KR20130096782A - 차량 시동 전용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원활한 차량 시동을 위하여, 차량에 동력을 제공하는 엔진, 상기 엔진의 동력을 이용하여 발전하는 제너레이터, 차량 시동 시 상기 엔진을 점화시키는 점화플러그, 모든 차량용 전기 장치에 전원을 공급하며 상기 제너레이터와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터에서 발전되는 전력을 통해 충전되는 배터리, 상기 점화플러그를 작동시키며 상기 제너레이터에서 발전되는 전력을 통해 충전되는 시동용 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시동 전용 장치를 제공한다.

Description

차량 시동 전용 장치 {VEHICLE STARTING DEVICE }

본 발명은 차량 시동 전용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시동용 배터리를 구비하여 차량용 배터리가 방전되어도 시동을 걸 수 있게 해주는 장치에 관한 것이다.

현재 모든 차량은 차량용 배터리 (AUX 배터리)가 하나씩 장착되어 있으며, 이 배터리는 차량의 모든 전기 장치에 전원을 공급하고 차량 시동 시 스타트 모터와 점화플러그에 전원을 공급하는 역할을 한다. 스타트 모터와 점화플러그는 차량 시동 시에 차량용 배터리로부터 전원을 공급받아 차량의 시동을 거는 역할을 하는데 이러한 시동 시에 많은 전력을 필요로 하므로 순간적으로 차량 배터리의 전압이 급격하게 떨어지게 된다. 예를 들어 현재 차량 전압이 12V인 차량에서 시동 시에는 약 6~7V까지 전압이 떨어진다. 따라서, 현재 자동차의 모든 전기 장치들은 이러한 시동 시 전압 강하 현상을 보상할 수 있는 회로가 추가되거나, 전압 강하에 의한 오동작을 제어할 수 있는 알고리즘이 추가되어 있다. 또한, 배터리 노후화, 정차 후 미등 점등, 등의 이유로 차량용 배터리에 저장된 전력이 크게 줄어들 경우에는 점화플러그에 시동을 걸 수 있을 정도의 전력이 충분히 공급되지 못하면서 시동이 걸리지 않는 문제가 발생된다.

한국등록특허 [10-0405535](“자동차의 독립형 시동장치”, 이하 종래기술 1)에서는 자동차의 독립형 시동장치에 관한 것으로, 스타트모터에 독립적으로 전력을 공급할 수 있는 전용배터리가 구비되고, 이 전용배터리는 엔진의 드라이브샤프트에 장착된 영구자석과 이에 근접 설치된 코일의 작용으로 유도된 전류가 정류기를 통하여 충전될 수 있으며, 상기 코일과 정류기의 사이에 전류감지센서가 설치되고, 상기 전용배터리와 스타트모터의 시동스위치 사이에 중간스위치가 설치되어 코일에 전류가 흐르면 엔진이 가동 중인 것으로 판단한 전자제어유니트가 중간스위치를 오프(off)시키도록 된 구조로 이루어져 있다. 따라서, 여타 전장품에 전력을 공급하는 메인 배터리가 방전되어도 이와는 상관없이 안정적으로 스타트모터에 전력이 공급될 수 있을 뿐만 아니라, 엔진이 작동중일 때는 스타트모터가 작동될 수 없게 됨으로써 스타트모터의 손상을 방지할 수 있게 되는 방법이 개시되어 있다.

이와 같이 종래에 다양한 시동 전용 장치가 개시되고 있으나, 복잡한 회로 구성과 장치의 추가로 제조 원가가 상승되며 추가된 장치의 불량으로 인해 시동이 걸리지 않는 문제가 발생할 우려가 있다.

한국등록특허 [10-0405535]

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 시동용 배터리를 추가 구성하여 차량용 배터리의 소모 여부와 관계없이 차량의 시동을 걸 수 있는 차량 시동 전용 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치는 차량에 동력을 제공하는 엔진; 상기 엔진의 동력을 이용하여 발전하는 제너레이터; 차량 시동 시 상기 엔진을 회전시키는 스타트 모터; 차량 시동 시 상기 엔진을 점화시키는 점화플러그; 상기 스타트 모터 및 상기 점화플러그에 전원을 연결시키는 시동 스위치; 상기 스타트 모터와 점화플러그를 작동시키며 상기 제너레이터에서 발전된 전력을 통해 충전되는 시동용 배터리; 및 상기 점화플러그 (spark plug)를 제외한 모든 차량용 전기 장치에 전원을 공급하며 상기 제너레이터와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터에서 발전된 전력을 통해 충전되는 차량용 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시동용 배터리는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 2차 전지, 차세대 전지 중 선택되는 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 작동 방법은 (a)상기 시동 스위치를 온(ON)시키는 단계; (b)상기 시동용 배터리의 전원이 상기 스타트 모터와 상기 점화플러그에 공급되는 단계; (c)상기 스타트 모터의 기동으로 상기 엔진의 크랭크축이 회전되는 단계; (d)상기 크랭크축의 회전으로 연료가 분사되는 단계; (e)상기 크랭크축의 회전으로 분사된 연료에 상기 점화플러그가 점화 되는 단계; (f)상기 엔진내의 연료 폭발이 이루어지는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 배터리에 저장된 전력의 감소 여부와 관계없이 차량 시동 시 시동이 원활하게 걸리는 효과가 더욱 뛰어나다.

또한 종래의 차량의 모든 전기 장치들은 시동 시 전압 강하 현상을 보상할 수 있는 회로가 추가되거나, 전압 강하에 의한 오동작을 제어할 수 있는 알고리즘이 추가되어 있으나, 시동용 배터리를 추가함으로써 차량 시동 시 전압 강하가 발생하지 않아서 차량 내 전기 장치들의 추가적인 회로 및 알고리즘 삭제가 가능하여 제조 단가를 낮추어 주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 작동 방법을 나타내는 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 시동 전용 장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 작동 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치는 엔진(100), 제너레이터(200), 스타트 모터(300), 점화플러그(400), 시동 스위치(500), 차량용 배터리(700), 시동용 배터리(600)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

엔진(100)은 차량에서 필요로 하는 모든 동력을 제공한다.

제너레이터(200)는 엔진(100)의 동력을 이용하여 발전하며 전기를 사용하여 작동하는 모든 전기기기에 전력을 공급하기 위한 전력을 생산한다. 차량은 일반적으로 가솔린이나 디젤, LPG등의 화석 연료로 엔진(100)을 구동하여 주행하지만 엔진의 시동을 위해서는 스타트 모터(300)와 스타트 모터(300)의 전원역할을 하는 배터리의 전기가 꼭 필요하다. 배터리가 자동차 내의 전기장치의 전원역할을 하는 것 같지만 배터리는 일정한 양의 전기를 충전하여 보관할 뿐 자동차가 필요로 하는 수많은 전기장치를 위한 전기를 공급하는 것은 어렵다. 주행 중에 차량이 필요로 하는 전기를 공급하는 것이 바로 제너레이터(200)의 역할이다. 물론 배터리를 충전시켜주는 역할도 한다. 제너레이터(200)는 엔진에 의해 구동되는데 엔진의 회전하는 운동에너지를 전기에너지로 바꿔주는 역할을 한다. 제너레이터(200)가 만들어내는 전기로 수많은 전기장치 즉 헤드램프, 라디오, 에어컨, 모터, 열선, 와이퍼 등이 작동할 수 있다.

차량의 엔진(100)은 자기 스스로 시동 능력이 없어 초기에는 엔진(100)의 크랭크축을 회전시켜 폭발을 시켜 주어야 하는데, 스타트 모터(300)는 차량 시동 시 엔진(100)의 크랭크축을 회전시킨다.

점화플러그(400)는 엔진 실린더실의 상부에 위치하여, 차량 시동 시 엔진에 점화를 한다.

시동 스위치(500)는 스타트 모터(300) 및 점화플러그(400)에 전원을 연결시킨다. 시동스위치(500)를 스타트 위치로 돌리면 스타트 모터(300)의 피니언 기어가 플라이휠의 링기어에 치합되어 크랭크축을 회전시키게 된다. 크랭크축이 회전하면 그 회전 유무를 CAS(Crank Angle Sensor)가 감지되어 연료분사와 점화를 시작하여 엔진(100)은 자체적으로 회전하게 된다. 엔진(100)이 회전된 후에는 스타트 모터의 마그네틱 스위치에 의해 링기어와 피니언 기어가 서로 분리하게 된다.

링기어는 피니언기어로부터 동력을 전달 받아 크랭크축을 회전시키는 역할을 하는데 플라이휠에 장착되어 있다.

차량용 배터리(700)는 스타트 모터(300)와 점화플러그(400)를 제외한 모든 차량용 전기 장치에 전원을 공급하며 제너레이터(200)와 전기적으로 연결되어 제너레이터(200)에서 발전된 전력을 통해 충전된다.

시동용 배터리(600)는 차량 시동 시 점화플러그를 작동시키며 제너레이터(200)에서 발전된 전력을 통해 충전된다.

시동용 배터리(600)는 차량의 시동 시 스타트 모터(300)와 점화플러그(400)를 작동 시키는 데만 사용한다. 종래의 스타트 모터와 점화플러그는 차량 시동 시에 차량용 배터리로부터 전원을 공급받아 차량의 시동을 거는 역할을 하는데 이러한 시동 시에 많은 전력을 필요로 하므로 순간적으로 차량 배터리의 전압이 급격하게 떨어지게 된다. 예를 들어 현재 차량 전압이 12V인 차량에서 시동 시에는 약 6~7V까지 전압이 떨어진다. 따라서, 종래의 차량의 모든 전기 장치들이 시동 시 전압 강하 현상을 보상할 수 있는 회로가 추가되거나, 전압 강하에 의한 오동작을 제어할 수 있는 알고리즘이 추가되어 있으나, 시동용 배터리를 추가함으로써 차량 시동 시 전압 강하가 발생하지 않아서 차량 내 전기 장치들의 추가적인 회로 및 알고리즘 삭제가 가능하여 전체적인 차량 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.

시동용 배터리(600)는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 2차 전지, 차세대 전지 중 선택되는 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동 전용 장치의 작동 방법은 시동 스위치(500)를 스타트 위치로 온(ON)시키면 시동용 배터리(600)의 전원이 스타트 모터(300)와 점화플러그(400)에 공급된다. 스타트 모터(300)의 기동으로 엔진의 크랭크축을 회전시키면 크랭크축의 회전으로 엔진(100)에 연료가 분사된다. 크랭크축의 회전으로 분사된 연료를 점화플러그(400)가 점화 시키며 엔진(100)내의 연료 폭발이 이루어지게 되며 시동이 걸린다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 시동 전용 장치는 시동용 배터리(600)를 추가 구성하여 시동 전용으로 사용함으로써 차량용 배터리(700)의 노후화, 정차 후 미등 ON 등의 이유로 차량용 배터리(700)의 용량이 크게 줄어들 경우 스타트 모터(300)와 점화플러그(400)에 시동을 걸 수 있을 정도의 전력이 충분히 공급되지 못하면서 시동이 걸리지 않던 문제를 해결할 수 있다. 다시 말해, 차량용 배터리(700)에 저장된 전력의 감소 여부와 관계없이 시동용 배터리(600)를 이용하여 차량 시동 시 시동이 원활하게 걸리는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 엔진
200: 제너레이터
300: 스타트 모터
400: 점화플러그
500: 시동 스위치
600: 시동용 배터리
700: 차량용 배터리
800: 차량용 전기 장치

Claims (3)

1. 차량에 동력을 제공하는 엔진;
   상기 엔진의 동력을 이용하여 발전하는 제너레이터;
   차량 시동 시 상기 엔진을 회전시키는 스타트 모터;
   차량 시동 시 상기 엔진을 점화시키는 점화플러그;
   상기 스타트 모터 및 상기 점화플러그에 전원을 연결시키는 시동 스위치;
   상기 스타트 모터와 점화플러그를 작동시키며 상기 제너레이터에서 발전된 전력을 통해 충전되는 시동용 배터리; 및
   상기 점화플러그 (spark plug)를 제외한 모든 차량용 전기 장치에 전원을 공급하며 상기 제너레이터와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터에서 발전된 전력을 통해 충전되는 차량용 배터리;
   를 포함하여 구성되는 차량 시동 전용 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 시동용 배터리는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 2차 전지, 차세대 전지 중 선택되는 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 시동 전용 장치.
   
3. 제1항에 의한 차량 시동 전용 장치의 작동 방법에 있어서,
   (a)상기 시동 스위치를 온(ON)시키는 단계;
   (b)상기 시동용 배터리의 전원이 상기 스타트 모터와 상기 점화플러그에 공급되는 단계;
   (c)상기 스타트 모터의 기동으로 상기 엔진의 크랭크축이 회전되는 단계;
   (d)상기 크랭크축의 회전으로 연료가 분사되는 단계;
   (e)상기 크랭크축의 회전으로 분사된 연료에 상기 점화플러그가 점화 되는 단계; 및
   (f)상기 엔진내의 연료 폭발이 이루어지는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 차량 시동 전용 장치의 작동 방법.
   

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