KR20120049203A - 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 차량에 적용되어 휴대용 식별 유닛을 식별하여 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하고 배터리 상태를 판정하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는, 배터리로부터 체크되어 전송된 신호를 측정, 연산하여 배터리의 상태 신호를 출력하는 배터리 측정/상태 판정부; 상기 배터리 상태 신호를 사용자 인식 가능 신호로 변환하는 마이크로컴퓨터; 및 상기 마이크로컴퓨터로부터의 상기 배터리 상태신호와 사용자 인식 가능 신호를 외부의 신호처리 블록으로 전송하는 제어영역네트워크(CAN)통신부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는 차량용 스마트키 시스템 유닛(SMK UNIT)에 배터리 측정/상태 판정부를 LIN 통신을 이용하여 통합하고, CAN 통신을 이용하여 EMS에 제공하여 배터리 판정 상태에 따라 EMS에 의해 충전을 효율적으로 관리할 수 있도록 한다. 배터리 측정/상태 판정부는 마이크로컴퓨터와 LIN 통신한다. 또한, 차량의 상태 정보를 보다 인식성 높게 제공함으로써 차량 운전자가 차량의 상태에 따라 신속히 대응할 수 있도록 한다.

Description

배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치{Vehicle control apparatus incorporated with battery monitoring function in vehicle}
본 발명은 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 키없이 차량의 도어를 열거나 시동을 걸 수 있도록 하는 스마트 키 유닛(SMK UNIT)에 배터리 센서 기능을 통합하여 배터리 상태 정보를 차량 운전자에게 인식성이 높은 신호로 변환하여 제공하며, 캔(CAN)통신을 통하여 엔진관리 시스템(EMS: Engine Management System)에 배터리 상태 정보신호를 제공하여, 배터리 상태에 따라 EMS에서 엔진 가동을 조정하여 충전 상태를 자동으로 관리하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 기존의 차량용 스마트 키 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기존의 차량용 스마트 키(SMK) 시스템은 휴대용 포브(FOB) 키(100), 터치 스위치(110), 차량 내 탑재된 SMK 수신부(130), 내장 안테나(120), 및 SMK 시스템 전자제어부(ECU)(140)을 포함하고 있으며, 도시하지 않았지만 안테나 내장 도어 핸들(미도시) 및 시동스위치(미도시)를 포함한다.
이러한 차량용 스마트 키(SMK) 시스템은 포브(FOB) 키(100) 또는 터치 스위치(110)와 차량 내 탑재된 스마트키 수신부(130) 사이의 양 방향 전자 통신에 의해 스마트키라 불리는 포브 키(100)를 소지하는 것만으로도 SMK 수신부(130)에 내장 안테나(120)를 통해 수신되고, SMK 시스템 전자제어부(ECU)(140)에서 처리되어 차량의 도어 개폐 및 시동 관련 작동 명령, 즉 SMK출력(150)이 가능하다. 아울러 이모빌라이저(도난 방지 시동 차단) 시스템이 적용되어 완벽한 차량 보안 기능까지 수행하도록 할 수 있다.
도 2는 일반적으로 사용되는 BMS의 개략적인 설명을 위한 블록도이다.
배터리 측정 전단부(210)는 배터리의 임피던스 체크를 위한 분할 저항부(214)와, 배터리 전류를 측정하기 위해 배터리(200)의 마이너스 단자와 차체 접지간에 접속된 션트 저항부(212)와 온도센서(216) 등을 구비하며, 배터리 측정/상태 판정부(220)는 배터리 측정 전단부(210)로부터 각 신호를 수신하여 배터리의 온도를 판정하는 배터리 온도 판정부(226)와, 배터리의 임피던스를 판정하는 배터리 임피던스 판정부(224)와, 온도와 임피던스 판정신호와 션트 저항부(212)에 걸리는 전압신호를 종합하여 배터리의 상태를 판정한 신호를 출력하는 배터리 전압전류 상태판정부(222)를 구비한다.
여기서, 배터리 측정 전단부(210)와 배터리 측정/상태 판정부(220)를 포함하여 BMS로 칭하며, 이 배터리 상태 신호 출력(240)은 엔진 관리시스템에 전송되며, 엔진 관리시스템에서 엔진을 제어하여 생성한 발전 전력으로 배터리 충전량을 제어한다.
상술한 바와 같이, 차량용 스마트 키 시스템 및 배터리 감시 시스템은 각 시스템들이 개별적으로 차량에 설치될 뿐만 아니라, 별개로 구성되어 공간 점유를 크게 하고 구입 비용 상승을 초래한다. 차량의 운전자가 손쉽게 인식할 수 있는 상세 오디오나 그래픽 등의 디스플레이로 배터리 상태 정보가 제공되지 않아 차량의 상태를 정확히 판단할 수 없어 안전 운전이나, 배터리 방전 등에 의해 심각한 곤란을 초래하는 경우가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 키없이 차량의 도어를 열거나 시동을 걸 수 있도록 하는 스마트 키 유닛(SMK UNIT)에 배터리 센싱 기능을 통합하고, 차량의 상태를 캔(CAN)통신을 통하여 인식성 높은 음성 및/또는 디스플레이 신호로 출력하며, EMS에 전송하여 배터리를 안정적으로 충전시키는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 발명의 목적을 달성하기 위한 차량에 적용되어 휴대용 식별 유닛을 식별하여 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하는 차량용 스마트키 시스템에 배터리 상태를 판정하는 배터리 센서 기능을 통합하여 구성한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는, 상기 차량용 스마트키 시스템을 위하여 차량에 구비되되, 상기 휴대용 식별 유닛을 식별하거나 상기 휴대용 식별 유닛에서 송신된 신호를 안테나를 통해 수신하는 스마트키 수신부와; 상기 스마트키 수신부에 수신된 신호를 처리하여 출력하는 스마트키 전자제어부와; 상기 배터리 센서 기능을 위하여 차량에 구비되되, 배터리로부터 체크되어 전송된 신호를 측정, 연산하여 배터리의 상태 신호를 출력하는 배터리 측정/상태 판정부와; 상기 배터리 상태 신호를 사용자 인식 가능 신호로서 디스플레이 신호 및 오디오 신호로 변환하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로 컴퓨터로부터의 상기 배터리 상태신호와 사용자 인식 가능 신호를 외부의 신호처리 블록으로 전송하는 제어영역네트워크(CAN)통신부; 및 상기 배터리 센서 기능을 위하여 상기 휴대용 식별 유닛에 구비되되, 분할 저항부와, 상기 배터리 전류를 측정하기 위해 상기 배터리의 마이너스 단자와 차체 접지간에 접속된 션트 저항부와, 온도센서로 구성되어, 상기 배터리의 임피던스를 체크하고 그 결과값을 소정의 신호 형태로 상기 배터리 측정/상태 판정부로 전송하는 배터리 측정 전단부를 포함하고, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 스마트키 제어부에 연결되어 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하기 위한 신호를 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터의 사용자 인식 가능 신호는 배터리 상태를 나타내는 디스플레이 신호임을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터의 사용자 인식 가능 신호는 배터리 상태를 알려주는 오디오 신호임을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정/상태 판정부와 상기 마이크로컴퓨터간의 통신은 LIN(Local Interconnect Network) 통신 방법으로 수행됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 상태 신호는 상기 엔진 관리시스템에 배터리 충전을 위한 엔진 제어신호로 작용됨을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는 차량용 스마트키 시스템 유닛(SMK UNIT)에 기존의 배터리 센서 기능의 센서부를 제외한 판정부를 통합하여 배터리 상태 정보를 판단하고, 스마트키 시스템 유닛내의 마이크로컴퓨터를 공유하여 하드웨어 구성을 단순화시킬 뿐만 아니라 차량의 화면 표시장치와 CAN통신을 통하여 차량 운전자에게 배터리 상태를 정확하게 알려 줌으로써 운전자는 차량운전에 전념하게 되어, 사고방지 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 차량의 상태 정보를 보다 인식성 높게 제공함으로써 차량 운전자가 차량의 상태에 따라 신속히 대응할 수 있도록 한다.
또한 배터리의 상태를 정확히 판단한 정보에 따라 엔진 관리 시스템에서 엔진을 제어하여 전력을 생성함으로써 배터리가 과방전되어 엔진 시동이 불가능하게 되는 우려없이 적정한 충전 전압을 유지시킨다.
도 1은 기존의 차량용 스마트 키 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 일반적으로 사용되는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)의 개략적인 설명을 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
이하, 본 발명에 의한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치의 구성 및 동작에 대하여 첨부 도면 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치의 개략적인 블록도이다. 도 3에 도시된 본 발명의 하나의 실시예에 의한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치(400)는 차량용 스마트키 시스템 유닛(SMK UNIT)에 기존의 배터리 센서 기능을 통합하고 배터리 상태 정보를 판단하여 차량의 화면 표시장치와 CAN통신을 통하여 차량 운전자에게 차량에 조치가 필요한 부분만을 정확하게 알려준다.
이하에서 설명될 각 구성(구체적으로, 스마트키 수신부(130), 스마트키 전자제어부(140), 배터리 측정/상태 판정부(220), 마이크로컴퓨터(160), 제어영역네트워크(CAN)통신부 및 배터리 측정 전단부(210)이 이에 해당됨)은 각각 그 기능에 따라 상기 차량용 스마트키 시스템 및 배터리 센서 기능을 위한 구성이다.
보다 상세하게는, 도 3에 도시한 본 발명에 의한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치(260)는 상기 차량용 스마트키 시스템을 위하여 차량에 구비되어 포브(FOB)키와 같은 휴대용 식별 유닛(100)을 식별하거나 터치센서(110)에 터치된 터치신호를 안테나(120)를 통해 수신하는 스마트키(SMK) 수신부(130)와 스마트키 수신부(130)에 수신된 신호를 처리하여 출력하는 SMK 전자제어부(140)를 포함하여 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하도록 한다.
즉, 본 발명의 배터리 감시 기능 통합 차량 제어 장치(260)는 차량에 적용되어 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하는 스마트 키 시스템의 기본 기능(도 3의 SMK 출력)을 수행하도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는, 배터리 센서 기능을 위하여 상기 휴대용 식별 유닛(100)에 구비되되, 배터리의 임피던스 체크를 위한 분할 저항부(214)와, 배터리 전류를 측정하기 위해 배터리(200)의 마이너스 단자와 차체 접지간에 접속된 션트 저항부(212)과 온도센서(216) 등을 구비하여, 신호를 배터리 감시 기능 통합 차량 제어 장치(260)에 전송하는 배터리 측정 전단부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치는, 상기 배터리 센서 기능을 위하여 차량에 구비되되, 배터리로부터 체크되어 전송된 신호를 측정, 연산하여 배터리의 상태 신호를 출력하는 배터리 측정/상태 판정부(220)를 더 포함한다.
배터리 감시 기능 통합 차량 제어 장치(260)내에 포함된 상기 배터리 측정/상태 판정부(220)는 배터리 측정 전단부(210)로부터 각 신호를 수신하여 배터리의 온도를 판정하는 배터리 온도 판정부(226)와, 배터리의 임피던스를 판정하는 배터리 임피던스 판정부(224)를 구비하며, 상기 판정부(224, 226)에서 판정된 온도와 임피던스 판정신호와 션트 저항부(212)에 걸리는 전압신호를 유입하여 배터리의 전반적인 상태를 판정한 신호를 출력하는 배터리 전압전류 상태판정부(222)를 구비한다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 배터리 감시 기능 통합 차량 제어 장치(260)에서 배터리 전압전류 상태판정부(222)는 배터리 상태 신호를 마이크로컴퓨터(160)에 전송한다.
이때, 배터리 측정/상태 판정부(220)와 마이크로컴퓨터(160)간의 통신은 차량에서 적용되는 LIN(Local Interconnect Network) 통신부(250)를 통하여 통신을 수행한다. 마이크로컴퓨터(160)는 배터리 상태 신호를 EMS측에 그대로 전송함하며, 또한, 음성 및/또는 디스플레이 신호로 변환하여 디스플레이될 수 있도록 출력한다.
CAN 통신부(170)를 통하여 배터리 상태 신호를 수신하는 EMS는 차량 자체에서 운용하는 배터리 관리 시스템에 따라 배터리 상태 신호에 기초하여 엔진을 제어하여 발전한 전력으로 배터리를 충전할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 3에서 마이크로컴퓨터(160)는 상기 처리된 배터리 상태 신호를 제어영역네트워크(CAN)통신부를 통하여 출력한다. 자동차의 경우 많은 전자장치를 차량 내에 탑재하게 됨에 따라, 배선 장치(wire harnesses)는 공간을 많이 차지할 뿐 아니라 무게가 많이 나가며 비용이 많이 들게 되어 전용 와이어링을 사용함으로써 배선 비용, 복잡성 그리고 무게를 경감시킬 수 있었으며, 이를 위해 적용되는 CAN(Controller Area network)통신은 지능형 디바이스 네트워크 구축을 위한 높은 무결성의 시리얼 버스 시스템으로서 차량용 네트워크의 표준으로 부상하였고, 본 발명에서도 차량용 통신인 CAN 통신을 적용하였다. CAN의 장점으로는 여러 개의 CAN 디바이스가 서로 통신할 수 있는 경제적이며 안정적인 네트워크를 제공하며, ECU (electronic control units)가 시스템 내 각 디바이스마다 아날로그 및 디지털 입력을 갖는 것이 아니라 단일의 CAN 인터페이스만 보유하게 함으로써 자동차의 전체 비용과 중량도 줄일 수 있다. 또한, 네트워크 상의 모든 디바이스는 전송되는 모든 메시지를 확인하여, 해당 메시지가 관련된 것인지 필터링되어야 할 지 여부를 결정하고, 두 개의 노드가 동시에 메시지를 전송할 경우, 우선 순위가 높은 메시지가 먼저 전송되고 낮은 우선 순위의 메시지는 전송이 연기하도록 한다. 이로써, 본 발명의 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치(260)는 배터리의 상태 등을 화면에 쉽게 적용할 수 있다.
도 3에서 차량의 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치(260)는 마이크로컴퓨터(160)에서 출력된 사용자 인터페이스 신호 즉, 화면 및/또는 음성 신호로 출력하며, 여기서 상기 출력신호는 스피커(180) 및/또는 BMS 디스플레이(190)를 통하여 출력된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 상기 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치(260)의 마이크로컴퓨터(160)는 한 실시예로 배터리의 상태의 이상 유무를 판단하여 BMS 디스플레이(190)에 표시하거나 및/또는 스피커(180)를 통해 음성으로 알려주어 차량 운전자가 보다 신속히 차량의 상태를 인식하여 대응할 수 있도록 한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명에서는 일반 가솔린 자동차의 BMS 회로의 일예를 설명하였으나 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 및 가솔린 자동차의 엔진 특성과, 적용된 배터리에 따라 다양하게 세부 회로가 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
100: 휴대용 식별 유닛 110: 터치센서
140: 스마트키 전자제어부 160: 마이크로컴퓨터
210: 배터리 측정 전단부 200: 배터리
212: 션트 저항부 214: 분할 저항부
216: 온도센서 220: 배터리 측정/상태 판정부
222: 배터리 전압전류 상태판정부
226: 배터리 온도 판정부
250: LIN(Local Interconnect Network) 통신부

Claims (5)

  1. 차량에 적용되어 휴대용 식별 유닛을 식별하여 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하는 차량용 스마트키 시스템에 배터리 상태를 판정하는 배터리 센서 기능을 통합하여 구성한 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치에 있어서,
    상기 차량용 스마트키 시스템을 위하여 차량에 구비되되,
    상기 휴대용 식별 유닛을 식별하거나 상기 휴대용 식별 유닛에서 송신된 신호를 안테나를 통해 수신하는 스마트키 수신부와;
    상기 스마트키 수신부에 수신된 신호를 처리하여 출력하는 스마트키 전자제어부와;
    상기 배터리 센서 기능을 위하여 차량에 구비되되,
    배터리로부터 체크되어 전송된 신호를 측정, 연산하여 배터리의 상태 신호를 출력하는 배터리 측정/상태 판정부와;
    상기 배터리 상태 신호를 사용자 인식 가능 신호로서 디스플레이 신호 및 오디오 신호로 변환하는 마이크로컴퓨터와;
    상기 마이크로 컴퓨터로부터의 상기 배터리 상태신호와 사용자 인식 가능 신호를 외부의 신호처리 블록으로 전송하는 제어영역네트워크(CAN)통신부; 및
    상기 배터리 센서 기능을 위하여 상기 휴대용 식별 유닛에 구비되되,
    분할 저항부와, 상기 배터리 전류를 측정하기 위해 상기 배터리의 마이너스 단자와 차체 접지간에 접속된 션트 저항부와, 온도센서로 구성되어, 상기 배터리의 임피던스를 체크하고 그 결과값을 소정의 신호 형태로 상기 배터리 측정/상태 판정부로 전송하는 배터리 측정 전단부를 포함하고,
    상기 마이크로컴퓨터는 상기 스마트키 제어부에 연결되어 키없이 차량 도어 개폐 또는 차량의 시동을 수행하기 위한 신호를 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로컴퓨터의 사용자 인식 가능 신호는 배터리 상태를 나타내는 디스플레이 신호임을 특징으로 하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로컴퓨터의 사용자 인식 가능 신호는 배터리 상태를 알려주는 오디오 신호임을 특징으로 하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정/상태 판정부와 상기 마이크로컴퓨터간의 통신은 LIN(Local Interconnect Network) 통신 방법으로 수행됨을 특징으로 하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 상태 신호는 상기 엔진 관리시스템에 배터리 충전을 위한 엔진 제어신호로 작용됨을 특징으로 하는 배터리 센서 기능 통합 차량 제어 장치.
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