KR200328135Y1 - 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치 - Google Patents

차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 차량에 장착된 배터리의 충전전압을 검출하고 이를 프로세서에 제공하는 전압 체크부와, 전압 체크부로부터 제공된 배터리의 충전전압을 분석하여 배터리의 충전전압이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압 상태인지를 확인하고, 그 결과에 따라 배터리를 활성화시키기 위한 스위칭신호를 활성화 스위칭부로 출력하는 프로세서부와, 프로세서부로부터 출력되는 스위칭신호를 안정화시키고 활성화 구동부의 FET를 구동시키기 위한 레벨까지 증폭하는 활성화 스위칭부 및 활성화 스위칭부의 스위칭신호에 의해 구동되는 FET에 연동해서 커패시터에 충전된 전압이 FET를 통해 배터리의 극판에 순간적으로 방전되면서 배터리 내부의 극판을 진동시켜 이온화를 활성화시키는 활성화 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 고안에 의하면, 알터네이터와 배터리의 상태를 쉽게 확인할 수 있을 뿐더러 배터리 극판의 진동으로 이온화를 활성화시켜 배터리의 안정적인 충전 및 방전을 유도할 수 있는 것이다.

Description

차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치{battery for vehicles}
본 고안은 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리의 안정적인 충전 및 방전을 유도하고 알터네이터와 배터리의 현재상태를 사용자에게 알릴 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 관한 것이다.
차량용 배터리(battery)는 엔진의 점화 플러그를 비롯하여 에어컨이나 히터 등과 같은 차량의 각종 전기장치에 구동전원을 공급하는 역할을 한다. 상기한 차량용 배터리의 전원은 외부로부터 공급되어 충전될 수도 있지만, 통상적으로 엔진과 연동되는 알터네이터(alternator)에서 발생된 교류전원이 충전된다.
이러한 배터리가 저충전상태를 지속적으로 유지하는 경우 배터리의 수명이 대폭 단축될 뿐더러 과전압이 출력되는 경우에는 차량의 각종 전기장치의 오동작을 일으키는 요인이 된다. 뿐만 아니라, 배터리의 충전 및 방전을 위한 배터리 극판의 이온화과정에서 발생된 이물질이 극판의 표면에 달라붙어 활발한 이온화를 저해하는 요인이 되기도 한다.
또한 사용자(운전자)가 이러한 배터리 및 알터네이터의 현재 상태를 정확하고도 쉽게 확인할 수 없어, 배터리 및 알터네이터의 점검 및 관리가 이루어지지 않으므로 엔진을 포함하는 차량의 각종 전기장치의 효율이 떨어질 뿐더러 안정적인 동작을 기대할 수 없다.
상기한 바와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 본 고안은 알터네이터와 배터리의 상태를 쉽게 확인할 수 있고 배터리 극판의 진동으로 배터리의 충반전을 위한 이온화를 활성화시켜 배터리의 효율을 높이고 안정적인 전원공급을 유도할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치를 제공하는 것을 그목적으로 한다.
도1은 본 고안에 따른 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치를 나타낸 구성도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 활성화 구동부 20 : 활성화 스위칭부
30 : 전압 체크부 40 : 프로세서부
41 : 프로세서 50 : 상태 표시부
51 : 7세그멘트 구동부 52 : 7세그멘트
R1∼R12 : 저항 C1,C2 : 커패시터
D1,D2 : 다이오드 LED1∼LED3 : 발광 다이오드
Q1 : FET Q2∼Q5 : 트랜지스터
OP1,OP2 : 증폭기
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치는 차량에 장착된 배터리의 충전전압을 검출하고 이를 프로세서(processor)에 제공하는 전압 체크(check)부와, 상기 전압 체크부로부터 제공된 배터리의 충전전압을 분석하여 배터리의 충전전압이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압 상태인지를 확인하고, 그 결과에 따라 배터리를 활성화시키기 위한 스위칭신호(switching signal)를 활성화 스위칭부로 출력하는 프로세서부와, 상기 프로세서부로부터 출력되는 스위칭신호를 안정화시키고 활성화 구동부의 FET(Field Effect Transistor)를 구동시키기 위한 레벨(level)까지 증폭하는 활성화 스위칭부 및 상기 활성화 스위칭부의 스위칭신호에 의해 구동되는 FET에 연동해서 커패시터(capacitor)에 충전된 전압이 FET를 통해 배터리의 극판에 순간적으로 방전되면서 배터리 내부의 극판을 진동시켜 이온화를 활성화시키는 활성화 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 있어서, 상기 프로세서부로부터 상기 배터리 극판을 진동시켜 이온화를 활성화시키기 위해 상기 활성화 스위칭부에 공급되는 스위칭신호의 주파수가 25∼35 KHz인 것이 바람직하다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치는 상기 프로세서부가 상기 배터리의 충전전압을 분석한 결과에 따라 배터리의 충전전압과 배터리의 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태를 표시하기 위한 표시신호를 출력하도록 구성되고, 상기 프로세서부의 제어로 구동되어 배터리의 충전전압과 배터리의 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태를 표시하는 상태 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 있어서, 상기 상태 표시부는 배터리의 충전전압을 표시하기 위한 7세그멘트와 배터리의 전압이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태인지를 표시하기 위한 다수개의 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 있어서, 상기 7세그멘트는 배터리 충전전압의 레벨에 따라 밝기가 자동 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 있어서, 상기 7세그멘트의 밝기는 상기 프로세서로부터 출력되는 점등신호(펄스)의 듀티(duty)비에 의해 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안에 의한 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치에 있어서, 상기 발광 다이오드들은 배터리의 충전전압이 정상상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드와 활성화 표시용 발광 다이오드가 점등되고, 과방전상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드가 소등됨과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드가 점멸되며, 과전압상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드가 점등됨과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드가 점멸되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 고안을 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치는 도1에 도시한 바와 같이 전압 체크부(30)와, 프로세서부(40), 활성화 스위칭부(20), 활성화 구동부(10) 및 상태 표시부(50) 등으로 구성되어 있다.
보다 상세하게는 두 개의 저항(R6)(R7)에 의해 분압된 배터리의 충전전압(BT)이 프로세서(41)에 제공되는데, 이때 커패시터(C2)는 프로세서(41)에 유입되는 교류성분(잡음)을 최소화하는 역할을 한다.
두 개의 저항(R6)(R7)을 통해 배터리 충전전압(BT)을 제공받은 프로세서(41)는 이 배터리 충전전압(BT)을 분석하여 배터리의 충전전압(BT)이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압 상태인지를 확인하고, 그 결과에 따라 배터리를 활성화시키기 위한 스위칭신호를 활성화 스위칭부(20)의 증폭기(OP2)의 반전단자(-)로 출력한다.
즉, 프로세서(41)는 배터리 충전전압(BT)이 11.9∼15V로 검출되면 정상상태로 판정하고, 배터리 충전전압(BT)이 11.9V 미만으로 검출되면 과방전상태로 판정하며, 배터리 충전전압(BT)이 15V를 초과하는 경우에는 과전압상태로 판정한다. 그리고 프로세서(41)는 배터리 충전전압(BT)이 정상상태일 때에는 배터리를 활성화시키기 위한 25∼35 KHz의 스위칭신호, 바람직하게는 30 KHz의 스위칭신호를 발생시켜 증폭기(OP2)의 반전단자(-)에 출력한다.
이 30 KHz의 스위칭신호는 저항(R4)(R5)에 의해 분압된 전원(Vcc)이 비반전단자(+)에 공급중인 증폭기(OP2)에 의해 1차로 안정화되고, 다시 저항(R4)(R5)에 의해 분압된 전원(Vcc)이 비반전단자(+)에 공급중인 증폭기(OP1)에 의해 2차로 안정화되어트랜지스터(Q2)(Q3)의 베이스에 각각 공급된다. 이때 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q3)는 증폭기(OP1)에서 출력되는 스위칭신호에 의해 서로 역구동되면서 30 KHz의 스위칭신호를 활성화 구동부(10)의 FET(Q1)를 구동시키기 위한 레벨까지 증폭되어 FET(Q1)의 게이트에 인가된다.
이때 커패시터(C1)에는 배터리의 충전전압(BT)이 저항(R1)을 통해 충전되었다가 FET(Q1)가 턴온 되는 동안 코일(L)을 통해 방전되어 다이오드(D1)를 통해 배터리에 역기전력으로 공급됨과 동시에 FET(Q1)와 다이오드(D2)를 통해 접지로 방전되어 배터리의 충전전압을 안정화시킴과 동시에 도시되지 않은 배터리의 극판에 가해진다.
다시 말해, FET(Q1)가 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q3)에 의해 증폭된 스위칭신호에 의해 턴온/턴오프 됨에 따라 커패시터(C1)에 충전되었던 배터리 충전전압(BT)이 순간적으로 방전되어 다이오드(D1)를 통해 배터리에 역기전력으로 공급됨과 동시에 FET(Q1)와 다이오드(D2)를 통해 접지로 흘러 배터리의 충전전압을 안정화시킴과 도시되지 않은 배터리 극판에 가해지면서 배터리 내부의 극판을 진동시켜 극판에 붙어있는 이물질을 제거함으로써 배터리 충전 및 방전을 위한 배터리 극판의 이온화가 활성화된다.
또한, 배터리의 충전전압(BT)을 검출한 프로세서(41)는 배터리 극판의 이온화를 활성화시킴과 아울러 배터리의 충전전압(BT)의 11.9∼15V의 정상상태인지 또는 11.9V 미만의 과방전상태인지 또는 15V를 초과하는 과전압상태인지에 따라 발광 다이오드(LED1∼LED3)를 선택적으로 점등 또는 점멸시키게 된다.
다시 말해, 프로세서(41)는 배터리의 충전전압(BT)이 11.9∼15V로 정상상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드(LED1)와 활성화 표시용 발광 다이오드(LED2)를 점등시키고, 11.9V 미만으로 과방전상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드(LED1)를 소등시킴과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드(LED3)를 점멸시키며, 19V를 초과하는 과전압상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드(LED1)를 점등시킴과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드(LED3)를 점멸시켜 배터리의 현재상태를 알린다.
그리고 배터리의 충전전압(BT)을 검출한 프로세서(41)는 배터리 충전전압(BT)을 수치로 표시하기 위해 7세그멘트 구동신호를 7세그멘트 구동부(51)에 그리고 점등신호(펄스)를 트랜지스터(Q4)(Q5)의 베이스에 각각 출력한다. 따라서 7세그멘트 구동부(51)에 의해 7세그멘트(52)가 구동되어 배터리의 충전전압(BT)을 수치로 표시한다.
이때 7세그멘트(52)의 밝기는 배터리 충전전압(BT)의 레벨에 따라 달라지는데, 이는 전원(Vcc)을 7세그멘트(52)에 공급하는 트랜지스터(Q4)(Q5)의 베이스에 가해지는 점등신호(펄스)의 듀티비에 의해 조절된다.
예를 들어, 프로세서(41)는 배터리 충전전압(BT)이 13.5V를 초과하는 경우에는 7세그멘트(52)가 가장 밝게 점등되도록 점등신호의 듀티비를 조절하고, 배터리 충전전압(BT)이 12.6∼13.5V인 경우에는 7세그멘트(52)가 중간 밝기를 유지할 수 있도록 점등신호의 듀티비를 조절하며, 배터리 충전전압(BT)이 12.6V 미만인 경우에는 7세그멘트(52)가 가장 어둡게 점등되도록 점등신호의 듀티비를 조절한다.
따라서, 사용자(운전자)가 배터리의 충전전압(BT)을 수치와 7세그멘트의 밝기로 직접 확인할 수 있을 뿐더러 배터리 충전전압(BT)이 낮을 경우 소비전력을 최소화하여 배터리의 과방전을 최소화할 수 있다.
따라서 본 고안에 의하면, 알터네이터와 배터리의 상태를 쉽게 확인할 수 있을 뿐더러 배터리 극판의 진동으로 이온화를 활성화시켜 배터리의 안정적인 충전 및 방전을 유도할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 고안은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 차량에 장착된 배터리의 충전전압을 검출하고 이를 프로세서에 제공하는 전압 체크부;
    상기 전압 체크부로부터 제공된 배터리의 충전전압을 분석하여 배터리의 충전전압이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압 상태인지를 확인하고, 그 결과에 따라 배터리를 활성화시키기 위한 스위칭신호를 활성화 스위칭부로 출력하는 프로세서부;
    상기 프로세서부로부터 출력되는 스위칭신호를 안정화시키고 활성화 구동부의 FET를 구동시키기 위한 레벨까지 증폭하는 활성화 스위칭부; 및
    상기 활성화 스위칭부의 스위칭신호에 의해 구동되는 FET에 연동해서 커패시터에 충전된 전압이 FET를 통해 배터리의 극판에 순간적으로 방전되면서 배터리 내부의 극판을 진동시켜 이온화를 활성화시키는 활성화 구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서부로부터 상기 배터리 극판을 진동시켜 이온화를 활성화시키기 위해 상기 활성화 스위칭부에 공급되는 스위칭신호의 주파수가 25∼35 KHz인 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치는 상기 프로세서부가 상기 배터리의 충전전압을 분석한 결과에 따라 배터리의 충전전압과 배터리의 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태를 표시하기 위한 표시신호를 출력하도록 구성되고, 상기 프로세서부의 제어로 구동되어 배터리의 충전전압과 배터리의 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태를 표시하는 상태 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상태 표시부는 배터리의 충전전압을 표시하기 위한 7세그멘트와 배터리의 전압이 정상상태 또는 과방전상태 및 과전압상태인지를 표시하기 위한 다수개의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 7세그멘트는 배터리 충전전압의 레벨에 따라 밝기가 자동 조절되는 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 7세그멘트의 밝기는 상기 프로세서부로부터 출력되는 점등신호(펄스)의듀티(duty)비에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 발광 다이오드들은 배터리의 충전전압이 정상상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드와 활성화 표시용 발광 다이오드가 점등되고, 과방전상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드가 소등됨과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드가 점멸되며, 과전압상태일 때에는 파워 표시용 발광 다이오드가 점등됨과 동시에 에러 표시용 발광 다이오드가 점멸되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 차량용 배터리의 충방전 효율을 높이기 위한 활성화장치.
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