KR100314124B1 - 배터리 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리용량의 측정을 위한 스위칭시간이 정밀하게 이루어질 수 있도록 함과 더불어, 소자특성의 변동이 적은 간단한 회로소자의 분압비에 의해 배터리용량의 정밀한 측정이 가능하도록 된 배터리측정장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명은 배터리(BAT)의 전력용량을 측정하기 위한 배터리측정장치에 있어서, 상기 배터리(BAT)와 전압계(OV) 및 전류계(SC)의 접속단간으로부터 접지단 사이에 직렬접속되어 소정의 분압비에 따라 분압된 전압을 발생하는 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)과, 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비에 따른 분압전압을 그 제 1입력단자에 인가받아 하기의 구동수단(4)과 저항(Rs)단간에 접속된 제 2입력단자로부터의 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 전압신호를 발생하는 비교수단(2), 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비와 동등하도록 내부저항치가 설정되고서, 상기 배터리(BAT)와 전압계(OV) 및 전류계(SC)의 접속단간으로부터 접지단 사이에 저항(Rs)과 상기 분압비를 갖도록 직렬접속됨과 더불어, 상기 비교수단(2)으로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 도통되는 구동수단(4) 및, 소정의 제어수단으로부터 공급되는 설정시간동안의 스위칭제어신호를 인가받아 스위칭되어 상기 비교수단(2)으로부터의 전압신호를 차단함에 의해 상기 구동수단(4)을 비도통시키기 위한 스위칭수단(6)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 측정장치

본 발명은 배터리측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 용량의 정상여부를 정밀하고 효과적으로 측정하기 위한 배터리측정장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 전기적인 소모가 요구되는 각종 전기장치나 전기적인 회로를 구동하는데 필요한 전력을 제공하기 위해 일정한 전력용량을 갖춘 배터리가 채용되고 있는 바, 이러한 배터리는 대전력으로부터 소전력에 이르기까지 전기장치나 전기적인 회로에 대해 설정된 전기적인 소모치에 대응하여 고용량으로부터 저용량까지 다양한 용량으로 제조가 가능할 뿐만 아니라, 특히 유선으로 전력원으로부터의 전력을 공급받는 것이 어려운 휴대용 전기장치에 적용함으로써 보다 효과적인 사용이 가능하게 된다.

한편, 그러한 각종의 전기장치나 전기적인 회로의 전력원으로서 제공되는 배터리는 제조가 완료된 후 출고시 미리 설정된 전력용량을 정상적으로 갖추고 있는 지의 여부를 측정하는 공정을 필수적으로 수행하고 있는데, 그러한 배터리의 용량측정을 위한 측정장치가 도 1에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.

도 1은 종래의 일반적인 배터리측정장치의 구성을 나타낸 회로구성도로서, 동 도면에서 배터리(BAT)에 대해 전압계(OV)를 직렬접속하여 그 배터리(BAT)의 개방전압(Open Voltage)을 기저전압으로부터 최고전압까지 측정할 수 있도록 하고 있다.

또한, 상기 배터리(BAT)의 양극간에 저항(R1)을 접속하고 그 배터리(BAT)의 양극과 저항(R1)단간에 스위치(SW1)를 접속하는 한편, 상기 저항(R1)의 양단간에 전류계(SC)를 접속하고서, 스위치(SW1)를 예컨대 0.25초와 같은 설정시간마다 스위칭시켜서 미리 설정된 저항(R1)의 저항치에 대해서 기저전류로부터 최고전류까지의 전류치에 대한 전압변동치를 측정할 수 있도록 하고 있다.

하지만, 상기한 종래의 배터리측정장치에 있어서는 스위치(SW1)를 예컨대 0.25초와 같은 미리 지정된 설정시간만큼 정확하게 스위칭을 실행한다는 것이 실제적으로는 어렵기 때문에 배터리용량의 측정에 대한 정밀도를 신뢰할 수 없게 될 뿐만 아니라, 해당 스위치(SW1)의 스위칭"온"시 스위치접점에서 원래 보유하고 있는 약 5mΩ∼50mΩ 정도의 내부저항치에 의해 정밀한 측정이 불가능하다는 치명적인 문제점이 있다.

그러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이 수은을 봉입한 수은봉입릴레이(SW2)를 상기 스위치(SW1; 도 1 참조) 대신에 채용하고 있는 바, 상기한 수은봉입릴레이(SW2)를 적용함에 의해 내부저항치를 약 5mΩ 이하로 저하시키는 것이 가능하게 된다.

하지만, 상기한 개선된 배터리측정장치에 있어서는 예컨대 0.25초와 같은 미리 설정된 스위칭시간에 따른 스위칭이 여전히 정밀하게 이루어지지 못하고 있을 뿐만 아니라, 고가로 구입되는 수은봉입릴레이(SW2)의 수명이 여타의 스위치에 비해 비교적 짧기 때문에 해당 배터리측정장치의 구성을 위해 고비용을 지출해야 한다는 문제점이 있다.

한편, 현재에는 스위칭시간의 정밀도를 보장하기 위해 다수의 전계효과트랜지스터를 채용한 배터리측정장치가 개발되어 채용되고 있는 바, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.

도 3은 종래의 또 다른 배터리측정장치에 대한 구성을 나타낸 회로구성도로서, 동 도면에 따르면 배터리(BAT)와 저항(R1)단간에 다수의 전계효과트랜지스터(F1∼Fn)의 드레인단과 소오스단이 각각 접속되고서 각각의 저항(r1∼rn)을 매개로 그 게이트단에 입력되는 스위칭제어신호에 의해 예컨대 0.25초에 상당하는 미리 지정된 설정시간마다의 정밀한 스위칭이 가능하도록 되어 있다.

그러나, 그러한 다수의 전계효과트랜지스터(F1∼Fn)를 스위칭소자로서 채용한 도 3에 도시된 바와 같은 배터리측정장치의 경우에는 정상적인 스위칭처리를 위해서는 그 전계효과트랜지스터가 약 50개 정도 필요하기 때문에 장치의 제조단가가 상승한다는 불리함이 있다.

또한, 해당 전계효과트랜지스터가 소량으로 접속된 경우에 그 전계효과트랜지스터의 회로소자 특성상 주변온도의 변화에 따라 변동되는 전류량과 내부저항치 등이 무시될 수 있지만, 그 전계효과트랜지스터가 도 3에 도시된 배터리측정장치와 같이 대략으로 접속된 경우에는 온도변화에 따른 소자특성의 변동치가 무시할 수 없을만큼 커지게 되어 정밀도를 요하는 배터리용량의 측정에 큰 장애요인으로 작용한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 배터리용량의 측정을 위한 스위칭시간이 정밀하게 이루어질 수 있도록 함과 더불어, 소자특성의 변동이 적은 간단한 회로소자의 분압비에 의해 배터리용량의 정밀한 측정이 가능하도록 된 배터리측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리측정장치에 의하면, 배터리의 전력용량을 측정하기 위한 배터리측정장치에 있어서, 상기 배터리와 전압계 및 전류계의 접속단간으로부터 접지단 사이에 직렬접속되어 소정의 분압비에 따라 분압된 전압을 발생하는 제 1 및 제 2분압저항과, 상기 제 1 및 제 2분압저항의 분압비에 따른 분압전압을 그 제 1입력단자에 인가받아 하기의 구동수단과 저항단간에 접속된 제 2입력단자로부터의 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 전압신호를 발생하는 비교수단, 상기 제 1 및 제 2분압저항의 분압비와 동등하도록 내부저항치가 설정되고서, 상기 배터리와 전압계 및 전류계의 접속단간으로부터 접지단 사이에 저항과 상기 분압비를 갖도록 직렬접속됨과 더불어, 상기 비교수단으로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 도통되는 구동수단 및, 소정의 제어수단으로부터 공급되는 설정시간동안의 스위칭제어신호를 인가받아 스위칭되어 상기 비교수단으로부터의 전압신호를 차단함에 의해 상기 구동수단을 비도통시키기 위한 스위칭수단을 포함하여 구성된 배터리측정장치를 제공한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 소정의 분압비가 설정된 복수의 분압저항과 동등한 분압비를 갖도록 전계효과트랜지스터와 저항이 접속된 상태에서 비교기에 의해 변동되는 기저전압으로부터 최고전압까지의 전압변동분을 측정할 수 있도록 함과 더불어, 스위칭소자를 구성하는 포토커플러에 대해 마이컴이나 여타의 제어프로세서에 의한 정밀한 스위칭시간으로의 스위칭제어에 의해 전계효과트랜지스터와 저항에 대해 설정된 분압비에 의한 기저전류으로부터 최고전류까지의 변동분을 정밀하게 측정할 수 있도록 하고 있다.

도 1 은 종래의 일반적인 배터리측정장치의 구성을 나타낸 회로구성도

도 2 는 종래의 다른 배터리측정장치에 대한 구성을 나타낸 회로구성도

도 3 은 종래의 또 다른 배터리측정장치에 대한 구성을 나타낸 회로구성도

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리측정장치의 구성을 나타낸 회로구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 비교기 4 : 전계효과트랜지스터

6 : 포토커플러 BAT : 배터리

R1,R2 : 분압저항 Rs : 저항

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리측정장치의 구성을 나타낸 회로구성도로서, 동 도면에 따른 본 발명의 장치에서 배터리(BAT)의 양극단자와 전압계(OV) 및 전류계(SC)의 접속단간으로부터 접지단 사이에 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)이 직렬접속되고, 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)단간에 비교기(2)의 비반전단자(+)가 접속되는 한편, 상기 비교기(2)의 반전단자(-)가 기준저항(Rf)을 매개로 후술하는 전계효과트랜지스터(4)와 저항(Rs)단간에 접속된다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2저항(R1,R2)은 1 : 9,···, 2 : 8,···,9 : 1의 분압비를 갖도록 저항치가 각각 설정되어 있도록 한다. 즉, 상기 분압비가 예컨대 5 : 5로 설정되어 있는 경우에 예컨대 200kΩ : 200kΩ 정도와 같은 저항치의 비율로 각각 설정하도록 한다.

또한, 동 도면에서 상기 비교기(2)의 출력단으로부터 저항(Rg)을 매개로 전계효과트랜지스터(4)의 게이트단이 접속되고, 상기 전계효과트랜지스터(4)는 그 드레인단이 상기 배터리(BAT)의 양극단자에 접속됨과 동시에 그 소오스단이 저항(Rs)의 일단과 접속되어 있다.

한편, 상기 전계효과트랜지스터(4)의 내부저항치는 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비에 따라 설정된 저항치와 동등하게 상기 저항(Rs)과의 분압비에 의해 설정되는 바, 예컨대 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비가 5 : 5로 설정되어 200kΩ : 200kΩ으로 지정되어 있는 경우에, 그 전계효과트랜지스터(4)와 저항(Rs)과의 분압비도 5 : 5로 설정되어 그 분압비에 대응하는 저항치를 각각 갖도록 지정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전계효과트랜지스터(4)는 상기 제 1분압저항(R1)의 분압크기와 동등함과 동시에 상기 저항(Rs)이 상기 제 2분압저항(R2)의 분압크기와 동등하도록 설정한다.

여기서, 상기 비교기(2)는 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)을 통해 인가되는 예컨대 0V∼1.5V(즉, 1.5V 용량의 배터리인 경우)까지의 기저전압으로부터 최고전압의 분압된 전압을 그 비반전단자(+)에 인가받아 기준저항(Rf)을 통해 반전단자(-)로 입력받은 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따라 변동되는 전압신호를 상기 전계효과트랜지스터(4)의 게이트단으로 출력하게 되고, 상기 전압계(OV)는 그 전압변동치를 측정하게 된다.

또, 동 도면에서 상기 전계효과트랜지스터(4)의 게이트단과 저항(Rg)단간에 포토커플러(6)를 구성하는 포토트랜지스터의 에미터단이 접속되고, 상기 포토커플러(6)를 구성하는 포토다이오드의 입력단은 마이컴이나 여타의 제어프로세서(도시되지 않음)로부터 제공되는 예컨대 0.25초에 상당하는 설정시간만큼 스위칭이 이루어지도록 제어하기 위한 스위칭제어신호를 인가받도록 한다.

이 때, 상기 포토커플러(6)에 의해 스위칭이 이루어지는 기간동안에는 상기 전계효과트랜지스터(4)가 "오프"되어 전류계(SC)에 의한 기저전류로부터 최고전류까지의 변동분을 측정하는 것이 가능하도록 한다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 배터리(BAT)의 전력용량이 예컨대 1.5V의 용량으로 제조되어 있는 상태에서 포토커플러(6)에 의한 예컨대 0.25초에 상당하는 설정시간동안의 스위칭이 이루어지지 않고 있는 경우에, 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)을 통해서 배터리(BAT)로부터의 예컨대 0V∼1.5V까지의 기저전압으로부터 최고전압이 인가되면, 비교기(2)는 그 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비에 의해 결정되는 전압을 그 비반전단자(+)에 인가받아 그 반전단자(-)에 인가되는 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따른 전압신호를 전계효과트랜지스터(4)의 게이트단에 공급하게 된다.

그에 따라, 상기 전계효과트랜지스터(4)는 상기 비교기(4)로부터의 전압신호에 의해 도통되고, 그 전계효과트랜지스터(4)의 도통상태에 따라 상기 비교기(2)의 반전단자(-)에 인가되는 기준전압이 변동되어 그 비교기(2)로부터 출력되는 전압신호도 변동되게 되므로, 상기 전압계(OV)를 통해 기저전압으로부터 최고전압까지의 전압변동분을 측정할 수 있게 된다.

그 상태에서, 상기 포토커플러(6)의 포토다이오드가 마이컴이나 여타의 제어프로세서로부터 공급되는 예컨대 0.25초에 상당하는 설정시간동안의 스위치제어신호를 공급받게 되면서 대응하는 포토트랜지스터를 도통시키는 경우에, 상기 포토커플러(6)의 스위칭동작에 따라 상기 비교기(2)로부터의 전압신호가 전계효과트랜지스터(4)측으로 인가되지 못하게 되면서 그 전계효과트랜지스터(4)가 "오프"된다.

따라서, 상기 전류계(SC)는 상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비에 대응하여 분압비가 설정된 전계효과트랜지스터(4)와 저항(Rs)에 기저전류로부터 최고전류까지의 변동분을 측정할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 요지를 크게 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있는 것이 가능하도록 함은 물론이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 배터리의 배터리용량을 측정하는 경우에, 분압저항에 의해 결정되는 분압비에 대응하여 전게효과트랜지스터와 저항의 분압비를 대응시켜서 결정한 상태에서 비교기에 의한 전압조정으로 기저전압으로부터 최고전압가지의 측정이 이루어질 수 있도록 하고, 포토커플러에 의한 설정시간동안의 정밀한 스위칭조작에 의해 기저전류로부터 최고전류까지의 측정이 가능하도록 함에 따라, 보다 정밀한 스위칭시간을 갖는 스위칭이 가능함과 더불어 소자특성의 변동이 적은 회로소자를 간단하게 구성함에 의해 저비용으로 정밀한 배터리용량의 측정이 가능하게 된다는 이점을 갖게 된다.

Claims (2)

1. 배터리(BAT)의 전력용량을 측정하기 위한 배터리측정장치에 있어서,

   상기 배터리(BAT)와 전압계(OV) 및 전류계(SC)의 접속단간으로부터 접지단 사이에 직렬접속되어 소정의 분압비에 따라 분압된 전압을 발생하는 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)과,

   상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비에 따른 분압전압을 그 제 1입력단자에 인가받아 하기의 구동수단(4)과 저항(Rs)단간에 접속된 제 2입력단자로부터의 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 전압신호를 발생하는 비교수단(2),

   상기 제 1 및 제 2분압저항(R1,R2)의 분압비와 동등하도록 내부저항치가 설정되고서, 상기 배터리(BAT)와 전압계(OV) 및 전류계(SC)의 접속단간으로부터 접지단 사이에 저항(Rs)과 상기 분압비를 갖도록 직렬접속됨과 더불어, 상기 비교수단(2)으로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 도통되는 구동수단(4) 및,

   소정의 제어수단으로부터 공급되는 설정시간동안의 스위칭제어신호를 인가받아 스위칭되어 상기 비교수단(2)으로부터의 전압신호를 차단함에 의해 상기 구동수단(4)을 비도통시키기 위한 스위칭수단(6)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동수단(4)은 전계효과트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리측정장치.