KR20170056745A - 차량의 전원 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

제1전원공급장치; 차량의 전장부하에 전력을 제공하는 차량제어부; 제1전원공급장치와 차량제어부의 사이에 마련되어 온오프 동작에 따라 제1전원공급장치로부터 차량제어부에 공급되는 전력을 온오프하는 제1트랜지스터; 외부로부터 전력을 공급받는 경우 제1트랜지스터를 온 제어하고, 외부로부터의 전력 공급이 중단된 경우 제1트랜지스터를 오프 제어하는 제2트랜지스터; 및 차량의 시동이 온 되는 경우 제2트랜지스터에 전력을 공급하고 시동이 오프된 경우 제2트랜지스터에의 전력 공급을 중단하는 제2전원공급장치;를 포함하는 차량의 전원 공급 시스템을 제공한다.

Description

차량의 전원 공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 시동이 오프 된 이후에도 필요에 따라 일정시간 동안 냉난방시스템의 구동이 가능한 차량의 전원 공급 시스템에 관한 것이다.

차량에서 구동하는 전장부하는 기본적으로 구동을 위한 전원을 필요로 한다. 크게 차량에서 전장부하에 전원을 공급해주는 전원공급장치는 차량 엔진의 구동 여부와 관계없이 항상 전원을 공급하는 배터리와 차량 엔진구동에 따라 모터가 회전하면서 전기를 발생시키는 제너레이터로 구분할 수 있다.

배터리와 제너레이터의 가장 큰 차이는 배터리는 제너레이터와 달리 엔진의 구동 여부에 관계없이 항상 전원을 제공하는 반면에 제너레이터는 엔진이 구동하는 경우에만 전원을 제공할 수 있다. 그러므로 일반적으로 차량에서 엔진의 구동에 관계없이 항상 구동되어야 하는 전장부하에는 배터리를 이용하여 전원을 제공하며, 엔진이 구동된 이후에 제어가 필요한 전장부하는 제너레이터에 의하여 전원을 공급한다.

따라서 일반적으로 배터리를 이용하는 것보다 제너레이터를 이용하여 전원을 공급하는 것이 전원의 상시공급에 따른 암전류의 발생을 감소시키기 때문에 전력효율 측면에서 효과적이다. 그러나 장치의 종류 및 특성에 따라 엔진의 시동이 오프된 이후에도 전원 공급이 필요한 경우가 있는바 이러한 경우에는 불가피하게 배터리 전원을 이용하여야 한다. 이같은 경우에 발생하는 암전류를 최소화시키기 위하여 최근 많은 연구가 이루어지고 있는데 공개특허공보 KR 2015-0041270 A "차량 전원 제어 장치"도 전동식 파워 스티어링 시스템 ECU 전원 앞단에서 암전류를 차단하기 위한 차량 전원 제어 장치를 제공하고 있다.

그러나 이에 따르더라도 여전히 차량 엔진 시동 오프 이후에 차량 전장품을 이용해야 하는 필요성과 암전류 발생에 따른 차량의 전력효율 저하 방지 두 가지를 모두 만족할 수 있는 방법은 제시되지 않고 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 2015-0041270 A

본 발명은 차량의 냉난방시스템 구동을 위해서 상시전원인 배터리를 이용함에도 불구하고 암전류를 감소시킬 수 있으며, 차량의 시동 오프 이후에도 일정시간 동안 차량 전장부하의 구동이 가능한 차량의 전원 공급 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 전원 공급 시스템은 제1전원공급장치; 차량의 전장부하에 전력을 제공하는 차량제어부; 제1전원공급장치와 차량제어부의 사이에 마련되어 온오프 동작에 따라 제1전원공급장치로부터 차량제어부에 공급되는 전력을 온오프하는 제1트랜지스터; 외부로부터 전력을 공급받는 경우 제1트랜지스터를 온 제어하고, 외부로부터의 전력 공급이 중단된 경우 제1트랜지스터를 오프 제어하는 제2트랜지스터; 및 차량의 시동이 온 되는 경우 제2트랜지스터에 전력을 공급하고 시동이 오프된 경우 제2트랜지스터에의 전력 공급을 중단하는 제2전원공급장치;를 포함한다.

제2트랜지스터는, 제2전원공급장치로부터 전원을 공급받은 경우에는 제1트랜지스터를 도통시켜 제1전원공급장치의 전원이 차량제어부로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제2트랜지스터는 NPN 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

제2전원공급장치의 전력은 제2트랜지스터의 베이스단으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

제2트랜지스터는, 차량 시동 오프로 인하여 제2전원공급장치로부터 전원을 공급받지 못한 경우에는 제1트랜지스터를 차단시켜 제1전원공급장치의 전원이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

차량제어부는, 차량 시동이 오프된 경우 미리 설정된 설정시간 동안 제1트랜지스터가 도통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제1트랜지스터는 PNP 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

차량제어부는 차량 시동이 오프된 경우 미리 설정된 설정시간 동안 제1트랜지스터의 베이스단에 역전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 배터리 방전을 방지하고 제어기에서 소비되는 암전류를 감소시켜 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

둘째, 차량이 시동 오프가 된 이후에도 차량의 습기 제거를 위해 에어컨/냉난방시스템을 일정 시간 동안 구동이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전원 공급 시스템의 구성도

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

도1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 전원 공급 시스템은 제1전원공급장치(100); 차량의 전장부하(600)에 전력을 제공하는 차량제어부(400); 제1전원공급장치(100)와 차량제어부(400)의 사이에 마련되어 온오프 동작에 따라 제1전원공급장치(100)로부터 차량제어부(400)에 공급되는 전력을 온오프하는 제1트랜지스터(200); 외부로부터 전력을 공급받는 경우 제1트랜지스터(200)를 온 제어하고, 외부로부터의 전력 공급이 중단된 경우 제1트랜지스터(200)를 오프 제어하는 제2트랜지스터(500); 및 차량의 시동이 온 되는 경우 제2트랜지스터(500)에 전력을 공급하고 시동이 오프된 경우 제2트랜지스터(500)에의 전력 공급을 중단하는 제2전원공급장치(300);를 포함한다.

제1전원공급장치(100)는 차량의 시동 온오프에 관계없이 항상 전원을 공급하는 장치로써 다양한 종류의 장치가 이에 해당할 수 있겠지만 배터리가 가장 대표적인 예가 될 것이다. 또한 차량제어부(400)는 차량의 전장부하(600)에 전력을 제공하는 장치로써 마이컴 같은 장치가 이에 해당할 것이다. 추후에 설명하겠지만 차량제어부(400)는 차량부하에 전원을 공급하는 전원공급장치의 역할을 하는 것뿐만이 아니라, 제1트랜지스터(200)의 도통여부를 제어할 수 있는 제어기로써도 역할을 할 수 있다. 제2전원공급장치(300)는 차량의 시동 온오프에 따라 전력공급여부를 달리하는 장치로써 차량이 시동 온 된 경우에는 전력을 공급하고 차랑 시동이 오프 된 경우에는 전력 공급을 중단하는 장치이다. 이에 해당하는 장치도 다양한 종류의 장치가 존재할 수 있으나 가장 대표적인 장치로는 차량 시동 온에 따라 엔진이 가동됨으로써 발전하는 제너레이터일 것이다.

제1전원공급장치(100)와 제2전원공급장치(300)가 구비되어 있다면 본 발명의 목적에 맞게 이를 적절히 제어하여 암전류를 최소화하면서도 차량의 시동이 오프된 경우에도 차량 전장부하(600)를 구동시킬 수 있는 제어장치들이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 이를 위하여 제1트랜지스터(200)와 제2트랜지스터(500)를 포함하고 있다.

도1에서 제1트랜지스터(200)와 제2트랜지스터(500)의 연결관계를 구체적으로 도시하고 있는데, 도1에서 본 발명에 대한 일례로써 도시하고 있는 제1트랜지스터(200)는 PNP 트랜지스터이며 제2트랜지스터(500)는 NPN트랜지스터이다. PNP와 NPN은 BJT(Bipolar Junction Transistor)의 종류로써 p-n 접합관계가 어떻게 되느냐에 따라 구분된다. 일반적으로 PNP 트랜지스터는 트랜지스터의 베이스단에 문턱전압(일반적으로 -0.7V)보다 낮은 전압이 인가되었을 때 도통되며 NPN 트랜지스터는 트랜지스터의 베이스단에 문턱전압(일반적으로 0.7V)보다 높은 전압이 인가 되었을 때 도통되는 특성이 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 BJT의 특성을 이용하여 도1과 같은 차량의 전원 공급 시스템을 구성하였는바 그 시스템의 구성을 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.

우선 차량의 시동이 온이 되는 경우에만 전원을 공급하는 제2전원공급장치(300)는 제2트랜지스터(500)인 NPN 트랜지스터의 베이스단으로 전원을 공급한다. 제2전원공급장치(300)의 공급전원은 NPN 트랜지스터의 문턱전압을 초과하는 크기이므로 제2전원공급장치(300)가 전원을 공급하는 경우, 즉 차량의 시동이 온 된 경우에는 제2트랜지스터(500)는 도통되게 된다.

또한 제2트랜지스터(500)의 콜렉터단은 제1트랜지스터(200)의 베이스단에 연결이 되고, 제1전원공급장치(100)의 전원은 제1트랜지스터(200)의 에미터단으로 연결이 되게 된다. 이에 따라 도1의 회로 구성을 통해 확인할 수 있듯이 제2트랜지스터(500)가 도통되면 제1트랜지스터(200)에는 제1트랜지스터(200)의 문턱전압보다 낮은 역전압이 생성되므로 PNP 트랜지스터인 제1트랜지스터(200)의 특성상 제1트랜지스터(200)도 도통이 되게 된다. 따라서 제1전원공급장치(100)에 의하여 에미터로 공급되는 전원이 차량제어부(400)로 전달되게 되는 것이다.

회로의 구체적인 구성에 있어서 본 발명은 제1트랜지스터(200)가 PNP BJT이고 제2트랜지스터(500)가 NPN BJT인 경우를 제기하고 있으나, 이와 유사한 특성을 가지는 PMOS와 NMOS로 대체할 수 있으며 최근 많이 사용되는 CMOS를 활용하여 제어할 수 있음은 당연하다.

반면에 차량의 시동이 오프 되는 경우에는 제2트랜지스터(500)의 베이스단으로 전원 공급이 되지 않게 되므로 제2트랜지스터(500) 베이스단 전압이 문턱전압 이하가 되어 제2트랜지스터(500)는 오프 되게 된다. 따라서 제1트랜지스터(200)의 베이스단에 인가되던 역전압도 더 이상 공급되지 않으므로 제1트랜지스터(200)도 제2트랜지스터(500)가 오프 됨에 따라 같이 오프 된다. 결국 차량 시동 오프로 인하여 차량제어부(400)에도 제1전원공급장치(100)에 의한 전원이 공급되지 않게 되는 것이다.

그러나 본 발명에서는 앞서 발명의 목적에서 설명하였듯이 차량의 시동이 오프 된 이후에도 차량의 습기 제거를 위하여 일정시간 동안은 차량 전장부하(600)에 전원을 공급할 필요성이 있는바, 이를 구현하기 위한 수단으로 차량제어부(400)에서 제1트랜지스터(200)의 온오프를 제어하는 방법을 제시하고 있다.

이를 구체적으로 살펴보자면 차량제어부(400)에서 차량 시동이 오프된 것을 감지하는 경우 미리 설정된 설정시간 동안 PNP BJT인 제1트랜지스터(200)를 도통시키기 위해 제1트랜지스터(200)의 베이스단 전압에 문턱전압보다 낮은 전력을 공급할 것이다. 여기서 차량제어부(400)는 다양한 방식을 통하여 차량 시동이 오프된 것을 감지할 수 있을 것이며, 일례로써 별도의 센서회로를 마련하여 차량의 시동 온오프를 감지하는 방법을 고려해 볼 수 있을 것이다. 또한, 여기서의 설정시간은 시동 오프 후 일시적 필요에 따라 차량 전장부하(600)의 구동을 요하는 시간이므로 이를 고려하여 적절하게 설정하는 것이 바람직할 것이다. 설계적인 측면에서 마진을 두어 설정시간을 크게 설정하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 제1전원공급장치(100)의 전원이 지속적으로 공급됨에 따라 발생하는 암전류도 지속적으로 발생하므로 제1전원공급장치(100)의 방전을 방지하고 차량의 연비를 향상시킨다는 측면에서 적절하게 설정시간을 결정해야 할 것이다.

설정시간이 경과한 이후에는, 차량제어부(400)에서 제1트랜지스터(200)의 베이스단으로 역전력을 공급하지 못하게 되므로, 제1트랜지스터(200)는 오프되게 될 것이고 결국 이에 따라 제1전원공급장치(100)에서 차량제어부(400)로 전력이 전달되지 않게 되므로 차량 전장부하(600) 즉, 본 발명에서 예로써 제시하고 있는 차량의 냉난방시스템도 구동이 불가능하게 될 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 제1전원공급장치 200: 제1트랜지스터
300: 제2전원공급장치 400: 차량제어부
500: 제2트랜지스터 600: 전장부하

Claims (8)

1. 제1전원공급장치;
   차량의 전장부하에 전력을 제공하는 차량제어부;
   제1전원공급장치와 차량제어부의 사이에 마련되어 온오프 동작에 따라 제1전원공급장치로부터 차량제어부에 공급되는 전력을 온오프하는 제1트랜지스터;
   외부로부터 전력을 공급받는 경우 제1트랜지스터를 온 제어하고, 외부로부터의 전력 공급이 중단된 경우 제1트랜지스터를 오프 제어하는 제2트랜지스터; 및
   차량의 시동이 온 되는 경우 제2트랜지스터에 전력을 공급하고 시동이 오프된 경우 제2트랜지스터에의 전력 공급을 중단하는 제2전원공급장치;를 포함하는 차량의 전원 공급 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   제2트랜지스터는,
   제2전원공급장치로부터 전원을 공급받은 경우에는 제1트랜지스터를 도통시켜 제1전원공급장치의 전원이 차량제어부로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   제2트랜지스터는 NPN 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   제2전원공급장치의 전력은 제2트랜지스터의 베이스단으로 공급되는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   제2트랜지스터는,
   차량 시동 오프로 인하여 제2전원공급장치로부터 전원을 공급받지 못한 경우에는 제1트랜지스터를 차단시켜 제1전원공급장치의 전원이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   차량제어부는,
   차량 시동이 오프된 경우 미리 설정된 설정시간 동안 제1트랜지스터가 도통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   제1트랜지스터는 PNP 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   차량제어부는 차량 시동이 오프된 경우 미리 설정된 설정시간 동안 제1트랜지스터의 베이스단에 역전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 공급 시스템.

Images