KR20140136643A

KR20140136643A - 차량용 보조 전원공급장치

Info

Publication number: KR20140136643A
Application number: KR1020130056904A
Authority: KR
Inventors: 이향제
Original assignee: 이향제
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2014-12-01

Abstract

본 발명은 차량의 시동모터 및 전장부품 등에서 소모되는 전원을 선택적으로 공급할 수 있도록 하는 차량용 보조 전원공급장치에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명은 차량 일측에 구비되는 태양열 발전판을 통해 충전전원을 제공받으며, 차량에 구비되는 메인배터리로 충전 전원을 공급하기 위한 발전기와 추가로 연결되어 제 1 스위치의 온/오프 상태에 따라 충전 가능하도록 구성되는 보조 배터리를 포함하고, 상기 보조 배터리는 차량에 구비되어 배터리 전압 및 전류를 모니터하면서 배터리의 상태를 계산하는 바디 컨트롤 모듈(BCM)과 연결되어 차량에 구비되는 시거 라이터소켓으로 상시전원을 공급할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차량에 연결되는 전기장치들의 전원공급이 보다 안정적으로 이루어질 수 있는 이점을 가진다.

Description

차량용 보조 전원공급장치{ Auxiliary power supply unit for vehicles }

본 발명은 차량의 시동모터 및 전장부품 등에서 소모되는 전원을 선택적으로 공급할 수 있도록 하는 차량용 보조 전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 전원공급을 위한 배터리와 상기 배터리의 충전을 위한 제너레이터가 구비된다. 즉, 상기 배터리는 차량의 시동 전원과 조명, 온도조절장치 및 계기류 등에서 소모되는 전원을 공급하며, 소모된 전원은 주행 중 상기 제너레이터를 통해 충전하여 사용하게 된다.

그리고, 최근에는 차량의 안전 운행을 위한 블랙박스나 네비게이션과 같은 편의 장치는 물론, 시거라이터소켓을 통해 핸드폰을 포함하는 멀티미디어 기기의 충전전원 또는 전기장치의 구동전원으로 차량의 배터리 전원을 사용하는 경우가 늘어나고 있다.

한편, 차량의 배터리는 시동을 걸 때 스타터 모터를 회전시켜 엔진을 구동하게 되면, 엔진과 연결되어 있는 교류발전기가 작동하면서 배터리를 충전시키도록 구성된다. 하지만, 차량용 배터리의 경우 충전 사용 용량에 한계가 있으며, 사용자의 부주의로 인하여 과도하게 배터리의 전원을 소모하게 될 경우 배터리가 방전되어 차량의 시동을 걸 수 없는 상황이 발생하게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 10-0445860에는 보조배터리가 구비된 자동차의 전원공급장치가 개시되어 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 자동차의 전원공급장치 회로도로 주배터리가 충전완료되면 자동적으로 보조배터리가 충전되도록 하여 배터리의 사용 용량을 증대시키도록 구성된다.

상세히, 차량의 제너레이트(G)로 부터 발생되는 전기에너지를 공급받아 차량에 필요한 전원을 공급하도록 주배터리(10)가 구비되어 있으며, 상기 주배터리(10)와 병렬 연결 되어 보조 배터리 충전용 릴레이(20)의 스위칭 동작에 따라 상기 제너레이타로 부터 공급되는 전기에너지를 충전할수 있는 보조배터리(30)가 구비되어 있다.

또한, 주배터리(10)의 충전전압이 일정전압(13.5V) 이상일 경우 상기 보조 배터리 충전용 릴레이(20)의 스위칭 동작을 제어하는 릴레이 구동 제어부(40)가 구성되며, 릴레이 구동제어부(40)는 스위칭 소자인 트랜지스터(TR1)의 스위칭 전압을 결정토록 베이스단에 저항(R1)과 제너다이오드(Z)와 가변저항(VR2)와 저항(R3)가 회로구성되어 있고 상기 트랜지스터(TR1)의 '턴온'시 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(TR2)와 상기 트랜지스터(TR2)의 '턴온'시 주배터리(10)의 분배전압이 베이스단에 인가되어 '턴온' 동작되는 트랜지스터(TR3)와 상기 트랜지스터(TR3)의 스위칭 '온'시 주배터리(10)의 전원전압으로 보조 배터리 충전용 릴레이스위치(20)를 동작시키는 릴레이스위치 구동코일(41)이 구성되어 있다.

즉, 종래 기술에서는 주배터리(10) 전압이 일정전압(13.5V) 이상일 경우 릴레이스위치 구동코일(41)의 동작으로 릴레이스위치(20)가 스위칭 온(on) 되도록 구성됨으로써 제너레이트에서 발생되는 전기에너지가 보조배터리(30)로 공급되어 충전될 수 있도록 한다.

하지만, 상기와 같은 종래 기술에서는 주배터리(10)가 완충된 이후 보조배터리(30)의 전압이 충전된다.

따라서, 운행시간 및 거리가 짧은 차량의 경우 보조배터리(30)의 충전이 원활하지 않을 수 있으며, 이와 같은 경우 배터리의 수명이 단축될 수 있는 문제점을 가진다.

또한, 종래 기술에서는 보조배터리(30)가 단순히 주배터리(10)의 충전용량을 보완하는 기능에만 한정되어 차량에서 소모되는 전원의 공급구조를 여전히 개선하지 못하는 문제점을 가진다.

본 발명의 목적은 차량에 구비되는 메인배터리와는 별도로 충전이 가능하며, 충전된 전원을 시거 라이터소켓을 통해 상시 전원으로 사용할 수 있도록 하는 차량용 보조 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 충전상태를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 차량용 보조 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 자가발전기를 통해 사용자가 직접 충전 가능한 차량용 보조 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 차량 일측에 구비되는 태양열 발전판을 통해 충전전원을 제공받으며, 차량에 구비되는 메인배터리로 충전 전원을 공급하기 위한 발전기와 추가로 연결되어 제 1 스위치의 온/오프 상태에 따라 충전 가능하도록 구성되는 보조 배터리를 포함하고, 상기 보조 배터리는 차량에 구비되어 배터리 전압 및 전류를 모니터하면서 배터리의 상태를 계산하는 바디 컨트롤 모듈(BCM)과 연결되어 차량에 구비되는 시거 라이터소켓으로 상시전원을 공급할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 배터리 일측에는 충전상태를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 충전상태 표시장치가 더 구비되고, 상기 보조 배터리의 접지단자에는 전류센서가 더 구비되어, 상기 바디 컨트롤 모듈에서는 상기 전류센서와 전압비교 및 전압상태를 계산하고 계산 결과를 상기 충전상태 표시장치로 전달하기 위한 비교기 및 신호발생부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조배터리에는 사용자에 의해 충전전압을 발생시키는 자가발전장치가 더 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 메인배터리와는 별도로 보조 배터리를 충전하여 차량에서 소모되는 전원을 공급할 수 있으므로, 차량에서 소모되는 전원을 보다 효과적으로 공급할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명에서는 보조 배터리의 충전 상태를 사용자가 확인하고, 스위치를 통해 차량의 발전기를 통해 보조 배터리를 충전할 수 있으므로, 보조 배터리를 보다 효과적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 사용자가 자가발전기를 작동시켜 보조 배터리를 직접 충전하여 사용할 수 있도록 함으로써 보조 배터리를 안정적으로 충전하여 사용할 수 있는 이점을 가진다.

도 1 은 종래 기술에 따른 자동차의 전원공급장치 회로도.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 시스템 구성을 보인 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리의 연결 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리 충전 구조의 일실시 예를 보인 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 충전상태 표시장치의 동작구조를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리 충전 구조의 다른 실시 예를 보인 도면.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 2 에는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 시스템 구성을 보인 도면이 도시되어 있고, 도 3 에는 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리의 연결 구조를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치는 차량에 구비되는 메인배터리(90)와 병렬로 연결되는 보조 배터리(100)를 통해 시거 라이터소켓(500)으로 상시전원을 공급할 수 있도록 구성된다.

상세히, 상기 보조 배터리(100)는 납축전지로 태양열 발전판(800)을 이용하여 전원을 충전하며, 상기 메인배터리(90)로 충전 전원을 제공하는 발전기(80)에 추가로 연결되어 제 1 스위치(300)의 온/오프 상태에 따라 충전 가능하도록 구성된다.

그리고, 상기 보조 배터리(100)에 충전된 전원은 차량에 구비되는 시거 라이터소켓(00)으로 제공되어 상시전원으로 출력될 수 있도록 구성되며, 제 2 스위치(400)를 더 구비하여 사용자가 시거 라이터소켓(500)의 전원공급 구조를 선택할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치는 상기 시거 라이터소켓(500)에 연결되는 블랙박스(920)나 네비게이션(940) 및 기타장치(960)로 제공되는 상시전원을 상기 메인배터리(90)가 아닌 보조 배터리(100)를 통해 제공할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 상기 상기 보조 배터리(100)는 차량에 구비되어 배터리 전압 및 전류를 모니터하면서 배터리의 상태를 계산할 수 있는 바디 컨트롤 모듈(600, BCM)과 연결된다.

그리고, 상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서는 상기 보조 배터리(100)의 접지 단자에 연결된 전류센서(620)의 감지정보를 수신하고, 수신된 정보를 상기 보조 배터리(100)의 충전상태를 확인할 수 있도록 하는 충전상태 표시장치(200)로 전달하도록 제어된다.

한편, 상기 보조 배터리(100)는 배터리 휴즈 블럭(160)과 실내휴즈박스(180) 및 엔진룸 휴즈 박스(140)에 연결되어 과부하가 발생될 경우 자동적으로 전원공급이 차단될 수 있으며, 차량의 전기 신호를 제어하기 위한 일렉트로닉 컨트롤 모듈(120, Electronic control module, ECM)과 연결되어 발전기(80)를 통한 충전 제어는 물론, 시동모터(70)로 전원을 공급하여 메인배터리(90)의 방전시 이를 보완할 수 있다.

상세히, 도 4 에는 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리 충전 구조의 일실시 예를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 5 에는 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 충전상태 표시장치의 동작구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 상기 보조 배터리(100)는 상기 전류센서(620)를 통해 전류의 소모 정보가 상기 바디 컨트롤 모듈(600)로 전달될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서는 상기 보조 배터리(100)의 전압 감지 및 전류 감지를 통해 PWM 신호를 상기 일렉트로닉 컨트롤 모듈(120)로 전달하고, 상기 일렉트로닉 컨트롤 모듈(120)에서는 RVC 전압조절기(82)에 PWM 신호를 전달하여 발전기의 출력 전압을 가변시켜 상기 보조 배터리(100)를 충전할 수 있도록 한다.

또한, 이와 같이 상기 발전기(80)를 이용하여 보조 배터리(100)가 충전되는 경우에는 종래 기술에서와 같이 메인 배터리(90)와 보조 배터리(100) 사이에 릴레이 구동 제어부가 구비되어 스위칭 됨으로써 보조 배터리(100)가 충전될 수 있도록 한다.

한편, 상기 보조 배터리(100)는 전원을 주로 태양열 발전판(800)을 이용하여 충전하도록 구성되며, 상기 태양열 발전판(800)은 태양열 집진기(820)와 태양발전 컨트롤러(840)를 포함하도록 구성된다.

상기 태양열 집진기(820)는 직렬 및 병렬 연결되는 다수의 반도체 셀을 조합하여 상기 보조배터리(100)의 충전 전압을 발생시키도록 구성되며, 차량의 상면이나 보닛(bonnet)과 같이 집광이 용이한 부분에 설치되어 충전전압을 생산할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 태양발전 컨트롤러(840)는 상기 태양열 집진기(820)를 통해 충전되는 전원을 상기 보조 배터리(100)로 공급하기 위한 구성으로 상기 보조 배터리(100)의 과충전, 과방전, 역전류 방지 등의 회로를 포함하도록 구성된다.

한편, 상기와 같이 충전되는 보조 배터리(100)의 충전 전압은 상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서 충전상태를 계산하여 상기 충전상태 표시장치(200)를 통해 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서는 비교기(660)를 통해 상기 보조 배터리(100)에 충전된 전압 V1과 비교 전압 V2를 비교하게 되고, 비교 결과를 신호 발생부(640)를 통해 상기 충전상태 표시장치(200)로 전달하게 된다.

상세히, 상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서는 차량의 시동이 오프(Off)된 상태에서 상기 보조 배터리(100)의 전압을 모니터링하고 충전상태(State of Charge, SOC)를 계산하여 계산된 정보와 기준 전압을 비교한 다음 상기 신호 발생부(640)를 통해 충전 상태를 전달하게 된다.

그리고, 상기 바디 컨트롤 모듈(600)에서는 시동이 온(On) 된 상태에서 상기 전류센서(620)값으르 모니터링하여 충전상태를 계산하고, 계산된 정보를 상기 충전상태 표시장치(200)로 전달하여 사용자가 보조 배터리(100)의 충전상태를 확인할 수 있도록 한다.

한편, 상기 보조 배터리(100)는 상기와 같이 태양열 발전판(800)과 발전기(80)를 이용하는 충전방법 이외에도 사용자가 직접 충전할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 차량용 보조 전원공급장치의 요부구성인 보조 배터리 충전 구조의 다른 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 보조 배터리(100)가 자가발전장치(700)와 연결된다.

즉, 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 보조 배터리(100)의 충전 전압을 사용자가 직접 자가발전장치(700)를 작동시켜 충전할 수 있도록 한다.

이를 위해 상기 자가발전장치(700)는 차량의 실내의 글로브박스 일측으로 발전핸들(720)이 노출될 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 발전핸들(720)은 접힘 가능한 구조로 구성되어 필요시에만 펼쳐서 사용자가 자가발전장치(700)를 구동시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 자가발전장치(700)는 사용자가 차량의 조수석에 앉아서 상기 발전핸들(720)을 회전시켜 충전 전원을 발생시키기 위한 구성으로 기후조건에 의해 상기 태양열 발전판(800)을 통한 충전 전원 공급이 제한되는 상황에서 상기 보조 배터리(100)를 활용할 수 있도록 한다.

한편, 상기와 같이 다양한 충전경로를 통해 충전되는 보조 배터리(100)는 실내휴즈박스(180)를 통해 시거라이터 소켓(500)으로 전원을 공급하여 상시전원을 제공할 수 있게 된다.

따라서, 사용자는 차량에 연결되어 전원을 소모하면서 구동되는 다수의 전기장치에 보다 안정적으로 전원을 공급하면서도 메인배터리(80)의 전원부담을 줄일 수 있게 된다.

100..... 보조 배터리 120..... 일렉트로닉 컨트롤 모듈
140..... 엔진룸 휴즈박스 160..... 배터리 휴즈블럭
180..... 실내휴즈박스 200..... 충전상태 표시장치
300..... 제 1 스위치 400..... 제 2 스위치
500..... 시거 라이터소켓 600..... 바디 컨트롤 모듈
620..... 전류센서 640..... 신호발생부
660..... 비교기 700..... 자가발전장치
720..... 발전 핸들 800..... 태양열 발전판
820..... 태양열 집진기 840..... 태양발전 컨트롤러
920..... 블랙박스 940..... 네비게이션
960..... 기타장치

Claims

차량 일측에 구비되는 태양열 발전판을 통해 충전전원을 제공받으며, 차량에 구비되는 메인배터리로 충전 전원을 공급하기 위한 발전기와 추가로 연결되어 제 1 스위치의 온/오프 상태에 따라 충전 가능하도록 구성되는 보조 배터리를 포함하고,
상기 보조 배터리는 차량에 구비되어 배터리 전압 및 전류를 모니터하면서 배터리의 상태를 계산하는 바디 컨트롤 모듈(BCM)과 연결되어 차량에 구비되는 시거 라이터소켓으로 상시전원을 공급할 수 있도록 구성되는 차량용 보조 전원공급장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보조 배터리 일측에는 충전상태를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 충전상태 표시장치가 더 구비되고,
상기 보조 배터리의 접지단자에는 전류센서가 더 구비되어, 상기 바디 컨트롤 모듈에서는 상기 전류센서와 전압비교 및 전압상태를 계산하고 계산 결과를 상기 충전상태 표시장치로 전달하기 위한 비교기 및 신호발생부가 더 구비되는 차량용 보조 전원공급장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보조배터리에는 사용자에 의해 충전전압을 발생시키는 자가발전장치가 더 연결되는 차량용 보조 전원공급장치.