KR20190139937A - 배터리 전력 연장 장치 및 배터리 전력 연장 방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스위치(15) 및 처리회로(11)를 포함하여 구성되는 배터리 전력 연장 장치를 제시한다. 본 고안에 의하면, 처리회로가 시동 모드에서 스위치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 배터리(33)에 병렬로 연결시킨 후 트리거 신호가 충전 모드로 들어갈 때, 이에 따라 스위치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈과 배터리와의 병렬 연결을 차단시키는 한편, 배터리 급전 시스템이 작동을 멈출 때 트리거 신호를 생성하여 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 충전을 진행하고, 이를 통하여 배터리 급전 시스템이 작동할 때 전기량이 충분한 에너지 쾌속 저장 모듈을 병렬로 연결하여 시동을 보조하도록 함으로써 시동 시 배터리 자체의 부하전력을 줄이고, 더 나아가 배터리의 사용 수명을 늘릴 수 있도록 하며, 또한 배터리가 비교적 낮은 전력 상태에서도 여전히 정상적인 시동 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 배터리의 전력이 완전히 소진될 수 있도록 한다. 게다가, 배터리 성능 측정을 통하여 사용자가 안심하고 배터리의 모든 사용이 가능한 전력을 완전히 소진할 수 있도록 한다.

Description

배터리 전력 연장 장치 및 배터리 전력 연장 방법

본 발명은 배터리 급전 시스템 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 전력 연장 장치 및 배터리 전력 연장 방법에 관한 것이다.

현재, 차량에 부족전압(시동 배터리 소진) 현상이 발생할 경우, 차량은 기존에 탑재된 시동 시스템에 의하여 시동이 걸릴 수 없기 때문에 시동 시스템은 점프 스타트(jump start)를 진행할 필요가 있는데, 점프 스타트는 시동 시스템에 따른 배터리의 양쪽 전극단에 다른 배터리를 병렬로 연결하여 시동 장치가 충분한 전압값을 가진 상태에서 촉발할 수 있도록 한다.

그러나, 이러한 점프 스타트 방식은 번거로울 뿐만 아니라 배터리의 전극 연결 오류로 인한 위험이 발생할 가능성도 있다.

게다가, 차량에 탑재된 배터리의 사용이 필요한 모든 전자장치는 시동이 걸리는 순간 모두 배터리의 전압을 순간적으로 떨어뜨리기 때문에 배터리의 전압을 어떻게 안정화시켜 전자장치 및 점화 시스템의 수명을 연장시킬 것인지, 그리고 배터리의 수명을 어떻게 늘릴 것인지 또한 해결책의 강구가 시급한 상황이다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 CN103812166호로 출원된 특허공보에는 배터리를 제어 스위치에는 직렬로, 그리고 울트라커패시터에는 병렬로 연결하고, 배터리에 잔류하는 전력이 설정값보다 적을 때 상기 제어 스위치를 차단하며, 또한 차량의 시동 신호를 수신할 때 비로소 상기 제어 스위치를 폐합하고 축전지가 울트라커패시터를 충전하도록 하여 2차 시동을 실현하는 차량용 시동 전원이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 차량용 시동 전원은, 배터리 전력이 부족할 경우 제어 스위치로 배터리와 시스템 간의 연결을, 그리고 배터리와 커패시터 간의 병렬 연결을 차단함으로써 배터리의 전력을 남기며, 또한 2차 시동 신호가 생성될 때에는 상기 제어 스위치를 폐합하고 배터리로 하여금 잔류하는 전력을 사용하여 울트라커패시터에 대한 충전을 진행하도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 구성은 배터리 세트가 시동을 검과 동시에 커패시터에 대한 충전을 진행하여야 하는 이중 부하를 부담하여야 하기 때문에 역으로 배터리의 부하 격화되어 퇴화를 가속화시키거나 충분한 전력이 확보되지 않은 상태에서 동시에 시동을 걸고 울트라커패시터를 충전하여야 하는 문제점이 있다.

상술한 제반 문제점에 착안하여 본 발명의 목적은 배터리 급전 시스템이 배터리 전력 연장 장치로 배터리를 보조하여 시동을 거는 목적을 달성할 수 있도록 하고, 또 시스템이 정상적으로 작동할 때에는 시동 배터리의 전압을 안정화시키는 효과 또한 얻을 수 있으며, 더 나아가 시동 배터리와 차량에 탑재된 전자장치의 수명을 연장시키는 배터리 전력 연장 장치 및 전력 연장 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 배터리의 첨두부하를 줄이고, 배터리의 사용 수명을 연장시키고, 또 배터리의 수명 상태를 정확히 측정하여 배터리 전력의 완전한 소진을 실현할 수 있는 배터리 전력 연장 장치를 제공하여 사용자로 하여금 배터리의 전력이 완전히 소진되기 전에 비로소 안심하고 배터리를 교체할 수 있도록 함으로써 시동 배터리를 앞당겨 교체함으로 인하여 초래되는 배터리 자원 낭비와 환경오염을 줄이는 것에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치는 배터리 급전 시스템에 적용됨과 아울러 스위치장치및 처리회로를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 스위치장치는 에너지 쾌속 저장 모듈과 시동 배터리 간의 연결을 제어하기 위하여, 그리고 상기 처리회로는 각종 조작 모드에 대응하여 상기 스위치장치의 동작을 전환시키기 위하여 사용되는데, 여기에는 시동 모드에서 상기 스위치장치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈을 시동 배터리에 병렬로 연결시키는 것을 포함한다. 한편, 트리거 신호가 충전 모드로 들어갈 때에는, 이에 따라 스위치장치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈과 시동 배터리 간의 병렬 연결을 차단시키는데, 여기서, 상기 트리거 신호는 상기 배터리 급전 시스템의 작동 정지 신호에 따라 생성된다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 병렬 연결 절차와 충전 절차를 포함하여 구성되는 배터리 전력 연장 방법을 제공한다. 여기서, 상기 병렬 연결 절차는 시동 모드에서 스위치장치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈과 시동 배터리를 병렬로 연결시키기 위한 절차이고, 상기 충전 절차는 트리거 신호가 충전 모드로 들어갈 때, 이에 따라 스위치장치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈과 시동 배터리와의 병렬 연결을, 또 배터리를 전력원으로 사용하여 에너지 쾌속 저장 모듈이 가능한 전압값에 도달할 때까지 처리회로를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 충전을 진행할 수 있도록 하기 위한 절차이다. 그리고 여기서, 상기 트리거 신호는 상기 배터리 급전 시스템의 작동 정지 신호에 따라 생성되는데, 추가적인 관점에서, 트리거 신호로 시동 배터리와 에너지 쾌속 저장 모듈 간의 병렬 연결을 차단시킨 다음에는 즉시 시동 배터리로 에너지 쾌속 저장 모듈을 충전하여 시동이 가능한 전압에 도달할 수 있도록 하고, 또 한편으로는 에너지 쾌속 저장 모듈의 전압이 특정 전압값보다 낮을 때 비로소 이에 대한 충전을 진행하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 하나의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 개시된 배터리 전력 연장 장치는, 매번 시동이 걸릴 때 상기 배터리에 따른 부하전기의 변화를 측정하고 비교하는데 사용되고, 또 상기 배터리가 낮은 부하전력 조건에 부합할 때 교체 알림 정보를 생성하는 측정회로를 더 포함하여 구성된다.

상술한 장치와 방법을 통하여 시스템이 작동을 멈추면, 트리거 신호가 처리회로로 하여금 상기 배터리와 에너지 쾌속 저장 모듈 간의 병렬 연결을 차단시킬 수 있도록 하고, 또한 상기 배터리가 에너지 쾌속 저장 모듈을 충전하여 시동이 가능한 전압에 도달할 수 있도록 하며, 시동이 걸릴 때 비로소 다시 배터리와 에너지 쾌속 저장 모듈을 병열로 연결하여 배터리 급전 시스템이 에너지 쾌속 저장 모듈의 전력을 통하여 시동을 보조하도록 한다. 따라서, 다시 시동이 걸릴 때, 배터리는 종래의 기술과 같이 에너지 쾌속 모듈을 충전할 필요 없이 즉시 전기량이 충분한 상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 배터리로 사용하여 배터리 급전 시스템에 대한 시동을 보조하도록 함으로써 배터리의 순간적으로 격화되는 부하를 줄여 에너지 쾌속 저장 모듈에 의한 보조 시동이 성공적으로 이루어질 수 있도록 하고, 또 시동이 걸릴 때 발생하는 격렬한 부하로 인하여 초래되는 상기 모터의 노화나 퇴화 등의 상황과 속도를 줄여 전술한 시동 배터리와 차량에 탑재된 전자장치의 수명을 연장시키는 목적을 달성할 수 있다. 또한, 시스템이 정상적으로 작동할 때, 이를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈이 상기 시동 배터리에 병렬로 연결되도록 할 수도 있고, 또 한편으로는 상기 배터리의 전압을 안정적으로 유지하여 전압을 안정화시키는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 정차 후에는 상기배터리를 통하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 충전을 진행토록 하는데, 본 발명은 정상 모드에서 미리 에너지 쾌속 저장 모듈에 전력을 충전해 두기 때문에 단지 소량의 배터리 전력만으로도에 대한 사용자의 욕구를 충분히 충족시킬 수 있으며, 게다가 배터리 성능에 대한 측정과 알림은 상기 배터리를 시동이 가능한 전압에 도달할 때까지 상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 충전하는데 충분한 가장 적은 잔류 전력의 최저 상태까지 사용한 후에 비로소 교체하기 때문에 정말로 안심하고 시동 배터리의 모든 사용이 가능한 전력을 완전히 소진하는 기능을 실현할 수 있게 되며, 더 나아가 종래의 기술에 있어서 단지 시동 배터리에 대한 내부저항의 크기만을 측정할 뿐 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 병렬 연결 시동은 부재하다는 문제점, 즉 배터리가 정말로 사용할 수 없는 상태에 도달하기 전에 교체됨으로 인하여 빚어지는 자원낭비를 개선할 수 있다. 본 발명에서 제공하는 배터리 전력 연장 장치에 관한 상세한 구조와 특징, 조립이나 방식은 후술하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지 자라면 후술하는 상세한 설명과 본 발명에서 예로 드는 특정 실시 예가 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이지, 본 발명에 따른 특허청구범위에 제한을 두기 위한 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 장치가 결합된 배터리 급전 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 방법에 따른 절차 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 장치가 결합된 배터리 급전 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 방법의 시동 모드에 따른 절차 흐름도이다.
도 5A는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 모터와 시동 배터리의 등가 회로도이다.
도 5B는 본 발명의 일 실시에에 따라 도시된 시동 모터가 시동될 때의 부하 전압 및 부하 전류의 시계열 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 시동 모터와 에너지 쾌속 저장 모듈, 시동 배터리의 등가 회로도이다.

이하, 각 도면에 대응하는 바람직한 실시 예를 참조하여 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치의 구성과 달성하고자 하는 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나, 각 도면에서 배터리 전력 연장 장치의 부재, 치수 및 외관은 단지 본 발명의 기술적 특징에 대해서만 설명하기 위한 것이지 본 발명의 구성에 제한을 두기 위한 것이 아니다.

도1에 도시된 바와 같이, 해당 도면은 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 장치가 결합된 배터리 급전 시스템의 블록도이다. 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)는 배터리 급전 시스템(30)에 연결되는데, 본 실시 예에서, 배터리 급전 시스템(30)은 차량 시동 시스템으로 이루어지며, 배터리 전력 연장 장치(10)는 시동 배터리(33)의 급전을 보조하는데 사용된다. 그리고, 배터리 급전 시스템(30)은 시동 모터(31) 및 시동 배터리(33)를 포함하여 구성되는데, 시동 모터(31)는 시동 배터리(33)에 연결된다. 정상적인 시동 모드에서, 시동 모터(31)는 모두 시동 배터리(33)에 의한 급전을 통하여 시동을 위한 목적을 달성하며, 더 나아가 엔진을 구동하여 작동시킨다. 여기서, 배터리 급전 시스템(30)은 관련 업계에서 이미 주지하는 기술이므로 여기에서는 더 이상 서술하지 않는다.

그리고, 배터리 전력 연장 장치(10)는 그 주요 구성으로서 처리회로(11) 및 스위치(15)를 포함하는데, 또 한편으로는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 별로도 더 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 처리회로(11)의 입력단(111)은 배터리 급전 시스템(30)의 시동 배터리(33)에, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 처리회로(11)의 출력단(113)에, 그리고 스위치(15)는 처리회로(11)의 출력단(113)과 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 및 배터리 급전 시스템(30)의 시동 배터리(33)에 각각 연결된다.

처리회로(11)는 트리거 신호에 따라 스위치(15)를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)과 시동 배터리(33) 간의 연결을 차단하고 또한 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 전압값이 시동 전압값에 도달할 때까지 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행한다. 본 발명에 따른 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 하드웨어나 펌웨어, 또는 메모리에 저장되어 마이크로프로세서나 디지털 신호 처리기의 로딩에 의하여 수행되는 소프트웨어, 또는 프로그램 코드를 수행할 수 있는 기계로 이루어질 수 있는데, 하드웨어를 사용하여 실현하는 경우, 처리회로(11)는 단일 집적회로칩으로 이루어질 수 있으며, 또한 복수의 집적회로칩으로 완성될 수도 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다. 상술한 복수의 집적회로칩이나 단일 집적회로칩은 주문형 집적회로(ASIC)나 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)를 사용하여 실현할 수 있다. 그리고, 상술한 메모리는 랜덤 액세스 메모리나 판독 전용 메모리 또는 플래시 메모리 등과 같은 메모리로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 입력단(111)의 전압값을 조절하고 또한 전압을 출력단(113)으로 출력하기 위한 승압/강압(buck-boost) 모드(115)를 포함하여 구성되는데, 본 실시 예에서, 승압/강압 모듈(115)은 입력단(111)의 전압값을 높이는데 사용된다. 다시 말해서, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 충전하도록 출력단(113)의 저압값이 입력단(111)의 전압값보다 높도록 하는 것이다. 이 외에도, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전은 승압/강압 모듈이나 그 밖의 회로와 같은 기타 충전회로를 선택하여 사용할 수 있으므로, 본 발명은 승압/강압 모듈에 제한을 두지 않는다.

본 발명에 따른 일 의에서, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 울트라커패시터로 구성되는데, 울트라커패시터의 충방전 속도는 시동 배터리(33)보다 빠르고 수명 또한 시동 배터리(33)보다 길다. 따라서, 울트라커패시터는 짧은 시간 안에 시동을 걸 때 필요한 전압을 축적할 수 있다. 단, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 울트라커패시터에 제한을 두지 않는다.

이 실시 예에서, 트리거 신호는 트리거 스위치(17)를 통하여 제공되는데, 트리거 스위치(17)는 처리회로(11)에 연결되고, 트리거 신호는 트리거 스위치(17)가 도통될 때 생성되고 또한 이를 처리회로(11)에 제공하며, 처리회로(11)는 트리거 신호에 따라 스위치(15)로 하여금 시동 배터리(33) 및 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간의 연결을 차단시키도록 명령을 내린 다음 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행하게 된다. 단, 실무적으로 트리거 신호는 기타 트리거회로나 기타 형식을 통하여 처리회로(11)에 제공될 수 있기 있다. 따라서, 트리거 신호의 생성 및 제공은 본 실시 예에 따른 구성에 제한을 두지 않는다.

본 실시 예에서, 스위치(15)는 릴레이(Relay)나 트랜지스터 또는 전자회로로 구성될 수 있다. 따라서, 스위치(15)는 단일 스위치 부재에 제한을 두지 않는다.

처리회로(11)는 또한 시동 배터리(33)의 성능 상태를 측정하고 또 이에 대응하는 알림 정보(또는 경고 메시지)를 생성하는데 사용될 수도 있다. 한편, 시동 배터리(33)의 성능 상태는 출력 전압과 배터리의 내부저항 및 배터리 수명 백분율 등을 포함하여 구성되는데, 생성된 알림 정보는 디스플레이나 램프 또는 스피커 등을 통하여 나타낼 수 있다. 여기서, 디스플레이는 시동 배터리(33)의 성능 상태를 디스플레이하고, 램프는 서로 다른 가시광선의 색깔을 통하여 시동 배터리(33)의 성능 상태를 나타낼 수 있으며, 서로 다른 가시광선은 적색, 황색 및 녹색 등을 그 예로 들 수 있다.

이상은 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치의 구성을 설명한 것이고, 이어서 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치의 오퍼레이션 및 효과에 대하여 상세히 설명하는 다음과 같다.

도1을 참조하면, 배터리 급전 시스템(30)이 정상적으로 작동할 수 있는 경우, 이는 시동 배터리(33)의 전압값이 배터리 급전 시스템(30)의 시동 모터(31)를 충분히 작동시킬 수 있음을 나타낸다. 따라서, 정상적으로 시동이 걸릴 때, 스위치(15)가 배터리 급전 시스템(30)의 시동 신호에 따라 도통되어 시동 배터리(33) 및 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간에 전기적 병렬 연결이 형성되도록 한다. 여기서, 시동 신호는 배터리 급전 시스템(30)이 직접 전송하거나 또는 배터리 급전 시스템(30)이 처리회로(11)로 전송하고, 이를 다시 처리회로(11)가 스위치(15)로 전송할 수 있다. 한편, 시동 신호는 관련 업계에서 주지하다시피 배터리 급전 시스템(30)의 시동 스위치(미도시)를 통하여 생성되는 것이므로, 여기에서는 더 이상 서술하지 않는다.

도통된 스위치(15)는 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 사이에 병렬 연결(parallel) 관계를 형성시키고 또 병렬 연결 관계는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 전압값이 시동 배터리(33)의 전압값과 대체적으로 동일하도록 하는데, 이때 처리회로(11)는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행하지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 통하여 전압을 안정화시켜 정전압 모드로 들어가며, 이에 따라 차량용 전자제품의 안정성과 사용 수명을 효과적으로 높이고 또 차량 점화 시스템의 수명을 연장시킬 수 있다.

여기서, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 시동 배터리(33)보다 훨씬 빠른 충전 능력을 가지고 있기 때문에 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 비교적 높은 전압값을 신속하게 축적할 수 있게 된다.

시동 배터리(33)의 전압값이 지나치게 낮을 경우, 이러한 현상은 부족전압이라고도 불리는데, 이는 배터리 급전 시스템(30)이 정상적으로 시동을 걸 수 없음을 나타낸다. 따라서, 배터리 전력 연장 장치(10)의 충전 모드는 배터리 급전 시스템(30)을 보조하여 시동을 걸 수 있다.

도1을 참조하면, 충전 모드에서 처리회로(11)가 트리거 신호에 따라 스위치(15)를 통하여 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간의 전기적 연결을 차단시키고 또 잔류하는 시동 배터리(33)의 전력을 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)로 하여금 비교적 높은 전압값을 축적하도록 한다. 이와 같이, 배터리 급전 시스템(30)은 순간적인 큰 전류가 필요한데, 다시 말해서, 시동이 걸릴 때 우선적으로 에너지 쾌속 저장 모듈(13)로부터 큰 전류를 얻을 수 있기 때문에 시동 배터리(33)는 빠른 큰 전류의 인출로 인하여 수명의 손실이 앞당겨지지 않는다.

충전 모드의 오퍼레이션은 트리거 스위치(17)를 통하여 처리회로(11)가 상기 충전 모드로 들어가도록 하고, 이어서 처리회로(11)가 트리거 신호에 따라 스위치(15)를 제어하여 개회로 상태가 형성되도록 하는데, 여기서 말하는 개회로 상태란 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간에 병렬 연결이 형성되지 않은 상태를 말한다. 따라서, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 처리회로(11)의 승압/강압 모듈(115)을 통하여 시동 배터리(33)에 의해서 충전되고 또 그 전압값을 차량에 시동을 걸 수 있는 전압값까지 높일 수 있다. 그리고 나서, 처리회로(11)가 시동 신호에 따라 스위치(15)를 제어하여 도통 상태가 형성되도록 하는데, 여기서 말하는 도통 상태란 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간에 병렬 연결이 형성된 상태를 말한다. 그러므로, 도통된 스위치(15)는 경로를 만들어 에너지 쾌속 저장 모듈(13)이 배터리 급전 시스템(30)에 순간적으로 높은 전류를 제공하여 차량에 시동을 걸도록 한다. 끝으로, 배터리 급전 시스템(30)이 작동하면 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)는 전술한 정전압 상태로 들어간다.

스위치(15)의 도통으로 안하여 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간에 병렬 연결이 형성되기 때문에 배터리 급전 시스템(30)이 시동을 걸 때 배터리 급전 시스템(30)은 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 높은 전압을 통하여 시동을 걸 수 있게 된다.

예를 들어, 정상적인 시동 배터리(33)의 정격 전압값은 12.6볼트(Volt)로, 이는 배터리 급전 시스템(30)이 정상적으로 시동을 걸 수 있음을 나타내는데, 이때 만일 시동 배터리(33)의 전압값이 11볼트나 그 이하밖에 남지 않을 경우, 시동 배터리(33)가 순간적으로 방전하는 전압이 부족하여, 즉 시동 배터리(33)가 시동 모터(31)에 충분한 시동 전류를 공급할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)가 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 신속하게 충전한 다음 시동 전압을 14볼트까지 끌어올려 시동 모터(31)의 시동 전력이나 시동 배터리(23)의 보조전력으로 사용할 수 있도록 한다.

일 실시 예에서, 차량이 정상적으로 운행하는 상태에서 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 또한 병렬로 연결되어 시동 배터리(33)가 충전되기 때문에 시동 배터리(33)의 전압값은 14볼트 정도의 수준을 유지하게 되는데, 이때 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 또한 14 볼트 정도의 수준을 유지할 수 있기 때문에 시동 배터리(33)의 전압을 안정화시키는 목적을 달성할 수 있다.

앞에서 이미 언급한 바와 같이, 트리거 신호의 생성 및 제공은 본 실시 예에 따른 내용에 제한을 두지 않는다. 또한, 전술한 오퍼레이션에 대한 설명에는 또한 본 발명의 주된 기술적 사상이 트리거 신호를 통하여 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간의 연결을 차단하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)이 충전되도록 하고 또한 시동이 걸릴 때와 시동에 성공한 후 작동할 때 병렬 연결을 유지하여 시동 및 정전압 모드의 기능을 보조하는데 있음이 이미 명시되어 있다. 따라서, 배터리 급전 시스템(30)이 시동에 실패하는 경우를 제외하고는 트리거 스위치(17)를 누르는 동작을 통하여 트리거 신호를 처리회로(11)에 제공하여 처리회로(11)가 차량을 구하는 것을 포함하는 충전 모드로 들어가도록 하며, 본 발명에 따른 일 변형 예에서는 또한 배터리 급전 시스템(30)이 시동에 실패하는 경우, 처리회로(11)가 자동으로 시동 실패 신호를 수신하여 트리거 신호를 생성하고 또 이에 따라 자동으로 상기 충전 모드로 들어가도록 하여 더 이상 트리거 스위치(17)를 누르는 동작을 통하여 충전 모드로 들어갈 필요가 없게 된다.

이 외에도, 앞에서 언급한 바와 같이, 배터리 급전 시스템(30)이 시동 후에 작동을 하지 않으면, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)로 하여금 충전을 진행토록 할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다. 본 발명의 다른 일 변형 예에서는 또한 차량이 주행을 완료한 다음 시동을 끄고 작동을 멈추면, 배터리 전력 연장 장치(10)가 자동으로 충전 모드로 들어가도록 할 수도 있는데, 이렇게 되면, 차량이 주행을 하지 않을 때 처리회로(11)는 배터리 전력 공습 시스템(30)의 작동 정지 신호에 따라 트리거 신호를 생성하여 배터리 급전 시스템(30)이 작동을 멈출 때 에너지 쾌속 저장 모듈(13)로 하여금 시동 배터리(33)와의 병렬 연결을 자동으로 차단하고 또 시동 배터리(33)에 의하여 충전되도록 함에 따라 차량에 시동이 걸릴 때 시동 신호로 인하여 신속하게 병렬 연결 상태로 들어가고 또 더 충분한 전력을 공급하여 시동 배터리(33)의 시동을 보조할 수 있도록 함으로써 차량 시동이 성공적으로 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 시동이 걸린 후 평소 작동할 때 시동 배터리(33)와는 여전히 병렬 연결 관계를 유지하면서 전압을 안정화시키는 효과를 가지고 있으나, 본 발명에의 일 변형 예에서는 또한 평소 작동할 때에는 병렬 연결을 하지는 않지만, 작동을 멈춘 후에는 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 충전을 진행할 수 있기 때문에 이 또한 본 발명에 따른 효과에는 아무런 영향을 미치지 않는다. 또한, 본 발명의 다른 일 변형 예에서는 또한 작동을 멈춘 후에 선택적으로 먼저 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행하지 않고 그 전력 상황이 충전이 필요한 조건에 부합할 때 비로소 시동 배터리(33)에 의해서 충전될 수도 있으며, 이는 평상시 작동 모드에 에너지 쾌속 저장 모듈이 병렬로 연결되어 있을 때 이와 같이 할 수 있으며, 이 또한 여전히 본 발명에 따른 목적과 효과를 달성할 수 있다. 또한, 이상의 실시 예는 차량용 시동 배터리(33)로 시동을 보조하는 것을 그 사례로 들었으나, 본 발명에 개시된 시동용 배터리 급전 시스템에 따른 배터리 전력 연장 장치는 차량을 위한 시동 배터리에 제한을 두지 않으며, 상기 배터리 전력 연장 장치는 또한 무선 진공청소기, 디젤 발전기 등과 같은 각종 시동 배터리를 장착하여 비교적 큰 전력으로 전동기를 구동시키는 각종 가능한 장치, 또는 배터리로 전력을 공급하되 순간적으로 비교적 큰 전류 등 큰 부하를 필요로 하는 배터리 급전 시스템에도 적용될 수 있다. 따라서, 이른바 시동이란 하나의 대표적인 명사에 불구한 것으로, 이는 실제로 비교적 큰 전류가 필요한 상황과 시스템을 포함하기 때문에 여기서 말하는 시동 배터리는 시동용이 아닌 배터리를 포함한다.

이어서, 도1 및 도2를 함께 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 방법에 따른 절차 흐름도로, 이는 도1에 도시된 배터리 전력 연장 장치(10)에 사용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다. 먼저 절차 S210에서는, 처리회로(11)을 통하여 트리거 신호 수신 여부를 판단할 수 있는데, 만일 절차 S210에 따른 판단 결과가 No에 해당하는 경우, 이는 처리회로(11)가 트리거 신호를 수신하지 못하였음을 나타내므로, 이 경우에는 처리회로(11)를 통하여 절차 S220에 도시된 바와 같은 병렬 연결 절차를 수행할 수 있다. 그리고, 절차 S220에서는, 평상시 작동 모드와 시동 모드에서 처리회로(11)를 이용한 스위치(15)제어를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)과 시동 배터리(33)를 병렬로 연결시킬 수 있다. 상대적으로, 만일 절차 S210에 따른 판단 결과가 Yes에 해당하는 경우, 이는 처리회로(11)가 트기러 신호를 수신하였음을 나타내므로, 이 경우에는 처리회로(11)를 통하여 절차 S230에 도시된 바와 같은 충전 절차를 수행할 수 있다. 그리고, 절자 S230에서는, 트리거 신호가 충전 모드로 들어갈 때, 이에 따라 처리회로(11)를 이용한 스위치(15) 제어를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)과 시동 배터리(33)와의 병렬 연결이 차단되도록 하고 또한 시동 배터리(33)를 전원으로 사용하여 처리회로(11)를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)이 시동이 가능한 전압값에 도달할 때까지 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 대한 충전을 진행토록 할 수 있다. 덧붙여서 말하자면, 상술한 병열 연결 절차(즉 절차 S220)와 충전 절차(즉 절차 S230)는 각종 조작 모드에 대응하여 전환된다. 한편, 배터리 전력 연장 방법에 따른 그 밖의 실시 예의 세부사항에 관해서는, 도1과 관련된 설명에서 충분한 교시, 건의 및 실시 관련 설명을 얻을 수 있으므로 더 이상 서술하지 않는다.

앞서 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 성능 상태를 측정하고 또 이에 대응하는 알림 정보(또는 경고 메시지)를 생성할 수 있다는 내용을 언급한 바 있다. 이하에서는 배터리의 성능 측정 방식에 대하여 더 구체적인 실시 예로 이를 설명하기로 한다. 본 발명의 다른 일 실시 예에서, 배터리 전력 연장 장치는 배터리 상태 측정 기능을 더 구비하여 사용자로 하여금 시동 배터리(33)의 전력이 완전히 상실되기 전의 적당한 시기에 시동 배터리(33)를 교체할 수 있도록 한다. 도3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 장치가 결합된 배터리 급전 시스템의 블록도로, 이에 따른 배터리 전력 연장 장치(20)는 배터리 급전 시스템(30)에 연결되는데, 여기서, 도3에 따른 배터리 급전 시스템(30)은 도1에 따른 배터리 급전 시스템(30)과 유사하고 또 이는 상술한 도1에 따른 관련 설명을 참조할 수 있으므로, 여기에서는 더 이상 서술하지 않는다.

도1에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)와 유사한 도3에 따른 배터리 전력 연장 장치(20)는 마찬가지로 처리회로(11)와 스위치(15) 및 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 포함하여 구성될 수 있는데, 여기서, 도3에 따른 처리회로(11)와 스위치(15) 및 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 상술한 도1에 따른 관련 설명을 참조할 수 있는 있으므로, 여기에서는 더 이상 서술하지 않는다. 도1에 따른 배터리 전력 연장 장치(10)와 비교하였을 때, 도3에 따른 배터리 전력 연장 장치(20)는 측정회로(24)를 더 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않으며, 본 발명의 기타 실시 예에서, 측정회로(24)는 처리회로(11) 안에 통합될 수도 있다.

측정회로(24)는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)과 시동 배터리(33) 및 처리회로(11)에 커플링 방식으로 체결된다. 또한, 측정회로(24)는 시동 배터리(33)의 개회로 전압(open circuit volgate)과 시동 배터리(33)의 내부 저항저항값을 측정하는데 사용될 수 있다. 이 외에도, 측정회로(24)는 또한 시동 모터(31)(즉 부하)에 시동이 걸릴 때의 부하전압(피크값 및 평균값 포함), 부하전류(피크값 및 평균값 포함) 및 시동 시간의 길이를 측정하는데 사용할 수 있으며, 또한 시동이 걸릴 때 단독으로 시동 배터리(33)나 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 부하전류, 부하전압 등을 측정하고 또 측정된 부하전류와 부하전압 및 시동 시간 등에 따라 시동에 필요한 전력을 산출할 수도 있다. 게다가, 측정회로(24)는 또한 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 충전 전압 등을 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 측정회로(24)는 당 업계에서 주지하는 전압 측정회로, 전류 측정회로 및 임피던스값 측정회로를 사용하여 실현할 수 있으므로, 여기에서는 더 이상 서술하지 않는다.

본 발명의 관점에 따르면, 시동 배터리의 성능에 대한 판단은 주로 본 발명에서 제시하는 배터리 전력 연장 장치의 구조하에서 판단이 이루어진다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 관점에 따르면, 먼저 시동 모터(31)에 필요한 시동 전력을 제공하기 위한 쾌속 저장 모듈(13) 및 시동 배터리(33) 중 적어도 하나를 측정할 수 있으므로, 처리회로(11)는 측정회로(24)에 의하여 측정된 상술한 메시지(예를 들어, 시동 배터리(33)의 개회로 전압과 시동 배터리(33)의 내부저항값, 시동 모터(31)에 시동이 걸릴 때의 부하전압 및 부하전류, 시동 시간의 길이 그리고 시동 배터리의 부하전류 및 부하전압)를 통하여 시동 모터(31)의 시동 전력 및 시동 배터리(33)에 의하여 제공되는 출력 전력을 예측하여 측정할 수 있고, 아울러 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 출력 전력과 시동 모터(31)의 시동 전력 간의 비율에 따라 시동 배터리(33)의 성능 상태를 판단하거나 또는 여러 번에 걸쳐 시동이 걸릴 때 시동 모터(33)의 출력 전력의 비교값이 특정값보다 낮은지 여부로만 비교할 수 있다.

시동 전력 및 배터리(33)의 부하전력으로 판단하는 사례에서 이해할 수 있는 것은, 시동 배터리(33)가 순환적으로 충방전을 함에 따라 시동 배터리(33)의 성능이 점차 떨어져 이에 의하여 제공되는 출력 전력이 점차 줄어들게 된다는 것이다. 본 발명의 관점에 따르면, 시동 시 에너지 쾌속 저장 모듈(13)은 모두 시동 배터리(33)와 병렬로 연결되기 때문에 이러한 구조에서는 시동 모터(31)의 시동 전력이 변하지 않는 상황에서 에너지 쾌속 저장 모듈(13)이 제공하여야 하는 출력 전력이 필연코 점차 증가할 수 밖에 없게 된다. 따라서, 시동 배터리(33)의 출력 전력이 시동 모터(31)의 시동 전력에서 차지하는 비율을 계산하면, 이를 통하여 시동 배터리(33)의 성능 상태를 더 정확하게 예측하여 측정할 수 있게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.

도3및 도4를 함께 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도시된 배터리 전력 연장 방법의 시동 모드 및 측정 시동 모드에 따른 절차 흐름도로, 이는 도3에 도시된 배터리 전력 연장 장치(20) 및 시동 배터리(33)의 성능 상태 측정에 사용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다. 먼저, 절차 S410에서는, 배터리 급전 시스템(30) 내의 시동 배터리(33)가 교체된 직후나 이 배터리 전력 연장 장치(20)가 막 작동을 시작할 때, 처리회로(11)가 변량(N)을 영복귀시킨다. 이어서, 절차 S412에서는, 측정회로(24)를 통하여 시동 배터리(33)의 개회로 전압 및 시동 배터리(33)의 내부저항값을 측정할 수 있다. 그 뒤를 이어서, 절차 S420에서는, 처리회로(11)가 시동 신호에 따라 시동 모터(31)의 시동 여부를 판단하게 되는데, 절차 S422에 도시된 바와 같이, 만일 절차 S420에 따른 결과가No에 해당하는 경우, 이는 시동 모터(31)에 시동이 걸리지 않아 절차 S412로 되돌아가게 됨을 나타내는 한편, 절차 S420에 따른 결과가 Yes에 해당하는 경우, 이는 시동 모터(31)에 시동이 걸려 처리회로(11)가 변량(N)을 N+1로 설정할 수 있음을 나타낸다.

이어서, 절차 S430에서는, 처리회로(11)가 변량(N)이 1인지 여부를 판단할 수 있다. 절차 S440에 도시된 바와 같이, 만일 변량(N)이 1인 경우, 이는 시동 배터리(33)가 처음으로 시동 모터(31)에 급전함을 나타내는데, 이때 배터리 전력 연장 장치(20)는 측정 시동 모드로 들어가며, 처리회로(11)는 스위치(15)를 제어하여 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 간의 병렬 연결을 차단시키고 또 시동 배터리(33)의 출력 전력을 시동 모터(31)의 시동 전력으로 사용한다. 바꾸어 말하자면, 시동 배터리(33)가 처음으로 시동 모터(31)에 급전할 때, 시동 모터(31)의 시동 전력은 단지 시동 배터리(33)에 의해서만 제공되는데, 그 등가 회로는 도 5A에 도시된 바와 같다. 여기서, E는 시동 배터리(33)의 개회로 전압을, r_TH는 시동 배터리(33)의 내부저항값을, V_L은 시동 모터(31)의 전압(즉 부하 전압)을, I_L은 시동 모터(31)의 전류(즉 부하 전류)를, 그리고 R_L은 시동 모터(31)의 임피던스값을 각각 나타낸다. 이때 측정된 시동 전력은 측정 시동 모드에 있기 때문에 시동 배터리(33)에 의하여 단독으로 제공되는 것이다. 당연히 일 변형 예에서는 또한 이를 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 의해서만 시동이 걸리고 측정되도록, 또는 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13)이 함께 제공하여 측정하도록 설계할 수도 있다. 그러므로, 상술한 내용을 종합하면, 에너지 쾌속 저장 모듈(13) 및 시동 배터리(33) 중 적어도 하나로 시동 모터(31)에 필요한 시동 전력을 제공할 수 있다.

그 다음으로서 절차 S442에서는, 측정회로(24)를 통하여 시동 모터(31)에 시동이 걸릴 때의 부하전압(V_L)(t), 부하전류(I_L)(t) 및 시동 시간의 길이(T)를 측정할 수 있는데, 여기서, 부하전압(V_L)(t) 및 부하전류(I_L)(t)는 시간의 흐름에 따라 변하는 변량으로 이루어진다. 그리고 나서, 절차 S444에서는, 공식(1)에 도시된 바와 같이,측정된 부하전압(V_L)(t), 부하전류(I_L)(t) 및 시동 시간의 길이(T)에 따라 처리회로(11)를 통하여 시동 모터(31)의 시동 전력(J_L)을 측정할 수 있는데, 여기서, 공식(1)의 연산 부호 ＊는 적분 연산(Convolution)을 나타낸다. 이어서, 절차 S444가 완료되면, 처리회로(11)가 시동 모터(31)의 시동 전력을 얻게 됨과 아울러 절차 S412로 되돌아간다.

공식(1)

본 발명의 일 실시 예에서, 측정회로(24)는 시동 모터(31)의 부하전압이나 부하전류에 따라 시동 모터(31)의 시동 시간의 길이를 측정할 수 있다. 이와 관련하여 도5A및 도5B를 함께 참조하면, 도5B는 본 발명의 일 실시에에 따라 도시된 시동 모터(31)가 시동될 때의 부하전압(V_L) 및 부하 류(I_L)의 시계열 사시도로, 여기서, 횡축은 시간을, 그리고 종축은 전압값이나 전류값을 각각 나타낸다. 앞서 언급한 내용과 마찬가지로, 시동 모터(31)는 순간적인 거대한 전류(즉 부한전류(I_L))에 의한 시동이 필요하기 때문에, 도5B에 도시된 바와 같이, 측정회로(24)는 측정된 부한전류(I_L)의 크기에 따라 시동 모터(31)의 시동 시간의 길이(T)를 추산해낼 수 있다. 이 외에도, 도5B에 도시된 바와 같이, 시동 모터(31)에 시동이 걸렸을 때, 부하전류(I_L)가 시동 배터리(33)의 내부저항(그 저항값은 r_TH)을 지나칠 때 이 내부저항의 양쪽에는 강압이 발생하여 부한전압(V_L)이 떨어지기 때문에 측정회로(24) 또한 측정된 부하전압(V_L)의 크기에 따라 시동 모터(31)의 시동 시간의 길이(T)를 추산해낼 수 있다.

다시 도3 및 도4를 함께 참조하면, 절차S430에서는, 만일 변량(N)이 1이 아닌 경우, 이는 배터리 전력 연장 장치(20)가 시동 모드에서 작동하고 또 시동 배터리(33)가 최초로 시동 모터(31)에 급전한 것이 아님을 나타내는데, 절차 S450에 도시된 바와 같이, 이때 처리회로(11)는 스위치(15)에 대한 제어를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)을 시동 배터리(33)에 병렬로 연결시켜 공동으로 시동 모터(31)의 시동 전력을 제공하도록 할 수 있다. 바꾸어 말하자면, 시동 배터리(33)가 처음으로 시동 모터(31)에 급전하는 것이 아닐 경우, 시동 모터(31)의 시동 전력은 시동 배터리(33) 및 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 의하여 공동으로 제공되는데, 그 등가 회로는 도6에 도시된 바와 같다. 여기서, E는 시동 배터리(33)의 개회로 전압을, r_TH는 시동 배터리(33)의 내부저항값을, C는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 커패시턴스값을, r_C는 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 전기저항값(무시 가능)을, V_L은 시동 모터(31)의 전압(즉 부하 전합)을, I_L은 시동 모터(31)의 전류(즉 부하 전류)를, 그리고 R_L은 시동 모터의 임피던스값을 각각 나타낸다. 여기서, 전술한 일 변형 예와 같이, 상기 시동 전력은 또한 정상 시동 모드에서도 측정될 수 있는데, 즉 변량(N)이 2가 되는 경우 시동 배터리(33)와 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 공동적 시동 출력을 측정하여 앞에서 언급한 시동 전력으로 사용하고 또 이를 시동 배터리의 성능을 평가하는 하나의 기반으로 사용한다. 따라서이는 실시 예에서와 같이 시동 배터리 (33)와 별도로 측정 될 수 있거나, 시동 배터리 (33)와 에너지 쾌속 저장 모듈 (13)의 동시 스타트 출력에 의해 측정 될 수 있는데, 이는 각각의 시동에 필요한 시동 전력이 거의 동일하기 때문이다

그 다음으로, 절차 S452에서는, 측정회로(24)를 통하여 시동 모터(31)에 시동이 걸릴 때의 부하전압을 측정할 수 있다. 그리고 나서, 절차 S454에서는, 공식(2)에 도시된 바와 같이, 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 커패시턴스값(C)과 개회로 전압(E) 및 부하전압(V_L)에 따라 처리회로(11)를 통하여 에너지 쾌속 저장 모듈(13)에 이하여 제공되는 출력 전력(J_C)(또는 부하전력이라 부름)을 계산하며, 아울러 공식(3)에 도시된 바와 같이, 처리회로(11)는 공식(1)에 따른 시동 전력(J_L) 및 공식(2)에 도시된 에너지 쾌속 저장 모듈(13)의 출력 전력(J_C)에 따라 시동 배터리(33)에 의하여 제공되는 출력 전력(J_E)(또는 시동 배터리의 부하전력이라 부름)을 계산한다.

공식(2)

공식(3)

이어서, 절차S456에서, 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 출력 전력(J_E)이 시동 모터(31)의 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율을 계산할 수 있다. 그리고 나서, 절차 S458에서, 처리회로(11)는 상술한 비율에 따라 시동 배터리(33)의 성능 상태가 정상적인지 여부를 판단할 수 있는데, 만일 절차 S458에 따른 판단 결과가 정상에 해당하는 경우에는 절차 S412로 되돌아가 다음 번에 시동 모터(31)에 시동이 걸릴 때의 시동 배터리(33)의 성능 측정 작업에 대기하는 한편, 만일 절차 S458에 따른 판단 결과가 이상에 해당하는 경우에는, 절차 S460에 도시된 바와 같이, 처리회로(11)는 경고 메시지를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 절차S458에서 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율이 제1임계값보다 작을 경우, 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 성능 상태를 이상으로 판단하고 또 절차S460에서 경고 메시지를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 상술한 경고 메시지를 디스플레이로 전송하고 또 이를 표시할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에서, 처리회로(11)는 또한 램프나 스피커 등을 통하여 사용자에게 경고할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 상이한 비율에 따라 각기 다른 경고 메시지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율이 제1임계값보다 작되 제2임계값보다 큰 경우, 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 시동 능력 부족(또는 배터리 수명 주의)을 알리는 경고 메시지를 송출할 수 있는데, 여기서, 제1임계값은 제2임계값보다 크다. 한편, 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율이 상술한 제2임계값보다 작을 경우, 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 능력 매우 부족(또는 배터리 즉시 교체)을 알리는 경고 메시지를 송출할 수 있다. 한편, 상술한 제1임계값 및 제2임계값은 실제로 응용되는 상황이나 설계의 필요성에 따라 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 또한 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율에 따라 시동 배터리(33)가 시동 모터(31)에 시동을 걸 수 있는 남은 횟수를 디스플레이에 표시하고, 이를 통하여 시동 배터리(33)를 교체하는데 참고하도록 사용자에게 알릴 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 처리회로(11)는 또한 측정된 시동 배터리(33)의 내부저항값(r_TH) 그리고 출력 전력(J_E)이 시동 전력(J_L)에서 차지하는 비율에 따라 시동 배터리(33)의 성능 상태를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 상술한 비율이 제1임계값부타 작고 또 내부저항값(r_TH)이 참고 저항값보타 큰 경우, 처리회로(11)는 시동 배터리(33)의 성능 상태에 이상이 있음을 판단함과 아울러 경고 메시지를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 시동 모터(31)는 시동이 걸릴 때 시동 배터리(33)에 대한 성능 상태를 측정하기 때문에 처리회로(11)에 의하여 측정된 시동 배터리(33)의 성능 상태는 시동 배터리(33)가 시동 모터(31) 그 당시 시동 모터(31)에 대하여 진행하는 방전에 따른 실제 성능 상태를 반영하는 것이다. 그러므로, 일반적으로 휴대형 배터리 분석기를 사용하여 실시하는 배터리 능성 측정 시간이 짧고 또 작은 전류에 의한 방전으로 측정되는 배터리의 성능 상태와 비교하였을 때, 본 발명에서 제공하는 시동 배터리(33)의 성능 상태 측정 작업은 보다 정확하게 실제로 작동하고 있는 상태에서의 시동 배터리(33)의 성능을 측정함으로써 사용자로 하여금 시동 배터리(33)가 전력을 완전히 상실하기 전의 적당한 시기에 시동 배터리(33)를 교체할 수 있도록 한다.

또한, 시동 배터리(33)의 성능 경고에 대하여 상술한 실시 예에서는 시동 배터리의 출력 전력(J_E)과 총 시동 전력(J_L)의 비율이 디볼트값보다 작은 부하전력 조건으로 판단이 이루어지며, 아울러 시동 배터리의 출력 전력은 직접 측정되거나 또는 쾌속 커패시터의 출력 전력을 측정하여 이를 근거로 시동 배터리(33)의 출력 전력을 산출할 수 있다. 그러나, 추가적인 변형 예에서, 상기 배터리 성능에 대한 경고는 또한 그 밖의 데이터에 대한 비교를 통하여 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 판단 기준으로서 상기 낮은 부하전력 조건이란 상기 시동 배터리의 부하전력과 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 부하전력에 대한 배교값이 특정값보다 작을 수 있고, 또 한편으로는 본 발명에 개시된 배터리 전력배터리의 부하전력과 최초 사용 시 측정된 상기 시동 배터리의 부하전력와 최근 발생된 상기 시동 배터리 부하전압의 비교값이 특정값보다 작을 수 있음을 말한다. 또는, 배터리(33)가 낮은 부하전력 조건에 부합할 때만 경고 메시지를 송출할 수도 있다. 상기 낮은 부하전력 조건에 대한 측정은, 전술한 바와 같이, 단지 데이터의 차이점을 비교하기 위한 것이기 때문에 그 세부사항에 대해서는 더 이상 서술하지 않는다.

한편, 전술한 내용에 있어서, 또 한편으로는 에너지 쾌속 저장 모듈의 충전되는 전압이 특정 시동 전압값에 도달할 수 있는지 여부를 단독으로 측정하여 시동 배터리의 잔류 전기량에 대하여 상기 경고를 송출하여야 하는지 여부를 판단할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 시동 배터리의 성능은 또한 상기 시동 배터리의 부하전류값이 특정값보다 작거나비교값으로 판단한다. 그러므로, 종합하여 말하자면, 본 발명에 개시된 에너지 쾌속 저장 모듈과 시동 배터리의 병렬 연결 방식을 결합하고 또한 시동 배터리와 에너지 쾌속 저장 모듈의 부하전기에 대한 측정을 통하게 되면, 시동 배터리를 원래 사용 수명의 2~4배 또는 이보다 더 긴 기간 동안 사용할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 용량이 소진되기 전의 적당한 시기에 사용자에게 배터리 교체를 알릴 수도 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10, 20: 배터리 전력 연장 장치
11: 처리회로
111: 입력단
113: 출력단
115: 승압/강압 모듈
13: 에너지 쾌속 저장 모듈
15: 스위치
17: 트리거 스위치
24: 측정회로
30: 배터리 급전 시스템
31: 시동 모터
33: 시동 배터리
C: 에너지 쾌속 저장 모듈의 커패시턴스값
E: 시동 배터리의 개회로 전압
I_L: 시동 모터의 전류
S210, S220, S230, S410, S412, S420, S422, S430, S440, S442, S444, S450, S452, S454, S456, S458, S460: 절차
T: 시동 시간의 길이
r_C: 에너지 쾌속 저장 모듈의 저항값
r_TH: 시동 배터리의 내부저항값
V_L: 시동 모터의 전압
R_L: 시동 모터의 임피던스값

Claims (19)

1. 에너지 쾌속 저장 모듈과배터리 간의 연결을 제어하는 스위치 장치 및;
   다양한 조작 모드에 인해 상기 스위치 장치를 절환하는 동작으로,상기 시동 배터리에 의하여 전력이 공급되는 배터리 급전 시스템의 시동으로 인하여 시동 모드로 들어갈 때 상기 스위치를 장치 제어하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 상기배터리에 병렬로 연결시키는 처리회로; 및 트리거 신호가 충전 모드로 들어갈 때 상기 스위치 장치를 제어하여 쾌속 에너지 저장 모듈이 상기 배터리와의 병렬 연결을 끊게 하고, 그 중 상기 트리거 신호는 상기 배터리 전력 공급 시스템의 작동 정지 신호에 의해 발생;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
2. 제1항에 있어서,
   충전 모드로또한상기 처리회로는 상기배터리를 전력원으로 사용하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈이 시동이 가능한 전압값 까지에 도달하도록 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 대하여 충전을 진행하는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 충전 모드에서, 상기 처리회로는 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 전압이 특정값보다 낮을 때 비로소 상기 배터리를 전력원으로 사용하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈이 시동이 가능한 전압값까지에 도달하도록 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 대하여 충전을 진행하는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 처리회로는 승압/강압 모듈을 포함하고 또 상기 시동이 가능한 전압값은 상기 배터리의 잔류전압값보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 더 포함하며, 상기 처리회로 또한 상기 배터리 급전 시스템이 작동하는 평상시 작동 모드에서 상기 스위치를 제어하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 상기 배터리에 병열로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
6. 제1항에 있어서,
   작동 정지 신호의 위해 상기 배터리 급전 시스템의 작동 실패 신호를.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배터리의 전력 공급 시스템이 가동되었을 때의 측정 회로와 충전성을 조사하여, 배터리의 성능 상태를 판단할 수 있도록 하고, 경고 장치를 사용하여 상기 배터리가 낮은 부하전력 조건에 부합할 때 발생하도록 한며.
8. 제7항에 있어서,
   상기 측정회로는 상기 배터리 급전 시스템이 시동한 그하는 기간 동안 상기 배터리와의하여 측정된 부하가 걸린시동 전력을 측정하는데 사용되고 또한 상기연장 장치의 상기 시동 모드에서 상기 배터리와부하전력을 측정하는데 사용되며, 시동 시 상기 배터리와부하전력과 상기 시동 전력의 비교값이 특정값을 보다 작음 말하는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 측정회로는 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 커패시턴스값과 상기 시동 배터리의 개회로 전압 및 부하전압에 따라 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 의하여 제공되는전력 출력을 계산하며, 또한 상기 시동 전력 및 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의전력 출력에 따라 상기 시동 배터리의 부하전력을 계산하는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 측정회로는 상기연장 장치의 상기 시동 모드에서 상기 배터리의 부하전력과 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 부하전력을 측정하며, 낮은 부하전력 조건에 상기 배터리의 부하전력과 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 부하전력의 비교값이 특정값보다 적은 경우와 상기 배터리와 상기 에너지 쾌속 저장 모듈 중 하나의 최근 한 번의 부하전력과 괘속 에너지 저장 모듈을 최초 사용 시의 부하전력의 최근 한 번의 상기 배터리 부하전력과 비교값이 작은특정값을 말하는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
11. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 부하전기란 부하전류를 말하고, 부하전류 의 특정 전류 값을 초과하는 경우; 상기 배터리와 적어도 하나의 최근 한 번의 부하전류와 부하전류 최초 쾌속 저장 모듈 최초 사용 시의 비교값; 및값을 초과할 경우 초과하는.
12. 제2항에 있어서,
    상기 처리회로는 이 측정회로는 또한 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 전압을 측정하는데 사용 및 경고 장치가 되며, 상기상기 에너지 쾌속 저장 모듈의특정값까지 충전하지 못하는 경우에 경고 메시지를 송출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 장치.
13. 배터리 급전 시스템이 시동하는시동 모드에서 처리회로를 통하여 스위치를 제어하여 에너지 쾌속 저장 모듈을배터리에 열렬로 연결시키는 병렬 연결 절차; 및 그리고 트리거 신호가 충전 모드로 수신 될 때 처리회로를 통해 스위치 장치를 제어하여 이 급속 에너지 저장 모듈이 배터리로부터 병렬연결로 분리되도록 하는 충전 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 충전 모드에서 더상기 배터리를 전력원으로 사용하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈이 시동이 가능한 전압값에 도달하도록 까지 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 대한 충전을 진행하며, 또한 선택적으로 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 전압이 특정값보다 낮을 때 비로소 충전되는 충전 절차를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 에너지 쾌속 저장 모듈 및 상기배터리 중 적어도 하나에 의하여 상기제공되는 부하 시동에 필요한 시동 전력을 측정하며, 상기 배터리가 시동 모드에서 제공하는 출력 전력을 예측하는 절차; 및
    출력 전력과 상기 시동 전력 간의 비율이 상기 배터리의 성능 상태를 판단하여 상기 비율이 작을 제1임계값을 경우 경고 메시지를 경고 절차를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 시동 전력을 측정하는 절차는,
    최초로 사용된 측정 시동 모드에서 상기 스위치 장치를 제어하여 상기배터리와 상기 에너지 쾌속 저장 모듈과의 병렬 연결을 차단시켜 상기배터리와그 출력 전력을 상기 시동 전력으로 사용하는 절차; 및
    상기 부하 시동 시의 부하전압, 부하전류 및 시동 시간의 길이를 측정하여 이를 근거로 상기 시동 전력을 계산하는 절차;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 배터리 전력 연장 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 배터리상기 출력 전력을 측정하는 절차는,
    상기 배터리의 개회로 전압을 측정하는 절차;
    상기 시동 모드에서 상기 스위치 장치를 제어하여 상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 상기 배터리에 병열로 연결시켜 공동으로 상기 시동 전력을 제공하도록 하는 절차;
    상기 부하 시동 시의 부하전압을 측정하는 절차;
    상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 커패시턴스값, 상기 개회로 전압 및 상기 부하전압을 근거로 상기 에너지 쾌속 저장 모듈에 의하여 제공되는 출력 전력을 계산하는 절차; 및
    상기 시동 전력 및 상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 상기 출력 전력을 근거로 상기 배터리의 상기 출력 전력을 계산하는 절차;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
18. 제14항에 있어서,
    상기 에너지 쾌속 저장 모듈의 전압을 측정하는 절차; 및
    상기 에너지 쾌속 저장 모듈을 특정 전압값까지 충전하지 못하는 경우 경고 메시지를 송출하는 경고 절차;
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
19. 제13항에 있어서,
    상기 배터리가 매번 시동할 때의 상기 부하전류를 측정하기 위한 측정 절차; 부하전류를 말하며, 부하전류가 특정 전류를 초과하는 값보다 낮은 경우, 또는;값과 이 괘속 에너지 저장 모듈과 처음으로 매칭할 때의 처음 부하전류 값과 최근 1회 부하전류 값의 비교가 낮으며;와 상기 부하전류의 비교값 중 어느 하나가 특정값을 낮을 둘 중 하나에서 경고 메시지를 경고한 단계 넘어서는 경우를 말하는 것을특징으로 하는 배터리 전력 연장 방법.
    

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