KR100639731B1

KR100639731B1 - 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법

Info

Publication number: KR100639731B1
Application number: KR1019990037486A
Authority: KR
Inventors: 김형석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2006-10-31
Also published as: EP1081823A2; DE60032977D1; US6288520B1; EP1081823A3; DE60032977T2; EP1081823B1; KR20010026261A

Abstract

본 발명은 배터리의 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 사용환경에 따라서 시스템으로부터 누설되는 전류량을 보상해 줄 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법에 관한 것이다. 본 발명은 시스템의 누설 전류량을 보상하기 위하여, 시스템 누설 전류 타이머와 배터리의 자기 방전 전류량을 보상하기 위한 배터리 자기 방전 타이머를 이용하여 시스템의 누설 전류량 및 시스템에 연결된 배터리의 자기 방전 전류량을 보상하므로써, 배터리의 전류 잔량을 정확하게 표시할 수 있는 효과가 있다.

배터리 잔량검출

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법{Battery pack and operating method of battery pack}

도 1은 일반적으로 배터리 용량을 검출하기 위한 회로도,

도 2는 종래, 배터리의 충방전 동작에 따른 배터리 잔량 측정을 위한 bq2040의 개요도,

도 3은 본 발명에 따른 배터리의 누설전류보상방법을 도시하는 흐름도,

도 4는 본 발명에서 시스템 사용전원에 따른 누설전류량을 검출하기 위한 회로도,

도 5는 본 발명에 따른 배터리의 잔량 검출을 위한 개요도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 배터리 10 : 전류 카운터

20,20' : 마이크로컴퓨터 50,50' : 배터리 팩

70,70' : 시스템 R1~R3,R1'~R4' : 저항

Q : 트랜지스터 D : 다이오드

본 발명은 배터리 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 사용환경에 따라서 시스템으로부터 누설되는 전류량을 보상해 줄 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법에 관한 것이다.

노트북 PC가 대중화되고 있다. 데스크톱 PC에 비해서 가격이 비싸고 보조용으로 사용되어 일부 계층에서 쓰여지던 노트북 PC가 최근 들어 직장인이나 대학생들 사이에 인기제품으로 각광을 받고 있다. 물론 아직도 데스크톱 PC에 비해서 비싼게 흠이지만 휴대가 간편하다는 장점 때문에 찾는 사람이 늘고 있다. 더욱이 최근에 컴퓨터 업계에서 선보이는 노트북 PC들은 데스크톱 못지 않은 성능을 보이고 가격도 많이 낮아져서 소비자들의 부담을 한결 덜어주고 있다.

이와 같은 노트북PC의 생명은 경량화와 슬림화이다. 현재 CD 롬 드라이브와 플로피디스크드라이브가 내장된 이른바 "올 인 원" 제품의 경우에도 두께가 20mm까지 줄었다. 무게도 CD 롬 드라이브 및 FDD 외장형은 1kg대까지, 내장형은 2kg대까지 감소한 제품이 출시되고 있다.

이처럼 노트북 PC의 생명이 경량화와 슬림화인 것은, 노트북 PC가 들고 다니기 위한 휴대용이기 때문이다. 따라서 노트북 PC의 중요한 요소로써 배터리 용량을 들 수 있다. 즉, 아답터를 포함하여 노트북 PC의 모든 장비를 휴대하고 다니기가 불편하기 때문에, 보조전원으로써 배터리가 구비되고 있고, 상기 배터리의 용 량, 배터리의 사용효율이 어느정도인가에 따라서 노트북 PC의 제품성이 변화될 수 있다.

한편, 상기 노트북 PC와 같이 대부분의 제품들은 시스템을 오프한 경우에도 제어회로의 동작을 위하여 수 mA의 스탠바이 전원을 필요로 한다. 상기 스탠바이 전원으로 사용되는 수 mA의 전류는 현재 사용되고 있는 게이지(gauge)회로가 감지할 수 있는 전류의 범위인 10mA ~ 수A 내에 있지 않다. 따라서 배터리 입장에서 볼때, 상기 스탠바이 전원으로 사용되는 전류는 누설전류가 된다.

따라서 만충전된 배터리를 장착한 상태에서 시스템의 전원을 오프하고 방치했을때, 게이지회로가 표시하는 배터리 용량은 100% 근처에 있음에도 불구하고 실제 배터리에 남아 있는 용량은 시간이 경과함에 따라서 점점 작아지게 된다. 즉, 시간이 경과될수록 게이지 오차가 점점 증가하게 되는 것이다.

다음은 종래 기술을 참조해서 배터리의 누설전류를 보상하는 과정에 대해서 설명한다.

도 1은 일반적인 배터리 용량의 감지를 위한 회로도이다.

배터리(5)의 충방전 동작시에, 저항(R)에 전류가 흐르고, 상기 저항(R)에 흐르는 전류량에 비례하여 발생되는 전압을 전류 카운터(10)가 측정한다. 상기 전류 카운터(10)에서 측정된 전압에 의해서 배터리의 잔량을 검출하게 된다.

도 2는 배터리의 충방전 동작에 따른 배터리 잔량 측정을 위한 bq2040의 개략도이다.

bq2040은 도 2에 도시된 바와 같은 회로를 이용해서 배터리 충방전 전류를 측정하고, 자기 방전을 측정하고, 배터리의 저전압 한계를 위해 배터리를 감시하는 구성이다.

상기 구성에서 사용하고 있는 함수의 정의를 살펴보면, 완전 충전량 레지스터(FCC: Full Charge Capacity Register)는, 최근 측정된 방전용량을 표시한다. 초기화 동작시에 FCC는 배터리팩 내부의 EEPROM에 저장된 값으로 설정된다. FCC는 배터리 용량 표시에 사용되는 100% 기준이다.

잔량레지스터(RM: Remaining Capacity Register)의 값은 충전하는 동안 최대 FCC까지 증가하고 방전하는 경우 0까지 줄어든다.

방전카운트레지스터(DCR:Discharge Count Register)는, 방전하는 동안 RM에 관계없이 증가하며 RM이 0인 경우에도 방전한계전압(EDV1)이 감지될 때까지 계속 증가한다. FCC=RM일때, DCR은 0으로 리셋된다. 초기 상태에서 배터리를 충전할 경우에, 완전 충전에서 상기 방전한계전압에 도달할 때까지 완전 충전량을 카운터한 상기 방전 카운트 레지스터의 값은 배터리 로우 퍼센트를 합한 값을 상기 FCC에 기록한다.

배터리 로우 퍼센트(BLPCT:Battery Low Percentage)는, EDV1 전압이 검출되었을때 배터리에 남아있는 용량이다. FCC값에 대한 %로 EEPROM에 세팅한다.

방전한계전압(EDV1:First End of Discharge Voltage)는 EEPROM에 세팅하는 값으로 DCR은 이 값이 검출되는 시점까지만 증가한다.

자기방전타이머(Self Discharge Timer)는 충전이 검출되지 않으면 시간과 온도를 기본으로 한 자기 방전량을 보상하기 위해 연속적으로 RM을 감소시키고 DCR을 증가시킨다.

다음은 도 2를 참조해서 배터리의 충방전 동작시의 동작상태를 설명한다.

충전전류(Charge Current)는 온도와 배터리의 충전상태에 따라 보상된다. 자기 방전 타이머(Self Discharge Timer)는 온도 보상값이다. 주 카운터, RM은 주어진 시간에서 배터리의 가능한 용량을 나타낸다. 배터리의 충전은 RM 레지스터의 값을 증가(+)시키고, 방전 및 자기 방전은 RM 레지스터의 값을 감소(-)시키며 DCR을 증가(+)시킨다. DCR은 부분적인 배터리 충전시 만충전에서 완전방전까지 배터리를 완벽하게 방전할 때만 FCC 레지스터를 갱신하는데 사용된다.

따라서 bq2040은 실제 방전 조건을 기초로 용량 결정을 수용한다. 배터리의 초기 만충전 용량은 별도의 레지스터에 저장되어 있다. FCC 가 갱신될 때까지 RM 카운터의 값은 증가하지만 이어지는 충전동안 이 한계값을 넘지는 않는다. 배터리가 완전 방전 상태인 경우에도 상기 완전 충전량 레지스터의 카운터 값이 역시 EEPROM에 저장된다.

이와 같이 동작하는 bq2040의 만충전 감지는 충전전압이 최대충전전압과 최대충전전압-128mV에 있고, 충전전류가 전류 테이퍼(Current Taper) 값으로 설정된 전류보다 작은전류로 100초 이상 검출되면 만충전으로 표시하고, FCC=RM으로 세팅한다.

다음은 자기 방전 타이머의 동작이 없을때, 상기 bq2040의 동작에 대해서 설명한다.

배터리에 게이지회로를 장착하면, FCC 값은 EEPROM 값으로 세팅되고, RM의 값은 0으로 세팅된다. 이 상태에서 충전을 시작하면 RM의 값은 충전량에 비례하여 증가한다. 만일 배터리의 잔량이 40% 인 상태에서 게이지회로를 연결하면, RM의 값은 FCC의 60%까지만 도달하면 만충전된다. 이때 충전전압은 최대충전전압과 (최대충전전압 - 128mV) 사이에 있게 되고, 충전전류는 서서히 감소하여 전류 테이퍼 값 이하로 된다. 이와 같은 상태가 100초 이상 경과하면, 게이지 회로는 만충전을 감지하고, FCC 값을 RM에 라이트하며 배터리 잔량을 100%로 표시한다.

이와 같이 만충전 상태에서 방전을 시작하면, DCR은 0에서부터 카운트하여 DCR값을 증가시키고, RM의 값은 감소한다. 방전이 계속 유지되어 배터리 전압이 방전한계전압에 이르게 되면 DCR은 카운트를 멈추고 RM의 값은 계속 감소한다. 만일 방전한계 전압에 도달되었을 때의 배터리 잔량을 5%로 세팅하였다면, EDV1에 도달하였을때 RM의 값은 5%가 되고, 카운트된 DCR값은 95%가 된다. 이러한 상태에서 충전동작을 시작하면, 상기 카운트된 방전 카운트 레지스터의 값과 상기 배터리 로우 퍼센트를 합한 값(DCR값 + BLPCT 값)이 상기 FCC에 라이트된다.

그런데 충방전 횟수가 증가되어 배터리가 노후되면, EDV1 값까지 방전시 카운트된 DCR 값이 93%였다면 라이트되는 FCC 값은 98%가 된다. 그러나 게이지회로는 100% 충전을 표시하게 되고, 따라서 2%의 누설이 발생되는 것이다.

다음은 자기 방전 타이머가 동작하는 경우를 설명한다.

실제로 동작하는 배터리 팩 상태에서는 배터리 셀의 자기 방전, 보호회로의 소비전력, 게이지회로의 소비전력 등 전류 감지 센서를 통과하지 않고 내부에서 소비되는 전류가 발생된다. 이 값을 소프트웨어적으로 보상하는 것이 자기방전타이머이다.

따라서 상기 자기 방전 타이머의 동작이 없는 경우에서 설명한 바와 같이, 자기 방전 양을 보상하지 않게 되면, 자기 방전되는 만큼 배터리의 충방전시에 오차가 누적되는 것이다.

만일 자기 방전 비율이 1일 1%라면, 만충전 후 1일이 경과하였을때 배터리를 사용하지 않아도 배터리 잔량은 99%가 된다. 그러나 상기 자기 방전 비율 1%를 보상하는 장치 및 알고리즘이 없다면, 배터리 잔량은 100%로 표시된다. 이것은 시간이 경과됨에 따라서 오차율도 증가됨을 의미하므로, 결국 자기 방전 비율 만큼 DCR 값을 증가시키고, RM 값을 감소시키는 장치가 필요하다.

따라서 종래의 배터리 누설 전류를 보상하는 동작에 있어서, 자기 방전 타이머가 동작하는 상태에서는 배터리 팩 내에서 누설되는 자기방전 양을 보상하는 것이 가능하였다.

그러나 상기 자기 방전 타이머에 의한 누설전류의 보상은 배터리 팩 내부에 해당되는 것만 보상된다. 따라서 종래의 누설전류보상방법은, 배터리가 시스템과 연결된 상태로 방치되었을때, 배터리 팩을 제외한 시스템으로부터의 스탠바이 전원의 소비전력 및 주변소자들에 의한 소비전력을 보상하지 못하는 문제점이 있었다.

물론 시스템 사용전원에 따른 누설 전류도 자기 방전 타이머에 포함하여 비율을 설정할 수도 있으나, 시스템 사용전원에 따른 누설전류량은 배터리가 연결되는 전원 환경에 따라서 보상 비율이 달라져야 하기 때문에 별도의 보상장치가 필요하다. 즉, 배터리가 시스템에서 분리되어 있을 때는 종래 기술에 의한 자기 방전 타이머로 보상이 가능하지만, 시스템에 배터리가 장착되어 있고 시스템이 오프 상태이면 시스템 누설 방전 타이머가 별도로 구비되어 있지 않으면 보상이 불가능하다.

이러한 시스템 누설 전류를 보상하지 않으면, 시스템 누설 전류가 1일 2%라고 가정할 때, 만충전 후 10일이 경과하면 실제 배터리 잔량은 시스템 누설 전류 때문에 80% 이다. 그러나 표시되는 잔량은 100%로 표시된다. 따라서 오차는 20% 발생하고, 이는 시간이 경과됨에 따라서 점점 증가하게 된다. 상기 20% 오차는 완전히 방전한 후, 충전을 했을 때 FCC를 80%로 라이트하고, 상기와 같은 과정을 반복하면 다음번에는 FCC를 60%로 라이트한다.

즉, 배터리를 100%의 용량까지 저장할 수 있음에도 불구하고, 60%만 사용하게 되는 것을 의미하고, FCC가 60%로 라이트된 상태에서 만충전 후 10일이 경과되면 잔량표시 오차는 시스템 누설 전류에 의해서 20%가 방전된 상태이기 때문에 33%의 오차가 발생되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 종래는 배터리가 시스템에 연결되는 환경에 따라서 시스템 누설전류와 배터리 누설전류를 적절하게 보상하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 배터리가 시스템에 연결되는 환경에 따라서 시스템 누설전류와 배터리 누설전류를 적절하게 보상할 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 휴대용 컴퓨터 시스템의 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩은; 배터리, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설전류와 상기 배터리의 자기방전전류를 보상하는 마이크로컴퓨터, 및 상기 배터리의 방전 또는 충전을 나타내는 전류카운터를 포함하여 구성된다.
본 발명은, 전원(Vcc)과 직렬 연결되는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터와 병렬로 연결되는 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)의 분기점에 상기 마이크로컴퓨터와 연결되는 제 1 노드가 구성되며, 상기 마이크로컴퓨터와 상기 제 1 노드는 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있다.
본 발명에서, 상기 제 1 노드의 제 1 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에는 연결되어 있지 않는 것을 표시하며, 상기 제 1 노드의 제 2 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있지 않고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에도 연결되어 있지 않는 것을 표시하며, 상기 제 1 노드의 제 3 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있는지에 상관없이 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에 연결되어 있는 것을 표시한다.
본 발명에서, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은 소정의 기능 및 작용을 수행하여 소정의 결과를 얻으며, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은: 스탠바이 전압을 수용하기 위한 제 3 저항(R3); 어댑터의 출력을 수용하기 위하여 상기 제 3 저항(R3)에 직렬 연결된 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 다이오드를 포함하는 디바이스를 구비하며, 상기 트랜지스터와 상기 제 3 저항(R3) 사이의 상기 제 1 노드에 해당하는 노드커넥션에서의 전압레벨은 배터리 팩이 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 장착되고 상기 트랜지스터에 인가되는 어댑터 전원의 인가 여부에 따라 하이 레벨 또는 로우 레벨 상태 중 어느 하나의 레벨 전압을 표시한다.
본 발명에서, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은 소정의 기능 및 작용을 수행하여 소정의 결과를 얻으며, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은: 어댑터의 출력을 수행하기 위한 제 1 저항; 및 상기 제 1 저항에 직렬로 연결된 제 2 저항을 포함하는 디바이스를 구비하며, 상기 제 1 노드에 해당하는 직렬 연결노드에서의 전압은 상기 어댑터와의 연결을 표시한다.,
본 발명에서, 상기 마이크로컴퓨터는: 배터리의 남은 충전량을 표시하는 잔량 레지스터와; 배터리의 만충전량을 표시하는 완전 충전량 레지스터와; 배터리의 방전량을 표시하는 방전 카운트 레지스터를 포함하여 구성된다.
본 발명에서, 상기 마이크로컴퓨터는: 배터리의 자기 방전이 표시되는 값을 출력하는 자기 방전 타이머; 상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설전류가 표시되는 값을 출력하는 누설 전류 타이머를 포함하여 구성된다.
본 발명에서, 상기 배터리의 자기 방전이 표시되는 값은, 잔량 레지스터/완전 충전량 레지스터/방전 카운트 레지스터에 저장된 값들의 각각 증가값 및 감소값을 상기 자기 방전 타이머에 의해 카운터 되어 출력된다.
본 발명에서, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설 전류가 표시되는 값은, 잔량 레지스터/완전 충전량 레지스터/방전 카운트 레지스터에 저장된 값들의 각각 증가값 및 감소값으로 누설 전류 타이머에 의해 카운터 되어 출력된다.
본 발명에서, 상기 자기 방전 타이머는 전류카운터가 배터리의 방전을 표시할 때 활성화된다.
본 발명에서, 상기 자기 방전 타이머와 누설 전류 타이머는 상기 전류카운터의 출력에 변화가 없을 때, 또는 상기 배터리가 충전상태로 전환될 때 비활성화된다.
본 발명에서, 상기 자기 방전 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템으로부터 배터리의 분리를 표시하여 수신되는 상태를 표시하면 활성화된다.
본 발명에서, 상기 자기 방전 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템으로부터 배터리의 연결을 표시하여 수신된 상태일때, 시스템의 누설전류가 없음을 검출할 때, 활성화된다.
본 발명에서, 자기 방전 타이머와 누설 전류 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고, 시스템으로부터 배터리의 연결이 표시하여 수신되는 상태일때, 그리고 시스템의 누설 전류가 검출될 때 활성화된다.
본 발명에서, 잔량 레지스터 및 완전 충전량 레지스터에 저장된 제 1 및 제 2 값은, 각각, 같고, 배터리가 만충전상태일 때 방전 카운트 레지스터에 저장된 제 3 값은 제 1 및 제 2 값보다 적은 값으로 저장된다.
본 발명에서, 상기 전류 카운터는, 상기 잔량 레지스터 감소값과 상기 방전 카운트 레지스터 증가값이 가산된 값을 배터리의 방전량으로 표시하는 값을 출력한다.
본 발명은, 배터리의 만 충전상태를 표시하는 제 1 값을 저장하는 메모리 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 시스템에 장착하기 위한 배터리를 가지는 배터리 팩의 작동 방법은, 배터리 충전의 변화를 감지하는 단계; 배터리의 자기 방전을 정하는 단계; 배터리의 누설전류를 정하는 단계; 및 배터리의 충전, 배터리의 자기 방전, 누설 전류의 변화 중 적어도 하나를 보상하는 단계를 포함한다.

삭제

이하 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 시스템의 누설 전류를 보상하기 위한 방 법을 도시하는 흐름도이다.

삭제

도시된 바와 같이, 시스템의 누설 전류량을 검출하기 위한 인터럽트는 배터리의 사용상태를 감지하기 위한 도 4a 또는 도 4b의 P값 변화에 의한 인터럽트, 배터리 자기방전 전류량(SD)을 보상하기 위한 자기방전 타이머(Self Discharge Timer: 타이머 1)와 시스템의 누설전류량(SL)를 보상하기 위한 시스템 누설 전류 타이머(System Leakage Current Timer: 타이머 2)로 구성된 것으로서, 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리의 잔량(RM) 레지스터에 배터리의 자기방전 전류를 보상하기 위한 자기방전 타이머(Self Discharge Timer: 이하 '타이머 1'이라 함) 또는 시스템의 누설전류를 보상하기 위한 시스템 누설 전류 타이머(System Leakage Current Timer: 이하 '타이머 2' 라 함)의 인터럽트가 발생되었는지를 검출한다(제 160 단계).
상기 타이머 1 또는 타이머 2의 인터럽트가 발생되지 않으면, 상기 시스템 내부에서 사용되는 전류 사용량을 카운트하는 전류 카운터의 상태전환이 발생되었는지를 검출한다(제 100 단계). 즉, 배터리가 방전 중에 충전상태 또는 오프상태로 전환되거나, 충전 중에서 방전상태 또는 오프상태로 전환되거나, 또는 배터리의 사용이 없는 오프상태에서 상기 배터리 충/방전 상태의 전환이 발생되었는지를 검출한다.
이후, 상기 배터리가 충전상태로 전환되면, 배터리의 자기방전 전류 및 시스템의 누설전류가 발생되지 않은 상태로 설정한 후, 인터럽트를 종료한다(제 150 단계).
한편, 상기 배터리가 방전상태로 전환되면, 상기 시스템에서 배터리의 전원을 사용하는 상태이므로, 시스템에서 사용되는 전류는 전류 카운터에 의해서 카운트된다. 즉, 상기 시스템에서 배터리의 전원을 공급받는 경우에, 상기 시스템에서 공급받는 총 전류량은 상기 전류 카운터에 의해서 검출되기 때문에, 상기 시스템의 누설전류는 발생되지 않는다.
상기 배터리가 방전 상태인 경우에, 상기 배터리의 자기 방전에 따른 자기 방전 전류량은, 상기 전류 카운터에서 검출되지 않는다. 여기서 상기 배터리의 자기방전은, 배터리 셀의 자기 방전, 보호회로 및 게이지 회로에서 소비되는 전력이다.
따라서 상기 배터리가 방전 상태인 경우에, 상기 배터리의 자기방전에 의한 자기방전 전류량(SD)을 보상하기 위하여 상기 자기 방전에 따른 자기 보상량을 자기 방전 전류량(SD)으로 설정한다(제 110 단계).
이후, 상기 전류 카운터의 상태전환이 발생되었는지를 검출하는 과정에서, 상기 전류카운터가 오프상태로 전환되었다고 검출되면, 배터리의 누설 전류량을 보상하기 위한 값을 결정하기 위하여 배터리가 상기 시스템으로부터 분리되었는지를 판단한다(제 120 단계). 여기서 상기 배터리가 시스템으로부터 분리되었다고 판단될 경우에, 즉 도 4a 또는 도 4b의 전압 레벨이 중간인 경우에, 상기 시스템에서 사용되는 전류의 영향은 받지 않는다. 그러나 상기 배터리 팩 내부에서 발생되는 자기 방전량은 보상해야 한다.
상기 판단결과 상기 배터리가 상기 시스템으로부터 분리된 경우에, 상기 배터리의 자기방전에 의한 자기방전 전류량(SD)을 보상하기 위하여 상기 배터리의 자기 보상량을 자기방전 전류량(SD)으로 설정한다(제 110 단계).
상기 판단결과, 상기 배터리가 상기 시스템과 연결된 경우에, 상기 시스템의 누설전류가 검출되고 있는지를 판단한다(제 130 단계). 즉, 시스템에 누설전류가 검출되고 있는 경우 도 4a의 P는 하이레벨을 나타내고, 도 4b의 P'는 로우레벨을 나타낸다.
한편, 상기 시스템의 누설전류가 검출되지 않으면, 상기 배터리의 자기방전에 의한 자기방전 전류량(SD)을 보상하기 위하여 상기 배터리의 자기 보상량을 자기방전 전류량(SD)으로 설정한다(제 110 단계).
상기 시스템의 누설전류가 검출되면, 시스템에서 사용되는 전원은 배터리로부터 공급받게 된다. 따라서 배터리의 자기방전 전류량(SD)과 시스템의 누설전류량(SL)을 보상하기 위하여 누설되는 전류량은 상기 배터리의 자기방전 전류량(SD)과 상기 시스템의 누설 전류량(SL)을 가산한 값으로 설정된다(제 140 단계).
이후, 상기 배터리의 타이머 1 또는 상기 타이머 2의 인터럽트가 발생되었을 경우에, 상기 가산된 자기 방전 전류량(SD)이 설정되었는지를 판단한다(제 170 단계).
상기 판단결과, 상기 가산된 배터리의 자기 방전전류량(SD)이 설정된 경우에, 상기 배터리의 타이머 1에 의하여 상기 설정된 배터리의 자기방전 전류량(SD)을 보상한다(제 180 단계). 즉, RM에서 상기 배터리의 자기방전 전류량(SD)을 감산한 값이 된다.
이후, 상기 설정된 배터리의 자기방전 전류량(SD)을 보상한 후, 상기 가산된 시스템의 누설 전류량(SL)이 설정되었는지를 판단한다(제 190 단계). 또한 상기 판단결과, 상기 가산된 배터리의 자기 방전량이 설정되지 않은 경우에, 상기 가산된 시스템의 누설전류량(SL)이 설정되었는지를 판단한다(제 190 단계).
상기 판단결과, 상기 가산된 시스템의 누설전류량(SL)이 설정된 경우에, 상기 타이머 2에 의하여 상기 설정된 시스템의 누설 전류량(SL)을 보상한다(제 200 단계). 따라서 최종적인 배터리의 RM의 값은 상기 배터리의 자기 방전량과 상기 시스템의 누설 전류량을 감산한 값이 된다.
이후 상기 가산된 시스템의 자기 방전량이 설정되지 않은 경우와, 상기 설정된 시스템의 누설 전류량을 보상한 경우에 인터럽트를 종료한다.
상기 제 130 단계에 의한 시스템 누설 전류의 검출은, 도 4에 도시하고 있는 회로에 의해서 이루어진다.

도 4a에 도시하고 있는 바와 같이, 배터리 팩(50)의 마이크로 컴퓨터(20)의 아날로그/디지털변환단자(A/D)에 직렬 연결된 저항(R1,R2)을 통해서 Vcc 전원이 인가되도록 한다. 그리고 시스템(70) 측은 아답터 전원의 입력을 감시하기 위하여 시스템의 스탠바이 전원(Vsb)과 그라운드 사이에 저항(R3)과 트랜지스터(Q)를 직렬 연결하고, 상기 트랜지스터(Q)는 아답터전원에 의해서 온/오프 되도록 구성한다. 그리고 상기 마이크로컴퓨터(20)의 A/D 단자는 연결단자(P)를 통해서 시스템(70) 측과 연결되고 있다.

이와 같이 구성되는 상기 마이크로컴퓨터(20)는, A/D단자의 입력전원에 의해서 시스템의 누설 전류량의 발생을 감지한다.

즉, 배터리 팩(50)과 시스템(70)이 분리되어 있을때, 상기 마이크로컴퓨터(20)의 A/D 단자는 직렬 연결된 저항(R1,R2)에 의해 분배된 전압(중간레벨의 전압)을 입력한다.

그러나 배터리 팩(50)이 시스템(70)에 장착되어 있으나, 아답터 전원이 인가되고 있지 않은 상태에서는 상기 트랜지스터(Q)는 오프상태가 되고, 시스템 측의 Vsb 전압이 저항(R3)과 연결단자(P)를 통해서 상기 마이크로컴퓨터(20)의 A/D 단자의 입력전원에 영향을 주게 된다. 따라서 마이크로컴퓨터(20)의 A/D단자는 전압(Vcc,Vsb) 및 저항(R1,R2,R3)에 의해 결정된 전압을 입력한다. 즉, 하이 레벨에 해당하는 전압을 입력받게 된다.

또한, 배터리 팩(50)이 시스템(70)에 장착되어 있고, 아답터 전원이 인가되는 상태에서는 상기 트랜지스터(Q)가 온 상태가 된다. 이때, 상기 Vcc,Vsb에 의해서 인가되는 전류는 모두 상기 트랜지스터(Q)를 통해서 그라운드로 흐르게 되기 때문에, 상기 마이크로컴퓨터(20)의 A/D단자는 거의 0볼트(로우레벨)의 전압을 입력하게 되는 것이다.

즉, 배터리팩의 장착여부, 그리고 아답터 전원의 연결 여부에 따라서 상기 배터리 팩(50) 내의 마이크로컴퓨터(20) A/D단자에 입력되는 전원량이 달라진다. 따라서 시스템은 상기 마이크로컴퓨터(20) A/D 단자 입력전원에 의해서 시스템의 누설 전류가 발생되는 상태를 검출하는 것이다.

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다음, 도 4b는 시스템의 누설 전류량을 검출하기 위한 다른 실시예이다.

상기 실시예에서는 시스템 측의 아답터 전원 감지를 위한 구성을, 아답터 전원(Vcc)과 그라운드 전원 사이에 두개의 저항(R3',R4')을 직렬 연결하여 구성하고 있다.

따라서 상기 실시예에서도 도 4a와 마찬가지로 마이크로컴퓨터(20')의 A/D단자의 입력전원에 의해서, 배터리 팩과 시스템의 연결상태, 아답터전원의 연결상태 등을 검출하고 있다.

다음, 도 5는 본 발명에 따른 배터리의 잔량 검출을 위한 개요도이다. 시스템 누설전류 타이머(System Leakage Current Timer)를 이용하여 시스템의 누설 전류량을 보상하고, 상기 배터리의 전류 잔량을 검출하기 위한 것이다. 여기서 상기 배터리의 자기 방전량을 보상하기 위해 설명된 도 2와 동일한 설명은 생략하고, 상기 시스템의 누설 전류량을 보상하여 배터리의 전류 잔량을 검출하는 동작을 설명한다.

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본 발명은 충전시에는 RM의 값은 배터리의 충전량에 비례해서 증가한다.

그리고 방전시에는, DCR의 값은 0에서부터 카운트하여 증가시키고, RM의 값은 감소한다.

또한, 본 발명은 상기 DCR은 배터리의 자기방전전류량(SD), 그리고 시스템 누설 전류량(SL)에 해당하는 값에 따라 증가되고, 이와 반대로 RM은 배터리의 자기방전 전류량(SD), 그리고 상기 시스템의 누설 전류량(SL)에 해당하는 값에 따라 감소한다. 물론 이것은 배터리와 시스템의 장착 여부에 따라서 조금씩 변화가 발생된다.

일예로, 배터리가 시스템과 분리되어 있을때, 배터리의 자기 방전 전류량(SD)에 해당하는 값이 상기 RM과 DCR에 영향을 미친다. 따라서 전류 방전동작과 무관하게 상기 RM의 값은 자기 방전 타이머에 의한 값(SD)만큼 감소되고, DCR의 값은 증가한다.

다음, 배터리가 시스템과 분리되어 있고, 시스템이 오프되어 있으며, 아답터가 분리되어 있을때, 상기 RM의 값은 배터리의 자기 방전 전류량(SD)과 시스템 자기 누설 전류량(SL)을 감소시켜야 한다. 따라서 전류 방전동작과 무관하게 상기 RM의 값은 자기 방전 타이머에 의한 값(SD)과 시스템 누설 전류 타이머에 의한 값(SL)에 따라 감소된다. 이와 반대로 DCR의 값은 자기 방전 타이머에 의한 값(SD)과 시스템 누설 전류 타이머에 의한 값(SL)에 따라 증가한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 정확한 배터리의 용량 및 잔량을 검출할 수 있으므로써, 시스템을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 전원환경을 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다. 더불어 본 발명은 배터리의 정확한 용량 및 잔량 표시로, 효율적인 파워 관리가 가능하므로써, 제품의 상품력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

휴대용 컴퓨터 시스템의 배터리 팩에 있어서,

상기 배터리 팩은;

배터리,

상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설전류와 상기 배터리의 자기방전전류를 보상하는 마이크로컴퓨터, 및

상기 배터리의 방전 또는 충전을 나타내는 전류카운터를 포함하여 구성되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

전원(Vcc)과 직렬 연결되는 마이크로컴퓨터와,

상기 마이크로컴퓨터와 병렬로 연결되는 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)의 분기점에 상기 마이크로컴퓨터와 연결되는 제 1 노드가 구성되며,

상기 마이크로컴퓨터와 상기 제 1 노드는 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있는 배터리 팩.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 노드의 제 1 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에는 연결되어 있지 않는 것을 표시하며, 상기 제 1 노드의 제 2 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있지 않고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에도 연결되어 있지 않는 것을 표시하며, 상기 제 1 노드의 제 3 값은 상기 배터리가 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결되어 있는지에 상관없이 상기 휴대용 컴퓨터 시스템이 외부의 전원에 연결되어 있는 것을 표시하는 배터리 팩.
제 2 항에 있어서,

상기 휴대용 컴퓨터 시스템은 소정의 기능 및 작용을 수행하여 소정의 결과를 얻으며, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은:

스탠바이 전압을 수용하기 위한 제 3 저항(R3);

어댑터의 출력을 수용하기 위하여 상기 제 3 저항(R3)에 직렬 연결된 트랜지스터; 및

상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 다이오드를 포함하는 디바이스를 구비하며,

상기 트랜지스터와 상기 제 3 저항(R3) 사이의 상기 제 1 노드에 해당하는 노드커넥션에서의 전압레벨은 배터리 팩이 상기 휴대용 컴퓨터 시스템에 장착되고 상기 트랜지스터에 인가되는 어댑터 전원의 인가 여부에 따라 하이 레벨 또는 로우 레벨 상태 중 어느 하나의 레벨 전압을 표시하는 배터리 팩.
제 2 항에 있어서,

상기 휴대용 컴퓨터 시스템은 소정의 기능 및 작용을 수행하여 소정의 결과를 얻으며, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템은:

어댑터의 출력을 수행하기 위한 제 1 저항; 및

상기 제 1 저항에 직렬로 연결된 제 2 저항을 포함하는 디바이스를 구비하며,

상기 제 1 노드에 해당하는 직렬 연결노드에서의 전압은 상기 어댑터와의 연결을 표시하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로컴퓨터는:

배터리의 남은 충전량을 표시하는 잔량 레지스터와;

배터리의 만충전량을 표시하는 완전 충전량 레지스터와;

배터리의 방전량을 표시하는 방전 카운트 레지스터를 포함하여 구성되는 배터리 팩.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로컴퓨터는:

배터리의 자기 방전이 표시되는 값을 출력하는 자기 방전 타이머;

상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설전류가 표시되는 값을 출력하는 누설 전류 타이머를 포함하여 구성되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 배터리의 자기 방전이 표시되는 값은, 잔량 레지스터/완전 충전량 레지스터/방전 카운트 레지스터에 저장된 값들의 각각 증가값 및 감소값을 상기 자기 방전 타이머에 의해 카운터 되어 출력되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 휴대용 컴퓨터 시스템의 누설 전류가 표시되는 값은, 잔량 레지스터/완전 충전량 레지스터/방전 카운트 레지스터에 저장된 값들의 각각 증가값 및 감소값으로 누설 전류 타이머에 의해 카운터 되어 출력되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 자기 방전 타이머는 전류카운터가 배터리의 방전을 표시할 때 활성화되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 자기 방전 타이머와 누설 전류 타이머는 상기 전류카운터의 출력에 변화가 없을 때, 또는 상기 배터리가 충전상태로 전환될 때 비활성화되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 자기 방전 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고 상기 휴대용 컴퓨터 시스템으로부터 배터리의 분리를 표시하여 수신되는 상태를 표시하면 활성화되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

상기 자기 방전 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고, 상기 휴대용 컴퓨터 시스템으로부터 배터리의 연결을 표시하여 수신된 상태일때, 시스템의 누설전류가 없음을 검출할 때, 활성화되는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,

자기 방전 타이머와 누설 전류 타이머는 전류 카운터가 배터리의 방전 및 충전이 아님을 표시하고, 시스템으로부터 배터리의 연결이 표시하여 수신되는 상태일때, 그리고 시스템의 누설 전류가 검출될 때 활성화되는 배터리 팩.
제 3항 또는 제 6 항에 있어서,

잔량 레지스터 및 완전 충전량 레지스터에 저장된 제 1 및 제 2 값은, 각각, 같고, 배터리가 만충전상태일 때 방전 카운트 레지스터에 저장된 제 3 값은 제 1 및 제 2 값보다 적은 값으로 저장되는 배터리 팩.
제 6 항에 있어서,

상기 전류 카운터는, 상기 잔량 레지스터 감소값과 상기 방전 카운트 레지스터 증가값이 가산된 값을 배터리의 방전량으로 표시하는 값을 출력하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

배터리의 만 충전상태를 표시하는 제 1 값을 저장하는 메모리 장치를 포함하는 배터리 팩.
배터리 충전의 변화를 감지하는 단계;

배터리의 자기 방전을 정하는 단계;

배터리의 누설전류를 정하는 단계; 및

배터리의 충전, 배터리의 자기 방전, 누설 전류의 변화 중 적어도 하나를 보상하는 단계를 포함하여 구성되는 휴대용 컴퓨터 시스템에 장착하기 위한 배터리를 가지는 배터리 팩의 작동 방법.