KR100687197B1 - 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 배터리 충전제어에 관한 것으로 IIR 필터를 이용하여 이동통신 단말기의 부하(load)를 줄이면서 배터리의 충전준비모드, 충전모드, 충전완료 근접모드와 충전완료 모드로 이루어져 배터리의 충전을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전 하도록 하여 배터리의 활용도를 높이고 이동통신 단말기의 사용 시간과 사용 기간을 늘릴 수 있다. 종래의 경우 배터리로 공급되는 전류값으로 배터리의 충전을 판단하였으나 불규칙하게 변동하는 전류값으로 인하여 배터리의 완전충전이 되지 않는 경우가 빈번히 발생되었으나, 본 발명은 IIR 필터를 이용하여 이동통신 단말기의 배터리의 충전상태를 측정하여 배터리의 충전을 안정적으로 제공할 수 있다. 본 발명은 배터리의 충전을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전 하도록 하여 배터리를 효율적으로 사용하고 배터리 용량 전체의 활용도를 높일 수 있다.

배터리, IIR 필터

Description

이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법{Charging control method of battery for mobile terminal}

도 1은 종래의 이동통신 단말기의 충전 구성도를 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명의 IIR 필터를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법의 동작 순서도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

20: 제어부(MSM) 21 : LCD 화면

22 : 메모리 23 : 무선모듈

24 : PMIC 25 : 충전부

본 발명은 이동통신 단말기의 배터리 충전제어에 관한 것으로 IIR 필터를 이용하여 이동통신 단말기의 부하(load)를 줄이면서 배터리의 충전준비모드, 충전모 드, 충전완료 근접모드와 충전완료 모드로 이루어져 배터리의 충전을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전 하도록 하여 배터리의 활용도를 높이고 이동통신 단말기의 사용 시간과 사용 기간을 늘릴 수 있는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기는 무선 통신 방식에 의하여 이동체에 설치하는 송수신 설비를 가진 자에 대하여 이동 전화 교환 설비를 이용하여 주로 음성을 송신하거나 수신할 수 있는 기기이다. 이동통신 단말기는 유선전화와는 달리 케이블을 사용하지 않고, 무선으로 양호한 품질의 통신이 가능한 시스템으로, 이동성을 완벽하게 보장하는 전파를 통신 매체로 사용한다. 이러한 이유로 일정 지역 내에서 동시 사용자의 수가 고정적이 아니라 가변적이고, 지형 지물에 의한 반사로 전파의 전달 경로를 정확하게 예측하기 어려운 점이 있다.

이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 다양하지만 차세대 이동통신 서비스는 이동통신 단말기를 이용한 건강의 체크나 의료 데이터의 제공 서비스, 간호정보 서비스와 현재 제공되는 서비스보다 향상된 교육과 방범, 교통, 오락, 모바일 상거래 외에도 이동통신 단말기로 행정을 처리할 수 있는 서비스도 제공될 것으로 예상된다.

이동통신 서비스가 다양해짐에 따라 사용자가 이동통신 단말기를 이용하여 처리하는 기능이 통화 뿐만 아니라 여러 기능이 있고, 이를 처리하기 위한 전원공급장치인 배터리는 필수적인 요소로 작용을 한다.

휴대형 정보통신 기기의 필수기기인 소형 2차 전지(rechargeable battery, secondary battery)는 축전지라고도 하며, 이동전화, PCS, 주파수 공용통신, 무선데이터, GPS 등 무선 통신기기와 노트북, 캠코더, PDA 등 휴대형 이동통신 단말기기의 급속한 보급으로 응용범위 확대와 함께 지속적인 수요 증대를 불러 일으킴으로써 2차전지 산업의 중요성은 더욱 부각되고 있다.

전지기술은 1860년 연축전지의 등장 이래 백년 이상의 개량을 거듭하여 고출력화, 고성능화, 경량화, 소형화, 신뢰성 향상 등 근래 10여년에 걸쳐 크게 진보되어 왔으며, 극판 기술, 박막화 기술, 양극화 기술 등이 기술 발전의 핵심을 이루고 있다.

2차 전지는 다시 충전하여 계속 사용할 수 있는 재충전식(rechargeable) 전지로서 전류의 흐름에 의해 물질이 산화/환원되고 물질의 산화/환원에 의해서 전기가 생성되는 과정이 반복적으로 이루어질 수 있게 재료를 조합시킨 것이다.

이동통신 단말기에는 리튬이온 전지를 주로 사용한다. 리튬이온 전지는 에너지 밀도와 뛰어난 작동전압, 우수한 보존성과 수명특성을 보이는 등 환경 친화적이어서 이동통신 단말기 뿐만 아니라 휴대형 전자제품의 소형, 경량화에 가장 적합한 전지이다.

한편, 축전지의 용량(battery capacity)는 충전한 축전지를 방전했을 때 규정 전압으로 내려갈 때까지 낼 수 있는 전기량으로 보통 암페어시(Ah)로 나타낸다. 용량 표시 방법에는 공칭 용량, 규격 용량, 실용량 등이 있다.

종래의 이동통신 단말기의 배터리를 충전하는 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 이동통신 단말기의 배터리를 충전하는 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.

이동통신 단말기 전체를 제어하는 CPU(MSM)(20)과, 화면으로 이동통신 단말기의 동작을 디스플레이하는 LCD 화면(28)과 메인 프로그램이 저장되는 플래시flash) 메모리와, 이동통신 단말기의 호 처리 데이터, 전화번호, 사용자의 단말기 번호정보를 저장 제공하는 메모리(24)와, 무선으로 고주파의 통화신호와 제어신호를 송수신하고 처리하고, 낮은 주파수 대역으로 낮추는 1차 IF 처리부, 2차 IF 처리부와 제어부(MSM, CPU)(20)에서 처리 가능한 주파수 대역으로 낮추어 비트열로 만드는 BBA(BaseBand Analog)부분을 포함하는 무선 모듈(23)을 나타내고 있다.

또한, 도 1에는 이동통신 단말기의 전체 동작을 제어하는 제어부(CPU, MSM)(20)와 배터리로 제공되는 전류값을 측정하여 충전을 제어하는 PMIC(Power Management Integrated Circuit)(21)와 이동통신 단말기의 충전단자를 연결하여 외부로부터 전원을 공급받는 충전부(22)를 나타낸 것이다.

종래의 이동통신 단말기의 배터리를 충전하는 경우 충전기가 따로 있고 충전기 자체에서 충전 완료를 판단하여 LED 표시를 사용하여 사용자에게 충전 완료를 알려주는 방식으로 배터리를 충전한다.

이동통신 단말기의 기술이 개발됨에 따라 PMIC(Power Management Integrated Circuit)(21) 혹은 내부 충전기(Inner charger) 기술이 등장하여 이동통신 단말기 자체의 소프트웨어와 하드웨어를 이용하여 충전완료 시점을 파악한다.

PMIC(21) 혹은 내부 충전기(inner charger)에서 배터리로 흐르는 전류의 양 을 측정하여 충전 완료 여부를 판단하는 방식으로 이루어진다.

이때 전류의 양을 측정시, ADC(Analog Digital Converter)를 이용하여 정수로 변환하여 읽게 되는데, 이 값의 변화가 커서 4.2V가 충전 완료이지만, 경우에 따라서 4.10V 또는 4.15V 등등의 충전완료를 판단하는데 오류가 발생된다.

또한, 직접 배터리의 전압을 측정하는 방법도 있을 수 있는데, 충전중에는 실제 배터리 전압보다 높게 측정되기 때문에 이 방법은 적절하지 못 하다.

상술한 바와 같이, 종래의 충전기술은 하드웨어의 충전 완료 신호를 이용하여 충전 완료 여부를 판단했다. PMIC 또는 내부 충전기(inner charger)를 사용 시에는 하드웨어에서 충전 완료 신호를 발생해 주지 않기 때문에 소프트웨어 자체적으로 배터리로 유입되는 전류를 측정해서 충전 완료를 판단해야 한다.

그러나 종래의 경우 배터리를 충전시 측정하는 전류값의 변화가 커서 배터리의 충전을 완료하지 않았으나 전류값이 큰 값을 나타낼 때 전류를 측정하여 충전 완료시기가 아닌 경우에도 이를 발생하여 배터리가 완전 충전을 하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 이동통신 단말기의 사용자는 배터리를 충전을 하였으나 완전충전이 되지 않는 경우 이용 시간이 짧고 또한 배터리의 파워가 좋지 않으므로 통화나 서비스를 이용할 수 없는 경우가 발생되고 사용자는 이로 인한 불만을 가지게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로. 종래의 경우 배터리로 공 급되는 전류값으로 배터리의 충전을 판단하였으나 불규칙하게 변동하는 전류값으로 인하여 배터리의 완전충전이 되지 않는 경우가 빈번히 발생되었으나, 본 발명은 IIR 필터를 이용하여 이동통신 단말기의 부하(load)를 줄이면서 배터리의 충전상태를 측정하여 배터리의 충전을 안정적으로 제공할 수 있는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 배터리의 충전준비모드, 충전모드, 충전완료 근접모드와 충전완료 모드로 이루어져 배터리의 충전을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전 하도록 하여 배터리를 효율적으로 사용하고 배터리 용량 전체의 활용도를 높이고 이동통신 단말기의 사용 시간과 사용 기간을 늘릴 수 있는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법은 이동통신 단말기의 배터리를 충전하기 위해 충전기에 연결하면 일정시간 지난 후부터 전류값을 측정하는 1단계와, 일정 주기로 전류값을 측정하고 IIR 필터의 차수를 이용하여 현재의 전류값을 계산하는 2단계와, 충전중에 상기 현재의 전류값과 예비 완충값과 비교하여 상기 예비 완충값이 큰 경우에는 충전을 계속 하는 3단계와, 현재의 전류값이 큰 경우에는 충전완료 근접모드로 전류값의 측정간격을 작게 하고 상기 IIR 필터의 차수를 높여서 현재의 전류값을 측정하는 4단계와, 현재의 전류값이 충전완료 값보다 작은 경우에는 계속 충전을 하는 5단계와, 현재의 전류값이 충전 완료 값보다 크거나 같은 경우 배터리의 충전이 완료되는 6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기한 2단계에서 IIR 필터의 차수 n=8로 설정하여 현재의 전류값을 계산하여 판단 제어하는 것을 포함함을 특징으로 하고, 상기한 4단계에서 상기 IIR 필터의 차수 n=16으로 설정하여 현재의 전류값을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전을 할 수 있도록 하는 것을 포함함을 특징으로 하고, 상기한 IIR 필터의 차수 n 값은 상기 이동통신 단말기의 배터리 사양에 따라서 변동 가능하다.

또한, 본 발명의 이동통신 단말기는 휴대폰, PDA, MP3 플레이어 등의 휴대용 소형 가전기기의 배터리 충전 제어에 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 IIR 필터를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법의 동작 순서도이다.

배터리의 충전완료를 판단시에 매 초마다 배터리로 제공되는 전류의 값을 측정하여, 완전충전시의 전류값 이하로 흐르면 배터리의 전압과 외부 전압이 비슷하여, 배터리가 만충되었다고 판단을 한다.

그런데, 이 때 읽혀지는 전류값들을 그래프로 그려보면, 매끄러운 곡선보다는 톱니와 같은 파형으로 출력된다.

만약, 톱니 모양의 불규칙한 전류값을 나타내어 변화가 심한 경우에, 전류값을 측정을 하면 실제로는 완전충전이 아닌 경우에도 완전충전으로 판단할 수 있으므로, 완전충전을 할 수 없는 경우가 발생된다.

본 발명은 이러한 문제점을 IIR 필터를 적용하면 톱니같이 불규칙하게 변동하여 차이가 큰 꺽은선 그래프 형태의 전류값들을 변화가 적은 매끄러운 곡선 형태의 전류값들로 바꿀 수 있으므로, 완전충전 조건을 판단시에 보다 정확한 완전충전 시점을 판단할 수 있으므로 배터리의 충전을 효율적으로 할 수 있고 또한 배터리의 용량 전체를 효과적으로 이용할 수 있다.

Ic = ( ( n - 1 ) * Ib + In ) / n

Ic : 현재의 전류값.

Ib : 이전의 전류값.

In : 새로 읽은(New) 전류값

n : IIR 알고리즘의 차수

최초의 Ic값은 처음에 배터리로 흘러 들어가는 전류를 측정한 값으로, Ib = Ic이다.

수학식 1은 IIR 알고리즘의 핵심적인 식으로 톱니와 같은 불규칙하고 변동이 큰 전류값으로 충전제어를 판단하던 것을 매끄러운 곡선 형태로 처리하여 충전을 잘할 수 있도록 한다.

상기한 수학식 1은 가중치(weight)가 적용되는 것으로 측정된 전류값에서 가장 최근의 데이터가 가중치가 높으며, 이전에 측정한 전류값은 가중치가가 적어 충전 제어를 판단하는 데 영향이 적다.

수학식 1에서 보면 새로 읽혀진 불규칙한 전류값이 In은 종래의 경우 충전완료를 판단하는 기준이었으나, 본 발명은 수학식 1과 같이 이전의 전류값 Ib와 IIR 필터의 차수와의 관계로 인하여 현재의 전류값 Ic로 판단하도록 제어하므로 새로 읽혀진 톱니 모양의 불규칙한 전류값이 충전판단에 기여되는 양이 1/n 만큼밖에 되지 않도록 한다.

수학식 1에서 n 이 크면 클수록, 현재의 전류값 Ic에 기여하는 양이 적으므로 수렴속도가 느려지므로, n 값을 적당히 조절하여 사용한다.

본 발명은 완전충전을 판단시에 불규칙한 톱니 모양의 전류값으로만 판단하지 않고 IIR 필터를 적용하여 더 정확하고 효율적이고, 안정적인 충전을 유도하여 이동통신 단말기의 사용시간을 늘릴 수 있다.

이동통신 단말기를 충전기에 연결을 하고 충전기를 전원에 연결을 한다(S50, S51).

먼저, 이동통신 단말기의 충전 준비 모드로 충전 초기에는 발생되는 오류의 영향을 줄이기 위해 전류측정전에 10초 정도의 시간을 가진다(S52).

10초 정도 대기시키는 충전준비 모드가 끝나면, 충전모드로 진입을 하여 배터리를 충전을 하고 전류를 측정을 한다(S53).

배터리의 충전모드는 전류값 측정 주기를 5초 간격으로 하고, n=8로 하여 배터리의 충전이 충전완료 상태에 근접 했는지, 전류값과 기준 예비 완충값과 비교를 하여 예비 완충값 보다 전류값 Ic가 작은 경우 상기한 충전을 계속한다(S54).

전류값 Ic가 기준 예비 완충값보다 큰 경우에는 대략적인 충전은 이루어진 것으로 판단을 하여 정밀 제어를 위해 충전완료 근접모드로 들어간다(S55).

충전완료 근접모드는 1초 간격으로 전류값을 측정하는 것으로, 이때의 n값은 16으로 설정을 하여 IIR 필터를 이용하여 전류값을 측정을 하고, 전류값과 충전완료 기준값과 비교하여 전류값이 작은 경우에는 계속 충전을 하도록 하고, 전류값이 충전 완료값과 같거나 큰 경우에는 충전이 완료된 것으로 판단하여 제어부(30)에서 충전 완료신호를 출력하고 충전기에서 출력완료 표시를 나타낸다(S56~S57).

또한, 제어부(30)에서는 이동통신 단말기의 배터리로 제공되는 전류를 차단한다.

본 발명은 또한 이동통신 단말기를 사용하는 경우에도 배터리의 용량을 30분 주기로 측정을 하여 배터리의 충전시기를 알려준다.

이상에서 설명 드린 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기의 전원을 공급하는 배터리의 충전을 전류값 하나로 판단하지 않고 IIR 필터를 이용하여 정밀하게 배터리의 충전을 제어하므로, 배터리를 효율적으로 사용하고 배터리 용량 전체의 활용도를 높이고 이동통신 단말기의 사용 시간과 사용 기간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

배터리의 완전충전을 정확하게 제어하여 이동통신 단말기에 공급되는 전원도 안정적으로 제공되어 단말기의 작동이 효율적으로 이루어 지도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 이동통신 단말기의 배터리를 충전하기 위해 충전기에 연결하면 일정시간 지난 후부터 배터리 충전 및 충전 전류값 측정을 개시하는 1단계와;

   일정 주기로 상기 충전 전류값을 측정하고 IIR 필터를 이용하여 현재의 제 1 전류값을 계산하는 2단계와;

   상기 현재의 제 1 전류값과 예비 완충값과 비교하여 상기 예비 완충값이 큰 경우에는 상기 2단계를 반복 수행하면서 충전하는 3단계와;

   상기 비교결과 상기 현재의 제 1 전류값이 큰 경우에는 상기 충전 전류값의 측정 주기를 작게 하고 상기 IIR 필터의 차수를 크게 설정하여 현재의 제 2 전류값을 계산하는 4단계와;

   상기 현재의 제 2 전류값과 충전완료값을 비교하여 상기 충전완료값이 큰 경우에는 상기 4단계를 반복 수행하면서 충전하는 5단계와;

   상기 비교결과 상기 현재의 제 2 전류값이 충전 완료값보다 크거나 같은 경우 배터리의 충전이 완료되는 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2단계에서 상기 IIR 필터는 아래식으로 현재의 전류값을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.

   Ic = ( ( n - 1 ) * Ib + In ) / n

   Ic : 현재의 전류값.

   Ib : 이전의 전류값.

   In : 새로 측정한 전류값

   n : IIR 알고리즘의 차수
3. 제 1항에 있어서,

   상기 2단계에서 상기 IIR 필터의 차수 n=8로 설정하여 현재의 전류값을 계산하여 판단 제어하는 것을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 4단계에서 상기 IIR 필터의 차수 n=16으로 설정하여 현재의 전류값을 정밀하게 제어하여 배터리를 완전충전을 할 수 있도록 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 IIR 필터의 차수 n 값은 상기 이동통신 단말기의 배터리 사양에 따라서 변동 가능한 것을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 이동통신 단말기는 휴대폰, PDA, MP3 플레이어를 포함하는 휴대용 소형 가전기기의 배터리 충전 제어에 적용하는 것을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 제어 방법.

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