WO2022235131A1 - Vehicle emergency starting device and control method therefor, and recording medium having recorded thereon computer readable program for executing the method - Google Patents

Vehicle emergency starting device and control method therefor, and recording medium having recorded thereon computer readable program for executing the method Download PDF

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WO2022235131A1
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battery module
module
vehicle
capacitor module
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PCT/KR2022/006542
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김동휘
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(주)디에이치에너지시스템
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Definitions

  • the present invention relates to a battery charging and vehicle emergency starting technology, and more particularly, to an apparatus and a control method for enabling the vehicle to be started even when a vehicle battery is broken or discharged.
  • Korean Patent No. 10-1571110 discloses discharge using a high-capacitance storage device (eg, supercapacitor, ultracapacitor, electric double-layer capacitor) with low resistance and capable of rapid charging/discharging.
  • a high-capacitance storage device eg, supercapacitor, ultracapacitor, electric double-layer capacitor
  • Disclosed is a technology for charging a voltage by receiving a current from an old battery and providing a current to a battery of a vehicle that has been discharged again through high-output discharge.
  • the present invention has been devised to solve the conventional problems described above, and it is possible to charge the high-capacitance storage device even when the voltage of the built-in vehicle battery is lower than the voltage of the high-capacitance storage device, and the battery and the high capacitance
  • An object of the present invention is to provide a device capable of supplying a voltage for starting a vehicle even when all storage devices are discharged, and a method for controlling the same.
  • a vehicle emergency starting device comprising: a battery module connectable to a starting motor of a vehicle; a capacitor module connectable to the starting motor in parallel with the battery module; and a booster connected between the battery module and the capacitor module to boost the voltage of the capacitor module using a current supplied from the battery module, wherein the battery module is connected to the starter motor through a first switch, The capacitor module is connected to the starting motor through a second switch, and the booster is connected between the battery module and the capacitor module through a third switch.
  • the battery module or the capacitor module further comprises a control unit that determines whether the vehicle can be started by the battery module or the capacitor module, and connects the third switch when it is determined that the vehicle cannot be started.
  • the controller separates the first switch and the second switch.
  • the controller connects the second switch.
  • the controller limits the charging current applied to the battery module.
  • the controller stops the automatic connection of the third switch.
  • control unit when the automatic connection of the third switch is stopped, the control unit is characterized in that the connection of the third switch is performed only when there is a user input.
  • control unit may determine whether the vehicle can be started using terminal voltages of the battery module and the capacitor module connected in parallel.
  • control unit is characterized in that it determines whether the vehicle can be started using the size of the internal resistance of the battery module.
  • a method for controlling a vehicle emergency starting device comprising a second switch for connecting the booster and a third switch for connecting the booster between the battery module and the capacitor module, wherein the voltage in the capacitor module is less than or equal to a preset charging reference voltage. case characterized in that it comprises the step of connecting the third switch.
  • the recording medium recording the computer readable program according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the computer readable program for executing the vehicle emergency starting device control method is recorded.
  • the voltage booster boosts the voltage of the battery module and supplies it to the capacitor module, even when the voltage of the battery module is lower than the voltage of the high capacitance storage device (ie, the capacitor module) for charging the battery, the high capacitance is stored. It is possible to charge the device and supply voltage for starting the vehicle even when both the battery module and the high-capacity storage device are discharged.
  • the vehicle emergency starter can be configured to replace the existing battery of the vehicle, a separate vehicle battery is not required.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an emergency starting device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of Fig. 1;
  • FIGS 3 and 4 are flow diagrams of the active and passive processes of the circuit of Figure 2, respectively;
  • 5 is a table summarizing the functions of switches in an active process and a passive process.
  • 6 to 8 are graphs showing the relationship between SOC and terminal voltage in the case of using a battery module alone, using a capacitor module alone, or using a combination of a battery module and a capacitor module, respectively.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a vehicle emergency starting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram illustrating a first embodiment of FIG. 1 .
  • the vehicle emergency starting device includes a first switch 110 , a capacitor module 120 , a second switch 130 , a booster 140 , a third switch 150 , a controller 160 , and a battery module. (170).
  • the vehicle emergency starting device of FIG. 1 includes the battery module 170, and thus a battery installed in a conventional vehicle is unnecessary. It is preferable that the vehicle emergency starting device of FIG. 1 has an external configuration so that it can be mounted at the same position instead of a conventional battery mounted on the vehicle.
  • the battery module 170 and the capacitor module 120 are connected in parallel to the starting motor of the vehicle, and the battery module 170 is a first switch 110 connected in series (however, for the battery module 170 ). It is connected to the starting motor of the vehicle through a battery management system (BMS)), and the capacitor module 120 is connected to the starting motor of the vehicle through the second switch 130 connected in series.
  • BMS battery management system
  • the booster 140 is connected in series between the battery module 170 and the capacitor module 120 to boost the capacitor module 120 by using the current supplied from the battery module 170, and the booster 140 is 3
  • the battery module 170 and the capacitor module 120 are connected through the switch 150 .
  • the booster 140 boosts the voltage of the battery module 170 and supplies it to the capacitor module 120 , even when the voltage of the battery module 170 is lower than the voltage of the capacitor module 120 . It is possible to charge the capacitor module 120 , and even when both the battery module 170 and the capacitor module 120 are discharged, the voltage for vehicle starting can be supplied through the voltage boost.
  • the control unit 160 determines whether the vehicle can be started by the vehicle emergency starting device, and connects the third switch 150 when it is determined that the vehicle cannot be started.
  • the third switch 150 When connecting the third switch 150, the first switch 110 and the second switch 130 are separated, and when it is determined that the vehicle can be started by the booster 140, the third switch 150 may be disconnected and the second switch 130 may be reconnected.
  • the controller prevents the power of the capacitor module 120 from flowing to the discharged battery module 170 or from flowing into the dark current of the vehicle when the vehicle is started, thereby reducing the loss of the secured starting power. do.
  • the controller 160 may determine whether the vehicle can be started by using the terminal voltage of the parallel-connected battery module 170 and the capacitor module 120 or the size of the internal resistance of the battery module 170 . According to such a configuration, it is possible to more accurately determine whether the vehicle can be started.
  • the controller 160 may limit the charging current of the capacitor module 120 according to the temperature in the battery module 170 . According to this configuration, by determining the charging current according to the sensed temperature, it is possible to reduce the risk of the lithium-based battery by limiting charging at a low temperature, thereby making it possible to stably use the battery device even at a low temperature.
  • control unit 160 may stop the automatic connection of the third switch 150 when the connection of the booster 140 is more than a preset reference number, and when the automatic connection of the third switch 150 is stopped, It may be implemented to connect the third switch 150 only when there is a user's input. According to such a configuration, even when the starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation in consideration of re-discharge due to long-term leave and the limit of residual energy.
  • the vehicle emergency starting device circuit of FIG. 2 also has two external connections, so the vehicle emergency starting device of FIG. 2 is a device type used to replace the existing battery. Able to know.
  • an exemplary control unit 160 is an active process circuit that monitors and controls voltage, current, temperature, etc. through a circuit including an MCU, ADC, DAC, etc., and includes a step-up unit between a battery module and a capacitor module, voltage , current, temperature, etc. sensors, BMS, and a switching unit.
  • the first switch (S1) 110 connected to the battery module 170 is a part of a high-current circuit through which several tens of A or more flows, and may be configured as an FET, a b-contact relay, or a latching relay to minimize power consumption during circuit operation. .
  • the charging current is determined according to the temperature sensed by the controller including the temperature sensor and the MCU.
  • the risk of lithium-based batteries is reduced and the battery device can be used stably even at freezing temperatures. .
  • the circuit of FIG. 2 is a circuit configuration of an emergency starting device that can secure starting power through a capacitor by boosting the remaining power of a discharged battery in a vehicle that cannot be started due to battery discharge. Enables the vehicle to start.
  • the secured starting power of the capacitor module blocks the current flowing to the discharged battery and the current flowing to the dark current of the vehicle, thereby reducing the loss of the secured starting power.
  • the number of start-ups is limited to a certain number of times in consideration of the limitations of re-discharge and residual energy due to long-term neglect, and by switching to the manual process, it is also possible to prepare for the final discharge situation with manual operation. .
  • FIG. 3 and 4 are flowcharts of an active process and a passive process of the circuit of FIG. 2, respectively, and FIG. 5 is a table summarizing the functions of switches in the active process and the passive process.
  • the operation of the active process will be described with reference to FIGS. 3 and 5.
  • the first and second switches S1 and S2 110, 130
  • the third switch (S3) 150
  • the control unit 160 detects the voltage and temperature and determines whether the vehicle can be started or the need for emergency charging. Even after the vehicle is successfully started, the first switch ( S1 ) 110 is opened at a sub-zero temperature through sensing of voltage, current, temperature, etc. to limit charging of the lithium ion-based battery module 110 .
  • the control unit 160 controls the first switch S1 ( 110) to cut off the power loss to the battery module 170, open the second switch S2 (130) to block the power loss to the dark current of the vehicle, and go through the boosting process through the control unit 160 to the battery.
  • the starting power of the capacitor module 120 is secured with the residual energy of the module 170 . This is called the emergency charging process.
  • the controller 160 may detect the voltage of the capacitor module 120 and determine the required charging completion voltage according to the detected temperature to detect the startable voltage.
  • the controller 160 closes the second switch S2 130 and the third switch S3 150 to charge the capacitor module 120 to the charging completion voltage and then to the capacitor module ( 120)
  • the vehicle is started using a voltage, and after completion of the vehicle starting, the first switch S1 ( 110 ) is closed and the third switch ( S3 ) 150 is opened to switch to a normal state.
  • maintaining the startable state in the flowchart of FIG. 3 is to automatically close the third switch (S3) 150 when the control unit 160 detects the voltage of the capacitor module 120 and is less than the charging completion voltage to close the capacitor module (120) is made through the process of charging.
  • control unit 160 may stop the automatic connection of the third switch 150 and automatic emergency charging according thereto when the connection of the booster 140 is greater than or equal to a preset reference number, and automatically When the connection is interrupted, it can be implemented to switch to a manual process that performs the connection of the third switch 150 only when there is a user's input. According to such a configuration, even when the starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation in consideration of re-discharge due to long-term leave and the limit of residual energy.
  • the operation process of the manual process shown in FIG. 4 excludes the voltage detection of the capacitor module 120 by the controller 160 and the automatic charging process when necessary, and includes the step of the booster 140 for charging the capacitor module 120 .
  • the automatic charging process is stopped, and the charging of the capacitor module 120 through the step-up unit 140 is performed only when there is an intervention such as a separate switch (not shown) operation of the user. It differs from active processes in this respect.
  • 6 to 8 are graphs illustrating a relationship between a state of charge (SOC) and a terminal voltage in the case of a battery module, a capacitor module, and a combination of a battery module and a capacitor module, respectively.
  • SOC state of charge
  • the voltage decreases rapidly at SOC 20% or less. Using this characteristic, it is possible to accurately determine whether the vehicle can be started.
  • the accuracy of determining the battery output through the voltage of the battery is low. Accordingly, according to the method of the present invention in which the terminal voltage is measured by connecting the battery module and the capacitor module in parallel, it is possible to more accurately determine whether the energy and output of the parallel-connected system are present.
  • FIG 9 is an equivalent circuit diagram of the vehicle emergency starting device of the present invention.
  • Vb the battery module voltage
  • E terminal voltage
  • Rb+Rs resistance
  • the starting function is a function of the terminal voltage, In this case, E ss is the terminal voltage in the steady state, and I L is is the starting current.
  • E c It is the voltage for starting, k is the proportional constant, and w c is the angular velocity for starting.
  • the terminal voltage in the normal state must be greater than the Ec value, which is can be expressed as
  • the internal resistance of the battery must be lower than R bC to start, which is In this case, R b is the internal resistance of the battery when the starting motor rotates at an angular speed for starting the engine.

Abstract

A vehicle emergency starting device includes a first switch, a capacitor module, a second switch, a boosting unit, and a third switch. The first switch connects a battery module to a starting motor of a vehicle, the capacitor module is connected in parallel with the battery module, the second switch connects the capacitor module to the starting motor, the boosting unit boosts the capacitor module by using a current supplied from the battery module, and the third switch connects the battery module to the capacitor module through the boosting unit. According to this configuration, since the boosting unit boosts a voltage of the battery module and supplies same to the capacitor module, the capacitor module may be charged even when the voltage of the battery module is lower than a voltage of the capacitor module, and a voltage for starting the vehicle may be supplied even when both the battery module and the capacitor module are discharged.

Description

차량 비상 시동 장치, 그 제어 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 A vehicle emergency starting device, a control method thereof, and a recording medium recording a computer readable program for executing the method
본 발명은 배터리 충전 및 차량 비상 시동 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 배터리가 고장 또는 방전되는 경우에도 차량의 시동이 가능하도록 해 주는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging and vehicle emergency starting technology, and more particularly, to an apparatus and a control method for enabling the vehicle to be started even when a vehicle battery is broken or discharged.
자동차 배터리 방전시 이용가능한 종래의 방법으로는, 다른 차량의 배터리와 점프선을 통해 차량의 시동을 거는 방법, 전용 배터리 충전기를 이용하여 자동차 배터리를 충전하는 방법 등이 통상적으로 이용되고 있으나, 다른 차량이나 전용 배터리가 없는 상황에서는 문제 해결이 불가능한 단점이 있다.As a conventional method available for discharging a vehicle battery, a method of starting a vehicle through a battery of another vehicle and a jump wire, a method of charging a vehicle battery using a dedicated battery charger, etc. are commonly used, but other vehicles or There is a disadvantage that it is impossible to solve the problem in a situation where there is no dedicated battery.
이런 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 대한민국 특허 제10-1571110호는 저항이 작고 급속 충방전이 가능한 고 정전용량 저장 장치(예를 들어, 슈퍼 커패시터, 울트라 커패시터, 전기이중층 커패시터)를 이용하여 방전된 배터리로부터 전류를 받아 전압을 충전하고 고출력 방전을 통해 다시 방전된 차량의 배터리에 전류를 제공하는 기술을 개시하고 있다.As a prior art for solving this problem, Korean Patent No. 10-1571110 discloses discharge using a high-capacitance storage device (eg, supercapacitor, ultracapacitor, electric double-layer capacitor) with low resistance and capable of rapid charging/discharging. Disclosed is a technology for charging a voltage by receiving a current from an old battery and providing a current to a battery of a vehicle that has been discharged again through high-output discharge.
그러나, 상기 종래기술에서 차량에 장착된 배터리가 시동을 걸 수 없는 상태로 방전된 경우처럼 차량 배터리의 전압이 고 정전용량 저장장치의 전압보다 낮으면 고 정전용량 저장장치를 충전할 수 없게 되고, 또 차량 배터리와 고 정전용량 저장장치 모두가 방전된 경우에는 아무런 조치도 취할 수 없게 되는 문제점이 있다.However, if the voltage of the vehicle battery is lower than the voltage of the high capacitance storage device as in the case in which the battery mounted on the vehicle is discharged in a state in which the vehicle cannot be started in the prior art, it is impossible to charge the high capacitance storage device, In addition, when both the vehicle battery and the high-capacity storage device are discharged, there is a problem that no action can be taken.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내장된 차량용 배터리의 전압이 고 정전용량 저장장치의 전압보다 낮은 경우에도 고 정전용량 저장장치를 충전할 수 있고, 배터리와 고 정전용량 저장장치 모두가 방전된 경우에도 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있는 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the conventional problems described above, and it is possible to charge the high-capacitance storage device even when the voltage of the built-in vehicle battery is lower than the voltage of the high-capacitance storage device, and the battery and the high capacitance An object of the present invention is to provide a device capable of supplying a voltage for starting a vehicle even when all storage devices are discharged, and a method for controlling the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 비상 시동 장치는, 차량의 시동 모터에 연결가능한 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈; 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되어 상기 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 이용하여 상기 커패시터 모듈의 전압을 승압하는 승압부를 포함하며, 상기 배터리 모듈은 제 1 스위치를 통해 상기 시동 모터에 연결되며, 상기 커패시터 모듈은 제 2 스위치를 통해 상기 시동 모터에 연결되며, 상기 승압부는 제 3 스위치를 통해 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle emergency starting device, comprising: a battery module connectable to a starting motor of a vehicle; a capacitor module connectable to the starting motor in parallel with the battery module; and a booster connected between the battery module and the capacitor module to boost the voltage of the capacitor module using a current supplied from the battery module, wherein the battery module is connected to the starter motor through a first switch, The capacitor module is connected to the starting motor through a second switch, and the booster is connected between the battery module and the capacitor module through a third switch.
또한, 상기 배터리 모듈 또는 상기 커패시터 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 상기 제 3 스위치를 연결하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The battery module or the capacitor module further comprises a control unit that determines whether the vehicle can be started by the battery module or the capacitor module, and connects the third switch when it is determined that the vehicle cannot be started.
또한, 상기 제어부는 상기 제 3 스위치를 연결하는 경우, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 분리하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the third switch is connected, the controller separates the first switch and the second switch.
또한, 상기 제어부는 승압된 상기 커패시터 모듈 의해 시동이 가능하다고 판단되는 경우 상기 제 2 스위치를 연결하는 것을 특징으로 한다.In addition, when it is determined that the start-up is possible by the boosted capacitor module, the controller connects the second switch.
또한, 상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 배터리 모듈에 인가되는 충전 전류를 제한하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the temperature of the battery module is below a preset temperature, the controller limits the charging current applied to the battery module.
또한, 상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 상기 제 3 스위치의 자동 연결을 중단하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the connection of the third switch is more than a preset reference number, the controller stops the automatic connection of the third switch.
또한, 상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 자동 연결이 중단된 경우에는 사용자의 입력이 있는 경우에만 상기 제 3 스위치의 연결을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the automatic connection of the third switch is stopped, the control unit is characterized in that the connection of the third switch is performed only when there is a user input.
또한, 상기 제어부는 병렬 연결된 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈의 단자 전압을 이용하여 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit may determine whether the vehicle can be started using terminal voltages of the battery module and the capacitor module connected in parallel.
또한, 상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 내부 저항의 크기를 이용하여 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that it determines whether the vehicle can be started using the size of the internal resistance of the battery module.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 비상 시동 장치 제어 방법은, 차량의 시동 모터에 연결가능한 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈, 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되어 상기 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 이용하여 상기 커패시터 모듈의 전압을 승압하는 승압부, 상기 배터리 모듈을 상기 시동 모터에 연결하기 위한 제 1 스위치, 상기 커패시터 모듈을 상기 시동 모터에 연결하기 위한 제 2 스위치, 상기 승압부를 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결하기 위한 제 3 스위치를 구비하는 차량 비상 시동 장치의 제어 방법으로서, 상기 커패시터 모듈에서의 전압이 미리 설정된 충전 기준 전압 이하인 경우 상기 제 3 스위치를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the vehicle emergency starting device control method according to the present invention for achieving the above object includes a battery module connectable to a starting motor of a vehicle, a capacitor module connectable to the starting motor in parallel with the battery module, the battery module and the A booster connected between capacitor modules to boost the voltage of the capacitor module by using the current supplied from the battery module, a first switch for connecting the battery module to the starting motor, and the capacitor module to the starting motor A method for controlling a vehicle emergency starting device comprising a second switch for connecting the booster and a third switch for connecting the booster between the battery module and the capacitor module, wherein the voltage in the capacitor module is less than or equal to a preset charging reference voltage. case characterized in that it comprises the step of connecting the third switch.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체는 상기 차량 비상 시동 장치 제어 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the recording medium recording the computer readable program according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the computer readable program for executing the vehicle emergency starting device control method is recorded.
본 발명에 의하면, 승압부가 배터리 모듈의 전압을 승압하여 커패시터 모듈에 공급하기 때문에 배터리 모듈의 전압이 배터리 충전을 위한 고 정전용량 저장장치(즉, 커패시터 모듈)의 전압보다 낮은 경우에도 고 정전용량 저장장치를 충전할 수 있고, 배터리 모듈과 고 정전용량 저장장치 모두가 방전된 경우에도 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있게 된다.According to the present invention, since the voltage booster boosts the voltage of the battery module and supplies it to the capacitor module, even when the voltage of the battery module is lower than the voltage of the high capacitance storage device (ie, the capacitor module) for charging the battery, the high capacitance is stored. It is possible to charge the device and supply voltage for starting the vehicle even when both the battery module and the high-capacity storage device are discharged.
또한, 제어부에 의해 시동시 커패시터 모듈의 전력이 방전된 배터리로 흐르거나 차량의 암전류로 흐르는 것을 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 된다.In addition, it is possible to reduce the loss of the secured starting power by preventing the power of the capacitor module from flowing to the discharged battery or flowing to the dark current of the vehicle during starting by the control unit.
또한, 감지된 온도에 따라 충전전류를 결정함으로써, 저온시에는 충전을 제한하여 리튬계열의 배터리로 구성된 배터리 모듈의 리스크를 줄여 저온시에도 배터리 장치의 안정적 사용이 가능해 진다.In addition, by determining the charging current according to the sensed temperature, charging is restricted at a low temperature, thereby reducing the risk of a battery module composed of a lithium-based battery, thereby enabling stable use of the battery device even at a low temperature.
또한, 시동전력을 확보한 경우에도, 장시간 방치로 인한 재방전과 잔류에너지의 한계를 고려하여 최후의 방전 상황을 대비할 수 있게 된다.In addition, even when the starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation in consideration of re-discharge due to long-term neglect and the limit of residual energy.
또한, 차량의 기존 배터리를 대체하도록 차량 비상 시동 장치를 구성할 수 있어서 별도의 차량 배터리가 불필요하게 된다.In addition, since the vehicle emergency starter can be configured to replace the existing battery of the vehicle, a separate vehicle battery is not required.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 시동 장치의 개략적인 블록도.1 is a schematic block diagram of an emergency starting device according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 제 1 구현 예가 도시된 개략적인 회로도.Fig. 2 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of Fig. 1;
도 3 및 도 4는 각각 도 2의 회로의 능동 프로세스와 수동 프로세스의 흐름도.Figures 3 and 4 are flow diagrams of the active and passive processes of the circuit of Figure 2, respectively;
도 5는 능동 프로세스와 수동 프로세스에서의 스위치들의 기능을 정리한 표.5 is a table summarizing the functions of switches in an active process and a passive process.
도 6 내지 도 8은 각각 배터리 모듈 단독 사용, 커패시터 모듈 단독 사용, 배터리 모듈과 커패시터 모듈의 조합 사용의 경우에서의 SOC와 단자 전압과의 관계를 도시한 그래프.6 to 8 are graphs showing the relationship between SOC and terminal voltage in the case of using a battery module alone, using a capacitor module alone, or using a combination of a battery module and a capacitor module, respectively.
도 9는 내연기관 시동 시스템의 등가 회로도.9 is an equivalent circuit diagram of an internal combustion engine starting system;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 비상 시동 장치의 개략적인 블록도이며, 도 2는 도 1의 제 1 구현 예가 도시된 개략적인 회로도이다.1 is a schematic block diagram of a vehicle emergency starting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic circuit diagram illustrating a first embodiment of FIG. 1 .
도 1에서, 차량 비상 시동 장치는 제 1 스위치(110), 커패시터 모듈(120), 제 2 스위치(130), 승압부(140), 제 3 스위치(150), 제어부(160), 및 배터리 모듈(170)을 포함한다.1 , the vehicle emergency starting device includes a first switch 110 , a capacitor module 120 , a second switch 130 , a booster 140 , a third switch 150 , a controller 160 , and a battery module. (170).
도 1의 차량 비상 시동 장치에는 배터리 모듈(170)이 포함되어 있으며, 따라서 종래의 차량에 장착된 배터리가 불필요하다. 도 1의 차량 비상 시동 장치는 종래의 차량에 장착된 배터리 대신에 동일 위치에 장착가능하도록 외형적 구성을 구비하는 것이 바람직하다.The vehicle emergency starting device of FIG. 1 includes the battery module 170, and thus a battery installed in a conventional vehicle is unnecessary. It is preferable that the vehicle emergency starting device of FIG. 1 has an external configuration so that it can be mounted at the same position instead of a conventional battery mounted on the vehicle.
도 2에서, 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)은 차량의 시동 모터에 병렬로 연결되며, 배터리 모듈(170)은 직렬 연결된 제 1 스위치(110)(단, 배터리 모듈(170)을 위한 배터리관리시스템(BMS)를 포함하여 구현될 수 있음)를 통해 차량의 시동 모터에 연결되고, 커패시터 모듈(120)은 직렬 연결된 제 2 스위치(130)를 통해 차량의 시동 모터에 연결된다. 승압부(140)는 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 사이에 직렬 연결되어 배터리 모듈(170)에서 공급되는 전류를 이용하여 커패시터 모듈(120)을 승압하며, 승압부(140)는 제 3 스위치(150)를 통해 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)을 연결한다.In FIG. 2 , the battery module 170 and the capacitor module 120 are connected in parallel to the starting motor of the vehicle, and the battery module 170 is a first switch 110 connected in series (however, for the battery module 170 ). It is connected to the starting motor of the vehicle through a battery management system (BMS)), and the capacitor module 120 is connected to the starting motor of the vehicle through the second switch 130 connected in series. The booster 140 is connected in series between the battery module 170 and the capacitor module 120 to boost the capacitor module 120 by using the current supplied from the battery module 170, and the booster 140 is 3 The battery module 170 and the capacitor module 120 are connected through the switch 150 .
이와 같은 구성에 의하면, 승압부(140)가 배터리 모듈(170)의 전압을 승압하여 커패시터 모듈(120)에 공급하기 때문에 배터리 모듈(170)의 전압이 커패시터 모듈(120)의 전압보다 낮은 경우에도 커패시터 모듈(120)을 충전할 수 있고, 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120) 모두가 방전된 경우에도 승압을 통해 차량 시동을 위한 전압을 공급할 수 있게 된다.According to this configuration, since the booster 140 boosts the voltage of the battery module 170 and supplies it to the capacitor module 120 , even when the voltage of the battery module 170 is lower than the voltage of the capacitor module 120 . It is possible to charge the capacitor module 120 , and even when both the battery module 170 and the capacitor module 120 are discharged, the voltage for vehicle starting can be supplied through the voltage boost.
제어부(160)는 차량 비상 시동 장치에 의한 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 제 3 스위치(150)를 연결한다. 제 3 스위치(150)를 연결하는 경우에는 제 1 스위치(110) 및 제 2 스위치(130)를 분리하고, 승압부(140)에 의해 차량의 시동이 가능해 졌다고 판단되는 경우 제 3 스위치(150)를 분리하고 제 2 스위치(130)를 다시 연결할 수 있다.The control unit 160 determines whether the vehicle can be started by the vehicle emergency starting device, and connects the third switch 150 when it is determined that the vehicle cannot be started. When connecting the third switch 150, the first switch 110 and the second switch 130 are separated, and when it is determined that the vehicle can be started by the booster 140, the third switch 150 may be disconnected and the second switch 130 may be reconnected.
이와 같은 구성에 의하면, 제어부에 의해 차량의 시동시에 커패시터 모듈(120)의 전력이 방전된 배터리 모듈(170)로 흐르거나 차량의 암전류로 흐르는 것을 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 된다.According to this configuration, the controller prevents the power of the capacitor module 120 from flowing to the discharged battery module 170 or from flowing into the dark current of the vehicle when the vehicle is started, thereby reducing the loss of the secured starting power. do.
한편, 제어부(160)는 병렬 연결된 배터리 모듈(170)과 커패시터 모듈(120)의 단자 전압, 또는 배터리 모듈(170)의 내부 저항의 크기를 이용하여 차량의 시동 가능 여부를 판단할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 차량의 시동 가능 여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있다.Meanwhile, the controller 160 may determine whether the vehicle can be started by using the terminal voltage of the parallel-connected battery module 170 and the capacitor module 120 or the size of the internal resistance of the battery module 170 . According to such a configuration, it is possible to more accurately determine whether the vehicle can be started.
또한, 제어부(160)는 배터리 모듈(170)에서의 온도에 따라 커패시터 모듈(120)의 충전 전류를 제한할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 감지된 온도에 따라 충전전류를 결정함으로써, 저온시에는 충전을 제한하여 리튬계열 배터리의 리스크를 줄여 저온시에도 배터리 장치의 안정적 사용이 가능해 진다.Also, the controller 160 may limit the charging current of the capacitor module 120 according to the temperature in the battery module 170 . According to this configuration, by determining the charging current according to the sensed temperature, it is possible to reduce the risk of the lithium-based battery by limiting charging at a low temperature, thereby making it possible to stably use the battery device even at a low temperature.
또한, 제어부(160)는 승압부(140)의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 제 3 스위치(150)의 자동 연결을 중단할 수 있으며, 제 3 스위치(150)의 자동 연결이 중단된 경우에는 사용자의 입력이 있는 경우에만 제 3 스위치(150)의 연결을 수행하도록 구현할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 시동전력을 확보한 경우에도, 장시간 방치로 인한 재방전과 잔류에너지의 한계를 고려하여 최후의 방전 상황을 대비할 수 있게 된다.In addition, the control unit 160 may stop the automatic connection of the third switch 150 when the connection of the booster 140 is more than a preset reference number, and when the automatic connection of the third switch 150 is stopped, It may be implemented to connect the third switch 150 only when there is a user's input. According to such a configuration, even when the starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation in consideration of re-discharge due to long-term leave and the limit of residual energy.
일반적으로 차량에서 배터리로의 연결 접속부가 2개이므로, 도 2의 차량 비상 시동 장치 회로 또한 외부 접속부가 2개이며, 따라서 도 2의 차량 비상 시동 장치는 기존의 배터리를 대체하여 사용하는 장치 형태임을 알 수 있다.In general, since there are two connection connections from the vehicle to the battery, the vehicle emergency starting device circuit of FIG. 2 also has two external connections, so the vehicle emergency starting device of FIG. 2 is a device type used to replace the existing battery. Able to know.
도 2에서, 예시적인 제어부(160)는 MCU와 ADC, DAC 등을 구비한 회로를 통하여 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 및 제어하는 능동 프로세스 회로로서, 배터리 모듈과 커패시터 모듈 사이의 승압부, 전압, 전류, 온도 등의 감지 센서 및 BMS와 스위칭부로 구성된다.In FIG. 2 , an exemplary control unit 160 is an active process circuit that monitors and controls voltage, current, temperature, etc. through a circuit including an MCU, ADC, DAC, etc., and includes a step-up unit between a battery module and a capacitor module, voltage , current, temperature, etc. sensors, BMS, and a switching unit.
배터리 모듈(170)에 연결된 제 1 스위치(S1)(110)는 수십A 이상이 흐르는 대전류 회로의 일부로서, 회로 동작 시 소모전력을 최소화하기 위하여 FET나 b접점 릴레이 또는 래칭 릴레이로 구성될 수 있다.The first switch (S1) 110 connected to the battery module 170 is a part of a high-current circuit through which several tens of A or more flows, and may be configured as an FET, a b-contact relay, or a latching relay to minimize power consumption during circuit operation. .
한편, 배터리 모듈(170)의 구성이 리튬계열일 때 영하 온도에서의 충전은 플레이팅(pating), 덴드라이트(dendrite)의 성장으로 인한 내부저항 증가를 유발하며 심각할 경우 내부 단락 상황을 초래할 수 있다. 따라서, 도 2에서는 온도를 감지하는 센서와 MCU를 포함하는 제어부를 통하여 감지된 온도에 따라 충전전류를 결정한다. 즉, 영하 시 저온 운용모드로 낮은 전류로 배터리 모듈을 충전하거나 또는 아예 충전을 제한하고 상온 시에 배터리 모듈을 충전함으로써, 리튬계열의 배터리의 리스크를 줄여 영하 시에도 배터리 장치의 안정적 사용이 가능하다.On the other hand, when the configuration of the battery module 170 is lithium-based, charging at a sub-zero temperature causes an increase in internal resistance due to the growth of plating and dendrites, and in severe cases, an internal short circuit may result. have. Accordingly, in FIG. 2 , the charging current is determined according to the temperature sensed by the controller including the temperature sensor and the MCU. In other words, by charging the battery module with a low current in the low-temperature operation mode at the time of freezing, or by limiting the charging at all and charging the battery module at room temperature, the risk of lithium-based batteries is reduced and the battery device can be used stably even at freezing temperatures. .
도 2의 회로는 배터리의 방전으로 인해 시동이 불가한 차량에서 방전된 배터리의 남은 전력으로 승압하여 커패시터를 통해 시동전력을 확보할 수 있는 비상시동장치의 회로 구성으로서, 방전 시에 자체적으로 방전된 차량의 시동을 가능하게 한다. 또한, 방전 차량의 시동을 시도할 시에 커패시터 모듈의 확보된 시동전력이 방전된 배터리로 흐르는 전류와 차량의 암전류로 흐르는 전류를 차단하여 확보된 시동전력의 손실을 줄일 수 있게 된다. The circuit of FIG. 2 is a circuit configuration of an emergency starting device that can secure starting power through a capacitor by boosting the remaining power of a discharged battery in a vehicle that cannot be started due to battery discharge. Enables the vehicle to start. In addition, when attempting to start the discharged vehicle, the secured starting power of the capacitor module blocks the current flowing to the discharged battery and the current flowing to the dark current of the vehicle, thereby reducing the loss of the secured starting power.
한편, 능동 프로세스에서 시동전력을 확보하였으나, 장시간 방치로 인한 재방전과 잔류에너지의 한계를 고려하여 시동 횟수를 일정 횟수로 제한하고 수동 프로세스로로 전환하여, 수동 동작으로 최후의 방전 상황을 대비할 수도 있다.On the other hand, although the starting power has been secured in the active process, the number of start-ups is limited to a certain number of times in consideration of the limitations of re-discharge and residual energy due to long-term neglect, and by switching to the manual process, it is also possible to prepare for the final discharge situation with manual operation. .
도 3 및 도 4는 각각 도 2의 회로의 능동 프로세스와 수동 프로세스의 흐름도이고, 도 5는 능동 프로세스와 수동 프로세스에서의 스위치들의 기능을 정리한 표이다.3 and 4 are flowcharts of an active process and a passive process of the circuit of FIG. 2, respectively, and FIG. 5 is a table summarizing the functions of switches in the active process and the passive process.
도 3 및 도 5를 참조하여 능동 프로세스의 동작 과정을 설명하면, 평시에는 제 1, 2 스위치(S1, S2)(110, 130)는 클로즈(close)하고, 제 3 스위치(S3)(150)는 오픈(open)한다. 제어부(160)에서 전압, 온도를 감지하고 시동 가능 여부 또는 비상 충전의 필요성을 판단한다. 차량의 시동이 성공한 후에도 전압, 전류, 온도 등의 감지를 통해 영하의 기온에서는 제 1 스위치(S1)(110)를 오픈하여 리튬이온계열 배터리 모듈(110)의 충전을 제한한다.The operation of the active process will be described with reference to FIGS. 3 and 5. In normal times, the first and second switches S1 and S2 (110, 130) are closed, and the third switch (S3) (150). opens (open). The control unit 160 detects the voltage and temperature and determines whether the vehicle can be started or the need for emergency charging. Even after the vehicle is successfully started, the first switch ( S1 ) 110 is opened at a sub-zero temperature through sensing of voltage, current, temperature, etc. to limit charging of the lithium ion-based battery module 110 .
한편, 배터리 모듈(170)이 고장나거나 시동을 불가할 정도로 방전되고 커패시터 모듈(120)도 동시에 시동 불가 상태로 방전되어 시동이 불가능하다고 판단된 경우, 제어부(160)는 제 1 스위치(S1)(110)를 오픈하여 배터리 모듈(170)로의 전력 손실을 차단하고, 제 2 스위치(S2)(130)를 오픈하여 차량의 암전류로의 전력 손실 차단하며, 제어부(160)을 통한 승압 과정을 거쳐 배터리 모듈(170)의 잔류에너지로 커패시터 모듈(120)의 시동전력을 확보한다. 이를 비상 충전 과정이라 한다.On the other hand, when it is determined that the battery module 170 fails or is discharged to the extent that starting is impossible and the capacitor module 120 is also discharged to a starting impossible state at the same time and it is determined that starting is impossible, the control unit 160 controls the first switch S1 ( 110) to cut off the power loss to the battery module 170, open the second switch S2 (130) to block the power loss to the dark current of the vehicle, and go through the boosting process through the control unit 160 to the battery. The starting power of the capacitor module 120 is secured with the residual energy of the module 170 . This is called the emergency charging process.
이후, 제어부(160)는 커패시터 모듈(120)의 전압을 감지하여 시동 가능한 전압이 검출하는데 감지된 온도에 따라 필요한 충전 완료 전압을 결정할 수 있다. 충전 완료 전압이 검출되면, 제어부(160)는 제 2 스위치(S2)(130)와 제 3 스위치(S3)(150)를 클로즈하여 커패시터 모듈(120)을 충전 완료 전압까지 충전한 후 커패시터 모듈(120) 전압을 이용하여 차량을 시동하고, 차량 시동 완료 후에는 제 1 스위치(S1)(110)를 클로즈하고 제 3 스위치(S3)(150)를 오픈하여 평시 상태로 전환한다.Thereafter, the controller 160 may detect the voltage of the capacitor module 120 and determine the required charging completion voltage according to the detected temperature to detect the startable voltage. When the charging completion voltage is detected, the controller 160 closes the second switch S2 130 and the third switch S3 150 to charge the capacitor module 120 to the charging completion voltage and then to the capacitor module ( 120) The vehicle is started using a voltage, and after completion of the vehicle starting, the first switch S1 ( 110 ) is closed and the third switch ( S3 ) 150 is opened to switch to a normal state.
또한, 도 3의 흐름도에서 시동 가능 상태를 유지하는 것은 제어부(160)에서 커패시터 모듈(120)의 전압을 감지하여 충전 완료 전압 미만일 경우 제 3 스위치(S3)(150)를 자동으로 클로즈하여 커패시터 모듈(120)을 충전하는 과정을 통해서 이루어진다.In addition, maintaining the startable state in the flowchart of FIG. 3 is to automatically close the third switch (S3) 150 when the control unit 160 detects the voltage of the capacitor module 120 and is less than the charging completion voltage to close the capacitor module (120) is made through the process of charging.
그러나, 제어부(160)는 승압부(140)의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 제 3 스위치(150)의 자동 연결 및 이에 따른 자동 비상 충전을 중단할 수 있으며, 제 3 스위치(150)의 자동 연결이 중단된 경우에는 사용자의 입력이 있는 경우에만 제 3 스위치(150)의 연결을 수행하는 수동 프로세스로 전환하도록 구현할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 시동전력을 확보한 경우에도, 장시간 방치로 인한 재방전과 잔류에너지의 한계를 고려하여 최후의 방전 상황을 대비할 수 있게 된다.However, the control unit 160 may stop the automatic connection of the third switch 150 and automatic emergency charging according thereto when the connection of the booster 140 is greater than or equal to a preset reference number, and automatically When the connection is interrupted, it can be implemented to switch to a manual process that performs the connection of the third switch 150 only when there is a user's input. According to such a configuration, even when the starting power is secured, it is possible to prepare for the final discharge situation in consideration of re-discharge due to long-term leave and the limit of residual energy.
도 4에 도시된 수동 프로세스의 동작 과정은 제어부(160)에서의 커패시터 모듈(120) 전압 감지 및 필요시 자동 충전 과정을 배제하는 것으로서, 커패시터 모듈(120)의 충전을 위한 승압부(140)의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상일 경우에 자동 충전 과정을 중단하고, 사용자의 별도 스위치(미도시) 조작 등 개입이 있는 경우에 한에 승압부(140)를 통한 커패시터 모듈(120)의 충전을 수행하는 점에서 능동 프로세스와 차이가 있다. The operation process of the manual process shown in FIG. 4 excludes the voltage detection of the capacitor module 120 by the controller 160 and the automatic charging process when necessary, and includes the step of the booster 140 for charging the capacitor module 120 . When the connection is more than a preset reference number, the automatic charging process is stopped, and the charging of the capacitor module 120 through the step-up unit 140 is performed only when there is an intervention such as a separate switch (not shown) operation of the user. It differs from active processes in this respect.
도 6 내지 도 8은 각각 배터리 모듈, 커패시터 모듈, 배터리 모듈과 커패시터 모듈의 조합의 경우에서의 충전 상태(SOC, State Of Charge)와 단자 전압과의 관계를 도시한 그래프이다.6 to 8 are graphs illustrating a relationship between a state of charge (SOC) and a terminal voltage in the case of a battery module, a capacitor module, and a combination of a battery module and a capacitor module, respectively.
도 6의 배터리 모듈의 경우, SOC가 낮아도 전압감소가 적기 때문에, 전압을 이용해서 SOC를 파악하는 것이 어렵다. 배터리 모듈의 경우 에너지가 고갈된 상태에서도 높은 전압이 나오기 때문에 전압 모니터링을 통해서 차량 시동 가능 여부를 판단하기 어렵기 때문이다.In the case of the battery module of FIG. 6 , since the voltage reduction is small even when the SOC is low, it is difficult to determine the SOC using the voltage. This is because, in the case of a battery module, it is difficult to determine whether the vehicle can be started through voltage monitoring because a high voltage is generated even when energy is depleted.
도 7의 커패시터 모듈의 경우, SOC가 낮아지면서 전압감소도 동시에 일어나기 때문에, 전압확인을 통해서 차량의 시동여부를 판단할 수 있다.In the case of the capacitor module of FIG. 7 , since the voltage reduction occurs at the same time as the SOC is lowered, it is possible to determine whether the vehicle is started by checking the voltage.
도 8에서와 같이 배터리 모듈과 커패시터 모듈을 조합할 경우, SOC 20% 이하에서 급격한 전압감소를 보인다. 이 특성을 이용하여 차량의 시동가능 여부를 정확하게 판단할 수 있다.When the battery module and the capacitor module are combined as shown in FIG. 8, the voltage decreases rapidly at SOC 20% or less. Using this characteristic, it is possible to accurately determine whether the vehicle can be started.
이와 같이, 배터리 방전이 상당한 수준으로 진행된 경우 배터리의 전압을 통한 배터리 출력을 파악하는 것은 정확도가 낮은 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈과 커패시터 모듈을 병렬 연결하여 단자 전압을 측정하는 본 발명의 방식에 따르면 병렬 연결된 시스템의 에너지 및 출력을 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있게 된다.As such, it can be seen that when the battery discharge proceeds to a significant level, the accuracy of determining the battery output through the voltage of the battery is low. Accordingly, according to the method of the present invention in which the terminal voltage is measured by connecting the battery module and the capacitor module in parallel, it is possible to more accurately determine whether the energy and output of the parallel-connected system are present.
도 9는 본 발명의 차량 비상 시동 장치의 등가 회로도이다.9 is an equivalent circuit diagram of the vehicle emergency starting device of the present invention.
도 9를 참조하여, 커패시터 모듈, 배터리 모듈, 시동 모터로 공급되는 전류에 대한 정의는 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000001
로, 배터리 모듈 전압(Vb), 단자전압(E), 저항 (Rb+Rs) 전압과의 관계는 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000002
로 각각 나타낼 수 있다. 이때, Vb는 배터리 모듈 전압, Rb는 배터리 내부저항, Rs는 시동모터의 로터 저항, E는 단자 전압이다.9, the definition of the current supplied to the capacitor module, the battery module, and the starting motor is
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000001
The relationship between the battery module voltage (Vb), terminal voltage (E), and resistance (Rb+Rs) voltage is
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000002
each can be represented as In this case, V b is the battery module voltage, R b is the internal resistance of the battery, R s is the rotor resistance of the starting motor, and E is the terminal voltage.
시동함수는 단자전압의 함수로서, 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000003
로 나타낼 수 있고, 이때, Ess는 정상상태에서의 단자 전압이고, IL은 시동 전류이다. 시동모터가 시동을 걸기 위해서 필요한 회전 속도에 대한 정의는 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000004
와 같고, 이때, Ec는 시동을 위한 전압이고, k는 비례상수이며, wc는 시동을 걸기 위한 각속도이다. The starting function is a function of the terminal voltage,
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000003
In this case, E ss is the terminal voltage in the steady state, and I L is is the starting current. The definition of the rotational speed required for the starter motor to start is given by the formula
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000004
equal to, where E c is It is the voltage for starting, k is the proportional constant, and w c is the angular velocity for starting.
시동을 걸기 위해서는 정상상태의 단자전압이 Ec 값보다 커야 하며, 이는 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000005
로 나타낼 수 있다. 배터리의 내부저항이 RbC보다 낮아야 시동 가능하고, 이는 수식
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000006
로 나타낼 수 있으며, 이때, Rb는 시동모터가 시동을 걸기 위한 각속도로 회전할 때의 배터리 내부저항이다.In order to start the engine, the terminal voltage in the normal state must be greater than the Ec value, which is
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000005
can be expressed as The internal resistance of the battery must be lower than R bC to start, which is
Figure PCTKR2022006542-appb-img-000006
In this case, R b is the internal resistance of the battery when the starting motor rotates at an angular speed for starting the engine.
즉, 시동을 시도할 때 정해진 설정값(RbC)보다 배터리의 내부저항이 작아야 성공적인 시동이 가능하며, Rb가 RbC보다 큰 경우에는 시동을 할 수 없는 배터리(방전이 상당한 수준으로 진행된 배터리)로 판단한다. 따라서, 시동능력이 없는 배터리도 전압이 부족할 뿐 엔진 시동을 위한 충분한 잔류 에너지를 저장할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, a successful start is possible only when the internal resistance of the battery is smaller than the set value (R bC ) when starting the engine. ) is judged as Accordingly, it can be confirmed that even a battery having no starting capability can store sufficient residual energy for starting the engine, but not enough voltage.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.

Claims (11)

  1. 차량의 시동 모터에 연결가능한 배터리 모듈;a battery module connectable to the vehicle's starting motor;
    상기 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈;a capacitor module connectable to the starting motor in parallel with the battery module;
    상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되어 상기 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 이용하여 상기 커패시터 모듈의 전압을 승압하는 승압부를 포함하며,and a booster connected between the battery module and the capacitor module to boost the voltage of the capacitor module by using the current supplied from the battery module,
    상기 배터리 모듈은 제 1 스위치를 통해 상기 시동 모터에 연결되며,The battery module is connected to the starting motor through a first switch,
    상기 커패시터 모듈은 제 2 스위치를 통해 상기 시동 모터에 연결되며,the capacitor module is connected to the starting motor through a second switch,
    상기 승압부는 제 3 스위치를 통해 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되는,The boosting unit is connected between the battery module and the capacitor module through a third switch,
    차량 비상 시동 장치.vehicle emergency starter.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 배터리 모듈 또는 상기 커패시터 모듈에 의한 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하고, 시동이 불가능하다고 판단되는 경우 상기 제 3 스위치를 연결하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.and a controller configured to determine whether the vehicle can be started by the battery module or the capacitor module, and to connect the third switch when it is determined that starting is impossible.
  3. 청구항 2에 있어서,3. The method according to claim 2,
    상기 제어부는 상기 제 3 스위치를 연결하는 경우, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 분리하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.The control unit separates the first switch and the second switch when the third switch is connected.
  4. 청구항 3에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 제어부는 승압된 상기 커패시터 모듈 의해 시동이 가능하다고 판단되는 경우 상기 제 2 스위치를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.The control unit is configured to connect the second switch when it is determined that starting by the boosted capacitor module is possible.
  5. 청구항 4에 있어서,5. The method according to claim 4,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 배터리 모듈에 인가되는 충전 전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.Wherein the control unit limits the charging current applied to the battery module when the temperature of the battery module is below a preset temperature.
  6. 청구항 2에 있어서,3. The method according to claim 2,
    상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 연결이 미리 설정된 기준 횟수 이상인 경우 상기 제 3 스위치의 자동 연결을 중단하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.The controller is configured to stop the automatic connection of the third switch when the connection of the third switch is greater than or equal to a preset reference number of times.
  7. 청구항 6에 있어서,7. The method of claim 6,
    상기 제어부는 상기 제 3 스위치의 자동 연결이 중단된 경우에는 사용자의 입력이 있는 경우에만 상기 제 3 스위치의 연결을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.The control unit is configured to connect the third switch only when there is a user input when the automatic connection of the third switch is stopped.
  8. 청구항 2에 있어서,3. The method according to claim 2,
    상기 제어부는 병렬 연결된 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈의 단자 전압을 이용하여 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.and the control unit determines whether the vehicle can be started by using terminal voltages of the battery module and the capacitor module connected in parallel.
  9. 청구항 2에 있어서,3. The method according to claim 2,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 내부 저항의 크기를 이용하여 상기 차량의 시동 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치.and the control unit determines whether the vehicle can be started by using a size of an internal resistance of the battery module.
  10. 차량의 시동 모터에 연결가능한 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈과 병렬로 상기 시동 모터에 연결가능한 커패시터 모듈, 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결되어 상기 배터리 모듈에서 공급되는 전류를 이용하여 상기 커패시터 모듈의 전압을 승압하는 승압부, 상기 배터리 모듈을 상기 시동 모터에 연결하기 위한 제 1 스위치, 상기 커패시터 모듈을 상기 시동 모터에 연결하기 위한 제 2 스위치, 상기 승압부를 상기 배터리 모듈과 상기 커패시터 모듈 사이에 연결하기 위한 제 3 스위치를 구비하는 차량 비상 시동 장치의 제어 방법으로서,A battery module connectable to a starting motor of a vehicle, a capacitor module connectable to the starting motor in parallel with the battery module, and a current supplied from the battery module connected between the battery module and the capacitor module. A boosting unit for boosting a voltage, a first switch for connecting the battery module to the starting motor, a second switch for connecting the capacitor module to the starting motor, and connecting the boosting unit between the battery module and the capacitor module As a control method of a vehicle emergency starting device having a third switch for
    상기 커패시터 모듈에서의 전압이 미리 설정된 충전 기준 전압 이하인 경우 상기 제 3 스위치를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 비상 시동 장치 제어 방법.and connecting the third switch when the voltage in the capacitor module is less than or equal to a preset charging reference voltage.
  11. 청구항 10의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.A recording medium in which a computer readable program for executing the method of claim 10 is recorded.
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