KR20130108539A - 차량의 스타터 작동 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20130108539A
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라스무스 레티히
베르너 쉬만
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량의 스타터(203)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서는 물리 변수가 측정되고, 상기 작동 방법은, 측정된 물리 변수에 따라 스타터(203)의 스타터 전류가 제한되거나, 제한되지 않으며, 스타터 전류가 제한될 경우 상기 제한은 사전 결정된 시간 이후에 종료되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 차량의 스타터를 작동시키기 위한 장치(201)와 제어 프로그램에 관한 것이다.

Description

차량의 스타터 작동 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A STARTER OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 스타터를 작동시키기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 제어 프로그램에 관한 것이다.
예컨대 자동차나 가전 기기에서 안전 장치들을 통해 전류를 제한하는 점은 공지되었다. 상기 안전 장치들은 과전류가 발생할 때 전기 회로를 차단하며, 과전류의 원인이 교정된 이후에는 일반적으로 교체되거나, 사용자에 의해 다시 활성화되어야 한다.
그러나 스위치 온 시에 매우 짧은 과전류 피크가 발생하고 전기 회로의 영구적인 단속은 허용되지 않는 전기 부하 장치도 있다. 이에 대한 실례로는 백열등, 릴레이 또는 전기 모터가 있다. 설명한 전류 피크의 결과로, 예컨대 배터리 내에서 추가의 직렬 저항기들로 인해서 공급 전압이 크게 강하된다.
바로 위에서 설명한 거동에 대한 추가 실례는 차량의 내연기관을 시동하기 위한 스타터의 작동 동안 발생하는 차량의 전기 시스템의 전기 시스템 전압의 강하이다. 여기서 전형적으로 스타터의 시동 시 수 볼트만큼의 전기 시스템 전압의 강하를 발생시킬 수 있는 1000암페어 이상의 전류가 발생한다. 또 다른 전기 부하 장치들은 시동 과정 동안 상기 강하에 의해 비활성화되고, 전기 시스템 전압 또는 공급 전압이 다시 허용 범위가 되는 즉시 다시 작동 개시되어야 한다.
특허 공보 EP 104 1277 B1에서는 예컨대 전기 모터의 공급 전압이 전기 모터의 시동 단계 동안 전기 저항기에 의해 제한된다. 상기 시동 단계 동안 전기 모터 내 전류가 측정된다. 모터의 스위치 온 직후에 전류 특성 곡선은 국소 최댓값을 통과한다. 상기 국소 최댓값이 검출되고, 그 후 모터 내 전류가 국소 최댓값이 발생한 시점 이후에 다시 사전 결정된 값 미만이 되면, 전기 저항기가 트랜지스터에 의해 브리징됨에 따라 모터는 완전한 공급 전압으로 작동된다.
그러나 이 경우 특히, 모터의 불리한 작동 환경에서도, 예컨대 낮은 온도 및/또는 낮은 공급 전압 조건에서도 상기 제한이 실행된다는 단점이 있다. 특히 상기 상황에서 모터의 시동 과정이 지연되거나, 심지어 모터가 전혀 시동되지도 않을 수 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 차량의 스타터를 작동시키기 위한 방법과 그 장치에 있어서, 불리한 환경 조건에서도, 예컨대 낮은 온도 및/또는 낮은 공급 전압 조건에서도 모터의 확실한 시동을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들의 대상들에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구현예들은 각각 종속항들의 대상이다.
본 발명은, 차량의 스타터를 작동시키기 위한 방법을 제공한다는 사상을 포함한다. 제1 단계에서는 물리 변수가 측정된다. 이에 후속하는 제2 단계에서는 측정된 물리 변수에 따라서 스타터의 스타터 전류를 제한할지, 또는 제한하지 않을지의 여부에 대한 결정이 내려진다. 예컨대 측정된 물리 변수가 사전 결정된 값보다 더 작은 경우, 더 큰 경우, 작거나 같은 경우, 또는 크거나 같은 경우에 스타터의 스타터 전류는 제한되지 않는다. 바람직하게는, 전술한 조건들로 인해 스타터의 스타터 전류가 제한되지 않게 할 수도 있다. 특히, 측정된 물리 변수가 사전 결정된 범위를 벗어나면 스타터의 스타터 전류가 제한되고, 측정된 물리 변수가 사전 결정된 범위 이내에 놓이면 스타터의 스타터 전류가 제한되지 않도록 할 수도 있다.
선행 단계에서, 스타터의 스타터 전류가 제한되어야 한다고 결정되었다면, 이 경우에 스타터 전류의 제한은 사전 결정된 시간 이후에 종료된다. 이 경우 특히 사전 결정된 시간은 사전에 측정된 물리 변수(들)를 기반으로 확정 또는 결정될 수 있다. 이런 점에 한해서 사전 결정된 시간은 특히 측정된 물리 변수에 따를 수 있다.
이 경우 본원의 작동 방법은 특히, 모터의 시동 과정 시, 또는 모터의 시동 시 차량의 실제 작동 환경들이 고려된다는 장점을 제공한다. 특히 시동 과정 에 부적합하거나 불리한 작동 조건들이 발생할 경우, 스타터 전류는 제한되지 않음으로써 스타터가 완전한 공급 전압으로 작동될 수 있다. 이 경우 종래 기술에서는 실제 작동 환경들과 무관하게 제한은 시동 과정 동안 항상 활성화 상태이다.
또한, 본원의 작동 방법은 특히, 스타터 전류의 제한의 조건을 바탕으로, 스타터 전류가 제한된다면, 사전 결정된 시간 이후에 스타터는 다시 완전한 공급 전압으로 작동될 수 있으며, 그럼으로써 모터를 시동하기 위한 최대 시동 토크가 공급된다는 장점을 제공한다.
또한, 본 발명은, 차량의 스타터를 작동시키기 위한 장치를 제공한다는 사상도 포함한다. 본 발명에 따라, 작동 장치는 스타터 전류를 제한하기 위한 제한기와, 제한기를 전기적으로 브리징하기 위한 점퍼를 포함하며, 그럼으로써 브리징 시 스타터 전류가 제한되지 않게 된다. 또한, 본원의 장치는 점퍼를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환하기 위한 컨트롤 유닛을 포함한다. 점퍼가 브리징 모드로 전환되면, 상기 점퍼가 제한기를 브리징함으로써 스타터 전류는 제한되지 않게 된다. 점퍼가 비-브리징 모드로 전환되면, 상기 점퍼는 제한기를 브리징하지 않는다. 이 경우에 한해 스타터 전류가 제한된다. 바람직하게는 컨트롤 유닛은 하나 이상의 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 특히 파워 MOSFET, 및/또는 하나 이상의 구동 회로, 특히 집적 구동 회로[구동 IC("Integrated Circuit")]를 포함한다.
또한, 본 발명에 따라 컨트롤 유닛은 측정된 물리 변수에 기초하여 점퍼를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환하도록 형성된다. 또한, 컨트롤 유닛은 사전 결정된 시간 이후에 브리징 모드를 종료하도록 형성된다.
본원의 방법과 관련하여 기재한 장점들은 본원의 장치에도 유사하게 적용된다.
바람직하게는 본원의 장치는 상기 장치를 차량의 스타터 회로에 연결하기 위한 3개의 단자 또는 핀을 포함한다. 이 경우 예컨대 제1 단자 또는 핀은 전원에 연결될 수 있다. 특히 전원은 하나 이상의 배터리 및/또는 하나 이상의 커패시터를 포함한다. 특히 전원은 차량의 스타터를 위한 전기 에너지, 특히 전압을 공급한다. 예컨대 제2 단자는 스타터 릴레이와, 또는 스타터와 연결될 수 있다. 바람직하게는 제3 단자 또는 핀은 접지와 연결되거나, 접지된다. 그에 따라 바람직하게는, 이미 제공되어 있는 차량 스타터 회로 내에 본원의 장치를 내장할 수 있다. 그럼으로써 경제적인 개장이 가능해진다. 3개의 단자로 인해 본원의 장치는 3-핀 장치라고도 지칭될 수 있다. 또한, 스타터 회로 내에 본원의 장치를 직접 내장할 수 있는 가능성을 바탕으로, 본원의 장치는 스타터 회로 내에서 독립적이면서도 자율적으로 작동될 수 있다. 특히 추가의 외부 제어 장치가 불필요하며, 이런 점은 바람직하게 비용 및 중량을 절감시킨다. 차량 내 다른 제어 장치들과의 통신이 요구된다면, 상기 통신은 예컨대 추가의 단자에 의해 달성될 수 있다.
한 바람직한 실시예에 따라, 물리 변수는 온도 및/또는 전기적 변수이다. 바람직하게는 전기적 변수는 전압 및/또는 전류이다. 특히 전압 및 전류는 각각 전원의 공급 전압 및 공급 전류일 수 있다. 특히 온도는 차량의 주변 온도 및/또는 모터 주변 온도이다. 그에 따라 바람직하게는 스타터의 시동 과정이 차량의 대응하는 실제 주변 상태들에 부합하게 조정될 수 있게 된다. 예컨대 온도가 0℃ 미만이라면, 스타터 전류는 바람직하게는 제한되지 않는다. 온도가 0℃를 초과하는 경우에는, 특히 공급 전압이 7V와 12V 사이라면, 예컨대 스타터 전류 제한이 실시될 수 있다. 바람직하게는 공급 전압의 7V 내지 12V의 범위에서 스타터 전류가 제한된다. 또한, 바람직하게는 12V를 초과하는 공급 전압에서는 온도와 무관하게 스타터 전류가 제한될 수 있는데, 그 이유는 이 경우 높은 공급 전압으로 인해 스타터의 확실한 시동 과정이 가능하기 때문이다. 바람직하게는 7V 미만의 공급 전압에서는 온도와 무관하게 스타터 전류가 제한되지 않는다. 그에 따라 바람직하게는 공급 전압이 낮아도 모터의 확실한 시동이 가능할 수 있다.
바람직하게는 물리 변수를 검출하기 위한 검출기가 제공된다. 특히 검출기는 전압 검출기 및/또는 전류 검출기를 포함한다. 특히 검출기는 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 예컨대 검출기는 컨트롤 유닛 내에 통합될 수 있다. 또한, 바람직하게는 검출기는 컨트롤 유닛의 외부에 배치되어 특히 대응하는 검출기 신호를 전송하기 위해 컨트롤 유닛과 연결될 수도 있다. 특히 컨트롤 유닛 내 검출기의 통합은, 본원 장치의 매우 조밀한 구성의 장점을 제공한다. 검출기가 컨트롤 유닛의 외부에 제공되는 경우에는 상기 검출기가 바람직하게 매우 간단하고 경제적인 방식으로 교체될 수 있다.
또 다른 한 실시예에 따라서, 전기 스타터 회로 내에서 추가의 전기적 변수의 강하가 검출되며, 이때 강하의 검출 시점은 사전 결정된 시간의 시작 시점에 상응한다. 다시 말하면, 예컨대 제한기에서의 전압 강하가 검출된다. 제한기에서 강하하는 전압이 사전 결정된 임계값을 하회하는 시점부터 스타터 전류가 제한되는 사전 결정된 시간이 흐르기 시작한다. 바람직하게는 이를 위해 시간 신호를 발생시키기 위한 타이머가 제공된다. 타이머는 특히 컨트롤 유닛 내에 통합되지만, 예컨대 상기 컨트롤 유닛의 외부에 배치될 수도 있다. 다시 말하면, 예컨대 제한기에서의 전압 강하가 사전 결정된 임계값을 하회하면, 곧바로 컨트롤 유닛은 타이머를 활성화시킨다. 그런 다음 타이머는 사전 결정된 시간 이후에 시간 신호를 컨트롤 유닛으로 송출하며, 그로 인해 상기 시간 신호가 점퍼를 브리징 모드에서 비-브리징 모드로 전환함에 따라 스타터 전류의 제한이 사전 결정된 시간 이후에 종료되게 된다.
또 다른 한 실시예에 따라서, 스타터 전류는 저항기에 의해 제한된다. 특히 제한기는 하나 이상의 전기 저항기를 포함한다. 바람직하게는 가변 조정식 저항기, 예컨대 퍼텐셔미터를 포함한다. 그에 따라 바람직하게는 스타터 전류 제한은 다양한 차량을 위한 다양한 스타터에 부합하게 조정될 수 있다.
바람직하게는 스타터 전류의 제한은, 저항기에 대해 전기적으로 병렬 접속된 트랜지스터, 특히 파워 트랜지스터가 저항기를 브리징함으로써 종료된다. 바람직하게 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다. 그에 따라 특히 바람직하게는 브리징 모드에서 비-브리징 모드로, 그리고 그 반대로 매우 신속한 전환이 달성될 수 있다.
바람직하게는 본원의 장치는 하나 이상의 전기 부하에서의 전류를 제한하기 위해 사용된다. 전기 부하는 예컨대 전기 모터 및/또는 스타터를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 제어 프로그램으로서, 상기 제어 프로그램이 컨트롤 유닛에서 실행될 경우 본원의 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 제어 프로그램을 제공한다는 사상을 포함한다.
본 발명은 하기에서 도면과 관련한 바람직한 실시예들을 토대로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 전기 시스템 전압 및 스타터 전류의 시간별 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 2는 차량의 스타터를 작동시키기 위한 장치의 회로도이다.
도 3은 도 2의 장치의 상세 회로도이다.
도 4는 차량의 스타터를 작동시키기 위한 또 다른 장치의 회로도이다.
도 5는 어떠한 작동 조건에서 스타터 전류가 예컨대 제한될 수 있는지를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 3의 장치의 개별 부품들의 여러 전기적 변수 및 작동 상태의 시간별 진행을 나타낸 그래프이다.
도 7은 스타터가 본 발명에 따른 방법에 의해 작동될 때 전기 시스템 전압 및 스타터 전류의 시간별 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 차량의 스타터를 작동시키기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
하기에서 동일한 특징들에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 1에는 전기 시스템 전압 및 스타터 전류의 시간별 특성 곡선이 각각 도시되어 있다. 가로 좌표에는 시간(t)이 임의의 단위로 기재되어 있다. 좌측 세로 좌표에는 전기 시스템 전압(U)이 볼트 단위로 기재되어 있다. 우측 세로 좌표에는 스타터 전류(I)가 암페어 단위로 기재되어 있다. 전기 시스템 전압의 시간별 특성 곡선은 도면 부호 101로 표시되어 있다. 스타터 전류의 시간별 특성 곡선은 도면 부호 103으로 표시되어 있다. 스타터 전류는 스타터의 스위치-온 시 약 1000A까지 상승한다는 점을 알 수 있다. 그와 동시에 전기 시스템 전압은 약 12.5V에서 약 7V로 강하된다. 상기 전압 강하로 인해 특히 전기 시스템의 전기 부하 장치가 시동 과정 동안 비활성화되며, 전기 시스템 전압이 다시 허용 범위에 놓이는 즉시 다시 작동 개시되어야 한다.
도 2 및 도 3에 도시된, 차량(미도시)의 스타터(203)를 작동시키기 위한 장치(201)를 이용하여, 특히 도 1에 도시된 전압 강하를 제한할 수 있다. 이와 관련하여 도 3에는 상기 장치(201)의 상세 회로도가 도시되어 있다. 장치(201)는 전기 저항기(205)를 포함한다. 저항기(205)에 대해 병렬로 트랜지스터(207)가 접속된다. 또한, 장치(201)는, 저항기(205) 및 트랜지스터(207)에 의해 형성된 회로와 전기적으로 연결되는 컨트롤 유닛(209)을 포함한다. 또한, 장치(201)는 3개의 단자(211a, 211b, 211c)를 포함한다. 단자들(211a, 211b, 211c)은 핀이라고도 지칭될 수 있다. 단자(211a)에 의해서 장치(201)는 배터리(213)에 연결된다. 배터리(213)와 단자(211) 사이에 인덕터(215)가 추가로 제공된다. 단자(211b)에 의해서는 장치(201)가 스타터(203)에 연결된다. 스타터(203)와 단자(211b) 사이에 스타터 릴레이(217)와 추가의 인덕터(219)가 직렬 접속되어 제공된다. 제3 단자(211c)에 의해서는 장치(201)가 접지와 연결된다. 3개의 단자 또는 핀(211a, b, c)에 의해, 특히 바람직하게는, 기존의 스타터 회로에서 간단하게 본원의 장치(201)를 사용할 수 있다. 이러한 점에서 경제적인 개장이 가능하다. 3개의 핀(211a, b, c)이 제공되는 점 때문에, 본원의 장치(201)는 3-핀 장치라고도 지칭될 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 실시예에 따라서, 전기 저항기(205)는 스타터 전류를 제한하기 위한 제한기를 형성한다. 트랜지스터(207)가 제한기를 전기적으로 브리징하기 위한 점퍼를 형성함으로써, 브리징 시 스타터 전류가 제한되지 않게 된다. 컨트롤 유닛(209) 자체는 특히 트랜지스터(207)를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환할 수 있다.
또한, 컨트롤 유닛(209) 내에는 시간 신호를 발생시키기 위한 타이머(208)가 통합된다. 특히 스타터(203)가 시동되고 스타터 전류의 제한이 개시되면, 타이머(208)가 작동된다. 그런 다음 사전 결정된 시간 이후 타이머(208)는 시간 신호를 발생시키고, 이 시간 신호에 대해 컨트롤 유닛(209)은 트랜지스터(207)를 브리징 모드로 전환하는 동작으로써 반응한다.
예컨대 사용자의 시동 요구가 있어 스타터 릴레이(217)가 폐쇄되면, 배터리(213)에 의해 공급되는 배터리 전류(IB)가 흐르게 된다. 트랜지스터(207)가 비-브리징 모드에 있으면, 배터리 전류(IB)는 전기 저항기(205), 스타터 릴레이(217) 및 추가의 인덕터(219)를 통해 스타터(203) 쪽으로 흐른다. 단자(211b) 이후에 그에 상응하게 흐르는 전류는 스타터 전류(IS)라고도 지칭될 수 있다. 트랜지스터(207)가 브리징 모드에 있으면, 배터리 전류(IB)는 트랜지스터(207)를 경유하여 스타터(203) 쪽으로 흐른다. 이런 경우에 한해서 스타터 전류(IS)는 제한되지 않는다.
도 4에는 차량의 스타터(203)를 작동시키기 위한 장치(401)의 또 다른 바람직한 실시예의 상세 회로도가 도시되어 있다. 상기 장치(401)의 컨트롤 유닛(209) 내에는 전압 검출기(403) 및 온도 센서(405)가 추가로 통합된다. 전압 검출기(403)는 특히 배터리 전압(213)을 측정한다. 온도 센서(405)는 특히 차량의 주변 온도 및/또는 모터 주변 온도를 측정한다. 측정된 상기 두 물리 변수는 특히, 스타터의 스타터 전류를 제한할지, 또는 제한하지 않을지의 여부에 대한 결정 시 영향을 미친다. 이 경우, 상기 결정에 따라서 컨트롤 유닛(209)은 그에 상응하게 트랜지스터(207)를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환한다.
도 5에는, 시동 과정에서 스타터 전류가 이미 스타터의 시동 시 곧바로 제한되는 영역들을 개략적으로 표시한 그래프가 도시되어 있다. 세로 좌표 상에는 예컨대 배터리(213)의 배터리 전압(U)이 볼트 단위로 기재되어 있으며, 이때 배터리 전압은 공급 전압이라고도 지칭될 수 있다. 가로 좌표 상에는 차량의 주변 온도(T)가 섭씨 온도 단위로 기재되어 있다. 공급 전압뿐 아니라 주변 온도도 음영 표시된 영역(501) 이내에 위치할 경우, 시동 과정 시 먼저 스타터(203)의 스타터 전류가 제한되며, 그런 다음 특히 차후 임의의 시점에 제한이 종결된다. 음영 영역(501)은 0℃ 이상의 주변 온도와, 7V와 12V 사이의 전압 값을 포함하며, 이때 7V 및 12V도 음영 영역(501)에 속한다. 공급 전압 및/또는 주변 온도가 음영 영역(501)을 벗어나면, 예컨대 트랜지스터(207)가 브리징 모드로 전환됨으로써 스타터 전류(IS)도 스타터(205)의 시동 시 곧바로 제한되지 않는다. 이런 경우에 한해 전기 저항기(205)가 브리징된다. 그에 따라 바람직하게는 초기 스타터 전류 제한과 관련한 결정 시 차량의 실제 작동 파라미터들이 고려될 수 있다. 따라서 12V를 초과하는 공급 전압은, 전류 피크의 발생 시에도 여전히 전기 시스템의 전기 부하 장치를 위해 충분히 높은 공급 전압을 제공할 수 있는 충분히 충전된 배터리의 징표이다. 7V 미만의 공급 전압을 갖는 낡거나 약한 배터리의 경우도, 여기서도 역시 스타터 전류 제한이 실시되지 않는 점에 한해서, 고려되는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 제한된 전류가 예컨대 스타터를 확실하게 시동시키기에 더 이상 충분하지 않을 수 있거나, 스타터의 시동 과정이 대폭 연장될 수도 있기 때문이다.
도 6에는 시동 과정 동안 스타터 회로의 소자들의 일부 물리 변수 및 일부 작동 상태의 시간별 특성 곡선이 도시되어 있다. 도면 부호 601로 표시된 상부 그래프에는 시간(t)에 걸친 스타터 릴레이(217)의 상태가 도시되어 있다. 스타터 릴레이(217)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 전환될 수 있다.
도면 부호 603으로 표시된 그래프에는 스타터 전류(IS)의 시간별 특성 곡선이 도시되어 있다.
도면 부호 605로 표시된 그래프에는 저항기(205)가 브리징되는 시점 또는 브리징되지 않는 시점이 각각 도시되어 있다.
도면 부호 607로 표시된 그래프에는 트랜지스터(207)가 비-브리징 모드에 위치되는, 다시 말하면 트랜지스터(207)가 개방되는 시점 및 트랜지스터(207)가 브리징 모드에 위치되는, 다시 말하면 트랜지스터(207)가 폐쇄되는 시점이 각각 도시되어 있다.
위상 (I)에서 저항기(205)는 브리징되지 않는다. 시점(t1)에 스타터 릴레이(217)는 폐쇄된다. 저항기(205)가 브리징되지 않기 때문에, 스타터 전류(IS)는 제한된다. 이런 점에 한해서 트랜지스터(207)는 비-브리징 모드에 위치된다.
이 경우 공급 라인 내 전류는 전기 저항기(205)에서 전압 강하를 발생시킨다. 상기 전류가 임계값(IT)에 도달하면 타이머(208)가 작동되고, 위상 (II)가 시작된다. 계속해서 위상 (II) 동안, 다시 말해 기간(tS) 동안 스타터 전류(IS)는 제한된다. 사전 결정된 시간(tS) 이후에 타이머(208)는 시간 신호를 송출하며, 이 시간 신호에 반응하여 컨트롤 유닛(209)은 트랜지스터(207)를 브리징 모드로 전환한다[위상 (III) 참조]. 다시 말해 저항기(205)는 트랜지스터(207)에 의해 브리징된다. 그에 따라 스타터 전류(IS)가 더는 제한되지 않는다.
위상 (IV)으로의 전환 시 스타터 전류(IS)는 다시 임계값(IT) 미만으로 감소한다. 컨트롤 유닛(209)은 트랜지스터(207)를 다시 비-브리징 모드로 전환한다. 장치(401)는 다시 소위 그의 정지 상태에 들어간다.
도 7에는 공지된, 전류 제한이 없는 시동 장치 및 본원의 장치(201 또는 401)에서 각각 나타나는 전기 시스템 전압 및 스타터 전류의 시간별 특성 곡선이 도시되어 있다. 가로 좌표에는 시간(t)이 임의의 단위로 도시되어 있다. 좌측 세로 좌표 상에는 전기 시스템 전압(U)이 V 단위로 기재되어 있다. 우측 세로 좌표 상에는 스타터 전류(I)가 A 단위로 기재되어 있다. 공지된, 전류 제한이 없는 시동 장치에서의 전기 시스템 전압은 도면 부호 701로 표시되어 있다. 대응하는 스타터 전류의 시간별 특성 곡선은 도면 부호 703으로 표시되어 있다. 본 발명에 따른 장치(201 또는 401)에서의 전기 시스템 전압의 시간별 특성 곡선은 도면 부호 705로 표시되어 있다. 본 발명에 따른 장치(201 또는 401)에서의 스타터 전류의 시간별 특성 곡선은 도면 부호 707로 표시되어 있다. 여기서는, 본 발명에 따른 장치(201 또는 401)로 인해 스타터 전류가 약 700A로 제한됨으로써, 전기 시스템 전압의 전압 강하가, 종래 기술에서처럼 계속하여 약 7V로 강하되는 것 대신에, 약 9V에서 제한되는 점이 분명하게 확인된다.
도 8에는 차량의 스타터를 작동시키기 위한 방법의 일 실시예의 흐름도가 도시되어 있다. 단계 801에서 물리 변수가 측정된다. 예컨대 물리 변수는 차량의 주변 온도일 수 있고, 그리고/또는 배터리 공급 전압일 수 있다. 그런 다음 단계 803에서는, 단계 801에서 측정된 물리 변수에 따라서 스타터의 스타터 전류를 제한할 지, 또는 제한하지 않을지의 여부에 대한 결정이 내려진다. 단계 803에서 스타터 전류를 제한하지 않기로 결정되면, 예컨대 단계 805에서 컨트롤 유닛(209)은 트랜지스터(207)를 브리징 모드로 전환한다. 단계 803에서 스타터 전류를 제한하기로 결정되었다면, 단계 807에서는, 특히 트랜지스터(207)가 비-브리징 모드로 전환됨으로써 스타터 전류가 제한된다. 그런 다음 사전 결정된 시간의 경과 후, 단계 809에서는, 특히 컨트롤 유닛(209)이 트랜지스터(207)를 브리징 모드로 전환함에 따라 트랜지스터(207)가 저항기(205)를 전기적으로 브리징됨으로써, 스타터 전류의 제한이 종료된다. 그에 따라 스타터 전류는 더 제한되지 않게 된다.
또한, 본 발명은 특히 하기의 장점들을 제공한다.
- 본원의 장치(201 또는 401)는 전기 부하의 공급 라인 내에서 독립적이면서도 자율적으로 작동할 수 있다. 이 경우 다른 제어 장치들에 대한 인터페이스도 요구되지 않는다.
- 그럼으로써 특히 제조 시 비용이 최소화된다.
- 특히 바람직하게는, 이미 제공되어 있는 스타터 회로 내에 본원의 장치를 내장할 수도 있다.
- 특히 제한 영역들, 예컨대 낮은 공급 전압 조건이나, 낮은 온도 조건에서, 차량의 모터를 시동하기 위한 완전한 공급 전압이 제공된다.
- 공급 전압의 강하 외에도, 예컨대 공급 라인 내에서 전류의 클록 제어에 의해 존재할 수 있는 것과 같은 전자기 간섭이 최소화된다. 또한, 그럼으로써 바람직하게는, 예컨대 전기 시스템을 안정화하기 위한 조치들을 축소할 수 있다. 버퍼 배터리, 버퍼 커패시터 또는 후방에 접속되는 DC-DC 컨버터는 불필요하게 된다. 또한, 그 결과 바람직하게는 중량 및 비용 절감이 달성된다.
- 그럼으로써 시동 시 발생하는 토크의 감소에 의해 특히 전기 기기, 예컨대 스타터의 수명이 증가된다.
- 전기 기기는 더 경량으로, 그리고 더 저렴하게 제조될 수 있다. 따라서 예컨대 벽 두께도 감소될 수 있다. 그럼으로써 바람직하게는 추가의 중량 및 비용 절감이 달성될 수 있다.
- 예컨대 자동차 내 스타터 배터리에 의한 전압 공급 장치가 보호된다. 이 전압 공급 장치의 수명은 증가된다.
- 소음 및 진동이 감소되고, 특히 그럼으로써 쾌적성이 향상된다.
- 시동 과정이 개선된다. 따라서, 예컨대 바람직하게는 전기 기기에 의해 시동되는 내연기관의 시동 시간이 감소될 수 있다.
- 본원에 기재한 작동 장치는 특히 비용, 장착 공간 및 중량을 최소화한다.
- 또한, 본원의 장치는, 집적도가 높고, 스타터에서 독립적으로 기능하며, 유리한 개장 솔루션으로서도 이용될 수 있는 솔루션의 구현 가능성을 제공한다.
- 특히, 통합된 저항기를 통한 전압의 초과에 의해 본원의 장치가 작동되거나 시동되는, 3-핀 단자에 의한 구성에 의해서, 비록 상기 장치에 영구적으로 전기가 공급된다고 하더라도, 거의 제로(0)까지 장치의 대기 전류 소비가 실현된다.
또한, 본 발명에 따라서, 본원의 장치는 전기 부하에서의 전류 제한을 위해서도 사용될 수 있다. 다시 말하면, 특히 본 발명에 따라, 전기 부하의 시동 전류를 제한하기 위한 방법 및 장치가 제공되며, 이때 스타터의 경우 시동 전류는 스타터 전류에 상응한다.

Claims (15)

  1. 차량의 스타터(203)를 작동시키기 위한 방법이며, 물리 변수가 측정되고, 상기 측정된 물리 변수에 따라 스타터(203)의 스타터 전류가 제한되거나, 제한되지 않으며, 스타터 전류가 제한될 경우 상기 제한은 사전 결정된 시간 이후에 종료되는, 차량 스타터 작동 방법에 있어서,
    상기 제한의 종료 이후에, 스타터 전류(IS)가 임계값(IT) 미만이 됨에 따라 제한 모드로의 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 사전 결정된 값 미만이거나 그 이하인 물리 변수가 측정되는 경우에는, 스타터 전류가 제한되지 않는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 물리 변수로서 차량의 공급 전압이 검출되며, 이때 상기 공급 전압이 7V 미만이면 스타터 전류는 제한되지 않는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 물리 변수는 온도 및/또는 전기적 변수인, 차량 스타터 작동 방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 스타터 회로에서 추가의 전기적 변수의 강하가 검출되며, 이때 상기 강하의 검출 시점은 사전 결정된 시간의 시작 시점에 상응하는, 차량 스타터 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스타터 전류는 저항기(205)에 의해 제한되는, 차량 스타터 작동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스타터 전류의 제한은, 저항기(205)에 대해 전기적으로 병렬 접속된 트랜지스터(207)가 상기 저항기(205)를 브리징함으로써 종료되는, 차량 스타터 작동 방법.
  8. 차량의 스타터(203)를 작동시키기 위한 장치(201)이며,
    - 스타터 전류를 제한하기 위한 제한기(205)와,
    - 상기 제한기(205)를 전기적으로 브리징함으로써 브리징 시 스타터 전류가 제한되지 않게 하는 점퍼(207)와,
    - 상기 점퍼(207)를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환하기 위한 컨트롤 유닛(209)으로서, 측정된 물리 변수에 따라 점퍼(207)를 브리징 모드 또는 비-브리징 모드로 전환하도록, 그리고 사전 결정된 시간 이후에 상기 브리징 모드를 종료하도록 형성되는 컨트롤 유닛(209)을 포함하는, 차량 스타터 작동 장치(201)에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 상기 제한의 종료 이후에 스타터 전류(IS)가 임계값(IT) 미만이 됨에 따라, 제한 모드로 전환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  9. 제8항에 있어서, 컨트롤 유닛은, 사전 결정된 값 미만이거나 그 이하인 물리 변수가 측정된 경우에 스타터 전류를 제한하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  10. 제9항에 있어서, 컨트롤 유닛은 물리 변수로서 차량의 공급 전압을 검출하고, 이때 상기 공급 전압이 7V 미만이면 상기 컨트롤 유닛은 스타터 전류를 제한하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  11. 제8항에 있어서, 제한기(205)와 점퍼(207)는 전기적으로 병렬 접속되는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  12. 제8항 또는 제11항에 있어서, 제한기(205)는 전기 저항기(205)를 포함하고, 그리고/또는 점퍼(207)는 트랜지스터(207)를 포함하는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리 변수를 검출하기 위한 검출기(403; 405)가 제공되는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 시간 신호를 발생시키기 위한 타이머(208)가 제공되는, 차량 스타터 작동 장치(201).
  15. 제어 프로그램이며, 상기 제어 프로그램이 컨트롤 유닛(209)에서 실행될 경우, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 제어 프로그램.
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