KR20040072063A

KR20040072063A - 차량용 충전 계통의 고장 진단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040072063A
Application number: KR1020030007987A
Authority: KR
Inventors: 김보경
Original assignee: (주)소스네트웍시스템
Priority date: 2003-02-08
Filing date: 2003-02-08
Publication date: 2004-08-18
Also published as: KR100499771B1

Abstract

발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 방법에 있어서, 과도전압 판정을 위한 제1 기준전압값과 저전압 판정을 위한 제2 기준전압값과 알터네이터 고장 판정을 위한 제3 기준전압값을 입력받는 단계와, 차량 시동 이전에 상기 배터리의 1차 입력 전압을 입력받고, 차량 시동 이후에 상기 배터리의 2차 입력 전압을 입력받는 단계와, 상기 2차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 표시하고, 상기 2차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 표시하며, 상기 2차 입력 전압에서 상기 1차 입력 전압을 뺀 전압차가 상기 제3 기준전압값보다 작으면 상기 알터네이터의 고장임을 표시하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 자동차 배터리의 전압 레벨만을 단순히 검출하는 것이 아니라, 자동차의 배터리와 발전기 계통의 고장 여부를 일반인은 물론 정비업자 또한 간단히 확인할 수 있게 된다.

Description

차량용 충전 계통의 고장 진단 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING ERRORS IN A BATTERY SYSTEM OF A VEHICLE}

본 발명은 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량용 충전 계통은 알터네이터(alternator)와 배터리로 이루어지며, 알터네이터는 발전기(generator)와 레귤레이터(regulator)로 구성된다. 종래의 차량용 배터리 테스트 방법에는 크게 나누어, 일반적인 멀티메타(multi-meta)를 이용하는 방법과 전문적인 전자 점검 장치를 이용하는 방법이 있다. 전자의 방법은 단순히 배터리의 전압 레벨을 점검하는 수준이며, 알터네이터의 고장 여부를 진단할 수는 없다. 후자의 방법은 알터네이터의 고장 여부도 진단할 수 있으나, 초기 세팅이 매우 번거스러워 시간이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있다.

일반 운전자들은 갑자기 자동차 시동이 걸리지 않은 경우, 배터리의 방전에 기인하는 것인지, 아니면 다른 고장에 기인하는 것인지 모르는 경우가 일반적이다. 만약 단순히 배터리가 원인이라면 간단한 조치로 처리할 수 있으며, 정비를 받는 경우에도 불안감은 훨씬 줄어들 것이다. 그러나 배터리의 방전 여부를 확인할 수 없는 경우에는 견인부터 할 것이므로 많은 비용과 시간이 소요될 것이다.

따라서 본 발명은 자동차 배터리의 전압 레벨만을 단순히 검출하는 것이 아니라, 자동차의 배터리와 발전기 계통의 고장 여부를 일반인은 물론 정비업자 또한 간단히 확인할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 고장 진단 장치의 시스템의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고장 진단 장치의 구성을 설명하는 블록도.

도 3은 도 2의 고장 진단 장치의 예시적인 회로도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고장 진단 방법의 흐름도.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 방법에 있어서, 과도전압 판정을 위한 제1 기준전압값과 저전압 판정을 위한 제2 기준전압값과 알터네이터 고장 판정을 위한 제3 기준전압값을 입력받는 단계와, 차량 시동 이전에 상기 배터리의 1차 입력 전압을 입력받고, 차량 시동 이후에 상기 배터리의 2차 입력 전압을 입력받는 단계와, 상기 2차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 표시하고, 상기 2차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 표시하며, 상기 2차 입력 전압에서 상기 1차 입력 전압을 뺀 전압차가 상기 제3 기준전압값보다 작으면 상기 알터네이터의 고장임을 표시하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 1차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 표시하고, 상기 1차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 표시하는 단계가 더 포함된다. 또한 상기 2차 입력 전압은 차량 시동 이후 상기 배터리의 전압이 안정된 이후에 측정된다. 상기 2차 입력 전압은 상기 배터리의 전압을 복수 회 측정한 후 평균한 값이다.

또한 본 발명은 발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 장치에 있어서, 상기 배터리의 전압을 입력받는 입력부와, 상기 입력된 배터리 전압을 이용하여 고장 여부를 판정하는 판정부와, 상기 판정부의 판정 결과를 소정의 방식으로 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 판정부는 과도전압 판정을 위한 제1 기준전압값과 저전압 판정을 위한 제2 기준전압값과 알터네이터 고장 판정을 위한 제3 기준전압값을 입력받는 단계와, 상기 입력부를 통해 차량 시동 이전에 상기 배터리의 1차 입력 전압을 입력받는 단계와, 상기 1차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 상기 출력부를 통해 표시하고, 상기 1차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 상기 출력부를 통해 표시하는 단계와, 상기 입력부를 통해 차량 시동 이후에 상기 배터리의 2차 입력 전압을 입력받는 단계와, 상기 2차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 상기 출력부를 통해 표시하고, 상기 2차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 상기 출력부를 통해 표시하며, 상기 2차 입력 전압에서 상기 1차 입력 전압을 뺀 전압차가 상기 제3 기준전압값보다 작으면 상기 알터네이터의 고장임을 상기 출력부를 통해 표시하는 단계를 수행하는 것을 다른 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 입력부는 상기 배터리로부터 입력되는 전압 중에서 써지 전압을 걸러서 상기 판정부로 제공하는 보호 회로를 포함한다. 또한 상기 입력부를 통해 제공되는 상기 배터리의 전압값을 소정 비율로 변환하여 상기 판정부로 제공하는 전압 변환부를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소 또는 신호를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명에 의한 고장 진단 장치의 시스템의 사시도이다. 도 1에서 102는 배터리의 양극에 연결되는 적색 집게이며, 104는 배터리의 음극에 연결되는 흑색 집게이다. 또한 106는 배터리의 이상 유무를 표시하는 표시등이며, 108은 배터리의 전압 레벨을 표시하는 표시등이다. 본 실시예서 과도전압, 저전압, 알터네이터 고장을 진단하므로 표시등(106)은 3개의 LED로 이루어진다. 한편 표시등(106)은 표시하려는 전압 레벨의 정밀도에 의해 결졍된 수의 LED로 이루어진다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 의한 고장 진단 장치는 구성이 단순하고 소형이므로 사용하기 매우 쉽다. 또한 배터리의 이상 유무 및 배터리의 전압을 수시로 점검하는 것이 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고장 진단 장치의 구성을 설명하는 블록도이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 본 고장 진단 장치(200)는 배터리 및 알터네이터 상태 입력부(202)와, 배터리 전압 평활 및 보호부(204)와, 배터리 전압 변환 및 입력부(206)와, 레귤레이터(208)와, 마이크로 컨트롤러(210)와, 상태 표시부(212)와, 전압 표시부(214)로 이루어진다.

도 3은 도 2의 고장 진단 장치의 예시적인 회로도이다. 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 배터리 및 알터네이터 상태 입력부(202)는 적색 집게(도 1의 102)를 통해 배터리의 양극에 연결되는 단자(BAT)와 흑색 집게(도 1의 104)를 통해 배터리의 음극에 연결되는 단자(GND)로 이루어진다. 배터리 전압 평활 및 보호부(204)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 퓨즈(F1)와, 다이오드(D1)와, 커패티서(C2)와, 제너다이오드(ZD1)로 이루어질 수 있으며, 단자(BAT)를 통해 제공되는 전압을 평활화하고, 또한 그 전압으로부터 써지(surge) 전압을 걸러내는 역할을 한다. 퓨즈(F1)는 단자(BAT)로 과도한 전압이 인가되는 경우 절단되므로 본 고장 진단 장치를 보호한다. 제너다이오드(ZD1)는 퓨즈(F1)가 끊어질 정도는 아니지만 임계전압(Vth) 이상의 전압이 배터리 전압 변환 및 입력부((206)와, 레귤레이터(IC1)에 걸리는 경우 도통되므로써 임계전압(Vth) 정도만이 인가되도록 하여 배터리 전압 변환 및 입력부(206)와, 레귤레이터(IC1)를 보호한다. 레귤레이터(IC1)은 단자(BAT)를 경유하여 배터리로부터 인가되는 전압이 흔들리더라도 일정한 크기의 전압, 예를 들어 5V의 전압이 마이크로 컨트롤러(210)의 전원단자(VDD)에 인가되도록 하여 마이크로 컨트롤러(210)가 안정된 동작을 하도록 한다. 배터리 전압 변환및 입력부(206)는 배터리 전압 평활 및 보호부(204)를 경유하여 인가되는 전압의 크기를 일정 비율로 조정하여 마이크로 컨트롤러(210)의 입력단자(RA7)에 인가되도록 한다. 본 실시예에서는 레귤레이터(IC1)으로서 한국전자(KC)의 7805 칩을 사용하였다.

마이크로 컨트롤러(210)는 배터리 전압 변환 및 입력부(206)를 통해 입력되는 전압을 통해 배터리의 고장 여부와 배터리 전압 레벨을 판정하며, 상태 표시부(212)를 통해 배터리의 고장 여부를 표시하고, 전압 표시부(214)를 통해 배터리의 전압 레벨을 표시한다. 본 실시예에서 마이크로 컨트롤러(210)로 현대전자의 87C1102 칩을 사용하였다. 도 3에서 상태 표시부(212)는 발광다이오드(LD7, LD8, LD9)로 이루어져 있으며, 전압 표시부는 발광다이오드(LD1 내지 LD6)로 이루어져 있으나, 전압 레벨의 정밀도에 따라 더 많은 수의 발광다이오드로 구성될 수 있다.

마이크로 컨트롤러(210)의 구체적인 동작은 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다. 먼저 마이크로 컨트롤러(210)에 기준전압값이 입력된다(402). 본 실시예의 고장 진단 장치는 과충전(또는 과전압) 상태(OVP), 과방전(또는 저전압) 상태(LB), 알터네이터 고장 상태(ALT)를 판정하므로 각각에 대한 기준전압값이 입력되어야 한다. 통상 자동차 배터리는 정상 상태에서 12 내지 13V를 가지므로 예를 들어, 과충전 상태를 검출하기 위한 기준전압값(이하, "제1 기준전압값"이라고 함)으로서 15V를 사용하고, 과방전 상태를 검출하기 위한 기준전압값(이하, "제2 기준전압값"이라고 함)으로서 7V를 사용하며, 알터네이터 고장 상태를 검출하기 위한기준전압값(이하, "제3 기준전압값"이라고 함)으로서 1.0V를 사용할 수 있다.

다음에는 자동차의 시동을 큰 후에 본네트를 개방하고, 본 고정 진단 장치의 적색 집게(도 1의 102)를 배터리의 양극에 연결한 후에 흑색 집게(도 1의 104)를 배터리의 음극에 연결한다. 이때 적색 집게(102)를 먼저 연결해야 스파크가 없고, 차량 및 본 고장 진단 장치에도 안전하다. 다음에는 자동차의 시동을 켜기 전의 배터리의 초기 전압(이하, "1차 입력 전압"이라고 함)을 입력받는다(404). 다음에는 제1 기준전압값 및 제2 기준전압값과 초기 배터리 전압을 비교한다(406). 비교 결과 1차 입력 전압이 제1 기준전압값보다 크면 OVP 상태등을 켜고, 1차 입력 전압이 제2 기준전압값보다 작으면 LB 상태등을 켜며(408), 1차 입력 전압이 제1 기준전압값보다 작고 제2 기준전압값보다 크면 자동차의 시동을 걸어(410), 알터네이터를 동작시키므로 배터리를 충전시킨다. 대략 5초 정도의 시간을 대기(412)한 후에 배터리의 전압이 안정되면 다시 배터리의 전압을 측정한다. 이 경우 복수 회 측정한 후에 그 평균값을 취한다(414). 이 전압을 이하에서는 "2차 입력 전압"이라고 한다.

다음에는 2차 입력 전압과 기준전압값과 비교한다(416). 비교 결과 2차 입력 전압이 제1 기준전압값보다 크면 과충전 상태이므로 OVP 표시등을 켜고, 2차 입력 전압이 제2 기준전압값보다 작으면 과방전 상태이므로 LB 표시등을 켠다(418). 2차 입력 전압이 제1 기준전압값보다 작고 제2 기준전압값보다 크면 1차 입력 전압과 2차 입력 전압의 차를 구하고, 그 전압차가 제3 기준전압값보다 작으면 알터네이터가 정상적으로 동작하지 않는 경우이므로 ALT 상태등을 켜고(422), 그 전압차가제3 기준전압값보다 크면 알터네이터가 정상적으로 동작하고 있는 경우이므로 ALT 상태등을 켠다(424).

이하, 자동차 배터리의 고장 진단에 본 장치를 이용하는 방법을 설명한다. 본 고장 진단 장치의 LED 표시 상태를 보고 차량 배터리의 상태를 판단한다. OVP 표시등이 점멸하면 배터리가 과충전 상태로 계속 진행중인 경우로 알터네이터의 레귤레이터를 점검할 필요가 있다. OVP 표시등이 점등하면 배터리가 과충전 상태로 일시적으로 진행한 상태로서, 다시 측정하여 계속 점등되면 알터네이터의 레귤레이터를 점걸할 필요가 있다. ALT 표시등은 정상 상태에서 단자를 연결하고 5초후에 점멸된다. 자동차의 시동을 켜고 ALT 표시등이 소등되면 배터리가 정상 상태이고, ALT 표시등이 점멸을 유지하면 알터네이터의 레귤레이터를 점검할 필요가 있다. LB 표시등이 점멸하면 배터리가 저전압(또는 과방전) 상태이며 배터리의 교체 및 알터네이터의 발전기를 점검할 필요가 있다.

전술한 구성의 본 발명에 의하면 자동차 배터리의 전압 레벨만을 단순히 검출하는 것이 아니라, 자동차의 배터리와 발전기 계통의 고장 여부를 일반인은 물론 정비업자 또한 간단히 확인할 수 있게 된다.

Claims

발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 방법에 있어서,

과도전압 판정을 위한 제1 기준전압값과 저전압 판정을 위한 제2 기준전압값과 알터네이터 고장 판정을 위한 제3 기준전압값을 입력받는 단계와,

차량 시동 이전에 상기 배터리의 1차 입력 전압을 입력받고, 차량 시동 이후에 상기 배터리의 2차 입력 전압을 입력받는 단계와,

상기 2차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 표시하고, 상기 2차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 표시하며, 상기 2차 입력 전압에서 상기 1차 입력 전압을 뺀 전압차가 상기 제3 기준전압값보다 작으면 상기 알터네이터의 고장임을 표시하는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 1차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 표시하고, 상기 1차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 2차 입력 전압은 차량 시동 이후 상기 배터리의 전압이 안정된 이후에 측정되는 것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 2차 입력 전압은 상기 배터리의 전압을 복수 회 측정한 후 평균한 값임을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 방법.
발전기와 레귤레이터로 이루어진 알터네이터와 배터리를 구비하는 차량용 충전 계통의 고장을 진단하는 장치에 있어서,

상기 배터리의 전압을 입력받는 입력부와,

상기 입력된 배터리 전압을 이용하여 고장 여부를 판정하는 판정부와,

상기 판정부의 판정 결과를 소정의 방식으로 출력하는 출력부를 포함하며,

상기 판정부는

과도전압 판정을 위한 제1 기준전압값과 저전압 판정을 위한 제2 기준전압값과 알터네이터 고장 판정을 위한 제3 기준전압값을 입력받는 단계와,

상기 입력부를 통해 차량 시동 이전에 상기 배터리의 1차 입력 전압을 입력받는 단계와,

상기 1차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 상기 출력부를 통해 표시하고, 상기 1차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 상기 출력부를 통해 표시하는 단계와,

상기 입력부를 통해 차량 시동 이후에 상기 배터리의 2차 입력 전압을 입력받는 단계와,

상기 2차 입력 전압이 상기 제1 기준전압값보다 크면 과도전압임을 상기 출력부를 통해 표시하고, 상기 2차 입력 전압이 상기 제2 기준전압값보다 작으면 저전압임을 상기 출력부를 통해 표시하며, 상기 2차 입력 전압에서 상기 1차 입력 전압을 뺀 전압차가 상기 제3 기준전압값보다 작으면 상기 알터네이터의 고장임을 상기 출력부를 통해 표시하는 단계를 수행하는

것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 입력부는 상기 배터리로부터 입력되는 전압 중에서 써지 전압을 걸러서 상기 판정부로 제공하는 보호 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 입력부를 통해 제공되는 상기 배터리의 전압값을 소정 비율로 변환하여 상기 판정부로 제공하는 전압 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전 계통의 고장 진단 장치.