니터링 정보를 가변하여 게이트웨이에 전달한다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치는, 차량에 전원을 공급하는 배터리; 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서; 차량의 각종 전장 부하의 상태를 측정하는 차량 제어기; 부하의 정상 동작 유무를 검사하는 진단기; 차량 제어기로부터 상태 정보 및 진단기로부터 검사 정보를 수신하여 차량의 상태/모드를 판단하고, 상태/모드에 따라 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어하는 게이트웨이;를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 차량에 전원을 공급하는 배터리와, 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서를 구비하고, 배터리 센서를 게이트웨이에 통신 라인으로 연결한 차량용 배터리 모니터링 방법에 있어서, 차량 제어기로부터 차량의 상태 정보를 게이트웨이에서 수신하고; 수신된 상태 정보에 따라 차량의 상태/모드를 게이트웨이에서 판단하고; 판단된 차량의 상태/모드에 따라 배터리 센서의 모니터링 정보를 게이트웨이에서 가변 제어하는 것;을 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 측면은 차량에 전원을 공급하는 배터리와, 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서와, 차량 내 각종 전장 부하의 정상 동작 유무를 검사하는 진단기를 구비하고, 배터리 센서와 진단기를 게이트웨이에 통신 라인으로 연결한 차량용 배터리 모니터링 방법에 있어서, 차량 제어기로부터 차량의 상태 정보를 수신하고; 진단기로부터 검사 정보를 수신하고; 수신된 상태 정보 및 검사 정보에 따라 차량의 상태/모드를 판단하고; 판단된 차량의 상태/모드에 따라 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어하는 것;을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 차량의 상태/모드 구분에 따른 배터리 센서의 모니터링 가변 제어를 통해 각 상태별 모니터링에 따라 필요한 배터리 데이터 분석의 정확도 및 신뢰성을 확보할 수 있게 된다. 이에 따라 부하의 정상 동작 검사 시 배터리 전류 모니터링 가변 제어를 통한 전류 값 실시간 모니터링을 통해 많은 전류 데이터를 진단기로 전달하여 부하 동작 검사에 대한 정확도를 높일 수 있고, 부하 정상 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 검사를 수행함으로써 차량의 전장 부하 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 전류 송출 속도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 전류 샘플링 조건을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 전류 송출 속도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 전류 샘플링 조건을 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 개시된 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 외관을 형성하는 본체(10), 차량(1)을 이동시키는 차륜(21, 22), 차륜(21, 22)을 회전시키는 구동 장치(24), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(17), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18, 19)를 포함한다.
차륜(21, 22)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 구동 장치(24)는 본체(10)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(21) 또는 후륜(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(24)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
도어(14)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.
전면 유리(17)는 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고도 한다.
또한, 사이드 미러(18, 19)는 본체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(18) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(19)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(1)은 후방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접 센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 등의 감지 장치를 포함할 수 있다.
근접 센서의 일 예로서, 차량의 측면 또는 후면에 감지 신호를 발신하고, 다른 차량 등의 장애물로부터 반사되는 반사 신호를 수신한다. 또한 수신된 반사 신호의 파형을 기초로 차량(1) 후방의 장애물의 존재 여부를 감지하고, 장애물의 위치를 검출할 수 있다. 이와 같은 근접 센서는 초음파를 발신하고, 장애물에 반사된 초음파를 이용하여 장애물까지의 거리를 검출하는 방식을 채용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)와 같은 전기 차량을 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2에서, 차량(1)의 내부에는 탑승자가 앉는 시트(DS, PS), 차량(1)의 동작을 제어하고 차량(1)의 운행 정보를 표시하는 각종 계기가 마련되는 대시 보드(30; dashboard), 차량(1)의 방향을 조작하는 스티어링 휠(60)이 마련될 수 있다.
시트(DS, PS)는 운전자가 앉는 운전석(DS), 동승자가 앉는 조수석(PS), 차량(1) 내 후방에 위치하는 뒷좌석(미도시)을 포함할 수 있다.
대시 보드(30)에는 주행과 관련된 정보를 표기하는 속도 계기, 연료 계기, 자동 변속 선택 레버 표시등, 타코 미터, 구간 거리계 등의 계기판(31)과, 기어박스(40), 센터페시아(50) 등이 마련될 수 있다.
기어박스(40)에는 차량 변속을 위한 변속 기어(41)가 설치된다. 또한, 도면에 도시된 것처럼, 사용자가 AVN 장치(100)나 차량의 주요 기능의 수행을 제어하기 위한 사용자 명령을 입력하기 위한 입력부(110)가 설치된다.
센터페시아(50)에는 공조 장치, 시계, AVN 장치(100) 등이 설치될 수 있다. 공조 장치는 차량(1) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(1)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치는 센터페시아(50)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구를 포함할 수 있다. 센터페시아(50)에는 공조 장치 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(50)에 배치된 버튼이나 다이얼을 이용하여 차량(1)의 공조 장치를 제어할 수 있다.
AVN 장치(100)는 차량(1) 내 오디오와 비디오 장치 및 내비게이션 장치 등이 통합되어 하나의 시스템으로 구현된 장치로서, 차량(1) 내에서 사용자에게 지상파 라디오 신호에 기초하여 라디오를 재생하는 라디오 서비스, CD(Compact Disk) 등을 재생하는 오디오 서비스, DVD(Digital Versatile Disk) 등을 재생하는 비디오 서비스와, 사용자에게 목적지까지의 경로를 안내하는 내비게이션 서비스, 차량(1)과 연결된 통신 단말기의 전화 수신 여부를 제어하는 전화 서비스 등을 제공한다. 또한, AVN 장치(100)는 사용자의 조작이 아닌 음성을 입력받아 상술한 라디오 서비스, 오디오 서비스, 비디오 서비스, 내비게이션 서비스, 전화 서비스를 제공하는 음성 인식 서비스 또한 제공할 수 있다.
이러한 AVN 장치(100)는 대시 보드(30) 상에 거치식으로 설치될 수 있고, 센터페시아(50) 내부에 매립되어 설치될 수도 있다. 이 경우 AVN 장치(100) 중 터치스크린 화면을 표시하는 터치 스크린부(120) 만이 외부로 노출되어 있을 수 있다.
사용자는 AVN 장치(100)를 통해 라디오 서비스, 오디오 서비스, 비디오 서비스 및 내비게이션 서비스를 제공받을 수 있다.
여기서, AVN 장치(100)는 내비게이션 단말 또는 디스플레이 장치로 지칭될 수 있으며, 그 밖에 당업자들에게 사용되는 다양한 용어로 지칭될 수 있다.
또한, AVN 장치(100)는 USB(Universal Serial Bus) 포트 등을 장착하여 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 통신 단말기와 연결되며 오디오 및 비디오 파일을 재생시킬 수도 있다.
스티어링 휠(60)은 차량의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(61) 및 차량의 조향 장치와 연결되고 림(61)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(62)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 스포크(62)에는 차량(1) 내의 각종 장치, 일례로 AVN 장치(100) 등을 제어하기 위한 조작 장치가 형성될 수 있다.
AVN 장치(100)는 터치 스크린부(120)를 통해 라디오 화면, 오디오 화면, 비디오 화면, 내비게이션 화면, 전화 화면 중 적어도 하나를 선택적으로 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 제어와 관련된 각종 제어 화면 또는 AVN 장치(100)에서 실행할 수 있는 부가 기능과 관련된 화면을 표시할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, AVN 장치(100)는 상술한 공조 장치와 연동하여 터치 스크린부(120)를 통해 공조 장치의 제어와 관련된 각종 제어 화면을 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, AVN 장치(100)는 공조 장치의 동작 상태를 제어하여 차량(1) 내의 공조 환경을 조절할 수 있다. 또한, AVN 장치(100)는 터치 스크린부(120)를 통해 운전자에게 목적지까지의 경로가 표시된 지도를 표시할 수 있다.
터치 스크린부(120)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 구현될 수 있으며, 화면 표시 기능 및 지시나 명령의 입력 기능을 수행할 수 있다.
터치 스크린부(120)는 AVN 장치(100)를 구동 및 제어하기 위한 운영 체계(OS, operation system), AVN 장치(100)에서 실행 중인 애플리케이션(application)에 따라 소정의 화상을 포함하는 화면을 외부로 출력하거나 또는 지시나 명령을 입력 받을 수 있다.
터치 스크린부(120)는 실행 중인 애플리케이션에 따라서 기본 화면을 표시할 수 있다. 기본 화면은 터치 조작이 수행되지 않는 경우 터치 스크린부(120)가 표시하는 화면을 의미한다.
터치 스크린부(120)는 상황에 따라서 터치 조작 화면을 표시할 수도 있다. 터치 조작 화면은 사용자로부터 터치 조작을 입력 받을 수 있는 화면을 의미한다.
터치 스크린부(120)의 입력 방식은 사용자의 터치 조작을 감지하는 저항식 터치 스크린 방식, 정전 용량 커플링 효과를 이용하여 사용자의 터치 조작을 감지하는 정전식 터치 스크린 방식, 적외선을 이용하는 광학식 터치 스크린 방식이나 초음파를 이용하는 초음파 터치 스크린 방식을 이용한 것일 수도 있다. 이외에도 다양한 입력 방식을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 터치 스크린부(120)는 차량(1)에 마련된 AVN 장치(100)와 사용자 간에 상호 작용이 가능하도록 하는 장치로, 터치 인터렉션 등을 이용하여 사용자 명령을 입력 받고, 터치 스크린부(120) 상에 표시되는 문자나 메뉴가 선택됨으로써 사용자 명령을 입력 받는 장치이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 제어 구성도이다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치(200)는 차량용 배터리(210), 배터리 센서(220), 차량 제어기(230), 진단기(240), 게이트웨이(250) 및 스마트 정션 박스(260)를 포함한다.
배터리 센서(220, BS: Battery Sensor)는 차량(1)에 전원을 공급하는 차량용 배터리(210)에 장착되어 현재 배터리(210)의 상태를 측정하여 게이트웨이(250)에 전달한다. 예를 들어, 배터리(210)의 전압 및 전류 잔량을 측정하여 게이트웨이(250)에 전달할 수 있다.
배터리 센서(220)는 배터리(210)의 전압, 전류 및 온도를 측정하여, 배터리(210)의 잔존 용량(state of charge, SOC), 배터리(210)의 잔존 수명(state of health, SOH) 및 배터리(210)의 성능(state of function, SOF)을 모니터링한다. 배터리 센서(220)에서 모니터링된 전압, 전류, SOC, SOF, 온도 등의 배터리 상태 정보는 LIN(Local Interconnect Network) 통신을 통해 게이트웨이(250)에 전달된다.
SOC는 현재 배터리(210)가 완전 충전된 배터리(210)와 어느 정도 다른지를 나타내고, SOH는 현재 배터리(210)가 새로운 배터리(210)와 얼마나 다른지를 나타낸다.
그리고, SOF는 배터리(210)를 사용하는 도중에 배터리(210) 성능이 실제 요구 조건에 얼마나 부합하는지를 나타내기 때문에, SOC, SOH, 배터리 작동 온도 및 충/방전 이력에 의해 결정될 수 있다.
차량 제어기(230)는 차량(1)의 각종 전장 부하의 상태를 측정하여 게이트웨이(250)에 전달한다. 예를 들어, 차량(1)의 시동 상태 정보를 게이트웨이(250)에 전달할 수 있다.
차량 제어기(230)는 BCM(Body Control Module, 차체 제어 모듈)/EMS(Engine Management System, 엔진 관리 시스템)과 전장 부하 제어기들로 이루어진다.
진단기(240)는 차량(1) 내에 탑재된 각종 전장 부하의 정상 동작 유무를 검사하기 위해 OBD 단자에 진단기(240)가 연결되었는지를 체크하여 게이트웨이(250)에 전달한다.
게이트웨이(250, CGW: Central GateWay)는 차량(1)의 상태/모드를 판단하여 배터리 센서(220)의 모니터링 정보를 가변 제어한다.
보다 상세히 설명하면, 게이트웨이(250)는 차량 제어기(230)로부터 차량(1)의 시동 상태 정보를 수신하여 차량(1)의 시동 온, 오프/이그니션 상태/주차 모드를 판단하고, 진단기(240)로부터 진단 기능 수행 신호를 수신하여 차량(1)의 진단 모드를 판단한다.
차량(1)에 탑재되는 각종 전장 부하에 대한 제어 및 각종 전장 부하 간의 통신을 위하여 차량(1) 내에는 바디 네트워크(Body Network), 멀티미디어 네트워크(Multimedia Network) 및 샤시 네트워크(Chassis Network) 등을 포함하는 통신 네트워크가 구성되어 있고, 이렇게 서로 분리되어 있는 각 네트워크들은 상호 간의 CAN(Controller Area Network) 통신 메시지를 주고 받기 위하여 게이트웨이(250)에 의하여 연결되어 있다.
게이트웨이(250)는 차량 제어기(230), 진단기(240), CAN 신호 및 이그니션 스위치 정보 값을 이용하여 차량(1)의 시동 온, 오프/이그니션 상태/진단 모드를 판단함으로써 차량(1)의 상태/모드를 다음과 같이 구분한다.
(1) 차량(1)의 시동 온 및 이그니션 진입 시, 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 요청한다. 따라서, 배터리 센서(220)는 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다. 이는 기존의 배터리 센서(220)에서 모니터링하는 정보와 동일하다.
(2) 차량(1)의 시동 오프 및 주차 모드 진입 시에는 암전류 차단 기능을 강화하기 위해 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류, SOC 정보를 요청한다. 따라서, 배터리 센서(220)는 전류, SOC 정보를 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다. 이후 배터리 센서(220)는 암전류 값 및 SOC 모니터링 수행 후, 특정 값 진입 시 게이트웨이(250)를 웨이크업(Wake-up)하는 기능을 수행하고, 게이트웨이(250)는 암전류 차단 기능을 수행한다.
(3) OBD 단자에 진단기(240) 연결 및 부하 동작 검사 시에는 전류 평가의 신뢰성을 높이기 위해 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류 값을 요청한다. 따라서, 배터리 센서(220)는 전류 값을 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다. 이때 전류 송출 속도 및 샘플링 주파수 변경을 요청한다. 송출 속도는 10Hz에서 400Hz로 변경할 수 있다.
스마트 정션 박스(260, SJB; Smart Junction Box)는 차량(1)의 상태/모드 구분에 따라 전원을 분배한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치 및 그 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 방법은 게이트웨이(250)에서 CAN/LIN 진단 프로토콜에 의해 수행되며, 수행 시점은 게이트웨이(250)에서 차량(1)의 상태/모드 분석을 통해 시작된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 방법을 도시한 동작 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 전류 송출 속도를 나타낸 도면이다.
도 4에서, 게이트웨이(250)는 배터리 모니터링 가변 제어를 시작하기 위해 차량(1)의 상태/모드를 판단한다(300).
이를 위해, 게이트웨이(250)는 차량(1)의 각종 전장 부하를 제어하는 차량 제어기(230)로부터 차량(1)의 현재 상태 예를 들어, 차량 시동 상태 정보를 수신한다(302).
게이트웨이(250)는 차량 제어기(230)로부터 수신된 차량 시동 상태 정보에 따라 차량(1)의 시동/이그니션 유무를 판단한다(304).
단계 304의 판단 결과, 시동 오프이면, 주차 모드 진입이라고 판단하여 암전류 차단 기능을 강화하기 위해 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류, SOC 정보(배터리 모니터링 요청 정보1)를 요청한다(306).
따라서, 배터리 센서(220)는 전류, SOC 정보를 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다(308).
이후, 배터리 센서(220)는 암전류 값 및 SOC 모니터링 수행 후, 특정 값 진입 시 게이트웨이(250)를 웨이크업(Wake-up)하는 기능을 수행하고, 게이트웨이(250)는 암전류 차단 기능을 수행한다(310).
한편, 단계 304의 판단 결과, 시동 온이면, 게이트웨이(250)는 진단기(250)로부터 진단 기능 수행 신호를 수신하여(312), 차량(1)의 진단 유무를 판단한다(314).
단계 314의 판단 결과, 차량(1)의 진단이면, OBD 단자에 진단기(240) 연결 및 부하 동작 검사라고 판단하여 전류 평가의 신뢰성을 높이기 위해 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류 값(배터리 모니터링 요청 정보2)을 요청한다(316).
따라서, 배터리 센서(220)는 전류 값을 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다(308).
이때, 배터리 센서(220)는 전류 송출 속도를 도 5에 도시한 바와 같이, 10Hz에서 400Hz(100ms 기준 40개 전류 값 송출 가능)로 증대시켜 데이터 필드 내 전류 데이터를 최대로 송출한다.
이에 따라, 게이트웨이(250)는 진단 모드에서 차량(1) 내 탑재된 각종 전장 부하의 동작 검사 기능을 수행한다(318).
한편, 단계 314의 판단 결과, 차량(1)의 진단이 아니면, 차량(1)의 시동 온 및 이그니션 진입이라고 판단하여 게이트웨이(250)는 LIN 통신을 통해 배터리 센서(220)로부터 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보(배터리 모니터링 요청 정보3)를 요청한다(320).
따라서, 배터리 센서(220)는 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 모니터링하여 게이트웨이(250)에 전달한다(308). 이는 기존의 배터리 센서(220)에서 모니터링하는 정보와 동일하다.
이와 같이, 게이트웨이(250)에서 차량(1)의 상태/모드를 판단하여 배터리 센서(220)의 모니터링 정보(배터리 모니터링 요청 정보)를 가변 제어함으로써 주차 모드 시에는 암전류 모니터링의 신뢰성을 확보할 수 있고, 진단 모드 시에는 특정 부하의 정상 동작 유무를 판단하기 위해 실시되는 배터리 전류 값 모니터링의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
이외에도, 게이트웨이(250)는 부하 동작 검사 시, 별도의 진단 모드를 생성하여 소전류 부하에 대한 검사를 수행함으로써 차량(1)의 각종 전장 부하 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다. 이를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 배터리 모니터링 장치의 부하 동작 검사 시 소전류 부하에 대한 전류 샘플링 조건을 나타낸 도면이다.
도 6에서, 게이트웨이(250)는 작동 전류 검사를 위한 별도의 진단 모드를 생성하여 전류 샘플링 조건을 만족할 수 있도록 한다.
이를 위해, 게이트웨이(250)는 신규 프레임/ID를 생성하여 별도의 진단 모드를 구분하고, 별도의 진단 모드 진입 시 배터리 센서(220)는 ASIC 샘플링 주파수를 변경하여 소전류(1A) 부하에 대한 동작 검사가 가능하도록 한다. 예를 들어, 샘플링 주파수는 1kHz(1ms)에서 0.4kHz(2.5ms)로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 차량 200 : 차량용 배터리 모니터링 장치
210 : 배터리 220 : 배터리 센서
230 : 차량 제어기 240 : 진단기
250 : 게이트웨이 260 : 스마트 정션 박스
210 : 배터리 220 : 배터리 센서
230 : 차량 제어기 240 : 진단기
250 : 게이트웨이 260 : 스마트 정션 박스
Claims (20)
- 차량에 전원을 공급하는 배터리;
상기 배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서;
상기 차량의 각종 전장 부하의 상태를 측정하는 차량 제어기;
상기 전장 부하의 정상 동작 유무를 검사하는 진단기;
상기 차량 제어기로부터 상태 정보를 수신하여 상기 차량의 상태/모드를 판단하고, 각 상태별로 상기 배터리 센서의 모니터링 정보를 가변 제어하는 게이트웨이;를 포함하되,
상기 게이트웨이는 상기 차량 제어기로부터 상기 차량의 시동 상태 정보를 수신하여 상기 차량의 시동 상태, 이그니션 상태, 및 주차 모드 중 하나 이상을 판단하고,
상기 시동 상태가 온으로 판단되면,
상기 진단기로부터 진단 기능 수행 신호를 수신하여 상기 차량의 진단 유무를 판단하고,
상기 차량의 진단 시, 상기 배터리 센서에 전류 값을 요청하고,
상기 배터리 센서로부터 상기 전류 값을 수신하면, 상기 차량 내 탑재된 각종 전장 부하의 동작 검사 기능을 수행하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 게이트웨이는,
상기 차량의 시동 온 및 이그니션 진입 시, 상기 배터리 센서로부터 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 요청하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 제4항에 있어서,
상기 배터리 센서는,
상기 게이트웨이의 정보 요청에 따라 상기 배터리의 전류, 전압, SOC, SOF, 온도 정보를 모니터링하여 상기 게이트웨이에 전달하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 게이트웨이는,
상기 차량의 시동 오프 및 주차 모드 진입 시, 상기 배터리 센서로부터 전류, SOC 정보를 요청하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 제6항에 있어서,
상기 배터리 센서는,
상기 게이트웨이의 정보 요청에 따라 상기 배터리의 전류, SOC 정보를 모니터링하여 상기 게이트웨이에 전달하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 제7항에 있어서,
상기 배터리 센서는,
암전류 값 및 SOC 모니터링 수행 후, 특정 값 진입 시 상기 게이트웨이를 웨이크업(Wake-up)하는 기능을 수행하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 제8항에 있어서,
상기 게이트웨이는,
상기 배터리 센서의 웨이크업(Wake-up) 정보를 수신하여 암전류 차단 기능을 수행하는 차량용 배터리 모니터링 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 따른 차량용 배터리 모니터링 장치를 이용한 차량용 배터리 모니터링 방법에 있어서,
상기 게이트웨이가 상기 차량 제어기로부터 상기 차량의 시동 상태 정보를 수신하여 상기 차량의 시동 상태, 이그니션 상태, 및 주차 모드 중 하나 이상을 판단하고,
상기 시동 상태가 온으로 판단되면, 상기 진단기로부터 진단 기능 수행 신호를 수신하여 상기 차량의 진단 유무를 판단하고,
상기 차량의 진단 시, 상기 배터리 센서에 전류 값을 요청하고,
상기 배터리 센서로부터 상기 전류 값을 수신하면, 상기 차량 내 탑재된 각종 전장 부하의 동작 검사 기능을 수행하는 차량용 배터리 모니터링 방법. - 제16항에 있어서,
상기 차량의 시동 오프 및 주차 모드 진입 시, 상기 게이트웨이가 상기 배터리 센서에 전류, SOC 정보를 요청하는 과정을 더 포함하는 차량용 배터리 모니터링 방법. - 제17항에 있어서,
상기 배터리 센서가 상기 게이트웨이의 정보 요청에 따라 상기 배터리의 전류, SOC 정보를 모니터링하여 상기 게이트웨이에 전달하고,
암전류 값 및 SOC 모니터링 수행 후, 특정 값 진입 시 상기 게이트웨이를 웨이크업(Wake-up)하는 기능을 수행하는 과정을 더 포함하는 차량용 배터리 모니터링 방법. - 제17항에 있어서,
상기 게이트웨이가 상기 배터리 센서로부터 웨이크업(Wake-up) 정보를 수신하여 암전류 차단 기능을 수행하는 과정을 더 포함하는 차량용 배터리 모니터링 방법. - 삭제
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