KR20070092402A - 자동차 보조 전원 장치 - Google Patents

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차경환
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Abstract

본 발명은 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 및 카메라용 전원장치의 개발에 관한 것이다.
자동차 엔진은 자기 스스로 시동할 수 있는 능력이 없어 초기에는 스타터 모터의 피티언 기어가 플라이휠의 링기어에 치합되어 크랭크축을 회전시키게 된다. 크랭크축이 회전하면 그 회전 유무를 CAS(Crank Angle Sensor)가 감지하여 점화와 연료분사를 시작하여 엔진은 자체적으로 회전하게 된다. 이러한 초기 시동시 사용되는 스타터 모터를 구동하는 필요한 전원은 배터리를 이용한다. 따라서 국내 및 국외에서 생산되고 있는 A/T차는 자동변속장치를 내장한 기종이 주류를 이루고 있어 배터리의 중요성이 증가하고 있다. 만일 자동변속장치를 내장한 A/T차에서 배터리가 나가면 스타터 모터를 구동할 수 없으므로 시동을 걸 수 없고, 자동차를 운전할 수 없다. 기존에는 배터리 방전으로 스타터 모터를 구동할 수 없는 경우에는 다른 자동차의 배터리와 연결하여 스타터 모터를 구동하여 자동차 시동을 거는 문제점을 내포하고 있다.
따라서 개발하고자 하는 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원장치는 마이크로프로세서와 자동차 배터리 방전검출 알고리즘을 이용하여 배터리 방전유무를 검출하여 배터리가 방전이 된 것을 확인하였을 때 보조 전원장치를 이용하여 자동으로 자동차의 스타터 모터를 구동시킴으로써 자동차를 시동할 수 있다. 그리고 자동차 스타터 모터 구동신호가 마이컴 제어부에 전송되면 스타터 모터 구동 용으로 사용된 보조 전원장치는 자동 차단되고 기존의 자동차 배터리로 절체스위치를 ON시켜 충전을 시작한다. 자동차 배터리가 사용 가능하다는 신호를 마이컴 제어부에서 감지되면 스타터 모터 구동용으로 사용된 보조 전원장치에 사용된 보조 배터리를 자동으로 충전시킬 수 있는 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원장치를 개발하고자 한다.
이는 국내외의 자동차 산업 분야에서 경제적 및 산업적으로 많은 부가가치를 창출할 수 있다.
Micro processor(PIC), CPU, 지능기법, Sensor, 절체 스위치

Description

자동차 보조 전원 장치{Automobile Support Power Equipment}
도 1 은 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치의 전체 구성도 이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 PIC(원칩 마이컴) 부분에 관한 회로도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 및 전류검출장치이다.
<도명의 주요부분에 대한 설명>
도2 : PIC
도3 : 전압 및 전류 검출회로
본 발명은 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치의 개발에 관한 것으로, 자동차 시동을 할 때 마이크로프로세서를 이용하여 자동으로 배터리 방전유무를 검출하여 배터리가 방전유무를 확인하고 배터리 방전시 자동으로 보조 전원장치로 연결되어 자동차의 스타터 모터를 구동시킴으로써 자동차를 시동할 수 있 다. 또한 자동차 스타터 모터 구동신호가 마이컴 제어부에 전송되면 스타터 모터에 대한 스타터 모터용 배터리 전원장치는 자동 차단되고 자동차 배터리가 사용가능 하다는 신호를 마이컴 제어부에서 감지되면 방전된 스타터 모터용 배터리를 자동으로 충전시킴으로써 자동차의 배터리 방전시에도 자동차 시동을 할 수 있다.
현재 국내에는 대우, 현대, 기아, 삼성 등에서 자동차를 생산하고 있다. 그러나 이들 회사에서 생산하고 있는 자동차에는 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원장치를 내장한 자동차는 없다.
이는 기존의 자동차 배터리가 나가면 스타터 모터를 구동할 수 없으므로 시동을 걸 수 없고, 자동차를 운전할 수 없다. 기존에는 배터리 방전으로 스타터 모터를 구동할 수 없는 경우에는 다른 자동차의 배터리와 연결하여 스타터 모터를 구동하여 자동차 시동을 거는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 자동차 배터리의 방전 유무를 검출하도록 저가형으로 전자회로를 설계하며, 이를 Microporcessor에 의한 Main CPU가 지능 기법을 이용하여 정확하게 방전상태를 검사하고, 방전시 절체 스위치를 이용하여 자동차 스타터 모터에 대한 자동차 배터리 전원을 차단하고, 평상시 충전 장치에 의해 충전되었던 스타터 모터 구동용 보조 전원장치로부터 전원을 공급받아 스타터 모터를 구동하게 한다. 또한 스타터 모터 구동 신호가 Main CPU로 전송이 되면 자동으로 스타터 모터로 연결된 회로를 자동 차단되며 자동차 배터리 전원이 정상상태가 되었을 때 방전된 스타터 모터 구동용 배터리를 자동 충전시키는 기능을 하도록 한 것으로, 본 발명의 목적을 자동차 배터리의 방전시 자동으로 스타터 모터를 구동시킴으로써 자동차 시동을 할 수 있도록 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치는
배터리 충전상태, 절체신호를 제어하기 위해 PIC(원칩 마이크로프로세서)를 이용한 마이컴 제어부와;
자동차 배터리의 방전상태를 체크하기 위한 전압 및 전류 검출부와
방전된 스타터 모터 구동용 배터리를 충전하기 위한 충전장치부와;
자동차 배터리의 방전시 스타터 모터 구동용 배터리를 연결, 또는 방전된 스타터 모터 구동용 배터리를 충전하기 위해 자동차 배터리와 연결하기 위한 절체 스위치부분을 포함하는 장치로 구성되는 것에 특징이 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치는 스타터 구동용 배터리를 이용하여 자동차 배터리의 방전시 Microprocessor를 통하여 자동으로 스타터 모터에 연결됨으로써 자동으로 스타터 모터를 구동하고, 또한 스타터 모터가 구동되었을 때 스타터 모터로 연결되어 있는 보조 전원장치의 전원을 절체 스위치와 마이컴을 이용하여 자동으로 차단되고, 방전된 스타터 모터 구동용 보조 전원장치의 배터리를 자동 충전할 수 있는 고성능의 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치이다.
이하, 본 발명에 따른 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치의 바람직한 실 사례에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치의 전체 구성도이다.
전압과 전류회로로부터 받은 신호로 자동차 배터리의 방전상태를 체크, 자동차 배터리가 방전되었을 때 스타터 모터 구동용 배터리를 스타터 모터로 회로연결 또는 분리하는 절체신호를 제어, 그리고 스타터 모터 구동용 배터리 충전상태체크를 Microprocessor에서 지능기법을 이용하여 구현하고, 스타터 모터 구동용 배터리와 방전된 스타터 모터 구동용 배터리를 충전하기 위한 충전장치와 자동차 배터리의 방전시 스타터 모터 구동용 배터리를 연결, 또는 방전된 스타터 모터 구동용 배터리를 충전하기 위해 자동차 배터리와 연결하기 위한 절체 스위치부분으로 구성되어 있다.
도 2는 본 발명의 주 제어장치인 PIC(원칩 마이컴) 부분에 관한 회로도이다.
PIC(원칩 마이컴)는 저가형Micro-processer로써 성능은 고기능성을 발휘하는 소자이며, 입?출력제어를 행할 수 있다. PWM(Pulse Width Modulation)발생 및 구동회로에 전원을 공급하고 축전지로부터 전압 및 전류검출 신호를 받아 최적 충전 상태를 유지한다.
PIC(원칩 마이컴)에 장착된 지능제어기법을 이용한 PI제어기에 의한 제어신호의 발생부는 PIC내부의 기억소자에 기억된 프로그램에 의해서 주변 장치들을 제어하는 장치이다. 특히 정밀한 충전을 위해 지능제어기법에 의한 PI제어방법을 사용하여 필요한 신호에 대한 명령을 한다. 지능제어기법이란 스스로 임의의 상태를 판단하여 적절한 동작을 행할 수 있는 방법으로 현재 신경회로망기법과 퍼지기법이 있다. 본 발명에서는 퍼지기법을 사용하여 스타터 모터 구동용 배터리를 스타터 모터에 연결 또는 분리하기 위한 절체 스위치에 신호를 보냄으로써 스타터 모터를 구동시키고 또한 스타터 모터 구동용 배터리 및 회로를 보완한다.
도3은 축전지의 전압 및 전류의 검출장치이다.
축전지의 정밀한 충전을 위한 photo couple 및 hall sensor를 이용한 전압 및 전류검출부는 충전상태를 검출하는 장치이다. 전압 및 전류의 검출은 축전지로부터 photo couple 및 hall sensor를 통하여 감지함으로써 검출의 정밀도가 전압검출인 경우 +12[V], 전류검출인 경우 0.1~0.3[mA]로 뛰어나며, 각각 독립된 회로를 구성함으로써 절연의 정도가 우수하도록 설계를 하였다. 또한, 충전상태의 정확한 감지를 통해 만충전 외에는 충전을 하지 않도록 하여 축전지의 수명을 연장할 수 있도록 한다. 충전의 정확한 상태를 읽기 위해 피드백으로 축전지의 전류 및 전압상태을 hall sensor를 사용하여 체크한다. 이러한 신호도 역시 PIC에 가해지고 이를 체크하여 적절한 충전신호를 새롭게 발생하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 마이크로 프로세서에 의한 Main CPU(PIC)가 자동으로 자동차 배터리의 방전상태를 검출하고 방전시 자동으로 보조 전원을 자동차 스타터 모터로 전원을 연결하여 구동을 시킨 후 자동으로 회로를 차단한다. 또한 자동으로 보조 전원을 충전시키는 기능을 가지고 있으므로 국내 수요 및 수출 파급효과가 기대된다.

Claims (2)

  1. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치는
    원칩 마이크로프로세서를 기반으로 지능제어기법을 내장한 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원장치와;
    지능기법을 이용하여 절체 스위치를 제어하기 위해 실시간으로 구현한 마이크로프로세서부분을 포함하는 자동차 배터리 방전시 스타터 모터 구동용 전원 장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    마이크로프로세서부는 전압 및 전류 검출회로로부터 입력받은 신호를 이용하여 절체 스위치를 정밀하게 제어하는 지능제어기법의 스위칭 제어기
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106828366A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 北京理工大学 无人车整车设备稳压配电控制系统
CN110877585A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 北汽福田汽车股份有限公司 电源管理装置及方法
KR102659493B1 (ko) * 2022-11-05 2024-04-26 (주)디에이치에너지시스템 인공지능과 빅데이터를 이용한 차량 배터리 관리 최적화 및 차량 비상 시동 장치

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