KR20090065509A - Device for improving the starting reliability of a vehicle equipped with an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액체 전해질 배터리 급전식 시동기에 의해 시동되는 내연기관을 장착한 차량의 시동 신뢰도를 높이기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for increasing the starting reliability of a vehicle equipped with an internal combustion engine started by a liquid electrolyte battery powered starter.
차량에는 시동기를 작동시키기 위한 납-산-배터리가 사용되고, 상기 배터리는 공지된 바와 같이 납 성분으로 인해 큰 중량을 갖는다. 경량화에 대한 차량 산업의 노력에는 배터리의 중량 감소도 포함된다. 그러나, 동시에 더 큰 배터리 출력에 대한 요구도 커지는데, 그 이유는 예컨대 승용차를 시동하기 위한 종래의 에너지와 더불어, 파워 윈도우 리프터, 시트를 조절하기 위한 또는 시트를 전기로 가열하기 위한 서보 모터와 같은 추가 설비용 에너지도 필요하기 때문이다. 또한, 배터리 출력은 배터리 수명에 걸쳐 가능한 일정하게 높은 레벨로 확실하게 유지되는 것이 바람직한데, 그 이유는 스티어링 및 제동과 같은 안전 관련 기능 유닛도 점점 더 전기로 제어되고 작동되기 때문이다. 배터리 출력은 이하에서 배터리의 용량 및 배터리의 전류 공급력 또는 전류 소비력을 의미한다. 배터리 출력은 당업자에게 공지된 여러 가지 팩터에 의해 영향을 받는다.Lead-acid batteries are used in vehicles to operate starters, which are known to have a large weight due to the lead content. The automotive industry's efforts to reduce weight also include reducing the weight of batteries. At the same time, however, the demand for greater battery output also increases, for example, with conventional energy for starting a passenger car, such as a power window lifter, a servo motor for regulating the seat or for heating the seat electrically. Additional energy is also needed. In addition, it is desirable for the battery output to be assuredly maintained as consistently as high as possible throughout the battery life, since safety-related functional units such as steering and braking are increasingly controlled and operated electrically. Battery output refers to the capacity of the battery and the current supply or current consumption of the battery in the following. Battery output is influenced by several factors known to those skilled in the art.
선행 기술에는 액체 전해질로 채워진 배터리, 예컨대 납-산-배터리의 용량을 높이기 위한 여러 가지 조치가 공지되어 있다. 납-산-배터리의 특별한 문제점은 산의 소위 성층화(stratification)이다. 즉, 전극 면에서 산 농도가 균일하지 않다는 것이다. 이는, 산 농도가 너무 높은 부분에서 전극이 부식함으로써 배터리의 수명이 단축되게 하고, 산 농도가 너무 낮은 전극 부분에서는 배터리의 총 용량이 얻어지지 않게 한다.In the prior art, various measures are known for increasing the capacity of batteries filled with liquid electrolyte, such as lead-acid batteries. A particular problem with lead-acid batteries is the so-called stratification of the acid. In other words, the acid concentration is not uniform at the electrode surface. This causes the electrode to corrode at a portion where the acid concentration is too high, thereby shortening the life of the battery, and at the electrode portion where the acid concentration is too low, the total capacity of the battery is not obtained.
따라서, 배터리의 모든 체적 부분에서 산 농도가 동일해지도록 전해질을 순환하기 위한 여러 가지 장치 및 방법이 개발되었다. 고정 배터리에서는, 예컨대 공기가 전해질 내로 유입된다. 자동차 배터리용 전해질 혼합 장치가 공지되어 있으며, 이 전해질 혼합 장치는 유체 정압 펌프(hydrostatic pump)라고도 한다. 이 전해질 혼합 장치는 가동 차량에서만 효과적인데, 그 이유는 그것이 액체 전해질의 관성력과 관련한 제동 및 가속 과정을 이용하기 때문이다. 이 기술은 당업자에게 공지되어 있기 때문에, 단지 예시적으로만 US 4,963,444; US 5,096,787 및 US 5,032,476 및 DE 297 18 004.5, 특히 G 91 15 163.5 및 G 91 15 597.5를 참고할 수 있다. 배터리의 성능을 향상시키고 배터리의 수명을 연장하기 위해, 배터리의 성층화를 가급적 적게 해야 하는 것이 영구 과제이다.Accordingly, various devices and methods have been developed for circulating the electrolyte such that acid concentrations are equal in all volume portions of the battery. In fixed batteries, for example, air enters the electrolyte. Electrolyte mixing devices for automotive batteries are known, which are also called hydrostatic pumps. This electrolyte mixing device is effective only in a moving vehicle because it utilizes braking and acceleration processes with respect to the inertial forces of the liquid electrolyte. As this technique is known to those skilled in the art, only by way of example US 4,963,444; Reference may be made to US 5,096,787 and US 5,032,476 and DE 297 18 004.5, in particular G 91 15 163.5 and G 91 15 597.5. To improve battery performance and extend battery life, it is a permanent challenge to keep the stratification of the battery as low as possible.
본 발명의 목적은 배터리의 성능을 높이고 배터리의 수명을 연장시킴으로써, 내연기관의 시동 신뢰도를 높이는 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a device which increases the performance of the battery and extends the life of the battery, thereby increasing the starting reliability of the internal combustion engine.
상기 목적은 청구항 1에 따른 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따라 전해질 배터리는 액체 전해질의 혼합을 위한, 전기로 작동되는 장치를 포함한다. 여기에는, 전기로 구동될 수 있거나 또는 작동될 수 있는 모든 방식의 장치, 예컨대 다양한 펌프, 자석-교반 시스템 또는 가열에 의해 전해질의 혼합을 야기하는 열 혼합 장치가 포함된다. 마찬가지로, 예컨대 차량 내에 가동적으로 지지된, 고정된 배터리를 틸팅시킬 수 있는 틸팅 장치도 포함된다. 이를 위해, 배터리에는 선행 기술에 공지된 유체 역학적 혼합 장치가 설치되어야 하고, 상기 혼합 장치는 주행 동안 효과적인 혼합을 야기하고, 배터리가 이동 장치에 의해 움직이면, 차량의 정지시에도 혼합을 가능하게 한다.This object is achieved by the device according to claim 1. According to the present invention an electrolyte battery comprises an electrically operated device for mixing a liquid electrolyte. This includes any type of device that can be electrically driven or actuated, such as various pumps, magnet-stirring systems or thermal mixing devices that cause mixing of the electrolyte by heating. Similarly, a tilting device is also possible which can tilt a fixed battery, which is movably supported, for example, in a vehicle. To this end, the battery must be equipped with a hydrodynamic mixing device known in the prior art, which causes effective mixing during driving and, when the battery is moved by the moving device, enables mixing even when the vehicle is stopped.
배터리 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서, 및 배터리 전압을 측정하기 위한 하나 이상의 전압 센서가 제공된다. 시동 배터리의 이러한 센서 장치들은 선행 기술에 공지되어 있으므로, 당업자에게 더 상세히 설명될 필요가 없다.One or more temperature sensors for measuring battery temperature and one or more voltage sensors for measuring battery voltage are provided. These sensor devices of the starting battery are known in the prior art and need not be described in more detail to those skilled in the art.
또한, 시간에 따른 적어도 배터리 온도 및 배터리 전압을 저장하기 위한 제 1 메모리 회로가 제공되고, 온도-전압 테이블을 저장하는 제 2 메모리 회로가 제공된다. 상기 온도-전압 테이블은 배터리 온도와 배터리 전압 사이의 관계를 포함하고, 상기 관계로부터 액체 전해질 배터리의 충전 상태 및 노화 상태가 결정될 수 있다. 상기 온도-전압 테이블은 다양한 배터리 타입에 대해 만들어질 수 있거나 또는 최신 배터리의 제조업자들에게 장기간 테스트 결과로서 주어진다.Also provided is a first memory circuit for storing at least battery temperature and battery voltage over time, and a second memory circuit for storing a temperature-voltage table. The temperature-voltage table includes a relationship between battery temperature and battery voltage, from which the state of charge and aging of the liquid electrolyte battery can be determined. The temperature-voltage table can be made for various battery types or given to manufacturers of modern batteries as long-term test results.
제 1 비교 및 평가 회로는 배터리에서 시간에 따라 측정된 온도 및 전압 값을 이용해서 그리고 제 2 메모리 회로로부터 꺼낸 비교 값과의 비교에 의해 배터리의 실제 충전 상태 및 노화 상태를 결정한다.The first comparison and evaluation circuit determines the actual state of charge and aging of the battery using the temperature and voltage values measured over time in the battery and by comparison with comparison values taken from the second memory circuit.
본 발명에 따라, 배터리의 실제 충전 상태 및 노화 상태 그리고 실제 배터리 온도를 기초로, 고전류 컨슈머가 내연기관의 시동 준비 및 실시를 위해 접속되기 전에 혼합 장치의 필요한 최소 접속 시간을 제공하는 혼합 테이블이 저장된 제 3 메모리 회로가 제공된다. 여기서는, 실제 온도, 차량의 수명 및 다른 관련 작동 조건에서, 내연기관을 확실히 시동하기 위해 고전류 컨슈머가 얼마나 오래 접속되어야 하는지도 고려된다.According to the invention, based on the actual state of charge and aging of the battery and the actual battery temperature, a mixing table is provided which provides the required minimum connection time of the mixing device before the high current consumer is connected for start-up and implementation of the internal combustion engine. A third memory circuit is provided. Here, it is also taken into account how long the high current consumer has to be connected in order to surely start the internal combustion engine at actual temperatures, vehicle life and other relevant operating conditions.
또한, 내연기관이 시동되어야 하는 것을 높은 확률로 검출할 수 있는 검출 장치가 제공된다. 상기 검출 장치가 필요한 이유는 최근 차량 운전자는 점화 키 또는 시동 버튼의 작동 후 엔진이 즉각 시동되는 것에 익숙해져 있기 때문이다. 시동시 지연은 차량의 제한된 성능으로서 감지되기 때문에, 차량 제조업자는 기술적으로 가능하고 바람직하다면 이것을 피하고자 한다.Also provided is a detection device capable of detecting with a high probability that an internal combustion engine should be started. The reason why the detection device is necessary is that the vehicle driver has recently become accustomed to starting the engine immediately after the operation of the ignition key or the start button. Since start-up delay is perceived as a limited performance of the vehicle, the vehicle manufacturer would like to avoid this if it is technically possible and desirable.
내연기관의 시동이 의도된 것이면, 상기 검출 장치는 혼합 장치의 접속을 위한 신호를 송출한다.If the start up of the internal combustion engine is intended, the detection device sends out a signal for the connection of the mixing device.
청구항 2에 따라, 검출 장치는 도어의 도어 록과 연결되는데, 그 이유는 도어가 열리면 의도된 주행의 확률이 높기 때문이다. 예컨대 주행 종료 후에 도어를 다시 개방하면 -운전자가 차량 내의 어떤 것을 잊었기 때문에- 혼합이 실시될 필요가 없도록, 상기 검출 장치가 접속되는 것은 당업자에게 명백하다.According to claim 2, the detection device is connected with the door lock of the door, since the probability of the intended driving is high when the door is opened. For example, it is apparent to those skilled in the art that the detection device is connected so that if the door is opened again after the end of the run-because the driver has forgotten something in the vehicle-the mixing does not have to be carried out.
청구항 3에 따라, 검출 장치는 도어 록의 원격 제어와 회로 기술적으로 연결된다. 이로 인해, 더 일찍 혼합이 시작됨으로써, 운전자는 혼합 시간이 길 때도 그의 습관적인 쾌적성의 저하를 느끼지 않을 수 있는 가능성이 있는데, 그 이유는 운전자가 차량 내에 자리를 잡는데 더 긴 시간을 사용하기 때문이다. 그러나, 본 발명의 이러한 실시예의 단점은 원격 제어의 사용시 단지 하나의 물체를 차량으로부터 꺼내려고 하는지 또는 차량을 시동하려고 하는지의 여부가 구별될 수 없다는 것이다.According to claim 3, the detection device is technically connected with the remote control of the door lock. This allows the driver to start mixing earlier, so that the driver may not feel his habitual comfort deterioration even when the mixing time is long because the driver spends longer time in the vehicle. . However, a disadvantage of this embodiment of the present invention is that it is indistinguishable whether to use only one object from the vehicle or to start the vehicle when using the remote control.
매우 높은 쾌적성이 중요하고 동시에 배터리가 최적으로 보호되어야 하면, 청구항 2 및 청구항 3에 따른 실시예들의 조합도 이루어질 수 있다: 단지 짧은 혼합 시간이 검출되었다면, 청구항 2에 따라 도어 록의 작동시에야 혼합이 시작된다. 즉, 차량의 시동의 확률이 매우 높을 때 혼합이 시작된다. 따라서, 단지 물체를 안에 놓기 위해 차량이 원격 제어에 의해 개방되는 경우에 이미 혼합이 시작되는 것이 방지된다. 그러나, 예컨대 특히 긴 수명 후 또는 낮은 외부 온도에서, 혼합 시간이 긴 경우, 도어 록의 원격 제어가 작동되면 항상 혼합이 이미 시작된다. 따라서, 최소 혼합 지속 시간이 얻어지지 않거나 또는 운전자가 대기 시간을 쾌적하지 않게 느끼는 것이 방지된다.If very high comfort is important and at the same time the battery is to be optimally protected, a combination of the embodiments according to claims 2 and 3 can also be achieved: if only a short mixing time is detected, only upon operation of the door lock according to claim 2 Mixing begins. In other words, the mixing starts when the probability of starting the vehicle is very high. Thus, the mixing is prevented from already starting when the vehicle is opened by the remote control just to put the object in. However, mixing is already already started, for example after a long lifetime or at low external temperatures, when the mixing time is long, when the remote control of the door lock is activated. Therefore, the minimum mixing duration is not obtained or the driver is prevented from feeling the waiting time uncomfortable.
청구항 2 또는 청구항 3에 따른 실시예에 의해 제공되는 혼합 시간이 충분하지 않은 경우에만, 즉 운전자가 대기 상황에 있는 경우에만, 운전자가 식별할 수 있는 디스플레이의 제어를 위한 디스플레이 제어 회로가 제공된다. 상기 디스플레이는 최소 혼합 시간이 경과할 때까지 대기-추천을 운전자에게 제공한다. 물론, 최소 혼합 시간의 경과 전에 시동하는 것은 운전자에게 맡겨진다.Only when the mixing time provided by the embodiment according to claim 2 or 3 is not sufficient, i.e. only when the driver is in a waiting situation, a display control circuit is provided for control of the display which the driver can identify. The display provides the driver with a wait-recommend until the minimum mixing time has elapsed. Of course, it is left to the driver to start before the minimum mixing time has elapsed.
본 발명에 따라, 기술적 수단에 의해 제한되지 않은 주행 준비 상태의 느낌을 운전자에게 주면서도 배터리의 산 성층화를 예정 가능한 최소 질량으로 감소시킴으로써, 배터리의 수명이 연장될 수 있다. 시동 단계에서 배터리가 고전류 컨슈머에 의해 심하게 부하를 받기 때문에 시동 동안에도 전해질의 혼합이 유지되어야 하고, 상기 전해질의 혼합은 전류 공급을 촉진하며 배터리의 마모를 감소시킨다는 것은 당업자에 명백하다.According to the present invention, the life of the battery can be extended by reducing the acid stratification of the battery to a minimum possible mass while giving the driver a feeling of ready to travel, which is not limited by technical means. It is apparent to those skilled in the art that the mixing of the electrolyte must be maintained during startup since the battery is heavily loaded by the high current consumer in the startup phase, and the mixing of the electrolyte promotes the current supply and reduces the wear of the battery.
본 발명의 다른 조치들 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 하기의 실시예 설명에 제시된다.Other measures and advantages of the invention are set forth in the following description of the embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 기능 흐름도.1 is a functional flow diagram of an apparatus according to the invention.
본 발명에 따른 장치의 구성이 이미 설명되었기 때문에, 이하에서는 장치의 기능 흐름만이 단계별로 설명된다:Since the configuration of the device according to the invention has already been described, only the functional flow of the device is described step by step:
- 제 1 기능 단계에서는, 의도된 시동 동안 어떤 고전류 컨슈머가 접속되어야 하고, 내연기관이 제너레이터를 구동시키기 전에 얼마나 오래 접속되어야 하는지가, 즉 배터리가 얼마나 심하게 부하를 받는지가 결정된다.In the first functional stage, it is determined which high current consumer should be connected during the intended start-up and how long the internal combustion engine should be connected before driving the generator, i.e. how severely the battery is heavily loaded.
- 상기 제 1 기능 단계의 결과를 기초로, 제 2 기능 단계에서는 전해질의 최소 혼합 시간이, 즉 혼합되지만 여전히 시동되지 않은 시간 간격이 결정된다.On the basis of the results of the first functional step, in the second functional step a minimum mixing time of the electrolyte is determined, ie a time interval which is mixed but not yet started.
- 제 3 기능 단계에서, 전해질의 혼합이 실시된다.In a third functional step, mixing of the electrolyte is carried out.
최소 혼합 시간이 경과되면, 고전류 컨슈머가 작동에 따라 제공되는 순서로 접속된다.After the minimum mixing time has elapsed, the high current consumers are connected in the order provided according to their operation.
전술한 실시예에 의해, 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 완전히 알 수 있 다. 상기 실시예가 당업자에 의해 본 발명에 따른 사상을 이용해서 더 개발되고 변형되거나 조합될 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 명시되지 않은 또는 도시된 다른 실시예가 청구범위의 보호 범위에 포함된다.By the above-described embodiment, those skilled in the art can fully know the technical spirit of the present invention. It is clear that the above embodiments can be further developed, modified or combined by those skilled in the art using the idea according to the present invention. Accordingly, other embodiments that are not specified or shown are included within the scope of protection of the claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |