KR20170110305A - 차량용 전원 관리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암전류를 효율적으로 차단할 수 있는 차량용 전원 관리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원 관리 장치의 제어방법은, 기 설정된 제 1 조건이 만족되면 배터리 상태를 제 1 판단하는 단계; 상기 제 1 판단의 결과에 따라, 제 1 부분 부하 또는 전체 부하를 차단하는 단계; 기 설정된 제 2 조건이 만족되면, 상기 배터리 상태를 제 2 판단하는 단계; 및 상기 제 2 판단의 결과에 따라, 부하 차단을 해제하거나 상기 전체 부하에서 상기 제 1 부분 부하를 제외한 제 2 부분 부하를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량용 전원 관리 장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR MANAGING POWER OF VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 암전류를 효율적으로 차단할 수 있는 차량용 전원 관리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 각종 전기장치에 공급되는 전원으로부터 회로를 보호하기 위한 퓨즈가 구비된 퓨즈박스가 장착된다. 그런데, 최근에는 일반적인 퓨즈박스 기능과 더불어, 각종 릴레이 회로 및 일부 전기장치의 작동시간을 제어할 수 있도록 마이크로컨트롤러(마이컴)를 내장한 다기능을 가진 퓨즈박스인 스마트 정션박스(SJB;Smart Junction Box)가 많이 사용되는 추세이다.
도 1은 일반적인 스마트 정션박스 구조의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 스마트 정션박스(100)는 배터리(210)로부터 공급되는 전원을 통신 유닛(220)을 통해 수신된 제어 신호와 차량 스위치(230)의 상태에 근거하여 릴레이와 지능형전원스위치(IPS: Intelligent Power Switch)를 동작시키는 방식으로 차량 내 각종 부하에 전원을 공급하거나 차단하도록 제어하는 마이컴(110)을 포함한다. 또한, 스마트 정션박스(100)에는 일반적으로 차량 제조 후 고객 인도시 온(on) 되는 퓨즈 스위치(120)가 구비되어, 퓨즈 스위치(120)의 상태에 따라 마이컴(120)은 차량에 공급되는 전원을 서로 다른 방식으로 제어할 수 있다. 이를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 스마트 정션박스에서 차량 전원을 관리하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 외부 스위치 입력이 발생하거나 CAN(Controller Area Network) 통신이 활성화됨에 따라 스마트 정션박스는 차량 내 각종 부하 계통에 전원을 공급할 수 있다(S201). 전원 공급이 시작된 후 슬립 모드 진입 조건(예를 들어, 바디 CAN 통신이 슬립 모드로 진입 등)이 만족되면(S202), 스마트 정션 박스는 슬립 모드에 진입하여(S203) 암전류 차단을 위해 동작을 수행할 수 있다.
암전류 차단을 위한 동작은 퓨즈 스위치 상태에 따라 상이할 수 있다(S204). 구체적으로, 고객에 인도될 때 퓨즈 스위치가 켜진 경우에는 타이머가 시작되어 소정 시간(예를 들어, 20분)이 경과된 경우(S205) 램프 부하가 먼저 차단되고(S206), 더 오랜 시간(예를 들어, 12시간)이 경과되면(S207) 바디 전장 부하가 차단될 수 있다(S208). 바디 전장 부하까지 차단되면 마이컴이 파워 오프되며(S209), 기 설정된 해제 조건이 만족될 때까지 해당 상태가 유지된다(S210). 여기서 타이머가 시작된 후 스마트 키 등 리모컨을 통해 잠금 신호가 수신되는 경우에는 더 짧은 시간(예를 들어, 5초)이 경과된 후 부하 차단이 시작될 수도 있다. 또한, 기 설정된 해제 조건은 외부 스위치 입력의 변화 및/또는 CAN 통신 활성화 등이 될 수 있다.
한편, 퓨즈 스위치 상태가 오프인 경우에는 타이머가 시작된지 소정 시간(예를 들어, 5분)이 경과되면(S211), 모든 부하가 한 번에 차단될 수도 있다(S222).
그런데, 상술한 스마트 정션박스가 적용되는 경우, 램프 및 바디 부하 등 차단되는 부하가 제한되어 있고, 정해진 시간에 따라 차단을 하게됨에 따라 암전류 차단에는 한계가 있다.
본 발명은 보다 효율적으로 암전류를 차단할 수 있는 전원 관리 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
특히, 본 발명은 배터리 전원 상태에 따라 암전류 발생을 차단할 수 있는 전원 관리 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원 관리 장치의 제어방법은, 기 설정된 제 1 조건이 만족되면 배터리 상태를 제 1 판단하는 단계; 상기 제 1 판단의 결과에 따라, 제 1 부분 부하 또는 전체 부하를 차단하는 단계; 기 설정된 제 2 조건이 만족되면, 상기 배터리 상태를 제 2 판단하는 단계; 및 상기 제 2 판단의 결과에 따라, 부하 차단을 해제하거나 상기 전체 부하에서 상기 제 1 부분 부하를 제외한 제 2 부분 부하를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원 관리 장치는, 배터리 상태에 대한 정보를 수신하기 위한 통신 모듈; 마이컴; 및 상기 마이컴의 제어에 따라 적어도 하나의 부하 각각에 대한 전원 공급을 차단하기 위한 차단 수단을 포함할 수 있다. 여기서 상기 마이컴은, 기 설정된 제 1 조건이 만족되면 상기 배터리 상태를 제 1 판단하고, 상기 제 1 판단의 결과에 따라, 제 1 부분 부하 또는 전체 부하가 차단되도록 상기 차단 수단을 제어하고, 기 설정된 제 2 조건이 만족되면, 상기 배터리 상태를 제 2 판단하고, 상기 제 2 판단의 결과에 따라, 부하 차단이 해제되거나 상기 전체 부하에서 상기 제 1 부분 부하를 제외한 제 2 부분 부하가 차단되도록 상기 차단 수단을 제어할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
차량의 암전류가 효율적으로 차단되어 불필요한 배터리 소모를 방지할 수 있다.
특히, 차량의 배터리 상태에 따라 차단 부하의 범위가 결정되어 보다 효율적이다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 스마트 정션박스 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 스마트 정션박스에서 차량 전원을 관리하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 관리 시스템 구성의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에서 배터리 상태를 고려하여 전원 관리가 수행되는 과정의 일례를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 차량의 전원 관리 장치에서 암전류 차단 제어를 수행함에 있어 경과 시간은 물론 배터리 상태를 더욱 고려하여 차단 부하의 범위가 결정되도록 할 것을 제안한다.
본 명세서에서는 편의상 차량의 전원 관리 장치는 스마트 정션 박스인 것으로 가정한다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 다른 제어기에서 배터리 상태를 판단한 후 스마트 정션 박스에 암전류 차단 기능을 수행할 것을 지시하는 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다.
본 실시예의 일 양상에 의하면, 배터리의 충전 상태가 일정 값 이하가 되면 차량의 전 부하가 차단되도록 할 수 있다. 이는 추후 시동성을 확보하기 위함이다.
또한, 본 실시예의 일 양상에 의하면, 배터리의 충전 상태에 대한 정보는 배터리 센서로부터 획득될 수 있으며, 시동이 꺼진 상태에서는 엔진 제어기가 아닌 다른 제어기가 배터리 센서를 제어하도록(즉, 배터리 센서로부터 배터리 상태 정보를 획득하고 전원 관리 장치에 전달) 할 수 있다. 여기서 다른 제어기는 스마트 키 제어기(SMK) 등과 같이 시동이 꺼진 상태에서도 깨어 있는 제어기인 것이 바람직하다. 특히, 이러한 구성은 배터리 센서가 외부와 통신을 수행함에 있어 LIN (Local Interconnect Network) 통신 방식을 이용하는 경우 LIN 마스터 역할을 수행하는 제어기가 필요한 바, 시동 여부에 관계없이 항상 LIN 마스터 역할을 수행하는 제어기가 제공될 수 있는 장점이 있다.
이를 위한 차량의 전원 관리 시스템을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 관리 시스템 구성의 일례를 나타낸다.
도 3의 (a)를 참조하면, 배터리(310)의 충전상태(SOC: State Of Charge)를 배터리 센서(320)가 감지하게 된다. 이때, 배터리 센서(320)는 감지한 SOC 정보를 LIN 통신을 통해 외부로 전송하는 경우, 차량의 시동 상태에 따라 LIN 마스터 제어기가 가변될 수 있다. 예를 들어, 시동(IGN ON) 상태에서는 엔진 제어기(EMS: Engine Management System, 330)가 LIN 마스터 제어기 역할을 수행하게 된다. 왜냐하면, IGN ON 상태에서는 발전 제어를 위해 EMS(330)는 주기적으로 배터리 센서(320)로부터 배터리 상태 정보를 모니터링해야 하고, IGN ON 상태에서는 차량의 암전류 차단 관리가 필요 없기 때문이다.
또한, 시동이 꺼진(IG OFF) 상태에서는 차량 배터리 상태에 따라 능동적으로 암전류 차단 기능을 수행하기 위해서 SJB(350)에 SOC 정보가 전달이 되어야 하므로 스마트키 제어기(340)가 LIN 마스터 제어기 역할을 수행할 수 있다.
보다 상세히, 배터리 센서(320)가 배터리의 SOC 정보를 주기적으로 획득하고, SOC가 기준값(예를 들어, 70%) 이하일 경우 SMK(340)는 SJB(350)에 소정의 통신 메시지(예를 들어, Low SOC state value)를 전송하여 SJB를 깨울(wake-up) 수 있다. 깨어난 SJB(350)는 후술할 도 4와 같은 절차에 따라 암전류 차단 동작을 수행할 수 있다.
한편, 일반적인 SJB에서는 퓨즈 스위치 1개, IPS 1개, 릴레이 1개가 적용되었으나, 본 실시예에 따른 SJB(350)는 도 3의 (b)와 같이 각 부하별로 마이컴(351)에 의해 제어되는 IPS(352)가 적용될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 SJB의 전원 관리 절차를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에서 배터리 상태를 고려하여 전원 관리가 수행되는 과정의 일례를 나타낸다.
도 4에서 S401 단계 내지 S403 단계는 도 2의 S201 내지 S203 단계와, S405a 단계는 도 2의 S205 단계 내지 S208 단계와 각각 유사하므로 명세서의 간명함을 위해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일반적인 SJB에서는 퓨즈 스위치의 상태에 의해 차단되는 부하가 차별되었으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 배터리 SOC에 따라 차단되는 부하가 가변적이다. 이는 크게 3가지 경우로 나누어 설명될 수 있다.
첫 번째 경우로, 슬립 모드 진입 후 배터리 SOC가 일정 수준(예를 들어, 70%) 이하인 상태라면(S404), 배터리가 방전되기 직전의 상태를 의미한다. 따라서 SJB는 그 즉시 전체(ALL) 부하를 차단하고(S405b), 마이컴 파워 오프 모드로 진입하여 배터리 방전을 최대한 지연시킨다(S406).
두 번째 경우로, 슬립모드 진입 후 배터리 SOC가 정상이면(S404), 일반적인 부분 부하 차단을 시간에 따라 수행하고(S405a), 마이컴 파워오프 모드로 진입하게 된다(S406). 그 이후 외부 스위치 입력변화나 CAN 통신으로부터 활성화 요청이 오는 등 슬립 모드 해제 조건이 만족되면(S407), 배터리의 SOC에 따라(S408) 전체(ALL) 부하를 차단할지 전원을 공급할지를 판단한다(S409). 판단 결과, 배터리 SOC가 기준 값 이상이면 차량 시동에 문제가 없다는 것이기 때문에 즉시 부하들에 전원이 공급될 수 있다 공급하도록 한다(S401 단계로). 이는 마이컴 파워오프 모드 진입 이후 장시간 동안 차량 방치하면 배터리 SOC가 일정 수준이하로 떨어져 배터리가 방전될 수 있기 때문에 차량의 전원 공급 이전에 배터리 SOC 상태를 다시 한번 체크하기 위한 것이다.
세 번째 경우로, 슬립모드 해제 조건이 만족되고(S407), 배터리 SOC가 기준 값 이하로 판정되면, SJB에서는 이전에 전체 부하가 차단되었는지 여부를 판단하고(S409), 전체 부하 차단이 되지 않은 상태라면 차단되지 않은 부하(즉, 멀티미디어 부하와 웨이크업 부하)를 차단한다(S410). 이는 추가적인 암전류 발생을 사전에 방지하기 위함이며, 이후 즉시 마이컴 파워 오프 모드로 진입하게 됨에 따라(SS406), 차량 전체적으로 배터리가 방전되기까지의 시간이 연장될 수 있다.
한편, S409 단계에서 전체 부하가 이미 차단된 것으로 판정된 경우, 설정에 따라 SJB는 다시 마이컴 파워 오프 모드로 진입할 수도 있고(S406), 전체 부하 차단 후 재차 해제 조건이 만족된 경우 운전자의 부하 사용 의도가 있을 수도 있기 때문에 각 부하에 전원이 공급되도록 할 수도 있다(S401).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 차량용 전원 관리 장치의 제어방법에 있어서,
    기 설정된 제 1 조건이 만족되면 배터리 상태를 제 1 판단하는 단계;
    상기 제 1 판단의 결과에 따라, 제 1 부분 부하 또는 전체 부하를 차단하는 단계;
    기 설정된 제 2 조건이 만족되면, 상기 배터리 상태를 제 2 판단하는 단계; 및
    상기 제 2 판단의 결과에 따라, 부하 차단을 해제하거나 상기 전체 부하에서 상기 제 1 부분 부하를 제외한 제 2 부분 부하를 차단하는 단계를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 부분 부하 또는 전체 부하를 차단하는 단계는,
    상기 제 1 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값 이하이면 상기 전체 부하를 차단하는 단계; 및
    상기 제 1 판단의 결과 상기 배터리 상태가 상기 기준 값을 초과하면 상기 제 1 부분 부하를 차단하는 단계를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 부분 부하를 차단하는 단계는,
    타이머 값에 따라 서로 다른 부하를 순차적으로 차단하는 단계를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 부하 차단을 해제하거나 상기 제 2 부분 부하를 차단하는 단계는,
    상기 제 2 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값 이하이면 상기 전체 부하의 차단 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 전체 부하가 차단되지 않은 경우 상기 제 2 부하를 차단하는 단계를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 부하 차단을 해제하거나 상기 제 2 부분 부하를 차단하는 단계는,
    상기 제 2 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값을 초과하면 상기 부하 차단을 해제하도록 수행되는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 상태는,
    충전 상태(SOC) 정보를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 충전 상태 정보는,
    스마트키 제어기(SMK)로부터 전송되는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기는,
    시동 오프(IG OFF) 상태에서 배터리 센서로부터 상기 충전 상태 정보를 획득하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기는,
    상기 배터리 센서와 LIN 통신을 통해 연결된 경우, 상기 시동 오프 상태에서 LIN 마스터 제어기로 동작하는, 차량용 전원 관리 장치의 제어방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 전원 관리 장치의 제어방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  11. 차량용 전원 관리 장치에 있어서,
    배터리 상태에 대한 정보를 수신하기 위한 통신 모듈;
    마이컴; 및
    상기 마이컴의 제어에 따라 적어도 하나의 부하 각각에 대한 전원 공급을 차단하기 위한 차단 수단을 포함하되,
    상기 마이컴은,
    기 설정된 제 1 조건이 만족되면 상기 배터리 상태를 제 1 판단하고, 상기 제 1 판단의 결과에 따라, 제 1 부분 부하 또는 전체 부하가 차단되도록 상기 차단 수단을 제어하고,
    기 설정된 제 2 조건이 만족되면, 상기 배터리 상태를 제 2 판단하고, 상기 제 2 판단의 결과에 따라, 부하 차단이 해제되거나 상기 전체 부하에서 상기 제 1 부분 부하를 제외한 제 2 부분 부하가 차단되도록 상기 차단 수단을 제어하는, 차량용 전원 관리 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 제 1 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값 이하이면 상기 전체 부하가 차단되도록 제어하고, 상기 제 1 판단의 결과 상기 배터리 상태가 상기 기준 값을 초과하면 상기 제 1 부분 부하가 차단되도록 제어하는, 차량용 전원 관리 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    타이머 값에 따라 상기 제 1 부분 부하 중 서로 다른 부하가 순차적으로 차단되도록 제어하는, 차량용 전원 관리 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 제 2 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값 이하이면 상기 전체 부하의 차단 여부를 판단하고, 상기 전체 부하가 차단되지 않은 경우 상기 제 2 부하가 차단되도록 제어하는, 차량용 전원 관리 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 부하 차단을 해제하거나 상기 제 2 부분 부하를 차단하는 단계는,
    상기 제 2 판단의 결과 상기 배터리 상태가 기준 값을 초과하면 상기 부하 차단을 해제하도록 수행되는, 차량용 전원 관리 장치.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 배터리 상태는,
    충전 상태(SOC) 정보를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 충전 상태 정보는,
    스마트키 제어기(SMK)로부터 전송되는, 차량용 전원 관리 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기는,
    시동 오프(IG OFF) 상태에서 배터리 센서로부터 상기 충전 상태 정보를 획득하는, 차량용 전원 관리 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기는,
    상기 배터리 센서와 LIN 통신을 통해 연결된 경우, 상기 시동 오프 상태에서 LIN 마스터 제어기로 동작하는, 차량용 전원 관리 장치.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 전원 관리 장치는, 스마트 정션 박스를 포함하고,
    상기 차단 수단은 지능형 전원 스위치(IPS)를 포함하는, 차량용 전원 관리 장치.
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