KR20020040339A

KR20020040339A - 차량의 배터리 급방전 방지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020040339A
Application number: KR1020000070368A
Authority: KR
Inventors: 임훈규
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 시동시에 급격하게 상승하는 기동전류로 인해 배터리 및 기동전동기와 배선 등에 미치는 전기적 과부하를 방지하도록 하기 위한 것으로서, 배터리로부터 기동전동기로 연결되는 전선에 설치된 홀센서와, 상기 배터리로부터 기동전동기의 S 단자로 연결되는 전선에 설치된 릴레이와, 상기 홀센서의 신호를 받아 상기 릴레이를 조작하는 컨트롤유닛으로 구성하여, 기동전동기로 공급되는 배터리로부터의 전류를 일정한 시기에 소정시간 동안 단속하여 엔진의 시동시에 급격하게 증가하는 기동전동기의 피크전류의 발생을 미연에 차단할 수 있도록 함으로써, 배터리의 급격한 방전을 방지함과 더불어 기동전동기 및 인접한 배선의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 배터리 급방전 방지 장치 및 방법{A DEVICE AND METHODE OF PREVENTING DISCHARGE OF BATTERY FOR A CAR}

본 발명은 자동차 배터리의 급격한 방전을 방지하도록 하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 시동시에 급격하게 상승하는 기동전류로 인해 배터리 및 기동전동기와 배선 등에 미치는 전기적 과부하를 방지하도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 기동을 위해서는 엔진의 플라이휠에 형성된 링기어에 물리는 피니언을 회전시키는 기동전동기가 사용되는 바, 도 1에 도시된 바와 같이 배터리(100)로부터 전달되는 전류는 기동스위치(102)에 의해 단속되는 전류를 전달받은 전자스위치(104)가 엔진이 자체적으로 동작할 때까지 엔진의 크랭크축을 구동하는 회전력을 제공하도록 상기 기동전동기(106)를 구동하도록 한다.

상기 기동전동기(106)가 기동스위치(102)의 조작 및 전자스위치(104)에 의해 엔진의 링기어를 회전시키는 일련의 과정을 살펴보기 위해 도 2를 참조하여 전자스위치(104)의 개략적인 구성을 살펴보면, 풀인코일(108)과 홀딩코일(110)이 감겨진 플런저(112)의 일단에는 시프트레버(114)를 통해 엔진의 링기어와 결합되는 피니언이 연결되고, 타단에는 배터리(100)의 양극이 항시 연결된 B 단자와 상기 풀인코일(108)의 일단이 연결된 M 단자가 설치되어 플런저(112)의 이동에 의해 단락상태가 절환되도록 되어 있으며, 상기 풀인코일(108)과 홀딩코일(110)은 동시에 S 단자에 연결되어 상기 기동스위치(102)로 단속 가능하게 배터리(100)로부터 양극의 전류를 공급받도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 전자스위치(104)는 상기 기동스위치(102)가 작동되면 전류는 기동스위치(102)에서 풀인코일(108)을 지나 M 단자로 들어가서 기동전동기(106)를 서서히 회전시키며, 풀인코일(108)에 전류가 통하므로 상기 플런저(112)는 흡인되어 B 단자와 M 단자를 연결시키면서 상기 시프트레버(114)를 통해 피니언을 엔진의 링기어에 치합시키고, B 단자와 M 단자가 연결됨에 의해 풀인코일(108)은 자력을 잃게 되지만 홀딩코일(110)이 자력을 가지고 있어서 플런저(112)가 계속적으로 흡인된 상태를 유지하도록 한다.

기동스위치(102)가 꺼지면 그 순간 풀인코일(108)의 전류는 역방향으로 흘러 풀인코일(108)과 홀딩코일(110)의 자력이 서로 상쇄되면서 플런저(112)는 리턴스프링의 힘으로 원위치로 돌아가면서 시프트레버(114)를 통해 피니언을 엔진의 링기어로부터 이탈시키게 되는 것이다.

여기서, 상기 기동전동기(106)는 직권회로를 사용하여 그 기동토크는 흐르는 전류의 제곱에 비례하게 되는데, 이는 엔진의 압축행정과 완전폭발이 일어나기 전까지는 계속 부하가 증가하게 됨에 따라서 그에 따른 기동토크를 얻기 위해 기동전동기(106)로 공급되어야하는 전류가 급격히 상승하게 됨을 의미한다.

이렇게 급격히 상승하는 전류는 시동시간동안 도 3에 도시된 바와 같이 표현될 수 있는데 여기서 각각의 피크전류(IP)는 엔진의 압축행정 및 완전폭발이 일어나는 순간마다 나타나며, 이미 기동전동기(106)의 로터나 엔진의 플라이휠 등에 형성된 관성력이 있기 때문에 이 같은 피크전류(IP)는 실제 엔진에서 필요로 하는 회전력을 일으키기 위한 전류보다는 상당히 높은 것으로, 배터리(100)의 급격한 방전을 일으키는 주요 원인이 될 뿐만 아니라 기동전동기(106)를 포함한 인접 배선 등의 내구성에 치명적인 영향을 주는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 시동시에 기동전동기에 흐르는 전류중에서 불필요하게 높은 전류가 흐르게 되는 것을 방지하도록 하여 배터리의 급방전을 방지함과 아울러 기동전동기 및 기타 인접 배선 등의 내구성을 향상시키도록 하는 차량의 배터리 급방전 방지 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 배터리 급방전 방지 장치는 배터리로부터 기동전동기의 전자스위치로 연결되는 전선에 설치된 홀센서와, 상기 배터리로부터 기동전동기의 전자스위치 S 단자로 연결되는 전선에 설치된 릴레이와, 상기 홀센서의 신호를 받아 상기 릴레이를 조작하는 컨트롤유닛으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 차량의 배터리 급방전 방지 방법은 엔진의 시동시에 배터리로부터 기동전동기로 흐르는 전류의 세기를 측정하는 측정단계와, 상기 측정단계에서 측정된 전류가 소정의 전류 이상이 되면 기동전동기로 공급되는 전류를 차단하는 차단단계와, 소정의 시간 경과후 다시 전류를 공급하도록 하는 재공급단계로 이루어져 기동전동기가 작동하는 동안 상기의 각 단계를 순차적으로 반복하도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 배터리와 기동전동기의 배선상태를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 기동전동기에 사용되는 전자스위치의 구성을 도시한 구성도,

도 3은 종래 기술에 의한 기동전동기에 흐르는 전류의 파형을 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 차량의 배터리 급방전 방지 장치를 도시한 구성도,

도 5는 본 발명을 적용하기 위한 도 3 그래프의 확대도,

도 6은 본 발명에 따라 컨트롤유닛이 릴레이에 제공하는 전류의 파형을 도시한 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 홀센서3: 릴레이

5: 컨트롤유닛100: 배터리

102: 기동스위치104: 전자스위치

106: 기동전동기

IP: 피크전류IC: 임계전류

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다. 아울러 종래 기술의 설명에서 사용되었던 부품과 동일한 부품의 명칭 및 부호는 동일하게 사용하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명 차량의 배터리 급방전 방지 장치를 도시한 구성도로서, 배터리(100)의 양극으로부터 기동전동기(106)의 전자스위치(104)로 연결되는 전선에 홀센서(1)가 설치되어 있고, 상기 배터리(100)의 양극으로부터 기동전동기(106)의 전자스위치(104) S 단자로 연결되는 전선에 기동스위치(102)와는 직렬로 릴레이(3)가 설치되어 있으며, 상기 홀센서(1)의 신호를 받아 상기 릴레이(3)를 조작하는 컨트롤유닛(5)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 홀센서(1)는 전선을 통해 흐르는 전류의 양을 측정하는 데에 사용하는 것이며, 상기 릴레이(3)는 보통상태(전류가 공급되지 않는 상태)에서는 ON 상태에 있고 전류가 공급되면 OFF 상태가 되는 형태의 것을 사용하였다.

또한, 상기 컨트롤유닛(5)에는 엔진의 온도 등과 같은 차량의 상태와 주위 대기의 온도나 습도 등과 같은 주위환경에 따라서 미리 설정되어 있는 임계전류치가 기억된 ROM이 구비되어 있어서, 컨트롤유닛(5)은 상기 홀센서(1)로부터 입력되는 신호를 상기 ROM에 기억된 값과 비교하여 상기 릴레이(3)를 작동시킬 것인가 여부를 판단하도록 되어 있다.

이하에서는 본 발명 차량의 배터리 급방전 방지 방법을 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 실시예의 작용과 함께 설명하기로 한다.

운전자가 시동키로 엔진의 시동을 걸면 상기 기동스위치(102)가 ON 되는바, 이때 상기 릴레이(3)는 ON 상태에 있으므로 기동전동기(106)에는 상기 배터리로부터 전류가 공급되기 시작하는데, 이때 배터리(100)로부터 기동전동기(106)로 흐르는 전류의 세기를 상기 홀센서(1)로 측정하는 측정단계가 실시된다.

기동전동기(106)로 전류가 공급되던 중 전류가 도 5에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤유닛(5)의 ROM에 저장되어 있는 임계전류(IC)를 넘어서는 경우에는 이것이 상기 홀센서(1)에 의해 검출되며, 상기 컨트롤유닛(5)은 기동전동기(106)로 공급되는 전류를 차단하는 차단단계를 실행하게 되는 바, 상기 릴레이(3)에 전류를 보내 OFF 상태가 되도록 함으로써, 비록 기동스위치(102)가 ON 된 상태이지만 상기 기동전동기(106)의 전자스위치(104)로는 전류가 공급되지 않게 된다.

따라서, 기동전동기(106)에는 과도한 전류가 공급되지 않아 기동전동기를 비롯한 인접 배선에 미치는 과도전류의 악영향이 배제되어 그 내구성의 향상을 얻을 수 있으며, 배터리(100)에서는 급격한 전류부하가 발생되지 않아 급방전이 방지될 수 있는 것이다.

이후, 상기 컨트롤유닛(5)은 엔진이 폭발행정을 진행하여 더 이상 급격한 전류의 소모가 필요 없게 되는 순간에 엔진의 다음 동작을 위해 다시 상기 릴레이의 전원을 차단하여 기동전동기(106)를 구동하는 전류가 공급되도록 하는 재공급단계를 실행한다.

물론, 이와 같은 일련의 작동은 상기 기동전동기(106)가 작동하여 엔진의 시동이 완료되는 동안 상기의 각 단계가 순차적으로 반복되는 것으로, 도 5에서는 t1, t2, t3 의 시점이 각각 상기 컨트롤유닛(5)이 릴레이(3)를 구동하여 기동전동기(106)에 공급되는 전류를 차단하는 차단단계의 시점을 나타내며, 이러한 일련의 컨트롤유닛(5)의 작동에 의해 릴레이(3)에 공급되는 전류의 파형을 보면 도 6에 도시된 것처럼 t1의 시점에 릴레이(3)에 전류가 공급되었다가 일정시간(ts) 후에는 전류를 차단하고, 다시 홀센서(1)에 의해 측정단계를 실시하다가 차단단계를 실행해야할 t2의 시점이 오는 등 일련의 동작이 표현되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기동전동기로 공급되는 배터리로부터의 전류를 일정한 시기에 소정시간 동안 단속하도록 하여 엔진의 시동시에 급격하게 증가하는 기동전동기의 피크전류의 발생을 미연에 차단할 수 있도록 함으로써, 배터리의 급격한 방전을 방지함과 더불어 기동전동기 및 인접한 배선의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims

배터리로부터 기동전동기의 전자스위치로 연결되는 전선에 설치된 홀센서와, 상기 배터리로부터 기동전동기의 전자스위치 S 단자로 연결되는 전선에 설치된 릴레이와, 상기 홀센서의 신호를 받아 상기 릴레이를 조작하는 컨트롤유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 급방전 방지 장치.
엔진의 시동시에 배터리로부터 기동전동기로 흐르는 전류의 세기를 측정하는 측정단계와, 상기 측정단계에서 측정된 전류가 소정의 전류 이상이 되면 기동전동기로 공급되는 전류를 차단하는 차단단계와, 소정의 시간 경과후 다시 전류를 공급하도록 하는 재공급단계로 이루어져 기동전동기가 작동하는 동안 상기의 각 단계를 순차적으로 반복하도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 급방전 방지 방법.