KR20080019816A

KR20080019816A - 알터네이터 ｆｒ 단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법

Info

Publication number: KR20080019816A
Application number: KR1020060082206A
Authority: KR
Inventors: 박용정
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-05

Abstract

본 발명은 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알터네이터의 여자전류로부터 출력되는 PWM 신호의 사용범위는 약 5%~100%이기 때문에 실제 라인의 단선 및 쇼트 투 그라운드는 감지할 수 있으나, 배터리 단락은 100%의 듀티와 구분할 수 없기 때문에, 각종 조건을 유추하여 신호라인의 단락을 감지하여 여자전류로부터 100%의 듀티를 받을시 정상적인 상황과 동일하게 제어함으로써, 연비측면에서 불리하지 않도록 한 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 이그니션 온 및 엔진을 시동시키는 단계와; 상기 엔진 RPM이 일정값이상인지, 알터네이터의 FR 단자가 5%이상인 경우인지 및 배터리 전압이 12V이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 상기 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진이 아이들 온 및 상기 FR단자 신호가 기준값이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 상기 엔진이 아이들 온 및 상기 FR 단자 신호가 기준값이상인 경우에 FR 듀티에 따른 엔진 마찰토크가 입력되는 단계와; 상기 엔진 마찰토크가 기준값이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 엔진 마찰토크가 기준값이상인 경우에 상기 알터네이터 FR 단자로부터 배터리 단락에러가 발생함을 판단하는 단계와; 상기 단계에서 림프홈 제어를 통해 아이들 RPM을 유지하고 FR 단자 신호에 따른 RPM 업제어를 차단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법을 제공한다.

알터네이터, FR단자, 아이들(IDLE), 림프홈 제어

Description

알터네이터 ＦＲ 단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법{Judgement for short circuit to battery using FR terminal signal of alternator}

도 1은 본 발명에 따른 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법을 나타내는 흐름도이고,

도 2는 종래의 알터네이터와 ECU간에 충방전을 위한 회로도이고,

도 3은 종래의 알터네이터 FR단자 단선에러 및 배터리단락 에러를 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알터네이터의 여자전류로부터 출력되는 PWM 신호의 사용범위는 약 5%~100%이기 때문에 실제 라인의 단선 및 쇼트 투 그라운드는 감지할 수 있으나, 배터리 단락(short circuit to battery)은 100%의 듀티와 구분할 수 없기 때문에, 각종 조건을 유추하여 신호라인의 단락을 감지하여 여자전류로부터 100%의 듀티를 받을시 정상적인 상황과 동일하게 제어함으로써, 연비측면에서 불리하지 않도록 한 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법에 관한 것이다.

종래 차량에 장착되는 배터리는 엔진을 시동할 때와 정지중인 경우를 제외하고 차량에 장착된 전기장치에 전력을 공급하고 있다. 그러나 배터리의 축전량에는 한계가 있기 때문에 엔진회전중에 엔진동력의 일부를 사용하여 알터네이터라고 불리우는 교류발전기를 구동시켜 전기를 보충하고 있다.

엔진에서 발생된 동력의 전달은 V벨트를 이용한다. 즉, 엔진에 연결된 크랭크샤프트의 회전력을 V벨트를 이용하여 알터네이터에 제공하고, 알터네이터에 내장되어 있는 로타(rotor)를 회전시켜서 전기를 생성한다.

이렇게 생성된 전기는 교류로서 다이오드 등을 이용하여 직류로 변환하여 전기장치 또는 배터리에 공급된다.

또한 알터네이터에는 레귤레이터(regulator)가 연결되고, 상기 레귤레이터는 알터네이터의 작동시에 배터리의 전원을 차단하고 배터리를 충전하는 기능을 수행하며, 또한 엔진의 RPM이 불규칙한만큼 제네레이터에서 발생하는 전압 또한 불규칙하기 때문에 이 불규칙한 전압을 일정하게 유지해주는 기능을 수행한다.

상기 알터네이터는 내부에 발전기용 코일과 정류용 다이오드가 설치되어 있으며, 로터가 V벨트에 의하여 회전함에 따라서 유도기전력이 발생되어서 교류가 발생된다. 이때 레귤레이터는 알터네이터의 P, F 단자를 통하여 전원을 인가받는다.

또한 L 단자를 통하여 충전등에 전원을 공급하여 이그니션 스위치가 온될 때 점등시킨다.

도 2는 종래의 알터네이터와 ECU간에 충방전을 위한 회로도로서, 충방전 만족을 위해서 알터네이터의 여자전류 단자를 입력신호로 받아 ECU에서 아이들 시 특정 RPM으로 증가시켜 알터네이터의 발전전압을 증가시킴으로써, 배터리의 방전을 방지하여 전기적인 로드를 인가한 상태에서 장시간동안 아이들 상태를 유지시 문제가 되지 않도록 하고 있다.

상기 ECU는 알터네이터의 외부단자인 FR단자와 연결되어, FR단자로부터 출력되는 신호를 검출하고, 상기 FR단자로부터 출력되는 여자전류신호는 그에 상응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환하여 출력된다.

도 3은 종래의 알터네이터 FR단자 단선에러 및 배터리단락 에러를 판단하는 방법을 나타내는 흐름도로서, 먼저 이그니션 온되고, 엔진이 시동되었는지를 판단하는 단계와, 엔진 RPM이 일정값 이상이고 FR단자로부터 출력되는 듀티가 5%보다 작으며 배터리 전압이 12V 이상인지를 판단하는 단계와, 상기 조건을 모두 만족하는 경우에 알터네이터 FR 단자로부터 단선에러임을 판단한다.

그리고, 이그니션 오프되거나, 엔진이 꺼져있게 되면, 엔진 RPM이 일정값이상이고, FR 단자 듀티가 95%이상이고, 배터리 전압이 12V 이상의 조건을 만족할 경우에 알터네이터 FR 단자로부터 배터리가 단락되었음을 판단하게 된다.

그러나 상기 여자전류신호는 그 사용범위가 듀티 5~100%까지의 범위를 사용하기 때문에 실차량에서 알터네이터와 ECU 사이의 라인상에서 배터리 단락을 감지하기에는 현실적으로 불가능하다.

따라서, 단락시 아이들 RPM 대비 약 150RPM 이상으로 제어해 주기 때문에, 사용자는 원인을 알 수 없는 상황에서 아이들 RPM이 높은 상태를 유지하는 현상을 갖게 된다.

이는 감각이 예민한 운전자는 원인을 파악하기 위해 정비소 등을 찾아 원인 파악을 하게 되지만, 그렇지 못한 운전자는 계속해서 아이들 RPM이 약 850RPM 정도을 유지하는 상황이 지속될 것이며, 이는 연비 등의 측면에서 상품성이 악화될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 각종 조건을 유추하여 신호라인의 단락을 감지하여 여자전류로부터 100%의 듀티를 받을시 정상적인 상황과 동일하게 제어함으로써, 연비측면에서 불리하지 않도록 한 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법에 있어서,

이그니션 온 및 엔진을 시동시키는 단계와; 상기 엔진 RPM이 일정값이상인지, 알터네이터의 FR 단자가 5%이상인 경우인지 및 배터리 전압이 12V이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 상기 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진이 아이들 온 및 상기 FR단자 신호가 기준값이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 상기 엔진이 아이들 온 및 상기 FR 단자 신호가 기준값이상인 경우에 FR 듀티에 따른 엔진 마찰토크가 입력되는 단계와; 상기 엔진 마찰토크가 기준값이상인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 엔진 마찰토크가 기준값이상인 경우에 상기 알터네이터 FR 단자로부터 배터리 단락에러가 발생함을 판단하는 단계와; 상기 단계에서 림프홈 제어를 통해 아이들 RPM을 유지하고 FR 단자 신호에 따른 RPM 업제어를 차단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 아이들 상태에서 전기 로드(Electrical load)는 약 0~30% 범위에서 움직이고, 상기 상태에서 전기 로드가 증가시 50~100%로 움직이되, 상기 아이들 상태에서 100%의 듀티가 계속적으로 인식되게 되면, 100%에 해당하는 엔진토크가 요구되어지는 지를 비교하여 현재 토크와 요구 토크의 차이가 일정값 이상일 경우에 FR 신호 선상의 배터리 단락으로 판정하여 상기 림프홈 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법을 나타내는 흐름도이다.

알터네이터의 여자전류로 보내주는 PWM 신호의 사용범위는 약 5~100%이기 때문에 실제 라인의 단선(0% 듀티) 및 쇼트 투 그라운드(short to ground)는 감지할 수 있으나, 배터리 단락(short circuit to battery)은 100%의 듀티와 구분할 수 없기 때문이다.

따라서 본 발명에 따른 로직은 각종 조건을 유추하여 신호라인의 단락을 감 지할 경우 여자전류로부터 100%의 듀티를 받게되면 정상적인 상황과 동일하게 제어함으로써, 연비 측면에서 불리하지 않도록 정상제어해주는 것이 바람직하고, 사용자에게 고장을 알려주어 정비하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 ECU에 입력되는 신호는 알터네이터 FR 단자, 엔진 RPM 및 배터리 전압이고, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 적용조건은 이그니션 키 온, 엔진 시동 및 아이들 상태(IDLE STATUS)이며, 비교되는 정보는 엔진 토크이다.

일반적으로 아이들 상태에서 전기로드(ELECTRICAL LOAD)는 약 0%에서 30% 정도때로 움직이며, 이 상태에서 전기로드가 증가시 그 정도에 따라 50~100%에 해당하는 엔진 토크가 요구되어지는 지를 비교하여 현재 토크와 요구 토크의 차이가 일정값 이상일 경우에 이를 FR 신호 선상의 배터리 단락으로 판정하여 림프홈 제어를 하게 된다.

본 발명에 따른 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법을 설명하면 다음과 같다.

1)이그니션 온 및 엔진시동 : 엔진을 시동시키기 위하여 키를 이그니션 온 및 스타트 상태에 위치시킨다.

2) 엔진 RPM이 일정값이상인지 그리고, 알터네이터 FR 단자신호가 5% 이상인지 그리고, 배터리 전압이 12V 이상인지를 판단한다. 상기 엔진 RPM, FR 단자신호 및 배터리전압의 감지는 통상의 차량에 장착된 센서를 통해 ECU에 입력된다.

3) 상기 단계에서 상기 조건을 모두 만족하면, 즉 엔진 RPM이 일정값이상이고, FR 단자신호 듀티가 5% 이상이고, 배터리 전압이 12V 이상인 경우에 이후로 아 이들 온 상태이고, FR 단자 신호 듀티가 기준값, 예를 들어 95%이상을 계속 유지하는지를 판단한다.

4) 상기 단계에서 상기 조건을 모두 만족하게 되면, 엔진 RPM이 일정값이상이고, FR 단자신호 듀티가 5% 이상이고, 배터리 전압이 12V 이상인 경우에, 이후로 아이들 온 상태이고, FR 단자 신호 듀티가 기준값이상인 경우 FR 단자 듀티 신호에 따른 엔진 마찰토크값을 입력받는다.

5) 상기 단계에서 입력받은 엔진 토크가 기준값 이상인지를 판단한다.

6) 상기 단계에서 엔진토크가 기준값 이상인 경우에는 알터네이터 FR 단자로부터 얻는 정보로 배터리 단락 에러임을 판단한다.

7) 림프홈 제어를 통해 아이들 RPM 유지하고, FR 단자신호에 따른 RPM 업(UP) 제어할 수 없게 한다.

이와 같은 방법에 의해 회로적인 추가없이 로직으로만 알터네이터 FR단자 신호로부터 배터리 단락을 판단할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락판단방법에 의하면, 엔진 RPM이 일정값이상이고, FR 단자신호 듀티가 5% 이상이고, 배터리 전압이 12V 이상인 경우에, 이후로 아이들 온 상태이고, FR 단자 신호 듀티가 기준값이상인 경우 FR 단자 듀티 신호에 따른 엔진 마찰토크값을 입력받아 엔진토크가 기준값이상 되게 되면, 신호 라인의 단락을 감지하여 여자전류로부터 100%의 듀티를 받을시 정상적인 상황과 동일하게 제어함으로써, 연비측면에서 불리하지 않도록 정상제어할 수 있다.

또한, 사용자에게 고장을 알려주어 정비하게 할 수 있고, 회로적인 추가없이 로직으로만 검출할 수 있는 방법이므로, 원가 측면에서 유리하다.

Claims

알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법에 있어서,

이그니션 온 및 엔진을 시동시키는 단계와;

상기 엔진 RPM이 일정값이상인지, 알터네이터의 FR 단자가 5%이상인 경우인지 및 배터리 전압이 12V이상인지를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 상기 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진이 아이들 온 및 상기 FR단자 신호가 기준값이상인지를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 상기 엔진이 아이들 온 및 상기 FR 단자 신호가 기준값이상인 경우에 FR 듀티에 따른 엔진 마찰토크가 입력되는 단계와;

상기 엔진 마찰토크가 기준값이상인지를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 엔진 마찰토크가 기준값이상인 경우에 상기 알터네이터 FR 단자로부터 배터리 단락에러가 발생함을 판단하는 단계와;

상기 단계에서 림프홈 제어를 통해 아이들 RPM을 유지하고 FR 단자 신호에 따른 RPM 업제어를 차단하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법.
청구항 1에 있어서,

아이들 상태에서 전기 로드(Electrical load)는 약 0~30% 범위에서 움직이고, 상기 상태에서 전기 로드가 증가시 50~100%로 움직이되, 상기 아이들 상태에서 100%의 듀티가 계속적으로 인식되게 되면, 100%에 해당하는 엔진토크가 요구되어지는 지를 비교하여 현재 토크와 요구 토크의 차이가 일정값 이상일 경우에 FR 신호 선상의 배터리 단락으로 판정하여 상기 림프홈 제어를 하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 FR단자 신호를 이용한 배터리 단락 판단방법.