KR19980013800A - 주배터리 방전시에도 차량시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치 - Google Patents

Abstract

발명은 차량 주배터리가 방전되었더라고 차량 시동이 가능하도록 예비 배터리를 특수하게 이중으로 설치한 배터리 장치에 관한 것으로 주행 및 시동시에는 주배터리와 예비 배터리를 자동 접속하여 사용하고, 엔진 시동을 끄면 예비 배터리를 주배터리와 자동으로 분리시킴으로써 장기가 주차 및 부주의로 인하여 주배터리가 방전되더라도 예비배터리로 시동이 가능한 배터리 장치이다.

즉, 엔진 회전 상태를 엔진 회전수 센서에서 나오는 신호를 이용하거나 마이크를 이용하여 엔진 회전 소리(60dB 이상)를 감지하여, 필요시 기존 배터리의 용량을 각각 반으로 나누어 구분한 주배터리와 예비배터리의 양극을 릴레이로 연결 및 분리하게 구성하였는데, 엔진회전수 감지회로에서 엔진 회전이 감지되면 릴레이가 접속되어 주배터리와 예비배터리가 병렬 연결되어 충방전을 하며, 엔진 정지시에는 주배터리만 가지고 방전하게 함으로써 정차중에 예비 배터리의 상태는 자연 방전을 제외하고는 용량이 보존되게 하고 시동시에는 먼저 주배터리에서 에너지가 공급되고 엔진이 회전함에 따라 회전을 감지 예비 배터리에서 추가적으로 전류를 흘려주게 함으로써 별도의 배터리 용량 및 크기의 증가 없이 주배터리 부분 방전시에도 시동을 자동으로 걸어주는 배터리 장치를 제공하며 주배터가 완전 방전되어 예비 배터리를 열어주기 위한 엔진회전 신호 발생이 되지 않는 경우에는 배터리에 설치된 비상 스위치를 눌러 줌으로써 예비 배터리의 전류가 자동 공급되며 회전이 검출되면 자동으로 비상 스위치 모드는 해제되는 배터리 장치에 관한 것이다.

이를 통하여 차량 배터리 방전으로 인한 운전자의 불편함과 불안감, 특히 출근시나 외딴 곳에 주차 후 방전으로 인한 곤란함을 간단히 해결할 수 있는데, 배터리 용량의 동일 설계 개념 적용 및 제어를 위한 구성 부품이 저렴하여 큰 비용 및 부피 증가, 케이블 변경없이 이용이 가능하여, 배터리 방전에 대비하는 비상 대책으로 고가의 보조배터리와 연결케이블을 트렁크에 넣고 다니는 것보다 편리함을 제공한다.

Description

주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치

제1도는 본 발명의 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치의 구성도이다.

제2도는 본 발명의 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치의 상세도이다.

제3도는 본 발명의 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치의 프로그램 흐름도이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊

1 : 예비배터리2 : 분리회로 및 비상스위치

3 : 예비배터리 양극단자4 : 예비배터리 음극단자

5 : 연결 케이블6 : 주배터리

: 주배터리 양극단자8 : 주배터리 음극단자

9 : 발전기 음극연결선10 : 발전기 양극연결선

11 : 차량 발전기12 : 엔진 회전수 센서

13 : 릴레이 구동회로14 : 마이크로프로세서

15 : 예비 배터리16 : 예비배터리 양극단자

17 : 예비배터리 음극단자18 : 릴레이

19 : 주배터리 양극연결단자20 : 릴레이 핀

21 : 예비배터리 양극연결단자22 : 릴레이 연결핀

23 : 비상스위치24 : 주배터리

25 : 주배터리 양극단자26 : 주배터리 음극단자

27 : 연결선 28 : 증폭회로 및 파형정형회로

29 : 마이크 및 엔진회전수 센서

[발명의 분야]

본 발명은 차량 주배터리가 방전되었더라도 차량 시동이 가능하도록 예비 배터리를 특수하게 이중으로 설치한 배터리 장치에 관한 것으로 주행 및 시동시에는 주배터리와 예비 배터리를 자동 접속하여 사용하고, 엔진 시동을 끄면 예비 배터리를 주배터리와 자동으로 분리시킴으로써 장기간 주차 및 부주의로 인하여 주배터리가 방전되더라도 예비 배터리로 시동이 가능한 배터리 장치이다.

즉, 평상시에는 주배터리를 사용하고 예비 배터리는 충전을 하다가 주배터리가 방전되어 차량 시동이 되지 않는 경우에 전환스위치를 비상 위치로 하면 예비 배터리의 전원을 차량에 공급하게 함으로써 시동을 가능하게 하여, 현재의 배터리 방전시 외부차량의 도움을 받거나 차량점검 서비스차를 불러 케이블로 2개의 배터리를 연결하여 시동을 걸어야 하는 불편함을 해결해 줄 수 있는 이중 구조의 배터리 장치와 운전자가 주배터리가 방전되었을 때 본네트를 열고 스위치를 전환해 주어야 하는 문제점을 해결하기 위해 시동을 자체적으로 감지하여 주배터리가 방전되었을 때 시동시에는 자동으로 예비 배터리의 전원을 시동 모터에 공급하는 장치에 대해서는 본 발명인에 의해 출원이 이루어졌지만, 위의 방법들은 예비 배터리 설치로 인한 용량 증가로 인하여 가격 및 크기가 증대하는 경향이 있는 만큼 본 발명을 통하여 이를 해결하고자 한다.

[발명의 배경]

배터리란 전기에너지를 화학적 작용을 일으켜 전기를 저장해 두기도 하고 필요에 따라 저장된 전기를 빼내어 스타팅 모터나 점화 장치 그리고 등화 장치의 불을 밝히는데 사용하는 중요한 장치이지만, 하차시 램프나 라디오를 커놓는 부주의 및 내구년수가 다함에 따라 방전되는 경우가 발생하는데, 이때는 차량 시동이 되지 않아 운전자를 당황하게 한다.

특히 외딴곳에서와 같이 다른 차량의 도움을 받을 수 없는 경우나 다른 차량이 있다고 해도 배터리 연결 케이블이 없는 경우 및 다른 차량의 도움을 받아 시동을 걸어본 경험이 있는 운전자의 경우, 주배터리가 방전되더라도 예비 배터리는 방전되지 않고 남아있어 이를 이용하여 시동을 자동으로 걸어 주배터리를 다시 충전시키는 이중 구조의 배터리 장치를 필요로 하며 이를 별도로 용량을 증대시키는 예비 배터리를 설치하지 않고도 가능하다는 점에서 본 발명이 이루어지게 되었다.

트렁크에 예비로 보조 배터리를 가지고 다니면서 주배터리 방전시 이를 꺼내 주배터리와 연결하여 차량 시동을 걸 수 있지만, 이도 외부차량 도움을 받을 필요가 없다는 점만 제외하고는 운전자에게 불편하므로, 엔진 회전시에는 주배터리 및 예비배터리는 충방전을 하고 엔진이 정지될 때에는 주배터리와 예비배터리를 분리시켜 주배터리만을 가지고 전장 부분의 전류를 공급하도록 함으로써 어떠한 상황에서도 예비배터리에는 전류가 남아 있어 주배터리 방전시에도 시동이 가능하도록 하였다.

이러한 방전시 대책을 위하여 자동차 배터리를 전장셀과 시동셀로 구분하여 정차 중에는 전장셀로만 전장품에 전류가 공급되며 시동시에는 시동셀만으로 시동을 하는 제품이 개발되어 판매되고 있지만, 이는 전장셀에는 에너지가 남아 있더라도 시동셀이 방전될 경우에는 대책이 없고 시동케이블과 전장케이블을 별도로 분리하여 설치함으로써 설치시 차량의 배선을 변경해야 하는 문제점이 있다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 차량의 주배터리가 방전되었더라도 차량 시동이 가능하도록 예비 배터리를 특수하게 제어 회로르 통하여 엔진 회전을 감지하게 하여 회전시에는 주배터리와 예비배터리가 병렬 연결되어 충방전을 하며, 엔진 정지시에는 주배터리만 가지고 방전하게 함으로써 정차중에 예비 배터리의 상태는 자연 방전을 제외하고는 용량이 보존되게 하고 시동시에는 먼저 주배터리에서 에너지가 공급되고 엔진이 회전함에 따라 회전을 감지 예비 배터리에서 추가적으로 전류를 흘려주게 함으로써 별도의 배터리 용량 및 크기의 증가 없이 주배터리 방전시에도 시동을 자동으로 걸어주는 배터리 장치를 제공하는데 있다.

즉, 엔진 회전시에는 주배터리와 보조배터리를 동시에 사용하게 함으로써 현재 차량에 장착되어 있는 전체 용량이 같을 경우 기존 배터리와 전류 공급 능력이 동일하지만, 엔진 회전이 정지되면 전체 용량의 반에 해당하는 주배터리로만 전류를 공급하고 예비 배터리는 주배터리와 분리되어 양극이 오픈된 상태로 있어 에너지가 보존되어 주배터리가 장기간 주차 및 부주의로 인하여 방전되더라도 예비 배터리로 시동이 가능하게 되며 앞에서와 같이 전장셀과 시동셀로 분리할 경우 발생하는 전장, 시동 케이블 배선 분리 및 시동셀 방전시 무대책의 문제점(전장셀을 시동시에는 활용하지 않음)을 해결하여 시동시에는 자동으로 주배터리와 함께 예비배터리의 전원을 차량에 공급하여 차량시동을 하게 함으로써 시동 능력이 전장셀과 시동셀이 분리되는 것보다 2배 증가되고, 기존의 배터리 방전시 외부 차량의 도움을 받거나 차량점검 서비스차를 불러 케이블로 2개의 배터리를 연결하여 시동을 걸어야 하는 불편함을 해결해 줄 수 있는 엔진 회전 정지시에만 주배터리와 예비 배터리가 분리되는 이중 구조의 배터리 장치를 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명은 엔진 회전을 엔진회전수 센서에서 나오는 신호를 이용하거나 마이크를 이용하여 엔진 회전 소리(60dB 이상)를 감지하여, 엔진 회전시에는 릴레이가 접속되어 주배터리와 예비배터리가 병렬 연결되어 충방전을 하며, 엔진 정지시에는 주배터리만 가지고 방전하게 함으로써 정차중에 예비 배터리의 상태는 자연 방전분을 제외하고는 용량이 보존되며, 시동시에는 먼저 주배터리에서 에너지가 공급되고 엔진이 회전함에 따라 회전을 감지 예비 배터리에서 1초 이내에 추가적으로 전류를 흘려주게 함으로써 별도의 배터리 용량 및 크기의 증가 없이 동일한 시동 능력을 가지며, 주배터리 부분 방전시에도 시동을 자동으로 걸어주는 배터리 장치를 제공하며 주배터리가 완전 방전되어 예비 배터리를 열어주기 위한 최소한의 엔진 회전이 이루어지지 않아 회전 검출 신호 발생도 되지 않을 경우에는 배터리에 설치된 비상 스위치를 눌러 줌으로써 릴레이가 접속되어 예비 배터리의 전류가 자동 공급하는 배터리 장치이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 설명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 엔진 회전을 엔진회전수 센서에서 나오는 신호를 이용하거나 마이크를 이용하여 엔진 회전 소리(60dB 이상)를 감지하여, 필요시 기존 배터리의 용량을 각각 반으로 나누어 구분한 주배터리와 예비배터리의 양극을 릴레이로 연결 및 분리하게 구성하였는데, 엔진회전수 감지회로에서 엔진 회전이 감지되면 릴레이가 접속되어 주배터리와 예비 배터리가 병렬 연결되어 충방전을 하며, 엔진 정지시에는 주배터리만 가지고 방전하게 함으로써 정차중에 예비 배터리의 상태는 자연 방전을 제외하고는 용량이 보존되게 하고 시동시에는 먼저 주배터리에서 에너지가 공급되고 엔진이 회전함에 따라 회전을 감지 예비 배터리에서 추가적으로 전류를 흘려주게 함으로써 별도의 배터리 용량 및 크기의 증가 없이 주배터리 부분 방전시에도 시동을 자동으로 걸어주는 배터리 장치를 제공하며 주배터리가 완전 방전되어 예비 배터리를 열어주기 위한 엔진회전 신호 발생이 되지 않는 경우에는 배터리에 설치된 비상 스위치를 눌러 줌으로써 예비 배터리의 전류가 자동 공급되며 회전이 검출되면 자동으로 비상 스위치 모드는 해제되는 배터리 장치에 관한 것인데, 이하 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치의 개략적인 구성도가 제1도에 도시되어 있다. 본 발명은 차량의 주배터리(6)가 방전되었더라도 차량 시동이 가능하도록 예비배터리(1)의 양극 단자(3)와 주배터리(6)의 양극단자(7) 사이에 릴레이와 엔진회전수 감지회로 등으로 구성된 분리회로 및 비상스위치 회로(2)를 통하여 엔진회전시에는 릴레이가 구동되어 주배터리(6)와 예비 배터리(1)의 양극을 연결하여 부하 상태에 따라 발전기(11)와 연결되어 충방전을 하고 엔진 회전 정지시에는 분리회로(2)에 의해 주배터리(6)와 예비배터리(1)가 분리되며 필요에 따라 엔진 회전수 센서(12)와 직접 연결하여 엔진 회전을 감지하도록 하였으며 발전기(11)와 주배터리(6) 사이에는 현재와 동일하게 케이블(9,10)로 연결하여 충전하도록 되어 있다.

제2도는 본 발명을 구현하기 위한 상세도로 예비배터리(15)와 주배터리(24) 사이의 음극 단자들(17,26)은 연결 케이블(27)로 연결하고, 엔진 정지시에는 전류 흐름 방향을 제어하는 릴레이(18)가 오프되어 주배터리(24)만으로 자동차 전장쪽에 전류를 양극(25)을 통하여 공급하며 엔진 회전시에는 릴레이(18)가 구동되어 예비배터리(15)의 양극 단자(16) 연결 단자(21)와 주배터리 양극 단자(25) 연결 단자(19)를 릴레이 접점핀(22)으로 연결해 주므로 주배터리(24)와 예비배터리(15)가 동시에 부하에 따라 전류를 공급하거나 방전한다. 엔진회전수를 감지하기 위해 2가지 방법이 있는데, 첫번째 방법은 마이크(29)를 설치하여 60 데시벨 내외의 엔진 회전 소리를 증폭회로(28)를 거쳐 펄스화 하고 이를 마이크로프로세서(14)에서 인식함으로써 릴레이 구동회로(13)를 제어하여 릴레이 이를 온/오프하는 방법이며 이는 마이크가 배터리에 내장됨으로써 현재의 연결 케이블 외에 별도로 배선이 필요없다는 잇점이 있으며, 두 번째 방법은 엔진에 부착된 회전수 센서(29)를 파형 정형회로(28)로 방형파로 만들어 마이크로프로세서(14)와 연결하여 펄스 입력 유무로 엔진 회전 여부를 인식하는 방법이지만 별도로 배선이 이루어져야 한다는 문제점이 있다. 이밖에도 배선을 할 경우에는 배전기 및 점화 케이블의 고전압 발생을 측정하는 방법 및 발전기의 회전 및 발전을 인식하는 방법 등으로 주행 감지가 아닌 엔진 회전 유무를 감지할 수 있는데 이를 엔진 회전수를 감지하여 주배터리와 예비배터리의 양극을 연결 및 분리시키는 방식의 배터리로 포괄적으로 포함하기로 한다. 주배터리가(24) 완전 방전되어 최소한의 엔진 회전도 불가능할 경우에는 자동적으로 릴레이의(18) 구동이 이루어지지 않으므로 이때는 운전자가 배터리에 설치된 비상 스위치(23)를 눌러 줌으로써 마이크로프로세서(14)는 주배터리가 완전 방전된 상태로 인식하고 릴레이(18)를 구동시켜 주며 이후 엔진 회전이 감지되면 비상 스위치 모드를 해제한다.

제3도는 본 발명을 구현하기 위한 회로도로 초기화후에는 일단 초기 상태로 별도의 동작 지시가 없으며 릴레이가 오프되는데 이때는 주배터리와 예비배터리의 양극이 분리되어 있으며 마이크나 엔진회전수 센서 등의 입력을 체크하여 입력이 없으면 엔진 회전이 정지된 상태이므로 계속 주배터리와 예비배터리의 양극이 분리된 상태로 있는다. 이후 엔진 회전이 마이크나 센서를 통하여 검출되면 엔진 회전 상태로 인식하고 릴레이를 구동하여 주배터리와 예비배터리의 양극을 연결하여 2 셀이 공동으로 시동을 걸거나 전장 쪽에 전류를 흘려주며, 엔진 회전 신호 대신 운전자가 비상스위치 입력 시에는 주배터리가 완전 방전된 상태로 시동을 거는 상황이므로 강제적으로 릴레이를 구동시켜주며 이후 시동이 되면 엔진 회전을 감지하는 모드로 변경되고 비상스위치 모드는 해제함으로써 예비 배터리를 보호하도록 되어 있다.

이는 현재의 배터리와 동일하게 주배터리에 예비배터리가 함께 설치하여 제공될 수 있는데 이때 분리회로 및 비상스위치는 배터리 케이스에 설치되므로 기존배터리와 동일하게 보이지만, 이와 달리 케이스 내부에서는 자동으로 예비 배터리가 회전시에는 주배터리와 공동으로 전류를 공급하므로 용량의 100% 활용이 가능하고, 주차시와 같은 엔진회전 정지시에는 주배터리와 예비 배터리가 분리되어 50% 내외의 주배터리 만으로 전류를 공급하도록 함으로써 예비 배터리의 주차중 방전이 원칙적으로 불가능하도록 구성하였는데 전장셀과 시동셀을 구분하는 방식에 비하여 시동 및 엔진회전시에도 전 배터리 용량이 100% 활용되며 시동케이블과 전장 케이블을 별도로 구분할 필요가 없어 기존 케이블을 변형없이 사용할 수 있다.

이상과 같이 엔진 회전시에는 주배터리와 예비배터리를 함께 사용하여 충/방전을 하고 주차시와 같은 엔진 정지시에는 주배터리와 예비 배터리를 분리 주배터리만으로 자동차에서 필요로 하는 전류를 공급하게 함으로써 장기간 주차 및 운전자 부주의로 인해 주배터리가 방전되더라도 자동 및 수동으로 주차 중에는 절대 방전되지 않는 예비 배터리를 이용하여 시동이 가능하도록 함으로써 배터리의 용량을 100% 활용할 수 있으면서도 비상시 예비배터리의 활용으로 시동이 가능하여, 기존 배터리 방전시 외부 차량의 도움을 받거나 차량점검 서비스차를 불러 케이블로 2개의 배터리를 연결하여 시동을 걸어야 하는 운전자의 불편함과 불안감을 해결해 줄 수 있는 발명이다.

이를 통하여 차량 배터리 방전으로 인한 운전자의 불편함과 불안감, 특히 출근시나 외딴 곳에 주차 후 방전으로 인한 곤란함을 간단히 해결할 수 있는데, 배터리 용량의 동일 설계 개념 적용 및 제어를 위한 구성 부품이 저렴하여 큰 비용 및 부피 증가, 케이블 변경없이 이용이 가능하여, 배터리 방전에 대비하는 비상 대책으로 고가의 보조배터리와 연결케이블을 트렁크에 넣고 다니는 것보다 편리함을 제공한다.

본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되어 있지만 본 발명의 사상과 범위내에서의 변형이나 변경할 수 있음은 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허 청구 범위에 의하여 제한되어져야 한다.

Claims (5)

1. 주배터리와 예비배터리가 분리된 이중구조의 배터리 장치에 있어서, 주배터리(6)가 방전되었더라도 차량 시동이 가능하도록 예비 배터리(1)의 양극단자(3)와 주배티리(6)의 양극단자(7) 사이에 설치된 분리회로 및 비상스위치 회로(2)를 통하여 별도의 엔진회전수 감지회로를 통하여 엔진회전이 감지되면 내장된 릴레이가 구동되어 주배터리(6)와 예비 배터리(1)의 양극을 연결하여 부하 상태에 따라 발전기(11)와 연결되어 배터리 용량을 전부 활용하여 충/방전을 하고, 엔진 회전 정지시에는 분리회로(2)에 의해 주배터리(6)와 예비 배터리(1)가 분리되어 정지 시에는 주배터리(6)만 사용함으로써 예비 배터리의 방전을 근본적으로 방지함으로써 주배터리(6)의 부분 및 완전 방전시에도 예비배터리(1)로 시동이 가능하도록 구성함을 특징으로 하는 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중 구조로 된 배터리 장치.
2. 1항에 있어서, 예비배터리(15)와 주배터리(24) 사이의 음극 단자들(17,26)은 연결케이블(27)로 연결하고, 엔진 정지시에는 전류 흐름 방향을 제어하는 릴레이(18)가 오프되어 주배터리(24)만으로 자동차 전장쪽에 전류를 양극(25)을 통하여 공급하며 엔진 회전시에는 릴레이(18)가 구동되어 예비배터리(15)의 양극 단자(16) 연결 단자(21)와 주배터리 양극 단자(25) 연결 단자(19)를 릴레이 접점핀(22)으로 연결해 주므로 주배터리(24)와 예비배터리(15)가 동시에 부하에 따라 전류를 공급하거나 방전하며, 엔진회전수를 감지하기 위해 케이스 내부에 마이크(29)를 설치하여 60 데시벨 내외의 엔진 회전 소리를 증폭 회로(28)를 거쳐 펄스화 하고 이를 마이크로프로세서(14)에서 인식함으로써 릴레이 구동회로(13)를 제어하여 릴레이를 온/오프하도록 구성함으로써 기존 배터리 연결 케이블 외에 별도로 배선이 필요없음을 특징으로 하는 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중구조로 된 배터리 장치의 제어 및 엔진회전수 검출 회로.
3. 1항에 있어서, 엔진에 부착된 회전수 센서(29)를 별도의 배선으로 분리회로 및 비상스위치(2)와 연결하여 파형 정형 회로(28)로 방형파로 만들어 마이크로프로세서(14)와 연결하여 펄스입력 유무로 엔진 회전 여부를 인식함을 특징으로 하는 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중구조로 된 배터리 장치의 엔진회전수 검출 회로.
4. 1항에 있어서, 배전기 및 점화케이블의 고전압 발생을 측정하거나 발전기 및 냉각팬의 회전 및 발전을 인식하거나 바퀴의 회전을 감지하는 센서를 이용하거나 오일압력 및 냉각수 순환과 온도를 측정하여 주배터리와 예비 배터리의 분리를 제어함을 특징으로 하는 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중구조로 된 배터리 장치의 엔진 회전 검출 방법.
5. 1항에 있어서, 주배터리가(24) 완전 방전되어 최소한의 엔진 회전도 불가능할 경우에는 자동적으로 릴레이의(18) 구동이 이루어지지 않으므로 이때는 운전자가 배터리에 설치된 비상스위치(23)를 눌러 줌으로써 마이크로프로세서(14)는 주배터리가 완전 방전된 상태로 인식하고 릴레이(18)를 구동시켜 주배터리와 예비배터리를 연결하며 이후 엔진 회전이 감지되면 비상 스위치 모드를 해제함을 특징으로 하는 주배터리 방전시에도 차량 시동이 가능하도록 이중구조로 된 배터리 장치의 주배터리 완전 방전시 비상 시동 장치.