KR100395637B1 - 배터리의 잔량보정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

배터리의 잔량보정장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산출된 배터리 잔량의 오차를 보정하는 배터리 잔량보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 잔량보정장치는, 상기 배터리의 출력전압을 측정하는 전압감지부와; 상기 배터리의 출력전류를 측정하는 전류감지부와; 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도감지부와; 상기 출력젼류 및 온도에 대응하는 기준출력전압을 나타내는 잔량보정테이블을 저장한 잔량보정테이블저장부와; 상기 측정된 상기 출력전압이, 상기 측정된 출력전류 및 온도에 대응하는 상기 잔량보정테이블의 기준출력전압보다 낮은 경우, 상기 기준출력에 기초하여 상기 배터리잔량을 보정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 배터리 잔량계산의 오차를 정확하게 보정할 수 있다.

Description

배터리의 잔량보정장치 및 그 제어방법 {REMAINING BATTERY CAPACITY COMPENSATOR AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 배터리의 잔량보정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 잔량계산시 발생하는 오차를 배터리의 출력전압, 출력전류, 배터리 온도를 이용하여 보정함으로써, 배터리잔량의 오차를 정확하게 보정하기 위한 것이다.
휴대용 컴퓨터, 무선 전화기 등의 휴대용 전자장치에 사용되는 배터리는 배터리의 잔류용량을 표시하여 사용자에게 재충전시기를 알려주는 기능을 갖는다. 이러한 배터리를 스마트 배터리라 한다. 스마트 배터리는 내부에 마이크로 컨트롤러가 구비되어 있으며, 이 마이크로 컨트롤러는 외부 장치로 배터리의 상태, 잔류용량 등의 정보를 제공한다.
스마트 배터리의 마이크로 컨트롤러는 배터리의 용량이 변화에 따라 새로운 기준용량을 정한다. 마이크로 컨트롤러는 설정된 기준용량에 대해 현재 남아 있는 용량을 백분율로 나타냄으로써, 배터리의 잔량을 표시한다. 여기서 기준용량은, 배터리가 완전 충전된 상태에서 방전을 개시하여 배터리 전압이 특정 전압레벨 까지 낮아질 때까지의 방전된 용량을 기준용량으로 정하게 된다.
그런데, 사용자가 배터리의 전압이 기준용량을 설정하기 위한 특정전압레벨까지 낮아지기 전에 다시 충전을 하는 경우가 있다. 이러한 경우, 방전을 종료하는 포인트가 각기 달라짐으로 기준용량의 설정에 오차가 생기게 된다. 이에 따라, 표시되는 배터리 잔량에도 오차가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 재충전 시점에 상관없이, 산출된 배터리잔량의 오차를 정확히 보정하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 잔량보정장치의 제어블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 배터리 잔량보정방법의 흐름도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 잔량보정방법의 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 제어부 12 : 전압감지부
14 : 전류감지부 16 : 온도감지부
18 : 보정부 20 : 잔량보정테이블저장부
상기 목적은 본 발명에 따라, 산출된 배터리 잔량의 오차를 보정하는 배터리잔량보정장치에 있어서, 상기 배터리의 출력전압을 측정하는 전압감지부와; 상기 배터리의 출력전류를 측정하는 전류감지부와; 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도감지부와; 상기 출력전류 및 온도에 대응하는 기준출력전압을 나타내는 잔량보정테이블을 저장한 잔량보정테이블저장부와; 상기 측정된 상기 출력전압이, 상기 측정된 출력전류 및 온도에 대응하는 상기 잔량보정테이블의 기준출력전압보다 낮은 경우, 상기 기준출력에 기초하여 상기 배터리잔량을 보정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 잔량보정테이블은, 상기 배터리잔량이 소정기준 이하의 부족 상태인 배터리부족경보 포인트에서의, 상기 배터리의 충방전 횟수와 상기 출력전류 및 상기 배터리온도에 따른 상기 출력전압의 변화값으로 하여, 오차를 최소화하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 배터리의 잔량보정방법에 있어서, (a) 상기 배터리의 출력전류 및 온도에 대응하도록 상기 배터리의 기준출력전압을 설정하는 단계와; (b) 상기 배터리의 출력전압, 출력전류 및 온도를 측정하는 단계와; (c) 상기 측정된 출력전압을 상기 측정된 출력전류 및 온도에 대응하는 상기 기준출력전압과 비교하는 단계와; (d) 상기 측정된 출력전압이 상기 기준출력전압보다 낮은 경우, 상기 기준출력전압에 따라 배터리잔량을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 잔량보정장치의 제어블럭도이다. 도시된 바와 같이 본 잔량보정장치는, 배터리의 잔량을 표시하는 표시부(18)와, 배터리의 출력전압을 감지하는 전압감지부(12)와, 출력전류를 감지하는 전류감지부(14)와, 배터리의 온도를 감지하는 온도감지부(16)를 포함하며, 이들 감지부에서 감지된 값에 따라 배터리의 잔량을 산출하고 오차를 보정하는 제어부(10)를 포함한다. 또한, 제어부(10)에는 배터리의 충방전 횟수와 상기 출력전압, 상기 출력전류 및 배터리온도의 관계를 나타내는 잔량보정테이블을 저장한 잔량보정테이블저장부(20)가 연결되어 있다.
충전이 시작되면, 커런트(current)적산법에 따라 제어부(10)는 전류감지부(14)에서 감지되는 전류량을 이전의 배터리용량에 합산하여 잔량을 계산한다. 반대로, 방전이 시작되면 제어부(10)는 전류감지부(14)에서 감지되는 전류량을 전체용량에서 뺌으로써 잔량을 계산한다. 즉, 종래의 배터리 잔량계산법과 같은 하기 <식 1> 및 <식 2>를 사용한다.
<식 1>
#충전시 : 배터리 잔존용량(n) = 배터리 잔존용량(n-1) + ( 전류 * 시간 * 보정계수 )
<식 2>
#방전시 : 배터리 잔존용량(n) = 배터리 잔존용량(n-1) - ( 전류 * 시간 * 보정계수 )
방전시에 제어부(10)는 상기의 <식 2>를 이용하여 산출된 배터리 잔량을 표시부(18)에 표시한다. 또한, 방전개시와 함께 전압감지부(12), 전류감지부(14), 온도감지부(16)는 배터리의 출력전압, 출력전류 및 배터리온도를 감지하여 제어부(10)로 전달한다. 제어부(10)는 측정된 출력전압, 출력전류 및 배터리온도를 잔량보정테이블과 비교한다.여기서, 잔량보정테이블은 배터리의 잔량이 부족한 상태인, 배터리용량 부족상태(low battery point)와 배터리용량 위험상태(low low battery point)를 기준으로 설정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 잔량이 적을 경우에 잔량보정의 중요도는 더욱 높아지기 때문이다.
배터리용량 부족상태는 제어부(10)가 배터리의 출력전압에 기초하여 판단한다. 배터리용량 부족상태에서의 배터리 출력전압은 배터리의 충방전 횟수와 충전전류 및 배터리의 온도에 따라 달라진다. 따라서, 잔량보정테이블은 아래 <표1>과 같이 배터리용량 부족상태에서의 충방전 횟수와 출력전류 및 배터리의 온도에 따른 배터리 출력전압의 변화를 시뮬레이션하여 측정된 값으로 작성된다. <표1>은 BP11%일때의 바람직한 실시예를 나타낸 것이다.
<표1> 배터리부족경보 포인트에서의 잔량보정테이블(1~50cycle)
<BP 11%의 바람직한 실시예>
0.25C 0.50C 0.75C 1.00C 1.25C
15℃ 3.440V 3.460V 3.480V 3.500V 3.510V
30℃ 3.450V 3.470V 3.490V 3.510V 3.520V
45℃ 3.460V 3.480V 3.500V 3.520V 3.530V
50℃ 3.470V 3.490V 3.510V 3.530V 3.540V
배터리용량 위험상태도 배터리 출력전압에 기초하여 판단된다. 배터리용량 위험상태에서의 배터리 출력전압은 배터리의 충방전 횟수, 출력전류, 배터리의 온도에 따른 배터리의 출력전압의 변화를 시뮬레이션하여 측정된 값으로 작성된다. <표2>는 BP4%일 때의 바람직한 실시예를 나타낸다.
<표 2> 배터리위험경보 포인트에서의 잔량보정테이블(1~50cycle)
<BP 4%의 바람직한 실시예>
0.25C 0.50C 0.75C 1.00C 1.25C
15℃ 3.1140V 3.160V 3.180V 3.200V 3.210V
30℃ 3.150V 3.170V 3.190V 3.210V 3.220V
45℃ 3.160V 3.180V 3.200V 3.220V 3.230V
50℃ 3.170V 3.190V 3.210V 3.230V 3.240V
표에서 보는 바와 같이, 잔량보정테이블은 배터리용량 부족상태 및 배터리용량 위험상태에서의 배터리의 충방전 횟수와 출력전류 및 배터리의온도에 따른 배터리 출력전압의 변화를 시뮬레이션하여 작성된다.
일반적으로, 배터리용량 부족상태는 배터리잔량이 9~11%정도일 때이고, 배터리용량 위험상태는 배터리 잔량이 2~4%정도일 때이다.배터리용량 부족상태 및 배터리용량 위험상태에서의 잔량보정은 배터리가 방전할 때마다 실시한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리잔량 보정장치의 보정순서를 나타낸 것이다. 도시된 흐름도는 배터리용량 부족상태를 11%로 설정하였을 경우, 보정순서를 나타낸 것이며, 이때 사용되는 잔량보정테이블은 <표 1>이다.
배터리가 방전을 시작하면, 전압감지부(12)와 전류감지부(14)와 온도감지부(16)는 감지된 값을 주기적으로 제어부(10)로 전달한다(S10).제어부(10)는 감지된 배터리의 출력전압과 출력전류 및 배터리온도를 잔량보정테이블<표1>과 비교한다.(S20). 즉, 잔량보정테이블<표1>(이하 BP11%이라 함)에서, 감지된 배터리온도와 출력전류에 해당하는 출력전압(VT)를 독출하여 실재감지된 출력전압(VR)의 크기를 비교한다.
비교결과, 감지된 출력전압(VR)이 BP11%의 전압(VR)과 같거나 클경우 보정용 카운트를 '0'으로 크리어(clear)한다(S30). 여기서, 보정용 카운트는 감지된 출력전압(VR)dl <표1>의 전압(VT)보다 작게 측정된 횟수를 나타낸다. 보정용카운트를 '0'으로 설정한 후, 배터리의 잔량이 11%보다 크거나 같은 값으로 표시되고 있는지를 확인한다(S40). 이때, 표시되는 배터리 잔량이 11%보다 크거나 같으면 잔량계산이 제대로 이루어지고 있는 상태이다. 따라서, 보정을 하지 아니하고 이전의 잔량계산법(<식2>)으로 배터리잔량을 계산한다. 표시되는 배터리잔량이 11%보다 작으면, 현재 배터리의 실제잔량에 비해 배터리잔량이 낮게 표시되고 있는 상태이다. 따라서, 표시되고 있는 11%를 유지하기 위해 잔량계산을 행하지 아니한다(S50). 잔량계산을 행하지 아니하는 상태에서도 계속해서 배터리의 출력전압, 출력전류, 배터리온도는 감지해야 한다. 이는 잔량계산을 행하지 아니하면 표시되는 잔량은 그대로이나 실제 배터리는 방전이 계속되므로 배터리의 실재잔량이 배터리용량 부족상태가 되면 수정하기 위함이다.
한편, S20단계에서의 비교결과, 측정된 출력전압(VR)이 BP11%의 전압(VT)보다 작은 경우 보정용 카운트를 '1'증가시키고(S60), 보정용 카운트가 사용자가 설정한 카운트인지를 확인한다(S70). 전술한 바와 같이 보정용 카운트는 감지된 출력전압(VR)이 BP11%의 전압(VT)보다 작게 측정된 횟수를 나타낸다. 따라서, 보정용카운트가 소정의 설정값 이상일 경우 배터리의 출력전압(VR)이 지속적으로 낮게 측정되는 것이므로, 배터리의 잔량이 배터리용량 부족상태임을 확인하는 것이 가능하다. 배터리의 잔량이 배터리용량 부족상태임이 확인되면, 배터리의 제어부(10)는 배터리잔량을 강제적으로 11%로 보정한다(S80).
배터리잔량을 11%로 보정한 후에도, 제어부(10)는 감지된 배터리의 출력전압과 출력전류 및 배터리온도를 BP11%와 비교한다. 측정된 출력전압이 BP11%의 전압보다작을 경우에는 잔량계산이 제대로 이루어지고 있는 상태이므로 이번과 동일하게 배터리잔량을 계산한다. 측정값들이 BP11%의 전압보다 큰 경우에는 배터리의 실제 잔량에 비해 배터리잔량이 낮게 표시되고 있는 상태이므로 표시되는 잔량을 유지할 수 있도록 잔량계산을 행하지 아니한다.
한편, 도 3은 배터리용량 위험상태를 4%로 설정했을 경우, 잔량보정과정을 나타낸 것이며, 이때 잔량보정테이블은 <표 2>에 따른다.
배터리용량 부족상태에서의 잔량보정이 종료된 후에도, 전압감지부(12)와 전류감지부(14)와 온도감지부(16)는 감지된 값을 계속해서 제어부(10)로 전달한다(S100).제어부(10)는 감지된 출력전압과 출력전류 및 배터리온도를 잔량보정테이블<표2>(이하 BP4%)와 비교한다(S200). 즉, BP4%에서, 감지된 배터리온도아 출력전류에 해당하는 출력전압(VT)를 독출하여 실재감지된 출력전압(VR)의 크기를 비교한다.
비교결과, 감지된 출력전압(VR)이 BP4%의 전압(VT)와 같거나 클 경우 보정용 카운트를 '0'으로 크리어하고(S300), 표시되는 배터리잔량이 4%보다 크거나 같은지를 확인한다(S400). 배터리잔량이 4%보다 크거나 같게 표시되는 경우에는 잔량계산이 제대로 이루어지고 있는 상태이므로 이전의 잔량계산법(<식 2>)으로 잔량을 계산한다. 하지만, 표시되는 배터리잔량이 4%보다 작을 경우에는 현재 배터리의 실제잔량에 비해 배터리잔량이 낮게 표시되고있는 상태이므로, 제어부(10)는 배터리잔량이 4%로 유지되도록 잔량계산을 행하지 아니한다(S500).
만약 감지된 출력전압(VR)이 BP4%의 전압(VT)보다 작을 경우에는 보정요 카운트를 '1'증가시키며(S600), 보정용카운트가 사용자가 설정한 카운트인지를 확인한다(S700). 보정용카운트가 사용자가 정의한 횟수가 되면, 제어부(10)는 배터리잔량을 강제적으로 4%로 보정한다(S800). 잔량보정의 오차를 줄이기 위해, 제어부(10)는 배터리잔량을 4%로 보정한 후에도, 배터리의 출력전압과 출력전류 및 배터리온도를 감지한다.
이러한 구성에 의하여, 배터리의 출력전압, 출력전류, 배터리 온도를 이용하여 배터리의 잔량을 보정함으로써, 사용자가 어떠한 시점에 재충전하여 사용하더라도 정확한 배터리의 잔량오차를 보정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 배터리의 잔량계산시 발생하는 오차를 보정할 수 있는 배터리 잔량보정장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 산출된 배터리 잔량의 오차를 보정하는 잔량보정장치에 있어서,
    상기 배터리의 출력전압을 측정하는 전압감지부와;
    상기 배터리의 출력전류를 측정하는 전류감지부와;
    상기 배터리의 온도를 측정하는 온도감지부와;
    상기 출력전류 및 온도에 대응하는 기준출력전압을 나타내는 잔량보정테이블을 저장항 잔량보정테이블저장부와;
    상기 측정된 상기 출력전압이, 상기 측정된 출력전류 및 온도에 대응하는 상기 잔량보정테이블의 기준출력전압보다 낮은 경우, 상기 기준출력전압에 기초하여 상기 배터리잔량을 보정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔량보정테이블은, 상기 배터리잔량의 부족상태를 나타내는 배터리용량 부족상태에서의, 상기 배터리의 상기 출력전류 및 상기 배터리온도에 따른 상기 기준출력전압을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔량보정테이블은, 상기 배터리잔량이 고갈되기 직전의 상태인 배터리용량 위험상태서의, 상기 배터리의 상기 출력전류 및 상기 배터리온도에 따른 상기 기준출력전압을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정장치.
  4. 배터리의 잔량보정방법에 있어서,
    (a) 상기 배터리의 출력전류 및 온도에 대응하도록 상기 배터리의 기준출력전압을 설정하는 단계와;
    (b) 상기 배터리의 출력전압, 출력전류 및 온도를 측정하는 단계와;
    (c) 상기 측정된 출력전압을 상기 측정된 출력전류 및 온도에 대응하는 상기 기준출력전압과 비교하는 단계와;
    (d) 상기 측정된 출력전압이 상기 기준출력전압보다 낮은 경우, 상기 기준출력전압에 따라 배터리잔량을 보정하는 단계를 포함 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (d)단계 전에 상기 (b), (c)단계를 복수회 시행하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (b) 내지 (d) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준출력전압은 상기 배터리잔량의 부족상태를 나타내도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준출력전압은 상기 배터리잔량의 고갈 직전의 상태를 나타내도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 잔량보정방법.
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