KR100559542B1

KR100559542B1 - 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템

Info

Publication number: KR100559542B1
Application number: KR1020030094678A
Authority: KR
Inventors: 박성준
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-12-22
Also published as: KR20050063287A

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차에 장착되는 해당 차량 고유의 배터리를 인식하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 기존 차량 도난 방지 시스템인 이모빌라이저 시스템과 연계 구성되어 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 장착하여 사용하는 경우 시동 불가와 함께 배터리로부터의 전원 공급이 이루어지지 않게 함으로써, 타차량의 배터리를 차량에 장착하여 사용하는 것을 막을 수 있고, 이를 통해 궁극적으로는 배터리의 전용을 막아 배터리 도난을 방지하는 효과를 기대할 수 있는 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템을 제공한다.

하이브리드 자동차, 배터리, 도난 방지, 이모빌라이저 시스템, 이모빌라이저 유닛, BMS, HCU, 트랜스폰더, 시동키 아이디, 인증, 전원 차단

Description

하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템{System for recognizing battery in hybrid automobile}

도 1은 본 발명의 시스템을 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에서 시동키 어셈블리, 이모빌라이저 유닛 및 배터리의 연결상태를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에서 BMS 일체형 배터리를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시동키 11 : 키 손잡이부

12 : 트랜스폰더 13 : 시동키 몸체

20 : 시동키 어셈블리 21 : 키 실린더

22 : 안테나 코일 23a, 23b : 도체블럭

23c : 절연체 24 : 릴레이

30 : 이모빌라이저 유닛 40 : BMS

41 : 메모리 42 : 판정부

43 : 단속회로부 50 : HCU

본 발명은 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 차량 도난 방지 시스템인 이모빌라이저 시스템과 연계 구성되어 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 장착하여 사용하는 경우 시동 불가와 함께 배터리로부터의 전원 공급이 이루어지지 않게 함으로써, 타 차량의 배터리를 차량에 장착하여 사용하는 것을 막을 수 있고, 이를 통해 궁극적으로는 배터리의 전용을 막아 배터리 도난을 방지하는 효과도 기대할 수 있는 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템에 관한 것이다.

최근 내연기관에서 전기동력원으로 자동차 기술이 발전해 감에 따라 두 동력원의 중간단계인 42V 시스템과 하이브리드 자동차에 대한 기술개발이 집중되고 있다.

이러한 42V 시스템과 하이브리드 자동차에서 중요시 되는 부분은 전기에너지를 저장하는 배터리이며, 전기에너지를 주 동력으로 사용하는 만큼 고출력이면서도 고용량인 배터리가 요구되고 있고, 이러한 배터리는 필연적으로 가격이 높을 수 밖에 없다.

이와 같이 하이브리드 자동차에 장착되는 Ni-MH 배터리나 Li-Ion 배터리의 경우 그 가격이 차량 전체 가격에 많은 부분을 차지할 만큼 고가이며, 앞으로 하이 브리드 자동차가 보급되면서 이러한 고가의 배터리에 대한 관심이 더욱 커질 것은 분명하다.

현재, 하이브리드 자동차의 배터리와 관련하여, 배터리 고효율을 위한 선행 기술이나 SOC(State Of Charge) 혹은 BMS(Battery Management System)에 대한 선행 기술이 많이 제시되어 있는 실정이다.

현재의 내연기관 차량에 장착되는 12V 배터리의 경우 가격이 비교적 저가이기 때문에 사용자 측면에서는 교체 등과 관련하여 경제적인 부담이 적지만, 하이브리드나 연료전지 차량에 적용될 Ni-MH 배터리나 Li-Ion 배터리는 고효율, 고출력과 함께 고가의 전장품으로 장착될 것이기 때문에 특별한 취급이나 관리가 필요하다.

이에 따라, 본 발명에서는 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 해당 차량에 사용할 수 없도록 함으로써, 차량 간의 배터리 전용을 막을 수 있고, 한편 Ni-MH 배터리나 Li-Ion 배터리 등 고가 배터리의 도난방지효과도 기대할 수 있는 배터리 인식 시스템을 그 안출의 대상으로 한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존 차량 도난 방지 시스템인 이모빌라이저 시스템과 연계 구성되어 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 장착하여 사용하는 경우 시동 불가와 함께 배터리로부터의 전원 공급이 이루어지지 않게 함으로써, 타차량의 배터리를 차량에 장착하여 사용하는 것을 막을 수 있고, 이를 통해 궁극적으로는 배터리의 전용을 막아 배터리 도난을 방지하는 효과를 기대할 수 있는 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템은 차량 고유의 암호화 코드를 발생시키는 트랜스폰더가 내장된 시동키와; 키 실린더 주변의 안테나 코일이 시동키 삽입에 의해 하기 이모빌라이저 유닛으로부터 배터리 전원을 공급받아 상기 트랜스폰더를 작동시키는 동시에 그로부터 암호화 코드를 수신받도록 된 시동키 어셈블리와; 시동키 삽입에 의해 코일측이 여자되면서 온 동작되는 릴레이의 접점측을 경유하여 배터리 전원을 공급받아 상기 안테나 코일로 제공하는 동시에 상기 안테나 코일로부터는 암호화 코드를 제공받도록 된 이모빌라이저 유닛과; 상기 안테나 코일이 수신한 암호화 코드를 상기 이모빌라이저 유닛으로부터 제공받아 인증 수행 후 그 결과에 따라 차량 각 전장품 및 스타터, 모터로의 배터리 전원 공급을 단속할 수 있게 구비된 BMS와; 상기 안테나 코일이 수신한 암호화 코드를 상기 이모빌라이저 유닛으로부터 제공받아 인증 수행 후 그 결과에 따라 시동 제어를 수행하는 HCU;를 포함하여 이루어진다.

특히, 상기 시동키 어셈블리의 키 실린더 일측과 타측에는 시동키 삽입시 접촉되는 시동키 몸체에 의해 상호 접속되어지는 두 개의 도체블럭이 설치되되, 이 두 도체블럭 중 하나는 접지되고, 다른 하나는 상기 배터리와의 사이에 설치된 상기 릴레이의 여자측 코일에 연결된 것임을 특징으로 한다.

상기 BMS는, 차량 고유의 시동키 아이디가 저장되는 메모리와; 상기 이모빌라이저 유닛으로부터 상기 안테나 코일이 수신한 암호화 코드를 제공받아 그로부터 상기 메모리의 시동키 아이디와 일치 여부를 판단하고 그 판단 결과에 따라 배터리 전원을 공급 또는 차단하기 위한 신호를 출력하는 판정부와; 이 판정부로부터 출력되는 신호에 의해 차량 각 전장품 및 스타터, 모터로의 배터리 전원 공급을 단속하게 되는 단속회로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 시동키 어셈블리, 이모빌라이저 유닛 및 배터리의 연결상태를 나타낸 도면이다.

또한, 첨부한 도 3은 본 발명에서 BMS 일체형 배터리를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명은 하이브리드 자동차에 장착되는 고유의 배터리를 인식하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 기존 차량 도난 방지 시스템인 이모빌라이저 시스템과 연계 구성되어 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 장착하여 사용하는 경우 시동 불가와 함께 배터리로부터의 전원 공급이 이루어지지 않게 함으로써, 배터리의 전용을 방지하여 배터리 도난을 예방할 수 있는 효과를 가지는 배터리 인식 시스템에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 기존 자동차의 이모빌라이저 시스템(immobilizer system)은 시동키에서 무선으로 암호화 코드를 발생시키고 이를 엔진 ECU가 확인하여 미리 저장된 시동키 아이디와 일치하는 경우에만 시동을 허가하는 시스템이다.

즉, 운전자가 시동을 위하여 시동키를 키 홀에 삽입한 후 온(on)시키면, 그 시동키에 저장된 시동키 아이디를 엔진 ECU가 판독하는 바, 이 엔진 ECU는 정상적인 시동키임을 확인한 경우 시동을 허가하도록 되어 있으며, 만일 해당 차량의 고유한 정품 시동키가 아닐 경우 연료 분사와 점화 제어를 차단하여 엔진 시동이 걸 리지 않도록 한다.

이를 위하여, 시동키 내에는 차량 고유의 암호화 코드를 발생시키는 트랜스폰더(transponder)가 내장된다.

이 트랜스폰더는 키 실린더 주변으로 설치되는 안테나 코일로부터 유도된 전자기력에 의해 작동하는데, 시동키를 키 홀 삽입 후 시동 위치로 온(on)시킬 때 안테나 코일로부터 전달되는 전자기적 에너지에 의해 암호화 코드를 발생시키고, 이 암호화 코드를 안테나 코일로 무선 송신하게 된다.

한편, 이와 같이 기존 차량에 적용되는 상기한 이모빌라이저 시스템을 적용하되, 하이브리드 자동차의 배터리 인식을 목적으로 하는 본 발명의 시스템에서는 종래 시동키를 키 홀에 삽입한 후 돌려 IG ON상태로 조작할 경우 이모빌라이저 시스템이 구동되도록 한 것과는 달리, 시동키 삽입만으로도 이모빌라이저 시스템이 구동되도록 구성되며, 이를 위하여 본 발명에 포함되는 시동키 어셈블리는 종래의 것과는 다소 차이가 있다.

먼저, 본 발명의 시스템에 적용되는 시동키 어셈블리와 이모빌라이저 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 시동키 어셈블리(20)에서는 시동키(10)가 삽입되는 키 실린더(21)의 주변으로 기존과 마찬가지로 안테나 코일(22)이 설치되고, 키 실린더(21)의 안테나 코일(22) 안쪽 위치에는 키 실린더(21)에 삽입된 시동키 몸체(13)에 의해 전기적으로 연결이 이루어지는 두 개의 도체블럭(23a,23b)이 추가 설치된다.

여기서, 상기 두 도체블럭(23a,23b) 모두 시동키(10)가 키 실린더(21)에 삽입된 상태에서는 전도성 재질로 제작된 키 몸체(13)가 접촉될 수 있게 설치되는데, 두 도체블럭(23a,23b) 사이에는 절연체(23c)가 개재되어 두 도체블럭(23a,23b)간에는 직접 전류가 흐르지 않도록 되어 있다.

단, 시동키(10)가 키 실린더(21)에 삽입된 상태에서 키 몸체(13)가 두 도체블럭(23a,23b)에 모두 접촉된 상태가 될 경우 두 도체블럭(23a,23b)간 키 몸체(13)에 의해 전기적 연결이 이루어지도록 되어 있다.

한편, 이러한 두 도체블럭 중 하나(23a)와 배터리(44) 사이에는 릴레이(24)가 설치되는데, 이 일측의 도체블럭(23a)과 배터리(44)가 릴레이(24)의 코일측 해당 단자에 각각 연결되며, 두 도체블럭 중 나머지 하나(23b)는 차체 소정 위치로 접지된다.

또한, 배터리(44)와 이모빌라이저 유닛(30)은 릴레이(24)의 접점측 해당 단자에 각각 연결되며, 특히 이모빌라이저 유닛(30)은 키 실린더(21) 주변의 안테나 코일(22)과 연결되어 릴레이(24) 온(on)시 구동하는 바, 이때 안테나 코일(22)로부터 전달되는 암호화 코드를 후술하는 BMS(Battery Management System; 40) 및 HCU(Hybrid Control Unit; 50)에 전달할 수 있게 되어 있다.

이와 같은 구성에서 시동키(10)가 키 실린더(21)에 삽입되면, 릴레이(24) 코일측을 통해 인가되는 배터리 전원이 도체블럭(23a) →시동키의 키 몸체(13) →도체블럭(23b)으로 흐르게 되고, 이에 릴레이(24)는 코일측이 여자되면서 온(on) 동작하는 바, 배터리(44)의 전원이 접점측을 통해 이모빌라이저 유닛(30)으로 공급된 다.

결국, 시동키(10)의 삽입만으로 상기 이모빌라이저 유닛(30)은 배터리 전원을 공급받아 안테나 코일(22)을 여자시키는 바, 종래 시동키 IG ON 조작때와 마찬가지로 시동키 손잡이부(11)에 내장된 트랜스폰더(12)는 안테나 코일(22)로부터 전달되는 전자기적 에너지에 의해 암호화 코드를 발생시키고, 이 암호화 코드를 안테나 코일(22)로 무선 송신하게 된다.

따라서, 이모빌라이저 유닛(30)은 시동키(10)의 단순 삽입상태에서도 안테나 코일(22)로부터 전달받은 암호화 코드를 본 발명의 BMS(40)와 HCU(50)로 제공하게 된다.

한편, 상기 BMS(40)는 도 3에 도시한 바와 같이 배터리(44)와 일체형으로 되어 있는 것으로, 특히 도 1과 같이 시동키 아이디를 저장하기 위한 메모리(41)와, 상기 이모빌라이저 유닛(30)으로부터 입력되는 암호화 코드를 해독한 후 상기 메모리(41)에 저장된 시동키 아이디와 일치하는지 여부를 판단하고 그 판단 결과에 따라 배터리 전원을 공급 또는 차단하기 위한 신호를 출력하는 판정부(42)와, 이 판정부(42)로부터 출력되는 신호에 의해 각 전장품 및 스타터, 모터(60)로의 배터리 전원이 선택적으로 공급/차단되도록 하는 단속회로부(43)를 포함한다.

여기서, 상기 BMS(40)의 메모리(41)에는 도 3의 진단 툴(예, HI-SCAN; 70)을 이용하여 GST 규약에 의거 통신라인 K 라인을 통해 그 배터리(44)가 장착되는 차량 고유의 시동키 아이디(차량 고유의 정품 시동키에 저장된 아이디와 동일한 것임)가 미리 입력, 저장되어 있어야 한다.

또한, 상기 판정부(42)는 이모빌라이저 유닛(30)으로부터 입력되는 암호화 코드를 해독하여 이 암호화 코드로부터 추출된 시동키 아이디(그 배터리가 장착되는 차량 고유의 정품 시동키에 저장된 아이디임)를 상기 메모리(41)에 미리 저장된 시동키 아이디와 비교하게 되는데, 일치할 경우 차량의 각 전장품 및 스타터, 모터(60)로의 배터리 전원을 인가하기 위한 제어신호를 단속회로부(43)로 출력하게 되며, 일치하지 않을 경우 배터리 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.

한편, 본 발명에서는 HCU(50)가 기존 차량의 엔진 ECU와 마찬가지로 이모빌라이저 유닛(30)으로부터 제공되는 암호화 코드로부터 추출된 시동키 아이디를 자체 메모리(도시하지 않음)에 미리 저장된 시동키 아이디와 비교하여 일치하는 경우 시동을 허가하고, 일치하지 않을 경우 엔진 시동이 이루어지지 않도록 한다.

물론, 상기 HCU(50)의 메모리에는 BMS(40)의 메모리(41)와 마찬가지로 차량 고유의 시동키 아이디(차량 고유의 정품 시동키에 저장된 아이디와 동일한 것임)가 미리 입력, 저장되어 있어야 한다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시동키(10)를 키 홀(21a)에 삽입하면, 시동키 삽입에 의해 도 2의 두 도체블럭(23a,23b)이 시동키(10)의 키 몸체(13)에 의해 전기적으로 접속되는 바, 이에 배터리(44)의 전원이 릴레이(24)의 코일측을 여자시키면서 릴레이(24)가 온(on)된다.

릴레이(24)의 온(on)과 동시에 배터리 전원이 접점측을 경유하여 이모빌라이 저 유닛(30)과 안테나 코일(22)로 공급되고, 이때 트랜스폰더(12)는 안테나 코일(22)로부터 유도된 전자기력에 의해 암호화 코드를 발생시킨 후 안테나 코일(22)로 무선 송신하게 된다.

이후 안테나 코일(22)을 통해 이모빌라이저 유닛(30)으로 입력된 암호화 코드는 BMS(40)로 제공되며, 이 BMS(40)에서는 판정부(42)가 암호화 코드를 해독한 후 이 암호화 코드로부터 추출된 시동키 아이디를 메모리(41)에 저장되어 있는 시동키 아이디와 비교하여, 일치할 경우 판정부(42)가 각 전장품 및 스타터, 모터(60)로의 배터리 전원을 인가하기 위한 제어신호를 단속회로부(43)로 출력하게 되며, 일치하지 않을 경우 배터리 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.

상기 단속회로부(43)는 배터리 전원 공급을 위한 제어신호에 의해 배터리 전원을 각 전장품(60)으로 인가하게 되는데, 이와 같이 시동키 트랜스폰더(12)에 의해 발생된 암호화 코드로부터 추출된 시동키 아이디가 BMS(40)에 저장된 시동키 아이디와 일치하는 경우 현재 차량에 장착된 정상적인 배터리(44)로부터 공급되는 전원에 의해 각 전장품의 정상 사용이 가능한 상태가 된다.

그러나, 상기 단속회로부(43)는 배터리 전원 차단을 위한 제어신호에 의해 각 전장품(60)으로의 배터리 전원을 차단시켜 주게 되며, 이와 같이 시동키 트랜스폰더(12)에 의해 발생된 암호화 코드로부터 추출된 시동키 아이디가 BMS(40)에 저장된 시동키 아이디와 일치하지 않는 경우는 시동키 및 배터리 중 어느 하나가 정품이 아닌 경우에 해당하는 것이다.

즉, 통상의 차량에서는 시동키(10)가 정품일 경우 배터리(44)가 정품이 아니더라도 전장품의 사용 및 시동이 모두 가능하였으나, 본 발명에서는 시동키가 정품이라 하더라도 배터리가 정품이 아닌 경우 BMS(40)에서의 인증이 이루어지지 않기 때문에 전장품의 사용 및 시동이 모두 불가능해진다.

결국, 다른 차량으로부터 불법으로 배터리를 훔쳐 타 차량에 부착하는 경우 시동키가 정품이라 하더라도 상기와 같이 전장품의 사용 및 시동이 모두 불가능하게 되어, 배터리를 타 차량에서는 사용할 수 없게 된다.

특히, 본 발명에서는 시동키의 삽입만으로 이모빌라이저 시스템이 구동되고, 이어 시동키 및 배터리의 인증과정이 수행되므로, 배터리가 차량 고유의 정품 배터리가 아닌 경우에는 시동키 삽입시 어떠한 경우에서도(IG ON 조작상태가 아니더라도) 전장품의 사용을 금지할 수 있다.

이후, 운전자가 시동키(10)를 IG ON상태로 조작하여 시동을 걸고자 할 경우 이모빌라이저 유닛(30)으로부터 제공되는 암호화 코드로부터 HCU(50) 내부에서 인증과정이 이루어지며, 이때 HCU(50)는 암호와 코드로부터 추출된 시동키 아이디가 자체 메모리에 저장되어 있는 시동키 아이디와 일치할 경우 시동을 허가하고, 그렇지 않을 경우 시동을 허가 하지 않게 된다.

물론, 상기 HCU(50)가 시동을 허가하는 경우에는 엔진 시동 및 모터의 구동이 가능해지며, 시동을 허가하지 않은 경우에는 엔진 시동 및 모터 구동이 금지된다.

결국, 본 발명에 따르면 BMS 인증과정과 함께 HCU에서 또 한번의 인증과정을 거치도록 함으로써, 시동키의 트랜스폰더 및 BMS, HCU의 시동키 아이디가 모두 일치해야만 시동 및 전장품 사용이 가능하며, 시동키와 배터리를 모두 동일한 차량에서 훔친 것이라 하더라도(BMS에서는 인증 가능) HCU에서 인증을 통과하지 못하게 되면서 시동 자체가 불가능해지는 바, 자기 차량의 고유한 정품 배터리가 아닌 타 차량의 배터리 사용을 완전히 금지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 배터리 인식 시스템을 적용하는 경우 타 차량의 배터리 사용을 완전히 금지할 수 있고, 결국 자신의 차량 이외의 배터리 사용을 금지할 수 있으며, 궁극적으로는 배터리의 전용이 불가능함에 따라 배터리 도난 사고도 예방할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템에 의하면, 기존 차량 도난 방지 시스템인 이모빌라이저 시스템과 연계하여 차량과 함께 최초 제공되는 해당 차량의 고유 배터리가 아닌 타 차량의 배터리를 장착하여 사용하는 경우 시동 불가와 함께 배터리로부터의 전원 공급이 이루어지지 않게 함으로써, 타 차량의 배터리를 차량에 장착하여 사용하는 것을 막을 수 있고, 이를 통해 궁극적으로는 배터리의 전용을 막아 배터리 도난을 예방하는 효과도 기대할 수 있는 장점이 있다.

Claims

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차량 고유의 암호화 코드를 발생시키는 트랜스폰더가 내장된 시동키와, 키 실린더 주변의 안테나 코일이 시동키 삽입에 의해 하기 이모빌라이저 유닛으로부터 배터리 전원을 공급받아 상기 트랜스폰더를 작동시키는 동시에 그로부터 암호화 코드를 수신받도록 된 시동키 어셈블리와, 시동키 삽입에 의해 코일측이 여자되면서 온 동작되는 릴레이의 접점측을 경유하여 배터리 전원을 공급받아 상기 안테나 코일로 제공하는 동시에 상기 안테나 코일로부터는 암호화 코드를 제공받도록 된 이모빌라이저 유닛과, 상기 안테나 코일이 수신한 암호화 코드를 상기 이모빌라이저 유닛으로부터 제공받아 인증 수행 후 그 결과에 따라 차량 각 전장품 및 스타터와 모터로의 배터리 전원 공급을 단속할 수 있게 구비된 BMS와, 상기 안테나 코일이 수신한 암호화 코드를 상기 이모빌라이저 유닛으로부터 제공받아 인증 수행 후 그 결과에 따라 시동 제어를 수행하는 HCU를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템에 있어서,

상기 시동키 어셈블리의 키 실린더 일측과 타측에는 시동키 삽입시 접촉되는 시동키 몸체에 의해 상호 접속되어지는 두 개의 도체블럭이 설치되되, 이 두 도체블럭 중 하나는 접지되고, 다른 하나는 상기 배터리와의 사이에 설치된 상기 릴레이의 여자측 코일에 연결된 것임을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 인식 시스템.
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