KR102659493B1 - Apparatus for optimzing vehiclel battery management and performing vehicle emergency starting using Aritificial Intelligence and Big Data - Google Patents

Apparatus for optimzing vehiclel battery management and performing vehicle emergency starting using Aritificial Intelligence and Big Data Download PDF

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Abstract

차량 비상 충전 장치는 기본 배터리 모듈, 제 1 스위치, 2차 배터리 모듈, 제 2 스위치, 승압부, 및 제 3 스위치를 포함한다. 제 1 스위치는 기본 배터리 모듈을 차량의 시동 모터에 연결하고, 2차 배터리 모듈은 기본 배터리 모듈과 병렬 연결되고, 제 2 스위치는 2차 배터리 모듈을 시동 모터에 연결하고, 승압부는 기본 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 이용하여 2차 배터리 모듈을 승압하며, 제 3 스위치는 승압부를 통해 기본 배터리 모듈과 2차 배터리 모듈을 연결한다. 이와 같은 구성에 의하면, 승압부가 기본 배터리 모듈의 전압을 승압하여 2차 배터리 모듈에 공급하기 때문에 기본 배터리 모듈의 전압이 2차 배터리 모듈의 전압보다 낮은 경우에도 2차 배터리 모듈을 충전할 수 있고, 기본 배터리 모듈과 2차 배터리 모듈 모두가 방전된 경우에도 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있게 된다.The vehicle emergency charging device includes a primary battery module, a first switch, a secondary battery module, a second switch, a booster, and a third switch. The first switch connects the primary battery module to the starting motor of the vehicle, the secondary battery module is connected in parallel with the primary battery module, the second switch connects the secondary battery module to the starting motor, and the booster unit connects the primary battery module to the starting motor. The secondary battery module is boosted using the supplied current, and the third switch connects the primary battery module and the secondary battery module through the booster unit. According to this configuration, since the booster boosts the voltage of the primary battery module and supplies it to the secondary battery module, the secondary battery module can be charged even when the voltage of the primary battery module is lower than the voltage of the secondary battery module, Even when both the primary and secondary battery modules are discharged, voltage for starting the vehicle can be supplied.

Description

인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 배터리 관리 최적화 및 차량 비상 시동 장치 {Apparatus for optimzing vehiclel battery management and performing vehicle emergency starting using Aritificial Intelligence and Big Data}Optimizing vehicle battery management and performing vehicle emergency starting using artificial intelligence and big data {Apparatus for optimizing vehicle battery management and performing vehicle emergency starting using Aritificial Intelligence and Big Data}

본 발명은 인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 배터리 관리 최적화 및 차량 비상 시동 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인공지능과 빅데이터를 이용하여 차량용 배터리 관리를 최적화하고 시동이 불가능할 정도로 방전이 되는 경우에도 차량의 시동이 가능하도록 해 주는 차량 배터리 관리 최적화 및 차량 비상 시동 장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to optimizing vehicle battery management using artificial intelligence and big data, a vehicle emergency starting device, and a control method. More specifically, using artificial intelligence and big data to optimize vehicle battery management and discharge the vehicle to the point where starting is impossible. It relates to vehicle battery management optimization and vehicle emergency starting devices and their control methods that allow the vehicle to be started even in this case.

자동차 배터리 방전시 이용가능한 종래의 방법으로는, 다른 차량의 배터리와 점프선을 통해 차량의 시동을 거는 방법, 전용 배터리 충전기를 이용하여 자동차 배터리를 충전하는 방법 등이 통상적으로 이용되고 있으나, 다른 차량이나 전용 배터리가 없는 상황에서는 문제 해결이 불가능한 단점이 있다.Conventional methods that can be used when a car battery is discharged include a method of starting the car using another vehicle's battery and a jump line, and a method of charging the car battery using a dedicated battery charger. The disadvantage is that it is impossible to solve the problem in a situation where there is no dedicated battery.

이런 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 대한민국 특허 제10-1571110호는 저항이 작고 급속 충방전이 가능한 고 정전용량 저장 장치(예를 들어, 슈퍼 2차 배터리, 울트라 2차 배터리, 전기이중층 2차 배터리 등)를 이용하여 방전된 배터리로부터 전류를 받아 전압을 충전하고 고출력 방전을 통해 다시 방전된 차량의 배터리에 전류를 제공하는 기술을 개시하고 있다.As a prior art to solve this problem, Republic of Korea Patent No. 10-1571110 is a high capacitance storage device (e.g., super secondary battery, ultra secondary battery, electric double layer secondary battery) with low resistance and capable of rapid charging and discharging. A technology is being disclosed to receive current from a discharged battery, charge the voltage, and provide current to the discharged vehicle battery again through high-output discharge.

그러나, 상기 종래기술에서 차량에 장착된 배터리가 시동을 걸 수 없는 상태로 방전된 경우처럼 차량 배터리의 전압이 고 정전용량 저장장치의 전압보다 낮으면 고 정전용량 저장장치를 충전할 수 없게 되고, 또 차량 배터리와 고 정전용량 저장장치 모두가 방전된 경우에는 아무런 조치도 취할 수 없게 되는 문제점이 있다.However, in the prior art, if the voltage of the vehicle battery is lower than the voltage of the high capacitance storage device, as in the case where the battery installed in the vehicle is discharged to a state where the engine cannot be started, the high capacitance storage device cannot be charged. Another problem is that if both the vehicle battery and the high capacitance storage device are discharged, no action can be taken.

대한민국 특허 제10-1571110호 (2015.11.17. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1571110 (registered on November 17, 2015)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기본 배터리 모듈이 방전된 경우에도 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있는 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 전기자동차, 하이브리드자동차, 수소연료전지자동차 등 친환경 차량에 적용가능한 차량 비상 시동 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 배터리와 커패시터의 용량, 종류, 상태 등의 내재 변수와 주변 온도, 습도 등의 외부 변수에 관한 빅데이터를 이용하여 인공지능을 이용한 학습을 통해 주어진 차량에 최적화된 차량 비상 시동 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to provide a device and a control method that can supply voltage for starting a vehicle even when the basic battery module is discharged. Additionally, the purpose of the present invention is to provide a vehicle emergency starting device and method applicable to eco-friendly vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, and hydrogen fuel cell vehicles. In addition, the present invention provides a vehicle emergency starting device optimized for a given vehicle through learning using artificial intelligence using big data on internal variables such as capacity, type, and status of batteries and capacitors and external variables such as ambient temperature and humidity. The purpose is to provide and method.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치는, 제 1 스위치를 통해 차량의 시동 모터에 연결가능한 기본 모듈; 제 2 스위치를 통해 상기 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈; 제 3 스위치를 통해 상기 기본 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈 사이에 연결되는 승압부; 상기 스위치들 및 승압부의 동작을 제어하는 제어부; 차량 시동에 관련된 빅데이터를 저장한 빅데이터 DB; 및 상기 빅데이터를 이용하여 학습을 통해 최적의 비상 충전 알고리듬을 선택하는 인공지능(AI)모듈을 포함하며, 상기 제어부는 상기 기본 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 승압하여 상기 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈에 충전하도록 상기 승압부를 제어한다.To achieve the above object, a vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data according to an embodiment of the present invention includes a basic module connectable to the starting motor of the vehicle through a first switch; A capacitor module or secondary battery module connectable to the starting motor in parallel with the battery module through a second switch; A booster connected between the primary battery module and the capacitor module or the secondary battery module through a third switch; a control unit that controls the operations of the switches and the booster; Big data DB storing big data related to vehicle starting; And an artificial intelligence (AI) module that selects an optimal emergency charging algorithm through learning using the big data, wherein the control unit boosts the current supplied from the primary battery module to the capacitor module or secondary battery module. The booster is controlled to charge.

또한, 상기 제어부는 상기 인공지능 모듈에서 선택된 최적의 비상 충전 알고리듬에 따라 상기 승압부를 제어하며, 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈은 출력 성능이 상대적으로 상기 기본 배터리 모듈보다 좋다.In addition, the control unit controls the booster according to the optimal emergency charging algorithm selected by the artificial intelligence module, and the capacitor module or the secondary battery module has relatively better output performance than the basic battery module.

또한, 상기 제어부는 평상시에 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 닫고 상기 제 3 스위치를 열도록 제어하며, 상기 기본 배터리 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 상기 제 3 스위치를 닫도록 제어한다.In addition, the control unit normally controls the first switch and the second switch to close and the third switch to open, and determines whether the vehicle can be started by the primary battery module or the secondary battery module, If it is determined that starting is impossible, the third switch is controlled to close.

또한, 상기 제어부는 상기 제 3 스위치를 닫는 경우, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치 중 적어도 하나를 열도록 제어하며, 상기 기본 배터리 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하여 시동이 가능하다고 판단되는 경우 상기 제 2 스위치를 닫도록 제어한다.In addition, when the third switch is closed, the control unit controls to open at least one of the first switch and the second switch, and determines whether the vehicle can be started by the primary battery module or the secondary battery module. If it is determined that starting is possible, the second switch is controlled to close.

또한, 상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 상기 제 3 스위치의 연결을 중단하도록 제어한다.Additionally, the control unit controls to stop the connection of the third switch when the number of connections of the third switch exceeds a preset standard number.

또한, 상기 비상 시동 장치는 사용자 단말기와 통신하기 위한 근거리 통신 모듈; 및 원격 서버와 장거리 통신을 수행하기 위한 원거리 통신 모듈을 더 포함한다.In addition, the emergency starting device includes a short-range communication module for communicating with a user terminal; And it further includes a long-distance communication module for performing long-distance communication with a remote server.

또한, 상기 제어부는 평상시에는 장거리 통신 모듈을 이용하여 상기 원격 서버와 데이터 통신을 수행하며, 차량의 비상 시동시에는 근거리 통신 모듈을 이용하여 상기 사용자 단말기와 통신을 수행한다.In addition, the control unit performs data communication with the remote server using a long-distance communication module in normal times, and communicates with the user terminal using a short-range communication module during an emergency start of the vehicle.

또한, 상기 장거리 통신 모듈은 LTE 통신 모듈이며, 상기 근거리 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈이다.Additionally, the long-distance communication module is an LTE communication module, and the short-range communication module is a Bluetooth communication module.

또한, 평상시에는 상기 차량 비상 시동 장치와 상기 원격 서버와 상기 사용자 단말기 간의 LTE 통신을 통해 사용자의 제어 명령을 수신하여 동작하고, 차량의 비상 시동시에는 상기 차량 비상 시동 장치는 상기 사용자 단말과 직접 블루투스 통신을 통해 사용자 제어 명령을 수신하여 동작한다.In addition, in normal times, the vehicle emergency starting device operates by receiving a user's control command through LTE communication between the remote server and the user terminal, and during an emergency start of the vehicle, the vehicle emergency starting device directly connects to the user terminal through Bluetooth. It operates by receiving user control commands through communication.

또한, 상기 비상 시동 장치의 상기 기본 배터리 모듈은 차량에 통상적으로 장착된 저전압 배터리이다.Additionally, the basic battery module of the emergency starting device is a low-voltage battery normally installed in a vehicle.

본 발명에 의하면, 승압부가 기본 배터리 모듈의 전압을 승압하여 2차 배터리 모듈에 공급하기 때문에, 기본 배터리 모듈과 커패시터(또는 2차 배터리) 모듈이 모두 방전된 경우에도 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있게 된다.According to the present invention, since the booster boosts the voltage of the primary battery module and supplies it to the secondary battery module, voltage for starting the vehicle can be supplied even when both the primary battery module and the capacitor (or secondary battery) module are discharged. There will be.

또한, 제어부에 의해 시동시 커패시터(또는 2차 배터리 모듈)의 전력이 방전된 배터리로 흐르거나 차량의 암전류로 흐르는 것을 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 된다.In addition, the control unit blocks the power of the capacitor (or secondary battery module) from flowing to a discharged battery or to the vehicle's dark current during starting, thereby reducing the loss of secured starting power.

또한, FET 스위치, b접점 릴레이, 래칭 릴레이와 같은 스위칭 소자의 이용으로 승압시 및 승압후 시동 대기시의 소모전력을 최소화할 수 있고, 승압에 의한 비상 충전 시간을 최소화할 수 있다.Additionally, by using switching elements such as FET switches, b-contact relays, and latching relays, power consumption can be minimized during voltage boosting and when waiting for starting after voltage boosting, and emergency charging time due to voltage boosting can be minimized.

또한, 감지된 온도에 따라 충전전류를 결정함으로써, 저온시에는 충전을 제한하여 리튬계열의 배터리로 구성된 기본 배터리 모듈의 리스크를 줄여 저온시에도 비상 시동 장치의 안정적 사용이 가능해 진다.In addition, by determining the charging current according to the detected temperature, charging is limited at low temperatures, reducing the risk of the basic battery module composed of lithium-based batteries, enabling stable use of the emergency starting device even at low temperatures.

또한, 시동전력을 확보한 경우에도, 장시간 방치로 인한 재방전과 잔류에너지의 한계를 고려하여 최후의 방전 상황을 대비할 수 있게 된다.In addition, even when starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation by considering the limitations of re-discharge and residual energy due to long-term neglect.

또한, 차량의 기존 배터리를 대체하도록 차량 비상 시동 장치를 구성할 수 있어서 별도의 차량 배터리가 불필요하게 된다.Additionally, the vehicle emergency starting device can be configured to replace the vehicle's existing battery, making a separate vehicle battery unnecessary.

또한, 본 발명은 전기자동차, 하이브리드자동차, 수소연료전지자동차 등 친환경 차량에도 적용가능하다.Additionally, the present invention is applicable to eco-friendly vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, and hydrogen fuel cell vehicles.

또한, 본 발명은 배터리와 커패시터의 용량, 종류, 상태 등의 내재 변수와 주변 온도, 습도 등의 외부 변수에 관한 빅데이터를 이용하여 인공지능을 이용한 학습을 통해 주어진 차량에 최적화된 장치 및 방법을 제공하게 된다.In addition, the present invention provides devices and methods optimized for a given vehicle through learning using artificial intelligence using big data on internal variables such as the capacity, type, and state of the battery and capacitor and external variables such as ambient temperature and humidity. will be provided.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일반 차량 비상 시동 장치의 회로도.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 차량 비상 시동 장치의 스위치 기능을 정리한 표.
도 3은 본 발명의 다른 태양에 따른 차량 비상 시동 장치의 스위치 기능을 정리한 표.
도 4는 일반 차량에 적용된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량 비상 시동 시스템의 개념도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 친환경 차량 비상 시동 장치의 회로도.
도 6은 친환경 차량에 적용된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량 비상 시동 시스템의 개념도.
도 7은 AI를 적용한 능동 프로세스 구성도.
도 8은 내연기관 시동 시스템의 등가 회로도.
1 is a circuit diagram of a general vehicle emergency starting device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a table summarizing the switch functions of the vehicle emergency starting device according to one aspect of the present invention.
Figure 3 is a table summarizing switch functions of a vehicle emergency starting device according to another aspect of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram of a vehicle emergency starting system according to a first embodiment of the present invention applied to a general vehicle.
Figure 5 is a circuit diagram of an eco-friendly vehicle emergency starting device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram of a vehicle emergency starting system according to a second embodiment of the present invention applied to an eco-friendly vehicle.
Figure 7 is a configuration diagram of an active process applying AI.
8 is an equivalent circuit diagram of an internal combustion engine starting system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량 비상 시동 장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a vehicle emergency starting device according to a first embodiment of the present invention.

도 1에서, 본 발명의 차량 비상 시동 장치는 기본적으로 제 1 스위치(110), 커패시터 모듈(120), 제 2 스위치(130), 승압부(140), 제 3 스위치(150), 제어부(160), 및 기본 배터리 모듈(170)을 포함하여 구성된다.In Figure 1, the vehicle emergency starting device of the present invention basically includes a first switch 110, a capacitor module 120, a second switch 130, a booster 140, a third switch 150, and a control unit 160. ), and a basic battery module 170.

여기서, 제 1 스위치(S1)(110), 제 2 스위치(S2)(130) 및/또는 제 3 스위치(S3)(150)는 회로 동작 시 소모전력을 최소화하기 위하여 FET 스위치나 b접점 릴레이 또는 래칭 릴레이로 구성될 수 있다. 특히, 제 1 스위치(110)는 수십 암페어(A) 이상의 전류가 흐르는 대전류 회로의 일부이므로 소모전력의 최소화를 위한 스위치 종류의 선택이 더 중요하다.Here, the first switch (S1) (110), the second switch (S2) (130), and/or the third switch (S3) (150) are FET switches, b-contact relays, or It can be configured as a latching relay. In particular, since the first switch 110 is part of a high-current circuit through which a current of several tens of amperes (A) or more flows, selection of the type of switch to minimize power consumption is more important.

기본 배터리 모듈(170)은 자동차 배터리로 흔히 사용되는 납축전지(Lead-Acid Battery)로 구성하거나 리튬이온 배터리(배터리관리시스템(BMS)포함), LTO 배터리, 바나듐 배터리, 나트륨 배터리 등으로도 구성이 가능하다. 기본 배터리 모듈(170)은 저전압 배터리로서 자동차 배터리와 동일한 기능 즉, 차량 시동, 비상시 차량 점등 기구에 전원 공급, 차량 전장 부품에 전원 공급, 점화 코일에 필요한 전원 공급 등의 역할을 수행하는 것으로 차량에 통상적으로 부착된 납축전지를 대체하기 위해 사용된다.The basic battery module 170 is composed of a lead-acid battery commonly used as an automobile battery, or is composed of a lithium-ion battery (including a battery management system (BMS)), an LTO battery, a vanadium battery, and a sodium battery. possible. The basic battery module 170 is a low-voltage battery that performs the same functions as a car battery, that is, starting the vehicle, supplying power to the vehicle lighting mechanism in an emergency, supplying power to the vehicle's electrical components, and supplying power to the ignition coil. It is commonly used to replace attached lead acid batteries.

본 발명의 제 1 실시예에 따라 도 1에 도시된 차량 비상 시동 장치에는 기본 배터리 모듈(170)이 포함되어 있으며, 따라서 종래의 차량에 장착된 배터리가 불필요하다. 도 1의 차량 배터리 비상 충전 장치는 종래의 차량에 장착된 배터리 대신에 동일 위치에 장착가능하도록 외형적 구성을 구비하는 것이 바람직하다. 일반적으로 차량에서 배터리의 연결 접속부가 2개이므로, 도 1의 비상 시동 장치 또한 기존의 차량 배터리를 대체할 수 있도록 외부 접속부가 2개로 구성된다.According to the first embodiment of the present invention, the vehicle emergency starting device shown in FIG. 1 includes a basic battery module 170, and therefore does not require a battery installed in a conventional vehicle. The vehicle battery emergency charging device of FIG. 1 preferably has an external configuration so that it can be mounted at the same location instead of a battery mounted on a conventional vehicle. Since there are generally two connection connections for the battery in a vehicle, the emergency starting device of FIG. 1 also consists of two external connection sections so that it can replace the existing vehicle battery.

그러나, 이와 달리 차량에 통상적 부착된 납축전지를 기본 배터리 모듈(170)로 활용할 수도 있다. 이 경우 제 1 스위치(110)은 납축전지와 이격되어 비상 시동 장치 내에 구비될 수도 있고, 제 1 스위치(110)없이 항상 납축전지를 시동모터에 연결한 상태로 활용할 수도 있다.However, unlike this, a lead acid battery normally attached to a vehicle can also be used as the basic battery module 170. In this case, the first switch 110 may be separated from the lead acid battery and provided in the emergency starting device, or it may be used without the first switch 110 with the lead acid battery always connected to the starting motor.

도 1에서, 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)은 차량의 시동 모터에 병렬로 연결되며, 기본 배터리 모듈(170)은 직렬 연결된 제 1 스위치(110)(단, 기본 배터리 모듈(170)을 위한 배터리관리시스템(BMS)에 포함되도록 구현될 수 있음. 기본 배터리 모듈(170)이 리튬이온 배터리 등인 경우에 BMS가 결합되어 있음)를 통해 차량의 시동 모터에 연결되고, 커패시터 모듈(120)은 직렬 연결된 제 2 스위치(130)를 통해 차량의 시동 모터에 연결된다. 기본 배터리 모듈은(170) 납축전지 또는 리튬이온계열 배터리 등으로 구성될 수 있으며, 커패시터 모듈은 복수의 단위 커패시터 유닛의 결합체로 구성될 수 있다.In Figure 1, the basic battery module 170 and the capacitor module 120 are connected in parallel to the starting motor of the vehicle, and the basic battery module 170 is connected in series to the first switch 110 (however, the basic battery module 170 ) can be implemented to be included in a battery management system (BMS) for a lithium-ion battery, etc., and is connected to the starting motor of the vehicle through a BMS) and a capacitor module (120). ) is connected to the starting motor of the vehicle through the second switch 130 connected in series. The basic battery module 170 may be composed of a lead acid battery or a lithium-ion battery, and the capacitor module may be composed of a combination of a plurality of unit capacitor units.

도 1에서는 제 1 스위치(110)가 기본 배터리 모듈(170)의 양극과 시동 모터의 비접지단 사이에 위치하고, 제 2 스위치(130)는 커패시터 모듈(120)의 양극과 시동 모터의 비접지단 사이에 위치하는 것으로 예시되어 있다.In Figure 1, the first switch 110 is located between the anode of the basic battery module 170 and the ungrounded terminal of the starting motor, and the second switch 130 is located between the anode of the capacitor module 120 and the ungrounded terminal of the starting motor. It is shown as being located.

도 1에서, 승압부(140)는 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 사이에 연결되며, 제 3 스위치(150)에 의해 기본 배터리 모듈(170)에서 공급되는 전류를 승압하여 커패시터 모듈(120)에 공급한다. 제 3 스위치(150)가 온되면 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 사이에 승압을 위한 폐회로가 구성된다.In FIG. 1, the booster 140 is connected between the basic battery module 170 and the capacitor module 120, and boosts the current supplied from the basic battery module 170 by the third switch 150 to supply the capacitor module. Supplied to (120). When the third switch 150 is turned on, a closed circuit for voltage boosting is formed between the basic battery module 170 and the capacitor module 120.

이와 같은 구성에 의하면, 승압부(140)가 기본 배터리 모듈(170)의 전압을 승압하여 커패시터 모듈(120)에 공급하기 때문에 기본 배터리 모듈(170)의 전압이 커패시터 모듈(120)의 전압보다 낮은 경우에도 커패시터 모듈(120)을 충전할 수 있고, 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 모두가 독자적으로 시동을 걸 수 없을 정도로 방전된 경우에도 승압을 통해 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있게 된다.According to this configuration, the voltage of the basic battery module 170 is lower than the voltage of the capacitor module 120 because the booster 140 boosts the voltage of the basic battery module 170 and supplies it to the capacitor module 120. Even in this case, the capacitor module 120 can be charged, and even when both the basic battery module 170 and the capacitor module 120 are discharged to the extent that they cannot be started independently, voltage for starting the vehicle can be supplied through boosting. There will be.

커패시터 모듈(120)은 기본 배터리 모듈(170)에 비해 충전 용량은 낮지만 출력 성능이 좋기 때문에, 기본 배터리 모듈(170)로 시동을 걸 수 없는 경우에도 승압을 통해 커패시터 모듈(120)을 충전한 후 커패시터 모듈(120)을 이용하여 시동 모터를 구동할 수 있게 되는 것이다.The capacitor module 120 has a lower charging capacity than the basic battery module 170, but has good output performance, so even if the engine cannot be started with the basic battery module 170, the capacitor module 120 can be charged through voltage boosting. Afterwards, the starting motor can be driven using the capacitor module 120.

제어부(160)는 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 제 3 스위치(150)를 연결하여 기본 배터리 모듈(170), 제 3 스위치(150) 및 커패시터 모듈(120)로 구성되는 승압회로를 구동한다.The control unit 160 determines whether the vehicle can be started, and if it is determined that the vehicle cannot be started, connects the third switch 150 to connect the main battery module 170, the third switch 150, and the capacitor module 120. Drives the configured boosting circuit.

한편, 제어부(160)는 병렬 연결된 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)의 단자 전압, 또는 기본 배터리 모듈(170)의 내부 저항의 크기를 이용하여 차량의 시동 가능 여부를 판단할 수 있다.Meanwhile, the control unit 160 uses the terminal voltage of the basic battery module 170 and the capacitor module 120 connected in parallel, or the size of the internal resistance of the basic battery module 170 to determine whether the vehicle can be started. .

납축전지와 커패시터를 병렬로 연결하여 사용할 경우에는 소정의 SOC 값(예컨대, 20%) 이하에서 급격한 단자 전압 감소가 나타난다. 이러한 특성을 이용하면 SOC 및 그에 따른 차량의 시동가능여부를 정확하게 판단할 수 있다.When a lead acid battery and a capacitor are connected in parallel and used, a rapid decrease in terminal voltage occurs below a predetermined SOC value (e.g., 20%). Using these characteristics, it is possible to accurately determine the SOC and, accordingly, whether the vehicle can be started.

도 1에서, 제어부(160)는 MCU를 구비하고 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 및 제어하는 회로로서, 제 3 스위치를 포함하여 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 사이의 승압을 담당하는 승압부를 구비하고, 기본 배터리 모듈(180)과 커패시터 모듈(120)의 전압과 전류 및 주변 온도 등울 감지하는 센서를 포함하고, 차량 발전기로부터 기본 배터리 모듈(170)로 흐르는 충전 전류를 제한하는 전류제어부를 구비하며, 경우에 따라 배터리관리시스템(BMS)의 제어작용까지 일부 또는 전부 포함하도록 구성될 수 있다.In FIG. 1, the control unit 160 is a circuit equipped with an MCU and monitors and controls voltage, current, temperature, etc., and includes a third switch and is responsible for boosting the voltage between the basic battery module 170 and the capacitor module 120. and a voltage and current of the basic battery module 180 and the capacitor module 120 and a sensor that detects the surrounding temperature, and a current that limits the charging current flowing from the vehicle generator to the basic battery module 170. It is provided with a control unit, and in some cases, may be configured to include some or all of the control functions of a battery management system (BMS).

한편, 기본 배터리 모듈(170)의 배터리가 리튬계열 배터리일 때 영하의 온도에서 충전할 경우 플레이팅(plating), 덴드라이트(dendrite)의 성장으로 인한 내부저항 증가를 유발하며 심각할 경우 내부 단락 상황을 초래할 수 있다. 따라서, 도 1에서와 같이 온도를 감지하는 센서와 MCU를 포함하는 제어부를 통하여 감지된 온도에 따라 충전전류를 결정하게 되면, 영하의 기온에서는 저온 운용모드로 동작하여 낮은 전류로 기본 배터리 모듈(170)을 충전하거나 또는 아예 충전을 제한하고 상온에서만 충전함으로써, 리튬계열 배터리의 리스크를 감소시킬 수 있다.On the other hand, when the battery of the basic battery module 170 is a lithium-based battery, charging at a sub-zero temperature causes an increase in internal resistance due to plating and dendrite growth, and in severe cases, an internal short circuit situation. may result in Therefore, as shown in FIG. 1, when the charging current is determined according to the temperature detected through a control unit including a sensor for detecting the temperature and an MCU, at sub-zero temperatures, the basic battery module (170) operates in a low-temperature operation mode and uses low current. ), or by limiting charging altogether and charging only at room temperature, the risk of lithium-based batteries can be reduced.

이제, 도 1을 참조하여 비상 시동 장치의 수동 프로세스에 대해 설명하기로 한다.Now, the manual process of the emergency starting device will be described with reference to FIG. 1.

먼저, 차량 비상 시동 장치는 평시 즉, 주차중이나 주행중에는 제 1 스위치(110)와 제 2 스위치(130)를 모두 닫고 제 3 스위치(150)는 열어서 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)을 모두 차량의 시동 모터 등 부하에 연결한 상태로 동작한다(즉, S1 close, S2 close, S3 open). 이때, 제어부(160)는 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)의 전압과 온도 등을 감지하여 시동 가능 여부 또는 비상 충전의 필요성을 판단한다.First, the vehicle emergency starting device closes both the first switch 110 and the second switch 130 at normal times, that is, while parking or driving, and opens the third switch 150 to control the basic battery module 170 and the capacitor module 120. All operate while connected to a load such as the vehicle's starting motor (i.e., S1 close, S2 close, S3 open). At this time, the control unit 160 detects the voltage and temperature of the basic battery module 170 and the capacitor module 120 to determine whether starting is possible or whether emergency charging is necessary.

기본 배터리 모듈(170)로 리튬이온계열의 배터리 모듈을 사용할 경우에, 제어부(160)는 차량의 시동이 성공한 후에도 전압, 전류, 온도 등의 감지를 통해 영하의 기온에서는 제 1 스위치(110)를 열어 차량 발전기로부터 리튬이온계열 배터리 모듈로의 충전을 제한하고, 영상의 기온일 때는 제 1 스위치(110)를 닫아 리튬이온계열 배터리 모듈을 충전할 수 있다.When using a lithium-ion series battery module as the basic battery module 170, the control unit 160 turns on the first switch 110 in sub-zero temperatures through detection of voltage, current, temperature, etc. even after the vehicle has successfully started. Open to limit charging from the vehicle generator to the lithium-ion battery module, and when the temperature is above zero, the first switch 110 can be closed to charge the lithium-ion battery module.

한편, 차량의 시동이 불가능한 것으로 판단되면, 제어부(160)는 평상시 닫혀 있던 제 1 스위치(110) 및 제 2 스위치(130)를 열고 제 3 스위치(150)를 닫는다(즉, S1 open, S2 open, S3 close). 이와 같은 구성에 의하면, 승압을 통한 비상 충전시 및 차량의 시동시에 커패시터 모듈(120)의 전력이 방전된 기본 배터리 모듈(170)로 흐르거나 차량의 암전류로 흐르는 것을 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 되고 가장 신속하게 시동을 걸 수 있게 된다.Meanwhile, if it is determined that starting the vehicle is impossible, the control unit 160 opens the normally closed first switch 110 and second switch 130 and closes the third switch 150 (i.e., S1 open, S2 open , S3 close). According to this configuration, the starting power secured by blocking the power of the capacitor module 120 from flowing to the discharged basic battery module 170 or the dark current of the vehicle during emergency charging through voltage boosting and starting of the vehicle. Losses can be reduced and the engine can be started as quickly as possible.

이와 달리, 제어부가(160)는 제 1 스위치(110)나 제 2 스위치(130) 중 하나를 닫은 채로 제 3 스위치(150)를 닫을 수 있다(즉, S1 open, S2 close, S3 close 또는 S1 close, S2 open, S3 close). 이와 같은 구성에 의하면, 승압시에도 제 1 스위치(110)나 제 2 스위치(130)중 하나가 닫혀 있어서 차량으로 최소한의 전류가 흐르게 되므로 차량의 전장부품이 리셋되는 것을 방지하는 효과가 있다.Alternatively, the control unit 160 may close the third switch 150 while closing either the first switch 110 or the second switch 130 (i.e., S1 open, S2 close, S3 close, or S1 close, S2 open, S3 close). According to this configuration, even when the voltage is boosted, either the first switch 110 or the second switch 130 is closed so that a minimum amount of current flows into the vehicle, which has the effect of preventing the vehicle's electrical components from being reset.

이어서, 제어부(160)는 커패시터 모듈(120)의 전압을 감지하여 차량의 시동 가능 여부 내지 비상 충전 완료 여부를 판단한다. 이때 주변 온도를 감지하여 충전 완료 전압을 결정하는 것이 바람직하다.Next, the control unit 160 detects the voltage of the capacitor module 120 and determines whether the vehicle can be started or whether emergency charging is complete. At this time, it is desirable to determine the charging completion voltage by detecting the surrounding temperature.

제어부(160)가 비상 충전이 완료된 것으로 판단하면, 제어부(160)는 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열어 차량의 시동이 가능한 상태를 유지한다. 이때, 제 1 스위치(110)를 닫게 되면 2차 배터리 모듈(120)이 충전된 상태에서 차량의 시동을 대기하면서 방전된 기본 배터리 모듈(170)을 충전하는 효과가 발생하며, 제 1 스위치(110)를 열게 되면 2차 배터리 모듈(120)이 충전된 상태에서 에너지 손실없이 차량의 시동을 준비할 수 있게 된다(즉, S1 open/close, S2 close, S3 open).When the control unit 160 determines that emergency charging is complete, the control unit 160 closes the second switch 130 and opens the third switch 150 to maintain a state in which the vehicle can be started. At this time, closing the first switch 110 has the effect of charging the discharged primary battery module 170 while waiting for the vehicle to start while the secondary battery module 120 is charged, and the first switch 110 ), it is possible to prepare to start the vehicle without energy loss while the secondary battery module 120 is charged (i.e., S1 open/close, S2 close, S3 open).

다시 말해, 비상 충전 후에 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열게 되면 충전이 완료된 상태에서 차량의 시동을 위해 대기하는 상태가 되며, 이와 같은 상태에서 물리적 버튼이나 전용 어플리케이션을 통한 사용자의 입력이 있는 경우에만 제 3 스위치(150)의 연결을 수행하도록 하는 것이 수동 프로세스이다.In other words, if the second switch 130 is closed and the third switch 150 is opened after emergency charging, the vehicle will be in a state of waiting for start-up with charging completed, and in this state, the vehicle will be activated using a physical button or a dedicated application. It is a manual process to perform connection of the third switch 150 only when there is a user input.

수동 프로세스에서 제어부(160)는 사용자 입력이 있는 경우에 시동 가능 여부를 판단하여, 시동을 걸 수 없는 상태이면 승압부(140)를 통해 2차 배터리 모듈(120)을 충전하는 것이다.In the manual process, the control unit 160 determines whether the engine can be started when there is a user input, and if the engine cannot be started, it charges the secondary battery module 120 through the booster unit 140.

이와 같은 구성에 의하면, 시동전력을 확보한 경우에도 장시간 방치로 인해 재방전이 발생한 경우 수동으로 재승압 과정을 진행할 수 있다.According to this configuration, even when starting power is secured, if re-discharge occurs due to long-term neglect, the re-boosting process can be performed manually.

이제, 도 1을 참조하여 비상 시동 장치의 능동 프로세스에 대해 설명하기로 한다. 능동 프로세스는 2차 배터리 모듈의 전압을 항시 차량 시동이 가능한 상태로 유지하는 프로세스이다. 능동 프로세스는 제어부(160)에서의 커패시터 모듈(120)의 전압 감지 및 자동 충전 과정을 포함하는 프로세스이다.Now, the active process of the emergency starting device will be described with reference to FIG. 1. The active process is a process that maintains the voltage of the secondary battery module in a state that allows the vehicle to start at all times. The active process is a process that includes voltage detection and automatic charging of the capacitor module 120 in the control unit 160.

먼저, 차량 비상 시동 장치는 평시에는 제 1 스위치(110)와 제 2 스위치(130)를 모두 닫고 제 3 스위치(150)는 열어서 기본 배터리 모듈(170)과 2차 배터리 모듈(120)을 모두 차량의 시동 모터 등 부하에 연결한 상태로 동작한다(즉, S1 close, S2 close, S3 open). 이때, 제어부(160)는 2차 배터리(120) 모듈과 기본 배터리 모듈(170)의 전압과 온도 등을 감지하여 시동 가능 여부 또는 비상 충전의 필요성을 판단한다.First, the vehicle emergency starting device closes both the first switch 110 and the second switch 130 and opens the third switch 150 in normal times, so that both the primary battery module 170 and the secondary battery module 120 are connected to the vehicle. It operates while connected to a load such as a starting motor (i.e., S1 close, S2 close, S3 open). At this time, the control unit 160 detects the voltage and temperature of the secondary battery 120 module and the primary battery module 170 to determine whether starting is possible or whether emergency charging is necessary.

차량의 시동이 가능한 것으로 판단되고 이어서 차량의 시동이 이루어 지면, 제어부(160)는 차량의 시동이 성공한 후에도 전압, 전류, 온도 등의 감지를 통해 영하의 기온에서는 제 1 스위치(110)를 열어 리튬이온계열 기본 배터리 모듈(110)의 충전을 제한하고, 영상의 기온일 때는 제 1 스위치(110)를 닫아 기본 배터리 모듈(110)을 충전한다.When it is determined that the vehicle can be started and the vehicle is started, the control unit 160 opens the first switch 110 in sub-zero temperatures through detection of voltage, current, temperature, etc. even after the vehicle has successfully started. Charging of the ion-based basic battery module 110 is limited, and when the temperature is above zero, the first switch 110 is closed to charge the basic battery module 110.

한편, 차량의 시동이 불가능한 것으로 판단되면, 제어부(160)는 평상시 닫혀 있던 제 1 스위치(110) 및 제 2 스위치(130)를 열고 제 3 스위치(150)를 닫는다(즉, S1 open, S2 open, S3 close). 이와 같은 구성에 의하면, 승압을 통한 비상 충전시 및 차량의 시동시에 커패시터 모듈(120)의 전력이 방전된 기본 배터리 모듈(170)로 흐르거나 차량의 암전류로 흐르는 것을 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 되고 가장 신속하게 시동을 걸 수 있게 된다.Meanwhile, if it is determined that starting the vehicle is impossible, the control unit 160 opens the normally closed first switch 110 and second switch 130 and closes the third switch 150 (i.e., S1 open, S2 open , S3 close). According to this configuration, the starting power secured by blocking the power of the capacitor module 120 from flowing to the discharged basic battery module 170 or the dark current of the vehicle during emergency charging through voltage boosting and starting of the vehicle. Losses can be reduced and the engine can be started as quickly as possible.

이와 달리, 제어부가(160)는 제 1 스위치(110)나 제 2 스위치(130) 중 하나를 닫은 채로 제 3 스위치(150)를 닫을 수 있다(즉, S1 open, S2 close, S3 close 또는 S1 close, S2 open, S3 close). 이와 같은 구성에 의하면, 승압시에도 제 1 스위치(110)나 제 2 스위치(130)중 하나가 닫혀 있어서 차량으로 최소한의 전류가 흐르게 되므로 차량의 전장부품이 리셋되는 것을 방지하는 효과가 있다.Alternatively, the control unit 160 may close the third switch 150 while closing either the first switch 110 or the second switch 130 (i.e., S1 open, S2 close, S3 close, or S1 close, S2 open, S3 close). According to this configuration, even when the voltage is boosted, either the first switch 110 or the second switch 130 is closed so that a minimum amount of current flows into the vehicle, which has the effect of preventing the vehicle's electrical components from being reset.

이어서, 제어부(160)는 커패시터 모듈(120)의 전압을 감지하여 차량의 시동이 가능 여부 내지 비상 충전 완료 여부를 판단한다. 이때 온도를 감지하여 충전 완료 전압을 결정하는 것이 바람직하다.Next, the control unit 160 detects the voltage of the capacitor module 120 and determines whether the vehicle can be started or whether emergency charging is complete. At this time, it is desirable to determine the charging completion voltage by detecting the temperature.

제어부(160)가 비상 충전이 완료된 것으로 판단하면, 제어부(160)는 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열어 차량의 시동이 가능한 상태를 유지한다.When the control unit 160 determines that emergency charging is complete, the control unit 160 closes the second switch 130 and opens the third switch 150 to maintain a state in which the vehicle can be started.

이때, 제 1 스위치(110)를 닫게 되면 커패시터 모듈(120)이 충전된 상태에서 차량의 시동을 대기하면서 방전된 기본 배터리 모듈(170)을 충전하는 효과가 발생하며, 제 1 스위치(110)를 열게 되면 커패시터 모듈(120)이 충전된 상태에서 에너지 손실없이 차량의 시동을 준비할 수 있게 된다(즉, S1 open/close, S2 close, S3 open).At this time, closing the first switch 110 has the effect of charging the discharged basic battery module 170 while waiting for the vehicle to start while the capacitor module 120 is charged, and turning the first switch 110 on. When opened, the capacitor module 120 can be prepared to start the vehicle without energy loss while in a charged state (i.e., S1 open/close, S2 close, S3 open).

제어부(160) 이러한 상태를 유지하는 중에도 커패시터 모듈(120)의 전압과 온도를 감지하여 시동 가능 여부를 판단하며, 커패시터 모듈(120)이 방전되어 시동이 불가능한 상태가 되었다고 판단되면 제 2 스위치(130)를 닫은 상태에서 제 3 스위치(150)까지 닫아 다시 승압과정을 통해 커패시터 모듈(120)을 충전하게 된다(즉, S1 open/close, S2 close, S3 close)(자동충전과정).Even while maintaining this state, the control unit 160 detects the voltage and temperature of the capacitor module 120 to determine whether starting is possible. If it is determined that the capacitor module 120 is discharged and starting is impossible, the second switch 130 ) is closed, the third switch 150 is closed to charge the capacitor module 120 through a voltage boosting process (i.e., S1 open/close, S2 close, S3 close) (automatic charging process).

다시 말해, 비상 충전 후에 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열게 되면 충전이 완료된 상태에서 차량의 시동을 위해 대기하는 상태가 되며, 제 2 스위치(130)와 제 3 스위치(150)를 모두 닫아 놓게 되면 시동 대기 중에 2차 배터리 모듈(120)에 전압 강하가 발생하더라도 재승압 과정을 통해 2차 배터리 모듈(120)을 완충 상태로 유지하게 된다.In other words, if the second switch 130 is closed and the third switch 150 is opened after emergency charging, the vehicle is in a state of waiting for start-up with charging completed, and the second switch 130 and the third switch ( If all 150) are closed, even if a voltage drop occurs in the secondary battery module 120 while waiting for starting, the secondary battery module 120 is maintained in a fully charged state through a re-boosting process.

여기서, 제어부(160)는 승압 및 재승압 과정이 미리 설정된 기준 횟수 이상이거나 기본 배터리 모듈(170)의 전압이 소정의 최소치 이하인 경우 제 3 스위치(150)의 자동 연결을 통한 비상 충전을 제한할 수 있으며, 이와 같이 제 3 스위치(150)의 자동 연결이 중단된 경우에는 사용자의 입력이 있는 경우에만 제 3 스위치(150)의 연결을 수행하는 수동 프로세스로 전환하도록 구현할 수 있다.Here, the control unit 160 may limit emergency charging through automatic connection of the third switch 150 when the boosting and re-boosting process is more than a preset standard number or the voltage of the basic battery module 170 is less than a predetermined minimum value. In this way, when the automatic connection of the third switch 150 is interrupted, it can be implemented to switch to a manual process that performs the connection of the third switch 150 only when there is a user input.

도 2는 본 발명의 본 발명의 일 태양에 따른 차량 비상 시동 장치의 스위치 동작을 정리한 표이다. 도 1에서와 같이 스위치 3개를 구비한 구조에 대한 것이다.Figure 2 is a table summarizing the switch operation of the vehicle emergency starting device according to one aspect of the present invention. As shown in Figure 1, it is about a structure equipped with three switches.

기본적으로 평상시(즉, 차량의 시동시 걸린 상태 또는 차량 구동시)에는 제 1 스위치(110)와 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열어서 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)을 등전위로 유지한다. 또한, 승압 중에는 제 3 스위치(150)를 닫아서 승압회로를 구동해야 하고, 승압이 완료되어 시동이 가능해 진 후에는 제 2 스위치(130)를 닫아서 2차 배터리 모듈(120)을 통한 시동에 대비해야 한다.Basically, in normal times (i.e., when the vehicle is started or when the vehicle is running), the first switch 110 and the second switch 130 are closed and the third switch 150 is opened to connect the basic battery module 170 and the capacitor module. (120) is maintained at equal potential. In addition, during boosting, the third switch 150 must be closed to drive the boosting circuit, and after pressure boosting is completed and starting is possible, the second switch 130 must be closed to prepare for starting through the secondary battery module 120. do.

제 1 스위치(S1)를 열게 되면 방전된 기본 배터리 모듈(170)로 인한 전류 소모를 제한할 수 있고, 제 2 스위치(S2)를 열게 되는 차량(부하)의 암전류로 소모되는 전류를 제한할 수 있다. 차량 시동이 성공한 후에도 온도를 감지하여 기온에 따라 제 1 스위치(S1) 및/또는 제 2 스위치(S2)의 개폐를 조절할 수 있다.By opening the first switch (S1), current consumption due to the discharged basic battery module 170 can be limited, and by opening the second switch (S2), the current consumed by the dark current of the vehicle (load) can be limited. there is. Even after the vehicle is successfully started, the temperature can be detected and the opening and closing of the first switch (S1) and/or the second switch (S2) can be adjusted according to the temperature.

도 3은 본 발명의 다른 태양에 따른 차량 비상 시동 장치의 스위치 기능을 정리한 표이다. 이는 도 1에서 제 1 스위치(110)를 항시 닫아두는 구조와 등가이며, 차량의 배터리와 같이 항시 시동모터에 연결된 배터리를 기본 배터리 모듈로 활용하는 구조에 해당된다고 할 수 있다.Figure 3 is a table summarizing switch functions of a vehicle emergency starting device according to another aspect of the present invention. This is equivalent to the structure in which the first switch 110 is always closed in FIG. 1, and can be said to correspond to a structure in which a battery always connected to the starter motor, such as a vehicle battery, is used as a basic battery module.

기본적으로 평상시 즉, 차량의 주차시 내지 구동시에는 제 2 스위치(130)를 닫고 제 3 스위치(150)를 열어서 기본 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)을 등전위로 유지한다. 또한, 승압 중에는 제 3 스위치(150)를 닫아서 승압회로를 구동해야 하고, 승압이 완료되어 시동이 가능해 진 후에는 제 2 스위치(130)를 닫아서 커패시터 모듈(120)을 통한 시동에 대비해야 한다.Basically, in normal times, that is, when parking or driving the vehicle, the second switch 130 is closed and the third switch 150 is opened to maintain the basic battery module 170 and the capacitor module 120 at the same potential. In addition, during boosting, the third switch 150 must be closed to drive the boosting circuit, and after pressure boosting is completed and starting is possible, the second switch 130 must be closed to prepare for starting through the capacitor module 120.

승압시에 제 2 스위치(130)를 열게 되면 차량(부하)의 암전류로 소모되는 전류를 제한할 수 있으며, 시동대기시에 제 3 스위치(150)를 닫게 되면 지속적으로 승압회로가 동작하여 커패시터 모듈(120)의 전압 강하를 방지할 수 있다.If the second switch 130 is opened during boosting, the current consumed as the dark current of the vehicle (load) can be limited, and if the third switch 150 is closed during startup standby, the boosting circuit continues to operate and the capacitor module The voltage drop of (120) can be prevented.

도 4는 일반 차량에 적용된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량 비상 시동 시스템의 개념도이다.Figure 4 is a conceptual diagram of a vehicle emergency starting system according to a first embodiment of the present invention applied to a general vehicle.

엔진에 의해 구동되는 일반 차량의 경우 12V 납축전지를 이용하여 시동모터에 전원을 인가한다. 따라서, 제 1 실시예는 차량에 부착된 기존 납축전지를 기본 배터리 모듈(170)로 이용하여 도 3의 표대로 스위칭 동작을 수행하거나, 차량에 부착된 납축전지를 제거하고 기본 배터리 모듈(170)이 내장된 차량 비상 시동 장치를 장착하하여 도 2의 표대로 스위칭 동작을 수행하는 경우에 해당한다.In the case of a general vehicle driven by an engine, power is applied to the starter motor using a 12V lead acid battery. Therefore, in the first embodiment, the switching operation is performed according to the table in FIG. 3 using the existing lead-acid battery attached to the vehicle as the basic battery module 170, or the lead-acid battery attached to the vehicle is removed and the basic battery module 170 is used. This corresponds to the case where the built-in vehicle emergency starting device is installed and the switching operation is performed according to the table in FIG. 2.

도 4에서는 비상 충전 장치가 회생 시동 시스템(200)으로 표시되어 있다. 회생 시동 시스템은 기본 배터리 모듈(260), 커패시터 모듈, 스위치, 제어부(승압부 포함) 등을 모두 포함하는 구조이다.In Figure 4, the emergency charging device is indicated as a regenerative starting system 200. The regenerative starting system has a structure that includes a basic battery module 260, a capacitor module, a switch, and a control unit (including a booster unit).

도 4의 차량 비상 시동 시스템에 이용되는 차량 비상 시동 장치는, 차량 시동에 관련된 방대한 데이터를 저장한 빅데이터 DB(230)와 빅데이터를 이용하여 학습을 통해 최적의 비상 충전 알고리듬을 선택하는 인공지능(AI)모듈(220)을 구비하며, 나아가 차량 내부의 전장부품 및 사용자의 휴대용 단말기(280)와 통신하기 위한 근거리 통신 모듈(250)과 원격 서버(270)와 장거리 통신을 수행하기 위한 원거리 통신 모듈(270)까지 구비한다.The vehicle emergency starting device used in the vehicle emergency starting system of Figure 4 is a big data DB (230) that stores massive data related to vehicle starting and artificial intelligence that selects the optimal emergency charging algorithm through learning using big data. It is equipped with an (AI) module 220, and furthermore, a short-distance communication module 250 for communicating with electrical components inside the vehicle and the user's portable terminal 280, and a long-distance communication for performing long-distance communication with a remote server 270. It is equipped with up to a module (270).

빅데이터 DB(230)는 배터리 내부 정보(배터리 종류, SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 내부 저항 등)와 외부 정보(온도, 습도, 계절, 일자 경 (온도, 습도, SOC, SOH, 내부저항 등)를 포함한다.The big data DB 230 contains battery internal information (battery type, SOC (State Of Charge), SOH (State Of Health), internal resistance, etc.) and external information (temperature, humidity, season, date, etc.) , SOH, internal resistance, etc.).

일반적으로 배터리 용량은 온도에 민감하여 저온일 수록 배터리 성능이 저하되고 시동에 요구되는 에너지는 커진다. 또한, SOH, SOC에 따라 시동에 필요한 에너지도 달라진다. 차량의 에너지원(휘발유, 경유, 전기, 수소 등), 차량의 크기(엔진 출력, 전기차의 경우 고전압 배터리 규격 등)에 따라서도 시동에 필요한 에너지가 달라진다.In general, battery capacity is sensitive to temperature, so the lower the temperature, the lower the battery performance and the greater the energy required for starting. Additionally, the energy required for starting also varies depending on SOH and SOC. The energy required for starting also varies depending on the vehicle's energy source (gasoline, diesel, electricity, hydrogen, etc.) and the size of the vehicle (engine power, high-voltage battery specifications for electric vehicles, etc.).

따라서, 상기한 다양한 정보를 대량으로 수집하여 빅데이터로 구성하여 빅데이터 DB(230)에 저장하는 한편, 원격 서버(270)나 사용자 단말기(280)로 보내어 동일 데이터를 저장 및/또는 가공할 수도 있다.Accordingly, the various information described above is collected in large quantities, organized into big data, and stored in the big data DB 230, while the same data can also be stored and/or processed by sending it to the remote server 270 or the user terminal 280. there is.

한편, 빅데이터 DB(230)에 저장된 대량의 데이터를 활용하여 주어진 상황 하에서 최적의 시동 전력값을 구하기 위해 최적화 AI 알고리듬이 탑재된 AI 모듈(220)이 필요한다. 최적화 AI 알고리듬은 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈을 대상으로 하는 목표충전전압을 설정하고, 단계별 승압 또는 감압을 적절하게 적용하여 최소 시간에 비상 충전을 완료할 수 있는 루트를 설정하는 한편, 능동형 프로세서를 적용함으로써 학습된 전력값으로 배터리 시동이 가능하도록 최적의 배터리상태를 유지한다.Meanwhile, an AI module 220 equipped with an optimization AI algorithm is needed to find the optimal starting power value under a given situation using a large amount of data stored in the big data DB 230. The optimization AI algorithm sets a target charging voltage targeting the capacitor module or secondary battery module, sets a route to complete emergency charging in the minimum time by appropriately applying step-by-step step-up or step-down, and uses an active processor. By applying it, the optimal battery condition is maintained so that the battery can be started with the learned power value.

또한, 차량 내부의 전장부품 또는 사용자의 휴대용 단말기(280)와 통신하기 위한 블루투스 등의 근거리 통신 모듈(250)과 원격 서버(270)와 장거리 통신을 수행하기 위한 LTE 등의 원거리 통신 모듈(240)을 구비한다.In addition, a short-range communication module 250 such as Bluetooth for communicating with electrical components inside the vehicle or the user's portable terminal 280 and a long-distance communication module 240 such as LTE for performing long-distance communication with the remote server 270. Equipped with

전력 부족으로 비상충전을 하는 상황을 감안하여 동작 중 전력소모를 최소화할 수 있는 통신 방법이 필요하다. 이를 위해, 블루투스와 LTE 모듈을 동시에 탑재하고 상황별로 적절한 통신기술을 적용하여, 평상시에는 소모전력이 상대적으로 많지만 원거리 데이터 전송이 가능한 LTE 모듈을 동작시키고, 상대적으로 소모전력이 작은 블루투스 모듈은 켜거나 끌 수 있다. 그러나, 배터리가 일정 이하의 전압상태로 방전된 경우 LTE 모듈은 끄고 블루투스 모듈 만을 켠 상태로 운영한다.Considering emergency charging situations due to power shortage, a communication method that can minimize power consumption during operation is needed. To this end, by mounting both Bluetooth and LTE modules at the same time and applying appropriate communication technology for each situation, the LTE module, which normally consumes relatively more power but is capable of transmitting data over long distances, is operated, and the Bluetooth module, which consumes relatively less power, is turned on or off. You can turn it off. However, if the battery is discharged to a voltage level below a certain level, the LTE module is turned off and only the Bluetooth module is turned on.

LTE 통신모듈(240)은 빅데이터 DB(230)에 저장된 데이터를 원격 서버(270)로 보내어 저장하는데 사용되며, 원격 서버(270)와 사용자 단말기(280) 사이의 동 데이터 송수신에도 LTE 통신이 사용된다. 나아가, 차량위치정보, 연비, 운행정보, 차량운행상태, 배터리 정보, 각종 온도 등 차량에 탑재된 OBD2 정보를 받아 차량 상태 및 고장정보 등을 원격 서버(270)에 LTE 전송할 수 있으며, 이에 사용자 단말기(280)에 장착된 전용 어플리케이션을 이용하여 원격 서버(270)를 통해 비상 시동 장치를 원격으로 제어할 수 있다.The LTE communication module 240 is used to send and store data stored in the big data DB 230 to the remote server 270, and LTE communication is also used to transmit and receive data between the remote server 270 and the user terminal 280. do. Furthermore, it is possible to receive OBD2 information mounted on the vehicle, such as vehicle location information, fuel efficiency, driving information, vehicle operation status, battery information, and various temperatures, and transmit vehicle status and fault information to the remote server 270 via LTE, thereby transmitting the vehicle status and fault information to the remote server 270. The emergency starting device can be remotely controlled through the remote server 270 using a dedicated application mounted on 280.

한편, 배터리가 일정 이하의 전압상태로 방전된 경우 LTD 통신모듈(240) 대신에 저전력 블루투스 모듈(250)를 이용하여 사용자 단말기(280)로 차량과 배터리 정보를 보내고, 사용자 단말기(280)는 동 정보를 LTE 통신모듈(240)을 이용하여 서버로 전송한다. 배터리 시동에 필요한 전력제어는 사용자 단말기(280)와의 블루투스 통신을 통해 수행된다.Meanwhile, when the battery is discharged to a voltage level below a certain level, vehicle and battery information is sent to the user terminal 280 using the low-power Bluetooth module 250 instead of the LTD communication module 240, and the user terminal 280 Information is transmitted to the server using the LTE communication module 240. Power control required for battery startup is performed through Bluetooth communication with the user terminal 280.

다시 말해, 차량 비상 시동 장치는 평상시에는 상기 차량 비상 시동 장치와 상기 원격 서버와 상기 사용자 단말기 간의 LTE 통신을 통해 사용자의 제어 명령을 수신하여 동작하고, 차량의 비상 시동시에는 상기 차량 비상 시동 장치 상기 사용자 단말과 직접 블루투스 통신을 통해 사용자 제어 명령을 수신하여 동작한다.In other words, the vehicle emergency starting device operates by receiving a user's control command through LTE communication between the vehicle emergency starting device, the remote server, and the user terminal in normal times, and during an emergency start of the vehicle, the vehicle emergency starting device It operates by receiving user control commands through direct Bluetooth communication with the user terminal.

상기한 블루투스 외에 사용가능한 근거리 무선 통신의 종류로는 RFID, BTE, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Z-Wave 등이 있으며, 장거리 무신 통신수단으로는 Wi-Fi HaLow, 3~5G, LTE, LTE-M, EC-GSM, NB-IoT, MIOTY, LoRa, Sigfox, 위성통신 등이 포함될 수 있다.In addition to the above-mentioned Bluetooth, types of short-range wireless communication that can be used include RFID, BTE, Wi-Fi, BLE, Zigbee, and Z-Wave, and long-distance wireless communication means include Wi-Fi HaLow, 3~5G, LTE, and LTE. -M, EC-GSM, NB-IoT, MIOTY, LoRa, Sigfox, satellite communication, etc. may be included.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 친환경 차량 비상 시동 장치의 회로도이다.Figure 5 is a circuit diagram of an eco-friendly vehicle emergency starting device according to a second embodiment of the present invention.

제 2 실시예는 커패시터 모듈 대신에 2차 배터리 모듈을 적용하고, 고전력/고전압 배터리에 의해 구동되는 친환경 자동차를 대상으로 하는 점에서 제 1 실시예와 차이점이 있다.The second embodiment differs from the first embodiment in that it uses a secondary battery module instead of a capacitor module and targets eco-friendly vehicles driven by high-power/high-voltage batteries.

2차 배터리 모듈은 전지의 출력 성능이 기본 배터리 모듈보다 좋아서, 기본 배터리 모듈의 방전 시에도 그 잔류 에너지를 받아서 시동을 걸 수 있는 2차 전지로 구성되어야 한다. 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리와 같은 니켈계 배터리, 리튬이온 배터리, 리튬-공기 배터리, 리튬-황 배터리, 전고체 배터리와 같은 리튬계 배터리 외에도 현재 개발이 진행 중인 다양한 종류의 차세대 배터리까지 2차 배터리 모듈로 활용가능하며, 기본 배터리 모듈에 비해 전지의 출력 성능이 좋아서 기본 배터리 모듈의 잔류 에너지를 받아서 시동을 걸 수 있는 조건을 만족한다면 충분하다.The secondary battery module must be composed of a secondary battery that has better battery output performance than the primary battery module and can start the engine by receiving the residual energy even when the primary battery module is discharged. In addition to lithium-based batteries such as nickel-based batteries such as nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries, lithium-ion batteries, lithium-air batteries, lithium-sulfur batteries, and solid-state batteries, there are various types of next-generation batteries currently under development. It can be used as a car battery module, and the output performance of the battery is better than that of the basic battery module, so it is sufficient if it satisfies the conditions for starting the engine by receiving the residual energy of the basic battery module.

이러한 2차 배터리 모듈의 특징은 출력 성능이 상대적으로 기본 배터리 모듈보다 좋다는 점에서 제 1 실시예의 커패시터 모듈과 동일하다.The characteristics of this secondary battery module are the same as the capacitor module of the first embodiment in that the output performance is relatively better than that of the primary battery module.

따라서, 제 2 실시예에서 2차 배터리 모듈(180)의 동작은 제 1 실시예에서의 커패시터 모듈(120)의 동작과 동일하게 수행된다. 다만, 2차 배터리 모듈(180)로 리튬이온계열 배터리를 사용하는 경우에는 커패시터 모듈(120)과 달리 영하의 기온에서는 저온 운용모드로 동작하여 낮은 전류로 2차 배터리 모듈(180)을 충전하거나 또는 아예 충전을 제한하고 상온에서만 충전함으로써, 리튬계열 배터리의 리스크를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the operation of the secondary battery module 180 in the second embodiment is performed the same as the operation of the capacitor module 120 in the first embodiment. However, when using a lithium-ion battery as the secondary battery module 180, unlike the capacitor module 120, it operates in a low-temperature operation mode in sub-zero temperatures to charge the secondary battery module 180 with low current. By limiting charging altogether and charging only at room temperature, the risks of lithium-based batteries can be reduced.

한편, 친환경 자동차의 대표적인 예로 전기자동차의 경우 저전압 DC-DC 컨버터(LDC)를 통해 12V 저전력 배터리가 충전되고, 저전력 배터리의 전압이 충분해야 자동차 전장부하에 전원을 인가하고 고전력/고전압 배터리의 배터리관리시스템(BMS)을 통해 고전력/고전압 배터리를 동작시켜 구동모터에 전력을 인가하여 시동을 걸 수 있는 구조이다.Meanwhile, in the case of electric vehicles as a representative example of eco-friendly vehicles, the 12V low-power battery is charged through a low-voltage DC-DC converter (LDC), and the voltage of the low-power battery must be sufficient to power the vehicle's electrical load and perform battery management of the high-power/high-voltage battery. It is a structure that operates a high-power/high-voltage battery through a system (BMS) to supply power to the driving motor and start the engine.

따라서, 일반 자동차의 차량 발전기 대신에 친환경 자동차의 LDC를 통해 기본 배터리 모듈(170)이 충전되고, 2차 배터리 모듈(180)의 충전 전압으로 일반 자동차의 시동모터 대신에 친환경 자동차의 전장부하에 인가하는 점을 제외하면, 발명의 핵심인 승압과정과 구조는 제 1 실시예와 제 2 실시예가 동일하다.Therefore, the primary battery module 170 is charged through the LDC of the eco-friendly car instead of the vehicle generator of a regular car, and the charging voltage of the secondary battery module 180 is applied to the electric load of the eco-friendly car instead of the starting motor of a regular car. Except for this point, the boosting process and structure, which are the core of the invention, are the same in the first and second embodiments.

따라서, 도 5의 회로에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Therefore, detailed description of the circuit of FIG. 5 will be omitted.

도 6은 친환경 차량에 적용된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량 비상 시동 시스템의 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram of a vehicle emergency starting system according to a second embodiment of the present invention applied to an eco-friendly vehicle.

도 4와 비교할 때, 일반 차량 대신 친환경 차량이 적용되었고, 고전압 배터리를 저압으로 변환하여 전장부하와 저전압 배터리에 전원을 충전하는 부분을 제외하고는 도 4의 메커니즘과 대동소이하다.Compared to FIG. 4, an eco-friendly vehicle is used instead of a regular vehicle, and the mechanism is the same as that of FIG. 4 except for the part where the high-voltage battery is converted to low voltage to charge the electric load and the low-voltage battery.

도 6에서도 비상 충전 장치가 회생 시동 시스템(200)으로 표시되며, 회생 시동 시스템은 저전압 배터리(260), 2차 배터리 모듈, 스위치, 제어부(승압부 포함) 등을 모두 포함하는 구조이다.In FIG. 6 , the emergency charging device is indicated as a regenerative starting system 200, and the regenerative starting system has a structure that includes a low-voltage battery 260, a secondary battery module, a switch, and a control unit (including a booster unit).

도 6의 차량 비상 시동 시스템도 차량 시동에 관련된 방대한 데이터를 저장한 빅데이터 DB(230)와 빅데이터를 이용하여 학습을 통해 최적의 비상 충전 알고리듬을 선택하는 인공지능(AI)모듈(220)을 구비하며, 나아가 차량 내부의 전장부품 및 사용자의 휴대용 단말기(280)와 통신하기 위한 근거리 통신 모듈(250)과 원격 서버(270)와 장거리 통신을 수행하기 위한 원거리 통신 모듈(270)까지 구비한다.The vehicle emergency starting system in Figure 6 also includes a big data DB (230) that stores massive data related to vehicle starting and an artificial intelligence (AI) module (220) that selects the optimal emergency charging algorithm through learning using big data. It is further equipped with a short-distance communication module 250 for communicating with electrical components inside the vehicle and the user's portable terminal 280, and a long-distance communication module 270 for performing long-distance communication with the remote server 270.

이하, 도 6의 차량 비상 시동 시스템의 구체적 동작은 도 4에서와 대동소이하며 따라서 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the specific operation of the vehicle emergency starting system of FIG. 6 is substantially the same as that of FIG. 4, and therefore detailed description will be omitted.

도 7은 AI를 적용한 능동 프로세스 구성도이다.Figure 7 is a configuration diagram of an active process applying AI.

AI 모듈은 최적의 시동 전력값을 구하기 위해 최적화 AI 알고리듬을 구동한다. 도 7은 예시적인 AI 알고리듬에 따른 비상 시동 장치의 능동 프로세스 구성이다.The AI module runs an optimization AI algorithm to find the optimal starting power value. 7 is an active process configuration of an emergency starting device according to an example AI algorithm.

먼저, 차량이 시동을 걸고자 할 때 AI 모듈은 시동 중에 다양한 변수값을 최적의 시동 전력값 산출에 반영한다. 이는 내연기관 차량인 경우 엔진, 시동모터 사양, 차량운전 데이터 등을 포함하며, 친환경차인 경우 LCC, 전장부하 전력 데이터 등을 포함하며, 시동 중 변수값으로 주변 온도, 배터리의 SOC, SOH. 최종 시동 종료 후 현재까지 소요 시간 등을 포함한다. 차량의 정보가 고유값으로 설정된 경우는 해당 고유값을 적용하여 미설정된 경우는 학습만 반영하는 것이 바람직하다.First, when the vehicle wants to start, the AI module reflects various variable values during startup to calculate the optimal starting power value. For internal combustion engine vehicles, this includes engine and starter motor specifications, vehicle driving data, etc., and for eco-friendly vehicles, it includes LCC and electric load power data, etc. Variable values during startup include ambient temperature, battery SOC, SOH. It includes the time taken from the end of final startup to the present. If the vehicle information is set to a unique value, it is desirable to apply the unique value and if it is not set, only reflect the learning.

비상 시동을 시도하여 성공적이면 시동 전력값을 반영하여 기존의 데이터를 최적화하고, 시동 전력 데이터를 학습시켜 이를 빅데이터에 반영하며, 확보된 데이터를 통해 시동 전력값을 산정하고 회생 시동 모드를 완료한다.If an emergency start is attempted and successful, the existing data is optimized by reflecting the starting power value, the starting power data is learned and reflected in big data, the starting power value is calculated through the obtained data, and the regenerative starting mode is completed. .

만약 비상 시동에 실패하면 해당 실패 전력값을 누적 데이터로 학습하고 이를 빅데이터에 반영하며, 학습 데이터를 재조정 및 최적화하여 데이터를 확보한 후 시동 전력값을 산정하고 회생 시동 모드를 완료한다.If the emergency start fails, the failure power value is learned as accumulated data and reflected in the big data. The learning data is readjusted and optimized to secure the data, then the start power value is calculated and the regenerative start mode is completed.

회생 시동 모드가 완료되면 능동형 프로세스가 시작되어 필요시 즉, 비상 시동이 불가능한 정도로 방전이 이루어진 것으로 판단되면 상기 회생 시동 모드를 다시 시작하는 능동 프로세스가 진행된다.When the regenerative start mode is completed, an active process is started, and when necessary, that is, when it is determined that the discharge has reached a level where emergency start is not possible, the active process to restart the regenerative start mode is performed.

도 8은 일반적인 내연기관 시동 시스템의 등가 회로도이다.Figure 8 is an equivalent circuit diagram of a general internal combustion engine starting system.

도 8을 참조하여, 커패시터 모듈, 배터리 모듈, 시동 모터로 공급되는 전류에 대한 정의는 수식

Figure 112022117705100-pat00001
로, 배터리 모듈 전압(Vb), 단자전압(E), 저항 (Rb+Rs) 전압과의 관계는 수식
Figure 112022117705100-pat00002
로 각각 나타낼 수 있다. 이때, Vb는 배터리 모듈 전압, Rb는 배터리 내부저항, Rs는 시동모터의 로터 저항, E는 단자 전압이다.Referring to Figure 8, the definition of the current supplied to the capacitor module, battery module, and starting motor is given by the formula
Figure 112022117705100-pat00001
The relationship between battery module voltage (Vb), terminal voltage (E), and resistance (Rb+Rs) voltage is given by the formula:
Figure 112022117705100-pat00002
Each can be expressed as At this time, V b is the battery module voltage, R b is the internal resistance of the battery, R s is the rotor resistance of the starting motor, and E is the terminal voltage.

시동함수는 단자전압의 함수로서, 수식

Figure 112022117705100-pat00003
로 나타낼 수 있고, 이때, Ess는 정상상태에서의 단자 전압이고, IL 시동 전류이다. 시동모터가 시동을 걸기 위해서 필요한 회전 속도에 대한 정의는 수식
Figure 112022117705100-pat00004
와 같고, 이때, Ec 시동을 위한 전압이고, k는 비례상수이며, wc는 시동을 걸기 위한 각속도이다.The starting function is a function of terminal voltage, expressed by the formula
Figure 112022117705100-pat00003
It can be expressed as, where E ss is the terminal voltage in the steady state, and I L is is the starting current. The definition of the rotational speed required for the starter motor to start the engine is given in the formula:
Figure 112022117705100-pat00004
It is the same as, at this time, E c is is the voltage for starting, k is the proportionality constant, and w c is the angular velocity for starting.

시동을 걸기 위해서는 정상상태의 단자전압이 Ec 값보다 커야 하며, 이는 수식

Figure 112022117705100-pat00005
로 나타낼 수 있다. 배터리의 내부저항이 RbC보다 낮아야 시동 가능하고, 이는 수식
Figure 112022117705100-pat00006
로 나타낼 수 있으며, 이때, Rb는 시동모터가 시동을 걸기 위한 각속도로 회전할 때의 배터리 내부저항이다.In order to start the engine, the terminal voltage in the steady state must be greater than the Ec value, which is expressed in the formula
Figure 112022117705100-pat00005
It can be expressed as Starting is possible only when the internal resistance of the battery is lower than R bC , which is expressed in the formula
Figure 112022117705100-pat00006
It can be expressed as , where R b is the internal resistance of the battery when the starting motor rotates at the angular speed for starting the engine.

즉, 시동을 시도할 때 정해진 설정값(RbC)보다 배터리의 내부저항이 작아야 성공적인 시동이 가능하며, Rb가 RbC보다 큰 경우에는 시동을 할 수 없는 배터리(방전이 상당한 수준으로 진행된 배터리)로 판단한다. 따라서, 시동능력이 없는 배터리도 전압이 부족할 뿐 엔진 시동을 위한 충분한 잔류 에너지를 저장할 수 있음을 확인할 수 있다.In other words, when attempting to start, the battery's internal resistance must be less than the set value (R bC ) for successful starting. If R b is greater than R bC , the battery cannot be started (a battery that has reached a significant level of discharge). ) is judged. Therefore, it can be confirmed that even a battery without starting ability can store sufficient residual energy for starting the engine even though it has insufficient voltage.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto and should extend to modifications or modifications of the above embodiments.

Claims (10)

제 1 스위치를 통해 차량의 시동 모터에 연결가능한 기본 배터리 모듈;
제 2 스위치를 통해 상기 기본 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈;
제 3 스위치를 통해 상기 기본 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈 사이에 연결되는 승압부;
상기 스위치들 및 승압부의 동작을 제어하는 제어부;
차량 시동에 관련된 빅데이터를 저장한 빅데이터 DB; 및
상기 빅데이터를 이용하여 학습을 통해 최소 시간에 비상 충전을 완료할 수 있는 비상 충전 알고리듬을 선택하는 인공지능(AI)모듈을 포함하며,
상기 제어부는 상기 기본 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 승압하여 상기 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈에 충전하도록 상기 승압부를 제어하되, 상기 인공지능(AI) 모듈에서 선택된 상기 비상 충전 알고리듬에 따라 상기 승압부를 제어하며, 상기 기본 배터리 모듈, 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하고 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 상기 제 3 스위치를 닫도록 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
a basic battery module connectable to a starting motor of the vehicle through a first switch;
A capacitor module or secondary battery module connectable to the starting motor in parallel with the primary battery module through a second switch;
A booster connected between the primary battery module and the capacitor module or the secondary battery module through a third switch;
a control unit that controls the operation of the switches and the booster;
Big data DB storing big data related to vehicle starting; and
It includes an artificial intelligence (AI) module that selects an emergency charging algorithm that can complete emergency charging in the minimum time through learning using the big data,
The control unit controls the booster unit to boost the current supplied from the basic battery module and charge the capacitor module or secondary battery module, and controls the booster unit according to the emergency charging algorithm selected in the artificial intelligence (AI) module. and determining whether the vehicle can be started by the primary battery module, the capacitor module, or the secondary battery module, and controlling the third switch to close when it is determined that starting is impossible.
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 평상시에 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 닫고 상기 제 3 스위치를 열도록 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 1,
The control unit normally controls the first switch and the second switch to close and the third switch to open,
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 3 스위치를 닫는 경우, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치 중 적어도 하나를 열도록 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 1,
The control unit controls to open at least one of the first switch and the second switch when the third switch is closed,
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 가능하다고 판단되는 경우 상기 제 2 스위치를 닫도록 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 1,
The control unit determines whether the vehicle can be started by the capacitor module or the secondary battery module, and controls the second switch to close when it is determined that starting is possible.
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 상기 제 3 스위치의 연결을 중단하도록 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 1,
The control unit controls to stop the connection of the third switch when the connection of the third switch is more than a preset standard number,
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
제 1 스위치를 통해 차량의 시동 모터에 연결가능한 기본 배터리 모듈;
제 2 스위치를 통해 상기 기본 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈;
제 3 스위치를 통해 상기 기본 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 또는 상기 2차 배터리 모듈 사이에 연결되는 승압부;
상기 스위치들 및 승압부의 동작을 제어하는 제어부;
차량 시동에 관련된 빅데이터를 저장한 빅데이터 DB;
상기 빅데이터를 이용하여 학습을 통해 최소 시간에 비상 충전을 완료할 수 있는 비상 충전 알고리듬을 선택하는 인공지능(AI)모듈;
사용자 단말기와 통신하기 위한 근거리 통신 모듈; 및
원격 서버와 장거리 통신을 수행하기 위한 원거리 통신 모듈을 포함하며,
상기 제어부는 상기 기본 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 승압하여 상기 커패시터 모듈 또는 2차 배터리 모듈에 충전하도록 상기 승압부를 제어하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
a basic battery module connectable to a starting motor of the vehicle through a first switch;
A capacitor module or secondary battery module connectable to the starting motor in parallel with the primary battery module through a second switch;
A booster connected between the primary battery module and the capacitor module or the secondary battery module through a third switch;
a control unit that controls the operation of the switches and the booster;
Big data DB storing big data related to vehicle starting;
An artificial intelligence (AI) module that selects an emergency charging algorithm that can complete emergency charging in the minimum time through learning using the big data;
A short-range communication module for communicating with a user terminal; and
Includes a long-distance communication module to perform long-distance communication with a remote server,
The control unit controls the booster unit to boost the current supplied from the primary battery module and charge the capacitor module or secondary battery module.
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는 평상시에는 장거리 통신 모듈을 이용하여 상기 원격 서버와 데이터 통신을 수행하며, 차량의 비상 시동시에는 근거리 통신 모듈을 이용하여 상기 사용자 단말기와 통신을 수행하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 6,
The control unit normally performs data communication with the remote server using a long-distance communication module, and performs data communication with the user terminal using a short-range communication module during an emergency start of the vehicle.
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 7에 있어서,
상기 장거리 통신 모듈은 LTE 통신 모듈이며, 상기 근거리 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈인,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 7,
The long-distance communication module is an LTE communication module, and the short-range communication module is a Bluetooth communication module,
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 8에 있어서,
평상시에는 상기 차량 비상 시동 장치와 상기 원격 서버와 상기 사용자 단말기 간의 LTE 통신을 통해 사용자의 제어 명령을 수신하여 동작하고, 차량의 비상 시동시에는 상기 차량 비상 시동 장치는 상기 사용자 단말과 직접 블루투스 통신을 통해 사용자 제어 명령을 수신하여 동작하는,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 8,
In normal times, the vehicle emergency starting device operates by receiving a user's control command through LTE communication between the remote server and the user terminal, and during an emergency start of the vehicle, the vehicle emergency starting device performs direct Bluetooth communication with the user terminal. Operates by receiving user control commands through
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
청구항 1에 있어서,
상기 기본 배터리 모듈은 차량에 통상적으로 장착된 저전압 배터리인,
인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 비상 시동 장치.
In claim 1,
The basic battery module is a low-voltage battery typically installed in a vehicle,
Vehicle emergency starting device using artificial intelligence and big data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070092402A (en) * 2006-03-10 2007-09-13 차경환 Automobile support power equipment
JP2015063932A (en) * 2013-09-25 2015-04-09 日産自動車株式会社 Start control unit for engine
KR101571110B1 (en) 2014-09-12 2015-11-23 엘에스엠트론 주식회사 Portable emergency power supply device

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