KR100989178B1 - 배터리 잔존용량 산출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배터리 잔존용량 산출방법에 관한 것으로, 배터리 잔존용량 산출에 있어서, A/D 컨버터로 통하여 검출된 배터리 출력 전압값이 검출시점에 따라 배터리 잔존용량의 전압값과 큰 오차를 가지고 있어, 이로 인한 부정확한 잔존용량이 산출됨에 따라, 배터리 출력 전압을 샘플링 주기(T)별로 2회 이상 측정하여 그 평균값을 산정 및 저장한 후, 상기 기 저장된 평균값과 현재의 샘플링 주기에서 산정된 평균값을 비교하여, 충/방전모드에 따라, 이중 하나의 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정함으로써, 동작 모드별 또는 배터리 용량에 상관없이 상기 검출 오차의 범위를 최소화하여 배터리 잔존용량을 정확히 산출할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

배터리 전압 검출부, 증폭기, A/D 컨버터, 주처리부, 잔량 표시부

Description

배터리 잔존용량 산출방법{Method of calculating remaining battery capacity}

도 1은 일반적인 배터리 잔존 용량 검출장치의 구성을 도시한 것이고,

도 2는 일반적인 배터리 잔존 용량 검출방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,

도 3은 일반적인 배터리 잔존 용량 검출방법을 통해 검출된 방전시간에 대한 검출시의 배터리 출력 전압값 및 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것이고,

도 4는 본 발명의 따른 배터리 잔존용량 산출방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,

도 5는 본 발명이 따른 배터리 잔존 용량 산출방법의 일 실시례가 적용된 샘플링 주기별 배터리 출력 전압의 평균값과 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것이고,

도 6은 본 발명이 따른 배터리 잔존 용량 산출방법의 또 다른 일 실시례가 적용된 샘플링 주기별 배터리 출력 전압의 평균값과 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배터리 전압 검출부 20 : 증폭기

30 : A/D 컨버터 40 : 주처리부

50 : 잔량 표시부

본 발명은, 배터리의 출력 전압을 검출하여 잔존용량을 산출하는 배터리 잔존용량 산출방법에 있어서, 특히, 검출시의 순간 검출 전압 값을 배터리 출력 전압 값으로 하지 아니하고 샘플링주기별 2회 이상 검출된 출력 전압 값을 평균한 값 중 충/방전모드에 따라 잔존용량의 출력 전압 값에 가장 가까운 값을 배터리 출력 전압 값으로 설정하여 이를 근거로 정확한 배터리 잔존용량을 산출하는 배터리 잔존용량 산출방법에 관한 것이다.

일반적으로 단말기 예를 들어, 이동통신 단말기는 이동성을 보장하기 위해 니켈 수소, 리튬이온 등의 2차 충전용 배터리를 사용하고 있다. 이러한 단말기 배터리는 그 특성상 사용하지 않는 경우에도, 점차 충전된 전류가 조금씩 소모되며, 이를 자체 방전이라 부른다. 이로 인하여 사용자는 배터리의 잔량여부에 대해 항상 관심을 가져야 하며, 단말기는 사용자가 배터리의 잔량을 손쉽게 파악할 수 있도록 잔량 표시부에 아이콘 등으로 배터리 잔량을 표시해 준다.

도 1은, 일반적인 배터리 잔존 용량 검출장치의 구성을 도시한 것이고, 도 2는 일반적인 배터리 잔존 용량 검출방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 상기 배터리 잔존용량 검출장치는, 배터리의 출력전압을 아날로그 전압으로 검출하는 배터리 전압 검출부와, 상기 검출된 전압을 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭된 신호 를 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 디지털 신호로 변환된 신호를 받아 상기 디지털 신호에 상응하는 잔존용량을 디스플레이하도록 하는 주처리부를 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 배터리는, 상시 방전을 하는 상태이므로, 상기 잔존용량 검출장치는, 상기 방전시의 전압을 검출하고, 검출된 출력 전압을 증폭하여 A/D 컨버터를 통하여 현재(Tn)의 배터리 출력 전압을 검출값으로 변환하여 상기 주처리부에 입력한다.(S1)

또한, 상기 주처리부는, A/D 컨버터로부터 출력된 상기 검출값을 배터리 출력 전압 값으로 하여, 상기 배터리 출력 전압 값에 상응하는 배터리 용량치(잔존용량 테이블)와 대비하여 배터리 잔존용량을 산출하며(S2), 이에 해당하는 표시 레벨 신호를 잔량 표시부에 출력하게 한다.

한편, 도 3은 일반적인 배터리 잔존 용량 검출방법을 통해 검출된 방전시간에 대한 검출시의 배터리 출력 전압값 및 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것으로, A/D 컨버터를 통하여 검출된 배터리 출력전압은 아날로그 신호에서 일정 시점을 기준으로 샘플링하므로, 배터리 잔량 곡선과 상당한 오차를 가지게 되는 경우가 빈번히 발생하게 된다.

도 3에서 보듯이, 배터리가 방전시 배터리 잔존 용량은 줄어들어, 실제 잔존용량은 방전시간에 반비례하여 줄어듦에 따라서, 검출 전압값은 1, 2, 3, 4, 5.. 의 정순으로 출력되어야 함에도 불구하고 A/D 컨버터를 통하여 검출되어 디지털 신호화된 배터리 출력 전압값은 불특정하게 오차를 가지게 되어, 도시한 바와 같이 방전 시점 T8 및 T9와 같이 검출 시점에 따라, 실제 잔존용량 기울기와 다른 검출 전압을 가지게 되어, 배터리 잔존 용량 산출에 있어 부정확한 값을 가지게 한다.

따라서, A/D 컨버터로 통하여 배터리 출력전압의 순간 전압값이 배터리 잔존용량의 전압값과 큰 오차를 가지고 빈번하게 검출되므로 부정확한 잔존용량이 산출되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 배터리의 잔존용량을 정확히 산정하기 위하여, 상기 A/D 컨버터를 통하여 검출된 배터리 출력 전압값을 상기 배터리 잔량 기울기에 최대 근접한 배터리 출력 전압 값으로 설정하여, 검출 오차의 범위를 최소화함과 아울러, 한편으로는, 동작모드별 또는 배터리 용량에 따라 배터리 잔존용량에 따른 배터리 출력 전압값을 정확히 산출할 수 있게 하는 배터리 잔존용량 산출방법을 제공하는 데. 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 잔존용량 산출방법은, 배터리 출력 전압을 샘플링 주기(T)별로 2회 이상 측정하여 그 평균값을 산정하는 1단계; 상기 산정된 평균값을 저장하는 2단계; 및 상기 기 저장된 평균값과, 현재의 샘플링 주기에서 산정된 평균값을 비교하여, 임의의 한 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하되, 배터리 충전 모드이면, 상기 비교된 평균값들 중 큰 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하고, 배터리 방전 모드이면, 상기 비교된 평균값들 중 작은 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 배터리 잔존용량 산출방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는, 본 발명의 따른 배터리 잔존용량 산출방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 상기 배터리 잔존용량 검출방법이 적용된 배터리 잔존용량 검출장치는, 배터리의 출력전압을 아날로그 전압으로 검출하는 배터리 전압 검출부와, 상기 검출된 전압을 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭된 신호를 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 디지털 신호로 변환된 신호를 입력받아, 상기 신호를 연산처리 후 결과값을 배터리 출력 전압 값으로 하여, 상기 배터리 출력 전압 값에 상응하는 잔존용량을 디스플레이하도록 하는 주처리부를 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 배터리는, 상시 방전을 하는 상태이므로, 상기 잔존용량 검출장치는, 상기 방전시의 전압을 검출하고, 검출된 출력 전압을 증폭하여 A/D 컨버터를 통하여 플링 주기 30초를 갖는 현재(Tn)시의 배터리 출력 전압을 아주 미세한 시간적 주기를 두고 5회로 검출하여 각각의 검출값으로 변환하여 상기 주처리부에 입력한다.

또한, 상기 주처리부는, 상기 30초마다 한번씩 전압값을 A/D 컨버터를 통하여 검출하며, 한번 검출할 때 5회수를 연속하여 읽어낸 검출값을 연산처리를 하는 연산처리부를 포함 구성하며, 연산처리에서 사용하는 각종 데이터, 연산결과 및 잔존용량 테이블을 저장하는 버퍼와 연결하여 구성된다. 상기 30초의 샘플링 주기는, 시스템에 따라 샘플링 주기를 달리하여 설정 적용될 수 있다.

먼저, 상기 주처리부는, A/D 컨버터를 통하여 검출된 배터리 출력 전압을 5회 측정하여 연산처리부를 통하여 각 검출된 배터리 출력 전압값에 대한 평균값을 연산하게 된다.(S10)

그리고, 상기 주처리부는, 상기 연산된 평균값을 버퍼에 저장시키며(S11), 다음 배터리의 잔류용량 검출주기(T(n+1))에 도달되는 경우(S20), 이미 이전 검출주기에서 검출수행한 것과 마찬가지로 5회의 각각의 배터리 출력전압 값을 측정하여 평균값을 산출한다.(S21)

또한, 상기 주처리부는, 상기 버퍼에 기 저장된 이전 검출주기(Tn)의 평균값을 독출하여, 상기 T(n)의 평균값과 T(n+1)시의 평균값을 비교한다.(S23)

한편, 상기 배터리의 전원모드가 방전모드일 경우 즉, 충전기를 통하여 상기 배터리에게 전원을 공급하는 경우가 아닌 경우(S30), 상기 T(n)의 평균값과 T(n+1)시의 평균값 중 작은 값을 배터리 출력 전압 값으로 설정한다.(S31) 다만, 상기 배터리의 전원모드가 충전모드일 경우, 상기 T(n)의 평균값과 T(n+1)시의 평균값 중 작은 값을 배터리 출력 전압 값으로 설정한다.(S32)

그리고, 상기 설정된 배터리 출력 전압 값에 상응하는 배터리 용량치(잔존용량 테이블)와 대비하여 배터리 잔존용량을 산출하며, 이에 해당하는 표시 레벨 신호를 잔량 표시부에 출력하게 한다.

한편, 도 5는, 본 발명이 따른 배터리 잔존 용량 산출방법의 일 실시례가 적용된 샘플링 주기별 배터리 출력 전압의 평균값과 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것으로, A/D 컨버터를 통하여 검출된 배터리 출력전압은 아날로그 신호에서 일정 시점을 기준으로 샘플링함으로, 배터리 잔량 곡선과 상당한 오차를 가지게 되는 경우가 빈번히 발생하게 되나, 해당 샘플링 주기시 5회 검출된 출력된 값을 평균 연산한 값인 1', 2', 3', 4' ..9' 등의 평균값은 정순으로 배터리 잔량 곡선에 매우 근접한 값을 가지게 되며, 상기 배터리 잔존 용량 산출 방법의 배터리 방전 모드시에 비교된 어느 한 주기시의 평균값을 취함으로서 정확한 기준값을 가지게 되어 배터리의 잔존 용량을 산출하게 된다.

도 5에서 보듯이, 예를 들어 T8 및 T9에서와 같이 검출 시점에서, 상기 주처리부는, 실제 잔존용량 기울기와 거의 같은 평균 전압이 연산되어 이중 저장된 T8시의 평균 전압값보다 낮은 T9시의 평균 전압값이 배터리 출력 전압 값으로 설정되어, 설정된 배터리 출력 전압 값에 상응하는 배터리 용량치(잔존용량 테이블)와 대비하여 배터리 잔존용량을 산출하며, 배터리 잔존 용량 산출에 있어 정확한 값을 가지게 한다.

또한, 도 6은 본 발명이 따른 배터리 잔존 용량 산출방법의 또 다른 일 실시례가 적용된 샘플링 주기별 배터리 출력 전압의 평균값과 배터리 잔존 용량 기울기를 도시한 것으로, 도 5와 같이 배터리 잔존용량 측정시의 기준이 되는 샘플링 주기(T)는, 일정한 간격으로 설정되는 것과 달리, 상기 배터리 출력 전압 값에 상응하여 출력된 배터리 잔존용량의 표시량에 따라, 그 간격이 다르게 설정된다.

이는, 잔존 용량을 예측하기 위하여 배터리의 전압을 특정하여 잔존 용량을 예측하는 시점이, 전압 대비 잔존 용량의 변화에 따라 샘플링 주기를 변경함으로써, 보다 정확한 배터리의 잔존 용량을 산출할 수가 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 따른 배터리 잔존용량 산출방법은, 배터리 잔존용량 산출에 있어서, A/D 컨버터로 통하여 검출된 배터리 출력 전압값이 검출시점에 따라 배터리 잔존용량의 전압값과 큰 오차를 가지고 있어, 이로 인한 부정확한 잔존용량이 산출됨에 따라, 배터리 출력전압을 샘플링 주기(T)별로 2이상의 회수로 측정하여 그 평균값을 산정 및 저장한 후, 상기 기 저장된 평균값과 현재 샘플링 주기에서 산정된 평균값을 비교하여, 충/방전모드에 따라, 이중 하나의 평균값을 배터리 출력 전압 값으로 설정함으로써, 동작 모드별 또는 배터리 용량에 상관없이 상기 검출 오차의 범위를 최소화하여 배터리 잔존용량을 정확히 산출할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 배터리 출력 전압을 샘플링 주기(T)별로 2회 이상 측정하여 그 평균값을 산정하는 1단계;

   상기 산정된 평균값을 저장하는 2단계; 및

   상기 기 저장된 평균값과, 현재의 샘플링 주기에서 산정된 평균값을 비교하여, 임의의 한 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하되,

   배터리 충전 모드이면, 상기 비교된 평균값들 중 큰 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하고, 배터리 방전 모드이면, 상기 비교된 평균값들 중 작은 평균값을 배터리 출력 전압으로 설정하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존용량 산출방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 샘플링 주기(T)는, 상기 배터리 출력 전압에 상응하여 출력된 배터리 잔존용량의 표시량에 따라, 그 간격이 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존용량 산출방법.
3. 삭제

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