KR20060006822A - 차량용 전력 공급 시스템 - Google Patents

차량용 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

차량용 전력 공급 시스템에 있어서, 전기 소비 장치에 전압을 공급하기 위한 온보드 전압 공급 시스템이 한개 이상의 전력 어큐뮬레이터에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 외부 전기 소비 장치는 온보드 전압 공급 시스템에 연결될 수 있으며,
차량의 상기 온보드 전압 공급 시스템을 이용하여 충전될 수 있는 한개 이상의 휴대용 가변형 어큐뮬레이터(alternating accumulator)가 제공되고, 이때, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)는 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여 제어가능한 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛으로 구성되며, 외부 전기 소비 장치 또는 차량의 일부분인 전기 소비 장치들이 상기 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛을 이용하여 동작할 수 있어서, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결될 때 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 차량의 고정 전력 공급 장치로 부가적으로 이용될 수 있으며, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결되지 않을 때 차량에 관계없이 이동 전력 공급 장치로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템이 공개된다.

Description

차량용 전력 공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 전력 공급 시스템에 관한 발명으로서, 이 경우에, 전기 소비 장치들에게 전압을 공급하는 온보드 전압 공급 시스템이 한개 이상의 전력 어큐뮬레이터에 의해 전력을 공급받을 수 있고 외부 전기 소비 장치들이 온보드 전압 공급 시스템에 연결될 수 있다.
고정 설치된 차량용 전력 어큐뮬레이터들은 차량의 온보드 전압 공급 시스템에 공급되도록 설계된다. 추가적으로, 외부 전기 소비 장치들을 연결할 수 있는 연결부가 제공된다. 이 전기 소비 장치들은 차량 배터리를 이용하여 직접 구동되거나, 휴대전화의 경우, 차량 배터리를 이용하여 충전될 수 있는 별도의 전력 어큐뮬레이터를 가진다. 그러나, 순수 충전 기능을 넘어, 전기 소비 장치와 차량, 또는 온보드 전압 공급 시스템 간에 관련 데이터를 또한 교환할 수 있는 경우에 핸드프리 장치같은 장치들이 또한 제공될 수 있다.
휴대용 셀 폰을 위한 고정 장치가 독일 특허 출원 DE 198 16 052 A1 호에 공개되어 있다. 고정 장치는 셀 폰이 샤프트로 밀려들어갈 때 셀 폰을 외부 전력 공급원(차량 배터리)과 연결시키는 전력 공급 연결부를 가진다. 더우기, 고정 장치는 셀 폰이 샤프트로 밀려들어갈 때, 셀 폰의 전력 어큐뮬레이터를 홀딩 장치에 일체 형으로 구성된 충전 장치나 외부 충전 장치와 연결하는 충전 연결부를 가진다.
고정 장치가 셀 폰과만 동작할 수 있다는 것은 단점이 된다. 추가적으로, 고정 장치는 콘솔에 고정형으로 일체형으로 구성될 수 있고, 셀 폰의 모바일 전력 어큐뮬레이터가 셀 폰 전용으로만 사용될 수 있다. 더우기, 코드리스 폰의 핸드셋의 어큐뮬레이터들은 타용도로 사용하기에 충분한 용량을 가지지 않는다. 따라서, 셀 폰의 전력 어큐뮬레이터나 고정 장치는 따라서 노트북 동작같은 더 넓은 범위의 응용에 적합하지 않다.
독일 특허 문헌 DE 199 25 570 C2에서는 차량용 통신 시스템이 공개되어 있다. 이 통신 시스템은 여러가지 전파 통신 채널에 대한 한개 이상의 애플리케이션 유닛의 가변형 링크를 위한 통신 플랫폼 유닛을 가진다. 그 결과, 공간 영역에 따라 가장 바람직한 이동 통신 채널 상에서 이동 통신 유닛이 동작할 수 있다. 통신 플랫폼 유닛의 동작이 메인 배터리 공급 고장시 계속될 수 있도록 하는 대기 배터리(stand-by battery)가 통신 플랫폼 유닛에 할당될 수 있다.
대기 배터리가 통신 플랫폼 유닛에 대한 긴급 공급용으로만 설계되어 다른 전기 소비 장치들의 동작이 제공되지 않는다면 바람직하지 못하다. 따라서 대기 배터리를 가진 통신 플랫폼 유닛은 타용도로 사용될 수 없다.
더우기, 독일 특허 문헌 DE 199 07 003 A1은 사무 장비용 수용 구획들을 가진 시스템 박스를 차량에서 사용하는 방안을 기재하고 있다. 이 시스템 박스는 차량 배터리를 이용하여 동작할 수 있고, 220V 전력 연결을 가진다.
차량 배터리나 전력-생성 제너레이터가 시스템 박스의 동작에 의해 과중한 부담을 가지게 된다면 바람직하지 않을 것이다. 특히, 차량이 정지하였을 때, 상당한 시간동안 PC를 이용한다면, 차량 배터리는 그 용량 한계에 급속하게 도달할 것이다. 도달가능한 전력 플러그가 근접 위치에 있을때만 전력 연결부가 이용될 수 있다. 따라서 시스템 박스의 이동성 활용은 매우 제한된다.
따라서, 차량이 동작 중이 아닐 때도 여러 다른 연결가능한 전기 소비 장치에 의해 신축적이고 유용한 방식으로 사용될 수 있는 차량용 전력 공급 시스템을 개발하는 것이 본 발명의 한가지 목적이다.
본 발명에 따르면 청구범위 제1항의 전제부와 관련하여 아래와 같은 구성에 의해 이 목적을 구현할 수 있다. 즉, 차량의 상기 온보드 전압 공급 시스템을 이용하여 충전될 수 있는 한개 이상의 휴대용 가변형 어큐뮬레이터(alternating accumulator)가 제공되고, 이때, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)는 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여 제어가능한 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛으로 구성되며, 외부 전기 소비 장치 또는 차량의 일부분인 전기 소비 장치들이 상기 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛을 이용하여 동작할 수 있어서, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결될 때 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 차량의 고정 전력 공급 장치로 부가적으로 이용될 수 있으며, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결되지 않을 때 차량에 관계없이 이동 전력 공급 장치로 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
가변형 어큐뮬레이터가 제공됨에 따라, 사용자는 재량껏 전력 어큐뮬레이터 확아 유닛을 구비하며, 이는 여러가지 방식으로 사용될 수 있고 차량에 부가적으로 이용되거나 이동 휴대용 전력 공급 장치로 이용될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 상기 가변형 어큐뮬레이터의 동작 및 충전 프로세스를 제어하고 모니터링하는 데 사용된다. 배터리 관리 시스템을 이용하여, 온보드 전압 공급 시스템으로부터 가변형 어큐뮬레이터까지의 전력 출력이나 충전 동작이 조절된다. 그러나, 차량 전자 시스템이나 온보드 전압 공급 시스템이 배터리 관리 시스템을 이용하여 상기 가변형 어큐뮬레이터의 전력을 요청할 수도 있다. 따라서 가변형 어큐뮬레이터는 차량 배터리를 지원할 수 있고, 차량의 전력 공급 시스템의 효율을 확장시킬 수 있다. 그 결과, 차량이 동작 중이 아닐 때 확장된 시간 구간동안 차량의 외부 장비를 동작시키는 것이 가능해진다. 또한, 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛은 시동 동작 중 온보드 시스템에 속한 우수한 소비 장치들의 일부 기능들을 위해 온보드 전압 공급 시스템을 지원할 수 있고, 시동 이전 차량의 비동작 조건에서도 동작하도록 차량의 전자 장치의 동작에 사용될 수 있다. 가변형 어큐뮬레이터는 차량 배터리에 대한 대체품으로 사용될 수도 있다. 휴대용 가변형 어큐뮬레이터는 차량으로부터 떨어져서도 사용될 수 있고, 어떤 위치에서도 일부 장비에 전력을 공급할 수 있다.
발명의 한 태양에 따르면, 외부 소비 장치(6)는 사무 장비, 통신 장치, 그리고 전자 엔터테인먼트 시스템 그룹을 포함한다.
가변형 어큐뮬레이터는 사무 장치들의 전력 공급용으로 특히 적합하다. 따라서 본 발명에 따른 전력 공급 시스템은 이러한 장치들의 모바일 활용을 위한 급격한 수요에 부합한다. 가령, 사용자는 외부 회의나 가정, 차량에서 사무 기능용으로 상기 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛을 이용할 수 있다. 따라서, 예를 들자면, 도로에서 전력 연결에 대한 어려움없이 노트북을 폭넓게 이용할 수 있다. 방전된 가변형 어큐뮬레이터는 차량을 이용하여 충전될 수 있으며, 제한없는 방식으로 다시 가용해질 것이다. 더우기, 차량이 오프 상태일 때 확장된 시간구간동안, 가령 TV같은 엔터테인먼트 장비를 동작시키는 것이 가능해진다. 가변형 어큐뮬레이터를 이용하여 모바일 가전 제품들을 동작시키는 것이 가능해진다.
발명의 한 태양에 따르면, 슬라이드-인 유닛(4)이 차량의 내부에 배열되고, 상기 슬라이드-인 유닛(4) 내로 한개 이상의 가변형 어큐뮬레이터(5)가 미끄러져들어갈 수 있다.
표준형 슬라이드-인 유닛과 같은 슬라이드-인 유닛은 매우 실용적이면서도 공간을 절약하는 방식으로 가변형 어큐뮬레이터를 수용하기에 특히 적합하다. 온보드 배선 시스템에 대한 연결을 위해 필요한 가변형 어큐뮬레이터의 연결은 플러그-인 연결처럼 슬라이드-인 유닛에 일체형으로 구성될 수 있다.
발명의 한 태양에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템(3)이 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)에 일체형으로 구성된다.
가변형 어큐뮬레이터에 배터리 관리 시스템을 일체형으로 구성함으로서 비용을 절감할 수 있다. 왜냐하면, 차량 전자 시스템 자체의 확장 비용이 최소화되기 때문이다. 그 결과, 여러 다른 사양에 따라 한 가변형 어큐뮬레이터를 또다른 가변형 어큐뮬레이터로 교환하는 경우에, 차량 전자 시스템에 대해 특별한 서비스 동작을 실행할 필요가 없으며, 매우 소모적인 변경 행위를 할 필요가 없다. 더우기, 차량에 관계없이 모바일 동작에서 가변형 어큐뮬레이터에 연결되는 한 조각의 장비의 전력 공급을 조절하기 위해 일체형 배터리 관리 시스템이 사용될 수 있다. 따라서 일체형 배터리 관리 시스템은 차량에서, 그리고 차량에 관계없이, 이중 기능을 실행할 수 있다.
발명의 한 태양에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)와 상기 온보드 전압 공급 시스템(2) 사이에서 어큐뮬레이터-관련 매개변수들이 양방향으로 교환될 수 있다.
배터리 관리 시스템을 이용하여 매개변수들이 온보드 전압 공급 시스템과 양방향으로 교환될 수 있다는 점 때문에, 차량은 중용한 어큐뮬레이터 데이터 정보를 수신할 수 있고, 전력 어큐뮬레이터 확장은 차량 배선과 최적으로 조화될 수 있다. 제어 및 데이터 교환용으로 CAM 데이터 버스 시스템이 선호된다. 어큐뮬레이터 코딩이 또한 제공될 수 있다. 특히, 가변형 어큐뮬레이터의 충전 조건이 온보드 전압 공급 시스템에 보고될 수 있다. 배터리 관리 시스템을 이용하여, 상기 온보드 전압 공급 시스템(2)에 의한 상기 가변형 어큐뮬레이터에 대한 전력 공급이 우선될 수 있다. 상기 배터리 관리 시스템은 제한 기능을 구비하여, 가변형 어큐뮬레이터에 전력이 공급될 때 지정 최대 전압과 전류 강도를 넘을 수 없다. 상기 제한 기능은 과부하 보호 기능을 구비하여, 소비 장치에 전력을 공급할 때 가변형 어큐뮬레이터의 과부하를 방지한다. 과부하 발생시 트리거링되는 안전 휴즈가 가변형 어큐뮬레이터에 부가적으로 설치될 수 있다. 이러한 제한 기능은 정상 동작시 이 안전 휴즈의 트리거링을 방지한다. 상기 배터리 관리 시스템은 차단 기능을 구비하여, 가변형 어큐뮬레이터에 저장된 전력이 지정 기능용으로만 호출될 수 있다. 더우기, 상기 어큐뮬레이터 확장 유닛은 시간 기능을 구비할 수 있다. 추가적인 어큐뮬레이터나 어큐뮬레이터들에 의한 소위 "패키지" 손실은 수요가 더이상 존재하지 않을 때 다시 보상될 수 있다.
발명의 또한가지 태양에 따르면, 상기 가변형 어큐뮬레이터가 외부 전력 공급 유닛을 통해 충전될 수 있다. 그 결과, 온보드 배선을 이용하여 충전될 수 있음에 추가하여, 가변형 어큐뮬레이터는 통상적인 220V 라인 전압에서 해당 충전 장치를 이용하여 충전될 수도 있다. 따라서 가변형 어큐뮬레이터는 훨씬 더 다양한 방식으로 동작할 수 있다. 사용자는 전력 공급 시스템에 액세스가능하다면 어디에서라도 어큐뮬레이터 확장 유닛을 충전할 수 있다.
발명의 한 태양에 따르면, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 리튬 이온 폴리머 배터리로 만들어진다.
리튬 이온 폴리머 배터리들은 가변형 어큐뮬레이터에 이용하기에 특히 적합하다. 이 배터리는 매우 효율적이고 가벼우며, 크기도 작다. 이러한 배터리들은 이미 상용화되어있다. 가령, 랩탑용 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛으로 사용되는 캐나다, 토론토 소재 Electrovaya 사의 제품으로서, 상품명 PowerPadTM (크기 DIN A4 x 9.5mm, 중량 1.15kg, 전력 11 암페어아우어(160Wh, 15V))이 판매되고 있다(동작 시간 최대 11시간). 이러한 폴리머 배터리들은 차량용 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 위한 가변형 어큐뮬레이터로 활용될 수 있다. 외부 장비를 동작시키기 위해 부스터 배터리로서 사용되었던 기존의 무겁고 실용적이지 못한 납산 배터리들은 본원 발명에 이용하기엔 별 효과적이지 못하다.
발명의 한 태양에 따르면, 서로 다른 용도로 사용되는 여러개의 가변형 어큐뮬레이터가 제공된다. 여러 개의 가변형 어큐뮬레이터가 제공되기 때문에, 각 활용도에 가장 적합한 사양을 가진 어큐뮬레이터 확장 유닛이 선택될 수 있다. 여러 유닛을 동시에 동작시키는 것도 가능하다.
도 1은 가변형 어큐뮬레이터(alternating accumulator)를 가진 차량의 전력 공급 시스템의 블록도표.
*도면부호 설명*
1 ... 전력 어큐뮬레이터
2 ... 온보드 전압 공급 시스템
3 ... 배터리 관리 시스템
4 ... 슬라이드-인 유닛
5 ... 가변형 어큐뮬레이터
6 ... 소비 장치
7 ... 데이터버스
차량용 전력 공급 시스템은 온보드 전압 공급 시스템(2)과 가변형 어큐뮬레이터(alternating accumulator)(5)로 구성된다.
차량의 온보드 전압 공급 시스템(2)은 납 산(lead acid)을 바탕으로 하는 기존 전기화학 충전식 12V 전력 어큐뮬레이터로 구성되는 차량 배터리(1)에 의해 전 력을 공급받는다.
콘솔과 같은 차량 내부에 슬라이드-인 유닛(4)이 배열된다. 가변형 어큐뮬레이터(5)(리튬 이온 폴리머 배터리 구조의 고성능 전력 어큐뮬레이터가 바람직함)가 본 슬라이드-인 유닛(4)으로 미끄러져 들어갈 수 있다. 슬라이드-인 유닛(4)은 온보드 전압 공급 시스템(2)을 이용하여 가변형 어큐뮬레이터(5)를 충전하기 위한 연결부(도시되지 않음)을 구비한다. 우수한 차량 배선 기능들에 대한 추가적인 연결부들이 제공되어, 가변형 어큐뮬레이터(5)나 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛에 사용될 수 있다. 이 연결부들은, 가변형 어큐뮬레이터(5)가 슬라이드-인 유닛(4)으로 미끄러져 들어갈 때 어큐뮬레이터 측에 대응하여 제공되는 플러그-타입 연결부에 연결되도록 플러그-타입 연결부로 구성되는 것이 바람직하다. 추가적으로, 여러개의 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛들이 연결될 수 있다. 온보드 전압 공급 시스템(2)과 가변형 어큐뮬레이터(5) 간의 데이터 교환 및 제어는 CAN 데이터베이스 시스템(7)을 이용하여 구현될 수 있다. 가변형 어큐뮬레이터(5)에 일체형으로 구성되는 배터리 관리 시스템(3)은 충전 기능, 데이터 교환, 그리고 전력 출력을 제어하기 위해 제공된다.
노트북같은 외부 소비 장치(6)가 가변형 어큐뮬레이터(5)에 연결될 수 있다. 가변형 어큐뮬레이터(5)는 한개 이상의 외부 소비 장치(6)에 전력을 공급할 수 있다. 데이터버스(7) 및 대응하는 연결부들을 이용하여, 가변형 어큐뮬레이터(5)는 배터리 관리 시스템(3)을 통해 차량 배터리(1)나 온보드 전압 공급 시스템(2)에 대한 전력 공급을 지원하는 데 또한 사용될 수 있다. 필요시, 가변형 어큐뮬레이터 (5)는 슬라이드-인 유닛(4)으로부터 당겨져나올 수도 있고, 가볍고도 동작이 손쉬운, 적정 장비용의 이동 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛으로 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 차량용 전력 공급 시스템에 있어서, 전기 소비 장치에 전압을 공급하기 위한 온보드 전압 공급 시스템이 한개 이상의 전력 어큐뮬레이터에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 외부 전기 소비 장치는 온보드 전압 공급 시스템에 연결될 수 있으며,
    차량의 상기 온보드 전압 공급 시스템을 이용하여 충전될 수 있는 한개 이상의 휴대용 가변형 어큐뮬레이터(alternating accumulator)가 제공되고, 이때, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)는 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여 제어가능한 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛으로 구성되며, 외부 전기 소비 장치 또는 차량의 일부분인 전기 소비 장치들이 상기 전력 어큐뮬레이터 확장 유닛을 이용하여 동작할 수 있어서, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결될 때 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 차량의 고정 전력 공급 장치로 부가적으로 이용될 수 있으며, 온보드 전압 공급 시스템(2)이 연결되지 않을 때 차량에 관계없이 이동 전력 공급 장치로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 외부 소비 장치(6)는 사무 장비, 통신 장치, 그리고 전자 엔터테인먼트 시스템 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 차량의 내부에 슬라이드-인 유닛(4)이 배열되 고, 상기 슬라이드-인 유닛(4) 내로 한개 이상의 가변형 어큐뮬레이터(5)가 미끄러져들어갈 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)이 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)에 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  5. 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)와 상기 온보드 전압 공급 시스템(2) 사이에서 어큐뮬레이터-관련 매개변수들이 양방향으로 교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)의 실제 충전 조건이 상기 온보드 전압 공급 시스템(2)에 보고될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)을 이용하여, 상기 온보드 전압 공급 시스템(2)에 의한 상기 가변형 어큐뮬레이터에 대한 전력 공급이 우선될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  8. 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)은 제한 기능을 구비하여, 가변형 어큐뮬레이터(5)에 전력이 공급될 때 지정 최대 전압과 전류 강도를 넘을 수 없는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제한 기능은 과부하 보호 기능을 구비하여, 가변형 어큐뮬레이터(5)의 지정 최대 부하를 넘을 수 없는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  10. 제 1 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(3)은 차단 기능을 구비하여, 가변형 어큐뮬레이터(5)에 저장된 전력이 지정 기능용으로만 호출될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  11. 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 외부 전력 공급 유닛을 통해 충전될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  12. 제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변형 어큐뮬레이터(5)가 리튬 이온 폴리머 배터리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
  13. 제 1 항 내지 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 다른 용도로 사용되는 여러개의 가변형 어큐뮬레이터(5)가 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 전력 공급 시스템.
KR1020057020145A 2003-04-24 2004-03-18 차량용 전력 공급 시스템 KR20060006822A (ko)

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